JPH0836152A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 黒表示したくても明点となる欠陥画素の補正
を行った液晶表示装置等の画像表示装置。 【構成】 ２次元状に並列配置され、各々独立に点灯状
態が制御できる複数の画素からなる液晶表示装置等の画
像表示装置において、常時点灯欠陥のある画素６に対応
する入射側又は出射側の位置に、点灯光を反射方向又は
透過偏向方向へ回折する反射ホログラム又は透過ホログ
ラム７を配置する。常時点灯画素６からの光は観察方向
以外の方向に回折され、明点として見えなくり、常時点
灯してしまう欠陥画素が補修でき、欠陥のある画像表示
装置を不良品として扱う確率が減り、生産時の歩留まり
を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製造時に発生した画素
の欠陥を補正するようにした液晶表示装置等の画像表示
装置に係わり、特に、ホログラムを用いて画素欠陥補正
を行う画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】液晶表示装置では、２次元的に並列された
多数の画素を個別に点灯制御することによって画像を表
示する。さらに、それらの各画素に対応する特定色のカ
ラーフィルターを配することによってカラー画像表示も
可能となる。

【０００３】液晶表示装置、特にＴＦＴアクティブマト
リックス方式の液晶表示装置の構成は、主に、ガラス基
板上にゲート電極、ゲート絶縁層、画素電極ＩＴＯ等か
らなるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶表示装置の製造時には、画素単位で欠陥が発生
することがあり、これが作動時の常時点灯欠陥又は常時
不点灯欠陥に繋がっていた。このような欠陥が定められ
た基準を越えて存在する場合は、不良品として破棄しな
くてはならず、歩留まりの低下、コスト上昇という問題
となる。ここで、常時点灯とは、不良のある画素がＬＣ
Ｄ作動中に常に点灯し続ける欠陥のことであり、常時不
点灯欠陥とは、逆に、不良のある画素がＬＣＤ作動中に
常に点灯しない欠陥のことである。

【０００５】ちなみに、液晶表示装置の場合、表示領域
を全て黒にした場合、明点が存在する場合の合格基準
は、Ｒ（赤）画素については２個まで、Ｇ（緑）画素に
ついては０個、Ｂ（青）画素については３個までで、か
つ、ＲとＢの合計が４個まであり、逆に、表示領域を全
て白にした場合、黒点が存在する場合の合格基準は、Ｒ
（赤）画素については４個まで、Ｇ（緑）画素について
は２個、Ｂ（青）画素については４個までで、かつ、
Ｒ、Ｇ、Ｂの合計が６個まである。このように、明点の
存在に対する基準の方が厳しい。これは常時不点灯欠陥
の方が、常時点灯欠陥よりも目視に対して目立たないこ
とが理由である。

【０００６】ところで、液晶表示装置においては、ノー
マリーホワイトと呼ばれる方式が主流である。これは各
画素の駆動電圧をオフにした場合に、光源側の偏光板で
直線偏光になったバックライトが液晶によって施光さ
れ、その偏光方向が反対側の偏光板の偏光方向と一致す
るために、各画素が点灯するタイプの液晶表示装置であ
る。したがって、ある画素に不良があり、その画素に電
圧がかからない場合、その画素は作動中常時点灯し続け
てしまう。例えばＴＦＴアクティブマトリックス方式の
液晶表示装置の場合、このような画素に電圧がかからな
い欠陥の主な原因には、ゲートの断線、アモルファスシ
リコンの不良、製造時の異物挟み込みによるショート等
が上げられる。

【０００７】このような不良は、上記したように、明る
い画面の中に黒点がある場合の欠陥より目立ち、暗い画
面を表示する場合に特に目立ってしまう。特に現在は、
高精細化、大画面化しつつあるが、このような製造時の
欠陥は大きな障害となっていた。

【０００８】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、黒表示したくて
も明点となる欠陥画素の補正を行った液晶表示装置等の
画像表示装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の画像表示装置は、２次元状に並列配置され、各々独
立に点灯状態が制御できる複数の画素からなる画像表示
装置において、常時点灯欠陥のある画素に対応する入射
側又は出射側の位置に、点灯光を反射方向又は透過偏向
方向へ回折する反射ホログラム又は透過ホログラムを配
置したことを特徴とするものである。

【００１０】この場合、画像表示装置としては、例えば
液晶表示装置に適用できる。その際、画素がカラーフィ
ルターを備えている場合、反射ホログラム又は透過ホロ
グラムは、欠陥画素のカラーフィルターの透過波長域の
光を回折する干渉縞で形成されていることが望ましい。
なお、液晶表示装置としては、代表的には、ノーマリホ
ワイトのＴＦＴアクティブマトリックス方式の液晶表示
装置である。

【００１１】

【作用】本発明においては、常時点灯欠陥のある画素に
対応する入射側又は出射側の位置に、点灯光を反射方向
又は透過偏向方向へ回折する反射ホログラム又は透過ホ
ログラムを配置したので、常時点灯画素からの光は観察
方向以外の方向に回折され、明点として見えなくり、常
時点灯してしまう欠陥画素が補修できる。したがって、
欠陥のある画像表示装置を不良品として扱う確率が減
り、生産時の歩留まりを向上させることができる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の原理と実施例について説明す
る。まず、第１に、単色の画像表示装置における本発明
の原理について、液晶表示装置を例にあげて説明する。
液晶表示パネルに存在する欠陥画素の位置に対応して、
パンクロマティックな感光材料、あるいは、感光波長域
の異なる感光材料を複数層積層したものの何れかを貼り
付け、そのパネルの欠陥のある画素と位置を合わせて、
その画素を通常通過する透過光の波長域全体を回折する
回折格子を、その画素面積に合わせた領域に形成するこ
とにより、その欠陥画素からの光を反射方向ないし偏向
した透過方向に回折させて明点として見えないようにし
て、そのままでは常時点灯してしまう欠陥画素を補修す
るものであり、その表示パネルは不良品として扱う必要
がなくなる。

【００１３】第２に、カラーフィルターを有する画像表
示装置における本発明の原理について、液晶表示装置を
例にあげて説明する。欠陥のある液晶パネルの基板の前
面あるいは裏面にホログラム記録用感光材料を貼り付
け、そのパネルの欠陥のある画素と位置を合わせ、その
欠陥のあるカラーフィルターの透過色に合わせた波長を
回折するような回折格子をその画素面積に合わせた領域
に形成することにより、その欠陥画素からの色光を反射
方向ないし偏向した透過方向に回折させて明点として見
えないようにして、そのままでは常時点灯してしまう欠
陥画素を補修するものであり、その表示パネルは不良品
として扱う必要がなくなる。

【００１４】以下、本発明の画像表示装置を液晶表示装
置を例にあげながら、その有効性を示す実施例につい
て、図面を参照にしながら説明する。まず、図１におい
て、液晶パネル１は、例えば９０°捩じったネマチック
液晶層を２枚の基板で挟み、一方の基板の内側に画素電
極、ＴＦＴ、信号線、走査線を、他方の基板の内側に共
通電極を設けたものであり、その両側に相互に偏光方向
が９０°をなす２枚の偏光板で挟んでなるノーマリーホ
ワイトのＴＦＴアクティブマトリックス方式のツイスト
ネマチック液晶パネルである。そして、図の場合、バッ
クライト入射側の基板上に画素を区切り画素間のクロス
トークを防ぐブラックマトリックス２が設けられてい
る。そして、ブラックマトリックス２の上にガラス基板
３を挟んで感光材料層４が配置される。層４の感光材料
としては、パンクロマチックな感光材料を使用するか、
あるいは、感光波長域の異なる感光材料を複数層積層し
たものの何れかを用いる。なお、感光材料層４は、液晶
パネル１のバックライト入射側でなく、その反対の観察
者側に設けてもよい。

【００１５】そして、常時点灯する欠陥画素６の位置に
合わせて感光材料層４中にホログラム７を形成し、光源
５からの白色照明光８の中、欠陥がある画素６を通過し
ようとする光を、このホログラム７により反射方向、あ
るいは、直進方向から外れた方向に偏向するように回折
させて観察者に達するのを遮断させる。このようにし
て、ノーマリーホワイトの液晶パネル１に黒表示をした
ときの明点欠陥画素を補修して、その表示パネルが不良
品とならないようにできる。

【００１６】次に、図２を参照にしてカラー表示液晶表
示装置に応用した実施例について説明する。この場合
は、ブラックマトリックス２の間に周期的に並んだＲ
（赤色）透過、Ｇ（緑色）透過、Ｂ（青色）透過色フィ
ルター９が配置されている以外は、図１の場合と同様な
ノーマリーホワイトのＴＦＴアクティブマトリックス方
式のツイストネマチック液晶パネル１を用いており、カ
ラーフィルター９の何れの透過波長にも合った感光波長
域を持つ感光材料層４を同様にガラス基板３上に貼り付
け、欠陥画素６のある位置に合わせて反射ホログラム
７′を形成する。この反射ホログラム７′は欠陥画素６
の透過波長成分を反射回折光１０として光源５側に回折
して観察者に達するのを遮断するものである。こうし
て、ノーマリーホワイトの液晶パネル１に黒表示をした
ときの明点（図の場合は、緑点）欠陥画素を補修して、
その表示パネルを使用可能にしている。

【００１７】図２の場合は、感光材料層４に形成するホ
ログラムは反射ホログラム７′であったが、これを図３
に示すように透過ホログラムにしてもよい。図３の場
合、欠陥画素６のある位置に合わせて形成され透過ホロ
グラム７″は欠陥画素６の透過波長成分を透過回折光１
０′として軸外に偏向回折する。その透過回折光１０′
は図の場合緑色の波長の光であり、他の色の色フィルタ
ー（赤色、青色）及びブラックマトリックス２に達する
が、これらの色フィルター及びブラックマトリックス２
で吸収され、観察者に達するのが遮断される。

【００１８】ところで、図２のような反射ホログラム
７′を作成するには、図４に示すように、感光材料層４
を設けたガラス基板３を液晶パネル１の上に貼り付け、
感光材料層４側からはＲ、Ｇ、Ｂ各波長領域に含まれる
３つの波長を含む参照光１１を垂直に入射させ、液晶パ
ネル１の反対側から同じ光源からのＲ、Ｇ、Ｂ各波長領
域に含まれる３つの波長を含む照明光１１′を垂直に入
射させる。すると、照明光１１′中の欠陥画素６位置の
光は、その画素６の透過波長中の成分（図の場合は、
Ｇ）のみが透過し、物体光１２となり、感光材料層４に
参照光１１と反対側から垂直に入射して、参照光１１と
干渉して、画素６の透過波長に対応するリップマン型の
反射ホログラム７′が自己整合して形成される。なお、
感光材料層４としては、回折波長特性がフォトポリマー
のようにシャープでなく、重クロム酸ゼラチン（ＤＣ
Ｇ）のようにある程度ブロード広がる特性のものが望ま
しい。

【００１９】また、図３のような透過ホログラム７″を
作成するには、まず欠陥画素６の位置を確認し、その画
素６の透過波長に感度を有する感光材料層４を設けたガ
ラス基板３を液晶パネル１の上に貼り付け、欠陥画素６
位置に対応する位置に感光材料層４側から相互に角度を
なして２光束を入射させ、干渉させて形成する。この場
合、感光材料層４としては、体積型、位相型何れのもの
でもよい。

【００２０】次に、具体的な欠陥画素補修例を説明す
る。まず、透過ホログラムを用いて欠陥画素補修が可能
であるかを確認した。本確認例では、ホログラム記録材
料にデュポン社製フォトポリマー、オムニデックス３５
２を使用した。なお、ホログラム記録材料には、この他
に、重クロム酸ゼラチンや銀塩感剤を使用することも可
能である。

【００２１】本例では、一例として緑色（Ｇ）画素に欠
陥が生じている場合の補修を行う。なお、同様に、青色
（Ｂ）画素、赤色（Ｒ）画素についても同様に補修可能
である。まず、欠陥のある液晶パネルに上述のホログラ
ム記録感光材料を貼り付ける。作成条件を以下に示す。

【００２２】 記録レーザー ：アルゴンイオンレーザー、出力５Ｗ、波長５１４．５ ｎｍ、スペクトラフィジックス社製、モデルＳＰ−２ ０２０−５Ｗ 記録光学系 ：透過型ホログラム 垂直及び５．２°の２光束干渉、焦点距離＝１．１ｍ ｍ （記録光学系は、レーザービームを一度スペイシャルフ ィルター（シグマ光機（株）製Σ−１０１３）によっ て整った波面の発散光に変換し、次いで、そのスペイ シャルフィルターに備わっているピンホールの位置が その焦点と一致するように設置された球面平凸レンズ （シグマ光機（株）製ＳＬＢ−５０−１００ＰＭ、焦 点距離＝１００ｍｍ、φ５０ｍｍ）を通して再度平行 光とする。この平行光をさらに別の球面平凸レンズ（ 上記のものと同じもの）によって収斂光に変換し、こ の光を欠陥のある画素を覆うだけの面積まで絞り、液 晶パネル上の感光材料へ照射する。同様の光束をさら に１本形成し、その欠陥画素上で２つの光束を干渉さ せることにより、図３のような透過ホログラム７″を 形成することができる。） ホログラム記録材料 ：デュポン社製オムニデックス３５２ レーザー露光量 ：４０ｍＪ／ｃｍ^２ ホログラム記録領域面積：１画素分（１００μｍ×３００μｍ） 後工程 ：紫外線照射、１００ｍＪ／ｃｍ^２ 加熱処理、１２０℃、１２０分間 これらの工程によって作製したホログラムは、前述のア
ルゴンイオンレーザーによって再生したところ、回折効
率＝９２％を得られた。

【００２３】次に、このホログラムが貼付された状態の
液晶パネルを作動させつつ、バックライトを照射し、画
像を表示させた。この状態での欠陥画素の状態は、常時
不点灯であり、常時点灯欠陥を補正できたことが確認さ
れた。

【００２４】欠陥のある緑色画素へ入射すべき白色光の
中、本来緑色画素を通過すべき波長帯域の光は、隣の画
素（赤又は青の色フィルター）あるいはブラックマトリ
ックスへ入射させられるので、このバックライトはカラ
ーフィルターを透過して観察者側へは通過しない。ま
た、ホログラムで回折されなかった補色成分は、緑色カ
ラーフィルターへ入射するため、これもカラーフィルタ
ーから先へは通過することができない。

【００２５】次に、反射ホログラムを用いて欠陥画素補
修が可能であるかを確認した。作成条件を以下に示す。
本例ではＲ、Ｇ、Ｂ３色について述べる。 記録レーザー（青色用）：アルゴンイオンレーザー、４８８ｎｍ、スペクトラフ ィジックス社製、モデルＳＰ−２０２０−５Ｗ （緑色用）：アルゴンイオンレーザー、５１４ｎｍ、スペクトラフ ィジックス社製、モデルＳＰ−２０２０−５Ｗ （赤色用）：クリプトンレーザー、６４７ｎｍ、コヒーレント社製 、モデルｉｎｎｏｖａ２００Ｋ３、出力５Ｗ 記録光学系 ：垂直／垂直の２光束干渉（ミラータイプ） ホログラム記録材料 ：重クロム酸ゼラチン（メチレンブルー注入による赤色 増感したもの） レーザー露光量 ：６０ｍＪ／ｃｍ^２ 現像処理条件 ：水洗１０分、ＩＰＡ（イソプロピルアルコ
ール）＋水 （３：７）１分、ＩＰＡ＋水（７：３）２分、ＩＰＡ ５分、乾燥１５分 ホログラム記録領域面積：１画素分（１００μｍ×３００μｍ） この撮影によって得られた各ホログラムは、各画素のカ
ラーフィルターの透過波長域で良好な回折効率を得るこ
とができた。本例で作成したホログラムを測定した結
果、各色サンプルで半値幅約７０ｎｍで回折効率約９０
％の性能が得られていることが分かった。

【００２６】以上、本発明の画像表示装置をいくつかの
実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に
限定されず種々の変形が可能である。また、上記のよう
な常時点灯欠陥をホログラムによって補修する方法は、
液晶表示装置に限定されず、２次元配列の画素からなる
他の画像表示装置にも適用できる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像表示装置によると、常時点灯欠陥のある画素に対
応する入射側又は出射側の位置に、点灯光を反射方向又
は透過偏向方向へ回折する反射ホログラム又は透過ホロ
グラムを配置したので、常時点灯画素からの光は観察方
向以外の方向に回折され、明点として見えなくり、常時
点灯してしまう欠陥画素が補修できる。したがって、欠
陥のある画像表示装置を不良品として扱う確率が減り、
生産時の歩留まりを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１の液晶表示装置の構成と
作用を示す図である。

【図２】実施例２の液晶表示装置の構成と作用を示す図
である。

【図３】実施例３の液晶表示装置の構成と作用を示す図
である。

【図４】実施例２のホログラム形成方法を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１…液晶パネル ２…ブラックマトリックス ３…ガラス基板 ４…感光材料層 ５…光源 ６…欠陥画素 ７…ホログラム ７′…反射ホログラム ７″…透過ホログラム ８…白色照明光 ９…カラーフィルター １０…反射回折光 １０′…透過回折光 １１…参照光 １１′…照明光 １２…物体光

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元状に並列配置され、各々独立に点
   灯状態が制御できる複数の画素からなる画像表示装置に
   おいて、常時点灯欠陥のある画素に対応する入射側又は
   出射側の位置に、点灯光を反射方向又は透過偏向方向へ
   回折する反射ホログラム又は透過ホログラムを配置した
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記画像表示装置が液晶表示装置である
   ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記画素はカラーフィルターを備えてお
   り、前記反射ホログラム又は透過ホログラムは、欠陥画
   素のカラーフィルターの透過波長域の光を回折する干渉
   縞で形成されていることを特徴とする請求項２記載の液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記液晶表示装置は、ノーマリホワイト
   のＴＦＴアクティブマトリックス方式の液晶表示装置で
   あることを特徴とする請求項２又は３記載の液晶表示装
   置。