JPH05281147A - カラーフィルターの検査方法、装置及びそれに使用する光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】カラーフィルターの正常部を透過した各色光の
受光強度をほぼ一致させるように光源の光強度を調整
し、その光をカラーフルターに当て、その透過光の強度
を少なくとも３段階の強度レベル毎に検知することを特
徴とするカラーフィルターの検査方法及びその検査方法
を実施するカラーフィルターの検査装置。 【効果】カラーフィルターの傷、異物の混入、色むらな
どの欠陥部を迅速に効率的に検査することができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーフィルターの
傷、異物、色むらなどの欠陥部を効率的に検査すること
ができるカラーフィルターの検査方法、その方法を実施
することができる装置、及びその装置に使用することが
できるカラーフィルター検査用光源に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶のカラー化に伴い、非常にパ
ターンの細かいカラーフィルターが用いられようとして
いる。これらに用いられるカラーフィルターは、縦横そ
れぞれ数十〜数百ミクロンの色枠が縦横に多数配列さ
れ、各色枠の間には色合いをよくするために、黒色顔料
塗布又はクロムメッキなどが施されて、光を透過させな
い縁取りが施されている。そして、各色枠は、特定の光
の色を通すように各色の顔料が塗布されており、カラー
フィルターが三色の色枠から構成されている場合は、例
えば赤、緑、青の三色の各色枠が規則正しく配列されて
いる。ところで、これらのカラーフィルターには、製造
工程の何らかの原因による傷、異物の混入、及び色むら
などの欠陥部が生じることがある。これらの欠陥部は、
カラーフィルターの性能を著しく損なうので、カラーフ
ィルターの検査は重要である。しかしながら、従来、こ
のカラーフィルターの検査は、人手による目視検査や拡
大鏡による検査などにより行われており、時間と労力を
要し効率が極めて悪く、効率的な検査方法が大きな課題
であり、効率的な検査方法が切望されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のカラ
ーフィルターの検査方法の問題点に鑑み、カラーフィル
ターの傷、異物の混入、色むらなどの欠陥部を迅速に効
率的に検査することができるカラーフィルターの検査方
法、その方法を実施することができる装置及びその装置
に使用できるカラーフィルター検査用光源を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、カラーフィルターの
欠陥部を透過した光の強度が変化することに着目した。
しかしながら、一般に光学検査機構に使用されるハロゲ
ン光源などの光源は、各色光の強度が異なっており、そ
の異なった各色光の基準強度から欠陥部を透過した光の
強度変化が検知されると、欠陥部と正常部の光強度がほ
ぼ同一になることがあり、欠陥部を正確に検知すること
ができない。すなわち、このような光源を使用してカラ
ーフィルターの透過光の強度を検知すると、図１のよう
に赤、緑、青の各色光毎に強度レベルが異なっており、
それに各色枠の欠陥部を透過した検査光の強度変化が加
わると、例えば緑色枠に異物が混入しているとその異物
の透過光の強度が小さくなる。その結果、緑の色枠の欠
陥部の光強度が青の色枠の正常部の光強度と同等程度に
なることがあり、欠陥部を正確に検知することができな
くなる。

【０００５】そこで、本発明者は、欠陥部の光強度変化
を確実に捕らえることができる方法として、カラーフィ
ルターの正常部を透過した各色光の受光強度をほぼ一致
させるように光源の光強度を調整することを見い出し
た。さらに、本発明者は、そのカラーフィルターからの
検査光の強度を高強度区域、調整強度区域及び低強度区
域の少なくとも３段階の強度レベルに区別して、少なく
とも高強度区域又は低強度区域の検査光を検知すること
を見い出し、これらの知見に基づいて本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、カラーフィルターの正
常部を透過した各色光の受光強度をほぼ一致させるよう
に光源の光強度を調整し、その光をカラーフィルターに
当てて透過させ、そのカラーフィルターからの検査光の
強度を高強度区域、調整強度区域及び低強度区域の少な
くとも３段階の強度レベルに区別して、少なくとも高強
度区域又は低強度区域の検査光を検知することを特徴と
するカラーフィルターの検査方法を提供するものであ
る。

【０００６】また、本発明は、検査光源、カラーフィル
ターの正常部を透過した各色光の受光強度をほぼ一致さ
せるように光源の光強度を調整することができる光源調
整手段、カラーフルターからの検査光の強度を高強度区
域、調整強度区域及び低強度区域の少なくとも３段階の
強度レベルに区別して、少なくとも高強度区域又は低強
度区域の検査光を検知することができる検知手段を有す
ることを特徴とするカラーフィルターの検査装置を提供
するものである。さらに、本発明は、検査光源、カラー
フィルターの正常部を透過した各色光の受光強度をほぼ
一致させるように光源の光強度を調整することができる
調整手段からなることを特徴とするカラーフィルター検
査用光源を提供するものである。これらの調整によっ
て、光源の色調整だけでなく、用いられるセンサーの各
波長域での感度の調整も同時に行うことになり、極めて
精度良くカラーフィルターの欠陥部を検出可能とするも
のである。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、カラーフィルターの正常部を透過した各色光の受光
強度をほぼ一致させるように光源の光強度を調整するこ
とが必要である。光源は、特に限定されるものではなく
種々の光源を使用することができるが、キセノン光源、
水銀灯、ハロゲン灯、メタルハライド灯などが好まし
い。光源から発する光の形状は、特に限定されるもので
はなく、種々の形状の光が用いられるが、特定の幅を有
する平行光が好ましい。光源の光強度の調整は、種々の
方法により行うことができるが、各色光毎に光強度を調
整した光源からの光を混色する方法、光源からの光を各
色フィルターに通す方法などが好ましく、特に各色毎に
光強度を調整した光源からの光を混色する方法が調整し
易いので好ましい。各色光の受光強度の一致は、完全に
一致させる必要はなく、ほぼ一致させれば良く、通常調
整強度の±１５％以内の範囲内で一致させれば良く、好
ましくは調整強度の±１０％以内の範囲内で、特に好ま
しくは調整強度の±５％以内の範囲内で一致させれば良
い。ここで、調整強度とは、調整した各色光毎の受光強
度の平均値をいう。

【０００８】各色毎に光強度を調整した光源からの光を
混色する方法とは、例えば三色の光源を使用する場合
は、例えば図４に示すような方法がある。図４では、三
つの光源からそれぞれ光を集めて、赤色光だけを反射す
るダイクロックミラー８、緑色光だけを反射するダイク
ロックミラー９、青色光だけを反射するダイクロックミ
ラー１０にそれぞれ当てて、ダイクロックミラー８によ
り反射された赤色光は、ダイクロックミラー９及び１０
を透過し、またダイクロックミラー９により反射された
緑色光はダイクロックミラー１０を透過して三色光に混
合して光源を作る方法が示されている。この場合に各三
つの光源の強度を光源の電流の増減、光源の前への種々
の大きさのピンホールの設置などの調整によって行う方
法である。また、図４では三色光の混合をダイクロック
ミラーにより行っているが、ダイクロックミラーの代わ
りに図５のように光ファイバーにより集光して混合して
も良い。

【０００９】さらに、各色毎に光強度を調整した光源か
らの光を混色する方法としては、一つの光源からの光を
各色光に分離し、分離した各色光の光強度を可変ＮＤフ
ィルター、ピンホールなどの強度調整具により調整し、
さらに調整された各色光を混合する方法などが挙げられ
る。この方法としては、例えば図６に示される方法があ
る。図６では、一つの光源から出た光は、赤色光だけを
反射するダイクロックミラー８に当たり、赤色光以外の
光は緑色光だけを反射するダイクロックミラー９に当た
り、さらに赤色光及び緑色光以外の光は青色光だけを反
射するダイクロックミラー１０にそれぞれ当たる。そし
て、各ダイクロックミラーにより反射された赤色光、緑
色光及び青色光は、可変ＮＤフィルターなどにより光強
度を調整されて反射ミラー及び各色ダイロックミラーに
より集光されて混合される。また、二色光の場合には、
三色光と同様な強度調整方法が使用できる。

【００１０】また、光源からの光を各色フィルターに通
す方法とは、光源からの光を適当な各色フィルターに通
して光強度を調整する方法であって、例えば光源の赤色
光が他の色光の強度に比べて強い場合には、青色フィル
ターを通して赤色光の強度を弱くし、各色光の強度をほ
ぼ同程度にする方法である。このフィルターは、赤、
緑、青の三色であってもよいし、光源によってはその中
間色であっても良く、また光源に合えばフィルターの枚
数は単数枚でも複数枚であっても良い。このように、カ
ラーフィルターの正常部を透過した検査光の受光強度を
ほぼ一致させることにより、カラーフィルターの欠陥部
を透過する光の強度変化を検知し易くすることができ
る。なお、カラーフィルターの正常部であるか否かは、
例えば検知しているカラーフィルター面を拡大して把握
することなどにより確認することにより行うことができ
る。

【００１１】本発明においては、光源からの光をカラー
フィルターに当てて透過させ、そのカラーフィルターか
らの検査光の強度を高強度区域、調整強度区域及び低強
度区域の少なくとも３段階の強度レベルに区別して、少
なくとも高強度区域又は低強度区域の検査光を検知する
ことが必要である。本発明は、パターンが細かくて全体
の大きさが大きいカラーフィルター、特に色枠単位の大
きさが４００μｍ以下で全体の大きさが５インチ以上の
カラーフィルター、例えば液晶ディスプレイ用カラーフ
ィルター、ブラウン管用カラーフィルターの検査に好適
であり、特に液晶ディスプレイ用カラーフィルターの検
査に好適である。前記方法により調整された光源からの
光は、カラーフィルターを透過して検知されるが、その
検査光の強度を高強度区域、調整強度区域及び低強度区
域の少なくとも３段階の強度レベルに区別する。

【００１２】ここで、調整強度区域とは、前記のカラー
フィルターの正常部を透過した各色光の受光強度が調整
されてほぼ一致している光強度レベル（調整強度レベ
ル）を含み、その調整強度の前後の欠陥部とみなされな
い許容範囲内の光強度範囲をいい、通常調整強度の±３
０％以内の範囲をいう。また、高強度区域とは、受光強
度が上記調整強度区域よりも大きい範囲の任意に選定し
た範囲をいう。また、低強度区域とは、受光強度が上記
調整強度区域よりも小さい範囲の任意に選定した範囲を
いう。なお、高強度区域及び低強度区域は、さらに適当
な範囲に分割して４段階以上の強度レベルに区別するこ
ともできる。

【００１３】具体的には、４段階の強度レベルに区別す
る方法としては、例えば図２のようにカラーフィルター
の各色枠の透過光の受光強度がほぼ一致している調整強
度レベルを含む特定の範囲を調整強度区域（ｂ区域）と
し、各色枠のピンホールなどの透過光のようにその基準
強度よりも強度が大きくなっている特定の範囲を高強度
区域（ａ区域）とし、また各色枠の異物、色むらなどの
透過光のようにその調整強度区域よりも強度が小さくな
っている特定の範囲を低強度区域（ｃ区域）、正常な縁
取り部からの検査光を受光する特定の範囲の最低強度区
域（ｄ区域）として設定する方法がある。この方法によ
ると、ａ区域及びｃ区域の強度を検知した場合には、カ
ラーフィルターの欠陥部があるとすることによりカラー
フィルターの欠陥部を検知することができる。また、３
段階の強度レベルに区別する方法としては、図２のよう
に上記４段階の強度レベルのうちｃ区域とｄ区域をまと
めて一つの区域にして検知する方法がある。

【００１４】これらの各強度区域の強度範囲の設定は、
受光強度の調整強度及びピンホールを透過したときの受
光強度、あるいは異物を透過したときの受光強度によっ
て異なるが、通常、調整強度区域を調整強度の±３０％
以内、好ましくは±１５％以内、特に好ましくは±１０
％以内にすると良い。なお、各強度区域は、必ずしも連
続して設定する必要はなく、分断して設定しても良い。
調整強度を小さくし過ぎると、ｃ区域の幅が狭くなりノ
イズを拾ったり、調整強度が大き過ぎると欠陥部の見逃
しが起こり易くなる。なお、カラーフィルターの縁取り
部がクロムメッキされている場合は、主たる検査光とし
て先に述べた色調整された透過光と同時にカラーフィル
ターの検査部全面からの反射光を併用することにより、
カラーフィルターの正常な縁取り部からの反射光の受光
強度を、カラーフィルターの正常部からの透過光の調整
強度にほぼ一致させると、図３のように受光強度が全体
にわたってほぼ一致するので、前述の４段階の強度レベ
ルに区別する方法をさらに３段階に簡略化でき、欠陥部
を簡単に検知することができる。

【００１５】なお、本発明においては、５段階以上の強
度レベルに区別しても良い。強度区域の数が多くなる
と、欠陥部の程度まで詳しく検知することができるが、
データ処理が複雑になるので好ましくない。本発明にお
いては、上記のように区別した各強度区域のうち少なく
とも高強度区域又は低強度区域の検査光を検知すること
が必要である。高強度区域の検査光を検知すると、カラ
ーフィルターのピンホールなどの欠陥部が検知できる。
また、低強度区域の検査光を検知すると、カラーフィル
ターの異物の混入、色むらなどの欠陥部を検知すること
ができる。また、本発明においては、高強度区域の検査
光と低強度区域の検査光を同時に検知しても良い。検査
部分は、顕微鏡などで拡大して検知しても良く、カラー
フィルターの最小単位である各色枠の大きさにもよる
が、通常０.２〜７倍の倍率にして検知することが好ま
しい。

【００１６】受光強度の検知は、種々の方法により行う
ことができるが、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）ライ
ンセンサーを内蔵したカメラにより検知することが好ま
しい。ＣＣＤラインセンサーは、画像素子が多数配列さ
れたものであり、その画像素子の数は通常直線状に１０
０〜１００００の範囲であり、好ましくは５１２〜１０
０００の範囲である。このＣＣＤラインセンサーによる
検知によると、欠陥部の大きさを検知することができる
ので好ましい。また、一度に検知する幅は、特に限定さ
れるものではなく、カラーフィルターの最小単位である
各色枠の大きさ、検知部分の拡大倍率、画像素子の数な
どにより適宜選定して決定すれば良い。本発明において
は、カラーフィルターを移動させてカラーフィルターの
全体を検査しても良く、カラーフィルターは固定してお
きカメラなどの検知手段を移動させてカラーフィルター
の全体を検査しても良く、またカラーフィルターと検知
手段の両方を移動させても良い。

【００１７】このカラーフィルター又は検知手段の移動
形態は、特に限定されるものではなく、適宜選定して決
めれば良く、例えば直線状の移動、曲線状の移動、中心
点回りの回動など種々の移動形態を採ることができる
が、直線状の平行移動形態によりカラフィルター全体を
検知することが好ましい。これらの移動は、自動的に行
うことができる手段により行うことが好ましい。本発明
においては、カメラの中に内蔵されているＣＣＤライン
センサーなどよりに検知され、その受光強度信号をコン
ピューターに送りデータ処理されることにより、カラー
フィルターの欠陥部の検査を行うことができる。これに
より、本発明のカラーフィルターの検査方法を自動化す
ることができる。さらに、カラーフィルターの検知装置
へのカラーフィルターの送り込み、検知場所でのカラー
フィルターなどのスキャニング、所定の規定値以上の欠
陥があった場合の自動選別、検査終了後のカラーフィル
ターの検知場所からの送り出しを自動的に行う手段によ
り完全に自動化することができる。

【００１８】なお、検知データは画像処理しても良く、
この画像処理としては、例えばモニター画面上にカラー
フィルターの表面を写し出させるものやカラーフィルタ
ーの欠陥部を数値化してその数値を表示するものなどが
挙げられる。モニター画面上にカラーフィルターの表面
を写し出させることにより、カラーフィルターの欠陥部
の大きさや位置を容易に知ることができる。また、本発
明は、コンピュータにより制御して欠陥部を検知するこ
とができる。コンピュータによる制御は、種々のプログ
ラムにより行うことができるが、そのプログラムの例と
しては、図９に示すフローチャートに示されるプログラ
ムなどが挙げられる。

【００１９】

【実施例】次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。ただし、本発明はこれらの例によって何ら
限定されるものではない。図８は、本発明のカラーフィ
ルターの検査装置の側面図であり、カラーフィルターを
拡大して検知できる顕微鏡を含む。図４により混色され
た光源からの検査光は、光源２１から発せられ、カラー
フィルター２２を透過して対物レンズ２３を介して、受
光強度検知部２６により検知される。拡大倍率は、４.
６７であり、受光強度検知部にはＣＣＤラインセンサー
が直列に２０４８個配列されている。また、同時にカラ
ーフィルターの検査区域は、接眼レンズ２５を通して目
視することができる。さらに、測定された受光強度は、
図示していないデータ処理部により処理されて画像処理
することができる。この装置により、カラフィルターの
全体をスキャニングして、図２におけるａ区域の受光強
度を調整強度の１０％を越える範囲とし、ｂ区域の受光
強度を調整強度の±１０％以内の範囲にし、ｃ区域の受
光強度を調整強度の−１０〜−２０％の範囲にし、ｄ区
域の受光強度を調整強度の−２０％未満の範囲にして検
査を行った。その結果、自動的にカラーフィルターの欠
陥部を検知できた。

【００２０】

【発明の効果】本発明のカラーフィルターの検査方法に
よると、人手により検査する必要がなく、効率的にカラ
ーフィルターの欠陥部を検査することができる。従っ
て、本発明のカラーフィルターの検査方法及びその装置
は実用上、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、受光強度を各色光毎に調整しない光源
を使用してカラーフィルターの検査を行った場合に得ら
れる受光強度分布である。

【図２】図２は、本発明のカラーフィルターの検査方法
により得られる受光強度分布である。

【図３】図３は、本発明のカラーフィルターの検査方法
において、反射光を調整強度にほぼ一致させた場合に得
られる受光強度分布である。

【図４】図４は、本発明のカラーフィルターの検査方法
に使用する光源の調整装置を示す概略図である。

【図５】図５は、本発明のカラーフィルターの検査方法
に使用する光源の他の調整装置を示す概略図である。

【図６】図６は、本発明のカラーフィルターの検査方法
に使用する光源の他の調整装置を示す概略図である。

【図７】図７は、本発明のカラーフィルターの検査方法
に使用する光源の他の調整装置を示す概略図である。

【図８】図８は、本発明のカラーフィルターの検査装置
を示す概略図である。

【図９】図９は、本発明のカラーフィルターの検査装置
をコンピューターによって制御するためのプログラムの
フローチャートである。

【符号の説明】

１ 受光強度の調整強度 ２ ピンホールを透過した光強度 ３ 異物を透過した受光強度 ４ 縁取り部の受光強度 ５ 照度調整つまみ ６ 光源 ７ レンズ ８ 赤色光ダイクロックミラー ９ 緑色光ダイクロックミラー １０ 青色光ダイクロックミラー １１ 光ファイバー １２ 可変ＮＤフィルター １３ ミラー １４ レンズ １５ レンズ １６ 色フィルター １７ 色フィルター １８ 反射ミラー ２１ 光源 ２２ カラーフィルター ２３ 対物レンズ ２４ 走査ステージ ２５ 接眼レンズ ２６ 受光強度検知部 ２８ 赤色フィルター ２９ 緑色フィルター ３０ 青色フィルター

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラーフィルターの正常部を透過した各色
   光の受光強度をほぼ一致させるように光源の光強度を調
   整し、その光をカラーフィルターに当てて透過させ、そ
   のカラーフィルターからの検査光の強度を高強度区域、
   調整強度区域及び低強度区域の少なくとも３段階の強度
   レベルに区別して、少なくとも高強度区域又は低強度区
   域の検査光を検知することを特徴とするカラーフィルタ
   ーの検査方法。
2. 【請求項２】カラーフィルターがブラウン管用カラーフ
   ィルター又は液晶ディスプレイ用のカラーフィルターで
   ある請求項１記載のカラーフィルターの検査方法。
3. 【請求項３】カラーフィルターからの検査光がカラーフ
   ィルターの透過光及び反射光であり、カラーフィルター
   の縁取り部の正常部からの反射光の受光強度を、カラー
   フィルターの正常部からの透過光の調整強度にほぼ一致
   させるようにカラーフィルターに光を反射させる請求項
   １記載のカラーフィルターの検査方法。
4. 【請求項４】光源の光強度の調整が、各色光毎に光強度
   を調整した光源を混色することにより行われる請求項１
   記載のカラーフィルターの検査方法。
5. 【請求項５】光源の光強度の調整が、各色フィルターを
   通すことにより行われる請求項１記載のカラーフィルタ
   ーの検査方法。
6. 【請求項６】検査光源、カラーフィルターの正常部を透
   過した各色光の受光強度をほぼ一致させるように光源の
   光強度を調整することができる光源調整手段、カラーフ
   ルターからの検査光の強度を高強度区域、調整強度区域
   及び低強度区域の少なくとも３段階の強度レベルに区別
   して少なくとも高強度区域又は低強度区域の検査光を検
   知することができる検知手段を有することを特徴とする
   カラーフィルターの検査装置。
7. 【請求項７】カラーフィルターの縁取り部の正常部から
   の反射光の受光強度を、カラーフィルターの正常部から
   の透過光の調整強度にほぼ一致させるようにカラーフィ
   ルターに光を当てることができる光源を有する請求項１
   記載のカラーフィルターの検査装置。
8. 【請求項８】検査光源、カラーフィルターの正常部を透
   過した各色光の受光強度をほぼ一致させるように光源の
   光強度を調整することができる調整手段からなることを
   特徴とするカラーフィルター検査用光源。