JPH0418894A - 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１ 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（ため、人手の介入を極
力抑えることが可能で、信頼性の高い表示試験システム
として、特開昭６０−５３９８７号公報（表示試験シス
テム）や特開昭５８−１１８６９７号公報（表示パネル
検査装置）が挙げられる。

第６図、第７図は従来技術としての特開昭６０−５３９
８７号公報（表示試験システム）の実施例であり、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ている。

第６図は、被試験装置として輝度およびコントラスト調
整用のボリューム６を備えた表示装置１を例に取ったも
のである。すなわち、第６図の例では、このボリューム
６を機械的等により調整する調整機構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７図は、輝度等の調整用ボリュームを用いないで表示
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の画面上に表示
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８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号公報（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９図は、液晶表示パネル全体の電気的等価回路である
。各画素の蓄積用コンデンサＣ８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
Ｘ、〜ｘｏ、ゲート信号ラインＹ、〜Ｙｎを選択し、各
画素のスイッチ用トランジスタＴｒを開閉して行われる
。各画素の蓄積用コンデンサＣ８の電圧がそれぞれの画
素の液晶セルＬＣＯ印加電圧となる。−ＶＳＳは表示用
シリコン集積回路基板電位、ＶＣＯＭ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Ｘｌに高レベ
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１０図に示すよう
に、ｘｌ　・Ｙ、　　Ｘ。

Ｙ２・・・・・・Ｘｌ　・Ｙ、、の部分の液晶セルがビ
デオ信号ラインＸｌ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
、に沿った画素の部分を白レベル信号としたときの画面
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８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、この画像
表示パネル１１は反射型であることから光源１９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、個人ば、ビデオ信号
ラインＸ、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Ｘ
１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
憶・比較部１６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７８
で書き込み出力する。この構成で、既知のビデオ信号ラ
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〜Ｘｎ
の全てを、高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１ 上記のように、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が、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が必要となるが、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、データの分析結果を以て画素
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、表示部と、この表示
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センサアレイと、表
示部を撮影するために線状のセンサアレイに対して光学
的に対称に配置した照明部とからなるセンサ部と、表示
部と線状のセンサアレイとの相対位置を線状のセンサア
レイと直交する方向に維持し、かつ表示部と線状のセン
サアレイとの相対位置を制御する位置制御部と、試験パ
ターンの表示や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。

［作用〕 この発明においては、表示部の複数の位置に直交性検出
用試験パターンを表示してセンサで検出し、各点での検
出値からセンサアレイと表示部との直交性を評価し、位
置制御部を駆動して直交性の自動調整し、表示部に大き
さの既知な他の試験パターンを表示して計測し、位置制
御系の制御！と表示部の大きさとからキャリブレーショ
ンを自動的に行った後に、表示部に試験パターンを表示
し、所望の分解能を有する線状のセンサアレイで撮影し
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は前記表示部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
験バター〉・の表示および全体の制御を行う制御部であ
る。３０は測定結果の分析を行うための処理部である。

このようなデイスプレィ試験装置において、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２１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（ディスプレィ）の表
示面とセンサ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）およびセンサ面と
平行な２次元面上で直交する２軸をＸ、Ｙ軸とし、セン
サ部２３の長さ方向をＹ軸とする時、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図のフローチャートに示す様
に行われる。

この図で　（１）〜（１５）は各ステップを示す。

（１）　　５ＴＡＲＴ 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 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、機構部設定、ＲＡＭ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
、センサ部２３とデイスプレィ画素配列の直交性の調整
を行う。

第３図（ａ）〜（ｃ）にθ調整の原理を示す。

第３図において、４１と４２は直交性検出用の試験パタ
ーン例であり、２本のパターン（Ａ、Ｂ）の各々の表示
面上の始点・終点の座標値はＡ（ａｌ　、ａ２）、Ｂ　
（’ｂ＋　、ｂ２）である。４３は前記センサ部２３の
センサエレメント座標値軸であり、その座標値はＳ、、
Ｓｂで示す。センサ部２３、表示部２１共に座標系は右
方向にＸ軸、下方向にＹ軸を設定する。センサ部２３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：０、第３図（ａ）） Ａ点とＢ点の表示部２１上のＹ座標値は各々等しくなる
（ａｌ　＝ｂ＋　＋　ａｘ　＝ｂｚ　）ｏまた、センサ
部２３を横軸方向にスキャンしてＡ部、Ｂ部におけるセ
ンサエレメント座標の各々の最小値も等しくなる（Ｓ、
、＝Ｓ、、）。同様に最大値も等しくなる（　Ｓ　、、
＝　Ｓ　ｌ、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ア、）、
（Ｓ−２＞Ｓゎ２）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、（Ｓａｔ＜Ｓ　ｂ、
）、（Ｓ　−２＜　Ｓ　ｂｚ）となる。

したがッテ、Ｓ、Ｉ　（Ｓａ２）　トｓｂ＋　（ｓｂｚ
）　トラ観測シテ、△ｓ、＝Ｓ、、−３ｌ、ｌ、△５２
＝ｓ、２−３．２ヲ求め、１△ｓ、＋　　（１△５２１
）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（ｍ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（ａ）にセ
ンサエレメント（ピッチ：Ｐ−）２４ａと画素（ピッチ
二Ｐ１）２１ａの関係を示す。画素２１ａの輝度の決定
法としては、画素２１ａ内に完全に包含されたセンサエ
レメント２４ａ（第４図（ａ）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（ａ）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
でも、センサエレメント２４ａのピッチ（Ｐ　、１と画
素２１ａのピッチ（Ｐゎ）が異なるため、画素２１ａと
その輝度を代表するセンサエレメント２４ａとの対応を
一義的窓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２１ａのピッチＰ。

と画素パターン、センサエレメント２４ａのピッチＰｓ
および位置制御部２８の制御量（最小移動Ｍ）との関係
から相互位置を計算し、各画素２１ａ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）２４
ａを特定することにより行われる。このため、正確な位
置の測定が必要となるが、表示部２１に表示した画素２
１ａのピッチ（Ｐ、））と計測すべきセンサエレメント
２４ａのピッチ（Ｐ、）との関係としては、−Ｍに２３
はＰ。の数分の−に過ぎず、正確な計測・位置合わせは
難しい（具体的な例として、ＰＤ＝３３０ｕｍ、Ｐｓ　
＝６３．５μｍ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Ｐ、より１桁以上も小さい
ため、移動しつつセンサ部２３の出力をし測することに
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４図（ｂ）は位置測定・位置合わせの原理を示した図
である。第４図（ｂ）において、「○」はセンサエレメ
ント２４ａを表し、同じセンサエレメント２４ａ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値化し、しきい値より明る
い（白い）場合を［ｉ’ｌ、ｊ　、暗い（黒い）場合を
［ｉ’Ｑ、！ｉとする。

今、センサエレメント２４ａ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出力値が
「ＩＪから［ｉｏ、１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２４ａを更にＢ点まで移
動し、センサエレメント出力値が「０，０から［ｉ’ｌ
、ｊｌに変化したときの座標値をａｍとすれば、画素２
１ａの両縁間の距離ＡＢ）は１ａａａＡ　ｌ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２
１ａ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２１ａに対応したセンサエレメ
ント２４ａを正確に対応させることができる。第４図（
ａ）で画素２１ａ内に完全に包含された複数のセンサエ
レメント２４ａ（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２４ａで代表する方式の場
合においては、より画素２１ａの中央に近いセンサエレ
メント２４ａを抽出することになる（第４図（ａ）の・
印）。

（５）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証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、白黒判定および欠陥判
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）　　テストパターン設定 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−
ン変更を使用する。第５図（ａ）、（ｂ）に市松パター
ン２種を示す。第５図（ａ）と第５図（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てセン
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、欠陥が否か
の判定および欠陥位置塵ｔ〒データを蓄積する。

（９）　　測定結果出力 欠陥数、欠陥位置座標をプリンタやフロッピディスク等
に出力する。

（１０）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ステップ　
（７）に戻り、当試料についての測定を終了する場合は
ステップ（１１）に行く。

（１１）後処理 当該試料のアンロード等を行う。

（１２）連続試験の場合は、新たな試料に交換しく１３
）、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）
。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は表示部と、この表示部
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センサアレイと、表示
部を撮影するために線状のセンサアレイに対して光学的
に対称に配置した照明部とからなるセンサ部と、表示部
と線状のセンサアレイとの相対位置を線状のセンサレイ
と直交する方向に維持し、かつ表示部と線状のセンサア
レイとの相対位置を制御する位置制御部と、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初め、マクロな官能試験も行える
。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
らにこの発明は、ＣＲＴや平面デイスプレィといったデ
イスプレィデバイス全体や２次元画像の評価等にも利用
できる汎用的な表示試験装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す斜視図、第２
図は、第１図の実施例の動作を説明するための概略フロ
ー図、第３図（ａ）、（ｂ）（ｃ）は、第１図の実施例
のθ調整の説明図、第４図（ａ）、（ｂ）はこの発明に
おけるキャリブレーション動作の説明面であり、画素と
センサエレメントの位置関係を示す図、第５図（ａ）（
ｂ）は試験パターンとしての市松パターンを示す図、第
６図、第７図は従来技術の例を示すブロック図、第８図
は従来技術の他の例を示すブロック図、第９図は液晶表
示パネル全体の電気的等価回路、第１０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（試料全面）　２２
は表示指示手段、２３はセンサ部、２４はセンアサレイ
、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、４１
は直交性検出試験パターン、４２は直交性検出用試験パ
ターン、４３はセンサエレメント座標軸である。 第 図 第 図 （ａ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　表示部と、この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
   のセンサアレイと、前記表示部を撮影するために前記線
   状のセンサアレイに対して光学的に対称に配置した照明
   部とからなるセンサ部と、前記表示部と線状のセンサア
   レイとの相対位置を線状のセンサアレイと直交する方向
   に維持し、かつ前記表示部と線状のセンサアレイとの相
   対位置を制御する位置制御部と、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。