JPH09101236A

JPH09101236A - 表示欠陥検査装置および表示欠陥検査方法

Info

Publication number: JPH09101236A
Application number: JP7257830A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yoshida; 敦志吉田; Toshiro Asano; 敏郎浅野; Atsushi Mochizuki; 望月　　淳; Yuuichi Shimizu; 涌一清水
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶ディスプレイの点欠陥や表示むらを検出
する検査装置を、より小型、かつ安価に提供する。【解決手段】本装置では、点欠陥を検出するためのカ
メラアレイ２と、画像むらを検出するためのカメラ３を
別個に設け、カメラアレイ２の個々のカメラが検査対象
１の表示画面を分担して撮像するようにしている。この
ため、検査対象１との距離を長くとることなしに各カメ
ラの視野角を小さくさせることができ、また、カメラア
レイ２を標準的な解像度を有する安価なカメラで構成し
た場合においても、十分な解像度の撮像結果を得ること
ができる。点欠陥を検出する画像処理部４と、表示むら
を検出する画像処理部５で構成される画像処理装置７
は、カメラ２，３から供給される画像データを処理する
ことで、表示対象１の表示欠陥を検出し、その検出結果
をモニタ６に表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
の表示欠陥である点欠陥や表示むらを検出する検査装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイの表示欠陥を自動的に
検出する検査装置は、特開平２−１９３２７１号公報に
記載されているように、検査対象のディスプレイに表示
させた検査パターンを電子カメラで撮像し、撮像により
得られる画像データに基づいて欠陥の検出を行う。とこ
ろで、液晶ディスプレイの欠陥検査には、点欠陥（黒
点、輝点）のように小さい欠陥を検出するために、高い
解像度の電子カメラを必要とする検査と、表示むらのよ
うに、欠陥は大きいが、輝度変化が微小である欠陥を検
出するために、輝度値に対して高い分解能の電子カメラ
を必要とする検査がある。従来の検査装置では、これら
の検査を１台の装置で実施するために、高解像度（例え
ば、１フレーム当たり１５００×１０００画素）、かつ
高分解能（例えば、１画素当たり１０ビット＝１０２４
階調）の撮像が可能な電子カメラを用いていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図２は、液晶ディスプ
レイの表示輝度の視角依存特性の一例を示す図である。
図に示すように、液晶ディスプレイの表示輝度は、表示
面の放線に対する視角の増加に伴い大きく低下する。電
子カメラで液晶ディスプレイの表示を撮影する場合、電
子カメラはその視野角の範囲で放射的に撮像を行うた
め、撮像により得られる画像は、中央から周辺部にかけ
て輝度が減少することになる。すなわち、液晶ディスプ
レイの表示欠陥（特に、点欠陥）の検出精度を上げるに
は、電子カメラが、十分に小さい視野角で検査対象を撮
像できるようにしなければならない。

【０００４】しながら、上述した従来の検査装置では、
１つの電子カメラに、小さい視野角で検査対象の全表示
画面を撮像させるために、電子カメラと検査対象の間の
距離を長く取る必要があり、このため、装置の小型化が
困難であった。また、従来の検査装置で用いる高分解
能、かつ高解像度のカメラは非常に高価であり、装置の
低価格化の障害となっていた。

【０００５】さらに、従来の検査装置では、検査に使用
するカメラが１台であることから、撮像範囲や解像度に
制限があり、大画面表示のディスプレイや、高精細表示
のディスプレイの検査において、十分な解像度を確保で
きなくなるという問題が生じていた。

【０００６】そこで、本発明は、液晶ディスプレイの点
欠陥や、表示むらを検出する表示欠陥検査装置を、より
小型、かつ安価に提供することを目的とする。

【０００７】また、表示画面の大きい液晶ディスプレイ
や、より高い解像度の液晶ディスプレイの検査にも対応
できる検査装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、検査対象の液晶ディスプレイに表示され
た画像を撮像する撮像部と、当該撮像部の撮像結果に基
づいて、前記検査対象の表示欠陥を検出する画像処理部
と、当該画像処理部の検出結果を表示する表示部を有す
る表示欠陥検査装置であって、前記撮像手段は、前記検
査対象の表示画面を分担して撮像する複数の第１の電子
カメラと、前記表示画面の全体を撮像する第２の電子カ
メラを有し、前記画像処理部は、前記複数の第１の電子
カメラの撮像結果に応じて、前記検査対象の点欠陥を検
出する点欠陥検出部と、前記第２の電子カメラの撮像結
果に応じて、前記検査対象の表示むらを検出するむら検
出部とを有することを特徴とする。

【０００９】また、上記の構成において、前記第１の電
子カメラの個数と、当該第１の電子カメラの各々が分担
する撮像領域は、変更可能であり、前記点欠陥検出部
は、前記各第１の電子カメラの撮像結果の各々毎に点欠
陥を検出する検出手段と、当該検出手段により得られた
複数の検出結果から、前記検査対象の全表示面における
点欠陥の検出結果を求める手段とからなることを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図３は、撮像対象に対するカメラ
の撮像範囲と視野角の関係を示す図である。図に示すよ
うに、複数のカメラで撮像対象を分担して撮影するよう
にすれば、カメラと撮像対象の間の距離を長くせずに、
各カメラに小さい視野角で撮像を行わせることができ
る。

【００１１】本発明では、この点を利用して、小さい視
野角で撮像を行う必要がある、点欠陥の検出に用いる第
１のカメラを複数備え、比較的大きな視野角での撮像が
可能な、むら欠陥の検出に用いる第２のカメラを別に備
えるようにしている。この構成によれば、検査対象と、
第１，第２の電子カメラの間の距離は、従来の装置に較
べて短くでき、装置の小型化が可能となる。さらに、検
査対象を複数の第１の電子カメラで分担して撮像するた
め、各第１のカメラの撮像領域を狭くでき、このため、
標準的な解像度の安価なカメラを用いた場合にも十分な
解像度を得ることができる。なお、複数の第１の電子カ
メラと、第２の電子カメラを合わせた場合にも、従来用
いていた高解像度かつ高分解能の電子カメラより高価に
なることはない。

【００１２】また、本発明では、前記点欠陥検出部が、
前記各第１の電子カメラの撮像結果の各々毎に点欠陥を
検出して、その検出結果を集計することにより、検査対
象の全表示画面における点欠陥を検出するようにしてい
る。このため、検査対象の変更により、第１の電子カメ
ラに要求される解像度や撮像範囲が増加した場合にも、
第１の電子カメラの増設により容易に対応することがで
きる。

【００１３】以下で、本発明の具体的な実施例を、図面
を用いて説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施例に係る液晶ディ
スプレイ検査装置のブロック図である。図に示すよう
に、本装置は、検査対象１（液晶ディスプレイ）の点欠
陥の検出に用いられるカメラアレイ２と、検査対象１の
表示むらの検出に用いられる電子カメラ３と、これらカ
メラ２，３の撮像結果に基づいて、上記の検査対象１の
表示欠陥を検出する画像処理装置７と、画像処理装置７
の検出結果を表示するモニタ６により構成される。

【００１５】図４は、上記のカメラ２，３の配置例を示
す図である。図に示すように、本装置では、点欠陥を検
出するためのカメラアレイ２と、画像むらを検出するた
めのカメラ３を別個に設け、カメラアレイ２の個々のカ
メラが検査対象１の表示画面を分担して撮像するように
している。このため、検査対象１との距離を長くとるこ
となしに、各カメラに小さい視野角で撮像を行わせるこ
とができ、また、カメラアレイ２を標準的な解像度を有
する安価なカメラで構成した場合においても、十分な解
像度の撮像結果を得ることができる。すなわち、本装置
は、上記の構成により、小型かつ安価に実現される。

【００１６】図５は、点欠陥検出用画像処理部４の構成
例を示す図である。図に示すように、本画像処理部４
は、カメラ切換回路１０と、インターフェース回路１１
と、ＣＰＵ１２と、プログラム格納メモリ１３と、モニ
タ制御回路１４と、点欠陥検出回路２７とから構成され
る。また、点欠陥検出回路２７は、ＡＤ変換器１５と、
遅延回路１６，１７と、レジスタ１８，２３と、演算器
１９，２０，２１と、比較器２２と、アドレス発生回路
２４と、書込制御回路２５と、メモリ２６とから構成さ
れる。

【００１７】図６は、むら検出用画像処理部５の構成を
示す図である。図に示すように、画像処理部５は、ＡＤ
変換器３０と、画像メモリ３１と、ＣＰＵ３２と、プロ
グラム格納メモリ３３と、インターフェース回路３４と
から構成される。なお、画像メモリ３１には、画像デー
タ同士の小さな差も検出できるように、例えば、１画素
を１０ビットの階調で記憶することができる高分解能の
メモリを用いる。

【００１８】次に、画像処理装置７の動作を説明する。

【００１９】図７は、画像処理装置７の動作を示すフロ
ーチャートである。図に示すように、画像処理部４の点
欠陥検出処理と、画像処理部５のむら欠陥検出処理は、
並行して行われるが、以下では、各処理部４，５の動作
を個別に説明する。

【００２０】まず、画像処理部４の動作について説明す
る。

【００２１】画像処理部４のＣＰＵ１２は、プログラム
格納メモリに記憶された制御プログラムに従って、ま
ず、検査対象の液晶ディスプレイ１に、検査項目に応じ
た単色もしくは白色の検査パターンを全階調または中間
階調で表示させ（Ｓ１１）、その表示を撮像したカメラ
アレイ２の複数の画像信号のうちの１つを、カメラ切換
回路１０に選択させる。選択された画像信号は、点欠陥
検出回路２７に出力され（Ｓ１２）、点欠陥検出回路２
７では、入力された画像信号に基づいて、以下の点欠陥
検出処理（Ｓ１３）が行われる。

【００２２】入力された画像信号は、ＡＤ変換器１５で
ディジタル信号に変換された後、遅延回路１６で遅延さ
れ、さらに遅延回路１７で遅延される。このとき、ＡＤ
変換器１５，遅延回路１６，１７の各出力は、検査対象
１を一方向に走査した場合に得られる隣接する３画素の
輝度値を示す。なお、この走査の方向は、遅延回路１
６，１７の遅延量により決まるが、ＣＰＵ１２は、レジ
スタ１８の設定値を変更することにより、遅延回路１
６，１７の遅延量を変更して、上記３画素においてより
高い輝度値が得られるように、走査の方向を補正する。
上記３画素の両脇の画素の輝度値は加算器１９で加算さ
れ、真ん中の画素の輝度値は倍数回路２０で−２倍さ
れ、それら２つの演算結果は加算器２１で加算される。
すなわち、この加算器２１の加算結果の絶対値は、真ん
中の画素の輝度値が両脇の画素の輝度値と大きく異なる
場合に、大きな値をとる。比較器２２は、上記加算器２
１の加算結果の絶対値がレジスタ２３の設定値よりも大
きい場合に、ＯＮ信号を書込制御回路２５に出力し、書
込制御回路２５は、ＯＮ信号の供給時に、アドレス発生
回路２４より出力される座標データ（ｘ，ｙ）をメモリ
２６に書き込む。なお、アドレス発生回路２４は、カメ
ラ切換回路１０で選択された画像信号に含まれる同期信
号に応じて、画像データの撮像時の座標を示す座標デー
タを逐次に生成する。そして、以上の動作が、１フレー
ム分の画像信号に対して行われ、他の画素に較べ輝度値
が大きく異なる画素（点欠陥の画素）の座標データがメ
モリ２６に蓄積される。

【００２３】カメラ切換回路１０は、ＣＰＵ１２の制御
に応じて、以上の点欠陥検出回路２７の処理（Ｓ１３）
が終了する毎に、選択する画像信号を順次に切り換え、
これにより、カメラアレイ２の出力する全ての画像信号
に対して、上記Ｓ１３の処理が行われる。次に、ＣＰＵ
１２は、メモリ２６に蓄積された検出結果から点欠陥の
位置や数を調べて（Ｓ１４）、撮像対象１の全ての点欠
陥を判定する（Ｓ１５）。ところで、カメラアレイ２を
構成する各カメラの撮像領域は、図８に示すように、境
界部が重なり合っているため、境界部における点欠陥は
重複して検出される可能性が高い。このため、上記Ｓ１
５の処理では、各画像信号が示す撮像領域の間の位置関
係に応じて、重複する座標データを検出し、検出した複
数の座標データを１つの点欠陥とみなすようにしてい
る。

【００２４】ＣＰＵ１２は、検査対象１に表示させる検
査用パターンを切り換えて、Ｓ１２〜Ｓ１５の処理が繰
り返される（Ｓ１６）。こうして得られた処理結果は、
インターフェース回路１１を介して入力される画像処理
部５（後述）の処理結果とともにモニタ制御回路１４に
出力され、モニタ制御回路１４の制御によりモニタ６に
表示される（Ｓ１７）。

【００２５】なお、上述した点欠陥検出用画像処理部４
の構成（図５）において、点欠陥検出回路１１を、カメ
ラアレイ２に含まれる複数のカメラの各々に対して個別
に設けて、各カメラの撮像結果を同時に処理できるよう
にすれば、検出処理の高速化が可能となる。また、検査
対象１の画面サイズや解像度が変化した場合には、カメ
ラアレイ２を構成するカメラの台数を増やすことで、検
査に要求される解像度を確保することができる。例え
ば、より高い解像度の検査を行う場合には、カメラアレ
イ２を構成する各カメラの撮像領域を狭めればよい。ま
た、カメラ数の増加にも、ＣＰＵ１２の処理の部分的な
修正により、容易に対応できる。

【００２６】次に、画像処理部５の動作を説明する。

【００２７】画像処理部５では、まず、検査対象１（液
晶ディスプレイ１）に表示された検査用パターンを撮像
した電子カメラ３の画像信号が、ＡＤ変換器３０でディ
ジタル信号に変換された後に、画像メモリ３１に書き込
まれる（Ｓ２２）。そして、書き込まれた画像データに
は、ＣＰＵ３２により、シェーディングの影響を除去す
るための処理が行われる（Ｓ２３）。この処理を、図９
を用いて説明する。

【００２８】図９は、液晶ディスプレイの表示を電子カ
メラ横方向に走査した場合に得られる輝度の分布を示す
図である。液晶ディスプレイの輝度は、バックライトの
影響により、図９の（ａ）に破線で示すように変化す
る。この滑らかな曲線となる輝度の変化がシェーディン
グである。ＣＰＵ３２は、上記の画像データに平滑化処
理等を行うことで、シェーディングによる輝度分布（す
なわち、表示むらが無い場合に得られる輝度分布）を示
すデータを生成し、生成したデータと、上記の画像デー
タの差分をとることで、シェーディングの影響を除去し
た画像データを得る（図９の（ｂ）参照）。

【００２９】そして、得られた画像データを所定のしき
い置により２値化（図９の（ｃ））することで、表示む
らが現れている領域を検出した後（Ｓ２４）、検出した
表示むらが許容できるものであるか否かを判定する（Ｓ
２５）。図１０は、この判定における表示むらの評価基
準を示す図であり、図の横軸は、表示むらの検出領域に
おける輝度値の変化の度合を示し、縦軸は、輝度値の変
化量を示している。一般に、輝度値が徐々に変化する表
示むらは目立たず、輝度輝度が急激に変化する表示むら
は目に付きやすい。このため、上記Ｓ２５の判定処理で
は、図１０に示すように、輝度値の変化率（傾き）が小
さい表示むらは、輝度の変化量が比較的大きい場合にも
許容し、輝度値の変化率が大きい表示むらに対しては、
輝度の変化量が十分に小さい場合のみ許容するようにし
ている。なお、以上の処理によれば、表示むらだけでな
く、しみや、すじ欠陥も検出することができる。

【００３０】以上で説明したように、本実施例の装置で
は、点欠陥を検出するためカメラアレイ２と、画像むら
を検出するためのカメラ３を個別に設け、また、カメラ
アレイ２の個々のカメラに検査対象１の表示画面を分担
して撮像させることで、装置の小型化と、低価格化を実
現させている。

【００３１】また、カメラアレイ２を構成するカメラの
数を増減させることにより、検査対象１の表示画面のサ
イズや解像度の変更に対応できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、液晶ディスプレイの点
欠陥や、表示むらを検出する検査装置を、より小型、か
つ安価に提供することができる。

【００３３】また、表示画面の大きい液晶ディスプレイ
や、より高い解像度の液晶ディスプレイの検査にも対応
できる検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る検査装置のブロック図
である。

【図２】液晶ディスプレイのコントラストの視角依存性
の例を示す図である。

【図３】複数のカメラで撮像領域を分担した場合の視野
角の減少を示す図である。

【図４】カメラ２，３の配置例を示す図である。

【図５】点欠陥検出用画像処理部４の構成を示す図であ
る。

【図６】むら陥検出用画像処理部５の構成を示す図であ
る。

【図７】画像処理装置７の動作を示すフローチャートで
ある。

【図８】カメラアレイ２の撮像結果の重複部分を示す図
である。

【図９】表示むらの検出方法を説明するための図であ
る。

【図１０】表示むらの評価方法を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１・・・検査対象の液晶ディスプレイ２・・・点欠陥検出用カメラアレイ３・・・むら検出用ＴＶカメラ４・・・点欠陥検出用画像処理部５・・・むら検出用画像処理部６・・・モニタ７・・・画像処理装置１０・・・カメラ切換回路１４・・・モニタ制御回路２７・・・点欠陥検出回路３１・・・画像メモリ１１，３４・・・インターフェース回路１２，３２・・・ＣＰＵ１３，３３・・・プログラム格納メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水涌一千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象の液晶ディスプレイに表示された
画像を撮像する撮像部と、当該撮像部の撮像結果に基づ
いて、前記検査対象の表示欠陥を検出する画像処理部
と、当該画像処理部の検出結果を表示する表示部を有す
る表示欠陥検査装置であって、前記撮像手段は、前記検査対象の表示画面を分担して撮
像する複数の第１の電子カメラと、前記表示画面の全体
を撮像する第２の電子カメラを有し、前記画像処理部は、前記複数の第１の電子カメラの撮像
結果に応じて、前記検査対象の点欠陥を検出する点欠陥
検出部と、前記第２の電子カメラの撮像結果に応じて、
前記検査対象の表示むらを検出するむら検出部とを有す
ることを特徴とする表示欠陥検査装置。
【請求項２】請求項１記載の表示欠陥検査装置であっ
て、前記第１の電子カメラの個数と、当該第１の電子カメラ
の各々が分担する撮像領域は、変更可能であり、前記点欠陥検出部は、前記各第１の電子カメラの撮像結
果の各々毎に点欠陥を検出する検出手段と、当該検出回
路により得られた複数の検出結果から、前記検査対象の
全表示画面における点欠陥の検出結果を求める手段とか
らなることを特徴とする表示欠陥検査装置。
【請求項３】請求項１または２記載の表示欠陥検査装置
であって、前記点欠陥検出部は、前記各第１の電子カメラの走査に
より得られる画像データから、前記検査対象の表示画面
における隣接した複数の画素の輝度値を抽出する手段
と、抽出した複数の画素の輝度値の内、輝度値が他よ
り、所定の基準以上異なる画素を検出する手段とからな
り、前記検出した画素を点欠陥とみなすことを特徴とす
る表示欠陥検査装置。
【請求項４】請求項１または２記載の表示欠陥検査装置
であって、前記むら検出部は、前記第２の電子カメラの走査により
得られる画像データに基づいて、前記検査対象に欠陥が
無い場合に得られる、前記表示画面の輝度値を推定する
手段と、推定した輝度値と、前記画像データが表す輝度
値との差分を取ることで、前記画像データが表す輝度値
のむら成分を抽出する手段と、抽出したむら成分の値に
応じて、表示むらの生じている領域を検出する手段と、
検出した領域に含まれる前記むら成分の値の変化に応じ
て、前記領域における表示むらが許容できるものである
か否を判定する手段とからなることを特徴とする表示欠
陥検査装置。
【請求項５】検査対象の液晶ディスプレイの表示画面を
複数の第１の電子カメラで分担して撮像し、撮像した結
果に応じて、前記検査対象の点欠陥を検出し、前記表示画面の全体を、第２の電子カメラで撮影し、撮
像した結果に応じて、前記検査対象の表示むらを検出
し、点欠陥および表示むらを検出した結果を、モニタに表示
させることを特徴とする表示欠陥検査方法。