JPH11257937A - 欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シェーディング補正による欠陥検出方法にお
いて、表示領域の最外周部分で擬欠陥信号を発生しない
ようにして、表示領域全域にわたって正確な欠陥検出を
可能とする方法を提供する。 【解決手段】 表示素子の微小欠陥を検出する欠陥検査
方法において、 表示素子の検査領域を撮像して入力画
像を生成する入力画像生成工程と、この入力画像の平滑
化フィルタ処理を行うことにより得られる平滑化入力画
像の濃淡膨張処理を行って背景画像を生成する背景画像
生成工程と、前記入力画像と前記背景画像とを比較する
比較工程と、をこの順序で有するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータのモ
ニター、ＴＶ受像機、液晶プロジェクタなどに用いられ
ている液晶パネル、プラズマディスプレイなどの表示素
子の欠陥を検査するための欠陥検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示素子の微小欠陥を検出しようとした
場合、照明の輝度ムラの問題、液晶の視野角の問題、光
学系での撮像光量の不均一の問題などのため、表示素子
上の位置によって欠陥の検出感度が変わり、微小欠陥を
正確に検出することが困難になってしまう場合がある。
特開平４−３３６３８４号公報には、このような問題を
解決する方法が開示されている。この方法はいわゆるシ
ェーディング補正による欠陥検出方法として知られる方
法であって、入力画像の平滑化フィルタ処理を行うこと
により背景画像を生成し、この背景画像と入力画像との
差分をとる方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】検査領域は、液晶パネ
ル等の表示素子の表示領域内であるが、ワークのセッテ
ィング時の多少のズレなども許容できるようにＴＶカメ
ラで撮像する領域は、この表示領域よりも若干広く設定
されている。なお、解像度を上げるために複数のＴＶカ
メラを用いた特開平８−２５４４９９号公報のような構
成も考えられるが、この場合も表示領域が、全てＴＶカ
メラで撮像されるようにカメラが配置される。従って、
このようにして入力された入力画像の平滑化フィルタ処
理を行って背景画像を作成した場合、表示領域と表示領
域外の領域との輝度の相違（通常、表示領域よりも表示
領域外の方が輝度が低い場合が多い。）により表示領域
の最外周部分に輝度のダレが生じ、このままシェーディ
ング補正をかけると表示領域の最外周部分を常に欠陥と
して検出してしまうことになる。かといって、表示領域
の最外周部分で検出された偽欠陥信号を無視することと
すれば、本当に表示領域の最外周部分に欠陥が存在した
場合、欠陥を見逃すこととなる。

【０００４】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、その目的とするところは、シェーディング補
正による欠陥検出方法において、表示領域の最外周部分
で擬欠陥信号を発生しないようにして、表示領域全域に
わたって正確な欠陥検出を可能とする方法を提供すると
ころにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の欠陥検査方法
は、表示素子の表示素子の微小欠陥を検出する欠陥検査
方法であって、表示素子の検査領域を撮像して入力画像
を生成する入力画像生成工程と、この入力画像の平滑化
フィルタ処理を行うことにより得られる平滑化入力画像
の濃淡膨張処理を行って背景画像を生成する背景画像生
成工程と、前記入力画像と前記背景画像とを比較する比
較工程と、をこの順序で有することを特徴とする。

【０００６】ここで、上記の濃淡膨張処理とは、次のよ
うな処理である。まず、入力画像の平滑化フィルタ処理
を行うことにより得られた平滑化入力画像の中から、あ
る注目する画素Ｐを定める。そして、その画素Ｐを含む
ようにあらかじめ定められた領域（例えば、画素Ｐ、画
素Ｐ上の画素、画素Ｐの下の画素、画素Ｐの左の画素及
び画素Ｐの右の画素の５つの画素を含む領域）の中で信
号強度の一番高い画素の信号を、画素Ｐの信号として、
もとの画素Ｐの信号と置き換える。この操作を平滑化入
力画像の全画素について実施する。

【０００７】このため、表示素子の表示領域の信号が表
示領域外の信号より強度が高い場合には、表示領域最外
周部分においてダレが発生するのであるが、この濃淡膨
張処理を行うことにより、このダレ部分は表示領域外に
押し出されることとなる。

【０００８】その結果、表示領域の最外周部分で擬欠陥
信号が発生しないので、表示領域全域にわたって正確な
欠陥検出が可能となる。

【０００９】請求項２の欠陥検査方法は、表示素子の微
小欠陥を検出する欠陥検査方法であって、表示素子の検
査領域を撮像して入力画像を生成する入力画像生成工程
と、この入力画像の平滑化フィルタ処理を行うことによ
り得られる平滑化入力画像の濃淡縮小処理を行って背景
画像を生成する背景画像生成工程と、前記入力画像と前
記背景画像とを比較する比較工程と、をこの順序で有す
ることを特徴とする。

【００１０】ここで、上記の濃淡縮小処理とは、次のよ
うな処理である。まず、入力画像の平滑化フィルタ処理
を行うことにより得られた平滑化入力画像の中から、あ
る注目する画素Ｐを定める。そして、その画素Ｐを含む
ようにあらかじめ定められた領域（例えば、画素Ｐ、画
素Ｐ上の画素、画素Ｐの下の画素、画素Ｐの左の画素及
び画素Ｐの右の画素の５つの画素を含む領域）の中で信
号強度の一番低い画素の信号を、画素Ｐの信号として、
もとの画素Ｐの信号と置き換える。この操作を平滑化入
力画像の全画素について実施する。

【００１１】このため、表示素子の表示領域の信号が表
示領域外の信号より強度が低い場合には、表示領域最外
周部分においてダレが発生するのであるが、この濃淡縮
小処理を行うことにより、このダレ部分は表示領域外に
押し出されることとなる。

【００１２】その結果、表示領域の最外周部分で擬欠陥
信号が発生しないので、表示領域全域にわたって正確な
欠陥検出が可能となる。

【００１３】請求項３の欠陥検査方法は、請求項１又は
２に記載の欠陥検査方法において、画像間減算処理を行
うことにより前記比較工程を実施することを特徴とす
る。

【００１４】このため、画像データの型が整数型でよい
ため、データ量も比較的少なくて済み、演算処理も高速
にでき、その結果、欠陥検査を高速に行うことができる
という効果がある。

【００１５】請求項４の欠陥検査方法は、請求項１又は
２に記載の欠陥検査方法において、画像間除算処理を行
うことにより前記比較工程を実施することを特徴とす
る。

【００１６】このため、画像データの型を浮動小数点型
にする必要が生じるが、表示領域内で輝度むらが大きい
場合であっても、正常画素と欠陥画素のＳＮ比をある程
度一定に保つことができ、正確な欠陥検出ができるとい
う効果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
詳細に説明する。

【００１８】（実施例１）図１は、実施例１の欠陥検査
方法を示すフロー図である。図２は、撮像された入力画
像を示す図であり、図３は、実施例１の欠陥検査装置の
構成図である。被検査対象は液晶プロジェクタ１１で投
影された画像である。液晶プロジェクタ１１により検査
パターン２をスクリーン１０上に投影し、投影された検
査パターン２を２次元のＴＶカメラ１２により撮像す
る。撮像された画像は、画像処理装置１３に送られ、こ
こで投影された検査パターン２の内部に欠陥があるかど
うかを検査し、良否の判断をする。検出する欠陥は、こ
こでは、点欠陥と呼ばれるアクティブマトリクス型表示
素子の１画素単位の欠陥のみを対象にするものとし、色
むら等の比較的面積の大きい欠陥に対しては、取り扱わ
ないものとする。投影される検査パターン２は、表示エ
リア全面を白表示、黒表示、階調表示と次々と切り換
え、それをそれぞれ撮像し検査されることになる。

【００１９】ステップＳ１の画像入力工程において、ス
クリーン１０上に表示されたある検査パターン２をＴＶ
カメラ１２で取込み、この画像データを画像Ａとして画
像処理装置１３内のメモリに記憶しておく。近年、表示
素子の解像度は、ＶＧＡからＳＶＧＡ、ＸＧＡさらにそ
れ以上と高密度化してきており、それに対応してそのよ
うな表示素子を検査するためのＴＶカメラの解像度も必
然的に高解像度のものが求められてきており、従来、水
平５１２画素×垂直４８０画素程度の画像処理が一般的
であったが、１０００画素×１０００画素以上のＴＶカ
メラも使われだしている。また被検査画像を分割して入
力し解像度を稼ぐという方法も広く行われている。いず
れにしろ入力される画像Ａは、図２に示すように、表示
素子が全て取り込まれるように表示領域２よりも大きい
範囲の画像となる。この入力画像のうち、データ抽出ラ
イン３上の輝度変化について調べてみると、図４（ａ）
のような輝度データになっている。ここで図２では省略
してあるが、ちょうどデータ抽出ライン３上に輝点欠陥
と黒点欠陥があるものとする。この欠陥に対応するグラ
フ上の変化が、図４（ａ）の輝点欠陥３０と黒点欠陥３
１である。表示領域２に対応する部分はこのグラフの２
０の矢印で示した範囲である。表示領域部分２は、表示
領域外の部分よりも輝度が高いものとする。表示領域内
のデータ変化をマクロ的に見ると大きな山なりの形状で
中央部が比較的明るく、周辺部が暗い輝度ムラ状況にな
っている。この原因は、照明光源の照度むらや液晶パネ
ルやレンズ光学系の特性などが考えられるが、この状況
を改善することは、技術的、コスト的な問題で比較的困
難である。従ってこのように入力された画像状態から、
輝点欠陥３０、黒点欠陥３１の部分を検出したいのであ
るが、輝度ムラの最大値と最小値の差が欠陥３０、３１
の輝度変化よりも大きいため、単純に２値化して欠陥の
みを検出することができない。すなわち、輝点欠陥３０
の輝度のピークよりも輝度ムラの最大値の方が大きかっ
たり、黒点欠陥３１の極小値よりも輝度ムラの最小値の
方が小さい場合には、欠陥と同時に、輝度ムラによる擬
似欠陥も検出してしまうことになる。そこで後で述べる
シェーディング補正の処理を行なうことで、このような
輝度ムラの中から輝点欠陥３０や黒点欠陥３１のような
微小欠陥のみを検出することを考える。

【００２０】ステップＳ２では、画像Ａのコピーを作成
し平滑化フィルタ処理を行なう。画像Ａのコピーを作る
のは、後で画像間演算をする時に画像Ａを使用するため
である。この平滑化フィルタ処理とは、点欠陥のような
微小な面積の輝度変化を画像データから取除く処理で、
通常は３×３や５×５のマトリクスの畳み込み演算を対
象画像全域にわたって行なうことで実現される。この平
滑化フィルタ処理の結果、作成された画像を画像Ｂとす
る。この処理の様子を平滑化フィルタ処理後のグラフ図
４（ｂ）で説明する。図４（ａ）と比較して、細かい周
期の輝度変化が除去され、輝点欠陥３０や黒点欠陥３１
に対応する輝度変化もグラフ上で除去されているのがわ
かる。さらに、図４（ｂ）の両側にある表示領域と表示
領域外との境目の部分の輝度変化は、平滑化フィルタ処
理前のグラフ（図４（ａ））に比べ、ダレた状態になっ
ており、輝度変化が緩やかになっている。図４（ｃ）の
グラフは、入力画像Ａと平滑化フィルタ処理後の画像Ｂ
の差分をとった結果を示すグラフである。図４（ａ）及
び（ｂ）と図４（ｃ）とでは、欠陥をわかりやすくする
ため縦軸の尺度を変えてある。従来、輝度ムラの影響を
除去するためには、このような差分画像を求めて、２値
化し欠陥を検出するが、ここで表示領域２０の位置を示
す目的で入れてある両側の点線の前後付近のデータ変化
に着目すると、擬似欠陥２１の部分が生じてしまってい
るのがわかる。この状態のまま、欠陥を検出する目的で
２値化すると輝点欠陥３２と同時に擬似欠陥２１も検出
されてしまうことになる。また、擬似欠陥２１を検出し
ないようにするためには、擬似欠陥２１を含まないよう
に表示領域２０よりも内側に検査範囲を設定しなくては
ならず、そうすると表示領域ぎりぎりの部分に存在する
欠陥を見落としてしまうことになる。

【００２１】それを回避するために、本実施例の欠陥検
査方法では、差分画像を求める前にステップＳ３の濃淡
膨張処理を行なう。濃淡膨張処理については、特開平４
−３３６３８４号公報の９欄及び図３、後で述べる濃淡
縮小処理については、特開平４−３３６３８４号公報の
１０欄及び図４に記載されている。平滑化フィルタ処理
した画像Ｂに対して、濃淡膨張処理を行なうと図５
（ｃ）に示すように波形を矢印２２の方向に両側に引き
伸ばす効果が得られる。この画像を画像Ｃと呼ぶ。これ
により、表示領域境界近傍の肩のダレた部分は、表示領
域２０の外側に追い出されることになり、ステップＳ４
の画像演算処理で画像Ａと画像Ｃの差分画像（これを画
像Ｄとする。）をとる。

【００２２】なお、表示領域の輝度が、周囲に比べ明る
い場合には、ステップＳ３では、濃淡膨張処理を行なう
が、逆に周囲の輝度の方が明るい場合には、濃淡縮小処
理を行なうようにする。

【００２３】こうすることで図５（ｄ）の差分処理後の
波形で確認できるように、擬似欠陥２３は、表示領域２
０の点線の外側にしか現れず、表示領域全域にわたって
正確な欠陥検出を行なうことが可能になる。ステップＳ
４の画像間演算では、前述のように二つの画像の差分を
とるように説明したが、画像データとしては、１画素当
り８ないし１６ビットの整数型のデータ型を用いるのが
一般的であるので差分演算は、そのデータ型のままで処
理でき更に処理が単純であるため高速化しやすい。しか
し同種同程度の欠陥でも輝度ムラの明るい所にある場合
と暗い方にある場合とで欠陥のコントラストに大きな違
いが出る場合があるが、このような場合にはステップＳ
４で除算処理を用いる方が、良い結果が得られる。その
一方で画像データを浮動小数点型にする必要が生じるた
めにデータ量が増えると同時に、処理時間も長くなる傾
向がある。

【００２４】ステップＳ５では、あらかじめ決められた
しきい値にもとづき、２値化画像にし、欠陥のみを抽出
する。ここで欠陥のサイズや個数、位置情報などを測定
し、ステップＳ６で、この情報にもとづき、被検査対象
の良否判断を行なうことになる。

【００２５】２値化するときのしきい値は、あらかじめ
限度見本などで検出したい欠陥のしきい値レベルを調べ
ておくか、良品の場合のデータの標準偏差などを基準に
設定すればよい。また、図５（ｄ）の輝点欠陥３４と黒
点欠陥３５の違いのように欠陥データのでる方向が逆で
あった場合には、欠陥を抽出するためのしきい値を複数
用意しておくことも必要である。

【００２６】以上の説明は、液晶プロジェクタでスクリ
ーン上に投影させた検査パターンから欠陥検査を行なう
場合の例であるが、背後に平面状のバックライトを置い
た状態で液晶パネル自身を、対向するＴＶカメラでとら
え欠陥を検査する場合においても同様な原理に基づいて
検査することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の欠陥検査方法の一例を示すフロー
図。

【図２】 撮像された入力画面を示す図。

【図３】 実施例１の欠陥検査方法を用いた検査装置の
構成図。

【図４】 従来のシェーディング補正の手順を説明する
グラフ。

【図５】 実施例１のシェーディング補正の手順を説明
するグラフ。

【符号の説明】

１…入力領域 ２…表示領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示素子の微小欠陥を検出する欠陥検査
   方法であって、 表示素子の検査領域を撮像して入力画像を生成する入力
   画像生成工程と、 この入力画像の平滑化フィルタ処理を行うことにより得
   られる平滑化入力画像の濃淡膨張処理を行って背景画像
   を生成する背景画像生成工程と、 前記入力画像と前記背景画像とを比較する比較工程と、
   をこの順序で有することを特徴とする欠陥検査方法。
2. 【請求項２】 表示素子の微小欠陥を検出する欠陥検査
   方法であって、 表示素子の検査領域を撮像して入力画像を生成する入力
   画像生成工程と、 この入力画像の平滑化フィルタ処理を行うことにより得
   られる平滑化入力画像の濃淡縮小処理を行って背景画像
   を生成する背景画像生成工程と、 前記入力画像と前記背景画像とを比較する比較工程と、
   をこの順序で有することを特徴とする欠陥検査方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の欠陥検査方法に
   おいて、 画像間減算処理を行うことにより前記比較工程を実施す
   ることを特徴とする欠陥検査方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の欠陥検査方法に
   おいて、 画像間除算処理を行うことにより前記比較工程を実施す
   ることを特徴とする欠陥検査方法。