JP2005024572A

JP2005024572A - 蛍光体検査方法及び蛍光体検査装置

Info

Publication number: JP2005024572A
Application number: JP2004294500A
Authority: JP
Inventors: Akio Watanuki; 明男渡貫
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】
プラズマディスプレイ等のガラス基板に塗布された蛍光体ストライプの塗布むらの検査において、ストライプ状に塗布された蛍光体の非発光部分の影響によるモアレ現象の発生および蛍光体ストライプを発光させるために用いる紫外線照明の照明むらにより蛍光体ストライプの塗布むらを適正に検査できないという問題がある。
【解決手段】
基板に形成され、複数のほぼ等間隔に配列された蛍光体に電磁波または粒子線を照射し、上記蛍光体から発光する光を撮像し、上記撮像された画像の信号レベルを検出し、上記信号レベルの所定値以上の信号レベルに相当する部分の平均値を算出し、上記算出した平均値に基づいて上記蛍光体の塗布むらを検出するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光体検査方法及び蛍光体検査装置に関し、特にプラズマディスプレイ等のガラス基板に塗布された蛍光体の塗布欠陥を検査する蛍光体検査方法及び蛍光体検査装置に関するものである。

従来技術の一例を図３によって説明する。図３は、プラズマディスプレイ等のガラス基板に塗布された蛍光体の塗布欠陥を検査するための蛍光体検査装置の概略構成を示すブロック図である。

図３において、３１は、蛍光体が塗布されたガラス基板、３２は、ＣＣＤカメラ等からなる撮像部、３３は、撮像部３２の光学系、３４は、蛍光体を発光させる紫外線照明部、３５は、塗布むら欠陥を検出する画像処理部、３６は、検査結果を表示する表示部である。なお、表示部の代わりにプリンターで構成することもできる。３７は、蛍光体検査装置の操作部である。

図５は、プラズマディスプレイの蛍光体塗布面を説明するための図である。図５において、２１は、プラズマディスプレイの蛍光体を塗布された基板、例えば、ガラス基板である。２２は、基板２１にストライプ状（またはスリット状）に塗布された赤色蛍光体塗布層（以下Ｒ蛍光体ストライプと略称する。）、２３は、基板２１にストライプ状に塗布された緑色蛍光体塗布層（以下Ｇ蛍光体ストライプと略称する。）、２４は、基板２１にストライプ状に塗布された青色蛍光体塗布層（以下Ｂ蛍光体ストライプと略称する。）である。また、２５は、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体ストライプの間の部分（以下、隔壁と称する）である。以上のようにプラズマディスプレイの蛍光体塗布面は、基板２１上にＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体ストライプ２２、２３、２４が隔壁２５を挟んで周期的に配置された構造になっている。以下このような構造をプラズマディスプレイ発光面と称する。

而して、従来の蛍光体検査装置は、図５に示すようなプラズマディスプレイ発光面の全表示面に、紫外線照明部３４から出力される紫外線が照射され、基板２１上に塗布された蛍光体ストライプを発光させる。即ち、Ｒ蛍光体ストライプ２２は、赤色に、Ｇ蛍光体ストライプ２３は、緑色に、Ｂ蛍光体ストライプ２４は、青色に発光する。

撮像部３２は、光学系３３を介して発光された状態でのプラズマディスプレイ発光面を撮像し、そこから得られる画像信号を画像処理部３５に送出する。このとき、検出対象とする蛍光体ストライプの蛍光塗料の種類（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））に応じて、撮像部３２ではそれぞれの蛍光体ストライプに対応したカラーフィルタを光学系３３に装着し、各色毎の出力信号を得る。

画像処理部３５は、入力された画像信号から、最大輝度、最小輝度、平均値、偏差等を算出し、それらの算出結果により輝度むらを検出し、検出した輝度むらの情報を表示部３６に出力する。なお、最大輝度、最小輝度、平均値、偏差等については、後述する。

ところで、先に説明したように、プラズマディスプレイ発光面を蛍光体検査装置で検査する場合、例えば、Ｒ蛍光体ストライプ２２を検査する場合、光学系３３に赤色フイルタを装着し、Ｒ蛍光体ストライプ２２からの発光信号だけを撮像部３２で検出するため、隔壁２５部分とＧとＢの蛍光体ストライプの部分の撮像画像が暗くなる。ＧとＢの蛍光体ストライプの部分は、本来発光はしているが、赤色フイルタを装着しているため撮像装置６にはその発光を検出されない。従って、隔壁２５部分とＧとＢの蛍光体ストライプの部分を非発光部分と称することにする。

従って、プラズマディスプレイ発光面の全面塗布むらの評価のために、撮像画像の輝度信号を空間フィルタ等により平均化（例えば、所定期間の輝度信号レベルを積分する。）を実施する方法が知られているが、単純な平均化ではモアレ（干渉模様）現象が発生し、発生したモアレを塗布むらとして誤検出する等の問題があった。

図４は、ＣＣＤカメラを用いた撮像部３２によりＲ蛍光体ストライプ２２を赤色フイルタを介して撮像した場合の画像を示す。この画像から分かるようにプラズマディスプレイ４１の発光面４２全面にモアレ現象が発生していることが分かる。

また、紫外線照明部３４が蛍光体を塗布されたガラス基板３１の両側に設置され、紫外線を照射するため、ガラス基板３１に紫外線が均一に照射されないため、照明むらが発生し、塗布むらの誤検出の原因にもなっている。

また、プラズマディスプレイパネルの検査方法（例えば、特許文献１参照。）として、カラーテレビカメラあるいはモノクロテレビカメラを用いてＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体の塗布むらを検査する方法が知られているが、上述したモアレ現象については、何ら言及されていない。

特開平１１−１６４９８号公報（第４、５頁、第１、８−１３図）

前述の従来技術には、撮像画像にモアレ現象の発生や紫外線が均一に照射されないことによる誤検出等が起きる欠点があった。

本発明の目的は、ストライプ状に塗布された蛍光体の非発光部分の影響によるモアレ現象を低減し、ストライプ状に塗布された蛍光体の塗布むらの検出を高精度に行う蛍光体検査方法及び蛍光体検査装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、紫外線照明の照明むらを軽減し、ストライプ状に塗布された蛍光体の塗布むらの検出を高精度に行う蛍光体検査方法及び蛍光体検査装置を提供することにある。

本発明の蛍光体検査方法は、基板に形成され、複数のほぼ等間隔に配列された蛍光体に電磁波または粒子線を照射し、上記蛍光体から発光する光を撮像し、上記撮像された画像の信号レベルを検出し、上記信号レベルの所定値以上の信号レベルに相当する部分の平均値を算出し、上記算出した平均値に基づいて上記蛍光体の塗布むらを検出するように構成される。

本発明によれば、隔壁等の非発光部分によるモアレ現象を除去しうるため、蛍光体ストライプ等の塗布むらを適正に検出でき、不良品の検査を容易に行うことができる。また、定量的に測定することが可能となり、蛍光体ストライプ等の塗布工程の改善にも役立てることができる。更に、紫外線照明の照射むらも軽減でき、プラズマディスプレイパネル等の蛍光体ストライプの塗布むら検査に用いて極めて効果が大きい。

図１は、本発明の蛍光体検査装置の一実施例を示す図である。図１において、１は、プラズマディスプレイ等のガラス基板の載置台、２は、プラズマディスプレイ等のガラス基板、３は、Ｒ、Ｇ，Ｂの蛍光体ストライプ、４は、蛍光体ストライプ３を発光させるための紫外線照明用光源、５は、レンズ及びＲ、Ｇ，Ｂのカラーフイルタを順次装着される光学系、６は、撮像用ラインセンサカメラ等の撮像部、７は、撮像部６並びに光源４をガラス基板２に沿ってガラス基板２上を走査する為の移動機構部、８は、塗布むらを検出する画像処理部、９は、検査結果を表示するカラーモニタ等の表示部であり、プリンタ等の印字部で構成することもできる。１０は、移動機構部７を駆動するための駆動部、１１は、画像処理部および駆動部を制御するための制御部、１５は、操作部である。また、画像処理部８は、後述するように最大値、最小値等の輝度信号レベルを検出するレベル検出部１２、平均化処理部１３および塗布むら検出部１４から構成されている。なお、本実施例では、撮像部６を駆動部７で駆動する装置について説明したが、撮像部６を固定し、ガラス基板２の載置台１を駆動するようにすることもできる。

図７は、図１に示す蛍光体検査装置の載置台、ガラス基板および撮像部の拡大図を示すもので、図１と同じものには、同じ符号が付されている。載置台１は、検査時にガラス基板２を載置する台であるが、プラズマディスプレイパネルのガラス基板に、例えば、赤色（Ｒ）の蛍光体ストライプが塗布されると、その塗布状態を検査するために、矢印で示す方向から赤色（Ｒ）蛍光体ストライプを塗布されたガラス基板が搬送され、図７に示す所定の位置に固定され、塗布むらが検査される。緑色（Ｇ）の蛍光体ストライプを塗布するラインおよび青色（Ｂ）の蛍光体ストライプを塗布するラインでも同様の検査が行なわれる。なお、本実施例では、ガラス基板の大きさは、１４６０ｍｍ×１０３０ｍｍの大きさのものであるが、これに限定されるものではない。

７１は、移動機構部７の一部であり、撮像部６及び紫外線照明用光源４を支持するための支持部材である。撮像部６は、一枚のガラス基板の検査の為に、図のようにラインセンサカメラ４台が一列に配置され、巾１０３０ｍｍのガラス基板をカバーするように構成されている。１台のラインセンサカメラの撮影巾は、約２６０ｍｍで、ラインセンサカメラ間の視野範囲は、一部重なるように構成してある。紫外線照明用光源４からの紫外線７２は、ガラス基板２で反射し、赤色（Ｒ）の蛍光体ストライプ３の像を光学系５を介して撮像部６で撮影する。この支持部材７１は、赤色（Ｒ）の蛍光体ストライプ３の長手方向に等速で、例えば、ガラス基板２のＹ軸上を右端から左端へと移動し、ガラス基板全面の走査を行う。

この動作について説明する。プラズマディスプレイ等のガラス基板２に紫外線照明光源４により紫外線７２を照射し、塗布または印刷されたストライプ蛍光体３を発光させる。その発光画像を撮像部６により撮像する。この時、検出すべき蛍光体の種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）により撮像部６には、それぞれの色の蛍光体に対応したカラーフィルタを装着することは、前述の通りである。撮像部６により撮像した画像は、画像処理部８に送出される。

以下、図１の蛍光体検査装置の動作について、図２、図６および図８を参照しながら詳細に説明する。図６は、本発明のガラス基板２１上に各色蛍光体ストライプを塗布されたプラズマディスプレイ発光面を示し、ラインＡ上をラインセンサカメラが矢印６１の方向に移動する状態を示している。なお、図６は、Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体ストライプが全て塗布された状態を示しているが、塗布工程により全ての蛍光体ストライプが塗布されているとは限らない。

また、図８は、ラインＡ上のプラズマディスプレイ発光面の断面の一部を示しており、図６と同じ物には、同じ符号が付されている。なお、Ｒ、Ｇ、Ｂ各蛍光体ストライプのピッチは、例えば、それぞれ約９００μｍである。図８（ａ）は、光学系５に赤色のフイルタを装着し、ラインセンサカメラ６でＲ蛍光体ストライプを撮像したときの輝度信号レベルを示すものである。従って、Ｒ蛍光体ストライプの部分は、明るく発光し、（明）と表示されている。しかし、ＧおよびＢの蛍光体ストライプの部分からの発光は、赤色のフイルタで遮蔽されるため、暗く、（暗）と表示されている。

次に、画像処理部８の動作について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、図８（ａ）と同様、ラインＡ上でのラインセンサカメラで撮影した、例えば、Ｒ蛍光体ストライプの輝度信号レベルを示す。図２(b)は、任意に定めた区間Ｔａを表わす。この区間Ｔａは、塗布むらを検出するために、図２（ａ）で示すＲ蛍光体ストライプの輝度信号レベルを平均化して、塗布むらの判定を容易にするためのものである。従って、区間Ｔａは、任意に定めることができるが、本実施例では、レベル検出部１２で、各色の蛍光体ストライプのピッチ、即ち、Ｒ蛍光体ストライプの輝度信号レベルのピークを検出し、この輝度信号レベルのピークとピークの間（約９００μｍに対応）に定めている。なお、この区間Ｔａには、ラインセンサカメラの18画素のセンサの輝度信号が出力される。また、ラインセンサカメラの１画素のサイズは、約５０μｍである。

次に、平均化処理部１３では、区間Ｔａの輝度信号レベルを平均化する。即ち、図２（ａ）に示す信号は、図２(c)に示すように区間Ｔａ毎に平均化した信号レベル（輝度信号の区間Ｔａの積算値）となる。図２(c)からも明らかなように輝度信号レベルを平均化した信号レベルは、図２（ａ）のように輝度信号レベルがほぼ一定（Ｒ蛍光体ストライプがほぼ均一に塗布されている状態を示す。）であるにもかかわらず、例えば、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のように大幅に変動している。これは発光領域と非発光領域（隔壁部分と実際は発光しているが、フイルタの色が異なるためラインセンサカメラには、信号として検出されない蛍光体ストライプ部分）が積算されるため、発光領域の面積で大幅に信号レベルが変化するためである。

図２(d)は、図２（ａ）に示すしきい値ＴＨ以上の輝度信号レベルを平均化した信号レベルを示す。この図からも明らかなように信号レベルＬ４、Ｌ５、Ｌ６は、ほぼ同じレベルになっている。即ち、区間Ｔａ内に発光部分が蛍光体の２ストライプ分入った場合と１ストライプ分入った場合とでレベル差が発生しない。従って、本発明では、ラインセンサカメラ６で撮像した蛍光体ストライプ３の輝度信号レベルの内、しきい値ＴＨ以上の輝度信号レベルを区間Ｔａ毎に平均化することにより算出レベルが未発光領域に影響されず、前述したモアレ現象が低減される。なお、しきい値ＴＨは、輝度信号レベルの最大値の７０％程度に設定されるが、蛍光体ストライプの巾、塗布膜の厚さ等により輝度信号レベルも変動するので、しきい値ＴＨは、実験的に定めるのがよい。また、しきい値ＴＨ以上の輝度信号レベルを区間Ｔａ毎に平均化する方法として、図２（ａ）に示す輝度信号レベルからしきい値ＴＨ以下の輝度信号レベルを減算し、その区間平均値を算出することもできる。

紫外線照明光源４は、図６に示すガラス基板1上のラインA全体を含むように照明するが、紫外線照明光源４も中央部と端部で照明光量が変化する。従って、事前に照明光の分布を計測し、補正係数等を求めておき、平均化処理部１３で輝度値の平均を算出する時に補正することで、紫外線照明光源４の照明むらを補正できることは言うまでもない。

塗布むら検出部１４は、平均化処理部１３で平均化された図２（ｄ）に示す信号のレベルを検出し、所定の範囲にあれば、蛍光体ストライプの塗布むらがない、あるいは許容できると判断し、所定の範囲を超える場合は、塗布むらありと判断する。例えば、実際の製品に適用した場合を例示すると、ほぼ均一に塗布されている場合の輝度信号の平均値レベルを１００％とした時、このレベルより＋２０％以上のレベルのもの、あるいは−２０％以下のレベルのものが１個以上あれば、塗布むらありと判断する。なお、この判定レベルは、最悪のレベルであり、対象製品の種類や歩留まりの考え方等により適宜変更できることは言うまでもない。

塗布むらありとの判断が出されると、その後の処理工程は、中止され、蛍光体ストライプは、除去され、新しく蛍光体ストライプを塗布する初期工程に戻される。これにより例えば、プラズマディスプレイパネルの不良品を減少させることができ、また、生産効率の向上に役立てることができる。

また、上記実施例は、区間Ｔａの輝度信号の平均化したレベルについて言及しているが、塗布むらを蛍光体ストライプ毎に定量的に把握し、蛍光体ストライプの塗布工程の改善に役立てることも可能である。以下これについて説明する。画像処理部８は、レベル検出部１２で、入力された画像の輝度信号から、最大輝度、最小輝度、平均値、偏差等を算出し、それらの算出結果により輝度むらを定量的に検出し、検出した輝度むらの情報を表示部９に出力する。即ち、図８（ｂ）に示すように最適な蛍光体ストライプ（例えば平均値）の発光輝度レベルを１００％とし、このレベルより＋２０％以上のレベルのもの、あるいは、−２０％以下のレベルのものは、不良というように、各画素の発光レベルを算出し、平均値レベルを基準にして、各画素の発光レベルの偏差を算出する。このような演算をガラス基板２の全画素について算出し、その最大値、最小値、平均値、及び、偏差等の判定結果から全画素の良否の位置と個数を記録し、管理する。これにより例えば、プラズマディスプレイパネルの蛍光体ストライプの塗布むらを定量的に評価でき、塗布工程の改善に役立てることも可能である。

なお、上述した蛍光体は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色に限られるものではなく、良く知られている補色関係の蛍光体であってもよい。また、望ましくは、それら３種類の蛍光体による発光が良好なホワイトバランスを保ち、残光も３種類の蛍光体で短いものが望ましい。また、上記実施例では、蛍光体ストライプの発光源として、紫外線発光源で説明したが、蛍光体ストライプを発光させる光源であれば紫外線発光源に限られるものではなく、電磁波の他、ガンマ線やＸ線等の粒子線であってもよい。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された蛍光体検査方法及び蛍光体検査装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外の蛍光体等の塗布されたものの検査方法及び検査装置に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。

本発明の一実施例を示すブロック図である。本発明の原理を説明するための輝度信号波形を示す図である。従来の蛍光体検査装置の一例の概略構成を示すブロック図である。従来の蛍光体検査装置で撮像した映像のモアレ現象の発生例を示す図である。プラズマディスプレイの蛍光体塗布面を説明するための図である。本発明の動作を説明するための図である。本発明の一実施例の一部の拡大図を示す図である。本発明の原理を説明するための図である。

符号の説明

1：ガラス基板載置台、２、２１、３１：ガラス基板、３：蛍光体ストライプ、４、３４：紫外線用光源、５、３３：光学系、６、３２：撮像部、７：移動機構部、８、３５：画像処理部、９、３６：表示部、１０：駆動部、１１：制御部、１２：レベル検出部、１３：平均化処理部、１４：塗布むら検出部、１５、３７：操作部、２２：R蛍光体ストライプ、２３：Ｇ蛍光体ストライプ、２４：Ｂ蛍光体ストライプ、２５：隔壁、４１：プラズマデイスプレイ、４２：発光面、７１：支持部材、７２：紫外線。

Claims

基板に形成され、複数のほぼ等間隔に配列された蛍光体に電磁波または粒子線を照射し、上記蛍光体から発光する光を撮像し、上記撮像された画像の信号レベルを検出し、上記信号レベルの所定値以上の信号レベルに相当する部分の平均値を算出し、上記算出した平均値に基づいて上記蛍光体の塗布むらを検出することを特徴とする蛍光体検査方法。