JP2014157335A

JP2014157335A - 液晶表示装置の輝点欠陥修正方法および液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2014157335A
Application number: JP2013029157A
Authority: JP
Inventors: Naoko Iwasaki; 直子岩崎; Tomotake Katsura; 智毅桂; Shinji Yamashita; 真司山下; Masayuki Yokomizo; 政幸横溝
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-08-28

Abstract

【課題】液晶表示装置の輝点欠陥をレーザ照射により黒点化する方法で、レーザ照射後に新たに発生する表示不良を抑制する方法を提供する。
【解決手段】液晶パネルに発生する輝点欠陥画素に対してレーザ光を照射して、少なくともカラーフィルタの一部を変質させて透過率を低下させる輝点欠陥修正方法で、輝点欠陥画素へのレーザ照射開始位置を、輝点欠陥画素に隣接するブラックマトリクス上にすることにより、オーバーコート層の亀裂発生を抑制し、レーザ照射後に新たに発生する表示不良を目立たなくする。
【選択図】図３

Description

この発明は、液晶表示装置の画素に発生した輝点欠陥にレーザ光を照射して黒点化する液晶表示装置の輝点欠陥修正方法および液晶表示装置の製造方法に関するものである。

液晶パネルには、製造工程における異物混入などによって、輝点欠陥と呼ばれる欠陥が発生することがある。輝点欠陥は、画面を黒く表示しようとしても画素欠陥部が常に白く点灯する欠陥で、人間の目に視認されやすく非常に目立つことから、輝点欠陥が発生した液晶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り低下の原因となっている。

このような液晶パネルにお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にレーザ光を照射することにより、カラーフィルタを変質させてバックライトからの光を透過させないようにし、輝点欠陥を黒点化して目立たなくするという技術があった。この技術において、レーザ光はスリット等を使用することによって画素よりも小さいスポットサイズに整形される。そして、レーザ光を画素内で走査することによってカラーフィルタを変質させて輝点欠陥を黒点化する（たとえば、特許文献１参照）。

また、別の技術では、たとえば輝点不良画素の一部面積に対応するビームサイズを有するレーザを走査して画素の全面積に照射することによって輝点欠陥を黒点化するが、レーザはカラーフィルタのみならず、カラーフィルタに隣接するブラックマトリックスの一部領域にも照射されることが望ましい、とされる（特許文献２参照）。

特開２００６−２２７６２１号公報（１８頁２５行〜２０頁５０行、図７〜１３）特表２０１０−５３０９９１号公報（６頁２８行〜６頁４０行、図３）

このような輝点欠陥の黒点化方法において、レーザ光を照射する対象はカラーフィルタである。カラーフィルタ色材にレーザ光が照射されると色材の成分である有機物質が加熱により分解され、変質し、透過率が低下して黒化が進行する。また、カラーフィルタのガラス基板と反対側の面には、色材表面の凹凸を平坦化するためのオーバーコート層が配置されている。カラーフィルタ色材、オーバーコート層ともに厚みが数μｍ以下の薄い層である。レーザ光のエネルギーを、カラーフィルタを変質させて黒化するために最適な値に設定してレーザ光を照射すると、カラーフィルタ色材は黒化するが、その黒化物はオーバーコート層に被覆された状態になる。ところが、レーザ光の照射開始部においては、オーバーコート層に亀裂が発生することがある。これは、レーザ照射による衝撃（急激な温度上昇等）が一因と考えられるが、オーバーコート層に亀裂が発生すると、そこから黒化物の一部が液晶中に噴出して不純物イオンが拡散し、電圧保持率を低下させ表示不良を起こすことがあった。また、噴出した異物が飛散してカラーフィルタ基板あるいは薄膜トランジスタアレイ基板の配向膜上に付着することにより液晶配向の乱れを引き起こし、新たな表示不良を発生させることもあった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、レーザ照射開始部におけるオーバーコート層の亀裂発生を抑制し、輝点欠陥画素周辺に新たに発生する表示不良を低減し、輝点を適切に黒点化することができる液晶表示装置の輝点欠陥修正方法および液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る液晶表示装置の輝点欠陥修正方法は、画素上に形成されるカラーフィルタ色材とカラーフィルタ色材を取り囲むように形成されるブラックマトリクスとを含むカラーフィルタ基板と、薄膜トランジスタが配列した薄膜トランジスタアレイ基板と、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置の輝点欠陥画素に向けてレーザ光を照射し、少なくともカラーフィルタ基板の一部を変質させて光透過率を低下させるようにした液晶表示装置の輝点欠陥修正方法であって、輝点欠陥画素に向けて、輝点欠陥画素よりも小さいスポットサイズでレーザ光の照射を開始する開始工程と、レーザ光と液晶表示装置とを相対的に移動させて、輝点欠陥画素内でレーザ光を走査する走査工程とを含み、レーザ光の照射は、輝点欠陥画素に隣接するブラックマトリクス上で開始することを特徴とするものである。

また、この発明に係る液晶表示装置の輝点欠陥修正方法は、画素上に形成されるカラーフィルタ色材とカラーフィルタ色材を取り囲むように形成されるブラックマトリクスとを含むカラーフィルタ基板と、薄膜トランジスタが配列した薄膜トランジスタアレイ基板と、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置の輝点欠陥画素に向けてレーザ光を照射し、少なくともカラーフィルタ基板の一部を変質させて光透過率を低下させるようにした液晶表示装置の輝点欠陥修正方法であって、輝点欠陥画素に向けて、輝点欠陥画素よりも小さいスポットサイズでレーザ光の照射を開始する開始工程と、レーザ光と液晶表示装置とを相対的に移動させて、輝点欠陥画素内でレーザ光を走査する走査工程とを含み、レーザ光の走査方向は、輝点欠陥画素に隣接するブラックマトリクス上で転換することを特徴とするものである。

この発明によれば、レーザ光照射開始位置でのオーバーコート層の亀裂発生を抑制し、輝点欠陥画素の周辺に新たに発生する表示不良を抑制することができる。

本発明の実施の形態１による液晶モジュールを示す断面図である。本発明の実施の形態１による液晶表示装置の輝点欠陥黒化装置の構成図である。本発明の実施の形態１によるレーザ光の走査経路の一例を示す上面図である。従来のレーザ光の走査経路の一例を示す上面図である。オーバーコート層に発生した亀裂の様子を示す図である。比較実験におけるレーザ照射開始位置を説明するための加工開始点近傍の拡大図である。本発明の実施の形態１によるレーザ光の走査経路の別の例を示す上面図である。本発明の実施の形態２によるレーザ光の走査経路の一例を示す上面図である。本発明の実施の形態３によるレーザ光の走査経路の折り返し部を拡大した図である。

実施の形態１．
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。各図においては、同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。なお、図面によっては、理解が容易になるように一部を極端に誇張して示す。また、本発明の実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態１における液晶モジュール２０の断面図である。同図に示すように、液晶モジュール２０は、液晶パネル１７、バックライト１８、駆動制御基板１９から構成される。バックライト１８は液晶パネル１７の背面側に配置され、バックライト１８と液晶パネル１７は駆動制御基板１９に電気的に接続されて動作制御される。

液晶パネル１７は、カラーフィルタ基板１５と薄膜トランジスタアレイ基板１６との間に液晶１が封入された構造となっている。なお、以下では薄膜トランジスタアレイ基板をＴＦＴ基板（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）という。

カラーフィルタ基板１５は、ガラス基板２を有し、ガラス基板２の液晶１側の面上にはカラーフィルタ１４が配置されている。カラーフィルタ１４の液晶１側の面上にはオーバーコート層４が形成され、オーバーコート層４の面上には液晶１を所定の向きに配向させるための配向膜５が形成されている。また、ガラス基板２の液晶１と反対側の面上には偏光板３が配置されている。

カラーフィルタ１４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に相当する特定の波長域の光を透過するカラーフィルタ色材６と、これら隣接するＲＧＢの各画素間に配置されて光を遮るブラックマトリクス７を有する。カラーフィルタ色材６としては、例えばポリイミドやアクリル系、エポキシ系の樹脂に着色したもの等が用いられ、膜厚は例えば1μｍ程度である。ブラックマトリクス７は遮光性に優れた膜であり、樹脂にカーボンを加えて黒くしたものや金属のクロム膜等が用いられる。

オーバーコート層４は、カラーフィルタ表面の平坦性を高め保護するためのものであり、主要材料はポリイミド系、エポキシ系、アクリル系等の樹脂であり、熱硬化タイプと光硬化タイプに分かれる。膜厚は例えば１μｍ程度である。

配向膜５は、液晶１の分子を所定の向きに配向させるためのものであり、例えばポリイミド等で形成される。厚みは、数十ｎｍ程度である。

ＴＦＴ基板１６は、ガラス基板８を有し、ガラス基板８の液晶１側の面上には液晶１に印加する電圧を制御するためのＴＦＴアレイ１０が形成されている。さらに、ＴＦＴアレイ１０上には画素電極１１が例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電膜で平面ベタに形成され、その上に絶縁膜を挟んで櫛歯状の共通電極１２が形成される。ＴＦＴ基板１６においても、カラーフィルタ基板１５と同様に、液晶１に接する最上部に配向膜１３が形成されている。また、ガラス基板８の液晶１と反対側の面上には偏光板９が配置されている。

ＴＦＴアレイ１０には、画素電極１１を通して液晶１に印加する電圧を制御するためのＴＦＴ等が含まれる。駆動制御基板１９は、このＴＦＴアレイ１０と電気的に接続されている。

配向膜１３には、カラーフィルタ基板１５側の配向膜５と同じものが使用される。

次に、バックライト１８について説明する。バックライト１８としては、例えば発光ダイオードや蛍光管といった点光源や線光源から面光源を形成したものや、エレクトロルミネッセンス素子による面光源等が使用される。

次に、駆動制御基板について説明する。駆動制御基板１９は制御用のＩＣ等を含み、液晶パネル１７のＴＦＴアレイ１０の動作を制御することによって液晶１を駆動する。また、バックライト１８の動作も制御する。

以上のような構造の液晶モジュールは、In-Plane Switching（ＩＰＳ）方式として知られる。In-Plane Switching方式では、電極は一方の基板の面内方向に配置され、基板の面方向に電界を加えて液晶分子を基板と平行な面内（in-plane）で回転させ、液晶の複屈折性を制御することでバックライトからの光の透過を制御し、また、電圧をかけていない状態で光を遮蔽する。そのため、見る角度にあまり影響されず視野角が広いという特徴がある。このようなIn-Plane Switching方式の液晶モジュールにおいては、液晶分子を水平方向に駆動するための横電界を歪ませないためにカラーフィルタ側に絶縁性が要求される。また、カラーフィルタとＴＦＴ基板間のギャップ（液晶層厚み）精度が要求されるため、カラーフィルタ色材とブラックマトリクスが重なる部分にできる段差等を低減し平坦化を図る必要がある。このため、カラーフィルタ１４の面上にオーバーコート層４が形成されている。

以上のような液晶モジュール２０において、液晶パネル１７の製造時等に液晶パネル１７に異物の混入等で輝点欠陥が発生することがある。本発明の形態では、このような輝点欠陥が発生した液晶パネル１７を対象とし、液晶パネル１７を構成するカラーフィルタ色材６のうち、輝点欠陥を有する画素に形成されたカラーフィルタ色材６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１７上の輝点欠陥を遮蔽し、目立たなくする。

本発明の形態で使用される液晶パネルの輝点欠陥黒化装置について、以下に説明する。

図２は、本発明の形態１における液晶表示装置の輝点欠陥黒化装置の構成図である。輝点欠陥黒化装置５０は主にレーザ照射・観察部３０と液晶パネル設置部４０から成る。レーザ照射・観察部３０は、レーザ光の発生、整形、集光等と、液晶パネル１７の観察という機能を有する。液晶パネル設置部４０は、レーザ光を照射する対象である液晶パネル１７を設置するとともに、レーザ照射・観察部３０に対して液晶パネル１７を互いに直交するＸ、Ｙ方向に移動させる機能を有する。そして、レーザ照射・観察部３０で発生されたレーザ光を、液晶パネル設置部４０に設置された液晶パネル１７の輝点欠陥を有する画素に対して照射することによって、液晶パネル１７の輝点欠陥を黒点化する。

レーザ照射・観察部３０について説明する。レーザ照射・観察部３０では、輝点欠陥の黒点化用の光源の一例であるレーザ発信器３２にレーザ駆動電源３１から電力を供給してレーザ光を発生させる。レーザ発信器３２としては、半導体レーザ、固体レーザ、ガスレーザ等を使用することができる。

レーザ発信器３２から出射されたレーザ光は、調整光学系３４によって整形される。調整光学系３４は、球面レンズ、円筒面レンズ、プリズムなどで構成され、レーザ光を、輝点欠陥画素の黒化に適したビーム径およびビーム発散角に調整する。

このように調整されたレーザ光は、可変開口装置３５によって可変開口装置３５の形（たとえば円形または矩形）に整形される。可変開口装置３５により円形または矩形に整形されたレーザ光は、レーザ加工光学系３６によって、ＸＹテーブル４２上に設置された液晶パネル１７のカラーフィルタ基板１５上に画素よりも小さいスポットサイズで転写される。

液晶パネル１７のカラーフィルタ色材６上に照射されるレーザスポット（ビームスポットとも称する）の形状は、可変開口装置３５の形状とレーザ加工光学系３６の転写倍率とで決定される。たとえば、可変開口装置３５をφ１５０μｍの円形とし、転写倍率を１／５０倍とすると、レーザスポットはφ３μｍの円形となる。レーザスポットのサイズは、加工パラメータとして可変開口装置３５の大きさを調整することやレーザ加工光学系３６の転写倍率を変更することで、液晶パネル１７の機種やカラーフィルタ色材６の種類に応じて最適化することができる。レーザスポットのサイズが大きすぎると、カラーフィルタ色材６が黒化せずにカラーフィルタ基板１５を破損する確率が高くなる。一方、レーザスポットのサイズが小さすぎると、輝点欠陥の遮蔽に十分な黒化レベルを得ることができない。出願人の実験によれば、レーザスポットのサイズはφ３μｍ〜φ５μｍが適切であった。

また、レーザ照射・観察部３０には、輝点欠陥の黒点化用のレーザ光を照射するときや液晶パネル１７を観察するときに液晶パネル１７にフォーカスを合わせるためのＺステージ３３が設置されている。Ｚステージ３３は、レーザ照射・観察部３０と液晶パネル１７との距離を調整可能であり、図２の上下方向（Ｚ方向）にレーザ照射・観察部３０を移動させて輝点欠陥の黒点化用のレーザ光や観察用の光のフォーカスを調整する。

液晶パネル１７のカラーフィルタ色材６におけるレーザスポットの大きさが数μｍと小さい場合、たとえば液晶パネル１７の傾きなどによってレーザ加工光学系３６と液晶パネル１７との間の距離が変動したときには、カラーフィルタ色材６におけるレーザスポットの形状が変化し、レーザ加工が不安定になる。したがって、安定した加工のために、画像処理などによりレーザ加工光学系３６と液晶パネル１７との間の距離を推定し、この距離を元に自動的にＺステージ３３を制御して、レーザ加工光学系３６と液晶パネル１７との距離を一定に保つことが有効である。

このため、本発明の形態では、レーザ加工光学系３６にカメラ３７を併設することにより、レーザ照射時の液晶パネル１７の様子を観察することを可能にしている。このような観察用のカメラ３７は省略してもレーザ照射による黒化加工自体は可能であるが、黒化加工対象画素の位置決めのために設置した方が望ましい。

次に、液晶パネル設置部４０について説明する。液晶パネル設置部４０は、ＸＹテーブル４２、観察用光源４３および駆動制御装置４１を有する。

ＸＹテーブル４２は、その上面に液晶パネル１７を設置し、液晶パネル１７に入射するレーザ光に対して略垂直な面内で略直交する２方向に移動可能である。これにより、液晶パネル１７上の任意の場所にレーザ光を照射することができる。ＸＹテーブル４２には透過穴４２ａが設けられており、ＸＹテーブル４２の背面側に設置された観察用光源４３から出射された光が、透過穴４２ａを通って液晶パネル１７に照射されるようになっていて、レーザ照射・観察部３０のレーザ加工光学系３６に併設されたカメラ３７により観察することができる。

駆動制御装置４１は、液晶パネル１７と電気的に接続され、液晶パネル１７のＴＦＴアレイ１０の動作を制御することによって液晶１を駆動する。なお、駆動制御装置４１の機能は基本的に液晶モジュール２０の駆動制御基板１９と同様であるため、液晶表示装置の輝点欠陥の黒点化装置５０に駆動制御装置４１を設ける代わりに、液晶モジュール２０の駆動制御基板１９を使用してもよい。

液晶パネル１７を観察するときは、駆動制御装置４１によって液晶パネル１７を動作させて全黒表示とすることが好ましい。全黒表示にすることによって、輝点欠陥以外の部分は黒表示となる一方で、輝点欠陥の部分では観察用光源４３から出射された観察光が漏れて輝点となり、輝点欠陥として判別がしやすくなる。

以上のように構成される輝点欠陥黒化装置５０を用いて液晶表示装置の輝点欠陥を黒点化する方法について、以下に詳しく説明する。

まず、液晶パネル１７をＸＹテーブル４２上に設置する。ここで、観察用光源４３から出射される観察光が液晶パネル１７に照射されるように、液晶パネル１７は、ＸＹテーブル４２の透過穴４２ａの上に設置される。

次に、駆動制御装置４１と液晶パネル１７を接続し、駆動制御装置４１から液晶パネル１７へ全黒表示の信号を送って液晶パネル１７を全黒表示状態とする。そして、観察用光源４３から観察光を液晶パネル１７へ照射し、液晶パネル１７から漏れる光をカメラ３７で受光して液晶パネル１７の輝点欠陥を観察する。

なお、黒化処理の前工程における検査工程によって輝点欠陥を発見し、発見された輝点欠陥の場所（アドレス）を輝点欠陥黒化装置５０に転送することで輝点欠陥画素の位置決めを効率的に実施することも可能である。

ＸＹテーブル４２の移動によって液晶パネル１７の輝点欠陥を有する画素にレーザ照射できるように位置決めしたあと、輝点欠陥を有する画素にレーザ光を照射する。このとき、レーザ発信器３２から出射されたレーザ光は、調整光学系３４、可変開口装置３５、レーザ加工光学系３６を通して整形、集光され、輝点欠陥を有する画素よりも小さいスポットサイズで液晶パネル１７の輝点欠陥を有する画素に対して照射される。

次に、輝点欠陥を有する画素内でレーザ光を走査する工程について説明する。図３は、黒点化加工時のレーザ光の走査経路の一例を示す上面図である。

液晶パネル１７の画素は、たとえば一辺が数十μｍ〜数百μｍの矩形や矩形に近い形状である。図３に示すように、輝点欠陥を黒点化する工程においては、輝点欠陥を有する画素６０よりも小さいスポットサイズ、たとえば数μｍのスポットサイズで輝点欠陥を有する画素６０全体を隙間なく黒化するために、レーザ光を画素内で走査する必要がある。レーザ光の走査は、輝点欠陥黒化装置５０のＸＹテーブル４２にカラーフィルタ基板１５を上にして液晶パネル１７を設置し、ＸＹテーブル４２を移動させることによって行う。なお、本実施の形態では、ＸＹテーブル４２を移動させることによりレーザ光を走査する構成を用いて説明するが、液晶パネル１７とレーザ光とが相対的に移動すればよいので、レーザ光を出射するレーザ照射・観察部３０をＸＹ方向に移動させる構成としても差し支えない。

図３に示したレーザ光の走査経路について説明する。黒化対象の輝点欠陥画素６０において、最初にレーザ光を照射する加工開始点６２は、輝点欠陥画素６０に隣接するブラックマトリクス７上にある。加工開始点６２から照射を開始したレーザ光は、図３に示される走査経路６１に沿って、カラーフィルタ色材６が形成された輝点欠陥画素６０内をジグザグ状に隙間なく走査され、輝点欠陥画素６０における加工開始点６２の対角となる角部の加工終了点６３に到達した時点で走査を終了する。

ここで、レーザ光の照射によって黒化する対象はカラーフィルタ色材６であり、レーザ光のエネルギーはカラーフィルタ色材６を変質させて黒化するために最適な値（たとえばレーザ出力１０ｍＷ）に設定している。しかし、本発明の実施の形態と異なり、例えば図４のように、レーザ光の加工開始点６４をブラックマトリクス７上ではなく、ブラックマトリクス７から離れたカラーフィルタ色材６上とした場合は、加工開始点６４近傍でオーバーコート層４に亀裂が発生することがある。加工開始点６４近傍を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や集束イオンビーム（ＦＩＢ）システムを用いて観察すると、オーバーコート層４に生じた亀裂はオーバーコート層４の下部に形成されたカラーフィルタ色材６からオーバーコート層４の表面まで貫通しており、図５の写真に示されるように、オーバーコート層４の亀裂７０を通ってカラーフィルタ色材６の黒化物の一部が噴出し、亀裂７０の周辺に付着している様子が見られた。具体的には、図５中に破線の楕円で示した部分が、亀裂７０から噴出した黒化物である噴出物７１が付着した領域である。このような亀裂および黒化物の噴出が生じると、液晶中に不純物イオンが拡散し、電圧保持率が低下して表示不良が発生したり、噴出物がカラーフィルタ基板１５あるいはＴＦＴ基板１６の配向膜５、１３上に付着することにより液晶配向の乱れを引き起こして表示不良を発生させることがある。以上のような亀裂の発生は、レーザ光の照射時にカラーフィルタ色材６、さらにはオーバーコート層４が急加熱されて急激に熱膨張するために、薄膜に対して応力が働くことが一因と考えられるが、出願人らは、レーザ光の照射を開始する位置である加工開始点６２をブラックマトリクス７上とすることでオーバーコート層４の亀裂発生が抑制できることを見出した。

次に、亀裂発生に関して比較実験を行った結果を用いて、本発明の効果について説明する。

図６は、レーザ光照射の開始位置を説明する図であり、図６（ａ）は図４の加工開始点６４近傍を拡大した図である。図６（ａ）において、６４ａは加工開始点６４におけるビームスポットを示し、６４ｂはレーザ光の走査方向を示す。加工開始点におけるビームスポット６４ａは輝点欠陥画素６０に形成されたカラーフィルタ色材６の上に照射されている。図６（ｂ）においては、加工開始点におけるビームスポット６５ａがカラーフィルタ色材６の端部に非常に近い位置に照射され、ビームスポット６５ａの一部がブラックマトリクス７上にまたがっていることを示している。図６（ｃ）は本発明の実施の形態１における加工開始点６２を示しており、加工開始点におけるビームスポット６２ａは完全にブラックマトリクス７上に照射され、カラーフィルタ色材６上にまたがることはない。つまり、レーザ光の照射方向から液晶パネル１７を見たときに、ビームスポット６２ａは完全にブラックマトリクス７内に入っている。

以上のようにレーザ光の加工開始点の位置を変えて、レーザ出力８ｍＷないし１０ｍＷの連続波発振でレーザ照射を行い、加工開始点近傍での亀裂の発生状態を観察した。

表１は、レーザ光の加工開始位置を変えてレーザ照射を行ったときの、加工開始点近傍での亀裂の観察結果を示す表であり、比較実験における観察結果を示す表である。図６（ａ）のように加工開始点がカラーフィルタ色材６上にあるときは、亀裂の発生は４画素中３画素で亀裂発生率は７５％、図６（ｂ）のように加工開始点がカラーフィルタ色材６とブラックマトリクス７にまたがっているときは、亀裂の発生は２８画素中１１画素で亀裂発生率は３９％であった。これに対して、図６（ｃ）のように加工開始点がブラックマトリクス７上である本発明の実施の形態１の場合には、亀裂の発生は４画素中０画素で亀裂発生率は０％であった。以上の観察結果から、レーザ光の加工開始位置をブラックマトリクス７上にすることで、加工開始点近傍でのオーバーコート層の亀裂発生を抑制できることが明らかになった。また、図６（ｂ）のように加工開始点がカラーフィルタ色材６とブラックマトリクス７にまたがる場合は、図６（ａ）のように加工開始点がブラックマトリクス７から離れたカラーフィルタ色材６上にある場合より亀裂発生率が低いものの、本実施の形態１の場合と比べると亀裂の抑制効果は大きくないことがわかった。

表２は、別の液晶パネルを用いて亀裂発生状況を観察した結果を表す表であり、比較実験における観察結果を示す表である。表２の実験では、レーザ光の照射は図６（ａ）のようにブラックマトリクス７から離れたカラーフィルタ色材６上から開始された。レーザ照射した画素は全部で１５画素であり、そのうち加工開始点付近のオーバーコート層で亀裂が発生した画素は１３画素であったことから、表２に示されるように全体としての亀裂発生率は８７％であった。表２では、さらに保持不良および配向不良の発生と亀裂発生との関係を示している。亀裂が発生しなかった２画素については保持不良も配向不良も発生していないが、亀裂が発生した画素では保持不良や配向不良といった表示不良が多発している。逆に、表示不良発生画素から見ると、保持不良発生画素では７画素中７画素で亀裂が発生し、配向不良発生画素では１３画素中１３画素で亀裂が発生している。表２に示される実験結果から、オーバーコート層の亀裂発生と表示不良の発生には大きな相関があることがわかり、亀裂発生を抑えることで表示不良の発生も低減できると考えられる。

なお、上記の実験では図３のような走査経路６１に沿ってレーザ照射を行っているが、走査経路はこれに限るものではなく、たとえば図７のような走査経路６６であってもかまわない。図７の走査経路６６は、画素６０の長辺方向（長手方向）に隣接するブラックマトリクス７上に加工開始点６２があり、画素６０の短辺方向（短手方向）に沿う方向にレーザ光を走査するように構成されている。

以上のように、実施の形態１によれば、輝点欠陥画素をレーザ光を照射することによって黒点化するときに、レーザ光の加工開始位置を輝点欠陥画素に隣接するブラックマトリクス上にすることにより、加工開始点近傍でオーバーコート層に発生する亀裂を抑制し、レーザ照射後に新たに発生する表示不良を低減することができる。

より具体的には、実施の形態１の液晶表示装置の輝点欠陥修正方法は、画素上に形成されるカラーフィルタ色材とカラーフィルタ色材を取り囲むように形成されるブラックマトリクスとを含むカラーフィルタ基板と、薄膜トランジスタが配列した薄膜トランジスタアレイ基板と、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置において、輝点欠陥を有する輝点欠陥画素に向けてレーザ光を照射し、少なくともカラーフィルタ基板の一部を変質させて光透過率を低下させるようにした液晶表示装置の輝点欠陥修正方法であって、輝点欠陥画素に向けて、輝点欠陥画素よりも小さいスポットサイズでレーザ光を照射する工程と、レーザ光を液晶表示装置に対して相対的に移動させて、輝点欠陥画素内でレーザ光を走査する工程とを含み、レーザ光の照射開始位置は輝点欠陥画素に隣接するブラックマトリクス上であることを特徴とする。このように、レーザ光照射の開始位置をブラックマトリクス上にすることで、照射開始位置近傍でのオーバーコート層の亀裂発生を抑制することができる。

また、実施の形態１の液晶表示装置の輝点欠陥修正方法は、レーザ光のスポットサイズはブラックマトリクスの幅よりも小さく、レーザ光の照射開始位置ではレーザスポット全体が完全にブラックマトリクス内に入っていることを特徴とする。このように、レーザ光照射の開始位置をブラックマトリクス上にし、レーザスポットが完全にブラックマトリクス内に入っていることにより、より効果的に照射開始位置近傍でのオーバーコート層の亀裂発生を抑制することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２における液晶表示装置の輝点欠陥修正方法は、実施の形態１で示した輝点欠陥修正方法と基本的には同じであるが、レーザ光の走査方向が転換する折り返し部の走査経路が異なることを特徴としている。以下、図８を用いて本発明の実施の形態２における輝点欠陥修正方法について説明する。なお、上述の特徴点と異なる他は、実施の形態１と同様の構成である。そのため、以下に説明する本発明の実施の形態２に特有の構成とこれに起因する効果の他に、実施の形態１と同様の効果も奏する。

図８は、本発明の実施の形態２における黒点化加工時のレーザ光の走査経路を示す上面図である。

図８に示したレーザ光の走査経路について説明する。黒化対象の輝点欠陥画素において、最初にレーザ光を照射する加工開始点６２は、輝点欠陥画素６０に隣接するブラックマトリクス７上にある。加工開始点６２から照射を開始したレーザ光は、図８に示される走査経路６７に沿って、カラーフィルタ色材６が形成された輝点欠陥画素６０内をジグザグ状に連続して隙間なく走査され、輝点欠陥画素６０における加工開始点６２の対角となる角部の加工終了点６３に到達した時点で走査を終了する。この走査経路６７において、レーザ光照射開始後、レーザ光は輝点欠陥画素６０の一辺に沿ってカラーフィルタ色材６上を走査されるが、レーザ光が方向転換する折り返し部６７ａ（図８中に破線の楕円で示した部分）では輝点欠陥画素６０に隣接するブラックマトリクス７上を通って走査される。言い換えると、レーザ光の走査方向は、輝点欠陥画素６０に隣接するブラックマトリクス７上で転換する。また、折り返し部６７ａでは、ビームスポットは完全にブラックマトリクス７上に照射され、カラーフィルタ色材６上にまたがることはない。

なお、折り返し部６７ａとは、カラーフィルタ色材６上におけるレーザ光の走査方向を転換するための走査経路を指すものであり、走査方向を９０度転換する１点を指すものではない。

ここで、レーザ光の照射によって黒化する対象はカラーフィルタ色材６であり、レーザ光のエネルギーはカラーフィルタ色材６を変質させて黒化するために最適な値（たとえばレーザ出力１０ｍＷ）に設定している。したがって、レーザ光が一定の速度で照射されているときは黒化が進行するが、レーザ光が方向転換する折り返し部が例えば図４の走査経路のようにカラーフィルタ色材６上にある場合は、折り返し部近傍でオーバーコート層４に亀裂が発生し、配向異常などの表示不良を引き起こすことがあった。これは、レーザ光の移動が一瞬停止して、あるいは速度を落として方向転換するため照射時間が長くなり、最適な値を超えたエネルギーが照射されることが一因と考えられるが、出願人らは、図８の走査経路６７のようにレーザ光の折り返し部６７ａの位置をブラックマトリクス７上にすることでオーバーコート層４の亀裂発生を抑制できることを見出した。

以上のように、実施の形態２によれば、輝点欠陥画素をレーザ光を照射することによって黒点化するときに、レーザ光が方向転換する折り返し部ではレーザ光を輝点欠陥画素に隣接するブラックマトリクス上を通って走査することにより、折り返し部近傍でオーバーコート層に発生する亀裂を抑制し、レーザ照射後に新たに発生する表示不良を低減することができる。

より具体的には、実施の形態２の液晶表示装置の輝点欠陥修正方法は、画素上に形成されるカラーフィルタ色材とカラーフィルタ色材を取り囲むように形成されるブラックマトリクスとを含むカラーフィルタ基板と、薄膜トランジスタが配列した薄膜トランジスタアレイ基板と、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタアレイ基板との間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置において、輝点欠陥を有する輝点欠陥画素に向けてレーザ光を照射し、少なくともカラーフィルタ基板の一部を変質させて光透過率を低下させるようにした液晶表示装置の輝点欠陥修正方法であって、輝点欠陥画素に向けて、輝点欠陥画素よりも小さいスポットサイズでレーザ光を照射する工程と、レーザ光を液晶表示装置に対して相対的に移動させて、輝点欠陥画素内でレーザ光を走査する工程とを含み、レーザ光が方向転換する折り返し部は輝点欠陥画素に隣接するブラックマトリクス上を通って走査されることを特徴とする。このように、レーザ光が方向転換する折り返し部をブラックマトリクス上にすることにより、折り返し部近傍でのオーバーコート層の亀裂発生を抑制することができる。

また、実施の形態２の液晶表示装置の輝点欠陥修正方法は、レーザ光のスポットサイズはブラックマトリクスの幅よりも小さく、レーザ光が方向転換する折り返し部ではレーザスポット全体が完全にブラックマトリクス内に入っていることを特徴とする。このように、レーザ光照射が方向転換する折り返し部をブラックマトリクス上にし、レーザスポットが完全にブラックマトリクス内に入っていることにより、より効果的に折り返し部近傍でのオーバーコート層の亀裂発生を抑制することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３における液晶表示装置の輝点欠陥修正方法は、実施の形態２で示した輝点欠陥修正方法と基本的には同じであるが、レーザ光が方向転換する折り返し部におけるレーザ照射のオンオフの切り替え動作が異なることを特徴としている。以下、図９を用いて本発明の実施の形態３における輝点欠陥修正方法について説明する。なお、上述の特徴点と異なる他は、実施の形態２と同様の構成である。そのため、以下に説明する本発明の実施の形態３に特有の構成とこれに起因する効果の他に、実施の形態２と同様の効果も奏する。
図９は、本発明の実施の形態３における黒点化加工時のレーザ照射経路の折り返し部を拡大した図である。

実施の形態３において、レーザ光の走査経路６８は実施の形態２の走査経路６７と同じである。実施の形態２においては、加工開始点６２でレーザ照射を開始してから加工終了点６３まで連続してレーザ照射されるが、実施の形態３においては、折り返し部６８ａでレーザ照射のオンとオフの切り替えを行う。

実施の形態３におけるレーザ光の走査について詳しく説明する。輝点欠陥画素６０に隣接するブラックマトリクス７上の加工開始点６２から照射を開始されたレーザ光は、輝点欠陥画素６０の一辺に沿ってカラーフィルタ色材６上を走査され、加工開始点６２の反対側のブラックマトリクス７上に到達する。そのまま照射を続け、レーザ光のビームスポットが完全にブラックマトリクス７上に入った位置、例えば点Ｐで走査速度は落とさないままレーザ照射をオフする。点Ｐを過ぎてレーザ照射がオフの状態で走査経路の方向を変え、ブラックマトリクス７上の例えば点Ｑでレーザ照射をオンする。その後、一定の速度のままカラーフィルタ色材６上へのレーザ照射を続ける。図９では最初の折り返し部６８ａ（図９中の破線の楕円で示した部分）の周辺のみを示しているが、加工終了まで全ての折り返し部で同様の走査を行う。

これは、折り返し部でレーザ照射を続けながら方向転換することでレーザ照射中に速度が落ちることを避けるための方法であるが、折り返し部でのレーザ照射のオンオフの切り替えを例えば図４の走査経路６１の折り返し部でのようにカラーフィルタ色材６上で行うと、方向転換後レーザ照射を再度オンするときは図４の加工開始点６４と同じ現象が起こる。すなわち、実施の形態１で説明したように、カラーフィルタ色材６上でレーザ照射を開始するとオーバーコート層４に亀裂が発生し、新たな表示不良を引き起こすことになる。したがって、走査経路の折り返し部でレーザ照射をオンオフする場合も、カラーフィルタ色材６上ではなくブラックマトリクス７上で行うことが重要である。

以上のように、実施の形態３によれば、輝点欠陥画素をレーザ光を照射することによって黒点化するときに、レーザ光が方向転換する折り返し部でレーザ照射のオンとオフの切り替えを行う場合は、輝点欠陥画素に隣接するブラックマトリクス上でオンオフの切り替えを行うことにより、折り返し部近傍でオーバーコート層に発生する亀裂を抑制し、レーザ照射後に新たに発生する表示不良を低減することができる。

より具体的には、レーザ光が方向転換する折り返し部において、ブラックマトリクス上でレーザ照射をオフし、走査経路の方向を変え、ブラックマトリクス上でレーザ照射を再度オンにしてレーザ光を走査することを特徴とする。このように、レーザ光が方向転換する折り返し部において、レーザ照射のオンオフの切り替えをブラックマトリクス上で行うことにより、折り返し部近傍でのオーバーコート層の亀裂発生を抑制することができる。

なお、上述した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上述した実施の形態の範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１液晶、２，８ガラス基板、３，９偏光板、４オーバーコート層、５，１３配向膜、６カラーフィルタ色材、７ブラックマトリクス、１０ＴＦＴアレイ、１４カラーフィルタ、１５カラーフィルタ基板、１６ＴＦＴ基板、１７液晶パネル、１８バックライト、１９駆動制御基板、２０液晶モジュール、３０レーザ照射・観察部、３１レーザ駆動電源、３２レーザ発信器、３３Ｚステージ、３４調整光学系、３５可変開口装置、３６レーザ加工光学系、３７カメラ、４０液晶パネル設置部、４１駆動制御装置、４２ＸＹテーブル、４３観察用光源、５０輝点欠陥黒化装置、６０輝点欠陥画素、６１，６６，６７，６８走査経路、６２，６４加工開始点、６３加工終了点、６２ａ，６４ａ，６５ａビームスポット、６７ａ，６８ａ折り返し部。

Claims

画素上に形成されるカラーフィルタ色材と前記カラーフィルタ色材を取り囲むように形成されるブラックマトリクスとを含むカラーフィルタ基板と、
薄膜トランジスタが配列した薄膜トランジスタアレイ基板と、
前記カラーフィルタ基板と前記薄膜トランジスタアレイ基板との間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置の輝点欠陥画素に向けてレーザ光を照射し、少なくとも前記カラーフィルタ基板の一部を変質させて光透過率を低下させるようにした液晶表示装置の輝点欠陥修正方法であって、
前記輝点欠陥画素に向けて、前記輝点欠陥画素よりも小さいスポットサイズで前記レーザ光の照射を開始する開始工程と、
前記レーザ光と前記液晶表示装置とを相対的に移動させて、前記輝点欠陥画素内で前記レーザ光を走査する走査工程とを含み、
前記レーザ光の照射は、前記輝点欠陥画素に隣接する前記ブラックマトリクス上で開始することを特徴とする液晶表示装置の輝点欠陥修正方法。
レーザ光の照射開始位置では、レーザスポット全体が完全にブラックマトリクス内に入ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の輝点欠陥修正方法。
画素上に形成されるカラーフィルタ色材と前記カラーフィルタ色材を取り囲むように形成されるブラックマトリクスとを含むカラーフィルタ基板と、
薄膜トランジスタが配列した薄膜トランジスタアレイ基板と、
前記カラーフィルタ基板と前記薄膜トランジスタアレイ基板との間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置の輝点欠陥画素に向けてレーザ光を照射し、少なくとも前記カラーフィルタ基板の一部を変質させて光透過率を低下させるようにした液晶表示装置の輝点欠陥修正方法であって、
前記輝点欠陥画素に向けて、前記輝点欠陥画素よりも小さいスポットサイズで前記レーザ光の照射を開始する開始工程と、
前記レーザ光と前記液晶表示装置とを相対的に移動させて、前記輝点欠陥画素内で前記レーザ光を走査する走査工程とを含み、
前記レーザ光の走査方向は、前記輝点欠陥画素に隣接する前記ブラックマトリクス上で転換することを特徴とする液晶表示装置の輝点欠陥修正方法。
レーザ光の走査方向が転換する折り返し部では、レーザスポット全体が完全にブラックマトリクス内に入ることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の輝点欠陥修正方法。
ブラックマトリクス上でレーザ光の照射をオフして走査経路の方向を転換した後、前記ブラックマトリクス上で前記レーザ光の照射を再度オンすることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液晶表示装置の輝点欠陥修正方法。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の輝点欠陥修正方法を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。