JP2004020482A

JP2004020482A - 均一性の評価方法

Info

Publication number: JP2004020482A
Application number: JP2002178543A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hirose; 廣瀬　修
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】不均一性の発生頻度を考慮した評価を定量的に行うことができる均一性の評価方法を提供する。
【解決手段】（ａ）に示すように、メッシュパターンにレーザ光を照射して得られる回折パターンからスポット群の重心位置を計測する。（ｂ）に示すように、スポット群の重心近傍で局所的な極大値と極小値との差として変動量を求め、その度数分布を（ｃ）に示すように求める。（ｃ）で二点鎖線で示すような閾値曲線と比較し、度数分布が閾値曲線からはみ出る部分があればむらがあり、閾値曲線以下に収っていれば均一であると評価する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定幅の線が等間隔に配置されて形成されるメッシュ状パターンなどについて、定量的な評価を行う均一性の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本件出願人は、特開２００１−３４９７１４号公報で、メッシュ状パターンの均一性評価方法についての発明を開示している。メッシュ状パターンは、たとえば、プラズマディスプレイの前面板として使用される導電性メッシュシートや、液晶ディスプレイに使用されるカラーフィルタ等に形成される。導電性メッシュシートは、透明な合成樹脂シートの表面に、遮光性のメッシュを等間隔に配置して形成される。メッシュの線幅は２０μｍ程度であり、間隔は２００μｍ程度である。液晶ディスプレイに使用されるカラーフィルタでは、透明なガラス基板上に規則的な形状でブラックマトリクスやカラーパターンが形成される。導電性メッシュシートやカラーフィルタ等は、表示材に使用され、メッシュの線幅が部分的に不均一であると、人間の目には明るさのむらとして感じる。したがって、導電性メッシュシートやカラーフィルタの製造時には、均一性の良好な製品を製造することが重要であり、また製品検査の工程でも、均一性を定量的に評価して、均一性の良好な製品を出荷することが重要となる。
【０００３】
メッシュ状パターンの均一性を損なうむらについて、従来は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等で各線を直接観察したり、通常照明下での画像処理でむらを検出したりしている。直接観察する場合は、メッシュを構成する各線の線幅を直接観察し、測定する。画像処理でむらを検出する場合は、むらの検出用として、各種の積算差分フィルタ処理が用いられる。
【０００４】
特開２００１−３４９７１４号公報では、レーザ回析をメッシュ状パターンの均一性の計測に応用している。被検査シートにレーザビームを可干渉光として照射し、スクリーンにＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ回折パターンのスポット列を形成させる。この公報に開示している発明では、スポット列のピーク位置での強度を滑らかに結ぶｓｉｎｃ^２関数や、スポット群の強度分布についての重心位置など、各回折像から計測される特徴量をそのまま用いて均一性を評価している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
目視で均一性を評価する場合、強烈な不均一性を示す場所が１箇所でもあれば不良と判断されるけれども、個々の不均一の程度は弱くても、そのような不均一性を示す場所が多数ある場合も不良として扱われる。したがって、均一性やむらの定量的な評価においても、このような人間の目視による評価と同等となるように、発生頻度を考慮した評価を行う必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、不均一性の発生頻度を考慮した評価を定量的に行うことができる均一性の評価方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一定幅の線が等間隔に配置されて形成されるメッシュ状パターンを対象として、該パターンの均一性を評価する方法であって、
予め、ばらつきの小さい領域では度数の閾値が高く、ばらつきが大きくなるに従って度数の閾値が単調に減少する閾値曲線を設定しておき、
該パターンに可干渉光を照射して得られるフラウンホウファー回折像のスポット群の重心位置を、該パターンの特徴量として、該パターンへの可干渉光の照射位置を変えたときの該重心位置の変動量を、特徴量のばらつきとして求め、
求めたばらつきの度数分布を予め設定された該閾値曲線と比較し、
度数分布の全体が閾値曲線以下であれば、前記対象の均一性が良好であると評価することを特徴とする均一性の評価方法である。
【０００８】
本発明に従えば、一定幅の線が等間隔に配置されて形成されるメッシュ状パターンに可干渉光を照射して得られるフラウンホウファー回折像のスポット群の重心位置を特徴量として、メッシュ状パターンへの可干渉光の照射位置を変えたときのスポット群の重心位置の変動量を特徴量のばらつきとするので、ばらつきにメッシュ上パターンの線幅や間隔の不均一性を反映させることができる。スポット群の重心位置の変動量の度数分布を求め、予め、ばらつきの小さい領域では度数の閾値が高く、ばらつきが大きくなるに従って度数の閾値が単調に減少するように設定されている閾値曲線と比較する。特徴量の度数分布で、頻度が小さくても度数が大きなばらつきや、度数は小さくても頻度が大きいばらつきなどがあると、度数分布に閾値曲線以下にならない部分が生じるので、むらがあると評価することができる。度数分布の全体が閾値曲線以下になれば均一性が良好であると評価するので、人間が目視によって評価する場合と同等の評価を定量的に行うことができる。
【０００９】
また本発明は、前記メッシュ状パターンを複数の区画に区分し、各区画ごとにスポット群の重心位置の極大値と極小値とを求め、該極大値と該極小値との差を、前記重心位置の変動量とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、メッシュ状パターに対する特徴量としてのスポット群の重心位置の変動量を、パターンを複数の区画に区分し、各区画内での重心位置の変動の極大値と極小値との差として求めるので、区画の大きさをむら欠陥の標準的な大きさに合わせて設定すれば、むらが存在するときに、その存在を強調させることができる。
【００１１】
また本発明は、前記メッシュ状パターンへの可干渉光の照射位置を変えたときの、スポット群の重心位置の微分値を、前記重心位置の変動量とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、メッシュ状パターンに対する特徴量としてのスポット群の重心位置の変動量を、メッシュ状パターンへの可干渉光の照射位置を移動させたときの、その移動量に対する重心位置の微分値とする。たとえば照射位置を１ｍｍ移動させることで、重心位置が２ｍｍ移動したときには、重心位置の変化量（２ｍｍ）／照射位置の変化量（１ｍｍ）＝２が微分値として得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としての均一性の評価方法を、プラズマディスプレイパネルの前面版として使用される導電性メッシュシートに形成されるメッシュ状パターンの評価に適用する例について、特徴量の評価過程で得られるデータを示す。図１（ａ）は、メッシュ状パターンに可干渉光であるレーザ光を照射して得られるＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ回折パターンのスポット群の重心位置の分布を、良品と不良品とを比較して示す。実線および二点鎖線が良品を示し、点線および破線が不良品を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すスポット群の重心位置の分布データについて、スポット群重心の近傍１０ｍｍ区間で、極大値と極小値との差を変動量として表示している状態を示す。図１（ｃ）は、図１（ａ）で示す変動量から得られる変動量の度数分布を、閾値曲線と比較している状態を示す。図１で評価用サンプルとしている良品および不良品の判別は、熟練した作業者が目視によって行っているので、目視による検査の特徴が反映されていると考えられる。
【００１４】
図２は、図１に示すようなデータを得るための試料としたプラズマディスプレイの導電性メッシュシート１の構造を示す。この導電性メッシュシート１は、透明シート２の表面に、遮光性のメッシュ３を等間隔に配置して形成される。線幅ｗは２０μｍであり、間隔ｄは２００μｍである。液晶ディスプレイに使用されるカラーフィルタでは、透明なガラス基板上に規則的な形状でブラックマトリクスやカラーパターンが形成される。このような導電性メッシュシート１やカラーフィルタ等は、表示材に使用され、メッシュの線幅や間隔が部分的に不均一であると、人間の目には明るさのむらとして感じる。
【００１５】
図３は、図２に示す導電性メッシュシート１から、図１に示すようなデータを得るための構成を示す。導電性メッシュシート１は、透明な被検査フィルム１０として形成される。被検査フィルム１０の一方の表面には、レーザ１１から発生され、ビームエクスパンダ１２によって広げられたレーザ光が可干渉光として照射される。被検査フィルム１０を透過した光は、レンズ１３を通過し、焦点位置に配置されるスクリーン１４上に結像する。被検査フィルム１０を透過するレーザ光は、メッシュ状パターンで回析され、レンズ１４を通過する際にフーリエ変換され、スクリーン１４上にはＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ回析パターンが得られる。カメラ１５は、スクリーン１４上に結像した回析パターンを撮像し、画像解析装置１６で回析パターンを評価する。
【００１６】
被検査フィルム１０は、検査時には回析格子として機能する。レーザ１１は、たとえばヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザを用いる。ビームエクスパンダ１２は、レーザビームの径を変換する。被検査フィルム１０のメッシュ寸法に応じて使用する。すなわち、メッシュ寸法が小さければ、小さなレーザビーム径でも充分な数のメッシュから回析像を得ることができるけれども、メッシュ寸法が大きくなれば、回析像を得るためのメッシュの数を多くするためにレーザビーム径を広げる必要がある。レンズ１３は、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ回析パターンを得るため、必要に応じて使用する。後述するように、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ回析パターンを得るためには、観測位置までの距離をレーザビームの径や照射部分の開口の広がりに比較して非常に大きくする必要がある。凸レンズを用いれば、平行な入射光を焦点位置に結像させることができるので、距離を短縮することができる。スクリーン１４は、回析パターンを投影させるために用いる。ＣＣＤカメラやディジタルカメラであるカメラ１５の受光面に直接結像させることが可能な場合は不要である。
【００１７】
図４は、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ回析パターンの形成原理を示す。一般に、レーザビームのようなコヒーレントな光が開口面を通過した後、観測距離ｚｉが開口面の広がりに比べて充分に大きい場合の観測面強度分布は、次の第１式に示すようなＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ近似式と呼ばれる複素関数で表しうることが知られている。
【００１８】
【数１】

【００１９】
第１式では、レーザ１１から発生されるレーザ光の光軸をｚ軸とし、メッシュ状パターンが形成されている被検査フィルム１０の位置をｚ＝０とし、スクリーン１４の位置をｚ＝ｚｉとする。ｊは、単位虚数を示す。ｘ，ｙは、ｚ軸に直交し、相互に直交する２方向とする。ｇ（ｘ_０，ｙ_０）は開口面強度分布を示す関数である。二重積分項は、開口面強度分布を示す関数ｇ（ｘ_０，ｙ_０）のフーリエ変換と同じ形である。また、二重積分項より前の部分は、ｚ_ｉが大きくなると定数とみなすことができる。したがって、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ回析パターンを表す観測面強度分布の関数ｕ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）は、開口面強度分布を示す関数ｇ（ｘ_０，ｙ_０）のフーリエ変換で求め得ることが判る。
【００２０】
図１（ａ）の縦軸に示す「スポット群」は、たとえばＧで示す範囲のスポット群を示し、その重心位置は、Ｇに含まれる各スポットの強度を反映して決定される。図１（ａ）のスポット番号とは、各スポットについてスポット列の内側から順番に付される番号である。図１（ａ）では、スポット群の重心位置をスポット番号に基づいて、離散的に表示し、さらに１００を乗じている。すなわち、図１（ａ）で重心位置が３５０であれば、３番目のスポットと４番目のスポットとの中間に重心位置があることを示す。
【００２１】
図５は、図４の範囲Ｇについて得られるスポット列の観測結果の一例を示す。図２に示すような導電性メッシュシート１に位置を変えながらレーザ光を照射し、スポット列の重心位置を計測することによって図１（ａ）に示すデータが得られる。
【００２２】
図６は、図１に示すようなデータに従って、導電性メッシュシート１の均一性を評価する手順を示す。ステップｓ０から手順を開始し、ステップｓ１では、図１（ｃ）に二点鎖線で示すような閾値曲線を設定しておく。このような閾値曲線は、図１に示すような、予め目視評価で良品と不良品とを分けた試料での評価を行って、設定することができる。ステップｓ２では、評価対象となる試料について、レーザ光を照射し、スポット列の重心位置を求めて、図１（ａ）に示すようなデータを得る。ステップｓ３では、スポット群の重心位置の変動量を、スポット群重心位置の近傍１０ｍｍ区間で、極大値と極小値との差として算出し、図１（ｂ）に示すようなデータを得る。ステップｓ４では、図１（ｃ）に示すような変動量の度数分布を算出し、ステップｓ５で閾値曲線と比較して、均一性またはむらの評価を行う。良品のサンプルについては、閾値曲線内に収っているけれども、不良品のサンプルでは閾値曲線から突出する部分が生じている。
【００２３】
なお、ステップｓ３での変動量は、広義の微分に相当する量である。近傍１０ｍｍなどの局所領域を、隣り合う２測定点とすれば、変動量は単純な差分となり、離散データの微分を求める最も簡単な計算方法となる。しかし、実用上はむら欠陥の標準的な大きさに合わせた局所領域を設定し、その領域内での変動量を定義する方が好ましい結果が得られている。
【００２４】
以上のようなメッシュ状パターンの評価では、スポット群の重心位置が特徴量に相当する。この重心位置は、パターンへの可干渉光の照射位置を変えることで変動する。変動量の求め方には、以下のような２通りの方法がある。
【００２５】
（１）パターンを複数の区画に区分し、各区画内での重心位置の変動の極大値と極小値との差を変動量とする方法。
（２）可干渉光の照射位置を移動させたときの、その移動量に対する重心位置の微分値を変動量とする方法。たとえば、照射位置を１ｍｍ移動させることで、重心位置が２ｍｍ移動すれば、変動量は、重心位置の変化量（２ｍｍ）／照射位置の変化量（１ｍｍ）＝２となる。
【００２６】
なお、被検査フィルム１０とスクリーン１４との間の距離が変化すると重心位置の変化量も変化することがあるが、重心位置の変化量を、たとえば回折パターンのスポットとスポットとの間隔で除した値で示すこととすれば、被検査フィルムとスクリーンとの間隔が変化しても、重心位置の変動量は変化しないので、たとえば工場の中のように、振動が多く、被検査フィルム１０とスクリーン１４との間の距離が常に変動するような環境の下でも、均一性を評価することができる。
【００２７】
図７は、以上で説明した本発明の考え方を、メッシュによるレーザ光の回折スポットのみではなく、任意の特徴量に対して、局所的な均一性を評価するのに適用する考え方を示す。本発明の考え方を一般化することによって、二点鎖線で示すような評価用の閾値曲線を設定しておき、実線で示すような特徴量のばらつきの度数分布が示す均一性を評価することができる。不均一性は、均一性とは逆の特性であり、むらと同等である。本発明では、予め、ばらつきの小さい領域では度数の閾値が高く、ばらつきが大きくなるに従って度数の閾値が単調に減少する閾値曲線を設定しておき、対象の特徴量のばらつきを求め、求めたばらつきの度数分布を、予め設定されている該閾値曲線と比較し、度数分布の全体が閾値曲線以下であれば、対象の均一性が良好であり、度数分布に閾値曲線内に収らない部分があれば、むら、すなわち不均一性があると評価すればよい。対象の特徴量は、複数の対象から計測して得たり、１つの対象から同一の計測を複数回繰返して得ることができる。複数の特徴量からばらつきの度数分布を求めるので、頻度が小さくても大きなばらつきや、大きさは小さくても頻度が大きいばらつきなどの特徴を明瞭にすることができ、人間の目視による評価と同等の評価を定量的に行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、一定幅の線が等間隔に配置されて形成されるメッシュ状パターンに可干渉光を照射して得られるフラウンホウファー回折像のスポット群の重心位置を特徴量として、重心位置の変動量を特徴量のばらつきとして、ばらつきにメッシュ上パターンの線幅や間隔の不均一性を反映させることができる。スポット群の重心位置の変動量の度数分布を求め、予め、ばらつきの小さい領域では度数の閾値が高く、ばらつきが大きくなるに従って度数の閾値が単調に減少するように設定されている閾値曲線と比較し、度数分布の全体が閾値曲線以下になれば均一性が良好であると評価するので、人間が目視によって評価する場合と同等の評価を定量的に行うことができる。
【００２９】
また本発明によれば、スポット群の重心位置を特徴量として、その特徴量の変動を、メッシュ状パターンを区分する区画内での局所的な変動での極大値と極小値との差として求め、振動によるずれの影響が出にくいようにすることができる。
【００３０】
また本発明によれば、可干渉光のメッシュ状パターンへの照射位置を移動させながら、重心位置の変化量を照射位置の変化量で除算して、変動量を微分値として求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態でメッシュパターンの均一性を評価する際に使用するデータを示すグラフである。
【図２】図１のデータを得る対象となる導電性メッシュシート１の部分的なメッシュ構造を示す図である。
【図３】図１に示すようなデータを計測する装置構成を示す図である。
【図４】図２の装置構成で回折パターンのスポット列が得られる原理を示す図である。
【図５】図３で得られるスポット列の範囲Ｇの例を示す図である。
【図６】図１のデータを用いて、均一性またはむらを評価する手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明を一般化して、均一性またはむらを評価する変動量の度数分布曲線と閾値曲線との例を示すグラフである。
【符号の説明】
１　導電性メッシュシート
２　透明シート
３　メッシュ
１０　被検査フィルム
１１　レーザ
１２　ビームエクスパンダ
１３　レンズ
１４　スクリーン
１５　カメラ
１６　画像解析装置

Claims

一定幅の線が等間隔に配置されて形成されるメッシュ状パターンを対象として、該パターンの均一性を評価する方法であって、
予め、ばらつきの小さい領域では度数の閾値が高く、ばらつきが大きくなるに従って度数の閾値が単調に減少する閾値曲線を設定しておき、
該パターンに可干渉光を照射して得られるフラウンホウファー回折像のスポット群の重心位置を、該パターンの特徴量として、該パターンへの可干渉光の照射位置を変えたときの該重心位置の変動量を、特徴量のばらつきとして求め、
求めたばらつきの度数分布を予め設定された該閾値曲線と比較し、
度数分布の全体が閾値曲線以下であれば、前記対象の均一性が良好であると評価することを特徴とする均一性の評価方法。
前記メッシュ状パターンを複数の区画に区分し、各区画ごとにスポット群の重心位置の極大値と極小値とを求め、該極大値と該極小値との差を、前記重心位置の変動量とすることを特徴とする請求項１記載の均一性の評価方法。
前記メッシュ状パターンへの可干渉光の照射位置を変えたときの、スポット群の重心位置の微分値を、前記重心位置の変動量とすることを特徴とする請求項１記載の均一性の評価方法。