(57)【要約】    【課題】  画像表示部を有する光透過性部材表面の傷を、少なくとも明視の距離であらゆる方向から目視してもその傷の存在が認識されない程度に修復した画像表示装置を提供する。    【解決手段】  このために、光透過性部材の屈折率と略同等の液状充填材を上記した傷の領域にのみ局所的に充填させ、硬化させる。これにより、充填材表面と光透過性部材表面との段差が±５．０μｍ以下、また、光透過性部材の表面と充填材端部とのなす角を４５度以下、好ましくは１０度以下に充填材の量を制御することによって、傷の存在が認識されない程度の表示品質を発揮させることが可能である。    【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示部を有する光透過性部材を備え、
該光透過性部材の表裏面に形成された傷が、該光透過性部材の屈折率と略同等の充填材で局所的に充填されてなり、
前記光透過性部材の表面と前記充填材の表面との間には段差が形成され、且つ該段差は少なくとも±５．０μｍ以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
画像表示部を有する光透過性部材を備え、
該光透過性部材の表裏面に形成された傷が、該光透過性部材の屈折率と略同等の充填材で局所的に充填されてなり、
前記光透過性部材の表面と前記充填材の表面との間には段差が形成され、且つ該段差（Ｈ）と該充填材の最小幅（Ｗ）との比、Ｈ／Ｗは少なくとも０．１以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
画像表示部を有する光透過性部材を備え、
該光透過性部材の表裏面に形成された傷が、該光透過性部材の屈折率と略同等の充填材で局所的に充填されてなり、
前記光透過性部材の傷に充填された前記充填材は該光透過性部材の該傷が形成された表面と段差をなし、
前記充填材の端部が前記光透過性部材の表面と接する領域において、該充填材の表面と該光透過性部材の表面とのなす角度が少なくとも４５度以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記光透過性部材の傷に充填された前記充填材の端部が該光透過性部材の表面と接する領域において、該充填材の表面と該光透過性部材の表面とのなす角度が少なくとも１０度以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
画像表示部を有する光透過性部材と、光機能性膜と、粘着性接合層とを備え、
前記光機能性膜が前記粘着性接合層を介して前記光透過性部材に配設され、
前記光透過性部材の前記粘着性接合層に接する面に形成された傷が前記光透過性部材の屈折率と略同等の充填材で局所的に充填されてなり、
前記光透過性部材の傷に充填された前記充填材は該光透過性部材の該粘着性接合層に接する面と段差をなし、
前記光透過性部材の表面と前記充填材の表面との段差（Ｈ）と該充填材の最小幅（Ｗ）との比、Ｈ／Ｗが少なくとも０．１以下であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
前記光機能性膜が偏光板であることを特徴とする、請求項５記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非発光型あるいは発光型の画像表示装置に関し、詳しくは画像表示部におけるパネルガラス表面の傷を修復した画像表示装置及びその修正方法並びに修正装置を提供するものであり、特に液晶表示装置（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display、以下ＴＦＴ−ＬＣＤと略す）やプラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel、以下ＰＤＰと略す）において有用である。
【背景技術】
【０００２】
図１に、従来技術の代表例として、良く知られたＴＦＴ−ＬＣＤの断面構造の概略図を示す。この図には、表示部におけるパネルガラス板１０６の表面に、誤って形成された３ヶ所の傷１１３が表現されている。
この傷１１３は、製造工程においてガラス面に製造装置が接触した場合にしばしば観察される。そして、この傷１１３が形成される場所は、特にガラス基板を真空吸着ステージに保持する場所であって、基板−ステージ間に異物が挟まって発生することが多い。
工程中の異物を極力低減するように製造現場での環境管理が行なわれているが、異物を完璧にゼロとすることは不可能であり、ガラス面傷１１３は統計的な頻度で発生する。また、この異物発生量を工程ごとにチェックすることは不可能であるので、現実には液晶表示パネルの最終製造工程、即ち液晶表示パネルに偏光板１１１を貼り合せる前の段階で行われる点灯検査および全体外観検査で、ガラス表面に形成された傷１１３の存在が初めて発覚される場合が多い。そして、この傷１１３の部分でバックライトからの光が散乱されて、液晶表示装置としての表示品質を無視できない程度に損なわせることも多い。
これらの液晶表示パネルは既に多くの工程を経ているので付加価値が高く、従ってこの状態で液晶表示パネルを廃棄処分する場合には、仮にその発生頻度が低くても、廃棄することに伴う資源の損失を無視することが出来ない。
従って、環境資源の保護という社会的要求の観点から、何らかの方法でガラス面傷１１３を修復することが望まれる。
【０００３】
上記した課題に対して、一般には以下に示す従来技術が使用されていた。即ち、液晶表示装置の表示部におけるガラス表面に傷を発見した場合、傷が消失するまで傷の周辺部を含めて研磨を行う方法が取られていた。この方法は、深さが数μｍ以下という比較的浅い傷に対して有効であるが、１０μｍを超えるような深
い傷を修復する場合、研磨に要する時間が極めて長くなるため、現実的な修復方法とは言えない。また、上記した傷に比較して幅の広い傷、例えばマイクロクラックが深く進展した場合には、もはや修復が困難であるという問題があった。
【０００４】
一方、研磨という方法を用いて対処出来ない傷の修復方法は、特開平５−１５０２０５号公報または特開平６−１１８４０１号公報に開示されている。
即ち、特開平５−１５０２０５号公報に開示された技術は、表示パネルのガラス基板の傷に対して、ガラス基板の材料と同等もしくは同程度の屈折率を持つ液状の有機樹脂を、先端に針を装着したデイスペンサーから滴下し、その後その樹脂を熱硬化させてから、傷の周辺に残留する余剰樹脂をグラインダーで削り取ってガラス表面を平坦化する方法である。
しかしながら、この従来技術において、デイスペンサーの先端に装着した針の形状やサイズ及び有機樹脂の供給条件等に関する詳細な記述がなされておらず、また修復が完了した時、有機樹脂の傷内部への充填状況について、何ら数値的な記述がなされていない。そのため、どの程度傷が修復され、そして目的が達成されたか否を判断する基準が甚だ不明瞭であって、この技術の有効性を判断することが困難である。
また、特開平６−１１８４０１号公報に記載の技術は、上記の従来技術と同様に、パネルのガラス材料と同等もしくは同程度の屈折率を持つ液状の有機樹脂を傷に充填し、熱硬化させる方法である。
しかしながら、この技術においても有機樹脂の充填方法について具体的な記述が全くなされていない。更に、傷を修復した部分の形状について、何ら定量的な記述がなく、その有効性を的確に判断することが困難であると言わざるを得ない。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１５０２０５号公報
【特許文献２】特開平６−１１８４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明者らが、上記した従来技術に基いて、実際に液晶表示パネルのガラス表面に形成された傷に有機樹脂を充填した結果、以下に述べる多くの問題があり、容易に目的が達成出来ないことが判明した。
先ず、液状の有機樹脂をパネル表面のガラス傷の部分に充填し、熱硬化させた後に余剰樹脂を削り取る方法について、図２を用いて説明する。
何らかの方法を用いて余剰樹脂を除去する場合、その樹脂の体積が少ないほど処理が容易であることを考えると、できるだけ傷の容積に見合った、最適な量の樹脂を傷の中だけに供給することが望ましい。ガラス傷２０２のサイズは、原因となった異物の大きさ等に応じて千差万別であり、小さい傷は５０μｍ程度から、そして大きな傷は５００μｍを超えるものまで、種々の傷が発生する。さらに傷２０２の深さには、数μｍから数１０μｍの幅があり、傷の形状も様々である。
ここで、例えば、典型的なガラス傷２０２のサイズとして、幅５０μｍ、長さ１００μｍ、深さ５μｍの直方体の溝を考えると、この傷の容積は２５０００μｍ3 となる。この傷に必要最小限の量（傷の容積分）の樹脂を精度よく供給するには、一回の吐出量を非常に少なくして、かつその量を制御可能な注入方法が不可欠である。具体的には、一回の吐出量を少なくとも１０００〜５０００μｍ3 に制御出来る方法が必要である。従って、傷への樹脂の充填は、上記した高精度の吐出を繰返して実行することになり、必要最小限の量の樹脂を充填させるには、出来るだけ少量の液滴を吐出できる道具が必要である。
そこで、市販品として入手可能なガスクロマトグラフィー用のマイクロシリンジ（小型注射器）の中から、容量が最も小さい（容量１０μＬ）のマイクロシリンジを用いて実験した。因みにこのマイクロシリンジの最小目盛りは１μＬであって、この体積は各辺１ｍｍの立方体（１０9μｍ3）に相当し、上記した典型的なサイズの傷の容積に比較して４×１０4 倍という圧倒的に過剰な量である。即ち、ガラス基板２０１の傷２０２の領域にのみ、文字どおり樹脂を流し込むという作業は、通常の注射器やデイスペンサーで実行できるものではない。実際に上記のマイクロシリンジを用いて液状エポキシ樹脂などを充填したのち、熱硬化させると、図２（ｂ）に例示するように、相当過剰な量の樹脂を供給することしかできない。この場合、余剰樹脂の段差は、１５０μｍを遥かに超えていた。従って、傷２０２の体積に見合った充填材２０３の注入を実行して、傷２０２の体積に相当する樹脂量だけを供給するためには、１回の吐出量を格段に微少化できる手法が必要である。
【０００７】
第２の問題として、当面は上記したように比較的過剰な充填材２０３の供給を前提にすると、余剰樹脂の除去技術が必要となる。
例えば、特開平５−１５０２０５号公報においては、余剰樹脂を研磨剤とグラインダーで除去することが開示されている。そこで、上記した小型のマイクロシリンジを用いて図２（ａ）のような傷２０２に樹脂を充填し、得られた図２（ｂ）に示す形状の余剰充填材に対して、グラインダーによる研磨やカッターによる切削を施すと、図２（ｃ）のような形状となった。即ち、充填材２０３が一部脱落したり、充填材２０３の表面が荒れたり、傷２０２の周辺に樹脂の切削残査２０４が発生するなどの問題があり、傷２０２の中だけに充填材２０３を残した平坦な形状の加工が困難であった。
これは、充填材２０３自身が過剰であり、また余剰樹脂を機械的に除去する際の剪断力が強すぎて、充填材２０３の脱落が起こり易いこと、余剰樹脂の量が多すぎるため、グラインダーの砥石の粒度を粗めにして切削能率をあげる必要から加工面の粗度が大きくなる、等が原因である。また、切削や研磨によって発生する切り子や研磨屑の除去のために、新たに洗浄工程を追加しなければならないことも問題である。
傷の補修に伴う切削や研磨という工程は、できれば行わないで済ませることが望ましく、仮にその工程を実施しても、簡単な処理で済むように余剰充填材を極力低減させる方法を開発することが必要がある。即ち、余剰充填材の除去という工程を容易にするためにも、傷２０２の容積分に相当する量の充填材２０３を精度よく供給する方法であることが望まれる。そして、望ましくは、超高精度な充填方法により、傷２０２の中にだけ充填材２０３を供給し、画像表示装置全体に対してダメージのない何らかの方法で硬化させ、それだけで充填材２０３の表面と傷２０２の周りのガラス面とが略同一平面となって補修が完了し、一切の機械加工等を必要としないことが理想である。
【０００８】
第３の問題は、充填材の注入工程における位置決めの問題である。傷のサイズが数１０μｍから数１００μｍ程度であることから、傷自体を肉眼で認識することが出来る。しかしながら、傷２０２の領域にだけ精度よく充填材を注入するためには、肉眼で充填材の吐出位置を確定し、かつ純然たる手作業で目的を達することは不可能であり、少なくとも実体顕微鏡ないしは光学顕微鏡の視野の中で、充填材吐出器（例えば上記したようなマイクロシリンジ）の先端部分を傷２０２の真上に正確に位置決めする必要がある。
残念ながら、目的を達成させるために不可欠な位置決め操作の必要性について、上記の従来技術には一切の記述がなされていない。また、上記したように、正確な位置決めを行ったと仮定しても、上記マイクロシリンジが有する吐出性能では、余剰充填材の除去に関する問題が解決しないことは既に述べた通りである。
【０００９】
第４の問題として、生産現場におけるガラス傷２０２の補修が再現性良く実行されるためには、傷の補修後の形状について、適切な定量的評価方法が必要であり、この問題について以下に説明する。
仮に、以上において述べてきた課題を解決できる精密な傷の充填補修方法を開発できた場合、傷補修部の形状が満たすべき条件について考察する。
先ず、傷が補修できたということは、「傷が適切な充填材によって適切な形状に充填され、もはや肉眼によってその存在を認識できない状態に仕上げたこと」と定義する。ここで、アクテイブマトリックス駆動型表示装置の代表であるＴＦＴ−ＬＣＤの表示パネルのガラス表面に傷が存在する場合において、その傷が表示上問題であると視覚認識される原因を、図３及び図４を用いて詳細に検討した。
【００１０】
ＴＦＴ−ＬＣＤにおいて人間の目に入る光は、バックライトを光源としてＴＦＴ−ＬＣＤの開口部を通過してくる光と、外光が表示パネルの表面で反射した時の反射光との２種類に分けられる。傷の修復が不完全であって、このいずれかの光の光路が阻害されると、それが視覚認識されて傷の存在として察知されることになる。
先ず、図３は、ガラス基板３０１の傷に対して、このガラスと屈折率が同等もしくは同程度の充填材３０２を正確に傷の容積と略同一量だけ充填し、ガラス基板３０１の表面と充填材３０２の表面が略同一平面であると同時に、充填材３０２の表面の平滑度（表面粗さ）はガラス基板３０１の表面と同程度となるように補修した場合である。
この場合、バックライトからの光３０３は傷修復部において何の阻害を受けることなく正常な光路を進行する。また外光３０４が示す振る舞いも、充填材３０２の表面、ガラス基板３０１の表面において有意差はなく、充填材３０２の端部もガラスと略同一平面で連続しているため、傷自身が視覚認識上の特異点にはならない。従って、傷は完全に修復されて目視で認識されることがなく、理想的な傷の補修が実現したと言うことが出来る。
【００１１】
一方、図４は、充填材４０２の充填量が傷の容量を僅かに上回り、充填材４０２の一部が傷の端部外側へほんの少しだけはみだして形成された場合である。傷のサイズ及び形状が千差万別であることから、高精度の充填方法を用いても、僅かな余剰充填が発生することは現実的には起こりうる。従って、図４に示したような補修形状に対して、視覚的に認識できない形状限界を明確に規定する基準を設けることが、現実的な問題として重要である。
【００１２】
さて、図４に例示したように、充填材４０２の端部を除く大部分の傷修復部において、充填材の表面は略平坦であり、また充填材４０２とガラス基板４０１との屈折率が略一致している場合を考える。この場合、バックライト光（１）４０５は、ガラス／充填材の界面および充填材／空気の界面で何ら変調を受けること無く、正常な経路を進行する。従って、この領域においては、傷は認識されない。また、この領域では、外光（１）４０６に対しても同様に光路障害がなく、傷は認識されない。
しかしながら、充填材４０２の端部においては状況が異なる。先ず、バックライト光（２）４０７が充填材４０２の端部（図４の右側端部）に入った場合、充填材／空気の界面において、光４０７の一部が左下方向に部分反射（４０８）を受けると同時に、残りの光は直進方向からずれた方向に異常透過光４０９として進行する。このため、この領域で輝度分布が変化し、充填材４０２の端部が画像表示装置を観察するユーザーによって目視認識されてしまう。
次に外光（２）４１０が充填材４０２の端部（例えば図４の左側端部）に入射した場合は、空気／充填材の界面において、先程の場合と同様に反射光４１１と屈折光４１２に分岐し、いずれの光も入射方向からずれた方向に進行する。このため、この領域においても光の輝度分布が変化するので、ユーザによって目視認識されることになる。実際には、バックライト光４０７と外光４１０が受ける変調が、充填材４０２の端部である外周全体で生じるため、充填材４０２の全体が目視認識されたことになる。
【００１３】
尚、上記した現象は、充填材が僅かに不足しているような場合、例えば後述の図５に示すように、充填材１２０２の表面がガラス基板１２０１の面に対して少し下がった形状になっている場合でも、全く同様に考えることが出来、その結果として充填材１２０２の端部が目視認識されてしまう。（この原理は上述した説明から容易に理解されるので、詳細な説明は省略した）
ところで、このバックライト光と外光とが受ける変調現象は、充填材４０２及び１２０２の端部のテーパ角（図４においては左端部の４０４、図５においては左端部の１２０４）に依存する。即ち、テーパ角が小さいほどこの変調現象が軽微となり、その結果、充填材端部での輝度変化が小さくなって、目視での認識が困難となる。言い換えれば、このテーパ角が小さいほど、傷の修復部は目立たなくなるので、充填材端部のテーパ角の最適値を決定することが極めて重要な意味を持つことになる。
【００１４】
以上で説明した従来技術の課題を整理して、以下に示す。
本発明は、例えばＴＦＴ−ＬＣＤに代表される画像表示装置において、画像表示パネルのガラス表面に存在する傷に、ガラスと屈折率が同等もしくは同程度の充填材を注入して、これを修復するにあたり、
（１）存在する傷の領域に対して、充填のための正確な位置決めを行い、
（２）傷の領域にのみ、その傷の容積に相当する量の液状充填材を注入し、そして硬化させ、
（３）望ましくは、充填材表面と傷周囲のガラス表面とが略同一平面となる形状に仕上げる手段、及びこの手段を用いて傷の修復を実現させた画像表示装置を提供することである。
（４）また、傷の領域に対して、充填材の僅かな余剰（傷からのはみ出し）または不足が発生しても、必要に応じて軽度の精密研磨等を施すことによって、充填材を供給した領域の端部が視覚認識できない程度のテーパー形状に仕上げる手段及びこの手段によって傷修復を実現した画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
先ず、上記したガラス基板上の傷を高精度に修正するためには、ガラス基板上の任意の微小領域のみに液状材料を供給する技術が必要である。この問題に対して、例えば特開平８−８５１４号公報に開示されているマイクロインジェクション装置を用い、図６に示す方法を用いることによって実現させることが可能である。即ち、先端の内径を１〜１０μｍに成形したピペット５０３内に液状充填材５０４を充填し、ピペット５０３の他端からピペット内部に不活性ガスをパルス状に供給することによって、ピペット５０３の先端から液状材料の微量注入を行う装置を用いる。
【００１６】
具体的には、液状充填材５０４を充填したピペット５０３の吐出口を傷５０２の真上に位置決めし（図６（ａ））、ピペットの傾きを一定に保ったままピペット５０３を下降させて、ガラス基板５０１の傷５０２に接触させる（図６（ｂ））。次に、ピペット５０３の後方から内部に窒素ガス５０５をパルス的に供給し、ピペット先端から液状充填材５０４を吐出させる（図６（ｃ））。尚、上記の作業は顕微鏡下で実施し、１回の吐出毎にピペット５０３をすぐに上昇させてガラス基板５０１から引き離し、傷５０２の充填状態を確認する（図６（ｄ））。そして、充填量が不足であれば、液状材料の吐出を繰り返して液状充填材５０４がちょうど傷５０２を満たしたと判断した時点で吐出完了とする。
ここで、液状充填材５０４の１回の吐出量を変える場合、窒素ガス５０５の圧力あるいはパルス印加時間を変えればよい。これによって、傷のサイズに合わせて液状充填材の吐出量を最適化し、高精度で充填材の注入が可能となる。
【００１７】
さて、以上のような概念の操作を実行し、上記した（１）、（２）及び（３）の課題を解決することは、（ａ）傷を有する液晶表示パネルをステージに搭載し、その位置決めを行う機構、（ｂ）液晶表示パネルの表面を観察する機構、（ｃ）液状材料を充填したピペットを操作してその位置決めを行う機構、（ｄ）ピペットの後方からパルス的に不活性ガスを供給して液状材料を吐出させる機構、を備えた液状材料の自動供給装置により達成させることが可能である。
【００１８】
例えば具体的には、先端内径を１〜１０μｍに成形したピペット５０３にエポキシ樹脂を充填した後に、そのピペットを保持して、その先端を観察光学系の視野中心に設置させる。その後、ピペット５０３を下降させ、ピペット先端が基板５０１の表面で位置ずれする様子からピペット５０３と基板５０１との接触を察知する。その後、ピペット５０３の後方から例えば圧力１５０ｋＰａの窒素ガス５０５を５０ｍｓｅｃ幅のパルスで供給する。この時、ピペット５０３の先端は３０〜４５度の角度で基板５０１に接触しており、パルス的な窒素の供給によりピペット内部の液状材料５０４がピペット５０３の先端から最小約１ｐＬの分解能で吐出される。そして、窒素の供給が終わった後、例えば１００ｍｓｅｃ後にピペット５０３を上昇させ，ピペット先端と基板５０１とを隔離することにより、液状材料の供給量を高精度に制御することができる。因みに、ピペット後方からの窒素パルス供給回数と液状材料供給量との関係を図７に例示するが、両者はほぼ比例関係にある。
【００１９】
最後に、液状充填材注入後の充填材の硬化処理に移る。硬化処理としては、用いた材料の性質によって最適な条件を選定することが必要であるが、液晶表示装置にダメージを与えないことを前提として、熱硬化あるいは光硬化を採用することができる。液状充填材としては、熱硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、光硬化樹脂などを用いることができるが、基本的な要件として、液状充填材の屈折率が液晶表示装置に用いたガラスと同等もしくは同程度であること、無色透明であること、ガラスとの密着性が高いこと等が挙げられる。
【００２０】
尚、上述したマイクロインジェクション法によれば、ほとんどのガラス傷に対して、その傷の容量分だけの液状充填材の供給を高精度で実行することができるが、傷の容量が比較的小さい場合に、僅かに余剰充填となることがあった。そのような場合には、例えばテープ研磨装置を用い、充填材余剰分の盛り上がりを研磨して除去することにより、良好な充填形状が得られることは言うまでもない。
【００２１】
発明者らの実験によって得られた重要な知見は、パネル表面と充填材の表面とが完全な同一平面にならなくても、両者の高さの差が±５．０μｍの範囲に収まり、また、パネル表面と充填材料の端部とのなすテーパ角が４５度以下、好ましくは１０度以下であれば、ガラス表面の傷が目視認識できなくなることである。これは、上記パネル表面と充填材の表面との高さの差、またはパネル表面と充填材料の端部とのなすテーパ角が小さいという物理的理由もさることながら、ＴＦＴ−ＬＣＤを組み立てる際、修復したガラス板に例えば厚さ２５μｍ程度の接着層を介して偏光板を取り付けることによって、この接着層が上記高さの差±５．０μｍを物理的に吸収し、また、接着層がテーパ面と馴染んで実質的にそのテーパ面を無くすような光学的部材として機能するからである。
【発明の効果】
【００２２】
以上で説明したように、本発明は、ガラス表面に存在する傷に対して局所的に充填材を供給することによって、目視での傷の存在を識別不可能にならしめ、そして、これを例えばＴＦＴ−ＬＣＤのガラス表面の傷修復に適用させた場合には、修復部分がその周辺部分に対して表示品質上、何ら有意差を生じさせないことを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例を図面を用いて、詳細に説明する。
【００２４】
図８に、第１の実施例を実施するための装置の一例を、また図９に、ガラス表面の傷を修復した一例を示す。
【００２５】
まず、本実施例を実現する装置は、ＬＣＤパネル７０１を搭載し、位置決めを行うためのステージ７０２と、ＬＣＤパネル７０１の表面を観察するための対物レンズ７０３及びＣＣＤカメラ７０４と、照明光源７０５と、ハーフミラー７０６と、モニター用ＴＶ７０７と、液状充填材を詰めたピペット７０８と、ピペット７０８とＬＣＤパネル７０１の表面を例えば４５度の角度で接触するように保持し、その位置決めを行うマニピュレータ７０９と、ピペット７０８内に例えばＮ2窒素ガスをパルス的に供給する電磁弁７１０と、ＬＣＤパネル７０１の上に供給した液状充填材を硬化させるための光源７１２と、その光源７１２からの光をＬＣＤパネル７０１上に照射するためのライトガイド７１１により構成されている。
【００２６】
ここで用いたピペット７０８は、外形１．２ｍｍ、内径０．７ｍｍのホウケイ酸系の硬質ガラス管を熱処理により引き延ばして成形し、その先端内径をおよそ５μｍとしたものを用いた。ピペット７０８の材質はガラスに限定される必要性はない。
また、ピペット７０８の内部に充填した液状充填材としては、粘度１６０ｃｐｓ、硬化物屈折率１．５４１の低温硬化型のエポキシ樹脂を用いたが、上記した物性値に近いものであればエポキシ樹脂に限定されることはない。
電磁弁７１０の一次側には、１５０ｋＰａの窒素ガスが常時供給されている。さらに、マニピュレータ７０９，電磁弁７１０は、コントローラー（図示してない）によって制御されている。
【００２７】
ここで、使用するピペット７０８に対する窒素ガスの供給条件の初期化について述べる。
先ず、オペレータは、マニピュレータ７０９を用いてピペット７０８の先端をモニター用ＴＶ７０７の視野内に移動し、ピペット７０８の先端に焦点を合わせるとともに、モニター用ＴＶ７０７上に予め定められた基準点にピペット７０８先端の位置決めを行い、そのときのマニピュレータ７０９の位置を初期基準位置としてコントローラーに記憶させる。その後、ステージ７０２上からピペット７０８を退避させ、ステージ７０２上にダミー基板７１３を搭載し、ステージ７０２を上下に移動してダミー基板の表面に焦点を合わせる。ここでダミー基板７１３は、インジェクション条件設定のための試行実験に用いるものであり、ＬＣＤパネルと同一材質の基板を用いる。
【００２８】
次いで、コントローラーからの指示によりダミー基板７１３の表面上にピペット７０８の先端をゆっくり降下させ、接触させる。ダミー基板表面にピペット７０８の先端が接触すると、その先端部が弾性変形し、ピペット７０８の傾斜方向にずれる様子がモニター用ＴＶ７０７上で確認することが出来る。基板接触時のピペット７０８の先端のずれ量は、通常５〜１０μｍ程度が最適である。
ダミー基板７１３とピペット７０８の先端との接触が確認できたら、液状充填材の供給試行実験に入る。ここでは、窒素ガスの圧力を１５０ｋＰａに固定し、窒素ガス供給のパルス幅を１０ｍｓｅｃ〜３００ｍｓｅｃの間で変化させることによって、種々のパルス幅における１ショット当たりの吐出量を概算した。
即ち、ダミー基板７１３の表面にピペット７０８の先端を接触させて、液状充填材の１ショットの吐出を行い、吐出後０．１ｓｅｃ後にピペット７０８を上方に１００μｍ退避させ、続いてステージを１ｍｍ移動させるという操作を窒素ガス供給のパルス幅を変えながら繰り返した。
上記した一連の試行実験の終了後、ダミー基板７１３を例えば熱風乾燥炉に入れて１００℃で２時間加熱し、液状充填材である樹脂を硬化させた。こうして形成されたスポット状の硬化物の形状を例えばレーザー顕微鏡を用いて計測し、三角錐近似によって各スポット状硬化物の体積を概算し、吐出条件を決めた。
【００２９】
一例として、窒素ガス圧１５０ｋＰａ、パルス幅３０ｍｓｅｃという条件の場合、１ショット当たりのエポキシ樹脂の吐出量は、熱硬化後の体積換算で約５ｐＬ（５０００μｍ3）であった。
【００３０】
上記した条件を用いて、ＴＦＴ−ＬＣＤのガラス面に形成された傷の修復を行った一例を、図９を用いて説明する。尚、本実施例のＴＦＴ−ＬＣＤのガラス材料はホウケイ酸ガラスの一種であり、その屈折率は１．５４である。
実験に用いたＴＦＴ−ＬＣＤのガラス表面には長さが約３ｍｍ程度の擦過傷が存在し、肉眼で容易に認識できる。その傷の深さを良く知られた触針型表面粗さ計で計測した結果、図９（ａ）に示すように、最大の深さは９．４μｍである。この傷に対して上記の設定条件で低温硬化型エポキシ樹脂を注入した。傷が細長いため、ステージ７０２及びピペット７０８の移動を繰り返して、傷の長手方向に吐出位置を移動させながら、逐次吐出を繰り返した。この作業はモニターＴＶ７０７の画面で充填された程度を確認しながら行われた。ピペット７０８から供給される液状充填材の回数は３２０回であったが、短パルス駆動の繰り返しであるため、全実作業時間はたかだか１５分程度であった。
モニターＴＶ７０７の画面で、充填が終了したと判断したのち、充填後のＴＦＴ−ＬＣＤパネルを例えば窒素雰囲気で満たされた熱風乾燥炉（約１００℃）中で約２時間加熱し、液状充填材である樹脂を硬化させた。
尚、液状充填材の硬化方法は別の熱源を用いて硬化可能であれば、上記の熱風乾燥炉に限定されるものではない。
【００３１】
以上の作業を経て修復された傷の表面形状は、修復前とほぼ同じ箇所を計測すると、図９（ｂ）に示されるように、凹凸（山谷差）が０．７μｍ程度に収まり、かつ充填された樹脂の端部形状が極めて滑らかである。即ち、傷の長手方向に対してその表面の粗さを計測しても、修復後の表面平滑度は均一であって、少なくとも明視野の状況下においては、傷の存在を認識することが出来なかった。
尚、図９に示された表面形状データは、表記上、グラフの縦横比を調整してあるので、実際の形状をイメージとして捉えるためには、横軸のスケールを約１３倍拡大する必要がある。
このように、比較的低粘度の樹脂を充填材として用いることによって、硬化後の樹脂表面は極めて滑らかに仕上がっており、改めて何らかの仕上げ工程を施すことをしなくても傷の修復が可能である。
【００３２】
以上で述べた技術を用いてガラス表面の傷を修復した後、所定の工程を経て偏光板９１１を粘着材９１２を用いて張り合わせ、液晶表示装置を完成させた。その断面の概略図を図１０に示す。ここで、傷に充填された液状充填材９１３（エポキシ樹脂）とガラス板９０６との密着性は極めて高く、また同様にこのエポキシ樹脂９１３は偏光板９１１の裏面の粘着材９１２ともよく密着する。
上記した液晶表示装置を良く知られた通常の方法で点灯させた場合、ＴＦＴ基板９０２側から入射されたバックライト（図示せず）からの光は液晶９０３及びカラーフィルタ基板９０１を通って外部（観察者側）に出射される。この時、光の一部はガラス表面の傷の部分を通るが、この傷は充填材９１３（エポキシ樹脂）を用いてその表面形状が滑らかであるように埋め尽くされているため、その部分があたかも正常なガラス表面であるかの如き振る舞いを示す。
このように、ＴＦＴ−ＬＣＤの製造工程において、何らかの原因によってガラス表面に傷が付いてしまっても、その傷の部分にだけガラスと同程度の屈折率を有する充填材、例えばエポキシ樹脂を用いて埋めることによってその傷を修復することが可能となり、修復されたＴＦＴ−ＬＣＤを用いた液晶表示装置は、傷の存在しない、所謂良品と称せられる液晶表示装置と比較してなんら遜色のない表示特性と信頼性を示し、良品と同一の規格で市場に出荷できることを確認した。
【００３３】
次に、第２の実施例について、図１１を用いて説明する。
本実施例では、液状充填材として光硬化型のアクリル樹脂を用いた。この光硬化型アクリル樹脂は、粘度１５０ｃｐｓ、硬化物の屈折率は１．４８、波長４５０ｎｍ付近の可視光領域まで十分な感光特性を示す可視光硬化型の樹脂である。この樹脂を、上記した実施例１の場合と同様の方法を用いて傷に充填した。即ち、図８に示すピペット７０８に光硬化型アクリル樹脂を充填し、窒素ガス圧１５０ｋＰａ、パルス幅３０ｍｓｅｃの条件で樹脂の供給を行った。尚、この樹脂は光硬化型の樹脂であるため、作業中の観測光で樹脂が硬化することを防ぐ目的で作業は暗室で行い、また照明光源の光には４５０ｎｍ以下の短波長光をカットするフィルターを通して用いた。
ガラス表面に存在する傷の外観形状は実施例１と類似していたので、樹脂供給の仕方も実施例１とほぼ同じように実施し、樹脂の吐出回数は３９０回とした。そして、樹脂供給の終了した傷の領域に、図８に示す樹脂硬化用光源７１２からライトガイド７１１を通して短波長可視光を照射した。用いた光源は波長４２０ｎｍにおいて４３ｍＷ／ｃｍ2 の照度をもっており、照射時間は３０ｓｅｃとした。この時の照射エネルギー量は１３００ｍＪ／ｃｍ2である。
【００３４】
ガラス表面に存在する傷の初期および樹脂充填／光硬化後の形状を、良く知られた触針型表面粗さ計を用いて計測し、その結果を図１１に示す。初期の傷の深さは最大１１．６μｍであったが、ほぼ同一箇所で計測した修復後の深さは約０．９μｍとなった。そしてその傷はその全域に亘って、少なくとも明視野の範囲では目視認識できない程度に修復されていた。
図１１に見られるように、本実施例においては傷への充填量が僅かに不足しているが、傷の存在する領域においては急峻な段差が解消しており、このことが不用意な光の散乱や屈折の発生を抑制していることが明確である。
また、本実施例は傷への充填材として光硬化型樹脂を用いることによって、極めて短時間に樹脂を硬化させることが可能であり、そして修復を完了させることが出来るのであって、それに必要な設備面でも簡単な設備で十分であることから、生産性の観点で利便性に富んでいる。
【００３５】
第３の実施例として、僅かに余剰充填された傷に対して加工を行い、充填材表面をガラス面と略同一平面に仕上げた場合について、図１２を用いて説明する。本実施例において、充填材としては第１の実施例と同様に低温硬化型エポキシ樹脂を用い、同一の吐出条件を用いて樹脂の供給を行い、その後良く知られた熱風乾燥炉で窒素雰囲気中１００℃で２時間熱硬化させることによって、ガラス表面に出来た傷を修復した。ここでの吐出回数は４３６回であった。
図１２（ａ）は樹脂を充填する前の傷であって、その深さは２０μｍに達している。これに対して樹脂を充填した後の表面形状は、図１２（ｂ）に示されるように約３μｍの凸形状である。周囲のガラス表面に比較して傷部分の約３μｍの凸形状は、テーパ角が大きいなどの場合によっては目視にて十分に認識可能であって、この状態では光の異常な屈折や散乱が生じるため、液晶表示装置としての満足な機能を発揮することが不可能である。
そこで、凸形状の傷の部分に対して改めて平坦化の加工が必要であるが、本実施例においては、一般に精密な加工が可能であると言われているテープ研磨装置を用いて加工を行った。即ち、研磨すべき領域（樹脂を充填した後の凸形状部分）に純水を供給しながら、メッシュ＃４０００及び＃８０００のテープを用いて順次テープ研磨を実施した。この際、傷の修復部の形状変化を良く知られたレーザー顕微鏡で逐次観察し、研磨の進行状態をモニターするとともに、傷の修復部の外観状況を目視（約２５ｃｍ）から観察した。
傷の修復部表面は、最終的には図１２（ｃ）に示すようにガラス面と略同一平面になるまで研磨した。従って、この最終仕上がり形状では、傷の修復部を明視の距離から認識することができなかった。すなわち、傷の存在する部分に対して樹脂の充填とテープ研磨を併用により、僅かに余剰に充填された場合に対しても十分に傷の修復を行うことが可能である。
次に、第４の実施例について、図１３を用いて説明する。
ガラス１６０１の表面には、何らかの原因によって形成された傷１６０２が存在する（図１３（ａ））。この傷１６０２に対して、液状の充填材１６０３を上記した第一の実施例乃至第３の実施例で述べた方法で供給した。この場合、充填材１６０３は傷１６０２を完全に埋め尽くすように供給されている（図１３（ｂ））。そして、充填材１６０３が半硬化の状態にある時、良く知られたスキージ１６０４等を用いて、余剰に供給された充填材１６０３を、充填材１６０３の表面とガラス１６０１との表面とが略同一平面になるように除去する（図１３（ｃ）（ｄ））。その後、上記の第一の実施例乃至第３の実施例で述べた方法を用いて、充填材１６０３を硬化させて、傷１６０１の修復が完了する（図１３（ｅ））。
上記した方法によって充填された樹脂の端部形状は、その表面の粗さを計測しても極めて滑らかであって、少なくとも明視野の状況下においては、傷の存在を認識することが出来なかった。また更に、傷を修復した後、所定の工程を経て偏光板を張り合わせ、液晶表示装置を完成させた場合、その点灯表示の結果は、その修復した部分があたかも正常なガラス表面であるかの如き振る舞いを示す。
【００３６】
上記の第１の実施例乃至第４の実施例について説明したが、発明者らの実験によって得られた重要な知見は、図１２（ｃ）に示したようにガラス表面と充填材の表面とが完全に同一平面にならなくとも、図４及び図５に例示したように両者の高さの差が±５．０μｍの範囲に収まり、また、ガラス表面と充填材の端部とのなすテーパ角が４５度以下であれば、ガラス表面の傷が目視認識できなくなることである。
図１０に例示したＴＦＴ−ＬＣＤの組み立てにおいて、修復させた傷の部分の拡大図を図１４に示す。この図において、傷を埋め尽くした充填材１３０２は凸状の形状を示しているが、この充填材１３０２を含むガラス基板１３０１の上に、例えば厚さ２５μｍ程度の粘着材１３０４を介して偏光板１３０３を取り付ける。この時、この粘着材１３０４が充填材１３０２の凸状部分を埋めるように作用し、また、粘着材１３０４が修復部における充填材１３０２の端部、即ちテーパ部においても充填材１３０２と馴染んで実質的にそのテーパ面を解消させるような作用をもたらす。
上記したことは、一般に良く使用される粘着材１３０４の厚さが２５μｍ程度である場合、傷に充填した充填材の硬化後の表面とその周辺のガラス表面との段差（Ｈ）が最大±５μｍ以下であれば、この段差を粘着材１３０２が吸収してくれることになる。
また、硬化後の充填材１３０２の段差（Ｈ）と最小幅（Ｗ）との比Ｈ／Ｗ、言い換えれば充填材１３０２の端部において、その表面とガラス１３０１の表面とのなす角（テーパ角）が小さいほど、粘着材１３０４がその段差の影響を吸収して、光学的にはあたかもテーパ角を有する段差が存在しないように作用することになる。
図１５は、ガラス表面に形成された傷の一具体例を表わす説明図である。同図（ａ）は光学顕微鏡を用いて観察された傷の外観図、（ｂ）はレーザ顕微鏡観察による傷の３次元像、（ｃ）はレーザ顕微鏡による断面プロファイルを光学顕微鏡の像と重ねて表わしたものである。
また、図１６は、修復後の傷の一具体例を表わす説明図であって、各図は図１５の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に対応する。
これらの結果から、補修前の傷、即ち貝殻状の大きな傷やその中心に見られる深い傷等が、上記した充填材の局所的な供給及び硬化という過程を経ることによって、明視野での目視では認識困難である程度に傷の修復が行われたことが明白である。
【００３７】
【表１】
2005321795.tif 000003
【００３８】
上記の表１は、上記した実施例について、ガラス表面に形成された傷の状態とその修復後の表示品質との関係を纏めた結果であって、傷の深さ、硬化後の充填材の高さ（Ｈ：充填材の表面とガラス表面との段差）、充填材の最小幅（Ｗ）、充填材端部におけるテーパ角、偏光板貼り合わせ後の外観チェック（点灯時の表示特性に該当する）との関係を表わしている。
この結果からも明らかのように、ガラス表面の傷に対して充填材を充填して修復させ、これに通常の工程を経て偏光板を貼り合わせて画像表示装置とした場合、充填材の段差や大きさ、その端部での形状等を制御することによってあたかも傷のない場合と同様の表示品質を確保することが可能である。
【００３９】
以上で述べたように、従来、ガラス表面に存在する傷のために不良品として廃棄していた画像表示装置を良品として復活させ、これによって社会的には資源や生産エネルギーの節約等に寄与し、また企業的には製品の歩留向上及びコスト低減等に寄与する効果が大きいと言える。
【００４０】
また、上記した実施例は、ＴＦＴ−ＬＣＤのみならず、その他の非発光型および発光型の画像表示装置の表示部における傷修復にも応用可能であり、更にはＰＤＰ、エレクトロルミネッセンス素子、平面ブラウン管などの表示装置に対しても適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ガラス表面に傷を有するＴＦＴ−ＬＣＤの断面図である。
【図２】従来技術を用いてガラス表面の傷を修復した場合の説明図である。
【図３】修復された傷を説明する概念図である（充填材表面とガラス表面とが略同一平面である場合）。
【図４】修復された傷を説明する概念図である（充填材の量が傷の容量を超えている場合）。
【図５】修復された傷に入射した光の挙動を説明するための概念図である（傷の容積に比較して、充填材の量が僅かに少ない場合）。
【図６】マイクロインジェクション法を用いた微量の充填材供給を説明する概略図である。
【図７】窒素ガス供給回数と液状充填材供給量との関係を表す説明図である。
【図８】本発明で用いたマイクロインジェクション装置の構成図である。
【図９】本発明の第１の実施例であるガラス傷への充填材供給状態を表わす説明図である。
【図１０】ガラス表面の傷を修復させたＴＦＴ−ＬＣＤを説明するための断面図である。
【図１１】第２の実施例であるガラス傷への充填材供給状態を表わす説明図である。
【図１２】第３の実施例であるガラス傷への充填材供給状態を表わす説明図である。
【図１３】樹脂の未硬化状態で平坦化を行う方法を示す説明図である。
【図１４】修復後の傷を含むガラス表面に偏光板を貼り合せた時の状態を説明するための概略図である。
【図１５】ガラス表面に形成された傷の一具体例を表わす説明図である。
【図１６】修復後の傷の一具体例を表わす説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０１…カラーフィルタ基板
１０２…ＴＦＴ基板（Thin Film Transistor基板）
１０３…液晶
１０４…ＲＧＢ色材膜（Red Green Blue色材膜）
１０５…ＢＭ膜（Black Matrix膜）
１０６…ガラス板
１０７…保護膜
１０８…配向膜
１０９…画素電極
１１０…共通電極
１１１…偏光板
１１２…粘着材
１１３…ガラス面傷
２０１…ガラス基板
２０２…傷
２０３…充填材
２０４…切削残さ
２０５…充填材脱落部
３０１…ガラス基板
３０２…充填材
３０３…バックライト光
３０４…外光
４０１…ガラス基板
４０２…充填材
４０３…充填材段差
４０４…テーパ角
４０５…バックライト光（１）
４０６…外光（１）
４０７…バックライト光（２）
４０８…反射光
４０９…異常透過光
４１０…外光（２）
４１１…反射光
４１２…屈折光
５０１…ガラス基板
５０２…傷
５０３…ピペット
５０４…液状充填材
５０５…窒素ガス
７０１…ＬＣＤパネル
７０２…ステージ
７０３…対物レンズ
７０４…ＣＣＤカメラ
７０５…照明光源
７０６…ハーフミラー
７０７…モニターＴＶ
７０８…ピペット
７０９…マニピュレータ
７１０…電磁弁
７１１…ライトガイド
７１２…樹脂硬化用光源
７１３…ダミー基板
８０１…充填材
９０１…カラーフィルタ基板
９０２…ＴＦＴ基板（Thin Film Transistor基板）
９０３…液晶
９０４…ＲＧＢ色材膜（Red Green Blue色材膜）
９０５…ＢＭ膜（Black Matrix膜）
９０６…ガラス板
９０７…保護膜
９０８…配向膜
９０９…画素電極
９１０…共通電極
９１１…偏光板
９１２…粘着材
９１３…ガラス面傷充填材
１００１…充填材
１１０１…充填材
１２０１…ガラス基板
１２０２…充填材
１２０３…充填材段差
１２０４…テーパ角
１２０５…バックライト光（１）
１２０６…外光（１）
１２０７…バックライト光（２）
１２０８…反射光
１２０９…異常透過光
１２１０…外光（２）
１２１１…反射光
１２１２…屈折光
１３０１…ガラス
１３０２…充填材
１３０３…偏光板
１３０４…粘着材
１３０５…テーパ角
１３０６…中心線
１６０１…ガラス
１６０２…面傷
１６０３…充填材（液状）
１６０４…スキージ
１６０５…充填材（硬化物）
【図１】
2005321795.tif 000004
【図２】
2005321795.tif 000005
【図３】
2005321795.tif 000006
【図４】
2005321795.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005321795.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005321795.tif 000013
【図１１】
2005321795.tif 000014
【図１２】
2005321795.tif 000015
【図１３】
2005321795.tif 000016
【図１４】
2005321795.tif 000017
【図１５】
2005321795.tif 000018
【図１６】
2005321795.tif 000019