(57)【要約】【課題】  ダストに起因した表示欠陥を高い歩留まりで修復できる液晶パネルのリペア方法及びリペア装置を提供することを目的とする。【解決手段】  液晶パネルの欠陥画素にレーザ光を照射する液晶パネルのリペア方法であって、ダストを含む欠陥画素において、前記ダストにはレーザ光を実質的に照射せず、前記欠陥画素の前記ダスト以外の部分の少なくとも一部にはレーザ光を照射することを特徴とする液晶パネルのリペア方法を提供する。【選択図】  図１
2006337842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルの欠陥画素にレーザ光を照射する液晶パネルのリペア方法であって、
ダストを含む欠陥画素において、前記ダストにはレーザ光を実質的に照射せず、前記欠陥画素の前記ダスト以外の部分の少なくとも一部にはレーザ光を照射することを特徴とする液晶パネルのリペア方法。
【請求項２】
液晶パネルの欠陥画素にレーザ光を照射する液晶パネルのリペア方法であって、
ダストを含む欠陥画素において、前記ダストを含む非照射領域と、前記ダストを含まない照射領域と、を決定し、前記非照射領域にはレーザ光を照射せず、前記照射領域の少なくとも一部にはレーザ光を照射することを特徴とする液晶パネルのリペア方法。
【請求項３】
前記欠陥画素は、輝点欠陥を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶パネルのリペア方法。
【請求項４】
前記レーザ光の照射により、前記欠陥画素に含まれる配向膜を除去することを特徴とする請求項３記載の液晶パネルのリペア方法。
【請求項５】
レーザ光を放出するレーザ発振器と、
液晶パネルを載置するステージと、
前記レーザ発振器から放出された前記レーザ光を、前記ステージに載置された前記液晶パネルに導く光学手段と、
前記液晶パネルの欠陥画素を観察可能な観察手段と、
記観察手段から出力される情報に基づき、前記液晶パネルの欠陥画素にダストが含まれている場合に、前記ダストにはレーザ光を実質的に照射せず、前記欠陥画素の前記ダスト以外の部分の少なくとも一部にはレーザ光を照射するように、前記ステージと前記光学手段の少なくともいずれかを制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする液晶パネルのリペア装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記欠陥画素の前記ダスト以外の部分において前記レーザ光を照射するための走査パスを決定することを特徴とする請求項５記載の液晶パネルのリペア装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルのリペア方法及びリペア装置に関し、より詳細には、ダストに起因した表示欠陥を有する画素にレーザ光を照射して修復する液晶パネルのリペア方法及びリペア装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ、パソコン、携帯電話をはじめとする各種の家電機器や情報端末機器の画面デバイスとして液晶パネルが普及しつつある。さらなる普及を目指すには、大画面化や高精細化を進めるとともに、製造コストを下げることが重要である。  
アクティブマトリックス型の液晶パネルにおいて、不良画素を修復する方法として、レーザ光を照射するリペア方法がある。例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）の動作不良や、画素電極あるいは配向膜の不良などにより透過光を遮断できないと「輝点欠陥」が生ずる。輝点欠陥が生じた画素を修復する方法として、その欠陥画素の配向膜にレーザ光を照射し、配向を乱すことで透過率を低下させ、輝点欠陥コントラストを低下させるリペア方法がある（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【特許文献１】特許平５−３１３１６７号公報
【特許文献２】特許平８−１５６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液晶パネルの製造工程において、歩留まりを低下させる原因の一つに「ダスト」の混入がある。すなわち、有機材料や無機材料あるいは金属などからなるダストがアレイ基板と対向基板との間に混入すると、表示欠陥を生ずることが多い。ところが、本発明者の検討の結果、ダストに起因する表示欠陥に対して従来の方法でレーザ光を照射すると、新たな欠陥が生ずる場合があることが判明した。
【０００４】
本発明の目的は、ダストに起因した表示欠陥を高い歩留まりで修復できる液晶パネルのリペア方法及びリペア装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、
液晶パネルの欠陥画素にレーザ光を照射する液晶パネルのリペア方法であって、
ダストを含む欠陥画素において、前記ダストにはレーザ光を実質的に照射せず、前記欠陥画素の前記ダスト以外の部分の少なくとも一部にはレーザ光を照射することを特徴とする液晶パネルのリペア方法が提供される。
【０００６】
また、本発明の他の一態様によれば、
レーザ光を放出するレーザ発振器と、
液晶パネルを載置するステージと、
前記レーザ発振器から放出された前記レーザ光を、前記ステージに載置された前記液晶パネルに導く光学手段と、
前記液晶パネルの欠陥画素を観察可能な観察手段と、
記観察手段から出力される情報に基づき、前記液晶パネルの欠陥画素にダストが含まれている場合に、前記ダストにはレーザ光を実質的に照射せず、前記欠陥画素の前記ダスト以外の部分の少なくとも一部にはレーザ光を照射するように、前記ステージと前記光学手段の少なくともいずれかを制御するコントローラと、
を備えたことを特徴とする液晶パネルのリペア装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ダストに起因した表示欠陥を高い歩留まりで修復できる液晶パネルのリペア方法及びリペア装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明の実施の形態にかかる液晶パネルのリペア方法の手順を例示するフローチャートである。  
すなわち、本実施形態においては、まず、欠陥画素を観察し（ステップＳ１０２）、ダストの形状・サイズ・位置などを特定する（ステップＳ１０４）。次に、この結果に基づいて、ダストにレーザ光が照射されないように、照射領域と非照射領域とを決定する（ステップＳ１０６）。そして、決定した照射領域にレーザ光を照射する（ステップＳ１０８）。このように、ダストにレーザ光を照射しないようにすると、欠陥画素の周囲に損傷を与えることなく、欠陥画素を確実に修復できる。
【０００９】
図２は、本実施形態のリペア方法をさらに具体的に表すフローチャートである。  
また、図３は、このリペア方法を実施するために用いることができるリペア装置の基本的な構成を例示する模式図である。  
以下、まず図３に表したリペア装置について説明する。
【００１０】
本具体例のリペア装置は、レーザ発振器２００と、ＸＹステージ２５０と、コントローラ２６０と、ＣＣＤカメラ２８０と、を有する。レーザ発振器２００から出力されたレーザ光は、アッテネータ２１０により調整され、パワーモニタ２２０でモニタされ、ハーフミラー２３０で光路が変更され、集光レンズ２４０により収束されて、ＸＹステージ２５０の上に載置された液晶パネルに照射される。この時、ＸＹステージ２５０を動作させることにより、レーザ光を液晶表示パネルの上で走査させることができる。なお、後に詳述するように、ＸＹステージ２５０を移動させる代わりに可動ミラーや可動レンズなどによりレーザ光を走査させてもよい。また、レーザ光を連続的に照射させず、間欠的に照射しながら照射スポットを順次ずらしていく方法でレーザ光を照射してもよい。
【００１１】
一方、ＸＹステージ２５０の下には、透過照明２９０が設けられ、液晶パネルの透過光学像は、集光レンズ２４０、ハーフミラー２３０、リレーレンズ２７０を介してＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２８０により観察可能とされている。これら各要素の動作は、コントローラ２６０により制御される。
【００１２】
本実施形態のリペア方法は、このようなリペア装置を用いて実施することができる。  
以下、図１乃至図３を参照しつつ、本実施形態のリペア方法について説明する。  
本実施形態においては、まず、液晶パネルの欠陥画素を観察する（ステップＳ１０２）。例えば、ＸＹステージ２５０の上に液晶パネルＷを載置し、ＸＹステージ２５０の下側から、透過照明２９０により照射して液晶パネルＷの画像情報１０３をＣＣＤカメラ２８０で取り込む。
【００１３】
図４は、このようにしてＣＣＤカメラ２８０に取り込まれた画像を例示する模式図である。  
すなわち、この具体例の場合、マトリクス状に配置された画素Ｐｎ−１、Ｐｎ、Ｐｎ＋１・・・のうちで、画素ＰｎにダストＤが混入し、輝点欠陥が生じている。輝点欠陥が生じた場合には、画素Ｐｎにおける透過光の遮断が不十分であり、周囲よりも常に明るい点のように見える。本実施形態においては、このような欠陥を有する画素をＣＣＤカメラ２８０により観察し（ステップＳ１０２）、ダストＤを特定する（ステップＳ１０４）。すなわちダストＤのサイズ、形状、位置などに関する情報を取得する。
【００１４】
ダストＤの特定は、例えば、画像認識技術を利用した自動化が可能である。すなわち、コントローラ２６０に画像認識機能を設け、ＣＣＤカメラ２８０により取り込んだ画素Ｐｎの観察画像を分析させて、ダストＤを自動的に認識させ、そのサイズ、形状、位置を特定させることができる。この際に、例えば、観察画像を２値化などの手法で画像処理したり、また、ダストＤを円形近似、矩形近似、多角形近似などの手法で図形近似してもよい。
【００１５】
次に、このダストＤを含む非照射領域と、ダストＤを含まない照射領域とを決定する（ステップＳ１０６）。  
より具体的には、レーザ光を走査する場合には、ダストＤを回避したレーザ光の走査パスを決定する（ステップＳ１０６ａ）。
【００１６】
図５は、本実施形態において決定される走査パスを例示する模式図である。  
また、図６は、ダストＤがない場合の走査パスを例示する模式図である。
【００１７】
ダストＤがない場合には、図６に走査パスＬとして例示したように、画素Ｐｎの全体に亘ってむらなくレーザ光を走査させることができる。これに対して、ダストＤがある場合には、図５に表したように、ダストＤにレーザ光が照射されないように、その走査パスＬを決定する。後に詳述するように、画素Ｐｎの一辺のサイズは、例えば、数１０〜数１００マイクロメータ程度である。これに対して、レーザ光のビーム径を例えば３マイクロメータ以下とし、その走査パスＬのピッチＰを例えば１０マイクロメータ程度とすることができる。このようにすれば、不定形のダストＤをうまく避けつつ、その周囲の領域にレーザ光をむらなく照射することができる。
【００１８】
このような走査パスＬの決定も、コントローラ２６０において自動的に実行させることが可能である。例えば、コントローラ２６０は、ダストＤのサイズ、形状、位置などに関する情報を元にして、その形状を円形近似、矩形近似、多角形近似などの手法により、簡単な図形に近似する。この際に、バイアスを付与してやや大きめの図形に近似するとレーザ光を被るリスクがより低減する。しかる後に、このように近似した図形の領域を「非照射領域」とし、それ以外の部分を「照射領域」として、「照射領域」をむらなく照射するように、レーザ光の走査パスＬを決定する。このようにすれば、走査パスＬの決定の自動化が可能である。
【００１９】
しかる後に、このようにして決定した走査パスＬに従ってレーザ光を照射する（ステップＳ１０８）。  
すなわち、レーザ発振器２００からレーザ光１００を放出させ、アッテネータ２１０でレーザ光の光量を調節し、パワーモニタ２２０でレーザ光１００の出力をモニタする。この際、モニタしたレーザ光１００が設定条件から逸脱するのを防ぐために、レーザ発振器２００に制御信号１０５をフィードバックし、コントローラ２６０で制御するとよい。
【００２０】
そして、レーザ光１００を液晶パネルＷに照射しながら、コントローラ２６０の制御によってＸＹステージ２５０を２次元的に平行移動させることにより、走査パスＬに沿ってレーザ光を照射する。例えば、輝点欠陥の場合には、レーザ光を照射して配向膜を加熱分解除去することにより、液晶の配向をランダムにしてその画素の光透過率を低下させることができる。この場合のレーザ光のスポット径は例えば１〜５マイクロメータ程度とし、そのエネルギーは０．１〜１０マイクロジュール程度とするとよい。また、その繰り返し周波数は１００〜５００００ヘルツ程度で、走査速度は０．１ｍｍ／秒から１０ｍｍ／分程度とすることができる。
【００２１】
図７は、レーザ光１００の照射により修復された画素を表す模式図である。  
すなわち、輝点欠陥の場合には、図５などに表したように、欠陥のある画素Ｐｎの透過率が低下し、周囲よりも常に明るい状態となる。これに対して、レーザ光を照射して配向膜を除去すると、液晶の配向がなくなり、光の透過率が低下する。その結果として、図７に表したように、周囲の画素と比較してコントラストが低下し、目立たなくすることができる。
【００２２】
ここで、ダストＤにレーザ光を照射した場合に生ずる現象について説明する。  
図８は、ダストにレーザ光を照射した実験例を表す写真である。  
すなわち、本実験例においては、赤（Ｒ）画素３２０、青（Ｂ）画素３３０、緑（Ｇ）画素３４０がブラックマトリクス３７０により区画され、その青画素３３０にダスト４００が存在している。この液晶表示装置は、パソコンのディプレイ用パネルであり、画素３３０のサイズは、縦が２００マイクロメータ、横が７０マイクロメータである。ダスト４００のサイズは、およそ５０マイクロメータ程度である。多くの場合、ダストのサイズが５マイクロメータを超えると、視認上、問題となる。
【００２３】
この画素３３０に対して図８（ｂ）に表したように、ダスト４００を含む走査パスＬに沿ってレーザ光を照射した。ここで用いたレーザ光は、波長１０６４ナノメータのＹＡＧレーザであり、約１マイクロジュールのパワーのビームをおよそ３マイクロメータ径に収束させた。
【００２４】
その結果、図８（ｃ）に表したように、ダスト４００は飛散し、画素３３０だけではなく、隣接する画素３２０、３４０も損傷を受けた。ダスト４００の由来は様々であり、液晶パネルを構成する要素と同質の有機系、無機系あるいは金属系の材料などからなる場合が多いと考えられる。液晶パネルに付着したダストについて、レーザ光（波長１０６４ナノメータ、および５３２ナノメータ）に対する吸収率を測定したところ、いずれのダストも、レーザ光に対する吸収率が液晶パネルの画素部分と比較して数倍から数１０倍も高いことがわかった。つまり、液晶パネルに付着するダストは、その周囲の画素部分よりもはるかに高い吸収率を有し、レーザ光を高い効率で吸収して加熱・分解・飛散すると考えられる。
【００２５】
レーザ光の照射によりダストが飛散すると、その周囲の画素にも損傷を与え、欠陥が拡大することとなる。つまり、表示欠陥を修復するはずのところ、かえって液晶パネルの表示能力を低下させてしまうこととなる。
【００２６】
これに対して、本実施形態によれば、図１乃至図７に関して前述したように、ダストにレーザ光を照射せず、その周囲の領域のみにレーザ光を照射することにより、ダストを飛散させることなく、欠陥画素の修復が可能となる。その結果として、高精細液晶パネルなどの製造歩留まりを向上させ、低コストで提供することが可能となる。またさらに、製造段階での歩留まりを上げることにより、廃棄する不良の数を減らして、材料資源やエネルギー資源を節約でき、環境保全にも資することができる。
【００２７】
図９及び図１０は、本実施形態において用いる走査パスの他の具体例を表す模式図である。  
すなわち、ダストＤが画素Ｐｎを分断するように存在している場合には、分断された画素のそれぞれの部分において、レーザ光の走査パスＬ１、Ｌ２を設定すればよい。  
また、図１０に表したように、複数の画素にダストがまたがって存在し、これらの画素について修復が必要な場合には、それぞれの画素についてレーザ光の走査パスＬを設定すればよい。
【００２８】
また、本発明においては、欠陥画素の修復に際して、必ずしもレーザ光を連続的に走査させる方法には限定されない。例えば、図１１及び図１２に例示した如く、レーザ光を間欠的に照射することにより、レーザ光のスポットＳを照射領域に分散させる方法を用いることもできる。この場合も、ダストＤにレーザ光を照射しないようにスポットＳの分布を決定すればよい。また、レーザ光のスポットＳのサイズを図１１に例示した如く小さめに設定すると、照射すべき領域により均一にレーザ光を分散させることができる。
【００２９】
一方、レーザ光のスポットとのサイズを図１２に例示した如く大きめに設定すると、レーザ光を照射する回数を減らし、短時間で修復できる点で有利となる。
【００３０】
図１３及び図１４は、本発明において用いることができるリペア装置の他の具体例を表す模式図である。これらの図面については、図１乃至図１２に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。  
図１３に表した具体例の場合、モータ２３４、２４４によりそれぞれ駆動される可動式のガルバノミラー２３２と集光レンズ２４２と、が設けられている。レーザ光１００の照射に際しては、ガルバノミラー２３２の反射面はＸＹＺ方向に適宜変えられる。また、集光レンズ２４２も、照射スポットを制御しつつ、その光軸がガルバノミラー２３２を中心とした球面上を沿って同期して動く。このようにして、レーザ光１００を所定の走査パスに沿って照射できる。
【００３１】
また、図１４に表した具体例の場合、集光レンズ２４２がモータ２４４により駆動される。すなわち、集光レンズ２４２の光軸をＸＹＺあるいは傾斜方向に適宜駆動することにより、レーザ光１００を所定の走査パスに沿って照射できる。
【００３２】
なお、本発明においては、リペア装置に必ずしも観察手段が設けられる必要はない。すなわち、リペア装置とは別体の観察装置において液晶パネルを観察し、欠陥画素と、その中に含まれるダストの形状・サイズ・位置などに関する情報を取得して、この情報をリペア装置に入力し、リペア装置がこの情報に基づいてレーザ光を照射するようにしてもよい。
【００３３】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明のリペア方法およびリペア装置は、これら具体例には限定されない。例えば、リペアに用いるレーザ光の照射条件、照射領域及び非照射領域の決定方法、レーザ光の走査方法、リペア装置を構成する各要素などについて、当業者が適宜変更したものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態にかかる液晶パネルのリペア方法の手順を例示するフローチャートである。
【図２】本実施形態のリペア方法の具体例のフローチャートである。
【図３】本実施形態のリペア方法を実施するために用いることができるリペア装置の基本的な構成を例示する模式図である。
【図４】ＣＣＤカメラ２８０に取り込まれた画像を例示する模式図である。
【図５】本実施形態において決定される走査パスを例示する模式図である。
【図６】ダストＤがない場合の走査パスを例示する模式図である。
【図７】レーザ光１００の照射により修復された画素を表す模式図である。
【図８】ダストにレーザ光を照射した実験例を表す写真である。
【図９】本実施形態において用いる走査パスの他の具体例を表す模式図である。
【図１０】本実施形態において用いる走査パスの他の具体例を表す模式図である。
【図１１】レーザ光を間欠的に照射することにより、レーザ光のスポットＳを照射領域に分散させる方法を表す模式図である。
【図１２】レーザ光を間欠的に照射することにより、レーザ光のスポットＳを照射領域に分散させる方法を表す模式図である。
【図１３】本発明において用いることができるリペア装置の他の具体例を表す模式図である。
【図１４】本発明において用いることができるリペア装置の他の具体例を表す模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００ レーザ光
１０３ 画像情報
１０５ 制御信号
２００ レーザ発振器
２１０ アッテネータ
２２０ パワーモニタ
２３０ ハーフミラー
２３２ ガルバノミラー
２３４ モータ
２４０、２４２ 集光レンズ
２４４ モータ
２５０ ステージ
２６０ コントローラ
２７０ リレーレンズ
２８０ ＣＣＤカメラ
２９０ 透過照明
３２０、３３０、３３０、３４０ 画素
３７０ ブラックマトリクス
４００ ダスト
Ｄ ダスト
Ｌ、Ｌ１ 走査パス
Ｐｎ 画素
Ｗ 液晶パネル
【図１】
2006337842.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図８】
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