JP2004317470A - 透明板欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス板のような透明板に発生したクラック（割れ）を画像で捉えて検出する検査装置であって、クラックの方向と照明手段の照射方向との関係にかかわらずクラックの検出が可能な透明板の欠陥を検出する検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の透明板欠陥検査装置によれば、異なる波長の光を照射する複数の光源を異なる方向から検査対象物に照射し、これらの複数の異なる波長の光を選択的に撮像することによりいずれかの波長の光源により、クラックの画像の撮像が可能となる。その結果、クラックの方向に関係なく、また他の複数の光源の照明に邪魔されること無く、透明な板状部材に形成されたクラックを画像として撮像することが可能となり、透明な板状部材の検査精度が向上する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイパネルを形成するガラス基板などの透明な板状部材に発生するクラック等の欠陥を検査する透明板欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイパネルは、近年人気となっている薄型テレピのうち大画面タイプのものに多く用いられるようになってきている。やはり薄型テレビに採用されている液晶表示装置は視野角が狭く、また表示される映像は暗いために大画面タイプのテレビに不向きであるが、プラズマディスプレイパネルは十分な視野角を有し、さらにプラズマによる発光で表示が形成されているために十分な明るさを確保することができるという特徴を備えている。
【０００３】
プラズマディスプレイパネルは図９に示す一部断面図から分かるように、前面ガラス基板２１と背面ガラス基板２２および保護膜２３とから構成されていて、前面ガラス基板２１と背面ガラス基板２２の間でプラズマ放電を発生させ、その際に発生する紫外線が蛍光体に当たって発光することにより表示する方式の表示装置である。
【０００４】
図９（ｂ）にプラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板２１を示す。プラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板２１は、ガラス基板に透明の電極を形成してその上を誘電体膜で覆って形成される。
【０００５】
図９（ｃ）にプラズマディスプレイパネルの背面ガラス基板２２を示す。プラズマディスプレイパネルの背面ガラス基板は、ガラス基板の上に電極を形成し、この電極の上をさらに厚めのガラスで覆い、この厚めのガラスを彫って溝を形成し蛍光体を溝の壁面に塗布して形成される。
【０００６】
前面ガラス基板２１に酸化マグネシウムの保護膜２３を形成した後に背面ガラス基板に重ねて貼りあわせ、空気を抜き、ネオン等のガスを注入してプラズマディスプレイパネルが完成する。（図９（ａ））
【０００７】
このように、プラズマディスプレイパネルは、前面ガラス基板２１と背面ガラス基板２２の２つのガラス基板から構成されており、ともに精細に加工された２つのガラス基板を接着により一体化することで製作されている。大きなサイズのガラス基板をする際には必然的にガラス基板にストレスがかかることになり、その際のストレスなどが原因となりガラス基板のエッジにクラックが発生することがある。
【０００８】
クラックが発生すると、そのプラズマディスプレイパネルが不良品になるとともに、クラックが発生した際にガラスの微細なかけらができて、製造ライン中に散乱する。プラズマディスプレイパネルは埃や異物などが無いクリーンな環境で製造する必要が有り、この微細なかけらが接着する以前の背面ガラス基板あるいは前面ガラス基板に付着すると表示装置の不良の原因となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、製造途中の表示パネルにクラックが発生していないか検査する必要があるが、検査には、画像撮像装置で撮像した画像からクラックの有無を判断する方法が一般的である。
【００１０】
ガラス板のような透明板に発生したクラック（割れ）を画像で捉えて検査しようとする場合、透明板の下側、すなわち撮像装置の遠い側に照明光を散乱反射するスクリーンに相当するものがあれば、図６に示すようにクラックの影がそのスクリーンに投影される。プラズマディスプレイパネルでは、図９に示す酸化マグネシウムの保護膜２３がスクリーンの役割を果たす。
【００１１】
ところで、クラックの方向が様々である場合、クラックの方向と照明をあてる方向とによってはクラックの影がスクリーンに投影されない場合があることが判明した。照明は検査対象の透明板を斜め上方から照射するが、その照射方向が透明板の上方から見てクラックの方向と直交する方向の場合には、クラックの影がスクリーン上に投影される。一方、照明の照射方向がクラックの方向とほぼ同一方向の場合には、クラックの影がスクリーン上に投影されず、クラックを検出することができない。
【００１２】
この問題を解消するには、照射方向が異なる照明を用意して任意の方向のクラックに対してそのクラックの影ができるようにする必要があるが、同じステージで同時に同種類の複数個の照明装置により照射すると、ある一つの照明装置によりクラックの影ができたとしても、他の照明装置の照射光により影が薄くなり、撮像装置で撮像した画像によりクラックを認識することが困難である。
【００１３】
そこで、２つ以上のクラック撮像ステージを設け、それぞれが異なった方向から照射することにより、任意の方向のクラックを撮像する方法が考えられる。この方法ではステージの数が増えて装置が大型化し、それに伴い装置の価格が高価になる。
【００１４】
また、同じステージに複数の照明装置を用意し、それらを順次切り替えながら照射して任意の方向のクラックの画像を撮像する方法が考えられるが、一定速度で搬送される検査対象物に対しては搬送する方向の画像の解像度が低くなり、クラックの影を認識できない恐れがある。この不具合が無いようにするには検査対象物の搬送速度を落とせばよいが、そうすると生産性が落ちるという問題が起きる。
【００１５】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、透明板に発生したクラックの方向に関係なくクラックの有無を認識できる透明板のクラック等の欠陥を検査することができるとともに、高い生産性を有し、さらに検査装置がコンパクトでかつ製作に要する費用が低い透明板欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明板に照射する複数の光源からなる照明手段と、前記な透明板を撮像する撮像する撮像手段とから成り、基板上に存在するクラック等の方向性を有する欠陥を検査する透明板欠陥検査装置であって、前記照明手段は波長の異なる光を光源とする複数の光源により成り、それぞれの光源は異なる照射方向から透明基板に照射することを特徴とする。
【００１７】
さらに前記照明手段は、透明板に存在する任意の方向の欠陥に対して複数照明手段のうち少なくとも１個は欠陥の方向に対して２０度以上の角度をなすように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
また前記照明手段は、第１の発光体と、第１の発光体と発光波長が異なる第２の発光体とをそれぞれ異なる照射方向でかつ交互に配置したことを特徴とする。
【００１９】
前記照明手段は、赤色、緑色、青色の光のうち、少なくとも２つの光を光源として用いる構成とすることができる。その際に前記照明手段の発光体は発光ダイオードであることが好ましい。
【００２０】
一方、前記撮像手段は、前記照明手段の波長の異なる光による画像を選択的に撮像する複数の撮像手段からなることを特徴とする。
【００２１】
さらに、前記撮像手段は、赤色、緑色、青色の光のうち、少なくとも２つの光による画像を選択的に撮像する複数の撮像手段からなることを特徴とする。特に撮像手段は、カラーラインセンサカメラを用いることができる。
【００２２】
また、検査する透明板を均一に照明するために前記照明手段と検査対象の透明板の間に光拡散用の拡散板を配置するのが好ましい。
【００２３】
また、前記撮像装置の視野内において前記透明板は一定速度で搬送されている状態で検査することができる。
【００２４】
さらに透明板自身にスクリーン部材になるものが無い場合、透明板上に存在するクラックの陰を投影するスクリーン部材を設ければよい。このスクリーン部材は前記照明手段の光を拡散反射する材質で形成することでスクリーンとすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の透明板検査装置の実施例について図をもって詳細に説明する。本発明の透明板欠陥検査装置は、透明な板上にあるクラックであればガラスやプラスチック等の材質を問わないが、第１の実施例として、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）を構成するガラス基板上のクラックの有無を検査する透明板欠陥検査装置を例にとって説明する。
【００２６】
図１は、第１の実施例の透明板欠陥装置１の全体を示す正面図であり、図２は、その平面図である。撮像装置２ａ、２ｂがそれぞれプラズマディスプレイパネル２０を撮像するように上方および下方に配置されており、撮像装置２ａ、２ｂの撮像範囲を照明する照明装置３ａ、３ｂがプラズマディスプレイパネル２０の上方および下方に設けられている。
【００２７】
撮像装置２ａ、２ｂにはカラーラインセンサが搭載されており、このカラーラインセンサは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）Ｂ（青）のそれぞれの色の光を選択的に受光するラインセンサを備えている。さらにこれらのラインセンサによりプラズマディスプレイパネル２０の全幅にわたって撮像できるようにラインセンサの素子数が決定され、カメラの光学系が形成されている。
【００２８】
図３（ａ）は、照明装置と検査対象物との関係を示す側面図である。照明装置３ａは鋸歯状部を備える基台４に赤色の発光ダイオード５および緑色の発光ダイオード６が交互にかつ照射方向が異なる方向になるように配置されている。照明装置３ａ、３ｂの赤色の発光ダイオード５および緑色の発光ダイオード６はプラズマディスプレイパネル２０上の撮像装置２ａ、２ｂが撮像するすべての範囲にわたって照射するように配置される。すなわち、図３において赤色の発光ダイオード５は鋸歯状部の同じ方向の面にプラズマディスプレイパネル２０の全幅に照射されるように並べられる。同様に緑色の発光ダイオード５は波形の同じ方向の面に一定間隔でかつプラズマディスプレイパネル２０の全幅に照射されるように並べられる。
【００２９】
ここでは、照射する光を赤色および緑色としたが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）Ｂ（青）のいずれの２つを使用してもよく、さらに他の波長の光を使用して実現してもよい。ただしその際には２つの光による画像を区別できるように光の波長および受光するセンサを選択する必要がある。
【００３０】
図４は、拡散板７ａ、７ｂの効果を示す説明図である。発光ダイオードは一般的に照射角が小さく、第１の実施例のように離散的に配置した場合、照射面に均一に照明されないおそれがある。そこで、照明装置３ａとプラズマディスプレイパネル２０との間に拡散板７ａを配置することによって、プラズマディスプレイパネル２０上の照度を均一化する。拡散板７ａは、赤色発光ダイオード５および緑色発光ダイオード６のスポット状の光の照射角度を広げる機能を有する部材であり、離散的に置かれている赤色発光ダイオード５および緑色発光ダイオード６のスポット状の照射光を拡散してプラズマディスプレイパネル２０の全幅にわたって均一に照明する効果をもたらす。
【００３１】
搬送装置８はプラズマディスプレイパネル２０を搬送する装置である。モーター９を動力源とし、伝動ベルト１０を伝達手段としてすべての送りロール１１を一定速度で回転させ、プラズマディスプレイパネル２０を一定速度で搬送する。
【００３２】
第１の実施例の透明板欠陥検査装置１がプラズマディスプレイパネル２０のクラックを検出する原理について説明する。
【００３３】
第１の実施例の検査対象物であるプラズマディスプレイパネル２０は、蛍光体を塗布したセルを有する背面ガラス基板２２に前面ガラス基板２１を接着して作られる。この接着したプラズマディスプレイパネル２０は搬送装置７によって一定速度で搬送され、透明板欠陥検査装置１に送られてくる。
【００３４】
図５はプラズマディスプレイパネル２０を上方からみた場合のクラックと照明方向との関係を示す平面図であり、クラック２１と照明方向３０とのなす角度の違いによる５通りの場合を示している。この５通りの場合について撮像装置２で撮像した場合、照明の照射方向によりクラックを認識できる場合とできない場合があることが本発明人の実験によって確認された。すなわち、図５の（ａ）．（ｃ）では撮影画像によりクラックを認識することが可能であるが、図５の（ｄ）および（ｅ）ではクラックに起因する影ができず撮像画像で認識することができない。精細に調査したところ、クラック２０と照明方向３０とのなす角度が２０度以上であれば、クラックの箇所に微細な影が形成され、撮像装置２ａ，２ｂにより画像として認識できることが判明した。
【００３５】
第１の実施例の照明装置３ａ、３ｂは、図３に示されるように、照射方向が異なる２組の光源群で構成されており、さらに、その照射方向の角度は９０度である。その結果、プラズマディスプレイパネル２０上のクラックは照明装置３ａ、３ｂにより２つの方向から照明され、その照明方向とクラックの方向とがなす角度は、いずれか一方が２０度以上の角度をなすことができる。
【００３６】
図７に示すように、赤色発光ダイオード５により影３１が形成され、緑色発光ダイオード６により影３２が形成される。赤色発光ダイオード５および緑色発光ダイオード６の中の一方が図５の（ｄ）および（ｅ）に示すようなクラック２０と照射方向３０とのなす角度が２０度以下の場合であっても、９０度の角度差をもって照射しているもう一方の光源により撮像装置２ａ，２ｂが撮像可能な微細なクラックの影が形成される。
【００３７】
ところで、２つの異なる方向から同種類の光源で照射された場合、一方の照明によって影ができたとしても、もう一方の照明の照射により形成された影がうすくなり、結果的にクラックの箇所にできた影を認識しにくい場合が出てくる。そこで、例えば赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードとの組み合わせのように異なる波長の光で異なる方向から照明し、その波長の光を選択的に受光する光学素子で撮像するように構成することによってそのクラックの影を確実に認識することを可能にしている。
【００３８】
第１の実施例では、異なる波長として赤色発光ダイオード５と青色発光ダイオード６を用いており、撮像装置は、ＲＧＢカラーラインセンサを用いて上記の赤色発光ダイオード５と青色発光ダイオード６の照射光による画像を撮像している。
【００３９】
次に、第１の実施例の欠陥検査装置１の動作について説明する。欠陥検査装置１においてプラズマディスプレイパネル２０は、一定速度で搬送される。撮像装置２ａ，２ｂに搭載されたカラーラインセンサは、それぞれプラズマディスプレイパネル２０の上面および下面を一定の時間ごとにスキャンしつつプラズマディスプレイパネル２０の全面の画像を撮像する。
【００４０】
照明装置３ａ，３ｂに搭載されている赤色発光ダイオード５と青色発光ダイオード６とは、その照射方向が９０°異なっているために、プラズマディスプレイパネル２０上にクラックがあれば、そのいずれか一方によりクラックの影が生じる。撮像装置２ａ，２ｂに搭載されているＲ（赤）ラインセンサおよびＧ（緑）用ラインセンサは選択的にＲあるいはＧの光を選択的に受光するので、クラックの影ができた光源の照明に邪魔されることなく、クラックの画像を撮像することができる。
【００４１】
図８は、画像処理の工程を説明する説明図である。検査撮像装置２ａのラインセンサ１２ａ，１３ａはそれぞれカラーラインセンサのＲＧＢの３つのラインセンサのうち、Ｒ（赤）用ラインセンサとＧ（緑）用ラインセンサを用いている。言うまで無くＲ、Ｇの組み合わせに限るものではなく、他の組み合わせであっても差し支えない。ラインセンサ１２ａ，１３ａのスキャン信号からそれぞれ画像形成部１４ａ，１５ａによりプラズマディスプレイパネル２０全面の画像が形成される。次いで、信号合成部１６ａでラインセンサ１２ａとラインセンサ１３ａの画像が合成され、判定部１７によりクラックの有無が判定される。
【００４２】
図１０は、第２の実施例の透明板欠陥装置４１の全体を示す正面図であり、透明板でスクリーンとなる層を備えていないものを検査対象とする。
【００４３】
撮像装置２がそれぞれ透明板４２を撮像するように上方に配置されており、撮像装置２の撮像範囲を照明する照明装置３が透明板４２の上方に設けられている。
【００４４】
撮像装置２および照明装置３は、それぞれ第１の実施例の撮像装置２ａおよび照明装置３ａと同じ機能を有する装置であり、また拡散板７も第１の実施例と同様に拡散板７ａと同様に照明装置３の光源の光を拡散させる効果を有する。
【００４５】
第２の実施例ではさらに、照明装置の光を拡散反射するスクリーン部材４３を備え、このスクリーン部材４３の上側に検査対象の透明板４２を配置した状態で撮像検査を行う。この場合はスクリーン部材４３がクラックの影を投影するスクリーンとなり透明板上のクラック状の欠陥を検出することが可能になる。この際に図１０で示すように透明板４２がスクリーン部材４３に密着した状態でもよく、あるいはわずかに隙間がある状態でもよい。
【００４６】
第２の実施例において第１の実施例と大きく異なるのは、スクリーン部材４３を有することであり、照明装置３により透明板４２のクラックを照射すると、スクリーン部材４３がスクリーンの役割を果たし、クラックの影がスクリーン部材４３上に形成される。
【００４７】
第１の実施例と同様に、異なる波長として赤色発光ダイオード５と青色発光ダイオード６を用いており、撮像装置は、ＲＧＢカラーラインセンサを用いて上記の赤色発光ダイオード５と青色発光ダイオード６の照射光による画像を撮像しており、他方の光源の照射する光に邪魔されること無くクラックの有無を検査することができる。なお、画像処理の工程は第１の実施例と同じ手順で処理すればよい。
【００４８】
以上説明したように、ガラス基板のような透明板に形成されてクラックは、方向によっては、画像で検出することが困難であったが、本発明の透明板欠陥検査装置では、クラックの方向に関係なくクラックの画像を検出することが可能である。
【００４９】
本実施例では、一定速度で搬送される検査対象物を検査する場合について説明しているが、検査対象物が停止している場合には撮像装置および照明装置を移動させる構成としてもよい。
【００５０】
また、検査対象物が停止している場合では、ラインセンサではなく、カラーエリアセンサを撮像手段として採用し、波長の異なる光源により異なる方向から照射することによりクラックを撮像してもよい。
【００５１】
また、検査対象物としてガラス基板を例にとって説明したが、これに限るものではなく、透明な検査対象物であればその上に形成されるクラックを検出することが可能である。
【００５２】
【発明の効果】
プラズマディスプレイパネルのガラス基板のような透明な板状部材に発生したクラック（割れ）を画像で捉えて検査しようとすると、検査対象が透明であるために、クラックの方向と照明をあてる方向とによってはクラックが画像で捉えられない。複数の照明手段により異なる方向から照射することにより、いずれかの照明手段ではクラックの影が形成できるように照明手段を配置することが可能であるが、形成されたクラックの影を他の照明手段で薄くしてしまうという不具合が起きる。
【００５３】
本発明によれば、異なる波長の光を照射する複数の光源を異なる方向から検査対象物に照射し、これらの複数の異なる波長の光を選択的に撮像することによりいずれかの波長の光源により、クラックの画像の撮像が可能となる。その結果、クラックの方向に関係なく、また他の複数の光源の照明に邪魔されること無く、透明な板状部材に形成されたクラックを画像として撮像することが可能となり、透明な板状部材の検査精度が向上する。
【００５４】
また、ラインセンサを撮像手段として採用し、搬送装置を用いて透明な板状部材を一定速度で送りながら撮像を行えば、検査対象物を停止させることなく検査することが実現できるので検査速度が向上し、生産性を高める効果が期待できる。
【００５５】
また、本発明の透明板検査装置では１つのステージで検査が可能であるので、検査装置を小型化することが可能であり、さらに照明装置を高速で切り替えする当の複雑な制御装置が不要であり、検査装置を製作する費用を低く抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す正面図である。
【図２】本発明の実施例を示す平面図である。
【図３】照明装置と検査対象物との関係を示す側面図である。
【図４】照明装置と拡散板の機能を説明する説明図である。
【図５】クラック（欠陥）と照明方向との関係を示す説明図である。
【図６】クラックの影が形成される状態を示す説明図である。
【図７】複数の光源とのクラックの影の関係を示す説明図である。
【図８】欠陥検査の工程を示すブロック図である。
【図９】プラズマディスプレイパネルの構造を説明する一部断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 透明板欠陥検査装置
２，２ａ，２ｂ 撮像装置
３，３ａ，３ｂ 照明装置
４ 照明基台
５ 赤色発光ダイオード
６ 緑色発光ダイオード
７，７ａ，７ｂ 拡散板
８ 搬送装置
９ モーター
１０ ベルト
１１ 送りローラー
１２ａ，１２ｂ ラインセンサ
１３ａ，１３ｂ ラインセンサ
１４ａ，１４ｂ 画像形成部
１５ａ，１５ｂ 画像形成部
１６ａ，１６ｂ 画像合成部
１７ 欠陥判定部
１８ プラズマディスプレイパネル
２０ クラック
２１ 前面ガラス基板
２２ 背面ガラス基板
２３ 保護膜
３０ 照明装置照射方向
３１ （緑色発光ダイオード５による）影
３２ （緑色発光ダイオード６による）影
４１ 透明板欠陥検査装置（第２の実施例）
４２ 透明板（第２の実施例）
４３ スクリーン部材

Claims (11)

1. 透明板に照射する複数の光源からなる照明手段と、前記透明板を撮像する撮像手段とから成り、前記透明板上に存在するクラック等の方向性を有する欠陥を検査する透明板欠陥検査装置であって、
   前記照明手段は波長の異なる光を光源とする複数の光源により成り、それぞれの光源は異なる照射方向から透明基板に照射することを特徴とする透明板欠陥検査装置。
2. 前記照明手段は、透明板に存在する任意の方向の欠陥に対して照明手段の複数の光源のうち、少なくとも１個は欠陥の方向に対して２０度以上の角度をなすように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の透明板欠陥検査装置。
3. 前記照明手段は、第１の発光体と、第１の発光体と発光波長が異なる第２の発光体とをそれぞれ異なる照射方向でかつ交互に配置したことを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の透明板欠陥検査装置。
4. 前記照明手段は、赤色、緑色、青色の光のうち、少なくとも２つの光を光源として用いることを特徴とする請求項３に記載の透明板欠陥検査装置。
5. 前記照明手段の発光体は発光ダイオードであることを特徴とする請求項３あるいは請求項４に記載の透明板欠陥検査装置。
6. 前記撮像手段は、前記照明手段の波長の異なる光による画像を選択的に撮像する複数の撮像手段からなることを特徴とする請求項１に記載の透明板欠陥検査装置。
7. 前記撮像手段は、赤色、緑色、青色の光のうち、少なくとも２つの光による画像を選択的に撮像する複数の撮像手段からなることを特徴とする請求項６に記載の透明板欠陥検査装置。
8. 前記撮像手段は、カラーラインセンサカメラであることを特徴とする請求項７に記載の透明板欠陥検査装置。
9. 前記照明手段と検査対象の透明板の間に光拡散用の拡散板を配置したことを特徴とする請求項１に記載の透明板検査装置。
10. 前記透明板は前記撮像装置の視野内において一定速度で搬送されていることを特徴とする請求項１に記載の透明板欠陥検査装置。
11. さらに透明板上に存在するクラックの陰を投影するスクリーン部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の透明板欠陥検査装置。

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