検査装置、検査方法およびこれらを用いた画像表示用パネルの製造方法
【課題】ガラス板上に形成された電極パターンの形状欠陥部を少ない測定回数で精度よく検出できる検査装置、検査方法およびこれらを用いた画像表示用パネルの製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】電極パターンを有するガラス板（被検査物１０６）の表面に光を照射する投光装置１０１と、この電極パターンを撮像する撮像装置１０２と、電極パターンを撮像装置１０２に結像させるレンズ系１０３と、撮像装置１０２で撮像した電極パターンの画像と予め登録した電極パターンの原画像とを比較して電極パターンの形状欠陥部を検出する処理装置とを備え、電極パターンで反射した反射光の輝度と、ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように投光装置の光量が設定されている。
【解決手段】電極パターンを有するガラス板（被検査物１０６）の表面に光を照射する投光装置１０１と、この電極パターンを撮像する撮像装置１０２と、電極パターンを撮像装置１０２に結像させるレンズ系１０３と、撮像装置１０２で撮像した電極パターンの画像と予め登録した電極パターンの原画像とを比較して電極パターンの形状欠陥部を検出する処理装置とを備え、電極パターンで反射した反射光の輝度と、ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように投光装置の光量が設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板上に形成されたパターンの形状欠陥部を検出する検査装置、検査方法およびこれらを用いた画像表示用パネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと言う）は、大画面、かつ薄型、軽量であることを特徴とする視認性に優れた表示デバイスである。ＰＤＰの放電方式としてはＡＣ型とＤＣ型とがあり、ＰＤＰの電極構造としては３電極面放電型と対向放電型とがある。現在は、高精細化に適し、しかも製造の容易なことから、ＡＣ型かつ３電極面放電型であるＡＣ面放電型パネルが主流となっている。
【０００３】
一般的なＡＣ面放電型パネルは、対向配置された前面ガラス板と背面ガラス板との間に多数の放電セルが形成された構成をしている。
【０００４】
前面ガラス板上には、走査電極と維持電極とが互いに平行に複数対形成されてなる表示電極と、この表示電極を覆うように形成されたガラスからなる誘電体層と、誘電体層を覆うように形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層とが配置されている。
【０００５】
背面ガラス板上には、互いに平行に複数形成されてなるアドレス電極と、このアドレス電極を覆うように形成された電極保護層とが配置されている。この電極保護層上にはアドレス電極と平行に隔壁が複数形成され、電極保護層の表面および隔壁の側面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する蛍光体層が配置されている。
【０００６】
そして、前面ガラス板と背面ガラス板とを、表示電極とアドレス電極とが立体交差するように対向させて密封し、その内部の空間に放電ガスが封入されている。
【０００７】
以上に説明したＰＤＰを製造する際、電極パターンをガラス板上に形成した後に電極パターンの形状欠陥部を検出して、製造工程における歩留まりの向上を図っている。電極パターンの形状欠陥部を検出する際に重要なことは、ガラス板の表面に形成された電極パターンの形状欠陥部と、ガラス板の内部に内包されている気泡（以下、内部気泡と言う）やガラス板の裏面に付着した異物との分別である。その理由は、電極パターンの形状欠陥部を有するＰＤＰは不良品になるが、内部気泡やガラス板の裏面に付着した異物を有するＰＤＰは不良品にならないからである。
【０００８】
そこで、従来の検査では、内部気泡やガラス板の裏面に付着した異物と、電極パターンの形状欠陥部とを分別するために、検査装置の光学系の焦点をガラス板の表面、内部および裏面の３箇所に変更しながら複数回検査していた。そして、表面検査で受光した散乱光と、内部検査で受光した散乱光と、裏面検査で受光した散乱光との光強度の違いを検出して、内部気泡やガラス板の裏面に付着した異物と、電極パターンの形状欠陥部とを分別していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２０１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の検査方法では、例えば１５０インチ以上の大型プラズマディスプレイパネルのように面積の大きなガラス板上に形成されている電極パターンの形状欠陥部を検査する場合、光学系の焦点位置を検査する位置毎に変更しながら複数回検査しなければならないため、工程スループットが増大し、生産性が低下する問題があった。また、ガラス板の検査面積が大きくなると、ガラス板の反りや撓みも大きくなるため、被検査物の全面を狭焦点深度で検査することが難しくなり、しかも検査する位置毎に焦点位置を合わせることが困難になると言う問題があった。
【００１１】
本発明は上記問題を解決し、ガラス板上に形成された電極パターンの形状欠陥部を少ない測定回数で精度よく検出できる検査装置、検査方法およびこれらを用いた画像表示用パネルの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の検査装置は、電極パターンを有するガラス板の表面に光を照射する投光装置と、前記電極パターンを撮像する撮像装置と、前記電極パターンを前記撮像装置に結像させるレンズ系と、前記撮像装置で撮像した前記電極パターンの画像と予め登録した前記電極パターンの原画像とを比較して前記電極パターンの形状欠陥部を検出する処理装置とを備え、前記電極パターンで反射した反射光の輝度と、前記ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように前記投光装置の光量が設定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するために本発明の検査方法は、電極パターンを有するガラス板の表面に光を照射する投光装置で前記ガラス板に光を照射し、前記電極パターンを撮像する撮像装置で前記電極パターンを撮像し、前記電極パターンを撮像した画像と、予め前記電極パターンを撮像して登録した前記電極パターンの原画像とを比較して、前記電極パターンの形状欠陥部を検出する検査方法であって、前記電極パターンで反射した輝度と、前記ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように光量が設定された前記投光装置で前記ガラス板に光を照射し、前記撮像装置で前記電極パターンを撮像することを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するために本発明の画像表示用パネルの製造方法は、上記検査装置または検査方法を用いて画像表示用パネルを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により本発明は、電極パターンで反射した反射光の輝度と、ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように投光装置の光量が設定されているので、電極パターンの形状欠陥部と、内部気泡またはガラス板の裏面に付着した異物とが的確に分別される。
【００１６】
したがって、電極パターンの形状欠陥部を少ない測定回数で精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態における検査装置の概略図
【図２】本発明の一実施の形態における検査装置で用いた被検査物であるＰＤＰの要部の分解斜視図
【図３】本発明の一実施形態における検査装置の照射条件の設定方法を説明するための説明図
【図４】本発明の一実施形態における検査装置で撮像した被検査物の画像を示す図
【図５】本発明の一実施形態における検査装置の照射条件を示すグラフ
【図６】本発明の一実施形態における検査方法のフローチャート
【図７】本発明の一実施形態における他の検査方法のフローチャート
【図８】本発明の一実施形態における差画像の生成方法を説明するための説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施の形態における検査装置、検査方法およびこれらを用いた画像表示用パネルの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１において、本発明の一実施の形態における検査装置１００は、被検査物１０６に光を照射する投光装置１０１と、被検査物１０６を撮像する撮像装置１０２と、被検査物１０６を撮像装置１０２に結像させるレンズ系１０３と、被検査物１０６を水平に固定する測定ステージ１０５と、測定ステージ１０５の水平面をＸ方向およびＹ方向に移動させる駆動装置１０４と、撮像装置１０２で撮像した被検査物１０６の画像と予め登録した被検査物１０６の原画像とを比較する処理装置１０７と、処理装置１０７で処理した結果を表示する表示装置１０８と、ハーフミラー１０９とで構成されている。
【００２０】
処理装置１０７は、予め登録した被検査物１０６の測定エリア、投光装置１０１の光量、形状欠陥部を検出するための閾値、被検査物１０６の移動量などの測定条件に合わせて、投光装置１０１および駆動装置１０４に指令を与える機能と、撮像装置１０２で撮像した画像を基にして被検査物１０６の形状欠陥部を検出する機能とを有している。
【００２１】
表示装置１０８は、被検査物１０６の測定ポイントなどの測定条件を入力するためのインターフェイス機能と、撮像装置１０２で撮像した画像を処理装置１０７で処理した処理結果を表示する機能とを有している。
【００２２】
検査装置１００は、ＰＤＰ、液晶パネル、有機ＥＬパネルなど表面に数μｍ以上の凹凸パターンがある被検査物１０６の形状欠陥部検出に適している。本実施形態では、被検査物１０６として、図２に示すＰＤＰ２０１を用いた場合を例にして、背面ガラス板２１２に形成されたアドレス電極２１４の形状欠陥部を検査する検査方法について以下に詳しく説明する。尚、背面ガラス板２１２の厚さは１．８ｍｍである。
【００２３】
図２に示すＰＤＰは、一般的なＡＣ面放電型パネルである。対向配置された前面ガラス板２１１と背面ガラス板２１２との間に多数の放電セルが形成された構成をしている。
【００２４】
前面ガラス板２１１上には、走査電極２１９ａと維持電極２１９ｂとが互いに平行に複数対形成されてなる表示電極２１９と、表示電極２１９を覆うように形成されたガラスからなる誘電体層２１７と、誘電体層２１７を覆うように形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層２１８とが形成されている。
【００２５】
背面ガラス板２１２上には、互いに平行に複数形成されてなるアドレス電極２１４と、アドレス電極２１４を覆うように形成された絶縁体層２１３とが配置されている。この絶縁体層２１３は、電極保護層として機能している。そして、絶縁体層２１３上にアドレス電極２１４と平行に隔壁２１５とが複数形成され、絶縁体層２１３の表面および隔壁２１５の側面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する蛍光体層２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂが形成されている。
【００２６】
そして、前面ガラス板２１１と背面ガラス板２１２とを、表示電極２１９とアドレス電極２１４とが立体交差するように対向させて密封し、その内部の空間に放電ガスが封入されている。
【００２７】
アドレス電極２１４を形成した背面ガラス板２１２を測定ステージ１０５上に搭載する。このとき、背面ガラス板２１２の全域は、測定ステージ１０５によって水平に保持された状態で固定される。但し、測定ステージ１０５を移動させたときに、背面ガラス板２１２の反りあるいは撓みがレンズ系１０３の焦点深度内に納まる場合は、背面ガラス板２１２の全域を固定する必要はなく、例えば背面ガラス板２１２の周辺部のみを固定すればよい。
【００２８】
図１において、検査をする際は、アドレス電極２１４を形成した背面ガラス板２１２を被検査物１０６として、測定ステージ１０５上に載置する。このとき、投光装置１０１、撮像装置１０２、レンズ系１０３およびハーフミラー１０９は、測定ステージ１０５に載置された被検査物１０６の上方に配置する。尚、撮像装置１０２およびレンズ系１０３は、測定ステージ１０５の水平面に対して垂直方向に配置する。
【００２９】
投光装置１０１は、ハーフミラー１０９を介して照射する光の光軸が、レンズ系１０３および撮像装置１０２の光軸と同軸となるように配置し、かつ背面ガラス板２１２の水平面に垂直方向に照射するように配置する。本実施形態では、投光装置１０１は最大出力６０Ｗのメタルハライド光源を使用し、投光装置１０１から背面ガラス板２１２までの距離を１２０ｍｍとした。尚、光源としては、撮像装置１０２の光感度に応じた照度が得られるものであれば、ハロゲン光源など他の光源を使用してもよい。
【００３０】
撮像装置１０２としては、例えば１５０インチ以上の大きな背面ガラス板２１２の全面を検査することが可能な、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）ラインセンサカメラが適している。ＣＣＤラインセンサカメラは、被検査物１０６の大きさおよび測定精度に合わせて選定すればよい。尚、本実施形態ではＣＣＤラインセンサカメラとして、画素数７４５０Ｐｉｘ（ピクセル）、画素サイズ４．７μｍ×４．７μｍ、分解能１０μｍのモノクロＣＣＤラインセンサカメラを用いた。
【００３１】
レンズ系１０３は、被検査物１０６からの反射光や散乱光を撮像装置１０２に結像させるものである。また、このレンズ系１０３としては、背面ガラス板２１２の全面が検査できるような焦点深度を有するものを用いる。本実施形態では、焦点深度±３００μｍ、倍率２．１３倍のレンズ系１０３を用い、レンズ系１０３と被検査物１０６との間の距離を２１６ｍｍとした。
【００３２】
尚、検査時間を短縮させるには、投光装置１０１、撮像装置１０２、レンズ系１０３およびハーフミラー１０９からなる光学測定系を複数配置して、同時に駆動させて検査すればよい。また、撮像装置１０２の焦点深度内に被検査物１０６が納まる場合は、測定ステージ１０５を移動させる代わりに、投光装置１０１、撮像装置１０２、レンズ系１０３、ハーフミラー１０９からなる光学測定系を移動させてもよい。尚、本実施形態では、リニアガイドとリニアモーターとからなる駆動装置１０４を用いたが、ＸＹ方向に移動するものであればこれに限らない。
【００３３】
投光装置１０１によって背面ガラス板２１２に照射された光（以下、検査光と言う）の一部は背面ガラス板２１２の表面で反射すると伴に、一部は背面ガラス板２１２を透過して測定ステージ１０５の表面で反射あるいは散乱される。アドレス電極２１４に照射された検査光の一部はアドレス電極２１４の表面で散乱する。これは、背面ガラス板２１２の内部気泡に照射された検査光の一部が内部気泡で散乱される、または、背面ガラス板２１２の裏面の異物部に照射された検査光の一部が異物で散乱されるからである。
【００３４】
例えば、投光装置１０１の光量を調節せずに通常条件で被検査物１０６を照射すると、撮像装置１０２から出力される画像は、例えば図３および図５に示すように、アドレス電極２１４の画像３０１（階調度５０）よりも、背面ガラス板２１２の画像３０２（階調度２３０）の方が画像輝度は高くなる。また、背面ガラス板２１２の内部気泡の画像３０３（階調度１３０）の画像輝度は、アドレス電極２１４の画像３０１（階調度５０）よりも高く、背面ガラス板２１２の画像３０２（階調度２３０）よりも低くなる。
【００３５】
この場合、内部気泡の画像３０３をアドレス電極２１４の形状欠陥部であると誤認識されてしまう。
【００３６】
そこで、上述したような誤認識を防止するために、投光装置１０１の光量を輝度の最大が階調度２５５になるように設定する。ここで、輝度の最大が階調度２５５になる照射条件を光量飽和条件と定義する。すると、例えば図５に示すように、背面ガラス板２１２の画像３０２が階調度２５５になり、アドレス電極２１４の画像３０１が階調度１００になり、内部気泡の画像３０３が階調度２５５になる。したがって、図４に示すように、内部気泡の画像３０３が撮像されない。これによって、内部気泡による誤認識を防止することができる。
【００３７】
本実施形態では、投光装置１０１に用いたメタルハライド光源（最大出力６０Ｗ）の出力を、アドレス電極２１４の輝度が階調度１００になるように最大出力の３０％に設定した。ここで、光量飽和条件は、背面ガラス板２１２やアドレス電極２１４の材質あるいは厚さに応じて設定を変更することは勿論である。あるいは、検査毎に背面ガラス板２１２部の輝度と、アドレス電極２１４の輝度との平均値を算出し、その変化に応じて光量飽和条件を設定してもよい。
【００３８】
処理装置１０７は、撮像装置１０２から出力された画像と、予め登録した原画像とのパターンを比較して差画像を生成し、閾値判定を行ってアドレス電極２１４の形状欠陥部を検出する処理を行う。
【００３９】
表示装置１０８は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）あるいはモニターなどの画像表示装置で構成されている。そして、処理装置１０７から出力された処理結果を表示すると伴に、被検査物１０６を検査する検査領域、処理装置１０７でパターン比較する際の閾値、投光装置の光量などの測定条件を入力するものである。次に、検査装置１００を用いてアドレス電極２１４の形状欠陥部を検出する検出方法について説明する。
【００４０】
まず、被検査物１０６であるアドレス電極２１４を有する背面ガラス板２１２を測定ステージ１０５に固定する。次に、図６に示すように、事前に処理装置１０７に登録した検査開始ＰＯＳ位置（１）に測定ステージ１０５を移動させる（ステップＳ１）。
【００４１】
次に、リニアモーターパルスあるいはエンコーダパルスに基づいて測定ステージ１０５を移動させ、ＣＣＤラインセンサカメラ（撮像装置１０２）で背面ガラス板２１２の画像を取り込む（ステップＳ２）。このとき、カメラクロックによる時間管理で画像を取り込んでもよい。
【００４２】
次に、ＣＣＤラインセンサカメラ（撮像装置１０２）で取り込んだ画像を原画像と比較する比較処理を行い（ステップＳ３）、取り込んだ画像と原画像との差画像を生成する（ステップＳ４）。
【００４３】
差画像の生成方法としては、図８に示すように、注目画素４０１に対してアドレス電極２１４のパターンピッチに合わせた、周囲８点（図中のＨ方向はＸμｍ、Ｖ方向はＹμｍを示す）内の１点以上の比較が比較画素４０２と比較し、その差の最大値または最小値、あるいは平均値を算出し、算出した階調差を基に差画像を生成する。差が無い場合は基準階調度１２８とする。また、差がある場合は、階調差の１／２に階調度１２８を加えたものを差画像の階調とする。尚、アドレス電極２１４のパターンの向きは、Ｈ方向、Ｖ方向のどちらでもよい。
【００４４】
次に、後述する閾値処理（ステップＳ５）を行った後に、生成した差画像の２値化処理を行い、アドレス電極２１４パターンの形状欠陥部を検出する（ステップＳ６）。ここで、２値化処理を行う際の閾値処理としては、白形状欠陥部を検出するための閾値処理と、黒形状欠陥部を検出するための閾値処理との２つがある。白形状欠陥部はアドレス電極２１４のパターン断線あるいはパターン欠けであり、黒形状欠陥部はアドレス電極２１４のパターンのショートあるいはアドレス電極２１４のパターン残りなどである。他のパターン形状欠陥部検出方法としては、アドレス電極２１４パターンの面積、高さ、あるいは幅などを閾値のパラメータとして２値化処理して検出する方法でもよい。
【００４５】
次に、ステップＳ１からＳ６まで工程をＮ回繰返し、背面ガラス板２１２の全域を検査する。
【００４６】
また、図７に示すように、Ｓ１からＳ２までの画像取込みと、Ｓ３からＳ６までの画像認識処理とを並列して処理し、パターンの形状欠陥部を検出してもよい。この検査方法によれば、画像取込み時に他のラインの画像処理を行うことができるため、検査時間の短縮が図れる点で好ましい。
【００４７】
以上のように本発明によれば、電極パターンで反射した反射光の輝度と、ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように投光装置の光量が設定されているので、電極パターンの形状欠陥部と、内部気泡またはガラス板の裏面に付着した異物とが的確に分別される。
【００４８】
したがって、電極パターンの形状欠陥部を少ない測定回数で精度よく検出することが可能となる。これによって、検査工程のスループットを短縮できる。また、焦点深度の調整機能のない安価なレンズ系を用いることができるため、検査装置のコストダウンが図れる。さらに、ガラス板の大型化による反りや撓み量の増大に対してもパターン形状の形状欠陥部を精度よく検出することが可能となる。
【００４９】
なお、上記の検査装置または検査方法を用いて画像表示用パネルを製造することもできる。この画像表示用パネルの製造方法によれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明による検査装置および検査方法は、プラズマディスプレイパネル・液晶デバイスパネル・エレクトロルミネッセンスパネルなどの製造工程におけるパターン形状の検査に有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 検査装置
１０１ 投光装置
１０２ 撮像装置
１０３ レンズ系
１０４ 駆動装置
１０５ 測定ステージ
１０６ 被検査物
１０７ 処理装置
１０８ 表示装置
１０９ ハーフミラー
２０１ ＰＤＰ
２１１ 前面ガラス板
２１２ 背面ガラス板
２１３ 絶縁体層
２１４ アドレス電極
２１５ 隔壁
２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂ 蛍光体層
２１７ 誘電体層
２１８ 保護層
２１９ 表示電極
２１９ａ 走査電極
２１９ｂ 維持電極
３０１、３０２、３０３ 画像
４０１ 注目画素
４０２ 比較画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板上に形成されたパターンの形状欠陥部を検出する検査装置、検査方法およびこれらを用いた画像表示用パネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと言う）は、大画面、かつ薄型、軽量であることを特徴とする視認性に優れた表示デバイスである。ＰＤＰの放電方式としてはＡＣ型とＤＣ型とがあり、ＰＤＰの電極構造としては３電極面放電型と対向放電型とがある。現在は、高精細化に適し、しかも製造の容易なことから、ＡＣ型かつ３電極面放電型であるＡＣ面放電型パネルが主流となっている。
【０００３】
一般的なＡＣ面放電型パネルは、対向配置された前面ガラス板と背面ガラス板との間に多数の放電セルが形成された構成をしている。
【０００４】
前面ガラス板上には、走査電極と維持電極とが互いに平行に複数対形成されてなる表示電極と、この表示電極を覆うように形成されたガラスからなる誘電体層と、誘電体層を覆うように形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層とが配置されている。
【０００５】
背面ガラス板上には、互いに平行に複数形成されてなるアドレス電極と、このアドレス電極を覆うように形成された電極保護層とが配置されている。この電極保護層上にはアドレス電極と平行に隔壁が複数形成され、電極保護層の表面および隔壁の側面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する蛍光体層が配置されている。
【０００６】
そして、前面ガラス板と背面ガラス板とを、表示電極とアドレス電極とが立体交差するように対向させて密封し、その内部の空間に放電ガスが封入されている。
【０００７】
以上に説明したＰＤＰを製造する際、電極パターンをガラス板上に形成した後に電極パターンの形状欠陥部を検出して、製造工程における歩留まりの向上を図っている。電極パターンの形状欠陥部を検出する際に重要なことは、ガラス板の表面に形成された電極パターンの形状欠陥部と、ガラス板の内部に内包されている気泡（以下、内部気泡と言う）やガラス板の裏面に付着した異物との分別である。その理由は、電極パターンの形状欠陥部を有するＰＤＰは不良品になるが、内部気泡やガラス板の裏面に付着した異物を有するＰＤＰは不良品にならないからである。
【０００８】
そこで、従来の検査では、内部気泡やガラス板の裏面に付着した異物と、電極パターンの形状欠陥部とを分別するために、検査装置の光学系の焦点をガラス板の表面、内部および裏面の３箇所に変更しながら複数回検査していた。そして、表面検査で受光した散乱光と、内部検査で受光した散乱光と、裏面検査で受光した散乱光との光強度の違いを検出して、内部気泡やガラス板の裏面に付着した異物と、電極パターンの形状欠陥部とを分別していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２０１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の検査方法では、例えば１５０インチ以上の大型プラズマディスプレイパネルのように面積の大きなガラス板上に形成されている電極パターンの形状欠陥部を検査する場合、光学系の焦点位置を検査する位置毎に変更しながら複数回検査しなければならないため、工程スループットが増大し、生産性が低下する問題があった。また、ガラス板の検査面積が大きくなると、ガラス板の反りや撓みも大きくなるため、被検査物の全面を狭焦点深度で検査することが難しくなり、しかも検査する位置毎に焦点位置を合わせることが困難になると言う問題があった。
【００１１】
本発明は上記問題を解決し、ガラス板上に形成された電極パターンの形状欠陥部を少ない測定回数で精度よく検出できる検査装置、検査方法およびこれらを用いた画像表示用パネルの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の検査装置は、電極パターンを有するガラス板の表面に光を照射する投光装置と、前記電極パターンを撮像する撮像装置と、前記電極パターンを前記撮像装置に結像させるレンズ系と、前記撮像装置で撮像した前記電極パターンの画像と予め登録した前記電極パターンの原画像とを比較して前記電極パターンの形状欠陥部を検出する処理装置とを備え、前記電極パターンで反射した反射光の輝度と、前記ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように前記投光装置の光量が設定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するために本発明の検査方法は、電極パターンを有するガラス板の表面に光を照射する投光装置で前記ガラス板に光を照射し、前記電極パターンを撮像する撮像装置で前記電極パターンを撮像し、前記電極パターンを撮像した画像と、予め前記電極パターンを撮像して登録した前記電極パターンの原画像とを比較して、前記電極パターンの形状欠陥部を検出する検査方法であって、前記電極パターンで反射した輝度と、前記ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように光量が設定された前記投光装置で前記ガラス板に光を照射し、前記撮像装置で前記電極パターンを撮像することを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するために本発明の画像表示用パネルの製造方法は、上記検査装置または検査方法を用いて画像表示用パネルを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により本発明は、電極パターンで反射した反射光の輝度と、ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように投光装置の光量が設定されているので、電極パターンの形状欠陥部と、内部気泡またはガラス板の裏面に付着した異物とが的確に分別される。
【００１６】
したがって、電極パターンの形状欠陥部を少ない測定回数で精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態における検査装置の概略図
【図２】本発明の一実施の形態における検査装置で用いた被検査物であるＰＤＰの要部の分解斜視図
【図３】本発明の一実施形態における検査装置の照射条件の設定方法を説明するための説明図
【図４】本発明の一実施形態における検査装置で撮像した被検査物の画像を示す図
【図５】本発明の一実施形態における検査装置の照射条件を示すグラフ
【図６】本発明の一実施形態における検査方法のフローチャート
【図７】本発明の一実施形態における他の検査方法のフローチャート
【図８】本発明の一実施形態における差画像の生成方法を説明するための説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施の形態における検査装置、検査方法およびこれらを用いた画像表示用パネルの製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１において、本発明の一実施の形態における検査装置１００は、被検査物１０６に光を照射する投光装置１０１と、被検査物１０６を撮像する撮像装置１０２と、被検査物１０６を撮像装置１０２に結像させるレンズ系１０３と、被検査物１０６を水平に固定する測定ステージ１０５と、測定ステージ１０５の水平面をＸ方向およびＹ方向に移動させる駆動装置１０４と、撮像装置１０２で撮像した被検査物１０６の画像と予め登録した被検査物１０６の原画像とを比較する処理装置１０７と、処理装置１０７で処理した結果を表示する表示装置１０８と、ハーフミラー１０９とで構成されている。
【００２０】
処理装置１０７は、予め登録した被検査物１０６の測定エリア、投光装置１０１の光量、形状欠陥部を検出するための閾値、被検査物１０６の移動量などの測定条件に合わせて、投光装置１０１および駆動装置１０４に指令を与える機能と、撮像装置１０２で撮像した画像を基にして被検査物１０６の形状欠陥部を検出する機能とを有している。
【００２１】
表示装置１０８は、被検査物１０６の測定ポイントなどの測定条件を入力するためのインターフェイス機能と、撮像装置１０２で撮像した画像を処理装置１０７で処理した処理結果を表示する機能とを有している。
【００２２】
検査装置１００は、ＰＤＰ、液晶パネル、有機ＥＬパネルなど表面に数μｍ以上の凹凸パターンがある被検査物１０６の形状欠陥部検出に適している。本実施形態では、被検査物１０６として、図２に示すＰＤＰ２０１を用いた場合を例にして、背面ガラス板２１２に形成されたアドレス電極２１４の形状欠陥部を検査する検査方法について以下に詳しく説明する。尚、背面ガラス板２１２の厚さは１．８ｍｍである。
【００２３】
図２に示すＰＤＰは、一般的なＡＣ面放電型パネルである。対向配置された前面ガラス板２１１と背面ガラス板２１２との間に多数の放電セルが形成された構成をしている。
【００２４】
前面ガラス板２１１上には、走査電極２１９ａと維持電極２１９ｂとが互いに平行に複数対形成されてなる表示電極２１９と、表示電極２１９を覆うように形成されたガラスからなる誘電体層２１７と、誘電体層２１７を覆うように形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護層２１８とが形成されている。
【００２５】
背面ガラス板２１２上には、互いに平行に複数形成されてなるアドレス電極２１４と、アドレス電極２１４を覆うように形成された絶縁体層２１３とが配置されている。この絶縁体層２１３は、電極保護層として機能している。そして、絶縁体層２１３上にアドレス電極２１４と平行に隔壁２１５とが複数形成され、絶縁体層２１３の表面および隔壁２１５の側面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する蛍光体層２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂが形成されている。
【００２６】
そして、前面ガラス板２１１と背面ガラス板２１２とを、表示電極２１９とアドレス電極２１４とが立体交差するように対向させて密封し、その内部の空間に放電ガスが封入されている。
【００２７】
アドレス電極２１４を形成した背面ガラス板２１２を測定ステージ１０５上に搭載する。このとき、背面ガラス板２１２の全域は、測定ステージ１０５によって水平に保持された状態で固定される。但し、測定ステージ１０５を移動させたときに、背面ガラス板２１２の反りあるいは撓みがレンズ系１０３の焦点深度内に納まる場合は、背面ガラス板２１２の全域を固定する必要はなく、例えば背面ガラス板２１２の周辺部のみを固定すればよい。
【００２８】
図１において、検査をする際は、アドレス電極２１４を形成した背面ガラス板２１２を被検査物１０６として、測定ステージ１０５上に載置する。このとき、投光装置１０１、撮像装置１０２、レンズ系１０３およびハーフミラー１０９は、測定ステージ１０５に載置された被検査物１０６の上方に配置する。尚、撮像装置１０２およびレンズ系１０３は、測定ステージ１０５の水平面に対して垂直方向に配置する。
【００２９】
投光装置１０１は、ハーフミラー１０９を介して照射する光の光軸が、レンズ系１０３および撮像装置１０２の光軸と同軸となるように配置し、かつ背面ガラス板２１２の水平面に垂直方向に照射するように配置する。本実施形態では、投光装置１０１は最大出力６０Ｗのメタルハライド光源を使用し、投光装置１０１から背面ガラス板２１２までの距離を１２０ｍｍとした。尚、光源としては、撮像装置１０２の光感度に応じた照度が得られるものであれば、ハロゲン光源など他の光源を使用してもよい。
【００３０】
撮像装置１０２としては、例えば１５０インチ以上の大きな背面ガラス板２１２の全面を検査することが可能な、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）ラインセンサカメラが適している。ＣＣＤラインセンサカメラは、被検査物１０６の大きさおよび測定精度に合わせて選定すればよい。尚、本実施形態ではＣＣＤラインセンサカメラとして、画素数７４５０Ｐｉｘ（ピクセル）、画素サイズ４．７μｍ×４．７μｍ、分解能１０μｍのモノクロＣＣＤラインセンサカメラを用いた。
【００３１】
レンズ系１０３は、被検査物１０６からの反射光や散乱光を撮像装置１０２に結像させるものである。また、このレンズ系１０３としては、背面ガラス板２１２の全面が検査できるような焦点深度を有するものを用いる。本実施形態では、焦点深度±３００μｍ、倍率２．１３倍のレンズ系１０３を用い、レンズ系１０３と被検査物１０６との間の距離を２１６ｍｍとした。
【００３２】
尚、検査時間を短縮させるには、投光装置１０１、撮像装置１０２、レンズ系１０３およびハーフミラー１０９からなる光学測定系を複数配置して、同時に駆動させて検査すればよい。また、撮像装置１０２の焦点深度内に被検査物１０６が納まる場合は、測定ステージ１０５を移動させる代わりに、投光装置１０１、撮像装置１０２、レンズ系１０３、ハーフミラー１０９からなる光学測定系を移動させてもよい。尚、本実施形態では、リニアガイドとリニアモーターとからなる駆動装置１０４を用いたが、ＸＹ方向に移動するものであればこれに限らない。
【００３３】
投光装置１０１によって背面ガラス板２１２に照射された光（以下、検査光と言う）の一部は背面ガラス板２１２の表面で反射すると伴に、一部は背面ガラス板２１２を透過して測定ステージ１０５の表面で反射あるいは散乱される。アドレス電極２１４に照射された検査光の一部はアドレス電極２１４の表面で散乱する。これは、背面ガラス板２１２の内部気泡に照射された検査光の一部が内部気泡で散乱される、または、背面ガラス板２１２の裏面の異物部に照射された検査光の一部が異物で散乱されるからである。
【００３４】
例えば、投光装置１０１の光量を調節せずに通常条件で被検査物１０６を照射すると、撮像装置１０２から出力される画像は、例えば図３および図５に示すように、アドレス電極２１４の画像３０１（階調度５０）よりも、背面ガラス板２１２の画像３０２（階調度２３０）の方が画像輝度は高くなる。また、背面ガラス板２１２の内部気泡の画像３０３（階調度１３０）の画像輝度は、アドレス電極２１４の画像３０１（階調度５０）よりも高く、背面ガラス板２１２の画像３０２（階調度２３０）よりも低くなる。
【００３５】
この場合、内部気泡の画像３０３をアドレス電極２１４の形状欠陥部であると誤認識されてしまう。
【００３６】
そこで、上述したような誤認識を防止するために、投光装置１０１の光量を輝度の最大が階調度２５５になるように設定する。ここで、輝度の最大が階調度２５５になる照射条件を光量飽和条件と定義する。すると、例えば図５に示すように、背面ガラス板２１２の画像３０２が階調度２５５になり、アドレス電極２１４の画像３０１が階調度１００になり、内部気泡の画像３０３が階調度２５５になる。したがって、図４に示すように、内部気泡の画像３０３が撮像されない。これによって、内部気泡による誤認識を防止することができる。
【００３７】
本実施形態では、投光装置１０１に用いたメタルハライド光源（最大出力６０Ｗ）の出力を、アドレス電極２１４の輝度が階調度１００になるように最大出力の３０％に設定した。ここで、光量飽和条件は、背面ガラス板２１２やアドレス電極２１４の材質あるいは厚さに応じて設定を変更することは勿論である。あるいは、検査毎に背面ガラス板２１２部の輝度と、アドレス電極２１４の輝度との平均値を算出し、その変化に応じて光量飽和条件を設定してもよい。
【００３８】
処理装置１０７は、撮像装置１０２から出力された画像と、予め登録した原画像とのパターンを比較して差画像を生成し、閾値判定を行ってアドレス電極２１４の形状欠陥部を検出する処理を行う。
【００３９】
表示装置１０８は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）あるいはモニターなどの画像表示装置で構成されている。そして、処理装置１０７から出力された処理結果を表示すると伴に、被検査物１０６を検査する検査領域、処理装置１０７でパターン比較する際の閾値、投光装置の光量などの測定条件を入力するものである。次に、検査装置１００を用いてアドレス電極２１４の形状欠陥部を検出する検出方法について説明する。
【００４０】
まず、被検査物１０６であるアドレス電極２１４を有する背面ガラス板２１２を測定ステージ１０５に固定する。次に、図６に示すように、事前に処理装置１０７に登録した検査開始ＰＯＳ位置（１）に測定ステージ１０５を移動させる（ステップＳ１）。
【００４１】
次に、リニアモーターパルスあるいはエンコーダパルスに基づいて測定ステージ１０５を移動させ、ＣＣＤラインセンサカメラ（撮像装置１０２）で背面ガラス板２１２の画像を取り込む（ステップＳ２）。このとき、カメラクロックによる時間管理で画像を取り込んでもよい。
【００４２】
次に、ＣＣＤラインセンサカメラ（撮像装置１０２）で取り込んだ画像を原画像と比較する比較処理を行い（ステップＳ３）、取り込んだ画像と原画像との差画像を生成する（ステップＳ４）。
【００４３】
差画像の生成方法としては、図８に示すように、注目画素４０１に対してアドレス電極２１４のパターンピッチに合わせた、周囲８点（図中のＨ方向はＸμｍ、Ｖ方向はＹμｍを示す）内の１点以上の比較が比較画素４０２と比較し、その差の最大値または最小値、あるいは平均値を算出し、算出した階調差を基に差画像を生成する。差が無い場合は基準階調度１２８とする。また、差がある場合は、階調差の１／２に階調度１２８を加えたものを差画像の階調とする。尚、アドレス電極２１４のパターンの向きは、Ｈ方向、Ｖ方向のどちらでもよい。
【００４４】
次に、後述する閾値処理（ステップＳ５）を行った後に、生成した差画像の２値化処理を行い、アドレス電極２１４パターンの形状欠陥部を検出する（ステップＳ６）。ここで、２値化処理を行う際の閾値処理としては、白形状欠陥部を検出するための閾値処理と、黒形状欠陥部を検出するための閾値処理との２つがある。白形状欠陥部はアドレス電極２１４のパターン断線あるいはパターン欠けであり、黒形状欠陥部はアドレス電極２１４のパターンのショートあるいはアドレス電極２１４のパターン残りなどである。他のパターン形状欠陥部検出方法としては、アドレス電極２１４パターンの面積、高さ、あるいは幅などを閾値のパラメータとして２値化処理して検出する方法でもよい。
【００４５】
次に、ステップＳ１からＳ６まで工程をＮ回繰返し、背面ガラス板２１２の全域を検査する。
【００４６】
また、図７に示すように、Ｓ１からＳ２までの画像取込みと、Ｓ３からＳ６までの画像認識処理とを並列して処理し、パターンの形状欠陥部を検出してもよい。この検査方法によれば、画像取込み時に他のラインの画像処理を行うことができるため、検査時間の短縮が図れる点で好ましい。
【００４７】
以上のように本発明によれば、電極パターンで反射した反射光の輝度と、ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように投光装置の光量が設定されているので、電極パターンの形状欠陥部と、内部気泡またはガラス板の裏面に付着した異物とが的確に分別される。
【００４８】
したがって、電極パターンの形状欠陥部を少ない測定回数で精度よく検出することが可能となる。これによって、検査工程のスループットを短縮できる。また、焦点深度の調整機能のない安価なレンズ系を用いることができるため、検査装置のコストダウンが図れる。さらに、ガラス板の大型化による反りや撓み量の増大に対してもパターン形状の形状欠陥部を精度よく検出することが可能となる。
【００４９】
なお、上記の検査装置または検査方法を用いて画像表示用パネルを製造することもできる。この画像表示用パネルの製造方法によれば、上記と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明による検査装置および検査方法は、プラズマディスプレイパネル・液晶デバイスパネル・エレクトロルミネッセンスパネルなどの製造工程におけるパターン形状の検査に有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 検査装置
１０１ 投光装置
１０２ 撮像装置
１０３ レンズ系
１０４ 駆動装置
１０５ 測定ステージ
１０６ 被検査物
１０７ 処理装置
１０８ 表示装置
１０９ ハーフミラー
２０１ ＰＤＰ
２１１ 前面ガラス板
２１２ 背面ガラス板
２１３ 絶縁体層
２１４ アドレス電極
２１５ 隔壁
２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂ 蛍光体層
２１７ 誘電体層
２１８ 保護層
２１９ 表示電極
２１９ａ 走査電極
２１９ｂ 維持電極
３０１、３０２、３０３ 画像
４０１ 注目画素
４０２ 比較画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パターンを有するガラス板の表面に光を照射する投光装置と、前記電極パターンを撮像する撮像装置と、前記電極パターンを前記撮像装置に結像させるレンズ系と、前記撮像装置で撮像した前記電極パターンの画像と予め登録した前記電極パターンの原画像とを比較して前記電極パターンの形状欠陥部を検出する処理装置とを備え、前記電極パターンで反射した反射光の輝度と、前記ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように前記投光装置の光量が設定されていることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記レンズ系は、前記ガラス板の反りや撓みに対して許容範囲に入る焦点深度を有していることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
電極パターンを有するガラス板の表面に光を照射する投光装置で前記ガラス板に光を照射し、前記電極パターンを撮像する撮像装置で前記電極パターンを撮像し、前記電極パターンを撮像した画像と、予め前記電極パターンを撮像して登録した前記電極パターンの原画像とを比較して、前記電極パターンの形状欠陥部を検出する検査方法であって、
前記電極パターンで反射した輝度と、前記ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように光量が設定された前記投光装置で前記ガラス板に光を照射し、前記撮像装置で前記電極パターンを撮像することを特徴とする検出方法。
【請求項４】
請求項１に記載の検査装置または請求項３に記載の検出方法を用いて、画像表示パネルを製造することを特徴とする画像表示パネルの製造方法。
【請求項１】
電極パターンを有するガラス板の表面に光を照射する投光装置と、前記電極パターンを撮像する撮像装置と、前記電極パターンを前記撮像装置に結像させるレンズ系と、前記撮像装置で撮像した前記電極パターンの画像と予め登録した前記電極パターンの原画像とを比較して前記電極パターンの形状欠陥部を検出する処理装置とを備え、前記電極パターンで反射した反射光の輝度と、前記ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように前記投光装置の光量が設定されていることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記レンズ系は、前記ガラス板の反りや撓みに対して許容範囲に入る焦点深度を有していることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
電極パターンを有するガラス板の表面に光を照射する投光装置で前記ガラス板に光を照射し、前記電極パターンを撮像する撮像装置で前記電極パターンを撮像し、前記電極パターンを撮像した画像と、予め前記電極パターンを撮像して登録した前記電極パターンの原画像とを比較して、前記電極パターンの形状欠陥部を検出する検査方法であって、
前記電極パターンで反射した輝度と、前記ガラス板で反射した反射光の輝度との差が所定以上になるように光量が設定された前記投光装置で前記ガラス板に光を照射し、前記撮像装置で前記電極パターンを撮像することを特徴とする検出方法。
【請求項４】
請求項１に記載の検査装置または請求項３に記載の検出方法を用いて、画像表示パネルを製造することを特徴とする画像表示パネルの製造方法。
【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２０１１−２５７２５７（Ｐ２０１１−２５７２５７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３１６９９（Ｐ２０１０−１３１６９９）
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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