CN100346151C - 评估光学器件的非均匀性的方法和适用于该方法的检验规 - Google Patents

Abstract

矩形透明片15印有黑点密度图案21与22，每一个点的尺寸为30μm，图案21与22的打点区占有率为3%-45%。在对平板显示器件上的非均匀性作密度级评估时，密度图案21与22用作标准基准。这种密度级评估方法是将均性与图案21和22作比较，或者目检置于前者上的后者。

Description

评估光学器件的非均匀性的方法和适用于该方法的检验规

发明领域

本发明涉及评估光学器件的非均匀性的方法和该方法的检验规。

发明背景

平板显示器件，例如液晶显示器件，已被广泛用作个人计算机、文字处理器、电视接收机等的显示器件，也用作投影显示器件，因为这种显示器件具有厚度薄、重量轻或功耗小的优点。

尤其是配有连接像素电极的开关元件的有源矩阵型液晶显示器件具有良好的显示特性而无任何明显的邻接像素间的串扰，故研发活跃。

制造平板显示器件时，完成了平板显示器件的显示面板单元或显示模块后，要检查导线或导电图形的搭接或由于灰尘和/或局部缺陷造成的亮度或色度不均等显示缺陷。一般为了探测上述此类缺陷，就需要从信号线和扫描线焊点施加测试信号来观察像素的图像显示状态。由于这种检验在光源导通期间进行的，故称作“导通测试”。

对此类导通测试而言，已有各种揭示内容涉及配备CCD摄像机的自动图像处理系统(如参见日本等公开专利申请Tokkaihei 8-145848和11-101712)。可以较容易地检测和判断引线和导电图形的搭接或短路或者黑斑区(无效的像素)，但是要判断斑点区域中的非均匀性亮度(明亮和黑暗的非均匀性)等等就相当困难。因此，在检测和/或判断细微非均匀显示的效率与精度方面，目前的自动图像处理系统只是对检验员目视测试的辅助性测试。

在确定平板显示器件是否合格和能否发运方面，最主要的是评估非均匀的亮度，诸如其出现在显示面板上的(密)度与数量。这种评估要求检验员具有高度熟练的技术，否则常会出错。

以下列方法之一来目测确定非均匀亮度：

(1)把一块某些非均匀密度略超出容限(劣质面板的边界样本)的显示面板或另一块非均匀性勉强在容限内的显示面板(合格面板的边界样本)用于参照比较标准。通过与这种有这些样本的显示面板的比较，以确定被检显示面板的质量好坏。

(2)把一块具有特定透射比的中性密度(ND)滤色片放在被检显示面板的非均匀显示部分上，检查是否看得到非均匀的显示。若看不出明显的非均匀性，就判定它合格，否则定为不合格。

(3)为显示出特定的密度非均匀性，检验器件向被显示面板提供检验信号，作“导通测试”。换言之，用软件程序驱动显示面板显示类似于非均匀性的图像图案。检验员能判断该显示面板显示的非均匀性是否在密度的容限极值内。

专利公报参考No.1：日本待公开专利申请Tokkaiher 8-145648。

专利公报参考No.2：日本待公开专利申请Tokkaiher 11-101712。

上述非均匀性检验法存在下列问题：

(1)籍助于边界样本的检验法

首先，很难发现具有特定非均匀密度的合适样本。

其次，为了有效地检验，需要两套独立的平板显示装置同时操作被检显示面板和边界样本。但是，仅仅一套平板显示装置是有效的，边界样本和被检显示面板其分别或交替驱动的，对前者与后者进行比较，同时要记住前者作为参考显示所实施的边界样本的显示。为防止判错，检验员必须严格受训。

再者，样本上的参考显示并非不变，时间长了会变弱，必须以某一时段定期检查边界样本。简言之，必需相应地定期检查参考显示。

(2)籍助于ND滤色片的检验法

由于该法在工作场所受到环境照明的强烈影响，故必须严格控制照明。

此外，市售的ND滤色片有很大的透射比差异，所以即使照明严加控制，但ND滤色片的透射比差异仍会造成检验结果的差异。

(3)籍助于类似非均匀性的软件编程图案的检验法。

液晶显示板等显示面板具有视角特性，使非均匀密度图案会受到视角的明显变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种评估光学器件的方法和该法所用的检验规，所述光学器件可精密地评估出现在其主表面上的非均匀性缺陷。

根据本发明的一个方面，一种对光学器件的主表面上的非均匀性进行评估的方法，包括：把检验规置于所述光学器件的主表面，所述检验规备有形成在透明片或膜上的密度图案，所述密度图案由一组均匀分布的且尺寸小于或等于40μm的点组成，所述点的点占有率的范围在3％-45％；和按密度比较所述光学器件的光学非均匀性与所述检验规的所述密度图案，判断所述光学非均匀性在密度上是否亮于或暗于或者等于所述检验规的所述密度图案。

在评估光学器件的方法中，当启动该光学器件时，该光学器件就投射来自主表面的光。

把检验规放置于光学器件主表面上，使密度图案接近具有待检验的光学非均匀性的区域。

同样把检验规放置于光学器件的主表面上，仅密度图案覆盖住具有待检验的光学非均匀性的区域。

本发明的光学器件评估方法的特征在于：检验规包括多种不同密度程度的密度图案，它们按密度的程度顺序排列。

本发明的光学器件评估方法的特征还在于：将不同密度程度的图案与光学非均匀性作比较，以便目视评估不同的密度图案度与光学非均匀性之密度差。

密度图案由设置在片或膜上的点组成，密度的程度用单位面积占有点数或点占有率来表示。

点是均匀分布的分离的圆圈或矩形，其预定尺寸可小于或等于40μm。

本发明的光学器件评估方法的特征在于：检验规包括不同点占有率的密度图案，且点占有率范围为3％-45％。检验规的密度图案包括各自由离散附加与预定的范围为1％-3％的点占有率增量所限定的低密度和各自由离散附加的5％点占有率增量所限定的高密度。

本发明方法所评估的光学器件是显示面板或照明设备。

根据本发明，评估光学器件主表面上光学非均匀性的检验规是设置在透明的基片或基膜上的，且在基片或基膜上提供了密度图案，它由一组均匀分布的且尺寸小于或等于40μm的点构成，所述点的点占有率的范围在3％-45％。

本专利申请基于2002年9月19日提交的日本专利申请No.2002-274152并享有它的优先权，其整个内容通过引用包括在这里。

附图简介

通过结合附图参阅以下的详述，将很容易更全面地理解本发明内容及其许多附属的优点，其中：

图1是根据本发明的检验规平面图；

图2是图1所示检验规中放大的屏格图案(密度图案)，其点占有率为3％；

图3是图1所示检验规中另一种放大的屏格图案(密度图案)，其点有占率为45％；

图4是光学器件评估方法的评估流程图；和

图5是根据本发明另一实施例的置于光学器件主表面上的检验规示意平面图。

较佳实施例的详细说明

本发明一实施例的检验规备有形成在透明无色片或膜上的密度图案，该密度图案由一组点构成，各点的尺寸小于或等于40μm。

任何片或膜(下述的“片”包括薄片或薄膜)只要具有合适的透明度(透射比与薄雾)和耐用性，都可用作基膜。较佳的是，片为透明无色，由聚甲基戊烯树脂等烯系树脂、聚乙烯对钛酸盐(PET)或聚乙烯石脑油、甲基丙烯酸树脂等饱和聚酯系树脂或者丙烯酸树脂组成，厚度为50μm-500μm。以透明无色片作为密度图案的基底，则检验规不仅能观察绝对密度，还能观察相对光学器件的背景的光学非均匀度。

在该透明基片上，通过应用光刻法等普通印刷方法，印出各种密度的显示图案。若有必要，对基片作预处理可改善其印刷特性。在基片上还可用喷墨印刷与胶印等其它方法描绘出具有所期望密度的显示图案。

较佳地，显示图案是均匀分布的点(目)，这些点是逐个分离的圆、矩形等。每一密度按设置显示图案的单位点面积的点占有率表示。点可以绘成格子花等。

较佳地，点呈黑色，尺寸小于40μm，更佳地为20μm-35μm。因为若点尺寸大于40μm，则莫尔条纹会不利地影响显示质量。另一方面，点尺寸小于20μm也不好，因为采用印刷等制作显示图案的成本提高了，且无任何重要作用。

对本发明的检验规而言，必须具有至少一种密度图案，而且最好配备不同数的密度图案。换言之，若光学非均匀性容差保持不变，则至少有一种密度图案可用于评估光学非均匀性，否则要用不同度数的密度图案评估光学非均匀性。对后一种情况，为评估不同程度的光学非均匀性，可将分离的密度图案制备成测量标度。

在形成不同程度的密度图案的情况下，较佳地按密度的程度或级的次序来设置各个程度的密度图案，这样能据此评估光学非均匀度。对于诸如图1所示3％-10％的容差或允许值附近的密度，离散的附加的密度增量范围为1％-3％，即3％-10％的范围被示成1％、2％或3％的增量，而离散的附加度数为5％直到45％的密度，如图1所示的10％-45％还在图1中示成5％的增量。

检验规的这种安排比逐一对不同密度制备检验规的情况更便于观察光学非均匀性，它不仅能探测非均匀性，还能采取与其度数相关的措施。

较佳地，本发明的检验规备有附加图案来测量或评估光学非均匀性的尺寸。此类附加图案由预定密度的缝隙或线条、设置在背景图案中有预定尺寸的矩形成图形切口图案或者设置在矩形或圆形背景图案里的尺寸评估图案组成。

用检验规评估或测定光学非均匀性的方法是检测预期的一种光学非均匀性，并把它们与密度图案作比较，检验前者在密度分布上是否等于后者。

参照图4，对非均匀性的尺寸设定为允许密度或容差内的密度。在步骤40检测被检显示器件的光学非均匀性，在步骤41-43检查其密度是否在容限内(例如步骤41和42可以开始分别判断10％的点占有率(D.O.R.)和诸如15％、20％等合适D.O.R)。若不在容限内，则在步骤45将该光学器件移交修理。但若在容限内，则在步骤44进一步检查非均匀性数是否符合要求。或者，还可以判断有问题的非均匀性，即各显示面板的光学非均匀性的数量乘上按这类非均匀性的尺寸与密度所确定的系数是否大于所设定的容差值。

如图5所示，为便于比较，把密度规2置于光学器件主表面51，即显示器件的投射表面，设定适用于下一个具有待检测的非均匀性的区域52的密度图案。尤因密度规2的密度图案21(图1所示)以列向按分离的不同密度级(度)次序排列，故具有待检测的非均匀性的区域52紧接一系列密度图案21并与它们作比较，以快捷地判断具有待检测的非均匀性的区域52是否可允许。

取代上述的确定方法，则将密度图案置于具有待检测的非均匀性的区域上，通过检查能否目察非均匀性来评估其密度。此时在该具有待检测的非均匀性的区域上放置一系列分离的不同密度图案，就能快捷地评估被检的非均匀性。

通过放大镜或立体显微镜观看参考图案与非均匀性，也能作这些比较测试或重叠检验。在有些场合，图像分析系统可以评估与密度图案重叠的非均匀性的能见度。

在组装带载封装件(TCP)或驱动印刷电路板(PCB)之前或之后(即完成显示面板)，可在导通测试期间检查非均匀性。然而，即使在背光源组装了显示面板之后也可以检查。

而且，可按日本专利公报Tokkaiher No.9-160076、2000-267595、2000-330484或2001-339070揭示的方法，制造平板显示器件的电路阵列基板或计数器基板。

本发明的检验规不仅适用于液晶显示器件，还适用于有机电致发光(EL)型显示器件等。评估的密度可以是白色和彩色显示的亮度级。在后一场合中，可对特定色彩图案设置密度图案。在像本例那样使用黑点时，希望以中间色调的显示状态来评估非均匀性，具体地说，此时以灰色显示状态来评估非均匀性。

被检非均匀性一般由异物造成，但不管原因如何，就它们相互相似而言，可以是任一种其它非均匀性或不规则性。非均匀性不限于斑状，也可以是线状。

下面参照图1-3说明本发明一实施例的检验规。

如图1所示，检验规1配备了分别排列在矩形透明片15左右两半部的密度规2和尺寸规3，前者评估非均匀性的密度，后者测量近似尺寸。

密度规2包括行向设置的丝网色调状印刷图案(密度图案21与22)，以指示各种密度(亮度级)。举一具体例子，一对5mm长的方形图案21和在其右侧0.5mm直径的圆形图案22以行向设置，设置于同一水平的方和圆图案21与22为同密度。如图所示，一对图案21和22的密度级即点占有率有12级，范围为3％-45％。

图2和3示出一对放大的密度图案21和22，点占有率分别为3％与45％。图案21和22中出现的密度规2的每一点，在本例中都是直径为30μm的独立的圆圈。

密度图案21的左侧是印出的点占有率指示23。由于图案轮廓在每层密度图案中为矩形和圆形，故可用密度图案有关的尺寸与度数检查非均匀性，提高评估精度。

所设置的尺寸规3可以迅速地测量出透明片15左侧的非均匀性。尺寸规3配有16组尺寸图案(矩形块30)和尺寸显示图案31与32。矩形块30各自包括限定小的矩形或圆形切开图案33和缝隙34的部分。尺寸显示图案31与32和打点图案与缝隙34的范围为0.03mm-0.70mm，如图1所示。矩形块左侧有印出的尺寸指示35。

用尺寸规3测量非均匀性的尺寸时，检验规1可定位成使矩形或圆形打点图案31或直线图案32接近下一具有待检测的非均匀性的区域。当重复这一操作并断定矩形或圆形打点图案31或直线图案32适合该区域的非均匀性时，就读出左侧的尺寸指示符35并将其记录为该区域的非均匀性的尺寸。另外，也可把检验规1放置成将具有待检测的非均匀性的区域插入矩形或圆形的切开图案33或缝隙34来测量其大小。

表1和2示出的评估结果表示本方法运用检验规(本“实施例”)和边界样本(“比较”)检查非均匀性所取得的效果。

表1列出了在熟练程度不一的检验员在预定的矩时间内判断10个样本显示面板是否合格的情况下的平均正确判断率(“正确率”)。表1还描述了错判率数据，好样本错判率数据(“过度否决率”)表示把好的显示面板样本误判为坏，而坏样本错判率数据(“短缺率”)则表示把坏的显示面板样本误判为好。另作为比较数据，表1还列出了在同样条件下基于原有技术边界样本的测试结果。

            表1：错判率评估

	正确率	过度否决率	短缺率
				实施例	84％	2％	14％
比较例	64％	20％	16％

从表可见，与原有技术边界样本法相比，本发明该实施例的数据表明，过度否决率明显地从20％下降到2％，因而正确率也大为提高。

本实施例方法由不熟练检验员实施的正确率数据虽未列入表，但同他们运用原有技术方法的情况相比有了显著提高，因而熟练与不熟练检验员之间的正确率差别很小。此外，不管检验员是否熟练，对个别人而言，本实施例方法的判断结果的差异极小。

下面，表2列出在各种环境照明条件下对显示面板上两种实际上非均匀样本显示的判断结果。这里判断基于5mm的方形密度图案21，并以样本显示相似的密度图案21的点占有率描述数字。像表1一样，表2列出了5名检验员所评估结果的平均值。

表2：环境照明对密度判断的影响

环境照明	11Lx	40Lx	130Lx	195Lx
					深色密度样本	35％	35％	35％	35％
浅色密度样本	5％	5％	5％	5％

环境照明对非均匀性样本的密度判断无影响。换言之，本实施例方法与检验场所的环境照明无关，因而检验时无需用专门的劳力来保持均匀的照明。

密度规2便于通过打点制作，密度级保持不变，除非打出的点图案失效，因而无须监视密度级变化。由于密度图案是打印的，故不存在目视的离散性。总之，制作、制备和保持标准的密度基准极其方便，成本很低。

对检验员既不要求记住非均匀性密度，也不要求任何判断技巧，因为是用在显示面板上或附近的检验规1来作判断的。不必以实际非均匀性级即边界样本来制备显示面板。可在许多场所用同一评估指标作评估。在把检验规1置于具有待检测的非均匀性的区域上时，由于具有待检测的非均匀性的区域和检验规二者都处于同样的环境照明条件或背光条件，所以密度判断或评估不受这种照明条件或背光条件的影响。换言之，由于同时以同样的条件评估光学非均匀性，因而本发明提高了密度判断的可靠性，减少了密度评估的离散性。

通过设定点占有率，很容易实现所期望的密度级，因而能迅速、灵活地改变显示面板的尺寸与技术指标。由于密度级以基于打点区占有率的数字表达，所以能用客观评估法来编制密度数据。

判断非均匀性的时间周期显著缩短，检验效率大大提高。

能以高的精度和可靠性判断非均匀性的密度，且与检验员的技能或不同的工作条件无关。

根据以上的内容，可对本发明作出许多修改和变型，因而应该理解，在所附如权利要求范围内，无须具体描述就可实施本发明。本发明不仅适用于显示器件，还适用于投影到区域光输出的光学装置，例如，可在诸如区域光源的照明设备中评估光投影表面的光学非均匀性。

如上所述，本发明显著地提高了光学非均匀性的评估精度。

Claims (13)

1.一种对光学器件的主表面上的非均匀性进行评估的方法，其特征在于，包括：

把检验规置于所述光学器件的主表面，所述检验规备有形成在透明片或膜上的密度图案，所述密度图案由一组均匀分布的且尺寸小于或等于40μm的点组成，所述点的点占有率的范围在3％-45％；和

按密度比较所述光学器件的光学非均匀性与所述检验规的所述密度图案，判断所述光学非均匀性在密度上是否亮于或暗于或者等于所述检验规的所述密度图案。

2.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，所述光学器件在被启动时投射来自所述主表面的光。

3.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，把所述检验规置于所述光学器件的所述主表面的步骤包括使所述密度图案接近具有待检验的光学非均匀性的区域。

4.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，把所述检验规置于所述光学器件的所述主表面的步骤包括使所述密度图案覆盖具有待检验的光学非均匀性的区域。

5.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，所述检验规包括多种不同密度程度的密度图案。

6.如权利要求5的光学器件评估方法，其特征在于，所述不同密度程度的密度图案按密度次序排列。

7.如权利要求6的光学器件评估方法，其特征在于，按所述密度次序对具有待检测的光学非均匀性区域应用所述不同密度程度的密度图案，以与所述光学非均匀性比较，或者检查是否观察出所述不同密度程度的密度图案与所述区域的光学非均匀性之间的密度差。

8.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，所述的点是分离的圆圈或矩形。

9.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，所述的点为预定尺寸。

10.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，所述检验规的所述密度图案包括低和高密度级，每个低密度级由在1％-3％范围中的离散附加的和预定的点占有率增量限定，而每个高密度级由5％的离散附加的点占有率增量限定。

11.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，所述光学器件是显示面板。

12.如权利要求1的光学器件评估方法，其特征在于，所述光学器件是照明设备。

13.一种评估光学器件主表面上光学非均匀性的检验规，其特征在于，包括：

透明的基片或基膜；和

设置在所述基片或基膜上的密度图案，

其中，所述密度图案由一组均匀分布的且尺寸小于或等于40μm的点组成，所述点的点占有率的范围在3％-45％。

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