JP2009270870A - ディスプレイ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＰＤ製品の表示品質の検査を統一化された客観的な基準で自動化して行うことが可能で、かつ一枚当たりの検査時間を大幅に短縮することができるディスプレイ検査装置の提供を課題とする。
【解決手段】検査装置１は、液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面に表示されるテストパターン画像を撮像する複数の撮像カメラ部１５を有する撮像部３と、該撮像部３と撮像用ケーブル５を介して接続され、撮像部３の撮像カメラ部１５によるテストパターン画像の撮像を制御するとともに、撮像された撮像画像データを取得し、表示品質の判定処理を行う制御部７と、制御部７と画像出力用ケーブル８を介して接続され、制御部７によって判定処理された結果を示す判定結果データを出力表示するための結果表示用ディスプレイ１０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイ検査装置に関するものであり、特に、液晶ディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ、及び有機ＥＬディスプレイ等の所謂「フラット・パネル・ディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」と称す）」のドット落ち（ドット抜け）等の点灯不良や表示ムラ等の不具合を検出し、品質検査を自動化して行うことが可能なディスプレイ検査装置に関するものである。

近年における高度集積化技術及び高度実装化技術の進歩及び発展により、携帯電話やデジタルカメラ等の種々の情報通信機器や情報家電機器の普及率が高くなり、日常生活においてこれら情報通信機器等に接する機会が増加している。これらの情報通信機器等には、文字情報、静止画、及び動画等を表示するためにディスプレイ（表示部）が一般に設けられている。例えば、携帯電話の場合、従来のモノクロ表示の単純な液晶画面に代わり、フルカラーで表示可能なディスプレイが搭載されるようになり、ワンセグ放送等の映像も再生可能となっている。ここで使用されるディスプレイは、高精細表示を可能とする基本的な要求性能の他に、携帯電話としての機能・利便性を損なうことのないように、小型化（薄型化）及び軽量化等の性能が要求され、かつ長時間の使用が可能なように、消費電力の少ないものが求められている。そのため、現在では、これらの要求性能を満たすＴＦＴ型（薄膜トランジスタ型）液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイが主に採用されている。一方、ＦＰＤは、上述した小型化や軽量化の求められるコンパクトな情報通信機器等に使用される以外に、大画面サイズの所謂「薄型テレビ」やデスクトップ型或いはノート型のパーソナルコンピュータのディスプレイとして、従来のブラウン管を用いたＣＲＴ方式のテレビやモニタに代わって、採用されることが増えている。

そのため、上記のような液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｎｅｃｅ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等のＦＰＤに対して求められる要求性能及び表示品質に対して日々厳しくなる傾向がある。

ここで、液晶ディスプレイ等の場合、その製造時において各種の検査項目が設定され、出荷前の各種検査工程において検査されている。例えば、輝点・減点・線欠陥・色識別・ムラ状欠陥・シミ状欠陥・輝度ムラ・色ムラ・ポジションチェック・階調チェック・縞・皺・汚れ・異物（ゴミ、塵、ホコリ）等の検査項目についての検査が行われている。ここで、液晶ディスプレイを構成する各画素の一部が「不点灯」や「常時点灯」の状態となり、所謂「ドット落ち（ドット抜け）」となることは、それが非常に小さな確率であっても製造上不可避であり、製造工程において、当該不良箇所をチェックすることが、特に入念に行われている。

ここで、従来の検査工程の具体的な手法の一例について説明すると、検査対象となるＦＰＤのディスプレイ画面に種々のテストパターン画像を表示させ、実際に検査員が肉眼でドット落ち等の不具合を目視で確認していた。さらに詳細に説明すると、例えば、黒・白・赤・緑・青のそれぞれの単一色をディスプレイ画面全体に順次表示させ、画面全体を表示する色に対し、周囲の色と異なる色を表示する画素をチェックしたり、或いはディスプレイ画面全体の表示にムラやスジ等がないこと肉眼で確認することを行っていた。そのため、一枚当たりのＦＰＤに対する検査時間が長くなり、検査員にも肉体的な負担を強いることにもなっていた。

さらに、各検査品毎の経験年数等によって、検査における合否の判定基準に微妙なずれが生じることがあり、判定基準に個人差が生じることがあった。加えて、同一の検査員であっても、当日の体調や検査環境の変化によって、判定基準にぶれが生じる可能性もあった。そのため、合否の判定基準が客観的に規定することができず、個々のＦＰＤ製品の表示品質にバラツキが生じることもあった。

そこで、検査員による肉眼による目視検査に代わり、ＣＣＤカメラ等の撮影機器を用い、ＦＰＤの表示品質の検査を自動化或いは半自動化することが行われている。例えば、液晶表示装置を検査用のテーブルに表示画面を上に向けて載置し、当該テーブルの上方に輝度計及びＣＣＤカメラを移動可能に配設した検査表示装置が開発されている（特許文献１参照）。これにより、輝度計によって検査領域の輝度値を測定し、さらに同一の検査領域をＣＣＤカメラによって撮影し、当該検査領域の平均画素値を算出することが行われる。そして、液晶表示装置の複数の検査領域に対して、同様の輝度値及び平均画素値の測定及び算出を行うことにより、輝度値及び平均画素値の変換関数が求められ、求められた変換関数に従って液晶表示装置の表示品質の検査を行うものが開示されている。

特開２００３−１８５５２８号公報

しかしながら、上述した検査表示装置の検査装置の場合、下記に掲げるような問題点を生ずる可能性があった。すなわち、液晶表示装置の複数の検査領域に対して、輝度値及び平均画素値を得ようとする場合、一台のＣＣＤカメラで液晶表示装置の全体を一度に撮像することは困難であるため、当該液晶表示装置の上方を輝度計及びＣＣＤカメラを縦横に移動させ、個々の場所において測定等を行う必要があった。このため、移動によって輝度計等と液晶表示装置の表示面との間の距離が微妙に変化することがあり、当該距離が常に一定に保たれているものではなかった。その結果、測定条件にバラツキが生じ、正確な測定及び値の算出が困難となることがあった。特に、移動時に必然的に振動が発生することとなり、当該振動による測定への影響が著しいものであった。そのため、検査精度が不正確なものとなる可能性が高かった。

さらに、上記のような移動時に振動を生じないように、輝度計等をスムーズに移動可能とするために、高精度の移動機構部を採用した場合、液晶表示装置の検査装置に占める当該移動機構部の製造コストが著しく高くなるおそれが有り、また、安定した移動を確保するためのメンテナンス費用も従来にも増して嵩む可能性があった。

加えて、上述したように、近年における薄型テレビの画面サイズの大型化により、検査対象となる液晶表示装置の検査領域も必然的に広範なものとなり、一台のＣＣＤカメラを使用した場合、移動時間に多くの時間を要することとなり、液晶表示装置の全面をＣＣＤカメラで走査するように移動させ、検査を行うことは、一枚当たりの検査時間が増加することがあった

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、ＦＰＤ製品の表示品質の検査を統一化された客観的な基準で自動化して行うことが可能で、かつ一枚当たりの検査時間を短縮することが可能なディスプレイ検査装置の提供を課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明のディスプレイ検査装置は、「フラット・パネル・ディスプレイのディスプレイ画面を撮像する少なくとも二つ以上の撮像カメラ部を有する撮像部と、前記フラット・パネル・ディスプレイと接続した画像送出用ケーブル及び前記撮像部の前記撮像カメラ部と接続した撮像用ケーブルがそれぞれ接続され、前記ディスプレイ画面に表示させるテストパターン画像に係るテスト画像データを予め記憶したテスト画像データ記憶手段、前記テスト画像データを前記画像送出用ケーブルを介して前記フラット・パネル・ディスプレイに送出するテスト画像データ送出手段、前記撮像カメラ部による前記テストパターン画像の撮像を前記撮像用ケーブルを介して制御する撮像制御手段、撮像された前記ディスプレイ画面に表示された前記テストパターン画像を含む撮像画像データを前記撮像用ケーブルを介して取得する撮像画像データ取得手段、及び、取得した前記撮像画像データに基づいて、前記フラット・パネル・ディスプレイの表示品質の判定処理を実行する判定処理手段を有する制御部と」を主に具備して構成されている。

ここで、フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）とは、先に述べた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）等の薄型ディスプレイを想定することができ、信号制御された所望の画像、動画、及び各種情報をディスプレイ画面に視覚を通じて認識可能なように表示出力するものである。さらに、撮像カメラ部には、携帯電話やデジタルカメラ等に使用される小型のＣＣＤカメラ等の画像入力手段を利用することができる。

そして、本発明のように、撮像カメラ部が少なくとも二つ以上設けられていることにより、ディスプレイ画面に表示されるテストパターン画像をそれぞれの撮像カメラ部によって撮像することが可能となる。このとき、一つの撮像カメラ部でテストパターン画像全体、換言すれば、ディスプレイ画面全体を撮像する必要はなく、テストパターン画像の表示されたディスプレイ画面を複数の表示領域に分割し（例えば、六分割）、当該表示領域を少なくとも一つの撮像カメラ部によって撮像可能なように、個々の撮像カメラ部を配置することが可能である。それぞれの撮像カメラ部によって撮像された画像（撮像画像データ）を組合わせ、統合することにより、テストパターン画像全体をデータとして取得することが可能となる。

一方、制御部は、市販のパーソナルコンピュータを利用し、或いは検査用に独自に開発した情報処理端末によって構築することが可能であり、ＣＰＵ、メモリ、及び各種コネクタ等の周知のハードウェア構成を基板上に配設することによって構成されるものである。ここで、テスト画像データ記憶手段は、ＦＰＤに送出され、表示されるテストパターン画像を出力するためのデータであり、例えば、ディスプレイ画面全体に単一色（黒・白・赤・緑・青）を順次表示可能なようなものが複数種類記憶されている。そして、予め設定されたプログラム等に従って、テスト画像データが制御部から検査対象のＦＰＤに画像送出用ケーブルを介して送出される。このとき、制御部には、画像送出用ケーブルと接続するためのインターフェイスが設けられ、一方、ＦＰＤには、画像送出用ケーブルと接続するためのコネクタが設けられている。これにより、制御部とＦＰＤとが連結され、テストパターン画像を表示することが可能となる。なお、制御部は、パーソナルコンピュータのような汎用性を必要とするものではない。そのため、例えば、ＣＤケースサイズのコンパクトな筐体部に、本発明にかかる各種手段を実行するために特化した専用の機器として構成するものであっても構わない。

さらに、撮像制御手段は、該ディスプレイ画面に対向するように配設された撮像カメラ部を制御し、ディスプレイ画面に表示されるテストパターン画像を撮像するものであり、撮像カメラ部で撮像画像データを得るためのものである。一方、撮像画像データ取得手段は撮像された撮像画像データを撮像部から制御部に撮像用ケーブルを介して取込むものである。このとき、複数の撮像カメラ部に対し、撮像制御手段によって制御部からそれぞれの撮像カメラ部を一度にまとめて制御し、さらに撮像画像データ取得手段によって複数枚の撮像画像データを同一タイミングで取得するものであっても、或いは一つの撮像カメラ部の撮像制御を行い、さらに撮像画像データ取得手段によって撮像画像データを取得した後、新たな撮像カメラ部を制御するように、一つずつ撮像画像データの取得の繰り返しを行うものであってもよい。ここで、一回のテストパターン画像の撮像及び撮像画像データの取得には、それほど長い時間を必要とするものでないため、制御部の処理に過大な負担を掛けることのないように、個々の撮像カメラ部に対して順次撮像を制御し、撮像画像データを取得することを繰返す処理を行うことが好適である。

さらに、判定処理手段とは、取得した複数の撮像画像データに基づいて、予め設定した基準に従って、ドット落ち、色ムラ、皺、異物等の複数の検査項目について画像認識技術を利用して判定し、製品としての合否の判定を行うものである。

したがって、本発明のディスプレイ検査装置によれば、ＦＰＤのディスプレイ画面に表示されたテストパターン画像を複数の撮像カメラ部によって撮像し、撮像画像データを取得して画像処理技術を応用して判定処理することで、ＦＰＤのドット落ち等の不具合を検出することが可能となる。特に、複数の撮像カメラ部によってＦＰＤの各表示領域の少なくとも一つを撮像し、全体としてディスプレイ全体の画像を取得することにより、一つの撮像カメラ部をディスプレイ画面上を移動させて複数枚の撮像画像データを取得するよりも撮像時間を短くすることができ、検査時間の短縮化が図られる。さらに、撮像カメラ部を移動させる必要がないため、移動に係る複雑な機構を設ける必要がなく、かつ移動時の振動等によって撮像条件が不安定になることを防ぐことができる。その結果、得られた撮像データによる判定処理の精度を高めることが可能となる。

さらに、本発明のディスプレイ検査装置は、上記構成に加え、「前記テスト画像データ記憶手段、前記テスト画像データ送出手段、前記撮像制御手段、前記撮像画像データ取得手段、及び、前記判定処理手段は、前記制御部の内部に設けられたフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイによって構築される」ものであっても構わない。

ここで、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（以下、「ＦＰＧＡ」と称す）とは、内部に配された複数の論理素子及び該論理素子同士を接続可能な配線を備え、これにより論理モジュール（プログラムに相当）を構築することが可能なものである。これにより、種々の機器の制御をＣＰＵ等に負荷をかけることなく行うことができる。そして、本発明のＦＰＧＡには、各制御手段等及び品質検査のためのディスプレイ検査用プログラムが構築されている。

したがって、本発明のディスプレイ検査装置によれば、ＦＰＧＡによってＣＰＵ等に多大な負荷を掛けることなくディスプレイの検査を実行することが可能となる。すなわち、制御部に内蔵されたＦＰＧＡによって、テスト画像データの送出、撮像カメラ部の制御、撮像画像データの取得、及び判定処理を実行することができる。そのため、複数の撮像カメラ部を設けた場合であっても、当該撮像カメラ部の数に対応するように制御部を設けることが可能となり、例えば、大画面サイズのＦＰＤに対する検査であっても、プログラムの若干の変更だけで容易に対応することができる。また、ＦＰＧＡを採用することにより、各種処理を一つのチップに集積し、実行することが可能となり、制御部全体をコンパクトなものとすることが可能となる。

さらに、本発明のディスプレイ検査装置は、上記構成に加え、「前記撮像部の前記撮像カメラ部は、相補性金属酸化膜半導体を利用した固体撮像素子によって構成される」ものであっても構わない。

したがって、本発明のディスプレイ検査装置によれば、撮像カメラ部として、相補性金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を利用した固体撮像素子からなるＣＭＯＳカメラを用いることができる。ここで、従来から周知のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを使用したＣＣＤカメラの場合、他の撮像素子に比して、感度が高くノイズが少ないという優れた特性を有しているものの、係る動作を行うために、比較的高い消費電力を必要とし、製造のために高度な技術が必要となる製造上の問題を有している。その結果、ＣＣＤカメラは、ＣＭＯＳカメラと比べて一般的に高価となる欠点がある。これに対し、ＣＭＯＳセンサを用いたカメラは、近年の携帯電話のカメラ部に搭載されるものであり、比較的安価でかつ品質判定に係る十分な撮像性能を備えている。そのため、ディスプレイ画面の画面サイズに応じて複数のＣＭＯＳカメラを使用する場合であっても、ディスプレイ検査装置の製造コストを著しくアップさせるようなものとならない。そのため、大画面サイズのＦＰＤの検査を行う場合であっても、比較的容易に対応させることが可能となる。

さらに、本発明のディスプレイ検査装置は、上記構成に加え、「前記撮像部は、前記撮像カメラ部を内部に収容した筐体部をさらに具備し、前記筐体部は、収容された前記撮像カメラ部のカメラレンズに対向し、前記カメラレンズから所定の距離だけ離間して配設された前記筐体部の一部を構成する透明パネル部と、前記筐体部の表面に突設され、前記フラット・パネル・ディスプレイの前記ディスプレイ画面を前記透明パネル部のパネル面に当接させた状態で、前記フラット・パネル・ディスプレイのディスプレイ側面の一部と接触し、前記ディスプレイ画面を撮像位置に固定して保持する撮像位置固定部と」を具備するものであっても構わない。

したがって、本発明のディスプレイ検査装置によれば、撮像部は、筐体部を有し、その一部が透明パネル部によって構成されている。これにより、当該透明パネル部にディスプレイ画面を当接させることにより、ディスプレイ画面に対向するように配された撮像カメラ部のカメラレンズの間の距離を一定にすることが可能となる。その結果、透明パネル部が介設されたすべての撮像カメラ部によるディスプレイ画面の撮像条件を統一することができる。加えて、筐体部の表面に突設された撮像位置固定部によって、透明パネル部にディスプレイ画面を当接した状態で略水平方向に移動する動きを規制することが可能となる。その結果、より安定した状態でテストパターン画像の撮像を行うことが可能となり、品質判定手段が容易となる。ここで、筐体部は、一般的な形状として略直方体形状とすることができる。さらに、透明パネル部は、例えば、透明性を有するガラスであっても、或いは樹脂によって形成されるものであっても構わない。

さらに、本発明のディスプレイ検査装置は、上記構成に加え、「前記制御部と電気的に接続され、判定処理された前記判定結果データを視覚的に認識可能に出力表示する結果表示用ディスプレイをさらに具備し、前記制御部は、前記判定結果データを前記結果表示用ディスプレイに出力表示させるために前記結果表示用ディスプレイに送出する表示データ送出手段を」具備するものであっても構わない。

したがって、本発明のディスプレイ検査装置によれば、品質の判定処理の結果を示す判定結果データを視覚的に認識可能に出力表示する結果表示用ディスプレイを備え、制御部に係る判定結果データの結果表示信号を送出するための表示データ送出手段を有している。これにより、不具合を検出した際の情報を提供し、検査者はこれを認識した上で、適切な対応を採ることが可能となる。

本発明の効果によれば、ディスプレイ画面に対して複数の固定式の撮像カメラ部が設けられ、テストパターン画像の表示されたディスプレイ画面を撮像することにより、ディスプレイ画面の全体を複数の撮像画像データとして得ることができ、これにより品質の判定処理を行うことができる。特に撮像カメラ部がディスプレイ画面に対して固定されているため、カメラ移動時に発生する振動等の問題がなく、安定した撮像条件で品質検査を行うことができる。さらに、ＦＰＧＡやＣＭＯＳカメラ等を用いることにより、低い製造コスト、かつコンパクトにディスプレイ検査装置を構築することが可能となる。

以下、本発明の本実施形態であるディスプレイ検査装置１（以下、単に「検査装置１」と称す）について、図１乃至図４に基づいて説明する。ここで、図１は検査装置１の概略構成を示した説明図であり、図２は液晶ディスプレイ２を撮像位置ＩＰにセットした状態の撮像部３の概略構成を示す（ａ）平面図、及び、（ｂ）正面図であり、図３は検査装置１の機能的構成を示すブロック図であり、図４は検査装置１による検査の流れの一例を示す説明図である。なお、本実施形態の検査装置１において、ＴＦＴ型の液晶ディスプレイ２の表示品質を検査するものについて例示する。ここで、液晶ディスプレイ２が本発明におけるフラット・パネル・ディスプレイに相当する。

本実施形態の検査装置１は、図１乃至図４に示すように、液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面４に表示されるテストパターン画像を撮像する撮像部３と、該撮像部３と撮像用ケーブル５を介して接続され、撮像部３の撮像カメラ部１５によるテストパターン画像（図示しない）の撮像を制御するとともに、撮像された撮像画像データ６を取得し、表示品質の判定処理を行う制御部７と、制御部７と画像出力用ケーブル８を介して接続され、制御部７によって判定処理された結果を示す判定結果データ９を出力表示するための結果表示用ディスプレイ１０とを主として構成されている。

さらに詳細に説明すると、撮像部３は、図１及び図２等に示すように、略直方体状の外観形状を呈する筐体部１１と、該筐体部１１の筐体内空間に収容され、液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面４に表示されたテストパターン画像を撮像するために、カメラレンズ１２を上方に向け、筐体底面部１３の内側に縦３列、横２列になるように合計６個が配設された撮像カメラ部１５とを具備している。ここで、筐体部１１は、略直方体形状の筺型で構成され、それぞれの６つの筐体面の中で、筐体上面部１６の一部が透明性を有するガラスからなる透明パネル部１８によって構成されている。その結果、筐体部１１の内部に収容し、配設された６個の撮像カメラ部１５の位置等を外部上方から容易に視認することが可能となる。なお、筐体上面部１６に嵌込むようにして設けられた透明パネル部１８のサイズは、検査対象の液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面４のサイズと略一致するように形成されている。

さらに、撮像部３の筐体部１１は、検査対象となる液晶ディスプレイ２を上記のようにディスプレイ画面４を透明パネル部１８に当接する際に、予め規定した撮像位置ＩＰに固定し、保持するための撮像位置固定部２１をさらに具備している。具体的に説明すると、筐体部１１の筐体上面部１６から上方に突設するように、三本の長片状の突部材１９ａ，１９ｂ，１９ｃが透明パネル部１８のパネル境界辺に沿うようにして略コの字形状に配されている。ここで、撮像位置固定部２１の三本の突部材１９ａ等によって囲まれた領域は、液晶ディスプレイ２の外観サイズと略一致している。そのため、撮像位置固定部２１によって固定された液晶ディスプレイ２は、ディスプレイ画面４全体が透明パネル部１８と当接し、係る状態を保持することとなる。

ここで、液晶ディスプレイ２を撮像位置ＩＰにセットする場合には、突部材１９ａ等の設けられていない筐体上面部１６の一辺（図１において紙面下方）から挿入し、突部材１９ａ等で囲まれた領域に液晶ディスプレイ２をディスプレイ画面４を透明パネル部１８に当接するように、換言すれば、ディスプレイ画面４を下方に向けて被せるようにする。これにより、液晶ディスプレイ２は撮像位置ＩＰにセットされる。このとき、略四角形状の液晶ディスプレイ２の三辺のディスプレイ側面２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、それぞれ対向する突部材１９ａ等の少なくとも一部と接することとなる。その結果、透明パネル部１８にディスプレイ画面４が当接した状態では、三本の突部材１９ａ等が配設された方向（図２（ａ）における紙面上方、紙面左方、及び、紙面右方）への移動が規制され、いずれか一方に向けて力を加えることにより、撮像位置ＩＰに液晶ディスプレイ２が固定され、保持されることとなる。その結果、撮像時における位置ずれ等の不具合の発生が解消される。

また、筐体部１１の内部に収容された６個の撮像カメラ部１５は、所定の間隔を保持し、縦３列・横２列となるように配され、それぞれのカメラレンズ１２がその上方に位置する透明パネル部１８に対向するように設けられたカメラ部２２ａと、当該カメラ部２２ａと接続し、コネクタ１４を介して制御部７からの撮像の制御に係る信号を受付け、さらに撮像した撮像画像データ６を制御部７に対して送出するための基板部２２ｂとを具備している。これにより、撮像カメラ部１５は、撮像用ケーブル５及びコネクタ１４によって制御部７と電気的に接続され、制御に係る必要な信号及びデータの送受等を行うことができる。

ここで、６個の撮像カメラ部１５を筐体部１１の内部に互いに離間して固定して設置することにより、それぞれの撮像カメラ部１５は、撮像位置ＩＰにセットされた液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面４の一部の表示領域のみを撮像領域としている。すなわち、ディスプレイ画面４に表示されたテストパターン画像全体を一つの撮像カメラ部１５によって離間した位置から撮像するのではなく、ディスプレイ画面４を六つに分割したそれぞれの表示領域を６個の撮像カメラ部１５の少なくとも一つで近接した位置から撮像することが行われる。これにより、当該近接位置での撮像により、ディスプレイ画面４におけるドット落ち等の不具合箇所を拡大した状態で撮像することができ、後述する判定処理の際の判定が容易となる。さらに固定式の撮像カメラ部１５を用いることにより、ディスプレイ画面４の上方を一つの撮像カメラ部によってスキャンするように移動させる必要がなく、振動等によって撮像条件が不安定となることがない。

そして、それぞれの撮像カメラ部１５によって撮像された撮像画像データ６に対し、判定処理を行うことにより、ディスプレイ画面４の全体の品質を検査することが可能となる。なお、撮像カメラ部１５は、前述したように、カメラレンズ１２を含むカメラ部２２ａと、カメラ部２２ａと上述のコネクタ１４とを接続する基板部２２ｂとを具備して主に構成され、基板部２２ｂには、受付けた制御信号等に基づいて透明パネル部１８に当接した状態のディスプレイ画面４の各撮像カメラ部１５での撮像を制御するカメラ部撮像制御手段２３、及び取得した撮像画像データ６を制御部７に送出する撮像画像データ送出手段２４としての機能を有している。なお、本実施形態において、６個の撮像カメラ部１５（カメラ部２２ａ）として、携帯電話等に使用される安価で製造され、かつ入手容易な小型のＣＭＯＳセンサが採用されている。

一方、撮像部３と連結した制御部７は、図１に示すように、略直方体形状を呈し、内部に収容された基板（図示しない）上にフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ２５（以下、単に「ＦＰＧＡ２５」と称す）が配されている。そして、このＦＰＧＡ２５の中には、予めプログラムされたディスプレイ検査用プログラムＰＧが格納され、当該ディスプレイ検査用プログラムＰＧに従って、撮像部３の撮像カメラ部１５の撮像制御及び撮像画像データ６の取得、及び制御部７による液晶ディスプレイ２の判定処理に係る制御を可能としている。

ここで、制御部７の機能的構成について示すと、図３に示すように、液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面４に表示させる複数のテストパターン画像に係るテスト画像データ２６及び前述のディスプレイ検査プログラムＰＧを予め記憶する記憶手段２７と、液晶ディスプレイ２と画像送出用ケーブル２８を介して電気的に接続され、ディスプレイ画面４にテストパターン画像を表示するためのテスト画像データ２６を送出し、表示させるテスト画像データ送出手段２９と、撮像部３の撮像カメラ部１５とコネクタ１４を介して接続され、テストパターン画像の表示されたディスプレイ画面４を６個の撮像カメラ部１５を順次制御して撮像する撮像制御手段３０、取得した撮像画像データ６を撮像部３から受付け、取得する撮像画像データ取得手段３１、及び取得した撮像画像データ６に基づいて、液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面４の表示品質を検査し、合否の判定処理を実行する判定処理手段３２と、判定結果を示す判定結果データ９を画像出力用ケーブル８を介して結果表示用ディスプレイ１０に出力表示させるために送出する表示データ送出手段３３と、取得した撮像画像データ６及び判定結果データ９を書き換え可能に記憶する不揮発性のフラッシュメモリ３７とを主に具備して構成されている。ここで、記憶手段２７が本発明のテスト画像データ記憶手段に相当する。

なお、上述した機能的構成を示す各手段（フラッシュメモリ３７以外）は、ＦＰＧＡ２５の中に論理モジュールによって構築されており、さらに、当該ＦＰＧＡ２５の搭載された基板には、撮像部３、液晶ディスプレイ２、及び結果表示用ディスプレイ１０と各ケーブル５等と接続するためのインターフェイスとして撮像部用インターフェイス３４、ディスプレイ用インターフェイス３５、及び表示用インターフェイス３６が取設されている。ここで、記憶手段２７が本発明のテスト画像データ記憶手段の一部構成に相当する。これにより、液晶ディスプレイ２、撮像部３、制御部７、及び結果表示用ディスプレイ１０が各ケーブル５等によって電気的に接続され、表示品質を検査するための検査装置１が構成される。

次に、上記構成の本実施形態の検査装置１を利用した液晶ディスプレイ２の表示品質の検査の一例について説明する。始めに、制御部７から延設された画像送出用ケーブル２８の一端のコネクタ部２８ａと検査対象の液晶ディスプレイ２の接続コネクタ２ａとを連結する（ステップＳ１）。そして、液晶ディスプレイ２をディスプレイ画面４を撮像部３の筐体上面部１６の透明パネル部１８に当接するように、ディスプレイ画面４を下方に向けた状態で撮像位置にセットする（ステップＳ２）。前述したように、撮像位置固定部２１によって撮像位置ＩＰにおける液晶ディスプレイ２の移動が規制され、かつ透明パネル部１８によって、カメラ部２２ａとの距離が一定になるように保持される。これにより、撮像時の条件が安定し、各撮像タイミングにおける位置ずれや画像のぶれが生じることがなく、撮像される撮像画像データ６が不鮮明なものとならない。

そして、ＦＰＧＡ２５内に格納されたディスプレイ検査用プログラムＰＧを起動する（ステップＳ３）。なお、図１乃至図３において、制御部７等を操作するための操作手段（キーボード・マウス等）に係る構成については、周知の技術であるため、図示を省略している。そして、起動されたディスプレイ検査用プログラムＰＧによって、予めプログラムされたステップの順序に従って検査が行われる。具体的に示すと、第一番目の検査を行うために、ディスプレイ画面４に表示させる最初のテスト画像データ２６が記憶手段２７から選択され（ステップＳ４）、画像送出用ケーブル２８を介して液晶ディスプレイ２に送出される（ステップＳ５）。その結果、ディスプレイ画面４にテストパターン画像が表示される（ステップＳ６）。ここで、本実施形態の検査装置１において、黒、白、赤、緑、青のそれぞれの単一色からなるものをテストパターン画像としてディスプレイ画面４の全体に順次表示し、各々について撮像画像データ６を取得し、判定処理を行うものについて例示する。

そして、テストパターン画像の表示が行われた後、撮像部３の撮像カメラ部１５を制御し、撮像位置固定部２１に固定された液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面４に表示されたテストパターン画像を撮像する（ステップＳ７）。その後、制御部７は、撮像カメラ部１５によって撮像された撮像画像データ６を撮像用ケーブル５を介して撮像部３から制御部７に送出するように指示し、制御部７はこれを受付けて記憶手段２７に記憶する（ステップＳ８）。ここで、前述したように、撮像部３は、６個の撮像カメラ部１５を有している。このとき、６個の撮像カメラ部１５の内の一つで上記のステップＳ７及びステップＳ８からなる撮像→取得→送出→記憶の各処理を実行し、その後、撮像カメラ部１５を切替え（ステップＳ９）、再び、ステップＳ６の処理に戻り、別の撮像カメラ部１５を制御し、上記と同様のステップを繰り返すことが行われる（図４における破線Ａ参照）。すなわち、本実施形態の検査装置１において、ステップＳ６及びステップＳ８を撮像カメラ部１５の個数分（６回分）、繰返している。これにより、一つのテスト画像データ２６に対し、６個の撮像画像データ６がフラッシュメモリ３７に記憶される。

６個の撮像カメラ部１５のそれぞれについて、撮像画像データ６の取得を完了した後、ディスプレイ検査用プログラムＰＧは、ディスプレイ画面４に表示する次のテストパターン画像を記憶手段２７から選択し、表示を切替える（ステップＳ１０）。ここで、本実施形態の検査装置１において、例えば、５種類のテストパターン画像に係るテスト画像データ２６が記憶されている場合、予め設定した順序に従って逐次テスト画像データ２６を選択し、ステップＳ６乃至ステップＳ９の処理を同様に５回繰返す（図４における破線Ｂ参照）。これにより、制御部７のフラッシュメモリ３７には、最終的に５種類のテストパターン画像毎に、取得された６個の撮像画像データ６（合計３０個）が蓄積され、記憶されることとなる。

そして、記憶された撮像画像データ６に基づいて、例えば、周知の画像処理・画像認識技術を応用し、液晶ディスプレイ２のディスプレイ画面４の表示品質の判定処理を行う（ステップＳ１１）。ここで、画像処理等の一例としては、取得した撮像画像データ６に対し、各種のフィルタ処理を実行し、ドット落ちや表示ムラ等の不具合のある画素を、周囲の正常な画素との差異を著しくするような変換処理を行うことや、既存の画像間演算処理、二値化処理、二値化画像演算処理等を実行することにより、画像認識を容易にするものである。

これにより、液晶ディスプレイ２の表示品質の判定が、予め規定された基準に基づいて決定される。そして、合否の結果を含む判定結果データ９をフラッシュメモリ３７に記憶し（ステップＳ１２）、その後、画像出力用ケーブル８を介して表示データ送出手段３３によって結果表示用ディスプレイ１０に送出される（ステップＳ１３）。その結果、結果表示用ディスプレイ１０に判定結果が出力表示される（ステップＳ１４）。これにより、液晶ディスプレイ２の表示品質の検査の結果を視覚を通じて確認することができる。

以上、説明したように、本実施形態の検査装置１によれば、撮像カメラ部１５が機械的に移動する機構を有さず、ディスプレイ画面４の各表示領域を複数の撮像カメラ部１５によってそれぞれ撮像する表示領域を分担して撮像することができる。そのため、従来のように、ディスプレイ画面４全体を一台のカメラでスキャンするように撮像するものに比べ、振動のおそれがなく、かつ安定した移動機構を必要とするものではない。そのため、検査装置１自体のコストを抑えることができるとともに、検査における撮像画像データ６の取得条件を安定させることができる。さらに、本実施形態のように複数の撮像カメラ部１５から取込んだ撮像画像データ６を順次処理することとしても、処理及び撮像カメラ部１５の切替えは、撮像カメラ部１５を機械的に移動させるよりも速く実行することができる。そのため、製造された多数枚の液晶ディスプレイ２の検査するために必要な検査時間を短縮することができる。また、検査結果を判定結果データ９として記憶し、蓄積することにより、検査記録の保存を検査と同時に行うことができ、事後の管理が容易となる。そのため、製品にトラブルや不具合が発生した場合の、当該製品の検査時における状態を容易に特定することができ、製造時から係る不具合が発生していたのか、或いは工場からの出荷後に不具合が生じたかの認定を行い易くなる。

さらに、撮像カメラ部として、比較的安価で、かつ小型化の可能なＣＭＯＳカメラを採用することにより、複数の撮像カメラ部１５を設けたとしても、検査装置１を構成するために必要なコストが従来よりもアップする可能性が低くなる。さらに、制御部７の主たる構成として、ＦＰＧＡ２５を採用することにより、各種制御を一つのチップに集積して実行することが可能となり、制御部７を構築するための費用を抑えることができる。さらに、制御部７自体もコンパクトなものとすることができ、液晶ディスプレイ２の製造現場において、本実施形態の検査装置１が多くのスペースを占めることがなくなる。そのため、大画面サイズのＦＰＤを検査する場合であっても、検査工程のために当該検査装置１を設置することを容易に行うことができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

すなわち、本実施形態の検査装置１において、撮像部３によって検査する液晶ディスプレイ２として、携帯電話の表示画面等の比較的小さな画面サイズのものを検査するものについて例示したがこれに限定されるものではない。すなわち、薄型テレビやパーソナルコンピュータのディスプレイ等の製造工程における検査に使用することももちろん可能である。この場合、使用する撮像カメラ部１５の数及びレイアウトに変更を加える（例えば、縦４列・横４列等に撮像カメラ部１５を配するもの）ことが可能となる。この場合、一つの制御部７によってストレスなく制御可能な撮像カメラ部１５の数は制限があるため、例えば、大画面サイズのＦＰＤの検査を行う際には、撮像部３及び制御部７からなる検査装置１の組合わせを複数用意するものであっても構わない。これにより、それぞれの制御部７に負荷がかかることなく、短時間で検査を実行することができる。また、本実施形態の検査装置１において、６個の撮像カメラ部１５による撮像制御に係る処理を順次実行するものを示したがこれに限定されるものではなく、制御部７（特に、ＦＰＧＡ２５）の処理に余裕があれば、複数の撮像カメラ部１５の撮像処理を一度にまとめて行うものであっても構わない。これにより、検査時間をさらに短縮することができる。さらに、図４において、本実施形態の検査装置１の検査の流れの一例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、検査対象の液晶ディスプレイ２を検査装置１に接続し、その後、ディスプレイ検査用プログラムＰＧを起動するもの（ステップＳ１からステップＳ３）を示したが、予めディスプレイ検査用プログラムＰＧを起動し、その後、液晶ディスプレイ２の接続及び撮像位置ＩＰへのセットを行うものであっても構わない。特に、多数枚の液晶ディスプレイ２の品質を検査する場合には、ディスプレイ検査用プログラムＰＧを常に起動状態とし、検査対象の液晶ディスプレイ２を順次検査するようにすることができる。

さらに、上記の場合において、例えば、複数の制御部７とケーブルを介してそれぞれ接続した管理制御部等の構成をさらに設け、それぞれの制御部７による制御を総合的（集中的）に管理するものであっても構わない。これにより、判定結果データ９を一箇所に集積し、ＦＰＤ全体の不具合の判定を行うことができる。これにより、製品毎の品質の検査が可能となる。

さらに、本実施形態の検査装置１において、各テストパターン画像を各撮像カメラ部１５によって一回撮像するものを示したがこれに限定されるものではなく、ディスプレイ画面４上の同一の表示領域を撮像カメラ部１５によって複数回撮像するものではあっても構わない。これにより、同一表示領域に対して複数の撮像画像データ６が取得されることとなる。そして、制御部７によって当該撮像画像データ６を合成処理したり、画像間演算処理等を行うことにより、ドット落ち等の不具合の発生した箇所を、周囲との違いをより明確にした上で判定処理を行うようにすることもできる。これにより、表示品質の検査に係る精度がより高いものとなる。また、撮像画像データ６及び判定結果データ９をそれぞれ記憶するものとして不揮発性のフラッシュメモリ３７を用いるものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、小型のハードディスクドライブや揮発性メモリであるＲＡＭ等に記憶するものであっても構わない。なお、ＲＡＭを用いた場合、ディスプレイ検査装置１の電源をＯＦＦにすることにより、ＲＡＭに蓄積されたデータ６等が消失するため、予め各種記憶媒体にデータを書込む処理を行うことが必要となる。

本実施形態の検査装置の概略構成を示す説明図である。 液晶ディスプレイを撮像位置にセットした状態の撮像部の概略構成を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。 検査装置の機能的構成を示すブロック図である。 検査装置による検査の流れの一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 検査装置（ディスプレイ検査装置）
２ 液晶ディスプレイ（フラット・パネル・ディスプレイ）
３ 撮像部
４ ディスプレイ画面
５ 撮像用ケーブル
６ 撮像画像データ
７ 制御部
８ 画像出力用ケーブル
９ 判定結果データ
１０ 結果表示用ディスプレイ
１１ 筐体部
１５ 撮像カメラ部
１８ 透明パネル部
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 突部材（撮像位置固定部）
２１ 撮像位置固定部
２３ カメラ部撮像制御手段
２４ 撮像画像データ送出手段
２５ ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）
２６ テスト画像データ
２７ 記憶手段（テスト画像データ記憶手段）
２８ 画像送出用ケーブル
２９ テスト画像データ送出手段
３０ 撮像制御手段
３１ 撮像画像データ取得手段
３２ 判定処理手段
３３ 表示データ送出手段
ＰＧ ディスプレイ検査用プログラム

Claims (5)

1. フラット・パネル・ディスプレイのディスプレイ画面を撮像する少なくとも二つ以上の撮像カメラ部を有する撮像部と、
   前記フラット・パネル・ディスプレイと接続した画像送出用ケーブル及び前記撮像部の前記撮像カメラ部と接続した撮像用ケーブルがそれぞれ接続され、前記ディスプレイ画面に表示させるテストパターン画像に係るテスト画像データを予め記憶したテスト画像データ記憶手段、前記テスト画像データを前記画像送出用ケーブルを介して前記フラット・パネル・ディスプレイに送出するテスト画像データ送出手段、前記撮像カメラ部による前記テストパターン画像の撮像を前記撮像用ケーブルを介して制御する撮像制御手段、撮像された前記ディスプレイ画面に表示された前記テストパターン画像を含む撮像画像データを前記撮像用ケーブルを介して取得する撮像画像データ取得手段、及び、取得した前記撮像画像データに基づいて、前記フラット・パネル・ディスプレイの表示品質の判定処理を実行する判定処理手段を有する制御部と
   を具備することを特徴とするディスプレイ検査装置。
2. 前記テスト画像データ記憶手段、前記テスト画像データ送出手段、前記撮像制御手段、前記撮像画像データ取得手段、及び、前記判定処理手段は、
   前記制御部の内部に設けられたフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイによって構築されることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ検査装置。
3. 前記撮像部の前記撮像カメラ部は、
   相補性金属酸化膜半導体を利用した固体撮像素子によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディスプレイ検査装置。
4. 前記撮像部は、
   前記撮像カメラ部を内部に収容した筐体部をさらに具備し、
   前記筐体部は、
   収容された前記撮像カメラ部のカメラレンズに対向し、前記カメラレンズから所定の距離だけ離間して配設された前記筐体部の一部を構成する透明パネル部と、
   前記筐体部の表面に突設され、前記フラット・パネル・ディスプレイの前記ディスプレイ画面を前記透明パネル部のパネル面に当接させた状態で、前記フラット・パネル・ディスプレイのディスプレイ側面の一部と接触し、前記ディスプレイ画面を撮像位置に固定して保持する撮像位置固定部と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のディスプレイ検査装置。
5. 前記制御部と接続され、判定処理された前記判定結果データを出力表示する結果表示用ディスプレイをさらに具備し、
   前記制御部は、
   前記判定結果データを前記結果表示用ディスプレイに送出する表示データ送出手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のディスプレイ検査装置。

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