JP3219664B2

JP3219664B2 - 液晶表示装置の欠陥修正方法

Info

Publication number: JP3219664B2
Application number: JP30764395A
Authority: JP
Inventors: 努山田; 和人則武; 泰生瀬川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2001-10-15
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH09146060A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ：Liquid Crystal Display）の欠陥修正方法に関
し、歩留まりの向上を目的としている。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤは小型、薄型、低消費電力などの
利点があり、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野で実用化が
進んでいる。特に、スイッチング素子として、ＴＦＴ
（ThinFilm Transistor)を用いたアクティブマトリクス
型は、原理的にデューティ比１００％のスタティック駆
動をマルチプレクス的に行うことができ、大画面、高精
細な動画ディスプレイに使用されている。

【０００３】アクティブマトリクスＬＣＤは、マトリク
ス状に配置された表示電極にＴＦＴを接続形成した基板
（ＴＦＦ基板）と共通電極を有する基板（対向基板）
が、液晶を挟んで貼り合わされた構成となっている。表
示電極と共通電極の対向部分は液晶を誘電層とした画素
容量となっており、ＴＦＴにより順次に選択され、電圧
が印加される。画素容量に印加された電圧はＴＦＴのＯ
ＦＦ抵抗により１フィールド期間保持させる。液晶は電
気光学的に異方性を有しており、画素容量により形成さ
れた電界の強度に対応して光を変調する。

【０００４】液晶は、例えば、誘電率が正のネマチック
液晶が用いられ、ＴＦＴ基板と対向基板の表面に形成さ
れた配向膜により、初期配向状態が制御されている。配
向膜はポリイミドなどの高分子膜であり、ラビング処理
を施すことにより、平行配向制御力が付与されている。
ラビングはＴＦＴ基板と対向基板間でその方向が直交方
向に設定され、液晶は両基板との接触界面において制御
を受けて、その高分子の長軸方向を代表的に示すディレ
クターが、両基板間で螺旋状に９０°ねじれた状態にさ
れている。両基板の外側には、それぞれのラビング方向
に沿う方向に偏光軸を有するように偏光板が配置されて
いる。

【０００５】このような構造では、電圧無印加時には、
光源から入射した光は一方の偏光板で直線偏光に変化
し、この直線偏光が液晶層において、ディレクターのね
じれに沿って旋回し、他方の偏光板を通過して観察者に
視認され、白と認識される。電圧印加時には、表示電極
と共通電極間で電界が形成され、正の誘電率を有した液
晶は、そのディレクターが電界方向に一致するように垂
直配向状態に変化する。この時、入射直線偏光は、液晶
層において旋回されず、他方の偏光板によって遮断され
るため、観察者には黒として認識される。このような方
式は、ノーマリ・ホワイト・モード（ＮＷ）と呼ばれ、
十分な黒レベルが得られることから、ねじれネマチック
型ＬＣＤの主流となっている。通常は、画素毎及びフィ
ールド毎に、印加電圧を調整することにより、液晶の配
向を微調整することで、直線偏光の旋回量が変わり、透
過光量が制御されて階調化され、動画表示が行われる。

【０００６】近年、ＴＦＴのチャンネル層として多結晶
シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を用いることによって、マ
トリクス画素部と周辺駆動回路部を同一基板上に形成し
た駆動回路一体型のＬＣＤが開発されている。一般に、
ｐｏｌｙ−Ｓｉは非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）に比べて
移動度が高く、ゲートセルフアライン構造の採用も可能
であるため、ＴＦＴの小型化が達成され、高精細化が実
現される。このため、画素数が１００万画素にものぼ
り、製造工程の難度が高まっている。即ち、一つの画素
でも欠陥があると表示装置としては、不良であり、歩留
まりの低下が問題となっている。特に、断線などによっ
て画素へ電圧が印加されない時、その画素は白のままで
あり、輝点として目立ってしまう。このため、従来よ
り、輝点を修正して暗点化、即ち黒とすることにより、
点欠陥を目立たなくして、救済する方法が取られてい
る。

【０００７】以下、従来の欠陥修正方法を示す。図６
は、特開平５−２９７３８７に開示された欠陥修正方法
を行った液晶表示装置の断面図である。基板（５０）上
に表示電極（５１）とこれに接続したＴＦＴ（５２）、
これらを覆う配向膜（５３）が形成され、液晶層（６
０）を挟んだ対向位置には、基板（７０）上に共通電極
（７１）と配向膜（７２）が形成されている。両基板
（５０，７０）の外側には偏光軸が互いに直交するよう
にそれぞれ偏光板（５４，７３）が配置されている。図
では装置の上方及び下方より欠陥画素に対してレーザー
光線を照射することにより、修正を行った後について示
している。表示電極（５１）とこれに対向する部分の共
通電極（７１）、及び、配向膜（５３，７２）が殆ど消
滅している。これにより、液晶は、そのディレクター
（６１）のねじれが崩され、一方の偏光板（５４）を通
過してきた直線偏光が旋回されず、他方の偏光板（７
３）により遮断されるため、透過光量が低減して、目立
たなくされる。

【０００８】また、特開平５−３１３１６７にも同様
に、レーザー、特にエキシマレーザーにより輝点欠陥画
素を暗点化して救済することが開示されている。即ち、
エキシマレーザー照射により、配向膜のみが破壊・除去
され、その画素の旋光性が失われることにより、光が偏
光板を透過することができなくなり、暗くなるものであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の、輝点欠陥修正
方法では、主として、配向膜（７２，５３）を破壊する
ことで、液晶ディレクター（６１）のねじれ配向構造を
崩し、これにより、２枚の偏光板（５４，７３）を透過
する光を減らすことで、暗点とするものであった。しか
し、このように液晶ディレクター（６１）のねじれ配向
構造を崩すのみでは、透過光量を完全に絞ることはでき
ない。即ち、一方の偏光板（５４）を透過した直線偏光
は、液晶層（６０）において予測し得ない散乱や旋光を
受けるため、一部は他方の偏光板（７３）を透過してし
まう。特に、ネマチック液晶は、その長軸を揃える性質
があるため、配向膜を破壊して配向制御を解除しただけ
では、一定の配向状態になり、一方の偏光板（５４）を
透過した入射直線偏光に、他方の偏光板（７３）の偏光
軸方向に沿った屈折光成分が残ると、透過光量が増えて
しまう。このため、十分な黒レベルを得ることは難し
く、実際には、完全な黒よりも若干輝度が高くなった中
間調表示になる。従って、ある程度の修正は可能ではあ
るが、例えば、修正個所を含んだ領域が黒を表示するよ
うな場合には、修正画素が輝点として目立ってくること
があり、完全な救済は成されない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成され、第１に、一対の基板の対向面に形成
された単数または複数の液晶駆動用電極と、これら液晶
駆動用電極を覆う配向膜と、前記一対の基板間に封入さ
れた液晶と、前記一対の基板の外側に設けられた２枚の
偏光板とを有し、前記液晶の初期配向が前記配向膜によ
り基板に対して平行配向に制御されるとともに、前記一
対の基板間でねじられ、かつ、前記２枚の偏光板の偏光
軸は、各々近接する基板側の配向方向に沿う方向に偏光
軸を有し、前記液晶駆動用電極に電圧を与えることによ
り、前記液晶駆動用電極が前記液晶を挟んで対向配置さ
れた部分において形成される画素容量に所望の強度の電
界を印加し、対応する液晶の配向を変化させて表示を行
う液晶表示装置であって、前記液晶表示装置の輝点欠陥
部分を暗点とすることにより、欠陥を目立たなくさせる
液晶表示装置の欠陥修正方法において、前記液晶表示装
置の欠陥部分にレーザー照射を行うことにより、前記配
向膜を変質し、当該部分の液晶の配向を基板に対して垂
直配向に制御する構成である。

【００１１】修正後の液晶の初期配向状態が基板に対し
て垂直方向に制御することにより、液晶中において光が
散乱することが無く、修正個所の透過光量をより効果的
に抑えることができるため、優れた欠陥個所修復が行わ
れる。即ち、電圧無印加時に、光が透過する方式におい
て、欠陥により画素に電圧を印加することができなくな
った場合でも、２枚の偏光板により光が完全に遮断され
て暗くなるため、黒となる。

【００１２】特に、前記レーザー照射は、単数回または
複数回にわたる第１照射と、この第１照射によりレーザ
ー照射地点を含む周辺に気泡が発生した領域内に焦点を
合わせた単数回または複数回にわたる第２照射により行
われる構成である。レーザーの第１照射により、気泡が
発生して液晶が一時的に除けられるため、この気泡が消
滅する前に同一領域に第２照射を行うことにより、レー
ザーのエネルギーが液晶によって妨げられること無く、
また、液晶によりエネルギーが吸収されることもなく、
効果的に予定領域へ伝達されるため、修正が効率よく行
われる。

【００１３】また特に、前記液晶の配向を垂直配向に制
御された領域は、前記気泡により覆われた領域内におい
て、前記第２照射地点を含む周辺に形成される構成であ
る。欠陥部分の領域内の一地点に１回目のレーザー照射
を行うことにより、その地点の周辺が一時的に気泡に覆
われて液晶が退かされ、引き続いて、同一箇所にレーザ
ー照射を行うことにより、気泡が形成された領域内で、
配向膜が変質し、その領域が垂直配向状態に制御され
る。

【００１４】特に、前記気泡の大きさは第１照射の出
力、焦点径及び照射回数により制御され、前記液晶の配
向を垂直配向に制御された領域の大きさは、前記第２照
射の出力、焦点径及び照射回数により制御される構成で
ある。従って、第１照射により、修正領域よりも大きな
気泡を形成して、第２の照射の制御により、垂直配向化
領域を微調整することが可能であるとともに、第１照射
の制御により、気泡の大きさを微調整し、この気泡の制
限を利用して垂直配向化領域を決定することが可能とな
る。

【００１５】また、これらのレーザー照射には、エキシ
マレーザー、あるいは、ＹＡＧレーザーが用いられ、そ
の出力、焦点径及び照射回数を制御することにより、修
正領域を制御することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】続いて本発明の実施の形態を説明
する。図１から図４は本発明の実施の形態である液晶表
示装置の欠陥修正方法を説明する工程断面図である。図
５は、本発明の実施形態による欠陥修正法に用いるレー
ザー加工装置の光製図である。

【００１７】まず図１において、（１０，２０）は、ガ
ラスなどの透明基板で、液晶層（３０）を挟んで対向配
置され、基板周縁でシールされ、液晶を密封している。
基板（１０，２０）の対向面には、それそれ、ＩＴＯか
らなる液晶駆動用の表示電極（１１）及び共通電極（２
１）が形成されている。表示電極（１１）はまた、ＴＦ
Ｔ（１２）が接続され、画素を区画している。これら表
示電極（１１）、ＴＦＴ（１２）及び共通電極（２１）
を覆う全面には、ポリイミドからなる配向膜（１３，２
２）が被覆され、互いに直交する向きにラビング処理が
なされ、配向膜（１３，２２）の界面における平行配向
制御作用効果により、初期状態において液晶ディレクタ
ー（３１）は、一方の基板側から他方の基板側へと螺旋
状に９０°ねじれた配向構造に制御されている。また、
両基板（１０，１１）の外側には、各々の基板（１０，
１１）のラビング方向に一致する方向に偏光軸を有する
偏光板（１４，２３）が配置されている。

【００１８】この状態にあって、例えば、基板（１０）
側の図示されない光源より入射した光は、一方の偏光板
（１４）により直線偏光に変化し、この直線偏光は液晶
層（３０）において、ディレクター（３１）に沿って旋
回し、他方の偏光板（２３）より射出され、透過率最大
で観察者に視認され、白と認識される。装置を駆動する
ことにより、各画素には適宜、画像を構成すべく電圧が
印加され、液晶の初期配向状態より所定の変化を促し、
これにより、他方の偏光板（２３）を通過する光の量、
即ち、透過率が制御されることにより、階調表示が行わ
れる。

【００１９】以下、ここに示した画素が、断線などによ
り、電圧印加不能になった場合、即ち、液晶を初期配向
状態より変化させることができず、光透過率が最大のま
ま制御不能になり、輝点欠陥となっている場合につい
て、引き続き図面を参照しながら、この画素の欠陥修正
方法を説明する。図１に示される液晶表示装置は、点灯
検査により、輝点欠陥が発見されると、図２に示す如
く、まず、当該画素に向かってエキシマレーザーの１回
目の照射が行われる。レーザー光（２）は、レーザー光
源（１）で焦点位置、スポット、パワーが制御可能で、
欠陥画素の中央部で、両基板（１０，２０）の中心付近
に焦点を設定してスポット照射する。これにより、スポ
ットを中心として、画素をほぼ覆うようにして液晶（３
０）中に気泡（３）が発生する。エネルギー５Ｊ／ｃｍ
↑2、スポットサイズ４．５μｍΦで１０Ｈｚのレーザ
ーを１発照射することにより、気泡（３）が画素全域を
覆うように発生する。

【００２０】このような気泡が発生した状態は、数秒間
続くため、図２の工程と同様の位置、及び、焦点距離を
保ったまま、直ちに同一スポットに対して２回目のレー
ザー照射を行う。これにより、図３に示す如く、スポッ
ト周辺の気泡（３）が発生した領域内で、ある範囲にわ
たって配向膜（１３Ｖ，２２Ｖ）が変質される。１回目
のレーザー照射により、一時的に液晶（３０）を除ける
ことにより、２回目のスポット照射したレーザーのエネ
ルギーが周辺にも良く伝達される。従って、配向膜（１
３Ｖ，２２Ｖ）は、１回目のレーザー照射により気泡
（３２）の発生した領域内で変質される。この時、エネ
ルギー３．２Ｊ／ｃｍ↑2、スポットサイズ４．５μｍ
Φで、１０Ｈｚのレーザーを１０発照射することによ
り、目的の画素領域において、配向膜（１３Ｖ，２２
Ｖ）の変質が成される。

【００２１】図４に示す如く、ある程度の時間が経過す
ると、気泡が消え、液晶（３０）が戻ってくるが、この
時、レーザー照射によって配向膜（１３Ｖ，２２Ｖ）が
変質した領域では、液晶ディレクター（３１）の配向
は、基板に対して垂直配向に制御されている。従って、
この画素では、一方の偏光板（１４）を透過した直線偏
光は、液晶層（３０）において、旋光せず、他方の偏光
板（２３）により遮断されるため、電圧が印加されなく
ても、光の透過量が十分に抑えられて黒として目立たな
くなり、修正が完了する。

【００２２】なお、図４に示されているように、レーザ
ー照射のスポットには、レーザーのエネルギーによって
は、配向膜（１３，２２）あるいは電極（１１，２１）
が破壊されることもある。しかし、本発明では、このよ
うなスポット（１３ｓ）において、配向膜（１３，２
２）や電極（１１，２１）が破壊されて欠落しても、周
囲の液晶の垂直配向状態が連続的に伝達されてくるの
で、スポット（１３ｓ）においても、その周辺と同様に
垂直配向に制御される。

【００２３】図５に、上の修正で用いたエキシマレーザ
ー加工装置の構成を示す。（４）はレーザー発振器であ
り、エネルギーの調節がなされる。（５）はマスクパタ
ーンであり、スポットサイズを制御する。また、（６）
は顕微鏡カメラ、（７）は透光ミラー、（８）は集光レ
ンズである。（９）はＬＣＤパネルを支持するステージ
で、ＸＹＺ方向に可動となっている。

【００２４】この装置において、輝点欠陥が見つかった
ＬＣＤパネルは、ステージ（９）上に載置され、カメラ
（６）に拡大投影されて、修正個所の検出、スポットの
位置合わせが行われる。そして、マスク（５）によりス
ポットサイズが設定され、レーザー発振器（４）でエネ
ルギーが制御され、レーザーの第１照射が行われる。直
ちに、必要に応じて位置合わせ、エネルギー、スポット
サイズが再設定され、第２照射が行われ、修正が完了す
る。続いて、他の画素、または、別のパネルに対して同
様の作業が繰り返される。

【００２５】以上で示した、配向膜（１３，２２）の垂
直配向化される領域（１３Ｖ，２２Ｖ）は、レーザーの
パワーにより制御される。即ち、１回目のレーザー照射
のパワーにより、気泡（３）の大きさを制御することが
できるとともに、２回目のレーザー照射により、気泡
（３）の発生領域内に制限されて、垂直配向化領域が制
御される。従って、画素の大きさに対応して、自由に修
正領域を調整することができるため、一画素のみなら
ず、隣接する複数画素を同時に修正することも可能とな
る。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレーザー照射による修正方法により、輝点欠陥画素を
暗点化することができ、目立たなくすることができるた
め、難度の高い製造工程にあっても、歩留まりを向上す
ることができる。本発明の暗点化では、透過率を完全に
下げて、黒とすることができるので、修正個所の周囲が
黒を表示するような場合でも、修正点が目立ってしまう
ことが無くなり、ほぼ完全な修正が可能となる。

【００２７】このような暗点化による輝点修正方法で
は、暗点を画面全体の輝度により、隠蔽してしまうこと
により達成されるため、特に、画素サイズの小さな高精
細の液晶表示装置において有効な方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の修正
方法を示す工程断面図である。

【図２】本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の修正
方法を示す工程断面図である。

【図３】本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の修正
方法を示す工程断面図である。

【図４】本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の修正
方法を示す工程断面図である。

【図５】本発明に用いるレーザー加工装置の構成図であ
る。

【図６】従来の方法により修正を行った液晶表示装置の
断面図である。

【符号の説明】

１レーザー光源２レーザー光３気泡４レーザー発振器５マスク６カメラ７透光ミラー８集光レンズ９ステージ１０，２０基板１１，２１電極１２ＴＦＴ１３，２２配向膜１４，２３偏光板３０液晶層３１液晶ディレクター３２気泡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−146370（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−243635（ＪＰ，Ａ) 特開平５−297387（ＪＰ，Ａ) 特開平５−313167（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 G02F 1/1337

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板の対向面に形成された単数ま
たは複数の液晶駆動用電極と、これら液晶駆動用電極を
覆う配向膜と、前記一対の基板間に封入された液晶と、
前記一対の基板の外側に設けられた２枚の偏光板とを有
し、前記液晶の初期配向が前記配向膜により基板に対して平
行配向に制御されるとともに、前記一対の基板間でねじ
られ、かつ、前記２枚の偏光板の偏光軸は、各々近接す
る基板側の配向方向に沿う方向に偏光軸を有し、前記液晶駆動用電極に電圧を与えることにより、前記液
晶駆動用電極が前記液晶を挟んで対向配置された部分に
おいて形成される画素容量に所望の強度の電界を印加
し、対応する液晶の配向を変化させて表示を行う液晶表
示装置であって、前記液晶表示装置の輝点欠陥部分を暗点とすることによ
り、欠陥を目立たなくさせる液晶表示装置の欠陥修正方
法において、前記液晶表示装置の欠陥部分に単数回または複数回にわ
たる第１のレーザー照射と、この第１照射によりレーザ
ー照射地点を含む周辺に気泡が発生した領域内に焦点を
合わせた単数回または複数回にわたる第２のレーザー照
射を行うことにより、前記少なくとも一方の配向膜を変
質し、当該部分の液晶の配向を基板に対して垂直配向に
制御することを特徴とする液晶表示装置の欠陥修正方
法。
【請求項２】前記液晶の配向を垂直配向に制御された
領域は、前記気泡により覆われた領域内において、前記
第２照射地点を含む周辺に形成されることを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置の欠陥修正方法。
【請求項３】前記気泡の大きさは第１照射の出力、焦
点径及び照射回数により制御されることを特徴とする請
求項１または請求項２記載の液晶表示装置の欠陥修正方
法。
【請求項４】前記液晶の配向を垂直配向に制御された
領域の大きさは、前記第２照射の出力、焦点径及び照射
回数により制御されることを特徴とする請求項３記載の
液晶表示装置の欠陥修正方法。
【請求項５】前記レーザーはエキシマレーザーである
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記
載の液晶表示装置の欠陥修正方法。
【請求項６】前記レーザーはＹＡＧレーザーであるこ
とを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載
の液晶表示装置の欠陥修正方法。