JP2004094140A - 液晶パネル検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々の液晶パネルの検査項目を１台の検査装置で行えるようにして、検査結果相互の相関性を同時にみることができるようにする。
【解決手段】液晶パネル１１１を載置するパネル設置部２１と、液晶パネル１１１をパネル設置部２１の検査位置に搬送するパネル搬送部３５と、検査時の温度条件を一定に保持する温調部と、パネル設置部２１に設置された液晶パネル１１１に光Ｌを照射する光源部４１と、光Ｌに照らされた液晶パネル１１１の像をスクリーン５６に投影する投射部５１と、スクリーン５６に投影された像を撮像する撮像部６１と、撮像部６１で撮影された像に基づいた画像処理により欠陥レベルを検査する画像検査部７１と、検査位置に載置された液晶パネル１１１の電気的特性を検査するテスター部８１と、前記各構成部を制御する制御部とを備えたものである。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル検査装置に関し、詳しくはＩＣ測定、画像処理、スクリーンでの目視確認等の一連の検査が１台の検査装置で可能にした液晶パネル検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の液晶パネルの画質検査は、スクリーンに投射された画像を目視により検査する目視検査、液晶表示パネルの製造工程で行なわれている画像処理技術を用いた自動画質検査および液晶パネルの画像のコントラスト測定が行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各検査は、検査項目ごとに独立した検査装置を用いて検査が行われていたため、検査結果相互の相関性を同時にみることが困難であった。また検査項目ごとに検査装置が異なることから、検査時間がかかっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされた液晶パネル検査装置である。
【０００５】
本発明の液晶パネル検査装置は、液晶表示素子の画質検査および評価行う液晶パネル検査装置であって、液晶パネルを載置するパネル設置部と、液晶パネルを前記パネル設置部の検査位置に搬送するパネル搬送部と、前記液晶パネルの検査における温度条件を一定に保持する温調部と、前記パネル設置部に設置された液晶パネルに光を照射する光源部と、前記光源により照射された光に照らされた前記液晶パネルの像をスクリーンに投射する光学系と前記光学系により投射された像を投影するスクリーンとからなる投射部と、前記スクリーンに投影された像を撮像する撮像部と、前記撮像部で撮影された像に基づいた画像処理を行って欠陥レベルを数値化する画像検査部と、前記検査位置に載置された液晶パネルの検査端子にプローブを接触させて電気的特性を検査するテスター部と、前記各構成部を制御する制御部とを備えたものである。
【０００６】
前記スクリーンは、投射された画像を目視による画質検査を行うスクリーンである。また前記スクリーンは、投影される画像の照度を測定する照度計が設置されたスクリーンからなる。
【０００７】
前記光源から射出される光線の輝度を制御する中性濃度フィルタを備えたものである。前記光源から射出される光線の発散角を制御する絞りを備えたものである。
【０００８】
上記液晶パネル検査装置では、画像検査部、テスター部等を備えていることから、各検査項目毎に個別の検査装置が必要であった従来の検査とは異なり、複数の検査を１台の検査装置で同時に行うことができる。このため、複数の検査工程での検査結果間の相関性がとりやすくなり、また検査工程の省力化が図れる。
【０００９】
さらに、スクリーンに、投射された画像を目視による画質検査を行うスクリーンを用いた場合には、目視検査を行うことができる。このように、スクリーンを検査装置に一体化することで、目視による画質検査と自動による画質検査とがほぼ同時に行える。またスクリーンに、投影される画像の照度を測定する照度計が設置されたスクリーンを用いた場合には、スクリーンに投射された画像のコントラスト、液晶パネルの透過率、スクリーンに投影された像の輝度を測定し、いわゆる左右輝度比の測定が行える。
【００１０】
また光源から射出される光線の輝度を制御する中性濃度フィルタを備えたことから、さらに光源から射出される光線の発散角を制御する絞りを備えたことから、顧客仕様の光線条件を容易に作り出すことが可能になる。
【００１１】
以上説明したように、本発明の液晶パネル検査装置は、複数の検査機能を１台の検査装置に取りまとめたことから、この液晶パネル検査装置を用いて、液晶パネルの顧客と液晶パネルの規格を決定する際や液晶パネルの試作品の検査などが、液晶パネル検査装置のスクリーンに映し出される実際の画像を見ながら画像処理結果の数値化データを確認できるようになり液晶パネルの検査判定が明確になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶パネル検査装置に係る一実施の形態を以下に説明する。この説明では、主要部を図１のブロック図および図２の概略構成図によって説明し、構成部品の要部を図３〜図６によって説明する。
【００１３】
図１および図２に示すように、液晶表示素子（例えば透過型液晶表示素子）の画質検査および評価行う液晶パネル検査装置１である。この液晶パネル検査装置１には検査室１１が備えられている。この検査室１１は、暗室になる機能を有している。この検査室１１内には、液晶パネル１１１を載置するパネル設置部２１が備えられている。このパネル設置部２１には、後述するスクリーン５６に投影された像を目視検査する際に用いる像を作り出すためのパターンジェネレータ３１が接続されている。
【００１４】
さらに検査する液晶パネルをパネル設置部２１の検査位置に搬送したり、検査終了後の液晶パネル１１１をパネル設置部２１より搬出したりするパネル搬送部３５が備えられている。
【００１５】
上記パネル設置部２１に設置された液晶パネル１１１に光（検査光）Ｌを照射する光源部４１が設けられている。この光源部４１は、図示はしないが、例えば、超高圧水銀ランプからなる光源と、この光源から射出される光線を平行光線に変換するフライズアイレンズ、コンデンサレンズ等で構成される一般的な光学系とからなる。上記超高圧水銀ランプは、複数個が用いられるが、その個数は光源として必要とされる出力によって決定される。本発明の液晶パネル検査装置では１２０Ｗの超高圧水銀ランプを４個用いた。また、光源部４１では、光源より射出される光線の波長帯域は可視光域であるが、例えばダイクロイックミラーによって、ＲＧＢの３原色を抜き出してい用いている。
【００１６】
上記光源部４１により照射された光に照らされた液晶パネル１１１の像をスクリーン５６に投射する光学系５２とこの光学系５２により投射された像を投影するスクリーン５６とからなる投射部５１が検査室１１内に設置されている。上記光学系５２は、光源部４１より射出され液晶パネルを透過した光がスクリーン５６に投影されるように光路、光の拡がり角等を調整するものであって、反射鏡５３、投射レンズ５４等によって構成される。上記スクリーン５６は、例えば１０１６ｍｍ（４０インチ）もしくは１２７０ｍｍ（５０インチ）サイズであり、投影距離は例えば２５００ｍｍとなっている。また上記スクリーン５６は、例えば投射された画像を目視による画質検査を行うスクリーン（例えば透過型のスクリーン）である。また上記スクリーン５６は、図示したように、投影される画像の照度を測定する照度計５８が例えば複数箇所に設置されたスクリーンからなる。これらのスクリーンを自動で交換する自動交換装置（図示せず）が設定されていることが好ましい。もし自動交換装置が設置されていない場合には、スクリーンの交換可能は手動で行う。
【００１７】
上記検査室１１内には上記スクリーン５６に投影された像を撮像する撮像部６１が設置されている。この撮像部６１は、例えば固体撮像装置としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＣＣＤカメラからなる。このＣＣＤカメラは、例えばＦ２．０以上の明るい撮像レンズを搭載し、４００万画素以上のＣＣＤを搭載しているものが好ましい。この撮像部６１はＣＣＤカメラに限定はされず、スクリーン５６に投影された像を撮影できるものであればいかなる撮像装置であってもよい。
【００１８】
また、上記撮像部６１には、この撮像部６１で撮影された像に基づいた画像処理を行って欠陥レベルを数値化して判定する画像検査部７１が接続されている。この画像検査部７１は、スクリーン５６を白色無地の透過型のスクリーンと交換（交換は自動交換もしくは手動交換）し、白色スクリーンに映し出された画像を撮像部６１にて撮影し、その撮影信号を画像検査部７１にて数値化および判定を行う。
【００１９】
さらに上記検査位置に載置された液晶パネル１１１の検査端子（図示せず）にプローブ８２を接触させて電気的特性を検査するテスター部８１が備えられている。
【００２０】
上記検査室１１内における液晶パネル１１１の検査を一定の温度条件で行えるようにする温調部（図２では図示せず）が設置されている。この温調部は後述するように、検査位置に載置された液晶パネル１１１の温度を一定に保持するパネル温調部（図示せず）、検査位置に搬送する前の液晶パネルを一定の温度に保持するためのプリヒート部等で構成されている。
【００２１】
さらに各構成部を制御する制御部（図２では図示せず）が備えられている。この制御部は、上記パネル設置部２１、パネル搬送部３１、光源部４１、投射部５１、撮像部６１、画質検査部７１、テスター部８１、温調部等の各構成部を接続し、各構成部間の情報をやりとりするＭ／Ｃ（マシン）インターフェース、光源部４１のオン・オフを行い、光源の出力、拡がり角等を制御する光源制御、温調部の温度を制御する温調制御、テスターで得られた情報を送信するテスター通信、パターンジェネレータ（ＰＴＧ）３１の情報を送信するＰＴＧ通信等からなる。
【００２２】
上記パネル設置部２１は、図３に示すように、液晶パネル１１を検査位置に支持するワークテーブル２２と、光源部４１（前記図２参照）から射出された光Ｌが入射する側に設けられたレンズ２３および偏光板２４と、その光Ｌ線が液晶パネル１１１を透過して射出される側に設けた偏光版２５とは設置されている。また上記偏光板２４、２５には光Ｌが照射されることによる温度上昇によって偏光板２４、２５自体が焼けないようにするため、放熱性がよく、光透過性を有するサファイヤ基板２６、２７が設けされている。そして、上記液晶パネル１１１は、概略、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されているＴＦＴ基板１１２とこのＴＦＴ基板に液晶１１３を挟んで対向する対向基板１１４とから構成されており、例えば対向基板１１４側を光源部から射出される光Ｌが照射される側にして、上記ワークテーブル２２に載置される。なお、光Ｌはパネル設置部２１に入射させるために反射鏡１２１によりパネル設置部２１方向に光路が曲げられている。また、液晶パネル１１１を透過した光Ｌはパネル設置部２１から出て反射鏡５３により光路を曲げられ、レンズ（投射レンズ）５４を通してスクリーンへ導かれる。
【００２３】
さらに上記検査位置に載置された液晶パネル１１１の検査端子（図示せず）にコネクタ８３を介してプローブ８２を接触させて電気的特性を検査するテスター部８１が備えられている。
【００２４】
上記光源部４１には、図４に示すように、上記光源部４１から光Ｌが射出される側よりシャッター４２、絞り４３、中性濃度フィルタ４４が設置されている。上記シャッター４２は、液晶パネル１１１や偏光板２４、２５（前記図３参照）に不必要時に光が当たらないようにするもので、開閉することにより光Ｌの光路を開放もしくは遮蔽するものである。上記絞り４３は、光源部４１から射出された光Ｌの発散角を制御するもので、例えば発散角は９度から１２度の範囲で変更可能となっている。これにより，顧客の製品条件に合わせた光条件を作り出すことができる。上記中性濃度フィルタ４４は、例えばターレット式となっていて、各ターレット上に６枚の濃度の異なる中性フィルタが設置され、各ターレットを回転して中性フィルタを組み合わせることによって、種々の濃度を作り出すことができるようになっている。
【００２５】
絞り４３によって発散角が制御され、中性濃度フィルタ４４によって光量が制御された光Ｌは反射鏡１２１によりパネル設置部２１（前記図２、図３参照）に設置された液晶パネル１１１方向に反射され、そして液晶パネル１１１を透過した光Ｌは、反射鏡（例えばプリズム）５３によって所望の方向に曲げられ、さらに投射レンズ５４、反射鏡１２２、１２３等によって、スクリーン５６方向に投射され、スクリーン５６に像が投影される。スクリーン５６に投影された像は、例えば撮像部６１により撮影され、その画像は画像検査部７１で画像処理されて、例えば欠陥検査がなされる。
【００２６】
次にプローブのコンタクト部について、図５によって説明する。図５に示すように、検査位置に設置された液晶パネル１１１とコンタクト８３を介して接続される針状のプローブ８２が設けられている。このプローブ８２は、テスター部８１の駆動信号とパターンジェネレータ３１の映像信号とを目的によって切り替えることができる切替え基板（切替えスイッチ）８３を介して、テスター部８１およびパターンジェネレータ３１に接続されている。したがって、検査目的に応じて切替え基板８３を操作することによって、駆動信号もしくは映像信号が得られる。このように、切替え基板８３を設けることにより、一つのプローブ８２によって、二つの異なる信号を液晶パネル１１１に供給することができるようになる。
【００２７】
また、検査位置（パネル設置部２１）に載置された液晶パネル１１１が一定の温度を保持するように、パネル温調部２８が設置されている。このパネル温調部２８は、例えば光源部４１（前記図２、図３参照）から照射される高輝度な光Ｌによって液晶パネル１１１が加熱されるのを冷却して液晶パネル１１１を一定の温度に保持するための冷却機であって、例えば冷却された気体（例えば空気もしくは不活性なガスもしくは窒素ガス）を液晶パネル１１１に吹き当てるものからなる。
【００２８】
次に、上記液晶パネル検査装置の動作を接続する。
【００２９】
（１）液晶パネルのセットを行う。まずオペレータが液晶パネル１１１を搬送部３５にセットし、搬送部３５の駆動モータ（図示せず）を駆動させて、搬送部３５によって液晶パネル１１１をパネル設置部２１に設置する。これによって、液晶パネル１１１は検査位置まで搬送される。次に検査位置に設置された液晶パネル１１１に光源部４１より射出した光Ｌを照射する。検査位置では高輝度の光Ｌによる液晶パネル１１１の温度上昇を加味し規定の測定温度で測定するための温度コントロールがなされている。
【００３０】
（２）プローブコンタクトを行う。ここでは、検査位置で液晶パネル１１１の駆動信号および映像信号を与えるために、液晶パネル１１１にプローブを接続させる。与えられる駆動信号および映像信号によって、パターンジェネレータ３１よりオペレータ目視用の信号が送信される。またＩＣテスタよりＩＣテスト用の信号が切替え基板で切り替えられる。
【００３１】
（３）ＩＣ測定を行う。検査位置に搬送された液晶パネル１１１に上記のプローブ８２を接続させた後、液晶パネル１１１の電気的特性を検査するＩＣテスタが実行される。
【００３２】
（４）オペレータによる画像検査を行う。検査位置に設置された液晶パネル１１１を透過した光Ｌは反射鏡５３により反射され、スクリーン５６に投射される。スクリーン５６に投射されたパターンジェネレータ３１で作られた画像をオペレータが検査する。
【００３３】
（５）自動画像処理を行う。まず、スクリーン５６を白色無地の透過型のスクリーンと交換（交換は自動もしくは手動）し、白色スクリーンに映し出された画像を撮像部６１および画像検査部７１にて数値化および判定を行う。このとき、液晶パネル検査装置１の検査室１１内は完全暗室状態を保つことが必要である。
【００３４】
（６）液晶パネルのコントラスト、透過率の測定を行う。まず、照度計５８が設置されたスクリーンと交換（交換は自動もしくは手動）し、全黒画面および全白画面を映像することによりコントラスト、透過率の測定を行う。
【００３５】
なお、上記（３）乃至（６）の各検査項目の実施順は、上記記載した順序に限定されることはなく、いずれの項目を先に行ってもよい。
【００３６】
次に、本発明の液晶パネル検査装置の変形例を図７の概略構成図によって説明する。
【００３７】
図７に示すように、基本構成は前記図１および図２によって説明した構成と同様であるが、この変形例では、反射鏡５３をダイクロイックプリズムで構成し、液晶パネル１１１を透過した光Ｌを、スクリーン方向（図面では左方向）の光Ｌ１と、それとは別の方向（図面では上方向）の光Ｌ２とに分岐させて、光Ｌ２を撮像部１５１によって直接的に撮像するものである。この構成では、反射鏡５３でスクリーンとは別方向に分岐させた光Ｌ２の光路上に、反射鏡５３側より順に、光量調整用のフィルタ１４１、撮像部１５１が設置されている。上記フィルタ１４１は、上記説明した中性濃度フィルタ４４と同様なる構成のものを用いることができる。また上記撮像部１５１は、撮像レンズ１５２を搭載したＣＣＤカメラ１５３からなる。この構成では、スクリーンを見ながら同時に画像処理の動作を行うことができる点にある。
【００３８】
上記構成において、光源部４１、シャッター４２、絞り４３、中性濃度フィルタ４４、反射鏡１２１等の構成は前記説明したのと同様である。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の液晶パネル検査装置によれば、テスターによるＩＣ測定、画像処理による画質検査、スクリーンでの目視検査を１台の検査装置でできるため、効率よく一連の測定を行うことが可能になる。また、実際の画像を見ながら画像処理結果の数値化データを確認することができる。また、画質の目視と自動画像処理による数値化がほぼ同時に確認できるため、顧客との目合わせや試作品の確認がすばやくできるようになる。さらに、高輝度光源や発散角の可変機能や測定温度の設定など顧客プロジェクターの条件に合わせることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶パネル検査装置に係る実施の形態の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の液晶パネル検査装置に係る実施の形態の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の液晶パネル検査装置に係るパネル設置部の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の液晶パネル検査装置に係る光路上の構成部品の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の液晶パネル検査装置に係るプローブに関する構成の一例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の液晶パネル検査装置に係る温調部の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の液晶パネル検査装置に係る実施の形態の変形例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…液晶パネル検査装置、２１…パネル設置部、３５…パネル搬送部、４１…光源部、５１…投射部、５２…光学系、５６…スクリーン、６１…撮像部、７１…画像検査部、８１…テスター部、８２…プローブ

Claims (7)

1. 液晶表示素子の画質検査および評価行う液晶パネル検査装置であって、
   検査する液晶パネルを載置するパネル設置部と、
   液晶パネルを前記パネル設置部の検査位置に搬送するパネル搬送部と、
   前記液晶パネルの検査における温度条件を一定に保持する温調部と、
   前記パネル設置部に設置された液晶パネルに光を照射する光源部と、
   前記光源部により照射された光に照らされた前記液晶パネルの像をスクリーンに投射する光学系と前記光学系により投射された像を投影するスクリーンとからなる投射部と、
   前記スクリーンに投影された像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮影された像に基づいた画像処理を行って欠陥レベルを数値化する画像検査部と、
   前記検査位置に載置された液晶パネルの検査端子にプローブを接触させて電気的特性を検査するテスター部と、
   前記各構成部を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする液晶パネル検査装置。
2. 前記スクリーンは、投射された画像を目視による画質検査を行うスクリーンである
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル検査装置。
3. 前記スクリーンは、投影される画像の照度を測定する照度計が設置されたスクリーンからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル検査装置。
4. 前記光源部から射出される光線の輝度を制御する中性濃度フィルタ
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル検査装置。
5. 前記光源部から射出される光線の発散角を制御する絞り
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル検査装置。
6. 前記温調部は、前記パネル駆動部により搬送される前の液晶パネルを所望の温度に保持するプリヒート部
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル検査装置。
7. 前記温調部は、前記液晶パネルの温度を一定の保持する液晶パネル温調部
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の液晶パネル検査装置。

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