JP2774701B2

JP2774701B2 - 液晶表示装置および液晶表示装置の欠陥修正方法

Info

Publication number: JP2774701B2
Application number: JP3066503A
Authority: JP
Inventors: 俊治中井; 敏男前田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JPH04301617A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一対の透明基板間に液
晶が封入され、表示用の絵素がマトリクス状に配列され
た透過型液晶パネルと、該透過型液晶パネルの背面方向
より表示用の照明光を照射する光源手段とを有する液晶
表示装置および該液晶表示装置の液晶パネルに発生する
輝点欠陥を修正する欠陥修正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の液晶表示装置の一例として、プ
ロジェクション装置に使用されるアクティブマトリクス
駆動方式の液晶パネルがある。この液晶パネルは貼り合
わされる一対のガラス基板の内の一方のガラス基板上に
マトリクス状に配設される絵素電極にＴＦＴ（薄膜トラ
ンジスタ）を接続し、該ＴＦＴのスイッチング動作によ
り各絵素電極の選択、非選択を行って表示動作を行う。
このため、単純マトリクスの欠点である非選択時のクロ
ストークを発生せず、高画質のディスプレイを実現でき
る。

【０００３】ところで、ＴＦＴはガラス基板上にゲート
電極やソース電極およびドレイン電極等を積層した多層
構造であるため、これらの金属薄膜をガラス基板上に積
層する工程と、該金属薄膜をパターニングする工程が繰
り返し行われる。このため欠陥のない完全なＴＦＴを作
製するには、製造工程において各種条件を維持、管理す
るために非常な努力を要する。

【０００４】それ故、場合によっては正常なＴＦＴ特性
が得られていない欠陥ＴＦＴを発生することもあり、欠
陥が修復可能なものはその欠陥内容により、それぞれの
修正技術を用いて修復が図られる。このようなＴＦＴの
欠陥の一例として、回路形成パターン上での修復ができ
ず、表示駆動した場合に、ＴＦＴに接続された絵素電極
に相当する絵素が輝点となって表示画面上で認識される
輝点欠陥がある。

【０００５】この輝点欠陥の修正方法の一従来例として
図７および図８に示される方法があり、この方法は表示
パネル１の輝点絵素５に対応するガラス基板２の表面に
不透明遮光膜６を形成し、これにより光源（図示せ
ず））から輝点絵素５に入射される光を減光して輝点絵
素を目立たないように修正する手法をとる。

【０００６】ここで、不透明遮光膜６が形成されるガラ
ス基板２上の輝点絵素５に対応する部分、すなわち修正
箇所は輝点絵素５と光源からの照明光の入射経路が同一
になるガラス基板２の表面位置が選定される。より具体
的には、コンデンサレンズ７を通して光源から表示パネ
ル１に入射され、投影レンズ８に収束される光束の内の
輝点絵素５を通過する経路Ａ上にあるガラス基板２の表
面位置をいう。図８は、輝点絵素５と不透明遮光膜６が
同一経路上にあることを模式的に示している。なお、ガ
ラス基板２は貼り合わされる２枚のガラス基板２、３の
内の入射側に位置するガラス基板であり、両基板間に表
示媒体としての液晶が封入される。

【０００７】また、不透明遮光膜６は具体的には以下の
ようにして形成される。すなわち、ＵＶ硬化型樹脂（紫
外線硬化型樹脂）インクをマーキング針の先端微小Ｒ
（アール）の箇所に付着させ、これを上記修正箇所に転
写した後、紫外線を照射して硬化させ、これによりガラ
ス基板２の表面に接着する。なお、この不透明遮光膜６
の大きさは液晶パネルの機種により若干異なるが、直径
が約１００〜２５０μｍ、厚みが１０μｍ程度の非常に
微小なものである。

【０００８】但し、上記した修正方法が適用されるのは
輝点絵素５と修正箇所の光軸が常に一定となるプロジェ
クション装置用の液晶パネル等に限られ、直視型のよう
に視角が一定でないものには適用することができない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た修正方法は以下に示す欠点があるため、液晶表示装置
における輝点欠陥の悪影響を完全に排除するには限界が
ある。

【００１０】不透明遮光膜６は表面が非常に平滑なガ
ラス面に対する接着力が十分でないため、塵埃等の汚れ
を除去するために表面を拭きとる等の清掃作業を行う
と、ガラス基板２の表面から剥離したり、欠損を生じた
りする不具合を生じ易く、信頼性の面で劣る欠点があ
る。

【００１１】遮光特性において、この不透明遮光膜６
はほぼ完全に透過光を遮断するので、表示画面が明るい
映像場面の場合に、該不透明遮光膜６が黒点となって視
認されるため、修正箇所がディスプレイの端部位置に限
定される欠点がある。

【００１２】本発明は、このような従来技術の欠点を解
決するものであり、修正に対する信頼性の向上および修
正位置が限定されることがない液晶表示装置およびその
欠陥修正方法を提供することを目的とする。

【００１３】本発明の他の目的は、輝点絵素を透過する
照明光の減光効果を更に一層向上でき、輝点絵素を周囲
の正常絵素に対して目立たなく修正できる液晶表示装置
およびその欠陥修正方法を提供することにある。

【００１４】

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の透明基板間に液晶が封入され、表示用の絵素
がマトリクス状に配列された透過型液晶パネルと、該透
過型液晶パネルの背面方向より表示用の照明光を照射す
る光源手段とを有する液晶表示装置において、輝点欠陥
が発生している該絵素を照射する該照明光の照射経路上
に位置する入射側の透明基板の表面に底面側に向けて狭
幅になった凹陥加工部が形成され、且つ該凹陥加工部の
側面および底面を光散乱特性を示す粗面形状に形成して
なり、そのことに上記目的が達成される。

【００１６】好ましくは、前記側面を鋸歯状の粗面に形
成し、前記底面をメッシュ状の粗面に形成する。

【００１７】また、本発明の液晶表示装置の欠陥修正方
法は、一対の透明基板間に液晶が封入され、表示用の絵
素がマトリクス状に配列された透過型液晶パネルと、該
透過型液晶パネルの背面方向より表示用の照明光を照射
する光源手段とを有する液晶表示装置の欠陥修正方法に
おいて、該照明光を該透過型液晶パネルに照射して該絵
素に発生している輝点欠陥を検出する工程と、該輝点欠
陥が発生している該絵素を照射する該照明光の照射経路
上に位置する入射側の透明基板の表面に底面側に向けて
狭幅になった凹陥加工部を形成する工程と、該凹陥加工
部の側面および底面を粗面化処理して光散乱領域を形成
する工程とを含んでなり、そのことにより上記目的が達
成される。

【００１８】好ましくは、前記側面に鋸歯状の粗面を形
成し、前記底面にメッシュ状の粗面を形成する粗面化処
理を行う。

【００１９】また、好ましくは、エキシマレーザビーム
を用いたレーザエッチングにより前記凹陥加工部を形成
し、且つ粗面化処理を行う。

【００２０】

【作用】上記のように入射側の透明基板の輝点絵素に対
応する表面付近に底面側に向けて狭幅になった凹陥加工
部を形成し、且つ該凹陥加工部の側面および底面に光散
乱特性を示す粗面化処理を行うと、この部分に入射する
照明光が周囲方向に拡散されるので、輝点絵素を透過し
表示画面上に結像される照明光を減光できる。このよう
な減光効果は入射側の透明基板の表面付近に角穴状の凹
陥加工部を形成し、該凹陥加工部の底面に粗面を形成す
る場合にも発揮されるが、前者によれば、照明光の同一
の光束当りの散乱面を後者よりも大きくできるので、そ
の分、照明光を周囲方向に拡散できる光散乱効果を向上
できる。従って、前者によれば減光効果を更に一層向上
できる。

【００２１】このように輝点絵素を透過する照明光を減
光すると、輝点欠陥の輝度レベルが周囲の絵素に対して
目立たなくなるレベルに迄減光される。また、照明光が
拡散されるため、該照明光の一部が輝点欠陥を発生して
いる絵素に隣接する周囲の絵素を透過する。更に拡散光
は液晶層を透過する際に液晶層より若干の散乱効果を受
ける。従って、表示画面上において輝点欠陥を発生して
いる絵素の濃淡度と周囲の絵素の濃淡度が近似したもの
になると同時に周囲の絵素が輝点欠陥発生絵素に対して
いわば“にじんだ”状態になる。この結果、輝点絵素の
存在が周囲の正常絵素に対して目立たない状態になる。
すなわち、輝点絵素が修正されたことになる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の一実施例を説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施例にかかる欠陥の修
正方法を模式的に示しており、エキシマレーザ発振器９
から出射されたレーザビーム１０はスリットパターン１
１を通り、紫外線反射ミラー１２で反射された後、レン
ズ１３を経て載置台１４上にセットされた液晶パネル１
の輝点修正部１６に集光されて照射される。図２に斜線
で示すように、この輝点修正部１６は照射光に対して輝
点を発生している輝点絵素５と同一の照射経路上にあ
る。また、本実施例の輝点修正部１６は、図３に示すよ
うに貼り合わされる一対のガラス基板の内、光源からの
照明光４０が液晶パネル１に入射される側のガラス基板
２の表面付近に選定される。入射側のガラス基板２の内
面にはカラーフィルタ２４およびブラックストライプ２
５が絵素に対応して配列され、液晶に電圧を印加するた
めの対向電極２６が設けられている。

【００２４】一方、照明光４０が出射される側のガラス
基板２７の内面にはマトリクス状に配列された絵素電極
２８と該絵素電極２８への給電をスイッチングするＴＦ
Ｔ２９が形成され、両ガラス基板２、２７間には９０度
またはそれ以上ねじれ配向されたツィステッドネマティ
ック液晶層３０が封入されている。尚、この実施例では
液晶パネル１として３枚パネル方式の投影型液晶表示装
置に用いられる液晶パネル１を例示している。この場
合、液晶パネル１に組み込まれるカラーフィルタ２４は
パネル内で同色となり、３枚の液晶パネル１が合成され
て三原色フルカラー表示が行われることになる。また、
カラーフィルタ２４はガラス基板２の外方に設置する構
成としてもよい。レーザビーム１０の入射方向は液晶パ
ネル１に対する照明光４０の入射方向に一致している。

【００２５】なお、スリットパターン１１には輝点修正
部１６の外形サイズが拡大された形状のパターンが形成
されており、該スリットパターン１１を通した縮小スリ
ット露光によりレーザビーム１０が輝点修正部１６の位
置に精度よく照射されるようになっている。加えて、こ
のようなスリットパターン１１を用いれば、次に説明す
る粗面１７を種々の凹凸段差で形成できる利点がある。
また、載置台１４は、例えば水平面内において、Ｘ−Ｙ
直交２軸方向に移動可能になっており、該載置台１４の
移動によりレーザビーム１０を所望の輝点修正部１６に
照射できるようになっている。

【００２６】なお、輝点絵素５の検出は、前工程におい
て、液晶パネル１に光源より照明光を照射し、駆動状態
にある液晶パネル１の表示画像を表示画面上に投影し、
この投影像を検査員が視認して行われる。

【００２７】図３に矢印Ｉで示す方向から輝点修正部１
６にレーザビーム１０を照射すると、照射部がレーザエ
ッチングされ、ガラス基板２のエッチング部底面、すな
わち凹部１８の底面に微小な凹凸からなる粗面１７が形
成される。従って、以後、この粗面化処理部に光源より
光を照射すると、粗面１７により照射光（照明光）が拡
散され、同一の経路上にある輝点絵素５の輝度レベルが
表示画面上において、周囲の正常絵素５０の輝度レベル
と差のないレベル迄低下される。加えて、照射光が拡散
され、且つ拡散された光が液晶層３０で若干の散乱作用
を受けるため、該照明光の一部が輝点絵素５に隣接する
周囲の絵素５０を透過し、更に再度輝点絵素５方向へ帰
還する成分が生じる。従って、表示画面上において輝点
絵素５の濃淡度と周囲の絵素５０の濃淡度が近似したも
のになり、且つ、周囲の絵素５０からの光の侵入によっ
て周囲の絵素５０の色が輝点絵素５に対していわば“に
じんだ”状態になる。従って、上記した理由により、輝
点絵素５として認識されなくなる。すなわち、輝点絵素
が修正されたことになる。

【００２８】上記の輝度低減効果を光量で表現すると、
粗面化後の光量をレーザビーム１０照射前の８０％〜１
０％程度の範囲に適宜制御することが可能である。本実
施例ではレーザビーム１０照射前の光量の５０％±１０
％程度に低減させて良好な輝点欠陥の修正効果を得てい
る。

【００２９】上記した粗面化処理はＣＯ₂レーザによる
レーザエッチングで行ってもよいし、あるいはダイヤモ
ンド針や超硬合金製の針を用いた触刻によって行うこと
もできるが、エキシマレーザエッチングによればこれら
の方法に比して以下に示す利点がある。

【００３０】まず、触彫法と比較すると、粗面加工が容
易になると共に、凹凸形状の精度がよい粗面１７を形成
できる利点がある。

【００３１】一方、ＣＯ₂レーザと比較すると、ＣＯ₂レ
ーザエッチングは熱加工であるため、輝点修正部１６周
囲のガラスに熱的ダメージを与えることになるが、エキ
シマレーザエッチングによればこのような熱的ダメージ
を与えることがないという利点がある。従って、以上の
理由によりエキシマレーザエッチングにより粗面１７を
形成する修正方法が実施する上で最も好ましいものにな
る。

【００３２】更に、エキシマレーザエッチングは封入ガ
スとして、発振波長193ｎｍのＡｒＦ、発振波長248ｎｍ
のＫｒＦ、発振波長308ｎｍのＸｅＣｌ等が使用され、
該封入ガスの種類によってエキシマレーザ発振器９のパ
ルスエネルギーが異なり、粗面１８の表面粗さも異なる
ことになるが、本発明者等による以下の実験結果によ
り、封入ガスとしてＫｒＦを使用したエキシマレーザエ
ッチング加工が最も好ましい修正方法であることを確認
できた。

【００３３】すなわち、輝点修正部１６への入射光を拡
散させる粗面化に最適なエキシマレーザガス種類を検討
するため、封入ガスの種類を変え、同一のパルスショッ
ト条件で実験したところ、粗面１７の表面粗さはＫｒＦ
が最も粗く、次いでＡｒＦであった。一方、封入ガスと
してＸｅＣｌを使用した場合は、レーザビーム１０がガ
ラス面を透過するため粗面化処理はできなかった。そし
て、表面粗さを最も粗面化できたＫｒＦによる粗面１７
を顕微鏡で観察すると、粗面１７が砂粒状を呈し、透過
照明の透過が十分に抑制されることが確認できた。

【００３４】従って、このＫｒＦを用いて図２に示す輝
点修正部１６の全域に一様にレーザビームを照射して輝
点消失効果を確認したところ、輝点の輝度レベルが正常
絵素の輝点レベルと差のない低いレベル迄減光されてい
ることが確認できた。

【００３５】ところで、この種のプロジェクション装置
の今後の技術動向として、光源となるメタルハライドラ
ンプの高輝度化が進むことが予想されるため、これに対
応すべく粗面化処理部における輝点輝度の減光効果を更
に一層向上させる必要があり、上記の粗面化処理では限
界がある。

【００３６】そこで、本発明では図４および図５に示す
ように、底面に向けて狭幅になった四角錘状をなす凹部
１８Ａを輝点絵素５に対応するガラス基板２の表面部
分、すなわち輝点修正部１６に形成し、且つ該凹部１８
Ａの底面および側面（傾斜面）に粗面１７Ａ、１７Ｂを
それぞれ形成し、これにより輝点絵素５を透過する照明
光を更に一層減光する。このような凹部１８Ａ、粗面１
７Ａ、１７Ｂはエキシマレーザを用いたエッチング加工
により以下のようにして形成される。

【００３７】まず、スリットパターン１１を通して縮小
露光されるレーザビーム１０の縮小率およびレーザビー
ム１０のエネルギ−密度を適宜の値に設定した上でエキ
シマレーザ発振器９からレーザビーム１０を輝点修正部
１６に照射し、これにより凹部１８Ａを形成する。次い
で、スリットパターン１１に図６に示されるように丸穴
６１が形成されたメッシュ状のスリットパターンマスク
６０を挿入し、この状態でレーザビーム１０を凹部１８
Ａに照射する。これにより、凹部１８Ａの側面に鋸歯状
の粗面１７Ｂが形成され、同時に底面にメッシュ状の粗
面１７Ａが形成される。

【００３８】このような凹部１８Ａを形成し、且つ粗面
１７Ａ、１７Ｂを形成すると、輝点修正部１６に入射す
る照明光の同一光束当りの散乱面を図３に示される凹部
１８および粗面１７による場合に比較して大きくできる
ので、その分、照明光を周囲方向に拡散できる光散乱効
果を向上できる。従って、減光効果を向上できる。

【００３９】凹部１８Ａの仕様としては、最表面の縦横
寸法が250μｍ×250、傾斜角度が５〜２０度、深さが20
0μｍ以上のものが好ましい。因みに、かかる仕様の凹
部１８Ａによれば減光効果を約８０％以上に設定できる
ことが確認できた。これに対して、図３の凹部１８によ
る場合の減光効果は約５０％であった。従って、凹部１
８ａ、粗面１７Ａ、１７Ｂによれば、プロジェクション
装置の今後の技術動向に対応できる。

【００４０】なお、本発明が適用される液晶パネルは３
枚パネル方式の投影型液晶表示装置に用いられるものに
限定されず、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色カ
ラーフィルタが交互に配列された直視型の液晶パネルで
あっても同様に実施することができる。輝点絵素に隣接
する絵素が異なる色であっても、色のにじみ現象を利用
した輝点絵素の消失効果は充分に得られることが確かめ
られている。

【００４１】

【発明の効果】以上の本発明によれば、上記従来の修正
方法に比して以下に箇条書きする利点を有する。

【００４２】遮光、減光特性。

【００４３】従来方法によれば、修正部に入射する入射
光を完全に遮光するので、修正部が黒点となるため修正
箇所がディスプレイの端部に限定されるのに対し、本発
明によれば、入射光を拡散減光して修正するので、修正
部が黒点となるのを防止できることはもちろんのこと、
周囲の絵素が輝点絵素に対していわば“にじんだ”状態
になるので、視覚上周囲の絵素との違和感を少なくでき
る。

【００４４】更に、凹陥加工部を請求項１乃至請求項５
に記載の形状に形成すれば、減光効果を更に一層向上で
きる。

【００４５】修正の信頼性。

【００４６】不透明遮光膜を使用しないので、当然のこ
とながら、該膜が清掃時等において剥離、欠落する不具
合を発生することがなく、信頼性の向上が図れる。

【００４７】修正サイズ、修正形状。

【００４８】従来方法によれば、安定した不透明遮光膜
の接着を行わんとすれば、接着形状がどうしても円形の
ものに限定されるため、方形の輝点絵素に対処しづらく
なるのに対し、請求項６記載のエキシマレーザビームを
用いたエッチング加工において、スリットパターンを使
用すれば輝点絵素の形状に容易に対処できる。更には、
多種類の凹部形状や粗面形状を形成できるので減光度の
選択が可能になる利点がある。また、特にエキシマレー
ザを用いたエッチングによれば加工精度を向上できる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】エキシマレーザ装置を用いた欠陥の修正方法を
模式的に示す図面。

【図２】輝点絵素と輝点修正部が照明光に対して同一の
照射経路上にあることを示す図面。

【図３】エキシマレーザエッチングにより形成された粗
面を備えた液晶パネルを示す断面面。

【図４】減光効果を更に一層向上できる凹部および粗面
を備えた液晶パネルを示す一部拡大断面図。

【図５】図４のＡ方向矢視図。

【図６】エキシマレーザエッチングに使用するスリット
パターンマスクを示す図面。

【図７】従来方法を示す側面図。

【図８】従来方法における図２同様の図面。

【符号の説明】

１液晶パネル２入射側のガラス基板５輝点絵素９エキシマレーザ発振器１０レーザビーム１１スリットパターン１４載置台１６輝点修正部１７、１７Ａ、１７Ｂ粗面１８、１８Ａ凹部３０液晶層４０照明光５０周囲の正常絵素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1333 G02F 1/13 101 G02F 1/1335 G02F 1/1343 G09F 9/30 G09F 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の透明基板間に液晶が封入され、表
示用の絵素がマトリクス状に配列された透過型液晶パネ
ルと、該透過型液晶パネルの背面方向より表示用の照明
光を照射する光源手段とを有する液晶表示装置におい
て、輝点欠陥が発生している該絵素を照射する該照明光の照
射経路上に位置する入射側の透明基板の表面に底面側に
向けて狭幅になった凹陥加工部が形成され、且つ該凹陥
加工部の側面および底面を光散乱特性を示す粗面形状に
形成した液晶表示装置。
【請求項２】前記側面が鋸歯状の粗面に形成され、前
記底面がメッシュ状の粗面に形成された請求項２記載の
液晶表示装置。
【請求項３】一対の透明基板間に液晶が封入され、表
示用の絵素がマトリクス状に配列された透過型液晶パネ
ルと、該透過型液晶パネルの背面方向より表示用の照明
光を照射する光源手段とを有する液晶表示装置の欠陥修
正方法において、該照明光を該透過型液晶パネルに照射して該絵素に発生
している輝点欠陥を検出する工程と、該輝点欠陥が発生している該絵素を照射する該照射明光
の照射経路上に位置する入射側の透明基板の表面に底面
側に向けて狭幅になった凹陥加工部を形成する工程と、該凹陥加工部の側面および底面を粗面化処理して光散乱
領域を形成する工程とを含む液晶表示装置の欠陥修正方
法。
【請求項４】前記側面に鋸歯状の粗面を形成し、前記
底面にメッシュ状の粗面を形成する粗面化処理を行う請
求項３記載の液晶表示装置の欠陥修正方法。
【請求項５】エキシマレーザビームを用いたレーザエ
ッチングにより前記凹陥加工部を形成し、且つ粗面化処
理を行う請求項３又は請求項４記載の液晶表示装置の欠
陥修正方法。