JP5077887B2 - カラーフィルタ欠陥修正方法およびカラーフィルタ欠陥修正装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタ欠陥修正方法およびカラーフィルタ欠陥修正装置に関し、特に、修正処理の異常を検知するカラーフィルタ欠陥修正方法およびカラーフィルタ欠陥修正装置に関する。

液晶ディスプレイの構成部品であるカラーフィルタには、ブラックマトリックスと呼ばれる格子状のパターン（クロム、酸化クロムおよび樹脂等の材料）および着色領域（以下、カラーフィルタ領域とも称する）が形成される。ブラックマトリックスを形成する段階での欠陥には、カラーフィルタ領域（この段階では色なし）にまでブラックマトリックスがはみ出した黒欠陥と、ブラックマトリックスの一部が欠落した白欠陥とがある。また、着色後にも互いの色が混色した黒欠陥と、色抜けした白欠陥とがある。従来は、作業者がカメラ画像を見ながらレーザ光で黒欠陥を修正したり、インクで白欠陥を埋めたりして修正する方法が採用されている。

たとえば、特開２００７−２３３２９９号公報（特許文献１）には以下のようなカラーフィルタ欠陥修正方法が開示されている。すなわち、複数個の画素を有する絵素が複数個配置されるカラーフィルタの欠陥を修正するカラーフィルタ欠陥修正装置におけるカラーフィルタ欠陥修正方法であって、欠陥検出対象の画素の明るさと、欠陥検出対象の画素以外の画素の明るさとを比較し、比較結果に基づいて欠陥検出対象の画素の欠陥を検出するステップと、検出結果に基づいてカラーフィルタに対するレーザ光の照射およびインク塗布のうち少なくともいずれか一方を行なうステップとを含む。

また、特開２００８−０１５４７２号公報（特許文献２）には以下のようなカラーフィルタ欠陥修正方法が開示されている。すなわち、画素が配置されるカラーフィルタの欠陥を修正するカラーフィルタ欠陥修正装置におけるカラーフィルタ欠陥修正方法であって、画素の彩度に基づいて画素の欠陥を検出する画像処理ステップと、欠陥の検出された画素に対してレーザ光の照射およびインク塗布のうち少なくともいずれか一方の修正処理を行なう修正処理ステップとを含む。
特開２００７−２３３２９９号公報 特開２００８−０１５４７２号公報

特許文献１および特許文献２記載の方法では、修正後の画像検査においてインクの薄い部分を検出した場合およびインクが充填されなかった部分を検出した場合に修正異常と判断している。しかしながら、インク塗布修正の異常には、このようなインクの濃さの不良だけでなく、インクの劣化に伴うボタ落ち不良がある。カラーフィルタ欠陥修正装置の自動運転時においては、このボタ落ち不良を早期に検知して警報を発する必要がある。

ここで、ボタ落ちとは大量のインクが塗布されてしまう現象である。そして、容器内のインクが長時間放置されて粘度が上がり、塗布針に大量のインクが補充されてしまうことがこのボタ落ちの主な原因である。ボタ落ち不良では、塗布されたインクが所定の塗布径に対して数倍から数十倍の大きさを有し、その膜厚も数十μｍとなる。このため、透過光源の光も透過しにくいことから、特許文献１および特許文献２に記載の方法ではボタ落ち不良を検出することができず、修正正常と判断されてしまう場合がある。

それゆえに、本発明の目的は、修正処理の異常を正確に検知することが可能なカラーフィルタ欠陥修正方法およびカラーフィルタ欠陥修正装置を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるカラーフィルタ欠陥修正方法は、カラーフィルタにおける白欠陥を含む第１の領域の第１の反射画像を落射光源を用いて取得する第１のステップと、塗布針に付着したインクを白欠陥に塗布して白欠陥の修正処理を行なう第２のステップと、修正処理が行なわれた後の第１の領域の第２の反射画像を落射光源を用いて取得する第３のステップと、第１および第２の反射画像の明るさを比較し、比較結果に基づいて修正処理の異常を検知する第４のステップとを含む。修正処理が正常である場合は、インクが所定の塗布径で白欠陥を覆うように塗布される。第１の領域は所定の塗布径の円よりも大きい。修正処理の異常は、塗布針に所定量よりも大きな量のインクが付着したために、所定の塗布径よりも大きな塗布径でインクが塗布されたボタ落ち不良である。第４のステップにおいては、第１および第２の反射画像において明るさの変化量が所定の変化量以上である第２の領域を検出し、検出した第２の領域が所定の塗布径の円よりも大きい場合にボタ落ち不良が発生したと判断する。

より好ましくは、第４のステップにおいては、第２の領域の面積が所定の面積より大きい場合にボタ落ち不良が発生したと判断する。

より好ましくは、第４のステップにおいては、第２の領域の外接長方形の縦寸法と横寸法との和を算出し、算出した和の１／２が所定値より大きい場合にボタ落ち不良が発生したと判断する。

好ましくは、カラーフィルタ欠陥修正方法は、さらに、ボタ落ち不良を検知した場合には、カラーフィルタにおける新たな欠陥の修正処理を行なわず、警報を発する第５のステップを含む。

より好ましくは、カラーフィルタ欠陥修正方法は、さらに、第１および第２の反射画像を表示する第６のステップと、警報を発した後、作業者からの指示を受けて、カラーフィルタにおける新たな欠陥の修正処理を行なう第７のステップを含む。

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わるカラーフィルタ欠陥修正装置は、カラーフィルタにおける白欠陥を含む第１の領域の第１の反射画像を落射光源を用いて取得する画像処理部と、塗布針に付着したインクを白欠陥に塗布して白欠陥の修正処理を行なう修正処理部とを備え、画像処理部は、修正処理が行なわれた後の第１の領域の第２の反射画像を落射光源を用いて取得し、第１および第２の反射画像の明るさを比較し、比較結果に基づいて修正処理の異常を検知する。修正処理が正常である場合は、インクが所定の塗布径で白欠陥を覆うように塗布される。第１の領域は所定の塗布径の円よりも大きい。修正処理の異常は、塗布針に所定量よりも大きな量のインクが付着したために、所定の塗布径よりも大きな塗布径でインクが塗布されたボタ落ち不良である。画像処理部は、第１および第２の反射画像において明るさの変化量が所定の変化量以上である第２の領域を検出し、検出した第２の領域が所定の塗布径の円よりも大きい場合にボタ落ち不良が発生したと判断する。

本発明によれば、修正処理の異常を正確に検知することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［構成および基本動作］
図１は、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタ欠陥修正装置の構成を示す外観図である。

図１を参照して、カラーフィルタ欠陥修正装置１０１は、制御用コンピュータ（制御部）２と、画像処理部３と、対物レンズ４と、チャック台６と、レーザ照射部７と、インク塗布部９と、モニタ１０と、透過光源１１と、落射光源１２と、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）カメラ１３と、Ｘステージ２１と、Ｙステージ２２と、Ｚ軸ステージ２３とを備える。レーザ照射部７と、インク塗布部９とは、修正処理部５０を構成する。Ｘステージ２１、Ｙステージ２２およびＺ軸ステージ２３は、位置決め機構５１を構成する。

制御用コンピュータ２は、カラーフィルタ欠陥修正装置１０１全体の制御を行なう。すなわち、制御用コンピュータ２は、カラーフィルタ欠陥修正装置１０１に実装されている各ユニットを制御する。

ＣＣＤカメラ１３は、カラーフィルタを撮影する。透過光源１１および落射光源１２は、カラーフィルタに光を照射する。

制御用コンピュータ２は、透過光源１１および落射光源１２を制御して、欠陥を見やすい明るさに調整する。また、制御用コンピュータ２は、カラーフィルタに焦点を合わせるために、対物レンズ４のフォーカス調整を行なう。

画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１３が撮影した画像を取得する。画像処理部３は、取得した画像に基づいてカラーフィルタの欠陥箇所を検出する。モニタ１０は、画像処理部３が取得したカラーフィルタの画像を表示する。

位置決め機構５１は、カラーフィルタの位置を変更する。すなわち、Ｘステージ２１およびＹステージ２２は、カラーフィルタの水平方向の位置を変更する。Ｚ軸ステージ２３は、Ｘステージ２１およびＹステージ２２に対する修正処理部５０の高さを変更する。

チャック台６は、修正対象であるカラーフィルタ等が載せられて固定される台である。
レーザ照射部７は、図示しないスリットを介してカラーフィルタにレーザ光を照射する。インク塗布部９は、欠陥を修正するためのインクをカラーフィルタに塗布する。

また、制御用コンピュータ２は、画像処理部３の欠陥検出結果に基づいてＸステージ２１、Ｙステージ２２およびＺ軸ステージ２３を制御して、カラーフィルタに対するレーザ光の照射位置およびインクの塗布位置をそれぞれ決定する。

［動作］
次に、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタ欠陥修正方法、すなわち本発明の実施の形態に係るカラーフィルタ欠陥修正装置がカラーフィルタの修正処理を行ない、修正処理の異常を検知する際の動作について説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタ欠陥修正装置がカラーフィルタの修正処理を行ない、修正処理の異常を検知する際の動作手順を定めたフローチャートである。

ここでは、カラーフィルタがチャック台６に載せられており、カラーフィルタの傾き等の位置補正が完了していると仮定して説明する。

制御用コンピュータ２は、他の装置から欠陥情報をダウンロードする。より詳細には、制御用コンピュータ２は、検査データ、すなわちカラーフィルタにおける欠陥の座標値、カラーフィルタの面積値、カラーフィルタのサイズ種別（大、中、小など）および欠陥種別等のデータを、上位コンピュータから収集する（ステップＳ１）。

そして、制御用コンピュータ２は、位置決め機構５１を制御して、修正処理部５０がカラーフィルタの欠陥を修正できる位置にカラーフィルタを移動する（ステップＳ２）。また、制御用コンピュータ２は、透過光源１１および落射光源１２の明るさを調整し、対物レンズ４を所定の倍率に切り替える（ステップＳ３）。

次に、ＣＣＤカメラ１３は、検査対象であるカラーフィルタを撮影する（ステップＳ４）。

次に、画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１３が撮影した入力画像を取り込み（ステップＳ５）、カラーフィルタの欠陥箇所を検出する（ステップＳ６）。ここで、画像処理部３は、特許文献１または特許文献２に記載の欠陥検出方法を用いてもよいし、他の公知の画像処理手法を用いてもよい。

次に、制御用コンピュータ２は、画像処理部３の欠陥検出結果に基づいてセンタリングを行なう、すなわち欠陥の重心位置が入力画像の中心に位置するように位置決め機構５１を制御する（ステップＳ７）。なお、必ずしも欠陥の重心位置が入力画像の中心に位置する必要はなく、画像処理によって検出可能な欠陥上の部位が入力画像の中心に位置するように制御すればよい。

次に、ＣＣＤカメラ１３は、カラーフィルタにおける少なくとも検出された欠陥を含む領域Ａを撮影する。画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１３が撮影した入力画像（以下、修正前画像とも称する。）を取り込む（ステップＳ８）。

次に、修正処理部５０は、たとえば、カラーフィルタに対するレーザ光の照射を行なった後、カラーフィルタに対するインク塗布を行なう（ステップＳ９）。

次に、ＣＣＤカメラ１３は、カラーフィルタにおける修正処理が行なわれた後の領域Ａを撮影する。画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１３が撮影した入力画像（以下、修正後画像とも称する。）を取り込む（ステップＳ１０）。

次に、画像処理部３は、取得した修正処理前後の画像の明るさを比較し、比較結果に基づいて修正処理の異常を検知する（ステップＳ１１）。

そして、画像処理部３は、カラーフィルタの修正異常を検知した場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、修正処理を中断する、すなわち新たな欠陥の修正処理を行なわずに警報を発し（ステップＳ１２）、検知しなかった場合には次の欠陥の修正処理を行なう（ステップＳ１１でＮＯ）。ここで、画像処理部３は、作業者から停止指示が与えられるまで警報を鳴らし続ける（ステップＳ１３）。作業者は、警報を停止した後、モニタ１０に表示されている修正前画像および修正後画像をチェックして、修正が必要な場合は手動での修正を行ない、修正の必要がない場合は運転再開指示をカラーフィルタ欠陥修正装置１０１に与える。カラーフィルタ欠陥修正装置１０１は、この指示を受けて、修正処理の自動運転を再開する（ステップＳ１４でＹＥＳ）。また、作業者は、手動による修正が終了した後、運転再開指示をカラーフィルタ欠陥修正装置１０１に与える。

図３は、カラーフィルタにおける修正処理前の白欠陥を透過光源を用いて撮影した画像を示す図である。

図３を参照して、白欠陥ＷＡを覆うように描かれた点線の円ＣＩは、インクの塗布予定円を示している。

図４は、カラーフィルタにおけるインク塗布後の白欠陥箇所を透過光源を用いて撮影した画像を示す図である。

図４を参照して、インクが白欠陥ＷＡの隅々まで充填されなかったため、白欠陥ＷＢ１〜ＷＢ３が残ってしまっている。

図５は、図３に示す画像を２値化した画像を示す図である。
図５を参照して、図３に示す画像において明るい箇所が白で示されており、暗い箇所が黒で示されている。

図６は、図３に示す画像の明るさから図４に示す画像の明るさを引き算して２値化した画像を示す図である。

図６を参照して、明るさ変化の大きい箇所が白で示されており、小さい箇所が黒で示されている。

図７は、図５に示す画像と図６に示す画像との比較結果を示す図である。
図７を参照して、図５に示す画像と図６に示す画像とで明るさの一致しない箇所が白で示されており、一致している箇所が黒で示されている。

図５〜図７に示す画像は、画像処理部３が生成する。図４に示すような修正処理の異常を検知する場合には、修正処理前後におけるカラーフィルタの欠陥箇所の透過画像を取得すればよい。

すなわち、画像処理部３は、透過光源を用いてカラーフィルタの透過画像を取得する場合には、取得した修正前画像および修正後画像において、欠陥内部において修正処理前後で明るさが変化していない、すなわちカラーフィルタの欠陥箇所における修正処理前後の明るさの変化量が所定値以下である１箇所または複数箇所の領域を検出する。そして、画像処理部３は、検出した１箇所または複数箇所の領域の大きさに基づいて修正処理の異常を検知する。

たとえば、画像処理部３は、図７に示す画像における白の箇所の面積の総和を算出し、算出した白の面積の総和が所定値より大きい場合に修正異常と判定する。

なお、画像処理部３は、図７に示す画像における白の箇所の外接長方形の縦寸法と横寸法との和をそれぞれ算出し、そして、これらの和の１／２の平均値が所定値より大きい場合に異常と判断する構成であってもよい。

図８は、カラーフィルタにおける修正処理前の白欠陥を落射光源を用いて撮影した画像を示す図である。

図８を参照して、白欠陥ＷＡを覆うように描かれた点線の円ＣＩは、インクの塗布予定円を示している。

図９は、カラーフィルタにおけるインク塗布後の白欠陥箇所を落射光源を用いて撮影した画像を示す図である。

図９を参照して、インクがボタ落ちしたため、円ＣＩより大幅に大きい領域にインクが厚く塗布されてしまっている。

図１０は、図８に示す画像の明るさから図９に示す画像の明るさを引き算して２値化した画像を示す図である。

図１０を参照して、明るさ変化の大きい箇所が白で示されており、小さい箇所が黒で示されている。

図１０に示す画像は、画像処理部３が生成する。図９に示すような修正処理の異常を検知する場合には、修正処理前後において、円ＣＩを含み、かつ円ＣＩより大きい領域の反射画像を取得すればよい。

すなわち、画像処理部３は、落射光源を用いてカラーフィルタの反射画像を取得する場合には、取得した修正前画像および修正後画像において、修正処理前後の明るさが一致しない、たとえば修正処理前後の明るさの変化量が所定値以上である１箇所または複数箇所の領域を検出する。そして、画像処理部３は、検出した１箇所または複数箇所の領域の大きさに基づいて修正処理の異常を検知する。

たとえば、画像処理部３は、図１０に示す画像における白の箇所の面積の総和を算出し、算出した白の面積の総和が所定値より大きい場合に修正異常と判定する。

なお、画像処理部３は、図１０に示す画像における白の箇所の外接長方形の縦寸法と横寸法との和をそれぞれ算出し、そして、これらの和の１／２が円ＣＩの直径より所定値以上大きい場合に異常と判断する構成であってもよい。

ところで、特許文献１および特許文献２に記載の方法では、ボタ落ち不良を検出することができず、修正正常と判断されてしまう場合がある。しかしながら、本発明の実施の形態に係るカラーフィルタ欠陥修正方法およびカラーフィルタ欠陥修正装置では、カラーフィルタにおける検出された欠陥を少なくとも含む領域の画像を取得する。そして、検出されたカラーフィルタの欠陥の修正処理を行ない、その後、上記領域の画像を取得する。そして、修正前画像および修正後画像の明るさを比較し、比較結果に基づいて修正処理の異常を検知する。このような構成により、インク塗布領域が不足した場合、およびボタ落ちの場合の両方を正確に検知することができる。

また、修正作業の異常を画像処理によって検知できるため、修正作業を自動化することができる。また、修正作業の異常を早期に検知できるため、インク交換などの対策を早期に講じることができることから、修正作業を効率的に進めることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係るカラーフィルタ欠陥修正装置の構成を示す外観図である。 本発明の実施の形態に係るカラーフィルタ欠陥修正装置がカラーフィルタの修正処理を行ない、修正処理の異常を検知する際の動作手順を定めたフローチャートである。 カラーフィルタにおける修正処理前の白欠陥を透過光源を用いて撮影した画像を示す図である。 カラーフィルタにおけるインク塗布後の白欠陥箇所を透過光源を用いて撮影した画像を示す図である。 図３に示す画像を２値化した画像を示す図である。 図３に示す画像の明るさから図４に示す画像の明るさを引き算して２値化した画像を示す図である。 図５に示す画像と図６に示す画像との比較結果を示す図である。 カラーフィルタにおける修正処理前の白欠陥を落射光源を用いて撮影した画像を示す図である。 カラーフィルタにおけるインク塗布後の白欠陥箇所を落射光源を用いて撮影した画像を示す図である。 図８に示す画像の明るさから図９に示す画像の明るさを引き算して２値化した画像を示す図である。

符号の説明

２ 制御用コンピュータ（制御部）、３ 画像処理部、４ 対物レンズ、６ チャック台、７ レーザ照射部、９ インク塗布部、１０ モニタ、１１ 透過光源、１２ 落射光源、１３ ＣＣＤカメラ、２１ Ｘステージ、２２ Ｙステージ、２３ Ｚ軸ステージ、５０ 修正処理部、５１ 位置決め機構、１０１ カラーフィルタ欠陥修正装置。

Claims (6)

1. カラーフィルタにおける白欠陥を含む第１の領域の第１の反射画像を落射光源を用いて取得する第１のステップと、
   塗布針に付着したインクを前記白欠陥に塗布して前記白欠陥の修正処理を行なう第２のステップと、
   前記修正処理が行なわれた後の前記第１の領域の第２の反射画像を前記落射光源を用いて取得する第３のステップと、
   前記第１および第２の反射画像の明るさを比較し、比較結果に基づいて前記修正処理の異常を検知する第４のステップとを含み、
   前記修正処理が正常である場合は、前記インクが所定の塗布径で前記白欠陥を覆うように塗布され、
   前記第１の領域は前記所定の塗布径の円よりも大きく、
   前記修正処理の異常は、前記塗布針に所定量よりも大きな量の前記インクが付着したために、前記所定の塗布径よりも大きな塗布径で前記インクが塗布されたボタ落ち不良であり、
   前記第４のステップにおいては、前記第１および第２の反射画像において明るさの変化量が所定の変化量以上である第２の領域を検出し、前記検出した第２の領域が前記所定の塗布径の円よりも大きい場合に前記ボタ落ち不良が発生したと判断するカラーフィルタ欠陥修正方法。
2. 前記第４のステップにおいては、前記第２の領域の面積が所定の面積より大きい場合に前記ボタ落ち不良が発生したと判断する請求項１に記載のカラーフィルタ欠陥修正方法。
3. 前記第４のステップにおいては、前記第２の領域の外接長方形の縦寸法と横寸法との和を算出し、前記算出した和の１／２が所定値より大きい場合に前記ボタ落ち不良が発生したと判断する請求項１に記載のカラーフィルタ欠陥修正方法。
4. 前記カラーフィルタ欠陥修正方法は、さらに、
   前記ボタ落ち不良を検知した場合には、前記カラーフィルタにおける新たな欠陥の修正処理を行なわず、警報を発する第５のステップを含む請求項１に記載のカラーフィルタ欠陥修正方法。
5. 前記カラーフィルタ欠陥修正方法は、さらに、
   前記第１および第２の反射画像を表示する第６のステップと、
   前記警報を発した後、作業者からの指示を受けて、前記カラーフィルタにおける新たな欠陥の修正処理を行なう第７のステップを含む請求項４に記載のカラーフィルタ欠陥修正方法。
6. カラーフィルタにおける白欠陥を含む第１の領域の第１の反射画像を落射光源を用いて取得する画像処理部と、
   塗布針に付着したインクを前記白欠陥に塗布して前記白欠陥の修正処理を行なう修正処理部とを備え、
   前記画像処理部は、前記修正処理が行なわれた後の前記第１の領域の第２の反射画像を前記落射光源を用いて取得し、前記第１および第２の反射画像の明るさを比較し、比較結果に基づいて前記修正処理の異常を検知し、
   前記修正処理が正常である場合は、前記インクが所定の塗布径で前記白欠陥を覆うように塗布され、
   前記第１の領域は前記所定の塗布径の円よりも大きく、
   前記修正処理の異常は、前記塗布針に所定量よりも大きな量の前記インクが付着したために、前記所定の塗布径よりも大きな塗布径で前記インクが塗布されたボタ落ち不良であり、
   前記画像処理部は、前記第１および第２の反射画像において明るさの変化量が所定の変化量以上である第２の領域を検出し、前記検出した第２の領域が前記所定の塗布径の円よりも大きい場合に前記ボタ落ち不良が発生したと判断するカラーフィルタ欠陥修正装置。