JP2000028482A - 液晶パネル評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 評価精度の向上および評価時間の短縮を図る
ことができる液晶パネル評価装置の提供。 【解決手段】 押圧治具１１０を備える試験機本体１を
用いて液晶パネル２表面に荷重を加え、その際に所定の
負荷パターンで負荷が与えられるように試験機本体１を
制御装置３で制御する。さらに、除荷直後の液晶パネル
の表示色の変化を撮像装置４で撮像し、その画像を画像
処理することによって荷重を加えた部分の液晶パネルの
正常・異常を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置など
で使用される液晶パネルの評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルは２枚のガラス基板またはガ
ラスと樹脂の間に液晶を封止したものである。各ガラス
基板には酸化スズや酸化インジウム薄膜等による透明電
極が設けられ、それらに電圧を印可して液晶の分子配列
を制御し、液晶の光学特性を変化させて文字や画像を表
示させる。なお、ガラス基板の一方は透明であるが、他
方は透明である必要はない。

【０００３】また、タッチスイッチやタッチセンサ付き
の液晶パネルでは、操作者が液晶パネル上のタッチセン
サを指で押すことにより各種装置（ＡＶ機器やナビゲー
ション装置など）に種々の指示を入力することができ
る。そのため、このような装置では指で押された場合の
信頼性等を事前に評価・確認しておくことが必要とな
る。液晶パネルの一画面には数十万もの画素が形成され
ており、そのうちのいくつかが故障すると、表示画面中
に黒点の画素または白点の画素（白黒画面の場合）がで
きてしまう。そこで、出荷前には、液晶パネル中に予め
定めた数以上の故障画素があった場合には不良品とする
評価テストが行われる。また、同様の評価テストは新開
発の液晶パネルに対しても行われている。

【０００４】このような検査では、検査員が指や治具を
用いて液晶パネルの表面を押して離すという操作を行
い、押す前と押した後の表示色の変化や、押している最
中と離したときの表示色の変化などを目視で観察して液
晶パネルの良・不良を判定している。このとき、液晶パ
ネル上において画素配列の行方向および列方向にそれぞ
れ所定の間隔で複数の測定ポイントが格子状に設定さ
れ、各測定ポイントに関して押し離し操作による検査が
行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶パ
ネル上の複数の測定ポイントを検査員が指や治具で一箇
所ずつ検査しているため、一枚の液晶パネルの評価にか
なりの時間を必要とする。また、液晶パネルを押す際の
力にバラツキがあって不正確であったり、再現性が低い
という欠点もあった。

【０００６】本発明の目的は、評価精度の向上および評
価時間の短縮を図ることができる液晶パネル評価装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明の実施の形態を示す
図１，５および６に対応付けて説明する。 （１）図１に対応付けて説明すると、請求項１の発明に
よる液晶パネル評価装置は、液晶パネル２の表面を押す
ための治具１１０と、治具１１０を介して液晶パネル２
に負荷を与える負荷機構１と、治具１１０を介して液晶
パネル２に与えられる負荷が所定の負荷パターンとなる
ように負荷機構１を制御する制御手段３とを備えて上述
の目的を達成する。 （２）図５および６に対応付けて説明すると、請求項１
に記載の液晶パネル評価装置において、液晶パネル２を
撮像する撮像手段４と、撮像手段４で撮像された画像に
基づいて液晶パネル２の色変化を検出して液晶パネル２
を評価する評価手段８，１０とを備える。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図８を参照して本発
明の実施の形態を説明する。 −第１の実施の形態− 図１は本発明による評価装置の第１の実施の形態を示す
図であり、評価装置全体の概略構成を示す。１は液晶パ
ネル２に対する押し離し操作を行わせるための試験機本
体であり、試験機本体１のテーブル１０１に搭載された
ＸＹステージ１０２上に液晶パネル２がセットされる。
試験機本体１のテーブル１０１上には上端にヨーク１０
３を横架する一対のネジ棹１０４ａ，１０４ｂが立設さ
れ、そのネジ棹１０４ａ，１０４ｂにはクロスヘッド１
０５が螺合している。

【００１０】テーブル１０１には負荷用のモータ１０６
が設置され、モータ１０６の回転は変速機１０７を介し
て一対のネジ棹１０４ａ，１０４ｂに伝達される。ネジ
棹１０４ａ，１０４ｂが同期して回転することにより、
クロスヘッド１０５が昇降する。クロスヘッド１０５の
変位は変位計１０８によって検出される。変位計１０８
としては、例えばロータリーエンコーダが用いられ、ロ
ータリーエンコーダによりモータ１０６や変速機１０７
の回転を検出することによってクロスヘッド１０５の上
下方向の変位が計測される。

【００１１】クロスヘッド１０５にはロードセル１０９
を介して連結部材（不図示）が設けられており、この連
結部材に液晶パネル２の押し離し操作を行うための押圧
治具１１０が設けられる。押圧治具１１０の具体例とし
ては、図２（ａ）に示すように矩形断面の金属棒１１０
ａの先端にゴムや布等の柔らかい部材を張り付けたもの
や、図２（ｂ）に示すように矩形断面の押圧治具１１０
の先端部分１１０ｃをゴムなどの弾性体で形成したもの
などが用いられる。なお、ここでは断面形状（すなわち
押圧部の形状）を矩形としたが、評価試験に応じた形状
とすれば良い。ロードセル１０９および変位計１０８の
検出データは制御装置３に送られ、制御装置３はそれら
のデータおよび予め入力された試験条件（後述する測定
ポイント（Px，Py），荷重保持時間Tho，初期設定荷重F
1，荷重の変化率fv，荷重の増分ΔFなど）に基づいて、
試験機本体１の動作を制御する。

【００１２】次に、検査方法について説明する。図３に
示すように、液晶パネル２上には複数の測定ポイント
（Px，Py）が格子状に設定され、各測定ポイント（Px，
Py）について順に測定が行われる。負荷の与え方、すな
わち、押圧治具１１０が取り付けられたクロスヘッド１
０５の制御方法としては、クロスヘッド１０５を等速度
で降下・上昇させる変位等速制御や、押圧治具１１０に
よる荷重を変化させる際の単位時間当たりの荷重変化量
を一定とする荷重等速制御などがある。いずれの場合に
も、クロスヘッド１０５を降下から上昇に移行する際に
は、荷重保持時間Thoの間だけクロスヘッド１０５を停
止させてその位置を一定に保つ。

【００１３】液晶パネル２の評価試験としては、前述し
たように出荷前の検査（抜き取り検査もしくは全品検
査）や新開発の液晶パネルの評価試験等がある。図４
は、新開発の液晶パネルの評価試験や出荷前の抜き取り
検査等で行われる検査方法の一例を示したものであり、
荷重等速制御で測定したときの荷重の時間変化を表した
ものである。

【００１４】まず、液晶パネル２に通電して、全体の表
示色が特定の一色になるように表示させる。例えば、白
黒表示の液晶パネルならば、白もしくは黒を表示させ
る。その後、クロスヘッド１０５を降下させ、押圧治具
１１０により液晶パネル２の測定ポイント（Px，Py）に
負荷を加える。このとき、荷重Fを一定の変化率fvで増
加させる。荷重Fが初期設定荷重F1となったならばクロ
スヘッド１０５を停止させて、その状態を荷重保持時間
Thoだけ保つ。次いで、荷重Fが一定の変化率（−fv）で
減少するようにクロスヘッド１０５を上昇させる。そし
て、押圧治具１１０の先端が液晶パネル２から離れたな
らば、液晶の表示色の変化を目視で観察する。ここで、
表示色が正常な表示色に戻った場合には、設定荷重を
（F1＋ΔF）と増やして２回目の測定を行う。設定荷重
以外の条件は１回目と同様である。３回目以降も設定荷
重をΔFずつ増やして各回毎に目視観察を行い、異常が
発見されたり液晶パネル２のガラス基板が破損するまで
測定を行う。なお、与えられる荷重は数kgf〜５０kgf程
度である。

【００１５】目視観察の際に異常が発見された場合、例
えば、図４の符号Ａで示す３回目の測定で所定観察時間
内に表示色が正常に戻らなかった場合には、２回目の設
定荷重F2を上限の荷重として記録する。また、荷重を加
えている最中にパネルが破損した場合には、符号Ｂで示
すように荷重の減少がロードセル１０９により観測され
る。この場合には、４回目の設定荷重F4を上限の荷重と
して記録する。一つの測定ポイントについての一連の測
定が終了したら、ＸＹステージ１０２を移動して液晶パ
ネル２上の次の測定ポイントを押圧治具１１０に対向さ
せる。この際、ＸＹステージ１０２を作業者が手動で操
作しても良いし、電動駆動しても良い。

【００１６】なお、出荷前の全品検査の場合には、設定
荷重を図４のようにF1,F2,…と段階的に大きくして異常
が発見されるまで測定を行うのではなく、例えば、所定
の設定荷重F0で各測定ポイント毎に１回だけ測定し、表
示色が所定時間内に正常に戻るか否かで良否を判定す
る。

【００１７】本実施の形態では、押圧治具１１０をロー
ドセル１０９を介してクロスヘッド１０５に取り付け、
液晶パネル２の押し離し操作を試験機本体１に行わせて
いるため、常に一定の条件で荷重を加えることができ、
信頼性の高い評価を行うことができる。また、検査員が
手動で押し離し操作を行う従来に比べ、検査時間を短縮
することができる。

【００１８】−第２の実施の形態− 図５は本発明による評価装置の第２の実施の形態を示す
図であり、図６はそのブロック図である。なお、図５に
おいて図１と同一の部分には同一の符号を付した。４は
ＸＹステージ１０２に載置された液晶パネル２を撮像す
る撮像装置であり、ＣＣＤカメラ等が用いられる。撮像
装置４は液晶パネル２との距離が一定となるように試験
機本体１に取り付けられる。図６に示すように、制御装
置３はＣＰＵ１０、画像処理部８、メモリ１２を備え、
撮像装置４からの画像信号はＣＰＵ１０に取り込まれ、
画像処理部８で画像処理が行われる。６はコンピュータ
５に試験条件等を入力するための入力装置（例えば、キ
ーボード）である。

【００１９】図６に示すように、ロードセル１０９、変
位計１０８、撮像装置４および入力装置６の信号はＣＰ
Ｕ１０に入力され、それらに基づいてモータ１０６、Ｘ
Ｙステージ１０２の動作が制御される。なお、７はモー
タドライバである。画像処理部８で処理された画像信号
はメモリ１２に記憶され、その結果をモニタ９に出力し
たり、プリンタ１１でプリントアウトしたりすることが
できる。上述した第１の実施の形態では、液晶パネル２
を目視で観察してその異常を判定したが、本実施の形態
の評価装置では、撮像装置４からの画像信号を画像処理
し、そのデータに基づいてＣＰＵ１０で自動的に異常判
断を行うようにした。さらに、異常判断だけでなく、検
査全体の制御もＣＰＵ１０によって自動的に行われる。
なお、押圧治具１１０による押圧は第１の実施の形態と
同様の押圧パターン（図４）で行われる。

【００２０】次に、画像処理による判定の具体例につい
て説明する。以下では、白黒表示の液晶パネルを例に説
明する。まず、液晶パネル２に通電してパネル全体を白
または黒表示する。図７（ａ）はそのような液晶パネル
２を示しており、ここでは全体を黒く表示している。＋
印で示した点は測定ポイント（Px，Py）であり、測定ポ
イント（Px，Py）を含む領域２０１は押圧治具１１０で
押圧される領域を示している。この領域２０１内には多
数の表示画素が含まれる。

【００２１】図７（ｂ）は、測定ポイント（Px，Py）を
含む領域２０１の荷重を加える前の画像と、その画像を
処理して得られるヒストグラムを示したものである。ヒ
ストグラムの縦軸は画素数N、横軸は輝度Lである。荷重
を加える前の領域２０１に含まれる各画素の輝度はほぼ
等しいので、輝度L0に鋭いピークを有する分布となる。
一方、図７（ｃ）は押圧治具１１０による荷重を除荷し
た直後、すなわち押圧治具１１０が液晶パネル２のパネ
ル面から離れた直後の画像とその画像を処理して得られ
るヒストグラムを示したものである。荷重を除荷した直
後は、表示色は白っぽく変化しており、画素の輝度は輝
度Lh（＞L0）をピークとしてその周辺に分布している。

【００２２】測定ポイント（Px，Py）に押圧治具１１０
で荷重を加え、除荷した後の表示色の変化から異常か否
かを判定は次のように行う。図８（ａ）は荷重の時間変
化を示す図であり、T10で荷重を加え始めT11で除荷す
る。そして、T11から所定時間（例えば、５秒）経過し
たならば、撮像装置４から画像を取り込み画像処理を行
なってヒストグラムを得る。図７（ｂ）に示すヒストグ
ラムの分布D11は時刻T11における分布を表しており、図
７（ｃ）と同様に輝度Lhにピークがある。一方、分布D1
は５秒経過後に得られるヒストグラムの例である。荷重
を加えた領域２０１の表示色は、除荷直後は白っぽくな
っているが、時間の経過と共に黒く変化して行く。その
ため、ヒストグラムの分布のピークは低輝度方向（図示
左方向）に移動する。

【００２３】ここで、５秒経過後に得られる分布D1のピ
ークが図８（ｂ）のように輝度L〜L＋ΔLの範囲にある
場合には正常と判定し、荷重をΔF増加して同様の測定
を行う。一方、図８（ｂ）の分布D2のように輝度L〜L＋
ΔLの範囲に無い場合には異常と判定し、そのときの設
定荷重を上限の荷重としてメモリ１２に記憶する。ま
た、荷重を加えている最中にパネルが破損した場合に
は、前述したように図４の符号Ｂのように荷重の減少が
観測されるので、第１の実施の形態の場合と同様に図３
の設定荷重F4を上限の荷重として記憶し、ＸＹステージ
１０２を移動して次の測定ポイント（Px，Py）の検査を
行う。

【００２４】（判定方法に関する他の例）除荷直後、図
８（ａ）のT11,T12,T13,T14のように所定の時間間隔で
測定ポイント（Px，Py）の画像をサンプリングし、その
都度、表示色のヒストグラムD(T11),D(T12),D(T13),D(T
14)を求める。このとき、図８（ｂ）の分布D1のように
表示色の分布のピークが輝度L〜L＋ΔLの範囲に入った
ならば、サンプリングを終了して次の測定に移行する。
このような判定方法では、上述したように除荷後５秒間
待たなくとも次の測定に移行することができるので、試
験時間の短縮を図ることができる。

【００２５】また、次のように判定しても良い。除荷直
後、図８（ａ）のT11,T12,T13,T14のように所定の時間
間隔で測定ポイント（Px，Py）の画像をサンプリング
し、表示色のヒストグラムD(T11),D(T12),D(T13),D(T1
4)を求める。そして、分布のピークが低輝度方向に変化
する速度VLを求め、例えば、予め正常なパネルの速度V0
を求めておいて速度VLがV0以下となったならば異常と判
断する。この場合も、所定時間待たなくても速度VLが得
られた時点で判定が行って次の測定に進むことができ、
試験時間の短縮を図ることができる。

【００２６】上述した第２の実施の形態の評価装置で
は、第１の実施の形態と同様に押圧治具１１０による押
し離し操作を自動的に行うことにより、検査時間の短縮
を図ることができる。さらに、押圧治具１１０で負荷を
与えて除荷した後の液晶パネル２の色を撮像装置４で撮
像し、その画像処理結果に基づいて正常か異常かを自動
的に判断している。そのため、従来の目視検査のような
評価の不正確さを防止することができるとともに、正常
か異常かの評価時間を短縮することができる。

【００２７】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、ＣＰＵ１０および画像処理部
８は評価手段を、試験機本体１は負荷機構をそれぞれ構
成する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負荷機構は治具を介して液晶パネルに負荷を与え、その
負荷機構による負荷を制御手段で所定負荷パターンとな
るように制御しているので、設定通りに負荷を与えるこ
とができ、再現性の良い正確な液晶パネルの評価を行う
ことができる。また、液晶パネルに繰り返し与える負荷
動作を負荷機構で行うことにより、検査時間の短縮を図
ることができる。特に、請求項２の発明では、液晶パネ
ルの色の変化を撮像手段で撮像し、撮像された画像に基
づいて液晶パネルの色変化を検出して評価しているた
め、従来の目視検査に比べて評価精度が格段に向上する
とともに、評価時間の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による評価装置の第１の実施の形態を示
す図。

【図２】押圧治具１１０の詳細図。

【図３】液晶パネル２の平面図。

【図４】負荷パターンを示す図。

【図５】本発明による評価装置の第２の実施の形態を示
す図。

【図６】図４に示す評価装置のブロック図。

【図７】画像処理による判定方法を説明する図であり、
（ａ）は液晶パネル２の平面図、（ｂ）は荷重を加える
前の画像およびヒストグラムを示し、（ｃ）は除荷直後
の画像およびヒストグラムを示す。

【図８】画像処理による判定方法を説明する図であり、
（ａ）は荷重の時間変化を示す図、（ｂ）ヒストグラム
の時間的変化を示す図。

【符号の説明】

１ 試験機本体 ２ 液晶パネル ３ 制御装置 ４ 撮像装置 １０２ ＸＹステージ １０８ 変位計 １０９ ロードセル １１０ 押圧治具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネルの表面を押すための治具と、 前記治具を介して液晶パネルに負荷を与える負荷機構
   と、 前記治具を介して前記液晶パネルに与えられる負荷が所
   定の負荷パターンとなるように前記負荷機構を制御する
   制御手段とを備えることを特徴とする液晶パネル評価装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液晶パネル評価装置に
   おいて、 前記液晶パネルを撮像する撮像手段と、 前記撮像手段で撮像された画像に基づいて前記液晶パネ
   ルの色変化を検出して前記液晶パネルを評価する評価手
   段とを備えることを特徴とする液晶パネル評価装置。