多面取り基板の欠陥検査方法
【課題】多面取り基板のパネル内の欠陥検査において、精度よくパネル領域を検出し、パネル内に発生する欠陥のみと検出する検査方法を提供する。
【解決手段】撮像手段で検査対象画像を取得するステップ１と、該検査対象画像の各画素の離散値をＸ，Ｙ方向に加算し、Ｘ方向離散値加算データと、Ｙ方向離散値加算データとを得るステップ２と、前記Ｘ方向離散値加算データから各パネルのＹ方向の区切り位置を特定し、かつ前記Ｙ方向離散値加算データから前記各パネルのＸ方向の区切り位置を特定するステップ３と、前記区切り位置を特定された各パネル内の欠陥を検査するステップ４と、をこの順に行う。
【解決手段】撮像手段で検査対象画像を取得するステップ１と、該検査対象画像の各画素の離散値をＸ，Ｙ方向に加算し、Ｘ方向離散値加算データと、Ｙ方向離散値加算データとを得るステップ２と、前記Ｘ方向離散値加算データから各パネルのＹ方向の区切り位置を特定し、かつ前記Ｙ方向離散値加算データから前記各パネルのＸ方向の区切り位置を特定するステップ３と、前記区切り位置を特定された各パネル内の欠陥を検査するステップ４と、をこの順に行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種多面取り基板の欠陥を検査する欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の薄型液晶表示装置は高精細化が進んでおり、これに伴い出荷前の検査の条件も厳しくなっている。薄型液晶表示装置の部材の１つであるカラーフィルターは、ＲＧＢの着色層からなる長方形の窓部と、それを区切るブラックマトリクス（以下ＢＭとする）、それらを覆うようにオーバーコートが塗布された構造となる。
【０００３】
出荷前検査でオーバーコートの膜厚ムラや異物等、表面の凹凸欠陥を検査する場合、反射光学系の散乱光をカメラで受光することにより、凹凸欠陥部を強調して検出する。
【０００４】
また一方で、携帯電話用途の薄型液晶表示装置のカラーフィルターやＴＦＴ基板は1枚の大きなガラス基板に複数のパネルを配置させて生産する多面取り方式を用いる。多面取りされたカラーフィルター(以下、多面取り基板とする)の出荷前検査では、各パネル内に発生する欠陥を検査するため、各パネル領域の位置を特定することが必要である。
【０００５】
従来、各パネル領域の位置を特定する方法として、予め各パネルの寸法が入った設計値を検査装置に入力しておき、各パネルの頂点座標を算出して各パネルの位置を特定する方法がある。
【０００６】
また、これ以外にも各パネル領域の位置を特定する方法として、テンプレートマッチングを利用する方法がある。この方法は、テンプレートマッチングで登録した参照画像を複数のテンプレートに分割し、これらの中の任意の１つを基準とし、基準テンプレートのみを入力画像の上を走査させて正規化相関演算により相関係数を算出し、相関係数が予め設定した閾値以上の場合に初めて、他の分割したテンプレートについても走査して相関係数を算出し、各パネルの位置を特定する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−６２８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、予め各パネルの寸法が入った設計値を検査装置に入力しておき、各パネルの位置を特定する方法には次のような問題点がある。カメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす角度が小さい光学系で検査を行う場合に、設計値から算出した各パネルの頂点座標と、カメラで撮像した画像上のパネルの頂点位置とがずれ易く、精度良くパネル領域を検出できず、実際のパネルの位置とは異なる場所を検査したり、検査エリアに不感帯ができて見逃しが発生するという問題が起きる。このような現象になる理由を、図を用いて説明する。
【０００９】
図６はラインセンサカメラを用いて、カラーフィルター基板を垂直方向から検査する状態を示す模式図であり、ラインセンサの配列方向に垂直な方向から見た図である。１０１はカラーフィルター基板、１０２はラインセンサカメラ、１０３はレンズ、Ｌ１はカラーフィルター基板上の１枚の
の１辺の長さである。先ず、図６（ａ）のように、カラーフィルター基板上の長さＬ１に対応するラインセンサ上の長さ、あるいはラインセンサの画素数がＬ１’であるとする。この図では、説明の都合上、Ｌ１’をラインセンサ上の長さではなく、レンズ前での長さで代用している。そして、検査装置に、ラインセンサ上の長さ（画素数）Ｌ１’に対応するカラーフィルター上の長さが、パネルの１辺の長さＬ１であるという設計値を入力しておく。つまり、ラインセンサで撮像した画像において、長さ（画素数）Ｌ１’がパネルの１辺の長さであるという設計値を入力しておく。
【００１０】
ところが、ここで図６（ｂ）のように、ラインセンサカメラとカラーフィルター基板との距離、つまり受光距離が、設計値入力時よりも長くなったとする。この図では、ラインセンサ上の長さ（画素数）Ｌ１’に対応するカラーフィルター基板上の長さは、Ｌ１よりも長いＬ２になっている。そうすると、ラインセンサで撮像した画像上の長さ（画素数）Ｌ１’は、実際のカラーフィルター基板上ではパネルの１辺の長さＬ１よりも長いＬ２であるにも関わらず、検査装置はその画像上の長さ（画素数））Ｌ１’をパネルの１辺の長さと認識して検査を行ってしまう。したがって、実際のパネルの大きさとは異なった範囲を検査してしまうことになる。逆に、受光距離が、設計値入力時よりも短くなった場合には、実際のパネルの大きさよりも小さな範囲しか検査を行なわなくなる。
【００１１】
実際には、図６のような光学系では、カメラとカラーフィルター基板との距離が大きく変動することは少なく、この問題はパネル位置の特定に大きくは影響しない。しかしながら、カメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす角度が小さい光学系で検査を行う場合には、この問題はパネル位置の特定に大きく影響する。図７は、ラインセンサカメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす撮像角度θが小さい光学系で検査をする状態を示す模式図であり、ラインセンサの配列方向に平行な方向から見た図である。このような光学系では、ラインセンサカメラが矢印Ａの方向に少しでもブレた場合、つまり、撮像角度θの大きさが少しでも変動した場合、ラインセンサカメラからカラーフィルター基板上の撮像位置までの距離、つまり受光距離が大きく変動してしまう。この受光距離の変動は、撮像角度θが小さいほど大きくなる。つまり、カメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす撮像角度が小さい光学系で検査を行う場合には、受光距離の変動が大きくなり易く、パネル位置の特定が不正確になる。実際の検査環境においては、検査を進めるにつれてカメラが微妙にズレたり、カラーフィルター基板のわずかな傾きによって、撮像角度θが変化することがあるため、この問題は無視できない。
【００１２】
特許文献１の方法でも、この問題は同じである。つまり、テンプレートを登録する時に想定していたパネルの大きさと、実際の検査で撮像したパネルの大きさが異なってしまうので、テンプレートが合致しないパネルが現れてしまう。
【００１３】
つまり、カメラで撮像した撮像画像からパネル位置を探すのではなく、検査装置にあらかじめ各パネルの寸法などを予め入力してパネル位置を推定する方法では、この問題をなくすことはできない。
【００１４】
本発明では、1枚の基板内に複数のパネルが配置されている多面取り基板の各パネル内に発生する欠陥を検査するにあたり、精度良く各パネルの位置を認識することを目的とする。
【００１５】
特に、撮像手段の受光軸と多面取り基板とのなす角度が小さい光学系において、精度良く各パネルの位置を認識することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を有する。つまり、
基板上に形成された複数のパネルの、各パネル内の欠陥を検査する方法であって、
照明手段から基板に照射された照明光の略反射光を撮像手段で撮像し、この撮像した画像を離散化した検査対象画像を生成するステップ１と、
前記検査対象画像の各画素の離散値をＸ方向に加算し、この加算した値をＹ方向に並べたＸ方向離散値加算データと、各画素の離散値をＹ方向に加算し、この加算した値をＸ方向に並べたＹ方向離散値加算データとを得るステップ２と、
前記Ｘ方向離散値加算データから前記各パネルのＹ方向の区切り位置を特定し、かつ前記Ｙ方向離散値加算データから前記各パネルのＸ方向の区切り位置を特定するステップ３と、
前記区切り位置を特定された各パネル内の欠陥を検査するステップ４と、をこの順に行う多面取り基板の欠陥検査方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の欠陥検査方法を用いれば、１枚の基板内に複数のパネルが配置されている多面取り基板の各パネルの位置を精度よく特定することができ、ひいては各パネル内に発生する欠陥を精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の欠陥検査方法の処理の流れを示すフォロチャート図である。
【図２】図２は、多面取りされたカラーフィルター基板の概略図である。
【図３】図３は、本発明の欠陥検査方法により得られたＹ方向離散値加算データと、その微分値を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例で用いた光学系を示す概略図である。
【図５】図５は、実施例の結果を示す図である。
【図６】図６は、ラインセンサカメラを用いて、カラーフィルター基板を垂直方向から検査する状態を示す模式図である。
【図７】図７は、ラインセンサカメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす撮像角度θが小さい光学系で検査をする状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、多面取り基板の例を図２に示す。図２のように１枚の基板にパネルが複数形成されたものを多面取り基板と呼ぶ。２０１が一つのパネルの着色領域を、２０２が２０１の着色領域の外周となるＢＭ枠を、２０３が後工程のパネル毎にカットする際の切りしろを示している。すなわち、切りしろで区分された一つの着色領域２０１と着色領域２０１の外周となるＢＭ枠２０２を合わせて一つのパネルと呼ぶ。ここで、着色領域には赤、緑、青色の各画素が形成されている。
【００２０】
次に本発明の欠陥方法の処理の流れについて説明する。図１は欠陥検査の処理を示すフロチャート図である。以下、各ステップについて説明していく。
【００２１】
[ステップ３０１]
ステップ３０１は、検査対象画像を生成するステップであり、本発明のステップ１である。このステップでは、照明手段から基板に照射された照明光の略反射光を撮像手段で撮像し、基板全体を撮像した画像を入力画像として取得する。ここで、略反射光とは、基板に照射された光が基板に反射した際に拡散した光のことをいう。
【００２２】
基板全体の撮像方法としては、１次元のラインセンサカメラを用いる方法がある。１次元のラインセンサカメラを用いる方法では、基板あるいはラインセンサカメラを、センサ配列方向とは垂直の方向に移動させながら基板全体を撮像する。ラインセンサカメラ側を移動させると、移動時のカメラの振動により撮像画像が乱れることがあるので、基板側を移動させるのが好ましい。また２次元のエリアセンサカメラを用いて、基板全体を一度に撮像してもよい。分解能の高いカメラを選択できることや、基板の大きさの変更に対応し易いことから、ラインセンサカメラを用いるのが好ましい。このようにして取得した入力画像を、直交するＸ方向とＹ方向に並ぶ小さな領域（画素）に区分する。１次元のラインセンサカメラを用いた場合、通常は、ラインセンサの配列方向をＸ方向とし、ラインセンサの１セル分の幅に対応する入力画像上の長さを画素のＸ方向長さとする。そしてラインセンサカメラの１スキャン分の移動距離に対応する入力画像上の長さを画素のＹ方向長さとする。２次元のエリアセンサカメラを用いた場合、エリアセンサの各セルの縦横方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とし、各セルの縦横長さに対応する入力画像上の長さを画素のＸ方向長さ、Ｙ方向長さとする。そして、各画素に入る略反射光の量に応じて、各画素に離散値を保持させる。こうして離散値を保持した画素が並んだものが、検査対象画像である。
【００２３】
多面取りされたカラーフィルター基板では、切りしろ２０３の部分はガラス基板上に何も塗布されていない素ガラスであるから、照明光からの光は反射しやすく、切りしろ２０３部分に対応する画素の離散値は大きくなる。一方、パネルの着色領域２０１やＢＭ枠２０２部分は切りしろ２０３部分よりも光の反射が少なく、特にＢＭ枠２０２部分のＯＤ値は３〜４であるのでほとんど光を反射しない。そのため、ＢＭ枠２０３部分に対応する画素の離散値は非常に小さくなる。
【００２４】
[ステップ３０２]
ステップ３０２では、撮像時に発生した画像全体にかかったシェーディングについて補正を行う。シェーディングが小さい場合はこのステップは省略してもかまわない。
【００２５】
照明手段から基板に照射された照明光の略反射光を撮像手段で撮像する方法では、たとえ基板上に全く濃淡がなかったとしても、撮像手段や照明手段の位置関係、撮像手段の検査幅などに影響されて入力画像に濃淡が生じてしまう。これをシェーディングという。そのため実際の基板を撮像した場合、入力画像には基板上のパターンに応じた濃淡に加え、シェーディングによる濃淡が重鎮している。そのため、入力画像の濃淡が、実際の基板上のパターンを反映していないことがある。そこで、入力画像からシェーディングの影響を除去することを、シェーディング補正という。
【００２６】
シェーディング補正のやり方には公知の様々な方法がある。例えば、あらかじめ検査対象の基板がない状態でシェーディング分のみの画像を撮像して、シェーディング分の離散値を取得しておき、検査対象の基板を撮像した撮像画像から、このシェーディング分の離散値を引くような単純な方法もある。本願発明においては、いずれの方法を用いてもよい。
【００２７】
[ステップ３０３]
ステップ３０３は、検査対象画像から、Ｘ方向離散値加算データとＹ方向加算値離散データを得るステップであり、本発明のステップ２である。Ｘ方向離散値加算データとは、検査対象画像中のＸ方向に並んだ画素の各画素の離散値を加算し、その加算値をＹ方向に並べたものである。例を挙げて具体的に説明する。Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ１００個ずつ画素が並んだ検査対象画像を想定する。そして、一番左上の画素を画素（１，１）とし、画素（１，１）からＸ方向に順に画素（２，１）、画素（３，１）、・・・、画素（１００，１）とし、画素（１，１）からＹ方向に順に画素（１，２）、画素（１，３）、・・・、画素（１，１００）として、全ての画素にＸＹ座標を割り付ける。先ず、画素（１，１）、画素（２，１）、画素（３，１）、・・・、画素（１００，１）のそれぞれの離散値を加算して、Ｙ座標１におけるＸ方向離散値の加算値を算出する。同様にして、画素（１，２）、画素（２，２）、画素（３，２）、・・・、画素（１００，２）のそれぞれの離散値を加算して、Ｙ座標２におけるＸ方向離散値の加算値を算出する。これを続けて、Ｙ座標１００におけるＸ方向離散値の加算値まで得る。このＹ座標１におけるＸ方向離散値の加算値からＹ座標１００におけるＸ方向離散値の加算値までを並べた数値列が、Ｘ方向離散値加算データである。そして、この作業をＸ方向とＹ方向を入れ替えて行ったものが、Ｙ方向離散値加算データである。
【００２８】
このように離散値を加算することで、離散値加算データのデータ列上には、「ＢＭ枠２０２部分に対応する離散値を加算したデータ列部分」と「切りしろ２０３部分に対応する離散値を加算したデータ列部分」とが隣接するので、ＢＭ枠２０２部分と切りしろ２０３部分との離散値の差をより大きくすることができ、次のステップ３０４における切りしろ位置の特定が精度よくできるようになる。 [ステップ３０４]
ステップ３０４では、ステップ３０３で得たＸ方向離散値加算データ、Ｙ方向離散値加算データのそれぞれに対して微分処理を行う。微分処理は、隣接する加算値同士で微分を行ってもよいが、基板内の輝度のばらつきを低減したり、切りしろ２０３のエッジを強調するため、隣接する加算値同士ではなく、特定の距離だけ離れた加算値同士で微分することが好ましい。微分処理後のデータは、各離散値加算データと同様に座標順に保存しておく。なお、ステップ３０２で得られたＸ方向離散値加算データ、Ｙ方向離散値加算データのままでも、切りしろ２０３のエッジ部分が判別できるようであれば、このステップは省略してもよいが、微分処理を行った方がエッジ部分を判別し易い。
【００２９】
[ステップ３０５]
ステップ３０５では、ステップ３０４で得た微分データを、あらかじめ設定しておいた閾値で２値化を行い、Ｘ方向、Ｙ方向の切りしろ２０３のエッジの位置を特定する。そして、そのエッジ位置の座標を保存しておく。なお、ステップ３０４を省略した場合は、ステップ３０３で得た離散値加算データを同様に２値化してエッジの位置を特定してもよい。
【００３０】
[ステップ３０６]
ステップ３０６では、ステップ３０５で求めたエッジ位置座標データから、パネルが格子上に配設されている特徴をもとにエッジ位置で形成される矩形をパネルの頂点座標として認識し、全パネルの頂点座標を保存する。ここで、パネル部分（２０１と２０２）と切りしろ２０３部分とを判別する方法は、得られた全ての矩形領域の幅を比較して、大きい幅をもつ矩形領域をパネル部分として認識することが好ましい。これは、図２で示されるとおり、多面取り基板は、パネル部分（２０１と２０２）と切りしろ２０３部分が交互に配設するような特徴を持っている。さらに、一般的に多面取り基板では、パネル部分（２０１と２０２）の幅が切りしろ２０３部分の幅よりも大きくとるような設計になっている。これらの特徴から、大きな幅の矩形領域と小さな幅の矩形領域が交互に現れるので、大きな幅の矩形領域をパネル部分（２０１と２０２）と判別すればよい。
以上のステップ３０４から３０６までの処理が、本発明のステップ３である。
【００３１】
[ステップ３０７]
ステップ３０７では、ステップ３０６で得られた各パネルの頂点座標で囲まれる範囲内を検査領域として、各検査領域内で欠陥検出処理を実行し欠陥を検出する。１つのパネルの欠陥検出処理が終わると次に隣のパネルに対して欠陥検出処理を行う。これを繰り返し最終的に多面取り基板の全パネルに対して欠陥検出を行う。このステップ３０７が本発明のステップ４である。
【００３２】
[ステップ３０８]
ステップ３０８では、ステップ３０７で検出された欠陥について特徴量を計測し欠陥の有無を判定し、欠陥がある場合は結果を保存し、出力する。
【００３３】
ここで、図３に図１のステップ３０３の投影データ、及びステップ３０４の微分処理を行った際の一例を示す。図３は多面取り基板を撮像した画像に対し、図２に示すＹ方向に投影し、そのデータを隣接画素にて微分した結果のグラフである。横軸が画像のＸ座標、縦軸は投影値、及び微分値を表している。グラフの実線が投影値を、点線が微分値となる。このグラフをみると、パネルの境界位置だけがエッジが切り立っているのがわかる。このエッジの特徴をもとに、２値化にて切りしろの位置を検出して各パネルの枠を切り出すことができる。
【００３４】
このように、本発明は、検査装置にあらかじめ各パネルの寸法などを予め入力してパネル位置を推定する方法ではなく、撮像手段で撮像した撮像画像からパネル位置を特定するので、受光距離の変動の影響を受けずにパネル位置を特定することができる。特に、撮像手段の受光軸と検査対象基板とのなす受光角度が小さい光学系では、撮像手段のブレによる受光距離の変動が大きいので、本発明はこのような光学系での検査に好ましく用いることができる。特に好ましくは、受光角度が４５度以下の光学系での検査に用いることである。本発明ではカラーフィルターに関するパターン切出し方法であるが、カラーフィルターにとどまらず、ＴＦＴ基板や有機ＥＬ基板にも適用可能である。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例）
図４に示すカラーフィルター撮像装置を用いて画像を撮像した。コロ搬送式のステージ５０２の上にカラーフィルター５０１を乗せる。ＬＥＤ照明５０５（ＣＣＳ株式会社製 ＬＤＬ−２４７Ｘ１６−ＧＲ）でカラーフィルターを照射し、その反射光の散乱光を、レンズ５０４（ＮＩＫＫＯＮ製 ＮＩＫＫＯＲ５０）を装着したラインセンサカメラ５０３（ＮＥＤ製 ＮＦＣ−２ＫＤ）で受光した。照明５０５の照射角度は６０度とした。カメラ５０３の受光軸とカラーフィルター５０１のなす角度は４１．５度とした。また、カメラ５０３は、ラインセンサの配列方向がステージ５０２の搬送方向と垂直になるように設置した。
【００３７】
このような光学系で、カラーフィルター５０１を速度４５mm／秒で移動させながら、カラーフィルター５０１の全体画像（入力画像）を得た。この入力画像に対して、前述のステップ３０１から３０６の処理を行った。このとき、ステップ３０２のシェーディング処理とステップ３０４の微分処理も行った。
【００３８】
（比較例）
ステップ３０６を行わず、あらかじめ入力しておいた各パネルの設計値からエッジ部分を特定した。具体的には、先ず入力画像の最左上のパネル位置を特定し、それから順に隣接するパネル位置を特定していきながら、最後に最右下のパネル位置を特定した。
【００３９】
（実施例と比較例との対比）
実施例と比較例で得られた結果を図５に示す。図５には、Ｙ方向離散値加算データ（図５上半分のグラフ）、それを微分したデータ（図５の下半分のグラフ）と、実施例で特定したエッジ部分の位置（縦の実線）、および比較例で特定したエッジ部分に位置（一点鎖線）が示されている。なお、図５は、実施例と比較例とでエッジ特定位置の差が顕著に表れる画像の最右下領域の部分を拡大したものである。
【００４０】
実施例の検出方法では、パネル内側から走査していった際に、微分値が始めて極値となる位置をエッジ位置として特定していた。これに対し、比較例の検出方法では、エッジ位置が大幅にずれていた。図５の中で最も右に位置するエッジ位置に着目すると、実施例では、微分データから分かる実際のエッジ位置と特定したエッジ位置とのずれ量は０画素であったのに対し、比較例では、実際のエッジ位置と特定したエッジ位置との検出位置とのずれ量は４１画素であった。本発明の検出方法では、従来の方法に比べて大幅にエッジ特定精度が改善されることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる多面取り基板のパネル内に発生する欠陥を検出する検査方法として利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０１，２０１，５０１ 多面取り基板
１０２，５０３ カメラ（受光手段）
１０３，５０４ レンズ
２０１ パネルの着色領域
２０２ パネルの外周領域（ＢＭ枠）
２０３ パネルの切りしろ
５０２ ステージ
５０５ 照明手段
Ｓ３０１〜Ｓ３０８ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種多面取り基板の欠陥を検査する欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の薄型液晶表示装置は高精細化が進んでおり、これに伴い出荷前の検査の条件も厳しくなっている。薄型液晶表示装置の部材の１つであるカラーフィルターは、ＲＧＢの着色層からなる長方形の窓部と、それを区切るブラックマトリクス（以下ＢＭとする）、それらを覆うようにオーバーコートが塗布された構造となる。
【０００３】
出荷前検査でオーバーコートの膜厚ムラや異物等、表面の凹凸欠陥を検査する場合、反射光学系の散乱光をカメラで受光することにより、凹凸欠陥部を強調して検出する。
【０００４】
また一方で、携帯電話用途の薄型液晶表示装置のカラーフィルターやＴＦＴ基板は1枚の大きなガラス基板に複数のパネルを配置させて生産する多面取り方式を用いる。多面取りされたカラーフィルター(以下、多面取り基板とする)の出荷前検査では、各パネル内に発生する欠陥を検査するため、各パネル領域の位置を特定することが必要である。
【０００５】
従来、各パネル領域の位置を特定する方法として、予め各パネルの寸法が入った設計値を検査装置に入力しておき、各パネルの頂点座標を算出して各パネルの位置を特定する方法がある。
【０００６】
また、これ以外にも各パネル領域の位置を特定する方法として、テンプレートマッチングを利用する方法がある。この方法は、テンプレートマッチングで登録した参照画像を複数のテンプレートに分割し、これらの中の任意の１つを基準とし、基準テンプレートのみを入力画像の上を走査させて正規化相関演算により相関係数を算出し、相関係数が予め設定した閾値以上の場合に初めて、他の分割したテンプレートについても走査して相関係数を算出し、各パネルの位置を特定する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−６２８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、予め各パネルの寸法が入った設計値を検査装置に入力しておき、各パネルの位置を特定する方法には次のような問題点がある。カメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす角度が小さい光学系で検査を行う場合に、設計値から算出した各パネルの頂点座標と、カメラで撮像した画像上のパネルの頂点位置とがずれ易く、精度良くパネル領域を検出できず、実際のパネルの位置とは異なる場所を検査したり、検査エリアに不感帯ができて見逃しが発生するという問題が起きる。このような現象になる理由を、図を用いて説明する。
【０００９】
図６はラインセンサカメラを用いて、カラーフィルター基板を垂直方向から検査する状態を示す模式図であり、ラインセンサの配列方向に垂直な方向から見た図である。１０１はカラーフィルター基板、１０２はラインセンサカメラ、１０３はレンズ、Ｌ１はカラーフィルター基板上の１枚の
の１辺の長さである。先ず、図６（ａ）のように、カラーフィルター基板上の長さＬ１に対応するラインセンサ上の長さ、あるいはラインセンサの画素数がＬ１’であるとする。この図では、説明の都合上、Ｌ１’をラインセンサ上の長さではなく、レンズ前での長さで代用している。そして、検査装置に、ラインセンサ上の長さ（画素数）Ｌ１’に対応するカラーフィルター上の長さが、パネルの１辺の長さＬ１であるという設計値を入力しておく。つまり、ラインセンサで撮像した画像において、長さ（画素数）Ｌ１’がパネルの１辺の長さであるという設計値を入力しておく。
【００１０】
ところが、ここで図６（ｂ）のように、ラインセンサカメラとカラーフィルター基板との距離、つまり受光距離が、設計値入力時よりも長くなったとする。この図では、ラインセンサ上の長さ（画素数）Ｌ１’に対応するカラーフィルター基板上の長さは、Ｌ１よりも長いＬ２になっている。そうすると、ラインセンサで撮像した画像上の長さ（画素数）Ｌ１’は、実際のカラーフィルター基板上ではパネルの１辺の長さＬ１よりも長いＬ２であるにも関わらず、検査装置はその画像上の長さ（画素数））Ｌ１’をパネルの１辺の長さと認識して検査を行ってしまう。したがって、実際のパネルの大きさとは異なった範囲を検査してしまうことになる。逆に、受光距離が、設計値入力時よりも短くなった場合には、実際のパネルの大きさよりも小さな範囲しか検査を行なわなくなる。
【００１１】
実際には、図６のような光学系では、カメラとカラーフィルター基板との距離が大きく変動することは少なく、この問題はパネル位置の特定に大きくは影響しない。しかしながら、カメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす角度が小さい光学系で検査を行う場合には、この問題はパネル位置の特定に大きく影響する。図７は、ラインセンサカメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす撮像角度θが小さい光学系で検査をする状態を示す模式図であり、ラインセンサの配列方向に平行な方向から見た図である。このような光学系では、ラインセンサカメラが矢印Ａの方向に少しでもブレた場合、つまり、撮像角度θの大きさが少しでも変動した場合、ラインセンサカメラからカラーフィルター基板上の撮像位置までの距離、つまり受光距離が大きく変動してしまう。この受光距離の変動は、撮像角度θが小さいほど大きくなる。つまり、カメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす撮像角度が小さい光学系で検査を行う場合には、受光距離の変動が大きくなり易く、パネル位置の特定が不正確になる。実際の検査環境においては、検査を進めるにつれてカメラが微妙にズレたり、カラーフィルター基板のわずかな傾きによって、撮像角度θが変化することがあるため、この問題は無視できない。
【００１２】
特許文献１の方法でも、この問題は同じである。つまり、テンプレートを登録する時に想定していたパネルの大きさと、実際の検査で撮像したパネルの大きさが異なってしまうので、テンプレートが合致しないパネルが現れてしまう。
【００１３】
つまり、カメラで撮像した撮像画像からパネル位置を探すのではなく、検査装置にあらかじめ各パネルの寸法などを予め入力してパネル位置を推定する方法では、この問題をなくすことはできない。
【００１４】
本発明では、1枚の基板内に複数のパネルが配置されている多面取り基板の各パネル内に発生する欠陥を検査するにあたり、精度良く各パネルの位置を認識することを目的とする。
【００１５】
特に、撮像手段の受光軸と多面取り基板とのなす角度が小さい光学系において、精度良く各パネルの位置を認識することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を有する。つまり、
基板上に形成された複数のパネルの、各パネル内の欠陥を検査する方法であって、
照明手段から基板に照射された照明光の略反射光を撮像手段で撮像し、この撮像した画像を離散化した検査対象画像を生成するステップ１と、
前記検査対象画像の各画素の離散値をＸ方向に加算し、この加算した値をＹ方向に並べたＸ方向離散値加算データと、各画素の離散値をＹ方向に加算し、この加算した値をＸ方向に並べたＹ方向離散値加算データとを得るステップ２と、
前記Ｘ方向離散値加算データから前記各パネルのＹ方向の区切り位置を特定し、かつ前記Ｙ方向離散値加算データから前記各パネルのＸ方向の区切り位置を特定するステップ３と、
前記区切り位置を特定された各パネル内の欠陥を検査するステップ４と、をこの順に行う多面取り基板の欠陥検査方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の欠陥検査方法を用いれば、１枚の基板内に複数のパネルが配置されている多面取り基板の各パネルの位置を精度よく特定することができ、ひいては各パネル内に発生する欠陥を精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の欠陥検査方法の処理の流れを示すフォロチャート図である。
【図２】図２は、多面取りされたカラーフィルター基板の概略図である。
【図３】図３は、本発明の欠陥検査方法により得られたＹ方向離散値加算データと、その微分値を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例で用いた光学系を示す概略図である。
【図５】図５は、実施例の結果を示す図である。
【図６】図６は、ラインセンサカメラを用いて、カラーフィルター基板を垂直方向から検査する状態を示す模式図である。
【図７】図７は、ラインセンサカメラの受光軸とカラーフィルター基板とのなす撮像角度θが小さい光学系で検査をする状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、多面取り基板の例を図２に示す。図２のように１枚の基板にパネルが複数形成されたものを多面取り基板と呼ぶ。２０１が一つのパネルの着色領域を、２０２が２０１の着色領域の外周となるＢＭ枠を、２０３が後工程のパネル毎にカットする際の切りしろを示している。すなわち、切りしろで区分された一つの着色領域２０１と着色領域２０１の外周となるＢＭ枠２０２を合わせて一つのパネルと呼ぶ。ここで、着色領域には赤、緑、青色の各画素が形成されている。
【００２０】
次に本発明の欠陥方法の処理の流れについて説明する。図１は欠陥検査の処理を示すフロチャート図である。以下、各ステップについて説明していく。
【００２１】
[ステップ３０１]
ステップ３０１は、検査対象画像を生成するステップであり、本発明のステップ１である。このステップでは、照明手段から基板に照射された照明光の略反射光を撮像手段で撮像し、基板全体を撮像した画像を入力画像として取得する。ここで、略反射光とは、基板に照射された光が基板に反射した際に拡散した光のことをいう。
【００２２】
基板全体の撮像方法としては、１次元のラインセンサカメラを用いる方法がある。１次元のラインセンサカメラを用いる方法では、基板あるいはラインセンサカメラを、センサ配列方向とは垂直の方向に移動させながら基板全体を撮像する。ラインセンサカメラ側を移動させると、移動時のカメラの振動により撮像画像が乱れることがあるので、基板側を移動させるのが好ましい。また２次元のエリアセンサカメラを用いて、基板全体を一度に撮像してもよい。分解能の高いカメラを選択できることや、基板の大きさの変更に対応し易いことから、ラインセンサカメラを用いるのが好ましい。このようにして取得した入力画像を、直交するＸ方向とＹ方向に並ぶ小さな領域（画素）に区分する。１次元のラインセンサカメラを用いた場合、通常は、ラインセンサの配列方向をＸ方向とし、ラインセンサの１セル分の幅に対応する入力画像上の長さを画素のＸ方向長さとする。そしてラインセンサカメラの１スキャン分の移動距離に対応する入力画像上の長さを画素のＹ方向長さとする。２次元のエリアセンサカメラを用いた場合、エリアセンサの各セルの縦横方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とし、各セルの縦横長さに対応する入力画像上の長さを画素のＸ方向長さ、Ｙ方向長さとする。そして、各画素に入る略反射光の量に応じて、各画素に離散値を保持させる。こうして離散値を保持した画素が並んだものが、検査対象画像である。
【００２３】
多面取りされたカラーフィルター基板では、切りしろ２０３の部分はガラス基板上に何も塗布されていない素ガラスであるから、照明光からの光は反射しやすく、切りしろ２０３部分に対応する画素の離散値は大きくなる。一方、パネルの着色領域２０１やＢＭ枠２０２部分は切りしろ２０３部分よりも光の反射が少なく、特にＢＭ枠２０２部分のＯＤ値は３〜４であるのでほとんど光を反射しない。そのため、ＢＭ枠２０３部分に対応する画素の離散値は非常に小さくなる。
【００２４】
[ステップ３０２]
ステップ３０２では、撮像時に発生した画像全体にかかったシェーディングについて補正を行う。シェーディングが小さい場合はこのステップは省略してもかまわない。
【００２５】
照明手段から基板に照射された照明光の略反射光を撮像手段で撮像する方法では、たとえ基板上に全く濃淡がなかったとしても、撮像手段や照明手段の位置関係、撮像手段の検査幅などに影響されて入力画像に濃淡が生じてしまう。これをシェーディングという。そのため実際の基板を撮像した場合、入力画像には基板上のパターンに応じた濃淡に加え、シェーディングによる濃淡が重鎮している。そのため、入力画像の濃淡が、実際の基板上のパターンを反映していないことがある。そこで、入力画像からシェーディングの影響を除去することを、シェーディング補正という。
【００２６】
シェーディング補正のやり方には公知の様々な方法がある。例えば、あらかじめ検査対象の基板がない状態でシェーディング分のみの画像を撮像して、シェーディング分の離散値を取得しておき、検査対象の基板を撮像した撮像画像から、このシェーディング分の離散値を引くような単純な方法もある。本願発明においては、いずれの方法を用いてもよい。
【００２７】
[ステップ３０３]
ステップ３０３は、検査対象画像から、Ｘ方向離散値加算データとＹ方向加算値離散データを得るステップであり、本発明のステップ２である。Ｘ方向離散値加算データとは、検査対象画像中のＸ方向に並んだ画素の各画素の離散値を加算し、その加算値をＹ方向に並べたものである。例を挙げて具体的に説明する。Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ１００個ずつ画素が並んだ検査対象画像を想定する。そして、一番左上の画素を画素（１，１）とし、画素（１，１）からＸ方向に順に画素（２，１）、画素（３，１）、・・・、画素（１００，１）とし、画素（１，１）からＹ方向に順に画素（１，２）、画素（１，３）、・・・、画素（１，１００）として、全ての画素にＸＹ座標を割り付ける。先ず、画素（１，１）、画素（２，１）、画素（３，１）、・・・、画素（１００，１）のそれぞれの離散値を加算して、Ｙ座標１におけるＸ方向離散値の加算値を算出する。同様にして、画素（１，２）、画素（２，２）、画素（３，２）、・・・、画素（１００，２）のそれぞれの離散値を加算して、Ｙ座標２におけるＸ方向離散値の加算値を算出する。これを続けて、Ｙ座標１００におけるＸ方向離散値の加算値まで得る。このＹ座標１におけるＸ方向離散値の加算値からＹ座標１００におけるＸ方向離散値の加算値までを並べた数値列が、Ｘ方向離散値加算データである。そして、この作業をＸ方向とＹ方向を入れ替えて行ったものが、Ｙ方向離散値加算データである。
【００２８】
このように離散値を加算することで、離散値加算データのデータ列上には、「ＢＭ枠２０２部分に対応する離散値を加算したデータ列部分」と「切りしろ２０３部分に対応する離散値を加算したデータ列部分」とが隣接するので、ＢＭ枠２０２部分と切りしろ２０３部分との離散値の差をより大きくすることができ、次のステップ３０４における切りしろ位置の特定が精度よくできるようになる。 [ステップ３０４]
ステップ３０４では、ステップ３０３で得たＸ方向離散値加算データ、Ｙ方向離散値加算データのそれぞれに対して微分処理を行う。微分処理は、隣接する加算値同士で微分を行ってもよいが、基板内の輝度のばらつきを低減したり、切りしろ２０３のエッジを強調するため、隣接する加算値同士ではなく、特定の距離だけ離れた加算値同士で微分することが好ましい。微分処理後のデータは、各離散値加算データと同様に座標順に保存しておく。なお、ステップ３０２で得られたＸ方向離散値加算データ、Ｙ方向離散値加算データのままでも、切りしろ２０３のエッジ部分が判別できるようであれば、このステップは省略してもよいが、微分処理を行った方がエッジ部分を判別し易い。
【００２９】
[ステップ３０５]
ステップ３０５では、ステップ３０４で得た微分データを、あらかじめ設定しておいた閾値で２値化を行い、Ｘ方向、Ｙ方向の切りしろ２０３のエッジの位置を特定する。そして、そのエッジ位置の座標を保存しておく。なお、ステップ３０４を省略した場合は、ステップ３０３で得た離散値加算データを同様に２値化してエッジの位置を特定してもよい。
【００３０】
[ステップ３０６]
ステップ３０６では、ステップ３０５で求めたエッジ位置座標データから、パネルが格子上に配設されている特徴をもとにエッジ位置で形成される矩形をパネルの頂点座標として認識し、全パネルの頂点座標を保存する。ここで、パネル部分（２０１と２０２）と切りしろ２０３部分とを判別する方法は、得られた全ての矩形領域の幅を比較して、大きい幅をもつ矩形領域をパネル部分として認識することが好ましい。これは、図２で示されるとおり、多面取り基板は、パネル部分（２０１と２０２）と切りしろ２０３部分が交互に配設するような特徴を持っている。さらに、一般的に多面取り基板では、パネル部分（２０１と２０２）の幅が切りしろ２０３部分の幅よりも大きくとるような設計になっている。これらの特徴から、大きな幅の矩形領域と小さな幅の矩形領域が交互に現れるので、大きな幅の矩形領域をパネル部分（２０１と２０２）と判別すればよい。
以上のステップ３０４から３０６までの処理が、本発明のステップ３である。
【００３１】
[ステップ３０７]
ステップ３０７では、ステップ３０６で得られた各パネルの頂点座標で囲まれる範囲内を検査領域として、各検査領域内で欠陥検出処理を実行し欠陥を検出する。１つのパネルの欠陥検出処理が終わると次に隣のパネルに対して欠陥検出処理を行う。これを繰り返し最終的に多面取り基板の全パネルに対して欠陥検出を行う。このステップ３０７が本発明のステップ４である。
【００３２】
[ステップ３０８]
ステップ３０８では、ステップ３０７で検出された欠陥について特徴量を計測し欠陥の有無を判定し、欠陥がある場合は結果を保存し、出力する。
【００３３】
ここで、図３に図１のステップ３０３の投影データ、及びステップ３０４の微分処理を行った際の一例を示す。図３は多面取り基板を撮像した画像に対し、図２に示すＹ方向に投影し、そのデータを隣接画素にて微分した結果のグラフである。横軸が画像のＸ座標、縦軸は投影値、及び微分値を表している。グラフの実線が投影値を、点線が微分値となる。このグラフをみると、パネルの境界位置だけがエッジが切り立っているのがわかる。このエッジの特徴をもとに、２値化にて切りしろの位置を検出して各パネルの枠を切り出すことができる。
【００３４】
このように、本発明は、検査装置にあらかじめ各パネルの寸法などを予め入力してパネル位置を推定する方法ではなく、撮像手段で撮像した撮像画像からパネル位置を特定するので、受光距離の変動の影響を受けずにパネル位置を特定することができる。特に、撮像手段の受光軸と検査対象基板とのなす受光角度が小さい光学系では、撮像手段のブレによる受光距離の変動が大きいので、本発明はこのような光学系での検査に好ましく用いることができる。特に好ましくは、受光角度が４５度以下の光学系での検査に用いることである。本発明ではカラーフィルターに関するパターン切出し方法であるが、カラーフィルターにとどまらず、ＴＦＴ基板や有機ＥＬ基板にも適用可能である。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例）
図４に示すカラーフィルター撮像装置を用いて画像を撮像した。コロ搬送式のステージ５０２の上にカラーフィルター５０１を乗せる。ＬＥＤ照明５０５（ＣＣＳ株式会社製 ＬＤＬ−２４７Ｘ１６−ＧＲ）でカラーフィルターを照射し、その反射光の散乱光を、レンズ５０４（ＮＩＫＫＯＮ製 ＮＩＫＫＯＲ５０）を装着したラインセンサカメラ５０３（ＮＥＤ製 ＮＦＣ−２ＫＤ）で受光した。照明５０５の照射角度は６０度とした。カメラ５０３の受光軸とカラーフィルター５０１のなす角度は４１．５度とした。また、カメラ５０３は、ラインセンサの配列方向がステージ５０２の搬送方向と垂直になるように設置した。
【００３７】
このような光学系で、カラーフィルター５０１を速度４５mm／秒で移動させながら、カラーフィルター５０１の全体画像（入力画像）を得た。この入力画像に対して、前述のステップ３０１から３０６の処理を行った。このとき、ステップ３０２のシェーディング処理とステップ３０４の微分処理も行った。
【００３８】
（比較例）
ステップ３０６を行わず、あらかじめ入力しておいた各パネルの設計値からエッジ部分を特定した。具体的には、先ず入力画像の最左上のパネル位置を特定し、それから順に隣接するパネル位置を特定していきながら、最後に最右下のパネル位置を特定した。
【００３９】
（実施例と比較例との対比）
実施例と比較例で得られた結果を図５に示す。図５には、Ｙ方向離散値加算データ（図５上半分のグラフ）、それを微分したデータ（図５の下半分のグラフ）と、実施例で特定したエッジ部分の位置（縦の実線）、および比較例で特定したエッジ部分に位置（一点鎖線）が示されている。なお、図５は、実施例と比較例とでエッジ特定位置の差が顕著に表れる画像の最右下領域の部分を拡大したものである。
【００４０】
実施例の検出方法では、パネル内側から走査していった際に、微分値が始めて極値となる位置をエッジ位置として特定していた。これに対し、比較例の検出方法では、エッジ位置が大幅にずれていた。図５の中で最も右に位置するエッジ位置に着目すると、実施例では、微分データから分かる実際のエッジ位置と特定したエッジ位置とのずれ量は０画素であったのに対し、比較例では、実際のエッジ位置と特定したエッジ位置との検出位置とのずれ量は４１画素であった。本発明の検出方法では、従来の方法に比べて大幅にエッジ特定精度が改善されることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、液晶表示装置等に用いられる多面取り基板のパネル内に発生する欠陥を検出する検査方法として利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０１，２０１，５０１ 多面取り基板
１０２，５０３ カメラ（受光手段）
１０３，５０４ レンズ
２０１ パネルの着色領域
２０２ パネルの外周領域（ＢＭ枠）
２０３ パネルの切りしろ
５０２ ステージ
５０５ 照明手段
Ｓ３０１〜Ｓ３０８ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された複数のパネルの、各パネル内の欠陥を検査する方法であって、
照明手段から基板に照射された照明光の略反射光を撮像手段で撮像し、この撮像した画像を離散化した検査対象画像を生成するステップ１と、
前記検査対象画像の各画素の離散値をＸ方向に加算し、この加算した値をＹ方向に並べたＸ方向離散値加算データと、各画素の離散値をＹ方向に加算し、この加算した値をＸ方向に並べたＹ方向離散値加算データとを得るステップ２と、
前記Ｘ方向離散値加算データから前記各パネルのＹ方向の区切り位置を特定し、かつ前記Ｙ方向離散値加算データから前記各パネルのＸ方向の区切り位置を特定するステップ３と、
前記区切り位置を特定された各パネル内の欠陥を検査するステップ４と、をこの順に行う多面取り基板の欠陥検査方法。
【請求項２】
前記ステップ１の撮像手段の撮像角度が４５度以下である、請求項１の多面取り基板の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記ステップ１と前記ステップ２との間で、前記検査対象画像にシェーディング補正を行い、このシェーディング補正を行った検査対象画像に対して前記ステップ２を行う、請求項１または２の多面取り基板の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記基板が多面取りされたカラーフィルター基板である、請求項１〜３のいずれかの多面取り基板の欠陥検査方法。
【請求項１】
基板上に形成された複数のパネルの、各パネル内の欠陥を検査する方法であって、
照明手段から基板に照射された照明光の略反射光を撮像手段で撮像し、この撮像した画像を離散化した検査対象画像を生成するステップ１と、
前記検査対象画像の各画素の離散値をＸ方向に加算し、この加算した値をＹ方向に並べたＸ方向離散値加算データと、各画素の離散値をＹ方向に加算し、この加算した値をＸ方向に並べたＹ方向離散値加算データとを得るステップ２と、
前記Ｘ方向離散値加算データから前記各パネルのＹ方向の区切り位置を特定し、かつ前記Ｙ方向離散値加算データから前記各パネルのＸ方向の区切り位置を特定するステップ３と、
前記区切り位置を特定された各パネル内の欠陥を検査するステップ４と、をこの順に行う多面取り基板の欠陥検査方法。
【請求項２】
前記ステップ１の撮像手段の撮像角度が４５度以下である、請求項１の多面取り基板の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記ステップ１と前記ステップ２との間で、前記検査対象画像にシェーディング補正を行い、このシェーディング補正を行った検査対象画像に対して前記ステップ２を行う、請求項１または２の多面取り基板の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記基板が多面取りされたカラーフィルター基板である、請求項１〜３のいずれかの多面取り基板の欠陥検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５９３９９（Ｐ２０１２−１５９３９９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４３５（Ｐ２０１１−１９４３５）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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