(57)【要約】【課題】液晶パネル等の表示装置の表示を撮像し、得られた撮像データから点欠陥の絶対位置を正確に特定することが可能な欠陥検査装置を提供する。【解決手段】表示領域の表示を撮像する、固体撮像素子を使用したＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂと、液晶パネル１０を駆動して、表示領域に欠陥検出用の表示を行うとともに、表示領域における位置が既知の基準位置パターンの表示を行い、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂの撮像した画像情報に基づいて、表示領域の各画素の欠陥の有無および当該欠陥を有する画素の表示領域内における位置を検出するコントローラ２０とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する表示装置の表示領域の各画素の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
前記表示領域の表示を撮像する、固体撮像素子を使用した撮像手段と、
前記表示装置を駆動して、前記表示領域に欠陥検出用の表示を行うとともに、前記表示領域における位置が既知の基準位置パターンの表示を行い、前記撮像手段の撮像した画像情報に基づいて、前記表示領域の各画素の欠陥の有無および当該欠陥を有する画素の表示領域内における位置を検出する欠陥検出手段と
を有する表示装置の欠陥検出装置。
【請求項２】
前記欠陥検出手段は、前記基準位置パターンの表示位置を前記撮像手段による撮像毎に制御する手段を有する
請求項１に記載の表示装置の欠陥検出装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、前記欠陥検出手段からの制御指令を受けて、前記表示領域の撮像範囲を変更させるズーム手段を有し、
前記欠陥検出手段は、欠陥を検出した場合には、当該欠陥の近傍に前記基準位置パターンを表示させるとともに、前記ズーム手段を駆動して当該欠陥の存在する領域を拡大して撮像させ、拡大して撮像された前記欠陥および基準位置パターンの画像データに基づいて、当該欠陥を有する画素の位置を検出する
請求項１に記載の表示装置の欠陥検出装置。
【請求項４】
前記欠陥検出手段は、前記欠陥の周囲を囲むように前記基準位置パターンを表示させる
請求項３に記載の表示装置の欠陥検出装置。
【請求項５】
前記欠陥検出手段からの制御指令を受けて、前記表示装置に対する前記撮像手段の位置を変更する移動手段をさらに有する
請求項１に記載の表示装置の欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルの製造過程においては、液晶パネル上に輝点や黒点等の点欠陥を検出する検査が行われる。液晶パネルには、点欠陥が少なからず存在するが、人間の目に写る画像の品質に影響を及ぼさない範囲で点欠陥の存在は許容されているが、液晶パネルの画面の高精細化に伴い、点欠陥の数の許容範囲は狭まっており、点欠陥の検出を確実にする必要がある。特に、投射型表示装置の光変調素子として用いられる液晶パネルに点欠陥が存在すると、点欠陥がスクリーンに拡大されて投射されてしまいうので、点欠陥の検出が重要である。
液晶パネルの欠陥検査の方法としては、たとえば、特許文献１等に開示されているいわゆる点灯検査と呼ばれる検査方法が知られている。
たとえば、液晶パネルの背面側から照明光を当て、液晶パネルの表示をスクリーンに投射し、これをＣＣＤ(Charge Coupled Device) カメラで撮像する。そして、ＣＣＤカメラで撮像した画像データから得られる輝度むらから欠陥のある画素を特定する。
【特許文献１】特開２００１−２２８０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、液晶パネルに点欠陥がある場合に、歩留り改善のための、不良解析や欠陥補正を行うためには、点欠陥の絶対位置を正確に特定する必要がある。
液晶パネルの表示画面を一台のＣＣＤカメラで撮像した画像データに基づいて、点欠陥の表示画面内の絶対位置を特定するには、ＣＣＤカメラに用いるＣＣＤの分解能を十分高くする必要がある。
たとえば、液晶パネルの一つの画素を検出するのにＣＣＤ側で４つの画素が割り当てられているとすると仮定する。液晶パネルの画素の欠陥がＣＣＤ側の４つの画素の中心部に位置した場合、４つの画素すべてが欠陥を検出し、ＣＣＤ側の４つの画素に対する液晶パネルの欠陥の正確な位置は特定できない。すなわち、ＣＣＤ側の分解能が低いとＣＣＤの撮像した画像データから、液晶パネルの欠陥の正確な位置を特定することができない。
したがって、液晶パネルの欠陥の正確な位置を特定するには、液晶パネルの一つの画素に対してＣＣＤ側では少なくとも９つの画素を割り当てる必要がある。この場合には、液晶パネルの画素数をたとえば、８０万とすると、８００万画素程度のＣＣＤが必要となる。
液晶パネルの画素数は、画面の高精細化に伴い増加しており、欠陥検査に使用できるＣＣＤを入手することが困難である。
【０００４】
一方、液晶パネルの表示画面を複数台のＣＣＤカメラで撮像すれば、比較的少ない画素数のＣＣＤカメラを用いることも可能であるが、複数台のＣＣＤカメラでそれぞれ撮像した画像データを合成することによって、液晶パネルの表示画面内での欠陥の位置を正確に特定するのは困難である。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、液晶パネル等の表示装置の表示を撮像し、得られた撮像データから点欠陥の絶対位置を正確に特定することが可能な欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、画像を表示する表示装置の表示領域の各画素の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、前記表示領域の表示を撮像する、固体撮像素子を使用した撮像手段と、前記表示装置を駆動して、前記表示領域に欠陥検出用の表示を行うとともに、前記表示領域における位置が既知の基準位置パターンの表示を行い、前記撮像手段の撮像した画像情報に基づいて、前記表示領域の各画素の欠陥の有無および当該欠陥を有する画素の表示領域内における位置を検出する欠陥検出手段とを有する。
【０００７】
好適には、前記欠陥検出手段は、前記基準位置パターンの表示位置を前記撮像手段による撮像毎に制御する手段を有する。
【０００８】
また、前記撮像手段は、前記欠陥検出手段からの制御指令を受けて、前記表示領域の撮像範囲を変更させるズーム手段を有し、前記欠陥検出手段は、欠陥を検出した場合には、当該欠陥の近傍に前記基準位置パターンを表示させるとともに、前記ズーム手段を駆動して当該欠陥の存在する領域を拡大して撮像させ、拡大して撮像された前記欠陥および基準位置パターンの画像データに基づいて、当該欠陥を有する画素の位置を検出する構成とすることも可能である。
この場合、さらに好適には、前記欠陥検出手段は、前記欠陥の周囲を囲むように前記基準位置パターンを表示させる。
【０００９】
さらに、本発明は、前記欠陥検出手段からの制御指令を受けて、前記表示装置に対する前記撮像手段の位置を変更する移動手段をさらに有する構成とすることも可能である。
【００１０】
本発明では、表示装置の表示領域に存在する欠陥を検出する際に、欠陥検出用の表示を行うとともに、基準位置パターンの表示を行う。これらを撮像手段により撮像する。撮像手段から得られる画像データには、欠陥の情報と基準位置パターンの情報が含まれている。欠陥検出手段は、欠陥の情報と基準位置パターンの情報から欠陥の位置を検出する。
したがって、本発明では、表示装置の表示領域の全てを一度に撮像しなくとも、表示領域の一部を撮像した場合に、この撮像データに基準位置パターンが含まれるように表示すれば、常に、欠陥の位置を正確に特定することができる。また、表示領域を部分的に複数回に渡って撮像し、複数の画像データを基準位置パターンに基づいて合成すれば、欠陥の位置が正確に特定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表示装置の表示を撮像した撮像データから点欠陥の絶対位置を正確に特定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶パネルの欠陥検査装置の構成図である。
図１において、欠陥検査装置１は、複数（２台）のＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂと、コントローラ２０と、投射光学系８と、照明装置３と、スクリーンＳＣとを有する。
なお、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂは本発明の撮像手段の一実施態様である。また、後述するように、コントローラ２０は本発明の欠陥検出手段を構成する。
【００１３】
照明装置３は、液晶パネル１０の背面から照明光を液晶パネル１０へ当てる。照明装置３は、光源、各種光学フィルタ等から構成され、略均一な平行光を照射する。
液晶パネル１０は、たとえば、マトリックス状に配列された画素毎に電極および薄膜トランジスタを備えたＴＦＴ液晶パネルである。また、偏光フィルムや各種フィルタを備えている。
【００１４】
投射光学系８は、液晶パネル１０を透過し、液晶パネル１０の液晶によって変調された光が入射され、これを拡大してスクリーンＳＣに投射する。これにより、スクリーンＳＣには、液晶パネル１０の表示に応じた画像が投射される。
【００１５】
ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂは、スクリーンＳＣに投射された画像を撮像し、撮像した画像データをコントローラ２０にする。ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂは、固体撮像素子であるＣＣＤ(Charge Coupled Device) の各画素のフォトダイオードにより、入射する光を光電変換し、画像データを生成する。ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂは、それぞれズームレンズおよびアクチュエータ等からなるズーム機構６を備えており、コントローラ２０からの制御指令６ＳＡ，６ＳＢに応じて、スクリーンＳＣ上の撮像範囲を変えることができるようになっている。
また、２台のＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂの初期状態における撮像範囲ＲＡおよびＲＢによって、液晶パネル１０上の画像の全てをカバーしている。さらに、撮像範囲ＲＡおよびＲＢは、一部が重複している。
【００１６】
コントローラ２０は、液晶パネル１０の駆動、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂの駆動制御、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂから得られる画像データに基づいて液晶パネル１０に存在する点欠陥の検出を行う。
図２は、コントローラ２０の機能ブロック図である。
コントローラ２０は、カメラ駆動部２１、画像処理部２２、パネル駆動部２３、および、欠陥検出部２４を有する。これらは、プロセッサ、メモリ等のハードウエアおよび所要のソフトウエアから構成される。
【００１７】
カメラ駆動部２１は、上記したＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂのズーム機構６を欠陥検出部２４からの制御指令２１Ｓに応じて駆動制御する。
画像処理部２２は、ＣＣＤカメラ５Ａ，５ＢのＣＣＤの各画素の検出した輝度レベルからなる画像データを、たとえば、２値化処理あるいは階調処理するなどして、欠陥検出に必要なデータに変換する。
【００１８】
パネル駆動部２３は、欠陥検出部２４からの欠陥検出用の指令２３ＳＡと基準位置パターン用の指令２３ＳＢに応じて、液晶パネル１０を駆動する。
欠陥検出用の指令２３ＳＡは、液晶パネル１０の各画素が正常に動作するかを検査するために必要な欠陥検出用の表示を行うためのものである。この欠陥検出用の表示は、検出条件等により様々であるが、基本的には、液晶パネル１０の画素を点灯させる駆動信号を与える。点灯する信号を与えた画素が正常に点灯するか否かで判断することができる。
基準位置パターン用の指令２３ＳＢは、欠陥検出部２４側で予め認識している液晶パネル１０における既知の位置座標に基準位置パターンを表示させるための指令である。なお、基準位置パターンの表示方法については後述する。
【００１９】
欠陥検出部２４は、画像処理部２２から得られる画像データ２２Ｓに基づいて、液晶パネル１０上の欠陥およびその位置を検出する。
また、欠陥検出部２４は、液晶パネル１０、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂを駆動するための指令を生成する。
さらに、欠陥検出部２４は、液晶パネル１０上の欠陥およびその位置を検出した結果を表示装置３０へ表示させる。
【００２０】
次に、欠陥検出装置１による具体的な液晶パネル１０の欠陥検出処理について図３を参照して説明する。
欠陥検査装置１は、たとえば、遮光された暗室内に設置される。
また、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂは、液晶パネル１０によりスクリーンＳＣに投射された全画像のうち少なくとも半分の領域を撮像可能となっているとともに、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂに使用されるＣＣＤによって撮像されたスクリーンＳＣ上の画像から液晶パネル１０の各画素の欠陥の位置を検出できる分解能、すなわち、画素数を有するものとする。１枚の液晶パネル１０に対して複数のＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂを用いることにより、一台のＣＣＤカメラを用いる場合よりも、液晶パネル１０の一画素に対してＣＣＤ側の画素をより多く割り当てることができる。
【００２１】
まず、照明装置３の前方に検査対象である液晶パネル１０を配置し、液晶パネル１０に照明光を当てる。
次いで、欠陥検出部２４は、たとえば、液晶パネル１０の全ての画素を点灯させる指令２３ＳＡおよび図３（ａ）に示す基準位置パターンＢＰを表示させる指令２３ＳＢをパネル駆動部２３へ出力する。なお、図３は、液晶パネル１０上の表示例である。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、基準位置パターンＢＰは、液晶パネル１０上の縦方向、横方向に所定間隔で表示される。液晶パネル１０の画素に欠陥ＤＰが存在すると、この欠陥ＤＰと基準位置パターンＢＰの画像がスクリーンＳＣに投射される。
スクリーンＳＣに投射された画像は、たとえば、図３（ａ）に示す、領域Ｒａに対応する部分がＣＣＤカメラ５Ａによって撮像され、領域Ｒｂに対応する部分がＣＣＤカメラ５Ｂによって撮像される。これらの撮像された画像データは、コントローラ２０の画像処理部２２に送られ、所定の画像処理が行われる。
また、画像処理部２２に送られた画像データは、基準位置パターンＢＰの情報を持っていることから、２つの画像データは位置座標に関して正確に合成することができる。
【００２３】
欠陥検出部２４では、図３（ａ）に示す表示に対応する情報から、欠陥ＤＰの検出および検出した欠陥ＤＰの位置の検出が行われる。
欠陥ＤＰの検出は、たとえば、正常な画素よりも輝度値が低いことから判別される。
検出された各欠陥ＤＰの位置は、たとえば、図３（ａ）に示すように、欠陥ＤＰに近い位置にある基準位置パターンＢＰからの横方向の距離Ｘａ，Ｘｂおよび縦方向の距離Ｙａ，Ｙｂを検出することにより特定することができる。すなわち、検出した基準位置パターンＢＰからの距離にある画素が欠陥ＤＰを有する画素である。
【００２４】
ここで、基準位置パターンＢＰを図３（ａ）のように液晶パネル１０に表示すると、基準位置パターンＢＰ上に存在する欠陥ＤＰを検出することができない。
このため、欠陥検出部２４は、図３（ａ）に示した画像データから欠陥の検出および位置の検出を行った後に、図３（ｂ）に示すように、基準位置パターンＢＰに変えて、新たな基準位置パターンＮＢＰを表示し、基準位置パターンの表示位置を変える。その後、図３（ｂ）に示す表示に対応する画像を再びＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂによって撮像し、上記と同様の処理を行う。
このように、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂの撮像毎に、基準位置パターンの表示位置を変えることにより、液晶パネル１０の欠陥が基準位置パターンに埋もれて検出できなくなるのを防ぐことができる。    
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、液晶パネル１０の点灯検査において、基準位置パターンＢＰを同時に表示し、これに対応する画像を撮像することにより、液晶パネル１０内で欠陥を有する画素の位置を正確に特定することができる。また、液晶パネル１０上に画素の位置を求めるための基準位置パターンＢＰを表示するので、液晶パネル１０の表示領域を複数のＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂにより複数領域に分けて撮像した画像データであっても、欠陥画素の位置を正確に特定することが可能となる。
【００２６】
第２実施形態
図４を参照して本発明の他の実施形態に係る欠陥検査装置について説明する。
上述した第１の実施形態では、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂに使用されるＣＣＤが、液晶パネル１０の欠陥およびその位置を正確に検出できる分解能をもつ場合について説明した。  本実施形態では、液晶パネル１０の欠陥をおおよそ検出するだけの分解能（画素数）は有するが、欠陥画素の位置を正確には特定できるほどの分解能（画素数）しかない場合について説明する。なお、本実施形態に係る欠陥検査装置の基本構成は第１の実施形態と同様である。
【００２７】
図４（ａ）は、液晶パネル１０の表示をスクリーンＳＣに投射し、その画像をＣＣＤカメラ５Ａまたは５Ｂによって撮像した画像ＧＩである。
撮像画像ＧＩの円Ａで示す領域において欠陥ＤＰが検出されたとき、コントローラ２０の欠陥検出部２４では、ＣＣＤカメラ５Ａ，５ＢのＣＣＤの分解能が低いため、欠陥は認識できてもその位置を正確には特定できない。
この場合に、欠陥検出部２４は、ＣＣＤカメラ５Ａ，５Ｂのズーム機構６を駆動し、図４（ｂ）に示すように、欠陥ＤＰの存在する付近を画素単位で位置が特定できる程度まで拡大し、再び、撮像させる。
すなわち、ズーム機構６を駆動して欠陥ＤＰの存在する付近を拡大すると、液晶パネル１０の一画素の検出に割り当てられるＣＣＤの画素数を増やすことができる。
【００２８】
欠陥検出部２４は、ズーム機構６を駆動してスクリーンＳＣ上の画像を拡大するとともに、図４（ｃ）に示すように、液晶パネル１０の欠陥画素の周囲を囲む矩形状の基準位置パターンＸＢＰを液晶パネル１０上に表示させる。
欠陥検出部２４は、液晶パネル１０上での基準位置パターンＸＢＰの位置を認識している。
欠陥検出部２４は、図４（ｃ）に示す表示を行った状態で、スクリーンＳＣ上の画像を拡大して撮像して得られた画像データから欠陥ＤＰを有する画素の位置を正確に検出することができる。
また、基準位置パターンＸＢＰを、たとえば、矩形状のような特徴的な形状にし、かつ、欠陥ＤＰの周りを囲むことにより、欠陥検出部２４での欠陥ＤＰの検出処理が非常に容易となる。
なお、基準位置パターンＸＢＰの形状は、矩形状でなくとも、画像認識しやすい形状であればよい。
【００２９】
第３実施形態
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。
図５に示す本実施形態に係る欠陥検査装置１００と第１の実施形態に係る欠陥検査装置１との異なるは、欠陥検査装置１００は一台のＣＣＤカメラ５のみを備えるとともに、ＣＣＤカメラ５を移動させる移動機構５０を備えている点である。
【００３０】
移動機構５０は、ＣＣＤカメラ５が固定された可動部５１と、この可動部５１を移動自在に保持する固定部５２とを有する。
可動部５１は、モータ等のアクチュエータを備えており、コントローラ２０からの指令５１Ｓに応じて、固定部５２を移動し、位置決めされる。これにより、ＣＣＤカメラ５は、スクリーンＳＣに沿って移動する。
【００３１】
本実施形態では、ＣＣＤカメラ５の撮像位置を複数箇所に変えて、第１実施形態と同様に液晶パネル１０からスクリーンＳＣに投射される画像を撮像することにより、画像全体を撮像する。
得られた複数の画像データには、基準位置パターンの情報が含まれれているので、これら複数の画像データを精度良く合成することができる。
ＣＣＤカメラ５の分解能に応じて、スクリーンＳＣを撮像する回数を調整すればよい。すなわち、分解能が低いほどスクリーンＳＣに投射される画像を細かく分けて撮像すれば、ＣＣＤの画素数を多く割り当てることができる。
【００３２】
また、ＣＣＤカメラ５の撮像位置に変更に応じて、基準位置パターンの表示位置や表示形態を変更すれば、各画像データ毎に検出される欠陥の位置の特定が容易となる。
さらに、ＣＣＤカメラ５の撮像した画像データには、基準位置パターンの情報が含まれているので、移動機構５０の位置決めに高い精度は要求されない。
【００３３】
第４実施形態
図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。なお、上述した実施形態と同様の構成部分については同一の符号を使用している。
上述した実施形態では、液晶パネル１０の表示をスクリーンＳＣに投射し、スクリーンＳＣ上の画像をＣＣＤカメラにより撮像する場合について説明した。本実施形態では、スクリーンＳＣを用いない場合について説明する。
【００３４】
本実施形態に係る欠陥検査装置２００は、図６に示すように、液晶パネル１０の前方に設置された分割用プリズム１３０と、分割用プリズム１３０に対して所定位置に配置された複数（２個）のＣＣＤ１５０Ａ，１５０Ｂとを備えている。
【００３５】
図６において、分割用プリズム１３０は、反射面１３０ａを備えている。この反射面１３０ａによって投影レンズ１０８によって投影される液晶パネル１０の表示画像の一部をＣＣＤ１５０Ｂへ向けて反射する。分割用プリズム１３０は、残り表示画像を通過させてＣＣＤ１５０Ａへ導く。すなわち、分割用プリズム１３０は、液晶パネル１０の表示画像を分割し、２個のＣＣＤ１５０Ａ，１５０Ｂに導く。
このような構成とすることにより、ＣＣＤの画素数を多く割り当てることができるとともに、コントローラ２０における画像の処理速度を向上させることができる。また、同時に複数のＣＣＤ１５０Ａ，１５０Ｂにより液晶パネル１０の表示画像を同時に取り込むことができるので、検査時間を短縮できる。
【００３６】
図７は、液晶パネル１０の表示画像を４分割する場合の構成例である。
図７に示すように、３つの分割用プリズム１３０Ａ〜１３０Ｃを用いれば、４つのＣＣＤ１５１Ａ〜１５１Ｄへ液晶パネル１０の表示画像を４分割して取り込むことができる。
【００３７】
本発明は、上述した実施形態に限定されない。
上述した各実施形態では、本発明の表示装置として液晶パネルの場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイにも本発明を適用することができる。
また、本発明の撮像手段としてＣＣＤカメラを用いた場合について説明したが、固体撮像素子としてＣＭＯＳを用いたカメラを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶パネルの欠陥検査装置の構成図である。
【図２】コントローラの機能ブロック図である。
【図３】欠陥検出部における欠陥の検出方法の一例を説明するための図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る欠陥検査装置における欠陥の検出方法を説明するための図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る欠陥検査装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１００，２００，３００…欠陥検出装置、３…照明装置、５Ａ，５Ｂ…ＣＣＤカメラ、６…ズーム機構、８…投射光学系、１０…液晶パネル、２０…コントローラ、２１…カメラ駆動部、２２…画像処理部、２３…パネル駆動部、２４…欠陥検出部、３０…表示装置、ＳＣ…スクリーン。
【図１】
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【図２】
2005249946.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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