JP2001153807A

JP2001153807A - 外観検査装置

Info

Publication number: JP2001153807A
Application number: JP33584999A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tantani; 恭史段谷; Nobuyuki Niwa; 信之丹羽
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】立体構造物が形成されたディスプレイ用基板
を検査対象とし、それの欠陥検出の精度を良くする。【解決手段】基板の表面に照明を当て、その基板の表
面からの反射光をラインセンサーＳ（或いはエリアセン
サー）で検出し、その輝度変化を特定のアルゴリズム処
理を行うことにより、その基板の構成層（バリヤーリブ
３）に発生している欠陥を検出する外観検査装置におい
て、照明として、基板に対してある特定の角度で入射す
る平行光を用いるようにするか、或いは、拡散光を用い
るようにする。平行光の場合、基板に対して垂直に近い
方向から照明を当てることにより構造自体からの影を極
力抑えることができ、反射光の強調も解消されるので、
欠陥の誤認が防止される。また拡散光の場合、構造自体
から発生する影或いは欠陥のエッジ部分での反射光が抑
えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体構造物を有す
るディスプレイ用基板の外観検査装置に係り、詳しくは
照明を利用した外観検査装置の技術分野に属するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ここでは、自己発光型のディスプレイで
あるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記
す）について述べる。一般に、ＰＤＰは、２枚の対向す
るガラス基板にそれぞれ規則的に配列した一対の電極を
設け、その間にＮｅ，Ｘｅ，Ｈｅ等を主体とするガスを
封入した構造になっている。そして、これらの電極間に
電圧を印加し、電極周辺の微小なセル内で放電を発生さ
せることにより、各セルを発光させて表示を行うように
している。情報表示をするためには、規則的に並んだセ
ルを選択的に放電発光させる。このＰＤＰには、電極が
放電空間に露出している直流型（ＤＣ型）と絶縁層で覆
われている交流型（ＡＣ型）の２タイプがあり、双方と
も表示機能や駆動方法の違いによって、さらにリフレッ
シュ駆動方式とメモリー駆動方式とに分類される。

【０００３】図１にＡＣ型ＰＤＰの一構成例を示す。こ
の図は前面板と背面板を離した状態で示したもので、図
示のように２枚のガラス基板１，２が互いに平行に且つ
対向して配設されており、両者は背面板となるガラス基
板２上に互いに平行に設けられたバリヤーリブ３により
一定の間隔に保持されるようになっている。前面板とな
るガラス基板１の背面側には透明電極である維持電極４
と金属電極であるバス電極５とで構成される複合電極が
互いに平行に形成され、これを覆って誘電体層６が形成
されており、さらにその上に保護層７（ＭｇＯ層）が形
成されている。また、背面板となるガラス基板２の前面
側には前記複合電極と直交するようにバリヤーリブ３の
間に位置してアドレス電極８が互いに平行に形成されて
おり、これを覆って誘電体層９が形成され、さらにバリ
ヤーリブ３の壁面とセル底面を覆うようにして蛍光体１
０が設けられている。このＡＣ型ＰＤＰは面放電型であ
って、前面板上の複合電極間に交流電圧を印加し、放電
させる構造である。そしてこの放電により生じる紫外線
により蛍光体１０を発光させ、前面板を透過する光を観
察者が視認するようになっている。

【０００４】上記の如きＰＤＰにおける背面板は、ガラ
ス基板２の上にアドレス電極８を形成し、必要に応じて
それを覆うようにベタ膜の誘電体層９を形成した後、バ
リヤーリブ３を形成してそのバリヤーリブ３の間に蛍光
体１０を設けることによって製造される。

【０００５】各構成層の形成方法としては様々の方法が
知られている。例えば、アドレス電極の形成方法として
は、真空蒸着法、スパッタリング法、メッキ法、スクリ
ーン印刷法、コーティング法、フィルムラミネート法等
によってガラス基板上に電極材料の膜を形成し、これを
フォトリソグラフィー法によってパターニングする方法
と、スクリーン印刷或いはオフセット印刷によりパター
ニングする方法とがある。また、誘電体層はスクリーン
印刷、フィルムラミネート等により形成される。そし
て、バリヤーリブはスクリーン印刷による重ね刷り、或
いはサンドブラスト法等によって形成される。このうち
サンドブラスト法では、まずバリヤーリブとなるガラス
ペーストを一括コーティングで塗布して乾燥させ、その
上に感光性ドライフィルムレジストをラミネートし、露
光とそれに続く現像を行うことでドライフィルムレジス
トを特定のパターン形状にしてから、サンドブラスト処
理を行うことで、ドライフィルムレジストがある部分は
ペーストが残ってバリアーリブとなり、無い部分はペー
ストが残らず、蛍光面が形成されるセルとなる。その
後、ドライフィルムレジストを剥離して焼成することで
バリアーリブ構造が形成される。

【０００６】これらの各工程において、形成した各構成
層に欠陥が発生する場合がある。例えば、ペースト中に
異物が混入したり、各構成層の形成前に異物が付着して
いたり、スクリーン版やフォトマスクに異物が付着して
いたり、スクリーン版やフォトマスクに傷が発生するこ
とで、特に電極やバリアーリブが太くなったり、隣接す
る電極やバリアーリブが繋がったり、また電極やバリア
ーリブが欠けたり切れたり、誘電体層に穴（ピンホー
ル）が空いたりする欠陥が発生する場合がある。これら
の欠陥の多くは、いわゆる深さ方向の情報すなわち三次
元構造を有した欠陥である。特にバリアーリブの場合、
バリアーリブ自体が三次元構造であり、さらにそのバリ
アーリブ内に欠陥がある場合、三次元構造物に三次元構
造の欠陥が存在することとなる。これはＰＤＰのような
ディスプレイ用基板における欠陥の特徴と言える。

【０００７】通常この種の欠陥は、パネル点灯時におい
て欠点や輝度の低い点或いは常時点灯する点になったり
してパネルの品質を著しく低下させるので、各構成層の
形成時に検査を行い、修正を施して欠陥をなくす、いわ
ゆる修正作業を行うことで品質低下を防ぐことになる。
このようにいずれの構成層においても欠陥の有無を見つ
けるための欠陥検査は必要である。

【０００８】この欠陥検査方法としては、その欠陥の大
きさ、種類の多様さ、個数等の問題から、目視による検
査は困難であり、それに代わって外観検査装置を用いる
ことが一般的になりつつある。この外観検査の基本原理
は、パターン上に照明を当て、検査領域に沿ってその輝
度をＣＣＤ（電荷結合素子）で構成されている白黒ライ
ンセンサー又は白黒エリアセンサーでパターンを取り込
む。そしてその取り込んだパターン上の輝度情報を基
に、特定のアルゴリズムで欠陥検出を行う。そのアルゴ
リズムはいくつかあり、例えば画素間の情報を比較する
隣接比較法や、パターンの膨張・圧縮を行うＤＲＣ法
や、線幅を比較する線幅比較法や、連続する画素間の積
分値の変動を見るトレンドセンシング法や、周期相関・
自己相関法などがある。これらいずれのアルゴリズムも
全て欠陥を輝度情報として検出するものであり、輝度情
報を得るための照明条件が重要な要素となってくる。さ
らにこの輝度情報を基に、センサーで検知した欠陥の面
積認識も行うことで、最終的に問題となる真欠陥と擬似
欠陥との区別を行っている。ちなみに上記外観検査の手
法は、プリント基板やフォトマスク、或いはＰＤＰ以外
のディスプレイ分野としてＬＣＤやシャドーマスクなど
の検査により発展してきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような外観検査
装置では、その照明系に関して、各装置によって工夫が
見られる。例えばバリアーリブに発生している欠陥のう
ち、特に検出しがたい欠陥である欠け・切れを正確に検
出するために、照明を基板に対して斜め方向から当てる
ことで欠け・切れ部分と欠け・切れ発生のない部分の輝
度コントラストを十分得ることで、これらの欠陥検出を
行っている。しかしながら、ＰＤＰの背面板のような、
特に三次元構造を有した基板或いは欠陥自体が三次元構
造（欠陥に高さがある場合）である場合、次のような問
題点があることがわかった。

【００１０】例えば図２に示すように、三次元構造の構
成層（バリヤーリブ３）を有する基板に、ある照度を有
した照明（平行光或いは拡散光）を当てた場合、その照
明の基板に対する入射角によっては、三次元構造の構成
層自体に影１１ができ、ラインセンサーＳ（或いはエリ
アセンサー）がその影１１を輝度差として誤認するため
に、本来欠陥ではない箇所も欠陥として認識したり、本
来の欠陥を見逃したりする傾向がある。

【００１１】また図３に示すように、穴１２のように欠
陥自体が三次元構造である場合、照明の入射角によって
は、その欠陥のエッジ部分の反射光が強調され、ライン
センサーＳ（或いはエリアセンサー）が本来認識すべき
輝度情報と異なった情報となり、且つ欠陥の面積情報を
センサーが正確に検知していないため、欠陥の誤認につ
ながる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、使用する照明の種類及びその照明の
基板に対する当て方を工夫することで、欠陥を正確に検
出するようにしたものである。すなわち、当てる照明を
平行光とした場合、基板に対して垂直に近い方向から照
明を当てると、構造自体からの影を極力抑えることがで
き、その結果、欠陥の誤認防止となる。また、欠陥によ
っては、平行光を斜め方向から当てた場合、そのエッジ
部分の反射光が強調されることがあったが、垂直に近い
状態にすることでこれも解消できる。また、平行光を利
用せず、拡散光を基板に当てるようにした場合、平行光
と比較してその照度自体が弱いため、照明角度の依存性
は平行光と比較すると少なく、さらに欠陥と欠陥ではな
い部分の輝度差も少ない。しかしその一方では、構造自
体から発生する影、或いは欠陥のエッジ部分での反射光
が抑えられるという特徴を持っている。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る第１のタイプの外観
検査装置は、立体構造物が形成されたディスプレイ用基
板を検査対象とし、その基板の表面に照明を当て、その
基板の表面からの反射光をラインセンサー或いはエリア
センサーで検出し、その輝度変化を特定のアルゴリズム
処理を行うことにより、その基板の構成層に発生してい
る欠陥を検出する外観検査装置において、照明として、
基板に対してある特定の角度で入射する平行光を用いる
ようにしたものである。

【００１４】そして、特にプラズマディスプレイパネル
用基板、その中でも背面板を検査対象とすれば、それに
存在する欠陥の検査を正確に行うことができる。そし
て、背面板の構成層であるバリアーリブ及び誘電体層を
検査対象とすれば、これらにある欠陥を正確に検出する
ことができる。

【００１５】この場合、バリアーリブ頂部に存在する欠
け、切れ、裂け等の欠陥及びバリアーリブ底部付近の誘
電体層上に存在する異物などの欠陥に対して、当該欠陥
が存在していない部分との輝度差を保ちつつ、且つバリ
ヤーリブ自体の影や欠陥のエッジ部分の輝度変化がセン
サーに対する輝度情報に影響を及ぼさないように照明の
位置及び平行光の入射角度を決定するのがよく、この平
行光の入射角度をバリヤーリブに対して６０度以上１２
０度以下とするのが望ましい。

【００１６】本発明に係る第２のタイプの外観検査装置
は、立体構造物が形成されたディスプレイ用基板を検査
対象とし、その基板の表面に照明を当て、その基板の表
面からの反射光をラインセンサー或いはエリアセンサー
で検出し、その輝度変化を特定のアルゴリズム処理を行
うことにより、その基板の構成層に発生している欠陥を
検出する外観検査装置において、照明として拡散光を用
いるようにしたものである。

【００１７】そして、このタイプの検査装置でも、特に
プラズマディスプレイパネル用基板、その中でも背面板
を検査対象とすれば、それに存在する欠陥の検査を正確
に行うことができる。そして、背面板の構成層であるバ
リアーリブ及び誘電体層を検査対象とすれば、これらに
ある欠陥を正確に検出することができる。

【００１８】この場合、バリアーリブ頂部に存在する欠
け、切れ、裂け等の欠陥及びバリアーリブ底部付近の誘
電体層上に存在する異物などの欠陥に対して、当該欠陥
が存在していない部分との輝度差を保ちつつ、且つバリ
ヤーリブ自体の影や欠陥のエッジ部分の輝度変化がセン
サーに対する輝度情報に影響を及ぼさないように照明の
位置を決定するのがよい。

【００１９】

【実施例】（実施例１）ここではバリアーリブの欠陥検
査の場合を例に挙げて本発明の実施例について説明す
る。この実施例１で行った外観検査の様子を図４及び図
５に示す。各図は発明が理解できる程度に装置構成、基
板の構成層の大きさや形状を概略的に示している。ま
た、バリアーリブは検査対象の一例にすぎず、したがっ
て、この発明では何らこれに限定されるものではない。

【００２０】バリアーリブに発生する欠陥としては、ま
ずリブ自体に存在するリブ切れ・欠け、太り、隣接リブ
間の短絡、頂部に付着した異物があり、さらにリブの底
部に存在する異物がある。また、これに加え、リブ間で
露出している誘電体層表面に存在するしみ状欠陥、繊維
状異物がある。今回使用したガラス基板に形成されてい
るバリアーリブは黒色であり、高さは約１２０μｍ、頂
部幅は約７０μｍ、底部幅は約１００μｍである。この
バリアーリブをアドレス電極と誘電体層の上に形成した
基板について、図４に示す照明系の角度で検査したもの
と、図５に示す照明系の角度で検査した場合の検査結果
は表１のとおりである。

【００２１】図４の場合、照明は平行光を使用し、その
入射角度θはバリヤーリブ３に対して２２度である。一
方、図５の場合も照明は平行光を使用してはいるが、そ
の入射角度θは８０度である。双方とも欠陥検出のアル
ゴリズムは隣接比較法を使用しており、かつ欠陥の選別
基準も同様に設定しているため、照明系以外の要素で欠
陥検出差は殆どないと言える。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１から分かるように、入射角度θをより
垂直に近い角度（θ＝８０度）にした場合、総欠陥数１
３６個の全てを検出している。一方、入射角度θをより
斜め方向の角度（θ＝２２度）とした場合、検出した欠
陥数は１３６個中８２個となっている。

【００２４】リブ頂部に発生している欠陥については、
照明を斜め方向から入れることで欠陥自体に影ができ、
その影とリブ色とのコントラスト、いわゆる輝度差が十
分にとれていないために検出感度が著しく悪くなったと
考えられる。

【００２５】リブ底部或いは誘電体の欠陥については照
明を斜め方向から入れても比較的検出性能が良いが、斜
め方向から照明を当てることで欠陥のエッジ部分がより
光ってしまい、反射光が強調されたため、その欠陥面積
が誤った情報として検知されており、検出確率を下げて
いると考えられる。このリブ底部或いは誘電体の欠陥の
検出不安定性を示す例は次のようである。具体的には、
光学顕微鏡写真下においては色が若干濃いか薄いかで異
なるだけで、その大きさには大差のない２つの欠陥につ
いて検査した。その結果を表２及び表３に示す。なお、
これらの表において輝度はＣＣＤが感知した階調を示し
ており、面積とは１２μｍ×１２μｍを１ピクセルとし
た時のピクセル数を示している。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】これらの表２及び表３に示すように、２つ
の欠陥に対してそれぞれ８回繰り返しの検査を行ってお
り、濃い方の欠陥については全ての回で安定して検出さ
れているが、薄い方の欠陥についてはそのうち５回のみ
検出されているに止まっている。これは前述したとお
り、照明の当たり方が欠陥によって微妙に異なってい
て、その結果、検出の安定性を下げていると言える。

【００２９】この実施例１では、平行光の入射角度を８
０度としているが、入射角度はこれに限ったものではな
く、先述のとおりの影の影響や局所的な輝度変化の影響
を極力抑制できる角度で十分である。同様の検討を行っ
た結果、基板に対する平行光の入射角度は６０度以上１
２０度以下で効果的であることがわかった。また、今回
のバリアーリブの構造はストライプ構造に限定していは
いるが、例えば井桁構造にも今回の照明系の調整で十分
対応できることが分かっている。

【００３０】（実施例２）ここでもバリアーリブの欠陥
検査の場合を例に挙げて本発明の実施例について説明す
る。この実施例２で行った外観検査の様子を図６及び図
７に示す。各図は発明が理解できる程度に装置構成、基
板の構成層の大きさや形状を概略的に示している。ま
た、バリアーリブは検査対象の一例にすぎず、したがっ
て、この発明では何らこれに限定されるものではない。

【００３１】バリアーリブに発生する欠陥としては、ま
ずリブ自体に存在するリブ切れ・欠け、太り、隣接リブ
間の短絡、頂部に付着した異物があり、さらにリブの底
部に存在する異物がある。また、これに加え、リブ間で
露出している誘電体層表面に存在するしみ状欠陥、繊維
状異物がある。今回使用したガラス基板に形成されてい
るバリアーリブは黒色であり、高さは約１２０μｍ、頂
部幅は約７０μｍ、底部幅は約１００μｍである。この
バリアーリブをアドレス電極と誘電体層の上に形成した
基板について、図６に示す照明系の角度で検査したもの
と、図７に示す照明系を用いて検査した場合の検査結果
は表４のとおりである。

【００３２】図６は実施例１の図４の場合と同様であ
る。一方、図７では拡散光を使用しており、その拡散光
源には通常の蛍光灯Ｆを利用している。拡散光を利用す
る場合、その照度は平行光と比較して低いため、実施例
１で示した隣接比較法での欠陥検出は困難である。した
がって、図７の拡散光の場合のみ、欠陥検出アルゴリズ
ムとして自己相関法を使用した。

【００３３】

【表４】

【００３４】表４から分かるように、拡散光を用いた場
合でも欠陥の検出が非常に安定している。これは光が拡
散しているため、平行光で特徴的だった影や欠陥エッジ
部分の反射光が抑えられているからである。この散乱光
源の位置については、今回のバリアーリブ３のような三
次元構造を有する構成層の場合、図７のようにラインセ
ンサーＳ（或いはエリアセンサー）に対して両側にある
ものが望ましい。この位置にすることで、三次元構造が
今回のようにストライプ状ではなく、例えば井桁構造の
ものでも十分対応可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用する照明の種類を平行光とし、その入射角度を特定
の角度にしたので、基板に対して垂直に近い方向から照
明を当てることにより構造自体からの影を極力抑えるこ
とができ、その結果、欠陥の誤認が防止される。また、
欠陥によっては、平行光を斜め方向から当てた場合にそ
のエッジ部分の反射光が強調されることがあったが、垂
直に近い状態にすることでこれも解消できることから、
より正確な欠陥検出が可能となる。

【００３６】また、照明の種類として平行光を利用せず
に拡散光を採用するようにしたことにより、拡散光は平
行光と比較してその照度自体が弱いため、照明角度の依
存性は平行光と比較すると少なく、さらに欠陥と欠陥で
はない部分の輝度差も少ないが、その一方では構造自体
から発生する影或いは欠陥のエッジ部分での反射光が抑
えられることから、欠陥の検出の精度が向上し、その結
果として基板の品質向上に役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラズマディスプレイパネルの一例をその前面
板と背面板とを離間状態で示す斜視図である。

【図２】三次元構造の構成層を有する基板に平行光を当
てて外観検査を行う様子を示す説明図である。

【図３】三次元構造の欠陥がある基板に平行光を当てて
外観検査を行う様子を示す説明図である。

【図４】実施例１で行った外観検査の様子を示す説明図
である。

【図５】実施例１で行った別の外観検査の様子を示す説
明図である。

【図６】実施例２で行った外観検査の様子を示す説明図
である。

【図７】実施例２で行った別の外観検査の様子を示す説
明図である。

【符号の説明】

１，２ガラス基板３リブ４維持電極５バス電極６誘電体層７保護層８アドレス電極９誘電体層１０蛍光体１１影１２穴ＳラインセンサーＦ蛍光灯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA12 AA49 BB02 BB29 CC17 DD03 DD12 FF42 GG03 HH12 JJ02 JJ03 JJ09 JJ25 JJ26 QQ32 2G051 AA90 AB02 BB01 CA03 EC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】立体構造物が形成されたディスプレイ用
基板を検査対象とし、その基板の表面に照明を当て、そ
の基板の表面からの反射光をラインセンサー或いはエリ
アセンサーで検出し、その輝度変化を特定のアルゴリズ
ム処理を行うことにより、その基板の構成層に発生して
いる欠陥を検出する外観検査装置において、照明とし
て、基板に対してある特定の角度で入射する平行光を用
いたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】プラズマディスプレイパネル用基板を検
査対象の基板とした請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】プラズマディスプレイパネル用基板のう
ちの背面板を検査対象の基板とした請求項２に記載の外
観検査装置。
【請求項４】背面板の構成層であるバリアーリブ及び
誘電体層を検査対象とした請求項３に記載の外観検査装
置。
【請求項５】バリアーリブ頂部に存在する欠陥及びバ
リアーリブ底部付近の誘電体層上に存在する欠陥に対し
て、当該欠陥が存在していない部分との輝度差を保ちつ
つ、且つバリヤーリブ自体の影や欠陥のエッジ部分の輝
度変化がセンサーに対する輝度情報に影響を及ぼさない
ように照明の位置及び平行光の入射角度を決定したこと
を特徴とする請求項４に記載の外観検査装置。
【請求項６】平行光の入射角度をバリヤーリブに対し
て６０度以上１２０度以下としたことを特徴とする請求
項５に記載の外観検査装置。
【請求項７】立体構造物が形成されたディスプレイ用
基板を検査対象とし、その基板の表面に照明を当て、そ
の基板の表面からの反射光をラインセンサー或いはエリ
アセンサーで検出し、その輝度変化を特定のアルゴリズ
ム処理を行うことにより、その基板の構成層に発生して
いる欠陥を検出する外観検査装置において、照明として
拡散光を用いたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項８】プラズマディスプレイパネル用基板を検
査対象の基板とした請求項７に記載の外観検査装置。
【請求項９】プラズマディスプレイパネル用基板のう
ちの背面板を検査対象の基板とした請求項８に記載の外
観検査装置。
【請求項１０】背面板の構成層であるバリアーリブ及
び誘電体層を検査対象とした請求項９に記載の外観検査
装置。
【請求項１１】バリアーリブ頂部に存在する欠陥及び
バリアーリブ底部付近の誘電体層上に存在する欠陥に対
して、当該欠陥が存在していない部分との輝度差を保ち
つつ、且つバリヤーリブ自体の影や欠陥のエッジ部分の
輝度変化がセンサーに対する輝度情報に影響を及ぼさな
いように照明の位置を決定したことを特徴とする請求項
１０に記載の外観検査装置。