(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成されたカラーフィルタに光を照射して得られた透過光を測定し、画素の色の良否を判定するカラーフィルタ画素の色検査装置において、
前記カラーフィルタ画素一個につき、少なくとも測色値を算出するために必要な複数の波長域単位の画素からなる一個の透過光を測定する受光単位により測定できるように撮像条件及び焦点を設定する手段と、
前記カラーフィルタ画素の分割点での明度を前記一個の受光単位で測定し、該明度が一定値以上か否かによって該カラーフィルタ画素の中央付近を判断し、中央付近の色を取得する手段と、
前記中央付近の色に基づいてカラーフィルタ画素の色の良否を判定する計算処理手段と、
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画素の色検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に用いるカラーフィルタの検査装置に関するものであり、特にカラーフィルタの各画素の色検査を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置において、カラー表示、反射率の低減、コントラストの改善、分光分布制御などの目的にカラーフィルタを用いることは、有用な手段となっている。この表示装置に用いるカラーフィルタは、多くの場合、画素として形成されて表示装置に使用されるものである。この表示装置用カラーフィルタの画素の分光分布を測定する装置としては、顕微分光光度計などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば、顕微分光光度計を用いて表示装置用カラーフィルタの画素の分光分布を測定し、画素のもつ色特性の良否を検査するには、一度に一箇所或いは数箇所の画素の測定しか出来ないためカラーフィルタの各画素についての測色、検査には時間のかかるものである。
本発明は、カラーフィルタの各画素の測色、検査を従来より精度良く短時間に行う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】
本発明は、透明基板上に形成されたカラーフィルタに光を照射して得られた透過光を測定し、画素の色の良否を判定するカラーフィルタ画素の色検査装置において、
前記カラーフィルタ画素一個につき、少なくとも測色値を算出するために必要な複数の波長域単位の画素からなる一個の透過光を測定する受光単位により測定できるように撮像条件及び焦点を設定する手段と、
前記カラーフィルタ画素の分割点での明度を前記一個の受光単位で測定し、該明度が一定値以上か否かによって該カラーフィルタ画素の中央付近を判断し、中央付近の色を取得する手段と、
前記中央付近の色に基づいてカラーフィルタ画素の色の良否を判定する計算処理手段と、
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画素の色検査装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の色検査方法を一実施形態に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明によるカラーフィルタ画素の色検査装置の一実施例を示す概略説明図である。
図１に示すように、移動装置（１）は、カラーフィルタ（２）をＸ、Ｙ、Ｚ方向及びθ方向に移動する移動ステージ（１１）とステージ駆動装置（１３）などで構成されている。
カラーフィルタ（２）は、移動ステージ（１１）に載置されて、カラーフィルタ画素の色検査がなされる。
図１において、Ｘ、Ｙ、Ｚ，及びθは移動ステージ（１１）の各々Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向，及びＺ方向を軸とした回転方向を示している。
【０００６】
カラーフィルタ（２）を照射する照明装置（３）は、移動ステージ（１１）の下方に配置されている。照明装置（３）は、光源（３１）、集光レンズ（３２）などで構成され、光源からの光は平行な計測光（Ｌ）となりカラーフィルタ（２）を照射している。
【０００７】
また、結像装置（４）は、カラーフィルタ（２）の上方に配置されており、カラーフィルタ（２）を透過した透過光（Ｌｔ）を測定装置（５）の受光部（５０）に画像として結像させている。
測定装置（５）は、結像装置（４）の上方に配置されており、受光部（５０）は分光素子（５３）、受光素子（５５）などで構成されている。
【０００８】
カラーフィルタ（２）を透過した透過光（Ｌｔ）は、前記結像装置（４）により受光部（５０）上に画像として結像されるが、分光素子（５３）により分光されて、受光素子（５５）に受光されるようになっている。
図１において、１ａは移動ステージ（１１）上のカラーフィルタ（２）の光軸部分を、２ａは結像された画像の光軸部分を示している。
【０００９】
計算処理手段（６）は、測定装置（５）内の受光素子（５５）からの出力信号、すなわち、カラーフィルタ（２）を透過した透過光（Ｌｔ）が分光素子（５３）により分光された分光分布の信号に基づいてカラーフィルタ画素の測色値を計算し、良否を判定するものである。
【００１０】
また、表示装置（８）は、測定装置（５）内の受光素子（５５）からの出力信号に基づいて、カラーフィルタ（２）を透過した透過光（Ｌｔ）が分光素子（５３）により分光された分光分布や計算処理手段（６）により計算された測色値を表示するものである。
制御装置（９）は、数値表示器（９１）、キーボード（９２）を備え、本発明によるカラーフィルタ画素の色検査装置全体を制御するものである。
【００１１】
本発明によるカラーフィルタ画素の色検査装置は、表示装置用カラーフィルタのように、透明基板上に縦及び横方向に多数個配置された画素の中の線状に位置する画素、例えば、縦方向、横方向、または、斜め方向一列の多数個の画素を測色、検査することにより、或いは、縦及び横方向に多数個配置された画素を二次元的に測色、検査することにより、カラーフィルタの各画素の測色、検査を従来より短時間に行うことができる装置であることを特徴とするものである。
【００１２】
図２（ａ）は、図１における受光部（５０）を構成する分光素子（５３）と受光素子（５５）の一部分を拡大して説明する平面図である。
分光素子（５３）の後方には受光素子（５５）が配置されている。
図２（ａ）に示すように、受光部（５０）は複数の受光単位（５７）から構成されており、また、各受光単位（５７）は複数の波長域単位（５９）から構成されている。
１個の受光単位（５７）は、結像装置（４）により画像として結像されたカラーフィルタ画素の１個の画像を受光する単位となるものであり、この受光単位による分光分布の信号に基づいてカラーフィルタ画素の測色を行うものである。
【００１３】
各受光単位（５７）を構成する複数の波長域単位（５９）部には、測色値を算出するのに必要な波長域を、例えば、等間隔波長法による算出の際には、ｎ等分した各々の波長域のみを透過させるフィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）が配置されており、また、そのフィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）の後方には受光素子（５５）を構成する画素（Ｔ1 〜Ｔn ）が配置されている。
各フィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）の透過波長は互いに重複することなく、また、合計すると測色値を算出するのに必要な波長域全体をカバーするものとなっている。
【００１４】
すなわち、受光部（５０）を構成する分光素子（５３）は、受光単位（５７）において、測色値を算出するのに必要な波長域を、例えば、ｎ等分した各々の波長域のみを透過させるフィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）を波長域単位の大きさにて集積させたものである。従って、受光単位（５７）にて測色のための分光素子機能が成り立つものとなっているのである。
【００１５】
また、前記のように、分光素子（５３）の後方には受光素子（５５）が配置されており、各々のフィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）の後方には受光素子（５５）の画素（Ｔ1 〜Ｔn ）が各々一個以上配置されたものとなっている。
各々の波長域のみを透過した分光が、フィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）の各々に対応する一個以上の画素により受光され、また、合計され測色値を算出するのに必要な波長域全体をカバーした信号となるものである。
【００１６】
図２（ａ）において、Ｘ、Ｙは受光部（５０）の各々Ｘ方向、Ｙ方向を示している。
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。図２（ｂ）に示すように、分光素子（５３）の後方には受光素子（５５）が配置されている。
上記のように、各受光単位（５７）は複数の波長域単位（５９）で構成され、各波長域単位（５９）に配置された各フィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）の後方には受光素子（５５）を構成する画素（Ｔ1 〜Ｔn ）が各々配置されている。
【００１７】
図３は、本発明によるカラーフィルタ画素の色検査装置により検査される表示装置用カラーフィルタの一実施例を示すものであり、その一部分を拡大して説明する平面図である。
図３に示すように、透明基板上に形成されたカラーフィルタの左右方向をＸ方向，上下方向をＹ方向、カラーフィルタの垂直方向をＺ方向としている。Ｙ方向には、例えば上方より赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、青色画素（Ｂ）の順に配置され、また、Ｘ方向には、赤色画素（Ｒ）が多数個配置され、緑色画素（Ｇ）、及び青色画素（Ｂ）も同様にＸ方向には多数個配置されている。
【００１８】
また、赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、青色画素（Ｂ）の各々の間隙には、遮光部としてのブラックマトリックス（ＢＭＸ）が格子状に配置されている。
画素のピッチＡ及びＣは，例えば約０．２５ｍｍ程度、画素の幅ａ及びｃは，約０．２４ｍｍ程度、ブラックマトリックスの幅ａ’及びｃ’は，約０．０１ｍｍ程度のものである。
また、図３において、ｘ1 〜ｘn 及びｙ1 〜ｙn は、画素の中央付近の位置を設定するための測定点を示している。
図４は、図３におけるＸ−Ｘ’断面図である。図４において透明基板上に形成されたカラーフィルタの左右方向をＸ方向，上下方向をＹ方向、垂直方向をＺ方向としている。
【００１９】
図５は、図１におけるカラーフィルタ（２）、結像装置（４）、受光部（５０）などを拡大して、カラーフィルタ画素の分光分布を測定する原理を示す説明図である。
図５に示すように、光源からの平行な計測光（Ｌ）はカラーフィルタ（２）を照射している。図５においては移動ステージ（１１）に載置されたカラーフィルタ（２）の緑色画素（Ｇ）が光軸部分（１ａ）に位置している。また、カラーフィルタ画素の周辺にはブラックマトリックス（ＢＭＸ）が格子状に配置されている。
また、図５において、Ｘ、Ｙ、Ｚ，及びθは移動ステージ（１１）の各々Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向，及びＺ方向を軸とした回転方向を示している。
【００２０】
例えば図３に示すように、カラーフィルタ画素がＹ方向に赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、青色画素（Ｂ）と繰り返し多数個配置されているカラーフィルタを測定する際には、図５においてはＹ方向に赤色画素（Ｒ）、緑色画素（Ｇ）、青色画素（Ｂ）と繰り返し多数個配置されている画素を、例えば上方より順次測定することになる。
【００２１】
カラーフィルタ（２）を透過した透過光（Ｌｔ）は、結像装置（４）により受光部（５０）に画像として結像される。すなわち、カラーフィルタの、例えば緑色画素（Ｇ）及びブラックマトリックス（ＢＭＸ）は、受光部（５０）において緑色画素の画像（Ｇ’）及びブラックマトリックスの画像（ＢＭＸ’）として結像される。
この緑色画素の画像（Ｇ’）は受光部（５０）の分光素子（５３）により分光され、受光素子（５５）により受光され、この緑色画素の画像（Ｇ’）には受光単位（５７）一個が対応している。
【００２２】
この受光部（５０）のＸ方向及びＹ方向は、各々移動ステージ（１１）のＸ方向、Ｙ方向を示している。
また、２ａは受光部（５０）における光軸部分を示している。
【００２３】
以下に本発明によるカラーフィルタ画素の色検査装置によるカラーフィルタ画素の測色及び検査について説明する。
図１に示すように、カラーフィルタ（２）を移動ステージ（１１）に載置する。光源からの光は平行な計測光（Ｌ）となりカラーフィルタ（２）を照射する。光源の種類としては、ハロゲンランプが好適なものである。
【００２４】
制御装置（９）からの指示によりステージ駆動装置（１３）が作動し、移動ステージ（１１）はＸ、Ｙ、及びθ方向に移動し、図３に示すカラーフィルタ画素の配置のＸ方向、Ｙ方向を、図５に示す移動ステージ（１１）のＸ方向、Ｙ方向に合致させる。また、移動ステージ（１１）はＺ方向に移動し、カラーフィルタ画素の受光部（５０）に対する撮像倍率及び焦点を設定する。
【００２５】
すなわち、図５において、例えば緑色画素の画像（Ｇ’）の大きさが受光部（５０）における受光単位（５７）の大きさより、大きくなるように撮像倍率を設定するものである。これにより緑色画素（Ｇ）一個の分光分布が一個の受光単位（５７）により測定されるものとなる。
【００２６】
次に、カラーフィルタ画素の色を精度よく測定するためには、画素内の中央付近の箇所を測定する必要があるので、画素内の中央付近の位置設定を行う。
カラーフィルタ画素のＸ方向については、図３に示すように、画素のＸ方向のピッチＡを例えば１０分割した等間隔（Ａ／１０）で、移動ステージ（１１）をＸ方向に送りながら、各分割点ｘ1 〜ｘ5 にて例えば画素Ｄの明度を測定し、明度がある一定値以上か否かにより画素内の中央付近か否かを判断するものである。
【００２７】
図６（ａ）、（ｂ）は、受光部（５０）における受光単位（５７）とカラーフィルタ画素の画像との関係、すなわち、受光単位（５７）と赤色画素の画像（Ｒ’）、緑色画素の画像（Ｇ’）、青色画素の画像（Ｂ’）及びブラックマトリックスの画像（ＢＭＸ’）との関係を説明する図である。図６（ａ）、（ｂ）においては、受光単位（５７）は１画素の画像に対応する受光単位一個のみを示してある。
Ｘ、Ｙは、各々受光部（５０）におけるＸ方向、Ｙ方向を示している。
【００２８】
図６（ａ）は、上記分割点ｘ1 における受光単位（５７）に対するカラーフィルタ画素の画像の位置を示すもので、上記のように、例えば、この位置にて画素（Ｄ）の画像（Ｄ’）の明度が測定されるものである。
また、同様に図６（ｂ）は、上記分割点ｘ5 における受光単位（５７）に対するカラーフィルタ画素の画像の位置を示すもので、上記のように、例えば、この位置にて画素（Ｄ）の画像（Ｄ’）の明度が測定されるものである。
【００２９】
同様にして、カラーフィルタ画素のＹ方向については、図３に示すように、画素のＹ方向のピッチＣを例えば１０分割した等間隔（Ｃ／１０）で、移動ステージ（１１）をＹ方向に送りながら、各分割点ｙ1 〜ｙ5 にて例えば画素Ｄの明度を測定し、明度がある一定値以上か否かにより画素内の中央付近か否かを判断するものである。
このようにして判断された、例えば画素Ｄ内の中央付近の透過光をその画素の色とみなし、その色を測定するものである。
【００３０】
このようにして、順次カラーフィルタの例えば上方より下方までのＹ方向の各画素を測定していくものであるが、あるＸ方向位置の、Ｙ方向の各画素の測定が完了した時点でカラーフィルタをＸ方向に移動させ、Ｘ方向次列のＹ方向の各画素を同様に、例えば上方より下方まで測定していくものである。このような測定を繰り返し連続しておこなうことによりカラーフィルタ画素の全画素を測定することも可能となる。
例えば、対角長１０インチの表示装置用カラーフィルタにおいて、例えば画素ピッチ０．２５ｍｍの際には、Ｙ方向は約６００画素となるが、この約６００画素を順次測定していくことになる。
【００３１】
或いはまた、縦及び横方向に多数個配置されたカラーフィルタ画素をＸ方向及びＹ方向に二次元的に上記のような測定を繰り返し連続して行うことによりカラーフィルタ画素の全画素を二次元的に測定することも可能となるものである。
分光部（５０）の受光素子（５５）としては、例えばＣＣＤ（電荷転送素子）のような固体撮像デバイスが適切なものである。
【００３２】
計算処理手段（６）は、測定装置（５）内の受光素子（５５）からの出力信号、すなわち、カラーフィルタ（２）を透過した透過光（Ｌｔ）が分光素子（５３）により分光された分光分布の信号に基づいてカラーフィルタ画素の測色値、例えば三刺激値を計算し、良否を判定するものである。
【００３３】
カラーフィルタ画素の測色値として、ＣＩＥの三刺激値を、例えば、等間隔波長法により計算する際には、波長域全体は３７５〜７８５ｎｍとなり、波長幅１０ｎｍにて計算すると、分光素子（５３）は波長域全体を４１等分した各波長域で構成されることになる。すなわち、分光素子（５３）の前記フィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）のｎは、４１となり４１の波長域単位（５９）からなる受光単位（５７）を用いることになる。
【００３４】
また、このｎは、カラーフィルタ画素の測色の目的により、選択し設定されるものである。
更には、カラーフィルタ画素の測色において等間隔波長法を用いず別な計算法を用いる際には、その計算法に適したフィルタ（Ｓ1 〜Ｓn ）を用いることになる。
【００３５】
表示装置（８）へ表示されるものは、例えば、分光分布、三刺激値、色度座標、色差などである。
【００３６】
測定するカラーフィルタの画素ピッチ（Ａ）と受光単位（５７）のピッチ（Ｅ）との関係はカラーフィルタの画素の形状、ブラックマトリックス（ＢＭＸ）の形状、画素ピッチなどにより調整されるものである。
前記のように、図５において、緑色画素の画像（Ｇ’）の大きさが受光部（５０）における受光単位（５７）の大きさより、大きくなるように、また、上記分割点における明度の測定を正確に行えるように撮像倍率を設定するものである。
【００３７】
例えば、ＣＣＤの画素の大きさが０．０１×０．０１ｍｍ，波長域単位（５９）の数７×７＝４９の際には、受光単位（５７）のピッチ（Ｅ）は略０．０７ｍｍとなり、図５に示すように、例えば、カラーフィルタの画素ピッチ（Ａ）が約０．２５ｍｍ程度の際には、撮像倍率は略１／３以上であればよいことになるが、図６に示すように、分割点における明度の測定を正確に行うためには、撮像倍率は略１／１以上が好適なものである。
このように撮像倍率を設定する際には、移動ステージ（１１）のＺ方向への移動、結像装置（４）の調節により行うものである。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によるカラーフィルタ画素の色検査装置は、表示装置用カラーフィルタのように、透明基板上に縦及び横方向に多数個配置された画素の中の線状に位置する画素、例えば、縦方向、横方向、または、斜め方向一列の多数個の画素を測色、検査することができ、また、縦及び横方向に多数個配置された画素を二次元的に測色、検査することができるので、カラーフィルタの各画素の測色、検査を従来より精度良く短時間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるカラーフィルタ画素の色検査装置の一実施例を示す概略説明図である。
【図２】  （ａ）は図１における受光部の一部分を拡大して説明する平面図である。
（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ’断面図である。
【図３】  色検査装置により検査される表示装置用カラーフィルタの一実施例の一部分を拡大して説明する平面図である。
【図４】  図３におけるＸ−Ｘ’断面図である。
【図５】  図１におけるカラーフィルタ、結像装置、受光部などを拡大した説明図である。
【図６】  （ａ）は、分割点ｘ1 における受光単位に対するカラーフィルタ画素の画像の位置を示す説明図である。
（ｂ）は、分割点ｘ5 における受光単位に対するカラーフィルタ画素の画像の位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１…移動装置
１ａ…カラーフィルタの光軸部分
２…カラーフィルタ
２ａ…画像の光軸部分
３…照明装置
４…結像装置
５…測定装置
６…計算処理手段
８…表示装置
９…制御装置
１１…移動ステージ
１３…ステージ駆動装置
３１…光源
３２…集光レンズ
５０…受光部
５３…分光素子
５５…受光素子
５７…受光単位
５９…波長域単位
９１…数値表示器
９２…キーボード
Ｌ…計測光
Ｌｔ…透過光
Ｘ、Ｙ、…カラーフィルタ、移動ステージ、及び受光部のＸ方向、Ｙ方向
Ｚ，θ…カラーフィルタ、及び移動ステージのＺ方向，及びＺ方向を軸とした回転方向
Ｒ，Ｇ，Ｂ…赤色画素、緑色画素、青色画素
Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’…赤色画素、緑色画素、及び青色画素の画像
ＢＭＸ…ブラックマトリックス
ＢＭＸ’…ブラックマトリックスの画像
Ａ，Ｃ…画素のピッチ
Ｅ…受光単位のピッチ
ａ，ｃ…画素の幅
ａ’，ｃ’…ブラックマトリックスの幅
ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn …測定点
Ｓ1 〜Ｓn …フィルタ
Ｔ1 〜Ｔn …受光素子の画素
【図１】
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【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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