検査方法及び検査装置
【課題】液晶表示装置用の基板に付着した異物を、その大きさと導電性との２つの観点から検査する方法および装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置用の基板に付着した金属元素含有異物の有無を検査する方法であって、前記基板に付着した異物の大きさと位置とを検出する第１検査ステップと、第１検査ステップで検出された位置に位置合わせして、その異物が金属元素を含有するか否かについて検査する第２検査ステップとを備えることを特徴とする検査方法。
【解決手段】液晶表示装置用の基板に付着した金属元素含有異物の有無を検査する方法であって、前記基板に付着した異物の大きさと位置とを検出する第１検査ステップと、第１検査ステップで検出された位置に位置合わせして、その異物が金属元素を含有するか否かについて検査する第２検査ステップとを備えることを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に利用される基板に付着した微小な異物を、液晶表示装置の組み立て工程の前に検査する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶を封入し、これら２枚の基板に設けられた電極間に電圧を印加して前記液晶を画素毎に駆動させ、その光学的性質を変化させることにより、光の透過と遮断とを制御して画面表示を行う表示装置である。
【０００３】
これら基板としては、ガラス板を基材として、この基材上に液晶駆動用の電極を設けたものが一般に使用されている。これら２枚の基板のうち一方の基板に設けられる電極は透明であり、例えばＩＴＯの薄膜が利用されている。他方の基板に設けられる電極は、液晶駆動形式によって異なるが、例えば、画素毎に配列された多数の透明電極や反射電極であり、これら多数の電極のそれぞれに接続された多数のＴＦＴが配列されている。
【０００４】
また、これら基板には表示光を着色するカラーフィルタ膜が設けられていることもある。カラーフィルタ膜は、前記画素に対応して配列された多数の着色膜から構成されており、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色膜がそれぞれの画素に対応して配列されている。かかるカラーフィルタ膜を備える基板を利用することにより、カラー画面の表示が可能となる。なお、カラーフィルタ膜を備える基板を「カラーフィルタ」と呼ぶこともある。
【０００５】
そして、このため、液晶表示装置を構成するこれら基板は、ガラス板の表面洗浄工程、電極の膜付け工程とそのパターニング工程、あるいはこれに加えて、ＴＦＴ形成工程やカラーフィルタ膜形成工程など、多数の複雑な工程を経て製造される。
【０００６】
これら基板の各製造工程は、通常、クリーンルーム内で行われるが、それにも拘わらず、これら複雑な製造工程のいずれかで、基板に微小な異物が付着することがある。異物の由来はクリーンルーム内の雰囲気中に浮遊する塵埃と考えられている。
【０００７】
基板に付着した異物は、液晶表示装置を組み立てた際に、対向する基板表面を傷付けることがある。このため、異物が付着した基板は不良品として液晶表示装置組み立て工程から除外され、修正されるか、ガラス基材を回収して再生するか、あるいはそのまま廃棄しなくてはならない。
【０００８】
ところで、これら異物のうち、対向する基板を損傷する異物は、径３０μｍ以上のものであることが知られている。また、製造する液晶表示装置によっては、径２０μｍ以上の異物が対向基板を傷付けることもある。このため、異物の大きさがこれより小さい場合には、そのまま良品として液晶表示装置の組み立てに利用されている。
【０００９】
しかしながら、これら異物の中には導電性を有するものがある。このような導電性異物が付着した基板を使用して液晶表示装置を組み立てると、対向する２枚の前記基板の電極同士が短絡して、正常な画面表示が困難となる。そして、この短絡は、導電性異物の径が２０μｍより小さい場合にも生じるのである。
【００１０】
そこで、基板に付着した異物が導電性である場合と、非導電性である場合とを区別して、導電性の場合にはその径の大小に拘わらず液晶表示装置組み立て工程から除外し、非導電性の場合にはその径が２０μｍまたは３０μｍより大きい場合に限って液晶表示装置組み立て工程から除外する必要がある。仮に、導電性・非導電性の区別なしに径の小さい異物が付着した基板を含めて除外すると、良品として使用できる基板まで除外することになり、歩留まりを著しく低下させることになるからである。また、導電性・非導電性の区別なしに径の小さい異物が付着した基板を含めて液晶表示装置組み立て工程に利用すると、組み立てられた液晶表示装置が不良品となり、その損失が増大する結果になる。
【００１１】
しかしながら、このような微小な異物の導電性の有無を検査することは極めて困難であった。これら導電性異物もクリーンルーム内の雰囲気中に浮遊する塵埃に由来すると考えられることから、その表面が酸化されていることがある。そして、液晶表示装置組み立て工程において異物表面の酸化皮膜が破壊されて導電性の内部が露出し、短絡を引き起こすことが想定されるから、液晶表示装置組み立て前の基板製造工程におけるその検査はさらに困難である。
【００１２】
しかも、この検査は基板製造工程を遅滞させることなく迅速かつ効率的に行わなければならない。仮に時間をかけて検査すると仮定すると、この検査工程が律速工程となって、基板製造工程全体が著しく遅滞するのである。
【００１３】
例えば、特許文献１及び２は、基板に付着した異物の有無やその高さを検査する方法を記載しているが、これらの方法では導電性の有無を検査することができない。
また、特許文献３は、液晶表示装置を組み立てた後、その電極同士の短絡の有無を検査する方法を記載しているが、この方法では、短絡した液晶表示装置全体を不良品として扱うことになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態である検査装置の上面模式図。
【図２】本発明の実施形態である検査装置の検査ヘッドを含む主要部を側面から見た模式図。
【図３】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像の一例を模式的に示した図。
【図４】カメラユニットによって取得された画像を処理して抽出された欠陥を模式的に示した図。
【図５】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像ならび参照画像の取得場所を模式的に示した図。
【図６】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像ならび参照画像を画像差分処理して抽出された欠陥を模式的に示した図。
【図７】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像ならび参照画像の取得場所を模式的に示した図。
【図８】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像ならび参照画像を画像差分処理して抽出された欠陥を模式的に示した図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第２検査ステップを実行するカラーフィルタの検査装置１０を上面から見たときの模式図である。なお、以下では検査対象物をカラーフィルタとした場合について説明しているが、検査対象物はカラーフィルタに限らず、ガラス板を基材とし液晶表示装置に利用される基板を検査対象物とすることが可能である。
【００３４】
本発明の実施形態である検査装置１０での第２検査ステップの前に、検査対象物であるカラーフィルタ１７は第１検査ステップによって全面を検査されて異物欠陥の位置および大きさが特定されており、その異物欠陥の位置および大きさの情報が検査装置１０において利用可能な状態になっているものとする。
【００３５】
上流工程より、検査装置１０のカラーフィルタ搬送手段１０ａ上に搬入されたカラーフィルタ１７は、その膜面が上向きになるように把持機構１１ａによって把持、固定される。把持機構１１ａはカラーフィルタ１７の搬送経路の両側に適宜数ずつ配置されており、カラーフィルタ１７の端部を把持する。さらに把持機構１１ａは、搬送経路の両側に配置された直動機構１１ｂに沿って直線往復運動するようになっており、これによって、カラーフィルタ１７は検査装置１０内を矢印Ａの方向に搬送される。
【００３６】
直動機構１１ｂとしては、移動の直線性を確保するためにガイドレールを、また、駆動機構としてボールネジとモーターを使用するなどして実現することが可能である。駆動機構としては、リニアモーター、あるいはタイミングベルトとモーターの組み合わせ等で代替することも可能である。
【００３７】
カラーフィルタ１７のサイズが大きい場合には、把持機構１１ａと直動機構１１ｂだけでカラーフィルタ１７を安定支持することは一般的に困難なので、カラーフィルタ搬送手段１０ａには、搬送用ローラーや空気浮上機構を備えて、カラーフィルタ１７を下面から支えるようにしてもよい。本実施形態においては、後述する検査装置主要部付近では空気浮上機構を使用し、それ以外の検査装置１０の搬入部付近および搬出部付近では搬送用ローラーを使用する構成としている。
【００３８】
検査ヘッド１２は、検査ヘッド移動機構１３によってカラーフィルタ搬送手段１０ａ上に支持され、かつカラーフィルタ１７の搬送方向と直交する方向（矢印Ｂの方向）に移動することができるようになっている。検査ヘッド移動機構１３としては、直動機構１１ｂ同様、ガイドレール、ボールネジとモーター、リニアモーター、タイミングベルトとモーターなどを組み合わせて構成が可能である。
【００３９】
本実施形態においては、カラーフィルタ搬送手段１０ａはカラーフィルタ１７を一方向に搬送し、検査ヘッド１２がこれと直行する方向に移動できるようにすることにより、検査ヘッド１２はカラーフィルタ１７上の任意の位置に移動できるように構成しているが、カラーフィルタ搬送手段１０ａがカラーフィルタをＸＹ方向に移動可能な構成としてもかまわないし、検査ヘッド１２がカラーフィルタ上でＸＹ方向に移動可能な構成としてもかまわない。
【００４０】
制御手段１６は、別の光学検査装置などによって得られたカラーフィルタ１７上の異物欠陥の大きさおよび位置座標の情報をもとに、カラーフィルタ搬送手段１０ａや検査ヘッド移動機構１３の駆動を制御し、検査ヘッド１２を異物欠陥の位置に位置合わせする。この位置合わせの後、検査ヘッド１２および検査手段（分析手段１４と判定手段１５とで構成されている）によって、異物に含有される金属元素の検査（詳細後述）を行なう。制御手段１６は、必要に応じて、これらの検査ヘッド１２、分析手段１４、判定手段１５の動作の制御も行う。
【００４１】
このとき制御手段１６は、別の光学検査装置などによって特定された異物全てを検査対象とするようにしてもよいし、異物の大きさについて所定の基準を設けて検査対象とする異物を選択するようにしてもよい。なお、液晶表示装置を構成する対向基板を損傷しうる大きさの異物が別の光学検査装置などによって検出された場合、その基板は製造工程から除外されるか、あるいは修正されているので、一般的には所定の基準の大きさより小さい異物が検査対象として選択されることになる。
【００４２】
制御手段１６への、異物欠陥の大きさおよび位置の情報の入力手段としては、ＬＡＮ通信、シリアル通信、デジタルＩ／Ｏボード、およびフロッピー（登録商標）ディスク等の各種記録メディアを用いる形態も可能である。
【００４３】
図２は本発明の実施形態である検査装置１０の主要部を、側面から見たときの模式図である。検査ヘッド１２は、蛍光Ｘ線分析ユニット２３とカメラユニット２７を備えている。
【００４４】
別の光学検査装置などによって特定された異物の位置情報をもとに、検査ヘッド１２を位置合わせする際、カラーフィルタ搬送手段１０ａおよび検査ヘッド移動機構１３の位置合わせ精度によっては、異物のある位置に検査ヘッド１２を位置合わせできないことがある。特に、一辺が数ｍにもなるようなカラーフィルタに対して、その全面の任意の位置に移動可能な移動機構で、大きさ数十μｍ〜数μｍの異物に位置合わせし、蛍光Ｘ線分析ユニット２３による分析をするのは実際には困難である。
【００４５】
そこで本実施形態の検査装置１０は、撮像手段であるＣＣＤカメラ２４、レンズ２５、照明２６を有するカメラユニット２７を検査ヘッド１２に備えることにより、カラーフィルタ１７上の検査すべき異物２９の位置に移動したのち異物２９がある場所付近の画像を取得し、この画像を画像処理して異物欠陥を抽出し、カメラユニット２７の現在位置と画像内での異物位置から異物２９の座標を詳細に決定するようにしている。もちろん、異物の位置座標への検査ヘッド１２の位置合わせ精度が十分ある場合には、検査ヘッド１２にカメラユニット２７を備えなくてもよい。
【００４６】
カメラユニット２７は、図２のように蛍光Ｘ線分析ユニット２３に固定されて一体的に移動する形態とすることも可能であるし、蛍光Ｘ線分析ユニット２３とは独立して別個に移動可能な形態としてもよい。
【００４７】
次に、カメラユニット２７によって詳細に決定された異物２９の座標に、蛍光Ｘ線分析ユニット２３が移動する。より詳細には、異物２９の座標に、蛍光Ｘ線分析ユニット２３のＸ線源２２から短波長高エネルギーのＸ線を照射できる位置に、蛍光Ｘ線分析ユニット２３が移動する。Ｘ線照射された異物２９からは、異物２９に含まれる元素に特有の蛍光Ｘ線が発生するので、Ｘ線検出器２１によって、その蛍光Ｘ線を測定する。
【００４８】
Ｘ線検出器２１は、測定した蛍光Ｘ線の波長および強度の情報を分析手段１４に送る。分析手段１４はそれらの情報から、異物２９に含まれる元素の種類および含有量を分析して判定手段１５に送る。
【００４９】
判定手段１５においては、予め設定された判定基準と比較が行われ、元素種の1つでも判定基準を超えた場合には、そのカラーフィルタは不良と判定される。不良と判定した場合には、制御手段１６に併設された表示装置の画面などの各種表示、警報ランプ、警報音等で注意を喚起することが望ましい。
【００５０】
Ｘ線源２２、Ｘ線検出器２１、分析手段１４は、蛍光Ｘ線分析装置として市販されているものが利用可能である。
【００５１】
ここで、カメラユニット２７による異物２９の詳細な座標の測定方法について述べる。カラーフィルタ１７は前述のように、ガラス板上にカラーフィルタ膜が形成されているもので、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色膜が各画素に対応して配列されている。このようなカラーフィルタ１７を、カメラユニット２７で撮像したときの画像３５の一例の模式図を図３に示す。
【００５２】
図３の画像３５においては、パターンピッチ３２の整数倍だけ移動すると、カラーフィルタ膜のパターンが同じ箇所が現れる。そこで画像３５上で、座標（Ｘ，Ｙ）の着目点３３についてパターンピッチ３２の整数倍だけ離れた、座標（ＸＲｅｆ１，ＹＲｅｆ１）の比較点３４ａ、および座標（ＸＲｅｆ２，ＹＲｅｆ２）の比較点３４ｂを設定し、各着目点の輝度Ｄ（Ｘ，Ｙ）について下記の［数１］式による画像処理計算を行い、輝度の差分Ｄ’（Ｘ，Ｙ）を得る。
【数１】
ただし、説明を簡単にするため図３においては、ＹＲｅｆ１＝ＹＲｅｆ２＝Ｙとした場合を示している。
【００５３】
［数１］式による画像処理計算により得られた、輝度の差分Ｄ’（Ｘ，Ｙ）を処理後画像４２として模式的に表したのが図４である。処理後画像４２の左右端部の領域４３は、比較点を設定不能で［数１］式による処理計算ができないため無効領域となる。一方、［数１］式による処理計算が可能だった領域４２においては、異物３１の座標のみが絶対値の大きなＤ’（Ｘ，Ｙ）の値を持つことになるので、異物３１の詳細な座標の決定が可能となる。
【００５４】
以上で説明した異物３１の詳細な座標の測定方法は、カメラユニット２７で比較的広い領域を撮像可能な場合に適用可能な方法である。次に、カメラユニット２７であまり広い領域を撮像できない場合の異物３１の詳細な座標の測定方法について、図５および図６を使って説明する。
【００５５】
検査すべき欠陥座標のデータが制御手段１６に入力されると、カメラユニット２７は、カラーフィルタ５４上の欠陥位置から別途入力された比較ピッチだけ離れた位置に移動し、参照画像５３を取得する。次に欠陥位置に移動し欠陥５１が含まれると思われる位置付近の画像５２を取得する。この２つの画像で差分処理した画像６２を得て、異物欠陥５１を抽出する。カメラユニット２７の現在位置と処理画像６２内での異物欠陥位置から、異物５１の座標を詳細に決定することができる。
【００５６】
この方法では、画像５２と参照画像５３の取得時に、カラーフィルタのパターンとのずれがあった場合に異物欠陥をうまく抽出できないことがある。以下でさらに、異物欠陥を含む画像と参照画像のずれに対応しつつ、異物３１の詳細な座標を測定する方法について、図７および図８を使って説明する。
【００５７】
検査すべき欠陥座標のデータが制御手段１６に入力されると、カメラユニット２７は、カラーフィルタ７４上の欠陥位置から別途入力された比較ピッチだけ離れた位置に移動し、参照画像７３を取得する。次に欠陥位置に移動し欠陥７１が含まれると思われる位置付近の画像７２を取得する。
【００５８】
この２つの画像で、カラーフィルタ７４のパターンを使って、パターンマッチング処理することによって両画像内の位置ずれ量を算出する。続いて、算出された位置ずれ量分だけ参照画像をシフトした上で、両画像を差分処理した画像８２を得て、欠陥７１を抽出する。カメラユニット２７の現在位置と処理画像８２内での異物欠陥位置から、異物７１の座標を詳細に決定することができる。
【００５９】
以上のような手順で、液晶表示装置用の基板に付着した異物の座標を詳細に決定することにより、異物に正確にＸ線を照射することができるので、精密な蛍光Ｘ線分析が可能となる。
【実施例】
【００６０】
図１のような構成の検査装置において、カラーフィルタを検査対象物とし、管電圧１００ｋＶ、管電流１００ｍＡの条件でＸ線源を駆動し、測定時間１０ｓｅｃで検査を行ったところ、直径が約１０μｍのＦｅ粒子に対し、Ｆｅ−Ｋα線のエネルギーにおいて１５，０００ｃｐｓの出力を得た。同じ条件で、直径が約５０μｍの樹脂球に対しては２００ｃｐｓの出力であった。同じ条件で、カラーフィルタ上で欠陥の存在しない箇所では、１８０ｃｐｓの出力であった。そこで、判定手段において閾値を１，０００ｃｐｓとすることで直径が約１０μｍのＦｅ粒子は検出、判定可能となった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に利用される基板に付着した微小な異物を、液晶表示装置の組み立て工程の前に検査する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶を封入し、これら２枚の基板に設けられた電極間に電圧を印加して前記液晶を画素毎に駆動させ、その光学的性質を変化させることにより、光の透過と遮断とを制御して画面表示を行う表示装置である。
【０００３】
これら基板としては、ガラス板を基材として、この基材上に液晶駆動用の電極を設けたものが一般に使用されている。これら２枚の基板のうち一方の基板に設けられる電極は透明であり、例えばＩＴＯの薄膜が利用されている。他方の基板に設けられる電極は、液晶駆動形式によって異なるが、例えば、画素毎に配列された多数の透明電極や反射電極であり、これら多数の電極のそれぞれに接続された多数のＴＦＴが配列されている。
【０００４】
また、これら基板には表示光を着色するカラーフィルタ膜が設けられていることもある。カラーフィルタ膜は、前記画素に対応して配列された多数の着色膜から構成されており、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色膜がそれぞれの画素に対応して配列されている。かかるカラーフィルタ膜を備える基板を利用することにより、カラー画面の表示が可能となる。なお、カラーフィルタ膜を備える基板を「カラーフィルタ」と呼ぶこともある。
【０００５】
そして、このため、液晶表示装置を構成するこれら基板は、ガラス板の表面洗浄工程、電極の膜付け工程とそのパターニング工程、あるいはこれに加えて、ＴＦＴ形成工程やカラーフィルタ膜形成工程など、多数の複雑な工程を経て製造される。
【０００６】
これら基板の各製造工程は、通常、クリーンルーム内で行われるが、それにも拘わらず、これら複雑な製造工程のいずれかで、基板に微小な異物が付着することがある。異物の由来はクリーンルーム内の雰囲気中に浮遊する塵埃と考えられている。
【０００７】
基板に付着した異物は、液晶表示装置を組み立てた際に、対向する基板表面を傷付けることがある。このため、異物が付着した基板は不良品として液晶表示装置組み立て工程から除外され、修正されるか、ガラス基材を回収して再生するか、あるいはそのまま廃棄しなくてはならない。
【０００８】
ところで、これら異物のうち、対向する基板を損傷する異物は、径３０μｍ以上のものであることが知られている。また、製造する液晶表示装置によっては、径２０μｍ以上の異物が対向基板を傷付けることもある。このため、異物の大きさがこれより小さい場合には、そのまま良品として液晶表示装置の組み立てに利用されている。
【０００９】
しかしながら、これら異物の中には導電性を有するものがある。このような導電性異物が付着した基板を使用して液晶表示装置を組み立てると、対向する２枚の前記基板の電極同士が短絡して、正常な画面表示が困難となる。そして、この短絡は、導電性異物の径が２０μｍより小さい場合にも生じるのである。
【００１０】
そこで、基板に付着した異物が導電性である場合と、非導電性である場合とを区別して、導電性の場合にはその径の大小に拘わらず液晶表示装置組み立て工程から除外し、非導電性の場合にはその径が２０μｍまたは３０μｍより大きい場合に限って液晶表示装置組み立て工程から除外する必要がある。仮に、導電性・非導電性の区別なしに径の小さい異物が付着した基板を含めて除外すると、良品として使用できる基板まで除外することになり、歩留まりを著しく低下させることになるからである。また、導電性・非導電性の区別なしに径の小さい異物が付着した基板を含めて液晶表示装置組み立て工程に利用すると、組み立てられた液晶表示装置が不良品となり、その損失が増大する結果になる。
【００１１】
しかしながら、このような微小な異物の導電性の有無を検査することは極めて困難であった。これら導電性異物もクリーンルーム内の雰囲気中に浮遊する塵埃に由来すると考えられることから、その表面が酸化されていることがある。そして、液晶表示装置組み立て工程において異物表面の酸化皮膜が破壊されて導電性の内部が露出し、短絡を引き起こすことが想定されるから、液晶表示装置組み立て前の基板製造工程におけるその検査はさらに困難である。
【００１２】
しかも、この検査は基板製造工程を遅滞させることなく迅速かつ効率的に行わなければならない。仮に時間をかけて検査すると仮定すると、この検査工程が律速工程となって、基板製造工程全体が著しく遅滞するのである。
【００１３】
例えば、特許文献１及び２は、基板に付着した異物の有無やその高さを検査する方法を記載しているが、これらの方法では導電性の有無を検査することができない。
また、特許文献３は、液晶表示装置を組み立てた後、その電極同士の短絡の有無を検査する方法を記載しているが、この方法では、短絡した液晶表示装置全体を不良品として扱うことになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態である検査装置の上面模式図。
【図２】本発明の実施形態である検査装置の検査ヘッドを含む主要部を側面から見た模式図。
【図３】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像の一例を模式的に示した図。
【図４】カメラユニットによって取得された画像を処理して抽出された欠陥を模式的に示した図。
【図５】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像ならび参照画像の取得場所を模式的に示した図。
【図６】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像ならび参照画像を画像差分処理して抽出された欠陥を模式的に示した図。
【図７】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像ならび参照画像の取得場所を模式的に示した図。
【図８】カメラユニットによって取得された異物欠陥を含む画像ならび参照画像を画像差分処理して抽出された欠陥を模式的に示した図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第２検査ステップを実行するカラーフィルタの検査装置１０を上面から見たときの模式図である。なお、以下では検査対象物をカラーフィルタとした場合について説明しているが、検査対象物はカラーフィルタに限らず、ガラス板を基材とし液晶表示装置に利用される基板を検査対象物とすることが可能である。
【００３４】
本発明の実施形態である検査装置１０での第２検査ステップの前に、検査対象物であるカラーフィルタ１７は第１検査ステップによって全面を検査されて異物欠陥の位置および大きさが特定されており、その異物欠陥の位置および大きさの情報が検査装置１０において利用可能な状態になっているものとする。
【００３５】
上流工程より、検査装置１０のカラーフィルタ搬送手段１０ａ上に搬入されたカラーフィルタ１７は、その膜面が上向きになるように把持機構１１ａによって把持、固定される。把持機構１１ａはカラーフィルタ１７の搬送経路の両側に適宜数ずつ配置されており、カラーフィルタ１７の端部を把持する。さらに把持機構１１ａは、搬送経路の両側に配置された直動機構１１ｂに沿って直線往復運動するようになっており、これによって、カラーフィルタ１７は検査装置１０内を矢印Ａの方向に搬送される。
【００３６】
直動機構１１ｂとしては、移動の直線性を確保するためにガイドレールを、また、駆動機構としてボールネジとモーターを使用するなどして実現することが可能である。駆動機構としては、リニアモーター、あるいはタイミングベルトとモーターの組み合わせ等で代替することも可能である。
【００３７】
カラーフィルタ１７のサイズが大きい場合には、把持機構１１ａと直動機構１１ｂだけでカラーフィルタ１７を安定支持することは一般的に困難なので、カラーフィルタ搬送手段１０ａには、搬送用ローラーや空気浮上機構を備えて、カラーフィルタ１７を下面から支えるようにしてもよい。本実施形態においては、後述する検査装置主要部付近では空気浮上機構を使用し、それ以外の検査装置１０の搬入部付近および搬出部付近では搬送用ローラーを使用する構成としている。
【００３８】
検査ヘッド１２は、検査ヘッド移動機構１３によってカラーフィルタ搬送手段１０ａ上に支持され、かつカラーフィルタ１７の搬送方向と直交する方向（矢印Ｂの方向）に移動することができるようになっている。検査ヘッド移動機構１３としては、直動機構１１ｂ同様、ガイドレール、ボールネジとモーター、リニアモーター、タイミングベルトとモーターなどを組み合わせて構成が可能である。
【００３９】
本実施形態においては、カラーフィルタ搬送手段１０ａはカラーフィルタ１７を一方向に搬送し、検査ヘッド１２がこれと直行する方向に移動できるようにすることにより、検査ヘッド１２はカラーフィルタ１７上の任意の位置に移動できるように構成しているが、カラーフィルタ搬送手段１０ａがカラーフィルタをＸＹ方向に移動可能な構成としてもかまわないし、検査ヘッド１２がカラーフィルタ上でＸＹ方向に移動可能な構成としてもかまわない。
【００４０】
制御手段１６は、別の光学検査装置などによって得られたカラーフィルタ１７上の異物欠陥の大きさおよび位置座標の情報をもとに、カラーフィルタ搬送手段１０ａや検査ヘッド移動機構１３の駆動を制御し、検査ヘッド１２を異物欠陥の位置に位置合わせする。この位置合わせの後、検査ヘッド１２および検査手段（分析手段１４と判定手段１５とで構成されている）によって、異物に含有される金属元素の検査（詳細後述）を行なう。制御手段１６は、必要に応じて、これらの検査ヘッド１２、分析手段１４、判定手段１５の動作の制御も行う。
【００４１】
このとき制御手段１６は、別の光学検査装置などによって特定された異物全てを検査対象とするようにしてもよいし、異物の大きさについて所定の基準を設けて検査対象とする異物を選択するようにしてもよい。なお、液晶表示装置を構成する対向基板を損傷しうる大きさの異物が別の光学検査装置などによって検出された場合、その基板は製造工程から除外されるか、あるいは修正されているので、一般的には所定の基準の大きさより小さい異物が検査対象として選択されることになる。
【００４２】
制御手段１６への、異物欠陥の大きさおよび位置の情報の入力手段としては、ＬＡＮ通信、シリアル通信、デジタルＩ／Ｏボード、およびフロッピー（登録商標）ディスク等の各種記録メディアを用いる形態も可能である。
【００４３】
図２は本発明の実施形態である検査装置１０の主要部を、側面から見たときの模式図である。検査ヘッド１２は、蛍光Ｘ線分析ユニット２３とカメラユニット２７を備えている。
【００４４】
別の光学検査装置などによって特定された異物の位置情報をもとに、検査ヘッド１２を位置合わせする際、カラーフィルタ搬送手段１０ａおよび検査ヘッド移動機構１３の位置合わせ精度によっては、異物のある位置に検査ヘッド１２を位置合わせできないことがある。特に、一辺が数ｍにもなるようなカラーフィルタに対して、その全面の任意の位置に移動可能な移動機構で、大きさ数十μｍ〜数μｍの異物に位置合わせし、蛍光Ｘ線分析ユニット２３による分析をするのは実際には困難である。
【００４５】
そこで本実施形態の検査装置１０は、撮像手段であるＣＣＤカメラ２４、レンズ２５、照明２６を有するカメラユニット２７を検査ヘッド１２に備えることにより、カラーフィルタ１７上の検査すべき異物２９の位置に移動したのち異物２９がある場所付近の画像を取得し、この画像を画像処理して異物欠陥を抽出し、カメラユニット２７の現在位置と画像内での異物位置から異物２９の座標を詳細に決定するようにしている。もちろん、異物の位置座標への検査ヘッド１２の位置合わせ精度が十分ある場合には、検査ヘッド１２にカメラユニット２７を備えなくてもよい。
【００４６】
カメラユニット２７は、図２のように蛍光Ｘ線分析ユニット２３に固定されて一体的に移動する形態とすることも可能であるし、蛍光Ｘ線分析ユニット２３とは独立して別個に移動可能な形態としてもよい。
【００４７】
次に、カメラユニット２７によって詳細に決定された異物２９の座標に、蛍光Ｘ線分析ユニット２３が移動する。より詳細には、異物２９の座標に、蛍光Ｘ線分析ユニット２３のＸ線源２２から短波長高エネルギーのＸ線を照射できる位置に、蛍光Ｘ線分析ユニット２３が移動する。Ｘ線照射された異物２９からは、異物２９に含まれる元素に特有の蛍光Ｘ線が発生するので、Ｘ線検出器２１によって、その蛍光Ｘ線を測定する。
【００４８】
Ｘ線検出器２１は、測定した蛍光Ｘ線の波長および強度の情報を分析手段１４に送る。分析手段１４はそれらの情報から、異物２９に含まれる元素の種類および含有量を分析して判定手段１５に送る。
【００４９】
判定手段１５においては、予め設定された判定基準と比較が行われ、元素種の1つでも判定基準を超えた場合には、そのカラーフィルタは不良と判定される。不良と判定した場合には、制御手段１６に併設された表示装置の画面などの各種表示、警報ランプ、警報音等で注意を喚起することが望ましい。
【００５０】
Ｘ線源２２、Ｘ線検出器２１、分析手段１４は、蛍光Ｘ線分析装置として市販されているものが利用可能である。
【００５１】
ここで、カメラユニット２７による異物２９の詳細な座標の測定方法について述べる。カラーフィルタ１７は前述のように、ガラス板上にカラーフィルタ膜が形成されているもので、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色膜が各画素に対応して配列されている。このようなカラーフィルタ１７を、カメラユニット２７で撮像したときの画像３５の一例の模式図を図３に示す。
【００５２】
図３の画像３５においては、パターンピッチ３２の整数倍だけ移動すると、カラーフィルタ膜のパターンが同じ箇所が現れる。そこで画像３５上で、座標（Ｘ，Ｙ）の着目点３３についてパターンピッチ３２の整数倍だけ離れた、座標（ＸＲｅｆ１，ＹＲｅｆ１）の比較点３４ａ、および座標（ＸＲｅｆ２，ＹＲｅｆ２）の比較点３４ｂを設定し、各着目点の輝度Ｄ（Ｘ，Ｙ）について下記の［数１］式による画像処理計算を行い、輝度の差分Ｄ’（Ｘ，Ｙ）を得る。
【数１】
ただし、説明を簡単にするため図３においては、ＹＲｅｆ１＝ＹＲｅｆ２＝Ｙとした場合を示している。
【００５３】
［数１］式による画像処理計算により得られた、輝度の差分Ｄ’（Ｘ，Ｙ）を処理後画像４２として模式的に表したのが図４である。処理後画像４２の左右端部の領域４３は、比較点を設定不能で［数１］式による処理計算ができないため無効領域となる。一方、［数１］式による処理計算が可能だった領域４２においては、異物３１の座標のみが絶対値の大きなＤ’（Ｘ，Ｙ）の値を持つことになるので、異物３１の詳細な座標の決定が可能となる。
【００５４】
以上で説明した異物３１の詳細な座標の測定方法は、カメラユニット２７で比較的広い領域を撮像可能な場合に適用可能な方法である。次に、カメラユニット２７であまり広い領域を撮像できない場合の異物３１の詳細な座標の測定方法について、図５および図６を使って説明する。
【００５５】
検査すべき欠陥座標のデータが制御手段１６に入力されると、カメラユニット２７は、カラーフィルタ５４上の欠陥位置から別途入力された比較ピッチだけ離れた位置に移動し、参照画像５３を取得する。次に欠陥位置に移動し欠陥５１が含まれると思われる位置付近の画像５２を取得する。この２つの画像で差分処理した画像６２を得て、異物欠陥５１を抽出する。カメラユニット２７の現在位置と処理画像６２内での異物欠陥位置から、異物５１の座標を詳細に決定することができる。
【００５６】
この方法では、画像５２と参照画像５３の取得時に、カラーフィルタのパターンとのずれがあった場合に異物欠陥をうまく抽出できないことがある。以下でさらに、異物欠陥を含む画像と参照画像のずれに対応しつつ、異物３１の詳細な座標を測定する方法について、図７および図８を使って説明する。
【００５７】
検査すべき欠陥座標のデータが制御手段１６に入力されると、カメラユニット２７は、カラーフィルタ７４上の欠陥位置から別途入力された比較ピッチだけ離れた位置に移動し、参照画像７３を取得する。次に欠陥位置に移動し欠陥７１が含まれると思われる位置付近の画像７２を取得する。
【００５８】
この２つの画像で、カラーフィルタ７４のパターンを使って、パターンマッチング処理することによって両画像内の位置ずれ量を算出する。続いて、算出された位置ずれ量分だけ参照画像をシフトした上で、両画像を差分処理した画像８２を得て、欠陥７１を抽出する。カメラユニット２７の現在位置と処理画像８２内での異物欠陥位置から、異物７１の座標を詳細に決定することができる。
【００５９】
以上のような手順で、液晶表示装置用の基板に付着した異物の座標を詳細に決定することにより、異物に正確にＸ線を照射することができるので、精密な蛍光Ｘ線分析が可能となる。
【実施例】
【００６０】
図１のような構成の検査装置において、カラーフィルタを検査対象物とし、管電圧１００ｋＶ、管電流１００ｍＡの条件でＸ線源を駆動し、測定時間１０ｓｅｃで検査を行ったところ、直径が約１０μｍのＦｅ粒子に対し、Ｆｅ−Ｋα線のエネルギーにおいて１５，０００ｃｐｓの出力を得た。同じ条件で、直径が約５０μｍの樹脂球に対しては２００ｃｐｓの出力であった。同じ条件で、カラーフィルタ上で欠陥の存在しない箇所では、１８０ｃｐｓの出力であった。そこで、判定手段において閾値を１，０００ｃｐｓとすることで直径が約１０μｍのＦｅ粒子は検出、判定可能となった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置用の基板を製造する工程中で金属元素含有異物の付着した基板を選別して不良品として除去するため、その基板に付着した金属元素含有異物の有無を検査する方法であって、
前記基板に付着した異物の大きさと位置とを検出する第１検査ステップと、第１検査ステップで検出された位置に検査装置を位置合わせして、その異物が金属元素を含有するか否かについて検査する第２検査ステップとを備えており、
前記位置合わせの際に、第１検査ステップで得られた位置座標の情報をもとに異物欠陥の位置に位置合わせした後、カメラユニットを使用して異物がある場所付近の画像を取得し、この画像から異物の座標を詳細に決定して位置合わせすると共に、
異物が金属元素を含有していた場合には、その基板を不良品とすることを特徴とする検査方法。
【請求項２】
液晶表示装置用の基板を製造する工程中で金属元素含有異物の付着した基板を選別して不良品として除去するため、その基板に付着した金属元素含有異物の有無を検査する方法であって、
前記基板に付着した異物の大きさと位置とを検出する第１検査ステップと、第１検査ステップで検出された異物のうち、予め定められた基準の大きさより小さい異物について、第１検査ステップで検出された位置に検査装置を位置合わせして、その異物が金属元素を含有するか否かについて検査する第２検査ステップとを備えており、
前記位置合わせの際に、第１検査ステップで得られた位置座標の情報をもとに異物欠陥の位置に位置合わせした後、カメラユニットを使用して異物がある場所付近の画像を取得し、この画像から異物の座標を詳細に決定して位置合わせすると共に、異物が金属元素を含有していた場合には、その基板を不良品とすることを特徴とする検査方法。
【請求項３】
前記基準の大きさが径２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記金属元素がＦｅ元素又はＡｌ元素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査方法。
【請求項５】
前記第２検査ステップが、蛍光Ｘ線分析装置に基づくことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検査方法。
【請求項６】
液晶表示装置用の基板を製造する工程中で金属元素含有異物の付着した基板を選別して不良品として除去するため、その基板に付着した金属元素含有異物を検出する装置であって、
液晶表示装置用の基板を把持する把持機構と、
蛍光Ｘ線分析ユニットを搭載した検査ヘッドと、
予め得られた前記異物の位置座標の情報をもとに異物欠陥の位置に位置合わせした後、異物がある場所付近の画像を取得するカメラユニットと、
前記カメラユニットにより得られた異物がある場所付近の画像から、異物の座標を詳細に決定する詳細位置合わせ機構と、
前記詳細位置合わせ機構により詳細に決定された異物の位置に前記蛍光Ｘ線分析ユニットを位置合わせする移動機構と、
蛍光Ｘ線分析ユニットの結果に基づいて前記異物に含有される金属元素を検査する検査手段と、
異物が金属元素を含有していた場合には、その基板を不良品とする選別手段と、
これら把持機構、検査ヘッド、移動機構及び検査手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項１】
液晶表示装置用の基板を製造する工程中で金属元素含有異物の付着した基板を選別して不良品として除去するため、その基板に付着した金属元素含有異物の有無を検査する方法であって、
前記基板に付着した異物の大きさと位置とを検出する第１検査ステップと、第１検査ステップで検出された位置に検査装置を位置合わせして、その異物が金属元素を含有するか否かについて検査する第２検査ステップとを備えており、
前記位置合わせの際に、第１検査ステップで得られた位置座標の情報をもとに異物欠陥の位置に位置合わせした後、カメラユニットを使用して異物がある場所付近の画像を取得し、この画像から異物の座標を詳細に決定して位置合わせすると共に、
異物が金属元素を含有していた場合には、その基板を不良品とすることを特徴とする検査方法。
【請求項２】
液晶表示装置用の基板を製造する工程中で金属元素含有異物の付着した基板を選別して不良品として除去するため、その基板に付着した金属元素含有異物の有無を検査する方法であって、
前記基板に付着した異物の大きさと位置とを検出する第１検査ステップと、第１検査ステップで検出された異物のうち、予め定められた基準の大きさより小さい異物について、第１検査ステップで検出された位置に検査装置を位置合わせして、その異物が金属元素を含有するか否かについて検査する第２検査ステップとを備えており、
前記位置合わせの際に、第１検査ステップで得られた位置座標の情報をもとに異物欠陥の位置に位置合わせした後、カメラユニットを使用して異物がある場所付近の画像を取得し、この画像から異物の座標を詳細に決定して位置合わせすると共に、異物が金属元素を含有していた場合には、その基板を不良品とすることを特徴とする検査方法。
【請求項３】
前記基準の大きさが径２０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記金属元素がＦｅ元素又はＡｌ元素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査方法。
【請求項５】
前記第２検査ステップが、蛍光Ｘ線分析装置に基づくことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検査方法。
【請求項６】
液晶表示装置用の基板を製造する工程中で金属元素含有異物の付着した基板を選別して不良品として除去するため、その基板に付着した金属元素含有異物を検出する装置であって、
液晶表示装置用の基板を把持する把持機構と、
蛍光Ｘ線分析ユニットを搭載した検査ヘッドと、
予め得られた前記異物の位置座標の情報をもとに異物欠陥の位置に位置合わせした後、異物がある場所付近の画像を取得するカメラユニットと、
前記カメラユニットにより得られた異物がある場所付近の画像から、異物の座標を詳細に決定する詳細位置合わせ機構と、
前記詳細位置合わせ機構により詳細に決定された異物の位置に前記蛍光Ｘ線分析ユニットを位置合わせする移動機構と、
蛍光Ｘ線分析ユニットの結果に基づいて前記異物に含有される金属元素を検査する検査手段と、
異物が金属元素を含有していた場合には、その基板を不良品とする選別手段と、
これら把持機構、検査ヘッド、移動機構及び検査手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２５８１１４（Ｐ２００９−２５８１１４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４０９２２（Ｐ２００９−１４０９２２）
【出願日】平成２１年６月１２日（２００９．６．１２）
【分割の表示】特願２００８−５３１０５３（Ｐ２００８−５３１０５３）の分割
【原出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１２日（２００９．６．１２）
【分割の表示】特願２００８−５３１０５３（Ｐ２００８−５３１０５３）の分割
【原出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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