(57)【要約】【課題】パネル型表示器の特性検査方法および検査装置において、検査装置自身の出力校正の時間短縮と精度の向上を行う。【解決手段】基板上に配置された複数の信号電極と、前記複数の配線と交差するように配置された複数の走査電極との電気的交差部に配置された複数の電子放出素子の電子放出特性を測定する検査装置において、制御手段からの情報で任意波形の電圧を生成する手段、該手段からの電圧波形情報を元に電力波形を生成し、前記電力を前記各電子放出素子へ供給する手段とを備え、検査用パネルを用いて、前記検査装置の校正および検査を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された複数の信号電極と、前記複数の配線と交差するように配置された複数の走査電極との電気的交差部に配置された複数の電子放出素子の電子放出特性を測定する検査装置において、
制御手段からの情報で任意波形の電圧を生成する手段、該手段からの電圧波形情報を元に電力波形を生成し、前記電力を前記各電子放出素子へ供給する手段とを備え、
検査用パネルを用いて、前記検査装置の校正および検査を行うことを特徴とする電子放出素子検査装置。
【請求項２】
前記検査用パネルは、前記検査装置から供給された各電極に印加される電力を、任意のタイミングで計測する制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子検査装置。
【請求項３】
前記検査用パネルは前記検査装置と通信にて制御の同期やデータの送受信できる制御手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子放出素子検査装置。
【請求項４】
前記検査装置は、前記検査用パネルより得られる電圧値と自身で指令した電圧値を比較し、補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子検査装置。
【請求項５】
前記検査装置は、前記補正値を元に出力電圧値を補正して出力する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の電子放出素子検査装置。
【請求項６】
前記検査装置は、前記検査用パネルより得られる電流値と自身で計測した電流値を比較し、補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子検査装置。
【請求項７】
前記検査装置は、前記補正値を元に計測電流値を補正して上位システムへ値を出力する機能を有することを特徴とする請求項６に記載の電子放出素子検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリクス状に配置された電子放出素子の特性検査を行う電子放出素子検査装置に関し、特に装置の校正及び故障診断を容易に行うことができる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面型画像表示装置には、プラズマディスプレイ、ＥＬ表示装置、電子線を用いた平板型表示装置があり、これらに対し、大画面、高精細化の要求が増大し、ますます自発光型画像表示装置に対するニーズが高まっている。自発光型画像表示装置として、電子ビームを発生する電子源として表面伝導型電子放出素子を用い、電子ビームを加速し、蛍光体に照射し発光させ、画像を形成させる平板型画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１など）。
【０００３】
そのような表示装置の一検査方法としてはカソードパネルから実際に電子を放出させる表示特性試験がある。この検査方法の一つは、実際のカソードパネルとアノードパネルを封着して、カソードパネルとアノードパネルの間を電子が放出できるまで高真空の状態にし、カソードパネルの電子放出素子から放出された電子を蛍光体に衝突、発光させ、その画像を画像検査ユニットで検査する方法である。
【０００４】
しかしこの検査方法では、カソードパネルのみ欠陥があった場合に、欠陥の無いアノードパネルを回収するために封着部分を元に戻す必要があることから、工程が複雑になり全体的な製造コストを押し上げる要因になる。また、検査に使用するアノードパネルの性能は個々にばらつきがあるため、カソードパネル単体に対する正確な性能評価を行うことが困難であった。  以上で説明したような検査方法における課題を解決する技術として、従来、カソードパネルとアノードパネルとの封着前に、カソードパネルを検査する検査技術が特許文献２〜特許文献４に開示されている。
【０００５】
図５に、従来の電子放出素子検査装置の一例を示す。
パネル型画像表示機２０は検査装置における被検査対象物で、その表面にマトリクス状に構成された複数の電子放出素子を有し、外部より装置の搬送システムによって装置に供給される。
【０００６】
メインコントローラ１０は検査装置の主制御ユニットで、パネル型画像表示機２０へ印加する電力の値やタイミングを制御するもので、１つの検査装置に一台存在する。信号線制御ユニット１１と走査線制御ユニット１３は、メインコントローラ１０からの電力制御命令に基づいて、全てのユニットと同期した電圧波形を生成し、又演算処理によりその値を補正し、信号線出力アンプ１２及び走査線出力アンプ１４へその波形を送る。一台の制御ユニットが受け持つ出力アンプ数はその演算処理能力に律速し全体の数が決定される。
【０００７】
信号線出力アンプ１２及び走査線出力アンプ１４は、前述の上位の制御ユニットから送られてくる電圧波形の情報を元に実際の電力波形を生成し、その電力は電力印加ケーブル１５とそれに接続しているプローブ１６、プローブ１６と接触しているパネル型画像表示器２０上に形成されている信号線電極パット２１及び走査線電極パット２２によって各電子放出素子へ印加される。また、前述の上位の制御ユニットからの設定により任意のタイミングで電流値を計測し値を上位へ上げる。出力アンプ一台が受け持つプローブの数はその熱容量や可搬性、メンテナンス性に基づき決定される。
【０００８】
電力印加する制御本数は、パネル上の電子放出素子を個々に制御するとした時、パネル型画像表示器２０をフルハイビジョンとした場合、信号線側5760本、走査線側1920本が必要になる。但し、検査の精度やコストを換算して複数本をまとめて１つの制御で行う事もあるが、出力アンプ１２、１４や電力印加ケーブル１５、及びプローブ１６の数は非常に多いのが特徴である。
【０００９】
給電はパネルの片側(信号線側で上下のいずれか、走査線側の左右のいずれか)から行えば良いが、基板内の配線による電圧降下が無視できない事から両側から給電する方式をとることが好ましい。そのため、出力アンプ１２、１４や電力印加ケーブル１５、及びプローブ１６の数を増加している。
【００１０】
出力アンプ１２、１４や電力印加ケーブル１５、及びプローブ１６の数はアンプの切替えSW（スイッチ）等によって減少させようとする方式もあるが、生産ラインの途中に入れる為、検査速度がそれなりのスピードが求められる事から、それにも限界がある。
【００１１】
図６は、m×ｎのマトリクス配線で構成されたパネル型画像表示器２０の概略を示す。
パネル型画像表示器２０の表面周辺に信号線電極パット接点２１と走査線電極パット２２を配し、これらは装置側のプローブ１６と接触する事で外部より電力が供給される。
電極パット２１、２２はマトリックス状に絶縁された状態で信号配線２３と走査配線２４に接続され、その交点に電子放出素子２２へ電力を供給するものである。上述の様にフルハイビジョンとした場合、構成されている電子放出素子は約1100万個である。
【００１２】
上記検査装置における検査において、電子放出素子に電流を印加する方法は、１つの電子放出素子を検査する場合、信号配線側電極パットのDx1にVxの電圧（通常プラス電位）と、走査配線側電極パットのDy1にVyの電圧（通常マイナス電位）を同期して印加する。印加された電位の交点の電子放出素子（X1、Y1）には、Vy＋Vxの電位が印加され、その時流れる電流値を出力アンプ１２、１４にて計測する事でその電子放出素子の特性を算出する。
【００１３】
電子放出素子２５の特性検査において電圧の出力及び電流の計測は非常に高精度なものが要求される。出力アンプ１２、１４の出力値や計測値の機器間でのバラツキや、配線１５の抵抗値のばらつき、プローブ１６と電極パット２１、２２の接触抵抗バラツキなどが、検査の値のバラツキに反映してしまい、そのままでは正確な検査が困難となる。そこで、予めそれらの機器の特性を測っておき校正値パラメータとして機器に組み込む事を行っている。
【００１４】
図７は、従来の検査装置の出力部の校正を行う測定の概略を示す。出力アンプ１４の出力特性と、電力印加ケーブル１5の抵抗値と、プローブ１６の接触抵抗値を個別に計測し校正値を得ている。
出力アンプ１４の校正値の取得にはドライバ校正機３０を用いる。ドライバ校正機３０は、出力ユニット１４より出力される電力を受ける高精度に保証された基準抵抗及び、定期的にメーカ等で校正されている電圧を計測する計測機、及び制御ユニット１３に対する出力制御やデータ通信を行う機能を有している。
ドライバ校正機３０より制御ユニット１３へ出力及び電力の計測の指令を出し、同じタイミングで校正機側でも電圧・電流値を計測する。制御ユニット１３及び出力アンプで指令した出力電圧及び、計測電流値と、校正機で計測した電圧・電流値とを比較し、誤差を導出する。
【００１５】
計測は仕様範囲全域をカバーするように複数の電圧値や電流値のデータを取得し、それにより誤差はゲインとオフセット値で表される。また誤差は仕様範囲の領域を４つに分割し各領域におけるオフセットとゲインを計測するように算出される。得られた誤差は補正値として制御ユニット１３へ送られる事になるが、これはメインコントローラ１０内のソフトで補正計算を行うと計算負荷が大きい為、出力アンプ１４のROMに記録され実際の波形を出力・計測されるタイミングでハード的に補正される事になる。
【００１６】
電力印加ケーブル１５の校正値の取得には抵抗測定機３１を用いる。電力印加ケーブル１５の長さは１０ｍを超え、また抵抗値に個体差がある為、装置に接続前に一本一本単体の状態で抵抗測定機３１にて４端子測定法を用いて精密にその値を計測する。計測された抵抗値は補正値としてメインコントローラ１０内の記憶装置に記録され制御ソフトウェアがその値を適宜参照し、電圧の指令値に対して補正を行う。
【００１７】
プローブ１６の接触抵抗値の校正値の取得には抵抗測定機３１を用いる。
プローブ１６と電極パット２２の接触抵抗値の測定は、プローブ１３を装置から取り外し専用の接触抵抗測定装置３２にて押し込み量などのパラメータを実機と同一に再現させた状態で測定する。計測された抵抗値は補正値としてメインコントローラ１０内の記憶装置に記録され制御ソフトウェアがその値を適宜参照し、電圧の指令値に対して補正を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平3-261024号公報
【特許文献２】特開2000-243287号公報
【特許文献３】特開2001-35423号公報
【特許文献４】特開2004-342491号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
出力アンプ１４の校正値の電圧出力及び、電流計測の校正に関して、ドライバ校正機３０を用いる方法の問題点としてまず作業時間が多く掛かる事が上げられる。現状の装置の場合、出力アンプで校正しなければならない数は４０００個を超え、ドライバ校正機３０が一度に校正できる数は数十である為、都度ケーブルの取り外しや入替え等の作業を行わなければならず、全体を行うのに２日程度は装置を停止させる必要がある。またドライバ校正機３０は内部に計測機や、高電力を流す事が可能な抵抗を複数有しており、約4０Kg程度の重量で、作業を困難なものにし、ミスも起こし易い。また時間短縮の為、複数台の校正機を用意し平行して実施する場合があるが、この場合はコストがかさむと共に、個々の校正機の精度差が実機に反映されてしまう課題もある。
【００２０】
電力印加ケーブル１５の抵抗値の測定においては、一本一本手動で計測する手間がある。現実的にはケーブル作成時に測定し、定期的な計測は作業が現実的で無いため行っていない。また、実機状態でのケーブル両端のコネクタ接続部の抵抗バラツキは測定できない為、厳密な補正値を求める事はできない課題がある。
【００２１】
プローブ１６の電極パット２１への接触抵抗値の測定は専用の接触抵抗測定機３２にて測定するが、実際の装置に組み込んだ場合の押し圧とは誤差が生じる。例えば、装置でプローブ１６の上下駆動がパネルを置く台と厳密に平行になっていない場合、中央と端とで押し圧が異なるが、それを加味して接触抵抗測定機３２で計測を行う事は現実的に困難である。また、プローブ１６の先端は主にバネ材でできており、経時変化を起こす事が容易に推測されるが、定期校正としてプローブ１６を装置から外し、接触抵抗測定機３２で測り直す事が必要であるが、装置の構成上、作業が困難である事から装置を長時間停止する必要がある。
【００２２】
上記の様に出力部の校正を行う為に、各構成要素の個別に別々の系で補正値の取得を行っており実機の状態での測定では無い事、また実機に存在する各構成要素の接合部の補正が抜けている事、複数台の測定機器を使用する事でそのもの自体機差が補正値に反映されてしまう事などから、実際の補正値とはズレが生じている。さらに測定が非常に煩雑であり、定期的な校正を行う為には数日間装置を停止し、多くの作業を要する。また計測機器のコストや作業コストも非常に高くなる課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の電子放出素子検査装置は、基板上に配置された複数の信号電極と、前記複数の配線と交差するように配置された複数の走査電極との電気的交差部に配置された複数の電子放出素子の電子放出特性を測定する検査装置において、
制御手段からの情報で任意波形の電圧を生成する手段、該手段からの電圧波形情報を元に電力波形を生成し、前記電力を前記各電子放出素子へ供給する手段とを備え、検査用パネルを用いて、前記検査装置の校正および検査を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、検査装置の校正が従来技術に比べ飛躍的に短時間かつ正確に行う事が可能となる。また校正動作も自動化でき実機の状態で電源を落とすこと無く実行できる事から、立上げ時の時間短縮に加え、定期的な装置校正も非常に容易に行う事ができ、価格的にもコストダウンの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の検査装置を示す模式図
【図２】本発明で用いる検査用パネルの模式図
【図３】本発明で用いる計測フローの例
【図４】本発明で用いる校正フローの例
【図５】従来の電子放出素子検査装置の例
【図６】パネル型画像表示器の回路
【図７】従来の出力部の校正方法の例
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に本発明で用いる検査装置の模式図を示す。従来の検査装置にパネル型画像表示器２０の代わりに検査用パネル５０を投入する。
【００２７】
検査用パネル５０は信号の切替えや計測・通信を行う計測回路５２と、プローブ１６と接触する事で装置からの電力を供給されるパネルの４辺にそれぞれ配置された電極パット５１と、電極パット５１から供給される電力を計測回路５２に導く電極配線５３とを備えている。
電極パット５１は耐磨耗性に優れたメタル素材を使用する事で、プローブ１６との繰返し接触する事による劣化を減少させている。また、各辺における全てのプローブ１６の領域を十分カバーできる領域に接触抵抗が十分低いメタルを配する事で、各プローブから電極パット５１からの電極配線５３の取り出し口までの距離による抵抗差を低く抑える構造となっている。
計測制御ユニット５２は検査用パネル５０に搭載され、校正動作の制御を行うが、このとき通信ケーブル５４を介して、メインコントローラ１０とデータの授受や同期制御を行う。
検査用パネル５０はパネル型画像表示機２０と同等のサイズで、検査装置が標準で有している搬送系を介して装置導入する事が可能な為、プロセスの合間に検査用パネルを流動させる事で、装置を止めること無く定期的な校正を行う事が可能である。
【００２８】
図２は検査用パネル５０に搭載される計測制御ユニット５２の概略を示す。
検査用パネルは、検査装置から供給された各電極に印加される電力を、任意のタイミングで計測する制御手段を有する。また、検査用パネルは、電力をデータをデジタル値として記憶保持する事ができる手段を有することが好ましい。
電極配線５3より供給される電力は、電極パット切替えＳＷ５５で計測対象であるパットに切替えられ、計測する電圧・電流に応じて負荷の切替えを行う負荷切替えユニット５６を通り、外部インタフェイスコネクタ５８を通じて、外部のＧＮＤへ導かれる。このように、検査用パネルは、回路に複数の抵抗を搭載し、それを切り替えることで、複数の電圧および電流のパラメータを振った検査を行うことが可能である。
計測制御コントローラ５７は適切なタイミングで負荷の両端の電圧を測定し、その結果をメモリにストア、また上位系との通信を外部インタフェイスコネクタ５８に接続された通信ケーブルを通じて行う。
【００２９】
実際の校正における計測フローは、まず、前記生産装置のメインコントローラ１０が走査線制御ユニット１３または信号線制御ユニット１１に対して、ある１つのプローブ１６を選択し出力電圧波形と電流計測タイミング情報、及び同期クロックを与え、開始信号であるSTART信号を発行する。この時選択されていないプローブは電気的にオープンな状態になるように指令する。
【００３０】
一方、予めメインコントローラ１０は検査用パネル５０に搭載されている計測制御ユニット５２に対して、計測する電極パットの選択(図中 Sel_Pt指令)と計測負荷の選択(図中 Sel_R指令)を送り、また計測制御コントローラ内のメモリのクリア(図中 Reset指令)をしておく。
選択されたプローブから出力される電圧の波形はパルス状であり、制御ユニット及び出力アンプは設定されたタイミングでクロックに同期して電流値を計測する。その計測のタイミングと同じタイミングで検査用パネル上でも計測できるように、メインコントローラから計測制御ユニット５２に対し計測指令(図中 Strobe指令)を計測制御コントローラ５７へ出力する。
【００３１】
計測制御コントローラはメインコントローラ１０から受けた、計測指令(図中 Strobe指令)と同期クロック(図中 CLK) の立上りのタイミングで、負荷の両端で計測した電圧値をAD変換し、内部のメモリに書き込む。
上記処理は図３の計測フローの様に、負荷や電圧及び、選択ラインを順次切替え、全てのラインに対して仕様精度全域を計測できるように実行する。計測実施後、メインコントローラは計測制御コントローラ５７のメモリから電流データを読み出すと共に、全ての制御ユニット１１、１３の指令電圧及び計測電流値を読み出しそれぞれ比較、出力電圧と計測電流のオフセットとゲインを算出する。算出されたデータは各制御ユニットへ送られ、それぞれの校正テーブルを自動的に更新される。
【００３２】
校正の全体フローを図４に示す。まず初めに電圧値の校正を行い、補正値であるオフセットとゲインを各制御ユニットへセットする。次に再度同じ動作で計測し誤差が使用範囲に収まったかを確認する。
この時補正値の書き込みは行わず、確認のみの動作となる。
次電圧が正しく補正された事が確認できたら、次に同様のフローで電流値の校正を行う。校正は行わず、定期的な精度チェックの場合、フロー中の電圧確認計測及び、電流確認計測のみ実行する。
【００３３】
また、装置の故障診断として、負荷切替えユニットにアンプが過電流を起こす程度の低抵抗の負荷を入れておき、その負荷で計測を実施、アンプが正しく過電流警報を発令し装置が停止するかを確認して、装置の安全回路の動作チェックを行う事も可能である。
【符号の説明】
【００３４】
10  メインコントローラ
11  信号線制御ユニット
12  信号線出力アンプ
13  走査線制御ユニット
14  走査線出力アンプ
15  電力印加ケーブル
16  プローブ
20  パネル型画像表示器
21  信号線電極パット
22  走査線電極パット
23  信号配線
24  走査配線
25  電子放出素子
30 ドライバ校正機
31  抵抗測定機
32  接触抵抗測定装置
50  検査用パネル
51  電極パット
52  計測制御ユニット
53  電極配線
54  通信ケーブル
55  電極パット切替えSW
56  負荷切替えユニット
57  計測制御コントローラ
58  外部インタフェイスコネクタ
【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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