JP3669045B2 - 液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶用カラーフィルタの色ムラを検査する液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
カラー液晶ディスプレイにおける液晶パネルの構造としては、ガラス基板に透明電極及びFETマトリック層、液晶層、透明電極、カラーフィルタ、ガラス基板を積層し、その両ガラス基板の上下に偏光板を設けて構成される。
【0003】
カラーフィルタは、R(赤),G(緑),B(青)の色ピクセルがドット単位で基板にコーティングされて配列されており、その配列方式も、RGBが縦方向に整列した縦ストライプ方式、RGBが分散したモザイク方式など、種々のものがある。
【0004】
本発明者らは、特願平6−266557号(発明の名称;カラーフィルタ検査装置)にて、カラーフィルタ基板の一方にライン光源を配置し、他方にCCDからなるラインセンサ群を配置して、カラーフィルタ基板の各ピクセル(以下絵素という)に付着したゴミや、基板全体の色ムラを検査する基本システムを提案し、また特願平7−250725号(発明の名称;カラーフィルタの輝度検出方法)にて、各絵素の輝度データより基板の色ムラを検出する方法を提案した。
【0005】
ところで、従来の検査での絵素毎のデータの算出方法は、各絵素の中心を含むCCD画素を基準にして、絵素内に含まれるCCD画素データを積算して求めている。
【0006】
これを、図9,図10により説明する。
【0007】
図9において、10は、R,G,Bの絵素を示し、11はCCDラインセンサカメラ画素列を示している。
【0008】
以下の説明では、CCDラインセンサカメラ画素列11の並び方向を横方向、これに直交する検査ステージ(カラーフィルタ基板)の移動方向を縦方向と呼び、またCCDカメラの出力である横方向のデータを画素データ、このデータから算出される絵素毎のデータを輝度データと呼ぶ。
【0009】
絵素10の横方向の積算は、点線12で示された絵素10の中心を基準に左右で塗りつぶされた範囲の画素データを積算する。この積算の範囲は、絵素の形状に合わせて決める(例えば、横×縦;4×7)。積算の範囲は、絵素位置のずれによる絵素毎の輝度データの変動を抑えるために、この塗りつぶされた範囲の輝度データを縦横方向の一定範囲(例えば、横×縦;3×5)内でずらした位置で複数算出し、その中の最大値を結果とする最大値フィルタ処理を行って算出するようにしている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カラーフィルタの横方向の画素データは、図10に示すように一絵素(図では便宜上(R)のみの画素データを示し、丸印がサンプリング点を示している)の横方向の画素データは、中心が輝度が高く左右端が輝度が落ちる波形の輝度分布となり、丸印で示した画素間での変化量が大きな形状となる。
【0011】
このカラーフィルタの絵素のピッチは、約100μm程度であるが、メーカー毎、対象製品毎に異なり、カメラ分解能(15μm)の整数倍とは必ずしもならない。このためサンプリングされる位置は、絵素間で周期的に変動する。この結果画素毎に積算する画素データ値が周期的に変動し、輝度データも周期的に変動してしまい、正確な輝度データが取れないばかりか、周期的変動によるモアレ縞を検出してしまう。
【0012】
そこで、本発明者らは上述した出願で、絵素と画素の位置ずれによる不具合をなくすべく、位置ずれに応じて画素間のデータを線形補間して、正確な輝度データを算出する検査方法を提案した。
【0013】
この先願の発明において輝度データが正確に求められるが、処理するデータ量が膨大であり、大容量のメモリが必要になると共に、カラーフィルタの生産ライン速度に対して検査が間に合わない問題が発生する。
【0014】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、色ムラ検出を高速に行える液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システムを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1の発明は、 液晶用カラーフィルタの一方から光を当て他方に配置したラインセンサでこれを検出してカラーフィルタの色ムラを検出する液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システムにおいて、ラインセンサの各画素から順次出力される各画素データを遅延回路を通してパイプライン処理にて順次加算すると共に絵素に対応した画素データの画像圧縮データを3組作成し、この3組の画像圧縮データより各絵素の輝度データを求めて色ムラを検出することを特徴とする液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システムである。
【0016】
請求項2の発明は、画素データの加算サイズは、カラーフィルタの絵素とラインセンサの画素のサイズに応じて決定する請求項1記載の液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システムである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0018】
先ず、図6〜図8にて検査システムの概要を説明する。
【0019】
図6において、10は、カラーフィルタ18のR,G,Bの絵素を示し、11はCCDラインセンサカメラ画素列、12は各絵素10の中心線、13はCCDラインセンサカメラ画素列11の各画素を示している。
【0020】
絵素10毎の透過光量である輝度データは、サンプリングするCCD画素13の位置によらない常に絵素10の中心を基準とした図で斜線で示した一定の範囲14の面積で輝度を積算すれば、絵素の発光量として求められる。これは、絵素毎の透過光量の不均一の無い一様な絵素からなる理想的なフィルタでは一定となるが、図10で説明したようにカラーフィルタの透過光量の波形は、山形になり画素間のデータが大きく相違する。
【0021】
現状で、ラインセンサカメラの1画素は15μm×15μmのエリアをカバーするが、各画素13は、絵素10の中心線12を基準に対称に分布する保障はない。
【0022】
図7(a)は、図でみて左側の絵素10の中心線12が画素13の中心に一致した状態を示し、右側の絵素10が中心線12に対して画素単位(15μm)でC(Cは画素間距離を1としたときの絵素中心からのずれ量で、小数点以下の部分)だけずれた場合には、左右非対称にサンプリングされることとなる。このため積算データも絵素の中心からずれた位置でのデータとなる。
【0023】
仮想データ;
このとき図7(b)に示すように、絵素の中心線12に位置した画素13を(3)とし、右側の画素を(4),(5)とし、それらの画像データをD3 ,D4 とし、その画像データD3 ,D4 間で直線補間を行い、絵素中心との画素のずれ量Cから、その直線状に絵素中心から画素ピッチ間隔でサンプリングされた場合の仮想データD3 ' ,D4 ' を求めることができる。この仮想データD3 ' ,D4 ' は、内分点の計算法により
D3 ' =(1−C)×D3 +C×D4 …(1)
D4 ' =(1−C)×D4 +C×D 5 …(2)
で与えられる。
【0024】
輝度データ;
輝度の積算は、絵素を中心に一致した仮想データを中心とし、画素単位で左右対称の仮想データまでを行う。この絵素における画像データD1 〜D6 と仮想データD1 ' 〜D6 ' を、横軸に画素数縦軸に画素データとして表すと図8に示したようになる。
【0025】
この場合、積算は理想的には、輝度波形に沿った積分によりその面積を求めればよいが、計算量が膨大なため、台形近似により仮想データと両側の隣合う画素データを使って一定の範囲で求める。
【0026】
図8で、仮想データD1 ' 〜D6 ' で分割された面積の内左側をA、右側をBとすると絵素を中心に左右4画素の積算は、輝度波形の面積Sである輝度データ、
S=B1 +A2 +B2 +A3 +B3 +A4 +B4 +A5 …(3)
として近似される。
【0027】
この(3) 式の計算を行うためには、絵素中心の左側の画像データD3 を基準に、D1 ,D2 ,D3 ,D4 ,D5 ,D6 の6個の画像データとその各画素間で(1),(2) 式と同様に線形補間によって求めたD1 ' ,D2 ' ,D3 ' ,D4 ' ,D5 ' の5個の仮想データを用いて得た値であるSを絵素の輝度データとすればよい。
【0028】
また縦方向の積算については、横方向とは異なり、サンプリング位置によるずれが起こらないため、単純委縦方向の絵素中心位置を基準に画素単位の一定幅で加算を行う。
【0029】
次に実際の計算を積算幅(横×縦)4×4として以下に説明する。
【0030】
先ず実際の検査においては、最初に画像処理により絵素毎に位置検出が行われて各絵素の中心に対するずれ量Cが求められる。
【0031】
図8では、中心の画像データは、D3 であり、このとき(1),(2) 式と同様に線形補間によって求めたD1 ' ,D2 ' ,D3 ' ,D4 ' ,D5 ' の5個の仮想データが与えられる。
【0032】
画素間距離を1と考えると画素データD3 と仮想データD3 ' より得られる台形状の面積A3 ,画像データD4 と仮想データD3 ' より得られる台形状の面積B3 は、それぞれ、
A3 =(D3 +D3 ' )×C/2 …(4)
B3 =(D4 +D3 ' )×(1−C)/2 …(5)
で与えられる。
【0033】
これを(1),(2) 式で変形すると、
A3 =(2−C)C/2×D3 +C2 /2×D4 …(6)
B3 =(1−C)2 /2×D3 +(1−C2 )/2×D4 …(7)
となる。
【0034】
この(6),(7) 式を用いて、(3) 式で与えられる輝度データSを求めると、
となる。
【0035】
よって、絵素の輝度データSは、3つの係数
E0 =(1−C)2 /2 …(9)
E1 =(1+2C−2C2 )/2 …(10)
E2 =C2 /2 …(11)
と、3つの加算された画素データ
【0036】
【数1】
【0037】
【数2】
【0038】
【数3】
【0039】
から
S=E0 F0 +E1 F1 +E2 F2 …(15)
と表される。
【0040】
また縦方向は、単純な加算となるため、基準としたD3 を3画素目の画像データとすると、数1〜3((13)〜(14)式)は、
【0041】
【数4】
【0042】
【数5】
【0043】
【数6】
【0044】
となる。
【0045】
これらから、加算サイズ(積算幅)K×J(Kは偶数)の絵素中心の左側の画像データ(画素数=N)を基準とした絵素の輝度データIN は、
IN =E0 F0 +E1 F1 +E2 F2 …(19)
【0046】
【数7】
【0047】
【数8】
【0048】
【数9】
【0049】
で与えられる。但し、E0 ,E1 ,E2 は(9),(10),(11) 式で与えられる。
【0050】
この19式で与えられる輝度データをここの絵素毎に算出した結果を最終的なカラーフィルタの輝度データとする。
【0051】
さて、上述した算出方法を用いて実際のカラーフィルタの輝度データを計算する方法を図5により説明する。
【0052】
図5は、絵素10の中心Oに対してラインセンサの画素13の中心がCだけずれた状態で、画像データが得られたときの検出を説明するもので、点線12は絵素10の横方向中心、点線16は絵素10の縦方向中心を示し、中心Oに位置した横方向の画素数をN、縦方向の画素数をMとし、横方向の主走査方向を+、縦方向の副走査方向を+とし、横方向を(N−3)〜(N+4)まで、縦方向を(M−2)〜(M+3)まで番地付けした画素13(横×縦;8×6)を示している。
【0053】
また上述した(19)式の変数である絵素毎の画像データの加算値F0 ,F1 ,F2 と位置決め位置の絵素列の絵素中心座標のデータを画像プロセッサ側で作成する。そしてこれらのデータで、変数E0 ,E1 ,E2 を算出した後に、この式に従って、絵素毎に輝度データを算出する。
【0054】
上述のように、今、図5のように実数で求められる横方向の絵素の中心位置(N+C;Cは座標値の小数点部分)がN≦N+C<N+1)にあるときには、
1) 小数点以下を切り捨てた位置(N,M)での加算サイズK×J(Kは偶数)の加算値F0 、
2) 小数点以下を切り上げた位置(N+1,M)での加算サイズK×J(Kは偶数)の加算値F1 ,
3) 小数点以下を切り上げて1足した位置(N+2,M)での加算サイズK×J(Kは偶数)の加算値F2
を1絵素毎に対応させたデータとして画像プロセッサ側で作成する。
【0055】
横方向の絵素中心の座標値から、
4) 横方向の絵素中心の座標値の小数点部分Cの関数である係数E0 ,E1 ,E2 を算出し、(19)式に従って絵素毎の輝度を計算する。
【0056】
例えば、加算サイズ(積算幅)4×4の場合には、加算値F0 ,F1 ,F2 は
となる。
【0057】
以上のように、本発明の検査システムにおいては、各絵素の輝度データを算出する場合に、画素データを加算して加算値F0 ,F1 ,F2 を求め、これと予め求めたCの関数である係数E0 ,E1 ,E2 を掛け合わせれば求めることができる。
【0058】
この本発明の検査システムを図1〜図3により説明する。
【0059】
図1は、本発明の検査システムにおける検査装置のデータフローを示すもので、図において、20はラインセンサ群、21は、ラインセンサ群20の利得を調整するゲイン調整回路、22は、検出するカラーフィルタに照射するライン光源の光量を調整する照明光補正回路、23は各絵素の輝度データのデータ圧縮回路、24は絵素検出回路、24はデータ合成回路、25はノイズ除去回路、26は色別分離回路、27は欠陥合成判定回路である。
【0060】
この図1において、ラインセンサカメラ群20の各ラインセンサからの画像データが、それぞれゲイン調整回路21に入力されて、各ラインセンサの受光量が一定となるように利得が調整され、次に照明光補正回路22にてライン光源の光量が調整されたのち、1ライン分の絵素の画像データ情報がデータ圧縮回路23にて輝度データとして圧縮されて、絵素検出回路24に取り込まれる。その後データ合成回路25に送られ、そこでディスプレイ1画面情報に合成され、絵素と無関係のノイズはノイズ除去回路26にて除去され、次に色分離回路27でRGBの絵素毎に分けられると共に、各色(RGB)の色ムラが欠陥合成判定回路28で検出される。
【0061】
本発明においては、データ圧縮回路23にて、ラインセンサ群20から順次出力される各画素データを遅延回路を通してパイプライン処理にて順次加算し、絵素に対応した画素データの画像圧縮データを3組作成することにある。
【0062】
このデータ圧縮回路23の詳細を図2により説明する。
【0063】
先ずラインセンサ群20からの画像データは、遅延回路30にて、後述するパイプライン処理のため、一画素ごと遅らせた3組の画像データとする。この画像データをそれぞれ加算回路31,32,33にて加算し、その加算データをメモリ34に格納され、絵素検出回路24の絵素データ抽出システム36に入力される。
【0064】
この際、絵素位置データが、画像データ圧縮システム制御部35に入力され、遅延回路30と各加算回路31,32,33を制御して、絵素毎に加算する画像データを制御すると共に、絵素データ抽出システム36で取り込む画素を制御する。
【0065】
上述したように、各絵素の輝度データを得るには、先ずパイプライン処理にて、画像データを絵素位置に対応して加算し、これを圧縮データとし、同時に遅延回路30で一画素遅らせた3組の画像圧縮データとしての3組の加算値F0 ,F1 ,F2 を求め、これを予め求めた各絵素の中心に対するずれ量Cで線形補間(直線補間)して補正することにより、つまり、式(15)に示したように、3組の加算値F 0 ,F 1 ,F 2 と予め求めたCの関数である係数E0 ,E1 ,E2 を掛け合わせれば求めることができる。
【0066】
先ず、パイプライン処理は、図3に示すように、1つの命令を、複数のサブタックスに分割し、そのサブタックスを順番に1つずつ各々のステージを実行していく機構で、この機構を用いると、各命令をオーバーラップして実行できるため、実行速度が高速になる。図では処理を、フェッチ,デコード,リード,実行の4つのサブタックスに分割し、1命令の実行時間を1/4にした例を示している。
【0067】
図4は、本発明のパイプライン処理によるデータ圧縮処理を概略的に示したもので、n−2〜n+3の画像データを加算処理する例を示し、この画像データを第1〜4の加算器37,38,39,40で順次加算して、この合計値を圧縮データ39とするもので、上述した図3の命令1〜4が第1〜4加算器37,38,39,40の加算処理の実行に当たる。
【0068】
この加算処理は、画像データのデータレート(クロック)にして数クロックかかるため、サブタックに分割し画像データのフェーズをずらして加算することにより、1加算処理の実行時間を短くできる。
【0069】
図2に戻って、本発明を説明すると、先ず、(1) 図4に示すように複数の加算器37,38,39,40(図2の加算回路31〜33の各々の加算回路に相当する)を用いてパイプライン処理することにより、データを圧縮(加算)する。(2) 遅延回路30を用いて、1回の画像入力に対して、加算位置を一画素ずつずらした3組の演算をそれぞれ加算回路31〜33によって加算することで同時に行う。(3) 絵素の位置情報から作成された3組の圧縮(加算)データを使用し、絵素領域のみデータを絵素データ抽出システム36で抽出し、各絵素毎に分布する画像データの微小変化を強調する。
【0070】
この際、画像データ圧縮システム制御部35は、絵素位置情報に従い、絵素領域のみの積算を行うためデータ圧縮回路23のON/OFF制御を行う。
【0071】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、パイプライン処理と遅延回路により高速でデータが圧縮でき、カラーフィルタ生産ライン速度に合わせた検出が可能になる。また絵素と画素のずれ量を画素毎に求めているため、データの精度が向上し、各絵素に分布する画像データの微小変化が強調でき、検査精度があがるとともに絵素領域のみの演算処理が可能になり、処理時間とメモリが少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示し、検査のデータフローを説明する図である。
【図2】図1の要部の詳細図である。
【図3】本発明におけるパイプライン処理を説明する概念図である。
【図4】本発明において、パイプライン処理を適用したときのデータ圧縮処理を示す図である。
【図5】本発明において、絵素と画素の位置関係より絵素の輝度データを算出するための基本の説明図である。
【図6】先願の発明の検査システムにおける絵素とラインセンサの関係を説明する図である。
【図7】図6における絵素と画素のずれに基づく仮想データ算出を説明する図である。
【図8】先願の発明の検査システムにおける絵素の台形近似による輝度データの算出を説明する図である。
【図9】従来における。絵素とラインセンサの関係を示す図である。
【図10】カラーフィルタのCCDカメラの画素データを示す図である。
【符号の説明】
10 絵素
13 画素
20 ラインセンサ群
30 遅延回路
31,32,33 加算回路
Claims (2)
- 液晶用カラーフィルタの一方から光を当て他方に配置したラインセンサでこれを検出してカラーフィルタの色ムラを検出する液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システムにおいて、ラインセンサの各画素から順次出力される各画素データを遅延回路を通してパイプライン処理にて順次加算すると共に絵素に対応した画素データの画像圧縮データを3組作成し、他方、予め絵素毎に位置検出を行って各絵素の中心に対するずれ量を求め、求めたずれ量で3組の画像圧縮データを線形補間することにより、各絵素の輝度データを求めて色ムラを検出することを特徴とする液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システム。
- 画素データの加算サイズは、カラーフィルタの絵素とラインセンサの画素のサイズに応じて決定する請求項1記載の液晶用カラーフィルタ色ムラ検査システム。
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