(57)【要約】【課題】カラーフィルタの外観検査において、検出された欠陥が単一の着色部にのみ存在しているのか、複数の着色部に跨って存在しているのかを高速に自動判別するカラーフィルタ外観検査装置および外観検査方法を提供すること。【解決手段】カラーフィルタを撮像した画像データ中の、欠陥部分の画素（欠陥画素）と比較画素の輝度値との差分値を用いて、前記欠陥画素の標準偏差を求め、前記標準偏差が予め設定しておいた閾値を超えなかった場合は前記欠陥部が単一の着色部にのみ存在していると判定し、超えた場合は複数の着色部に跨って存在していると判定することを特徴とする、カラーフィルタ外観検査装置および外観検査方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の着色部を有するカラーフィルタの外観検査装置であって、
前記カラーフィルタを支持し移動させる試料移動手段と、
前記カラーフィルタに対し照明光を照射する照明光照射手段と、
前記カラーフィルタからの反射光または透過光を撮像し、前記カラーフィルタの画像データを得る撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理手段と、を有し、
前記画像処理手段において、以下の［ａ］〜［ｅ］の処理を行うことを特徴とするカラーフィルタ外観検査装置。
［ａ］前記画像データの注目画素に対して、前記カラーフィルタの持つ繰り返しピッチ分だけ離れた点を比較画素と設定し、前記注目画素および前記比較画素の輝度データを用いて、差分値を算出する。
［ｂ］前記差分値が予め設定しておいた閾値Ａを超えた場合、該注目画素を欠陥画素と判定し、超えなかった場合は正常画素と判定する。
［ｃ］前記手順［ａ］および前記手順［ｂ］の処理を、前記画像データの検査対象領域全てに実施した後、同一の欠陥に起因する欠陥画素をラベリングし、一つの欠陥塊として識別する。
［ｄ］前記欠陥塊を構成する欠陥画素がもつ差分値を用いて、前記欠陥塊の差分値の標準偏差を算出する。
［ｅ］前記標準偏差が予め設定しておいた閾値Ｂを超えた場合、該欠陥塊が複数の着色部に跨って存在していると判定し、超えなかった場合は単一の着色部にのみ存在していると判定する。
【請求項２】
複数色の着色部を有するカラーフィルタの外観検査方法であって、
前記カラーフィルタを支持し移動させる試料移動段階と、
前記カラーフィルタに対し照明光を照射する照明光照射段階と、
前記カラーフィルタからの反射光または透過光を撮像し、前記カラーフィルタの画像データを得る撮像段階と、
前記撮像段階で得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理段階と、を有し、
前記画像処理段階において、以下の［ａ］〜［ｅ］の処理を行うことを特徴とするカラーフィルタ外観検査方法。
［ａ］前記画像データの注目画素に対して、前記カラーフィルタの持つ繰り返しピッチ分だけ離れた点を比較画素と設定し、前記注目画素および前記比較画素の輝度データを用いて、差分値を算出する。
［ｂ］前記差分値が予め設定しておいた閾値Ａを超えた場合、該注目画素を欠陥画素と判定し、超えなかった場合は正常画素と判定する。
［ｃ］前記手順［ａ］および前記手順［ｂ］の処理を、前記画像データの検査対象領域全てに実施した後、同一の欠陥に起因する前記欠陥画素をラベリングし、一つの欠陥塊として識別する。
［ｄ］前記欠陥塊を構成する欠陥画素がもつ差分値を用いて、前記欠陥塊の差分値の標準偏差を算出する。
［ｅ］前記標準偏差が予め設定しておいた閾値Ｂを超えた場合、該欠陥塊が複数の着色部に跨って存在していると判定し、超えなかった場合は単一の着色部にのみ存在していると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各着色画素（以下、ＲＧＢ画素とよぶ）やブラックマトリクス（ＢＭ）の所定の繰り返しパターンが、基板上に形成されているカラーフィルタの欠陥を検査するカラーフィルタ外観検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタは液晶表示装置の一構成部品であり、ガラス基板上にブラックマトリクス（ＢＭ）、ＲＧＢ画素、および透明導電膜が順次形成されたものである。カラーフィルタの欠陥は、その欠陥サイズに応じてマクロ欠陥とミクロ欠陥に区分され、それぞれ適した検査方法が用いられることが多い。
【０００３】
マクロ欠陥は色ムラに代表される、カラーフィルタ上の広い領域に及ぶ不良である。マクロ欠陥は、広範囲にわたって微妙な変化が発生するという特徴があるため、検査機による自動判別が難しく、検査員による目視検査が一般的である。
【０００４】
ミクロ欠陥は、そのサイズがＲＧＢ画素のセルサイズと同程度の大きさのものを指す。ミクロ欠陥の種類としては、異物による黒点不良、色抜けによる白抜け不良などが挙げられる。ミクロ欠陥は、そのサイズも小さく特徴を明確に抽出しやすいため、検査機による自動判別が可能である。以下に、そのミクロ欠陥に関する検出原理を述べる。
【０００５】
カラーフィルタは、基板上にＲＧＢ画素およびＢＭが一定の繰り返し周期で形成されており、ミクロ欠陥検査は、その特徴を生かして行われている。
【０００６】
撮像機器（例えばラインセンサカメラ）により、カラーフィルタ上の繰り返しパターンを含んだ部分を撮像して原画像とする。この原画像中の、ある注目画素に対して繰り返しパターンの周期長だけ離れた点に比較画素を設定する。そして、注目画素と比較画素のもつ輝度データをもとに、これらの画素間の輝度差（差分値）を算出する。予め設定しておいた閾値を基準として、この輝度差（差分値）が閾値を超えた場合はその注目画素を欠陥画素とし、超えなかった場合は正常画素とする、という良否判定を行う。このような処理を行うと、正常な繰り返しパターンのみが消去され、パターン中の欠陥画素のみが特徴点として抽出される。以上で述べた欠陥判定法を一般的に隣接比較法と呼ぶ。
【０００７】
カラーフィルタ外観検査機により検出された欠陥は、検査工程の後工程に設置された、例えば、レビュー色修正装置を使用して、作業員がモニターで欠陥を確認する。ＲＧＢ画素起因の異物、色抜け等の欠陥は、レーザーで除去した後に同色の修正インクを用いて、色修正が行われる。
【０００８】
しかし、修正可能な種類の欠陥であっても、複数の着色画素に跨っている場合は、修正に相応の時間を要するため、該カラーフィルタには修正を施さず不良品とすることが多い。例えば、異なる２色の着色画素の領域とその間のＢＭ上に跨った欠陥を修正する場合、第１の着色画素領域においてインク塗布・乾燥・硬化のプロセスを実施した後、ＢＭ領域および第２の着色画素領域において同様のプロセスを実施する必要があり、１色の着色部分の色修正だけ行えば良い場合と比べて３倍程度の時間が掛かる。
【０００９】
そのため、検出された欠陥について、単一の着色部分上にのみ存在しているのか、複数の着色部分に跨って存在しているのかを判別する必要がある。しかしながら、検出された欠陥全てについて、作業員がレビュー作業を行なうのは非常に負担が大きいため、この判別を自動で行う必要がある。
【００１０】
この判別を行うための従来の技術について、以下で説明する。
【００１１】
検出された欠陥に対して、画像データ中で輪郭部を設定し、輪郭部の各画素の輝度データを求める。予め設定しておいたＲＧＢ画素それぞれの良品輝度範囲から、輪郭部の各画素がＲＧＢ画素のいずれに位置しているかを判定し、輪郭部が２色以上の着色画素にあると判定されれば、複数色に跨った欠陥であると判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１２】
特許文献１においては、欠陥の周囲の輝度データを直接参照するため、欠陥位置とＲＧＢ画素との相対位置を正確に判定することが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−１４４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１の欠陥判定法は、通常の欠陥検査の後に、検出された欠陥情報をもとに輪郭部を設定し、再度輝度データを取得するという手順が必要なため、画像処理部の負荷の増大および、検査タクトタイムの増大が懸念される。
【００１５】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、検出された欠陥が単一の着色部分にのみ存在しているのか、複数種類の着色部分に跨って存在しているのかを高速に自動判別できるカラーフィルタ外観検査装置および検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、複数色の着色部を有するカラーフィルタの外観検査装置であって、
前記カラーフィルタを支持し移動させる試料移動手段と、
前記カラーフィルタに対し照明光を照射する照明光照射手段と、
前記カラーフィルタからの反射光または透過光を撮像し、前記カラーフィルタの画像データを得る撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理手段と、を有し、
前記画像処理手段において、以下の［ａ］〜［ｅ］の処理を行うことを特徴とするカラーフィルタ外観検査装置、としたものである。
［ａ］前記画像データの注目画素に対して、前記カラーフィルタの持つ繰り返しピッチ分だけ離れた点を比較画素と設定し、前記注目画素および前記比較画素の輝度データを用いて、差分値を算出する。
［ｂ］前記差分値が予め設定しておいた閾値Ａを超えた場合、該注目画素を欠陥画素と判定し、超えなかった場合は正常画素と判定する。
［ｃ］前記手順［ａ］および前記手順［ｂ］の処理を、前記画像データの検査対象領域全てに実施した後、同一の欠陥に起因する欠陥画素をラベリングし、一つの欠陥塊として識別する。
［ｄ］前記欠陥塊を構成する欠陥画素がもつ差分値を用いて、前記欠陥塊の差分値の標準偏差を算出する。
［ｅ］前記標準偏差が予め設定しておいた閾値Ｂを超えた場合、該欠陥塊が複数の着色部に跨って存在していると判定し、超えなかった場合は単一の着色部にのみ存在していると判定する。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、複数色の着色部を有するカラーフィルタの外観検査方法であって、
前記カラーフィルタを支持し移動させる試料移動段階と、
前記カラーフィルタに対し照明光を照射する照明光照射段階と、
前記カラーフィルタからの反射光または透過光を撮像し、前記カラーフィルタの画像データを得る撮像段階と、
前記撮像段階で得られた画像データに対して演算処理を行う画像処理段階と、を有し、
前記画像処理段階において、以下の［ａ］〜［ｅ］の処理を行うことを特徴とするカラーフィルタ外観検査方法、としたものである。
［ａ］前記画像データの注目画素に対して、前記カラーフィルタの持つ繰り返しピッチ分だけ離れた点を比較画素と設定し、前記注目画素および前記比較画素の輝度データを用いて、差分値を算出する。
［ｂ］前記差分値が予め設定しておいた閾値Ａを超えた場合、該注目画素を欠陥画素と判定し、超えなかった場合は正常画素と判定する。
［ｃ］前記手順［ａ］および前記手順［ｂ］の処理を、前記画像データの検査対象領域全てに実施した後、同一の欠陥に起因する前記欠陥画素をラベリングし、一つの欠陥塊として識別する。
［ｄ］前記欠陥塊を構成する欠陥画素がもつ差分値を用いて、前記欠陥塊の差分値の標準偏差を算出する。
［ｅ］前記標準偏差が予め設定しておいた閾値Ｂを超えた場合、該欠陥塊が複数の着色部に跨って存在していると判定し、超えなかった場合は単一の着色部にのみ存在していると判定する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のカラーフィルタ外観検査装置および検査方法は、ＲＧＢ画素やＢＭ等の複数の着色部で構成されるカラーフィルタ基板の検査において、検出された欠陥が単一の着色部にのみ存在しているのか、複数の着色部に跨って存在しているのかを高速に自動判別することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る外観検査装置の概略図。
【図２】本発明に係る注目画素、比較画素の設定方法の説明図。
【図３】本発明に係る検査処理のフローチャート図。
【図４】本発明に係る注目画素、比較画素の設定方法の説明図。
【図５】本発明に係る欠陥画素のラベリング処理の説明図。
【図６】本発明に係る欠陥塊と着色部の位置関係を表す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施形態であるカラーフィルタ外観検査装置の構成の一例を示した概略図である。カラーフィルタ基板１０１は、カラーフィルタ基板移動ステージ１０２上に載置され、さらにカラーフィルタ基板移動ステージ１０２上をＸ方向に移動できるようになっている。これにより撮像手段１０４（後述）にて、カラーフィルタ基板１０１の所定範囲を撮像できるようにしている。Ｘ方向の移動を行う方法としては、コロ搬送方式やエア浮上搬送方式などが挙げられる。すなわち、カラーフィルタ基板移動ステージ１０２上に、多数の小さな搬送用ローラー（コロ）またはエア浮上機構を配置して、それによってカラーフィルタ基板１０１を下面から支え、カラーフィルタ基板１０１の端部を把持機構により把持し、把持機構を直動機構によってＸ方向に直動させるというものである。
【００２２】
カラーフィルタ基板移動ステージ１０２の、撮像手段１０４直下には、照明光を通すためのスリット状の開口部が設けてある。光照射部１０３から出た光がカラーフィルタ基板１０１を透過し、撮像手段１０４に入ることで、カラーフィルタ基板１０１の透過画像データを得ることができる。
【００２３】
本実施形態では透過光による撮像形態を示したが、反射光による撮像でもよい。また、透過光、反射光を併用して撮像してもよい。その際は、光照射部１０３を撮像手段１０４の視野外に適切に配置し、かつ撮像手段１０４で撮像されるカラーフィルタ基板１０１の直下は開口部として、カラーフィルタ基板移動ステージ１０２の影響を受けないようにしなければならない。
【００２４】
また、カラーフィルタ基板移動ステージ１０２は、余計な反射光の発生を防ぐため、ツヤ消し加工を行うことが必要である。
【００２５】
撮像手段１０４としては電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたカメラを使用している。さらに、本形態では検査速度を増すために電荷結合素子を一次元的に配置したラインセンサカメラを用いている。
【００２６】
撮像手段１０４により取得した画像データは、演算処理を行う画像処理手段である画像処理部１０５に送られる。画像処理部１０５は、画像データに対してデータ処理を行い、さらにカラーフィルタ基板１０１の良否判定を行う。
【００２７】
次に、取得した画像データに対して行うデータ処理および良否判定について説明する。図２（ａ）は撮像して得られた画像データに対して、注目画素および比較画素を設定する方法を示した模式図で、図２（ｂ）は良否判定を行った結果を示した模式図である。また、図３は図２で示した処理の概要をより詳細に記したフローチャート図である。図４は注目画素および比較画素の設定をさらに詳しく説明した図である。図５はラベリング処理の概要を説明した図である。
【００２８】
まず、図１のカラーフィルタ外観検査装置の撮像手段１０４で、カラーフィルタ基板１０１を撮像して、得られた画像データを画像処理部１０５に転送する（図３のステップＳ１）。この際、画像データの各画素の輝度値は４ｂｉｔ〜１０ｂｉｔ程度のデジタルデータとして量子化されるのが一般的であり、本実施形態では８ｂｉｔ（０〜２５５）の形式をとっている。
【００２９】
次に、図２（ａ）を用いて、注目画素および比較画素の設定方法を説明する。
カラーフィルタ基板１０１上の検査対象部分の画像２００中において、ある画素を注目画素２０１とし、注目画素２０１より１パターンピッチＰｍ離れた画素を比較画素２０２とする。図２（ａ）では比較画素２０２が注目画素２０１に対して左側および右側に設定されているが、この配置に限定されるものではなく、検査対象部分の画像２００と注目画素２０１の位置関係に応じて、注目画素２０１に対して上側・右側・下側・左側の位置関係を持つ比較画素候補から適切に選択すればよい。ここでいうパターンピッチとはＲＧＢ画素の繰り返しパターンの１周期の長さのことである。
【００３０】
注目画素の設定は、より詳しく図４に示したように、撮像画像から得られた画素（１，１）座標の画素を起点として設定する（図３のステップＳ２）。ここで、図４の座標（１，１）は撮像時刻の一番早い時点で取り込まれた画像データの座標で、（ｍ，ｎ）は一番遅い時刻に取り込まれた画像データの座標を示す。
【００３１】
次に、比較画素を、注目画素から１パターンピッチ離れた画素すなわち（１０，１）座標の画素に設定する（図３のステップＳ３）。注目画素の輝度データと比較画素の輝度データの差分値を算出し、予め設定された閾値Ａで比較する（図３のステップＳ４）。
【００３２】
比較した結果（図３のステップＳ５）、該差分値が、閾値Ａを超えない場合は該注目画素を正常画素と判定し（図３のステップＳ６）、閾値Ａを超えた場合は、欠陥画素と判定する（図３のステップＳ７）。
【００３３】
注目画素は撮像座標全面に渡って逐次１画素ずつシフトして、すなわち、（１，１）座標の画素から（ｍ，ｎ）座標の画素まで被検査領域全体にわたって行われる。現在の注目画素の座標が（ｍ，ｎ）であるかどうか判断（図３のステップＳ８）した結果、（ｍ，ｎ）に至っていない場合は注目画素は１画素分シフトして設定され（図３のステップＳ９）、比較画素の設定（図３のステップＳ３）のステップに戻される。一方、注目画素が（ｍ，ｎ）に達していた場合は、比較処理は終了し、次のステップに進む。
【００３４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の画像データに対して、図３のステップＳ９までの処理を行った結果、欠陥部２０３のみが特徴点として現れることを模式的に示したものである。
【００３５】
次に、欠陥画素と判定された画素に対してラベリング処理（グループ化）を行う（図３のステップＳ１０）。このラベリング処理の概略を、図５に模式的に示す。すなわち、ある欠陥画素と隣接する画素が欠陥画素であった場合、これらの欠陥画素が同じグループ（以下では、欠陥塊とよぶ）に属するものである、と分類していく処理である。このラベリング処理により、カラーフィルタ基板上の同一の欠陥に起因する欠陥画素群を、一つの欠陥塊として分類することができる。
【００３６】
次に、ラベリング処理された欠陥塊を構成する各欠陥画素の差分値を用いて、該欠陥塊の平均差分値を算出し、その標準偏差を求める（図３のステップＳ１１）。前記標準偏差を、予め設定された閾値Ｂと比較（図３のステップＳ１２）する。その結果、閾値Ｂを超えない場合は，該欠陥塊は単一の着色部にのみ存在していると判定し（図３のステップＳ１３）、超えた場合は，複数の着色部に跨って存在していると判定する（図３のステップＳ１４）。
【００３７】
差分値の標準偏差による判定について、模式的な例を示す。表１は、あるカラーフィルタの各着色部の階調値、白抜け欠陥・黒異物欠陥の階調値、および各着色部上にその白抜け欠陥・黒異物欠陥が存在した場合の欠陥画素となった画素の差分値を示したものである。
【００３８】
【表１】
2010266309.tif 000003
【００３９】
すなわち表１の例では、撮像された画像データ中の正常画素の階調値はそれぞれ、Ｒ着色部が１８０、Ｇ着色部が２００、Ｂ着色部が１６０、ＢＭ着色部が１００である。また、白抜け欠陥箇所の画素の階調値が２４０、黒異物欠陥箇所の画素の階調値が５０である。
【００４０】
ここで、白抜け欠陥、または黒異物欠陥が、どの着色部位に存在するかに応じて、比較処理後の差分値が変わってくる。すなわち、白抜け欠陥がＲ着色部に存在する場合は該欠陥画素の差分値が６０、Ｇ着色部に存在する場合は４０、Ｂ着色部に存在する場合は８０、ＢＭ着色部に存在する場合は１４０となる。同様に、黒異物欠陥の場合は、該欠陥画素の差分値がＲ着色部で−１３０、Ｇ着色部で−１５０、Ｂ着色部で−１１０、ＢＭ着色部で−５０となる。すなわち、欠陥が存在する部位に応じて、該欠陥画素の差分値が大きく変わることがわかる。
【００４１】
ここで図６に示したように、Ｒ着色部とＢＭ着色部の境界付近に欠陥塊が存在し、欠陥塊６０１はＲ着色部上にあり、欠陥塊６０２はＲ着色部とＢＭ着色部に跨っている場合を考える。欠陥塊６０１と欠陥塊６０２がともに白抜けによって生じたものだった場合、表２に示すように、欠陥塊６０１の平均差分値は６０、標準偏差は０と算出される。同様に、欠陥塊６０２の平均差分値は１００、標準偏差は４０と算出される。
【００４２】
【表２】
2010266309.tif 000004
【００４３】
同様に、欠陥塊６０１および欠陥塊６０２が黒異物によって生じたものであった場合、表３に示すように、欠陥塊６０１の平均差分値は−１３０、標準偏差は０と算出される。また、前記欠陥塊６０２の平均差分値は−９０、標準偏差は４０と算出される。
【００４４】
【表３】
2010266309.tif 000005
【００４５】
以上で示したように、欠陥塊が単一の着色部にのみ存在するか、複数の着色部に跨って存在するかで、該欠陥塊のもつ差分値の標準偏差は大きく異なる。すなわち、標準偏差が小さいほど、該欠陥塊が単一の着色部にのみ存在している可能性が高く、標準偏差が大きいほど、複数の着色部に跨って存在している可能性が高い。この傾向は欠陥モードの種類に依らない。そのため、適切な閾値Ｂを定めておけば、検出した欠陥塊が単一の着色部にのみ存在しているのか、複数の着色部に跨って存在しているのかを判別することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のカラーフィルタ外観検査装置および外観検査方法は、ＲＧＢ画素やＢＭ等の複数の着色部で構成されるカラーフィルタ基板の検査において、検出された欠陥が単一の着色部にのみ存在しているのか、複数の着色部に跨って存在しているのかを高速に自動判別することが出来る。
【符号の説明】
【００４７】
１０１・・・カラーフィルタ基板
１０２・・・カラーフィルタ基板移動ステージ
１０３・・・光照射部
１０４・・・撮像手段
１０５・・・画像処理部
２００・・・検査対象部分の画像
２０１・・・注目画素
２０２・・・比較画素
２０３・・・欠陥部
５０１・・・正常画素
５０２・・・欠陥画素
６０１・・・単一の着色部のみに存在している欠陥塊
６０２・・・複数の着色部に跨って存在している欠陥塊
【図１】
2010266309.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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