JP2005503532A - 電気短絡欠陥を赤外線検出するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

フラットパネルディスプレイ、例えば電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）のプレート構造中の電気短絡欠陥を検出するための方法およびシステムである。一実施形態では、プロセスは、最初に、プレート構造の電気導体に刺激を印加している。プロセスは、次に、ＦＥＤの陰極領域の赤外線熱地図を作成している。例えば赤外線アレイを使用して、ＦＥＤの陰極の写真がスナップされる。プロセスは、次に、赤外線熱地図を解析し、ＦＥＤの電気短絡欠陥を含んだ領域を決定している。他の実施形態は、先行する赤外線熱地図作成プロセスによって電気短絡欠陥を含んでいることが決定している領域の赤外線地図を作成することによって、欠陥を１つのサブピクセルに限定している。プロセスは、次にこの赤外線地図を解析し、ＦＥＤの電気短絡欠陥を含んだサブピクセルを決定している。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は一般にフラットパネルディスプレイの分野に関し、より詳細にはディスプレイのベースプレート構造中の電気短絡欠陥を検出するための技法に関する。
【０００２】
（背景技術）
電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）におけるフラットパネルディスプレイのベースプレート構造は、ベースプレート上を並列に通った多数のエミッタ電極を様々に備えており、これらのエミッタ電極の上には、多数の制御電極すなわちゲート電極が、エミッタ電極に並列に通っている。電極間には、電子放出エレメントすなわち電子エミッタが設けられている。電子エミッタは、スクリーンを照射するべく、選択されたゲート電極とエミッタ電極との間に電位差を与えることにより、リン光ディスプレイスクリーンに向けて電子を放出するようになされている。
【０００３】
フラットパネルディスプレイのスクリーンは、赤色画素、青色画素あるいは緑色画素からなる極めて多数のサブピクセルからなっている。サブピクセルの各々は、複数の制御（ゲート）電極および複数のエミッタ電極の中から、それぞれ１つを正確に選択することにより、それぞれ個別に制御されている。例えば、所与のゲート（例えば列）電極および所与のエミッタ（例えば行）電極を選択することによって、電極が交差している部分のサブピクセルが制御されている。サブピクセルの各々に対応する数千個の電子放出エレメントが存在している。
【０００４】
新しく製造されるＦＥＤのベースプレート構造には、制御（ゲート）電極とエミッタ電極との間に電気短絡欠陥が存在する可能性があり、電気短絡欠陥が存在すると、電極が交差している部分のサブピクセルに対する制御が失われるばかりでなく、電極と結合している列および行全体のすべてのサブピクセルに対する制御が同様に失われることになる。電気短絡欠陥によって、例えばゲート（列）電極とエミッタ（行）電極とが電気接続されると、この２つの電極を使用して、それらの電子エミッタのすべてに電子を放出させるために必要な電位差を生成することは、もはや不可能である。電気短絡欠陥によってサブピクセルの１列全体および１行全体が失われると、基本的にはディスプレイ全体が破壊される。また、電気短絡欠陥は、２つの行電極間あるいは２つの列電極間に形成される可能性もある。このような電気短絡欠陥が１つでも形成されると、追加陰極処理ステップが首尾良く完了することは考えられない。
【０００５】
残念なことに、このような欠陥電気短絡は、新しく製造されるＦＥＤのベースプレート構造に、すべて当たり前の如くに発生している。例えば、製造プロセス時には、多くの層が蒸着され、かつ、相当なエッチングが層に施されるため、このようなプロセスの間に多くの欠陥が形成される可能性がある。また、製造のためのクリーンルームの汚染が、電気短絡欠陥形成の原因になっている。
【０００６】
電気短絡欠陥を検出するための従来の方法の１つは、リン光スクリーンを取り付ける前に、ＦＥＤベースプレートに電圧を印加し、磁界を測定することである。例えば２０００年３月３０日出願の、Ｆｉｅｌｄらの「Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈｏｒｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｄｅｆｅｃｔｓ ｉｎ Ｐｌａｔｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」という名称の米国特許出願第０９／５３９，１９２号に、このような方法が開示されているが、欠陥の磁気検出には、いくつかの欠点がある。第１の欠点は、磁気ヘッドを極めて接近したレンジでＦＥＤベースプレートの両端間をスキャンさせなければならず、これは、磁気ヘッドとＦＥＤベースプレートとの間のレンジの制御が極めて困難であり、また、ヘッドがクラッシュする可能性が非常に高いことである。第２の欠点は、磁界の強さが磁界を生成する電流に比例していることである。欠陥の抵抗が大きい場合、その欠陥を流れる電流が小さく、そのために、その電流によって生成される磁界は、それを検出するには恐らく小さ過ぎ、また、磁気方式の分解能では、電気短絡欠陥を含んだサブピクセルを正確に突き止めることはできない。その結果、欠陥の徴候を目視によりスキャンするオペレータが費やす時間が余計にかかっている。また、電気短絡欠陥が視覚的な特徴を有していない場合、欠陥を目視で突き止めることはできない。さらに、２つの欠陥が極めて接近して存在している場合、例えば数マイクロメートルの間隔を隔てて存在している場合、磁気検出方式では、磁気信号の幅が広いため、２つの欠陥を分解することはできない。また、ディスプレイの行および列の両方のＴＡＢ結合領域上を、極めて低速で磁気ヘッドをスキャンさせなければならず、そのために時間を要するプロセスになっている。
【０００７】
したがって、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）のベースプレート構造中の電気短絡欠陥を検出するための方法およびシステムが必要である。また、このような欠陥を自動的に検出する必要があり、さらには、このような欠陥をサブピクセルの精度で検出する必要がある。また、広範囲の抵抗を有する欠陥を検出するためのシステムが必要であり、さらに、高速で精度が高く、かつ、信頼性の高い方法およびシステムが必要である。
【０００８】
（概要）
本発明の実施形態により、薄型陰極線管ディスプレイ（例えば、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ））のベースプレート構造中の電気短絡欠陥を検出するための方法およびシステムが提供される。実施形態は、このような欠陥をサブピクセルの精度で検出するシステムを提供している。実施形態は、このような欠陥を自動的に検出するシステムを提供している。実施形態は、広範囲の抵抗を有する欠陥を検出する方法およびシステムを提供している。実施形態は、高速で精度が高く、かつ、信頼性の高い方法およびシステムを提供している。
【０００９】
フラットパネルディスプレイのプレート構造中の電気短絡欠陥を検出するための方法およびシステムが開示される。例えばディスプレイは、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）である。一実施形態では、プロセスは、最初に、プレート構造の電気導体に刺激を印加している。例えば、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）のゲート電極とエミッタ電極との間に電位差が印加される。他の実施形態では、上記刺激は、２つのゲート電極間あるいは２つのエミッタ電極間に印加される。プロセスは、次に、ＦＥＤの陰極領域の赤外線熱地図を作成している。例えば赤外線アレイを使用して、ＦＥＤの陰極の写真がスナップされる。別法としては、ＦＥＤがスキャンされる。プロセスは、次に赤外線熱地図を解析し、ＦＥＤの電気短絡欠陥を含んだ領域を決定している。
【００１０】
他の実施形態は、電気短絡欠陥領域の比熱および赤外線熱地図の熱感度を与えることによって測定可能になる温度変化を電気短絡欠陥領域に生成するべく、プレート構造の電極間に所定の電圧を印加している。
【００１１】
他の実施形態は、刺激を印加した後、赤外線熱地図を作成する前に、所定の時間期間だけ待機している。したがって、領域の比熱、プレート構造に印加された刺激、および赤外線熱地図の熱感度を与えることにより、赤外線熱地図を使用して、プレート構造の電気短絡欠陥を含んだ領域の温度変化を検出することができる。
【００１２】
他の実施形態は、先行する赤外線熱地図作成プロセスによって電気短絡欠陥を含んでいることが決定された領域の第２またはそれ以上の赤外線地図を作成することにより、サブピクセルの精度で欠陥を識別するプロセスを提供している。プロセスは、次にこの赤外線地図を解析し、プレート構造の電気短絡欠陥を含んだサブピクセルを決定している。
【００１３】
他の実施形態は、赤外線熱地図作成プロセスが、点状領域に存在する電気短絡欠陥に基づくプロセスを提供している。このプロセスには、点状領域内の電気短絡欠陥を突き止めるべく、点状領域の第２またはそれ以上の赤外線熱地図を作成するステップが含まれている。この方法により、プロセスは、点状領域内の電気短絡欠陥をサブピクセルの精度で識別することができる。
【００１４】
さらに他の実施形態は、赤外線熱地図作成プロセスが、１本の線からなる領域に存在する電気短絡欠陥に基づくケースを包含している。この実施形態には、線に沿った距離に対する温度勾配を評価するステップが追加されており、したがって領域内のサブピクセル内に存在する欠陥を自動的に決定している。欠陥を検出するべく、線状領域を目視／手動スキャンするステップを実行することにより、様々な実施形態がこのケースを取り扱っている。
【００１５】
さらに他の実施形態は、電極に沿った遮断を検出している。この実施形態では、多数の電極の両端間に電圧が印加されている。電極に沿った遮断が存在すると、その電極は抵抗熱を持たないため、赤外線熱地図を使用して、開路欠陥を有する電極と欠陥の無い電極との間の温度差が検出される。例えば、より温度が低い線状領域は、このような開路欠陥を表している。
【００１６】
さらに他の実施形態は、プレート構造のＴＡＢ結合領域の赤外線地図を作成するプロセスを提供している。このケースは、赤外線熱地図作成プロセスが、電気短絡欠陥を含む領域が交差する２本の線を形成していることを決定した場合に使用される。この実施形態は、ＴＡＢ結合領域の赤外線地図を解析し、それにより電気短絡欠陥の２つの座標を識別し、続いてその領域内の欠陥を限定するべく、その座標におけるサブピクセルを識別している。
【００１７】
さらに他の実施形態は、欠陥を自動的に実質的に除去するステップを提供している。一実施形態では、実質的に欠陥を含んだ領域にレーザを照射することにより、欠陥を実質的に除去している。
【００１８】
他の実施形態は、プレート構造中の欠陥を識別するためのシステムを提供している。このシステムは、複数の電極を備えたプレート構造を備えている。システムは、さらに、２つの電極に電位差を与えるように動作することができる装置を備えている。システムは、電位差を印加した後の、プレート構造の電気短絡欠陥を含んだ領域の温度差を検出するように動作することができる第１の赤外線検出器を追加で備えている。この温度差は、電気短絡欠陥の存在を表している。電位差が印加される２つの電極は、ゲート電極とエミッタ電極、２つのゲート電極、あるいは２つのエミッタ電極である。
【００１９】
他の実施形態では、欠陥をサブピクセルの精度で、第１の赤外線検出器によって欠陥を含んでいることが決定されたＦＥＤの領域内に限定するように動作することができる第２の赤外線検出器がシステムに追加されている。本発明は、詳細には第２の赤外線検出器の使用に関したものであるが、本発明は、赤外線検出器の数が１つ、あるいは３つ以上の実施形態にも適している。
【００２０】
他の実施形態は、プロセッサを有するコンピュータシステムのバスに結合されたコンピュータ読取り可能媒体を提供している。この媒体は、コンピュータプログラムを記憶しており、このプログラムをプロセッサが実行することにより、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）のベースプレート構造中の電気短絡欠陥を赤外線検出するための方法が、コンピュータシステムによって実施される。
【００２１】
他の実施形態では、ＦＥＤの複数の第１の電極に第１の電圧が印加され、かつ、複数の第２の電極に第２の電圧が印加され、それによりこの実施形態は、ＦＥＤの電気短絡欠陥を含んだ領域を決定するべく、周囲領域より温度が高い陰極領域を識別している。電気短絡欠陥を突き止めるべく、様々な実施形態が、刺激後の陰極領域の温度上昇を識別している。
【００２２】
本発明のこれらおよびその他の利点については、様々な図面で示す好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、当分野の技術者には恐らく明らかになるであろう。
【００２３】
（発明を実施するための最良の形態）
次に、本発明の好ましい実施形態を詳細に参照する。添付の図面は、その実施例を示したものである。本発明について、好ましい実施形態に関連して説明するが、説明する好ましい実施形態が、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図したものでないことは理解されよう。逆に、本発明は、特許請求の範囲の各請求項で定義する本発明の精神および範囲に含まれる代替、改変および等価物を包含することを意図している。また、本発明についての以下の詳細な説明においては、本発明を完全に理解するために、多数の特定の詳細が示されているが、これらの特定の詳細を必要とすることなく、本発明を実践することができることは、当分野の技術者には明らかであろう。したがって本発明の態様を明確にするために、良く知られている方法、手順、部品および回路については、ここではその詳細は省略されている。
【００２４】
電気短絡欠陥を赤外線検出するための方法およびシステム
図１を参照すると、薄型陰極線管ディスプレイ（例えば、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ））のベースプレート構造中の電気短絡欠陥を検出するための本発明の方法およびシステム部分は、例えばコンピュータシステムのコンピュータ使用可能媒体中に存在しているコンピュータ読取り可能、かつ、コンピュータ実行可能命令からなっている。図１は、本発明の一実施形態による方法を実行するために使用される例示的コンピュータシステム１００を示したものである。図１に示すシステム１００は、本発明が、汎用ネットワークコンピュータシステム、埋込み型コンピュータシステム、および独立型コンピュータシステムを始めとする多数の様々なコンピュータシステムの中で動作することができる点においてのみ例示的であることを理解されたい。また、図１に示すコンピュータシステム１００は、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、その他、コンピュータと結合した類似物などのコンピュータ読取り可能媒体を備えるべく、容易に改造することができる。コンピュータシステム１００と結合したこれらのコンピュータ読取り可能媒体は、分かり易くするために、図１には示されていない。
【００２５】
図１に示すシステム１００は、情報を伝達するためのアドレス／データバス９９、およびバス９９と結合した、情報および命令を処理するためのセントラルプロセッサユニット１０１を備えている。セントラルプロセッサユニット１０１は、８０ｘ８６ファミリのマイクロプロセッサである。また、システム１００は、バス９９と結合した、セントラルプロセッサユニット１０１のための情報および命令を記憶するための、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ使用可能揮発性メモリ１０２、バス９９と結合した、セントラルプロセッサユニット１０１のための静的情報および命令を記憶するための、例えばリードオンリメモリ（ＲＯＭ）などのコンピュータ使用可能不揮発性メモリ１０３、およびバス９９と結合した、情報および命令を記憶するためのデータ記憶ユニット１０４（例えば、磁気ディスクまたは光ディスクおよびディスクドライブ）などのデータ記憶機構を備えている。
【００２６】
さらに図１を参照すると、本発明のシステム１００は、また、バス９９と結合した、セントラルプロセッサユニット１０１に情報を伝達し、かつ、コマンドを選択するための英数字キーおよび機能キーを備えた任意選択の英数字入力装置１０６を備えている。システム１００は、さらに、バス９９と結合した、セントラルプロセッサユニット１０１にユーザ入力情報を伝達し、かつ、コマンドを選択するためのカーソル制御装置１０７を任意選択で備えている。この実施形態のシステム１００は、さらに、バス９９と結合した、情報を表示するための任意選択のディスプレイ装置１０５を備えている。バス９９と結合した入／出力装置１０８は、システム１００と赤外線カメラなどの装置との間の情報の流れを制御している。以下、本発明による、薄型陰極線管ディスプレイ（例えば、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ））のベースプレート構造中の電気短絡欠陥を検出するための方法およびシステムの実施形態について、より詳細に考察する。
【００２７】
図２は、薄型陰極線管ディスプレイ２０５（例えば、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ））中の電気短絡欠陥２１５を赤外線熱検出するための例示的システム２００を略図で示したものである。システム２００は、コンピュータシステム１００によって制御されている。コンピュータシステム１００は、電圧源（例えば、電位差を与えるように動作することができる装置）２０４を管理し、薄型ＣＲＴ陰極２０５の列電極２０６（例えば、制御すなわちゲート電極）と行電極２０８（例えば、エミッタ電極）との間の電圧差を生成している。電極（２０８、２０６）は、列母線化パッド２０３ｂおよび行母線化パッド２０３ａを介してアクセスされる。コンピュータシステム１００は、受動スターリングアレイ赤外線検出器２１０、２１２の中に組み込むことができる。すべての電極を同時に起動する必要はないが、好ましい実施形態では、時間を節約するために同時に起動している。列電極２０６と行電極２０８との間に電気短絡欠陥２１５が存在する場合、電極／欠陥回路を流れる電流によって十分に熱くなり、赤外線熱アレイ（２１０、２１２）による検出が可能になる。本発明は、行電極２０８と列電極２０６との間の電気短絡欠陥２１５の検出に限定されない。一実施形態では、２つの行電極２０８間の電気短絡欠陥２１５を検出するべく、２つの行電極２０８間に電圧が印加されている。同様の方法で、２つの列電極２０６間の電気短絡欠陥２１５を突き止めることができる。
【００２８】
次に図７を参照すると、一実施形態は、電極７０８中の遮断７１０の検出を提供している。母線化領域７０３ａと７０３ｂとの間に、電圧７０４が印加されている。遮断が無いと仮定すると、母線化領域（７０３ａ、７０３ｂ）間の電極７０８に電流が流れる。このことは、温度が上昇することによって検出することができる。しかしながら遮断７１０した電極７０８には電流が流れないため、他のすべての電極の温度が上昇し、遮断した電極７０８の温度は上昇しない。本明細書において説明する赤外線検出方法は、遮断７１０の存在を決定するにはうってつけである。例えば、他の陰極２０５とは対照的に、熱くならない線状領域は、電圧７０４を印加することによって検出することができる。これらの実施形態は、行電極２０８または列電極２０６中に存在する遮断７１０の検出にうってつけである。
【００２９】
一実施形態では、２つの赤外線（赤外線）アレイ（２１０、２１２）が使用されている。第１の赤外線アレイ２１０は、陰極の電気短絡欠陥を含んだ領域と周辺電極との間の放射輝度の差を検出するように動作することができ、温度の差が電気短絡欠陥２１５を表している。したがって第１の赤外線カメラ２１０によって、電気短絡欠陥２１５の位置が、薄型ＣＲＴの陰極２０５の１つの領域に決定される。この領域には、複数のサブピクセルが含まれている。次に、第２の赤外線カメラ２１２を使用して熱地図が作成される。この熱地図を適切な赤外線光学を使用して解析することにより、電気短絡欠陥２１５を１つの特定のサブピクセルに限定することができる。したがって本発明の実施形態は、サブピクセルの精度で電気短絡欠陥２１５を検出することができる。場合によっては、電気短絡欠陥２１５が点状熱領域を生成することがある。例えば、電気短絡欠陥２１５の線形抵抗が、電極（２０８、２０６）の線形抵抗よりはるかに大きい場合、電気短絡欠陥２１５は、薄型ＣＲＴ陰極２０５上の他のすべてのスポットより熱くなり、したがって赤外線装置（２１０、２１２）によって、単一ポイントとして検出することができる。電気短絡欠陥２１５が線状熱領域を生成する場合もある。
【００３０】
本発明は、例えば、アンチモン化インジウム赤外線検出器、水銀テルル化カドミウム赤外線検出器、マイクロボロメータ赤外線検出器など、様々な受動スターリングアレイ赤外線検出器２１０、２１２の使用にうってつけである。また、実施形態は、赤外線のスナップ写真を撮ることが好ましいが、赤外線情報を収集するべくスキャンすることもできる。図２は、２台の赤外線カメラ（２１０、２１２）を示しているが、本発明は、任意の台数の赤外線カメラとの動作に適している。
【００３１】
電気短絡欠陥２１５の抵抗は、赤外線検出装置（例えば赤外線検出装置２１０、２１２）の熱感度より大きい温度変化を生成するだけの十分な大きさを有していることが分かる。赤外線装置の場合、摂氏０．０２度の微細な感度を利用することができる。表１は、実質的に０．０２度より大きい電気短絡欠陥温度効果を示したものである。
【００３２】
表１は、電極間（例えば、行電極２０８と列電極２０６との間、２つの列電極２０６の間、あるいは２つの行電極２０８の間）に所与の電圧を印加した後、平衡に達した時点における、所与の総抵抗に対する期待温度変化を示したものである。総抵抗は、電気短絡欠陥２１５、ゲート（２０６）電極およびエミッタ（２０８）電極の抵抗である。周囲の空気への熱の散逸を計算するために、電気短絡欠陥２１５および電極に対して、１０^−５平方メートルの結合露出表面積（Ａ）が仮定されている。表１の情報は、等式１を使用して導き出されたものである。
【００３３】
【数１】
等式１：Ｕ^２／Ｒ_{ｔｏｔａｌ}−ｈ_ａｉｒＡ（Ｔ−Ｔ_ａｉｒ）＝Ｖｃ_ｐｄＴ／ｄｔ
上式で、
Ｕ＝行電極２０８と列電極２０６との間の電圧
Ｒ_{ｔｏｔａｌ}＝電極および欠陥の総抵抗
ｈ_ａｉｒ＝対流の熱伝達係数
Ａ＝電極および欠陥の結合表面積
Ｔ＝加熱領域の温度
Ｔ_ａｉｒ＝処理環境の温度
Ｖ＝行電極２０８および列電極２０６の結合体積
ｃ_ｐ＝電極材料の比熱、すべて同じ材料とする
ｔ＝時間
【００３４】
【表１】

【００３５】
本発明の一実施形態は、電気短絡欠陥２１５を表す所定の範囲の温度変化を探求している。表１および等式１を使用して、適切な温度変化および印加電圧が決定されている。
【００３６】
欠陥／電極回路の温度は、極めて短時間の間に、その平衡値の極めて近くに到達していることが分かる。図３は、シミュレーション／モデル化によって得られた、温度対時間を示すグラフである。図３に示す値に到達するために、電極（２０８、２０６）間に３ボルトが印加され、かつ、欠陥２１５および電極の総抵抗が３０Ｋオームであることが仮定されている。例えば、欠陥２１５および各電極は、１０Ｋオームの抵抗を有している。欠陥２１５および電極の結合体積は、１０^−１２立方メートルであり、また、それらの結合面積は、１０^−５平方メートルであることが仮定されている。欠陥２１５上の空気の温度は、３００ケルビンであることが仮定されている。グラフが示すように、欠陥２１５の温度は、約０．１秒以内の間に、その最終値である約３０３ケルビンの近くに到達している。したがって欠陥２１５の温度は、赤外線装置の感度である０．０２度（ケルビン）よりはるかに大きい温度に急上昇している。０．０２度の温度上昇は、ほぼ瞬間的に生じるため、必要に応じて、０．１秒が経過するはるか以前の赤外線情報を収集することができる。
【００３７】
等式１から導き出される等式２は、図３に示すグラフの曲線を画定している。
【００３８】
【数２】
等式２： Ｔ（ｔ）＝ｂ／ａ＋［Ｔ（０）＋ｂ／ａ］^＊ｅ^−ａｔ
上式で、‘ａ’＝（ｈ_ａｉｒ ^＊Ａ）／（Ｖ^＊ｃ_ｐ）であり、‘ｂ’＝Ｕ^２／（Ｒ_{Ｔｏｔａｌ} ^＊Ｖ^＊ｃ_ｐ）＋（ａ^＊Ｔ_ａｉｒ）である。また、‘Ｔ’は、ケルビン単位における加熱領域の温度、‘Ｔ_ａｉｒ’は、処理環境の気温、‘ｔ’は時間、‘ｈ_ａｉｒ’は、対流の熱伝達係数、‘Ａ’は、空気に露出される電極および欠陥２１５の結合表面積、‘Ｖ’は、電極および欠陥２１５の体積、‘Ｕ’は印加電圧、‘ｅ’は自然指数、‘ｃ_ｐ’は、すべて同じ材料とした場合の電極（２０８、２０６）の比熱容量である。
【００３９】
一実施形態では、直流電圧が印加されているが、本発明は、交流電圧の印加による電気短絡欠陥２１５の加熱に適している。交流電圧は、部分的に図３に示す情報に基づいて、適切な周波数の電圧が選択される。また、赤外線信号の高速応答と相関したパルス信号を使用することもできる。
【００４０】
電気短絡欠陥２１５は、場合によっては、図４Ａに示すように、陰極２０５中の点状加熱３５０の原因になることがある。このような場合、この領域３５０内に電気短絡欠陥２１５が存在していることは分かっても、領域３５０には複数のサブピクセルが含まれている。しかしながら、この場合、欠陥を含んだ領域３５０の第２またはそれ以上の赤外線熱地図が作成され、電気短絡欠陥２１５が１つのサブピクセルに限定される。しかしながら本発明は、常に第２またはそれ以上の赤外線熱地図を作成することには限定されない。
【００４１】
しかしながら、電気短絡欠陥２１５の中には、検出がより困難な欠陥もある。例えば電極（２０８、２０６）の線形抵抗と欠陥２１５の線形抵抗が匹敵する場合、抵抗加熱が全行／列回路（例えば、電極／欠陥回路）を通してほぼ同じになり、これは、回路を形成している電極（２０８、２０６）部分によって画定される線状領域を除き、赤外線熱地図によっては、点状源（図４Ａ、３５０）を示すことができないことを意味している。場合によって、電極（２０８、２０６）の両方が温度上昇を示す場合もあれば、一方の電極のみが大きな温度上昇を示す場合もある。一方の電極の幅がもう一方の電極の幅より実質的に広い場合がそうであるが、一方の電極の抵抗がもう一方の電極の抵抗より小さい場合、一方の電極のみが大きな温度上昇を示すことになる。電極の幅は、対流冷却にも影響を及ぼしている。
【００４２】
図４Ｂは、ゲート３０８電極およびエミッタ３０６電極の線形抵抗と欠陥２１５の線形抵抗が匹敵する場合に、薄型ＣＲＴ陰極２０５（例えばＦＥＤ）のベースプレート構造上に生じる加熱を示したものである。この例では、ゲート（列）３０８電極およびエミッタ（行）３０６電極自体は、同様の抵抗を有しており、したがって同様の加熱を示している。この実施形態では、電気短絡欠陥２１５は、ＴＡＢ結合領域（パッド）３０２上を赤外線カメラ（２１０、２１２）をスナップすなわちスキャンさせることによって、サブピクセルの精度で限定されている。この実施形態には、最初に線状欠陥３１０を識別するステップが後続しているが、本発明は、このステップを省略することもできる。ＴＡＢ結合領域３０２から得られる赤外線熱情報から、ベースプレートのゲート電極（行）３０６およびエミッタ電極（列）３０８を識別することにより、電気短絡欠陥２１５を含んだ正確なサブピクセルが検出される。
【００４３】
図４Ｃは、電気短絡欠陥２１５の線形抵抗と、ゲート電極（行）３０６またはエミッタ電極（列）３０８のいずれかの線形抵抗が匹敵する実施形態の加熱領域を示したものであるが、列および行の線形抵抗は、実質的に同様ではない。この場合、熱的加熱は、行３０８（エミッタ電極）または列３０６（ゲート電極）のいずれかに沿った線４１０として現われる。この実施形態は、電気短絡欠陥２１５をサブピクセルの精度で自動的に検出する方法を提供している。まず、陰極領域２０５を赤外線カメラ２１０がスナップすなわちスキャンされ、それにより線状熱的加熱４１０が現われる。電極／欠陥回路は依然として存在しているが、一方の電極は、大きな加熱を示してない。欠陥２１５は電極（線）の端部に存在し、加熱を示している。したがって画像解析は、線４１０に対して実行される。この解析は、主として、欠陥の端部に向かう線４１０の温度勾配を評価している。この解析により、正確なサブピクセルが示され、電気短絡欠陥２１５が突き止められる。
【００４４】
他の実施形態では、線４１０を目視検査することにより、電気短絡欠陥２１５を有する正確なサブピクセルが検出されている。まず、陰極領域２０５が赤外線を介してスキャン／スナップされ、電気短絡欠陥２１５の位置を大まかに識別する線状４１０熱的加熱が識別される。次に、その線に対する画像解析が実行され、電気短絡欠陥２１５が線４１０の一部に、より詳細に限定される。最後に、オペレータによって、線４１０が手動で上下（または左右）に目視によりスキャンされ、電気短絡欠陥２１５を含んだ正確なサブピクセルが決定される。
【００４５】
電気短絡欠陥２１５の温度が電極の温度より若干高くなると、欠陥画像の赤外線コントラストは、閾値処理後、点として明確に認めることができるだけの十分な赤外線コントラストになる。したがって比較的単純に欠陥を検出することができ、図４Ｂおよび図４Ｃに関連した考察の中で挙げた方法は不要である。
【００４６】
図５は、熱赤外線検出を使用して、薄型ＣＲＴ（例えばＦＥＤ）のベースプレート構造中の電気短絡欠陥２１５を識別するためのプロセス５００のステップを示したものである。ステップ５０５で、ベースプレート構造の背景赤外線熱地図が作成される。
【００４７】
次にステップ５１０で、ＦＥＤに刺激が印加される。例えば、電極間に電気短絡欠陥２１５が存在している場合に形成される回路に電流が流れるよう、ゲート電極２０６とエミッタ電極２０８との間に電位差が印加される。一実施形態では、ＦＥＤ全体を同時に試験できるよう、すべてのゲート電極２０６に負の電圧が印加され、すべてのエミッタ電極２０８は正に保持される。しかしながら本発明は、この方法に限定されない。本発明は、交流電圧あるいはパルス電圧信号等の印加に適している。また、本発明は、２つのゲート電極２０６間あるいは２つのエミッタ電極２０８間の電気短絡欠陥を検出するべく、これらの電極間への電圧印加に適している。
【００４８】
一実施形態では、領域の比熱および赤外線熱地図の熱感度を与えることによって測定可能になる温度変化を欠陥領域に生成するべく、ＦＥＤに所定の電圧が印加されている。この所定の電圧は、表１および等式１から導き出されている。
【００４９】
プロセス５００は、ステップ５１５で、ＦＥＤの陰極領域２０５の第２の赤外線熱地図を作成している。一実施形態では、プロセスは、刺激を印加した後、赤外線熱地図を作成する前に、一般的には極めて短時間の所定時間期間の間、待機している。したがって、領域の比熱、前記ＦＥＤに印加された刺激、および赤外線熱地図の熱感度を与えることにより、赤外線熱地図を使用して、ＦＥＤの電気短絡欠陥を含んだ領域の温度変化を検出することができる。図２および等式２を参照して、電位印加後の適切な待機時間期間が決定される。本発明は、広範囲の時間期間および時間関連検出技法に適している。
【００５０】
ステップ５２０で、刺激が印加された後の温度変化を得るべく、背景画像である第１の熱地図が、電圧が印加された状態における赤外線画像である第２の赤外線熱地図から減算される。
【００５１】
次に、ステップ５２５で、ステップ５２０の結果が解析され、ＦＥＤの電気短絡欠陥２１５を含んだ領域が決定される。場合によっては、このステップで、電気短絡欠陥２１５を含んだ正確なサブピクセルが決定される場合もあるが、たいていの場合、領域には、電気短絡欠陥２１５が含まれている可能性のある多数のサブピクセルが含まれている。領域は、例えば点、１本線、２本線等、様々な構成を有している。本発明は、それぞれのケースを処理するべく適応することができる。この後、プロセス５００は、発生したケースに応じて、適切な経路に従うことになる。
【００５２】
あるケースでは、陰極領域２０５が、電気短絡欠陥２１５によって点状に加熱される。このようなケースでは、電気短絡欠陥２１５の線形抵抗は、電極（２０８、２０６）の線形抵抗よりはるかに大きくなる。部分的に赤外線熱地図の性質（例えば温度分解能ではなく、空間分解能）に応じて、ステップ５０５からステップ５２５までの熱地図によって生成されたデータを解析することにより、正確なサブピクセルを突き止めることができるが、一実施形態では、任意選択ステップ５３０が、第１のカメラ２１０より空間分解能が高いカメラ２１２を使用して、電気短絡欠陥２１５を有する領域の赤外線熱地図を作成している。熱地図を解析することにより、電気短絡欠陥２１５を含んだ正確なサブピクセルが限定される。ステップ５３０は、ステップ５０５からステップ５２５までのステップと同様の一連のステップからなっている。
【００５３】
また、例えば電気短絡欠陥２１５の線形抵抗と、電極（２０８、２０６）の一方の線形抵抗が実質的に同様である場合などの他のケースでは、電気短絡欠陥２１５によって、１本の線４１０に沿って加熱される。もう一方の電極は、その抵抗が小さく、したがって熱損失による熱の散逸は、それほど大きくはない。このようなケースでは、欠陥２１５は、２つの代替方法を使用して、領域内の特定のサブピクセルに限定される。
【００５４】
プロセス５００は、ステップ５３５で、線４１０（領域）に沿った温度勾配を自動的に評価している。曲線の傾きは、線４１０の端部で急激に傾斜することになる。この方法で、欠陥２１５を有する正確なサブピクセルが識別される。
【００５５】
ステップ５４０は、赤外線熱地図が線状４１０の加熱領域を示した場合に、サブピクセルを検出するための代替方法を開始させている。ステップ５４０で赤外線熱地図の画像が解析され、線４１０に沿った電気短絡欠陥２１５が、大まかに突き止められる。この画像解析は、ステップ５３５で使用されている画像解析と類似しているが、本発明はこの方法に限定されない。
【００５６】
ステップ５４５で、電気短絡欠陥２１５を有するサブピクセルの明確な徴候を見出すべく、オペレータによって線が目視によりスキャンされる。このステップは、ステップ５４０を省略して実行することができる。
【００５７】
電気短絡欠陥２１５を含んだ領域によって２本線３１０が形成されると、プロセス５００は、ステップ５５０で始まるステップを実行する。このケースでは、ゲート電極２０６およびエミッタ電極２０８の線形抵抗が匹敵し、したがって抵抗／熱的加熱は、行−欠陥−列によって形成される回路に比較的一様に分布される。ステップ５５０で、ＦＥＤのＴＡＢ結合領域３０２の赤外線熱地図が作成される。
【００５８】
ステップ５５５で、赤外線熱地図すなわちＴＡＢ領域３０２が解析される。行２０３ａ母線化パッドおよび列２０３ｂ母線化パッドからのデータから、熱くなった正確なゲート電極２０６およびエミッタ電極２０８が決定される。したがって、電気短絡欠陥２１５を含んだサブピクセルの座標が見出される。
【００５９】
ステップ５６０では、電気短絡欠陥２１５を含んだサブピクセルが識別されると、任意選択のステップで、電気短絡欠陥２１５が除去される。このステップは、例えば電気短絡欠陥２１５を有するサブピクセルにレーザを照射することにより、自動的に実行される。したがって実施形態は、電気短絡欠陥２１５を自動的に検出し、かつ、除去するプロセスを提供している。
【００６０】
また、行電極２０８と列電極２０６との間ではなく、２つの行電極２０８の間、あるいは２つの列電極２０６の間に電気短絡欠陥２１５が存在することも考えられる。例えば２つのゲート電極間、あるいは２つのエミッタ電極間に電気短絡欠陥２１５が存在し得る。本発明の実施形態は、このような電気短絡欠陥２１５を突き止めるにはうってつけである。図６は、２つの行電極２０８ａと２０８ｂとの間の電気短絡欠陥２１５を示したものである。また、図には、選択された行電極２０８を電気接続する１対の短絡バー６０２ａ、および選択された列電極２０６を電気接続する第２の対の短絡バー６０２ｂが示されている。例えば行短絡バー６０２ａの各々は、交互配置パターンが形成されるよう、１つおきに行電極２０８に接続されている。この方法によれば、隣接する任意の２つの行電極２０８の間に電位差を与えることができるが、本発明は、１対の短絡バー６０２のみの使用、あるいは交互配置パターンの使用に限定されない。
【００６１】
さらに図６を参照すると、本発明の一実施形態は、２つの行短絡バー６０２ａの間に電圧差を印加している。例えば短絡バー６０２ａに電圧源（図２の２０４）が電気接続されている。２つの行電極２０８の間に電気短絡欠陥２１５が存在すると、電気回路が形成され、電流が流れる。例えば、電気短絡欠陥２１５および行電極２０８ａ、行電極２０８ｂおよび行短絡バー６０２ａの部分を通って電流が流れ、行電極２０８と列電極２０６との間の欠陥２１５に関連して考察したように、電気短絡欠陥２１５が加熱される。同様に、列と列の間の欠陥２１５に対しても、列短絡バー６０２ｂの間に電圧を印加することによって検出することができる。行／行欠陥２１５および列／列欠陥２１５は、本明細書において考察した赤外線地図方式によって検出することができる。
【００６２】
したがって、本発明の実施形態により、薄型陰極線管ディスプレイ（例えば、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ））のベースプレート構造中の電気短絡欠陥を検出するための方法およびシステムが可能になることが理解されよう。実施形態は、このような欠陥をサブピクセルの精度で検出するシステムを提供している。実施形態は、このような欠陥を自動的に検出するシステムを提供している。実施形態は、広範囲の抵抗を有する欠陥を検出する方法およびシステムを提供している。実施形態は、高速で精度が高く、かつ、信頼性の高い方法およびシステムを提供している。
【００６３】
以上、本発明を例証し、かつ、説明するために、本発明の特定の実施形態について示したが、これらは、本発明を余す所なく説明すること、あるいは開示した正確な形態に本発明を限定することを意図したものではなく、上述の教示に照らして、多くの改変および変形形態が可能であることは明らかである。実施形態は、本発明の原理およびその実用アプリケーションについて最も分かり易く説明し、それにより当分野の技術者が、本発明および意図する特定の用途に適した様々な改変が加えられた様々な実施形態を最善利用することができるように選択され、かつ、記述されている。本発明の範囲は、特許請求の範囲の各請求項およびそれらの等価物によって定義されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態による、本発明部分を実践した例示的コンピュータシステムの略図である。
【図２】
本発明の実施形態による、フラットパネルディスプレイのベースプレート構造中の電気短絡欠陥を識別するための例示的システムの略図である。
【図３】
本発明の一実施形態による、電極に電圧が印加された後の、欠陥領域の温度対時間のグラフである。
【図４Ａ】
本発明の一実施形態を実行した場合に生じる陰極中の点状加熱を示す例示的フラットパネルディスプレイを示す図である。
【図４Ｂ】
本発明の一実施形態による、電気短絡欠陥をサブピクセルの精度で識別するべくＴＡＢ結合領域を評価する方法をハイライトした、例示的フラットパネルディスプレイを示す図である。
【図４Ｃ】
本発明の一実施形態による、線欠陥の末端部分の温度勾配を評価して電気短絡欠陥をサブピクセルの精度で識別する方法をハイライトした、例示的フラットパネルディスプレイを示す図である。
【図５】
本発明の一実施形態による、電気短絡欠陥をサブピクセルの精度で検出し、かつ、限定するプロセスのステップを示す流れ図である。
【図６】
本発明の一実施形態による、２つの行電極間または２つの列電極間の電気短絡欠陥を検出するべく、電極間に電圧を印加するために使用される電極および短絡バーの一部を示す図である。
【図７】
本発明の一実施形態を実行することによって検出することができる遮断を有する電極を示す、例示的フラットパネルディスプレイを示す図である。

Claims (40)

1. フラットパネルディスプレイのプレート構造中の欠陥を赤外線熱検出する方法であって、
   ａ）前記プレート構造の電気導体に刺激を与えるステップと、
   ｂ）前記プレート構造の陰極の赤外線熱地図を作成するステップと、
   ｃ）前記赤外線熱地図を解析して、前記陰極の前記欠陥を含んだ領域を決定するステップと
   を含む方法。
2. 前記欠陥が電気短絡欠陥である、請求項１に記載の方法。
3. 前記領域が点状欠陥である、請求項１に記載の方法。
4. 前記ステップａ）が、
   ａ１）前記プレート構造に所定の電圧を印加して、前記領域の比熱および前記赤外線熱地図の熱感度を与えることによって測定可能になる温度変化を前記領域中に生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記ステップａ）が、
   ａ１）前記プレート構造のゲート電極とエミッタ電極との間に電圧差を与えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記領域が２本の線からなる、請求項１に記載の方法。
7. 前記ステップｃ）が、
   ｃ１）前記欠陥が、前記２本の線の交点におけるサブピクセル内に存在していることを決定するステップを含む、請求項６に記載の方法。
8. ｄ）前記フラットパネルディスプレイのＴＡＢ結合領域の赤外線地図を作成するステップと、
   ｅ）前記ＴＡＢ結合領域の前記赤外線地図を解析して、前記欠陥の２つの座標を識別するステップと、
   ｆ）前記座標のサブピクセルが前記欠陥を含んでいることを確認するステップと
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. ｄ）前記ステップｃ）で前記欠陥を含んでいることが決定された前記領域の赤外線熱地図を作成するステップと、
   ｅ）前記領域の前記赤外線地図を解析して、前記プレート構造の前記欠陥を含んだサブピクセルを決定するステップと
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記領域が、前記プレート構造の１本の線からなる、請求項１に記載の方法。
11. ｄ）前記線の画像を解析して、前記欠陥を含んだサブピクセルを大まかに突き止めるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. ｄ）前記線を目視によりスキャンして、前記欠陥を含んだサブピクセルを決定するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. ｄ）前記線の画像を解析して、前記欠陥を含んだサブピクセルを決定するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記ステップｄ）が、
    ｄ１）前記線に沿った温度勾配を評価して、前記欠陥を含んだサブピクセルを自動的に決定するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記刺激後における前記領域の温度変化が、赤外線検出装置の熱感度より大きい、請求項１に記載の方法。
16. ｄ）前記領域中の前記欠陥を実質的に除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
17. ｄ）前記領域中の前記欠陥を自動的に実質的に除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
18. ｄ）実質的に前記領域にレーザを照射することによって、前記領域中の前記欠陥を実質的に除去するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
19. 前記ステップｂ）が、
    ｂ１）前記刺激を印加した後、前記赤外線熱地図を作成する前に、所定の時間期間だけ待機するステップを含み、前記領域の比熱、前記プレート構造に印加された刺激、および前記赤外線熱地図の熱感度を与えることにより、前記赤外線熱地図を使用して、前記プレート構造の前記欠陥を含んだ前記領域の温度変化が検出される、請求項１に記載の方法。
20. 前記ステップａ）が、
    ａ１）前記プレート構造の２つのゲート電極の間に電圧差を与えるするステップを含む、請求項１に記載の方法。
21. 前記刺激が、交流電圧（ＡＣ）、直流電圧（ＤＣ）およびパルス電圧からなる群から選択される電圧である、請求項１に記載の方法。
22. 前記ステップａ）が、
    ａ１）前記プレート構造の、互いに実質的に直角に配向された２つの電極間に電圧差を与えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
23. 前記ステップａ）が、
    ａ１）前記プレート構造の、互いに実質的に平行に配向された２つの電極間に電圧差を与えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
24. 前記欠陥が電気開回路欠陥である、請求項１に記載の方法。
25. 前記領域が線状領域からなる、請求項２４に記載の方法。
26. 前記ステップｃ）が、
    ｃ１）前記線状領域の温度が前記陰極の周囲領域の温度より低いことを決定するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
27. フラットパネルディスプレイのプレート構造中の電気短絡欠陥を識別するためのシステムであって、
    複数の電極を備えたプレート構造と、
    前記複数の電極のうちの２つの電極の間に電位差を与えるように動作することができる装置と、
    前記電位差を与えた後の、前記プレート構造の前記電気短絡欠陥を含んだ領域の、電気短絡欠陥を表す温度差を検出するように動作することができる第１の赤外線検出器と
    を備えたシステム。
28. 前記赤外線検出器が受動スターリングアレイ赤外線検出器からなる、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記システムが、前記電気短絡欠陥を、前記第１の赤外線検出器によって前記欠陥を含んでいることが決定された前記プレート構造の前記領域内の１つのサブピクセルに限定するように動作することができる第２の赤外線検出器をさらに備えた、請求項２７に記載のシステム。
30. 前記第１および第２の赤外線検出器が、前記複数の電極のうちの前記２つの電極の間に十分な電圧が印加されたときに、欠陥領域を表す温度変化を検出するように動作することができる、請求項２９に記載のシステム。
31. 前記第１および前記第２の赤外線検出器が、アンチモン化インジウム赤外線検出器、水銀テルル化カドミウム赤外線検出器およびマイクロボロメータ赤外線検出器からなる群から選択される、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記複数の電極のうちの前記２つの電極が、ゲート電極およびエミッタ電極からなる、請求項２７に記載のシステム。
33. 前記複数の電極のうちの前記２つの電極が、２つのゲート電極からなる、請求項２７に記載のシステム。
34. 前記複数の電極のうちの前記２つの電極が、２つのエミッタ電極からなる、請求項２７に記載のシステム。
35. バスと結合したプロセッサを有するコンピュータシステムにおける、前記バスと結合され、そして、コンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読取り可能媒体であって、前記プロセッサが前記コンピュータシステムを実行することにより、前記コンピュータシステムが、
    ａ）電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の陰極領域の第１の赤外線熱地図を作成するステップと、
    ｂ）前記電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）に刺激を与えて、電流を生成するステップと、
    ｃ）前記電界放出ディスプレイの前記陰極領域の第２の赤外線熱地図を作成するステップと、
    ｄ）前記第２の赤外線熱地図から前記第１の赤外線熱地図を減算するステップと、
    ｅ）前記ステップｄ）の結果を解析して、前記電界放出ディスプレイの前記電気短絡欠陥を含んだ領域を決定するステップと
    を含む、前記電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）中の電気短絡欠陥を赤外線熱検出する方法を実行するコンピュータ読取り可能媒体。
36. 前記方法の前記ステップｂ）が、
    ｂ１）複数の第１の電極に第１の電圧を印加し、そして、複数の第２の電極に第２の電圧を印加するステップを含む、請求項３５に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
37. 前記方法の前記ステップｅ）が、
    ｅ１）前記陰極領域における周囲領域の温度とは異なる温度の領域を識別して、前記電界放出ディスプレイの前記電気短絡欠陥を含んだ前記領域を決定するステップを含む、請求項３５に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
38. 電圧差が与えられると、前記温度差が、電気短絡欠陥を表す所定の範囲内になる、請求項３７に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
39. 前記方法の前記ステップｅ）が、
    ｅ１）前記陰極領域の前記刺激後における温度上昇領域を識別して、前記電界放出ディスプレイの前記電気短絡欠陥を含んだ前記領域を決定するステップを含む、請求項３５に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
40. 電圧差が与えられると、前記温度上昇が、電気短絡欠陥を表す所定の範囲内になる、請求項３９に記載のコンピュータ読取り可能媒体。

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