JPH08122726A - 液晶パネル検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶パネルの機種ごとに面光源を変える必要
性をなくすとともに、より高性能な検査を可能にし、さ
らに、高精細な液晶パネルや表示解像度の高い液晶パネ
ルを対象とする場合でも、欠陥判定レベルの再設定の必
要性をなくす。 【構成】 撮像カメラ１０と面光源３０とを両者間に液
晶パネル２０を挟む状態で相対する位置で向き合う状態
に配置した上で、撮像カメラ１０と面光源３０とを連結
枠体７２を介して一体化し、連結枠体７２をＸＹＺテー
ブル７１で移動可能にしてある。演算処理部５４によっ
てＸＹＺテーブル駆動部７０と面光源調整部３１を制御
するが、液晶パネル２０に対する輝度がＺテーブルの移
動によっても一定となるように、両者の制御量の間に相
関をもたせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルに対してそ
の裏側から光を照射する面光源と、検査用パターンが表
示された液晶パネルの所定の撮像領域をその表側から撮
像する撮像カメラとを備えた液晶パネル検査装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】これまでに商品化されているカラー液晶
テレビやＯＡ用ディスプレイなどの液晶表示装置は、一
般的に液晶表示素子と液晶駆動回路とバックライトなど
から構成されている。

【０００３】ところで、液晶表示装置を正常に動作させ
るためには、あらかじめ、表示装置として組み立てられ
る前に、液晶パネルを実際に点灯して動作チェックを行
い、欠陥がないかどうかを検査する必要がある。

【０００４】従来において、液晶パネルの線欠陥、点欠
陥、ムラなどの表示欠陥を検査するのは人間による目視
検査によってであり、このため検査精度、検査品質等に
問題があった。

【０００５】そこで、図６に示すように、撮像カメラ１
０により液晶パネル２０において検査する撮像領域２１
を撮像し、撮像した映像に画像処理を実行し、自動的に
欠陥部分を検出・判定するように構成した液晶パネル検
査装置が開発された。

【０００６】液晶パネル２０の表側の位置に撮像カメラ
１０が配置され、この撮像カメラ１０には液晶パネル２
０と平行面移動を行うためのＸＹテーブル８１が取り付
けられている。ＸＹテーブル８１を駆動するためのＸＹ
テーブル駆動部８０は、判定部５０における演算処理部
５４の出力を受け、ＸＹテーブル８１を介して撮像カメ
ラ１０を液晶パネル２０の任意の位置へ移動させる。液
晶パネル２０の裏側の位置には液晶パネル２０の全面を
均一に照射する面光源３０ａが配置されている。この面
光源３０ａの面積は検査対象の液晶パネル２０よりも大
きくなっている。

【０００７】撮像カメラ１０を液晶パネル２０において
検査する撮像領域２１に移動する。

【０００８】演算処理部５４は液晶パネル駆動部５５を
介して液晶パネル２０に検査用パターンを表示する。そ
して、撮像カメラ１０によりその撮像領域２１を撮像
し、その映像アナログ信号をＡ／Ｄ変換部５１によりデ
ィジタル信号に変換し、あらかじめ決められたシーケン
スに基づいて画像メモリ５２に格納する。格納された画
像データを画像処理部５３で処理した後、演算処理部５
４においてあらかじめ入力されている欠陥判定レベルと
比較し、欠陥の有無の検出および良品／不良品の判定を
行う。以上の動作を、液晶パネル２０の全表示領域にわ
たる検査が終了するまで繰り返す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
液晶パネル検査装置においては、液晶パネル２０の全面
にわたって同じ条件で高精度の検査を行うためには、面
光源３０ａにおいて一定均一な輝度分布が要求される。
しかしながら、液晶パネル２０よりも大きな面積をもつ
面光源３０ａの輝度分布を一定均一にすることは困難で
あり、しかも開発コストがかかる。さらに、より大型の
液晶パネル２０の検査を行う場合、面光源３０ａを新た
に開発しなければならない。交換・調整の作業も必要と
なる。

【００１０】また、高精細な液晶パネルや表示解像度の
高い液晶パネルの検査を行う場合には、撮像領域２１を
小さくして撮像カメラ１０の解像度を上げるために、市
販のズームアップ可能なレンズを使用することで、撮像
カメラ１０と液晶パネル２０との間の距離を変えずに解
像度を変更できる。しかし、一般的にズームアップレン
ズを用いた場合は解像度は低く、収差が大きい等の問題
点があり、精度を要求する自動検査への適用ができな
い。そこで、撮像カメラ１０を液晶パネル２０に近づけ
る作業が必要となるが、撮像カメラ１０と面光源３０ａ
との位置関係が変化し、撮像される画像データの値も変
わるため、欠陥判定レベルも新たに設定し直す必要があ
る。

【００１１】そして、このような作業のため、生産ライ
ンが長時間にわたって止まり、生産コストの上昇を招く
結果となっている。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、液晶パネルの機種ごとに面光源を変
える必要性をなくすとともに、より高性能な検査を可能
にすることを目的としており、さらに、高精細な液晶パ
ネルや表示解像度の高い液晶パネルを対象とする場合で
も、欠陥判定レベルの再設定の必要性をなくすことを目
的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１の
液晶パネル検査装置は、液晶パネルに対してその裏側か
ら光を照射する面光源と、検査用パターンが表示された
液晶パネルの所定の撮像領域をその表側から撮像する撮
像カメラとを備えた液晶パネル検査装置において、前記
撮像カメラと前記面光源とを相対する位置で向き合う状
態に配置し、これら撮像カメラと面光源とを連結枠体を
介して一体化し、この連結枠体をＸＹＺテーブルで移動
可能に構成したことを特徴とするものである。

【００１４】本発明に係る請求項２の液晶パネル検査装
置は、上記請求項１において、ＸＹＺテーブルはＸＹＺ
テーブル駆動部によって駆動されるように構成され、面
光源は面光源調整部によってその輝度が調整されるよう
に構成され、前記ＸＹＺテーブル駆動部および面光源調
整部を制御する演算処理部は面光源による液晶パネルに
対する輝度がＺテーブルの移動に対して一定になるよう
に面光源調整部の調整量を制御するように構成されてい
ることを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】請求項１の液晶パネル検査装置においては、面
光源が連結枠体を介して撮像カメラと一体化されてお
り、撮像カメラのＸＹＺ方向移動に伴って面光源も同方
向に同量だけ随伴移動するから、面光源としては面積の
小さなもので足り、その小型化によって面光源を高精度
な輝度分布をもつものに構成でき、液晶パネルの高性能
な検査が可能となる。また、液晶パネルの機種ごとに面
光源を変える必要性をなくせる。

【００１６】請求項２の液晶パネル検査装置において
は、Ｚテーブルの移動によって面光源と液晶パネルとの
距離が変わり液晶パネルの輝度が変わろうとするが、演
算処理部が輝度を一定に保つように面光源調整部の調整
量を制御するから、高精細な液晶パネルや表示解像度の
高い液晶パネルを対象とする場合でも、欠陥判定レベル
を再設定する必要性がない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る液晶パネル検査装置の一
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１８】図１は実施例の液晶パネル検査装置の概略
構成図である。液晶パネル２０の表側の位置には、液晶
パネル２０の任意の撮像領域２１を撮像する撮像カメラ
１０が配置されている。この撮像カメラ１０は、例えば
市販されている白黒用の２次元のＣＣＤ（固体撮像素
子）カメラやカラーＣＣＤカメラ等からなり、撮像領域
２１の画像データを所定のタイミングで後述する判定部
５０に一般的なアナログ映像信号（例えばＮＴＳＣ方
式）を出力するような構成となっている。この撮像カメ
ラ１０のレンズのフォーカス・絞りを自動的に調整する
ため、フォーカス・絞り調整部１１に接続している。液
晶パネル２０と撮像カメラ１０との距離に応じてフォー
カスを最適位置に合わすよう演算処理部５４であらかじ
めプログラミングされており、所定のタイミングで実行
される。また、液晶パネル２０に表示される検査用パタ
ーンに応じて絞りを最適位置に合わすよう演算処理部５
４にあらかじめプログラミングされており、所定のタイ
ミングで実行される。例えば、高輝度パターンでは絞り
を閉じ、低輝度パターンでは絞りを開く。

【００１９】液晶パネル２０の裏側の位置には面光源３
０が撮像カメラ１０の真下に向き合う状態で配置されて
おり、この状態で撮像カメラ１０と面光源３０とは連結
枠体７２を介して一体的に連結されている。面光源３０
は、例えば蛍光灯やハロゲンランプ等からなり、撮像領
域２１を均一輝度で照射するように工夫されている。

【００２０】例えば、照射面の輝度分布が均一となるよ
うに製作された拡散板で覆っている。

【００２１】面光源３０は面光源調整部３１に接続され
ており、最適輝度に合わすように演算処理部５４であら
かじめプログラミングされており、所定のタイミングで
実行される。例えば、後述するＸＹＺテーブル７１のＺ
テーブルを使用して面光源３０を液晶パネル２０に近づ
けたとき、液晶パネル２０の撮像領域２１での輝度値が
高くなるため、演算処理部５４から面光源調整部３１へ
輝度値を下げるように制御する。このため、あらかじ
め、面光源３０と液晶パネル２０との距離に対する撮像
領域２１での実測輝度値とその面光源調整部３１用の制
御データを演算処理部５４にもたせている。

【００２２】撮像カメラ１０と面光源３０とを一体化す
る連結枠体７２を例えばコの字形にして、液晶パネル２
０がコの字の間に挟まる状態で取り付けてある。液晶パ
ネル２０は図外の搬送位置決め機構で把持されており、
液晶パネル２０の電極部（図示せず）に後述する液晶パ
ネル駆動部５５が電気的に接続されている。例えば、液
晶パネル２０が搬送入・位置決めされた後、プローブで
液晶パネル２０の電極部にコンタクトし、液晶パネル２
０を点灯可能とする。

【００２３】撮像カメラ１０と面光源３０を一体化した
連結枠体７２は、液晶パネル２０と面平行に移動自在
で、かつ垂直方向にも移動自在である。ＸＹＺテーブル
７１は、演算処理部５４からの出力を受けてＸＹＺテー
ブル駆動部７０により任意の位置へ移動する。

【００２４】連結枠体７２は、例えば図４に示すよう
に、連結枠体７２における撮像カメラ１０と面光源３０
の支持部のそれぞれに、液晶パネル２０のサイズに応じ
て長手方向に伸縮する伸縮部分ａを取り付けることも考
えられる。また、図５のように、連結枠体７２を片持ち
梁に代えて、両持ち梁とし、強度を上げることも可能で
ある。

【００２５】ＸＹＺテーブル７１は、ボールネジやスラ
イドテーブル等を使用した３軸の直交度をもつ機構で構
成されており、ＸＹＺテーブル駆動部７０のモーターに
連結されて可動するようになっている。ＸＹＺテーブル
駆動部７０は、モーターおよびモータードライブ回路等
で構成されており、演算処理部５４からのディジタル信
号の入力でモータードライブ回路はモーターを駆動し、
ＸＹＺテーブル７１を任意の位置に移動させる。モータ
ードライブ回路にモーターコントロール回路を追加し、
演算処理部５４からのコントロールの一部を負担する場
合もある。

【００２６】液晶パネル２０は、検査用パターンを表示
するために液晶パネル駆動部５５に接続されている。検
査用パターンは演算処理部５４にあらかじめプログラミ
ングされており、所定の検査タイミングで液晶パネル駆
動部５５に指示し、液晶パネル２０に検査用パターンを
表示させる。液晶パネル駆動部５５は、液晶パネル２０
とのインターフェイス回路とドライブ回路で構成されて
いる。

【００２７】判定部５０は、マイクロコンピュータを主
構成とする回路であって、撮像カメラ１０の映像アナロ
グ信号出力をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部５
１、そのディジタル信号をあらかじめ決められたシーケ
ンスで格納する画像メモリ５２、その画像データから特
徴データを抽出する画像処理部５３およびその特徴デー
タから欠陥の有無の判定を行う演算処理部５４とから構
成されている。

【００２８】Ａ／Ｄ変換部５１では、例えば、撮像カメ
ラ１０の映像信号を５１２×４８０×８ビット（２５６
階調）のディジタル値に変換し、画像メモリ５２に格納
する。また、カラーの撮像カメラの場合、Ｒ，Ｇ，Ｂそ
れぞれにつき５１２×４８０×８ビットのディジタル値
に変換され、画像メモリ５２に格納される。

【００２９】上記のとおり、画像メモリ５２は、１画像
当たり５１２×４８０×８ビットに相当するＲＡＭで構
成されており、後述する画像処理部５３で使用するため
に必要な画像メモリを複数（例：５１２×４８０×８ビ
ット×８枚）有している。

【００３０】上記のとおり、撮像カメラ１０の映像信号
を５１２×４８０のディジタル値に変換するため、撮像
領域２１が大きくなれば画像分解能が小さくなり、逆に
撮像領域２１が小さくなれば画像分解能は大きくなる。
そこで、液晶パネル２０の表示分解能（例：６４０×４
８０や１０２４×７６８など）や欠陥サイズ等から画像
分解能すなわち撮像領域２１のサイズが決まる。ただ
し、撮像領域２１のサイズは小さくなればなるほど、液
晶パネル１枚当たりの撮像領域２１の数は増える。

【００３１】効率良く検査するために、ＸＹＺテーブル
７１のＺ方向移動、すなわち撮像カメラ１０と液晶パネ
ル２０との間の距離の調整により、撮像領域２１のサイ
ズを変えて検査する。例えば、大きな撮像領域２１で検
査した結果、欠陥と疑わしいものが検出された場合に
は、再度、より小さな撮像領域２１で検査することで、
高速でしかも信頼性の高い検査が可能となる。この場
合、撮像カメラ１０のフォーカス・絞り調整部１１と面
光源３０の面光源調整部３１とで安定した映像が得られ
るように、あらかじめ演算処理部５４にプログラミング
されており、撮像カメラ１０の再調整や欠陥判定レベル
（しきい値）の変更の必要がなく、検査が容易となる。

【００３２】上記のとおり、画像メモリ５２には液晶パ
ネル２０の画像データが取り込まれ、格納された画像デ
ータはあらかじめ画像処理部５３に登録されている画像
処理アルゴリズムに従って処理され、特徴データが抽出
される。この特徴データのみでは判定が困難であれば、
撮像条件を変え、再度液晶パネル２０の画像データを取
り込み、上記と同様または別の画像処理アルゴリズムに
従って処理し、特徴データを追加する。画像処理アルゴ
リズムのプログラムは演算処理部５４から容易に変更・
修正が可能となっている。このようにして得られた特徴
データに対して演算処理部５４により必要な計算を施
し、欠陥判定レベルに基づいて欠陥の有無の判定を行
う。

【００３３】画像処理部５３は、市販の画像処理専用の
回路、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＲＡＭ等で構成されており、大
量の画像データに対して高速に必要な計算を施すことが
できるように工夫されている。そのため、一般的に後述
する演算処理部５４からの画像処理シーケンス（プログ
ラム）をあらかじめＣＰＵで受け取り、画像処理専用回
路やＤＳＰ等で必要な処理を任意のタイミングで施す。

【００３４】図２は演算処理部５４の一般的な構成を示
すブロック図である。演算処理部５４は、ＣＰＵ（中央
演算処理部）５４１、ＣＰＵ用のメモリ５４２、ディス
プレイやディスプレイコントローラ等からなる表示部５
４３、ハードディスクやフロッピーディスク等からなる
外部記憶部５４４、キーボードやマウスやパラレルＩ／
Ｏインターフェイス等からなる入出力部５４５、ＲＳ−
２３２Ｃインターフェイス等からなる通信部５４６で構
成されている。上記の各部はシステムバスで結合されて
おり、ＣＰＵ５４１によって管理されている。例えば、
画像処理部５３への演算命令（プログラム）の出力や画
像処理結果である特徴データの入力や液晶パネル駆動部
５５への出力やフォーカス・絞り調整部１１への出力や
面光源調整部３１への出力は入出力部５４５を介して行
われ、ＸＹＺテーブル駆動部７０の制御は通信部５４６
を介して行われる。

【００３５】次に、上記のように構成された液晶パネル
検査装置の動作を説明する。

【００３６】まず、演算処理部５４から液晶パネル駆動
部５５を介して検査用パターンを液晶パネル２０に表示
させる。検査用パターンは演算処理部５４に何種類か用
意されており、最適な検査用パターンを選択するように
プログラミングされている。

【００３７】例えば、輝度変化しない高輝度線欠陥を検
出する場合、液晶パネル２０の全面が最低輝度となる黒
パターンを使用する。次に、これから検査する液晶パネ
ル２０の情報から経験的に得られた最適な撮像条件を設
定するため、撮像カメラ１０と液晶パネル２０との距
離、および面光源３０と液晶パネル２０との距離をＸＹ
Ｚテーブル７１のＺテーブルで調整する。この調整は演
算処理部５４からＸＹＺテーブル駆動部７０を介して行
われる。同時に、演算処理部５４からフォーカス・絞り
調整部１１を介して撮像カメラ１０のフォーカス・絞り
を最適に調整し、演算処理部５４から面光源調整部３１
を介して面光源３０の輝度を最適に調整する。この作業
は、撮像領域２１のサイズが常に一定で変化しなけれ
ば、検査開始前に行い、あとは省略可能となる。

【００３８】撮像領域２１に検査の対象となる液晶パネ
ル２０の領域が入るようにあらかじめプログラミングさ
れた位置へ演算処理部５４からＸＹＺテーブル駆動部７
０を介してＸＹＺテーブル７１のＸＹテーブルを動か
す。動かし終わった時点で撮像カメラ１０により液晶パ
ネル２０の撮像領域２１を撮像し、その映像アナログ信
号をＡ／Ｄ変換部５１でディジタル信号に変換し、順次
に画像メモリ５２に格納する。その画像データは画像処
理部５３によって処理され、特徴データが抽出される。

【００３９】画像処理部５３における画像処理アルゴリ
ズムの一例を図３に示す。まず、撮像した検査画像のデ
ータを取り込み（Ｓ１）、フィルタリングする（Ｓ
２）。画像処理でのフィルタリングは周知の手法であっ
て、着目する点の濃度値をその点の周囲の濃度値で加減
乗除するもので、強調・平滑化などを行い、着目する点
の濃度値を明確にする。ここでは、平滑化フィルタによ
り高周波成分のノイズカットの後、強調フィルタなどに
よる欠陥部分の箇所のみを強調する。

【００４０】Ｓ２で得られた画像をあらかじめ経験的に
得られた欠陥判定レベル（しきい値）で２値化する（Ｓ
３）。例えば、欠陥部分であると思われるしきい値以上
の部分を“１”に、そのほかの部分を“０”に変換す
る。Ｓ４では収縮、膨張などの画像処理でノイズ除去を
行う。Ｓ５でそれぞれの独立した連続領域ごとにラベル
付けを行い、Ｓ６ではラベル付けされた領域ごとに位置
・形状などの特徴データを求め、これを演算処理部５４
に検出結果として転送し（Ｓ７）、表示欠陥部の有無の
判定を行う。判定は、検出された領域ごとの位置・形状
から判断する。例えば、水平または垂直の細長い形状と
して抽出された場合、これは線欠陥と判定する。

【００４１】また、判定が困難なデータの場合、ＸＹＺ
テーブル７１のＺテーブルによって撮像カメラ１０を液
晶パネル２０に近づけ、その位置を再度、撮像領域２１
を小さくし画像分解能を高くして、撮像し画像処理す
る。これにより、より精度の高い判定が可能となる。

【００４２】さらに、ムラやニュートンリング縞などの
ようにある程度広い視野の方が処理しやすい欠陥の場
合、ＸＹＺテーブル７１のＺテーブルにより撮像カメラ
１０を液晶パネル２０から遠ざけ画像分解能を落とし
て、撮像し画像処理する。これにより、高い検出・判定
が可能となる。

【００４３】以上の動作を、液晶パネル２０の全表示部
にわたる検査が終了するまで繰り返し、液晶パネル１枚
の検査が完了する。

【００４４】上記において、線欠陥、点欠陥、ムラなど
の欠陥種類ごとに撮像カメラ１０と液晶パネル２０との
距離を調整するから、欠陥種類の特定が容易に行える。
また、画像処理部５３で特徴データが抽出されるため、
演算処理部５４でのデータ処理量が少なくてすみ、その
上、画像処理部５３と演算処理部５４とを並列運転する
ので、高速検査が可能となる。また、画像処理部５３と
演算処理部５４とが独立しているため、それぞれの部分
にのみ対応したプログラム作成・変更が行える。すなわ
ち、プログラムの作成・変更が容易となり、現場でのソ
フトウエア調整作業が改善され、検査効率の向上が望め
る。

【００４５】なお、本発明の上記実施例では撮像カメラ
１０が白黒ＣＣＤカメラ単体の場合について述べたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、複数
の撮像カメラやカラー撮像カメラを用いてもよい。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の液晶パネル検査装置によれ
ば、撮像カメラのＸＹＺ方向移動に伴って面光源も同方
向に同量だけ随伴移動するから、面光源としては面積を
小さくして小型化でき、その小型化によって面光源を高
精度の輝度分布となすことができ、液晶パネルの高性能
な検査が可能となる。また、液晶パネルの機種ごとに面
光源を変える必要性をなくし、コストダウンを図ること
ができる。

【００４７】請求項２の液晶パネル検査装置によれば、
撮像カメラと液晶パネルとの距離を変えると液晶パネル
の輝度が変わろうとするが、演算処理部が面光源による
液晶パネル上の輝度を一定に保つように面光源調整部を
制御するので、高精細な液晶パネルや表示解像度の高い
液晶パネルを対象とする場合でも、欠陥判定レベルの再
設定をしなくてもすみ、作業性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液晶パネル検査装置を
示す概略構成図である。

【図２】実施例の演算処理部の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】実施例の画像処理部の動作を説明するフローチ
ャートである。

【図４】実施例の連結枠体の一例を示す概略構成図であ
る。

【図５】連結枠体の他の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図６】従来例に係る液晶パネル検査装置を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１０……撮像カメラ １１……フォーカス・絞り調整部 ２０……液晶パネル ２１……撮像領域 ３０……面光源 ３１……面光源調整部 ５０……判定部 ５１……Ａ／Ｄ変換部 ５２……画像メモリ ５３……画像処理部 ５４……演算処理部 ５５……液晶パネル駆動部 ７０……ＸＹＺテーブル駆動部 ７１……ＸＹＺテーブル ７２……連結枠体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶パネルに対してその裏側から光を照
   射する面光源と、検査用パターンが表示された液晶パネ
   ルの所定の撮像領域をその表側から撮像する撮像カメラ
   とを備えた液晶パネル検査装置において、前記撮像カメ
   ラと前記面光源とを相対する位置で向き合う状態に配置
   し、これら撮像カメラと面光源とを連結枠体を介して一
   体化し、この連結枠体をＸＹＺテーブルで移動可能に構
   成したことを特徴とする液晶パネル検査装置。
2. 【請求項２】 ＸＹＺテーブルはＸＹＺテーブル駆動部
   によって駆動されるように構成され、面光源は面光源調
   整部によってその輝度が調整されるように構成され、前
   記ＸＹＺテーブル駆動部および面光源調整部を制御する
   演算処理部は面光源による液晶パネルに対する輝度がＺ
   テーブルの移動に対して一定になるように面光源調整部
   の調整量を制御するように構成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の液晶パネル検査装置。