JP2594184B2 - 液晶表示パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】液晶表示パネルに光を透過させ、
その透過光をレンズを用いて拡大しスクリ−ン上に映写
する、透過型液晶プロジェクタ−テレビ用液晶表示パネ
ルや直視用液晶表示パネルのＯＮドット欠陥の修正に用
いる。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置などの表示装置においてブ
ラックマトリクス（ＢＭ）が採用されているように人間
の目に表示欠陥として認識される程度は常時光不透過欠
陥より常時光透過欠陥の方が遥かに高い。

【０００３】１００〜３００μｍ方形の微小な限られた
大きさの表示電極の遮光方法として、１）蒸着による金
属膜パタンでの遮光、２）ＵＶ樹脂等を用いた光硬化樹
脂膜での遮光、３）電解重合による黒色樹脂での遮光
（特開平１−１１３７２５号公報）、４）メッキによる
金属膜での遮光等が考えられている。

【０００４】１）の場合、金属膜のため遮光性は高いも
のが得られるが、膜の形成のために液晶表示パネルが高
温にさらされるため、現在までに開発されている液晶で
は、その劣化が著しく実用に耐えないのが現状であり、
さらには、欠陥部のみに金属膜を形成する困難さが極め
て大きい。

【０００５】２）の場合、光硬化で行うため、欠陥部の
みに樹脂膜を形成することが容易ではあるが逆に遮光目
的で、遮光材料を樹脂に混入するために、充分な硬化強
度を得ることが極めて困難になる。

【０００６】また、紫外線光を液晶に照射した場合、そ
の劣化がみられ、現在の液晶技術では採用できないのが
実情である。

【０００７】３）の場合、欠陥部分の画素電極を選択的
に遮光できるが、図１０に示すように画素電極が絶縁膜
下に位置している場合は修正することができなかった。

【０００８】図１０において、表示電極１はガラス製の
基板２上にあり、表示電極絶縁膜３とゲ−ト絶縁膜４の
下にある。

【０００９】逆スタッガド型ＴＦＴのゲ−ト５上にゲ−
ト絶縁膜４が積層しており、半導体膜６上に不純物をド
−プした半導体膜を挟んで金属製のドレイン７とソ−ス
８が積層している。

【００１０】アニリンのような有機溶液中でドレイン７
に正（＋）の電位を印加するとドレイン７とソ−ス８の
表面で有機物の有機電解重合が起こり黒色の電解重合膜
９がドレインとソ−スに付着する。

【００１１】電解重合を行う場合、有機溶液中に表示電
極が直接接触するＴＦＴの構造でないと表示電極の遮光
をすることはできなかった。

【００１２】４）の場合、欠陥部分の画素電極を選択的
に金属膜により遮光できるが、図１１に示すように表面
に表示電極が露出しているスタッガド型ＴＦＴの場合、
ゲ−ト上にあらかじめレジストを形成する必要があっ
た。

【００１３】図１１において、表示電極１は樹脂製の基
板２上にあり、ドレイン７及びソ−ス８上にゲ−ト絶縁
膜４を挟んでゲ−ト５がある。

【００１４】図１１の（ａ）のようなスタッガ型ｐチャ
ネルＴＦＴの場合、ゲ−ト５に負（−）の電位、表示電
極１にも負（−）の電位を印加して表示電極上に金属を
メッキするが、通常同極性のゲ−トと表示電極の電位が
溶液中で異なるように設定されるためメッキ前にゲ−ト
上に選択的にレジスト１０を形成する必要があった。

【００１５】図１１の（ｂ）のようなスタッガ型ｎチャ
ネルＴＦＴの場合、ゲ−ト５に正（＋）の電位、表示電
極１に負（−）の電位を印加して表示電極上に金属をメ
ッキするが、溶液中でショ−トを防止するためにメッキ
前にゲ−ト上に選択的にレジスト１０を形成する必要が
あった。

【００１６】図１１でメッキ金属１１はレジスト１０が
被覆していないドレイン７、ソ−ス８及び表示電極１上
に積層する。

【００１７】以上のような従来の液晶表示パネル修正技
術を液晶を注入した液晶パネルで行うのは極めて困難で
あった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】液晶そのものの特性と
して、１００℃程度の温度で劣化することや紫外線光に
さらされると劣化すること等の弱点を有しており、遮光
膜の形成にはこれらを避けた方法を取らなければならな
い。

【００１９】また、紫外線光を樹脂の硬化に用いた場合
は、遮光材料を混入するため樹脂の硬化強度が得られな
い。

【００２０】さらに選択的に欠陥部分の画素電極を遮光
できる有機電解重合及びメッキ技術においてはＴＦＴに
おける表示電極の位置に制限があったり、遮光処理前に
基板上でレジストを加工する必要があった。

【００２１】本発明は欠陥部分の画素電極を低温で選択
的に偏光板またはガラスに対する接着強度の強い遮光膜
でもって、常時光透過ドット欠陥からの透過光を完全に
遮断するように修正することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶プロジェク
ターは、光源と、該光源からの光が入射する液晶表示パ
ネルと、該液晶表示パネルからの透過光を投影する光学
手段と、からなる液晶プロジェクターにおいて、上記液
晶表示パネル上に、液晶表示パネルへの入射光の角度に
合わせて液晶表示パネルの常時光透過ドット欠陥からの
透過光が完全に遮断される位置に、遮光材料が分散され
た樹脂からなる遮光部分を設けたものである。

【００２３】液晶表示パネルへの転写は、一定の膜厚に
延ばした樹脂を特定の形状を持った金属版でもって転写
を行う。

【００２４】液晶表示パネルへの印刷は、遮光に必要な
開口パターンの有る所定の厚みの金属シートの利用によ
り樹脂を印刷して行う。

【００２５】以上のようにして得られる一定の形状であ
って、偏光板またはガラスに対する接着強度の強い遮光
膜を、液晶表示パネルへの入射光の角度に合わせて液晶
表示パネルの常時光透過ドット欠陥からの透過光が完全
に遮断される位置に設ける。

【００２６】

【作用】１）遮光膜の形成時及び樹脂の硬化時に液晶を
高温にさらさない。

【００２７】２）遮光膜の形成時及び樹脂の硬化時に液
晶を紫外線光にさらさない。

【００２８】３）市販される精度の位置決め装置を用い
て、容易に欠陥位置に樹脂を塗布できる。

【００２９】４）パネル表面の洗浄時等の溶剤の使用に
対して、充分な強度を得られる。

【００３０】５）転写条件・開口パタンの変更により、
ドット形状の変更への対応が容易に可能となる。

【００３１】６）透過型液晶プロジェクタ−のようにパ
ネルに対する光の入射角度がパネル内で一定でない場合
は遮光位置はパネル表面では一致しないので、本発明の
方式は従来技術と違い任意の位置を遮光することが可能
になる。

【００３２】

【実施例】図１に本発明の液晶表示パネル修正技術で修
正された液晶表示パネルの外観図を示す。

【００３３】図１において、入射光１２は偏光板１３で
直線偏光となりガラス製の対向基板１４を通ってカラ−
フィルタ−に入る。

【００３４】カラ−フィルタ−は赤フィルタ−１５、青
フィルタ−１６、ＢＭ１７、緑フィルタ−よりなってお
り、直線偏光を特定波長域の色直線偏光に変える。

【００３５】通常保護膜が積層されているカラ−フィル
タ−上に一様に透明な対向電極１８が付着している。

【００３６】ポリイミド製の配向膜１９が対向電極１８
上とＴＦＴが形成されている基板上に形成され、二つの
配向膜間に液晶２０が挟まれている。

【００３７】所定条件下で色直線偏光は液晶２０の配向
状態によって偏光面が左右され、基板２を通って偏光板
２１で正常な状態の場合、遮光される。

【００３８】ところが、ＴＦＴが故障している場合、透
過光２３は偏光板２１の点線で囲まれた透過光領域２２
を通って入射光の強度の約５０％の光として観察され
る。

【００３９】図１に示すように常時光透過ドット欠陥部
分の透過光領域２２を覆うように遮光性膜２４を形成し
ている。

【００４０】遮光性膜２４は透過光領域２２の周辺にあ
る光の通らない部分も覆って液晶表示パネルに貼り付け
られている。

【００４１】遮光性膜を液晶表示パネルの常時光透過ド
ット欠陥上方に貼り付けることによって透過光は入射光
の強度の１％以下の光に抑制される。

【００４２】図１のＩＩ−ＩＩ線で、液晶表示パネルを
切断したときの液晶表示パネルの断面図を図２に示す。

【００４３】図２において、遮光性膜２４は１００℃以
下で硬化する二液型常温硬化性のエポキシ樹脂２５に平
均粒径１２μｍの金属Ｔｉと平均粒径０．３μｍの黒鉛
を分散させた構造になっている。

【００４４】尚、本発明の実施例では偏光板の上に遮光
性膜を形成しているが、ガラス製の基板の上に形成して
も良い。

【００４５】ガラス基板上に遮光性膜を形成する場合、
樹脂としてエポキシ樹脂が最も優れている。

【００４６】液晶プロジェクタ−の光源のように様々な
入射分布角度のある入射光を液晶表示装置に特有の優先
視角で液晶表示パネルに入射させた場合、ＢＭに囲まれ
たカラ−フィルタ−や不透明な金属電極に囲まれた表示
電極からの透過光の幅は入射光の幅より広くなる。

【００４７】図３は入射光に平行光の他に非平行光が混
在し、液晶表示パネルが優先視角に沿って平行光に対し
て垂直でないときの透過光の線幅の広がりを示す説明図
である。

【００４８】図３で対向基板１８と基板２は光学ガラス
ＢＫ７より成り、ＢＫ７のナトリウムＤ線での屈折率は
１．５１である。

【００４９】同じく液晶２０は低粘性のフェニルシクロ
ヘキサンとシアノビフェニル混合液晶、メルク社性ＺＬ
Ｉ−１６２１より成り、ＺＬＩ−１６２１の常屈折率は
１．５１である。

【００５０】液晶表示パネルを用いてプロジェクタ−を
構成する場合、液晶表示パネルの優先視角の関係から液
晶表示パネルを入射光に対して傾けて取り付ける必要が
ある。

【００５１】また、プロジェクタ−に用いる場合は、レ
ンズ系により液晶表示パネルを透過する光の傾きが表示
画面内で均一ではなく、それぞれに一定の角度を有す
る。

【００５２】液晶表示パネルに対して非直交光が入射し
た場合、ガラスの厚さ及び屈折率の違いによりＢＭ開口
部を通過する光は透過側のガラス表面ではその直上の位
置ではなくなる。

【００５３】この為、遮光性膜２４はＢＭ開口部直上か
ら液晶表示パネルの傾き、レンズ系からの入射角度及び
ガラスの厚さを考慮した位置に塗布する必要がある。

【００５４】図４に、プロジェクタ−に内蔵される液晶
パネルに入射する光の入射位置による透過光の平均方向
の分布例の図を示す。

【００５５】基板２のＡ点を通る透過光２３は投射レン
ズを通過した後スクリ−ン上のＡ’点に投影される。

【００５６】Ａ点より基板の中心からはずれたＢ点は
Ａ’点に比較してスクリ−ンの中心より離れたスクリ−
ン上のＢ’点に投影される。

【００５７】このため、液晶表示パネルの中心から離れ
る点を通過する透過光ほど光の平均方向が液晶表示パネ
ルの垂線方向と異なり、対向基板１８の色フィルタ−の
位置と基板２の透過光側の位置がずれてしまう。

【００５８】そこで本発明のプロジェクタ−において、
対向基板の入射光１２の位置に比較して、常時光透過ド
ット欠点部分を覆う遮光性膜２４は基板２の中心側にず
れた位置に設置される。

【００５９】本発明の構成の液晶表示パネルにおいては
従来技術と違い所望の位置を遮光することが可能にな
る。

【００６０】１）転写方式（図５） 使用するエポキシ樹脂の粘度・混入する染料により、所
定の膜厚を得るための段差付きスキ−ジで、脱泡処理し
た樹脂を引き延ばし、安定した膜厚の樹脂を転写樹脂膜
台（Ｆ）に置き、転写版（Ｅ）に樹脂を移し取る。

【００６１】ＣＣＤカメラ（Ｇ）を通してモニタ−ＴＶ
（Ｈ）を見ながら、樹脂の転写位置をＸ−Ｙステ−ジ
（Ａ）で液晶パネルＯＮドット光透過位置に合わせ、一
軸ステ−ジ（Ｂ）を一定量移動させ、液晶パネル（Ｄ）
を転写版（Ｅ）の下に移動させて転写版の樹脂を液晶パ
ネルＯＮドット光透過位置に転写する。

【００６２】図５でＸＹステ−ジ２８は縦横方向に微小
量だけ移動させる働きを行うステ−ジである。

【００６３】ＸＹステ−ジ２８の下に位置する一軸ステ
ージ２９はパルスモ−タ−により横方向に移動させられ
る。

【００６４】Ｘ方向に移動する一軸ステージ２９上方に
もう一つの一軸ステ−ジ３０があり一軸ステ−ジ３０は
上下方向（Ｚ方向）に移動して液晶パネル３１上に転写
板３２により転写樹脂膜台３３上の樹脂を転写する。

【００６５】欠陥部分の表示電極はＣＣＤカメラ３４に
捉えられモニタ−ＴＶ３５に写し出される。

【００６６】ＣＣＤカメラからの信号に制御または非制
御されてパルスモ−タ−３６が一軸ステ−ジ２９または
ＸＹステ−ジ２８を動かす。

【００６７】パルスモ−タ−３６を制御する信号はモ−
タ−コントロラ−３７から送り出される。

【００６８】ここで樹脂に混入する染料または顔料は、
転写後の膜厚が数十μｍ（特に周辺部においては数μ
ｍ）となるため、この薄膜内で分布し遮光可能な、０．
１μｍ〜１０μｍ程度の粒子分布が必要である。

【００６９】また、その材料としては、一般に言われる
染料材料では、遮光性がこの膜厚では充分に得られない
ため、金属顔料（例：Ｔｉ）を重量比で１：１以上混入
する必要がある。

【００７０】しかしながら、金属顔料の場合その粉末の
大きさは１０μｍ前後の製作が、一般に限度になってい
るため０．１μｍ程度の遮光材料として、同時に黒鉛等
の微粉末を重量比で金属：黒鉛＝１００：３０の割合で
混入する。

【００７１】転写版においては、ドット開口部の形状が
正方形に近い場合は、ブラックマトリクスの幅により、
円形でも良い場合もあるが、縦横比が大きく違う場合
や、ブラックマトリクスの幅が小さい場合においては、
方形にする必要がある。

【００７２】また、転写版の先端断面形状も、図７に示
すように、ａ＝４／１０前後のテ−パ−角度２２をもた
せた方が、再現性が優れている。

【００７３】図７で転写版の先端幅３８は表示電極の形
状に合わせて数十ミクロンの大きさであり、転写板３２
は固定されている一軸ステ−ジに方向に対して３／１０
から５／１０のテ−パ−角度３９を持っている。

【００７４】図８に、転写樹脂膜台に展開される樹脂の
膜厚を調整するスキ−ジの斜視図を示す。

【００７５】図８においてスキ−ジ４０はステンレスで
構成されており、スキ−ジはエポキシ樹脂、クロロプレ
ン系コンタクトセメント、ニトリルゴムなどの樹脂を２
５μｍの凹み４１の厚さに平坦化するように転写樹脂膜
台上で走査される。

【００７６】さらには、転写樹脂を半硬化状態で一定の
厚みに押し潰すことで、外形を変えずに周辺部の膜厚を
増すことも可能である。

【００７７】２）印刷方式（図６） １）の転写方式と同様に、ＸＹステ−ジ（Ａ）上の液晶
パネル（Ｄ）の樹脂印刷位置をモニタ−ＴＶ（Ｈ）で合
わせ、これを開口シ−ト版（Ｋ）の位置に移動させ、樹
脂をパタ−ニングする。

【００７８】図６で細かい位置調整するＸＹステ−ジ２
８上に通電された液晶パネル３１が配置されている。

【００７９】液晶パネル３１から常時光透過ドット欠陥
の光をＣＣＤカメラ３４で捉えてモニタ−ＴＶ３５で観
察する。

【００８０】モ−タ−コントロ−ラ−３７からの信号に
よりパルスモ−タ−３６が動作して一軸ステ−ジ２９が
Ｘ方向に移動して印刷開口シ−ト４２の開口と常時光透
過ドット欠陥の位置とを一致させる。

【００８１】一致すると、印刷開口シ−ト４２が液晶パ
ネル３１に対して接近するように一軸ステージ４３が下
降する。

【００８２】印刷開口シ−ト４２と液晶パネル３１が約
１ｍｍ以下に接近したところで遮光性物質を含んだ樹脂
を別の一軸ステ−ジ４４の動きにより下に押し出すこと
により常時光透過ドット欠陥が常時光不透過ドット欠陥
に修正する。

【００８３】図９に印刷方式で用いられる印刷開口シ−
ト４２の平面図を示す。

【００８４】図９において印刷開口シ−ト４２に開口４
５が備えられており、開口４５はある程度の大きさまで
は表示電極の形状に相似した形状になっている。

【００８５】開口４５の横幅４６は４０μｍ、縦幅４７
は４０μｍでありブラックマトリクス領域と重なるよう
に設計されている。

【００８６】印刷方式に用いる樹脂も転写方式と同様な
割合で調整される。

【００８７】樹脂材料に各種材料との接着性の良好なエ
ポキシ樹脂を用いていることから、液晶パネルのガラス
面または偏光板に対する接着強度が充分に得られる。

【００８８】１〜１０μｍ程度の金属粉末、０．１μｍ
程度の黒鉛微粉末を用いることにより、遮光膜厚が充分
に確保しにくい周辺部も遮光が可能となる。

【００８９】エポキシ樹脂を用いることにより、硬化途
中で一定の厚みに押し潰すことで、厚みの成形も容易と
なる。

【００９０】液晶プロジェクタ−の液晶表示パネルにお
いて、入射する光の光量が大きいため空冷式で液晶表示
パネルの温度が高くなったり、液冷式でエチレングリコ
−ル溶液中に浸す必要性が出てきても本発明の遮光性膜
は特性が劣化しない。

【００９１】また、表示電極の面積より大きくＢＭを跨
ぐように遮光性膜を液晶パネルに付着させると液晶表示
装置の高精細に伴い表示電極の大きさが小さくなって点
欠陥からの回折光の強度が強くなっても遮光性膜が透過
光側に設けられているので、回折光はほとんどなくなる
という長所もある。

【００９２】

【発明の効果】低温硬化のエポキシ樹脂を選択すること
により、液晶パネルを高温にさらすことがなく、信頼性
の面で問題を起こさない。

【００９３】樹脂の硬化に光を用いないため、紫外線光
に液晶パネルがさらされずにすみ、この面での信頼性の
問題を起こさない。

【００９４】液晶表示パネル上に、液晶表示パネルへの
入射光の角度に合わせて液晶表示パネルの常時光透過ド
ット欠陥からの透過光が完全に遮断される位置に、遮光
材料が分散された樹脂からなる遮光部分を設けるので、
常時光透過ドット欠陥からの光漏れを完全に遮断でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶パネルの斜視図である。

【図２】本発明の液晶パネルの断面図である。

【図３】本発明の液晶パネルの作用図である。

【図４】本発明のプロジェクタ−の作用図である。

【図５】本発明の転写方式の液晶表示パネル修正技術の
構成図である。

【図６】本発明の印刷方式の液晶表示パネル修正技術の
構成図である。

【図７】本発明の転写版の側面図である。

【図８】本発明のスキ−ジの斜視図である。

【図９】本発明の印刷開口シ−トの平面図である。

【図１０】有機電解重合膜の積層した逆スタッガド型Ｔ
ＦＴの断面図である。

【図１１】メッキ金属の積層したスタッガド型ＴＦＴの
断面図である。

【符号の説明】

１ 表示電極 ２ 基板 ３ 表示電極絶縁膜 ４ ゲ−ト絶縁膜 ５ ゲ−ト ６ 半導体膜 ７ ドレイン ８ ソ−ス ９ 電解重合膜 １０ レジスト １１ メッキ金属 １２ 入射光 １３ 偏光板 １４ 対向基板 １５ 赤フィルタ− １６ 青フィルタ− １７ ＢＭ １８ 対向電極 １９ 配向膜 ２０ 液晶 ２１ 偏光板 ２２ 透過光領域 ２３ 透過光 ２４ 遮光性膜 ２５ エポキシ樹脂 ２６ Ｔｉ ２７ 黒鉛 ２８ ＸＹステ−ジ ２９ 一軸ステ−ジ ３０ 一軸ステ−ジ ３１ 液晶パネル ３２ 転写版 ３３ 転写樹脂膜台 ３４ ＣＣＤカメラ ３５ モニタ−ＴＶ ３６ パルスモ−タ− ３７ モ−タ−コントロ−ラ− ３８ 転写版の先端幅 ３９ テ−パ−角度 ４０ スキ−ジ ４１ 凹み ４２ 印刷開口シ−ト ４３ 一軸ステ−ジ ４４ 一軸ステ−ジ ４５ 開口 ４６ 横幅 ４７ 縦幅

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、該光源からの光が入射する液晶
   表示パネルと、該液晶表示パネルからの透過光を投影す
   る光学手段と、からなる液晶プロジェクターにおいて、
   上記液晶表示パネル上に、液晶表示パネルへの入射光の
   角度に合わせて液晶表示パネルの常時光透過ドット欠陥
   からの透過光が完全に遮断される位置に、遮光材料が分
   散された樹脂からなる遮光部分を設けたことを特徴とす
   る液晶プロジェクター。