JPH08219943A

JPH08219943A - カラーフィルターの欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH08219943A
Application number: JP2402695A
Authority: JP
Inventors: 俊之 ▲吉▼田; Toshiyuki Yoshida
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】カラーフィルターの欠陥の面積を正確に測定
し、良否判定を行うことができるカラーフィルタの欠陥
検査装置を提供する。【構成】カラーフィルターの欠陥検出装置は、カラー
フィルター１に光を照射する照明手段４と、フィルター
１からの光を検出する検出手段５と、検出された輝度値
の入力波形から該入力波形を所定のピッチ分移動させた
参照波形を減算処理することにより得られた差分波形か
ら欠陥面積を測定する処理手段７と、測定欠陥面積を既
知の欠陥面積を有する比較用カラーフィルターに対して
測定された欠陥面積と比較することにより測定欠陥面積
を補正する補正手段８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー液晶ディスプレ
ー等の基幹部品であるカラーフィルターの欠陥検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルターは、図８に示すよう
に、ガラス板等の透明基板上に赤、緑、青色の絵素を同
じ大きさで周期的に着色し、各絵素以外の部分を黒色
（図示せず）で光を遮蔽するといった配列構造を有して
いる。カラーフィルターの欠陥としては、白抜け、黒埋
まり、突起等が挙げられる。白抜けとは図９−ａに示す
ような本来、赤、緑、青、黒色に着色すべき部分が着色
されておらず、光を透過させると白く見えるものをい
う。また、黒埋まりとは図９−ｂに示すような本来、
赤、緑、青色に着色されるべき部分が黒色に着色されて
おり、光を透過させると黒く見えるものをいう。突起と
は不純物等がフィルター表面上に付着等して形成された
凸状のものをいう。上述したいずれの欠陥を有するフィ
ルターも液晶ディスプレイ等の表示装置に使用される
と、表示品位を損なうものである。

【０００３】従来よりこれらの欠陥に対しては、カラー
フィルターに光を斜めから照射、あるいは透過させて、
欠陥部での光の異常を目視によって捕らえるという検査
が行われていた。しかし、目視では検査能力に限界があ
り、そのために小さい欠陥を見逃す虞れがあったり、熟
練度や疲労度により欠陥の判定がばらつく等の問題があ
った。そこでこれらの検査を自動的に行うことができる
装置が提案されている。

【０００４】従来の検査装置には、照明光をカラーフィ
ルターに照射する光源部と、カラーフィルターからの光
を受光するカメラ等の撮像部と、該撮像部から入力され
た画像を処理し、欠陥部の位置・大きさを測定する画像
処理部とが具備されている。カメラからの入力画像を処
理することにより、欠陥の位置、面積を測定し、ある基
準値以上の面積を持つものは不良として判定される。

【０００５】一般に撮像部にはラインセンサが組み込ま
れている。このラインセンサは撮像素子が一列に並べら
れた構成からなる。コンピュータ制御の下、ステージ上
に載置されたカラーフィルタをラインセンサに対して相
対的に等速度で移動させながら画像を撮像する。ライン
センサを用いたカメラは、エリアセンサと比較して広い
範囲を一度に撮像できるため、検査が高速で行えるとい
う利点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ライン
センサの撮像素子は比較的長く、その素子の両端部では
中心部と比べるとレンズの収差のため図１０に示すよう
に受光量が弱くなり、したがって画像上ではラインセン
サの方向に輝度むらが生ずるという問題がある。また、
照明の強度にもばらつきがあるため、部分的にも輝度む
らが生ずる。そのような輝度むらを含んだ入力画像で
は、同じ欠陥であってもラインセンサのどの部分で撮像
されるかによって面積の測定結果が異なり、測定値には
誤差が含まれてしまうという不都合があった。したがっ
て、そのままの測定面積によって欠陥の有無の判定が行
われると、例えば、実際には不良となるべき欠陥の面積
を持ったフィルターであっても、測定された面積値が判
定基準の面積値よりも小さいために良品であると誤判定
されたり、逆に実際には不良とはならない欠陥の面積を
持ったフィルターに対し、測定面積が判定基準よりも大
きかったために、不良品と誤判定されるといった問題が
あった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、カラーフィルターの欠陥の面積
を正確に測定し、良否判定を行うことができるカラーフ
ィルタの欠陥検査装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、カラーフィル
ターに照明光を照射する照明手段と、カラーフィルター
からの光を輝度値として検出する検出手段と、該検出手
段により検出された輝度値の入力波形から該入力波形を
所定のピッチ分移動させた参照波形を減算処理すること
により得られた差分波形から欠陥面積を測定する処理手
段と、さらに該処理手段により測定された欠陥面積を既
知の欠陥面積を有する比較用カラーフィルターに対して
測定された欠陥面積と比較することにより測定されたカ
ラーフィルターの欠陥面積を補正する補正手段とを備え
たことを特徴とするカラーフィルターの欠陥検査装置で
ある。

【０００９】

【作用】本発明にかかるカラーフィルターの欠陥検査装
置によれば、検出手段により輝度むらのある画像が処理
手段に入力されても、処理手段で処理、測定された欠陥
の面積値は補正手段により既知の欠陥面積値を有する比
較用カラーフィルターに対して測定された欠陥面積値と
比較され、補正される。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明にかかるカラーフィルタの欠
陥検査装置の一実施例を示す構成図である。図１にしめ
すように、本発明の欠陥検査装置はカラーフィルター１
を載置するためのステージ２と、該ステージ２を駆動し
て移動させるためのステージ駆動手段３とを具備してい
る。また、カラーフィルター１の上方にはハロゲンラン
プ等を光源に用いてライン状に照明する照明手段４も備
えられており、該照明手段４はカラーフィルター１上を
スリット状に斜め方向から照射している。但し、照射す
る方向はカラーフィルター１の下方から垂直方向であっ
てもよい。

【００１１】このスリット状に検査面に照射された光を
最も高い照度で撮像できる方向に、レンズ及びラインセ
ンサカメラからなる検出手段５が備えられている。検出
手段５のラインセンサは撮像素子の配列方向がカラーフ
ィルターの絵素の縦横の配列方向のいずれかと平行にな
るように配置されており、ステージ２はそれとは垂直な
方向に移動する。ステージ２を検出手段５に対して相対
的に等速で移動させることにより輝度値による画像デー
タが取り込まれ、処理手段７に入力される。検査装置の
一連の制御は制御手段６によって行われる。

【００１２】次に画像データを処理する処理手段７につ
いて、輝度値のデータから欠陥の有無、位置及び面積を
検出する方法としてしばしば用いられる絵素の繰り返し
パターンを利用した方法を画像の断面波形を用いて説明
する。正常な絵素パターンが形成されている部分では、
図２に示すような輝度波形データが観測される。一方、
白抜け又は黒埋まりが存在する部分では、それぞれ図３
−ａ、図３−ｂに示すような輝度波形が観測される。こ
の欠陥を含んだ入力波形を正常なパターンの波形と比較
するために、入力波形に対して絵素１ピッチ分だけ移動
させ、得られた波形を参照波形とする。すなわち、図３
−ａ及び図３−ｂに示された入力波形を左に１ピッチだ
け移動させると、図４−ａ及び図４−ｂに示される波形
となり、これらが参照波形となる。

【００１３】ここで、入力波形から参照波形を減算して
得られる波形データを差分波形とする。例えば、図３−
ａに示す白抜けの入力波形から図４−ａの参照波形を減
算すると、図５−ａに示すような差分波形が得られる。
すなわち、図５−ａに示すように、欠陥位置に正の高輝
度値を有し、かつ、左に１ピッチずれた位置に負の高輝
度値を有する差分波形が得られる。同様に、図３−ｂに
示す黒埋まりの入力波形から図４−ｂの参照波形を減算
すると、図５−ｂに示すような差分波形が得られる。す
なわち、図５−ｂに示すように、欠陥位置に負の高輝度
値を有し、かつ、左に１ピッチずれた位置に正の高輝度
値を有する差分波形が得られる。絵素のエッジ部等で起
こる若干のノイズ成分の影響をカットするため適当なし
きい値で二値化し、そのしきい値以上の輝度値を持つ絵
素位置を欠陥として検出する。上述したような処理を画
像の全断面について施すことにより、基板上の欠陥の有
無が、例えば欠陥絵素の重心からの位置が、さらに絵素
数をカウントすることにより面積を測定できる。しか
し、面積の測定値には輝度むらに依存した誤差が含まれ
ており、以下に説明する補正手段８により欠陥面積の測
定値の補正を行う。

【００１４】初めに、測定された欠陥面積を補正する際
に必要となるデータを取得する方法について説明する。
図６に示すように、画像の領域をラインセンサの撮像素
子方向に区分する。すなわち、それらの領域を領域１
（Ｒ１）、領域２（Ｒ２）、領域３（Ｒ３）、・・・と
する。さらに、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、・・・の領域は、例
えば図７に示すようにＸ座標（Ｘ）がそれぞれ０≦Ｘ≦
Ｘ１’、Ｘ１’≦Ｘ≦Ｘ２’、Ｘ２’≦Ｘ≦Ｘ３’、・
・・を満たす領域として定義される。また、区分けの方
法としては、図６に示すように等分に、あるいは予め輝
度分布を測定しておき、輝度分布の変化が急である部分
では面積の誤差の変動に対応するため細かく分割するの
もよい。

【００１５】次に、実面積及び位置が既知である欠陥を
有するサンプル基板を作成し、不良判定のしきい値とな
る面積を含む数種類の面積値を持つ欠陥を有するサンプ
ル基板を用意する。用意するサンプル基板の欠陥の面積
値としては、欠陥の大きさのランク分けとなる面積値が
好ましい。それらの実面積値をＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・
・とする。面積Ｓ１の欠陥がＲ１内で撮像されるよう
に、ステージ２上に載置された基板の位置をステージ駆
動手段３により移動させて上記処理手段７により欠陥抽
出処理を施し、測定された面積値をＳ１１’として記録
する。順次、欠陥がＲ２、Ｒ３、・・・内に位置するよ
うに基板を移動させて同様に測定面積値Ｓ２１’、Ｓ３
１’、・・・を記録する。さらに他の実面積値Ｓ２、Ｓ
３、・・・の欠陥についても上記手順を繰り返し、測定
面積値Ｓ１２’、Ｓ２２’、Ｓ３２’・・・、及びＳ１
３’、Ｓ２３’、Ｓ３３’・・・を記録する。これらの
記録データは面積補正用データとして下記表１のように
まとめられ、各欠陥の実面積が、各領域においてどの程
度に測定されるのかという関係が対応付けられる。これ
を補正手段８に記憶させる。

【００１６】

【表１】

【００１７】次に、カラーフィルタの欠陥検査を行う際
の補正手段８に基づいた補正について説明する。処理手
段７は検査基板に対し検出手段５を介して欠陥の抽出処
理を行い、欠陥Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・が検出され
る。処理手段７によって抽出された欠陥Ｄ１、Ｄ２、Ｄ
３、・・・に関する位置を（Ｘ座標、Ｙ座標）及び面積
のデータを（Ｘ１、Ｙ１、Ｓ１’）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｓ
２’）、（Ｘ３、Ｙ３、Ｓ３’）、・・・とする。検査
基板に対して測定された欠陥面積値Ｓ１’、Ｓ２’、Ｓ
３’、・・・は、それぞれデータ（Ｘ１、Ｙ１、Ｓ
１’）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｓ２’）、（Ｘ３、Ｙ３、Ｓ
３’）、・・・により補正される。

【００１８】図７を用いて、欠陥Ｄ１の測定面積値Ｓ
１’に関する補正処理を例にして説明する。欠陥Ｄ１の
データ（Ｘ１、Ｙ１、Ｓ１’）は処理手段７から補正手
段８に送られる。初めに、欠陥Ｄ１に関する位置のデー
タ（Ｘ１、Ｙ１）からＤ１の存在する領域が認識され
る。例えば、図７に示すようにＸ１がＸ１’≦Ｘ≦Ｘ
２’を満たす場合、欠陥Ｄ１はＲ２の領域に存在すると
認識される。その時、補正手段８は欠陥の測定面積値
と、認識された領域に関する面積補正用データとを比較
することにより測定面積を補正する。例えば、欠陥Ｄ１
の場合には、認識された領域Ｒ２に関する面積補正用デ
ータＳ２１’、Ｓ２２’、Ｓ２３’・・・（表１参照）
と、測定面積値Ｓ１’とを照合して大小比較する。測定
面積値Ｓ１’が仮にＳ２３’＜Ｓ１’＜Ｓ２４’なる関
係を満たす場合には、欠陥Ｄ１の実面積値ＳはＳ３＜Ｓ
＜Ｓ４と判断される。さらに、より正確に測定面積を補
正するには、例えば測定面積（Ｓ２３’〜Ｓ２４’）と
実面積（Ｓ３〜Ｓ４）との対応を線形的に補間すること
によって、欠陥Ｄ１の実面積値ＳをＳ＝Ｓ３＋（Ｓ４−Ｓ３）×（Ｓ１’−Ｓ２３’）／
（Ｓ２４’−Ｓ２３’）と補正することもできる。

【００１９】全ての欠陥について上記のような補正処理
が施され、補正手段８から欠陥の位置と面積のランク、
又は補正された面積値のデータが処理手段７に送られ、
それぞれ良、不良の判断が行われる。このように、測定
された面積によってではなく、補正された面積値に基づ
いて欠陥の良、不良が判定されるため、実際は良品レベ
ルである欠陥を不良と判定したり、逆に不良レベルであ
る欠陥を良品と判定するのを防ぐことができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明にかかるカラーフィルターの欠陥
検査装置によれば、処理手段で処理、測定された輝度む
らによる測定誤差を含む欠陥面積値を補正手段により既
知の欠陥面積値を有する比較用カラーフィルターに対し
て測定された欠陥面積値と比較し、補正することによ
り、正確な欠陥面積値を知ることができるので、不良と
判定されるべき欠陥を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるカラーフィルターの欠陥検査装
置の一実施例を示す構成図である。

【図２】検出手段により検出された輝度値の入力波形を
示す図である。

【図３】（ａ）は、白抜けのあるカラーフィルターに対
して検出手段により検出された輝度値の入力波形を示す
図である。（ｂ）は、黒埋まりのあるカラーフィルター
に対して検出手段により検出された輝度値の入力波形を
示す図である。

【図４】（ａ）は、図３（ａ）の入力波形を左に１ピッ
チ分移動させた参照波形を示す図である。（ｂ）は、図
３（ｂ）の入力波形を左に１ピッチ分移動させた参照波
形を示す図である。

【図５】（ａ）は、図３（ａ）の入力波形から図４
（ａ）の参照波形を減算処理して作成した差分波形を示
す図である。（ｂ）は、図３（ｂ）の入力波形から図４
（ｂ）の参照波形を減算処理して作成した差分波形を示
す図である。

【図６】ラインセンサ方向に沿ってカラーフィルターの
領域を区分した部分平面図である。

【図７】所定の欠陥位置をＸ座標とＹ座標とにより同定
したことを表すカラーフィルターの部分平面図である。

【図８】基板上に形成された絵素の通常の配列構造を示
す模式図である。

【図９】（ａ）は、カラーフィルターの欠陥として、白
抜けを示す模式図である。（ｂ）は、カラーフィルター
の欠陥として、黒埋まりを示す模式図である。

【図１０】ラインセンサの方向に対する輝度値の変化を
示す図である。

【符号の説明】

１カラーフィルター２ステージ３ステージ駆動手段４照明手段５検出手段６制御手段７処理手段８補正手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーフィルターに照明光を照射する照
明手段と、カラーフィルターからの光を輝度値として検
出する検出手段と、該検出手段により検出された輝度値
の入力波形から該入力波形を所定のピッチ分移動させた
参照波形を減算処理することにより得られた差分波形か
ら欠陥面積を測定する処理手段と、さらに該処理手段に
より測定された欠陥面積を既知の欠陥面積を有する比較
用カラーフィルターに対して測定された欠陥面積と比較
することにより測定されたカラーフィルターの欠陥面積
を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするカラー
フィルターの欠陥検査装置。