JP3199480B2 - 液晶表示パネル基板の検査方法 - Google Patents
液晶表示パネル基板の検査方法Info
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Description
表示などに用いられる液晶表示パネル基板に生じ得る欠
陥を検査する液晶表示パネル基板の検査方法に関する。
用したカラーテレビが各種実用化されている。この液晶
カラーパネルは、多結晶シリコン薄膜トランジスタ(T
FT)アレイを形成した石英ガラス基板と、この石英ガ
ラス基板とカラーフィルタを形成した透明ガラス基板と
の間に液晶を封入した液晶表示パネル基板とから構成さ
れ、ツイステッド・ネマチックモードにより画像表示す
るようになっている。このような液晶カラーパネルに
は、通常、大面積化と高密度化とを達成するのに有利な
アクティブマトリクス方式が採用されており、現在比較
的小型のものから順次実用化がなされている。
晶カラーパネルは、次のようにして製造される。まず、
液晶表示パネル基板を製造した後に、該パネル基板上に
スペーサを介して上記透明ガラス基板を配置し、次に、
この液晶表示パネル基板と透明ガラス基板との間の空隙
に液晶を封入する。このようにして製造される液晶カラ
ーパネルは、その画素数が25〜50万個に及ぶものが
多く、現在では画素数が100万個以上のものも製造さ
れている。
電極への配線を基板上に形成するには、ダスト等を極度
に少なくしたクリーンルームにおいて種々の成膜プロセ
スが行われる。しかしながら、画素や配線幅が極端に狭
小化すると、製造雰囲気中に含まれる僅かなマイクロダ
ストの存在が画素電極の配線に断線欠陥や短絡欠陥を与
えてしまう。これらによる欠陥画素は、例えば、液晶表
示パネル基板当り10個程度まで許容しており、これ以
上の欠陥画素があると製品不良としているのが現状であ
る。すなわち、現状の製造技術では、これら欠陥画素数
を上記許容限度以下にすることが極めて困難とされてお
り、したがって画素数の大きい液晶パネルでは必然的に
不良率が高くなり、これが大型液晶パネルの高価格の一
因にもなっている。
表示パネル基板を検査する方法として、該基板製造後に
プローバを使用するものが知られているが、この方法で
は検査対象となる画素数が多過ぎ、検査工数に多大な時
間を費やすため、コスト的に問題があり、実用的でな
い。このため、液晶表示パネル基板の検査は製造工程内
では行われず、基板製造が完了した時点でパネル基板毎
に通電し、この際の作動状態を目視検査して良否判定を
行っている。したがって、この目視検査で欠陥が露見さ
れても製造工程に戻すことができず、不良品は廃棄処分
されるため、これが液晶表示パネルの歩留りの悪さとな
っている。また、目視による検査では、定量的な欠陥率
を得ることができないという欠点もある。この発明は上
述した事情に鑑みてなされたもので、液晶パネル組立前
に当該基板における欠陥を迅速かつ定量的に把握するこ
とができる液晶表示パネル基板の検査方法を提供するこ
とを目的としている。
から形成される液晶表示パネル基板と、この液晶表示パ
ネル基板の上部に対向配置され、印加される電界強度に
応じて光透過率が変化する電気光学素子との間に検査電
圧を印加すると共に、前記電気光学素子上へ光を照射
し、当該電気光学素子の反射光強度に応じて前記液晶表
示パネル基板を検査する検査方法において、所定の撮像
範囲を有する撮像手段が複数同時に動作して前記電気光
学素子の全面を撮像する撮像過程と、前記撮像過程の撮
像タイミングに従って、前記検査電圧の印加極性および
電圧レベルを制御すると共に、この撮像タイミング毎に
取得した前記各撮像手段毎の撮像データを各々記憶する
記憶過程と、この記憶過程で記憶された撮像データを個
々に読み出して所定の画像処理を施し、欠陥画素情報を
抽出する抽出過程と、前記欠陥画素情報を合成して前記
液晶表示パネル基板全体の欠陥状況を表示する表示過程
とからなることを特徴としている。
像手段が複数同時に動作して前記電気光学素子の全面を
撮像し、この撮像の際には撮像タイミングに従って検査
電圧の印加極性および電圧レベルを制御すると共に、前
記撮像タイミング毎に取得した前記各撮像手段毎の撮像
データを各々記憶する。そして、この記憶された撮像デ
ータを個々に読み出して所定の画像処理を施して欠陥画
素情報を抽出し、抽出した前記欠陥画素情報を合成して
液晶表示パネル基板全体の欠陥状況を表示する。これに
より、液晶表示パネル基板の欠陥画素が迅速かつ定量的
に把握することが可能になる。
る。図1はこの発明の一実施例による検査装置の概略を
示すブロック図である。この図において、1はハロゲン
ランプ等による光源、2は印加される電界に応じて光学
特性が変化する電気光学素子である。この電気光学素子
2は、高分子分散型液晶が封入された液晶シート8と、
該シート8の底面に形成された金蒸着膜の光反射体9
と、該シート8の上面に貼着された透明薄膜電極2aと
から構成される。3−1〜3−Nは上記構成による電気
光学素子2の全面を撮像するように配設されるCCDカ
メラである。4は画像処理装置であり、これらCCDカ
メラ3−1〜3−Nから供給されるビデオ信号に基づい
て画像処理を施し、この結果得られた情報から液晶表示
パネル基板5における欠陥画素の数や位置などを表示す
る。なお、この画像処理装置4の詳細については後述す
る。
ル基板5は、図2に示す如く周知の構成であり、各画素
毎に配設される薄膜トランジスタ14のソース端子およ
びゲート端子をそれぞれ共通接続するソース配線10,
…,10とゲート配線11,…,11とがマトリクス状
に形成され、該トランジスタ14の各ドレイン端子に画
素電極13が接続されてなる。なお、図中の符号15,
16はそれぞれソース配線10、ゲート配線11に接続
され、薄膜トランジスタ14の静電破壊を防止するショ
ーティングバーである。これらショーティングバー1
5,16は、液晶表示パネル基板5の製造段階において
形成されるもので、製造段階後の後工程で切断削除され
るものである。7は電圧印加装置であり、薄膜透明電極
2aと液晶表示パネル基板5の各画素電極13との間に
所定のバイアス電圧を印加する。このバイアス電圧印加
の際には、上述のショーティングバー15,16が使用
される。
略について説明する。なお、ここでは説明を簡略化する
ため、上述したCCDカメラ3−1〜3−Nの内、1台
のみを用いた場合の検査方法について示す。まず、電圧
印加装置7により透明薄膜電極2aと各画素電極13と
の間に所定レベルのバイアス電圧を供給する。ここで、
上述したソース配線10およびゲート配線11に断線や
短絡が無く、かつ、薄膜トランジスタ14が正常動作す
る場合、すなわち、液晶表示パネル基板5に欠陥画素が
存在しない場合には、電気光学素子2全体にバイアス電
圧レベルに従った電界が印加される。電界が与えられた
電気光学素子2は、封入された液晶分子が同一方向に揃
い、これにより液晶シート8が光を透過させる。このよ
うな状態で、光源1から光を放射すると、液晶シート8
を透過した光が光反射体9で反射され、一様な強度の反
射光がCCDカメラ3で捉えられる。
画素に対応する部分の印加電界が変化し、これに応じて
電気光学素子2の光透過率が変化する。この結果、正常
に電界が印加される画素部分では明、欠陥画素部分では
暗となる像がCCDカメラ3によって撮像される。そし
て、画像処理装置4がこのような明暗画像に基づいて画
像処理を施し、これにより欠陥画素の数および位置など
の情報を抽出/表示するようになっている。ところで、
大型の液晶表示パネル基板を検査する場合、1台のCC
Dカメラでは、その全体を撮像することができない。そ
こで、このような場合に対処するため、複数台のCCD
カメラを配設し、これらによって全体を撮像するように
している訳である。以下では、こうした複数台のカメラ
による撮像に基づき、上述した画像処理を施す画像処理
装置4について説明する。
明する。なお、この図において図1に示す各部と一致す
る部分には、同一の番号を付し、その説明を省略する。
図において、20aはA/D変換器であり、カメラ3−
1〜3−Nから各々供給されるビデオ信号をそれぞれデ
ィジタルデータに変換して出力する。20bはフレーム
メモリであり、A/D変換器20aから出力されるカメ
ラ3−1〜3−N毎のフレームデータを記憶する。ま
た、このフレームメモリ20は、バンク切替信号SEL
(後述する)に応じてメモリバンクが切替えられるよう
になっており、これらメモリバンクは各カメラ毎に対応
させてある。21はイメージプロセッサである。このイ
メージプロセッサ21は、バンク切替信号SELに応じ
て切替えられたバンクメモリからフレームデータを順次
取込み、取込んだ複数フレーム分のデータに前処理を施
し、これを画像データとして出力する。この前処理と
は、例えば、4フレーム分のフレームデータを1シーン
とし、この1シーン分のフレームデータに対して雑音除
去や、二値化などを施す処理を言う。22は各部を制御
すると共に、イメージプロセッサ21から供給される画
像データに対して後述の画像処理を施すホストコンピュ
ータである。また、このホストコンピュータ22は、フ
レームメモリ20bにバンク切替信号SELを供給す
る。23はキーボード、ディスプレイ装置および外部記
憶装置などから構成される周辺装置である。なお、この
ディスプレイ装置には、ホストコンピュータ22から供
給される画像処理結果、すなわち、液晶表示パネル基板
5の欠陥状況が表示されるようになっている。
ミング発生器24は、ホストコンピュータ22から供給
されるビデオ同期信号に基づいて1フレーム毎の撮像タ
イミングを規定するタイミング信号を発生して出力す
る。25は前記タイミング信号に応じて所定のパターン
信号を発生するパターン発生器である。このパターン信
号とは、1フレーム毎に各画素電極13へ印加するバイ
アス電圧の極性を制御するための信号であり、例えば、
連続する4フレームを順次撮像して1シーンとする場合
には、バイアス電圧の極性を「+」,「−」,「−」,
「+」の順に変化させる。そして、前述した電圧印加装
置7は、ホストコンピュータ22から供給されるレベル
制御信号によって指定されるレベルのバイアス電圧を、
上述したパターン信号に応じた極性で発生し、これを透
明薄膜電極2aと各画素電極13とに印加する。26は
光源1に供給する電力を制御する電力制御回路である。
て図4を参照し、説明する。まず、図1に示すような検
査セットアップがなされている状態において、画像処理
装置4に電源が投入されると、ホストコンピュータ22
の制御プログラムが起動し、各種レジスタやメモリが初
期化された後、待機状態となる。この状態において、操
作員が所定の制御コマンドをキー入力すると、ホストコ
ンピュータ22は装置各部へ各種信号を供給する設定モ
ードに移行する。この設定モードでは、光源1、CCD
カメラ3および電圧印加装置7の初期設定がなされる。
この初期設定では、オフセットキャリブレーションとゲ
インキャリブレーションとがなされる。このオフセット
キャリブレーションでは、バイアス電圧を印加しない状
態における各画素の輝度、すなわち、オフセット値が取
得される。また、ゲインキャリブレーションでは、所定
レベルのバイアス電圧を印加した状態における各画素の
輝度を求め、これと上記オフセット値との差分からバイ
アス電圧に対するゲイン値を取得する。
て、操作員により当該装置4のスタートスイッチ(図示
略)が操作されると、図4に示すフローチャートに従っ
た処理が行われる。なお、この図に示す処理は、CCD
カメラ3−1〜3−4の4台が配設された場合の例を示
すものである。まず、ステップS1に進むと、全カメラ
3−1〜3−4が撮像を開始し、これらから出力される
ビデオ信号がそれぞれA/D変換され、1画面分のフレ
ームデータがフレームメモリ20bの各バンクに記憶さ
れる。そして、次のステップS2に進むと、各バンクに
4フレーム分のフレームデータが取込まれたか否かが判
断される。この場合、4フレーム分のデータを取込んで
いないので、この判断結果は「NO」となり、再びステ
ップS1に戻り、各カメラ毎に次フレームデータが取込
まれる。このように、ステップS1,S2にあっては、
4フレーム分のデータを取得するまで繰り返される。
れフレームA,フレームB,フレームC,フレームDと
すると、これらフレームデータ取得時には前述したパタ
ーン信号に応じた極性のバイアス電圧が透明薄膜電極2
aと各画素電極13との間に印加される。例えば、フレ
ームA撮像時には「+5V」、フレームB撮像時には
「−5V」、フレームC撮像時には「−5V」、フレー
ムD撮像時には「+5V」が供給される。次に、ステッ
プS3に進むと、ホストコンピュータ22はバンク切替
信号SELを発生させるために、各カメラ3−1〜3−
4を識別するための識別符号IDに1をセットする。そ
して、ステップS4に進むと、この識別符号IDに応じ
てフレームメモリ20bのバンク切替えがなされる。す
なわち、ここでは、カメラ3−1のフレームデータが記
憶されるバンクを選択するバンク切替信号SELがフレ
ームメモリ20bに供給され、この結果、カメラ3−1
が撮像した4フレーム分のフレームデータがイメージプ
ロセッサ21に取込まれ、次のステップS5に進む。
れた4フレームデータを1シーンとして扱い、この1シ
ーン分のデータについて平均化処理を施す。この平均化
処理とは、1シーン分のデータからドリフト成分を除去
する処理である。このドリフト成分は、電気光学素子2
の光透過率変化に相当し、1シーン分のデータを取得す
る際の時間経過に伴って線形に増加する性質のものであ
る。このようなドリフト成分を除去するには、次式に基
づき各フレームデータに重畳されるドリフトを相殺す
る。すなわち、 X={(A+s)−(B+2s)−(C+3s)+(D+4s)]}/2 ={A−B−C+D}/2 ここで、Xはドリフト除去画像の輝度を表わし、sはド
リフト成分を表わす。また、A〜Dは上述した各フレー
ムパターンにおける輝度を表わす。この式から明らかな
ように、上述したフレームAとフレームBとの差と、フ
レームCとフレームDとの和とを求め、更に、これらの
差分平均を求めることによって、ドリフト成分が相殺さ
れる。
成分が除去されたデータの絶対値を取ると共に、この絶
対値化されたデータについてスケール変換を施す。この
スケール変換では、輝度レベルを表わすデータが電圧を
表わすデータに変換される。この変換にあっては、検査
に先立って行われた前述のオフセットキャリブレーショ
ンおよびゲインキャリブレーションによって取得された
オフセット値とゲイン値とに基づいて一次近似がなさ
れ、これにより電圧を表わすデータとなる。ここで、ゲ
イン値は、一次近似式における傾きに相当し、オフセッ
ト値は切片に相当する。次いで、ステップS7では、空
間平均処理により画像のスムージンズがなされる。この
スムージングとは、1シーンの画像を形成する画素の
内、3×3画素をとり、これの中心画素データ(中心
値)に対して上下、左右、斜めの8方の画素データ(近
傍値)を反映させるものであり、例えば、8個の近傍値
と中心値とを同じ重みで加算平均させている。そして、
このようなスムージングがなされると、画像からノイズ
成分が除去される。次に、ステップS8では、各画素デ
ータについて二値化処理を施す。すなわち、電圧レベル
を表わす各画素データについて、所定のスレッショルド
電圧で二値化し、これにより各画素毎に印加される電圧
の高低が分離され、該スレッショルド電圧以上の画素を
「0」、これ以外の画素を「1」としている。
素マップとのAND(論理積)処理が行われる。この画
素マップとは、液晶表示パネル基板5の画素セルサイズ
に対応した格子パターンである。そして、この格子パタ
ーンと、ステップS8において処理された二値化結果と
が画像間演算であるAND処理により重ね合わせてい
る。このようにしたのは、二値化結果がCCDカメラ3
の撮像画素に基づいているため、これを液晶表示パネル
基板5における画素セルサイズに対応させており、例え
ば、液晶表示パネル基板5の1画素セルに対して、3×
3画素(撮像画素)を対応付けている。次に、ステップ
S10では、このように対応付けられた液晶表示パネル
基板5の欠陥画素セルを抽出する。ここで、欠陥画素セ
ルとは、画素セルを構成する3×3画素(撮像画素)の
中心画素の二値化結果が「1」、すなわち、所定のスレ
ッショルド電圧に達しないものである。そして、この抽
出結果は、所定のメモリに一時記憶され、次のステップ
S11に進む。ステップS11では、前述の識別符号I
Dを1インクリメントし、次のステップS12へ進む。
ステップS12では、この識別符号IDが4より大であ
るか否かを判断する。この場合、識別符号IDは2であ
るから、判断結果は「NO」となり、前述のステップS
4〜S11の処理が繰り返される。これにより、カメラ
3−2の撮像領域における欠陥画素セルが抽出される。
このように、ステップS12の判断結果が「YES」に
なるまで順次カメラ3−3,3−4の撮像領域における
欠陥画素セルが抽出される。
おける識別符号IDがインクリメントされて5になる
と、ステップS12の判断結果が「YES」となり、ス
テップS13へ進む。なお、このステップS12におけ
る判断は、用いるカメラ台数に応じて基準が変るものと
なっている。そして、次のステップS13に進むと、各
カメラ3−1〜3−4の撮像領域において個々に抽出さ
れた欠陥画素セルの情報が合成され、液晶表示パネル基
板5全体の欠陥情報、すなわち、欠陥画素セル数および
その位置等がディスプレイ装置に表示される。次いで、
ステップS14では、次の画像サンプリングを行うか否
かのプロンプトがディスプレイ装置に表示され、操作員
はこれに従ってキー入力を行う。ここで、次のサンプリ
ングを行う旨の入力が行われると、再び前述のステップ
S1に戻り同様の動作が繰り返される。一方、検査終了
のキー入力を行うと、この検査動作が完了する。
液晶表パネル基板5であっても、その全領域の画像が一
度で取得でき、さらに、欠陥画素情報が画像処理によっ
て自動的に抽出されるため、極めて高速な検査を行うこ
とができる。しかも、この検査にあっては、欠陥状況を
定量的に把握することができ、また、こうした検査はイ
ンプロセスでなされるため、液晶表示パネル基板5の歩
留りを大幅に向上させることになる。
子2と液晶表示パネル基板5との間に所定パターンのバ
イアス電圧を印加するようにしているが、これに替え
て、所定の周波数で変調された変調信号を印加するよう
にしても良い。この場合、各画素の明暗の変化、例え
ば、輝度変化の減衰時定数を画像処理により検出してパ
ネル基板の良否判定を行うこともできる。
ば、所定の撮像範囲を有する撮像手段が複数同時に動作
して前記電気光学素子の全面を撮像し、この撮像の際に
は撮像タイミングに従って検査電圧の印加極性および電
圧レベルを制御すると共に、前記撮像タイミング毎に取
得した前記各撮像手段毎の撮像データを各々記憶する。
そして、この記憶された撮像データを個々に読み出して
所定の画像処理を施して欠陥画素情報を抽出し、抽出し
た前記欠陥画素情報を合成して液晶表示パネル基板全体
の欠陥状況を表示するので、液晶パネル組立前に当該基
板における欠陥画素を迅速かつ定量的に把握することが
できる。加えて、この検査はインプロセスでなされるた
め、歩留りが大幅に向上するという効果も得ることがで
きる。また、この発明によれば、画像入力が一度に行わ
れるので、画像入力時間を極めて短縮することができ、
しかも、画像入力の際にカメラの移動や位置決めを行う
必要がないため、セットアップを容易に行うことができ
るという効果を得ることができる。
ロック図
を示すブロック図
ブロック図
ローチャート
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の画素から形成される液晶表示パネ
ル基板と、この液晶表示パネル基板の上部に対向配置さ
れ、印加される電界強度に応じて光透過率が変化する電
気光学素子との間に検査電圧を印加すると共に、前記電
気光学素子上へ光を照射し、当該電気光学素子の反射光
強度に応じて前記液晶表示パネル基板を検査する検査方
法において、 所定の撮像範囲を有する撮像手段が複数同時に動作して
前記電気光学素子の全面を撮像する撮像過程と、 前記撮像過程の撮像タイミングに従って、前記検査電圧
の印加極性および電圧レベルを制御すると共に、この撮
像タイミング毎に取得した前記各撮像手段毎の撮像デー
タを各々記憶する記憶過程と、 この記憶過程で記憶された撮像データを個々に読み出し
て所定の画像処理を施し、欠陥画素情報を抽出する抽出
過程と、 前記欠陥画素情報を合成して前記液晶表示パネル基板全
体の欠陥状況を表示する表示過程とからなることを特徴
とする液晶表示パネル基板の検査方法。
Applications Claiming Priority (2)
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