JPH0743315A - 液晶パネル検査装置及び液晶パネル検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実使用状態における液晶パネルの表示画面を
忠実に再生して表示特性検査の有効化を図る。 【構成】 液晶パネル検査装置は検査用光源（バックラ
イト）１と、検査用光学系２と、検査用スクリーン３
と、検査用ビデオカメラ４と、コンピュータ６とから構
成されている。検査用光源１は検査対象となる液晶パネ
ル７を背面から照明する。検査用光学系２は少なくとも
液晶パネル７の視角範囲を包含する開口角を有し、液晶
パネル７の前方に配置され照明を受けた表示画面８を前
方に投影する。検査用スクリーン３は投影された表示画
面を視認可能に写し出す。検査用ビデオカメラ４は写し
出された結像９を撮像し画像データに変換する。コンピ
ュータ６は画像データを処理して表示欠陥解析を行なう

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネル検査装置及
び液晶パネル検査方法に関する。より詳しくは、液晶パ
ネルの視角依存性を含めた表示状態の評価を可能とする
検査技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の背景を明らかにする為、図２を
参照して従来の液晶パネルの構造を簡潔に説明する。な
お、この従来例はアクティブマトリクス型であるが、本
発明の適用範囲はこれに限られるものではない。図示す
る様に、液晶パネルは所定の間隙を介して対面配置され
た駆動基板１０１及び対向基板１０２と、該間隙内に保
持された液晶１０３とから構成されている。液晶１０３
は例えばツイストネマティック配向されている。駆動基
板１０１の内表面にはマトリクス状に走査線１０４と信
号線１０５が配設されている。その交点には画素電極１
０６とスイッチング駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）１０７が形成されている。薄膜トランジスタ１０７
のドレイン電極は対応する画素電極１０６に接続されて
おり、ソース電極は対応する信号線１０５に接続されて
おり、ゲート電極は対応する走査線１０４に接続されて
いる。一方、対向基板１０２の内表面には対向電極１０
８とカラーフィルタ層１０９が重ねて形成されている。
カラーフィルタ層１０９はＲＧＢ三原色のセグメントに
分割されており、各々画素電極１０６と整合している。
対向電極１０８と個々の画素電極１０６との間に液晶画
素が規定される。駆動基板１０１及び対向基板１０２の
外表面には夫々偏光板１１０，１１１が貼着されてい
る。

【０００３】かかる構成において、走査線１０４を線順
次で選択するとともに信号線１０５を介して所定の画像
信号を供給する事により、画素電極１０６に所定の信号
電荷が書き込まれる。対向電極１０８と個々の画素電極
１０６との間で書き込まれた信号電荷量に応じて縦方向
電界が発生し、液晶１０３の分子が立ち上がる。この変
化を一対の偏光板１１０，１１１で透過光量の変化とし
て取り出し所定の画像表示を行なう。液晶分子の立ち上
がりに方向性がある為、透過率は視角依存性がある。即
ち、液晶パネルは見る方向によって表示状態が変化す
る。

【０００４】図３は、液晶パネルの一応用例を表わして
おり、ここではビデオカメラ等に付随するビューファイ
ンダの映像素子に利用されている。ビデオカメラ本体に
組み込まれた撮像素子に記録される被写体画像を同時的
に表示する為に、液晶パネル１００が搭載されている。
ビューファインダに組み込まれた液晶パネル１００は背
面からバックライトの照明を受けるとともに、光学系２
００を介して目視される。

【０００５】図４は、図３に示したビューファインダの
模式的な幾何光学図である。ビューファインダに組み込
まれる光学系は一般に非球面レンズ２０１を使用してお
り大きな開口角を有し指向性は比較的低い。前述した様
に、液晶パネル１００はその透過率に視角依存性があり
光軸に平行な方向のみならず斜め方向にも所定の強度分
布で出射する。非球面レンズ２０１は指向性が低く液晶
パネル１００の視角依存性に合わせて斜め方向に出射す
る光もできる限り集光する様にしている。この結果、比
較的明るい表示画面を目視する事ができる。なお、液晶
パネルの応用例はビューファインダの映像素子に限られ
るものではなくその他様々な利用範囲がある。例えば、
プロジェクタの原画像表示用にも用いられる。

【０００６】ところで、一般に液晶パネルは製品として
完成した後出荷段階で表示特性に関する検査が行なわれ
る。ビューファインダの映像素子等に用いられるアクテ
ィブマトリクス型液晶パネルは小型高精細であり数十万
個に及ぶ画素を含んでいる。従って、目視による表示特
性検査は困難であり、通常ビデオカメラとディスプレイ
を組み合わせた検査装置を用いる。図５は従来の液晶パ
ネル検査装置の一例を示す模式図である。図示する様
に、検査対象となる液晶パネル１００は背面からバック
ライトの照明を受け所定のテストパタンを表示する。液
晶パネル１００の上方には所定の距離をおいて検査用ビ
デオカメラ３００が配置されており、結像光学系３０１
を介して液晶パネル１００の表示画面１１５を撮像す
る。撮像された表示画面はディスプレイ４００に拡大表
示される。ディスプレイ４００の画面を観察する事によ
り液晶パネルの表示特性検査を行なう事が可能である。
あるいは、検査用ビデオカメラ３００から出力された画
像データをコンピュータで解析処理し自動検査を行なう
事もできる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６は、図５に示した
検査用ビデオカメラ３００に組み込まれる結像光学系３
０１の模式的な幾何光学図である。結像光学系は液晶パ
ネル１００から離間した距離に配置され、正確なピント
調整を可能とする為、比較的小さな開口角を有し指向性
が強い。図示では、レンズ３０２と絞り３０３を組み合
わせて指向性の強い光学系を模式的に表わしている。一
方液晶パネル１００は前述した様に広範囲に渡って出射
光が分布している。指向性の強い光学系を用いた場合に
は、光軸から大きく斜行する出射光は絞り３０３によっ
て遮断され結像に寄与しない。従って、検査用ビデオカ
メラの撮像素子３０４に入射する光は光軸に対して平行
に近い成分のみとなる。従って、従来の検査装置により
撮像される液晶パネル１００の表示画面は、本質的に実
使用状態でビューファインダの光学系を介して目視する
表示画面とは異なった状態となる。即ち、液晶パネル１
００が比較的広い視角特性を有している為、指向性を有
する結像光学系では実際の表示画面を忠実に再現する事
はできない。この結果、従来の検査装置は実使用状態の
表示画面とは異なった表示像をサンプリングしている
為、正確な表示特性検査を行なう事が困難であるという
課題がある。又、指向性の強い結像光学系を用いると所
謂シェーディングが発生し結像の中央部に比べ周辺部の
コントラストが低くなるという課題もある。なお、液晶
パネル１００の視角特性に対応して開口角の広い結像光
学系を採用する事も考えられる。しかしながら、開口角
を大きくとってレンズの指向性の影響を弱くすると逆に
結像条件が厳しくなりピント調整が困難になってしま
う。

【０００８】図７を参照して従来の検査装置の課題の具
体例を簡潔に説明する。（Ａ）は液晶パネル１００に含
まれる正常画素の点灯状態を表わしている。点灯状態で
は透過光強度（矢印の直線長さで表わしている）は比較
的大きい。透過光は垂直方向のみならず斜行方向にも出
射する。出射光強度には所定の角度依存性があり、正常
な画素では例えば垂直方向に対して最大強度となり離れ
るに従って強度が低下していく。次に（Ｂ）は正常画素
の消灯状態を表わしている。消灯状態では画素の透過光
強度はあらゆる方向に渡って全体的に弱くなり滅点とし
て観察される。正常な画素に関する限り、指向性の強い
結像光学系で液晶パネル１００を撮像しても何等問題な
く点灯状態と消灯状態を識別できる。換言すると、垂直
方向に沿った出射光成分のみを集光しても差支えない。
一方（Ｃ）は異常画素の消灯状態を表わしている。異常
画素を消灯状態にした時垂直方向の透過光強度は正常画
素と同様に極端に小さくなる。しかしながら、一定の斜
行方向に出射する光強度が小さくならない場合がある。
この時には消灯状態であるにも関わらず視角方向によっ
て点灯状態の様に見える為、所謂輝点欠陥となる。この
様な輝点欠陥は、例えばノーマリホワイトモードで電圧
を印加した時薄膜トランジスタ等の欠陥により十分な信
号書き込みが行なわれず液晶分子が完全に立ち上がらな
い時等に発生する。従来、指向性の強い結像光学系で液
晶パネルの表示面を撮像した場合には光軸に対して略平
行な成分を選択的に集光している為、かかる異常画素は
正常な消灯状態として撮像されてしまう。この結果、検
査結果にエラーが生じるという課題がある。なお上述し
た具体例は単に一例であって、指向性の強いレンズを用
いる限り、液晶パネルの視角依存性に起因する画素欠陥
を忠実に検出する事は困難である。即ち、実際の表示画
面を忠実に再現する事ができないという課題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち本発明にか
かる液晶パネル検査装置は検査用光源と、検査用光学系
と、検査用スクリーンと、検査用ビデオカメラとコンピ
ュータとを備えている。検査用光源は検査対象となる液
晶パネルを背面から照明する。検査用光学系は少なくと
も液晶パネルの視角範囲を包含する開口角を有し、液晶
パネルの前方に配置され照明を受けた液晶パネルの表示
画面を前方に投影する。検査用スクリーンは投影された
表示画面を視認可能に写し出す。検査用ビデオカメラは
写し出された表示画面を撮像し画像データに変換する。
コンピュータは該画像データを処理して表示欠陥解析を
行なう。好ましくは、前記検査用光学系は液晶パネルの
表示画面を拡大投影するものである。

【００１０】本発明にかかる液晶パネル検査方法は、最
初に検査対象となる液晶パネルを背面から照明する手順
を行なう。次に、少なくとも液晶パネルの視角範囲を包
含する開口角を有する検査用光学系を用いて、照明を受
けた液晶パネルの表示画面を前方に投影する手順を行な
う。続いて、投影された表示画面を視認できる様に検査
用スクリーンに写し出す手順を行なう。最後に、写し出
された表示画面に基いて液晶パネルの表示欠陥検査を行
なう手順を実行する。

【００１１】

【作用】本発明によれば、検査対象となる液晶パネルと
検査用ビデオカメラとの間に、検査用光学系と検査用ス
クリーンとを介在させたものである。検査用光学系を開
口角が広く液晶パネルの実使用状態に合わせたものとす
る事により、実使用状態に近い液晶パネルの表示画面を
検査用スクリーン上に写し出す。スクリーンに写し出さ
れた表示画面像はもはや液晶パネルに固有の視角特性を
有しておらず、全方向に渡って均一な輝度を有してい
る。これを検査用ビデオカメラで撮像する事により実際
に即した有効な表示外観検査が可能になる。

【００１２】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる液晶パネル検査
装置の基本的な構成を示す模式図である。図示する様
に、本液晶パネル検査装置は検査用光源（バックライ
ト）１と、検査用光学系２と、検査用スクリーン３と、
検査用ビデオカメラ４と、ディスプレイ５と、コンピュ
ータ６とから構成されている。バックライト１は検査対
象となる液晶パネル７を背面から照明する。液晶パネル
７の表面には所定のテストパタンが表示されている。検
査用光学系２は少なくとも液晶パネル７の視角範囲を包
含する比較的広い開口角を有しており、液晶パネル７の
前方に配置され照明を受けた表示画面８を前方に投影す
る。検査用光学系２は指向性が弱いので、液晶パネル７
の視角特性に応じて、広範囲の出射光を集光可能であ
る。例えば、液晶パネル７をビューファインダに組み込
む場合には、ビューファインダに搭載される結像光学系
と同等な検査用光学系２を用いる事により実使用状態に
近い表示画面８を前方に投影する事ができる。あるい
は、液晶パネル７をプロジェクタの原画像表示素子に用
いる場合には、プロジェクタに実際に組み込まれる拡大
投影光学系と同等の検査用光学系２を用いる事により実
使用状態に則した表示画面を投影できる。検査用スクリ
ーン３は検査用光学系２の前方所定位置に配置され、投
影された表示画面を視認可能に写し出す。検査用スクリ
ーン３に写し出された結像９はもはや視角特性を失って
おり、全方向に渡って均一な輝度を有する。換言する
と、どの方向から目視しても同一な表示状態となってい
る。検査用ビデオカメラ４は通常の結像光学系１０を備
えており、検査用スクリーン３に写し出された結像９を
撮像し画像データに変換する。検査用ビデオカメラ４の
結像光学系１０はピント調整を容易にする為強い指向性
を有している。一方結像９は既に液晶パネル７に固有の
視角特性を失っている為、どの様な方向から撮像しても
同一の状態が得られる。従って、強い指向性を有する結
像光学系１０を用いて撮像しても何等差支えない。検査
用ビデオカメラ４から出力される画像データはカラーＣ
ＲＴ等からなるディスプレイ５に供給され液晶パネル７
の表示画面８が二次的に写し出される。さらに画像デー
タはコンピュータ６に供給される。このコンピュータ６
は所定の画像処理プログラムを内蔵しており、画像デー
タを処理して表示欠陥解析を行なう。なお、上述した実
施例ではコンピュータを用いて自動検査を行なっている
が本発明はこれに限られるものではない。例えばディス
プレイ５にモニタされた液晶パネル７の表示画面８を目
視で観察する事により表示特性検査を行なっても良い。
この場合、検査用光学系２は拡大投影光学系を用いると
便利である。例えば、１インチ以下の小型寸法を有する
液晶パネル７の表示画面８を１４インチサイズにまで拡
大してディスプレイ５にモニタする事が可能である。

【００１３】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に本発明によれ
ば、検査対象となる液晶パネルを透過した光を、前段側
に配置した検査用光学系によりスクリーン上へ写し出す
様にしている。検査用光学系は広い開口角を有し液晶パ
ネルに含まれる視角依存性を損なう事なく忠実な状態で
スクリーン上へ結像させる事ができる。この結像を検査
用ビデオカメラで撮像する事により表示特性検査を行な
う。検査用光学系を適宜選択する事により実使用時の液
晶パネル表示画面を検査用スクリーン上に忠実に再生す
る事が可能である。写し出された表示画面を検査用ビデ
オカメラで撮像する事によりディスプレイ上にモニタ表
示でき且つコンピュータと接続して自動解析を行なう事
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液晶パネル検査装置の基本的な
構成を示すブロック図である。

【図２】従来の液晶パネルの一般的な構成を示す分解斜
視図である。

【図３】液晶パネルを組み込んだビューファインダを示
すブロック図である。

【図４】ビューファインダに組み込まれる光学系の幾何
光学図である。

【図５】従来の液晶パネル検査装置を示すブロック図で
ある。

【図６】従来の液晶パネル検査装置に用いられるビデオ
カメラに組み込まれた結像光学系の幾何光学図である。

【図７】液晶パネルの視角依存性を表わした説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 検査用光源（バックライト） ２ 検査用光学系 ３ 検査用スクリーン ４ 検査用ビデオカメラ ５ ディスプレイ ６ コンピュータ ７ 液晶パネル ８ 表示画面 ９ 結像 １０ 結像光学系

フロントページの続き (72)発明者 楠 治人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象となる液晶パネルを背面から照
   明する検査用光源と、 少なくとも液晶パネルの視角範囲を包含する開口角を有
   し、液晶パネルの前方に配置され、照明を受けた液晶パ
   ネルの表示画面を前方に投影する検査用光学系と、 投影された表示画面を視認可能に写し出す検査用スクリ
   ーンと、 写し出された表示画面を撮像し画像データに変換する検
   査用ビデオカメラと、 該画像データを処理して表示欠陥解析を行なうコンピュ
   ータとからなる液晶パネル検査装置。
2. 【請求項２】 前記検査用光学系は、液晶パネルの表示
   画面を拡大投影するものである請求項１記載の液晶パネ
   ル検査装置。
3. 【請求項３】 検査対象となる液晶パネルを背面から照
   明する手順と、 少なくとも液晶パネルの視角範囲を包含する開口角を有
   する検査用光学系を用いて、照明を受けた液晶パネルの
   表示画面を前方に投影する手順と、 投影された表示画面を視認できる様に検査用スクリーン
   に写し出す手順と、 写し出された表示画面に基いて液晶パネルの表示欠陥検
   査を行なう手順とを有する液晶パネル検査方法。