JPH10246687A - シャドウマスク検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＲＴ用のシャドウマスクの成形後、フレー
ムをつけた状態でのマスク面の穴径異常を検査するた
め、透過光による光の形をカメラで撮像して欠陥を検出
する際、従来はフレームにより透過照明が遮断されてい
た端部でも欠陥検査することができるシャドウマスクの
検査方法及び装置を提供する。 【解決手段】 シャドウマスク１は、ライン状バックラ
イト照明装置２により凹面レンズ１０を介して扇状に照
明され、ラインセンサーカメラ５を用いてマスク１の画
像を撮像する。カメラ５と照明装置２の光軸にほぼ垂直
にマスク１を配置して相対的に回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形後のシャドウ
マスクの穴径異常を検査する際、被検査対象であるシャ
ドウマスクを照明と画像を取り込むカメラの間に配置
し、上記シャドウマスクの穴を透過する光の形により、
上記穴の穴径異常を検出するシャドウマスクの検査方法
及び装置に関する。詳しくは、本発明は、コンピュータ
の端末として、最も多く用いられているＣＲＴのシャド
ウマスクは、ディスプレーの高精細化に伴って、製造工
程におけるシャドウマスクの欠陥検査の重要性が増して
いるに鑑み、その中でも特に、ＣＲＴのガラスとシャド
ウマスクを組み合わせたパターンを露光する直前のシャ
ドウマスクにおいて、そのフレームに隠れたシャドウマ
スク面を含む全面を検査することができるシャドウマス
クの検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、先の特許出願（特願平８
−２２８２７６号）に開示されたシャドウマスクの検査
方法では、図６に示すように、シャドウマスク１をバッ
クライト照明装置２で照明して、シャドウマスク１の穴
を透過した光の画像をカメラ５で取り込み、上記シャド
ウマスク１の穴を透過する光の形により上記穴の穴径異
常を検出するようにしたものが提案されている。このシ
ャドウマスクの検査方法では、バックライト照明装置２
で照明されるのは、シャドウマスク１のフレーム１ｘに
より隠れる領域Ａ以外の領域であり、この領域Ａ以外の
領域の検査を行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来の方
法では、図６のシャドウマスクのフレーム１ｘで隠れた
シャドウマスク１の領域Ａの部分の穴径の異常は、バッ
クライト照明装置２で照明することができないため、穴
径の異常を検出することができず、シャドウマスクの品
質上、完全な検査にはならないという課題があった。本
発明は、上記従来の方法ではフレームにより照明されな
かった領域の穴径の異常の検査を行うことができるシャ
ドウマスクの検査方法及び装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下のように構成している。本発明の第１
態様によれば、成形後のシャドウマスクの穴径異常を検
査する際、被検査対象である上記シャドウマスクを、該
シャドウマスクを照明する照明装置と上記シャドウマス
クを透過した光の画像を取り込むカメラの間に配置し、
上記シャドウマスクの穴を透過する光の形により上記穴
の穴径異常を検出する場合において、上記照明装置の光
軸と上記カメラの光軸を一致させ、その光軸を、上記シ
ャドウマスクの曲率の接線に対し、３０°から１５０°
の角度の範囲以内になるように設定するとともに、上記
カメラと上記照明装置とに対して上記シャドウマスクを
相対的に回転させるようにしている。本発明の第２態様
によれば、第１態様において、上記カメラと上記照明装
置を固定した状態で上記シャドウマスクを回転させるよ
うにすることもできる。本発明の第３態様によれば、第
１態様において、上記シャドウマスクを固定した状態で
上記カメラと上記照明装置を同時に上記シャドウマスク
の周りを回転させるようにすることもできる。本発明の
第４態様によれば、第２又は３態様において、上記シャ
ドウマスクの曲率と上記シャドウマスクの回転半径が異
なり、上記カメラの焦点範囲から、上記シャドウマスク
の表面が外れる場合、上記シャドウマスクの回転角度に
合わせて、上記シャドウマスクが上記カメラの焦点範囲
に入るように、上記回転角度と同期させて、上記カメラ
を上記シャドウマスクに移動させるようにすることもで
きる。本発明の第５態様によれば、第１〜４のいずれか
の態様において、上記照明装置からのライン状照明を扇
状に拡散して広げて上記シャドウマスクを照明するよう
にすることもできる。

【０００５】本発明の第６態様によれば、成形後のシャ
ドウマスクの穴径異常を検査する際、被検査対象である
上記シャドウマスクを照明する照明装置と、上記照明装
置により上記シャドウマスクが照明されて上記シャドウ
マスクを透過した光の画像を取り込むカメラと、上記カ
メラと上記照明装置とに対して上記シャドウマスクを相
対的に回転させる回転機構とを備え、上記照明装置の光
軸と上記カメラの光軸を一致させ、その光軸を、上記シ
ャドウマスクの曲率の接線に対し、３０°から１５０°
の角度の範囲以内になるように設定して、上記回転機構
により上記カメラと上記照明装置とに対して上記シャド
ウマスクを相対的に回転させながら、上記照明装置から
照明されて上記シャドウマスクの穴を透過する光を上記
カメラで検出して、その光の形により上記穴の穴径異常
を検出するようにしている。本発明の第７態様によれ
ば、第６態様において、上記回転機構は、上記カメラと
上記照明装置を固定した状態で上記シャドウマスクを回
転させるようにすることもできる。本発明の第８態様に
よれば、第６態様において、上記回転機構は、上記シャ
ドウマスクを固定した状態で上記カメラと上記照明装置
を同時に上記シャドウマスクの周りを回転させるように
することもできる。本発明の第９態様によれば、第７又
は８態様において、上記カメラを上記シャドウマスクに
向けて移動させる移動機構と、上記シャドウマスクの曲
率と上記シャドウマスクの回転半径が異なり、上記カメ
ラの焦点範囲から上記シャドウマスクの表面が外れる場
合、上記シャドウマスクの回転角度に合わせて、上記シ
ャドウマスクが上記カメラの焦点範囲に入るように、上
記回転角度と同期させて、上記移動機構を駆動して上記
カメラを上記シャドウマスクに移動させる制御部とを備
えるようにすることもできる。本発明の第１０態様によ
れば、第６〜９のいずれかの態様において、上記照明装
置と上記シャドウマスクとの間に、上記照明装置からの
ライン状照明を拡散して扇状に広げる光学素子を備える
ようにすることもできる。

【０００６】

【発明の効果】上記カメラと上記照明装置とに対して上
記シャドウマスクを相対的に回転させてシャドウマスク
の全面に照明装置により照明を行うことにより、従来の
方法ではシャドウマスクのフレームにより透過照明が遮
られてシャドウマスク端部の欠陥が検出できなかった領
域でも、照明装置による照明を行うことができて、当該
領域の穴の穴径の異常を検出することができる。また、
上記シャドウマスクを照明装置及びカメラに対して相対
的に回転させてシャドウマスクの全面に照明装置により
照明を行うとき、カメラの焦点範囲からシャドウマスク
の表面が外れる場合、シャドウマスクの回転角度に合わ
せてシャドウマスクがカメラの焦点範囲に入るようにシ
ャドウマスクの回転角度と同期させてカメラを移動機構
の駆動によりシャドウマスクに接近させるように移動さ
せて、シャドウマスクがカメラの焦点範囲に常に位置す
るようにすれば、より精度よくシャドウマスクの穴径の
異常を検査することができる。また、ライン状の照明装
置から平行光が出る場合、カメラの並ぶ方向でも、シャ
ドウマスクのフレームで平行光が遮られる場合がある
が、ライン状の照明を扇状に拡散させる光学素子を照明
装置とシャドウマスクとの間に入れるようにすれば、扇
状に拡散された照明光がシャドウマスクの端部まで届く
ことになり、シャドウマスクのフレームの影により照明
光の光量がシャドウマスク端部で少なくなるのを防止す
ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる実施形態
を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実
施形態にかかるシャドウマスクの検査方法を実施するこ
とができるシャドウマスク検査装置の概念図である。図
１において、１は成形後のシャドウマスク、２はシャド
ウマスク１を裏面かに照明するバックライト照明装置、
３はシャドウマスク１を載置するシャドウマスク回転テ
ーブル、４はシャドウマスク回転テーブル３を回転させ
るシャドウマスク回転モータ、５はシャドウマスク１の
表側に配置された３個のラインセンサーカメラ、６は３
個のラインセンサーカメラ５を固定するカメラステー
ジ、７はシャドウマスク１の回転角度をモータ４の図示
しないエンコーダなどから検知してカメラステージ６の
シャドウマスク１に対する移動を制御する制御ユニッ
ト、８は３個のラインセンサーカメラ５からの出力が入
力されて画像処理を行い、シャドウマスク１の穴の穴径
の異常を検出する画像処理装置、９は制御ユニット７の
制御の元に３個のラインセンサーカメラ６が固定された
カメラステージ６をシャドウマスク１に対して移動させ
る移動機構、１０はライン状照明装置２の平行光がシャ
ドウマスク１の上下フレーム１ｘで遮断されるのを防ぐ
ための光学素子の一例としての凹面レンズである。上記
移動機構の一例としては、モータと、該モータにより回
転されて軸方向に進退するボールネジより構成する。

【０００８】上記シャドウマスク検査装置においては、
被検査対象であるシャドウマスク１をバックライト照明
装置２と画像を取り込むラインセンサーカメラ５の間に
配置して、シャドウマスク１の穴を透過する光の形によ
り、穴径異常を検出するものである。検査対象であるシ
ャドウマスク１は、バックライト照明装置２により、凹
面レンズ１０を介して、点線に示すように扇状に照明さ
れている。一方、シャドウマスク１のバックライト照明
装置２とは反対側には３個のラインセンサーカメラ５を
配置し、これらのラインセンサーカメラ５を用いて、バ
ックライト照明装置２の照明によりシャドウマスク１の
穴を透過した光の画像を撮像する。ライン状のバックラ
イト照明装置２の光軸とカメラ５の光軸とは一致させる
ように配置し、その一致した光軸をシャドウマスク１の
曲率の接線に対し、３０°から１５０°の角度範囲以内
になるように設定し、カメラ５と照明装置２を固定する
一方、シャドウマスク１をモータ４により回転させる。
この角度範囲以外では、有効な測定ができないためこの
ように限定している。ここでは、例えば、ラインセンサ
ーカメラ５とライン状バックライト照明装置２の光軸に
対してシャドウマスク１の中央部の曲率の接線がほぼ垂
直になるようにシャドウマスク１を配置し、その配置さ
れた位置からシャドウマスク１を回転中心Ｏｒの回りに
シャドウマスク回転モータ４で回転を開始する。シャド
ウマスク回転モータ４により、ラインセンサーカメラ５
の画素走査とシャドウマスク１の回転が同期することに
より、シャドウマスク１の全面を走査する。すなわち、
シャドウマスク１の回転の位置信号と同期して画素を取
り込むようにして、シャドウマスク１の全面走査を行う
ようにしている。

【０００９】上記シャドウマスク検査方法の原理を図
２，３を用いて説明する。図６の従来の方法では、照明
装置２からの照明光がシャドウマスク１のフレーム１ｘ
により遮断されて隠れてしまい、上記照明光がシャドウ
マスク１を透過しないため穴径の検査ができない領域Ａ
が存在していた。これに対して、図２，３に示すよう
に、成形後のシャドウマスク１をラインセンサーカメラ
５で撮像するとき、それぞれ固定配置されたライン状の
バックライト照明装置２とカメラ５との間に配置したシ
ャドウマスク１をモータ４により回転テーブル３を介し
て回転させて、バックライト照明装置２からの透過照明
光がフレーム１ｘの影に隠れてしまわないようにする。
これにより、従来、透過照明光がフレーム１ｘに隠れ
て、カメラ５に撮像されず、シャドウマスク１の検査が
できなかった領域Ａについても検査できるようになる。

【００１０】ここで、シャドウマスク１を回転させる場
合、上記検査装置を小型にするため、その回転半径を極
力小さくする必要がある。しかし、そうした場合、シャ
ドウマスク１の曲率半径に比べて、その回転半径が大幅
に小さくなり、シャドウマスク１の回転角度により、カ
メラ５の焦点範囲からシャドウマスク１が外れる場合が
ある。具体的には、例えば、図２，３に示すように、シ
ャドウマスク１の中心位置をラインセンサーカメラ５と
の焦点距離ａの位置に設定し、この状態でシャドウマス
ク１が回転し、バックライト照明装置２とラインセンサ
ーカメラ５の光軸が、シャドウマスク１の中央部の接線
と直交する中心線からある回転角度（φ）までシャドウ
マスク１が回転すると、ラインセンサーカメラ５とシャ
ドウマスク１の距離は、曲率中心Ｏｃに関するシャドウ
マスク１の曲率半径Ｒ１と回転中心Ｏｒに関するシャド
ウマスク１の回転半径ｒとの差により生じる量δ（図
２，３のδ）だけ、シャドウマスク１の中心に光軸が設
定した場合に比べてずれることになり、ラインセンサー
カメラ５の焦点から外れる。

【００１１】そこで、シャドウマスク１の回転角度φに
対応して、カメラ５とシャドウマスク１との間の距離を
変化させることにより、カメラ５の焦点範囲からシャド
ウマスク１が外れるのを防ぐ必要がある。よって、上記
検査方法及び装置では、シャドウマスク１を回転させる
モータ４からシャドウマスク１の回転角度情報を制御ユ
ニット７により入力し、シャドウマスク１の回転角度φ
に同期させて、制御ユニット７の制御により移動機構９
を介してカメラ５をシャドウマスク１のずれ量δだけシ
ャドウマスク１に接近させるように移動させ、シャドウ
マスク１が回転角度にかかわらず常にカメラ５の焦点範
囲に位置するようにして、シャドウマスク１の穴径の欠
陥を常に検出することができる。また、ライン状のバッ
クライト照明装置２から平行光が出る場合、カメラ５の
並ぶ方向でも、図４に示すように、フレーム１ｘで平行
光が遮られる場合があるので、凹面レンズ１０を照明装
置２とシャドウマスク１との間に入れて、照明光量が少
なくなるのを防止している。よって、照明装置２からの
ライン状の照明光は、凹面レンズ１０により扇状に拡散
させられ、扇状に拡散された照明光がシャドウマスク１
の端部まで届くことになり、シャドウマスク１のフレー
ム１ｘの影により照明光の光量がシャドウマスク端部で
少なくなるのを防止することができる。

【００１２】次に、本発明の他の実施形態にかかるシャ
ドウマスクの検査方法及び装置を図５により説明する。
この実施形態では、シャドウマスク１を固定し、バック
ライト照明装置２と３個のラインセンサーカメラ５をセ
ットにして固定保持する架台１１をモータ１２で、シャ
ドウマスク１の周りに回転させるようにしている。この
場合も、検査装置をコンパクトにするため、シャドウマ
スク１の曲率半径に比べて、バックライト照明装置２及
びラインセンサーカメラ５の回転半径を小さくするた
め、ラインセンサーカメラ５とシャドウマスク１の距離
を一定にするため、モータ１２の回転角度と同期させ
て、制御ユニット１７の制御の元に、ラインセンサーカ
メラ５が固定されたカメラステージ６を架台１１上でシ
ャドウマスク１に接近するように、移動機構９で移動さ
せる。制御ユニット１７は先の実施形態の制御ユニット
７と同様な機能を有するもので、モータ１２の回転角度
情報が入力され、移動機構９の駆動を制御ユニット１７
により制御するものである。

【００１３】上記実施形態によれば、シャドウマスク１
を照明装置２及びカメラ５に対して相対的に回転させて
シャドウマスク１の全面に照明装置２により照明を行う
ことにより、従来の方法ではシャドウマスクのフレーム
１ｘにより透過照明が遮られてシャドウマスク端部の欠
陥が検出できなかった領域Ａでも、照明装置２による照
明を行うことができて、当該領域Ａの穴の穴径の異常を
検出することができる。また、上記シャドウマスク１を
照明装置２及びカメラ５に対して相対的に回転させてシ
ャドウマスク１の全面に照明装置２により照明を行うと
き、カメラ５の焦点範囲からシャドウマスク１の表面が
外れる場合、シャドウマスク１の回転角度φに合わせて
シャドウマスク１がカメラ５の焦点範囲に入るようにシ
ャドウマスク１の回転角度と同期させてカメラ５を移動
機構９の駆動によりシャドウマスク１に接近させるよう
に移動させて、シャドウマスク１がカメラ５の焦点範囲
に常に位置するようにすれば、より精度よくシャドウマ
スク１の穴径の異常を検査することができる。また、ラ
イン状の照明装置２から平行光が出る場合、カメラ５の
並ぶ方向でも、シャドウマスク１のフレーム１ｘで平行
光が遮られる場合があるが、ライン状の照明を扇状に拡
散させる光学素子の一例として凹面レンズ１０を照明装
置２とシャドウマスク１との間に入れるようにすれば、
扇状に拡散された照明光がシャドウマスク１の端部まで
届くことになり、シャドウマスク１のフレーム１ｘの影
により照明光の光量がシャドウマスク端部で少なくなる
のを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態にかかるシャドウマスク
の検査方法を実施するシャドウマスク検査装置の概略斜
視図である。

【図２】 上記実施形態においてカメラと照明装置の光
軸がシャドウマスクと垂直な状態でのカメラとシャドウ
マスクとの配置関係を示す概略図である。

【図３】 図２の状態からシャドウマスクが回転角度φ
だけ回転した場合のカメラとシャドウマスクの配置関係
を示す概略図である。

【図４】 図２のＩＶ−ＩＶ方向の矢視図である。

【図５】 本発明の他の実施形態にかかるシャドウマス
クの検査方法の概略説明図である。

【図６】 従来例にかかるシャドウマスクの検査方法の
概略図である。

【符号の説明】

１ 成形後のシャドウマスク ２ バックライト照明装置 ３ シャドウマスク回転テーブル ４ シャドウマスク回転モータ ５ ラインセンサーカメラ ６ カメラステージ ７ シャドウマスク１の回転角度を検知して、カメラス
テージ６を移動させる制御ユニット ８ 画像処理装置 ９ カメラステージ移動機構 １０ 凹面レンズ １１ カメラ５と照明装置２を保持する架台 １２ 架台１１を回転させるモータ

フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼田 真高登 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形後のシャドウマスク（１）の穴径異
   常を検査する際、被検査対象である上記シャドウマスク
   を、該シャドウマスクを照明する照明装置（２）と上記
   シャドウマスクを透過した光の画像を取り込むカメラ
   （５）の間に配置し、上記シャドウマスクの穴を透過す
   る光の形により上記穴の穴径異常を検出する場合におい
   て、上記照明装置の光軸と上記カメラの光軸を一致さ
   せ、その光軸を、上記シャドウマスクの曲率の接線に対
   し、３０°から１５０°の角度の範囲以内になるように
   設定するとともに、上記カメラと上記照明装置とに対し
   て上記シャドウマスクを相対的に回転させることを特徴
   とするシャドウマスクの検査方法。
2. 【請求項２】 上記カメラと上記照明装置を固定した状
   態で上記シャドウマスクを回転させるようにした請求項
   １に記載のシャドウマスクの検査方法。
3. 【請求項３】 上記シャドウマスクを固定した状態で上
   記カメラと上記照明装置を同時に上記シャドウマスクの
   周りを回転させるようにした請求項１に記載のシャドウ
   マスクの検査方法。
4. 【請求項４】 上記シャドウマスクの曲率と上記シャド
   ウマスクの回転半径が異なり、上記カメラの焦点範囲か
   ら、上記シャドウマスクの表面が外れる場合、上記シャ
   ドウマスクの回転角度に合わせて、上記シャドウマスク
   が上記カメラの焦点範囲に入るように、上記回転角度と
   同期させて、上記カメラを上記シャドウマスクに移動さ
   せるようにした請求項２又は３に記載のシャドウマスク
   の検査方法。
5. 【請求項５】 上記照明装置からのライン状照明を扇状
   に拡散して広げて上記シャドウマスクを照明するように
   した請求項１〜４のいずれかに記載のシャドウマスクの
   検査方法。
6. 【請求項６】 成形後のシャドウマスク（１）の穴径異
   常を検査する際、被検査対象である上記シャドウマスク
   を照明する照明装置（２）と、 上記照明装置により上記シャドウマスクが照明されて上
   記シャドウマスクを透過した光の画像を取り込むカメラ
   （５）と、 上記カメラと上記照明装置とに対して上記シャドウマス
   クを相対的に回転させる回転機構（４，１２）とを備
   え、 上記照明装置の光軸と上記カメラの光軸を一致させ、そ
   の光軸を、上記シャドウマスクの曲率の接線に対し、３
   ０°から１５０°の角度の範囲以内になるように設定し
   て、上記回転機構により上記カメラと上記照明装置とに
   対して上記シャドウマスクを相対的に回転させながら、
   上記照明装置から照明されて上記シャドウマスクの穴を
   透過する光を上記カメラで検出して、その光の形により
   上記穴の穴径異常を検出することを特徴とするシャドウ
   マスクの検査装置。
7. 【請求項７】 上記回転機構（４）は、上記カメラと上
   記照明装置を固定した状態で上記シャドウマスクを回転
   させるようにした請求項６に記載のシャドウマスクの検
   査装置。
8. 【請求項８】 上記回転機構（１２）は、上記シャドウ
   マスクを固定した状態で上記カメラと上記照明装置を同
   時に上記シャドウマスクの周りを回転させるようにした
   請求項６に記載のシャドウマスクの検査装置。
9. 【請求項９】 上記カメラを上記シャドウマスクに向け
   て移動させる移動機構（９）と、上記シャドウマスクの
   曲率と上記シャドウマスクの回転半径が異なり、上記カ
   メラの焦点範囲から上記シャドウマスクの表面が外れる
   場合、上記シャドウマスクの回転角度に合わせて、上記
   シャドウマスクが上記カメラの焦点範囲に入るように、
   上記回転角度と同期させて、上記移動機構を駆動して上
   記カメラを上記シャドウマスクに移動させる制御部
   （７，１７）とを備えるようにした請求項７又は８に記
   載のシャドウマスクの検査装置。
10. 【請求項１０】 上記照明装置と上記シャドウマスクと
    の間に、上記照明装置からのライン状照明を拡散して扇
    状に広げる光学素子（１０）を備えるようにした請求項
    ６〜９のいずれかに記載のシャドウマスクの検査装置。