JP3645629B2

JP3645629B2 - 液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法

Info

Publication number: JP3645629B2
Application number: JP25520195A
Authority: JP
Inventors: 尚士神津; 新一土坂; 孝山崎
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2015-10-02
Also published as: JPH0996821A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する。）の２枚のガラス基板間隔を制御するスペーサの分布を測定する液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＬＣＤパネルの２枚のガラスの間隔は、ＴＦＴ−ＬＣＤなら５μｍ、位相差を利用したＳＴＮ−ＬＣＤでは１μｍ程度であり、この間隔は、最適の値に保てないとＬＣＤパネルの表示性能に著しい影響が出るため、厳しく管理されている。
【０００３】
このことから、ＬＣＤパネルの製造過程で、ガラス基板の間隔を制御するためガラスや樹脂からなる同一径の球状または糸状のスペーサを基板上全面に散布するようにしているが、かかるスペーサの分布状態をチェックし、スペーサが固まっていないか、凝集していないかなどを確認することが重要である。
【０００４】
そこで、従来では、顕微鏡により標本を観察しながら作業者がスペースの数を計数することが行われていたが、スペーサ数が多い場合は時間がかかり、また数え間違えることも多かった。
【０００５】
そのため、顕微鏡からの観察像をモノクロのＣＣＤカメラより撮像することで取り込み、この撮像画像を処理し、スペーサのみを取り出しマップ状に表わしたり、画面中のスペーサ数を計測したりする方法が実用化されている。
【０００６】
このような方法をＬＣＤパネルの製造過程に適用すると、まず、ＬＣＤの片側電極を構成するガラス基板にスペーサが散布された状態を計測するような場合、照明として落射の暗視野やリング照明を用いると、図６に示すようにモニター１の画面中にスペーサ２が暗い背景の中に明るく光ってみえる。
【０００７】
そして、このようなモニター１の画面中のスペーサ２をカウントする最も簡単な処理として２値化法が用いられる。図７は、上述の図６に示す画面中のＡ−Ａ上での明るさの変化を示すもので、ここで、所定の２値化レベルＬを設定することにより所定輝度以上の明点のみを残すようにし、次いで、スペーサ２の大きさを考慮して、ある一定ドット以上と以下を切り取ることにより、図８に示すようにスペーサ２のドットのみを残し、これをカウントするようにしている。
【０００８】
しかして、このような方法は、例えば、ＳＴＮ−ＬＣＤのように電極が透明で、構成の簡単なものについては有効であるが、ＴＦＴ−ＬＣＤのようにガラス基板上に形成されるトランジスタ部の形状が複雑で、かつ高さ寸法も大きくなるもので、さらに、配線を構成するＡｌやＣｒにノイズの明点が多く発生するものでは、スペーサとノイズの区別が極めて難しくなり、スペーサの正確な分布測定が難しくなる。
【０００９】
そこで、このようなＴＦＴ−ＬＣＤについては、一般に透過明視野を用いることにより図９に示すような撮像画像を得るようにしている。同図において、３は配線部、４はトランジスタ部で、これら配線部３およびトランジスタ部４の斜線部は暗部で表示され、残りの明部にスペーサ２が暗点として表示される。
【００１０】
ところが、このようにすると暗部となる配線部３およびトランジスタ部４に重なる部分のスペーサ２は見えないことになるため、この状態で実際のスペーサ分布数を求めるには、全体面積を考慮する必要があり、このため、下式により求めるようにしている。
【００１１】
実際の分布数＝スペーサ２のカウント数×（全体の面積−斜線部）
なお、透過偏光の場合は、スペーサ２が透過明視野とは逆に光ってみえるが、この場合、配線部３部分も真黒になり、面積計算をすることができない。
【００１２】
次に、２枚のガラス基板が貼り合わされた状態で、スペーサの散布状態を計測する場合は、落射の暗視野では、図１０に示すように２枚のガラス基板５、６の間の空気層のため、落射暗視野照明光７がスペーサ２に届きにくくなり、スペーサ２での散乱光がとれないため使用できず、この場合は、透過の明視野が採用される。
【００１３】
そして、液晶が封入されたのちにスペーサの散布状態を計測する場合は、スペーサ２と液晶の屈折率があまり変わらないので落射でみても透過で見てもスペーサ２のコントラストが低下して、画像処理の２値化レベルが微妙なものになるが、ここまでは充分に処理できる範囲にある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで最近のＬＣＤパネルは、特にＴＦＴ−ＬＣＤについては、ほとんどカラーになっており、このため、カラーフィルタを形成したガラス基板（ＣＦ基板）に散布されたスペーサや、片方のガラス基板にＣＦ基板を用いたＬＣＤパネルのスペーサの分布を測定することが増えている。
【００１５】
ところが、ＣＦ基板でのＲＧＢの各フィルタは、光源の波長特性により透過率や反射率が異なるため、各フィルタ部の色によって明るさに大きな差が生じてしまうことがある。このため、例えば、図１１に示すように、ブラックマトリクス７１による暗部（斜線部）、ＲＧＢの各カラーフィルタ８、９、１０による明部、そして、これら各フィルタ８、９、１０の明部に暗点で表されるスペーサ２からなる画面が得られたような場合、同画面中のＢ−Ｂ上での明るさの変化は、図１２に示すようになることがある。
【００１６】
このような場合は、２値化を行うときの２値化レベルをどのように設定してもスペーサを取り残すことになり、また、２値化レベルを設定可能な場合でも、その設定可能な２値化レベルの範囲が狭くなるため、最適な２値化レベルを決定するのが困難になる。さらに、２値化レベルの設定可能範囲が狭いと、照明光の強さなどの測定条件の変化により取り込む画像の状態が変化する度に２値化レベルの設定をやり直ししなければならない。
【００１７】
このため、各フィルタ部を含めた視野全体のスペーサ数を計数するには、２値化レベルを変えて数回に分けて計測を行うか、２値化レベルを頻繁に変更しながら計測を行うなど面倒な操作を必要とする問題点があった。
【００１８】
また、ＬＣＤパネルとして特に液晶が封入された後は、さらにスペーサ像のコントラストが悪化し、２値化処理が難しくなるという問題点もあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＲＧＢの各カラーフィルタでのコントラストを整え、スペーサ分布の安定した測定を実現できる液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法は、ＲＧＢのカラーフィルタを形成したガラス基板と透明電極を形成したガラス基板との間にスペーサを散布してなる液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法において、透過照明光源より検査対象である前記液晶ディスプレイに対して透過照明を照射し、前記透過照明光源の光路中に挿入されたカラーバランスフィルタにより前記各ＲＧＢのカラーフィルタの透過光量がほぼ一定になるように調整した状態で前記各ＲＧＢを透過した光をＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラからの画像を画像処理して前記透明基板上の背景や配線パターンを除去して前記スペーサを分離するようにしている。
【００２０】
また、本発明の液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法は、ＲＧＢのカラーフィルタを形成したガラス基板と透明電極を形成したガラス基板との間にスペーサを分布してなる液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法において、
透過照明光源より検査対象である前記液晶ディスプレイに対して透過照明を照射し、前記透過照明光源の光路中に挿入されたカラーバランスフィルタにより前記各ＲＧＢのカラーフィルタの透過光量がほぼ一定になるように調整した状態で前記各ＲＧＢのカラーフィルタを透過した光をカラーＣＣＤカメラで撮像し、これらＲＧＢの３画像を合成した画像に対して画像処理して前記透明基板上の背景や配線パターンを除去して前記スペーサを分離するようにしている。
【００２２】
この結果、本発明によれば、光源の分光特性を補償し、ＲＧＢの各フィルタでのコントラストを整えることが可能になり、画像処理の際の２値化レベルの設定が容易になって、スペーサ分布の安定した測定を実現できる。
【００２３】
また、本発明によれば、偏光子と検光子により封入された液晶内のスペーサがコントラストよく表われるようになり、２値化処理が容易になり、スペーサ分布の安定した測定を実現できる。
【００２４】
また、本発明によれば、ＲＧＢの３画像の明るさがほぼ揃うように各ＲＧＢの画像の各明るさを調整し、撮像画像をＲＧＢの３画像として取り込み合成することで、ＲＧＢの各フィルタでの明るさを揃えることができ、画像処理の際の２値化レベルの設定が容易になり、スペーサ分布の安定した測定を実現できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される偏光観察顕微鏡の概略構成を示している。図において、１１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１１には、観察像を撮像するＣＣＤカメラ１２を有し、このＣＣＤカメラ１２に画像処理装置１３を接続し、この画像処理装置１３にモニター１４を接続している。
【００２６】
顕微鏡本体１１は、透過光源１５と落射光源１６を有している。この場合、これら透過光源１５および落射光源１６には、ハロゲンランプが用いられる。
透過光源１５からの光束を視野絞り（ＦＳ）を介してミラー１７で反射させ、開口絞り（ＡＳ）、コンデンサ１８を介してステージ１９上の標本２０に照射するようにしている。そして、標本２０を透過した光束を対物レンズ２１に与え、この対物レンズ２１からの観察光をハーフミラー２２、結像レンズ２３を介して接眼レンズ２４およびＣＣＤカメラ１２に与えるようにしている。一方、落射光源１６からの光束を開口絞り（ＡＳ）、視野絞り（ＦＳ）を介してハーフミラー２２で反射させ、対物レンズ２１を介してステージ１９上の標本２０に照射するようにしている。そして、標本２０で反射された光束を対物レンズ２１に与え、この対物レンズ２１からの観察光をハーフミラー２２、結像レンズ２３を介して接眼レンズ２４およびＣＣＤカメラ１２に与えるようにしている。
【００２７】
しかして、顕微鏡本体１１のステージ１９上に標本２０としてＲＧＢのカラーフィルタを形成したガラス基板（ＣＦ基板）や片方のガラス基板にＣＦ基板を用いたＬＣＤパネルが載置されると、まず、ＣＣＤカメラ１２が受けるＲＧＢの各フィルタからの光量Ｌは、
Ｌ＝光源の分光光量×Ｒ、Ｇ、Ｂの分光透過率×ＣＣＤの感光特性
として求められる。
【００２８】
従って、ＲＧＢの各フィルタからの光量Ｌは、これら光源の分光光量、ＲＧＢの各フィルタの分光透過率およびＣＣＤの感光特性により影響を受けることになるが、このうちのＣＣＤカメラ１２の感光特性については、ＲＧＢそれぞれに対して一定になっているので、これ以外の光源の分光光量とＲＧＢの各フィルタの分光透過率が問題になる。
【００２９】
そして、ＲＧＢの各フィルタの分光透過率は、図２に示すようになり、これらの積算透過率も同図に示すようになっている。また、光源の分光光量については、透過光源１５にハロゲンランプを使用していることから、その分光特性は、図３に示すようになっている。
【００３０】
しかして、図２からも明らかなように積算透過率は、可視域でほぼ一定になるのに対し、光源の分光光量については、図３に示すハロゲンランプの場合、可視領域０．４〜０．８μｍでは、波長の短い方から長い方に対して直線的に光量が上昇することから、このようなハロゲンランプの分光特性が、ＲＧＢの各フィルタからの光量の一定化に障害になっていることが理解できる。
【００３１】
そこで、本発明では、このようなハロゲンランプの特性を補償してＣＣＤカメラ１２でＲＧＢの各フィルタからの光量が一定になるようなフィルタを透過光源１５の光路に挿入することで、この問題を解決している。具体的には、透過光源１５からの光路上のミラー１７とコンデンサ１８の間に、ＲＧＢの各フィルタの透過率と光源の分光特性を勘案したカラー（ライト）バランスフィルタ２５を挿入可能にしている。この場合のカラーバランスフィルタ２５としては、図４中（ａ）で示すような特性を有するＬＢ−２００を採用すればよい。
【００３２】
これにより、透過光源１５をなすハロゲンランプの分光特性を補償し、ＲＧＢの各フィルタでのコントラストを整えることが可能となることから、画像処理の際の２値化レベルの設定が容易になって、スペーサ分布の安定した測定を実現できる。
【００３３】
次に、ＬＣＤパネルに液晶が封入されると、スペーサ像のコントラストが悪化して２値化処理が難しくなることは、先に述べた通りであるが、この場合、スペーサは、球または円柱状をなしていて、強い偏光特性を持っていることと、液晶自体が封入された状態で偏光軸（方向）を持つことから、これらを利用することで高いコントラストのスペーサ像が得られる。
【００３４】
そこで、本発明では、透過光源１５からの光路上のミラー１７とコンデンサ１８の間に、偏光子（ＰＯＬ）２６を挿入可能にするとともに、ハーフミラー２２と結像レンズ２３の間に検光子（ＡＮＡ）２７を挿入可能にしている。そして、偏光子（ＰＯＬ）２６の偏光方向とＬＣＤパネルの偏光方向を合わせた上で、検光子（ＡＮＡ）２７を回転させて、この検光子（ＡＮＡ）２７の偏光方向と偏光子（ＰＯＬ）２６の偏光方向を合わせるようにする。すると、明るいバックに暗いスペーサがコントラストよく表われるようになり、その後の２値化処理をスムーズに行うことができる。
（第２の実施の形態）
この場合、顕微鏡本体１１は、図１で述べたと同様なものが用いられ、また、ＣＣＤカメラ１２には、カラーＣＣＤカメラが用いられ、このカラーＣＣＤカメラ１２より画像処理装置１３に対してＲＧＢの３画像を各別に取り込むようにしている。
【００３５】
しかして、図示しないスペーサを散布されたガラス基板や、ガラス基板を張り合わせたＬＣＤパネルなどの標本２０が、顕微鏡本体１１のステージ１９上に載置され、作業者が接眼レンズ２４またはモニター１４を見ながら、透過照明１５または落射照明１６によって標本のスペーサを観察可能な状態にする。
【００３６】
この時、標本２０のスペーサは、透過照明１５の場合は、明るい背景に黒い点として、また、落射照明１６の場合は、暗い背景に白く光って見える。
この状態から、画像処理装置１３の制御用のパソコンにより画像処理を開始すると、画像処理装置１３は、カラーＣＣＤ１２からの画像をＲＧＢの３画面として取り込むようになる。
【００３７】
この場合、画像処理装置１３に取り込まれる３つの画像は、Ｒ画面では、Ｒフィルタ部がコントラストのよい画像になっており、Ｇ画面では、Ｇフィルタ部がコントラストのよい画像になっており、そして、Ｂ画面では、Ｂフィルタ部がコントラストのよい画像になっている。
【００３８】
つまり、ＲＧＢの３画面は、それぞれＲＧＢフィルタ部に対する明るさが図５（ａ）〜（ｃ）に示すようになる。そして、これら取り込んだ３画像の各明るさを、例えば、Ｒ画像は１倍、Ｇ画像はｍ倍、Ｂ画像はｎ倍とし、このようにして得られた３画面を足し合わせて合成し、図５（ｄ）に示すような１画面とする。この場合、各画像の倍数１、ｍ、ｎを旨く選ぶことによって、カラーフィルタの各フィルタ部の明るさを揃えることができる。
【００３９】
これによって、画像処理の際の２値化レベルの設定が容易になって、スペーサ分布の安定した測定を実現できることになる。つまり、このようにして合成された画像を用いて、画像のフィルタリングや２値化などの画像処理を行い、背景やごみ、配線パターンなどを取り除いて、スペーサの部分だけが残るようにし、そして、残った部分の数をカウントし、この結果を出力する。
【００４０】
従って、このようにすれば、取り込んだＲＧＢの３画像を用い、カラーフィルタ標本の各フィルタ部の明るさの揃った画像を合成することにより、画像処理の際の２値化レベルが設定可能になるので、カラーフィルタ標本のスペーサ分布の安定した測定を実現できる。また、２値化レベルの設定可能範囲が広がるため、２値化レベルの設定が容易になり、さらに照明光の強度の変化などの測定条件の変化にも強くなる。その上、色合いの違うカラーフィルタ標本を測定する場合、光学部品やハードウェアの追加、交換なしにソフトウェア的に変更（倍数１、ｍ、ｎの変更）するだけで対応できる。
【００４１】
なお、この実施の形態では、画像処理装置への取り込みは、ＲＧＢの３画像を取り込んでいるが、カラー画像として取り込んだ後に、画像処理装置内部で、３画像に分離するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に適用される顕微鏡の概略構成を示す図。
【図２】ＣＦ基板のＲＧＢの各フィルタの分光透過率を示す図。
【図３】光源としてのハロゲンランプの分光特性を示す図。
【図４】第１の実施の形態に適用されるカラーバランスフィルタの特性を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を説明するための図。
【図６】従来のモニター画面中に表示されるスペーサの状態を示す図。
【図７】図６に示す画面中のＡ−Ａ上での明るさの変化を示す図。
【図８】処理画像の一例を示す図。
【図９】ＴＦＴ−ＬＣＤについて透過明視野を用いた場合の画像を示す図。
【図１０】２枚のガラス基板が貼り合わされた状態での落射の暗視野を説明する図。
【図１１】ＣＦ基板でのＲＧＢの各フィルタ上に表示されるスペーサの状態を示す図。
【図１２】図１１に示す画面中のＢ−Ｂ上での明るさの変化を示す図。
【符号の説明】
１１…顕微鏡本体、
１２…ＣＣＤカメラ、
１３…画像処理装置、
１４…モニター、
１５…透過光源、
１６…落射光源、
１７…ミラー、
１８…コンデンサ、
１９…ステージ、
２０…標本、
２１…対物レンズ、
２２…ハーフミラー、
２３…結像レンズ、
２４…接眼レンズ、
２５…カラー（ライト）バランスフィルタ、
２６…偏光子（ＰＯＬ）、
２７…検光子（ＡＮＡ）。

Claims

ＲＧＢのカラーフィルタを形成したガラス基板と透明電極を形成したガラス基板との間にスペーサを散布してなる液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法において、
透過照明光源より検査対象である前記液晶ディスプレイに対して透過照明を照射し、前記透過照明光源の光路中に挿入されたカラーバランスフィルタにより前記各ＲＧＢのカラーフィルタの透過光量がほぼ一定になるように調整した状態で前記各ＲＧＢを透過した光をＣＣＤカメラで撮像し、前記ＣＣＤカメラからの画像を画像処理して前記透明基板上の背景や配線パターンを除去して前記スペーサを分離することを特徴とする液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法。
液晶が封入された前記液晶ディスプレイを測定する際には、この液晶ディスプレイを透過照明する透過光源側と前記液晶ディスプレイのカラーフィルタを透過した光を撮像するＣＣＤカメラ側に偏光手段を挿入し、前記一方の偏光手段の偏光方向と前記液晶ディスプレイの偏光方向とを合わせた後、前記他方の偏光手段の偏光方向を前記一方の偏光手段の偏光方向に合わせることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法。
前記ＣＣＤカメラにより前記各ＲＧＢのカラーフィルタのＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の３画像を各別に撮像し、これら３画像を画像処理して１画面に合成することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法。
前記カラーバランスフィルタは、前記透過照明光源の分光特性を補償して前記各ＲＧＢのカラーフィルタを透過する透過光量が一定になるように調整することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法。
ＲＧＢのカラーフィルタを形成したガラス基板と透明電極を形成したガラス基板との間にスペーサを分布してなる液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法において、
透過照明光源より検査対象である前記液晶ディスプレイに対して透過照明を照射し、前記透過照明光源の光路中に挿入されたカラーバランスフィルタにより前記各ＲＧＢのカラーフィルタの透過光量がほぼ一定になるように調整した状態で前記各ＲＧＢのカラーフィルタを透過した光をカラーＣＣＤカメラで撮像し、これらＲＧＢの３画像を合成した画像に対して画像処理して前記透明基板上の背景や配線パターンを除去して前記スペーサを分離することを特徴とする液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法。
前記各ＲＧＢの３画像の明るさにほぼ揃うように各画像の明るさの倍率を設定することを特徴とする請求項５に記載の液晶ディスプレイのスペーサ分布測定方法。