JPH09210855A - 液晶表示装置の検査装置及びその検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適対向電圧の揺動によって生じるフリッカ
により困難とされていた液晶表示装置の検査において、
フリッカの影響を除去すると共に検査精度を向上する。 【解決手段】 バックライト３からの光は被検査物であ
る液晶パネル２を透過して遮光手段としての液晶シャッ
ター５を介して一定の間隔毎にカメラ１に取り込まれ
る。カメラ１で取り込まれた画像は画像処理装置４によ
り解析され、表示欠陥が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型または反射
型の液晶表示装置の検査装置及びその検査方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は２枚の対向する透明電極
間に液晶分子を挟み、両電極間に電気信号を加え、外部
からの入射光の偏光成分を制御することにより光の透過
量を制御し情報を表示するというものである。電極間に
電圧をかけない状態には光が透過し、電圧をかけたとき
に光を遮断するようなものをノーマリーホワイト方式の
液晶表示装置という。液晶表示装置はＣＲＴと比較し
て、低消費電力・薄型・軽量という長所を備え、応用範
囲は非常に広く、近年のマルチメディア化においても多
種の情報を表示するためのデバイスとして非常に期待さ
れている。

【０００３】このマルチメディア化に伴い、表示装置が
表現する情報量は飛躍的に増大する傾向にあり、液晶表
示装置においてもより高解像度のものが要求されてい
る。その結果、液晶表示装置を駆動するために必要な端
子は微細化の一途を辿っている。

【０００４】このような液晶表示装置を製造するにあた
っては、２枚の基板間に液晶を封入した液晶パネルを実
装した後に検査を行って不良品が発見されたとしてもそ
の原因の特定は困難を極め、さらに、もしも初期プロセ
スにおいて不良が発生していたとすれば不良発生以降の
工程はすべて無駄と化し、コスト的にも多大な損失をも
たらすこととなる。したがって、このような損害を抑制
するためにも液晶パネル状態の早い段階での検査を行
い、不良品をふるい分けることが重要となる。

【０００５】液晶表示装置をパネル状態で検査する場
合、パネル端子部に信号を供給するためにパネル端子部
とコンタクトを取る必要があるが、その端子が微細であ
り、かつ高密度に集中している場合、非常に高価なプロ
ーブとより高い位置決め精度が必要となってくる。

【０００６】現状の対角１１．３インチのＳ−ＶＧＡ
（解像度：横８００×縦６００）パネルの場合、個々の
端子の幅は４２μｍ、端子のピッチは７２μｍであり、
この端子とコンタクトを取るためのプローブピンは先端
の接触部の径がφ２０μｍ程度のものが要求され、その
位置決め精度を±１５μｍ以下に抑えなければならな
い。さらに、ＸＧＡパネルでは解像度が横１０２４×縦
７６８となり、検査プローブや位置決め精度等の数値は
さらに厳しいものとなる。

【０００７】そこで、液晶パネルの検査の際、精度が高
く高価なプローブを用いて個々の端子に信号を入力する
のではなく、ある程度の精度をもち、ある程度の面積が
ある電極を用いてパネル端子部とコンタクトをとる方法
や、パネルを駆動する端子の内、同種類のものを予め短
絡させておいて数本の端子にまとめて信号を入力するよ
うな方法がある。このような方法をベタ信号あるいはベ
タ駆動による点灯検査と呼び、このベタ駆動による点灯
検査を行うための端子構造としては特開平７−５４８１
号公報に開示されるようなものが知られている。

【０００８】パネル内異物による表示不良、構成部材の
切欠等によるパネル欠陥を検出する方法としては、図５
に示す方法が従来用いられてきた。

【０００９】図５において、被検査物である液晶パネル
１２は上記のようなベタ駆動を行っており、その下方に
はバックライト１３が備えられている。ベタ駆動で点灯
した液晶パネル１２による表示画像はカメラ１１を介し
て画像処理装置１４に取り込まれ、画像解析が行われ、
欠陥が検出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の検査方法によれば、液晶パネル１２を透過したバッ
クライト光を直接カメラ１１で取り込むので、ベタ駆動
に起因するフリッカが画像処理装置１４へノイズ成分と
して取り込まれる。このため、表示欠陥を正しく検出す
ることが困難となり、検査精度は低下していた。

【００１１】尚、ここで言うフリッカとは以下に説明す
る現象を指すものである。液晶表示装置において直流駆
動を続けると液晶分子のチャージ分布に偏りを生じ、液
晶分子の劣化を引き起こす。そのため、通常は交流駆動
を行う必要がある。図６に示すように、交流駆動を行っ
た場合、ソース信号には対向電極に対して±Ｓ（Ｖ）の
電圧が液晶層に周期的に印加されることになる。前述の
ノーマリーホワイトモードにおいて、液晶層に＋Ｓ
（Ｖ）または−Ｓ（Ｖ）の電圧が印加されている場合、
液晶層は光を遮断し黒を表示するわけであるが、便宜
上、＋Ｓ（Ｖ）の電圧が印加する場合をプラスの黒表
示、−Ｓ（Ｖ）の電圧を印加する場合をマイナスの黒表
示と呼ぶことにする。また、プラスの黒表示とマイナス
の黒表示を等しいコントラストとするように設定した対
向電極電圧値を最適対向電圧と呼ぶ。

【００１２】しかしながら、実際には図７に示すよう
に、液晶表示装置内の液晶分子の物性や、各画素をスイ
ッチングする薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の寄生容量等
によりソース信号がΔＶだけシフトするため、最適対向
電圧もΔＶだけシフトすることになる。液晶パネルの光
の透過率は液晶パネルを構成する２つの電極間の電圧差
で決定されるものであるので、シフト電圧ΔＶの影響に
よりプラスの黒表示とマイナスの黒表示は同じレベルに
はならず、印加する交流電圧の反転周期に依存したチラ
つきが発生する。このチラつきがフリッカである。

【００１３】液晶パネルのソース信号には通常、６０Ｈ
ｚの信号が入力されているが、そのため液晶パネルには
レベルの異なる黒表示が３０Ｈｚ毎に現れる。すなわ
ち、３０Ｈｚのフリッカが発生することになる。

【００１４】フリッカが発生する画像をカメラを介して
画像処理装置に取り込み、フリッカの影響を画像処理演
算の際に数学的に除去することも概念的には可能である
が、確実な方法とは言えず、検査精度の問題から実施す
ることはできなかった。

【００１５】本発明は以上のような問題を解決するもの
であって、その目的とするところは、液晶表示装置をベ
タ駆動により点灯した場合、検査装置の画像取り込み時
に問題となるフリッカの影響を取り除くことにある。さ
らに、表示欠陥を正しく検知することができ、精度の高
い検査装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置の
検査装置は、液晶表示装置による表示画像を取り込むた
めの装置を有する液晶表示装置の検査装置において、前
記液晶表示装置と前記表示画像を取り込むための装置と
の間に任意の間隔で遮光動作を行う遮光手段を有するこ
とを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。

【００１７】好ましくは、前記遮光手段が、液晶シャッ
ターからなる。

【００１８】また、前記遮光手段が、回転盤からなるも
のでもよい。

【００１９】本発明の液晶表示装置の検査方法は、画像
処理装置が液晶表示装置による表示画像を取り込む手順
を含む液晶表示装置の検査方法において、前記表示画像
を任意の遮光動作を行う遮光手段を介して前記画像処理
装置に取り込むことを特徴とし、そのことにより上記目
的が達成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１に本実施形態１おける液晶表示装置
の検査装置を示す。

【００２１】図１において、バックライト３からの光は
被検査物である液晶パネル２を透過して遮光手段として
の液晶シャッター５を介して一定の間隔毎にカメラ１に
取り込まれる。カメラ１で取り込まれた画像を画像処理
装置４により解析し、表示欠陥を検出する。

【００２２】本実施形態１による遮光手段としては上記
のように液晶シャッター５を用いる。液晶シャッター５
とは２枚の透明基板にそれぞれ形成された透明電極の間
に液晶を封入した単純な構造であり、電極間の電圧のオ
ン・オフを外部電源６によって任意に制御することによ
って光の透過及び遮断を任意のタイミングで行うことが
できる。この液晶シャッター５は、液晶パネル２に入力
する信号周期（本実施形態１では６０Ｈｚ）に対応して
ある程度高速のスイッチング動作を行うことが必要であ
るため、本実施形態１においては液晶材料に自発分極の
大きい強誘電性液晶を用いる。使用する液晶の物性や駆
動電圧、セルギャップ等にもよるが、強誘電性液晶を用
いることにより10^-6sec〜10^-9secオーダーでの動作が可
能な液晶シャッター５が得られる。また、液晶シャッタ
ー５に封入する液晶としては、強誘電性液晶に限らず、
検査パネルに入力する信号周期に対応できるものならば
ＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等、その種類については特に問わ
ない。

【００２３】図２に本実施形態１における画像取り込み
のタイミングチャートを示す。液晶パネル２において交
流駆動を行った場合、ソース信号には対向電極に対して
±Ｓ（Ｖ）の電圧が液晶層に周期的に印加されることに
なるが、実際には最適対向電圧が微妙にシフトし続けて
いるため、プラスの黒表示とマイナスの黒表示は同じレ
ベルにはならない。これにより、印加する交流電圧の反
転周期に依存したフリッカが発生するため、本実施形態
１においては、液晶シャッター５の駆動電圧が対向電圧
に対してプラス（＋Ｓ（Ｖ））のときにのみ画像を取り
込むものとする。

【００２４】画像を取り込む時期と同期して液晶シャッ
ター５を開き、この間のみ表示画像を画像処理装置４に
取り込むこととする。

【００２５】ここで、液晶シャッター５の駆動信号のタ
イミング制御方法について図３に示すフローチャートを
用いて説明する。図１の検査装置において、液晶パネル
２を点灯しておき、適当なタイミングで液晶シャッター
５の信号をスタートさせる。この時、フリッカ測定器に
よってフリッカの発生周期等を測定する。フリッカが検
出された場合、信号のスタートタイミングを少しシフト
し、再びフリッカの発生度合を測定する。例えば、前回
の測定よりもフリッカが減少していれば信号のスタート
タイミングを同一方向にシフトし、そうでなければ逆方
向にシフトする。このような操作を繰り返すことによ
り、フリッカの生じない液晶パネル２の表示画像を得る
ことができる。

【００２６】上記のような方法で液晶パネル２と液晶シ
ャッター５のタイミングを合わせた後、表示画像を画像
処理装置４に取り込み、画像解析を行うことにより、表
示不良を容易に検出することができる。

【００２７】以上の構成とすることにより、液晶パネル
の検査において従来問題となっていたフリッカによる影
響を回避することができる。これにより、表示欠陥部分
を容易に検出することが可能となり、高い検査精度を有
する検査装置を提供することができる。

【００２８】（実施形態２）図４に本実施形態２による
液晶表示装置の検査装置を示す。

【００２９】図４においては、遮光手段として、回転盤
７を用いる。この回転盤７は回転軸に円盤を取り付けら
れたもので、円盤には光を透過する部分と遮断する部分
とが等間隔に並んでおり、これを回転させることにより
実施形態１と同様、液晶パネル２を透過したバックライ
ト３からの光を周期的にカメラ１に取り込むことが可能
となっている。カメラ１で取り込まれた画像を画像処理
装４により解析して表示欠陥を検出する。

【００３０】画像を取り込むタイミング、すなわち回転
盤７による遮光動作は、回転盤７の回転数や光の透過部
及び遮光部の間隔を変えることによって任意に設定する
ことができるので、実施形態１と同様、液晶パネル２の
表示画像からは容易にフリッカの影響を除去することが
できる。

【００３１】回転盤７は検査パネルに入力する駆動信号
に対応するため、ある程度の高速動作を行い、パネルの
駆動信号に対して同期を取る必要がある。このことから
その材質には軽くて剛性の高い炭素系の材料を用いる
が、パネルの駆動信号に対して容易にタイミングを取れ
る回転盤となる材質であれば何れでも問題ない。また、
タイミングの合わせ方については、実施形態１の場合と
同様の方法を用いる。

【００３２】以上のような構成とすることにより、実施
形態１と同様、図２に示すようなタイミングで画像を取
り込むことができるので、フリッカの影響を回避し、画
像処理装置４において高い精度で表示欠陥部分を検出す
ることが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、ベタ点灯した液晶パネ
ルから表示画像を任意のタイミングでカメラに取り込む
ことができるため、特殊で高価なカメラを用いなくと
も、最適対向電圧のずれによるフリッカの影響を回避す
ることができる。これにより高い精度で液晶パネルの表
示欠陥の検出を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１による液晶表示装置の検査装置の構
成を示す図である。

【図２】液晶パネルに印加する交流電圧波形と画像を取
り込むタイミングを示す図である。

【図３】液晶表示装置による表示画像を取り込むタイミ
ングの制御方法を示す図である。

【図４】実施形態２による液晶表示装置の検査装置の構
成を示す図である。

【図５】従来の液晶表示装置の検査装置の構成を示す図
である。

【図６】液晶表示装置に印加する交流電圧波形を示す図
である。

【図７】液晶表示装置に印加する交流電圧波形と最適対
向電圧のずれを示す図である。

【符号の説明】

１、１１ カメラ ２、１２ 液晶パネル ３、１３ バックライト ４、１４ 画像処理装置 ５ 液晶シャッター ６ 外部電源 ７ 回転盤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶表示装置による表示画像を取り込む
   ための装置を有する液晶表示装置の検査装置において、 前記液晶表示装置と前記表示画像を取り込むための装置
   との間に任意の間隔で遮光動作を行う遮光手段を有する
   ことを特徴とする液晶表示装置の検査装置。
2. 【請求項２】 前記遮光手段が、液晶シャッターからな
   ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の検査
   装置。
3. 【請求項３】 前記遮光手段が、回転盤からなることを
   特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の検査装置。
4. 【請求項４】 画像処理装置が液晶表示装置による表示
   画像を取り込む手順を含む液晶表示装置の検査方法にお
   いて、 前記表示画像を任意の遮光動作を行う遮光手段を介して
   前記画像処理装置に取り込むことを特徴とする液晶表示
   装置の検査方法。