CN101135784A - 开口可变检查光学系统及彩色滤光片的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供开口可变检查光学系统及彩色滤光片的评价方法。本发明的构成包括具有多边形的透射部分的可变开口单元(13)，在试样S的位置形成透射可变开口单元(13)的光的投光点的聚光光学系统(12a、12b)，上述可变开口单元(13)，可以使上述多边形的形状和大小改变。无须更换开口单元就可以改变投光点U的尺寸。

Description

开口可变检查光学系统及彩色滤光片的评价方法

技术领域

本发明涉及在检查液晶显示装置等之中装载的彩色滤光片的光学特性时优选使用的检查光学系统。

背景技术

液晶显示装置的彩色滤光片通常由R、G、B三色滤光片构成。在本说明书中，将此一个R滤光片的存在范围称为一像素，将一个G滤光片的存在范围称为一像素，将一个B滤光片的存在范围称为一像素。

为了进行此彩色滤光片的光学特性的评价，使测定用光源的投光点与R的一像素的中心对准，测定该中心部的透射谱、色度、白平衡等。之后，对G像素、B像素也进行同样的测定。将测定的彩色滤光片称为“试样”。

图14为示出入射到试样的一像素(在此图中为R像素)上的照射光点(称为“投光点U”)的示图。

历来，投光点U如图14所示小于一像素的尺寸。

将小于一像素尺寸的投光点U如此照射到像素的中心部进行测定的理由是因为过去假设彩色滤光片在一像素内的色度/透射率是大致均匀之故。

但是，最近，液晶显示装置的画面变大，彩色滤光片的像素也变大。随着此像素的大型化及生产方法的改变，一像素内的彩色滤光片的膜厚，如作为剖面图的图15所示，变得不均匀。因此，指出了彩色滤光片的色度/透射率在像素内也不均匀分布，有必要修改彩色滤光片的色度/透射率的评价方法。

另外，以往的投光点U只有固定尺寸。

实际上，由于彩色滤光片的像素尺寸按照产品用途不同而变化，故有必要相应变更形成投光点的开口的形状。

于是，为了变更投光点U的尺寸，必须更换在光学系统中插入的开口单元，必须相应地对光学系统进行再调整。

因此，本发明的目的在于提供可以不更换开口单元而改变投光点U的尺寸的开口可变检查光学系统。

另外，本发明的目的在于提供可以检查彩色滤光片的一像素整体的光学特性的彩色滤光片的评价方法。

发明内容

本发明的开口可变检查光学系统是将测定光源的光投射到试样上，接受来自试样的光进行光学测定的检查光学系统，其构成包括可变开口单元，具有可以使大小变化的透射部分；和聚光光学系统，在试样位置上形成透射上述可变开口单元的光的投光点，上述可变开口单元的包括：第一开口开闭机构，具备具有互相对置的棱边的一组滑动片；和第二开口开闭机构，具备具有另一互相对置的棱边的一组滑动片，使第一开口开闭机构和第二开口开闭机构以规定的角度交叉配置。

采用这一结构，可以在试样的位置形成任意大小的投光点。如使该投光点与一像素整体一致，就可以进行一像素整体的光学特性的测定。可以按照任意的像素形状使投光点形状自动改变。另外，即使是试样的像素尺寸不同，因为可以在每次测定时调整开口的形状，所以就不需要准备开口大小不同的多个开口单元。

其结构可以是设置一个可以以支轴为中心转动的控制杆，该控制杆的两端与上述第一滑动片的滑动方向前端及上述第二滑动片的滑动方向前端相接，上述第一滑动片的近端由执行器进行滑动驱动。在这种情况下，在由执行器在一个方向上进行第一滑动片的近端的滑动驱动时，上述控制杆转动使第二滑动片在相反方向上移动。于是，第一、第二滑动片的各棱边可以在互相相反的方向上移动，只要控制杆的转动角度处于微小范围内，开口的中心线就永远可以看作是不动的。

在利用弹簧对上述第二滑动片的近端进行加力(偏置)时，可以减小第二滑动片的晃动，可以保持开口的形状的精度。

另外，在上述第一开口开闭机构中，上述一组滑动片由第一、第二滑动片构成，在上述第二开口开闭机构中，上述一组滑动片由第三、第四滑动片构成，上述第一滑动片的主面和上述第二滑动片的主面组成同一平面，上述第三滑动片的主面和上述第四滑动片的主面组成同一平面，如果是上述两个平面接触的结构，通过将两个可变开口单元串联配置，就可以形成任意形状的开口。此外，通过使上述两个平面接触，就可以使投光点的轮廓鲜明。

本发明的彩色滤光片的评价方法，是将测定光源的光投射到成为试样的彩色滤光片的像素上，接受来自该试样的光进行光学测定的彩色滤光片的评价方法，此方法包括的步骤为：准备在一个像素周围形成边缘的成为基准的透明板，借助具有大小可变的透射部分的可变开口单元，调节上述透射部分的大小，将测定光源的投光点的轮廓设定为包含上述像素整体，在此测定光源为打开状态时，测定基准光的强度R，准备在一个像素周围形成边缘的成为试样的彩色滤光片，借助上述可变开口单元，调节上述透射部分的大小，将测定光源的投光点的轮廓设定为包含上述像素整体，在此测定光源为打开状态时，测定试样的测定强度S，通过算出比S/R，求出试样的透射率。

利用这一方法，使照射彩色滤光片的像素的投光点成为覆盖BM(黑矩阵)的形状，就可以照射一像素的全域。所以，即使是在一像素内的色度/透射率不均匀的彩色滤光片的情况下，也可以评价一像素整体的色度/透射率。另外，还可以形成与任意的彩色滤光片像素形状一致的投光点。

在测定一次彩色滤光片像素整体的色度/透射率之际，作为基准的透明板，也可以使用在涂覆彩色滤光片之前只形成BM图形的透明板。当在透射基准的一像素的面积与透射彩色滤光片的一像素的面积不同时，不能得到正确的测定数据，所以使用在涂覆彩色滤光片之前只形成同样BM图形的透明板进行评价。

本发明的上述及其他优点、特征及效果，通过参照附图对下述实施方式的说明可以清楚地得以了解。

附图说明

图1为示出开口可变检查光学系统的整体构成的概略图。

图2为示出开口开闭机构的详细结构的平面图和剖面图。

图3为示出在上下(x)方向上开闭开口的开口开闭机构M1和交叉90°配置的在左右(y)方向上开闭开口的另一开口开闭机构M2的配置结构的平面图和剖面图。

图4为示出以满足0<θ<90°的角度θ使开口开闭机构M1和开口开闭机构M2的滑动片交叉的状态的平面图。

图5为示出使滑动片的移动方向正交，以任意的角度形成滑动片的棱边的状态的平面图。

图6为使示出滑动片的移动方向正交，以规定的角度形成滑动片的棱边的状态的平面图。

图7为用于说明开口可变检查光学系统的使用方法的流程图。

图8为示出将成为一像素的边缘的黑矩阵印刷成栅格形状的成为基准的透明玻璃板的平面图。

图9为示出将成为一个像素的边缘的栅格形状的黑矩阵进行印刷后的成为试样的透明玻璃板的平面图。

图10为将本发明的开口可变检查光学系统利用于测定试样S的反射率时的开口可变检查光学系统的构成图。

图11为使投光点不覆盖BM上对一像素整体进行照射时的投光点和BM的位置关系的平面图。

图12为示出形成将一像素分割为九个的投光点，来评价一像素内的不均匀性的方法的平面图。

图13为示出在改变四边形的位置、形状的同时进行多次测定，通过其组合来评价不规则形状的滤光片的方法的平面图。

图14为示出以往的照射到试样上的一定大小的投光点U的示图。

图15为示出一像素内的彩色滤光片的膜厚分布的剖面图。

附图标记说明

1：电动执行器；2：电动机座；3：主体；4a、4b：导杆(Guide)；5a、5b：滑动片(Slide plate)；6a：栓销；6：控制杆(Lever)；7：弹簧；8：止动闩；9：编码器(Encoder)；11：透射测定光源；12a、12b：透镜系统；13：可变开口单元；14：半透半反射镜；15：透射观察光源；17：CCD相机；18：分光计；19：区域标记器；20：半透半反射镜；25：反射板。

具体实施方式

图1为示出开口可变检查光学系统的整体构成的概略图。

本发明的开口可变检查光学系统具有：用于将投光点照射到试样S的投射光学单元和接受透射试样S的光进行测定的受光光学单元。

投射光学单元包括：向试样S照射测定光的透射测定光源11，用来将此透射测定光源11的光聚光到试样S上的透镜系统12a、12b，插入在透射测定光源11和试样S之间的用来形成四边形的开口的可变开口单元13，插入在透射测定光源11和试样S之间的半透半反射镜14及使光照射到半透半反射镜14上的透射观察光源15。

受光光学单元的构成包括：拍摄试样S的CCD相机17，分析试样S的透射光的光谱的分光计18，照射用于使试样S定位的光点的区域标记器19，分割朝向CCD相机17的光轴和朝向分光计18及区域标记器19的光轴的半透半反射镜20。

设连接透射测定光源11、可变开口单元13、透镜系统12a、12b的透射光的光轴的方向为z，与其构成直角的方向为x、y。在投射光学单元和受光光学单元之间设置有XY载台，此处设置有支持架，试样S置于此支架之上。试样S借助XY载台可在x、y方向上自由移动。

图2为示出可变开口单元13的开口开闭机构的详细结构的平面图和剖面图。

开口开闭机构具有：在x方向上头部移动的脉冲控制的电动执行器(Electric actuator)1、电动机座(Motor base)2和长方体形状的主体(body)3。

主体3，在其上面(向着z方向的面)，形成互相平行的沿着x方向的两个导槽。在各导槽中沿着x方向设置可滑动的细长导杆4a、4b。导杆4a、4b在主体3的导槽中受到引导在x方向上移动。

此外，在主体3的上面，配置可以在±x方向上滑动的用于形成开口的两个矩形形状的滑动片5a、5b。滑动片5a相对导杆4a用螺钉固定，滑动片5b相对导杆4b用螺钉固定。

电动执行器1的头部，与导杆4a的上端(+x方向端)相连接。

另外，在主体3的下部，设置沿着光轴方向即z方向形成支轴的栓销6a，在此栓销6a上以可自由转动的方式安装有在中心部开有供上述栓销6a通过的通孔的控制杆6。此控制杆6的一端与上述导杆4a的下端(-x方向端)相接，此控制杆6的另端与上述导杆4b的下端(-x方向端)相接。

导杆4b的上端，经弹簧7与固定在主体3上的止动闩(stopperbolt)8相接。弹簧7对导杆4b赋予适度的阻力以消除导杆4b的游隙。

在滑动片5a的上边和滑动片5b的下边分别形成有沿着y方向的直线上的棱边，各棱边对置。

此外，用于测定电动执行器1的头部的移动量的编码器(Encoder)9与电动执行器1的后端轴相连接。

下面对此可变开口单元13的动作进行说明。

为了打开开口，对电动执行器1进行脉冲驱动使头部沿着-x方向移动。因此滑动片5a向下移动。

相应于这一移动，导杆4a的下端压下控制杆6的一端，控制杆6的另一端上升，将导杆4b上压。通过这一移动，使滑动片5b向+x方向上移动。

通过这些滑动片5a向着-x方向移动，滑动片5b向着+x方向移动，使开口向上下均等地开放。开口的中心线W(参照图2)，若控制杆6的转动角度在微小范围内时，可以看作是永远不动的。所谓的“微小范围”，比如，指的是控制杆6的转动角度为距水平状态±10°以内的范围。

为了关闭开口而驱动电动执行器1，使头部向+x方向上移动。一端固定在止动闩8上的弹簧7将滑动片5b压下。由此控制杆6反向转动，将滑动片5a上压。从而，开口关闭。

至此，对使滑动片5a、5b向上下(±x)方向上移动的开口开闭机构的结构进行了说明。不过，为了使透射四边形的开口的光的投光点照射到试样S的位置，还必须设置在左右(±y)方向上开闭的开口开闭机构。

对此也可以将与图2所示的开口开闭机构M1一样的开口开闭机构M2在x-y平面内转动90°进行设置。

图3为示出对在上下(x)方向上开闭开口的开口开闭机构M1和与开口开闭机构M1交叉90°配置的在左右(y)方向上开闭开口的另一开口开闭机构M2进行配置的结构的平面图和剖面图。开口开闭机构M2以虚线表示。

开口开闭机构M1的滑动片和开口开闭机构M2的滑动片，在z方向上串联配置。通过对开口开闭机构M1的电动执行器和开口开闭机构M2的电动执行器分别进行驱动，可以形成图3所示的四边形状的可变开口AP。

即，设沿着四边形的x方向的边长为a，沿着y方向的边长为b时，通过驱动开口开闭机构M1的电动执行器，可以任意设定长度a，通过驱动开口开闭机构M2的电动执行器，可以任意设定长度b。所以，四边形的长边和短边的比率可以任意设定，可以使四边形的形状和大小改变。

另外，开口开闭机构M1和开口开闭机构M2是配置在90°正交方向，但并不需要一定是90°。比如，如图4所示，也可以以满足0<θ<90°的角度θ交叉。通过使这样的角度θ交叉，可以形成不是正方形、长方形的具有任意角度的四边形的开口。另外，如图5所示，在使滑动片的移动方向正交时，一侧的滑动片的棱边也可以任意的角度交叉。另外，如图6所示，也可以使一侧的滑动片的棱边形成为规定角度β(大于0°而小于180°的角)来形成六角形的投光点。在图4～图6的情况中，在检查对象的像素的形状不是正方形及长方形时，因为可以形成与该像素的形状符合的投光点，故是有效的。

另外，在滑动片上形成有棱边(参照图2的B剖面)。在使滑动片相互之间接近时，棱边形成V字剖面。将棱边相互之间的间隔变得狭窄时的滑动片的表面称为“主面K”。在将开口开闭机构M1的滑动片和开口开闭机构M2的滑动片串联配置时，使这些滑动片的主面K相互之间接触配置是希望使投光点的轮廓变得鲜明。

下面，基于流程图(图7)对这一开口可变检查光学系统的使用方法进行说明。

在此，作为试样，将安装在液晶显示装置上的彩色滤光片作为例子，实施彩色滤光片的评价方法。

首先，如图8所示，准备好将形成一像素的边缘的BM(黑矩阵)印刷成栅格形状的透明玻璃板。将其用作基准。

在这种情况下，因为在透射基准的一像素的面积和透射彩色滤光片的一像素的面积不同时，不能得到正确的测定数据，基准的BM图形必需与彩色滤光片的BM图形相同。在此，作为基准，可以使用在涂覆彩色滤光片之前的只形成了BM图形的玻璃板。另外，一像素的像素大小为，比如大约90μm×300μm。

在开口可变检查光学系统中常设有可以设置试样的试样支持架和可以设置至少有数十个像素大小的基准的基准支持架。试样支持架和基准支持架既可以是将一个支持架经过划分的支持架，也可以是分别独立的支持架。

首先，将开口可变检查光学系统移动到基准支持架的位置(步骤S1)。从区域标记器19照射检查光(步骤S2)、使CCD相机17及分光计18的透镜自动对焦，操作XY载台，使成为基准的像素移动到区域标记器19的中心位置(步骤S3)，将区域标记器19的检查光关闭(步骤S4)。由此，可以将基准置于受光光学单元的CCD相机17及分光计18的光轴上。

接着，打开透射测定光源11(步骤S5)，进行透镜系统12a、12b的自动对焦(步骤S6)。之后，进行投光点的光轴对准(步骤S7)。这是一边观察CCD相机17，一边使成为基准的像素到达CCD相机17的画面的中心位置。

之后，调节可变开口单元13，设定投光点的形状(尺寸a、b)，以使投光点的轮廓，如图8的白色虚线所示，覆盖一像素的边缘即BM(黑矩阵)。由此，使投光点照射一像素的全域。

在此透射测定光源11的打开状态下，利用CCD相机17测定基准的透射光强度。也可以利用分光计18测定基准的透射强度光谱。将测定后的基准的测定强度写为R。

之后，如图9所示，准备好在印刷了形成一像素的边缘的栅格形状的BM(黑矩阵)的透明玻璃板的各像素上涂覆了彩色滤光片的试样，将其设置在试样支持架上。

关闭透射测定光源11(步骤S9)，操作XY载台，使试样移动到透镜系统12a、12b的光轴上(步骤S10)。

照射区域标记器19(步骤S11)，使CCD相机17及分光计18的透镜自动对焦，操作XY载台，使成为试样的像素移动到区域标记器19的中心位置(步骤S12)，关闭区域标记器19(步骤S13)。由此，可以将试样置于受光光学单元的CCD相机17及分光计18的光轴上。

接着，打开透射观察光源15并以来自下方的透射观察光照射整个图像区域(步骤S14)，利用CCD相机17识别R、G、B的颜色，通过图像处理定位到要测定的R、G、B中的某一个像素，比如，R像素的中心(步骤S15)。另外，透射观察光源15的光点直径为大约φ6mm，可以包含大量的像素。

在定位结束之后，关闭透射观察光源15(步骤S16)，打开透射测定光源11(步骤S17)，用透射测定光源11照射试样，利用CCD相机17进行试样光测定(步骤S18)。也可以利用分光计18测定试样的透射强度光谱。设测定到的试样的测定强度为S。

另一方面，关闭全部光源，使周围成为黑暗状态，关闭开口，设利用CCD相机17测定到的测定强度为D。试样的透射率可利用下式求出：

透射率＝(S-D)/(R-D)

在D很小可以忽略时，

T＝S/R

这样便完成了对一个试样的测定。

下一个试样的测定，返回到步骤S14，从下方以透射观察光对图像区域整体进行照射，利用CCD相机17通过图像处理自动定位到其次想要测定的R、G、B中的某一个像素，比如，G像素的中心(步骤S15)，关闭透射观察光源15(步骤S16)，打开透射测定光源11(步骤S17)，使透射测定光源11照射试样，利用CCD相机17或分光计18进行试样测定(步骤S18)。

通过图像处理进行自动定位可以正确地设定投光点的形状，可以补偿由于自动可变开口单元13的机构引起的误差。由此，可以在试样、基准的任意指定地点进行自动测定。

如此测定多个试样光。另外，因为测定一次基准的强度R后，在短时间内不会改变，故基准的强度的测定频率也可以降低。比如，以上午测定一次，下午测定一次程度的频率来测定基准光即可。

另外，也可以在测定试样的反射率时利用本发明的开口可变检查光学系统。这种情况下，开口可变检查光学系统的构成，如图10所示，投射光学单元和受光光学单元相对试样处于同一侧。

将测定光照射到试样S上的反射测定光源21的光，通过插入在反射测定光源21和试样S之间的可变开口单元13，通过半透半反射镜22，由透镜系统12聚光到试样S上。另外，在半透半反射镜22和试样之间插入半透半反射镜23，并设置将光照射到半透半反射镜23上的反射观察光源24。

为了使用此开口可变检查光学系统测定试样的反射率，可以以下述方式进行。

首先，在将形成一像素的边缘的黑矩阵印刷成栅格形状的透明玻璃板上涂覆反射率高的材料，比如，铝等。将其用作基准。

使成为基准的像素移动到CCD相机17的画面的中心位置，打开反射测定光源21，调节可变开口单元13，设定投光点的形状(尺寸a、b)，使投光点的轮廓，如图8的白色虚线所示，覆盖一像素的边缘即黑矩阵。由此，使投光点照射一像素的全域。

利用CCD相机17测定基准的反射光的强度。也可以利用分光计18测定基准的反射强度光谱。将测定到的基准的测定强度写为R’。

之后，将试样置于受光光学单元的CCD相机17及分光计18的光轴下，打开反射观察光源24并以自反射板25反射返回的光(透射观察光)照射整个图像区域，利用CCD相机17识别R、G、B的颜色，通过图像处理定位到要测定的R、G、B中的某一个像素，比如，R像素的中心。

在定位结束之后，关闭反射观察光源24，打开反射测定光源21，以反射测定光源21照射试样，利用CCD相机17进行试样的反射光测定。也可以利用分光计18测定试样的反射强度光谱。将测定到的试样的反射测定强度写为S’。

试样的反射率可利用下式求出：

反射率＝(S’-D)/(R’-D)

以上，说明了本发明的实施方式，本发明的实施并不限定于上述的方式。比如，在上面的实施方式中，是使照射一  像素整体的投光点成为覆盖BM上的形状来测定透射率/反射率，但如图11所示，也可以以不覆盖BM上的形状来进行评价。即使是在图8的方式中，也可以测定一像素的整体的透射率/反射率。但是，在BM附近的彩色滤光片的膜厚变动大的情况下，存在难以控制色度/透射率的担忧。

另外，也可以是不使投光点照射在一像素整体之上，而是照射到一像素的一部分上。比如，如图12所示，也可以形成将一像素分割为九个的投光点，评价一像素内的不均匀性(分割数目可以任意设定)。由此，可以检查彩色滤光片的像素内的光学特性的不均匀性。

另外，如图13所示，在需要测定不是四边形的不规则形状滤光片时，也可以一边改变四边形的位置、形状，一边进行多次测定，通过其组合进行评价。除此之外，在本发明的范围内，可以实施种种的变更。

Claims (12)

1.一种开口可变检查光学系统，是将测定光源的光投射到试样上，接受来自试样的光进行光学测定，所述检查光学系统的特征在于包括：

可变开口单元，具有可以使大小变化的透射部分；和

聚光光学系统，在试样位置上形成透过上述可变开口单元的透射光的投光点，

上述可变开口单元包括：

第一开口开闭机构，具备具有互相对置的棱边的一组滑动片；和

第二开口开闭机构，具备具有另一互相对置的棱边的一组滑动片，

使第一开口开闭机构和第二开口开闭机构以规定的角度交叉配置。

2.如权利要求1所述的开口可变检查光学系统，其特征在于：

上述可变开口单元的上述透射部分具有多边形的形状。

3.如权利要求1所述的开口可变检查光学系统，其中上述规定角度是90°。

4.如权利要求1所述的开口可变检查光学系统，其特征在于：

在上述第一开口开闭机构中，上述一组滑动片由第一、第二滑动片构成，

上述互相对置的棱边是在上述第一、第二滑动片上形成的直线上的棱边。

5.如权利要求4所述的开口可变检查光学系统，其特征在于：

上述第一、第二滑动片都可在与上述棱边成直角的方向上滑动。

6.如权利要求1所述的开口可变检查光学系统，其特征在于：

在上述第一开口开闭机构中，上述一组滑动片由第一、第二滑动片构成，

以与上述透射光的透射方向平行设置的支轴为中心设置一个可以转动的控制杆，该控制杆的两端与上述第一滑动片的滑动方向前端及上述第二滑动片的滑动方向前端相接，上述第一滑动片的近端由执行器进行滑动驱动。

7.如权利要求6所述的开口可变检查光学系统，其特征在于：

利用弹簧对上述第二滑动片的近端加力。

8.如权利要求1所述的开口可变检查光学系统，其特征在于：

上述一组滑动片的棱边形成剖面为V的形状。

9.如权利要求1所述的开口可变检查光学系统，其特征在于：

在上述第一开口开闭机构中，上述一组滑动片由第一、第二滑动片构成，

在上述第二开口开闭机构中，上述一组滑动片由第三、第四滑动片构成，

上述第一滑动片的主面和上述第二滑动片的主面组成同一平面，

上述第三滑动片的主面和上述第四滑动片的主面组成同一平面，

上述两个平面接触。

10.一种彩色滤光片的评价方法，是将测定光源的光投射到成为试样的彩色滤光片的像素上，接受来自该试样的光进行光学测定的彩色滤光片的评价方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)准备在一个像素周围形成边缘的成为基准的透明板，

(b)借助具有大小可变的透射部分的可变开口单元，调节上述透射部分的大小，将测定光源的投光点的轮廓设定为包含上述像素整体，

(c)在此测定光源为打开状态时，测定基准光的强度R，

(d)准备在一个像素周围形成边缘的成为试样的彩色滤光片，

(e)借助上述可变开口单元，调节上述透射部分的大小，将测定光源的投光点的轮廓设定为包含上述像素整体，

(f)在此测定光源为打开状态时，测定试样的测定强度S，

(g)通过算出比S/R，求出试样的透射率。

11.如权利要求10所述的彩色滤光片的评价方法，其特征在于：

成为上述基准的透明板是在涂覆彩色滤光片之前只形成有BM图形的透明板。

12.如权利要求10所述的彩色滤光片的评价方法，其特征在于：

在上述(b)或(e)步骤中，进行设定使测定光源的投光点的轮廓覆盖上述像素的边缘上。

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