JP2016099314A - 検査システムおよび検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリズム形状の微小な歪みを好適に検査できる検査システム等を提供する。【解決手段】検査システム１は、検査装置１０、撮影装置２０、照明２５等を有し、搬送中のプリズムシート３の欠陥検査をインラインで行うものである。照明２５は、プリズムシート３のプリズム面に対し検査光２５１を照射する。撮影装置２０は、プリズムシート３を透過した検査光２５１を受光して、プリズムシート３の撮影を行う。検査装置１０は、撮影装置２０でプリズムシート３の撮影を行った撮影画像に基づき、プリズムシート３の欠陥検査を行う。検査光２５１は、プリズム３ａの一方の斜面３００に対し略垂直となる方向に照射される。撮影画像では、プリズム形状の微小な歪みが周辺領域より高輝度の部分として現れる。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置などに使用されるプリズムシートの欠陥検査を行う検査システムおよび検査方法に関する。

現在、液晶表示パネルなどのディスプレイパネルを組み込んだ各種の表示装置が普及しており、こうした表示装置には様々な光学シートが使用されている。

例えば液晶表示装置では、液晶層を有する液晶表示パネルにバックライトユニットからの光を透過させるが、このバックライトユニットには、LED（light emitting diode）や蛍光管などの光源からの光を液晶層の平面に均一に導くため、導光板、拡散シート、プリズムシートなどが使用されている。

このうちプリズムシートは、プリズムシートの法線方向に光を集光するものであり、このように指向性を与えることで光源からの光を効率よく利用し、液晶表示パネルを正面から見たときの輝度を向上させることができる。

図７（ａ）はプリズムシート３の一部を示す図である。プリズムシート３は、基材３０上に、略三角柱状の単位プリズム３ａ（以下、プリズムという）を長手方向が平行となるように多数並べて設けたものである。プリズムシート３において、プリズム３ａを設けた面をプリズム面というものとする。プリズムシート３のプリズム面と対向する面は平滑な面となっている。基材３０やプリズム３ａには、例えばポリエステル樹脂やアクリル樹脂などの透明樹脂を用いることができる。また基材３０とプリズム３ａは一体に形成することも可能である。

プリズムシートの製造工程において、異物の混入・付着、プリズムのキズ・欠けなどの欠陥が発生すると、プリズムシートが持つ光学特性に変化が生じて不良品となる。そこで、プリズムシートの製造後には、欠陥検査を行って良品と不良品を判別している。

従来の検査方法としては、プリズムシートの法線方向の検査光を照明からプリズムシートに向けて照射し、プリズムシートを透過した検査光を撮影装置によって受光して撮影を行い、撮影画像から欠陥検査を行うことが多い（特許文献１、２参照）。特許文献１ではラインセンサとライン状光源をプリズムシートの幅方向に対して傾ける例が記載されており、特許文献２では、プリズムの主屈折角に対して集光手段の画角を適切に規定することが記載されている。

特開平11-281590号公報 特開2010-38715号公報

近年、ディスプレイパネルの小型化などの理由により、プリズムシートによって光の指向性をより高め、バックライトユニットの高効率化を図る傾向にあるが、これに伴い、図７（ｂ）の３ａ’に示すようなプリズム形状の微小な歪みが欠陥として問題となっている。上記した従来技術は、このようなプリズム形状の微小な歪みの検査を行うものではなかった。

本発明は、プリズム形状の微小な歪みを好適に検査できる検査システム等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、プリズムシートのプリズム面に対し検査光を照射する照明と、プリズムシートを透過した検査光を受光して、プリズムシートの撮影を行う撮影装置と、前記撮影装置でプリズムシートの撮影を行った撮影画像に基づき、プリズムシートの欠陥の検査を行う検査装置と、を具備し、前記検査光は、プリズムシートのプリズムの一方の斜面に対し略垂直となる方向に照射されることを特徴とするする検査システムである。

前記照明は、ライン状の検査光を照射するライン状照明であり、前記照明の長手方向が、プリズムシートのプリズム配列方向を鉛直面内で傾けた方向となるように配置され、前記プリズム配列方向に前記撮影装置と前記照明の組が複数配置され、前記照明からの検査光が別の組の撮影装置の撮影範囲に照射されないように遮光板が設けられることが望ましい。
また、前記検査装置は、前記撮影画像における輝度変化に基づいて欠陥を抽出することが望ましい。
また、前記検査光の方向は、前記斜面に対し垂直となる方向から若干ずれていてもよい。

第２の発明は、搬送中のプリズムシートのプリズム面に対し照明から検査光を照射し、プリズムシートを透過した検査光を撮影装置により受光してプリズムシートの撮影を行うステップと、前記撮影装置でプリズムシートの撮影を行った撮影画像に基づき、検査装置によりプリズムシートの欠陥の検査を行うステップと、を具備し、前記検査光は、プリズムシートのプリズムの一方の斜面に対し略垂直となる方向に照射されることを特徴とする検査方法である。

本発明では、検査光をプリズム形状に応じた所定の照射方向で照射することにより、従来の方法ではできなかったプリズム形状の微小な歪みの検査が可能になる。また、照明、遮光板の配置や欠陥抽出時の画像処理方法を上記のように定めることで、プリズム形状の微小な歪みを欠陥として好適に抽出できる。また、プリズムシートを搬送しつつインラインで検査を行うことで、短時間で効率の良い検査が可能になる。

本発明により、プリズム形状の微小な歪みを好適に検査できる検査システム等を提供することができる。

検査システム１を示す図 プリズムシート３を示す図 検査光２５１を示す図 検査方法の手順を示すフローチャート プリズムシート３を撮影した画像を模式的に示した例 プリズムシート３を撮影した画像を模式的に示した例 プリズムシート３を示す図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．検査システム１）
図１は本発明の実施形態に係る検査システム１を示す図である。本実施形態の検査システム１は図７（ａ）等で説明したプリズムシート３の欠陥検査を行うものであり、検査装置１０、撮影装置２０、照明２５等を有する。

発明者らは鋭意検討を行うことにより、所定の照射方向にてプリズムシート３に検査光を照射することでプリズム形状の微小な歪み３ａ’（図７（ｂ）参照）を欠陥として好適に抽出できることを見出した。本実施形態の検査システム１は、この知見を適用し、プリズム形状の微小な歪み３ａ’の検査を可能としたものである。

検査システム１では、検査対象であるプリズムシート３を搬送しつつ、インラインで検査を行う。図２の矢印Ａはプリズムシート３の搬送方向を示す。プリズムシート３はプリズム３ａの長手方向に沿って搬送される。この搬送方向は、図２の矢印Ｂに示す、複数のプリズム３ａを並べた配列方向（以下、プリズム配列方向という）と直交する。

プリズムシート３の搬送方向は図１において紙面法線方向に対応する。また、プリズムシート３はプリズム面を照明２５側に向けて搬送される。プリズムシート３の搬送は、搬送ローラーなどの搬送装置によって行われる。

検査装置１０は、例えば制御部、記憶部、通信部等を有するコンピュータで実現できる。検査装置１０は、撮影装置２０でプリズムシート３を撮影した撮影画像を撮影装置２０から取得し、当該撮影画像に対して画像処理等を行うことにより、プリズムシート３の欠陥検査を行う。

撮影装置２０は、照明２５から照射されプリズムシート３を透過した検査光２５１を受光し、プリズムシート３の撮影を行うものである。本実施形態において、撮影装置２０はレンズ２１とラインセンサ２３を備えており、レンズ２１で集光した検査光２５１をラインセンサ２３で受光することによりプリズムシート３の撮影を行う。ラインセンサ２３は、ライン状に配列した複数の受光素子の各々で検査光２５１を受光するものであり、ラインセンサ２３の長手方向（受光素子の配列方向）をプリズムシート３のプリズム配列方向に合わせて配置される。プリズム配列方向は、図１の左右方向に対応する。

照明２５はライン状照明であり、図１の矢印ａで示す照明２５の長手方向が、プリズムシート３のプリズム配列方向（図１の左右方向）を鉛直面内で傾けた方向となるように配置される。照明２５は、照明２５の長手方向と直交する方向にライン状の検査光２５１を照射する。照明２５には、例えば光ファイバやLEDなどが用いられる。

本実施形態では、図１に示すように、１つの撮影範囲を撮影する撮影装置２０と当該撮影範囲に検査光２５１を照射する照明２５の組が、プリズムシート３のプリズム配列方向に複数設けられる。撮影装置２０と照明２５の組の数は、プリズムシート３のプリズム配列方向の長さ（プリズムシート３の幅）に応じて定める。また遮光板２７を設けることにより、照明２５からの検査光２５１が別の撮影装置２０の撮影範囲に照射されるのを防止する。

（２．検査光２５１の照射方向）
本実施形態では、検査光２５１の照射方向が、プリズムシート３のプリズム３ａの一方の斜面に対し略垂直となるように定められる。

図３はこれを説明する図である。図３において、θはプリズム３ａの一方の斜面３００のプリズム配列方向に対する傾斜角である。本実施形態においてθは６０°程度である。そして、本実施形態では、この斜面３００に対し略垂直となる方向に検査光２５１を照射する。

図３のαは、検査光２５１の照射方向のプリズムシート３の法線方向に対する傾斜角であり、本実施形態では７０°程度である。検査光２５１の照射方向のプリズム配列方向に対する傾斜角は（９０−α）°であり２０°程度となる。

このように、本実施形態では検査光２５１の照射方向が斜面３００に対し略垂直となる方向に定められる。なお、本実施形態では、検査光２５１の照射方向が、斜面３００に対し垂直となる方向（上記のαが６０°程度）からは若干（１０°程度）ずれている。しかしながら、検査光２５１の照射方向は斜面３００に対し垂直となる方向でもよい。この方向は、液晶表示装置などの製品においてプリズムシート３に実際に入射させる光の方向に対応する。

検査光２５１は、矢印に示すように、斜面３００からプリズム３ａに若干の屈折を伴って入射した後、プリズム３ａの他方の斜面３０１を反射して上方の撮影装置２０へと向かう。なお、本実施形態において、プリズム形状は略三角柱状と呼べる範囲であるが、詳細には、光路調整のため他方の斜面３０１に鈍角である角部３０１ａが形成されている。プリズム配列方向に対する斜面３０１の傾斜角βは角部３０１ａを境に変化しており、詳細に言えば、プリズム形状は四角柱状となっている。

（３．検査システムによる検査方法）
次に、検査システム１におけるプリズムシート３の検査方法について説明する。図４は検査方法の手順を示すフローチャートである。

本実施形態では、プリズムシート３の製造ラインにおいて、製造後のプリズムシート３を搬送しつつ、プリズムシート３に照明２５から検査光２５１を照射し、プリズムシート３を透過した検査光２５１を撮影装置２０のレンズ２１によって集光し、ラインセンサ２３によって受光する。これにより、搬送中のプリズムシート３が撮影装置２０によって連続して撮影される（Ｓ１）。撮影画像は検査装置１０に送信される。本実施形態では、プリズムシート３のプリズム配列方向の複数の撮影装置２０により、プリズムシート３が全幅に渡って撮影される。

検査装置１０はプリズムシート３の撮影画像を撮影装置２０から受信して取得し、画像処理等を行うことでプリズムシート３の撮影画像から欠陥の検査を行う（Ｓ２）。特に本実施形態では、撮影画像からプリズム形状の微小な歪み３ａ’を欠陥として抽出し、欠陥位置の記録や、良品・不良品の判定を行うことができる。

図５（ａ）は撮影画像を模式的に示した例であり、プリズム形状の微小な歪みを有するプリズムシート３を本実施形態の手法で撮影した撮影画像の一部を示す図である。撮影画像の縦方向はプリズム３ａの長手方向に対応し、横方向はプリズム配列方向に対応する。

一方、図５（ｂ）は、図５（ａ）との比較のため、プリズムシート３の法線方向に検査光を照射する従来の方法で撮影した撮影画像について、図５（ａ）と同じ部分を模式的に示した図である。

図５（ａ）に示すように、発明者らが行った検討によれば、本実施形態の手法では、従来の方法では検査できなかったプリズム形状の微小な歪みが撮影画像において明るく現れ、周辺領域と比較して高輝度の部分となっていた。

なお、本実施形態の手法では、撮影画像全体を見た時にプリズム配列方向の比較的緩やかな輝度変化による輝度の高低差が生じていた。一方、図５（ａ）に示すように、プリズム形状の微小な歪みは局所的に輝度が大きく変化する部分として現れていた。

そこで、Ｓ２では、閾値を基準とする撮影画像全体の二値化等により欠陥を抽出するよりも、輝度変化に基づく欠陥の抽出を行うことが望ましい。例えば、局所的な輝度変化に注目し、急激に輝度が変化する部分をフィルタリング等の手法により抽出してプリズム形状の微小な歪みが生じている欠陥とし、その大きさや形状等から不良品等の判定を行うことができる。

また図６（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに模式的に示すように、プリズムシート３においてプリズム形状の微小な歪みが生じていたその他の複数の部分についても、本実施形態の手法で撮影を行うことにより、プリズム形状の微小な歪みが図５（ａ）の例と同様に撮影画像上で周辺領域より高輝度の部分として現れていた。これにより、本実施形態の手法がプリズム形状の微小な歪みを検査するのに適していることがわかった。

以上説明したように、本実施形態の検査システム１では、検査光２５１をプリズム形状に応じた所定の照射方向で照射することにより、従来の方法ではできなかったプリズム形状の微小な歪みの検査が可能になる。また、照明２５、遮光板２７の配置や欠陥抽出時の画像処理方法を前記のように定めることで、プリズム形状の微小な歪みを欠陥として好適に抽出できる。また、プリズムシート３を搬送しつつインラインで検査を行うことで、短時間で効率の良い検査が可能になる。

しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば、本実施形態では撮影装置２０にラインセンサ２３を用いたが、これに限ることはなく、エリアセンサ等を用いることも可能である。また照明２５もライン状照明に限ることはなく、面状の照明とすることも可能である。さらに、本実施形態の検査システム１はプリズムシート３を搬送しつつインラインで検査を行うものとしたが、プリズムシート３の検査をオフラインで行うことも可能である。

また、本実施形態では、撮影装置２０と照明２５の組を複数設けたが、プリズムシート３の幅等に応じて、場合によっては撮影装置２０と照明２５の組を１組のみ設けてもよい。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１；検査システム
３；プリズムシート
３ａ；単位プリズム
１０；検査装置
２０；撮影装置
２１；レンズ
２３；ラインセンサ
２５；照明
２５１；検査光
２７；遮光板
３００、３０１；斜面
３０１ａ；角部

Claims (5)

1. プリズムシートのプリズム面に対し検査光を照射する照明と、
   プリズムシートを透過した検査光を受光して、プリズムシートの撮影を行う撮影装置と、
   前記撮影装置でプリズムシートの撮影を行った撮影画像に基づき、プリズムシートの欠陥の検査を行う検査装置と、
   を具備し、
   前記検査光は、プリズムシートのプリズムの一方の斜面に対し略垂直となる方向に照射されることを特徴とするする検査システム。
2. 前記照明は、ライン状の検査光を照射するライン状照明であり、
   前記照明の長手方向が、プリズムシートのプリズム配列方向を鉛直面内で傾けた方向となるように配置され、
   前記プリズム配列方向に前記撮影装置と前記照明の組が複数配置され、
   前記照明からの検査光が別の組の撮影装置の撮影範囲に照射されないように遮光板が設けられることを特徴とする請求項１記載の検査システム。
3. 前記検査装置は、前記撮影画像における輝度変化に基づいて欠陥を抽出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の検査システム。
4. 前記検査光の方向は、前記斜面に対し垂直となる方向から若干ずれていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査システム。
5. 搬送中のプリズムシートのプリズム面に対し照明から検査光を照射し、プリズムシートを透過した検査光を撮影装置により受光してプリズムシートの撮影を行うステップと、
   前記撮影装置でプリズムシートの撮影を行った撮影画像に基づき、検査装置によりプリズムシートの欠陥の検査を行うステップと、
   を具備し、
   前記検査光は、プリズムシートのプリズムの一方の斜面に対し略垂直となる方向に照射されることを特徴とする検査方法。

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