JP2012208181A - 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のコントラストを、スクリーンを用いずに検査する。
【解決手段】光源１１０により放出された光は、入射側集光レンズ３２によって集光され、このうち、Ｓ方向成分が偏光ビームスプリッター４０を透過して液晶パネル１０の一部に照射される。液晶パネル１０で反射した光のうち、Ｐ方向成分が偏光ビームスプリッター４０によって反射し、出射側集光レンズ３４によって集光されて、受光部１２０に導かれる。検査部は、液晶パネル１０に白画像が表示されたときの照度情報と黒画像が表示されたときの照度情報とを受光部１２０から取得して当該液晶パネル１０のコントラストを検査する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば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のコントラストを検査する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。液晶パネルで生成される変調像は、非常に小さいので、当該液晶パネルを検査する場合、実機と同様にスクリーンに拡大投写された画像を目視や画像解析などによって検査する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−９４１４０号公報

しかしながら、スクリーンに投写された画像を検査するためには、スクリーンを設置するための広い空間を必要とするために、検査装置の設置場所が限られてしまう。
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、スクリーンを用いずに液晶パネルのコントラストを検査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装置にあっては、光源と、前記光源により放出された光を第１の光束に集光して液晶パネルの一部に照射するとともに、前記液晶パネルからの出射光を第２の光束に集光して受光部に導く光学部材と、前記受光部に導かれた第２の光束に基づいて前記液晶パネルのコントラストを検査する検査部と、を具備することを特徴とする。本発明によれば、光源による光が第１の光束に集光されて液晶パネルの一部に照射されるとともに、当該液晶パネルの出射光（透過光または反射光）が第２の光束に集光されて受光部に導かれるので、スクリーンや、スクリーンを設置する空間を必要としない。また、光源による光を第１の光束に集光して液晶パネルの一部に照射するので、安価で低消費電力の光源を用いることができる。

本発明において、前記液晶パネルの一部に照射された前記第１の光束と前記受光部に導かれた前記第２の光束との比を１：１とした構成が好ましい。この構成によれば、受光部は、液晶パネルから出射光をほぼそのままで入射するので、液晶パネルを適切に検査することが可能になる。
また、前記光源は、ＬＥＤである態様も好ましい。本発明では、液晶パネルに対し光を全面ではなく、一部に集光して照射する。このため、他のランプと比較的して出力が弱いＬＥＤであっても、ハロゲンランプやキセノンランプと同等な光束で照射することができる。
ここで、前記光学部材としては、検査対象となる液晶パネルが反射型であれば、入射側偏光子、入射側集光レンズ、偏光ビームスプリッター、位相差補償板、出射側偏光子および出射側集光レンズを含む態様が好ましく、また、透過型であれば、入射側偏光子、入射側集光レンズ、出射側偏光子および出射側集光レンズを含む態様が好ましい。

検査対象となる液晶パネルの構成を示す斜視図である。 第１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。 第１実施形態に係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。 第２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。

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、表示部本体１２が図において上側から入射した光を上側に反射して変調像を生成する。表示部本体１２は、変調像の生成部分で開口したフレーム１４にケーシングされている。

表示部本体１２は、良く知られたように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に接続され一端と反対側では、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、後述する検査部のコネクターに接続されて、当該検査部から複数の端子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、第１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、入射側集光レンズ３２、入射側偏光子５２、偏光ビームスプリッター４０、位相差補償板６０、出射側偏光子５４および出射側集光レンズ３４を含む構成となっている。
このような構成において、検査対象となる液晶パネル１０は、図の位置において入射側集光レンズ３２の光軸３０ａに対し、入射面（出射面）が下向きとなるようにセットされる。

光源１１０は、液晶パネル１０に向けて光を出力するものであり、本実施形態ではＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられる。絞り７２は、光源１１０から出力される光束を一部に制限する。入射側集光レンズ３２は、光源１１０から発せられた拡散光を入射して、液晶パネル１０に向けて集光する。
入射側偏光子５２は、入射光のうち、ある一方向、例えば次の偏光ビームスプリッターの透過成分であるＳ方向成分の光を透過する。偏光ビームスプリッター４０は、入射側偏光子５２を通過したＳ方向成分の光を透過し、Ｐ偏光成分の光を反射するものであって、例えばワイヤーグリッド偏光フィルムなどが用いられる。ここで、偏光ビームスプリッター４０の反射面は、図において光軸３０ａに対し反時計回りで４５度にセットされている。

位相差補償板６０は、液晶パネル１０の位相差を、光軸３０ａを中心にした回転角度に応じて補償する。なお、実際には、アクチュエーター６２が位相差補償板６０を回転させる。
本実施形態において液晶パネル１０に入射する光束の直径φaは、表示部本体１２における表示サイズよりも小さくなるように、入射側集光レンズ３２および絞り７２が調整される。このため、表示部本体１２のうち、一部の画素についてのみ光が入射することになる。

偏光ビームスプリッター４０に対し、図において３時方向（反射側）に設けられた出射側偏光子５４は、偏光ビームスプリッター４０の反射成分であるＰ方向成分の光を透過する。出射側集光レンズ３４は、液晶パネル１０および偏光ビームスプリッター４０で反射した光束を入射して、受光部１２０に向けて集光する。なお、出射側集光レンズ３４の光軸３０ｂは、光軸３０ａに対して偏光ビームスプリッター４０の反射面において例えば９０度にセットされている。
受光部１２０はセンサー１２２を有する。当該センサー１２２は、受光面に受光した光の例えば照度（単位面積当たりの光束の量）を検出して、その照度情報を出力する。本実施形態においてセンサー１２２に入射する光束の直径φbは、液晶パネル１０に入射する光束の直径φaと同じになるように、すなわちセンサー１２２に入射する光束が液晶パネル１０に入射する光束と同じなるように出射側集光レンズ３４が調整されている。

このような構成において、光源１１０から放射される光は、光源１１０から離れるにつれて拡がるが、絞り７２を経て入射側集光レンズ３２に入射すると、今度は逆に液晶パネル１０に向かうにつれて集光することになる。入射側集光レンズ３２から出射された光のうち、Ｓ方向成分だけが、入射側偏光子５２および偏光ビームスプリッター４０を透過し、位相差補償板６０を経て液晶パネル１０に対して、直径φaの光束で入射する。
液晶パネル１０に入射した光は、変調されつつ反射する。このとき当該反射光は、再び拡がりを持つことになる。液晶パネル１０の反射光は、位相差補償板６０を再度経て偏光ビームスプリッター４０に入射する。この入射光のうち、Ｐ偏光成分だけが反射して、出射側偏光子５４を透過する。この透過光は拡がりを持っているが、出射側集光レンズ３４に入射すると、今度は逆に受光部１２０に向かうにつれて集光して、センサー１２２において液晶パネル１０と同じ直径の光束で入射する。

図３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。
図に示されるように、検査部８０は、コネクター８２を含む。このコネクター８２に、検査対象となる液晶パネル１０の端子部２４が接続されると、検査部８０は、次のように動作する。
すなわち、検査部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、次に黒画素にする黒画像を表示させる映像信号および制御信号を供給する。検査部８０は、第２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。検査部８０は、第３に、アクチュエーター６２を操作して、位相差補償板６０を光軸に対して所定方向（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、検査部８０は、第１から第３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、検査部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。

第１実施形態によれば、光源１１０から発せられた拡散光は、入射側集光レンズ３２によって集光されて、液晶パネル１０の一部に照射される。当該液晶パネル１０の反射光は、再び拡散光になるが、出射側集光レンズ３４によって集光されて受光部１２０に導かれるので、検査にあたってスクリーンを用いる必要がなく、設置場所に制限を受けにくい。このため、省スペースで検査することが可能である。
また、白と黒との比であるコントラストの検査にあたっては、黒の検出時における周辺光が誤差の大きな要因となり得るが、本実施形態にあっては、受光部１２０には、液晶パネル１０の反射光が集光されて入射するので、迷光の影響を受けにくい。このため特に本実施形態のように、高いコントラストの表示が可能である反射型の液晶パネル１０について、コントラストの検査精度を高めことが可能である。
液晶パネル１０の全面ではなく一部に、集光した光を照射するので、出力の弱いＬＥＤを光源１１０に用いても、ハロゲンランプやキセノンランプと同等な光束を液晶パネル１０に入射させることができる。このため、プロジェクターに組み込む前の液晶パネル１０を、安価に、かつ、低消費電力で、組み込んだときと同等な光束でコントラスト検査することが可能になる。
さらに、本実施形態では、液晶パネル１０に照射される光束とセンサー１２２に到達する光束とが同じである。このため、センサー１２２が検出する照度は、すなわち単位面積あたりの光束の量は、液晶パネル１０からの出射光の照度と同等になるので、液晶パネル１０の性能をより正確に検査することも可能になる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、透過型の液晶パネル１０を検査対象としている。透過型の液晶パネル１０の構成については、図２とほぼ同等であるが、図２において上側から入射した光が変調されて下側に出射するので、フレーム１４においては入射側と同じように出射側も開口している。

図４は、第２実施形態に係るコントラスト検査装置の光学系を示す概略図である。
第２実施形態では、透過型の液晶パネル１０を検査対象とするので、出射側偏光子５４、出射側集光レンズ３４および受光部１２０を、光軸３０ａと同軸に、液晶パネル１０の背面出射側に配置させた構成となっている。

このような第２実施形態においても、透過型の液晶パネル１０のコントラストを検査するにあたって、第１実施形態と同様に、スクリーンを用いる必要がなく、迷光の影響を受けにくいので、検査の精度を高めることも可能になる。
また、プロジェクターに組み込む前の透過型の液晶パネル１０を、安価に、かつ、低消費電力で、組み込んだときと同等な光束でコントラスト検査することが可能になる。さらに、液晶パネル１０に照射される光束とセンサー１２２に到達する光束とが同じにすれば、液晶パネル１０の性能をより正確に検査することも可能になる。

本発明は、上述した第１実施形態や第２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。
例えば、第１および第２実施形態では、それぞれ光源１１０にＬＥＤを用いたが、ハロゲンランプやキセノンランプなどのように液晶パネル１０を組み込むプロジェクターと同タイプのものや、固体光源としてＬＥＤ以外の例である半導体レーザーを用いても良い。ハロゲンランプやキセノンランプなどを用いることで、組み込むプロジェクターと同波長の光で検査することが可能になる。さらに、本実施形態では、集光するとともに液晶パネル１０の一部に入射するために、光源にハロゲンランプやキセノンランプなどを用いる場合でも光量を落とすことができるので、ランプ寿命の延命化が図られる。このため、検査コストを低減することも可能になる。

実施形態においては、入射側偏光子５２を入射側集光レンズ３２の出射側に配置させたが、入射側でも良い。同様に、出射側偏光子５４を出射側集光レンズ３４の入射側に配置させたが、出射側でも良い。
また、実施形態においては、絞り７２とは別の絞りを、出射側集光レンズ３４と受光部１２０との間に設けて、センサー１２２に到達する光束を自在に調整しても良い。

１…検査装置、１０…液晶パネル、３２…入射側集光レンズ、３４…出射側集光レンズ、４０…偏光ビームスプリッター、５２…入射側偏光子、５４…出射側偏光子、６０…位相差補償板、８０…検査部、１１０…光源、１２０…受光部。

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源により放出された光を第１の光束に集光して液晶パネルの一部に照射するとともに、前記液晶パネルからの出射光を第２の光束に集光して受光部に導く光学部材と、
   前記受光部に導かれた第２の光束に基づいて前記液晶パネルのコントラストを検査する検査部と、
   を具備することを特徴とするコントラスト検査装置。
2. 前記液晶パネルの一部に照射された前記第１の光束と前記受光部に導かれた前記第２の光束との比を１：１とした
   ことを特徴とする請求項１に記載のコントラスト検査装置。
3. 前記光源は、ＬＥＤである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のコントラスト検査装置。
4. 前記液晶パネルは、反射型であり、
   前記光学部材として、
   入射側偏光子、入射側集光レンズ、偏光ビームスプリッター、位相差補償板、出射側偏光子、出射側集光レンズを含む
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のコントラスト検査装置。
5. 前記液晶パネルは、透過型であり、
   前記光学部材として、
   入射側偏光子、入射側集光レンズ、出射側偏光子、出射側集光レンズを含む
   ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のコントラスト検査装置。

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