JP5538220B2 - 画像分析を用いた偏光板のムラ検査方法及びこれを用いた偏光板のムラ自動検査システム - Google Patents

Description

本発明は、偏光板のムラ自動検査システムに関し、より詳細には偏光板に発生するムラを数値化、定量化して客観的な検査基準を提供し、生産ラインで自動に偏光板のムラを検査できるようにすることで、製品の品質を均一化し、生産効率を向上させることができるように考案された偏光板のムラ自動検査システムに関する。

偏光板は特定方向に偏光された光を生成するために用いられる光学素子を言う。一般的に偏光板はポリビニルアルコールフィルムを染色、架橋、延伸して製造される。偏光板の製造工程を更に具体的に説明すると、先ず、ポリビニルアルコールフィルムをヨードまたは二色性染料が含まれた溶液に浸漬させて染着させる。その後、染着されたポリビニルアルコールフィルムをホウ酸溶液に浸漬させて前記ヨード分子または二色性染料分子とポリビニルアルコールフィルムを架橋させ、ヨード分子または二色性染料分子が一定の方向に配列されるよう前記ポリビニルアルコールフィルムを延伸し偏光フィルムを製造する。それから前記偏光フィルムを乾燥させ、乾燥された偏光フィルムの両側にＴＡＣ（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）等の保護フィルムを接着し偏光板を製造する。この際、前記染着、架橋、延伸段階は順次に行われることも、同時に行われることもできる。

しかし、このように製造された偏光板を透過軸が互いに直交するように重ねてバックライト上で観察すると、延伸方向に縞模様が見つかる。理論上では、偏光板を直交状態に重ねておくと、通過する光があってはならないため、完全に暗の状態にならなければならない。しかし、実際は染料の不均一な染着や接着不良等の要因により光が１００％遮断されず、位置によって偏光板の透過度にも差が出るため、前記のような偏光板のムラが発生するようになる。

このような偏光板のムラが酷いと、画面の明るさが不均一となり、最終製品の不良を齎す。従って、偏光板のムラの程度を測定し、不良品を取り除く選別作業が求められる。現在、偏光板のムラ検査は検査者の肉眼の観察により行われているが、このような検査方法は検査者の主観により製品の不良の程度が判別されるため、均一な品質の製品を生産することが困難であるという問題点がある。また、人が１つ１つ検査しなければならないため、生産効率が落ちるという問題点もある。

従って、本発明は偏光板のムラの程度を客観的に判別でき、生産ラインで偏光板の良否をリアルタイムでモニタリングできる上、裁断後の偏光板の品質検査時に自動に検査が行われるように考案された偏光板のムラ自動検査システムを提供することで、偏光板の品質及び生産効率を向上させることをその目的とする。

このために、本発明は光源部と、前記光源部の前面に位置し、透過軸が互いに平行に配置された２枚以上の基準偏光板及び前記基準偏光板との間に位置し、透過軸が前記基準偏光板の透過軸と直交するように配置される被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板から成る検査部と、前記検査部を撮影して画像データを収集する撮影部と、前記撮影部で収集した画像データを画像分析し被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の良否を判断する演算部を含む偏光板のムラ自動検査システムを提供する。

この際、前記撮影部はＣＣＤカメラから成ることができる。

また、前記画像分析は、収集した画像データから前記被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の幅方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ、ＴＤ）に沿って一定間隔で明暗データを抽出する段階と、前記明暗データを数値化して原資料（ｒａｗ ｄａｔａ）を得る段階と、前記原資料から基準曲線を算出する段階と、前記基準曲線値とこれに対応される原資料値の差を計算し、前記計算結果で出た値の標準偏差を求める段階を含んで成る。

一方、前記システムには、前記演算部で計算された値または良否を表すディスプレイ部をさらに含むことができる。

本発明は、また、２枚以上の基準偏光板及び前記基準偏光板との間に位置する被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板を含む検査部に光を照射する段階と、前記検査部を撮影して得た画像データを演算部に伝送する段階と、前記伝送された画像データから被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の幅方向に沿って一定間隔で明暗データを抽出し、これを数値化して原資料を得る段階と、前記原資料から基準曲線を算出する段階と、前記基準曲線値とこれに対応される原資料値の差を計算し、前記計算結果で出た値の標準偏差を求める段階と、前記標準偏差を既設定の基準値と比較して被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の良否を判断する段階を含んでなる偏光板のムラ検査方法を提供する。

本発明の偏光板のムラ自動検査方法は、画像データを利用し偏光板のムラを客観的な数値に定量化した後、これを基準に良否を判断するため、製品の品質が均一に保持されるという長所がある。

また、本発明の偏光板のムラ自動検査システムを用いると、人が１つ１つ偏光板を検査する必要がなく、生産ライン内で自動に検査が行われるため、生産時間の短縮及び生産効率を向上させる効果が齎す。

本発明の偏光板のムラ自動検査システムを示す図面である。

以下、本発明をより具体的に説明する。

図１には本発明の偏光板のムラ自動検査システムが図示されている。図１に図示されているように、本発明の偏光板のムラ自動検査システムは、光源部１０、検査部２０、撮影部３０、演算部４０を含んで成る。先ず、光源部１０は検査部２０に光を照らしムラを可視化するためのものであって、検査部２０の後面に位置する。前記光源部１０は、例えば、ディスプレイ装置のバックライト等から成ることができる。

一方、検査部２０は、基準偏光板及び被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板を含んで成り、この際、前記基準偏光板と被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板は互いに直交状態になるように配置される。ここで、直交状態とは、基準偏光板の透過軸と被検査偏光板の透過軸が互いに垂直となる状態を言う。

図１には、２枚の基準偏光板を用いた本発明の偏光板のムラ自動検査システムが図示されており、便宜上、光源から近い方にある基準偏光板を第１基準偏光板とし、光源から遠い方にある基準偏光フィルムを第２基準偏光板とする。

検査部２０に被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板が配置されると、光源部１０から検査部２０に光を照射する。理論的には、このとき照射された光のうち基準偏光板の透過軸方向に偏光された光のみが第１基準偏光板を通過するが、上記のように基準偏光板と被検査偏光フィルム（または偏光板）の透過軸は互いに垂直であるため、前記第１基準偏光板を通過した光、即ち、基準偏光板の透過軸方向に偏光された光は、被検査偏光フィルム（または偏光板）を通過することができなくなる。たとえ、被検査偏光フィルム（または偏光板）を通過しても、第２基準偏光板の透過軸が再び被検査偏光板の透過軸と直交状態であるため、被検査偏光フィルム（または偏光板）を通過した光は、第２基準偏光板を透過することができない。従って、検査部を透過して出た光が存在してはならない。

しかし、実際は不均一な染着、接着不良等により光の漏れが発生し、偏光板の延伸方向に明暗の縞模様を始めとするムラが観察される。このようなムラは被検査フィルムの透過度に偏差が生じるために発生し、前記のようにムラが酷いと、画面の明るさが均一でなく、画質が低下するという問題点が発生する。

従って、本発明では検査部２０に光を照射して偏光板のムラを可視化し、このようにムラが可視化された偏光板を後述する撮影部３０で撮影して画像データを収集し、収集した画像データを数値化、定量化して偏光板の良否を判断する。これに関る内容は後述する。

次に、撮影部３０は、前記検査部２０を撮影して画像データを収集するためのものであって、ＣＣＤカメラ等の映像処理装置から成ることができる。検査部２０に光を照らし、被検査偏光板または被検査偏光フィルムのムラが可視化すると、撮影部３０で撮影して画像データを収集し、収集した画像データを演算部４０に送出する。この際、前記画像データには光の強さまたは明るさ等の情報が含まれることができる。

演算部４０は、撮影部３０で収集した画像データを画像分析して被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板のムラの程度を計算することで、偏光フィルム（または偏光板）の良否を判断する役割をする。

本発明の前記演算部４０における画像分析は、次の４段階を経て行われることが好ましい。

先ず、ＣＣＤカメラ等で撮影した画像データから前記被検査偏光フィルム（または偏光板）の幅方向に沿って一定間隔で明暗データを抽出する（１段階）。それから、前記抽出した明暗データを数値化して原資料（ｒａｗ ｄａｔａ）を得る（２段階）。次に、前記原資料（ｒａｗ ｄａｔａ）から基準曲線を算出する（３段階）。このとき、前記基準曲線は原資料を曲線適合（ｃｕｒｖｅ ｆｉｔｔｉｎｇ）することで得ることができ、１つの方法として、下記の数１を繰り返し計算することで算出されることができる。但し、下記［数１］は基準曲線を導出するための１つの例示的な式に過ぎず、本発明はこれに限定されない。

前記［数１］におけるｆｉは、フィルムの幅方向にｉ番目の画素の明暗の値である。

前記のような過程を経て基準曲線が算出されると、対応される基準曲線値と原資料値の差を計算し、前記計算結果で出た値の標準偏差を求める（４段階）。

前記のような過程を通じて得た標準偏差が大きいということは、実際の測定値が基準曲線の値からのずれが大きいということを意味する。この場合、明暗の差が大きくなるため、偏光板のムラが強く表れる。逆に、標準偏差値が小さいということは、基準曲線値と実際の測定値が似ているという意味で、この場合は急激な明暗の差が生じないため、ムラが弱く表れる。即ち、前記標準偏差はムラの程度に比例して表れる。従って、前記で計算した標準偏差を用いると、偏光板のムラの程度を客観的に判断することができる。

前記のような画像分析の段階を経て標準偏差が計算されると、演算部４０はこれを既に保存されている基準値と比較し、被検査偏光フィルムの良否を判断する。

本発明の偏光板のムラ自動検査システムは、前記演算部の計算結果または良否を表すディスプレイ部５０をさらに含むこともできる。この場合、演算部４０で被検査偏光フィルムの良否の判断が完了すると、その結果をディスプレイ部５０に信号として送信し、作業者が確認できるようにする。

一方、前記のように構成された本発明の偏光板のムラ自動検査システムを偏光板の生産ラインに設けることで、偏光板の生産ラインで偏光板のムラを自動に検査することができる。本発明の偏光板のムラ自動検査システムは完成された偏光板のムラを検査するのに用いることも、保護フィルムが取り付けられる前の段階の偏光フィルムを検査するのに用いることもできる。偏光板を検査対象とする場合は偏光板の製造ラインの最後段階に、偏光フィルムを検査対象とする場合は偏光フィルムの乾燥段階の次に、本発明のシステムを設けることで、偏光フィルム及び偏光板の良否を生産ラインで自動に検査することができる。

次に、本発明の偏光板のムラ自動検査システムを用いて偏光板のムラを検査する方法について述べる。

本発明の偏光板のムラ検査方法は、２枚以上の基準偏光板及び前記基準偏光板との間に位置する被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板を含む検査部に光を照射する段階と、前記検査部を撮影して得た画像データを演算部に伝送する段階と、前記伝送された画像データから被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の幅方向に沿って一定間隔で明暗データを抽出し、これを数値化して原資料を得る段階と、前記原資料から基準曲線を算出する段階と、前記基準曲線値とこれに対応される原資料値の差を計算し、前記計算結果で出た値の標準偏差を求める段階と、前記標準偏差を既設定された基準値と比較して被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の良否を判断する段階を含んで成る。

これを順次に述べると以下の通りである。先ず、検査部の平衡状態に配列された２つの基準偏光板との間に被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板が直交状態で配置され、検査部の後面に位置した光源部から光を照らし、被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板のムラを可視化する。

次に、撮影部で前記ムラが可視化された検査部を撮影し、その結果得られた画像データを演算部に伝送する。

演算部では、撮影部から伝送された画像データから前記被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の幅方向に沿って一定間隔で明暗データを抽出した後、これを数値化して原資料を得る。前記数値化は抽出したデータの明暗の程度を数値で表す方法から成ることができる。

次に、前記数値化されたデータのノイズを取り除き、基準曲線を算出する。この際、基準曲線の算出は前記の［数１］のような数式を通じて行われることができる。

それから、算出された基準曲線の値とこれに対応される原資料値、即ち、実際に測定されたデータ値の差を計算した後、計算結果で出た値の標準偏差を求める。このとき、算出された標準偏差は、前記のようにムラの程度と比例して表れる。

算出された標準偏差の値を既に保存されている基準値と比較し、基準値を超える場合には不良と判断し、基準値以下の場合には良好と判断する。

前記判断結果等をディスプレイ部に信号として伝送し、ディスプレイ部に表示させることができる。

以下、具体的な実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。

未延伸のＰＶＡフィルムを染着槽の温度２８℃、滞留時間１３９秒にして染着した後、４．７倍に延伸し偏光フィルムを製造した。このような過程を経て得た偏光フィルムの単体透過度は４２．５％であった。このように製造された偏光フィルムを平行状態に配列された２枚の基準偏光板（単体透過度４２．０％）の間に直交状態で取り付けてから、４２インチのバックライト（ＬＧ Ｐｈｉｌｉｐｓ ＬＣＤ）の上から画像カメラ（ＳＯＮＹ ＤＳＣ−Ｖ１）で撮影してから本発明の方法により画像分析し、標準偏差値を計算した。

また、比較のために前記のように製造された偏光フィルムのムラの程度を肉眼で観察し、その程度を強、中、弱の３段階に判別した。前記標準偏差及び肉眼判別の結果を表１に図示した。

染着槽の滞留時間を１２８秒に変更したこと以外は実施例１と同じ方法で偏光フィルムを製造し、製造された偏光フィルムを平行状態に配列された２枚の基準偏光板との間に直交状態で取り付けてから、本発明の方法により画像分析し、標準偏差値を計算した。

また、比較のために前記のように製造された偏光フィルムのムラの程度を肉眼で観察し、その程度を強、中、弱の３段階に判別した。前記標準偏差及び肉眼判別の結果を表１に図示した。

染着槽の滞留時間を１５０秒に変更したこと以外は実施例１と同じ方法で偏光フィルムを製造し、製造された偏光フィルムを平行状態に配列された２枚の基準偏光板との間に直交状態で取り付けてから、本発明の方法により画像分析し、標準偏差値を計算した。

また、比較のために前記のように製造された偏光フィルムのムラの程度を肉眼で観察し、その程度を強、中、弱の３段階に判別した。前記標準偏差及び肉眼判別の結果を表１に図示した。

染着槽の温度を３３度に変更したこと以外は実施例１と同じ方法で偏光フィルムを製造し、製造された偏光フィルムを平行状態に配列された２枚の基準偏光板との間に直交状態で取り付けてから、本発明の方法により画像分析し、標準偏差値を計算した。

また、比較のために前記実施例１から４により製造された偏光フィルムのムラの程度を肉眼で観察し、その程度を強、中、弱の３段階に判別した。前記標準偏差及び肉眼判別の結果を表１に図示した。

前記表１により、本発明の偏光板のムラの検査方法により計算された標準偏差値がムラの程度に比例して増加することが分かる。これで本発明の偏光板のムラの検査システムを用いて、偏光板のムラの程度を客観的な数値に定量化することができることを分かる。

従って、本発明の偏光板のムラの検査システムを用いると、従来検査者の肉眼に頼っていた検査方法に比べ、客観的な基準に従って製品の良否を判断することができるようになる。その結果、製品の品質を均一に保持できるようになる上、前記システムを偏光板の生産ラインに設けて偏光板または偏光フィルムの検査が生産ラインで自動に行われるようにすることができ、検査にかかる時間を減らし、不必要な出費を防ぎ、生産効率を向上させることができる。

１０ 光源部
２０ 検査部
３０ 撮影部
４０ 演算部
５０ ディスプレイ部

Claims (5)

1. 光源部と、
   前記光源部の前面に位置し、透過軸が互いに平行に配置された２枚以上の基準偏光板及び前記基準偏光板との間に位置し、透過軸が前記基準偏光板の透過軸と直交するように配置される被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板から成る検査部と、
   前記検査部を撮影して画像データを収集する撮影部と、
   前記撮影部で収集した画像データを画像分析し被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の良否を判断する演算部を含み、
   前記画像分析は、収集した画像データから前記被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の幅方向に沿って一定間隔で明暗に関するデータを抽出する段階と、
   前記明暗を数値化したデータ（ｒａｗ ｄａｔａ）を得る段階と、
   前記明暗を数値化したデータから基準曲線を算出する段階と、
   前記基準曲線に対する前記明暗を数値化したデータの標準偏差を求める段階を含み、
   前記基準曲線を算出する段階は、数１を用いて行われる
   ことを特徴とする偏光板のムラ自動検査システム。
   

   

   （ｆ_ｉは、フィルムの幅方向にｉ番目の画素の明暗を示す値である。）
2. 前記撮影部は、ＣＣＤカメラから成ることを特徴とする請求項１に記載の偏光板のムラ自動検査システム。
3. 前記システムは、前記演算部で計算された標準偏差の値または被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の良否を表すディスプレイ部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の偏光板のムラ自動検査システム。
4. 前記システムは、偏光板の製造ラインに設けられることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の偏光板のムラ自動検査システム。
5. ２枚以上の基準偏光板及び前記基準偏光板との間に位置する被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板を含む検査部に光を照射する段階と、
   前記検査部を撮影して得た画像データを演算部に伝送する段階と、
   前記伝送された画像データから被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の幅方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ、ＴＤ）に沿って一定間隔で明暗に関するデータを抽出し、これを数値化したデータを得る段階と、
   前記数値化したデータ（ｒａｗ ｄａｔａ）から基準曲線を算出する段階と、
   前記基準曲線に対する前記数値化したデータの標準偏差を求める段階と、
   前記標準偏差を既設定の基準値と比較して被検査偏光フィルムまたは被検査偏光板の良否を判断する段階を含み、
   前記基準曲線を算出する段階は、数１を用いて行われる
   偏光板のムラ検査方法。
   

   

   （ｆ_ｉは、フィルムの幅方向にｉ番目の画素の明暗を示す値である。）

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