JP2000298075A - カラーフィルタの欠陥検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るい像を得ることができるカラーフィルタ
の欠陥検査方法および装置を提供すること。 【解決手段】 本発明のカラーフィルタの欠陥検査方法
は、光学装置により調整された略一点に収束する収束光
を着色半透明の薄膜状の繰り返しパターンが形成されて
いるカラーフィルタ試料に照射し、その透過光もしくは
反射光の収束する点を含む面に設置された空間フィルタ
により、透過光もしくは反射光により形成される回折像
の一部の光を選択通過させ、空間フィルタを通過した光
を結像光学手段により結像せしめて得られた像の異常に
着目して欠陥部を検出することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は着色半透明の薄膜状
の繰り返しパターンが形成されているカラーフィルタの
欠陥検査方法および欠陥検査装置に関するものである。
さらに詳しくは、本発明は、着色半透明の薄膜状の繰り
返しパターンが形成されているカラーフィルタの色むら
欠陥の検査に好適な欠陥検査方法および欠陥検査装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタの欠陥検査方法および装
置として、特開平９−２３６５１２号の「物体の欠陥の
検査方法および検査装置」がある。この従来技術は、検
査光をカラーフィルタのような試料物体に照射し、物体
を透過した光もしくは反射した光により形成された像を
観察することにより物体の欠陥を検査する方法であっ
て、結像光学手段を用いることにより集光した透過した
光もしくは反射した光により形成される回折像の一部の
光を結像光学手段の焦点面に設けた開口絞りにより適当
に遮蔽して得られる光により形成された像を観察するも
のである。

【０００３】この従来の方法によれば、カラーフィルタ
の微妙な色調の異常などの欠陥を検出することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
の場合、明るい像を得ることおよび大面積の試料を検査
することが必ずしも容易なことではなく、さらなる改良
が望まれていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
の欠陥検査方法は、このような問題に鑑みてなされたも
のであり、光学装置により調整された略一点に収束する
収束光を着色半透明の薄膜状の繰り返しパターンが形成
されているカラーフィルタ試料に照射し、その透過光も
しくは反射光の収束する点を含む面に設置された空間フ
ィルタにより、透過光もしくは反射光により形成される
回折像の一部の光を選択通過させ、空間フィルタを通過
した光を結像光学手段により結像せしめて得られた像の
異常に着目して欠陥部を検出することを特徴とするもの
である。

【０００６】また、本発明のカラーフィルタの欠陥検査
装置は、略一点に収束する収束光を着色半透明の薄膜状
の繰り返しパターンが形成されているカラーフィルタ試
料に照射するための光学装置と、カラーフィルタ試料を
透過した光もしくは反射した光の収束する点を含む面に
設置され、透過した光もしくは反射した光により形成さ
れる回折像の一部の光を選択通過させる空間フィルタ
と、像の異常に着目して前記カラーフィルタ試料の欠陥
部を検出するために前記空間フィルタを通過した光を結
像せしめる結像光学手段とを有することを特徴とするも
のである。

【０００７】本発明の検査方法および検査装置によれ
ば、収束光をカラーフィルタに照射するので、平行光や
拡散光を照射した場合と比較して、カラーフィルタで散
乱した光の多くを結像に利用することができるため、明
るい像が得られる。

【０００８】本発明の検査方法および検査装置は、カラ
ーフィルタの欠陥部の中でも、繰り返しパターンの局所
的な形状変形、膜厚変動、着色濃度変動またはパターン
欠落による欠陥部の検査に好適である。これらは、カラ
ーフィルタの製造過程でしばしばみられる色むら欠陥の
主な原因とみられる。

【０００９】本発明の検査方法および検査装置では、収
束光が単色光であることが望ましい。これにより、カラ
ーフィルタ試料が複数の着色層で構成されている場合
に、各層毎に欠陥を強調することが可能となる。

【００１０】本発明の検査方法および検査装置では、空
間フィルタと結像光学手段とが密着していることが望ま
しい。これにより、像を明るくすることができ、しかも
装置の小型化を図ることができる。

【００１１】また、本発明によれば空間フィルタの位置
を動かすことにより、選択通過させる回折像の一部の光
を変更することができるが、空間フィルタと結像光学手
段とを密着させ一体化していれば、両者を同時に動かす
ことができて使いやすい。というのも、空間フィルタの
みを動かすと光軸がずれて像が乱れてしまうため結像光
学手段を動かすなどして光学系の再調整を行わねばなら
ないが、結像光学手段を空間フィルタと一体化して動か
せば結像光学手段の最適位置を新たに探す必要がなく、
像が乱れることを防ぐことができるためである。

【００１２】本発明の検査方法および検査装置では光学
装置として凹面鏡や凸レンズ等を用いることができる
が、光学装置が凹面鏡であることが望ましい。大面積の
ひずみのないレンズの作製は困難であるが、大面積のひ
ずみのない凹面鏡の作製は比較的容易なためである。好
ましくは３００ｍｍ以上の直径を有する大面積凹面鏡を
用いることにより大面積サンプルの検査が容易となる。
また、凹面鏡を用いることによりレンズを用いた場合に
比べて軽量化を図ることができる。

【００１３】収束光は、点光源からの光を凹面鏡により
調整されて略一点に収束するものであることが望まし
い。光源が小さいほど得られる像が明瞭になる。この場
合、点光源として、小さな開口部を有する開口絞りを通
過して拡散する光を用いてもよい。

【００１４】本発明の検査方法および検査装置では、選
択通過させる光を変更することで、より明瞭に欠陥部を
検出できる光を探すことができる。選択通過させる光を
変更することは、通常、空間フィルタを移動させること
により行われるが、凹面鏡の光軸を動かすことにより、
これを行うことが望ましい。この方法によれば、空間フ
ィルタや結像光学手段の移動などの光学系の調整をする
必要がなく、任意の光を選ぶことができる。また、この
方法であれば、選択通過させる光を変更しても像の位置
は動かないので、検査しやすい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
カラーフィルタの欠陥検査装置を示す構成図である。

【００１６】カラーフィルタとは、基板上に、例えばＲ
ＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）などの着色層の
少なくとも一色を持つフィルタをいい、着色半透明の薄
膜状の繰り返しパターンが形成されている。また、本実
施形態におけるカラーフィルタ試料には、この基本的な
構成に保護層や電極層を付加させたものも包含される。
具体的には、例えば、透明基板の上にＲ、Ｇ、Ｂ、の少
なくとも一色の層が形成されたもの、同基板上にブラッ
クマトリクスが形成され、その間もしくは上部にＲＧＢ
カラーフィルタ層が形成されたもの、更にその上に必要
に応じてオーバーコート層が設けられたもの、更に、次
いでその上に透明電極が形成されているもの、およびそ
れらの構成を基本として更に付加的な層を有するものを
いう。

【００１７】カラーフィルタの製造方法としては、染色
法、顔料分散法、印刷法、および電着法等があるが、い
ずれの製造方法によって製造されたカラーフィルタにつ
いても本発明の検査方法および検出装置は適用可能であ
る。また、カラーフィルタの製造における各工程の中間
製品および最終製品についても本発明の検査方法および
検査装置は適用可能である。

【００１８】図１において、光源１は、高圧水銀ランプ
やキセノンランプ等の高輝度の点光源を備える。光源１
の前方には単色フィルタ２が設けられており、光源１か
ら出力される白色光は、単色フィルタ２により所望の波
長の単色光に変換される。単色フィルタ２の透過波長
は、検査対象であるカラーフィルタ試料６の色や検出し
たい欠陥の種類に応じて適宜選択される。検査光として
白色光を用いたい場合には、この単色フィルタ２は不要
となる。

【００１９】反射鏡３は、単色フィルタ２からの検査光
を反射してハーフミラー４に照射する。ハーフミラー４
は、反射鏡３からの検査光を反射して凹面鏡５に照射す
ると共に、凹面鏡５で反射された検査光を透過させる。

【００２０】凹面鏡５は、ハーフミラー４からの検査光
を反射する際に、それまで発散光であった検査光を略一
点に収束する光に変換する。

【００２１】凹面鏡５で反射された検査光は、収束検査
光としてハーフミラー４を透過しカラーフィルタ試料６
に照射される。カラーフィルタ試料６では、収束検査光
の一部は反射され一部は透過する。カラーフィルタ試料
６における反射と透過の比率はカラーフィルタ試料によ
って異なる。

【００２２】反射鏡７は、カラーフィルタ試料６で反射
された収束検査光を空間フィルタ９に向けて反射する。
空間フィルタ９は、収束検査光の収束点を含む面に配置
され、カラーフィルタ試料６で反射された検査光により
形成される回折像の一部の光を選択的に通過させる。

【００２３】空間フィルタ９は、検査光により形成され
る回折像の一部の光を選択的に通過させるものであるか
ら、この目的にかなうものであれば、いかなる形状のも
のでも構わない。たとえば、耐熱性シートに穴をあけ、
その中心に直接光のみをカットする小さな円板を設ける
とか、同心円状に散乱光のみを通す溝をあけたもの等が
あるが、本発明者らは、最も単純に、耐熱性シートに直
径５ｍｍ程度の穴をあけ、この耐熱性シートを光軸に垂
直な方向に移動させることにより所望の光を選択して、
好結果を得ている。

【００２４】空間フィルタ９の後方には、結像光学手段
としての凸レンズ１０が配置されており、この凸レンズ
１０は、空間フィルタ９の開口部を通過した光を集光し
て高解像度テレビカメラ１１上にカラーフィルタ試料６
の像を形成する。

【００２５】反射鏡８は、カラーフィルタ試料６を透過
した収束検査光を空間フィルタ１２に向けて反射する。
空間フィルタ１２は、カラーフィルタ試料６を透過した
収束検査光の収束点を含む面に配置され、カラーフィル
タ試料６を透過した検査光により形成される回折像の一
部の光を選択的に透過させる。空間フィルタ１２の具体
的な形状は空間フィルタ９と同じである。

【００２６】空間フィルタ１２の後方には、結像光学手
段としての凸レンズ１３が配置されており、この凸レン
ズ１３は、空間フィルタ１２の開口部を通過した光を集
光して高解像度テレビカメラ１４上にカラーフィルタ試
料６の像を形成する。

【００２７】高解像度モニタ１５は、テレビカメラ１１
または１４からのカラーフィルタ試料６の像を示すビデ
オ信号を入力して画面に表示する。モニタ１５では、テ
レビカメラ１１または１４でとらえた像のいずれか一方
を選択的に表示してもよいし、両方の像を同時に分割表
示しても良い。

【００２８】つぎに、このように構成された本実施形態
の欠陥検査装置を用いて行うカラーフィルタの欠陥検査
方法の原理を説明する。

【００２９】図２は、図１の装置において、凹面鏡５で
反射された検査光がカラーフィルタ試料６を透過してテ
レビカメラ１４に至るまでの光路を模式的に示したもの
である。なお、ここに示した構成では、空間フィルタ１
２の開口部を光軸と重なるように配置してあり、また、
テレビカメラ１４に代えてスクリーン２０が描かれてい
る。

【００３０】凹面鏡５で反射された収束検査光は、着色
半透明の薄膜状の繰り返しパターンが形成されているカ
ラーフィルタ試料６に照射され、一部が透過する。カラ
ーフィルタ試料６を透過した収束検査光には直接光と散
乱光が含まれており、本発明では、これらの光のうちの
一部の光に基づく像を形成することにより、目視では確
認できない欠陥の検出を可能にする。なお、ここにいう
直接光というのは、カラーフィルタ試料６を透過して散
乱した光のうちの０次の散乱光のことであり、それ以外
の散乱光を単に散乱光と呼んでいる。

【００３１】カラーフィルタ試料６の繰り返しパターン
による光の散乱の場合は、そのパターンに応じた回折パ
ターンが収束点を含む光軸に垂直な面、すなわち空間フ
ィルタ１２の位置に現れる。カラーフィルタ試料６上の
欠陥、たとえばゴミ、異物、傷のように不規則に配置さ
れた欠陥による散乱の場合は、中心を極大とした単調減
少の強度分布が空間フィルタ１２の位置に現れる。ま
た、繰り返しパターンの局所的な形状変形等が、周期的
に分布している場合は通常この周期性に基づく散乱パタ
ーンが空間フィルタ１２の位置に現れ、不規則に分布し
ている場合は通常、中心を極大とした単調減少の強度分
布が空間フィルタ１２の位置に現れる。

【００３２】空間フィルタ１２は、この位置に現れる光
の分布の一部を遮蔽して凸レンズ１３の後方に形成され
る像に寄与する光を選択するものである。直接光を含ん
で形成された像を明視野像といい、散乱光のみで作られ
た像を暗視野像というが、たとえば空間フィルタ１２の
開口部の位置を調整することにより、明視野像と暗視野
像の切り替えが可能である。すなわち、図２において、
空間フィルタ１２を上下または左右に移動すれば、開口
部を光軸から外すことができ、散乱光のみを用いた暗視
野像をスクリーン２０上に形成することができる。

【００３３】明視野像であるか暗視野像であるかにかか
わらず、スクリーン２０には、上述したような繰り返し
パターンによる光の散乱と不規則なパターンである欠陥
による光の散乱の双方に基づく像が現れる。したがっ
て、欠陥のあるカラーフィルタ試料の像は、欠陥の無い
理想的なカラーフィルタの像とは異なるものとなり、欠
陥の存在を検出することができる。また、欠陥の内容に
応じて像の変化の仕方も異なるため、欠陥の内容も認識
することができる。

【００３４】図２ではカラーフィルタ試料６を透過した
検査光について説明したが、図１に示すようにカラーフ
ィルタ試料６で反射し、反射鏡７、空間フィルタ９およ
び凸レンズ１０を経てテレビカメラ１１上に結像された
像にも、同様のメカニズムによりカラーフィルタ試料６
上の欠陥が現れる。

【００３５】カラーフィルタ試料６での透過光を用いて
欠陥を検査するか、反射光を用いて欠陥を検査するか、
すなわち、テレビカメラ１４がとらえた像を利用するか
テレビカメラ１１がとらえた像を利用するかは、テレビ
モニタ１５での切換操作により検査者が適宜選択するこ
とができる。

【００３６】また、暗視野像とするか明視野像とするか
については、空間フィルタ９または１２を光軸に垂直な
方向に移動したり、凹面鏡５の光軸を動かしたりするこ
とにより選択することができる。一般に、微妙な色調異
常や微小な傷の検出については暗視野像が適している。

【００３７】本実施形態では、カラーフィルタ試料に照
射する検査光を収束光とするために凹面鏡を用いている
が、レンズ等の他の光学装置を用いても構わない。ただ
し、凹面鏡はレンズに比べて径の大きなものを作りやす
く、一度に広い範囲を照射する検査光を得やすいという
利点を有する。

【００３８】本実施形態では、カラーフィルタ試料の像
をテレビカメラで撮像しているが、通常のスクリーンに
投影して、投影像を観察するものでもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラーフ
ィルタの欠陥検査方法および装置によれば、検査光とし
て収束光をカラーフィルタに照射するので、カラーフィ
ルタで散乱した光の多くを結像に利用することができ、
明るい像が得られる。そのため、欠陥部に起因した像の
異常を明瞭に視認することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるカラーフィルタの欠
陥検査装置の構成を示す図。

【図２】欠陥検査装置の主要部の構成を模式的に示した
図。

【符号の説明】

１…光源、５…凹面鏡、４…ハーフミラー、６…カラー
フィルタ試料、９、１２…空間フィルタ、１０、１３…
凸レンズ、１１、１４…高解像度テレビカメラ、１５…
高解像度モニタ、２０…スクリーン。

フロントページの続き (72)発明者 美濃部 正夫 茨城県つくば市北原６ 住友化学工業株式 会社内 (72)発明者 小泉 光義 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 愛甲 健二 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 加藤 昇 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2G051 AA90 AB02 AC30 BA04 BB11 CA04 CB06 CC20 2G086 EE05

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学装置により調整された略一点に収束
   する収束光を着色半透明の薄膜状の繰り返しパターンが
   形成されているカラーフィルタ試料に照射し、その透過
   光もしくは反射光の収束する点を含む面に設置された空
   間フィルタにより、前記透過光もしくは反射光により形
   成される回折像の一部の光を選択通過させ、前記空間フ
   ィルタを通過した光を結像光学手段により結像せしめて
   得られた像の異常に着目して欠陥部を検出することを特
   徴とするカラーフィルタの欠陥検査方法。
2. 【請求項２】 前記欠陥部が、前記繰り返しパターンの
   局所的な形状変形、膜厚変動、着色濃度変動またはパタ
   ーン欠落による欠陥部であることを特徴とする請求項１
   に記載のカラーフィルタの欠陥検査方法。
3. 【請求項３】 前記収束光が、単色光であることを特徴
   とする請求項１または２に記載のカラーフィルタの欠陥
   検査方法。
4. 【請求項４】 前記空間フィルタと前記結像光学手段と
   が密着していることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か一項に記載のカラーフィルタの欠陥検査方法。
5. 【請求項５】 前記光学装置が凹面鏡であることを特徴
   とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のカラーフィ
   ルタの欠陥検査方法。
6. 【請求項６】 前記凹面鏡の光軸を動かすことにより、
   選択通過させる前記回折像の一部の光を変更することを
   特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタの欠陥検査
   方法。
7. 【請求項７】 略一点に収束する収束光を着色半透明の
   薄膜状の繰り返しパターンが形成されているカラーフィ
   ルタ試料に照射するための光学装置と、 前記カラーフィルタ試料を透過した光もしくは反射した
   光の収束する点を含む面に設置され、前記透過した光も
   しくは反射した光により形成される回折像の一部の光を
   選択通過させる空間フィルタと、 像の異常に着目して前記カラーフィルタ試料の欠陥部を
   検出するために前記空間フィルタを通過した光を結像せ
   しめる結像光学手段とを有することを特徴とするカラー
   フィルタの欠陥検査装置。
8. 【請求項８】 前記結像光学手段により得られた像を観
   察する観察手段を有することを特徴とする請求項７に記
   載のカラーフィルタの欠陥検査装置。
9. 【請求項９】 前記欠陥部が、前記繰り返しパターンの
   局所的な形状変形、膜厚変動、着色濃度変動またはパタ
   ーン欠落による欠陥部であることを特徴とする請求項７
   または８に記載のカラーフィルタの欠陥検査装置。
10. 【請求項１０】 前記収束光が、単色光であることを特
    徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のカラーフ
    ィルタの欠陥検査装置。
11. 【請求項１１】 前記空間フィルタと前記結像光学手段
    とが密着していることを特徴とする請求項７〜１０のい
    ずれか一項に記載のカラーフィルタの欠陥検査装置。
12. 【請求項１２】 前記光学装置が凹面鏡であることを特
    徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載のカラー
    フィルタの欠陥検査装置。
13. 【請求項１３】 前記凹面鏡の光軸を動かすことによ
    り、選択通過させる前記回折像の一部の光を変更できる
    よう構成されていることを特徴とする請求項１１または
    １２に記載のカラーフィルタの欠陥検査装置。