JP5645142B2 - 色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、偏光板のムラ自動検査装置に関し、より詳細には、色差分析を用いて偏光板のムラの程度を客観的に判別することができ、生産ラインで偏光板の不良の有無を実時間でモニタリングすることができる上、裁断後に偏光板の品質検査が自動で行われることができるように考案された偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法に関する。

偏光板とは、液晶表示素子に特定の偏光方向を有する光を透過させるために用いられる光学素子のことである。一般に、偏光板は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール、Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）フィルムを染色、架橋、延伸して製造される。

従来の一般的な偏光板工程は、ＰＶＡフィルムをヨード又は染料で染着する段階と、ホウ酸等を添加してヨード又は染料をＰＶＡフィルムに架橋させる段階と、ＰＶＡフィルムを延伸させる段階とからなる。この際、上記染着、架橋、延伸段階は個別的に進行されることも同時に進行されることもでき、これらのそれぞれの段階の順も定められていない。ＰＶＡフィルムの染着、架橋、延伸段階が完了した後、これを乾燥させることにより、ＰＶＡ素子が製造される。このように製造されたＰＶＡ素子の一面又は両面にＰＶＡ接着剤等を用いてＴＡＣ（トリアセチルセルロース、Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルム等の保護フィルムを接着させることにより偏光板が完成される。

しかしながら、このように製造された偏光板は、製造工程における不均一な染着又は接着不良等の多様な原因によって偏光板の延伸方向（ＭＤ：ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）にストライプ状のムラが発生する場合があり、このようなムラがひどいと、画面の明るさが不均一になり、最終製品に不良が生じる問題が発生する。したがって、偏光板のムラの程度を測定し、不良品を選別する選別作業が求められる。一般に、偏光板のムラ検査は検査者の目視によって行われ、このような方法では検査者の主観により製品の不良の程度が判別されるため、均一な品質の製品を生産することが困難であるという問題点がある。

よって、近年、偏光板のムラの程度を数値化する方法が模索されており、その結果、ａ）吸収軸が平行な基準偏光板の間に被検査偏光板の吸収軸が基準偏光板の吸収軸と直交するように被検査偏光板を装着し、ｂ）上記被検査偏光板へ光を照射した状態で被検査偏光板を撮影して得たデータのうち明暗データを活用して偏光板のムラを数値的に定量化し、これにより、偏光板のムラを客観的に検査することができるように開発された装置及び方法が提示されている。

しかしながら、このような技術の場合、基準偏光板と被検査偏光板の吸収軸が直交するため、被検査偏光板を透過する光量が極めて小さく、分析可能な映像データを得るためには撮像装置の露出時間が相対的に長くなり、過度な露出時間によって撮影画像から抽出したＲＧＢデータを用いて得られたムラの形態と目視で観察されるムラの形態との間に差異が生じる問題があった。また、従来技術の場合、撮影した画像から抽出したデータのうち明暗データを計算してムラを数値化するため、微細な色相の差によるムラは確認することが困難であるという限界があった。

よって、上述した問題点を解決することができる、偏光板のムラの定量化及び自動検査装置及び検査方法の開発が求められている。

本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、被検査偏光板を撮影した映像を分析可能な映像データで処理する工程を必要とせず、撮影された映像データを分析して実際のムラの形態と変わりのない結果が得られる色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、少なくとも１枚の基準偏光板及び上記基準偏光板に装着される被検査偏光板又は偏光素子を含む検査部と、上記検査部の一面に位置し上記検査部に光を照射する光源部と、上記検査部の他面に位置し上記被検査偏光板又は偏光素子を撮影しその画像を演算部に伝送する撮影部と、上記撮影部から伝送された被検査偏光板又は偏光素子の画像を検査領域別に色差分析して微細ムラを検出する演算部と、を含む色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置を提供する。

本発明の第２の態様は、（ａ）少なくとも１枚の基準偏光板に被検査偏光板又は偏光素子を装着する段階と、（ｂ）上記被検査偏光板又は偏光素子に光を照射する段階と、（ｃ）上記被検査偏光板又は偏光素子を撮影する段階と、（ｄ）上記（ｃ）段階で撮影された画像から抽出されたデータを用いて各画素の色差を演算する段階と、を含む色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法を提供する。

なお、上記の課題を解決するための手段は、本発明の特徴を全て列挙したものではない。本発明の多様な特徴、それによる長所及び効果は、下記の具体的な実施形態を参照してより詳細に理解されることができる。

本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法を用いると、人が一つ一つ偏光板を検査することなく、生産ラインで実時間で偏光板のムラの程度をモニターすることができるため、品質管理能力が向上し、生産時間が短縮され、生産効率が向上するという長所がある。

また、本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法は、撮影時に被検査偏光板の輝度が一定範囲確保されて、ムラを分析するのに適した映像が容易に得られるという長所がある。

また、本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法は、撮影された映像から抽出したデータを明暗比が高くなるように処理することにより、より正確に微細ムラを検出することができるという長所がある。

また、本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法は、客観的な基準によって偏光板のムラの程度を数値化するため、製品の品質が一定に維持されるという長所がある。

本発明の一実施例による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置の構成を示す図である。 本発明の一実施例による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置の演算部の構成を示す図である。 本発明の一実施例による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法において検査領域設定部で設定した検査領域の一例を示す図である。 本発明の一実施例による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法により演算された横方向（ＴＤ、ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）による色差の変化を示すグラフである。 本発明の一実施例による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。

但し、下記の図面は、本発明をよりよく理解できるように作成されたもので、本発明の一実施例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。また、下記の図面において同一の図面符号は同一の構成要素を示し、円滑な説明のために図面上の構成要素は誇張、縮小又は省略されることもあることを明らかにする。

図１は本発明の一実施例による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置の構成を示す図であり、図２は本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置の演算部の構成を示す図であり、図３は本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置の検査領域設定部で設定した検査領域の一例を示す図であり、図４は本発明の一実施例による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置及び検査方法により演算された横方向（ＴＤ、ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）による色差の変化を示すグラフであり、図５は本発明の一実施例による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法を説明するためのフローチャートである。

図１から図３を参照すると、本発明の偏光板のムラ自動検査装置は、光源部１０と、検査部４０と、撮影部５０と、演算部６０とを含んでなり、必要に応じてディスプレイ部７０をさらに含んでなされることができる。

以下、本発明の偏光板のムラ自動検査装置の各構成要素について説明する。

（１）光源部
光源部１０は、検査部４０に光を照射してムラを可視化するためのもので、図１に示されるように、検査部４０の一面（例えば、検査部４０の下部）に位置する。また、光源部１０には、一般にディスプレイ装置に用いられるバックライトユニット又はＬＥＤ光源等を用いることができる。

この際、光源部１０の強さは検査部の輝度が２．５から２０ニット（ｎｉｔ）となるように設定することが好ましい。ここで、ニット（ｎｉｔ）とは、輝度の単位で、１ｃｄ／ｍ^２又は０．００００１ｓｂの光度を有する表面明るさのことである。

（２）検査部
検査部４０は検査対象である偏光板又は偏光素子３０が装着される所であり、上記被検査偏光板又は偏光素子３０は少なくとも１枚の基準偏光板に装着される。

上記基準偏光板２０としては当該技術分野で一般に用いられる偏光板又は偏光板半製品又は偏光素子等を用いることができ、例えば、表面コーティングがされていないクリアＴＡＣ（Ｃｌｅａｒ ＴＡＣ）（例えば、株式会社富士フィルムのＵＺ ＴＡＣ）が用いられた単体透過度４１．０〜４２．５％の間の偏光板半製品等を用いることができる。

また、上記基準偏光板２０は、少なくとも１枚であっても良いが、少なくとも２枚であることがより好ましい。これは、一般に様々な要因によって偏光が変化することがあり、１枚の偏光板のみでは吸収軸と平行な偏光成分を完全に吸収することができないためである。

ここで、上記基準偏光板２０が少なくとも２枚の場合、少なくとも２枚の基準偏光板２０の吸収軸は互いに平行であることが好ましい。これは、吸収軸が平行な少なくとも２枚の基準偏光板を用いて基準偏光板の吸収軸と平行な偏光成分の吸収を最大化し、被検査偏光板又は偏光素子の透過軸と平行な偏光成分以外の成分を最小化して、ムラの視認性を向上させることができるためである。

一方、生産ラインで製造された偏光板又は偏光素子３０は、検査部４０に移送され、少なくとも１枚の基準偏光板上に装着されても良いが、少なくとも２枚の基準偏光板の間に装着されることがより好ましい。これは、基準偏光板の吸収軸と平行な偏光成分の吸収率を増加させてムラの視認性を向上させるためである。一般に、偏光は様々な要因によって変化することがあり、偏光板の吸収軸と平行な偏光成分であっても偏光板を透過する可能性があるため、１枚の偏光板のみでは吸収軸と平行な偏光成分を完全に吸収することができない。したがって、少なくとも２枚の基準偏光板の間に被検査偏光板又は偏光素子を装着することにより、基準偏光板の吸収軸と平行な偏光成分の吸収を最大化し、被検査偏光板又は偏光素子の透過軸と平行な偏光成分以外の成分を最小化して、ムラの視認性を向上させるのである。

また、上記被検査偏光板又は偏光素子３０の装着は、光照射時に検査部４０に対する輝度が好ましくは２．５から２０ニット（ｎｉｔ）となるように、より好ましくは２．５から１５ニット（ｎｉｔ）となるように、最も好ましくは５から１０ニット（ｎｉｔ）となるように、上記被検査偏光板又は偏光素子の吸収軸が上記基準偏光板の吸収軸に対して傾斜して配置されるようにする。これは、ムラの分析が可能な画像を容易に得るようにするためである。光照射時に上記装着された被検査偏光板又は偏光素子に対する輝度が２．５ニット（ｎｉｔ）未満の場合は、被検査偏光板又は偏光素子を通過する光量が極めて小さいため、ムラの分析が可能な画像を得るためには相当な時間を必要とし、２０ニット（ｎｉｔ）を超える場合は、被検査偏光板又は偏光素子を通過する光量が多くなりすぎるため、偏光板のムラの形態を精密に撮影することが困難になり、その結果、偏光板のムラを正確に検出することが困難になるためである。また、従来のように基準偏光板の吸収軸と被検査偏光板又は偏光素子の吸収軸が直交して配置される場合、光源から被検査偏光板へ光を照射しても被検査偏光板を通過する光量が極めて小さくてムラを分析するための画像を得た過程が長くなるため、一定の光量を確保するように基準偏光板の吸収軸と被検査偏光板又は偏光素子の吸収軸が傾斜することが好ましい。また、被検査偏光板又は偏光素子３０はその対象によって透過度がそれぞれ異なるため、基準偏光板２０の吸収軸と被検査偏光板又は偏光素子３０の吸収軸とがなす角度を一定範囲に限定することは無意味であり、検査部４０が一定輝度値を有するように基準偏光板と被検査偏光板の配置を調節することが好ましい。

一方、上記検査部４０は、上記被検査偏光板又は偏光素子３０を回転させる回転手段（図示せず）をさらに含むことができる。これは、上記検査部４０が上述した好ましい輝度を有するように、上記被検査偏光板又は偏光素子３０を回転させるためである。また、上記回転手段（図示せず）を含む場合、上記検査部の輝度を測定する測定部（図示せず）と、上記測定部（図示せず）から伝送された輝度値により上記回転手段を制御することにより被検査偏光板又は偏光素子の回転角度を決定する制御部（図示せず）と、をさらに含むことができる。これは、上記検査部４０が上述した好ましい輝度を有するように、上記被検査偏光板又は偏光素子の回転角度を容易に制御するためである。

一方、上記検査部４０は、上記被検査偏光板又は偏光素子を回転させる第１の回転手段（図示せず）のみならず、上記少なくとも２枚の基準偏光板のうち上記撮影部側に位置する基準偏光板を回転させる第２の回転手段（図示せず）をさらに含むことができ、この場合、上記検査部の輝度を測定する測定部と、上記測定部から伝送された輝度値により上記第１の回転手段（図示せず）を制御することにより被検査偏光板又は偏光素子の回転角度を決定し上記撮影部で撮影された画像に基づいて上記第２の回転手段（図示せず）を制御して上記撮影部側に位置する基準偏光板の回転角度を決定する制御部と、をさらに含むことができる。これは、上記検査部４０が上述した好ましい輝度を有するように上記被検査偏光板又は偏光素子の回転角度を制御し、撮影された画像のムラの視認性を確認して上記撮影部側に位置する基準偏光板の回転角度を制御するためである。

（３）撮影部
撮影部５０は、光源部１０の光照射によってムラが可視化された被検査偏光板３０を撮影するためのもので、図１に示されるように上記検査部４０の他面、即ち、上記光源部１０の反対側（例えば、上記検査部４０の上部）に位置し、本発明では一般デジタルカメラ、ＣＣＤカメラ、高速カメラ等からなることができる。撮影された被検査偏光板の画像は演算部６０に伝送され、一般に上記画像には各画素のＲＧＢデータ、位置データ等が含まれている。

（４）演算部
演算部６０は、撮影部５０から伝送された画像データから検査領域別に一連の演算過程を経て色差分析し、分析された結果を用いて検査偏光板又は偏光素子３０のムラの程度を数値データで定量化する役割をし、このために、データ抽出部１と、データ処理部２と、検査領域設定部３と、色差分析部４と、を含む。

上記データ抽出部１は、上記撮影部５０から伝送された画像から位置データとＲＧＢデータを抽出する。これは、位置によって検査領域を設定して色差を演算することによりムラを検出、定量化するためである。

一方、上記データ処理部２は、上記データ抽出部１から抽出されたＲＧＢデータを明暗比が高くなるように処理する役割をする。これは、実際撮影された画像より明暗比を高くして目視で観察することが困難な部分に対しても容易に可視化するようにするためである。

具体的には、上記データ処理部２は、変換部２−１と、処理部２−２と、再変換部２−３と、を含む。

ここで、上記変換部２−１は、上記データ抽出部１から抽出されたＲＧＢデータを色相、明暗及び彩度データ（一般にＨＳＩデータという）に変換する。これは、ＲＧＢデータに比べてＨＳＩデータの演算処理がより容易であるためである。

一方、上記処理部２−２は、上記変換部２−１で変換されたデータのうち明暗データを抽出してヒストグラム均等化処理する。ここで、ヒストグラム均等化は、暗く撮影された映像のヒストグラムを調節して明暗の分布が不均一な映像を均一にするプロセスで、映像の明るさの分布を再分配して明暗の対比を最大化する役割をする。ヒストグラム均等化処理は、従来知られている方法により進行される。

一方、上記再変換部２−３は、上記処理部２−２でヒストグラム均等化処理された明暗データを上記色相データ及び彩度データと結合してＲＧＢデータに再変換する。これは、ＨＳＩデータをＲＧＢデータに再変換して各画素の色差を計算するためである。

一方、上記検査領域設定部３は、上記データ抽出部１から抽出された各画素の位置データを用いて検査領域を設定する。これは、検査領域を適切に分割してムラに対する定量化の正確性を高くし且つ進行速度の面における効率性も確保するためである。

図３を参照して検査領域設定部３で設定された検査領域を説明する。

上記検査領域は、撮影された被検査偏光板又は偏光素子３０の画像の機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に対する画素数の１／１０以下の画素を含むことが好ましい。ここで、機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）とは、被検査偏光板又は偏光素子３０の製造過程において、材料のＰＶＡフィルムが延伸された方向である。これは、微細な部分にあるムラＡまでも検出して定量化するためである。もし、検査領域が被検査偏光板又は偏光素子の機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に対する画素数の１／１０を超える場合、微細ムラに対する有効な値を得ることが困難になる。

また、上記検査領域は、被検査偏光板又は偏光素子３０の撮影された画像の機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に少なくとも１０個の画素、好ましくは１００個以上の画素を含む。これは、微細ムラの定量化において効率性を確保するためである。

一方、上記色差分析部４は、上記検査領域設定部３で設定された検査領域に対して上記データ処理部２で処理されたＲＧＢデータの色差を分析することにより微細ムラの検出及び定量化を行う。

図２から図３を参照すると、上記色差分析部４は、色差演算部４−１と、判別部４−２と、を含む。

ここで、上記色差演算部４−１は、上記検査領域設定部３で設定された各検査領域（検査領域１〜１０）内の各画素の色差を演算する。

この際、色差の演算過程は、次の通りである。

（ａ）撮影された被検査偏光板又は偏光素子の画像の全領域における全画素の色座標（例えば、ＣＩＥＬＡＢ'ｓ色座標（Ｌ^*、ａ^*、ｂ^*））を確認して最頻値を基準値に設定する（基準値の色座標（Ｌ_１ ^*、ａ_１ ^*、ｂ_１ ^*））。

（ｂ）検査領域内の全画素（各画素の色座標（Ｌ_２ ^*、ａ_２ ^*、ｂ_２ ^*））に対して下記式１により色差を演算する。

ここで、基準値の色座標は（Ｌ_１ ^*、ａ_１ ^*、ｂ_１ ^*）であり、各画素の色座標は（Ｌ_２ ^*、ａ_２ ^*、ｂ_２ ^*）であり、△Ｅ_ａｂ ^*は各画素における色差である。

（ｃ）機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に色差の平均値を計算する。図３を参照すると、これは、機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の各列に対する色差の平均値を計算することを意味する。

一方、上記判別部４−２は、上記色差演算部４−１で演算された色差を分析して微細ムラを検出し、ムラの程度を数値化してこれを定量化する。具体的な過程を説明すると、次の通りである。

（ａ）上記色差演算部４−１で演算された機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に平均化された色差の平均値を横方向（ＴＤ、ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の位置値を基準にグラフ化する。図４は、機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に平均化された色差の平均値を横方向（ＴＤ、ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の位置値を基準に示すグラフである。

（ｂ）横方向（ＴＤ、ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に色差の平均値を確認しながら局部的な最大値及び最小値を確認し、既設定された臨界値より大きい場合にその値を貯蔵し、貯蔵された値を用いて最大色差振幅値を計算する。ここで、既設定された臨界値は任意の値で、一般にノイズと判断される最大の振幅値を意味する。

（ｃ）計算された最大色差振幅値を既設定されたムラの程度を示す数値データと比較してマッチングすることにより、被検査偏光板又は偏光素子のムラの程度を定量化することができる。既設定されたムラの程度を示す数値データの一例として、色差の振幅値が０〜４の場合は数値データを５、５〜８の場合は４、９〜１２の場合は３、１３〜１６の場合は２、１７〜２０の場合は１とすることができる。ここで、上記数値データの中で、５は目視で観察する時にムラが見られない場合と一致し、１は目視で観察する時にムラが最もひどい場合と一致する。

上述した色差分析部における一連の過程は、従来知られているプログラムを用いて行われることができ、設定されたそれぞれの検査領域に対して同時に行われることもでき、各領域別に順次行われることもできる。

（５）ディスプレイ部
本発明の偏光板のムラ自動検査装置は、ディスプレイ部７０をさらに含むことができる。具体的には、ディスプレイ部７０は、上記演算部６０の演算結果及び／又はムラの程度をグレースケール（ｇｒａｙ ｓｃａｌｅ）映像で表示することができる。この場合、作業者は、実時間で被検査偏光板又は偏光素子３０のムラの程度を確認することができる。

一方、上記のように構成された本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置は、生産ラインに直接設けられることにより、生産ラインで実時間で偏光板のムラを検査するようにすることができる。

上述した本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置を用いると、人が一つ一つ偏光板を検査することなく生産ラインで実時間で偏光板のムラの程度をモニターすることができるため、品質管理能力が向上し生産時間が短縮され生産効率が向上するという長所があり、撮影時に被検査偏光板の輝度が一定範囲確保されるため、ムラを分析するのに適した映像が容易に得られるという長所があり、撮影された映像から抽出したデータを明暗比が高くなるように処理することにより、より正確に微細ムラを検出することができるという長所がある。また、本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置は、客観的な基準によって偏光板のムラの程度を数値化するため、製品の品質が一定に維持されるという長所がある。

次に、本発明による色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法を説明する。

図５を参照すると、本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法は、被検査偏光板装着段階Ｓ１００と、光照射段階Ｓ２００と、撮影段階Ｓ３００と、ムラ定量化段階Ｓ４００と、を含む。

上記被検査偏光板装着段階Ｓ１００は、少なくとも１枚の基準偏光板２０に被検査偏光板又は偏光素子３０を装着する段階である。

ここで、上記基準偏光板２０としては、当該技術分野で一般に用いられる偏光板又は偏光板半製品又は偏光素子等を用いることができ、例えば、表面コーティングがされていないクリアＴＡＣ（Ｃｌｅａｒ ＴＡＣ）（例えば、株式会社富士フィルムのＵＺ ＴＡＣ）が用いられた単体透過度４１．０〜４２．５％の間の偏光板半製品等を用いることができる。

また、上記基準偏光板２０は、少なくとも１枚であっても良いが、少なくとも２枚であることがより好ましい。これは、一般に様々な要因によって偏光が変化することがあり、１枚の偏光板のみでは吸収軸と平行な偏光成分を完全に吸収することができないためである。

ここで、上記基準偏光板２０が少なくとも２枚の場合、少なくとも２枚の基準偏光板２０の吸収軸は互いに平行であることが好ましい。これは、吸収軸が平行な少なくとも２枚の基準偏光板を用いて基準偏光板の吸収軸と平行な偏光成分の吸収を最大化し、被検査偏光板又は偏光素子の透過軸と平行な偏光成分以外の成分を最小化して、ムラの視認性を向上させることができるためである。

一方、上記被検査偏光板装着段階Ｓ１００は、被検査偏光板又は偏光素子が少なくとも１枚の基準偏光板２０上に装着されても良いが、少なくとも２枚の基準偏光板２０の間に装着されることがより好ましい。これは、基準偏光板の吸収軸と平行な偏光成分の吸収率を増加させてムラの視認性を向上させるためである。一般に、偏光は様々な要因によって変化することがあり、偏光板の吸収軸と平行な偏光成分であっても偏光板を透過する可能性があるため、１枚の偏光板のみでは吸収軸と平行な偏光成分を完全に吸収することができない。したがって、少なくとも２枚の基準偏光板の間に被検査偏光板又は偏光素子を装着することにより、基準偏光板の吸収軸と平行な偏光成分の吸収を最大化し、被検査偏光板又は偏光素子の透過軸と平行な偏光成分以外の成分を最小化して、ムラの視認性を向上させるのである。

一方、被検査偏光板又は偏光素子３０は、光照射時にその輝度が好ましくは２．５から２０ニット（ｎｉｔ）となるように、より好ましくは２．５から１５ニット（ｎｉｔ）となるように、最も好ましくは５から１０ニット（ｎｉｔ）となるように、上記被検査偏光板装着段階Ｓ１００で上記被検査偏光板又は偏光素子３０の吸収軸が上記基準偏光板２０の吸収軸に対して傾斜して配置されるように装着することができる。又は、上記光照射段階Ｓ２００と上記撮影段階Ｓ３００との間に上記被検査偏光板又は偏光素子を回転させる段階をさらに含むことにより、上記装着された被検査偏光板に対する輝度が好ましくは２．５から２０ニット（ｎｉｔ）となるように、より好ましくは２．５から１５ニット（ｎｉｔ）となるように、最も好ましくは５から１０ニット（ｎｉｔ）となるように、上記被検査偏光板又は偏光素子３０を回転させて上記被検査偏光板又は偏光素子３０の吸収軸が上記基準偏光板２０の吸収軸に対して傾斜するようにすることができる。

ここで、ニット（ｎｉｔ）とは、輝度の単位で、１ｃｄ／ｍ^２又は０．００００１ｓｂの光度を有する表面明るさのことであり、所定の輝度範囲を有するように被検査偏光板又は偏光素子の吸収軸と基準偏光板の吸収軸を傾斜して配置させるのは、ムラの分析が可能な画像を容易に得るようにするためである。具体的には、光照射時に上記装着された被検査偏光板又は偏光素子に対する輝度が２．５ニット（ｎｉｔ）未満の場合は、被検査偏光板又は偏光素子を通過する光量が極めて小さいため、ムラの分析が可能な画像を得るためには相当な時間を必要とし、２０ニット（ｎｉｔ）を超える場合は、被検査偏光板又は偏光素子を通過する光量が多くなりすぎるため、偏光板のムラの形態を精密に撮影することが困難になり、その結果、偏光板のムラを正確に検出することが困難になるためである。また、従来のように基準偏光板の吸収軸と被検査偏光板又は偏光素子の吸収軸が直交して配置される場合、光源から被検査偏光板へ光を照射しても被検査偏光板を通過する光量が極めて小さくてムラを分析するための画像を得た過程が長くなるため、一定の光量を確保するように基準偏光板の吸収軸と被検査偏光板又は偏光素子の吸収軸が傾斜することが好ましい。

次に、上記光照射段階Ｓ２００は、上記被検査偏光板又は偏光素子３０に光を照射する段階である。この際、光照射に用いる光源手段１０としては、一般にディスプレイ装置に用いられるバックライトユニット又はＬＥＤ光源等を用いることができる。上記光源手段１０は、上記被検査偏光板又は偏光素子３０の下部、即ち、被検査偏光板又は偏光素子３０の後面に位置する。また、上記光源手段１０の強さは上記被検査偏光板又は偏光素子の光照射時に２．５から２０ニット（ｎｉｔ）となるように設定することが好ましい。

次に、上記撮影段階Ｓ３００は、上記被検査偏光板又は偏光素子を撮影する段階である。この際、撮影手段５０は、上記被検査偏光板又は偏光素子３０の上部、即ち、被検査偏光板又は偏光素子３０の前面に位置し、一般デジタルカメラ、ＣＣＤカメラ、高速カメラ等であることができる。

次に、上記ムラ定量化段階Ｓ４００は、上記撮影段階Ｓ３００で撮影された画像からデータを抽出し、上記抽出されたデータを用いて色差を演算し、上記演算された色差データを用いてムラの程度を数値化する。このような過程は、一般にコンピューター等の演算手段６０で行われる。

ここで、上記ムラ定量化段階Ｓ４００は、具体的には次のような順で進行される。まず、上記撮影段階Ｓ３００で撮影された画像から、上記画像をなす各画素のデータを抽出する。ここで、上記各画素のデータは、位置データ及びＲＧＢデータを含む（Ｓ４１０）。

次に、上記段階Ｓ４１０で抽出された各画素のデータのうち上記ＲＧＢデータの明暗比が高くなるように処理するデータ加工段階を必要に応じて含むことができる（Ｓ４２０）。

ここで、上記データ加工段階Ｓ４２０は、データ変換段階Ｓ４２１と、データ処理段階Ｓ４２２と、データ再変換段階Ｓ４２３とからなる。

上記データ変換段階Ｓ４２１は、上記段階Ｓ４１０で抽出された各画素のデータのうち上記ＲＧＢデータを色相、彩度及び明暗データ（ＨＳＩデータ）に変換する段階である。これは、ＲＧＢデータに比べてＨＳＩデータの加工が容易であるためである。

一方、上記データ処理段階Ｓ４２２は、上記データ変換段階Ｓ４２１で変換されたデータから明暗データを抽出してヒストグラム均等化処理する段階である。ここで、ヒストグラム均等化は、暗く撮影された映像のヒストグラムを調節して明暗の分布が不均一な映像を均一にするプロセスで、映像の明るさの分布を再分配して明暗の対比を最大化する役割をする。ヒストグラム均等化処理は、従来知られている方法により進行される。

一方、上記データ再変換段階Ｓ４２３は、上記明暗データ抽出段階Ｓ４２２でヒストグラム均等化処理された明暗データと上記色相及び彩度データとを結合してＲＧＢデータに再変換する段階である。

次に、上記段階Ｓ４１０で抽出されたデータから各画素の位置を把握して検査領域を設定する（Ｓ４３０）。即ち、各画素の位置データを用いて検査領域を設定する。

ここで、検査領域は、図3に示されるように、撮影された画像の機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に対する画素数の１／１０以下の画素を含むことが好ましい。これは、微細な部分にあるムラＡまでも検出して定量化するためである。もし、検査領域が被検査偏光板又は偏光素子の機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に対する画素数の１／１０を超える場合は、微細ムラに対する有効な値を得ることが困難になる。

また、検査領域は、上記撮影された画像の機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に少なくとも１０個の画素、好ましくは１００個以上の画素を含む。これは、微細ムラの定量化において効率性を確保するためである。

次に、上記段階Ｓ４３０で設定された検査領域内で、上記段階Ｓ４１０で抽出されたデータから各画素の色座標を把握して各画素の色差を測定する（Ｓ４４０）。即ち、検査領域内の各画素のＲＧＢデータから色座標を把握して各画素の色差を演算する。

具体的には、色差演算過程は、撮影された画像の全領域における全画素の色座標（例えば、ＣＩＥＬＡＢ'ｓ色座標（Ｌ^*、ａ^*、ｂ^*））を確認して最頻値を基準値に設定し（基準値の色座標（Ｌ_１ ^*、ａ_１ ^*、ｂ_１ ^*））、上記設定された検査領域内の全画素（各画素の色座標（Ｌ_２ ^*、ａ_２ ^*、ｂ_２ ^*））に対して下記式１により色差を演算する。

ここで、基準値の色座標は（Ｌ_１ ^*、ａ_１ ^*、ｂ_１ ^*）であり、各画素の色座標は（Ｌ_２ ^*、ａ_２ ^*、ｂ_２ ^*）であり、△Ｅ_ａｂ ^*は各画素における色差である。

次に、上記段階Ｓ４４０で演算された各画素の色差データを機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に対して平均化する（Ｓ４５０）。これは、検査領域の各列の色差値を平均化することを意味する。

次に、上記段階Ｓ４５０で平均化された色差の平均値を横方向（ＴＤ、ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に分析することにより最大色差振幅値を計算する（Ｓ４６０）。この際、横方向（ＴＤ、ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に色差の平均値を確認しながら局部的な最大値及び最小値を確認し、局部的な色差の振幅値が既設定された臨界値より大きい場合にその値を貯蔵し、貯蔵された値を用いて最大色差振幅値を計算する。ここで、既設定された臨界値は任意の値で、一般にノイズと判断される最大の振幅値を意味する。

次に、上記段階Ｓ４６０で計算された最大色差振幅値を既設定されたムラの程度を示す数値データと比較してマッチングすることにより、被検査偏光板又は偏光素子のムラの程度を定量化する（Ｓ４７０）。既設定されたムラの程度を示す数値データの一例として、最大色差振幅値のサイズが０〜４の場合は数値データを５、５〜８の場合は４、９〜１２の場合は３、１３〜１６の場合は２、１７以上の場合は数値データを１とすることができる。ここで、上記数値データの中で、５は目視で観察する時にムラが見られない場合と一致し、１は目視で観察する時にムラが最もひどい場合と一致する。

一方、本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法は、上記段階Ｓ４７０の後に、上記段階Ｓ４７０で定量化された数値データを可視化することもできる。ここで、数値データを可視化する手段としては、モニター等のディスプレイ等を用いることができる。

上述した本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法によると、撮影時に被検査偏光板の輝度が一定範囲確保されるため、ムラを分析するのに適した映像が容易に得られ、撮影された映像から抽出したデータを明暗比が高くなるように処理することにより、より正確に微細ムラを検出することができ、客観的な基準によって偏光板のムラの程度を数値化するため、製品の品質を一定に維持することができるという長所がある。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明についてより詳細に説明する。

＜実施例１＞
未延伸ＰＶＡフィルムを染着槽温度２５〜３０℃、滞留時間１〜５分で染色した後、５〜６倍に延伸して偏光素子を製造した。偏光素子の保護フィルムとしては、ＵＺ Ｇｒａｄｅ、厚さ８０μｍ、Ｈａｚｅが存在する保護フィルムを用いた。

このように製造された偏光板を基準偏光板（ＬＧ化学製、ＲＢ６０ＳＲ１０、単体透過度３９．７％）上に装着した後、４２インチバックライト（ＬＧ Ｄｉｓｐｌａｙ、色温度１０，０００Ｋ）で光照射する。光照射時に上記製造された偏光板の輝度が５ニット（ｎｉｔ）となるようにその吸収軸を基準偏光板の吸収軸に対して傾斜して配置させる。その後、上記バックライト上でデジタルカメラ（Ｎｉｋｏｎ、Ｄ３１００ Ｚｏｏｍ ｌｅｎｓ）で撮影した後、上記撮影された画像をコンピューターに伝送した。上記コンピューターは、伝送された画像から各画素のデータを抽出し、その抽出されたデータのうちＲＧＢデータを色相、明暗及び彩度データ（ＨＳＩデータ）に変換し、その変換されたＨＳＩデータから明暗データを抽出してヒストグラム均等化処理をした後、均等化処理された明暗データと色相及び彩度データとを結合してＨＳＩデータをＲＧＢデータに再変換した。４６０８×３０００の画素数を有する画像全体を１０個の領域に分割した後、それぞれの検査領域内における４６０８×３００個の全画素の色差を計算し機械方向に３００個の画素の色差値を平均化した後、横方向に４６０８個の平均色差値を分析して検査領域における最大振幅値を計算、貯蔵し、貯蔵された値を可視化するようにプログラムを行った。ここで用いられたプログラムにはＩｍａｇｅ ＪとＣ＋＋で作られたソースを活用した。また、貯蔵された最大振幅値と既設定されたムラの程度を示す数値データを対比してムラの程度を定量化した。既設定された数値データは色差の振幅値のサイズが０〜４の場合は５、５〜８の場合は４、９〜１２の場合は３、１３〜１６の場合は２、１７以上の場合は１とした。上記数値データの中で、５は目視で観察する時にムラが見られない場合と一致し、１は目視で観察する時にムラが最もひどい場合と一致する。被検査偏光板の検査結果導出された最大振幅値とムラの程度を示す数値を表１に記載した。

＜実施例２＞
ＷＶＥＡ（製造社：株式会社富士フィルム）とＵＺ Ｃｌｅａｒ ＴＡＣ（製造社：株式会社富士フィルム）からなり厚さがそれぞれ６０μｍである補償フィルムが追加されたことを除いては、実施例１と同一の方法で偏光板を製造した。製造された偏光板を実施例１と同一の方法で振幅を計算し、ムラの程度を定量化した。被検査偏光板の検査結果導出された最大振幅値とムラの程度を示す数値を表１に記載した。

＜実施例３＞
偏光素子の保護フィルムとしてＵＺとＵＺ Ｃｌｅａｒからなり厚さがそれぞれ６０μｍであるフィルムを用いたことを除いては、実施例１と同一の方法で偏光板を製造した。製造された偏光板を実施例１と同一の方法で振幅を計算し、ムラの程度を定量化した。被検査偏光板の検査結果導出された最大振幅値とムラの程度を示す数値を表１に記載した。

＜実施例４＞
偏光素子の保護フィルムとしてＨａｒｄ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｇｒａｄｅ（製造社：株式会社コニカ）とＵＺ Ｃｌｅａｒからなり厚さがそれぞれ４０μｍ（製造社：株式会社コニカ）であるフィルムを用いたことを除いては、実施例１と同一の方法で偏光板を製造した。製造された偏光板を実施例１と同一の方法で振幅を計算し、ムラの程度を定量化した。被検査偏光板の検査結果導出された最大振幅値とムラの程度を示す数値を表１に記載した。

＜実施例５＞
未延伸ＰＶＡフィルムを染着槽温度２５〜３０℃、滞留時間１〜５分で染色した後、５〜６倍に延伸して偏光素子を製造した。偏光素子の保護フィルムとしては、ＷＶＥＡとＵＺ Ｈａｚｅからなり厚さがそれぞれ６０μｍであるフィルムを用いた。このように製造された偏光板を実施例１と同一の方法で振幅を計算し、ムラの程度を定量化した。被検査偏光板の検査結果導出された最大振幅値とムラの程度を示す数値を表１に記載した。

上記表１によると、本発明の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置によって計算された最大振幅値を用いてムラの程度を定量化したことを確認することができる。また、このように定量化されたムラの程度は目視で観察した場合のムラの程度と一致するため、本発明の方法で測定された最大振幅値が偏光板のムラ（ストライプ）の視認性を代弁できるという効果を有する。

１０ 光源部
２０ 基準偏光板
３０ 被検査偏光板又は偏光素子
４０ 検査部
５０ 撮影部
６０ 演算部
７０ ディスプレイ部
１ データ抽出部
２ データ処理部
２−１ 変換部
２−２ 処理部
２−３ 再変換部
３ 検査領域設定部
４ 色差分析部
４−１ 色差演算部
４−２ 判別部
Ａ ムラ

Claims (18)

1. 少なくとも２枚の基準偏光板及び前記少なくとも２枚の基準偏光板の間に装着される被検査偏光板又は被検査偏光素子を含む検査部と、
   前記検査部の一面に位置し、前記検査部に光を照射する光源部と、
   前記検査部の他面に位置し、前記被検査偏光板又は被検査偏光素子を撮影し、その画像を演算部に伝送する撮影部と、
   前記撮影部から伝送された被検査偏光板又は被検査偏光素子の画像を検査領域別に色差分析して微細ムラを検出する演算部と
   を含み、
   前記少なくとも２枚の基準偏光板は互いに平行であり、
   前記被検査偏光板又は被検査偏光素子は、光照射時に前記検査部の輝度が２．５から２０ニットの輝度となるように、前記被検査偏光板又は被検査偏光素子の吸収軸が前記基準偏光板の吸収軸に対して傾斜して配置されている、
   色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
2. 前記演算部は、前記微細ムラの程度を数値データで定量化する、請求項１に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
3. 前記検査部は、前記被検査偏光板又は被検査偏光素子を回転させる回転手段をさらに含む、請求項１又は２に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
4. 前記検査部は、前記被検査偏光板又は被検査偏光素子を回転させる第１の回転手段と、前記少なくとも２枚の基準偏光板のうち前記撮影部側に位置する基準偏光板を回転させる第２の回転手段と、をさらに含む、請求項３に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
5. 光照射時に前記検査部の輝度を測定する測定部と、
   前記測定部から伝送された輝度値により前記回転手段を制御することにより被検査偏光板又は被検査偏光素子の回転角度を決定する制御部と
   をさらに含む、請求項３に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
6. 光照射時に前記検査部の輝度を測定する測定部と、
   前記測定部で測定された輝度値が前記測定部から伝送されて前記第１の回転手段を制御することにより被検査偏光板又は被検査偏光素子の回転角度を決定し、前記撮影部で撮影された画像に基づいて前記第２の回転手段を制御して前記撮影部側に位置する基準偏光板の回転角度を決定する制御部と、
   をさらに含む、請求項４に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
7. 前記演算部は、
   前記撮影部から伝送された画像から位置データとＲＧＢデータを抽出するデータ抽出部と、
   前記データ抽出部から抽出されたＲＧＢデータを明暗比が高くなるように処理するデータ処理部と、
   前記データ抽出部から抽出された位置データを用いて微細検査領域を設定する検査領域設定部と、
   前記検査領域設定部で設定された検査領域について前記データ処理部で処理されたＲＧＢデータの色差を分析することにより微細ムラの検出及び定量化を行う色差分析部と
   を含む、請求項１から６の何れか１項に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
8. 前記データ処理部は、
   前記データ抽出部から抽出されたＲＧＢデータを色相データ、彩度データ及び明暗データに変換する変換部と、
   前記変換部で変換されたデータのうち明暗データをヒストグラム均等化処理する処理部と、
   前記処理部で処理された明暗データと前記色相データ及び前記彩度データとを結合してＲＧＢデータに再変換するデータ再変換部と
   を含む、請求項７に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
9. 前記検査領域設定部は、前記撮影部から伝送された画像を所定の機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に少なくとも１０個に均等分割することにより検査領域を設定する、請求項７又は８に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
10. 前記色差分析部は、
    設定された前記検査領域について色差を演算し、演算された前記色差を分析することにより最大色差振幅値を演算する色差演算部と、
    前記色差演算部で演算された最大色差振幅値を用いて微細ムラを定量化する判別部と
    を含む、請求項９に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
11. 前記演算部で演算された結果を表示するディスプレイ部をさらに含む、請求項１から１０の何れか１項に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査装置。
12. （ａ）吸収軸が互いに平行に配置された少なくとも２枚の基準偏光板の間に被検査偏光板又は被検査偏光素子を装着して検査部とする段階と、
    （ｂ）前記被検査偏光板又は被検査偏光素子に光を照射する段階と、
    （ｂ−１）光照射時に、前記検査部の輝度が２．５から２０ニットとなるように、前記被検査偏光板又は被検査偏光素子を回転させる回転段階と、
    （ｃ）前記被検査偏光板又は被検査偏光素子を撮影する段階と、
    （ｄ）前記（ｃ）段階で撮影された画像から抽出されたデータを用いて各画素の色差を演算する段階と
    を含む、色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法。
13. 前記（ｄ）段階は、演算された色差データを用いてムラの程度を数値化する段階を含む、請求項１２に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法。
14. 前記（ｄ）段階は、
    （ｄ−１）前記（ｃ）段階で撮影された画像から、前記画像をなす各画素のデータを抽出する段階と、
    （ｄ−２）前記（ｄ−１）段階で抽出されたデータから各画素の位置を把握して検査領域を設定する段階と、
    （ｄ−３）前記（ｄ−２）段階で設定された検査領域内で、前記（ｄ−１）で抽出されたデータから各画素の色座標を把握して各画素の色差を演算する段階と、
    （ｄ−４）前記（ｄ−３）段階で演算された、所定の機械方向（ＭＤ、ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に並ぶ各画素の色差データを平均化する段階と、
    （ｄ−５）前記（ｄ−４）段階で平均化された値を横方向（ＴＤ、ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に分析することにより最大色差振幅値を計算する段階と、
    （ｄ−６）前記（ｄ−５）段階で計算された最大色差振幅値を、設定されているムラの程度を示す数値データと対比してムラの程度を定量化する段階と
    を含む、請求項１２又は１３に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法。
15. 前記（ｄ−１）段階で抽出された各画素のデータは、ＲＧＢデータと位置データとを含む、請求項１４に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法。
16. 前記（ｄ−１）段階と前記（ｄ−２）段階との間に、
    前記（ｄ−１）段階で抽出された各画素のデータのうち前記ＲＧＢデータの明暗比が高くなるように処理するデータ加工段階を含む、請求項１５に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法。
17. 前記データ加工段階は、
    前記（ｄ−１）段階で抽出された各画素のデータのうち前記ＲＧＢデータを色相データ、彩度データ及び明暗データに変換するデータ変換段階と、
    前記データ変換段階において変換されたデータから明暗データを分離してヒストグラム均等化処理を行うデータ処理段階と、
    前記データ処理段階においてヒストグラム均等化処理された明暗データと前記色相データ及び前記彩度データをＲＧＢデータに再変換するデータ再変換段階と
    を含む、請求項１６に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法。
18. 前記（ｄ）段階の後に、前記（ｄ）段階で数値化されたムラの程度を可視化する段階をさらに含む、請求項１２から１７の何れか１項に記載の色差分析を用いた偏光板のムラ自動検査方法。

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