JPH04358120A - 液晶表示装置および液晶表示装置の欠陥修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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６および図７に示される方法がある。この方法は液晶
パネル１の輝点絵素５に対応する入射側のガラス基板２
の表面付近（以下この位置を輝点欠陥修正部６という）
に不透明遮光膜６を形成し、これによりに光源（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
５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７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液晶
表示装置の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
位置する入射側の該透明基板の表面付近に、底面が光散
乱特性を示す粗面形状に形成された凹陥加工部を備え、
且つ該底面の中央部における光散乱特性が周囲部よりも
大きくなる粗面形状としてなり、そのことにより上記目
的が達成される。

【００１４】好ましくは、前記底面の中央部をがメッシ
ュ状の粗面形状に形成する。また、前記凹陥加工部の底
面中央に、周囲部よりも深く、且つ深くなるにつれて狭
幅になった凹部を形成する。

【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
上に位置する入射側の該透明基板の表面付近に、底面が
光散乱特性を示す粗面形状に形成された凹陥加工部を形
成する工程と、該凹陥加工部の底面中央部に周囲部より
も深くなった凹部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】好ましくは、エキシマレーザエッチングで
前記凹陥加工部および前記応部を形成する。

【００１７】

【作用】上記のように入射側の透明基板の輝点絵素に対
応する表面付近に凹陥加工部を形成し、その底面を光散
乱特性を示す粗面形状に粗面化処理すると、この部分を
透過して表示画面上に結像される照明光の減光度を大き
くできる。従って、輝点絵素が周囲の正常絵素に対して
目立たなくなる。

【００１８】加えて、凹陥加工部の底面中央部の光散乱
特性を周囲部よりも大きくすると、輝点絵素の中央部に
おける減光効果を向上できることはもちろんのこと、周
囲部を透過する照明光の光量を輝点絵素の修正を犠牲に
することなく、正常絵素部を透過する光量に容易に近付
けることができることを意味する。従って、表示画面上
において輝点絵素の周囲部と正常絵素部との違和感を低
減できる。すなわち、正常絵素が輝点絵素の周囲部に対
していわば「にじんだ」状態で表示されるにじみ現象が
発生する。それ故、輝点絵素が正常絵素に対して更に一
層目立たなくなる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の一実施例を説明する。

【００２０】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
。

【００２１】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２、２７
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。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２５が絵素に対応して配列される。カラーフィル
タ２４は全て同色のカラーフィルタ（図示例ではＲ（赤
）のカラーフィルタ）である。更に、このように配列さ
れるカラーフィルタ２４およびブラックストライプ２５
の内面側には対向電極２６が配設される。対向電極２６
は一対のガラス基板２、２７間に封入されるツィステッ
ドネマティック液晶層３０に電圧を印加するために配設
される。

【００２２】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。なお、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表示パネル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２
４は上記のように同一の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の外表面側に設置する構成としてもよい。

【００２３】また、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、偏向フィルムと液晶分子のねじれ配
向効果を利用したＴＦＴ駆動型、ＭＩＭ駆動型又はデュ
ーテイ駆動型等広く適用可能である。更には、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側に輝点修正部１６を
形成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。

【００２４】上記スリットパターン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
底面中央部における粗面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。

【００２５】また、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４０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。

【００２６】図３に示すように、輝点修正部１６に対す
る修正処理は該輝点修正部１６に矢印Ｉ方向からレーザ
ビーム１０を照射して行われる。これにより照射部はレ
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１
９が形成される。

【００２７】次いで、スリットパターン１１に図４に示
されるように多数の丸穴６１、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を粗面１９の中央部のみに照射する
。これにより、図３に示すように粗面１９の中央部に該
粗面１９の周囲部よりも深くなったメッシュ状の中央粗
面１７が形成される。

【００２８】このような中央粗面１７を形成すると、粗
面１９の中央部における凹凸段差を周囲部よりも大きく
できるので、中央部における光散乱特性を周囲部よりも
大きくできる。従って、中央部における照明光４０の減
光効果を周囲部よりも大きくでき、輝点絵素５の中央部
を周囲の正常絵素に対して目立たなくすることができる
。更に、輝点絵素５の周囲部を透過する照明光４０の透
過光量を周囲の正常絵素部を透過する透過光量よりも少
し減光させることができるので、表示画面上において輝
点絵素５の周囲部と正常絵素部との違和感を低減できる
。すなわち、正常絵素が輝点絵素５の周囲部に対してい
わば「にじんだ」状態で表示されるにじみ現象が発生す
る。

【００２９】以上の理由により、粗面１９および中央粗
面１７を形成する場合は、輝点絵素５を周囲の正常絵素
に対して更に一層目立たなくすることができる。また、
輝点絵素５の中央部における減光効果を向上できること
により、この種のプロジェクション装置の今後の技術動
向に対処できる利点がある。即ち、今後は光源となるメ
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、これに対処するためには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。

【００３０】因みに、中央粗面１７における減光効果を
８０％程度に設定する場合は、粗面１９の減光効果を２
０〜４０％程度に設定すればよい。

【００３１】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。

【００３２】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１９および
中央粗面１７を形成できる利点がある。

【００３３】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及
び中央粗面１９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。

【００３４】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２４
８ｎｍ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。

【００３５】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の種類を
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１９の表面粗さはＫ
ｒＦが最も粗く、次いでＡｒＦであった。そして、表面
粗さを最も粗面化できたＫｒＦによる粗面１９を顕微鏡
で観察すると、粗面１９が砂粒状を呈し、照明光４０の
透過光量もＡｒＦに比較して十分に抑制できることを確
認できた。

【００３６】また、このＫｒＦによる粗面化と照明光４
０の透過光量との関係は、レーザビーム１０のエネルギ
密度（ｍＪ／ｃｍ２）およびパルスショット数の条件を
変えることで、透過光量を変化させることができること
を確認できた。このことは減光効果の程度を容易にコン
トロールできることを意味する。

【００３７】図５は本発明の他の実施例を示しており、
この実施例では粗面１９の中央部に底面に向けて狭幅に
なった四角錘状をなす中央凹部１８Ａを形成し、該中央
凹部１８Ａの側面（傾斜面）を粗面化処理１７Ｂすると
共に、底面に中央粗面１７Ａを形成し、照明光４０の輝
点絵素５の中央部における減光効果を向上する構成をと
る。このような中央凹部１８Ａ、中央粗面１７Ａはレー
ザビーム１０を用いたエッチング加工により以下の様に
して形成される。

【００３８】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のエネルギー密度を適宜の
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、これにより粗面
１９を形成する。次いで、上記実施例同様に図４に示さ
れるスリットパターンマスク６０をスリットパターン１
１に挿入し、この状態から粗面１９の底面中央部のみに
レーザビーム１０を照射する。これにより、粗面１９の
中央部に該粗面１９よりも深くなった中央凹部１８Ａが
形成され、その側面に鋸刃状の粗面１７Ｂが形成され、
同時に底面にメッシュ状の中央粗面１７Ａが形成される
。この実施例による場合も上記実施例同様の効果を奏す
る。

【００３９】なお、中央凹部１８Ａの仕様としては、最
表面の縦横寸法が２５０μｍ×２５０μｍ、傾斜角度が
５〜２０度、深さが２５０μｍ以上のものが好ましい。 因みに、このような中央凹部１８Ａによれば輝点絵素５
の中央部における減光効果を約８０％以上に設定できる
ことが確認できた。

【００４０】尚、本発明が適用される液晶パネルは上記
した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
５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十分に得られること
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、かか
る黒点を生じず、修正箇所が限定されることがない。

【００４４】■修正の信頼性。

【００４５】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。

【００４６】■修正サイズ、修正形状。

【００４７】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。

【００４８】加えて、本発明によれば、凹陥加工部の底
面中央部に周囲部よりも光散乱特性が大きい粗面化処理
を施すので、輝点絵素の中央部における減光効果を更に
一層向上できる。従って、光源の高輝度化が要請される
プロジェクション装置の今後の技術動向に対処できる利
点がある。また、凹陥加工部の周囲部を透過する照明光
の透過光量を正常絵素部を透過する照明光の透過光量に
容易に近付けることができるので、「にじみ」現象を利
用して輝点絵素を正常絵素に違和感なく溶け込ますこと
ができる。それ故、輝点絵素を正常絵素に対して確実に
目立たなくすることができる。

【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】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５】本発明の他の実施例を示す一部拡大断面図。

【図６】従来方法を示す側面図。

【図７】従来方法における図２に対応する図面。

【符号の説明】

１　　液晶パネル ２　　ガラス基板 ５　　輝点絵素 ９　　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　　中央粗面 １８　　凹部 １９　　粗面 ２４　　カラーフィルタ ２６　　対向電極 ２７　　出射光側ガラス基板 ２８　　絵素電極 ２９　　ＴＦＴ ３０　　ツィステッドネマティック液晶層４０　　照明
光 ６０　　スリットパターンマスク

Claims (5)

【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入射側の該透明基板の表面付近に、
   底面が光散乱特性を示す粗面形状に形成された凹陥加工
   部を備え、且つ該底面の中央部における光散乱特性が周
   囲部よりも大きくなる粗面形状とした液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記底面の中央部がメッシュ状の粗面形状
   に形成されている請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記凹陥加工部の底面中央に、周囲部より
   も深く、且つ深くなるにつれて狭幅になった凹部が形成
   されている請求項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】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該透明基板の表面付近に、
   底面が光散乱特性を示す粗面形状に形成された凹陥加工
   部を形成する工程と、該凹陥加工部の底面中央部に周囲
   部よりも深くなった凹部を形成する工程とを含む液晶表
   示装置の欠陥修正方法。
5. 【請求項５】前記凹陥加工部および凹部をエキシマレー
   ザエッチングで形成する請求項４記載の液晶表示装置の
   欠陥修正方法。