JP2012208180A - コントラスト検査方法およびコントラスト検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクターのライトバルブに用いられる液晶パネル１０のコントラストの検査時間を短縮する。
【解決手段】検査前に、液晶パネル１０の代わりに鏡を保持させるとともに、位相差補償板６０の代わりに１／４波長板を保持させて、受光部８０の照度情報が最大値となるように、第１偏光子４０の回転角θ、偏光ビームスプリッター５０の回転角θ、第２偏光子７０の回転角θをそれぞれ調整する。液晶パネル１０を検査するときには、鏡を当該液晶パネル１０に、１／４波長板を位相差補償板６０に、それぞれ交換する。そして、受光部８０の照度情報が最大値となるように、液晶パネル１０の回転角ｘ、回転角ｙ、位相差補償板６０の回転角θを調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コントラスト検査方法およびコントラスト検査装置に関する。

液晶パネルは、電子機器の表示装置のほか、プロジェクターのライトバルブとしても用いられている。プロジェクターにおいては、液晶パネルによって対角で１インチ程度の変調像が生成され、この画像が拡大されてスクリーンに投写される。このような液晶パネルの検査する場合、透過型であれば、各ドットの透過光をＣＣＤカメラによって撮像するとともに、撮像した検査画像から検査対象ドットの欠陥を検出する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−３３８２６１号公報

ところで近年、透過型に加えて反射型の液晶パネルも登場している。反射型では、開口率が高められるほか、光漏れが抑えられるので、透過型と比較して高いコントラストの映像表示が可能となっている。このため、検査工程において、画素欠陥とは別に、液晶パネルのコントラストの高低を見極めることが重要になる。従来の検査装置でコントラストを検査する場合、検査に時間を要するので、多数のパネルを検査することができない、という問題があった。
そこで本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、例えば液晶パネルのコントラスト検査に要する時間の短縮することが可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係るコントラスト検査方法にあっては、検査対象に光を照射する光源と、前記検査対象からの反射光を受光する受光部と、前記光源から前記検査対象まで、および、前記検査対象から前記受光部までの光学軸上に配置される光学部材と、前記光学軸に対し前記光学部材および前記検査対象の各位置を調整可能に保持する保持部と、を備え、前記光学部材は、第１偏光子と、偏光ビームスプリッターと、位相差補償板と、第２偏光板とを含み、前記光源からの光を、前記第１偏光子、前記偏光ビームスプリッター、前記位相差補償板を介して前記検査対象に照射し、前記検査対象からの反射光を、前記位相差補償板、前記偏光ビームスプリッター、前記第２偏光子を介して前記受光部で受光し、前記検査対象のコントラストを、前記受光部で受光された反射光に基づいて検査する検査方法であって、前記検査対象のパネルの検査前に、当該パネルの代わりに鏡を保持させるとともに、前記位相差補償板の代わりに１／４波長板を保持させて、前記光学部材の各位置をそれぞれ調整し、前記検査対象のパネルを検査する際には、当該鏡に代えて、当該パネルを保持させるとともに、前記１／４波長板に代えて前記位相差補償板を保持させて、前記パネルの位置を調整するとともに、前記位相差補償板の位置に応じて位相差補償量を調整することを特徴とする。本発明によれば、鏡の保持によって光学部材の各位置が調整されるので、パネルを検査する際には、パネルの保持位置および位相差補償板による位相差補償量を調整する程度で、当該パネルのコントラストを検査することができる。このため、検査に要する時間の短縮化が図られる。

本発明において、前記保持部による前記第１偏光板、前記偏光ビームスプリッター、前記位相差補償板、前記検査対象および前記第２偏光板の各位置を調整する調整部を有し、前記検査対象のパネルを検査する際に前記調整部は、前記第１偏光板、前記偏光ビームスプリッターおよび前記第２偏光板の各位置の調整を禁止する態様が好ましい。この態様によれば、光学部材の各位置が人手によらずに調整されるので、調整に要する時間が短縮されるとともに正確に調整される。この態様において、前記調整部は、前記受光部によって受光された光の明るさが最小となる地点に調整することが好ましい。
なお、本発明は、コントラストの検査方法のほか、コントラストの検査装置としても概念することができる。

検査対象となる液晶パネルの構成を示す斜視図である。 実施形態に係るコントラスト検査装置の光学構成を示す図である。 コントラスト検査装置の位相差補償板の回転軸を示す図である。 コントラスト検査装置の構成を示すブロック図である。 コントラスト検査装置の動作を示すフローチャートである。 コントラスト検査装置のミラーによる調整後の光学構成を示す図である。 応用形態における位相差補償板の回転軸を示す図である。 パネルの調整不良によるコントラスト低下を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るコントラスト検査装置において、検査対象となる液晶パネル１０の構成を示す斜視図である。この液晶パネル１０は、プロジェクターのライトバルブとして用いられる反射型であり、図において上側からの入射光を上側に反射する際に表示部本体１２が表示領域で変調像を生成する。なお、表示領域は、平面視で長方形である。表示部本体１２は、表示領域が開口したフレーム１４にケーシングされている。

表示部本体１２は、複数の画素毎に個別の画素電極を有する素子基板と、複数の画素にわたって共通のコモン電極を有する対向基板とが一定の間隙を保って、電極形成面が互いに対向するように貼り合わせられるとともに、この間隙に液晶が挟持された構造である。
表示部本体１２には、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）基板２０の一端が接続されている。ＦＰＣ基板２０には、ベアチップのドライバーＩＣ２２が、ＣＯＦ（Chip On Film）技術によって実装されるとともに、表示部本体１２に接続された一端と反対側の端子部２４において複数の端子２６が設けられている。端子部２４が、後述する調整部のコネクターに接続されて、当該調整部から端子２６を介してそれぞれ各種の制御信号や映像信号が供給されると、ドライバーＩＣ２２が表示部本体１２を駆動し、これにより表示部本体１２が、当該映像信号に応じた変調像を生成する構成となっている。

図２は、実施形態に係るコントラスト検査装置１の光学系を示す概略図である。
コントラスト検査装置１は、光源１１０と光学部材と受光部１２０とを有し、光学部材は、第１偏光子４０、偏光ビームスプリッター５０、位相差補償板６０および第２偏光子７０を含む構成となっている。
このうち、光源１１０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、光を照射する。なお、光源１１０からは、図において光軸ａに沿って上側に向かって光が出射するように構成されている。

一方、コントラスト検査装置１において、検査対象となる液晶パネル１０は、図示省略された検査治具にセットされる。この検査治具は、液晶パネル１０を、図１においてＸ軸２０２、Ｙ軸２０４およびＺ軸を中心に回転可能に保持する。ここで、Ｘ軸２０２は、表示領域の対角中心を通過するとともに表示領域の長手に沿った方向の軸である。Ｙ軸２０４は、表示領域の対角中心を通過するとともに表示領域の短手に沿った方向の軸である。Ｚ軸２０６は表示領域の対角中心を通過するとともに表示領域に対して法線方向の軸である。
なお、検査治具において液晶パネル１０をＸ軸２０２に対して回転させるのが図２に示されるアクチュエーター３２である。同様にＹ軸２０４およびＺ軸２０６に対して回転させるのが、それぞれアクチュエーター３４および３６である。また、小文字のｘは、Ｘ軸２０２回りの回転角である。同様に、ｙおよびθは、それぞれＹ軸２０４およびＺ軸２０６回りの回転角である。

第１偏光子４０は、光軸ａに直交するように配置されるとともに、光軸ａに対して透過軸が回転可能となっている。ここで、第１偏光子４０の透過軸を回転させるのがアクチュエーター４６である。
なお、第１偏光子４０についてのθは、光軸ａ回りの回転角である。

偏光ビームスプリッター５０は、例えば板状のワイヤーグリッド偏光子であり、ある一方向であるＰ方向成分の光を透過し、Ｐ方向に直交するＳ方向成分の光を反射する。偏光ビームスプリッター５０は、図２に示されるように光軸ａに対し反時計回りで４５度傾いてセットされて、光軸ａに沿って１２時（上側）の方向から入射した光のうちＳ方向成分の光を、３時（右側）の方向の光軸ｂに沿って反射させる。
なお、偏光ビームスプリッター５０の板面は、法線ｃに対して回転し、透過軸方向（反射軸方向）が調整可能となっている。偏光ビームスプリッター５０を回転させるのがアクチュエーター５６である。偏光ビームスプリッター５０についてのθは、法線ｃ回りの回転角である。

位相差補償板６０は、液晶パネル１０の検査時に図示省略した保持部にセットされて、液晶パネル１０の位相差を、光軸ａを中心にした回転角度に応じて補償する。なお、この保持部には、液晶パネル１０の検査前にあっては１／４波長板がセットされる。

図３は、保持部にセットされた位相差補償板６０の各軸および回転を示す図である。
この図に示されるように、位相差補償板６０は、Ｘ軸２６２、Ｙ軸２６４およびＺ軸２６６を中心に回転可能に保持される。ここで、Ｘ軸２６２およびＹ軸２６４は、位相差補償板６０の板面を二次元で規定し、Ｚ軸２６６は、光軸ａに一致する。なお、この保持部に、１／４波長板がセットされたときについても、同様に当該１／４波長板は、Ｘ軸２６２、Ｙ軸２６４およびＺ軸２６６を中心に回転可能に保持される。
また、位相差補償板６０（または１／４波長板）についてのｘは、Ｘ軸２６２回りの回転角である。同様に、ｙおよびθは、それぞれＹ軸２６４およびＺ軸２６６回りの回転角である。

第２偏光子７０は、光軸ｂに直交するように配置されるとともに、光軸ｂに対して透過軸が回転可能となっている。ここで、第２偏光子７０の透過軸を回転させるのがアクチュエーター７６である。
なお、第２偏光子７０についてのθは、光軸ｂ回りの回転角である。

受光部１２０はセンサー１２２を有する。当該センサー１２２は、第２偏光子７０を光軸ｂに沿って透過した光を受光して、当該光の例えば照度（単位面積当たりの光束の量）を検出し、その照度情報を出力する。

図４は、コントラスト検査装置１の電気的な構成を示す図である。
この図に示されるように、調整部８０は、コネクター８２を含む。このコネクター８２には、検査対象となる液晶パネル１０の端子部２４が接続される。また、調整部８０は、アクチュエーター３２、３４、３６、４６、５６、６２、６４、６６、７６の回転を制御するほか、受光部１２０の照度情報を入力し、コネクター８２に接続された液晶パネル１０のコントラスト（比）を当該照度情報に基づいて出力する。当該コントラストが良品の範囲内であるのか否かを判別するのは、このコントラスト検査装置１ではなく、別の装置である。

次に、コントラスト検査装置１の動作について図５を参照して説明する。まず、液晶パネル１０の検査に先立って、各部の位置調整が実行される。詳細には、ステップＳａ１において、検査治具の保持部に、液晶パネル１０の代わりにミラー（鏡）をケーシングしたダミーのパネルがセットされるとともに、位相差補償板６０の代わりに１／４波長板がセットされる。なお、このセットは、検査者が手動で行っても良いが、検査装置が自動的に行う構成が望ましい。

ステップＳａ２において、調整部８０は、アクチュエーター３２、３４、４６、５６、６６、７６の回転を制御して、各部の位置を調整する。例えば、調整部８０は、いずれかのアクチュエーターを１つ選択するとともに、選択したアクチュエーターだけを回転させて、受光部１２０の照度情報が最大値または最小値となる地点を探索する。最大値または最小値を迎えたら、調整部８０は、選択したアクチュエーターを最大値または最小値となった地点にセットするとともに、今度は別のアクチュエーターを１つ選択して、同様に選択したアクチュエーターだけを回転させて、照度情報が最大値または最小値となる地点を探索する。このようにアクチュエーターのすべてを選択して、それぞれにおいて照度情報が最大値を示す地点にセットされると、そのセット位置は、光源１１０から出力された光を受光部１２０が最も効率良く受光する位置関係、すなわち図２に示した配置となっている。

光源１１０から照射された光のうち、第１偏光子４０および偏光ビームスプリッター５０を透過したＰ方向の直線偏光は、１／４波長板によって一方向（例えば時計回り）の円偏光に変換されて、ミラーで反射する。この反射のときに逆方向（反時計回り）の円偏光になるので、１／４波長板を再度通過するときには、Ｓ方向の直線偏光に変換される。このため、光源１１０から出力された光を受光部１２０が最も効率良く受光する位置関係となっているとき、偏光ビームスプリッター５０の透過軸であるＰ方向は第１偏光子４０の透過軸に一致し、また、第２偏光子７０の透過軸は、偏光ビームスプリッター５０の反射軸であるＳ方向に一致している。
なお、この状態は、受光部１２０による照度情報が最も明るい状態である。ダミーパネルのミラーは液晶パネル１０とは異なり、変調機能を有しない。このため、調整部８０は、例えば第１偏光子４０または第２偏光子７０のいずれかを、現時点の状態からＺ軸回りに回転させて、偏光子同士による黒状態を作り出す。これにより、受光部１２０は最も暗い照度情報を出力するので、調整部８０は、明るさの最高値と最低値との比、すなわち、ミラーのコントラストを出力する。このコントラストは、液晶パネル１０で測定するコントラストの基準になる。

光源１１０からの光を最も効率良く受光する位置関係となったとき、ステップＳａ３において、調整部８０は、アクチュエーター４６、５６、７６に対して以降の回転を禁止する。これによって、第１偏光子（ＰＬ）４０、偏光ビームスプリッター（ＰＢＦ）５０および第２偏光子（ＰＬ）６０は、以降、位置が調整されることなく、それぞれ固定されることになる。
次に、ステップＳａ４において、１／４波長板に代えて、位相差補償板６０がセットされる。続いて、ステップＳａ５において、ダミーパネルに代えて、検査対象となる液晶パネル１０が検査治具の保持部にセットされる。なお、ステップＳａ４およびＳａ５におけるセットについても、検査者が手動で行っても良いが、検査装置が自動的に行う構成が望ましい。

ステップＳａ６において、調整部８０は、第１に、コネクター８２に端子部２４が接続された液晶パネル１０に対し、例えば画素のすべてを白画素にする白画像を表示させる映像信号および制御信号を供給する。
調整部８０は、第２に、アクチュエーター３２、３４、３６の回転を制御して、すなわち、液晶パネル１０をｘ回転、ｙ回転、θ回転させて、光源１１０から出力された光を受光部１２０が出力する照度情報が最も高くなる地点に調整する。これによって、液晶パネル１０は、光軸ａに対して表示領域が対角中心に垂直となる位置に調整される。
調整部８０は、第３に、液晶パネル１０に対し、白画像と黒画像とを交互に表示させる映像信号および制御信号を供給する。
調整部８０は、第４に、受光部１２０（センサー１２２）から、白画像が表示されているときの照度情報と黒画像が表示されているときの照度情報とから、表示された黒画像に対する白画像の明るさの比を求める。
調整部８０は、第５に、アクチュエーター６６を操作して、位相差補償板６０を所定方向（例えば光源１１０からみて時計回りに）微小角度（例えば０．２度）だけ回転させる。
以降、調整部８０は、第３から第５までの動作を上記比が最大値を迎えるまで繰り返す。この動作が繰り返し実行されると、位相差補償板６０が微小角度ずつ回転しながら、液晶パネル１０において黒画像に対する白画像の明るさの比が求められる。そして、上記比が最大値を迎えたとき、位相差補償板６０が液晶パネル１０の位相差を最適に補償する地点に調整されたとみなすことができる。このため、調整部８０は、当該比の最大値を当該液晶パネル１０のコントラスト（比）として出力する。
なお、液晶パネル１０の位相差は個体毎に異なるが、ある範囲におおよそ限られているので、位相差補償板６０を３６０度全周にわかって回転させる必要はない。このため、検査に要する時間は短くて済む。

次に、ステップＳａ７において、検査治具の保持部にセットされた液晶パネル１０が取り外される。なお、この取り外しは、検査者が手動で行っても良いが、検査装置が自動的に行う構成が望ましい。
そして、処理手順がステップＳａ５に戻り、別の液晶パネル１０がセットされる。以後、液晶パネル毎にステップＳａ５〜Ｓａ７が繰り返し実行されて、その都度、コントラストが求められることになる。

本実施形態においては、液晶パネル１０の検査に先立って、鏡を有するダミーパネルが検査治具の保持部にセットされて、各軸の角度、すなわち液晶パネル１０の回転角ｘ、ｙと、第１偏光子４０の回転角θと、偏光ビームスプリッター５０の回転角θと、位相差補償板６０の代わりに１／４波長板の回転角θと、第２偏光子７０の回転角θとの計６つの回転角が予め最適位置に調整される。そして、液晶パネル１０を検査する際には、液晶パネル１０のＺ軸（θ）と、第１偏光子４０、偏光ビームスプリッター５０、第２偏光子７０の各回転軸（θ）と、位相差補償板６０のＸ軸、Ｙ軸との計６つ回転軸が固定される。このため、液晶パネル１０の検査時においては、図６において実線で示されるように、液晶パネル１０の検査において実際に調整されるのは、液晶パネル１０のＸ軸、Ｙ軸および位相差補償板６０のＺ軸（θ）の３つの回転軸のみであり、他については、すでに最適位置に調整されている。尚、位相差補償板６０のＸ軸、Ｙ軸は、本実施形態においては、調整が不要のため、最適位置にあるものとしている。
ここで、１角（１軸）の調整に例えば２０秒を要する場合（尚、第１偏光子４０の回転角θと、偏光ビームスプリッター５０の回転角θ、さらには第２偏光子７０の回転角θの調整は２０秒より長く要する。すなわち、これらの調整は、回転角θを数周にわたって調整をしなければ最適位置が定まらないため、この３軸の調整には３００秒以上かかってしまう）、コントラストを検査するためには、液晶パネル１０毎に６つの角度を調整する必要がある。これは、１つの軸でもずれていると、例えば図８に示されるように、液晶パネル１０のＹ軸回りの角度がずれていると、受光部１２０に至るまでに損失光が発生して、正しくコントラストを検査することができないためである。
これに対し、本実施形態では、最初に鏡をセットしたとき、６軸のすべてを位置調整するために３６０秒（２０秒×３＋３００秒）の時間を要することになるが、以降については、液晶パネル１０のＸ軸、Ｙ軸および位相差補償板６０のＺ軸（θ）の３軸のみの調整であるから、検査精度を保ったまま、液晶パネル１０の１枚につき６０秒（２０秒×３）で済む。
したがって、本実施形態によれば、検査効率の大幅に向上させることが可能となる。

また、本実施形態において液晶パネル１０をセットしたときに、回転角θについては、特に意識して角度を調整しなくても良い。これは、液晶パネル１０の位相差方向が個体毎に異なっていても、液晶パネル１０の検査時において位相差補償板６０をＺ軸で回転させる回転角θの調整によって補正されるからである。

本発明は、上述した実施形態に限られず、次のように種々の応用・変形が可能である。
上述した位相差補償板６０は、光軸ａに一致するＺ軸回りの回転角θに応じて位相差補償量が変化するタイプであったが、これ以外のタイプの位相差補償板６０にも適用も可能である。例えば図７に示されるように、Ｘ、Ｙ平面における光学軸２６８の回転角ψに応じて位相差補償量が変化する位相差補償板６１にも適用可能である。
なお、光学軸２６８は、Ｘ軸２６２およびＹ軸２６４のなす角の２等分線、すなわち位相差補償板６１の板面においてＹ軸（Ｘ軸）から４５度だけ傾けた軸である。このため、位相差補償板６１の軸（進相軸、遅相軸、光学軸）が保持部の回転軸に一致するように保持されれば良い。このとき調整部８０はアクチュエーター６６からアクチュエーター６４（６２）に信号を送るように自動的に切り替わることが好ましい。
なお、位相差補償板６１を用いる場合でも、液晶パネル１０の検査前に１／４波長板に代える必要があるので、位相差補償板６１または１／４波長板の保持部の回転軸は計４軸となる。また、液晶パネル１０のコントラストを検査するときには、回転角ψによって位相差補償量を調整することになる。

また、本発明において、検査対象としては、反射型の液晶パネルであれば良く、例えば高温シリコンプロセスや低温シリコンプロセスを用いた液晶パネルでも良いし、素子基板にシリコン基板を用いたいわゆるＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）型の液晶パネルでも良い。

１…検査装置、１０…液晶パネル、４０…第１偏光子、５０…偏光ビームスプリッター、６０…位相差補償板、７０…第２偏光子、８０…調整部、１１０…光源、１２０…受光部。

Claims (4)

1. 検査対象に光を照射する光源と、
   前記検査対象からの反射光を受光する受光部と、
   前記光源から前記検査対象まで、および、前記検査対象から前記受光部までの光学軸上に配置される光学部材と、
   前記光学軸に対し前記光学部材および前記検査対象の各位置を調整可能に保持する保持部と、を備え、
   前記光学部材は、第１偏光子と、偏光ビームスプリッターと、位相差補償板と、第２偏光板とを含み、
   前記光源からの光を、前記第１偏光子、前記偏光ビームスプリッター、前記位相差補償板を介して前記検査対象に照射し、
   前記検査対象からの反射光を、前記位相差補償板、前記偏光ビームスプリッター、前記第２偏光子を介して前記受光部で受光し、
   前記検査対象のコントラストを、前記受光部で受光された反射光に基づいて検査する検査方法であって、
   前記検査対象のパネルの検査前に、当該パネルの代わりに鏡を保持させるとともに、前記位相差補償板の代わりに１／４波長板を保持させて、前記光学部材の各位置をそれぞれ調整し、
   前記検査対象のパネルを検査する際には、
   当該鏡に代えて、当該パネルを保持させるとともに、前記１／４波長板に代えて前記位相差補償板を保持させて、
   前記パネルの位置を調整するとともに、前記位相差補償板の位置に応じて位相差補償量を調整する
   ことを特徴とするコントラストの検査方法。
2. 前記保持部による前記第１偏光板、前記偏光ビームスプリッター、前記位相差補償板、前記検査対象および前記第２偏光板の各位置を調整する調整部を有し、
   前記検査対象のパネルを検査する際に前記調整部は、前記第１偏光板、前記偏光ビームスプリッターおよび前記第２偏光板の各位置の調整を禁止する
   ことを特徴とする請求項１に記載のコントラストの検査方法。
3. 前記調整部は、前記受光部によって受光された光の明るさが最大となる地点に調整する
   ことを特徴とする請求項２に記載のコントラストの検査方法。
4. 検査対象に光を照射する光源と、
   前記検査対象からの反射光を受光する受光部と、
   前記光源から前記検査対象まで、および、前記検査対象から前記受光部までの光学軸上に配置される光学部材と、
   前記光学軸に対し前記光学部材および前記検査対象の各位置を調整可能に保持する保持部と、を備え、
   前記光学部材は、第１偏光子と、偏光ビームスプリッターと、位相差補償板と、第２偏光板とを含み、
   前記光源からの光を、前記第１偏光子、前記偏光ビームスプリッター、前記位相差補償板を介して前記検査対象に照射し、
   前記検査対象からの反射光を、前記位相差補償板、前記偏光ビームスプリッター、前記第２偏光子を介して前記受光部で受光し、
   前記検査対象のコントラストを、前記受光部で受光された反射光に基づいて検査する検査装置であって、
   前記検査対象のパネルの検査前に、当該パネルの代わりに鏡を保持させるとともに、前記位相差補償板の代わりに１／４波長板を保持させて、前記光学部材の各位置をそれぞれ調整し、
   前記検査対象のパネルを検査する際には、
   当該鏡に代えて、当該パネルを保持させるとともに、前記１／４波長板に代えて前記位相差補償板を保持させて、
   前記パネルの位置を調整するとともに、前記位相差補償板の位置に応じて位相差補償量を調整する
   ことを特徴とするコントラストの検査装置。
   

Images