JP5152606B2 - 液晶アレイ検査装置および液晶アレイ検査装置の信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶基板上を撮像して得られる撮像画像を用いて液晶アレイを検査する液晶アレイ検査装置に関し、特に、欠陥検出に好適な検出強度のデータ処理に関する。

液晶アレイ検査装置において、液晶基板上を撮像して得られる撮像画像として、光学的に撮像して得られる光学撮像画像、あるいは、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを基板上で二次元的に走査して得られる走査画像を用いることができる。

ＴＦＴディスプレイ装置に用いるＴＦＴアレイ基板の製造工程では、製造されたＴＦＴアレイ基板が正しく駆動するかの検査が行われるが、このＴＦＴアレイ基板検査では、荷電粒子ビームとして例えば電子ビームを用いて、ＴＦＴアレイ基板を走査することで走査画像を取得し、この走査画像に基づいて検査を行っている（特許文献１，２）。

例えば、検査対象の液晶基板のアレイに検査信号を印加し、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを基板上で二次元的に走査し、ビーム走査で得られる走査画像に基づいて基板検査を行うアレイ検査装置が知られている。アレイ検査では、電子線の照射によって放出される二次電子をフォトマルチプライヤなどによってアナログ信号に変換して検出し、この検出信号の信号強度に基づいてアレイ欠陥を判定している。

検出強度によるアレイ検査では、検出強度を例えば２５６段階の階調で表すことによってノーマライズしている。検出強度を階調表示するには、基準となる信号強度が必要となる。信号強度の基準となるベース値として、信号強度が異なる二つの値が用いられる。

例えば、検査信号を印加した際の電圧に基づいて、信号強度の低い値と信号強度の高い値をそれぞれ基準値および正常値とし、基準値を強度０とし正常値を強度１００として階調の信号レベルのベース値を定める。

基準値としては、例えば、基板を構成するフレームから得られる信号強度を零電位から得られる検出強度として用いることが知られている（特許文献３参照）。

また、基板のピクセルに異なる電圧の検査信号を印加し、この電圧印加によって二つの信号強度を求めた基準値および正常値を求めてベース値とすることも行われている。

一般に、二次電子の検出強度には走査に伴う変動分（ゆらぎ）が含まれている。そのため、一パネルについて一つのベース値を用いて階調を設定した場合には、階調値は検出強度に含まれる変動分に対応することができないため、検出強度のゆらぎに伴って階調値が変動し、ピクセルの電位が同じであっても異なる階調値となるという問題が生じる。

そこで、従来、正常値について、対象となるピクセル毎にベース値を動的に算出することによって、検出強度のゆらぎに伴う階調値の変動を抑制することが行われている。この正常値のベース値の動的算出は、対象ピクセルの近傍にある複数のピクセルについて検出強度を取得し、これらに複数の検出強度を用いてメディアン処理によって中央値の検出強度を求め、この検出強度を対象ピクセルのベース値として定めることで行われている。

特開２００４−２７１５１６号公報 特開２００４−３０９４８８号公報 特開２００５−３２１３０８号公報（段落００４５）

検出強度のゆらぎによる変動を抑制するために、対象ピクセルの正常値をメディアン処理によって算出する場合に、欠陥の種類によって欠陥検出が困難となるという問題がある。

例えば、対象ピクセルの近傍に大きな欠陥がある場合には、対象ピクセルの検出強度が正常値を有する場合であっても、メディアン処理によって欠陥ピクセルの検出強度が対象ピクセルの検出強度として算出される場合があり、対象ピクセルに対して誤った検出強度が設定されるという問題が生じる。

図１３は、従来の正常ピクセルの検出強度の算出を説明するための図である。図１３（ａ）は、対象ピクセルＰsu、近傍ピクセルＰne、正常ピクセルＰno、欠陥ピクセルＰdeの関係を説明するための図であり、図１３（ｂ）はメディアン処理を説明するための図である。

図１３（ａ）では、近傍ピクセルＰneとして対象ピクセルＰsuの周囲に８個のピクセルを設定した場合を示している。近傍ピクセルＰneの内の５個は欠陥ピクセルであり、残り４個が正常ピクセルとする。図１３（ａ）では欠陥ピクセルを斜線を施したピクセルで示している。図１３（ａ）の対象ピクセルＰsuの検出強度を“ｅ”で表し、周囲の８個の近傍ピクセルＰneの検出強度の内、正常ピクセルＰnoの検出強度を“ｆ”、“ｈ”、“ｉ”で表し、欠陥ピクセルＰdeの検出強度を“ａ”、“ｂ”、“ｃ” 、“ｄ”、“ｇ”で表している。

図１３（ａ）に示す例のように、大きな欠陥がある場合にはメディアン処理によって誤った検出強度が算出される場合がある。図１３（ｂ）はメディアン処理の一例を示している。各ピクセルの検出強度を正の順番で並べて中央値を求めた場合には、欠陥ピクセルＰdeの検出強度ｇが対象ピクセルＰsuの検出強度として算出されることになる。なお、ここでは、欠陥ピクセルの検出強度は正常ピクセルの検出強度よりも大であるとしている。

図１４は、検出強度が誤算出されることによる欠陥の検出失敗および誤検出を説明するための図である。

図１４（ａ）において、“100”は欠陥が無い時の検出強度を示し、“200”は欠陥がある時の検出強度を示している。対象ピクセルＰsuの近傍ピクセルの検出強度が“100”である場合には、メディアン処理によって対象ピクセルＰsuの検出強度として強度“100”が正常値として算出される。一方、対象ピクセルＰsuの近傍ピクセルの検出強度として強度“200”が多くある場合には、メディアン処理によって対象ピクセルＰsuの検出強度として強度“200”が正常値として算出される。図１４（ｂ）は算出された正常値を示しており、Ａ，Ｂで示したピクセルの検出強度として欠陥値（強度200）が正常値として算出されている。

図１４（ｃ）は一ライン上の対象ピクセルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの検出強度を示し、図１４（ｄ）はピクセルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに算出された正常値（強度100）を示している。各ピクセルの検出強度は、正常値（強度100）と基準値（強度0）を基にして階調が設定され、階調表示された値によって欠陥判定が行われる。図１４（ｅ）はピクセルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの階調値を表している。ピクセルＡは検出強度200が正常値として設定されているため、欠陥値（強度200）でありながら欠陥として判定されず欠陥検出は失敗となる。また、ピクセルＢは検出強度200が正常値として設定されているため、正常値（強度100）でありながら欠陥として判定され誤検出となる。

上記したように、従来のように、対象ピクセルの近傍にあるピクセルの検出強度をメディアン処理によって正常値を算出する処理では、欠陥検出を正しく行うことができないという問題が生じる。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、階調を定める正常値の算出において、検出強度に含まれるゆらぎによる変動を抑制すると共に、近傍ピクセルの欠陥強度が正常値に与える影響を低減し、検出強度から適正な正常値を算出することを目的とする。

本発明は、ピクセルの検出強度によるアレイの欠陥判定において、検出強度を標準化して表す階調を適正に設定するものであり、この階調の設定に用いる検出強度の正常値の算出において、近傍ピクセルの欠陥強度から受ける影響を低減するものである。ここで、正常値は、アレイが駆動されてピクセルに所定電圧が印加されたときに正常なピクセルから検出される検出強度の検出レベルである。

本発明は、正常値を算出する際に近傍ピクセルの欠陥強度から受ける影響を低減するために、各ピクセルについて、その検出強度がパネルで想定されるレベル範囲にあるときは近傍ピクセルの検出強度を用いてそのピクセルの正常値を算出し、一方、その検出強度がパネルで想定されるレベル範囲から外れている場合には、近傍ピクセルの欠陥強度の影響を避けるために、そのピクセルにおける正常値の算出を行わずに、隣接のピクセルで設定した正常値をそのピクセルの正常値として設定する。検出強度がパネルで想定されるレベル範囲であるか否かは、パネルの標準偏差を用いて判定する。

本発明は、液晶アレイ検査装置の信号処理方法の態様と液晶アレイ検査装置の態様を含む。

本発明の液晶アレイ検査装置の信号処理方法の態様は、液晶基板に所定電圧の検査信号を印加してアレイを駆動し、液晶基板に電子線を照射して得られる二次電子を検出し、二次電子の検出強度に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査装置の信号処理方法である。

信号処理は、階調設定工程、階調値算出工程、欠陥判定工程、正常値算出工程の各工程を含む。

階調設定工程は、正常な駆動状態のピクセルの検出強度を正常値とし、非駆動状態のピクセルの検出強度を基準値として、これら正常値と基準値を基にしてピクセルの検出強度の階調を設定する。階調値算出工程は、階調設定工程で設定した階調に従って、各ピクセルから検出される検出強度に対応する階調値を算出する。欠陥判定工程は、階調値算出工程で算出して階調値と閾値とを比較することによって、各ピクセルの欠陥判定を行う。

また、前記階調設定工程は正常値を算出する正常値算出工程を有する。この正常値算出工程では、全ピクセルを含むパネル全体の平均値と標準偏差を算出し、各ピクセルの検出強度を、平均値と標準偏差で定められる正常範囲と比較する。この比較において各ピクセルの検出強度が正常範囲内であるときには、ピクセルの近傍の複数のピクセルの検出強度を移動平均処理して得られる算出値をそのピクセルの正常値として設定する。一方、比較において各ピクセルの検出強度が正常範囲外であるときには、隣接するピクセルで算出した正常値をそのピクセルの正常値として設定する。

移動平均処理による正常値の算出において、本願発明は以下の算出処理を行うことで処理速度を向上させることができる。この高速化した算出処理は、移動平均処理を行う範囲よりも広い範囲の平均値を予め算出しておき、この広範囲の平均値を各ピクセルの正常値に算出に利用することによって、各ピクセルでの移動平均処理で行う演算回数を低減させるものである。この算出処理は、パネル内において正常なピクセルの正常値はほぼ同レベルの値であり、この正常値はそのピクセルが含まれる範囲の平均値にほぼ等しいとことを利用するものであり、移動平均の演算において演算に用いるピクセルの検出強度の内で、対象ピクセル以外のピクセルについては予め算出しておいた平均値を用いることによって、演算処理量の低減を図るものである。

そこで、移動平均処理に際して、パネル上で対象ピクセルを含む任意の領域を設定し、この領域に含まれるピクセルの検出強度の総和値を予め求めておく。設定した領域内の各ピクセルについて正常値を算出する際に、求めたおいた総和値に重み付けを行い、この重み付けした値に対象ピクセルの検出強度を加算した値をそのピクセルの正常値として算出する。上記した移動平均処理を行うことによって、予め求めておいた総和値を利用することで、演算処理の処理量が低減する。

また、総和値に付する重み付けは（ｍ−１）／ｎとすることができる。ここで、ｍは移動平均処理に用いるピクセルの個数であり、ｎは総和値の算出に用いたピクセルの個数である。

また、本発明の液晶アレイ検査装置の信号処理装置の態様は、液晶基板に所定電圧の検査信号を印加してアレイを駆動し、液晶基板に電子線を照射して得られる二次電子を検出し、二次電子の検出強度に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査装置である。

本発明の液晶アレイ検査装置は検出強度を信号処理する信号処理部を備える。この信号処理部は、階調設定部と階調値算出部と欠陥判定部を備える。階調設定部は、正常な駆動状態のピクセルの検出強度を正常値とし、非駆動状態のピクセルの検出強度を基準値として、ピクセルの検出強度の階調を設定する。階調値算出部は、階調設定部で設定した階調に基づいて各ピクセルから検出される検出強度に対応する階調値を算出する。欠陥判定部は、階調値算出部で算出した各ピクセルの階調値と予め欠陥判定用に定めておいた閾値とを比較することによって欠陥判定を行う。

本発明の階調設定部は正常値を算出する正常値算出部を備える。この正常値算出部は、全ピクセルを含むパネル全体の平均値を算出する平均値演算部と、全ピクセルを含むパネル全体の標準偏差を算出する標準偏差演算部と、平均値と標準偏差によって正常範囲を定め、各ピクセルの検出強度をこの正常範囲と比較する比較部と、比較部の比較結果に基づいて正常値の演算を切り換える正常値設定切替部と、正常値を演算する正常値演算部とを備える。

本発明の正常値設定切替部は、比較部の比較結果に基づいて、各ピクセルの検出強度が正常範囲内であるときには、正常値演算部にその対象ピクセルについて近傍の複数のピクセルの検出強度を用いた移動平均処理を実施させ、移動平均処理で得られる算出値をその対象ピクセルの正常値として設定する。一方、各ピクセルの検出強度が正常範囲外であるときには、対象ピクセルに隣接するピクセルで算出した正常値をその対象ピクセルの正常値として設定する。

正常値演算部は、パネル上に設定した任意の領域に含まれるピクセルの検出強度の総和値を算出する総和算出部と、領域内の各ピクセルについて、総和値に重み付けした値に対象ピクセルの検出強度を加算した値を算出して、検出強度の移動平均値を算出する移動平均演算部とを備える。

移動平均演算部で行う重み付けにおいて、総和値に付する重み付けは（ｍ−１）／ｎとする。ここで、ｍは移動平均処理に用いるピクセルの個数であり、ｎは総和値の算出に用いたピクセルの個数である。

本発明の態様によれば、正常値の算出において、予め所定領域内の総和量を求め、この総和量に重み付けを行った値を利用することによって演算処理量を低減することができ、処理速度を向上させることができる。

本発明によれば、階調を定める正常値の算出において、検出強度に含まれるゆらぎによる変動を抑制することができる。

また、近傍ピクセルの欠陥強度が正常値に与える影響を低減し、検出強度から適正な正常値を算出することができる。

本発明の液晶アレイ検査装置の構成例を説明するための概略ブロック図である。 本発明の液晶アレイ検査装置によってピクセルの欠陥判定を行うための手順を説明するためのフローチャートである。 本発明の液晶アレイ検査装置によってピクセルの欠陥判定を行うための手順を説明するための説明図である。 本発明の信号処理部の構成例を説明するための図である。 本発明の正常値算出部の算出フロー例を説明するためのフローチャートである。 本発明の正常値算出部の算出フロー例を説明するための概略構成ブロック図。 本発明の正常値の演算処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の正常値の演算処理を説明するための説明図である。 本発明の正常値の演算処理を説明するための説明図である。 本発明のピクセルの正常値の高速演算処理例を説明するためのフローチャートである。 本発明のピクセルの正常値の高速演算処理例を説明するための説明図である。 本発明のピクセルの正常値の高速演算処理例を説明するための構成図である 。 従来の正常ピクセルの検出強度の算出を説明するための図である。 検出強度が誤算出されることによる欠陥の検出失敗および誤検出を説明するための図である。

符号の説明

１ 液晶アレイ検査装置
２ ステージ
３ 電子銃
４ 検出器
５ 電子線走査制御部
６ ステージ駆動制御部
７ 制御部
１０ 信号処理部
１１ 記憶部
１２ 階調設定部
１３ 正常値算出部
１３ａ 平均値演算部
１３ｂ 標準偏差演算部
１３ｃ 比較部
１３ｄ 正常値設定切替部
１３ｅ 正常値演算部
１３ｅ１ 総和算出部
１３ｅ２ 移動平均演算部
１３ｅ３ 正常値設定部
１３ｅ４ 領域記憶部
１３ｆ 正常値記憶部
１４ 基準値算出部
１５ 階調算出部
１６ ピクセル階調値記憶部
１７ 階調値算出部
２０ 欠陥判定部
１００ 液晶基板
１０１ パネル
１０２ ピクセル

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の液晶アレイ検査装置の構成例を説明するための概略ブロック図である。

なお、図１に示す例では、液晶基板に電子線を照射し、液晶基板から放出される二次電子を検出し、検出強度から撮像画像を取得する構成例を示している。

図１において、液晶アレイ検査装置１は、液晶基板１００を載置しＸＹ方向に搬送自在とするステージ２と、ステージ２の上方位置にステージ２から離して配置された電子銃３と液晶基板１００のパネル１０１のピクセル（図示していない）から放出される二次電子を検出する検出器４とを備える。

ステージ２はステージ駆動制御部６によって駆動が制御され、電子銃３は電子線走査制御部５によって電子線の照射および液晶基板１００上の走査が制御される。検出器４で検出された二次電子の検出信号は信号処理部１０で処理され、得られた階調値は欠陥判定部２０においてピクセルの欠陥判定に用いられる。

電子線走査制御部５，ステージ駆動制御部６，信号処理部１０、欠陥判定部２０の各部の駆動動作は制御部７によって制御される。また、制御部７は、液晶アレイ検査装置１の全体の動作を含む制御を行う機能を有し、これらの制御を行うＣＰＵおよびＣＰＵを制御するプログラム記憶するメモリ等によって構成することができる。

ステージ２は、液晶基板１００を載置するとともに、ステージ駆動制御部６によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動自在であり、また、電子銃３から照射される電子線は電子線走査制御部５によってＸ軸方向あるいはＹ軸方向に振らせることができる。ステージ駆動制御部６および電子線走査制御部５は単独あるいは協働動作によって、電子線を液晶基板１００上で走査させ、液晶基板１００のパネル１０１に各ピクセルに照射させることができる。

本発明の液晶アレイ検査装置１によってピクセルの欠陥判定を行うための手順の概略について、図２のフローチャートおよび図３の説明図を用いて説明する。

液晶基板のパネルには複数のピクセルが設けられ、これら複数のピクセルについて欠陥の有無を検出するため、各ピクセルで検出した検出強度を用いる。この検出強度による欠陥判定において、検出される検出強度は、ピクセルの欠陥の有無の他に照射される電子線の強度や検出器の検出感度など測定環境に依存して変化するため、検出強度の生データを閾値と比較することでは正確な欠陥判定を行うことはできない。そこで、検出された検出強度を標準化して測定環境に依存しない値に変換し、この値を用いて欠陥判定を行う必要がある。この検出強度の標準化として検出強度を階調値に変換し、この階調値を予め定めた閾値と比較することによって欠陥判定を行う。

階調値変換には、ピクセルから基準となる検出強度を求め、この検出強度を基にして階調を設定する。基準となる検出強度として正常値と基準値を用いる。正常な駆動状態のピクセルの検出強度を正常値とし、非駆動状態のピクセルの検出強度を基準値とする。正常値は、例えば検査信号によってアレイ駆動され、所定電圧が印加された正常なピクセルから検出される検出強度を用いることができ、基準値は、例えばアレイ駆動していないピクセルから得られる検出強度を用いる他に、アレイ駆動によって所定の基準電圧が印加された正常なピクセルから検出される検出強度を用いることもできる。

例えば、検査信号を印加した際の電圧に基づいて、信号強度の低い値と信号強度の高い値をそれぞれ基準値および正常値とし、基準値を強度０とし正常値を強度１００として階調の信号レベルのベース値を定める。

そこで、ピクセルの検出強度を求め（S1）、正常値（強度100）と基準値（強度0）とを算出する。図３（ａ）はアレイを駆動してピクセルに所定電圧を印加した状態を示し、図３（ｂ）はアレイを非駆動状態あるいは所定の基準電圧を印加した状態を示し、図３（ｃ）は検査信号を印加し、正常ピクセルおよび欠陥ピクセルから検出強度を取得する状態を示している。

図３（ａ）に示すように、所定電圧が印加されたピクセルから取得した検出強度を正常値とする。正常値の値として例えば強度100を設定する。なお、強度100は256階調に適当な値として定める一例であって、必ずしも強度100の値である必要はなく別の数値を設定してもよい。

図３（ｂ）に示すように、基準電圧のピクセルから取得した検出強度を基準値とする。基準値の値として例えば強度0を設定する。なお、強度0は256階調に適当な値として定める一例であって、必ずしも強度0の値である必要はなく別の数値を設定してもよい（S2,S3）。

次に、算出した正常値（強度100）と基準値（強度0）に基づいて階調を設定する。図３（ｄ）は検出強度を示し図３（ｅ）は階調を示している。ここでは、一例として２５６階調を設定する場合において、正常値（強度100）を２５６階調の“１００”に対応付け、基準値（強度0）を２５６階調の“０”に対応付けている。これによって階調が設定される（S4）。

次に、求めた階調に対して各ピクセルの検出強度の階調値を求める。求めたピクセルの階調値は、電子線の照射状態や検出器の検出レベル等の測定環境が変化した場合であっても同一基準で検出強度を評価することができる。図３（ｃ）のピクセルｉの検出強度が検出強度ｘiの値である場合には、検出強度ｘiに対応する階調値として“Ｘi”が求められる（図３（ｅ））（S5）。

求めた階調値を予め定めておいた閾値と比較することによって欠陥判定を行う。階調値“１００”にマージン分を加えた階調値を閾値（図３（ｅ）では破線で示している）として設定した場合には、階調値“Ｘi”とこの閾値とを比較して欠陥判定を行う（S6）。

図４は本発明の信号処理部の構成例を説明するための図である。信号処理部１０は、ピクセルｉからの二次電子を検出器で検出した検出強度ｘiを記憶する記憶部１１、正常な駆動状態のピクセルの検出強度を正常値とし、非駆動状態のピクセルの検出強度を基準値として、ピクセルの検出強度の階調を設定する階調設定部１２と、階調設定部１２で設定した階調を記憶するピクセル階調値記憶部１６、階調設定部１２で設定した階調に基づいて各ピクセルから検出される検出強度ｘiに対応する階調値Ｘiを算出する階調値算出部１７を備える。

階調設定部１２は、階調を設定するための正常値を算出する正常値算出部１３と、基準値を算出する基準値算出部１４と、算出した正常値と基準値とから階調を算出する階調算出部１５を備える。

正常値算出部１３の算出フロー例および構成例について、図５のフローチャートおよび図６の概略構成ブロック図を用いて説明する。

図５に示す正常値の算出フローのフローチャートにおいて、はじめにパネル全体の平均値μpと標準偏差σpを算出する。

平均値μpは、例えば
μp＝Σ_i ⁿ(ｘi)
の式で表される。

また、標準偏差σpは、例えば
σp²＝Σ_i ⁿ(ｘi−μp) ²
の式で表される。上記平均値と標準偏差の式において、ｎはパネルが含むピクセルの個数である(S11)。

以下、S12〜S15の工程をパネルの各ピクセルに対して行うことよって正常値を算出する。ピクセルｉの検出強度ｘiを読み出す（S12）。読み出した検出強度ｘiがパネルで想定されるレベル範囲内にあるか、あるいは範囲から外れているかを判定する。この判定は、レベル範囲として、前記工程S11で求めた平均値μpと標準偏差σpを用いて設定した（μp±ｋ・σp）を用いることができる。ここで、ｋは任意に定める係数であり、ゆらぎによる許容量が小さい場合にはｋに小さな値を設定し、ゆらぎによる許容量が大きい場合にはｋに大きな値を設定する。また、この比較では、検出強度ｘiが（μp±ｋ・σp）と等しい場合には、範囲内あるいは範囲外の何れに判定してもよい(S13)。

検出強度ｘiが設定したレベル範囲（μp±ｋ・σp）内である場合には、測定環境等によるゆらぎの影響を受けていないと認定して、このピクセルの正常値を近傍のピクセルの検出強度を用いて移動平均処理によって算出する。この正常値の算出については、図７〜図９を用いて後に説明する（S14）。

一方、S13の工程において、検出強度ｘiが設定したレベル範囲（μp±ｋ・σp）の外である場合には、測定環境等によるゆらぎの影響を受けていていると認定して、このピクセルの正常値を近傍のピクセルの検出強度を用いた移動平均処理による算出を取りやめ、近傍のピクセルに設定された正常値を流用する(S15)。

S12〜S15の工程をパネルの全ピクセルについて行うことによってパネルの各ピクセルの正常値を算出する(S16)。

図６は、本発明の正常値算出部の一構成例を説明するための概略ブロック図である。

本発明の正常値算出部１３は、全ピクセルを含むパネル全体の平均値μpを算出する平均値演算部１３ａと、全ピクセルを含むパネル全体の標準偏差σpを算出する標準偏差演算部１３ｂと、各ピクセルの検出強度ｘiを、平均値μpと標準偏差σpで定められる正常範囲（μp±ｋ・σp）と比較する比較部１３ｃと、比較部１３ｃの比較結果に基づいて正常値の演算を切り換える正常値設定切替部１３ｄと、正常値を演算する正常値演算部１３ｅと、設定した正常値を記憶する正常値記憶部１３ｆを備える。

正常値設定切替部１３ｄは、比較部１３ｃの比較結果に基づいて、各ピクセルiの検出強度ｘiが正常範囲（μp±ｋ・σp）内であるときには、正常値演算部１３ｅにこのピクセルの近傍の複数のピクセルの検出強度を用いて移動平均処理を行うように指示し、移動平均処理で得られる算出値をこのピクセルの正常値として記憶する。

一方、各ピクセルの検出強度が正常範囲外であるときには、正常値記憶部１３ｆに対して隣接するピクセルで設定した正常値をこのピクセルの正常値として記憶するように指示する。

次に、正常値演算部１３ｅで行う正常値の演算処理について、図７〜図９を用いて説明する。図７は正常値の演算処理を説明するためのフローチャートであり、図８、図９は正常値の演算処理を説明するための説明図である。

はじめに、S13の工程において、正常値の算出を行うことと判定されたピクセルiに対して(S21)、この設定したピクセルｉおよびこのピクセルｉの近傍にあるピクセルの検出強度を記憶部から読み出す。近傍ピクセルは任意に定めることができる。例えば、格子状に配列されるピクセル配列において、対象ピクセルを囲む８個のピクセルを近傍ピクセルとして設定したり、対象ピクセルを中心としてｘ方向あるいはｙ方向のライン状に配列されるピクセルを近傍ピクセルとして設定したり、ｘおよびｙの両方向に十字状に配列されるピクセルを近傍ピクセルとして設定することができる(S22)。

読み出した近傍ピクセルの検出強度と対象ピクセルの検出強度と用いて、移動平均処理によって平均値μiを算出し（S23）、算出した平均値μiを対象ピクセルｉの正常値として設定する（S24）。S21〜S24の工程をパネルの全ピクセルに対して繰り返して、全ピクセルについて正常値を算出する(S25)。

図８（ａ）はピクセルの検出強度の検出位置を概略的に示している。パネル１０１は複数のピクセル１０２を格子状の配列して備え、各ピクセル１０２からは検出強度が検出される。図８（ａ）では、説明を簡略するために、各ピクセル１０２について１点の検出位置から検出強度を取得する例を示しているが、各ピクセル１０２に複数の検出位置を設定して複数の検出強度を取得することもできる。

図８（ｂ）は一ライン上で検出される検出強度値を示し、図８（ｃ）は検出強度から設定される正常値を示している。

ここでピクセルＡ〜Ｄの検出強度は正常範囲（μp＋ｋσp）の範囲内にあり、ピクセルＥ，Ｆの検出強度は正常範囲（μp＋ｋσp）の範囲の外にあり、ピクセルＧ〜Ｊの検出強度は正常範囲（μp＋ｋσp）の範囲内にある例を示している。図８（ｂ）において、（μp＋ｋσp）は一点鎖線で示している。

ピクセルＡ〜Ｄの検出強度は正常範囲（μp＋ｋσp）の範囲内にあるため、S14およびS21〜S24の工程によって正常値を算出して設定し、ピクセルＥ，Ｆの検出強度は正常範囲（μp＋ｋσp）の範囲の外にあるため、S15の工程によって隣接するピクセルに設定された正常値を設定する。ここでは、ピクセルＤで設定された正常値を流用して設定する。次のピクセルＧ〜Ｊの検出強度は正常範囲（μp＋ｋσp）の範囲内にあるため、S14およびS21〜S24の工程によって正常値を算出して設定する。

図９は本発明による正常値の設定による欠陥検出を設定する図を示している。

図９（ａ）において、“100”は欠陥が無い時の検出強度を示し、“200”は欠陥がある時の検出強度を示している。ここでは、ピクセルＤ，Ｅおよび近傍のピクセルの検出強度が強度200である場合を示している。

図９（ｂ）は一ライン上のピクセルＢ〜Ｇの検出強度を示し、図９（ｃ）はピクセルＢ〜Ｇの移動平均によって算出された正常値（強度100）を示し、図９（ｄ）は階調値を表している。

ピクセルＤ，Ｅの正常値は隣接するピクセルＣの正常値を用いることによって、欠陥強度の影響を抑制することができるため、欠陥検出を行うことができる。

本発明は、ピクセルの正常値を算出する演算において、設定した領域で求めた検出強度の総和値を利用することによって演算速度を向上させることができる。

以下、ピクセルの正常値の高速演算処理例について、図１０のフローチャート、図１１の説明図、図１２の構成図を用いて説明する。

パネル上において、対象ピクセルを含む領域を設定する。図１１（ｂ）はパネルに設定した領域Ｒ１の一例を示している。ここでは、領域Ｒ１はｎ個のピクセルを含む例を示している。また、図１１（ａ）は、対象ピクセルｉについて正常値を算出する移動平均処理を行うピクセルの領域Ｒ２の例を示している。ここでは、領域Ｒ２はｍ個のピクセルを含む例を示している（S31）。

この領域Ｒ１に含まれる全ピクセルの検出強度の総和値Ｎ（＝Σ_i ⁿｘi）を算出する。ここで、“ｘｉ”はピクセルｉの検出強度であり、“ｎ”は領域に含まれるピクセルの総数である。総和値Ｎをピクセルの総数ｎで除算した値“Ｎ／ｎ”は各ピクセルの検出強度の平均値に相当する(S32)。

次に、S33〜S36の工程によって対象ピクセル対する移動平均値を算出する。図１１（ｃ）は、ｍ個のピクセルの検出強度を用いて移動平均値μiを算出する状態を示している。

領域Ｒ１内から対象ピクセルｉを選択し（S33）、選択したピクセルｉの検出強度ｘiを記憶部から読み出す（S34）。S32の工程で算出した総和値Ｎに重み付けを行い、重み付けした総和値にS34で読み出した対象ピクセルｉの検出強度ｘｉを加算し、この加算値を移動平均値として算出する。

ここで、総和値Ｎの重み付けする重み付け係数は（ｍ−１）／ｎを用いることができ、算出される移動平均値μiは、
μｉ＝（（ｍ-1）／ｎ）・Ｎ＋ｘｉ）／ｍ
で表される。ここで、ｍは対象ピクセルに対する移動平均処理を行う際に用いるピクセルの個数である。

上記式で求められる移動平均値μiは、移動平均処理に用いるｍ個の検出強度として、対象ピクセルｉの検出強度ｘｉと、総和値Ｎをｎで除算した検出強度“Ｎ／ｎ”を（ｍ−１）個用いることで算出するものである。上記式において、“（ｍ-1）／ｎ）・Ｎ”は総和値Ｎから得られる検出強度を（ｍ−１）個分加算したものに相当している。

この移動平均処理では、ｍ個の検出強度の内で（ｍ−１）個の検出強度“（ｍ-1）／ｎ）・Ｎ”について総和値Ｎを共通に用いることができるため、演算量を低減させることができ、演算処理速度を向上させることができる(S35)。S35の工程で算出した移動平均値μiを対象ピクセルｉの正常値として設定する（S36）。

S33〜S36の工程を領域内の全ピクセルについて繰り返して、全ピクセルの正常値を算出する（S37）。

さらに、パネル内において、残りのピクセルについては別の領域を設定してS31〜S37の工程を繰り返す（S38）。

図１２は正常値を演算する正常値演算部１３ｅの構成例を示している。

正常値演算部１３ｅは、パネル上に設定した任意の領域に含まれるピクセルの検出強度の総和値Ｎを算出する総和算出部１３ｅ１と、領域内の各ピクセルについて、総和値Ｎに重み付けした値にピクセルｉの検出強度ｘｉを加算した値を算出して、検出強度の移動平均値μｉを算出する移動平均演算部１３ｅ２と、算出した移動平均値μiを正常値として設定する正常値設定部１３ｅ３と、総和算出に用いる領域を記憶しておく領域記憶部１３ｅ４を備える。

本発明の階調設定に用いる正常値の算出処理は、液晶アレイ検査装置に限らず、半導体素子の基板検査に適用することができる。

Claims (6)

1. 液晶基板に所定電圧の検査信号を印加してアレイを駆動し、前記液晶基板に電子線を照射して得られる二次電子を検出し、前記二次電子の検出強度に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査装置の信号処理方法であって、
   正常な駆動状態のピクセルの検出強度を正常値とし、非駆動状態のピクセルの検出強度を基準値として、ピクセルの検出強度の階調を設定する階調設定工程と、
   前記階調に従って各ピクセルから検出される検出強度に対応する階調値を算出する階調値算出工程と、
   前記階調値と閾値とを比較することによって欠陥判定を行う欠陥判定工程とを備え、
   前記階調設定工程は前記正常値を算出する正常値算出工程を有し、
   前記正常値算出工程は、
   全ピクセルを含むパネル全体の平均値と標準偏差を算出し、
   各ピクセルの検出強度を、前記平均値と前記標準偏差で定められる正常範囲と比較し、
   各ピクセルの検出強度が前記正常範囲内であるときには、当該ピクセルの近傍の複数のピクセルの検出強度の移動平均処理で得られる算出値を当該ピクセルの正常値とし、
   各ピクセルの検出強度が前記正常範囲外であるときには、隣接するピクセルで算出した正常値を当該ピクセルの正常値とすることを特徴とする、液晶アレイ検査装置の信号処理方法。
2. 前記移動平均処理による正常値の算出は、
   パネル上に設定した任意の領域において、当該領域に含まれるピクセルの検出強度の総和値を求め、
   前記領域内の各ピクセルについて、前記総和値に重み付けした値に当該ピクセルの検出強度を加算した値を当該ピクセルの正常値として算出することを特徴とする、請求項１に記載の液晶アレイ検査装置の信号処理方法。
3. 前記移動平均処理において前記総和値に付する重み付けは（ｍ−１）／ｎとし、ｍは移動平均処理に用いるピクセルの個数であり、ｎは前記総和値の算出に用いたピクセルの個数であることを特徴とする、請求項２に記載の液晶アレイ検査装置の信号処理方法。
4. 液晶基板に所定電圧の検査信号を印加してアレイを駆動し、前記液晶基板に電子線を照射して得られる二次電子を検出し、前記二次電子の検出強度に基づいて液晶基板のアレイを検査する液晶アレイ検査装置であって、
   前記検出強度を信号処理する信号処理部を備え、
   前記信号処理部は、
   正常な駆動状態のピクセルの検出強度を正常値とし、非駆動状態のピクセルの検出強度を基準値として、ピクセルの検出強度の階調を設定する階調設定部と、
   前記階調設定部で設定した階調に基づいて各ピクセルから検出される検出強度に対応する階調値を算出する階調値算出部と、
   前記階調値と閾値とを比較することによって欠陥判定を行う欠陥判定部とを備え、
   前記階調設定部は前記正常値を算出する正常値算出部を有し、
   前記正常値算出部は、
   全ピクセルを含むパネル全体の平均値を算出する平均値演算部と、
   全ピクセルを含むパネル全体の標準偏差を算出する標準偏差演算部と、
   各ピクセルの検出強度を、前記平均値と前記標準偏差で定められる正常範囲と比較する比較部と、
   前記比較部の比較結果に基づいて正常値の演算を切り換える正常値設定切替部と、
   正常値を演算する正常値演算部とを備え、
   正常値設定切替部は、前記比較部の比較結果に基づいて、各ピクセルの検出強度が前記正常範囲内であるときには、前記正常値演算部に当該ピクセルの近傍の複数のピクセルの検出強度の移動平均処理を指示し、当該移動平均処理で得られる算出値を当該ピクセルの正常値とし、各ピクセルの検出強度が前記正常範囲外であるときには、隣接するピクセルで算出した正常値を当該ピクセルの正常値とすることを特徴とする、液晶アレイ検査装置。
5. 前記正常値演算部は、
   パネル上に設定した任意の領域に含まれるピクセルの検出強度の総和値を算出する総和算出部と、
   前記領域内の各ピクセルについて、前記総和値に重み付けした値に当該ピクセルの検出強度を加算した値を算出して、検出強度の移動平均値を算出する移動平均演算部とを備えることを特徴とする、請求項４に記載の液晶アレイ検査装置。
6. 前記移動平均演算部において、前記総和値に付する重み付けは（ｍ−１）／ｎとし、ｍは移動平均処理に用いるピクセルの個数であり、ｎは前記総和値の算出に用いたピクセルの個数であることを特徴とする、請求項５に記載の液晶アレイ検査装置。