JP4987810B2 - 三次元画像表示装置の検査装置及び三次元画像表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、三次元画像表示装置を検査する三次元画像表示装置の検査装置及びその検査装置を用いて三次元画像表示装置を製造検査する三次元画像表示装置の製造方法に関する。

三次元画像表示装置の表示パネルとしては、通常、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶表示パネル（ＬＣＤ）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマ表示パネル（ＰＤＰ）、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる電界放出表示パネル（ＦＥＤ）、及び、表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる電子放出表示パネル等のフラットパネル型表示装置が用いられる。

また、三次元画像表示方式としては、多眼式やインテグラルイメージング方式等の様々な方式がある。このような方式を用いて三次元画像を表示する三次元画像表示装置としては、レンチキュラレンズを備える三次元画像表示装置が開発されている。このレンチキュラレンズを用いる場合には、三次元画像視認用のメガネ等を用いずに三次元画像を視認することができる。

レンチキュラレンズは表示パネル上に設けられるが、この場合、そのレンチキュラレンズを有するレンズ板が、表示パネル上に矩形の枠形状に塗布された接着剤により表示パネルに貼り合わされている。このときの位置合わせは、通常、表示パネル及びレンズ板の各々のアライメントマークに基づいて行われる。それらのアライメントマークは表示パネル及びレンズ板に対する機械加工によりそれぞれ形成されている。なお、光の利用効率の向上を目的として、液晶表示パネル上にレンチキュラレンズを設ける技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

表示パネルとレンズ板とを貼り合わせる際には、レンチキュラレンズ（レンズ端）とカラーフィルタとの離間距離である垂直方向距離が許容範囲（例えば、目標値±数十μｍの範囲）内になるように、すなわち、レンチキュラレンズと表示パネルとの離間距離であるギャップが許容範囲（例えば、目標値±数十μｍの範囲）内になるように、表示パネルとレンズ板とを貼り合わせる必要がある。このギャップが大きくなると、垂直方向距離が許容範囲外になり、視域角度の誤差も許容範囲（例えば、目標値±数ｄｅｇの範囲）外になるため、三次元画像の表示品位が低下してしまう。

また、表示パネルとレンチキュラレンズとの平面方向のずれ量が許容範囲内（例えば、目標値±数μｍの範囲内）になるように、表示パネルとレンズ板とを貼り合わせる必要がある。そのずれ量が大きくなると許容範囲外になり、視域中心がずれて視域に影響を与えるため、三次元画像の表示品位が低下してしまう。例えば、視域中心のシフト量は十数ｍｍ以下にする必要がある。

前述のようにギャップや平面方向のずれ量が許容範囲内となるように三次元画像表示装置は製造されているが、製品の信頼性を確保するため、完成した三次元画像表示装置に対して表示品位検査（三次元画像表示装置の良否判定）が行われている。通常の検査では、三次元画像表示装置が表示可能な状態（例えば、表示パネルが液晶表示パネルであれば、その表示パネルにバックライトや表示制御部品等が取り付けられた状態）にされた後、実際に画像が表示され、その画像を視認する目視検査等が行われている。
特許第３７０８１１２号公報

しかしながら、前述のように三次元画像表示装置を表示可能な状態にする必要があると、三次元画像表示装置は製品状態になってしまう。製品状態の三次元画像表示装置が検査により不良品と判定されると、その不良品はリペア工程にまわされるが、製品状態の不良品をリペアすることは非常に困難である。そこで、製造過程で表示品位検査を行うことが求められているが、製造過程でギャップや平面方向のずれ量の測定は難しく、それらのギャップや平面方向のずれ量が許容範囲内であるか否かを確認することは容易ではない。このため、製造過程での三次元画像の表示品位検査は困難となる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造過程での三次元画像の表示品位検査を容易化することができる三次元画像表示装置の検査装置及び三次元画像表示装置の製造方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、複数の画素が面内に所定のパターンで配列されている表示パネルと、複数のシリンドリカルレンズがシリンドリカルレンズの稜線方向に直交する幅方向に連続して並ぶレンチキュラレンズを有するレンズ板とが貼り合わされた三次元画像表示装置を検査する三次元画像表示装置の検査装置において、表示パネルの基準線となる画素列及び基準線から直交する方向にシリンドリカルレンズの幅毎に画素列を点灯させる検査用画像を表示パネルに表示させる手段と、検査用画像を表示した表示パネルの面内における複数の検査領域に対してレンズ板を介して撮像を行う撮像部と、複数の検査領域毎に、撮像部により撮像した画像から基準線に直交する方向の輝度分布を求め、求めた輝度分布に基づいて表示パネルとレンチキュラレンズとの離間距離が許容範囲内であるか否かを判断し、三次元画像表示装置の良否判定を行う手段とを備えることである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、複数の画素が面内に所定のパターンで配列されている表示パネルと、複数のシリンドリカルレンズがシリンドリカルレンズの稜線方向に直交する幅方向に連続して並ぶレンチキュラレンズを有するレンズ板とが貼り合わされた三次元画像表示装置を検査する三次元画像表示装置の検査装置において、表示パネルの基準線となる画素列及び基準線から直交する方向にシリンドリカルレンズの幅毎に画素列を点灯させる画像であって、基準線に直交する直線上に２つの位置検出用マークを示す検査用画像を表示パネルに表示させる手段と、検査用画像を表示した表示パネルの面内における複数の検査領域に対してレンズ板を介して撮像を行う撮像部と、複数の検査領域毎に、撮像部により撮像した画像の輝線及び２つの位置検出用マークから表示パネルとレンチキュラレンズとの平面方向のずれ量を求め、求めたずれ量が許容範囲内であるか否かを判断し、三次元画像表示装置の良否判定を行う手段とを備えることである。

本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、三次元画像表示装置の製造方法において、前述の第１の特徴又は第２の特徴に係る三次元画像表示装置の検査装置を用いて、三次元画像表示装置を製造検査することを特徴とすることである。

本発明によれば、製造過程での三次元画像の表示品位検査を容易化することができる三次元画像表示装置の検査装置及び三次元画像表示装置の製造方法を提供することができる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１ないし図１８を参照して説明する。

（三次元画像表示装置）
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る三次元画像表示装置（以下、表示装置という）１は、画像を表示する表示パネル２と、その表示パネル２上に枠形状の接着部材３を介して設けられ、表示パネル２側にレンチキュラレンズ４ａを有するレンズ板４とを備えている。

表示パネル２は、アレイ基板等の背面基板となる第１基板２ａと、前面基板となる第２基板２ｂとを具備している。この表示パネル２の面内には、複数の画素が所定のパターンで、例えばマトリクス状（格子状）に配列されている。表示パネル２としては、例えば液晶表示パネルを用いる。第１基板２ａと第２基板２ｂとの間には、液晶層（図示せず）が設けられており、この表示パネル２の外面には、２つの偏光板２ｃ、２ｄが設けられている。それらの偏光板２ｃ、２ｄは、各々対向させて表示パネル２に配置されている。

第１基板２ａは、例えば矩形状のガラス基板である。この第１基板２ａの内面（第２基板２ｂに対向する面：図１中の上面）には、複数の画素電極やそれらに電位を供給するための電気配線（いずれも図示せず）等が設けられている。各画素電極は画素毎にドット状（点状）に設けられており、電気配線はマトリクス状（格子状）に設けられている。第２基板２ｂは、例えば矩形状のガラス基板である。この第２基板２ｂの内面（第１基板２ａに対向する面：図１中の下面）には、カラーフィルタＦや共通電極となる対向電極（図示せず）等が設けられている。カラーフィルタＦは、ドット状あるいはストライプ状に設けられた複数の着色層（赤、緑及び青）と、ブラックマトリクス等の遮光層とにより構成されている。

接着部材３は、表示パネル２とレンズ板４とを接着するための部材である。この接着部材３は、例えば矩形の枠形状に表示パネル２とレンズ板４との間に形成されている。接着部材３は、表示パネル２とレンズ板４とを接合して内部空間Ｎを形成する側壁として機能する。この内部空間Ｎは、表示パネル２、接着部材３及びレンズ板４により形成された空間である。接着部材３としては、例えば光硬化性樹脂等を用いる。

レンズ板４は、三次元画像を生成するためのレンチキュラレンズ４ａを有するレンズ基板やレンズシート等のレンズ部材である。このレンズ板４は、例えば矩形状の基板である。レンチキュラレンズ４ａは、円柱を軸方向に２つに割った形状であるシリンドリカルレンズ（円筒面レンズ）４ａ１を軸方向（長手方向、すなわち稜線方向）に直交する方向（短手方向）に隣接させて並べることにより形成されている。ここで、シリンドリカルレンズ４ａ１は円筒状のレンズで一方向にのみ曲率があるレンズであり、一つの屈曲面を有している。また、レンチキュラレンズ４ａは、レンズ板４の内面に固定されてレンズ板４の一部として設けられている。なお、レンチキュラレンズ４ａ及びレンズ板４は、別体で形成された後に一体化されても、最初から同一材料を用いて一体で形成されてもよい。

このような表示装置１は、マトリクス状に配置された各画素に対応する画素電極に対し、画像信号（画像データ）に応じて電圧を印加することにより、各画素（液晶層）の光学特性を変化させて画像を表示する。特に、表示装置１は、インテグラルイメージング方式を用いて、見る角度により微妙に見え方が異なる複数の視差画像（二次元画像）を表示し、三次元画像を形成する。この三次元画像は、自然で、見やすく、さらに疲れ難い画像であり、さらに、そのような三次元画像を見ることが可能な範囲は連続的となる。

（三次元画像表示装置の検査装置）
次に、前述の表示装置１の検査装置１１について説明する。

図２に示すように、本発明の実施の形態に係る表示装置の検査装置１１Ａは、検査対象物である表示装置１が載置されるステージ１２と、そのステージ１２を保持して移動させるステージ移動機構１３と、ステージ１２上の表示装置１に対して撮像を行う撮像部１４と、その撮像部１４を保持して移動させる撮像移動機構１５と、ステージ移動機構１３及び撮像移動機構１５を支持する架台１６と、各部を制御する制御部１７とを備えている。

ステージ１２は、ステージ移動機構１３上に積層され、Ｙ軸方向（図２参照）に移動可能に設けられている。このステージ１２はステージ移動機構１３によりＹ軸方向に移動する。なお、ステージ１２の載置面には、表示装置１が自重により載置されるが、これに限るものではなく、例えば、その表示装置１を保持するため、静電チャックや吸着チャック等の機構を設けるようにしてもよい。

このステージ１２の内部には、光を照射するバックライト等の光照射部１２ａが設けられている。光照射部１２ａは、表示装置１の検査を行う際に画像表示用に点灯されて用いられる。この光照射部１２ａは制御部１７に電気的に接続されており、制御部１７による制御に応じて点灯及び消灯される。なお、光照射部１２ａの表面である照射面はステージ１２の載置面として機能する。

ステージ移動機構１３は、ステージ１２をＹ軸方向に案内して移動させるステージＹ軸移動機構１３ａである。このステージＹ軸移動機構１３ａは架台１６上に設けられ、制御部１７に電気的に接続されている。ステージＹ軸移動機構１３ａとしては、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構等を用いる。

撮像部１４は、表示装置１に対して視距離から撮像動作を行って画像を取得する。この撮像部１４は撮像移動機構１５に取り付けられており、制御部１７に電気的に接続されている。撮像部１４としては、例えばＣＣＤカメラ等を用いる。撮像部１４のピント合わせは、撮像移動機構１５による撮像部１４の上下移動やオートフォーカス機能等により行われる。このような撮像部１４は、制御部１７による制御に応じて、表示装置１における複数の検査領域Ｒ１〜Ｒ９（図３参照）に対してそれぞれ視距離から撮像を行う。これにより、検査対象となる検査領域Ｒ１〜Ｒ９が複数存在し、１つの表示装置１に対して複数個所を検査することになるので、検査精度（良否判定精度）が向上する。なお、ここでは、図３に示すように、各検査領域Ｒ１〜Ｒ９は９個に設定されているが、これに限るものではなく、その数は限定されない。

撮像移動機構１５は、撮像部１４をＺ軸方向（図２参照）に移動させるＺ軸移動機構１５ａと、撮像部１４をＺ軸移動機構１５ａを介してＸ軸方向に移動可能に支持し、Ｘ軸方向に沿って移動させるＸ軸移動機構１５ｂと、そのＸ軸移動機構１５ｂを支持する支持部材１５ｃとを備えている。Ｚ軸移動機構１５ａは、撮像部１４を支持してステージ１２の載置面に直交するＺ軸方向に撮像部１４を移動させる移動機構である。このＺ軸移動機構１５ａとしては、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構等を用いる。また、Ｘ軸移動機構１５ｂは、撮像部１４をＸ軸方向に移動可能に支持しており、その撮像部１４をＸ軸方向、すなわち支持部材１５ｃに沿って移動させる移動機構である。このＸ軸移動機構１５ｂとしては、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構等を用いる。支持部材１５ｃは、Ｘ軸移動機構１５ｂ、すなわち撮像部１４を支持する門型のコラムである。この支持部材１５ｃは、その延伸部がＸ軸方向に沿うように位置付けられ、その脚部が架台１６の上面に固定されて架台１６上に設けられている。なお、Ｘ軸移動機構１５ｂは延伸部の前面（図２中）に設けられている。

制御部１７は架台１６の内部に設けられている。この制御部１７は、各部を集中的に制御するコントローラと、各種プログラムや各種データ等を記憶する記憶部と（いずれも図示せず）を備えている。記憶部は、コントローラのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）や不揮発メモリ等を有している。この制御部１７は、記憶部に格納されている各種プログラムや各種データ等に基づいて各部の制御を行う。特に、制御部１７は、データの計算又は加工等を行う一連のデータ処理及び検査処理等を実行する。検査処理は、撮像を行う撮像処理や画像を表示する表示処理等を含んでいる。なお、記憶部には、撮像条件等の各種パラメータや検査用の画像データ等が格納されている。

次に、前述の検査装置１１Ａが行う表示装置１の検査動作（検査工程を含む製造方法）について説明する。なお、検査装置１１Ａの制御部１７が検査処理を実行して各部を制御する。このとき、表示装置１はステージ１２上に載置されている。

図４に示すように、制御部１７は、検査用画像Ｇ１（図５参照）を表示する（ステップＳ１）。すなわち、制御部１７は、光照射部１２ａに照射動作を実行させ、検査用画像Ｇ１を表示装置１の表示パネル２に表示させる。ここで、照射動作は、表示パネル２に対して画像表示用の光を照射する動作である。

検査用画像Ｇ１は、図５に示すように、表示パネル２の基準線（例えば中心線）となる一列の画素（画素列）、さらに、表示パネル２の基準線からその基準線に直交する方向にレンチキュラレンズ４ａのレンズピッチＰ毎に一列の画素（画素列）を点灯させる画像であって、基準線に直交する直線上に２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２を示す画像（検査用チャート）である。なお、基準線は、三次元画像を形成する各種設計の基準となる線である。また、レンチキュラレンズ４ａのレンズピッチＰは、シリンドリカルレンズ４ａ１の幅、すなわちシリンドリカルレンズ４ａ１における軸方向（稜線方向）に直交する幅である。この検査用画像Ｇ１が表示パネル２の表示画面に表示される。ここで、言い換えると、検査用画像Ｇ１は、レンチキュラレンズ４ａのレンズピッチＰ毎に、そのレンズピッチＰの中心に位置する画素（基準線となる画素を含む）を一列に点灯させ、さらに、画素列に直交する直線上に２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２を示す画像である。

次いで、制御部１７は、検査用画像Ｇ１を表示した表示装置１（表示パネル２）における複数の検査領域Ｒ１〜Ｒ９（図３参照）に対して撮像動作を行う（ステップＳ２）。すなわち、制御部１７は、ステージ移動機構１３及び撮像移動機構１５によりステージ１２上の表示装置１に対して検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎の撮像用所定位置まで撮像部１４を順次移動させ、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に撮像部１４に撮像動作を実行させる。

これにより、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に画像（輝線Ｋ及び２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２が存在する画像）が得られる。ここで、例えば、撮像部１４の撮像動作により、図６に示すような画像Ｇ２、図７に示すような画像Ｇ３あるいは図８に示すような画像Ｇ４が得られる。図６に示す画像Ｇ２は、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとのギャップが許容範囲内（良品範囲内）である場合の画像の一例であり（良品）、図７に示す画像Ｇ３は、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとのギャップが許容範囲より大きい場合の画像の一例であり（不良品）、図８に示す画像Ｇ４は、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとのギャップが許容範囲より小さい場合の画像の一例である（不良品）。例えば、ギャップの許容範囲は、目標値（規格値）±数十μｍの範囲内である。

また、図６に示すような画像Ｇ２としては、図９に示すような画像Ｇ２ａや図１０に示す画像Ｇ２ｂが得られる。図９に示す画像Ｇ２ａは、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａ（レンズ板４）との平面方向のずれ量が許容範囲外である場合の画像の一例である（不良品）。一方、図１０に示す画像Ｇ２ｂは、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａ（レンズ板４）との平面方向のずれ量が許容範囲内である場合の画像の一例である（良品）。例えば、ずれ量の許容範囲は、目標値±数μｍの範囲内である。

図４に戻り、制御部１７は、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に輝度分布の頂点数及び分散値を求め（ステップＳ３：詳しくは後述する）、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎の輝度分布の頂点数及び分散値が規格値内であるか否かを判断し（ステップＳ４）、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎の輝度分布の頂点数及び分散値が規格値内であると判断した場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に平面方向のずれ量を求める（ステップＳ５：詳しくは後述する）。次いで、制御部１７は、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎のずれ量が規格値内であるか否かを判断する（ステップＳ６）。検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎のずれ量が規格値内であると判断した場合には（ステップＳ６のＹＥＳ）、表示装置１は良品であると判定する（ステップＳ７）。ここでは、輝度分布の頂点数及び分散値によるギャップ検査が行われ、その後、ギャップ検査に合格した表示装置１に対してだけ平面方向のずれ量によるズレ検査が行われる。

一方、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎の輝度分布の頂点数及び分散値が規格値内でないと判断した場合（ステップＳ４のＮＯ）、あるいは、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎の平面方向のずれ量が規格値内でないと判断した場合には（ステップＳ６のＮＯ）、表示装置１は不良品であると判定する（ステップＳ８）。なお、不良品の表示装置１はリペア工程に搬送される。リペア工程後、再度、リペア後の表示装置１に対して同様の検査が行われる。このとき、不良品の表示装置１は、表示パネル２とレンズ板４とが貼り合わされただけの表示装置１（例えば、バックライトや表示制御部品等が取り付けられていない非製品状態の表示装置１）であるので、表示パネル２とレンズ板４との貼り合わせを再度行えばよく、リペア工程は容易に行われる。

次に、図４に示すステップＳ３における検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に輝度分布の頂点数及び分散値を求める処理について説明する。

図１１に示すように、制御部１７は、画像処理により撮像画像のＸ軸方向（基準線に直交する方向）の輝度分布を求め（ステップＳ１１）、求めた輝度分布を平滑化フィルタにかける（ステップＳ１２）。すなわち、制御部１７は、撮像画像を画像処理し、Ｘ軸方向の輝度分布を算出し、算出した輝度分布を平滑化フィルタにかけて平滑化する。ここで、Ｘ軸方向の輝度分布は、レンズピッチＰの中心に位置する画素（すなわち点灯する画素）が並ぶ一列方向に直交する方向の輝度分布である。

このとき、図６に示す画像Ｇ２が画像処理されて平滑化されると、図１２に示すような輝度分布が得られ、図７に示す画像Ｇ３が画像処理されて平滑化されると、図１３に示すような輝度分布が得られる。また、図８に示す画像Ｇ４が画像処理されて平滑化されると、図１４に示すような輝度分布が得られる。

次いで、制御部１７は、平滑化フィルタ後の輝度分布（図１２、図１３又は図１４参照）から微分値を算出し（ステップＳ１３）、微分値の符号反転部から頂点位置（頂点数）を算出し（ステップＳ１４）、さらに、平滑化フィルタ後の輝度分布（図１２、図１３又は図１４参照）から輝度分布の分散値を算出する（ステップＳ１５）。

なお、図４に示すステップＳ４では、まず、頂点数が規格値（ここでは、１である）と比較される。頂点数が１つでない場合には、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとが近づき過ぎている状態であり、ギャップは許容範囲より小さくなっている（図８に示す画像Ｇ４の状態）。一方、頂点数が１つであると判断された場合には、次に、分散値が規格値と比較される。分散値が規格値より大きい場合には、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとが離れ過ぎている状態であり、ギャップは許容範囲より大きくなっている（図７に示す画像Ｇ３の状態）。一方、分散値が規格値より小さいと判断された場合には、ギャップが許容範囲内に入っている（図６に示す画像Ｇ２の状態）。

ここで、レンチキュラレンズ４ａの凸部（レンズ端）とカラーフィルタＦとの離間距離である垂直方向距離が許容範囲（例えば、目標値±数十μｍの範囲）内になるように、すなわち、レンチキュラレンズ４ａと表示パネル２との離間距離であるギャップが許容範囲（例えば、目標値±数十μｍの範囲）内になるように、表示パネル２とレンズ板４とが貼り合わされている必要がある。ギャップが大きくなると、垂直方向距離が許容範囲外になり、視域角度の誤差も許容範囲（例えば、目標値±数ｄｅｇの範囲）外になるため、三次元画像の表示品位が低下してしまう。

前述の製造工程では、画像表示用の光が表示パネル２に照射された状態で、検査用画像Ｇ１が表示パネル２に表示される。その表示パネル２における各検査領域Ｒ１〜Ｒ９に対してレンズ板４を介して撮像動作が行われる。これにより、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に撮像画像（例えば、図６に示す画像Ｇ２、図７に示す画像Ｇ３あるいは図８に示す画像Ｇ４）が得られる。その後、撮像画像が画像処理され、Ｘ軸方向の輝度分布が取得され、その輝度分布に基づいてギャップが許容範囲内に入っているか否かが判断される。ギャップが許容範囲内であると、表示装置１は良品であると判定され、一方、ギャップが許容範囲外であると、表示装置１は不良品であると判定される。このようにギャップに応じて表示装置１の良否判定を行うことが可能になるので、製造過程での三次元画像の表示品位検査を容易化することができる。

次いで、図４に示すステップＳ５における検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎にずれ量を求める処理について説明する。

図１５に示すように、制御部１７は、輝線Ｋに沿う検出領域Ｒ（図９参照）の輝度を積算し（ステップＳ２１）、しきい値ａを設定し（ステップＳ２２）、輝度重心（中心位置）ｂを算出する（ステップＳ２３）。輝度の積算により、図１６に示すような輝度分布が得られ、次いで、しきい値ａが所定の輝度値、すなわち輝度波形の両端部を取り除くように設定される。これにより、図１７に示すような輝度分布が得られ、最後に、その輝度分布から輝度重心ｂが算出される。

ここで、検出領域Ｒは、画像Ｇ２ａに対して予め複数個（例えば、数十個程度）設定されている（図９参照）。これらの検出領域Ｒは、レンチキュラレンズ４ａの各シリンドリカルレンズ４ａ１の軸方向に順次設けられており、撮像した画像Ｇ２ａの輝線（光の帯）Ｋを分割する。検出領域Ｒの幅（シリンドリカルレンズ４ａ１の軸方向に垂直な方向の幅）は、レンチキュラレンズ４ａのレンズピッチＰ以上に設定されている。なお、表示装置１において、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとの平面方向のずれ量は数十〜数百μｍ程度であるため、各検出領域Ｒを予め設定することが可能である。

その後、全ての検出領域Ｒでの輝度重心ｂの算出が完了したか否かを判断し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１〜Ｓ２３を繰り返し、全ての検出領域Ｒでの輝度重心ｂの算出の完了に待機する（ステップＳ２４のＮＯ）。全ての検出領域Ｒでの算出が完了したと判断した場合には（ステップＳ２４のＹＥＳ）、各輝度重心ｂに基づく第１直線Ｌ１を求める（ステップＳ２５）。この第１直線Ｌ１は、図１８に示すように、各輝度重心ｂに対する直線近似によって求められる。このとき、例えば、最小二乗法等の計算法が用いられる。

次いで、制御部１７は、２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２間の中心ｃを求め（ステップＳ２６）、２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２（各々の中心）を通る第２直線Ｌ２を求める（ステップＳ２７）。この２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２の間の中心ｃ及び第２直線Ｌ２は、図１８に示すように、２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２の各々の座標から算出されて求められる。

さらに、制御部１７は、求めた中心ｃと第１直線Ｌ１との離間距離ｄを算出し（ステップＳ２８）、第１直線Ｌ１及び第２直線Ｌ２に基づいて角度θ１を算出する（ステップＳ２９）。離間距離ｄは、図１８に示すように、中心ｃと第１直線Ｌ１との最短距離が算出されて求められる。また、角度θ１は、図１８に示すように、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２との角度θ２が算出され、その角度θ２が９０°から減算されて求められる（θ１＝９０−θ２）。これにより、平面方向のずれ量、すなわちＸ軸方向及びθ方向のずれ量（離間距離ｄ及び角度θ１）、すなわち表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとの平面方向の相対位置が求められる。

ここで、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとの平面方向のずれ量が許容範囲内（例えば、目標値±数μｍの範囲内）になるように、表示パネル２とレンズ板４とが貼り合わせされている必要がある。それらのずれ量が大きくなると、相対位置のずれ量が許容範囲外になり、視域中心がずれて視域に影響を与えるため、三次元画像の表示品位が低下してしまう。例えば、視域中心のずれ量（シフト量）は十数ｍｍ以下にする必要がある。

前述の製造工程では、画像表示用の光が表示パネル２に照射された状態で、検査用画像Ｇ１が表示パネル２に表示される。その表示パネル２における各検査領域Ｒ１〜Ｒ９に対してレンズ板４を介して撮像動作が行われる。これにより、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に撮像画像（例えば、図９に示すような画像Ｇ２ａや図１０に示すような画像Ｇ２ｂ）が得られる。このとき、表示パネル２の位置は、画像として表示パネル２に表示されている位置検出用マークＭ１、Ｍ２により特定される。また、レンズ板４のレンチキュラレンズ４ａの位置は、画像Ｇ２ａ中の輝線（光の帯）Ｋにより特定される。これらの位置検出用マークＭ１、Ｍ２及び輝線Ｋに基づいて表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとの平面方向の相対位置、すなわち平面方向のずれ量（Ｘ軸方向及びθ方向のずれ量）が求められる。

したがって、表示パネル２における検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとの平面方向の相対位置は、機械加工によるアライメントマークを用いた場合に比べると、高い精度で取得される。このように平面方向のずれ量（Ｘ軸方向及びθ方向のずれ量）が精度高く求められ、そのずれ量が許容範囲内に入っているか否かが判断される。平面方向のずれ量が許容範囲内であると、表示装置１は良品であると判定され、一方、平面方向のずれ量が許容範囲外であると、表示装置１は不良品であると判定される。このように平面方向のずれ量に応じて表示装置１の良否判定を行うことが可能になるので、製造過程での三次元画像の表示品位検査を容易化することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、検査用画像Ｇ１を表示した表示パネル２における複数の検査領域Ｒ１〜Ｒ９対してレンズ板４を介して撮像を行い、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎に、撮像した画像の輝度分布を求め、求めた輝度分布に基づいてギャップや平面方向のずれ量が許容範囲内であるか否かを判断し、表示装置１の良否判定を行うことによって、ギャップや平面方向のずれ量に応じて表示装置１の良否判定を行うことが可能になるので、製造過程での三次元画像の表示品位検査を容易化することができる。加えて、表示装置１において検査対象となる検査領域Ｒ１〜Ｒ９が複数存在し、１つの表示装置１に対して複数個所を検査することになるので、検査精度（良否判定精度）を向上させることができる。

また、撮像した画像Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のＸ軸方向（基準線に直交する方向）の輝度分布を求め、求めた輝度分布から輝度分布の頂点数及び分散値を求め、求めた頂点数及び分散値が規格値内であるか否かを判定し、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとのギャップが許容範囲内であるか否かを判断することによって、ギャップに応じて表示装置１の良否判定を行うことが可能になる。その結果、視域角度の誤差が許容範囲内であり、三次元画像の表示品位が高い表示装置１を確実に得ることができる。

さらに、表示パネル２の基準線（例えば中心線）となる一列の画素（画素列）及び表示パネル２の基準線からその基準線に直交する方向にレンチキュラレンズ４ａのレンズピッチ（幅）Ｐ毎に一列の画素（画素列）を点灯させる検査用画像Ｇ１を表示させ、輝度分布として、それらの画素が並ぶ一列方向に直交する方向（例えばＸ軸方向）の輝度分布を求めることから、ギャップ変化を精度良く検出することが可能になるので、表示装置１の良否判定を正確に行うことができる。

また、撮像した画像Ｇ２ａに基づいて表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとの平面方向の相対位置である平面方向のずれ量を求めることによって、通常の機械加工によるアライメントマークを用いる必要がなく、平面方向のずれ量が高い精度で得られ、そのずれ量が許容範囲内であるか否かを判断することによって、平面方向のずれ量に応じて表示装置１の良否判定を行うことが可能になる。その結果、視域中心のずれが抑えられ、三次元画像の表示品位が高い表示装置１を確実に得ることができる。

さらに、表示パネル２の基準線（例えば中心線）となる一列の画素（画素列）及び表示パネル２の基準線からその基準線に直交する方向にレンチキュラレンズ４ａのレンズピッチ（幅）Ｐ毎に一列の画素（画素列）を点灯させる画像であって、基準線に直交する直線上に２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２を示す検査用画像Ｇ１を表示させ、撮像した画像Ｇ２の輝線Ｋを分割する複数の検出領域Ｒの各々の輝度重心ｂを求め、求めた複数の輝度重心ｂに基づいて第１直線Ｌ１を求め、さらに、２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２から表示パネル２の中心ｃを求め、２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２を通る第２直線Ｌ２を求め、加えて、求めた第１直線Ｌ１と求めた中心ｃとの離間距離ｄを算出し、求めた第１直線Ｌ１と求めた第２直線Ｌ２との角度θ１を算出することから、簡略な計算処理により位置合わせに用いる情報を得ることが可能になるので、制御部１７の負荷を軽減し、処理時間を短縮することができる。

また、輝度分布の頂点数及び分散値によるギャップ検査を行い、その後、ギャップ検査に合格した表示装置１に対してだけ平面方向のずれ量によるズレ検査を行うことによって、ギャップが許容範囲内である表示装置１に対してだけズレ検査を行うことになるので、輝線Ｋに沿う各検出領域Ｒの輝度重心ｂを正確に求めることが可能になり、検査精度（良否判定精度）を向上させることができる。

また、光照射部１２ａを設け、その光照射部１２ａに照射動作を実行させながら、表示パネル２に検査用画像Ｇ１を表示させることから、表示パネル２が液晶表示パネルなどの自身で発光することが不可能であるパネルであった場合でも、光照射部１２ａの照射により画像を表示することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について図１９を参照して説明する。

本発明の第２の実施の形態は第１の実施の形態の変形例である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第２の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図１９に示すように、本発明の実施の形態に係る表示装置の検査装置１１Ｂでは、ステージ移動機構１３は、ステージＹ軸移動機構１３ａに加え、ステージ１２をＸ軸方向に案内して移動させるステージＸ軸移動機構１３ｂを備えている。このステージＹ軸移動機構１３ｂは架台１６上のステージＹ軸移動機構１３ａに積層され、制御部１７に電気的に接続されている。なお、ステージＹ軸移動機構１３ａはステージＸ軸移動機構１３ｂと共にステージ１２をＹ軸方向に移動させる。ステージＹ軸移動機構１３ｂとしては、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構等を用いる。

また、撮像移動機構１５は、撮像部１４をＺ軸方向（図１９参照）に移動させるＺ軸移動機構１５ａと、そのＺ軸移動機構１５ａを支持する支持部材１５ｄとを備えている。この支持部材１５ｄは片持ち構造のコラムである。撮像部１４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して固定状態となり、撮像部１４とステージ１２上の表示装置１との相対位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向における相対位置）はステージ移動機構１３により変えられる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ステージＸ軸移動機構１３ｂを設けることによって、第１の実施の形態のように撮像部１４をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構１５ｂを設けなくても（図２参照）、撮像部１４とステージ１２上の表示装置１とのＸ軸方向の相対位置の変更が可能となる。これにより、支持部材１５ｄは撮像部１４を支持可能な強度を有していればよく、第１の実施の形態に比べ、支持部材１５ｄの小型化及びその構造の簡略化を実現することができる。さらに、第１の実施の形態に比べ、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎の撮像用所定位置に撮像部１４を順次移動させる必要がなく、全検査領域Ｒ１〜Ｒ９を同時に撮像することが可能になるので、検査領域Ｒ１〜Ｒ９毎の画像を全て取得するために必要な全撮像時間を短縮することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について図２０を参照して説明する。

本発明の第３の実施の形態は第１の実施の形態の変形例である。したがって、特に、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。なお、第３の実施の形態においては、第１の実施の形態で説明した部分と同じ部分の説明を省略する。

図２０に示すように、本発明の実施の形態に係る表示装置の検査装置１１Ｃでは、ステージ移動機構１３が存在せず、ステージ１２は架台１６上に固定されて設けられる。また、複数の撮像部１４が架台１６上のボックス１５ｅに取り付けられている。これらの撮像部１４は、ステージ１２上の表示装置１における各検査領域Ｒ１〜Ｒ９に対向させてそれらの各検査領域Ｒ１〜Ｒ９を撮像可能に位置付けられており、一度で全検査領域Ｒ１〜Ｒ９の画像を撮像する。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、複数の撮像部１４を設けることによって、撮像部１４とステージ１２上の表示装置１とを相対移動させるステージ移動機構１３や撮像移動機構１５を設ける必要がなくなるので、第１の実施の形態に係る検査装置１１Ａや第２の実施の形態に係る検査装置１１Ｂに比べ、検査装置１１Ｃを小型化することができる。

（他の実施の形態）
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

例えば、前述の実施の形態においては、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとのギャップに基づく表示装置１の良否判定と、表示パネル２とレンチキュラレンズ４ａとの平面方向のずれ量に基づく表示装置１の良否判定との両方を行っているが、これに限るものではなく、ギャップ及び平面方向のずれ量のどちらか一方が確実に許容範囲内となれば、許容範囲内とならないことがあるギャップ及び平面方向のずれ量のどちらか一方だけに基づく表示装置１の良否判定を行うようにしてもよい。なお、ギャップだけに基づく表示装置１の良否判定を行う場合には、位置検出用マークＭ１、Ｍ２を表示する必要はない。

また、前述の実施の形態においては、図５に示すような検査用画像Ｇ１を表示しているが、これに限るものではなく、その画像は限定されない。さらに、図５に示すような円形状の位置検出用マークＭ１、Ｍ２を表示しているが、これに限るものではなく、例えば四角形状やひし形状でもよく、その形状は限定されない。加えて、２つの位置検出用マークＭ１、Ｍ２を表示しているが、これに限るものではなく、その数は限定されない。

また、前述の実施の形態においては、輝度分布の頂点数や輝度分布の分散値等の特徴量を良否判定に用いているが、これに限るものではなく、輝度分布から用いる特徴量は限定されない。

また、前述の実施の形態においては、各検出領域Ｒを予め設定しているが、これに限るものではなく、例えば、図９に示すような画像Ｇ２ａから画像処理により輝線（光の帯）Ｋを検出し、その輝線Ｋを含む領域を分割し、各検出領域Ｒを設定するようにしてもよい。

また、前述の実施の形態においては、各輝度重心ｂに基づいて第１直線Ｌ１を求めているが、これに限るものではなく、例えば、図９に示すような画像Ｇ２ａから画像処理により輝線Ｋを検出し、その輝線Ｋの中心線を求め、その中心線を第１直線Ｌ１とするようにしてもよい。加えて、最小二乗法により第１直線Ｌ１を求めているが、これに限るものではなく、その算出法は限定されない。

また、前述の実施の形態においては、表示パネル２として液晶表示パネルを（ＬＣＤ）用いているが、これに限るものではなく、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）、電界放出表示パネル（ＦＥＤ）及び電子放出表示パネル（ＳＥＤ）等を用いるようにしてもよい。ここで、表示パネル２が自身で発光して画像を表示することが可能である場合には、その表示パネル２を制御部１７に接続して必要に応じて画像を表示させるようにしてもよい。この場合には、光照射部１２ａを用いる必要はない。

最後に、前述の実施の形態においては、各種の数値を挙げているが、それらの数値は例示であり、限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態に係る三次元画像表示装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る三次元画像表示装置の検査装置の概略構成を示す外観斜視図である。 図２に示す検査装置が検査する三次元画像表示装置の各検査領域を説明するための平面図である。 図２に示す検査装置が行う検査処理の流れを示すフローチャートである。 検査用画像の一例を示す平面図である。 表示パネルとレンチキュラレンズとのギャップが許容範囲内である場合の撮像画像の一例を示す平面図である。 表示パネルとレンチキュラレンズとのギャップが許容範囲より大きい場合の撮像画像の一例を示す平面図である。 表示パネルとレンチキュラレンズとのギャップが許容範囲より小さい場合の撮像画像の一例を示す平面図である。 図６に示す撮像画像における表示パネルとレンチキュラレンズとの平面方向のずれ量が許容範囲外である場合の一例を示す平面図である。 図６に示す撮像画像における表示パネルとレンチキュラレンズとの平面方向のずれ量が許容範囲内である場合の一例を示す平面図である。 図４に示す検査処理の流れにおける輝度分布の頂点数及び分散値を求める処理の流れを示すフローチャートである。 図６に示す撮像画像のＸ軸方向の輝度分布を説明するための説明図である。 図７に示す撮像画像のＸ軸方向の輝度分布を説明するための説明図である。 図８に示す撮像画像のＸ軸方向の輝度分布を説明するための説明図である。 図４に示す検査処理の流れにおける平面方向のずれ量を求める処理の流れを示すフローチャートである。 輝度分布を説明するための説明図である。 輝度重心を説明するための説明図である。 第１直線、第２直線、離間距離及び角度の算出を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る三次元画像表示装置の検査装置の概略構成を示す外観斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る三次元画像表示装置の検査装置の概略構成を示す外観斜視図である。

符号の説明

１…三次元画像表示装置（表示装置）、２…表示パネル、４…レンズ板、４ａ…レンチキュラレンズ、４ａ１…シリンドリカルレンズ、１１Ａ〜１１Ｃ…三次元画像表示装置の検査装置、１２ａ…光照射部、１４…撮像部、Ｇ１…検査用画像、Ｍ１，Ｍ２…位置検出用マーク、Ｌ１…第１直線、Ｌ２…第２直線、Ｐ…シリンドリカルレンズの幅、Ｒ１〜Ｒ９…検査領域、θ１，θ２…角度、ｂ…輝度重心、ｃ…中心、ｄ…離間距離

Claims (7)

1. 複数の画素が面内に所定のパターンで配列されている表示パネルと、複数のシリンドリカルレンズが前記シリンドリカルレンズの稜線方向に直交する幅方向に連続して並ぶレンチキュラレンズを有するレンズ板とが貼り合わされた三次元画像表示装置を検査する三次元画像表示装置の検査装置において、
   前記表示パネルの基準線となる画素列及び前記基準線から直交する方向に前記シリンドリカルレンズの幅毎に画素列を点灯させる検査用画像を前記表示パネルに表示させる手段と、
   前記検査用画像を表示した前記表示パネルの面内における複数の検査領域に対して前記レンズ板を介して撮像を行う撮像部と、
   前記複数の検査領域毎に、前記撮像部により撮像した画像から前記基準線に直交する方向の輝度分布を求め、求めた前記輝度分布に基づいて前記表示パネルと前記レンチキュラレンズとの離間距離が許容範囲内であるか否かを判断し、前記三次元画像表示装置の良否判定を行う手段と、
   を備えることを特徴とする三次元画像表示装置の検査装置。
2. 前記良否判定を行う手段は、求めた前記輝度分布から前記輝度分布の頂点数及び分散値を求め、求めた前記頂点数及び前記分散値が規格値内であるか否かを判定し、前記離間距離が許容範囲内にあるか否かを判断することを特徴とする請求項１記載の三次元画像表示装置の検査装置。
3. 複数の画素が面内に所定のパターンで配列されている表示パネルと、複数のシリンドリカルレンズが前記シリンドリカルレンズの稜線方向に直交する幅方向に連続して並ぶレンチキュラレンズを有するレンズ板とが貼り合わされた三次元画像表示装置を検査する三次元画像表示装置の検査装置において、
   前記表示パネルの基準線となる画素列及び前記基準線から直交する方向に前記シリンドリカルレンズの幅毎に画素列を点灯させる画像であって、前記基準線に直交する直線上に２つの位置検出用マークを示す検査用画像を前記表示パネルに表示させる手段と、
   前記検査用画像を表示した前記表示パネルの面内における複数の検査領域に対して前記レンズ板を介して撮像を行う撮像部と、
   前記複数の検査領域毎に、前記撮像部により撮像した画像の輝線及び前記２つの位置検出用マークから前記表示パネルと前記レンチキュラレンズとの平面方向のずれ量を求め、求めた前記ずれ量が許容範囲内であるか否かを判断し、前記三次元画像表示装置の良否判定を行う手段と、
   を備えることを特徴とする三次元画像表示装置の検査装置。
4. 前記良否判定を行う手段は、
   前記輝線を分割する複数の検出領域の各々の輝度重心を求め、求めた複数の前記輝度重心に基づいて第１直線を求める手段と、
   前記２つの位置検出用マークから前記表示パネルの中心を求め、前記２つの位置検出用マークを通る第２直線を求める手段と、
   求めた前記第１直線と求めた前記中心との離間距離を前記ずれ量として算出し、求めた前記第１直線と求めた前記第２直線との角度を前記ずれ量として算出する手段と、
   を具備することを特徴とする請求項３記載の三次元画像表示装置の検査装置。
5. 前記良否判定を行う手段は、前記複数の検査領域毎に、前記撮像部により撮像した画像から前記基準線に直交する方向の輝度分布を求め、求めた前記輝度分布に基づいて前記表示パネルと前記レンチキュラレンズとの離間距離が許容範囲内であるか否かを判断し、前記離間距離が許容範囲内であると判断した場合、前記複数の検査領域毎に、前記撮像部により撮像した画像の輝線及び前記２つの位置検出用マークから前記表示パネルと前記レンチキュラレンズとの平面方向のずれ量を求め、求めた前記ずれ量が許容範囲内であるか否かを判断し、前記三次元画像表示装置の良否判定を行うことを特徴とする請求項３又は４記載の三次元画像表示装置の検査装置。
6. 前記表示パネルに光を照射する照射動作を行う光照射部を備え、
   前記表示させる手段は、前記光照射部に前記照射動作を実行させながら、前記表示パネルに前記検査用画像を表示させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の三次元画像表示装置の検査装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか一に記載の三次元画像表示装置の検査装置を用いて、三次元画像表示装置を製造検査することを特徴とする三次元画像表示装置の製造方法。