JP2003262842A - 液晶表示装置の欠陥画素修正方法及び液晶表示装置の欠陥画素修正装置 - Google Patents

液晶表示装置の欠陥画素修正方法及び液晶表示装置の欠陥画素修正装置

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JP2003262842A
JP2003262842A JP2002062506A JP2002062506A JP2003262842A JP 2003262842 A JP2003262842 A JP 2003262842A JP 2002062506 A JP2002062506 A JP 2002062506A JP 2002062506 A JP2002062506 A JP 2002062506A JP 2003262842 A JP2003262842 A JP 2003262842A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置を構成している膜に損傷を与え
ることなく、欠陥画素の透過光を十分に減少させること
が可能な液晶表示装置の欠陥画素修正方法及びその装置
を提供すること。 【解決手段】 液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ
光を照射し、このパルスレーザ光によって配向膜を加工
して欠陥画素を修正する液晶表示装置の欠陥画素修正方
法において、加工点でのパルスレーザ光の集光径をd、
パルスレーザ光の繰り返し周波数をf、走査速度をvと
したときに、a=1−{v/(f・d)}で定義された
パルスレーザ光のオーバーラップ率aが一定値になるよ
うに繰り返し周波数fを走査速度vに同期させ、前記欠
陥画素を少なくとも2回走査する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置の欠
陥画素修正方法、および、欠陥画素修正装置に関し、特
に、製造工程の中のセル工程およびモジュール工程で行
われる配向乱しリペアに関する。
【0002】
【従来の技術】アクティブマトリックス型液晶表示装置
は、液晶を挟んで対向する2枚のガラス基板を備えてい
る。これらのガラス基板のうち、片方のガラス基板はア
レイ基板と称され、このガラス基板には、多数本の信号
線とGate線がマトリクス状に形成されている。信号
線とGate線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)が設けられてい
る。また、これらのTFTに隣接して100μm〜40
0μm程度の大きさを有する多数の画素電極がマトリク
ス状に設けられている。もう一方のガラス基板は、カラ
ーフィルタ基板と称され、この基板には着色層、保護
膜、透明導電膜が形成されている。この透明導電膜は液
晶表示装置の共通電極を形成しており、カラーフィルタ
基板の表面全体を覆っている。また、アレイ基板、およ
び、カラーフィルタ基板の液晶側表面には、ポリイミド
からなる配向膜が液晶と接するように形成されている。
なお、前記アレイ基板、および、カラーフィルタ基板の
液晶側と反対側の表面には、偏光板が設けられている。
【0003】ところで、このような構成のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置は、製造工程において不良が発
生し易い。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、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。このような輝点欠
陥は液晶表示装置の表示品質を低下させる。従って、品
質を低下させないために、液晶表示装置の製造工程にお
いて輝点欠陥を発生させないように注意を要する。しか
し、現在のところ、輝点欠陥が全く存在しない液晶表示
装置を作ることは技術的に極めて困難である。
【0004】そこで、このような液晶表示装置の輝点欠
陥を修正する方法として、レーザ光を欠陥画素に照射し
て配向膜を加工し、液晶の配向性を減少させることによ
って透過光を減少させるリペア方法が提案されている
(例えば、特開平7−225381号公報、特開平8−
15660号公報、特開平8−201813号公報、特
開平10−260419号公報参照)。
【0005】しかし、これらのリペア方法では、欠陥画
素の透過光を十分減少させることができない。このた
め、表示品質規格が厳しい製品に適用することができな
い。液晶表示装置の表示品質は年々厳しくなってきてい
る。このため、透過光を十分減少させて輝点欠陥画素を
暗くすることは非常に重要になってきている。
【0006】従来から提案されてきた方法として、繰り
返し周波数を一定にして加工する方法と、テーブル移動
にレーザパルスの繰り返し周波数を同期させて加工する
方法とがある。しかし、いずれの方法も透過光が十分に
減少しないという問題がある。この理由について、それ
ぞれの方法毎にその理由を説明する。
【0007】まず、周波数を一定にして加工する場合に
ついて説明する。この方法は、レーザエネルギを一定と
し、レーザスポットを走査して欠陥画素全面を加工する
方法である。この方法では、各走査パスの開始点、およ
び、終了点ではテーブルの走査速度が低下するため、単
位面積当りに照射されるレーザスポット数が過剰とな
る。照射されるレーザスポット数が過剰になると、液晶
パネルを構成している膜に損傷を与える。特に、着色
層、COA(Color Filter on Arr
ay)といった膜が損傷を受けると、膜中の金属イオン
が液晶中に拡散し「白ポツ」と言われる重大な欠陥が発
生する。一方、これらの膜にダメージを与えないレーザ
エネルギ条件でリペア加工を実施すると、配向膜の除去
が不十分となり透過光を十分に減少させることができな
くなる。
【0008】次に、レーザの繰り返し周波数をテーブル
移動に同期させる場合について図8を用いて説明する。
この方法は、特開平8−201813などに示された方
法である。この方法は、下式で定義されたオーバーラッ
プ率aが一定になるようにレーザ光の繰り返し周波数f
をテーブル走査速度vに応じて制御する方法である。
【0009】パルスレーザを走査したときのずれ量をx
としたときのパルスレーザスポットのオーバーラップ率
aは、レーザスポット径をd、レーザ光の繰り返し周波
数をf、テーブル走査速度をvとすると、次のように設
定される。ずれ量xは、 x=v/f …(1) で求められるので、オーバーラップ率aを a=(d−x)/d …(2) と定義すれば、 a=1−{v/(fd)}…(3) と設定される。ここで、 a:オーバーラップ率、 v:テーブル走査速度、 d:レーザスポット径、 f:レーザ光の繰り返し周波数、 x:パルスレーザを走査したときのずれ量 である。
【0010】ここで、従来のリペアの条件として、次の
ような条件が採用されている。 ・テーブル走査速度:v=10μm/s〜10mm/s
(最適値:1mm/s) ・レーザスポット集光径d=2〜5μm(最適値:3μ
m) ・レーザ光の繰り返し周波数f=10Hz〜100kH
z(最適値:1kHz) ・オーバーラップ率a=50〜90%(最適値:66
%) なお、オーバーラップ率aは前述の(3)式で算出され
た値である。
【0011】この方法によれば、繰り返し周波数が一定
の場合の方法のように各走査パスの開始点、および、終
了点で、単位面積当りに照射されるレーザスポット数が
過剰になることはない。また、レーザエネルギを適正な
条件に設定すれば、液晶表示装置を構成している膜に損
傷を与えることもない。しかし、実際にこの欠陥画素修
正方法を製造ラインで適用したところ、透過光の減少が
不十分であった。詳しく調査したところ、加工開始時の
気泡の発生量が不十分なためであることがわかった。レ
ーザ加工した欠陥画素の透過光が減少するのは、レーザ
光で配向膜を加工した時に発生する飛散物が微細な粒子
となって欠陥画素表面に堆積することで配向膜の液晶分
子に対する配向性が低下するためである。従って、加工
中に気泡が存在する状態でレーザスポットを走査しない
と、欠陥画素の透過光量を十分に減少させることができ
ない。従って、レーザ光の繰り返し周波数をテーブル移
動に同期させた加工では、繰り返し周波数一定で加工す
る方法と比較して加工開始時の気泡発生量が少なくな
る。このため、気泡が存在しない状態でレーザスポット
が走査され、欠陥画素表面への微細粒子の堆積量が不足
し、透過光量が十分減少しないという問題が避けられな
い。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶表示装
置を構成している膜に損傷を与えることなく、欠陥画素
の透過光を十分に減少させることが可能な液晶表示装置
の欠陥画素修正方法及びその装置を提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を講じた。
【0014】本発明に係る液晶表示装置の欠陥画素修正
方法は、液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ光を照
射し、このパルスレーザ光によって配向膜を加工して欠
陥画素を修正する液晶表示装置の欠陥画素修正方法であ
って、加工点でのパルスレーザ光の集光径をd、パルス
レーザ光の繰り返し周波数をf、走査速度をvとしたと
きに、a=1−{v/(f・d)}で定義されたパルス
レーザ光のオーバーラップ率aが一定値になるように繰
り返し周波数fを走査速度vに同期させ、前記欠陥画素
を少なくとも2回走査することを特徴とする。
【0015】本発明に係る他の液晶表示装置の欠陥画素
修正方法は、液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ光
を照射し、このパルスレーザ光によって配向膜を加工し
て欠陥画素を修正する液晶表示装置の欠陥画素修正方法
であって、加工点でのパルスレーザ光の集光径をd、パ
ルスレーザ光の繰り返し周波数をf、走査速度をvとし
たときに、a=1−{v/(f・d)}で定義されたパ
ルスレーザ光のオーバーラップ率aが一定値になるよう
に繰り返し周波数fを走査速度vに同期させ、加工開始
時のレーザエネルギを画素修正に係る最も高いレーザエ
ネルギに設定することを特徴とする。ここにおいて、加
工の進行に従って徐々にレーザエネルギを低下させるこ
とが好ましい。
【0016】本発明に係る液晶表示装置の欠陥画素修正
装置は、液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ光を照
射する手段と、前記パルスレーザ光によって配向膜を加
工して欠陥画素を修正する手段とを備え、前記欠陥画素
修正手段は、加工点でのパルスレーザ光の集光径をd、
パルスレーザ光の繰り返し周波数をf、走査速度をvと
したときに、a=1−{v/(f・d)}で定義された
パルスレーザ光のオーバーラップ率aが一定値になるよ
うに繰り返し周波数fを走査速度vに同期させる手段
と、前記欠陥画素を少なくとも2回走査する手段とを備
えたことを特徴とする。
【0017】本発明に係る他の液晶表示装置の欠陥画素
修正装置は、液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ光
を照射する手段と、前記パルスレーザ光によって配向膜
を加工して欠陥画素を修正する手段とを備え、前記欠陥
画素修正手段は、加工点でのパルスレーザ光の集光径を
d、パルスレーザ光の繰り返し周波数をf、走査速度を
vとしたときに、a=1−{v/(f・d)}で定義さ
れたパルスレーザ光のオーバーラップ率aが一定値にな
るように繰り返し周波数fを走査速度vに同期させる手
段と、加工開始時のレーザエネルギを画素修正に係る最
も高いレーザエネルギに設定する手段とを備えたことを
特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。図1は、本発明に係る液晶表示装置の欠陥
画素修正装置の構成図である。XYテーブル1上には、
液晶ディスプレイ2が載置されている。このXYテーブ
ル1には、開口部3が形成され、この開口部3の下方に
バックライト用の透過照明器具4が配置されている。
【0019】液晶ディスプレイ2は、一般的に図2に示
す断面構成となっている。2枚のガラス板10、11
が、シール材12を介して対向配置されている。これら
ガラス板10、11の外側面には、それぞれ偏光フィル
ム13、14が形成されている。
【0020】一方のガラス板10の内側面には、R
(赤)G(緑)B(青)の各カラーフィルタ15が形成
され、これらカラーフィルタ15を覆うように保護膜1
6が形成されている。保護膜16には、共通電極(IT
O)17が形成されている。共通電極17には、配向膜
18が形成されている。
【0021】他方のガラス板11の内側面には、各カラ
ーフィルタ15の配置位置に対応した位置に各駆動部
(薄膜トランジスタ等を有する)19が形成され、これ
らの駆動部19を覆うように配向膜20が形成されてい
る。
【0022】配向膜18、20の間には、液晶21が封
入されている。なお、液晶21が、共通電極17と駆動
部19との間において平行状態であれば光を透過せず、
共通電極17と駆動部19との方向に並べば光を透過す
ることは周知であるので図示及び説明は省略する。
【0023】一方、欠陥画素のリペア用としてQスイッ
チNd:YAGレーザ発振器(以下、レーザ発振器と省
略する)30が設けられている。このQスイッチNd:
YAGレーザ発振器30を選定した理由は、薄膜加工に
有利な高いピークパワーが安定して得られ、光学系の製
作が容易かつメンテナンスが簡便といった特徴を有して
いるため、実用性が高いことによる。なお、レーザの波
長は、可視又は近赤外領域のものであって400nm〜
1500nmが使用されるが、800〜900nm以上
であって、800から1500nm程度であることが好
ましい。
【0024】このレーザ発振器30のレーザ光路上に
は、ハーフミラー31が配置され、このハーフミラー3
1によってレーザ発振器30から出力されたパルスレー
ザが液晶ディスプレイ2に向かって反射される。
【0025】また、ハーフミラー31の反射光路上に
は、照射光学系としての集光レンズ32が配置されてい
る。この集光レンズ32は、パルスレーザのレーザスポ
ット径を、例えば1〜3μmの比較的小さいレーザスポ
ット径に集光して、液晶ディスプレイ2の画素上に照射
する機能を有している。
【0026】コントローラ33は、XYテーブル1をX
Y方向に移動制御して図3に示すようにQスイッチ出力
のパルスレーザを欠陥画素5上にラスタースキャンさ
せ、かつこのときのレーザ発振器30のパルスレーザの
繰り返し周波数fを、これらパルスレーザの欠陥画素5
上におけるオーバーラップ率aが一定値になるようにス
キャン速度vに同期させる機能を有している。
【0027】具体的には、コントローラ33は、欠陥画
素5上にパルスレーザをラスタースキャンする場合、図
4に示すように各パルスレーザスポット間のオーバーラ
ップ率aを、画素を形成する材質や膜厚に応じた値に設
定している。なお、オーバーラップ率aについては、前
述した(3)式と同じであり、パルスレーザスポット径
d、このパルスレーザの繰り返し周波数f、スキャン速
度vとすると、 a=1−(v/f・d) …(3) で表わされる。
【0028】このオーバーラップ率aは、例えば0.5
〜0.9に設定される。パルスレーザをラスタースキャ
ンさせる場合において、スキャン速度は、前述した図8
に示すように起動時及び停止時においてそれぞれ加減速
されるので、コントローラ33は、レーザ発振器30の
パルスレーザの繰り返し周波数fを、各パルスレーザの
欠陥画素5上におけるオーバーラップ率aが一定値にな
るように加減速のあるスキャン速度vに同期させる機能
を有している。
【0029】液晶ディスプレイ2からハーフミラー31
を通る光路上には、リレーレンズ34を介してCCDカ
メラ35が配置されている。このCCDカメラ35は、
液晶ディスプレイ2を撮像してその画像信号をモニタテ
レビジョン等に送り、欠陥画素等を検索しやすいものと
している。
【0030】上記の如く構成された液晶表示装置の第1
の実施形態について説明する。CCDカメラ35により
液晶ディスプレイ2上の欠陥画素が検索されると、この
欠陥画素に対するリペアが行われる。
【0031】レーザ発振器30は、繰り返し周波数f、
例えば1kHzでQスイッチ出力のパルスレーザを出力
する。これらパルスレーザは、ハーフミラー31で反射
し、集光レンズ32によりレーザスポット径d、例えば
2μmに集光されて欠陥画素5上に照射される。
【0032】一方、コントローラ33は、XYテーブル
1をXY方向に移動制御して、図5(a)に示すよう
に、欠陥画素5をパルスレーザ6で、加工開始点(A)
から加工終了点(B)までラスタースキャンする。これ
と共にコントローラ33は、レーザ発振器30のパルス
レーザの繰り返し周波数fを、これらパルスレーザの欠
陥画素5上におけるオーバーラップ率aが一定値になる
ようにスキャン速度vに同期させる。
【0033】すなわち、コントローラ33は、オーバー
ラップ率a、パルスレーザスポット径d、このパルスレ
ーザの繰り返し周波数f、スキャン速度vとの関係が
(3)式を満足するように、欠陥画素5上にラスタース
キャンさせ、パルスレーザの繰り返し周波数fを制御す
る。
【0034】上記のような条件下において、本実施形態
では、欠陥画素を2回以上(複数回)走査するようにし
ている。この場合において、図5(b)に示すように、
例えば、1回目の照射におけるレーザスポットと2回目
の照射におけるレーザスポットとが重ならないように制
御することが好ましい。このようにすることで、1回目
のスキャンで気泡を作り、2回目のスキャンは気泡が存
在する中でレーザスポットを走査することができる。
【0035】本発明に係る液晶表示装置の欠陥画素修正
装置の第2の実施形態を説明する。欠陥画素修正装置の
構成は、図1と同じであるので、図示及び説明を省略す
る。なお、本実施形態においても、第1の実施形態と同
様に、従来においては、図6(a)に示すように、加工
の開始から加工の終了まで、常に一定のレーザエネルギ
で加工を行っている。このように、常に一定のレーザエ
ネルギで加工を行うことにより、前述したように、気泡
が存在しない状態でレーザスポットが走査され、欠陥画
素表面への微細粒子の堆積量が不足し、透過光量が十分
減少しないという問題が避けられない。
【0036】従って、本実施形態においては、図6
(b)に示すように、加工開始時(A点)のレーザエネ
ルギを最も高くし、その後、所定時間経過後(すなわち
B点通過後)は、例えばC点に到達するまで徐々にレー
ザエネルギを減少させ、その後は加工終了(D点)まで
一定のレーザエネルギで加工するようにしている。この
ように最初にレーザエネルギを高くしておくことで、加
工開始の当初に十分に気泡が発生するので、効果的なリ
ペアができる。
【0037】図7に従来の方法でリペアした画素(図7
(a))と本実施形態による方法でリペアした画素(図
7(b))とを示す。図7から明らかなように、従来の
方法では、加工開始点の部分が明るく、加工によるリペ
アの効果が少ないことが分かるが、本実施形態において
は、加工した部分がすべて暗くなっており、欠陥画素の
リペアが十分に行われていることが分かる。
【0038】本発明は、上記の発明の実施の形態に限定
されるものではない。例えば、第1の実施形態において
は、同じ走査経路を2回走査し、2回目の走査において
は、1回目の走査におけるレーザスポットと重ならない
ように、照射するようにしたが、重ね合わせるようにし
ても良い。また、走査経路も1回目と2回目で変えても
良い。例えば、2回目は1回目の走査の間を走査するよ
うにしても良い。第2の実施形態においても、最初に最
も高いレーザエネルギで照射し、徐々にレーザエネルギ
を減少させるようにしたが、リペア開始当初の所定時間
は気泡が十分に発生するような最も高いレーザエネルギ
とし、それ以降は、気泡を維持しながらリペアを行えれ
ば、どのようなレーザエネルギでリペアを行っても良い
し、どのような制御を行っても良い。例えば、一旦レー
ザエネルギを低下させ、その後にレーザエネルギを上げ
るような制御を行っても良い。また、第1の実施形態と
第2の実施形態はそれぞれ独立に説明したが、組合わせ
て用いることももちろん可能である。
【0039】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々変形して実施できるのは勿論である。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば次のような効果が得られ
る。第1局面においては、欠陥画素を少なくとも2回
(すなわち、複数回)走査することによって欠陥画素を
リペアしている。また、第2局面においては、加工開始
時に最もレーザエネルギを高くして欠陥画素をリペアし
ている。上記のようにすることにより、液晶パネルを構
成している膜(特に着色層、COA層)に熱的な損傷を
与えることなく、欠陥画素加工の最初から最後まで十分
な気泡が存在する中でレーザスポットを走査させること
ができる。このため、液晶表示装置に「白ポツ」等の新
たな欠陥を発生させることなく輝点欠陥画素の透過光量
を十分減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶表示装置の欠陥画素修正装置
の構成図。
【図2】液晶ディスプレイの構成図。
【図3】パルスレーザのラスタースキャンを示す図。
【図4】パルスレーザのスキャン速度や繰り返し周波数
等の関係を説明するための図。
【図5】 第1の実施の形態を説明するための図。
【図6】 第2の実施の形態を説明するための図。
【図7】 従来のリペア方法と本実施形態に係るリペア
方法の結果を示す画像。
【図8】 従来の欠陥画素修正方法のうち、繰り返し周
波数をテーブル走査に同期させる方法を示す図。
【符号の説明】
1…XYテーブル 2…液晶ディスプレイ 3…開口部 4…透過照明器具 5…欠陥画素 6…パルスレーザ 10、11…ガラス板 12…シール材 13、14…偏光フィルム 15…カラーフィルタ 16…保護膜 17…共通電極 18、20…配向膜 19…駆動部 20…配向膜 21…液晶 30…レーザ発振器 31…ハーフミラー 32…集光レンズ 33…コントローラ 34…リレーレンズ 35…CCDカメラ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ
    光を照射し、このパルスレーザ光によって配向膜を加工
    して欠陥画素を修正する液晶表示装置の欠陥画素修正方
    法において、 加工点でのパルスレーザ光の集光径をd、パルスレーザ
    光の繰り返し周波数をf、走査速度をvとしたときに、
    a=1−{v/(f・d)}で定義されたパルスレーザ
    光のオーバーラップ率aが一定値になるように繰り返し
    周波数fを走査速度vに同期させ、 前記欠陥画素を少なくとも2回走査することを特徴とす
    る液晶表示装置の欠陥画素修正方法。
  2. 【請求項2】 液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ
    光を照射する手段と、 前記パルスレーザ光によって配向膜を加工して欠陥画素
    を修正する手段とを備え、 前記欠陥画素修正手段は、加工点でのパルスレーザ光の
    集光径をd、パルスレーザ光の繰り返し周波数をf、走
    査速度をvとしたときに、a=1−{v/(f・d)}
    で定義されたパルスレーザ光のオーバーラップ率aが一
    定値になるように繰り返し周波数fを走査速度vに同期
    させる手段と、前記欠陥画素を少なくとも2回走査する
    手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装置の欠陥画
    素修正装置。
  3. 【請求項3】 液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ
    光を照射し、このパルスレーザ光によって配向膜を加工
    して欠陥画素を修正する液晶表示装置の欠陥画素修正方
    法において、 加工点でのパルスレーザ光の集光径をd、パルスレーザ
    光の繰り返し周波数をf、走査速度をvとしたときに、
    a=1−{v/(f・d)}で定義されたパルスレーザ
    光のオーバーラップ率aが一定値になるように繰り返し
    周波数fを走査速度vに同期させ、 加工開始時のレーザエネルギを画素修正に係る最も高い
    レーザエネルギに設定することを特徴とする液晶表示装
    置の欠陥画素修正方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の液晶表示装置の欠陥画素
    修正方法において、加工の進行に従って徐々にレーザエ
    ネルギを低下させることを特徴とする液晶表示装置の欠
    陥画素修正方法。
  5. 【請求項5】 液晶表示装置の欠陥画素にパルスレーザ
    光を照射する手段と、 前記パルスレーザ光によって配向膜を加工して欠陥画素
    を修正する手段とを備え、 前記欠陥画素修正手段は、加工点でのパルスレーザ光の
    集光径をd、パルスレーザ光の繰り返し周波数をf、走
    査速度をvとしたときに、a=1−{v/(f・d)}
    で定義されたパルスレーザ光のオーバーラップ率aが一
    定値になるように繰り返し周波数fを走査速度vに同期
    させる手段と、加工開始時のレーザエネルギを画素修正
    に係る最も高いレーザエネルギに設定する手段とを備え
    たことを特徴とする液晶表示装置の欠陥画素修正装置。
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