JP2002333407A - 平面表示装置の欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＣＤなど平面表示装置における方向特性や
全体のムラなどを、点欠陥や線欠陥とともに確実に検出
することができる欠陥検査装置を提供すること。 【解決手段】 水平な状態に保持されている平面表示装
置１の検査対象面である表示面１ａが前焦点位置に一致
するように配置される集光レンズ５と、この集光レンズ
５の後方に配置され、複数のセンサ素子６ａを二次元方
向に配置して構成される二次元センサアレイ６とによっ
て検出器ユニット４を構成し、この検出器ユニット４を
前記平面表示装置１と相対的に平行移動して、前記表示
面１ａからの光を集光レンズ５を介して二次元センサア
レイ６に入射させ、そのとき二次元センサアレイ６から
出力される信号を処理することにより前記表示面１ａに
おける欠陥を検出するようにしている。

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、液晶表示装置
（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイなど平面表示装置に
おける欠陥検査装置（以下、単に欠陥検査装置という）
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＣＤの欠陥（点欠陥、線欠陥や
ムラなど）を自動検査する欠陥検査装置は、ＬＣＤの検
査対象面である表示面（以下、サンプル面という）の全
面または一部をカメラによって縮小または拡大撮影し
て、複数のセンサ素子よりなるセンサアレイ上にサンプ
ル像を結び、このセンサアレイの各素子からの信号を適
宜処理することにより、前記欠陥を検出するようにして
いた。

【０００３】上記センサアレイとしては、例えばＣＣＤ
素子などのセンサ素子を二次元方向に配列した二次元セ
ンサアレイや前記センサ素子を一次元方向に配列したラ
インセンサなどがあるが、いずれのセンサアレイにおい
ても、センサ素子上にサンプル像を結ぶことは同じであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の欠陥検査装置においては、サンプル像の縮小率また
は拡大率がどうであろうと、一つのセンサ素子が検出す
る光は、サンプル面とセンサアレイとの間を通り、セン
サ素子上に結ぶ光の全てを集めたものであり、その結
果、方向特性（方向による見え方の違い）などは薄めら
れてしまう。したがって、光量の方向特性や、欠陥の一
つであるムラを他の欠陥と同時にしかも確実に検出する
ことは困難であった。

【０００５】前記方向特性やムラを確実に捉えるには、
例えば、方向ごとに専用の検出器を設けたり、カメラの
位置を特定の角度に固定すればよいが、このようにする
ことは、他の欠陥検査に必ずしも有利ではなく、コスト
アップとなる。

【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、ＬＣＤなど平面表示装置におけ
る方向特性や全体のムラなどを、点欠陥や線欠陥ととも
に確実に検出することができる欠陥検査装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の一つの欠陥検査装置は、水平な状態に保
持されている平面表示装置の検査対象面である表示面が
前焦点位置に一致するように配置される集光レンズと、
この集光レンズの後方に配置され、複数のセンサ素子を
二次元方向に配置して構成される二次元センサアレイと
によって検出器ユニットを構成し、この検出器ユニット
を前記平面表示装置と相対的に平行移動して、前記表示
面からの光を集光レンズを介して二次元センサアレイに
入射させ、そのとき二次元センサアレイから出力される
信号を処理することにより前記表示面における欠陥を検
出するようにしている（請求項１）。

【０００８】上記構成の欠陥検査装置においては、常
に、サンプルである平面表示装置の表示面からのあらゆ
る方向への光を同時に計測することができるので、任意
の方向での光強度を確実に知ることができ、点欠陥や線
欠陥のみならず、ムラや光の方向特性の検査も同意時に
確実に行うことができる。

【０００９】そして、ムラや光の方向特性の検査に際し
ては、ＬＣＤなど平面表示装置の表示方式により、特に
重要な方向があるが、これらについても光学配置を変え
ることなく、単に、二次元センサアレイのどの部分のセ
ンサ素子からの信号を用いるかによって、従来のこの種
の装置で光学配置を変える以上に、その方向の光のみを
選択的に検出することができる。

【００１０】したがって、この発明の欠陥検査装置によ
れば、種々の方式の平面表示装置の欠陥検査において、
一つの検出器ユニットで、サンプル面の一点から広い立
体角の光を方向ごとに独立して検出することができ、特
に、方向によるムラや方向特性の検査を容易にしかも確
実に行うことができる。

【００１１】前記請求項１に記載の欠陥検査装置におい
て、検出器ユニットを二次元方向に複数配列してもよく
（請求項２）、この場合、サンプル全面を短時間で検査
することができ、例えば顕微鏡などを併用して視野を確
認しながら詳細に検査を行うことができる。

【００１２】そして、この発明の他の欠陥検査装置は、
水平な状態に保持されている平面表示装置の検査対象面
である表示面が前焦点位置に一致するように配置される
第１レンズと、この第１レンズの後方かつ前記表示面と
光学的に共役の位置に設けられるピンホールと、このピ
ンホールの後段であってピンホールが前焦点位置に一致
するように配置される第２レンズと、この第２レンズの
後方に配置され、複数のセンサ素子を二次元方向に配置
して構成される二次元センサアレイとによって検出器ユ
ニットを構成し、この検出器ユニットを前記平面表示装
置と相対的に平行移動して、前記表示面からの光を第１
レンズ、ピンホールおよび第２レンズを経て入射させ、
そのとき二次元センサアレイから出力される信号を処理
することにより前記表示面における欠陥を検出するよう
にしている（請求項３）。

【００１３】このように構成した欠陥検査装置において
は、目的とする測定箇所以外からの光を確実に遮断する
ことことができ、前記請求項１に記載の欠陥検査装置よ
りもさらに緻密に欠陥検査を行うことができる。

【００１４】前記請求項３に記載の欠陥検査装置におい
て、複数の検出器ユニットを二次元方向に配列してもよ
く（請求項４）、このようにした場合、サンプル全面を
短時間で検査することができ、例えば顕微鏡などを併用
して視野を確認しながら詳細に検査を行うことができ
る。

【００１５】そして、前記請求項４に記載の欠陥検査装
置において、複数の検出器ユニットを平面視矩形状に配
列して検出器ユニット集合体を形成し、この検出器ユニ
ット集合体を、平面表示装置との相対移動方向とずらせ
た状態で配置したり（請求項５）、複数の検出器ユニッ
トを一つの方向にずらせて配置することにより全体とし
て平面視平行四辺形状に形成し、この検出器ユニット集
合体を、そのユニットのずれ方向が平面表示装置との相
対移動方向と直交するように配置した場合（請求項６）
には、表示面を走査する密度が高まり、表示面全体を測
定するために、検出器ユニットを往復移動させる回数を
大幅に減らすことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参
照しながら説明する。図１は、この発明の欠陥検査装置
の原理的構成を示すもので、この図において、１は検査
対象の平面視が例えば矩形であるＬＣＤで、その検査対
象面である表示面１ａが水平かつ上方になるよう検査ス
テージ２の上面に水平に載置される。３はＬＣＤを駆動
する点灯駆動電源である。

【００１７】４はＬＣＤ１の検査対象面である表示面
（サンプル面）１ａの上方に設けられる検出器ユニット
で、集光レンズ５と二次元センサアレイ６とから主とし
て構成される。

【００１８】前記集光レンズ５は、その前焦点位置に前
記表示面１ａが一致するように配置されている。この集
光レンズ５としては、単一の凸レンズでもよいが、複数
のレンズを適宜組み合わせて、色収差などが生じないよ
うにしてあるものを用いてもよい。

【００１９】前記二次元センサアレイ６は、集光レンズ
５の後方に配置されており、例えばセンサ素子としての
ＣＣＤ素子６ａをＸ方向（紙面の左右方向）およびＹ方
向（紙面に垂直な方向）の二次元方向に複数配列して、
平面視矩形状に形成されてなる。

【００２０】そして、前記検出器ユニット４は、集光レ
ンズ５および二次元センサアレイ６が適宜の保持・駆動
機構に取り付けられており、Ｘ方向およびＹ方向に移動
するように構成されている。

【００２１】７は装置全体を制御し、信号処理を行うマ
イコンなどの演算制御部で、点灯駆動電源３を制御した
り、検出器ユニット４の移動制御を行ったりするととも
に、二次元センサアレイ６から出力される信号を適宜処
理し、その処理結果をディスプレイ（図示していない）
上に表示したり、メモリ内に格納したり、プリンタ（図
示していない）によって出力できるように構成されてい
る。

【００２２】上記構成の欠陥検査装置の動作を、図２を
参照しながら説明すると、点灯駆動電源３によってＬＣ
Ｄ１を点灯しているとき、その表示面１ａのあるセル
（測定点Ｐ）からの光は、符号８で示すように、集光レ
ンズ５への入射角（立体角）を異ならせて集光レンズ５
に入射し、この集光レンズ５を出た光９は平行光となっ
て二次元センサアレイ６のセンサ素子６ａに入射する。
このとき、集光レンズ５が理想的なものであれば、測定
点Ｐからある入射角で発した光のみがセンサ素子６ａに
入射する。つまり、二次元センサアレイ６の各センサ素
子６ａは、それぞれ、サンプル面の測定点Ｐからの異な
る入射角の光を捕捉する。

【００２３】そして、前記欠陥検査装置においては、前
記検出器ユニット４をＸ，Ｙ方向に適宜走査することに
より、ＬＣＤ１の表示面１ａの全部または必要な部分を
検査することができる。

【００２４】そして、実際的には、図示は省略している
が、図１および図２に示した検出器ユニット４を、複
数、Ｘ，Ｙ方向に二次元的に配置するのが好ましく、こ
のようにした場合、表示面１ａの広い範囲を同時に検査
することができ、平面表示装置の欠陥検査を短時間で行
うことができ、各センサ素子６ａから出力される信号
は、演算制御部７に入力される。

【００２５】より具体的には、表示面１ａ上で光強度を
知りたい間隔ごとに、二次元センサアレイ６からの信号
をマイコン７において処理しつつ、表示面１ａ全体を測
定する。演算制御部７においては、例えば、全てのセン
サ素子６ａからの信号強度の和や平均をとることによ
り、測定点Ｐから発せられる光の総量と関係する値が得
られるので、これによって、輝点／輝線、滅点／滅線な
どの表示面１ａの１セルごとの明暗欠陥を知ることがで
きる。

【００２６】そして、二次元センサアレイ６の一部のセ
ンサ素子６ａの出力を、他のセンサ素子６ａの出力と比
較することにより、ある方向からみたときに欠陥（方向
特性）を検出することができる。

【００２７】また、表示面１ａに対して、実際に人間が
その表示を見るときの視点を仮定し、それに相当するよ
うに、検出器ユニット４ごと、または、測定点Ｐごとに
二次元センサアレイ６からの信号を集めることにより、
前記視点から見たときの表示ムラや、そのときに表れる
種々の欠陥を観測することができる。

【００２８】前記図１に示した構成は、原理的なもので
あり、実際には、図２に示すように、本来の測定点Ｐ以
外の点Ｑからの光１０も同時に二次元センサアレイ６の
センサ素子６ａに入射し、これを観測してしまうといっ
た不都合がある。そこで、実用的には、図３に示すよう
な構成が採用するのが好ましい。

【００２９】すなわち、図３において、１１はＬＣＤ１
の表示面（サンプル面）１ａの上方に設けられる検出器
ユニットで、第１レンズ１２、ピンホール１３、第２レ
ンズ１４および二次元センサアレイ６から主として構成
される。

【００３０】前記第１レンズ１２は、その前焦点位置に
前記表示面１ａが一致するように配置されている。この
第１レンズ１２としては、単一の凸レンズでもよいが、
複数のレンズを適宜組み合わせて、色収差などが生じな
いようにしてあるものを用いてもよい。

【００３１】前記ピンホール１３は、適宜の板部材１５
に設けられ、第１レンズ１２の後方かつ表示面１ａと光
学的に共役の位置に配置されている。このピンホール１
３は、このピンホール１３と共役な表示面１ａ上の点Ｐ
からの光１６のみを通過させ、ピンホール１３と共役で
はない表示面１ａ上の点Ｑからの光１７を通過させるこ
とはない。

【００３２】前記第２レンズ１４は、ピンホール１３の
後段であって、前焦点位置にピンホール１３が一致する
ように配置されている。この第２レンズ１４としては、
単一の凸レンズでもよいが、複数のレンズを適宜組み合
わせて、色収差などが生じないようにしてあるものを用
いてもよい。この第２レンズ１４の後方に、二次元セン
サアレイ６が設けられる。

【００３３】そして、前記検出器ユニット１１は、第１
レンズ１２、ピンホール１３を形成した板部材１５、第
２レンズ１４および二次元センサアレイ６が適宜の保持
・駆動機構に取り付けられており、Ｘ方向およびＹ方向
に移動するように構成されている。

【００３４】上記図３に示す欠陥検査装置においては、
ピンホール１３と共役な位置にある表示面１ａ上の測定
点Ｐからの光１６のみがピンホール１３を通り抜けるこ
とができ、この光１６は第２レンズ１４を通過して平行
光１８となり、二次元センサアレイ６上のセンサ素子６
ａに入射する。そして、上記図１に示した欠陥検査装置
と同様に、二次元センサアレイ６の出力信号を演算制御
部７において処理すればよい。

【００３５】そして、図３に示した欠陥検査装置を、例
えば顕微鏡など組み合わせて、図４に示すように構成し
てもよい。すなわち、図４において、１８は例えば光学
顕微鏡で、対物レンズ１９、集光レンズ２０および観察
用カメラまたは対物レンズ２１よりなる。そして、この
光学顕微鏡１８の光路１８ａにハーフミラーなどのビー
ムスプリッター２２を挿入し、このビームスプリッター
２２で分割される光路２２ａ内に第１レンズ１２、ピン
ホール１３、第２レンズ１４および二次元センサアレイ
６から主として構成される検出器ユニット１１を設ける
のである。なお、２３は前記光学顕微鏡１８の光路１８
ａのビームスプリッター２２と対物レンズ１９との間に
介装されるハーフミラーなどのビームスプリッターで、
表示面１ａに可視光を照明光２４として導入するための
もので、前記表示面１ａを照明する必要がないときは省
略してもよい。

【００３６】上記図４に構成した欠陥検査装置によれ
ば、サンプル面である表示面１ａを、光学顕微鏡１８に
よって観察用カメラによって撮像したり、目視によって
観察することができるので、視野を確認しながら詳細に
検査を行うことができる。

【００３７】ところで、ＬＣＤ１における表示面１ａの
方向特性を得る場合、測定点Ｐごとに対して、検査目的
によっては、例えば数百個のセンサ素子６ａを二次元的
に配置する必要はなく、他センサ素子６ａを縦、横にそ
れぞれ１０個ずつ並べるだけでもよい。図５は、このよ
うな実施の形態を説明するための図である。

【００３８】すなわち、図５（Ａ）に示すように、第１
レンズ１２を複数の微小な第１マイクロレンズ１２Ｍで
構成し、各第１マイクロレンズ１２Ｍに対向するように
複数のピンホール１３Ｍを設け、さらに、第２レンズ１
４を複数の第２マイクロレンズ１４Ｍで構成し、この第
２マイクロレンズ１４Ｍの後方に二次元センサアレイ６
Ｍを配置したもので、これらの第１マイクロレンズ１２
Ｍ、ピンホール１３Ｍ、第２マイクロレンズ１４Ｍの配
置関係は、図３における第１レンズ１２、ピンホール１
３、第２レンズ１４における関係と同じにした検出器ユ
ニット１１Ｍを形成し、複数の検出器ユニット１１Ｍ
を、図５（Ｂ）に示すように、平面視矩形状に配置し
て、検出器ユニット集合体Ｕを構成する。

【００３９】そして、前記検出器ユニット集合体Ｕを、
図６に示すように、その移動方向２５とは傾けた状態で
配置して移動させることにより、表示面１ａの全てを漏
れなく走査することができる。

【００４０】また、前記検出器ユニット集合体Ｕを形成
するに際して、複数の検出器ユニット１１Ｍを、図７に
示すように、例えば、１／５ずつずらして平面視平行四
辺形状の検出器ユニット集合体Ｕとしてもよい。この場
合、１つの検出器ユニット１１の測定領域の幅が１つの
レンズ径の１／５以上であることを想定している。この
ようにしたものにおいては、表示面１ａを走査する密度
が高まり、表示面１ａ全体を測定するために、検出器ユ
ニット集合体Ｕを往復移動させる回数を大幅に減らすこ
とができる。なお、前記検出器ユニット１１Ｍのずらし
量は、前記１つの検出器ユニット１１の測定領域の大き
さと関係する検出精度や分解能に応じて適宜設定すれば
よい。

【００４１】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、例えば、二次元センサアレイ６として
は、そのセンサ素子６ａとしてフォトトランジスタを用
いてもよい。また、検出器ユニット４，１１，Ｕを移動
させるのに代えて、ＬＣＤ１を移動させてもよく、ま
た、検出器ユニット４，１１，ＵおよびＬＣＤ１の双方
を移動させるようにしてもよい。

【００４２】さらに、この発明の欠陥検査装置は、ＬＣ
Ｄ以外の他の平面表示装置の欠陥検査にも同様に適用で
きることはいうまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の欠陥検
査装置によれば、常に、サンプルである平面表示装置の
表示面からのあらゆる方向への光を同時に計測すること
ができるので、任意の方向での光強度を確実に知ること
ができ、点欠陥や線欠陥のみならず、ムラや光の方向特
性の検査も同意時に確実に行うことができる。

【００４４】そして、ムラや光の方向特性の検査に際し
ては、ＬＣＤなど平面表示装置の表示方式により、特に
重要な方向があるが、これらについても光学配置を変え
ることなく、単に、二次元センサアレイのどの部分のセ
ンサ素子からの信号を用いるかによって、従来のこの種
の装置で光学配置を変える以上に、その方向の光のみを
選択的に検出することができる。

【００４５】したがって、この発明の欠陥検査装置によ
れば、特に、種々の表示方式のＬＣＤの検査において、
ムラ、方向特性の検査を容易かつ確実に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の欠陥検査装置の原理的構成図であ
る。

【図２】前記欠陥検査装置の動作説明図である。

【図３】前記欠陥検査装置の他の構成を概略的に示す図
である。

【図４】図３に示した欠陥検査装置の変形例の構成を概
略的に示す図である。

【図５】前記欠陥検査装置のさらに他の構成を概略的に
示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は検出器ユニット
の平面配置構成を示す図である。

【図６】検出器ユニットの平面配置構成を概略的に示す
図である。

【図７】検出器ユニットの他の平面配置構成を概略的に
示す図である。

【符号の説明】

１…平面表示装置、１ａ…表示面、４…検出器ユニッ
ト、５…集光レンズ、６…二次元センサアレイ、６ａ…
センサ素子、１１…検出器ユニット、１２…第１レン
ズ、１３…ピンホール、１４…第２レンズ、２５…相対
移動方向、Ｕ…検出器ユニット集合体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB02 CC25 DD06 FF04 FF42 GG09 HH13 JJ03 JJ09 JJ26 LL00 LL04 LL05 LL10 LL30 MM01 MM07 PP03 PP24 2G051 AA73 AB07 BB09 CA03 CA07 CB02 CC11 CD10 DA07 2G086 EE10 2H088 FA00 FA12 FA17 FA18 FA25 FA30 MA04 MA16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平な状態に保持されている平面表示装
   置の検査対象面である表示面が前焦点位置に一致するよ
   うに配置される集光レンズと、この集光レンズの後方に
   配置され、複数のセンサ素子を二次元方向に配置して構
   成される二次元センサアレイとによって検出器ユニット
   を構成し、この検出器ユニットを前記平面表示装置と相
   対的に平行移動して、前記表示面からの光を集光レンズ
   を介して二次元センサアレイに入射させ、そのとき二次
   元センサアレイから出力される信号を処理することによ
   り前記表示面における欠陥を検出するようにしたことを
   特徴とする平面表示装置の欠陥検査装置。
2. 【請求項２】 検出器ユニットを二次元方向に複数配置
   してなる請求項１に記載の平面表示装置の欠陥検査装
   置。
3. 【請求項３】 水平な状態に保持されている平面表示装
   置の検査対象面である表示面が前焦点位置に一致するよ
   うに配置される第１レンズと、この第１レンズの後方か
   つ前記表示面と光学的に共役の位置に設けられるピンホ
   ールと、このピンホールの後段であってピンホールが前
   焦点位置に一致するように配置される第２レンズと、こ
   の第２レンズの後方に配置され、複数のセンサ素子を二
   次元方向に配置して構成される二次元センサアレイとに
   よって検出器ユニットを構成し、この検出器ユニットを
   前記平面表示装置と相対的に平行移動して、前記表示面
   からの光を第１レンズ、ピンホールおよび第２レンズを
   経て入射させ、そのとき二次元センサアレイから出力さ
   れる信号を処理することにより前記表示面における欠陥
   を検出するようにしたことを特徴とする平面表示装置の
   欠陥検査装置。
4. 【請求項４】 複数の検出器ユニットを二次元方向に配
   列してなる請求項３に記載の平面表示装置の欠陥検査装
   置。
5. 【請求項５】 複数の検出器ユニットを平面視矩形状に
   配列して検出器ユニット集合体を形成し、この検出器ユ
   ニット集合体を、平面表示装置との相対移動方向と傾け
   た状態で配置してなる請求項４に記載の平面表示装置の
   欠陥検査装置。
6. 【請求項６】 複数の検出器ユニットを一つの方向にず
   らせて配置することにより全体として平面視平行四辺形
   状に形成し、この検出器ユニット集合体を、そのユニッ
   トのずれ方向が平面表示装置との相対移動方向と直交す
   るように配置してなる請求項４に記載の平面表示装置の
   欠陥検査装置。