(57)【要約】【課題】保護層上など、前面基板の放電空間に露出する側の面上に付着しているＭｇＯなどの金属酸化物の結晶粉体の粒子数を、多層膜下地層の影響を受けずに正確に測定することを可能とし、もって、良好な画像を表示するＰＤＰを実現することを目的とする。【解決手段】前面基板１０２上に付着している金属酸化物の結晶粉体１２１に斜光照明する投光装置１と、前述の投光装置１によって、結晶粉体１２１の散乱光を撮像する撮像装置２と、結晶粉体１２１に焦点が合うように投光装置１と撮像装置２を高さ方向に移動させる駆動装置４と、撮像画像の輝度ヒストグラムから前面基板１０２表面と結晶粉体１２１との輝度境界を検出して閾値を設定し、結晶粉体１２１の粒子数を算出する処理装置７と、を備える粒子数測定装置１０である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面基板上に付着している金属酸化物の結晶粉体に斜光照明する投光装置と、前述の投光装置によって、結晶粉体の散乱光を撮像する撮像装置と、結晶粉体に焦点が合うように投光装置と撮像装置を高さ方向に移動させる駆動装置と、撮像画像の輝度ヒストグラムから前面基板表面と結晶粉体との輝度境界を検出して閾値を設定し、結晶粉体の粒子数を算出する処理装置と、を備える粒子数測定装置。
【請求項２】
投光装置と撮像装置とがなす投光角度αが、６５度以上である請求項１に記載の粒子数測定装置。
【請求項３】
前面基板に付着している結晶粉体に対し、焦点が合うように撮像装置を移動させ、斜光照明による結晶粉体からの散乱光を撮像し、撮像画像の輝度ヒストグラムから前面基板表面と結晶粉体との輝度境界を検出し、閾値を設定することで、結晶粉体の粒子数を測定する粒子数測定方法。
【請求項４】
予め撮像した画像から前面基板と結晶粉体との輝度境界を算出し、閾値を設定し、画像処理装置に登録する請求項３に記載の粒子数測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネルの前面基板上に付着する結晶粉体の粒子数を測定する粒子数測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと略する）は、大画面、かつ薄型・軽量であることを特徴とする視認性に優れた表示デバイスである。ＰＤＰの放電方式としてはＡＣ型とＤＣ型とがあり、電極構造としては３電極面放電型と対向放電型とがある。現在は、高精細化に適し、しかも製造の容易なことからＡＣ型かつ面放電型のＰＤＰが主流となっている。
【０００３】
ＡＣ面放電型ＰＤＰは、一般に、対向配置された前面基板と背面基板との間に多数の放電セルを形成した構成である。前面基板は、前面ガラス板上に表示電極として、走査電極と維持電極とが互いに平行に複数対形成され、それらの表示電極を覆うように誘電体ガラス層、および、例えばＭｇＯ材料による保護層が形成される。背面基板は、背面板ガラス板上にアドレス電極が互いに平行に複数形成され、それらを覆うように電極保護層が形成される。そして、この電極保護層上にアドレス電極と平行に隔壁が複数形成され、電極保護層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成される。そして、表示電極とアドレス電極とが立体交差するように前面基板と背面基板とを対向させて密封し、その内部の放電空間に放電ガスを封入する。
【０００４】
ここで、良好な画像を表示するＰＤＰを実現するために、走査電極への印加電圧の高電圧化防止と放電確率の増加とを実現させる手段として、前記保護層上に、ＭｇＯの結晶粉体を一定量付着させるという構成がある。この際の放電確率の増加は、ＭｇＯ結晶粉体の粒子数と粒径に比例し、走査電極の定格電圧に反比例する。
【０００５】
そして、前面基板上のＭｇＯ結晶粉体の分散状態や粒子面積の占有率ηを計測し、工程の出来栄えを管理する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−２５８０１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特開２００７−２５８０１３号公報においてはＭｇＯ結晶粉体の分散状態や粒子面積の占有率ηを計測しているが、開示されている斜光照明を用いる構成では、実際のＰＤＰの前面基板上のＭｇＯ結晶粉体の粒子数を測定する際には、前面ガラス板上に形成された、表示電極や誘電体層や保護層などの、多層膜構造の下地層（多層膜下地層）が反射してしまい、その結果、粒子数を正確に測定することが困難となるという課題を有するものであった。
【０００７】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたもので、保護層上など、前面基板の放電空間に露出する側の面上に付着しているＭｇＯなどの金属酸化物の結晶粉体の粒子数を、前面基板が備える多層膜下地層の影響を受けずに正確に測定することを可能とし、もって、良好な画像を表示するＰＤＰを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を実現するために本発明の粒子数測定装置は、前面基板上に付着している金属酸化物の結晶粉体に斜光照明する投光装置と、前述の投光装置によって、結晶粉体の散乱光を撮像する撮像装置と、結晶粉体に焦点が合うように投光装置と撮像装置を高さ方向に移動させる駆動装置と、撮像画像の輝度ヒストグラムから前面基板表面と結晶粉体との輝度境界を検出して閾値を設定し、結晶粉体の粒子数を算出する処理装置と、を備えるものである。
【０００９】
また、上記目的を実現するために本発明の粒子数測定方法は、前面基板に付着している結晶粉体に対し、焦点が合うように撮像装置を移動させ、斜光照明による結晶粉体からの散乱光を撮像し、撮像画像の輝度ヒストグラムから前面基板表面と結晶粉体との輝度境界を検出し、閾値を設定することで、結晶粉体の粒子数を測定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、保護層上など、前面基板の放電空間に露出する側の面上に付着しているＭｇＯなどの金属酸化物の結晶粉体の粒子数を、前面基板が備える多層下地層の影響を受けずに正確に測定することが可能となり、もって、良好な画像を表示するＰＤＰを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態によるＰＤＰにおける、前面基板が備える多層下地層上に付着する、ＭｇＯなど、金属酸化物の結晶粉体の粒子数を計測する方法および装置について、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態による粒子数測定装置が測定対象とするＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図であり、図２は、本発明の一実施の形態による粒子数測定装置が測定対象とするＰＤＰにおける前面基板の概略構成を示す斜視図である。
【００１３】
ＰＤＰ１０１は、前面基板１０２と背面基板１０３とを対向させて密封し、その内部の放電空間１０４に放電ガスを封入した構成である。
【００１４】
前面基板１０２は、前面ガラス基板１１１と、この前面ガラス基板１１１上に形成された走査電極１１２ａと維持電極１１２ｂとにより構成される表示電極１１２と、表示電極１１２間に形成されたブラックストライプ１１３と、この表示電極１１２とブラックストライプ１１３とを覆うように形成した誘電体ガラス層１１４と、この誘電体ガラス層１１４を覆うように形成したＭｇＯなどによる保護層１１５と、を備える。
【００１５】
本発明においては、前面ガラス基板１１１上に形成した構造物をまとめて多層下地層とも呼ぶ。例えば、前面ガラス基板１１１上に形成した構造物が、表示電極１１２とブラックストライプ１１３と誘電体ガラス層１１４と保護層１１５であるという場合には、多層下地層は、表示電極１１２とブラックストライプ１１３と誘電体ガラス層１１４と保護層１１５となり、この場合、多層下地層上と言う場合には、それは保護層１１５上と同義になる。また、放電空間に露出する側の面とも同義となる。
【００１６】
次に、背面基板１０３は、背面ガラス基板１１６と、この背面ガラス基板１１６上に形成されたアドレス電極１１７と、このアドレス電極１１７を覆うように形成した絶縁体層１１８と、この絶縁体層１１８上のアドレス電極１１７の間に対応する位置に形成した隔壁１１９と、絶縁体層１１８の表面と隔壁１１９の側面とに形成された蛍光体層１２０と、を備える。
【００１７】
そして、前面基板１０２の、放電空間１０４に露出する側の面、すなわち多層下地層の表面、つまり多層下地層上には、ＭｇＯ結晶粉体１２１が一定量、付着されている。なお、上述した構成のＰＤＰにおいては、多層下地層上とは保護層１１５上と同義になる。
【００１８】
次に、本発明の一実施の形態による粒子数測定装置の概略構成を図３にブロック図で示す。なお、以下の説明においては、測定対象となるＰＤＰの前面基板は、多層下地層として、図１、図２に示した構成であり、したがって、放電空間に露出する側の面、すなわち多層下地層の表面は、保護層１１５の表面と同義である。
【００１９】
この粒子数測定装置１０は、前面基板１０２の放電空間に露出する側の面上に付着するＭｇＯなどの金属酸化物の結晶粉体１２１の粒子数を計測するものであり、前面基板１０２の多層下地層上に付着する金属酸化物の結晶粉体１２１に斜光照射する投光装置（リング斜光照明）１と、結晶粉体１２１の反射光及び散乱光を撮像する撮像装置２及びレンズ３と、前面基板１０２を固定する測定ステージ５と、処理装置７の指令値に合わせて、投光装置１とレンズ３と撮像装置２が搭載されているＺ軸部６や測定ステージ５を駆動する駆動装置４と、事前に測定ポイントを登録し、測定条件に合わせて、投光装置１と撮像装置２と駆動装置４とに指令を与え、その際に生成される撮像装置２からの出力画像から結晶粉体１２１の数を測定する処理装置７と、測定ポイントなどの測定条件を入力するインターフェイス及び処理結果を表示する表示装置８とで構成される。
【００２０】
投光装置１は、リング状にＬＥＤ素子が複数配列されており、全方位から均一に結晶粉体１２１に投光し、結晶粉体１２１の反射光や散乱光を生じさせる。投光装置１は、例えば、砲丸タイプ白ＬＥＤ素子を３６個リング状に均等に配置することで、全方位からの照射を可能としている。また撮像装置２が撮像可能な範疇であれば、他の光源（別波長のＬＥＤやハロゲン光源）を使用することも可能である。
【００２１】
撮像装置２は、カラー及びモノクロＣＣＤエリアセンサカメラが適用可能であり、測定対象の大きさ及び測定精度に合わせて、撮像装置２の仕様を適宜選択すれば良く、例えば、５００万画素のモノクロＣＣＤエリアセンサカメラなどの使用が可能である。
【００２２】
レンズ３は、投光装置１からの照射光に対する、結晶粉体１２１からの反射光や散乱光を効率よく、精度よく撮像装置２に結像させる。例えば、倍率が１０倍の工業用対物レンズ及び鏡筒が使用可能である。
【００２３】
測定ステージ５は、前面基板１０２を固定するものであり、例えば、モーター、ボールネジなどにより構成される駆動装置４によって、処理装置７が指定した位置にＸＹ移動することができる。
【００２４】
Ｚ軸部６は、投光装置１と撮像装置２とレンズ３とを、前面基板１０２に対して垂直方向に移動させ、前面基板１０２上に存在する結晶粉体１２１の反射光及び散乱光に撮像装置２の焦点を合わせるものであり、その際の移動の手段は、例えば、モーター、ボールネジなどにより構成される駆動装置４である。
【００２５】
ここで、投光装置１と撮像装置２の光軸がなす投光角度αは、結晶粉体１２１からの反射光と保護層１１５など多層下地層からの反射光とを分離することが必要であることから、６５度（ＤＥＧ）以上に設定する。これは、図４に、実験により得られた、投光角度αと結晶粉体と多層下地層との輝度レベル比（ＳＮ比）の関係を示すように、αを６５度（ＤＥＧ）以上に設定することで、ＳＮ比が１．２５以上となり、結晶粉体１２１と多層下地層との分離が良好となるからである。
【００２６】
処理装置７は、投光装置１と撮像装置２と駆動装置４を制御することで、結晶粉体１２１に焦点を合わせ、多層下地層（保護層１１５）上の結晶粉体１２１の粒子数を測定するものである。
【００２７】
処理装置７は、投光装置１と撮像装置２とレンズ３とから構成されるＺ軸部６を前面基板１０２に対して垂直方向に移動する指令を駆動装置４に与える。移動ストロークは、ストローク範囲内に前面基板１０２及び結晶粉体１２１の焦点位置が入るように予め設定する。
【００２８】
そして、Ｚ軸部６を移動させる際に、図５（ａ）に示すように、処理装置７の同期信号のタイミングで、撮像装置２から画像データを、また、駆動装置４からはＺ軸ＮＣ位置を、それぞれ対応させてＮ個取得する。
【００２９】
取得した画像データから、各画素毎にＸ方向あるいはＹ方向に隣接した画素の差を２乗し、それらすべて総和とする撮像画像評価値（差分２乗和）を計算する。撮像画像評価値（差分２乗和）は、コントラストが強いほど高い値を示すことから、フォーカスを見つけるのに適している。
【００３０】
そして、Ｎ個の撮像画像評価値（差分２乗和）とその際のＺ軸ＮＣ位置から、図５（ｂ）に示すように、撮像画像評価データを作成する。データの極大値が、今回探したいＺ軸フォーカス位置になるので、撮像画像評価データを１次微分し、１次微分データを作成する。１次微分値データから、しきい値を超え、撮像画像評価値（差分２乗和）が最大となるゼロクロス点（ＺＣ）を求めることで、Ｚ軸フォーカス位置を算出する。
【００３１】
そして、算出したＺ軸ＮＣ位置にＺ軸部６を移動させ、図６に示すような前面基板１０２とその上にある結晶粉体１２１とから成る撮像画像を取得する。
【００３２】
ここで、前面基板１０２は、誘電体ガラス層１１４、保護層１１５、走査電極１１２ａ、維持電極１１２ｂ、ブラックストライプ１１３により構成される多層下地層を備えるものであり、これらが形成されているエリア毎に結晶粉体１２１と多層下地層との境界点が変化してしまう。そこで処理エリアを、走査電極１１２ａと維持電極１１２ｂとの間であるメインギャップ１２２のエリアと、表示電極１１２（走査電極１１２ａ、維持電極１１２ｂ）のエリアと、表示電極１１２間のインターピクセルギャップ１２３のエリアとし、各エリアでの結晶粉体１２１と多層下地層との境界点の明確化が必要となる。
【００３３】
そこでまず、各処理エリアの算出を行った。具体的には、表示電極１１２と水平方向に輝度投影を行い撮像画像を得た。これを正規化した結果が図７である。任意の正規化しきい値（図では５０％）を設定することで、波形との交点から、表示電極１１２（走査電極１１２ａ、維持電極１１２ｂ）の端点が検出することができる。この端点から、表示電極１１２のエリア、メインギャップ１２２のエリア、インターピクセルギャップ１２３のエリアを検出することができる。なお、メインギャップ１２２とインターピクセルギャップ１２３との区別は、設計値比較による判断や、インターピクセルギャップ１２３の中央での輝度はブラックストライプ１１３があるため、メインギャップ１２２の中央での輝度よりも低くなる、ということを利用しての判断によるものとすれば良い。
【００３４】
次に、上述のようにして決定した各エリア内の輝度ヒストグラムから、結晶粉体１２１の輝度分布とそれ以外の多層下地層の輝度分布との境界を検出し、結晶粉体１２１と多層下地層とを分離する。
【００３５】
その一例として、図８（ａ）に、メインギャップエリア１２２での輝度ヒストグラム波形データとその波形データを１次微分したものを示す。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部を拡大したものである。
【００３６】
この１次微分波形データから、結晶粉体１２１の輝度ピークＡを表す、輝度レベル最大のゼロクロス点Ｂから輝度レベル次点のゼロクロス点Ｃが、結晶粉体１２１と多層下地層との境界点Ｄを意味する。この境界点Ｄを２値化閾値に設定し、２値化処理を実施することで、結晶粉体１２１の粒子数を測定することができる。
【００３７】
あるいは、図９に示すように、多層下地層の輝度ピークＥと結晶粉体１２１の輝度ピークＡとの中間点Ｆを２値化閾値に設定し、２値化処理を実施することで結晶粉体１２１の粒子数を測定することもできる。多層下地層の輝度ピークＥは、輝度ヒストグラムが最大となる１次微分波形のゼロクロス点Ｇとなり、結晶粉体１２１の輝度ピークＡは、輝度レベルが最大となる１次微分波形のゼロクロス点Ｂとなる。
【００３８】
又、予め上記方法から、２値化閾値を算出し、固定閾値を処理装置７に登録し、２値化処理することで、結晶粉体１２１の粒子数を測定することもできる。表示電極１１２のエリア及びインターピクセルギャップ１２３のエリアについても、同様に閾値を決定し、２値化処理することで、結晶粉体１２１の粒子数を測定することができる。
【００３９】
表示装置８は、処理装置７から出力される処理結果を表示し、測定ポイントなどの測定条件を入力するものであり、ＬＣＤあるいはＣＲＴなどの表示装置を使用する。
【００４０】
次に、本発明の一実施の形態による粒子数測定方法のフローについて、図１〜図９および図１０を用いて以下、説明する。なお、図１０は、本発明の一実施の形態による粒子数測定方法のフローを示す図である。
【００４１】
はじめに、測定ステージ５に、結晶粉体１２１を付着させた前面基板１０２を固定する。事前に処理装置７に登録した測定ポジションに測定ステージ５を移動させる。
【００４２】
そして、投光装置１と撮像装置２とレンズ３から構成されるＺ軸部６を前面基板１０２と垂直方向に移動させる。移動の際、処理装置７の同期信号のタイミングで、撮像装置２から画像データを、駆動装置４からはＺ軸ＮＣ情報を各Ｎ個を、取得する（Ｓ１）。
【００４３】
次に、取得した画像データから、各画素毎にＸ方向あるいはＹ方向に隣接した画素の差を２乗し、それらすべて総和とする撮像画像評価値（差分２乗和）３０１を計算する。Ｎ個の撮像画像評価値（差分２乗和）３０１とその際のＺ軸ＮＣ位置３０３から、図３の（２）に示すように、撮像画像評価値データ３０２とその１次微分データ値３０５を作成する。作成した１次微分値データ３０５から、しきい値３０６を超え、撮像画像評価値（差分２乗和）３０１が最大となるゼロクロス点（ＺＣ）３０７を求め、Ｚ軸フォーカス位置を算出する（Ｓ２）。
【００４４】
次に、前述で求めたＺ軸フォーカス位置を算出する。算出したＺ軸ＮＣ位置にＺ軸部６を移動させ、図６に示したような、前面基板１０２が備える多層下地層と、多層下地層上にある結晶粉体１２１から成る撮像画像を取得する（Ｓ３）。
【００４５】
次に、図７に示すように、撮像画像を、表示電極１１２と水平方向に輝度投影を行い、任意の正規化しきい値と投影波形データとの交点により、表示電極１１２端点の検出を行い、これに基づき、メインギャップ１２２のエリア、インターピクセルギャップ１２３のエリア、表示電極１１２のエリア、をそれぞれ算出することができる。なお、メインギャップ１２２とインターピクセルギャップ１２３との区別は、設計値比較やエリア内のブラックストライプ１１３の有無によるものとする（Ｓ４）。
【００４６】
次に、図８（ａ）に示すように、算出した各エリア毎に、輝度ヒストグラム波形データとそれらを１次微分した１次微分波形データを算出し、結晶粉体１２１と多層下地層とを分離する、輝度レベルが次点のゼロクロス点Ｃを計算し、それを２値化しきい値とする（Ｓ５）。
【００４７】
次に、上記求める２値化しきい値を利用して、しきい値以上の結晶粉体１２１をカウントし、粒子数を測定することができる。輝度ヒストグラムより予め上記方法から、２値化閾値を算出し、固定閾値を処理装置７に登録し、２値化処理することで、結晶粉体１２１の粒子数を測定することもできる（Ｓ６）。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように本発明は、大画面、高精細のプラズマディスプレイ装置を提供する上で有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態による粒子数測定装置が測定対象とするＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図
【図２】本発明の一実施の形態による粒子数測定装置が測定対象とするＰＤＰにおける前面基板の概略構成を示す斜視図
【図３】本発明の一実施の形態による粒子数測定装置の概略構成を示すブロック図
【図４】本発明の一実施の形態による粒子数測定装置における投光角度αと結晶粉体と多層下地層との輝度レベル比（ＳＮ比）の関係を示す図
【図５】本発明の一実施の形態による粒子数測定装置における撮像画像評価データを説明するための図
【図６】本発明の一実施の形態による粒子数測定装置により取得される撮像画像の一例を示す図
【図７】本発明の一実施の形態による粒子数測定装置により取得される撮像画像を正規化した結果の一例を示す図
【図８】本発明の一実施の形態による粒子数測定装置による粒子数測定方法を説明するための図
【図９】同じく、本発明の一実施の形態による粒子数測定装置による粒子数測定方法を説明するための図
【図１０】本発明の一実施の形態による粒子数測定方法を説明するための図
【符号の説明】
【００５０】
１  投光装置
２  撮像装置
３  レンズ
４  駆動装置
５  測定ステージ
６  Ｚ軸部
７  処理装置
８  表示装置
１０１  ＰＤＰ
１０２  前面基板
１０３  背面基板
１０４  放電空間
１１１  前面ガラス基板
１１２  表示電極
１１２ａ  走査電極
１１２ｂ  維持電極
１１３  ブラックストライプ
１１４  誘電体ガラス層
１１５  保護層
１１６  背面ガラス基板
１１７  アドレス電極
１１８  絶縁体層
１１９  隔壁
１２０  蛍光体層
１２１  結晶粉体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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