JP3673742B2

JP3673742B2 - 液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法およびその装置

Info

Publication number: JP3673742B2
Application number: JP2001295819A
Authority: JP
Inventors: 浩次若林
Original assignee: レーザーフロントテクノロジーズ株式会社
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: KR100510419B1; TW574539B; JP2003107479A; CN1410821A; KR20030027710A; CN1253752C

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、液晶ディスプレイ装置について説明すると、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ装置は、概略、液晶を挟んで両側に、配向膜、ガラス基板、偏光板が配置される構造となっている。両側のガラス基板の一方はアレイ基板と称され、液晶側表面には、多数本の信号ラインと走査ラインがマトリクス状に形成され、これら信号ラインと走査ラインとの交差部に画素電極に電荷を充放電するためのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が設けられ、更に、これらのＴＦＴに隣接して多数の画素電極がマトリクス状に設けられる。また、他方のガラス基板はカラーフィルターと称されるもので、このガラス基板の液晶側表面には、着色層、保護膜が形成されるとともに、透明導電膜が形成される。この透明導電膜は液晶ディスプレイ装置の共通電極を形成するものであり、このガラス基板の表面全体を覆っている。
【０００３】
また、配向膜はアクティブ液晶ディスプレィ装置の液晶を９０度ねじるためにカラーフィルター（以後ＣＦと称す）側のガラス基板とＴＦＴ側のガラス基板の一番内側、即ち液晶自身に直接接し、対向して配置された薄い透明膜である。この膜は一般的にはポリイミド系の樹脂が塗布され、その表面には平行で細かいＶ字溝が全面に掘られており、上下膜が丁度９０度交差した状態でレイアウトされている。前述の９０度交差という意味合いは上膜が４５度で下膜が１３５度であっても構わないことを意味し、一般のアクティブ液晶ディスプレィ装置はこの角度を成している。この膜の役割について説明すると、ＴＦＴとＣＦの間の液晶に電圧を掛けた時に液晶を全て垂直に配列させることで、アクティブ液晶ディスプレィの最上部ならびに最下部に貼り付けられた偏光板によってバックライトから透過してくる白色光を完全に遮断することになり、結果としてディスプレィ自体は全面黒色表示となる。逆に前述の電圧を掛けない場合には、液晶をこの配向膜のＶ字溝に沿って配列させる効果を生じ、前述のバックライトから透過してくる白色光の偏光を丁度９０度ねじることで、前述の２枚の偏光板をすり抜けて透過できるようになり、さらにＣＦを通過することでＲＧＢの３原色を全て発生させ、結果として全面が白色表示となる。実際には外部の信号発生器からＴＦＴに対して、垂直水平の同期信号を絶えず送り込むことで、様々な図柄を表示させている。
【０００４】
ところで、このような構成のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ装置は、製造工程において不良が発生し易く、ＴＦＴが動作不良を起こす場合や、画素電極または配向膜が正常に形成されていない場合には、画素において透過光を遮断することができなくなり、その部分が輝点欠陥となって現れることが知られている。そこで、このような液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する方法として、レーザ光を用いてＴＦＴのゲート電極とドレイン電極とを接続し、常に欠陥画素の表示電極部に直流電圧を印加し、画素の透過光を減少させて目立たなくする方法が考案されている。（特開平５−２１０１１１号公報参照）しかし、このリペア方法は画素電極部に印加される直流電圧によって液晶中のイオンがリペア部の片側電極に集中し、液晶ディスプレイ装置の寿命を短くするという難点がある。
【０００５】
また、欠陥部の画素電極に直流電圧を印加せずに輝点欠陥を修正する方法として、液晶ディスプレイ装置の配向膜にレーザ光を照射し、配向膜を画素単位で部分的に除去したり、配向膜のＶ溝を消しさり、欠陥画素部の透過光を選択的に減少させ、目立たなくする方法が提案されている。配向膜の処理によりバックライトから透過してくる白色光の透過性を劣化させる方法は、後工程に行く程有効な方法と考えられている。配向膜を除いたり、配向性を与えるＶ溝を消しさる技術が特開平８−１５６６０号公報、特開平８−２０１８１３号公報に示されている。他方、配向膜の除去を確実に実現させるため液晶中に一端気泡を発生させることを特徴とした技術も特開平９−９０３０４号公報や特開２０００−５６２８３号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−１５６６０号公報、特開平８−２０１８１３号公報に示されている方法では、画素に比べ細いレーザビームで配向膜を処理しているため処理時間が長くかかり、且つ、レーザビームのスキャンの軌跡が新たな溝として作用するため、充分満足できる輝点欠陥修正がおこなえなかった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、液晶ディスプレイ装置の配向膜の配向特性を充分に効果的に且つ高速で行える液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する方法およびその装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するレーザビームに成形するとともに、これをスキャンして配向膜の溝を削除することで効果的に配向膜のＶ字溝の規則性を破壊させる液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する方法が及び装置が得られる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴としては、更に、カラーフィルター側及びＴＦＴ側の両方から配向膜に対する先の処理を行う液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する方法が及び装置が得られる。
【００１０】
更に、本発明においては配向膜の上膜が４５度で下膜が１３５度でＶ字溝が形成されている場合、スキャンの進行に応じてレーザビームの長さ方向のサイズを制御することにより効率的に配向膜のＶ字溝の規則性を破壊させる液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する方法及び装置が得られる。
【００１１】
更に、本発明においては配向膜の上膜が４５度で下膜が１３５度でＶ字溝が形成されている場合、スキャンの進行に応じてレーザビームのサイズを制御する時、このエネルギーを制御することにより、他の液晶のセルへの熱影響を防ぎながら効率的に配向膜のＶ字溝の規則性を破壊させる液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥を修正する方法及び装置が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を示した図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す図で、コントローラ１からの指令に基付いてＱスイッチパルスレーザ２が発射される。このレーザはビームを拡大かつビームコリメーションのためエキスパンダ３を通過し、さらにビーム強度を加減させるためのアッテネータ４を透過する。アッテネータ４を透過したビームは、ビーム形状を縦長あるいは横長に成形するため光学スリット（もしくは光学アパーチャ）５に入射され、リレーレンズ６と対物レンズ７を経て液晶パネル８中の配向膜に結像されることになる。光学スリット５はビーム形状を任意に形成できるもので、例えば、ＸＹ方向でサイズを制御できる可変矩形スリットを更に回転自在にする機構と組合わせた構成とすればよい。
【００１３】
本実施の形態において液晶パネルについては、上面がカラーフィルター面でもＴＦＴ面でも構わない。液晶パネル８はステージ９に載せられており、コントローラ１の制御によりステージ９は移動し、任意の修正点を設定ができるとともに、任意の方向へのスキャンができる。また、液晶パネル８の下には偏光板１０、バックライト１１が配置されている。他方、ビームスプリッター１２、偏光板１３を経たビームはカメラ１４で撮像され、画像処理装置１５へ送られる。輝点欠陥の修正個所は、カメラ１４からの画像を処理することで自動的に検出して位置設定をしてもよいし、オペレータがモニター画面から輝点欠陥の修正が必要とする点を検出して、コントローラ１を制御するようにしてもよい。この点は本発明の要旨には関係しない。
【００１４】
図において、液晶パネル８の上部と下部には、それぞれ９０度交差した偏光板１０、１３がそれぞれ配される関係となるが、この偏光板はバックライトとカメラの間にあれば良く、必ずしも液晶セルに隣接させる必要はない。加工の状況、ならびに透光性劣化の善し悪しはカメラでリアルタイムで観察、あるいは良否判定を画像処理することができる。尚、偏光板がすでに組み込まれた状態で輝点欠陥を修正をする場合は、図の偏光板１０、１３の配置は不要である。
【００１５】
図２は上面がカラーフィルター面の場合の配向膜のＶ溝方向とスキャンされるビームとの関係を示す説明図で、縦方向に配向膜のＶ字溝がある場合を示す。この場合、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するビームは横長のビームＢ１となり、この横長のビームを縦方向にスキャンすることになる。図２では、横長ビームの長手方向のサイズは画素の横幅相当となる。図３は上面がＴＦＴ面の場合の配向膜のＶ溝方向とスキャンされるビームとの関係を示す説明図で、横方向に配向膜のＶ字溝がある場合である。この場合、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するビームは縦長のビームＢ２となり、この縦長のビームを横方向にスキャンすることになる。図３では、縦長ビームの長手方向のサイズは画素の縦幅相当となる。本発明においては、レーザビームの形状を画素に応じた長さをもつ形状に成形するとともに、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するようにしている。このようなレーザビームを配向膜のＶ字溝方向にスキャンすることで、素早く効果的に配向膜のＶ字溝の規則性取り除くことができる。
【００１６】
また、両図で輝点欠陥をオンさせているのは加工結果として加工後本来の黒色表示に向け、どれだけ透光性が劣化したか否かを、カメラを通してモニタで即座に判定できるようにするため、或いは画像処理での修正点の抽出を容易にするためである。さらに、周囲８画素をオフしているのは、ＲＧＢ表示色に本加工により異常（不良）が発生していないこと同時に確認せんがためである。
【００１７】
図４は、カラーフィルター側から配向膜を除去する場合、即ち、図１で上面がカラーフィルター面で配向膜のＶ溝方向が１３５度の場合を示し、この場合、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するビームは斜め長ビームＢ３となり、この斜め長ビームを図に示す配向膜の溝方向にスキャンする。この場合、長ビームの長さはスキャン位置によって異なり、スキャン位置がＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・と進むに従って斜め長ビームの長さは長く設定される。斜め長ビームの長さの変更は、光スリット５（図１）を制御することで行われる。同様に図５はＴＦＴ側から配向膜を除去する場合、即ち、図１で上面がＴＦＴ面で配向膜のＶ溝方向が４５度の場合を示し、斜め長ビームＢ４を図に示す配向膜の溝方向方向にスキャンする。この場合も、長ビームの長さはスキャン位置によって異なり、スキャン位置が進むに従ってビームの長さは長く設定される。
【００１８】
図４、５において、ビームの長手方向が配向膜のＶ溝方向と直交する斜め長ビームを長さを変えながら配向膜の配向溝方向にスキャンしているが、配向膜のＶ溝方向が１３５度、或いは４５度の場合、スキャン方向を画素に対して垂直方向、或いは真横方向（画素を構成する辺の方向）にしても図４、図５の場合と同様の作用効果が得られる。これを図６にしめす。これらスキャンの方向も、コントローラ１によるステージ９の制御により任意に行える。
【００１９】
実際、多くの液晶ディスプレイ装置において、配向膜の配向溝は４５度、もしくは１３５度で形成されているので、この場合レーザビームのスキャン（走査）方向は１３５度、もしくは４５度となる（図４、図５）。さらに縦長（横１００μｍ×縦３００μｍ）、もしくは横長（前記サイズと逆）の画素（ピクセル）内を斜め長レーザビームの長手方向の長さを走査位置に応じて伸縮制御させる。更に、同時にパルスエネルギーを制御しながら走査させることが好ましい。具体的には長い程エネルギーを下げ、短い程エネルギーを上げるようにする。これは、レーザビームの照射による液晶パネルへの熱影響を少なくするためであり、長いビームは短いビームに比べエネルギーが大きいからである。このパルスエネルギーは、熱影響を考慮して、例えば、一次関数、より精密には三次関数等で校正される。
【００２０】
本発明においては、光学スリットにより画素に合わせて透過成形されたレーザビームを配向膜に結像させ、当該ビームを走査してゆくが、この時オーバーラップさせながら走査させてもよい。通常、配向膜の配向溝の方向性を除くためレーザビームを照射するとその軌跡が残り、これが配向膜に新たな方向性を与えることになり、輝点欠陥を修正効果を弱めることになってしまうが、本発明においては、レーザビームの軌跡が元々形成されていた配向膜のＶ溝方向と直交するため、配向膜の方向性をより効果的にキャンセルすることができるからである。
【００２１】
図７は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、カラーフィルター面とＴＦＴ面の両面から配向膜を除去することで、さらに一層前述の透光性を劣化させることができる。図７において、アッテネータ４からのビームはビームスプリッター１６により２つに分離された後、光学スリット５と、ミラー１７を経て追加された他の光学スリット１８へ供給される。光学スリット５を経たビームについては、図１の実施の形態と同様に図面上部から液晶パネル８に入射し、上側の配向膜に結像される。他方の光学スリット１８、ミラー１９、リレーレンズ２０、対物レンズ２１を経たビームは図面下方から液晶パネル８に入射し、下側の配向膜に結像される。ここで、光学スリット５、１８で形成されるビームの形状は、上側の配向膜と下側の配向膜の溝が互いに直交しているため、これに合わせて互いに直交関係となる。即ち、図２と図３、或いは、図４と図５に示された関係となる。本実施の形態でも、カラーフィルター面で配向膜のＶ溝方向とＴＦＴ面で配向膜のＶ溝方向とが、例えば、それぞれ１３５度と４５度の場合は、光学スリット５、１８で形成されるレーザビーム形状は、図４、図５に示すのと同様となり、その長手方向のサイズはスキャン位置に応じて制御される。スキャン方向は図４、図５で示される方向、或いは図６で示される方向である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明においては、レーザビームの形状を画素に応じた長さをもち、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交するレーザビームに成形して、このレーザビームをスキャンすることで、素早く効率的に配向膜のＶ字溝の規則性を破壊させることができ、しかも、従来に比べて液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正効果を高めることができる。
【００２３】
また、本発明においては、カラーフィルター側及びＴＦＴ側の両方から配向膜に対して配向膜のＶ字溝の規則性を破壊させることができ、輝点欠陥修正効果を更に高めることができる。
【００２４】
また、本発明においては配向膜の上膜が４５度で下膜が１３５度でＶ字溝が形成されている場合、スキャンの進行に応じてレーザビーム形状を制御することによりより効率的に配向膜のＶ字溝の規則性を破壊させることができ、輝点欠陥修正を高速に行うことができる。
【００２５】
更に、本発明においては配向膜の上膜が４５度で下膜が１３５度でＶ字溝が形成されている場合、スキャンの進行に応じてレーザビーム形状を制御する時にエネルギーを制御することにより、他のセルへの熱影響を防ぎながら高速に輝点欠陥を修正することができる。
【００２６】
本発明においては、更に、レーザビームを配向膜に結像させて走査してゆく時、オーバーラップさせながら走査させることで、配向膜の方向性をより効果的にキャンセルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の動作を説明する図で、上面がカラーフィルター面の場合の配向膜のＶ溝方向とスキャンされるビームとの関係を示す説明図である。
【図３】本発明の動作を説明する図で、上面がＴＦＴ面の場合の配向膜のＶ溝方向とスキャンされるビームとの関係を示す説明図である。
【図４】本発明の動作を説明する図で、上面がカラーフィルター面で配向膜のＶ溝方向が１３５度の場合のスキャンされる斜め長ビームを示す説明図である。
【図５】本発明の動作を説明する図で、上面がＴＦＴ面で配向膜のＶ溝方向が４５度の場合のスキャンされる斜め長ビームを示す説明図である。
【図６】本発明において、配向膜のＶ溝方向が１３５度の場合の斜め長ビームとスキャンされる方向関係の他の例を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図であり、カラーフィルター面とＴＦＴ面の両面から配向膜を除去する構成を示す図である。
【符号の説明】
１：コントローラ
２：Ｑスイッチパルスレーザ
３：エキスパンダ
４：アッテネータ
５：光学スリット
６：リレーレンズ
７：対物レンズ
８：液晶パネル
９：ステージ
１０、１３：偏光板
１１：バックライト
１２：ビームスプリッタ
１４：カメラ
１５：画像処理装置

Claims

液晶ディスプレイ装置の配向膜の溝の方向性を除いて輝点欠陥を修正する方法において、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するビームを用い、これをスキャンして配向膜の溝を削除することを特徴とする液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
液晶ディスプレイ装置の配向膜の溝の方向性を除いて輝点欠陥を修正する方法において、カラーフィルター側及びＴＦＴ側の両方の配向膜にビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するレーザビームを用いて、このレーザビームをスキャンさせることを特徴とする液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
配向膜の溝方向が４５度或いは１３５度で形成されている場合、スキャンの進行に応じてレーザビーム形状を制御して配向膜の溝の規則性を破壊させる請求項１或いは２記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
スキャンの進行に応じて、更にレーザビームのエネルギーを制御することを特徴とする請求項３記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
配向膜に結像されるレーザビームをオーバーラップさせてスキャンすることを特徴とする請求項１或いは請求項２記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
スキャンの方向が配向膜の溝方向であることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
配向膜の溝方向が４５度或いは１３５度で形成されている場合、スキャンの方向が液晶ディスプレイ装置の画素を構成する辺の方向であることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正方法。
液晶ディスプレイ装置の配向膜の溝の方向性を除いて輝点欠陥を修正する装置において、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するレーザビームを作り出すビーム形状制御手段と、前記レーザビームを配向膜に結像させてスキャンする手段を具備することを特徴とする液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正装置。
配向膜の溝方向が４５度或いは１３５度で形成されている場合、前記ビーム形状制御手段がスキャンの進行に応じてビーム形状の長さ方向のサイズを変化させることを特徴とする請求項８記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正装置。
レーザビームのエネルギーを制御する制御手段を具備し、スキャンの進行に応じてレーザビームのエネルギーを制御することを特徴とする請求項９記載の液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正装置。
液晶ディスプレイ装置の配向膜の溝の方向性を除いて輝点欠陥を修正する装置において、ビーム形状の長さ方向が配向膜の溝方向と直交方するレーザビームを作り出すビーム形状制御手段と、前記レーザビームを液晶ディスプレイ装置の上側及び下側の配向膜に結像させる手段と、夫々のレーザビームをスキャンする手段を具備することを特徴とする液晶ディスプレイ装置の輝点欠陥修正装置。