JPH0990304A - 液晶パネルの画素欠陥修正方法及び画素欠陥修正装置 - Google Patents
液晶パネルの画素欠陥修正方法及び画素欠陥修正装置Info
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Abstract
及び欠陥画素修正装置を提供する。 【解決手段】XYステージ2に載置した液晶パネルLC
Dをビデオカメラ20で撮影して白欠陥画素を検出した
後、レーザ発振器22から白欠陥画素に第1のレーザビ
ームを照射することにより、白欠陥画素を含む周囲の液
晶層中に気泡を発生させる。この気泡発生状態におい
て、レーザ発振器22から白画素欠陥に第2のレーザビ
ームを照射し、そのエネルギーで白欠陥画素の構成材を
気泡内に飛散させる。この飛散物は液晶パネルの対向電
極に付着・堆積し、白欠陥画素を修正することになる。
Description
られる液晶パネルに発生した欠陥画素を修正する方法、
及びその修正装置に関する。
上に伴い、高密度で画素数が多く且つ表示面積の広い液
晶パネルが開発されるようになった。しかし、製造工程
等における画素欠陥の発生を皆無にすことは極めて困難
であり、歩留まりの向上が重要な課題となっている。
からといって液晶パネルを不良品として廃棄してしまう
のではなく、その欠陥部分を修正(修理)加工して良品
とする技術が開発されている。
特開昭63−240521号公報(液晶表示装置のトリ
ミング方法)、修正加工装置の従来例として、文献「液
晶ディスプレイリペア装置;NTN TECHNICAL REVIEW No.
58(1990),pp66 〜pp69」が知られている。
製造時に付着したゴミや、ITO透明電極や配線等の短
絡に起因する欠陥部分にレーザ光を照射し、そのレーザ
光のエネルギーによって上記のゴミや短絡部分を実質的
に焼き切ることによって、修正加工を行うものである。
は、画素間配線の短絡等に起因する欠陥部分を焼き切る
という手段を講じることによって、欠陥部分を除去しよ
うとするものであるので、基本的に配線の短絡部分等の
修正しかできず、ノーマリホワイトタイプの液晶パネル
に多い所謂白欠陥を修正することができなかった。
は、画素を駆動するための画素駆動電圧が印加された画
素は光の透過を阻止するように作用するので黒表示とな
り、画素駆動電圧が印加されない画素は光を透過させる
ので白表示となるという駆動表示方式を採用するもので
ある。
で付着した異物や配線パターンの不備を除去することに
よって、該当する欠陥画素に駆動電圧が印加されないよ
うに加工することになり、その欠陥画素の機能を完全に
殺すことで修正加工を実現することになるので、その欠
陥画素は常に白表示のままになってしまい、上記の白欠
陥を生じることとなる。そして、この白欠陥は、残余の
正常な画素による表示領域内に輝点となって現れるので
目立ち易く、高品位の再生画像を提供することができな
いという問題を生じていた。
ータの表示装置として使用して、静止画像を再生表示さ
せた場合に、白欠陥が目障りとなったり、白欠陥を有す
る液晶パネルを用いた映像投影装置(プロジェクタ)で
映像を投影表示させると、その映像中に常に白欠陥が現
れて目障りとなる等の問題を生じる。
たものであり、白欠陥を除去することができる、液晶パ
ネルの画素欠陥修正方法及びその装置を提供することを
目的とする。
部分にレーザを照射することにより、前記欠陥画素を修
正する液晶パネルの欠陥修正方法において、前記欠陥画
素の部分にレーザ光を照射することにより、少なくとも
前記欠陥画素を含む周辺領域まで広がる気泡を、前記液
晶パネルの液晶層中に発生させ、前記気泡発生状態中
に、前記欠陥画素の部分にレーザ光を1又は2以上の回
数で照射することにより、前記欠陥画素の部分の構成物
を飛散及び堆積させることとした。
ザを照射することにより、前記欠陥画素を修正する液晶
パネルの欠陥修正装置において、前記欠陥画素の部分に
第1のレーザ光を照射することにより、少なくとも前記
欠陥画素を含む周辺領域まで広がる気泡を、前記液晶パ
ネルの液晶層中に発生させると共に、前記気泡発生状態
中に、前記欠陥画素の部分にレーザ光を1又は2以上の
回数で照射することにより、前記欠陥画素の部分の構成
物を飛散及び堆積させるレーザ光照射手段を具備する構
成とした。
ネルの欠陥修正装置の構成を示すブロック図である。
象である液晶パネルLCDを載置するためのXYステー
ジ2が備えられている。このXYステージ2は、制御部
4からの駆動制御信号に従って作動するステッピングモ
ータを備える駆動機構6によってXY座標の何れの方向
へも移動され、このXYステージ2の移動動作により液
晶パネルLCDを任意の位置へ位置決め調整する。
Y座標に直交する方向)に向けて貫通した開口部2aが
形成され、開口部2aの下側には、偏光フィルタ8を介
して透過照明装置10が設けられている。そして、制御
部4からの照明制御信号に従って透過照明装置10が点
灯すると、偏光フィルタ8を通過した照明光が開口部2
aを介して液晶パネルLCDの裏面側を照明し、液晶パ
ネルLCDの所謂バックライトと同様の機能が発揮され
る。
沿って、結像レンズ12、ダイクロイックミラー14、
偏光フィルタ16、カメラレンズ18及びCCDビデオ
カメラ20が設けられ、かかる光学系を構成する何れの
構成要素も同一の光軸に合致している。尚、偏光フィル
タ8と16は相互に直交状態に配置されている。
には、上記光学系と光軸合わせされたレーザ発振器22
が設けられ、更に、ダイクロイックミラー14とレーザ
発振器22との間には、所定部分にのみ光透過パターン
を有する遮光マスク24と、所定の光透過率を有する減
光フィルタ26が設けられている。
ンが備えられている。第1の光透過パターンは、レーザ
発振器22から出射されるレーザ光を、所定直径の単一
レーザビームにする単一の透過部からなり、その単一レ
ーザビーム(以下、第1のレーザビームという)をダイ
クロイックミラー14及び結像レンズ12を介して、被
修正対象である液晶パネルLCDの欠陥画素の一部分へ
照射させるようになっている。即ち、図2(a)に示す
ように、結像レンズ12の光軸上に合致する単一の欠陥
画素EPの範囲内の一部分だけに第1のレーザビームが
照射されるように、第1の透過パターンの径(又は面積
S)が極めて微細に設計されている。
2から出射されるレーザ光を、夫々所定直径の複数個の
レーザビームにする複数個の透過部からなり、その複数
のレーザビーム(以下、第2のレーザビームという)を
ダイクロイックミラー14及び結像レンズ12を介し
て、被修正対象である液晶パネルLCDの欠陥画素の範
囲内へ照射させるようになっている。即ち、図2(b)
に示すように、結像レンズ12の光軸上に合致する単一
の欠陥画素EPの範囲内に第2のレーザビームが照射さ
れるように、第2の透過パターンの複数個の透過部は、
極めて微細に設計されている。尚、透過部の個数は特に
限定されるものではないが、この実施の形態では、図2
(b)又は(c)に示すように、4個又は6個のレーザ
ビームを照射する構成としている。
領域は光の透過を完全に遮断する遮光部分となってい
る。
って駆動モータ28が遮光マスク24の位置を調節する
ことにより、第1の光透過パターンと第2の光透過パタ
ーンの挿入切換を行うようになっている。
ら出射されるレーザ光を所定の光透過率で透過させると
共に、制御部4からの切換制御信号に従って駆動モータ
30が作動することにより、レーザ発振器22と遮光マ
スク24との間に挿入又は取り外す構成となっている。
尚、遮光マスク24の上記第1の透過パターンが選択・
挿入されるときは、減衰フィルタ26がレーザ光の光路
中から取り外され、遮光マスク24の上記第2の透過パ
ターンが選択・挿入されるときは、減衰フィルタ26が
挿入される。
射エネルギーρ、且つ所定の繰り返し周期τのパルスレ
ーザ光を出射し、その起動及び停止制御は制御部4から
の制御信号に従って行われる。
レンズ12、ダイクロイックミラー14、偏光フィルタ
16及びカメラレンズ18を介して、液晶パネルLCD
の光像を撮像し、その映像信号を画像処理部32へ出力
する。そして、画像処理部32は、液晶パネルLCDの
光像をCTRモニタ等の表示部34に再生表示させると
共に、適時にレーザ発振器22のレーザ発光を停止させ
るための発光停止信号を制御部4へ出力する。
コンピュータシステム等によって実現され、このマイク
ロコンピュータシステム等を操作者が操作することによ
り、かかる欠陥修正装置全体を制御することができる構
成となっている。
置の作動及び画素欠陥修正方法を図3のフローチャート
と共に説明する。尚、典型例として、ノーマリホワイト
タイプのTFT液晶パネルを修正加工する場合を説明す
る。
が、被修正対象である液晶パネルLCDをXYステージ
2上に装着すると共に、透過照明装置10を点灯させる
ことにより、液晶パネルLCDの裏面を照明させる。こ
れにより、ビデオカメラ20が、液晶パネルLCDを通
過した光像を結像レンズ12、ダイクロイックミラー1
4、偏光フィルタ16及びカメラレンズ18を介して撮
影を開始する。
動回路をオンにすることにより、液晶表示パネルLCD
を均一輝度の表示状態に設定し、操作者が、表示部34
に表示される液晶パネルLCDの再生映像を見ながらX
Yステージ2の位置を適宜に移動させることにより、液
晶パネルLCD中の白欠陥画素を検索し、その白欠陥画
素を結像レンズ12の光軸に合致させるようにXYステ
ージ2の位置決め操作を行う。
晶パネルLCDでは、偏光フィルタ8,16及びこの液
晶パネルLCDを通過する照明光の透過率が、不良画素
の箇所で最大となるので、表示部34に表示される高輝
度の部分を調べることによって、白欠陥画素を検出し且
つ位置決め調整を行うことができる。
ク24の第1の光透過パターンを選択・挿入させると共
に、減光フィルタ26を取り外した状態にして、レーザ
発振器22を作動させる。これにより、レーザ発振器2
2から出射される1発(単発)のパルスレーザ光からパ
ルス状の第1のレーザビームが形成され、この第1のレ
ーザビームがダイクロイックミラー14及び結像レンズ
12を介して、液晶パネルLCDの白欠陥画素EPに照
射する。
画素EPの対向電極(ITO透明電極)36及びポリイ
ミドの配向膜38が第1のレーザビームのエネルギーに
よって気化されて穴が空き、更にパルスレーザビームの
エネルギー密度(即ち、出射エネルギーとレーザビーム
径(面積)の比ρ/S)に対応した体積の気泡40が液
晶層42内に発生する。この実施の形態では、気泡40
が白欠陥画素EPの下だけでなくその周囲の複数個の画
素の下の領域まで広がるように、第1のレーザビームの
エネルギー密度を設定している。より具体的には、白欠
陥画素EPを中心としてその最大径の数倍〜10数倍の
広い範囲まで気泡40が広がるように設定している。
パネルの白欠陥画素EPに第1のレーザビームが照射さ
れる状態と気泡40の発生範囲を概念的に示す平面図、
同図(a)の下側の図は、気泡40の発生状態を上側の
図に対応して示す縦断面図である。
る透過照明装置10からの照明光は、偏光フィルタ8,
16の遮光比で得られる透過率に限りなく近づくこと
で、その透過率が小さくなるので、表示部34の再生映
像を見るだけで、気泡40が白欠陥画素EPのみならず
その周囲の画素の下にも広がって発生していることを視
認することができる。
(ステップ106)した後、ステップ108において、
遮光マスク24を第2の光透過パターンに切換えると共
に、減光フィルタ26を挿入させる。
振器22を作動させることにより、所定周期τで複数個
(例えば10個)のパルスレーザ光を出射させる。この
結果、図4(b)に示すように、減光フィルタ26によ
り減光され且つ遮光マスク24の第2の光透過パターン
で形成された第2のレーザビームが、白欠陥画素EPの
範囲内に照射される。そして、第2のレーザビームの複
数のパルスレーザビームのエネルギーにより、白欠陥画
素EPを構成する部分の対向電極(ITO透明電極)3
6及び配向膜38等が気化及び破壊されて飛散し、その
飛散物(炭素、インジウム等)が配向膜の表面に被着し
堆積する。
パネルの白欠陥画素EPに第2のレーザビームが照射さ
れる状態と気泡40の発生範囲を概念的に示す平面図、
同図(b)の下側の図は、飛散物の付着状態を概念的に
示す縦断面図である。
気泡40による空間中に飛散すると共に、気泡40の発
生範囲が前記の如く広いので液晶層42中に混入せず、
配向膜38の表面に付着・堆積する。更に、その気泡4
0による空間領域に第2のレーザビームが照射されるの
で、そのエネルギーが液晶層42に吸収されない。した
がって、比較的低いエネルギーのパルスレーザビームに
よって、構成物を飛散させることができる。
した後、時間の経過に伴って気泡40が消滅しても、図
4(c)に示す如く、堆積物は液晶層42中に混入する
ことなく、配向膜38に付着・堆積したままになる。
尚、図4(c)の上側の図は、TFT液晶パネルの気泡
38の消滅後の状態を示す平面図、下側の図は上側の図
に対応する縦断面図である。
と配向膜の配向性が変化するので、画素駆動電圧が印加
されなくとも、偏光を90°変化することが実験的に確
認された。そして、修正された欠陥画素は、画素駆動電
圧の印加の有無に拘わらず常に黒表示をするようにな
り、白欠陥の様な輝点が現れなくなる。また、常時黒の
状態であれば、通常の表示動作中であっても目立たない
ので、品質のよい再生画像等を提供することができる。
34の映像を見ながら白欠陥画素の修正状況を検査し
て、修正加工処理を終了する。
陥を確実且つ容易に修正することができる。また、欠陥
画素を直接修正するので、遮光性に優れた画素に修正す
ることができ、特に、広がり角の大きなTFT液晶パネ
ルの画素欠陥修正に好適である。
を特に限定していないが、フッ素、キセノン、ヘリウム
及びネオンの混合ガスを放電させることによりパルスレ
ーザ光を出射するエキシマレーザ発振器や、XeCl,
KrFエキシマレーザ発振器や、Nd:YAGレーザ発
振器等を使用することが好適である。また、Nd:YA
Gレーザの2〜4倍波など、液晶パネル表面に設けられ
ているガラス基板を透過する透過波長であって、対向電
極(ITO透明電極)及び配向膜に吸収されるレーザを
出射するレーザ発振器を適用することができる。
図1に示すレーザ発振器22として、フッ素、キセノ
ン、ヘリウム及びネオンの混合ガスを放電させることに
よりパルスレーザ光を出射するエキシマレーザ発振器を
適用し、出射パルスエネルギーが100mJ、波長が3
51nm、繰り返し周波数が200Hzのパルスレーザ
光を出射させた。
光マスク24の第1の光透過パターンの径は、第1のレ
ーザビームの照射によって、TFT液晶パネルの液晶層
中に欠陥画素の約9倍の範囲の気泡が生じる程度の大き
さにした。
光フィルタ26の透過率を40%とした。また、第2の
レーザビームのビーム数を4個(図2(c)参照)と
し、各ビームの直径をTFT液晶パネルの各画素の最大
径の1/16以下とした。
極)の膜厚が約1500、配向膜(ポリイミド)の膜厚
が約1000であるTFT液晶パネルLCDの白画素欠
陥を修正することとした。
を発生させるための第1のレーザビームのエネルギー密
度を10J/cm2 、飛散処理を施すための第2のレー
ザビームのエネルギー密度を2.5J/cm2 とした。
20にて撮影したTFT液晶パネルLCD中の欠陥画素
EP及びその周辺の映像を線画にて描いたものであり、
同図(b)は、修正加工後に液晶パネルの全ての画素を
白表示させた場合の映像を線画にて描いたものである。
これらの図からも明らかなように、白欠陥画素EPは、
修正加工によって所謂黒欠陥画素になり、修正処理時に
第2のレーザビームによって形成された微少な部分だけ
が僅かに白くなる。しかし、欠陥画素の占有面積に比べ
てその白い部分の面積は僅かであるので、ほとんど目立
ないことが確認された。特に、本発明は、ノーマルホワ
イトタイプの液晶パネルの白欠陥画素の修正に好適であ
ることが確認された。
レーザ光を画素欠陥に照射することによって、液晶パネ
ルの液晶層中に欠陥画素より広い範囲にわたって気泡を
発生させた状態で、更にレーザ光の照射により、欠陥画
素の構成材の一部を飛散させてその飛散物を構成材に付
着・堆積させるので、飛散物が液晶層中に混入すること
無く、上記被着・堆積によって欠陥画素を修正加工する
ことができる。
ネルの白欠陥画素を常に黒表示の状態に修正加工する事
ができるので、表示中に目立つ輝点の発生を防止して、
高品位の表示装置を提供することができる。また、液晶
パネルを所謂投影プロジェクタの液晶シャッターに適用
される場合にも、白欠陥画素を黒表示の状態に修正する
事により、高品位の投影プロジェクタを提供することが
できる。
ロック図である。
射パターンを示す説明図である。
素修正手順を説明するためのフローチャートである。
ある。
果を示す説明図である。
動部、8…偏光フィルタ、10…透過照明装置、12…
結像レンズ、14…ダイクロイックミラー、16…偏光
フィルタ、18…カメラレンズ、20…ビデオカメラ、
22…レーザ発振器、24…遮光マスク、26…減光フ
ィルタ、28,30…駆動モータ、32…画像処理部、
34…表示部、36…対向電極、38…配向膜、40…
気泡、42…液晶層、EP…欠陥画素。
Claims (2)
- 【請求項1】 液晶パネルの欠陥画素の部分にレーザを
照射することにより、前記欠陥画素を修正する液晶パネ
ルの欠陥修正方法において、 前記欠陥画素の部分にレーザ光を照射することにより、
少なくとも前記欠陥画素を含む周辺領域まで広がる気泡
を、前記液晶パネルの液晶層中に発生させ、前記気泡発
生状態中に、前記欠陥画素の部分にレーザ光を1又は2
以上の回数で照射することにより、前記欠陥画素の部分
の構成物を飛散及び堆積させることを特徴とする液晶パ
ネルの画素欠陥修正方法。 - 【請求項2】 液晶パネルの欠陥画素の部分にレーザを
照射することにより、前記欠陥画素を修正する液晶パネ
ルの欠陥修正装置において、 前記欠陥画素の部分に第1のレーザ光を照射することに
より、少なくとも前記欠陥画素を含む周辺領域まで広が
る気泡を、前記液晶パネルの液晶層中に発生させると共
に、前記気泡発生状態中に、前記欠陥画素の部分にレー
ザ光を1又は2以上の回数で照射することにより、前記
欠陥画素の部分の構成物を飛散及び堆積させるレーザ光
照射手段を具備することを特徴とする液晶パネルの画素
欠陥修正装置。
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