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KR101898217B1 - 검사장비 및 이를 이용한 검사방법 - Google Patents

검사장비 및 이를 이용한 검사방법 Download PDF

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KR101898217B1
KR101898217B1 KR1020160182989A KR20160182989A KR101898217B1 KR 101898217 B1 KR101898217 B1 KR 101898217B1 KR 1020160182989 A KR1020160182989 A KR 1020160182989A KR 20160182989 A KR20160182989 A KR 20160182989A KR 101898217 B1 KR101898217 B1 KR 101898217B1
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transparent film
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 명세서는 투명막을 검사하는 검사방법에 있어서, 복수의 셀 및 복수의 셀 사이에 배치된 복수의 메탈키를 포함하는 기판 및 기판 상에 형성되는 검사대상을 제공하는 단계, 편광자를 통해 검사대상에 광을 조사하는 단계, 복수의 메탈키로 이동하는 라인 스캔 카메라(line scan camera)에 의해 복수의 메탈키에 반사되어 검광자를 통과한 광을 수광하며, 광의 파장에 따른 진폭과 위상을 광의 세기로 합성하는 단계, 및 광의 세기와, 미리 설정된 검사대상의 두께별 광의 세기를 비교하고, 비교 결과에 근거하여 검사대상의 불량을 검출하는 단계를 포함함으로써, 투명막 유무 및 두께 검사를 넓은 영역에 걸쳐 진행할 수 있고, 투명막 형성 후 실시간으로 검사를 진행하여 불량 발생시 즉각적으로 피드백하여 불량발생을 최소화할 수 있으므로 공정 비용을 절감할 수 있다.

Description

검사장비 및 이를 이용한 검사방법{TESTING APPARATUS AND TESTING METHOD USING THE SAME}
본 명세서는 검사장비 및 이를 이용한 검사방법으로서, 보다 구체적으로는 유기발광패널용 기판에 형성된 투명막의 잔막 유무 및 두께를 측정 하기 위한 검사장비 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상표시장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가벼워 휴대가 가능하면서도 내구성이 뛰어난 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 유기발광소자(organic light emitting element)의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기발광 표시장치(organic light emitting display device) 등이 각광받고 있다.
유기발광소자는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 박막화가 가능하다는 장점이 있다. 일반적인 유기발광 표시장치는 기판에 화소구동회로와 유기발광소자가 형성된 구조를 갖고, 유기발광소자에서 방출된 빛이 기판 또는 베리어층을 통과하면서 화상을 표시하게 된다.
유기발광 표시장치는 유기발광층, 애노드(anode), 및 캐소드(cathode)를 구비한 유기발광소자와, 유기발광소자를 구동하는 구동소자(예를 들어, 트랜지스터, 캐패시터 등)를 구비한다. 구체적으로, 유기발광 표시장치는 애노드와 캐소드로부터 각각 주입된 정공(hole)과 전자(electron)가 유기발광층에서 재결합하여 여기자(excition)를 형성하고, 형성된 여기자의 에너지 방출에 의해 특정 파장의 광이 발생되는 현상을 이용한 표시장치이다. 따라서, 유기발광 표시장치은 스스로 발광하는 유기발광소자를 이용함으로써 응답속도가 빠르고, 명암비, 발광효율, 휘도 및 시야각 등이 크다는 장점이 있다.
반면에, 유기발광소자는 산소에 의한 전극 및 발광층의 열화, 발광층-계면간의 반응에 의한 열화 등 내적 요인에 의한 열화가 있는 동시에 외부의 수분, 산소, 자외선 및 소자의 제작 조건 등 외적 요인에 의해 쉽게 열화가 일어난다. 특히 외부의 산소와 수분은 소자의 수명에 치명적인 영향을 주므로 유기발광 표시장치는 봉지(encapsulation)가 매우 중요하다. 따라서, 외부로부터 유기발광층으로 산소, 수분 등이 침투되는 것을 최소화하기 위해 유기발광소자를 밀봉하기 위한 다양한 기술들이 사용되고 있다.
최근 플라스틱(plastic)과 같은 연성재료의 플렉시블 기판(flexible substrate)을 이용하여, 휘어져도 표시성능을 유지할 수 있는 플렉시블 유기발광 표시장치가 개발되고 있으며, 봉지를 위한 봉지층 또한 플렉시블한 특성을 가지는 구조로 개발되고 있다. 플렉시블 유기발광 표시장치는 구부리고 휘는데 유용하기 때문에 패널의 일부를 구부림으로써 표시장치의 베젤(bezel)을 감소시킬 수도 있다. 이때, 패널을 구부린 영역을 벤딩영역(bending area)이라고 지칭하도록 한다.
유기발광소자를 밀봉하기 위해서는 복수의 패널을 형성하기 위한 복수의 셀(cell) 각각에 대하여 화소구동회로 및 유기발광소자가 형성된 모기판(mother substrate)에 봉지층을 부착하는 공정이 수행되고, 모기판에 봉지층을 증착한 후에는 모기판을 셀(cell)단위로 자르는 기판 절단(scribing) 공정이 수행된다.
봉지층은 금속필름, 유리기판, 플라스틱, 유기층, 또는 무기층 등으로 이루어질 수 있다. 특히, 유기층 및 무기층은 투명한 물질로써 모기판 위에 증착되고, 봉지층 증착 위치에 개구부가 형성된 마스크(mask)가 이용된다. 봉지층을 증착하기 위해 기판 상에 배치된 마스크는 마스크 제작 공차를 반영하여 제작되더라도 열변형 등으로 인하여 증착 영역이 확대 또는 축소될 수 있다. 특히, 유기발광 표시장치의 베젤이 감소함에 따라 봉지층 증착 범위의 마진(margin)이 감소하고, 셀 타입 마스크(cell type mask)를 사용함으로써 마스크의 열변형 등으로 인한 영향을 더욱 쉽게 받기 때문에 봉지층의 증착 영역이 쉽게 변할 수 있다.
또한, 유기층 또는 무기층의 재료는 점도가 물과 유사한 재료를 사용할 수 있는데, 이때는 잉크젯 방식으로 유기층 또는 무기층을 형성할 수 있다. 재료의 점도가 낮은 경우 재료가 흐르는 성질이 크기 때문에 원하는 영역에 유기층 또는 무기층을 증착하기 위해서는 재료가 도포되는 양을 적절히 조절해야 한다. 하지만, 재료의 도포 양을 조절하지 못할 경우 유기층 또는 무기층을 형성하고자 하는 영역을 벗어날 수 있다.
따라서, 봉지층을 구성하는 유기층 또는 무기층은 앞서 언급한 벤딩영역 또는 절단선을 침범할 수 있다. 벤딩영역 또는 절단선은 해당 영역의 특성상 봉지층에 손상이 가해지는 불량이 발생할 수 있고, 봉지층의 손상으로 인해 유기발광소자의 열화가 발생할 수 있다. 하지만, 봉지층의 증착 위치에 대한 불량 여부는, 모기판을 절단한 후 실시하는 점등검사에서 검출될 수 있다. 즉, 불량이 발생하는 것을 실시간으로 검출할 수 없기 때문에 봉지층 증착을 위한 장비에 불량 원인을 피드백하는데 시간이 소요되고, 시간이 소요되는 만큼 비용이 발생하게 된다.
그리고, 봉지층은 유기발광 표시장치를 보호하는 역할을 하므로 봉지층에 손상이 발생하지 않도록 해야 한다. 따라서, 봉지층 형성 공정에서뿐만 아니라 봉지층 형성 후 후처리 공정에서 봉지층에 손상이 발생할 수 있는 가능성을 미리 검출하여 방지할 필요가 있다.
이에 본 발명의 발명자는 위에서 언급한 문제점들을 인식하고, 불량 패널의 수를 최소화하기 위해 봉지층 증착 후 봉지층의 잔막 및 두께를 실시간으로 검사하기 위한 검사장비를 고안하고, 이를 이용한 검사방법을 발명하였다.
본 명세서의 실시예에 따른 해결 과제는 기판의 전체영역에 도포된 검사대상의 증착 유무 및 두께를 검사하기 위한 검사장비를 제공하는 것이다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 해결 과제는 실시간으로 검사대상의 증착 유무 및 두께를 검사하기 위한 검사방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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본 명세서의 일 실시예에 따른 검사방법에 있어서, 복수의 셀 및 복수의 셀 사이에 배치된 복수의 메탈키를 포함하는 기판 및 기판 상에 형성된 검사대상을 제공하는 단계, 편광자를 통해 검사대상에 광을 조사하는 단계, 복수의 메탈키로 이동하는 라인 스캔 카메라(line scan camer)에 의해 복수의 메탈키에 반사되어 검광자를 통과한 광을 수광하며, 광의 파장에 따른 진폭과 위상을 광의 세기로 합성하는 단계, 및 광의 세기와, 미리 설정된 검사대상의 두께별 광의 세기를 비교하고, 비교 결과에 근거하여 검사대상의 불량을 검출하는 단계를 포함함으로써, 투명막 유무 및 두께 검사를 기판 전체영역에 걸쳐 진행할 수 있고, 투명막 형성 후 실시간으로 검사를 진행하여 불량 발생시 즉각적으로 공정 장비로 피드백하여 불량발생을 최소화할 수 있으므로 공정 비용을 절감할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 검사장비에 있어서, 검사장비는 광원으로부터 출력된 광을 선편광으로 변환시키는 편광자, 편광자를 통과하여 투명층을 포함하는 검사대상의 하부에 배치된 복수의 메탈키로부터 반사된 반사광이 통과될 수 있도록 구성된 검광자, 및 검광자를 통과한 광을 수광하여, 반사광의 파장에 따른 진폭과 위상을 광의 세기로 합성하고, 합성된 결과를 화상이미지로 나타내는 라인 스캔 카메라(line scan camera)를 포함하는 광학 검사부를 포함하고, 광의 세기와 미리 설정된 검사대상의 두께별 광의 세기를 비교하고, 비교 결과에 근거하여 검사대상의 불량을 검출하는 검출부를 포함함으로써, 투명막에 대한 시인성이 향상되고 기판 전체영역을 검사할 수 있게 되므로 투명막의 유무 및 두께에 대한 불량을 효과적으로 검출할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 투명막으로 구성된 검사대상을 검사하기 위한 검사장비에 편광자 및 검광자를 배치함으로써, 투명막의 시인성을 향상시켜서 투명막의 유무를 효과적으로 확인할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 검사장비에 라인 스캔 카메라를 포함시킴으로써, 스팟(spot) 검사가 아닌 스캔(scan) 검사가 가능하므로, 복수의 셀의 둘레를 따라 스캔하면서 투명막이 증착되지 않아야 하는 부분을 검사하여 불량 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 검사장비가 400nm 내지 800nm의 파장의 광을 출력하는 광원을 포함함으로써, 가시광선으로 시인되지 않는 투명막의 시인성을 향상시켜서 투명막의 유무를 효과적으로 확인할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 검사장비가 광분리기를 포함함으로써, 편광자를 통과하는 빛이 검사대상에 직각으로 입사할 수 있기 때문에 검사장비를 효율적으로 구현할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 기판에 검사대상을 형성한 후 셀의 후공정 전 또는 모듈 공정 전에, 검사대상의 잔막 및 두께를 검사함으로써, 화상검사 또는 신뢰성검사에서 발생할 수 있는 불량 누출을 방지함으로써 비용발생을 최소화할 수 있다.
이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 명세서의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 명세서의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 모기판을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 X-Y 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 유기발광패널의 제작 및 검사순서를 나타낸 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 검사대상을 검사하는 검사모듈이다.
도 6은 도 5의 검사모듈에 포함된 광학 검사부를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 검사장비의 검사원리를 나타낸 도면이다.
도 8a는 두께가 두꺼운 검사대상을 통과한 광의 파장을 나타낸 그래프이다.
도 8b는 두께가 얇은 검사대상을 통과한 광의 파장을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예에 따른 검사장비 및 이를 이용한 검사방법에 대하여 설명하기로 한다. 이때, 검사장비가 검사하는 검사대상은 유기발광패널을 만들기 위해 복수의 셀(cell)로 구성된 모기판을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 모기판(mother substrate, 100)을 나타낸 도면이다.
모기판(100)은 복수의 유기발광패널(organic light emitting panel)에 대응하는 복수의 셀(cell, 10)을 포함한다. 즉, 복수의 셀(10)은 절단되어 복수의 유기발광패널을 형성한다. 도면에서 셀(10)은 직사각형을 예로들어 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 원형 등의 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 셀(10)의 주변에는 셀(10)을 분리하기 위한 절단선(Scribing Line, SL)이 형성된다. 절단선(SL)은 실제로 기판(11) 위에 형성되어 있을 수 있지만, 셀(10) 주변에 있는 얼라인키(alignment key)또는 임의의 마크(mark)를 통해서 가상의 절단선(SL)이 정의될 수도 있다.
그리고, 셀(10) 내부에 형성된 표시영역에는 화소구동회로가 배치되고, 화소구동회로는 트랜지스터 및 캐패시터 등을 포함할 수 있다.
기판(11) 주변에는 테스트 패턴(Test Pattern, TP)이 배치될 수 있다. 테스트 패턴(TP)은 절단선(SL) 바깥쪽에 복수개로 구성될 수 있다. 테스트 패턴(TP) 각각은 셀(10)을 봉지하기 위한 봉지층을 구성하는 막들의 두께를 관리하기 위해 각각의 막이 따로 증착될 수 있도록 위치를 표시하는 역할을 한다. 예를 들어, 봉지층이 제1 봉지층, 제2 봉지층, 및 제3 봉지층으로 구성되는 경우, 테스트 패턴(TP)은 반복적으로 기판(11) 상에 배치된 제1 봉지층 형성을 위한 제1 테스트 패턴, 제2 봉지층 형성을 위한 제2 테스트 패턴, 및 제3 봉지층 형성을 위한 제3 테스트 패턴으로 구성될 수 있다. 제1 봉지층은 복수의 셀(10) 및 제1 테스트 패턴에 개구부가 형성된 마스크를 이용하여 형성될 수 있고, 제2 봉지층은 복수의 셀(10) 및 제2 테스트 패턴에 개구부가 형성된 마스크를 이용하여 형성될 수 있으며, 제3 봉지층은 복수의 셀(10) 및 제3 테스트 패턴에 개구부가 형성된 마스크를 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 봉지층의 특성에 따라 테스트 패턴(TP)에 두 개 이상의 층이 형성될 수도 있다. 따라서, 제1 테스트 패턴을 통해서 제1 봉지층의 두께를, 제2 테스트 패턴을 통해서 제2 봉지층의 두께를, 제3 테스트 패턴을 통해서 제3 봉지층의 두께를 측정할 수 있다. 그리고, 기판(11)의 둘레를 따라 형성된 테스트 패턴(TP)을 통해서 봉지층의 균일성(uniformity)를 확인할 수 있다.
이때, 마스크는 각각의 셀(10)마다 개구부가 형성된 셀 타입 마스크(cell type mask) 또는 셀(10)에 대응되는 행 또는 열별로 개구부가 형성된 라인 타입 마스크(line type mask)를 사용할 수 있다.
또한, 도면에는 테스트 패턴(TP)이 기판(11)의 모서리 네 군데에만 형성된 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 언급한바와 같이, 제1 테스트 패턴, 제2 테스트 패턴, 및 제3 테스트 패턴이 반복적으로 기판(11)의 상부면 및 하부면, 또는 기판(11)의 둘레를 따라 길게 배치되어 제1 봉지층, 제2 봉지층, 및 제3 봉지층의 두께를 측정하고 이를 통해 각 봉지층의 두께의 균일성을 확보할 수 있다.
이어서, 셀(10) 및 셀(10) 마다 형성된 봉지층과 절단선(SL)의 형성 위치를 구체적으로 설명하고자 한다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 개략적으로 나타낸 도면이고, A영역은 두 개의 셀(10_L, 10_R)을 포함하는 영역이다.
두 개의 셀(10_L, 10_R)에는 화소구동회로 및 유기발광소자가 기판(11) 상에 각각 형성된다. 화소구동회로 및 유기발광소자를 보호하기 위해 봉지층(20)이 두 개의 셀(10_L, 10_R)을 각각 커버하도록 형성된다. 이때, 절단선(SL)은 좌측셀(10_L)과 우측셀(10_R) 사이에 형성되고, 기판(11) 상에 봉지층(20)까지 형성된 후 절단선(SL)을 따라 기판(11)을 절단할 수 있다.
기판(11)을 절단하기 위해서 또는 봉지층(20)이 절단선(SL)을 침범했는지 검사하기 위해서 좌측셀(10_L)과 우측셀(10_L) 사이에는 금속키(metal key, 30)가 복수개 배치될 수 있다. 예를 들어, 도면에서는 금속키(30)가 12개 형성되어 있고 왼쪽 첫번째 금속키와 오른쪽 첫번째 금속키는 봉지층(20)이 커버하고 있으나, 왼쪽 첫번째 금속키와 오른쪽 첫번째 금속키에 봉지층(20)이 커버하고 있는지 여부는 중요하지 않을 수 있다. 그리고, 좌측셀(10_L)을 위한 절단선(SL)은 왼쪽에서 네번째 금속키와 다섯번째 금속키 사이에 위치하고, 우측셀(10_R)을 위한 절단선(SL)은 오른쪽에서 네번째 금속키와 다섯번째 금속키 사이에 위치할 수 있지만, 절단선(SL)의 위치는 이에 한정되지는 않는다.
금속키(30)를 기준으로 설정된 절단선(SL)을 따라 기판(11)을 절단하기 위해 레이저(laser)가 이용될 수 있는데, 봉지층(20)이 절단선(SL)을 침범하여 증착되었을 경우, 레이저에 의해 봉지층(20)이 절단되어 봉지층(20)의 들뜸이 발생할 수 있다. 레이저를 이용한 절단 방식이 아니라 다른 방법에 의해 기판(11)이 절단되더라도 봉지층(20)이 절단되어 단면이 노출되면 봉지층(20)의 들뜸이 발생할 수 있고, 봉지층(20)의 단면을 통해 수분 또는 산소가 침투하여 유기발광소자의 손상이나 열화를 촉진시킬 수 있다. 따라서, 절단선(SL)에 봉지층(20)이 침범하였는지를 검사할 필요가 있다.
좌측셀(10_L)의 봉지층(20)이 절단선(SL)을 침범하는지 확인하기 위해서는 절단선(SL) 안쪽(왼쪽)에 위치한 메탈키(30) 상의 봉지층(20)의 유무를 검출할 수 있다. 예를 들어, 왼쪽에서 세번째 메탈키를 기준으로 정하여 왼쪽에서 세번째 메탈키에 봉지층(20)의 잔막이 검출되는 경우 불량으로 판정하도록 할 수 있다. 우측셀(10_R)도 좌측셀(10_L)과 마찬가지로 오른쪽에서 세번째 메탈키를 검사하여 오른측에서 세번째 메탈키에 봉지층(20)의 잔막이 검출되는 경우 불량으로 판정하도록 할 수 있다.
구체적으로, 봉지층(20)의 잔막을 검출하는 방법은 복수의 메탈키(30)들의 휘도(intensity)와 메탈키(30) 이외의 영역의 휘도를 검출하여 봉지층(20)이 커버하고 있는 메탈키(30) 또는 봉지층(20)의 엣지(egde)를 확인할 수 있다. 이때 사용되는 장비는 광학 검사부로써, 광학 검사부는 복수의 메탈키(30)를 관측한 광 분석을 통해 메탈키(30)의 휘도를 검출하여 화상이미지로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 왼쪽에서 세번째 메탈키가 봉지층(20)에 의해 덮여있고, 왼쪽에서 네번째 메탈키가 봉지층(20)에 의해 덮이지 않은 경우, 광학 검사부는 복수의 메탈키(30) 상의 봉지층(20)의 유무를 검사하여 봉지층(20)이 덮인 메탈키는 세번째 메탈키라고 알려준다. 또한, 왼쪽에서 첫번째, 두번째, 세번째 메탈키를 그 이후의 메탈키보다 어둡게 표현하여 화상이미지로 나타낼 수 있다. 그리고, 복수의 메탈키(30) 이외의 영역의 봉지층(20)의 유무를 검사하여 봉지층(20)의 엣지가 세번째 메탈키와 네번째 메탈키 사이라고 알려주거나, 셀(10_L)부터 봉지층(20)의 거리를 표시할 수 있다. 또한, 왼쪽에서 세번째 메탈키와 네번째 메탈키 사이에 있는 봉지층(20)의 엣지라인을 따라 어둡게 표현하여 화상이미지로 나타낼 수 있다.
메탈키(30)는 검사 위치를 나타낼뿐만 아니라, 분석 결과를 화상이미지로 나타낼 때 시인성을 확보하기 위한 도구이지만, 메탈키(30)가 생략되더라도 광학 검사부는 봉지층(20)의 유무를 검출할 수 있다. 다만, 검사 위치가 표시되지 않으므로 검출하는 시간이 다소 길어질 수 있고, 검사자가 화상이미지를 통한 검사 결과를 인지하지 어려울 수 있다.
광학 검사부 및 휘도를 검출할 수 있는 분석 원리에 대해서는 후술하기로 한다.
상기에 언급한바와 같이, 메탈키(30)는 좌측셀(10_L)과 우측셀(10_R) 사이의 중앙에 한줄로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 여러 줄로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 셀(10)의 상부 및 하부에 각각 한줄씩 총 두줄, 또는 상부, 중부, 및 하부에 각각 한줄씩 총 세줄의 메탈키(30)를 형성할 수 있다.
따라서, 봉지층(20)은 절단선(SL)을 침범하지 않도록 증착되어야 하고, 봉지층(20) 형성 후 봉지층(20)의 절단선(SL) 침범 여부를 확인할 수 있어야 한다. 봉지층(20) 형성 후 실시간으로 봉지층(20)의 불량 여부를 검출하고 즉시 봉지층(20) 형성에 사용되는 공정 장비에 피드백(feedback)하여 수율을 개선함으로써 불량율을 줄이고 공정 비용을 절약할 수 있다.
앞에서는 메탈키(30)를 기준으로 절단선(SL)을 확인하는 방법을 설명하였지만, 메탈키(30) 이외의 별도의 마크를 형성하여 절단선(SL)을 확인할 수도 있다.
도 3은 도 2의 X-Y 절단면을 나타낸 단면도이며, 도 2도 참조하여 설명한다.
기판(11) 상에는 버퍼층(12)과 제1 절연층(13)이 배치될 수 있다. 기판(11)은 절연 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 유리(glass), 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acryl), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르(polyether), 술폰산(sulfonic acid) 계열의 물질, 또는 실리콘 산화물(SiOx) 재료와 같이 플렉서빌리티(flexability)를 가지는 물질로 이루어진 플렉서블 기판일 수 있다.
그리고, 본 명세서의 실시예예 따른 유기발광 표시장치는 TV, 모바일(Mobile), 테블릿 PC(Tablet PC), 모니터(Monitor), 노트북 컴퓨터(Laptop Computer), 및 차량용 표시장치 등을 포함한 표시장치 등에 적용될 수 있다. 또는, 유기발광 표시장치는 웨어러블(wearable) 표시장치, 폴더블(foldable) 표시장치, 롤러블(rollable) 표시장치, 및 벤더블(bendable) 표시장치 등에도 적용될 수 있다. 그리고, 기판(11)이 플렉서블 기판일 경우 유기발광 표시장치는 커브드(curved) 표시장치, 폴더블(foldable) 표시장치, 롤러블(rollable) 표시장치, 벤더블(bendable) 표시장치, 및 차량용 표시장치 등에 적용할 수 있다.
버퍼층(12)은 버퍼층(12) 상에 형성되는 층들과 기판(11) 간의 접착력을 향상시키고, 기판(11)을 통해 침투하는 수분 또는 산소 등을 차단하는 역할 등을 수행할 수 있다. 버퍼층(12)은 제1 버퍼층 또는 제2 버퍼층을 포함할 수 있다. 제1 버퍼층은 멀티버퍼(multi-buffer)일 수 있다. 제2 버퍼층은 박막트랜지스터의 액티브층을 보호하며, 다양한 종류의 결함을 억제할 수 있다. 멀티 버퍼는 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx)이 교대로 적층되어 이루어질 수 있으며, 기판(11)에 침투하는 수분 및/또는 산소가 확산되는 것을 지연시킬 수 있다. 그리고, 제2 버퍼층은 액티브버퍼(active-buffer)일 수 있다. 제2 버퍼층은 비정질 실리콘(a-Si) 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 버퍼층(12)은 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층의 모두를 포함할 수도 있고, 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층 중 하나만을 포함할 수도 있다. 버퍼층(12)은 필수적인 구성요소는 아니며, 기판(11)의 종류 및 물질, 트랜지스터의 구조 및 타입 등에 기초하여 생략될 수도 있으며, 복수의 층으로 구성될 수도 있다.
버퍼층(12) 상에 제1 절연층(13)이 배치되고, 제1 절연층(13)은 버퍼층(12) 상에 배치되는 게이트전극 상에 형성될 수 있으므로 게이트 절연막이라고도 할 수 있다.
제1 절연층(13) 상에는 소스드레인 전극(14)이 배치될 수 있고, 소스드레인 전극(14)은 패드부(40)를 통해 외부로부터 인가되는 전압을 셀(10) 내부에 배치된 화소구동회로로 전달해주기 위한 연결전극으로 사용될 수 있다. 패드부(40)는 애노드 전극(17)과 동일한 공정에 의해 동일한 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 소스드레인 전극 상의 제2 절연층(15)에 있는 컨택홀을 통해 소스드레인 전극(14)과 접촉할 수 있다. 패드부(40)에는 구동회로칩(driver ic), 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB), COP(Chip On Plastic) 또는 COF(Chip On Film) 등이 부착될 수 있다.
소스드레인 전극(14) 상에 제2 절연층(15)이 배치된다. 그리고, 제2 절연층(15) 상에는 셀(10) 내부에 형성된 트랜지스터 등에 의한 단차를 평탄화시켜주기 위한 평탄화층(16)이 배치될 수 있고, 평탄화층(16) 상에 애노드 전극(17)이 배치될 수 있다. 애노드 전극(17)은 제2 절연층(15)에 있는 컨택홀을 통해 소스드레인 전극(14)과 접촉할 수 있다. 이때, 애노드 전극(17)도 패드부(40)를 통해 외부로부터 인가되는 전압을 셀(10) 내부로 전달해주기 위한 연결전극으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 고전위전압(VDD), 저전위전압(VSS), 또는 데이터전압(Vdata)일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
버퍼층(12), 제1 절연층(13), 및 제2 절연층(15)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 또는 실리콘 산화 질화물(SiOxNx)의 단일층 또는 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 및 실리콘 산화 질화물(SiOxNx)의 다중층으로 이루어질 수 있다. 또한, 소스드레인 전극(14)은 다양한 금속 물질, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 및 구리(Cu) 중 어느 하나이거나 둘 이상의 합금, 또는 이들의 다중층일 수 있다. 그리고, 평탄화층(16)은 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리페닐렌계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지, 벤조사이클로부텐 및 포토레지스트 중 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
셀(10) 내부에 형성된 애노드 전극(17) 상에는 화소의 발광영역을 구분해줄 수 있는 뱅크(18)가 형성될 수 있다. 뱅크(18) 및 뱅크(18)에 의해 덮이지 않은 애노드 상에 유기발광층이 배치되고, 유기발광층 및 뱅크(18) 상에 캐소드가 배치된다.
그리고, 뱅크(18) 상에는 스페이서가 배치될 수 있다. 스페이서는 유기발광층을 패터닝할 때 사용되는 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask, FMM)에 의해서 발생될 수 있는 유기발광소자의 손상을 방지할 수 있다.
셀(10) 외부에 형성된 애노드 전극(17) 상의 일부에 뱅크층(18)이 형성되고, 뱅크층(18) 상에는 셀(10)을 밀봉할 수 있도록 봉지층(20)이 배치되는데, 봉지층(20)은 제1 봉지층(21), 제2 봉지층(22), 및 제3 봉지층(23)으로 구성될 수 있다. 화소구동회로 및 유기발광소자를 외부로부터 효과적으로 밀봉하기 위해 제1 봉지층(21) 및 제3 봉지층(23)은 무기물질로 형성될 수 있고, 제2 봉지층(22)은 고분자(polymer)로 이루어진 유기물질로 형성될 수 있다. 제1 봉지층(21) 및 제3 봉지층(23)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 또는 실리콘 산화 질화물(SiOxNx)일 수 있다.
제2 봉지층(22)은 이물커버층(Particle Covering Layer, PCL)이라고도 불리는데, 이물을 커버하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제1 봉지층(21)의 표면에 이물이 부착된 상태에서 유기물질인 제2 봉지층(22) 없이 무기물질인 제3 봉지층(23)이 배치될 경우, 무기물질은 제1 봉지층(21) 표면에 부착된 이물과의 밀착력이 높지 않기 때문에 이물 주변으로 틈이 생길 수 있으므로 이 틈에 의해 봉지층(20)이 박리될 수 있다. 따라서, 유기물질로 이루어진 제2 봉지층(22)을 제1 봉지층(21)과 제3 봉지층(23) 사이에 배치함으로써, 이물 및 이물 주변을 커버하여 봉지층(20)이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
무기물질인 제1 봉지층(21) 및 제3 봉지층(23)은 증착방법을 이용하여 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition method, CVD), 또는 원자층증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 이용할 수 있다. 화학기상증착법은 증착하고자 하는 재료를 챔버(chamber)내에서 흩날린 후 원하는 영역에 증착되도록 하는 방법으로 증착되지않는 영역은 마스크로 가려주어야 한다. 봉지층(20)은 셀(10)을 밀봉해야하므로 셀(10)을 포함하여 셀(10) 주변의 일정 영역에 도포되어야 하지만, 외부신호가 인가되어야 하는 패드부(40) 및 기판(11)의 절단선(SL)에는 도포되지 않도록 마스크로 가려주어야 한다. 앞서 언급한바와 같이, 절단선(SL)에 봉지층(20)의 잔막이 형성될 경우 레이저에 의해 봉지층(20)이 절단되면서 봉지층(20)의 단면이 노출되어 봉지층(20)의 들뜸현상이 발생할 수 있다. 또한, 패드부(40)에 봉지층(20)의 잔막이 형성될 경우 구동회로칩, 연성인쇄회로기판, COP 또는 COF와의 부착불량 및 전기 신호 입력 오류가 발생할 수 있다. 또한, 셀(10)들을 절단하여 형성하는 유기발광패널을 폴더블(foldable) 표시장치, 밴더블(bendable) 표시장치, 또는 롤러블(rollable) 표시장치로 사용할 경우, 패널의 일부를 구부리거나 접는 벤딩영역(bending area)이 발생하게 되는데, 벤딩영역에 봉지층(20)의 잔막이 형성될 경우 패널의 일부를 구부리거나 접는 과정에서 봉지층(20)에 균열(crack)이 발생하여 균열을 통해 수분 또는 산소가 침투하여 유기발광소자를 열화시킬 수 있다. 따라서, 절단선(SL), 패드부(40), 및 벤딩영역에는 봉지층(20)의 잔막이 형성되지 않도록 해야한다.
그리고, 터치 기능을 구현하기 위해서 봉지부(20) 상에 복수의 터치 전극이 구성될 경우, 봉지부(20)의 균열이나 불량으로 인해 터치 전극의 단선(short)이 발생하는 문제점이 생길 수 있으므로, 봉지층(20)의 잔막이나 얼룩이 발생하지 않도록 해야 한다.
제1 봉지층(21) 및 제3 봉지층(23)을 형성하기 위해 사용되는 마스크는 절단선(SL), 패드부(40), 및 벤딩영역 이외의 영역에 개구부가 형성되도록 제작된다. 그러나, 공정진행시 가해지는 열에 의한 변형으로 인해 개구부가 확장 또는 축소되어 절단선(SL), 패드부(40), 및 벤딩영역에 제1 봉지층(21) 및 제3 봉지층(23)이 침범하여 형성될 수 있다. 따라서, 제3 봉지층(23)을 형성한 후 제1 봉지층(21) 및 제3 봉지층(23)이 절단선(SL), 패드부(40), 및 벤딩영역을 침범하였는지를 확인해볼 필요가 있다.
제2 봉지층(22)은 유기물질이므로 잉크젯 프린팅(inkjet printing)을 이용하여 도포할 수 있다. 잉크젯 프린팅은 스크린 프린팅(screen printing) 보다 재료의 손실이 적고 빠르게 도포할 수 있으며, 두께를 얇게 형성할 수 있어서 폴더블(foldable) 표시장치, 밴더블(bendable) 표시장치, 또는 롤러블(rollable) 표시장치의 구현에 유리하며, 제2 봉지층(22) 형성 시에 제2 봉지층(22)의 형성 위치에 대한 제어가 용이하여 베젤영역을 줄일 수 있다. 하지만, 잉크로된 도포 물질을 사용하기 때문에 점도가 물과 유사하여 쉽게 흐르는 성질을 갖는다. 따라서, 제2 봉지층(22)의 도포영역을 제한하기 위하여 셀(10) 주변으로 댐(19)을 배치할 수 있다. 댐(19)은 제2 봉지층(22)의 오버플로우(over flow)를 방지할 수 있으며, 제2 봉지층(22)의 도포 높이 및 댐(19)의 높이에 따라 댐(19)은 단일구조 또는 이중구조일 수 있다. 그리고, 댐(19)은 적어도 하나 이상의 개수로 형성할 수 있다.
그리고, 이물에 의한 들뜸 방지를 위해서 제2 봉지층(22)의 높이는 높을수록 좋지만, 제2 봉지층(22)의 높이가 높을수록 댐(19)의 개수 또는 높이를 상승시켜야 한다. 그리고, 도포할 제2 봉지층(22)인 유기물질의 양을 조절하여야 하지만, 그렇지 못할 경우 유기물질이 댐(19)을 넘어 절단선(SL), 패드부(40), 또는 벤딩영역을 침범할 수 있으므로, 제2 봉지층(22)의 오버플로우도 검출할 필요가 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 유기발광패널의 제작 및 검사순서를 나타낸 블록도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 유기발광패널의 제작순서를 설명하고, 유기발광패널 제작 순서에 따라 필요한 검사를 설명하고자 한다.
기판(11)에 구분된 셀(10) 영역에 각각 화소구동회로를 형성하고 화소구동회로 상에 애노드, 유기발광층, 및 캐소드를 포함하는 유기발광소자를 형성한다. 유기발광층은 적색, 녹색, 및 청색을 발광할 수 있으며, 인광물질 또는 형광물질의 유기발광물질을 이용하여 형성할 수 있다. 또는, 발광층은 양자점(Quantum Dot; QD)을 포함할 수 있다.
그리고, 유기발광소자 상에 봉지층(20)을 형성하여 셀(10)을 밀봉시킨다. 이때, 봉지층(20)은 단일층 또는 두 개 층 이상으로 형성된 다중층일 수 있다.
봉지층(20) 형성 후 봉지층(20)이 절단선(SL), 패드부(40), 및 벤딩영역에 도포되었는지를 검사하고, 동시에 봉지층(20)의 두께를 검사하여 봉지층(20)의 균일성을 확보할 수 있다. 봉지층(20)을 형성한 후 바로 검사를 실시함으로써 불량이 검출되었을 때, 봉지층(20) 형성에 사용되는 공정 장비에 바로 피드백을 주어 개선할 수 있으므로, 수율을 향상시킬 수 있으며, 이후에 실시될 점등검사 또는 신뢰성검사에서 불량 누출을 방지함으로써 비용발생을 최소화할 수 있다.
봉지층(20)의 잔막 및 두께를 검사한 후, 유기발광패널의 수명을 확보하기 위해 베리어 필름(barrier film)을 추가적으로 부착할 수 있으나, 베리어 필름은 생략될 수 있다. 그리고, 기판(11)을 절단하는 단계를 수행한다. 기판(11)은 절단선(SL)을 따라 절단되어 복수의 유기발광패널로 분리된다. 기판(11)으로부터 분리된 유기발광패널은 표시장치로서 역할을 할 수 있는 최소 단위로서, 유기발광패널에 전기적 신호를 인가하여 점불량, 선불량, 얼룩 등의 화상불량을 검출하는 단계를 수행한다. 봉지층(20) 형성 후 봉지층(20)의 잔막 및 두께를 검사하는 단계를 수행하지 않을 경우, 유기발광패널을 검사하는 단계에서 불량이 검출된다. 여기서, 봉지층(20)을 형성한 단계는 셀의 전공정이라고 할 수 있고, 봉지층(20)을 형성한 후 기판을 절단하고 패널 검사하는 단계까지는 셀의 후공정이라고 할 수 있다.
패널 검사가 완료된 후에는 모듈 공정이 진행된다. 모듈 공정은 유기발광패널에 광학필름, 인쇄회로기판, 및 구동회로칩 등을 부착하여 화질을 개선시키고, 외부신호를 유기발광패널에 인가하여 각 소자를 구동할 수 있게한다.
모듈 공정이 완료된 유기발광패널은 외관 검사 단계를 수행하는데, 외관 검사는 모듈 공정에서 부착된 부품의 부착여부를 판단하는 공정으로 패널의 전반적인 화상검사 및 에이징(aging)을 진행 후 발생할 수 있는 유기발광패널의 신뢰성 불량을 검출할 수 있다. 만약, 봉지층(20)이 절단선(SL), 패드부(40), 또는 벤딩영역을 침범하였을 경우, 봉지층(20)의 균열 발생으로 화상뿐만 아니라 신뢰성 불량에 대해서 외관 검사 단계에서 검출된다.
따라서, 셀의 후공정 전 또는 모듈 공정 전인, 봉지층(20) 형성 후에 봉지층(20)의 잔막 및 두께를 검사함으로써, 불량 발생시 실시간으로 봉지층(20) 형성 공정 장비에 피드백이 가능하게 하여, 패널 검사 또는 외관 검사에서 불량 누출을 방지함으로써 비용발생을 방지할 수 있다.
이어서, 봉지층(20)의 잔막 및 두께를 검사할 수 있는 검사장치에 대해 설명하고자 한다.
도 5는 일 실시예에 따른 검사대상을 검사하는 검사모듈(200)로써, 절단선(SL), 패드부(40), 및 벤딩영역을 따라 이동하며 봉지층(20)의 잔막 유무 및 두께를 검사할 수 있다. 이때, 검사대상은 도 1에 도시된 모기판(100)을 예로써 설명하고자 한다.
검사모듈(200)은 스테이지(210), 광학 검사부(240)를 x축 방향으로 이동시키기 위한 x축 이동레일(211), 검사대상을 거치하기 위한 거치대(220), 및 거치대(220)를 x축 방향으로 이동시키기 위한 거치대 이동레일(212)을 포함할 수 있다.
검사장비 이동레일(211) 상에는 광학 검사부(240)를 실장하기 위한 수평 구조물(230)이 거치되어 있고, 수평 구조물(230)은 광학 검사부(240)가 y축 방향으로 이동할 수 있는 y축 이동레일(231)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 광학 검사부(240)가 수평 구조물(230)에 실장하여 검사대상을 스캔하는 영역을 구분시킴으로써 검사 시간을 절약할 수 있다. 수평 구조물(230)은 갠트리(gantry)라고도 지칭할 수 있다.
또한, 검사하는 동안 광학 검사부(240)에 외부 환경의 영향을 최소화하기 위해 검사모듈(200) 주변으로 글로브 박스(glove box)인 질소분위기의 챔버를 설치할 수 있다.
광학 검사부(240)는 검사대상을 x축 및 y축으로 자유롭게 이동시키며 검사대상의 잔막 유무 및 두께를 측정할 수 있다. 광학 검사부(240)를 이용하여 측정된 데이터는 광학 검사부(240)에 연결된 광학 케이블(251)을 통해 검출부(250)로 전송되고, 검출부(250)는 전송된 데이터를 분석하는 화상처리부 및 분석 결과에 따라 불량여부를 판정하는 판정부를 포함할 수 있다. 그리고, 판정된 내용을 표시하기 위한 표시부가 더 구성될 수도 있다. 표시부는 예를 들어, 컴퓨터(computer)일 수 있다.
추가적으로, 검사모듈(200)은 수평 구조물(230)에 실장된 얼라인 카메라(alignment camera)를 포함함으로써 검사대상이 거치대(220)에 안착되었을 때, 검사대상 또는 검사대상이 배치된 기판에 있는 얼라인 마크(alignment mark)를 감지하고, 거치대(220)를 y축 및 세타(theta, θ)방향으로 이동하면서 광학 검사부(240)와 정렬시킬 수 있다. 그리고, 거치대(220)의 하부에는 y축 및 세타(theta)방향으로 이동시키기 위한 구동부가 배치된다. 예를 들어, 구동부는 리니어 모터(linear motor)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 검사모듈(200)은 수평 구조물(230)에 실장된 오토 포커스(auto focus)를 포함함으로써, 광학 검사부(240)가 검사대상을 따라 이동하면서 변할 수 있는 초점을 검사대상과의 거리를 조절하면서 실시간으로 맞춰줄 수 있다. 그리고, 수평 구조물(230)은 검사대상을 따라 x축, y축, 및 z축 방향으로 이동할 수 있다. 수평 구조물(230)의 하부에는 x축, y축, 및 z축 방향으로 이동시키기 위한 구동부가 배치된다. 예를 들어, 구동부는 리니어 모터(linear motor)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
앞서 설명한바와 같이, 봉지층(20)은 실리콘 계열의 물질 또는 고분자 물질이고, 투명막일 수 있다. 투명막은 육안으로 확인이 어려울뿐만 아니라 일반 검사장비로도 투명막의 유무를 확인하기 어렵다. 따라서, 투명막의 시인성을 향상시킨 광학 검사부(240)를 이용한다.
도 6은 도 5의 검사모듈(200)에 포함된 광학 검사부(240)를 구체적으로 나타낸 도면으로 광학 검사부(240)의 원리를 나타낸 도 7, 및 파장 그래프를 나타낸 도 8a, 도 8b도 함께 설명하고자 한다. 광학 검사부(240)는 일 실시예로서, 검사대상에 광이 수직으로 입사되도록 구성한 것이다.
광학 검사부(240)는 라인 스캔 카메라(line scan camera, 243), 보조 카메라(244), 광 경로를 조절하기 위한 복수의 렌즈를 거치할 수 있는 경통(241), 광원(245), 및 관찰 렌즈(242)를 포함할 수 있다.
라인 스캔 카메라(243)는 8mm X 8mm의 면적을 한번에 볼 수 있고, 이동하면서 관찰이 가능한 카메라이기 때문에 검사대상의 유무 및 두께를 확인하기 위해 셀 둘레를 따라 전수 검사가 가능하므로 잔막에 의한 불량 검출에 효과적일 수 있다. 전수 검사인 모기판 전체의 검사는 공정 시간이 오래 걸릴 수 있으므로, 공정 시간을 줄이기 위하여 라인 스캔 카메라(243)를 메탈키(30)가 배치된 부분으로 이동하며 검사할 수 있다. 또는, 도 5를 참고하면, 검사대상의 단변 방향인 y축 방향으로는 전수검사를 진행하고, 검사대상의 장변 방향인 x축 방향으로는 메탈키(30)가 배치된 부분만 검사할 수 있다. 이외에도 다양한 방법으로 공정 시간을 고려하여 검사대상의 유무 및 두께를 확인할 수 있다.
그리고, 라인 스캔 카메라(243)는 컬러 영상을 표시하는 카메라이므로, 검사대상의 유무 및 두께를 확인하는데 용이할 수 있다.
보조 카메라(244)는 라인 스캔 카메라(243)가 수광하는 광과 동일한 정보를 포함하는 광을 수광하는 라인 스캔 카메라(243)를 보조하는 보조 카메라(244)이다. 라인 스캔 카메라(243)는 검사대상이 로드(load)되었을 때 검사대상을 검사하기 위한 초기 셋팅시간이 오래걸릴 수 있으므로, 보조 카메라(244)를 이용하여 검사대상의 초점을 맞추는 등의 작업을 대신함으로써 셋팅 시간을 단축할 수 있다. 그리고, 언급한 바와 같이, 보조 카메라(244)는 라인 스캔 카메라(243)와 동일한 광을 수광하므로 라인 스캔 카메라(243)의 이상 발생시 대신 사용할 수 있다.
경통(241)은 적어도 하나 이상의 렌즈 또는 필터가 포함될 수 있다. 필터는 광원(245)에서의 광을 파장별로 필터링하는 밴드패스필터(bandpass filter)일 수 있다. 이 밴드패스필터에 의해 광원(245)에서의 광을 파장별로 출력할 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 및 적외선에 해당하는 파장에 따라 광을 나누어 출력할 수 있다. 그리고, 경통(241)에 포함되는 적어도 하나 이상의 렌즈는 배율렌즈, 및 광을 집광하기 위한 집광렌즈 등일 수 있다. 예를 들어, 배율 렌즈는 고배율 렌즈가 포함될 수 있다.
광원(245)은 가시광선과 적외선을 포함하도록 파장의 범위를 넓힘으로써 가시광선에서 보이지 않는 검사대상에 적외선을 이용함으로써 시인성을 향상시킬 수 있다. 이때, 광원(245)은 400nm내지 800nm의 파장을 가진 백색광일 수 있다.
관찰 렌즈(242)는 검사대상과 마주하도록 배치되어 라인 스캔 카메라(243) 또는 보조 카메라(244)가 관찰 렌즈(242)를 통해 검사대상을 확인할 수 있도록 한다. 검사대상의 크기는 대략 수십 마이크로미터(㎛) 내지 수 밀리미터(mm)이므로 관찰 렌즈(242)를 이용하여 확대관찰할 수 있도록 한다. 예를 들어, 관찰 렌즈(242)의 해상도는 약 1㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광원(245)으로부터 출력된 광은 제1 광분리기(beam splitter, 248)에 의해 광의 일부가 검사대상으로 입사된다. 예를 들어, 제1 광분리기(248)가 하프미러(half mirror)인 경우 입사된 100%의 광에 대하여 50%의 광이 검사대상으로 입사되고, 나머지 50%는 투과된다. 검사대상에서 다시 광학 검사부(240)로 입사되는 광량은 검사대상에 따라 다를 수 있으며, 약 30%의 광이 검사대상을 통해 반사되어 다시 광학 검사부(240)로 입사될 수 있다. 검사대상을 통해 다시 입사된 광은 제1 광분리기(248)를 통과하면서 다시 광량이 50%가 되고, 이어서 제2 광분리기(249), 즉, 하프미러를 통과하면서 50%의 광이 보조 카메라(244)로 수광되고, 나머지 50%의 광은 투과하여 라인 스캔 카메라(243)로 수광된다. 예를 들어, 광원(245)으로부터 광량이 100인 광이 출력된다면, 라인 스캔 카메라(243)와 보조 카메라(244)에 수광되는 광량은 각각 3.75(100 X 50% X 30% X 50% X 50%)이다. 실질적으로 검사대상을 통해 반사된 광을 수광하여 분석할 수 있는 광량은 최초 광량의 3% 내지 4%이므로 고출력의 광원(245)을 이용하는 것이 효과적이다. 예를 들어, 광원(245)은 200W 이상일 수 있다.
실질적으로 앞서 언급한 구성요소들만을 갖춘 광학 검사부(240)를 통해서는 투명막의 시인성을 확보하기 어려울 수 있다. 따라서, 투명막의 시인성을 효과적으로 향상시키고 두께를 측정하기 위해서 광학 검사부(240)에 편광자(246) 및 검광자(247)를 추가한다.
도 7을 참고하여 검사대상의 유무 및 두께측정의 원리를 살펴보면, 편광자(246)를 통과한 입사광(Incident Light, IL)은 선편광되어 기판(11)상의 검사대상(24)으로 입사된다. 선편광이 검사대상(24)으로 입사되는 경우, 일부는 통과하고 일부는 반사된다. 검사대상(24)에서 반사된 광은 반사광1(Reflect Light 1, RL1)이 되고, 검사대상(24)을 통과한 광은 기판(11)의 표면에서 반사되어 반사광2(Reflect Light 2, RL2)가 된다. 반사광2(RL2)의 파장은 검사대상(24)을 통과하여 반사된 광이므로 반사광1(RL2)의 파장과 위상 및 진폭의 차이가 발생하게된다. 즉, 반사광1(RL1)과 반사광2(RL2)는 원편광되어 검광자(247)을 통과하게 되고, 검광자(247)를 통과한 광은 다시 선편광된다. 이때, 선편광된 광의 상대적인 위상차(Phase Difference, PD(Δ)) 및 진폭차(Amplitude Difference, AD(Ψ))를 분석하여 검사대상(24)의 유무 및 두께를 측정할 수 있다. 이때, 위상 및 진폭의 차이를 편광차라고 할 수 있다.
이어서 도 8a 및 도 8b를 참고하면, 도 8a는 도 8b 보다 상대적으로 두께가 두꺼운 검사대상(24)을 통과한 광의 파장 그래프로써, 반사광1(RL1)에 대한 반사광2(RL2)의 위상차(PD(Δ)) 및 진폭차(AD(Ψ))가 크게 발생한다. 그리고, 반사광1(RL1)과 반사광2(RL2)이 합쳐진 혼합광(Mixed Light, ML)은 도 8a의 혼합광(ML)이 도 8b의 혼합광(ML)에 비해서 진폭이 작게 발생한다. 따라서, 검사대상(24)의 두께가 두꺼울수록 위상차(PD(Δ)) 및 진폭차(AD(Ψ))가 크게 발생하고, 혼합광(ML)의 진폭이 작아진다. 이때, 검사대상(24)의 두께는 위상차가 0 내지 λ/2 발생했을때의 두께일 수 있고, λ는 파장이다.
도 8a와 도 8b의 결과를 화상으로 나타내기 위해서는 진폭의 크기에 따라 화상으로 표시하고자 하는 그레이 레벨(gray level)을 다르게 표시할 수 있다. 그레이 레벨은 광의 세기로서 광의 파장에 따른 진폭과 위상을 합성한 값이다. 예를 들어, 그레이 레벨을 1 내지 255로 설정하였을때, 도 8a는 그레이 레벨 40, 도 8b는 그레이 레벨 200으로 표시될 수 있다. 이때, 그레이 레벨 1은 검은색이고, 그레이 레벨 255는 백색으로 그레이 레벨이 낮을수록 어둡게 표시된다.
따라서, 편광자(246)는 광원(245)과 제1 광분리기(248) 사이에 배치하여 투명막으로 입사되는 광을 선편광으로 전환시키고, 검광자(247)는 투명막과 라인 스캔 카메라(243) 사이에 배치하여 투명막을 통과하여 반사된 광이 입사되도록 한다. 검광자(247)를 통과한 광은 투명막의 두께에 따라 위상 및 진폭의 차이가 다르게 발생하여 간섭된 광으로써, 라인 스캔 카메라(243)에 수광된다. 그리고, 라인 스캔 카메라(243)는 수광된 광의 파장에 다른 진폭과 위상을 광의 세기로 합성하여 합성된 정보를 검출부(250)로 송부하며, 검출부(250)는 송부받은 정보를 바탕으로 투명막에 대한 분석 및 불량여부를 검출한다.
투명막의 두께를 검출하기 위해서는 미리 두께별 투명막 샘플을 제작하여 두께에 따른 투명막에 대한 광의 세기를 설정해 놓고, 추출한 데이터를 검출부에 저장해놓을 수 있도록 한다. 검출부는 미리 설정된 광의 세기와 라인 스캔 카메라(243)를 통하여 검출한 광의 세기를 비교하여 데이터를 추출한다. 추출된 데이터에 근거하여 화상이미지를 표시하고, 표시된 화상이미지를 통하여 투명막의 유무 및 두께를 파악할 수 있다.
따라서, 편광자(246) 및 검광자(247)를 추가한 광학 검사부(240)는 반사광의 편광차를 발생시킴으로써, 투명막의 시인성을 향상시켜서 투명막의 유무를 효과적으로 확인할 수 있다.
언급한 방법으로 검사대상의 불량을 검사할때, 검사대상의 불량을 검출하는 시간은 검사대상을 스캔하는 시간과 동일한 시간이 소요될 수 있다. 검출부(250)에서 광의 세기를 비교하고 불량을 검출하는 단계는 검사대상을 스캔하는 시간동안 이루어지기 때문이다. 구체적으로 설명하면, 광학 검사부(240)는 검사대상의 검사영역을 따라 x축 또는 y축을 따라 일회 스캔한다. 이어서, 다음 검사영역을 따라 스캔하는 동안 앞서 스캔한 검사영역의 데이터를 통해 검출부에 저장된 데이터와 비교 및 분석하는 과정이 수행되고, 불량 여부가 판단될 수 있다. 따라서, 검사대상의 검사 시간이 최소화될 수 있는 효과가 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 검사장비 및 이를 이용한 검사방법은 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 검사방법에 있어서, 편광자를 통해 검사대상에 광을 조사하는 단계, 라인 스캔 카메라(line scan camera)에 의해 검사대상에 반사되어 검광자를 통과한 광을 수광하며, 광의 파장에 따른 진폭과 위상을 광의 세기로 합성하는 단계, 및 광의 세기와, 미리 설정된 검사대상의 두께별 광의 세기를 비교하고, 비교 결과에 근거하여 검사대상의 불량을 검출하는 단계를 포함함으로써, 투명막 유무 및 두께 검사를 넓은 영역에 걸쳐 진행할 수 있고, 투명막 형성 후 실시간으로 검사를 진행하여 불량 발생시 즉각적으로 피드백하여 불량발생을 최소화할 수 있으므로 공정 비용을 절감할 수 있다.
불량을 검출하는 단계는 검사대상의 새로운 검사영역을 스캔하는 동시에 수행될 수 있다.
검사대상은 유기발광패널의 투명막이고, 불량을 검출하는 단계는 투명막의 유무를 검출하는 단계 및 투명막의 두께를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
투명막의 유무를 검출하는 단계는 투명막이 유기발광패널의 벤딩영역, 유기발광패널의 패드부, 유기발광패널용 기판의 절단선 중 적어도 하나에 형성 유무를 검출할 수 있다.
투명막의 유무를 검출하는 검사방법은, 검사대상에 배치된 복수의 메탈키 중 투명막으로 커버된 메탈키와 투명막으로 커버되지 않은 메탈키의 상대적인 명암비교를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
투명막의 두께를 검출하는 단계는, 유기발광패널에 배치된 테스트 패턴에 증착된 투명막의 두께를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 검사장비에 있어서, 검사장비는 광원으로부터 출력된 광을 선편광으로 변환시키는 편광자, 편광자를 통과하여 검사대상으로부터 반사된 반사광이 통과될 수 있도록 구성된 검광자, 및 검광자를 통과한 광을 수광하여, 반사광의 파장에 따른 진폭과 위상을 광의 세기로 합성하는 라인 스캔 카메라(line scan camera)를 포함하는 광학 검사부를 포함하고, 광의 세기와 미리 설정된 검사대상의 두께별 광의 세기를 비교하고, 비교 결과에 근거하여 검사대상의 불량을 검출하는 검출부를 포함함으로써, 투명막에 대한 시인성이 향상되고 기판 전체영역을 검사할 수 있게되므로 투명막의 유무 및 두께에 대한 불량을 효과적으로 검출할 수 있다.
검사장비는 선편광된 광이 검사대상에 입사되도록 광을 분리시키는 광분리기를 더 포함할 수 있다.
광분리기는 하프미러일 수 있다.
광원으로부터 출력된 광의 파장은 400nm 내지 800nm 일 수 있다.
검사대상과 광학 검사부를 정렬하는 얼라인 카메라를 더 포함할 수 있다.
광학 검사부가 검사대상의 검사영역을 따라 이동할때 광학 검사부의 검사대상에 대한 초점을 조절하는 오토 포커스를 더 포함할 수 있다.
광학 검사부는 검사대상의 검사영역을 스캔하기 위해 스캔 영역을 정렬하는 보조 카메라를 더 포함할 수 있다.
검사대상은 유기발광패널용 셀에 배치된 투명막일 수 있다.
투명막은 실리콘 계열 또는 아크릴 계열일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 모기판
10 : 셀
11 : 기판
19 : 댐
20 : 봉지층
21 : 제1 봉지층
22 : 제2 봉지층
23 : 제3 봉지층
30 : 메탈키
40 : 패드부
200 : 검사장비
240 : 광학 검사부
241 : 경통
242 : 관찰 렌즈
243 : 라인 스캔 카메라
244 : 보조 카메라
245 : 광원
246 : 편광자
247 : 검광자
248 : 제1 광분리기
249 : 제2 광분리기

Claims (21)

  1. 복수의 셀 및 상기 복수의 셀 사이에 배치된 복수의 메탈키를 포함하는 기판, 및 상기 기판 상에 형성된 검사대상을 제공하는 단계;
    편광자를 통해 광원으로부터 출력된 입사광을 선편광시키는 단계;
    상기 편광자를 통과한 상기 입사광을 제1 광분리기를 통해 상기 검사대상으로 조사하는 단계;
    검광자를 통해 상기 검사대상으로부터 반사되어 상기 제1 광분리기를 통과한 원편광된 반사광을 선편광시키는 단계;
    제2 광분리기를 통해 상기 검광자를 통과한 상기 반사광을 라인 스캔 카메라로 수광시키는 단계;
    상기 라인 스캔 카메라로 수광된 광의 파장에 따른 진폭과 위상을 광의 세기로 합성하는 단계; 및
    상기 광의 세기와, 미리 설정된 상기 검사대상의 두께별 광의 세기를 비교하고, 상기 비교 결과에 근거하여 상기 검사대상의 불량을 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 라인 스캔 카메라는 상기 복수의 메탈키가 배치된 부분으로 이동하며 상기 복수의 메탈키 상의 검사대상의 유무 및 두께를 검출하는, 검사방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 불량을 검출하는 단계는 상기 검사대상의 새로운 검사영역을 스캔하는 동시에 수행되는 검사방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 검사대상은 유기발광패널의 투명막이고,
    상기 불량을 검출하는 단계는 상기 투명막의 유무를 검출하는 단계 및 상기 투명막의 두께를 검출하는 단계를 포함하는 검사방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 투명막의 유무를 검출하는 단계는 상기 투명막이 상기 유기발광패널의 벤딩영역, 상기 유기발광패널의 패드부, 상기 기판의 절단선 중 적어도 하나의 영역에 형성 유무를 검출하는 검사방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 투명막의 유무를 검출하는 단계는, 상기 복수의 메탈키(metal key) 중 상기 투명막으로 커버된 메탈키와 상기 투명막으로 커버되지 않은 메탈키의 상대적인 명암비교를 수행하는 단계를 포함하는 검사방법.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 투명막의 두께를 검출하는 단계는, 상기 유기발광패널에 배치된 테스트 패턴(test pattern)에 증착된 상기 투명막의 두께를 검출하는 단계를 포함하는 검사방법.
  7. 광원으로부터 출력된 입사광을 선편광으로 변환시키는 편광자;상기 편광자를 통과한 상기 입사광을 투명층을 포함하는 검사대상의 하부에 배치된 복수의 메탈키로 입사시키고, 상기 복수의 메탈키로부터 반사된 원편광된 반사광을 통과시키는 제1 광분리기;
    상기 제1 광분리기를 통과한 상기 반사광을 통과시켜 선편광으로 변환하는 검광자;
    상기 검광자를 통과한 상기 반사광을 통과시키는 제2 광분리기; 및
    상기 제2 광분리기를 통과한 상기 반사광을 수광하여, 상기 반사광의 파장에 따른 진폭과 위상을 광의 세기로 합성하고, 합성된 결과를 화상이미지로 나타내는 라인 스캔 카메라(line scan camera)를 포함하는 광학 검사부를 포함하고,
    상기 반사광의 세기와 미리 설정된 상기 검사대상의 두께별 광의 세기를 비교하고, 상기 비교 결과에 근거하여 상기 검사대상의 불량을 검출하는 검출부를 포함하며,
    상기 라인 스캔 카메라는 상기 복수의 메탈키가 배치된 부분으로 이동하며 상기 복수의 메탈키 상의 검사대상의 유무 및 두께를 검출하는, 검사장비.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 광분리기는 상기 선편광된 상기 입사광이 상기 검사대상에 직각으로 입사되도록 상기 입사광을 분리시키는, 검사장비.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 광분리기는 하프미러(half mirror)인, 검사장비.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 출력된 광의 파장은 400nm 내지 800nm인, 검사장비.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 검사대상과 상기 광학 검사부를 정렬하는 얼라인 카메라(alignment camera)를 더 포함하는 검사장비.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 광학 검사부가 상기 검사대상의 검사영역을 따라 이동할때 상기 광학 검사부의 상기 검사대상에 대한 초점을 조절하는 오토 포커스(auto focus)를 더 포함하는 검사장비.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 광학 검사부는 상기 검사대상의 검사영역을 스캔하기 위해 스캔 영역을 정렬하는 보조 카메라를 더 포함하는 검사장비.
  14. 제7 항에 있어서,
    상기 검사대상은 유기발광패널용 셀을 구성하는 구성요소인, 검사장비.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 검사대상은 실리콘 계열 또는 아크릴 계열인, 검사장비.
  16. 제3 항에 있어서,
    상기 불량을 검출하는 단계는 상기 기판을 절단하여 상기 유기발광패널을 셀 단위로 형성하는 단계 전에 수행되는, 검사방법.
  17. 화소구동회로 및 유기발광소자가 있는 기판;
    상기 화소구동회로 및 상기 유기발광소자를 덮으며 상기 기판의 엣지보다 안쪽에 있는 봉지층; 및
    특정 검사장비에서 조사된 광을 반사시켜 그 반사된 광의 세기를 이용하여 상기 기판 상에 특정 층의 존재 여부 및 그 두께를 파악할 수 있도록 상기 기판 상에 구현된 복수 개의 금속 표시자들을 포함하고,
    상기 복수 개의 금속 표시자들 중 적어도 하나는 상기 봉지층에 의해 덮이지 않은, 유기발광패널.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 복수 개의 금속 표시자들은 상기 기판의 엣지로부터 상기 기판의 중심 방향으로 배치된, 유기발광패널.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 기판은 복수의 엣지면을 포함하고, 상기 복수 개의 금속 표시자들은 상기 기판의 복수의 엣지면마다 배치된, 유기발광패널.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 유기발광패널은 상기 화소구동회로에 전압을 인가하기 위한 패드부를 더 포함하고, 상기 패드부는 상기 봉지층에 의해 덮이지 않은, 유기발광패널.
  21. 제17 항에 있어서,
    상기 유기발광패널은 상기 유기발광패널의 일부가 구부러진 벤딩영역을 포함하고, 상기 봉지층에 의해 덮이지 않은 금속 표시자는 상기 유기발광패널의 벤딩영역에 있는, 유기발광패널.
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