JPH11288463A - 物体の検査装置 - Google Patents

物体の検査装置

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JPH11288463A
JPH11288463A JP10091609A JP9160998A JPH11288463A JP H11288463 A JPH11288463 A JP H11288463A JP 10091609 A JP10091609 A JP 10091609A JP 9160998 A JP9160998 A JP 9160998A JP H11288463 A JPH11288463 A JP H11288463A
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JP10091609A
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Hiromasa Sasamoto
裕方 佐々本
Yasuhiro Nakai
康博 中井
Kenichi Kobayashi
研一 小林
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カラーフィルタ上に設置したスペーサーの長
さ、位置を自動かつ精度よく検査する。 【解決手段】カラーフィルタ上に設置した全体としてピ
ラミッド状で、かつ、任意の層の輪郭線とその層に隣接
する下方の層の輪郭線とが接する部位が2以下のであ
る、少なくとも2層からなるスペーサーを、その上方か
ら撮像する撮像手段と、この撮像手段によって得られた
画像データ上で上記層状部を横切る少なくとも一本の線
分を設定し、その線分が横切る輪郭線の数から各層の有
無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルタ、
TFTアレイ基板、半導体などの積層膜構造体の各層の
有無の判定、または各層の測長を行う検査装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】層状部を有する物体、たとえば各着色層
を積層してスペーサーを形成したカラーフィルタの製造
において、種々の原因で、前記スペーサーの高さ、大き
さ、位置などの特性値が変化する。このスペーサーは、
セル組みの際に対向する駆動電極基板に接触しセルギャ
ップを形成するものであるが、前記スペーサーの特性値
が設計値から外れるとセル組み後に表示欠陥が発生す
る。
【0003】そこで、スペーサーの特性値が、設計値か
ら外れたカラーフィルタをユーザーに出荷するのを避け
るために、また、不良品が頻発した場合に、直ちに製造
工程の不具合箇所を修正して不良品をつくらないように
するためにも、前記スペーサーの特性値をインラインで
精度よく検査する必要がある。
【0004】ところで、着色層を積層したスペーサーの
特性値測定の自動化においては、積層された各層を認識
する必要があろが、この各層の認識は、各層の形状およ
び大きさが変化するため、通常の認識手段として用いら
れるパターンマッチング等の認識手段の適用が非常に困
難であった。このためスペーサーの高さについては、各
着色層の膜厚を他の検査機で管理したうえ、検査員が光
学顕微鏡で拡大したスペーサーを含む画像に対し、各着
色層が設計通りに形成されていることを検査していた。
また、スペーサーの長さ、位置、数については、検査員
が各着色層の輪郭線を認識し光学顕微鏡に取り付けた測
長機により検査を実施していた。しかしながら、そのよ
うな検査方法には、以下に述べるような問題があった。
【0005】すなわち、目視検査で全基板についてをお
こなうため、多くの検査員、検査機器、検査スペースを
必要とし、検査コストが高かった。さらに、検査員から
発生した塵が基板に付着し、新たな欠陥を引き起こす可
能性があった。また、製造中に常に工程を監視していな
いため、工程の異常に気付かずに連続して不良品が発生
する可能性があった。さらに、スペーサーの特性値の検
査においては、読み取り誤差が大きく、誤判定すること
が多かった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の技術の上記問題点を解決し、層状部を有する物体、例
えば上述したカラーフィルタのスペーサーの各着色層の
有無の判定、各着色層の長さ、位置の測定を自動かつ精
度よく行うことができる装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の検査装置は、全体としてピラミッド状で、かつ、任
意の層の輪郭線とその層に隣接する下方の層の輪郭線と
が接する部位が2以下である、少なくとも2層からなる
層状部を有する物体をその物体の上方から撮像する撮像
手段と、この撮像手段によって得られた画像データ上で
上記層状部を横切る少なくとも一本の線分を設定すると
ともに、その線分が横切る輪郭線の数から各層の有無を
判定する判定手段を備えていることを特徴とするもので
ある。前記任意の層の輪郭線の形状は、外側に凸である
ことが好ましい。物体としては、対向する一対の基板を
有する液晶表示素子のいずれか一方の基板であり、かつ
層状部が一対の基板間の間隙を一定に保つためのスペー
サーであることが好ましい。さらに、基板としてはカラ
ーフィルタが好ましい。
【0008】さらに、本発明においては、各層の長さま
たは位置の少なくとも1つを測定する測定手段を設けて
いることが好ましい。測定のために設定する線分は、撮
像した画像データ上で予め決められた位置に設定しても
よいが、さらに好ましくは、撮像した画像に対してパタ
ーンマッチング等を行い、どの部分を撮像したかを認識
し、設計上、層状物の存在する部分に設定するのが、短
時間で測定できるためよい。さらに、第1の線分で少な
くとも1つの層が有ることを判断した後、第2の線分を
前記第1の線分と直交するように設定し、少なくとも1
つ層の長さ、位置を測定するのが好ましい。また、複数
本の線分を測定したい層の中心付近から放射線上に設定
し、より細かく輪郭線を測定しても構わない。また、各
層の長さは、ある方向での長さに限定されるものではな
く、2方向以上の長さについて測定してもよい。
【0009】さらに、本発明においては、検査装置が物
体上の基準位置に基づいて、測定する部分を決定する手
段を備えているのが好ましい。基準位置は、予め設定し
たマークや基板の角を利用してもよいが、撮像で得られ
た画像の一部を基準とするのが、位置決めに要する時間
を短縮できるので、さらに好ましい。
【0010】また、本発明は、対向する一対の基板を有
する液晶表示素子のいずれか一方の基板の製造方法であ
って、上記の検査装置を用いて基板上に層状に形成され
たスペーサーの良否を判定し、良品と不良品を判別する
ことを特徴とするものである。さらに、検査結果から、
製造工程を管理することを特徴とする。また、基板とし
てはカラーフィルタが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】図1において装置はステージ2
に、物体の一例としてカラーフィルタ1を固定し、その
上方に照明装置3、撮像装置4を配置している。撮像装
置4はデータ処理装置5と接続され、制御装置6はステ
ージ2、撮像装置4、データ処理装置5と接続されてい
る。表示装置7はデータ処理装置5と接続されている。
【0012】ステージ2は、カラーフィルタ1を表面に
載置、固定し、カラーフィルタ1の任意の点が測定でき
るようにするものでXY方向に移動する。照明装置3は
測定対象に光を照射する。撮像装置4は、カラーフィル
タ上のある範囲を画素に分割して、その画素ごとの輝度
を測定し、画像データをデータ処理装置5に転送する。
データ処理装置5は、測定した画像データから、スペー
サーの各層の有無判断、各層の長さ、位置を測定するも
のである。制御装置6は、決められた手順に基づいて、
ステージ2、撮像装置4、データ処理装置5に操作指令
を与えるためのものである。表示装置7は、データ処理
装置5で測定したスペーサー各層の有無、各層の長さ、
位置、検査結果を表示するためのものである。
【0013】図2は、スペーサーを設置したカラーフィ
ルタ1の上面図である。図2におけるX−X'の断面図
を図3に示す。次に本発明の測定対象であるスペーサー
について説明する。スペーサー110は、図3に示すよ
うに樹脂ブラックマトリクス上に青色層、緑色層および
赤色層を積層した突起状物である。各着色層の形成は、
どのような順序で行っても構わないが、図3には青、
緑、赤の順序で形成したカラーフィルタを示す。このス
ペーサーを対向する駆動電極基板上の予め設定された部
分と接触させるように張り合わせ、液晶を注入する隙間
(以下セルギャップと称する)を形成する。ところで、
カラーフィルタ表面には透明電極が形成されており、こ
の透明電極と駆動電極基板の各画素電極との間に電圧を
かけ、液晶の配向方向を変えることで各画素を点灯また
は消灯させている。ところが、スペーサー上にも透明電
極が形成されるため、駆動電極基板上の予め設定された
場所以外にスペーサーが接触すると各画素の駆動電極と
短絡し表示欠陥となる。また、着色層が全て積層されず
スペーサーの高さが低い場合、設計されたセルギャップ
が保てずに表示欠陥となる。さらに、カラーフィルタの
各着色層はフォトリソ法で加工されているため、フォト
マスクの位置ずれ、現像時の条件により形状および位置
が変動する。このため、各層が全て積層されていること
を確認し、スペーサーが設計された高さになっているか
を検査しなければならない。また、駆動電極基板と接触
する最上層の赤色層については長さ、位置を検査する必
要がある。
【0014】なお、図2および図3に示すスペーサーに
おいて、現像工程によって消失してしまう可能性がある
のは、面積の少ない赤色層および緑色層のみである。し
たがって赤色層および緑色層が設計どおり積層されてい
ることを検査すればよい。
【0015】次に、図2に示すスペーサー付近に線分を
設け、この線分上における赤色層と緑色層の輪郭線の数
を測定することを考える。このスペーサーが全体として
ピラミッド状で任意の層の輪郭線とその層に隣接する下
方の層の輪郭線とが接する部位が2以下であるという条
件を満たせば、この線分上における赤色層と緑色層の輪
郭線の数は0〜4個になる。輪郭線が0個の場合は、線
分上には両方の層が存在しないことを意味する。輪郭線
が1個の場合は緑色層または赤色層の輪郭線に線分が接
していることを意味する。輪郭線が2個の場合は、線分
上に緑色層または赤色層のいずれかが存在することを意
味する。輪郭線が3個の場合は、線分上に緑色層が存在
し、さらに赤色層と接している、または線分上に緑色層
と赤色層が存在していることを意味する。後者の場合
は、線分上に緑色層と赤色層の輪郭線の接する部分が存
在している場合である。輪郭線が4個の場合は線分上に
緑色層と赤色層が存在していることを意味する。このこ
とから、線分上の輪郭線を数えることで線分上に存在す
る層の数を認識可能である。さらに、この線分と直交す
る線分を設定し輪郭線の数、位置を測定することで、緑
色層および赤色層の有無、縦横の長さ、位置を測定する
ことが可能である。このように、スペーサーが全体とし
てピラミッド状で任意の層の輪郭線とその層に隣接する
下方の層の輪郭線とが接する部位が2以下であるという
条件で製造すれば、輪郭線の数および位置から、単純か
つ確実に、短時間で精度よくスペーサーの検査ができ
る。
【0016】次に本発明の検査装置の作用を図4のフロ
ーチャートを用いて説明する。
【0017】まず、カラーフィルタ1をステージ2に設
置する。(ステップ1) 次に、制御装置6は測定するスペーサーが撮像装置の測
定範囲内にくるように予め設定した移動量と、移動開始
信号をステージ2に与える。移動開始信号を与えられた
ステージ2は移動を開始し、移動終了後に移動終了信号
を制御装置6に与える(ステップ2)。
【0018】移動終了信号が与えられた制御装置6は、
撮像装置4に輝度測定開始信号を与える。測定開始信号
を与えられた撮像装置4は輝度測定を開始し、測定終了
後にデータ処理装置5に画像データを送り、輝度測定終
了信号を制御装置6に与える(ステップ3)。輝度測定
終了信号を与えられた制御装置6は、データ処理装置5
にデータ処理開始信号を与える。データ処理開始信号を
与えられたデータ処理装置5は、以下の手順でスペーサ
ーの長さ、位置を測定する。
【0019】まず、予め設定されたスペーサー付近の画
像データをマスターパターンとして、撮像装置で得られ
た画像データに対し、パターンマッチングをかけてスペ
ーサーの設計上の概略位置を測定する。マスターパター
ンとしては、画素開口部の画像を含み、スペーサー部分
に対してはマッチング処理を行わないようにしたものが
好ましい(ステップ4)。得られた画像データ内の設計
上のスペーサー数が1つの場合は、設計上のスペーサー
中心位置を記憶する(ステップ5)。スペーサーが2つ
以上存在する場合には、ステップ6〜ステップ11を各
スペーサーごとに繰り返す。
【0020】次に前記中心位置を基準にして、図5に示
すW1〜W4 の線分を設定する(ステップ6)。これら
の線分の長さと前記中心位置との相対位置は、測定する
カラーフィルタに応じて予め設定している。W1はスペ
ーサーに設計どおり着色層が積層されているかを判断す
るための線分である。W2 、W3 は開口部の輪郭線(以
下エッジと称する)を測定する線分である。W4 はスト
ライプエッジを測定するための線分である。次にスペー
サー部分のエッジを測定し、設計どおりに着色層が積層
されているかを判定する(ステップ7)。まず、線分W
1 についてエッジを測定する。次に、このW1のエッジ
の数および位置から、W1に垂直な線分W5を設定し、W
5上のエッジの数および位置から着色層が設計通りに積
層されているかを判断する。着色層が設計通りに積層さ
れている場合には、赤色層のエッジ位置を記憶する(ス
テップ8)。
【0021】次に線分W2〜W4 についてエッジ位置を
測定し画素開口部エッジ位置、ストライプ端部エッジ位
置を測定する。(ステップ9) 次にW1 、W5 のエッジ位置からスペーサーの縦横の長
さを計算し、また、ストライプ端部エッジ位置、画素開
口部エッジ位置を基準とした赤色層の相対的なエッジ位
置をスペーサー位置としてそれぞれ計算する(ステップ
10)。
【0022】最後に測定結果を予め設定された基準値と
比較して良否を判定した後、検査結果および測定結果を
表示装置7に表示する。(ステップ11)
【0023】
【実施例】実施例1 図1に示す検査装置を用いて、カラーフィルタの検査を
行った。
【0024】カラーフィルタ1としては、図2に示す構
造のものを複数枚用意し、予め目視検査を実施したもの
を使用した。照明装置3としては、同軸落射照明を使用
した。撮像装置4としては、エリアセンサCCDカメラ
を使用し、200μm×200μmの範囲について、5
12×480画素の分解能で撮像した。
【0025】その結果、得られた検査結果と、従来の方
法で得られた結果には高い相関があった。また、同じサ
ンプルを繰り返し測定した場合の繰り返し精度は、いず
れの測定項目も従来の方法より向上した。測定時間につ
いては大幅に短縮できた。
【0026】実施例2 図1に示す検査装置に、自動でカラーフィルタを自動で
ロード、アンロードする手段と、不良品を取り除く手段
を付加して、インラインで検査を行った。カラーフィル
タ1、照明装置3、撮像装置4は実施例1で使用したも
のと同一のものを使用した。
【0027】その結果、全てのカラーフィルタについて
検査をおこない良否判定し、不良品を抜き出すことで不
良品の流出防止がはかれた。また、最終製品のスペーサ
ー各層長さを測定することで、各着色層のフォトマスク
位置ずれ、現像条件の異常がわかるため、工程の不具合
箇所を直ちに特定して修正し、不良製品の製造を最小限
にとどめることができた。したがって、製造コストを削
減することができた。
【0028】
【発明の効果】本発明は、全体としてピラミッド状で、
かつ、任意の層の輪郭線とその層に隣接する下方の層の
輪郭線とが接する部位が2以下である、少なくとも2層
からなる層状部を有する物体をその物体の上方から撮像
する撮像手段を撮像する撮像手段と、この撮像手段によ
って得られた画像データ上で上記層状部を横切る少なく
とも一本の線分を設定するとともに、その線分が横切る
輪郭線の数から各層の有無を判定する判定手段を設けた
ので、例えばカラーフィルタのスペーサーに適応した場
合、各層の形状および大きさが変化する場合において
も、自動かつ精度よく判定できるようになる。
【0029】また、各層の長さまたは位置の少なくとも
1つを測定する測定手段を設けた場合には、各層の形状
および大きさが変化する場合においても、各層の長さ、
位置を、自動かつ精度のよく検査できるようになる。
【0030】また、物体上の基準位置に基づいて測定す
る部分を決定する手段を備えている場合には、同じ設計
で製造された物体について、さらに短時間で検査するこ
とができるようになる。
【0031】また、本発明をカラーフィルタの製造工程
に適用した場合には、自動で良否判定することができる
ので、目視での検査を必要とせず、製造コストを低減す
ることができ、さらに、不具合箇所を直ちに修正できる
ので、不良製品の製造を最小限にとどめることができ、
製造コストを低減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る検査装置のブロック
図である。
【図2】本発明の検査対象の一例であるカラーフィルタ
の上面図である。
【図3】本発明の検査対象の一例であるカラーフィルタ
の断面図である。
【図4】スペーサーの良否を判定するフロー図である。
【図5】エッジ測定のための線分の位置関係を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 ……カラーフィルタ 2 ……ステージ 3 ……照明装置 4 ……撮像装置 5 ……データ処理装置 6 ……制御装置 7 ……表示装置 101……透明基板(ガラス基板) 102……樹脂ブラックマトリクス 103……着色層(青色層) 104……着色層(緑色層) 105……着色層(赤色層) 106……画素開口部 107……スペーサー 108……ストライプ端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02F 1/1339 500 G02F 1/1339 500 G09F 9/00 352 G09F 9/00 352 H04N 17/00 H04N 17/00 Z 17/02 17/02 Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】全体としてピラミッド状で、かつ、任意の
    層の輪郭線とその層に隣接する下方の層の輪郭線とが接
    する部位が2以下である、少なくとも2層からなる層状
    部を有する物体をその物体の上方から撮像する撮像手段
    と、この撮像手段によって得られた画像データ上で上記
    層状部を横切る少なくとも一本の線分を設定するととも
    に、その線分が横切る輪郭線の数から各層の有無を判定
    する判定手段とを備えていることを特徴とする物体の検
    査装置。
  2. 【請求項2】各層の長さおよび位置の少なくとも1つを
    測定する測定手段を備えていることを特徴とする、請求
    項1に記載の物体の検査装置。
  3. 【請求項3】物体上の基準位置に基づいて測定する部分
    を決定する手段を備えている、請求項1〜2のいずれか
    に記載の物体の検査装置。
  4. 【請求項4】物体が、対向する一対の基板を有する液晶
    表示素子のいずれか一方の基板であり、かつ、層状部が
    一対の基板間の間隙を一定に保つためのスペーサーであ
    る、請求項1〜3のいずれかに記載の物体の検査装置。
  5. 【請求項5】基板がカラーフィルタである、請求項4に
    記載の物体の検査装置。
  6. 【請求項6】対向する一対の基板を有する液晶表示素子
    のいずれか一方の基板上に層状に形成されたスペーサー
    の良否を、請求項1〜5のいずれかに記載の検査装置を
    用いて判定し、良品と不良品を判別することを特徴とす
    る、基板の製造方法。
  7. 【請求項7】対向する一対の基板を有する液晶表示素子
    のいずれか一方の基板上に層状に形成されたスペーサー
    を、請求項1〜5のいずれかに記載の検査装置を用いて
    検査し、製造工程を管理することを特徴とする、基板の
    製造方法。
  8. 【請求項8】基板がカラーフィルタである、請求項6ま
    たは7に記載の基板の製造方法。
JP10091609A 1998-04-03 1998-04-03 物体の検査装置 Pending JPH11288463A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010151610A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Toppan Printing Co Ltd 円形の幅寸法測定装置
JP2011007621A (ja) * 2009-06-25 2011-01-13 Toppan Printing Co Ltd 2層円形位置ずれ測定装置

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