KR101379531B1 - 어퍼쳐 가변 검사 광학계 및 컬러 필터의 평가 방법 - Google Patents

Abstract

다각형의 투과 부분을 갖는 가변 어퍼쳐 유닛(13)과, 샘플(S)의 위치에 상기 가변 어퍼쳐 유닛(13)을 투과한 광의 투광 스폿을 형성하는 집광 광학계(12a, 12b)를 구비하고, 상기 가변 어퍼쳐 유닛(13)은 상기 다각형의 형상ㆍ크기를 변화시킬 수 있다. 어퍼쳐 유닛을 재조립하지 않고 투광 스폿(U)의 사이즈를 변경할 수 있다.

전동 액츄에이터, 모터 베이스, 슬라이드 플레이트, 스토퍼 볼트, 하프 미러

Description

어퍼쳐 가변 검사 광학계 및 컬러 필터의 평가 방법{APERTURE VARIABLE INSPECTION OPTICAL SYSTEM AND COLOR FILTER EVALUATION PROCESS}

본 발명은, 액정 표시 장치 등에 탑재되는 컬러 필터의 광학 특성의 검사에 적합하게 이용되는 검사 광학계에 관한 것이다.

액정 표시 장치의 컬러 필터는 통상 R, G, B 삼색의 필터로 구성되어 있다. 본 명세서에서는, 이 하나의 R 필터의 존재 범위를 1화소라 하고, 하나의 G 필터의 존재 범위를 1화소라 하고, 하나의 B 필터의 존재 범위를 1화소라 한다.

이 컬러 필터의 광학 특성의 평가를 행하기 위해서는, 측정용 광원의 투광 스폿을 R의 1화소의 중심에 맞추어, 상기 중심부의 투과 스펙트럼, 색도, 화이트 밸런스 등을 측정한다. 다음에, G 화소, B 화소에도 동일한 측정을 행한다. 측정하는 컬러 필터를「샘플」이라 한다.

도14는 샘플의 1화소(이 도면에서는 R 화소)에 비추어지고 있는 조사 스폿[「투광 스폿(U)」이라 함]을 나타내는 도면이다.

종래, 투광 스폿(U)은 도14에 도시한 바와 같이 1화소의 치수보다 작은 것이었다.

이와 같이 1화소의 치수보다 작은 투광 스폿(U)을 화소의 중심부에 조사하여 측정했던 이유는, 컬러 필터의 화소 내의 색도ㆍ투과율은 대략 균일하다고 상정하고 있었기 때문이다.

그러나, 최근, 액정 표시 장치의 화면이 커지고, 컬러 필터의 화소도 커지고 있다. 이 화소의 대형화 및 생산 방법의 변경에 수반하여, 1화소 내의 컬러 필터의 막 두께는, 단면도인 도15에 도시된 바와 같이 균일하지 않게 되어 있다. 따라서 컬러 필터의 색도ㆍ투과율도 화소 내에서 균일하게 분포되어 있지 않은 것이 지적되어, 컬러 필터의 색도ㆍ투과율의 평가 방법을 재검토하는 것이 필요하게 되었다.

또한 종래의 투광 스폿(U)은 고정 사이즈의 것밖에 없었다.

실제, 컬러 필터의 화소 사이즈는 제품 용도에 따라서 형상이 변화하므로, 투광 스폿을 형성하는 어퍼쳐의 형상을 그때마다 변경할 필요가 있다.

그래서 투광 스폿(U)의 사이즈를 변경하기 위해서는 광학계에 삽입되는 어퍼쳐 유닛을 재조립할 필요가 있고, 그때마다 광학계의 재조정이 필요하다.

그래서 본 발명은, 어퍼쳐 유닛을 재조립하지 않고, 투광 스폿(U)의 사이즈를 변경할 수 있는 어퍼쳐 가변 검사 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 컬러 필터의 1화소 전체의 광학 특성을 검사할 수 있는 컬러 필터의 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 어퍼쳐 가변 검사 광학계는, 측정 광원의 광을 샘플에 투광하고, 샘플로부터의 광을 수광하여 광학 측정하는 검사 광학계이며, 크기를 변화시킬 수 있는 투과 부분을 갖는 가변 어퍼쳐 유닛과, 샘플의 위치에 상기 가변 어퍼쳐 유닛을 투과한 광의 투광 스폿을 형성하는 집광 광학계를 구비하고, 상기 가변 어퍼쳐 유닛은, 서로 대향하는 에지를 갖는 1세트의 슬라이드 플레이트를 구비하는 제1 어퍼쳐 개폐 기구와, 다른 서로 대향하는 에지를 갖는 1세트의 슬라이드 플레이트를 구비하는 제2 어퍼쳐 개폐 기구를 갖고, 제1 어퍼쳐 개폐 기구와 제2 어퍼쳐 개폐 기구를 소정 각도로 교차시켜 배치하고 있는 것이다.

이 구조에 의해, 샘플의 위치에 임의의 크기의 투광 스폿을 형성할 수 있다. 그 투광 스폿을 1화소 전체에 일치시키면, 1화소 전체의 광학 특성의 측정을 행할 수 있다. 임의의 화소 형상에 맞추어 투광 스폿 형상을 자동 변경시키는 것이 가능해진다. 또한, 샘플의 화소 사이즈가 달라도 어퍼쳐 형상을 측정할 때마다 조정할 수 있으므로, 어퍼쳐의 크기가 다른 복수의 어퍼쳐 유닛을 준비할 필요가 없다.

지지축을 중심으로 하여 회전 가능한 1개의 레버가 설치되고, 상기 레버의 양 단부가 상기 제1 슬라이드 플레이트의 슬라이드 방향 선단부와, 상기 제2 슬라이드 플레이트의 슬라이드 방향 선단부에 접촉하고, 상기 제1 슬라이드 플레이트의 기단부는 액츄에이터에 의해 슬라이드 구동되는 구조라도 좋다. 이 경우, 액츄에이터에 의해 제1 슬라이드 플레이트의 기단부를 일방향으로 슬라이드 구동하면, 상기 레버가 회전하여 제2 슬라이드 플레이트를 반대 방향으로 움직이게 할 수 있다. 따라서, 제1, 제2 슬라이드 플레이트의 각 에지를 서로 반대 방향으로 움직이게 할 수 있지만, 어퍼쳐의 중심선은 레버의 회전 각도가 미소 범위 내이면 언제나 부동(不動)으로 간주할 수 있다.

상기 제2 슬라이드 플레이트의 기단부는 스프링에 의해 압박되고 있도록 하면, 제2 슬라이드 플레이트의 덜걱거림이 감소하여 어퍼쳐 형상의 정밀도를 유지할 수 있다.

또한, 상기 제1 어퍼쳐 개폐 기구에 있어서, 상기 1세트의 슬라이드 플레이트는 제1, 제2 슬라이드 플레이트에 의해 구성되고, 상기 제2 어퍼쳐 개폐 기구에 있어서, 상기 1세트의 슬라이드 플레이트는 제3, 제4 슬라이드 플레이트에 의해 구성되고, 상기 제1 슬라이드 플레이트의 주면과 상기 제2 슬라이드 플레이트의 주면은 동일 평면을 이루고, 상기 제3 슬라이드 플레이트의 주면과 상기 제4 슬라이드 플레이트의 주면은 동일 평면을 이루고, 상기 2개의 평면이 접촉하고 있는 구조이면, 가변 어퍼쳐 유닛을 2개 직렬 배치함으로써, 임의의 형상의 어퍼쳐를 형성하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 상기 2개의 평면이 접촉함으로써, 투광 스폿의 윤곽을 샤프하게 할 수 있다.

본 발명의 컬러 필터의 평가 방법은, 측정 광원의 광을 샘플이 되는 컬러 필터의 화소에 투광하고, 상기 샘플로부터의 광을 수광하여 광학 측정하는 컬러 필터의 평가 방법이며, 1화소에 가장자리가 형성된 레퍼런스로 되는 투명판을 준비하고, 크기 가변의 투과 부분을 갖는 가변 어퍼쳐 유닛에 의해 상기 투과 부분의 크기를 조절하여 측정 광원의 투광 스폿의 윤곽을, 상기 화소의 전체를 포함하도록 설정하고, 이 측정 광원의 점등 상태에서 레퍼런스 광의 강도(R)를 측정하고, 1화소에 가장자리가 형성된 샘플로 되는 컬러 필터를 준비하고, 상기 가변 어퍼쳐 유닛에 의해 상기 투과 부분의 크기를 조절하여 측정 광원의 투광 스폿의 윤곽을, 상 기 화소의 전체를 포함하도록 설정하고, 이 측정 광원의 점등 상태에서 샘플의 측정 강도(S)를 측정하고, 비(S/R)를 산출함으로써 샘플의 투과율을 구하는 방법이다.

이 방법에 의해, 컬러 필터의 화소에 조사하는 투광 스폿을 BM(블랙 매트릭스)에 걸리는 형상으로 하여, 1화소의 전체 영역을 조사할 수 있다. 따라서, 1화소 내의 색도ㆍ투과율이 균일하지 않은 컬러 필터의 경우라도, 1화소 전체의 색도ㆍ투과율의 평가가 가능해진다. 또한 임의의 컬러 필터 화소 형상에 맞춘 투광 스폿을 형성할 수 있다.

컬러 필터 1화소 전체의 색도ㆍ투과율을 한번에 측정할 때, 레퍼런스가 되는 투명판은 컬러 필터를 코팅하기 전의 BM 패턴만 형성된 투명판을 이용해도 좋다. 레퍼런스의 1화소를 투과하는 면적과, 컬러 필터의 1화소를 투과하는 면적이 다르면 정확한 측정 데이터를 얻을 수 없으므로, 레퍼런스에는 컬러 필터를 코팅하기 전의 동일한 BM 패턴뿐인 투명판을 사용하여 평가한다.

본 발명에 있어서의 상술한, 또는 또 다른 이점, 특징 및 효과는, 첨부 도면을 참조하여 다음에 서술하는 실시 형태의 설명에 의해 명백해진다.

본 발명에 따르면, 어퍼쳐 유닛을 재조립하지 않고, 투광 스폿의 사이즈를 변경할 수 있는 어퍼쳐 가변 검사 광학계를 제공할 수 있고, 또한 컬러 필터의 1화소 전체의 광학 특성을 검사할 수 있는 컬러 필터의 평가 방법을 제공할 수 있다.

도1은 어퍼쳐 가변 검사 광학계의 전체 구성을 도시하는 개략도이다.

본 발명의 어퍼쳐 가변 검사 광학계는, 샘플(S)에 투광 스폿을 비추기 위한 투광 광학 유닛과, 샘플(S)을 투과한 광을 수광하여 측정하는 수광 광학 유닛을 구비하고 있다.

투광 광학 유닛은, 샘플(S)에 측정광을 조사하는 투과 측정 광원(11)과, 이 투과 측정 광원(11)의 광을 샘플(S)에 집광하기 위한 렌즈계(12a, 12b)와, 투과 측정 광원(11)과 샘플(S) 사이에 삽입된 사각형의 어퍼쳐를 형성하기 위한 가변 어퍼쳐 유닛(13)과, 투과 측정 광원(11)과 샘플(S) 사이에 삽입된 하프 미러(14)와, 하프 미러(14)에 광을 조사하는 투과 관찰 광원(15)을 구비하고 있다.

수광 광학 유닛은, 샘플(S)을 촬영하는 CCD 카메라(17)와, 샘플(S)의 투과광의 스펙트럼을 조사하는 분광기(18)와, 샘플(S)에 위치 맞춤을 위한 스폿을 조사하는 에리어 마커(area marker)(19)와, CCD 카메라(17)로 향하는 광축과 분광기(18) 및 에리어 마커(19)로 향하는 광축을 분할하는 하프 미러(20)를 구비하고 있다.

투과 측정 광원(11), 가변 어퍼쳐 유닛(13), 렌즈계(12a, 12b)를 연결하는 투과광의 광축의 방향을 z라 하고, 거기에 직각인 방향을 x, y라 한다. 투광 광학 유닛과 수광 광학 유닛 사이에는 XY 스테이지가 설치되어 있고, 여기에 홀더가 설치되어 있고, 이 홀더에 샘플(S)을 적재한다. 샘플(S)은 XY 스테이지에 의해 x, y 방향으로 자유롭게 움직이게 할 수 있다.

도2는 가변 어퍼쳐 유닛(13)의 어퍼쳐 개폐 기구의 상세한 구조를 도시하는 평면도 및 단면도이다.

어퍼쳐 개폐 기구는, x 방향으로 헤드가 움직이는 펄스 제어의 전동 액츄에이터(Electric actuator)(1)와, 모터 베이스(Motor base)(2)와, 직육면체 형상의 본체(body)(3)를 갖고 있다.

본체(3)는, 그 상면(z 방향을 향한 면)에 x 방향에 따른 2개의 가이드 홈이 서로 평행하게 형성되어 있다. 각 가이드 홈에는, x 방향을 따라 슬라이드 가능한 가늘고 긴 가이드(Guide)(4a, 4b)가 설치되어 있다. 가이드(4a, 4b)는 본체(3)의 가이드 홈으로 안내되어 x 방향으로 이동한다.

또한, 본체(3)의 상면에는, 어퍼쳐를 형성하기 위한 2매의 직사각 형상의 슬라이드 플레이트(Slide plate)(5a, 5b)가 ±x 방향으로 슬라이드 가능하게 배치되어 있다. 슬라이드 플레이트(5a)는 가이드(4a)에 대해 나사로 고정되고, 슬라이드 플레이트(5b)는 가이드(4b)에 대해 나사로 고정되어 있다.

전동 액츄에이터(1)의 헤드는 가이드(4a)의 상단부(+x 방향의 단부)에 연결되어 있다.

또한, 본체(3)의 하부에는 광축의 방향 즉 z 방향에 따른 지지축을 형성하는 핀(6a)이 설치되고, 이 핀(6a)에, 중심부에 상기 핀(6a)을 통과시키기 위한 구멍이 형성된 레버(Lever)(6)가 회전 가능하게 장착되어 있다. 이 레버(6)의 일단부는 상기 가이드(4a)의 하단부(-x 방향의 단부)에 접촉하고, 이 레버(6)의 타단부는 상기 가이드(4b)의 하단부(-x 방향의 단부)에 접촉하고 있다.

가이드(4b)의 상단부에는 스프링(Spring)(7)을 통해 본체(3)에 고정된 스토퍼 볼트(Stopper bolt)(8)가 접촉하고 있다. 스프링(7)은 가이드(4b)의 헐거움을 없애기 위해, 가이드(4b)에 적절한 저항력을 부여하는 것이다.

슬라이드 플레이트(5a)의 윗변과, 슬라이드 플레이트(5b)의 밑변에는, y 방향에 따른 직선 상의 나이프 에지(knife edge)가 각각 형성되어 있고, 각 에지가 대향하고 있다.

또한, 전동 액츄에이터(1)의 헤드의 이동량을 측정하기 위한 인코더(Encoder)(9)가 전동 액츄에이터(1)의 후단부축에 연결되어 있다.

이 가변 어퍼쳐 유닛(13)의 동작을 설명한다.

어퍼쳐를 개방하기 위해서는, 전동 액츄에이터(1)를 펄스 구동하여 헤드를 -x 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 슬라이드 플레이트(5a)가 하부로 이동한다.

이 이동에 따라서, 가이드(4a)의 하단부가 레버(6)의 일단부를 밀어 내림으로써, 레버(6)의 타단부가 상승하여 가이드(4b)를 밀어 올린다. 이 움직임에 의해, 슬라이드 플레이트(5b)가 +x 방향으로 이동한다.

이들 슬라이드 플레이트(5a)의 -x 방향으로의 이동과, 슬라이드 플레이트(5b)의 +x 방향으로의 이동에 의해, 어퍼쳐가 상하로 균등하게 개방된다. 어퍼쳐의 중심선(W)(도2 참조)은, 레버(6)의 회전 각도가 미소한 범위 내이면 언제나 부동으로 간주할 수 있다. 「미소한 범위」라 함은, 예를 들어 레버(6)의 회전각이 수평 상태로부터 ±10도 이내의 범위를 말한다.

어퍼쳐를 폐쇄하기 위해서는, 전동 액츄에이터(1)를 구동하여 헤드를 +x 방향으로 이동시킨다. 스토퍼 볼트(8)에 일단부가 고정된 스프링(7)이 슬라이드 플레이트(5b)를 밀어 내린다. 이에 의해 레버(6)는 역방향으로 회전하여, 슬라이드 플레이트(5a)가 밀려 올라가게 된다. 따라서, 어퍼쳐가 폐쇄된다.

지금까지, 슬라이드 플레이트(5a, 5b)를 상하 (±x) 방향으로 이동시키는 어퍼쳐 개폐 기구의 구조를 설명하였다. 그러나, 샘플(S)의 위치에 사각형의 어퍼쳐를 투과한 광의 투광 스폿을 비추기 위해서는, 좌우 (±y) 방향으로 개폐하는 어퍼쳐 개폐 기구도 설치할 필요가 있다.

이것에는, 도2에 도시한 어퍼쳐 개폐 기구(M1)와 동일한 어퍼쳐 개폐 기구(M2)를 x-y 평면 내에서 90°회전 이동시켜 설치하면 된다.

도3은, 상하 (x) 방향으로 어퍼쳐를 개폐하는 어퍼쳐 개폐 기구(M1)와, 어퍼쳐 개폐 기구(M1)에 대해 90°교차하여 배치되고 좌우 (y) 방향으로 어퍼쳐를 개폐하는 다른 어퍼쳐 개폐 기구(M2)를 배치한 구성을 도시하는 도면이다. 어퍼쳐 개폐 기구(M2)는 파선으로 나타내고 있다.

어퍼쳐 개폐 기구(M1)의 슬라이드 플레이트와, 어퍼쳐 개폐 기구(M2)의 슬라이드 플레이트는 z 방향으로 직렬로 배치되어 있다. 어퍼쳐 개폐 기구(M1)의 전동 액츄에이터와, 어퍼쳐 개폐 기구(M2)의 전동 액츄에이터를 각각 구동함으로써, 도3에 도시한 바와 같은 사각 형상의 가변 어퍼쳐(AP)를 형성할 수 있다.

즉, 사각형의 x 방향에 따른 변의 길이를 a, y 방향에 따른 변의 길이를 b라 하면, 어퍼쳐 개폐 기구(M1)의 전동 액츄에이터를 구동함으로써, 길이 a를 임의로 설정할 수 있고, 어퍼쳐 개폐 기구(M2)의 전동 액츄에이터를 구동함으로써, 길이 b를 임의로 설정할 수 있다. 따라서, 사각형의 긴 변과 짧은 변의 비율도 임의로 설정할 수 있어 사각형의 형상ㆍ크기를 변화시킬 수 있다.

또한, 어퍼쳐 개폐 기구(M1)와, 어퍼쳐 개폐 기구(M2)는 90°직교하는 방향으로 배치하였지만, 반드시 90°일 필요는 없다. 예를 들어, 도4에 도시한 바와 같이, 0 ＜ θ ＜ 90°를 충족시키는 각도(θ)로 교차시켜도 좋다. 이와 같은 각도(θ)로 교차시킴으로써, 정사각형이나 직사각형이 아닌 임의의 각도를 갖는 사각형의 어퍼쳐를 형성할 수 있다. 또한, 도5와 같이, 슬라이드 플레이트의 이동 방향을 직교시키는 것으로 하여, 한쪽의 슬라이드 플레이트의 나이프 에지를 임의의 각도로 교차시켜도 좋다. 또한, 도6에 도시한 바와 같이, 한쪽의 슬라이드 플레이트의 나이프 에지를 소정각(β)(0°를 초과하며 180°미만인 각)으로 형성하여 육각형의 투광 스폿을 형성할 수도 있다. 이들 도4 내지 도6의 경우에서는, 검사 대상이 되는 화소의 형상이 정사각형이나 직사각형이 아닌 경우에, 그 화소의 형상에 맞춘 투광 스폿을 형성할 수 있으므로 유효하다.

또, 슬라이드 플레이트에는 나이프 에지가 형성되어 있다(도2의 B 단면 참조). 슬라이드 플레이트끼리를 근접시키면 나이프 에지는 단면 V자를 형성한다. 나이프 에지끼리의 간격이 좁아져 있는 쪽의 슬라이드 플레이트의 면을「주면(K)」이라 한다. 어퍼쳐 개폐 기구(M1)의 슬라이드 플레이트와, 어퍼쳐 개폐 기구(M2)의 슬라이드 플레이트를 직렬 배치할 때는, 그들 슬라이드 플레이트의 주면(K)끼리 접촉시켜 배치하는 것이 투광 스폿의 윤곽을 샤프하게 하기 위해 바람직하다.

다음에, 이 어퍼쳐 가변 검사 광학계의 사용 방법을 흐름도(도7)를 기초로 하여 설명한다.

여기서는, 샘플로서, 액정 표시 장치에 장착된 컬러 필터를 예로 들어 컬러 필터의 평가 방법을 실시한다.

우선, 도8에 도시한 바와 같이, 1화소의 가장자리를 형성하는 BM(블랙 매트릭스)을 격자 형상으로 인쇄한 투명 유리판을 준비한다. 이를 레퍼런스로서 이용한다.

이 경우, 레퍼런스의 1화소를 투과하는 면적과, 컬러 필터의 1화소를 투과하는 면적이 다르면, 정확한 측정 데이터를 얻을 수 없으므로, 레퍼런스의 BM 패턴은 컬러 필터의 BM 패턴과 동일한 것이 필요하다. 그래서, 레퍼런스로서, 컬러 필터를 코팅하기 전의 BM 패턴만 형성된 유리판을 사용하면 된다. 또, 1화소의 픽셀 사이즈는, 예를 들어 90 ㎛ × 300 ㎛ 정도이다.

어퍼쳐 가변 검사 광학계에는, 샘플을 설치할 수 있는 샘플 홀더와, 적어도 수십 화소분의 크기의 레퍼런스를 설치할 수 있는 레퍼런스 홀더가 상설(常設)되어 있다. 샘플 홀더와 레퍼런스 홀더는, 하나의 홀더를 구분한 것이라도 좋고, 각각의 홀더라도 좋다.

우선 어퍼쳐 가변 검사 광학계를 레퍼런스 홀더의 위치로 이동한다(스텝 S1). 에리어 마커(19)로부터 검사광을 조사하여(스텝 S2), CCD 카메라(17) 및 분광기(18)의 렌즈를 오토 포커스시키고, XY 스테이지를 조작하여 레퍼런스가 되는 화소를 에리어 마커(19)의 중심 위치로 이동시켜(스텝 S3), 에리어 마커(19)의 검사 광을 소등한다(스텝 S4). 이에 의해, 레퍼런스를 수광 광학 유닛의 CCD 카메라(17) 및 분광기(18)의 광축에 둘 수 있다.

계속해서, 투과 측정 광원(11)을 점등하여(스텝 S5), 렌즈계(12a, 12b)의 오 토 포커스를 행한다(스텝 S6). 이 후, 투광 스폿의 광축 맞춤을 행한다(스텝 S7). 이는, CCD 카메라(17)를 관찰하면서, CCD 카메라(17)의 화면의 중심 위치에 레퍼런스가 되는 화소가 오도록 한다.

다음에, 가변 어퍼쳐 유닛(13)을 조절하여, 투광 스폿의 윤곽이 도8의 백색의 파선으로 나타낸 바와 같이, 1화소의 가장자리, 즉 BM(블랙 매트릭스)에 걸리도록 투광 스폿의 형상(치수 a, b)을 설정한다. 이에 의해, 투광 스폿은 1화소의 전체 영역을 조사하게 된다.

이 투과 측정 광원(11)의 점등 상태에서, CCD 카메라(17)로 레퍼런스의 투과광 강도를 측정한다. 분광기(18)로 레퍼런스의 투과 강도 스펙트럼을 측정해도 좋다. 측정한 레퍼런스의 측정 강도를 R이라 쓴다.

다음에, 도9에 도시한 바와 같이, 1화소의 가장자리를 형성하는 격자 형상의 BM(블랙 매트릭스)을 인쇄한 투명 유리판의 각 화소에 컬러 필터를 코팅한 샘플을 준비하고, 이것을 샘플 홀더에 설치한다.

투과 측정 광원(11)을 소등하고(스텝 S9), XY 스테이지를 조작하여 샘플을 렌즈계(12a, 12b)의 광축 상으로 이동시킨다(스텝 S10).

에리어 마커(19)를 조사하여(스텝 S11), CCD 카메라(17) 및 분광기(18)의 렌즈를 오토 포커스시키고, XY 스테이지를 조작하여 샘플이 되는 화소를 에리어 마커(19)의 중심 위치로 이동시켜(스텝 S12), 에리어 마커(19)를 소등한다(스텝 S13). 이에 의해, 샘플을 수광 광학 유닛의 CCD 카메라(17) 및 분광기(18)의 광축에 둘 수 있다.

계속해서 투과 관찰 광원(15)을 점등하여 화상 영역 전체를 하부로부터의 투과 관찰광으로 비추고(스텝 S14), CCD 카메라(17)로 R, G, B의 색을 인식하여 측정하고자 하는 R, G, B 중 어느 하나의 화소, 예를 들어 R의 화소의 중심에 화상 처리에 의해 위치 맞춤한다(스텝 S15). 또, 투과 관찰 광원(15)의 스폿 직경은 약 φ 6 ㎜로, 다수의 화소를 포함할 수 있다.

위치 맞춤이 끝난 후에는, 투과 관찰 광원(15)을 소등하고(스텝 S16), 투과 측정 광원(11)을 점등하여(스텝 S17), 투과 측정 광원(11)을 샘플에 조사하여 CCD 카메라(17)로 샘플 광 측정을 행한다(스텝 S18). 분광기(18)로 샘플의 투과 강도 스펙트럼을 측정해도 좋다. 측정한 샘플의 측정 강도를 S라 한다.

한편, 모든 광원을 소등하여 주위를 어두운 상태로 하고, 어퍼쳐를 폐쇄하여 CCD 카메라(17)로 측정한 측정 강도를 D라 한다.

샘플의 투과율은,

투과율 = (S - D)/(R - D)

로 구해진다.

D가 작아서 무시할 수 있는 경우,

T = S/R

이 된다. 이것으로 하나의 샘플의 측정을 할 수 있게 된다.

다음의 샘플 측정은, 스텝 S14로 복귀하여, 화상 영역 전체를 하부로부터의 투과 관찰광으로 비추어, CCD 카메라(17)로 다음에 측정하고자 하는 R, G, B 중 어느 하나의 화소, 예를 들어 G 화소의 중심에 화상 처리에 의해 자동 위치 맞춤하 여(스텝 S15), 투과 관찰 광원(15)을 소등하고(스텝 S16), 투과 측정 광원(11)을 점등하여(스텝 S17), 투과 측정 광원(11)을 샘플에 조사하여 CCD 카메라(17) 또는 분광기(18)로 샘플 광 측정을 행한다(스텝 S18).

화상 처리에 의해 자동 위치 맞춤함으로써, 투광 스폿 형상을 정확하게 설정하는 것이 가능해, 자동 가변 어퍼쳐 유닛(13)의 메카니즘에 따른 오차를 보상할 수 있다. 이에 의해, 샘플, 레퍼런스의 임의의 지정 장소에서의 자동 측정이 가능해진다.

이와 같이 하여, 복수의 샘플 광을 측정한다. 또한, 레퍼런스의 강도(R)는 한번 측정해 두면, 단시간에 변동하는 것이 아니므로, 레퍼런스의 강도를 측정하는 빈도는 낮아도 좋다. 예를 들어, 오전중 1회, 오후 1회 정도의 빈도로 레퍼런스 광을 측정해 두면 된다.

또한, 본 발명의 어퍼쳐 가변 검사 광학계를 샘플의 반사율의 측정에 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 어퍼쳐 가변 검사 광학계의 구성은, 도10에 도시한 바와 같이 투광 광학 유닛과 수광 광학 유닛이 샘플에 대해 동일측에 있다.

샘플(S)에 측정광을 조사하는 반사 측정 광원(21)의 광은, 반사 측정 광원과(21) 샘플(S) 사이에 삽입된 가변 어퍼쳐 유닛(13)을 지나 하프 미러(22)를 통과하여, 렌즈계(12)에 의해 샘플(S)에 집광된다. 또한, 하프 미러(22)와 샘플 사이에 하프 미러(23)가 삽입되고, 하프 미러(23)에 광을 조사하는 반사 관찰 광원(24)이 설치되어 있다.

이 어퍼쳐 가변 검사 광학계를 이용하여 샘플의 반사율을 측정하기 위해서 는, 다음과 같이 하면 된다.

우선, 1화소의 가장자리를 형성하는 블랙 매트릭스를 격자 형상으로 인쇄한 투명 유리판에, 반사율이 높은 재료, 예를 들어 알루미늄 등을 코팅한다. 이를 레퍼런스로서 이용한다.

CCD 카메라(17)의 화면의 중심 위치에 레퍼런스가 되는 화소가 오도록 하여 반사 측정 광원(21)을 점등하고, 가변 어퍼쳐 유닛(13)을 조절하여 투광 스폿의 윤곽이 도8의 백색 파선으로 나타낸 바와 같이 1화소의 가장자리, 즉 블랙 매트릭스에 걸리도록 투광 스폿의 형상(치수 a, b)을 설정한다. 이에 의해, 투광 스폿은 1화소의 전체 영역을 조사하게 된다.

CCD 카메라(17)로 레퍼런스의 반사광 강도를 측정한다. 분광기(18)로 레퍼런스의 반사 강도 스펙트럼을 측정해도 좋다. 측정한 레퍼런스의 측정 강도를 R'라 쓴다.

다음에, 샘플을 수광 광학 유닛의 CCD 카메라(17) 및 분광기(18)의 광축 하에 두고, 반사 관찰 광원(24)을 점등하여 화상 영역 전체를 반사판(25)에서 반사되어 되돌아 온 광(투과 관찰광)으로 비추고, CCD 카메라(17)로 R, G, B의 색을 인식하여, 측정하고자 하는 R, G, B 중 어느 하나의 화소, 예를 들어 R의 화소의 중심에 화상 처리에 의해 위치 맞춤한다.

위치 맞춤이 끝난 후에는, 반사 관찰 광원(24)을 소등하고, 반사 측정 광원(21)을 점등하여, 반사 측정 광원(21)을 샘플에 조사하여 CCD 카메라(17)로 샘플의 반사광 측정을 행한다. 분광기(18)로 샘플의 반사 강도 스펙트럼을 측정해도 좋다. 측정한 샘플의 반사 측정 강도를 S'라 쓴다.

샘플의 반사율은,

반사율 = (S' - D)/(R' - D)

로 구해진다.

이상으로, 본 발명의 실시 형태를 설명하였지만, 본 발명의 실시는 상기한 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기한 실시 형태에서는, 1화소 전체에 조사하는 투광 스폿을 BM에 걸리는 형상으로 하여 투과율ㆍ반사율을 측정하였지만, 도11에 도시한 바와 같이 BM에 걸리지 않는 형상에서 평가해도 좋다. 이 도8의 방식에 있어서도, 1화소의 전체의 투과율, 반사율을 측정할 수 있다. 단, BM 근방의 컬러 필터의 막 두께 변동이 큰 경우, 색도ㆍ투과율을 제어하기 어렵다는 우려가 있다.

또한, 투광 스폿을 1화소 전체에 조사하지 않고, 1화소의 일부에 조사하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도12에 도시한 바와 같이, 1화소를 9분할한 투광 스폿을 형성하여, 1화소 내의 불균일을 평가할 수도 있다(분할수는 임의로 설정할 수 있음). 이에 의해, 컬러 필터의 화소 내의 광학 특성의 불균일을 검사할 수 있다.

또한, 도13과 같이, 사각형이 아닌 이형(異形)의 필터를 측정하고자 하는 경우, 사각형의 위치, 형상을 바꾸면서 복수회 측정하여, 그것들의 조합으로 평가하는 것도 가능하다. 그 밖에, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변경을 실시하는 것이 가능하다.

도1은 어퍼쳐 가변 검사 광학계의 전체 구성을 도시하는 개략도.

도2는 어퍼쳐 개폐 기구의 상세한 구조를 도시하는 평면도와 단면도.

도3은 상하 (x) 방향으로 어퍼쳐를 개폐하는 어퍼쳐 개폐 기구(M1)와, 90°교차하여 배치되고, 좌우 (y) 방향으로 어퍼쳐를 개폐하는 다른 어퍼쳐 개폐 기구(M2)를 배치한 구성을 도시하는 평면도와 단면도.

도4는 어퍼쳐 개폐 기구(M1)와 어퍼쳐 개폐 기구(M2)의 슬라이드 플레이트를, 0 ＜ θ ＜ 90°를 충족시키는 각도(θ)로 교차시킨 상태를 도시하는 평면도.

도5는 슬라이드 플레이트의 이동 방향을 직교시켜 슬라이드 플레이트의 나이프 에지를 임의의 각도로 형성한 상태를 도시하는 평면도.

도6은 슬라이드 플레이트의 이동 방향을 직교시켜 슬라이드 플레이트의 나이프 에지를 소정각으로 형성한 상태를 도시하는 평면도.

도7은 어퍼쳐 가변 검사 광학계의 사용 방법을 설명하기 위한 흐름도.

도8은 1화소의 가장자리가 되는 블랙 매트릭스를 격자 형상으로 인쇄한 레퍼런스의 투명 유리판을 도시하는 평면도.

도9는 1화소의 가장자리가 되는 격자 형상의 블랙 매트릭스를 인쇄한 샘플이 되는 투명 유리판을 도시하는 평면도.

도10은 본 발명의 어퍼쳐 가변 검사 광학계를 샘플(S)의 반사율의 측정에 이용하는 경우의 어퍼쳐 가변 검사 광학계의 구성도.

도11은 투광 스폿이 BM에 걸리지 않도록 하여, 1화소 전체에 조사하는 경우 의, 투광 스폿과 BM의 위치 관계를 나타내는 평면도.

도12는 1화소를 9분할한 투광 스폿을 형성하여, 1화소 내의 불균일을 평가하는 방법을 나타내는 평면도.

도13은 사각형의 위치, 형상을 바꾸면서 복수회 측정하여, 그것들의 조합으로 이형의 필터를 평가하는 방법을 나타내는 평면도.

도14는 종래의, 샘플에 비추어지고 있는 일정 크기의 투광 스폿(U)을 도시하는 도면.

도15는 1화소 내의 컬러 필터의 막 두께 분포를 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전동 액츄에이터

2 : 모터 베이스

3 : 본체

4a, 4b : 가이드

5a, 5b : 슬라이드 플레이트

6a : 핀

6 : 레버

7 : 스프링

8 : 스토퍼 볼트

9 : 인코더

11 : 투과 측정 광원

12a, 12b : 렌즈계

13 : 가변 어퍼쳐 유닛

14 : 하프 미러

15 : 투과 관찰 광원

17 : CCD 카메라

18 : 분광기

19 : 에리어 마커

20 : 하프 미러

25 : 반사판

Claims (12)

1. 측정 광원의 광을 샘플이 되는 컬러 필터의 화소에 투광하고, 상기 샘플로부터의 광을 수광하여 광학 측정하는 컬러 필터의 평가 방법으로서,

   (a) 1화소에 가장자리가 형성된 레퍼런스로 되는 투명판을 준비하고,

   (b) 크기 가변의 투과 부분을 갖는 가변 어퍼쳐 유닛에 의해, 상기 투과 부분의 크기를 조절하여, 측정 광원의 투광 스폿의 윤곽을, 상기 레퍼런스의 1화소의 전체를 포함하도록 설정하고,

   (c) 이 측정 광원의 점등 상태에서, 레퍼런스 광의 강도(R)를 측정하고,

   (d) 1화소에 가장자리가 형성된 샘플로 되는 컬러 필터를 준비하고,

   (e) 상기 가변 어퍼쳐 유닛에 의해, 상기 투과 부분의 크기를 조절하여 측정 광원의 투광 스폿의 윤곽을, 상기 샘플의 1화소의 전체를 포함하도록 설정하고,

   (f) 이 측정 광원의 점등 상태에서 샘플의 측정 강도(S)를 측정하고,

   (g) 비(S/R)를 산출함으로써, 샘플의 투과율을 구하는, 컬러 필터의 평가 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 레퍼런스로 되는 투명판은, 컬러 필터를 코팅하기 전의 블랙 매트릭스 패턴만 형성된 투명판인, 컬러 필터의 평가 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 (b) 또는 (e)의 순서에 있어서, 측정 광원의 투광 스폿의 윤곽이, 상기 1화소의 가장자리에 걸리도록 설정하는, 컬러 필터의 평가 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 가변 어퍼쳐 유닛의 상기 투과 부분은, 다각형의 형상을 갖는, 컬러 필터의 평가 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 가변 어퍼쳐 유닛은, 서로 대향하는 에지를 갖는 1세트의 제1, 제2 슬라이드 플레이트를 구비하는 제1 어퍼쳐 개폐 기구와, 또 다른 서로 대향하는 에지를 갖는 1세트의 제3, 제4 슬라이드 플레이트를 구비하는 제2 어퍼쳐 개폐 기구를 갖고, 상기 제1 어퍼쳐 개폐 기구와 상기 제2 어펴쳐 개폐 기구를 소정 각도로 교차시켜 배치하고 있는, 컬러 필터의 평가 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 슬라이드 플레이트의 선단부와, 상기 제2 슬라이드 플레이트의 선단부에 접촉하는 회전 가능한 1개의 레버가 설치되고, 상기 제1 슬라이드 플레이트의 기단부는, 액츄에이터에 의해 슬라이드 구동되는, 컬러 필터의 평가 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제2 슬라이드 플레이트의 기단부는, 스프링에 의해 압박되고 있는, 컬러 필터의 평가 방법.
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