KR101676333B1 - 결함 검출 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

크로스 니콜로 배치한 제 1 및 제 2 편광판 사이에서 필름을 주행시킨다. 할로겐 램프는 제 1 편광판을 통해 필름에 광을 조사한다. 할로겐 램프가 발하는 광에는 휘선이 1개만 존재한다. 필름상의 결함 등에 의해 휘도가 변화된 광이 제 2 편광판 및 제거 광학계를 경과해서 수광기에 입사된다. 수광기의 출력 신호에는 미분 처리가 실시된다. 미분 처리가 실시된 미분 처리 신호로부터 극대 신호와 극소 신호가 검출된다. 미리 설정된 기준 신호의 휘도값과 극대 신호의 휘도값의 차분을 제 1 차분값으로서, 기준 신호의 휘도값과 극소 신호의 휘도값의 차분을 제 2 차분값으로서 구한다. 제 1 차분값과 제 2 차분값을 가산한 가산값이 일정 이상일 경우에는 극대 신호 및 극소 신호가 결함 신호로서 특정된다.

결함 검출 장치, 결함 검출 방법

Description

결함 검출 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING DEFECT}

본 발명은 필름상의 결함을 광학적으로 검출하는 결함 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근, 수요가 확대되고 있는 액정 디스플레이에는 편광판의 보호 필름이나 광학 보상 필름으로서 광학적 이방성을 갖는 위상차 필름이 스크린에 부착되어 있다. 위상차 필름(이하, 단지 「필름」이라 함)은 투명한 지지체에 배향막을 형성하는 공정과, 배향막이 형성된 지지체에 액정을 도포한 후에 건조해서 액정층을 형성하는 공정에 의해 제조된다(예컨대, 일본 특허 공개 평9-73081호 공보). 각 공정에서는 엄격한 품질 관리가 행해지지만 제조중에 있어서의 이물의 혼입ㆍ부착에 의한 분자 배향 불균일(배향 결함), 액정층의 도포 두께 불균일(위상차 결함) 등의 결함을 완전히 없애는 것은 곤란하다.

필름에 결함이 있으면 광의 산란이 발생하기 때문에 필름의 제조 공정에서는 광학적인 결함 검출 장치를 설치하여 필름의 결함을 검출하고 있다. 이 결함 검출 장치는 필름에 대하여 광을 조사하는 투광기와, 그 필름으로부터 출사되는 광을 수광하는 수광기와, 수광기로부터의 출력 신호를 해석하는 처리 회로로 구성되어 있 다. 이 수광기로서는 촬상 장치(라인 센서 또는 에어리어 센서)를 갖는 텔레비전 카메라가 이용되고, 필름의 폭방향으로 라인 주사한 주사 신호(촬상 신호)를 출력 신호로서 출력한다.

또한, 투광기와 수광기 사이에 서로의 편광 방향이 직교[크로스 니콜(crossed Nichol)]하도록 한쌍의 편광판을 배치하는 것도 행해지고 있다. 이 한쌍의 편광판은 필름상에 결함이 없을 때에는 광이 수광기에 입사되지 않도록 하고, 필름상에 결함이 있을 때에는 그 결함으로 산란ㆍ확산한 광이 수광기에 입사하도록 함으로써 결함의 검출을 용이하게 한다(일본 특허 공개 평6-148095호 공보). 또한, 수광기로부터의 출력 신호에 미분 처리를 행함으로써 결함 부분의 신호를 강조함과 아울러 결함 부분 이외의 신호, 소위 노이즈 신호를 저감함으로써 결함을 검출하기 용이하게 하는 것도 행해지고 있다.

최근에는 더욱이 고품질의 필름이 요구되고 있기 때문에 미세한 결함도 검출할 수 있는 정밀도가 좋은 결함 검출 방법이 요망되고 있다. 결함의 검출 정밀도는 일반적으로 수광기로부터의 출력 신호 중 결함 부분의 신호(결함 신호)를 결함 부분 이외의 신호(노이즈 신호)로 나눈 값(S/N)으로 표시되고, 이 S/N이 클수록 결함의 검출 정밀도가 높은 것으로 된다.

따라서, 보다 큰 S/N을 얻기 위해서는 결함 신호를 크게 함과 아울러 노이즈 신호를 최소한으로 억제할 필요가 있다. 결함 신호를 크게 하는 방법으로서는 고휘도의 광을 필름에 대하여 조사함으로써 필름상의 결함으로 산란ㆍ확산되는 광의 강도를 크게 하는 것이 고려된다.

그러나, 고휘도의 광을 발하는 투광기에는 메탈 할라이드 램프(metal halide lamp)와 같이, 급준한 피크값, 소위 휘선이 복수 존재하는 경우가 있다. 이러한 복수의 휘선을 갖는 광을 필름과 같은 얇은 투명체에 조사했을 경우에는 광이 강하게 합쳐진 부분을 갖는 간섭호가 필름상에 발생되어 버린다. 따라서, 결함이 없는 부분에도 강한 광이 부딪히기 때문에 노이즈 신호가 커지고, 결과로서 S/N이 저하하게 된다. 또한, 한쌍의 편광판을 크로스 니콜로 배치함과 아울러 필름의 지상축에 대하여 경사진 경우에는 결함이 없을 때이어도 한쌍의 편광판으로부터 투과하는 광이 약간 있기 때문에 휘선이 복수 존재하는 광을 필름에 조사하면 간섭호의 영향으로 노이즈 신호는 커지게 된다. 따라서, 높은 휘도를 갖는 투광기이어도 복수의 휘선을 갖는 경우에는 간섭호의 영향에 의해 반대로 S/N이 저하되는 경우가 있다.

또한, 한쌍의 편광판을 크로스 니콜로 배치해서 결함을 검출할 경우에는 수광기로부터의 출력 신호는 필름의 광학적 특성이나 수광기의 감도 특성으로부터 필름의 폭방향에서의 중앙부의 휘도가 높고, 그 중앙부에서 양단부에 걸쳐서 휘도가 서서히 작아진다. 이러한 출력 신호에 대하여 미분 처리를 행했을 경우에는 결함 신호는 그 주변의 노이즈 신호에 영향을 주게 된다.

예를 들면, 도 7(A)에 도시된 바와 같이, 마찬가지 정도의 결함이 필름상에 복수 존재하고, 각 결함으로 산란ㆍ착란하는 광의 휘도가 마찬가지일 경우에 출력 신호를 미분 처리하면, 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 필름의 폭방향에 대한 노이즈 신호의 경사가 부의 영역에 있는 결함 신호는 경사가 정의 영역에 있는 결함 신호보다도 작아지게 된다. 따라서, 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 결함 검출을 위한 역 치가 일정한 휘도값(Th)으로 설정되어 있을 경우에는 노이즈 신호의 경사가 정의 영역에 있는 결함 신호는 Th 이상이기 때문에 검출되는 한편, 경사가 부의 영역에 있는 결함 신호는 Th 미만이기 때문에 검출되지 않는다. 따라서, 어느쪽의 결함도 마찬가지 정도이기 때문에 산란ㆍ착란하는 광의 휘도는 마찬가지임에도 불구하고, 노이즈 신호의 경사가 정 또는 부 중 어디에 있을지에 의해 결함 신호가 검출되지 않는다고 하는 문제가 발생하고 있다.

본 발명은 S/N을 저하시키지 않고 정밀도가 좋은 결함 검출을 행할 수 있는 결함 검출 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 결함 부분의 검출 미스를 방지할 수 있는 결함 검출 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 크로스 니콜로 배치한 제 1 편광판과 제 2 편광판 사이에 필름을 배치한 상태에서 상기 필름상의 결함을 검출하는 결함 검출 장치에 있어서, 휘선을 갖지 않는 또는 1개만 갖는 광을 상기 제 1 편광판을 통해 상기 필름에 투광하는 투광 수단과, 상기 필름으로부터 출사된 광을 상기 제 2 편광판을 통해 수광하는 수광 수단과, 상기 수광기로부터의 출력 신호에 의거하여 상기 필름의 결함을 검출하는 결함 검출 수단을 구비한다.

상기 필름은 위상차 필름이며, 상기 제 1 및 제 2 편광판의 편광 방향은 상기 위상차 필름의 지상축에 대하여 45°의 방향을 향하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 상기 투광 수단은 할로겐 램프인 것이 바람직하다. 상기 제 1 및 제 2 편광판은 옥소계 편광판인 것이 바람직하다.

본 발명의 결함 검출 방법은 휘선을 갖지 않는 또는 1개만 갖는 광을 상기 제 1 편광판을 통해 상기 필름에 투광하는 스텝과, 상기 필름으로부터 출사된 광을 상기 제 2 편광판을 통해 수광 수단으로 수광하는 스텝과, 상기 수광 수단으로부터의 출력 신호에 의거하여 상기 필름의 결함을 검출하는 스텝을 갖는다.

본 발명은 필름의 결함을 검출하기 위한 결함 검출 장치에 있어서, 라인상으 로 배열된 복수의 화소를 갖고, 상기 필름의 폭방향으로 주사해서 시계열의 출력 신호를 출력하는 수광 수단과, 상기 출력 신호에 대하여 미분 처리를 실시하는 미분 처리 수단과, 상기 미분 처리 수단에 의해 얻어진 미분 처리 신호 중 소정의 화소 범위내에서 휘도값이 최대가 되는 극대 신호와, 소정의 화소 범위내에서 휘도값이 최소가 되는 극소 신호를 검출하는 극치 신호 검출 수단과, 미리 설정한 기준 신호의 휘도값과 상기 극대 신호의 휘도값의 차분을 제 1 차분값으로서 구함과 아울러 상기 기준 신호의 휘도값과 상기 극소 신호의 휘도값의 차분을 제 2 차분값으로서 구하는 차분값 산출 수단과, 제 1 차분값과 제 2 차분값을 가산한 가산값을 구하는 가산 수단과, 상기 가산값이 일정값 이상일 경우에 상기 극치 신호 검출 수단으로 검출한 극대 신호 및 극소 신호를 결함 신호로서 특정하는 결함 신호 특정 수단을 구비한다.

또한, 서로의 편광 방향이 직교하도록 배치된 제 1 및 제 2 편광판과, 상기 제 1 편광판과 상기 제 2 편광판 사이에 위치하는 상기 필름을 향해서 광을 투광하는 투광 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 필름은 위상차 필름이며, 상기 제 1 및 제 2 편광판의 편광 방향은 상기 위상차 필름의 지상축에 대하여 45°의 방향을 향하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 결함 검출 방법은 라인상으로 배열된 복수의 화소를 구비한 수광 수단에 의해, 상기 필름의 폭방향으로 주사해서 시계열의 출력 신호를 얻는 스텝과, 상기 출력 신호에 대하여 미분 처리를 실시하는 스텝과, 상기 미분 처리 신호 중 소정의 화소 범위내에서 휘도값이 최대가 되는 극대 신호와, 소정의 화소 범위 내에서 휘도값이 최소가 되는 극소 신호를 검출하는 스텝과, 미리 설정한 기준 신호의 휘도값과 상기 극대 신호의 휘도값의 차분을 제 1 차분값으로서 구함과 아울러 상기 기준 신호의 휘도값과 상기 극소 신호의 휘도값의 차분을 제 2 차분값으로서 구하는 스텝과, 제 1 차분값과 제 2 차분값을 가산한 가산값을 구하는 스텝과, 상기 가산값이 일정값 이상일 경우에 상기 극대 신호 및 극소 신호를 결함 신호로서 특정하는 스텝을 갖는다.

본 발명에 의하면, 휘선이 적은 투광 수단을 이용해서 필름을 조명하기 때문에 S/N을 저하시키지 않고 정밀도가 좋은 결함 검출을 행할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 미분 처리 신호의 극대값과 극소값을 이용해서 결함을 검출하기 때문에 결함 부분의 검출 미스를 방지할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 위상차 필름 제조 라인(10)은 배향막 형성 장치(11), 액정층 형성 장치(12), 결함 검출 장치(13) 및 권취 장치(14)를 구비하고 있다.

배향막 형성 장치(11)는 필름 롤(18)로부터 송출되는 투명 수지 필름(15)의 표면에 배향막 형성용 수지가 포함된 도포액을 도포하여 가열 건조한다. 이에 따라, 투명 수지 필름(15)의 표면에 수지층이 형성된다. 그 후, 배향막 형성 장치(11)는 수지층을 러빙 처리(rubbing treatment)함으로써 배향막을 형성한다.

액정층 형성 장치(12)는 배향막상에 액정 화합물을 포함한 도포액을 도포하고, 도포후에 가열 건조해서 액정층을 형성한다. 그리고, 액정층에 대하여 자외선 을 조사하여 배향막과 액정층을 접합한다. 이에 따라, 투명 수지 필름(15)상에 배향막 및 액정층이 형성된 위상차 필름(16)(이하, 단지 「필름」이라 함)이 얻어진다. 필름(16)은 결함 검출 장치(13)를 거친 후에 권취 장치(14)로 권취된다. 여기서, 필름 롤(18)에서 인출되어 권취 장치(14)에 권취될 때까지 필름(16)의 반송 방향을 X방향으로 한다.

결함 검출 장치(13)는 필름(16)상에 발생한 결함을 검출한다. 결함으로서는 예를 들면, 상처, 두께 불균일, 도공 불균일, 분자 배향 불균일 등이 있다. 또한, 결함 검출 장치의 검사 대상은 위상차 필름 외에 반사 방지 필름 등도 좋다.

결함 검출 장치(13)는 가이드 롤러(20, 21), 투광기(22), 광량 조정부(23), 수광기(24), 제 1 및 제 2 편광판(25, 26), 제거 광학계(27), 컨트롤러(28)를 구비하고 있다. 가이드 롤러(20, 21)는 필름(16)의 반송로를 따라 배치되어 있고, 필름(16)의 반송에 따라서 회전한다. 가이드 롤러(21)에는 엔코더(30)가 접속되어 있고, 엔코더(30)는 필름(16)이 일정 길이 반송될 때마다 엔코더 펄스 신호를 발생한다. 엔코더 펄스 신호는 컨트롤러(28)로 송신되고, 필름(16)의 길이 방향에서의 결함 위치를 특정하기 위해서 이용된다.

투광기(22)는 필름(16) 반송로의 하방에 설치되고, 필름(16)의 폭방향으로 연장된 띠상의 조명을 한다. 이 투광기(22)로서는 할로겐 램프가 이용된다. 이 할로겐 램프는, 도 2에 도시된 바와 같이, 파장이 600㎚과 800㎚ 사이에서 방사 강도의 피크, 소위 휘선을 1개만 갖는다. 할로겐 램프로부터 발생하는 광은 휘선이 1개뿐이기 때문에 필름(16)상에 간섭호가 발생하는 것은 거의 없다. 또한, 만일 간섭 호가 발생한 경우이어도 광이 합쳐져 강해진 밝은 부분의 휘도는 할로겐 램프로부터 발하는 광의 휘도보다도 단지 약간 큰 정도이다. 따라서, 간섭호가 결함 검출의 정밀도에 영향을 주지 않는다. 또한, 휘선을 갖지 않는 또는 1개만 갖는 투광기이면 할로겐 램프 이외이어도 좋다. 또한, 파장 600㎚ 이상인 광을 제거하는 제거 광학계를 할로겐 램프와 제 1 편광판 사이에 설치하여 할로겐 램프로부터 발하는 광으로부터 휘선을 제거해도 좋다.

광량 조정부(23)는 투광기(22)의 근방에 설치된 센서(도시 생략)로 검출한 광량 검출 신호에 의거하여 투광기(22)를 제어하고 있다. 이에 따라, 광량이 균일한 광을 필름(16)에 대하여 조사할 수 있기 때문에 항상 마찬가지 감도로 결함 검출을 행할 수 있다.

제 1 및 제 2 편광판(25, 26)은 옥소계 편광판으로 구성되어 있고, 제 1 편광판(25)은 투광기(22)와 필름(16) 사이에, 제 2 편광판(26)은 필름(16)과 수광기(24) 사이에 설치되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)은 서로의 편광 방향(25a, 26a)이 직교[크로스 니콜(crossed Nichol)]하도록 배치되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 편광판을 성능과 가격의 면으로부터 옥소계 편광판으로 하고 있지만, 기타 염료계 편광판, 금속 편광자, 방해석 등으로 이루어진 편광판을 이용해도 좋다.

제 1 및 제 2 편광판(25, 26)을 크로스 니콜로 배치함으로써 결함이 없는 필름(16)의 경우에는 투광기(22)로부터 발생한 광은 제 1 편광판(25)에 의해 편광 방향(25a)으로 편광된 후 필름(16)을 그대로 투과하고, 이미 한쪽의 제 2 편광 판(26)에 의해 차단된다. 따라서, 정상인 부분을 투과한 광은 수광기(24)에는 대부분 입사되지 않는다. 이에 대하여, 이물 혼입, 상처 등의 배향 결함이 있는 필름(16)이 위치한 경우에는 투광기(22)로부터 발생한 광은 제 1 편광판(25)에 의해 편광 방향(25a)으로 편광된 후 필름(16)상의 결함으로 산란ㆍ착란한다. 산란ㆍ착란한 광은 편광 방향이 변화되기 때문에 이미 한쪽의 제 2 편광판(26)을 투과해서 수광기(24)에 입사된다.

필름상의 상처, 이물 혼입 등의 배향 결함은 산란광을 발생시키기 때문에 2장의 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)의 크로스 니콜 배치에 의해 산란광만 투과시켜서 수광기(24)로 검출할 수 있다. 그러나, 도포 두께 불균일 등의 결함(위상차 결함)은 산란광을 발생하지 않기 때문에 2장의 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)을 크로스 니콜 배치한 구성에서는 검출할 수 없다. 그러나, 이 도포 두께 불균일의 결함은 2장의 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)을 크로스 니콜 배치한 상태에서 필름(16)의 지상축과 제 1 편광판의 편광 방향(25a)과 교차시킴으로써 검출하는 것이 가능하다.

도 4는 필름(16)의 지상축에 대한 제 1 편광판의 편광 방향(25a)의 각도(θ)를 변경했을 때에 2장의 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)을 투과하는 광의 투과 광량비를 나타낸다. 각도(θ)가 0°일 때는 소광(消光) 모드이며, 투과 광량비(%)는 「0.00」이다. 각도(θ)가 45°일 때는 블루 모드이다. 이 블루 모드는 투과 광량비(%)가 약「0.80」이다. 각도(θ)를 45°로 하면 투과 광량이 가장 커진다. 여기서, 투과 광량비(%)는 제 1 편광판(25)으로의 입사광에 대한 제 2 편광판(26)으로 부터의 출사광의 비율을 나타낸다.

또한, 각도(θ)가 같아도, 도 5에 도시된 바와 같이, 필름(16)의 정상 부분에 대한 결함 부분의 위상차에 의해 투과 광량비(%)가 변화된다. 이 도 5에 있어서, 「○」은 각도(θ)가 0°이며, 「□」는 각도(θ)가 15°이며, 「△」는 각도(θ)가 30°이며, 「◇」은 각도(θ)가 45°이다. 위상차가 클수록 투과 광량이 커진다.

이상과 같이, 2장의 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)을 크로스 니콜 배치한 상태에서 필름(16)의 지상축에 대하여 제 1 편광판의 편광 방향(25a)의 각도(θ)를 45°로 하고, 정상 부분의 투과 광량과, 도포 두께 불균일이 된 결함 부분의 투과 광량의 차로부터 도포 두께 불균일(위상차 결함)을 검출할 수 있다.

따라서, 본 실시형태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 편광판의 편광 방향(25a)은 필름(16)의 지상축 방향에 대한 각도(θ)가 45°로 설정되고, 제 2 편광판의 편광 방향(26a)은 필름(16)의 지상축 방향에 대한 각도(90°―θ)가 45°로 되어 있다. 또한, 필름의 지상축 방향을 필름 반송 방향(X)과 같게 해도 좋다.

도 6은 크로스 니콜 배치한 한쌍의 편광판의 광 투과 특성을 나타낸다. 필름상에 결함이 없을 때에는 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)으로부터는 파장이 700㎚ 미만인 광은 조금밖에 출사되지 않지만 이들 편광판의 특성으로부터 파장이 700㎚를 초과하는 광은 높은 투과율로 누설된다. 제거 광학계(27)는 적외선 차단 필터로 구성되고, 수광기(24)의 직전에 배치되어 있다. 이 적외선 차단 필터는 해칭으로 나타낸 영역(35)내의 광(적외선)을 커팅한다. 따라서, 제 2 편광판(26)으로부터 출 사된 광 중 파장이 700㎚ 이상인 광(적외선)이 제거되고, 파장이 700㎚ 미만인 광만이 수광기(24)에 입사한다.

수광기(24)는 CCD 카메라로 구성되어 있고, 필름(16) 반송로의 상방에 설치되어 있다. CCD 카메라는 다수의 수광 소자를 필름(16)의 폭방향으로 라인상으로 배치한 촬상 장치를 갖고, 필름(16)의 폭방향으로 주사해서 주사 신호(촬상 신호)를 출력 신호로서 발생한다. 이 출력 신호는, 도 7(A)에 도시된 바와 같이, 필름(16)상의 결함에 의한 결함 신호와, 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)으로부터 약간 누설된 노이즈 신호가 포함되어 있다. 또한, 수광기는 1대뿐만 아니라, 복수대 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 촬상 장치로서는 수광 소자를 이차원으로 배치한 이미지 에어리어 센서를 이용해도 좋다.

수광기(24)는 일반적으로 파장이 700㎚를 초과하는 광도 광전 변환하지만 제거 광학계(27)에 의해 700㎚ 이상인 광은 제거되어 있다. 따라서, 필름(16)상의 결함에 의거한 광만이 광전 변환되기 때문에 노이즈 신호는 최소한으로 억제되고, 충분히 큰 S/N(결함 신호/노이즈 신호)을 얻을 수 있다. 예를 들면, 도포 두께 불균일에 의한 도포 줄무늬를 검출했을 경우, 제거 광학계(27)에 의해 700㎚ 이상인 광을 제거하지 않을 때에는 S/N이 「1.5」인 것에 대해서 700㎚ 이상인 광을 제거했을 때에는 S/N이 「2.1」로 향상된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(28)는 수광기(24)로부터의 출력 신호(촬상 신호)로부터 결함 신호를 검출하는 결함 신호 검출부(32)와, 결함 신호와 엔코더(30)로부터의 엔코더 펄스 신호에 의거해 필름(16)의 길이 방향에 있어서의 결함 의 위치를 특정하는 결함 위치 특정부(33)를 구비하고 있다. 결함 신호 검출부(32)는 미분 처리부(32a), 극치 신호 검출부(32b), 휘도값 연산부(32c), 결함 신호 특정부(32d)로 구성되어 있다.

미분 처리부(32a)는 도 7(A)에 도시된 바와 같은 출력 신호(40)에 대하여 미분 처리를 실시한다. 이에 따라, 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 휘도값의 변화가 큰 부분을 강조시킨 신호(42)(이하 「미분 처리 신호」라 함)가 얻어진다. 이어서, 극치 신호 검출부(32b)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 미분 처리 신호(42) 중에서 일정한 화소 범위내에서 휘도값이 최대가 되는 극대 신호(50a, 51a, 52a)와, 일정한 화소 범위내에서 휘도값이 최소가 되는 극소 신호(50b, 51b, 52b)를 검출한다.

휘도값 연산부(32c)는 미리 설정된 기준 신호(55)의 휘도값과 극대 신호(50a, 51a, 52a)의 휘도값의 차분(LA1, LB1, LC1)(이하 「제 1 차분값」이라 함)과, 기준 신호(55)의 휘도값과 극소 신호(50b, 51b, 52b)의 휘도값의 차분(LA2, LB2, LC2)(이하 「제 2 차분값」이라 함)을 구한다. 여기서, 기준 신호(55)는 노이즈 신호를 평균화한 것이며, 결함 검출이 행해질 때마다 순차 갱신된다. 그리고, 휘도값 연산부(32c)는 제 1 차분값(LA1, LB1, LC1)과 제 2 차분값(LA2, LB2, LC2)을 가산한 가산값(LA, LB, LC)을 구한다.

결함 신호 특정부(32d)는 휘도값 연산부(32c)에서 구한 가산값(LA, LB, LC)이 일정값 이상인지의 여부를 판정한다. 판정의 결과, 가산값(LA, LB, LC)이 일정값 이상일 경우에는 극대 신호(50a, 51a, 52a) 및 극소 신호(50b, 51b, 52b)를 결함 신호로 특정한다. 도 8에서는 가산값(LA, LB, LC)은 모두 일정값 이상이기 때문 에 검출된 신호는 모두 결함 신호로서 특정된다.

종래에는, 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 미분 처리 신호(42)에 대하여 일정한 역치(Th)를 설정하고, 그 역치(Th)를 초과하는 신호를 결함 신호로 하고 있었기 때문에 휘도의 변화가 큰 신호이어도 역치(Th) 이하의 신호[도 7(B)에 있어서의 우측 신호]인 경우에는 결함 신호로서 검출되지 않았다. 이에 대하여, 본 발명에서는 역치(Th)에 대신하여 휘도값의 변화량으로 결함 신호를 특정하기 때문에 필름(16)상의 결함을 확실히 검출할 수 있다.

이어서, 본 발명의 결함 검출 장치의 작용에 대해서 설명한다. 결함 검출 장치(13)에는 배향막 형성 장치(11) 및 액정층 형성 장치(12)을 경과한 필름(16)이 반송된다. 투광기(22)는 제 1 편광판(25)과 제 2 편광판(26) 사이를 주행하는 필름(16)에 대하여 광을 투광한다. 투광기(22)는 할로겐 램프를 사용하고 있기 때문에 광의 휘선은 1개뿐이므로 필름(16)상에는 노이즈 신호를 크게 하는 원인의 하나인 간섭호를 발생시키지 않는다.

투광기(22)로부터의 광은 제 1 편광판(25)에 의해 편광 방향(25a)으로 편광 된다. 필름(16)상에 이물 혼입 등의 배향 결함이 있을 경우에는 제 1 편광판(25)으로부터의 광은 결함으로 산란ㆍ착란에 의해 편광 방향이 변화되기 때문에 제 2 편광판(26)으로부터 광이 출사된다. 또한, 도포 불균일 등의 위상차 결함이 있을 경우도 마찬가지이다. 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)의 특성으로부터 파장이 700㎚ 이상인 광은 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)을 그대로 투과한다.

제 2 편광판(26)으로부터 출사된 광은 제거 광학계(27)에 의해 파장이 700㎚ 이상인 광이 제거되고나서 수광기(24)에 입사한다. 수광기(24)는 입사한 광을 전기 신호로 변환하고나서 화소마다 순차 판독된다. 이 수광기(24)의 출력 신호(40)는 컨트롤러(28)에 송신된다.

컨트롤러(28)내의 미분 처리부(32a)는 수광기(24)로부터의 출력 신호(40)에 대하여 미분 처리를 실시한다. 미분 처리가 실시된 미분 처리 신호(42)로부터 극치 신호 검출부에 의해 극대 신호(50a, 51a, 52a)와 극소 신호(50b, 51b, 52b)가 검출된다. 그리고, 휘도값 연산부(32c)에 의해 미리 설정된 기준 신호(55)의 휘도값과 극대 신호(50a, 51a, 52a)의 차분을 제 1 차분값(LA1, LB1, LC1)으로서, 또한 기준 신호(55)의 휘도값과 극소 신호(50b, 51b, 52b)의 휘도값의 차분을 제 2 차분값(LA2, LB2, LC2)으로서 구한다. 또한, 휘도값 연산부(32c)에 의해 제 1 차분값(LA1, LB1, LC1)과 제 2 차분값(LA2, LB2, LC2)을 가산한 가산값(LA, LB, LC)을 구한다. 구한 가산값(LA, LB, LC)이 일정값 이상일 경우에는 결함 신호 특정부(32d)는 극치 신호 검출부(32b)에서 검출한 극대 신호(50a, 51a, 52a) 및 극소 신호(50b, 51b, 52b)를 결함 신호로 특정한다. 그리고, 결함 위치 특정부(33)는 결함 신호와 엔코더 펄스 신호에 의거하여 필름(16)상의 결함 위치를 특정한다. 컨트롤러(28)에서의 결과는 디스플레이(도시 생략)에 표시된다.

또한, 상기 실시형태에서는 제거 광학계(27)로서 적외선 차단 필터를 이용했지만, 기타 유전체 다층막을 사용한 밴드 패스 필터, 모노크롬 메터, 파장 차단 필터, 색 유리 필터, 회절 격자 등을 이용해도 좋다. 또한, 제거 광학계(27)로 제거한 광의 파장 영역은 700㎚ 이상으로 한정될 필요가 없고, 결함 검출에 사용하는 편광판의 종류에 따라서 적당히 변경해도 좋다.

이어서, 실시예 1 및 비교예 1, 2에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

도 3에 도시된 결함 검출 장치(13)를 이용하여 필름(16)상의 결함 검출을 행했다. 검사 대상 필름(16)의 하방에 할로겐 램프의 투광기(22)를 설치하고, 그 상방에 수광기(24)를 설치했다. 투광기(22)와 필름(16) 사이에 제 1 편광판(25)을, 필름(16)과 수광기(24) 사이에 제 2 편광판(26)을 설치했다. 또한, 제 1 편광판의 편광 방향(25a)을 필름(16)의 지상축에 대하여 45°로 하고, 제 2 편광판의 편광 방향(26a)를 X 방향에 대하여 45°로 했다. 제 1 및 제 2 편광판(25, 26)에는 옥소계 편광판을 사용하고, 수광기(24)에는 CCD 라인 카메라를 사용했다.

수광기(24)의 직전에 적외선 차단 필터로 구성된 제거 광학계(27)를 설치했다. 제거 광학계(27)에 의해 제 2 편광판(26)으로의 광 중 파장이 700㎚ 이상인 광을 제거했다. 수광기(24)는 제거 광학계(27)를 출사한 광을 검출하고, 검출한 신호를 컨트롤러(28)로 송신했다.

컨트롤러(28)에서는 수광기(24)에 의해 얻어진 신호에 대하여 미분 처리를 실시함으로써 미분 처리 신호(42)을 얻었다. 미분 처리 신호(42)로부터는 일정한 화소 범위내에서 최대가 되는 극대 신호(50a, 51a, 52a)와 최소가 되는 극소 신호(50b, 51b, 52b)를 극치 신호 검출부(32b)에 의해 검출했다. 그리고, 미리 설정된 기준 신호(55)의 휘도값과 극대 신호(50a, 51a, 52a)의 휘도값의 차분을 제 1 차분값(LA1, LB1, LC1)으로서, 또한 기준 신호(55)의 휘도값과 극소 신호(50b, 51b, 52b)의 휘도값의 차분을 제 2 차분값(LA2, LB2, LC2)으로서 구하고, 또한 제 1 차분값(LA1, LB1, LC1)과 제 2 차분값(LA2, LB2, LC2)을 가산한 가산값(LA, LB, LC)을 구했다. 구한 가산값(LA, LB, LC)이 일정값 이상일 경우에는 극치 신호 검출부(32b)에 의해 검출한 극대 신호(50a, 51a, 52a) 및 극소 신호(50b, 51b, 52b)를 결함 신호로 특정했다.

[비교예 1]

할로겐 램프에 대신해서 메탈 할라이드 램프로부터 광을 발생하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 결함 검출을 행했다.

[비교예 2]

할로겐 램프에 대신해서 형광등으로부터 광을 발생한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 결함 검출을 행했다.

[평가]

상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에서 행한 결함 검사에 대해서 필름상에 간섭호가 어느정도 발생했는지, S/N이 어느 정도이었는지를 평가한 상태에서 각 실시예 및 비교예를 종합 평가했다. 또한, 주지의 분광 측정기를 이용해서 각 실시예 및 비교예의 투광기의 분광 방사 강도를 측정하고, 그 측정 결과로부터 휘선이 몇개 존재하는지를 조사했다.

도 9는 각 실시예 및 비교예에서 측정한 분광 방사 강도를 나타내고 있고, 그래프(60)는 할로겐 램프의 분광 방사 강도를, 그래프(61)는 메탈 할라이드 램프의 분광 방사 강도를, 그래프(62)는 형광등의 분광 방사 강도를 나타내고 있다.

도 10은 각 실시예 및 비교예의 평가 결과를 나타내고 있다. 도 10의 투광기는 각 실시예 및 비교예에서 사용하는 투광기의 종류를, 휘선은 투광기로부터 발생하는 광의 휘선의 수를 나타내고 있다. 또한, 간섭호의 「○」은 필름상에 간섭호가 발생하지 않은 것을, 「×」는 필름상에 간섭호가 발생한 것을 나타내고 있다. 또한, 「S/N」의 「○」은 S/N이 2 이상인 것을, 「△」는 S/N이 1.5 이상인 것을 나타내고 있다. 또한, 평가의 「○」은 제품상 문제가 되는 결함을 검출한 것을, 「×」는 제품상 문제가 되는 결함을 확실히 검출할 수 없었던 것을 나타내고 있다. 또한, S/N에 대해서는 「2」이상 있으면 안정적으로 결함 검출을 행할 수 있다.

실시예 1에서는 할로겐 램프로부터 발생하는 광의 휘선은 1개뿐이었기 때문에 필름상에 간섭호가 발생할 일은 없었다. 이에 대하여, 비교예 1 및 2에서는 2 이상의 휘선이 존재하기 때문에 밝은 부분과 어두운 부분이 뚜렷하게 된 간섭호가 필름상에 발생하였다. 이 간섭호가 영향을 주어 S/N이 저하하고, 제품상 문제가 되는 결함의 검출을 확실하게 행할 수 없었다.

도 1은 위상차 필름 제조 라인의 개략도이다.

도 2는 할로겐 램프의 분광 방사 강도를 나타낸 그래프이다.

도 3은 결함 검출 장치의 사시도이다.

도 4는 필름 지상축에 대한 제 1 편광판의 편광 방향의 각도(θ)과 투과 광량비의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 5는 필름의 위상차와 투과 광량비의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 6은 크로스 니콜로 배치한 한쌍의 편광판의 분광 투과율을 나타낸 그래프이다.

도 7(A)는 출력 신호를 나타낸 그래프이며, 도 7(B)는 출력 신호에 미분 처리를 실시한 미분 처리 신호를 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 결함 검출 방법을 설명하기 위한 설명도이다.

도 9는 할로겐 램프, 메탈 할라이드 램프, 형광등의 분광 방사 강도를 나타낸 그래프이다.

도 10은 실시예 1 및 비교예 1, 2의 결과를 나타낸 표이다.

Claims (9)

1. 크로스 니콜로 배치한 제 1 편광판과 제 2 편광판 사이에 필름을 배치한 상태에서 상기 필름상의 결함을 검출하는 결함 검출 장치로서:

   휘선을 갖지 않는 또는 1개만 갖는 광을 상기 제 1 편광판을 통해 상기 필름에 투광하는 투광 수단;

   상기 제 1 편광판, 상기 필름, 상기 제 2 편광판으로부터 출사된 광 중 파장이 700㎚ 이상인 광을 제거하는 제거 광학계;

   상기 제거 광학계로부터 출사된 광을 수광하는 수단으로서, 라인상으로 배열된 복수의 화소를 갖고, 상기 필름의 폭방향으로 주사해서 시계열의 출력 신호를 출력하는 수광 수단; 및

   상기 수광 수단으로부터의 출력 신호에 의거하여 상기 필름의 결함을 검출하는 검출 수단을 구비하고, 상기 검출 수단은

   상기 출력 신호에 대하여 미분 처리를 실시하는 미분 처리 수단;

   상기 미분 처리 수단에 의해 얻어진 미분 처리 신호 중 소정의 화소 범위 내에서 휘도값이 최대가 되는 극대 신호와, 소정의 화소 범위 내에서 휘도값이 최소가 되는 극소 신호를 검출하는 극치 신호 검출 수단;

   미리 설정한 기준 신호의 휘도값과 상기 극대 신호의 휘도값의 차분을 제 1 차분값으로서 구함과 아울러 상기 기준 신호의 휘도값과 상기 극소 신호의 휘도값의 차분을 제 2 차분값으로서 구하는 차분값 산출 수단;

   제 1 차분값과 제 2 차분값을 가산한 가산값을 구하는 가산 수단; 및

   상기 가산값이 일정값 이상일 경우에 상기 극치 신호 검출 수단으로 검출한 극대 신호 및 극소 신호를 결함 신호로서 특정하는 결함 신호 특정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 결함 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 필름은 위상차 필름이며, 상기 제 1 및 제 2 편광판의 편광 방향은 상기 위상차 필름 지상축에 대하여 45°의 방향을 향하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 결함 검출 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 투광 수단은 할로겐 램프인 것을 특징으로 하는 결함 검출 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 편광판은 옥소계 편광판인 것을 특징으로 하는 결함 검출 장치.
5. 크로스 니콜로 배치한 제 1 편광판과 제 2 편광판 사이에 필름을 배치한 상태에서 상기 필름상의 결함을 검출하는 결함 검출 방법으로서:

   휘선을 갖지 않는 또는 1개만 갖는 광을 상기 제 1 편광판을 통해 상기 필름에 투광하는 스텝;

   상기 제 1 편광판, 상기 필름, 상기 제 2 편광판으로부터 출사된 광 중 파장이 700㎚ 이상인 광을 제거 광학계에 의해 제거하는 스텝;

   상기 제거 광학계로부터 출사된 광을 라인상으로 배열된 복수의 화소를 갖는 수광 수단에 의해 상기 필름의 폭방향으로 주사해서 시계열의 출력 신호를 얻는 수광하는 스텝; 및

   상기 수광 수단으로부터의 출력 신호에 의거하여 상기 필름의 결함을 검출하는 스텝을 포함하고, 상기 검출하는 스텝은

   상기 출력 신호에 대하여 미분 처리를 실시하는 스텝;

   상기 미분 처리 신호 중 소정의 화소 범위 내에서 휘도값이 최대가 되는 극대 신호와, 소정의 화소 범위 내에서 휘도값이 최소가 되는 극소 신호를 검출하는 스텝;

   미리 설정한 기준 신호의 휘도값과 상기 극대 신호의 휘도값의 차분을 제 1 차분값으로서 구함과 아울러 상기 기준 신호의 휘도값과 상기 극소 신호의 휘도값의 차분을 제 2 차분값으로서 구하는 스텝;

   제 1 차분값과 제 2 차분값을 가산한 가산값을 구하는 스텝; 및

   상기 가산값이 일정값 이상일 경우에 상기 극대 신호 및 극소 신호를 결함 신호로서 특정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 결함 검출 방법.
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