(57)【要約】【課題】インクジェットカラーフィルタのインク吐出ヘッドノズルのインク吐出量調整用データを高速に取得することと、生産時、検査装置にて常時ムラ状態を監視すること。【解決手段】ラインカメラを用いた、インクジェットカラーフィルタのインク吐出ヘッドノズルのインク吐出量調整用データの高速取得方法および、インライン計測検査システムであって、インライン検査時にインクジェットカラーフィルタに対し、画素内の測定対象平均輝度データを算出し、条件出し時には、このデータを基に塗工装置にフィードバックをかけ、通常生産時には通常検査と併用し同輝度データをサンプリングすることで、塗工装置ヘッドノズルの状態を監視、ムラ異常を検出する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタの画像を取得するための撮像素子と、
前記カラーフィルタの各画素に対して前記撮像素子を相対的に走査するための機構と、
前記各画素の検査領域を示す因数を保持する手段と、
前記検査領域の画像から異常個所を決定する手段と、
を少なくとも具備することを特徴とするカラーフィルタ検査装置。
【請求項２】
前記異常個所を決定する手段が、画像から取得した輝度値に対して定められた閾値を保持し、該閾値以下の箇所を検出することであることを特徴とする請求項１のカラーフィルタ検査装置。
【請求項３】
前記撮像素子として、８ｂｉｔ以上の出力カメラを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタ検査装置。
【請求項４】
前記撮像素子としてＴＤＩカメラを使用することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカラーフィルタ検査装置。
【請求項５】
外観検査装置を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカラーフィルタ検査装置。
【請求項６】
一のカラーフィルタ又はサンプル基板を走査し、各画素開口部の色度値及び輝度値を取得する工程と、
画素部の位置毎に算出された、平均色度値及び平均輝度値の相関値から検査領域を決定する工程と、
各カラーフィルタにおいて少なくとも前記検査領域を撮像する工程と、
前記検査領域の輝度値から異常個所を決定する工程と、
を少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタ検査方法。
【請求項７】
基板上の開口部に塗工装置により各画素部を形成する工程と、
前記工程と並行して請求項６に記載のカラーフィルタ検査方法を用いる工程と、
前記異常個所のデータを塗工装置にフィードバックする工程と、
を少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットカラーフィルタの基板面内の画素状態を測定し、その状態量を前工程にフィードバック、後工程にフィードフォワードすることを目的とした測定および検査装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタ産業をはじめとしたディスプレイ産業が活発になるにしたがい、カラーフィルタの品質、コストに対して高い要求が為されるようになってきた。製造原価削減や生産性を上げることで対処することになるが、基板サイズも大型化になり、その設備投資額や必要スペースは莫大なものとなっていきている。  
【０００３】
また、品質に対しては、外観検査装置を用いているが、この役割としては、異物や色混色、ピンホール抜け等の欠陥を検出し、品質制御すること、さらにサイズ、個数等を、物の仕分けに使われるためにデータ取りを行うことである。
【０００４】
現在、インクジェットカラーフィルタ製造装置に関わるこのような状態管理ツールとしては膜厚計や分光機が上げられる。しかし、これらは測定に非常に時間が掛かるため、ポイント測定とするか時間を掛けて測定するかという運用となっている。これらは基板サイズが大きくなっても現状の品質あるいはさらに高い品質を維持するためには測定ポイントを減らすことはできない。
【０００５】
従来はインクジェットカラーフィルタのインク吐出量の状態管理ツールとしては、分光機の色度データや膜厚計データを基にしていた。しかし、これらは前述のとおり、測定時間が長いという欠点があった。例えば、１画素１ポイントとして、Ｇ４基板で４５０ポイント測定することになり、検査測定には６時間を超える時間を要する。さらに基板が大型化されるとこの検査測定に掛かる時間は増加することになる。例えばＧ６基板３７インチＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｔｅｌｅ  Ｖｉｓｉｏｎ）では、１０８０ポイントの測定となるため、測定後、ヘッド調整再測定を繰り返すと２、３日でも終わらない。高精細化に伴い、画素数が増えるとさらに大変な作業となる。これをメンテナンス作業やヘッド交換、パターン変更があるたびに繰り返す必要があり、ムラ調整データの基本データの取得には大きな問題があった（従来の外観検査装置の例としては、例えば特許文献１を参照）。
【０００６】
また、上記のように検査測定に長時間掛かるために、製造されたカラーフィルタに欠陥が発見され、インキ吐出ノズルに原因が発見された場合などには、発見までに原因のノズルを使用し続ける結果となり、無駄な時間とコストが生じてしまう。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１１１２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような問題を解決するために、より高速度な検査測定方法及び検査装置によって、スムーズなカラーフィルタの製造工程を実現し、なおかつ検査結果を製造工程にフィードバックすることが可能な検査装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、カラーフィルタの画像を取得するための撮像素子と、前記カラーフィルタの各画素に対して前記撮像素子を相対的に走査するための機構と、前記各画素の検査領域を示す因数を保持する手段と、前記検査領域の画像から異常個所を決定する手段と、を少なくとも具備することを特徴とするカラーフィルタ検査装置である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記異常個所を決定する手段が、画像から取得した輝度値に対して定められた閾値を保持し、該閾値以下の箇所を検出することであることを特徴とする請求項１のカラーフィルタ検査装置である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記撮像素子として、８ｂｉｔ以上の出力カメラを使用することを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタ検査装置である。
請求項４に係る発明は、前記撮像素子としてＴＤＩカメラを使用することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカラーフィルタ検査装置である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、外観検査装置を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカラーフィルタ検査装置である。
【００１３】
請求項６に係る発明は、一のカラーフィルタ又はサンプル基板を走査し、各画素開口部の色度値及び輝度値を取得する工程と、画素部の位置毎に算出された、平均色度値及び平均輝度値の相関値から検査領域を決定する工程と、各カラーフィルタにおいて少なくとも前記検査領域を撮像する工程と、前記検査領域の輝度値から異常個所を決定する工程と、を少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタ検査方法である。
【００１４】
請求項７に係る発明は、基板上の開口部に塗工装置により各画素部を形成する工程と、前記工程と並行して請求項６に記載のカラーフィルタ検査方法を用いる工程と、前記異常個所のデータを塗工装置にフィードバックする工程と、を少なくとも有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本機能、装置を使用することで、インクジェットカラーフィルタ生産工程において、塗工装置ヘッドノズル設置の初期条件出し、メンテナンス、面付けパターン替え、インク替え等に伴うヘッドノズルからの吐出量調整作業が容易かつ高速に実施できるようになった。また、インク吐出量を数値化し、管理できるため、さらには全面についてインライン検査と併用して計測できるため、インクの連続吐出ムラの発生を未然に防ぐことが可能、さらには新たな計測設置スペースの削減、コスト削減することが可能となった。
【００１６】
具体的には、請求項１に係る発明によって、一度検査測定範囲をサンプル基板によって決定すれば、各カラーフィルタの検査工程については撮像された画像情報を基に輝度値を算出し、さらに限定した範囲においてポイント測定すればよいから、大幅に検査時間を短縮することが可能となった。特に、請求項２の発明によって、撮像素子によって得られる検査測定範囲の輝度値からカラーフィルタの正常・異常個所を判定するために、インラインでの検査測定が可能となった。
【００１７】
さらに、請求項３に係る発明によって、要求される輝度値の精度を超えるような画像データを取得することができるため、精度の高い検査測定が可能であり、特に請求項４に係る発明を用いることによって、よりＳ／Ｎ比の高い画像データを取得することが可能であるために、より精度の高い検査測定が可能となった。
【００１８】
また、請求項４に係る発明によって、複数の検査手法によって、カラーフィルタの品質をチェックできることから、より品質制御精度の高い検査装置となる。同一箇所を複数の撮像素子で積算出力するため、よりＳ／Ｎ比の高い画像データを取得することが可能であるために、より高い検査測定が可能となった。
【００１９】
また請求項５に係る発明によって、分光装置、膜厚計等による外観検査装置、計測管理装置、及び撮像素子を用いた輝度測定という、複数の手法により検査測定を行うことにより、精度の高い品質制御が可能となった。
【００２０】
また請求項６に係る発明によって、理想の輝度値に対して定められた、一定の許容範囲を超えたものに対して、異常個所と判断し、この異常個所の位置データ、輝度値等のデータを、カラーフィルタ製造工程にフィードバックし、例えばノズルの故障箇所を特定することができる。一度検査測定範囲をサンプル基板によって決定すれば、各カラーフィルタの検査工程については撮像された画像情報を基に輝度値を算出し、さらに限定した範囲においてポイント測定すればよいから、大幅に検査時間を短縮することが可能となった。
【００２１】
また請求項７に係る発明によって、高速な検査測定が可能であるために、カラーフィルタ製造工程に組み込み、例えば画素を形成する塗工装置との間で画素部及び基板に係るデータをフィードバック、フォワードバックして品質制御することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
まずカラーフィルタの製造方法についての一例を示す。
図１は、３７インチ６面付けのカラーフィルタ基板の概略図である。図１ではＸ方向に各色の画素の境界となるブラックマトリックス（ＢＭ）のストライプが形成されており、インクジェット塗工ヘッドノズル配列方向もＢＭのストライプと同方向（Ｘ方向）に配置し、Ｙ方向にステージまたは２の塗工ヘッドが移動し吐出、画素のパターン形成している。
【００２３】
上述のＢＭパターンに対し、検査測定用の画素の評価パターンを形成する。このような評価パターンが形成された図２のサンプル基板に対し、撮像素子は、画素の配列方向が塗工ヘッドノズル配列方向に対し撮像方向が垂直となる向き（Ｙ方向）に配置し、この配置関係を維持したまま、撮像素子を基板に対して相対的に、Ｙ方向に走査・移動させて測定対象範囲の画像を取得する。
【００２４】
図３（ａ）は、図２で撮像した測定対象範囲画像の全体図であり、この一部を拡大したものが図３（ｂ）である。この取得画像に対し、画素開口部の指定領域を水平方向に走査したときの平均値を波形データとして出力したものが図３（ｃ）である。従って、このグラフは、各塗工ヘッドノズル位置における平均輝度データである。図３（ｃ）のデータに対し、画素開口部の垂直方向指定範囲を切り出し、各画素の平均値を画素の輝度値とし、その波形データを示したものが図３（ｄ）である。
【００２５】
ここで、インク吐出量はＹの吐出方向に対し均一なものと仮定し、Ｓ／Ｎ向上のために、吐出方向にデータを足し込み、その平均値を用いることができる。以下投影平均値とよぶ。受光素子配列方向と吐出方向が垂直な場合は、照明ムラや受光素子感度ばらつきの影響で輝度が安定しないことがある。しかし、照明の強度も経時変化するため、測定直前に、校正基板にて絶対輝度を確保できるように、光源の光量をアナログまたはデジタル的に補正するフィードバック調光機能を備えることが好ましい。この方法によって、インクジェットカラーフィルタのムラを輝度値として定量的に測定、管理することができる。規定の範囲内に輝度値が収まっていない画素には必要なインク量に達していない、あるいは過剰吐出しており、このデータを基データとし塗工機にフィードバックする。
【００２６】
開口部測定範囲の決定の仕方は、まず、測定対象範囲の画素の色度データを色度計を用いて基準データとして測定する。次に、測定対象範囲の画像をカメラで撮像し保存する。上述の方法で一つの画素の投影平均値測定対象範囲の長短辺比を変え、輝度データ表を作成する。従って、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれに平行な方向についての平均色度値と、平均輝度値の相関値を算出することができる。この測定結果例が下記表１である。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１は参考となる開口部平均輝度測定対象範囲を長辺、短辺を変化させたときの色度データと輝度データの相関表である。表１について、長辺、短辺を変化させたとき相関データが図４である。図４の（ａ）は長辺方向（Ｘ方向）、（ｂ）は短辺方向（Ｙ方向）についての画素開口部中心部分の相関値のグラフである。この相関値の絶対値が１に近いほど、色度値と輝度値の相関が高く、通常状態（異常個所のないカラーフィルタ）においては、どの開口部においても安定した値となっているということを意味している（表１の例では、負の相関を持っているため下に凸の波形となる）。つまり、異常個所が存在する場合には、通常状態においては相関値の高いはずの輝度値が大幅にずれることになるために、容易に異常個所を検出することが可能である。そこで、相関値に一定の閾値を設定し、これ閾値以上の相関値を有する開口部の範囲を検査測定範囲として決定する。
【００２９】
上記の工程で検査測定範囲を決定した後に、検査するカラーフィルタ基板ごとに撮像素子から得られた画像情報を基に、検査測定範囲についての輝度値を算出する。理想の輝度値に対して定められた、一定の許容範囲を超えたものに対して、異常個所と判断する。この異常個所の位置データ、輝度値等のデータを、カラーフィルタ製造工程にフィードバックし、例えばノズルの故障箇所を特定することができる。一度検査測定範囲をサンプル基板によって決定すれば、各カラーフィルタの検査工程については撮像された画像情報を基に輝度値を算出し、さらに限定した範囲においてポイント測定すればよいから、大幅に検査時間を短縮することが可能である。
【００３０】
本発明に用いる、撮像素子としては８ｂｉｔ以上のデータを出力する測定用カメラを使用することが好ましい。ｂｉｔ数の大きいカメラであればそれだけ精度の高いサンプリングデータを得ることができる。上記８ｂｉｔのカメラの場合には２５６階調のデータを取得できるが、本発明の輝度値の精度としては、８ｂｉｔあるいは８ｂｉｔ以上の精度であることが、異常個所発見の感度として好ましいからである。より信頼できるサンプリングのためには、より高感度のカメラを使用する必要がある。
【００３１】
また特に測定用カメラとして、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）カメラを用いることがより好ましい。ＴＤＩはＣＣＤ受光素子が流動方向に数十段持つ構成で、同一箇所を数十段の累積加算処理を施すことで感度ノイズ特性が向上する。
【００３２】
また、本発明装置は、膜厚測定、分光装置等を用いて異物や中抜けなどを検出する外観検査装置と組み合わせて用いることが可能である。複数の手法により検査測定を行うことにより、精度の高い品質制御が可能となる。通常の検査装置の場合、塗工装置による画素形成後に順流で検査を行い、条件出し時は、順流させ測定し、逆流させ、ノズル条件出しの再調整を図る。前述のように、本発明装置では、高速な検査測定が可能であるために、カラーフィルタ製造工程に組み込み、例えば画素を形成する塗工装置との間で画素部及び基板に係るデータをフィードバック、フォワードバックして品質制御することが可能である。以下にそのシステムについて説明する。
【００３３】
図５はこのようなシステムの具体例を示している。５の撮像カメラより６の画像キャプチャーボードを経て７の検査処理用メモリに取得画像データをダイレクト転送する。７はある程度のメモリ容量を持つ複数の画像バッファフレーム構成をなす。初期化した後、最初の画像データが１フレーム目に取り込まれ、２フレーム目を取り込んでいる間に、１フレーム目の画像データについて、８のＭＰＵにて、受光素子配列方向の投影平均処理対象エリア内のデータを同方向である水平成分方向に投影平均輝度を求め、これを逐次９の計測用メモリにコピー転送する。
【００３４】
３フレーム目を取り込んでいる間には２フレーム目の画像データについて同処理を施し、求めた計測用データを逐次計測用メモリにコピー保存していく。２フレーム目の水平方向平均輝度データを１フレーム目の同データ配列の最後尾にコピーしていき、計測範囲内のデータを取り終えた後、もしくは取り終え、検査処理終了後、垂直方向の投影平均処理を行い、対象となる画素のデータの輝度データを１０の検査演算ユニットから１１のホストコンピュータに転送する。通常の検査については、２フレーム目の水平成分について投影平均輝度演算処理を終えると、比較処理からリファレンス画像を作成し、元画像との差分画像を作成し、２値化により欠陥を検出する。通常検査は同様にして、ｎフレーム目の画像をキャプチャーしている間に、（ｎ−１）フレーム目の検査処理を行う。画像バッファフレームを４フレーム持っている場合は、５フレーム目の画像は１フレーム目のバッファフレームに転送し、ループ処理をする。
【００３５】
こうして得られたカラーフィルタ基板検査データと輝度データを１２の上位システムに転送あるいは上位循環システムよりデータを取りにいくシステムを構築しておき、データを上流のインクジェットカラーフィルタ塗工装置にフィードバックして常時ムラの無いカラーフィルタを生産するように促す。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
インクジェットカラーフィルタはいかにムラをなくすかが鍵であり、本機能、装置を使用せず、色度計や膜厚測定機に依存していると、納期も含め、立上げ時間、インクノズルのメンテナンス、パターン変更からの復旧時間が非常にかかり現実的でなかった。また、通常検査と併用しムラの監視、数値化をすることでいつごろメンテナンス作業が必要となるのかといった状態推測やヘッドノズル異常が検出できるため今後の課題を早期解決できると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】カラーフィルタの概略図
【図２】検査対象範囲を表した概略図
【図３】検査過程説明図：（ａ）取得画像（ｂ）拡大画像（ｃ）投影平均輝度グラフ（ｄ）投影平均輝度グラフ拡大図（開口部）
【図４】投影平均輝度相関グラフ：（ａ）長辺走査結果      （ｂ）短辺走査結果
【図５】計測検査ユニットのシステム構造概略図
【符号の説明】
【００３８】
１…カラーフィルタ
２…インクジェット塗工ヘッドノズル
３…受光カメラ
４…計測用エリア
５…カメラ
６…キャプチャーボード
７…検査処理用メモリ
８…演算ユニット
９…ムラ処理用メモリ
１０…検査および計測処理ユニット
１１…計測および計測処理用ホストコンピュータ
１２…上位システム、ネットワーク
【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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