JP2003107479A - 液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法およびその装置 - Google Patents

液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法およびその装置

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JP2003107479A JP2001295819A JP2001295819A JP2003107479A JP 2003107479 A JP2003107479 A JP 2003107479A JP 2001295819 A JP2001295819 A JP 2001295819A JP 2001295819 A JP2001295819 A JP 2001295819A JP 2003107479 A JP2003107479 A JP 2003107479A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する場
合、配向膜の配向特性を効果的にかつ高速に除く方法及
び装置を提供する。 【解決手段】ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と
直交方するビームを用いることで、効果的に配向膜のV
字溝の規則性を破壊させる。また、配向膜の上膜が45
度で下膜が135度でV字溝が形成されている場合、ス
キャンの進行に応じてレーザビーム形状、更には、レー
ザビームのエネルギーを制御する。更に、カラーフィル
ター側及びTFT側の両方から配向膜に対する先の処理
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、液晶ディスプレイ装
置の輝点欠陥を修正する方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】まず、液晶ディスプレイ装置について説
明すると、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ装
置は、概略、液晶を挟んで両側に、配向膜、ガラス基
板、偏光板が配置される構造となっている。両側のガラ
ス基板の一方はアレイ基板と称され、液晶側表面には、
多数本の信号ラインと走査ラインがマトリクス状に形成
され、これら信号ラインと走査ラインとの交差部に画素
電極に電荷を充放電するためのTFT(薄膜トランジス
タ)が設けられ、更に、これらのTFTに隣接して多数
の画素電極がマトリクス状に設けられる。また、他方の
ガラス基板はカラーフィルターと称されるもので、この
ガラス基板の液晶側表面には、着色層、保護膜が形成さ
れるとともに、透明導電膜が形成される。この透明導電
膜は液晶ディスプレイ装置の共通電極を形成するもので
あり、このガラス基板の表面全体を覆っている。
【0003】また、配向膜はアクティブ液晶ディスプレ
ィ装置の液晶を90度ねじるためにカラーフィルター
(以後CFと称す)側のガラス基板とTFT側のガラス
基板の一番内側、即ち液晶自身に直接接し、対向して配
置された薄い透明膜である。この膜は一般的にはポリイ
ミド系の樹脂が塗布され、その表面には平行で細かいV
字溝が全面に掘られており、上下膜が丁度90度交差し
た状態でレイアウトされている。前述の90度交差とい
う意味合いは上膜が45度で下膜が135度であっても
構わないことを意味し、一般のアクティブ液晶ディスプ
レィ装置はこの角度を成している。この膜の役割につい
て説明すると、TFTとCFの間の液晶に電圧を掛けた
時に液晶を全て垂直に配列させることで、アクティブ液
晶ディスプレィの最上部ならびに最下部に貼り付けられ
た偏光板によってバックライトから透過してくる白色光
を完全に遮断することになり、結果としてディスプレィ
自体は全面黒色表示となる。逆に前述の電圧を掛けない
場合には、液晶をこの配向膜のV字溝に沿って配列させ
る効果を生じ、前述のバックライトから透過してくる白
色光の偏光を丁度90度ねじることで、前述の2枚の偏
光板をすり抜けて透過できるようになり、さらにCFを
通過することでRGBの3原色を全て発生させ、結果と
して全面が白色表示となる。実際には外部の信号発生器
からTFTに対して、垂直水平の同期信号を絶えず送り
込むことで、様々な図柄を表示させている。
【0004】ところで、このような構成のアクティブマ
トリクス型液晶ディスプレイ装置は、製造工程において
不良が発生し易く、TFTが動作不良を起こす場合や、
画素電極または配向膜が正常に形成されていない場合に
は、画素において透過光を遮断することができなくな
り、その部分が輝点欠陥となって現れることが知られて
いる。そこで、このような液晶ディスプレイ装置の輝点
欠陥を修正する方法として、レーザ光を用いてTFTの
ゲート電極とドレイン電極とを接続し、常に欠陥画素の
表示電極部に直流電圧を印加し、画素の透過光を減少さ
せて目立たなくする方法が考案されている。(特開平5
−210111号公報参照)しかし、このリペア方法は
画素電極部に印加される直流電圧によって液晶中のイオ
ンがリペア部の片側電極に集中し、液晶ディスプレイ装
置の寿命を短くするという難点がある。
【0005】また、欠陥部の画素電極に直流電圧を印加
せずに輝点欠陥を修正する方法として、液晶ディスプレ
イ装置の配向膜にレーザ光を照射し、配向膜を画素単位
で部分的に除去したり、配向膜のV溝を消しさり、欠陥
画素部の透過光を選択的に減少させ、目立たなくする方
法が提案されている。配向膜の処理によりバックライト
から透過してくる白色光の透過性を劣化させる方法は、
後工程に行く程有効な方法と考えられている。配向膜を
除いたり、配向性を与えるV溝を消しさる技術が特開平
8−15660号公報、特開平8−201813号公報
に示されている。他方、配向膜の除去を確実に実現させ
るため液晶中に一端気泡を発生させることを特徴とした
技術も特開平9−90304号公報や特開2000−5
6283号公報に開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
8−15660号公報、特開平8−201813号公報
に示されている方法では、画素に比べ細いレーザビーム
で配向膜を処理しているため処理時間が長くかかり、且
つ、レーザビームのスキャンの軌跡が新たな溝として作
用するため、充分満足できる輝点欠陥修正がおこなえな
かった。
【0007】従って、本発明の目的は、液晶ディスプレ
イ装置の配向膜の配向特性を充分に効果的に且つ高速で
行える液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する方法
およびその装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明においては、ビー
ム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するレーザ
ビームに成形するとともに、これをスキャンして配向膜
の溝を削除することで効果的に配向膜のV字溝の規則性
を破壊させる液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正す
る方法が及び装置が得られる。
【0009】また、本発明の他の特徴としては、更に、
カラーフィルター側及びTFT側の両方から配向膜に対
する先の処理を行う液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を
修正する方法が及び装置が得られる。
【0010】更に、本発明においては配向膜の上膜が4
5度で下膜が135度でV字溝が形成されている場合、
スキャンの進行に応じてレーザビームの長さ方向のサイ
ズを制御することにより効率的に配向膜のV字溝の規則
性を破壊させる液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正
する方法及び装置が得られる。
【0011】更に、本発明においては配向膜の上膜が4
5度で下膜が135度でV字溝が形成されている場合、
スキャンの進行に応じてレーザビームのサイズを制御す
る時、このエネルギーを制御することにより、他の液晶
のセルへの熱影響を防ぎながら効率的に配向膜のV字溝
の規則性を破壊させる液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥
を修正する方法及び装置が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を示し
た図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1は本発
明の第1の実施の形態を示す図で、コントローラ1から
の指令に基付いてQスイッチパルスレーザ2が発射され
る。このレーザはビームを拡大かつビームコリメーショ
ンのためエキスパンダ3を通過し、さらにビーム強度を
加減させるためのアッテネータ4を透過する。アッテネ
ータ4を透過したビームは、ビーム形状を縦長あるいは
横長に成形するため光学スリット(もしくは光学アパー
チャ)5に入射され、リレーレンズ6と対物レンズ7を
経て液晶パネル8中の配向膜に結像されることになる。
光学スリット5はビーム形状を任意に形成できるもの
で、例えば、XY方向でサイズを制御できる可変矩形ス
リットを更に回転自在にする機構と組合わせた構成とす
ればよい。
【0013】本実施の形態において液晶パネルについて
は、上面がカラーフィルター面でもTFT面でも構わな
い。液晶パネル8はステージ9に載せられており、コン
トローラ1の制御によりステージ9は移動し、任意の修
正点を設定ができるとともに、任意の方向へのスキャン
ができる。また、液晶パネル8の下には偏光板10、バ
ックライト11が配置されている。他方、ビームスプリ
ッター12、偏光板13を経たビームはカメラ14で撮
像され、画像処理装置15へ送られる。輝点欠陥の修正
個所は、カメラ14からの画像を処理することで自動的
に検出して位置設定をしてもよいし、オペレータがモニ
ター画面から輝点欠陥の修正が必要とする点を検出し
て、コントローラ1を制御するようにしてもよい。この
点は本発明の要旨には関係しない。
【0014】図において、液晶パネル8の上部と下部に
は、それぞれ90度交差した偏光板10、13がそれぞ
れ配される関係となるが、この偏光板はバックライトと
カメラの間にあれば良く、必ずしも液晶セルに隣接させ
る必要はない。加工の状況、ならびに透光性劣化の善し
悪しはカメラでリアルタイムで観察、あるいは良否判定
を画像処理することができる。尚、偏光板がすでに組み
込まれた状態で輝点欠陥を修正をする場合は、図の偏光
板10、13の配置は不要である。
【0015】図2は上面がカラーフィルター面の場合の
配向膜のV溝方向とスキャンされるビームとの関係を示
す説明図で、縦方向に配向膜のV字溝がある場合を示
す。この場合、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向
と直交方するビームは横長のビームB1となり、この横
長のビームを縦方向にスキャンすることになる。図2で
は、横長ビームの長手方向のサイズは画素の横幅相当と
なる。図3は上面がTFT面の場合の配向膜のV溝方向
とスキャンされるビームとの関係を示す説明図で、横方
向に配向膜のV字溝がある場合である。この場合、ビー
ム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するビーム
は縦長のビームB2となり、この縦長のビームを横方向
にスキャンすることになる。図3では、縦長ビームの長
手方向のサイズは画素の縦幅相当となる。本発明におい
ては、レーザビームの形状を画素に応じた長さをもつ形
状に成形するとともに、ビーム形状の長さ方向が配向膜
の溝方向と直交方するようにしている。このようなレー
ザビームを配向膜のV字溝方向にスキャンすることで、
素早く効果的に配向膜のV字溝の規則性取り除くことが
できる。
【0016】また、両図で輝点欠陥をオンさせているの
は加工結果として加工後本来の黒色表示に向け、どれだ
け透光性が劣化したか否かを、カメラを通してモニタで
即座に判定できるようにするため、或いは画像処理での
修正点の抽出を容易にするためである。さらに、周囲8
画素をオフしているのは、RGB表示色に本加工により
異常(不良)が発生していないこと同時に確認せんがた
めである。
【0017】図4は、カラーフィルター側から配向膜を
除去する場合、即ち、図1で上面がカラーフィルター面
で配向膜のV溝方向が135度の場合を示し、この場
合、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方す
るビームは斜め長ビームB3となり、この斜め長ビーム
を図に示す配向膜の溝方向にスキャンする。この場合、
長ビームの長さはスキャン位置によって異なり、スキャ
ン位置がP1、P2、P3・・・と進むに従って斜め長
ビームの長さは長く設定される。斜め長ビームの長さの
変更は、光スリット5(図1)を制御することで行われ
る。同様に図5はTFT側から配向膜を除去する場合、
即ち、図1で上面がTFT面で配向膜のV溝方向が45
度の場合を示し、斜め長ビームB4を図に示す配向膜の
溝方向方向にスキャンする。この場合も、長ビームの長
さはスキャン位置によって異なり、スキャン位置が進む
に従ってビームの長さは長く設定される。
【0018】図4、5において、ビームの長手方向が配
向膜のV溝方向と直交する斜め長ビームを長さを変えな
がら配向膜の配向溝方向にスキャンしているが、配向膜
のV溝方向が135度、或いは45度の場合、スキャン
方向を画素に対して垂直方向、或いは真横方向(画素を
構成する辺の方向)にしても図4、図5の場合と同様の
作用効果が得られる。これを図6にしめす。これらスキ
ャンの方向も、コントローラ1によるステージ9の制御
により任意に行える。
【0019】実際、多くの液晶ディスプレイ装置におい
て、配向膜の配向溝は45度、もしくは135度で形成
されているので、この場合レーザビームのスキャン(走
査)方向は135度、もしくは45度となる(図4、図
5)。さらに縦長(横100μm×縦300μm)、も
しくは横長(前記サイズと逆)の画素(ピクセル)内を
斜め長レーザビームの長手方向の長さを走査位置に応じ
て伸縮制御させる。更に、同時にパルスエネルギーを制
御しながら走査させることが好ましい。具体的には長い
程エネルギーを下げ、短い程エネルギーを上げるように
する。これは、レーザビームの照射による液晶パネルへ
の熱影響を少なくするためであり、長いビームは短いビ
ームに比べエネルギーが大きいからである。このパルス
エネルギーは、熱影響を考慮して、例えば、一次関数、
より精密には三次関数等で校正される。
【0020】本発明においては、光学スリットにより画
素に合わせて透過成形されたレーザビームを配向膜に結
像させ、当該ビームを走査してゆくが、この時オーバー
ラップさせながら走査させてもよい。通常、配向膜の配
向溝の方向性を除くためレーザビームを照射するとその
軌跡が残り、これが配向膜に新たな方向性を与えること
になり、輝点欠陥を修正効果を弱めることになってしま
うが、本発明においては、レーザビームの軌跡が元々形
成されていた配向膜のV溝方向と直交するため、配向膜
の方向性をより効果的にキャンセルすることができるか
らである。
【0021】図7は、本発明の第2の実施の形態を示す
図であり、カラーフィルター面とTFT面の両面から配
向膜を除去することで、さらに一層前述の透光性を劣化
させることができる。図7において、アッテネータ4か
らのビームはビームスプリッター16により2つに分離
された後、光学スリット5と、ミラー17を経て追加さ
れた他の光学スリット18へ供給される。光学スリット
5を経たビームについては、図1の実施の形態と同様に
図面上部から液晶パネル8に入射し、上側の配向膜に結
像される。他方の光学スリット18、ミラー19、リレ
ーレンズ20、対物レンズ21を経たビームは図面下方
から液晶パネル8に入射し、下側の配向膜に結像され
る。ここで、光学スリット5、18で形成されるビーム
の形状は、上側の配向膜と下側の配向膜の溝が互いに直
交しているため、これに合わせて互いに直交関係とな
る。即ち、図2と図3、或いは、図4と図5に示された
関係となる。本実施の形態でも、カラーフィルター面で
配向膜のV溝方向とTFT面で配向膜のV溝方向とが、
例えば、それぞれ135度と45度の場合は、光学スリ
ット5、18で形成されるレーザビーム形状は、図4、
図5に示すのと同様となり、その長手方向のサイズはス
キャン位置に応じて制御される。スキャン方向は図4、
図5で示される方向、或いは図6で示される方向であ
る。
【0022】
【発明の効果】本発明においては、レーザビームの形状
を画素に応じた長さをもち、ビーム形状の長さ方向が配
向膜の溝方向と直交するレーザビームに成形して、この
レーザビームをスキャンすることで、素早く効率的に配
向膜のV字溝の規則性を破壊させることができ、しか
も、従来に比べて液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正
効果を高めることができる。
【0023】また、本発明においては、カラーフィルタ
ー側及びTFT側の両方から配向膜に対して配向膜のV
字溝の規則性を破壊させることができ、輝点欠陥修正効
果を更に高めることができる。
【0024】また、本発明においては配向膜の上膜が4
5度で下膜が135度でV字溝が形成されている場合、
スキャンの進行に応じてレーザビーム形状を制御するこ
とによりより効率的に配向膜のV字溝の規則性を破壊さ
せることができ、輝点欠陥修正を高速に行うことができ
る。
【0025】更に、本発明においては配向膜の上膜が4
5度で下膜が135度でV字溝が形成されている場合、
スキャンの進行に応じてレーザビーム形状を制御する時
にエネルギーを制御することにより、他のセルへの熱影
響を防ぎながら高速に輝点欠陥を修正することができ
る。
【0026】本発明においては、更に、レーザビームを
配向膜に結像させて走査してゆく時、オーバーラップさ
せながら走査させることで、配向膜の方向性をより効果
的にキャンセルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図2】本発明の動作を説明する図で、上面がカラーフ
ィルター面の場合の配向膜のV溝方向とスキャンされる
ビームとの関係を示す説明図である。
【図3】本発明の動作を説明する図で、上面がTFT面
の場合の配向膜のV溝方向とスキャンされるビームとの
関係を示す説明図である。
【図4】本発明の動作を説明する図で、上面がカラーフ
ィルター面で配向膜のV溝方向が135度の場合のスキ
ャンされる斜め長ビームを示す説明図である。
【図5】本発明の動作を説明する図で、上面がTFT面
で配向膜のV溝方向が45度の場合のスキャンされる斜
め長ビームを示す説明図である。
【図6】本発明において、配向膜のV溝方向が135度
の場合の斜め長ビームとスキャンされる方向関係の他の
例を示す説明図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態を示す図であり、カ
ラーフィルター面とTFT面の両面から配向膜を除去す
る構成を示す図である。
【符号の説明】
1:コントローラ 2:Qスイッチパルスレーザ 3:エキスパンダ 4:アッテネータ 5:光学スリット 6:リレーレンズ 7:対物レンズ 8:液晶パネル 9:ステージ 10、13:偏光板 11:バックライト 12:ビームスプリッタ 14:カメラ 15:画像処理装置

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶ディスプレイ装置の配向膜の溝の方
    向性を除いて輝点欠陥を修正する方法において、ビーム
    形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するビームを
    用い、これをスキャンして配向膜の溝を削除することを
    特徴とする液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
  2. 【請求項2】 液晶ディスプレイ装置の配向膜の溝の方
    向性を除いて輝点欠陥を修正する方法において、カラー
    フィルター側及びTFT側の両方の配向膜にビーム形状
    の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するレーザビーム
    を用いて、このレーザビームをスキャンさせることを特
    徴とする液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
  3. 【請求項3】 配向膜の溝方向が45度或いは135度
    で形成されている場合、スキャンの進行に応じてレーザ
    ビーム形状を制御して配向膜の溝の規則性を破壊させる
    請求項1或いは2記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠
    陥修正方法。
  4. 【請求項4】 スキャンの進行に応じて、更にレーザビ
    ームのエネルギーを制御することを特徴とする請求項3
    記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
  5. 【請求項5】 配向膜に結像されるレーザビームをオー
    バーラップさせてスキャンすることを特徴とする請求項
    1或いは請求項2記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠
    陥修正方法。
  6. 【請求項6】 スキャンの方向が配向膜の溝方向である
    ことを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイ装置
    の輝点欠陥修正方法。
  7. 【請求項7】 配向膜の溝方向が45度或いは135度
    で形成されている場合、スキャンの方向が液晶ディスプ
    レイ装置の画素を構成する辺の方向であることを特徴と
    する請求項1記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修
    正方法。
  8. 【請求項8】 液晶ディスプレイ装置の配向膜の溝の方
    向性を除いて輝点欠陥を修正する装置において、ビーム
    形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するレーザビ
    ームを作り出すビーム形状制御手段と、前記レーザビー
    ムを配向膜に結像させてスキャンする手段を具備するこ
    とを特徴とする液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正装
    置。
  9. 【請求項9】 配向膜の溝方向が45度或いは135度
    で形成されている場合、前記ビーム形状制御手段がスキ
    ャンの進行に応じてビーム形状の長さ方向のサイズを変
    化させることを特徴とする請求項8記載の液晶ディスプ
    レイ装置の輝点欠陥修正装置。
  10. 【請求項10】 レーザビームのエネルギーを制御する
    制御手段を具備し、スキャンの進行に応じてレーザビー
    ムのエネルギーを制御することを特徴とする請求項9記
    載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正装置。
  11. 【請求項11】 液晶ディスプレイ装置の配向膜の溝の
    方向性を除いて輝点欠陥を修正する装置において、ビー
    ム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するレーザ
    ビームを作り出すビーム形状制御手段と、前記レーザビ
    ームを液晶ディスプレイ装置の上側及び下側の配向膜に
    結像させる手段と、夫々のレーザビームをスキャンする
    手段を具備することを特徴とする液晶ディスプレイ装置
    の輝点欠陥修正装置。
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