JP2010230338A

JP2010230338A - 液晶パネル点灯検査装置

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Publication number: JP2010230338A
Application number: JP2009075404A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ueda; 泰広上田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: WO2010109910A1; JP4560578B1

Abstract

【課題】面照明と、裏面偏光板と、被検査パネルと、表面偏光板と、表面偏光板押さえ冶具と、複数台のエリアセンサとエリアセンサの固定冶具からなる撮像部とを持つ液晶パネルの点灯検査装置において、複数台のエリアセンサを覆うことができる大型の表面偏光板を表面偏光板押さえ冶具に設置する場合、表面偏光板の面積が大きいために汚れ付着時の清掃作業や損傷時の交換作業の頻度が増大し、さらに、交換作業において裏面偏光板と表面偏光板の偏光軸を直交させるためのアライメント作業が必要となり、交換時の作業コストが増大していた。
【解決手段】短冊状表面偏光板の長辺にて当接する位置決め治具を有する偏光板設置冶具を設ける。
【選択図】図８

Description

本発明は、ディスプレイ等表示機器に用いられる液晶パネルの点灯検査装置に関する。

液晶パネル等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は品質確保のため表示面内の微小な点欠陥、異物欠陥、シミ・ムラなどを、点灯状態にて目視で検査を行っている。しかしながら、ＦＰＤはサイズの大型化が進み、大画面の中に存在する微小な点欠陥や異物欠陥を目視により検出することは多くの時間を要し、さらに目視検査員の疲労によって微小欠陥を見逃すなどの問題が発生している。

このような課題に対して、液晶パネルの検査においては、偏光板貼付け前の被検査パネルの前後に偏光軸方向が直交もしくは平行となるように検査用の表面偏光板および裏面偏光板を設置し、被検査パネルに駆動信号を与えて点灯状態とし、エリアセンサを用いて被検査パネルの表示画面を撮像し、画像処理により検査を自動化するものがある（特許文献１）。また、偏光板貼付け前の被検査パネルの前後への検査用偏光板の設置方法に関して、表面偏光板と裏面偏光板との偏光軸方向の直交もしくは平行精度を向上させるために、表面偏光板に回転機構を付与したものがある（特許文献２）。また、近年では液晶パネルの大型化および高精細化が進展しており、１台のカメラでは被検査パネル全面をカバーすることができなくなったため、９台〜１６台など複数のエリアセンサを並べて被検査パネル全面を一括かつ高速に検査する装置がある。このように、エリアセンサの解像度不足を補うために複数のエリアセンサを並べて撮像する方法は他分野では比較的古くから実施されており、例えばＩＣパターンウェハの検査に用いられている事例がある（特許文献３）。

特開平３−６１９９３号公報特開平６−２４２４１０号公報特開２００１−１９４３２２号公報

昨今のＴＶ向け液晶パネルのサイズおよび解像度を考慮すると、１台のエリアセンサで被検査パネルの全面を撮像することは、解像度不足による検査性能の低下につながり実現が困難である。一方で、１台のエリアセンサをＸＹステージに搭載し、被検査パネルを複数の区分に分けて１台のエリアセンサで被検査パネルの１つの区分を撮像し、ＸＹステージを逐次移動させながら被検査パネルの各々の区分での撮像を繰り返すことにより、被検査パネルの全面を検査することが可能となる。しかしながら、ＸＹステージを逐次移動するために撮像のための移動時間を多く要してしまうため、結果として検査時間が長くなり大量生産には適しないという欠点がある。これらのことより、高速かつ高精度に検査を行うためには複数台のエリアセンサを並べて、被検査パネル全面を一括で撮像する手法が必須となる。

特許文献１に記載の方法を複数台のエリアセンサを並べる構造に適用すると、被検査パネルと同等のサイズの偏光板が必要となり、例えば６５型ＴＶ向けのパネルサイズは垂直方向に１４４０ｍｍ、水平方向に８１０ｍｍ達するため、偏光板のサイズも１４４０×８１０ｍｍとなる。ところで、検査性能を維持するためには、偏光板が汚れた場合には清掃を行い、偏光板にキズがついた場合は交換を行い、また検査用の照明から発する紫外線により偏光板が経時劣化するため定期的に偏光板の交換が必要となる。清掃作業の頻度・コストは偏光板の面積に応じて増大する。また、交換時の作業コストおよび偏光板価格についても偏光板の面積に応じて増える。つまり、特許文献１に記載の方法では、偏光板の清掃コストおよび交換コストの増加が課題となる。

特許文献２に記載の方法を複数台のエリアセンサを並べる構造に適用すると、各エリアセンサの前に偏光板を設置するため、偏光板の交換作業時にカメラの台数分の交換作業が必要となり作業コストが増加する。さらに各エリアセンサに、表面偏光板と裏面偏光板の偏光軸方向の直交もしくは平行精度を向上させるための表面偏光板回転機構を付与することにより、装置コストが増加する。

上記課題を解決するために本発明は、２以上のエリアセンサ、エリアセンサ架台、短冊状表面偏光板、裏面偏光板、バックライト、および検査処理部から構成され、複数のエリアセンサに単一の短冊状表面偏光板を透過した光が入射する、液晶パネル点灯検査装置であって、前記エリアセンサ架台は前記短冊状表面偏光板を設置する偏光板設置冶具を有しており、前記偏光板設置冶具は、前記短冊状表面偏光板の長辺にて当接する位置決め治具を有することを特徴とする。

また、前記複数のエリアセンサが並び方向が一方向であり、該並び方向と前記偏光板設置冶具の並び方向とが一致していることを特徴とする

この構成とすることにより、２台以上のカメラにまたがる短冊状表面偏光板が長辺にて位置決めされるようになり、多数台のカメラを用いた点灯検査装置にて短冊状表面偏光板をカメラの前に設置する場合において、カメラ台数より少ない数の短冊状表面偏光板を設置するのみでよく、かつ、短冊状表面偏光板の偏光軸方向と裏面偏光版の偏光軸方向との交差角度を予め定めた状態に容易にできるようになり、交換の作業コストと装置コストとの両方を削減することが可能となる。

装置構成を側面から見た図である。カメラ架台を正面から見た図である。本検査装置を設置するライン構成を正面から見た図である。本検査装置を設置するラインにおいて、被検査パネルをどのような領域に区分して撮像しているかを示した図である。撮像部の構成を概略した図である。偏光板設置冶具を正面から見た図である。偏光板設置冶具を側面から見た図である。偏光板を設置した状態の偏光板設置冶具を正面から見た図である。偏光板を設置した状態のカメラ架台を正面から見た図である。カメラごとに偏光板を設置した場合の偏光板設置冶具を正面から見た図である。カメラごとに偏光板を設置した場合のカメラ架台を正面から見た図である。偏光板を縦に設置した場合のカメラ架台を正面から見た図である。別の形態の偏光板設置冶具を正面から見た図である。

本発明の一実施の形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本発明は、一実施の形態の点灯検査装置に限定されず、あらゆる装置に適用することが可能である。
（点灯検査装置の構成）
図１は、一実施の形態に係る点灯検査装置の構成を示す概略図である。点灯検査装置は検査部、照明部、および図示されない検査処理部から構成される。検査部は、エリアセンサ架台３に、エリアセンサ姿勢調整冶具２を介して接続され、３行３列に配置された合計９台のエリアセンサ１と、各エリアセンサ１の撮影方向において偏光板を設置する合計９台の偏光板設置冶具とで構成されており、各偏光板設置冶具は遮光カバー４、表面偏光板押さえ冶具５、および表面偏光板アライメントピン１３とで構成されている。短冊状表面偏光板６は、遮光カバー４と表面偏光板押さえ冶具５との間に、図１の紙面奥行き方向の３台のエリアセンサ１を覆うように設置され、位置決め治具である表面偏光板アライメントピン１３により位置決めされている。照明部は、パネル搬送装置１０、バックライト９、および裏面偏光板８を備えており、パネル搬送装置１０によって被検査パネル７の搬入搬出が行われる。

次に点灯検査装置における検査時の光の軌跡について述べる。バックライト９より出射した光は、裏面偏光板８、および被検査パネル７をこの順で透過し、照明部から検査部に照射される。検査部に照射された光は、不要光が遮光カバー４で遮光され、残る測定光が表面偏光板押さえ冶具５で支持された短冊状表面偏光板６を通してエリアセンサ１に入る。

図２は、短冊状表面偏光板を設置していない状態のエリアセンサ架台３を正面から見た概略図である。正面からはエリアセンサ架台３、遮光カバー４、表面偏光板押さえ冶具５が見える。
（ラインの構成および検査方法）
図３は本発明における点灯検査装置が設置された製造ラインを示す概略図である。図中ではパネル搬送装置１０が３台連続して並んでおり、搬送コロ１１により被検査パネル７が左から右に順次搬送されてゆく。図中の中央はパネル搬送装置１０の前にエリアセンサ架台３が設置されており、これは図２で示したエリアセンサ架台３を背面より見ているものである。また、ここで図１は図３の中央部の断面を模している。

本ライン構成での検査の流れは次の通りである。すなわち、図３の左側のパネル搬送装置１０から被検査パネル７が中央のパネル搬送装置１０に搬送される。中央のパネル搬送装置１０は被検査パネル７を保持し、図示しない検査用のパネル駆動信号発生器およびパネル駆動信号を伝達するためのコンタクト冶具を用いて被検査パネル７に検査用の駆動信号を与えて被検査パネル７を点灯させる。図１に示すエリアセンサ１は点灯した被検査パネル７を撮像し、図示しない検査処理部にて９台のカメラで撮像された画像を用いて検査を行い、図示しない出力装置に検査結果を出力する。なお、図１に示すエリアセンサ１は９台あり、各々のエリアセンサは図４に示すように、被検査パネル７を区分した領域１２を各々撮像することにより、各々同時に被検査パネル７を撮像するため、被検査パネル７の全面一括の撮像が可能となるものである。検査内容に関しては、被検査パネル７を黒点灯させた場合に本来暗くなるはずにもかかわらず明るく光る絵素を欠陥として抽出し、欠陥の位置や明るさなどの情報を出力する場合や、白点灯させた場合に本来明るくなるはずにも関わらず暗い絵素を欠陥として抽出する場合などがある。なお、検査内容はこのような項目に制限されるものではない。

図５は被検査パネル７として想定している偏光板貼付け前の液晶パネルに関して、検査に必要となる裏面偏光板８と短冊状表面偏光板６の位置関係を示す概略図である。ここで、裏面偏光板８に縦方向の矢印が記載されているが、これは裏面偏光板８は縦方向の偏光を透過する性質を持つことを意味し、縦方向の偏光軸方向を持つことになる。同様に、短冊状表面偏光板６には横方向の矢印が記載されており、これは短冊状表面偏光板６は横方向の偏光を透過する性質を持ち、横方向の偏光軸方向を持つ。先に説明を行ったように、被検査パネル７を黒点灯させた場合に各絵素は暗くなる。これは、被検査パネル７が黒点灯の場合は、バックライト９から裏面偏光板８を通過してきた縦方向の偏光光に対して、被検査パネル７はその偏光方向を変えずにそのまま透過させ、短冊状表面偏光板６は横方向の偏光光のみしか透過させないため、透過する光がなくなるために暗くなるものである。逆に、被検査パネル７を白点灯させた場合には各絵素は白くなる。これは、被検査パネル７が白点灯の場合は、バックライト９から裏面偏光板８を通過してきた縦方向の偏光光に対して、被検査パネル７はその偏光方向を９０度偏光させて横方向の偏光光に変えて透過させ、短冊状表面偏光板６は横方向の偏光光を透過させる性質を持つため、十分な光が透過して明るくなるものである。つまり、欠陥となる絵素は、本来偏光方向を変えないはずの絵素が製造不良により偏光方向を変えるように動作したり、偏光方向を９０度偏光させるはずの絵素が製造不良により偏光方向を変えないように動作したりするため、正しく動作したときの偏光光の透過量と異なることにより黒点灯画面での明点、白点灯画面での暗点として発生する。

すなわち、正しく検査を行うためには裏面偏光板の偏光軸方向と表面偏光板の偏光軸方向を精度よく直交させることが重要である。なお、液晶パネルの種類によっては、裏面偏光板の偏光軸方向と表面偏光板の偏光軸方向を平行にさせるものもある。本発明の構成における裏面偏光板の偏光軸方向と表面偏光板の偏光軸方向との位置関係は直交および水平に制限されるものではなく、液晶パネルの種類および設計に依存して決定されるものである。
（表面偏光板押さえ冶具の構成および短冊状表面偏光板交換方法）
図６に偏光板設置冶具の概略図を示す。図１で示されるように各エリアセンサの前には、遮光カバー４、表面偏光板押さえ冶具５、短冊状表面偏光板６が設置され、偏光板設置冶具を構成している。図６は遮光カバー４および表面偏光板押さえ冶具５の部分を拡大したものであり、遮光カバー４には２個の表面偏光板アライメントピン１３が設置されており、遮光カバー４と表面偏光板押さえ冶具５はストッパ１５によってがたつかないように固定される。また、遮光カバー４および表面偏光板押さえ冶具５の中央部には開口部１４が設けてあり、この開口部より図１に示すエリアセンサ１にて被検査パネル７の撮像を行うものである。

次に、図７を用いて短冊状表面偏光板６の設置方法を説明する。図７は偏光板設置冶具を図６のＡの方向から見た図である。この点灯検査装置は紙面奥行き方向に直線状に３台同じエリアセンサ１が並んでおり、偏光板設置冶具も同様に直線状に紙面奥行き方向に３台並んでいる。直線状に並んだ３台のエリアセンサを１枚の短冊状表面偏光板でカバーするため、直線状に並んだ３台の偏光板設置冶具に１枚の短冊状表面偏光板の設置を行う。

図７（ａ）は短冊状表面偏光板を取り付けていない状態である。まず、図７（ｂ）に示すように、表面偏光板押さえ冶具５を遮光カバー４に設置されているストッパ１５からはずす。

次に、図７（ｃ）に示すように、短冊状表面偏光板６を、表面偏光板アライメントピン１３を用いて位置決めを行い設置する。このとき、短冊状表面偏光板６は長辺にて３台の表面偏光板押え治具に設置された合計６個の表面偏光板アライメントピン１３と接する。このため、短冊状表面偏光板６の長辺方向は必ず表面偏光板アライメントピン１３の並ぶ方向となる。ここで、偏光板の偏光軸方向と長辺方向との成す角度が一定である偏光板を短冊状表面偏光板６として用いているため、表面偏光板押さえ冶具に設置された短冊状表面偏光板６の偏光軸方向は高精度に点灯検査装置に位置決めされる。裏面偏光板の偏光軸方向は予め点灯検査装置に位置決めされているため、短冊状表面偏光板の偏光軸方向と裏面偏光板の偏光軸方向との交差角度は予め定めた状態となる。

最後に、図７（ｄ）に示すように表面偏光板押さえ冶具５を閉じて固定することで、表面偏光板６の設置が完了する。

図８は、設置完了後の状態を光入射側から見た図である。図８においては、エリアセンサ３台分をカバーする横方向に長い短冊状表面偏光板６を用いて、短冊状表面偏光板６の設置を行った状態である。

さらに、図９は短冊状表面偏光板６の設置完了後、エリアセンサ架台３を光入射側から見た概略図である。このように、３つの短冊状表面偏光板６を交換するのみで、９台のエリアセンサ全ての表面偏光板６を交換できる。また、図６に示す表面偏光板アライメントピン１３を用いることにより、容易かつ高精度に偏光軸方向を予め定めた方向に合わせた状態で前側偏光板６を固定することが可能となる。

なお、本実施例ではエリアセンサの配置は３行３列であったが、これに限定されるものではなく、複数のエリアセンサが直線状に配置される構成であればよい。また、位置決め治具は、表面偏光板アライメントピン１３が各偏光板設置冶具に２個設置されたものであったが、これに限定されるものではない。例えば、直線状に並んだ複数の偏光板設置冶具において全体で２個の表面偏光板アライメントピンが設置された形態や、図１３に示すように直線状に並んだ複数の偏光板設置冶具に跨って直線状の1個の表面偏光板アライメントバー１６が設置された形態であってもかまわない。また、本実施例では偏光板設置冶具は遮光カバー、表面偏光板押さえ冶具、および表面偏光板アライメントピンとで構成されているが、これに限定されるものではなく、短冊状表面偏光板の保持を行え、短冊状表面偏光板の位置を位置決めできる位置決め治具を備えていれば、どのような形態でもかまわない。例えば、遮光機能を有しない支持部材と表面偏光板押え治具とで短冊状表面偏光板を挟み込んで支持する形態でも良い。
（点灯検査装置における効果）
図１０および図１１を用いて９台のエリアセンサ個々に表面偏光板２０を設置する場合の課題を示す。図１０はエリアセンサ１台分の表面偏光板６を設置した状態である。また、図１１は表面偏光板２０の設置完了後、エリアセンサ架台３を光入射側から見た概略図である。ここで、図１０中の２つの表面偏光板アライメントピン１３の間隔を２００ｍｍとし、図９中の２つの表面偏光板アライメントピン１３間の距離を７００ｍｍとする。表面偏光板アライメントピン１３の設置精度が仮に１ｍｍの誤差を持つと仮定すると、図１１に示す設置方法では偏光軸方向の水平方向からのズレはａｒｃｔａｎ（１／２００）であり約０．２８度となる。一方で図９に示す方法では偏光軸方向の水平方向からのズレはａｒｃｔａｎ（１／７００）であり約０．０８度となる。つまり、本発明による手法により約３倍の偏光軸方向の設置精度の高精度化が可能となる。

また、偏光板交換作業の手間を考慮すると、本発明による図９に示す方法では装置１台あたり３回の交換作業で済むが、図１１に示す方法では９回の交換作業が必要となる。一般的に、工程内では複数のラインを同時に稼動させており、仮に２０ラインを稼動し、かつ各ラインに２台ずつの本検査装置を設置した場合は、図１１に示す方法では定期交換時に９×２０×２＝３６０回の交換作業が必要になる。一方で、図９に示す本発明による手法では定期交換時に３×２０×２＝１２０回の交換作業で済む。仮に、交換作業１回あたりの作業時間を１０分とすると、（３６０回−１２０回）×１０分で合計２４００分（４０時間）もの作業時間の短縮につながるため、大幅な作業コストの削減が見込める。

なお、本実施例においては水平方向に伸びる短冊状表面偏光板を用いて説明を行ったが、垂直方向に伸びる短冊状偏光板においても図１２に示すような構造となり、同様の効果が見込める。また、本実施例においては被検査パネルを立てた状態で搬送しているが、搬送形態はこれに制限されず、例えば水平搬送でも可能であり、その際にはエリアセンサは被検査パネル面に向かい合う形で設置される。

４遮光カバー
５表面偏光板押さえ冶具
６短冊状表面偏光板
７被検査パネル
８裏面偏光板
１３表面偏光板アライメントピン
１６表面偏光板アライメントバー

Claims

２以上のエリアセンサ、エリアセンサ架台、短冊状表面偏光板、裏面偏光板、バックライト、および検査処理部から構成され、
複数のエリアセンサに単一の短冊状表面偏光板を透過した光が入射する液晶パネル点灯検査装置であって、
前記エリアセンサ架台は前記短冊状表面偏光板を設置する偏光板設置冶具を有しており、
前記偏光板設置冶具は、前記短冊状表面偏光板の長辺にて当接する位置決め治具を有することを特徴とする液晶パネル点灯検査装置。
前記複数のエリアセンサの並び方向が一方向であり、該並び方向と前記偏光板設置冶具の並び方向とが一致していることを特徴とする、請求項１に記載の液晶パネル点灯検査装置。