JP2003262566A

JP2003262566A - 透明導電膜の欠陥検出方法および欠陥検出装置

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Publication number: JP2003262566A
Application number: JP2002061482A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nakakuki; 秀樹中久木; Yasuyuki Yanagisawa; 恭行柳沢; Hiroshi Kojima; 弘小島
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルタに用いるＩＴＯ膜の欠陥検査に
おいて、従来の探針式では針でＩＴＯ膜を傷つけ測定に
使用した製品はロスになってしまうため、短針式に代わ
る非接触式のＩＴＯ膜の欠陥検査方法を提供すること。【解決手段】ガラス、透明電極膜、ＢＳＯ、誘電体反射
膜の４層からなるＥＯセンサの下部に電極を取付け、光
源、偏光子、カメラを用いて、ＥＯセンサの透明電極と
ＥＯセンサ下部に設けた電極間に電圧を印加し、下側電
極を検査対象となるＩＴＯ膜面に接触させ、電極間に生
じる電界をＥＯセンサにより可視化し、カメラで撮像し
てＩＴＯ膜の欠陥を検査する方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明導電膜の欠陥
を電気的に検出する方法、装置に関するものである。特
に、液晶ディスプレイパネル部品のひとつであるカラー
フィルタのＩＴＯ（インジウム−チン−オキサイド）膜
の膜厚が部分的に極端に薄くなっている、あるいは部分
的に膜が欠落している欠陥を検出する方法、装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】以下に、透明導電膜の欠陥検出方法の従
来例について、特に、カラーフィルタのＩＴＯ膜の欠陥
検出方法の従来例を説明する。

【０００３】液晶ディスプレイパネル部品のひとつであ
るカラーフィルタにはＴＦＴ基板と対向するＩＴＯ膜を
形成している。部分的にＩＴＯ膜厚が極端に薄くなって
いる、あるいは部分的にＩＴＯ膜が欠落している欠陥が
あると液晶ディスプレイパネルに製品化されたとき表示
画面に部分的なむらが発生するなど液晶ディスプレイパ
ネルの表示品質を著しく低下させることになる。図１に
カラーフィルタの断面図を示す。ガラス１１上にブラッ
クマトリクス１２、カラーレジスト１３が形成され、そ
の上にＩＴＯ膜がスパッタリングにより形成される。Ｉ
ＴＯスパッタリング前工程であるカラーレジスト１３の
形成工程において、材料、製造条件の変動等により逆テ
ーパー状のオーバーハング形状となり、ＩＴＯスパッタ
リング工程で庇部分の膜形成が阻害され、この部分だけ
ＩＴＯ膜厚が極端に薄くなったり、断線状態となる場合
があり、ＩＴＯ膜にこのような欠陥を生じる主因とな
る。図１の１４はＩＴＯ膜が正常に形成された状態の部
分、１５はオーバーハングにより、ＩＴＯ膜の形成が阻
害され、断線状態となった部分である。オーバーハング
の庇部は１μｍ以下と非常に小さく、膜が透明であるた
め欠陥を外観検査で検出することは困難である。そこ
で、現在は４探針式の抵抗率計を使って、抵抗率の値で
膜の異常を検出している。しかし、この方法では測定器
の針で膜を傷付けてしまうので、測定に使用した製品は
ロスとなる問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に鑑みてなされたものであり、透明導電膜を傷つけずに
その欠陥の検出をする方法、装置を提供するものであ
る。特に、カラーフィルタのＩＴＯ膜を傷つけずに済む
検出方法、検出装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、少なくとも、透明基板と、透明電極層と、電界に応
じて複屈折率が変化する電気光学結晶層とを有する電気
光学素子の電気光学結晶層側の近傍に欠陥の検出対象で
ある透明導電膜を配置し、透明電極層と透明導電膜の間
に電圧を印加し、この状態で、偏光子を介して、前記電
気光学素子に光源から２次元的に光を照射し、電気光学
素子からの反射光を前記偏光子とクロスニコルに設定さ
れている偏光子を介して検出した光強度分布データに基
づいて欠陥を検出する方法であって、該電圧が周期的零
和電圧、パルス電圧、ステップ電圧のいずれかであり、
該電圧の印加タイミングに合わせて前記光を照射するこ
とを特徴とする透明導電膜の欠陥検出方法である。

【０００６】請求項２に記載の発明は、少なくとも、透
明基板と、透明電極層と、電界に応じて複屈折率が変化
する電気光学結晶層とを有する電気光学素子の電気光学
結晶層側の近傍に欠陥の検出対象である透明導電膜を配
置し、透明電極層と透明導電膜の間に電圧を印加し、こ
の状態で、偏光子を介して、前記電気光学素子に光源か
ら２次元的に光を照射し、電気光学素子からの反射光を
前記偏光子とクロスニコルに設定されている偏光子を介
して検出した光強度分布データに基づいて欠陥を検出す
る方法であって、該電圧が周期的零和電圧、パルス電
圧、ステップ電圧のいずれかであり、該電圧の印加タイ
ミングに合わせて前記反射光を検出することを特徴とす
る透明導電膜の欠陥検出方法である。

【０００７】請求項３に記載の発明は、前記電気光学素
子が、前記透明導電膜が配置された側に電極を有し、該
電極と前記透明導電膜を接触させ、該電極に電圧を印加
することにより、前記透明電極層と前記透明導電膜の間
に電圧を印加することを特徴とする請求項１または２に
記載の透明導電膜の欠陥検出方法である。

【０００８】請求項４に記載の発明は、前記透明導電膜
がＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載の透明導電膜の欠陥検出方法である。

【０００９】請求項５に記載の発明は、前記ＩＴＯ膜が
カラーフィルタに具備されているＩＴＯ膜であることを
特徴とする請求項４に記載の透明導電膜の欠陥検出方法
である。

【００１０】請求項６に記載の発明は、少なくとも、透
明基板と、透明電極膜と、電界に応じて複屈折率が変化
する電気光学結晶層とを有する電気光学素子と、欠陥の
検出対象である透明導電膜と該透明電極層の間に電圧を
印加する信号源と、前記電気光学素子に偏光子を介して
光を２次元的に照射する光源と、電気光学素子からの反
射光を前記偏光子とクロスニコルに設定されている偏光
子を介して検出する光検出装置とを有する透明導電膜の
欠陥検出装置であって、該電圧が周期的零和電圧、パル
ス電圧、ステップ電圧であり、該電圧の印加タイミング
に合わせて前記光を照射するように制御する制御装置を
有することを特徴とする透明導電膜の欠陥検出装置であ
る。

【００１１】請求項７に記載の発明は、少なくとも、透
明基板と、透明電極膜と、電界に応じて複屈折率が変化
する電気光学結晶層とを有する電気光学素子と、欠陥の
検出対象である透明導電膜と該透明電極層の間に電圧を
印加する信号源と、前記電気光学素子に偏光子を介して
光を２次元的に照射する光源と、電気光学素子からの反
射光を前記偏光子とクロスニコルに設定されている偏光
子を介して検出する光検出装置とを有する透明導電膜の
欠陥検出装置であって、該電圧が周期的零和電圧、パル
ス電圧、ステップ電圧であり、該電圧の印加タイミング
に合わせて前記反射光を検出するように制御する制御装
置を有することを特徴とする透明導電膜の欠陥検出装置
である。

【００１２】請求項８に記載の発明は、前記電気光学素
子が、前記透明導電膜が配置された側に電極を有し、該
電極を前記透明導電膜に接触させた状態で該電極に電圧
を印加することにより、該透明導電膜と該透明電極層の
間に電圧を印加する手段を有することを特徴とする請求
項６または７に記載の透明導電膜の欠陥検出装置であ
る。

【００１３】請求項９に記載の発明は、前記透明導電膜
がＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項６乃至８のい
ずれかに記載の透明導電膜の欠陥検出装置である。

【００１４】請求項１０に記載の発明は、前記ＩＴＯ膜
がカラーフィルタに具備されているＩＴＯ膜であること
を特徴とする請求項９に記載の透明導電膜の欠陥検出装
置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の欠陥の検出装置および検
出方法の実施の形態を以下に説明する。本発明の検出装
置は、図２のように、少なくとも、光学系、電気光学素
子２９１、信号源２８、光検出装置２５、制御装置２７
を有する。必要に応じて、表示装置、解析装置２６を具
備させる。

【００１６】まず、光学系の実施の形態を説明する。光
学系は、少なくとも、光源２０と、ビームエキスパンダ
２１と、偏光子２２，２４（光源側と、光検出器側との
２つ。：光源側の偏光子２２と、光検出器側の偏光子２
４とはクロスニコルに設定されている必要がある。）
と、ビームスプリッタ２３からなる。但し、この光学系
の形態とは異なっていても、偏光を電気光学素子に2次
元的に照射でき、さらに、電気光学素子からの反射光を
偏光できるように設定されている光学系であれば良い。
光源２０は、レーザ光源でも、非レーザ光源でも良い。
非レーザ光源としては、ハロゲン光源、メタハライド光
源などを用いることができる。また、光源２０から連続
光を照射する形態もあるし、パルス光を照射する形態も
ある。

【００１７】次に、電気光学素子の実施の形態を図３を
用いて説明する。電気光学素子３０は、少なくとも、透
明基板３１（支持体の役目を果たす）と、透明電極層３
２と、電気光学結晶層３５とを具備することが必要であ
る。透明基板３１としては、ガラス基板やプラスチック
基板などの透明な基板が好適である。また、電気光学素
子３０の片面（光の照射側とは反対の側）に反射層３６
を用いることが好適である。また、電気光学結晶層３５
と、透明電極層３２とを接着剤３３で接着するが、その
接着剤層３３の片面、あるいは両面に反射防止層３４，
３７を設けることが好適である。例えば、電気光学素子
３０の実施の形態の一例を示すと、透明基板３１／透明
電極層３２／反射防止層３７／接着剤層３３／反射防止
層３４／電気光学結晶層３５／反射層３６をこの順に積
層したものが、使用できる。さらに、電気光学素子３０
の裏面（欠陥の検出対象である透明導電膜と対向する
側）に電圧印加用の電極を具備させることもできる。例
えば、電気光学素子３０が矩形や、円形でる場合、四角
あるいは円のライン状の電極を設ける形態がとり得る。
電極の厚さは２０μｍ以下が望ましい。なぜなら、電気
光学結晶層３５と透明導電膜２９との間隔がある程度以
上隔たると、電気光学結晶層３５に進入する電界強度が
減少することによって、検出される光の強度変化も減少
し、検査の感度も低下するからである。もちろん、この
形態に限らず、透明導電膜に電圧を印加できる形態の電
極であれば、適用可能である。この形態の一例を図１５
に示す。図１５においては、電気光学素子が透明基板１
５０／透明電極層１５８／電気光学結晶層１５１／反射
層１５９／電極１５２を有している形態を示している
が、この場合も接着剤や反射防止層を適宜使用可能であ
ることはもちろんである。

【００１８】電気光学結晶層３５について、実施の形態
を説明する。電界に応じて複屈折率が変化する電気光学
結晶層３５としては、例えば、ポッケルス結晶等があ
る。ポッケルス結晶により光を利用して電界を検出する
場合、光と垂直な方向の電界に感度を有する横電界検出
と、光と平行な方向の電界に感度を有する縦電界検出が
ある。透明導電膜２９に発生している電圧分布に応じた
電界分布を正しく検出するためには、縦電界検出が用い
られる。光の進行方向に平行な電界に感度を有する縦電
界検出が可能なポッケルス結晶としては、Ｂｉ₁₂ＳｉＯ
₂₀（ＢＳＯ、ビスマス酸化シリコン）、ＧａＡｓ（ガリ
ウム砒素）、ＬｉＮｂＯ₃−５５度カット、ＺｎＳｅ、
ＫＤＰ（ＫＨ₂ＰＯ₄、水素リン酸カリウム）、ＫＴＰ
（ＫＴｉＯＰＯ₄、リン酸チタニルカリウム）等があ
る。ＫＤＰ、ＫＴＰは潮解性があり、ＺｎＳｅ、ＧａＡ
ｓ等は電気光学係数の値が低い。そこで、複屈折率は高
いものの潮解性は無く、立方晶で等方的な性質を持ち、
電気光学係数が比較的大きいＢＳＯ結晶を用いるのが望
ましい。

【００１９】例えば、１〜３０ｍｍ程度のＢＳＯ結晶
を、望ましくは１００〜５００μｍの厚さに研磨し、電
気光学結晶層３５とする。ＢＳＯ結晶が１００μｍ未満
であると、電位差が小さくなるため、電界の検出感度が
小さくなる。また、５００μｍを越えると面方向に電界
が広がり、電圧分布を検出することが容易ではない。

【００２０】なお、電気光学素子３０に用いられる電気
光学結晶層３５としては上述のものに限らず、電界によ
り複屈折率が変化するものであれば良く、上述したいず
れかのもの、あるいは上述していないものを用いてもよ
い。

【００２１】次に、透明電極層３２の実施の形態を説明
する。透明電極層３２は、通常、接地させて使用する。
また、透明電極層３２は、光が透過する程度に透明であ
る必要がある。透明電極層３２は、ＩＴＯ（インジウム
−チン−オキサイド）膜や、酸化スズ（ＳｉＯ₂）膜が
使用可能であるが、透明であり、導電性のある膜であれ
ば、これら以外でも使用可能である。

【００２２】次に、反射防止層３４，３７について実施
の形態を説明する。光源２０としてレーザ光を使用し、
透明基板３１としてガラス基板を使用する場合について
以下に詳細に説明する。

【００２３】電気光学結晶層３５は薄いため破損しやす
いので、透明電極層３２が形成されたガラス基板へ接着
剤層３３を介して接着されている。接着剤層３３は、硬
化収縮が大きい材質を用いると、電気光学結晶層３５が
薄いために応力が加わり、特にビスマス酸化シリコン
（ＢＳＯ）等の圧電性のある結晶の場合、光学特性が不
均一となる恐れがある。そのため、接着剤層３３には、
エポキシ系等の硬化収縮の小さい材質を用いる。

【００２４】電気光学素子３０は、屈折率の異なる材質
の多層構造であり、さらに入射するレーザ光束はコヒー
レンスが高いため、多重反射による干渉が発生しやす
い。特に、接着剤層３３と、屈折率の高い電気光学結晶
層３５の境界では、反射率が大きくなる。例えば、接着
剤層３３は、エポキシ系の接着剤の場合、屈折率が１．
５６程度であり、電気光学結晶層３５は、ビスマス酸化
シリコン（ＢＳＯ）の場合、屈折率が２．５３であり、
屈折率の差が大きい。そのため、電気光学結晶層３５の
上面及び下面の反射による干渉縞が発生し、電界検出分
布の画像（光強度分布データに対応する）を、著しく劣
化させるという問題がある。

【００２５】電気光学結晶層３５と接着剤層３３との間
に両者の屈折率の差を考慮した反射防止層３４を形成
し、電気光学結晶層の上面（レーザ光束の入射側の面）
での反射率を低くすることによって多重反射による干渉
縞を抑圧し、電界分布に応じた画像を良好に検出するこ
とができる。反射防止層３４は、接着剤層３３と電気光
学結晶層３５の屈折率の差を考慮して設計する必要があ
り、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂の多層誘電体反射防止層などを用
いることができるが、上記の効果を有するものであれ
ば、何でも適用可能である。

【００２６】さらに透明電極層３２と接着剤層３３との
間にも反射防止層３７を設けた形態も取り得る。これに
より、透明電極層３２の下面（レーザ光束が入射する側
とは反対側の面）での反射率を抑え、総合的に電界分布
画像（光強度分布データに対応する。）の画質向上が図
られる。

【００２７】例えば、透明電極層３２の屈折率は１．９
０であり、エポキシ系の場合の接着剤層３３の屈折率は
１．４８程度であるので、両者の境界で反射を生じ、透
明電極層３２での多重反射を生じる。透明電極層３２で
も、電気光学結晶層３５の上面及び下面の反射と同じく
多重反射が生じ、干渉縞が発生する可能性がある。そこ
で、透明電極層３２と接着剤層３３との屈折率の差を考
慮した反射防止層３７を形成する。

【００２８】この形態によれば、電気光学結晶層３５と
接着剤層３３との間にも反射防止層３４を形成している
ため、電気光学素子３０にレーザ光を照射した場合、電
気光学結晶層３５とともに透明電極層３２での多重反射
を抑圧でき、電界分布を良好な画像（光強度分布データ
に対応する）として検出することができる。

【００２９】次に、反射層３６について、実施の形態を
説明する。特に、透明基板３１として、ガラス基板を使
用し、光源２０としてレーザ光を使用した場合について
詳述する。

【００３０】電気光学素子３０に入射したレーザ光束
は、電界による位相変調を受け、電気光学結晶層３５の
底面にて反射される。電気光学結晶層３５は、屈折率が
高いものが多く、反射率も高くなる。ＬｉＮｂＯ₃の場
合、屈折率は２．２となり、この場合１４％程度の反射
率となる。そのため、電気光学結晶層３５を光学研磨
し、底面での反射光を検出してもよいが、より反射率を
高めるために、反射層３６を電気光学結晶層３５の底面
に形成した方が好ましい。反射層３６としては誘電体多
層反射層を用いることができ、材質としては、ＭｇＦ₂
−ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂等がある。なお、上記の
効果を満たすものであれば、上記の材料以外のものも使
用できることはもちろんである。

【００３１】次に、信号源２８の実施の形態を説明す
る。信号源２８としては、周期的零和電圧（「周期的零
和電圧」とは、周期積分した電圧値が零となる電圧とい
う意味で使用する。この例としては、交流電圧や正負の
パルス電圧が周期的に連続する電圧があるが、これらに
限らない。）や、ステップ電圧、パルス電圧（連続する
場合も含む）、を印加できる手段を用いることができ
る。具体的な信号源２８としては、公知の電源で、上記
の電圧を出力できるものであれば、使用可能である。

【００３２】電気光学素子３０（２９１）として、欠陥
の検出対象の透明導電膜２９に対向する側の面に、電極
１５２を設ける形態（図１５参照。）と設けない形態が
あるが、電極を設ける形態では、電極１５２と欠陥の検
出対象の透明導電膜２９を接触させて欠陥を検出するの
で、該電極１５２に信号源２８により電圧を印加し、該
電極１５２を介して透明導電膜２９に電圧を印加する。
電気光学素子３０に電極１５２を設けない形態では、直
接、信号源２８から欠陥の検出対象の透明導電膜２９
に、電圧を印加する。この場合、電気光学素子３０と、
欠陥の検出対象の透明導電膜２９は、直接は接触させ
ず、適当な距離をおいて設置する（図２参照）。例え
ば、２０μｍ以下が望ましい。なぜなら、電気光学結晶
層３５（２９３）と透明導電膜２９との間隔がある程度
以上隔たると、電気光学結晶層３５（２９３）に進入す
る電界強度が減少することによって、検出される光の強
度変化も減少し、検査の感度も低下するからである。

【００３３】なお、電気光学素子３０（２９１）の欠陥
の検出対象側の面に電極１５２を設ける場合は、電気光
学素子３０（２９１）自身に電圧印加用の電極１５２を
有しているので、あらためて、透明導電膜２９に信号源
２８からの端子を接触させたり、外したりする工程が不
要であるので、簡便に欠陥の検出が行える。

【００３４】なお、上記の形態とは逆に、透明導電膜２
９を接地し、透明電極層３２（２９２）に信号源２８に
よって電圧を印加する形態でも良い。

【００３５】次に、光検出装置２５の実施の形態を説明
する。光検出装置２５としては、ＣＣＤなど、公知の２
次元光検出手段を用いることができる。さらに、ＣＲＴ
などの表示装置を具備させれば、欠陥の検出者が目視で
確認できる。表示装置がなくても、なんらかの解析装置
２６（例えば、画像処理装置により、画像を抽出し、欠
陥判定装置により、良品画像との比較により、良不良を
判定する形態の解析装置がある。）を具備させることに
よって、欠陥の有無を確認することは可能である。

【００３６】次に、制御装置２７の実施の形態を説明す
る。制御装置２７は、本明細書において記載するよう
に、光検出装置２５が反射光を検出するタイミングや、
信号源２８の電圧印加タイミングや、光源２０の光照射
のタイミングを制御する。

【００３７】次に、信号源２８と光検出装置２５での反
射光の検出タイミングとの関係について、実施の形態を
詳細に説明する。特に、電気光学素子２９１（３０）が
反射層２９４（３６）を有する場合について詳述する。

【００３８】まず、基本的な原理について図４（電気光
学素子と、電気光学素子と透明導電膜との間の空気層
と、を合わせた部分の等価回路図），図５（図４に示す
等価回路に電圧が伝搬していくことを示す説明図。）を
用いて以下に説明する。

【００３９】電気光学素子２９１（３０）は、反射層２
９４（３６）と透明電極層３２との間に形成される電気
光学結晶層３５のキャパシタ成分によって、面方向には
低域通過特性を持つ。そのため、信号源２８（４２）か
ら透明導電膜２９（４１）にステップ電圧を印加した
時、図４，５に示すように、透明導電膜２９（４１）か
ら空気層のキャパシタ成分Ｃairを介して、透明導電膜
（の電圧が印加され、導通している部分）近傍のキャパ
シタ成分Ｃ1に電圧Ｖ1が加わり、順次、面方向に隔たっ
たキャパシタ成分Ｃ2、Ｃ3、…Ｃn（透明導電膜の欠陥
の部分に対向している部分のキャパシタ成分）に電圧Ｖ
2、Ｖ3、…Ｖnが加わっていく。このように、透明導電
膜４１に直流電圧を印加すると、光検出装置２５では、
電圧分布が広がって検出されてしまうため、透明導電膜
の欠陥が検出できない。

【００４０】誘電体反射層３６は理想的な誘電体では無
く、実際は高い抵抗値をもっており、このことが透明導
電膜４１の導通部分の領域を検出する際の分解能を劣化
させる原因となっていることがあった。誘電体反射層の
抵抗成分により透明導電膜４１に直流電圧が印加された
時、電荷が面方向に広がり、電圧分布の空間分解能が低
下する。

【００４１】このため、図４の等価回路から、透明導電
膜４１に例えば交流電圧を印加すると、電荷の面方向へ
の拡散を抑圧することができ、透明導電膜４１に印加さ
れた電圧分布を分解能よく検出することができることが
分かる。

【００４２】例えば、図６（ａ）に示すように交流電圧
を信号源２８から透明導電膜２９に印加する。図６
（ｂ）に示すように交流電圧の絶対値が最大になった時
に同期して、制御装置２７でタイミングを制御し、光検
出装置２５で電気光学素子２９１からの反射光を検出す
る。交流電圧の絶対値が大きい時、検出される電圧分布
の強度も大きくなる。このため、図６（ａ）のような交
流電圧を透明導電膜２９に印加し、図６（ｂ）に示すよ
うに交流電圧の振幅最大時に同期して反射光を検出する
ことにより感度よく、電気光学素子２９１（３０）の面
方向の分布定数の影響なく、電圧分布を検出することが
できる。

【００４３】上記のように、電気光学素子２９１（３
０）と、電気光学素子２９１（３０）と欠陥の検出対象
との間の空気層とを合わせて、分布定数回路的な特性を
もつので、下記するような、信号と反射光の検出タイミ
ングの組み合わせも、実施の形態として望ましい。

【００４４】図７（ａ）、（ｂ）はパルス電圧による周
期的零和電圧を印加する実施形態の概要を示す図であ
る。

【００４５】図７（ａ）に示すように等しい振幅の正負
のパルス電圧を信号源２８から透明導電膜２９に印加す
る。図７（ｂ）に示すようにパルス電圧の印加タイミン
グに同期して、制御装置２７でタイミングを制御し、光
検出装置２５で電気光学素子２９１（３０）からの反射
光を検出する。この形態によって、電圧分布を光強度分
布として分解能よく、Ｓ／Ｎ比を向上して検出すること
ができる。

【００４６】上記の形態では周期的零和電圧の印加によ
り、電荷の面方向への拡散を抑圧しているが、次に、瞬
間波形電圧を印加し、この電圧の直流成分によって、電
界分布が消滅しない過渡段階で検出することにより、電
荷の面方向への拡散の影響を無くした実施形態を説明す
る。

【００４７】この実施形態では、図８（ａ）に示すよう
にステップ電圧を信号源２８から透明導電膜２９に印加
する。図８（ｂ）に示すようにステップ電圧の印加タイ
ミングに同期して、制御装置２７でタイミングを制御
し、光検出装置２５で電気光学素子２９１（３０）から
の反射光を検出する。これにより、電気光学素子２９１
（３０）での電荷の拡散による影響無しに、光強度分布
として電圧分布を分解能よく検出することができる。

【００４８】次に説明する実施形態では、図９（ａ）に
示すようにパルス電圧を信号源２８から透明導電膜２９
に印加する。図９（ｂ）に示すようにパルス電圧の印加
タイミングに同期して、制御装置２７でタイミングを制
御し、光検出装置２５で電気光学素子２９１（３０）か
らの反射光を検出する。これにより、電気光学素子２９
１（３０）での電荷の拡散による影響無しに、光強度分
布として電圧分布を分解能よく検出することができる。

【００４９】次に説明する実施形態では、図１０（ａ）
に示すようにパルス電圧を連続して信号源２８から透明
導電膜２９に印加する。図１０（ｂ）に示すようにパル
ス電圧の印加タイミングに同期して、制御装置２７でタ
イミングを制御し、光検出装置２５で電気光学素子２９
１（３０）からの反射光を検出する。この時、図１０
（ａ）の電圧が印加されない期間Ｔoffを、電気光学結
晶層３５（２９３）のキャパシタ成分に発生する電荷が
放電するに十分な時間に設定する。これにより、電気光
学素子２９１（３０）での電荷の拡散による影響無し
に、光強度分布として電圧分布を分解能よく検出するこ
とができる。連続して印加するパルス電圧に同期して、
光検出装置２５で検出した複数の光強度分布のデータ
を、解析装置２６で加算平均することにより、Ｓ／Ｎよ
く電圧分布を光強度分布として検出することができる。

【００５０】上記の実施形態によれば、透明導電膜２９
への電圧の印加時に瞬時に反射光を検出するので、透明
導電膜２９の電圧分布が電気光学素子２９１（３０）の
面内方向に広がる前に電圧分布を空間分解能よく検出す
ることができる。

【００５１】図１１はもう一つの実施形態の透明導電膜
１１９２の欠陥の検出装置の概略図である。この実施形
態は、偏光子１１２とビームスプリッタ１１４の間に
（１／８）波長板１１３を設け、ビームスプリッタ１１
４と検光子１１６との間に（１／８）波長板１１５を設
けるものである。（１／８）波長板１１５を設けない場
合、（１／８）波長板１１３の代わりに（１／４）波長
板を設けてもよい。これにより、電気光学素子１１９６
への入射光と出射光の偏光面に最大（１／４）波長分位
相差を持たせることができる。このため、透明導電膜１
１９２に電圧を印加した時、印加電圧と光強度との関係
は、図１２の特性１６Ａから特性１６Ｂとなり、電圧を
印加した時の感度が高くなる。なお、位相差をもたせる
量として、（１／４）波長分の場合を示したが、本発明
の効果を奏するのであれば、これに限らない。

【００５２】この場合、透明導電膜１１９２に、例え
ば、図６（ａ）に示したような交流電圧を印加し、図６
（ｂ）に示すように制御装置１１９でタイミングを制御
することにより、正電圧と負電圧が加わったタイミング
と同期して、光検出装置１１７で光強度分布を検出す
る。解析装置１１８で、正電圧、負電圧が加わった時
の、光強度分布の差分をとることにより電圧分布を感度
と分解能よく、光強度分布として検出することができ
る。

【００５３】次に、光源２０としてパルス光を用いる場
合の実施の形態を説明する。装置の概略構成は図２に示
した実施形態と同じである。特に、電気光学素子が誘電
体反射層２９４（３６）を有する場合について詳述す
る。

【００５４】既に、上述したように、誘電体反射層２９
４（３６）は理想的な誘電体では無く、実際は高い抵抗
値をもっており、このことが透明導電膜２９の電圧分布
検出の分解能を劣化させる原因となる。誘電体反射層２
９４（３６）の抵抗成分により透明導電膜２９に直流電
圧が印加された時、電荷が面方向に広がり、電圧分布の
空間分解能が低下する。これを解決するために上記の実
施形態では連続光を照射し、交流電圧を印加するなどの
手段をとった実施形態を記載した。

【００５５】ところで、電気光学効果による光強度変化
は非線形な特性であり、印加電圧と光強度変化が電圧の
極性に対し対称の場合、０Ｖ付近での感度が低下する。
しかし、電気光学素子２９１への入射光と出射光の偏光
面に位相差を持たせると、印加電圧と光強度との関係は
既に図１２で示したように、非対称となる。そのため、
０Ｖ付近での感度が高くなるが、交流電圧を印加した
時、正負の電圧に対し光強度の変化もそれぞれ、明るく
なるか、暗くなってしまう。したがって、ＣＣＤ等の２
次元光検出装置２５で検出した場合、検出周期中の光の
強度変化は平均化され感度が低下することがある。

【００５６】そこで、本実施形態では、パルス光を照射
し、その反射光を検出することで、交流電圧の印加で変
化する光の強度変化が、パルス光照射期間中に限り検出
され、透明導電膜２９の電圧分布を感度よく検出するこ
とを可能にしたものである。

【００５７】図１３（ａ）〜（ｅ）を参照して、本実施
形態の動作を説明する。

【００５８】制御装置２７は信号源２８を制御して、例
えば、図１３（ａ）に示すような交流電圧を透明導電膜
２９に印加する。制御装置２７は光検出装置２５には図
１３（ｂ）に示すように連続して検出信号を供給する。
これにより、光検出装置２５は、一定期間中、継続的に
反射光を検出可能な状態となる。しかし、後述するよう
に、光の照射タイミングを制御して、光の照射を離散的
に行っているので離散的に反射光を検出することにな
る。なお、本実施形態では、パルス光を照射している
が、光源２０は連続光を照射し、光検出装置２５の前面
にシャッタを設け、取り込む光を時間的に制限してもよ
い。

【００５９】制御装置２７は光源２０を制御して図１３
（ｃ）に示すように交流電圧の正または負（ここでは、
正）の期間に同期してパルス光を電気光学素子２９１
（３０）へ照射させる。

【００６０】パルス光は誘電体反射層２９４（３６）で
反射され、反射光が光検出装置２５で検出される。反射
光は、交流電圧の印加により生じた電界による光強度変
化成分が重畳され、光検出装置２５で検出される反射光
強度は図１３（ｄ）に示すようになる。光検出装置２５
で検出される光強度は、光検出装置２５の検出信号（図
１３（ｂ））がＯＮの期間中、すなわち検出期間中に反
射光強度が積算された値である。反射光の検出結果から
照射光に相当する値を減算すると、図１３（ｅ）に示す
ように、電界による光強度変化成分（電界画像）が抽出
される。これにより、光検出装置２５で検出される２次
元の光強度分布において、透明導電膜２９から発生した
電界が存在する部分では電界による光強度変化が検出さ
れ、透明導電膜２９の電圧分布が得られる。

【００６１】次に、図１４（ａ）〜（ｇ）を参照しても
う一つの実施形態を説明する。

【００６２】制御装置２７は信号源２８を制御して図１
４（ａ）に示すような交流電圧を透明導電膜２９に印加
する。制御装置２７は光検出装置２５には図１４（ｂ）
に示すように連続して検出信号を供給する。

【００６３】制御装置２７は光源２０を制御して図１４
（ｃ）に示すように交流電圧の正の期間に同期してパル
ス光を電気光学素子２９１（３０）へ照射させる。

【００６４】パルス光は誘電体反射層２９４（３６）で
反射され、反射光が光検出装置２５で検出される。反射
光は、交流電圧の印加により生じた電界による光強度変
化成分が重畳され、光検出装置２５で検出される反射光
強度は図１４（ｄ）に示すようになる。光検出装置２５
で検出される光強度は、光検出装置２５の検出信号（図
１４（ｂ））がＯＮの期間中、すなわち検出期間中に反
射光強度が積算された値である。反射光の検出結果から
照射光に相当する値を減算すると、図１４（ｇ）に示す
ように、電界による光強度変化成分（電界画像）が抽出
される。

【００６５】次に、制御装置２７は光源２０を制御して
図１４（ｅ）に示すように交流電圧の負の期間に同期し
てパルス光を電気光学素子２９１（３０）へ照射させ
る。

【００６６】パルス光は誘電体反射層２９４（３６）で
反射され、反射光が光検出装置２５で検出される。反射
光は、交流電圧の印加により生じた電界による光強度変
化成分が重畳され、光検出装置２５で検出される反射光
強度は図１４（ｆ）に示すようになる。光検出装置２５
で検出される光強度は、光検出装置２５の検出信号（図
１４（ｂ））がＯＮの期間中、すなわち検出期間中に反
射光強度が積算された値である。照射光に相当する値か
ら反射光の検出結果を減算すると、図１４（ｇ）に示す
ように、電界による光強度変化成分（電界画像）が抽出
される。

【００６７】上記の実施形態の欠陥の検出装置によれ
ば、電気光学効果を応用した方法で、透明導電膜２９の
電圧分布を、電気光学素子２９１（３０）の誘電体反射
膜２９４（３６）で電荷が拡散する影響を抑圧し、空間
分解能よく検出できる。この電圧分布を解析することに
より、透明導電膜２９の欠陥の検出ができる。

【００６８】２次元の光検出装置１１７において、一般
によく用いられているＣＣＤではサンプリング周波数が
３０Ｈｚであり、そのナイキスト周波数より高い交流電
圧を印加するとサンプリング周期中で増減する光強度変
化が相殺し、感度が劣化する場合が有る。

【００６９】上記の実施形態では、交流電圧の正負それ
ぞれに同期してパルス光を照射するので、電界によって
光強度が増減どちらかに変化した場合のみが検出され
る。これによりナイキスト周波数よりはるかに高い交流
電圧を印加でき、電界の空間分解能が高まる。

【００７０】また、交流電圧と光検出装置の検出タイミ
ングを非同期とすることができ、簡易な装置構成とな
る。電圧分布の差分をとることで、透明導電膜の電圧が
印加されている部分を感度よく検出できる。

【００７１】次に、欠陥の検出対象の透明導電膜につい
て説明する。欠陥の検出対象の透明導電膜としては、Ｉ
ＴＯ（インジウム−チン−オキサイド）膜、や、他の透
明導電膜（例えば、ＳｉＯ₂（酸化スズ）など）などが
検出対象になり得る。もちろん、これらに限らず、透明
な導電膜なら欠陥の検出が可能である。また、カラーフ
ィルタに具備してあるＩＴＯ膜について適用可能であ
る。また、全面ベタの透明導電膜にある欠陥だけでな
く、ライン状の透明導電膜の断線も検出できる。また、
何らかの基板表面に有る透明導電膜でなく、基板の内部
や裏面に有る透明導電膜の欠陥も検出可能である。

【００７２】次に、本発明の欠陥の検出装置および検出
方法により、透明導電膜の欠陥を測定する場合の実施の
形態について、特に、カラーフィルタのＩＴＯ膜を電極
付きの電気光学素子を用いた場合について説明する。検
出装置の形態を図１５に示す。

【００７３】電気光学素子の欠陥の検出対象側の電極１
５２を欠陥の検出対象であるＩＴＯ膜（図示せず）に接
した状態で、透明電極膜１５８と電極１５２間に交流電
圧を印加する。すると、電極１５２とＩＴＯ膜パターン
が電気的に接続された状態であるので、ＩＴＯ膜のパタ
ーンに応じて電気光学結晶層１５１に電界が浸透し、電
界により電気光学結晶層１５１の複屈折率が変化する。
従って、光源１５７からの光を偏光子１５３に通して所
望の偏光とし、電気光学素子の上面より入射すると、電
界による複屈折率変化によって偏波成分毎の位相変化が
生ずる。これを誘電体反射層１５９で反射させて、偏光
子１５３を通してＣＣＤカメラ１５５に入射する。光源
側の偏光子１５３と、光検出器側の偏光子１５３をクロ
スニコルに設定することで、電界による光の位相変化を
光の強度変化としてＣＣＤ１５５で可視化することが出
来る。これを画像処理装置１５６で画像処理して、欠陥
の有無を判定できうる。

【００７４】検出する際は、カラーフィルタ（図示せ
ず。）の全面を１回で検出できない場合は、カラーフィ
ルタを複数の領域に分けて、それぞれの領域ごとに検出
を行えば良い。

【００７５】さらに、具体例で詳述する。欠陥の検出対
象となるカラーフィルタの基板１６１は多面付けされ、
大型なので図１６に示すようにセンサヘッド部分１６２
（電気光学素子（電極付き））をＸＹステージ１６３に
組み込み順次走査により全面検出を行った。

【００７６】１つのカラーフィルタ１６１を複数の領域
に分け、それぞれの領域ごとに欠陥の検出を行う。セン
サヘッド１６２を下げて、接触させ、１領域の検出が終
わると、センサヘッド１６２を上げ、次の領域までセン
サヘッド１６２を移動させ、次に、センサヘッド１６２
を下げ、次の領域の欠陥の検出を行う。一つのカラーフ
ィルタ１６１の欠陥の検出が終われば、やはり、センサ
ヘッド１６２の移動により、次にカラーフィルタ１６１
の欠陥の検出を行う。

【００７７】本検出例により、欠陥がない場合は、一つ
のカラーフィルタ１６１に対し、一つの全面ベタの画像
が得られるが、欠陥がある場合には、その欠陥に対応し
たところだけが欠如した全面ベタの画像が得られた。

【００７８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、微細で透
明なため、従来の方法では検出が困難であったり、検出
できるが破壊検出となる透明導電膜（特に、カラーフィ
ルタＩＴＯ膜）の欠陥検出を非破壊で行うことが可能と
なり、検出によるロスを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーフィルタの断面図である。（カラーレジ
ストのオーバーハング形状によりＩＴＯ成膜が阻害さ
れ、断線が生じている様子を示す説明図。）

【図２】本発明の透明導電膜の欠陥の検出装置の一実施
形態を示す図。

【図３】本発明で使用する電気光学素子の一実施形態を
示す図。

【図４】電気光学素子と、電気光学素子と透明導電膜と
の間の空気層と、を合わせた部分の等価回路図。

【図５】図４に示す等価回路に電圧が伝搬していくこと
を示す説明図。

【図６】信号源から出力される交流電圧と光検出タイミ
ングとの関係を示す説明図。

【図７】信号源から出力される連続する正・負のパルス
電圧と光検出タイミングとの関係を示す説明図。

【図８】信号源から出力されるステップ電圧と光検出タ
イミングとの関係を示す説明図。

【図９】信号源から出力されるパルス電圧と光検出タイ
ミングとの関係を示す説明図。

【図１０】信号源から出力される連続する正のパルス電
圧と光検出タイミングとの関係を示す説明図。

【図１１】本発明の欠陥の検出装置の一実施形態（光の
位相補償をする場合）を示す図。

【図１２】信号源から出力される電圧と光検出装置で検
出される光強度の関係を示す図。（位相補償についての
説明図。）

【図１３】光源からパルス光を照射する場合の、印加電
圧、照射光、反射光、電界画像などの関係を示す説明
図。

【図１４】光源からパルス光を照射する場合の、印加電
圧、照射光、反射光、電界画像などの関係を示す説明
図。

【図１５】本発明の方法を用いた装置概略図である。

【図１６】本発明の装置をカラーフィルタのＩＴＯ膜成
膜工程後のＩＴＯ膜欠陥検出に適用した場合の図。

【符号の説明】

１…ＢＳＯ２…電極３…偏光子４…ビームスプリッタ５…カメラ６…画像処理装置７…光源８…透明電極層９…誘電体反射層１０…透明基板１１…ガラス１２…ブラックマトリクス１３…カラーレジスト１４…正常に成膜されたＩＴＯ膜１５…断線したＩＴＯ膜２０…光源２１…ビームエキスパンダー２２…偏光子２３…ビームスプリッタ２４…偏光子２５…光検出装置２６…解析装置２７…制御装置２８…信号源２９…透明導電膜を有する基板２９１…電気光学素子２９２…透明基板を有する透明電極層２９３…電気光学結晶層２９４…反射層３０…電気光学素子３１…透明基板３２…透明電極層３３…接着剤層３４…反射防止層３５…電気光学結晶層３６…反射層３７…反射防止層４１…透明導電膜４２…信号源１１０…光源１１１…ビームエキスパンダ１１２…偏光子１１３…（１／８）波長板１１４…ビームスプリッタ１１５…（１／８）波長板１１６…偏光子１１７…光検出装置１１８…解析装置１１９…制御装置１１９１…信号源１１９２…透明導電膜１１９３…透明電極層を有する透明基板１１９４…電気光学結晶層１１９５…反射層１１９６…電気光学素子１５０…透明基板１５１…電気光学結晶層１５２…電極１５３…偏光子１５４…ビームスプリッタ１５５…ＣＣＤ１５６…画像処理装置１５７…光源１５８…透明電極層１５９…反射層１６１…カラーフィルタ１６２…電気光学素子１６３…ＸＹステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｂ 5/14 Ｈ０１Ｂ 5/14 Ａ５Ｇ３０７Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB22 CC25 FF41 GG04 JJ03 JJ26 LL09 LL33 LL34 LL36 SS02 SS13 2G051 AA51 AB02 BB07 BB09 BB11 BB20 BC01 CA04 CC07 CC11 CD06 DA07 EA12 2G086 EE10 2H088 FA13 FA30 HA02 HA12 2H092 HA04 NA30 PA08 5G307 FA01 FB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、透明基板と、透明電極層と、
電界に応じて複屈折率が変化する電気光学結晶層とを有
する電気光学素子の電気光学結晶層側の近傍に欠陥の検
出対象である透明導電膜を配置し、透明電極層と透明導
電膜の間に電圧を印加し、この状態で、偏光子を介し
て、前記電気光学素子に光源から２次元的に光を照射
し、電気光学素子からの反射光を前記偏光子とクロスニ
コルに設定されている偏光子を介して検出した光強度分
布データに基づいて欠陥を検出する方法であって、該電圧が周期的零和電圧、パルス電圧、ステップ電圧の
いずれかであり、該電圧の印加タイミングに合わせて前
記光を照射することを特徴とする透明導電膜の欠陥検出
方法。
【請求項２】少なくとも、透明基板と、透明電極層と、
電界に応じて複屈折率が変化する電気光学結晶層とを有
する電気光学素子の電気光学結晶層側の近傍に欠陥の検
出対象である透明導電膜を配置し、透明電極層と透明導
電膜の間に電圧を印加し、この状態で、偏光子を介し
て、前記電気光学素子に光源から２次元的に光を照射
し、電気光学素子からの反射光を前記偏光子とクロスニ
コルに設定されている偏光子を介して検出した光強度分
布データに基づいて欠陥を検出する方法であって、該電圧が周期的零和電圧、パルス電圧、ステップ電圧の
いずれかであり、該電圧の印加タイミングに合わせ前記
反射光を検出することを特徴とする透明導電膜の欠陥検
出方法。
【請求項３】前記電気光学素子が、前記透明導電膜が配
置された側に電極を有し、該電極と前記透明導電膜を接
触させ、該電極に電圧を印加することにより、前記透明
電極層と前記透明導電膜の間に電圧を印加することを特
徴とする請求項１または２に記載の透明導電膜の欠陥検
出方法。
【請求項４】前記透明導電膜がＩＴＯ膜であることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の透明導電膜
の欠陥検出方法。
【請求項５】前記ＩＴＯ膜がカラーフィルタに具備され
ているＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項４に記載
の透明導電膜の欠陥検出方法。
【請求項６】少なくとも、透明基板と、透明電極膜と、
電界に応じて複屈折率が変化する電気光学結晶層とを有
する電気光学素子と、欠陥の検出対象である透明導電膜
と該透明電極層の間に電圧を印加する信号源と、前記電
気光学素子に偏光子を介して光を２次元的に照射する光
源と、電気光学素子からの反射光を前記偏光子とクロス
ニコルに設定されている偏光子を介して検出する光検出
装置とを有する透明導電膜の欠陥検出装置であって、該電圧が周期的零和電圧、パルス電圧、ステップ電圧で
あり、該電圧の印加タイミングに合わせて前記光を照射
するように制御する制御装置を有することを特徴とする
透明導電膜の欠陥検出装置。
【請求項７】少なくとも、透明基板と、透明電極膜と、
電界に応じて複屈折率が変化する電気光学結晶層とを有
する電気光学素子と、欠陥の検出対象である透明導電膜
と該透明電極層の間に電圧を印加する信号源と、前記電
気光学素子に偏光子を介して光を２次元的に照射する光
源と、電気光学素子からの反射光を前記偏光子とクロス
ニコルに設定されている偏光子を介して検出する光検出
装置とを有する透明導電膜の欠陥検出装置であって、該電圧が周期的零和電圧、パルス電圧、ステップ電圧で
あり、該電圧の印加タイミングに合わせて前記反射光を
検出するように制御する制御装置を有することを特徴と
する透明導電膜の欠陥検出装置。
【請求項８】前記電気光学素子が、前記透明導電膜が配
置された側に電極を有し、該電極を前記透明導電膜に接
触させた状態で該電極に電圧を印加することにより、該
透明導電膜と該透明電極層の間に電圧を印加する手段を
有することを特徴とする請求項６または７に記載の透明
導電膜の欠陥検出装置。
【請求項９】前記透明導電膜がＩＴＯ膜であることを特
徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の透明導電膜
の欠陥検出装置。
【請求項１０】前記ＩＴＯ膜がカラーフィルタに具備さ
れているＩＴＯ膜であることを特徴とする請求項９に記
載の透明導電膜の欠陥検出装置。