JP2022014949A - 液晶パネル検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明に表示装置を使用する液晶パネルの検査装置において、照明となる液晶表示装置に起因する不具合を抑制する。【解決手段】 表示領域を備える第１の液晶パネルの検査装置であって、第１の液晶パネルが載置された位置を検出するパネル位置検出手段と、第１の液晶パネルにプローブを介して信号入力端子に電気信号を入力し、駆動する液晶駆動装置と、第１の液晶パネルの一方の面に対向して配置される照明ユニットと、パネル位置検出手段の情報に基づいて、表示領域に照明光を照射し、表示領域以外に照明光を照射しないように照明ユニットの出光領域の形状を制御する照明ユニット制御装置と、第１の液晶パネルと照明ユニットの間に配置される光拡散シートと、第１の液晶パネルを透過する照明光を検知する光検知機器と、光検知機器の情報から第１の液晶パネルの欠陥を検出する欠陥検出部と、を備える。【選択図】 図３

Description

この発明は、液晶パネルの表示欠陥を検出する、検査装置に関するものである。

液晶表示装置はＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や電極を有するアレイ基板と色材やブラックマトリクスを有するカラーフィルタ基板が液晶を介して貼り合わされた液晶パネルと、光源となるバックライトを有して構成される。この液晶パネルは液晶セルとも呼ばれる。液晶表示装置の製造工程においては液晶パネルとバックライトを重ねてモジュールとする前の中間工程において液晶パネルを検査する点灯検査が行われることがある。点灯検査では、検査対象となる液晶パネル（以下、被検査パネルという。）の液晶を駆動させた状態で背後からバックライトの代替となる照明光を照射し、被検査パネルを透過する照明光によって表示された画像を画像処理して液晶の駆動不良に起因する表示欠陥の有無が検査される。
点灯検査において用いられる液晶パネル検査装置を点灯検査装置という。点灯検査装置は支持枠体、プローブ、照明部、検査カメラ、データ処理部を有している。点灯検査ではまず点灯検査装置の支持枠体に保持された被検査パネルの信号入力端子にプローブを接触させ、電気信号を入力して液晶を起動させる。そして被検査パネルの視認側から見て背後に配置された照明部から照明光を照射し、被検査パネルを透過した照明光によって表示された画像を被検査パネルの視認側に配置された検査カメラで撮像する。続いて撮像された画像をデータ処理部で画像処理することによって、液晶が正常に駆動しない欠陥画素の有無や表示領域内での液晶の透過率の均一性不良等の表示欠陥が検出される。

従来の点灯検査装置の支持枠体には被検査パネルの画像が表示される表示領域に合わせて照明部の出光領域を規制する開口部が設けられている。出光領域が被検査パネルの表示領域よりも外側に外れると、照明光が被検査パネルの表示領域外を通過してそのまま検査カメラへ到達するため、表示領域の画像に対するノイズとなり、欠陥の検出精度が悪化する。これを防止するため、開口部は所望する出光領域以外を遮光し、表示領域のみに照明光が照射されるような形状となっている。
また検査時に被検査パネルの液晶を駆動させるため、被検査パネルの端部に設けられた信号入力端子に検査装置のプローブを接触させる必要がある。このため、支持枠体は被検査パネルの信号入力端子に対応した所定の位置にプローブが取り付けられる構造となっており、そのプローブ部が上下動してパネルの信号入力端子に接触することで液晶を駆動させることが可能となっている。

従って点灯検査装置の支持枠体は、披検査パネルの外形、表示領域の形状、信号入力端子の位置が異なる度に、それに対応した個別の支持枠体を使用しなければならず、その設計負荷と作製コスト及び検査時における支持枠体の交換作業の負荷が発生する。
また、検査時に被検査パネルを支持枠体の所定の位置に載置させることが必要となるため、検査装置には支持枠体の上に載置された被検査パネルの端部を横方向に押して幅寄せすることにより、外形を基準として位置決めをする機構が装備されているが、幅寄せによって被検査パネルの破損や発塵が発生する可能性があり、特に被検査パネルのパネル厚が薄い場合はその可能性が高くなる。

上記のような課題に対し、特許文献１においては、検査カメラと被検査パネルの間に液晶シャッターとして機能する液晶パネルを配置し、被検査パネルの表示領域の形状の違いに応じて液晶シャッターの透過領域と遮光領域の形状を変えることによって、表示領域外を通過するノイズ光の影響を受けることなく各種の液晶パネルを検査する方法が開示されている。
一方、特許文献２においては、液晶表示装置用カラーフィルタの検査方法として、液晶表示装置を検査装置の照明として使用し、この液晶表示装置をカラーフィルタの検査に必要な領域のみに照明光を照射し、それ以外の領域は照明光を照射しないように制御することによって、カラーフィルタの大きさや形状毎に対応した個別の遮光マスクを製作することなく、種々のカラーフィルタを検査する方法が開示されている。

国際公開第２０１８／２２０８４０号 特開平９－１２６９４９号公報

特許文献１及び特許文献２で開示された方法では液晶パネルを液晶シャッターとして照明の光源と検査カメラの間に配置することによって表示領域などの検査に必要な領域に対応する所望の領域のみで照明光を透過させ、それ以外の領域を遮光している。しかしこの液晶シャッターについては次のような課題がある。
まず、液晶シャッターに複数形成されている画素の中に欠陥画素があった場合、それを被検査パネルの欠陥として誤検出してしまうことがある。
また、被検査パネルの表示領域と検査装置の出光領域間の位置合わせ、または、被検査パネルの信号入力端子とプローブ間の位置合わせに高精度を求められる検査に対して、被検査パネルに設けられたアライメントマークをカメラで読み取ってアライメントをする場合、アライメントマークと共に液晶シャッターのブラックマトリクスや配線などを読み取ってしまい、高精度のアライメントが困難となる。
また、被検査パネルの偏光軸と液晶シャッターの偏光軸の向き（角度）がずれていると、照明光に対する被検査パネルもしくは液晶シャッターの透過率が低下するために検査カメラに到達する表示画像の輝度が低下してしまい、検査が困難となる。なお前述したように被検査パネルと液晶シャッターの位置を被検査パネルの外形を基準として物理的に載置の位置決めをする機構によって整合させると偏光軸の向きを合わせることも可能ではあるが、被検査パネルのパネル厚が薄い場合にはパネルを破損させる可能性もある。
さらに液晶シャッターの透過率が低いことに対応し、液晶シャッターで減衰する分を補填するように照明光の輝度を高くすることが必要となるが、それに伴って増加する照明部の発熱に対する対応策が示されていない。このため、液晶シャッターを照明部に近接して配置する場合に液晶シャッターが熱で反り、歪みの不具合をおこしたり、あるいは被検査パネルを照明部に近い場所に載置する場合に被検査パネルが温度上昇による不具合をおこしたりする可能性がある。

本開示は、上記の問題を解決するためになされたものであり、被検査パネル個別の支持枠を不要とするために液晶シャッターを用いた場合でも、液晶シャッターに起因する不具合を抑制することができる検査装置を得ることを目的とする。

本開示の液晶パネル検査装置は、２枚の基板と、２枚の基板に挟持される液晶を有し、画像を表示する表示領域を備える第１の液晶パネルを検査する検査装置であって、第１の液晶パネルが検査装置内に載置された位置を検出するパネル位置検出手段と、第１の液晶パネルに設けられた信号入力端子に接続されるプローブと、プローブを介して信号入力端子に電気信号を入力し、第１の液晶パネルを駆動する液晶駆動装置と、第１の液晶パネルの一方の面に対向して配置され、照明光を出射する出光領域を有する照明ユニットと、
パネル位置検出手段の情報に基づいて、表示領域に照明光を照射し、表示領域以外に照明光を照射しないように照明ユニットの出光領域の形状を制御する照明ユニット制御装置と、
第１の液晶パネルと照明ユニットの間に配置される光拡散シートと、第１の液晶パネルに対し照明ユニットと反対側に配置され、第１の液晶パネルを透過する照明光を検知する光検知機器と、光検知機器が検知した照明光の情報から第１の液晶パネルの欠陥を検出する欠陥検出部と、を備えたものである。

また、本開示の液晶パネル検査装置は、照明用液晶パネルと照明用バックライトからなる照明ユニットを備え、さらに照明用液晶パネルと照明用バックライトの間に隙間を有し、前記隙間に冷却風を送風する冷却手段を備えたものである。

本開示に係る液晶パネル検査装置は、照明用液晶パネルによって透過領域と遮光領域を制御することにより出光領域の形状を変えることができる照明ユニットを有し、この照明ユニットと被検査パネルの間に光拡散シートを配置するため、照明ユニットの照明光が拡散されて散乱光となって被検査パネルに照射される。このため、照明用液晶パネルに画素欠陥があった場合でも散乱されて投影されるので検査カメラで認識されることがなく、被検査パネルの欠陥として誤検出されることを抑制することができる。また照明用液晶パネルのブラックマトリクスや配線も同様に認識されることがなくなり、高精度のアライメントが可能となる。さらに被検査パネルと照明用液晶パネルの偏光軸がずれていても照明光が散乱光となるため、表示画像の輝度の低下を抑制して検査を実施することができる。

さらに本開示に係る液晶パネル検査装置は、照明用液晶パネルと照明用バックライトからなる照明ユニットを備え、照明用液晶パネルと照明用バックライトの間に隙間を有し、そこに冷却風を送風することによって、照明用バックライトの熱による照明用液晶パネルや検査対象の液晶パネルの温度の上昇を低減し、照明用液晶パネルの反り変形等に起因する検査不具合や検査対象の液晶パネルの温度上昇に起因する不具合を抑制することが可能となる。

本発明に係る検査装置の検査対象となる液晶パネルの構成を示す斜視図である。 図１の液晶パネルの断面図である。 本発明の実施の形態１の検査装置の概要を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１の検査装置の概要を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の検査装置のアライメントを説明するための平面図である。 本発明の実施の形態１の検査装置のアライメントを説明するための平面図である。 本発明の実施の形態１の検査装置のアライメントを説明するための平面図である。 本発明の実施の形態２の検査装置の概要を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２の検査装置の概要を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例の検査装置の概要を示す断面図である。

実施の形態1
実施の形態１の説明にあたり、まず本開示の検査装置の検査対象である液晶パネルについて説明する。テレビやスマートフォン等の表示デバイスとして広く使用されている液晶表示装置はＴＦＴや電極を有するアレイ基板と色材やブラックマトリクスを有するカラーフィルタ基板が液晶層を挟持して貼り合わされた液晶パネルと、光源となるバックライトパネル（以下、バックライトとする。）を重ねあわせてモジュール化した構造となっている。すなわち液晶パネルは液晶表示装置を構成するパネルの１つである。液晶パネルは液晶セルとも呼ばれている。
図１は液晶パネル１０２を含む液晶表示装置１０１の構成を示す斜視図である。また図２は図１で示した液晶表示装置１０１の断面を示す断面図である。液晶表示装置１０１は液晶パネル１０２とバックライト１０３を重ね合わせて表示領域１０２ａに画像を表示する構造となっている。さらに液晶パネル１０２はアレイ基板１０４とカラーフィルタ基板１０５が液晶層１０６を挟持して貼り合わされる構造となっている。アレイ基板１０４の表示領域１０２ａに対応する領域にはマトリクス状に配置される複数の画素に対応してＴＦＴ（図示しない）と電極（図示しない）が配置されており、表示領域１０２ａより外側の額縁領域１０２ｂには信号入力端子１１１が設けられている。信号入力端子１１１に入力された電気信号によってＴＦＴから電極に電位が印加された際に、電極間の電位差によって発生した電界によって各画素の液晶層１０６を構成する液晶が配向する。そして液晶の配向によって画素毎に液晶層１０６の透過と遮光が切り替えられる。又、カラーフィルタ基板１０５の表示領域１０２ａに対応する領域にはＲＧＢ等の色を有する色材１０７と画素間を遮光するブラックマトリクス１０８が配置される。バックライト１０３から出射された照明光が画素毎に透過と遮光が切り替えられた液晶層１０６を経由して、所望の色の画素が視認されることにより、表示領域１０２ａに画像が表示される。

液晶パネル１０２を構成するアレイ基板１０４とカラーフィルタ基板１０５のそれぞれの液晶層１０６と対向する面とは反対の面には偏光板（図示しない）が貼り付けられている。偏光板とは偏光軸を有する光のフィルターであり、偏光軸と同方向に振動する光のみを透過し、それ以外の方向に振動する光は透過しない機能を有している。液晶パネル１０２の表示においては、バックライト１０３から入射した光の内、液晶パネル１０２の入射面に貼り付けられた偏光板の偏光軸と同方向に振動する光のみが液晶層１０６に達し、液晶層１０６の配向によって振動の方向が制御された後、出射面に貼り付けられた偏光板の偏光軸と同方向に振動する光のみ表示画像の光として出射される。従って液晶パネル１０２が画像を表示するためには入射する光が入射側の偏光板の偏光軸と同方向の光を含み、かつ出射する光が出射側の偏光板の偏光軸と同方向の光を含まなくてはならない。また、液晶パネル１０２から出射される表示画像の光は一定の振動方向を持つ偏光となる。

液晶パネル１０２においては例えば製造工程における異物の付着などにより表示欠陥が発生することがある。例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式の液晶表示装置１０１において、液晶パネル１０２のアレイ基板１０４とカラーフィルタ基板１０５の間に導電性の異物が混入しアレイ基板１０４とカラーフィルタ基板１０５にそれぞれ設けられた電極間が電気的に短絡すると、その画素は常時透過状態となり、輝点と呼ばれる表示欠陥となる。あるいは例えば異物によりアレイ基板１０４に設けられた信号線が断線するとその断線箇所を起点として輝点画素が直線状に連続して発生する線欠陥と呼ばれる表示欠陥が発生する。
これらの表示欠陥は表示領域１０２ａ内に１か所でもあると液晶表示装置１０１が製品として出荷することができなくなる致命欠陥となる場合もある。そのため、製造工程内の中間工程で検査を実施して欠陥の発生を極力早期に発見し、欠陥のある中間製品の修復や廃棄などを実施するとともに、欠陥発生の原因の対策をいち早く行うことが重要となっている。本開示における点灯検査装置１とは液晶パネル１０２の製造が完了後、バックライト１０３と重ねて組み立てられる前の中間工程で被検査パネルである液晶パネル１０２の欠陥の有無を検査する点灯検査で用いられる検査装置である。

＜実施の形態１の構成＞
本開示における実施の形態１に係る液晶パネルの点灯検査装置１の構成について、図３と図４を用いて説明する。図３は点灯検査装置１を示す斜視図であり、図４は点灯検査装置１の断面を示す断面図である。点灯検査装置１は被検査パネルである液晶パネル１０２が載置され、液晶パネル１０２に照明光を照射する照明ユニット３、照明ユニット３の液晶パネル１０２が載置される面に配置された光拡散シート５、液晶パネル１０２に対して照明ユニット３と反対側に設置された検査カメラ６が備えられている。又、液晶パネル１０２に検査パターンを表示させるための信号を出力する液晶駆動装置７ａ（図示しない）及びこの信号を液晶パネル１０２の信号入力端子１１１に入力するためのプローブ７が設けられている。さらにこれらを制御して検査装置として動作させる制御部２（図示しない）が設けられている。

照明ユニット３は液晶パネル１０２に照明光を照射する光源であり、液晶パネル１０２はバックライト１０３と貼り合わされる前の状態であるため、検査時にその代わりの光源となるものである。またそれと共に液晶パネル１０２が載置される支持枠体の機能も有している。本実施の形態１において照明ユニット３は照明用液晶パネル３ａ、照明用バックライト３ｂで構成され、いわゆる液晶表示装置の構成となっている。照明用液晶パネル３ａはアレイ基板８とカラーフィルタ基板９及びこの２枚の基板に挟持される液晶層１０を有し、図示しないがアレイ基板８及びカラーフィルタ基板９の液晶層１０に接する面には配向膜が形成され、又、それぞれの基板の反対の面には偏光板が貼り付けられている。照明用液晶パネル３ａと照明用バックライト３ｂは照明ユニット制御装置３ｃ（図示しない）に接続され、照明ユニット制御装置３ｃの制御により、照明用液晶パネル３ａの透過領域と遮光領域の制御及び照明用バックライト３ｂのＯＮ、ＯＦＦ切り替えの制御が行われる。このような制御により、照明用液晶パネル３ａは液晶シャッターとして機能し、照明ユニット３は出光領域４ａと遮光領域４ｂを所望の形状に変えて照明光を出射することが可能となる。
光拡散シート５は照明ユニット３の液晶パネル１０２が載置される面に配置される。光拡散シート５は照明ユニット３から出射される照明光を散乱光に変えるものであり、例えばポリエステルの如き透明な合成樹脂製シートに透明ビーズを混入した樹脂をコートしてなるものを用いることができる。なお、光拡散シート５の透過率が低い場合、検査に必要な照度が不足するため、可視光領域で３０％以上の透過率を有していることが望ましい。本実施の形態１における光拡散シート５の機能については詳細を後述する。
検査カメラ６は液晶パネル１０２を透過して出射される照明ユニット３の照明光を画像として撮像する光検知機器であり、例えばＣＣＤカメラとレンズを組み合わせたものである。検査カメラ６で撮像された画像データが画像処理部６ａ（図示しない）で画像処理されることによって液晶パネル１０２の表示欠陥が検出される。すなわち画像処理部６ａは欠陥検出部として機能する。検出する表示欠陥には特定の画素が常に白表示となってしまう輝点、逆に特定の画素が常に黒表示となってしまう黒点、輝点画素又は黒点画素が線状に発生する線欠陥、表示領域１０２ａ内での輝度ムラなどがある。
プローブ７は液晶駆動装置７ａから出力される液晶を動作させるための電気信号を検査対象の液晶パネル１０２に設けられた信号入力端子１１１に入力するものである。この電気信号によって液晶パネル１０２に検査用のパターン画像が表示される。液晶パネル１０２における信号入力端子１１１の位置は液晶パネル１０２の機種によって異なっているが、本実施の形態においては、プローブ７は位置が自由に動くような機構を有しているため、制御信号によって信号入力端子１１１の位置まで移動して端子に接触することができるようになっている。
制御部２には検査する液晶パネル１０２の外形、表示領域１０２ａ、アライメントマーク１１０、信号入力端子１１１などの寸法や位置のデータと共に検査を実施するプログラムが記憶されており、照明ユニット３、検査カメラ６、画像処理装置６ａ、プローブ７、液晶駆動装置７ａなどの点灯検査装置１の全体の機能を制御し検査を実施する役割を担っている。

＜実施の形態１の動作＞
次に実施の形態１の点灯検査装置１の動作と当該検査装置を使用した検査フローを説明する。
まずバックライト１０３と組み合わされる前の検査対象である液晶パネル１０２が照明ユニット３の照明用液晶パネル３ａの上の任意の位置に載置されると、照明ユニット３の照明用液晶パネル３ａの全域が透過状態となった上で照明用バックライト３ｂが点灯し、照明ユニット３の全域が点灯状態となって照明光が出射される。
そして照明ユニット３の上方に設置された検査カメラ６が液晶パネル１０２が乗せられた照明ユニット３の全域を撮像する。撮像したデータは画像処理装置６ａで解析され、照明ユニット３上での液晶パネル１０２の大まかな位置や向きを示す位置データが算出される。すなわち、検査カメラ６と照明ユニット３はパネル位置検出手段として機能する。さらにこの位置データと制御部２にあらかじめ記憶させておいた液晶パネル１０２の寸法データが照合され、液晶パネル１０２に少なくとも２か所設けられたアライメントマーク１１０の位置データが算出される。

続いて前述したように算出されたアライメントマーク１１０の位置データをもとに、検査カメラ６が高倍率でアライメントマーク１１０を撮像する。そしてその撮像データが画像処理装置６ａによって解析され、照明ユニット３における液晶パネル１０２のアライメントマーク１１０の位置データがさらに精度を上げて算出される。すなわちここでは検査カメラ６と照明ユニット３はアライメントマーク読み取り機器となり、さらに高精度のパネル位置検出手段として機能する。この位置データと制御部２にあらかじめ記憶させておいた液晶パネル１０２の寸法データが照合され、照明ユニット３における液晶パネル１０２の表示領域１０２ａと信号入力端子１１１の位置データが算出される。

上記で得られた表示領域１０２ａの位置データをもとに照明ユニット３の照明パネル３ａが制御され、表示領域１０２ａに対応する領域が透過状態、それ以外の領域が遮光状態となるように照明用液晶パネル３ａを制御した上で照明用バックライト３ｂが点灯し、液晶パネル１０２の表示領域１０２ａのみに照明光が照射される。
一方、これと併行し、上記で得られた信号入力端子１１１の位置データをもとにプローブ７が信号入力端子１１１の位置まで移動して接続され、液晶駆動装置７ａから液晶パネル１０２に検査パターンを表示するための信号が入力される。これにより液晶パネル１０２の表示領域１０２ａのみに照明ユニット３の照明光が照射され、そこに検査パターンが表示されることとなる。

続いて液晶パネル１０２に表示された検査パターンが検査カメラ６で撮像される。そしてその画像データを画像処理装置６ａで処理することにより、検査パターンが正常に表示されているか調べられる。検査パターンが正常に表示されていれば「表示欠陥無し」と判定され、表示に異常があれば「表示欠陥有り」と判定されて異常内容と異常個所の位置が出力される。

このようにして、照明ユニット３の出光領域４ａを制御して表示領域１０２ａのみに照明光を照射した状態で液晶パネル１０２を動作させ、表示領域１０２ａに表示された所定の検査パターンを検査カメラ６で撮像しその画像データを処理することで、表示欠陥の有無の検査する点灯検査を行うことができる。

ここで実施の形態１の点灯検査装置１を構成している光拡散シート５の機能について詳細を説明する。まず第１の機能としてアライメントに対する機能を説明する。
図５ａ及び図５ｂは実施の形態１におけるアライメントマーク１１０の例の平面図であり、アライメントマーク１１０の背後から照明をあてた際の投影像を示している。アライメントマーク１１０は、十字型で、液晶パネル１０２のアレイ基板１０４上の信号入力端子１１１のパッド部の両端に２か所配置されている。この２か所のマークを検査カメラ６で撮像し、画像処理することによって液晶パネル１０２が照明ユニット３に置かれている位置や向きを算出する。アライメントマーク１１０の大きさは、太さ１００μｍ前後、一辺の長さ６００～１０００μｍ程度の十字型となっている。図５ａで示すアライメントマーク１１０は例えば液晶パネル１０２のアレイ基板１０４の信号配線形成時にその金属膜を十字型に残すことで同時に形成される。また図５ｂで示すアライメントマーク１１０は例えば液晶パネル１０２のアレイ基板１０４の信号配線形成時にその金属膜を十字型に除去することで同時に形成される。図５ａと図５ｂのいずれを用いてもよい。
一方、照明用液晶パネル３ａにはブラックマトリクス１２によって図６に示すように照明光を通す透過領域である開口部１３と遮光領域である遮光パターン１４が形成され、これによって画素が区画されている。例えば、開口部１３の大きさは紙面の方向で横３０～５０μｍ、縦７０～１５０μｍであり、遮光パターン１４の線幅は、紙面で横方向の線幅３０～５０μｍ、縦方向の線幅１０～２０μｍである。

実施の形態１のように照明ユニット３を照明用液晶パネル３ａと照明用バックライト３ｂを組み合わせて構成した場合、アライメント時を含む検査時には照明用液晶パネル３ａと液晶パネル１０２を透過した照明用バックライト３ｂの照明光を検査カメラ６で撮像することになる。この時に従来の検査装置のように光拡散シート５を配置しなかった場合、図７ａまたは図７ｂに示すように液晶パネル１０２のアライメントマーク１１０と照明用液晶パネル３ａのブラックマトリクス１２及び開口部１３が重なって撮像される。その結果、アライメントマーク１１０のエッジとブラックマトリクス１２及び開口部１３のエッジを誤認識し、アライメントマーク１１０の位置の算出精度が悪化する可能性がある。アライメントマーク１１０の位置がずれて算出されると、表示領域１０２ａと照明ユニット３の出光領域４ａとのズレや、信号入力端子１１１とプローブ７の位置ズレが生じる。その結果、ノイズ光の漏れによる欠陥検出不具合や検査パターンの表示不良が発生する。
しかし本実施の形態１においては照明用液晶パネル３ａと液晶パネル１０２の間に光拡散シート５を配置しているため、照明用液晶パネル３ａのブラックマトリクス１２及び開口部１３のエッジが照明光の拡散によって不明瞭となる。その結果、液晶パネル１０２のアライメントマーク１１０のみが明瞭に撮像され、照明用液晶パネル３ａの開口部１２及び遮光パターン１３の影響を受けることなく精度良くアライメントマーク１１０の読み取りが行われることが可能となる。

なおここでは、十字型のアライメントマーク１１０を使用したが、画像認識が可能であれば、アライメントマーク１１０の形状は十字型に限定されない。また、アライメントマーク１１０の配置箇所も、液晶パネル１０２の信号入力端子１１１の両端に限定されるものではなく、パネル位置の認識精度が担保できれば、例えばパネル対角などに配置されていても良い。

続いて光拡散シート５の第２の機能として、照明ユニット３の欠陥に対応するための機能について説明する。
照明ユニット３に用いる照明用液晶パネル３ａには黒点と呼ばれる常時遮光状態となっている欠陥画素が存在する可能性がある。このような場合、従来技術では、この黒点が検査対象である液晶パネル１０２の欠陥画素として検出されてしまう問題があった。
しかし、実施の形態１では、液晶パネル１０２と照明ユニット３の間に光拡散シート５を挿入しているため、照明用液晶パネル３ａの黒点の周辺にある正常画素から発せられる光が拡散することによって黒点とその周辺の正常画素の輝度の差が縮小し、黒点が液晶パネル１０２の欠陥として検出されることを抑制することが可能となる。

さらに光拡散シート５の第３の機能として、液晶パネル１０２と照明用液晶パネル３ａの偏光軸のずれに対応するための機能について説明する。
照明ユニット３に照明用液晶パネル３ａと照明用バックライト３ｂで構成されるいわゆる液晶表示装置を用いた場合、照明ユニット３から出射される照明光は偏光となる。しかしその一方で検査対象となる液晶パネル１０２にも偏光板が貼り付けられており、照明ユニット３から出射される照明光の偏光の向きと液晶パネル１０２の偏光板の偏光軸の向きが一致していないと照明光が液晶パネル１０２を透過することができない。従って照明ユニット３の偏光軸と液晶パネル１０２の偏光軸を精度よく合わせておかなければ液晶パネル１０２の透過率が低下し、表示する検査パターンの画像表示が暗くなって検査そのものが困難となる問題が発生する。
これに対し、本実施の形態では、照明ユニット３と液晶パネル１０２の間に光拡散シート５を配置しているため、照明ユニット３から出射される偏光された照明光は、光拡散シート５により液晶パネル１０２に入射するまでに非偏光の光に変換され、偏光軸がずれていても想定する輝度の画像を表示し、検査を実施することができる。

＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１に示した点灯検査装置１は前述したように液晶パネル１０２の位置を認識したうえでその表示領域１０２ａの位置に合わせて照明ユニット３の出光領域４ａが決められるため、従来の点灯検査装置で用いられていた、液晶パネル１０２の形状に合わせて作成された個別の支持枠体が不要となる。これに伴って従来発生していた支持枠体の設計負荷と作製コスト及び支持枠体の交換作業の負荷が減少する効果が得られる。
また同時に従来、液晶パネル１０２の位置決めで必要であった幅寄せの機構が不要となるため、液晶パネル１０２のパネル端に接触することに起因するパネル端の割れ、欠けの発生を抑制する効果を奏する。
さらに液晶シャッターを用いた従来の点灯検査装置に対しては、液晶パネル１０２と照明ユニット３との間に光拡散シート５を配置したことにより、照明ユニット３の欠陥画素に起因する表示欠陥の誤検出の抑制、照明ユニット３のブラックマトリクス１２を認識することによるアライメントマーク１１０の位置の算出精度の悪化の抑制、照明ユニット３の偏光と液晶パネルの１０２の偏光軸を合わせる作業の省略及び偏光のずれによる検査照明の輝度の低下の抑制、を図ることができる。

実施の形態１において液晶パネル１０２の位置を認識する精度を上げるためには、液晶パネル１０２の大まかな位置を把握するカメラ及び画像処理装置とアライメントマークを高精度に認識するカメラ及び画像処理装置をそれぞれ個別に用意しておき、それぞれに適切な解像度を有するカメラを使うこともできる。

また、実施の形態１においては照明ユニット３の出光領域４ａを自由に設定できるため、液晶パネル１０２は、照明ユニット３に対して任意の位置に載置することが可能であり、さらに平行または直角など決められた向きに置かれなくても検査可能である。
一方で、逆に液晶パネル１０２を照明ユニット３上の任意の位置に置かず、搬送ロボットなどを用いて、あらかじめ設定した所定の位置に精度良く置く方法もある。この場合、液晶パネル１０２の大まかな位置を把握するための画像処理を省略することができ、作業効率が向上する。

実施の形態２
実施の形態２においては実施の形態１と同様の構造を持つ点灯検査装置１において、照明ユニット３の構成を変更した形態について説明する。
図８は実施の形態２の点灯検査装置１を示す斜視図であり、図９は点灯検査装置１の断面を示す断面図である。実施の形態２の点灯検査装置１においては、実施の形態１と同様、液晶パネル１０２が載置される照明ユニット３、液晶パネル１０２と照明ユニット３の間に配置された光拡散シート５、液晶パネル１０２に対して照明ユニット３と反対側に設置された検査カメラ６が備えられている。又、液晶パネル１０２に検査パターンを表示させるための信号を信号入力端子１１１に入力するための液晶駆動装置７ａ（図示しない）及びプローブ７も設けられている。さらにこれらを検査装置として制御する制御部２（図示しない）が設けられ、検査する液晶パネル１０２の外形、表示領域、アライメントマーク１１０、信号入力端子１１１などの位置データを記憶するとともに照明ユニット３、検査カメラ６、液晶駆動装置７ａの機能を制御して検査を実施する役割を担っている。
実施の形態２の点灯検査装置１において実施の形態１と異なる点は、液晶パネル１０２と光拡散シート５との間に透明ガラス板１５を設けている点である。
実施の形態１の検査装置では、照明ユニット３の上に配置された光拡散シート５の上に検査対象である液晶パネル１０２を供給して載置し、検査後に取り出す動作が繰り返し実施される。これに対し光拡散シート５は、一般的に厚みが薄く、更に樹脂製であるため、液晶パネル１０２端面の凹凸や液晶パネル１０２と光拡散シート５の間に混入して挟み込まれる異物などにより、シート表面に傷や弛みが発生し、欠陥検出率が悪化する可能性がある。
本実施の形態２の点灯検査装置１では、光拡散シート５の上に透明ガラス板１５を配置することにより、液晶パネル１０２が直接光拡散シート５に接触することがなくなるため、照明ユニット３の照明光を遮ることなく、液晶パネル１０２の供給と取り出し動作による光拡散シート５の表面の傷や弛みを抑制し、光拡散シート５の劣化を低減することができるため、点灯検査装置１の安定稼働、欠陥検出力の維持に効果がある。

実施の形態２の変形例
実施の形態２の変形例とし、さらに光拡散シート５と検査対象となる液晶パネル１０２の間に透明ガラス板１５を設けることで図１０に示すように、照明ユニット３を冷却する機構を備えることが可能となり、照明用バックライト３ｂの熱による不具合を抑制することが可能となる。この構成について以下に詳細に説明する。
点灯検査においては実際に液晶表示装置として使用する際の輝度や、微小な欠陥まで検出できるよう検査時は輝度をやや上げて検査パターンの画像を表示させること等を勘案すると、例えば１，０００～３０，０００ｃｄ／ｍ^２の輝度の照明光を液晶パネル１０２に照射する必要がある。このため、本開示のように照明ユニット３に液晶表示装置を用いた場合、照明用液晶パネル３ａの透過率が例えば３％程度であることを考慮すると、照明用バックライト３ｂは照明用液晶パネル３ａに向けて３０，０００～１，０００，０００ｃｄ／ｍ^２の非常に高い輝度の照明光を出光しなければならない。そのため、照明用液晶パネル３ａの照明用バックライト３ｂに対向する面は特に高温になりやすく、表面と裏面の熱膨張の違いから照明用液晶パネル３ａに反りが生じてしまう可能性がある。照明用液晶パネル３ａに反りが生じると、液晶パネル１０２の位置に対し照明ユニット３の出光領域４ａと遮光領域４ｂの位置がズレたり、応力によって照明用液晶パネル３ａのセルギャップと呼ばれるアレイ基板８とカラーフィルタ基板９の間隔が変化して輝度ムラが発生してしまうことが考えられる。
そこで本実施の形態２においては、図１０に示すように照明用液晶パネル３ａと照明用バックライト３ｂの間に隙間を設け、その隙間に向けて照明用液晶パネル３ａを冷却するための冷却風を送風する冷却手段である冷却装置１６を設置する。冷却装置１６は例えば電動ファンである。このような構造にすることで照明用液晶パネル３ａに熱に起因する不具合が生じることを抑制することが可能となる。
なお図１０ではさらに照明用液晶パネル３ａの温度上昇を抑制する形態として、透明ガラス１５と光拡散シート５の間にも隙間を設け、冷却風が送風される構造としている。この形態では照明用液晶パネル３ａの温度上昇を抑制するだけでなく、検査対象である液晶パネル１０２の温度上昇を抑制する効果も得られる。

実施の形態２で用いる透明ガラス１５の光透過率は、可視光領域で６０％以上が望ましい。これ未満の場合、点灯検査に必要な輝度が不足しやすい。
また、透明ガラス１５の厚みが１ｍｍ未満の場合、透明ガラス１５が自重で撓み、かつその直上に液晶パネル１０２を載せた際に、置き位置が安定しない、あるいは検査中に振動してしまうなどの問題が発生する。一方、透明ガラス１５の厚みが２５ｍｍを超えると、照明ユニット３と液晶パネル１０２との距離が広がり、照明ユニット３の照明光が拡散してしまう。照明光が液晶パネル１０２の表示領域１０２ａの外側にまで拡散すると、ノイズ光となり、表示欠陥の検出不良の原因となってしまう。従って透明ガラス１５の厚みは１～２０ｍｍが望ましい。
また、ここで使用した透明ガラス１５は一般的なソーダガラスを用いてもよいが、強化ガラスを用いると強度が向上し、傷等に対する耐久性が向上するので、更に望ましい。
また、図１０で示す構成では照明ユニット３の照明用液晶パネル３ａと透明ガラス１５の間、及び照明用バックライト３ｂとの間に隙間を設けており、冷却装置１６が、その隙間に冷却風を送風する構造となっている。隙間が小さいと冷却効率が悪く、また、広すぎると前述した照明光の拡散が発生する。これらを考慮し、それぞれの隙間は１～１０ｍｍであることが望ましく、さらに照明用バックライト３ｂの照度と冷却効率を考慮すると隙間は３～～７ｍｍであることが最も望ましい。
また、図１０で示す構成では冷却風は照明用バックライト３ｂのいずれか一辺より送風することが望ましい。対角辺から同時に送風すると照明用バックライト３ｂの中央付近で冷却風の滞留が起きて冷却効率が下がる。よって、冷却効率を最も高めるには片方の一辺から送風し、その対角辺より排出される方法が望ましい。

実施の形態３
実施の形態１及び実施の形態２では、照明ユニット３を一般的なカラー表示の液晶表示装置で構成したが、実施の形態３では、照明ユニット３をカラー表示ではなく、モノクロ表示の表示装置で構成した点灯検査装置１について説明する。
一般的なカラーの液晶表示装置は、図３に示すように、カラーフィルタ基板１０５に色材１０７としてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーレジストをそれぞれ画素単位で形成することによってカラー表示を実現しており、実施の形態１及び実施の形態２においても色材１１を有するカラー表示の液晶表示装置を照明ユニット３として用いた。しかし一方、この色材１１により、照明ユニット３を構成する照明用液晶パネル３ａの光透過率は大きく低下する。本開示の検査装置において、照明ユニット３は、検査対象となる液晶パネル１０２の位置確認と、検査パターンの表示における照明の光源であるため、カラー表示に限定される必要はない。照明ユニット３に色材１１を有さないモノクロ液晶表示装置を用いることで、色材１１による透過率分の輝度向上が得られ、検査感度の向上や検査装置の省電力化が可能となる。

実施の形態４
実施の形態１～３においては照明ユニット３を照明用液晶パネル３ａと照明用バックライト３ｂからなる液晶表示装置で構成した形態を示したが、照明ユニット３はこれに限定されず、出光領域４ａを自由に設定できるものであれば良い。実施の形態４においては、照明ユニット３として有機ＥＬ表示装置もしくはマイクロＬＥＤ表示装置を配置する。有機ＥＬ表示装置とマイクロＬＥＤ表示装置はいずれも自発光素子が配列された表示装置であるため、高輝度の照明光を効率良く安定して出射することが可能であり、欠陥検出率の向上及び検査装置の省電力化、長寿命化を図ることができる。
また、照明ユニット３に有機ＥＬ表示装置を用いた場合、さらに白色有機ＥＬ表示装置とすることで、有機ＥＬ表示装置そのものの価格が抑制でき、検査装置の製造コストを低減することが可能となる。

１ 点灯検査装置、２ 制御部、３ 照明ユニット、３ａ 照明用液晶パネル、３ｂ 照明用バックライト、４ａ 出光領域、４ｂ 遮光領域、５ 光拡散シート、６ 検査カメラ、７ プローブ、８ アレイ基板、９ カラーフィルタ基板、１０ 液晶層、１１ 色材、１２ ブラックマトリクス、１３ 開口部、１４ 遮光パターン、１５ 透明ガラス、１６ 冷却装置、
１０１ 液晶表示装置、１０２ 液晶パネル、１０２ａ 表示領域、１０２ｂ 額縁領域、１０３ バックライト、１０４ アレイ基板、１０５ カラーフィルタ基板、１０６ 液晶層、１０７ 色材、１０８ ブラックマトリクス、１０９ シール、１１０ アライメントマーク、１１１ 信号入力端子

Claims (9)

1. 液晶表示装置を構成する液晶セルである第１の液晶パネルを検査する検査装置であって、
   前記第１の液晶パネルが前記検査装置内に載置された位置を検出するパネル位置検出手段と、
   前記第１の液晶パネルに設けられた信号入力端子に接続されるプローブと、
   前記プローブを介して前記信号入力端子に電気信号を入力し、前記第１の液晶パネルを駆動する液晶駆動装置と、
   前記第１の液晶パネルの一方の面に対向して配置され、照明光を出射する出光領域を有する照明ユニットと、
   前記パネル位置検出手段の情報に基づいて、前記第１の液晶パネルの画像を表示する表示領域に前記照明光を照射し、前記表示領域以外に前記照明光を照射しないように前記照明ユニットの前記出光領域の形状を制御する照明ユニット制御装置と、
   前記第１の液晶パネルと前記照明ユニットの間に配置される光拡散シートと、
   前記第１の液晶パネルに対し前記照明ユニットと反対側に配置され、前記第１の液晶パネルを透過する前記照明光を検知する光検知機器と、
   前記光検知機器が検知した前記照明光の情報から前記第１の液晶パネルの欠陥を検出する欠陥検出部と、
   を備えることを特徴とする液晶パネル検査装置。
2. 前記第１の液晶パネルと前記光拡散シートの間に、透明ガラスを有することを特徴とする請求項1に記載の液晶パネル検査装置。
3. 前記照明ユニットは液晶セルである第２の液晶パネルとバックライトからなる液晶表示装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶パネル検査装置。
4. 前記照明ユニットの前記第２の液晶パネルと前記バックライトの間に隙間を有し、前記隙間に冷却風を送風する冷却手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の液晶パネル検査装置。
5. 前記照明ユニットの前記第２の液晶パネルと前記第１の液晶パネルの間に隙間を有し、前記隙間に冷却風を送風する冷却手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の液晶パネル検査装置。
6. 前記照明ユニットは、有機ＥＬ表示装置またはマイクロＬＥＤ表示装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶パネル検査装置。
7. 前記照明ユニットは、カラー表示ではなく、白黒のモノクロ表示であることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の液晶表示パネル検査装置。
8. 前記パネル位置検出手段は、前記第１の液晶パネルに２か所以上設けられたアライメントマークを検出するアライメントマーク読み取り機器であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の液晶パネル検査装置。
9. 装置内に載置された前記第１の液晶パネルの位置を移動させることなく、載置されたままの位置で検査を実施することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の液晶パネル検査装置。

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