(57)【要約】【課題】レーザビーム照射時に液晶パネルに生じるバブルの発生の前後に拘わらずレーザ照射した領域の黒化度を均一且つ高くする液晶パネルとその製造方法を提供する。【解決手段】液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを輝点欠陥画素又は輝点欠陥画素に隣接する画素上に照射して液晶中にバブルを発生させ、その後、輝点欠陥画素上にレーザビームを照射して輝点欠陥画素を黒化する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを前記輝点欠陥画素上に照射して発生させたバブルを液晶中に有し、前記輝点欠陥画素上にレーザビームが照射されることにより黒化された前記輝点欠陥画素を有する
液晶パネル。
【請求項２】
液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを前記輝点欠陥画素に隣接する画素上に照射して発生させたバブルを液晶中に有し、前記輝点欠陥画素上にレーザビームが照射されることにより黒化された前記輝点欠陥画素を有する
液晶パネル。
【請求項３】
前記バブルを発生するためのレーザビームは、レーザの単一エネルギーパルスである
請求項１又は２に記載の液晶パネル。
【請求項４】
前記輝点欠陥画素が、ＲＧＢ画素の内のＢ画素である場合に、前記バブルが、前記Ｂ画素にレーザビームを照射して発生されたものである
請求項１に記載の液晶パネル。
【請求項５】
前記輝点欠陥画素が、ＲＧＢ画素の内のＲ画素若しくはＧ画素である場合に、前記バブルが、前記Ｒ画素若しくはＧ画素に隣接するＢ画素にレーザビームを照射して発生されたものである
請求項２に記載の液晶パネル。
【請求項６】
液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを前記輝点欠陥画素上に照射して液晶中にバブルを発生させ、
前記輝点欠陥画素上にレーザビームを照射して前記輝点欠陥画素を黒化する
液晶パネルの製造方法。
【請求項７】
液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを前記輝点欠陥画素に隣接する画素上に照射して液晶中にバブルを発生させ、
前記輝点欠陥画素上にレーザビームを照射して前記輝点欠陥画素を黒化する
液晶パネルの製造方法。
【請求項８】
前記バブルを発生するためのレーザビームは、レーザの単一エネルギーパルスである
請求項６又は７に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項９】
前記輝点欠陥画素が、ＲＧＢ画素の内のＢ画素である場合に、前記Ｂ画素にレーザビームを照射して前記バブルを発生させる
請求項６に記載の液晶パネルの製造方法。
【請求項１０】
前記輝点欠陥画素が、ＲＧＢ画素の内のＲ画素若しくはＧ画素である場合に、前記Ｒ画素若しくはＧ画素に隣接するＢ画素にレーザビームを照射して前記バブルを発生させる
請求項７に記載の液晶パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルとその製造方法に関し、特に液晶パネルに生じた輝点欠陥画素の黒化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルには、製造工程における異物混入などにより、輝点欠陥と呼ばれる欠陥が画素に発生することがある。輝点欠陥は、液晶パネルに黒など暗い色を表示した際にも明るい画素として視認される欠陥である。目立ちやすいため、輝点欠陥が発生すると発生したパネルは不良品として廃棄されることが多く、液晶パネル製造における歩留まり低下の原因となっている。
【０００３】
このような液晶パネルのける輝点欠陥を修正する方法として、従来、液晶パネルの輝点欠陥画素に対応した部分のカラーフィルター色材にレーザを照射することにより、これを黒化して輝点欠陥を目立たなくするという技術があった。
【０００４】
この場合のレーザの照射方法としては、下記のものがあった。
（１）レーザを連続して照射して、カラーフィルターを白と黒の中間、すなわち、グレーに変色させて輝点欠陥を目立たなくするもの（例えば、特許文献１参照）、
（２）上部基板の上側からレーザ装置を使用して色フィルタ及び上部基板の境界面にレーザ光の焦点を合わせてレーザ光を照射することによって、色フィルタの透過率が変化して、光源部からの光を遮断するもの（例えば、特許文献２参照）、及び
（３）輝点欠陥画素に含まれるカラーフィルタに対してレーザを照射し、カラーフィルタの物性を光透過性が低下するように変化させ、隣接セルへの影響を最小化するもの（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２１９２８号公報
【特許文献２】特開２００６−２２７６２１号公報
【特許文献３】特開２００８−１７０９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、液晶パネルの輝点欠陥をレーザ照射によって修正、すなわちリペアする場合、レーザビームをスキャンすることによってカラーフィルターの色材などが加熱されて熱変性し黒色化する反応を利用して画素を黒化する。レーザ照射による発熱は、一部は周囲の部材に拡散し、残りの一部によってカラーフィルター色材などの温度が上昇する。
黒化のためのレーザビームスキャン中には液晶にバブルが発生し、レーザ照射部付近の熱拡散が途中で変化すると、黒化の度合いに従って空間分布が発生するという課題があった。
【０００７】
本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的は、レーザビーム照射時に液晶パネルに生じるバブルの発生の前後に拘わらずレーザ照射した領域の黒化度を均一且つ高くする液晶パネルとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る液晶パネルは、液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを前記輝点欠陥画素上に照射して発生させたバブルを液晶中に有し、前記輝点欠陥画素上にレーザビームが照射されることにより黒化された前記輝点欠陥画素を有する。
【０００９】
また、本発明に係る液晶パネルは、液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを前記輝点欠陥画素に隣接する画素上に照射して発生させたバブルを液晶中に有し、前記輝点欠陥画素上にレーザビームが照射されることにより黒化された前記輝点欠陥画素を有する。
【００１０】
また、本発明によれば、液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを前記輝点欠陥画素上に照射して液晶中にバブルを発生させ、前記輝点欠陥画素上にレーザビームを照射して前記輝点欠陥画素を黒化する液晶パネルの製造方法が提供される。
【００１１】
さらに、本発明によれば、及び液晶パネルの輝点欠陥画素を黒化するときのレーザ照射条件以上のレーザピークパワー密度のレーザビームを前記輝点欠陥画素に隣接する画素上に照射して液晶中にバブルを発生させ、前記輝点欠陥画素上にレーザビームを照射して前記輝点欠陥画素を黒化する液晶パネルの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明者は、液晶バブル発生前にレーザ照射した領域は黒化度が低く、液晶バブル発生後にレーザ照射した領域は黒化度が高くなることに着目して、液晶中にバブルを発生させてから色材の黒化加工を実施するため、液晶への熱拡散が抑制されて高く均一な黒化度合いを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の各実施の形態で使用される液晶パネルを含む液晶モジュールの概略断面図である。
【図２】本発明の各実施の形態による液晶パネルとその製造方法において輝点欠陥画素の黒化装置として用いられるレーザ照射装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る液晶パネルとその製造方法を説明するための工程図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る液晶パネルとその製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、液晶パネル１５を含む液晶モジュール１６の概略構成断面図を示す。尚、図１では、液晶モジュール１６における各要素の厚みは、説明のため実際の比率とは大きく異なって図示されている。
【００１５】
液晶モジュール１６は、液晶パネル１５、バックライト１２、液晶パネル駆動制御装置１７等から構成される。液晶パネル１５の背面側、すなわち液晶パネル１５を見る正面とは反対側の面（裏面）であって図１では液晶パネル１５の下側にバックライト１２が配置される。液晶パネル１５及びバックライト１２は、更に図１の下側の液晶パネル駆動制御装置１７と電気的に接続され、この液晶パネル駆動制御装置１７によって動作制御される。
【００１６】
液晶パネル１５は、カラーフィルター基板１３とＴＦＴ基板１４との間に液晶７が挟み込まれた構造を有する。カラーフィルター基板１３は、カラーフィルター基板側ガラス基板３上に形成され赤・緑・青に相当する特定の波長域の透過光を透過して色を表現するカラーフィルター色材１と、隣接する画素間に配置され透過光を遮るブラックマトリックス４と、液晶７に電圧を印加するための対向電極５と、液晶７を規定の向きに配向させるためのカラーフィルター基板側配向膜６とを有する。
【００１７】
これらブラックマトリックス４と対向電極５と配向膜６は、カラーフィルター基板側ガラス基板３の液晶７側の面に設けられているが、カラーフィルター基板側ガラス基板３の液晶７の面とは反対側の面上には、カラーフィルター基板側偏光板２が設けられている。
【００１８】
液晶７の裏側の面にはＴＦＴ基板１４（ＴＦＴ：Thin  Film  Transistor）が設けられ、このＴＦＴ基板１４は、液晶７を規定の向きに配向させるためのＴＦＴ基板側配向膜８と、液晶７に印加する電圧を制御するためのＴＦＴアレイ９と、ＴＦＴ基板側ガラス基板１０と、ＴＦＴ基板側偏光板１１とで構成される。ＴＦＴ基板側配向膜８及びＴＦＴアレイ９は、ＴＦＴ基板側ガラス基板１０の液晶７側の面に形成され、ＴＦＴ基板側偏光板１１はその反対側の面に設けられる。
【００１９】
本発明による液晶パネルとその製造方法における輝点欠陥黒化処理は、液晶パネル１５を対象とし、輝点欠陥画素のカラーフィルター色材１などに対してレーザを照射することでこれを黒化し、液晶パネル１５上の輝点欠陥を遮蔽、つまり目立たなくするためのものである。
まず、レーザ照射装置である、液晶パネル１５の輝点欠陥の黒化に用いる装置について、図２を参照して以下に説明する。
【００２０】
この黒化装置は、図示のとおり大きく分けて、レーザ照射・観察部１８及び液晶パネル設置部１９とで構成される。レーザ照射・観察部１８で発生、成形、集光したレーザビーム、すなわちレーザ光を、液晶パネル設置部１９に設置した液晶パネル１５に照射して、液晶パネル１５の輝点欠陥画素が存在するカラーフィルター色材１などをレーザ加工する。
【００２１】
液晶パネル設置部１９は、ＸＹステージ２８、パネル設置部２９、及び観察用光源３０によって構成される。液晶パネル１５を載置したパネル設置部２９は、レーザ照射・観察部１８から入射するレーザビームの光軸に対して垂直な平面上で略直交する２軸を有するＸＹステージ２８で駆動される。ＸＹステージ２８の駆動により液晶パネル１５の任意の場所にレーザビームを照射出来る。また、パネル設置部２９には透過穴３１が設けられ、観察用光源３０によって液晶パネル１５を照らして、加工中の液晶パネル１５を観察出来る様にしている。
【００２２】
レーザ照射・観察部１８は、レーザビームを発生する第１部分、レーザビームを調整・集光する第２部分、及び液晶パネルを観察する第３部分を有する。
レーザ照射・観察部１８のレーザビームを発生する第１部分は、レーザ発振器２０及びレーザ駆動電源２１により構成される。レーザ駆動電源２１により駆動されたレーザ発振器２０からレーザビームを発生する。レーザ発振器２０としては、固体レーザ、ガスレーザ、レーザダイオード（ＬＤ）、ファイバーレーザなどを使用することが出来る。
【００２３】
レーザ照射・観察部１８のレーザビームを調整・集光する第２部分は、レーザビーム調整光学系２２、転写マスク２３、及び対物レンズ２４により構成される。転写マスク２３で成形されたレーザビームを対物レンズ２４により液晶パネル１５上に縮小転写する。
【００２４】
転写マスク２３は、略円形若しくは略矩形の開口であり、開口の大きさを変化させる機構を有する。円形の場合はアイリス絞り、矩形の場合はスリットを使用することが出来る。アイリス絞りは羽の重なり具合を調整することで開口径を調整可能である。スリットは略直交する２ペアのスリットで構成され、スリット間の距離を調整することで開口幅を調整可能である。
【００２５】
液晶パネル１５上のレーザビームスポットは、転写マスク２３の開口の形状と対物レンズ２４の倍率によって決定する。例えば、転写マスク２３の開口の大きさを縦２００μｍ×横２００μｍ、対物レンズ２４の倍率を４０倍とすると、縦２００μｍ×横２００μｍを１／４０倍で転写することになるため、液晶パネル１５上のレーザビームスポットは、縦２００μｍ×横２００μｍ×１／４０＝縦５μｍ×横５μｍとなる。転写マスク２３の開口の大きさを調整することで、液晶パネル１５上のレーザビームスポット径を制御することが可能である。
【００２６】
転写マスク２３上でのビームプロファイルは、レーザビーム調整光学系２２によって調整される。レーザビーム調整光学系２２は、レンズ、プリズム、回折光学素子などで構成される。
【００２７】
レーザ照射・観察部１８の加工中の液晶パネルを観察するための第３部分は、ミラー２５及びカメラ２６で構成される。液晶パネル１５を照らした光の一部はミラー２５でカメラ２６方向に反射されて、カメラ２６で液晶パネルの状態を観察できる。
【００２８】
レーザ照射・観察部１８はＺステージ２７上に設置され、このＺステージ２７の駆動により、レーザ及び観察のフォーカシングのため対物レンズ２４と液晶パネル１５との間の相対距離を調整する。
【００２９】
続いて、輝点欠陥画素の黒化処理工程について説明する。
液晶パネルの黒化する領域は、液晶パネルの画素や画素の一部であり、一辺が数十μｍ〜数百μｍの矩形や矩形に近い形状である。レーザ照射により黒化されるのは、液晶パネル１５のカラーフィルター色材１や配向膜６、８などである。いずれにしても、黒化対象となる構成物は、厚みが数μｍ以下の薄膜である。レーザを照射すると、レーザの吸収によりこれらの薄膜が加熱されて熱変性し黒化する。
【００３０】
このような薄膜のレーザ加工においては、加工点でのレーザ出力が大き過ぎると膜が破損する。膜がレーザ照射により急加熱されて急激に熱膨張し、膜に対して応力が発生するためである。液晶パネル１５中で膜が破損すると、液晶中に不純物や異物が散乱され、黒化した画素の周辺の画素で新たな欠陥が生じることがある。
【００３１】
一方で、加工点でのレーザ出力を小さくすると、膜の破損を抑制することが出来るが、小さくし過ぎると黒化対象となる構成物に与えるエネルギーが不足し、輝点欠陥を遮蔽するのに十分な黒化度合いを得ることが出来ない。
【００３２】
膜の破損を抑制しつつ十分な黒化度合いを得るため、加工点でのレーザ出力及び加工点でのレーザビームスポットの大きさを最適化する必要がある。加工点でのレーザビームスポットの大きさは数μｍ〜数十μｍ程度が最適である。ここでレーザビームスポットの大きさとは２次元的な広がりを持つレーザビームスポットの外形の代表的な長さであり、レーザビームスポットが円形の場合は直径、矩形の場合は一辺の長さである。加工点でのレーザ出力は、レーザ発振器２０で発生するレーザ出力や加工点でのレーザビームスポットの大きさなどにより調整可能である。
【００３３】
一辺が数十μｍ〜数百μｍの画素の領域を、数μｍ〜数十μｍのレーザビームスポットで隙間無く黒化するために、レーザビームスポットを液晶パネル１５に対して相対的にスキャンする。このスキャン動作は、液晶パネル１５を設置したパネル設置部２９のＸＹステージ２８を駆動することによって実施する。
【００３４】
レーザ照射による黒化処理を、液晶パネル１５のカラーフィルター基板側偏光板２及びＴＦＴ基板側偏光板１１を貼り付けたまま実施することが出来れば、リペアの救済効果が大きい。しかしながら、レーザ照射での偏光板２，１１の損傷が裂けられない場合、黒化対象の観察が難しい場合などは片方若しくは両方の偏光板を除去してから黒化処理を実施してもよい。
【００３５】
実施の形態１．
図３に、本発明を、ＲＧＢ画素の内のＢ（ブルー）画素に存在する輝点欠陥を修正する時のプロセスフロー及び液晶パネル断面図を示す。同図（ａ）に示すように、液晶パネル１５上にレーザを、カラーフィルターなどの黒化のためのレーザ照射条件と比較してピークパワー密度が高い条件で短時間照射することにより液晶バブル４０を発生させる。その後、同図（ｂ）に示す黒化工程を実施する。
なお、これらの工程は、液晶パネルを製造する工程とも称することができる。
【００３６】
液晶バブル４０を発生させるためのレーザ照射においては、レーザビームのスポットは、転写マスク２３のサイズや形状で決定される。レーザビームスポットが大きいと、後述のカラーフィルター色材などへの表面形状変化が大きくなるため、レーザビームスポットはできるだけ小さい方がよく、１μｍ〜３μｍ程度が望ましい。レーザビームスポットの形状は、四角でも丸でも構わない。使用するレーザはカラーフィルター色材などの黒化と共通である方が、装置構成が簡単である。
【００３７】
また、液晶バブル４０を発生するためのレーザ照射は１パルスで十分であり、カラーフィルター色材等の部材の損傷領域を最小限にするためにも１パルスであることが望ましい。パルスレーザとしては、Ｑスイッチレーザやモードロックレーザなどのパルスレーザを用いても良いし、レーザダイオードなどの連続発振レーザを用いて駆動電流をパルス形状によってパルス化しても良い。後者の場合、１ｍ秒以下の照射時間でも十分に液晶バブル４０を発生させることが可能である。それより長い時間レーザを照射するとカラーフィルター色材などの表面形状変化が大きくなるため、照射時間は１ｍ秒以下であることが望ましい。
【００３８】
一方で、レーザ液晶バブル４０を発生させるためのレーザ照射により、レーザ照射部近辺のカラーフィルター色材１などに亀裂が発生したり、カラーフィルター色材等の表面形状による液晶配向が乱されたりすることが原因で新たな表示不良を発生させることがある。表示不良が著しい場合には別の欠陥として視認され、リペア失敗となるが、著しい表示不良でなければ、黒化するより好ましい状態と言える。
【００３９】
すなわち、図３（a）に示すように液晶パネル１５上にレーザを、カラーフィルターなどの黒化のためのレーザ照射条件と比較してピークパワー密度が高い条件でＢ画素部分を短時間照射することにより液晶バブル４０を発生させるが、このとき図示のようにカラーフィルタ色材１に亀裂４１が生じ得る。しかし、このように亀裂４１が生じても、ピークパワー密度が高いため、Ｂ画素は黒化状態には至っていない。
そこで、同図（ｂ）に示すように、Ｂ画素に黒化のためのレーザ照射を行い、黒化状態となる。
【００４０】
実施の形態２．
上記のリペア失敗の問題は、図３の例のように、輝点欠陥が存在する画素がＲＧＢ画素の内のＢ画素であれば大きな問題にはならないが、Ｇ画素又はＲ画素に輝点欠陥が存在する場合には顕著になる。それはＧ（グリーン）及びＲ（レッド）画素の波長領域は人間の目の感度が高いために、同程度の液晶配向の乱れでもＢ（ブルー）画素と比較して、視認され易いためである。
【００４１】
図４に本発明の実施の形態２に係るＧ画素又はＲ画素の黒化における工程図及び液晶パネル断面図を示す。Ｇ画素又はＲ画素の黒化においては、同図（ａ）に示したように、対象画素の黒化のためのレーザスキャンに先立ち、対象画素に隣接するＢ画素にレーザを照射して、液晶バブル４０を発生させる。液晶バブル４０はレーザを照射した画素を中心に数十画素以上に広がる。隣接画素にレーザを照射して液晶バブル４０を発生させることで、対象画素で液晶バブル４０を発生したのと同様の、レーザ照射による発熱の液晶７への拡散を軽減する効果を得ることが出来る。
このとき、Ｂ画素には亀裂４１が生じ得るが、この亀裂４１は著しい表示不良をもたらすものではない。
【００４２】
Ｂ画素にレーザを照射して液晶バブル４０を発生させた後、同図（ｂ）に示すように、レーザビームスポットを黒化対象画素に移動して、対象画素を黒化する。対象画素まで広がった液晶バブル４０によりレーザ照射による発熱の液晶への拡散が抑制されるために、均一で十分な黒化状態を得ることが出来る。また、目立ち難いＢ画素への照射で液晶バブル４０を発生させることで、液晶バブル発生に起因する亀裂４１などの表示不良が生じても、著しい表示不良ではないのでリペア失敗にまでは至らず、黒化リペアの成功確率を向上させることが可能となる。
【００４３】
黒化工程の前にバブル発生工程を設けない場合、黒化工程中に液晶バブルが発生することがある。この場合、液晶バブル４０が発生する前は、黒化のために照射したレーザのエネルギーが液晶７に拡散されるため比較的黒色化が進展しない。
液晶バブル４０が発生した後は黒色化がより進展するので、黒化度合いに空間分布が発生する。黒化度合いの低い領域からは光が漏れるため、輝点欠陥を遮蔽出来ずに黒化リペア失敗となる。
【００４４】
以上のように本発明によれば、黒化のためのレーザエネルギーが液晶に拡散することを抑制し、均一で十分な黒化状態を得ることが出来るという顕著な効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００４５】
１  カラーフィルター色材、２  カラーフィルター基板側偏光板、３  カラーフィルター基板側ガラス基板、４  ブラックマトリックス、５  対向電極、６  カラーフィルター基板側配向膜、７  液晶、８  ＴＦＴ基板側配向膜、９  ＴＦＴアレイ、１０  ＴＦＴ基板側ガラス基板、１１  ＴＦＴ基板側偏光板、１２  バックライト、１３  カラーフィルター基板、１４  ＴＦＴ基板、１５  液晶パネル、１６  液晶モジュール、１７  液晶パネル駆動制御装置、１８  レーザ照射・観察部、１９  液晶パネル設置部、２０  レーザ発振器、２１  レーザ駆動電源、２２  レーザビーム調整光学系、２３  転写マスク、２４  対物レンズ、２５  ミラー、２６  カメラ、２７  Ｚステージ、２８  ＸＹステージ、２９  パネル設置部、３０  観察用光源、３１  透過穴、４０  液晶バブル、４１  亀裂。
【図１】
2016161803.tif 000003
【図２】
2016161803.tif 000004
【図３】
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【図４】
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