JP2006520482A - ディスプレイの光学検査のための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
ディスプレイを光学検査するための方法および装置が、各原色に関してサブピクセル精度を使用して、回転の角度を考慮に入れる。方法は、R×S個のセンサを使用してディスプレイのイメージをキャプチャすること、ピクセルにマップされるセンサ座標のセットを算出すること、ディスプレイ上のピクセルとR×S個のセンサの間における複数の位置合わせ不良の角度を算出すること、複数のx倍率変更比を算出すること、対応する複数の位置合わせ不良の角度、および対応する複数のx倍率変更比とy倍率変更比に応答して、R×S個のセンサに関連する複数の重み付け係数を算出すること、R×S個のセンサに関して複数の輝度値を算出すること、重み付け係数および輝度値に応答して、複数の合計輝度値を算出すること、第1の輝度値と第2の輝度値を含む倍率変更されたイメージを形成すること、および倍率変更されたイメージを検査して、ディスプレイ上の潜在的な不良を識別することを含む。
Description
(関連出願の相互引用)
本発明は、2003年2月3日に出願した仮出願第60/444889号の優先権を主張し、引用により本明細書に組み込む。
本発明は、2003年2月3日に出願した仮出願第60/444889号の優先権を主張し、引用により本明細書に組み込む。
本発明は、検査システムに関わる。より詳細には、本発明は、液晶ディスプレイ(LCD)などのフラットパネル基板またはフラットパネル・ディスプレイを検査するための改良された光学検査システムに関する。
LCDパネルの検査のために、比較的単純な方法が以前に提案されている。1つのそのような方法が、米国特許第5650844号で説明されている。第’844号特許は、1534×1024ピクセルを有する単一のCCDカメラを使用して、640×480ピクセルを有するLCDパネル全体のイメージをキャプチャすることを説明している。説明される技術は、LCDピクセルがオンであるか、またはオフであるかを判定することを単に開示している。
第’844号特許で説明される方法には、現実には多くの欠点が存在する。1つのそのような欠点は、LCDパネルが、異なる視野角で異なる輝度特性を有することである。したがって、教示されるとおり、単一のカメラを使用してLCDパネル全体をキャプチャしようと試みた場合、カメラによって獲得されるイメージは、LCDパネルの様々な部分にLCDパネルの検査の妨げになる視野角アーチファクトを有する。その他の光学上の欠点には、LCDパネルのイメージの形状ひずみが含まれる。
別の欠点は、パネルとカメラが完全に位置合わせされている、つまり、パネルとカメラの間に全く位置合わせ不良が存在しない、と第’844号特許が想定しているように思われることである。実際には、製造ラインでは、パネルとカメラの間の位置合わせ不良は、小さくない。例えば、通常の組み立てライン位置合わせシステムは、<5度、<10度、またはそれに類する精度である。(製造ラインで)位置合わせ不良の角度を無視することができるだけ十分に小さい、例えば、<0.01度の位置合わせ不良精度をもたらす位置合わせシステムを得るには、法外に費用がかかり、非常に時間がかかる。通常の製造ラインは、そのような正確な位置合わせシステムを有さないので、第’844号は、実用的な問題解決法を提供しない。
さらに別の欠点は、’844特許が、LCDピクセルの不良なサブピクセルの検出に取り組んでおらず、LCDパネルのサブピクセルの諸部分における不良の検出に取り組んでいないことである。第’844号特許は、LCDピクセルのコントラスト比を検査することを説明しているだけであるように思われる。これとは対照的に、業界では、製造業者は、ディスプレイ・ピクセルのサプピクセル、例えば、赤、青、緑のサブピクセルを検査することに気を配っている。さらに、製造業者は、部分的に不良なサブピクセルを識別して、その不良を修復することができるようにすることに関心がある。
単に、より分解能の高いカメラを第’844号特許の教示と一緒に使用することは、依然、欠点を有する。1つのそのような欠点が、前述した視野角アーチファクトである。別の欠点は、異なる色のイメージを異なる形で処理することについての教示が全く存在しないことである。これとは対照的に、本発明の発明者らは、赤、青、または緑のピクセルだけを励起しながら試験情景(イメージ)を検査する際、異なる較正パラメータ、駆動パラメータ、しきい値を使用して、正確な不良位置識別をもたらすことが非常に望ましいことを見出した。
単に、第’844特許の教示と一緒に、1つのカメラを使用して、ディスプレイ・パネルの複数のイメージを撮影すること、または複数のカメラを使用して、ディスプレイ・パネルの1つのイメージを撮影することは、依然、欠点を有する。1つの欠点は、実際には、各カメラのディスプレイ・ピクセルをディスプレイ・パネルと完全に位置合わせすることが実質的に不可能なことである。したがって、第’844号特許の教示を使用したそのようなイメージの処理は、各カメラ・イメージが、異なる位置合わせ不良の角度を有するので、不正確である。さらに、単一のカメラを複数回使用することは、非常に時間のかかるプロセスであり、製造ラインで使用するのに許容できない。
以上に鑑みて、所望されているのは、前述した欠点なしに、ディスプレイ・パネルのサブピクセルの不良を検出するための方法および装置である。
本発明によれば、ディスプレイを光学検査するための方法およびシステムが、回転の角度を考慮に入れて各原色ごとにサブピクセル精度を採用している。本方法は、R×S個のセンサを使用してディスプレイのイメージをキャプチャすること、ピクセルにマップされるセンサ座標のセットを算出すること、ディスプレイ上のピクセルとR×S個のセンサの間における複数の位置合わせ不良の角度を算出すること、複数のx倍率を算出すること、対応する複数の位置合わせ不良の角度と対応する複数のx倍率に応答して、R×S個のセンサに関連する複数の重み付け係数を算出すること、R×S個のセンサに関する複数の輝度値を算出すること、重み付け係数と輝度値に応答して、複数の合計輝度値を算出すること、第1の輝度値と第2の輝度値を含む倍率変更されたイメージを形成すること、および倍率変更されたイメージを検査して、ディスプレイ上のピクセルの潜在的な不良を識別することを含む。本発明は、液晶ディスプレイ(LCD)などの、フラットパネル基板またはフラットパネル・ディスプレイを検査するための改良された光学検査システムに関する。
フラットパネル基板を検査するために多くの問題解決法が、以前に開発されている。本特許出願の譲受人であるフォトン・ダイナミクス株式会社(Photon Dynamics,Incorporated)は、基板検査の分野における先駆的な特許のいくつかの譲受人でもある。ディスプレイ基板のサイズが増大し、柔軟性があり、正確な検査システムの要求が高まっているなかで、本出願の発明者らは、検査プロセスを強化するさらなるハードウェア技術とソフトウェア技術を開発した。
本発明の発明者らは、多くの異なる要因を考慮して、検査プロセスを改良することができることを突き止めた。これには、以下が含まれる。すなわち、光学的諸特性:小さい画角、フラットな視野(FOV)、3つ全部の色のための平均焦点レベル、および4つのフィルタ(赤、緑、青、中性);センサ・アレイ:少なくとも1ディスプレイ・ピクセル対4センサ・ピクセルという所望の拡大比、ならびに平行と独立のイメージ・キャプチャ、イメージ処理、およびイメージ分析;イメージ処理:縮小された、または正規化されたイメージに対するグローバルなしきい値に基づく候補の不良の粗い検出、および生のイメージ、または縮小されたイメージに対する局所しきい値に基づく候補の不良の細かい分析;色検証:(サブピクセルおよびラインに関する)不良のサブピクセル位置に基づく、ならびに動的露出調整:パネルの輝度変動値内、および輝度変動値間のアドレス指定である。
検査システムに個々に寄与し、検査システムにおいて様々に組み合わせることができる様々なコンポーネントを本明細書で開示する。これには、以下が含まれる。すなわち、軸外構成、XYZ可動構成、内部フィルタ群を有する自動焦点カメラなどを含む、改良された光学/検出構成;適応倍率変更アルゴリズムの実装、背景等化(BGE)の実装、および正規化アルゴリズム実装などである。
フラットパネル・ディスプレイの品質管理には、様々なタイプの不良の検出と分類が含まれる。具体的には、LCDパネル上の(セル段とモジュール段の両方における)不良は、次の3つのグループに分類することができる。すなわち、高いコントラストの不良、低いコントラストの不良、および非常に低いコントラストの不良である。
第1のグループの不良は、RGBサブピクセル(すなわち、ドット)不良と、RGBライン不良から成る。それらの不良の相対コントラストには、完全にオフと完全にオン(すなわち、オフになったまま、およびオンになったまま)から、部分的にオフ、および部分的にオン(例えば、1/3オフまたは2/3オン)までの幅がある。さらに、そのような不良が、隣接するクラスタにおいて生じる可能性もある。例えば、オンになったままの赤のサブピクセルが、部分的に緑のサブピクセルの横に位置している可能性がある。検出するのに要求される情報には、正確な2D位置、相対コントラスト、隣接のタイプなどが含まれる。
第2のグループの不良には、パネル内の不純物(不純物は、パネルの異なる層の間に、すなわち、バックライト、拡散フィルム、偏光フィルム、色フィルタ・フィルム、LCDガラスなどの間に生じる可能性がある)が含まれる。これらの不良は、通常、低いコントラストの不良である。通常、そのような不良は、小さく(例えば、16個未満のLCDピクセル)、不良のないピクセルに対して4〜10%の相対コントラストを有する。検出するのに必要な情報には、位置、サイズ、相対コントラスト、そのような不良の周りのハローの存在/欠如などが含まれる。
不良の第3のグループは、非常に低いコントラストの不良から成る。非常に低いコントラストの不良は、しばしば、業界においてむら欠陥(日本語のまだらを意味する)と呼ばれる。むら欠陥は、多種多様なサイズ(例えば、10個のLCDピクセルから100000個のLCDピクセルまで)、形状(例えば、円形、垂直または水平の細い線や太い線、らせん形状、斜線、例えば、こすれた線(rub−line)、ランダムな幾何形状など)、および相対コントラスト(例えば、低い場合には1%から、5〜6%の相対コントラストまで)を有する。そのようなむら欠陥は、しばしば、明確な境界を有さない。そのような不良の要求される情報には、位置、サイズ、相対コントラストなどが含まれる。
偏光子の傷などの、他のタイプの不良も予期されている。ただし、そのようなタイプの不良は、通常、極性、明るさ、暗さなどの情報と一緒に、前述したグループの不良の1つに入れることができる。
以上に鑑みて、本発明者らは、不良の検出を向上させる装置および方法を開発した。以下により詳細に説明するとおり、オフライン・システム較正プロセス、オンライン・システム較正プロセス、オンラインのイメージ・キャプチャ、イメージ処理、イメージ分析のプロセス、さらにはオンラインのXYマージとZマージのプロセスを含む、4つの主な技術を説明する。
本発明の諸実施形態は、各カメラに関して非常に狭い画角を使用するマルチカメラ・システム戦略(すなわち、カメラのアレイ)を含む、新規な光学/検出構成を含む。
他の諸実施形態には、ディスプレイ・ピクセルとセンサ・ピクセルのサイズの不整合に起因して形成されるモアレ模様の雑音を大幅に抑制する適応倍率変更技術が含まれる。周知のとおり、モアレ干渉模様は、センサによって生成されたイメージ電圧信号の周期的な変調である。変調の周期は、センサ・ピクセルとディスプレイ・ピクセルのパターンの周期の関数である。イメージの周期的な変調により、フラットパネル・ディスプレイ上に存在する可能性がある現実の不良を検出し、特徴付ける検査システムの能力がしばしば、妨げられる。現実の不良も信号を変調するが、周期的な性質ではない傾向にある。
上記の諸実施形態では、適応倍率変更アルゴリズムが、CCDセンサ分解能(例えば、1600×1200)から縮小されたイメージ分解能(例えば、1ディスプレイ・ピクセルに対して4CCDピクセルの拡大比の場合、400×300)に生のイメージのサイズを縮小し、グレー・レベルのダイナミック・レンジを大きくし(例えば、8ビットから12ビットへ)、カメラ・センサ・ピクセル・アレイとディスプレイ・パネル・ピクセル・アレイの間における位置合わせ不良を補償する。上記の諸実施形態では、検査および分析には、候補の不良のグローバル検出、および候補の不良の局所分析の概念が含まれる。つまり、グローバルなしきい値が、縮小されたイメージ、または正規化されたイメージの中で候補の不良を識別するのに適用され、局所化されたしきい値が、生のイメージ、または局所的に正規化されたイメージの中で候補の不良に対する細かい分析を実行するのに適用される。
本発明の一態様により、コンピュータ・システムのための方法を説明する。1つの技術には、イメージ・センサ内のR×S個のセンサのアレイを使用して、座標(m,n)においてディスプレイ上のピクセルの、最小セットが第1のイメージと第2のイメージである複数のイメージをキャプチャすること、第1のイメージと第2のイメージにそれぞれ応答して、第1のグループのサブピクセルと第2のグループのサブピクセルに関して、ディスプレイ上の座標(m,n)にマップされるイメージ・センサ上の第1の座標セットと第2の座標セットを算出すること、それぞれ第1のグループのサブピクセルと第2のグループのサブピクセルに関して、ディスプレイ上のピクセルとR×S個のセンサのアレイの間における第1の位置合わせ不良の角度と第2の位置合わせ不良の角度を算出すること、および第1のグループのサブピクセルと第2のグループのサブピクセルに関して、イメージ・センサ内のセンサ群に対するディスプレイ内のピクセルの第1の拡大比(xとy)と第2の拡大比(xとy)を算出することが含まれる。様々な技術には、第1の位置合わせ不良の角度と第2の位置合わせ不良の角度、ならびに第1のxとyの拡大比と第2のxとyの拡大比にそれぞれ応答して、R×S個のセンサのアレイからのセンサ群にそれぞれ関連する第1の複数の重み付け係数Wijと、第2の複数の重み付け係数Wijを算出すること(i=1〜R、j=1〜S)、R×S個のセンサのアレイからのセンサ群にそれぞれ関連する第1の複数の輝度値Lijと第2の複数の輝度値Lijを算出すること(i=1〜R、j=1〜S)、さらに第1の複数の重み付け係数と第2の複数の重み付け係数、および第1の複数の輝度値と第2の複数の輝度値にそれぞれ応答して、次の関係式、すなわち、i=1〜Rであり、j=1〜Sである場合、Imn=Σ(Wij*Lij)に従って、第1の輝度値Imnと第2の輝度値Imnを算出することも含まれる。ステップには、複数のピクセルを含む第1の縮小倍率のイメージと第2の縮小倍率のイメージを作成し、第1の縮小倍率のイメージ内と第2の縮小倍率のイメージ内の座標(m,n)におけるピクセルの輝度値は、第1の輝度値Imnと第2の輝度値Imnにそれぞれ応答して算出されること、および第1の縮小倍率のイメージと第2の縮小倍率のイメージを検査して、ディスプレイ上のピクセルの潜在的な不良を識別することも含まれることが可能である。
本発明の別の態様によれば、検査システムが開示される。装置は、フラットパネル・ディスプレイの一部分の第1のイメージと第2のイメージを獲得するように構成された少なくとも1つのセンサを含むことが可能であり、R×S個のセンサの少なくとも1つのアレイが、フラットパネル・ディスプレイ内の少なくとも1つのディスプレイ・ピクセルのイメージをキャプチャするように構成され、少なくともその1つのセンサに結合された処理装置が、フラットパネル・ディスプレイのその一部分の少なくとも第1のイメージと第2のイメージに応答して、フラットパネル・ディスプレイにおける不良を特定するように構成される。処理装置は、通常、R×S個のセンサのアレイを使用して、ディスプレイ・ピクセルの第1のイメージと第2のイメージをキャプチャするよう、少なくとも1つのセンサに命令するように構成されるプロセッサを含む。また、プロセッサは、第1のイメージと第2のイメージに関して、R×S個のセンサのアレイからのセンサ群にそれぞれ関連する第1の複数の重み付け係数Wijと第2の複数の重み付け係数Wij(i=1〜Rであり、j=1〜S)を算出するように構成され、1つのディスプレイ・ピクセルの第1のイメージと第2に応答して、R×Sセンサのアレイからのセンサ群にそれぞれ関連する第1の複数の輝度値Lijと第2の複数の輝度値Lij(i=1〜R、j=1〜S)を算出するように構成され、i=1〜Rであり、j=1〜Sである場合のWijとLijに応答して、第1の輝度値Imnと第2の輝度値Imnを算出するように構成される。様々なシステムでは、プロセッサは、複数のピクセルを含む第1の縮小されたイメージと第2の縮小されたイメージを算出し、第1の縮小されたイメージと第2の縮小されたイメージの中の1つのディスプレイ・ピクセルに関連する輝度値が、第1の輝度値Imnと第2の輝度値Imnにそれぞれ応答して算出されるようにも構成され、第1の縮小されたイメージと第2の縮小されたイメージを検査して、ディスプレイ上のピクセルの潜在的な不良を識別するように構成される。
本発明のさらに別の態様により、コンピュータ・システムのための方法を説明する。方法は、ディスプレイの少なくとも一部分の第1のイメージをキャプチャし、ディスプレイ・ピクセル内の第1のサブピクセルのイメージが、イメージ・センサ内のセンサ・ピクセルのアレイを使用してキャプチャされること、ディスプレイの少なくともその一部分の第2のイメージをキャプチャし、ディスプレイ・ピクセル内の第2のサブピクセルのイメージが、イメージ・センサ内のセンサ・ピクセルのアレイを使用してキャプチャされること、第1のイメージに応答して、イメージ・センサに対するディスプレイの第1の位置と第1の向きを算出すること、および第2のイメージに応答して、イメージ・センサに対するディスプレイの第2の位置と第2の向きを算出することを含む。様々な技術において、センサ・ピクセルのアレイの中の各センサ・ピクセルに関する追加のステップには、センサ・ピクセルのアレイの中の各センサ・ピクセルに関して、第1の位置と第1の向きに応答して、ディスプレイ・ピクセルの上にセンサ・ピクセルが重なり合う第1のパーセンテージを算出すること、センサ・ピクセルのアレイの中の各センサ・ピクセルに関して、第2の位置と第2の向きに応答して、ディスプレイ・ピクセルの上にセンサ・ピクセルが重なり合う第2のパーセンテージを算出すること、ディスプレイ・ピクセルの第1のイメージに応答して、第1の輝度値を算出すること、およびセンサ・ピクセルのアレイの中の各センサ・ピクセルに関して、ディスプレイ・ピクセルの第2に応答して、第2の輝度値を算出することが含まれる。さらなる技術には、各センサ・ピクセルに関する重なり合いの第1のパーセンテージに応答し、各センサ・ピクセルに関する第1の輝度値に応答して、ディスプレイ・ピクセルに関連する第1の重み付き輝度値を算出すること、各センサ・ピクセルに関する重なり合いの第2のパーセンテージに応答し、各センサ・ピクセルに関する第2の輝度値に応答して、ディスプレイ・ピクセルに関連する第2の重み付き輝度値を算出すること、第1の重み付き輝度値に応答して、第1の倍率変更されたイメージを形成すること、および第2の重み付き輝度値に応答して、第2の倍率変更されたイメージを形成することが含まれる。第1の倍率変更されたイメージと第2の倍率変更されたイメージが検査されて、ディスプレイ内の潜在的な不良が特定される。
本発明をより完全に理解するため、添付の図面を参照する。それらの図面は、本発明の範囲の限界と見なされるべきではないことを理解して、以上に説明した諸実施形態、および以上に理解された本発明の最良の形態を、添付の図面の使用を介してさらに詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態による検査システム100のブロック図である。
この実施形態では、コンピュータ・システム100が、通常、モニタ110、コンピュータ120、キーボード及びユーザ入力デバイス130、ネットワーク・インタフェースなどを含む。さらに、この実施形態では、コンピュータ・システム100は、1つまたは複数のセンサ140と仕掛かり品155を含む、またはセンサ140と仕掛かり品155に結合されていることが可能である。さらなる諸実施形態では、位置合わせプラットフォーム150が提供されることが可能である。
この実施形態では、ユーザ入力デバイス130は、通常、コンピュータ・マウス、トラックボール、トラックパッド、無線リモコンなどとして実現される。キーボード及びユーザ入力デバイス130により、通常、ユーザは、モニタ110上に現れるオブジェクト、アイコン、テキストを選択すること、エントリを行うことなどができる。
ネットワーク・インタフェースの諸実施形態には、通常、イーサネット・カード、モデム(電話、衛星、ケーブル、ISDN)、(非同期)デジタル加入者線(DSL)ユニットなどが含まれる。ネットワーク・インタフェースは、通常、図示するとおり、コンピュータ・ネットワークに結合される。他の諸実施形態では、ネットワーク・インタフェースは、コンピュータ120のマザーボード上に物理的に組み込まれたり、ソフトDSLなどのソフトウェア・プログラムであってもよい。
コンピュータ120は、通常、1つまたは複数のマイクロプロセッサ160、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)170のようなメモリ記憶装置群、ディスク・ドライブ群180、および以上のコンポーネントを互いに接続するシステム・バス190などの、おなじみのコンポーネントを含む。
一実施形態では、コンピュータ120は、インテル・コーポレーションからのPentiumIV(商標)マイクロプロセッサなどの、複数のマイクロプロセッサを有するPC互換コンピュータである。一実施形態では、コンピュータ120は、並列に動作する4つから8つのプロセッサを含む。さらに、この実施形態では、コンピュータ120は、UNIXベースのオペレーティング・システムを含むことも可能である。
RAM170やディスク・ドライブ180は、データ、オーディオ/ビデオ・ファイル、コンピュータ・プログラム、アプレット、インタプリタまたはアプレット・コンパイラ、仮想マシンを格納するための現実の媒体の例であり、本明細書で説明する発明の諸実施形態には、イメージ・データ・ファイル、不良イメージ・データ・ファイル、適応倍率変更アルゴリズム、背景−イメージ等化アルゴリズム、プラットフォーム150のための位置合わせアルゴリズム、イメージ・センサ140などが含まれる。さらに、現実の媒体は、不良識別アルゴリズム、端部検出アルゴリズム、回転判定アルゴリズムなどを含む、イメージ処理アルゴリズム群を含むことが可能である。その他のタイプの現実の媒体には、フロッピー・ディスク、リムーバブルなハードディスク、CD−ROMやバーコードなどの光記憶媒体、フラッシュメモリなどの半導体メモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、バッテリでバックアップされた揮発性メモリ、ネットワーク化された記憶装置などが含まれる。
この実施形態では、コンピュータ・システム100は、HTTPプロトコル、TCP/IPプロトコル、RTP/RTSPプロトコルなどのネットワークを介した通信を可能にするソフトウェアも含むことが可能である。本発明の代替の諸実施形態では、その他の通信ソフトウェアおよび転送プロトコル、例えば、IPX、UDPなども使用することができる。
本発明の諸実施形態では、イメージ・センサ140は、エリア・スキャン・カメラ、CCDカメラ、エリア・スキャン・カメラのアレイなどの、1つまたは複数のイメージ・センサを含むことが可能である。イメージ・センサ140は、赤外線から紫外線までの放射の様々な波長を検出することができる。他の諸実施形態では、イメージ・センサ140は、電子ビーム後方散乱、X線放射などの他のタイプの放射を検出することができる。
本発明の諸実施形態では、プラットフォーム150は、仕掛かり品155を、イメージ・センサ140に対して位置合わせすることができる。例えば、プラットフォーム150は、x並進コントロール、y並進コントロール、z並進コントロール、θ並進コントロールなどを含む。そのようなコントロールを使用すると、プラットフォーム150を使用して、高いレベルの精度と繰り返し性で、イメージ・センサ140に対して仕掛かり品155を位置合わせすることができる。例えば、一実施形態では、仕掛かり品155は、イメージ・センサ140に対して、1/100度未満の回転オフセットで位置合わせすることができる。本開示に鑑みて、多くの現在、利用可能なプラットフォーム、または後に開発されるプラットフォームを上記の諸実施形態で使用することができることが認識されよう。例えば、プラットフォーム150は、比較的静止していること、または前述したよりも高い、または低い位置合わせ精度を有することも可能である。一般に、所望されるのは、関心対象の仕掛かり品155全体(または仕掛かり品155の部分)が、1つまたは複数のセンサ140によって結像されることである。適応倍率変更アルゴリズムが、個々に各センサと、仕掛かり品155(例えば、ディスプレイ)の間における位置合わせ不良に効果的に対処する。
図1は、本発明を実施することができる検査システムを表す。さらなるハードウェアとソフトウェアを追加し、または図1から除去しても、依然として、本明細書で企図される本発明の実施形態であることが可能であることが、当業者には明白であろう。Pentium(商標)マイクロプロセッサまたはItanium(商標)マイクロプロセッサ、アドバンスト・マイクロ・デバイシーズ株式会社(Advanced Micro Devices,Inc)からのOpteron(商標)またはAthlonXP(商標)マイクロプロセッサ、モトローラ株式会社からのPowerPC G4(商標)マイクロプロセッサ、G5(商標)マイクロプロセッサ、などの、他のマイクロプロセッサの使用も企図されている。さらに、マイクロソフト・コーポレーションからのWindowsXP(登録商標)、WindowsNT(商標)他、サン・マイクロシステムズからのSolaris、LINUX、UNIX、アップル・コンピュータ・コーポレーションからのMAC OSなどの、その他のタイプのオペレーティング・システムも企図されている。
図2A〜図2Cは、本発明の実施形態を示す。より具体的には、図2A〜図2Cは、通常のイメージ検出構成を示す。
図2A〜図2Cは、基板210の異なる部分からイメージをキャプチャするように適合されたセンサのアレイ200を示す。
上記の諸実施形態では、センサのアレイ200からの各センサは、1600×1200×8ビットのCCD(2メガピクセル)である。この例では、通常のセンサ・ピクセル・サイズは、7.4ミクロンである。本発明の他の諸実施形態では、より高い分解能、またはより低い分解能のセンサも使用することができ、垂直ピクセルに対する水平ピクセルの比は、異なることが可能である。例えば、3メガピクセル、4メガピクセル、5メガピクセル、6メガピクセルなどを有するセンサ群を使用することができ、1:1、4:3、16:9、1.85:1などのの水平ピクセル対垂直ピクセル比を有するセンサ群を使用することもできる。
この実施形態では、各センサ200は、77mm焦点距離レンズ(例えば、35mmフォーマット)を含むが、その他を使用することもできる。これにより、各センサ200に、およそ8.0度の画角と105mm幅の視野が与えられる。さらに、図示するとおり、この実施形態では、センサ群200は、基板210の表面からおよそ750mmに位置付けられる。
本発明の一実施形態では、基板210は、1024×768から1920×1280までの分解能を有する液晶ディスプレイ(LCD)である。将来、3840×2400などのより高い分解能ディスプレイも企図される。さらに、仕掛かり品は、現在、対角線で15″から56″までのサイズの幅がある。将来、仕掛かり品のサイズは、より小さく、またはより大きくなる可能性がある。さらに、プラズマ・ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、有機発光ダイオード・ディスプレイ(OLED)、反射型液晶(liquid crystal on semiconductor)(LCOS)、シリコン・ベースのディスプレイ(例えば、ソニー・シリコン結晶反射型ディスプレイ(SXRD))などの、LCD以外の他のタイプの基板も、本発明の諸実施形態を使用して検査することができる。
図2Aに示すとおり、センサ200のアレイは、基板210のイメージをキャプチャするように構成される。図2Bに示すとおり、この例では、基板210の異なる16の部分をキャプチャするのに16個のセンサ200が使用される。他の諸実施形態では、センサの数は、異なることが可能である。図示するとおり、センサ群200によってキャプチャされるイメージ間のいくらかの重なり合いが、センサ間の位置合わせ不良を考慮してすべてのディスプレイ・ピクセルを範囲に含め、重なり合う区域内に位置する小さい不良(例えば、4×4ディスプレイ・ピクセル区域を有する汚れ)の検出を確実にするのに望ましい。一実施形態では、イメージは、およそ4.5mm/3.375mm、またはおよそ16/12ディスプレイ・ピクセルだけx/y方向で重なり合い、センサ群200からの最上部イメージと最下部イメージは、およそ3.375mmだけ基板210の上端部と下端部を超えて広がるが、通常、これらの値は変動する。
本発明の諸実施形態では、基板210は、赤、緑、青の成分のサブピクセルを有するディスプレイ・ピクセルを含む。そのような基板210をより正確に検査するため、図2Cに示すとおり、色フィルタ・アセンブリ220(例えば、回転するカラー・ホイール)が、センサ200の前方に備えられている。
本発明の諸実施形態は、光学/検出構成を変更することなしに、様々なパネル・サイズを容易に扱うことができ、より少ない光学/形状ひずみで、基板210の高度にオルソグラフィックな投影をもたらす。さらに、そのような諸実施形態は、センサ・ピクセルとディスプレイ・ピクセルの間で、4.0という望ましい最小拡大比をもたらす。したがって、そのような実施形態は、システムが、サブピクセル不良(すなわち、赤または緑または青のディスプレイ・サブピクセル)やサブ・サブピクセル不良(すなわち、赤または緑または青のディスプレイ・サブピクセルの一部分)、オンになったまま/オフになったままのピクセルとライン不良、特に暗い、または特に明るいサブピクセルとラインの不良などの座標をより正確に計算することができる。
他の諸実施形態では、自動焦点を備え、内部R/G/B/Nフィルタを備えたセンサ群200、x、y、zで位置変更されることが可能なセンサ群200(より広い範囲のディスプレイ・サイズとディスプレイ分解能に対処するために)などの、前述の実施形態の変種が企図される。
本発明の諸実施形態の1つの望ましい特徴は、最小レベルのイメージ焦点を提供することである。これにより、実施形態が、非常に小さい不良、例えば、R/G/Bサブピクセル不良、またはサブ・サブピクセルR/G/B不良さえも検出することができるようになる。
本発明の他の諸実施形態では、別の部類の基板不良を検出することが可能である。これには、低いコントラストである不良、大きく軸から外れたコンポーネントを伴う、または伴わない不良、R/G/Bサブピクセル不良サイズより比較的大きい不良などが含まれる。この部類の不良の検出のためには、焦点があったイメージは、必ずしも要求されない。したがって、そのような諸実施形態では、ディスプレイ・ピクセルのサイズとセンサ・ピクセルのサイズの間の不整合に起因して形成されるモアレ模様は、光学的平滑化またはイメージ処理によって少なくすることができる。そのような諸実施形態では、センサ群200のような軸上のセンサ、および軸外のカメラ群は、焦点が合っている必要はない。
一実施形態では、2つの部類の基板不良が、焦点の合った軸上のセンサ・アレイと、焦点の合っていない軸外のセンサ群200、または組み込まれた自動焦点機構を使用して焦点を合わせる、または焦点を外すことができる軸上のセンサ群を含めることにより、実行されることが可能である。
図3は、本発明の実施形態による流れ図を示す。最初、検査システムが較正される、ステップ300。この較正プロセスは、通常、以下に説明するイメージ処理機能を開始する前に実行される。一実施形態では、オフライン較正には、カメラ利得やカメラ・オフセットを調整することなどの、各センサまたは各カメラの電子較正が含まれる。各センサの焦点レベルは、所望される焦点基準値(すなわち、焦点が合っている、または焦点が外れている)に従って設定されることも可能である。
この実施形態では、各センサは、次に、輝度比に関して較正される。この較正プロセスは、一連の試験パターン(例えば、ビデオ・レベル255のうち44、ビデオ・レベル255のうち127、ビデオ・レベル255のうち255など(8ビット))に関して、赤対白、緑対白、青対白の相対輝度比を確立することを含む。輝度比は、通常、各フラットパネル・モデルに関し、各センサに関して特徴付けられ、算出される。この実施形態では、この較正は、オンライン試験中に赤/緑/青の色試験パターンに関して、最適な露出時間を確立するのに使用される。
この実施形態では、仕掛かり品に対する個別の各センサの、オフラインの機械的なx調整、y調整、θ調整も実行される。
次に、図3で、一連のオンライン較正ステップが実行される、ステップ310。この実施形態では、最初、様々なグレースケール試験パターン(例えば、255のうち44、255のうち127、255のうち255のグレースケールに一様に設定されたRGB)に関して、最適露出時間が推定される。実際には、発明者らは、異なるフラットパネル・ディスプレイ間でしばしば、相当な量の輝度のばらつきが存在し、同一のディスプレイ・パネル内(例えば、中心部と隅の間で)でさえしばしば、そのようなばらつきが存在することに気付いた。この結果、露出時間は、各センサに合わせて個々に、各パネルに合わせて、また各試験パターン組み合わせに合わせて適合される必要があった。
この実施形態では、ステップ310で通常、実行される追加の機能が、ディスプレイ・パネルに対する各センサ個々の位置と向きの(正確な)算出である。これを実行するため、いくつかの「オフセット」パラメータや「倍率変更」パラメータが推定される。これには、x方向の相対オフセット、y方向の相対オフセット、x方向の倍率、y方向の倍率、およびディスプレイと個別の各センサの間の角度、Dθが含まれる。位置と向きは、個別の各色(赤、緑、青、白)に関して異なり、したがって、較正手続きは、個別の各色に対する個別の各センサに関して実行される。以上のパラメータを以下に例示する。
この実施形態では、前述のパラメータの算出は、様々な光学部品を通る光の異なる色の異なる屈折に起因して、各色、すなわち、赤、緑、青、白に関して、通常、別々に実行される。より具体的には、屈折率は、光の異なる色に関して異なり、各CCDセンサに対する各色フィルタの平行の度合いが異なるため、較正プロセスは、各色や各カメラに関して別々に実行されなければならない。例えば、緑の試験パターンの場合、較正パターンは、緑のサブピクセル目印、およびセンサ群の前方の緑フィルタから成る。青の試験パターン、赤の試験パターン、グレースケールの試験パターンに関して、類似のプロセスが実行される。
図3で、示された次のステップは、データをキャプチャし、処理し、分析すること、ステップ320である。この実施形態では、イメージ・センサのアレイを提供することにより、システムが、データのキャプチャ、処理、分析を並列に行うことを可能にする。並列オペレーションは、相当な数の較正パターンと試験パターン(例えば、各サイクルにつき700MBを超える生のイメージ・データ)をキャプチャし、処理/分析を行いながら、サイクル時間を減らす。さらに、並行オペレーションは検査スループットを増加させる。イメージをキャプチャし、処理し、分析するためのより詳細なプロセスを以下に与える。
図3における、次のステップは結果をマージすることである、ステップ330。前述した本発明の諸実施形態では、ディスプレイ基板全体をキャプチャするのに、センサのアレイが使用される。複数のセンサに完全に、または部分的にまたがる不良を検出するため、不良データがマージされる。このプロセスは、XYマージと呼ばれる。マージ機能を実行することにより、2つ以上のセンサの重なり合う区域内に完全に、または部分的に入っており、2つ以上のセンサによって検出された不良(例えば、隙間むら、垂直/水平線むらなど)がマージされ、1つの不良だけが報告される。一実施形態では、センサ群からの平均値が、不良特徴(例えば、相対コントラスト)の一部を報告するために使用される。他の諸実施形態では、区域、バウンディング・ボックス、2値の中心点座標などの他の不良特徴が、マージされた不良データに基づいて再計算された後、報告される。
本発明のさらなる諸実施形態では、異なる表示パターンに基づく不良データが一緒にマージされる、Zマージ機能が実行される。例として、不良が、同一の場所で、ただし、異なる表示パターンを表示している際に検出されることがあり(白=127(W127)と赤=127(R127)の試験パターンにおける不純物)、異なるタイプの不良が、同一の場所(すなわち、互いに重なり合う)で、ただし、同一の、または異なる表示パターン(試験情景)内で検出される(例えば、同一の場所における不純物の不良とドット/サブピクセル不良)。さらに他の諸実施形態では、x、yマージとzマージをともに使用して、様々な不良を検出することができる。
図4は、本発明の実施形態による流れ図を示す。より詳細には、図4は、センサのアレイを使用して、ディスプレイ基板上で表示された、異なる表示パターン(試験情景)をキャプチャするプロセスを示す。
図4に示すとおり、前述のステップ300で算出された輝度比が、提供される400。前述したとおり、輝度比は、赤、緑、青の表示パターンに対して露出時間を調整するのに使用される、赤対白、緑対白、青対白の比を確立する。次に、図示するとおり、上記にステップ310で説明した白の試験パターンに対する最適露出時間の推定値が算出される、ステップ410。
さらに、前述のステップ310でやはり説明した、ディスプレイ・パネルに対する各センサの位置と向きの個々の算出(マッピング較正)が実行される、ステップ420。
次に、この実施形態では、ディスプレイのイメージが、センサのアレイを使用してキャプチャされる、ステップ430。この実施形態では、ディスプレイは、一様にグレースケールの試験イメージ(試験情景)、例えば、r、g、b=255で駆動され、センサのアレイが、その試験情景の1つまたは複数のイメージをキャプチャする。この実施形態では、ステップ410で算出された露出時間を使用して、露出時間が設定される。
様々な実施形態では、前述のプロセスが、異なる輝度を有するグレースケールの試験イメージに対して、例えば、r、g、b=127に関して、次に、r、g、b=44などに関して、繰り返される、ステップ440。
この実施形態では、前述のステップ310でやはり説明した、各センサ内のセンサ・ピクセルに対するディスプレイ・パネル内の赤のピクセルの位置と向きの算出(マッピング較正)が実行される、ステップ445。本発明の諸実施形態では、ステップ310は、通常、r、g、b、白に対して1回、実行され、較正データは、このステップでは、単に取り出される。
次に、この実施形態では、ディスプレイ上の赤の試験パターンのイメージが、センサのアレイを使用してキャプチャされる、ステップ450。この実施形態では、ディスプレイは、一様に赤い試験パターン(試験情景)、例えば、r=255を使用して駆動され、センサのアレイは、この試験情景の1つまたは複数のイメージをキャプチャする。この実施形態では、ステップ410で算出された露出時間、およびステップ300で算出された赤対白比が露出時間を設定するのに使用される。様々な実施形態では、前述のプロセスが、異なる輝度を有する赤の試験パターンに関して、例えば、r=127に関して、次に、r=0などに関して繰り返される。
次に、ステップ445および450で説明したプロセスが、通常、緑の試験情景、青の試験情景を使用して繰り返される、ステップ460。
本発明の一実施形態では、より微妙なドット不良やライン不良をキャプチャするため、本発明者らは、異なる露出時間を使用する少なくとも2回のキャプチャが、一部の試験情景(例えば、r=127、r=0、b=127、b=0、b=127、g=0)に関して要求されることを確認している。この実施形態では、このプロセスの結果、各カメラによってキャプチャされるイメージの総数は、少なくとも18個の「生の」イメージである。設計上の考慮と特定の処理要件に基づき、より多くのイメージ、またはより少ないイメージが、本発明の他の諸実施形態によってキャプチャされる。
図5は、本発明の実施形態による流れ図を示す。より詳細には、図5は、生のイメージ、縮小されたイメージ、および/または正規化されたイメージを処理し、分析するためのプロセスを示す。
図5の実施形態で見られるとおり、キャプチャされたイメージ(生のイメージ)は、適応倍率変更プロセスを使用して処理されて、低分解能イメージ(「縮小イメージ」)が形成され、ステップ500、正規化プロセスを使用して処理されて、イメージが正規化される、ステップ510。これらのプロセスのさらなる詳細を以下に説明する。
この実施形態では、イメージ内の不良の検出と分析を円滑にするのに使用される設計戦略最適化は、生のイメージと縮小されたイメージをともに処理することによる。より具体的には、候補の不良のグローバル検出が、縮小されたイメージから判定され、次に、その候補に基づき、不良のタイプに応じて、生のイメージ、または正規化されたイメージに対して細かい局所分析が実行される。本発明の発明者らは、この粗い処理から細かい処理への戦略により、正しい不良検出が大幅に向上し、誤った不良拒否が減り、不良の細かい特徴付けが向上することを確認した。
図5に示すとおり、ラインの検出と分析、不純物/ほこりの検出と分析などの、特定のタイプの不良の識別と分析のため、いくつかの検出−分析モジュール520〜580が提供される。分析モジュール540〜560で分析されるような一部のタイプの不良に関して、イメージ内の端部区域を識別する追加のモジュール590が提供される。
図6A〜図6Dは、本発明の諸実施形態を示す。より具体的には、図6A〜図6Dは、各センサ空間とディスプレイ・パネル空間の間における、いくつかのマッピング・パラメータを示す。前述のステップ310で述べたとおり、通常のマッピング・パラメータは、xオフセットとyオフセット、x倍率とy倍率、回転(Dθ)を含む。
図6Aの例では、ディスプレイ座標フレームx、y600とセンサ座標フレームXY610が示されている。この例では、座標フレーム600内のピクセル座標(m,n)620を中心とするディスプレイ・ピクセルが、座標フレーム610内のセンサ・ピクセル座標(p,q)620にマップされる。この実施形態では、mおよびnは、通常、整数であるのに対して、pおよびqは、通常、浮動小数点数である。一実施形態では、精度は、小数点第1位までである。
この実施形態では、適切な較正を介して、座標フレーム600と座標フレーム610の間におけるxオフセットDX630とyオフセットDY640が算出される。さらに、フレーム間の相対回転Dθ650も、測定によって特定される。一実施形態では、精度は、小数点第1位までである。
さらに、上記の諸実施形態では、単位距離当りのディスプレイ・ピクセルの分解能は、通常、単位距離当りのセンサ・ピクセルより大きい。したがって、複数のピクセルが、単一のディスプレイ・ピクセルからイメージを獲得するように適合される。一実施形態では、拡大は、少なくともx方向において、1ディスプレイ・ピクセル当り4ないし5.5センサ・ピクセルである。他の諸実施形態では、拡大比は、より小さいことも、より大きいことも可能である。
さらなる諸実施形態では、拡大は、水平ピクセルの数に依存して、y方向で同一であることも、異なることも可能である。平方のピクセルを含む一実施形態では、拡大は、水平方向と垂直方向において同一である。各色に関する適切な較正(各センサとディスプレイの間における位置合わせ不良の正確な推定を含む)を介して、各センサに関してx方向とy方向における正確な拡大比を計算することができる。この実施形態では、倍率変更の精度は小数点第3位までである。拡大比を本明細書では、ピッチ_X、ピッチ_Yと呼ぶ。
図6Bは、センサとディスプレイの間の位置合わせ不良の角度が0である場合における、センサ・ピクセル645のグリッドに対するディスプレイ・ピクセル635のグリッドのマッピングの例を示す。そのような実施形態は、通常、稀である。
本発明の諸実施形態では、拡大比に依存して、センサ・ピクセルのR×Sサイズのカーネル655が、左上のディスプレイ・ピクセル660に関連して示される。この例では、拡大率は、ディスプレイ・ピクセルとサンセ・ピクセルの間で、およそ4から4.5までの間である。この実施形態では、R=S=6であり、図示するとおり、ディスプレイ・ピクセル660全体、およびディスプレイ・ピクセル660のイメージが、センサ・ピクセルの6×6アレイの範囲内に完全にマップされる。本発明の他の諸実施形態では、カーネル655は、グリッド635とグリッド645の間のより大きいDθ(例えば、>25度)を見越すために、例えば、7×7まで拡大することができる。様々な実施形態では、カーネル655のサイズは、完全なディスプレイ・ピクセルがセンサ・ピクセルのカーネル655によってキャプチャされるように選択される。
図6Cは、センサ・ピクセルのグリッド670に対するディスプレイ・ピクセルのグリッド655のより典型的なマッピングを示す。
図6Dは、センサ・ピクセルのグリッド680に対するディスプレイ・ピクセル675の別の典型的なマッピングを示す。本発明の一実施形態では、小さいDθ回転の場合、重み付け値の前述の計算の目的で、ディスプレイ・ピクセル675は、ピクセル675の中心点(m,n)685を中心に回転しており、区域690に揃っているものと想定される。他の諸実施形態では、より大きいDθ回転の場合、Dθの値は、重み付け値の前述の計算に含められる。図8Aの例では、小さいDθが想定され、したがって、その図においてキャプチャされるディスプレイ・ピクセルは、x方向とy方向で完全に揃って見える。
図7A〜図7Bは、本発明の実施形態による流れ図を示す。より詳細には、図7A〜図7Bは、イメージを適合的に倍率変更するためのプロセスを示す。
最初、ディスプレイ・グリッドとセンサ・グリッドの間でマッピング・パラメータが算出される、ステップ700。前述したとおり、それらのパラメータには、xオフセットとyオフセット、およびxピッチとyピッチ、およびDθが含まれる。他の諸実施形態では、Dθは、以下に説明するとおり、より大きいことも可能である。前述したとおり、マッピングは、通常、ディスプレイ基板に対して、複数の赤、緑、青、白の試験情景に応答して各センサに関して実行される。一実施形態では、DX、DY、ピッチ_X、ピッチ_Y、Dθは、ディスプレイ基板に対する各カメラに関して異なる。さらに、各センサに関して、DXパラメータ、DYパラメータ、ピッチ_Xパラメータ、ピッチ_Yパラメータ、Dθパラメータは、異なる色の試験情景のそれぞれに関して異なることも可能である。
次に、座標(m,n)における関心対象のディスプレイ・ピクセルが、前述したマッピング・パラメータに基づき、センサ・グリッド空間内の座標(p,q)にマップされる、ステップ710。最初に、最初のディスプレイ・ピクセルのディスプレイ座標は、通常、=(0,0)、つまり、ディスプレイ・ピクセルの左上端のディスプレイ・ピクセルである。ただし、他の諸実施形態では、他の任意のディスプレイ・ピクセルが、最初に選択されることが可能である。
前述したとおり、次に、ディスプレイ・ピクセルの境界を定めるR×S個のセンサ・ピクセルのカーネルが、識別される、ステップ720。この実施形態では、カーネル内の各センサ・ピクセルが、ディスプレイ・ピクセルから放出された光が存在すれば、その光をキャプチャすることができる。この実施形態では、カーネル内の各センサ・ピクセルによって受け取られる放射の量(例えば、光、輝度)は、Lijで表され、ただし、i=1〜Rであり、j=1〜Sであり、iは、1から水平センサ・ピクセルの数、Rまで変化する変数であり、jは、1からカーネル内のセンサ・ピクセルのアレイの中の垂直センサ・ピクセルの総数、Sまで変化する変数である。例えば、R=4であり、S=5である場合、20個のセンサ・ピクセルがカーネル内に存在し、したがって、20輝度値であり、1輝度値は、カーネル内の各センサ・ピクセルによって受け取られる光量を表す。例えば、L11,L12,L13,...LiR,L21,L22,...L2R,...LS1,LS2,...LSRである。以上の例示を以下に与える。
さらに、カーネル内の各センサ・ピクセルは、数学上、同一のディスプレイ・ピクセルの少なくとも一部分にマップされることが可能であるため、重み付けの寄与が算出される、ステップ730。一実施形態では、重み付け係数は、0から1までの間であり、ただし、0は、センサ・ピクセルが、ディスプレイ・ピクセルのいずれの部分もキャプチャしないことを意味し、1は、ディスプレイ・ピクセルが、センサ・ピクセルを完全に覆うことを意味する。この実施形態では、カーネル内のセンサ・ピクセルを覆うディスプレイ・ピクセルの量は、Wijであり、ただし、i=1〜Rであり、j=1〜Sである。Rが7であり、Sが7であるこの例では、49個のセンサ・ピクセルがカーネル内に存在し、したがって、49個のそれぞれの重み付け係数が存在する。
本発明の諸実施形態では、図6C〜図6Dで示すとおり、Dθが小さい場合、センサ・ピクセルは、Wijを計算する目的で、ディスプレイ・グリッドのx軸とy軸が揃っているものと想定される。しかし、一部の実施形態では、Dθを使用して、センサ・ピクセルを覆うディスプレイ・ピクセルの量がより正確に算出される。つまり、Wijは、一部の実施形態では、Dθの関数である。以上の例示を以下に与える。
この実施形態では、ディスプレイ・ピクセルからの合計輝度寄与が計算される、ステップ740。一実施形態では、ディスプレイ・ピクセルに関する合計輝度値Imnが、以下の公式に従って算出され、ただし、この場合も、iは、1から、水平センサ・ピクセルの数、Rまで変化する変数であり、jは、1から、カーネル内のセンサ・ピクセルのアレイの中の垂直センサ・ピクセルの総数、Sまで変化する変数である。
i=1〜Rであり、j=1〜Sである場合、Imn=Σ(Wij *Lij)
この実施形態では、プロセスは、次に、イメージ内の各ディスプレイ・ピクセル(m,n)に関して繰り返される、ステップ750(例えば、m=0から水平ディスプレイ分解能(M)であり、n=0から垂直ディスプレイ分解能(N)である)。この実施形態では、次のディスプレイ・ピクセルに対応するセンサ座標が次に、計算される、ステップ755。一例では、右側の次のディスプレイ・ピクセルに対するセンサ・ピクセル座標は、以下の関係式に従ってセンサ座標空間内で算出され、ただし、X(0)=pであり、Y(0)=qである。すなわち、
X(1)=X(0)+ピッチ_X*Cos(Dθ)
Y(1)=Y(0)+ピッチ_Y*Sin(Dθ)
つまり、x方向で1ピッチに等しくR×Sカーネルを移動するが、xとyにおける位置合わせ不良の角度Dθを考慮に入れる。
さらに、次の行におけるディスプレイ・ピクセル座標に対するセンサ・ピクセル座標が、以下の関係式に従って算出され、ただし、X(0)=pであり、Y(0)=qである。すなわち、
X(1)=X(0)−ピッチ_X*Sin(Dθ)
Y(1)=Y(0)+ピッチ_Y*Cos(Dθ)
つまり、y方向で1ピッチに等しくR×Sカーネルを移動するが、xとyにおける位置合わせ不良の角度Dθを考慮に入れる。
上記の例では、Dθは、センサ・グリッドのx軸からディスプレイ・グリッドのx軸へ、時計方向に測定される。
プロセスが完了した後、イメージが形成され、各ピクセル位置(m,n)は、上記で算出された値、Imnを含む、ステップ760。このイメージを上記では、「縮小された」イメージと呼んだ。
前述したプロセスを使用して、各センサによって獲得されたイメージは、センサ・イメージ・サイズからディスプレイ・サイズの一部分にまで縮小された。縮小されたイメージ内の各ピクセルは、ディスプレイ・ピクセルを表し、センサ・イメージより高いダイナミック・レンジを有する。例えば、センサ・イメージは、1600×1200のピクセル分解能を有する8ビット・イメージであり、縮小されたイメージは、4.0という拡大比の場合、およそ400×300×12ビットであり、4.5という拡大比で、およそ355×266×12ビットである。
一部の実施形態では、次に、システムは、分析モジュール520〜580の1つを使用して、縮小されたイメージと元のセンサ・イメージ(生のイメージ)を検出し、分析する。より具体的には、一部の実施形態では、モジュール群は、縮小されたイメージを使用して、潜在的な不良、または候補の不良を識別する、ステップ770。次に、候補の不良が識別され、元のセンサ・イメージ(生のイメージ)が処理されて、候補の不良のいずれかが実際の不良であるかどうかが判定され、かつ/または不良の特性が特定される、ステップ780。他の諸実施形態では、モジュール群は、正規化されたイメージに対して、グローバルなしきい値に基づく粗い検出戦略を使用し、局所的に正規化されたイメージに対して、局所しきい値に基づく細かい分析戦略を使用する。
様々な実施形態では、不良データのxyマージが、前述したとおり、実行されて、複数のセンサ・イメージにまたがる不良が特定され、かつ/または特徴付けられる。
この実施形態では、不良が、識別された不良の特性に基づき、分析モジュールのいずれかによって識別された場合、そのディスプレイは、組み立てライン上で拒否されることが可能である、ステップ790。
図8A〜図8Bは、本発明の諸実施形態による一例を示す。より具体的には、図8A〜図8Bは、縮小されたイメージに関する輝度値を算出するプロセスを示す。この実施形態では、Dθは、〜10℃である。
図8Aに示すのは、センサ・ピクセルのグリッド800およびディスプレイ・ピクセル810である。この例では、ディスプレイ・ピクセル810は、赤、緑、青のサブピクセルを含み、緑のサブピクセルは、最大の明るさで、この例では、255で照光され、赤のサブピクセルと青のサブピクセルは、オフである(例えば、0に等しい)。さらに、センサ・ピクセル820のカーネルが、ディスプレイ・ピクセル810の境界を定めているのが示されている。
図8Bでは、カーネル820内の各センサ・ピクセルに関連する重み付け値Wijが算出される。前述したとおり、それらの値は、センサ・ピクセル800とディスプレイ・パネルの相対的向きに基づいて数学的に算出することができる。次に、図示するとおり、輝度値が、アレイ830の中で示される、カーネル820内の各センサ・ピクセルによって検出される。
上記に開示した加算関係式を使用して、Imnが算出される840。図示するとおり、次に、この値を使用して、緑のサブピクセルが完全にオンである場合にディスプレイ・ピクセル810から受け取られる照明の量が表される。特定の値は、設計上の選好に応じてスケールアップすることも、スケールダウンすることもできる。
図9A〜図9Bは、本発明の諸実施形態による例を示す。より具体的には、図9A〜図9Bは、15インチ(型)のLCDパネルからのイメージに対する適応倍率変更アルゴリズムの適用を示す。この実施形態では、この試験のために使用された光学系に関する拡大率は、〜4.5、すなわち、ピッチ_X=ピッチ_Y=〜4.5であった。
イメージ900内に、モアレ模様アーチファクト雑音910がはっきりと見える。モアレ模様雑音920は、イメージ900に関してX方向とY方向で輝度投射をプロットするグラフの中でもはっきりと見える。前述した適応倍率変更プロセスの後、見て取ることができるとおり、そのモアレ模様アーチファクト雑音は、イメージ930内で大幅に小さくなっている。モアレ雑音抑制は、イメージ930に関してX方向とY方向で輝度投射をプロットするグラフ940の中でも見られる。
この実施形態では、図9Bに示すとおり、倍率変更されたイメージの端部ピクセルは、通常、より暗い。これの1つの理由は、センサ・ピクセル上のディスプレイ・ピクセルの点拡がり関数が、通常、10センサ・ピクセルを超えて広がる(すなわち、使用される光学系の拡大比、つまり、4ないし4.5より大きい)サポート・ベースを有することである。したがって、前述した倍率変更アルゴリズムが、ディスプレイ内の端部ピクセルに適用された場合、合計の集積エネルギーは、パネルの端部に位置していないディスプレイ・ピクセルの場合よりも小さい。検出−分析プロセス中、このため、端部ピクセルは、異なるパラメータを使用して処理される。
図9Bに示すとおり、端部ピクセル問題は、通常、ディスプレイ・パネルの左右の側で、上下の側においてよりも明白である。これは、通常、サブピクセル(赤、緑、または青)のサンプリング周波数の違いに起因する。例えば、4対1の拡大比の場合、Y軸に沿ったサブピクセルのサンプリング周波数は、4対1であるのに対して、X軸に沿ったサンプリング周波数は、1.33対1である。
本発明の他の諸実施形態では、多くの変更または改変が容易に構想される。以上の開示に鑑みて、ハードウェアとソフトウェアのいくつもの組み合わせを使用して、検査プロセスを向上させることができることが、当業者には認識されよう。例えば、より多くの、またはより少ないイメージ・センサを使用してもよく、イメージ・センサは、CCDカメラ、CMOSベースのカメラなどの光学検出器でよく、イメージ・センサは、例えば、走査電子顕微鏡などで使用されるような、後方散乱放射を検出することができるものなども可能である。
本発明の諸実施形態では、説明した適応倍率変更プロセスを変更することができる。一部の実施形態では、ディスプレイ・ピクセルとセンサ・ピクセルの間の拡大を増加して、例えば、x方向で、5対1、または6対1、またはそれより大きい拡大比を得ることができる。一部の実施形態では、重み付け係数は、カーネル内のセンサ・ピクセルの位置に依存することもある。例えば、赤のサブピクセル不良に関して検査している場合、カーネルの左側のセンサ・ピクセルに、カーネルの右側のセンサ・ピクセルより大きい重み付けを行うことができる。さらに、輝度の積分は、線形関係を有することも、非線形関係を有することも可能である。さらに他の諸実施形態では、ディスプレイ・グリッドとセンサ・グリッドの間の角度の補償は、例えば、ディスプレイ・ピクセルの合計輝度を算出する際に、個別の各ディスプレイ・ピクセルが、センサ・ピクセルに対して直角であるものと想定しないことにより、異なる形で実行されてもよい。
さらなる諸実施形態を、本開示を読む当業者は思い描くことができよう。他の諸実施形態では、以上に開示した本発明の組み合わせ、または部分的組み合わせを有利に実施することができる。アーキテクチャおよび流れ図のブロック図は、理解を容易にするためにグループ化している。しかし、ブロックの組み合わせ、新たなブロックの追加、ブロックの再配置などが、本発明の代替の諸実施形態において企図されていることを理解されたい。
したがって、本明細書および図面は、制限としてではなく、例示と見なされるべきである。ただし、特許請求の範囲に記載する本発明のより広い趣旨および範囲を逸脱することなく、それに対して様々な改変および変更を行うことができることが明白であろう。
Claims (20)
- イメージ・センサ内のR×S個のセンサのアレイを使用して、座標(m,n)におけるディスプレイ上のピクセルの第1のイメージと第2のイメージをキャプチャするステップと、
前記第1のイメージと前記第2のイメージにそれぞれ応答して、第1のグループのサブピクセルと第2のグループのサブピクセルに関して前記ディスプレイ上の座標(m,n)にマップされる前記イメージ・センサ上の第1の座標セットと第2の座標セットをそれぞれ算出するステップと、
前記第1のグループのサブピクセルと前記第2のグループのサブピクセルに関して、前記ディスプレイ上の前記ピクセルと、R×S個のセンサの前記アレイとの間における第1の位置合わせ不良の角度と第2の位置合わせ不良の角度を算出するステップと、
前記第1のグループのサブピクセルと前記第2のグループのサブピクセルに関して、前記イメージ・センサ内のセンサ群に対する前記ディスプレイ内のピクセルの第1のx拡大比と第2のx拡大比を算出するステップと、
前記第1の位置合わせ不良の角度と前記第2の位置合わせ不良の角度と、前記第1のx拡大比と前記第2のx拡大比に応答して、R×S個のセンサの前記アレイからのセンサ群にそれぞれ関連する、i=1〜Rであり、j=1〜Sである第1の複数の重み付け係数Wijと第2の重み付け係数Wijをそれぞれ算出するステップと、
R×S個のセンサの前記アレイからの前記センサ群にそれぞれ関連する、i=1〜Rであり、j=1〜Sである第1の複数の輝度値Lijと第2の複数の輝度値Lijを算出するステップと、
前記第1の複数の重み付け係数と前記第2の複数の重み付け係数と、前記第1の複数の輝度値と前記第2の複数の輝度値に応答して、i=1〜Rであり、j=1〜Sである場合に、関係式Imn=Σ(Wij*Lij)に従って第1の輝度値Imnと第2の輝度値Imnをそれぞれ算出するステップと、
複数のピクセルを含む第1の縮小されたイメージと第2の縮小されたイメージを形成するステップであって、前記第1の縮小されたイメージ内、と前記第2の縮小されたイメージ内の座標(m,n)におけるピクセルの輝度値が、前記第1の輝度値Imnと前記第2の輝度値Imnに応答して算出されるステップと、
前記ディスプレイ上の前記ピクセルの潜在的な不良を識別するために前記第1の縮小されたイメージと前記第2の縮小されたイメージを検査するステップと
を含むコンピュータ・システムのための方法。 - R=Sであり、RとSは、5、6、7という前記グループから選択される請求項1に記載の方法。
- i=1〜Rであり、j=1〜Sである前記第1の複数の重み付け係数Wijと前記第2の重み付け係数Wijは、前記イメージ・センサ上の前記第1の座標セットと前記第2の座標セットに応答しても算出される請求項1に記載の方法。
- 前記第1のグループのサブピクセルと前記第2のグループのサブピクセルに関して、前記イメージ・センサ内のセンサ群に対する前記ディスプレイ内のピクセルの第1のy方向拡大比と第2のy方向拡大比を算出することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- i=1〜Rであり、j=1〜Sである前記第1の複数の重み付け係数Wijと前記第2の重み付け係数Wijは、前記第1のy方向拡大比と前記第2のy方向拡大比に応答してもそれぞれ算出される請求項4に記載の方法。
- 前記第1の輝度値Imnと前記第2の輝度値Imnはそれぞれ、前記複数の輝度値Lijからの前記第1の複数の輝度値と前記第2の複数の輝度値よりも大きいビット深度の分解能を有する請求項1に記載の方法。
- 前記第1のグループのサブピクセルと前記第2のグループのサブピクセルは、置き換えなしに、赤のサブピクセル、緑のサブピクセル、青のサブピクセルという前記グループから選択される請求項1に記載の方法。
- フラットパネル・ディスプレイの一部分の第1のイメージと第2のイメージを獲得するように構成された少なくとも1つのセンサであって、R×Sセンサの少なくとも1つのアレイが、前記フラットパネル・ディスプレイ内の少なくとも1つのディスプレイ・ピクセルの第1のイメージと第2のイメージをキャプチャするように構成されたセンサと、
前記フラットパネル・ディスプレイの前記一部分の少なくとも前記第1のイメージと前記第2のイメージに応答して、前記フラットパネル・ディスプレイ内の不良を特定するように構成された少なくとも前記1つのセンサに結合された処理装置とを含む検査システムであって、その処理装置が
R×S個のセンサの前記アレイを使用して、前記ディスプレイ・ピクセルの前記第1のイメージと前記第2のイメージをキャプチャするように前記少なくとも1つのセンサに命令するように構成され、前記第1のイメージと前記第2のイメージに関して、R×S個のセンサの前記アレイからのセンサ群にそれぞれ関連する、i=1〜Rであり、j=1〜Sである第1の複数の重み付け係数Wijと第2の重み付け係数Wijを算出するように構成され、前記1つのディスプレイ・ピクセルの前記第1のイメージと前記第2に応答して、R×S個のセンサの前記アレイからの前記センサ群にそれぞれ関連する、i=1〜Rであり、j=1〜Sである第1の複数の輝度値Lijと第2の複数の輝度値Lijを算出するように構成され、i=1〜Rであり、j=1〜Sである場合に、WijとLijに応答して、第1の輝度値Imnと第2の輝度値Imnを算出するように構成され、複数のピクセルを含む第1の縮小されたイメージと第2の縮小されたイメージを特定するように構成され、前記第1の縮小されたイメージ内、と前記第2の縮小されたイメージ内の前記1つのディスプレイ・ピクセルに関連する輝度値は、前記第1の輝度値Imnと前記第2の輝度値Imnに応答して、それぞれ算出されるプロセッサであって、前記第1の縮小されたイメージと前記第2の縮小されたイメージを検査して、前記ディスプレイ上の前記ピクセルの潜在的な不良を識別するように構成されたプロセッサを含むことを特徴とする検査システム。 - R=Sであり、RとSは、5、6、7という前記グループから選択される請求項8に記載の検査システム。
- 前記プロセッサは、前記第1のイメージと前記第2のイメージに対する前記1つのディスプレイ・ピクセル間の第1の垂直オフセットと第2の垂直オフセットを算出するようにも構成された請求項8に記載の検査システム。
- 前記プロセッサは、前記第1のイメージと前記第2のイメージに対する前記1つのディスプレイ・ピクセル間の第1のオフセット角度と第2のオフセット角度を算出するようにも構成された請求項8に記載の検査システム。
- 前記プロセッサは、前記1つのディスプレイ・ピクセルとR×S個のセンサの前記アレイに対する第1の水平ピッチと第2の水平ピッチを算出するようにも構成された請求項10に記載の検査システム。
- 前記プロセッサは、前記第1のオフセット角度と前記第2のオフセット角度に応答して、前記センサに対する第2のディスプレイ・ピクセル間の第1の垂直オフセットと第2の垂直オフセットを算出するようにも構成された請求項11に記載の検査システム。
- 前記ディスプレイは、赤のサブピクセル、緑のサブピクセル、青のサブピクセルを含むピクセルを有する液晶ディスプレイを含む請求項8に記載の検査システム。
- ディスプレイの少なくとも一部分の第1のイメージをキャプチャするステップであって、ディスプレイ・ピクセル内の第1のサブピクセルのイメージは、イメージ・センサ内のセンサ・ピクセルのアレイを使用してキャプチャされるステップと、
ディスプレイの少なくとも前記一部分の第2のイメージをキャプチャするステップであって、前記ディスプレイ・ピクセル内の第2のサブピクセルのイメージが、前記イメージ・センサ内のセンサ・ピクセルの前記アレイを使用してキャプチャされるステップと、
前記第1のイメージに応答して、前記イメージ・センサに対する前記ディスプレイの第1の位置と第1の向きを算出するステップと、
前記第2のイメージに応答して、前記イメージ・センサに対する前記ディスプレイの第2の位置と第2の向きを算出するステップと、
センサ・ピクセルの前記アレイの中の各センサ・ピクセルに関して、前記第1の位置と前記第1の向きに応答して、前記ディスプレイ・ピクセルの上に前記センサ・ピクセルが重なり合う第1のパーセンテージを算出するステップと、
センサ・ピクセルの前記アレイの中の各センサ・ピクセルに関して、前記第2の位置と前記第2の向きに応答して、前記ディスプレイ・ピクセルの上に前記センサ・ピクセルが重なり合う第2のパーセンテージを算出するステップと、
センサ・ピクセルの前記アレイの中の各センサ・ピクセルに関して、前記ディスプレイ・ピクセルの第1のイメージに応答して第1の輝度値を算出するステップと、
センサ・ピクセルの前記アレイの中の各センサ・ピクセルに関して、前記ディスプレイ・ピクセルの第2に応答して第2の輝度値を算出するステップと、
各センサ・ピクセルに関する重なり合いの前記第1のパーセンテージに応答し、各センサ・ピクセルに関する前記第1の輝度値に応答して、前記ディスプレイ・ピクセルに関連する第1の重み付き輝度値を算出するステップと、
各センサ・ピクセルに関する重なり合いの前記第2のパーセンテージに応答し、各センサ・ピクセルに関する前記第2の輝度値に応答して、前記ディスプレイ・ピクセルに関連する第2の重み付き輝度値を算出するステップと、
前記第1の重み付き輝度値に応答して第1の倍率変更されたイメージを形成するステップと、
前記第2の重み付き輝度値に応答して第2の倍率変更されたイメージを形成するステップと、
前記ディスプレイ内の潜在的な不良を特定するために前記第1の倍率変更されたイメージと前記第2の倍率変更されたイメージを検査するステップと
を含むコンピュータ・システムのための方法。 - 前記ディスプレイ内の不良を特定するために前記潜在的な不良に応答して前記ディスプレイの前記一部分の前記第1のイメージを処理するステップとをさらに含む請求項15に記載の方法。
- 前記第1の位置は、xオフセットとyオフセットを含み、前記第1の向きは、回転の角度を含む請求項15に記載の方法。
- 前記第1の倍率変更されたイメージと前記第2の倍率変更されたイメージを検査するステップは、第1の正規化されたイメージと第2の正規化されたイメージを形成するために前記第1の倍率変更されたイメージと前記第2の倍率変更されたイメージを正規化するステップと、
前記第1の正規化されたイメージと前記第2の正規化されたイメージの不良を検査するステップとをさらに含む請求項15に記載の方法。 - 前記第1のグループのサブピクセルと前記第2のグループのサブピクセルは、置き換えなしに、赤のサブピクセル、緑のサブピクセル、青のサブピクセルという前記グループから選択される請求項15に記載の方法。
- 前記第1のサブピクセルは、赤のサブピクセルであり、ディスプレイの少なくとも前記一部分の前記第1のイメージをキャプチャするステップは、赤色フィルタを介して前記ディスプレイの少なくとも前記一部分の前記第1のイメージをキャプチャするステップも含む請求項15に記載の方法。
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