JP2017194587A - カラーフィルタの検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタの有効エリアの形状が長方形ではない場合であっても検査可能なカラーフィルタの検査方法およびカラーフィルタの検査装置を提供することを課題とする。
【解決手段】有効エリアが長方形ではないカラーフィルタ１０の検査方法であって、長方形ではないカラーフィルタを、長方形と多角形の検査エリアに分割し、更に多角形の検査エリアを近似的に長方形の検査エリアに分割することによって、全ての検査エリアを長方形の検査エリアの集合体に変換することにより、長方形の検査エリアしか検査できない従来の検査方法を用いて、有効エリアの形状が長方形ではないカラーフィルタを検査可能とするカラーフィルタの検査方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置などに使用されるカラーフィルタに関する。更には、カラーフィルタの形状が、長方形ではないカラーフィルタの検査方法および検査装置に関する。

従来、液晶表示装置などの表示装置のパネルの形状は長方形が一般的であった。長方形の縦横比には幾つかのバリエーションはあるが、その形状は長方形であった。

カラーフィルタの検査方法は、カラーフィルタの有効エリアの形状が長方形であるため、その長方形の１つの頂点を原点とし、その頂点の対角線上にあるもう１つの頂点を終点として、検査の始点（原点）と終点の座標を決めることにより、長方形の検査エリアを設定することができる。

また、１つのガラス基板に同じサイズのカラーフィルタが多面付けされている場合、あるカラーフィルタパネルの始点と、隣接するカラーフィルタの始点との位置関係を設定することにより、隣接するカラーフィルタの検査が可能となる。

しかしながら、表示装置が、パソコン用モニターやテレビ以外の用途、例えば車載機器やウェアラブル機器などへの展開がなされるに従って、表示装置のパネルの形状は必ずしも長方形ではない場合が出て来た。
それらに使用するカラーフィルタについても、長方形ではないカラーフィルタが求められる様になって来た。

そのため、カラーフィルタの有効領域の形状が長方形でない場合にも検査が可能な検査技術や検査装置についての先行技術を調査したが、そのような先行技術を見出す事はできなかった。

カラーフィルタの検査方法としては、例えば、特許文献１に小サイズの複数の欠陥が近接した位置に発生することにより表示上の悪影響が広く及ぶ可能性のあるカラーフィルタの微細パターンの形状欠陥を確実にかつ効率的に検査する検査方法として、第一の検査基準に基づいて有効エリア全体を対象に実施した第一の検査結果と、前記第一の検査結果により形状欠陥の候補として検出した点の内、一部の点の近傍に検査領域を限定して、前記第一の検査基準より欠陥検出能を高く設定した第二の検査基準に基づいて実施した、第二の検査結果と、を総合して形状欠陥を判定することを特徴とするカラーフィルタの欠陥検査方法、が開示されている。
しかしながら、これはカラーフィルタの有効エリアの形状が長方形であることを前提としているものであった。

特開２０１１−８１５６号公報

上記の事情に鑑み、本発明は、カラーフィルタの有効エリアの形状が長方形ではない場合であっても検査可能なカラーフィルタの検査方法およびカラーフィルタの検査装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、有効エリアが長方形ではないカラーフィルタの検査方法であって、
カラーフィルタの有効エリアを、分割し得る最大の長方形の検査エリアと、多角形の検査エリアと、に分割する第一工程と、
多角形の検査エリアを、近似的に複数の小さい長方形の検査エリアに分割する第二工程と、
カラーフィルタ基板に仮想の二次元の座標系の原点を設定し、それを基準点とすることにより、複数の小さい長方形の検査エリアに対して、個々の小さい長方形の１つの頂点を、検査を開始する検査開始点とし、その検査開始点の対角線上にある頂点を、検査を終了する検査終了点として設定し、それらの座標を記憶する第三工程と、
個々の小さい長方形の検査エリアに対して、検査を順次実行する第四工程と、
第四工程にて取得した検査結果を記憶する第五工程と、
予め設定したカラーフィルタの良否判定基準に基づき、第五工程で記憶した検査結果のデータを使用して、カラーフィルタの良否判定を行うことにより、カラーフィルタの良否判定を行い、その良否判定結果を記憶する第六工程と、を有することを特徴とするカラーフィルタの検査方法である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の有効エリアが長方形ではないカラーフィルタの検査装置であって、
検査対象のカラーフィルタ基板を一括して撮像し、記憶する撮像データ取得手段と、撮像データ取得手段が取得した撮像データに対して、検査を実施する検査手段と、を備えており、
検査手段は、前記カラーフィルタの前記有効エリアを、前記分割し得る最大の長方形の検査エリアと、前記多角形の検査エリアと、に分割する手段と、
多角形の検査エリアを、近似的に前記複数の小さい長方形の検査エリアに分割する手段と、
カラーフィルタ基板に仮想の二次元の座標系の前記原点を設定し、それを前記基準点とすることにより、前記複数の小さい長方形の検査エリアに対して、個々の小さい長方形の１つの頂点を、検査を開始する前記検査開始点とし、その検査開始点の対角線上にある頂点を、検査を終了する前記検査終了点として設定し、それらの座標を記憶する手段と、
個々の小さい長方形の検査エリアに対して、検査を順次実行する手段と、
検査を順次実行する手段が取得した検査結果を記憶する手段と、
予め設定したカラーフィルタの前記良否判定基準に基づき、前記検査結果を記憶する手段が記憶した検査結果のデータを使用して、カラーフィルタの良否判定を行い、その良否判定結果を記憶する手段と、を備えていることを特徴とするカラーフィルタの検査装置である。

本発明のカラーフィルタの検査方法は、有効エリアが長方形ではないカラーフィルタが多面付けされたカラーフィルタ基板であっても、有効エリアを、分割できる最大の長方形の検査エリアと、多角形の検査エリアに分割し、更に多角形の検査エリアを近似的に小さい長方形の検査エリアに分割して検査する方法である。そのため、本発明のカラーフィルタ基板の検査方法は、従来の検査技術の多くの部分を流用できるので、複雑な境界条件を区別しながら検査するのに比べてアルゴリズムの簡素化が可能となる。

また、本発明のカラーフィルタの検査装置によれば、従来のカラーフィルタ基板の検査方法では検査ができなかった、有効エリアが長方形ではないカラーフィルタが多面付けされたカラーフィルタ基板であっても、検査が可能となる。

本発明のカラーフィルタ基板の検査方法において、カラーフィルタの形状が長方形ではない場合に、その形状を、長方形と多角形に分割する方法として、カラーフィルタ基板に仮想的な原点を想定し、カラーフィルタを構成する長方形と多角形の各頂点の座標を得て実施する方法を例示した説明図。 図１に示した方法を用いてカラーフィルタの多角形の部分を、小さい長方形の検査エリアに分割した例を示した説明図。 図１に示した長方形ではないカラーフィルタの検査エリアを、全て長方形の検査エリアに分割した状態を例示した説明図。

＜カラーフィルタの検査方法＞
本発明のカラーフィルタの検査方法について説明する。
本発明のカラーフィルタの検査方法は、有効エリアが長方形ではないカラーフィルタが多面付けされたカラーフィルタ基板の検査方法である。
本発明のカラーフィルタの検査方法は、図１に示したように、有効エリアが長方形ではない形状のカラーフィルタ１０を、分割し得る最大の長方形の検査エリア２と、多角形の検査エリア１と、に分割する第一工程と、図２に示したように、多角形の検査エリア１を、近似的に複数の小さい長方形の検査エリア３に分割する第二工程と、を備えている。これら第一工程と第二工程によって、検査エリアを近似的に全て長方形の検査エリアへと変換することによって、全てのエリアを検査可能とする（図３参照）。

更に、カラーフィルタ基板に仮想の二次元の座標系の原点５を設定し、それを基準点とすることにより、複数の小さい長方形の検査エリア３に対して、個々の小さい長方形の１つの頂点を、検査を開始する検査開始点とし、その検査開始点の対角線上にある頂点を、検査を終了する検査終了点として設定し、それらの座標を記憶する第三工程を備えている。この第三工程によって、カラーフィルタ基板上に多面付けされている全てのカラーフィルタを検査可能とする。

更に、個々の小さい長方形の検査エリア３に対して、検査を順次実行する第四工程と、第四工程にて取得した検査結果を記憶する第五工程と、予め設定したカラーフィルタの良否判定基準に基づき、第五工程で記憶した検査結果のデータを使用して、カラーフィルタの良否判定を行い、その良否判定結果を記憶する第六工程と、カラーフィルタ基板のカラーフィルタに対して、順次、第一工程から第六工程を繰り返し実施することで、記憶したカラーフィルタの良否判定結果を使用して、予め設定したカラーフィルタ基板の良否判定基準に基づき、カラーフィルタ基板の良否判定を行う。

（第一工程）
第一工程は、カラーフィルタ基板のパターン設計データを使用して実施することができる。分割し得る最大の長方形の検査エリア２と残りの多角形の検査エリア１を、パターン設計データから自動的に抽出しても良いし、各頂点を人がデジタイズして記憶しておくことによって実施することもできる。また、分割し得る最大の長方形の検査エリア２とせずに、長方形の検査エリアを２分割あるいはそれ以上に分割した形としても良い。
長方形の検査エリア２については、従来の検査技術で検査可能である。

（第二工程）
第二工程は、多角形の検査エリア１の検査を実施する工程である。本発明は、従来の長方形の検査エリアを検査する手法を流用して、多角形の検査エリア１を、近似的に、小さい長方形の検査エリア３（図２参照）に分割し、その長方形の検査エリアを従来の検査方
法を用いて検査する。

（第三工程）
図１を用いて説明する。被検査物品であるカラーフィルタ基板に多面付けされたカラーフィルタが、長方形と逆台形を組合せた形状の場合を図１に例示している。
このようなカラーフィルタに対して、カラーフィルタ基板の任意の点を仮想の原点（基準点）とした二次元の直交座標系において、逆台形の下側の辺と長方形の上側の辺がＹ軸と平行になるようにＹ軸を設定する。長方形の上側の辺と直交する２つの辺は、Ｘ軸と平行となる。

そのような座標系の中で、図１に示す様に、多角形の検査エリア１である逆台形の高さをＸ１、左側の斜辺のＹ軸方向の長さをＹ１、右側の斜辺のＹ軸方向の長さをＹ２とすると、Ｘ１は５０、Ｙ１は３０、Ｙ２は３０である。
１０個に分割した場合、短冊状の長方形の、Ｘ軸方向の幅は５となり、一番上の長方形のＹ軸方向の長さは、２００−（３＋３）＝１９４となる。
ｎ個に分割した場合は、短冊状の長方形の、Ｘ軸方向の幅はＸ１／ｎとなり、一番上の長方形のＹ軸方向の長さは、２００−（Ｙ１／ｎ＋Ｙ２／ｎ）＝２００−（Ｙ１＋Ｙ２）／ｎとなる。
一番下（ｎ番目）の長方形のＹ軸方向の長さは、２００−（（Ｙ１＋Ｙ２）／ｎ）×ｎ＝２００−（Ｙ１＋Ｙ２）となる。

ｎを大きくするほど、逆台形と一致する方向となり近似度が高くなり、欠陥を見逃す割合を小さくできる一方、小さい長方形の検査エリアから次の小さい長方形の検査エリアに移動させるための時間を要するため、検査時間が長くなる方向となる。そのため、逆台形などの多角形との近似度を上げることと検査時間はトレードオフの関係となり、実用的なレベルに合せて、分割の数ｎを設定すれば良い。

（第四工程）
この工程では、図３に示したように、分割し得る最大の長方形の検査エリア２と多角形の検査エリア１を近似的にｎ個の小さい長方形の検査エリア３に分割した検査エリア４を、順次、検査する。各長方形の検査エリアの検査開始点と検査終了点に従って検査を実行する。

（第五工程）
この工程では、第四工程で検査した結果を記憶装置に記憶する。第四工程で得られる検査データを順次記憶して行っても良いし、第四工程が終ってから記憶した検査データを一括して記憶手段に記憶しても構わない。高速な半導体記憶装置に一時的に記憶しておき、順次、ハードディスクなどの大容量の磁気記憶装置に記憶させても良いし、１つのカラーフィルタの検査が終了してから、ハードディスクに記憶しても良い。

（第六工程）
この工程では、第五工程で取得し記憶したカラーフィルタ基板に形成されている個々のカラーフィルタの検査データについて、予め設定した良否判定基準に基づき良否判定を実施し、その良否判定結果を記憶装置に記憶する。

第一工程から第六工程を実施することによって、カラーフィルタ基板上の１つのカラーフィルタを検査し、良否判定を実施し、その判定結果を記憶するのであるが、本発明のカラーフィルタ基板の検査方法においては、カラーフィルタが多面付けされたカラーフィルタ基板であるため、カラーフィルタ基板上の全てのカラーフィルタについて、順次、第一工程から第六工程を実施することにより、全てのカラーフィルタの良否判定を実施し、そ
の良否判定結果を記憶する。全てのカラーフィルタの良否判定結果が揃った段階で、予め設定したカラーフィルタ基板の良否判定基準に基づいて、カラーフィルタ基板の良否判定を実施する。

＜カラーフィルタ基板の検査装置＞
次に、本発明のカラーフィルタ基板の検査装置について説明する。
本発明のカラーフィルタ基板の検査装置は、有効エリアが長方形ではないカラーフィルタが多面付けされたカラーフィルタ基板の検査方法を実施可能なカラーフィルタ基板の検査装置である。
本発明のカラーフィルタ基板の検査装置は、カラーフィルタ基板を一括して撮像する撮像手段と、撮像手段が取得した撮像データを検査する検査手段を備えている。
検査手段は、カラーフィルタ基板の設計データに基づいて、カラーフィルタ部の検査単位ごとに、長方形の検査パターンと長方形ではない形状の検査パターンとに分割する手段と、長方形ではない形状の検査パターンを、複数の長方形の検査エリアに分割する手段と、カラーフィルタ基板に仮想の二次元の座標系の原点を設定し、それを基準点として、長方形の検査パターンと、検査エリアごとに１つの頂点を、検査を開始する検査開始点とし、その検査開始点の対角線上にある頂点を、検査を終了する検査終了点として設定し、それらの座標を記憶する手段と、個々の長方形の検査パターンと検査エリアに対して、検査を順次実行する手段と、検査を順次実行する手段が取得した検査結果を記憶する手段と、予め設定したカラーフィルタの良否判定基準に基づき、検査結果を記憶する手段が記憶した検査結果のデータを使用して、長方形の検査パターンと検査エリアの良否判定を行い、その良否判定結果を記憶する手段と、カラーフィルタ基板の全ての検査単位に対して、順次、第一工程から第六工程まで繰り返すことで、記憶したカラーフィルタの良否判定結果を使用して、予め設定したカラーフィルタ基板の良否判定基準に基づき、カラーフィルタ基板の良否判定を行う手段と、を備えている。上記各手段の具体的な実施形態としてはコンピュータを用いた。

＜撮像手段＞
カラーフィルタ基板を撮像する手段は、従来から使用されて来た撮像カメラを好適に使用することができる。

（記憶手段）
本発明のカラーフィルタの検査装置は、カラーフィルタの検査を順次、実行しながら、検査データを記憶する手段を備えている。記憶する手段としては、本発明のカラーフィルタの検査装置が取得する検査データの速度と記憶容量に適合する記憶手段であれば使用することができる。例えば、高速な半導体記憶装置で一時的に記憶しておき、順次、大容量の磁気記憶装置に記憶させる記憶手段とすることができる。

＜検査パターンの設定手段＞
（カラーフィルタ基板上の検査パターン群について個別に形状判定する手段）
カラーフィルタの検査単位を、長方形の検査パターン２と、長方形ではない形状の検査パターン１に分割する手段としては、カラーフィルタの設計データを使用して、検査パターンに分割するアルゴリズムを備えたコンピュータで処理した。

例えば、カラーフィルタの検査単位が、図１に例示したような長方形と逆台形を組み合わせた図形である場合、設計データとして６個の頂点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの座標が記憶されており、各頂点を結ぶ各辺ＡＢ、辺ＢＣ、辺ＣＤ、辺ＤＥ、辺ＥＦのうち、隣接する辺がなす角度が直角であるか、直角ではないか、を判定することによって、それらの辺によって形成された閉図形が長方形であるか、長方形ではないか、を判定することが可能である。

例えば、辺ＡＢと辺ＢＣがなす角度、辺ＢＣと辺ＣＦがなす角度、辺ＣＦと辺ＦＡがなす角度、および辺ＣＦと辺ＦＡがなす角度が全て直角である場合には、それら４辺によっ
て形成される閉図形は長方形であると判定することができる。４つの角が全て直角でなくても長方形であると判定できる。例えば、辺ＡＢと辺ＢＣがなす角度とその対角である辺ＣＦと辺ＦＡがなす角度が直角であっても、辺ＡＢと辺ＢＣと辺ＣＦと辺ＦＡが形成する閉図形は長方形であると判定することができる。

同様にして、辺ＦＣと辺ＣＤがなす角度、辺ＣＤと辺ＤＥがなす角度、辺ＤＥと辺ＥＦがなす角度、辺ＥＦと辺ＦＣがなす角度、のうち、いずれかがそれぞれ直角ではない場合には、長方形ではないと判定することができる。また、辺ＦＣと辺ＣＤがなす角度とその対角である辺ＤＥと辺ＥＦがなす角度のいずれか一方または両方が直角でない場合は、長方形ではないと判定することができる。

以上、カラーフィルタの検査単位が、図１に例示したような長方形と逆台形を組み合わせた図形である場合について説明したが、逆台形が任意の多角形であっても、その多角形を分割し得る最大の長方形の検査エリアと多角形の検査エリアに分割することができる。

（長方形ではない検査パターンについて複数の長方形の検査エリアに分割する手段）
更に、多角形の検査エリアを、分割し得る最大の長方形の検査エリアと多角形の検査エリアに分割することができる。ここで、前者と後者の多角形は別のものである。そのようにして、任意の図形を、小さい長方形の検査エリアに分割することができる。

ただし、このように長方形ではない検査パターンを小さい長方形に分割する場合、１つの形状の長方形を同じ方向に並べる様に配置して分割するアルゴリズムであることが望ましい。

このように分割した長方形の検査パターンと検査エリアに対して、１つの頂点の座標を検査開始点とし、その対角線上の頂点の座標を検査終了点と設定し、それらの座標を記憶手段に記憶しておく。

（検査エリアを検査する順序を決める手段）
長方形の検査パターンと検査エリアをラベル付けする。ラベル付けする方法の例としては、座標データの大小関係から順位を決定し、ラベルとする。さらにこの順位を元に検査する順番リストを作成し、記憶手段に格納する。

（検査を順次実行する手段）
順番リストに基づき、１つの検査エリアについて検査を始める際に、該当する検査エリアの開始、終了位置の座標データを読み込み、その座標から検査するカラーフィルタの撮像データを取得する。

＜検査手段＞
検査を順次実行する手段としては、検査エリアが小さな長方形に分割されているので、従来の検査装置の検査手段を使用することができる。

（カラーフィルタの良否判定手段）
検査の順番リストの実行が完了したら、記憶装置に格納された検査エリアの検査結果からカラーフィルタの基板全体の良否を判定する。カラーフィルタを「良」とする判断としては、全ての検査エリアの結果が欠陥なしであることは言うまでもないが、検査エリアの良否を検査パターン単位で良否判定すること、または、許容する欠陥数を予め設定して、その数により良否判定するなどの判定条件を決めて、判定を行うことが可能である。そして、ここで得られた判定結果は適宜、記憶手段に格納する。

１・・・多角形の検査エリア
２・・・分割し得る最大の長方形の検査エリア
３・・・小さい長方形の検査エリア
４・・・多角形の検査エリアを近似的にｎ個の小さい長方形の検査エリアに分割した検査エリア
５・・・仮想の原点
１０・・・有効エリアが多角形であるカラーフィルタ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ・・・カラーフィルタの頂点

Claims (2)

1. 有効エリアが長方形ではないカラーフィルタの検査方法であって、
   カラーフィルタの有効エリアを、分割し得る最大の長方形の検査エリアと、多角形の検査エリアと、に分割する第一工程と、
   多角形の検査エリアを、近似的に複数の小さい長方形の検査エリアに分割する第二工程と、
   カラーフィルタ基板に仮想の二次元の座標系の原点を設定し、それを基準点とすることにより、複数の小さい長方形の検査エリアに対して、個々の小さい長方形の１つの頂点を、検査を開始する検査開始点とし、その検査開始点の対角線上にある頂点を、検査を終了する検査終了点として設定し、それらの座標を記憶する第三工程と、
   個々の小さい長方形の検査エリアに対して、検査を順次実行する第四工程と、
   第四工程にて取得した検査結果を記憶する第五工程と、
   予め設定したカラーフィルタの良否判定基準に基づき、第五工程で記憶した検査結果のデータを使用して、カラーフィルタの良否判定を行うことにより、カラーフィルタの良否判定を行い、その良否判定結果を記憶する第六工程と、を有することを特徴とするカラーフィルタの検査方法。
2. 請求項１に記載の有効エリアが長方形ではないカラーフィルタの検査装置であって、
   検査対象のカラーフィルタ基板を一括して撮像し、記憶する撮像データ取得手段と、撮像データ取得手段が取得した撮像データに対して、検査を実施する検査手段と、を備えており、
   検査手段は、前記カラーフィルタの前記有効エリアを、前記分割し得る最大の長方形の検査エリアと、前記多角形の検査エリアと、に分割する手段と、
   多角形の検査エリアを、近似的に前記複数の小さい長方形の検査エリアに分割する手段と、
   カラーフィルタ基板に仮想の二次元の座標系の前記原点を設定し、それを前記基準点とすることにより、前記複数の小さい長方形の検査エリアに対して、個々の小さい長方形の１つの頂点を、検査を開始する前記検査開始点とし、その検査開始点の対角線上にある頂点を、検査を終了する前記検査終了点として設定し、それらの座標を記憶する手段と、
   個々の小さい長方形の検査エリアに対して、検査を順次実行する手段と、
   検査を順次実行する手段が取得した検査結果を記憶する手段と、
   予め設定したカラーフィルタの前記良否判定基準に基づき、前記検査結果を記憶する手段が記憶した検査結果のデータを使用して、カラーフィルタの良否判定を行い、その良否判定結果を記憶する手段と、を備えていることを特徴とするカラーフィルタの検査装置。