(57)【要約】【課題】装置のコンパクト化を図ることができ、しかも比較的短時間で正確に色欠陥を判定することができる、カラー液晶パネルの色欠陥判定方法および装置を提供する。【解決手段】本発明のカラー液晶パネルの欠陥検査方法は、カラー液晶パネルのバックライト光を光の三原色のそれぞれに切り換えた状態で、液晶パネルが黒画面を表示するように動作させることによって得られる黒表示画面をそれぞれモノクロ撮像機器で撮影し、この撮影で得られた３つの画像から前記液晶パネルのセル欠陥の有無を判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー液晶パネルのバックライト光として三原色のそれぞれの光を用い、各バックライト光下で前記液晶パネルが黒色または中間色の画面を表示するように前記液晶パネルを動作させることによって得られる該液晶パネルのそれぞれの黒表示画面をモノクロ撮像機器で撮影し、この撮影で得られた３つの画像から前記液晶パネルの色欠陥の有無を判定することを特徴とするカラー液晶パネルの欠陥検査方法。
【請求項２】
赤色のバックライト光下で前記液晶パネルの黒表示画面を撮影して得られた第１の黒表示画像のうち所定の輝度レベルを超える画素領域に対応する画素が赤色欠陥であり、緑色のバックライト光下で前記液晶パネルの黒表示画面を撮影して得られた第２の黒表示画像のうち所定の輝度レベルを超える画素領域に対応する画素が緑色欠陥であり、青色のバックライト光下で前記液晶パネルの黒表示画面を撮影して得られた第３の黒表示画像のうち所定の輝度レベルを超える画素領域に対応する画素が緑色欠陥であると判定される、請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
バックライト光には、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードからの各光が用いられる請求項１に記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
赤、青および緑の各光を選択的に発光可能な光源と、検査を受けるカラー液晶パネルが前記光源からの各光をバックライト光として受けるように、該カラー液晶パネルを保持するワークテーブルと、該ワークテーブルに保持された前記表示パネルが黒色または中間色の画面を表示するように、該表示パネルに電気信号を供給する電気回路と、前記ワークテーブルに保持され、黒色または中間色の画面を表示するように動作する前記表示パネルの黒表示画面を前記各バックライト光について撮影するモノクロ撮像機器と、該モノクロ撮像機器で得られた前記表示パネルの前記各バックライト光についての黒表示画像から前記カラー表示パネルの各色欠陥の有無を判定する画像処理回路とを含む、カラー液晶パネルの欠陥検査装置。
【請求項５】
前記画像処理回路は、前記各黒表示画面から得られた黒表示画像の画素領域についての輝度レベルと前記黒表示画面に用いたバックライト光に対応した各閾値とを比較する比較部を有する、請求項４に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードの各ＬＥＤから成る、請求項４に記載の欠陥検査装置
【請求項７】
前記電気回路は、前記ワークテーブル上に保持され、前記表示パネルを黒表示させるための電気信号を該表示パネルに供給するためのプローブユニットを備える、請求項４に記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
前記撮像機器は前記表示パネルの少なくとも一部の表示画面を撮影するＣＣＤカメラである、請求項４に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノクロカメラを用いてカラー液晶パネルの色欠陥を判定する欠陥検査方法および該方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶パネルの色欠陥をモノクロカメラで撮影した画像から検出する方法がある（例えば特許文献１参照）。これによれば、全セルを消灯させた、すなわち黒表示させた表示画面の撮影画像と、各画素の三原色をＲＧＢの色毎に点灯表示させたそれぞれの表示画面の撮影画像とを用い、各三原色の撮影画像上の明度の比較から、モノクロカメラを用いて撮影する際にカラー液晶パネルの高精度での位置合わせを必要とすることなく、色欠陥を判定することができる。
また、カラー液晶パネルを白色表示させた状態で、例えば特許文献２に示されたような三原色カラーフィルタをカラー液晶パネルとモノクロカメラとの間に挿入し、順次カラーフィルタの三原色を切り換えて撮影した撮影画像の比較から色欠陥を判定することが考えられている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３６１６２号公報
【特許文献２】特開平１−１５０８４４号公報
【０００４】
しかしながら、従来の両方法では、いずれもカラー液晶パネルの検査のためのバックライト光として、白色光が用いられていることから、欠陥の色判別には不利である。すなわち、カラーフィルタの一般的な波長特性は、図２（ａ）のグラフに示されているように、青フィルタの透過特性を示す特性線Ｂ１と緑フィルタの透過特性を示す特性線Ｇ１との交わりおよび特性線Ｇ１と赤フィルタの透過特性を示す特性線Ｒ１との交わりで表されているように、相互に広い透過重複領域が生じる。このため、基本的に、バックライト光として白色光を用いた場合、各色フィルタを経た画像の明るさで欠陥の色を明確に判別することは容易ではなく、正確な色判定は容易ではない。
【０００５】
また、特許文献１に記載の方法では、前記したように黒表示させた表示画面の撮影画像および各三原色を色毎に点灯表示させたそれぞれの表示画面の撮影画像の全四つの画像のそれぞれについての欠陥判定作業が必要となり、処理時間が長くなる。
【０００６】
また、モノクロカメラと液晶パネルとの間にカラーフィルタを挿入する方法では、カラーフィルタの三原色の切り換えのための操作時間が必要となり、この操作時間が迅速な判定作業の妨げとなる。またカラーフィルタの操作機構が必要となり、そのため、装置全体が高価になると共に、カラーフィルタおよびその操作機構がカメラ周辺に多くのスペースを占有することから、コンパクト化の上で、不利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、装置のコンパクト化を図ることができ、しかも比較的短時間で正確に色欠陥を判定することができる、カラー液晶パネルの色欠陥判定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る欠陥検査方法は、カラー液晶パネルのバックライト光として三原色のそれぞれの光を用い、各バックライト光下で前記液晶パネルが黒色または中間色画面を表示するように前記液晶パネルを動作させることによって得られる該液晶パネルのそれぞれの黒表示画面をモノクロ撮像機器で撮影し、この撮影で得られた３つの画像から前記液晶パネルの色欠陥の有無を判定することを特徴とする。
ここで、黒表示画面とは、表示画面の全体が黒色で表示された黒色表示画面および表示画面の全体が黒色と白色との中間色で表示された中間色表示画面のいずれか一方を意味する。
【０００９】
本発明では、例えばバックライト光が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各三原色に切り換えられ、それぞれのバックライト光で検査を受けるカラー液晶パネルは黒表示動作される。この黒表示動作では、本来、各画素の三原色セルのいずれからもバックライト光は漏れ出ることはなく、黒表示画面となる。しかし、色欠陥があると、そのセルからはバックライト光が漏れ出る。
【００１０】
このバックライト光が例えば赤色であると、たとえ赤色以外の色欠陥が検査を受けている液晶パネルの画素にあっても、該液晶パネルに各色に対応した組み込まれたそれぞれの色フィルタによってその透過光の強度は低減される。他方、赤色欠陥では、対応する赤フィルタを通して強い光が漏れる。したがって、赤色のバックライト光を用いたこの検査で赤欠陥を容易に検出することができる。
【００１１】
同様に、青色、緑色の各バックライト光を用いた検査により、青色欠陥および緑色欠陥をそれぞれ容易に検出することができる。
【００１２】
このように、本発明では、赤色のバックライト光下で前記液晶パネルの黒表示画面を撮影して得られた第１の黒表示画像のうち所定の輝度レベルを超える画素領域に対応する画素が赤色欠陥であり、緑色のバックライト光下で前記液晶パネルの黒表示画面を撮影して得られた第２の黒表示画像のうち所定の輝度レベルを超える画素領域に対応する画素が緑色欠陥であり、青色のバックライト光下で前記液晶パネルの黒表示画面を撮影して得られた第３の黒表示画像のうち所定の輝度レベルを超える画素領域に対応する画素が緑色欠陥であると判定することができる。
【００１３】
したがって、本発明の検査方法によれば、単にバックライト光の色を変えた黒表示動作の黒表示画面の画像から色欠陥の有無の判定に加えて、その色欠陥の色を正確にかつ迅速に特定することができる。
【００１４】
バックライト光には、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードからの光をそれぞれ用いることができる。
【００１５】
また、本発明に係る欠陥検査装置は、赤、青および緑の各光を選択的に発光可能な光源と、検査を受けるカラー液晶パネルが前記光源からの各光をバックライト光として受けるように、該カラー液晶パネルを保持するワークテーブルと、該ワークテーブルに保持された前記表示パネルが黒画面を表示するように、該表示パネルに電気信号を供給する電気回路と、前記ワークテーブルに保持され、黒画面を表示するように動作する前記表示パネルの黒表示画面を前記各バックライト光について撮影するモノクロ撮像機器と、該モノクロ撮像機器で得られた前記表示パネルの前記各バックライト光についての黒表示画像から前記カラー表示パネルの各色欠陥の有無を判定する画像処理回路とを含む。
【００１６】
本発明に係る前記欠陥検査装置では、ワークテーブル上の前記表示パネルが前記電気回路からの電気信号によって黒表示動作するように作動された状態で、前記表示パネルをその背面から照射するバックライト光を切り換えることができる。それぞれのバックライト光による黒表示画面は前記モノクロ撮像機器により撮影され、これにより得られた３つの黒表示画面の画像が前記画像処理装置によって処理を受ける。
【００１７】
この画像処理装置によって処理を受ける３つの黒表示画面には、それぞれのバックライト光に対応した色欠陥が、前記したように、明確に表示されることから、適正な閾値との比較的によって容易にそれぞれの色欠陥の有無を判定することができる。
【００１８】
前記画像処理回路に、前記各黒表示画面から得られた黒表示画像の画素領域についての輝度レベルと前記黒表示画面に用いたバックライト光に対応した各閾値とを比較する比較部を設けることができる。この比較部は、各バックライト光に対応して設定された第１ないし第３の閾値を用いて、各画素領域の輝度レベルを判定する。
【００１９】
この比較部での比較の結果、赤色のバックライト光下で得られた第１の黒表示画像のうち第１の閾値を越える輝度レベルを示す画素領域があると判定されると、前記画像処理回路は、これに対応する画素が赤色欠陥であると判定する。また、前記画像処理回路は、緑色のバックライト光下で得られた第２の黒表示画像のうち第２の閾値を超える輝度レベルを示す画素領域があると、これに対応する画素が緑色欠陥であり、青色のバックライト光下で得られた第３の黒表示画像のうち第３の閾値を超える輝度レベルの画素領域があると、これに対応する画素が緑色欠陥であると判定する。
【００２０】
前記光源は、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードの各ＬＥＤで構成することができる。
【００２１】
前記電気回路には、前記ワークテーブル上に保持され、前記表示パネルを黒表示させるための電気信号を該表示パネルに供給するためのプローブユニットを設けることができる。
【００２２】
また、前記撮像機器には、前記表示パネルの少なくとも一部の表示画面を撮影するＣＣＤカメラを用いることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、前記したように、バックライト光として、従来のような白色光を用いることなく、三原色の各光を用い、それぞれのバックライト光下で液晶パネルの黒表示画面を撮影し、その３つの黒表示画像からそれぞれの色欠陥の有無の判定することができるので、切り換え操作を必要とする可動のカラーフィルタを用いることなく、また従来に比較して単純な画像処理工程で、色欠陥およびその色の特定を正確にかつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る検査装置１０は、図１に示されているように、カラー液晶パネル１２の色欠陥の検査に用いられる。前記液晶パネル１２は、従来よく知られた多数の画素が配列されて成る表示画面１２ａを有し、また、この表示画面１２ａの外周に多数の電極（図示せず）を有する。各画素は、従来よく知られているように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色のセルを有し、前記電極は、各セルが光りの透過を許しあるいは光の透過を阻止するように該各セルを動作させるために、それぞれのセルに対応して設けられている。また、表示画面１２ａには、図示しないが、各セルに対応し色部分を有する従来よく知られた三色カラーフィルタが組み付けられている。
【００２５】
前記検査装置１０は、ステージ面１４ａ上のＸ軸、Ｙ軸およびこれらに垂直なＺ軸の各軸方向へ移動可能でありかつＺ軸の周りに角度θで回転可能な従来よく知られたＸＹＺθステージ１４と、該ステージ上にこれから間隔をおいて配置される矩形のワークテーブル１６と、該ワークテーブル上に配置され、前記液晶パネル１２のためのパネル受けを構成する矩形枠体１８と、該枠体上に配置される前記液晶パネル１２の前記電極に電気信号を供給するための電気回路２０とを備える。電気回路２０には、矩形枠体１８上に位置するように該枠体に支持されたプローブユニット２２が接続されている。
【００２６】
ワークテーブル１６は、矩形開口１６ａを規定し、ステージ１４上の矩形開口１６ａに対応する領域には、矩形枠体１８上に配置される前記液晶パネル１２のためのバックライト用光源２４が配置されている。
【００２７】
本発明に係る前記検査装置１０のバックライト用光源２４は、制御装置２６の作動によって光の三原色の各光を選択的に照射可能の光源から成る。この光源として、例えば、図示しないが多数の赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードが用いられる。色毎にほぼ同数の発光ダイオードが用いられ、該発光ダイオードは、それぞれの発光面を矩形枠体１８上の前記液晶パネル１２へ向けて、矩形開口１６ａに対応する領域に均等に分散して配置されている。
【００２８】
これら多数の発光ダイオードは、制御装置２６により、その色毎に発光させることができ、これによりバックライト用光源２４は、赤色、緑色および青色の各光のうち、選択された単色光で前記液晶パネル１２をその背面から照射する。バックライト用光源２４からの各光は、矩形枠体１８に組み込まれた光拡散板２８の拡散作用によって、前記液晶パネル１２の背面に均等に分散する。
【００２９】
発光ダイオードに代えて、発光ダイオード以外の赤色、緑色および青色の各発光源を用いることができる。しかしながら、図２（ｂ）に示されているように、一般的な青色、緑色および赤色の各発光ダイオード（ＬＥＤ）の波長特性は、それぞれ特性線Ｂ２、Ｇ２およびＲ２で示されているように、それぞれの波長帯域が鋭い立ち上がり特性を示すこと、他の光源よりも狭い波長帯域を示すこと、および赤い色を除く他の色の中心波長が他の色のフィルタ帯域から外れていること等から、自己の色と異なるカラーフィルタによって大きく減衰される点で、発光ダイオードを用いることが望ましい。
【００３０】
再び図１を参照するに、この例では、偏向方向を相互に直交させる一対の偏光板３０ａ、３０ｂを前記液晶パネル１２に組み込む前工程での検査例であることから、前記液晶パネル１２の前面および背面には、一対の偏光板３０ａ、３０ｂが液晶パネル１２に平行となるように、配置されている。
【００３１】
矩形枠体１８上のカラー液晶パネル１２の前記電極には、プローブユニット２２のプローブ２２ａが当接する。電気回路２０は、プローブユニット２２のプローブ２２ａを経て、各セルへの制御信号の供給をオン、オフ制御する。前記液晶パネル１２の表示画面１２ａを構成する前記画素毎に設けられた各セル内の液晶分子は、この制御信号のオン、オフによって、その並びを制御されることから、一対の偏光板３０ａ、３０ｂと各セルの液晶分子の並びとの相互関係によって、従来よく知られているように、各セルが光の透過を許し、あるいは光の透過を阻止するように、電気回路２０の制御下で該各セルを動作させることができる。
【００３２】
カラー液晶パネル１２の表示画面１２ａを上方の偏光板３０ａを通して観察するために、該偏向板の上方には、例えばＣＣＤカメラから成る撮像機器３２が配置されており、該撮像機器には、これにより撮影された表示画面１２ａの画像を処理するための画像処理回路３４が接続されている。
【００３３】
ＣＣＤカメラ３２は、表示画面１２ａの画素に対応する画素を有し、また画像処理回路３４は、ＣＣＤカメラ３２により取り込まれた表示画像を、表示画面１２ａの各画素に対応する画素領域毎に、その輝度と第１ないし第３の閾値と比較する比較部３４ａを有する。また、画像処理回路３４は、各閾値を格納するための記憶部３４ｂを有し、該記憶部は、例えば赤色欠陥を判定するための第１の閾値、緑色欠陥を判定するための第２の閾値および青色欠陥を判定するための第３の閾値をそれぞれ格納する。
【００３４】
ＣＣＤカメラ３２での表示画面１２ａの撮影では、カラー液晶パネル１２の表示画面１２ａが黒表示動作させるために、電気回路２０によって前記液晶パネル１２の前記セルが透過光を遮断するように制御を受ける。また、制御装置２６によってバックライト用光源２４の光が例えば赤色に選択される。
【００３５】
前記液晶パネル１２を黒表示動作させた場合、表示画面１２ａを構成するすべての前記画素が正常に動作すると、各画素を構成するいずれのセルからもバックライト用光源２４からのバックライト光が透過することはなく、表示画面１２ａは、図３の（ａ−１）に示されているように、黒表示画面が得られる。
【００３６】
しかしながら、各画素を構成するセルに欠陥があると、この欠陥セルからはバックライト光が漏れ出る。ところで、バックライト光として赤色が使用されている場合、この欠陥セルが赤色であると、すなわち該欠陥セルの前記カラーフィルタ部分が赤色部分であると、この赤色部分で、欠陥セルから漏れ出た赤色のバックライト光は強い吸収を受けることなく、欠陥セルを透過する。しかし、欠陥セルが前記カラーフィルタの他の緑色あるいは青色部分に対応する場合、該欠陥セルを透過する赤色のバックライト光は強い吸収を受け、減衰する。
【００３７】
その結果、赤色の単色バックライト光を用いた黒表示画面では、表示画面１２ａにたとえ赤色のセル以外の色欠陥があったとしても、図３の（ａ−２）に示されているように、赤色の欠陥３４ｒのみが高い輝度で表示される。
【００３８】
この表示画面１２ａは、モノクロのＣＣＤカメラ３２により撮影され、その表示画像は画像処理回路３４により、二値画像処理のような従来よく知られた前処理を受ける。前処理を受けた前記表示画像は、比較部３４ａにより、表示画面１２ａの各画素に対応する各画素領域毎に、記憶部３４ｂの第１の閾値と比較される。画像処理回路３４により処理を受ける画像はモノクロではあるが、前記したように欠陥に対応する部分（３６ｒ）で高い輝度を示すことから、比較部３４ａでの比較の結果、画像処理回路３４は、高い輝度を示す点（３６ｒ）を含む画素が欠陥画素であると判定し、また、バックライト光として赤色の単色光が用いられたことから、赤色欠陥であると判定する。
【００３９】
続いて、制御装置２６の作動により、例えばバックライト光が緑色の単色光に切り換えられる。表示画面１２ａを構成するすべての前記画素が正常に動作すると、バックライト光の切り換えに拘わらず、表示画面１２ａは、図３の（ｂ−１）に示されているように、前記したと同様な黒表示画面が得られる。
【００４０】
しかしながら、各画素を構成するセルに欠陥があると、前記したと同様な原理によって、たとえ緑色以外の欠陥セルがあったとしても、図３の（ｂ−２）に示されているように、緑色の欠陥３６ｇのみが高い輝度で表示されることから、画像処理回路３４は、比較部３４ａによる表示画面１２ａの撮影画像の画素領域と第２の閾値との比較に基づいて、高い輝度を示す点（３６ｇ）を含む画素が欠陥画素であると判定し、また、バックライト光として緑色の単色光が用いられたことから、緑色欠陥であると判定する。
【００４１】
さらに、バックライト光が青色の単色光に切り換えた場合においても、表示画面１２ａを構成するすべての前記画素が正常に動作すると、表示画面１２ａは、図３の（ｃ−１）に示されているように、前記したと同様な黒表示画面が得られる。しかし、欠陥があると、たとえ青色以外の欠陥セルがあったとしても、図３の（ｃ−２）に示されているように、緑色の欠陥３６ｇのみが高い輝度で表示される。その結果、像処理回路３４は、比較部３４ａによる表示画面１２ａの撮影画像の画素領域と第３の閾値との比較に基づいて、高い輝度を示す点（３６ｂ）を含む画素が欠陥画素であると判定し、また、バックライト光として青色の単色光が用いられたことから、青色欠陥であると判定する。
【００４２】
したがって、本発明に係る前記検査装置１０によれば、３つの画像の処理により、可動のカラーフィルタを用いることなく、従来に比較してコンパクトな構成でもって、しかも単純な画像処理工程で、色欠陥およびその色の特定を正確にかつ迅速に行うことができる。
【００４３】
表示画面１２ａの全域を一括的に撮影することに代えて、表示画面１２ａを複数の所定の領域に区画して、それぞれの区画領域毎に色欠陥の有無およびその色を特定することができる。また、前記したところでは、黒表示画面として、表示画面の全体が黒色で表示された黒色表示画面について説明したが、黒表示画面として表示画面の全体が黒色と白色との中間色で表示された中間色表示画面を採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る色欠陥検査装置をその一部を破断して概略的に示す正面図である。
【図２】検査対象である液晶パネルに組み込まれたカラーフィルタおよび本発明に係るバックライト光の各光についての波長特性を示すグラフである。
【図３】バックライト光の切り換えによるそれぞれの黒表示画像の説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  色欠陥検査装置
１２  カラー液晶パネル
２０  電気回路
２２  プローブユニット
２２ａ  プローブ
２４  バックライト用光源
２６  制御装置
３２  （ＣＣＤカメラ）撮像機器
３４  画像処理回路
３４ａ  比較部
【図１】
2007192613.tif 000003
【図２】
2007192613.tif 000004
【図３】
2007192613.tif 000005