JPH04100094A - 表示試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ラインセンサ等の線状のセンサ部を走査さ
せることにより、表示装置の画素毎の表示情報データを
収集し、良否判定を行う２次元表示装置の試験装置に関
するものである。

［従来の技術］ 表示装置の試験においては、まず、その装置の表示機能
の良否を判別することが重要である。この表示機能の良
否判定には、画面輝度、コントラストの正否を測定する
ことが１つの目安となる。

従来、この種の測定は人手（検査員）により輝度あるい
はコントラストの試験を行っていたため、試験用に大勢
の検査員が必要とされていた。また、人手の場合は、試
験結果のバラツキや輝度等の測定ミスが生じ最終的には
表示装置の品質あるいは信頼性を低下させる原因となっ
ていた。これらの欠点を取り除くため、人手の介入を極
力押さえることが可能で、信頼性の高い表示試験システ
ムとして、特開昭６０−５３９８７号（表示試験システ
ム）や特開昭５８−１１８６９７号（表示パネル検査装
置）が挙げられる。

第７図、第８図は従来技術としての特開昭６０−５３９
８７号（表示試験システム）の例であり、表示装置に対
して自動的に試験パターンを表示せしめるとともに、表
示画面上の表示状態を測定し、かつその測定結果をその
表示装置に通知する手段を備えた試験装置であり、共通
部分には同一符号を付しである。

第７図は被試験装置として輝度およびコントラスト調整
用ボリューム６を備えた表示装置１を例にとったもので
ある。すなわち、第７図の例では、このボリューム６を
調整する調整機構５および輝度計４を備えた試験機３を
設ける。これにより、試験機３側からのボリューム調整
が可能となり、輝度計４による輝度の自動測定と合わせ
て表示装置１の輝度・コントラスト調整機能の良否を含
めた表示試験が可能となる。試験機３と表示装置１とは
、表示装置１の有する外部装置（プリンタ）とのインタ
フェースを介して電気的に接続される。２は前記表示装
置１側の制御部が格納された本体である。

第８図は輝度等の調整用ボリューム６（第７図）を用い
ないで、表示装置１を試験する場合の構成を示すもので
ある。この場合、試験機３は輝度計４のみを備える。ま
ず、試験機３側よりインタフェース線を介して試験用表
示パターンの表示指示を行う。この結果、表示装置１の
画面上器こ表示されるパターンの輝度を輝度計４により
測定する。この測定結果により試験機３は輝度試験の良
否を判断して、その結果を表示装置１に通知する。

第９図は近年従来のＣＲＴデイスプレィに代わる新しい
デイスプレィの１つとしての液晶デイスプレィを対象と
した特開昭５８−１１８６９７号（表示パネル検査装置
）における検査装置の構成例である。

第１０図は、第９図の検査装置における液晶表示パネル
全体の電気的等価回路である。

まず、第１０図について説明すると、各画素の蓄積用コ
ンデンサＣ０への書き込みは、テレビ画像信号をその画
面の場所に応じて、ビデオ信号ラインｘ１〜Ｘ、、、ゲ
ート信号ラインＹ１〜Ｙｎを選択し、各画素のスイッチ
用トランジスタＴ、を開閉して行われる。各画素の蓄積
用コンデンサＣ０の電圧が、それぞれの画素の液晶セル
ＬＣの印加電圧となる。−Ｖ　ｓｓは表示用シリコン集
積回路基板電位、ｖｃｏｙは透明電極となる共通電極の
電位である。

ビデオ信号ラインｘ１を高レベル、Ｘ２〜ｘｎを低レベ
ルとし、ゲート信号ラインＹ１〜Ｙｎは垂直走査信号を
入力すると、第１１図に示すように、Ｘｌ　・Ｙ、　、
Ｘ、　　・Ｙ、−・−・Ｘ、　　・Ｙｎの部分の液晶セ
ルがビデオ信号ラインＸ１に沿って駆動される（ハツチ
ング部）。

このビデオ信号ラインＸ１に沿った画素の検査の方法は
、画面全体を黒レベルとして、このビデオ信号ラインｘ
ｌに沿った画素の部分を白レベル信号とした時の画面の
明るさの比較により、この画素部分に対するビデオ信号
ラインの欠陥の有無が判別できる。

このような原理に基づき、第９図による検査は次のよう
になる。画像表示パネル１１の検査は、まず、この表示
パネルは反射型であることから光源を斜め方向から照射
し、コントラストの最も良い位置に設定する。テスト信
号発生部１２により、例えば、ビデオ信号ラインｘ１に
高レベル信号を入力すると、垂直走査回路が正常の動作
をすることで、やはりビデオ信号ラインＸ１に沿った部
分の画素が駆動され、この部分が白く輝く。この光を集
光レンズ１３により集光し、光電変換素子１４によって
電気信号とし、増幅部１５で増幅され記・■・比較部１
６に送られる。比較された結果を判定出力としてプリン
タ１８に送り、この場合のビデオ信号ライン番号をライ
ン番号発生部１７より受け、プリンタ１８で書き込み出
力する。この構成で、既存のビデオ信号ラインの駆動信
号の有の場合と、無の場合の光信号レベルを測定し比較
することで、そのビデオ信号ラインにおけるライン欠陥
の有無を判定でき、この判定方法を自動的にビデオ信号
ライン数ｘｎ回行うことで、ビデオ信号ラインにおける
ライン欠陥の場合を自動的に知ることができる。また、
垂直の走査信号をある既知のゲート信号ラインに固定し
、この状態でビデオ信号ラインＸ１〜Ｘ、ｌの全てを高
いレベルと低レベルに切り換えて、この時の光信号レベ
ルを比較することにより、そのゲート信号ラインのライ
ン欠陥の有無が判定できる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来の方法では、人間の視覚特性
として線欠陥や複数画素のつながりからなる領域欠陥の
場合は、比較的安定に検出できるか、画素単位のランダ
ム欠陥については見逃し易い。最終的なＧｏ／Ｎ０ＧＯ
テストにおいてはこれでも良いが、開発初期段階等にお
いて検査結果を製造工程や設計工程にフィードバックさ
せたい場合には、欠陥数や欠陥位置およびその分布等の
詳細かつ統計的なデータか必要となるが、従来の方法で
はこのようなデータは得難いという欠点があった。

この発明の目的は、表示デバイスの各画素毎の表示特性
の詳細なデータを収集し、該データの分析結果を持って
画素毎の評価を正確、かつ迅速に実行可能な表示試験装
置を実現することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる表示試験装置は、表示デバイスの各画
素毎に詳細なデータを収集し、該データの分析結果を以
て画素毎の評価を行うものであって、適当な分解能を有
するセンサを用いてデイスプレィ全面を一様にスキャン
していることが従来の手法と本質的に異なる。このため
、表示部と、この表示部と外部装置との間で表示データ
の授受を行うための入出力インタフェース部と、表示部
に試験パターンの表示指示を行うための表示指示手段と
、表示したパターンの輝度あるいはコントラストを含む
表示状態を測定するための第１のセンサ部と、表示部を
撮影するために線状の第１のセンサ部に対して光学的に
対称に配置した照明部と、少な（とも１つの位置検出用
の第２のセンサ部と、この第２センサ部の位置検出結果
に基づき、表示部と線状の第１のセンサ部との相対位置
を線状の第１のセンサ部と直交する方向に変更するため
の第１の位置制御部と、表示部と線状の第１のセンサ部
との相対位置を回転を含めて制御するための第２の位置
制御部と、試験パターンの表示ならび全体の制御を行う
ための制御部と、測定結果の分析を行うための処理部と
を備えたものである。

また、第１の位置制御部の最小制御量のＮ　（Ｎは１以
上の任意の整数）倍の送り量で第１のセンサ部を動作さ
せ、この第１のセンサ部の出力信号を観察し、その変化
から表示部の各画素位置を求めてキャリブレーションす
るのもである。

［作用１ この発明においては、表示部に試験パターンを表示し、
表示部の表示最小単位（画素）よりも小さい所望の分解
能を有する線状の第１のセンサ部で撮影して表示部の表
示状態のデータを求め、表示状態の測定結果をあらかじ
め設定した評価基準または測定結果から算出した評価基
準と比較して、画素または複数画素毎に欠陥の有無を自
動的に判定する。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図であって、
２１は被試験用デイスプレィの表示部で、外部装置との
間で表示データの授受を行うための入出力インタフェー
ス部を内蔵している。

２２は該表示部２１へ試験用表示パターンの表示指示を
行う表示指示手段である。２３は表示したパターンの輝
度あるいはコントラストを含む表示状態を測定するため
の線状の第１のセンサ部であり、センサエレメントが線
状に配置されたセンサアレイ２４と、このセンサアレイ
２４とデイスプレィ表示面を光学的に対応付けるレンズ
アレイ２５と、センサアレイ２４への迷光を遮蔽するた
めの遮蔽板２６および表示部２１を撮影して安定した映
像信号を得るための照明部２７で構成される。２日は前
記表示部２１と第１のセンサ部２３との相対位置を変更
するための位置制御部、２９は位置決め用パターンや各
種試験パターンの表示および全体の制御を行う制御部で
ある。３Ｑは測定結果の分析を行うための処理部、３１
は第２のセンサ部で、線状の第１のセンサ部２３と表示
部２１との直交性検出や画素ピッチ等を計測するために
設けられる。第１のセンサ部２３と第２のセンサ部３１
とは直交性検出や画素ピッチ計測等を行うために相対位
置関係を厳密に設定している（第１図では第１のセンサ
部２３と第２のセンサ部３１とは横方向に各り、、Ｌ２
だけ隔てて設置されている）。

このような表示試験装置において、デイスプレィの試験
は試験パターンを表示部２１の全面または一部に表示し
、この表示部分を表示部の表示最小単位（画素）よりも
小さい所望の分解能を有する第１のセンサ部２３を表示
部２１上を走査することにより、その表示状態を光学的
に取り込んで光電変換し、あらかじめ設定した評価基準
または測定データから算出した評価基準と比較すること
によって、表示部分の欠陥の有無を自動的に判定する。

表示部２１と第１のセンサ部２３との相対位置を変更す
るための位置制御部２８は、被試験試料の表示部２１の
面と第１のセンサ部２３の面とを平行に調整する機能や
回転させるための回転機能（第２の位置制御部）および
第１のセンサ部２３の面と平行な２次元面上で直交する
２軸をＸ、Ｙ軸とし、第１のセンサ部２３の長さ方向を
Ｙ軸とする時、被試験試料をＸ軸方向へ移送するための
移送機能（第１の位置制御部）とを有する。照明部２７
は表示部２１を撮影して安定した映像信号を得るための
ものであり、陰影の影響を相殺させるため、蛍光灯のよ
うな線状の光源をレンズアレイ２５に対して対称に配置
しである。このような装置を用いてのデイスプレィの試
験は概ね第２図のように行われる。なお、第２図のフロ
ーチャートに付した　（１）〜（１５）は、下記説明の
　（１）〜（１５）に対応させである。

（１）　　開始：ここでは省略しであるシステムの起動
釦等をＯＮすることにより自動試験がスタートする。

（２）初期設定二次に自動試験を実施するために必要な
準備として、プログラム内定数設定１磯構部設定、ＲＡ
Ｍ等のクリアおよび照明条件等の設定を行う。

（３）　　θ調整：被測定用デイスプレィをセットして
所定の位置に搬送し、センサとデイスプレィ画素配列の
直交性の調整を行う。

第３図にθ調整の原理を示す。第３図において、３１は
位置検出等の機能を分担する第２のセンサ部であり、こ
こではＡ、Ｂ２個のセンサよりなる。センサＡ、Ｂのセ
ンサ傾城は各々ｘＡ・ＹＡ、Ｘ、−Ｙ、　であり、両セ
ンサＡ、ＢはＸ　ＡＢだけ離れて設定される。４２は直
交性検出用の試験パターン例であり、表示領域の中央部
に第１のセンサ部２３の走査方向に１本の線を表示する
。

センサ部、表示部共に座標系は右方向にＸ軸、下方向に
Ｙ軸を設定する。４３は前記第２のセンサ部３１のセン
サエレメント座標値軸であり、その座標値をＳＡ、Ｓ、
で示すことにする。センサＡとセンサＢが試験パターン
と交差する点を各ａ　＋　ｒ　ａ　２＋　ｂ　＋　＋　
ｂ　２とし、そのときのＹ座標値を各々Ｓ　ａｌ＋　Ｓ
ｓｚ＋　Ｓｂ＋、　Ｓｂａとすると、センサとデイスプ
レィ画素配列との傾きをθとすると以下の関係がある。

■　直交性が満たされている場合 （θ＝Ｏ１第３図（ａ）） ａ＋　、ａ２．ｂ＋　＋　ｂｚ各点の表示部２１上のＹ
座標値は各々等しくなる （Ｓ　、、＝　Ｓ　、２＝　Ｓ　ｂ、＝　Ｓゎ２）。

■　−〇傾いた場合（第３図（ｂ）） 第３図（ａ）の場合と同様にして、（Ｓ、＋＜Ｓ　ｂ、
）、（Ｓ、□＜５ｂ２）及び（Ｓ　−１＜　Ｓ−□）、
（Ｓヨ＜５ｂ２）となる。

■　十〇傾いた場合（第３図（Ｃ）） 第３図（ａ）の場合と同様にして、（Ｓ、、＞８つ、）
、（Ｓ　ａ２＞　Ｓ　ｂ２）及び（Ｓ、＞５−２）、（
Ｓ　ｂ　Ｉ＞　Ｓ　ｂｚ）となる。

したがって、Ｓ、、（Ｓ、２）と５ｂ１（Ｓｂ２）とを
観測して、ムＳ、＝Ｓ、、−Ｓｂ、、△５２＝Ｓ、□−
３’ｂｚを求め、１△Ｓ、ｌ　　（１△Ｓ２１）が許容
値以下となるようにθを調整することによりθの自動調
整が可能となる。

（４）　　キャリブレーション：画素の表示状態（輝度
）はその画素に含まれるセンサエレメントの出力値を用
いて表す。表示部２１の画素形状は表示制御用デバイス
（トランジスタ等）や配線パターン等の存在および表示
面積を可能な限り大きくしたいため、その輪郭形状は複
雑となる。

第４図にセンサエレメント（ピッチ：Ｐ８）ＳＥと画素
（ピッチ：Ｐゎ）Ｅの関係を示す。

ＳＡはセンサアレイである。画素Ｅの輝度の決定法とし
ては、画素Ｅ内に完全に包含されたセンサエレメント群
（第４図中ハツチング部）の中から任意に選んだ複数の
センサエレメント値から求めた値（例えば平均値等）と
特定位置のセンサエレメント値（第４図中の黒点臼）を
用いる方法とに大別できる。前者は広い面積についての
評価が可能であるし、後者は処理の簡素化が計れる等の
特徴がある。何れの場合にもセンサエレメントピッチ（
Ｐｓ）と画素ピッチ（Ｐａ　）が異なるため、画素とそ
の輝度を代表するセンサエレメント群との対応を一義的
に定めるためのキャリブレーションが必要となる。キャ
リブレーションは画素ピッチと画素パターン、センサエ
レメントピッチおよび位置制御部２８の制御量（最小移
動量）との関係から相互位置を計算し、各画素Ｅの表示
状態を示すセンサエレメント（あるいはセンサエレメン
ト群）ＳＥを特定することにより行われる。第４図で画
素内に完全に包含された複数のセンサエレメント（ハツ
チングで示す）が存在し、画素輝度を特定のセンサエレ
メントＳＥで代表する方式の場合においては、より画素
Ｅの中央に近いセンサエレメントＳＥを抽出することに
なる（第４図・印）。

（５）　　シェーディング補正：基準表示面を実際に測
定したセンサ出力値からセンサエレメント特性のバラツ
キや照明むらの補正を行う。具体的にはシェーディング
補正やダーク補正等がある。

（６）シきい値設定：標準的な白黒パターンを表示し、
白黒判定及び欠陥判定基準を設定する。測定データから
自動的に算出する方法と外部から直接指定する方法等が
ある。

（７）試験パターン設定：実際にデイスプレィに表示さ
せるパターンをセットする。具体的には一例として、欠
陥検出率の高い市松パターン２種を使用する。

第５図に市松パターン２種を示す。第５図で（ａ）と（
ｂ）とは白黒の位置が反転した関係にある。

（８）　　測定：デイスプレィ面にテストパターンを表
示した状態で、第１のセンサ部２３を試料全面にスキャ
ンして表示部２１の表示情報を計測し、計測値を評価基
準値と比較し、欠陥か否かの判定及び欠陥位置座標デー
タを蓄積する。

（９）測定結果比カニ欠陥数、欠陥位置座標をプリンタ
やフロッピーディスク等に出力する。

（ｌＯ）パターン変更：テストパターンを変更して試験
を行う場合は　（７）に戻り、当試料についての測定を
終了する場合はステッピ（１１）に行く。

（１１）後処理：当該試料のアンロード等を行う。

（１２）連続試験：この場合は新たな試料に交換しく１
３）、ステップ　（３）に行き測定を継続する。そうで
なければ試料を撤去しく１４）、試験を終了する（１５
）。

第６図は請求項　（２）に記載の実施例の説明図である
。キャリブレーションは画素ピッチと画素パターン、セ
ンサエレメントピッチおよび位置制御部２８の制御量（
最小移動量）との関係から相互位置を計算し、各画素Ｅ
の表示状態を示すセンサエレメント（あるいはセンサエ
レメント群）ＳＥを特定することにより行われるが、正
確な位置の測定が必要となる。測定方法としては、第１
のセンサ部２３と第２のセンサ部３１とを組み合わせる
ことにより種々の方法（第１のセンサ部２３のみ用いた
方法、第２のセンサ部３１のみ用いた方法）が考えられ
るが、ここでは第１のセンサ部２３を用いた方法につい
て述べる。

デイスプレィに表示した画素ピッチＰ。と計算すべきセ
ンサエレメントピッチＰｓとの関係としては、一般にＰ
、はＰｔ、の数分の−に通ぎず、正確な計測・位置合わ
せはし難い（具体的な例として、Ｐａ　＝＝３３０ｕｍ
、Ｐｓ　＝６３．５ｕｍが挙げられる）。一方、位置制
御部２８の移動量の最小値は、通常数μｍ（具体例とし
ては２μｍ）とセンサエレメントピッチＰｓより１桁以
上も小さいため、移動しつつセンサの出力を観測するこ
とにより、より精度の高い位置測定・位置合わせが可能
となる。

第６図は位置測定・位置合わせの原理を示した図である
。第６図において、「○ＪはセンサエレメントＳＥを表
し、同じセンサエレメントＳＥがＡ点からＢ点に移動し
た状態を示す。センサエレメント出力に適当なしきい値
を与えて２硫化し、しきい値より明るい（白い）場合を
ＦＩＪＪ　、暗い（黒い）場合を［ｉ’０！とする。今
、センサニレメン１−３Ｅを左方から矢印の方向に最小
移動量づつ移動し、Ａ点でセンサエレメント圧力値が［
ｉ’ｌＪＪから（ｒＯ」に変化したとする。この時の座
標をａＡとし、センサエレメントＳＥを更にＢ点まで移
動し、センサエレメント出力値がＩｉ’ＯＪＪから「１
」に変化したときの座標値をａｍとすれば、画素Ｅの両
縁間の距離（ＡＢ）はｌ　ａＢ　−ａＡで示され、位置
制御部２８の最小移動量の精度で測定でき、画素Ｅの中
心座標も正確に求められることになる。このようにして
、各画素に対応したセンサエレメントを正確に対応させ
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、表示部の欠陥の有無
を判定する表示試験装置において、試験パターンを表示
する表示部と、この表示部と外部装置との間で表示デー
タの授受を行うための入出力インタフェース部と、表示
部に試験パターンの表示指示を行うための表示指示手段
と、表示したパターンの輝度あるいはコントラストを含
む表示状態を測定するための線状の第１のセンサ部と、
表示部を撮影するために線状の第１のセンサ部に対して
光学的に対称に配置した照明部と、少な（とも１つの位
置検出用の第２のセンサ部と、この第２センサ部の位置
検出結果に基づき、表示部と線状の第１のセンサ部との
相対位置を線状の第１のセンサ部と直交する方向に変更
するための第１の位置制御部と、表示部と線状の第１の
センサ部との相対位置を回転を含めて制御するための第
２の位置制御部と、試験パターンの表示ならび全体の制
御を行うための制御部と、測定結果の分析を行うための
処理部とを備えたので、デイスプレィの各画素毎に詳細
な輝度データが得られ、必要に応じて任意の評価を画素
毎に行えるので、設計工程や製造工程にフィードバック
するため欠陥数や欠陥位置等の詳細データの提供を始め
、マクロな官能試験を行える。また、欠陥数を即座にカ
ウントすることができるため、製品のＧｏ／Ｎ０ＧＯ検
査への適用も可能である。さらに、θ調整を瞬時に実現
できるため、試験の高速化に貢献できる。

さらに、第１の位置制御部の最小制御量のＮ（Ｎは１以
上の任意の整数）倍の送り量で第１のセンサ部を動作さ
せ、この第１のセンサ部の出力信号を観察し、その変化
から表示部の各画素位置を求めてキャリブレーションす
るようにしたので、キャリブレーションを正確に行うこ
とができる。

またこの発明は、ＣＲＴや平面デイスプレィと行ったデ
イスプレィデイバイス全体や２次元画像の評価等にも利
用できる汎用的な試験装置として利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す実施例を示す−部を破断
して示した斜視図、第２図はこの発明による試験の概略
フロー図、第３図はθ調整の概念図、第４図はこの発明
におけるキャリブレーション動作の説明用図面であり、
画素とセンサエレメントの位置関係を示す図、第５図は
位置測定・位置合わせの原理図、第６図は試験パターン
としての市松パターン２種を示す図、第７図、第８図は
従来技術の例を示すブロック図、第９図は従来技術の他
の例を示す図、第１０図は液晶表示パネル全体の電気的
等価回路図、第１１図はマトリックス信号線と表示画素
の位置関係を示す説明図である。 図中、２１はデイスプレィの表示部、２２は表示指示手
段、２３は第１のセンサ部、２４はセンサアレイ、２５
はレンズアレイ、２６は遮蔽板、２７は照明部、２８は
位置制御部、２９は制御部、３０は処理部、３１は第２
のセンサ部である。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 ｖ５５ 第 図 ｃｏＭ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表示部の欠陥の有無を判定する表示試験装置にお
   いて、試験パターンを表示する表示部と、この表示部と
   外部装置との間で表示データの授受を行うための入出力
   インタフェース部と、前記表示部に試験パターンの表示
   指示を行うための表示指示手段と、表示したパターンの
   輝度あるいはコントラストを含む表示状態を測定するた
   めの線状の第１のセンサ部と、前記表示部を撮影するた
   めに前記線状の第１のセンサ部に対して光学的に対称に
   配置した照明部と、少なくとも１つの位置検出用の第２
   のセンサ部と、この第２センサ部の位置検出結果に基づ
   き、前記表示部と線状の第１のセンサ部との相対位置を
   前記線状の第１のセンサ部と直交する方向に変更するた
   めの第１の位置制御部と、前記表示部と前記線状の第１
   のセンサ部との相対位置を回転を含めて制御するための
   第２の位置制御部と、前記試験パターンの表示ならびに
   全体の制御を行うための制御部と、測定結果の分析を行
   うための処理部とを備えたことを特徴とする表示試験装
   置。
2. （２）第１の位置制御部において、この第１の位置制御
   部の最小制御量のＮ（Ｎは１以上の任意の整数）倍の送
   り量で第１のセンサ部を動作させ、この第１のセンサ部
   の出力信号を観察し、その変化から表示部の各画素位置
   を求めてキャリブレーションすることを特徴とする請求
   項（１）に記載の表示試験装置。