JP2000338000A

JP2000338000A - 電子ディスプレイ装置の画素欠陥検査方法、および、電子ディスプレイ装置の製造方法

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Publication number: JP2000338000A
Application number: JP2000072450A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mochizuki; 望月　　淳; Tatsuo Horiuchi; 立夫堀内; Kaoru Sakai; 薫酒井; Toshiro Asano; 敏郎浅野; Hirobumi Nakatoyotome; 博文中豊留; Atsuo Osawa; 敦夫大沢; Tadashi Furukawa; 正古川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2000-12-08
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP3755375B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子ディスプレイを撮像検査にあたり、発生す
るモアレを低減して、画素欠陥の発見を容易にして検査
精度を向上させ、かつ、その画素欠陥を定量的に評価す
る。【解決手段】電子ディスプレイと、撮像素子との相対位
置を画素ピッチの１／ｎづつ微小量変化させ、ｎ枚の画
像を画素毎に並べて、撮像時に生じる撮像モアレを低減
させる様に、画像データの値の移動平均をとることによ
り合成し、その合成画像により、その電子ディスプレイ
の画素欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ディスプレイ
装置の画素欠陥検査方法、および、電子ディスプレイ装
置の製造方法に係り、特に、プラズマディスプレイやブ
ラウン管などを撮像して検査する際に、欠陥の検出を容
易にして検査の精度向上を図り、その欠陥を定量的に評
価しうる画素欠陥検査方法、および、欠陥の修正を容易
におこなえる電子ディスプレイ装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自発光型電子ディスプレイの代表的なも
のとしては、ブラウン管とプラズマディスプレイパネル
があり、これらは、テレビジョン受像機、コンピュータ
ディスプレイなどに広く使用されている。

【０００３】ところで、これらのディスプレイは、パネ
ル上の蛍光体が発色する方法を取っているため、製造時
には、パネルに蛍光体を均一に塗布する必要がある。製
造工程で、塗布した蛍光体が欠落していると、発光しな
い画素欠陥が発生する。このような欠陥は、画面表示を
したときには、黒点として見え、ディスプレイの画像品
質をおおきく損なうこととなる。

【０００４】このため、従来は、蛍光体を塗布したあ
と、目視で、欠落した画素がないかどうか検査し、か
つ、完成したディスプレイに対しても黒点がないかどう
かを目視で検査してから、出荷していた。そして、欠陥
が発見されたときには、全ての蛍光体を剥離して再び蛍
光体を塗布しなおすという作業をおこなっていた。

【０００５】従来、電子ディスプレイの画素数がそれほ
ど多くないときには、目視検査でもさほどの作業上の困
難はなかった。しかしながら、現在の高解像度のディス
プレイでは、画素の数が何百万画素のオーダーになって
いるため、目視検査では、熟練検査員の不足、検査員の
高齢化などから欠陥の見逃しが発生する。

【０００６】また、目視で検査していたため、正確な欠
陥位置がわからず、このため、欠落した部分に蛍光体を
塗布する修正作業もできず、全ての蛍光体を塗布しなお
すという無駄な作業が必要であった。また、目視検査で
は、画素欠陥の状況を定量的に評価したり、その状況を
詳しくレポートすることはできず、欠陥の状況により、
製造されたディスプレイを等級分けして出荷することも
できなかった。

【０００７】一方、製品自体の要請としては、無欠陥で
高画質化、かつ品質の良い製品が求められているため、
製造工程における画素欠陥の自動検出と修正が重要な課
題となってきた。このような要請により、電子ディスプ
レイの製造工程における検査方法としては、固体撮像素
子を用いたテレビカメラで、ディスプレイの画面を撮像
して、それを画像処理し画素欠陥を自動検出する方法が
おこなわれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この方法では、固体撮
像素子の数がディスプレイの画素数よりも十分大きい場
合には問題ないが、ディスプレイの画素数が多くなり、
撮像素子の画素数とディスプレイの画素数が同じ程度に
なると、撮像した画面上にモアレ（撮像モアレ）が発生
する。

【０００９】このモアレは、撮像画像を標本化して画像
処理する際に、ディスプレイの表示解像度に対して撮像
素子の解像度が不足して、ナイキスト周波数以上の信号
成分による折り返しひずみが発生することによるもので
ある。

【００１０】このため、従来は、撮像レンズをデフォー
カスすることにより、ナイキスト周波数以上の信号成分
を抑制し、モアレの発生を低減していた。ところが、レ
ンズをデフォーカスすると、黒点のコントラストも低下
するため、小さな黒点が検出できないなど、検出精度に
悪くなるという問題点があった。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、電子ディスプレイを撮像し
て、その欠陥を検査するにあたり、発生するモアレを低
減して、欠陥の発見を容易にして検査精度を向上させ、
かつ、その画素欠陥を定量的に評価しうる画素欠陥検査
方法を提供することにある。また、その目的は、ディス
プレイの欠陥を容易に修正することができ、製造品を客
観的に評価しうる電子ディスプレイ製造方法を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子ディスプレイ製造における画素欠陥検
査方法に係る発明の第一の構成は、電子ディスプレイを
撮像して、その撮像画像により、その電子ディスプレイ
の画素に生じる欠陥を検査する電子ディスプレイ製造に
おける画素欠陥検査方法において、被写体たる電子ディ
スプレイと、撮像素子との相対位置を微小量変化させ、
複数の撮像した画像データを得て、撮像時に生じる撮像
モアレを低減させる様に、前記画像データを合成し、そ
の電子ディスプレイの画素欠陥を検出するようにしたも
のである。

【００１３】この検査方法により、被写体と撮像素子の
相対位置を画素ピッチの何分の一かにずらして撮像する
画素ずらし撮像により、撮像モアレがキャンセルされ、
画素欠陥を自動検出することが容易になる。例えば、１
／２画素ずらすことにより、撮像モアレの位相は、１８
０度変化するので、ずらしてないときと、ずらしたとき
との画像を加算することにより、モアレ成分をキャンセ
ルすることができる。

【００１４】撮像素子を１／２画素ずらすには、たとえ
ば、ピエゾ圧電素子を用いた２軸テーブルに撮像素子を
固定しておくことにより、微少に撮像素子を移動させ、
画素ずらしをおこなうことができる。また、１／２画素
ずらしを水平・垂直方向に行うと、撮像画素数として
は、４倍になり、解像度としては、ずらしのないときに
比べ、２倍になり、モアレ低減とともに、高解像度化も
同時に図ることができる。

【００１５】上記目的を達成するために、本発明の電子
ディスプレイ製造における画素欠陥検査方法に係る発明
の第二の構成は、電子ディスプレイを撮像して、その撮
像画像により、その電子ディスプレイの画素に生じる欠
陥を検査する電子ディスプレイ製造における画素欠陥検
査方法において、撮像により得られた画像データに対し
て空間微分処理をおこなうことにより画素欠陥位置を求
めて、その画素欠陥の輝度値と、その画素欠陥の周りと
の輝度値との比に定義される欠陥コントラストを求め
て、その画素欠陥の定量的評価を行うようにした。

【００１６】この検査方法では、上記で得られたモアレ
のない画像を、空間微分処理することにより、画素欠陥
（黒点）を強調して検出し、欠陥コントラストを求め
る。また、その他に、欠陥位置、大きさ、欠陥密度など
も自動計算することができる。

【００１７】上記目的を達成するために、本発明の電子
ディスプレイの製造方法に係る発明の構成は、パネルに
蛍光体を含む電子ディスプレイの製造方法において、画
素単位で蛍光体の欠落を検査し、その欠落が発見された
部分に対して蛍光体を補填するようにした。

【００１８】電子ディスプレイが、プラズマディスプレ
イ、ブラウン管である場合に、蛍光体塗布の後でこの検
査をすると、蛍光体の塗布されていない画素の位置がわ
かるので、蛍光体のはいったマイクロシリンジを位置決
めして、欠落した蛍光体を修正塗布することにより、画
素欠陥をなくすことができる。

【００１９】また、パネルに通電して点灯しておこなう
検査工程で、この検査をおこなうことにより、画素欠陥
の位置、個数、欠陥コントラスト、密度などから、客観
的にディスプレイの等級を決めることができ、それらを
記載したシールを添付して出荷すれば、顧客ニーズにあ
った高品質のディスプレイを提供することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る第１の実施形
態を、図１ないし図１４を用いて説明する。

【００２１】〔電子ディスプレイの製造工程と、画素欠
陥検出装置〕先ず、図１を用いて本発明に係る電子ディ
スプレイの製造工程を説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る電子ディスプレイ製
造工程の全体図である。

【００２３】ここでは、プラズマディスプレイパネルの
場合を例にとるが、他のデバイス、例えば、ブラウン管
にも適用可能である。また、液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）にも、適用可能であるが、このデバイスの場合は、
画素欠陥を修正する工程はない。

【００２４】蛍光体を塗布するパネルは、背面パネルと
呼ばれ、リブ製作工程Ｐ１で、画素を空間的に分離する
ためのリブ（障壁）を製作する。蛍光体塗布工程Ｐ２で
は、そのリブとリブの間（すなわち、画素）に蛍光体を
塗布する。

【００２５】次に、蛍光体が欠陥無く塗布されているか
どうかを、画素欠陥検査工程Ｐ３で検査する。そして、
この検査により得られた画素欠陥情報Ｉ１０を用いて、
欠陥修正工程Ｐ４で、欠落している蛍光体の部分にマイ
クロシリンジ等を使って、不足している蛍光体を追加塗
布する。画素欠陥情報Ｉ１０とは、欠陥の位置、大き
さ、コントラスト、密度などである。従来の製造方法で
は、欠陥が見つかった場合には、全ての蛍光体を剥離し
て、塗り直しをおこなっていたが、この方法によれば欠
陥のあった位置だけに着目して、修正するため、歩留ま
り向上に寄与することができる。

【００２６】欠陥修正が終わると、組立工程Ｐ５で、プ
ラズマディスプレイパネルの場合は、前面板と組合せ、
シールをおこない、真空引きする。この組立工程５の後
に、画素欠陥検査工程Ｐ３′で、そのパネルを点灯させ
た状態で、画素の欠陥を自動検査する。そして、等級判
定工程Ｐ７で、得られた画素欠陥情報に基づき、無欠陥
のものは、グレード１、１〜２個のものは、グレード２
という具合に等級判定する。最後に、シート添付工程Ｐ
８で、画素欠陥検査結果シート８を添付して出荷する。
ブラウン管の場合は、リブ製作工程Ｐ１がＢＭ（ブラッ
クマトリクス）製作工程となり、組み立て工程Ｐ５で
は、ファンネル、電子銃と組み合わせることになる。

【００２７】次に、図２を用いて画素欠陥検査装置の構
成を説明する。

【００２８】図２は、本発明に係る画素欠陥検査装置の
構成図である。

【００２９】この画素欠陥検査装置は、上記の画素欠陥
検査工程Ｐ３で使われるものである。

【００３０】電子ディスプレイ１１は、１回目の画素検
査工程Ｐ３では、紫外線照明２８により照明されて蛍光
体が発光しており、２回目の画素検査工程Ｐ３′では、
パネルを点灯させた状態で検査するため、信号発生器２
７により、単色（赤、緑、青）もしくは、白で点灯して
いる。

【００３１】画素ずらしカメラ１３には、撮像素子１５
が、Ｘステージ１６、Ｙステージ１７の上に固定されて
いる。ピエゾ圧電素子１８は、Ｘステージ１６、Ｙステ
ージ１７の個々に取りつけられている。そして、Ｘステ
ージ１６、Ｙステージ１７は、このピエゾ圧電素子１８
により、微少距離を正確に移動することができる。

【００３２】電子ディスプレイ１１の発光状態は、レン
ズ１２を通して撮像素子１５に投影される。撮像素子１
５の出力は、映像信号処理回路２０を通して画像処理装
置１４に入力される。入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変
換回路２１でデジタル化され、画像メモリ２２に記憶さ
れる。画像メモリ２２の内容は、コンピュータ２５によ
り解析・計算される。

【００３３】また、コンピュータ２５の指示により、制
御回路２３が動作し、直流電源２４を制御することによ
り、Ｘステージ１６、Ｙステージ１７を所定距離駆動す
ることができる。さらに、制御回路２３は、映像信号処
理回路２０、Ａ／Ｄ変換回路２１、画像メモリ２２のタ
イミングを役割も担っている。コンピュータ２５は、画
素欠陥の位置、コントラスト、大きさ、密度などを計算
し、画素欠陥情報Ｉ１０として、外部に出力する。

【００３４】なお、この図の例では、電子ディスプレイ
１１と撮像素子１５の相対距離を変化させるのに、撮像
素子を動かしたが、その他にも、電子ディスプレイ１１
を動かす方法、また、画素ずらしカメラ１３を動かす方
法などが可能である。

【００３５】〔画素欠陥検査方法〕次に、図３ないし図
１１を用いて本発明に係る電子ディスプレイの画素欠陥
検査方法について説明する。

【００３６】先ず、図３を用いて本発明に係る電子ディ
スプレイの画素欠陥検査方法の手順の概略について説明
する。

【００３７】図３は、本発明に係る電子ディスプレイの
画素欠陥検査方法の手順を示すフローチャートである。

【００３８】本発明の電子ディスプレイの画素欠陥検査
方法では、図２に示した検査装置の方法などによって、
検出時に撮像によるモアレをキャンセルするために、デ
ィスプレイと撮像素子の相対位置を、微小量変化して撮
像する（Ｓ５１）。例えば、縦横１／２画素ずらしたと
きには、画素ずらし撮像５１で、４枚の画像が得られ
る。次に、撮像した数枚の画像を合成する（Ｓ５２）。
このようにそれぞれの画像を合成することにより、モア
レをキャンセルした画像が得られる。このモアレをキャ
ンセルする原理については、後に詳しく説明する。

【００３９】次に、得られた画素データに対して、検出
性能を上げるため、空間微分処理をおこなう（Ｓ５
３）。空間微分処理Ｓ５３とは、画像処理では一般的な
技術であり、上下左右の画素値との差分をとることによ
り、画素値の変化を強調する処理である。この空間微分
処理Ｓ５３をおこなうことにより、画素欠陥を強調する
ことができる。そして、空間微分処理をおこなった画像
を２値化して（Ｓ５４）、欠陥位置を求める。そして、
Ｓ５２で合成された画像に対して、欠陥コントラスト、
大きさなどの欠陥情報を算出する。この欠陥情報を算出
する過程についても後に説明する。

【００４０】（Ｉ）モアレ発生とモアレを除去する原理次に、図４ないし図５を用いてモアレ発生とモアレを除
去する原理について説明する。

【００４１】図４は、検査時のディスプレイの撮像によ
り生じるモアレの様子を示す模式図である。

【００４２】図５は、モアレを除去する原理を説明する
ための図である。

【００４３】上述の様に、画素ピッチに比べて撮像素子
の画素ピッチが大きいなどのときには、折り返しひずみ
などの要因によりモアレが生じる。この撮像モアレの様
子は、撮像倍率や、電子ディスプレイ１の種類、画素ピ
ッチなどにより、各種のものが発生する。撮像モアレ
は、図４に示されるように、画像上に波模様で発生す
る。ここで、図３（ａ）は、画像上の撮像モアレ３１の
強い部分を黒くして強調したものであり、図３（ｂ）
は、（ａ）をＡ−Ａ′断面の画面の明るさ（モアレ波
形）の様子を示している。

【００４４】そして、このパネル上に画素欠陥３２があ
ったとすると、撮像モアレ３１とともに存在するため、
空間微分等の画像処理をしても、撮像モアレ３１の微分
出力がでてきて、画素欠陥による微分出力との区別が困
難な場合が多い。

【００４５】そこで、モアレをキャンセルするために、
被写体たる電子ディスプレイと撮像素子を微小量ずらし
て撮像する。図５（ａ）に示される様に、画素ずらしを
おこなっていないときのモアレ波形４１に対して、画素
ピッチの１／２をずらしたときには、位相は、１８０度
変化して、モアレ波形４２が出力される。そこで、画像
を合成すると、モアレ波形に関しては、元のモアレ波形
４１と１／２画素ずらしをおこなったときの波形は合成
されることになるため、波形４３は平坦になり、モアレ
がキャンセルされたことになる。なお、図５は、簡単の
ために一次元で説明しているが、二次元でも原理は同様
である。

【００４６】また、図５（ｂ）に示される様に、画素ピ
ッチの１／３ずらしたときには、位相は、元の波形４１
に対して、１２０度ずれ、モアレ波形４４になり、画素
ピッチの２／３ずらしたときには、位相は、元の波形４
１に対して、２４０度ずれることになる。したがって、
画像を合成することにより、これらの３つの波形を合成
すれば、平坦な波形４６が得られて、モアレがキャンセ
ルされることになる。

【００４７】同様に、画素ピッチの１／ｎずらしたとき
には、位相は、２π／ｎずれ、それらのｎ個の画像を合
成すればモアレがキャンセルされ、合成した画像から撮
像モアレが除去できることになる。

【００４８】（ＩI）モアレ除去と、欠陥検出のための
具体的な処理次に、図６ないし図９を用いて上で説明した原理に基づ
くモアレを除去して、欠陥を発見する処理をより具体的
に説明する。

【００４９】図６は、画像を合成する処理を説明するた
めの模式図である。

【００５０】図７は、モアレ波形と、その合成を具体的
に示した図である。

【００５１】図８は、モアレ波形と、その合成波形で、
画素欠陥が現れたときの様子を示した図である。

【００５２】図９は、図８の波形を別々に示した図であ
る。

【００５３】ここでは、縦横に１／２画素づつずらし
て、その合成画像を作ることを想定する。

【００５４】Ｉ１は、画素をずらしていないときの画像
（ｌ×ｍ画素）、Ｉ２は、Ｉ１に対して水平方向に１／
２画素ずらしたときの画像、Ｉ３は、水平・垂直方向に
それぞれ１／２画素ずらしたときの画像、Ｉ４は、垂直
方向にのみ１／２画素ずらしたときの画像である。これ
ら４枚の画像をずらした方向を考えて組み合わせること
により、２ｌ×２ｍの画素数の高解像度な画像Ｉｃを得
ることができる。

【００５５】この画像は、位相が反転したモアレを含ん
だ画像データが並んでいるため、人間が画像を見る限り
では、モアレはなくなったように見える。これは、人間
の目の解像度がディスプレイより低いため、隣同士の画
素値が平均化されるためである。

【００５６】画像処理をおこなうときは、これでは都合
が悪いので、図６に示すように、Ａ１１，Ｂ１１，Ｃ１
１，Ｄ１１の画素値の平均をとり、Ｅ１１とする。次
に、隣のＢ１１，Ａ１２，Ｄ１２，Ｃ１１の画素値の平
均をとり、Ｅ１２とする。以下、順次平均を取る場所を
移動させていき、移動平均画像Ｉｍを作成する。これに
よって、モアレが除去でき、従来よりも４倍の画素数を
持つ高解像度の画像が作成されたことになる。

【００５７】同様に、１／ｎ画素ずらして、合成画像を
作成すれば、モアレが出ない、分解能ｎの二乗の分解能
を持つ高解像度の画像を作成することができる。

【００５８】この画像処理を理解するために、モアレ波
形と欠陥があるときの様子について説明しよう。ここで
は、説明を分かり易くするため一次元に簡易化して説明
する。いま、画像データが撮像モアレを含んでおり、そ
れぞれ、Ｉ１，Ｉ２の波形で示されるする。ここで、各
波形の画素にあたるＡiと、Ｂi+1の平均をとると、Ｅi+
1の点になり、合成波形Ｉ５が得られる。このように移
動平均処理をした合成波形Ｉ５は、モアレが、元の波形
よりも格段に小さくすることができる。

【００５９】このときには、画素欠陥があると、図８に
示すように、その部分だけ暗くなり、出力が小さくな
る。これを各波形別に示すと、図９に示すようになる。
このように、Ｉ１やＩ２の波形では、欠陥部の検出は困
難であるが、移動平均処理を行ったＩ５では、２値化の
ような簡単な処理でも、欠陥部が検出することができ、
検査の精度向上を図ることができる。また、解像度も、
上述のように２倍に向上しているので、欠陥が見つけや
すくなりその点でも検査の精度向上を図ることができ
る。

【００６０】（III）欠陥情報計算処理での欠陥コント
ラスト次に、図１０および図１１を用いて欠陥情報計算処理で
の欠陥コントラストについて説明する。

【００６１】図１０は、パネル上に生じた欠陥を示す模
式図である。

【００６２】図１１は、欠陥とその周囲の輝度値の様子
を示した図である。

【００６３】空間微分処理Ｓ５３をして、２値化処理Ｓ
５４により、図１０に示す様にパネル上に欠陥位置が発
見されたとする。例えば、欠陥Ｄ１の欠陥位置が特定さ
れたときには、図１１に示す様に、その周りの輝度値を
測定して、欠陥コントラストをする。ここで、欠陥コン
トラストとは、例えば、図１１の（式１）で定義でき
る。ここで、Ｖ１は、欠陥のない部分の輝度値で、Ｖ２
は、欠陥部分の輝度値（その最小値）である。この定義
によれば、欠陥がないときには、０％になり、欠陥の度
合いが大きいときには、欠陥コントラストの値も大きく
なり、これにより、欠陥の定量的な評価が可能になる。

【００６４】〔欠陥修正工程での欠陥の修復〕次に、図
１２および図１３を用いて欠陥修正工程Ｐ４で欠陥を修
復処理について説明する。

【００６５】図１２は、プラズマディスプレイパネルの
蛍光体塗布工程Ｐ２で蛍光体欠落７１が発生したときの
様子を示す図である。図１２（ａ）は、上面図であり、
（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ′断面図である。

【００６６】図１３は、蛍光体修正工程で欠陥を修復す
るときの様子を示す図である。ここで、図１３（ａ）
は、プラズマディスプレイパネルのようなストライプ型
に対して、修復するときの斜視図、（ｂ）は、ＣＲＴの
ようなドット型のときの様子の斜視図である。すなわ
ち、蛍光体欠落７１の部分に蛍光体７３のはいったマイ
クロシリンジ７２で、不足している蛍光体７０を修正塗
布する。

【００６７】〔画素欠陥検査結果シート〕最後に、図１
４を用いて製品出荷の際に添付される画素欠陥検査結果
シートについて説明する。

【００６８】図１４は、画素欠陥検査結果シートの一例
を示す図である。

【００６９】製品出荷の際には、各々のディスプレイ
に、これまでの検査によって、得られた情報を画素欠陥
検査結果シートに表示して出荷する。この例では、グレ
ード（等級）、画素欠陥位置と欠陥の程度を表す欠陥コ
ントラストなどを記述している。

【００７０】これにより、各々のグレードに応じて、出
荷値段を変えるなどの柔軟な扱いが可能になる。特に、
ディスプレイの高精細化が進んでいるため、現実の使用
に差し支えない程度の欠陥を許容して出荷しなければな
らないこともあるため、現実的に有効な手段である。

【００７１】以下、本発明に係る第２の実施形態を、図
１５ないし図２２を用いて説明する。図１５は均一な発
光強度のディスプレイ画素とその撮像画像の画素値との
関係を、模式的に１次元で表現した図である。ディスプ
レイ画素のピッチをＨp＝１、発光幅をaＨpとする。aは
ディスプレイ画素の開口率に相当するもので、ここでは
a＝０．６とする。撮像画素のピッチｐ＝０．６とす
る。撮像画素値Ａ１〜Ａ９に対して、０．５Ｈp、すな
わち、ディスプレイ画素ピッチの１／２ずらした撮像画
素値をＢ１〜Ｂ９に示す。

【００７２】合成した撮像画素値Ｃ１〜Ｃ１０は、各
々、Ｃ１＝（Ａ１＋Ｂ１）／２、Ｃ２＝（Ａ２＋Ｂ２）
／２、．．．、Ｃ１０＝（Ａ１０＋Ｂ１０）／２のよう
に、元の撮像画像と１／２ピッチずらした撮像画像を対
応する画素ごとに平均したものである。前記実施例にお
いて、「画素ずらしをおこなっていないときのモアレ波
形４１に対して、画素ピッチの１／２をずらしたときに
は、位相は、１８０度変化して、モアレ波形４２が出力
される。そこで、画像を合成すると、モアレ波形に関し
ては、元のモアレ波形４１と１／２画素ずらしをおこな
ったときの波形は合成されることになるため、波形４３
は平坦になり、モアレがキャンセルされたことにな
る。」と記載したように、合成した画像のモアレは抑制
されているものの、この例では完全にキャンセルされる
までには至っていない。以下、その原因について明らか
にし、完全にモアレをキャンセルする方法について開示
する。

【００７３】図１６は図１５の撮像条件を、フーリエ変
換したものである。空間周波数ｕは図１５の横軸「位
置」の逆数である。図１６の縦軸はスペクトルＳ（ｕ）
であり、対応する空間周波数成分の程度を示すものであ
り、一般に複素数値を取るが、この例では虚数部分が零
であるため実数になる。

【００７４】以下、モアレの発生メカニズムを明らかに
する。空間周波数ｕ＝０〜１／（２ｐ）の部分１００
に、幅１／（２ｐ）で部分１００とＮ／ｐ、Ｎ＝整数だ
け離れた部分１０１を重ねたときに、部分１０１の中に
零ではないスペクトルが存在する場合、部分１００の空
間周波数の範囲０〜１／（２ｐ）におけるその非零スペ
クトルの空間周波数値に対応する空間周波数をもつモア
レが発生する。

【００７５】図１６では、モアレの原因となるスペクト
ルを楕円で囲み、空間周波数の範囲０〜１／（２ｐ）に
おけるモアレ空間周波数値を矢印とし、両者の対応関係
を示している。

【００７６】一方、発生するモアレの強さは、部分１０
１での非零スペクトルの空間周波数値をｕ'とすれば、
図１５の撮像条件ではｓｉｎｃ（ｐｕ'）＝ｓｉｎ（pｐ
ｕ'）／（pｐｕ'）を前記非零スペクトルの値に乗じた
ものになる。ｓｉｎｃ（ｘ）は図１８のように、｜ｘ｜
が大きくなるにつれて、減衰振動する関数であるため、
部分１０１での非零スペクトルの｜ｕ'｜が大きくなる
にしたがい、それによるモアレは弱くなる。

【００７７】図１７は前記aを限りなく零に近づけた場
合のディスプレイ画素の発光強度とそれに対するスペク
トルである。スペクトルの値は図１６と異なり｜ｕ'｜
がいくら大きくなっても一定値のままで減衰することは
ない。ディスプレイ画素開口率の影響は、図１７のスペ
クトルにｓｉｎｃ（aｕ）を乗じることであり、その結
果が図１６のスペクトルと等しいことは自明である。

【００７８】Ｈp＝１として０、１／ｎ、……、（ｎ−
１）／ｎずらして撮像したディスプレイ画素を平均した
ときのスペクトルは、図１７のスペクトルに（数１）を
乗じたものになる。

【００７９】

【数１】

【００８０】図１９は０、１／２ずらして平均したとき
のスペクトルであり、２ｋ、ｋ＝整数のスペクトル以外
は零になる。図２０は０、１／３、２／３ずらして平均
したときのスペクトルあり、３ｋ、ｋ＝整数のスペクト
ル以外は零になる。一般化すると、０、１／ｎ、……、
ｎ−１／ｎの場合は、ｎｋ、ｋ＝整数のスペクトル以外
は零になる。上記のずらし平均により残る非零スペクト
ルの空間周波数ｎｋにおいて、ｓｉｎｃ（aｎｋ）＝０
になれば、モアレが完全にキャンセルされることにな
る。このことは、aｎ＝正の整数となるｎにより実現で
きる。実現上のコストを考えれば、aｎが最小になるｎ
を選択することが妥当である。図１５、図１６の例で
は、a＝０．６であるからｎ＝５、すなわち０、１／
５、２／５、３／５、４／５ずらして平均すれば、モア
レを完全にキャンセルすることができる。

【００８１】２次元の場合についても、図２１、図２２
のようにディスプレイ画素の形状が矩形であれば、水平
方向、垂直方向を独立に扱うことができる。これは、１
次元のディスプレイ画素開口率の影響ｓｉｎｃ（aｕ）
が、２次元ではｓｉｎｃ（aＨpｕ）×ｓｉｎｃ（bＶp
ｖ）になることから自明である。ここで、aは水平方向
のディスプレイ画素開口率、bは垂直方向のディスプレ
イ画素開口率、Ｈpは水平方向ピッチ、Ｖpは垂直方向ピ
ッチであり、図のように定義する。また、ｕは水平方向
の空間周波数、ｖは垂直方向の空間周波数である。

【００８２】図２１はプラズマディスプレイや液晶ディ
スプレイの画素配列（矩形配列）の例であり、図２２は
ブラウン管の画素配列（三角形配列）の例である。いず
れの場合も画素配列には関係なく、水平、垂直個別にモ
アレを完全にキャンセルするｎを前記手段により決定す
ることができる。

【００８３】一方、ディスプレイ画素の形状が矩形では
ない場合は、ディスプレイ画素開口率の影響をｓｉｎｃ
関数では表せないため、モアレを完全にキャンセルする
ｎを求めることはできない。図２３は楕円（１次Ｂｅｓ
ｓｅｌ関数で表せる）であり、通常のブラウン管の画素
はこれに近い形状をもつ。図２４は液晶ディスプレイの
鍵穴形状の画素であり、ディスプレイ画素開口率の影響
を解析的に関数表現することはできない。

【００８４】ディスプレイ画素開口率の影響がｓｉｎｃ
関数ではない画素形状について、本発明に係る異なる一
実施形態を、図２５ないし図２７を用いて説明する。

【００８５】図２５はディスプレイ画素配列が矩形配列
の場合のモアレ発生メカニズムを示す図であり、図２６
はディスプレイ画素配列が三角形配列の場合のモアレ発
生メカニズムを示す図である。水平方向、垂直方向の撮
像画素のピッチをｐとする。ディスプレイ画素の水平方
向ピッチＨp、垂直方向ピッチＶpは、図２１、図２２の
定義とする。図２５、図２６の黒丸は、ディスプレイ画
素配列によるスペクトルが非零である空間周波数（ｕ，
ｖ）の座標点に対応する。

【００８６】図１６の１次元の場合と同様に、図２５、
図２６においてモアレの発生メカニズムを明らかにす
る。空間周波数ｕ＝０〜１／（２ｐ）、ｖ＝０〜１／
（２ｐ）の部分１０２に、水平幅、垂直幅とも１／（２
ｐ）で部分１０２とｕがＮ／ｐ、Ｎ＝整数、ｖがＭ／
ｐ、Ｍ＝整数だけ離れた部分１０３を重ねたときに、部
分１０３の中に零ではないスペクトルが存在する場合、
部分１０２の空間周波数の範囲ｕ＝０〜１／（２ｐ）、
ｖ＝０〜１／（２ｐ）におけるその非零スペクトルの空
間周波数値に対応する空間周波数をもつモアレが発生す
る。例えば、図２１、図２２の非零スペクトル１０５
は、折り返し１０４により非零スペクトル１０６の空間
周波数値をもつモアレのスペクトルになる。

【００８７】一方、発生するモアレの強さは、部分１０
３での非零スペクトルの空間周波数値（ｕ'，ｖ'）にお
けるディスプレイ画素開口率の影響とｓｉｎｃ（ｐ
ｕ'）×ｓｉｎｃ（ｐｖ'）との積に比例した値になる。
｜ｕ'｜あるいは｜ｖ'｜が大きくなるにしたがい、モア
レの強さは減衰していく。

【００８８】予めディスプレイ画素開口率の影響を定量
化しておけば、モアレスペクトル１０６の中で最大強度
のスペクトルを計算により求めることができる。さら
に、最大のモアレスペクトル１０６に対応する部分１０
３内の非零スペクトル１０５の空間周波数値（ｕ'1，
ｖ'1）も計算で求めることができる。同様にして、２番
目に強いモアレスペクトルに対する部分１０３内の非零
スペクトル１０５の空間周波数値（ｕ'2，ｖ'2）を求め
ることができる。

【００８９】モアレスペクトルの位相を１８０度反転さ
せる画素ずらしはexp{j2pp(hu’+xv’)}=-1であること
から、（ｕ'1，ｖ'1）、（ｕ'2，ｖ'2）に対するモアレ
スペクトルをキャンセルするh、xは、(数２)の１次連立
方程式により一意的に求めることができる。ここで、
(数２)の画素ずらし比率h、xは、撮像画素ピッチｐに対
する比率である。

【００９０】

【数２】

【００９１】前記ディスプレイ画素開口率の影響を定量
化する方法を説明する。図２４の液晶ディスプレイの鍵
穴形状画素を例に取る。図２７のように適当な大きさの
鍵穴形状画素を１つ含む画像データを作成する。画像デ
ータは鍵穴形状画素以外の値をすべ零とし、鍵穴形状画
素を画像データの概ね中心付近に設置する。この画像デ
ータに対してフーリエ変換を施し空間周波数に対するス
ペクトルデータ（複素数値）を算出する。図２５、図２
６のディスプレイ画素配列によるスペクトルに、対応す
る空間周波数値の前記スペクトルデータを乗じることに
より、ディスプレイ画素開口率の影響を定量化すること
ができる。

【００９２】本実施例では、キャンセルするモアレの選
択基準をモアレの強度としているが、それに拘束される
ものではなく、選択基準を自由に決定してもかまわな
い。例えば、特定の空間周波数成分をもつモアレをキャ
ンセルすることも可能である。

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、電子ディスプレイを撮
像して、その欠陥を検査するにあたり、発生するモアレ
を低減して、欠陥の発見を容易にして検査精度を向上さ
せ、かつ、その画素欠陥を定量的に評価しうる画素欠陥
検査方法を提供することができる。また、本発明によれ
ば、ディスプレイの欠陥を容易に修正することができ、
製造品を客観的に評価しうる電子ディスプレイ製造方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子ディスプレイ製造工程の全体
図である。

【図２】本発明に係る画素欠陥検査装置の構成図であ
る。

【図３】本発明に係る電子ディスプレイの画素欠陥検査
方法の手順を示すフローチャートである。

【図４】検査時のディスプレイの撮像により生じるモア
レの様子を示す模式図である。

【図５】モアレを除去する原理を説明するための図であ
る。

【図６】画像を合成する処理を説明するための模式図で
ある。

【図７】モアレ波形と、その合成を具体的に示した図で
ある。

【図８】モアレ波形と、その合成波形で、画素欠陥が現
れたときの様子を示した図である。

【図９】図８の波形を別々に示した図である。

【図１０】パネル上に生じた欠陥を示す模式図である。

【図１１】欠陥とその周囲の輝度値の様子を示した図で
ある。

【図１２】プラズマディスプレイパネルの蛍光体塗布工
程Ｐ２で蛍光体欠落７１が発生したときの様子を示す図
である。

【図１３】蛍光体修正工程で欠陥を修復するときの様子
を示す図である。

【図１４】画素欠陥検査結果シートの一例を示す図であ
る。

【図１５】均一な発光強度のディスプレイ画素をとその
撮像画像の画素値との関係を１次元で表現した図であ
る。

【図１６】図１５の撮像条件に対する空間周波数対スペ
クトルを示す図である。

【図１７】ディスプレイ画素開口率を限りなく零に近づ
けた場合のディスプレイ画素の発光強度とそれに対する
空間周波数対スペクトルを示す図である。

【図１８】ｓｉｎｃ（ｘ）関数波形を示す図である。

【図１９】０、１／２ピッチずらして平均したときの空
間周波数対スペクトルを示す図である。

【図２０】０、１／３、２／３ピッチずらして平均した
ときの空間周波数対スペクトルを示す図である。

【図２１】矩形の画素が矩形に配列している様子を示す
図である。

【図２２】矩形の画素が三角形に配列している様子を示
す図である。

【図２３】楕円の画素が三角形に配列している様子を示
す図である。

【図２４】鍵穴形状の画素が矩形に配列している様子を
示す図である。

【図２５】ディスプレイ画素配列が矩形配列の場合のモ
アレ発生メカニズムを示す図である。

【図２６】ディスプレイ画素配列が三角形配列の場合の
モアレ発生メカニズムを示す図である。

【図２７】ディスプレイ画素開口率の影響を定量化する
ために用いる画像データの一例を示す図である。

【符号の説明】

Ｐ１・・・リブ製作工程Ｐ２・・・蛍光体塗布工程Ｐ
３・・・画素欠陥検査工程Ｐ４・・・欠陥修正工程Ｐ５・・・組立工程Ｐ７・・・
等級判定工程Ｐ８・・・シート添付工程Ｉ
１０・・・画素欠陥情報１１・・・電子デイスプレイ１２・・・レンズ１３・・
・画素ずらしカメラ１４・・・画像処理装置１５・・・撮像素子１６・・・
Ｘステージ１７・・・Ｙステージ１８・・・ピエゾ圧
電素子２０・・・映像信号回路２１・・・Ａ/Ｄ変換
回路２２・・・画像メモリ２３・・・制御回路２
４・・・直流回路２５・・・コンピュータ２７・・・信号発生器２８・・
・紫外線照明３１・・・撮像モアレ３２・・・画素欠
陥７１・・・蛍光体欠落７２・・・マイクロシリンジ
７３・・・蛍光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 17/04 Ｈ０４Ｎ 17/04 Ｚ (72)発明者酒井薫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者浅野敏郎神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者中豊留博文千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者大沢敦夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所デジタルメディアグループ内 (72)発明者古川正神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所デジタルメディアグループ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ディスプレイ装置の画素欠陥検査方法
であって、以下の工程を含むことを特徴とする、電子ディスプレイ装置の表示画面と撮像手段の撮像素子
との相対位置を微小量変化させながら前記撮像手段で前
記電子ディスプレイ装置の表示画面を撮像して該表示画
面の複数の画像データを得る工程、該複数の画像データを合成して該複数の画像データのそ
れぞれに含まれる撮像モアレを低減させた合成画像デー
タを作成する工程、及び、該合成画像データを用いて前記電子ディスプレイ装置の
表示面の画素欠陥を検出する工程。
【請求項２】前記相対位置を微小量変化させることが、
前記電子ディスプレイ装置の表示画面の画素のピッチの
ｉ／ｎ（ｎは、２以上の整数，ｉ＝０，…，ｎ−１）づ
つ変化させることであることを特徴とする請求項１記載
の電子ディスプレイ装置の画素欠陥検査方法。
【請求項３】前記検査の対象となる合成画像が、前記画
素のピッチのｉ／ｎづつずらした画像を用いて元の画像
データに対して、一辺についてｎ倍の解像度の画像を構
成してその再構成した画像の画素の値について順次移動
平均を取り、元の画像データに対して、一辺についてｎ
倍の解像度の画像になるようにした画像であることを特
徴とする請求項１記載の電子ディスプレイ装置の画素欠
陥検査方法。
【請求項４】前記相対位置を微小量変化させることは、
水平及び／または垂直方向へ変化させることであること
を特徴とする請求項１記載の電子ディスプレイ装置の画
素欠陥検査方法。
【請求項５】前記相対位置を微小量変化させることを、
撮像素子を移動させることにより行うことを特徴とする
請求項１記載の電子ディスプレイ装置の画素欠陥検査方
法。
【請求項６】前記相対位置を微小量変化させることを、
被写体たる電子ディスプレイを移動させることにより行
うことを特徴とする請求項１記載の電子ディスプレイ装
置の画素欠陥検査方法。
【請求項７】前記相対位置を微小量変化を、撮像素子を
含むカメラ機構全体を移動させることにより行うことを
特徴とする請求項１記載の電子ディスプレイ装置の画素
欠陥検査方法。
【請求項８】前記相対位置を微小量変化させるステップ
において、１回の微小量変化で元の画像で生じる撮像モ
アレがもつ空間周波数のうち、１個、あるいは相異なる
２個の撮像モアレ空間周波数成分の位相を１８０度反転
させ、前記合成画像データを得るステップにおいて、前
記微小量変化させるステップにおいて得た画像を元の画
像データと合成することを特徴とする請求項１記載の電
子ディスプレイ装置の画素欠陥検査方法。
【請求項９】電子ディスプレイ装置の画素欠陥検査方法
であって、以下の工程を含むことを特徴とする、電子ディスプレイ装置の表示面を撮像する工程、該撮像により得られた画像のデータを用いて前記表示面
の画素欠陥を検出する工程、該検出した画素欠陥の輝度値と該画素欠陥の周りの画素
との輝度値の比から欠陥コントラストを求める工程、及
び、該画素欠陥を定量的に評価する工程。
【請求項１０】前記撮像する工程において前記表示面の
第１の画像を得、次に該第１の画像と１画素分以下ずれ
た複数の画像を得、これら第１の画像と複数の画像とを
合成して合成画像を得、前記表示面の画素欠陥を検出す
る工程において、前記合成画像の画素データに対して空
間微分処理を行い、この空間微分処理を行った結果を用
いて画素欠陥を検出することを特徴とする請求項９記載
の電子ディスプレイ装置の画素欠陥検査方法。
【請求項１１】電子ディスプレイ装置の画素欠陥検査方
法であって、以下の工程を含むことを特徴とする、電子ディスプレイ装置の表示画面を撮像手段で撮像する
工程、該撮像して得た前記表示画面の複数の画像を合成して撮
像モアレを低減させた合成画像データを作成する工程、
及び、該合成画像データを用いて前記電子ディスプレイ装置の
表示面の画素欠陥を検出する工程。
【請求項１２】前記撮像するステップにおいて、前記表
示画面を１画素分以下ずらして撮像した複数の画像を
得、前記合成画像データを作成するステップにおいて、
前記１画素分以下ずらして撮像した複数の画像を合成す
ることにより撮像モアレを低減させた合成画像データを
作成することを特徴とする請求項１１記載の電子ディス
プレイ装置の画素欠陥検査方法。
【請求項１３】電子ディスプレイ装置の製造方法であっ
て、以下の工程を含むことを特徴とする、電子デイスプレイ装置の表示面の蛍光体の欠落を前記表
示面の画素単位で検出する工程、および、前記蛍光体の欠落が発見された部分に対して蛍光体を補
填して前記表示面を補修する工程。
【請求項１４】電子ディスプレイ装置の製造方法であっ
て、以下の工程を含むことを特徴とする、電子デイスプレイ装置の表示面の欠陥を検出する工程、該検出した欠陥の情報に基づいて前記電子デイスプレイ
装置の等級付けを行う工程、及び、前記検出した欠陥の情報及び／または前記等級付けの情
報を記録する工程。
【請求項１５】前記検出した欠陥の情報及び／または前
記等級付けの情報を記録することを、前記電子ディスプ
レイ装置に添付することにより行うことを特徴とする請
求項１４記載の電子ディスプレイ装置の製造方法。
【請求項１６】請求項１４記載の電子ディスプレイ装置
の製造方法であって、電子デイスプレイ装置の表示面の
欠陥を検出する工程において、画素欠陥の個数、密度、
位置、および、欠陥コントラストのうち少なくとも一つ
を含む情報を欠陥情報として得ることを特徴とする請求
項１４記載の電子ディスプレイ装置の製造方法。