JP5744640B2 - Brightening point defect blackening method of liquid crystal panel - Google Patents
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Description
本発明は、液晶パネルの輝点欠陥の黒化方法及び黒化装置に関する。 The present invention relates to a blackening method and a blackening device for bright spot defects in a liquid crystal panel.
液晶パネルには、製造工程における異物混入などにより、輝点欠陥と呼ばれる欠陥が発生することがある。輝点欠陥とは、液晶パネルに黒など暗い色を表示した際にも明るい画素として視認される欠陥をいう。よって輝点欠陥は、目立ちやすいため、輝点欠陥を発生した液晶パネルは、不良品として廃棄されることが多く、液晶パネル製造における歩留まり低下の原因となっている。 In the liquid crystal panel, a defect called a bright spot defect may occur due to contamination of foreign matters in the manufacturing process. The bright spot defect is a defect that is visually recognized as a bright pixel even when a dark color such as black is displayed on the liquid crystal panel. Therefore, the bright spot defect is conspicuous, and the liquid crystal panel in which the bright spot defect is generated is often discarded as a defective product, which causes a decrease in yield in manufacturing the liquid crystal panel.
このような液晶パネルにおける輝点欠陥を修正する方法として、従来、液晶パネルの輝点欠陥画素に対応した部分のカラーフィルター色材にレーザを照射することによりこれを黒化して輝点欠陥を目立たなくするという技術があった。レーザの照射方法としては、連続して照射を行う(例えば特許文献1)、あるいはパルス状に照射を行う(特許文献2)の方法がある。 As a method of correcting the bright spot defect in such a liquid crystal panel, conventionally, the color filter coloring material corresponding to the bright spot defective pixel of the liquid crystal panel is irradiated with a laser to blacken it, thereby making the bright spot defect conspicuous. There was a technology to eliminate it. As a laser irradiation method, there is a method of performing irradiation continuously (for example, Patent Document 1) or performing irradiation in a pulse shape (Patent Document 2).
上述のレーザ照射の内、Qスイッチレーザやモードロックレーザなどのパルスレーザは、レーザ光の発振器構成によって決定される特定のパルス幅や繰り返し周波数でしかレーザビームを発生することができない。よって、レーザの平均出力とレーザのピーク出力とを独立して調整することはできない。したがって、輝点欠陥画素に対応するカラーフィルター色材を黒化する際、輝点が十分に遮光される黒化レベルを得るためにレーザの平均出力を上げた場合には、カラーフィルターの破壊や剥離が発生し、また、輝点欠陥画素の周辺の画素における配向膜が熱変性して液晶配向の乱れが発生する。このように、パルスレーザを使用した場合、カラーフィルターの破壊や剥離が発生する、及び、輝点欠陥画素の周辺画素で新たな表示不良が発生するという問題が生じる。 Among the laser irradiations described above, pulse lasers such as Q-switched lasers and mode-locked lasers can generate laser beams only with specific pulse widths and repetition frequencies determined by the laser light oscillator configuration. Therefore, the average output of the laser and the peak output of the laser cannot be adjusted independently. Therefore, when blackening the color filter colorant corresponding to the bright spot defective pixel, if the average output of the laser is increased to obtain a blackening level at which the bright spot is sufficiently shielded, the color filter may be destroyed. Peeling occurs, and the alignment film in the peripheral pixels of the bright spot defect pixel is thermally denatured, resulting in disturbance of liquid crystal alignment. As described above, when the pulse laser is used, there are problems that the color filter is broken or peeled off, and that a new display defect occurs in the peripheral pixels of the bright spot defective pixel.
一方、連続波発振のレーザを使用する場合、カラーフィルターの破壊は、比較的抑制可能となるが、輝点を黒化するのに適した加熱を行うことができない。そのため、必要以上に熱が印加される場合もあり、輝点欠陥画素の周辺画素における配向膜が熱変性して液晶配向の乱れが発生してしまう。このように、連続波発振のレーザを使用した場合でも、やはり、輝点欠陥画素の周辺画素で新たな表示不良が発生するという問題が起こる。 On the other hand, when a continuous wave laser is used, destruction of the color filter can be relatively suppressed, but heating suitable for blackening the bright spot cannot be performed. For this reason, heat may be applied more than necessary, and the alignment film in the peripheral pixels of the bright spot defective pixel is thermally denatured, and liquid crystal alignment is disturbed. As described above, even when a continuous wave laser is used, there still occurs a problem that a new display defect occurs in the peripheral pixels of the bright spot defective pixel.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、液晶パネルにおける輝点欠陥に対して、輝点欠陥画素の周辺画素に影響を与えることなく輝点の適切な黒化を可能とする黒化方法及び黒化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and appropriate blackening of a bright spot without affecting the peripheral pixels of the bright spot defect pixel with respect to the bright spot defect in the liquid crystal panel. It is an object of the present invention to provide a blackening method and a blackening apparatus that can be used.
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における液晶パネルの輝点欠陥黒化方法は、液晶パネルを構成するカラーフィルターに形成された輝点欠陥画素に対してレーザ発振器からのレーザビームを相対的にスキャンして照射し輝点欠陥画素を黒化する輝点欠陥の黒化方法において、レーザビームは、輝点欠陥画素へ照射するレーザビームの照射出力を変調しながらスキャンすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
In other words, the bright spot defect blackening method for a liquid crystal panel according to one embodiment of the present invention scans the laser beam from the laser oscillator relative to the bright spot defective pixels formed in the color filter constituting the liquid crystal panel. In the method of blackening a bright spot defect in which the bright spot defect pixel is blacked by irradiation, the laser beam is scanned while modulating the irradiation output of the laser beam irradiated to the bright spot defective pixel.
本発明の一態様における液晶パネルの輝点欠陥黒化方法によれば、レーザ発振器から発振されたレーザビームの出力を変調することにより、輝点欠陥画素の黒化に十分な熱量を輝点欠陥画素に印加するとともに、カラーフィルター色材に余分な熱量を印加しないようにすることができる。よって、輝点欠陥画素の周辺画素への熱伝導を阻止し、周辺画素での新たな表示不良の発生を防止することができる。このように、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルと、黒化対象画素の周辺画素での液晶配向異常の抑制との両立を図ることができる。 According to the bright spot defect blackening method for a liquid crystal panel according to one embodiment of the present invention, a sufficient amount of heat for blackening a bright spot defective pixel is obtained by modulating the output of a laser beam oscillated from a laser oscillator. In addition to being applied to the pixels, it is possible to prevent an excessive amount of heat from being applied to the color filter color material. Therefore, heat conduction to the peripheral pixels of the bright spot defective pixels can be prevented, and new display defects can be prevented from occurring in the peripheral pixels. Thus, it is possible to achieve both the blackening level sufficient for shielding the bright spot defect and the suppression of the liquid crystal alignment abnormality in the peripheral pixels of the blackening target pixel.
また、上述の輝点欠陥黒化方法を用いて輝点欠陥を修正することで、従来廃棄していた液晶パネルの再生を図ることができ、液晶パネルの歩留まりの向上に寄与することもできる。 Further, by correcting the bright spot defect using the above-described bright spot defect blackening method, it is possible to recycle the liquid crystal panel that has been discarded in the past, and to contribute to the improvement of the yield of the liquid crystal panel.
本発明の実施形態である、液晶パネルの輝点欠陥黒化方法及び装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。 A bright spot defect blackening method and apparatus for a liquid crystal panel, which is an embodiment of the present invention, will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or similar components are denoted by the same reference numerals.
実施の形態1.
図10に、液晶パネル15を含む液晶モジュール20の概略断面図を示す。尚、図10では、液晶モジュール20における各要素の厚みは、説明のため実際の比率とは大きく異なって図示している。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the
まず液晶モジュール20、特に液晶パネル15について説明する。
液晶モジュール20は、液晶パネル15、バックライト光源12、駆動制御基板17、電源18、等から構成される。液晶パネル15の背面側にバックライト光源12が配置され、液晶パネル15及びバックライト光源12は、駆動制御基板17と電気的に接続され、駆動制御基板17の制御装置にて動作制御される。
First, the
The
液晶パネル15は、カラーフィルター基板13とTFT基板14との間に液晶7が挟み込まれた構造を有する。
カラーフィルター基板13は、赤、緑、青に相当する特定の波長域の透過光を透過して色を表現するカラーフィルター色材1と、カラーフィルター基板側偏光板2と、カラーフィルター基板側ガラス基板3と、隣接する画素間に配置され透過光を遮るブラックマトリックス4と、液晶7に電圧を印加するための対向電極5と、液晶7を規定の向きに配向させるためのカラーフィルター基板側配向膜6とを有する。ブラックマトリックス4で各画素が区切られたカラーフィルター色材1を、カラーフィルター基板側ガラス基板3と対向電極5とで挟み、カラーフィルター基板側ガラス基板3上にはカラーフィルター基板側偏光板2が設けられ、対向電極5上にはカラーフィルター基板側配向膜6が設けられる。
The
The
TFT基板14(TFT:Thin Film Transistor)は、液晶7を規定の向きに配向させるためのTFT基板側配向膜8と、液晶7に印加する電圧を制御するためのTFTアレイ9と、TFT基板側ガラス基板10と、TFT基板側偏光板11とを有する。TFT基板側ガラス基板10上に形成されたTFTアレイ9を、TFT基板側配向膜8とTFT基板側偏光板11とで挟んで構成される。
The TFT substrate 14 (TFT: Thin Film Transistor) includes a TFT substrate
以上のように構成される液晶モジュール20について、本実施形態の液晶パネルの輝点欠陥黒化方法及び装置は、液晶パネル15を対象とし、液晶パネル15を構成するカラーフィルター色材1の内、輝点欠陥を形成している画素つまり輝点欠陥画素のカラーフィルター色材1に対してレーザを照射することでこれを黒化し、液晶パネル15上の輝点欠陥を遮蔽、つまり目立たなくするための方法及び装置である。まず、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置について、以下に説明する。
Regarding the
図1には、本実施の形態1に係る、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置101の概略構成が図示されている。
輝点欠陥黒化装置101は、大きく分けて、レーザ発生装置31と、出力変調装置70と、液晶パネル移動装置50とを有する。ここで、出力変調装置70は、本実施形態ではレーザ発生装置31に接続され、レーザ発生装置31からのレーザビームの照射出力を変調する装置である。液晶パネル移動装置50は、黒化処理される液晶パネル15を載置し、本実施形態ではレーザ発生装置31に対して液晶パネル15を、互いに直交するX,Y方向に移動させる装置である。このように本実施形態では液晶パネル15を移動させるが、液晶パネル移動装置50は、レーザ発生装置31と液晶パネル15とを相対的にX,Y方向に移動可能とする装置であればよい。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a bright spot
The bright spot
レーザ発生装置31は、レーザ発振器17と、レーザビーム調整光学系19と、開口20と、レーザ加工光学系21と、Zステージ23とを基本的に備え、本実施形態ではさらにカメラ22、及びλ/2波長板28を有する。
The laser generator 31 basically includes a
レーザ発振器17について説明する。
上述したように、従来、輝点欠陥黒化用のレーザ発振器として、パルスレーザや連続波発振レーザが用いられてきた。Qスイッチレーザやモードロックレーザなどのパルスレーザは、発振器構成によりパルス波形や周波数の範囲が決定される。つまり、レーザパルスのピーク出力と平均出力を独立して調整することができない。
本出願の出願人は、QスイッチNd:YAGレーザやモードロックチタンサファイヤレーザにより、輝点欠陥の黒化を試みた。これらのレーザ発振器を使用した場合、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルを得るためにレーザ平均出力を増加させると、ピーク出力が高くなりすぎる。その結果、上述したように、輝点欠陥画素の周辺画素に新たな表示不良が発生するという問題が生じることがわかった。
一方、連続波発振のレーザを用いた場合には、レーザ出力に関するパラメータは、平均出力のみとなる。連続波発振のレーザを用いた場合にも、パルスレーザの場合と同じように、十分な黒化レベルを得るためにレーザ出力を上げると、周辺画素への熱伝導により周辺画素の配向膜が熱変性し液晶配向異常が発生した。
The
As described above, pulse lasers and continuous wave lasers have conventionally been used as laser oscillators for blackening of bright spot defects. For pulse lasers such as Q-switched lasers and mode-locked lasers, the pulse waveform and frequency range are determined by the oscillator configuration. That is, the peak output and average output of the laser pulse cannot be adjusted independently.
The applicant of the present application has attempted to blacken the bright spot defect using a Q-switched Nd: YAG laser or a mode-locked titanium sapphire laser. When these laser oscillators are used, if the laser average output is increased in order to obtain a blackening level sufficient for shielding bright spot defects, the peak output becomes too high. As a result, as described above, it has been found that there is a problem that a new display defect occurs in the peripheral pixels of the bright spot defective pixel.
On the other hand, when a continuous wave laser is used, the parameter relating to the laser output is only the average output. Even when a continuous wave laser is used, as in the case of a pulse laser, if the laser output is increased to obtain a sufficient blackening level, the alignment film of the peripheral pixels is heated by heat conduction to the peripheral pixels. Denatured and abnormal liquid crystal alignment occurred.
そこで、本実施形態では、レーザ発振器17として、半導体レーザ(LD:Laser Diode)を用いて、出力を変調したレーザを発生させる。このようなレーザ発振器17は、出力変調装置70と電気的に接続されている。本実施形態では、出力変調装置70は、電流変調可能なレーザ駆動電源18であり、レーザ出力、換言するとレーザ駆動用の電流を図4に示すように変調する。即ち、レーザ駆動電源18は、レーザ発振器17のピーク出力Pと出力変調幅W、加熱時間τ、及びレーザ出力変調周期Tを最適化することで、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルと、周辺画素の配向異常抑制との両立を可能とする。出力変調幅Wは、0%が最小値で100%が最大値となる。出力変調幅Wが0%のときには、実際には出力変調は実施されておらず、100%のときには、レーザ出力はゼロからピーク出力Pまで変化する。
Therefore, in the present embodiment, a laser whose output is modulated is generated by using a semiconductor laser (LD: Laser Diode) as the
尚、Nd:YAGレーザなどの固体レーザを用いても、励起光を変調することでレーザ出力変調が可能である。しかしながら、固体レーザの場合、励起光を変調するとレーザ媒質で生じる熱レンズが変化し、発振器動作が不安定となることから、レーザ発振器17は、半導体レーザが望ましい。つまり、固体レーザと比較して半導体レーザは、レーザ媒質での熱レンズ効果がないため、レーザ出力変調時のレーザ発振器の動作が安定する。また、装置が単純で安価であり、レーザ発振器の初期コスト及びランニングコストが安価であるというメリットがある。
Even if a solid-state laser such as an Nd: YAG laser is used, the laser output can be modulated by modulating the excitation light. However, in the case of a solid-state laser, if the excitation light is modulated, the thermal lens generated in the laser medium changes and the oscillator operation becomes unstable. Therefore, the
このようにレーザ駆動電源18によって駆動され出力変調されたレーザ発振器17から発生したレーザビームは、レーザビーム調整光学系19によって成形される。レーザビーム調整光学系19は、球面レンズ、円筒面レンズ、プリズムなどで構成され、レーザビームを、輝点欠陥画素の黒化に適したビーム径及びビーム発散角に調整する。
The laser beam generated from the
このように調整されたレーザビームは、開口20によって開口20の形に整形される。開口20は、例えば円形又は矩形である。開口20により円形または矩形に成形されたレーザビームは、レーザ加工光学系21によって、XYテーブル51上に設置された液晶パネル15のカラーフィルター基板13上に縮小転写される。
The laser beam adjusted in this way is shaped into the shape of the
液晶パネル15の両表面には、図10に示すように、カラーフィルター基板側偏光板2と、TFT基板側偏光板11とがそれぞれ貼付されている。図1では明示していないが、本実施の形態1では、これらの偏光板2、11を液晶パネル15から剥離せずに、黒化処理を行う。また、液晶パネル15上のカラーフィルター色材1に、開口20を通り出射されるレーザビームが転写されるように、レーザ加工光学系21をZステージ23上に設置し、Zステージ23によって、レーザ加工光学系21と液晶パネル15との距離が調整される。
As shown in FIG. 10, the color filter substrate
液晶パネル15のカラーフィルター色材1におけるレーザスポットの大きさが数μmと小さい場合、例えば液晶パネル15の傾きなどによってレーザ加工光学系21と液晶パネル15との間の距離が変動したときには、カラーフィルター色材1におけるレーザスポットの形状が変化し、レーザ加工が不安定になる。よって安定した加工のために、画像処理などによりレーザ加工光学系21と液晶パネル15との間の距離を推定し、該距離を元に自動的にZステージ23を制御して、レーザ加工光学系21と液晶パネル15との距離を一定に保つことが有効である。
When the size of the laser spot in the color
よって本実施の形態1では、レーザ加工光学系21に、カメラ22を併設することにより、レーザ照射時の液晶パネル15の様子を観察することを可能にしている。また観察可能とするため、XYテーブル51における液晶パネル15の載置面とは反対側に配置した観察用光源53からの光が液晶パネル15を照射可能なように、XYテーブル51には、透過穴54を設けている。尚、このような観察用のカメラ22及び観察用光源53は省略してもレーザ照射による黒化加工自体は可能であるが、黒化加工対象画素の位置決めのために設置した方が望ましい。また、観察用光源53をXYステージ51内に設置することも可能である。観察用光源53としては、発光ダイオード(LED)や蛍光灯などを使用することができる。
Therefore, in the first embodiment, the state of the
液晶パネル15は、輝点欠陥黒化装置101に設置した液晶パネル移動制御装置52により移動制御される。
The movement of the
液晶パネル15のカラーフィルター色材1上のレーザスポットの形状は、開口20の形状とレーザ加工光学系21の転写倍率とで決定される。例えば開口20をφ150μmの円形とし、転写倍率を1/50倍とすると、レーザスポットは、φ3μmの円形となる。レーザスポットのサイズは、加工パラメータとして、開口20の大きさを調整することやレーザ加工光学系21の転写倍率を変更することで、液晶パネル15の機種やカラーフィルター色材1の種類によって最適化することができる。レーザスポットのサイズが大きすぎると、カラーフィルター色材1が黒化せずにカラーフィルター基板13を破損する確率が高くなる。一方、レーザスポットのサイズが小さすぎると、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルを得ることができない。出願人の試験によれば、レーザスポットのサイズは、φ3μm〜φ5μmが適切であった。
The shape of the laser spot on the color
このようなφ3〜5μmの大きさのレーザスポットによって、数十μm程度以上の大きさである、カラーフィルター色材1における一つの画素全体を黒化するため、移動制御装置52にてXYテーブル51を駆動して、レーザスポットを液晶パネル15に対して相対的にスキャンする。図2に黒化加工時のレーザスポットのスキャン経路の例を示す。黒化対象画素(輝点欠陥画素)60において、加工開始点61にてレーザ照射を開始し、加工完了点62までレーザスポットを図中の矢印に沿ってジグザグ状にスキャンし、加工完了点62に到達した時点でレーザ照射を完了する。スキャン速度の代表的な値は40μm/sである。スキャン速度を高速にすると加工タクトを向上させることはできるが、黒化レベルは低下する。よって、加工タクトと輝点欠陥の遮光に必要な黒化レベルとを比較考量してスキャン速度を決定すればよい。
In order to blacken an entire pixel in the color
また、スキャンの向きが変更される箇所ではXYステージ51が停止するため、その変更箇所に比較的長い時間、レーザが照射されることになる。これを防止するために、レーザ照射をON−OFFしながら、図3のようにスキャンしても良い。即ち、黒化対象画素(輝点欠陥画素)60において、1本目加工開始点63でレーザ照射を開始し、1本目加工完了点64まで矢印に沿ってスキャンし、1本目加工完了点64に到達した時点でレーザ照射を停止する。その後XYテーブル51の駆動により2本目加工開始点65に移動する。2本目加工開始点65よりレーザ照射を開始し、2本目加工完了点66まで矢印に沿ってスキャンし、2本目加工完了点66に到達した時点でレーザ照射を停止する。その後XYテーブル51の駆動により3本目加工開始点67に移動する。この動作を繰り返すことにより、黒化対象画素60の全体を黒化し、加工完了点69までスキャンが終わった時点で黒化を完了する。
In addition, since the
また、輝点欠陥の黒化処理の前工程における検査工程によって輝点欠陥が発見された液晶パネル15に対して、当該輝点欠陥黒化装置101により黒化加工を実施する際には、検査工程で発見された輝点欠陥の場所(アドレス)を、輝点欠陥黒化装置101に転送することで、輝点欠陥画素60の位置決めを効率的に実施することが可能となる。
Further, when the bright spot
XYテーブル51に対する液晶パネル15の載置方法は、レーザ発生装置31のレーザ加工光学系21にカラーフィルター基板13を対向させる場合と、TFT基板14を対向させる場合とが考えられる。カラーフィルター基板13及びTFT基板14のどちらの面からレーザビームを入射しても、カラーフィルター色材1を黒化させることは可能である。しかしながら、載置方法によって得られる黒化レベルや周辺画素への影響が異なる場合があり、載置方法は、液晶パネル15の機種やカラーフィルター色材1の種類によって、適宜選択する必要がある。
As a method for placing the
また、本実施の形態1のように、液晶パネル15に偏光板2、11を貼付した状態でレーザ照射を行う場合には、レーザ入射側の偏光板における偏光の向きと、レーザビームにける偏光の向きとを揃えることが望ましい。これらの偏光の向きが異なった場合には、レーザビームが偏光板2又は偏光板11にて吸収されてしまい、樹脂で作製されている偏光板を損傷し、新たな表示不良が発生する場合があるからである。
レーザビームにおける偏光の向きを調整する方法としては、レーザ発振器17そのものを光軸周りに回転させる方法の他に、レーザ加工光学系21と液晶パネル15と間に、λ/2波長板28を挿入して、λ/2波長板28を光軸周りに回転させる方法がある。
When the laser irradiation is performed with the
As a method of adjusting the direction of polarization in the laser beam, a λ / 2
以上のように構成される、本実施の形態1における輝点欠陥黒化装置101の動作つまり輝点欠陥の黒化方法について、レーザ発振器17の動作制御を主として、以下に詳しく説明する。
レーザ発振器17は、上述したようにレーザ駆動電源18によってレーザ駆動電流が制御される。即ち、レーザ駆動電源18は、図4に示すようにレーザ出力、つまりレーザ発振器17に印加するレーザ駆動電流を制御し、ピーク出力Pと出力変調幅W、加熱時間τ及びレーザ出力変調周期Tを最適化する。ここで、レーザ駆動電流を完全にゼロにすると、レーザ出力を変化させたときのレーザ出力のオーバシュートが大きくなり、レーザ発振器17である半導体レーザの動作が不安定になる。よって、レーザ出力変調時には、レーザ駆動電流をゼロにはせず、半導体レーザがレーザ発振する閾値より高い電流とすることが望ましい。
The operation of the bright spot
As described above, the laser drive current of the
図4のようにレーザ出力変調を実施した場合においても、現実的にはレーザにより黒化された領域の近辺では幾分か配向異常が発生してしまう。しかしながら、レーザ駆動電源18によるレーザ出力変調によって配向異常発生領域を抑制することで、配向異常は、黒化対象画素と周辺画素との間のブラックマトリックス4(図10)により隠されるので、結果的に配向異常による表示不良は視認されなくなる。
Even when laser output modulation is performed as shown in FIG. 4, in reality, some alignment abnormality occurs in the vicinity of the area blackened by the laser. However, since the alignment abnormality occurrence region is suppressed by the laser output modulation by the laser driving
黒化には、ある程度のピーク出力Pと加熱時間τとが必要であるが、ピーク出力Pを大きくし過ぎると、黒化を行う画素のカラーフィルター色材1の損傷や、その周辺画素の配向異常が大きくなり、また、加熱時間τを長くし過ぎると周辺画素の配向異常が大きくなる。液晶パネル15の機種、カラーフィルター色材1の色によって異なるが、ピーク出力P:40mW、出力変調幅W:99%、加熱時間τ:1m秒、出力変調周期T:20m秒の周辺で良好な結果が得られた。加熱時間τを数n秒〜数μ秒としたときや、ピーク出力Pを10mW以下としたときには、十分な黒化レベルを得ることはできず、出力変調幅Wを50%以下、加熱時間τと出力変調周期Tとの比を1/2以上のいずれかを満たす場合には、配向異常領域が周辺画素に及ぶことが多くなる。
Blackening requires a certain amount of peak output P and heating time τ. However, if the peak output P is excessively increased, the color
また、カラーフィルター色材1におけるレーザビームスキャンにおいて、レーザスポット径分の距離をスキャンする時間Ts、すなわちレーザスポット径÷スキャン速度よりも、出力変調周期Tを長く設定した場合には、一つの黒化対象画素において、レーザ出力が高い箇所と低い箇所とが存在し、カラーフィルター色材1の黒化レベルに分布が生じてしまう。
Further, in the laser beam scan of the color
この現象について、図5を参照して説明する。図5では、実施の形態1に係るレーザ出力変調とレーザスポットのスキャンとの関係を示している。図5の最上段には、レーザスポットのスキャンの様子を図示し、中段にはレーザ出力変調の例(T<Tsの場合)を図示し、最下段にはレーザ出力変調の例(T>Tsの場合)を図示している。ある時点で図5の最上段に点線で示したa地点にあったレーザスポットがレーザスポット径D分だけ離れた実線で示したb地点までスキャンされるまでの時間Tsは、スキャン速度をVとして、Ts=D÷Vで表される。T<Tsの場合には、図5の中段に示すように、a地点からb地点までのスキャンの間で、レーザ出力変調の周期が複数個含まれるため、レーザスポットの重ね合わせの効果によりa地点からb地点までの黒化レベルは均一化される。 This phenomenon will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the relationship between laser output modulation and laser spot scanning according to the first embodiment. In the uppermost part of FIG. 5, the state of laser spot scanning is shown, the middle part shows an example of laser output modulation (when T <Ts), and the lowermost part shows an example of laser output modulation (T> Ts). In this case). The time Ts until the laser spot at the point a indicated by the dotted line at the uppermost stage in FIG. 5 is scanned to the point b indicated by the solid line separated by the laser spot diameter D is V , Ts = D ÷ V. In the case of T <Ts, as shown in the middle part of FIG. 5, since a plurality of laser output modulation periods are included between scans from point a to point b, a The blackening level from the point to the point b is made uniform.
一方、T>Tsの場合には、図5の最下段に示すように、a地点からb地点までのスキャンの間に一回未満のレーザ出力変調の周期しか含まれない。よってこの例の場合、a地点からb地点までは黒化レベルが低下する。 On the other hand, in the case of T> Ts, as shown in the lowermost stage of FIG. 5, only a laser output modulation period less than once is included in the scan from the point a to the point b. Therefore, in this example, the blackening level decreases from point a to point b.
したがって、出力変調周期Tは、時間Tsよりも小さい値にする必要がある。さらに黒化加工を均一化するためには、出力変調周期Tは、時間Tsよりも十分に小さい値、具体的には、5分の1以下の値にすることが望ましい。 Therefore, the output modulation period T needs to be smaller than the time Ts. Further, in order to make the blackening process uniform, it is desirable that the output modulation period T is a value sufficiently smaller than the time Ts, specifically, a value of 1/5 or less.
また、ピーク出力P、出力変調幅W、加熱時間τ、出力変調周期Tなどの加工条件は、液晶パネル15の機種、カラーフィルター色材1の種類ごとに最適化される。この条件を予め決定した上で、実際の輝点欠陥が存在する液晶パネル15に対してレーザ照射することで、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルを達成できるとともに、輝点欠陥の周辺画素の新たな表示不良の発生を抑制することができ、輝点欠陥を有する液晶パネル15の救済を図ることができる。
Further, processing conditions such as the peak output P, the output modulation width W, the heating time τ, and the output modulation period T are optimized for each type of the
また、レーザ発振器17における半導体レーザは、近紫外から赤外までの各種波長のものを入手可能であるが、レーザ表示装置や光記憶媒体の書き込みなどに使用される青色や赤色の半導体レーザを使用することが可能である。半導体レーザの波長と、黒化対象画素におけるカラーフィルター色材(赤、緑、又は青)との関係によっては、透過率が高く効率的に黒化できないことが懸念されたが、実際には、適切な加工条件を選べば、カラーフィルター色材の色とは関係なく黒化可能であることが分かっている。よって、輝点欠陥黒化装置101における構成を単純化するため、単一の半導体レーザにより赤、緑、青といった三色のカラーフィルター色材1に対応することが可能である。また、レーザ発振器17では、集光性が高いこと、並びに、電流変調使用時の信頼性及び寿命確保が可能なことから、シングルチップの半導体レーザを使用するのが望ましい。
The semiconductor laser in the
本実施の形態1における輝点欠陥黒化装置101では、レーザ駆動電源18によってレーザ発振器17におけるレーザ駆動電流を制御することから、輝点欠陥黒化装置101における装置構成を単純で安価にて形成することができる。
In the bright spot
実施の形態2.
本実施の形態2は、実施の形態1と比較して、レーザ出力の変調方法のみが異なる。よってここでは、レーザ出力の変調方法を中心に説明し、同一構成部分については説明を省略する。
実施の形態2における、液晶パネルの輝点欠陥黒化装置102の概略構成を図6に示す。実施の形態1における輝点欠陥黒化装置101では、出力変調装置70として、レーザ発振器17における電流変調を可能とするレーザ駆動電源18を用いたが、本実施の形態2における輝点欠陥黒化装置102では、出力変調装置70として、レーザ発振器17からのレーザ光路中に外部変調素子40を用いている。よって、輝点欠陥黒化装置101に対して輝点欠陥黒化装置102は、レーザ発生装置32及びレーザ駆動電源18−2において構成上、相違する。
The second embodiment is different from the first embodiment only in the laser output modulation method. Therefore, here, the description will focus on the laser output modulation method, and the description of the same components will be omitted.
FIG. 6 shows a schematic configuration of the bright spot
レーザ発生装置32は、レーザ発生装置31との比較において、出力変調装置70としての外部変調素子40を有する点でのみ相違する。外部変調素子40として、オプティカルチョッパーや、AO(Acoustic-Optic)素子、EO(Electric-Optic)素子などを使用することができる。本実施の形態2では、オプティカルチョッパーを用いている。
The
図7に、オプティカルチョッパーの構成図を示す。オプティカルチョッパーは、回転板41と駆動源45とを有する。回転板41は、円板からなり、レーザを透過する透過部42と、遮光する遮光部43とが円周に沿って交互に設けられ、レーザ発振器17とレーザビーム調整光学系19との間のレーザ光路44の途中に配置される。このように構成されるオプティカルチョッパーは、駆動源45にて回転板41の中心点を中心に回転されることにより、レーザ発振器17から出射したレーザ出力を変調することができる。即ち、レーザ光路44に透過部42が位置するときには、レーザビームは回転板41を通過し、遮光部43が位置するときには、レーザビームは回転板41で遮断され、加工点でのレーザ出力はゼロとなる。オプティカルチョッパーを使用した場合のレーザ出力変調の例を図8に示す。
FIG. 7 shows a configuration diagram of the optical chopper. The optical chopper has a
出力変調装置70としてオプティカルチョッパー等の外部変調素子40を有することから、レーザ駆動電源18−2は、実施の形態1におけるレーザ駆動電源18とは異なり、
レーザ発振器17に対してピーク出力Pのみを調整する。
Since the
Only the peak output P is adjusted for the
上述のオプティカルチョッパーを用いた場合、レーザ発振器17が発するレーザビームのビーム径は、設定された大きさであるため、透過と遮光とが切り替わるときには、レーザビームは、一部が遮断され、残りの一部が透過することとなる。この透過と遮光とが切り替わるタイミングでは、加工点におけるレーザ出力は、図8に示すように、時間に対して三角関数のように滑らかに変化する。オプティカルチョッパーの回転板41における透過部42と遮光部43との角度、及び回転板41の回転周波数を変化させることで、レーザ出力変調における加熱時間τと出力変調周期Tとを調整することができる。ピーク出力Pは、レーザ駆動電源18−2によって調整される。実施の形態1で示したレーザ駆動電源18による出力変調とは異なり、レーザ駆動電源18−2では、出力変調の波形を自由に調整することは行わない。
When the above-mentioned optical chopper is used, the beam diameter of the laser beam emitted from the
また、オプティカルチョッパーにおける回転板41の遮光部43では、レーザビームは完全に遮断されるため、図4で示した、レーザ駆動電源18の電流による出力変調における出力変調幅Wに相当する値は、オプティカルチョッパーを使用した場合には100%で一定となる。
Further, since the laser beam is completely blocked by the
一方、外部変調素子40としてAO素子を使用した場合には、出力変調幅Wは、素子の回折効率で制限される。素子を複数個使用することにより出力変調幅Wをある程度100%に近づけることはできるが、一般的には出力変調幅Wを100%に設定することは困難である。しかしながら、オプティカルチョッパーと比較して、AO素子は、装置構成が複雑化し高価になるが、機械的な動作を伴わないため、高速の出力変調が可能となる。また、AO素子に印加する電圧により回折効率を変化させることができるため、出力変調の波形を自由に設定可能となるというメリットもある。
On the other hand, when an AO element is used as the
また、外部変調素子40としてEO素子を使用した場合には、AO素子とは異なり、出力変調幅Wをほぼ100%にすることが可能である。またEO素子を使用した場合、EO素子に印加する電圧により偏光の回転角度が調整可能であり、EO素子の透過率を自由に設定できるため、出力変調の高速性もAO素子と同等でオプティカルチョッパーと比較して高く、出力変調の波形を自由に設定可能である。但し、駆動に高電圧電源が必要になり、一般的にはAO素子と比較して装置が高価になる。
Further, when an EO element is used as the
また、上述の外部変調素子40を使用した場合、実施形態1でのレーザ駆動電源18による出力変調と比較して、装置が複雑で高価になるというデメリットはあるものの、電流により直接出力変調するのが困難なNd:YAGレーザなどの固体レーザに対しても安定して出力変調が可能になるという大きなメリットがある。
In addition, when the above-described
また、液晶パネル15の機種やカラーフィルター色材1の種類に起因して、レーザ黒化のために波長530nm近辺の緑色や、380nmより短い紫外領域などの波長が必要で、半導体レーザではなく固体レーザを選択することが避けられない場合に、本実施の形態2の構成は特に有効である。
Further, due to the type of the
実施の形態3.
上述した実施の形態1、2は、液晶パネル15において、偏光板2、11は貼付した状態で黒化処理を行う形態であるが、本実施の形態3は、黒化処理のためのレーザが入射される液晶パネル15における少なくともレーザ入射面側の偏光板2又は11を除いた液晶パネルに対して黒化処理を行う形態である。
In the first and second embodiments described above, the blackening process is performed with the
即ち、図10に示す液晶パネル15のように、偏光板2、11が貼付された状態にて、レーザを入射して黒化処理を行うと、特に液晶パネル15のTFT基板14側からレーザを入射した場合には、TFT基板14に備わる配線等にて反射したレーザビームが偏光板11に損傷を与えて新たな表示不良を発生する場合や、照射されるレーザビームが偏光板11で散乱され黒化処理がなされない場合がある。よって、レーザ入射面側の偏光板を除去した後に黒化処理を行うことで、このような問題を解決することができる。
しかしながら、偏光板が存在しないことから、輝点欠陥黒化装置において、液晶パネルの駆動状態を観察することができず、黒化処理の状況を確認することができない。
That is, when the blackening process is performed by applying a laser with the
However, since there is no polarizing plate, the driving state of the liquid crystal panel cannot be observed in the bright spot defect blackening device, and the state of blackening treatment cannot be confirmed.
そこで本実施の形態3では、図9にその概略構成を示す輝点欠陥黒化装置103のように、カメラ22に、液晶パネル15において表示に用いる偏光板2,11と同等の機能を有する偏光板81を設置している。尚、偏光板81をカメラ22に設けたレーザ発生装置として符号33を付す。また、図9では実施の形態1における輝点欠陥黒化装置101に対して偏光板81を設けた構成を図示するが、実施の形態2における輝点欠陥黒化装置102に対して偏光板81を設けた構成を採っても良い。偏光板81以外の構成は、上述した実施の形態1、2における構成に同じである。
Therefore, in the third embodiment, like the bright spot
偏光板81は、液晶パネルとカメラ22との間で、かつ、液晶パネルへ照射されるレーザの光路を含まない場所に設置される。カメラ側偏光板81をレーザ光路中に設置した場合には、レーザの偏光や偏光板の透過偏光の向きにより、カラーフィルター色材1におけるレーザ出力が変化してしまう。これに対し、カメラ側偏光板81を図9のようにレーザ光路を含まない場所に設置することで、レーザの偏光に依らず、カラーフィルター上でのレーザ出力を一定にすることができる。
The
このように本実施の形態3における輝点欠陥黒化装置103のようにカメラ側偏光板81を設けることで、液晶パネルのレーザ入射面側の偏光板を剥離した状態で、液晶パネルの駆動状態を観察しながら黒化処理することが可能となる。
Thus, by providing the camera-side
1 カラーフィルター色材、15 液晶パネル、17 レーザ発振器、
18 レーザ駆動電源、31〜33 レーザ発生装置、40 外部変調素子、
41 回転板、45 駆動源、50 液晶パネル移動装置、60 輝点欠陥画素、
70 出力変調装置、81 偏光板、
101〜103 輝点欠陥黒化装置。
1 color filter color material, 15 liquid crystal panel, 17 laser oscillator,
18 laser drive power supply, 31-33 laser generator, 40 external modulation element,
41 rotating plate, 45 drive source, 50 liquid crystal panel moving device, 60 bright spot defective pixel,
70 output modulator, 81 polarizing plate,
101-103 Bright spot defect blackening device.
Claims (2)
上記レーザ発振器として半導体レーザを用い、
輝点欠陥画素のカラーフィルターへ照射するレーザビームの照射出力を、カラーフィルター上のレーザビームスポット径(D)及びレーザビームスキャン速度(V)で決定される時間(D/V)よりも短い周期で上記半導体レーザの駆動電流を変調することによって変調しながらスキャンする、
ことを特徴とする、液晶パネルの輝点欠陥黒化方法。 In the method of blackening a bright spot defect in which the color filter of the bright spot defective pixel of the liquid crystal panel is scanned by irradiating the laser beam from the laser oscillator relative to the black color filter of the bright spot defective pixel.
Using a semiconductor laser as the laser oscillator,
A period shorter than the time (D / V) determined by the laser beam spot diameter (D) and the laser beam scanning speed (V) on the color filter for the irradiation output of the laser beam irradiated to the color filter of the bright spot defective pixel Scan with modulation by modulating the drive current of the semiconductor laser with
A bright spot defect blackening method for a liquid crystal panel.
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