JP2007286137A

JP2007286137A - 液晶表示装置、及び輝点欠陥修復方法、輝点欠陥修復装置

Info

Publication number: JP2007286137A
Application number: JP2006110399A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Inoue; 一樹井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】本発明は、欠陥モードに制限されず、且つ広い視野範囲で輝点欠陥を黒点欠陥化できる輝点欠陥修復方法及び当該方法を用いた液晶表示装置、輝点欠陥修復装置を提供する。
【解決手段】本発明は、透光性材料からなるアレイ基板１と、アレイ基板１と対向する位置に設けられた、透光性材料からなる対向基板３と、アレイ基板１と対向基板３との間に挟持された液晶４とを備える液晶表示装置である。そして、本発明は、所定の画素（輝点欠陥となった画素７）に対応するアレイ基板１又は対向基板３の表面に形成された凹部８と、凹部８に充填された不透明材料９（非透光性材料）とをさらに備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、液晶表示装置、及び輝点欠陥修復方法、輝点欠陥修復装置に係る発明であって、特に、常時輝点となる画素を修復した液晶表示装置、及びその輝点欠陥修復方法、輝点欠陥修復装置に関するものである。

透過型の液晶表示装置は、バックライトから射出された光を液晶層の配向状態と偏光板とにより透過・遮断することで画像を表示させている。また、液晶層の配向状態は、アレイ基板と対向基板との電位差により制御される。そして、この電位差制御は、一般的に画素と呼ばれる区画単位で行われる。画素は、光を透過させる透過領域と遮断する非透過領域で構成され、画面の表示に寄与するのは画素の透過領域である。

液晶表示装置は微細な構造を有するため、製造過程での異物混入等により、画素を正しく制御できない欠陥画素が生じる場合がある。欠陥画素の典型的な種類としては、常に光を透過させる状態となる輝点欠陥と、常に光を遮断する状態となる黒点欠陥とがある。

液晶表示装置の使用時、輝点欠陥は黒点欠陥よりも視認されやすく目立つ。そのため、一般的に、液晶表示装置では、許容される輝点欠陥の個数は、黒点欠陥の個数よりも少ない。よって、液晶表示装置の歩留向上には、輝点欠陥の個数を低減することが重要となる。

従って、液晶表示装置の製造過程では、レーザー照射によって輝点欠陥の原因を除去する修復（異物の除去、電極パターン異常の修復等）が行われる。しかし、輝点欠陥の欠陥モードによっては、修復不可能な場合もある。このような場合は、輝点欠陥の画素をレーザー照射によって黒点欠陥化する手法が採用されている。

但し、修復不可能な輝点欠陥の全てを、レーザー照射によって黒点欠陥化することができない。欠陥モードによっては、レーザー照射以外の方法で黒点欠陥化する必要がある。そこで、欠陥モードに関わらず輝点欠陥を黒点欠陥化する方法として、特許文献１に記載された手法が提案されている。

特開２００３−２２８０３５号公報

特許文献１に記載された手法は、例えばインクジェットヘッドにより不透明材料を輝点欠陥の画素に位置する透明基板上に吐出する。この手法によれば、バックライトから射出され輝点欠陥を通った光が、不透明材料により遮断されるため、輝点欠陥を黒点欠陥化することができる。

しかし、液晶表示装置の構成において、アレイ基板と対向基板の厚みは一般的に７００μｍ程度で、画素の大きさは、短辺側が１００μｍ程度、長辺側が３００μｍ程度である。よって、特許文献１の手法を用いて輝点欠陥を黒点欠陥化すると、画素の短辺の約７倍もの距離を隔てて不透明材料で画素を覆うことになる。そのため、液晶表示装置の正面から輝点欠陥の画素を見た場合は、不透明材料によりバックライトからの光が遮断されるが、液晶表示装置の斜め視野から画素を見た場合には、輝点欠陥を通ったバックライトの光が、不透明材料に全く遮断されることなく透明な対向基板を通って視認される。

そこで、本発明は、欠陥モードに制限されず、且つ広い視野範囲で輝点欠陥を黒点欠陥化できる輝点欠陥修復方法及び当該方法を用いた液晶表示装置、輝点欠陥修復装置を提供することを目的とする。

本発明に係る解決手段は、透光性材料からなる第１基板と、前記第１基板と対向する位置に設けられた、透光性材料からなる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備える液晶表示装置であって、所定の画素に対応する前記第１基板又は前記第２基板の表面に形成された凹部と、前記凹部に充填された非透光性材料とをさらに備える。

本発明に記載の液晶表示装置は、所定の画素に対応する前記第１基板又は前記第２基板の表面に形成された凹部と、前記凹部に充填された非透光性材料とを備えるので、欠陥モードに制限されず、且つ広い視野範囲で輝点欠陥を黒点欠陥化できる。

図１に、一般的な液晶表示装置の断面図を示す。図１に示す液晶表示装置はＴＦＴ（Thin Film Transistor）等が形成されるアレイ基板１と、対向電極等が形成される対向基板３とが液晶層４を挟持している。また、図１に示す液晶表示装置は透過型であり、バックライト１５から射出された光は偏光板１６を通って、液晶層４及び偏光板１７を経て視認される。そのため、図１に示す液晶表示装置は、液晶層４の配向状態を制御することで光の透過・遮断を制御し、所望の画像を表示している。

液晶層４の配向状態は、アレイ基板１と対向基板３との電位差により制御される。そして、この電位差の制御は、画素２と呼ばれる区画を単位として行われる。図１に示す画素２は、光を通過させる透過領域５と遮断する非透過領域６とで構成されている。なお、液晶表示装置において、画面表示に寄与するのは透過領域５を通過した光である。

次に、図１のような液晶表示装置において、特許文献１の手法で輝点欠陥を黒点欠陥化する方法を説明する。図２に、特許文献１の手法を行った液晶表示装置を示す。図２に示す液晶表示装置では、輝点欠陥となった画素７に対応する対向基板３の表面に不透明材料９が形成されている。また、不透明材料９の大きさは、ほぼ１画素分である。なお、図２は、画素２の短辺側の断面図で、偏光板１６，１７及びバックライト１５の図示を省略した。

図１で示した液晶表示装置は、一般的にアレイ基板１及び対向基板３の厚みが７００μｍ程度で、画素の短辺が１００μｍ程度、長辺が３００μｍ程度である。このスケールを反映させた液晶表示装置の構成を図３に示す。なお、図３は、画素２の短辺側の断面図で、偏光板１６，１７及びバックライト１５の図示を省略した。また、図３では、一般的に数μｍ程度である液晶層４及び画素２の厚みを正しいスケールで明示できないため、液晶層４及び画素２の厚みについては拡大して模式的に図示した。

図３で示した液晶表示装置の構成に、特許文献１の輝点欠陥を黒点欠陥化する手法を用いた構成を図４に示す。図４では、輝点欠陥となった画素７に対応する対向基板３の表面に不透明材料９を設けている。そして、図４に示す液晶表示装置の正面から画面表示を見ると、輝点欠陥となった画素７を通る光が不透明材料９で遮断されるため、輝点欠陥が視認できなくなる。この不透明材料９により輝点欠陥を視認できなくなる範囲は、図４に示すような黒点化視野範囲１０となる。

しかし、黒点化視野範囲１０から外れた非黒点化視野範囲１８より画面表示を見た場合、輝点欠陥となった画素７を通った光は、図４に示す破線の範囲内を通らないので不透明材料９で全く遮断できない。そのため、特許文献１による手法では、非黒点化視野範囲１８より画面表示を見た場合、輝点欠陥となった画素７を黒点欠陥化する効果が得られない。

輝点欠陥となった画素７のみを黒点欠陥化するために形成できる不透明材料９の最大サイズは、画素と同じサイズである。例えば、対向基板３の厚みが７００μｍ、画素２の短辺が１００μｍに対して１００μｍの不透明材料９を形成した場合、黒点化視野範囲１０の角度（つまり、輝点欠陥となった画素７を通った光を不透明材料９で遮断できる角度）は、正面から約８°（＝９０°÷π／２×（π／２−Ａｒｃｔａｎ（７００÷１００）））までとなる。この角度に含まれる範囲を外れた斜め視野（正面から約８°より大きな角度からの視野）では、輝点欠陥を黒点欠陥化する効果が得られない。

この黒点化視野範囲１０の角度は、液晶表示装置の実使用において、正面から少し頭を振れば外れる角度である。そのため、特許文献１では、輝点欠陥を黒点欠陥化する効果が得られる範囲が狭いという問題があった。

そこで、本発明では、黒点化視野範囲１０を広くすることが可能な輝点欠陥修復方法及び当該方法を用いた液晶表示装置、輝点欠陥修復装置について、以下の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図５に、本実施の形態に係る液晶表示装置の断面図を示す。図５に示す液晶表示装置は、ガラス基板表面に画素２が形成されたアレイ基板１と、ガラス基板の対向基板３と、両基板に挟持された液晶層４とを備えている。画素２は、透過領域５と非透過領域６とで構成されている。また、図５では、複数ある画素２の内、１つが輝点欠陥となった画素７としている。なお、図５は、画素２の短辺側の断面図で、偏光板１６，１７及びバックライト１５の図示を省略した。

本実施の形態では、図５に示すように、輝点欠陥となった画素７の位置に対応する対向基板３の表面に、紫外線レーザー照射やガラス研磨等で凹部８を形成する。凹部８の幅は、画素サイズと同程度とする。さらに、凹部８に黒色インクや黒色樹脂等の不透明材料９を充填する。なお、図５に示す液晶表示装置では、対向基板３側から画像表示を見る構成であり、使用者の観察点は対向基板３側にある。

図５に示す輝点欠陥を黒点欠陥化する方法では、例えば、対向基板３が厚み７００μｍ、画素２の短辺が１００μｍの構造に対し、幅１００μｍ、深さ６００μｍの凹部８を形成し、当該凹部８に不透明材料９を充填している。この場合、輝点欠陥を黒点欠陥化できる黒点化視野範囲１０の角度は、正面から約４５°（＝９０°÷π／２×（π／２−Ａｒｃｔａｎ（（７００−６００）÷１００）））までとなる。

この黒点化視野範囲１０の角度は、従来技術に比べて広くなり、液晶表示装置の実使用において、正面から少し頭を振っても輝点欠陥を黒点欠陥化する効果が得られる。なお、凹部８の深さは、黒点化視野範囲１０の範囲を広くするためには可能な限り深くする方が望ましい。但し、凹部８の深さを深くすればするほど、凹部８を形成した部分の対向基板３の強度が低下するリスクが発生する。

また、欠陥画素が輝点欠陥として視認されるためには、ある程度の光量が必要であり、輝点欠陥を通った光を全て遮断しなくとも黒点欠陥化は可能である。そのため、凹部８の深さは、視野角度をずらした時に視認される光の許容量と、対向基板３の強度マージンとの兼ね合いで決定される。さらに、凹部８に充填される不透明材料９にガラス接着材料等と不透明の材料とを混ぜた混合物を用いることで、対向基板３のガラス強度を補強してもよい。

以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、所定の画素（輝点欠陥となった画素７）に対応する対向基板３の表面に形成された凹部８と、凹部８に充填された非透光性材料（不透明材料９）とを備えるので、欠陥モードに制限されず、且つ広い視野範囲で輝点欠陥を黒点欠陥化できる。また、本実施の形態に係る輝点欠陥修復方法は、常時輝点となる画素（輝点欠陥となった画素７）に対応する対向基板３の表面に、凹部８を形成する工程と、凹部８に非透光性材料（不透明材料９）を充填する工程とを備えるので、欠陥モードに制限されず、且つ広い視野範囲で輝点欠陥を黒点欠陥化できる。さらに、本実施の形態に係る輝点欠陥修復装置は、常時輝点となる画素（輝点欠陥となった画素７）に対応する対向基板３の表面に、凹部８を形成する手段と、凹部８に非透光性材料（不透明材料９）を充填する手段とを備えるので、欠陥モードに制限されず、且つ広い視野範囲で輝点欠陥を黒点欠陥化できる。

なお、本実施の形態では、凹部８を対向基板３に形成したが、本発明はこれに限られずアレイ基板１側に形成しても同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、輝点欠陥を黒点欠陥化する範囲を広くできたが、凹部８のほとんどの部分に不透明材料９を充填しているので、液晶表示装置を斜め視野から見た時、不透明材料９が輝点欠陥となった画素７に隣接する画素と視線が重なり隣接する画素まで黒点化させてしまうことが考えられる。すなわち、図６に示す観測点１１から液晶表示装置を見た時、不透明材料９が輝点欠陥となった画素７からの光以外に、隣接範囲１２の正常な画素２からの光も視認できなくしている。なお、図６は、輝点欠陥となった画素７の正面からややずれた位置に観察点１１を移動させた場合の図であり、他の部分は図５と同じである。

そこで、本実施の形態では、上記の問題を回避するため図７に示す形態を採用する。図７は、本実施の形態に係る液晶表示装置の断面図である。図７に示す液晶表示装置は、ガラス基板表面に画素２が形成されたアレイ基板１と、ガラス基板の対向基板３と、両基板に挟持された液晶層４とを備えている。画素２は、透過領域５と非透過領域６とで構成されている。また、図７では、複数ある画素２の内、１つが輝点欠陥となった画素７としている。なお、図７は、画素２の短辺側の断面図で、偏光板１６，１７及びバックライト１５の図示を省略した。

本実施の形態では、図７に示すように、輝点欠陥となった画素７の位置に対応する対向基板３の表面に、紫外線レーザー照射やガラス研磨等で凹部８を形成する。凹部８の幅は、画素サイズと同程度とする。さらに、凹部８の底部のみに黒色インクや黒色樹脂等の不透明材料９を形成する。つまり、凹部８の底部に形成された不透明材料９が非透光性部を構成し、他の凹部８の部分は光が通過することができる。これにより、観測点１１から液晶表示装置を見た時、輝点欠陥となった画素７と隣接範囲１３からの光を不透明材料９が遮断し、隣接する正常な画素２からの光のほとんどが不透明材料９以外の凹部８を通過するので視認できる。

以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、所定の画素（輝点欠陥となった画素７）に対応する対向基板３の表面に形成された凹部８と、凹部８の底部に形成された非透光性部（不透明材料９）とを備えるので、液晶表示装置を斜めから見た場合に非透光性部によって視認できなくなる画素の範囲を小さくできる。また、本実施の形態に係る輝点欠陥修復方法は、常時輝点となる画素（輝点欠陥となった画素７）に対応する対向基板３の表面に、凹部８を形成する工程と、凹部８の底部に非透光性部（不透明材料９）を形成する工程とを備えるので、液晶表示装置を斜めから見た場合に修復した部分によって視認できなくなる画素の範囲を小さくできる。さらに、本実施の形態に係る輝点欠陥修復装置は、常時輝点となる画素（輝点欠陥となった画素７）に対応する対向基板３の表面に、凹部８を形成する手段と、凹部８の底部に非透光性部（不透明材料９）を形成する手段とを備えるので、液晶表示装置を斜めから見た場合に修復した部分によって視認できなくなる画素の範囲を小さくできる。

（実施の形態３）
実施の形態２では、凹部８は底部のみ不透明材料９が設けられ、他の部分は中空のままである。そのため、実施の形態２の対向基板３では、ガラス強度が不足する可能性があった。

そこで、本実施の形態では、上記の問題を回避するため図８に示す形態を採用する。図８は、本実施の形態に係る液晶表示装置の断面図である。図８に示す液晶表示装置は、ガラス基板表面に画素２が形成されたアレイ基板１と、ガラス基板の対向基板３と、両基板に挟持された液晶層４とを備えている。画素２は、透過領域５と非透過領域６とで構成されている。また、図８では、複数ある画素２の内、１つが輝点欠陥となった画素７としている。なお、図８は、画素２の短辺側の断面図で、偏光板１６，１７及びバックライト１５の図示を省略した。

本実施の形態では、図８に示すように、輝点欠陥となった画素７の位置に対応する対向基板３の表面に、紫外線レーザー照射やガラス研磨等で凹部８を形成する。凹部８の幅は、画素サイズと同程度とする。さらに、凹部８の底部のみに黒色インクや黒色樹脂等の不透明材料９を形成する。つまり、凹部８の底部に形成された不透明材料９が非透光性部を構成する。

そして、本実施の形態では、凹部８の底部に不透明材料９を形成した後、残りの凹部８にガラス接着材料のような透光性材料１４を充填する。この透光性材料１４は、対向基板３のガラス強度を補強する透明な補強材である。なお、透光性材料１４は、対向基板３の屈折率と同程度の屈折率を持つ材料が望ましく、具体的には、屈折率を調整できる光学部品用接着剤等を用いる。これにより、斜め視野から液晶表示装置を見た時、輝点欠陥に隣接する正常な画素２からの光のほとんどが凹部８の透光性材料１４を通過するので視認できる。

以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、凹部８に透光性材料１４を充填するので、対向基板３のガラス強度を補強することができる。また、本実施の形態に係る輝点欠陥修復方法は、凹部８に透光性材料１４を充填する工程をさらに備えるので、対向基板３のガラス強度を補強することができる。さらに、本実施の形態に係る輝点欠陥修復装置は、凹部８に非透光性材料１４を充填する手段をさらに備えるので、対向基板３のガラス強度を補強することができる。

本発明の前提となる液晶表示装置の断面図である。本発明の前提となる液晶表示装置の黒点欠陥化の手法を説明する図である。本発明の前提となる液晶表示装置のスケールを説明する図である。本発明の前提となる液晶表示装置の黒点欠陥化の手法を説明する図である。本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の断面図である。本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置を斜めから見た場合について説明する図である。本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の断面図である。本発明の実施の形態３に係る液晶表示装置の断面図である。

符号の説明

１アレイ基板１、２画素、３対向基板、４液晶層、５透過領域、６非透過領域、７輝点欠陥となった画素、８凹部、９不透明材料、１０黒点化視野範囲、１１観測点、１２隣接範囲、１３遮光範囲、１４透光性材料、１５バックライト、１６，１７偏光板、１８非黒点化視野範囲。

Claims

透光性材料からなる第１基板と、
前記第１基板と対向する位置に設けられた、透光性材料からなる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備える液晶表示装置であって、
所定の画素に対応する前記第１基板又は前記第２基板の表面に形成された凹部と、
前記凹部に充填された非透光性材料とをさらに備えることを特徴とする液晶表示装置。
透光性材料からなる第１基板と、
前記第１基板と対向する位置に設けられた、透光性材料からなる第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備える液晶表示装置であって、
所定の画素に対応する前記第１基板又は前記第２基板の表面に形成された凹部と、
前記凹部の底部に形成された非透光性部とをさらに備える液晶表示装置。
請求項２に記載の液晶表示装置であって、
前記凹部に充填された透光性材料をさらに備えることを特徴とする液晶表示装置。
透光性材料からなる第１基板と、前記第１基板と対向する位置に設けられた、透光性材料からなる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備える液晶表示装置において、画素が常時輝点となる欠陥を修復する方法であって、
常時輝点となる画素に対応する前記第１基板又は前記第２基板の表面に、凹部を形成する工程と、
前記凹部に非透光性材料を充填する工程とを備えることを特徴とする輝点欠陥修復方法。
透光性材料からなる第１基板と、前記第１基板と対向する位置に設けられた、透光性材料からなる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備える液晶表示装置において、画素が常時輝点となる欠陥を修復する方法であって、
常時輝点となる画素に対応する前記第１基板又は前記第２基板の表面に、凹部を形成する工程と、
前記凹部の底部に非透光性部を形成する工程とを備える輝点欠陥修復方法。
請求項５に記載の輝点欠陥修復方法であって、
前記凹部に透光性材料を充填する工程をさらに備えることを特徴とする輝点欠陥修復方法。
透光性材料からなる第１基板と、前記第１基板と対向する位置に設けられた、透光性材料からなる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備える液晶表示装置において、画素が常時輝点となる欠陥を修復する装置であって、
常時輝点となる画素に対応する前記第１基板又は前記第２基板の表面に、凹部を形成する手段と、
前記凹部に非透光性材料を充填する手段とを備えることを特徴とする輝点欠陥修復装置。
透光性材料からなる第１基板と、前記第１基板と対向する位置に設けられた、透光性材料からなる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備える液晶表示装置において、画素が常時輝点となる欠陥を修復する装置であって、
常時輝点となる画素に対応する前記第１基板又は前記第２基板の表面に、凹部を形成する手段と、
前記凹部の底部に非透光性部を形成する手段とを備える輝点欠陥修復装置。
請求項８に記載の輝点欠陥修復装置であって、
前記凹部に透光性材料を充填する手段をさらに備えることを特徴とする輝点欠陥修復装置。