JP3755375B2

JP3755375B2 - Pixel defect inspection method for electronic display device

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Publication number: JP3755375B2
Application number: JP2000072450A
Authority: JP
Inventors: 望月　　淳; 立夫堀内; 薫酒井; 敏郎浅野; 博文中豊留; 敦夫大沢; 正古川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: JP2000338000A

Description

【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、１８０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（ＬＣＤ）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Ｐ８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２７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１５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（Ｓ５３）。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４１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，Ｃ１１，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Ｓ５４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１４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１０１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（pｐｕ'）／（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（bＶpｖ）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Ｂｅｓｓｅｌ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／（２ｐ）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１０３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（ｐｕ'）×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１０３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２６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Ｐ３・・・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 I１０・・・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２４・・・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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pixel defect inspection method for an electronic display device and a method for manufacturing the electronic display device. In particular, when imaging and inspecting a plasma display, a cathode ray tube, etc., the detection of the defect is facilitated and the inspection accuracy is improved. The present invention relates to a pixel defect inspection method capable of improving and quantitatively evaluating the defect, and an electronic display device manufacturing method capable of easily correcting the defect.
[0002]
[Prior art]
Typical examples of the self-luminous electronic display include a cathode ray tube and a plasma display panel, which are widely used for television receivers, computer displays, and the like.
[0003]
By the way, since these displays use a method in which the phosphor on the panel develops color, it is necessary to uniformly apply the phosphor to the panel at the time of manufacture. If the applied phosphor is missing in the manufacturing process, pixel defects that do not emit light occur. Such a defect appears as a black spot when displayed on the screen, which greatly impairs the image quality of the display.
[0004]
For this reason, conventionally, after applying the phosphor, it is visually inspected for missing pixels, and the finished display is also inspected for black spots before shipment. It was. And when a defect was discovered, the operation | work which peels all the fluorescent substance and reapplies fluorescent substance was performed.
[0005]
Conventionally, when the number of pixels of an electronic display is not so large, there has been no significant work difficulty even with visual inspection. However, since current high-resolution displays have the number of pixels on the order of millions of pixels, in visual inspection, defects are overlooked due to lack of skilled inspectors and aging of inspectors.
[0006]
Also, since the inspection was made visually, the exact defect position was not known, and therefore, it was not possible to perform a correction operation to apply the phosphor to the missing part, and a wasteful operation of reapplying all the phosphors was necessary. there were. In addition, the visual inspection could not quantitatively evaluate the status of pixel defects or report the status in detail, and the manufactured display could not be graded according to the status of defects. .
[0007]
On the other hand, as a request for the product itself, there is a demand for a product with no defects, high image quality, and high quality, and therefore, automatic detection and correction of pixel defects in the manufacturing process has become an important issue. In response to such a request, as an inspection method in the manufacturing process of an electronic display, a method is used in which a television camera using a solid-state imaging device is used to take an image of a display screen, process the image, and automatically detect pixel defects. ing.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In this method, there is no problem if the number of solid-state image sensors is sufficiently larger than the number of pixels of the display, but if the number of pixels of the display increases and the number of pixels of the image sensor becomes the same as the number of pixels of the display, Moire (imaging moire) occurs on the screen.
[0009]
This moire is due to the fact that when the captured image is sampled and image-processed, the resolution of the imaging element is insufficient with respect to the display resolution of the display, and aliasing distortion due to signal components of the Nyquist frequency or higher occurs.
[0010]
For this reason, conventionally, by defocusing the imaging lens, signal components having a frequency higher than the Nyquist frequency are suppressed, and the occurrence of moire has been reduced. However, when the lens is defocused, the black point contrast also decreases, so that there is a problem that the detection accuracy is deteriorated such that a small black point cannot be detected.
[0011]
The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to reduce the moire generated when an electronic display is imaged and inspects the defect, thereby facilitating the discovery of the defect. An object of the present invention is to provide a pixel defect inspection method capable of improving inspection accuracy and quantitatively evaluating the pixel defect. Another object of the present invention is to provide an electronic display manufacturing method that can easily correct a display defect and can objectively evaluate a manufactured product.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first configuration of the invention relating to a pixel defect inspection method in manufacturing an electronic display according to the present invention is to image an electronic display, and to detect defects generated in pixels of the electronic display by the captured image. In the pixel defect inspection method in the manufacture of electronic displays to be inspected, the relative position between the electronic display as the subject and the image sensor is changed by a minute amount to obtain a plurality of imaged image data, thereby reducing imaging moiré that occurs during imaging The image data is synthesized to detect pixel defects in the electronic display.
[0013]
This inspection method cancels the imaging moiré and facilitates the automatic detection of pixel defects by pixel shifting imaging in which the relative position between the subject and the imaging device is shifted by a fraction of the pixel pitch. For example, since the phase of the imaging moire changes by 180 degrees by shifting by 1/2 pixel, the moire component can be canceled by adding the images when not shifted and when shifted.
[0014]
In order to shift the image pickup element by 1/2 pixel, for example, by fixing the image pickup element to a two-axis table using a piezoelectric element, the image pickup element can be moved slightly to perform pixel shift. In addition, when the ½ pixel shift is performed in the horizontal / vertical direction, the number of image pickup pixels is four times, and the resolution is doubled compared to the case without any shift, and the moire is reduced and the resolution is increased. Can also be achieved at the same time.
[0015]
In order to achieve the above object, the second configuration of the invention relating to the pixel defect inspection method in the electronic display manufacturing of the present invention is to image the electronic display and to detect defects generated in the pixels of the electronic display by the captured image. In a pixel defect inspection method in electronic display manufacturing to be inspected, a pixel defect position is obtained by performing a spatial differentiation process on image data obtained by imaging, a luminance value of the pixel defect, and a periphery of the pixel defect The defect contrast defined by the ratio to the luminance value of the pixel is obtained, and the pixel defect is quantitatively evaluated.
[0016]
In this inspection method, the image having no moiré obtained as described above is subjected to spatial differentiation processing to emphasize and detect pixel defects (black dots) to obtain defect contrast. In addition, the defect position, size, defect density, and the like can be automatically calculated.
[0017]
In order to achieve the above object, according to the structure of the electronic display manufacturing method of the present invention, in the method of manufacturing an electronic display including a phosphor in a panel, the lack of the phosphor is inspected on a pixel-by-pixel basis. Phosphors were compensated for the discovered part.
[0018]
When the electronic display is a plasma display or a cathode ray tube, if this inspection is performed after applying the phosphor, the position of the pixel where the phosphor is not applied can be found. Pixel defects can be eliminated by correcting and applying the missing phosphor.
[0019]
In addition, by performing this inspection in the inspection process performed by energizing and lighting the panel, the display grade can be objectively determined from the position, number, defect contrast, density, etc. of pixel defects. By shipping with the described seal attached, it is possible to provide a high-quality display that meets customer needs.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0021]
[Electronic Display Manufacturing Process and Pixel Defect Detection Device]
First, the manufacturing process of the electronic display according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0022]
FIG. 1 is an overall view of an electronic display manufacturing process according to the present invention.
[0023]
Here, the case of a plasma display panel is taken as an example, but the present invention can also be applied to other devices such as a cathode ray tube. It can also be applied to a liquid crystal display (LCD), but in this device, there is no process for correcting pixel defects.
[0024]
The panel to which the phosphor is applied is called a back panel, and ribs (barriers) for spatially separating pixels are manufactured in the rib manufacturing process P1. In the phosphor application step P2, a phosphor is applied between the ribs (that is, pixels).
[0025]
Next, it is inspected in the pixel defect inspection step P3 to determine whether or not the phosphor is applied without defects. Then, using the pixel defect information I10 obtained by this inspection, in the defect correction step P4, the missing phosphor is additionally applied to the missing phosphor using a microsyringe or the like. The pixel defect information I10 is the position, size, contrast, density, etc. of the defect. In the conventional manufacturing method, when a defect is found, all the phosphors are peeled off and repainted. However, according to this method, only the position where the defect exists is corrected. , Can contribute to yield improvement.
[0026]
When the defect correction is completed, in the assembly process P5, in the case of a plasma display panel, it is combined with the front plate, sealed, and evacuated. After this assembly process 5, in the pixel defect inspection process P3 ', the pixel defect is automatically inspected while the panel is turned on. Then, in the grade determination step P7, based on the obtained pixel defect information, grade-free items are graded 1, grades 1-2 are graded grade 2, and so on. Finally, in the sheet attachment process P8, the pixel defect inspection result sheet 8 is attached and shipped. In the case of a cathode ray tube, the rib manufacturing process P1 is a BM (black matrix) manufacturing process, and in the assembly process P5, it is combined with a funnel and an electron gun.
[0027]
Next, the configuration of the pixel defect inspection apparatus will be described with reference to FIG.
[0028]
FIG. 2 is a block diagram of a pixel defect inspection apparatus according to the present invention.
[0029]
This pixel defect inspection apparatus is used in the pixel defect inspection step P3.
[0030]
In the first pixel inspection process P3, the electronic display 11 is illuminated by the ultraviolet illumination 28 and the phosphor emits light. In the second pixel inspection process P3 ′, the panel is lit in order to perform inspection. The signal generator 27 lights up in a single color (red, green, blue) or white.
[0031]
In the pixel shifting camera 13, an image sensor 15 is fixed on the X stage 16 and the Y stage 17. The piezoelectric element 18 is attached to each of the X stage 16 and the Y stage 17. The X stage 16 and the Y stage 17 can be accurately moved by a small distance by the piezoelectric element 18.
[0032]
The light emission state of the electronic display 11 is projected onto the image sensor 15 through the lens 12. The output of the image sensor 15 is input to the image processing device 14 through the video signal processing circuit 20. The input video signal is digitized by the A / D conversion circuit 21 and stored in the image memory 22. The contents of the image memory 22 are analyzed and calculated by the computer 25.
[0033]
Further, the control circuit 23 operates according to an instruction from the computer 25 and controls the DC power supply 24, whereby the X stage 16 and the Y stage 17 can be driven by a predetermined distance. Further, the control circuit 23 also plays a role in the timing of the video signal processing circuit 20, the A / D conversion circuit 21, and the image memory 22. The computer 25 calculates the position, contrast, size, density, etc. of the pixel defect and outputs the pixel defect information I10 to the outside.
[0034]
In the example of this figure, the image sensor is moved to change the relative distance between the electronic display 11 and the image sensor 15. However, in addition to this, a method for moving the electronic display 11 and a pixel shifting camera 13 are also moved. A method is possible.
[0035]
[Pixel defect inspection method]
Next, a pixel defect inspection method for an electronic display according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0036]
First, the outline of the procedure of the pixel defect inspection method for an electronic display according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0037]
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a pixel defect inspection method for an electronic display according to the present invention.
[0038]
In the pixel defect inspection method for an electronic display according to the present invention, the relative position between the display and the image sensor is changed by a minute amount in order to cancel the moire caused by the image at the time of detection by the method of the inspection apparatus shown in FIG. (S51). For example, when the vertical and horizontal ½ pixels are shifted, four images are obtained by the pixel shift imaging 51. Next, several captured images are synthesized (S52). By combining the respective images in this way, an image in which moire is canceled can be obtained. The principle of canceling this moire will be described in detail later.
[0039]
Next, a spatial differentiation process is performed on the obtained pixel data to improve detection performance (S53). The spatial differentiation process S53 is a general technique in image processing, and is a process for emphasizing changes in pixel values by taking the difference between the upper, lower, left, and right pixel values. By performing this spatial differentiation processing S53, pixel defects can be emphasized. Then, the image subjected to the spatial differentiation process is binarized (S54), and the defect position is obtained. Then, defect information such as defect contrast and size is calculated for the image synthesized in S52. The process of calculating the defect information will be described later.
[0040]
(I) Principle of moire generation and moire removal
Next, the principle of moire generation and moire removal will be described with reference to FIGS.
[0041]
FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of moiré caused by imaging on the display at the time of inspection.
[0042]
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of removing moire.
[0043]
As described above, when the pixel pitch of the image sensor is larger than the pixel pitch, moire occurs due to factors such as aliasing distortion. Various types of imaging moire occur depending on the imaging magnification, the type of the electronic display 1, the pixel pitch, and the like. As shown in FIG. 4, the imaging moire is generated in a wave pattern on the image. Here, FIG. 3 (a) highlights a strong portion of the imaging moire 31 on the image by blackening, and FIG. 3 (b) shows (a) the brightness of the screen of the AA 'cross section. (Moire waveform) is shown.
[0044]
If there is a pixel defect 32 on this panel, it exists together with the imaging moiré 31. Therefore, even if image processing such as spatial differentiation is performed, a differential output of the imaging moiré 31 appears, It is often difficult to distinguish between the two.
[0045]
Therefore, in order to cancel the moire, the electronic display as the subject and the image sensor are shifted by a minute amount and imaged. As shown in FIG. 5A, when ½ of the pixel pitch is shifted with respect to the moiré waveform 41 when the pixel is not shifted, the phase changes by 180 degrees, and the moiré waveform 42 is changed. Is output. Therefore, when the images are synthesized, the waveform when the moiré waveform is shifted by 1/2 pixel from the original moiré waveform 41 is synthesized, so that the waveform 43 becomes flat and the moiré is canceled. It will be. Note that FIG. 5 is illustrated in one dimension for simplicity, but the principle is the same in two dimensions.
[0046]
Further, as shown in FIG. 5B, when the pixel pitch is shifted by 1/3, the phase is shifted by 120 degrees with respect to the original waveform 41 and becomes a moire waveform 44, which is 2/3 of the pixel pitch. When shifted, the phase shifts by 240 degrees with respect to the original waveform 41. Therefore, if these three waveforms are synthesized by synthesizing images, a flat waveform 46 is obtained and moire is canceled.
[0047]
Similarly, when the pixel pitch is shifted by 1 / n, the phase is shifted by 2π / n. If these n images are combined, the moire is canceled and the imaging moire can be removed from the combined image.
[0048]
(II) Specific processing for removing moire and detecting defects
Next, a process for removing a moire based on the principle described above with reference to FIGS. 6 to 9 and finding a defect will be described more specifically.
[0049]
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a process of combining images.
[0050]
FIG. 7 is a diagram specifically showing a moire waveform and its synthesis.
[0051]
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which a pixel defect appears with a moire waveform and a combined waveform thereof.
[0052]
FIG. 9 shows the waveforms of FIG. 8 separately.
[0053]
Here, it is assumed that the composite image is created by shifting the pixel by 1/2 pixel vertically and horizontally.
[0054]
I1 is an image when pixels are not shifted (1 × m pixels), I2 is an image when shifted by 1/2 pixel in the horizontal direction with respect to I1, and I3 is 1/2 in the horizontal and vertical directions, respectively. An image when the pixel is shifted, I4, is an image when the pixel is shifted by 1/2 pixel only in the vertical direction. By combining these four images in consideration of the shifted direction, it is possible to obtain a high-resolution image Ic having the number of pixels of 21 × 2m.
[0055]
Since this image includes image data including moiré whose phase is inverted, as long as a human sees the image, the moiré seems to have disappeared. This is because the resolution of the human eye is lower than that of the display, and the pixel values of adjacent neighbors are averaged.
[0056]
When performing image processing, this is inconvenient, so as shown in FIG. 6, the average of the pixel values of A11, B11, C11, and D11 is taken as E11. Next, the average of the pixel values of adjacent B11, A12, D12, and C11 is taken as E12. Thereafter, the place where the average is taken is moved sequentially, and the moving average image Im is created. As a result, moire can be removed, and a high-resolution image having four times the number of pixels as compared with the prior art is created.
[0057]
Similarly, if a composite image is created by shifting 1 / n pixels, a high-resolution image having a resolution of the square of the resolution n without generating moire can be created.
[0058]
To understand this image processing, let's explain how there are moire waveforms and defects. Here, in order to make the explanation easy to understand, the description is simplified in one dimension. Now, the image data includes an imaging moire, which is indicated by waveforms I1 and I2, respectively. Here, if the average of Ai corresponding to the pixels of each waveform and Bi + 1 are taken, it becomes the point of Ei + 1, and the combined waveform I5 is obtained. Thus, the synthetic waveform I5 which carried out the moving average process can make a moire remarkably smaller than the original waveform.
[0059]
At this time, if there is a pixel defect, as shown in FIG. 8, only that portion becomes dark and the output becomes small. This is shown for each waveform as shown in FIG. In this way, it is difficult to detect a defective portion with the waveforms of I1 and I2, but with I5 after moving average processing, a defective portion can be detected even with simple processing such as binarization. The accuracy of inspection can be improved. Further, since the resolution is also improved twice as described above, it is easy to find defects, and the accuracy of inspection can be improved in this respect.
[0060]
(III) Defect contrast in defect information calculation processing
Next, the defect contrast in the defect information calculation process will be described with reference to FIGS.
[0061]
FIG. 10 is a schematic diagram showing defects generated on the panel.
[0062]
FIG. 11 is a diagram showing the state of the defect and the brightness value around it.
[0063]
It is assumed that the defect position is found on the panel as shown in FIG. 10 by the spatial differentiation process S53 and the binarization process S54. For example, when the defect position of the defect D1 is specified, as shown in FIG. 11, the brightness value around it is measured to determine the defect contrast. Here, the defect contrast can be defined by, for example, (Formula 1) in FIG. Here, V1 is a luminance value of a portion having no defect, and V2 is a luminance value of the defective portion (its minimum value). According to this definition, when there is no defect, the value is 0%, and when the degree of the defect is large, the value of the defect contrast is also large, which enables quantitative evaluation of the defect.
[0064]
[Repair of defects in the defect correction process]
Next, the defect repair process in the defect correction step P4 will be described with reference to FIGS.
[0065]
FIG. 12 is a diagram showing a state when the phosphor loss 71 occurs in the phosphor application step P2 of the plasma display panel. 12A is a top view, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
[0066]
FIG. 13 is a diagram showing a state when defects are repaired in the phosphor correcting step. Here, FIG. 13A is a perspective view when a stripe type such as a plasma display panel is repaired, and FIG. 13B is a perspective view of a dot type such as a CRT. That is, the missing phosphor 70 is corrected and applied by the microsyringe 72 in which the phosphor 73 is inserted in the phosphor missing portion 71.
[0067]
[Pixel defect inspection result sheet]
Finally, a pixel defect inspection result sheet attached at the time of product shipment will be described with reference to FIG.
[0068]
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a pixel defect inspection result sheet.
[0069]
At the time of product shipment, the information obtained by the inspection so far is displayed on each pixel display on a pixel defect inspection result sheet and shipped. In this example, a grade, a defect contrast indicating a pixel defect position and a defect degree, and the like are described.
[0070]
This enables flexible handling such as changing the shipping price according to each grade. In particular, since the display is becoming more highly defined, it may be necessary to ship with a defect that does not interfere with actual use, so this is a practically effective means.
[0071]
Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a diagram schematically representing the relationship between display pixels having uniform light emission intensity and pixel values of captured images in a one-dimensional manner. The display pixel pitch is Hp = 1, and the emission width is aHp. a corresponds to the aperture ratio of the display pixel, and here, a = 0.6. Assume that the pitch p of the imaging pixels is 0.6. B1 to B9 indicate imaging pixel values shifted by 0.5 Hp, that is, ½ of the display pixel pitch with respect to the imaging pixel values A1 to A9.
[0072]
The combined imaging pixel values C1 to C10 are respectively C1 = (A1 + B1) / 2, C2 = (A2 + B2) / 2,. . . , C10 = (A10 + B10) / 2 is obtained by averaging the captured image shifted by 1/2 pitch from the original captured image for each corresponding pixel. In the embodiment described above, “When the pixel pitch is shifted by half of the moiré waveform 41 when the pixel is not shifted, the phase changes by 180 degrees, and the moiré waveform 42 is output. When the images are combined, the waveform when the moiré waveform is shifted by 1/2 pixel from the original moiré waveform 41 is synthesized, so that the waveform 43 becomes flat and the moiré is canceled. As described above, although the moire of the synthesized image is suppressed, it has not yet been completely canceled in this example. Hereinafter, the cause will be clarified and a method for completely canceling moire will be disclosed.
[0073]
FIG. 16 is a result of Fourier transform of the imaging conditions of FIG. The spatial frequency u is the reciprocal of the “position” on the horizontal axis in FIG. The vertical axis in FIG. 16 is the spectrum S (u), which indicates the degree of the corresponding spatial frequency component, and generally takes a complex value. In this example, the imaginary part is zero, and thus a real number.
[0074]
Hereinafter, the generation mechanism of moire will be clarified. When a portion 100 having a spatial frequency u = 0 to 1 / (2p) is overlapped with a portion 101 having a width 1 / (2p) and N / p, where N = an integer, the portion 101 is zero. If there is a spectrum that is not, a moire with a spatial frequency corresponding to the spatial frequency value of the non-zero spectrum in the spatial frequency range 0 to 1 / (2p) of the portion 100 occurs.
[0075]
In FIG. 16, the spectrum causing the moire is enclosed by an ellipse, and the moire spatial frequency value in the spatial frequency range 0 to 1 / (2p) is indicated by an arrow, and the correspondence between the two is shown.
[0076]
On the other hand, the intensity of the generated moire is sinc (pu ′) = sin (ppu ′) / (ppu ′) under the imaging conditions of FIG. 15 if the spatial frequency value of the non-zero spectrum in the portion 101 is u ′. Is multiplied by the value of the non-zero spectrum. As shown in FIG. 18, sinc (x) is a function that attenuates and oscillates as | x | increases. Therefore, as the | u ′ | of the non-zero spectrum in the portion 101 increases, the moire caused thereby decreases. Become.
[0077]
FIG. 17 shows the light emission intensity of the display pixel and the spectrum corresponding to that when a is made as close to zero as possible. Unlike FIG. 16, the spectrum value remains constant and does not attenuate no matter how large | u ′ |. The influence of the display pixel aperture ratio is to multiply the spectrum of FIG. 17 by sinc (au), and it is obvious that the result is equal to the spectrum of FIG.
[0078]
A spectrum obtained by averaging display pixels taken by shifting 0, 1 / n,..., (N−1) / n with Hp = 1 is obtained by multiplying the spectrum of FIG.
[0079]
[Expression 1]

[0080]
FIG. 19 shows a spectrum when shifted by 0 and 1/2 and is zero except for 2k, k = integer spectrum. FIG. 20 shows a spectrum obtained by averaging 0, 1/3, and 2/3. The spectrum is zero except for the spectrum of 3k, k = integer. In general, when 0, 1 / n,..., N−1 / n, nk, k = zero except for an integer spectrum. In the spatial frequency nk of the non-zero spectrum that remains due to the above-described shift average, if sinc (ank) = 0, the moire is completely cancelled. This can be realized by n where an = a positive integer. Considering the realization cost, it is appropriate to select n that minimizes an. In the examples of FIGS. 15 and 16, since a = 0.6, if n = 5, that is, average by shifting 0, 1/5, 2/5, 3/5, 4/5, moire is completely canceled. can do.
[0081]
Also in the case of two dimensions, if the shape of the display pixel is rectangular as shown in FIGS. 21 and 22, the horizontal direction and the vertical direction can be handled independently. This is obvious because the influence sinc (au) of the one-dimensional display pixel aperture ratio becomes sinc (aHpu) × sinc (bVpv) in two dimensions. Here, a is the display pixel aperture ratio in the horizontal direction, b is the display pixel aperture ratio in the vertical direction, Hp is the horizontal pitch, and Vp is the vertical pitch, which are defined as shown in the figure. U is the horizontal spatial frequency, and v is the vertical spatial frequency.
[0082]
FIG. 21 is an example of a pixel arrangement (rectangular arrangement) of a plasma display or a liquid crystal display, and FIG. 22 is an example of a pixel arrangement (triangular arrangement) of a cathode ray tube. In any case, regardless of the pixel arrangement, n that completely cancels moire can be determined by the above-mentioned means separately for horizontal and vertical directions.
[0083]
On the other hand, when the shape of the display pixel is not rectangular, the influence of the display pixel aperture ratio cannot be expressed by the sinc function, and therefore n that completely cancels the moire cannot be obtained. FIG. 23 shows an ellipse (which can be expressed by a first-order Bessel function), and a normal CRT pixel has a shape close to this. FIG. 24 shows a keyhole-shaped pixel of a liquid crystal display, and the influence of the display pixel aperture ratio cannot be expressed analytically as a function.
[0084]
A different embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 25 to 27 for a pixel shape whose display pixel aperture ratio is not a sinc function.
[0085]
FIG. 25 is a diagram showing a moire generation mechanism when the display pixel array is a rectangular array, and FIG. 26 is a diagram showing a moire generation mechanism when the display pixel array is a triangle array. Let p be the pitch of the imaging pixels in the horizontal and vertical directions. The horizontal pitch Hp and the vertical pitch Vp of the display pixels are defined as shown in FIGS. The black circles in FIGS. 25 and 26 correspond to the coordinate points of the spatial frequency (u, v) where the spectrum by the display pixel arrangement is non-zero.
[0086]
Similar to the one-dimensional case of FIG. 16, the generation mechanism of moire is clarified in FIGS. The portion 102 of the spatial frequency u = 0 to 1 / (2p), v = 0 to 1 / (2p) has a horizontal width and vertical width of 1 / (2p), and the portions 102 and u are N / p, N = integer , V is M / p, and when M = parts 103 separated by an integer are overlapped, if there is a non-zero spectrum in the part 103, the spatial frequency range u = 0 to 1 / (2p of the part 102 ), Moire having a spatial frequency corresponding to the spatial frequency value of the non-zero spectrum at v = 0 to 1 / (2p) is generated. For example, the non-zero spectrum 105 in FIGS. 21 and 22 becomes a moire spectrum having the spatial frequency value of the non-zero spectrum 106 due to the folding 104.
[0087]
On the other hand, the intensity of the generated moire is the product of the influence of the display pixel aperture ratio on the spatial frequency value (u ′, v ′) of the non-zero spectrum in the portion 103 and sinc (pu ′) × sinc (pv ′). The value is proportional to. As | u ′ | or | v ′ | becomes larger, the intensity of moire decreases.
[0088]
If the influence of the display pixel aperture ratio is quantified in advance, the maximum intensity spectrum in the moire spectrum 106 can be obtained by calculation. Furthermore, the spatial frequency value (u′1, v′1) of the non-zero spectrum 105 in the portion 103 corresponding to the maximum moire spectrum 106 can also be obtained by calculation. Similarly, the spatial frequency value (u′2, v′2) of the non-zero spectrum 105 in the portion 103 for the second strongest moire spectrum can be obtained.
[0089]
Since the pixel shift that inverts the phase of the moiré spectrum by 180 degrees is exp {j2pp (hu ′ + xv ′)} = − 1, (u′1, v′1), (u′2, v′2) H and x for canceling the moire spectrum with respect to can be uniquely obtained by the linear simultaneous equations of (Equation 2). Here, the pixel shift ratios h and x in (Expression 2) are ratios to the imaging pixel pitch p.
[0090]
[Expression 2]

[0091]
A method for quantifying the influence of the display pixel aperture ratio will be described. Take the keyhole shape pixel of the liquid crystal display of FIG. 24 as an example. Image data including one keyhole-shaped pixel having an appropriate size is created as shown in FIG. In the image data, all values other than the keyhole-shaped pixel are set to zero, and the keyhole-shaped pixel is set approximately near the center of the image data. The image data is subjected to Fourier transform to calculate spectral data (complex value) with respect to the spatial frequency. The influence of the display pixel aperture ratio can be quantified by multiplying the spectrum by the display pixel arrangement of FIGS. 25 and 26 by the spectrum data of the corresponding spatial frequency value.
[0092]
In the present embodiment, the moire intensity is selected as the moire selection criterion to be canceled. However, the moire intensity is not limited thereto, and the selection criterion may be freely determined. For example, moire having a specific spatial frequency component can be canceled.
[0093]
【The invention's effect】
According to the present invention, when an electronic display is imaged and the defect is inspected, moire generated is reduced, defect detection is facilitated, inspection accuracy is improved, and the pixel defect is quantitatively detected. A pixel defect inspection method that can be evaluated can be provided. In addition, according to the present invention, it is possible to provide an electronic display manufacturing method that can easily correct a display defect and can objectively evaluate a manufactured product.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an electronic display manufacturing process according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a pixel defect inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a pixel defect inspection method for an electronic display according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of moire caused by imaging on a display at the time of inspection.
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of removing moire.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining processing of combining images.
FIG. 7 is a diagram specifically showing a moire waveform and its synthesis.
FIG. 8 is a diagram showing a state in which a pixel defect appears in a moire waveform and a combined waveform thereof.
FIG. 9 is a diagram showing the waveforms of FIG. 8 separately.
FIG. 10 is a schematic view showing defects generated on the panel.
FIG. 11 is a diagram illustrating a state of a defect and a luminance value around the defect.
FIG. 12 is a view showing a state where a phosphor missing 71 occurs in the phosphor coating process P2 of the plasma display panel.
FIG. 13 is a diagram showing a state when defects are repaired in a phosphor correcting step.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a pixel defect inspection result sheet.
FIG. 15 is a one-dimensional representation of the relationship between display pixels having uniform light emission intensity and pixel values of captured images.
16 is a diagram showing a spectrum versus spatial frequency for the imaging condition of FIG.
FIG. 17 is a diagram showing the light emission intensity of a display pixel and the spatial frequency vs. spectrum for the display pixel aperture ratio when the display pixel aperture ratio is made as close to zero as possible.
FIG. 18 is a diagram showing a sinc (x) function waveform;
FIG. 19 is a diagram showing a spectrum versus spatial frequency when averaged by shifting 0, 1/2 pitch.
FIG. 20 is a diagram showing a spectrum vs. spatial frequency when averaged by shifting by 0, 1/3, and 2/3 pitch.
FIG. 21 is a diagram illustrating a state in which rectangular pixels are arranged in a rectangle.
FIG. 22 is a diagram illustrating a state in which rectangular pixels are arranged in a triangle.
FIG. 23 is a diagram illustrating a state where elliptical pixels are arranged in a triangle.
FIG. 24 is a diagram illustrating a state in which keyhole-shaped pixels are arranged in a rectangular shape;
FIG. 25 is a diagram illustrating a moire generation mechanism when a display pixel array is a rectangular array;
FIG. 26 is a diagram illustrating a moire generation mechanism when the display pixel array is a triangular array.
FIG. 27 is a diagram showing an example of image data used for quantifying the influence of the display pixel aperture ratio.
[Explanation of symbols]
P1 ... Rib manufacturing process P2 ... Phosphor coating process P3 ... Pixel defect inspection process
P4 ... Defect correction process P5 ... Assembly process P7 ... Grade determination process P8 ... Sheet attachment process I10 ... Pixel defect information
11 ... Electronic display 12 ... Lens 13 ... Pixel shift camera
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Image processing device 15 ... Image pick-up element 16 ... X stage 17 ... Y stage 18 ... Piezo piezoelectric element 20 ... Video signal circuit 21 ... A / D conversion circuit 22. ..Image memory 23 ... Control circuit 24 ... DC circuit
25 ... Computer 27 ... Signal generator 28 ... UV illumination 31 ... Imaging moiré 32 ... Pixel defect 71 ... Phosphor loss 72 ... Micro syringe 73 ... Phosphor

Claims

A method for inspecting a pixel defect of an electronic display device, comprising the following steps:
The relative positions of the imaging element of the display screen and the imaging unit of the electronic display device, using n as a × n is a positive integer when the aperture ratio of the pixel of the display screen of the electronic display device was a Imaging the display screen of the electronic display device with the imaging means while changing the pitch of the pixels in increments of 1 / n to obtain a plurality of image data of the display screen;
Using n images shifted by 1 / n of the pixel pitch, an image having a resolution n times higher than the original image data is reconstructed and the pixel values of the reconstructed image are sequentially moved. A composite image in which a plurality of pieces of image data are combined with the original image data so as to obtain an image having a resolution of n times per side and the imaging moire included in each of the plurality of image data is reduced with respect to the original image data Creating data, and
Detecting a pixel defect on a display surface of the electronic display device using the composite image data.

2. The pixel defect inspection method for an electronic display device according to claim 1, wherein the minute change of the relative position is a change in a horizontal and / or vertical direction.

The pixel defect inspection method for an electronic display device according to claim 1, wherein the relative position is changed by a minute amount by moving an image sensor.

2. The pixel defect inspection method for an electronic display device according to claim 1, wherein the change of the relative position by a minute amount is performed by moving an electronic display as a subject.

2. The pixel defect inspection method for an electronic display device according to claim 1, wherein the relative position is changed by moving a whole camera mechanism including an imaging device.

In the step of changing the relative position by a minute amount, among the spatial frequencies of the imaging moire generated in the original image by one minute amount change, the phase of one or two different imaging moire spatial frequency components is changed to 180. 2. The pixel defect inspection method for an electronic display device according to claim 1, wherein in obtaining the composite image data, the image obtained in the step of changing the minute amount is synthesized with the original image data.