JP2005337799A - 撮像方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 カラーフィルタ等の着色皮膜の欠陥を検出する。
【解決手段】 少なくとも二色の着色皮膜が形成された検査対象物(1)に向かって光(a)を照射し、その反射光(b)を干渉フィルタに通し、しかる後、撮像部で受光することにより撮像する撮像方法において、反射光(b)を各色光に色分解し、各色光を各色と同色の干渉フィルタにそれぞれ通し、各干渉フィルタを通った各色光をそれぞれ撮像部で受光する。コントラストの高い干渉縞の画像を得ることができ、微小面積の着色皮膜の欠陥であっても検査することができる。また、反射光(b)を色分解して各色ごとに干渉縞を得るようにするので、着色皮膜の全色について一度に不良を検査することが可能となる。
【選択図】 図4
【解決手段】 少なくとも二色の着色皮膜が形成された検査対象物(1)に向かって光(a)を照射し、その反射光(b)を干渉フィルタに通し、しかる後、撮像部で受光することにより撮像する撮像方法において、反射光(b)を各色光に色分解し、各色光を各色と同色の干渉フィルタにそれぞれ通し、各干渉フィルタを通った各色光をそれぞれ撮像部で受光する。コントラストの高い干渉縞の画像を得ることができ、微小面積の着色皮膜の欠陥であっても検査することができる。また、反射光(b)を色分解して各色ごとに干渉縞を得るようにするので、着色皮膜の全色について一度に不良を検査することが可能となる。
【選択図】 図4
Description
本発明は、カラーフィルタ等を撮像する方法及び装置に関する。
液晶用カラーフィルタや有機EL等のディスプレイは、ガラス等透明な基板上に着色皮膜がコーティングされることにより形成される。例えば、液晶用のカラーフィルタ1は、図1(A)(B)に示すように、ガラス基板6上にブラックマトリックス2、赤色(R)、(緑色)G、B(青色)の各着色皮膜3,4,5がコーティングされた構造となっている。ただし、図示例はカラーフィルタ1の一部のみ取り出して拡大したものであり、また、保護層等他の塗布皮膜の図示は省略している。
このカラーフィルタ1等におけるRGB等の着色皮膜3,4,5は、スピンコートもしくはダイコートで塗布した後、フォトリソグラフィによるパターンニングという工程で形成されるが、工程中において例えばBの着色皮膜5の絵素に図2(A)に示すように塵等の異物7が付着したり、同図(B)に示すように絵素の皮膜5が局所的に剥離したり、同図(C)に示すように露光不良により絵素の皮膜5が局所的に欠けたりする場合がある。また、図3(A)に示すように、塵等の異物7が付着したまま、同図(B)のように着色塗料5aを塗布し、露光、現像すると、同図(C)に示すように異物7が除去されても異物7の存在による絵素の皮膜5に厚さムラが生じる場合がある。このような異物7の付着、皮膜5の剥離、欠け、厚さムラ等が絵素に発生すると、そのカラーフィルタ1等を用いたディスプレイは質のよい画像を表示することができない。
そこで、カラーフィルタ1等は製造された直後に着色皮膜3,4,5の適否について検査され、許容し得ない欠陥のあるカラーフィルタ1等は検査後除去され良品のみが出荷される。また、検査により欠陥が生じていることが明らかになった場合は、その情報がカラーフィルタ1等の製造工程にフィードバックされ、製造工程の塗布装置等が調整される。
従来、カラーフィルタ1等を検査する場合、光を照射し、その反射光を干渉フィルタに通し、干渉フィルタを透過した干渉画像をラインセンサにより撮像し、この干渉画像データからカラーフィルタ等の良否を判別している(例えば、特許文献1参照。)。
また、従来カラーフィルタ1等における着色皮膜3,4,5の検査は、カラーフィルタ1等に着色皮膜3,4,5の上からナトリウムランプによりオレンジ色の光を照射し、その反射光から生じる干渉縞を観察することにより行われる場合もある。着色皮膜3,4,5が正常であれば、干渉縞が生じないか或いは一様な縞模様となって現れるが、例えばカラーフィルタ1に図2(A)(B)(C)、図3(C)に示すような局所的に膜厚ムラが生じていると、図2(D)に示すような等高線状の干渉縞が現れる。検査者はこの干渉縞を観察して着色皮膜3,4,5の膜厚の良否を判断する。
カラーフィルタ等に光を照射しその反射光を干渉フィルタを通してラインセンサにより受光する方法によれば、自動的に干渉縞を撮像することができるが、色数と同じ回数だけカラーフィルタを光で走査しなければならず検査作業が煩雑化する。
また、カラーフィルタ等にナトリウムランプからのオレンジ光を照射しそれによって生じる干渉縞を目視で検査する方法によれば、赤色と緑色の着色皮膜の良否については検査可能であるが、赤色と緑色のいずれの着色皮膜に欠陥があるのか判別することはできない。また、青色の着色皮膜についての欠陥についてはコントラストの高い画像を得難く、そのため青色の着色皮膜についての良否の判別が難しいという問題がある。また、図2及び図3に示したような絵素単位で生じる欠陥は、皮膜に数100nm程度の膜厚不良となって現れるため、単に白色光やオレンジ光を照射しただけでは検出することが極めて困難である。
従って、本発明はこのような諸問題点を解決することができる撮像方法及び装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、少なくとも二色の着色皮膜(3,4,5)が形成された検査対象物(1)に向かって光(a)を照射し、その反射光(b)を干渉フィルタに通し、しかる後、撮像部で受光することにより撮像する撮像方法において、上記反射光(b)を各色光(b1,b2,b3)に色分解し、各色光を各色と同色の干渉フィルタ(9,10,11,25,26,27)にそれぞれ通し、各干渉フィルタ(9,10,11,25,26,27)を通った各色光をそれぞれ撮像部(12,13,14,27,28,29)で受光する撮像方法を採用する。
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の撮像方法において、撮像部(12,13,14,27,28,29)で撮像する干渉縞のコントラストが最大になるように検査対象物(1)に対する照射光(a)の入射角(α)を調整する撮像方法を採用する。
また、請求項3に係る発明は、少なくとも二色の着色皮膜(3,4,5)が形成された検査対象物(1)に向かって光(a)を照射する照射部(8)と、検査対象物(1)からの反射光(b)を通す干渉フィルタと、干渉フィルタを通った光を受光する撮像部とを具備した撮像装置において、上記反射光を各色光(b1,b2,b3)に色分解する色分解手段(19a,19b,19c,23,24)と、色分解手段(19a,19b,19c,23,24)により色分解された各色光(b1,b2,b3)をそれぞれ通す各色と同色の干渉フィルタ(9,10,11)と、各干渉フィルタ(9,10,11)を通った各色光(b1,b2,b3)をそれぞれ受光する撮像部(12,13,14,27,28,29)とを具備する撮像装置を採用する。
また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載の撮像装置において、色分解手段が反射光(b)の光路上に配置されたダイクロイックプリズム(19a,19b,19c)である撮像装置を採用する。
また、請求項5に係る発明は、請求項3に記載の撮像装置において、色分解手段が反射光(b)の光路上に配置された複数個のダイクロイックミラー(23,24)である撮像装置を採用する。
また、請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の撮像方法又は装置において、干渉フィルタ(9,10,11,25,26,27)が10nm以下の半値幅を有する撮像方法又は装置を採用する。
請求項1に係る発明によれば、少なくとも二色の着色皮膜(3,4,5)が形成された検査対象物(1)に向かって光(a)を照射し、その反射光(b)を干渉フィルタに通し、しかる後、撮像部で受光することにより撮像する撮像方法において、上記反射光(b)を各色光(b1,b2,b3)に色分解し、各色光を各色と同色の干渉フィルタ(9,10,11,25,26,27)にそれぞれ通し、各干渉フィルタ(9,10,11,25,26,27)を通った各色光をそれぞれ撮像部(12,13,14,27,28,29)で受光する撮像方法であるから、コントラストの高い干渉縞の画像を得ることができる。従って、着色皮膜(3,4,5)の微小面積部分の欠陥であっても検査することができる。また、反射光(b)を色分解して各色ごとに干渉縞を得るようにするので、着色皮膜(3,4,5)の全色について一度に不良を検査することが可能となり、検査対象物(1)の検査工程が簡易かつ迅速化される。
請求項2に係る発明によれば、請求項1に記載の撮像方法において、撮像部(12,13,14,27,28,29)で撮像する干渉縞のコントラストが最大になるように検査対象物(1)に対する照射光(a)の入射角(α)を調整する撮像方法であるから、コントラストの高い干渉縞の画像を得ることができる。従って、絵素のごとき微小面積部分の膜厚不良であっても検査することが可能である。
請求項3に係る発明によれば、少なくとも二色の着色皮膜(3,4,5)が形成された検査対象物(1)に向かって光(a)を照射する照射部(8)と、検査対象物(1)からの反射光(b)を通す干渉フィルタと、干渉フィルタを通った光を受光する撮像部とを具備した撮像装置において、上記反射光を各色光(b1,b2,b3)に色分解する色分解手段(19a,19b,19c,23,24)と、色分解手段(19a,19b,19c,23,24)により色分解された各色光(b1,b2,b3)をそれぞれ通す各色と同色の干渉フィルタ(9,10,11)と、各干渉フィルタ(9,10,11)を通った各色光(b1,b2,b3)をそれぞれ受光する撮像部(12,13,14,27,28,29)とを具備するので、コントラストの高い干渉縞の画像を得ることができる。従って、着色皮膜(3,4,5)の微小面積の欠陥であっても検査することが可能である。また、反射光(b)を色分解して各色ごとに干渉縞を得るので、着色皮膜(3,4,5)の全色について一度に不良を検査することが可能となり、検査対象物(1)の検査工程が簡易かつ迅速化される。
請求項4に係る発明によれば、請求項3に記載の撮像装置において、色分解手段が反射光(b)の光路上に配置されたダイクロイックプリズム(19a,19b,19c)であるから、撮像装置を小型化、簡素化することができる。
請求項5に係る発明によれば、請求項3に記載の撮像装置において、色分解手段が反射光(b)の光路上に配置された複数個のダイクロイックミラー(23,24)であるから、反射光(b)を簡易に色分解することができる。
請求項6に係る発明によれば、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の撮像方法又は装置において、干渉フィルタ(9,10,11,25,26,27)が10nm以下の半値幅を有するから、コントラストの高い干渉縞の画像を得て着色皮膜(3,4,5)の良否について適正な判断をすることができ、検査精度を高めることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
<実施の形態1>
この実施の形態1に係る撮像方法は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各着色皮膜が形成された検査対象物に向かって光を照射し、その反射光を干渉フィルタに通し、しかる後、撮像部で受光することにより撮像するものであるが、上記反射光を各色光に色分解したうえで、各色光を各色と同色の干渉フィルタにそれぞれ通し、しかる後、各干渉フィルタを通った各色光をそれぞれ撮像部で受光しようというものである。
この実施の形態1に係る撮像方法は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各着色皮膜が形成された検査対象物に向かって光を照射し、その反射光を干渉フィルタに通し、しかる後、撮像部で受光することにより撮像するものであるが、上記反射光を各色光に色分解したうえで、各色光を各色と同色の干渉フィルタにそれぞれ通し、しかる後、各干渉フィルタを通った各色光をそれぞれ撮像部で受光しようというものである。
この実施の形態1において、検査対象物は図1(A)(B)に示した液晶ディスプレイ用のカラーフィルタ1として説明する。このカラーフィルタ1は、同図(A)に示すように、ガラス板等の透明な基板6上にブラックマトリックスのほかRGBの着色皮膜3,4,5を積層した構造を有する。
この撮像方法を実施する撮像装置は、図4、図5及び図6(A)に示すように、着色皮膜3,4,5が形成された検査対象物であるカラーフィルタ1に向かって光aを照射する照射部8と、カラーフィルタ1からの反射光bを各色光b1、b2、b3に色分解する色分解手段と、色分解手段により色分解された各色光b1、b2、b3をそれぞれ通す各色と同色の干渉フィルタ9,10,11と、各干渉フィルタ9,10,11を通った各色光をそれぞれ受光する撮像部12,13,14とを備える。
撮像装置内には、カラーフィルタ1の搬送手段であるローラコンベア15が水平に配置される。図9に示すように、ローラコンベア15は処理部16であるコンピュータにより制御されるシーケンサ17により駆動される。カラーフィルタ1はローラコンベア15上を水平状態で一方向に走行する。
照射部8の光源としては、白色蛍光灯が用いられる。その他ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等も光源として使用可能である。低圧ナトリウムランプ、レーザー等のように発光スペクトルの狭い可干渉性を有する光源を使用するのは好ましくない。図4に示すように、照射部8はローラコンベア15上でカラーフィルタ1を横切るようにライン状に配置される。また、入射角αでカラーフィルタ1を照射するように配置される。図9に示すように、照射部8の光源は処理部16で制御される高周波点灯電源18により作動する。
色分解手段としては、図5に示すように、ダイクロイックプリズム19a,19b,19cが用いられる。ダイクロイックプリズム19a,19b,19cは、照射光aがカラーフィルタ1上で反射した反射光bの光路上に配置され、反射光bを青色光b3、赤色光b1、緑色光b2にそれぞれ色分解する。ダイクロイックプリズム19a,19b,19cにおける青色光b3、赤色光b1、緑色光b2の各出射部上には各出射方向に向かって干渉フィルタ11,9,10と撮像部14,12,13が順に配置される。ダイクロイックプリズム19a,19b,19c、干渉フィルタ9,10,11及び撮像部12,13,14はCCDカメラ20として一つの筐体内に纏めて収納される。
ダイクロイックプリズム19aは上記入射角αに等しい反射角βの方向に配置される。上記照射部8からの照射光aはR、G、Bの着色皮膜3,4,5の表面で反射すると共に着色皮膜3,4,5を透過して基板6との界面で反射し干渉縞を含んだ画像として、ダイクロイックプリズム19a,19b,19cで色分解され、さらに各干渉フィルタ9,10,11を透過した後、各撮像部12,13,14の撮像素子により撮像される。
干渉フィルタ9,10,11としてはスペクトルの幅が狭く透過特性を得やすい薄膜蒸着タイプのフィルタを使用するのがコントラストの高い干渉縞を得るうえで望ましいが、照射部8の光源の特性次第では吸収型色ガラス、ゼラチンフィルタ等も使用可能である。干渉フィルタ9,10,11の主波長には、検査対象の皮膜について透過率の高い波長が選択される。例えば、図8に示すように緑色の皮膜4については540〜550nmの主波長域を有する干渉フィルタ10が用いられる。これにより、コントラストの良い干渉縞を得ることができる。また、干渉フィルタ9,10,11としては望ましくは10nm以下の半値幅γを有するものが使用され、このような半値幅γの干渉フィルタ9,10,11を用いることによりコントラストの高い干渉縞を得ることができる。また、干渉フィルタ9,10,11は、検査対象物であるカラーフィルタ1の着色皮膜3,4,5とそれぞれ同色のものが使用される。これにより、さらにコントラストの高い干渉縞を得ることができる。
撮像部12,13,14は、カラーフィルタ1で使用する各色の着色皮膜3,4,5の全てを同時に撮像し検査するため、着色皮膜3,4,5に使用している色と同数設けられる。各撮像部12,13,14内の撮像素子は例えばCCDであり、ローラコンベア15上のカラーフィルタ1を横切るように撮影するラインセンサ又はエリアセンサとして機能する。図9に示すように、撮像素子12,13,14はそれぞれ処理部16で制御される駆動装置21により作動する。
カラーフィルタ1に対する上記照射部8からの照射光aの入射角αとダイクロイックプリズム19aに向かう反射光bの反射角βは、撮像部12,13,14で撮像する干渉縞のコントラストが最大になるように調整される。入射角αと反射角βは望ましくはそれぞれ20〜60度である。例えば図6(A)に示すように入射角αが小さ過ぎると照射光aが着色皮膜3,4,5と基板6を透過し着色皮膜3,4,5の表面及び着色皮膜3,4,5と基板6との界面で反射がほとんど生じないので干渉縞を得難くなる。また、同図(B)に示すように入射角αが大き過ぎると着色皮膜3,4,5の表面で反射する割合が大きく着色皮膜3,4,5に入射する成分が小さいため干渉縞を得難くなる。図6(C)に示すように、入射角αと反射角βがそれぞれ20〜60度である場合は、干渉縞のコントラストが高くなる。
入射角は具体的には次のようにして決定する。すなわち、図7に示すように、入射角(光路長)と反射光量との関係を算出し、同図中符号Iで示すように反射光量の極大値又は極小値に対応する角度を入射角αに設定する。図7中Iの箇所では光路長が適度な長さになって干渉縞のコントラストが向上する。入射角αと反射角βがそれぞれ20度〜60度程度であれば検査に支障がない程度のコントラストを得ることができる。カラーフィルタ1に許容される皮膜の厚さが干渉縞の周期の半分に相当する場合、図7Iの入射角では干渉縞の輝度変化の最大値−最小値が正常部に対する欠陥部の輝度値となるため、図7IIの場合と比較して正常部に対する欠陥部の輝度差が大きくなり、干渉縞のコントラストが向上し検査しやすくなる。
図4及び図9に示すように、この撮像装置のCCDカメラ20の撮像部12,13,14で撮像された画像は処理部16に送られる。
上記照射部8からの照射光aはカラーフィルタ1におけるR、G、Bの着色皮膜3,4,5の表面で反射すると共に当該着色皮膜3,4,5を透過して基板6との界面で反射し干渉縞を含んだ反射光bとしてダイクロイックプリズム19b,19c,19aで色分解され、各干渉フィルタ9,10,11を透過する。干渉フィルタ9,10,11を透過した各色光は、高コントラストの干渉縞となって各撮像部12,13,14に受光される。処理部16は各撮像部12,13,14から送られる各色の画像信号を受信し、各色の皮膜3,4,5の画像情報に基づいて着色皮膜3,4,5の良否を判別する。この判別は、隣接したパターン同士の比較により行うことができる。この方法は一般的な公知の方法であるから、詳細な説明は省略する。
次に、上記構成の撮像装置の作用について説明する。
図4に示すように、ローラコンベア15を駆動し、カラーフィルタ1を着色皮膜3,4,5を上にしてローラコンベア15上に供給する。
カラーフィルタ1はローラコンベア15上を定速度で走行し、このカラーフィルタ1に照射部8の光源から白色光を照射する。この光の一部はR、G、Bの着色皮膜3,4,5の表面で反射し、他の一部がこれらの着色皮膜3,4,5を透過して基板6との界面で反射し、これらの反射光bをダイクロイックプリズム19a,19b,19cが受けて色分解を行う。
ダイクロイックプリズム19a,19b,19cにより色分解された各色光はそれぞれ干渉フィルタ11,9,10を透過し、それぞれ撮像部14,12,13の撮像素子により受光される。
処理部16は各撮像部14,12,13からの画像信号を得てカラーフィルタ1の着色皮膜3,4,5の良否について判断する。検査結果はサーバー22に保存され、後の工程等で参照される。
処理部16において良品と判断されたカラーフィルタ1は次の製造工程に送られ、不良品と判断されたカラーフィルタ1は製造工程から除去される。
<実施の形態2>
この実施の形態2の撮像装置では実施の形態1の場合と相違し、色分解手段として反射光の光路上に配置された複数個のダイクロイックミラーが使用される。
この実施の形態2の撮像装置では実施の形態1の場合と相違し、色分解手段として反射光の光路上に配置された複数個のダイクロイックミラーが使用される。
具体的には、図10に示すように、反射光bの光路上に二つのダイクロイックミラー23,24が配置され、各ダイクロイックミラー23,24でそれぞれ色分解された青色光b3、赤色光b1及び緑色光b2の各光路上にカラーフィルタ1の着色皮膜5,3,4と同色即ち青色、赤色、緑色の各干渉フィルタ25,26,27が配置され、その後方に各色光ごとに撮像部であるCCDカメラ27,28,29が配置される。
その他の構成は実施の形態1の場合と同様であるからその説明は省略する。
なお、上記実施の形態1,2において、検査対象物を図1に示す液晶ディスプレイ用カラーフィルタ1としたが、本発明によれば液晶ディスプレイ用カラーフィルタ1に限らず有機ELディスプレイ用基板等も検査対象とすることができる。また、図4、図6(C)及び図10に示すように、検査対象物の裏面側にも受光用のCCDカメラ30を設置し、検査対象物を透過する光をこのCCDカメラ30で撮像することにより基板6の良否を検査することも可能である。
1…カラーフィルタ
3,4,5…着色皮膜
9,10,11,25,26,27…干渉フィルタ
12,13,14,27,28,29…撮像部
19a,19b,19c…ダイクロイックプリズム
23,24…ダイクロイックミラー
a…照射光
α…照射光の入射角
b…反射光
b1,b2,b3…色分解された各色光
3,4,5…着色皮膜
9,10,11,25,26,27…干渉フィルタ
12,13,14,27,28,29…撮像部
19a,19b,19c…ダイクロイックプリズム
23,24…ダイクロイックミラー
a…照射光
α…照射光の入射角
b…反射光
b1,b2,b3…色分解された各色光
Claims (6)
- 少なくとも二色の着色皮膜が形成された検査対象物に向かって光を照射し、その反射光を干渉フィルタに通し、しかる後、撮像部で受光することにより撮像する撮像方法において、上記反射光を各色光に色分解し、各色光を各色と同色の干渉フィルタにそれぞれ通し、各干渉フィルタを通った各色光をそれぞれ撮像部で受光することを特徴とする撮像方法。
- 請求項1に記載の撮像方法において、撮像部で撮像する干渉縞のコントラストが最大になるように検査対象物に対する照射光の入射角を調整することを特徴とする撮像方法。
- 少なくとも二色の着色皮膜が形成された検査対象物に向かって光を照射する照射部と、検査対象物からの反射光を通す干渉フィルタと、干渉フィルタを通った光を受光する撮像部とを具備した撮像装置において、上記反射光を各色光に色分解する色分解手段と、色分解手段により色分解された各色光をそれぞれ通す各色と同色の干渉フィルタと、各干渉フィルタを通った各色光をそれぞれ受光する撮像部とを具備することを特徴とする撮像装置。
- 請求項3に記載の撮像装置において、色分解手段が反射光の光路上に配置されたダイクロイックプリズムであることを特徴とする撮像装置。
- 請求項3に記載の撮像装置において、色分解手段が反射光の光路上に配置された複数個のダイクロイックミラーであることを特徴とする撮像装置。
- 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の撮像方法又は装置において、干渉フィルタが10nm以下の半値幅を有することを特徴とする撮像方法又は装置。
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