(57)【要約】【課題】半透過型の液晶表示装置における欠陥表示画素をレーザ光によって配向乱しを行う場合に、確実に透過領域と半透過領域の２つの領域をレーザリペアできる液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法を提供する。【解決手段】半透過型の液晶表示装置１０の欠陥表示画素にレーザ光を照射し、このレーザ光によって配向膜を加工して欠陥表示画素を修正するものであって、透過領域５０ａと反射電極７０から構成される欠陥表示画素の内で透過領域５０ａを選択してレーザ光を照射し、反射電極７０まで飛散物を拡散させて配向乱しを行う。【選択図】      図４
2005164860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示画素がマトリクス状に配置され、前記表示画素が透過領域と反射領域とを含む半透過型の液晶表示装置の欠陥表示画素にレーザ光を照射し、このレーザ光によって配向膜を加工して欠陥表示画素を修正する液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法において、
欠陥表示画素中の透過領域を選択してレーザ光を照射する
ことを特徴とする液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法。
【請求項２】
前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、
前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法。
【請求項３】
前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、
前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を欠陥表示画素の辺に平行にラスタースキャンする
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法。
【請求項４】
前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、
前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を欠陥表示画素の辺に斜めにラスタースキャンする
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法。
【請求項５】
前記レーザ光が、連続発振レーザ光である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法。
【請求項６】
前記レーザ光が、パルスレーザ光である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法。
【請求項７】
複数の表示画素がマトリクス状に配置され、前記表示画素が透過領域と反射領域とを含む半透過型の液晶表示装置の欠陥表示画素にレーザ発振器によってレーザ光を照射し、このレーザ光によって配向膜を加工して欠陥表示画素を修正する液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置において、
欠陥表示画素中の透過領域を選択してレーザ光を照射する制御手段を有する
ことを特徴とする液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置。
【請求項８】
前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、
前記制御手段は、
前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置。
【請求項９】
前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、
前記制御手段は、
前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を欠陥表示画素の辺に平行にラスタースキャンする
ことを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置。
【請求項１０】
前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、
前記制御手段は、
前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を欠陥表示画素の辺に斜めにラスタースキャンする
ことを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置。
【請求項１１】
前記レーザ発振器が発振するレーザ光が、連続発振レーザ光である
ことを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置。
【請求項１２】
前記レーザ発振器が発振するレーザ光が、パルスレーザ光である
ことを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型のアクティブマトリックス型液晶表示装置の欠陥表示画素を修正する方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリックス型液晶表示装置においては、製造工程において不良が発生する場合がある。そして、薄膜トランジスタが動作不良を起こす場合や、画素電極又は配向膜が正常に形成されていない場合等には、電圧制御によって透過光量をコントロールすることが出来なくなり、例えばその部分が輝点欠陥となって表れる。この様な輝点欠陥は液晶表示装置の品質を低下させる。
【０００３】
従って、従来より輝点欠陥を修正する方法としてレーザ光を欠陥表示画素に照射し配向膜を加工して、液晶の配向性を乱し透過光量を減少させる、即ち滅点化するレーザリペア法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１４９６１９公報
【特許文献２】特開平９−９０３０４５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、最近はバックライトからの光及び外光を利用して画像表示を行う、所謂、半透過型の液晶表示装置が携帯電話用途等のモバイル製品において採用されるようになってきた。しかし、このような半透過型の液晶表示装置にあっても、従来の透過型の液晶表示装置と同様に欠陥表示画素が発生する場合があり、透過型の液晶表示装置と同様にリペア技術が求められている。
ところで、半透過型の液晶表示装置の画素電極は、外光を反射する反射領域と、バックライト光を透過する透過領域から構成されるが、十分なリペアを施すためには、これら両領域の配向乱しを行う必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、半透過型の液晶表示装置における欠陥表示画素をレーザ光によって配向乱しを行う場合に、透過領域と半透過領域の２つの領域のリペアを可能にする液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法及びその装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、複数の表示画素がマトリクス状に配置され、前記表示画素が透過領域と反射領域とを含む半透過型の液晶表示装置の欠陥表示画素にレーザ光を照射し、このレーザ光によって配向膜を加工して欠陥表示画素を修正する液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法において、欠陥表示画素中の透過領域を選択してレーザ光を照射することを特徴とする液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法である。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を欠陥表示画素の辺に平行にラスタースキャンすることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法である。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を欠陥表示画素の辺に斜めにラスタースキャンすることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法である。
【００１０】
請求項５に係る発明は、前記レーザ光が、連続発振レーザ光であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法である。
【００１１】
請求項６に係る発明は、前記レーザ光が、パルスレーザ光であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正方法である。
【００１２】
請求項７に係る発明は、複数の表示画素がマトリクス状に配置され、前記表示画素が透過領域と反射領域とを含む半透過型の液晶表示装置の欠陥表示画素にレーザ発振器によってレーザ光を照射し、このレーザ光によって配向膜を加工して欠陥表示画素を修正する液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置において、欠陥表示画素中の透過領域を選択してレーザ光を照射する制御手段を有することを特徴とする液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置である。
【００１３】
請求項８に係る発明は、前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、前記制御手段は、前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を照射することを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置である。
【００１４】
請求項９に係る発明は、前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、前記制御手段は、前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を欠陥表示画素の辺に平行にラスタースキャンすることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置である。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、前記透過領域は、前記反射領域の内側に形成され、前記制御手段は、前記欠陥表示画素の透過領域のみに対して前記レーザ光を欠陥表示画素の辺に斜めにラスタースキャンすることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置である。
【００１６】
請求項１１に係る発明は、前記レーザ発振器が発振するレーザ光が、連続発振レーザ光であることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置である。
【００１７】
請求項１２に係る発明は、前記レーザ発振器が発振するレーザ光が、パルスレーザ光であることを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の欠陥表示画素修正装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１及び請求項７に係る発明について説明する。
【００１９】
半透過型の液晶表示装置の欠陥表示画素にレーザ光を照射し、このレーザ光によって配向膜を加工して欠陥表示画素を修正する。この場合に、透過領域と反射領域から構成される欠陥表示画素の中で透過領域を選択してレーザ光を照射する。
【００２０】
透過領域にレーザ光を照射すると、配向膜や画素電極からの飛散物が気泡となって透過領域のみならず反射領域にも及びその飛散物が透過領域及び反射領域に堆積される。透過領域及び反射領域に堆積された飛散物によって配向乱しが行われ、輝点欠陥を修正することができる。
【００２１】
請求項２及び請求項８に係る発明について説明する。
【００２２】
透過領域が、反射領域の内側に形成されているため、レーザ光を透過領域のみに照射すると、透過領域から外側に向かって飛散物が気泡となって広がり反射領域にも堆積される。これによって、透過領域及び反射領域の輝点欠陥を修正することができる。
【００２３】
請求項３及び請求項９に係る発明について説明する。
【００２４】
欠陥表示画素の透過領域のみに対してレーザ光を欠陥表示画素の辺に平行にラスタースキャンすることにより、その外側にある反射領域にも飛散物が気泡と共に拡散し、確実に配向乱しを行うことができる。
【００２５】
請求項４及び請求項１０に係る発明について説明する。
【００２６】
欠陥表示画素の透過領域のみに対してレーザ光を欠陥表示画素の辺に斜めにラスタースキャンすることにより、透過領域の周辺にある反射領域にも飛散物が気泡と共に確実に拡散し、配向乱しを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施形態では、半透過型のアクティブマトリックス型液晶表示装置１０の欠陥表示画素を欠陥表示画素修正装置１によるレーザリペア法を図面に基づいて説明する。
【００２８】
（１）半透過型の液晶表示装置１０の構成
図１と図２を参照しながら、まず、半透過型の液晶表示装置１０について説明する。
【００２９】
（１−１）液晶表示装置１０の構成
図１及び図２に示すように、液晶表示装置１０は、液晶層２０を挟んで互いに対向配置されたアレイ基板３０及び対向基板４０を備えている。
【００３０】
アレイ基板３０はガラス等からなる透明な絶縁基板６１を備え、この絶縁基板６１上には、複数のゲート配線６２と複数のソース配線６８とがほぼ直交するようにマトリックスス状に設けられている。ソース配線６８は絶縁膜６３を介してゲート配線６２上に配設されている。ゲート配線６２とソース配線６８との交差部近傍には、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）６７が設けられている。
【００３１】
２本のゲート配線６２と２本のソース配線６８とで囲まれる領域には、それぞれ画素電極５０が設けられ、各画素電極はＴＦＴ６７を介してゲート配線６２とソース配線６８との交差部に接続されている。各画素電極５０はほぼ矩形状に形成され、１画素を構成している。
【００３２】
ＴＦＴ６７は、絶縁基板６１上にゲート配線６２と一体に形成されたゲート電極１６と、このゲート電極上に絶縁層６３を介して設けられアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる半導体層６４と、を備えている。半導体層６４上には、低抵抗半導体層６５ａを介して、ソース配線６８と一体のソース電極１８が積層されているとともに、同じく低抵抗半導体層６５ｂを介してドレイン電極６９が積層されている。また、ＴＦＴ６７を構成している部分は、ＴＦＴ６７を保護するための層間絶縁層６６によって覆われている。
【００３３】
各画素電極５０は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）からなる透明電極１１と、光反射効率の高いＭｏ、Ａｌ、Ｍｏからなる反射電極７０とを備え、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール１２を介してＴＦＴ６７のドレイン電極６９に接続されている。
【００３４】
透明電極１１は、画素全域に渡って層間絶縁層６６上に形成され、画素の中央部に位置した矩形状の透過領域５２ａと、透過領域を囲むように位置した凹凸領域５２ｂと、を有している。凹凸領域５２ｂは、多数の島状凸部５４を有するようにパターニングされている。反射電極７０は、透明電極１１の凹凸領域５２ｂに重ねて層間絶縁層６６上に形成され、透過領域５２ａを囲んで位置している。そして、反射電極７０は、透明電極１１の凹凸領域５２ｂに対応した多数の島状凸部を有し、凹凸に形成されている。
【００３５】
各画素電極５０は、アレイ基板３０の上方から観察すると、光透過効率の高い透過領域５２ａと光反射効率の高い反射電極７０との２つの領域からなっている。そして、透明電極１１は、反射電極７０を介してＴＦＴ６７のドレイン電極６９に接続されている。
【００３６】
一方、図２に示すように、対向基板４０は、ガラス等からなる透明な絶縁基板４１を有し、この絶縁基板上にカラーフィルタ４２、ＩＴＯからなる対向電極４４、配向膜７４等が形成されている。そして、対向基板４０及びアレイ基板３０は、図示しないシール材により周縁部同士が接合され、これら対向基板４０とアレイ基板３０との間に液晶層２０が封入されている。
【００３７】
（１−２）画素電極５０の構成と製造方法
次に、液晶表示装置１０の画素電極５０の構成を、その製造方法を説明しつつ詳細に説明する。
【００３８】
まず、複数の成膜工程及びパターニング工程を繰り返し、絶縁基板６１上にゲート配線６２、ソース配線６８、絶縁層６３、ＴＦＴ６７、及び層間絶縁層６６等を形成する。
【００３９】
続いて、層間絶縁層６６上に、透過電極材料としてＩＴＯを成膜した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、各画素に対応する透明電極１１をパターニング形成する。この際、各透明電極１１は、画素のほぼ中央に位置した矩形状の透過領域５２ａと、透過領域を囲むように位置しているとともに多数の島状凸部５４を有した凹凸領域５２ｂと、にパターニングされる。また、パターニング後、各島状凸部５４の周面にテーパーをつけ、凸凹の高さｈが１μｍ程度となるように、層間絶縁層６６の表面の一部も島状凸部５４に合わせてエッチングする。
【００４０】
このように、凹凸領域５２ｂは、径の異なる島状凸部５４がランダムに配置され、反射光による干渉を防止するように形成されている。一般に、反射光の散乱に適する凸凹のピッチＰは、光の波長λ＝５００ｎｍに対して十分に大きい１０μｍ程度が望ましく、凸凹の高さｈは１μｍ程度必要であり、また、凸凹の傾斜角度θは７ー程度が望ましい。
【００４１】
そして、上記のように透明電極１１のパターニングが終了した後、反射電極材料としてＡｌを透明電極１１に重ねて層間絶縁層６６上に所定厚さだけ成膜する。そして、このＡｌ膜をパターニングすることにより、各透明電極１１の凹凸領域５２ｂに重なって位置した、すなわち、透明領域５２ａを包囲して位置した反射電極７０を形成する。これにより、図２及び図４に示すように、透明電極１１の島状凸部５４に対応した凹凸部、つまり、ピッチが１０μｍ、高さが１μ、また、傾斜角度が７ー程度の凹凸部を有した反射電極７０が形成される。また、アレイ基板３０の最上層に配向膜７２を積層する。
【００４２】
上記のように形成されたアレイ基板３０は、別途用意した対向基板４０と貼り合わされる。そして、これらアレイ基板３０と対向基板４０との間に液晶層２０を封入することにより、液晶表示装置１０が形成される。
【００４３】
上記の液晶表示装置１０によれば、反射電極７０により反射光を適度な方向へ散乱させることができ、反射光の散乱を最適化することができる。これにより、外光を利用して反射型表示装置として動作させる場合、及びバックライト等の光源を利用して透過型表示装置として動作させる場合のいずれにおいても、充分な輝度及びコントラスト比を確保でき、暗所でも明所でも良好な視認性が得られる。
【００４４】
（２）欠陥表示画素修正装置１の構成
次に、欠陥表示画素修正装置１の構成について説明する。
【００４５】
図３は、欠陥表示画素修正装置１の構成図である。
【００４６】
ＸＹテーブル２上には、上記で説明した液晶表示装置１０が載置されている。このＸＹテーブル２には、開口部２ａが形成され、この開口部２ａの下方にバックライト用の透過照明器具３が配置されている。
【００４７】
欠陥表示画素のリペア用として連続発振レーザ発振器（以下、ＣＷレーザ発振器という）４が設けられている。
【００４８】
このＣＷレーザ発振器４のレーザ光路上には、ハーフミラー５が配置され、このハーフミラー５によってＣＷレーザ発振器４から出力されたレーザが液晶表示装置１０に向かって反射される。
【００４９】
また、ハーフミラー５の反射光路上には、照射光学系としての集光レンズ６が配置されている。この集光レンズ６は、レーザ光のレーザスポット径を、画素電極面積に対して十分に小さい、例えば１〜３μｍの比較的小さいレーザスポット径に集光して、液晶表示装置１０の画素上に照射する機能を有している。
【００５０】
コントローラ７は、ＸＹテーブル２をＸＹ方向に移動制御して図３に示すように連続発振レーザを欠陥表示画素上にスキャンさせる。
【００５１】
液晶表示装置１０からハーフミラー５を通る光路上には、リレーレンズ８を介してＣＣＤカメラ９が配置されている。このＣＣＤカメラ９は、液晶表示装置１０を撮像してその画像信号をモニタテレビジョン等に送り、欠陥表示画素等を検索しやすいものとしている。
【００５２】
ＣＣＤカメラ９により液晶表示装置１０上の欠陥表示画素が検索されると、この欠陥表示画素に対するリペアが行われる。
【００５３】
コントローラ７は、ＸＹテーブル２をＸＹ方向に移動制御して、図４に示すように、欠陥表示画素をレーザ光で、加工開始点Ｃから加工終了点Ｄまで、順次、並行に且つレーザスポット径の一部を重複させつつスキャンすることにより、気泡を発生させつつ飛散物を旨く堆積させる事によりレーザリペアを行える。この方法については、下記で詳しく説明する。
【００５４】
（３）欠陥表示画素修正方法
上記で説明した欠陥表示画素修正装置１を用いて半透過型の液晶表示装置１０の欠陥表示画素５０のレーザリペア法について説明する。
【００５５】
上記で説明したように半透過型の液晶表示装置１０の欠陥表示画素５０は透過領域５０ａと、反射領域である反射電極７０とより構成され、図４に示すように額縁状の反射領域７０内部に矩形の透過領域５０ａが構成されている。なお、図４は図１の画素電極５０の平面図を概略的に示したものである。
【００５６】
図４に示すように矩形の透過領域５０ａのみに対して、アレイ基板の裏面から焦点がアレイ基板上に位置するよう制御してレーザ光をスキャンする。この場合に加工開始点Ｃから加工終了点Ｄまでは、欠陥表示画素５０の上辺及び下辺と平行に所定の間隔、例えばスポット径の中心間隔を０．５μmの間隔としてスキャンしていく。また、この際に効率的に気泡を発生させるため、スポット径を互いにオーバーラップさせて走査する。
レーザ光でスキャンすると、高エネルギーによって気泡が発生し、画素電極５０や配向膜７２を構成する物質が飛散物となって透過領域５０ａに拡がると共に、その周囲にある反射電極７０にも拡がる。この拡がった飛散物は透明領域のみならず反射領域にも堆積される。この堆積領域を示したものが図４におけるハッチングの領域である。
【００５７】
この様に飛散物が堆積することにより、液晶材料は垂直配向或いはランダム配向のドメインを形成し、これにより輝点欠陥を滅点化し修正することができる。
【００５８】
ここで、特にスキャンをする場合にレーザ光の移動速度として、従来のような４００μｍ／ｓｅｃに比して３倍以上速い１５００μｍ／ｓｅｃで走査を行うとことにより、気泡の広がりを反射電極７０上まで旨くコントロールして広げる事が可能となり、これにより確実に反射電極７０に飛散物が堆積する。なお、この走査速度は、照射エネルギー、透過領域と反射領域との比率等によって適宜調整されるが、１０００μm/sec以上である事が望ましい。
以上により、半透過型の液晶表示装置１０においては、透過領域５０ａを選択してレーザ光を照射しラスタースキャンをすることにより、気泡を旨く制御して飛散物がその周囲にある反射電極７０まで広がり、透過領域５０ａ及び反射電極７０の両方に飛散物が堆積して配向乱しを実現することができる。
【００５９】
なお、上記スキャンでは欠陥表示画素５０の上辺及び下辺と平行にスキャンしたが、これに代えて斜めにスキャンしてもよい。また、走査の方向は、図中、上下方向であってもかまわない。更に、走査は一筆書きの如く行っても構わない。
（４）パルスレーザ発振器の場合
欠陥表示画素５０のリペア用としてＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器、いわゆるパルスレーザ発振器を用いてもよい。
【００６０】
レーザ光の波長は、可視又は近赤外領域のものであって４００ｎｍ〜１５００ｎｍが使用されるが、８００〜９００ｎｍ以上であって、８００〜１５００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００６１】
このパルスレーザ発振器を用いた場合、ＣＷレーザに比してパルス間隔が長く気泡を生起させるエネルギーが十分ではないため、スキャンに先立ち１回目のレーザ光を透明領域の例えば略中央に照射して気泡を発生させ、その後に透過領域５０ａのみレーザ光を例えば長尺に絞り所定の間隔を隔てて順次スキャンすることにより反射電極７０までその飛散物が気泡に制御されて広がり、透明領域及び反射電極７０の両方の配向乱しを実現することができる。
【００６２】
なお、レーザ光は、長尺に絞る他に、矩形に絞り順次照射しても構わない。
（５）変更例
上記実施形態では、ＴＦＴアモルファスシリコンを用いた半透過型の液晶表示装置１０で説明したが、これに代えて、ポリシリコンを用いたＴＦＴの半透過型液晶表示装置においても、上記方法で欠陥表示画素を修正することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、半透過型のアクティブマトリックス型液晶表示装置における欠陥表示画素のレーザリペア法に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態を示す半透過型の液晶表示装置のアレイ基板の一部を拡大して示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】欠陥表示画素修正装置のブロック図である。
【図４】欠陥表示画素修正方法を説明する画素電極の平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    欠陥表示画素修正装置
２    ＸＹテーブル
３    透過照明器具
４    ＣＷレーザ発振器
５    ハーフミラー
６    集光レンズ
７    コントローラ
９    ＣＣＤカメラ
１０    半透過型の液晶表示装置
５０    画素電極
５２ａ  透過領域
７０    反射電極
【図１】
2005164860.tif 000003
【図２】
2005164860.tif 000004
【図３】
2005164860.tif 000005
【図４】
2005164860.tif 000006