(57)【要約】【課題】    ノーマリーホワイトモード液晶表示装置及びその製造方法において、画像表示の性能を向上させるとともに、生産コストを低減させることのできるものを提供する。【解決手段】対向基板（カラーフィルタ基板）２には、表示領域５内にＴＦＴ１３等を覆う遮光膜のパターン２２が備えられるとともに、表示領域５より外での光漏れを防止するための周縁部遮光膜パターン２３が備えられる。対向基板２の完成時には、周縁部遮光膜パターン２３の欠落部２１について検出する検査を行わないか、または検出されても、そのまま、液晶表示装置を作成するのに用いる。そして、欠落部２１の検出と位置の特定を行った後、液晶表示装置に組み立てた状態のままで、該欠落部２１にレーザー光を照射する。これにより、欠落部２１にほぼ一致する領域について配向膜２５の配向を乱し、該欠落部２１からの光漏れが生じないようにする。【選択図】  図１
2005352209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各主表面に配向膜を備えた一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持された液晶層と、
前記一対の基板の少なくとも一方に配置され、表示領域の周辺に位置する周辺領域を被覆する遮光パターンを有する液晶表示装置において、
前記遮光パターン中の遮光膜欠落部に対応する位置の前記配向膜は、配向特性が不規則となるよう加工処理されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
各主表面に配向膜を備えた一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記一対の基板の少なくとも一方に配置され、表示領域の周辺に位置する周辺領域を被覆する遮光パターンを有する液晶表示装置の製造方法であって、
前記遮光膜パターン中の欠落部を検出する検査工程と、
前記欠落部にレーザー光を照射することにより、該欠落部に略一致した領域にて前記配向膜の配向を乱すリペア工程とを備えたことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記リペア工程におけるレーザー光の照射が、液晶表示装置の表示面側から行われることを特徴とする請求項２の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記リペア工程におけるレーザー光の出力レベルが０．５〜１．２ｍＷであることを特徴とする請求項２または３記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記欠落部の径が１ｍｍ以下である場合に、この中心の１個所にレーザー光の照射を行い、前記欠落部の径が２ｍｍ以上である場合に、径１ｍｍの部分ごとにレーザー光の照射を行うことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表される薄型表示装置は、パーソナル・コンピュータ、ワードプロセッサあるいはＴＶ等の表示装置として、更に投射型の表示装置として各種分野で利用されている。中でも、マトリクス状に配置された画素ごとに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子を備え、オン画素とオフ画素を電気的に分離し、かつオン画素への映像信号を所定期間保持する機能を有するアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でクロストークのない良好な表示画像を実現できることから、広く用いられている。
【０００３】
以下に、光透過型のアクティブマトリクス型液晶表示装置を例にとり、簡単に説明する。アクティブマトリクス型液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板との間に配向膜を介して液晶材料が保持されて構成されている。液晶材料は、アレイ基板および対向基板とを封止するシール材により密閉されている。
【０００４】
アレイ基板は、ガラス基板等の光透過性絶縁基板上に、複数本の信号線が略平行に配列されるとともに、画像表示領域を形成すべく、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等から成る画素電極がマトリクス状に配列される。また、画素電極ごとに、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）等のスイッチング素子が配置され、このスイッチング素子を介して、信号線と各画素電極とが電気的に接続される。スイッチング素子は、信号線に略直交して配列される走査線を通じて供給される走査信号に基づき駆動される。
【０００５】
対向基板またはアレイ基板には、ガラス基板の絶縁基板上にＴＦＴ並びに画素電極周辺を遮光するためのマトリクス状の遮光膜が配置され、また、ＩＴＯ等から成る対向電極が配置される。さらに、カラー表示を行うためには、画素ごとにレッド（Ｒ）、ブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）の色を割り当てるカラーフィルター層が積層される。
【０００６】
一方、画像表示領域内には、スイッチング素子等の欠陥に起因して、輝点（常に、明表示を行う）が生じる場合があり、画像品質上問題となる。そこで、画素ごとにリペア回路を設けておき、適宜、常に黒表示を行う黒点（滅点）に変換する黒点化（滅点化）が行われていた。
【０００７】
また、近年には、この滅点化にあたり、レーザー光照射を用いる方法も種々提案されている（特許文献１〜３）。これは、画素電極に電圧を印加しない通常時に画素ドット内で明表示を行う形式（ノーマリホワイトモード）の液晶表示装置において、レーザー光照射により、配向膜の配向を乱して液晶配向作用を低下させるものである。液晶層の偏光作用が失われるために、ノーマリホワイトモードの液晶表示装置では、輝度を低下させることができるのである。
【特許文献１】特許第３２２４９４２号
【特許文献２】特開平１０−１３３１６０
【特許文献３】特開２００１−１３３８０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、最近、液晶表示装置が急速に普及するにつれて、画像表示等の性能を一層向上させ、かつ生産コストを一層低減させることが求められるようになって来た。
【０００９】
そこで、本件発明者は、鋭意検討する中で、従来、表示欠陥のリペア対象としては全く考えられていなかった、画像表示領域外の領域に着目した。そして、画像表示領域より外であっても光線の透過や反射に係る問題が製造工程によっては生じうることに着目した。
【００１０】
すなわち、液晶表示装置には、上記マトリクス状の遮光膜パターンの形成と同時に、画像表示領域の四周の縁に沿って、シール材の配置個所の近傍に、遮光膜のベタパターンが設けられるが、このベタパターン中に欠落部が生じることもありうるのである。
【００１１】
遮光膜のベタパターンは、液晶表示装置が額縁状のフレームに収納された場合に、フレームの内縁と画像表示領域の外縁との間で光漏れが発生するのを防止するためのものである。したがって、ここで光漏れが生じると、画像表示領域内の画像表示に干渉を生じたり、目障りとなるおそれがある。
【００１２】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法において、画像表示の性能を向上させるとともに、生産コストを低減させることのできるものを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の液晶表示装置は、スペーサ及びシール材を介して貼り合わされた一対の絶縁基板と、前記一対の絶縁基板の間の間隙中に保持され前記シール材により封止された液晶層と、前記各絶縁基板の表面に前記液晶層に接するように設けられた配向膜と、略平行に配列される複数の走査線と、この走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線の交点ごとに配置されて一つの表示領域をなす画素電極と、該表示領域の周縁部に沿って配置される遮光膜のべたパターンとを備えたノーマリホワイトモードの液晶表示装置において、前記遮光膜のべたパターンに、欠落部が含まれ、前記配向膜の配向がレーザー照射により乱された領域が、前記欠落部に略一致して設けられたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成により、遮光膜のべたパターンに光漏れを生じさせる欠落部が生じた場合、欠落部が生じた表示パネルまたは基板について、不良品とせずに容易にリペアを行うことができる。そのため、表示性能の向上及び生産コスト向上の要求に応えることがことができる。
【００１５】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、第１の絶縁基板上に、マトリクス状に配列されて一つの表示領域をなす画素電極と、略平行に配列される信号線とを設けるとともに、前記第１の絶縁基板または第２の絶縁基板上に前記信号線に略直交する走査線を形成する工程と、前記表示領域の周縁部に沿って遮光膜のベタパターンを設ける工程と、前記第１の絶縁基板の電極形成面、及び第２の絶縁基板の一主面に配向膜を形成する工程と、前記第１及び第２の絶縁基板を、シール材を介して貼り合わせ、これらの間に液晶材料を注入する工程とを備えるノーマリホワイトモードの液晶表示装置の製造方法において、前記遮光膜のベタパターン中の欠落部を検出する検査工程と、前記欠落部にレーザー光を照射することにより、該欠落部に略一致した領域にて前記配向膜の配向を乱すリペア工程とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
リペア工程におけるレーザー光の照射は、好ましくは、液晶表示装置の表示面側から行われる。
【００１７】
このような構成であると、液晶表示装置をフレームや光源装置に組み付けた後にも、分解を行うことなく、容易にリペアを行うことができる。
【００１８】
リペア工程におけるレーザー光の出力レベルは、好ましくは、０．５〜１．２ｍＷ（ｍＪ／ｓｅｃ）である。
【００１９】
このようであると、欠落部内の配向膜について配向を乱しつつ確実にリペアを行うことができる。しかも、必要最小限のエネルギーでリペアを行うようにできる。そのため、レーザー光により損傷を受けうる膜が近傍に存在した場合にも、悪影響を及ぼすおそれがない。
【発明の効果】
【００２０】
液晶表示装置において、画像表示の性能を向上させるとともに、生産コストを低減させることができるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施例について図１〜２を用いて説明する。
【００２２】
図１の積層断面斜視図には、液晶表示装置の構成、及び、レーザー照射によるリペアの様子について模式的に示す。図２の平面図には、表示パネルの配線パターン及び遮光膜のパターンについて模式的に示す。
【００２３】
図１に示すように、液晶表示装置の表示パネル１０（液晶セル）は、アレイ基板１（ＴＦＴ基板）と対向基板２とがスペーサーにより所定の間隔に保たれ、この間に液晶層３が保持されてなる。液晶層３の四周にはシール材３５が配されて、液晶層３を封止するとともに、アレイ基板１と対向基板２とを接合している。
【００２４】
液晶層３は、例えばツイストネマティック（ＴＮ）型の液晶材料からなり、アレイ基板１及び対向基板２の液晶層３に接する最表層には、ポリイミド系樹脂等からなる配向膜１５，２５がそれぞれ配置される。
【００２５】
図１〜２に示すように、アレイ基板１においては、ガラス基板１６上に、信号線１１と走査線１２とがマトリクスをなすように配列され、信号線１１と走査線１２との交点ごとにＴＦＴ１３が配置される。これら信号線１１、走査線１２及びＴＦＴ１３により囲まれるマス目状の各領域が画素開口５１をなしており、各画素開口５１を覆うように、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極１４が配置される。このように画素電極１４がマトリクス状に配列されて、矩形状の一つの表示領域５をなす。
【００２６】
なお、図示の例では、画素電極１４と配線層との間に、膜厚の大きい樹脂層からなる樹脂絶縁膜１７が配置されている。
【００２７】
対向基板２においては、ガラス基板２６上に、遮光層からなるパターン２２，２３と、所定画素ごとに赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のカラーフィルタ層を配置してなるカラーフィルター２４と、これらの全体を覆う対向電極２７とが設けられている。対向電極２７は、画素電極１４と同様にＩＴＯ等の透明導電材料からなり、遮光層は、クロム（Ｃｒ）等の金属、または黒色の顔料または染料を含む樹脂層などからなる。
【００２８】
遮光層が、表示領域領域５内にあっては、ＴＦＴ１３の個所等を覆う表示領域内遮光膜パターン（ブラックマトリクス）２３をなす。表示領域内遮光膜パターン２３は、図示の例で、ＴＦＴ１３の近傍、及び、信号線１１の周囲を覆うストライプ状に形成されている。但し、表示領域内遮光膜パターン２３が、走査線１２の周囲をも覆う格子状（マトリクス状）、または、ＴＦＴ１３の近傍のみを覆う散点状である場合も、本発明のリペア方法を実施する上では、全く同様である。
【００２９】
一方、対向基板２上の遮光層が、周縁部（表示領域５より外）にあっては、表示領域５の四周の縁５ａに沿って延びる額縁状の周縁部遮光膜パターン２２をなす。表示領域５内及び周縁部の遮光膜パターン２２，２３は、一つのフォトリソグラフィー工程、または、樹脂層上でのインクジェット方式の描画工程により（例えば特開２０００−２９０５５参照）、同時に形成される。
【００３０】
アレイ基板や対向基板の作製は、例えば、特開平９−１６００７６号や特開２０００−２６７５９５号、または、特開2000-330484や特開2001-339070に記載の方法によって行うことができる。
【００３１】
対向基板２とアレイ基板１とから表示パネル１０（液晶セル）を組み立てる際には、例えば次のように行う。まず、両基板１，２のパターン形成面上にポリイミド系樹脂膜を形成し、ラビング処理により液晶配向膜１５，２５を形成する。次いで、対向基板２上の縁に沿ってシール材を塗布することにより、液晶注入孔を残して表示画素エリアの全体を囲むシール材３５のパターンを作成する。
【００３２】
対向基板２とアレイ基板１とをシール材３５を介して貼り合わせる際には、両基板１，２上の配向膜１５，２５のラビング角度が互いに９０度にクロスするようにする。この後、液晶材料を真空注入してから液晶注入口を封止材にて封止する。
【００３３】
最後に、表示パネル１０の表裏の面に対応する箇所、すなわち対向基板２の外面及びアレイ基板１の外面に、それぞれ、偏光板４１，４２を貼り付ける。この際、偏光板４１，４２の吸収軸が、表示パネル１０の表裏で互いに平行になるようにし、また、各基板１，２において、偏光板の吸収軸と配向膜１５，２５のラビング方向とが平行になるようにする。
【００３４】
この後、アレイ基板１が対向基板２から突き出す棚状部分には、フレキシブル基板を介して駆動回路が接続される。例えば、駆動ＩＣをフレキシブル基板上に搭載したテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）をＴＡＢ方式により実装する。
【００３５】
このようにして表示パネル１０が完成した後、光源装置６５及びフレーム６１，６２と組み合わされる。図示の例では、光源装置６５が、表示パネル１０の裏面に配されるバックライト機構であり、管状光源６６及び導光板６７が樹脂フレーム６２に収納され、この樹脂フレーム６２と、金属製のフレーム（ベゼルカバー）６１との間に、表示パネル１０が挟持されて保持される。
【００３６】
液晶表示装置の組立の完了後、点灯検査により、表示領域内での輝点不良とともに、周縁部での遮光膜の欠落部２１による輝点を検出する。
【００３７】
もし、周縁部での輝点不良が発見されたならば、レーザー光照射によるリペアを、液晶表示装置が組み立てられたままの状態で、以下のように行う。
【００３８】
まず、欠落部２１の位置及び概略寸法を特定する。
【００３９】
そして、図２中に示すように、径が約１ｍｍまたはそれ以下である欠落部２１-2に対しては、そのほぼ中心にレーザー光の照射スポット７-3を合わせる。また、レーザー光照射の焦点深度は、対向基板２上の配向膜２５に合わせる。
【００４０】
レーザー光の照射には、エネルギーレベル（出力レベル）が０．５〜１．２ｍＷ（１ｋＨｚ）の範囲内であるものを用いる。エネルギーレベルが０．５ｍＷ未満であると、欠陥部中にて配向膜を乱す作用及び輝度低下が不充分となるおそれがある。また、エネルギーレベルとして１．２ｍＷを越える値を採用するならば、輝度低下に充分な程度を越えるエネルギーが印加される。そのため、周辺領域に形成された配線を断線させる恐れが生じる。このように、表示領域内の配向膜加工に用いるパワーよりも、小さいパワーのエネルギー線を用いて加工することにより、周辺領域にエネルギー線照射によるダメージを与えることなく、対象部分の修復を行なうことが可能となる。
【００４１】
具体的な実施例においては、Ｎｄ+3：ＹＡＧレーザー装置を用い、この基本波（波長１．０６μｍ）を使用した。また、連続発振するレーザー光であって、エネルギーレベルが１．０ｍＷ（１ｋＨｚ）のものを用いた。
【００４２】
また、具体的な実施例においては、遮光膜パターン２１の欠陥部２１に対して、適当な時間レーザー光を照射した。
【００４３】
これにより、欠陥部２１-2の全体を覆い尽くすように、該欠陥部よりも一回り径の大きい「真空泡」を発生させた。「真空泡」とは、レーザー光の照射によって液晶層３中に生じる一時的な気泡であって、しばらく後には跡形もなく消滅してしまうものであり、空気の混入等によって生じる気泡とは全く別のものである。真空泡により覆われる領域内では、配向膜２５が一時的に液晶材料と接触しなくなり、したがって、この領域内で、熱等の作用が充分に加わる。そのため、配向膜２５に対する配向状態の加工が充分に行われる。
【００４４】
配向状態を加工することで、配向膜２５による液晶層３に対する配向作用は失われる。そのため、ノーマリホワイトモードの液晶表示装置にあっては、光漏れが事実上消滅する。
【００４５】
一方、図２中に示すように、径が約２ｍｍまたはそれ以上である欠落部２１-1に対しては、約１ｍｍ径またはそれ以下の部分ごとにレーザー光の照射を行う。図示の例では、２部分に分割して、その中心個所にそれぞれ照射スポット７-1，７-2を合わせる。このとき、レーザー光照射により生成する真空泡の縁８-1，８-2が、欠落部２１-1の縁を越えたところまで達するようにする。すなわち、欠落部２１-1の全領域にわたり、真空泡により覆われるようにする。これにより、比較的大きな欠落部２１-1についても、最小限のレーザー照射により、その領域内の全体にわたって配向膜２５を加工することができる。
【００４６】
なお、欠落部として、線状に延びるものも想定される。例えば、対向基板２を取り扱う際に、周縁部遮光膜パターン２２に引っ掻き傷が生じた場合である。このような場合、上記と同様に約１ｍｍ径またはそれ以下の部分ずつ逐次レーザー光の照射を行うこともできるが、欠落部に沿ってレーザー光の照射スポットを連続的に移動させても良い。
【００４７】
欠落部として、表示領域５の縁５ａからの切り欠き状のものも想定されるが、この場合のリペアは、穴あき状の欠落部７-1，７-2の場合と全く同様である。
【００４８】
以上に説明したように、実施例のリペアの方法によると、最小限の工程でもって確実かつ容易に、周縁部での光漏れを止めることができる。特には、液晶表示装置を組み立てた後に、欠落部２１の検出と、リペアとを、連続して簡単な操作により行うことができる。そのため、液晶表示装置の分解と再度の組立操作が不要となる。また、欠落部２１の検出の際に位置を特定しておくことで、レーザー照射の際に、あらためて欠落部の位置を特定する操作を省くことも、場合により可能となる。
【００４９】
上記実施例においては連続発振するレーザー光を用いることについて説明したが、超音波Ｑスイッチ素子により変調されてパルス状に発信するレーザー光を用いても全く同様にリペアを行うことができる。また、上記実施例においては、遮光膜のパターンが対向基板２上に設けられるとして説明したが、アレイ基板上に設けられる方式、すなわち、いわゆるブラックマトリクス・オン・アレイ(Black Matrix on Array)方式であっても、同様に、遮光膜の欠落部の個所で、対向基板２側からのレーザー光照射により、対向基板２側の配向膜２５を加工すれば良い。
【００５０】
上記実施例において、ノーマリホワイトモードを例にとり説明したが、ノーマリブラックの液晶表示装置についても適用することができる。
【００５１】
上記実施例において、対向基板２側の配向膜２５にレーザー光を照射してリペアを行うとして説明したが、アレイ基板１側の配向膜１５にレーザー光を照射してリペアを行うこともできる。但し、この場合、表示面側からレーザー光の照射を行うとすると、レーザー光が液晶層３を通過する必要があるため、エネルギーレベルを少し大きくとる必要がある。
【００５２】
上記実施例においては、液晶表示装置を組み立てた状態でレーザー光照射を行ったが、フレームや光源装置と組み合わせる前に、遮光膜パターンの欠落部２１が見つかった場合には、表示パネルの状態でリペア操作を行うことができる。この場合には、アレイ基板１側からレーザー光を照射しても、工数が増加することがなく、全く同様である。
【００５３】
なお、表示パネルに組み立てる前に、周縁部遮光膜パターン２２の欠落部２１が検出されたならば、場合によっては、配向膜２５の形成とラビング処理の終了した時点で、対向基板２に対して、レーザー光を照射して欠落部２１の個所の配向膜の配向を乱しておいても良い。
【００５４】
また、レーザー光として、Ｎｄ+3：ＹＡＧレーザーに限らず、Ｎｄ+3：ＹＬＦレーザーを用いることもでき、また、場合によっては、炭酸ガスレーザー等を用いることもできる。また、Ｎｄ+3：ＹＡＧレーザーやＮｄ+3：ＹＬＦレーザーにおいて、基本波だけでなく、第２〜４高調波のいずれかを用いることもできる。
【００５５】
また、液晶表示装置が光透過型であるとして説明したが、光反射型や半透過型であっても、また、スイッチング素子として薄膜ダイオード（ＴＦＤ）すなわちＭＩＭ（metal-insulator-metal）素子を用いる場合も全く同様である。さらには、
ＳＴＮ液晶を用いるパッシブマトリクスタイプの液晶表示装置であっても全く同様である
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例の液晶表示装置の構成、及びリペアの様子について模式的に示す積層断面斜視図である。
【図２】実施例の液晶表示装置における遮光膜のパターンについて模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  アレイ基板
１３  ＴＦＴ
１４  画素電極
１５  アレイ基板側の配向膜
２  対向基板（カラーフィルタ基板）
２１  遮光膜パターンの欠落部
２２  ベタの周縁部遮光膜パターン
２３  表示領域内遮光膜パターン
２４  カラーフィルタ層
２５  対向基板の配向膜
５  表示領域
【図１】
2005352209.tif 000003
【図２】
2005352209.tif 000004