JP2010091713A - レーザー変位計、当該レーザー変位計を使用した検査装置、及び検査方法、当該レーザー変位計を使用したディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイパネルの点灯検査においてもレーザー変位計が誤動作することなく焦点調整が可能な検査装置を提供する。
【解決手段】ディスプレイパネルを構成する画素の発光状態を検査する検査装置であって、前記ディスプレイパネルの表示方向に位置し、照射したレーザー光による前記ディスプレイパネルで反射した反射光の一部をフィルタで吸収し、該フィルタを透過した透過光を受光して前記ディスプレイパネルの変位を測定するレーザー変位計と、前記ディスプレイパネルの表示方向に位置し、前記ディスプレイパネルの画素の発光状態を撮影する光電変換素子によるセンサ部と、前記レーザー変位計で測定した変位と前記センサ部で撮影した発光状態に応じて前記ディスプレイパネルの状態を決定する演算部と、を備えることを特徴とする検査装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー変位計及び当該レーザー変位計を使用したディスプレイパネルの検査装置、検査方法、及び当該レーザ変位計を使用したディスプレイパネルの製造方法に関する。特に、ディスプレイパネルの設置状態を当該レーザー変位計で測定する技術に関するものである。

図６は従来のパターン検査など非点灯状態でのディスプレイパネル検査装置の構成例である。図６において６０１は検査対象物のディスプレイパネルであり、６０２は前記ディスプレイパネルからの発光を撮像するラインセンサであり、６０３ａ及び６０３ｂは前記ラインセンサの走査位置の前方及び後方にあって前記ディスプレイパネルとの距離を計測する三角測量方式のレーザー変位計である。レーザー変位計６０３ａ、６０３ｂによってディスプレイパネル６０１との変位（距離）を計測することでラインセンサ６０２の撮像位置におけるディスプレイパネル６０１の変位を算出可能であり、ディスプレイパネル６０１に傾斜や歪みがあってもラインセンサ６０２の焦点を適切に設定することができる。レーザー変位計は、検査対象物にレーザー光を照射し、該レーザー光が検査対象物で反射した反射光を受光・解析することで検査対象物との変位（距離）等を測定するものである。

また、特許文献１には、印刷回路版のパターン検査において、変位センサを用いることで撮像手段が印刷回路版との適切な焦点距離を保つための技術が示されている。
特開昭６２−１４４００８号公報

前記従来の技術では、ディスプレイパネルを検査する際に、ディスプレイパネルが非点灯状態であれば従来技術のラインセンサやエリアセンサなどの焦点をディスプレイパネルに対して適切に設定することが可能である。しかし、ディスプレイパネルを点灯状態にした検査において、レーザー変位計は検査対象物であるディスプレイパネルからの反射光だけでなく、ディスプレイパネルが発光等することで生じる照射光がレーザー変位計の受光部に入射するため、レーザー変位計が正確な変位を測定できない場合がある。

上記より、本発明は、従来技術では点灯状態のディスプレイパネルとの変位を正確に測定できなかったものを、より正確に測定することを目的とするものである。

本発明は、ディスプレイパネルを検査する検査装置であって、前記ディスプレイパネルの表示方向に位置し、照射したレーザー光による前記ディスプレイパネルで反射した反射光の一部をフィルタで吸収し、該フィルタを透過した透過光を受光して前記ディスプレイパネルの変位を測定するレーザー変位計と、前記ディスプレイパネルの表示方向に位置し、前記ディスプレイパネルの画素の発光状態を撮影する光電変換素子によるセンサ部と、前記レーザー変位計で測定した変位と前記センサ部で撮影した発光状態に応じて前記ディスプレイパネルの状態を決定する演算部と、を備えることを特徴とするものである。

本発明により、ディスプレイパネルが点灯状態であっても、その変位をより正確に測定できることが可能となる。

本発明は、さらに上記のフィルタが反射光の偏光方向を限定する偏光フィルタであってもよい。

上記発明により、レーザー変位計の受光部には特定の偏光特性をもった光のみが入光するため、ディスプレイパネルで反射した反射光とディスプレイパネルが照射する光を区別して受光することが可能となり、ディスプレイパネルが点灯状態であっても、その変位をより正確に測定することが可能となる。

本発明は、さらに上記のフィルタが反射光の透過スペクトルを限定するカラーフィルタであってもよい。

上記発明により、レーザー変位計の受光部には特定の透過スペクトル特性を持った光のみが入光するため、ディスプレイパネルで反射した反射光とディスプレイパネルが照射する光を区別して受光することが可能となり、ディスプレイパネルが点灯状態であっても、その変位をより正確に測定することが可能となる。

本発明は、上記いずれの発明を検査装置だけでなく、検査方法の発明としても実現することが可能である。

さらに、本発明は上記の検査方法を取り込んだディスプレイパネルの製造方法としても実現することが可能である。

この場合には、上記の検査方法を用いることによりディスプレイパネルの製造をより効率的に行うことが可能となる。

また、本発明はレーザーを照射するレーザー照射部と、前記レーザーが対象物で反射した反射光を受光する受光部とを備えたレーザー変位計であって、前記受光部へ入力する反射光の一部を吸収するフィルタを前記受光部の前に備えたことを特徴とするレーザー変位計としても実現することが可能である。

上記発明により、上記レーザー変位計は測定対象物が光を照射するものであっても、より正確にその変位を測定することが可能となる。

本発明は、さらに上記のフィルタが反射光の偏光方向を限定する偏光フィルタであってもよい。

上記発明により、レーザー変位計の受光部には特定の偏光特性をもった光のみが入光するため、測定対象物で反射した反射光と測定対象物が照射する光を区別して受光することが可能となり、測定対象物が点灯状態であっても、その変位をより正確に測定することが可能となる。

本発明は、さらに上記のフィルタが反射光の透過スペクトルを限定するカラーフィルタであってもよい。

上記発明により、レーザー変位計の受光部には特定の透過スペクトル特性を持った光のみが入光するため、測定対象物で反射した反射光と測定対象物が照射する光を区別して受光することが可能となり、測定対象物が点灯状態であっても、その変位をより正確に測定することが可能となる。

本発明は上記の構成により、ディスプレイパネルが点灯状態であっても、より正確に変位を測定することが可能となる。

（第１の実施の形態）
本実施の形態では、本発明で示すレーザー変位計を用いたディスプレイパネルの検査装置を例として示す。図１において、１００はディスプレイパネルを積載し、移動させる台座である。１１０は検査対象のディスプレイパネルである。１２０ａ、１２０ｂはディスプレイパネル１１０との変位（距離）を測定するレーザー変位計である。１３０はディスプレイパネル１１０を検査するラインセンサである。１４０は台座１００やレーザー変位計１２０ａ、１２０ｂ、ラインセンサ１３０から入力される信号に基づいて、台座１１０ディスプレイパネル１１０を制御するＣＰＵである。１５０は台座１００を制御する台座制御部である。１６０はディスプレイパネル１１０への供給する映像信号を制御する映像信号供給部である。

台座１００は、台座制御部１５０からの制御信号に従って、上部に載置したディスプレイパネル１１０を適切に搬送するものである。これは、ディスプレイパネル１１０をレーザー変位計１２０ａ、１２０ｂが適切に変位を測定し、ディスプレイパネル１１０の素子を検査（撮像）するために、好ましい位置へディスプレイパネルを移動させるものである。ディスプレイパネル１１０は、台座１００上においてその表示方向(映像等が表示される面)をレーザー変位計１２０ａ、１２０ｂの方向に向けて設置させる。

ディスプレイパネル１１０は、本検査装置の検査対象となる表示装置である。対象となるディスプレイパネルとしてはＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：エレクトロルミネセンス）パネル等の自発光素子をもつディスプレイパネルや、液晶パネル等のバックライト方式や反射型によるディスプレイパネルのいずれでもよい。その他には、ＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いてもよい。

レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂはレーザー光を被対象物（ディスプレイパネル１１０）へ照射し、その反射光を受光・解析することでディスプレイパネル１１０との変位を測定するものである。図２にその構成の詳細を記す。図２において１２０ａ，１２０ｂはレーザー変位計本体である。レーザー変位計１２０ａ，１２０ｂ内部には、レーザー照射部２１０がある。レーザー照射部２１０からディスプレイパネル１１０に対してレーザー光２２０が照射される。照射されたレーザー光２２０は、ディスプレイパネル１１０で反射され、反射光２３０としてレーザー変位計１２０ａ、１２０ｂへ戻ってくる。レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂの内部にある受光部２５０では、ディスプレイパネル１１０で反射された反射光２３０を受光する。受光部２５０で受光された反射光２３０は電気信号に変換され、制御部２６０へ入力される。制御部２６０では、レーザー照射部２１０から出力したレーザー光と受光部２５０で受光した反射光を分析し、ディスプレイパネル１１０の変位を測定（決定）する。測定された変位値はレーザー変位計１２０ａ、１２０ｂの外部へ出力される。

ラインセンサ１３０はディスプレイパネル１１０を構成する画素をライン（水平ライン、または垂直ライン等）単位で検査するものである。その内部に固体撮像素子として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｎｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を線状に配置し、ディスプレイパネル１１０を構成する各画素が発光する光を受光し、電気信号に変換するものである。なお、固体撮像素子はＣＣＤに限定されるものではなく、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いたものであっても良い。つまり、光電変換素子を用いたものであれば、その方式を特定するものではない。

ＣＰＵ（演算部）１４０は台座１００、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂ、ラインセンサ１３０からそれぞれ、台座位置情報、計測距離等を入力として、台座１００を適切に移動させる台座制御情報や、ディスプレイパネル１１０に表示させる映像信号を出力するとともに、ラインセンサ１３０で撮影した撮影信号に基づいて、ディスプレイパネル１１０の各画素が正常に点灯しているか、否かといった検査を行う。

台座制御情報はＣＰＵ１４０内部でレーザー変位計１２０ａ、１２０ｂからの計測距離とラインセンサ１３０からの撮影信号を入力信号として、台座制御部１５０がディスプレイパネル１１０を好ましい位置へ移動させるために台座制御情報を算出するものである。台座制御部１５０は、実際にはＣＰＵ１４０内部で処理実行されるソフトウェアにより実現可能であるが、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いてハードウェアにより実現することも可能である。

映像信号供給部１６０は、ディスプレイパネル１１０が出力する映像信号を供給するものである。映像信号供給部１６０は、台座１００や、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂ、及びラインセンサ１３０と連携して、ディスプレイパネル１１０へ適した映像信号を出力するものである。例えば、ディスプレイパネル１１０のパネル全面においてラインセンサ１３０の検査対象範囲のみに発光が大きくなるような映像信号を供給することで、自発光タイプのディスプレイパネルであれば検査時の省エネルギー化を実現することも可能である。映像信号供給部１６０は、台座制御部１５０と同様に、ＣＰＵ１４０内部で処理実行されるソフトウェアとしても実現可能であり、ＰＬＤを用いてハードウェアとして実現することも可能である。

上記の構成において、本実施の形態では、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂの構成をさらに示す。

レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂは、照射したレーザ光２２０とその反射光２３０を分析することで測定するものである。この場合には、反射光２３０以外の光を受光部２５０が受光すると正確に変位を計測し難い。そこで、本発明では、図２に示すように受光部２５０の前段に偏光フィルタ２４０を設ける。このようにすることで、受光部２５０へ入力する光が特定の偏光特性をもつものに限定することが可能となる。こうすることで、ディスプレイパネル１１０が発光状態であっても、反射光２３０とディスプレイパネル１１０からの照射光２７０を区別して受光部２５０は受光することが可能となり、変位をより正確に測定することが可能となる。これは、反射光２３０とディスプレイパネル１１０から照射光の偏光の特性が異なることを利用したものである。

さらに、この受光部２５０は反射光２３０の偏光に合わせるためその偏光方向を任意に設定できるように回転機能を備えるものが好ましい。こうすることで、レーザー光がいずれの偏光方向をもっていてもそれに応じて対応することが可能となる。

さらに、レーザー照射部２１０が照射するレーザー光の偏光方向も変化させるために、回転軸２８０を中心としてレーザー照射部２１０を回転させてもよい。こうすることで、レーザー照射部２１０から照射されるレーザー光２２０はその偏光方向を任意に変化させることができる。

さらに、制御部２６０はレーザー照射部２１０の偏光方向と偏光フィルタ２４０の偏光方向を協調して制御し、受光部２５０で受光する反射光２３０をより正確なものとすることも可能である。この場合、ディスプレイパネル１１０からの照射光２７０と反射光２３０の偏光方向をより明確に区別する調整を制御部２６０が行うことが可能となり、より正確に変位を測定することが可能となる。

なお、本実施の形態において、台座１００をレーザー変位計１２０ａ、１２０ｂ、ラインセンサ１３０に対して移動させるようにしたが、本発明はこれに限定するものではない。

台座は固定しておいて、レーザ変位計１２０ａ，１２０ｂ、ラインセンサ１３０を移動させる方法や、台座１００、レーザ変位計１２０ａ，１２０ｂ、ラインセンサ１３０すべてを移動させる方法もある。つまり、台座１００とレーザ変位計１２０ａ，１２０ｂ、ラインセンサ１３０を相対的に移動させて、変位の測定、画素の検査を効率的に行えればよい。

また、ラインセンサ１３０は光電変換素子を線状にならべたものを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光電変換素子を２次元状に並べたエリアセンサを用いても良い（図４）。いずれの形状のセンサを用いるかは、検査対象となるディスプレイパネルの種類やその特性、形状によって適したものに変えることが可能である。また、センサの形状を変えたことで、台座１００等の移動方法も変えることが必要となる。この場合には、最も効率的にディスプレイパネル全面を走査できる移動方法を台座制御部１５０が判断して台座１００を制御することとなる。

また、本実施の形態では、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂを２個用い、ラインセンサ１３０を軸として対称な位置に配置したが本発明はこれに限定されるものではない。レーザー変位計の数は、計測する変位の精度等に応じて数を増減させることも可能である。また、レーザー変位計をラインセンサ１３０に対して対称に配置することに限定するものでもない。特に、精度を求める部分に変位計を重点的に配置したり、その数を増やしたりする等、計測対象に求められる計測内容に応じて変化させることが可能である。

また、本実施の形態でのレーザー変位計は、三角測量方式を用いたものであるが、本発明はこれに限定するものではない。共焦点方式や、ヘテロダイン方式等を利用することも可能である。これらを利用することにより比較的より精度の高い変位の測定も可能である。

本実施の形態により、レーザー変位計はより正確にディスプレイパネルとの変位を測定することが可能となる。また、これによりディスプレイパネルを発光させた状態でも、ディスプレイパネルとの変位の測定が可能となる。

（第２の実施の形態）
本実施の形態では、第１の実施の形態と相異する点を中心に説明する。本実施の形態では、第１の実施の形態のレーザー変位計１２０ａ、１２０ｂの偏光フィルタに変えてカラーフィルタを用いる。

ディスプレイパネルは、通常ＲＧＢの三色それぞれの発光画素によりカラー表示がなされる。この場合、ラインセンサ１３０は、それぞれの画素を検査する際に、それぞれの画素が持つ色毎に検査を行う必要がある。そのため、映像信号供給部１６０は、予めラインセンサ１３０が検査対象とする画素に応じた映像信号を入力する必要があり、その映像信号を予め映像信号供給部１６０から入手することで、照射光２７０がいずれの色がディスプレイパネル１１０から照射されるかを予測することができる。本発明はその点を利用して、例えばラインセンサ１３０が赤色の画素を検査する際には、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂはカラーフィルタで赤色の照射光を遮ることで、照射光２７０が受光部２５０へ入力するのを防ぐことができ、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂはより正確に変位を測定することが可能となる。

さらに、ディスプレイパネル１１０が照射する色に応じて、レーザー照射部２１０から照射するレーザー光の種類を変え、レーザーの色（レーザーの波長）を変えても良い。こうすることで、ディスプレイパネル１１０から照射される照射光２７０と反射光２３０より明確に区別することが可能となり、より正確な変位を測定することが可能となる。

より具体的に図３を用いて説明する。図３（ｂ）は、ディスプレイパネル１１０が照射する色毎の波長特性を示す図である。この場合、レーザー照射部２１０が照射するレーザー光２２０の波長を図３（ａ）に示すように、ディスプレイパネルが発光する波長とは異なる波長特性をもつものにする。さらに、カラーフィルターを図３（ｃ）に示すように、ディスプレイパネル１１０から照射されるスペクトルと異なり、かつ反射光２３０が持つ特性のスペクトルを透過させるフィルタとすれば、上記のような構成を実現できる。

（第３の実施の形態）
本実施の形態では、第１の実施の形態と相異する点を中心に説明する。本実施の形態では、映像信号供給部１６０がディスプレイパネル１１０へ出力する映像信号により、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂの測定をより正確にするものである。

図５に示すように映像信号供給部１６０は、台座１００からの台座位置情報に基づいて、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂからのレーザー光が照射されるディスプレイパネル１１０上の一部分をすくなくとも発光させない（発光を抑制する）映像信号を供給する（５２０ａ、５２０ｂ）。台座１００が動いている場合は、その動きに応じて、当該部分のディスプレイパネル１１０上の位置も連続的に変化させる。こうすることで、レーザー変位計１２０ａ、１２０ｂの受光部２５０がディスプレイパネル１１０からの照射光２７０を受けることが低減するため、より正確に変位を測定することが可能となる。なお、ここでディスプレイパネルの一部分を発光させない（発光を抑制する）とは、検査対象となるディスプレイパネルが画素単位で発光／非発光等をできる場合は、当該部分を非発光状態にすることであるが、完全に非発光の状態にできないときでも、照射光を弱める（例えば、輝度信号を極力さげる）等の処理を行うことも含めるものである。

なお、本実施の形態は、第１の実施の形態を基礎として説明したが、第２の実施の形態を基礎として適用することはいうまでもない。

また、本実施の形態は、第１、第２の実施の形態で示した変位計を用いず、従来の変位計を使用してもよい。

また、第１乃至第３の実施の形態では、ディスプレイパネルの検査装置として説明したが、本発明は上記の技術的思想を用いた検査方法としても実現可能である。

また、上記の検査装置、または検査方法を用いたディスプレイパネルの製造方法として、本発明を実現することも可能である。この場合には、ディスプレイパネルの製造過程において当該パネルの検査を実施することが可能となる、不良率の低下に貢献するものである。

さらに、上記の実施の形態に示されレーザー変位計単体としても本発明は実現可能である。この場合には、従来と比較してより正確なレーザー変位計として実現することが可能である。

以上のように本発明は、レーザー変位計、当該レーザー変位計をもち他検査装置、検査方法、及びそれらを用いた製造方法として利用することが可能である。特に、ディスプレイパネルの検査装置、検査方法、製造方法において点灯状態でもレーザ変位計により変位を測定することが可能となり、産業的に利用可能である。

ディスプレイパネル検査装置の構成例を示す図 レーザー変位計の構成例を示す図 レーザーのスペクトル、ディスプレイパネルのスペクトル、カラーフィルタの透過スペクトルの関係を示す図 撮像センサにエリアセンサを用いた場合の図 第３の実施の形態においてディスプレイパネルの映像信号を変更した場合の図 従来のディスプレイパネル検査の仕組みを示す図

符号の説明

１００ 台座
１１０ ディスプレイパネル
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ レーザー変位計
１３０ ラインセンサ
１４０ ＣＰＵ
１５０ 台座制御部
１６０ 映像信号供給部
２１０ レーザー照射部
２２０ レーザー光
２３０ 反射光
２４０ 偏光フィルタ
２５０ 受光部
２６０ 制御部
２７０ 照射光

Claims (10)

1. ディスプレイパネルを検査する検査装置であって、
   前記ディスプレイパネルの表示方向に位置し、照射したレーザー光による前記ディスプレイパネルで反射した反射光の一部をフィルタで吸収し、該フィルタを透過した透過光を受光して前記ディスプレイパネルの変位を測定するレーザー変位計と、
   前記ディスプレイパネルの表示方向に位置し、前記ディスプレイパネルの画素の発光状態を撮影する光電変換素子によるセンサ部と、
   前記レーザー変位計で測定した変位と前記センサ部で撮影した発光状態に応じて前記ディスプレイパネルの状態を決定する演算部と、を備えることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記レーザー変位計のフィルタは、反射光の偏光方向を限定する偏光フィルタであることを特徴とする検査装置。
3. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記レーザー変位計のフィルタは、反射光の透過スペクトルを限定するカラーフィルタであることを特徴とする検査装置。
4. ディスプレイパネルを検査する検査方法であって、
   前記ディスプレイパネルの表示方向からレーザー光を照射し、該レーザー光が前記ディスプレイパネルで反射した反射光の一部をフィルタで吸収し、該フィルタを透過した透過光を受光して前記ディスプレイパネルの変位を測定するレーザー変位計測ステップと、
   前記ディスプレイパネルの表示方向に位置し、前記ディスプレイパネルの発光状態を撮影する光電変換素子による画素撮影ステップと、
   前記レーザー変位計測ステップで測定した変位と前記画素撮影ステップで撮影した発光状態に応じて前記ディスプレイパネルの状態を決定する演算ステップと、
   を備えることを特徴とする検査方法。
5. 請求項４に記載の検査方法であって、
   前記レーザー変位計測ステップのフィルタは、反射光の偏光方向を限定する偏光フィルタであることを特徴とする検査方法。
6. 請求項４に記載の検査方法であって、
   前記レーザー変位計測ステップのフィルタは、反射光の透過スペクトルを限定するカラーフィルタであることを特徴とする検査装置。
7. ディスプレイパネルを製造する製造方法であって、請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の検査方法を用いたディスプレイパネルの製造方法。
8. レーザーを照射するレーザー照射部と、
   前記レーザーが対象物で反射した反射光を受光する受光部とを備えたレーザー変位計であって、
   前記受光部へ入力する反射光の一部を吸収するフィルタを前記受光部の前に備えたことを特徴とするレーザー変位計。
9. 請求項８に記載のレーザー変位計であって、
   前記フィルタは、前記反射光の偏光方向を特定する偏光フィルタであることを特徴とするレーザー変位計。
10. 請求項８に記載のレーザー変位計であって、
    前記フィルタは、前記反射光の特定の波長のみを特定するカラーフィルタであることを特徴とするレーザー変位計。