JP2008058091A - アパーチャ可変検査光学系及びカラーフィルタの評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】多角形の透過部分を有する可変アパーチャユニット13と、サンプルSの位置に前記可変アパーチャユニット13を透過した光の投光スポットを形成する集光光学系12a,12bとを備え、前記可変アパーチャユニット13は、前記多角形の形状・大きさを変化させることができる。
【選択図】図1
Description
このカラーフィルタの光学特性の評価を行うには、測定用光源の投光スポットをRの一画素の中心に合わせて、当該中心部の透過スペクトル、色度、ホワイトバランスなどを測定する。次に、Gの画素、Bの画素にも同じ測定を行う。
従来、投光スポットUは、図14に示すように、一画素の寸法より小さいものであった。
しかし、最近、カラーフィルタの画素の大型化及び生産方法の変更に伴って、一画素内のカラーフィルタの膜厚は、断面図である図15に示されるように均一でなく、したがってカラーフィルタの色度・透過率も均一に分布していないことが指摘され、一画素全体の色度・透過率の評価が必要となってきた。
実際、カラーフィルタの画素サイズは、製品用途に応じて形状が変化するため、投光スポットを形成するアパーチャの形状を都度変更する必要がある。
そこで投光スポットUのサイズを変更するには光学系に挿入されるアパーチャユニットを組み替える必要があり、その都度光学系の再調整が必要であった。
また、本発明は、カラーフィルタの一画素全体の光学特性を検査することのできるカラーフィルタの評価方法を提供することを目的とする。
多角形の透過部分を有する可変アパーチャユニットと、サンプルの位置に前記可変アパーチャユニットを透過した光の投光スポットを形成する集光光学系とを備え、前記可変アパーチャユニットは、前記多角形の形状・大きさを変化させることができるものである。
本発明のカラーフィルタの評価方法は、測定光源の光をサンプルとなるカラーフィルタの画素に投光し、当該サンプルからの光を受光して光学測定するカラーフィルタの評価方法であって、一画素に縁が形成されたリファレンスとなる透明板を用意し、多角形の透過部分を有する可変アパーチャユニットによって、前記多角形の形状・大きさを調節して、測定光源の投光スポットの輪郭を、前記画素の全体を含むように設定し、この測定光源の点灯状態で、リファレンス光の強度Rを測定し、一画素に縁が形成されたサンプルとなるカラーフィルタを用意し、多角形の透過部分を有する可変アパーチャユニットによって、前記多角形の形状・大きさを調節して、測定光源の投光スポットの輪郭を、前記画素の全体を含むように設定し、この測定光源の点灯状態でサンプルの測定強度Sを測定し、比S/Rを算出することにより、サンプルの透過率を求める方法である。
カラーフィルタ一画素全体の色度・透過率を一度に測定する際、リファレンスとなる透明板は、カラーフィルタをコーティングする前のBMパターンのみ形成された透明板を用いてもよい。リファレンスの一画素を透過する面積と、カラーフィルタの一画素を透過する面積が異なると、正確な測定データが得られないので、リファレンスには、カラーフィルタをコーティングする前の同じBMパターンのみの透明板を使用して評価する。
図1は、アパーチャ可変検査光学系の全体構成を示す概略図である。
本発明のアパーチャ可変検査光学系は、サンプルSに投光スポットを当てるための投光光学ユニットと、サンプルSを透過した光を受光して測定する受光光学ユニットとを備えている。
透過測定光源11、可変アパーチャユニット13、レンズ系12a,12bを結ぶ光軸の方向をzとし、それに直角な方向をx,yとする。投光光学ユニットと受光光学ユニットとの間にはXYステージが設置してあり、ここにホルダーが設置してあり、このホルダーにサンプルSを載置する。サンプルSは、XYステージによってx,y方向に自由に動かすことができる。
アパーチャ開閉機構は、x方向にヘッドが動くパルス制御の電動アクチュエータ (Electric actuator) 1と、モーターベース (Motor base) 2と、直方体状の本体 (body)3とを有している。
さらに、本体3の上面には、アパーチャを形成するための2枚の矩形状のスライドプレート(Slide plate) 5a,5bが、±x方向にスライド可能に配置されている。スライドプレート5aは、ガイド4aに対してネジで固定され、スライドプレート5bは、ガイド4bに対してネジで固定されている。
また、本体3の下部には、z方向に沿った支軸を形成するピン6aが設けられ、このピン6aに、中心部に前記ピン6aを通すための孔の空いたレバー(Lever)6が回転自在に装着されている。このレバー6の一端は前記ガイド4aの下端(−x方向の端)に当接し、このレバー6の他端は前記ガイド4bの下端に当接している。
スライドプレート5aの上辺と、スライドプレート5bの下辺には、y方向に沿った直線上のナイフエッジがそれぞれ形成されていて、各エッジが対向している。
この可変アパーチャユニット13の動作を説明する。
アパーチャを開くには、電動アクチュエータ1をパルス駆動して、ヘッドを−x方向に移動させる。これにより、スライドプレート5aが下に移動する。
これらのスライドプレート5aの−x方向への移動と、スライドプレート5bの+x方向への移動とにより、アパーチャが上下に均等に開く。
今まで、スライドプレート5a,5bを上下(±x)方向に移動させるアパーチャ開閉機構の構造を説明した。しかし、サンプルSの位置に四角形のアパーチャを透過した光の投光スポットを当てるためには、左右(±y)方向に開閉するアパーチャ開閉機構も設置する必要がある。
図3は、上下(x)方向にアパーチャを開閉するアパーチャ開閉機構M1と、90°交差して配置され、左右(y)方向にアパーチャを開閉する他のアパーチャ開閉機構M2とを配置した構成を示す図である。アパーチャ開閉機構M2は破線で示している。
すなわち、四角形のx方向に沿った辺の長さをa、y方向に沿った辺の長さをbとすると、アパーチャ開閉機構M1の電動アクチュエータを駆動することにより、長さaを任意に設定でき、アパーチャ開閉機構M2の電動アクチュエータを駆動することにより、長さbを任意に設定できる。したがって、四角形の長辺と短辺の比率も任意に設定でき、四角形の形状・大きさを変化させることができる。
ここでは、サンプルSとして、液晶表示装置に装着されたカラーフィルタを例にとり、カラーフィルタの評価方法を実施する。
まず、図8に示すように 、一画素の縁を形成するBM(ブッラクマトリックス)を格子状に印刷した透明ガラス板を用意する。これをリファレンスとして用いる。
まずアパーチャ可変検査光学系を、リファレンスホルダの位置に移動する(ステップS1)。エリアマーカ19から検査光を照射して(ステップS2)、CCDカメラ17及び分光器18のレンズをオートフォーカスさせ、XYステージを操作して、リファレンスとなる画素をエリアマーカ19の中心位置に移動させ(ステップS3)、エリアマーカ19の検査光を消灯する(ステップS4)。これにより、リファレンスを受光光学ユニットのCCDカメラ17及び分光器18の光軸に置くことができる。
次に、可変アパーチャユニット13を調節して、投光スポットの輪郭が、図8の白い破線に示すように、一画素の縁、すなわちBM(ブッラクマトリックス)にかかるように投光スポットの形状(寸法a,b)を設定する。これにより、投光スポットは、一画素の全域を照射するようになる。
次に、図9に示すように 、一画素の縁を形成する格子状のBM(ブッラクマトリックス)を印刷した透明ガラス板の各画素にカラーフィルタをコーティングしたサンプルSを用意し、これをサンプルホルダに設置する。
エリアマーカ19を照射して(ステップS11)、CCDカメラ17及び分光器18のレンズをオートフォーカスさせ、XYステージを操作して、サンプルSとなる画素をエリアマーカ19の中心位置に移動させ(ステップS12)、エリアマーカ19を消灯する(ステップS13)。これにより、サンプルSを受光光学ユニットのCCDカメラ17及び分光器18の光軸に置くことができる。
一方、すべての光源を消灯して、周囲を暗い状態にして、アパーチャを閉じて、CCDカメラ17で測定した測定強度をDとする。
透過率=(S−D)/(R−D)
で求められる。
Dが小さくて無視できる場合、
T=S/R
となる。これで一つのサンプルSの測定ができたことになる。
このようにして、複数のサンプル光を測定する。なお、リファレンスの強度Rは一度測定しておけば、短時間に変動するものでないので、リファレンスの強度を測定する頻度は低くても良い。例えば、午前中一回、午後一回くらいの頻度でリファレンス光を測定しておけばよい。
サンプルSに測定光を照射する反射測定光源21の光は、反射測定光源21とサンプルSとの間に挿入された可変アパーチャユニット13を通り、ハーフミラー22を通り、レンズ系12によってサンプルSに集光される。また、ハーフミラー22とサンプルSとの間にハーフミラー23が挿入され、ハーフミラー23に光を照射する反射観察光源24が設けられている。
まず、一画素の縁を形成するブッラクマトリックスを格子状に印刷した透明ガラス板に、反射率の高い材料、例えばアルミニウム等をコーティングする。これをリファレンスとして用いる。
次に、サンプルSを受光光学ユニットのCCDカメラ17及び分光器18の光軸下に置き、反射観察光源24を点灯して画像領域全体を反射板25で反射され戻ってきた光(透過観察光)で照らし、CCDカメラ17で、R、G、Bの色を認識して、測定したいR、G、Bのいずれかの画素、例えばRの画素の中心に画像処理にて位置合わせする。
サンプルSの反射率は、
反射率=(S′−D)/(R′−D)
で求められる。
また、図13のように、四角形でない異形のフィルタを測定したい場合、四角形の位置、形状を変えながら複数回測定して、それらの組み合わせで評価することも可能である。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
2 モーターベース
3 本体
4a,4b ガイド(Guide)
5a,5b スライドプレート(Slide plate)
6a ピン
6 レバー(Lever)
7 バネ(Spring)
8 ストッパボルト
9 エンコーダ(Encoder)
11 透過測定光源
12a,12b レンズ系
13 可変アパーチャユニット
14 ハーフミラー
15 透過観察光源
17 CCDカメラ
18 分光器
19 エリアマーカ
20 ハーフミラー
25 反射板
Claims (10)
- 測定光源の光をサンプルに投光し、サンプルからの光を受光して光学測定する検査光学系であって、
多角形の透過部分を有する可変アパーチャユニットと、サンプルの位置に前記可変アパーチャユニットを透過した光の投光スポットを形成する集光光学系とを備え、
前記可変アパーチャユニットは、前記多角形の形状・大きさを変化させることができるアパーチャ可変検査光学系。 - 前記可変アパーチャユニットは、互いに対向するエッジを有する一組のスライドプレートを備える第一のアパーチャ開閉機構と、他の互いに対向するエッジを有する一組のスライドプレートを備える第二のアパーチャ開閉機構とを有し、第一のアパーチャ開閉機構と第二のアパーチャ開閉機構とを所定角度で交差させて配置している請求項1記載のアパーチャ可変検査光学系。
- 前記所定角度は90°である請求項2記載のアパーチャ可変検査光学系。
- 前記第一のアパーチャ開閉機構において、第一、第二のスライドプレートによって、前記一組のスライドプレートが構成され、
前記エッジは、直線上のエッジである請求項2記載のアパーチャ可変検査光学系。 - 前記第一、第二のスライドプレートは、ともに前記エッジと直角な方向にスライド可能である請求項4記載のアパーチャ可変検査光学系。
- 前記第一のスライドプレートの先端と、前記第二のスライドプレートの先端に当接する回転可能な1本のレバーが設けられ、前記第一のスライドプレートの基端は、アクチュエータによりスライド駆動される請求項2記載のアパーチャ可変検査光学系。
- 前記第二のスライドプレートの基端は、バネにより付勢されている請求項6記載のアパーチャ可変検査光学系。
- 測定光源の光をサンプルとなるカラーフィルタの画素に投光し、当該サンプルからの光を受光して光学測定するカラーフィルタの評価方法であって、
a.一画素に縁が形成されたリファレンスとなる透明板を用意し、
b.多角形の透過部分を有する可変アパーチャユニットによって、前記多角形の形状・大きさを調節して、測定光源の投光スポットの輪郭を、前記画素の全体を含むように設定し、
c.この測定光源の点灯状態で、リファレンス光の強度Rを測定し、
d.一画素に縁が形成されたサンプルとなるカラーフィルタを用意し、
e.多角形の透過部分を有する可変アパーチャユニットによって、前記多角形の形状・大きさを調節して、測定光源の投光スポットの輪郭を、前記画素の全体を含むように設定し、
f.この測定光源の点灯状態でサンプルの測定強度Sを測定し、
g.比S/Rを算出することにより、サンプルの透過率を求めるカラーフィルタの評価方法。 - リファレンスとなる透明板は、カラーフィルタをコーティングする前のBMパターンのみ形成された透明板である、請求項8記載のカラーフィルタの評価方法。
- 前記b.又はe.の手順において、測定光源の投光スポットの輪郭が、前記画素の縁にかかるように設定する、請求項8記載のカラーフィルタの評価方法。
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