JP3932873B2

JP3932873B2 - 液晶パネルの検査装置及び検査方法

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Publication number: JP3932873B2
Application number: JP2001357702A
Authority: JP
Inventors: 和貴唐澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: JP2003156727A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光リーク画素ムラ検査を可能にした液晶パネルの検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ライトバルブ等の液晶装置は、ガラス基板、石英基板等の２枚の基板間に液晶を封入して構成される。液晶ライトバルブでは、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと称す）等の能動素子をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能にする。
【０００３】
プロジェクターに用いられる液晶パネルは、透過率が高く、コントラスト比が比較的高いＴＮ（ツイストネマチック）液晶が用いられる。駆動デバイスとしては、比較的光リーク耐性が高く、高精細表示が可能な高温ポリシリコンＴＦＴが主流である。
【０００４】
液晶層の光学特性は、液晶層に映像信号に基づく電圧を印加して、液晶分子の配列を変化させることで制御する。電圧無印加時の液晶分子の配列を規定するために、一方の基板（アクティブマトリクス基板）及び他方の基板（対向基板）の液晶層に接する面上に配向膜を形成し、配向膜にラビング処理を施す。
【０００５】
ところで、ＴＦＴ素子は光の影響によって特性が変化してしまう特徴を有する。そこで、ＴＦＴ素子部のチャネル領域やチャネル隣接領域に光が照射されないように、素子基板あるいは対向基板には少なくともＴＦＴ素子部に対向する部分に光を遮光する遮光膜が形成されている。
【０００６】
近年、液晶プロジェクターは、投影画像の高輝度化を目的として、高出力ランプを採用すると共に光の利用効率を向上させてきた。また、プロジェクターに採用される液晶装置も高輝度化に対応させるために、画素の開口率を大きくして、投射光透過率の向上を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＴＦＴ素子に対する遮光性を高めているものの、斜めから入射された光が積層構造内で多重反射を起こして、ＴＦＴ素子のチャネル領域やチャネル隣接領域に照射されてしまう。そして、ＴＦＴ素子に光リーク電流が発生し、ＴＦＴ素子の特性が変化し、画像品位が劣化してしまう。
【０００８】
このような光リークによる画素ムラ（以下、光リーク画素ムラという）は、高輝度の光を液晶パネルに透過させるまでは顕在化していなかった。このため、現在、このような光リーク画素ムラに対する検査態勢は整えられておらず、液晶パネルに対する各種検査工程にも含まれていない。
【０００９】
即ち、従来、完成品の液晶パネルをプロジェクター等の液晶装置に装着して実際に使用した時点で初めて光リーク画素ムラを検出することが可能であった。
【００１０】
なお、液晶パネルに光を透過させ、スクリーン上に投射された画像によって画素ムラの検査が行われることもある。しかしながら、光リーク画素ムラは光源からの光の入射分布による影響が大きく、実際に液晶パネルが適用される液晶装置とは光の入射分布等が異なる検査装置では、光リーク画素ムラのみに対する正確で定量的な判定は不可能であるという問題点があった。
【００１１】
本発明は、光の入射条件毎の光リーク画素ムラに対する正確且つ確実な検査を可能にすることができる液晶パネルの検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様によれば、液晶パネルの検査装置が、複数のＴＦＴを備え、所定画像を映出するよう前記複数のＴＦＴに信号が与えられている液晶パネルの入射面に光を入射させる光源装置と、前記光源装置の光軸を前記液晶パネルの入射面に垂直な所定の平面内で回転可能にして前記光源装置から前記液晶パネルの前記入射面への前記光の光入射角度を変化させる入射角制御手段と、前記液晶パネルを射出した前記光による画像を取得する画像取得手段と、取得された前記画像を用いて、前記液晶パネルの前記入射面へ入射する前記光の前記光入射角度毎に光リーク画素ムラを判定する判定手段と、を具備している。そして、前記画像取得手段は、前記光入射角度が０度の場合に第１の前記画像を取得し、前記光入射角度が０度以外の場合に第２の前記画像を取得する。さらに、前記判定手段は、前記第１の画像を前記第２の画像に対する基準として用いて前記第２の画像が取得されたときの前記光入射角度に対する前記光リーク画素ムラを判定する。
【００１３】
このような構成によれば、ＴＦＴへの光リーク以外の原因による画素ムラの影響を低減させて、光入射角度毎に光リーク画素ムラを判定できる。
【００１４】
また、前記光源装置は、２灯式の発光部と、前記発光部からの光を集光する集光光学系とを有することを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、２灯式の発光部を用いることで、十分な強度の光を液晶パネルの入射面に入射させることができ、強制的に光リーク画素ムラを生じさせることができる。また、集光光学系によって平行光に近い光を液晶パネルの入射面に入射させることができるので、光リーク画素ムラを一層発生させやすい。また、投射光による画像の変化を急峻にして、特性の判定を容易にすることができる。
【００１６】
また、前記液晶パネルを、前記光源装置の光軸に対して垂直な面内で回転させる回転機構を更に具備したことを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、液晶パネルの入射面の水平方向だけでなく、垂直方向の特性も検査可能である。
【００１８】
また、前記入射角制御手段は、前記液晶パネルの入射面に垂直な所定の２平面内であって相互に直交する２平面で前記光源装置の光軸を回転可能にすることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、液晶パネルを回転させることなく、液晶パネルの入射面の水平方向だけでなく、垂直方向の特性も検査可能である。
【００２０】
また、前記光源装置は、前記液晶パネルの入射面に平行光を入射させることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、光リーク画素ムラが発生し易くなり、投射光による液晶パネル画像の変化を急峻にして、特性の判定を容易にすることができる。
【００２２】
また、前記入射角制御手段は、前記液晶パネルの入射面への光入射角度を所定の角度単位で変更可能であることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、光の入射角度に応じた液晶パネルの特性を、任意の角度単位で、細かく検査可能である。
【００２４】
また、前記入射角制御手段は、前記液晶パネルの入射面への光入射角度を０度から±２０°の範囲内で変更することを特徴とする。
【００２５】
このような構成によれば、液晶パネルの光リーク画素ムラ特性が飽和するまでの全ての入射角度での特性の検査が可能である。
【００２６】
また前記画像取得手段は、前記液晶パネルからの投射光が映出されるスクリーンと、前記スクリーン上の画像を撮像する撮像手段とを具備してもよい。
【００２７】
このような構成によれば、スクリーン上には液晶パネルからの投射光が映出され、撮像手段によって、スクリーン上の画像が撮像される。これにより、液晶パネルによって得られる画像が正確に検出される。
【００２８】
また、前記判定手段は、前記第１の画像と前記第２の画像との差に対するパターン認識によって前記第２の画像が取得されたときの前記光リーク画素ムラを検出してもよい。
【００２９】
このような構成によれば、第１の画像と第２の画像とに対するパターン認識が行われる。これによって、ＴＦＴへの光リーク以外の原因による画素ムラがキャンセルされる。この結果、ＴＦＴへの光リーク以外の原因による画素ムラの影響を低減させて、光入射角度毎に光リーク画素ムラを検出できる。
【００３０】
本発明のある態様によれば、液晶パネルの検査方法が、複数のＴＦＴを備え、所定画像を映出するよう前記複数のＴＦＴに信号が与えられている液晶パネルの入射面に光を入射させる手順と、前記液晶パネルの入射面への前記光の光入射角度を前記液晶パネルの入射面に垂直な所定の平面内で変化させる手順と、前記液晶パネルを射出した前記光による画像を取得する画像取得手順と、取得された前記画像を用いて、前記液晶パネルの前記入射面へ入射する前記光の前記光入射角度毎に光リーク画素ムラを判定する判定手順と、を具備している。そして、前記画像取得手順は、前記光入射角度が０度の場合に第１の前記画像を取得する手順と、前記光入射角度が０度以外の場合に第２の前記画像を取得する手順と、を含んでいる。さらに、前記判定手段は、前記第１の画像を前記第２の画像に対する基準として用いて前記第２の画像が取得されたときの前記光入射角度に対する前記光リーク画素ムラを判定する。
【００３１】
このような構成によれば、ＴＦＴへの光リーク以外の原因による画素ムラの影響を低減させて、光入射角度毎に光リーク画素ムラを判定できる。
【００３２】
前記判定手順は、前記第１の画像と前記第２の画像との差に対するパターン認識によって前記第２の画像が取得されたときの前記光リーク画素ムラを検出する手順を含んでいてもよい。
【００３３】
このような構成によれば、第１の画像と第２の画像とに対するパターン認識が行われる。これによって、ＴＦＴへの光リーク以外の原因による画素ムラがキャンセルされる。この結果、ＴＦＴへの光リーク以外の原因による画素ムラの影響を低減させて、光入射角度毎に光リーク画素ムラを検出できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る液晶パネルの検査装置を示す説明図である。図２は液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。図３はＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図であり、図４は素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図３のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図である。また、図５は液晶装置を詳細に示す断面図である。
【００３７】
本実施の形態は、液晶パネルへの光の入射分布を適宜設定可能とすることにより、光リーク画素ムラを生じさせる入射光分布を液晶パネル毎に判定して、液晶の光リーク画素ムラ特性を正確且つ確実に判定可能にしたものである。
【００３８】
先ず、図２乃至図５を参照して、検査対象となる液晶パネルの構造について説明する。
【００３９】
液晶パネルは、図３及び図４に示すように、ＴＦＴ基板等の素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０を封入して構成される。素子基板１０上には画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置される。図２は画素を構成する素子基板１０上の素子の等価回路を示している。
【００４０】
図２に示すように、画素領域においては、複数本の走査線３ａと複数本のデータ線６ａとが交差するように配線され、走査線３ａとデータ線６ａとで区画された領域に画素電極９ａがマトリクス状に配置される。そして、走査線３ａとデータ線６ａの各交差部分に対応してＴＦＴ３０が設けられ、このＴＦＴ３０に画素電極９ａが接続される。
【００４１】
ＴＦＴ３０は走査線３ａのＯＮ信号によってオンとなり、これにより、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに供給される。この画素電極９ａと対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電圧が液晶５０に印加される。また、画素電極９ａと並列に蓄積容量７０が設けられており、蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば３桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量７０によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【００４２】
図５は、一つの画素に着目した液晶パネルの模式的断面図である。
【００４３】
ガラスや石英等の素子基板１０には、素子基板完成時の段差形状を調整するために溝１１が形成されている。この溝１１上に遮光膜１２及び第１層間絶縁膜１３を介してＬＤＤ構造をなすＴＦＴ３０が形成されている。溝１１によって、ＴＦＴ基板の液晶５０との境界面が平坦化される。
【００４４】
ＴＦＴ３０は、チャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ、ドレイン領域１ｅが形成された半導体層に絶縁膜２を介してゲート電極をなす走査線３ａが設けられてなる。なお、遮光膜１２は、ＴＦＴ３０の形成領域に対応する領域、後述するデータ線６ａ及び走査線３ａ等の形成領域、即ち各画素の非表示領域に対応した領域に形成されている。この遮光膜１２によって、反射光がＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ及びドレイン領域１ｅに入射することが防止される。
【００４５】
ＴＦＴ３０上には第２層間絶縁膜１４が積層され、第２層間絶縁膜１４上には中間導電層１５が形成されている。中間導電層１５上には誘電体膜１７を介して容量線１８が対向配置されている。容量線１８は、容量層と遮光層とからなり、中間導電層１５との間で蓄積容量を構成すると共に、光の内部反射を防止する遮光機能を有する。半導体層に比較的近接した位置に中間導電層１５を形成しており、光の乱反射を効率よく防止することができる。
【００４６】
容量線１８上には第３層間絶縁膜１９が配置され、第３層間絶縁膜１９上にはデータ線６ａが積層される。データ線６ａは、第３及び第２層間絶縁膜１９，１４を貫通するコンタクトホール２４ａ，２４ｂを介してソース領域１ｄに電気的に接続される。データ線６ａ上には第４層間絶縁膜２５を介して画素電極９ａが積層されている。画素電極９ａは、第４〜第２層間絶縁膜２５，１９，１４を貫通するコンタクトホール２６ａ，２６ｂにより容量線１８を介してドレイン領域１ｅに電気的に接続される。画素電極９ａ上にはポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜１６が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【００４７】
走査線３ａ（ゲート電極）にＯＮ信号が供給されることで、チャネル領域１ａが導通状態となり、ソース領域１ｄとドレイン領域１ｅとが接続されて、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに与えられる。
【００４８】
一方、対向基板２０には、ＴＦＴアレイ基板のデータ線６ａ、走査線３ａ及びＴＦＴ３０の形成領域に対向する領域、即ち各画素の非表示領域において第１遮光膜２３が設けられている。この第１遮光膜２３によって、対向基板２０側からの入射光がＴＦＴ３０のチャネル領域１ａ、ソース領域１ｄ及びドレイン領域１ｅに入射することが防止される。第１遮光膜２３上に、対向電極（共通電極）２１が基板２０全面に亘って形成されている。対向電極２１上にポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜２２が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【００４９】
そして、素子基板１０と対向基板２０との間に液晶５０が封入されている。これにより、ＴＦＴ３０は所定のタイミングでデータ線６ａから供給される画像信号を画素電極９ａに書き込む。書き込まれた画素電極９ａと対向電極２１との電位差に応じて液晶５０の分子集合の配向状態が変化して、光を変調し、階調表示を可能にする。
【００５０】
図３及び図４に示すように、対向基板２０には表示領域を区画する額縁としての遮光膜４２が設けられている。遮光膜４２は例えば遮光膜２３と同一又は異なる遮光性材料によって形成されている。
【００５１】
遮光膜４２の外側の領域に液晶を封入するシール材４１が、素子基板１０と対向基板２０間に形成されている。シール材４１は対向基板２０の輪郭形状に略一致するように配置され、素子基板１０と対向基板２０を相互に固着する。シール材４１は、素子基板１０の１辺の一部において欠落しており、貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０相互の間隙には、液晶５０を注入するための液晶注入口７８が形成される。液晶注入口７８より液晶が注入された後、液晶注入口７８を封止材７９で封止するようになっている。
【００５２】
素子基板１０のシール材４１の外側の領域には、データ線駆動回路６１及び実装端子６２が素子基板１０の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する２辺に沿って、走査線駆動回路６３が設けられている。素子基板１０の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路６３間を接続するための複数の配線６４が設けられている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間を電気的に導通させるための導通材６５が設けられている。
【００５３】
次に、パネル組立工程について説明する。素子基板１０（ＴＦＴ基板）と対向基板２０とは、別々に製造する。別々に製造したＴＦＴ基板及び対向基板２０に対して、配向膜１６，２２となるポリイミド（ＰＩ）を塗布する。次に、素子基板１０表面の配向膜１６及び対向基板２０表面の配向膜２２に対して、ラビング処理を施す。
【００５４】
次いで洗浄工程を行う。この洗浄工程は、ラビング処理によって生じた塵埃を除去するためのものである。洗浄工程が終了すると、シール材４１、及び導通材６５（図３参照）を形成する。シール材４１を形成した後、素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせ、アライメントを施しながら圧着し、シール材４１を硬化させる。シール材４１の一部に設けた切り欠きから液晶を封入し、切り欠きを塞いで液晶を封止する。
【００５５】
次に、マザーガラス基板上の各セルを分断する。１枚のマザーガラス基板上には素子基板１０が複数形成されており、各素子基板１０上に、素子基板１０よりも面積が小さい各対向基板２０が夫々貼り合わされている。従って、対向基板２０相互間のマザーガラス基板（素子基板１０）に対してスクライブ処理が行われる。スクライブ処理によって形成された切り込みを利用して、マザーガラス基板を分断して、図２及び図３に示す素子基板１０と対向基板２０とからなる液晶パネルを得る。
【００５６】
図１は液晶パネルの検査装置を上面側から見た平面形状を示している。図１において、検査台８１上には、図３及び図４と同様の構成の液晶パネル８２が載置される。液晶パネル８２は、入射面が水平方向に対して直交する向き（鉛直方向）に配置される。
【００５７】
検査台８１上には液晶パネル８２の後方に光源装置８３も設けられる。光源装置８３は、光を出射して液晶パネル８２の入射面に入射させることができるようになっている。光源装置８３の光軸は、略、液晶パネル８２の入射面に対して法線方向に設定される。
【００５８】
本実施の形態においては、光源装置８３は、検査台８１上に設けられた回転台８４上に配置されるようになっている。回転台８４は、検査台８１上を水平面内において回動自在である。回転台８４を回動させることにより、光源装置８３は、光軸を、液晶パネル８２の入射面に対して法線方向を中心として水平面内で約±２０度回転させることができるようになっている。また、光源装置８３の振り角を０．５度単位で変化させ固定することができる。即ち、光源装置８３からの光は、液晶パネル８２の入射面に、水平面内については、±２０°の角度範囲で入射するようになっている。
【００５９】
図６は図１中の光源装置８３の具体的な構成を示す説明図である。
【００６０】
図６に示すように、光源装置８３は２灯式である。ランプ１０１，１０２は対向配置されており、所定波長の光、例えば液晶装置等に多用されている５５０ｎｍ程度の波長の光を出射する。ランプ１０１，１０２からの光は合成プリズム１０３に入射される。合成プリズム１０３は、集光光学系を構成し、ランプ１０１，１０２からの出射光を合成して、略平行光に変換して前方（液晶パネル８２の入射面側）に出射する。
【００６１】
合成プリズム１０３の出射光の光路上にはインテグレータ・レンズ１０４が配設されている。インテグレータ・レンズ１０４は、入射光を均一にして液晶パネル８２の入射面全域に入射させることができるようになっている。例えば、インテグレータ・レンズ１０４は、複数の小レンズを有する第１及び第２のレンズアレイ等によって構成することができる。
【００６２】
光源装置８３は、２灯式に構成されていることから、光リーク画素ムラを意図的に発生させるための十分な光量の光を出射させることができる。例えば、光源装置８３としては、後述するスクリーン８５上の画像の明るさを２０００ルーメンにするだけの光を出射可能に構成する。
【００６３】
なお、光源装置として２灯式を採用した場合には集光光学系である合成プリズム１０３が必要であるが、必ずしもインテグレータ・レンズ１０４を用いる必要はない。
【００６４】
図１において、液晶パネル８２は、検査台８１に取り付けた図示しない回転機構によって、入射面を垂直面内で回転させることができるようになっている。これにより、本実施の形態においては、光の入射分布の設定に関連させて液晶パネル８２の入射面の向きを適宜設定することができるようになっている。
【００６５】
例えば、液晶パネル８２の入射面の水平方向を、光源装置８３の光軸の回転方向に一致させた場合には、液晶パネル８２の入射面の水平方向についての光入射角度を制御して光リーク画素ムラの検査判定が可能である。また、同様に、液晶パネル８２の入射面の垂直方向を、光源装置８３の光軸の回転方向に垂直な方向に一致させた場合には、液晶パネル８２の入射面の垂直方向についての光入射角度を制御して光リーク画素ムラの検査判定が可能である。
【００６６】
本実施の形態においては、回転台８４は、回転駆動部８６によって回転駆動されるようになっている。回転駆動部８６は、制御部８７に制御されて、回転駆動部８６の回転を駆動制御することで、光源装置８３の光軸の水平方向の向き、即ち、液晶パネル８２の入射面への入射光の入射分布を、例えば、水平面内で±２０度の範囲で適宜設定することができるようになっている。
【００６７】
液晶パネル８２の出射面側には、所定の距離だけ離間した位置にスクリーン８５が配設されている。スクリーン８５上には、光源装置８３から出射された光が液晶パネル８２を透過して投射されるようになっている。
【００６８】
次に、このように構成された実施の形態の作用について説明する。
【００６９】
先ず、液晶パネル８２を検査台８１上に載置する。次いで、図示しない液晶パネル駆動回路によって、液晶パネルの表示領域の例えば全域に、所定の中間調の画像を映出させる。次に、操作者は、制御部８７を操作して、例えば、初期状態として光源装置８３の光軸を液晶パネル８２の入射面に対して法線方向に一致させる。
【００７０】
光源装置８３から出射した光は、液晶パネル８２の入射面に入射し、液晶パネル８２を透過してスクリーン８５上に投射される。液晶パネル駆動回路によって映出される画像は、画面全域を所定の中間調で表示するものであり、光リーク画素ムラが生じていない場合には、スクリーン８５上の表示は所定の中間調の無模様の画像となる。
【００７１】
次に、操作者は、制御部８７によって、液晶パネル８２の入射面に入射する光の入射光分布を変更する。例えば、制御部８７は、液晶パネル８２の入射面の法線方向に対して、光源装置８３からの入射光の光軸を±１度又は０．５度刻みで変化させる。
【００７２】
光源装置８３からの入射光の光軸が、液晶パネル８２の入射面法線方向に対して所定角度以上傾斜すると、光リーク画素ムラが発生する。この光リーク画素ムラは、スクリーン８５上では、ざらざらした模様の表示となる。操作者はスクリーン８５上の表示を見ることで、光リーク画素ムラが発生する入射光分布を知ることができる。
【００７３】
次に、液晶パネル８２の入射面を垂直面内で９０度回転させる。これにより、液晶パネル８２の入射面の垂直方向の光入射角度を変化させることができる。以後、同様の方法で垂直方向について光リーク画素ムラが発生する入射光分布を検査判定する。
【００７４】
このように本実施の形態においては、液晶パネルの入射面に対して任意の入射光分布を生じさせることができ、光リーク画素ムラと入射光分布との関係を液晶パネル毎に判定することができる。これにより、光の入射条件毎の光リーク画素ムラに対する正確且つ確実な検査を可能にすることができる。従って、開発設計段階で図１の装置を用いることによって、ＴＦＴ基板内の設計変更による効果を客観的に評価して、設計変更に迅速にフィードバックすることが可能となる。また、量産段階で図１の装置を用いることによって、検査精度を向上させることができ、スループットを高くすることができる。
【００７５】
なお、上記実施の形態においては、液晶パネル８２を垂直面内で回転させることによって、液晶パネル８２の入射面の任意の向きについての光リーク画素ムラ特性を検出可能にした。しかし、例えば、液晶パネル８２として、垂直方向には光リーク画素ムラが生じにくいパネルを採用する場合等においては、液晶パネル８２の入射面の水平方向についてのみ光リーク画素ムラの検査判定を行えばよい。従って、この場合等には、液晶パネル８２の入射面を回転させる回転機構は不要である。
【００７６】
また、本実施の形態においては、液晶パネル８２を回転させる回転機構を設けた例について説明したが、光源装置８３が光軸を水平面内だけでなく垂直面内についても変更可能な構成とすることによって、同様の作用効果が得られることは明らかである。
【００７７】
なお、光源装置８３としては、平行光である例えばヘリウムネオン等のレーザー光を出射可能に構成することもできる。この場合には、高精度に入射光分布を設定することが可能である。また、液晶パネル８２の入射面に入射する光が平行光で且つ強度が強い程、光リーク画素ムラの急峻な検出が可能である。
【００７８】
図７は本発明の第２の実施の形態を示す説明図である。図７において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００７９】
第１の実施の形態においては、光リーク画素ムラが生じたか否かを目視で検査する例を説明した。しかし、目視による検査では、検査官毎に判定が異なり、必ずしも客観的な検査が行われるとは限らない。これに対し、本実施の形態においては、光リーク画素ムラの検査を定量化して自動化することにより、検査速度を速くすると共に、検査の客観性を向上させたものである。
【００８０】
本実施の形態においては、光リーク画素ムラでは、画面がざらざらした模様の表示になることを利用して、光リーク画素ムラに特有の画面表示パターンを登録することにより、パターン認識によって光リーク画素ムラの発生と入射光分布との関係を定量的に検査判定するようにしたものである。
【００８１】
図７において、液晶パネルチェッカー９３は、液晶パネル８２に対して検査用の画像信号を供給して液晶パネル８２を駆動するようになっている。例えば、液晶パネルチェッカー９３は、画面全体に一様な中間調を表示させるための画像信号を発生する。
【００８２】
ＣＣＤ９２は、スクリーン８５に映出された画像の光学像を取込んで光電変換し、検出画像としてパーソナルコンピュータ（パソコン）９４に出力するようになっている。液晶パネル８２としてツィストネマチック液晶を用いた場合には、光源装置８３からの投射光の特性、並びに液晶ねじれ角度及び方向に応じて、光リーク画素ムラが生じやすい画面位置が異なる。そこで、本実施の形態においては、ＣＣＤ９２は、光リーク画素ムラが現れやすい画面部分のみについて撮像を行うようになっている。これにより、高解像度の画像認識を可能にする。
【００８３】
また、光源装置８３が平行光であるレーザー光を出射するものでない場合には、光源装置８３の光軸が液晶パネル８２の入射面に対して法線方向に設定されている場合でも、入射光分布は、液晶パネル８２の入射面に対して最大約６〜７度程度傾斜したコーン状の分布を有する。そこで、ＣＣＤ９２は、この点を考慮して、撮像する画面の位置及び大きさを決定する。
【００８４】
パソコン９４は、画素ムラ定量化ソフトウェアを利用して、ＣＣＤ９２からの画像信号に基づいて、画素ムラを定量的に検出するようになっている。
【００８５】
パソコン９４は、ＣＣＤ９２からの画像信号に対して所定の重み付け関数を用いた画像処理を施すことにより、人間の目がスクリーン８５上に投射された画像のパターンを光リーク画素ムラと判定するのと同様の判定を可能にしている。
【００８６】
上述したように、光リーク画素ムラは、画面がざらざらした模様の表示となる。従って、例えば、ＣＣＤ９２の出力を白（グレー）と黒とに２値化し、白と黒との面積比及びそのピッチによって光リーク画素ムラを判定することが可能である。なお、この場合には、白と黒の模様が明瞭となるように、所定の画像処理を施す。また、ＣＣＤ９２の出力を多階調のまま利用することによって、検査精度を一層向上させることが可能である。
【００８７】
また例えば、パソコン９４は、複数の液晶パネルに対する検査によって得た結果に基づいて、光リーク画素ムラの典型的な画像を取得し、この画像を数値化（パターン化）し、このパターン（光リーク画素ムラパターン）とＣＣＤ９２からの画像とのマッチング演算によって、光リーク画素ムラの判定を行うことも可能である。
【００８８】
この場合には、パソコン９４は、図示しないメモリ内に光リーク画素ムラパターンを保存し、このパターンとのマッチング演算によって、光リーク画素ムラの程度を判断する。
【００８９】
また、画素ムラとしては、光リーク画素ムラの他に、電気的なむらも存在する。そこで、パソコン９４は、液晶パネル８２の入射面への入射角度が法線方向に一致した状態を初期状態として、初期状態におけるＣＣＤ９２の出力を基準画像とし、角度をずらした場合の画像と基準画像との差に対してパターン認識・比較を行うようにしてもよい。基準画像は光リーク画素ムラが生じておらず、他の画素ムラのみが生じているものと判断することができ、光リーク画素ムラ以外の画素ムラの影響をキャンセルすることが可能である。
【００９０】
なお、光源装置８３としては、実際の液晶装置において採用されることが多い波長（例えば５５０ｎｍ）の光を用いる。
【００９１】
次に、このように構成された実施の形態の作用について図８及び図９を参照して説明する。図８は光リーク画素ムラ検査を示すフローチャートである。図９は横軸に液晶パネル８２の入射面への光入射角をとり縦軸にむら率（光リーク画素ムラの発生度合い）をとって、一般的な液晶パネルの光リーク画素ムラ特性を示すグラフである。
【００９２】
図９に示すように、一般的な液晶パネルでは、入射面への入射角が法線方向に一致（０度）している場合には光リーク画素ムラは殆ど発生せず、入射角が約１０度近傍で急激にむら率が増加し、１０度を超えるとむら率は飽和する。そこで、本実施の形態においては、光入射角度を０度から±２０度まで、０．５度又は１度刻みで変化させて、光リーク画素ムラを判定する。なお、液晶パネルの特性を考慮して、光入射角度の正方向への変化と負方向への変化とは夫々個別に判定を行う。
【００９３】
制御部９１は、図８のステップＳ1 において、光入射角度を初期設定の０度（入射面に対して法線方向）に設定する。即ち、制御部９１は、回転駆動部８６を制御して、回転台８４を回転させ、光源装置８３の光軸を液晶パネル８２の入射面に対して法線方向に一致させる。
【００９４】
この状態で、液晶パネルチェッカー９３は、所定の中間調の画像が得られるように、液晶パネル８２を駆動する。光源装置８３からの光は、液晶パネル８２によって変調され、スクリーン８５上に投射される。この状態で、ＣＣＤ９２は、スクリーン８５上の所定位置を所定の大きさだけ撮像する（ステップＳ2 ）。
【００９５】
ＣＣＤ９２によって撮像された画像は、パソコン９４に転送される。パソコン９４は、ステップＳ3 において、入力された画像を画像処理して、画像パターンを取得する。パソコン９４に転送された画像が基準画像である場合には、処理をステップＳ4 からステップＳ6 に移行して、基準画像のパターンを保存する。
【００９６】
ステップＳ7 において設定する最終角度に到達していない場合には、ステップＳ8 において入射角分布を変更する。制御部９１は、回転駆動部８６を制御して、例えば、液晶パネル８２の入射面への光の入射角を正方向に＋１度だけ回転させる。ＣＣＤ９２は、再度スクリーン８５上の画像を取込んで、パソコン９４に出力する。
【００９７】
パソコン９４は、ステップＳ3 において画像処理を行って、撮像画像のパターンを取得する。次に、ステップＳ5 において、撮像画像を基準画像を用いて補正した後、図示しないメモリに格納されている光リーク画素ムラパターンと比較する。例えば、ステップＳ5 のパターンの比較によって、図９のむら率を得ることができる。パソコン９４は、比較結果を保存する。
【００９８】
以後同様の動作が繰返されて、光の入射角を変化させながら、撮像画像のパターンと光画素ムラパターンとの比較が行われる。こうして、各入射角分布毎に、光リーク画素ムラの程度が検出され、例えば、図９のグラフと同様のグラフが作成される。こうして、液晶パネル毎に光リーク画素ムラ特性を得ることができる。
【００９９】
例えば、図９と同様のグラフを作成した場合には、測定レンジの全域における光リーク画素ムラ特性を得ることができる。この結果を開発設計段階で利用することによって、設計変更による光リーク画素ムラに対する影響を迅速且つ正確に取得することができる。
【０１００】
また、所定の光入射角度までの角度における光リーク画素ムラのレベルが閾値を越えているか否かによって、光リーク画素ムラに対する液晶パネルの特性を判定してもよい。この結果を量産段階で用いることによって、検査精度及びスループットを向上させることができる。
【０１０１】
このように、本実施の形態においては、光リーク画素ムラを定量的に自動検出することができ、光リーク画素ムラに対する正確且つ確実な検査が可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光の入射条件毎の光リーク画素ムラに対する正確且つ確実な検査を可能にすることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶パネルの検査装置を示す説明図。
【図２】液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図。
【図３】ＴＦＴ基板等の素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図。
【図４】素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図３のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図。
【図５】液晶装置を詳細に示す断面図。
【図６】図１中の光源装置８３の具体的な構成を示す説明図。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す説明図。
【図８】光リーク画素ムラ検査を示すフローチャート。
【図９】横軸に液晶パネル８２の入射面への光入射角をとり縦軸にむら率（光リーク画素ムラの発生度合い）をとって、一般的な液晶パネルの光リーク画素ムラ特性を示すグラフ。
【符号の説明】
８１…検査台
８２…液晶パネル
８３…光源装置
８４…回転台
８６…回転駆動部
８７…制御部

Claims

複数のＴＦＴを備え、所定画像を映出するよう前記複数のＴＦＴに信号が与えられている液晶パネルの入射面に光を入射させる光源装置と、
前記光源装置の光軸を前記液晶パネルの入射面に垂直な所定の平面内で回転可能にして前記光源装置から前記液晶パネルの前記入射面への前記光の光入射角度を変化させる入射角制御手段と、
前記液晶パネルを射出した前記光による画像を取得する画像取得手段と、
取得された前記画像を用いて、前記液晶パネルの前記入射面へ入射する前記光の前記光入射角度毎に光リーク画素ムラを判定する判定手段と、
を具備し、
前記画像取得手段は、前記光入射角度が０度の場合に第１の前記画像を取得し、前記光入射角度が０度以外の場合に第２の前記画像を取得し、
前記判定手段は、前記第１の画像を前記第２の画像に対する基準として用いて前記第２の画像が取得されたときの前記光入射角度に対する前記光リーク画素ムラを判定する、
液晶パネルの検査装置。
前記光源装置は、２灯式の発光部と、
前記発光部からの光を集光する集光光学系とを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの検査装置。
前記液晶パネルを、前記光源装置の光軸に対して垂直な面内で回転させる回転機構を更に具備したことを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの検査装置。
前記入射角制御手段は、前記液晶パネルの入射面に垂直な所定の２平面内であって相互に直交する２平面で前記光源装置の光軸を回転可能にすることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの検査装置。
前記光源装置は、前記液晶パネルの入射面に平行光を入射させることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの検査装置。
前記入射角制御手段は、前記液晶パネルの入射面への光入射角度を所定の角度単位で変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの検査装置。
前記入射角制御手段は、前記液晶パネルの入射面への光入射角度を０度から±２０°の範囲内で変更することを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの検査装置。
前記画像取得手段は、前記液晶パネルからの投射光が映出されるスクリーンと、
前記スクリーン上の画像を撮像する撮像手段とを具備したこと特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの検査装置。
前記判定手段は、前記第１の画像と前記第２の画像との差に対するパターン認識によって前記第２の画像が取得されたときの前記光リーク画素ムラを検出することを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルの検査装置。
複数のＴＦＴを備え、所定画像を映出するよう前記複数のＴＦＴに信号が与えられている液晶パネルの入射面に光を入射させる手順と、
前記液晶パネルの入射面への前記光の光入射角度を前記液晶パネルの入射面に垂直な所定の平面内で変化させる手順と、
前記液晶パネルを射出した前記光による画像を取得する画像取得手順と、
取得された前記画像を用いて、前記液晶パネルの前記入射面へ入射する前記光の前記光入射角度毎に光リーク画素ムラを判定する判定手順と、
を具備し、
前記画像取得手順は、前記光入射角度が０度の場合に第１の前記画像を取得する手順と、前記光入射角度が０度以外の場合に第２の前記画像を取得する手順と、を含み、
前記判定手段は、前記第１の画像を前記第２の画像に対する基準として用いて前記第２の画像が取得されたときの前記光入射角度に対する前記光リーク画素ムラを判定する、液晶パネルの検査方法。
前記判定手順は、前記第１の画像と前記第２の画像との差に対するパターン認識によって前記第２の画像が取得されたときの前記光リーク画素ムラを検出する手順を含んでいることを特徴とする請求項１１に記載の液晶パネルの検査方法。