JP2003149619A

JP2003149619A - 液晶パネルの画素欠陥修正方法

Info

Publication number: JP2003149619A
Application number: JP2002318368A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukumitsu; 憲志福満
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】白欠陥を除去することができる、液晶パネル
の画素欠陥修正方法を提供する。【解決手段】この欠陥修正方法では、特定の欠陥画素
の数倍から数十倍の径の気泡が発生して、その周囲の領
域まで広がるように、レーザビームを前記欠陥画素を構
成する液晶層内に入射させ、しかる後、気泡発生中に欠
陥画素の最大径の１／１６以下の径のレーザビームを前
記欠陥画素内に複数に入射させている。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、薄型平面表示装置等として用いられる液晶パ
ネルに発生した欠陥画素を修正する方法に関する。

【０００１】

【従来の技術】半導体デバイスの高密度加工技術等の向
上に伴い、高密度で画素数が多く且つ表示面積の広い液
晶パネルが開発されるようになった。しかし、製造工程
等における画素欠陥の発生を皆無にすることは極めて困
難であり、歩留まりの向上が重要な課題となっている。

【０００２】そこで、僅かな個数の欠陥画素が存在する
からといって液晶パネルを不良品として廃棄してしまう
のではなく、その欠陥部分を修正（修理）加工して良品
とする技術が開発されている。

【０００３】このような従来技術では、液晶ディスプレ
イの製造時に付着したゴミや、ＩＴＯ透明電極や配線等
の短絡に起因する欠陥部分にレーザ光を照射し、そのレ
ーザ光のエネルギーによって上記のゴミや短絡部分を実
質的に焼き切ることによって、修正加工を行っている
（例えば、下記特許文献１、下記非特許文献１参照）。

【０００４】

【特許文献１】特開昭６３−２４０５２１号公報

【０００５】

【非特許文献１】NTN TECHNICAL REVIEW No.58(1990),p
p66 〜pp69

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術にあって
は、画素間配線の短絡等に起因する欠陥部分を焼き切る
という手段を講じることによって、欠陥部分を除去しよ
うとするものであるので、基本的に配線の短絡部分等の
修正しかできず、ノーマリホワイトタイプの液晶パネル
に多い所謂白欠陥を修正することができなかった。

【０００７】ノーマリホワイトタイプの液晶パネルと
は、画素を駆動するための画素駆動電圧が印加された画
素は光の透過を阻止するように作用するので黒表示とな
り、画素駆動電圧が印加されない画素は光を透過させる
ので白表示となるという駆動表示方式を採用するもので
ある。

【０００８】したがって、従来技術によれば、製造工程
で付着した異物や配線パターンの不備を除去することに
よって、該当する欠陥画素に駆動電圧が印加されないよ
うに加工することになり、その欠陥画素の機能を完全に
殺すことで修正加工を実現することになるので、その欠
陥画素は常に白表示のままになってしまい、上記の白欠
陥を生じることとなる。そして、この白欠陥は、残余の
正常な画素による表示領域内に輝点となって現れるので
目立ち易く、高品位の再生画像を提供することができな
いという問題を生じていた。

【０００９】例えば、液晶パネルをパーソナルコンピュ
ータの表示装置として使用して、静止画像を再生表示さ
せた場合に、白欠陥が目障りとなったり、白欠陥を有す
る液晶パネルを用いた映像投影装置（プロジェクタ）で
映像を投影表示させると、その映像中に常に白欠陥が現
れて目障りとなる等の問題を生じる。

【００１０】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、白欠陥を除去することができる、液晶パ
ネルの画素欠陥修正方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
一対の基板の対向面にそれぞれ形成された画素電極及び
対向電極と、これらの電極を覆う配向膜と、前記一対の
基板間に介在する液晶層とを備える液晶パネルの輝点欠
陥部分を黒表示とすることにより、欠陥を目立たなくさ
せる液晶パネルの画素欠陥修正方法において、レーザビ
ーム照射時に生じる堆積物が前記液晶層中に混入するこ
となく、配向膜に付着・堆積したままになるように、特
定の欠陥画素にレーザビームを照射することを特徴とす
る。

【００１２】請求項２に係る液晶パネルの画素欠陥修正
方法は、一対の基板の対向面にそれぞれ形成された画素
電極及び対向電極と、これらの電極を覆う配向膜と、前
記一対の基板間に介在する液晶層とを備える液晶パネル
の輝点欠陥部分を黒表示とすることにより、欠陥を目立
たなくさせる液晶パネルの画素欠陥修正方法において、
特定の欠陥画素の数倍から数十倍の径の気泡が発生し
て、その周囲の領域まで広がるように、レーザビームを
前記欠陥画素を構成する液晶層内に入射させ、しかる
後、気泡発生中に欠陥画素の最大径の１／１６以下の径
のレーザビームを前記欠陥画素内に複数に入射させるこ
とを特徴とする。

【００１３】欠陥画素は、修正加工によって所謂黒欠陥
画素になり、気泡発生中のレーザビームによって形成さ
れた微少な部分だけが僅かに白くなる。欠陥画素の占有
面積に比べてその白い部分の面積は僅かであるので、ほ
とんど目立ない。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、実施の形態に係る液晶パ
ネルの欠陥修正装置の構成を示すブロック図である。

【００１５】この欠陥修正装置には、検査及び修正の対
象である液晶パネルＬＣＤを載置するためのＸＹステー
ジ２が備えられている。このＸＹステージ２は、制御部
４からの駆動制御信号に従って作動するステッピングモ
ータを備える駆動機構６によってＸＹ座標の何れの方向
へも移動され、このＸＹステージ２の移動動作により液
晶パネルＬＣＤを任意の位置へ位置決め調整する。

【００１６】ＸＹステージ２の中央部には、Ｚ方向（Ｘ
Ｙ座標に直交する方向）に向けて貫通した開口部２ａが
形成され、開口部２ａの下側には、偏光フィルタ８を介
して透過照明装置１０が設けられている。そして、制御
部４からの照明制御信号に従って透過照明装置１０が点
灯すると、偏光フィルタ８を通過した照明光が開口部２
ａを介して液晶パネルＬＣＤの裏面側を照明し、液晶パ
ネルＬＣＤの所謂バックライトと同様の機能が発揮され
る。

【００１７】ＸＹステージ２の上方には、Ｚ座標方向に
沿って、結像レンズ１２、ダイクロイックミラー１４、
偏光フィルタ１６、カメラレンズ１８及びＣＣＤビデオ
カメラ２０が設けられ、かかる光学系を構成する何れの
構成要素も同一の光軸に合致している。尚、偏光フィル
タ８と１６は相互に直交状態に配置されている。

【００１８】ダイクロイックミラー１４に対向する位置
には、上記光学系と光軸合わせされたレーザ発振器２２
が設けられ、更に、ダイクロイックミラー１４とレーザ
発振器２２との間には、所定部分にのみ光透過パターン
を有する遮光マスク２４と、所定の光透過率を有する減
光フィルタ２６が設けられている。

【００１９】遮光マスク２４は、２種類の光透過パター
ンが備えられている。第１の光透過パターンは、レーザ
発振器２２から出射されるレーザ光を、所定直径の単一
レーザビームにする単一の透過部からなり、その単一レ
ーザビーム（以下、第１のレーザビームという）をダイ
クロイックミラー１４及び結像レンズ１２を介して、被
修正対象である液晶パネルＬＣＤの欠陥画素の一部分へ
照射させるようになっている。即ち、図２（ａ）に示す
ように、結像レンズ１２の光軸上に合致する単一の欠陥
画素ＥＰの範囲内の一部分だけに第１のレーザビームが
照射されるように、第１の透過パターンの径（又は面積
Ｓ）が極めて微細に設計されている。

【００２０】第２の光透過パターンは、レーザ発振器２
２から出射されるレーザ光を、夫々所定直径の複数個の
レーザビームにする複数個の透過部からなり、その複数
のレーザビーム（以下、第２のレーザビームという）を
ダイクロイックミラー１４及び結像レンズ１２を介し
て、被修正対象である液晶パネルＬＣＤの欠陥画素の範
囲内へ照射させるようになっている。即ち、図２（ｂ）
に示すように、結像レンズ１２の光軸上に合致する単一
の欠陥画素ＥＰの範囲内に第２のレーザビームが照射さ
れるように、第２の透過パターンの複数個の透過部は、
極めて微細に設計されている。尚、透過部の個数は特に
限定されるものではないが、この実施の形態では、図２
（ｂ）又は（ｃ）に示すように、４個又は６個のレーザ
ビームを照射する構成としている。

【００２１】また、第１，第２の光透過パターンを除く
領域は光の透過を完全に遮断する遮光部分となってい
る。

【００２２】そして、制御部４からの切換制御信号に従
って駆動モータ２８が遮光マスク２４の位置を調節する
ことにより、第１の光透過パターンと第２の光透過パタ
ーンの挿入切換を行うようになっている。

【００２３】減衰フィルタ２６は、レーザ発振器２２か
ら出射されるレーザ光を所定の光透過率で透過させると
共に、制御部４からの切換制御信号に従って駆動モータ
３０が作動することにより、レーザ発振器２２と遮光マ
スク２４との間に挿入又は取り外す構成となっている。
尚、遮光マスク２４の上記第１の透過パターンが選択・
挿入されるときは、減衰フィルタ２６がレーザ光の光路
中から取り外され、遮光マスク２４の上記第２の透過パ
ターンが選択・挿入されるときは、減衰フィルタ２６が
挿入される。

【００２４】レーザ発振器２２は、所定波長ν、所定出
射エネルギーρ、且つ所定の繰り返し周期τのパルスレ
ーザ光を出射し、その起動及び停止制御は制御部４から
の制御信号に従って行われる。

【００２５】ビデオカメラ２０は、前記光学系中の結像
レンズ１２、ダイクロイックミラー１４、偏光フィルタ
１６及びカメラレンズ１８を介して、液晶パネルＬＣＤ
の光像を撮像し、その映像信号を画像処理部３２へ出力
する。そして、画像処理部３２は、液晶パネルＬＣＤの
光像をＣＲＴモニタ等の表示部３４に再生表示させると
共に、適時にレーザ発振器２２のレーザ発光を停止させ
るための発光停止信号を制御部４へ出力する。

【００２６】制御部４及び画像処理部３２は、マイクロ
コンピュータシステム等によって実現され、このマイク
ロコンピュータシステム等を操作者が操作することによ
り、かかる欠陥修正装置全体を制御することができる構
成となっている。

【００２７】次に、かかる構成を有する画素欠陥修正装
置の作動及び画素欠陥修正方法を図３のフローチャート
と共に説明する。尚、典型例として、ノーマリホワイト
タイプのＴＦＴ液晶パネルを修正加工する場合を説明す
る。

【００２８】まず、ステップ１００において、操作者
が、被修正対象である液晶パネルＬＣＤをＸＹステージ
２上に装着すると共に、透過照明装置１０を点灯させる
ことにより、液晶パネルＬＣＤの裏面を照明させる。こ
れにより、ビデオカメラ２０が、液晶パネルＬＣＤを通
過した光像を結像レンズ１２、ダイクロイックミラー１
４、偏光フィルタ１６及びカメラレンズ１８を介して撮
影を開始する。

【００２９】次に、ステップ１０２において、ＬＣＤ駆
動回路をオンにすることにより、液晶表示パネルＬＣＤ
を均一輝度の表示状態に設定し、操作者が、表示部３４
に表示される液晶パネルＬＣＤの再生映像を見ながらＸ
Ｙステージ２の位置を適宜に移動させることにより、液
晶パネルＬＣＤ中の白欠陥画素を検索し、その白欠陥画
素を結像レンズ１２の光軸に合致させるようにＸＹステ
ージ２の位置決め操作を行う。

【００３０】即ち、ノーマリホワイトタイプのＴＦＴ液
晶パネルＬＣＤでは、偏光フィルタ８，１６及びこの液
晶パネルＬＣＤを通過する照明光の透過率が、不良画素
の箇所で最大となるので、表示部３４に表示される高輝
度の部分を調べることによって、白欠陥画素を検出し且
つ位置決め調整を行うことができる。

【００３１】次に、ステップ１０４において、遮光マス
ク２４の第１の光透過パターンを選択・挿入させると共
に、減光フィルタ２６を取り外した状態にして、レーザ
発振器２２を作動させる。これにより、レーザ発振器２
２から出射される１発（単発）のパルスレーザ光からパ
ルス状の第１のレーザビームが形成され、この第１のレ
ーザビームがダイクロイックミラー１４及び結像レンズ
１２を介して、液晶パネルＬＣＤの白欠陥画素ＥＰに照
射する。

【００３２】この結果、図４（ａ）に示す如く、白欠陥
画素ＥＰの対向電極（ＩＴＯ透明電極）３６及びポリイ
ミドの配向膜３８が第１のレーザビームのエネルギーに
よって気化されて穴が空き、更にパルスレーザビームの
エネルギー密度（即ち、出射エネルギーとレーザビーム
径（面積）の比ρ／Ｓ）に対応した体積の気泡４０が液
晶層４２内に発生する。この実施の形態では、気泡４０
が白欠陥画素ＥＰの下だけでなくその周囲の複数個の画
素の下の領域まで広がるように、第１のレーザビームの
エネルギー密度を設定している。より具体的には、白欠
陥画素ＥＰを中心としてその最大径の数倍〜１０数倍の
広い範囲まで気泡４０が広がるように設定している。

【００３３】尚、図４（ａ）の上側の図は、ＴＦＴ液晶
パネルの白欠陥画素ＥＰに第１のレーザビームが照射さ
れる状態と気泡４０の発生範囲を概念的に示す平面図、
同図（ａ）の下側の図は、気泡４０の発生状態を上側の
図に対応して示す縦断面図である。

【００３４】そして、気泡４０の発生した領域を通過す
る透過照明装置１０からの照明光は、偏光フィルタ８，
１６の遮光比で得られる透過率に限りなく近づくこと
で、その透過率が小さくなるので、表示部３４の再生映
像を見るだけで、気泡４０が白欠陥画素ＥＰのみならず
その周囲の画素の下にも広がって発生していることを視
認することができる。

【００３５】このように操作者が気泡４０の発生を確認
（ステップ１０６）した後、ステップ１０８において、
遮光マスク２４を第２の光透過パターンに切換えると共
に、減光フィルタ２６を挿入させる。

【００３６】次に、ステップ１１０において、レーザ発
振器２２を作動させることにより、所定周期τで複数個
（例えば１０個）のパルスレーザ光を出射させる。この
結果、図４（ｂ）に示すように、減光フィルタ２６によ
り減光され且つ遮光マスク２４の第２の光透過パターン
で形成された第２のレーザビームが、白欠陥画素ＥＰの
範囲内に照射される。そして、第２のレーザビームの複
数のパルスレーザビームのエネルギーにより、白欠陥画
素ＥＰを構成する部分の対向電極（ＩＴＯ透明電極）３
６及び配向膜３８等が気化及び破壊されて飛散し、その
飛散物（炭素、インジウム等）が配向膜の表面に被着し
堆積する。

【００３７】尚、図４（ｂ）の上側の図は、ＴＦＴ液晶
パネルの白欠陥画素ＥＰに第２のレーザビームが照射さ
れる状態と気泡４０の発生範囲を概念的に示す平面図、
同図（ｂ）の下側の図は、飛散物の付着状態を概念的に
示す縦断面図である。

【００３８】ここで注目すべき点は、上記の飛散物は、
気泡４０による空間中に飛散すると共に、気泡４０の発
生範囲が前記の如く広いので液晶層４２中に混入せず、
配向膜３８の表面に付着・堆積する。更に、その気泡４
０による空間領域に第２のレーザビームが照射されるの
で、そのエネルギーが液晶層４２に吸収されない。した
がって、比較的低いエネルギーのパルスレーザビームに
よって、構成物を飛散させることができる。

【００３９】そして、第２のレーザビームの照射を停止
した後、時間の経過に伴って気泡４０が消滅しても、図
４（ｃ）に示す如く、堆積物は液晶層４２中に混入する
ことなく、配向膜３８に付着・堆積したままになる。
尚、図４（ｃ）の上側の図は、ＴＦＴ液晶パネルの気泡
３８の消滅後の状態を示す平面図、下側の図は上側の図
に対応する縦断面図である。

【００４０】このように、配向膜上に構成物が付着する
と配向膜の配向性が変化するので、画素駆動電圧が印加
されなくとも、偏光を９０°変化することが実験的に確
認された。そして、修正された欠陥画素は、画素駆動電
圧の印加の有無に拘わらず常に黒表示をするようにな
り、白欠陥の様な輝点が現れなくなる。また、常時黒の
状態であれば、通常の表示動作中であっても目立たない
ので、品質のよい再生画像等を提供することができる。

【００４１】そして、ステップ１１２において、表示部
３４の映像を見ながら白欠陥画素の修正状況を検査し
て、修正加工処理を終了する。

【００４２】このように、本実施の形態によれば、白欠
陥を確実且つ容易に修正することができる。また、欠陥
画素を直接修正するので、遮光性に優れた画素に修正す
ることができ、特に、広がり角の大きなＴＦＴ液晶パネ
ルの画素欠陥修正に好適である。

【００４３】尚、本実施の形態では、レーザ発振器２２
を特に限定していないが、フッ素、キセノン、ヘリウム
及びネオンの混合ガスを放電させることによりパルスレ
ーザ光を出射するエキシマレーザ発振器や、ＸｅＣｌ，
ＫｒＦエキシマレーザ発振器や、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発
振器等を使用することが好適である。また、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレーザの２〜４倍波など、液晶パネル表面に設けられ
ているガラス基板を透過する透過波長であって、対向電
極（ＩＴＯ透明電極）及び配向膜に吸収されるレーザを
出射するレーザ発振器を適用することができる。

【００４４】

【実施例】以下、実施例を説明する。この実施例では、
図１に示すレーザ発振器２２として、フッ素、キセノ
ン、ヘリウム及びネオンの混合ガスを放電させることに
よりパルスレーザ光を出射するエキシマレーザ発振器を
適用し、出射パルスエネルギーが１００ｍＪ、波長が３
５１ｎｍ、繰り返し周波数が２００Ｈｚのパルスレーザ
光を出射させた。

【００４５】第１のレーザビームを発生させるための遮
光マスク２４の第１の光透過パターンの径は、第１のレ
ーザビームの照射によって、ＴＦＴ液晶パネルの液晶層
中に欠陥画素の約９倍の範囲の気泡が生じる程度の大き
さにした。

【００４６】第２のレーザビームを発生させるための減
光フィルタ２６の透過率を４０％とした。また、第２の
レーザビームのビーム数を４個（図２（ｃ）参照）と
し、各ビームの直径をＴＦＴ液晶パネルの各画素の最大
径の１／１６以下とした。

【００４７】各画素を構成する対向電極（ＩＴＯ透明電
極）の膜厚が約１５００、配向膜（ポリイミド）の膜厚
が約１０００であるＴＦＴ液晶パネルＬＣＤの白画素欠
陥を修正することとした。

【００４８】ＴＦＴ液晶パネルＬＣＤ中の液晶層に気泡
を発生させるための第１のレーザビームのエネルギー密
度を１０Ｊ／ｃｍ² 、飛散処理を施すための第２のレー
ザビームのエネルギー密度を２．５Ｊ／ｃｍ² とした。

【００４９】図５（ａ）は、修正加工前にビデオカメラ
２０にて撮影したＴＦＴ液晶パネルＬＣＤ中の欠陥画素
ＥＰ及びその周辺の映像を線画にて描いたものであり、
同図（ｂ）は、修正加工後に液晶パネルの全ての画素を
白表示させた場合の映像を線画にて描いたものである。
これらの図からも明らかなように、白欠陥画素ＥＰは、
修正加工によって所謂黒欠陥画素になり、修正処理時に
第２のレーザビームによって形成された微少な部分だけ
が僅かに白くなる。しかし、欠陥画素の占有面積に比べ
てその白い部分の面積は僅かであるので、ほとんど目立
ないことが確認された。特に、本発明は、ノーマルホワ
イトタイプの液晶パネルの白欠陥画素の修正に好適であ
ることが確認された。

【００５０】以上、説明したように、上述の方法では、
一対の基板の対向面にそれぞれ形成された画素電極及び
対向電極と、これらの電極を覆う配向膜と、前記一対の
基板間に介在する液晶層とを備える液晶パネルの輝点欠
陥部分を黒表示とすることにより、欠陥を目立たなくさ
せる液晶パネルの画素欠陥修正方法において、レーザビ
ーム照射時に生じる堆積物が前記液晶層中に混入するこ
となく、配向膜に付着・堆積したままになるように、特
定の欠陥画素にレーザビームを照射てしている。

【００５１】また、特定の欠陥画素の数倍から数十倍の
径の気泡が発生して、その周囲の領域まで広がるよう
に、レーザビームを前記欠陥画素を構成する液晶層内に
入射させ、しかる後、気泡発生中に欠陥画素の最大径の
１／１６以下の径のレーザビームを前記欠陥画素内に複
数に入射させており、上述の方法によれば、白欠陥を除
去することができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明に係る方法によれば、白欠陥を除
去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】欠陥画素修正装置の実施の形態の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】第１のレーザビームと第２のレーザビームの照
射パターンを示す説明図である。

【図３】図１に示す欠陥画素修正装置の作動及び欠陥画
素修正手順を説明するためのフローチャートである。

【図４】欠陥画素の修正原理を説明するための説明図で
ある。

【図５】実際に液晶パネルの欠陥画素の修正を行った結
果を示す説明図である。

【符号の説明】

２…ＸＹステージ、２ａ…開口部、４…制御部、６…駆
動部、８…偏光フィルタ、１０…透過照明装置、１２…
結像レンズ、１４…ダイクロイックミラー、１６…偏光
フィルタ、１８…カメラレンズ、２０…ビデオカメラ、
２２…レーザ発振器、２４…遮光マスク、２６…減光フ
ィルタ、２８，３０…駆動モータ、３２…画像処理部、
３４…表示部、３６…対向電極、３８…配向膜、４０…
気泡、４２…液晶層、ＥＰ…欠陥画素。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板の対向面にそれぞれ形成され
た画素電極及び対向電極と、これらの電極を覆う配向膜
と、前記一対の基板間に介在する液晶層とを備える液晶
パネルの輝点欠陥部分を黒表示とすることにより、欠陥
を目立たなくさせる液晶パネルの画素欠陥修正方法にお
いて、レーザビーム照射時に生じる堆積物が前記液晶層
中に混入することなく、前記配向膜に付着・堆積したま
まになるように、特定の欠陥画素にレーザビームを照射
する液晶パネルの画素欠陥修正方法。
【請求項２】一対の基板の対向面にそれぞれ形成され
た画素電極及び対向電極と、これらの電極を覆う配向膜
と、前記一対の基板間に介在する液晶層とを備える液晶
パネルの輝点欠陥部分を黒表示とすることにより、欠陥
を目立たなくさせる液晶パネルの画素欠陥修正方法にお
いて、特定の欠陥画素の数倍から数十倍の径の気泡が発生し
て、その周囲の領域まで広がるように、レーザビームを
前記欠陥画素を構成する液晶層内に入射させ、しかる
後、気泡発生中に欠陥画素の最大径の１／１６以下の径
のレーザビームを前記欠陥画素内に複数に入射させるこ
とを特徴とする液晶パネルの画素欠陥修正方法。