JP2005326471A - フォーカス調整方法及びその装置並びにディスプレイの検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間で精確にフォーカス調整を行う。
【解決手段】 ディスプレイ欠陥を検査する観察光学系のフォーカス調整方法であって、前記ディスプレイが取り付けられるべきステージに、透過部を有するマスクを取り付け、前記観察光学系と前記マスクとの距離を異ならせて前記マスクを複数回撮影し、得られた複数の画像に基づいて前記観察光学系と前記マスクの位置関係を判定し、前記位置関係をジャストフォーカス状態に設定するものである。
【選択図】 図５

Description

本発明は、観察光学系から得られる画像に基づいて観察光学系のフォーカス調整を行うフォーカス調整方法及びその装置並びに、上記フォーカス調整方法によりフォーカス調整された観察光学系から得られるディスプレイの表示面の画像に基づいて表示面に存在する点欠陥や面欠陥等を検査するディスプレイの検査方法及びその装置に関する。

従来のフォーカス調整方法は、背景を含む対象物を撮影したカメラの画像データから輝度に対する画素数を表す輝度ヒストグラムを求める第１工程と、しきい値となる輝度レベルを基準として輝度ヒストグラムの輝度分布を背景の輝度分布クラスと対象物の輝度分布クラスの２つのクラスに分離し、両クラスのクラス内散とクラス間分散の比を求める第２工程とを実行し、クラス内散とクラス間分散の比が最大となる位置を合焦位置として観察光学系の距離を設定している（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−１０７３６３号公報（請求項１，［０００８］〜［００１４］、図１）

上記したように、従来のフォーカス調整方法では、背景を含む対象物を撮影したカメラの画像データを画像処理して得られた輝度ヒストグラムに基づいてフォーカス調整を行っているので、画像処理が複雑であり、フォーカス調整に長時間を要するという課題があった。

また、従来のフォーカス調整方法では、実際の対象物に所定のパターンを表示させてそれを撮影したカメラの画像データに基づいてフォーカス調整を行っている。対象物が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）であり、このフォーカス調整方法をＬＣＤの表示面の画像データに基づいて表示面に存在する点欠陥や面欠陥等を検査するディスプレイの検査方法に適用した場合、検査すべき点欠陥や面欠陥等は、ＬＣＤの最表面ではなく、最表面の下部に存在する、保護膜、偏光板、ガラス板、カラーフィルタ（カラーＬＣＤの場合）、透明電極及び配向膜を経た数μｍ程度しかない液晶層に存在する。そして、面欠陥を検出する場合は、低倍率でディスプレイを撮影するので、観察光学系の焦点深度は約１００μｍであるが、各画素内に存在する点欠陥を検査する場合は、高倍率でディスプレイを撮影しなければならないので、観察光学系の焦点深度は約１０μｍしかない。さらに、液晶分子がツイスト（ねじれ）配向するＬＣＤの場合には、上記したパターンがフォーカス調整するのに必要なコントラストで表示面に表示されないことがある。

したがって、フォーカス調整に長時間を要するとともに、ジャストフォーカス状態を得ることができない場合があるという課題があった。この結果、フォーカス調整に長時間を要するため検査時間が長くなり、ジャストフォーカス状態を得ることができない場合には本来欠陥が存在して良品と判定できないものを良品として判定してしまう一方、本来欠陥が存在せずに良品と判定すべきものを不良品として判定してしまうおそれがあった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、短時間で精確にフォーカス調整を行うことができるフォーカス調整方法及びその装置を得るものである。

また、第２の目的は、短い検査時間で、ディスプレイの表示面に存在する点欠陥や面欠陥等を精確に検査することができるディスプレイの検査方法及びその装置を得るものである。

本発明に係るフォーカス調整方法は、ディスプレイ欠陥を検査する観察光学系のフォーカス調整方法であって、前記ディスプレイが取り付けられるべきステージに、透過部を有するマスクを取り付け、前記観察光学系と前記マスクとの距離を異ならせて前記マスクを複数回撮影し、得られた複数の画像に基づいて前記観察光学系と前記マスクの位置関係を判定し、前記位置関係をジャストフォーカス状態に設定するものである。本発明によれば、短時間で精確にフォーカス調整を行うことができる。

また、上記の方法において、透過部は、矩形状であるものである。これにより、フォーカス調整がさらに容易に行うことができる。
また、上記の方法において、前記ステージに前記マスクを取り付けた場合の前記ステージ表面から前記マスク表面までの距離は、前記ステージに前記ディスプレイを取り付けた場合の前記ステージ表面から前記ディスプレイの前記欠陥を検査すべき層までの距離と等しくなるよう設定されている。これにより、従来に比べて短時間でフォーカス調整を行うことができるとともに、観察光学系の焦点深度が浅い場合であっても、十分なコントラスト比の画像データを得ることができ、ジャストフォーカス状態に設定することができる。

また、上記の方法において、前記複数の画像のうち、所定値以上の輝度の頻度が最も高い画像が撮影された際の前記位置関係を前記ジャストフォーカス状態と判定する。これにより、従来のような複雑な画像処理が不要であり、短時間でフォーカス調整を行うことができる。
また、上記の方法において、位置関係の設定後に、観察光学系とステージとの距離を測定し、記憶部に記憶しておくものである。これにより、同一の種類のディスプレイを複数検査している過程で、何らかの原因で位置関係がずれた場合でも、直ちにジャストフォーカス状態の位置関係に設定し直すことができる。したがって、検査精度を高い基準に保持することができる。

また、本発明に係るフォーカス調整装置は、ディスプレイが取り付けられるべきステージと、透過部を有するマスクと、前記ステージと前記マスクを撮影する観察光学系と、前記観察光学系と前記マスクとの距離を異ならせる位置変更機構と、前記観察光学系が撮影した複数の画像に基づいて前記観察光学系と前記ステージとの位置関係を判定する位置判定部と、前記位置判定部の判定結果に基づき、前記観察光学系と前記ステージとの位置関係をジャストフォーカス状態に設定する制御部とを備えているものである。本発明によれば、短時間で精確にフォーカス調整を行うことができる。

また、本発明に係るディスプレイの検査方法は、ディスプレイ欠陥の検査方法であって、上記のいずれかに記載のフォーカス調整方法により前記位置関係を設定する第１のステップと、前記ステージに取り付けた前記ディスプレイの表示面を撮影して画像を取得する第２のステップと、前記画像に基づいて前記欠陥の有無を検査する第３のステップとを有するものである。本発明によれば、短い検査時間で、ディスプレイの表示面に存在する点欠陥や面欠陥等を精確に検査することができる。

また、本発明に係るディスプレイの検査装置は、ディスプレイが取り付けられるべきステージと、透過部を有するマスクと、前記ステージと前記マスクを撮影する観察光学系と、前記観察光学系と前記マスクとの距離を異ならせる位置変更機構と、前記観察光学系が撮影した複数の画像に基づいて前記観察光学系と前記ステージとの位置関係を判定する位置判定部と、前記位置判定部の判定結果に基づき、前記観察光学系と前記ステージとの位置関係をジャストフォーカス状態に設定する制御部と、前記ディスプレイを撮影した際、取得された画像に基づいて欠陥の有無を検査する検査部とを備えているものである。本発明によれば、短い検査時間で、ディスプレイの表示面に存在する点欠陥や面欠陥等を精確に検査することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１であるディスプレイの検査装置の構成を示す概略図である。この例のディスプレイの検査装置は、ＸＹＺステージ１と、照明部２と、照明部点灯装置３と、点灯チェッカー４と、カメラ部５と、制御装置６と、モニタ７と、レーザ干渉測長機８とから概略構成されている。ここで、検査対象のディスプレイとしては、例えば、上記したＬＣＤの他、エレクトロルミネセンス（ＥＬ；electroluminescence）素子からなるディスプレイ、発光ダイオードからなるディスプレイ、蛍光表示管（ＶＦＤ；Vacuum Fluoresent Display）（特に、その一種である電界電子放射型ディスプレイ（ＦＥＤ；Field Emission Display））、あるいはプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ；Plasma Display Panel）等の平面ディスプレイがある。なお、この例のディスプレイの検査装置は、後述するように、観察光学系から得られる画像データに基づいて観察光学系のフォーカス調整を行うフォーカス調整装置としての機能をも有している。

ＸＹＺステージ１は、制御装置６により駆動され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へ所定のピッチで移動する。照明部２は、フォーカス調整を行う際及び、検査対象であるディスプレイが非発光表示素子であるＬＣＤ２１（図４（ｂ）参照）である場合、ＸＹＺステージ１上に固定され、その上面に取り付けられるフォーカス調整用マスク１０又はＬＣＤ２１の裏面側からＬＣＤ２１の裏面を均一に照明する。図４（ｂ）に示すＬＣＤ２１は、概略的に、偏光板２１ａ、ガラス板２１ｂ、図示せぬ液晶層、ガラス板２１ｃ、偏光板２１ｄから構成されている。

照明部２は、光源と、この光源から放射される白色光を拡散して面光源化する光拡散部材とからなる。照明部２の光源としては、蛍光管、高圧放電ランプ、平面型蛍光ランプや、ＥＬ素子、白色発光ダイオード等の発光素子などがある。照明部点灯装置３は、インバータ等からなり、制御装置６から供給される制御信号に基づいて、照明部２を点滅させる。

フォーカス調整用マスク１０は、図２に示すように、検査対象であるディスプレイと略同一サイズの略矩形状を有しており、ガラス板１０ｃ上に、略中央に略矩形状の透過部１０ｂを有する遮光膜１０ａが形成されて構成されている。透過部１０ｂのサイズは、例えば、縦１０ｍｍ以下、横１０ｍｍ以下とする。遮光膜１０ａは、タングステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）、あるいはクロム（Ｃｒ）等からなり、透過部１０ｂ以外の部分において照明部２から照射される白色光を遮断する。

ここで、透過部１０ｂの形状が矩形状であるのは、後述するカメラ部５を構成するＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ又はＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の固体撮像素子の各画素１１の構造がその製造上、図３に示すように、略矩形状となり、各々がマトリックス状に配列されているからである。すなわち、各画素１１の構造が矩形状であるのに対し、透過部１０ｂの形状が例えば、図３（ａ）に示すように、円形状であると、透過部１０ｂのエッジが固体撮像素子の各画素１１の一部にかかることになり、フォーカス調整が容易に行えないのである。これに対し、各画素１１の構造が矩形状であるとともに、透過部１０ｂの形状も、図３（ｂ）に示すように、矩形状であれば、透過部１０ｂのエッジが固体撮像素子の各画素１１間に収まることになり、フォーカス調整が容易に行えるのである。

また、フォーカス調整用マスク１０の厚さは、以下に示すように設定する。例えば、検査対象がＬＣＤである場合、図４（ａ）に示すように、ＸＹＺステージ１の表面に照明部２を介してフォーカス調整用マスク１０を載置した場合に、ＸＹＺステージ１の表面からフォーカス調整用マスク１０の表面までの高さｈが、図４（ｂ）に示すように、ＸＹＺステージ１の表面に照明部２を介してＬＣＤ２１を載置した際にＸＹＺステージ１の表面からＬＣＤ２１の点欠陥や面欠陥等が存在する液晶層（図示略）までの高さｈと等しくなるように、フォーカス調整用マスク１０の厚さを設定する。

なお、ディスプレイがＥＬ素子からなるなど自発光型ディスプレイである場合には、これらの検査時には照明部２が不要である。したがって、ＸＹＺステージ１の表面に照明部２を介してフォーカス調整用マスク１０を載置した場合に、ＸＹＺステージ１の表面からフォーカス調整用マスク１０の表面までの高さｈが、ＸＹＺステージ１の表面に自発光型ディスプレイを載置した際にＸＹＺステージ１の表面から自発光型ディスプレイの点欠陥や面欠陥等が存在する層までの高さｈと等しくなるように、フォーカス調整用マスク１０の厚さを設定する。

点灯チェッカー４は、図示せぬディスプレイを構成する複数のデータ電極及び複数の走査電極に順次所定のデータ電圧及び所定の走査電圧を印加することによりディスプレイを点灯させる。カメラ部５は、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子やレンズ等を有し、ＸＹＺステージ１の直上に配置され、フォーカス調整を行う際にはフォーカス調整用マスク１０の表示面を撮影して１画素あたり複数ビット（例えば、８ビット）のデジタルの画像データを出力し、ディスプレイを検査する際にはディスプレイの表示面を撮影して１画素あたり複数ビット（例えば、８ビット）のデジタルの画像データを出力する。個体撮像素子の解像度は、例えば、約１００万画素とする。また、カメラ部５は、制御装置６により制御され、ズーム・レンズを駆動して検査対象であるディスプレイの表示面を拡大したり縮小したりするズーム機構を有している。カメラ部５は、モノクロ用でもカラー用でもいずれでも良い。

制御装置６は、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、シーケンサ等からなり、内蔵された記憶部に記憶された各種プログラムを実行して、フォーカス調整及びディスプレイの表示面の検査をするために、装置各部を制御し、調整結果及び検査結果をモニタ７に表示させるものであり、本発明の位置判定部６ａ、制御部６ｂ及び検査部６ｃとして機能するものである。モニタ７は、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、あるいはＰＤＰなどからなり、制御装置６から供給された画像を表示する。なお、カメラ部５から、制御装置６及びモニタ７に至るまでは、観察光学系を構成している。レーザ干渉測長機８は、ＸＹＺステージ１の直上に配置され、例えば、ヘリウム・ネオンレーザ等のレーザを光源として用い、干渉現象を利用してフォーカス調整完了後のＸＹＺステージ１のｚ方向の高さをその干渉縞の縞数を数えて測定し、測定結果を制御装置６に供給する。

次に、上記構成のディスプレイの検査装置の動作について、検査対象としてＬＣＤ２１を例にとって説明する。まず、制御装置６のフォーカス調整処理について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。図１に示すように、作業者がＸＹＺステージ１の表面に照明部２及びフォーカス調整用マスク１０を載置した後に目視でおおまかにフォーカス調整した状態において、制御装置６は、図５に示すステップＳＰ１の処理へ進み、照明部点灯装置３に照明部２を点灯させるための制御信号を供給するとともに、ＸＹＺステージ１を制御して図１に示すｚ＋方向へ最大距離（例えば、４００μｍ）へ移動させた後、ステップＳＰ２へ進む。これにより、照明部点灯装置３は、照明部２を点灯させる。

次に、ステップＳＰ２では、制御装置６は、カメラ部５のズーム機構を制御することによりズーム・レンズを駆動して、例えば、ディスプレイの検査の際に、ディスプレイの表示面の一部を最小点欠陥が検出可能な程度まで拡大して撮影することができる程度の倍率に設定して、図６（ａ）に示すように、フォーカス調整用マスク１０の計測範囲３１を撮影させる。図６（ａ）において、透過部１０ｂの内側に２種類のハッチングを施しているのは、ｚ＋方向にデフォーカス状態であることを示している。

ここで、最小点欠陥が検出可能な程度とは、各画素が１個ずつ分離し、各画素と、これらの間に設けられたブラックマトリックスとの境界が明瞭になり、かつ、ある画素上に存在し、画素の１／３程度の大きさの最小点欠陥が検出可能な程度をいう。具体的には、ディスプレイの１個の画素をカメラ部５を構成する固体撮像素子の３個以上の画素で撮影する場合をいう。

カメラ部５は、１画素あたり複数ビット（例えば、８ビット）のデジタルの画像データを制御装置６に供給する。これにより、制御装置６は、供給された１画素あたり複数ビットのデジタルの画像データを、当該画像データが得られたときのＸＹＺステージ１のｚ方向の座標値と関連付けて図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶するとともに、供給された画像データに対応した画像（図６（ａ）参照）をモニタ７に表示させた後、ステップＳＰ３へ進む。ステップＳＰ３では、制御装置６は、ＸＹＺステージ１がｚ−方向に予め設定された最大距離（例えば、８００μｍ）まで移動が完了した否かを判断する。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、制御装置６は、ステップＳＰ４へ進む。

ステップＳＰ４では、制御装置６は、ＸＹＺステージ１を制御して図１に示すｚ−方向へ１ステップ（例えば、２０μｍ）だけへ移動させた後、ステップＳＰ２へ戻り、上記したステップＳＰ２及びＳＰ３の処理を繰り返す。そして、ＸＹＺステージ１がｚ−方向に予め設定された最大距離（例えば、８００μｍ）まで移動が完了すると、ステップＳＰ３の判断結果が「ＹＥＳ」となり、制御装置６は、ステップＳＰ５へ進む。

以上説明した処理により、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す３枚の画像に対応した３枚のデジタルの画像データを含む計４０枚のデジタルの画像データが、各画像データが得られたときのそれぞれのＸＹＺステージ１のｚ方向の座標値と関連付けられて、制御装置６の図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶される。図６（ｂ）において、透過部１０ｂの内側に何も表示されていないのは、ジャストフォーカス状態であることを示している。図６（ｃ）において、透過部１０ｂの内側に２種類のハッチングを施しているのは、ｚ−方向にデフォーカス状態であることを示している。

ステップＳＰ５では、制御装置６は、まず、図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶されている計４０枚のデジタルの画像データを読み出し、各画像データの計測範囲３１内の輝度データに基づいて、図７や図８に示すような輝度の頻度を表す輝度ヒストグラムを作成する。図７は、図６（ａ）及び（ｃ）に示すデフォーカス状態の画像データに対応し、図８は、図６（ｂ）に示すジャストフォーカス状態の画像データに対応している。図７及び図８から分かるように、デフォーカス状態では図７に示す楕円ａの部分の頻度割合が大きくなるのに対し、ジャストフォーカス状態では図８に示す楕円ｂの部分の頻度割合が大きくなる。そこで、次に、制御部は、各画像データの計測範囲３１内の輝度データに基づいて作成された各輝度ヒストグラムのうち、ある一定以上の輝度の頻度が最も高い輝度ヒストグラムに対応した画像データをジャストフォーカス状態にある画像データであると判定する。そして、制御装置６は、判定結果を図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶するとともに、モニタ７に表示した後、ステップＳＰ６へ進む。ここで、一定以上の輝度とは、例えば、最高輝度の８０％以上の輝度をいう。今の場合、画像データが８ビットであるので、最高輝度は値２５５であり、一定以上の輝度は値２０４となる。

ステップＳＰ６では、制御装置６は、上記ジャストフォーカス状態にある画像データに対応したｚ座標（以下、ジャストフォーカスｚ座標と呼ぶ。）を図示せぬ記憶部の所定の記憶領域から読み出し、ＸＹＺステージ１を制御して上記したジャストフォーカスｚ座標まで移動させた後、ステップＳＰ７へ進む。ステップＳＰ７では、制御装置６は、レーザ干渉測長機８を制御して、フォーカス調整完了後のＸＹＺステージ１のｚ方向の高さを測定させる。これにより、レーザ干渉測長機８がＸＹＺステージ１のｚ方向の高さを測定し、測定結果を制御装置６に供給するので、制御装置６は、供給されたＸＹＺステージ１のｚ方向の高さを図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶した後、一連の処理を終了する。

次に、制御装置６のディスプレイ検査処理について、検査対象として、印加電圧を加えない状態においてその透過率が低い、いわゆるノーマリー・ブラック型のＬＣＤ２１を例にとって、図９に示すフローチャートを参照して説明する。図４（ｂ）に示すように、作業者が、ｚ座標がジャストフォーカス位置に固定されたＸＹＺステージ１の表面に載置された照明部２の上にＬＣＤ２１を載置するとともに、ＬＣＤ２１を点灯チェッカー４（図１参照）に接続した状態において、制御装置６は、図９に示すステップＳＰ１１の処理へ進み、所定の初期化処理を実行した後、ステップＳＰ１２へ進む。

この所定の初期化処理としては、例えば、制御装置６は、自己に内蔵された記憶部を構成する画像記憶領域及びワーキング記憶領域のすべての記憶内容をクリアしたり、ＬＣＤ２１の表示面をいくつかのブロックに分割して各ブロックごとに撮影するための分割数ｎ（ｎは自然数）を設定するとともに、検査済みのブロックをカウントするための変数ｋに１をセットしたりする。また、制御装置６は、照明部点灯装置３、点灯チェッカー４及びカメラ部５に初期化処理を指示するための制御信号を供給する。これにより、照明部点灯装置３、点灯チェッカー４及びカメラ部５は、各出力データをリセットするなど、各々の初期化処理を行う。

ステップＳＰ１２では、制御装置６は、カメラ部５を制御して、ＬＣＤ２１の表示面の変数ｋに対応したブロックを撮影させる。カメラ部５は、当該ブロックに関する１画素あたり複数ビット（例えば、８ビット）のデジタルの画像データ（以下、非点灯画像データと呼ぶ。）を制御装置６に供給する。これにより、制御装置６は、供給された非点灯画像データを図示せぬ記憶部の画像記憶領域に記憶するとともに、供給された非点灯画像データに対応した画像をモニタ７に表示させた後、ステップＳＰ１３へ進む。

ステップＳＰ１３では、制御装置６は、図示せぬ記憶部の画像記憶領域から非点灯画像データを読み出し、読み出した非点灯画像データについて白点欠陥検査を行い、その検査結果を図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶するとともに、モニタ７に表示させた後、ステップＳＰ１４へ進む。ここで、白点欠陥検査とは、現在着目している画素の輝度値から、この画素と隣接する周辺画素の各輝度値を除算し、除算結果が予め設定された正の値以上である場合に当該画素に白点欠陥（白キズ、輝度欠陥とも呼ぶ。）が存在すると判定する検査をいう。

ステップＳＰ１４では、制御装置６は、点灯チェッカー４にＬＣＤ２１を点灯させるための制御信号を供給するとともに、照明部点灯装置３に照明部２を点灯させるための制御信号を供給した後、ステップＳＰ１５へ進む。これにより、点灯チェッカー４は、ＬＣＤ２１自体の明るさが所定の明るさとなるように、ＬＣＤ２１を構成する複数のデータ電極及び複数の走査電極に順次所定のデータ電圧及び所定の走査電圧を印加することによりＬＣＤ２１の上記ブロックを構成するすべての画素を点灯させる。また、照明部点灯装置３は、照明部２を点灯させる。

ステップＳＰ１５では、制御装置６は、カメラ部５を制御して、照明部２が点灯しているとともに、それ自体も所定の明るさで点灯しているＬＣＤ２１の表示面の変数ｋに対応したブロックを撮影させる。カメラ部５は、当該ブロックに関する１画素あたり複数ビット（例えば、８ビット）のデジタルの画像データ（以下、点灯画像データと呼ぶ。）を制御装置６に供給する。これにより、制御装置６は、供給された点灯画像データを図示せぬ記憶部の画像記憶領域に記憶するとともに、供給された点灯画像データに対応した画像をモニタ７に表示させた後、ステップＳＰ１６へ進む。

ステップＳＰ１６では、制御装置６は、図示せぬ記憶部の画像記憶領域から点灯画像データを読み出し、読み出した点灯画像データについて黒点欠陥検査を行い、その検査結果を図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶するとともに、モニタ７に表示させた後、ステップＳＰ１７へ進む。ここで、黒点欠陥検査とは、上記した白点欠陥検査とは逆に、現在着目している画素の輝度値から、この画素と隣接する周辺画素の各輝度値を除算し、除算結果が予め設定された負の値以上である場合に当該画素に黒点欠陥（黒キズ、黒点欠陥とも呼ぶ。）が存在すると判定する検査をいう。

ステップＳＰ１７では、制御装置６は、図示せぬ記憶部の画像記憶領域から点灯画像データを読み出し、読み出した点灯画像データについて面欠陥検査を行い、その検査結果を図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶するとともに、モニタ７に表示させた後、ステップＳＰ１８へ進む。ここで、面欠陥検査とは、現在着目している複数の画素からなる画素群の輝度値から、この画素群と隣接し、それぞれ複数の画素からなる周辺画素群の各輝度値の平均値を除算し、除算結果が予め設定された値以上である場合に当該画素群に面欠陥が存在すると判定する検査をいう。この面欠陥検査において、上記した白点欠陥検査及び黒点欠陥検査とは異なり、周辺画素群の各輝度値の平均値を求めているのは、点欠陥の輝度値よりも面欠陥の輝度値の方が欠陥のない画素の輝度値との差が少なく、また欠陥のない画素の輝度値にもバラツキがあるからである。

ステップＳＰ１８では、制御装置６は、変数ｋに１をインクリメントした後、ステップＳＰ１９へ進む。ステップＳＰ１９では、制御装置６は、変数ｋが分割数ｎ（ｎは自然数）より大きいか否か判断する。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、制御装置６は、ステップＳＰ２０へ進む。ステップＳＰ２０では、制御装置６は、ＬＣＤ２１の表示面のインクリメントされた変数ｋに対応したブロックを新たに検査するために、ＸＹＺステージ１を制御してＬＣＤ２１をｘ軸方向及びｙ軸方向に所定画素分だけ移動させた後、ステップＳＰ１２へ戻り、上記したステップＳＰ１２〜ＳＰ１９の処理を繰り返す。そして、変数ｋが分割数ｎより大きくなると、ステップＳＰ１９の判断結果が「ＹＥＳ」となり、制御装置６は、ステップＳＰ２１へ進む。

ステップＳＰ２１では、制御装置６は、図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶されている白点欠陥検査、黒点欠陥検査及び面欠陥検査のそれぞれの検査結果を読み出し、その検査結果に基づいて当該ＬＣＤ２１の良否判定を行い、その結果をモニタ７に表示させた後、ステップＳＰ２２へ進む。ステップＳＰ２２では、制御装置６は、検査完了信号を出力し、検査完了をモニタ７に表示させた後、一連の処理を終了する。
以上説明した処理により、１個のＬＣＤ２１の検査が終了すると、検査者は、そのＬＣＤ２１を照明部２上から取り外し、次に検査すべきＬＣＤ２１を照明部２上に載置して、新たなＬＣＤ２１の検査を開始する。

このように、この例の構成によれば、以下に示すフォーカス調整用マスク１０を用いてフォーカス調整を行っている。すなわち、フォーカス調整用マスク１０は、検査対象であるディスプレイと略同一サイズの略矩形状を有しており、ガラス板１０ｃ上に、略中央に略矩形状の透過部１０ｂを有する遮光膜１０ａが形成され、ＸＹＺステージ１の表面に照明部２を介してフォーカス調整用マスク１０を載置した場合に、ＸＹＺステージ１の表面からフォーカス調整用マスク１０の表面までの高さｈが、ＸＹＺステージ１の表面に照明部２を介してＬＣＤ２１を載置した際にＸＹＺステージ１の表面からＬＣＤ２１の点欠陥や面欠陥等が存在する液晶層までの高さｈと等しくなるように、その厚さが設定されている。そして、ＸＹＺステージ１のｚ−方向を１ピッチずつ移動させてフォーカス調整用マスク１０を撮影して得られた複数の画像データの計測範囲３１内の輝度データに基づいて作成された各輝度ヒストグラムのうち、ある一定以上の輝度の頻度が最も高い輝度ヒストグラムに対応した画像データをジャストフォーカス状態にある画像データであると判定している。したがって、従来のような複雑な画像処理が不要であり、短時間でフォーカス調整を行うことができる。

また、この例の構成によれば、従来のように、フォーカス調整すべき層が内部に形成されたディスプレイに所定のパターンを表示させてそれを撮影するのではなく、フォーカス調整すべき層が表面に形成されたフォーカス調整用マスク１０を撮影している。したがって、従来に比べて短時間でフォーカス調整を行うことができるとともに、観察光学系の焦点深度が浅い場合であっても、十分なコントラスト比の画像データを得ることができ、ジャストフォーカス状態に設定することができる。この結果、短い検査時間で、ディスプレイの表示面に存在する点欠陥や面欠陥等を精確に検査することができる。
また、この例の構成によれば、レーザ干渉測長機８がＸＹＺステージ１のｚ方向の高さを測定し、測定結果を制御装置６が図示せぬ記憶部の所定の記憶領域に記憶している。したがって、同一の種類のディスプレイを複数検査している過程で、何らかの原因でカメラ部５とＸＹＺステージ１との位置関係がずれた場合でも、直ちにジャストフォーカス状態の位置関係に設定し直すことができる。したがって、検査精度を高い基準に保持することができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態１では、ステップＳＰ１の処理でＸＹＺステージ１をｚ＋方向へ最大距離（例えば、４００μｍ）へ移動させた後、ステップＳＰ４の処理でＸＹＺステージ１を制御してｚ−方向へ１ステップ（例えば、２０μｍ）だけへ移動させる例を示したが、これに限定されない。例えば、ステップＳＰ１の処理でＸＹＺステージ１をｚ−方向へ最大距離（例えば、４００μｍ）へ移動させた後、ステップＳＰ４の処理でＸＹＺステージ１を制御してｚ＋方向へ１ステップ（例えば、２０μｍ）だけへ移動させるように構成しても良い。

実施の形態３．
上述の実施の形態１では、カメラ部５及びレーザ干渉測長機８を固定し、フォーカス調整用マスク１０及びディスプレイ側をＸＹＺステージ１により移動させる例を示したが、これに限定されない。例えば、フォーカス調整用マスク１０及びディスプレイが載置されるテーブル側を固定し、カメラ部５及びレーザ干渉測長機８を、その相対的な位置関係を変更することなく、ＸＹＺステージ等によりＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動するように構成しても良い。

実施の形態４．
上述の実施の形態１では、ＸＹＺステージ１をＸＹ平面に設けるとともに、ＸＹＺステージ１の直上にカメラ部５及びレーザ干渉測長機８を配置し、フォーカス調整のためにＸＹＺステージ１をｚ−方向及びｚ＋方向に移動させる例を示したが、これに限定されない。例えば、ＸＹＺステージ１をＹＺ平面に設けるとともに、ＸＹＺステージ１に対向した位置にカメラ部５及びレーザ干渉測長機８を配置し、フォーカス調整のためにＸＹＺステージ１をｘ−方向及びｘ＋方向に移動させるように構成しても良い。同様に、ＸＹＺステージ１をＸＺ平面に設けるとともに、ＸＹＺステージ１に対向した位置にカメラ部５及びレーザ干渉測長機８を配置し、フォーカス調整のためにＸＹＺステージ１をｙ−方向及びｙ＋方向に移動させるように構成しても良い。

実施の形態５．
上述の実施の形態１では、点欠陥及び面欠陥のみを検査する例を示したが、これに限定されず、線欠陥も検査するようにしても良い。ここで、線欠陥とは、直線状又は曲線状の欠陥をいう。

実施の形態６．
上述の実施の形態１では、点欠陥及び面欠陥の両方を検査した後にステップＳＰ２１の処理で良否判定する例を示したが、これに限定されず、ステップＳＰ１３、ＳＰ１６又はＳＰ１７の処理で得られた検査結果が予め設定した良否判定基準を超えた場合に直ちに当該ディスプレイを不良品と判定しても良い。このように構成すれば、検査時間をさらに短縮することができる。

実施の形態７．
上述の実施の形態１では、ステップＳＰ１３及びＳＰ１６の処理で画素の輝度値から周辺画素の各輝度値を除算することにより点欠陥の有無を検査する例を示すとともに、ステップＳＰ１７の処理で画素群の輝度値から周辺画素群の各輝度値の平均値を除算することにより面欠陥の有無を検査する例を示したが、これに限定されない。周辺画素及び周辺画素群の個数やこれらを取得する画素位置は任意で良く、また周辺画素群を構成する画素の個数も任意でよい。

実施の形態８．
上述の実施の形態１では、本発明をノーマリー・ブラック型のＬＣＤの検査に適用する例を示したが、これに限定されず、本発明は、印加電圧を加えない状態においてその透過率が高い、いわゆるノーマリー・ホワイト型のＬＣＤの検査に適用しても良い。この場合、ステップＳＰ１３の処理の前にＬＣＤに印加電圧を加える処理を追加するとともに、ステップＳＰ１４の処理ではＬＣＤに印加電圧を加えないものとする。

実施の形態９．
上述の実施の形態１では、カメラ部５からデジタルの画像データが出力される例を示したが、これに限定されず、カメラ部５からアナログの画像信号が出力され、制御装置６がアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換しても良い。

以上、この実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、上述の各実施の形態では、観察光学系の倍率を最小点欠陥が検出可能な程度に設定する例を示したが、これに限定されず、上記倍率は、ディスプレイの検査に必要な任意の倍率でよい。
また、上述の各実施の形態では、検査対象がディスプレイである例を示したが、これに限定されず、検査対象はディスプレイを有する表示装置であっても良い。

本発明の実施の形態１を示すディスプレイの検査装置の概略図。 フォーカス調整用マスクの平面図及び断面図。 フォーカス調整用マスクの透過部が矩形状であることを説明するための図。 フォーカス調整用マスクを所定の厚さとすることを説明するための図。 制御部のフォーカス調整処理を説明するためのフローチャート。 制御部のフォーカス調整処理を説明するための概念図。 制御部のフォーカス調整処理を説明するための概念図。 制御部のフォーカス調整処理を説明するための概念図。 制御部のディスプレイ検査処理を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１ ＸＹＺステージ、２ 照明部、３ 照明部点灯装置、４ 点灯チェッカー、５ カメラ部、６ 制御装置、６ａ 位置判定部、６ｂ 制御部、６ｃ 検査部、７ モニタ、８ レーザ干渉測長機、１０ フォーカス調整用マスク、１０ａ 遮光膜、１０ｂ 透過部、１０ｃ，２１ｂ、２１ｃ ガラス板、１１ 画素、２１ ＬＣＤ、２１ａ，２１ｄ 偏光板、３１ 計測範囲。

Claims (8)

1. ディスプレイ欠陥を検査する観察光学系のフォーカス調整方法であって、
   前記ディスプレイが取り付けられるべきステージに、透過部を有するマスクを取り付け、
   前記観察光学系と前記マスクとの距離を異ならせて前記マスクを複数回撮影し、
   得られた複数の画像に基づいて前記観察光学系と前記マスクの位置関係を判定し、
   前記位置関係をジャストフォーカス状態に設定することを特徴とするフォーカス調整方法。
2. 前記透過部は、矩形状であることを特徴とする請求項１記載のフォーカス調整方法。
3. 前記ステージに前記マスクを取り付けた場合の前記ステージ表面から前記マスク表面までの距離は、前記ステージに前記ディスプレイを取り付けた場合の前記ステージ表面から前記ディスプレイの前記欠陥を検査すべき層までの距離と等しくなるよう設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のフォーカス調整方法。
4. 前記複数の画像のうち、所定値以上の輝度の頻度が最も高い画像が撮影された際の前記位置関係を前記ジャストフォーカス状態と判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフォーカス調整方法。
5. 前記位置関係の設定後に、前記観察光学系と前記ステージとの距離を測定し、記憶部に記憶しておくことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のフォーカス調整方法。
6. ディスプレイが取り付けられるべきステージと、
   透過部を有するマスクと、
   前記ステージと前記マスクを撮影する観察光学系と、
   前記観察光学系と前記マスクとの距離を異ならせる位置変更機構と、
   前記観察光学系が撮影した複数の画像に基づいて前記観察光学系と前記ステージとの位置関係を判定する位置判定部と、
   前記位置判定部の判定結果に基づき、前記観察光学系と前記ステージとの位置関係をジャストフォーカス状態に設定する制御部と、
   を備えていることを特徴とするフォーカス調整装置。
7. ディスプレイ欠陥の検査方法であって、
   請求項１乃至５のいずれかに記載のフォーカス調整方法により前記位置関係を設定する第１のステップと、
   前記ステージに取り付けた前記ディスプレイの表示面を撮影して画像を取得する第２のステップと、
   前記画像に基づいて前記欠陥の有無を検査する第３のステップと
   を有することを特徴とするディスプレイの検査方法。
8. ディスプレイが取り付けられるべきステージと、
   透過部を有するマスクと、
   前記ステージと前記マスクを撮影する観察光学系と、
   前記観察光学系と前記マスクとの距離を異ならせる位置変更機構と、
   前記観察光学系が撮影した複数の画像に基づいて前記観察光学系と前記ステージとの位置関係を判定する位置判定部と、
   前記位置判定部の判定結果に基づき、前記観察光学系と前記ステージとの位置関係をジャストフォーカス状態に設定する制御部と、
   前記ディスプレイを撮影した際、取得された画像に基づいて欠陥の有無を検査する検査部と、
   を備えていることを特徴とするディスプレイの検査装置。

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