JP4592070B2

JP4592070B2 - 液晶パネルの外観検査装置及び外観検査方法

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Publication number: JP4592070B2
Application number: JP2004300369A
Authority: JP
Inventors: 司工藤; 賢一鷲尾; 雅規佐野
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: JP2006113288A

Description

本発明は、液晶パネルの外観を検査する外観検査装置及び外観検査方法に関するものである。

液晶パネルの検査には，パネルが正常に動作するか否かのいわゆる点灯検査のほかに，パネルに傷などが存在していないかどうかを調べるための外観検査がある。外観検査装置としては，点灯状態または非点灯状態の液晶パネルの上面に照明光を照射して，そのパネルを作業者が目視で検査する，いわゆる目視外観検査装置と，そのパネルをテレビカメラで撮影して，そのテレビカメラの出力信号をコンピュータで処理する，いわゆる自動外観検査装置とが考えられ，それらが次の特許文献１で提案されている。
特開平１０−２２７７２１号公報

上述の特許文献１に開示された外観検査装置は，液晶パネルの表面に対して斜めの方向から照明光を照射して，液晶パネルの直上に配置した撮像装置で液晶パネルの映像を撮影している。この外観検査装置は，液晶パネルに対して斜めの方向から光を当てるタイプの照明装置だけを利用して外観検査をしているので，液晶パネルの傷やごみの存在位置やその状態によっては，これらの存在を見逃すおそれがある。

そこで，この問題を解決するために，本件出願の出願人は，他社との共同出願によって，照明状態を工夫し，かつ，複数の液晶パネルの外観検査を自動化した発明を特許出願した（特願２００３−１６６５５１号。以下，先願という）。この先願の発明は，本件出願の時点では公知とはなっていないが，本件出願の発明に関連が深いので，その構成について簡単に言及する。先願の外観検査装置は，外観検査用の照明手段として，同軸照明装置（液晶パネルの上方から光を照射するもの）と斜光照明装置（液晶パネルの表面に対して斜めの方向から光を照射するもの）とバックライト装置を備えている。これにより，液晶パネルの照明状態をさまざまに変えることができて，液晶パネルの傷やごみを確実に撮影できるようになっている。

本発明は，基本的には，上述の特許文献１の外観検査装置の問題点を解決するものであり，その目的は，液晶パネルの照明条件をさまざまに変えることによって液晶パネルの傷などの物理的欠陥を確実に撮影できる外観検査装置を提供することにある。

本発明に係る液晶パネルの外観検査装置は次の（ア）乃至（サ）の構成を備えている。（ア）矩形の液晶パネルを検査位置で支持する検査台。（イ）前記検査位置にある液晶パネルを，前記液晶パネルの法線に平行な方向から撮像する撮像装置。（ウ）前記撮像装置の撮像方向に平行な方向から前記検査位置にある液晶パネルに光を照射する同軸照明装置。（エ）前記撮像方向に対して傾斜した四つの方向であって前記液晶パネルの四つの辺に対応する四つの方向から，前記検査位置にある液晶パネルに光を照射する斜光照明装置。（オ）前記検査位置にある液晶パネルにその背面から光を照射するバックライト装置。（カ）前記検査位置にある液晶パネルの四つの側面に対向して配置された四つの反射ミラーであって，前記側面からの反射光及び透過光を前記撮像装置の方向に反射する反射ミラー。（キ）前記同軸照明装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第１撮影制御手段。（ク）前記斜光照明装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第２撮影制御手段。（ケ）前記バックライト装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第３撮影制御手段。（コ）前記斜光照明装置と前記バックライト装置による光照射を利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第４撮影制御手段。（サ）前記第１撮影制御手段，前記第２撮影制御手段，前記第３撮影制御手段及び前記第４撮影制御手段で取得した映像に基づいて前記液晶パネルの良否を判定する判定手段。

この外観検査装置は，同軸照明装置と斜光照明装置とバックライト装置を備えているので，液晶パネルにいろいろな照明条件で照明光を照射できて，液晶パネルの傷などの物理的欠陥を確実に撮影することができる。この外観検査装置を用いて撮影することができる物理的欠陥としては，例えば，ガラス基板の周縁部でのカケやバリ，ガラス基板の内部でのクラックやキズ，表示エリアでの暗欠陥や明欠陥，液晶封止部の不良などがある。

前記第４撮影制御手段は，上述のように，前記斜光照明装置と前記バックライト装置による光照射を利用して，すなわち，前記同軸照明装置による光照射は利用しないで，液晶パネルを撮影する。この第４撮影制御手段は，例えば，ブラックマトリックス辺のカケ検査に利用できる。

また，本発明に係る外観検査方法は，次の（ア）乃至（カ）の段階を備えている。（ア）次のＡ乃至Ｆを備える検査装置を準備する段階。Ａ矩形の液晶パネルを検査位置で支持する検査台。Ｂ前記検査位置にある液晶パネルを前記液晶パネルの法線に平行な方向から撮像する撮像装置。Ｃ前記撮像装置の撮像方向に平行な方向から前記検査位置にある液晶パネルに光を照射する同軸照明装置。Ｄ前記撮像方向に対して傾斜した四つの方向であって前記液晶パネルの四つの辺に対応する四つの方向から，前記検査位置にある液晶パネルに光を照射する斜光照明装置。Ｅ前記検査位置にある液晶パネルにその背面から光を照射するバックライト装置。Ｆ前記検査位置にある液晶パネルの四つの側面に対向して配置された四つの反射ミラーであって，前記側面からの反射光及び透過光を前記撮像装置の方向に反射する反射ミラー。（イ）前記液晶パネルを前記検査位置で支持する段階。（ウ）前記同軸照明装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第１撮影段階。（エ）前記斜光照明装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第２撮影段階。（オ）前記バックライト装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第３撮影段階。（カ）前記斜光照明装置と前記バックライト装置による光照射を利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第４撮影段階。ここで，第１撮影段階から第４撮影段階までの実施順序は任意である。

本発明は，同軸照明装置と斜光照明装置とバックライト装置を備えていて，それらの照明装置を単独でまたは組み合わせて用いることで，液晶パネルにいろいろな照明条件で照明光を照射できて，液晶パネルの傷などの物理的欠陥を確実に撮影することができる。

以下，図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。図１は本発明の外観検査装置の一実施例の全体構成を示す斜視図であり，図２はその平面図である。図１と図２において，この外観検査装置は，カセットステージ部１０とプリアライメント部１２と検査部１４と，それらの間で液晶パネルを搬送する搬送装置１６とからなる。なお，図２の平面図では，検査部１４の上部に位置する撮像及び照明用の機器を取り除いて示している。

まず，この外観検査装置の全体の動作を簡単に説明する。図１において，複数の液晶パネル３６を収納したカセット４０がカセットステージ部１０にセットされる。カセット４０中の１枚目の液晶パネル３６は，搬送装置１６の二つの吸着パッドのうちの一方によって取り出されてから，プリアライメント部１２に搬送されて，検査前の位置決めがなされる。その後，液晶パネル３６は搬送装置１６によってプリアライメント部１２から検査部１４に搬送されて，検査部１４の検査台の上に置かれ，検査位置に保持される。検査位置にある液晶パネル３６の表面（これを第１面と呼ぶことにする）に照明光が照射されて，液晶パネル３６の映像が撮像装置９８で撮影される。次に，吸着反転機構６０によって液晶パネル３６が反転されて検査位置に戻され，液晶パネルの反対側（第２面）についてもその映像が撮像装置９８で撮影される。撮像装置９８の映像はテスターに取り込まれて液晶パネルの良否の判定がなされる。

一方，１枚目の液晶パネルについて第１面と第２面の撮影をしている間に，搬送装置１６は２枚目の液晶パネルをカセット４０から取り出して，プリアライメント部１２に搬送し，プリアライメント作業を完了させる。そして，搬送装置１６は，プリアライメント作業が完了した２枚目の液晶パネルを保持して，検査部１４の手前で待機する。１枚目の液晶パネルの第１面と第２面の撮影及び良否判定が完了したら，吸着反転機構６０によって１枚目の液晶パネル３６が元の姿勢（第１面が上向きの姿勢）に戻されてから，その液晶パネル３６が搬送装置１６の二つの吸着パッドのうちの空いている方（液晶パネルを吸着していない方）に引き渡される。その後，搬送装置１６の他方の吸着パッド（２枚目の液晶パネルを吸着保持している）から，２枚目の液晶パネルが検査部１４の検査台に渡される。そして，２枚目の液晶パネルの第１面と第２面の撮影作業が始まる。その間に，検査済みの１枚目の液晶パネルを保持した搬送装置は，カセットステージ４０に戻り，１枚目の液晶パネルをカセット４０に戻すとともに，３枚目の液晶パネルをカセット４０から取り出す。以後，同様にして，多数の液晶パネルの外観検査が自動的に進行する。このように，液晶パネルの両面の外観検査をしている間に，次の液晶パネルのプリアライメント作業と検査部付近までの搬送が完了しているので，複数の液晶パネルを外観検査する場合のタクトタイム（複数の液晶パネルを外観検査するときの検査周期）が短くなる。

次に，各部の構造とその働きを詳しく説明する。図３は搬送装置１６の斜視図である。この搬送装置１６は水平移動体１８と昇降体２０を備えている。水平移動体１８には水平移動ガイド２２が固定されていて，この水平移動ガイド２２は水平な搬送レール２４に沿って水平方向に移動できる。水平移動体１８の前面には上下方向に延びる昇降レール２８が固定されている。昇降体２０には昇降ガイド２６が固定されていて，この昇降ガイド２６は上述の昇降レール２８に沿って上下方向に移動できる。ここで，動きの方向を定義すると，搬送レール２４の延びる方向はＸ方向であり，水平面内でＸ方向に垂直な方向はＹ方向であり，上下方向はＺ方向である。

昇降体２０にはＸ方向に延びるアーム支持体３０の中央部が固定されていて，アーム支持体３０の両端には，それぞれ，Ｙ方向に延びる搬送アーム３２の一端が固定されている。二つの搬送アーム３２の先端には，それぞれ，吸着パッド３４が固定されている。吸着パッド３４は真空吸着式であり，下向きの吸着面を有する。この実施例は，携帯電話の液晶パネルなどのように比較的小型の液晶パネルを取り扱うものであって，ひとつの吸着パッド３４でひとつの液晶パネル３６を吸着保持できる。したがって，この搬送装置１６は，二つの吸着パッド３４を用いることで，２枚の液晶パネル３６を別個に吸着保持できる。

図４はカセットステージ部１０の斜視図である。矩形のカセット支持台３８の上面には矩形のカセット４０を載せることができる。カセット４０には液晶パネル３６を収容するための複数の凹部４２が形成されていて，各凹部４２に液晶パネル３６を１枚ずつ収容できる。矩形のカセット４０の四つの角部は四つのカセットクランプ４４によってクランプされるようになっている。カセットクランプ４４は，カセット４０の対角線の方向に延びる溝４６に沿って移動できる。カセット４０をカセット支持台３８に載せる前には，想像線４４ａで示すようにカセットクランプは開いた状態にある。カセット支持台３８にカセット４０を載せたら，カセットクランプ４４をカセット支持台３８の中心に向かって所定の位置まで移動させ，これによって，カセット４０を所定の位置に保持できる。カセット支持台３８は図２に示すように矢印３９の方向（すなわち，Ｙ方向）に移動でき，この移動と搬送装置１６のＸ方向の移動により，カセット４０の任意の位置に収納した液晶パネル３６を搬送装置１６の吸着パッド３４で吸着することができる。

図５はプリアライメント部１２の斜視図である。プリアライメントテーブル４８の上には矩形のパネル支持台５０が固定されていて，その周囲には四つのパネルクランプ５２が配置されている。パネル支持台５０の外形寸法は液晶パネル３６の外形寸法よりも小さくなっている。液晶パネル３６をパネル支持台５０に載せると，液晶パネル３６の四つの辺はパネル支持台５０の四つの辺よりも外側に突き出すことになる。四つのレール５４は，パネル支持台５０の四つの辺に垂直になるように，プリアライメントテーブル４８に固定されている。パネルクランプ５２の底面にはガイド５６が固定されていて，このガイド５６はレール５４に沿って移動できる。四つのパネルクランプ５２を開いた状態で液晶パネル３６をパネル支持台５０に載せて，それから，パネルクランプ５２を中央のパネル支持台５０に向かって所定の位置まで移動させると，液晶パネル３６の四つの辺は，その突き出し状態に応じて，どれかの二つのパネルクランプ５２によって所定の位置まで押されて，最終的に液晶パネル３６がパネル支持台５０上で所定の位置に位置決めされる。プリアライメント部１２に含まれる上述の各種の部品で構成されるものが本発明におけるプリアライメント装置に該当する。

図６はプリアライメント部１２と搬送装置１６を示す側面図である。搬送装置１６の吸着パッド３４に吸着された液晶パネル３６は，昇降体２０がシリンダによって降下することで，プリアライメント部１２のパネル支持台５０に載せられる。そして，四つのパネルクランプ５２がその液晶パネル３６を位置決めする。

図７は検査部の斜視図である。この検査部は上部構造と下部構造に分かれている。下部構造は主として液晶パネルを検査位置で支持するためのものであり，上部構造は主として液晶パネルを撮像するためのものである。まず，下部構造から説明する。下部構造は，パネル支持部５８と吸着反転機構６０を備えている。パネル支持部５８は液晶パネル３６を検査位置で支持するための構造を備えていて，さらには，液晶パネル３６の側面を撮像するための反射ミラー６２も備えている。それらの詳細は後述する。

図８は吸着反転機構６０の斜視図である。この吸着反転機構６０はレール６４と移動体６６と回転アクチュエータ６８と反転アーム７０と吸着パッド７２を備えている。レール６４はパネル支持部５８のベース板７４に固定されている。このレール６４に沿ってガイド７６が動くようになっており，ガイド７６に移動体６６が固定されている。この移動体６６に回転アクチュエータ６８が固定されていて，この回転アクチュエータ６８によって反転アーム７０がその軸線（水平に延びている）の周りに回転する。反転アーム７０はＹ方向に延びていて，その先端に真空吸着式の吸着パッド７２が固定されている。反転アーム７０はその軸線の周りに１８０度の角度だけ正逆回転でき，この回転によって，吸着パッド７２の吸着面を下向きから上向きの姿勢へ，また，上向きから下向きの姿勢へと転換することができる。

図９は吸着反転機構６０とパネル支持部５８の側面図である。吸着反転機構６０の移動体６６はレール６４に沿ってＹ方向（図の左右方向）に移動できる。図９（Ａ）は吸着反転機構６０が退避位置にある状態を示しており，図９（Ｂ）は吸着反転機構６０が動作位置（液晶パネルの反転動作をする位置）にある状態を示している。この動作位置では，吸着パッド７２は，後述するパネルリフタ８２の真上に位置している。

図１０はパネル支持部５８の断面図であり，図２のＡ−Ａ線断面図である。パネル支持部５８はベース板７６を備えている。ベース板７６の中央には，光が透過しない矩形のワークテーブル７８が固定されていて，ワークテーブル７８の中央には，光が透過する矩形の拡散板８０が固定されている。拡散板８０の中央には貫通孔が形成されていて，この貫通孔をパネルリフタ８２が貫通している。このパネルリフタ８２が本発明におけるパネル昇降装置に該当する。拡散板８０の下方には円環状のバックライト装置８４が配置されている。バックライト装置８４はケーシング８５の内部に収納されている。ケーシング８５の底壁の中央にも貫通孔が形成されていて，この貫通孔をパネルリフタ８２が貫通している。パネルリフタ８２の上面は検査台８６（図１２も参照）になっていて，この検査台８６は昇降吸着面となっている。この昇降吸着面には吸着孔８７（図１２を参照）が開口していて，この吸着孔８７で液晶パネル３６を吸着保持できる。パネルリフタ８２の上部付近には切り欠き８３（図１２も参照）が形成されていて，この切り欠き８３が昇降吸着面に露出している。この切り欠き８３の役割については後述する。パネルリフタ８２は図示しないシリンダによって昇降可能である。ワークテーブル７８の上面には四つの反射ミラー６２が固定されている。図１０においては，検査台８６の上方に，吸着反転機構６０の回転アクチュエータ６８とアーム７０と吸着パッド７２が見えている。

図１１は吸着反転機構６０とパネルリフタ８２の動作を示す断面図であり，図２のＡ−Ａ線で切断した断面の一部である。図１１（Ａ）では，液晶パネル３６が検査台８６の上に載っていて検査位置の状態にある。液晶パネル３６の第１面の外観検査が終了すると，図１１（Ｂ）に示すように，パネルリフタ８２が上昇して，下向きの吸着パッド７２の吸着面に液晶パネル３６を接触させる。吸着パッド７２は液晶パネル３６の第１面（外観検査の済んだ面）を真空吸着する。その後，図１１（Ｃ）に示すように，パネルリフタ８２は下降し，その後，反転アーム７０がその軸線周りに１８０度だけ時計方向に回転する。この回転により，下向きの吸着パッド７２は，液晶パネル３６を吸着保持したまま，上向きになる。液晶パネル３６は第２面（第１面とは反対側の面）が上を向くことになる。次に，図１１（Ｄ）に示すように，パネルリフタ８２が上昇して，その上面の検査台８６が液晶パネル３６の第１面に接触する。そして，さらにパネルリフタ８２を上昇させると，液晶パネル３６は吸着パッド７２からパネルリフタ８２の上面の検査台８６に移行する。このとき，パネルリフタ８２の切り欠き８３が吸着パッド７２と反転アーム７０を通り抜けるので，パネルリフタ８２は吸着パッド７２とアーム７９に衝突しない。パネルリフタ８２に液晶パネル３６が移ったら，吸着反転機構は図９（Ａ）に示す退避位置まで戻る。それから，パネルリフタ８２が下降し，反転した液晶パネル３６が図１１（Ａ）の検査位置まで戻る。その後，液晶パネル３６の第２面の外観検査が実施される。パネルリフタ８２は本発明におけるパネル昇降装置に該当する。

第２面の外観検査も済んだ液晶パネル３６は，図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）の手順で再び反転されて，第１面が上向きになる。その後，図１６に示すように，上向きの吸着パッド７２に保持された液晶パネル３６が，搬送アーム３２の下向きの吸着パッド３４で受け取られる。そして，検査済みの液晶パネル３６はカセットステージ部に戻される。

次に，検査部の撮像系と照明系を説明する。図７に戻って，検査部の下部構造には３種類の照明装置のうちのバックライト装置８４（図１０を参照）が設けられている。検査部の上部構造には３種類の照明装置のうちの同軸照明装置８８と斜光照明装置９０が設けられている。照明ボックス９２は，その水平断面が矩形の筒状であり，上端と下端が開放している。照明ボックス９２の内部には同軸照明装置８８とシャッター９４とハーフミラー９６が配置されている。照明ボックス９２の下端付近には斜光照明装置９０が固定されている。照明ボックス９２の上方には撮像装置９８が配置されている。撮像装置９８はＣＣＤカメラであり，フォーカス調整用の機構を備えている。撮像装置９８の画像を画像処理装置（テスター）に取り込むことで，この画像を液晶パネルの良否判定に利用している。撮像装置９８の撮像方向（上下方向）は，液晶パネル３６の表面の法線（これも上下方向に延びている）に平行である。

図１３は同軸照明装置８８とシャッター９４を示す斜視図である。図１３（Ａ）はシャッター９４が閉じた状態であり，図１３（Ｂ）はシャッター９４が開いた状態である。図１３（Ａ）において，同軸照明装置８８は複数の蛍光管で構成されている。シャッター９４は直立した矩形の平板であり，同軸照明装置８８とハーフミラー９６（図７を参照）の間に配置されている。このシャッター９４をシリンダによって上下に駆動することで，シャッター９４の開閉が行われる。

図１２は検査部におけるワークテーブル７８上の構造と斜光照明装置９０とを示す斜視図である。ワークテーブル７８の上には４個の反射ミラー６２が設けられている。これらの反射ミラー６２の反射面は，水平面に対して４５度だけ傾斜している。四つの反射ミラー６２は，矩形の液晶パネル３６の四つの辺に対応して設けられている。拡散板８０の中央の貫通孔からはパネルリフタ８２の上部が突き出していて，その上面の検査台８６には二つの吸着孔８７が形成されている。また，パネルリフタ８２の上部の切り欠き８３も見えている。液晶パネル３６は吸着孔８７に吸着保持される。図１２では液晶パネル３６が検査位置に保持されている状態を示している。

照明ボックス９２の下端付近には斜光照明装置９０が固定されている。斜光照明装置９０は四つのＬＥＤ（発光ダイオード）製の斜光ランプ１０４を備えている。これらの斜光ランプ１０４は液晶パネル３６の四つの辺に対応して設けられていて，液晶パネル３６の表面を四つの斜め方向から照らすようになっている。

図１４は検査部の側面断面図であり，図２のＢ−Ｂ線断面図である。なお，吸着反転機構は省略してある。この図１４は同軸照明装置８８による照明光だけを用いて液晶パネル３６を観察する状況を示している。シャッター９４は開いており，同軸照明装置８８から放出された光１０６は，その一部がハーフミラー９６で反射して下方に向かう。ハーフミラー９６は水平面に対して４５度の角度で傾斜している。ハーフミラー９６の中央付近で反射した光は液晶パネル３６の表面に到達して，液晶パネル３６の表面を照らす。また，矩形のハーフミラー９６の四つの辺の近傍で反射した光は，四つの反射ミラー６２に向かい，そこで反射して，液晶パネル３６の四つの側面を照らす。

液晶パネル３６の表面から放出された光（これは，照明光がパネル表面で反射したものであり，表面の映像光となる）は，真上に向かって進み，その一部はハーフミラー９６を透過して，撮像装置９８に到達する。また，液晶パネル３６の四つの側面から放出された光（これは，照明光がパネル側面で反射したものと，対向する側面の方向から透過してきた照明光の合計であり，側面の映像光となる）は，反射ミラー６２で反射して上方に進み，その一部はハーフミラー９６を透過して，撮像装置９８に到達する。このようにして，同軸照明装置８８による照明光で照らされた液晶パネル３６について，その表面映像と四つの側面映像とが撮像装置９８で撮影される。同軸照明装置８８からの照明光が液晶パネル３６に向かう方向と，液晶パネル３６からの映像光が撮像装置９８に向かう方向は，平行となっていて，互いにほぼ重なり合っている。したがって，このような照明光を同軸照明と呼んでおり，そのための照明装置を同軸照明装置と呼んでいる。

図１５は図１４に示す検査部の別の照明状態を示す側面断面図である。この図面は，斜光照明装置９０による照明光だけを用いて液晶パネル３６を観察する状況を示している。同軸照明装置８８は点灯状態にあるが，シャッター９４が閉じているので，同軸照明光は液晶パネル３６に当たらない。同軸照明を使わないときに同軸照明装置８８を消灯するならば，シャッター９４は不要であるが，現実には，同軸照明装置８８を点灯したままで，シャッター９４の開閉によって同軸照明のオン・オフを切り換えている。その理由は，同軸照明装置８８は蛍光管で構成されており，その輝度が安定するまでに時間がかかるからである。

斜光照明装置９０の四つの斜光ランプ１０４からは，液晶パネル３６に対して四つの斜めの方向から（すなわち，液晶パネル３６の表面の法線に対して傾斜した四つの方向から）照明光１１２を照射している。四つの方向は液晶パネル３６の四つの辺に対応している。斜光ランプ１０４の表面の法線は，液晶パネル３６の表面の法線に対して，３０〜６０度の範囲内で傾斜している。斜光照明装置９０を使うと，同軸照明の場合とは違った方向から液晶パネル３６に光が当たるので，液晶パネル３６に存在する傷などの映像が，同軸照明の場合とは異なった映像として撮影される。この場合もやはり，撮像装置９８によって図１６に示すような映像が得られる。

図１５において，第３の照明方法として，バックライト装置８４を使う方法がある。バックライト装置８４の照明光だけを使う場合は，シャッター９４を閉じて，かつ，斜光照明装置９０を消灯する。バックライト装置８４による照明光は拡散板８０で拡散しながらこれを通過することで均質な光となって液晶パネル３６の背面を照らす。液晶パネル３６を透過してきた光は撮像装置が９８で撮影される。このバックライト装置８４を使うと，液晶パネル３６の内部の傷などが明らかになる。なお，拡散板８０は反射防止のために黒色になっている。すなわち，同軸照明光が拡散板８０で反射しないようになっている。バックライト装置８４はＬＥＤ製であり，必要なときだけ点灯するようになっている。

上述の同軸照明装置８８，四つの斜光ランプ１０４及びバックライト装置８４の合計６個の照明器具は，それぞれ独立して点灯・消灯が可能であり（ただし，同軸照明装置８８はシャッターによる制御であるが），これらの照明器具の点灯・消灯状態を組み合わせることで，さまざまな照明条件のもとで液晶パネルの欠陥を鮮明に映し出すことができる。これにより，自動検査による外観良否の判定の信頼性が高まる。

図１７は単純マトリックスの液晶パネルの断面図であり，液晶パネルの「表」と「裏」を説明するためのものである。裏側から順番に，第１偏光板１２０，第１ガラス基板１２２，第１透明電極１２４（Ｘ方向に延びる電極），第１配向膜１２６，液晶層１２８，第２配向膜１３０，第２透明電極１３２（Ｙ方向に延びる電極），カラーフィルタ１３４，第２ガラス基板１３６，及び，第２偏光板１３８が積層されている。カラーフィルタ１３４を設けた第２ガラス基板１３６は，カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）と呼ばれる。バックライトの光１４０は第１ガラス基板１２２の側から入射して，第２ガラス基板１３６の側から出て行く。この液晶パネルはＣＦ基板１３６の側から表示内容を見ることになる。したがって，ＣＦ基板１３６の側を「表」と呼び，その反対側を「裏」と呼んでいる。これまでの説明における液晶パネルの第１面が「表」に相当し，第２面が「裏」に相当する。単純マトリックスタイプではなくて，アクティブマトリックスタイプの液晶パネルであっても，ＣＦ基板の側を「表」と呼び，その反対側（ＴＦＴ素子を形成した基板側）を「裏」と呼ぶ。

図１８（Ａ）は液晶パネルの平面図であり，図１８（Ｂ）はその側面図である。図１８（Ｂ）において，液晶パネルは第１ガラス基板１２２とＣＦ基板（第２ガラス基板）１３６が積層されていて，その間に液晶が封入されている。第１ガラス基板１２２は，ＣＦ基板１３６から部分的に突き出している。図１８（Ａ）において，第１ガラス基板１２２には，そのひとつの辺に沿って，１対のアライメントマーク１４２が形成されている。ＣＦ基板１３６には，表示領域の周辺部を覆うブラックマトリックス（ＢＭ）１４４が形成されている。

図１９は撮像装置で液晶パネルを撮影するときの４種類の照明条件を示した一覧表である。照明条件は，３種類の照明装置（同軸照明装置，斜光照明装置及びバックライト装置）の点灯状態と消灯状態を組み合わせたものである。以下，４種類の照明条件を説明する。照明１は，同軸照明装置だけを点灯し，斜光照明装置とバックライト装置は消灯するものである。この照明条件を設定しての撮影は第１撮影制御手段により実施される。照明２は，斜光照明装置だけを点灯し，同軸照明装置とバックライト装置は消灯するものである。この照明条件を設定しての撮影は第２撮影制御手段により実施される。照明３は，バックライト装置だけを点灯し，同軸照明装置と斜光照明装置は消灯するものである。この照明条件を設定しての撮影は第３撮影制御手段により実施される。照明４は，斜光照明装置とバックライト装置を点灯し，同軸照明装置は消灯するものである。この照明条件を設定しての撮影は第４撮影制御手段により実施される。

図２０は，検査項目とそのときに使用する照明条件とを一覧表に示したものである。検査をする液晶パネルには，偏光板があるものと無いものがあり，偏光板の有無によって照明条件が異なる場合がある。また，液晶パネルの表を検査する場合と裏を検査する場合とで照明条件が異なることもある。したがって，偏光板の有無で場合分けし，さらに，表と裏を区別して，照明条件を示している。なお，図２０の例では，偏光板の有無に対して照明条件は同じに設定している。

以下，各種の検査項目を説明する。検査項目には，カケ検査，バリ検査，封止検査，クラック検査，及び，キズ検査がある。カケ検査では，上面検査画像，側面ミラー検査画像，ＢＭ辺カケ検査画像，及び，ＣＦ基板カケ検査画像の４種類の画像を取得する。ここで，ＢＭはブラックマトリックスを意味する。ＣＦはカラーフィルタを意味する。

外観検査で不合格になった液晶パネルは，この実施例では，元のカセット４０（図１を参照）に戻しているが，これとは別の不良品カセットに移してもよい。外観検査をする場合は，図１８に示すアライメントマーク１４２を探して，液晶パネル全体の形状を画像メモリ上に書き込む。その上で，図２０に示すような一連の検査項目を実施する。そして，各検査項目について，判定手段に基づいて，各種の欠陥が存在するか否かの良否判定を行う。この実施例では，一連の検査項目の検査をスタートしたら，その途中でどれかの検査項目に不良が見つかったとしても，一連の検査項目の処理を中止しないようにしている。これにより，すべての液晶パネルについて，同一のサイクルタイムで検査が進行する。

図２１は撮像装置で撮影した液晶パネルの映像例を示す。この映像例は液晶パネルの表（オモテ）側を撮影したものである。中央に液晶パネルの上面画像１４６が見えていて，それを取り囲むように４つの側面画像１４８が見えている。側面画像１４８は４つの反射ミラー６２（図１４を参照）で反射してから撮像装置で撮影されたものである。

図２２はカケ検査における上面検査画像での欠陥例と，バリ検査におけるバリ検査画像での欠陥例とを示す。液晶パネルの周縁部においてガラス基板にカケ１５０があると，カケ検査における上面検査画像でそれが判明する。また，液晶パネルの周縁部においてガラス基板にバリ１５２があると，バリ検査におけるバリ検査画像でそれが判明する。

図２３はカケ検査における側面ミラー検査画像での欠陥例である。液晶パネルの表（オモテ）側のガラス基板の表面のカケ１５４や裏側のガラス基板の表面のカケ１５６は側面画像１４８に現れる。

図２４はカケ検査におけるＢＭ辺カケ検査画像での欠陥例である。ブラックマトリックス１４４の周辺のカケ１５８が図２４のように現れる。図２０の一覧表において，ＢＭ辺カケ検査画像を取得する照明条件は，照明４である。この照明４は，図１９の一覧表に示すように，斜光照明装置とバックライト装置の両方を点灯している。こうすることで，ＢＭ辺のカケ１５８が明瞭に見える。このＢＭ辺のカケ検査については，同軸照明装置，斜光照明装置及びバックライト装置のいずれを単独で用いても，検査対象と背景（検査台）とのコントラストがはっきりせずに，良好な検査が実施できない。それに対して，この実施例のように，斜光照明装置とバックライト装置を併用することで，コントラストがはっきりする。

図２５はカケ検査におけるＣＦ基板カケ検査画像での欠陥例である。第１ガラス基板１２２がＣＦ基板（第２ガラス基板）１３６よりも突き出している部分におけるＣＦ基板１３６のカケ１６０は，この検査画像で明瞭になる。

図２６は封止検査における映像例である。この映像に基づいて，液晶の封止部１６２の長さＬと高さＨを測定することができ，それらが所定の範囲内に収まっているかどうかを判定することができる。

図２７はクラック検査の欠陥例を示したものである。第１ガラス基板１２２にクラック１６８が入っている様子が示されている。

図２８はキズ検査の欠陥例を示したものである。第１ガラス基板１２２の表面にキズ１７０が入っている様子が示されている。

本発明の外観検査装置の一実施例の全体構成を示す斜視図である。図１に示す外観検査装置の平面図である。搬送装置の斜視図である。カセットステージ部の斜視図である。プリアライメント部の斜視図である。プリアライメント部と搬送装置を示す側面図である。検査部の斜視図である。吸着反転機構の斜視図である。吸着反転機構とパネル支持部の二つの状態を示す側面図である。パネル支持部の断面図であり，図２のＡ−Ａ線断面図である。吸着反転機構とパネルリフタの一連の動作を示す断面図であり，図２のＡ−Ａ線で切断した断面の一部である。検査部におけるワークテーブル上の構造と斜光照明装置とを示す斜視図である。同軸照明装置とシャッターを示す斜視図である。検査部の側面断面図であり，図２のＢ−Ｂ線断面図である。図１４に示す検査部の別の照明状態を示す側面断面図である。吸着反転機構から搬送装置への液晶パネルの受け渡しを示す側面図である。液晶パネルの断面構造を示す断面図である。液晶パネルの平面図と側面図である。７種類の設定条件の一覧表である。検査項目と設定条件の組み合わせを示す一覧表である。撮像装置で得られる映像の外形を示す映像図である。カケ検査における上面検査画像１での欠陥例とバリ検査における上面検査画像１での欠陥例とを示す映像図である。カケ検査における側面ミラー検査画像での欠陥例を示す映像図である。カケ検査におけるＢＭ辺カケ検査画像での欠陥例を示す映像図である。カケ検査におけるＣＦ基板カケ検査画像での欠陥例を示す映像図である。封止検査の映像図である。クラック検査の映像図である。キズ検査の映像図である。

符号の説明

１０カセットステージ部
１２プリアライメント部
１４検査部
１６搬送装置
３２搬送アーム
３４吸着パッド
３６液晶パネル
６２反射ミラー
８４バックライト装置
８６検査台
８８同軸照明装置
９０斜光照明装置
９２照明ボックス
９４シャッター
９６ハーフミラー
９８撮像装置
１０４斜光ランプ

Claims

次の構成を備える液晶パネルの外観検査装置。
（ア）矩形の液晶パネルを検査位置で支持する検査台。
（イ）前記検査位置にある液晶パネルを，前記液晶パネルの法線に平行な方向から撮像する撮像装置。
（ウ）前記撮像装置の撮像方向に平行な方向から前記検査位置にある液晶パネルに光を照射する同軸照明装置。
（エ）前記撮像方向に対して傾斜した四つの方向であって前記液晶パネルの四つの辺に対応する四つの方向から，前記検査位置にある液晶パネルに光を照射する斜光照明装置。
（オ）前記検査位置にある液晶パネルにその背面から光を照射するバックライト装置。
（カ）前記検査位置にある液晶パネルの四つの側面に対向して配置された四つの反射ミラーであって，前記側面からの反射光及び透過光を前記撮像装置の方向に反射する反射ミラー。
（キ）前記同軸照明装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第１撮影制御手段。
（ク）前記斜光照明装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第２撮影制御手段。
（ケ）前記バックライト装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第３撮影制御手段。
（コ）前記斜光照明装置と前記バックライト装置による光照射を利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第４撮影制御手段。
（サ）前記第１撮影制御手段，前記第２撮影制御手段，前記第３撮影制御手段及び前記第４撮影制御手段で取得した映像に基づいて前記液晶パネルの良否を判定する判定手段。
次の段階を備える液晶パネルの外観検査方法。
（ア）次のＡ乃至Ｆを備える検査装置を準備する段階。
Ａ矩形の液晶パネルを検査位置で支持する検査台。
Ｂ前記検査位置にある液晶パネルを前記液晶パネルの法線に平行な方向から撮像する撮像装置。
Ｃ前記撮像装置の撮像方向に平行な方向から前記検査位置にある液晶パネルに光を照射する同軸照明装置。
Ｄ前記撮像方向に対して傾斜した四つの方向であって前記液晶パネルの四つの辺に対応する四つの方向から，前記検査位置にある液晶パネルに光を照射する斜光照明装置。
Ｅ前記検査位置にある液晶パネルにその背面から光を照射するバックライト装置。
Ｆ前記検査位置にある液晶パネルの四つの側面に対向して配置された四つの反射ミラーであって，前記側面からの反射光及び透過光を前記撮像装置の方向に反射する反射ミラー。
（イ）前記液晶パネルを前記検査位置で支持する段階。
（ウ）前記同軸照明装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第１撮影段階。
（エ）前記斜光照明装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第２撮影段階。
（オ）前記バックライト装置による光照射だけを利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第３撮影段階。
（カ）前記斜光照明装置と前記バックライト装置による光照射を利用して前記撮像装置で前記液晶パネルを撮影する第４撮影段階。