JP4884738B2

JP4884738B2 - 液晶パネル検査装置

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Publication number: JP4884738B2
Application number: JP2005277165A
Authority: JP
Inventors: 邦広水野; 誠菊田
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: TW200712467A; JP2007086563A; KR100779135B1; TWI321650B; KR20070034928A

Description

本発明は、液晶パネルをバックライトで照らして液晶パネルの内部のゴミなどの欠陥を撮像装置で観察するタイプの液晶パネル検査装置に関するものである。

液晶パネルをバックライトで照らして液晶パネルの内部のゴミなどの欠陥を撮像装置で観察するタイプの液晶パネル検査装置として，次の特許文献１及び特許文献２が知られている。
特開平１１−３２６１２３号公報特開平１０−２２７７２１号公報

特許文献１の液晶パネル検査装置は，液晶パネルの下面に対向するようにバックライトを配置し，液晶パネルの上面に対向するようにセンサカメラを配置している。以下，センサカメラに対向している側をオモテ面と呼び，バックライトに対向している側をウラ面と呼ぶことにする。バックライトを点灯して，液晶パネルを透過してくるバックライト光をカメラで撮影することで，液晶パネルの内部の欠陥を検査している。この場合，液晶パネルの内部の欠陥だけでなく，液晶パネルの第１面における保護フィルムの傷や表面に付着したゴミなども，センサカメラで撮影されることになる。そこで，特許文献１では，内部欠陥と表面ゴミなどとを区別できるように，傾斜照明ランプを用いて，液晶パネルのオモテ面に対して斜め方向から光を当てることができるようにしている。最初に，バックライトを消灯しておいて，傾斜照明光だけを液晶パネルのオモテ面に照射して，その反射光をセンサカメラで撮影する。このときにセンサカメラに映るのは，液晶パネルの表面の傷やゴミなどであり，液晶パネルの内部の欠陥は映らない。次に，傾斜照明ランプを消灯して，バックライトを点灯して，その透過光をカメラで撮影する。このときにセンサカメラに映るのは，液晶パネルの内部の欠陥と，液晶パネルのオモテ面における傷やゴミ，の両方である。最後に，バックライトによる撮影画像情報から傾斜照明光による撮影画像情報を引き算することで，液晶パネルの内部の欠陥だけを得ることができる。

特許文献２の液晶パネル検査装置も特許文献１の装置と同様である。すなわち，液晶パネルのオモテ面に対向するようにテレビカメラを配置し，液晶パネルの第２面に対向するようにバックライトを配置している。バックライトによる点灯検査の前または後に，バックライトを消灯しておいて，傾斜照明光だけを液晶パネルのオモテ面に照射して，その反射光をテレビカメラで撮影する。このときにテレビカメラに映るのは，液晶パネルのオモテ面の側の表面の保護シートの傷や保護シート上のゴミなど（以下，表面欠陥という）であり，液晶パネルの内部の欠陥は映らない。一方，点灯検査のときは，傾斜照明ランプを消灯して，バックライトを点灯して，その透過光をカメラで撮影する。このときにテレビカメラに映るのは，液晶パネルの内部の欠陥と，液晶パネルの表面欠陥の両方である。傾斜照明光による撮影画像情報（反射画像情報）と，バックライト光による撮影画像情報（透過画像情報）とを座標位置を合わせて比較して，どちらの撮影画像情報にも映っているものが液晶パネルの表面欠陥であり，バックライト光による撮影画像情報だけに映っているものが液晶パネルの内部の欠陥であると判断できる。

上述の特許文献１と特許文献２に記載された液晶パネル検査装置には次の問題点がある。これらの従来技術では，液晶パネルのウラ面の側の表面に付着したゴミと，液晶パネルの内部の欠陥とを区別することができない。すなわち，傾斜照明光を液晶パネルのオモテ面に照射しても，ウラ面の側の表面に付着したゴミはカメラの画像には映らない。一方，バックライト光で撮影すると，液晶パネルのウラ面の側の表面ゴミと，液晶パネルの内部の欠陥が，両方とも，画像として映るので，それらを区別することができない。

また，上述の特許文献１と特許文献２は，偏光板を備えた液晶パネルについての内部ゴミ等の有無を検査するものであり，偏光板を貼付する前の液晶パネルについては何も触れていない。偏光板を貼付する前の段階で，液晶パネルの内部にゴミ等が入り込んでいることが判明すれば，その後の無駄な作業（偏光板の貼り付け作業等）をしなくても済むが，特許文献１と特許文献２では，偏光板が無い状態の液晶パネルについての内部ゴミ等を検査することについて，どのような工夫が必要なのか，何も触れていない。

本発明の目的は，偏光板が無い状態の液晶パネルを撮像装置を用いて検査する装置において，液晶パネルの両側の表面に付着したゴミの映像と，液晶パネルの内部の欠陥とを区別できるような液晶パネル検査装置を提供することにある。

本発明の液晶パネル検査装置は次の（ア）乃至（キ）を備えている。（ア）偏光板が無い状態の液晶パネルを支持するパネル支持台。（イ）前記液晶パネルの一方の表面に対面するように配置されたバックライト。（ウ）前記液晶パネルの他方の表面に対面するように配置された撮像装置。（エ）前記液晶パネルと前記バックライトの間に配置された第１偏光板。（オ）前記液晶パネルと前記撮像装置の間に配置された第２偏光板。（カ）前記液晶パネルの前記一方の表面に対して所定の傾斜角度で照明光を当てる傾斜照明光源であって，この傾斜照明光源からの照明光が前記第１偏光板を通過することなく前記一方の表面に当たるように配置された傾斜照明光源。（キ）前記バックライトによる液晶パネルの照明と前記傾斜照明光源による液晶パネルの照明とを切り換えるための切換装置。

傾斜照明光源による照明光については，前記液晶パネルの前記一方の表面の任意の地点において，前記傾斜角度を１０〜５０度の範囲内にすることが好ましい。

前記切換装置は，液晶パネルとバックライトとの間に配置されたシャッターを含むことができる。このシャッターは，バックライトから液晶パネルの一方の面に向かう照明光を通過させる開放状態と，バックライトから液晶パネルの一方の面に向かう照明光を遮断する閉鎖状態との間で切り換えが可能である。シャッターを設けることにより，バックライトについては，点灯状態のままで，照明の切り換えが可能になる。

液晶パネルが第１辺と第２辺と第３辺と第４辺とからなる矩形の形状をしていている場合に，前記傾斜照明光源は次の（ａ）乃至（ｄ）を備えることができる。（ａ）前記液晶パネルの前記第１辺に平行な第１サイドランプであって，前記液晶パネルの前記第１辺よりも前記バックライト側にあって，かつ，前記液晶パネルの中心から見て前記第１辺よりも離れた位置にある第１サイドランプ。（ｂ）前記液晶パネルの前記第２辺に平行な第２サイドランプであって，前記液晶パネルの前記第２辺よりも前記バックライト側にあって，かつ，前記液晶パネルの中心から見て前記第２辺よりも離れた位置にある第２サイドランプ。（ｃ）前記液晶パネルの前記第３辺に平行な第３サイドランプであって，前記液晶パネルの前記第３辺よりも前記バックライト側にあって，かつ，前記液晶パネルの中心から見て前記第３辺よりも離れた位置にある第３サイドランプ。（ｄ）前記液晶パネルの前記第４辺に平行な第４サイドランプであって，前記液晶パネルの前記第４辺よりも前記バックライト側にあって，かつ，前記液晶パネルの中心から見て前記第４辺よりも離れた位置にある第４サイドランプ。

本発明は、偏光板が無い状態の液晶パネルを撮像装置を用いて検査する場合に，液晶パネルの両側の表面に付着したゴミの映像と，液晶パネルの内部の欠陥とを区別できる，という効果を奏する。

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は本発明の液晶パネル検査装置の一実施例の構成図であり，機械的な構造部分は正面断面図を示している。パネル支持台１０の上面には，偏光板を貼り付ける前の状態の液晶パネル１２を載せることができる。

パネル支持台１０の内部には傾斜照明光源２０と第１偏光板２２と拡散板２４が配置されている。パネル支持台１０はベース２６に対して支柱２８で固定されている。ベース２６の上面にはバックライト装置３０が固定されている。バックライト装置３０の上方にはシャッター３２が配置されている。シャッター３２はシャッター駆動機構３４により水平方向に（すなわち，矢印３５の方向に）移動できる。このシャッター３２は，バックライト装置３０から液晶パネル１２の下面に向かう照明光を通過させる状態（開放状態）と，バックライト装置３０から液晶パネル１２の下面に向かう照明光を遮断する状態（閉鎖状態）との間で切り換えが可能である。

バックライト装置３０はバックライトスイッチ３６を介してバックライト電源３８から電力の供給を受ける。また，傾斜照明光源２０は傾斜照明スイッチ４０を介して傾斜照明電源４２から電力の供給を受ける。

パネル支持台１０の上方には撮像装置としてのＣＣＤカメラ４４が配置されている。ＣＣＤカメラ４４と液晶パネル１２の間には第２偏光板４６が配置されている。ＣＣＤカメラ４４の映像は画像処理部４８で処理されて，液晶パネル１２の内部のゴミや，液晶パネル１２の両側の表面に付着したゴミの映像を取得することができる。得られた映像は表示装置４９の画面に映すことができる。

図２はパネル支持台１０の斜視図であり，その一部を切り欠いて示したものである。図３はパネル支持台１０の正面断面図である。図２と図３において，このパネル支持台１０は上板５０と張り出し部５２と垂直部５４と下板５６からなり，これらが一体に形成されている。パネル支持台１０の中央は大きく開口していて，この開口は上下方向に貫通している。上板５０の上面は液晶パネル１２を支持する支持面になっている。上板５０の支持面の外形寸法は，液晶パネルの外形寸法よりもわずかに大きい。張り出し部５２は，上板５０の外周部から下に向かって外側に傾斜するように張り出している。張り出し部５２の内側には光源収容部５７が形成されていて，ここに傾斜照明光源２０が収容される。傾斜照明光源２０は，液晶パネルの各辺に平行な細長い形状をしており，この実施例では発光ダイオードで構成されている。張り出し部５２の四つの辺のそれぞれに傾斜照明光源２０が収容されている。

垂直部５４は張り出し部５２よりも内側に位置していて，上板５０とほぼ同程度の外形寸法である。図３に明瞭に示すように，垂直部５４の内壁には段部５８が形成されていて，この段部５８のところに，拡散板２４と第１偏光板２２が固定されている。下板５６は垂直部５４の下端から水平方向に外側に張り出している。下板５６の下面は支柱２８で支持されている。

図３において，液晶パネル１２の形状は矩形であって，第１辺と第２辺と第３辺と第４辺を備えている。そして，傾斜照明光源２０も，液晶パネルの各辺に対応して，合計で４個のサイドランプを備えている。例えば，第１のサイドランプ２０ａは，液晶パネル１２の第１辺１３ａの近傍にあり，第１辺１３ａよりもバックライト側に位置していて，かつ，液晶パネル１２の中心から見て第１辺１３ａよりも離れた位置（図３では，第１辺１３ａよりも左側の位置）にある。サイドランプをこのように配置することにより，サイドランプからの照明光は，所定の傾斜角度をもった傾斜照明となる。第２，第３及び第４のサイドランプについても同様である。

次に，液晶パネル１２と，内部ゴミ検査用の二つの偏光板２２，４６との関係を説明する。以下の説明では，液晶パネルがＴＮ型であると仮定して説明する。この液晶パネルは，上下の電極に電圧をかけないときには，一方のガラス板から他方のガラス板に向かって，液晶分子の軸が９０度だけねじれた状態にある。第１偏光板２２の偏光軸は，下側のガラス板の内面の配向方向に平行になっている。第２偏光板４６の偏光軸は，第１偏光板２２の偏光軸に平行である。したがって，二つの偏光板２２，４６に液晶パネル１２が挟まれた状態の液晶装置を考えると，電圧をかけない状態では，この液晶装置は，光を通過させないモード（遮光モード）にある。

図４は図１の装置における照明系と撮像系だけを示す正面断面図である。下方のバックライト装置３０と上方のＣＣＤカメラ４４との間には，下から順番に，シャッター３２，拡散板２４，第１偏光板２２，傾斜照明光源２０，液晶パネル１２，及び，第２偏光板４６が配置されている。この図４では，シャッター３２を開放状態にして，バックライト装置３０の光６８が液晶パネル１２の下面に向かうことができる状態を示している。このとき，傾斜照明光源２０は消灯している。バックライト装置３０の光６８は，拡散板２４を通過することで一様になり，さらに，第１偏光板２２を通過して，液晶パネル１２の下面に到達する。このバックライト光は，液晶パネル１２の両側の表面のゴミも，液晶パネル１２の内部のゴミも，両方，映し出す。この点を以下に詳しく説明する。

図５は，図４の状態における，ゴミによる光の乱反射の状態を模式的に示している。液晶パネル１２は，その電極に何も信号が入力されない状態である。二つの偏光板２２，４６と液晶パネル１２とからなる液晶装置を考えると，この液晶装置は，光の通過を遮断するモード（遮光モード）にある。このとき，バックライト光６８で液晶パネル１２を照射すると，ＣＣＤカメラ４４から見た場合，液晶パネル１２は，その全体が暗く見える。その理由は次のとおりである。バックライト光６８が拡散板２４と第１偏光板２２を通過すると，一方向のみに振動する直線偏光７６になる。この直線偏光７６は，液晶パネル１２によって，その偏光軸が９０度だけ回転する。このように偏光軸が回転した直線偏光は，第２偏光板４６を通過できない。したがって，液晶装置全体として見れば，遮光モードとなっている。

ところで，上述の直線偏光７６が，液晶パネル１２の内部のゴミ７８，すなわち，２枚のガラス板８０，８２に挟まれた空間に存在するゴミ７８，に当たると，光が乱反射して，偏光状態が変化する。したがって，ゴミ７８からの散乱光８４の一部は第２偏光板４６を通過でき，これがＣＣＤカメラ４４に到達する。その結果，ゴミ７８が輝点として映像に映る。また，液晶パネル１２のウラ側の表面に付着したゴミ８６についても，同様に，ここで光が散乱して，その散乱光９２が輝点として映る。液晶パネル１２のオモテ側の表面に付着したゴミ８８についても，その散乱光９４が輝点として映る。このようにして，液晶パネル１２の内部ゴミ７８と表面に付着したゴミ８６，８８の両方が，ＣＣＤカメラ４４の映像に輝点として映る。

次に，傾斜照明に切り換える。図６は，シャッター３２を閉じて，傾斜照明光源２０を点灯した状態を示している。バックライト装置３０は点灯したままであるが，シャッター３２が閉じているので，バックライト装置３０の光は，シャッター３２に遮られて，液晶パネル１２のウラ面には到達しない。

傾斜照明光源２０の光は液晶パネル１２のウラ面に対して所定の傾斜角で照射される。図６の左側に位置する傾斜照明光源２０を考えると，液晶パネル１２の四つの辺のうち，傾斜照明光源２０に最も近い辺６０に向かう光６２と，液晶パネル１２のウラ面とのなす角度はθ１である。また，この傾斜照明光源２０に最も遠い辺６４に向かう光６６と，液晶パネル１２のウラ面とのなす角度はθ２である。ゆえに，液晶パネル１２のウラ面の任意の位置において，傾斜照明光源２０から照射される光と，液晶パネル１２のウラ面とのなす角度θは，θ１からθ２までの範囲内にある。液晶パネルの内部欠陥を映さずに，液晶パネルの両側の表面のゴミだけを映すには，角度θは１０〜５０度の範囲内が好ましい。この実施例では，θ１＝４５度，θ２＝１５度である。四つの傾斜照明光源２０のどれについても，液晶パネルとの位置関係は同様である。

図７は，図６の状態における，ゴミによる光の乱反射の状態を模式的に示している。傾斜照明光源２０によって，液晶パネル１２のウラ面に対して，斜め方向から光を照射すると，内部ゴミ７８による乱反射光９０の強度は弱くなり，ＣＣＤカメラ４４に映る輝点の強度は弱くなる。その理由は次のとおりである。２枚のガラス板８０，８２の間のギャップＧは，例えば５μｍ程度であり，内部ゴミ７８の最大厚さも５μｍ程度である。このような薄いゴミ７８は，斜めから光を照射した場合に，ＣＣＤカメラ４４の方向に乱反射する光９０の強度は弱くなる。一方，液晶パネル１２のウラ面またはオモテ面のゴミ８６，８８は，例えば，数十μｍ程度のサイズがあり，かつ，立体的である。このようなゴミ８６，８８で乱反射した光９２，９４は，ＣＣＤカメラ４４の映像に輝点として映る。

傾斜照明光源２０の光は，液晶パネル１２のウラ面に対して斜めに照射されるので，液晶パネル１２を透過した光が，そのまま，第２偏光板４６を通過して（通過するとしても，特定の偏光方向に合致する一部の光だけであるが），ＣＣＤカメラ４４に到達することはない。ゴミ７８，８６，８８による乱反射光のうち，特定の偏光方向に合致する光が，第２偏光板４６を通過して，ＣＣＤカメラ４４に到達することになる。

ＣＣＤカメラ４４の映像を画像処理部４８（図１を参照）で処理する際に，所定の閾値を設定して，その閾値よりも大きな検出強度の画素データだけを輝点として取り出すようにすると，図７の状態では，強度の弱い内部ゴミ７８による乱反射光９０は，画像処理部４８の出力からは消失して，表面のゴミ８６，８８による乱反射光９２，９４だけが輝点として取り出される。したがって，バックライト光による輝点位置のデータから，傾斜照明光源による輝点位置のデータを取り除くと，内部ゴミによる輝点位置のデータだけが残ることになり，内部ゴミと表面ゴミの切り分けが可能になる。

次に，液晶パネルの内部ゴミを検出する手順を説明する。図１において，バックライトスイッチ３６をオンにしてバックライト装置３０を点灯させる。シャッター３２は閉じておく。傾斜照明スイッチ４０はオフにする。パネル支持台１０に，偏光板を貼り付ける前の液晶パネル１２を載せる。シャッター３２を開いて，バックライト装置３０の光を，拡散板２４と第１偏光板２２を通して，液晶パネル１２のウラ面に照射する。そして，ＣＣＤカメラ４４で液晶パネル１２を撮影する。これが図５に示した状態である。

次に，シャッター３２を閉じて，バックライト装置３０の光が液晶パネル１２のウラ面に向かうのを遮断する。バックライトスイッチ３６はオンのままにしておく。そして，傾斜照明スイッチ４０をオンにする。バックライト装置３０を消灯しない理由は次のとおりである。バックライト装置３０として蛍光灯を使った場合，バックライト装置３０が点灯して定常状態になるまでに，ある程度の時間がかかるので，複数の液晶パネルを検査するときのサイクルタイムを短縮するために，バックライト装置３０は点灯状態のままにしておくのが好ましい。傾斜照明のときは，シャッター３２が閉じているので，バックライト光は液晶パネルには当たらない。傾斜照明光源２０の光は，液晶パネル１２のウラ面に対して斜めに照射される。そして，ＣＣＤカメラ４４で液晶パネル１２を撮影する。これが図７に示した状態である。

図８は，そのようにして撮影した液晶パネルの映像の一部を拡大して示した模式図である。上下方向と左右方向に延びる線はゲート線７０とデータ線７２である。隣り合う２本のゲート線７０と，隣り合う２本のデータ線７２とに囲まれた領域が，ひとつの画素である。図８（Ａ）はバックライト光で撮影したものである。液晶パネルの内部にある内部ゴミが輝点９６として映り，液晶パネルのオモテ側またはウラ側の表面に付いた外部ゴミも輝点９８（この例では，３個ある）として映る。図８（Ｂ）は傾斜照明光源で撮影したものである。液晶パネルの内部にある内部ゴミについての輝点９６は消失し，液晶パネルのオモテ側またはウラ側の表面に付いた外部ゴミの輝点９８だけが映る。内部ゴミによる輝点９６は，完全には消失しないかもしれないが，所定の閾値以上の光の強度だけを意味のあるデータとして取り出すことで，内部ゴミによる輝点９６はデータ的に消失する。

画像処理部４８（図１を参照）は，図８（Ａ）の画像における輝点の座標位置データと，図８（Ｂ）の画像における輝点の座標位置データとを記憶しており，前者のデータと後者のデータとの共通部分（これは，外部ゴミによる輝点の座標位置データである）をデータ的に削除することができる。残ったものが，内部ゴミによる輝点の座標位置データである。これにより，内部ゴミの有無，及び，その位置を把握することができる。

上述の実施例では，シャッターを用いてバックライト光を遮断していたが，シャッターを無くすこともできる。その場合は，傾斜照明をするときは，バックライトを消灯する。

本発明の液晶パネル検査装置の一実施例の構成図である。パネル支持台の斜視図である。パネル支持台の正面断面図である。照明系と撮像系だけを示す正面断面図である。図４の状態における，ゴミによる光の乱反射の状態を模式的に示した正面断面図である。シャッターを閉じて傾斜照明光源を点灯した状態における図４と同様の正面断面図である。図６の状態における，ゴミによる光の乱反射の状態を模式的に示した，図５と同様の正面断面図である。液晶パネルの映像の一部を拡大して示した模式図である。

符号の説明

１０パネル支持台
１２液晶パネル
２０傾斜照明光源
２２第１偏光板
２４拡散板
３０バックライト装置
３２シャッター
３４シャッター駆動機構
３６バックライトスイッチ
３８バックライト電源
４０傾斜照明スイッチ
４２傾斜照明電源
４４ＣＣＤカメラ
４６第２偏光板
４８画像処理部

Claims

次の構成を備える液晶パネル検査装置。
（ア）偏光板が無い状態の液晶パネルを支持するパネル支持台。
（イ）前記液晶パネルの一方の表面に対面するように配置されたバックライト。
（ウ）前記液晶パネルの他方の表面に対面するように配置された撮像装置。
（エ）前記液晶パネルと前記バックライトの間に配置された第１偏光板。
（オ）前記液晶パネルと前記撮像装置の間に配置された第２偏光板。
（カ）前記液晶パネルの前記一方の表面に対して所定の傾斜角度で照明光を当てる傾斜照明光源であって，この傾斜照明光源からの照明光が前記第１偏光板を通過することなく前記一方の表面に当たるように配置された傾斜照明光源。
（キ）前記バックライトによる液晶パネルの照明と前記傾斜照明光源による液晶パネルの照明とを切り換えるための切換装置。
請求項１に記載の液晶パネル検査装置において，前記液晶パネルの前記一方の表面の任意の地点において前記傾斜角度が１０〜５０度の範囲内であることを特徴とする液晶パネル検査装置。
請求項１または２に記載の液晶パネル検査装置において，前記切換装置は，前記液晶パネルと前記バックライトとの間に配置されたシャッターを含み，前記シャッターは，前記バックライトから前記液晶パネルの前記一方の面に向かう照明光を通過させる開放状態と，前記バックライトから前記液晶パネルの前記一方の面に向かう照明光を遮断する閉鎖状態との間で切り換え可能であることを特徴とする液晶パネル検査装置。
請求項１から３までのいずれか１項に記載の液晶パネル検査装置において，前記液晶パネルは第１辺と第２辺と第３辺と第４辺とからなる矩形の形状をしていて，前記傾斜照明光源は次の（ａ）乃至（ｄ）を備えることを特徴とする液晶パネル検査装置。
（ａ）前記液晶パネルの前記第１辺に平行な第１サイドランプであって，前記液晶パネルよりも前記バックライト側にあって，かつ，前記液晶パネルの中心から見て前記第１辺よりも離れた位置にある第１サイドランプ。
（ｂ）前記液晶パネルの前記第２辺に平行な第２サイドランプであって，前記液晶パネルよりも前記バックライト側にあって，かつ，前記液晶パネルの中心から見て前記第２辺よりも離れた位置にある第２サイドランプ。
（ｃ）前記液晶パネルの前記第３辺に平行な第３サイドランプであって，前記液晶パネルよりも前記バックライト側にあって，かつ，前記液晶パネルの中心から見て前記第３辺よりも離れた位置にある第３サイドランプ。
（ｄ）前記液晶パネルの前記第４辺に平行な第４サイドランプであって，前記液晶パネルよりも前記バックライト側にあって，かつ，前記液晶パネルの中心から見て前記第４辺よりも離れた位置にある第４サイドランプ。