JP2006012594A - 表示装置の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な装置構成により、適切な検査基準を与えることができ、製品の歩留まりを高めることができる表示装置の検査装置を提供する。
【解決手段】検査装置１は、ＣＣＤカメラ３および表示部６を有している。ＣＣＤカメラ３は、表示装置の電子放出素子１８から放出された電子により励起された蛍光体層１６を撮影する。表示部６は、撮影した蛍光体層１６の画像を表示するとともに、蛍光体層に対するビームスポットを検査するための検査基準を与えるガイドを表示する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、表示装置の検査装置に関する。

近年、表示装置として、電子放出素子を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型表示装置の開発が進められている。薄型の表示装置としては、電界放出型の電子放出素子から放出された電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）や表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）等が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ＳＥＤは、一般に、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０^−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。

前面基板の内面には、赤、緑、青の複数の蛍光体層を含む蛍光面が形成され、背面基板の内側には、これらの蛍光体層を励起して発光させる電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。このため、電子放出素子および蛍光体層はそれぞれ一対一で対応して設けられ、画素を構成している。また、多数の走査線および信号線がマトリクス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。

蛍光面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から出た電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光面に衝突することにより、蛍光体層が発光し映像が表示される。このようなＳＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を数ｍｍ以下に設定することができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。

上記したＳＥＤを形成する際、前面基板および背面基板にパターンを良好に形成できない場合や、前面基板および背面基板を良好に貼り合せることができない場合がある。この場合、対応する電子放出素子と蛍光体層の位置がずれるため、電子放出素子から放出される電子ビームが蛍光体層に衝突するビームスポットの位置にもずれが生じる。ビームスポットは対応する蛍光体層の周縁部や隣りの蛍光体層に位置することになる。これにより、表示画像の色ずれや輝度ムラが生じてしまうため、色ずれや輝度ムラを生じた画素は欠陥の画素となる。欠陥の画素が検出された場合、その製品は分解されて破棄される。

上記したことから、ビームスポットの位置のずれを定量的に把握し、画素の欠陥の有無を検査する必要がある。このような画素の欠陥の有無を検査する方法として、蛍光体層に対するビームスポットの中心座標を計算し、蛍光体層の中心とビームスポットの中心とのずれ量を計算して検査する方法がある。蛍光体層の中心とビームスポットの中心とのずれ量が多い画素は、欠陥画素と判定できる。上記した検査は、検査装置を用いて自動的に行うことができるため、全ての画素の欠陥の有無を検査することができる。
特開２００２−３１９３４６号公報

しかし、上記した従来の検査装置には、以下の点で問題がある。
すなわち、この検査装置は、一連の検査を自動的に行うため、複雑な演算処理が必要で、装置構成が高価となり、ひいては製品価格の高騰につながる。その他、検査の信頼性に欠ける問題もある。すなわち、蛍光体層に対するビームスポットが楕円状または円弧状の場合であれば、ビームスポットの中心を容易に演算で求めることができるが、蛍光体層に対するビームスポットの形状がいびつな場合、ビームスポットの中心を演算で求めることは困難である。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、安価な装置構成により、適切な検査基準を与えることができ、製品の歩留まりを高めることができる表示装置の検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る表示装置の検査装置は、複数の蛍光体層を含む蛍光面を有した前面基板と、前記前面基板と対向して配置され、前記各蛍光体層に対応した複数の電子放出素子が配置された背面基板と、を備えた表示装置の検査装置において、前記電子放出素子から放出された電子により励起された蛍光体層を撮影する撮影部と、前記撮影した蛍光体層の画像を表示するとともに、前記蛍光体層に対するビームスポットを検査するための検査基準を与えるガイドを表示する表示部と、を有していることを特徴としている。

この発明によれば、安価な装置構成により、適切な検査基準を与えることができ、製品の歩留まりを高めることができる表示装置の検査装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明に係る表示装置の検査装置をＳＥＤの検査装置に適用した実施の形態について詳細に説明する。始めに、この検査装置によって検査されるＳＥＤの構成を説明する。
図１および図２に示すように、このＳＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は所定の隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。

真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。

前面基板１１の内面上には、画像表示面として、赤、緑、青の蛍光体層１６とマトリクス状の黒色遮光層１７とを有した蛍光面１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成してもよい。この蛍光面１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック層２０が形成され、更に、メタルバック層に重ねてゲッター膜２２が形成されている。

背面基板１２の内面上には、蛍光面１５の蛍光体層１６を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。このため、各画素は、一対一で対応する電子放出素子１８および蛍光体層１６を有している。

各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板１２の内面には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の走査線２１ａおよび信号線２１ｂがマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。

このようなＳＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光面１５およびメタルバック層２０にアノード電圧を印加し、電子放出素子１８から放出された電子をアノード電圧により加速して蛍光面へ衝突させる。これにより、蛍光面１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。

次に、上記したように構成されたＳＥＤの検査装置およびこの検査装置を用いた検査方法について説明する。
図３に示すように、ＳＥＤを検査する検査装置１は、図示しない移動機構により上下方向に移動可能なステージ２を有している。このステージには、撮影部としてのＣＣＤカメラ３が設けられている。ステージ２はＣＣＤカメラ３を移動させる移動手段として機能する。ＣＣＤカメラ３はステージ２に沿って水平方向に移動でき、ＳＥＤの任意の蛍光体層１６を撮影することができる。また、検査装置１は、制御部４、画像処理部５、表示部６、演算部８、および操作部９を有している。

制御部４は、ＣＣＤカメラ３によって撮影された画像を処理および格納する。また、制御部４は、処理された画像信号を画像処理部５および演算部８に伝送する。画像処理部５は、制御部４から伝送された画像信号を画像処理し、表示部６に伝送する。また、画像処理部５は、オペレータによる各種入力操作を受け付ける操作部９の操作により、表示画面７に表示された蛍光体層１６の画像を移動させることが可能である。

表示部６は、表示画面７を有し、画像処理された画像信号により、蛍光体層１６の画像を表示画面に表示する。また、表示画面７には、蛍光体層１６の画像の他、後述するガイド等も表示可能である。演算部８は、表示画面７に表示された蛍光体層１６のずれ量を計算（演算）する。演算部８で計算されたずれ量は、制御部４、および画像処理部５を介して表示部６に伝送され、表示画面７に表示可能である。

次に、上記のように構成された検査装置１によって検査されるＳＥＤの検査方法について説明する。
図４および図５に示すように、ステップＳ１において、検査がスタートすると、まず、表示画面７を介して本発明のガイドとして、アライメントマーク３１およびガイド枠３２を表示する。また、蛍光面１５に電子を衝突させ、蛍光体層１６を発光させる。

ここで、アライメントマーク３１は、表示画面７に表示される蛍光体層１６の画像の位置合わせに用いられる。ガイド枠３２は、蛍光体層１６に対するビームスポット４０を検査するための検査基準を与えるものである。より詳しくは、ガイド枠３２は、表示画面７の４隅に表示されたアライメントマーク３１の中央部に位置している。このため、ガイド枠３２は、アライメントマーク３１に隅を重ねた蛍光体層１６の画像の略中央に位置するように表示される。

この実施の形態において、蛍光体層１６に対するビームスポット４０の形状は概ね楕円状であり、ＳＥＤ特有の形状である。すなわち、スリット状の電子放出部から放出される電子ビームの断面形状が細長いため、ビームスポットの形状も細長い楕円形状となる。このため、ガイド枠３２の形状は、ビームスポット４０の形状と略一致した楕円状に設定されている。より詳しくは、ビームスポット４０は蛍光体層１６（画素）に対して相対的に小さい。

続いて、ステップＳ２において、ＣＣＤカメラ３を用いて発光した蛍光体層１６を撮影する。次いで、図４および図６に示すように、ステップＳ３において、撮影した蛍光体層１６の画像を、表示部６の表示画面７に表示する。

その後、ステップＳ４において、蛍光体層１６がアライメントマーク３１に合っているか判断する。すなわち、蛍光体層１６の画像の隅がアライメントマーク３１に重なっているか判断する。蛍光体層１６がアライメントマーク３１に合っている場合、図５に示すステップＳ６に移行する。

蛍光体層１６がアライメントマーク３１に合っていない場合（図６）、図７に示すように、ステップＳ５において、表示画面７に表示された蛍光体層１６の画像をアライメントマーク３１に合わせる。より詳しくは、蛍光体層１６の画像の隅がアライメントマーク３１に重なるよう処理する。この場合、オペレータが操作部９を用いて操作することにより、表示画面７に表示される蛍光体層１６の画像が画像処理部５で処理されて、アライメントマーク３１に対して移動される。その後、ステップＳ６に移行する。

続いて、ステップＳ６において、蛍光体層１６に対するビームスポット４０がガイド枠３２内に入っているか判断する。ビームスポット４０がガイド枠３２内に入っている場合（図７）は、その画素は良好であると判断され、ステップＳ９において、検査を終了する。

図８に示すように、ビームスポット４０がガイド枠３２内に入っていない場合は、ステップＳ７において、ビームスポットをガイドに合わせる。この場合、オペレータが操作部９を用いて操作することにより、表示画面７に表示される蛍光体層１６の画像が画像処理部５で処理されて、ガイド枠３２に対して移動される。すなわち、画像処理部５は、表示画面７に表示された蛍光体層１６の画像およびガイド枠３２を相対的に移動させる。これにより、図９に示すように、ビームスポット４０はガイド枠３２内に入った状態となる。その後、ステップＳ８に移行する。

ステップＳ８において、演算部８は、ステップＳ７でのビームスポット４０のずれ量
を計算する。すなわち、ビームスポット４０が表示された画像を図８に示した位置から図９に示した位置まで移動したときの移動量を計算する。そして、演算部８によって計算されたずれ量の計算結果は、制御部４および画像処理部５を介して表示部６に伝送され、表示画面７の判断基準表示領域Ｒに判断基準として表示される。

上記したように、判断基準としてずれ量を表示することにより、オペレータの目視による判断のみに頼るのではなく、正確な判断基準を提供できる。例えば、ビームスポット４０がガイド枠３２内に入っていない場合（図８）であっても、ずれ量が僅かであり、規定値の範囲内であれば、その画素は良好であると判断することができる。ずれ量が規定値を超えている場合であれば、その画素は不良であると判断され、検査対象のＳＥＤを分解して破棄し、検査を終了する（ステップＳ９）。

上記した検査は任意の１つの蛍光体層１６を検査する検査方法について説明したが、複数の蛍光体層を検査する方が望ましい。このため、ＳＥＤを検査する際は、ステージ２によってＣＣＤカメラ３を移動させ、上記した検査方法を用いて、複数の蛍光体層１６を検査すれば良い。

以上のように構成された、ＳＥＤの検査装置によれば、表示画面７には、ビームスポット４０、蛍光体層１６、およびそのビームスポットの位置を検査するための検査基準を与えるガイド枠３２を表示することができる。このため、電子放出素子１８から放出された電子が対応する蛍光体層１６に良好に照射されているか検査（判断）することができる。検査する際は、表示部６の表示画面７を目視すればよい。このため、従来の検査で行われていたビームスポット４０についての複雑な計算を省くことができるため、検査時間を抑制することができる。

また、検査装置１の画像処理部５は表示されたビームスポット４０の表示位置をずらすよう画像を処理している。より詳しくは、操作部９を用いて操作することにより、画像処理部５は画像をずらす。このため、検査を円滑に行うことができる。
上記したことから、安価な装置構成により、適切な検査基準を与えることができ、製品の歩留まりを高めることができる表示装置の検査装置を提供することができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、ガイド枠３２の形状は、円弧状であっても良い。各画素は、二対一で対応する２つの電子放出素子１８および蛍光体層１６で構成されても良い。この場合、図１０に示すように、１つの蛍光体層１６に２つのビームスポット４０が形成されることになる。そして、ガイド枠３２の形状は、２つのビームスポット４０を包含する楕円状または円弧状であれば良い。

図１１に示すように、ビームスポット４０の形状が勾玉状の場合、ガイド枠３２の形状は、そのビームスポットと略一致した勾玉状であれば良い。この場合、ビームスポット４０の中心４１は、このビームスポットの外側に位置する場合もある。このため、ビームスポット４０の形状がいびつであり、かつ、ビームスポットの中心４１がこのビームスポットの外側に位置している場合であっても、精度良く画素の良否を判断することができる。

図１２に示すように、ビームスポット４０がガイド枠３２内に入っていない場合であって、このビームスポットの中心４１と蛍光体層１６の中心とのずれ量が僅かな場合も想定される。しかしながら、この場合、ビームスポット４０の中心４１と蛍光体層１６の中心とのずれ量から画素の良否を判断するのではなく、オペレータの目視による判断を採用する。これにより、従来の検査方法では不良と判断されていた製品であっても、良品として出荷できる場合も有り、製品歩留まりを向上させることが可能となる。

この発明は、ＳＥＤの検査装置およびこの検査装置を用いた検査方法に限定されることなく、表示装置の検査装置および表示装置の検査装置を用いた表示装置の検査方法として、ＦＥＤの検査装置およびＦＥＤの検査装置を用いたＦＥＤの検査方法にも適用することができる。

この発明の実施の形態に係るＳＥＤを示す斜視図。 図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＳＥＤの断面図。 上記ＳＥＤの検査に用いる検査装置を示す断面図。 上記ＳＥＤの検査の流れ図。 図３に示した表示部の表示画面において、アライメントマークおよびガイド枠が表示された状態の表示画面を示す図。 図５に続く表示画面に蛍光体層が表示され、蛍光体層がアライメントマークに合っていない状態の表示画面を示す図。 図６に続く蛍光体層がアライメントマークに合っているとともに、ビームスポットがガイド枠に入った状態の表示画面を示す図。 図７と異なり、蛍光体層がアライメントマークに合っているとともに、ビームスポットがガイド枠に入っていない状態の表示画面を示す図。 図８に続く表示された蛍光体層の画像がずらされ、ビームスポットがガイド枠に入っているとともに、蛍光体層の画像のずれ量が表示された状態の表示画面を示す図。 上記蛍光体層に対するビームスポットが２つの場合の表示画面を示す図。 上記ビームスポットの形状が異なる場合の表示画面を示す図。 図１１に示したビームスポットがガイド枠内に入っていない状態の表示画面を示す図。

符号の説明

１…検査装置、２…ステージ、３…ＣＣＤカメラ、４…制御部、５…画像処理部、６…表示部、７…表示画面、８…演算部、９…操作部、１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１５…蛍光面、１６…蛍光体層、１７…遮光層、１８…電子放出素子、３１…アライメントマーク、３２…ガイド枠、４０…ビームスポット、Ｒ…判断基準表示領域。

Claims (6)

1. 複数の蛍光体層を含む蛍光面を有した前面基板と、前記前面基板と対向して配置され、前記各蛍光体層に対応した複数の電子放出素子が配置された背面基板と、を備えた表示装置の検査装置において、
   前記電子放出素子から放出された電子により励起された蛍光体層を撮影する撮影部と、前記撮影した蛍光体層の画像を表示するとともに、前記蛍光体層に対するビームスポットを検査するための検査基準を与えるガイドを表示する表示部と、を有していることを特徴とする表示装置の検査装置。
2. 前記ガイドは、前記撮影部で撮影した蛍光体層の画像を検査位置に位置合わせするためのアライメントマーク、および前記ビームスポットを前記検査位置に位置合わせされた画像の略中央に位置合わせするためのガイド枠を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の検査装置。
3. オペレータによる各種入力操作を受け付ける操作部と、
   この操作部を用いた入力操作に応じて、前記表示部を介して表示した前記画像およびガイドを相対的に移動する画像処理部と、
   をさらに有していることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置の検査装置。
4. 前記表示部は、前記ガイドを表示画面上の所定位置に予め表示し、
   前記画像処理部は、前記撮影部で撮影した画像を前記予め表示したガイドに合わせるように移動させることを特徴とする請求項３に記載の表示装置の検査装置。
5. 前記画像処理部における画像の移動量に基づいて前記ビームスポットのずれ量を演算する演算部をさらに有していることを特徴とする請求項３に記載の表示装置の検査装置。
6. 前記表示部は、オペレータに対して判断基準を与えるため、前記演算部における演算結果を表示することを特徴とする請求項５に記載の表示装置の検査装置。

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