JP2005275136A - 液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法及び欠陥画素修正装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 液晶ディスプレイ上に発生した欠陥画素を簡単かつ高い成功率で修正できる液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法及び欠陥画素修正装置を提供すること。
【解決手段】液晶ディスプレイDに発生した欠陥画素GにパルスレーザLを照射して上記欠陥画素Gの修正を行う液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法において、上記欠陥画素Gの外周に沿って上記パルスレーザLを照射する第1の工程と、上記第1の工程後に、上記欠陥画素Gの外周の内側に上記パルスレーザLを照射する第2の工程とを具備する。
【選択図】 図4
【解決手段】液晶ディスプレイDに発生した欠陥画素GにパルスレーザLを照射して上記欠陥画素Gの修正を行う液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法において、上記欠陥画素Gの外周に沿って上記パルスレーザLを照射する第1の工程と、上記第1の工程後に、上記欠陥画素Gの外周の内側に上記パルスレーザLを照射する第2の工程とを具備する。
【選択図】 図4
Description
本発明は、液晶ディスプレイの欠陥画素を修正する液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法及び欠陥画素修正装置に関する。
アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイは、液晶を挟んで対向配置された2枚のガラス基板を有している。
これら2枚のガラス基板のうち、一方のガラス基板はTFT基板と呼ばれ、その内側面には多数本の信号線とゲート線が格子状に形成されている。信号線とゲート線に囲まれる各領域には、数十[μm]〜数百[μm]程度の大きさの画素電極が形成されている。また、信号線とゲート線との交差部には、各画素電極に電荷を充放電するためのTFTが設けられている。
また、2枚のガラス基板のうち、他方のガラス基板はカラーフィルタ基板と呼ばれ、その内側面には着色層と保護層で構成されるカラーフィルタが設けられている。
これら2枚のガラス基板の内側面には、それぞれポリイミド製の配向膜が液晶と接するように形成されている。また、これらのガラス基板の外側面には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。
ところで、液晶ディスプレイの製造工程では、画面の大型化、高精細化に伴い、不良の発生率が高まっている。不良の中で特に問題となるのが、TFTが動作しない画素や液晶が駆動しない画素の発生である。このような画素が形成されると、液晶が透過光を遮断できなくなり、その画素(以下、「欠陥画素」と称する。)が輝点欠陥となって現れることがある。
この輝点欠陥は、液晶ディスプレイの表示品質を著しく低下させるため、設計や製造プロセスの工夫により発生率の低減が図られている。しかしながら、設計や製造プロセスの工夫では発生率の低減に限界があり、未だ完全な解消には至っていない。
そこで現在では、液晶ディスプレイを製造した後に、液晶ディスプレイ上に輝点欠陥が存在するかどうかを調べ、存在した場合にその欠陥画素を1つずつ修正する方法が採られている。
液晶ディスプレイの欠陥画素を修正する方法としては、欠陥画素の透過光を減少させて、輝点欠陥を目立たなくする方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この方法では、欠陥画素に対してパルスレーザを移動しながら順次照射している。このパルスレーザは、液晶中に気泡を発生させるとともに、配向膜を溶融蒸発させてポリイミド製の微粒子を発生させる。パルスレーザの照射により発生した微粒子は、欠陥画素の内側面に堆積し、配向膜の液晶に対する配向性を低下させる。これにより、欠陥画素の透過光を減少させて、輝点欠陥を目立たなくしている。
このとき、パルスレーザの照射により発生した気泡は、信号線やゲート線等の段差により欠陥画素内に留まることで、微粒子が移動し易い環境を作り、微粒子が欠陥画素の内面に堆積する効率を向上させている。
特開平7−225381号公報
ところで近年、信号線やゲート線上に厚膜絶縁膜を介して画素電極を設けることで、TFT基板から液晶側に突出する部分を減らした、いわゆる平坦化処理された液晶ディスプレイが開発されている。
この平坦化処理を行うと、画素領域が広くなるため、バックライト光を効率よく透過させることができる。そのため、同一解像度であれば、より高い輝度を得られ、同一輝度であればより高い解像度が得られる。また、同一輝度、同一解像度であれば、消費電力を下げることができる。このような利点をもつため、近年では多くの製品に平坦化処理が採用されている。
しかしながら、この平坦化処理を行うと、上述のようにTFT基板から液晶側に突出する部分が減少するため、特許文献1に記載された方法で液晶ディスプレイの欠陥画素を修正する場合、液晶中に発生した気泡を欠陥画素内に留めておくことが困難となる。
そのため、次にパルスレーザを照射するときに、その照射部分に気泡が存在せず、発生した微粒子をうまく欠陥画素の内面に堆積させることができないことがある。この場合、欠陥画素の透過光を十分に減少できなかったり、修正後にいわゆる「白ポツ」や「白ムラ」が発生し易くなるという問題があった。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、液晶ディスプレイ上に発生した欠陥画素を簡単かつ高い成功率で修正できる液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法及び欠陥画素修正装置を提供することにある。
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法及び欠陥画素修正装置は次のように構成されている。
(1)液晶ディスプレイの欠陥画素にパルスレーザを照射して上記欠陥画素の修正を行う液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法において、上記欠陥画素の外周に沿って上記パルスレーザを照射する第1の工程と、上記第1の工程後に、上記欠陥画素の外周の内側に上記パルスレーザを照射する第2の工程とを具備することを特徴とする。
(2)(1)に記載された液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法であって、上記第1の工程では、上記欠陥画素に対して上記パルスレーザを所定の略等間隔で照射することを特徴とする。
(3)液晶ディスプレイの欠陥画素にパルスレーザを移動させながら照射して上記欠陥画素の修正を行う液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法において、上記欠陥画素に照射する上記パルスレーザのスポットの数を複数にしたことを特徴とする。
(4)(3)に記載された液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法であって、上記複数のスポットは、上記パルスレーザの移動方向に対して、所定の角度を有して傾斜する方向に沿って並べられていることを特徴とする。
(5)(1)〜(4)に記載された液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法であって、上記第1、第2の工程では、上記パルスレーザによって上記欠陥画素内に形成された配向膜を溶融蒸発させることを特徴とする。
(6)液晶ディスプレイの欠陥画素にパルスレーザを移動させながら照射して上記欠陥画素の修正を行う液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置において、上記パルスレーザを出射するレーザ出射部と、上記レーザ出射部から出射したパルスレーザをその移動方向に対して所定の角度を有して傾斜する方向に分割して上記欠陥画素に照射させる分割照射手段とを具備することを特徴とする。
(7)(6)に記載された液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置であって、上記分割照射手段を駆動することで、上記パルスレーザを分割する方向を制御する駆動手段をさらに具備することを特徴とする。
(8)(6)に記載された液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置であって、上記分割照射手段は3焦点レンズであることを特徴とする。
(9)(6)に記載された液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置であって、上記分割照射手段は、上記レーザ出射部から出射したパルスレーザをその移動方向に対して所定の角度を有して傾斜する方向に分割する分割手段と、上記分割手段により分割されたパルスレーザをそれぞれ集光して上記欠陥画素に照射する集光レンズとから構成されることを特徴とする。
(10)(9)に記載された液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置であって、上記分割手段はウェッジプレートであることを特徴とする。
本発明によれば、液晶ディスプレイ上に発生した欠陥画素を簡単かつ高い成功率で修正することができる。
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。
まず、図1〜図4を用いて本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態に係る平坦化された液晶ディスプレイの断面図である。
図1に示すように、この液晶ディスプレイDは、対向配置された2枚のガラス基板101、102を有している。
これらガラス基板101、102のうち、一方のガラス基板101はTFT基板と呼ばれ、その内側面には複数のTFT103がマトリクス状に形成されている。各TFT103を駆動するための信号線104やゲート線105は、ガラス基板101上に格子状に設けられており、さらにその上には信号線104やゲート線105等の突出部を覆うための厚膜絶縁膜106が形成されている。
厚膜絶縁膜106の上には、各TFT103の動作により充放電される画素電極107がマトリクス状に形成されており、さらにその上にはポリイミド製の配向膜108が設けられている。
また、ガラス基板101、102のうち、他方のガラス基板102はカラーフィルタ基板と呼ばれ、その内側面には各画素電極107と対応位置してR(赤色)、G(緑色)、B(青色)のカラーフィルタ109が設けられている。これらカラーフィルタ109の上には、保護膜110が設けられており、さらにその上にはITO製の導電性薄膜111、ポリイミド製の配向膜112が順に設けられている。
これらガラス基板101、102の間には液晶113が封入され、またガラス基板101、102の外側面には偏光フィルム114、115が貼り付けられている。
上記構成の液晶ディスプレイDにおいては、TFT103の駆動によって液晶分子の配列を変えることで、光の透過、遮断を制御している。ところが、液晶ディスプレイDの画素の中には、TFT103の駆動の有無に関係なく輝点となって現れる欠陥画素Gが発生することがある。本発明は、この欠陥画素Gを透過する透過光を減少させ、欠陥画素Gを目立たなくしてしまおうというものである。
次に、図2〜図4を用いて本発明の液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法及び欠陥画素修正装置を説明する。
図2は同実施の形態に係る液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置の概略図である。
図2に示すように、この液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置は、第1のステージ1を有している。第1のステージ1上には液晶ディスプレイDが保持され、さらにその上方にはレーザ出射部2が配置されている。このレーザ出射部2は、第2のステージ3により支持されており、内部にはレーザ発振器4、アッテネータ5、パワーモニタ6、反射ミラー7、及び集光レンズ8を備えている。
アッテネータ5、パワーモニタ6、及び反射ミラー7は、レーザ発振器4から出射されるパルスレーザLの光路上にレーザ発振器4側から順に配置されている。一方、集光レンズ8は、反射ミラー7で反射したパルスレーザLの光路上に略垂直に配置されている。
アッテネータ5は、レーザ発振器4から出射したパルスレーザLのエネルギーを調整する機能を有している。パワーモニタ6は、アッテネータ5から出射したパルスレーザLのエネルギーを検出する機能を有している。反射ミラー7は、アッテネータ5から出射したパルスレーザLを略垂直に反射して集光レンズ8に導く機能を有している。集光レンズ8は、反射ミラー7で反射したパルスレーザLをスポット径が1[μm]〜3[μm]程度になるように集束して欠陥画素G上に照射する機能を有している。
第1のステージ1、第2のステージ3、及びレーザ発振器4には、コントローラ9が接続されている。このコントローラ9は、第1のステージ1を水平方向に駆動して液晶ディスプレイD上の欠陥画素Gを集光レンズ8の直下に位置合わせする機能と、第2のステージ3を水平方向に駆動してレーザスポットSにより欠陥画素Gを走査させる機能と、レーザ発振器4の周波数を制御する機能とを有している。
次に、上記構成の液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置を使用する際の動作と作用について説明する。
この液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置を使用する場合、まず第1のステージ1の上面に液晶ディスプレイDを保持させる。そして、第1のステージ1を駆動して欠陥画素Gが集光レンズ8と対向するように液晶ディスプレイDを位置決めする。
次に、レーザ発振器4からパルスレーザLを出射する。レーザ発振器4から出射した各パルスレーザLは、アッテネータ5、パワーモニタ6、及び反射ミラー7を経て集光レンズ8に導かれ、そのレンズ作用により所定のスポット径に集束されたて液晶ディスプレイDの欠陥画素G上に照射される。このパルスレーザLは、集光レンズ8で集束されることで高エネルギー密度を持ったレーザスポットSとなっており、図3に示すように、液晶113中に気泡200を発生させるとともに、配向膜108、112の成分であるポリイミドを溶融蒸発させて配向膜108、112上に照射痕300を形成する。
溶融蒸発した配向膜108、112の成分であるポリイミドは、すぐに冷却されて微粒子となり、上記気泡200中を浮遊したのち、再度配向膜108、112上に砂利を敷き詰めたように堆積する。これによって、配向膜108、112の液晶113に対する配向性が低下し、パルスレーザLの照射部分を透過する透過光の光量が減少する。
一方、レーザ出射部2がパルスレーザLを出射するのと同時に第2のステージ3を駆動し、パルスレーザLで欠陥画素Gをその外周に沿って走査する。これによって、図4(a)に示すように、欠陥画素Gの外周部には、複数の照射痕300が一定間隔dで形成される。
この間隔dは、第2のステージ3の駆動速度とパルスレーザLの周波数により決定されるものであるが、本実施の形態ではパルスレーザLの一回の照射で発生する気泡の外径寸法より小さくなるように調整されている。
パルスレーザLによる欠陥画素G外周の走査が終了したら、第2のステージ3を駆動して、図4(b)に示すように、パルスレーザLにより欠陥画素Gの外周部の内側全体をラスター走査する。これによって、欠陥画素G全体に亘って配向膜108、112の液晶113に対する配向性を低下させることができる。この結果、欠陥画素Gを透過する透過光の光量が減少し、欠陥画素Gが目立たなくなる。
ところで、ラスター走査中に発生する気泡200は、欠陥画素Gの外周部に形成された照射痕300が柵となって、隣接画素に移動することができない。そのため、パルスレーザLの連続照射により発生する多数の気泡200は、すべて欠陥画素Gの内側に留まり、互いに結合を繰り返すことで、大きく成長する。なお、結合により大きく成長した気泡200は、図4(c)に示すように、欠陥画素Gから隣接画素側にはみ出ることがあるが、照射痕300で引っ掛かることにより、欠陥画素Gから離れることはない。
このため、ラスター走査中に出射されたパルスレーザLは、その照射部分に気泡200が存在する環境下でポリイミド製の微粒子を発生させるから、配向膜108、112上に微粒子が堆積し易くなり、欠陥画素Gの修正の成功率を向上することができる。
なお、図4(b)、(c)ではラスター走査の軌跡を矢印で示しているが、実際にはこの矢印上に照射痕が多数形成される。
上述の液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法及び欠陥画素修正装置によれば、まず欠陥画素Gの外周に沿ってパルスレーザLを照射し、その後、欠陥画素Gの外周の内側全体にパルスレーザLを照射している。
そのため、欠陥画素Gの外周の内側にパルスレーザLを照射するときには、欠陥画素Gの外周部に照射痕300による柵が形成されているから、順次発生する気泡200を欠陥画素Gの内側に留めておくことができる。その結果、発生したポリイミド製の微粒子を効率よく配向膜108、112上に堆積させることができるから、本実施の形態のような平坦化処理された液晶ディスプレイDであっても、その性能を損なうことなく欠陥画素Gを透過する透過光の光量を効率よく減少することができる。
しかも、欠陥画素Gの外周部に形成される照射痕300の間隔dを、パルスレーザLの1回の照射により発生する気泡の外径寸法よりも小さく設定している。そのため、発生した気泡をしっかりと欠陥画素Gの内側に留めることができる。
次に、図5〜図7を用いて本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、ここでは、上記実施の形態と同様の構成、作用、効果については、その説明を省略する。
図5は本発明の第2の実施の形態に係る液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置の概略図、図6は同実施の形態に係るウェッジプレートによりパルスレーザを分割する様子を示す概略図、図7は同実施の形態に係る欠陥画素の走査方向とパルスレーザの関係を示す概略図である。
図5〜図7に示すように、本実施の形態では、反射ミラー7と集光レンズ8の間にウェッジプレート21(分割手段)を設け、反射ミラー7で反射したパルスレーザLをその走査方向に対して約45度で傾斜する方向に2分割して集光レンズ8に入射させている。
そのため、パルスレーザLを1回照射するだけで、欠陥画素G上の2箇所、すなわち走査方向の先方と後方にレーザスポットS(スポット)を形成することができる。
このような構成にすれば、走査方向後方に位置するレーザスポットSが欠陥画素Gに照射されるときには、その照射部分に高い確率で気泡200が存在するから、本実施の形態のような平坦化処理された液晶ディスプレイDであっても、欠陥画素Gの修正を効率よく行うことができる。
しかも、レーザスポットSが走査方向に対して約45度で傾斜する方向に2分割している。そのため、本実施の形態に係るラスター走査のように、直行する2方向に対して走査する場合、最初にウェッジプレート21の設定をすれば、その後は常に走査方向の先方と後方にそれぞれレーザスポットSが形成されるから、パルスレーザLを分割する方向を走査方向に合わせて調整する必要がない。これにより、装置の構成を複雑化することなく、欠陥画素Gの修正を効率よく行うことができる。
なお、本実施の形態では、2つのレーザスポットSの傾斜角度を45度としているが、これに限定されることはない。すなわち、走査方向に対して傾斜さえしていれば、例えば30度であってもよい。
次に、図8〜図10を用いて本発明の第3の実施の形態を説明する。なお、ここでは、上記実施の形態と同様の構成、作用、効果についは、その説明を省略する。
図8は本発明の第3の実施の形態に係る液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置の概略図、図9は同実施の形態に係る3焦点レンズによりパルスレーザを分割する様子を示す概略図、図10は同実施の形態に係る欠陥画素の走査方向とパルスレーザの関係を示す概略図である。
図7〜図10に示すように、本実施の形態では、上記実施の形態に係る集光レンズ8の代わりに3焦点レンズ31(照射手段)を用い、反射ミラー7で反射したパルスレーザLをその走査方向に対して約45度で傾斜する方向に3分割している。そのため、パルスレーザLを1回照射するだけで、欠陥画素G上の3箇所、すなわち走査方向の先方、後方、及び先方と後方の間にレーザスポットSを形成することができる。
このような構成にすれば、欠陥画素G上の異なる3箇所に同時にレーザスポットSを照射できるので、液晶113中に発生した気泡200を拡大させ易い。そのため、パルスレーザLが照射されるときに、その照射部分に高い確率で気泡200が存在するから、本実施の形態のような平坦化処理された液晶ディスプレイDであっても、欠陥画素Gの修正を効率良く行うことができる。
なお、本実施の形態では、3つのレーザスポットSの傾斜角度を45度としているが、これに限定されることはない。すなわち、走査方向に対して傾斜さえしていれば、例えば30度であってもよい。
次に、図11を用いて本発明の第4の実施の形態を説明する。なお、ここでは、上記実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
11は本発明の第4の実施の形態に係る液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置の概略図である。
図11に示すように、本実施の形態では、ウェッジプレート21に駆動装置41(駆動手段)が設けられている。この駆動装置41は、ウェッジプレート21を鉛直軸周りに回転させるためのものであり、コントローラ9によりウェッジプレート21の回転量を調整することで、パルスレーザLの分割方向、すなわちレーザスポットSの並列方向を制御できるようにしている。
このような構成にすれば、コントローラ9によりウェッジプレート21の回転量を制御するだけで、常に走査方向の先方と後方にレーザスポットSを形成することができるから、ラスター走査以外の複雑な走査に対しても本発明を適用することができる。
なお、本実施の形態では、第2の実施の形態に係るウェッジプレート21を回転させるために駆動装置41を用いているが、第3の実施の形態に係る3焦点レンズ31を回転させるために用いてもよい。
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
2…レーザ出射部、8…集光レンズ、21…ウェッジプレート(分割手段)、31…3焦点レンズ(照射手段)、41…駆動装置(駆動手段)、D…液晶ディスプレイ、G…欠陥画素、L…パルスレーザ、S…レーザスポット(スポット)、d…間隔。
Claims (10)
- 液晶ディスプレイの欠陥画素にパルスレーザを照射して上記欠陥画素の修正を行う液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法において、
上記欠陥画素の外周に沿って上記パルスレーザを照射する第1の工程と、
上記第1の工程後に、上記欠陥画素の外周の内側に上記パルスレーザを照射する第2の工程と、
を具備することを特徴とする液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法。 - 上記第1の工程では、上記欠陥画素に対して上記パルスレーザを所定の略等間隔で照射することを特徴とする請求項1記載の液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法。
- 液晶ディスプレイの欠陥画素にパルスレーザを移動させながら照射して上記欠陥画素の修正を行う液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法において、
上記欠陥画素に照射する上記パルスレーザのスポットの数を複数にしたことを特徴とする液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法。 - 上記複数のスポットは、上記パルスレーザの移動方向に対して、所定の角度を有して傾斜する方向に沿って並べられていることを特徴とする請求項3記載の液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法。
- 上記第1、第2の工程では、上記パルスレーザによって上記欠陥画素内に形成された配向膜を溶融蒸発させることを特徴とする請求項1〜請求項4記載の液晶ディスプレイの欠陥画素修正方法。
- 液晶ディスプレイの欠陥画素にパルスレーザを移動させながら照射して上記欠陥画素の修正を行う液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置において、
上記パルスレーザを出射するレーザ出射部と、
上記レーザ出射部から出射したパルスレーザをその移動方向に対して所定の角度を有して傾斜する方向に分割して上記欠陥画素に照射させる分割照射手段と、
を具備することを特徴とする液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置。 - 上記分割照射手段を駆動することで、上記パルスレーザを分割する方向を制御する駆動手段をさらに具備することを特徴とする請求項6記載の液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置。
- 上記分割照射手段は3焦点レンズであることを特徴とする請求項6記載の液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置。
- 上記分割照射手段は、
上記レーザ出射部から出射したパルスレーザをその移動方向に対して所定の角度を有して傾斜する方向に分割する分割手段と、
上記分割手段により分割されたパルスレーザをそれぞれ集光して上記欠陥画素に照射する集光レンズと、
から構成されることを特徴とする請求項6記載の液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置。 - 上記分割手段はウェッジプレートであることを特徴とする請求項9記載の液晶ディスプレイの欠陥画素修正装置。
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JP2009192885A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Bridgestone Corp | ディスプレイ用光学フィルタの製造方法、及びレーザ加工装置 |
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