KR20010055185A

KR20010055185A - A test method of pattern for flat panel

Info

Publication number: KR20010055185A
Application number: KR1019990056299A
Authority: KR
Inventors: 황보준도
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2001-07-04
Also published as: KR100315825B1

Abstract

PURPOSE: A method of inspecting pattern of flat panel display is applied to the pattern inspection such as an inclined inspecting object pattern, an inspection-impossible electrode pattern and a pattern of an external power connection part, thereby automatically recognizing the period value of irregular pattern to execute the precise pattern inspection. CONSTITUTION: In the first process, a camera photographs a pattern image in a regular pattern-formed flat panel display then a digital image value corresponding to the pattern image is extracted. In the second process, the extracted digital image value is converted into a frequency through a digital fourier transformation(DFT) then the period of the pattern and an irregular period change are detected. In the third process, the defect of the pattern is inspected through a difference image. Subtracting the scanned pattern image from a comparison pattern image gives the difference image.

Description

A test method of pattern for flat panel

본 발명은 라인카메라를 이용한 평판 디스플레이의 패턴검사방법에 관한 것으로서, 특히 검사 대상 패턴의 기울어짐에 의한 영향을 받지 않고 패턴의 주기 값을 자동으로 인식하여 패턴을 정확한 검사하기 위한 평판 디스플레이의 패턴검사방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern inspection method of a flat panel display using a line camera, and in particular, pattern inspection of a flat panel display for accurately inspecting a pattern by automatically recognizing a periodic value of the pattern without being affected by the tilt of the inspection target pattern. It is about a method.

21세기 정보전자 기술은 향후 초고속 정보통신기술과 컴퓨터에 의하여 보다 더 고속화되고 성장 발전될 것이며, 이를 뒷받침하여 주는 핵심요소 기술은 고 부가가치를 갖는 반도체와 디스플레이 기술이다.In the 21st century, information and electronics technology will be further accelerated and developed by ultra high-speed information and communication technology and computers, and the core element technology supporting this is high value-added semiconductor and display technology.

지금까지의 디스플레이에 대한 개념은 CRT(cathode-ray tube) 일변도의 제한된 영역에 의미를 두어 왔으나, 정보화 사회의 발전과 함께 인간이 접할 수 있는 정보의 양이 방대해지고 종류도 다양해짐에 따라 정보매체의 통합개념으로서 멀티미디어 개념이 대두되고 있다. 이러한 멀티미디어 시대에 디스플레이가 중요시되는 것은 대부분의 정보전달이 인간의 시각적 기능을 통해서 이루어지며 기기의 사용환경이 다양화된다는데 있다.Until now, the concept of display has been focused on the limited area of CRT (cathode-ray tube) univariate.However, with the development of the information society, the amount of information that humans can access is enormous and various types of information carriers. The concept of multimedia is emerging as an integrated concept. In this multimedia era, the importance of display is that most information is delivered through human visual functions and the use environment of the device is diversified.

예를 들면, 개인휴대용이나 자동차, 항공기 등 이동성이 강조되는 환경에서 사용되는 기기의 경우에는 경박단소, 저소비전력 등이 중요한 인자가 될 것이며, 대중을 위한 정보전달 매체로 사용되는 경우에는 시야각이 넓은 대화면의 디스플레이 특성이 요구되고 있다. 이러한 평판 디스플레이를 대표하는 품목으로는 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel), FED(field emissiondisplay) 등을 들 수 있으며, 이러한 제품들은 소비자 기호의 고급화에 따라 점차적으로 표시 화소의 크기를 줄이고 있는 추세이다.For example, in the case of a device used in an environment where mobility is emphasized, such as a personal portable device, an automobile, an aircraft, and the like, light and small and low power consumption may be important factors. Display characteristics of a large screen are required. Representative items of such flat panel displays include liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), and field emission displays (FEDs), and these products gradually increase the size of display pixels in accordance with the advancement of consumer preferences. The trend is decreasing.

그에 따라 디스플레이 제조 공정상 상당한 정밀도를 요구하고 있으므로 제품의 불량 발생 확률이 높아지고 있다. 그런데, 디스플레이 장치에서 디스플레이 평판은 전체 가격의 대부분을 차지하고 있어 제품의 불량이 많을수록 제조자 측에서는 큰 손실을 입게 된다.As a result, since the display manufacturing process requires considerable precision, the probability of product defects is increasing. However, in the display device, the display flat panel occupies most of the total price, and the more defective the product, the greater the loss on the manufacturer side.

상기와 같은 평판 디스플레이의 불량이 사전에 방지되도록 화상인식을 이용한 자동 시각 검사장치를 갖추고 있어 평판 디스플레이에서 불량이 발생된 곳을 즉시 수정하거나 폐기하고 있어 추가 손실을 줄이고 있다.It is equipped with an automatic visual inspection device using image recognition to prevent the failure of the flat panel display as described above, and immediately correct or discard the place where the failure occurred in the flat panel display to reduce additional losses.

그런데, 상기 자동 시각 검사장치는 평판 디스플레이의 면적 단위로 처리하는 것이 아니라 하나의 라인 단위로 고속 영상을 처리하는 라인 카메라를 이용하고 있다.However, the automatic visual inspection apparatus uses a line camera that processes a high-speed image by one line unit, rather than by the area unit of the flat panel display.

도 1에는 일반적인 패턴(11)이 형성된 평판 디스플레이(10)가 도시되어 있고 도 2에는 상기 라인 카메라를 이용하여 A-A' 부분을 촬영하면 패턴(11)의 밝기 분포에 따라 형성되는 라인영상(S11, S12, S13, S21, S22, S23)이 도시되어 있다.FIG. 1 illustrates a flat panel display 10 having a general pattern 11, and FIG. 2 illustrates line images S11 formed according to the brightness distribution of the pattern 11 when the AA ′ is photographed using the line camera. S12, S13, S21, S22, S23 are shown.

상기 평판 디스플레이 검사는 영상이 도 2a에 도시된 제1 기준라인영상(S11)처럼 일정한 주기로 반복됨을 착안하여 도 2b에서 그 제1 기준라인영상(S11)을 한 주기만큼 이동시킨 제1 비교라인영상(S12)을 서로 비교함으로써 패턴(11)의 불량 여부를 판단하게 된다. 이때, 각 라인영상(S11, S12)의 양끝단 한 주기만큼은 비교 대상에서 제외하고 나머지 구간만 검사 대상으로 한다.The flat panel display inspection is based on the fact that the image is repeated at regular intervals as in the first reference line image S11 shown in FIG. 2A, and the first comparison line image in which the first reference line image S11 is moved by one cycle in FIG. 2B. By comparing S12 with each other, it is determined whether the pattern 11 is defective. At this time, one period of both ends of each line image (S11, S12) is excluded from the comparison target, and only the remaining sections are examined.

상기한 패턴 검사 방법에서 패턴(11)에 결함이 전혀 없는 경우에는 도 2b에 도시된 바와 같이 제1 기준라인영상(S11)에서 제1 비교라인영상(S12)을 뺀 차영상(S13)이 이상적으로 '0'값을 갖는다. 그런데, 도 2c를 참고하면 패턴에 결함이 존재하는 경우에는 제2 기준라인영상(S21)에서 상기 제2 기준라인영상(S22)을 한 주기만큼 이동시킨 제2 비교라인영상(S22)을 뺀 차영상(S23)은 '0'이 아닌 다른 값을 갖게 된다.If the pattern 11 has no defects in the pattern inspection method described above, the difference image S13 obtained by subtracting the first comparison line image S12 from the first reference line image S11 is ideal as shown in FIG. 2B. Has a value of '0'. However, referring to FIG. 2C, when a defect exists in the pattern, a difference obtained by subtracting the second comparison line image S22 from which the second reference line image S22 is moved by one cycle from the second reference line image S21 is shown. The image S23 has a value other than '0'.

이때, 패턴 검사 방법에서 가장 중요한 검사 인자는 패턴(11)의 주기이다. 따라서, 작업자가 패턴(11)의 주기 값을 별도로 측정하여 패턴검사장치에 입력하고 있다.At this time, the most important test factor in the pattern test method is the period of the pattern 11. Therefore, the operator measures the period value of the pattern 11 separately and inputs it to the pattern inspection apparatus.

그런데, 종래 경우에는 도 3a 도시된 바와 같이 다소 기울어진 패턴(21)을 갖는 평판 디스플레이(20)를 검사할 경우에는 패턴(21)의 주기 값이 달라져 검사의 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다.However, in the conventional case, when inspecting the flat panel display 20 having a slightly inclined pattern 21 as shown in FIG. 3A, there is a problem that the reliability of the inspection is deteriorated because the period value of the pattern 21 is changed.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이 전극패턴(31)이 외부 전원단자와 연결되는 평판 디스플레이(30)는 패턴(31)의 주기가 일정치 않아 상기와 같이 차영상(S13, S23)을 이용한 패턴 검사 방법으로 패턴을 검사할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, as shown in FIG. 3B, the flat panel display 30 having the electrode pattern 31 connected to an external power supply terminal has a non-uniform period of the pattern 31, and thus uses the patterns S13 and S23 as described above. There is a problem that the pattern cannot be inspected by the inspection method.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 일정한 패턴 주기 값을 갖는 패턴에는 물론이고 검사 대상 패턴이 기울어지거나 검사가 불가능한 전극패턴과 외부 전원연결부의 패턴을 검사할 경우에도적용되어 불규칙한 패턴의 주기 값을 자동으로 인식하여 정밀한 패턴 검사를 수행할 수 있는 평판 디스플레이의 패턴검사방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, the purpose of which is to inspect the pattern of the electrode pattern and the external power connection inclined or impossible to inspect the pattern as well as the pattern having a constant pattern period value. The present invention also provides a pattern inspection method of a flat panel display that can be applied even in a case where the periodic pattern of an irregular pattern is automatically recognized and precise pattern inspection can be performed.

도 1은 일반적으로 패턴이 형성된 평판 디스플레이가 도시된 도면,1 is a diagram generally showing a flat panel display having a pattern formed thereon;

도 2a는 상기 평판 디스플레이의 한 라인이 라인 카메라에 의해 촬영된 패턴의 밝기 분포가 도시된 도면,2A is a diagram showing the brightness distribution of a pattern in which one line of the flat panel display is photographed by a line camera;

도 2b 및 도 2c는 상기 라인 카메라에 의해 촬영된 패턴영상에 따라 정상 패턴(2b)과 불량 패턴(2c)을 검사하는 과정이 도시된 도면,2B and 2C illustrate a process of inspecting a normal pattern 2b and a bad pattern 2c according to a pattern image photographed by the line camera.

도 3a, 3b는 검사 대상 패턴이 기울어져 놓인 평판 디스플레이(3a)와 전극패턴과 외부 전원연결부의 패턴을 갖는 평판 디스플레이(3b)가 도시된 도면,3A and 3B show a flat panel display 3a on which an inspection target pattern is inclined and a flat panel display 3b having an electrode pattern and a pattern of an external power connection unit;

도 4는 본 발명에 따른 평판 디스플레이의 패턴검사방법이 도시된 순서도,4 is a flowchart illustrating a pattern inspection method of a flat panel display according to the present invention;

도 5는 상기 평판 디스플레이의 한 라인이 라인 카메라에 의해 촬영된 패턴의 밝기 분포(a)와 그 검사 대상인 패턴 영상이 디지털 푸리에 변환된 후의 주파수 분포(b)가 도시된 도면,5 is a diagram illustrating a brightness distribution (a) of a pattern in which one line of the flat panel display is photographed by a line camera, and a frequency distribution (b) after the pattern image subjected to inspection is digital Fourier transformed;

도 6은 상기 패턴의 밝기 분포(a)에 따른 패턴 영상이 주파수 확장을 적용한 디지털 푸리에 변환된 후의 주파수 분포가 도시된 도면.FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency distribution after a pattern image according to the brightness distribution (a) of the pattern is digital Fourier transformed using frequency extension.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 평판 디스플레이의 패턴검사방법의 제1 특징에 따르면, 일정한 패턴이 형성된 평판 디스플레이에서 패턴영상이 라인별로 카메라를 통해 촬영되어 그 패턴영상에 따른 디지털 영상 값이 추출되는 제1 과정과;According to a first aspect of the pattern inspection method of the flat panel display according to the present invention for solving the above problems, the pattern image is taken through the camera line-by-line in a flat panel display having a predetermined pattern is a digital image value according to the pattern image A first process to be extracted;

상기 제1 과정에서 추출된 디지털 영상 값이 일정 범위 내외로 주파수 확장을 적용한 디지털 푸리에 변환(DFT : Digital Fourier Transformation)을 통해 주파수로 변환되어 패턴의 주기 및 불규칙한 주기 변동을 감지하는 제2 과정과;A second process of converting a digital image value extracted in the first process into a frequency through digital Fourier transformation (DFT) using frequency extension within a predetermined range and detecting a periodicity of a pattern and an irregular periodic variation;

상기 제1 과정에서 촬영된 패턴영상에서 그 패턴영상을 한 주기만큼 이동한 비교패턴영상을 뺀 차영상을 통해 패턴의 결함 여부를 검사하는 제3 과정을 포함하여 이루어진다.And a third step of checking whether a pattern is defective through a difference image obtained by subtracting a comparison pattern image in which the pattern image is shifted by one period from the pattern image photographed in the first process.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 제2 과정에서 평판 디스플레이의 각 라인당 데이터수에 확장계수(α≥1인 정수)를 곱하여 주파수 확장을 적용한 디지털 푸리에 변환을 수행한다.Further, according to the second aspect of the present invention, in the second process, the number of data per line of the flat panel display is multiplied by an expansion coefficient (an integer of α≥1) to perform digital Fourier transform applying frequency extension.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 평판 디스플레이의 패턴검사방법가 도시된 순서도로서 이를 참고하면 본 발명은, 먼저 제1 단계에서 평판 디스플레이를 라인 카메라가 라인단위로 일정 스캔 방향을 갖고 촬영하여 그 촬영된 라인에 해당되는 패턴영상(S11)을 도 5의 (a)와 같이 검출하게 된다.(T1 참조)4 is a flowchart illustrating a pattern inspection method of a flat panel display according to the present invention. Referring to the present invention, first, in the first step, the flat panel display is photographed with a predetermined scan direction on a line-by-line basis in a line camera. The corresponding pattern image S11 is detected as shown in FIG. 5 (a) (see T1).

다음, 제2 단계에서는 상기 제1 단계(T1)에서 검출된 패턴영상(S11)을 통해 디지털 영상 값을 추출하게 되고(T2 참조), 제3 및 제4 단계에서는 상기 디지털 영상 값을 주파수 확장을 적용하여 디지털 푸리에 변환을 수행한 후에 패턴의 주기(T)를 구하게 된다.(T3 및 T4 참조)Next, in the second step, the digital image value is extracted through the pattern image S11 detected in the first step T1 (see T2), and in the third and fourth steps, frequency expansion of the digital image value is performed. After the digital Fourier transform is applied, the period T of the pattern is obtained (see T3 and T4).

이때, 상기 제3 및 제4 단계(T3, T4)를 더욱 자세히 살펴보면, 상기 디지털 푸리에 변환은 도 5의 (a)와 같이 X[k](n=1∼N, N=라인당 데이터 수)로 표시될 수 있는 1차원 디지털 값 분포를 주파수 분포로 변화하는 연산이다.At this time, the third and fourth steps (T3, T4) in more detail, the digital Fourier transform is X [k] (n = 1 to N, N = number of data per line) as shown in FIG. This operation converts a 1-dimensional digital value distribution into a frequency distribution, which can be expressed as.

상기 디지털 푸리에 변환은 다음의 수학식으로 표현된다.The digital Fourier transform is represented by the following equation.

여기서, k는 주파수 (k=1∼N)이고, j=이므로, X[k]는 다음 수학식 2와 같이 된다.Where k is the frequency (k = 1 to N) and j = Since X [k] is as shown in Equation 2 below.

X[k]의 실수부는이고, X[k]의 허수부는이므로, 주파수 강도값(P[k])은 수학식 3과 같다.The real part of X [k] And the imaginary part of X [k] Therefore, the frequency intensity value P [k] is expressed by Equation 3 below.

상기와 같은 디지털 푸리에 변환에 의한 P[k] 값은 상기 도 5의 (b)와 같은 주파수 분포를 갖게 되는데, 주파수가 '0'인 부분에서의 최대값은 원래의 패턴 영상(S11)의 평균 밝기값이다.The P [k] value according to the digital Fourier transform has a frequency distribution as shown in FIG. 5 (b), and the maximum value at the portion where the frequency is '0' is the average of the original pattern image S11. The brightness value.

다음 최대값(A)은 N/주기(T)에서 발생하므로 두 번째 최대값의 위치를 계산하면 패턴의 주기(T)를 구할 수 있게 된다.Since the next maximum value A occurs at N / period T, calculating the position of the second maximum value allows the period T of the pattern to be obtained.

그런데, 상기와 같은 디지털 푸리에 변환을 그대로 적용시키게 되면 T의 변화에 대해 최대점(A) 주파수 변화가 둔감한 결과가 나타난다. 예를 들어, 전체 데이터수 N=1024이고, 주파수 T=100과 101인 경우를 비교해 보면 다음과 같은 결과를 갖게 된다.However, when the digital Fourier transform is applied as it is, the maximum point A frequency change is insensitive to the change in T. For example, comparing the case where the total data number N = 1024 and the frequency T = 100 and 101 has the following result.

T=100인 경우 두 번째 최대 주파수 위치 k=1024/100=10.24, T-101인 경우 두 번째 최대 주파수 위치 k=1024/101-10.14가 되는데, k는 정수값이므로 두 경우 모두 k=10에서 최대 주파수를 갖게 되어 주기를 구별할 수 없게 된다.If T = 100, then the second maximum frequency position k = 1024/100 = 10.24; if T-101, the second maximum frequency position k = 1024 / 101-10.14, where k is an integer value, so in both cases k = 10 It will have a maximum frequency, which makes the period indistinguishable.

따라서, 상기 수학식 2에서 N을 M으로 변경한 주파수 확장을 적용한 디지털 푸리에 변환을 수행하게 되면 인점화소의 구분을 명확하게 하므로 주기의 위치를 명확하게 찾아낼 수 있다.Therefore, when the digital Fourier transform is applied by applying the frequency extension in which N is changed to M in Equation 2, the position of the period can be clearly found since the division of the in-point pixel is made clear.

여기서 M=αN(α : 확장계수, α≥1 인 정수)이다.Where M = αN (α: expansion coefficient, an integer of α≥1).

상기 수학식 4와 같이 주기에 해당하는 주파수의 최대점(A)이 αN/T로 되어 감도가 인자 α(확장계수)만큼 증가한다. 이때, 도 6과 같이 α=10을 적용해 보면 최대점(A, B) 식별이 매우 용이해진다.As shown in Equation 4, the maximum point A of the frequency corresponding to the period becomes αN / T, so that the sensitivity is increased by the factor α (expansion coefficient). In this case, as shown in FIG. 6, when α = 10 is applied, identification of the maximum points A and B becomes very easy.

상기에서, T=100인 경우 두 번째 최대 주파수 위치 k=10×1024/100=102.4이고, T=101인 경우 두 번째 최대 주파수 위치 k=10×1024/101=101.4가 되므로 k값은 정수화 되어 102와 101값으로 구별될 수 있기 때문에 패턴의 주기 값을 1화소 정밀도로 정확하게 감지할 수 있게 된다.In the above case, when T = 100, the second maximum frequency position k = 10 × 1024/100 = 102.4, and when T = 101, the second maximum frequency position k = 10 × 1024/101 = 101.4, so the k value is integer. Since it can be distinguished by 102 and 101 values, it is possible to accurately detect the periodic value of the pattern with one pixel precision.

제5 단계에서는 상기 제3 및 제4 단계(T3, T4)를 통해 검출된 패턴의 주기 값을 이용하여 패턴영상(S11)에서 그 패턴영상(S11)에서 한 주기 이동시킨 비교패턴영상을 뺀 차영상을 추출하고, 그 추출된 차영상을 검사하여 패턴의 결합여부를 검출하게 된다.(T5 참조)In the fifth step, the difference between the pattern image S11 and the comparison pattern image shifted by one period from the pattern image S11 is subtracted from the pattern image S11 using the period values of the patterns detected through the third and fourth steps T3 and T4. The image is extracted, and the extracted difference image is examined to detect whether the pattern is combined (see T5).

이렇게, 상기 제1 내지 제5 단계(T1∼T5)를 통해 평판 디스플레이의 한 라인 패턴 검사가 완료되면 제6 단계에서는 스캔 방향으로 다음 라인의 패턴 검사를 수행하게 된다.(T6 참조)As such, when one line pattern inspection of the flat panel display is completed through the first to fifth steps T1 to T5, the sixth step performs pattern inspection of the next line in the scanning direction (see T6).

이와 같이 상기 패턴의 주기 검사는 매스캔 시마다 실시하면서 패턴 검사를 병행하게 되고, 패턴의 가공상 패턴의 가장자리 부분이 불규칙하게 돌출되어 있는 경우나 패턴 자체가 경사진 경우에도 주기검사와 패턴 검사가 동시에 수행될 수 있다.As such, the periodic inspection of the pattern is carried out at every scan, and the periodic inspection is performed simultaneously with the pattern inspection even when the edges of the pattern are irregularly protruded or the pattern itself is inclined. Can be performed.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 평판 디스플레이의 패턴검사방법은 일정한 패턴 주기 값을 갖는 패턴에는 물론이고 패턴의 주기 값이 불규칙한 경우에도 적용될 수 있도록 패턴에 대한 1차원 디지털 값 분포를 주파수 확장을 적용한 디지털 푸리에 변환(DFT : Digital Fourier Transformation)을 통해 주파수 분포로 변환함으로써 패턴의 주기 위치를 명확하게 찾을 수 있을 뿐만 아니라 불규칙한 패턴의 주기 값을 자동으로 인식할 수 있어 정밀한 패턴 검사를 수행할 수 있고, 패턴의 장착오차에 영향을 받지 않고 정밀한 패턴 검사를 수행할 수 있는 효과가 있다.The pattern inspection method of the flat panel display of the present invention configured as described above is applied to the 1-dimensional digital value distribution for the pattern to be applied to the pattern having a constant pattern period value as well as the irregular period value of the pattern digital The Fourier Transformation (DFT) transforms the frequency distribution into a frequency distribution that not only clearly identifies the periodic position of the pattern, but also automatically recognizes periodic values of irregular patterns, enabling precise pattern inspection. It is effective to perform precise pattern inspection without being affected by the mounting error.

Claims

A first process of extracting a digital image value according to the pattern image by photographing the pattern image line-by-line on a flat panel display having a predetermined pattern;

A second process of converting a digital image value extracted in the first process into a frequency through digital Fourier transformation (DFT) using frequency extension within a predetermined range and detecting a periodicity of a pattern and an irregular periodic variation;

And a third process of inspecting whether a pattern is defective through a difference image obtained by subtracting a comparison pattern image in which the pattern image is shifted by one cycle from the pattern image photographed in the first process. method of inspection .

The method of claim 1,

And a digital Fourier transform applying frequency extension by multiplying the number of data per line of the flat panel display by an expansion coefficient (an integer of α≥1) in the second process.