KR101034923B1 - 오토 프로브 검사장비 및 이를 이용한 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 오토 프로브(auto probe) 검사장비 및 이를 이용한 검사방법은 셀 검사에 사용되는 오토 프로브 장비에 카메라를 설치하고 틸트(tilt)방식이 아닌 수평방식에서 검사를 진행함으로써 작업자에 의한 수동검사에 따른 불량검출의 어려움 및 작업자의 업무를 감소시키기 위한 것으로, 패널과 접촉하여 검사패턴을 상기 패널에 입력하는 오토 프로브 유닛; 상기 패널 위에 설치되어 상기 패널에 나타나는 패턴을 수집하는 비젼부; 및 상기 수집된 패턴의 정보를 분석, 판단하는 컴퓨터 시스템을 포함한다.

오토 프로브, 액정셀공정, 카메라

Description

오토 프로브 검사장비 및 이를 이용한 검사방법{TEST APPARATUS OF AUTO PROBE AND METHOD OF TESTING USING THE SAME}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 제조공정을 나타내는 순서도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오토 프로브 검사장비를 개략적으로 나타내는 예시도.

도 3은 도 2에 도시된 오토 프로브 검사장비의 오토 프로브 유닛을 확대하여 나타내는 예시도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 오토 프로브 검사장비를 이용하여 결함을 검출하는 방법을 예를 들어 나타내는 순서도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100 : 비젼부 200 : 지지부재

300 : 오토 프로브 310 : 게이트 니들

320 : 데이터 니들 400 : 액정표시패널

500 : 구동장치 600 : 카메라

본 발명은 오토 프로브 검사장비 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시장치의 셀 검사에 사용되는 오토 프로브 장비에 카메라를 설치하고 틸트방식이 아닌 수평방식에서 검사를 진행함으로써 모듈의 대형화 추세에 따라 검사작업의 능률 및 수율을 향상시키도록 한 오토 프로브 검사장비 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.

상기 액정표시장치는 크게 어레이(array) 기판과 컬러필터(color filter) 기판 및 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.

이때, 어레이 기판은 상기 기판 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인과 데이터라인, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT), 그리고 상기 화소영역 위에 형성된 화소전극으로 구성된다.

또한, 컬러필터 기판은 색상을 구현하는 서브컬러필터(R, G, B)를 포함한 컬 러필터와 상기 서브컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix), 그리고 상기 액정층에 전압을 인가하는 투명한 공통전극으로 구성된다.

이와 같이 구성된 어레이 기판과 컬러필터 기판은 실런트(sealant)에 의해 합착되어 액정표시패널을 구성하는데, 이때 두 기판의 합착은 상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.

이러한 액정표시장치는 크게 어레이공정, 컬러필터공정, 액정셀공정 및 모듈(module)공정을 거쳐 제조된다.

상기 어레이공정은 증착 및 포토리소그래피(photolithography), 식각공정을 반복하여 제 1 기판 위에 박막 트랜지스터 어레이를 제작하는 공정이고, 상기 컬러필터공정은 화소영역을 제외한 부분에는 빛이 차단되도록 제 2 기판에 블랙 매트릭스를 형성하고 염료나 안료를 사용하여 적(Red; R), 녹(Green; G), 청(Blue; B)의 컬러필터를 제작한 후 공통전극을 형성하는 공정이다.

또한, 액정셀공정은 박막 트랜지스터 형성공정이 완료된 제 1 기판과 컬러필터공정이 완료된 제 2 기판 사이에 일정한 셀갭이 유지되도록 합착하여 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정을 주입하여 액정표시패널 셀을 형성하는 공정이고, 상기 모듈공정은 신호 처리를 위한 회로부를 제작하고 액정표시패널과 회로부를 실장기술을 통해 서로 연결한 후 기구물에 부착하여 모듈을 제작하는 공정이다.

이하, 도면을 참조하여 종래의 액정셀공정을 좀 더 자세히 설명한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 제조공정을 나타내는 순서도로써, 액정셀공 정을 순차적으로 나타내고 있다.

우선, 어레이공정과 컬러필터공정에 의해서 제조된 어레이 기판과 컬러필터 기판 위에 각각 배향막을 형성한 후, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력을 제공하기 위한 배향막의 러빙(rubbing) 공정을 진행한다(S101). 상기 배향공정은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 검사 및 러빙공정 순서로 진행된다.

그리고, 각 어레이 기판과 컬러필터 기판을 세정(S102, S103)한 다음, 상기 어레이 기판에 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(spacer)를 산포하고 컬러필터 기판의 외곽부에 실링재를 도포한 후 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판에 압력을 가하여 합착한다(S104, S105, S106).

한편, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널영역이 형성되고 상기 패널영역 각각에 박막 트랜지스터와 컬러필터가 형성되기 때문에, 낱개의 액정표시패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단 및 가공해야만 한다(S107).

마지막으로, 상기와 같이 가공된 개개의 액정표시패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후(S108), 상기 각 액정표시패널의 외관 및 전기적 불량 여부를 가리는 검사 공정을 진행함으로써 액정표시장치를 제작하게 된다(S109).

즉, 셀공정을 마치기 위해서는 불량검사를 실시하여 제작된 액정표시패널의 상태를 확인하기 위한 추가적인 작업이 필수적으로 요구되는 실정이다.

상기 최종검사는 외관 및 전기적 불량검사를 하기 위한 오토 프로브 검사로서, 예를 들면 컬러필터 돌기, 사선얼룩, 러빙줄무늬, 핀 홀, 게이트라인 및 데이터라인의 단선 또는 합선 등을 검사하는 공정이다. 그러나, 종래에는 대부분의 검사를 작업장에 여러 명이 눈을 이용하여 검사하게 되어 있으나, 이는 많은 양의 액정표시패널을 검사하는데 장시간이 소요되고, 정확성에서도 한계가 있어 상기의 검사를 실시하기에는 작업성이 떨어지는 문제가 있었다.

즉, 종래에는 로더를 통해 테이블로 이송된 패널은 작업자에 의한 수동 검사를 위해 60도로 경사를 주고 상하로 이동하여 프로브 유닛과 접촉하도록 함으로써 작업자의 눈으로 검사가 이루어지고 있다.

이때, 작업자의 눈에 의한 검사로 불량을 검출함으로써, 점결함(point defect; PD), 라인결함(line defect; LD) 및 얼룩 등의 불량들이 유출되는 경우가 발생하며 모델의 대형화에 따라 작업자가 검사하는데 있어 많은 어려움이 있다.

이와 같이 작업자의 눈으로 패널검사가 이루어지고 있어, 고해상도화 및 대형화로 갈수록 전술한 검사의 한계가 나타나며, 작업자의 피로 축적으로 인해 작업 능률 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 오토 프로브에 카메라를 설치하고 틸트방식이 아닌 수평방식에서 검사를 진행함으로써 모듈의 대형화 추세에 따라 검사작업의 능률 및 수율을 향상시키도록 한 오토 프로브 검사장비 및 이를 이용한 검사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

기타 본 발명의 다른 특징 및 목적은 이하 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 오토 프로브 검사장비는 패널과 접촉하여 검사패턴을 상기 패널에 입력하는 오토 프로브 유닛, 상기 패널 위에 설치되어 상기 패널에 나타나는 패턴을 수집하는 비젼부 및 상기 수집된 패턴의 정보를 분석, 판단하는 컴퓨터 시스템을 포함한다.

이때, 상기 오토 프로브 유닛은 상기 패널의 게이트라인 및 데이터라인에 접촉하여 신호를 인가하는 다수의 게이트 니들과 데이터 니들을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 비젼부는 패널 위를 수평방향으로 스캔하여 상기 패널에 표시된 패턴을 수집하는 카메라와 같은 비젼장치를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 패널과 상기 패널에 접촉하는 오토 프로브 유닛이 설치되는 지지부재를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 오토 프로브 검사방법은 컨베이어를 이용한 수평방향으로의 이송방식으로 검사용 액정표시패널을 지지부재의 오토 프로브 유닛에 로딩하는 단계; 상기 오토 프로브 유닛의 게이트 니들과 데이터 니들을 상기 검사용 액정표시패널의 게이트라인과 데이터라인에 각각 접촉시켜 전기적으로 연결하는 단계; 상기 오토 프로브 유닛을 통해 패턴 신호를 상기 검사용 액정표시패널에 입력하는 단계; 상기 입력된 신호에 따라 상기 검사용 액정표시패널에 표시되는 검사용 패턴을 카메라와 같은 비젼장치를 이용하여 수집하는 단계; 상기 비젼장치를 이용하여 상기 검사용 액정표시패널 위를 수평방향으로 스캔하여 상기 검사용 패턴을 수집하는 단계; 시야각에 따른 결함검출이 달라지는 것을 보완하기 위해 상기 비젼장치를 0~70도, 80~100도, 110~160도 등의 각도를 준 상태에서 상기 검사용 액정표시패널 위를 수평방향으로 스캔하여 상기 검사용 패턴을 수집하는 단계; 및 컴퓨터 시스템을 이용하여 상기 정해진 패턴 신호에 대해 수집된 검사용 패턴을 비교, 분석하여 상기 검사용 액정표시패널의 점결함, 선결함 또는 얼룩 등의 결함이 있는지를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 지지부재에 설치된 구동장치를 통해 상기 지지부재를 전후좌우로 구동시키는 한편, 상기 검사용 액정표시패널을 상기 오토 프로브 유닛에 로딩, 언로딩하며, 여러 항목에 대한 정해진 패턴 신호를 상기 검사용 액정표시패널에 반복, 입력하고 상기 컴퓨터 시스템을 이용하여 반복적으로 분석, 판단하는 것을 특징으로 한다.

이때, 시야각에 따른 결함검출이 달라지는 것을 보완하기 위해 0~70도, 80~100도, 110~160도 등의 각도로 상기 비젼장치를 변경하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

또한, 상기 비젼장치는 패널 위를 수평방향으로 스캔하여 상기 패널에 표시된 패턴을 수집할 수 있으며, 컴퓨터 시스템을 이용하여 정해진 패턴에 대해 수집된 패턴을 비교하여 점결함, 선결함 또는 얼룩 등의 결함이 있는지를 판단할 수 있다.

또한, 컨베이어와 같은 수평이동방식을 이용하여 검사용 패널을 오토 프로브 유닛에 로딩할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 오토 프로브 검사장비 및 이를 이용한 검사방법의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오토 프로브 검사장비를 개략적으로 나타내는 예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 셀공정을 마치고 난 후 액정표시패널을 검사하기 위한 오토 프로브 검사 시스템은 크게 패널(400)과 접촉하여 검사패턴을 상기 패널(400)에 입력하는 오토 프로브 유닛(300), 상기 패널(400)에 나타난 패턴을 검출하기 위한 카메라(600)가 설치된 비젼부(100) 및 상기 카메라(600)에 입력된 신호를 분석하는 컴퓨터 시스템(800)으로 이루어져 있다.

이때, 상기 카메라(600)는 수평방향으로 패널(400) 위를 스캔하여 상기 오토 프로브 유닛(300)에 의해 입력되어 패널(400)에 표시되는 검사용 패턴을 수집하여 컴퓨터 시스템(800)으로 전달하게 된다.

한편, 상기 카메라(600)는 시야각에 따라 결함검출이 달라지는 것을 보완하기 위해 소정 각도(예를 들며, 0~70도, 80~100도, 110~160도)를 주어 전술한 방법으로 검사함으로써 결함검출력을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 오토 프로브 검사장비에 카메라(600)와 같은 비젼(vision)장치를 설치함으로써 작업자의 눈에 의한 검사의 한계점을 보완하여 작업의 능률 향상 및 불량모듈의 유출률 감소로 인한 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 패널(400)과 접촉되는 오토 프로브 유닛(300)은 지지부재(200)에 설치되어 있으며, 상기 지지부재(200)에는 패널(400)을 상기 오토 프로브 유닛(300)에 로딩, 언로딩하며 상기 지지부재(200)를 전후좌우로 구동시키기 위한 구동장치(500)가 설치되어 있다.

이때, 본 실시예와 같이 상기 지지부재(200)에 컨베이어식 물류방식으로 패널(400)을 로딩하고 비젼장치를 이용하여 수평방향으로 검사를 진행하게 되면 기존의 60도 틸트방식에서 필요로 하는 로더(loader)부를 배제할 수 있다. 즉, 수평방향으로 검사가 진행될 수 있으므로 검사용 패널(400)을 컨베이어와 같은 물류방식으로 수평으로 지지부재(200)의 오토 프로브 유닛(300)에 안착할 수 있게 되어, 종래와 같이 검사용 패널을 로더를 통해 테이블로 이송한 후 작업자에 의한 수동 검사를 위해 60도로 경사를 주고 상하로 이동하여 프로브 유닛과 접촉하도록 하는 등의 불필요한 작업을 줄일 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 오토 프로브 유닛을 상세히 설명한다.

도 3은 도 2에 도시된 오토 프로브 검사장비의 오토 프로브 유닛을 확대하여 나타내는 예시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 오토 프로브 유닛(300)은 각각의 단위 패널(400)의 게이트라인(미도시) 및 데이터라인(미도시)에 전기적 연결을 위한 게이트 니들(310)과 데이터 니들(320)을 구비한다. 이는 단위 패널(400)의 게이트라인과 데이터라인과 각각 접속하여 액정표시패널(400)을 구동시키는 구동회로를 연결시키는 모듈공정 전에 임의적으로 게이트 니들(310) 및 데이터 니들(320)에 전압을 인가하여 단위 패널(400)의 외관 및 전기적 불량검사를 수행하는 것으로, 상기 게이트라인 및 데이터라인의 패드(미도시)와 정확하게 접촉되어야한다.

이때, 오토 프로브 검사는 임의적으로 게이트 니들(310) 및 데이터 니들(320)에 전압을 인가하여 단위 패널(400)의 외관 및 전기적 불량검사를 수행하는 것으로, 상기 게이트라인 및 데이터라인의 패드와 정확하게 접촉하도록 제어되어야 한다.

상기에서 언급한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 오토 프로브 검사장비는 검사용 패널(400)에 정해진 패턴을 입력하는 다수의 니들(310, 320)을 구비하여 단위 패널(400)의 불량검사를 수행하는 오토 프로브 유닛(300)과 상기 오토 프로브 유닛(300)의 상부에 위치하여 수평방향으로의 스캔을 통해 패널(400)에 표시된 패턴을 수집하는 카메라(600) 및 상기 카메라(600)로부터 정보를 입력받아 재대로 패턴이 나오는지를 분석, 판단하는 컴퓨터 시스템(800)으로 이루어진다.

이와 같이 구성되는 오토 프로브 검사장비는 종래의 수작업으로 인한 작업성 저하를 방지할 수 있어, 안정된 오토 프로브 검사를 수행할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 오토 프로브 검사장비를 이용한 검사방법을 예를 들어 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 오토 프로브 검사장비를 이용하여 결함을 검출하는 방법을 예를 들어 나타내는 순서도이다.

먼저, 도 4a는 카메라의 각도를 고정한 상태에서 검사를 진행하는 방식을 나타내는데, 컨베이어를 이용한 수평방향으로의 이송방식으로 검사용 단위 패널을 지지부재의 오토 프로브 유닛에 안착함으로써 오토 프로브 검사를 시작하게 된다(S201).

이때, 상기 검사용 패널은 오토 프로브 유닛의 게이트 니들 및 데이터 니들에 각각 게이트패드 및 데이터패드가 정확하게 접촉하도록 제어되게 된다.

이후, 상기 오토 프로브 유닛의 다수의 니들과 접촉되어 있는 상기 패널의 게이트패드 및 데이터패드를 통해 검사를 위한 패턴 신호를 입력하게 된다(S202).

이러한 오토 프로브 검사는 바둑판 얼룩, 검정 얼룩, 컬러필터 돌기, 사선얼룩, 러빙줄무늬, 핀 홀, 게이트라인 및 데이터라인의 단선 또는 합선 등을 검사하는 공정으로 상기 오토 프로브 유닛을 통해 정해진 항목별대로 검사를 진행하게 된다.

이후, 입력된 신호에 따라 패널에 표시되는 패턴을 카메라가 설치되어 있는 비젼부를 수평 이동하여 스캔함으로써 상기 패턴을 수집하게 된다(S203).

상기 수집된 패턴 정보는 컴퓨터와 같은 정보처리장치를 이용하여 분석, 판단하게 되는데, 여러 항목에 대한 정해진 패턴을 반복 입력하고 분석, 판단하는 등 전술한 과정을 반복함으로써 검사를 완료하게 된다(S204).

한편, 도 4b는 시야각에 따른 결함검출을 위해 카메라의 각도를 여러 단계로 변환하는 상태에서 검사를 진행하는 방식을 나타내는데, 전술한 바와 같이 컨베이어를 이용한 수평방향으로의 이송방식으로 검사용 단위 패널을 지지부재의 오토 프로브 유닛에 안착함으로써 오토 프로브 검사를 시작하게 된다(S301).

이후, 상기 오토 프로브 유닛의 다수의 니들과 접촉되어 있는 상기 패널의 게이트패드 및 데이터패드를 통해 검사를 위한 패턴 신호를 입력하게 된다(S302).

그리고, 시야각에 따른 결함검출을 위해 비젼부의 카메라의 각도를 변경한다(S303). 이때, 상기 카메라는 시야각에 따라 0~70도, 80~100도, 110~160도 등으로 변경하여 검사함으로써 결함검출력을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에 따라 설치되는 카메라의 수 및 그 동작방식은 검사용 패널의 크기 및 해상도에 따라 적절하게 제어될 수 있다.

이후, 입력된 신호에 따라 패널에 표시되는 패턴을 카메라가 설치되어 있는 비젼부를 수평 이동하여 스캔함으로써 상기 패턴을 수집하게 된다(S304).

상기 수집된 패턴 정보는 컴퓨터와 같은 정보처리장치를 이용하여 분석, 판단하게 되는데, 여러 항목에 대한 정해진 패턴을 반복 입력하고 분석, 판단하는 등 전술한 과정을 반복함으로써 검사를 완료하게 된다(S305).

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이 아니라 바람직한 실시예로서 해석되어야 한다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균 등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 오토 프로브 검사장비 및 이를 이용한 검사방법은 작업자의 눈이 아닌 카메라를 이용하여 자동으로 패널을 검사함으로써 대형화 추세에 따른 수동검사의 한계점을 개선하여 작업자의 능률 및 수율을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 틸트방식이 아닌 수평방식으로 검사하며, 카메라를 여러 각도로 변경하여 검사함으로써 시야각에 따른 결함검출을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 컨베이어를 이용한 수평방향으로의 이송방식으로 검사용 액정표시패널을 지지부재의 오토 프로브 유닛에 로딩하는 단계;

   상기 오토 프로브 유닛의 게이트 니들과 데이터 니들을 상기 검사용 액정표시패널의 게이트라인과 데이터라인에 각각 접촉시켜 전기적으로 연결하는 단계;

   상기 오토 프로브 유닛을 통해 패턴 신호를 상기 검사용 액정표시패널에 입력하는 단계;

   상기 입력된 신호에 따라 상기 검사용 액정표시패널에 표시되는 검사용 패턴을 카메라와 같은 비젼장치를 이용하여 수집하는 단계;

   상기 비젼장치를 이용하여 상기 검사용 액정표시패널 위를 수평방향으로 스캔하여 상기 검사용 패턴을 수집하는 단계;

   시야각에 따른 결함검출이 달라지는 것을 보완하기 위해 상기 비젼장치를 0~70도, 80~100도, 110~160도 등의 각도를 준 상태에서 상기 검사용 액정표시패널 위를 수평방향으로 스캔하여 상기 검사용 패턴을 수집하는 단계; 및

   컴퓨터 시스템을 이용하여 상기 정해진 패턴 신호에 대해 수집된 검사용 패턴을 비교, 분석하여 상기 검사용 액정표시패널의 점결함, 선결함 또는 얼룩 등의 결함이 있는지를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 지지부재에 설치된 구동장치를 통해 상기 지지부재를 전후좌우로 구동시키는 한편, 상기 검사용 액정표시패널을 상기 오토 프로브 유닛에 로딩, 언로딩하며, 여러 항목에 대한 정해진 패턴 신호를 상기 검사용 액정표시패널에 반복, 입력하고 상기 컴퓨터 시스템을 이용하여 반복적으로 분석, 판단하는 것을 특징으로 하는 오토 프로브 검사방법.
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