CN102203625B

CN102203625B - 自动动态像素图校正和驱动信号校准

Info

Publication number: CN102203625B
Application number: CN200980142437.6A
Authority: CN
Inventors: 郑三秀; 赵丹华; 李钟浩
Original assignee: Photon Dynamics Inc
Current assignee: Orbotech Ltd
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: TWI484159B; WO2010036818A1; KR101451352B1; KR20140108694A; JP2012503797A; KR20110070886A; TW201017155A; CN102203625A; KR20160142412A

Abstract

为了确定平板显示器的像素位置，向平板显示器的栅极线和数据线施加信号，而不激励像素。栅极线和数据线具有与板像素相同的周期或间距，但是因为栅极线和数据线具有比摄像机像素更窄的尺寸，所以它们提供更锐利更清楚的信号。栅极线和数据线的相交处提供了关于像素的位置的信息。像素位置随后用于产生动态像素图。增强的计算技术使用像素位置来确定成像传感器头的放大率以及板像素平面相对于所述成像传感器头的像素平面的旋转和偏移的程度。

Description

自动动态像素图校正和驱动信号校准

相关申请的交叉引用

本申请要求在2008年9月25日提交的、题目为“自动动态像素图校正和驱动信号校准”的美国临时申请No.61/100241的权益，其内容通过引用被整体包含在此。

技术领域

本发明涉及在平板显示器的制造期间，更具体地在液晶显示板的阵列制造步骤期间的缺陷的检测。

背景技术

在平板液晶显示器(LCD)的制造期间，大透明平板的薄玻璃被用作薄膜晶体管(TFT)阵列的沉积的基板。通常，在一个玻璃基板内包含几个独立的TFT阵列，并且该几个独立的TFT阵列经常被称为TFT板。或者，有源矩阵LCD或AMLCD覆盖在每一个像素或子像素利用晶体管或二极管的一类显示器，因此，这样的玻璃基板也可以被称为AMLCD板。也可以使用OLED技术来制造平板显示器，并且虽然通常被制造在玻璃上，但是平板显示器也可以被制造在塑料或其他基板上。

在多个阶段执行TFT图案沉积，其中，在每一个阶段，与预定图案符合地在前一层(或玻璃)的顶部上沉积特定材料(诸如金属、氧化铟锡(ITO)、晶体硅、非晶硅等)。每一个阶段通常包括多个步骤，诸如沉积、掩蔽、蚀刻、剥离等。

在这些阶段的每一个期间并且在每一个阶段内的各个步骤，许多生产缺陷可能发生，所述缺陷可能影响最终的LCD产品的电气和/或光学性能。参见图1，这样的缺陷包括但是不限于向ITO 112内的金属突出物110、向金属116内的ITO突出物114、所谓的鼠齿118、开路120、在晶体管124中的短路122、杂质粒子126和在像素下的残余物128。在像素下的非晶硅(a-Si)残余物128可能起因于蚀刻不足或光刻问题。其他缺陷包括掩模问题和蚀刻过多等。

在完成的液晶平板中，液晶(LC)材料的薄层被布置在两个玻璃片之间。一个玻璃片包含电极的图案化的二维TFT阵列。每一个电极在大小上可以在100微米的数据级，并且可以具有经由沿着板的边缘定位的驱动电路向其施加的独特电压。在完成的产品中，由每一个独立电极建立的电场耦合到LC材料内，并且调制在那个像素化的区域中的透射光量。在整个二维阵列上的汇总的这种效果导致在完成的平板上的可见图像。

即使TFT图案化和衬底处理被紧密地控制，也不可避免在TFT阵列中的缺陷出现。这限制了产品收率，并且不利地影响生产成本。当在上玻璃片(通常承载滤色器阵列)和下玻璃片(承载TFT阵列)之间注入LC材料时出现与LCD板相关联的制造成本的重要部分。因此，重要的是，在这个制造步骤之前，识别和校正任何图像质量问题。与在注入液晶材料之前检查LCD板相关联的问题是在没有LC材料的情况下，没有可检查的可视图像。在沉积LC材料之前，在给定的像素地点存在的唯一信号是由在与特定像素相关联的电极上的电压产生的电场(假定，与像素没有物理接触)。

为了克服这个限制，Photon Dynamics，Inc已经开发了一种光电检查和测试系统，该系统也被称为阵列测试器或阵列查看器(AC)。阵列测试器可以通过使用例如在美国专利4,983,911、5,097,201和5,124,635中描述的电压成像传感器(VIOS)来识别在LC显示器中的缺陷。使用例如在美国专利5,235,272和5,459,410中描述的特定图案来电驱动在要测试的板内的像素电极。当在测试下的板被电驱动时，与缺陷相关联的一些像素电极可能在电气上表现得与正常的像素电极不同。可以使用电压成像传感器和相关联的图像处理软件来检测这样的差别。通过使用不同的驱动图案的组合，可以推断出许多缺陷的类型和位置。

图2和图3A是在玻璃片10上移动以检测其上的缺陷的摄像机35和调制器15的透视图和前视图。图3B是被布置在位以感测来自在板上的像素电极的电场的摄像机35和调制器15的前视图。如图3A-3B中所示，为了测试图案化玻璃片10，包括调制器15的成像传感器头(由PhotonDynamics开发)物理地在测试下的板的区域(PUT)20上移动以被检查，然后降低到板的表面的几个微米内。使用特定的驱动图案来电驱动在板上的像素电极阵列。在板像素电极30和调制器15之间的小的气隙25允许来自在图案化的玻璃片10上的每一个被驱动像素电极30的电场耦合到调制器15，以建立板的暂时可视的显示(或电压图像)。这种可视的显示随后被成像传感器头的摄像机35捕获以识别缺陷。在检查区域20后，调制器15被移动到在板上的另一个区域，并且重复所述处理。通过这个步骤和重复处理，可以对于整个PUT检查和测试缺陷。在图2B和图2C中，LC调制器15被示出为包括LC材料45和平坦玻璃50。

玻璃片可能很大(例如，7代大小的板在每侧接近2米)，并且经常被划分为多个板。例如，图2的玻璃片10被示出为包括6个板18。如所知，每一个板包含用于驱动液晶显示器所需要的薄膜晶体管(TFT)阵列电路。通常通过观察TFT电路对于驱动电压的施加的响应，特别是图案和序列来实现板的测试。使用诸如Photon Dynamics的VIOS的成像传感器头来观察和记录TFT响应，Photon Dynamics的VIOS使用光电调制器或AKT的传感器头来检测TFT响应或更具体地，在像素电极上的电场，所述AKT的传感器头使用电子束来检测TFT响应。诸如CCD摄像机(当使用VIOS时)或检测器(当使用电子束时)的成像装置用于记录所观察的响应。如图2中所示，成像传感器头通常小于在测试下的板(PUT)。为了测试在玻璃片上的所有板，成像传感器头必须相对于板移动，在每一个位置拍摄图像，如上所述。Photon Dynamics的VIOS系统产生板的缺陷的电压图(VM)图像。该电压图识别在板坐标空间中的每一个检测的缺陷的坐标，使得它们可以被诸如维修和查看系统的其他系统容易地再一次定位。

图4是位于LCD板18上方的成像传感器35的示意顶视图。LCD板18被示出为沿着由X_板-Y_板坐标轴定义的平面定位。成像传感器35被示出为沿着由X_传感器-Y_传感器坐标轴定义的平面定位。为了将平面之一相对于另一个定位，需要三个自由度，例如：(i)在已知LCD像素(诸如像素70)和已知成像传感器像素(诸如像素60)之间的X和Y偏移；以及，(ii)在成像传感器的X-Y轴和LCD板之间的旋转角α。

图5示出了本领域中已知的、在用于产生电压图的系统的各个部件之间的控制和数据的流。图案发生器100向PUT提供驱动图案。其后，VIOS102使用其CCD摄像机来产生PUT的电压图像。所产生的电压图像包括测量图像和校准图像。在片的测试开始时，机械像素图(MPM)、光学校正数据和对齐信息被提供到计算机，计算机作为响应产生动态像素图106。从片和板的对齐标记和几何信息来导出MPM。动态像素图(DPM)与测试图像和校准图像一起被图像处理计算机104随后使用来产生电压图。

图6A是在本领域中已知的板150的示意顶视图，板150包括位于板的两个对角相对的角的板对齐标记152和162。使用耦合到焊盘200、202、204和206的信号线来激活在有源显示区域160中的像素。也在图6中示出了板划线156。LCD像素电极的几何信息包括在X和Y两者上的像素阵列的像素大小和间距以及它们相对于对齐标记的位置关系。图6B是有源显示区域160的区域170的放大视图，有源显示区域160被示出为包括位于行172、174和列182、184、186、188的相交处的8个像素。对于每一个板，测试系统测量对齐标记的相对位置和方向，然后计算板的X、Y位置和旋转。系统的机械结构的典型精度是大约20微米，而典型的LCD像素电极是大约100微米x300微米宽。在系统的安装期间累积光学校正数据。这样的光学校正数据例如包括：(i)成像摄像机相对于整个成像传感器头的旋转和位置，(ii)成像传感器头相对于其在测试系统内的X-Y方向上的行进而言的原始位置和旋转，(iii)诸如失真的其他光学信息，以及，(iv)阶段错误。使用这个信息来产生DPM。

DPM提供了虚拟坐标系，该虚拟坐标系引导AC找到每一个LCD像素电极的中心位置，因此使得VM图像能够表示真实电压信息。VM图像可以进行额外的图像处理，以便确定缺陷的精确本质。因此，DPM的精度影响电压值，因此也影响缺陷检测性能。

通常，DPM必须精确到在LCD像素电极的尺寸内，例如在100微米到10微米内。诸如在图5中所示者的传统的DPM处理序列不允许自动包含从LCD像素阵列本身的测量或图像提取的位置数据。例如，在一种已知方法中，用户手动地调整理想的DPM网格，以匹配LCD像素电极阵列的电压图像。这种方法乏味并且耗时，因为对于被测试的每一个片重复它。经常地，由于时间限制，执行这种方法一次，并且结果产生的图被重新用于随后的片，即使先前的结果可能不适用。精度也取决于用户的一致性和判断。

对于特定的LCD板配置而言，比其他LCD板配置更容易实现在相邻的LCD像素之间提供足够的信号对比度。传统的棋盘图案可以被应用到2栅极2数据(2G2D)板150(参见图6A)，2栅极2数据(2G2D)板150包括用于驱动两个分离的栅极输入(“偶数栅极”GE 200和“奇数栅极”GO 202)和两个分离的数据输入(“偶数数据”DE 204和“奇数数据”DO206)的短路条。在阵列测试和处理后并且在装配到最后的平板显示器产品之前，沿着板划线156来切割板，以去除短路条图案和对齐标记。图7是1栅极1数据(1G1D)板180的示意顶视图，所述1栅极1数据(1G1D)板180包括用于驱动栅极线208的单个短路条和用于驱动数据输入线210的单个短路条。诸如1G2D的其他图案也是可能的。

图8A示出了被应用到诸如在图6A中所示的板150的2G2D板以产生棋盘图案的电压信号。图8B示出响应于图8A的棋盘驱动信号的在相邻像素之间的对比。因为在2G2D盘中存在用于驱动阵列的交错的行和列的两种独立的数据驱动信号和两种独立的栅极驱动信号，所以可以在与第二数据/栅极对(GE 200和DE 206)不同的图案和序列中驱动一个数据/栅极对(例如，GO 202和DO 204)。更具体地，可以将奇数行和列驱动得高，而将所有的偶数行和列驱动得低。例如，可以正充电一个LCD像素电极，同时可以负充电在X和Y方向上的其邻居；负充电的像素的每一个同样在X和Y上被正充电的像素围绕。因此，可以从CCD电压图像计算每一个成像传感器地点的峰值平均电压，由此提供用于调整DPM的结果。因此，在棋盘图案中，在X和Y方向上的相邻的LCD像素电极可以彼此相区别。这种手段的一个缺点是：(i)它限于特定类型的LCD板，以及，(ii)为了获取期望的精度，需要大量的数据采样和/或额外的信噪滤波算法，两者都需要更多的时间。图8C示出由图8B的像素沿着XX或YY方向接收的电压。图8D示出记录图8C的板像素的响应的相关联的摄像机像素。图8E示出图8D的摄像机像素的输出信号。在有助于使得信号变差的各种因素下，净信号可能不如在图8B-8E中所示者清楚，但是仍然可读。

虽然LCD像素电极具有相对陡峭的物理边界，但是围绕像素的支持电路很窄(例如，大约10至20微米宽的线，并且具有大体相同或更小的间距)。在像素之间的距离也短，即几十微米。这样的短距离可以使得在一个像素中的电荷流向相邻的支持电路。LCD像素电极电荷也导致在电极的边缘处的本地电场影响，这会使得在相邻电极内的电荷的分布变形，因此导致可能由成像摄像机看到的整个信号的不均匀分布。

诸如图7的板180的1G1D板的单个栅极和数据驱动输入导致所有的LCD像素电极以相同的方式响应。图9A示出被应用到1G1D板的栅极和数据电压信号。图9B示出响应于图9A的驱动信号的在像素之间的对比。如从图9B中看出，像素不能容易地彼此相区别。图9C示出由图9B的像素沿着XX或YY方向接收的电压。图9D示出记录图9C的板像素的响应的相关联的摄像机像素。图9E示出图9D的摄像机像素的输出信号。在有助于信号变差的各种因素下，从一个LCD像素电极到另一个LCD像素电极的信号有效地不可区别。

虽然LCD像素电极的图像或测量提供了比片或板的对齐标记更可靠的旋转参数的值，但是来自LCD像素阵列的信息的精度被图像或测量的分辨率是否允许将LCD像素电极彼此区分影响。图像或测量的分辨率进一步取决于几个影响因素。第一个是对齐系统的光学器件。第二个是在相邻的LCD像素电极之间的信号对比度。第三个是由于不良材料和/或电效应导致的在给定的像素电极上和在像素电极之间的信号的失真。第四个是由于不良对齐的系统导致的在给定像素电极上和在像素电极之间的信号的变差。

图像或测量的分辨率对于LCD像素电极和摄像机CCD像素的相对大小和在摄像机和LCD像素电极之间存在的任何光学器件具有强依赖性。CCD像素通常在大小上是大约10至15微米，而其投影的图像在大小上大约是30至40微米。LCD像素电极通常在大小上是大约121微米x大约363微米。因此，如果光学器件良好地对齐，则摄像机和其光学器件将能够容易地彼此相区别LCD像素电极。然而，因为LCD和摄像机像素电极是规则的阵列，并且因为两个阵列具有不同的间距或周期，所以可能导致波纹或干扰图案，特别是如果各个阵列的间距相对于彼此不完整。此外，一个阵列相对于其他阵列的略微旋转导致干扰的图案。这导致来自在阵列内的LCD像素电极的不均匀的信号强度。

在检查和测试上的一个挑战是确定LCD像素电极相对于传感器的数字摄像机的位置，以使得能够进一步处理所捕获的可视显示或电压图像以提取缺陷信息。一旦图像被处理并且检测到缺陷，则在LCD像素电极和缺陷之间的映射信息可以用于识别缺陷的位置以进一步用于其他系统中，诸如查看或维修系统。从电压图像提取详细的缺陷信息要求精确地了解LCD像素电极位置。此外，确定LCD像素电极的位置要求成像传感器头的摄像机阵列与在成像传感器头上的参考位置的物理相关或映射，并且随后将传感器头的位置与在板上的位置相关或映射。

系统的成像摄像机向整体传感器头的映射通常是在初始安装时完成的系统的校准过程的一部分，并且其后被偶尔查看，例如每几个月一次。然而，必须在每一个片的测试之前完成确定传感器头相对于片的位置。此外，典型的TFT像素电极是大约100微米x300微米。因此，必须将LCD像素的位置的精度确定为在例如10至100微米内。像在许多产品的大量生产中的情况那样，平板显示器的商业供应商越来越要求高生产量或快速的TACT(单件产品生产时间)时间。因此，理想上，应当将对齐或校准板花费的时间保持得短。

发明内容

根据本发明的一个实施例的一种用于确定相对于感测头的位置而言的平板显示器的位置的方法部分地包括：向耦合到在所述板上形成的像素的多条栅极线施加第一信号；捕获所述栅极线对于所述第一信号的响应；向耦合到在所述板上形成的像素的多条数据线施加第二信号；捕获所述数据线对于所述第二信号的响应；组合所述第一和第二响应以产生组合响应；以及使用所述组合响应来确定所述栅极线和数据线的相交处。所述相交处表示像素的位置。在一些实施例中，所述方法还包括：使用所述像素位置来确定所述平板显示器相对于所述感测头的偏移和旋转的值。

根据本发明的一个实施例的一种用于确定平板显示器的像素位置的设备部分地包括：信号发生器、感测头和计算机系统。所述信号发生器用于向耦合到所述板上形成的所述像素的多条栅极线和数据线提供信号，感测头用于捕获所述栅极和数据线对于所述第一信号的响应。所述计算机系统具有：用于组合所述栅极和数据线的所述响应以产生组合响应的模块；以及用于使用所述组合响应来确定所述栅极线和数据线的相交处的模块。所述相交处表示所述像素的位置。在一些实施例中，所述设备还包括用于使用所述像素位置来确定所述平板显示器相对于所述感测头的偏移和旋转的值的模块。

根据本发明的一个实施例的一种用于识别在平板显示器的多个板中形成的像素的位置的方法部分地包括：向所述板之一提供电压，使得沿着至少所述板的边的一个定位的像素呈现与未沿着所述板的那个边定位的剩余像素的子集的图像对比度不同的图像对比度；以及使用在所述图像对比度之间的差来识别所述板的像素的位置。

根据本发明的一个实施例的一种用于识别在平板显示器的一个或多个板上形成的像素的位置的设备部分地包括：信号发生器、感测头和计算机系统。所述信号发生器用于向所述板的至少一个提供电压信号。所述感测头捕获位于所述板上的所述像素的一个或多个电压图像。所捕获的电压图像呈现与至少沿着所述板的边的一个定位的像素相关联的第一对比度。所捕获的电压图像呈现与所述板的剩余像素相关联的第二对比度。所述计算机系统使用在所述第一和第二对比度之间的差来识别所述板的所述像素的位置。

附图说明

图1示出在现有技术中公知的在平板上的多个示例性缺陷。

图2示出在现有技术中公知的在图案化的玻璃片上移动以检测缺陷的示例性摄像机和示例性调制器。

图3A是在图案化玻璃片上移动的图2的示例性摄像机和示例性调制器的前视图。

图3B示出在图案化玻璃片附近定位以检测缺陷的图2的示例性摄像机和示例性浮动调制器。

图4是位于LCD板上方的成像传感器的示意顶视图。

图5示出在现有技术中已知的、用于产生电压图的系统的各个部件之间的控制和数据的流。

图6A示出包括用于测试阵列的2G2D短路条、板参考标记和TFT阵列的示例性板。

图6B是图6A的板的区域的放大视图。

图7示出包括用于测试阵列的1G1D短路条、板参考标记和TFT阵列的示例性板。

图8A示出在现有技术中已知的、被应用到图6A的2G2D板以产生棋盘图案的示例性电压。

图8B示出从在图8A中所示的示例性电压的施加导致的像素电极的棋盘图案电压图。

图8C示出沿着XX或YY方向的图8B的像素接收的示例性电压。

图8D示出记录图8C的板像素的响应的相关联的摄像机像素。

图8E示出图8D的摄像机像素的输出信号。

图9A示出在现有技术中已知的、向在图7中所示的1G1D板应用的示例性电压。

图9B是从在图9A中所示的示例性电压的施加导致的像素电极的空间电压图。

图9C示出沿着XX或YY方向的图9B的像素接收的电压。

图9D示出记录图9C的板像素的响应的相关联的摄像机像素。

图9E示出图9D的摄像机像素的示例性输出信号。

图10A是根据本发明的一个示例的、被施加来确定平板显示器的像素的位置的信号的示例性时序图。

图10B-10G是根据本发明的一个实施例的、接收在图10A中所示的电压的栅极线和数据线的示例性图像。

图11A是根据本发明的一个示例性实施例的、具有使用电压信号来驱动的数据和栅极线的平板的一部分的屏幕快照。

图11B和图11C是沿着X和Y方向所取的图11A的图像的强度曲线。

图12A-12C示出根据本发明的一个示例性实施例的用于确定在平板平面和摄像机平面之间的偏移量的示例性处理。

图13A-13D示出根据本发明的一个示例性实施例的、用于确定在平板平面和摄像机平面之间的旋转角的示例性处理。

图14示出根据本发明的一个示例性实施例的、在用于产生电压图的系统的各个部件之间的控制和数据的流。

图15示出根据本发明的一个实施例使用的图像处理计算机600。

具体实施方式

根据本发明的一个实施例，在用于检测在平板上的缺陷的诸如摄像机的感测头的坐标空间中较为迅速地确定在平板上形成的像素的位置。为了确定像素位置，被设计来提供用于表示板的像素的位置(或更具体地，在像素中的特征点的位置，例如其中心或其角)的更锐利更清楚的信号的信号驱动图案被应用到板，尽管板类型可以是2G2D、1G1D或其他。其后，在摄像机的像素的坐标空间中提取和评估关于平板像素电极的位置信息。LCD像素相对于摄像机的像素的偏移或旋转的确定被自动化，由此改善TACT时间。使用由感测头捕获的图像以及板的像素位置从板提取的缺陷信息随后被传送到其他系统，诸如查看或维修系统。

下文中，可以明白，术语板像素电极可与LCD像素(或LCD像素电极)交换地使用，以指示在进行测试的板上形成的TFT电极电路。也可以明白，术语成像传感器像素、摄像机像素或CCD像素也可交换地使用，并且指示用于捕获板像素电极的图像的成像传感器(也称为摄像机)的阵列的一部分。此外，可以明白，通过LCD的像素电极坐标来限定LCD空间，并且通过相关联的摄像机的CCD坐标来限定CCD空间。进一步可以明白，在相对于CCD摄像机或CCD像素提供下面的描述的同时，本发明的实施例等同地适用于包括诸如CMOS等的传感器的任何其他阵列的摄像机传感器。

根据本发明的一个实施例，信号驱动图案被应用到栅极线和数据线，而不激励像素。所述栅极线和数据线具有与所述板像素相同的周期或间距，但是因为所述栅极线和数据线具有比所述摄像机像素更窄的尺寸，所以它们提供更锐利和更清楚的信号。所述栅极线和数据线的相交处提供了关于像素的位置的信息。所述像素位置随后用于产生动态像素图(DPM)。

图10A示出根据本发明的一个示例性实施例的、被应用到板的栅极线和数据线的驱动图案。各个驱动电压的定时与摄像机的以所选择的帧速率的图像记录相关联。如图10A中所示，数据线在帧1期间被驱动到正电压，而栅极线被保持在地电势。在帧1周期的期满之前，触发摄像机，并且记录图像，如图10B中所示。在图10E中的5条虚线示出了接收在图10A中所示的电压图案的5条示例性数据线。

在帧2期间，数据线被提供地电势，而使用非零电压来驱动栅极线。在帧2的期满之前并且在驱动电压已经将栅极线充电后，触发摄像机，并且记录另一个图像，如图10C中所示。在图10F中的两条虚线示出接收在图10A中所示的电压图案的两条示例性栅极线。

可以将栅极和数据驱动图案重复几次以收集与在图10B和10C中所示的那些类似的图像。这些结果随后被组合以形成复合图像，如图10D中所示。图10G示出图10E和10F的数据和栅极线的10个相交处。这10个相交处限定了LCD像素的角的位置(或者，它们可以用于确定LCD像素的中心)。可以使用具有在栅极线和数据线的驱动器之间的不同排序、在栅极线和数据线的驱动器之间的不同定时或不同的电压的其他栅极/数据线驱动图案。在其他实施例中，可以同时驱动栅极线和数据线，只要未充电(激励)像素。此外，可以以多种不同的方式来产生在图10D中所示的复合图像。例如，在一个实施例中，独立地驱动多条数据线和栅极线，以使得能够捕获和处理它们的相关联的图像。其后，这些图像被组合以定位它们的相交处。在另一个实施例中，数据线的图像与栅极线的图像组合以定位它们的相交处。

图11A是根据本发明的一个示例性实施例的具有使用电压信号驱动的数据和栅极线的平板的一部分的屏幕快照。图11B和11C是沿着X方向(数据线)和Y方向(栅极线)所取的图11A的图像的强度曲线。在图11B和11C中的周期性最大值分别表示数据线和栅极线位置。可以通过沿着在复合数字图像中的线的强度最大值的位置来识别数据和栅极线的相交处的位置，因为它是数据信号和栅极信号的和。

因为数据和栅极线宽度小于摄像机像素宽度，所以它们的信号的主要部分被分布在单个摄像机像素内，因此较为容易识别由于波纹效应导致的任何潜在的移位。此外，因为栅极线和数据线具有较小的整体横截面并且比板像素电极彼此分隔得距离更大，所以它们具有较小的电荷密度和减小的电场干扰影响。因此，根据本发明的实施例，由于集中的电荷导致产生的边际电场效应被大大地衰减。

根据本发明的另一个实施例，增强的计算技术允许确定成像传感器头的放大率(通过比较由图像传感器测量的间距与板的几何规格)以及使用板像素位置确定板像素平面相对于摄像机像素平面的旋转和偏移程度。换句话说，如上所述或使用任何其他技术(例如，棋盘或载电驱动图案化)确定的板像素位置可以用于校正阶段错误、由于光学器件导致的错误等。这继而允许放松阶段和光学器件要求。

图12A示出LCD板300，LCD板300具有多个示例性Chevron^TM形状的像素302₁、302₂、302₃，它们的位置用于确定在板300的XY平面和成像摄像机之间的偏移和旋转程度。从地点的图像提取诸如其像素的板的重复特征的模板。地点被理解为表示其图像可以被成像摄像机在单次拍照中捕获的板的区域。诸如位于例如板的角(例如，在成像摄像机开始其扫描之处)的像素302₁的LCD像素被选择为参考像素。在图12A中也示出对应的摄像机像素312₁的预期位置。接下来，构造重复的LCD像素电极的图像模板350，如图12B中所示。在图12B中的每一个正方形表示摄像机像素。在图12B中使用虚线正方形示出摄像机像素312₂的位置。接下来，使用计算机系统，模板350位于其预期位置(基于参考像素的位置)以计算在模板的实际位置和其预期位置之间的差。模板其后以系统的方式移位，直到满足条件。当例如在模板的实际位置和其预期位置之间的差对应于由阈值限定的最小值时，可以满足这个条件。可以以多种方式来获得这样的最小差。例如，模板可以从起点开始在四个方向上以固定的步长移位，或模板可以以使用寻找差向最小值的会聚的计算等确定的方向和递增量移位。可以明白，可以使用任何其他像素形状，并且可以将任何其他像素用作参考像素电极。当满足这样的条件时在模板的实际位置和其预期位置之间的差(对应于在如图12C中所示的摄像机像素的实际位置312₁和预期位置312₂之间的差)表示在X-Y平面中在LCD和摄像机之间的偏移。参见图12A，参考LCD像素电极的位置经常被知道在LCD像素大小的至少一半内(通常为50至100微米)。根据本发明的实施例，当使用二维内插时，可以确定XY偏移在摄像机像素大小内或更小。根据本发明的其他实施例，为了确定偏移，从在板上的地点选择子区域的数量，例如5。其后，在测量位置和位于所选择的区域内的像素的预期位置之间的平均偏差其后用于确定所述偏移。

图13A-13D示意地示出根据本发明的另一个示例性实施例的用于确定在LCD板和摄像机成像阵列之间的旋转角的方法。与偏移测量相同，该方法使用LCD像素阵列的重复图案。为了确定旋转，捕获LCD图像地点400，如图13A中所示。接下来，诸如在所捕获的图像地点内的子区域402的地点子区域被选择为参考地点。子区域可以位于例如地点图像的一个角，并且跨越例如100摄像机像素宽的100x100摄像机像素的区域。接下来，如图13C中所示，参考子区域图像的图像404横向(例如，沿着摄像机的X轴)放置在预期重复图像404的位置处。图13C也示出板和CCD摄像机的X-Y坐标。其后，计算在参考子区域402和在其预期位置的子区域图像404之间的差。参考子区域其后以系统的方式在相对于横向移动方向90度的方向上(例如，沿着摄像机的Y轴)移位，直到满足条件。当例如这个差对应于由阈值限定的最小值时可以满足这个条件。通过产生最小值的参考子区域图像404的最后位置、参考图像402的原始位置和参考图像404的预期位置来限定在图13D中被示出为α的旋转角。部分地通过在两个子区域之间的距离、子区域的大小和内插分辨率来确定在此描述的旋转角的精度。在一个示例中，实现大约0.055弧分或2微米的精度。可以以多种方式的任何一种来获得最小差。例如，参考图像可以从起点开始在例如四个方向上以固定的步长移位，或参考图像可以以使用寻找差向最小值的会聚的计算等确定的方向和递增量移位。可以明白，参考子区域可以具有不同的大小并且位于不同的地点内。

图14示出根据本发明的一个示例性实施例的、在用于产生电压图的系统500的各个部件之间的控制和数据的流。图案发生器400向在测试下的板提供了像素驱动图案和线驱动图案。其后，使用其摄像机(可以是CCD摄像机或其他)的VIOS产生在测试下的板的电压图像、校准图像和测量图像。图像处理计算机506使用这个数据来确定板像素位置以及在X-Y平面中板相对于摄像机的成像平面的偏移和旋转量。动态像素图发生器508从图像处理计算机506接收这个信息，并且作为响应，计算机械像素图(MPM)、光学校正数据和对齐信息。图像处理计算机506从动态像素图发生器508接收所计算的机械像素图(MPM)、光学校正数据和对齐信息以产生电压图。

使用图像的偏移和旋转的计算次数取决于初始图像的信号对比度的质量。因为LCD板包括重复的阵列，所以可以应用多个信号增强算法的任何一种。对于具有低信号对比度的图像可能需要更复杂的算法或几种算法的系列应用。

可以通过交叉相关算法、绝对差和算法或其他类似的算法来执行用于确定偏移或旋转的图像的比较。如所知，交叉相关是两个图像I₁(x，y)、I₂(x，y)的相似度的测量，如下定义：

r = \frac{1}{n - 1} \underset{xy}{Σ} \frac{(I_{1} (x, y) - μ_{1}) (I_{2} (x, y) - μ_{2})}{σ_{1} σ_{2}}

其中，n是在每一个图像中的像素的数量，并且，μ₁、μ₂、σ₁和σ₂是两个图像的均值和标准差。参数r可以在-1和1之间改变。如果两个图像相同，则r＝1。

参见图13C，如果在两个所示的子区域之间的距离是LCD像素大小的倍数，则当没有旋转时，在子区域之间的交叉相关是最大值。如果有旋转，则峰值交叉相关将移位到子区域图像404的新的位置。因此，可以通过找到子区域图像404的偏移来检测旋转角。如果使用交叉相关来确定偏移和旋转，则取代找到最小点，搜索最大点。

执行交叉相关可能是耗时的。根据另一个实施例，可以使用下面定义的绝对差和(SAD)来实现用于确定偏差或旋转的图像的比较。

SAD = \underset{xy}{Σ} | I_{1} (x, y) - I_{2} (x, y) |

如所知，SAD可以从0向无限大改变。两个图像越类似，则SAD值越小。如果两个图像相同，则SAD＝0。参见图13D，可以通过找到子区域404的最小SAD位置来检测旋转误差。SAD算法比交叉相关算法更快，但是不如其准确。

图15示出根据本发明的一个实施例使用的图像处理计算机600。图像处理计算机600被示出为包括至少一个处理器602，该至少一个处理器602经由总线子系统604与多个外围装置进行通信。这些外围装置可以包括存储子系统606，存储子系统606部分地包括存储器子系统608和文件存储子系统610、用户界面输入装置612、用户界面输出装置614和网络接口子系统616。输入和输出装置允许与数据处理系统602的用户交互。

网络接口子系统616提供到其他计算机系统、网络和存储资源604的接口。网络可以包括因特网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线网络、内联网、专用网、公共网、交换网或者任何其他适当的通信网络。网络接口子系统616充当用于从其他源接收数据和用于从计算机(数据处理装置)向其他源发送数据的接口。网络接口子系统616的实施例包括以太网卡和调制解调器(电话、卫星、电缆、ISDN等)(异步)数字用户线(DSL)单元等。

用户界面输入装置612可以包括键盘、诸如鼠标、跟踪球、触摸板或图形输入板的指示装置、扫描器、条形码扫描器、包含到显示器内的触摸屏、诸如语音识别系统的音频输入装置、麦克风和其他类型的输入装置。通常，术语输入装置的使用意欲包括用于向处理装置输入信息的所有可能类型的装置和方式。

用户界面输出装置614可以包括显示子系统、打印机、传真机或诸如音频输出装置的非可视显示器。显示子系统可以是阴极射线管(CRT)、诸如液晶显示器(LCD)的平板装置或投影装置。通常，术语输出装置的使用意欲包括用于从处理装置输出信息的所有可能类型的装置和方式。

存储子系统606可以被配置来存储提供根据本发明的实施例的功能的基本程序和数据构造。例如，根据本发明的一个实施例，可以在存储子系统606中存储用于实现本发明的功能的软件模块。这些软件模块可以被处理器602执行。存储子系统606也可以提供用于存储根据本发明使用的数据的储存库。存储子系统606可以包括例如存储器子系统608和文件/盘存储子系统610。

存储器子系统608可以包括多个存储器，所述多个存储器包括：主随机存取存储器(RAM)618，用于在程序执行期间存储指令和数据；以及，只读存储器(ROM)620，其中存储固定指令。文件存储子系统610提供程序和数据文件的永久(非易失性)存储，并且可以包括硬盘驱动器、与相关联的可装卸介质一起的软盘驱动器、致密盘只读存储器(CD-ROM)驱动器、光驱、可装卸介质盒和其他类似的存储介质。

总线子系统604提供用于使得处理装置的各个部件和子系统能够彼此进行通信的机构。虽然总线子系统604被示意地示出为单条总线，但是总线子系统的替代实施例可以使用多条总线。

处理装置可以是多种类型的，包括个人计算机、便携计算机、工作站、网络计算机、大型机、信息站或任何其他数据处理系统。可以明白，计算机系统600的描述仅意欲作为一个示例。除了在图15中所示的系统之外的、具有更多或更少部件的许多其他的配置是可能的。

本发明的实施例提供了多个优点。首先，如上所述，在栅极/数据线和周围的像素区域之间的较高对比度使得能够比传统技术更精确地测量在板和摄像机之间的偏移和旋转。其次，因为栅极线、数据线和它们的相交处具有与板像素电极相同的周期或间距，所以这些线的电压图像可以用于以比传统技术更高的精确度来不仅确定板像素电极的间距和周期，此外确定板像素电极中心的位置。第三，由成像传感器头测量的像素间距与板的几何规格的比较提供了成像传感器头的光学放大率的测量。这继而允许放松传感器头光学器件要求。

根据本发明的另一个实施例，检测板边缘。为了实现这一点，使用产生在板的最外边和板本身的有效区域(参见，例如图6A、6B和7)之间的高对比度的电压来对在板中的所有LCD像素充电。以这种方式驱动板使得能够清楚地划定板的边缘(即，有效区域的边界)。使用图像处理算法和机械像素图，这样的实施例可以在不能使用棋盘图案(即，1G1D图案)的情况下用于确定像素中心的位置。在这样的实施例中，被探测帧向其提供驱动电压的接触焊片位于接近所述有效区域。如果不能在板的一侧看到整个有效区域，则板的剩余边可用于确定像素图。

虽然参考使用VISO技术的光电测试方法提供了上面的描述，但是本发明的实施例等同地适用于使用电子束技术来的TFT阵列的测试，该电子束技术要求复杂和昂贵的校准板。另外，因为数据和栅极线信号根据所施加的电压而线性地改变，所以本发明的实施例可以用于在电子束测试器和VIOS测试器等中的电压灵敏度校准。

因为根据本发明，响应于对于栅极线和数据线的电压施加而获得的电压图像通常具有良好的信号对比度，所以映射处理会足够快，并且可以在每个板的基础上被施加，而不使得整个TACT时间显著地变差。不像传统方法(根据该方法，至多并且通常不经常地在每一个片执行映射处理)那样，本发明的实施例提供了在映射上的自动动态调整。换句话说，本发明的实施例提供了在片内出现的调整。传统方法需要大约例如4至5秒来完成最后的DPM的偏移和旋转的计算，而本发明的实施例可以在例如一秒或更少中执行更精确的计算。

本发明的上面的实施例是说明性而不是限定性的。各种替代和等同物是可能的。其他增加、去除或修改根据本公开是明显的，并且意欲落在所附的权利要求的范围内。

Claims

1.一种用于确定相对于感测头的位置而言的平板显示器的位置的方法，所述平板显示器包括与多条数据线和多条栅极线耦合的多个像素，所述方法包括：

向所述多条栅极线施加第一信号；

捕获所述栅极线对于所述第一信号的响应；

向所述多条数据线施加第二信号；

捕获所述数据线对于所述第二信号的响应；

组合所述第一信号和所述第二信号的响应以产生组合响应；以及

使用所述组合的响应来确定所述栅极线和数据线的相交处，所述相交处表示所述像素的位置；

使用所述像素位置来确定所述平板显示器相对于所述感测头的偏移和旋转的值，其中在不激励所述像素的情况下施加所述第一信号和第二信号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

同时施加所述第一和第二信号。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在第一时间周期期间施加所述第一信号；以及

在第二时间周期期间施加所述第二信号，所述第二时间周期与所述第一时间周期不重叠。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述感测头包括成像摄像机，其中使用第一电压图像来捕获所述栅极线的所述响应，以及其中使用第二电压图像来捕获所述数据线的所述响应。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述感测头包括用于检测对于电子束信号的响应的检测器。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

捕获在所述平板显示器上的地点的图像；

提取所述平板显示器的重复特征的模板；

在所述感测头的像素空间中限定所述模板；

从所捕获的图像地点构造所述模板的图像；

计算在所述模板的实际位置和所述模板的预期位置之间的差，所述模板的所述实际位置被所述模板的图像限定，所述模板的所述预期位置被所述平板显示器的所述重复特征的已知位置限定；以及

改变相对于所述模板的预期位置而言的所述模板的图像的位置，直到所述差满足预定义的条件，其中，所述差表征当满足所述预定义条件时所述平板显示器相对于所述感测头的XY偏移。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述重复特征是所述平板显示器的像素。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

选择在所述平板显示器上的参考像素；

确定在所述模板的图像上的所述参考像素的位置；

计算在所述参考像素的预期位置和在所述模板的图像上的所述参考像素的所述位置之间的差；以及

改变所述模板的图像的位置，直到在所述参考像素的预期位置和在所述模板的图像上的所述参考像素的所述位置之间的差满足预定义条件，其中，在所述参考像素的所述预期位置和在所述模板的图像上的所述参考像素的所述位置之间的所述差表征当满足所述预定义条件时所述平板显示器相对于所述感测头的所述XY偏移。

9.根据权利要求6所述的方法，还包括：

选择在所述地点内的多个子区域；

确定在所述模板的图像上的所选择的多个子区域的位置；

计算在所选择的多个子区域的预期位置和在所述模板的图像上的所选择的多个子区域的对应位置之间的差；以及

改变所述模板的图像的位置，直到在所选择的多个子区域的预期位置和在所述模板的图像上的所选择的多个子区域的对应位置之间的差满足预定义条件，其中在所选择的多个子区域的预期位置和在所述模板的图像上的所选择的多个子区域的对应位置之间的所述差表征当满足所述预定义条件时所述平板显示器相对于所述感测头的所述XY偏移。

10.根据权利要求6所述的方法，其中当所述差小于已知值时，满足所述条件。

11.根据权利要求6所述的方法，其中当所述差大于已知值时，满足所述条件。

12.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在所捕获的图像地点内选择第一区域；

将所选择的第一区域的图像在所选择的第一区域的图像根据所述平板显示器的所述重复特征在第二区域处预期重复的位置处横向地布置到所述第二区域；

相对于所述横向移动的方向来移位所选择的第一区域的图像的角位置，直到在所述第一区域的实际和预期的位置之间的差满足第二条件，其中由所选择的第一区域的原始位置、所选择的第二区域的预期位置和当满足所述第二条件时的所选择的第二区域的图像位置限定在所述平板显示器和所述感测头之间的旋转角。

13.根据权利要求6所述的方法，其中根据交叉相关算法来计算所述差。

14.根据权利要求6所述的方法，其中根据绝对差和算法来计算所述差。

15.一种用于确定平板显示器的像素位置的设备，所述平板显示器包括多条数据线和多条栅极线，所述设备包括：

信号发生器，用于向所述多条栅极线提供第一信号，并且向所述多条数据线提供第二信号，

感测头，用于捕获所述栅极线对于所述第一信号的响应，还捕获所述数据线对于所述第二信号的响应；以及

计算机系统，用于：

组合所述第一信号和所述第二信号的响应以产生组合响应；

使用所述组合响应来确定所述栅极线和数据线的相交处，所述相交处表示所述像素的位置；以及

使用所述像素位置来确定所述平板显示器相对于所述感测头的偏移和旋转的值，其中所述信号发生器用于在不激励所述像素的情况下提供所述第一信号和第二信号。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述信号发生器用于同时提供所述第一和第二信号。

17.根据权利要求15所述的设备，其中所述信号发生器用于在第一时间周期期间提供所述第一信号以及在第二时间周期期间提供所述第二信号，所述第二时间周期与所述第一时间周期不重叠。

18.根据权利要求15所述的设备，其中所述感测头包括成像摄像机，其中使用第一电压图像来捕获所述栅极线的所述响应，以及其中使用第二电压图像来捕获所述数据线的所述响应。

19.根据权利要求15所述的设备，其中所述感测头包括用于检测对于电子束信号的响应的检测器。

20.根据权利要求15所述的设备，所述计算机系统还用于：

提取所述平板显示器的重复特征的模板；

在所述感测头的像素空间中限定所述模板；

从所述感测头捕获的地点图像构造所述模板的图像；

21.根据权利要求20所述的设备，其中所述重复特征是所述平板显示器的像素。

22.根据权利要求20所述的设备，所述计算机系统还用于：

选择在所述平板显示器上的参考像素；

确定在所述模板的图像上的所述参考像素的位置；

改变所述模板的图像的位置，直到在所述参考像素的预期位置和在所述模板的图像上的所述参考像素的所述位置之间的差满足预定义条件，其中在所述参考像素的所述预期位置和在所述模板的图像上的所述参考像素的所述位置之间的所述差表征当满足所述预定义条件时所述平板显示器相对于所述感测头的所述XY偏移。

23.根据权利要求20所述的设备，其中所述计算机系统还用于：

选择在所述地点内的多个子区域；

确定在所述模板的图像上的所选择的多个子区域的位置；

24.根据权利要求20所述的设备，其中当所述差小于已知值时，满足所述条件。

25.根据权利要求20所述的设备，其中当所述差大于已知值时，满足所述条件。

26.根据权利要求20所述的设备，所述计算机系统还用于：

在所捕获的图像地点内选择第一区域；

27.根据权利要求20所述的设备，其中根据交叉相关算法来计算所述差。

28.根据权利要求20所述的设备，其中根据绝对差和算法来计算所述差。

29.一种用于识别在平板显示器的多个板中形成的多个像素的位置的方法，所述方法包括：

向所述板的第一个提供电压信号，使得沿着至少所述板的所述第一个的第一边定位的像素呈现第一电压图像对比度，所述第一电压图像对比度与未沿着所述至少所述板的所述第一个的所述第一边定位的像素的至少一个子集呈现的第二电压图像对比度不同，其中在不激励所述像素的情况下施加所述电压信号；以及

使用在所述第一和第二图像对比度之间的差来识别所述板的所述第一个的所述像素的位置。

30.根据权利要求29所述的方法，还包括：

向所述板的所述第一个提供第二电压信号，使得沿着至少所述板的所述第一个的第二边定位的像素呈现与所述第二电压图像对比度不同的第三电压图像对比度；以及

使用在所述第三和所述第二图像对比度之间的所述差来识别所述板的所述第一个的所述像素的位置。

31.一种用于识别在平板显示器的一个或多个板上形成的多个像素的位置的设备，所述设备包括：

信号发生器，用于在不激励所述像素的情况下向所述板的第一个提供电压信号；

感测头，用于捕获所述板的所述第一个的像素的电压图像，所述捕获的电压图像呈现与沿着至少所述板的所述第一个的第一边定位的像素相关联的第一对比度，所述捕获的电压图像呈现与未沿着所述至少所述板的所述第一个的所述第一边定位的像素的至少一个子集相关联的第二对比度，所述第一对比度与所述第二对比度不同；以及

计算机系统，其适于使用在所述第一和第二对比度之间的所述差来识别所述板的所述第一个的所述像素的位置。