JP2005308476A - 液晶表示検査装置および液晶表示検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 欠陥を安定してかつ正確に検査する液晶表示検査装置を提供する。
【解決手段】 駆動電圧が印加されて表示した液晶表示板１を撮像し、その画像データによって液晶表示板１の欠陥を検査する液晶表示検査装置において、液晶表示板１の表示内容を制御する制御手段２と、液晶表示板１の液晶表示を撮像するＣＣＤカメラ３と、制御手段２にてしきい値算出用に制御された液晶表示板１の表示内容を撮像した画像データから液晶表示板１の基準しきい値を算出するしきい値算出手段６と、制御手段２にて検査用に制御された液晶表示板１の表示内容を撮像した画像データと基準しきい値とから液晶表示板１の表示内容が正常か否かを判定する検査手段９とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示板を表示させることでその液晶表示板の欠陥および液晶表示基板への断線等を検査する液晶表示検査装置および液晶表示検査方法に関するものである。

液晶表示板の検査方法には、人間による目視検査と、機械による自動検査とがあるが、近年の画像処理技術の発展と検査効率アップ、作業コストの低減等の要求から、液晶表示板は機械による自動検査が目視検査に置き換わるようになってきた。しかし、液晶表示画面は撮影する視角により明るさが変化したり、同一ワークであってもわずかな位置ずれによって、その上部位置や下部位置あるいは左側位置や右側位置などの場所によって明るさが異なる特性があるため、現在でも一部には目視検査が残っている。

従来の自動化された液晶表示検査は、駆動電圧を変化させながら取り込んだ画像データを加算して、形成された加算画像データを正規化する。そしてこのことにより、撮像された画像より輝度差（コントラスト差）が高い画像データを得て、コントラストの非常に低い画像でも欠陥検出できるようにした。その結果、検査において困難であった駆動電圧の決定を考慮する必要がなくなった（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−３１８６８７号公報

上記に示した従来の液晶表示検査装置のように、駆動電圧を変化させながら取り込んだ画像データを加算して欠陥検出をする場合、液晶表示板への周辺部からの写り込みが発生すると、誤検出が発生しやすくなるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、欠陥（断線を含む）を安定してかつ正確に検査する液晶表示検査装置および液晶表示検査方法を得ることを目的とする。

本発明は、駆動電圧が印加されて表示した液晶表示板を撮像し、その画像データによって液晶表示板の欠陥を検査する液晶表示検査装置において、液晶表示板の表示内容を制御する制御手段と、液晶表示板の液晶表示を撮像する撮像手段と、制御手段にてしきい値算出用に制御された液晶表示板の表示内容を撮像した画像データから液晶表示板の基準しきい値を算出するしきい値算出手段と、制御手段にて検査用に制御された液晶表示板の表示内容を撮像した画像データと基準しきい値とから液晶表示板の表示内容が正常か否かを判定する検査手段とを備えたものである。

本発明の液晶表示検査装置は、駆動電圧が印加されて表示した液晶表示板を撮像し、その画像データによって液晶表示板の欠陥を検査する液晶表示検査装置において、液晶表示板の表示内容を制御する制御手段と、液晶表示板の液晶表示を撮像する撮像手段と、制御手段にてしきい値算出用に制御された液晶表示板の表示内容を撮像した画像データから液晶表示板の基準しきい値を算出するしきい値算出手段と、制御手段にて検査用に制御された液晶表示板の表示内容を撮像した画像データと基準しきい値とから液晶表示板の表示内容が正常か否かを判定する検査手段とを備えたので、液晶表示板個々に適応した基準しきい値求めて検査を行うことができるため安定した検査を行うことが可能となる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１はこの発明の実施の形態１による液晶表示検査装置の構成を示すブロック図、図２は図１に示した液晶表示検査装置の液晶表示検査方法を示すフローチャートである。図１において、液晶表示検査装置は以下のものにて構成されている。液晶表示板１、液晶表示板１のコントラスト、バックライト、表示パターンなど検査用の表示内容の制御としきい値算出用の表示内容の制御とを行うことができる制御手段２であって、例えば、ＲＳ２３２Ｃなどの通信やボタン押し専用機などが用いられる。液晶表示板１の真上方向もしくは真下方向に配置されて被検査物１の液晶表示画面を撮像して濃淡の画像データを生成する撮像手段としてのＣＣＤ（電化結合デバイス；Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ３、ＣＣＤカメラ３から入力された液晶表示画面の画像データを処理して検査を実現する電子計算機４である。

そしてこの電子計算機４は、ＣＣＤカメラ３より入力された液晶表示画面の画像データを格納する画像データ記憶手段５と、制御手段２にてしきい値算出用に制御された液晶表示板１の表示内容を撮像した濃淡の画像データから液晶表示板１の基準しきい値を算出するしきい値算出手段６と、制御手段２にて検査用に制御された液晶表示板１の表示内容を撮像した画像データと基準しきい値とから液晶表示板１の表示内容が正常か否かを判定する検査手段９とにて構成される。そして、画像データ記憶手段４は例えば電子計算機４のハードディスク装置やＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの記憶媒体によって形成することができる。また、検査手段９は、液晶表示板１のバックライトもしくはコントラストの判定を行う液晶表示検査手段７と、液晶表示板１の表示パターンの判定を行うパターン検査手段８とにて構成されている。

次に上記のように構成された実施の形態１の液晶表示検査装置の液晶表示検査方法を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、図１に示すようにＣＣＤカメラ３の真下または真上方向にあって、液晶表示板１が視野範囲内に入るようにＣＣＤカメラ３を設置する。次に、図３に示すように、制御手段２により液晶表示板１の表示内容をしきい値検査用に制御して、液晶表示板１の表示内容を変化させないようにする。そして、この液晶表示板１の表示内容が変化しない状態でｎ回（ｎ＞２）の画像データをＣＣＤカメラ３により撮像する。そして撮像した画像データ３１（Ｉｍｇ１〜Ｉｍｇｎ）は記憶手段５に記憶される。

次に、しきい値算出手段６は、画像データ３１（Ｉｍｇ１〜Ｉｍｇｎ）間で、絶対差分画像データ３２、３３、３４（例えばＩｍｇ１−Ｉｍｇ２、Ｉｍｇｎ−Ｉｍｇ１、Ｉｍｇｎ−Ｉｍｇｎ−１・・・等）を総当りで求めていく。ここでは絶対差分画像データを画像データの総当たりにて求める例を示したが、これは少ない画像データから多くの絶対差分画像データを求めて効率を上げるためのもので、必ずしも総当たりで絶対差分画像データを求めなくとも効率面以外においては同様に行えることは言うまでもない。尚、ここでは便宜上３つの絶対差分画像データを示しているが、これにかぎられるものではないことは言うまでもない。また、同一画像データ間の絶対差分画像は求めない（例えばＩｍｇ１−Ｉｍｇ１等）。尚、図３の画像データおよび以下に示す図４、図５の画像データでは、画像が黒に近づくほど濃度値は低く、白に近づくほど濃度値が高いことを示しているものとする。

次に、各絶対差分画像データ３２、３３、３４の濃度ヒストグラムの重心位置３５、３６、３７（図３のＰ１２〜Ｐｎｎ−１）を算出していき、その分布状態を調べる。この時の平均値ａｖｅ、標準偏差値ｓｔｄｅｖから基準しきい値ＴｈＪｕｄｇｅＶａｌを下記式（１）に示すように求める。但し、式（１）のαは整数値（＝１、２、３・・・などをであり、一般的に３を用いることが多い）である。
ＴｈＪｕｄｇｅＶａｌ＝ａｖｅ＋α×ｓｔｄｅｖ ・・・（１）
このようにして、液晶検査における基準しきい値を算出する（図２のステップＳＴ１）。

次に、制御手段１により検査用の制御を行う。まずここでは、制御手段１がバックライトの有無の制御を行い液晶表示板１を表示する。次に、ＣＣＤカメラ３はバックライトの有りおよび無しに制御された状態の液晶表示板１の各画像データをＣＣＤカメラ３により撮像する。そして撮像した画像データ４１、４２、４６、４７（図４）が記憶手段５に記憶される。図４において、図４（ａ）はバックライトに変化ありの場合を示し、図４（ｂ）はバックライトに変化なしの場合を示している。そして判定方法は、各画像データの変更前の画像データ４１とバックライト変化ありの画像データ４２との絶対差分画像データ４３を求める。

次に、バックライトに変化ありの場合の絶対差分画像データ４３の濃度ヒストグラムの重心位置４５を求める。そしてこの重心位置４５が上記式（１）で求めた基準しきい値４４よりも大きくなる。よって、ここではバックライトに変化があったもの判断する。そして、制御手段２でもバックライト変化有りと制御されているため、液晶表示板１のバックライトが正常に動作していることが判定できる。次に、各画像データの変更前の画像データ４６とバックライト変化なしの画像データ４７との絶対差分画像データ４８を求める。

次に、バックライトに変化ありの場合の絶対差分画像データ４８の濃度ヒストグラムの重心位置４９を求める。そしてこの重心位置４９が上記式（１）で求めた基準しきい値４４よりも小さくなる。よって、ここではバックライトに変化がなかったもの判断する。そして、制御手段２でもバックライト変化無しと制御されているため、液晶表示板１のバックライトが正常に動作していることを判定できる。このようにして液晶表示板１のバックライトが正常であるか否かを判断することができる。

このようなバックライトの有無は基準しきい値４４よりも絶対差分画像データの濃度ヒストグラムの重心位置が大きいか小さいかで判定することができる。同様の方法で、コントラストについてもその変更の前後の絶対差分画像データの濃度ヒストグラムの重心位置が基準しきい値よりも大きいか小さいかでコントラストの変化あり／なしを判定することができる。そしてこの判定によりコントラストが正常に動作しているか否かを判定することができる（図２のステップＳＴ２）。このようにして絶対差分画像データを用いることで、液晶表示画面に写り込みが生じていても差し引かれてしまうので、周辺ノイズの影響を全く受けることがなく、違いが生じた部分が明確に抽出できる。よって、目視では見分けにくい違いに対してももれなく検出することができる。

次に、制御手段１が表示パターンの有無の制御を行い液晶表示板１を表示する。次に、ＣＣＤカメラ３は表示パターンの有りおよび無しに制御された状態の液晶表示板１の各画像データをＣＣＤカメラ３により撮像する。そして撮像した画像データ５１、５２、５３５４（図５）が記憶手段５に記憶される。次に、パターン検査手段８は図５に示すように、各画像データの変更前の画像データ５１とＮ回（Ｎ＞１）の表示パターンの変化後の画像データ５２、５３、５４との絶対差分画像データ５５、５６、５７をそれぞれ求める。次に、これら絶対差分画像データ５５、５６、５７を加算することで加算画像データ５８を作成する。このように加算すると、液晶表示パターンの表示前後においてわずかな変化が生じた箇所でも強調された形で画像上に形成することができる。このため、コントラストが低い表示パターンであっても、安定した処理を行うことができる。また、絶対差分画像データを用いることで、液晶表示画面に写り込みが生じていても差し引かれてしまうので、周辺ノイズの影響を全く受けることがなく、表示パターンのみを抽出することができる。

次に、表示パターンに対してあらかじめ設定されている検査位置としてのチェックポイント５９、６０に対する平均濃度値を検出する。そしてこれら検出値が上記式（１）で求めた基準しきい値ＴｈＪｕｄｇｅＶａｌより大きい場合はパターンの点灯あり（この場合チェックポイント５９は点灯有りと判断される）とし、小さい場合はパターンの点灯なし（この場合チェックポイント６０は点灯無しと判断される）と判断する。このような処理を複数箇所に設定された全チェックポイントで行う。そして、制御手段２にて制御された表示パターンが正確に表示されているかをチェックする。そして、液晶表示板１の表示内容が正常か否かを判断する（図２のステップＳＴ３）。

また、上記全チェックポイントは液晶表示板１を設置する際の位置ずれにも対応できるように、上下左右に数画素程度ずらして最適なチェック位置を割り出してチェックを行うようにしても良い。具体的には、チェックポイントの平均濃度値を数画素程度ずらして検出し、その値が最大または最小となる点にて平均濃度値を検出する。このようにすれば、チェックポイントのずらし量が全チェックポイントおよび絶対差分画像データの位置ずれ量とほぼ一致し、的確な判断を行うことができる。

上記のように構成された実施の形態１の液晶表示検査装置の液晶表示検査方法によれば、あらかじめ液晶表示板の基準しきい値を求めて検査を行うようにしているため、個々に撮影する視角により微妙に明るさが異なるなどの特性を持つ液晶表示板を安定してかつ正確に検査できる。また、基準しきい値は絶対差分画像データにより求める用にしたので精度に優れた基準値を求めることができる。また、バックライトおよびコントラストの正常の有無を絶対差分画像データを用いて判定しているため、精度の優れた判断を行うことができる。また、絶対差分画像データの加算画像データを用いて表示パターンを判定してるため、精度に優れた判断を行うことができる。さらに、加算画像データは誤差調整を行うようにしたためより一層精度に優れた判断を行うことが可能となる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、液晶表示パターンが正確に表示されているかの検査のみについて述べたが、以下に示す方法によって、液晶表示板に表示されるセグメントで構成されるデジタル数値を読み取ることもできる。図６に示すように、あらかじめデジタル数値が表示されるセグメント位置にチェックポイント６１〜６７を登録する。そして、上記実施の形態１で述べた液晶表示パターン検査方法によって作成された加算画像データ６８から各チェックポイント６１〜６７の点灯あり／なしを基準しきい値を用いて判断する。

図６では各チェックポイント６１〜６７の点灯ありをＯＮ、点灯なしをＯＦＦと表示している。そして各チェックポイントの点灯パターン状態に対応する数値を割り出していき、現在表示されているデジタル数値を読み取ることができる。

この発明の実施の形態１の液晶表示検査装置の構成を示すブロック図である。 図１に示した液晶表示検査装置の液晶表示検査方法を示すフローチャートである。 図１に示した液晶表示検査装置のしきい値算出手段の動作を説明するための図である。 図１に示した液晶表示検査装置の液晶表示検査手段の動作を説明するための図である。 図１に示した液晶表示検査装置のパターン検査手段の動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態２における液晶表示検査装置の数値識別方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 液晶表示板、２ 制御手段、３ ＣＣＤカメラ、４ 電子計算機、
５ 画像データ記憶手段、６ しきい値算出手段、７ 液晶表示検査手段、
８ パターン検査手段、９ 検査手段、
３１，４１，４２，４３，４６，４７，４８，５１，５２，５３，５４ 画像データ、
３２，３３，３４，５５，５６，５７ 絶対差分画像データ、
３５，３６，３７，４５，４９ 重心位置、差分画像、
４４ 基準しきい値、５８，６８ 加算画像データ、
５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７ チェックポイント。

Claims (10)

1. 駆動電圧が印加されて表示した液晶表示板を撮像し、その画像データによって上記液晶表示板の欠陥を検査する液晶表示検査装置において、上記液晶表示板の表示内容を制御する制御手段と、上記液晶表示板の液晶表示を撮像する撮像手段と、上記制御手段にてしきい値算出用に制御された上記液晶表示板の表示内容を撮像した画像データから上記液晶表示板の基準しきい値を算出するしきい値算出手段と、上記制御手段にて検査用に制御された上記液晶表示板の表示内容を撮像した画像データと上記基準しきい値とから上記液晶表示板の表示内容が正常か否かを判定する検査手段とを備えたことを特徴とする液晶表示検査装置。
2. 上記制御手段はしきい値算出用の制御として上記液晶表示板の表示データを変化させずに表示させ、上記撮像手段は上記変化していない上記液晶表示板をｎ回（ｎ＞２）の画像データとして撮像し、上記しきい値算出手段は上記各画像データ間の絶対差分画像データを複数検出して当該各絶対差分画像データの濃度ヒストグラムの重心位置の分布状態から基準しきい値を求めることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示検査装置。
3. 上記制御手段は検査用の制御として上記液晶表示板のバックライトの有無、または／および、コントラストの変化をそれぞれ表示させ、上記検査手段は上記液晶表示板の変更前後に撮像した各画像データの絶対差分画像データを検出し、当該絶対差分画像データの濃度ヒストグラムの重心位置が上記基準しきい値よりも大きい場合にはバックライトもしくはコントラストに変化ありと判定し上記基準しきい値以下の場合にはバックライトもしくはコントラストに変化なしと判定し、上記バックライトの有無、または／および、コントラストの変化が正常であるか否かを判断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示検査装置。
4. 上記制御手段は検査用の制御として上記液晶表示板の表示パターンを変更して表示させ、上記検査手段は上記液晶表示板の変更前の画像データおよび変更後の画像データをＮ回（Ｎ＞１）をそれぞれ撮像し、上記変更前の画像データから上記各変更後の画像データをそれぞれ差し引いた各絶対差分画像データを加算した加算画像データに対して、上記表示パターンに対してあらかじめ設定されている検査位置の濃度値が上記基準しきい値よりも大きい場合には点灯状態と判定し上記基準しきい値以下の場合には消灯状態と判定し、上記表示パターンが正常であるか否かを判断することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液晶表示検査装置。
5. 上記検査手段は、上記各絶対差分画像データを加算において、上記検査位置における上記加算画像データの濃度値が最大値または最小値となるように上記各絶対差分画像データの加算位置を調整して誤差調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示検査装置。
6. 駆動電圧が印加されて表示した液晶表示板を撮像し、その画像データによって上記液晶表示板の欠陥を検査する液晶表示検査方法において、上記液晶表示板のしきい値算出用の表示内容を撮像して得た画像データから上記液晶表示板の基準しきい値を算出するステップと、上記液晶表示板の検査用の表示内容を撮像した画像データと上記基準しきい値とから上記液晶表示板の表示内容が正常か否かを判定するステップとを備えたことを特徴とする液晶表示検査方法。
7. 上記基準しきい値を算出するステップは、上記液晶表示板の表示データを変化させずにｎ回（ｎ＞２）の画像データを撮像するステップと、上記各画像データ間の絶対差分画像データを複数検出して当該各絶対差分画像データの濃度ヒストグラムの重心位置の分布状態から基準しきい値を求めるステップとを備えたことを特徴とする請求項６に記載の液晶表示検査方法。
8. 上記表示内容が正常か否かを判定するステップは、上記液晶表示板の検査用の表示内容としてバックライトの有無、または／および、コントラストの変化をそれぞれ表示させ、上記液晶表示板の変更前後の各画像データを撮像するステップと、上記各画像データの絶対差分画像データを検出し、当該絶対差分画像データの濃度ヒストグラムの重心位置が上記基準しきい値よりも大きい場合にはバックライトもしくはコントラストに変化ありと判定し上記基準しきい値以下の場合にはバックライトもしくはコントラストに変化なしと判定し、上記バックライトの有無、または／および、コントラストの変化が正常であるか否かを判断するステップとを備えたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の液晶表示検査方法。
9. 上記表示内容が正常か否かを判定するステップは、上記液晶表示板の検査用の表示内容として表示パターンを変更して表示させ、上記液晶表示板の変更前の画像データおよび変更後の画像データをＮ回（Ｎ＞１）をそれぞれ撮像するステップと、上記変更前の画像データから上記各変更後の画像データをそれぞれ差し引いた各絶対差分画像データを加算した加算画像データを作成するステップと、上記表示パターンにてあらかじめ設定されている検査位置の濃度値が上記基準しきい値よりも大きい場合には点灯状態と判定し上記基準しきい値以下の場合には消灯状態と判定し、上記表示パターンが正常であるか否かを判断するステップとを備えたことを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の液晶表示検査方法。
10. 上記各絶対差分画像データを加算して加算画像データを作成するステップは、上記検査位置の上記加算画像データの濃度値が最大値または最小値となるように上記各絶対差分画像データの加算位置を調整して誤差調整を行い上記加算画像データを作成することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示検査方法。

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