JP2002277411A

JP2002277411A - 透明積層体の検査方法および検査装置

Info

Publication number: JP2002277411A
Application number: JP2001075344A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nishimura; 利雄西村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】透明積層体における異物の存在を精度良く検
査できるようにする。【解決手段】複数の透明体が積層された透明積層体２
の内部に異物が存在するか否かを検査する装置１であっ
て、透明積層体２に光を照射する照明手段３と、透明積
層体からの反射光を受光する受光手段（４）と、この受
光手段（４）により得られた光の光量に応じて画像情報
を演算する演算手段５０と、を備えた透明積層体の検査
装置１において、演算手段により各透明体毎にこの透明
体の表面状態の画像情報を演算し、各透明体の表面状態
から、異物が存在する可能性のある透明体を特定すると
ともに、この透明体の表面状態と当該透明体に隣接する
少なくも１つの透明体の表面状態とを比較して、透明積
層体内に異物が存在するか否かを判断する異物判断手段
５２をさらに備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、液晶表示装置
（ＬＣＤ）などの透明積層体の内部に異物が存在してい
るか否かを検査する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の透明体が積層された透明積層体と
しては、たとえば図６に示した液晶表示装置（ＬＣＤ）
２がある。このＬＣＤ２は、たとえば一対の透明基板２
１ａ，２１ｂの間に液晶２２を封止した形態とされ、各
透明基板２１ａ，２１ｂの表面に偏光板２３ａ，２３ｂ
が配置された透過型として構成されている。このような
ＬＣＤ２では、通常は、工場からの出荷段階では、偏光
板２３ａの表面に樹脂製などの保護シート２４を貼り付
けて偏光板２３ａを保護している。この状態において、
ＬＣＤ２の内部に、ガラスカレット、樹脂粒、ファイバ
ー、気泡などの異物が存在していないかが検査される。

【０００３】異物の検査は、たとえば図７に示したよう
に照明装置３によりＬＣＤ２に光を照射するとともに、
ＣＣＤカメラなどの固体撮像装置４によりＬＣＤ２を撮
像することにより行われる。この場合、固体撮像装置４
による撮像は、図８（ａ）〜（ｄ）に示したように各透
明体（たとえば保護シート２４、偏光板２３ａあるいは
透明基板２１ａなど）の表面を１画像として行われ、各
画像から各透明体の表面状態を把握して、ＬＣＤ２内に
異物が存在するか否かが判断される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＣＤ
２の保護シート２４には、図６に示したようにキズ２４
ａが付いていたり、汚れ２４ｂが付着していることがあ
り、この場合には、そのキズ２４ａや汚れ２４ｂが、図
８（ａ）〜（ｄ）に示したように保護シート２４よりも
下層にある透明体（偏光板２３ａや透明基板２１ａな
ど）の画像に写り込んでしまう。このため、各画像にお
いて異物と思われるものが存在しても、それが保護シー
ト２４のキズ２４ａや汚れ２４ｂの影響によるものであ
ることもある。その結果、ＬＣＤ２の内部には異物が存
在しておらず、ＬＣＤ２自体が良品であるにもかかわら
ず、それを不良品として判断してしまうといった誤判定
が生じてしまう。このような不具合は、ＬＣＤ２に限ら
ず、他の透明積層体においても生じることである。

【０００５】本願発明は、このような事情のもとに考え
だされたものであって、透明積層体における異物の存在
を精度良く検査できるようにすることをその課題として
いる。

【０００６】

【発明の開示】本願発明では、上記した課題を解決すべ
く、次の技術的手段を講じている。

【０００７】本願発明の第１の側面により提供される透
明積層体の検査方法は、複数の透明体が積層された透明
積層体の内部に異物が存在するか否かを検査する方法で
あって、上記透明体に光を照射するとともに、上記各透
明体の表面における光の反射状態から上記各透明体の表
面状態を把握する第１のステップと、上記各透明体の表
面状態から、その表面または内部に異物が存在する可能
性のある透明体を特定する第２のステップと、この第２
のステップにおいて特定された透明体の表面状態と、こ
の透明体に隣接する少なくとも１つの透明体の表面状態
とを比較して、上記透明積層体内に異物が存在するか否
かを判断する第３のステップと、を含むことを特徴とし
ている。

【０００８】本願発明の第２の側面においては、複数の
透明体が積層された透明積層体の内部に異物が存在する
か否かを検査する装置であって、上記透明積層体に光を
照射する照明手段と、上記透明積層体からの反射光を受
光する受光手段と、この受光手段により得られた光の光
量に応じて画像情報を演算する演算手段と、を備えた透
明積層体の検査装置において、上記演算手段は、上記各
透明体毎にこの透明体の表面状態の画像情報を演算し、
かつ、上記各透明体の表面状態から、異物が存在する可
能性のある透明体を特定するとともに、この透明体の表
面状態と当該透明体に隣接する少なくも１つの透明体の
表面状態とを比較して上記透明積層体内に異物が存在す
るか否かを判断する異物判断手段をさらに備えたことを
特徴とする、透明積層体の検査装置が提供される。

【０００９】好ましい実施の形態においては、上記各透
明体の表面状態は、当該透明体からの光反射状態を輝度
として測定することにより把握され、上記透明積層体に
異物が存在するか否かは、異物の存在する可能性のある
透明体と、この透明体に隣接する少なくとも１つの透明
体との輝度の差分が、閾値よりも大きいか否かにより判
断される。

【００１０】ところで、透明体の表面状態を透明積層体
に光を照射したときの反射光の輝度を基準として特定す
る場合には、キズや異物が存在する部分、あるいは上層
の透明体のキズなどの影響を受けた部分の輝度は同一の
透明体における他の部分に比べて大きくなる。一方、上
層にある透明体のキズなどが当該透明体よりも下層にあ
る透明体に与える影響の程度は、キズなどがある透明体
から離れた透明体ほど小さくなる。

【００１１】そのため、異物が存在する可能性のある透
明体（異物候補透明体）の表面状態を、これよりも上層
あるいは下層にある透明体のうちの少なくとも一方の透
明体の表面状態と比較すれば、異物と思われるものが上
層にある透明体のキズなどによる影響なのか、あるいは
特定された透明体の表面または内部に異物が存在してい
るために輝度が大きくなっているのかを判別できるよう
になる。

【００１２】たとえば、キズなどがある透明体における
キズなどの部分の輝度が、下層の透明体ではどの程度の
輝度として測定されるかを予め調べておき、異物候補透
明体における対応部分（異物候補部分）の輝度と、異物
候補透明体よりも上層および下層にある透明体の少なく
とも一方における対応部分の輝度の差分をとり、その値
が予め定められた閾値よりも大きいか否かを判断すれ
ば、異物候補部分が実際に異物が存在しているために輝
度が大きくなっているのか、あるいは上層にある透明体
のキズなどの影響を受けて輝度が大きくなっているのか
を判断できるようになる。その結果、たとえば異物候補
透明体よりも上層にある透明体のキズなどの影響よる誤
判定を回避して、透明積層体の内部に異物が存在するか
否かを確実に検査できるようになる。

【００１３】本願発明のその他の利点および特徴につい
ては、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明
らかとなるであろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図１ないし図５を参照して具体的に説明
する。ここで、図１は本願発明に係る透明積層体の検査
装置の一例を示す模式図、図２は図１の検査装置による
各透明体の表面状態の撮像方法を説明するための要部概
略拡大図、図３は撮像時における透明体積層体の要部平
面図、図４は透明体を撮像した画像の例を示す図、図５
は異物判断処理を説明するためのフローチャートであ
る。

【００１５】図１に示すように、検査装置１は、透明積
層体２の内部に異物が存在しているか否かを検査するも
のであり、照明装置３、撮像装置４、情報処理装置５を
備えて大略構成されている。

【００１６】透明積層体２は、複数の透明体が積層され
たものであり、図２および図６には透明積層体２の一例
としての液晶表示装置（ＬＣＤ）が表されている。この
ＬＣＤ２は、透過型として構成されたものであり、線状
の透明電極２０ａ，２０ｂが複数設けられた一対の透明
基板２１ａ，２１ｂが、これらの透明電極２１ａ，２１
ｂどうしが対向するようにして配置されている。一対の
透明基板２１ａ，２１ｂの間には、液晶が充填されて液
晶層２２が設けられており、各透明基板２０ａ，２０ｂ
における液晶層２２と隣接する面とは反対の面には偏光
板２３ａ，２３ｂが配置されている。また、ＬＣＤ２を
工場から出荷する段階においては、偏光板２３ａの表面
には、樹脂製などの透明の保護シート２４が設けられて
いる。

【００１７】なお、ＬＣＤ２では、少なくとも一対の透
明基板２１ａ，２１ｂ、液晶層２２、偏光板２３ａ，２
３ｂ、および保護シート２４が透明積層体２の透明体を
構成している。また、ＬＣＤ２は、その内部に異物が存
在するか否かを検査する場合には、スライドテーブル６
０に対して支持部６１を介して固定され、照明装置３お
よび撮像装置４に対して、図中の矢印Ｘ方向に相対的に
移動させられるものとする。

【００１８】照明装置３は、図２に示すように透明積層
体２に対する入射角がθとなるように光を照射するもの
である。この照明装置３は、たとえばレーザ光源、コリ
メータレンズおよび非球面のシリンダーレンズ（図示
略）を有しており、透明積層体２の幅方向の全長にわた
って線状にレーザ光を照射可能とされている。上述した
通り、ＬＣＤ２は照明装置３および撮像装置４に対して
相対的に移動せられるため、ＬＣＤ２の検査において
は、照明装置３によるレーザ光はＬＣＤ２のＸ方向（図
１参照）を走査させられることとなる。このレーザ光
は、たとえば波長が６３５ｎｍ、ライン幅が３０μｍと
される。

【００１９】照明装置３によりＬＣＤ２に対して線状の
レーザ光を照射した場合には、レーザ光の大部分がＬＣ
Ｄ２を透過するが、その一部は各透明体（保護シート２
４や偏光板２３ａ）の表面（界面）において反射する。
したがって、照明装置３によりＬＣＤ２に対して線状の
レーザ光を照射した状態を平面視すれば、図３に示した
ように複数本の輝線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが確認される。

【００２０】撮像装置４は、図２に示したように固体撮
像素子４０と集光レンズ４１とを有している。

【００２１】固体撮像素子４０は、図面上には表れてい
ないが、ＬＣＤ２の幅方向（図１の矢印Ｘ方向と交差す
る方向）に延びる列状に配置された複数の受光素子を有
している。もちろん、このような列を複数を設けて、複
数の受光素子をマトリックス状に配置してもよい。各受
光素子は、ＬＣＤ２からの反射光の光量に応じた量の電
荷を出力するものであり、複数の受光素子が列状に配置
された結果、輝線Ａ〜Ｅとして現れた反射光は、複数の
ドットデータからなるラインデータとして出力される。

【００２２】一方、集光レンズ４１は、各受光素子に対
して個別に光を集光可能な構成とされている。この集光
レンズ４１は、たとえばアクチュエータ４２により光軸
方向に往復動可能とされており、集光レンズ４１を移動
させることにより複数本の輝線Ａ〜Ｅのいずれにも焦点
を合わせることができる。したがって、固体撮像装置４
は、各透明体毎に、その表面からの反射光を重点的に受
光することができる。その結果、固体撮像装置４は、Ｌ
ＣＤ２における照明ラインに応じた反射状態のラインデ
ータを、各透明体毎に出力することができる。もちろ
ん、各輝線Ａ〜Ｅに対するピント合わせは、その他の構
成により達成してもよい。

【００２３】情報処理装置５は、たとえばＣＰＵ、ＲＡ
ＭおよびＲＯＭなどを備えて構成されており、図１に示
したように制御手段５０、演算手段５１、および異物判
断手段５２としての機能を有している。

【００２４】制御手段５０は、照明装置３（図１参照）
の点灯・消灯、スライドテーブル６０（図１参照）の移
動、固体撮像装置４の集光レンズ４１（図２参照）の移
動などを制御するものである。

【００２５】演算手段５１は、固体撮像素子４０から出
力に基づいて、各透明体（保護シート２４や偏光板２３
ａ（図２参照））の表面状態を表現するのに必要なデー
タを演算するものである。より具体的には、固体撮像素
子４０からの出力に応じて、各透明体毎に各ラインを構
成するドットの輝度を演算し、これを集積して、図４
（ａ）〜（ｃ）に例示したように各透明体毎に輝度を基
準とて表現されたドットマップデータ（画像情報）を演
算するものである。

【００２６】なお、図４（ａ）〜（ｃ）では、説明の簡
便のために８×８のドットマップとして各透明体毎に１
枚の画像としてデータが演算された結果を示している。
また、図４（ａ）〜（ｃ）では、黒色、クロスハッチィ
ング、シングルハッチィング、白色の４種類のドットが
描かれているが、これらのドット表現は図面に表現する
ための便宜的な手法であり、実際の画像としては、たと
えば輝度の大小が濃淡として表現される。さらに、図４
では、黒色＞クロスハッチィング＞シングルハッチィン
グ＞白色の順に輝度が大きくなるように表示されてあ
り、キズや異物が存在する部分に対応するドットは輝度
が大きくなることから、たとえば図４（ａ）〜（ｃ）に
おいては、白色のドット以外は、異物が存在する可能性
があるために白色ドットよりも輝度が大きくなっている
ドット（異物候補ドット）を示している。

【００２７】異物判断手段５２は、異物が存在している
可能性のある透明体（異物候補透明体）を特定し、この
透明体に実際に異物が存在しているか否かを判断するも
のである。その具体的な異物判断処理手法を図５のフロ
ーチャートを参照しつつ、図１および図４をも同時に参
照して説明する。

【００２８】異物判断手段５２は、まずＬＣＤ２の透明
体の中に異物の存在する可能性のある透明体（異物候補
透明体）があるか否かを判断する（Ｓ１）。各透明体に
異物が存在する場合には、その部分における輝度が大き
くなることから、異物判断手段５２は、たとえば各透明
体毎に輝度が２５０ｃｄ／ｍ²以上である異物候補ドッ
トが存在するか否かにより異物候補透明体が有無を判断
する。

【００２９】異物判断手段５２がいずれかの透明体に異
物候補ドットがあると判断した場合には（Ｓ１：ＹＥ
Ｓ）、そのようなドットの存在する透明体を異物候補透
明体として特定する（Ｓ２）。なお、保護シート２４が
貼り付けられたＬＣＤ２では、保護シート２４は、ＬＣ
Ｄ２が良品であるか、あるいは不良品であるかの判断要
素とはなり得ない。そのため、保護シート２４に、たと
えば輝度が２５０ｃｄ／ｍ²以上であるドットが存在し
ていたとしても、保護シート２４は異物候補透明体とし
ては特定されない。また、以下の説明においては、Ｓ２
において異物候補透明体としての１つとして透明基板２
１ａが特定されたものとする。

【００３０】次いで、異物判断手段５２は、異物候補透
明体、たとえば透明基板２１ａにおける異物候補ドット
を特定する（Ｓ３）。本実施の形態では、図４（ｂ）に
示したように、透明基板２１ａにおいては、（Ｉ，Ｊ）
_21a＝（２，２）_21a、（２，４）_21a、（３，６）_21a、
（５，２〜４）_21a、（６，２〜４）_21a、（７５，１〜
４）_21aの１３ドットが異物候補ドットとして特定され
たものとする。

【００３１】続いて、異物判断手段５２は、１つの異物
候補ドット（たとえば（２，２）₂₁ _a）の輝度から、１
つの上層である偏光板２３ａにおける異物候補ドットに
対応するドット（２，２）_23aの輝度を差分を演算し、
それが０ｃｄ／ｍ²よりも大きいか否かを判断する（Ｓ
４）。差分が０ｃｄ／ｍ²よりも大きいか否かを判断す
るのは、保護シート２４のキズなどの影響により輝度が
大きくなっている異物候補ドット（２，２）_21aでは、
これに対応する上層のドット（２，２）_23aと比べて、
輝度が小さくなるか、もしくは同じ程度となるからであ
る。

【００３２】Ｓ４において、差分が０ｃｄ／ｍ²よりも
小さいと異物判断手段５２が判断した場合には（Ｓ４：
ＮＯ）、当該異物候補ドット（２，２）_21aについて
は、保護シート２４のキズなどの影響により輝度が大き
くなっているものと判断し、透明基板２１ａにおける異
物候補ドット（２，２）_21aに対応する部分には異物が
存在しないと判断する（Ｓ５）。

【００３３】一方、Ｓ４において、差分が０ｃｄ／ｍ²
よりも大きいと異物判断手段５２が判断した場合には
（Ｓ４：ＹＥＳ）、異物判断手段５２は、異物候補ドッ
ト（２，２）_21aの輝度から、１つの下層である液晶層
２２における異物候補ドットに対応するドット（２，
２）₂₂の輝度を差分を演算し、それが５０ｃｄ／ｍ²よ
りも大きいか否かを判断する（Ｓ６）。

【００３４】差分が５０ｃｄ／ｍ²よりも大きいか否か
を判断するのは、次の理由によるものである。透明基板
２１ａに異物が存在する場合には、液晶層２２における
異物候補ドット（２，２）_21aに対応するドット（２，
２）₂₂の輝度に影響を与える場合があるが、その影響の
程度はキズの場合よりも小さくなる。つまり、異物の存
在による影響とキズの存在による影響とでは、下層の透
明体における輝度の減衰の程度に差異がある。そのた
め、両者を区別するための閾値をＬＣＤ２について検討
した結果、閾値の１つとして５０ｃｄ／ｍ²という値が
得られるのである。したがって、透明積層体２がＬＣＤ
でない場合、あるいは透明積層体２がＬＣＤであって
も、各透明体の組成や厚みなどが異なる場合には、それ
に応じて閾値が決定される。

【００３５】Ｓ６において、差分が５０ｃｄ／ｍ²より
も小さいと異物判断手段５２が判断した場合には（Ｓ
６：ＮＯ）、異物候補ドット（２，２）_21aが輝度が大
きくなっているのは、保護シート２４のキズなどの影響
によるものであると判断し、透明基板２１ａにおける異
物候補ドットに対応する部分には異物が存在しないと判
断する（Ｓ５）。

【００３６】一方、Ｓ６において、差分が５０ｃｄ／ｍ
²よりも大きいと異物判断手段５２が判断した場合には
（Ｓ６：ＹＥＳ）、異物判断手段５２は、透明基板２１
ａにおける異物候補ドット（２，２）_21aに対応する部
分に異物が存在していると判断する（Ｓ７）。

【００３７】次いで、異物判断手段５２は、透明基板２
１ａにおいて特定された全て異物候補ドットについて、
その輝度が大きくなっている要因が異物の存在によるも
のなのか否かの判断を行ったかどうかを判断する（Ｓ
８）。Ｓ８において、透明基板２１ａにおいて特定され
た異物候補ドットの中に異物判断を行っていないものが
あると異物判断手段５２が判断した場合には（Ｓ８：Ｎ
Ｏ）、判断を行っていない他の異物候補ドットについ
て、Ｓ４〜Ｓ７を繰り返し行って、異物候補ドットにつ
いて異物判断した行った後に、Ｓ８の判断を行う。本実
施の形態では、図５（ｂ）に示したように１３個の異物
候補ドット（２，２）_21a、（２，４）_21a、（３，６）
_21a、（５，２〜４）_21a、（６，２〜４）_21a、（７
５，１〜４）_21aが確認されているから、この場合には
Ｓ３〜Ｓ７の処理が１３回行われる。

【００３８】一方、透明基板２１ａにおいて特定された
全ての異物候補ドットについて異物判断を行ったと異物
判断手段５２が判断した場合には（Ｓ８：ＹＥＳ）、特
定された全ての異物候補透明体について、異物判断が行
われたかどうかを判断する（Ｓ９）。

【００３９】Ｓ９において、特定された異物候補透明体
の中に異物判断を行っていない異物候補透明体があると
異物判断手段５２が判断した場合には（Ｓ９：ＮＯ）、
異物判断を行っていない他の異物候補透明体に対して、
Ｓ３〜Ｓ８の処理を繰り返し行う。

【００４０】一方、Ｓ９において特定された全ての異物
候補透明体について異物判断を行ったと異物判断手段５
２が判断した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、およびＳ１におい
て異物の存在する可能性のある透明体がないと判断され
た場合には（Ｓ1：ＮＯ）、異物判断処理を終了する。

【００４１】このような異物判断処理では、異物候補透
明体を特定した後に、この異物候補透明体について、こ
れよりも１つ上層および１つ下層にある透明体の表面状
態とを異物候補ドットどうしの輝度を比較して異物候補
ドットの輝度が大きくなっている理由が異物が存在する
ことによるものであるか否かが判断される。したがっ
て、上層にある透明体（たとえば保護シート２４）のキ
ズなどの影響により輝度が大きくなっている場合には、
当該ドットの輝度が大きくなっている理由が異物による
ものでないと判断される。その結果、透明積層体におけ
る異物の存在を精度良く検査できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る透明積層体の検査装置の一例を
示す模式図である。

【図２】図１の検査装置による各透明体の表面状態の撮
像方法を説明するための要部概略拡大図である。

【図３】撮像時における透明体積層体の要部平面図であ
る。

【図４】透明体を撮像した画像の例を示す図である。

【図５】異物判断処理を説明するためのフローチャート
である。本願発明に係る透明積層体の検査装置の一例を
示す模式図である。

【図６】透明積層体の一例である液晶表示装置を示す要
部斜視図である。

【図７】従来の透明積層体の検査方法を説明するために
参照する検査装置の模式図である。

【図８】各透明体の画像の例を示す図である。

【符号の説明】

１検査装置２ＬＣＤ（透明積層体）３照明装置４撮像装置４０固体撮像素子５１演算手段５２異物判断手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の透明体が積層された透明積層体の
内部に異物が存在するか否かを検査する方法であって、上記透明体に光を照射するとともに、上記各透明体の表
面における光の反射状態から上記各透明体の表面状態を
把握する第１のステップと、上記各透明体の表面状態から、その表面または内部に異
物が存在する可能性のある透明体を特定する第２のステ
ップと、この第２のステップにおいて特定された透明体の表面状
態と、この透明体に隣接する少なくとも１つの透明体の
表面状態とを比較して、上記透明積層体内に異物が存在
するか否かを判断する第３のステップと、を含むことを
特徴とする、透明積層体の検査方法。
【請求項２】上記各透明体の表面状態は、当該透明体
の光反射状態を輝度として測定することにより把握さ
れ、上記透明積層体に異物が存在するか否かは、異物の存在
する可能性のある透明体と、この透明体に隣接する少な
くとも１つの透明体との輝度の差分が、閾値よりも大き
いか否かにより判断される、請求項１に記載の透明積層
体の検査方法。
【請求項３】複数の透明体が積層された透明積層体の
内部に異物が存在するか否かを検査する装置であって、
上記透明積層体に光を照射する照明手段と、上記透明積
層体からの反射光を受光する受光手段と、この受光手段
により得られた光の光量に応じて画像情報を演算する演
算手段と、を備えた透明積層体の検査装置において、上記演算手段は、上記各透明体毎にこの透明体の表面状
態の画像情報を演算し、かつ、上記各透明体の表面状態から、異物が存在する可能性の
ある透明体を特定するとともに、この透明体の表面状態
と当該透明体に隣接する少なくも１つの透明体の表面状
態とを比較して、上記透明積層体内に異物が存在するか
否かを判断する異物判断手段をさらに備えたことを特徴
とする、透明積層体の検査装置。