JP2002250698A - 平面表示パネルの欠陥検査装置 - Google Patents

平面表示パネルの欠陥検査装置

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JP2002250698A JP2001049698A JP2001049698A JP2002250698A JP 2002250698 A JP2002250698 A JP 2002250698A JP 2001049698 A JP2001049698 A JP 2001049698A JP 2001049698 A JP2001049698 A JP 2001049698A JP 2002250698 A JP2002250698 A JP 2002250698A
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Yutaka Saijo
豊 西條
Junichi Sakamoto
淳一 坂本
Fumitaka Fujii
史高 藤井
Yoshitaka Yamada
芳孝 山田
Toru Yonenami
徹 米浪
Toshihiro Hosoda
俊弘 細田
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Technos Co Ltd
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Horiba Ltd
Technos Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面表示パネルを高分解能のラインセン
サを用いて欠陥検査し、欠陥の程度を詳細かつ精度よく
検証することができ、かつ、検査時間を短縮することが
できる平面表示パネルの欠陥検査装置を提供する。 【解決手段】 液晶セル1の各画素R,G,Bより十分
に小さい小領域を検出視野Aとして一直線上に配列され
た受光素子12aからなる複数のラインセンサ12と、
液晶セル1とラインセンサ12との相対位置を受光素子
12aの配列方向Xに直行する方向Yに走査させる走査
部9と、このラインセンサ12に接続されて受光素子1
2aからの輝度データD0 を演算処理することにより液
晶セル1の欠陥を検査する取込処理部19とを有する平
面表示パネルの欠陥検査装置であって、前記取込処理部
19が各ラインセンサ12毎にその走査方向Yにおける
位置ずれY1 …を補正するセンサ位置補正機能部19c
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、平面表示パネル
の欠陥検査装置、特に、カラー表示用の液晶セルやプラ
ズマディスプレイパネルなどにおける欠陥検査装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、各種の電子機器の表示装置とし
て、平面表示パネルを用いる場合が多くとりわけカラー
表示するものが多く用いられている。これに伴って、表
示装置の製造工程のより早い時期に平面表示パネルの輝
度分布や画像欠陥や異物の混入などの欠陥を検出するこ
とが求められており、この検査工程を自動的に行うため
の種々の平面表示パネルの欠陥検査装置が発明され、実
用化に至っている。
【0003】そして、近年は平面表示パネルのより高い
レベルの欠陥検知を行うことが求められている。つま
り、1つの画素の全体が輝点や原点になっていることを
検知するだけにとどまらず1つの画素の中の部分的な欠
陥や異物の混入の混入によって生じる欠陥が発生してい
る場合においても、その正確な欠陥の程度を検証するこ
とが求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、平面
表示パネルの1画素に対して十分に高い分解能を有する
ラインセンサが提供されるに至っているが、このような
高分解能のラインセンサで、平面表示パネルの全体を検
出視野に含めることができるものはなかった。このた
め、1つのラインセンサを走査させる取込動作を、その
受光素子の配列方向に移動させながら複数回行うことが
考えられるが、取込動作を複数回行うことにより、欠陥
検査に多くの時間を必要とすることが問題となる。
【0005】また、より高分解能になればなるほど、ラ
インセンサの取付け精度や取込動作時の精度が問題とな
る。つまり、複数のラインセンサをその受光素子の配列
方向に並べて配列し、一回の走査によって平面表示パネ
ルの欠陥検査装置の全体を検出するように構成した場合
には、各ラインセンサ間の位置合わせ精度が問題となっ
て、折角のラインセンサの高分解能が十分に活かせない
ことが懸念される。
【0006】さらに、高分解能のラインセンサを複数並
べる場合には、ラインセンサの検出視野を厳密に一直線
状に配列することが不可能となる場合もあった。例えば
駆動回路や取付け位置の関係で、ラインセンサの幅が全
検出視野の幅よりも広くなる場合にはラインセンサを千
鳥状に配列する必要が生じ検出視野も千鳥状にならざる
を得ないことがあった。
【0007】これらの問題に加えて、高分解能のライン
センサを用いた場合には、信号の量が飛躍的に多くなる
ので、解像度が高くなればなるほど信号処理のために多
大の時間を必要とすることが懸念され、検査結果を保存
するのに、より詳細な情報を蓄積するための膨大な記憶
装置が必要となる。このため、肥大化した検査結果を信
号処理するために高速演算を実行可能とする大容量の専
用の情報処理装置を必要としていた。
【0008】しかしながら、一つの平面表示パネルをよ
り高速に検査して検査時間を短縮することが求められて
いる。つまり、高分解能化と高速処理の両立を達成する
ことが望まれている。
【0009】この発明は、平面表示パネルを高分解能の
ラインセンサを用いて欠陥検査し、欠陥の程度を詳細か
つ精度よく検証することができ、かつ、検査時間を短縮
することができる平面表示パネルの欠陥検査装置を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の平面表示パネルの欠陥検査装置は、平面表
示パネルの各画素より十分に小さい小領域を検出視野と
して一直線上に配列された受光素子からなる複数のライ
ンセンサと、平面表示パネルとラインセンサとの相対位
置を受光素子の配列方向に直交する方向に走査させる走
査部と、このラインセンサに接続されて受光素子からの
輝度データを演算処理することにより平面表示パネルの
欠陥を検査する取込処理部とを有する平面表示パネルの
欠陥検査装置であって、前記取込処理部が各ラインセン
サ毎にその走査方向における位置ずれを補正するセンサ
位置補正機能部を有することを特徴としている(請求項
1)。
【0011】上記請求項1に記載の発明においては、1
枚の平面表示パネルを複数のラインセンサを用いて検査
するので、必要な高解像度の欠陥検査を高速に行うこと
ができる。また、取込処理部において各ラインセンサ毎
にその走査方向における位置ずれが補正されるので、各
ラインセンサが一直線状に並んでいると見なして後の処
理を行うことができ、それだけ、後の信号処理を簡素に
行うことができる。さらに、走査方向のずれが正確に補
正されることにより、ラインセンサの高分解能を十分に
活かした平面表示パネルの欠陥検査を行うことができ
る。つまり、高分解能化と高速処理の両立を達成するこ
とができる。
【0012】そして、この発明の具体的手段として、前
記センサ位置補正機能部が基準となる全体の取込タイミ
ングに対して時間的な遅れを設けた個々のラインセンサ
の取込タイミングを生成することにより、走査方向にお
ける位置ずれを補正する取込タイミング補正部を有する
場合(請求項2)には、取込タイミング補正部の構成を
簡素化することができると共に、センサによって検出さ
れる輝度データに補正を加える必要がないので、補正に
伴う精度低下を起こすことがない。
【0013】また、この発明のさらに具体的手段とし
て、前記取込タイミング補正部が、平面表示パネルの取
込に先立ってラインセンサの受光素子に平行に配置され
た平面表示パネルの取込を行なうことにより求められ
る、各ラインセンサの取込タイミングの位置ずれ量を記
録するタイミング制御指示レジスタを有する場合(請求
項3)には、各ラインセンサの実際の位置ずれ量を実測
して求めることができ、現状にあわせた厳密な位置ずれ
補正を行うことができる。
【0014】さらに、隣合う二つのラインセンサの検出
視野によって検出される小領域に重なり部分を設ける場
合(請求項4)には、ラインセンサの受光素子の配列方
向に生じる僅かな位置ずれによって検出できない部分が
生じることを防止できる。また、ラインセンサの取付け
位置の微調整を容易に行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を、図面を参照
しながら説明する。図1〜図10は、この発明の一実施
例を示すもので、まず、図1はこの発明の平面表示パネ
ルの欠陥検査装置(以下、単に欠陥検査装置という)の
全体構成を概略的に示す図である。図1において、1は
検査対象となる平面視矩形状の平面表示パネルで、例え
ば液晶表示装置の液晶セルで、その平面構造は、例えば
図2(A)に模式的に示すように、複数(多数)の矩形
状の画素R(赤),G(緑)、B(青)を縦横に配列し
てなるもので、これらの画素の大きさは、例えばX方向
の長さが60μm、Y方向の長さが200μmである。
そして、BMは、図8にも示すように、発光に寄与しな
いブラックマトリックスで、各画素R,G,Bを区画す
るように設けられている。また、前記液晶セル1の断面
構造は、図2(B)に示すように、上下2枚のガラス板
2,3間に液晶4を設けるとともに、ガラス板2,3の
上面、下面にそれぞれ上偏向板5、下偏向板6を設けて
なる。このように構成された液晶セル1は水平に保持さ
れる。なお、バックライト光源は、後述する欠陥検査装
置本体7側に設けられている。
【0016】再び図1において、7は欠陥検査装置本体
で、大きくは、ラインセンサユニット8と、走査部の一
例としてラインセンサユニット8を水平に保持し直線的
に移動させるユニット載置フレーム9とからなる。な
お、本例のユニット載置フレーム9は、図5(A)に示
すように、支点9aを中心に全体の据え付け角度を微調
整する角度アジャスタ9bが設けられている。これはす
なわち図5(B)に示されるように、搬送された液晶セ
ル1に対して、ラインセンサユニット8の検出視野Aが
斜めに位置するときにこれを補正する調整機構である。
【0017】前記ラインセンサユニット8は、保持部材
8aに複数のカメラ10Aを垂直に配置してなる垂直ラ
インセンサユニット8Aと、保持部材8bに複数のカメ
ラ10Bを垂直方向のカメラ10Aに対してスキャン方
向Yにおいて所定の角度θだけ傾けた方向に配置してな
る斜めラインセンサユニット8Bとからなる。
【0018】より詳しくは、前記カメラ10A,10B
はそれぞれ筒体11A,11Bの上方側にラインセンサ
12を備えるとともに下方に検出視野を拡大するための
レンズ13A,13Bを備えている。これらのカメラ1
0A,10Bは、常に、液晶セル1の同じ座標(同じポ
イント)を検出できるように、筒体11A,11Bの長
さやレンズ13A,13Bの焦点距離が設定されるよう
にしてある。
【0019】そして、ラインセンサ12は、図3に示す
ように、縦横の寸法が例えば7μm×7μmの大きさの
モノクロの受光素子12aを例えば7500個一直線状
に配置してなるものである。また、例えば垂直ラインセ
ンサユニット8Aにおけるラインセンサ12は、前記レ
ンズ13Aを通して液晶セル1を観察した場合、個々の
受光素子12aは、図6に示すように、縦横の寸法が各
画素R,G,Bより十分に小さい例えば12μm×12
μmの検出視野A1 ……(総称するときはAで表す)を
有する。
【0020】そして、図4(A)に示すように、垂直ラ
インセンサユニット8Aは、前記構成からなるカメラ1
0Aを例えば6台、それらのラインセンサ12が複数の
受光素子12aの配列方向がX方向と一致するようにし
て保持部材8aにほゞ一直線状に並設して構成される。
なお、121,122…はX方向に配列された各カメラ
10Aのラインセンサ12による検出視野を示してい
る。同様に、図示は省略するが、斜めラインセンサユニ
ット8Bは、前記構成からなるカメラ10Bを例えば4
台、それらのラインセンサ12が複数の受光素子12a
の配列方向がX方向と一致するようにして保持部材8b
に一直線状に並設して構成される。
【0021】なお、後で説明するように、垂直ラインセ
ンサユニット8Aは、液晶セル1の輝度を検出するもの
であり、斜めラインセンサユニット8Bは、垂直ライン
センサユニット8Aと共働して、図8に示すように、ガ
ラス板2と上偏向板5との間の異物14bまたはガラス
板3と下偏向板6との間の異物14c(これらの異物を
偏ゴミという)を検出するものである。なお、これらの
偏ゴミ14a,14bの検出原理については後述する。
【0022】前記ユニット載置フレーム9は、上記構成
のラインセンサユニット8を、そのX方向(センサ配列
方向)の両端において水平に保持し、これをY方向に直
線的に移動させることにより、平面表示パネル1とライ
ンセンサ12との相対位置を受光素子12aの配列方向
Xに直交する方向Y(センサ走査方向)に走査させるも
のである。なお、本発明はセンサ配列方向Xとセンサ走
査方向Yがちょうど90°になっていることが望ましい
が、これに限定されるものではなく、本明細書における
直交には90°から少しずれた角度も含まれる。
【0023】そして、図1において、15はラインセン
サユニット8を動作させるためのセンサ駆動ユニット、
16はセンサ載置フレーム9を動作させ、ラインセンサ
ユニット8を移動制御するためのフレーム駆動ユニッ
ト、17は液晶セル1に所定のパターンを表示させるた
めの信号発生ユニットである。
【0024】より詳しくは、前記フレーム駆動ユニット
16は、センサ載置フレーム9を制御し、後述するクロ
ック同期信号C(図4参照)に合わせて指示された速度
でラインセンサユニット8を平行移動させる位置制御ユ
ニット16aと、ラインセンアユニット8の正確な位置
検出を行なう位置検出ユニット16bとからなる。例え
ば、位置制御ユニット16aは、一つのクロック同期信
号Cに対して0.5μmの移動距離を保つように等速度
の駆動を行なう。そして、位置検出ユニット16bは、
ラインセンサユニット8が液晶セル1上を移動するとき
に全体の取込タイミングを合わせるために、所定の間隔
(例えば12μm)毎に基準となるスキャン同期信号S
を出力する。
【0025】また、図1において、18は前記各ユニッ
ト15〜17を制御するための制御信号を出力する情報
処理装置(以下、パソコンという)、19はパソコン1
8に接続されてパソコン18からの制御信号を受けると
ともに前記位置検出ユニット6bからの信号S,Cおよ
びラインセンサ12からの輝度データD0 を入力して画
像処理し、液晶セル1の各部の輝度を示す画像データD
をパソコン18に出力する取込処理部である。
【0026】前記取込処理部19は、各ラインセンサ1
2の輝度データD0 のうち各画素に対応するものを割り
付けるセンサ出力割付機能部19a、各画素に対応しな
い部分をブラックマトリックスとして設定するブラック
マトリックス設定機能部19b、各ラインセンサ12の
位置補正を行なうセンサ位置補正機能部19c、各画素
内に生じた欠陥を検知して記録する欠陥検知機能部19
dおよび前記欠陥部の深さ方向の位置を検知する偏ゴミ
検知機能部19eを備えている。
【0027】前記取込処理部19は、例えば図6に示す
ように構成されている。すなわち、取込処理部19は、
取込ボード20とこれに接続される演算処理部21とか
らなり、例えば、一つの演算処理部21に対して適宜数
(図示例は1枚)の取込ボード21が接続されている。
そして、取込ボード20は、ラインセンサ12およびセ
ンサ載置フレーム9の位置検出ユニット16bに接続さ
れてラインセンサ12を制御するとともに、このライン
センサ12から得られた画像データから液晶セル1の検
査に重要な情報だけを抽出する信号処理を行う。また、
演算処理部21は、CPU21aおよびメモリ21bを
備えている。
【0028】そして、前記取込ボード20は、例えば取
込タイミング補正部22、シェーディング補正部23、
平均化処理部24および欠陥記録部25を備えている。
また、26は取込ボード20を演算処理部21に接続す
るための入出力制御部である。
【0029】前記取込タイミング補正部22は、例えば
タイミング制御回路22aおよびタイミング制御指示レ
ジスタ22bを備えている。そして、タイミング制御回
路22aは、位置検出ユニット16aから得られる基準
となる全体の取込タイミングとしてのスキャン同期信号
Sにタイミング制御指示レジスタ22bに示される時間
だけの遅延時間を設けて、各ラインセンサ12毎の取込
タイミングを示すスキャン同期信号S’の生成を行う。
なお、この実施例では遅延時間をクロック信号Cのカウ
ント数として表現するので、タイミング制御指示レジス
タ22bには数値が入力される。すなわち、前記取込タ
イミング補正部22が前記カメラ位置補正機能部19c
の要部を構成する。
【0030】前記シェーディング補正部23は、例えば
シェーディング補正回路23aおよびシェーディング補
正用メモリ23bを備えている。そして、シェーディン
グ補正用メモリ23bは、ラインセンサ12の各受光素
子12aによる受光特性のばらつきを補正する補正値を
記憶する。また、シェーディング補正回路23aは、ラ
インセンサ12から入力される輝度の測定値データD0
をシェーディング補正用メモリ23bに記憶された補正
値によって補正処理することによりその零レベルおよび
最大値レベルを補正する。そして、補正された輝度の生
画像データD1は、平均化処理部24および欠陥記録部
25に出力される。
【0031】前記平均化処理部24は、例えば平均化演
算部24aおよび平均化指示メモリ24bを備えてい
る。そして、平均化指示メモリ24bは、ラインセンサ
12によって測定される生画像データD1 のうち液晶セ
ル1のブラックマトリックスBMを除く部分を指示す
る。また、平均化演算部24aは、平均化指示メモリ2
4bに記録された指示にしたがって液晶セル1の画素
R,G,B毎に輝度の平均値を算出し、平均化画像デー
タD2 として出力する。
【0032】さらに、前記平均化指示メモリ24bに
は、各受光素子12aが輝度を検出する検出視野Aの全
体が一つの画素R(もしくはG、またはB)内に入る場
合のみを平均化の対象として、それ以外の部分をブラッ
クマトリックスBMとする指示データを記憶する。すな
わち、平均化処理部24が前記センサ出力割付機能部1
9aおよびブラックマトリックス設定機能部19bの要
部を構成する。
【0033】前記欠陥記録部25は、例えば欠陥検出処
理部25a、欠陥検出指示メモリ25bおよび詳細記録
メモリ25cを備えている。そして、欠陥検出処理部2
5bは、ラインセンサ12によって測定される生画像デ
ータD1 のうち液晶セル1のブラックマトリックスBM
を除いた各画素R,G,B内に相当する部分を指示す
る。また、欠陥検出処理部25aは、欠陥検出処理部2
5bに記録された画素内に相当する部分において、生画
像データD1 が所定の閾値を超えた値となる場合にこの
生画像データD1 をそのX方向およびY方向の位置座標
x,yとともに詳細記録メモリ25cに記録する機能を
有する。すなわち、欠陥記録部25が前記欠陥検知機能
部19dの要部を構成する。
【0034】前記入出力制御部26は、少なくとも演算
処理部21からの指示にしたがって、タイミング制御指
示レジスタ22b、シェーディング補正メモリ23b、
平均化指示メモリ24b、欠陥検出指示メモリ25bに
対して各設定値を書き込む機能と、生画像データD1
平均化画像データD2 および詳細記録メモリ24cに記
録された欠陥部詳細データD3 を選択的に読み出す機能
を備えている。そして、この実施例の入出力制御部26
には、画像データD1 〜D3 を演算処理部21内のメモ
リ11bにDMA転送する機能を備えている。
【0035】すなわち、この発明の欠陥検査装置は、取
込ボード20が、ラインセンサ12からの生画像データ
1 をそのまま演算処理部21側に出力するのではな
く、液晶セル1を構成する画素R,G,B内にそれぞれ
位置する部分の測定値を、平均化処理部24(ハードウ
ェア)において平均化演算を行って平均化画像データD
2 を求め、通常はこの平均化画像データD2 だけを演算
処理部24に出力するようなハードウェア構成を備えて
いる。
【0036】したがって、ラインセンサ12の解像度を
液晶セル1の画素に対して十分に細かく設定したとして
も演算処理部21に対して膨大なデータを転送する必要
も、演算処理部21が膨大なデータを記憶したり、ソフ
トウェアによる演算処理を行なう必要もなくすことがで
きる。例えば、XGA(Extended Graph
ics Array:1024×768ドッド表示)程
度の液晶セル1を検査した場合にも、全平均化画像デー
タD2 を合わせてを200万程度に抑えることができ
る。
【0037】また、何らかの欠陥を検知した場合には、
詳細記録メモリ25cが欠陥の生じた部分(輝点、滅
点、不純物の混入部分)の生画像データD1 だけを、そ
の座標x,yとともに記録しており、取込ボード20は
この詳細記録メモリ25cから欠陥部詳細データD3
演算処理部21に出力する機能を有している。
【0038】したがって、この欠陥部詳細データD3
解析することにより、演算処理部21は、液晶セル1の
各画素R,G,Bに対して十分に細かい解像度で欠陥を
検査することができる。すなわち、一つの画素R,G,
B内の所定部分において生じている輝度の不均一や、不
純物の混入状態やその程度などを詳細に測定することが
可能となる。
【0039】そして、前記演算処理部21は、メモリ2
1bに記録されている各データD2,D3 を解析し、液
晶セル1の欠陥の程度を検証し、検査結果データDを例
えば前記パソコン18に出力する機能を有している。と
りわけ、前記欠陥部詳細データD3 を解析し、これが輝
点や滅点に相当するものか、異物(ゴミ)の混入による
ものかを分析し、その欠陥の程度(欠陥数、欠陥ランク
など)に応じた多段階の評価を付ける機能を有してい
る。
【0040】また、ゴミの混入による欠陥が生じている
場合には、垂直ラインセンサユニット8Aから得られた
欠陥部詳細データD3 と斜めラインセンサユニット8B
から得られた欠陥部詳細データD3 とを比較して、ゴミ
の深さ位置を示すデータを検査結果データDとして出力
する。
【0041】これによって、パソコン18側では偏ゴミ
によって生じている欠陥が単に液晶セル1の表面や裏面
に付着した程度のゴミであるのか、内部に潜入したもの
であるのかを知ることができる。
【0042】なお、パソコン18の処理速度が早い場合
には、前記ユニット15〜17や取込処理部19の機能
の一部または全部を、パソコン18に内蔵させるように
してもよい。
【0043】次に、上記欠陥検査装置の作動について、
図5および図8をも参照しながら詳細に説明する。今、
製造ラインから複数の液晶セル1が一つのロットとして
供給されるものとし、これらを順次検査する手順につい
て説明する。
【0044】図7は、前記欠陥検査装置による検査手順
の一例を示すもので、まず、製造ラインから供給される
第1番目の液晶セル1が欠陥検査装置本体7のバックラ
イト光源の上方にローディング(載置)される(ステッ
プS1)。このとき、図2に示した液晶セル1のX方向
を、ラインセンサユニット8におけるラインセンサ12
の配列方向Xと一致させる。
【0045】前記ローディングされた液晶セル1は、そ
の載置位置が欠陥検査に適切な例えば精度5μmの許容
範囲内のずれに収まるように、自動的にアライメント
(位置補正)される(ステップS2)。
【0046】前記アライメントされた液晶セル1に形成
されている接触電極(電極パターン)に対して、信号発
生ユニット17に接続された接触電極(電極ピン)をプ
ロービング(接続)する(ステップS3)。なお、この
実施例では、平面表示パネルの一例として液晶セル1を
例示しているので、電極パターンと電極ピンとを接続す
るようにしているが、平面表示パネルが液晶モジュール
やプラズマディスプレイなどの場合にはコネクタの接続
に置き換えることができることはいうまでもない。
【0047】なお、この実施例のように、液晶セル1の
検査を行う場合には、裏面にバックライトを設けてある
が、反射型の液晶セル1の場合には、バックライトに代
えて液晶セル1の裏面に光反射板を設け、ラインセンサ
12側に光源を設ける。
【0048】前記プロービングされた液晶セル1に対し
て、信号発生ユニット17から適宜の電力および電気信
号を供給し、液晶セル1に所定の検査パターンを表示さ
せる(ステップS4)。前記検査パターンは、画素R,
G,Bのそれぞれの点灯、全色(白色)点灯、黒色など
種々考えられるが、例えば、ロットの最初(第1番目)
の液晶セル1を検査する場合には、液晶セル1の周囲1
ドットと、中心を通る縦と横の1ドットの白線(赤、
緑、青の3画素の全てを点灯)を表示した田字型のパタ
ーンを表示させることができる。
【0049】そして、前記液晶セル1は、ロットの最初
(第1番目)の液晶セル1であるので、ステップS5に
おいてYES方向に進み、プレスキャンおよび原点確認
が行われる(ステップS6)。ここでいうプレスキャン
は、本測定の前に行うスキャンのことである。すなわ
ち、前記検査パターンを表示した状態で、ラインセンサ
ユニット8をスキャン方向Yに移動させて、各ラインセ
ンサ12からの輝度データD0 を取り込み、液晶セル1
の全体を読み込んで同時に液晶セル1の大きさ、画素
数、ブラックマトリックスBMの大きさなどを確認する
のである。また同時に、液晶セル1の画素R,G,Bの
開始端部である原点位置を確認(原点確認)する。
【0050】前記原点確認について、説明の便宜上、垂
直ラインセンサユニット8Aについて述べる。図9に示
すように、ホームポジションに位置するラインセンサユ
ニット8を矢印Y方向に移動させ、垂直ラインセンサユ
ニット8Aの6個のラインセンサ12の検出視野121
〜126(125,126は図示していない)で、液晶
セル1をスキャンしたとき、ホームポジションからどれ
だけ移動したときに液晶セル1の画素R,G,Bからの
光を最初に検出するかを確認する。そして、この確認し
た位置を検査開始点(原点位置)SPとして記録する、
この原点位置SPは、ラインセンサユニット8を移動さ
せるためにフレーム駆動ユニット9に供給されるクロッ
ク同期信号Cのパルス数または検出タイミングによって
記録される。
【0051】ところで、前記垂直ラインセンサユニット
8Aの6個のラインセンサ12による検出視野121〜
126は、保持部材8aに対してその配列方向Xにおい
て全て(この場合6個)が、正しく一直線状になるよう
に取り付けられ、一つの一直線を形成するように配列さ
れるのが理想的ではあるが、保持部材8aなどにおける
加工寸法誤差や取付け誤差などによって、配列状態が図
9に示すように、スキャン方向Yにおいて多少の凸凹が
生じ、配置状態にバラツキが生じている。
【0052】ちなみに、図示例では、検出視野122が
スキャン方向Xにおいて最も突出し、以下、124、1
21,123の順に後退している。このような状態で
は、検出視野121〜126を有する複数のラインスキ
ャナ12における検出タイミングにズレが生じ、全ての
ラインセンサ12が前記原点位置SP(すなわち、基準
となる全体の取込タイミング)で検査を開始することが
できない。
【0053】そこで、複数のラインセンサ12における
ズレ量Y1 〜Y6 を予め測定しておくことにより、その
ズレ量Y1 〜Y6 に見合った分だけずらして(遅延させ
て)各検出視野121〜126を有するラインセンサ1
2の検査を行えばよい。なお、本例では、このズレ量Y
1 〜Y6 は図6に示すタイミング指示レジスタ22bに
記録されるクロック同期信号Cのカウント数によって補
正され、図9に示す例では、検出視野122を有するラ
インスキャナ12が全体の取込タイミングの基準となる
ので、そのズレ量Y2 は0となる。
【0054】つまり、前記取込タイミング補正部22に
よって、基準となる全体の取込タイミングを示すスキャ
ン同期信号Sに対して時間的な遅れを設けた個々のライ
ンセンサの取込タイミングを示すスキャン同期信号S’
を生成することにより、走査方向における位置ずれを正
確かつ容易に補正することができる。
【0055】なお、本例におけるY方向の位置ずれの補
正量はクロック同期信号Cのカウント数によって調節さ
れているので、その補正精度は1クロックの同期信号C
によって進むセンサ走査方向Yの移動量つまり0.5μ
mであり、各受光素子12aの検出視野A1 ,A2 …の
幅12μmに比べて十分に小さいので、この取込タイミ
ングの補正によって精度よく効率的に位置ずれを補正す
ることが可能となる。しかしながら、本発明は位置ずれ
補正をクロック同期信号Cのカウント数によって行うこ
とを限定するものではない。すなわち、補正時間を別途
の方法で計測して行ってもよい。何れにしても補正精度
は検出視野AのY方向の幅に比べて十分に小さいことが
望ましい。
【0056】また、各ラインセンサ12のX方向の位置
合ずれは機械的に調節することができる。このとき、隣
合う二つのラインセンサの検出視野によって検出される
小領域に重なり部分を設けるように配置することによ
り、全体としての検出視野Aに非検出部分が生じないよ
うにしながら、X方向の位置合ずれを容易に微調整する
ことができる。
【0057】このような調整動作によって、各ラインセ
ンサ12のY方向のズレ量が補正されることにより、ラ
インセンサユニット8Aの全体としての検出視野Aは図
4(B)に示すように一直線上に並んでいると考えて、
以下の信号処理を行うことができる。なお、これら各ラ
インセンサ12のX方向およびY方向の位置の微調整は
欠陥検査装置本体7のハード構成のメンテナンスを行な
うとき以外は実行する必要がない。また平面表示パネル
1のプレスキャンと同時に行う必要もない。すなわち、
平面表示パネル1を載置しなくてもバックライトの端部
など、一直線上に配置されるものを検出できればよい。
【0058】また、前記プレスキャンによって得られる
データに基づいて、搬送される平面表示パネル1に対す
る検出視野Aの平行度(X方向)および走査方向Yの平
行度を厳密に調節してもよい。この場合、図5に示した
角度アジャスタ9bを用いてその平行度の微調整を行な
う。なお、角度アジャスタ9bによる調整はサーボモー
タなどを用いて自動調整されることが望ましいが、これ
を手動にて行ってもよい。
【0059】前記プレスキャンによって得られるデータ
に基づいて、各ラインセンサ12のどの受光素子12a
からの輝度データD0 が液晶セル1の各画素R,G,B
の内部に対応する検査領域であり、どの光検出素子から
の輝度データD0 が画素内に対応しないブラックマトリ
ックスの部分に位置するものであるかを割り付ける。こ
の割り付けは、プレスキャンによって得られる前記生画
像データD1 を用いて行われる。これについて、図8を
参照しながら説明する。
【0060】すなわち、図6において、A1 ,A2 ,…
…はラインセンサ12の各受光素子12aが輝度を検出
する検出視野を示しており、R11,G11,B11,……は
それぞれ赤,緑,青の画素を示している。そして、ライ
ンセンサ12をスキャン方向Yに移動させながらスキャ
ン同期信号S’(図6参照)による輝度データD0 の取
り込みを行うことにより、検出視野A1 ,A2 ……が、
順次、液晶セル1上の所定の小領域B0201,〜B0601
……,B0216〜B0616に位置した状態で、その光量を測
定する。
【0061】この場合、小領域B0201,〜B0601,…
…,B0216〜B0616の大きさは、前記検出視野A1 ,A
2 ,……の大きさに等しい。そして、画素R11について
は、検出視野A1 ,A2 ,……が、例えば画素R11とブ
ラックマトリックスBMの部分の両方に跨がっているよ
うな小領域を除いた小領域B0201,〜B0601,……,B
0216〜B0616が、輝度を平均化するための領域として平
均化指示メモリ24bに設定される。また同じ領域が欠
陥検出を行うための領域として欠陥検出指示メモリ25
bに設定される。
【0062】つまり、平均化処理および欠陥検出処理を
行う場合、前記ラインセンサの受光素子のセンサデータ
の取り扱いに際して、検出視野A1 ,A2 ,……が液晶
セル1の一つの画素R,G,Bおよびブラックマトリッ
クスBMの両方に跨がる受光素子12aからの輝度につ
いては、処理の対象から外すようにしているのである。
【0063】他の画素G11,B11,……についてもそれ
ぞれそれらの輝度を平均化および欠陥検出を行なうため
の領域として平均化指示メモリ24bおよび欠陥検出指
示メモリ25bに設定される。そして、平均化演算部2
4aはこの平均化指示メモリ24bに設定された各小領
域における輝度の平均値をハードウェアによって順次求
めて平均化画像データD2 を生成する一方、欠陥検出処
理部25aは欠陥検出指示メモリ25bに設定された各
小領域における輝度を所定の閾値と比較して欠陥部詳細
データD3 を生成するように構成している。
【0064】そして、前記指示メモリ24b,25bの
内容は、図8に示すように、センサ配置方向Xにおける
各1ビットのマスクデータMx(1または0)と、スキ
ャン方向Yにおける各1ビットのマスクデータMy(1
または0)とによって表すことができる。この場合、両
マスクデータMx,Myの論理積を取ることにより、各
画素R11,G11,B11…内の小領域(以下、検査領域と
いう)を特定することができる。また、基本的に平均化
指示メモリ24bと欠陥検出指示メモリ25bに記録さ
れる検査領域を特定する両マスクデータMx,Myは、
同一の小領域を示すものであるから、前記マスクデータ
Mx,Myを単一のメモリに記憶してもよいことはいう
までもない。
【0065】なお、割り付けられたブラックマトリック
スBMや検査領域の割り付けは、次に同種の液晶セル1
を検査するときのために保存される。したがって、同じ
ロットの2番目以降の液晶セル1の検査においては、ス
テップS6を飛ばして、後述する本計測(ステップS
7)に移行する。
【0066】上述のようにして、プレスキャンを行い、
原点確認および受光素子12aの割り付けを行った後、
ラインセンサユニット8を原点位置SPから液晶セル1
の画素の終端部までスキャン方向Yに移動させながら輝
度データD0 を採取(輝度計測)し(ステップS7)、
計測した輝度データD0 を取り込み(ステップS8)、
液晶セル1の本計測が行われる。これらのステップS
7,8による本計測は、は1つの液晶セル1に対して繰
り返し行われる。
【0067】前記計測動作(ステップS7)としては、
例えば、前記信号発生ユニット17によって液晶セル1
の全面を白色点灯させながら輝度計測することにより、
赤、緑、青の三原色の各画素において生じる滅点(画素
の少なくとも一部が点灯しない点)やゴミの混入などを
検知することができる。また、信号発生ユニット17に
よって液晶セル1の全面に黒を表示させながら輝度計測
することにより、赤、緑、青の三原色の各画素において
生じる輝点(画素の少なくとも一部が不必要に点灯する
点)やゴミの混入などを検知することができる。
【0068】また、前記計測動作(ステップS7)にお
いては、液晶セル1の全面に赤のみ、緑のみ、青のみを
表示させながら、前記検査を行ったり、所定の絵柄やパ
ターンを表示させながら検査することもある。いずれに
しても輝点を検知する場合には、測定した輝度が上限と
なる閾値以上の閾値を越えるものを輝点として検知し、
滅点を検知する場合には測定した輝度が下限となる閾値
以下であるものを閾値を越えた滅点として検知するよう
に、検査動作のレシピ(項目や内容)を設定する。
【0069】そして、前記データ取込動作(ステップS
8)においては、センサ位置補正機能部19cが、プレ
スキャン原点確認動作(ステップS6)において確認し
た各ラインセンサ12の位置ずれ量に合わせて輝度デー
タD0 を取り込むタイミングを合わせる。また、前記セ
ンサ出力割付機能部9aは前記プレスキャン原点確認ス
テップS5 において確認した各画素内の全輝度データD
0 の平均値をリアルタイムに算出して、後述する平均化
画像データD2 を算出する。
【0070】なお、欠陥検知機能部19dは、前記プレ
スキャン原点確認動作(ステップS6)において確認し
た各画素内において輝度データD0 は前記レシピで定め
た設定を超えたときにこれを欠陥として検知して、その
ときの輝度データD0 から欠陥部詳細データD3 を記録
する。
【0071】そして、前記データ取込動作(ステップS
8)によって取り込まれたんだデータD2 ,D3 をまと
めて演算処理することにより、検査結果データD4 を求
める(ステップS9)。このデータ処理動作(ステップ
S9)においては、偏ゴミ検知機能部19eが垂直ライ
ンセンサユニット8Aおよび斜めラインセンサユニット
8Bからそれぞれ得られた欠陥部詳細データD3 を比較
することにより、液晶セル1に生じた偏ゴミ14b,1
4cの混入位置を判定し、これを前記検査結果データD
4 に含めるようにしている。
【0072】ここで、前記偏ゴミ14b,14cの混入
位置の検出原理を、図10を参照しながら説明する。な
お、図中、符号27はバックライト光源である。まず、
図1に示す構成の液晶セル1に付着する異物としては、
図10に示すように、上偏向板5外面に付着する異物
(ゴミ)14a,上偏向板5と上ガラス板2との間の異
物14b、液晶4内の異物14c、下ガラス板3と下偏
向板6との間の異物14d、下偏向板6の外面に付着す
る異物14eがある。これらの異物14a〜14eのう
ち、異物14a,14eは予め拭き取るなどして除去す
るので、検出から除外する。また、異物14cは仮に検
出できたとしても、異物か他の欠陥かの判別が困難であ
るため、これも検出から除外する。このため、本検査に
おいては、異物14b,14cのみの検出が行われる。
【0073】すなわち、垂直ラインセンサユニット8A
および斜めラインセンサユニット8Bで検出される液晶
セル1の画素R,G,Bの座標が一致するように調整す
る(光学的に一致してない場合は、ソフト処理で行
う)。ラインセンサユニット8をY方向に移動させてス
キャンを行ったとき、異物14cについては、垂直ライ
ンセンサユニット8Aおよび斜めラインセンサユニット
8Bの検出座標が互いに一致する。しかし、異物14
a,14bについては、斜めラインセンサユニット8B
による検出は、垂直ラインセンサユニット8Aによる検
出よりも若干遅れる。また、異物14d,14eについ
ては、斜めラインセンサユニット8Bによる検出は、垂
直ラインセンサユニット8Aによる検出よりも若干進
む。この遅れ量また進み量は、ガラス基板2,3や偏向
板5,6の厚みによって一義的に決まる。したがって、
垂直ラインセンサユニット8Aおよび斜めラインセンサ
ユニット8Bの検出タイミングの前後を判別することに
より、異物14b,14cの深さ位置を特定することが
できる。
【0074】上述のようにして取込処理部19によって
得られたデータは、検査結果を表すデータDとしてパソ
コン18に入力され、パソコン18に付設された表示装
置に表示されたり、プリンタなどによって印字出力され
る(ステップS10)。この検査結果の出力は、上記出
力方法のほか、音声案内であっても生産ラインを監視す
る上位コンピュータに対するデータ通信であってもよ
い。
【0075】そして、液晶セル1の検査結果は段階的な
採点によって行われることが望ましく、例えば、完全無
欠である場合を最上評価として、事実上全く問題になら
ない程度のものであるか、微細な欠陥が有るものの凝視
しなければ判別できない程度のものであるかなど多段階
に分けた採点を行うことが望ましい。さらに、欠陥が生
じている部分の欠陥部詳細データD3 を画面に表示する
などして出力することが望ましい。
【0076】前記測定が終了した液晶セル1は、欠陥検
査装置本体7からアンローディングされて、例えば製造
工程の下流側に搬送される(ステップS11)。
【0077】そして、第2番目以降の液晶セル1を検査
する場合には、ステップS2における液晶セル1のアラ
イメントによる位置補正を確実に行うことにより、プレ
スキャン(ステップS6)が省略され、ステップS7以
降の本測定に入り、上記と同様にして欠陥の有無が検査
される。
【0078】さらに、前記原点確認ステップS6におい
て上端部の位置ずれおよび/または液晶セル1に対する
検出視野Aの角度の微細なズレを検知し、これを補正す
るために、ラインセンサユニット8を、例えば500μ
m程度の僅かな距離だけスキャン方向Yに移動して行っ
てもよい。この場合は、スキャン方向Yにおける位置ず
れおよび/または角度のズレを厳密に合わせることが可
能となる。
【0079】また、上述の例では搬送された液晶セル1
の角度のズレを図5(A)に示す角度アジャスタ9bに
よって補正する例を開示しているが、本発明はこれに限
られるものではない。すなわち、ラインセンサユニット
8の受光素子の配列方向Xを、液晶セル1の角度に合わ
せて走査方向Yに対する直角から少し傾けた状態で走査
して、検出した輝度データD0 をX方向に適宜シフトす
ることによって、傾きを補正するなど種々の変形が考え
られる。
【0080】さらに、上記実施例では、液晶セル1を固
定し、ラインセンサユニット8を直線的に移動させるも
のであったが、この発明はこれに限られるものではな
く、ラインセンサユニット8を固定し、液晶セル1を直
線的に移動させるようにしてもよい。
【0081】そして、この発明の欠陥検査装置は、液晶
セルのほか、プラズマディスプレイパネルなど他の平面
表示パネルの欠陥検査にも同様に適用できることは言う
までもない。
【0082】
【発明の効果】この発明の欠陥検査装置は、複数のライ
ンセンサを用いて高精度かつ高速に平面表示パネルの欠
陥検査を行うことができる。また、取込処理部において
各ラインセンサ毎にその走査方向における位置ずれが補
正されるので、各ラインセンサが一直線状に並んでいる
と見なして後の処理を行うことができ、それだけ、後の
信号処理を簡素に行うことができる。さらに、走査方向
のずれが正確に補正されることにより、ラインセンサの
高分解能を十分に活かした平面表示パネルの欠陥検査を
行うことができ、高分解能化と高速処理の両立を達成す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の平面表示パネルの欠陥検査装置の一
例を概略的に示す全体構成図である。
【図2】前記欠陥検査装置で検査される平面表示パネル
としての液晶セルの構成を概略的に示す図で、(A)は
平面図、(B)は縦断面図である。
【図3】前記欠陥検査装置で用いられるラインセンサの
一例を概略的に示す図である。
【図4】前記ラインセンサと平面表示パネルの位置関係
を概略的に示す図である。
【図5】前記ラインセンサを走査させる走査部の構成を
概略的に示す図である。
【図6】前記欠陥検査装置における信号処理系統を概略
的に示す図である。
【図7】前記欠陥検査装置による検査手順の一例を示す
図である。
【図8】前記欠陥検査装置の動作および機能を説明する
ための図である。
【図9】前記欠陥検査装置の動作および機能を説明する
ための図である。
【図10】前記欠陥検査装置の動作および機能を説明す
るための図である。
【符号の説明】
1…平面表示パネル、9…ユニット載置フレーム(走査
部)、12…ラインセンサ、12a…受光素子、19…
取込処理部、19c…センサ位置補正機能部、22…取
込タイミング補正部、22b…タイミング制御指示レジ
スタ、121…各ラインセンサの検出視野、R,G,B
…画素、D0 …輝度データ、A…検出視野、S…スキャ
ン同期信号(全体の取込タイミング)、S’…スキャン
同期信号(各ラインセンサの取込タイミング)、X…セ
ンサ配列方向、Y…センサ走査方向、Y1 〜Y6 …位置
ずれ量。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G06T 1/00 420 G06T 1/00 420G 5C061 1/60 450 1/60 450H 5L096 7/60 150 7/60 150B H04N 17/04 H04N 17/04 Z (72)発明者 坂本 淳一 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (72)発明者 藤井 史高 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (72)発明者 山田 芳孝 奈良県奈良市法蓮町197−1 テクノス株 式会社内 (72)発明者 米浪 徹 奈良県奈良市法蓮町197−1 テクノス株 式会社内 (72)発明者 細田 俊弘 奈良県奈良市法蓮町197−1 テクノス株 式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA02 AA20 AA49 BB02 CC25 DD03 DD06 EE00 FF02 FF42 FF67 GG15 HH13 HH15 JJ02 JJ05 JJ08 JJ09 JJ25 MM07 PP02 PP05 QQ03 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28 QQ42 QQ51 RR06 2G051 AA90 AB01 AB02 CA03 CA04 CA07 DA01 DA07 EA12 EA23 EC03 2H088 FA13 HA14 HA18 HA24 HA28 MA20 5B047 AA12 AB02 BB03 BC01 CB17 EB03 5B057 AA03 BA02 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE11 DA03 DB02 DB09 DC22 5C061 BB01 CC05 EE21 5L096 AA06 BA03 CA14 CA16 EA35 FA17 FA69

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面表示パネルの各画素より十分に小さ
    い小領域を検出視野として一直線上に配列された受光素
    子からなる複数のラインセンサと、平面表示パネルとラ
    インセンサとの相対位置を受光素子の配列方向に直交す
    る方向に走査させる走査部と、このラインセンサに接続
    されて受光素子からの輝度データを演算処理することに
    より平面表示パネルの欠陥を検査する取込処理部とを有
    する平面表示パネルの欠陥検査装置であって、前記取込
    処理部が各ラインセンサ毎にその走査方向における位置
    ずれを補正するセンサ位置補正機能部を有することを特
    徴とする平面表示パネルの欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 前記センサ位置補正機能部が基準となる
    全体の取込タイミングに対して時間的な遅れを設けた個
    々のラインセンサの取込タイミングを生成することによ
    り、走査方向における位置ずれを補正する取込タイミン
    グ補正部を有する請求項1に記載の平面表示パネルの欠
    陥検査装置。
  3. 【請求項3】 前記取込タイミング補正部が、平面表示
    パネルの取込に先立ってラインセンサの受光素子に平行
    に配置された平面表示パネルの取込を行なうことにより
    求められる、各ラインセンサの取込タイミングの位置ず
    れ量を記録するタイミング制御指示レジスタを有する請
    求項2に記載の平面表示パネルの欠陥検査装置。
  4. 【請求項4】 隣合う二つのラインセンサの検出視野に
    よって検出される小領域に重なり部分を設ける請求項1
    〜3の何れかに記載の平面表示パネルの欠陥検査装置。
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