JP2014182228A - 液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ピクセル内の局部に存在する輝点欠陥に対して、これを局部的に暗点化することで、周辺の正常ピクセルに悪影響を及ぼすこと無く、短い処理時間で輝点欠陥の除去処理を行う。
【解決手段】液晶表示パネルのピクセルＰ内に存在する輝点欠陥Ｄｂをカラーフィルター基板側からの観察によって検出する工程と、検出された輝点欠陥Ｄｂに対応するカラーフィルター基板上の位置にレーザビーム照射装置の光軸を合わせると共に照射するレーザビームのビームスポットサイズを輝点欠陥の大きさに対応させる工程と、レーザビーム照射装置から出射されるレーザビームの出力を徐々に上昇させて、カラーフィルター基板側から観察される輝点欠陥Ｄｂが局部的に黒点化した時点でレーザビームの出力を停止させる工程とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶パネルの輝点欠陥を除去する方法及びその方法に使用される装置に関するものである。

透過型の液晶表示パネルは、一対の基板間に液晶材料層を挟んで構成される液晶セルとその背面側に配置されるバックライトを備え、液晶セルの光透過性を表示単位（画素又はサブ画素）毎に制御することで所望の画像を表示させている。このような液晶表示パネルは、製造過程での異物混入などにより、液晶セルの表示単位を正しく制御できない欠陥（欠陥画素）が生じる場合がある。このような欠陥の典型的な種類としては、常に光を透過させる状態になる輝点欠陥と、常に光を遮断する状態になる暗点（黒点）欠陥とがある。

液晶表示パネルの使用時、輝点欠陥は暗点欠陥よりも視認されやすく、画像品質低下の原因になりやすい。このため、液晶表示パネルの不良を判定する基準としては暗点欠陥の数よりも輝点欠陥の数の方が厳しく判定される。これに対して、輝点欠陥はその原因が様々であると共に、液晶セルをモジュール化した後でないとその存在を見つけることができないので、輝点欠陥を完全に除去すること或いは輝点欠陥を修復することは極めて困難である。しかしながら、輝点欠陥が存在する液晶パネルを全て不良にしてしまうと、ＴＦＴ，配線，カラーフィルターなどが組み込まれた段階のモジュールを不良にすることになるので、一つの不良が生産コストに大きく影響することになる。

このような事情により、液晶表示パネルの輝点欠陥はこれを暗点化（黒点化）して、歩留まりの向上を図ることが一般になされている。輝点欠陥を暗点化する手法は、各種の方法が提案されている。

その従来技術の一つとしては、例えば、液晶表示パネルにおけるカラーフィルターの周囲に形成されているブラックマトリクスを細粉化してカラーフィルターと基板の間に形成したギャップに分散させ、輝点欠陥に対応したカラーフィルターの画素を黒化すること（下記特許文献１参照）などが提案されている。

米国特許第７８６８９９３号明細書

輝点欠陥の暗点化としては、従来技術、輝点欠陥が存在する表示単位（画素又はサブ画素を指し、以下これをピクセルという）全体を黒化することが一般に行われている。この際、前述した従来技術のように、ピクセルの周囲に存在するブラックマトリクスにレーザ光を照射してその細粉化を図る手法では、レーザ照射による熱吸収の悪影響が周辺の正常なピクセルに及ぶことの懸念があり、また、細分化したブラックマトリクスを徐々にカラーフィルターと基板の間に分散させるので、一つのピクセルを処理するのに長時間を要する問題があった。

これに対して、輝点欠陥は、ピクセルの領域内の局部に欠陥が生じることが多く、特に、配向膜の局部的な不良など、偏光特性の不具合による輝点欠陥の大きさは、ピクセル全体の面積の１／１００にも満たない大きさであることが多い。このような輝点欠陥に対して局部的な処理で輝点欠陥の暗点化が可能になれば、周辺の正常ピクセルに悪影響を及ぼすことが無く、処理時間の短縮が可能になり、前述した従来技術の問題を解消することが可能になる。

本発明は、このような事情に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、ピクセル内の局部に存在する輝点欠陥に対して、これを局部的に暗点化することで、周辺の正常ピクセルに悪影響を及ぼすこと無く、短い処理時間で輝点欠陥の除去処理を行うこと、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明は、以下の構成を少なくとも具備するものである。

液晶表示パネルのピクセル内に存在する輝点欠陥をカラーフィルター基板側からの観察によって検出する工程と、検出された輝点欠陥に対応するカラーフィルター基板上の位置にレーザビーム照射装置の光軸を合わせると共に照射するレーザビームのビームスポットサイズを前記輝点欠陥の大きさに対応させる工程と、前記レーザビーム照射装置から出射されるレーザビームの出力を徐々に上昇させて、前記カラーフィルター基板側から観察される前記輝点欠陥が局部的に黒点化した時点で前記レーザビームの出力を停止させる工程とを有することを特徴とする液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法。

液晶表示パネルをカラーフィルター側から観察して液晶表示パネルのピクセル内に存在する輝点欠陥を検出する輝点欠陥検出手段と、検出された輝点欠陥に対応するカラーフィルター基板上の位置にレーザビーム照射装置の光軸を合わせると共に照射するレーザビームのビームスポットサイズを前記輝点欠陥の大きさに対応させるレーザビーム照射手段と、前記レーザビーム照射手段から出射されるレーザビームの出力を徐々に上昇させて、前記カラーフィルター基板側から観察される前記輝点欠陥が局部的に黒点化した時点で、前記レーザビームの出力を停止させるレーザビーム出力制御手段とを有することを特徴とする液晶表示パネルの輝点欠陥除去装置。

このような特徴を有する本発明によると、液晶表示パネルのピクセル内の局部に存在する輝点欠陥を局部的に黒点化することができるので、周辺の正常ピクセルに悪影響を及ぼすこと無く、短い処理時間で輝点欠陥の除去処理を行うことができる。また、輝点欠陥が存在したピクセルのカラー表示を潰すこと無く輝点欠陥の除去処理を行うことができるので、表示品質の低下を最小限に抑えることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルのピクセルの例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法の工程を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法の工程を示した説明図である。 レーザビーム照射装置の出力制御を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る輝点欠陥除去方法に使用される輝点欠陥除去装置を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る液晶表示パネルのピクセルの例を示した説明図である。液晶表示パネルは、一対の基板間に液晶層を配備した構成を備えており、一対の基板における一方側の基板がカラーフィルター基板になっている。カラーフィルター基板は、ピクセル毎に区画されたカラーフィルター層１と各カラーフィルター層１を区分けするようにその周囲に形成されるブラックマトリクス２を備えている。以下の説明では、ブラックマトリクス２で区画されたカラーフィルター層１の各単位をピクセルＰとして説明する。カラーフィルター基板には、ブラックマトリクス２で囲まれたカラーフィルター層１が複数配列されている。図示の例では、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の三色のカラーフィルター層１が所定の規則でドットマトリスクス状に配置されている。表示単位の一例としては、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルター層１（ピクセルＰ）の一つの集合を画素３にすることができる。

図２及び図３は、本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法の工程を示した説明図である。本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法は、第１の工程として、図２（ａ）に示すように、液晶表示パネルのピクセル内に存在する輝点欠陥をカラーフィルター基板側からの観察によって検出する。図示の例では、観察視野Ｖｆ内に輝点欠陥Ｄｂが存在するピクセルＰを視認した状態を示している。このような観察視野Ｖｆは、顕微鏡などによる目視であっても、撮像素子などによって得られる電子画像であってもよい。ここでは、観察視野Ｖｆ内に平面位置座標Ｃｏが形成されており、この平面座標を読み取ることでピクセルＰ内における輝点欠陥Ｄｂの位置を検出することができる。

次の工程としては、図２（ｂ）に示すように、検出された輝点欠陥Ｄｂに対応するカラーフィルター基板上の位置にレーザビーム照射装置の光軸を合わせる。図示例では、観察視野Ｖｆの中心位置がレーザビーム照射装置の光軸と一致しており、前工程で検出した輝点欠陥Ｄｂの平面座標位置に従って、レーザビーム照射装置或いは液晶表示パネルを支持している支持ステージを平面走査して、レーザビーム照射装置の光軸を輝点欠陥Ｄｂ上に合わせる。

次に、図３（ａ）に示すように、検出された輝点欠陥Ｄｂに対応するカラーフィルター基板上の位置にレーザビーム照射装置の光軸を合わせた状態で照射するレーザビームのビームスポットサイズＬｓを輝点欠陥Ｄｂの大きさに対応させる。この際のレーザビームのスポットサイズＬｓは輝度欠陥Ｄｂの大きさと必ずしも同じである必要は無く、輝度欠陥Ｄｂの大きさより大きい或いは小さいサイズであっても良い。レーザビームのビームスポットサイズＬｓは、レーザビーム照射装置のアパーチャ機構を調整することで任意に変更可能にしている。例えば、ピクセルの大きさが短辺２０μｍ×長辺７０μｍの矩形状の場合に、１０〜３０μｍ程度の大きさを有する輝度欠陥に対応するようにレーザビームのビームスポットサイズＬｓを調整する。

レーザビームは、例えば、３５５ｎｍ，５３２ｎｍなどのピーク波長を有する単波長パルスレーザが用いられ、１〜６０Ｈｚ（例えば、６０Ｈｚ）のパルス数を有するものを用いることができる。例えば、カラーフィルター層１が形成された基板に偏光フィルムが存在する場合は５３２ｎｍ波長のレーザビームを用いることができ、基板に偏光フィルムが存在しない場合は３５５ｎｍ波長のレーザビームを用いることができる。

そして、次の工程では、図３（ｂ）に示すように、レーザビーム照射装置から出射されるレーザビームの出力を徐々に上昇させて、カラーフィルター基板側から観察される輝点欠陥Ｄｂが局部的に黒点化した時点でレーザビームの出力を停止させる。カラーフィルター基板側から照射するレーザビームの出力を徐々に上昇させると、基板を介してカラーフィルター層１のレジストに熱的な変質を加えることができる。これによってレジストが炭化された状態になり、光を遮断する黒点化処理部Ｂｐが局部的にカラーフィルター層１内に形成される。

このような工程による液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法によると、輝点欠陥Ｄｂが存在するピクセルＰは、局部的に形成される黒点化処理部Ｂｐによって輝点欠陥Ｄｂが塞がれた状態になるが、ピクセルＰ内のカラーフィルター層１の大部分は所定の色のフィルター機能が維持されている。これによって、ピクセルＰにおける表示機能の低下を最小限に抑えた状態で、ピクセルＰ内の局部に存在する輝点欠陥Ｄｂを除去することが可能になる。

図４は、レーザビーム照射装置の出力制御を説明する説明図である。前述したレーザビームの照射工程において、輝点欠陥Ｄｂ箇所を黒点化するために必要なレーザビームの照射エネルギーは、個々の液晶表示パネルにおける基板の吸収エネルギーやレジストの材質などによって様々である。また、必要以上にレーザビームを照射するとカラーフィルター層１のレジストや他の層の材料がアブレーションを起こして欠陥を拡大させることにもなりかねない。そこで、前述したレーザビーム照射工程では、レーザビームの出力を徐々に上昇させて輝点欠陥Ｄｂが局部的に黒点化した時点でレーザビームの出力を停止させることがなされている。

この際には、レーザビーム照射時の積算照射エネルギーが求められる。処理対象となる液晶表示パネル毎に輝点欠陥を黒点化するのに必要となる積算照射エネルギーは異なるので、一つの液晶表示パネルにおける複数の輝点欠陥を処理する場合には、先ず、最初の輝点欠陥の除去処理において必要となる積算照射エネルギーを求める工程を実行する。その際には、検出された一つの輝点欠陥に対して、その輝点欠陥を観察しながらレーザビームの出力を徐々に上昇させ、輝点欠陥の黒点化が観察された時点でレーザビームの出力を停止させ、レーザビームの出力上昇開始から停止までの積算照射エネルギーを記憶する。その際の工程では、図４（ａ）に示すように、比較的上昇率を低くして徐々に出力を上昇させ、輝点欠陥の黒点化が確認された時点の照射時間Ｔｓと照射エネルギーＥｓから積算照射エネルギーＳを求める。

一つの液晶表示パネルで検出された他の輝点欠陥に対しては、最初の処理で求めた積算照射エネルギーＳを用いて、レーザビームの出力上昇を自動制御することができる。この際には、例えば図４（ｂ）に示すように、設定照射時間Ｔｒを定め、最初の処理で記憶されたレーザビームの積算照射エネルギーＳに到達するように設定照射エネルギーＥｒを定めて、レーザビームの出力をゼロからＥｒまで直線的に上昇させる自動制御を行う。この際は、設定照射時間Ｔｒを比較的短く設定することで処理時間の短縮化を図ることが可能になる。

レーザビームの出力を徐々に上昇させる調整は、例えば、光軸を中心に回転調整される２分の１波長板と偏光子との組み合わせによって行うことができる。一例を示すと、光源として直線偏光の紫外線を出射するＮｄ：ＹＡＧレーザを用い、この光源から出射したレーザビームを、２分の１波長板を通過させ、更に直線偏光の透過光量が最大になるように偏光軸が固定された偏光子を通過させる。そして、２分の１波長板の回転角度を照射時間に応じて変更調整することで、レーザビームの出力をゼロから徐々に高くなるように調整する。

図５は、前述した輝点欠陥除去方法に使用される輝点欠陥除去装置を示した説明図である。この輝点欠陥除去装置１００は、レーザビーム照射装置１０，支持ステージ２０，走査手段３０（３０Ａ，３０Ｂ）を基本構成として備えている。レーザビーム照射装置１０は、レーザ光源１１、照明光源１２、観察装置１３、集光光学系１４、ダイクロイックミラー１５，１６などを備えている。ここでのレーザ光源１１は、前述した２分の１波長板及び偏光子を含むものである。

レーザ光源１１から出射されたレーザビームＬｂは、集光光学系１４を通って支持ステージ２０上に支持されている液晶表示パネルＷに照射される。レーザビームＬｂの光軸上には、照明光源１２から出射される照明光１２ａをレーザビームＬｂの照射位置に照射するためのダイクロイックミラー１６が配置されている。ダイクロイックミラー１６はレーザビームＬｂの単波長光を透過し且つ照明光１２ａの可視光を反射する機能を有する。また、レーザビームＬｂの光軸上には、液晶表示パネルＷで反射した観察光（可視光）１３ａを反射して観察装置１３に導き且つレーザビームＬｂを透過するダイクロイックミラー１５が配置されている。ダイクロイックミラー１５，１６は、観察光１３ａの光軸と照明光１２ａの光軸がレーザビームＬｂの光軸と重なるように設置されている。

走査手段３０は、レーザビームＬｂと液晶表示パネルＷを相対的に移動させてレーザビームＬｂの照射位置を特定するものであり、レーザビーム照射装置１０を支持ステージ２０に対して移動させるレーザビーム走査手段３０Ａと支持ステージ２０をレーザビーム照射装置１０に対して移動させる支持ステージ走査手段３０Ｂを備えている。レーザビーム走査手段３０Ａと支持ステージ走査手段３０Ｂはそれら両方を備える必要は無く、そのいずれかを備えていればよい。

また、輝点欠陥除去装置１００は、制御手段４０とモニタ手段５０を合わせて備えている。制御手段４０は、観察装置１３によって得られる観察画像を画像処理すると共に、観察画像に基づいて、レーザ光源１１の出力制御或いは走査手段３０の走査位置制御を行う。モニタ手段５０は、観察装置１３によって得られる観察画像をモニタするための表示装置などによって構成される。

このような構成を備える輝点欠陥除去装置１００は、前述した工程を実行するための機能を備えている。第１の機能としては、液晶表示パネルＷをカラーフィルター側から観察して液晶表示パネルＷのピクセル内に存在する輝点欠陥を検出する輝点欠陥検出手段を備える。輝点欠陥検出手段は、観察手段１３によって得られる観察画像を画像処理する制御手段４０、或いは観察画像をモニタするモニタ手段５０によって構成することができる。

そして、第２の機能としては、検出された輝点欠陥に対応するカラーフィルター基板上の位置にレーザビーム照射装置１０の光軸を合わせると共に照射するレーザビームＬｂのビームスポットサイズを輝点欠陥の大きさに対応させるレーザビーム照射手段を備える。このような機能は、観察手段１３によって得られる観察画像に基づいて走査手段３０を制御する制御手段４０、或いはレーザビームＬｂの集光状態を調整する集光光学系１４によって構成することができる。

更に、第３の機能としては、レーザビーム照射装置１０から出射されるレーザビームＬｂの出力を徐々に上昇させて、カラーフィルター基板側から観察される輝点欠陥が局部的に黒点化した時点で、レーザビームＬｂの出力を停止させるレーザビーム出力制御手段を有する。このような機能は、観察手段１３によって得られる観察画像に基づいてレーザ光源１１の出力を制御する制御手段４０によって構成することができる。

以上説明した本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法及び除去装置１００によると、液晶表示パネルのピクセル内に存在する輝点欠陥を局部的に黒点化して除去するので、ピクセル全体を黒点化する従来技術と比較すると処理時間を大きく短縮させることができる。また、レーザビームが照射される箇所が局部的であることで、周辺の正常なピクセルに悪影響を及ぼすこと無く処理を完了させることができる。更には、輝点欠陥が存在したピクセルのカラー表示を潰すこと無く輝点欠陥の除去処理を行うことができるので、表示品質の低下を最小限に抑えることが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：カラーフィルター層，２：ブラックマトリクス，３：画素，
Ｐ：ピクセル，Ｄｂ：輝点欠陥，Ｂｐ：黒点化処理部，Ｌｓ：ビームスポットサイズ，
Ｌｂ：レーザビーム，
１０：レーザビーム照射装置，２０：支持ステージ，３０：走査手段，
４０：制御手段，５０：モニタ手段

Claims (3)

1. 液晶表示パネルのピクセル内に存在する輝点欠陥をカラーフィルター基板側からの観察によって検出する工程と、
   検出された輝点欠陥に対応するカラーフィルター基板上の位置にレーザビーム照射装置の光軸を合わせると共に照射するレーザビームのビームスポットサイズを前記輝点欠陥の大きさに対応させる工程と、
   前記レーザビーム照射装置から出射されるレーザビームの出力を徐々に上昇させて、前記カラーフィルター基板側から観察される前記輝点欠陥が局部的に黒点化した時点で前記レーザビームの出力を停止させる工程とを有することを特徴とする液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法。
2. 検出された一つの輝点欠陥に対して、当該輝点欠陥を観察しながら前記レーザビームの出力を徐々に上昇させ、当該輝点欠陥の黒点化が観察された時点で前記レーザビームの出力を停止させ、前記レーザビームの出力上昇開始から停止までの積算照射エネルギーを記憶する工程と、
   記憶された前記レーザビームの積算照射エネルギーに到達するように、検出された他の輝点欠陥に対して、前記レーザビームの出力上昇を自動制御する工程とを有することを特徴とする請求項１に記載された液晶表示パネルの輝点欠陥除去方法。
3. 液晶表示パネルをカラーフィルター側から観察して液晶表示パネルのピクセル内に存在する輝点欠陥を検出する輝点欠陥検出手段と、
   検出された輝点欠陥に対応するカラーフィルター基板上の位置にレーザビーム照射装置の光軸を合わせると共に照射するレーザビームのビームスポットサイズを前記輝点欠陥の大きさに対応させるレーザビーム照射手段と、
   前記レーザビーム照射手段から出射されるレーザビームの出力を徐々に上昇させて、前記カラーフィルター基板側から観察される前記輝点欠陥が局部的に黒点化した時点で、前記レーザビームの出力を停止させるレーザビーム出力制御手段とを有することを特徴とする液晶表示パネルの輝点欠陥除去装置。

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