JPS59214705A - 液晶表示素子用パタ−ン検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は液晶表示素子のパターンを検出する方法および
その装置に関するものである。

〔発明の背景〕

液晶表示素子のパターンの検出は、従来一般に血清の明
視野照明顕微鏡の拡大像をＴＶカメラで撮像し、ＴＶカ
メラ信号処理にょフて行っている。

しかし、液晶表示素子のパターンはコントラストが低い
のて安定した検出が容易でないという技術的間貌が有る
っ 第１図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は液晶表示素子
ガラス上板１と下板２とを示し、（５）は正面図、但）
は側面図０は側面図の部分的拡大図である。上板１．下
板２にはパターン４と位置合せパターン３とが予め形成
されている。各々の位置合せパターンを観察して、両者
の位置ずれを修正する位置合せ作業を行い、上板１端部
な接着剤で固定する方式が一般に採られている。

又、この作業の前には、パターン４の形成状態の検査を
行い、欠け５、割れ６等の欠陥を検査し、不良品があれ
ば位置合せ作業の前に摘出排除しである。

しかし、これらの作業でパターン４、位置合セハターン
３の観察は非常に困難である。その理由は、パターン３
．４は透明導電性薄膜で形成されているためである。液
晶表示素子の点灯パターンは高コントラストで見易くシ
、非点灯パターンは見難くすることで、商品価値が存在
する為、パターン６．４を形成する薄膜は０．０５μｍ
以下の厚さで、かつ透明にする必要がある。

以上のように構成されたパターン３．４の光学的性質は
「水中のガラス」と近似的に等価であり、透過度が均一
で、僅かな位相のみの変化を有する位相差試料であると
言うことができる。

第２図は、パターン５．４が低コントラストであること
の説明図であり、同図Ａは光路図、同図Ｂは検出像を示
す。

パターン３．４を位相差試料ｆ（ｘ、ｙ’）として表わ
すと次式のようになる。

ｆ（ｘ・ｙ）＝ｅＸｐＣｉφ（ｘ　、　ｙ　）　〕−＝
−（１）位相差φラジアンが２πよりも十分少さい場合
には、上式は次式に近似される。

ｆ（ｘ、）−）ｇ　１＋ｉφ（ｘ　、　ｙ　）　＋　＝
＝　　　　　（２）点光源Ｓとし／ズ７にょ９照明され
た試料１のフーリエ変換面における試料１のスペクトル
分布は（２）式？フーリエ変換すると得られる。

Ｆ（ｕ、ｖ）−δ（ｏ）＋　ｉ　Ｔ　（φ（ｘ、）・）
〕・叩曲・・・（６）ここで””ｌ”ｆ　　’　　ｕ＝
２”ｆ　’ｆ；レンズ７の焦点距離 λ；光諒Ｓの平均波長 δ；デルタ関数 Ｔ；フーリエ変換 を意味する記号である。

第２図で対物レンズ８によりくもりガラス９上に拡大さ
れた試料１の拡大像は、（３）式を再度フーリエ変換し
て得る。

ｆ　（ｘ’、ｙ’）＝Ｔ（Ｆ（ｕ、ｖ）：）＝１＋ｉφ
（ｘ　＋　ｙ　）　　・・・・・・・・・・・・　　（
４）人間の眼、ＴＶカメラで得られる情報は像（（４）
式）の輝度であるので、′次式となる。

Ｉ　（ｘ’、ｙ’）−ｆ　（ｘ’、ｙ’）　・ｆ（ｘ’
、ｙ’）”＝　［１＋ｉφ（ｘ　＋　ｙ　）　’］・〔
１−ｉφ（Ｘ　、　ｙ）　’）ン１＋φｚ　（ｘ＋ｙ）
　　　・・・・・・・・・・・・（５）（ここで記号◆
は共役を示す。） 結局、位相差情報φによるコントラス）Ｃ６は次式とな
る。

ｃｏ＝φ２／１＝φ２　　　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（６）式（６）は、例えば
φ＝　１ｏ−ｔと時φ２＝　１０”２となり、極めて低
いコントラストとなり、ＴＶカメラの信号での検出は実
用上非常に困難である。

〔発明の目的〕

本発明は上述の事情に鑑みて為され、液晶表示素子のパ
ターンを高コントラストで検出する方法および検出装置
を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため、本発明の第１の方法は、点
光源で照明された液晶表示素子用パターンのフーリエ変
換面に、一様な厚さであって中心部に凸状及び凹状のい
ずれかに厚さの異なる個所７設けた透明マスクを配置す
ることを特徴とする。

また、本発明の第２の方法は、点光源で照明された液晶
表示素子用パターンのフーリエ変換面に最も近い観察用
対物レンズの中心部に透明薄膜を設けることを特徴とす
る。

また、本発明の第６の方法は点光源で照明された液晶表
示素子用パターンのフーリエ変換面に最も近い観察用対
物レンズの中心部に、完全透明でない薄膜（不透明を含
む）を設けることを特徴とする。

また、本発明の第４の方法はリング状光源で照明された
液晶表示素子用パターンのフーリエ変換面に、一様な厚
さであってリング状の部分に凹又は凸状に厚さの異なる
個所を設けた透明マスクを配置することを特徴とする。

また、本発明の第５の方法はリング状光源で照明された
液晶表示素子用パターンのフーリエ変換面に最も近い対
物レンズの表面上にリング状の透明薄膜を設けたことを
特徴とする。

そして、本発明の第６の方法はリング状の光源で照明さ
れた液晶表示素子用パターンのフーリエ変換面に最も近
い対費、レンズの表面にリング状の完全透明でない薄膜
（不透明を含む）を設けることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に本発明の１実施例を第３図について説明する。本図
は本発明方法を実施するために構成した本発明装置を示
し、従来の方法における第２図に対応する図である。第
２図と異るところはフーリエ変換面りの近くにマスク１
０を挿入した点である。同図Ａは光路図、同図Ｂは検出
像を示す。

上記のマスク１０は、中心部だけが光源Ｓの波長の１／
４に相当する分だけ光路長換算で周囲に対して厚さが増
しており（即ち、位相差π／２だけ異なる）、同時に透
過度がｔとしてあり、周囲は透明となっている。ここで
マスク１０の中心部は上記（３）式のδ（０）の分布領
域（即ち試料１のスペクトルのＤＣ成分（零次成分）の
分布領域）と一致させることが肝要である。マスク１０
を数式で表わすと次式となる。

（ここで透過度ｔは０≦ｔ≦１である。）マス−り１０
通過後のスペクトル分布は次式となるｄＧ（ｕ、ｖ）＝
Ｆ（ｕ、ｖ）−Ｈ（ｕ、ｖ）＝ｉｔδ（０）　＋　ｉＴ
　［：φ（ｘ　、　ｙ　）　）−＝・−・・（８）像ｆ
　（ｘ’Ｌｙ′）は次式となる。

ｆ　（ｘ’＋ｙ’）＝Ｔ［ＧＣｕ　＊　ｖ　）　］＝ｉ
（ｔ＋φ＜　ｘ　＊　ｙ　）　〕　　・・・・・・・・
・・・・・・・（９）像の輝度は次式となる。

Ｉ　（ｘ’、ｙ’）＝ｆ　（ｘ’、ｙ’　）　−ｆ　（
Ｘ’、ｙ’）”＝＝　ｉ　２＋φ２＋２φｔ　　　　　
　　（１０）マスク中心部の透過度ｔ＝１の場合（即ち
完全透明）、（１０）式は、 １（Ｘ’、）”）’　１＋２φ となり、位相差成分φは輝度情報２φとなり、（５）式
に比べて検出が容易になる。上記の実施例（第５図Ａ）
のマスク１０は中央部を凸状に厚くしたが、膝部を門状
に薄くしても同様の効果が得られる。

上述の実施例に示したように、本発明の第１の方法は点
光源で照明された液晶表示素子用パターンのフーリエ変
換面に、一様な厚さであって中心部に凸状及び凹状のい
ずれかに厚さの異なる個所を設けた透明マスクを配置す
ることにより、パターンを高コントラストで検出するこ
とができる。また本発明の第１の装置は被検物である液
晶表示素子を照明するための点光源と、上記の液晶表示
素子のフーリエ変換面に配設した透明なマスクとを備え
、上記のマスクは一様な厚さであって、しかも中心部に
凸状及び凹状の何れかに厚さの異なる個所を設けたもの
であることにより、上記の発明方法を容易に実施するこ
とができる。

一般に、透過度ｔの場合には、試料のＤＣ成分（背景）
の輝度ｔ２に比べ、位相成分の最高コントラスＩＭＡＸ
と最低フントラストｒＭｉｎの差△Ｉの比？コントラス
トＣと定義して、−４！　　　　　　・・・・・・・・
・・・・　（１２）（１２）式から透過度ｔが小さいと
高コントラストが得られる。（例えば、ｔ−１０”３＋
φ二１０−２ラジアンの場合Ｃ＝４ｏとなる。）これを
利用して第３図Ａに示したマスク１０の中央付近の透過
度を他の部分の透過度よりも小さくすることも有効であ
る。

以上が本発明方法によるパターン検出の原理であり、例
えば生物用に用いられる位相顕微鏡の基本原理に共通す
るものである。

以上では、簡単の為、マスクの中心部の厚さ変化を光路
長で１／４彼長としているが、必ずしもこの値を選ばな
くても、同様な結果を得ることが出来る。

第４図は厚さεの薄膜パターンが平面波で照明された場
合に生ずる位相差φ乞示す。

２π φ””７（ｎｌ）！・・・・・・・・・・・・（１ろ）
（ここで、ｎ：パターンの屈折率） 通常、照明光の波長λは約０．５μｍ、１１＝ｊ２〜１
．５　ｔ　＝　０．０５μｍ程度であるので、となり、
（２）式が十分に成立する。

また、以上では点光源Ｓによる透過照明のみを考えてい
るが、４５°半透過鏡を用いた一般的な落射照明でも全
く同じ効果を得る。

また光源Ｓは単色光が理想的であるが、必ずしもその必
要はなく通常のタングステンランプハロゲンランプ等を
用いてもよい。この場合にはランプの平均波長λを計算
式に用いれば近似的に（１３）式が成立する。

第５図は本発明の第２の方法を実施するために構成した
第２の装置の説明図で、同図Ａは対物レンズの正面図を
示し同図Ｂは光路図である。

マスク１００代わりに、フーリエ変換面に近い対物レン
ズ表面上に透明な薄膜１１を中心部のみん貼り第３図の
実施例と近似的に同等な効果を得ている。前記の薄膜１
１の透過度をｔにする（ｔｚｌ）と、第５の装置が構成
され、これによって第３の方法が容易に実施され、前記
と同様の効果がある。

第６図に示す実施例では、スポーク状の細い線（針金等
）１２に周囲から固定された薄膜１３をフーリエ変換面
に配置し、第３図の実施例と同等な効果を得ている。

以上では、点光源Ｓによる照明の場合を考えたが、一般
に輝度が高い点光源は得ることは難かしい、そこで本発
明の第４の方法は、第７図Ｋ　示”ｒ　ヨ５に、一般光
源、９／、コンデンサレンズ１４、及びリング状スリッ
ト１５を用いたリング状照明を用いる。この照明により
試料１のＤＣ成分をフーリエ変換面にリング状に形成し
て、リング状に厚さ変化部分を有するマスク１６を配置
しても第３図におけると同等な効果を得る。第７図Ｂは
リング状スリット１５、第７図Ｃはマスク１６を示す。

第８図は第５の発明方法を実施するために構成した第５
の発明装皺の説明図である。この第５の方法は第７図に
ついて説明した方法の近似法であり、第７図に示した第
４の装置において、マスク１６０代りに対物レンズ８の
表面にリング状薄膜１７を貼って前記と同様の効果を得
たものである。同図人は正面図同図Ｂは側面図である。

第９図は第６の方法を実施するために構成した第６の装
置の１例である。スポーク１２により固定された薄膜１
８をフーリエ変換面に配置して、第７図の実施例と同等
な効果を得たものである。

第８図、第９図の実施例において、薄膜１７’、１８は
透明に構成しても、不透明に構成してもそれぞれ高コン
トラストの検出乞行い得る。

第１０図Ａは従来方法による液晶表示素子パターンのＴ
Ｖカメラ拡大像の１例、同図Ｂは走査線にの信号波形を
示す。また第１１図Ａは本発明方法による液晶表示素子
パターンのＴＶカメラ拡大像の１例、同図Ｂは走査線に
の信号波形を示す。

第１０図のごと〈従来の明視野照明で得られる検出信号
は低コントラストであり、照明むら、電気的ノイズに弱
く、二値化処理が出来ない。

又、モニタ上の目視観察も非常に見難く、前記作業の負
担になっていた。

他方、本発明により得られた検出信号は第１１図の如く
高コントラストであり、容易に二値化処理が出来る。本
発明により、液晶表示素子パターンの検査、上下板ガラ
ス位置合せ作業が容易、迅速に出来る。

第１０図、第１１図はそれぞれ拡大率が大きい場合の例
であり、パターンのエツジのみが高コントラストになり
、パターンの平担部はＤ’Ｃ成分となり消されている。

しかし、拡大率が小さい場合にはパターンの右左エツジ
の高輝度信号が一致し、第６図Ｂに示す如くパターン全
体が高いフントラストとなる。

〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明の方法によれば、液晶表示
素子のパターンを高コントラストで検出することができ
る。また本発明の装置は上記の発明方法を容易に実施し
てその効果を発揮させることがで、きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は液晶表示素子を示し、同図Ａは正面図同図Ｂは
側面図、同図Ｃは側面の部分的拡大図である。第２図は
従来方法による液晶表示素子パターンの検出状態を示し
、同図Ａは光路図、同図Ｂは検出像である。第３図Ａは
本発明の一実施例を示し、同図Ａはパターン検出状態の
光路図、同図Ｂは検出像である。第４図は位相差の説明
図、第５図は上記と異る実施例を示し、同図Ａは対物レ
ンズの平面図、同図Ｂは光路の説明図である。第６図Ａ
、Ｂは更に異なる実施例の説明図、第７図Ａ、Ｂ、Ｃは
更に異なる実施例の説明図、第８図Ａ、Ｂは更に異なる
実施例の説明図、第９図は更に異なる実施例の説明図で
ある。第１０図Ａは従来方法によるパターン検出像の平
面図、同図Ｂは上記検出像の走査線の信号波形の図表で
ある。第１１図Ａは本発明方法によるパターン検出像、
同図Ｂは上記検出像の信号波形の図表である。 １・・・液晶表示素子ガラス上板、 ２・・・　　　　　　　　　下板、 ５・・・位置合せ用パターン、 ４・・・表示用パターン、 ５・・・欠け、　　　　　６・・・割れ、７・・・レン
ズ、　　　　　８・・・対物レンズ、９・・・くもりガ
ラス、１０・・・マスク、１１・・・薄膜、　　　　　
１２…スポーク、１６・・・薄膜、１４・・・コンデン
サレンズ、１５・・・リング状スリット、 １６・・・マスク、　　　　１７・・・薄膜（リング状
）、第１図 （Ａ） 第２ｎ （Ａ） 第　７図 Ａ 第８図 第７２ ／３ 第７０図Ｂ Ｚ（＝位置） （時刻） −〉ズ。 手続補正書（０発） 発明の名称 液晶表示素子用パターン検出方法部計り−ｖｑ傑５ｉ補
正をする者 １１＋’ｌり山イ　特許出願人 と・　　　　Ｉろ・　　　　　　′３１０１１本　式　
≦二　ＩＩ：　　　　［−］　　　　立　　　装　　　
イ′１ミ　　　ｔすｉ補正の対象　明細書の発明の詳細
な説明の欄と訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　点光源で照明された液晶表示素子用ノくターンの
   フーリエ変換面に、一様な厚さであって中心部に凸状及
   び凹状のいずれかに厚さの異なる個所を設けた透明マス
   クを配置するこ、とを特徴とする液晶表示素子用ノくタ
   ーンの検出方法。 ２、　前記の透明マスクは、中心部がその他の部分と透
   明度を異にするものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の液晶表示累子用パターンの検出方法
   。 ３　前記の透明マスクは、周囲からスポークで′支えら
   れた透明被膜を中心部に有するものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の液晶表示素子用ノく
   ターン検出方法。 ４、　前記のマスクは周囲からスポークで支えられにも
   のであり、かつ、完全透明でない薄膜を中心部に有する
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の液晶表示素子用パターンの検出方法。 ５、　前記のマスクは、中心部の透過度を零と−レだ一
   様な厚さの透明マスクであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の液晶表示素子用パターンの検出方
   法。 ６、　点光源で照明された液晶表示素子用パターンのフ
   ーリエ変換面に最も近い観察用対物レンズの中心部に透
   明薄膜を設けることを特徴とする液晶表示素子用パター
   ンの検出方法。 ２　点光源で照明された液晶表示累子用パターンのフー
   リエ変換面に最も近い観察用対物レンズの中心部に、完
   全透明でない薄膜（不透明を含む）を設けることを特徴
   とする液晶表示素子用パターンの検出方法。 ８、リング状光源で照明された液晶表示素子用パターン
   のフーリエ変換面に、一様な厚さであってリング状の部
   分に、凹及び凸状の何れかに厚さの異なる個所を設けた
   透明マスクを配置することを特徴とする液晶表示素子用
   パターンの検出方法。 ９　上記のマスクは、上ｎリング状部分の透過度が他の
   部分の透過度と異なるものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項に記載の液晶表示素子用パターンの検
   出方法。 １０□　前記のマスクは周囲からスポークで支えられ７
   Ｃリング状の透明薄膜を有するものである口とを特徴と
   する特許請求の範囲第８項に記載の液晶表示素子用パタ
   ーンの検出方法。 １１、　　前記のマスクは周囲からスポークで支えられ
   た完全透明でないリング状薄膜を有するものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の液晶表示素
   子用パターンの検出方法。 １２、前り己のマスクは、前記リング状の部分を不透明
   にしたものであることを特徴とする特許請求の範囲第８
   項に記載の液晶表示素子用パターンの検出方法。 １６、リング状光源で照明された液晶表示素子用。 パターンのフーリエ変換面に最も近い対物レンズの表面
   上にリング状の透明薄膜を設けたことを特徴とする液晶
   表示素子用パターン検出方法。 １４リング状の光源で照明された液晶表示素子用パター
   ンのフーリエ変換面に最も近い対物レンズの表面にリン
   グ状の完全透明でない薄膜（不透明を含む）を設けるこ
   とを特徴とする液晶表示素子用パターン検出方法。 １５　　被検物である液晶表示素子を照明するための点
   光源と、上記の液晶表示素子のフーリエ変換面に配設し
   た透明なマスクとを備え、上記のマスクは一様な厚さで
   あって、しかも中心部に凸状及び凹状の何れかに厚さの
   異なる個１’）ｒを設けたものであることを特徴とする
   液晶表示素子用パターン検出装置。 １６　　前記の透明マスクは、中心部がその他の部分と
   透明度を異にするものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１５項に記載の液晶表示素子用パターンの検出
   装置。 １Ｚ　　前記の透明マスクは、周囲からスポークで支え
   られた透明被膜を中心部に有するものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１５項に記載の液晶表示素子用
   パターン検出装置。 １８、前記のマスクは周囲からスポークで支えられたも
   のであり、かつ、完全透明でな（・薄膜を中心部に有す
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第１５項
   に記載の液晶表示素子用パターンの検出装置。 １９　　前記のマスクは、中心部の透過度を零とした一
   様な厚さの透明マスクであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１５項に記載の液晶表示素子用パターンの検出
   装置。 ２０、被検体である液晶表示素子を照明するための点光
   源を有し、かつ、上記の液晶表示素子のフーリエ変換面
   に最も近く位置する観察用対物レンズの中心部に透明薄
   膜を設けたことを特徴とする液晶表示素子用パターンの
   検出装置。 ２１、被検体である液晶表示素子を照明するための点光
   源を有し、かつ、上記の液晶表示素子のフーリエ変換面
   に最も近く位置する観察用対物レンズの中心部に完全透
   明でない薄膜（不透明を含む）を設けたことを特徴とす
   る液晶表示素子用パターンの検出装置。 ２２　　被検物である液晶表示素子を照明する定めのリ
   ング状光源を設け、かつ、上記の液晶表示素子の７一リ
   エ変換面に透明マスクを設は上記の透明マスクは一様な
   厚さであって中心部にリング状の凸状、及びリング状の
   凹状の・何れかに厚さの異なる個所を設けたものである
   口とを特徴とする液晶表示素子用パターンの検出装置。 ２３、上記のマスクは、リング状部分の透明度が他の部
   分の透過度の異なるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第２２項に記載の液晶表示素子用パターン検出
   装置。 ２４　　前記のマスクは周囲からスポークで支えられた
   リング状の透明薄膜を有するものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２２項て記、。 載の液晶表示素子用パターンの検出装置。 ２５　　前記のマスクは周囲からスポークで支えられた
   完全透明でないリング状薄膜を有するものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第２２項に記載の液晶表示素
   子用パターンの検出装置。 ２６、前記のマスクは、前記リング状の部分を不透明に
   したものであることを特徴とする特許請求の範囲第２２
   項に記載の液晶表示素子用パターンの検出装置。 ２７、　　被検体である液晶表示素子を照明するリング
   状の光源を設け、かつ、上記の液晶表示素子のフーリエ
   変換面に最も近い対物レンズにリング状の透明な薄膜を
   設けたことを特徴とする液晶表示素子用パターン検出装
   置。 ２８、被検体である液晶表示素子を照明するリング状の
   光源を設け、かつ、上記の液晶表示素子のフーリエ変換
   面に最も近い対物レンズにリング状の不透明薄膜を設け
   たことを特徴とする液晶表示素子用パターン検出装置。