JP5317803B2 - 表示機器の検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、表示機器の検査装置および検査方法に関し、特に液晶表示機器の階調表示の検査装置および検査方法に関するものである。

図１はこの発明の検査対象となる表示機器として、一般的な液晶表示機器の概略構成を示したものである。液晶表示機器は、液晶パネル１１、液晶駆動回路１２、映像信号出力回路１３、映像信号入力回路１４および映像信号発生回路１５を備えている。
液晶パネル１１は、２枚のガラス基板の間に液晶を封入した画素をマトリクス状に配置し、画素の光の透過率を変化させることにより階調を変化させた映像を表示する。液晶駆動回路１２は、液晶パネル１１の各行を順に選択するゲートドライバと液晶パネル１１の所定列を選択するデータドライバとからなり、両ドライバから印加される電圧に応じて対応する画素の液晶のツイスト状態を変化させ、光の透過・遮断状態を選択する。映像信号出力回路１３は、外部の映像データを映像信号入力回路１４を通じて入力、あるいは内蔵の映像信号発生回路１５で生成した映像データを入力し、液晶駆動回路１２の入力信号フォーマットに変換する。

液晶表示機器は、映像信号入力回路１４あるいは映像信号発生回路１５からの映像データを液晶パネル１１に表示するが、一般に映像信号出力回路１３と液晶駆動回路１２はパラレルのデジタル信号で結合され、液晶パネル１１の各画素の輝度値を表すデジタルの階調値を規定のタイミングで送信する。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を各２５６階調（色数は２５６×２５６×２５６＝約１６７８万色）で表示する場合、８ビットで２５６階調を表現可能なので、パラレルのデジタル信号数は８×３＝２４となる。

映像信号出力回路１３と液晶駆動回路１２は、パラレルのデジタル信号を伝送する手段としてＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）で接続されることが多く、製造工程において映像信号出力回路１３のコネクタあるいは液晶駆動回路１２のコネクタ部分の接触不良が発生し、液晶パネル１１に正しい階調表示ができない場合がある。また、映像信号出力回路１３のプリント基板と液晶駆動回路１２のプリント基板上の半田不良によっても、各ビットの信号線の接触不良、隣接ビット間の信号線に短絡があると、異なる階調値の表示輝度が同じとなるなど液晶パネル１１に正しい階調表示ができない場合がある。
階調表示検査の目的は、このような理由により発生し得る階調表示の不良を検出することである。

上記の不良検出を目的とした液晶表示機器の階調表示の検査の先行例として、例えば６ビットで６４階調の表示を行う場合、上位３ビット用と下位３ビット用の階調比較パターンを分離配置することで、単純なグラデーションパターンで必要な６４（２の６乗）の領域ではなく、８（２の３乗）×２＝１６の領域とすることで、比較する領域の数を絞り、作業者が不良を判別しやすくした事例がある。（例えば特許文献１）
また表示パネルの検査装置を自動化するために、表示パネルをテスト信号に応じて点灯させ、点灯画像をカメラで撮像することで画像計測データを得て、画像計測データに画像処理を施すことで、表示パネルの品質判定を行うようにした表示パネル検査装置が知られている。（例えば特許文献２）

特開２００７−３２２５３３号公報（図２） 特開２００６−５８０８３号公報（図２）

特許文献１に記載された検査装置は、作業者の目視で不良検出を実施しているため、判定基準が作業者に依存するとともに、目視確認および判定に時間を要するため生産効率が悪い。特に、階調値の下位ビットだけが異なる２つの画面表示領域の輝度差は非常に小さく、かつ、視野角依存性により見る角度によって輝度差に変化が生じるため、判定作業には熟練度と慎重な作業が必要となる。

また作業者の目視による判定作業の問題を解決した特許文献２に記載された検査装置は、階調表示検査の自動化には、階調が１段階ずつ異なる領域を隣接して明るさの順（たとえば、６ビットの場合、０が最も暗く、６３が最も明るい）に配した、目視検査で一般的に用いられるグラデーションパターンを被検査対象の液晶表示機器に表示する必要がある。また検査パターンをカメラ等の撮像手段により撮影し、単純に入力した撮像画像の輝度値で表示画像の階調の差異を判別するには、最下位ビットの微小な輝度差を画面の全領域で判別可能な撮像手段の輝度分解能が必要となる。また、液晶の視野角に依存する撮像特性（一般に画面中央部分が明るく、周辺部分が暗い）により、特に周辺部分では、階調の差異による撮像輝度差を上回る誤差が生じる場合もある。このように、従来の検査パターンを単純にカメラ等の撮像手段を用いて、階調差異を判別することは困難であった。

この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、階調表示の検査を自動化して、表示機器の製造工程における検査の効率化、および判定基準の定量化を図るようにすると共に、視野角に依存しない表示機器の検査装置および検査方法を得ることを目的とするものである。

この発明に係わる表示機器の検査装置は、１画素の階調値をｎビット（ｎ≧６）のデジタル信号で入力するようにした被検査対象の表示機器に、ｎビットのうち１ビットのみが互いに反転する階調値である２つの領域を１組の検査領域として複数組の検査領域を含む検査パターンの信号を出力する検査パターン出力手段、この検査パターン出力手段からの信号により表示機器に表示された検査パターンを撮影する撮像手段、この撮像手段により撮影された画像から検査パターンの各領域の輝度値をそれぞれ測定する階調測定手段、および階調測定手段により測定された各領域の輝度値から、１ビットのみが互いに反転する２つの領域の輝度値を比較することにより、当該領域の階調表示の良否判定を行う検査制御判定手段を備えたものである。

またこの発明に係わる表示機器の検査方法は、１画素の階調値をｎビット（ｎ≧６）のデジタル信号で入力するようにした被検査対象の表示機器に、ｎビットのうち１ビットのみが互いに反転する階調値である２つの領域を１組の検査領域として複数組の検査領域を含む検査パターンを表示するステップと、表示機器に表示された検査パターンを撮影するステップと、撮影された画像から検査パターンの各領域の輝度値をそれぞれ測定するステップと、測定された各領域の輝度値から、１ビットのみが互いに反転する２つの領域の輝度値を比較することにより、当該領域の階調表示の良否判定を行うステップを備えたものである。

この発明によれば、表示機器の階調表示検査の定量判定および自動化が可能となる。また、階調値を表すデジタル信号の各ビットに対応するコネクタの接触不良、隣接ビット間の信号線の短絡、等による不良箇所(ビット)の特定が可能となる。

一般的な液晶表示機器を示すブロック図である。 この発明の実施形態１による液晶表示機器の検査装置を示すブロック図である。 この発明の実施形態１による検査パターンおよび検査パターンの各領域の階調値を示す図である。 この発明の実施形態１による検査パターンのサイズおよび撮像画像上での座標を示す図である。 この発明の階調表示検査に使用される画面全体が同一階調値のパターンの輝度測定分布を示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施形態１における表示機器の検査装置を図２〜図５に基づいて説明する。図２は表示機器の検査装置を示すブロック図、図３は検査パターンおよび検査パターンの各領域の階調値を示す図、図４は検査パターンのサイズおよび撮像画像上での座標を示す図、図５は画面全体が同一階調値のパターンの輝度測定分布を示す図である。なお、この実施形態では表示機器として液晶表示機器について説明する。

図２に示す検査装置のブロック図において、被検査体である液晶表示機器１は、図１に示したものと同じ構成のもので、液晶パネル、バックライト、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）各ｎビット（ｎ≧６）の階調値の映像信号を液晶パネルに表示する液晶駆動回路、および液晶駆動回路に映像信号を出力する映像信号出力回路を主たる構成要素としている。検査パターン出力手段２は、階調検査用の検査パターンを記憶し、映像信号として液晶表示機器１に出力して、検査パターンを液晶表示機器１に表示する。カメラなどの撮像手段２は、液晶表示機器１の液晶パネルに表示された検査パターンを撮像し、デジタル化した画像データを出力する。

階調測定手段４は、撮像手段３より入力された画像データに規定の処理を施すことにより、階調検査パターンに対応した輝度値をそれぞれ測定する。検査制御判定手段５は、検査パターン出力手段２を制御し、検査処理に適した検査パターンを液晶表示機器１に選択的に表示するよう制御するとともに、階調測定手段３を制御して検査パターンに応じた測定を実施し、取得した測定値を判定式とあらかじめ設定した判定基準により、各階調表示の良否判定を行う。

図３（ａ）は検査パターン出力手段２からの信号により液晶表示機器１に表示された階調検査パターンの一例を示し、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の映像信号が各６ビットの階調値（１０進数で０〜６３）で表示される場合の検査パターンを示している。
図３（ａ）において、外側の矩形６のエリアは液晶表示機器１の液晶パネルの画面全体を示しており、画面全体に対して画面中央寄りに示される矩形７の領域は液晶パネルに表示される検査パターンを示している。この検査パターンは、横に７等分割、縦に３等分割された領域で構成され、上段の領域Ｒ１〜Ｒ７にはＲ（赤）のそれぞれの階調値のパターンが、中段の領域Ｇ１〜Ｇ７にはＧ（緑）のそれぞれの階調値のパターンが、下段の領域Ｂ１〜Ｂ７にはＢ（青）のそれぞれの階調値のパターンが表示される。なお、各領域Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７には１０進数で表した階調値（０〜６３）の値を併記している。

領域Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７の階調値を２進数で示したのが各々図３（ｂ）（ｃ）（ｄ）である。図３（ｂ）は領域Ｒ１〜Ｒ７のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分別の階調値を２進数（左側が上位ビット）で示し、Ｇ成分およびＢ成分の値がすべて０であるので、領域Ｒ１〜Ｒ７は赤色の階調を示している。同様に図３（ｃ）は領域Ｇ１〜Ｇ７のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分別の階調値を２進数（左側が上位ビット）で示し、Ｒ成分およびＢ成分の値がすべて０であるので、領域Ｇ１〜Ｇ７は緑色の階調を示している。図３（ｄ）は領域Ｂ１〜Ｂ７のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分別の階調値を２進数（左側が上位ビット）で示し、Ｒ成分およびＧ成分の値がすべて０であるので、領域Ｂ１〜Ｂ７は青色の階調を示している。

図３（ｂ）に示す領域Ｒ１〜Ｒ７のＲ成分は、隣接する領域の階調値はｎビット（ｎ＝６）のうち１ビットのみが互いに異なるように反転（「１」と「０」）して設定しており、最上位ビット（一番左側のビット）を第１ビット、最下位ビット（一番右側のビット）を第６ビットと呼ぶこととすると、領域Ｒ１とＲ２では第１ビット、領域Ｒ２とＲ３では第３ビット、領域Ｒ３とＲ４では第５ビット、領域Ｒ４とＲ５では第６ビット、領域Ｒ５とＲ６では第４ビット、領域Ｒ６とＲ７では第２ビットが互いに異なっている。
ここで、下位ビットの第５（ｎ−１）ビット、第６（ｎ）ビットが異なる領域（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５）は画面の中央、上位ビットの第１ビット、第２ビットが異なる領域（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７）は画面の周辺に表示するよう配置している。

また、下位ビットが異なる領域（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５）は、６ビット階調の階調値（１０進数で０〜６３）に対して、領域Ｒ３は４２、領域Ｒ４は４０、領域Ｒ５は４１のように中間階調値に設定している。
上記のように１ビットのみが互いに反転する階調値である２つの領域（Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＲ３、・・・・、Ｒ６とＲ７など）を１組の検査領域としてこれらを複数組配して検査パターンとする。

同様に、図３（ｃ）に示す領域Ｇ１〜Ｇ７のＧ成分は、隣接する領域の階調値はｎビット（ｎ＝６）のうち１ビットのみが互いに異なるように反転して設定しており、最上位ビット（一番左側のビット）を第１ビット、最下位ビット（一番右側のビット）を第６ビットと呼ぶこととすると、領域Ｇ１とＧ２では第１ビット、領域Ｇ２とＧ３では第３ビット、領域Ｇ３とＧ４では第５ビット、領域Ｇ４とＧ５では第６ビット、領域Ｇ５とＧ６では第４ビット、領域Ｇ６とＧ７では第２ビットが互いに異なっている。
ここで、下位ビットが異なる領域（Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５）は画面の中央に表示するよう配置し、６ビット階調の階調値（１０進数で０〜６３）に対して、領域Ｇ３は４２、領域Ｇ４は４０、領域Ｇ５は４１のように中間階調値に設定している。上位ビットが異なる領域（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ６、Ｇ７）は画面の周辺に表示するよう配置している。

同様に、図３（ｄ）に示す領域Ｂ１〜Ｂ７のＢ成分も、隣接する領域の階調値はｎビット（ｎ＝６）のうち１ビットのみが互いに異なるように反転して設定しており、下位ビットが異なる領域（Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５）は画面の中央に表示するよう配置し、６ビット階調の階調値０〜６３（１０進数）に対して、領域Ｂ３は４２、領域Ｂ４は４０、領域Ｂ５は４１のように中間階調値に設定している。
なお、図３（ａ）において、矩形６と矩形７との間で囲まれる領域の階調は、液晶表示機器１の液晶パネルの画面位置検出のため、Ｇ１〜Ｇ７で最も明るい階調値（Ｒ成分０、Ｇ成分６１、Ｂ成分０)としている。

次に、撮像手段３による検査パターンの撮像および階調測定手段４における検査パターンの測定処理について説明する。
図４は撮像手段３によって撮影した図３（ａ）の検査パターンの撮像画像であり、図４の矩形１６、矩形１７は図３（ａ）の矩形６、矩形７に各々対応している。図４中のＷＳ、ＨＳは液晶パネルの横縦の画素数で、たとえばＸＧＡの液晶パネルでは横１０２４画素、縦７６８画素である。同様に図４中のＷＰ、ＨＰは検査パターンの横縦の画素数、ＷＡ、ＨＡは階調測定領域の横縦の画素数で、共に液晶パネルの横縦の画素数ＷＳ、ＨＳに基づき長さを規定している。

図４において、階調測定領域（ＷＡ、ＨＡでサイズを規定）は、図３（ａ）に示す各領域Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７の面積よりも小さい面積になるよう各領域の内側の矩形で規定している。これは検査パターンの撮像画像には、撮像手段３のレンズの歪曲収差の影響で歪が生じるため、階調測定領域は各階調の領域Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７の内側に設定して、歪みによる誤差が出ないようにするためである。

測定処理の第１段階では、図４の液晶パネル画面枠左辺、右辺の上下中央付近の位置１８、１９の撮像画像でのＸ座標、液晶パネル画面枠上辺、底辺の左右中央付近の位置２０、２１の撮像画像でのＹ座標を検出する。以下、位置１８、１９の検出Ｘ座標をそれぞれＸ１、Ｘ２、位置２０、２１の検出Ｙ座標をそれぞれＹ１、Ｙ２とする。ここで、概ね液晶パネルの画面枠が撮像画像の中央付近になるよう液晶表示機器１と撮像手段３の位置関係を設定しているものとする。

したがって、撮像画像上での図４の矩形１７のサイズは横ＷＰ'＝（Ｘ２−Ｘ１）×Ｗ
Ｐ÷ＷＳ、縦ＨＰ'＝（Ｙ２−Ｙ１）×ＨＰ÷ＨＳとなり、各階調領域は矩形１７を横に
７等分、縦に３等分に分割したものであるから、そのサイズは、横ＷＡ'=ＷＰ'÷７、縦
ＨＡ'＝ＨＰ'÷３となる。また、液晶パネルの中央の座標は（ＸＣ、ＹＣ）＝（（Ｘ１＋Ｘ２）÷２）、（Ｙ１＋Ｙ２）÷２））となる。
ここで、領域Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７を、左上原点に右方にｉ列目（ｉ＝０〜６）、下方向にｊ行目（ｊ＝０〜２）の領域とインデックスをつけたとき、各領域の中央の座標（Ｘｉｊ，Ｙｉｊ）は、（ＸＣ＋ＷＡ'×（ｉ−３）,ＹＣ＋ＨＡ'×（ｉ−１））となる。
以上より、階調測定領域の左上、右下の座標は各々（Ｘｉｊ−ＷＡ'÷２,Ｙｉｊ−ＨＡ'÷２）、（Ｘｉｊ＋ＷＡ'÷２,Ｙｉｊ＋ＨＡ'÷２）となる。
上述のように、液晶パネル枠の位置を検出して、階調値の測定領域を決定しているため、液晶表示機器１と撮像手段３の位置関係は、視野角特性による撮像輝度の差異がでない程度に固定していればよい。

測定処理の第２段階では、上記で算出した階調測定領域内の撮像輝度の平均値を階調測定手段４で算出し、この値を各階調領域Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７の階調測定値とする。撮像手段３による各画素の濃淡レベルが８ビットの場合は０〜２５５、１２ビットの場合は０〜４０９５の値となる。上述のように、各階調を示す領域はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎に表示位置を区分しているため、白黒の撮像手段によっても階調値の差異を判別可能であるので、Ｒ，Ｇ，Ｂ色成分の区別はせず、単に階調測定値としている。

つづいて、検査制御判定手段５における判定処理について説明する。
各階調ビットの不良判定は、検査対象の階調ビットのみが互いに反転している２つの階調領域の階調測定値の差異を基準値と比較することにより行う。
階調測定手段４による各階調領域（図３の領域Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７）の階調測定値をＫ（Ｒ１）〜Ｋ（Ｒ７）、Ｋ（Ｇ１）〜Ｋ（Ｇ７）、Ｋ（Ｂ１）〜Ｋ（Ｂ７）とすると、Ｒ階調の最上位ビット（第１ビット）の判定のため、Ｋ（Ｒ１）−Ｋ（Ｒ２）の演算（符号付）を行い、その算出結果が特性バラツキの範囲を考慮した基準値の範囲に入っていれば良、入っていなければ不良と判定する。
例えば、第１ビットの信号線またはコネクタが断線していた場合、領域Ｒ１の階調測定値Ｋ（Ｒ１）と領域Ｒ２の階調測定値Ｋ（Ｒ２）は同じ輝度値となり、Ｋ（Ｒ１）−Ｋ（Ｒ２）は０となり、基準値の範囲外となって、不良と判定される。

同様に、Ｒ階調の第２ビットの判定のため、Ｋ（Ｒ６）−Ｋ（Ｒ７）の演算（符号付）を行い、基準値と比較する。Ｒ階調の第３ビットの判定のため、Ｋ（Ｒ２）−Ｋ（Ｒ３）の演算（符号付）を行い、基準値と比較する。Ｒ階調の第４ビットの判定のため、Ｋ（Ｒ５）−Ｋ（Ｒ６）の演算（符号付）を行い、基準値と比較する。Ｒ階調の第５ビットの判定のため、Ｋ（Ｒ３）−Ｋ（Ｒ４）の演算（符号付）を行い、基準値と比較する。Ｒ階調の第６ビット（最下位ビット）の判定のため、Ｋ（Ｒ４）−Ｋ（Ｒ５）の演算（符号付）を行い、基準値と比較する。
この場合、各ビットの判定に使用する基準値は当然ながらそれぞれ異なる。例えば第１ビットの判定のために使用されるＫ（Ｒ１）とＫ（Ｒ２）値は、正常であればそれぞれ「２」と「３４」と差が大きいのに対し、第６ビットの判定のために使用されるＫ（Ｒ４）とＫ（Ｒ５）値は、正常であればそれぞれ「４０」と「４１」と差は小さい。したがって基準値も判定ビットによってそれぞれ変える必要がある。

基準値の範囲の規定にあたっては、少なくとも検査対象とする階調ビットより一つ下位のビットが短絡等の要因で対象ビットのＯＮ／ＯＦＦに連動してＯＮ／ＯＦＦした場合を判別できるように設定する。この範囲を確認するためには、誤動作を想定した階調値のパターン（たとえば、２ビットに着目した場合、本来００、１０のところ、００、１１）を作成して上記の方法で測定した差分値を参照すればよい。一方、一つ上位のビットが連動動作した場合には、検査対象ビットのＯＮ／ＯＦＦ以上の差異が生じるため、特に考慮する必要はない。

次に、上記した実施形態１に基づくこの発明の利点について説明する。
図５は、一般的な液晶表示機器１に全面同一階調値の単色パターン（たとえば６ビット階調であればＲ＝０、Ｇ＝６３、Ｂ＝０）を表示し、撮像手段３で撮像し、被測定液晶画面全領域を横１７に等分割、縦６に等分割した領域について、階調測定手段４により各領域の平均輝度（０〜１０２３）を算出し、各領域の測定値をグラフ化（Ｘが液晶画面の左右方向の位置、Ｙが上下方向の位置、Ｚが測定値）したものである。
図５中記載の「左下」が被測定液晶画面の左下の領域の測定値、「右上」が画面の右上の領域の測定値を示しており、画面中央部分の領域の測定値に対して、画面周辺部の領域になるほど測定値が小さくなることがわかる。

これは撮像手段３と液晶画面との視野角特性、液晶表示装置１のバックライトの輝度ムラ等に起因するものである。
たとえば、図５の特性を持つ液晶表示機器１はバックライトが画面上側にのみ装着されているものであるため、画面下側よりも上側の方が輝度が高くなっている。輝度ムラの分布には個体差があるが、液晶画面の局所的な部分で大きく輝度が変化することはないため、実施形態１では、比較する２つの階調領域を隣接配置し、図４の検査パターンのＷＰ、ＨＰをＷＳ、ＨＰの３分の１程度として画面中央寄りに表示することで、撮像手段と液晶画面との視野角、液晶表示機器のバックライトの輝度ムラのバラツキによる誤差を補正処理しなくても十分に排除可能である。

また、同一階調の測定値が画面中央部に対して、画面周辺部では小さくなっており、仮にこの比を３分の１とすると、画面周辺部の測定輝度分解能は画面中央部に対して、３分の１程度となることを意味している。階調値の差が小さい階調の下位ビットの判別には、測定分解能を必要とするため、実施形態１では図３に示すように下位ビットの階調領域を画面中央に配置することによって、最も測定分解能が必要な部分で最大の撮像分解能が得られるようにしている。

さらに、撮像手段３は一般的に最暗部の撮像はノイズの影響により撮像精度が劣ること、撮像手段３と被検査対象の液晶表示機器１とのガンマ特性のミスマッチにより最暗部および最明部のリニアリティ特性が得られ難い。このため、実施形態１では図３に示すように下位ビットの階調値を中間階調に設定することで、良好な測定性能が得られるようにしている。
なお、この発明の図３に示す階調１ビットを反転した領域を組み合わせた検査パターンでは、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色について単純なグラデーションを用いた場合に必要となる６４領域（２の６乗）、および、特許文献１の１６領域より少ない７領域で階調ビットの不良検出が可能である。

この発明の実施形態１における検査装置は以上のように構成されているが、検査パターンは必ずしも上記した検査パターンに特定されるものでなく、例えば、階調値を示すｎビットのうち検査対象の階調ビットのみが互いに反転する階調値である２つの領域を１組の検査領域とする検査パターンであれば、図３に示す検査パターンと異なる階調値および配置の組合せでも可能である。
さらにこの発明は撮像手段３、階調測定手段４および検査制御判定手段５による目視検査でない機器で検査を行なうため、検査パターンの１組の検査領域である２つの領域は、単色パターンの平均輝度値がほぼ同じ領域に配置するものであれば、必ずしも隣接していなくてもよい。

さらに、実施形態１では、ｎビットからなる階調値のビット毎の比較領域(ビットが互いに反転する２つの領域)が一組のみという測定パターンとしたが、ビット毎の比較領域を複数の組み合わせとすることで、実施形態１に比べると階調領域の数は増えるものの、同一のビットを複数の階調値の組み合わせで測定比較できるため、検査確度の向上が期待できる。
たとえば、図３(a)に示す階調の領域を各々上下に２等分とし、全体を横７縦３分割から、横７縦６分割、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の領域を各２列とする。Ｒ、Ｇ、Ｂ毎の内１列は図３（ａ）と同一の階調値（Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７）に設定とし、２列目を各々左からＲ８〜Ｒ１４、Ｇ８〜Ｇ１４、Ｂ８〜Ｂ１４とする。ここで、Ｒ８〜Ｒ１４、Ｇ８〜Ｇ１４、Ｂ８〜Ｂ１４のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分について、Ｒ成分を代表として設定例を示す。
Ｒ１〜Ｒ７とは異なる階調値の組合せであればよいので、たとえば、Ｒ８は111001、Ｒ９は101001、Ｒ１０は101101、Ｒ１１は101100、Ｒ１２は101110、Ｒ１３は100110、Ｒ１４は000110とすればよい。
また、上記の実施形態１では、撮像手段３を白黒カメラとし、白黒カメラでも判別可能とするようＲ、Ｇ、Ｂ別の階調検査パターンを用いたが、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分を分離可能な撮像手段を用いた場合にはＲ、Ｇ、Ｂの同階調値の領域を同じ位置に重ねて配置（結果として、白色になる）した検査パターンとすることもできる。

実施の形態２．
次にこの発明の実施の形態２における検査装置について説明する。
実施の形態２の発明は、撮像手段３による撮像画像において、液晶表示機器１の液晶パネルと撮像手段３の視野角特性ならびに液晶表示機器１のバックライトの輝度ムラ等に起因する各測定領域における階調測定輝度値の差異を、液晶表示機器１の画面全体を単一階調値とした検査パターンの対応領域における測定輝度値に基づき補正するようにしたものである。

実施の形態１の図５で説明したように、液晶表示機器１に全面同一階調値の単色パターン（たとえば６ビット階調ではＲ＝０、Ｇ＝６３、Ｂ＝０）を表示し、撮像手段３により撮像した画像に対して、実施の形態１に示した各階調領域の測定と同じ測定領域で、階調測定手段４により平均輝度値を算出する。
ここで、単色パターンによる図３の領域Ｒ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７に対する平均輝度の測定値をＪ（Ｒ１）〜Ｊ（Ｒ７）、Ｊ（Ｇ１）〜Ｊ（Ｇ７）、Ｊ（Ｂ１）〜Ｊ（Ｂ７）とする。
この測定値を用いて、実施の形態１に記述した方法で算出した各階調領域の階調測定値Ｋ（Ｒ１）〜Ｋ（Ｒ７）、Ｋ（Ｇ１）〜Ｋ（Ｇ７）、Ｋ（Ｂ１）〜Ｋ（Ｂ７）を
補正式「Ｋ'（Ｐ）＝Ｋ（Ｐ）×Ｊ（ＧＮ）÷Ｊ（Ｐ）」で正規化する。
（但し、ＰはＲ１〜Ｒ７、Ｇ１〜Ｇ７、Ｂ１〜Ｂ７）
ここで、上記補正式のＪ（ＧＮ）は単色パターンの平均輝度値のうち、最大の輝度値を示す領域の輝度値で、一般的には画面中央の領域Ｇ４の平均輝度値Ｊ（Ｇ４）が相当する。

これにより、実施の形態１の記述で示したバックライトの輝度ムラの個体差による測定誤差を階調輝度値から排除し、比較対象の階調領域を隣接させる検査パターンの制約を取り除くことができ、検査領域の配置の自由度が向上する。
なお、この実施の形態２では単色パターンの表示とその測定処理が必要となるが、実施の形態１では輝度ムラのバラツキによる影響が無視できない場合に有効な手段となる。

実施の形態３．
次にこの発明の実施の形態３における検査装置について説明する。
実施の形態３の発明は、液晶表示機器１の画面の明るさに応じて、検査対象の領域をすべての輝度測定値の最大値が、撮像手段３の撮像輝度レンジ内の最大値に近い任意の測定値となるよう、撮像手段３の感度を制御するようにしたものである。

実施の形態３の発明は、実施の形態１の階調測定手段４で階調測定値Ｋ（Ｒ１）〜Ｋ（Ｒ７）、Ｋ（Ｇ１）〜Ｋ（Ｇ７）、Ｋ（Ｂ１）〜Ｋ（Ｂ７）を算出した後、撮像手段３の撮像ダイナミックスレンジを最適とするため、階調測定値Ｋ（Ｒ１）〜Ｋ（Ｒ７）、Ｋ（Ｇ１）〜Ｋ（Ｇ７）、Ｋ（Ｂ１）〜Ｋ（Ｂ７）の最大値が撮像入力レンジの最大値（８ビット入力の場合２５５）を上回らず、かつ、撮像入力レンジの最大値に近い任意の測定値とするよう、撮像手段３の露光時間あるいは絞りを調整して、再度撮像処理、測定処理を実施する。

このように実施の形態３によれば、液晶表示機器１の輝度にバラツキが大きな個体差がある場合にも、撮像手段の撮像ダイナミックスレンジが最適に保てるため、比較対象の階調領域の撮像輝度値の差異が大きくとれ、検査パターンの各領域の撮像輝度値の比較判定において、階調の下位ビットの良否判定に必要な撮像手段３の輝度分解能を確保することができる。

実施の形態４．
また、実施の形態１では、検査対象の階調ビット数を６ビット（階調数６４）としたが、これを８ビット等に拡大した検査パターンを作成するには、たとえば図３の階調値に２ビット付加して画面中央部に２領域追加すればよい。具体的には、Ｒ成分の階調値は左からＲ１（00001010）、Ｒ２（10001010）、Ｒ３（10101010）、Ｒ４（10100010）、Ｒ５（10100000）、Ｒ６（10100001）、Ｒ７（10100101）、Ｒ８（10110101）、Ｒ９（11110101）とすればよい。

このような階調ビット拡大時には階調の最下位ビットの反転による輝度差が非常に小さくなるため、撮像手段３の輝度分解能が重要な要素となる。単純に十分な撮像輝度分解能を有する撮像手段（階調８ビットの場合、たとえば１０ビットあるいは１２ビットの輝度分解能のカメラ）を用いずとも、１ランク性能が低く低コストの撮像手段の性能を最大限に活用する方法は有用である。

このためには、階調の下位ビット（たとえば８ビットの下位２ビット）とその他のビットの検査を個別のステップで実施する。階調の下位ビット以外の検査ステップは、実施の形態１に記述した手順で実施する。つづいて、下位ビット用の検査ステップは、最初のステップで取得した測定値に基づき、下位ビット判定用の階調領域の測定値の最大値が撮像入力レンジの最大値を上回らず、かつ、撮像入力レンジの最大値に近い任意の測定値となるよう、撮像手段３の露光時間あるいは絞りを調整して、実施の形態１に記述した手順で撮像処理、測定処理、判定処理を実施する。
このように実施の形態４によれば、撮像輝度値の差異が小さな部分に撮像輝度レンジをあわせることで撮像手段の性能を最大限に引き出し、最も分解能が必要な下位ビットの測定分解能を向上させることができる。

実施の形態５．
実施の形態１では、図２に示したように、液晶表示機器１の外部に検査パターン出力手段２を設けた構成としたが、実施の形態５の発明は、図１に示した液晶表示機器１の映像信号出力回路１３の前段に、検査パターン出力手段２となる映像信号発生回路を内蔵する構成とすることも可能である。

この構成では、あらかじめ検査パターンを液晶表示機器１の内部メモリに記憶し、検査制御判定手段５が液晶表示機器１を直接制御して選択的に検査パターンを表示する。
このように実施の形態５によれば、外部の検査パターン出力手段（機器）を省略でき、映像情報を記憶ならびに表示可能な液晶表示機器であれば設備のコストを抑制することが可能となる。
なお以上の説明では、表示機器として液晶表示機器について述べたが、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネルなどの表示機器においてもこの発明は適用可能である。

１：液晶表示機器、 ２：検査パターン出力手段、
３：撮像手段、 ４：階調測定手段、
５：検査制御判定手段、 ６：画面枠を示す矩形、
７：検査パターン枠を示す矩形、 Ｒ１〜Ｒ７：赤の階調値の検査領域、
Ｇ１〜Ｇ７：緑の階調値の検査領域、 Ｂ１〜Ｂ７：青の階調値の検査領域。

Claims (10)

1. １画素の階調値をｎビット（ｎ≧６）のデジタル信号で入力するようにした被検査対象の表示機器に、前記ｎビットのうち１ビットのみが互いに反転する階調値である２つの領域を１組の検査領域として複数組の検査領域を含む検査パターンの信号を出力する検査パターン出力手段、この検査パターン出力手段からの信号により前記表示機器に表示された前記検査パターンを撮影する撮像手段、この撮像手段により撮影された画像から前記検査パターンの各領域の輝度値をそれぞれ測定する階調測定手段、および前記階調測定手段により測定された各領域の輝度値から、前記１ビットのみが互いに反転する２つの領域の輝度値を比較することにより、当該領域の階調表示の良否判定を行う検査制御判定手段を備えた表示機器の検査装置。
2. 前記検査パターンの１ビットのみが互いに反転する２つの領域は隣接して配置されている請求項１に記載の表示機器の検査装置。
3. 前記検査パターンは前記表示機器の画面周辺部を除く画面中央寄りに表示するようにした請求項１または請求項２に記載の表示機器の検査装置。
4. 前記検査パターンのうち、ｎビットの階調値の下位（第ｎ、第ｎ−１）ビットが互いに反転する階調値の領域は前記表示機器の画面中央に表示するようにした請求項３に記載の表示機器の検査装置。
5. 前記撮像手段による撮像画像から測定された前記検査パターンの各領域の輝度値を、前記表示機器の画面全体を単一階調値とした検査パターンの対応領域における測定輝度値に基づき補正するようにした請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示機器の検査装置。
6. 前記表示機器の画面の明るさに応じて、検査対象の領域をすべての輝度測定値の最大値が、前記撮像手段の撮像輝度レンジ内の最大値に近い任意の測定値となるよう、前記撮像手段の感度を制御するようにした請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示機器の検査装置。
7. 前記検査パターン出力手段を前記表示機器に内蔵した請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示機器の検査装置。
8. １画素の階調値をｎビット（ｎ≧６）のデジタル信号で入力するようにした被検査対象の表示機器に、前記ｎビットのうち１ビットのみが互いに反転する階調値である２つの領域を１組の検査領域として複数組の検査領域を含む検査パターンを表示するステップと、前記表示機器に表示された前記検査パターンを撮影するステップと、前記撮影された画像から前記検査パターンの各領域の輝度値をそれぞれ測定するステップと、前記測定された各領域の輝度値から、前記１ビットのみが互いに反転する２つの領域の輝度値を比較することにより、当該領域の階調表示の良否判定を行うステップを備えた表示機器の検査方法。
9. 前記検査パターンの１ビットのみが互いに反転する２つの領域は隣接して配置され、これら領域のすべては前記表示機器の画面周辺部を除く画面中央寄りに表示するようにし、ｎビットの階調値の下位（第ｎ、第ｎ−１）ビットが互いに反転する階調値の領域は前記表示機器の画面中央に表示するようにした請求項８に記載の表示機器の検査方法。
10. 前記各領域の輝度値をそれぞれ測定するステップは、ｎビットの階調値の下位（第ｎ、第ｎ−１）ビットが互いに反転する階調値の領域の測定ステップと、その他の領域の測定ステップとを分離し、前記下位（第ｎ、第ｎ−１）ビットが互いに反転する階調値の領域の測定ステップでは下位ビット用の測定範囲の輝度測定値の最大値が、前記撮像手段の撮像輝度レンジ内の最大値に近い任意の測定値となるよう前記撮像手段の感度を制御するステップを設けたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の表示機器の検査方法。

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