JPH08145848A

JPH08145848A - 液晶パネル欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH08145848A
Application number: JP28488094A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Sato; 邦浩佐藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-06-07
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JP3160743B2

Abstract

(57)【要約】【目的】信頼性の高い表示ムラの検出を能率良く行う
ことができる液晶パネル欠陥検査装置を提供する。【構成】液晶パネル点灯装置２５を制御して液晶パネ
ル２１を全面一様に無地表示する。その液晶パネル２１
をモノクロカメラ２２で撮影して得られた画像データを
画像メモリ２３ｂに格納する。画像処理装置２３ａは画
像メモリ２３ｂから１ライン分の１次元輝度データを読
み出し、フィルタ２０ａにより１次微分処理を施し、そ
の結果に基づいて１次元輝度データ中の突起部分を除去
し、突起部分が除去された１次元輝度データに対してフ
ィルタ２０ｂにより２次微分処理を施し、その結果を２
値化処理して表示ムラを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルに発生する
表示ムラの欠陥を検出する液晶パネル欠陥検査装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶パネルに発生する表示ムラな
どの欠陥を検査する方法としては、熟練検査員が液晶パ
ネルを目視することにより、周囲との輝度が微妙に異な
る表示ムラを検出する方法があった。しかし、この方法
は、個人差があるし、能率が悪く、また、検査員に過大
な疲労を与えるものであった。また、表示ムラがよく見
えるように液晶パネルを動かしてしまうため、見え方が
液晶パネルごとに異なってしまい、判定基準があいまい
になるおそれがあった。

【０００３】そこで、目視検査に代わって自動的に検査
する方法が開発された。第１の従来例は、カメラで液晶
パネルを撮影した画像データを画像メモリに格納し、そ
の画像データに対して一意的な閾値で２値化処理を行
い、ある輝度値以上あるいは以下の部分を表示ムラとし
て検出するものである。

【０００４】第２の従来例は、カメラで液晶パネルを撮
影した画像データを画像メモリに格納し、程度の異なる
２通りの平滑化を行い、平滑化度の大きい画像データの
輝度値を閾値として、平滑化度の小さい画像データを２
値化することにより、表示ムラを検出するものである。

【０００５】図９は液晶パネルを示したものである。こ
の液晶パネルの全面を一様な強さで駆動したときに、１
は背景部３より明るく光る線状の欠陥、２は周辺部より
わずかに明るい表示ムラである。

【０００６】第１の従来例について、図１０（ａ）は図
９の液晶パネルをカメラで撮影し、その画像データを画
像メモリに格納したときのＡ−Ｂ間の輝度断面を示した
ものであり、横軸は水平距離、縦軸は輝度値である。図
１０（ａ）において、４は輝度曲線、５は背景部３での
平均輝度値、６は２値化のための閾値である。図１０
（ｂ）は輝度曲線４を閾値６で２値化した結果である。
閾値６は次のようにして決められる。背景部３より明る
い表示ムラ２を検出したい場合は、背景部３の平均輝度
値５よりもわずかに大きい輝度値を閾値６とし、逆に、
背景部３より暗い表示ムラを検出したい場合は、背景部
３の平均輝度値５よりわずかに小さい輝度値を閾値とす
る。

【０００７】図１０（ａ）の場合は、背景部３の平均輝
度値５よりわずかに大きい閾値６を設定し、２値化処理
を施すことによって、輝度値が背景部３より高い部分を
検出する。その２値化処理による結果を図１０（ｂ）に
示す。背景部より輝度値の高い部分には例えば線状の欠
陥１あるいは点状の欠陥などの部分も含まれているの
で、別途の処理によりそれらの部分を差し引くことで、
表示ムラ２の部分のみを求めることができる。

【０００８】第２の従来例について、図１１（ａ）は図
９の液晶パネルをカメラで撮影し、その画像データを画
像メモリに格納し、平滑化度の異なる２方法での平滑化
処理を行ったときのＡ−Ｂ間の輝度断面を示したもので
ある。平滑化は、その回数が多いほど平滑化度が増すの
で、平滑化の回数を異ならせた２方法で平滑化処理を行
う。あるいは、平滑化に用いる処理フィルタが大きいほ
ど平滑化度が増すので、処理フィルタの大きさを変えた
２方法で平滑化処理を行う。図１１（ａ）において、７
は小さい平滑化度で平滑化処理を行ったときの輝度曲
線、８は大きい平滑化度で平滑化処理を行ったときの輝
度曲線である。平滑化処理を行うことによって輝度突起
が低減されるため、平滑化度の大きい輝度曲線８の輝度
値をその場所の閾値とみなして、平滑化度の小さい輝度
曲線７を２値化する。すなわち、平滑化度の小さい輝度
曲線７の値から平滑化度の大きい輝度曲線８の値を減算
し、その差分を適当な閾値で２値化する。図１１（ｂ）
はその結果である。

【０００９】このようにして輝度値が背景部より高い部
分を検出する。背景部より輝度値の高い部分には例えば
線状の欠陥１あるいは点状の欠陥などの部分も含まれて
いるので、別途の処理によりそれらの部分を差し引くこ
とで、表示ムラ２の部分のみを求めることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来例におい
て、カメラで液晶パネルを撮影する場合、光軸からの角
度が場所ごとに異なり、液晶パネルの全面を一様な強さ
で駆動しても、液晶パネルの性質上、パネルの上部と下
部とでは輝度が異なってしまうのが普通である。そのた
め、背景部との微小な輝度値の違いから生じる表示ムラ
を検出するための閾値の設定が非常に困難なものとな
る。例えば、パネル上部に対しては最適な閾値であって
も、パネル下部に対しては表示ムラのみならずその周辺
部まで検出してしまうおそれがある。また、液晶パネル
ごとでも輝度が異なり、最適な閾値を設定するのは非常
に困難である。

【００１１】その対策として、液晶パネルの場所ごと
に、あるいは液晶パネルごとに閾値を設定することが考
えられる。しかし、実際問題としては、表示ムラの有無
が不明であることや、閾値の設定のための基準（例え
ば、閾値以上の部分の全体に占める割合）が不定である
ため、閾値を自動的に設定するのは一般的に非常に困難
である。

【００１２】一方、第２の従来例には次のような問題点
がある。平滑化処理は、回数が増えるほど原画像の情報
が多く失われ、例えば画像周辺部の輝度値が不定とな
る。そのため、平滑化処理回数が多いと、表示ムラをは
じめとして情報が失われる可能性が高くなる。また、平
滑化処理で用いる処理フィルタを大きくすると、処理時
間が増大する。例えば、５×５フィルタでは３×３フィ
ルタの約２．５倍の演算時間が必要となる。また、画像
周辺部の輝度値が不定となる。

【００１３】さらに、第１の従来例および第２の従来例
に共通する問題点として、２値化処理によって得られた
背景部と輝度値の異なる部分については、線状の欠陥や
点状の欠陥などの部分も含まれているために、それらを
除去する別の処理工程が必要となる。

【００１４】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、信頼性の高い表示ムラの検出を能率
良く行うことができる液晶パネル欠陥検査装置を提供す
ることを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶パネル
欠陥検査装置は、一様に点灯表示された液晶パネルを撮
影する手段と、撮影により得られた画像データを格納す
る手段と、画像データをスキャンして得られた１次元輝
度データに１次微分処理を施す手段と、この１次微分処
理の結果に基づいて１次元輝度データ中の突起部分を除
去する手段と、突起部分が除去された後の１次元輝度デ
ータに２次微分処理を施す手段と、その２次微分処理の
結果を２値化処理して表示ムラを検出する手段とを備え
たことを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】１次微分処理後の突起部分の除去に際して用い
る閾値の設定、および、２次微分処理後の２値化処理に
際して用いる閾値の設定がともに容易である。それでい
て、表示ムラの検出の精度が高いものとなる。すなわ
ち、従来例のように、液晶パネル全面での一意的な閾値
による２値化のために表示ムラが検出できない、あるい
は、逆に表示ムラ周辺部まで表示ムラとして誤検出して
しまうといった不都合、および、平滑化回数を増やした
り平滑化フィルタを大きくすることにより画像周辺部の
データが不定になってしまい画像周辺部の検査が不可能
になるといった不都合が解消され、表示ムラの検査の信
頼性が高いものとなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明に係る液晶パネル欠陥検査装置
の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１８】図１は実施例に係る液晶パネル欠陥検査装
置を示す概略構成図であり、２１は検査対象であるカラ
ー液晶パネル、２２は液晶パネル２１を撮影するモノク
ロカメラ、２３はモノクロカメラ２２が撮影して得られ
た画像データを記憶するとともにその画像データに対し
て各種の処理・演算を施す画像処理装置／画像メモリ、
２４は画像表示用ディスプレイ、２５は液晶パネル２１
を駆動するカラー液晶パネル点灯装置、２６はホストコ
ンピュータである。

【００１９】液晶パネル点灯装置２５は、ホストコンピ
ュータ２６からの指示に従って液晶パネル２１を種々の
条件で点灯させる。表示ムラの検出に際しては、液晶パ
ネル２１の全面を一様に無地のパターンで点灯させる。
モノクロカメラ２２により撮影された液晶パネル２１の
画像情報は画像処理装置２３ａを介して画像メモリ２３
ｂに格納され、また、ディスプレイ２４に表示される。
画像処理装置２３ａは、画像メモリ２３ｂから読み出し
た画像データに対して各種の画像処理・画像計測を行
う。ホストコンピュータ２６は、液晶パネル点灯装置２
５に点灯条件の指令を送出するとともに、画像処理装置
２３ａにより得られた欠陥データを解析することにより
液晶パネル２１の表示ムラの有無判定と良否判定を行
う。

【００２０】図３から図６にかけては、本実施例の液晶
パネル欠陥検査装置での処理過程を示したもので、図３
は例として図９のＡ−Ｂ間の１次元輝度データについて
示している。線状の欠陥２７および表示ムラ２８があ
る。

【００２１】図４は図３の１次元輝度データに対して１
次元の１次微分処理を施した結果を示しており、その１
次微分処理の際には、図２（ａ）のフィルタ２０ａを用
いる。このフィルタ２０ａの動作は次のとおりである。
注目画素の輝度値をＰ_i、注目画素の１つ前の画素の輝
度値をＰ_i-1、注目画素の１つ後ろの画素の輝度値をＰ
_i+1とすると、フィルタ２０ａを通すことにより、注目
画素の輝度値は、（−１）・Ｐ_i-1＋０・Ｐ_i＋（＋１）・Ｐ_i+1 となる。例えば、処理前の１次元輝度データが、１０，１０，９，９，１０・・・であるとすると、前から２つ目の輝度値が１０の注目画
素については、（−１）・１０＋０・１０＋（＋１）・９＝−１となり、前から３つ目の輝度値が９の注目画素について
は、（−１）・１０＋０・９＋（＋１）・９＝−１となり、前から４つ目の輝度値が９の注目画素について
は、（−１）・９＋０・９＋（＋１）・１０＝＋１となる。つまり、注目画素の前後１つずつの輝度値が反
映される。

【００２２】急激な輝度値変化のある線状の欠陥２７の
部分は、１次微分処理により絶対値が２９，３０のよう
に大きくなり、一方、ゆるやかな輝度値変化をもつ表示
ムラ２８の部分は、１次微分処理により絶対値が３１，
３２のように小さくなる。

【００２３】ここで、プラス側とマイナス側とのそれぞ
れに適当な閾値３３，３４を設定する。閾値３３以上の
部分と閾値３４以下の部分を求めると、急峻な凸部２
９，３０については横軸方向の範囲３５，３６が該当す
る。この範囲３５，３６の間に隙間３７が生じるが、こ
の隙間３７の幅だけ両外側に範囲を拡大し、それぞれ点
３８，３９を得る。そして、点３８から点３９までの範
囲を突起とみなし、図３の１次元輝度データにおいて、
点３８から点３９までの範囲を水平な直線で短絡し、線
状の欠陥２７を除去する。これが、図５に示す１次元輝
度データである。

【００２４】ゆるやかな輝度値変化の表示ムラ２８のデ
ータは残っている。

【００２５】次に、図５の１次元輝度データに対して１
次元の２次微分処理を施す。その結果を図６に示す。こ
の２次微分処理の際には、図２（ｂ）のフィルタ２０ｂ
を用いる。ここで、ｎは奇数である。このフィルタ２０
ｂの動作は次のとおりである。注目画素とその前後（ｎ
−１）／２個ずつの直近隣接画素（群）のそれぞれに対
しては各々の輝度値に係数２を掛け算し、さらにそれら
の両外側の隣接画素群のそれぞれに対しては各々の輝度
値に係数（−１）を掛け算し、それらの積の総和をとっ
たものが注目画素の輝度値となる。

【００２６】ここで、フィルタ２０ｂにおける数ｎとし
ては、適当な値を用いる。例えば、ｎ＝７とすると、注
目画素の輝度値をＰ_iとして、その前側のｎ＋（ｎ−
１）／２＝１０個とその後ろ側のｎ＋（ｎ−１）／２＝
１０個の隣接画素群の輝度値とを反映させる。２次微分
処理後の注目画素の輝度値は、（−１）（Ｐ_i-10＋Ｐ_i-9＋Ｐ_i-8＋Ｐ_i-7＋Ｐ_i-6＋Ｐ_i-5＋Ｐ_i-4）＋２（Ｐ_i-3＋Ｐ_i-2＋Ｐ_i-1＋Ｐ_i＋Ｐ_i+1＋Ｐ_i+2＋Ｐ_i+3）＋（−１）（Ｐ_i+4＋Ｐ_i+5＋Ｐ_i+6＋Ｐ_i+7＋Ｐ_i+8＋Ｐ_i+9＋Ｐ_i+10）となる。

【００２７】ところで、液晶パネル２１に背景部とあま
り輝度差のない線状の欠陥があった場合、図３で点線で
示すように線状の欠陥２７ａの突起は小さく、したがっ
て、１次微分処理の結果２９，３０の絶対値も小さくな
り、閾値３３，３４を超えないようになる結果、図５で
点線で示すように線状の欠陥２７ａの突起が除去されな
くなる場合がある。このような場合が想定されるので、
普通は、ｎを１０〜２０に設定して２次微分処理を行う
と、小さな突起はほとんど無視できるくらいに平坦にす
ることができる。

【００２８】次に、図６に示す２次微分処理の結果に対
して適当な閾値４０を設定して２値化処理を施すと、閾
値４０を超えた４１の部分を表示ムラの範囲と判定す
る。

【００２９】図８は本実施例の液晶パネル欠陥検査装置
による検出処理結果を示した図であり、４２は、液晶パ
ネル２１の全面についての画像情報が格納されている画
像メモリ２３ｂを適当な等間隔おきに順に水平ラインに
沿ってスキャンし、上記の１次微分処理および２次微分
処理を施した結果、得られた表示ムラの部分を示してい
る。この検出表示ムラ部分４２はディスプレイ２４に表
示される。

【００３０】以下、図７に示すフローチャートに従っ
て、この液晶パネル欠陥検査装置の動作を説明する。ま
ず、液晶パネル点灯装置２５を駆動して液晶パネル２１
の全面に一様に無地のパターンを表示させる（♯１）。
モノクロカメラ２２により液晶パネル２１を撮影し、そ
の画像データを画像メモリ２３ｂに格納するとともにデ
ィスプレイ２４に表示する（♯２）。そのままの画像で
はノイズが多く、誤判定の原因になるので、平滑化処理
を行ってノイズを低減する（♯３）。画像メモリ２３ｂ
を水平ラインに沿ってスキャンする（♯４）。このと
き、画像メモリ２３ｂを１画素ずつスキャンすれば処理
時間が長くかかり、また画像処理装置２３ａの演算メモ
リを多く必要とするので、１画素おき、あるいは２画素
おきにスキャンしてもかまわない。

【００３１】スキャンして得られた１次元輝度データに
対して上記した１次元の１次微分処理を施すとともに、
線状の欠陥などの突起部分を除去する処理を行う（♯
５）。

【００３２】次いで、突起部分が除去された１次元輝度
データに対して上記した１次元の２次微分処理を施す
（♯６）。２次微分処理を施して得られたデータに対し
て所定の閾値以上の部分を表示ムラとして検出する（♯
７）。そして、スキャン（♯４）から表示ムラ検出（♯
７）までの処理を液晶パネル全面にわたって行うまで繰
り返す（♯８）。ここで、スキャンは必ずしも１ライン
ごとである必要はない。画像メモリを例えば１０〜２０
回しかスキャンしなくても、表示ムラの出現位置や大き
さは推定できる。また、液晶パネルの周囲から数センチ
メートルの範囲の比較的表示ムラの発生しやすい箇所の
スキャン間隔を狭めてもよい。

【００３３】液晶パネルの全面に対する検査が終わる
と、表示ムラと判定された部分の数、位置、大きさ（長
さ）などから、表示ムラを有する欠陥パネルか否かの判
定を行う（♯９）。

【００３４】以上のように、液晶パネル２１を無地に点
灯させ、モノクロカメラ２２で液晶パネル２１を撮影
し、得られた画像データを画像メモリ２３ｂに格納し、
画像メモリ２３ｂをスキャンした１次元輝度データに対
してフィルタ２０ａにより１次微分処理を行い、その結
果から線状の欠陥２７などの突起部分を除去し、突起部
分が除去された１次元輝度データに対してフィルタ２０
ｂにより２次微分処理を行い、所定の閾値以上の部分を
表示ムラとして検出するようにしたので、次のような利
点がある。

【００３５】第１の従来例のように、液晶パネル全面で
の一意的な閾値による２値化のために表示ムラが検出で
きない、あるいは、逆に表示ムラ周辺部まで表示ムラと
して誤検出してしまうといった不都合が解消される。

【００３６】また、第２の従来例のように、平滑化回数
を増やしたり平滑化フィルタを大きくすることにより、
画像周辺部のデータが不定になり、周辺部の検査が不可
能になるといった不都合が解消される。

【００３７】なお、上記実施例では水平ラインに沿って
スキャンする場合を説明しているが、垂直ラインに沿っ
てスキャンしても同様の結果が得られ、また、信頼性を
増すために水平、垂直両方向でスキャンしてもよい。さ
らに、斜め方向のスキャンによっても同様に検査でき
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係る液晶パネル欠陥検査装置に
よれば、１次微分処理後の突起部分の除去に際して用い
る閾値の設定、および、２次微分処理後の２値化処理に
際して用いる閾値の設定をともに容易化することができ
るとともに、表示ムラ検査の信頼性を向上させることが
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欠陥検査装
置を示す概略構成図である。

【図２】実施例において１次微分処理と２次微分処理に
用いるフィルタの係数を示す図である。

【図３】図９に示す液晶パネルをカメラ撮影したときの
画像データについてのＡ−Ｂ線に沿った１次元輝度デー
タを示す図である。

【図４】図３の１次元輝度データに対して１次微分処理
を施した結果の波形を示す図である。

【図５】図４において突起部分であると判定された範囲
について図３の１次元輝度データから突起部分を除去し
た後の１次元輝度データの波形を示す図である。

【図６】図５の突起部分除去後の１次元輝度データに対
して２次微分処理を施した結果の波形を示す図である。

【図７】実施例の動作説明に供するフローチャートであ
る。

【図８】実施例において検出した表示ムラを示す部分を
表示した図である。

【図９】液晶パネルの全面を一様な強さで駆動した場合
の表示状態図である。

【図１０（ａ）】第１の従来例で液晶パネルをカメラ撮
影したときの画像データについての輝度曲線を示す図で
ある。

【図１０（ｂ）】図１０（ａ）の輝度曲線を２値化した
結果の２値データを示す図である。

【図１１（ａ）】第２の従来例で液晶パネルをカメラ撮
影したときの画像データについて平滑化度を大小異にす
る状態で平滑化した２つの輝度曲線を示す図である。

【図１１（ｂ）】図１１（ａ）における平滑化度の大き
い輝度曲線を閾値として平滑化度の小さい輝度曲線を２
値化した結果の２値データを示す図である。

【符号の説明】

２０ａ…１次微分処理用のフィルタ２０ｂ…２次微分処理用のフィルタ２１……カラー液晶パネル２２……モノクロカメラ２３ａ…画像処理装置２３ｂ…画像メモリ２４……画像表示用ディスプレイ２５……液晶パネル点灯装置２６……ホストコンピュータ２７……線状の欠陥（突起部分）２８……表示ムラ３３……突起部分を検出するためのプラス側の閾値３４……突起部分を検出するためのマイナス側の閾値３８……突起部分を削除する範囲の始点３９……突起部分を削除する範囲の終点４０……表示ムラを検出するための閾値４１……表示ムラと検出された範囲４２……検出表示ムラ部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一様に点灯表示された液晶パネルを撮影
する手段と、撮影により得られた画像データを格納する
手段と、画像データをスキャンして得られた１次元輝度
データに１次微分処理を施す手段と、この１次微分処理
の結果に基づいて１次元輝度データ中の突起部分を除去
する手段と、突起部分が除去された後の１次元輝度デー
タに２次微分処理を施す手段と、その２次微分処理の結
果を２値化処理して表示ムラを検出する手段とを備えた
ことを特徴とする液晶パネル欠陥検査装置。
【請求項２】１次微分処理手段は、各注目画素につ
き、注目画素の輝度値に０を掛け算し、注目画素の１つ
前の画素の輝度値にマイナスの数値を掛け算し、注目画
素の１つ後ろの画素の輝度値にプラスの数値を掛け算
し、以上の掛け算の結果の総和をとることである請求項
１に記載の液晶パネル欠陥検査装置。
【請求項３】２次微分処理手段は、各注目画素につ
き、注目画素とその前後１つ以上の画素の各輝度値にプ
ラスの数値を掛け算し、さらにその両外側に隣接する同
数個ずつの各画素の輝度値のそれぞれにマイナスの数値
を掛け算し、以上の掛け算の結果の総和をとることであ
る請求項１または請求項２に記載の液晶パネル欠陥検査
装置。