KR20130120831A

KR20130120831A - 광학 검사장치

Info

Publication number: KR20130120831A
Application number: KR1020120044005A
Authority: KR
Inventors: 이재승; 김덕우
Original assignee: 기가비스주식회사
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-11-05
Also published as: CN103376262B; KR101325761B1; TW201344181A; TWI498547B; JP5650708B2; JP2013228358A; CN103376262A

Abstract

본 발명은 플렉시블한 재질의검사시트의 영상을 획득하는 과정에서, 검사시트의 상부에서 압축공기를 분사하여 변형을 최소화 하고 평활도를 유지하여 보다 정확한 검사가 진행될 수 있도록 하는 광학검사 장치에 관한 것으로, 광투과성 재질로 이루어져 검사시트가 로딩되는 검사 스테이지와, 상기 검사 스테이지에 형성되어 상기 검사시트를 고정하는 고정수단과, 상기 검사 스테이지의 측면 또는 하면을 지지하는 고정프레임과, 상기 검사 스테이지의 하방에서 검사 스테이지 상의 검사시트로 빛을 조사하는 백라이트유닛과, 상기 검사 스테이지의 상방에 배치되어 상기 검사 스테이지에 로딩된 검사시트의 이미지를 획득하는 촬상수단과, 상기 촬상수단의 하방에 상기 촬상수단과 동축상에 배치되어 상기 검사시트를 향해 압축공기를 분사하여 검사시트를 검사 스테이지에 밀착시키는 에어분사부를 포함한다.

Description

광학 검사장치{Optical inspection device}

본 발명은 광학검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉시블한 재질의검사시트의 영상을 획득하는 과정에서, 검사시트의 상부에서 압축공기를 분사하여 변형을 최소화 하고 평활도를 유지하여 보다 정확한 검사가 진행될 수 있도록 하는 광학검사 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 디스플레이 장치는 점점 대형화하는 추세에 반해 제품의 두께는 점점 얇아지는 상황이다. 상기와 같은 디스플레이 장치는 보통 광학카메라를 이용한 비전검사를 통해 불량여부를 검출한다.

상기와 같은 비전검사를 시행하기 위해서는 검사대상물을 이송하는 이송수단및 검사가 진행되기 위채 검사대상물을 고정하는 고정수단이 필수적으로 설치되어야만 한다.

특히, 박막소재로서 연성을 갖는 필름, 홀이 나 있는 기판 등의 표면 검사 및계측 시에 평활도는 매우 중요한 사안으로 대두된다. 검사가 진행되는 동안 검사시트의 평활도를 확보하기 위한 고정수단으로 종래에는 두 겹의 투명 유리 기판 사이에 검사시트를 배치하거나, 외곽에 홀을 가공하고 상기 홀에 진공 흡착력을 인가하여 검사시트를 흡착하여 고정하는 방법이 있었다. 하지만, 상기와 같은 경우 검사시트의 왜곡이나 들뜸 현상으로 인하여 검사 불가 영역이 발생 하는 문제점이 있었다.

또한, 10~80 마이크론의 두께를 가진 필름, 홀이 형성된 기판, 종이, 천, 박판 등의 표면 검사에 있어서 제품의 표면 왜곡으로 인하여 균일한 평면도를 확보하기 어렵고 특히 다수의 미세 홀이 형성된 판재의 표면을 진공흡착 또는 접촉식 누름방식에 의한 수단으로는 순간적으로 얻어지는 광학검사 화면의 실물 치수와 정확한 값을 얻을 수 없으므로 시트의 왜곡이나 들뜸 현상으로 인한 검사 불가 영역이 발생 하였다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 변형되기 쉬운 소재의 검사시트를 정밀하게 고정시키고, 검사가 진행되는 검사시트의 영역별로 압축공기를 분사하여 평면으로 압착시킨 상태로 비전검사가 이루어지도록 함으로써, 검사속도를 높이고, 보다 안정적이고 정확한 검사가 이루어지도록 하는 광학검사 장치의 제공을 그 목적으로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 검사장치는본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광투과성 재질로 이루어져 검사시트가 로딩되는 검사 스테이지와, 상기 검사 스테이지에 형성되어 상기 검사시트를 고정하는 고정수단과, 상기 검사 스테이지의 측면 또는 하면을 지지하는 고정프레임과, 상기 검사 스테이지의 하방에서 검사 스테이지 상의 검사시트로 빛을 조사하는 백라이트유닛과, 상기 검사 스테이지의 상방에 배치되어 상기 검사 스테이지에 로딩된 검사시트의 이미지를 획득하는 촬상수단과, 상기 촬상수단의 하방에 상기 촬상수단과 동축상에 배치되어 상기 검사시트를 향해 압축공기를 분사하여 검사시트를 검사 스테이지에 밀착시키는 에어분사부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 에어분사부는, 압축공기를 생성하는 압축공기 생성수단과, 상기 압축공기 생성수단에서 생성된 압축공기를 분사하는 분사노즐을 포함하되, 상기 분사노즐은 상기 촬상수단의 양측에 나란히 배치되어 상기 검사시트에 집중분사한다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 에어분사부는 상기 분사노즐의 간격을 조절하는 폭조절부와, 상기 분사노즐의 분사 각도를 조절하는 분사각 조절부와, 상기 분사노즐의 높이를 조절하는 높이조절부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 에어분사부는 상기 분사노즐로 출력되는 압축공기의 양을 조절하는 밸브가 더 포함된다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 에어분사부에서 분사된 압축공기가 상기 검사시트의 검사가 진행되는 영역에 정확히 분사되었는지 여부를 감지하는 센서가 추가로 장착된다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 검사스테이지의 상방에서 상기 검사 스테이지 상의 검사시트로 빛을 조사하는 보조광원을 더 포함한다.

본 발명에 따른 광학검사장치에 따르면, 변형되기 쉬운 소재의 검사시트를 정밀하게 고정시키고, 검사가 진행되는 검사시트의 영역별로 압축공기를 분사하여 평면으로 압착시킨 상태로 비전검사가 이루어지도록 함으로써, 검사속도를 높이고, 보다 정확한 검사가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한 검사시트에 가해지는 물리적 충격을 최소화하고, 흡입 고정력은 높여줄 수 있어 검사시트 손상 및 변형을 방지할 수 있고, 안정적으로 검사가 진행될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 검사장치의 단면도,
도 2는 도 1의 에어분사부를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 검사장치의 구성도,
도 4는 압축공기의 분사를 실시하지 않은 검사시트의 X축과 Y축의 왜곡 및 높이편차를 측정한 데이터를 도표,
도 5는 하나의 분사노즐을 이용하여 압축공기를 분사한 검사시트의 X축과 Y축의 왜곡 및 높이편차를 측정한 데이터를 도표,
도 6은 양측의 분사노즐을 이용하여 압축공기를 분사한 검사시트의 X축과 Y축의 왜곡 및 높이편차를 측정한 데이터를 도표로 나타낸 것이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 검사장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 에어분사부를 도시한 사시도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 검사장치는 광투과성 재질로 이루어져 검사시트(10)가 로딩되는 검사 스테이지(100)와, 상기 검사 스테이지(100)에 형성되어 상기 검사시트(10)를 고정하는 고정수단(200)과, 상기 검사 스테이지(100)의 측면 또는 하면을 지지하는 고정프레임(300)과, 상기 검사 스테이지(100)의 하방에서 검사 스테이지(100) 상의 검사시트(10)로 빛을 조사하는 백라이트유닛(400)과, 상기 검사 스테이지(100)의 상방에 배치되어 상기 검사 스테이지(100)에 로딩된 검사시트(10)의 이미지를 획득하는 촬상수단(500)과, 상기 촬상수단(500)의 하방에 상기 촬상수단(500)과 동축상에 배치되어 상기 검사시트(10)를 향해 압축공기를 분사하여 검사시트(10)를 검사 스테이지(100)에 밀착시키는 에어분사부(600)를 포함한다.

본 발명에서 지칭하는 검사시트(10)는 필름, 홀이 형성된 기판, 종이, 천, 박판, 박막을 비롯한 공지의 다양한 판형 소재가 해당될 수 있다.

검사 스테이지(100)는 유리, 아크릴 등과 같이 상기 검사 스테이지(100)의 하방에 배치된 백라이트유닛(500)의 빛이 투과할 수 있도록 광투과성 소재로 구성되어야 한다. 또한, 상기 검사 스테이지(100)의 형상은 정사각형, 직사각형, 원형 등을 비롯하여 검사가 진행될 검사시트(10)의 형상에 대응하여 구비됨이 바람직하다. 일례로, 검사시트(10)가 정사각형의 모양일 경우, 상기 검사 스테이지(100) 또한 정사각형 모양으로 형성된다

고정수단(200)은 상기 검사 스테이지(100)에 형성되어 상기 검사시트(10)를 고정하는 역할을 한다. 상기 고정수단(200)은 검사 스테이지(100) 상의 검사시트(10)를 고정할 수 있는 범위에서 공지의 다양한 고정방법이 적용될 수 있으며, 일례로, 상기 고정수단(200)은 진공 흡착방식일 수 있다.

이때, 상기 고정수단(200)은 흡착패널과, 진공모듈을 포함할 수 있다. 흡착패널은 다공질의 세라믹 소재로 이루어질 수 있으며, 세라믹에 형성된 미세한 공극으로 공기가 흡입되면서 흡착패널 상면으로 흡착력이 발생되고, 상기 흡착력을 통해 검사시트(10)가 고정될 수 있다. 한편, 진공모듈은 진공압을 가하여 상기 흡착패널 상의 검사시트(10)를 흡착시키는 기능을 한다.

고정프레임(300)은 상기 검사 스테이지(100)의 측면 또는 하면을 지지하여, 상기 검사 스테이지(100)를 지지해주는 역할을 한다. 고정프레임(300)은 테이블 형태로 이루어지되, 상기 검사 스테이지(100)가 끼워지는 빈 공간이 중심부에 형성될 수 있다.

백라이트유닛(400)은 상기 검사 스테이지(100)의 하방에 배치되며, 상기 검사 스테이지(100) 상의 검사시트(10)로 빛을 조사하는 광원으로서 작용한다.

따라서, 상기 백라이트유닛(400)에서 조사된 빛이 검사 스테이지(100)를 통과하고, 그 상면에 로딩된 검사시트(10)를 투과하여 촬상수단(500)으로 입력되어 검사시트(10)의 불량유무를 검사할 수 있다. 일례로, 상기 검사시트(10)에 복수의 홀이 타공된 경우, 상기 홀이 제 위치에 정확하게 타공되었는지 여부를 검사할 수 있다.

촬상수단(500)은 상기 검사 스테이지(100)의 상방에 배치되어 상기 검사 스테이지(100)에 로딩된 검사시트(10)의 이미지를 획득하는 것으로, 카메라를 포함한다. 상기 촬상수단(500)에서 획득한 이미지를 통해 이미지 분석을 시행하고, 불량여부를 판별할 수 있다.

에어분사부(600)는 상기 촬상수단(500)의 하방에 상기 촬상수단(500)과 동축상에 배치되어 상기 검사시트(10)를 향해 압축공기를 분사하여 검사시트(10)를 검사 스테이지(100)에 밀착시키는 작용을 한다. 상기 에어분사부(600)는 복수의 노즐이 원형 또는 라인형으로 배치된 구조를 취하여, 검사 스테이지(100)상의 검사시트(10)에 균일한 공압을 가하여 검사시트(10)를 검사 스테이지(100)에 밀착시켜 평면화시킨다. 참고로, 상기 에어분사부(600)에서 분사된 압축공기는 정화 과정을 거쳐 먼지 등이 분리된 크린 에어(clean air)이다. 상기와 같이 에어분사부(600)의 작용으로 다수의 미세홀이 형성된 얇은 박판의 검사시트(10)를 검사 스테이지(100) 상에 안착하고 검사 또는 측정 하고자 하는 부위의 표면 들뜸 현상을 에어분사부(600)를 이용해서 크린 에어를 균일하게 분사하여 검사 스테이지(100)의 상 면에 검사시트(10)가 밀착 됨으로써 균일한 평활도를 갖게 된다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 에어분사부(600)는, 압축공기를 생성하는 압축공기 생성수단(미도시)과, 상기 압축공기 생성수단(미도시)에서 생성된 압축공기를 분사하는 분사노즐(620)을 포함하되, 상기 분사노즐(620)은 상기 촬상수단(500)의 양측에 나란히 배치되어 상기 검사시트(10)에 집중분사한다.

압축공기 생성수단은 필터 등을 통한 정화과정을 거쳐 먼지 등이 제거된 크린 에어를 펌프와 같은 압축수단을 이용하여 압축하여 상기 분사노즐(620)로 공급한다. 상기 압축공기 생성수단과 분사노즐(620)은 호스 등으로 연결되어 압축공기를 공급받을 수 있다.

상기 분사노즐(620)은 라인형태로 배치되어 에어커튼(Air curtain) 방식으로 검사시트(10)에 압축공기를 분사한다. 이때, 방향성이 어느 한쪽으로 치우칠 경우, 검사시트(10)가 검사 스테이지(100)에 밀착되지 않고, 들뜨는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 서로 마주보는 방향에서 검사지 진행되는 검사시트(10)의 한 지점으로 압축공기를 분사하여 상기와 같은 들뜸 현상을 방지하고, 검사시트(10)를 검사 스테이지(100)에 고정하는 것이다.

도 4는 검사시트(10)의 테두리만 고정시킨 상태에서, 압축공기의 분사를 실시하지 않은 검사시트(10)의 X축과 Y축의 왜곡 및 높이편차를 측정한 데이터를 도표로 나타낸 것이다.

도 5는 검사시트(10)의 테두리만 고정시킨 상태에서, 하나의 분사노즐(620)을이용하여 검사시트(10)에 압축공기를 분사한 다음, 검사시트(10)의 X축과 Y축의 왜곡 및 높이편차를 측정한 데이터를 도표로 나타낸 것이다.

도 6은 검사시트(10)의 테두리만 고정시킨 상태에서, 양측의 분사노즐(620) 모두를 이용하여 검사시트(10)에 압축공기를 분사한 다음, 검사시트(10)의 X축과 Y축의 왜곡 및 높이편차를 측정한 데이터를 도표로 나타낸 것이다.

상기 도 4 내지 도 6을 참조하면, 높이편차는 압축공기가 분사되지 않은 경우에 324um로 가장 크게 나타났고, 양측 모두에서 압축공기를 분사한 경우 96um로 가장 작게 나타나, 결과적으로 압축공기를 분사할 경우, 그 중에서도 양측 모두에서 압축공기를 분사한 경우 검사시트(10)의 평활도가 우수하게 측정됨을 확인할 수 있다. 또한, X축과 Y축의 왜곡 현상 또한, 압축공기가 분사되지 않은 경우 X축 650um, Y축 659um로 가장 크게 나타났고, 양측모두에서 압축공기를 분사한 경우 X축 119um, Y축 123um로 가장 작게 나타났다. 따라서, 양측 모두에서 압축공기를 분사한 경우 검사시트(10)의 왜곡이 가장 적게 측정됨을 확인할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 에어분사부(600)는 상기 분사노즐(620)의 간격을 조절하는 폭조절부(630)와, 상기 분사노즐(620)의 분사 각도를 조절하는 분사각 조절부(640)와, 상기 분사노즐(620)의 높이를 조절하는 높이조절부(650)를 포함한다. 먼저, 상기 폭조절부(630)는 검사가 진행되는 검사시트(10)의 영역크기에 따라 상호 나란히 배치된 분사노즐(620) 사이 간격을 조절한다. 또한, 분사각 조절부(640)는 분사노즐(620)의 분사각도를 조절할 수 있다. 높이조절부(650)는 분사노즐(620)의 높이를 조절하는 것으로, 바람직하게는 분사노즐(620)과 검사 스테이지(100)의 간격을 조절하는 것이다. 하지만, 상기 폭조절부(630), 분사각 조절부(640) 또는 높이조절부(650) 중 어느 하나만 조작하더라도, 분사각도는 조절이 가능하다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 에어분사부(600)는 상기 분사노즐(620)로 출력되는 압축공기의 양을 조절하는 밸브(미도시)가 더 포함된다.

상기 밸브는 분사되는 압축공기의 양을 조절하여 결과적으로는 검사시트(10)에 가해지는 압력을 조절하는 것이다. 따라서, 검사시트(10)가 얇고 변형되기 쉬운 소재라면 분사되는 압축공기의 양을 줄이고, 검사시트(10)의 두께가 두껍고 변형되지 않는 소재라면 압축공기의 양을 늘여 검사시트(10)가 검사 스테이지(100)에 밀착될 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 검사장치의 구성도이다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 에어분사부(600)에서 분사된 압축공기가 상기 검사시트(10)의 검사가 진행되는 영역에 정확히 분사되었는지 여부를 감지하는 센서(700)가 추가로 장착된다.

상기 센서(700)는 레이저를 이용한 변위센서로 구비될 수 있다. 따라서, 센서(700)는 검사가 진행되는 검사시트(10)와의 간격을 측정하여 검사시트(10)가 검사 스테이지(100)에 밀착되어 평활한지 여부를 파악하고, 상기 에어분사부(600)에서 분사된 압축공기가 제 위치에 분사되었는지 여부를 검출할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 상기 검사스테이지(100)의 상방에서 상기 검사 스테이지(100) 상의 검사시트(10)로 빛을 조사하는 보조광원(800)을 더 포함한다.

상기 보조광원(800)은 상기 검사시트(10)의 상부에서 검사시트(10)를 향해 빛을 조사하는 조명수단으로, 상기 검사 스테이지(100)의 하방에서 조사된 백라이트유닛(400)의 빛이 상기 에어분사부(600)에 차단되어 상기 촬상수단(500)에서 검사시트(10)의 선명한 이미지를 촬영할 수 없을 경우를 대비하여 검사시트(10)의 상부에서 보조광원(800)을 추가로 설치하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광학검사장치에 따르면, 변형되기 쉬운 소재의 검사시트(10)를 정밀하게 고정시키고, 검사가 진행되는 검사시트(10)의 영역별로 압축공기를 분사하여 평면으로 압착시킨 상태로 비전검사가 이루어지도록 함으로써, 검사속도를 높이고, 보다 정확한 검사가 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한 검사시트(10)에 가해지는 물리적 충격을 최소화하고, 흡입 고정력은 높여줄 수 있어 검사시트 손상 및 변형을 방지할 수 있고, 안정적으로 검사가 진행될 수 있는 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 검사 스테이지
200 : 고정수단
300 : 고정프레임
400 : 백라이트유닛
500 : 촬상수단
600 : 에어분사부
620 : 분사노즐
630 : 폭조절부
640 : 분사각 조절부
650 : 높이 조절부
700 : 센서
800 : 보조광원

Claims

광투과성 재질로 이루어져 검사시트가 로딩되는 검사 스테이지;
상기 검사 스테이지에 형성되어 상기 검사시트를 고정하는 고정수단;
상기 검사 스테이지의 측면 또는 하면을 지지하는 고정프레임;
상기 검사 스테이지의 하방에서 검사 스테이지 상의 검사시트로 빛을 조사하는 백라이트유닛;
상기 검사 스테이지의 상방에 배치되어 상기 검사 스테이지에 로딩된 검사시트의 이미지를 획득하는 촬상수단;
상기 촬상수단의 하방에 상기 촬상수단과 동축상에 배치되어 상기 검사시트를 향해 압축공기를 분사하여 검사시트를 검사 스테이지에 밀착시키는 에어분사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사장치.
제 1항에 있어서,
상기 에어분사부는, 압축공기를 생성하는 압축공기 생성수단과, 상기 압축공기 생성수단에서 생성된 압축공기를 분사하는 분사노즐을 포함하되, 상기 분사노즐은 상기 촬상수단의 양측에 나란히 배치되어 상기 검사시트에 집중분사하는 것을 특징으로 하는 광학 검사장치.
제 2항에 있어서, 상기 에어분사부는
상기 분사노즐의 간격을 조절하는 폭조절부;
상기 분사노즐의 분사 각도를 조절하는 분사각 조절부;
상기 분사노즐의 높이를 조절하는 높이조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사장치.
제 2항에 있어서, 상기 에어분사부는
상기 분사노즐로 출력되는 압축공기의 양을 조절하는 밸브;가 더 포함된 것을특징으로 하는 광학 검사장치.
제 1항에 있어서,
상기 에어분사부에서 분사된 압축공기가 상기 검사시트의 검사가 진행되는 영역에 정확히 분사되었는지 여부를 감지하는 센서;가 추가로 장착된 것을 특징으로 하는 광학 검사장치.
제 1항에 있어서,
상기 검사스테이지의 상방에서 상기 검사 스테이지 상의 검사시트로 빛을 조사하는 보조광원;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검사장치.