JP2013003476A - 液晶パネルの輝点欠陥黒化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルにおける輝点欠陥に対して、輝点欠陥画素の周辺画素に影響を与えることなく輝点の適切な黒化を可能とする黒化方法及び黒化装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル１５を構成するカラーフィルター１に形成された輝点欠陥画素に対してレーザ発振器１７からのレーザビームを相対的にスキャンして照射し輝点欠陥画素を黒化する輝点欠陥の黒化方法において、輝点欠陥画素へ照射するレーザビームは、照射出力を変調しながらスキャンされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネルの輝点欠陥の黒化方法及び黒化装置に関する。

液晶パネルには、製造工程における異物混入などにより、輝点欠陥と呼ばれる欠陥が発生することがある。輝点欠陥とは、液晶パネルに黒など暗い色を表示した際にも明るい画素として視認される欠陥をいう。よって輝点欠陥は、目立ちやすいため、輝点欠陥を発生した液晶パネルは、不良品として廃棄されることが多く、液晶パネル製造における歩留まり低下の原因となっている。

このような液晶パネルにおける輝点欠陥を修正する方法として、従来、液晶パネルの輝点欠陥画素に対応した部分のカラーフィルター色材にレーザを照射することによりこれを黒化して輝点欠陥を目立たなくするという技術があった。レーザの照射方法としては、連続して照射を行う（例えば特許文献１）、あるいはパルス状に照射を行う（特許文献２）の方法がある。

特開平３−２１９２８号公報 特開２００８−１７０９３８号公報（段落００４４、００４７）

上述のレーザ照射の内、Ｑスイッチレーザやモードロックレーザなどのパルスレーザは、レーザ光の発振器構成によって決定される特定のパルス幅や繰り返し周波数でしかレーザビームを発生することができない。よって、レーザの平均出力とレーザのピーク出力とを独立して調整することはできない。したがって、輝点欠陥画素に対応するカラーフィルター色材を黒化する際、輝点が十分に遮光される黒化レベルを得るためにレーザの平均出力を上げた場合には、カラーフィルターの破壊や剥離が発生し、また、輝点欠陥画素の周辺の画素における配向膜が熱変性して液晶配向の乱れが発生する。このように、パルスレーザを使用した場合、カラーフィルターの破壊や剥離が発生する、及び、輝点欠陥画素の周辺画素で新たな表示不良が発生するという問題が生じる。

一方、連続波発振のレーザを使用する場合、カラーフィルターの破壊は、比較的抑制可能となるが、輝点を黒化するのに適した加熱を行うことができない。そのため、必要以上に熱が印加される場合もあり、輝点欠陥画素の周辺画素における配向膜が熱変性して液晶配向の乱れが発生してしまう。このように、連続波発振のレーザを使用した場合でも、やはり、輝点欠陥画素の周辺画素で新たな表示不良が発生するという問題が起こる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、液晶パネルにおける輝点欠陥に対して、輝点欠陥画素の周辺画素に影響を与えることなく輝点の適切な黒化を可能とする黒化方法及び黒化装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における液晶パネルの輝点欠陥黒化方法は、液晶パネルを構成するカラーフィルターに形成された輝点欠陥画素に対してレーザ発振器からのレーザビームを相対的にスキャンして照射し輝点欠陥画素を黒化する輝点欠陥の黒化方法において、レーザビームは、輝点欠陥画素へ照射するレーザビームの照射出力を変調しながらスキャンすることを特徴とする。

本発明の一態様における液晶パネルの輝点欠陥黒化方法によれば、レーザ発振器から発振されたレーザビームの出力を変調することにより、輝点欠陥画素の黒化に十分な熱量を輝点欠陥画素に印加するとともに、カラーフィルター色材に余分な熱量を印加しないようにすることができる。よって、輝点欠陥画素の周辺画素への熱伝導を阻止し、周辺画素での新たな表示不良の発生を防止することができる。このように、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルと、黒化対象画素の周辺画素での液晶配向異常の抑制との両立を図ることができる。

また、上述の輝点欠陥黒化方法を用いて輝点欠陥を修正することで、従来廃棄していた液晶パネルの再生を図ることができ、液晶パネルの歩留まりの向上に寄与することもできる。

本発明の実施の形態１における、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置の概略構成を示す図である。 図１に示す輝点欠陥黒化装置におけるレーザビームのスキャン経路の一例を示す図である。 図１に示す輝点欠陥黒化装置におけるレーザビームのスキャン経路の他の例を示す図である。 図１に示す輝点欠陥黒化装置におけるレーザ出力変調の例を説明するための図である。 図１に示す輝点欠陥黒化装置におけるレーザ出力変調とレーザスポットのスキャンとの関係を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置の概略構成を示す図である。 図６に示す輝点欠陥黒化装置に備わるオプティカルチョッパーの構成を示す図である。 図６に示す輝点欠陥黒化装置に備わるオプティカルチョッパーを使用したレーザ出力変調の例を説明するための図である。 本発明の実施の形態３における、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置の概略構成を示す図である。 液晶モジュールの概略断面図である。

本発明の実施形態である、液晶パネルの輝点欠陥黒化方法及び装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。

実施の形態１．
図１０に、液晶パネル１５を含む液晶モジュール２０の概略断面図を示す。尚、図１０では、液晶モジュール２０における各要素の厚みは、説明のため実際の比率とは大きく異なって図示している。

まず液晶モジュール２０、特に液晶パネル１５について説明する。
液晶モジュール２０は、液晶パネル１５、バックライト光源１２、駆動制御基板１７、電源１８、等から構成される。液晶パネル１５の背面側にバックライト光源１２が配置され、液晶パネル１５及びバックライト光源１２は、駆動制御基板１７と電気的に接続され、駆動制御基板１７の制御装置にて動作制御される。

液晶パネル１５は、カラーフィルター基板１３とＴＦＴ基板１４との間に液晶７が挟み込まれた構造を有する。
カラーフィルター基板１３は、赤、緑、青に相当する特定の波長域の透過光を透過して色を表現するカラーフィルター色材１と、カラーフィルター基板側偏光板２と、カラーフィルター基板側ガラス基板３と、隣接する画素間に配置され透過光を遮るブラックマトリックス４と、液晶７に電圧を印加するための対向電極５と、液晶７を規定の向きに配向させるためのカラーフィルター基板側配向膜６とを有する。ブラックマトリックス４で各画素が区切られたカラーフィルター色材１を、カラーフィルター基板側ガラス基板３と対向電極５とで挟み、カラーフィルター基板側ガラス基板３上にはカラーフィルター基板側偏光板２が設けられ、対向電極５上にはカラーフィルター基板側配向膜６が設けられる。

ＴＦＴ基板１４（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）は、液晶７を規定の向きに配向させるためのＴＦＴ基板側配向膜８と、液晶７に印加する電圧を制御するためのＴＦＴアレイ９と、ＴＦＴ基板側ガラス基板１０と、ＴＦＴ基板側偏光板１１とを有する。ＴＦＴ基板側ガラス基板１０上に形成されたＴＦＴアレイ９を、ＴＦＴ基板側配向膜８とＴＦＴ基板側偏光板１１とで挟んで構成される。

以上のように構成される液晶モジュール２０について、本実施形態の液晶パネルの輝点欠陥黒化方法及び装置は、液晶パネル１５を対象とし、液晶パネル１５を構成するカラーフィルター色材１の内、輝点欠陥を形成している画素つまり輝点欠陥画素のカラーフィルター色材１に対してレーザを照射することでこれを黒化し、液晶パネル１５上の輝点欠陥を遮蔽、つまり目立たなくするための方法及び装置である。まず、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置について、以下に説明する。

図１には、本実施の形態１に係る、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置１０１の概略構成が図示されている。
輝点欠陥黒化装置１０１は、大きく分けて、レーザ発生装置３１と、出力変調装置７０と、液晶パネル移動装置５０とを有する。ここで、出力変調装置７０は、本実施形態ではレーザ発生装置３１に接続され、レーザ発生装置３１からのレーザビームの照射出力を変調する装置である。液晶パネル移動装置５０は、黒化処理される液晶パネル１５を載置し、本実施形態ではレーザ発生装置３１に対して液晶パネル１５を、互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動させる装置である。このように本実施形態では液晶パネル１５を移動させるが、液晶パネル移動装置５０は、レーザ発生装置３１と液晶パネル１５とを相対的にＸ，Ｙ方向に移動可能とする装置であればよい。

レーザ発生装置３１は、レーザ発振器１７と、レーザビーム調整光学系１９と、開口２０と、レーザ加工光学系２１と、Ｚステージ２３とを基本的に備え、本実施形態ではさらにカメラ２２、及びλ／２波長板２８を有する。

レーザ発振器１７について説明する。
上述したように、従来、輝点欠陥黒化用のレーザ発振器として、パルスレーザや連続波発振レーザが用いられてきた。Ｑスイッチレーザやモードロックレーザなどのパルスレーザは、発振器構成によりパルス波形や周波数の範囲が決定される。つまり、レーザパルスのピーク出力と平均出力を独立して調整することができない。
本出願の出願人は、ＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザやモードロックチタンサファイヤレーザにより、輝点欠陥の黒化を試みた。これらのレーザ発振器を使用した場合、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルを得るためにレーザ平均出力を増加させると、ピーク出力が高くなりすぎる。その結果、上述したように、輝点欠陥画素の周辺画素に新たな表示不良が発生するという問題が生じることがわかった。
一方、連続波発振のレーザを用いた場合には、レーザ出力に関するパラメータは、平均出力のみとなる。連続波発振のレーザを用いた場合にも、パルスレーザの場合と同じように、十分な黒化レベルを得るためにレーザ出力を上げると、周辺画素への熱伝導により周辺画素の配向膜が熱変性し液晶配向異常が発生した。

そこで、本実施形態では、レーザ発振器１７として、半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）を用いて、出力を変調したレーザを発生させる。このようなレーザ発振器１７は、出力変調装置７０と電気的に接続されている。本実施形態では、出力変調装置７０は、電流変調可能なレーザ駆動電源１８であり、レーザ出力、換言するとレーザ駆動用の電流を図４に示すように変調する。即ち、レーザ駆動電源１８は、レーザ発振器１７のピーク出力Ｐと出力変調幅Ｗ、加熱時間τ、及びレーザ出力変調周期Ｔを最適化することで、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルと、周辺画素の配向異常抑制との両立を可能とする。出力変調幅Ｗは、０％が最小値で１００％が最大値となる。出力変調幅Ｗが０％のときには、実際には出力変調は実施されておらず、１００％のときには、レーザ出力はゼロからピーク出力Ｐまで変化する。

尚、Ｎｄ：ＹＡＧレーザなどの固体レーザを用いても、励起光を変調することでレーザ出力変調が可能である。しかしながら、固体レーザの場合、励起光を変調するとレーザ媒質で生じる熱レンズが変化し、発振器動作が不安定となることから、レーザ発振器１７は、半導体レーザが望ましい。つまり、固体レーザと比較して半導体レーザは、レーザ媒質での熱レンズ効果がないため、レーザ出力変調時のレーザ発振器の動作が安定する。また、装置が単純で安価であり、レーザ発振器の初期コスト及びランニングコストが安価であるというメリットがある。

このようにレーザ駆動電源１８によって駆動され出力変調されたレーザ発振器１７から発生したレーザビームは、レーザビーム調整光学系１９によって成形される。レーザビーム調整光学系１９は、球面レンズ、円筒面レンズ、プリズムなどで構成され、レーザビームを、輝点欠陥画素の黒化に適したビーム径及びビーム発散角に調整する。

このように調整されたレーザビームは、開口２０によって開口２０の形に整形される。開口２０は、例えば円形又は矩形である。開口２０により円形または矩形に成形されたレーザビームは、レーザ加工光学系２１によって、ＸＹテーブル５１上に設置された液晶パネル１５のカラーフィルター基板１３上に縮小転写される。

液晶パネル１５の両表面には、図１０に示すように、カラーフィルター基板側偏光板２と、ＴＦＴ基板側偏光板１１とがそれぞれ貼付されている。図１では明示していないが、本実施の形態１では、これらの偏光板２、１１を液晶パネル１５から剥離せずに、黒化処理を行う。また、液晶パネル１５上のカラーフィルター色材１に、開口２０を通り出射されるレーザビームが転写されるように、レーザ加工光学系２１をＺステージ２３上に設置し、Ｚステージ２３によって、レーザ加工光学系２１と液晶パネル１５との距離が調整される。

液晶パネル１５のカラーフィルター色材１におけるレーザスポットの大きさが数μｍと小さい場合、例えば液晶パネル１５の傾きなどによってレーザ加工光学系２１と液晶パネル１５との間の距離が変動したときには、カラーフィルター色材１におけるレーザスポットの形状が変化し、レーザ加工が不安定になる。よって安定した加工のために、画像処理などによりレーザ加工光学系２１と液晶パネル１５との間の距離を推定し、該距離を元に自動的にＺステージ２３を制御して、レーザ加工光学系２１と液晶パネル１５との距離を一定に保つことが有効である。

よって本実施の形態１では、レーザ加工光学系２１に、カメラ２２を併設することにより、レーザ照射時の液晶パネル１５の様子を観察することを可能にしている。また観察可能とするため、ＸＹテーブル５１における液晶パネル１５の載置面とは反対側に配置した観察用光源５３からの光が液晶パネル１５を照射可能なように、ＸＹテーブル５１には、透過穴５４を設けている。尚、このような観察用のカメラ２２及び観察用光源５３は省略してもレーザ照射による黒化加工自体は可能であるが、黒化加工対象画素の位置決めのために設置した方が望ましい。また、観察用光源５３をＸＹステージ５１内に設置することも可能である。観察用光源５３としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や蛍光灯などを使用することができる。

液晶パネル１５は、輝点欠陥黒化装置１０１に設置した液晶パネル移動制御装置５２により移動制御される。

液晶パネル１５のカラーフィルター色材１上のレーザスポットの形状は、開口２０の形状とレーザ加工光学系２１の転写倍率とで決定される。例えば開口２０をφ１５０μｍの円形とし、転写倍率を１／５０倍とすると、レーザスポットは、φ３μｍの円形となる。レーザスポットのサイズは、加工パラメータとして、開口２０の大きさを調整することやレーザ加工光学系２１の転写倍率を変更することで、液晶パネル１５の機種やカラーフィルター色材１の種類によって最適化することができる。レーザスポットのサイズが大きすぎると、カラーフィルター色材１が黒化せずにカラーフィルター基板１３を破損する確率が高くなる。一方、レーザスポットのサイズが小さすぎると、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルを得ることができない。出願人の試験によれば、レーザスポットのサイズは、φ３μｍ〜φ５μｍが適切であった。

このようなφ３〜５μｍの大きさのレーザスポットによって、数十μｍ程度以上の大きさである、カラーフィルター色材１における一つの画素全体を黒化するため、移動制御装置５２にてＸＹテーブル５１を駆動して、レーザスポットを液晶パネル１５に対して相対的にスキャンする。図２に黒化加工時のレーザスポットのスキャン経路の例を示す。黒化対象画素（輝点欠陥画素）６０において、加工開始点６１にてレーザ照射を開始し、加工完了点６２までレーザスポットを図中の矢印に沿ってジグザグ状にスキャンし、加工完了点６２に到達した時点でレーザ照射を完了する。スキャン速度の代表的な値は４０μｍ／ｓである。スキャン速度を高速にすると加工タクトを向上させることはできるが、黒化レベルは低下する。よって、加工タクトと輝点欠陥の遮光に必要な黒化レベルとを比較考量してスキャン速度を決定すればよい。

また、スキャンの向きが変更される箇所ではＸＹステージ５１が停止するため、その変更箇所に比較的長い時間、レーザが照射されることになる。これを防止するために、レーザ照射をＯＮ−ＯＦＦしながら、図３のようにスキャンしても良い。即ち、黒化対象画素（輝点欠陥画素）６０において、１本目加工開始点６３でレーザ照射を開始し、１本目加工完了点６４まで矢印に沿ってスキャンし、１本目加工完了点６４に到達した時点でレーザ照射を停止する。その後ＸＹテーブル５１の駆動により２本目加工開始点６５に移動する。２本目加工開始点６５よりレーザ照射を開始し、２本目加工完了点６６まで矢印に沿ってスキャンし、２本目加工完了点６６に到達した時点でレーザ照射を停止する。その後ＸＹテーブル５１の駆動により３本目加工開始点６７に移動する。この動作を繰り返すことにより、黒化対象画素６０の全体を黒化し、加工完了点６９までスキャンが終わった時点で黒化を完了する。

また、輝点欠陥の黒化処理の前工程における検査工程によって輝点欠陥が発見された液晶パネル１５に対して、当該輝点欠陥黒化装置１０１により黒化加工を実施する際には、検査工程で発見された輝点欠陥の場所（アドレス）を、輝点欠陥黒化装置１０１に転送することで、輝点欠陥画素６０の位置決めを効率的に実施することが可能となる。

ＸＹテーブル５１に対する液晶パネル１５の載置方法は、レーザ発生装置３１のレーザ加工光学系２１にカラーフィルター基板１３を対向させる場合と、ＴＦＴ基板１４を対向させる場合とが考えられる。カラーフィルター基板１３及びＴＦＴ基板１４のどちらの面からレーザビームを入射しても、カラーフィルター色材１を黒化させることは可能である。しかしながら、載置方法によって得られる黒化レベルや周辺画素への影響が異なる場合があり、載置方法は、液晶パネル１５の機種やカラーフィルター色材１の種類によって、適宜選択する必要がある。

また、本実施の形態１のように、液晶パネル１５に偏光板２、１１を貼付した状態でレーザ照射を行う場合には、レーザ入射側の偏光板における偏光の向きと、レーザビームにける偏光の向きとを揃えることが望ましい。これらの偏光の向きが異なった場合には、レーザビームが偏光板２又は偏光板１１にて吸収されてしまい、樹脂で作製されている偏光板を損傷し、新たな表示不良が発生する場合があるからである。
レーザビームにおける偏光の向きを調整する方法としては、レーザ発振器１７そのものを光軸周りに回転させる方法の他に、レーザ加工光学系２１と液晶パネル１５と間に、λ／２波長板２８を挿入して、λ／２波長板２８を光軸周りに回転させる方法がある。

以上のように構成される、本実施の形態１における輝点欠陥黒化装置１０１の動作つまり輝点欠陥の黒化方法について、レーザ発振器１７の動作制御を主として、以下に詳しく説明する。
レーザ発振器１７は、上述したようにレーザ駆動電源１８によってレーザ駆動電流が制御される。即ち、レーザ駆動電源１８は、図４に示すようにレーザ出力、つまりレーザ発振器１７に印加するレーザ駆動電流を制御し、ピーク出力Ｐと出力変調幅Ｗ、加熱時間τ及びレーザ出力変調周期Ｔを最適化する。ここで、レーザ駆動電流を完全にゼロにすると、レーザ出力を変化させたときのレーザ出力のオーバシュートが大きくなり、レーザ発振器１７である半導体レーザの動作が不安定になる。よって、レーザ出力変調時には、レーザ駆動電流をゼロにはせず、半導体レーザがレーザ発振する閾値より高い電流とすることが望ましい。

図４のようにレーザ出力変調を実施した場合においても、現実的にはレーザにより黒化された領域の近辺では幾分か配向異常が発生してしまう。しかしながら、レーザ駆動電源１８によるレーザ出力変調によって配向異常発生領域を抑制することで、配向異常は、黒化対象画素と周辺画素との間のブラックマトリックス４（図１０）により隠されるので、結果的に配向異常による表示不良は視認されなくなる。

黒化には、ある程度のピーク出力Ｐと加熱時間τとが必要であるが、ピーク出力Ｐを大きくし過ぎると、黒化を行う画素のカラーフィルター色材１の損傷や、その周辺画素の配向異常が大きくなり、また、加熱時間τを長くし過ぎると周辺画素の配向異常が大きくなる。液晶パネル１５の機種、カラーフィルター色材１の色によって異なるが、ピーク出力Ｐ：４０ｍＷ、出力変調幅Ｗ：９９％、加熱時間τ：１ｍ秒、出力変調周期Ｔ：２０ｍ秒の周辺で良好な結果が得られた。加熱時間τを数ｎ秒〜数μ秒としたときや、ピーク出力Ｐを１０ｍＷ以下としたときには、十分な黒化レベルを得ることはできず、出力変調幅Ｗを５０％以下、加熱時間τと出力変調周期Ｔとの比を１／２以上のいずれかを満たす場合には、配向異常領域が周辺画素に及ぶことが多くなる。

また、カラーフィルター色材１におけるレーザビームスキャンにおいて、レーザスポット径分の距離をスキャンする時間Ｔｓ、すなわちレーザスポット径÷スキャン速度よりも、出力変調周期Ｔを長く設定した場合には、一つの黒化対象画素において、レーザ出力が高い箇所と低い箇所とが存在し、カラーフィルター色材１の黒化レベルに分布が生じてしまう。

この現象について、図５を参照して説明する。図５では、実施の形態１に係るレーザ出力変調とレーザスポットのスキャンとの関係を示している。図５の最上段には、レーザスポットのスキャンの様子を図示し、中段にはレーザ出力変調の例（Ｔ＜Ｔｓの場合）を図示し、最下段にはレーザ出力変調の例（Ｔ＞Ｔｓの場合）を図示している。ある時点で図５の最上段に点線で示したａ地点にあったレーザスポットがレーザスポット径Ｄ分だけ離れた実線で示したｂ地点までスキャンされるまでの時間Ｔｓは、スキャン速度をＶとして、Ｔｓ＝Ｄ÷Ｖで表される。Ｔ＜Ｔｓの場合には、図５の中段に示すように、ａ地点からｂ地点までのスキャンの間で、レーザ出力変調の周期が複数個含まれるため、レーザスポットの重ね合わせの効果によりａ地点からｂ地点までの黒化レベルは均一化される。

一方、Ｔ＞Ｔｓの場合には、図５の最下段に示すように、ａ地点からｂ地点までのスキャンの間に一回未満のレーザ出力変調の周期しか含まれない。よってこの例の場合、ａ地点からｂ地点までは黒化レベルが低下する。

したがって、出力変調周期Ｔは、時間Ｔｓよりも小さい値にする必要がある。さらに黒化加工を均一化するためには、出力変調周期Ｔは、時間Ｔｓよりも十分に小さい値、具体的には、５分の１以下の値にすることが望ましい。

また、ピーク出力Ｐ、出力変調幅Ｗ、加熱時間τ、出力変調周期Ｔなどの加工条件は、液晶パネル１５の機種、カラーフィルター色材１の種類ごとに最適化される。この条件を予め決定した上で、実際の輝点欠陥が存在する液晶パネル１５に対してレーザ照射することで、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルを達成できるとともに、輝点欠陥の周辺画素の新たな表示不良の発生を抑制することができ、輝点欠陥を有する液晶パネル１５の救済を図ることができる。

また、レーザ発振器１７における半導体レーザは、近紫外から赤外までの各種波長のものを入手可能であるが、レーザ表示装置や光記憶媒体の書き込みなどに使用される青色や赤色の半導体レーザを使用することが可能である。半導体レーザの波長と、黒化対象画素におけるカラーフィルター色材（赤、緑、又は青）との関係によっては、透過率が高く効率的に黒化できないことが懸念されたが、実際には、適切な加工条件を選べば、カラーフィルター色材の色とは関係なく黒化可能であることが分かっている。よって、輝点欠陥黒化装置１０１における構成を単純化するため、単一の半導体レーザにより赤、緑、青といった三色のカラーフィルター色材１に対応することが可能である。また、レーザ発振器１７では、集光性が高いこと、並びに、電流変調使用時の信頼性及び寿命確保が可能なことから、シングルチップの半導体レーザを使用するのが望ましい。

本実施の形態１における輝点欠陥黒化装置１０１では、レーザ駆動電源１８によってレーザ発振器１７におけるレーザ駆動電流を制御することから、輝点欠陥黒化装置１０１における装置構成を単純で安価にて形成することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２は、実施の形態１と比較して、レーザ出力の変調方法のみが異なる。よってここでは、レーザ出力の変調方法を中心に説明し、同一構成部分については説明を省略する。
実施の形態２における、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置１０２の概略構成を図６に示す。実施の形態１における輝点欠陥黒化装置１０１では、出力変調装置７０として、レーザ発振器１７における電流変調を可能とするレーザ駆動電源１８を用いたが、本実施の形態２における輝点欠陥黒化装置１０２では、出力変調装置７０として、レーザ発振器１７からのレーザ光路中に外部変調素子４０を用いている。よって、輝点欠陥黒化装置１０１に対して輝点欠陥黒化装置１０２は、レーザ発生装置３２及びレーザ駆動電源１８−２において構成上、相違する。

レーザ発生装置３２は、レーザ発生装置３１との比較において、出力変調装置７０としての外部変調素子４０を有する点でのみ相違する。外部変調素子４０として、オプティカルチョッパーや、ＡＯ（Acoustic-Optic）素子、ＥＯ（Electric-Optic）素子などを使用することができる。本実施の形態２では、オプティカルチョッパーを用いている。

図７に、オプティカルチョッパーの構成図を示す。オプティカルチョッパーは、回転板４１と駆動源４５とを有する。回転板４１は、円板からなり、レーザを透過する透過部４２と、遮光する遮光部４３とが円周に沿って交互に設けられ、レーザ発振器１７とレーザビーム調整光学系１９との間のレーザ光路４４の途中に配置される。このように構成されるオプティカルチョッパーは、駆動源４５にて回転板４１の中心点を中心に回転されることにより、レーザ発振器１７から出射したレーザ出力を変調することができる。即ち、レーザ光路４４に透過部４２が位置するときには、レーザビームは回転板４１を通過し、遮光部４３が位置するときには、レーザビームは回転板４１で遮断され、加工点でのレーザ出力はゼロとなる。オプティカルチョッパーを使用した場合のレーザ出力変調の例を図８に示す。

出力変調装置７０としてオプティカルチョッパー等の外部変調素子４０を有することから、レーザ駆動電源１８−２は、実施の形態１におけるレーザ駆動電源１８とは異なり、
レーザ発振器１７に対してピーク出力Ｐのみを調整する。

上述のオプティカルチョッパーを用いた場合、レーザ発振器１７が発するレーザビームのビーム径は、設定された大きさであるため、透過と遮光とが切り替わるときには、レーザビームは、一部が遮断され、残りの一部が透過することとなる。この透過と遮光とが切り替わるタイミングでは、加工点におけるレーザ出力は、図８に示すように、時間に対して三角関数のように滑らかに変化する。オプティカルチョッパーの回転板４１における透過部４２と遮光部４３との角度、及び回転板４１の回転周波数を変化させることで、レーザ出力変調における加熱時間τと出力変調周期Ｔとを調整することができる。ピーク出力Ｐは、レーザ駆動電源１８−２によって調整される。実施の形態１で示したレーザ駆動電源１８による出力変調とは異なり、レーザ駆動電源１８−２では、出力変調の波形を自由に調整することは行わない。

また、オプティカルチョッパーにおける回転板４１の遮光部４３では、レーザビームは完全に遮断されるため、図４で示した、レーザ駆動電源１８の電流による出力変調における出力変調幅Ｗに相当する値は、オプティカルチョッパーを使用した場合には１００％で一定となる。

一方、外部変調素子４０としてＡＯ素子を使用した場合には、出力変調幅Ｗは、素子の回折効率で制限される。素子を複数個使用することにより出力変調幅Ｗをある程度１００％に近づけることはできるが、一般的には出力変調幅Ｗを１００％に設定することは困難である。しかしながら、オプティカルチョッパーと比較して、ＡＯ素子は、装置構成が複雑化し高価になるが、機械的な動作を伴わないため、高速の出力変調が可能となる。また、ＡＯ素子に印加する電圧により回折効率を変化させることができるため、出力変調の波形を自由に設定可能となるというメリットもある。

また、外部変調素子４０としてＥＯ素子を使用した場合には、ＡＯ素子とは異なり、出力変調幅Ｗをほぼ１００％にすることが可能である。またＥＯ素子を使用した場合、ＥＯ素子に印加する電圧により偏光の回転角度が調整可能であり、ＥＯ素子の透過率を自由に設定できるため、出力変調の高速性もＡＯ素子と同等でオプティカルチョッパーと比較して高く、出力変調の波形を自由に設定可能である。但し、駆動に高電圧電源が必要になり、一般的にはＡＯ素子と比較して装置が高価になる。

また、上述の外部変調素子４０を使用した場合、実施形態１でのレーザ駆動電源１８による出力変調と比較して、装置が複雑で高価になるというデメリットはあるものの、電流により直接出力変調するのが困難なＮｄ：ＹＡＧレーザなどの固体レーザに対しても安定して出力変調が可能になるという大きなメリットがある。

また、液晶パネル１５の機種やカラーフィルター色材１の種類に起因して、レーザ黒化のために波長５３０ｎｍ近辺の緑色や、３８０ｎｍより短い紫外領域などの波長が必要で、半導体レーザではなく固体レーザを選択することが避けられない場合に、本実施の形態２の構成は特に有効である。

実施の形態３．
上述した実施の形態１、２は、液晶パネル１５において、偏光板２、１１は貼付した状態で黒化処理を行う形態であるが、本実施の形態３は、黒化処理のためのレーザが入射される液晶パネル１５における少なくともレーザ入射面側の偏光板２又は１１を除いた液晶パネルに対して黒化処理を行う形態である。

即ち、図１０に示す液晶パネル１５のように、偏光板２、１１が貼付された状態にて、レーザを入射して黒化処理を行うと、特に液晶パネル１５のＴＦＴ基板１４側からレーザを入射した場合には、ＴＦＴ基板１４に備わる配線等にて反射したレーザビームが偏光板１１に損傷を与えて新たな表示不良を発生する場合や、照射されるレーザビームが偏光板１１で散乱され黒化処理がなされない場合がある。よって、レーザ入射面側の偏光板を除去した後に黒化処理を行うことで、このような問題を解決することができる。
しかしながら、偏光板が存在しないことから、輝点欠陥黒化装置において、液晶パネルの駆動状態を観察することができず、黒化処理の状況を確認することができない。

そこで本実施の形態３では、図９にその概略構成を示す輝点欠陥黒化装置１０３のように、カメラ２２に、液晶パネル１５において表示に用いる偏光板２，１１と同等の機能を有する偏光板８１を設置している。尚、偏光板８１をカメラ２２に設けたレーザ発生装置として符号３３を付す。また、図９では実施の形態１における輝点欠陥黒化装置１０１に対して偏光板８１を設けた構成を図示するが、実施の形態２における輝点欠陥黒化装置１０２に対して偏光板８１を設けた構成を採っても良い。偏光板８１以外の構成は、上述した実施の形態１、２における構成に同じである。

偏光板８１は、液晶パネルとカメラ２２との間で、かつ、液晶パネルへ照射されるレーザの光路を含まない場所に設置される。カメラ側偏光板８１をレーザ光路中に設置した場合には、レーザの偏光や偏光板の透過偏光の向きにより、カラーフィルター色材１におけるレーザ出力が変化してしまう。これに対し、カメラ側偏光板８１を図９のようにレーザ光路を含まない場所に設置することで、レーザの偏光に依らず、カラーフィルター上でのレーザ出力を一定にすることができる。

このように本実施の形態３における輝点欠陥黒化装置１０３のようにカメラ側偏光板８１を設けることで、液晶パネルのレーザ入射面側の偏光板を剥離した状態で、液晶パネルの駆動状態を観察しながら黒化処理することが可能となる。

１ カラーフィルター色材、１５ 液晶パネル、１７ レーザ発振器、
１８ レーザ駆動電源、３１〜３３ レーザ発生装置、４０ 外部変調素子、
４１ 回転板、４５ 駆動源、５０ 液晶パネル移動装置、６０ 輝点欠陥画素、
７０ 出力変調装置、８１ 偏光板、
１０１〜１０３ 輝点欠陥黒化装置。

Claims (8)

1. 液晶パネルを構成するカラーフィルターに形成された輝点欠陥画素に対してレーザ発振器からのレーザビームを相対的にスキャンして照射し輝点欠陥画素を黒化する輝点欠陥の黒化方法において、
   輝点欠陥画素へ照射するレーザビームの照射出力を変調しながらスキャンする、
   ことを特徴とする、液晶パネルの輝点欠陥黒化方法。
2. レーザビームの照射出力の変調は、レーザ発振器のレーザ駆動電源の電流を変調して行う、請求項１記載の液晶パネルの輝点欠陥黒化方法。
3. レーザビームの照射出力を変調は、レーザ発振器の外部に設置した外部変調素子によって行う、請求項１記載の液晶パネルの輝点欠陥黒化方法。
4. レーザ発振器は半導体レーザである、請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶パネルの輝点欠陥黒化方法。
5. レーザビームの照射は、液晶パネルに備わるレーザビーム入射面側の偏光板を除いた状態で行われる、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶パネルの輝点欠陥黒化方法。
6. 液晶パネルを構成するカラーフィルターに形成された輝点欠陥画素に対してレーザ発振器からのレーザビームを相対的にスキャンして照射し輝点欠陥画素を黒化する輝点欠陥黒化装置において、
   レーザビームの照射出力を変調する出力変調装置を備えたことを特徴とする、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置。
7. レーザ発振器は半導体レーザであり、
   出力変調装置は、レーザ発振器におけるレーザ駆動電源の電流を変調する装置である、請求項６記載の液晶パネルの輝点欠陥黒化装置。
8. レーザ発振器は固体レーザであり、
   出力変調装置は、レーザ発振器の外部に設置した外部変調素子である、請求項６記載の液晶パネルの輝点欠陥黒化装置。

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