專利名稱：利用鐳射的液晶顯示器的黑化裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種修補(bǔ)液晶顯示器(LCD; Liquid Crystal Display Device)缺陷的方法，尤其是一種消除液晶單元內(nèi)部因雜質(zhì)而發(fā)生的 漏光現(xiàn)象的黑化裝置及方法。
背景技術(shù)：
近來，液晶顯示器因電力消耗低、攜帶方便、技術(shù)含量高、且附 加價值高，而被認(rèn)為是下一代尖端顯示元件。這樣的液晶顯示器，具 有可切換各像素施加電壓的切換(switching)元件的有源矩陣(active matrix)型液晶顯示裝置，因其較高的清晰度及影像顯示功能而備受 關(guān)注。
液晶顯示器釆用上部基板(substrate)彩色濾光片及下部基板薄 膜場效應(yīng)晶體管TFT(ThinFilmTransistor)陣列基板的雙向結(jié)合，在其 中間形成具有介電各向性(Dielectric Anisotropy)的液晶層構(gòu)造，通過 像素選擇用的尋址布線來切換啟動附加有數(shù)十萬個像素的薄膜場效 應(yīng)晶體管TFT,并按照對相應(yīng)的像素施加電壓的方式進(jìn)行驅(qū)動。
為制造上述液晶顯示器，就要進(jìn)行薄膜場效應(yīng)晶體管TFT陣列基 板處理、彩色濾光片基板處理、液晶單元處理等。
上述薄膜場效應(yīng)晶體管TFT陣列基板通過反復(fù)的沉積、光刻、蝕 刻等處理在玻璃基板上形成門(gate)布線、數(shù)據(jù)布線、薄膜場效應(yīng) 晶體管及像素電極的處理。
上述彩色濾光片基板處理是在形成黑矩陣(blackmatrix)的玻璃 基板上按照一定的順序排列并設(shè)置會顯示顏色紅-綠-藍(lán)(RGB)的彩 色濾色層后，用銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)膜形成共同電 極的處理。另外，液晶單元處理是在維持一定的縫隙的狀態(tài)下結(jié)合薄膜場效 應(yīng)晶體管TFT陣列基板和彩色濾光片陣列基板，并在其縫隙間注入液 晶形成液晶層的處理。
在上述液晶顯示裝置的檢查過程中，在液晶顯示器的畫面中顯示
測試圖(test pattern)來判斷有無不合格像素，找到不合格像素時， 對此進(jìn)行修補(bǔ)。液晶顯示器的不合格可分為點缺陷、線缺陷、顯示不 均勻，其中TFT元件、像素電極、彩色濾光片布線不合格等引發(fā)點缺 陷；布線之間的開路、短路、靜電引起的TFT破壞、驅(qū)動電路及接觸 不良可引發(fā)線缺陷；單元厚度的不均勻、液晶取向的不均勻、TFT在 特定點漫射或相對較高瞬變時間常數(shù)可引發(fā)顯示不均勻。其中，點缺 陷及線缺陷一般是因為布線的不合格引起的，以往如發(fā)現(xiàn)開路(open) 的布線，將開路的部分連接，如有短路(short)就把相關(guān)布線進(jìn)行開 路。
除此之外，還有有的像素單元發(fā)出特別亮光的現(xiàn)象，人的視覺器 官很容易察覺到這樣特定點的漏光現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)有漏光現(xiàn)象的液晶顯示 器就被分為不合格產(chǎn)品。但是，漏光現(xiàn)象與布線的開路或短路無關(guān)， 以往的通過加工處理布線的技術(shù)無法解決此問題。
制造液晶顯示器的過程中會吸附包括灰塵、有機(jī)物或金屬在內(nèi)的 雜質(zhì)，這樣的雜質(zhì)如被吸附在彩色濾光片附近，該像素單元在被驅(qū)動 時就會發(fā)出比別的正常像素單元更亮的光，即引發(fā)形成漏光現(xiàn)象的亮 度不合格像素，在顯示器檢查過程中可能被分為不合格產(chǎn)品。而利用 鐳射消除這樣雜質(zhì)的方法的研究工作正在進(jìn)行。
曰本專利2006-72229公開了以下技術(shù)對取向膜照射鐳射而改變 液晶的排列特性，由此降低光對液晶的透過率，而消除漏光現(xiàn)象。但 是這些方法不能完全消除排列特性，并且程序需要更多的時間。
另外，韓國專利2006-65134公開了將鐳射照射到取向膜上使之半 透明的修補(bǔ)技術(shù)。上述鐳射釆用的是釹(Neodymium) YAG鐳射、二極管、二氧化碳(co2)鐳射等。但是上述方式中，通常使用的是具 有納秒脈沖幅度的鐳射，將其照射到要進(jìn)行修補(bǔ)的基板時，范圍因為 熱擴(kuò)散的原因會損傷基板的其他范圍，而使液晶基板成為不合格品。
特別是，光澤不足(hasing)處理有機(jī)物層時，進(jìn)行光澤不足(hasing) 處理而用鐳射照射的面積相比有機(jī)物的面積小，不僅需要較長的加工 時間，而且不適用于大量生產(chǎn)產(chǎn)品的工廠生產(chǎn)線中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述問題，提供一種有效消除液晶顯示器 漏光現(xiàn)象的黑化裝置及方法。并且，本發(fā)明在進(jìn)行黑化處理時，可選 擇地使用薄膜吸收波譜較高頻帶的鐳射光東，而達(dá)到減少鐳射光東能 量損失的效果。另外，本發(fā)明提供一種通過調(diào)整鐳射光束的強(qiáng)度及照 射面積來提高黑化處理速度，并能調(diào)整黑化處理厚度的裝置及方法。 最后，本發(fā)明提供一種鐳射光東的照射方式釆用范圍(scope)或掃 描方式，不僅可以提高黑化的速度，并能調(diào)整黑化處理厚度的黑化處 理裝置及方法。
本發(fā)明提供一種液晶顯示器黑化裝置，包括
多個鐳射振蕩器；
光束調(diào)整單元，用于調(diào)整上述鐳射振蕩器振蕩的光束強(qiáng)度； 鐳射振蕩單元，包括變換上述鐳射光束輪廓的光東形成單元及具 有可選擇地透射或反射上述鐳射光束的半透半反鏡(halfmirror); 光東傳遞單元，用于轉(zhuǎn)換上述鐳射振蕩單元鐳射光東方向； 掃描單元，調(diào)整光束的方向使上述鐳射光束照射到需要黑化的部位。
上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點本發(fā)明可選擇地使用鐳射光束的波 長，可減少鐳射輸出的損失，可達(dá)到全面提高處理效率的功效。
另外，根據(jù)本發(fā)明，使用XY軸移動掃描單元可進(jìn)行高 地黑化 處理，通過Z軸移動掃描單元調(diào)整焦距，可對各種厚度的薄膜進(jìn)行黑化處理。
另外，根據(jù)本發(fā)明，利用光束形成單元將照射光東的輪廓進(jìn)行變 換、調(diào)整大小，通過掃描方式或整塊輻射(blockshot)方式進(jìn)行照射 以提高處理速度。


圖i是本發(fā)明黑化裝置組成圖2是吸附了雜質(zhì)的液晶顯示器的剖視圖3是在鐳射振蕩器內(nèi)部可選擇地透射或反射鐳射光束的半透 半反鏡的波長的透射或反射曲線圖4是在鐳射振蕩器內(nèi)部可選擇地透射或反射鐳射光束的半透 半反鏡的波長的透射或反射曲線圖5是掃描鏡(scanlens)及照明光源的擴(kuò)大圖6是光束傳遞單元的方向轉(zhuǎn)換鏡及XY-軸移動掃描單元內(nèi)部的 X軸檢流計鏡(Galvanometer mirror)及Y軸檢流計鏡波長的反射曲 線圖7是薄膜波長的透射率曲線圖8是偏光膜對各波長的透射率曲線圖9是實施本發(fā)明鐳射光束輪廓(profile)的曲線圖10顯示根據(jù)要黑化的薄膜的厚度調(diào)整焦點距離進(jìn)行黑化的過
程；
圖ll是黑化過程流程圖12a、 12b、 12c圖是本發(fā)明黑化處理方法的概略圖； 圖13是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的黑化裝置組成圖。 圖中100:鐳射振蕩器；101:紅色波長鐳射；102:近紅外線 波長鐳射；102-1:青色波長鐳射；103:綠色波長鐳射；104、 105、 106:光束調(diào)整單元；107、 108、 109:光東形成單元；110:第一半 透半反鏡；111:第二半透半反鏡；120:光東傳遞單元；121、 122:方向轉(zhuǎn)換鏡；130:掃描單元；131: Z軸移動掃描單元；132:攝像機(jī) 連接裝置；133: CCD攝像機(jī)；132-1:影像半透半反鏡；134: XY 軸移動掃描單元；134-1: X軸檢流計鏡；134-2: Y軸檢流計鏡； 135:掃描鏡；136:照明光源；140:加工目標(biāo)物；150:驅(qū)動控制單 元；210: ITO膜；220:彩色濾光片；240:第一基板；250:液晶層； 260a:彩色濾光片坡璃；260b:第二基板；270:雜質(zhì)；280:偏光膜； 300:四角平頂；301:圓形平頂形態(tài)；400:光學(xué)單元；401:方向轉(zhuǎn) 換鏡；411:狹縫半透半反鏡；412:狹縫照明；413:狹縫；415:聚 焦感測器；416: CCD攝像機(jī)；414、 417:半透半反鏡；418:光源； 419:聚焦透鏡；S10:照射鐳射光；S20:完成10%的黑化；S30:確 認(rèn)黑化程度；S40:滿足黑化程度；S50:中止黑化；S60: Z軸移動。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例做詳細(xì)說明。
圖l是本發(fā)明黑化裝置組成圖，具有鐳射振蕩單元100;調(diào)整上 述鐳射振蕩單元100照射的鐳射光束路徑的光束傳遞單元120;調(diào)整 上述光束傳遞單元120的光束使其照射到目標(biāo)物的掃描單元130。
上述鐳射振蕩單元IOO包括多個鐳射振蕩器101、 102、 103; 調(diào)整鐳射光束的強(qiáng)度、角度或偏光的鐳射光東調(diào)整單元104、 105、 106;將鐳射光束的輪廓變換為平頂狀的光束形成單元107、 108、 109; 透射或反射上述鐳射振蕩器101、 102、 103振蕩出的鐳射光束的第一、 第二半透半反鏡110、 111及鐳射控制器。
上述鐳射振蕩器101、 102、 103可使用鐳射二極管、鐳射二極管 模組或二極管激發(fā)式固態(tài)(Diode Pumped Solid State, DPSS )鐳射光 源。另外，上述鐳射振蕩器101、 102、 103優(yōu)選的是使用紅色波長、 綠色波長及近紅外線波長帶域的鐳射。根據(jù)需要上述近紅外線波長帶 域可替代使用青色波長鐳射。
上述光東形成單元107、 108、 109包括光東整形器(beamshaper)，用于擴(kuò)大可進(jìn)行處理的范圍，并使光東的形狀平滑；光東狹 縫(beam slit )，根據(jù)要黑化的范圍(即處理范圍的大小)調(diào)整照射光 東大小。
上述光束傳遞單元120包括用于調(diào)整鐳射光東路徑方向的轉(zhuǎn)換 鏡121、 122。本實施例中雖標(biāo)有兩個方向轉(zhuǎn)換鏡121、 122，但根據(jù) 鐳射振蕩單元100及目標(biāo)物140的位置，上述方向轉(zhuǎn)換鏡121、 122 的數(shù)量及位置可進(jìn)行多樣的變化。上述光束傳遞單元120反射從鐳射 振蕩單元IOO振蕩出的所有波長的鐳射光東，因此要設(shè)計為可在寬范 圍使用。圖6是光東傳遞單元方向轉(zhuǎn)換鏡121、 122的涂鍍選項曲線 圖。(a)設(shè)計為反射350 1100nm范圍波段內(nèi)所有范圍波長，(b)考
慮到能夠照射到的鐳射波長，設(shè)計為只反射對應(yīng)波長帶域。
上述掃描單元130包括Z軸移動掃描單元131,用于調(diào)整上述 鐳射光東焦點距離；電荷耦合器件(charge coupled device, CCD )攝 像機(jī)133,用于觀察上述鐳射光束是否照射在液晶顯示器的正確目標(biāo) 140上；連接裝置132,連接上述Z軸移動掃描單元131和CCD攝像 機(jī)133的攝像機(jī)；包括變換光束方向的X軸檢流計鏡134-1和Y軸 檢流計鏡134-2的XY軸移動掃描單元134;掃描鏡135 (scan lens), 對由上述移動掃描器134來改變方向的鐳射光東進(jìn)行集東；照明光源 136,用于得到清晰的影像。為滿足光東傳遞單元及圖6中曲線圖的 特性，上述X軸檢流計鏡134-1和Y軸檢流計鏡134-2也進(jìn)行外圍涂 鍍(coating)處理。上述掃描鏡135不僅起集束作用，還可以通過 CCD攝像機(jī)133觀察鐳射光東照射在液晶顯示器上形成的影像。
圖2是吸附了雜質(zhì)的液晶顯示器的剖面圖，包括包含ITO膜 210和有機(jī)物材質(zhì)的彩色濾光片220、黑矩陣、取向膜(未圖示)、偏 光膜280、保護(hù)膜(未圖示)、防反射膜(未圖示)的第一基板240; 液晶層250;包括TFT(未圖示)和取向膜(未圖示)及偏光膜(未圖 示)的第二基板260b。
12制造液晶顯示器的過程中會吸附包括灰塵、有機(jī)物或金屬在內(nèi)的
雜質(zhì)270，這樣的雜質(zhì)270如被吸附在彩色濾光片220附近，在驅(qū)動 該像素單元時就會發(fā)出比別的正常像素單元更亮的光，即引發(fā)形成漏 光現(xiàn)象的亮度不合格像素，在顯示器檢査過程中可能被認(rèn)為是不合格 產(chǎn)品。這時候，利用上述黑化裝置對吸附雜質(zhì)的液晶顯示器像素進(jìn)行 黑化處理，調(diào)整到肉眼不能察覺的程度，就可以以合格產(chǎn)品出廠。
以下通過由上述構(gòu)造組成的黑化裝置說明消除液晶顯示器的漏 光現(xiàn)象所進(jìn)行的處理過程，即黑化處理。
首先，通過檢測裝置檢測出液晶顯示器140中引發(fā)形成漏光現(xiàn)象 的亮度不合格像素，如果檢測出不合格像素，驅(qū)動控制單元150把液 晶顯示器140移動到黑化裝置中。
本發(fā)明的驅(qū)動控制單元150包括板臺(panelstage)(未圖示)， 用于將液晶顯示器140向X、 Y、 Z軸移動或回轉(zhuǎn)，并裝載、卸載液 晶顯示器140,以使將不合格像素位置移動到鐳射照射的位置上；控 制臺(control stage )(未圖示)，用于裝載在板臺后可使鐳射照射在不 合格像素位置上；控制器(未圖示)用于控制上述控制臺和板臺動作。 利用上述驅(qū)動控制單元150將液晶顯示器140移動到黑化裝置中，通 過掃描單元130來判斷亮度不合格像素的位置。
確定不合格像素亮度的位置后，通過掃描單元130確定CCD攝 像機(jī)133拍攝到的影像，來確定準(zhǔn)確的處理位置。此時可通過CCD 攝像機(jī)133進(jìn)行實時監(jiān)控，通過CCD攝像機(jī)133確定亮度不合格像 素的位置及要進(jìn)行黑化的液晶顯示器膜，然后啟動上述鐳射振蕩單元 100。
根據(jù)要進(jìn)行黑化的膜的種類不同，利用事先運(yùn)算好的軟件選擇振 蕩出不同鐳射的波長及輸出。
鐳射振蕩單元100單獨顯示3種波長，這3種波長的鐳射分別范 圍為紅色波長范圍鐳射101、近紅外線波長鐳射102范圍及綠色波長范圍的鐳射103，鐳射IOI、 102、 103分別由鐳射專用控制器112進(jìn)
行控制。用青色波長鐳射代替使用近紅外線波長鐳射。另外，上述鐳
射振蕩單元IOO范圍也可使用紫外線或近紫外線波長范圍的鐳射。紫 外線或近紫外線波長不受液晶顯示器膜顏色(R，G,B)的影響，范圍 在所有范圍內(nèi)都能被吸收，可不受薄膜顏色的影響，被選擇使用。
以下，以具備紅色波長范圍的鐳射101、近紅外線波長范圍的鐳 射102、綠色波長范圍的鐳射103的鐳射振蕩單元IOO為基準(zhǔn)做詳細(xì) 說明。
根據(jù)不合格像素的位置及要進(jìn)行黑化的膜，來范圍選擇膜所吸收 波長范圍的鐳射振蕩器，所選的鐳射振蕩器振蕩出的鐳射光東通過光 東調(diào)整單元104、 105、 106調(diào)整其角度、強(qiáng)度及偏光，通過光東形成 單元107、 108、 109使光束輪廓變平滑的同時，調(diào)整光東大小與要黑 化的位置大小一致。另外，通過2個半透半反鏡110、 111，各鐳射光 東聚成一個光東。通過上述方法，使照射的光束的能量分布均勻的同 時，可調(diào)整大小，因此可將光東以掃描的方式照射到要黑化的部位， 來進(jìn)行黑化，同時也可調(diào)大光東，以整塊輻射(blockshot)的方式進(jìn) 行照射(對要進(jìn)行黑化的部分只照射 一 次光東的方式)。
第一半透半反鏡IIO透射紅色波長范圍的鐳射101,反射近紅外 線范圍的鐳射102;第二透明反射鏡111透射紅色波長范圍的鐳射101 和近紅外線范圍的鐳射102,反射綠色波長范圍的鐳射103。
圖3的(a)和(b)是分別根據(jù)第一半透半反鏡110的波長的透 射和反射的曲線圖，圖4的(a)和(b)是分別根據(jù)第二半透半反鏡 111的波長的透射和反射的曲線圖。即，第一半透半反鏡IIO和第二 半透半反鏡111的透射或反射的波長不同，因此要根據(jù)鐳射波長的特 性進(jìn)行設(shè)計和涂鍍(coating )。第一半透半反鏡110和第二半透半反 鏡111的透射和反射的特性可根據(jù)鐳射振蕩器及上述半透半反鏡的特 性進(jìn)行多樣的變化。如前所述，上述光束調(diào)整單元104、 105、 106將振蕩的鐳射光東 調(diào)整到適合進(jìn)行黑化處理的狀態(tài)。如果輸出的鐳射強(qiáng)度太大，會損傷 到要進(jìn)行黑化處理的膜以外的其它部位，從而使整個液晶顯示器變成
廢品。鐳射被調(diào)整到適當(dāng)狀態(tài)后，通過鐳射光東形成單元107、 108、 109,通過半透半反鏡IIO、 111，然后被光東傳遞單元120轉(zhuǎn)換方向， 入射到Z軸移動掃描單元131。鐳射光東被掃描器131和掃描鏡135 聚光后，照射到液晶顯示器140上。鐳射光束照射的同時，通過XY 軸移動掃描單元134移動所需大小及形狀的鐳射光束，來對薄膜進(jìn)行 黑化。
對構(gòu)成液晶顯示器140的薄膜進(jìn)行黑化的處理過程中，可通過掃 描鏡135看到的處理的影像反射到攝像機(jī)連接裝置132內(nèi)的影像半透 半反鏡132-1上，并傳遞到CCD攝像機(jī)133上，可進(jìn)行實時監(jiān)控。 此時，可根據(jù)需要，攝像機(jī)連接裝置132插入用于可擴(kuò)大或縮小影像 的中繼透鏡(relay lens)(未圖示)或為得到清晰的影像消除一定波 段波長的截止濾光片(Cut-Off filter)(未圖示)。
圖5是掃描鏡135及照明光源136的放大圖。
如圖所示，照明光源136環(huán)設(shè)在掃描鏡135的外圍。上述照明光 源136包括多個LED照明137。上述照明光源136在通過掃描鏡135 將處理的影像傳遞到CCD攝像機(jī)133時，被聚成比處理范圍稍大的 大小，以補(bǔ)充不足的光亮。
例如，如果要黑化LED板彩色濾光片的RGB中的一個像素，就
要使用各像素吸收波譜最廣波長的鐳射。為消除各像素，如上述構(gòu)成 的鐳射振蕩器內(nèi)部可選擇性地振蕩輸出各個鐳射，因此可高效率地黑 化像素。
上述鐳射振蕩單元100根據(jù)要進(jìn)行處理的彩色濾光片玻璃 (glass) 260a表面上偏光膜280的有無來選擇波長，當(dāng)粘貼偏光膜 280時優(yōu)選使用紅色波長101、綠色波長103、近紅外線波長102范圍的鐳射，當(dāng)粘貼偏光膜之前，優(yōu)選使用紅色波長101、綠色波長103、
藍(lán)色波長102-1范圍的鐳射，即，可根據(jù)有無偏光膜，青色波長102-1 的鐳射替代近紅外線波長102的鐳射。
更為常用的是在液晶顯示器上結(jié)合使用偏光膜280進(jìn)行黑化處 理，也適用于已完成的產(chǎn)品中?？稍诰哂衅饽?80的狀態(tài)下進(jìn)行加 工，也就可以在無偏光膜280下進(jìn)行加工。但是波長越短，物質(zhì)內(nèi)的 吸收度將會增加，如果沒有偏光膜280時，代替近紅外線波長102, 使用青色波長102-1的鐳射其效果更好。
圖7是液晶顯示器中彩色濾光片透過率曲線圖。
要黑化RGB中的一個，就要參考上述曲線圖。例如，要黑化具 有530nm的波長范圍-綠色波長_如使用綠色波長的鐳射就會透射 掉，所以不能進(jìn)行黑化。
圖8是根據(jù)偏光膜波長的透射率曲線圖。
從圖可知在可見光波段具有50%以下的透射率，根本不透射紫外 線(UV)波段內(nèi)的波長，越接近近紅外線范圍透射率就會增大。因 此如要黑化具有偏光膜的像素的RGB中的一個時，優(yōu)選的是使用近 紫外線范圍的鐳射。
例如，如果黑化LCD板的彩色濾光片的RGB中的一個像素，就 要使用各像素吸收波譜最寬波長的鐳射。為消除各像素，如上述構(gòu)成 的鐳射振蕩器內(nèi)可選擇性地振蕩輸出各個像素用的各個鐳射，因此可 高效率地黑化像素。例如，如要黑化液晶顯示器中彩色濾光片的藍(lán)色 (B)波段，就是用紅色波長的鐳射；如要黑化紅色(R)波段，就 要使用綠色波長的鐳射；如要黑化綠色(G)波段，就要使用近紅外 線波長的鐳射。
根據(jù)具體情況，如要黑化液晶顯示器中彩色濾光片的藍(lán)色波段， 就要振蕩出黃色波長以上(大于或等于黃色波長的波長)的鐳射或近 紫外線波長以下波段的鐳射；如要黑化紅色波段，就要振蕩出綠色波長以下或近紅外線波長以上的鐳射；如要黑化綠色波段，就要振蕩出 青色波長以下或黃色波長以上鐳射。
鐳射照射到薄膜中，構(gòu)成薄膜的有機(jī)物就會發(fā)生分子間的結(jié)合斷 裂，釋放出包括中性原子、分子、正負(fù)離子的等離子，自由基，離子
簇(CLUSTER),電子及光子(PHOTON )，然后被燒蝕(ABLATION) 進(jìn)行黑化。
燒蝕(ABLATION)是構(gòu)成有機(jī)物分子間的結(jié)合解離成為分子、 離子等的現(xiàn)象，為這樣的解離，有機(jī)物要吸收能量級以上的能量。
圖9是實施本發(fā)明的鐳射光束的輪廓的曲線圖。
最初，鐳射振蕩器照射的鐳射以高斯(gaussian)狀態(tài)能量集中 在中間范圍。通過這樣的鐳射光東形成單元107、 108、 109( beam shaper 或homogennizer),在一定范圍內(nèi)使鐳射光東強(qiáng)度均勻化，并變換成 擴(kuò)大的平頂?shù)妮喞?，此時與光東輪廓一起鐳射的照射面積同時也發(fā)生 變化。此時可變換為四角平頂300或圓形平頂形態(tài)301。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，利用光束形成單元和光東調(diào)整單元可調(diào)整 照射的鐳射光東的大小及強(qiáng)度，照射的鐳射光束的面積越小，黑化整 個多數(shù)像素所需的時間越長。將上述鐳射光束的大小變的均勻，可適 用于進(jìn)行大量生產(chǎn)的生產(chǎn)線中。變換成適當(dāng)大小的四角平頂平頂300 或圓形平頂形態(tài)301的鐳射，通過Z軸移動掃描單元將組成液晶顯示 器的多個薄膜中的RGB像素黑化到所需厚度。
圖IO說明根據(jù)要黑化的薄膜的厚度，對所需厚度的薄膜進(jìn)行消 除黑化處理而設(shè)計的焦點會聚范圍(Depth of Focus, DOF )的概略圖。 即，消除所需厚度的薄膜后，重新調(diào)整焦距去除的過程。
利用Z軸移動掃描單元131,把DOF與所要消除的像素厚度的 10%的范圍對齊后，利用XY軸移動掃描單元134進(jìn)行黑化。利用 CCD攝像機(jī)確認(rèn)黑化程度，黑化程度不足時，重新移動Z軸移動掃 描單元131的位置，使DOF與相當(dāng)于像素厚度20。/。的范圍對齊后，
17利用XY軸移動掃描單元134進(jìn)行消除。反復(fù)進(jìn)行2 4次消除后，黑
化達(dá)到滿意程度，就終止黑化。為下一步處理做準(zhǔn)備。 圖11是根據(jù)上述步驟移動焦點距離進(jìn)行黑化處理的流程圖。
如圖所示，最初照射鐳射SIO，完成10。/。的黑化S20,確認(rèn)黑化 程度后S30,判斷是否滿足黑化程度S40，如黑化達(dá)到要求就終止黑 化S50，沒達(dá)到要求，Z軸移動S60焦距重新照射鐳射進(jìn)行黑化程序。
焦點會聚范圍在不超過lpm的范圍內(nèi)，根據(jù)Z軸移動掃描單元 131和掃描鏡135的焦距及入射光束的直徑進(jìn)行計算。
數(shù)學(xué)式1 DOF = X/2(NA)2 數(shù)學(xué)式2 NA = nsin0 數(shù)學(xué)式3 f/#= 1 /2(NA) 數(shù)學(xué)式4 f/# = efl / ^
利用上述數(shù)學(xué)式3和數(shù)學(xué)式4可導(dǎo)出數(shù)學(xué)式5。
數(shù)學(xué)式5
<formula>formula see original document page 18</formula>
上述數(shù)學(xué)式中，其中NA(numerical aperture)為數(shù)位光圈，入 (lambda)為鐳射的波長，efl為焦距。
可知入射光東的直徑越大、鐳射波長越短，焦點會聚范圍變窄， 如果鏡頭(lens)的焦距efl短，數(shù)位光圈就會變大，焦點會聚范圍 (DOF)變窄。
本發(fā)明中為制作lpm以下的焦點會聚范圍(DOF),使用大口徑 的掃描鏡135，并設(shè)計與此相應(yīng)的光學(xué)儀。
液晶顯示器使用的彩色濾光片240，其進(jìn)行黑化處理的厚度優(yōu)選
1的是20~40%，最好不要超過90%,以使在液晶顯示器視野范圍內(nèi)不
發(fā)生漏光現(xiàn)象。如要以低于20%的厚度進(jìn)行黑化處理時，就不能進(jìn)行 100%的漏光修補(bǔ)，90%以上的過度的黑化可損傷其下層的膜。另夕卜， 為以適當(dāng)?shù)暮穸群诨∧ぃD射能量起到重要的作用。即，可根據(jù)鐳 射的輸出能量調(diào)整黑化厚度。
圖12a、 12b、 12c是根據(jù)本發(fā)明的黑化處理的方法。
利用光東形成單元調(diào)整光東大小的鐳射對發(fā)生漏光現(xiàn)象的像素 的薄膜進(jìn)行黑化處理，可釆用掃描(圖12a)、多次整塊輻射 (multi-block shot)(圖12b )或整塊輻射(block shot)(圖12c )等方
式。掃描方式是指將鐳射以掃描的方式照射到要進(jìn)行黑化的部分；整
塊輻射(block shot )方式是對要進(jìn)行黑化的部分只照射一次光速的方 式，又稱為范圍(scope)方式；多次整塊輻射(multi-block shot)為 掃描方式和整塊輻射(blockshot)方式的結(jié)合，在進(jìn)行照射的同時， 以與掃描方式相同的方式進(jìn)行連續(xù)照射。
例如，具有電腦屏大小的液晶顯示器中像素的面積達(dá)到數(shù)萬pm2 以上。當(dāng)鐳射被光束形成單元變換成像素大小，并與液晶顯示器的像 素面積相同時，通過一次鐳射照射(block shot)可將像素的全部面積 進(jìn)行黑化處理(圖12c )。又如，30英寸大型電視機(jī)用液晶顯示器的 像素面積為數(shù)十萬pm2,只通過一次鐳射照射不能將對應(yīng)像素的薄膜 的全部面積進(jìn)行黑化。這時，通過在薄膜的整個表面以"Z"字型方式 進(jìn)行掃描(圖12a)或以多次整塊輻射(multi-block shot)(圖12c) 的方式進(jìn)行鐳射照射。
圖13是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的黑化裝置構(gòu)成圖。
上述黑化裝置，包括
多個鐳射振蕩器；
調(diào)整上述鐳射振蕩器振蕩出的光東的輸出強(qiáng)度的光束調(diào)整單元； 包括變換上述鐳射光東的輪廓的光東形成單元和選擇性地透射或反射鐳射光束的半透半反鏡的鐳射振蕩單元100;
用于控制上述鐳射振蕩單元ioo照射的鐳射光束的影像及攝像
的聚焦的光學(xué)單元400。
在此，省略與圖1重復(fù)部分的說明。
上述光學(xué)單元400包括引導(dǎo)從上述鐳射振蕩單元100輸出的鐳射 光東到要進(jìn)行黑化的液晶顯示器140用的方向轉(zhuǎn)換鏡401。本實施例 中，只顯示有一個方向轉(zhuǎn)換鏡401,但是根據(jù)鐳射振蕩單元IOO及目 標(biāo)物140的位置，上述方向轉(zhuǎn)換鏡401的個數(shù)及位置可進(jìn)行多樣的變 化。上述方向轉(zhuǎn)換鏡401要反射從鐳射振蕩器振蕩出的所有波長的鐳 射光東，因此要被設(shè)計為可在較寬范圍的波長中使用。圖6中顯示的 涂鍍可同樣適用于本實施例中。
另外，上述光學(xué)單元，還包括用于在多個薄膜中對要進(jìn)行黑化 處理的薄膜自動調(diào)焦的聚焦感測器(focus sensor) 415和聚焦透鏡 (focus lens) 419;用于調(diào)整鐳射光東的狹縫(slit) 413;用于確定狹 縫(slit)大小及位置的狹縫(slit)照明412;反射上述狹縫(slit) 照明用的狹縫(slit)半透半反鏡411;用于確認(rèn)亮度不合格像素的2 個半透半反鏡414、 417; CCD攝像機(jī)416及光源418。
確認(rèn)亮度不合格像素的位置后，利用聚焦感測器和聚焦透鏡調(diào)整 鐳射的焦點到多個薄膜中將要進(jìn)行黑化的薄膜上。聚焦感測器415及 光源418照射到多個薄膜中的特定薄膜后，通過分離器(splitter)感 應(yīng)重新反射回來的光。如對不準(zhǔn)影像的焦點，聚焦感測器415上下控 制聚焦透鏡419,以此得到清晰的影像并實時傳送到CCD攝像機(jī)。 通過CCD攝像機(jī)確定亮度不合格像素的位置及要進(jìn)行黑化的薄膜， 根據(jù)其種類啟動適合進(jìn)行黑化的鐳射振蕩器IOI、 102、 103。光東調(diào) 整單元104、 105、 106將輸出的鐳射調(diào)整到適合進(jìn)行黑化處理的狀態(tài)。 調(diào)整到適當(dāng)狀態(tài)的鐳射通過光束形成單元107, 108， 109后再通過狹 縫(slit) 413來調(diào)整其大小，通過聚焦透鏡419照射到液晶顯示器M0。構(gòu)成液晶顯示器的薄膜進(jìn)行黑化的處理過程可通過CCD攝
像機(jī)416進(jìn)行實時監(jiān)控。
如上所述，通過附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行描述，但并不 限于上述的實施方式，在不脫離本發(fā)明范圍內(nèi)，本范圍普通技術(shù)人員 可進(jìn)行各種變更和修改。
權(quán)利要求
1、一種液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，包括多個鐳射振蕩器；光束調(diào)整單元，用于調(diào)整上述鐳射振蕩器振蕩的光束強(qiáng)度；鐳射振蕩單元，包括變換上述鐳射光束輪廓的光束形成單元及具有可選擇地透射或反射上述光束特性的半透半反鏡；光束傳遞單元，用于轉(zhuǎn)換上述鐳射振蕩單元鐳射光束方向；掃描單元，調(diào)整光束的方向使上述鐳射光束照射到需要黑化的部位。
2、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述鐳射振蕩單元包括鐳射振蕩器，用于振蕩出紅色波長、綠色波長及 近紅外線波長的鐳射光束。
3、 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述鐳射振蕩單元，包括青色波長鐳射光束，以代替近紅外線鐳射光東 使用。
4、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述鐳射振蕩單元包括紫外線(UV)或近紫外線(NUV)波長的鐳射光 束。
5、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述鐳射振蕩單元可選擇地振蕩出要進(jìn)行黑化處理的彩色濾光片中吸 收波譜高波段的鐳射光東。
6、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述鐳射振蕩單元，當(dāng)要黑化液晶顯示器中彩色濾光片的藍(lán)色(B)波 長范圍，就要振蕩出黃色波長以上的鐳射或近紫外線波長以下范圍波 段的鐳射；當(dāng)要黑化紅色(R)范圍，就要振蕩出綠色波長以下或近 紅外線波長以上的鐳射；當(dāng)要黑化綠色(G)范圍，就要振蕩出青色 波長以下或黃色波長以上的鐳射。
7、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述鐳射振蕩單元，在液晶顯示器中彩色濾光片具有偏光薄膜時，是振 蕩出上述近紅外線波長以上的鐳射。
8、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上述鐳射振蕩器是鐳射二極管、鐳射二極管模塊或DPSS鐳射。
9、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上述鐳射振蕩器為連續(xù)振蕩鐳射振蕩器或脈沖振蕩鐳射振蕩器。
10、 如權(quán)利要求l所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上述光束調(diào)整單元，用于調(diào)整光東的強(qiáng)度和調(diào)整光東的角度及偏光狀 態(tài)。
11、 如權(quán)利要求l所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述光東形成單元，包括光束整形器，將高斯分布的鐳射光東變換為四角平頂或圓形平頂形態(tài)；光束狹縫，用于調(diào)整光東大小。
12、 如權(quán)利要求l所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述半透半反鏡包括第一半透半反鏡，用于透射紅色波長同時反射近紅外線波長； 第二半透半反鏡，用于透射紅色波長同時反射綠色波長。
13、 如權(quán)利要求l所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述光東傳遞單元包括用于反射上述鐳射振蕩單元振蕩出的 350 U00nm范圍波長的反射鏡。
14、 如權(quán)利要求13所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于， 上述反射鏡被設(shè)計為只反射上述鐳射振蕩單元照射的波長范圍。
15、 如權(quán)利要求l所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上 述掃描單元包括Z軸移動掃描單元，用于調(diào)整上述鐳射光東焦距； XY軸移動掃描單元，用于上下左右調(diào)整上述鐳射光東方向。
16、 如權(quán)利要求15所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上述掃描單元，還包括電荷耦合器件(CCD)攝像機(jī)，用于觀察上述鐳射光東是否照射 在液晶顯示器的正確位置；連接裝置，位于上述Z軸移動掃描單元和XY軸移動掃描單元之 間，將影像傳遞到上述CCD攝像機(jī)；掃描鏡，將通過上述掃描單元的鐳射光東照射到液晶顯示器上， 進(jìn)而集束鐳射光東，并形成照射到液晶顯示器上的影像。
17、 如權(quán)利要求15所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于， 上述XY軸移動掃描單元，包括，變換光東方向的X軸檢流計鏡和Y 軸檢流計鏡，上述檢流計鏡反射上述鐳射振蕩器照射的350~1100nm 范圍的波長。
18、 如權(quán)利要求16所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于， 上述掃描鏡使用在所有位置都可形成垂直光東的遠(yuǎn)心鏡(tdecentric lens )。
19、 如權(quán)利要求16所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于， 上述CCD攝像機(jī)可實時監(jiān)控處理目標(biāo)物的位置并顯示處理的影像。
20、 如權(quán)利要求16所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，上述攝像機(jī)連接裝置包括影像半透半反鏡，在可見光線范圍透射率與 反射率的比例為50:50。
21、 如權(quán)利要求l所述的液晶顯示器黑化裝置，其特征在于，還 包括板臺，用于裝載、卸載上述液晶顯示器，將其向X、 Y、 Z軸移 動或旋轉(zhuǎn)；控制臺，調(diào)整鐳射光東到X、 Y、 Z軸，使鐳射照射到上述液晶 顯示器的不合格像素上；控制器，控制上述控制臺和板臺動作。
22、 一種包括鐳射振蕩單元和為集東上述鐳射振蕩單元照射的鐳射光束的處理形狀及實時影像攝影光速用的光學(xué)單元的利用鐳射的 液晶顯示器的黑化裝置，上述鐳射振蕩單元，包括多個鐳射振蕩器；光東調(diào)整單元，用于調(diào)整上述鐳射振蕩器振蕩出的光束輸出強(qiáng)度；半透半反鏡，變換上述鐳射光束輪廓的光束形成單元和可選擇地 透射或反射鐳射光東，上述多個鐳射振蕩器根據(jù)要黑化范圍的吸收波 譜，可選擇地照射鐳射。
23、 一種液晶顯示器的黑化方法，包括振蕩步驟，振蕩出將要黑化部分的吸收波譜高的鐳射光東； 調(diào)整步驟，調(diào)整上述鐳射光東強(qiáng)度； 變換步驟，變換上述鐳射光東的輪廓； 調(diào)整步驟，調(diào)整上述鐳射光東的焦距； 照射上述鐳射光東，進(jìn)行黑化處理的步驟。
24、 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器黑化方法，其特征在于，上述鐳射光東振蕩步驟，還包括振蕩出紅色波長、青色波長、近紅外 線波長、紫外線波長或近紫外線波長光東。
25、 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器黑化方法，其特征在于， 上述鐳射振蕩步驟，當(dāng)要黑化液晶顯示器中彩色濾光片的藍(lán)色(B) 波長范圍，就要振蕩出紅色波長鐳射；當(dāng)要黑化紅色(R)范圍，就 要振蕩出綠色波長鐳射；當(dāng)要黑化綠色(G)范圍，就要振蕩出近紅 外線波長鐳射。
26、 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器黑化方法，其特征在于， 上述鐳射光東強(qiáng)度調(diào)整步驟，在進(jìn)行鐳射光東強(qiáng)度調(diào)整的同時，調(diào)整 光束的角度及偏光狀態(tài)。
27、 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器黑化方法，其特征在于， 上述變換光東輪廓的步驟，將鐳射光東輪廓變換到平頂形態(tài)，并調(diào)整光東的大小。
28、 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器黑化方法，其特征在于，上述調(diào)整光東強(qiáng)度的步驟，調(diào)整為光東具有相同的大小，且集束到處 理范圍的焦點的大小相同。
29、 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器黑化方法，其特征在于， 在上述鐳射光東強(qiáng)度調(diào)整步驟及焦距調(diào)整步驟中，調(diào)整鐳射光東的強(qiáng) 度及焦距，以使薄膜20%~90%的厚度進(jìn)行黑化處理。
30、 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器黑化方法，其特征在于， 上述照射鐳射光束的步驟，邊調(diào)整鐳射焦距邊依次照射。
31、 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器黑化方法，其特征在于， 上述照射鐳射光東的步驟為掃描方式、整塊掃描方式(blockscan)、 整塊輻射(block shot)方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及修補(bǔ)液晶顯示器(LCD；Liquid Crystal Display Device)的缺陷，具體地說，涉及一種黑化裝置及方法，用于消除液晶單元內(nèi)部因雜質(zhì)而發(fā)生漏光現(xiàn)象。本發(fā)明液晶顯示器的黑化裝置包括多個鐳射振蕩器；光束調(diào)整單元，用于調(diào)整上述鐳射振蕩器振蕩出的光束強(qiáng)度；鐳射振蕩單元，包括變換上述鐳射光束的輪廓的光束形成單元及可選擇性地透射或反射上述光束特性的半透半反鏡；掃描單元，用于調(diào)整光束的方向使上述鐳射光束照射到需要黑化的部位。
文檔編號G02F1/13GK101617262SQ200780047250
公開日2009年12月30日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者金一鎬 申請人:株式會社Cowin Dst;金一鎬