JP4743395B2 - ピッチムラ検査方法およびピッチムラ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、前記ストライプのピッチムラを検査する検査方法、検査装置に関し、特に、前記基板が、ＢＭをその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査する検査方法、検査装置に関する。

従来より、ＢＭ（ブラックスマトリクスのこと）をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板においては、カラーフィルタに発生するムラ（白ムラや黒ムラ）の一因として、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラがある。（図５参照）
図５（ａ）は１枚のカラーフィルタ形成用基板１８０に、単位のカラーフィルタ形成用基板を４面付けにして配したもので、各面付け部１８１には、カラーフィルタのフィルタ領域全面にわたり、各着色層を境するブラックマトリクス（以下ＢＭとも言う）１８５が形成されている。
そして、図５（ｂ）、図５（ｃ）は図５（ａ）の一部の拡大図である。
正常な場合、図５（ｃ）に示すように、スロット１８０Ｓの長手方向、短手方向にそれぞれ、ストライプが格子状に所定のピッチで規則的に配置されている。
しかし、本来、図５（ｃ）に示すようになるべきものが、図５（ｂ）に示すように、局部的にストライプ１８６がピッチ不良を起こし、これが、ピッチムラとして検出されることがある。
尚、ここでは、ストライプが所定のピッチで規則的に配置されている場合のことをストライプが格子状、あるいはグレーティング状であると言う。
このようなＢＭのストライプ１８６のピッチムラは、ＢＭを露光機内の原版に異物が付着することにより発生すると考えられている。
従来、このような、カラーフィルタ用基板のピッチムラの検出方法としては、人による反射光による目視検査が採られていた。
この方法は、白色光下で、人が対象とするカラーフィルタ用基板を適当に動かして、ムラの有無を判断するもので、ピッチムラの部分は虹色がゆがんで見える。
このようなＢＭは、図５（ｃ）に示すスロット１８０Ｓの長手方向（点線矢印方向）のストライプ１８６を格子状とした回折格子とも見なせる。
ＢＭのスロット１８０Ｓの長手方向（点線矢印方向）のストライプ１８６のピッチムラは、図６（ａ）や図６（ｂ）に示すように、ＢＭの長手方向と直角の方向、斜め上から平行光を照射することにより、目視で確認することが可能である。
図６（ｂ）は、図６（ａ）における、スロットの長手方向に直交する方向の、一断面を示したものである。
ＢＭのスロット１８０Ｓの長手方向（点線矢印方向）のストライプのピッチの微小な変化により、回折光の発生が、基板の面内で変化する。
この回折光は、目視では虹色に見え、ピッチムラの部分は虹色がゆがんで見える。
尚、ＢＭには、スロット１８０Ｓの短手方向のストライプ１８７も格子状に配列されて回折格子を形成しているが（図５（ｃ）参照）、長手方向（点線矢印方向）のストライプ１８６の回折格子に比べピッチが大きく、また、長手方向には同じ着色層を配するため、このストライプ１８７により形成される回折格子の影響は、ストライプ１８６により形成される回折格子に比べ、そのピッチムラの影響は無視できる程度のものであり、以下、ここでは、ＢＭのピッチムラと言えば、ＢＭの長手方向（点線矢印方向）のストライプ１８６により形成される回折格子のピッチムラを意味する。

尚、従来のムラの検査方法として、例えば、特開平５−１０７２７号公報（特許文献１）には、透明基板に被膜した薄膜の厚さの均一性を、透過光照明による透過光の光強度分布を測定することにより検出する方法が開示されている。
また、特開平１０−３８７５３号公報（特許文献２）には、透明膜の厚みムラ検査を高い信頼性で行うことができる検査方法を提供することを目的とし、透明膜に単色光光源から所定の入射角で検査光として単色光を照射して、その表面および裏面で反射された反射光の干渉光を検出し、所定量異常の光強度変化を生じさせて、検査する方法が開示されている。
特開平５−１０７２７号公報 特開平１０−３８７５３号公報 上記の従来のムラ検査方法は、膜厚の均一性、厚みムラを測定するもので、ＢＭをその一面に配設した、カラーフィルタ用基板の、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを、その検査対象とするものでもない。

近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤとも言う）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＤＰとも言う）においては、益々、表示品質の向上からその高精細化が求められ、また大型化も求められている中、これらに用いられるカラーフィルタ用基板においては、上記のように、ＢＭをその一面に配設したものが用いられるが、ＢＭのピッチムラの良否を精度良く、自動で検出できる検査方法が求められていた。
本発明はこれに対応するもので、ストライプ状のＢＭをその一面に格子状に配設したカラーフィルタ用基板の、ＢＭのピッチムラの良否を精度良く、自動で検出できる検査方法、検査装置を提供する。

本発明のピッチムラ検査方法は、格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、前記ストライプのピッチムラを検査する検査方法であって、前記基板を、そのストライプの長手方向に対して直交する方向に、搬送させながら、且つ、ストライプの長手方向に対して直角方向に、照明光を白色光とした反射照明手段の照射方向とカラーラインセンサからなる撮像部の撮像方向を一致させており、反射照明手段により前記基板のストライプからの回折光の画像を撮像部にて撮影し、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することを特徴とするものである。
そして、上記のピッチムラ検査方法であって、前記基板が、ＢＭ（ブラックマトリクス）をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのピッチムラ検査方法であって、回折光の画像として、１次回折光の画像を検査に使用することを特徴とするものである。
尚、先にも述べたが、ここでは、ストライプが所定のピッチで規則的に配置されている場合のことをストライプが格子状、グレーティング状であると言う。

本発明のピッチムラ検査装置は、格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、前記ストライプのピッチムラを検査する検査装置であって、前記基板を反射照明する反射照明手段と、前記反射照明手段により照明された前記基板のストライプからの回折光の画像を撮影するラインセンサからなる撮像部と、少なくとも撮影する際には、前記基板を、そのストライプの長手方向に対して直交する方向に、搬送させる搬送部とを、備え、且つ、ストライプの長手方向に対して直角方向に、照明光を白色光とした反射照明手段の照射方向とカラーラインセンサからなる撮像部の撮像方向を一致させており、反射照明手段により前記基板のストライプからの回折光の画像を撮像部にて撮影し、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するものであることを特徴とするものである。
そして、上記のピッチムラ検査装置であって、前記搬送部の撮影箇所の前段に、あるいは撮影箇所の前段と後段に、前記格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板の方向を変えるための回転を行う基板回転部を備えていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのピッチムラ検査装置であって、前記基板が、ＢＭ（ブラックマトリクス）をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのピッチムラ検査装置であって、回折光の画像として、１次回折光の画像を検査に使用するものであることを特徴とするものである。

（作用）
本発明のピッチムラ検査方法は、このような構成にすることにより、格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するから、回折光の波長の変化を感度良く判別することができ、精度の良い検査を可能とし、前記ストライプのピッチムラの良否を精度良く、自動検出できる検査方法の提供を可能としている。
具体的には、基板を、そのストライプの長手方向に対して直交する方向に、搬送させながら、且つ、ストライプの長手方向に対して直角方向に、照明光を白色光とした反射照明の照射方向とカラーラインセンサからなる撮像部の撮像方向を一致させ、反射照明による前記基板のストライプからの回折光の画像を撮像部にて撮影し、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することにより、これを達成している。
特に、前記基板が、ＢＭをその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものである請求項２の発明の形態の場合には、有効である。
また、回折光の画像として、１次回折光の画像を検査に使用する請求項３の発明の形態とすることにより、回折強度を大きいものとし、ピッチの変化に対しての波長の変化を大きいものとしている。

本発明のピッチムラ検査装置は、このような構成にすることにより、格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するから、回折光の波長の変化を感度良く判別することができ、精度の良い検査を可能とし、前記ストライプのピッチムラの良否を精度良く、自動検出できる検査装置の提供を可能としている。
特に、基板が、ＢＭをその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを自動で検査することができる検査装置の提供を可能としている。

本発明は、上記のように、格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するから、回折光の波長の変化を感度良く判別することができ、精度の良い検査を可能とし、前記ストライプのピッチムラの良否を精度良く、自動検出できる検査方法、検査装置の提供を可能としている。

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は２面付けのＢＭ形成基板の場合における本発明のピッチムラ検査方法の実施の形態の１例を説明するための概略図で、図１（ｂ）は図１（ａ）における、スロットの長手方向に直交する方向の、一断面を示した図で、図２は本発明のピッチムラ検査装置の実施の形態の１例の装置の各部を機能的に示したブロック図で、図３は図１（ａ）における回転基板部の基板の方向が異なる状態を示した図で、図４は４面付けのＢＭ形成基板の場合における本発明のピッチムラ検査方法の実施の形態の１例を説明するための概略図である。
尚、図１（ａ）、図３、図４において直線矢印は２面付けのＢＭ形成基板を搬送する向きを示し、曲線矢印は基板回転部の回転方向を示し、点線矢印はＢＭのスロットの長手方向を示している。
また、図１（ａ）における基板回転部１４０の基板は基板回転部１４０へ搬入直後の状態で、基板回転部１４１の基板は基板回転部１４１から搬出直前の状態であり、図３、図４における基板回転部１４０の基板は基板回転部１４０から搬出直前の状態で、基板回転部１４１の基板は基板回転部１４１へ搬入直後の状態である。
また、図１（ａ）、図２に示す装置は、本発明のピッチ測定装置の実施の形態の１例で、以下の説明を以って、本発明のピッチムラ測定装置の実施の形態の１例に代える。
図１〜図４中、１１０は搬送部、１２０は照明手段、１２１は照明部、１２２は光ファイバー、１２３はランプハウス、１３０は撮像手段、１４０、１４１は基板回転部、１６０は制御部、１７０は処理部（サーバーとも言う）、１８０はＢＭ形成基板（カラーフィルタ用基板とも言う）、１８０Ｓはスロット部、１８１は単位の面付け部、１８５はＢＭ（ブラックマトリクスとも言う）、１８６は（スロットの長手方向の）ストライプ、１８７は（スロットの短手方向の）ストライプ、１９０は照射光、１９５は回折光である。

はじめに、本発明のピッチムラ検査方法の実施の形態の１例を図１に基づいて説明する。
本例のピッチムラ検査方法は、ＢＭをその一面に２面付け状態で配設した、ＢＭ形成基板（カラーフィルタ用基板）１８０における、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するもので、図１（ａ）に示すように、ＢＭ形成基板１８０を、そのストライプの長手方向に対して直交する方向、直線矢印の向きに搬送しながら、該ＢＭ形成基板１８０のＢＭのストライプの長手方向に対して直角方向に、照明光を白色光とする反射照明手段１２０の照明部１２１による照射方向と、カラーラインセンサからなる撮像部１３０の撮像方向とを一致させ、反射照明によるＢＭ形成基板１８０のスロット長手方向のストライプ（図５の１８６に相当）からの回折光の画像を撮像部１３０にて撮影し、回折光の画像の色変化程度から、ストライプのピッチムラの程度を検出する画像処理を行い、ピッチムラ良否を判定するものである。
本例のピッチムラ検査方法を実施するための、図１（ａ）に示すピッチムラ検査装置は、機能的には、図２ に示すブロック図のようになる。
各部は制御部１６０の管理下で、制御されて動作する。
本例では、図１ では明示していないが、制御部１６０により搬送部１１０も他の各部と関連つけて制御されている。
本例では、回折光としては、回折光強度が強く、かつピッチの変化に対して回折光波長の変化が大きい１次回折光を検査に使用している。

各部について、簡単に説明しておく。
反射照明手段１２０は、照明部１２１、光ファイバー１２２、ランプハウス１２３等から成り、照明光を白色光とし、ＢＭ形成基板１８０のＢＭのストライプの長手方向と直角方向に、照射される。
撮像部１３０は、カラーラインセンサ、駆動部等から成り、ＢＭのスロット長手方向のストライプ（図５の１８６に相当）からなるグレーティングの回折光の画像を撮影する。 搬送部１１０は、ＢＭ形成基板１８０の向きを、上記の撮影状態になるように揃えて、例えば、ＰＬＣ（プログラマブル、ロジック、コントローラ）にて制御しながらコロコンベア等にて搬送するもので、撮影箇所の前段に基板回転部１４０、撮影箇所の後段に基板回転部１４１を設けている。
図１（ａ）の基板回転部１４０にＢＭ形成基板１８０の向き状態を示すように、基板回転部１４０に搬入された直後は、撮影する際とは直交する方向にあるが、基板回転部１４０にて回転され、図３の基板回転部１４０に示すように、撮影する際と同じ方向に調整される。
また、図３の基板回転部１４１にＢＭ形成基板１８０の向き状態を示すように、基板回転部１４１に搬入された直後は、撮影する際と同じ方向にあるが、基板回転部１４１にて回転され、図１（ａ）の基板回転部１４１に示すように、撮影する際とは直交する方向に調整され、更に後段に搬送される。
処理部１７０は、制御部の管理下で、カラーラインセンサからの光強度をＲＧＢの色に対応してデジタルデータとして入力した、画像データから、画像処理を施すことにより、回折光の各カラー毎の変化度合のバラツキを得て、これから、所定のしきい値からはずれた場合のものを、ピッチムラ有として検出するものである。
回折光の各カラー毎の変化度合のバラツキは、例えば、隣接するストライプ毎に、あるいは、ストライプピッチの所定倍数毎に、差分をとることにより、得ることができる。
ここでは、撮像時の搬送方向とラインセンサ副走査方向とを一致させている。
尚、ノイズ等の影響を少なくするために、多数回の撮影の平均をその処理対象の画像データとしても良い。

本例は、２面付けのＢＭ形成基板を検査対象とするものであるが、これに限定されない、例えば、図４に示すように、４面付けのＢＭ形成基板を検査対象としても良いが、この場合も、基本的には、２面付けの場合と同じで、ＢＭ形成基板１８０を、そのストライプの長手方向に対して直交する方向、直線矢印の向きに搬送しながら、該ＢＭ形成基板１８０のＢＭのストライプの長手方向に対して直角方向に、反射照明手段１２０の照明部１２１による照射方向と、撮像部１３０の撮像方向とを一致させ、反射照明によるＢＭ形成基板１８０のスロット長手方向のストライプ（図５の１８６に相当）からの回折光の画像を撮像部１３０にて撮影する。
基板回転部１４０、１４１は、このような撮影状態になるように、ＢＭ形成基板１８０を必要に応じて回転しその方向を変化させる。
ここでは、他の各部は、図１に示すものと同じとする。

本例は、カラーラインセンサを用い、白色光の照明光の回折光の画像を撮影し、回折光のカラーの変化度合のバラツキを得て、検査するものであるが、これに限定されない。
例えば、モノクロラインセンサを用い、単色光の照明光の回折光の画像を撮影し、回折光の光強度の変化度合のバラツキを得て、検査しても良い。
画像処理については、基本的に同じである。
単色光のスペクトル幅は検査可能な程度に幅があるものが良い、水銀ランプの輝線のように狭すぎるとピッチムラとはならない程度の少しのピッチの変化でも撮像画像の輝度が急激に変化するため検査には好ましくない。
また、撮像部により得られた濃淡画像の輝度の高い部分を正常部とし、輝度がある基準より低い部分を欠陥部とすることにより、検査が可能となる。
単色光が回折効率のピーク波長であり、かつ撮像部と検査対象物がなす角度がもっとも単色光を効率よく撮像できる値である。

尚、ラインセンサに代え、エリアセンサを用いた場合、あおりレンズを使用しない限りは真上以外は撮像不可である。
また、エリアセンサの場合、撮像素子長がラインセンサと比べて短いため、基板の大型化が進むカラーフィルター向け検査機には不適である。
また、上記において、回折効率のピーク波長および撮像部と検査対象物がなす角度はブレーズ回折格子やホログラフィック回折格子のように設計されたものであれば理論的に求まるが、ＢＭを回折格子とみなす際の物理的モデルは不明であるため、現実的には分光器を使用し、実験的に決定する。
さらに、回折効率のピーク波長を検査に使用することにより、検査光量をアップすることができる。
回折光は正反射光や散乱光と比較して微弱であるため、検査光量のアップ効果は正反射光や散乱光の検査と比較して大きい。

図１（ａ）は２面付けのＢＭ形成基板の場合における本発明のピッチムラ検査方法の実施の形態の１例を説明するための概略図で、図１（ｂ）は図１（ａ）における、スロットの長手方向に直交する方向の、一断面を示した図である。 本発明のピッチムラ検査装置の実施の形態の１例の装置の各部を機能的に示したブロック図である。 図１（ａ）における回転基板部の基板の方向が異なる状態を示した図である。 ４面付けのＢＭ形成基板の場合における本発明のピッチムラ検査方法の実施の形態の１例を説明するための概略図である。 カラーフィルタ形成用基板におけるＢＭの配列、向きと、そのピッチムラを説明するための図である。 回折光の画像撮像における、照射光の方向と回折光の方向を説明するための図である。

符号の説明

１１０ 搬送部
１２０ 照明手段
１２１ 照明部
１２２ 光ファイバー
１２３ ランプハウス
１３０ 撮像手段
１４０、１４１ 基板回転部
１６０ 制御部
１７０ 処理部（サーバーとも言う）
１８０ ＢＭ形成基板（カラーフィルタ用基板とも言う）
１８０Ｓ スロット部
１８１ 単位の面付け部
１８５ ＢＭ（ブラックマトリクスとも言う）
１８６ （スロットの長手方向の）ストライプ
１８７ （スロットの短手方向の）ストライプ
１９０ 照射光
１９５ 回折光

Claims (7)

1. 格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、前記ストライプのピッチムラを検査する検査方法であって、前記基板を、そのストライプの長手方向に対して直交する方向に、搬送させながら、且つ、ストライプの長手方向に対して直角方向に、照明光を白色光とした反射照明の照射方向とカラーラインセンサからなる撮像部の撮像方向を一致させ、反射照明による前記基板のストライプからの回折光の画像を撮像部にて撮影し、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定することを特徴とするピッチムラ検査方法。
2. 請求項１に記載のピッチムラ検査方法であって、前記基板が、ＢＭ（ブラックマトリクス）をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものであることを特徴とするピッチムラ検査方法。
3. 請求項１または２のいずれか１項に記載のピッチムラ検査方法であって、回折光の画像として、１次回折光の画像を検査に使用することを特徴とするピッチムラ検査方法。
4. 格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板における、前記ストライプのピッチムラを検査する検査装置であって、前記基板を反射照明する反射照明手段と、前記反射照明手段により照明された前記基板のストライプからの回折光の画像を撮影するラインセンサからなる撮像部と、少なくとも撮影する際には、前記基板を、そのストライプの長手方向に対して直交する方向に、搬送させる搬送部とを、備え、且つ、ストライプの長手方向に対して直角方向に、照明光を白色光とした反射照明手段の照射方向とカラーラインセンサからなる撮像部の撮像方向を一致させており、反射照明手段により前記基板のストライプからの回折光の画像を撮像部にて撮影し、回折光の画像の色変化度合から、ストライプのピッチムラの程度を検出し、良否を判定するものであることを特徴とするピッチムラ検査装置。
5. 請求項４に記載のピッチムラ検査装置であって、前記搬送部の撮影箇所の前段に、あるいは撮影箇所の前段と後段に、前記格子状に直線状のストライプがその一面に形成された基板の方向を変えるための回転を行う基板回転部を備えていることを特徴とするピッチムラ検査装置。
6. 請求項４または５に記載のピッチムラ検査装置であって、前記基板が、ＢＭ（ブラックスマトリクス）をその一面に配設した、カラーフィルタ用基板で、ＢＭのスロットの長手方向のストライプのピッチムラを検査するものであることを特徴とするピッチムラ検査装置。
7. 請求項４ないし６のいずれか１項に記載のピッチムラ検査装置であって、回折光の画像として、１次回折光の画像を検査に使用するものであることを特徴とするピッチムラ検査装置。

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