KR101720954B1 - 패널 표면 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패널의 표면에 발생된 압흔이나 이물부착 등의 불량 여부를 입체적으로 촬영하여 신속하고 정밀한 검사가 이루어지도록 한 패널 표면 검사장치에 관한 것이다.
본 발명은 검사대상이 되는 패널이 수평상태로 놓여지는 스테이지(100)와, 상기 스테이지의 중앙에 상부로 이격되게 설치된 카메라(200)와, 상기 스테이지와 카메라와 사이에 설치된 상부조명(300)을 구비한 패널 표면 검사장치에 있어서,
상기 상부조명은 패널과 평행한 평면상에 일정간격을 두고 배치된 다수의 발광소자(L)들로 이루어진 발광채널(320)들을 구비하며, 상기 발광채널들은 일정간격을 두고 다열 다행으로 배치되어 순차적으로 점멸되면서 패널의 표면을 각기 다른 방향으로 분할조명하고, 상기 스테이지의 가장자리에는 상부조명이 조명되지 않을 때 패널의 표면을 평행하게 조명하는 이물질 검사용 조명(400)이 설치되며, 상기 카메라는 발광채널이 점등될 때마다 촬영을 수행하도록 구성된다.

Description

패널 표면 검사장치{Apparatus for inspecting the surface of panel}

본 발명은 패널의 표면에 발생된 압흔이나 이물부착 등의 불량 여부를 입체적으로 촬영하여 신속하고 정밀한 검사가 이루어지도록 한 패널 표면 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 패널은 제조 공정 마다 표면의 압흔, 긁힘, 돌기 및 이물질 부착 등의 불량을 정밀하게 검사하는 패널 표면 검사를 필수적으로 거치도록 되어 있다.

만일 패널 표면검사를 하지 않게 되면 다음 공정에서 불량을 유발시키거나 출시된 제품 전체가 불량으로 처리되므로 패널 표면검사는 매우 중요한 검사공정 중 하나이다.

이러한 패널 표면검사는 주로 카메라를 이용하여 카메라 아래로 이동하는 패널을 촬영하고 촬영된 사진을 확대하여 불량부위를 식별하는 방식으로 이루어지게 된다. 그러나 이와 같은 종래의 패널 표면검사는 평면상에서 이루어지는 2차원 식별방식이므로 패널과 카메라 사이에 설치된 조명으로부터 조사된 광이 불량부위를 정면에서 비출 경우에 불량부위와 주변이 음영차이가 발생되지 않으므로 불량 여부를 식별하기가 매우 어렵다.

특히, 최근 전자 디스플레이 산업의 발달로 얇고 쉽게 휘어질 수 있는 플렉시블 패널의 수요가 급증하고 있는 추세인데, 이러한 플렉시블 패널의 경우에는 휘어져 있거나 굴곡진 상태로 놓여져 검사가 이루어지게 된다. 따라서, 패널을 촬영하게 되면 패널 자체에 애초부터 음영부가 존재하는 상태이므로 불량이 아닌 경우에도 불량으로 식별되거나 불량이어도 양품으로 식별되는 경우가 종종 발생된다.

이러한 문제를 해결하고자, 최근에는 조명을 패널에 대하여 경사지게 설치하여 패널의 표면에서 최대한 난반사가 일어나도록 유도함으로써 불량부위가 난반사에 의해 선명하게 표시되도록 하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 이와 같은 방식은 리지드(rigid)한 평판 패널에서는 어느 정도 효과를 기대할 수는 있으나 플렉시블 패널의 경우에 굴곡진 부위에 대해서는 난반사 유발 효과가 미비하여 정밀한 검사가 이루어지지 못하는 문제가 있다.

최근에는 레이저를 이용한 3차원 식별방식의 정밀 검사장비도 개발되어 있기는 하나 비용부담이 매우 크기 때문에 그 적용이 미비한 실정이다.

KR10-1452214B1

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 2차원 식별방식을 그대로 이용하면서 플렉시블 패널에서도 정밀한 검사가 이루어지게 되는 패널 표면 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 검사대상이 되는 패널이 수평상태로 놓여지는 스테이지와, 상기 스테이지의 중앙에 상부로 이격되게 설치된 카메라와, 상기 스테이지와 카메라와 사이에 설치된 상부조명을 구비한 패널 표면 검사장치에 있어서, 상기 상부조명이 패널과 평행한 평면상에 일정간격을 두고 배치된 다수의 발광소자들로 이루어진 발광채널들을 구비하며, 상기 발광채널들이 일정간격을 두고 다열 다행으로 배치되어 순차적으로 점멸되면서 패널의 표면을 각기 다른 방향으로 분할조명하고, 상기 스테이지의 가장자리에는 상부조명이 조명되지 않을 때 패널의 표면을 평행하게 조명하는 이물질 검사용 조명이 설치되며, 상기 카메라가 발광채널이 점등될 때마다 촬영을 수행하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광채널은 다수의 수평채널과 다수의 수직채널로 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 수평채널을 이루는 발광소자와 수직채널을 이루는 발광소자들은 동일 선상에 위치하지 않도록 엇갈리게 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 스테이지의 가장자리에는 패널의 표면을 평행하게 조명하는 이물질 검사용 조명이 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 스테이지와 상부조명 사이에는 패널을 경사지게 조명하는 하부조명들이패널의 가장자리를 따라 복수로 설치되어 패널의 굴곡부위에 형성되는 음영을 제거하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 스테이지는 상부에 놓여진 패널을 흡착 고정시킬 수 있는 흡착유닛을 구비하며, 스테이지의 상부에는 스테이지에 놓여진 패널의 표면을 가압하여 평탄함을 유지시켜 주는 가압로봇이 설치될 수도 있다.

이 경우, 상기 가압로봇은 스테이지에 놓여진 패널의 표면에 접촉하는 복수의 접촉패드를 구비한 가압부재와, 상기 가압부재를 스테이지의 외측에서 스테이지의 중앙으로 이동시키는 제1이송유닛과, 상기 제1이송유닛을 승강시키는 제2이송유닛으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 패널 표면 검사장치는 카메라 하부에 상부조명이 설치되고 상기 상부조명이 패널과 평행한 평면상에 다열 다행으로 배치된 발광채널들로 구성되어 있기 때문에 발광채널들을 순차적으로 점멸시키면서 패널의 표면을 촬영하게 되면, 조명 중심을 벗어난 지역에 존재하는 불량부위가 난반사되면서 주변과의 음영 차이로 인하여 3차원 형상으로 나타나게 되므로 평면 상태의 패널은 물론 굴곡진 상태의 패널에 대해서도 불량 여부를 매우 쉽게 식별할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 발광채널이 다수의 수평채널과 다수의 수직채널로 이루어지거나 상기 수평채널을 이루는 발광소자와 수직채널을 이루는 발광소자들은 동일 선상에 위치하지 않도록 엇갈리게 배치되는 경우에 조명부위가 중복되지 않으면서 패널의 표면을 최대로 미세하게 분할하여 조명할 수 있으므로 매우 정밀한 표면 검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스테이지의 가장자리에 패널의 표면을 평행하게 조명하는 이물질 검사용 조명이 더 구비되는 경우에 패널의 표면으로부터 돌출된 돌기 또는 이물질 등과 같이 돌출된 불량부위에 대한 매우 정밀한 표면 검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 상기 스테이지와 상부조명 사이에 패널을 경사지게 조명하는 하부조명들이 패널의 가장자리를 따라 복수로 설치되는 경우에 패널이 굴곡지면서 패널 표면에서 발생되는 음영을 최소화시킬 수 있으므로 굴곡진 패널에 대해서 보다 정밀한 표면검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 패널 표면 검사장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 패널 표면 검사장치의 측단면도.
도 3은 도 2의 "A"에서 본 상부조명의 저면도.
도 4는 본 발명에 따른 패널 표면 검사장치를 통해 3차원 형상으로 촬영되는 불량부위 사진.
도 5는 본 발명에 따른 패널 표면 검사장치를 통해 불량부위가 감지되는 상태를 나타내는 도면.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

본 발명에서 설명되는 패널은 유리재질로 된 리지드(rigid)한 글라스 패널일 수도 있고 얇고 쉽게 휘어질 수 있는 OLED(Organic Light Emitting Diodes)용 플렉시블 패널일 수도 있고, 빛을 최적의 조건으로 투과 또는 편광시키기 위하여 LED 또는 OLED 중에서 선택된 적어도 어느 한 디스플레이용 패널에 적용되는 다양한 종류의 플렉시블한 광학필름일 수도 있는데, 이하에서는 이들을 구별하지 않고 패널로 총칭하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 검사대상이 되는 패널(P)이 수평상태로 놓여지는 스테이지(100)와, 상기 스테이지(100)의 중앙에 상부로 이격되게 설치된 카메라(200)와, 상기 스테이지(100)와 카메라(200)와 사이에 설치된 상부조명(300)을 구비한다.

상기 카메라(200)는 스테이지(100)로부터 일정거리 상부에 이격되게 설치되어 스테이지(100)에 놓여진 패널(P)의 표면 전체를 촬영한다. 촬영된 데이터는 일측에 구비된 제어부(미도시)에 저장되며, 상기 제어부에서는 미리 저장된 검사프로그램을 이용하여 촬영된 데이터를 통해 불량 여부를 판독한다.

상기 상부조명(300)은 패널(P)로부터 일정거리 상부에 이격되고 패널(P)과 평행하게 설치된 조명판(310)과, 상기 조명판(310)의 저면에 일정간격으로 설치된 발광채널(320)들로 구성된다.

상기 조명판(310)의 중앙에는 카메라(200)가 조명판(310) 하부에 위치된 패널(P)을 촬영할 수 있도록 개방된 촬영공(330)이 형성되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광채널(320)들은 각각 일정간격을 두고 배치된 다수의 발광소자(L)들로 이루어진다. 상기 발광소자(L)는 조사각도가 일정하고 직진성이 우수한 빛을 조사할 수 있는 LED 소자가 적당하다. 상기 발광소자(L)의 배치 간격과 수량은 특별히 한정할 필요는 없다.

이러한 구성의 상기 발광채널(320)들은 일정간격을 두고 다열 다행으로 배치되며 상기 제어부를 통해 순차적으로 점멸됨으로써 패널(P)의 표면을 각기 다른 방향으로 분할 조명한다. 그리고 상기 카메라(200)는 발광채널(320)이 점등될 때마다 패널(P)의 표면을 촬영한다. 상기 발광채널(320)들은 조명에서 제외되는 부위가 발생하지 않도록 패널(P)의 전체 영역에 걸쳐 균일하게 배치되어야 한다.

상기 발광채널(320)은 사각형 형상의 패널(P) 형태에 적합하도록 다수의 수평채널(321)과 다수의 수직채널(322)로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 수평채널(321)을 이루는 발광소자(L)와 수직채널(322)을 이루는 발광소자(L)들은 동일 선상에 위치하지 않도록 엇갈리게 배치하면 조명되는 부위가 중복되지 않게 되므로 패널(P)의 표면을 보다 세분화하여 조명하고 촬영할 수 있게 된다.

한편, 상기 스테이지(100)의 가장자리에는 패널(P)의 표면을 평행하게 조명하는 이물질 검사용 조명(400)이 더 구비될 수 있다.

이 경우, 카메라(200)는 상기 이물질 검사용 조명(400)을 통해 패널(P)이 표면에 부착된 이물질을 촬영할 수 있게 된다. 이물질 검사용 조명(400)을 통한 촬영시 상부조명(300)은 조명되지 않는다. 아울러, 상부조명(300)이 조명되면 이물질 검사용 조명(400)은 점등되지 않는다.

또한, 상기 스테이지(100)와 상부조명(300) 사이에는 패널(P)을 경사지게 조명하는 하부조명(500)이 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 하부조명(500)은 패널(P)의 가장자리를 따라 복수로 설치되어 패널(P)의 굴곡부위에 형성되는 음영을 제거해 준다. 상기 하부조명(500)은 상부조명(300)을 통한 촬영시 지속적으로 점등된 상태를 유지한다.

한편, 상기 상부조명(300) 및 하부조명(500)은 가림막(B)을 설치하여 외부로부터 빛이 유입되지 않도록 차단하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스테이지(100)는 상부에 놓여진 패널(P)을 흡착 고정시킬 수 있는 흡착유닛(미도시)을 구비하며, 스테이지(100)의 상부에는 스테이지(100)에 놓여진 패널(P)의 표면을 가압하여 평탄함을 유지시켜 주는 가압로봇(600)이 더 설치될 수도 있다.

이 경우, 상기 가압로봇(600)은 스테이지(100)에 놓여진 패널(P)의 표면에 접촉하는 복수의 접촉패드(611)를 구비한 가압부재(610)와, 상기 가압부재(610)를 스테이지(100)의 외측에서 스테이지(100)의 중앙으로 이동시키는 제1이송유닛(620)과, 상기 제1이송유닛(620)을 승강시키는 제2이송유닛(630)으로 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 패널 표면 검사장치의 작용을 설명한다.

스테이지(100)에 검사대상이 되는 패널(P)이 올려지면 흡착유닛이 동작하면서 스테이지(100)의 상부에 패널(P)이 흡착고정된다.

만일 패널(P)이 플렉시블한 경우에는 가압로봇(600)이 동작된다.

상기 가압로봇(600)은 제1이송유닛(620)이 스테이지(100)의 외측에서 대기하고 있는 가압부재(610)를 패널(P)의 중앙으로 이동시킨 다음 제2이송유닛(630)이 가압부재(610)를 하강시켜 가압부재(610)에 구비된 접촉패드(611)가 패널(P)의 표면을 가압하도록 동작된다.

그 결과, 플렉시블한 패널(P)은 스테이지(100)의 상부에 흡착고정될 때 평탄성이 확보되므로 검사 신뢰도가 크게 향상된다.

이와 같이 패널이 스테이지의 상부에 고정되면, 이물질 검사용 조명(400)이 점등되고 가압로봇(600)이 스테이지(100)의 외측으로 복귀하면 카메라(200)가 패널(P)의 표면을 촬영한다. 이물질 검사용 조명(400)이 점등된 상태에서 촬영이 이루어지면 패널(P)의 표면으로부터 돌출된 돌기 또는 이물질이나 돌기 등과 같이 돌출된 불량부위가 난반사 되면서 음영을 갖게 된다. 따라서, 제어부는 이 음영을 통해 불량 여부를 식별할 수 있게 된다.

한편, 상기 제어부는 식별된 불량부위와 이후 상부조명(300)을 통해 식별된 불량부위와 그 절대좌표를 비교하여 일치하면 패널의 표면(P)에 존재하는 이물질 또는 돌기로 최종 분류한다.

이와 같이 이물질 검사용 조명(400)을 이용한 검사가 완료되면, 이물질 검사용 조명(400)을 끈 상태에서 상부조명(300)을 점등한다. 이때 하부조명(500)은 점등한 상태가 바람직하다. 하부조명(500)을 점등시키게 되면 패널(P)에 굴곡부위가 존재하더라도 하부조명(500)이 여러 방향에서 경사지게 패널(P)의 표면을 조명하고 있기 때문에 굴곡으로 인한 패널(P) 표면에서의 음영 발생이 최소화된다. 따라서, 촬영된 사진에 패널(P)의 굴곡 부위가 음영처리되지 않아 불량을 식별하는데 있어서 그 정밀성이 크게 향상된다.

상부조명(300)은 각 발광채널(320) 별로 순차적으로 점멸된다. 즉 일측의 발광채널(320)이 점등되면 나머지 모든 발광채널(320)은 점등되지 않도록 하는 것이다. 이러한 패턴으로 각 발광채널(320)들은 패널(P)의 일측단에서부터 타측단까지 순차적으로 조명되며, 상기 카메라(200)는 각 발광채널(320)이 점등될 때마다 패널(P)의 표면을 촬영한다.

이때, 발광채널(320)은 수평채널(321)에 대해서만 조명이 이루어지도록 해도 좋고 수직채널(322)만 조명되도록 해도 좋다. 보다 정밀한 검사를 위해서는 수평채널(321)의 조명이 완료된 이후에 수직채널(322)을 조명하도록 한다. 수평채널(321)과 수직채널(322)을 번갈아 가면서 조명해도 무방하다.

상기와 같이 패턴에 따라서, 일측의 발광채널(320)이 점등되면 나머지 다른 발광채널(320)들은 모두 점등이 되지 않은 상태가 되며, 점등된 발광채널(320)에 대응하는 패널(P)의 표면 일측만 조명된다. 그리고 이 조명부위를 중심에서 가장자리로 갈수록 조사각도는 커지게 된다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 조명 중심을 벗어난 지역에 존재하는 불량부위는 난반사되면서 음영을 갖게 되고 촬영된 사진에는 주변과의 음영 차이로 인하여 3차원 형상으로 나타나게 되므로 불량 여부를 매우 쉽게 식별할 수 있게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 점등된 발광채널(320a)의 연직하부에 위치되어 난반사가 이루어지지 않는 불량부위는 이후에 점등되는 다른 발광채널들(320b,320c)에 의하여 경사지게 조명되면서 난반사가 이루어져 음영을 갖게 되므로 이를 통해 불량 여부를 식별할 수 있게 된다.

특히, 다수의 발광채널(320)들이 패널(P)의 표면을 미세하게 분할하여 각기 다른 방향으로 조명하기 때문에 패널(P)이 굴곡져 있다 하더라도 굴곡진 부위에 존재하는 불량부위도 난반사 시킬 수 있게 된다. 따라서 패널(P)의 굴곡 여부에 관계없이 패널(P) 표면의 불량 여부를 매우 쉽게 식별할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 순차적으로 점멸하는 다수의 발광채널(320)들로 인하여 얻어지는 다양한 조명 환경하에서 촬영된 사진들을 종합적으로 비교하여 불량 여부를 식별하므로 그 신뢰도가 매우 높다.

한편, 상기 수평채널(321)을 이루는 발광소자(L)와 수직채널(322)을 이루는 발광소자(L)들은 동일 선상에 위치하지 않도록 엇갈리게 배치하는 경우에는 조명부위가 중복되지 않으면서 패널(P)의 표면을 최대로 미세하게 분할하여 각기 다른 방향으로 조명할 수 있으므로 매우 정밀한 표면 검사를 수행할 수 있게 된다.

이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.

100...스테이지 200...카메라
300...상부조명 320...발광채널
321...수평채널 322...수직채널
400...이물질 검사용 조명 500...하부조명
600...가압로봇 610...가압부재
611...접촉패드 620...제1이송유닛
630...제2이송유닛 L...발광소자
P...패널

Claims (7)

1. 검사대상이 되는 패널이 수평상태로 놓여지는 스테이지와, 상기 스테이지의 중앙에 상부로 이격되게 설치된 카메라와, 상기 스테이지와 카메라와 사이에 설치된 상부조명을 구비한 패널 표면 검사장치에 있어서,
   상기 상부조명은 패널과 평행한 평면상에 일정간격을 두고 배치된 다수의 발광소자들로 이루어진 발광채널들을 구비하며,
   상기 발광채널들은 일정간격을 두고 다열 다행으로 배치되어 순차적으로 점멸되면서 패널의 표면을 각기 다른 방향으로 분할조명하고,
   상기 스테이지의 가장자리에는 상부조명이 조명되지 않을 때 패널의 표면을 평행하게 조명하는 이물질 검사용 조명이 설치되며;
   상기 카메라는 발광채널이 점등될 때마다 촬영을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 패널 표면 검사장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 발광채널은 다수의 수평채널과 다수의 수직채널로 이루어진 것을 특징으로 하는 패널 표면 검사장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 수평채널을 이루는 발광소자와 수직채널을 이루는 발광소자들은 동일 선상에 위치하지 않도록 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 패널 표면 검사장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 스테이지와 상부조명 사이에는 패널을 경사지게 조명하는 하부조명들이 패널의 가장자리를 따라 복수로 설치되어 패널의 굴곡부위에 형성되는 음영을 제거하도록 한 것을 특징으로 하는 패널 표면 검사장치.
6. 제 1항에 있어서
   상기 스테이지는 상부에 놓여진 패널을 흡착 고정시킬 수 있는 흡착유닛을 구비하며,
   스테이지의 상부에는 스테이지에 놓여진 패널의 표면을 가압하여 평탄함을 유지시켜 주는 가압로봇이 더 설치된 것을 특징으로 하는 패널 표면 검사장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 가압로봇은
   스테이지에 놓여진 패널의 표면에 접촉하는 복수의 접촉패드를 구비한 가압부재와,
   상기 가압부재를 스테이지의 외측에서 스테이지의 중앙으로 이동시키는 제1이송유닛과,
   상기 제1이송유닛을 승강시키는 제2이송유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 패널 표면 검사장치.

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