JPH0736005A

JPH0736005A - 液晶パネルの検査装置

Info

Publication number: JPH0736005A
Application number: JP17868593A
Authority: JP
Inventors: Keizo Morita; 敬三森田; Hiroshi Yoshioka; 浩史吉岡; Michiya Oura; 道也大浦; Kazuhiro Takahara; 和博高原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶パネルの視野角の影響を排除でき、欠陥画
素の輝度レベルを正確に検出できる技術の提供を目的と
する。【構成】液晶パネルの傾斜角を調節する傾斜調節機構を
備え、該液晶パネルに全面黒レベルを表示させて輝点欠
陥を検査する場合は、液晶パネルの上端（又は下端）を
カメラに近付けるように傾斜角を調節し、一方、該液晶
パネルに全面白（カラー表示では、全面赤、全面緑若し
くは全面青）レベルを表示させて黒点欠陥を検査する場
合は、液晶パネルの下端（又は上端）をカメラに近付け
るように傾斜角を調節することを特徴とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルの検査装置
に関し、特に大画面サイズの液晶パネルに用いて好適な
検査装置に関する。微細加工技術を駆使して作られる液
晶パネルの欠陥発生率は、画素数の増大や画面サイズの
拡大化に比例して高くなるから、出荷前の欠陥検査は必
要不可欠である。しかし、目視による検査では繰返し再
現性や信頼性の点で不十分であるため、検査の自動化が
求められている。

【０００２】

【従来の技術】例えば、全面白レベル……但し、カラー
表示では全面赤、全面緑若しくは全面青レベルとなる
（以下「全面白レベル」で代表する）……又は全面黒レ
ベルを表示中の液晶パネルの表示画面をカメラで撮影
し、このカメラからの出力信号を２次元画像に展開する
とともに、２次元画像と所定の閾値とを比較して閾値を
越える画像部分の位置から、液晶パネルの輝点欠陥及び
黒点欠陥の座標位置を割り出すようにした液晶パネルの
検査装置（以下「従来装置」）が知られている。

【０００３】これによれば、全面白レベルを表示させた
画面中の低輝度レベルの点欠陥（以下「黒点欠陥」）
や、全面黒レベルを表示させた画面中の高輝度レベルの
点欠陥（以下「輝点欠陥」）を検出できる。図１４
（ａ）は、輝点欠陥を検査する場合の２次元画像のプロ
フィールと閾値の関係を示す図である。輝点欠陥が皆無
であれば、画像プロフィールはほぼ輝度レベル・ゼロ
（すなわち黒レベル）で推移するが、いくつかの座標位
置で輝点欠陥が生じていると、その座標位置における画
像プロフィールがゼロを越える任意の輝度レベルを持つ
ことになる。図１４（ａ）の例では、座標位置Ａ、Ｂ及
びＣにおいてゼロを越える輝度レベルを持つ輝点欠陥が
発生している。今、所定の輝度レベルに相当する閾値Ｌ
を設定すれば、この閾値Ｌを下から上へと越える部分の
輝点欠陥を検出できる。

【０００４】なお、黒点欠陥の検出の場合には、欠陥が
皆無であれば、画像プロフィールはほぼ最大の輝度レベ
ルで推移する。従って、黒点欠陥の部分では輝度レベル
が低下する方向に変化するから、この場合、輝点欠陥の
場合とは逆に、閾値Ｌを上から下へと越える画像プロフ
ィールの部分を欠陥と判定することになる。ところで、
輝点欠陥や黒点欠陥は、本来は白レベル又は黒レベルで
表示されるべき画素が正しい輝度レベルから外れてしま
う故障であり、その輝度レベルはそれぞれの欠陥画素に
よってまちまちである。

【０００５】そこで、図１４（ｂ）に示すような改良技
術が知られている。これは、複数の閾値を設定すること
により、輝点欠陥や黒点欠陥の輝度レベルを多段階に検
出しようとするものである。例えば、図１４（ｂ）の場
合には、レベルの異なる３つの閾値Ｌ_LOW、Ｌ_MID及び
Ｌ_HIを設定しているので、「Ｌ_LOW以下」、「Ｌ_LOW以
上でＬ_MID以下」、「Ｌ_MID以上でＬ_HI以下」及び「Ｌ
_HI以上」の４段階の輝度レベル判定を行うことができ
る。すなわち、閾値の数をｎとするとｎ＋１段階のレベ
ル判定を行うものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶パ
ネルを単にカメラで撮影するだけでは、カメラの画角の
せいで、液晶パネルの視野角の影響が画像データに現れ
てしまい、欠陥画素の輝度レベルを正確に検出できない
という問題点がある。［目的］そこで、本発明は、液晶パネルの視野角の影響
を排除でき、欠陥画素の輝度レベルを正確に検出できる
技術の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１又は２記載の発
明は、液晶パネルの傾斜角を調節する傾斜調節機構を備
え、該液晶パネルに全面黒レベルを表示させて輝点欠陥
を検査する場合は、液晶パネルの上端（又は下端）をカ
メラに近付けるように傾斜角を調節し、一方、該液晶パ
ネルに全面白（カラー表示では、全面赤、全面緑若しく
は全面青）レベルを表示させて黒点欠陥を検査する場合
は、液晶パネルの下端（又は上端）をカメラに近付ける
ように傾斜角を調節することを特徴とするものである。

【０００８】請求項３記載の発明は、その原理構成を図
１に示すように、全面白レベル又は全面黒レベルを表示
中の液晶パネルの表示画面をカメラで撮影し、該カメラ
からの出力信号を２次元画像に展開するとともに、該２
次元画像と所定の閾値とを比較して閾値を越える画像部
分の位置から前記液晶パネルの点欠陥の座標位置を割り
出すようにした液晶パネルの検査装置において、前記閾
値を越える画像部分の画素数を計数する計数手段と、該
計数値を前記点欠陥の輝度レベル情報として出力する出
力手段と、を備えたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】請求項１又は２記載の発明では、液晶パネルの
傾斜角に応じた輝度の勾配が画像データに付けられ、同
傾斜角を最適化することにより、画像データ中の液晶パ
ネルの視野角の影響が排除若しくは抑制される。請求項
３記載の発明では、２次元画像の閾値を越えた部分の画
素数が計数される。図２は点欠陥の輝度レベルと輝度分
布（液晶パネル上における輝点の拡がり）の関係を表す
図であり、低輝度レベルよりも高輝度レベルの輝度分布
が大きいことが認められる。これは、液晶パネルの前面
ガラスからの散乱光が輝度レベルに対して依存性を有す
るからである。

【００１０】従って、閾値を越えた部分の画素数は、点
欠陥の輝度分布の大きさ（すなわち図２におけるハッチ
ング部分の面積）そのものを表し、輝度分布の大きさは
点欠陥の輝度レベルに比例するから、結局、閾値を越え
た部分の画素数で、点欠陥の輝度レベルをリニアに表す
ことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。第１実施例図３、図４は本発明に係る液晶パネルの検査装置の第１
実施例を示す図である。

【００１２】図３において、１０は液晶パネルであり、
液晶パネル１０は、欠陥検査時に全面白レベル（黒点欠
陥検査の場合）……但し、カラー表示では全面赤、全面
緑若しくは全面青レベルとなる（以下「全面白レベル」
で代表）……又は全面黒レベル（輝点欠陥検査の場合）
表示にされる。１１は液晶パネル１０の表示画面を撮影
するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等のカメラ、１
２は少なくとも３枚のプレーンＰ１〜Ｐ３（１枚の記憶
容量は液晶パネル１０の表示画面１枚分に相当）を有す
るフレームメモリ、１３は第１演算部１３ａと第２演算
部１３ｂを含む演算装置、１４はディスプレイやハード
コピー又は外部記憶装置等の出力装置である。

【００１３】第１演算部１３ａは、フレームメモリ１２
のプレーンＰ１に記憶された２次元画像（カメラ１１で
撮影された液晶パネル１０の表示画面を２次元的に展開
したもの；以下「原画像」）を走査線単位に読み込み、
検査基準輝度レベルに対応した所定の閾値と比較して、
正常な輝度レベル部分（輝点欠陥検査の場合には黒レベ
ルに相当する輝度レベルあるいは黒点欠陥検査の場合に
は白レベルに相当する輝度レベル）と、異常な輝度レベ
ル部分とに２値化処理する部分である。２値化された画
像、すなわち液晶パネル１０の表示画面上における点欠
陥の座標位置を示す画像（以下「２値化画像」）は、フ
レームメモリ１２のプレーンＰ２に記憶され、必要に応
じて出力装置１４に送られる。

【００１４】第２演算部１３ｂは、プレーンＰ２に記憶
された２値化画像を走査線単位に読み込み、異常な輝度
レベル部分（点欠陥部分）の画素数を計数してその計数
結果を点欠陥の輝度レベル情報としてフレームメモリ１
２のプレーンＰ３へ出力する部分であり、発明の要旨に
記載の計数手段及び出力手段に相当する部分である。図
４は、演算装置１３における処理の概念図である。この
図において、末広がりの大小２つの山１５、１６は原画
像の一部であり、閾値Ｌ₁₀を越えた部分を抜き出したも
のである。すなわち便宜的に示す２つの山１５、１６
は、異常な輝度レベルを持つ点欠陥（但し、輝点欠陥の
例）を表している。図からも理解されるように、点欠陥
の輝度分布の拡がりは、閾値Ｌ₁₀によって水平に切断さ
れた山１５、１６の切断面の面積（ハッチング部分）に
対応し、この面積はほぼ輝度レベルに比例している。

【００１５】従って、原画像中の閾値Ｌ₁₀でスライスさ
れた部分の画素数を積算すれば、山１５、１６の切断面
の面積を求めることができ、山１５、１６の高さ、すな
わち輝度レベルをリニアに測定できるようになる。そし
て、この測定結果を設計工程や製造工程に反映させるこ
とにより、点欠陥の発生回避に必要な対策を講じさせる
ことができ、歩留りの向上を図ることができる。

【００１６】第２実施例図５〜図８は本発明に係る液晶パネルの検査装置の第２
実施例を示す図である。図５において、２０は点陥検査
時に全面白レベル（黒点欠陥検査の場合）又は全面黒レ
ベル（輝点欠陥検査の場合）表示となる液晶パネル、２
１は液晶パネル２０の表示画面を撮影するＣＣＤ等のカ
メラ、２２はカメラ２１からの信号を取り込む入力イン
ターフェイス、２３はカメラ２１で撮影された液晶パネ
ル２０の表示画面を２次元の原画像に展開して記憶する
フレームメモリ、２４はフレームメモリ２３の記憶内容
に対して所要の処理（後述）を実行する演算処理部、２
５は演算処理部２４の処理結果を記録する記録装置、２
６はフレームメモリ２３や演算処理部２４及び記録装置
２５等の動作を集中的に制御する中央演算処理部、２７
は処理の途中経過や処理結果等をモニター２８に出力す
る出力インターフェイスである。

【００１７】図６は本実施例における簡略処理フローで
あり、ステップ３０の画像信号の取り込みとステップ３
１の原画像生成及びステップ３２の２値化画像生成は、
第１実施例と共通であるが、ステップ３３の平均画像生
成及びステップ３４の減算処理は本実施例に特有のもの
である。すなわち、本実施例では、ステップ３０でカメ
ラ２１によって撮影された液晶パネル２０の画面表示を
取り込み、ステップ３１でこの画面表示を原画像として
フレームメモリ２３に展開格納した後、ステップ３３で
この原画像に基づいて平均化画像を生成する。ここで、
平均化画像は、原画像を構成する多数の画素の各々につ
いて、それぞれの画素（以下「注目画素」）の周囲のい
くつかの画素（以下「参照画素」）の輝度レベルを平均
化してマップ化したものである。図７は平均化画像の概
念図であり、ハッチングを施した中央の画素（ｉ，ｊ）
が便宜的に示す注目画素である。この例では、注目画素
の周囲の５×５個の画素（注目画素を含めてもよい）を
参照画素としてこれらの参照画素の輝度レベルの平均値
Ｌ_AV（ｉ，ｊ）を注目画素に与えている。

【００１８】平均化画像の生成を終えると、次に、ステ
ップ３４で原画像と平均化画像を読み込み、これら２画
像間で画素単位の輝度レベルの減算処理を行う。すなわ
ち、原画像の注目画素の輝度レベルをＬ（ｉ，ｊ）とす
ると、このＬ（ｉ，ｊ）と当該注目画素に与えられた平
均化輝度レベルＬ_AV（ｉ，ｊ）との差ｄ（ｉ，ｊ）を求
める。かかる減算処理を行う理由は、液晶パネル２０の
表示画面中に発生した部分的な輝度ムラや、あるいは、
カメラ２１の撮影画角によって生じた取得画像中の輝度
ムラの影響を回避するためである。

【００１９】図８は液晶パネル２０とカメラ２１の位置
関係図である。液晶パネル２０の真正面に配置されたカ
メラ２１からの画角は、液晶パネル２０の上端付近で−
θの仰角（見上げる角度）、下端付近で＋θの俯角（見
下ろす角度）となる。一般に、液晶パネルを見上げた場
合には実際よりも画面が暗く見え、見下ろした場合には
実際よりも明るく見えることが知られている。

【００２０】従って、図８の場合には、カメラ２１で取
得した原画像中、液晶パネル２０の上端付近の輝度レベ
ルが画面中心の輝度レベルよりも低くなり、一方、下端
付近の輝度レベルが画面中心の輝度レベルよりも高くな
ってしまう。こうした輝度レベルの不本意な変動は、後
述の２値化処理を不正確にする要因となるが、本実施例
では、注目画素の輝度レベルＬ（ｉ，ｊ）とその周囲の
参照画素の輝度レベルＬ_AV（ｉ，ｊ）との差ｄ（ｉ，
ｊ）を２値化処理するのでこうした不都合を招くことが
ない。

【００２１】すなわち、輝度ムラが発生している場合
は、参照画素の平均輝度レベルＬ_AV（ｉ，ｊ）が単に上
下するだけであり、この平均輝度レベルＬ_AV（ｉ，ｊ）
と注目画素の輝度レベルＬ（ｉ，ｊ）との差ｄ（ｉ，
ｊ）には、何等の影響も与えないからである。なお、次
式（数１）は平均化画像の演算式の一例であり、注目画
素の輝度レベルを、当該注目画素を含まないその周囲の
〔（２ｎ＋１）²−１〕個（ｎは自然数）の参照画素の
平均輝度レベルＬ_AV（ｉ，ｊ）で置き換える式である。

【００２２】

【数１】

【００２３】また、次式（数２）は平均化画像の演算式
の他の一例であり、注目画素の輝度レベルを、当該注目
画素を含むその周囲の（２ｎ＋１）²個（ｎは自然数）
の参照画素の平均輝度レベルＬ_AV（ｉ，ｊ）で置き換え
る式である。

【００２４】

【数２】

【００２５】第３実施例図９〜図１３は本発明に係る液晶パネルの検査装置の第
３実施例を示す図である。図９において、４０は点陥検
査時に全面白レベル（黒点欠陥検査の場合）又は全面黒
レベル（輝点欠陥検査の場合）表示となる液晶パネル、
４１は液晶パネル４０の表示画面を撮影するＣＣＤ等の
カメラ、４２はカメラ４１からの信号を取り込む入力イ
ンターフェイス、４３はカメラ４１で撮影された液晶パ
ネル４０の表示画面を２次元の原画像に展開して記憶す
るフレームメモリ、４４はフレームメモリ４３の記憶内
容に対して所要の処理（第１実施例又は第２実施例の処
理を参照）を実行する演算処理部、４５は液晶パネル４
０を保持するとともに液晶パネル４０の傾斜角を調節可
能な保持機構（傾斜調節機構）、４６は液晶パネル４０
の傾斜角を制御する回転制御部、４７はフレームメモリ
４３や演算処理部４４及び回転制御部４６等の動作を集
中的にコントロールする中央演算処理部である。

【００２６】本実施例では、輝点欠陥を検査する場合、
すなわち液晶パネル４０を全面黒レベル表示にして検査
する場合には、液晶パネル４０とカメラ４１の位置関係
を図１０（ａ）のように設定し、一方、黒点欠陥を検査
する場合、すなわち液晶パネル４０を全面白レベル表示
にして検査する場合には、液晶パネル４０とカメラ４１
の位置関係を図１０（ｂ）のように設定する。なお、液
晶パネル４０の配向膜の形成の仕方によっては、図１０
（ａ）と図１０（ｂ）の位置関係が入れ替わることもあ
り得る。

【００２７】このようにすると、液晶パネル４０の傾斜
角に応じた輝度の勾配が画像データに付けられるので、
同傾斜角を最適化することにより、カメラ４１の画角に
かかわらず、画像データ中に含まれる液晶パネルの視野
角の影響を排除若しくは抑制できる。従って、輝度レベ
ルの判定が可能になり、点欠陥検査の精度向上を低コス
トで図ることができる。

【００２８】すなわち、前述したように液晶パネルに
は、視角によって明るさが違って見えるという視角依存
性があり、カメラを正対させたままでは、例えば、パネ
ル上端のレベル判定が難しくなるという不具合がある
が、本実施例のように、液晶パネルの傾斜角を調節する
ことにより、簡単な信号処理を施すだけで正確な輝度レ
ベルの判定を行うことができるようになる。

【００２９】例えば図１１のグラフは、適切な傾斜角に
調節された場合における取得画像中の階調レベルの輝度
変化を表す一例のグラフであり、かかる取得画像に対し
ては、図１２に示すような重み付け係数を適用すればよ
い。例えば、パネル下端に対応する重み値を「１」と
し、パネル上端の重み値ｋを「１」以上の適切な値にす
れば、図１１の左下がりの特性線をほぼフラットに修正
することができ、簡単な信号処理によって輝度レベルの
均一化を図ることができる。

【００３０】なお、液晶パネル４０を傾斜させると、取
得画像の形が図１３に示すように台形状に歪むが、液晶
パネル４０の傾斜角に応じて幾何学的な変換処理を行う
ことにより、容易に修正が可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、輝点欠陥や黒点欠陥の
輝度レベルをほぼリニアに測定でき、設計工程や製造工
程に対して有用な情報をフィードバックできる液晶パネ
ルの検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の作用説明図である。

【図３】第１実施例の全体構成図である。

【図４】第１実施例の作用説明図である。

【図５】第２実施例の全体構成図である。

【図６】第２実施例の概略処理フロー図である。

【図７】第２実施例の平均化画像の生成概念図である。

【図８】第２実施例の液晶パネルとカメラの位置関係図
である。

【図９】第３実施例の全体構成図である。

【図１０】第３実施例の液晶パネルの傾斜状態図であ
る。

【図１１】第３実施例の取得画像中の階調レベルの輝度
変化を表すグラフである。

【図１２】第３実施例の補正曲線のグラフである。

【図１３】第３実施例の取得画像の幾何学変換の概念図
である。

【図１４】従来例の点欠陥検査の概念図である。

【符号の説明】

１０、２０、４０：液晶パネル１１、２１、４１：カメラ１３ｂ：第２演算部（計数手段、出力手段）４５：保持機構（傾斜調節機構）

フロントページの続き (72)発明者高原和博神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶パネルの傾斜角を調節する傾斜調節機
構を備え、該液晶パネルに全面黒レベルを表示させて輝点欠陥を検
査する場合は、液晶パネルの上端をカメラに近付けるよ
うに傾斜角を調節し、一方、該液晶パネルに全面白（カラー表示では、全面
赤、全面緑若しくは全面青）レベルを表示させて黒点欠
陥を検査する場合は、液晶パネルの下端をカメラに近付
けるように傾斜角を調節することを特徴とする液晶パネ
ルの検査装置。
【請求項２】前記液晶パネルの上端と下端とを入れ替え
たことを特徴とする請求項１記載の液晶パネルの検査装
置。
【請求項３】全面白（カラー表示では、全面赤、全面緑
若しくは全面青）レベル又は全面黒レベルを表示中の液
晶パネルの表示画面をカメラで撮影し、該カメラからの出力信号を２次元画像に展開するととも
に、該２次元画像と所定の閾値とを比較して閾値を越える画
像部分の位置から前記液晶パネルの点欠陥の座標位置を
割り出すようにした液晶パネルの検査装置において、前記閾値を越える画像部分の画素数を計数する計数手段
と、該計数値を前記点欠陥の輝度レベル情報として出力する
出力手段と、を備えたことを特徴とする液晶パネルの検
査装置。