JP2934327B2 - 液晶表示装置および液晶表示装置の欠陥修正方法 - Google Patents

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１１および図１２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１２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の点欠陥修
正方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【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
に位置する出射側の透明基板の表面の欠陥絵素を覆う領
域に凹陥加工部が形成され、該凹陥加工部の底面が光散
乱特性を示す粗面形状に形成されてなり、そのことによ
り上記目的が達成される。

【００１４】好ましくは、深さの浅い部位と深い部位が
交互に連設されて形成されるステップ状の底面を有する
凹陥加工部を形成する。

【００１５】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
上に位置する出射側の透明基板の表面の欠陥絵素を覆う
領域に凹陥加工部を形成すると共に、該凹陥加工部の底
面を粗面化処理して輝度低減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。

【００１６】

【作用】上記従来のＵＶ硬化型樹脂インクをガラス基板
の表面に接着する輝点欠陥修正方法では、欠陥絵素と修
正部との間の距離が大きく、液晶表示装置を見る人の視
線の角度が異なると、欠陥絵素の絵素電極と修正を施し
た部分の位置がずれるため、十分な欠陥修正の効果を奏
することができない。 これに対して、本発明では、透明
基板の表面に凹陥加工部を形成し、その底面を粗面化処
理する構成をとるため、その分、欠陥絵素と修正部との
間の距離を小さくできる。 このため、本発明によれば、
まず、第１に、液晶表示装置を見る人の視線の角度に左
右されず、即ち表示品位を低下させることなく輝点欠陥
の修正を行うことができる 第２に、本発明によれば、上
記第１の作用を有する故、欠陥修正領域を大きくする必
要がないので、その分、絵素電極領域が狭くなることが
ない。このため、本発明によれば、液晶表示装置の表示
面積を大きくできる。 第３に、本発明では、出射側の透
明基板の表面に凹陥加工部を形成し、その底面を粗面形
状に形成する構成をとるため、光源からの光は欠陥絵素
を透過した後拡散され、表示画面に向けて出射される。
この結果、粗面形状の程度に応じて同一の経路上にある
輝点絵素から観測者に到達する直達光量が減少し、輝点
絵素の輝点レベルが表示画面上において、周囲の正常絵
素の輝度レベルと差のない迄低下する。即ち、輝点絵素
の減光効果により、輝点欠陥が修正されることになる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例を説明する。

【００１８】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す構成図である。本実施例では輝点
の減光効果を得るためにレーザエッチングを用いた粗面
形成を利用している。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１１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。

【００１９】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を透過して出射され
る側のガラス基板２７の表面付近に選定される。照明光
４０の入射側ガラス基板２の内面にはカラーフィルタ２
４およびブラックストライプ２５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。尚、カラーフィルタ２４はガラス基板２の
外方へ配設してもよい。

【００２０】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、液晶パネル１と
しては直視型あるいは投影型いずれの液晶表示装置を用
いることもでき、表示方式としては、偏向板と液晶分子
のねじれ配向効果を利用したＴＦＴ駆動型、ＭＩＭ駆動
型またはデューティ駆動型等広く適用可能である。ま
た、上記構造以外に照明光４０の入射側にＴＦＴ付ガラ
ス基板、出射側にカラーフィルタ付ガラス基板を配し、
カラーフィルタ付ガラス基板側に輝点修正部１６を形成
する構成としてもよい。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】さて、図３に矢印Ｉ₁で示す方向から輝点
修正部１６に強度制御されたレーザビーム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表示用の照明光を矢印Ｉ₂方向
から照射すると、輝点絵素５を透過した入射光は粗面１
７により拡散された後、表示画面に向けて出射される。
それ故、粗面形状の程度に応じて同一の経路上にある輝
点絵素５から観測者に到達する直達光量が減少し輝点絵
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こと
になる。この結果、輝点絵素５として認識されなくな
る。すなわち、輝点絵素５の減光効果により輝点絵素５
が修正されたことになる。

【００２４】上記の輝度低減効果を観測者に到達する直
達光量の変化として表現すると、粗面化後の光量をレー
ザビーム１０照射前の８０％〜１０％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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】すなわち、輝点修正部１６からの出射光を
減光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Ｋｒ
Ｆ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１
７を顕微鏡で観察すると、粗面１７が砂粒状を呈し、透
過照明光の輝度が十分に抑制されることが確認できた。

【００３０】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
点減光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。

【００３１】図４は図３に示される粗面化処理の変形例
を示しており、この変形例では半球状の凹部１８ａをガ
ラス基板１の表面に形成し、その底面に粗面１７を形成
する粗面化処理を行う。

【００３２】図５および図６は本発明の第２実施例を示
しており、この第２実施例では、輝点修正部１６の微小
面積内に多数の凹部１９（図の斜線部分）と凸部２０
（図の白枠部分）を形成し、且つこの凹部１９の底面お
よび凸部２０の表面に粗面１７を形成する修正方法をと
る。なお、上記微小面積は液晶パネルの機種毎に異なる
が、小さいもので120×100μｍ、大きいもので250×230
μｍ程度である。

【００３３】この第２実施例によれば、粗面化処理がい
わば二重に施されることになるので、光源からの入射光
を更に一層減光できる利点がある。この第２実施例によ
れば、プロジェクション装置の今後の技術動向に対応す
る上で都合のよいものになる。すなわち、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
る必要があるからである。

【００３４】なお、この修正方法はレーザビーム１０を
以下の手順で輝点修正部１６に照射して行われる。すな
わち、まず輝点修正部１６の全域にレーザビーム１０を
一様に照射し、次いで、メッシュ状のスリットパターン
マスクを使用してこれの上方から２度目のレーザビーム
照射を行って凹部１９を形成する。

【００３５】図７および図８は本発明の第３実施例を示
しており、この第３実施例では輝点修正部１６に図７に
斜線で示される多数の丸穴状の凹部２１を形成し、該凹
部２１の底面に粗面１７を形成する修正方法をとる。こ
の第３実施例の修正方法は上記第２実施例同様の手順で
行われ、同様の減光効果を奏する。

【００３６】図９は第３実施例で示される粗面化処理の
変形例を示しており、この変形例では凹部２１ａをテー
パ状に形成し、その底面に粗面１７を形成する粗面化処
理を行う。

【００３７】図１０は本発明の第４実施例を示してお
り、この第４実施例ではレーザビーム１０の照射方向を
輝点修正部１６に対して所定の角度をつけて行い、斜め
になった凹凸部１９ｂ、２０ｂを形成する修正方法をと
る。この第４実施例による場合も上記第２、第３実施例
同様の効果を奏することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上の本発明によれば、透明基板の表面
に凹陥加工部を形成し、その底面を粗面化処理する構成
をとるため、その分、欠陥絵素と修正部との間の距離を
小さくすることができる。このため、液晶表示装置を見
る人の視線の角度に左右されず、即ち表示品位を低下さ
せることなく輝点欠陥の修正を行える、といった効果を
奏することができる。 また、本発明によれば、上述した
効果を奏する故、欠陥修正領域を大きくする必要がない
ので、その分、絵素電極領域が狭くなることがない。こ
のため、液晶表示装置の表示面積を大きくできる、とい
った効果を奏することができる。 また、本発明によれ
ば、出射側の透明基板の表面に凹陥加工部を形成し、そ
の底面を粗面形状に形成する構成をとるため、光源から
の光は欠陥絵素を透過した後拡散され、表示画面に向け
て出射される。この結果、粗面形状の程度に応じて同一
の経路上にある輝点絵素から観測者に到達する直達光量
が減少し、輝点絵素の輝点レベルが表示画面上におい
て、周囲の正常絵素の輝度レベルと差のない迄低下す
る。即ち、輝点絵素の減光効果により、輝点欠陥が修正
されることになる。 加えて、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。

【００３９】遮光、減光特性。

【００４０】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、出射光を減光して修正するので、かかる黒
点を生じず、修正箇所が限定されることがない。

【００４１】修正の信頼性。

【００４２】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。

【００４３】修正サイズ、修正形状。

【００４４】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、本発明によれば、スリットパターンを使
用することにより、輝点絵素の形状に対処でき、多種類
の凹凸段差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。

【００４５】また、特に請求項２記載の液晶表示装置お
よび請求項４記載の欠陥修正方法によれば、更に一層減
光効果を向上できるので、今後のプロジェクション装置
の技術動向に対応できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる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
面を示す図面。

【図４】図３で示される粗面化処理の変形例を示す図
面。

【図５】本発明の第２実施例にかかる輝点修正部を示す
図面。

【図６】図５のＢ−Ｂ線による断面図。

【図７】本発明の第３実施例にかかる輝点修正部を示す
図面。

【図８】図７のＣ−Ｃ線による断面図。

【図９】図８で示される粗面化処理の変形例を示す図
面。

【図１０】本発明の第４実施例にかかる輝点修正部の断
面図。

【図１１】従来方法を示す側面図。

【図１２】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 ガラス基板 ５ 輝点絵素 ９ 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 粗面 １８ 凹部 １９ 凸部 ２７ 出射側ガラス基板 ３０ ツィステッドネマティック液晶層 ４０ 照明光

フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−51319（ＪＰ，Ｕ) 日経産業新聞、平成３年２月18日、第 ９頁

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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出射側の透明基板の表面の欠陥絵素
   を覆う領域に凹陥加工部が形成され、該凹陥加工部の底
   面が光散乱特性を示す粗面形状に形成されている液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】 前記凹陥加工部は深さの浅い部位と深い
   部位が交互に連設されて形成されるステップ状の底面を
   有する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【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明光の
   照射経路上に位置する出射側の透明基板の表面の欠陥絵
   素を覆う領域に凹陥加工部を形成すると共に、該凹陥加
   工部の底面を粗面化処理して輝度低減領域を形成する工
   程と、 を含む液晶表示装置の欠陥修正方法。
4. 【請求項４】前記透明基板の表面付近に深さの浅い部位
   と深い部位が交互に連設され、かつ底面が粗面化される
   凹陥加工部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。