JP2010078417A - カラーフィルタ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過剰検出のない高感度検査を行うことの出来るカラーフィルタ検査装置を提供する。
【解決手段】カラーフィルタ基板を支持し移動させるカラーフィルタ基板移動手段と、前記カラーフィルタ基板に対し照明光を照射する照明光照射手段と、前記カラーフィルタ基板からの反射光／透過光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理手段とを有し、前記画像処理手段において、以下の［ａ］〜［ｃ］の処理を行うことを特徴とするカラーフィルタ検査装置。
［ａ］注目画素に対して比較画素Ａと比較画素Ｂの２つの比較画素を設定する。
［ｂ］注目画素をＢＭ画素もしくはＲＧＢ画素と判定する。
［ｃ］注目画素の良否を判定する。
【選択図】図３

Description

本発明はカラーフィルタの着色画素であるレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの各画素（以下、ＲＧＢ画素）の繰り返しで構成されるカラーフィルタの欠陥を検査するカラーフィルタ検査装置に関する。

カラーフィルタ基板は液晶パネルにおけるバックライト光をＲＧＢの各色を透過させるＲＧＢ画素とＲＧＢ画素間を区分けするＢＭの一定の繰り返し周期で構成されているため、外観検査の際にはその特徴を生かして、以下の方法で行われるのが一般的である。

撮像機器（例えばラインセンサカメラ）により入力された繰り返しパターンを含んだ原画像において、注目画素に対してパターンピッチだけ離れた比較画素を設定する。そして、注目画素と比較画素との輝度データをもとに、該画素間の輝度差を算出し、予め設定しておいた閾値を基準として、良否判定を行う画像処理プロセスとなっている。この処理を行うと正常な繰り返しパターンのみが消去され、パターン中の欠陥のみが特徴点として抽出される。以上で述べた欠陥判別法を一般的に隣接比較法と呼ぶ。

隣接比較法を用いたカラーフィルタ基板の外観検査に関して、以下に最近の動向を述べる。

近年、カラーフィルタ基板の高精細化が進み、画素サイズも微細化している。そのため、カラーフィルタ基板の品質・性能に影響を与える欠陥レベルも微小化しており、必要とされる欠陥検出サイズも微小化している。そのため、上記検出法を用いた外観検査装置に関しても高感度化が進みつつある。

しかし、隣接比較法を用いた外観検査の単純な高感度化は欠陥の過剰検出という問題を引き起こす。すなわち、品質に影響を与えないレベルでのカラーフィルタ基板表面上の微小な変化であっても、注目画素と比較画素の間には差異が認められるため欠陥として認識してしまう。

上記問題が特に顕著になるのが、ＢＭの形状の微小なゆらぎである。ＢＭ境界部はＲＧＢ画素と直接接触するところだけに、微小な欠けやガタツキなどが生じやすいので、高感度の検査を行った場合、過剰検出の要因となることが多い。

そのため、欠陥の過剰検出を抑制しつつ、適切な高感度検査を高速に行うためには、撮像画像を基に注目画素がＲＧＢ領域もしくはＢＭ領域にあるかを自動で判別し、各領域における良否判定基準を個別に設けることにより、領域に特有の過剰検出要因を排除することが必要である。

以下に、従来の技術について紹介する。

カラーフィルタ基板の所定領域を、反射暗視野照明および反射明視野照明で撮像し、それぞれの撮影画像から欠陥候補群を抽出し、両欠陥候補群のＡＮＤ処理を取って抽出されるものをＢＭ部の欠陥として判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１においてはＲＧＢパターンの形状に左右されず、ＢＭ部の適切な検査に有効である。

以下に先行技術文献を示す。
特開２００６−３００８９２号公報

しかしながら、特許文献１の欠陥検出方法は、基板のＲＧＢ画素部・ＢＭ部共に同一の良否判定基準で行うために、過剰検出による誤った良否判定が懸念される。良否判定基準を厳しく設定すると過剰検出となり、一方、良否判定基準を甘く設定すると検出したい欠陥を検出できなくなるといった問題がある。

本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、カラーフィルタの検査において、ＲＧＢ領域およびＢＭ領域を自動で認識し、各領域において個別の良否判定基準を適用することにより、過剰検出のない高感度検査を行うことの出来るカラーフィルタ検査装置を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、カラーフィルタ基板の検査装置であって、前記カラーフィルタ基板を支持し移動させるカラーフィルタ基板移動手段と、前記カラーフィルタ基板に対し照明光を照射する照明光照射手段と、前記カラーフィルタ基板からの反射光／透過光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理手段とを有し、前記画像処理手段において、以下の［ａ］〜［ｃ］の処理を行うことを特徴とするカラーフィルタ検査装置である。
［ａ］前記画像データ中の注目画素に対して繰り返しパターンの持つパターンピッチの距離をＤとし、注目画素からＤ＊ｎ（ｎは１以外の任意の数）の距離だけ離れた点に比較画素Ａと注目画素からＤだけ離れた点に比較画素Ｂの２つの比較画素を設定する。
［ｂ］前記注目画素と前記比較画素Ａの持つ輝度データを用いて、画素間の輝度差を算出し、前記注目画素をＢＭ画素もしくはＲＧＢ画素と判定する。
［ｃ］前記注目画素及び前期比較画素Ｂの持つ輝度データを用いて、画素間の輝度差を算出し、前記注目画素の良否を判定する。

本発明の請求項２に係る発明は、前記［ｃ］の処理において、前記ＢＭ画素及び前記ＲＧＢ画素の良否判定基準を個別に設定することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ検査装置である。

本発明のカラーフィルタ検査装置は、ＲＧＢ画素の繰り返しパターンで構成される領域（ＲＧＢ部）及びブラックマトリクス（ＢＭ）で構成される領域（ＢＭ部）からなるカラーフィルタ基板の検査において、ＲＧＢ部とＢＭ部を自動で判別し、各部での良否判定基準を個別に設定することで、精度よく欠陥を高感度に検出することが出来る。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態であるカラーフィルタ基板検査装置の構成の一例を示した概略図である。カラーフィルタ基板１０１は移動手段として用いるカラーフィルタ基板移動ステージ１０２に載置される。そして、カラーフィルタ基板１０１のＸ方向の有効範囲を全て撮像部１０４で撮像できるようにするため、カラーフィルタ基板移動ステージ１０２をカラーフィルタ基板１０１がスライドする機構となっている。

この際、カラーフィルタ基板移動ステージ１０２に載置されたカラーフィルタ基板１０１をスライドさせる方法としてモータ駆動やエアー浮上等あるが、カラーフィルタ基板１０１がＸ方向にスライドすればよく、これらに限定されるものではない。

前記カラーフィルタ基板移動ステージ１０２には撮像部１０４直下に光を通すためのスリット状の開口部が設けてある。これにより、光照射部１０３から出た光がカラーフィルタ基板１０１を透過し、撮像部１０４に入ることで、カラーフィルタ基板１０１の透過画像を得ることができる。

本実施形態では透過光による撮像を行ったが、反射光による撮像でもよい。また、透過光、反射光を併用して撮像しても良い。その際は光照射部１０３を撮像部１０４の視野外に適切に配置し、カラーフィルタ基板１０１の反射光を得るようにするが、これに限定されるものではない。

また、カラーフィルタ基板移動ステージ１０２はカラーフィルタ基板１０１以外での反射を防ぐため、ツヤ消し加工を行うことが必要である。

撮像部１０４としては電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたカメラを使用している。さらに本形態では検査速度を増すために電荷結合素子を一次元的に配置したラインセンサカメラを用いている。

取得したデータは演算処理を行う画像処理手段である画像処理部１０５に送られ、画像データ処理を行いカラーフィルタ基板１０１の良否判定を行う。

図２（ａ）は得られた撮像画像に対して、注目画素および比較画素を設定する方法を示した図で、図２（ｂ）は比較画素を用いて良否判定を行った結果を示した図である。

図３は図２で示した処理の概要をより詳細に記したフローチャート図である。

図４は注目画素および比較画素の設定をさらに詳しく説明した図である。

図５は注目画素をＲＧＢ部とＢＭ部に切り分けた図を示す。

図２（ａ）を用いて注目画素および比較画素Ａ、比較画素Ｂの設定方法を説明する。注目画素２０３とは検査したい画素のことであって、該注目画素２０３より１／３パターンピッチＰｎ離れた画素を比較画素Ａ２０４とし、該注目画素２０３より１パターンピッチＰｍ離れた画素を比較画素Ｂ２０５とする。また、図２（ａ）では注目画素２０３に対して比較画素Ａ２０４、および比較画素Ｂ２０５は注目画素２０３の右側および左側の各々２つの画素に設定されているが、注目画素が検査対象部分２００の右端部の場合には比較画素Ａおよび比較画素Ｂは注目画素の左側、一方注目画素が検査対象部分２００の左端部の場合には比較画素Ａおよび比較画素Ｂは注目画素の右側に設定される。左右どちらにでも設定できる領域では前もって、右側ないし左側のどちら側に設定しても良い。ここでいうパターンピッチとはＲＧＢ画素の繰り返しパターンピッチのことである。

以下に検査処理フローについて、図２、図３、図４を用いて詳細に記す。

先ず図１で示した撮像部１０４でカラーフィルタ基板１０１を撮像して画像データを取り込み、画像処理部１０５で輝度データとする（Ｓ１）。画像データはカラーフィルタ基板１０１の被検査領域全体の画像データである。図２（ａ）に示すように、撮像された画像データはＲＧＢ領域２０１、およびＢＭ領域２０２から成る。次に、注目画素を設定す
る。注目画素の設定は図４に示すように撮像画像から得られた画素（１，１）座標の画素を基点として設定する（Ｓ２）。ここで、図４の座標（１，１）は撮像時刻の一番早い時点で取り込まれた画像データの座標で（ｍ，ｎ）は一番遅い時刻に取り込まれた画像データの座標を示す。次に、比較画素Ａを前記注目画素から１／３パターンピッチ離れた画素すなわち（４，１）座標の画素に設定する（Ｓ３）。同様に比較画素Ｂを前記注目画素から１パターンピッチ離れた画素すなわち（１０，１）座標の画素に設定する（Ｓ４）。前記注目画素の輝度データと前記比較画素Ａの輝度データを前もって設定された閾値Ｃで比較する（Ｓ５）。比較した結果（Ｓ６）、閾値Ｃを超えない場合は、前記注目画素をＢＭ部と判定し（Ｓ７）、閾値Ｃを超えた場合はＲＧＢ部と判定する（Ｓ８）。次に前記ＢＭ部と判定された注目画素の輝度データと比較画素Ｂの輝度データを前もって設定された閾値Ｅで比較し良否判定を行う（Ｓ９）。同様に前記ＲＧＢ部と判定された注目画素の輝度データと比較画素Ｂの輝度データを前もって設定された閾値Ｄで比較し良否判定を行う（Ｓ１０）。前記良否判定で閾値Ｅまたは閾値Ｄを超えた場合には図２（ｂ）で示されるような欠陥判定部とされる（図２（ｂ）の欠陥はＲＧＢ部における欠陥の一例である）。注目画素は撮像座標全面に渡って逐次１画素ずつシフトして、すなわち、（１，１）座標の画素から（ｍ，ｎ）座標の画素まで被検査領域全体にわたって行われる。注目画素は（ｍ，ｎ）の判断（Ｓ１１）の結果、（ｍ，ｎ）に至っていない場合は注目画素を１画素分シフトして設定され（Ｓ１２）、比較画素Ａの設定（Ｓ３）のステップに戻される。一方注目画素が（ｍ，ｎ）に達していた場合は検査処理は終了（Ｓ１３）となる。

前記（Ｓ６）の閾値Ｃを超えないかの判断において、注目画素がＢＭ 部（ＢＭ部）であって、例えば白抜け等の欠陥があった場合には、判断の結果閾値Ｃを超えてしまうのでこの場合はＢＭ部であってもＲＧＢ部と判定されるが、次の閾値Ｄによって欠陥として判定される。

上記注目画素の輝度データと比較画素Ａの輝度データを閾値Ｃで比較する場合、ＲＧＢ部ではパターンピッチとは異なった点と比較するため、画素間輝度差が大きくなるが、ＢＭ部ではパターンピッチには関わらず、ある一定輝度を取るので、画素間輝度差が小さくなり、適切な閾値Ｃを定めておけばＲＧＢ部とＢＭ部の区分けが可能である。

上記検査処理のフローでは注目画素は１画素毎に良否判定を行った場合であるが、これに限定されず、注目画素を１画素分シフトする度に、図５（ｂ）に示すように検査領域全体にわたって、該注目画素をＢＭ領域２０７とＲＧＢ領域２０８に切り分けた後に良否の判定を行っても良い。

また、比較画素Ａを注目画素から１／３パターンピッチ離れた画素と設定したが２／３パターンピッチ離れた画素としてもよく、すなわちパターンピッチをＤとするとＤ＊ｎ（ｎは１以外の任意の数）に設定することが出来る。

ＲＧＢ部の良否判定の閾値を閾値Ｄ、ＢＭ部の良否判定の閾値を閾値Ｅと良否判定基準を個別に設定することによってＲＧＢ部とＢＭ部との間で欠陥の検出感度を変えることが出来る。

本発明に係るカラーフィルタ基板検査装置は、撮像した画像において検査部をＢＭ部またはＲＧＢ部に自動で判別し、各部において個別に欠陥検出感度を設定することで、過剰検出のない高感度検査に有用である。

本発明に係る欠陥検査装置の概略図 本発明に係る注目画素、比較画素Ａ、比較画素Ｂの設定方法の説明図 本発明に係る検査処理のフローチャート図 本発明に係る注目画素の全検査対象部分におけるの設定説明図 本発明に係るＢＭ部、ＲＧＢ部の説明図

符号の説明

１０１…カラーフィルタ基板
１０２…カラーフィルタ基板移動ステージ
１０３…光照射部
１０４…撮像部
１０５…画像処理部
２００…検査対象部分
２０１…ＲＧＢ領域
２０２…ＢＭ領域
２０３…注目画素
２０４…比較画素Ａ
２０５…比較画素Ｂ
２０６…欠陥
２０７…ＢＭ領域
２０８…ＲＧＢ領域

Claims (2)

1. カラーフィルタ基板の検査装置であって、前記カラーフィルタ基板を支持し移動させるカラーフィルタ基板移動手段と、前記カラーフィルタ基板に対し照明光を照射する照明光照射手段と、前記カラーフィルタ基板からの反射光／透過光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理手段とを有し、前記画像処理手段において、以下の［ａ］〜［ｃ］の処理を行うことを特徴とするカラーフィルタ検査装置。
   ［ａ］前記画像データ中の注目画素に対して繰り返しパターンの持つパターンピッチの距離をＤとし、注目画素からＤ＊ｎ（ｎは１以外の任意の数）の距離だけ離れた点に比較画素Ａと注目画素からＤだけ離れた点に比較画素Ｂの２つの比較画素を設定する。
   ［ｂ］前記注目画素と前記比較画素Ａの持つ輝度データを用いて、画素間の輝度差を算出し、前記注目画素をＢＭ画素もしくはＲＧＢ画素と判定する。
   ［ｃ］前記注目画素及び前期比較画素Ｂの持つ輝度データを用いて、画素間の輝度差を算出し、前記注目画素の良否を判定する。
2. 前記［ｃ］の処理において、前記ＢＭ画素及び前記ＲＧＢ画素の良否判定基準を個別に設定することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ検査装置。

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