CN101617262A - 利用镭射的液晶显示器的黑化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及修补液晶显示器(LCD；Liquid Crystal Display Device)的缺陷，具体地说，涉及一种黑化装置及方法，用于消除液晶单元内部因杂质而发生漏光现象。本发明液晶显示器的黑化装置包括：多个镭射振荡器；光束调整单元，用于调整上述镭射振荡器振荡出的光束强度；镭射振荡单元，包括变换上述镭射光束的轮廓的光束形成单元及可选择性地透射或反射上述光束特性的半透半反镜；扫描单元，用于调整光束的方向使上述镭射光束照射到需要黑化的部位。
Description
技术领域
本发明涉及一种修补液晶显示器(LCD；Liquid Crystal DisplayDevice)缺陷的方法，尤其是一种消除液晶单元内部因杂质而发生的漏光现象的黑化装置及方法。
背景技术
近来，液晶显示器因电力消耗低、携带方便、技术含量高、且附加价值高，而被认为是下一代尖端显示元件。这样的液晶显示器，具有可切换各像素施加电压的切换(switching)元件的有源矩阵(activematrix)型液晶显示装置，因其较高的清晰度及影像显示功能而备受关注。
液晶显示器采用上部基板(substrate)彩色滤光片及下部基板薄膜场效应晶体管TFT(Thin Film Transistor)阵列基板的双向结合，在其中间形成具有介电各向性(Dielectric Anisotropy)的液晶层构造，通过像素选择用的寻址布线来切换启动附加有数十万个像素的薄膜场效应晶体管TFT，并按照对相应的像素施加电压的方式进行驱动。
为制造上述液晶显示器，就要进行薄膜场效应晶体管TFT阵列基板处理、彩色滤光片基板处理、液晶单元处理等。
上述薄膜场效应晶体管TFT阵列基板通过反复的沉积、光刻、蚀刻等处理在玻璃基板上形成门(gate)布线、数据布线、薄膜场效应晶体管及像素电极的处理。
上述彩色滤光片基板处理是在形成黑矩阵(black matrix)的玻璃基板上按照一定的顺序排列并设置会显示颜色红-绿-蓝(RGB)的彩色滤色层后，用铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)膜形成共同电极的处理。
另外，液晶单元处理是在维持一定的缝隙的状态下结合薄膜场效应晶体管TFT阵列基板和彩色滤光片阵列基板，并在其缝隙间注入液晶形成液晶层的处理。
在上述液晶显示装置的检查过程中，在液晶显示器的画面中显示测试图(test pattern)来判断有无不合格像素，找到不合格像素时，对此进行修补。液晶显示器的不合格可分为点缺陷、线缺陷、显示不均匀，其中TFT元件、像素电极、彩色滤光片布线不合格等引发点缺陷；布线之间的开路、短路、静电引起的TFT破坏、驱动电路及接触不良可引发线缺陷；单元厚度的不均匀、液晶取向的不均匀、TFT在特定点漫射或相对较高瞬变时间常数可引发显示不均匀。其中，点缺陷及线缺陷一般是因为布线的不合格引起的，以往如发现开路(open)的布线，将开路的部分连接，如有短路(short)就把相关布线进行开路。
除此之外，还有有的像素单元发出特别亮光的现象，人的视觉器官很容易察觉到这样特定点的漏光现象，发现有漏光现象的液晶显示器就被分为不合格产品。但是，漏光现象与布线的开路或短路无关，以往的通过加工处理布线的技术无法解决此问题。
制造液晶显示器的过程中会吸附包括灰尘、有机物或金属在内的杂质，这样的杂质如被吸附在彩色滤光片附近，该像素单元在被驱动时就会发出比别的正常像素单元更亮的光，即引发形成漏光现象的亮度不合格像素，在显示器检查过程中可能被分为不合格产品。而利用镭射消除这样杂质的方法的研究工作正在进行。
日本专利2006-72229公开了以下技术：对取向膜照射镭射而改变液晶的排列特性，由此降低光对液晶的透过率，而消除漏光现象。但是这些方法不能完全消除排列特性，并且程序需要更多的时间。
另外，韩国专利2006-65134公开了将镭射照射到取向膜上使之半透明的修补技术。上述镭射采用的是钕(Neodymium)YAG镭射、二极管、二氧化碳(CO2)镭射等。但是上述方式中，通常使用的是具有纳秒脉冲幅度的镭射，将其照射到要进行修补的基板时，范围因为热扩散的原因会损伤基板的其他范围，而使液晶基板成为不合格品。特别是，光泽不足(hasing)处理有机物层时，进行光泽不足(hasing)处理而用镭射照射的面积相比有机物的面积小，不仅需要较长的加工时间，而且不适用于大量生产产品的工厂生产线中。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题，提供一种有效消除液晶显示器漏光现象的黑化装置及方法。并且，本发明在进行黑化处理时，可选择地使用薄膜吸收波谱较高频带的镭射光束，而达到减少镭射光束能量损失的效果。另外，本发明提供一种通过调整镭射光束的强度及照射面积来提高黑化处理速度，并能调整黑化处理厚度的装置及方法。最后，本发明提供一种镭射光束的照射方式采用范围(scope)或扫描方式，不仅可以提高黑化的速度，并能调整黑化处理厚度的黑化处理装置及方法。
本发明提供一种液晶显示器黑化装置，包括：
多个镭射振荡器；
光束调整单元，用于调整上述镭射振荡器振荡的光束强度；
镭射振荡单元，包括变换上述镭射光束轮廓的光束形成单元及具有可选择地透射或反射上述镭射光束的半透半反镜(half mirror)；
光束传递单元，用于转换上述镭射振荡单元镭射光束方向；
扫描单元，调整光束的方向使上述镭射光束照射到需要黑化的部位。
上述技术方案具有如下优点：本发明可选择地使用镭射光束的波长，可减少镭射输出的损失，可达到全面提高处理效率的功效。
另外，根据本发明，使用XY轴移动扫描单元可进行高速地黑化处理，通过Z轴移动扫描单元调整焦距，可对各种厚度的薄膜进行黑化处理。
另外，根据本发明，利用光束形成单元将照射光束的轮廓进行变换、调整大小，通过扫描方式或整块辐射(block shot)方式进行照射以提高处理速度。
附图说明
图1是本发明黑化装置组成图；
图2是吸附了杂质的液晶显示器的剖视图；
图3是在镭射振荡器内部可选择地透射或反射镭射光束的半透半反镜的波长的透射或反射曲线图；
图4是在镭射振荡器内部可选择地透射或反射镭射光束的半透半反镜的波长的透射或反射曲线图；
图5是扫描镜(scan lens)及照明光源的扩大图；
图6是光束传递单元的方向转换镜及XY-轴移动扫描单元内部的X轴检流计镜(Galvanometer mirror)及Y轴检流计镜波长的反射曲线图；
图7是薄膜波长的透射率曲线图；
图8是偏光膜对各波长的透射率曲线图；
图9是实施本发明镭射光束轮廓(profile)的曲线图；
图10显示根据要黑化的薄膜的厚度调整焦点距离进行黑化的过程；
图11是黑化过程流程图；
图12a、12b、12c图是本发明黑化处理方法的概略图；
图13是根据本发明另一实施例的黑化装置组成图。
图中：100：镭射振荡器；101：红色波长镭射；102：近红外线波长镭射；102-1：青色波长镭射；103：绿色波长镭射；104、105、106：光束调整单元；107、108、109：光束形成单元；110：第一半透半反镜；111：第二半透半反镜；120：光束传递单元；121、122：方向转换镜；130：扫描单元；131：Z轴移动扫描单元；132：摄像机连接装置；133：CCD摄像机；132-1：影像半透半反镜；134：XY轴移动扫描单元；134-1：X轴检流计镜；134-2：Y轴检流计镜；135：扫描镜；136：照明光源；140：加工目标物；150：驱动控制单元；210：ITO膜；220：彩色滤光片；240：第一基板；250：液晶层；260a：彩色滤光片玻璃；260b：第二基板；270：杂质；280：偏光膜；300：四角平顶；301：圆形平顶形态；400：光学单元；401：方向转换镜；411：狭缝半透半反镜；412：狭缝照明；413：狭缝；415：聚焦感测器；416：CCD摄像机；414、417：半透半反镜；418：光源；419：聚焦透镜；S10：照射镭射光；S20：完成10％的黑化；S30：确认黑化程度；S40：满足黑化程度；S50：中止黑化；S60：Z轴移动。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例做详细说明。
图1是本发明黑化装置组成图，具有镭射振荡单100；调整上述镭射振荡单元100照射的镭射光束路径的光束传递单元120；调整上述光束传递单120的光束使其照射到目标物的扫描单130。
上述镭射振荡单元100包括：多个镭射振荡器101、102、103；调整镭射光束的强度、角度或偏光的镭射光束调整单104、105、106；将镭射光束的轮廓变换为平顶状的光束形成单元107、108、109；透射或反射上述镭射振荡器101、102、103振荡出的镭射光束的第一、第二半透半反镜110、111及镭射控制器。
上述镭射振荡器101、102、103可使用镭射二极管、镭射二极管模组或二极管激发式固态(Diode Pumped Solid State，DPSS)镭射光源。另外，上述镭射振荡器101、102、103优选的是使用红色波长、绿色波长及近红外线波长带域的镭射。根据需要上述近红外线波长带域可替代使用青色波长镭射。
上述光束形成单元107、108、109包括：光束整形器(beamshaper)，用于扩大可进行处理的范围，并使光束的形状平滑；光束狭缝(beam slit)，根据要黑化的范围(即处理范围的大小)调整照射光束大小。
上述光束传递单元120包括用于调整镭射光束路径方向的转换镜121、122。本实施例中虽标有两个方向转换镜121、122，但根据镭射振荡单元100及目标物140的位置，上述方向转换镜121、122的数量及位置可进行多样的变化。上述光束传递单元120反射从镭射振荡单元100振荡出的所有波长的镭射光束，因此要设计为可在宽范围使用。图6是光束传递单元方向转换镜121、122的涂镀选项曲线图。(a)设计为反射350～1100nm范围波段内所有范围波长，(b)考虑到能够照射到的镭射波长，设计为只反射对应波长带域。
上述扫描单元130包括：Z轴移动扫描单元131，用于调整上述镭射光束焦点距离；电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)摄像机133，用于观察上述镭射光束是否照射在液晶显示器的正确目标140上；连接装置132，连接上述Z轴移动扫描单元131和CCD摄像机133的摄像机；包括变换光束方向的X轴检流计镜134-1和Y轴检流计镜134-2的XY轴移动扫描单元134；扫描镜135(scan lens)，对由上述移动扫描器134来改变方向的镭射光束进行集束；照明光源136，用于得到清晰的影像。为满足光束传递单元及图6中曲线图的特性，上述X轴检流计镜134-1和Y轴检流计镜134-2也进行外围涂镀(coating)处理。上述扫描镜135不仅起集束作用，还可以通过CCD摄像机133观察镭射光束照射在液晶显示器上形成的影像。
图2是吸附了杂质的液晶显示器的剖面图，包括：包含ITO膜210和有机物材质的彩色滤光片220、黑矩阵、取向膜(未图示)、偏光膜280、保护膜(未图示)、防反射膜(未图示)的第一基板240；液晶层250；包括TFT(未图示)和取向膜(未图示)及偏光膜(未图示)的第二基板260b。
制造液晶显示器的过程中会吸附包括灰尘、有机物或金属在内的杂质270，这样的杂质270如被吸附在彩色滤光片220附近，在驱动该像素单元时就会发出比别的正常像素单元更亮的光，即引发形成漏光现象的亮度不合格像素，在显示器检查过程中可能被认为是不合格产品。这时候，利用上述黑化装置对吸附杂质的液晶显示器像素进行黑化处理，调整到肉眼不能察觉的程度，就可以以合格产品出厂。
以下通过由上述构造组成的黑化装置说明消除液晶显示器的漏光现象所进行的处理过程，即黑化处理。
首先，通过检测装置检测出液晶显示器140中引发形成漏光现象的亮度不合格像素，如果检测出不合格像素，驱动控制单元150把液晶显示器140移动到黑化装置中。
本发明的驱动控制单元150包括：板台(panel stage)(未图示)，用于将液晶显示器140向X、Y、Z轴移动或回转，并装载、卸载液晶显示器140，以使将不合格像素位置移动到镭射照射的位置上；控制台(control stage)(未图示)，用于装载在板台后可使镭射照射在不合格像素位置上；控制器(未图示)用于控制上述控制台和板台动作。利用上述驱动控制单元150将液晶显示器140移动到黑化装置中，通过扫描单元130来判断亮度不合格像素的位置。
确定不合格像素亮度的位置后，通过扫描单元130确定CCD摄像机133拍摄到的影像，来确定准确的处理位置。此时可通过CCD摄像机133进行实时监控，通过CCD摄像机133确定亮度不合格像素的位置及要进行黑化的液晶显示器膜，然后启动上述镭射振荡单元100。
根据要进行黑化的膜的种类不同，利用事先运算好的软件选择振荡出不同镭射的波长及输出。
镭射振荡单元100单独显示3种波长，这3种波长的镭射分别范围为红色波长范围镭射101、近红外线波长镭射102范围及绿色波长范围的镭射103，镭射101、102、103分别由镭射专用控制器112进行控制。用青色波长镭射代替使用近红外线波长镭射。另外，上述镭射振荡单元100范围也可使用紫外线或近紫外线波长范围的镭射。紫外线或近紫外线波长不受液晶显示器膜颜色(R，G，B)的影响，范围在所有范围内都能被吸收，可不受薄膜颜色的影响，被选择使用。
以下，以具备红色波长范围的镭射101、近红外线波长范围的镭射102、绿色波长范围的镭射103的镭射振荡单元100为基准做详细说明。
根据不合格像素的位置及要进行黑化的膜，来范围选择膜所吸收波长范围的镭射振荡器，所选的镭射振荡器振荡出的镭射光束通过光束调整单元104、105、106调整其角度、强度及偏光，通过光束形成单元107、108、109使光束轮廓变平滑的同时，调整光束大小与要黑化的位置大小一致。另外，通过2个半透半反镜110、111，各镭射光束聚成一个光束。通过上述方法，使照射的光束的能量分布均匀的同时，可调整大小，因此可将光束以扫描的方式照射到要黑化的部位，来进行黑化，同时也可调大光束，以整块辐射(block shot)的方式进行照射(对要进行黑化的部分只照射一次光束的方式)。
第一半透半反镜110透射红色波长范围的镭射101，反射近红外线范围的镭射102；第二透明反射镜111透射红色波长范围的镭射101和近红外线范围的镭射102，反射绿色波长范围的镭射103。
图3的(a)和(b)是分别根据第一半透半反镜110的波长的透射和反射的曲线图，图4的(a)和(b)是分别根据第二半透半反镜111的波长的透射和反射的曲线图。即，第一半透半反镜110和第二半透半反镜111的透射或反射的波长不同，因此要根据镭射波长的特性进行设计和涂镀(coating)。第一半透半反镜110和第二半透半反镜111的透射和反射的特性可根据镭射振荡器及上述半透半反镜的特性进行多样的变化。
如前所述，上述光束调整单元104、105、106将振荡的镭射光束调整到适合进行黑化处理的状态。如果输出的镭射强度太大，会损伤到要进行黑化处理的膜以外的其它部位，从而使整个液晶显示器变成废品。镭射被调整到适当状态后，通过镭射光束形成单元107、108、109，通过半透半反镜110、111，然后被光束传递单元120转换方向，入射到Z轴移动扫描单元131。镭射光束被扫描器131和扫描镜135聚光后，照射到液晶显示器140上。镭射光束照射的同时，通过XY轴移动扫描单元134移动所需大小及形状的镭射光束，来对薄膜进行黑化。
对构成液晶显示器140的薄膜进行黑化的处理过程中，可通过扫描镜135看到的处理的影像反射到摄像机连接装置132内的影像半透半反镜132-1上，并传递到CCD摄像机133上，可进行实时监控。此时，可根据需要，摄像机连接装置132插入用于可扩大或缩小影像的中继透镜(relay lens)(未图示)或为得到清晰的影像消除一定波段波长的截止滤光片(Cut-Off filter)(未图示)。
图5是扫描镜135及照明光源136的放大图。
如图所示，照明光源136环设在扫描镜135的外围。上述照明光源136包括多个LED照明137。上述照明光源136在通过扫描镜135将处理的影像传递到CCD摄像机133时，被聚成比处理范围稍大的大小，以补充不足的光亮。
例如，如果要黑化LED板彩色滤光片的RGB中的一个像素，就要使用各像素吸收波谱最广波长的镭射。为消除各像素，如上述构成的镭射振荡器内部可选择性地振荡输出各个镭射，因此可高效率地黑化像素。
上述镭射振荡单元100根据要进行处理的彩色滤光片玻璃(glass)260a表面上偏光膜280的有无来选择波长，当粘贴偏光膜280时优选使用红色波长101、绿色波长103、近红外线波长102范围的镭射，当粘贴偏光膜之前，优选使用红色波长101、绿色波长103、蓝色波长102-1范围的镭射，即，可根据有无偏光膜，青色波长102-1的镭射替代近红外线波长102的镭射。
更为常用的是在液晶显示器上结合使用偏光膜280进行黑化处理，也适用于已完成的产品中。可在具有偏光膜280的状态下进行加工，也就可以在无偏光膜280下进行加工。但是波长越短，物质内的吸收度将会增加，如果没有偏光膜280时，代替近红外线波长102，使用青色波长102-1的镭射其效果更好。
图7是液晶显示器中彩色滤光片透过率曲线图。
要黑化RGB中的一个，就要参考上述曲线图。例如，要黑化具有530nm的波长范围-绿色波长-如使用绿色波长的镭射就会透射掉，所以不能进行黑化。
图8是根据偏光膜波长的透射率曲线图。
从图可知在可见光波段具有50％以下的透射率，根本不透射紫外线(UV)波段内的波长，越接近近红外线范围透射率就会增大。因此如要黑化具有偏光膜的像素的RGB中的一个时，优选的是使用近紫外线范围的镭射。
例如，如果黑化LCD板的彩色滤光片的RGB中的一个像素，就要使用各像素吸收波谱最宽波长的镭射。为消除各像素，如上述构成的镭射振荡器内可选择性地振荡输出各个像素用的各个镭射，因此可高效率地黑化像素。例如，如要黑化液晶显示器中彩色滤光片的蓝色(B)波段，就是用红色波长的镭射；如要黑化红色(R)波段，就要使用绿色波长的镭射；如要黑化绿色(G)波段，就要使用近红外线波长的镭射。
根据具体情况，如要黑化液晶显示器中彩色滤光片的蓝色波段，就要振荡出黄色波长以上(大于或等于黄色波长的波长)的镭射或近紫外线波长以下波段的镭射；如要黑化红色波段，就要振荡出绿色波长以下或近红外线波长以上的镭射；如要黑化绿色波段，就要振荡出青色波长以下或黄色波长以上镭射。
镭射照射到薄膜中，构成薄膜的有机物就会发生分子间的结合断裂，释放出包括中性原子、分子、正负离子的等离子，自由基，离子簇(CLUSTER)，电子及光子(PHOTON)，然后被烧蚀(ABLATION)进行黑化。
烧蚀(ABLATION)是构成有机物分子间的结合解离成为分子、离子等的现象，为这样的解离，有机物要吸收能量级以上的能量。
图9是实施本发明的镭射光束的轮廓的曲线图。
最初，镭射振荡器照射的镭射以高斯(gaussian)状态能量集中在中间范围。通过这样的镭射光束形成单元107、108、109(beam shaper或homogennizer)，在一定范围内使镭射光束强度均匀化，并变换成扩大的平顶的轮廓，此时与光束轮廓一起镭射的照射面积同时也发生变化。此时可变换为四角平顶300或圆形平顶形态301。
根据本发明的实施例，利用光束形成单元和光束调整单元可调整照射的镭射光束的大小及强度，照射的镭射光束的面积越小，黑化整个多数像素所需的时间越长。将上述镭射光束的大小变的均匀，可适用于进行大量生产的生产线中。变换成适当大小的四角平顶平顶300或圆形平顶形态301的镭射，通过Z轴移动扫描单元将组成液晶显示器的多个薄膜中的RGB像素黑化到所需厚度。
图10说明根据要黑化的薄膜的厚度，对所需厚度的薄膜进行消除黑化处理而设计的焦点会聚范围(Depth of Focus，DOF)的概略图。即，消除所需厚度的薄膜后，重新调整焦距去除的过程。
利用Z轴移动扫描单元131，把DOF与所要消除的像素厚度的10％的范围对齐后，利用XY轴移动扫描单元134进行黑化。利用CCD摄像机确认黑化程度，黑化程度不足时，重新移动Z轴移动扫描单元131的位置，使DOF与相当于像素厚度20％的范围对齐后，利用XY轴移动扫描单元134进行消除。反复进行2～4次消除后，黑化达到满意程度，就终止黑化。为下一步处理做准备。
图11是根据上述步骤移动焦点距离进行黑化处理的流程图。
如图所示，最初照射镭射S10，完成10％的黑化S20，确认黑化程度后S30，判断是否满足黑化程度S40，如黑化达到要求就终止黑化S50，没达到要求，Z轴移动S60焦距重新照射镭射进行黑化程序。
焦点会聚范围在不超过1μm的范围内，根据Z轴移动扫描单元131和扫描镜135的焦距及入射光束的直径进行计算。
数学式1
DOF＝λ/2(NA)2
数学式2
NA＝nsinθ
数学式3
f/#＝1/2(NA)
数学式4
f/#＝efl/φ
利用上述数学式3和数学式4可导出数学式5。
数学式5
NA＝φ/2(efl)
上述数学式中，其中NA(numerical aperture)为数位光圈，λ(lambda)为镭射的波长，efl为焦距。
可知入射光束的直径越大、镭射波长越短，焦点会聚范围变窄，如果镜头(lens)的焦距efl短，数位光圈就会变大，焦点会聚范围(DOF)变窄。
本发明中为制作1μm以下的焦点会聚范围(DOF)，使用大口径的扫描镜135，并设计与此相应的光学仪。
液晶显示器使用的彩色滤光片240，其进行黑化处理的厚度优选的是20～40％，最好不要超过90％，以使在液晶显示器视野范围内不发生漏光现象。如要以低于20％的厚度进行黑化处理时，就不能进行100％的漏光修补，90％以上的过度的黑化可损伤其下层的膜。另外，为以适当的厚度黑化薄膜，镭射能量起到重要的作用。即，可根据镭射的输出能量调整黑化厚度。
图12a、12b、12c是根据本发明的黑化处理的方法。
利用光束形成单元调整光束大小的镭射对发生漏光现象的像素的薄膜进行黑化处理，可采用扫描(图12a)、多次整块辐射(multi-block shot)(图12b)或整块辐射(block shot)(图12c)等方式。扫描方式是指将镭射以扫描的方式照射到要进行黑化的部分；整块辐射(block shot)方式是对要进行黑化的部分只照射一次光速的方式，又称为范围(scope)方式；多次整块辐射(multi-block shot)为扫描方式和整块辐射(block shot)方式的结合，在进行照射的同时，以与扫描方式相同的方式进行连续照射。
例如，具有电脑屏大小的液晶显示器中像素的面积达到数万μm2以上。当镭射被光束形成单元变换成像素大小，并与液晶显示器的像素面积相同时，通过一次镭射照射(block shot)可将像素的全部面积进行黑化处理(图12c)。又如，30英寸大型电视机用液晶显示器的像素面积为数十万μm2，只通过一次镭射照射不能将对应像素的薄膜的全部面积进行黑化。这时，通过在薄膜的整个表面以“Z”字型方式进行扫描(图12a)或以多次整块辐射(multi-block shot)(图12c)的方式进行镭射照射。
图13是根据本发明另一实施例的黑化装置构成图。
上述黑化装置，包括：
多个镭射振荡器；
调整上述镭射振荡器振荡出的光束的输出强度的光束调整单元；
包括变换上述镭射光束的轮廓的光束形成单元和选择性地透射或反射镭射光束的半透半反镜的镭射振荡单元100；
用于控制上述镭射振荡单元100照射的镭射光束的影像及摄像的聚焦的光学单元400。
在此，省略与图1重复部分的说明。
上述光学单元400包括引导从上述镭射振荡单元100输出的镭射光束到要进行黑化的液晶显示器140用的方向转换镜401。本实施例中，只显示有一个方向转换镜401，但是根据镭射振荡单元100及目标物140的位置，上述方向转换镜401的个数及位置可进行多样的变化。上述方向转换镜401要反射从镭射振荡器振荡出的所有波长的镭射光束，因此要被设计为可在较宽范围的波长中使用。图6中显示的涂镀可同样适用于本实施例中。
另外，上述光学单元，还包括：用于在多个薄膜中对要进行黑化处理的薄膜自动调焦的聚焦感测器(focus sensor)415和聚焦透镜(focus lens)419；用于调整镭射光束的狭缝(slit)413；用于确定狭缝(slit)大小及位置的狭缝(slit)照明412；反射上述狭缝(slit)照明用的狭缝(slit)半透半反镜411；用于确认亮度不合格像素的2个半透半反镜414、417；CCD摄像机416及光源418。
确认亮度不合格像素的位置后，利用聚焦感测器和聚焦透镜调整镭射的焦点到多个薄膜中将要进行黑化的薄膜上。聚焦感测器415及光源418照射到多个薄膜中的特定薄膜后，通过分离器(splitter)感应重新反射回来的光。如对不准影像的焦点，聚焦感测器415上下控制聚焦透镜419，以此得到清晰的影像并实时传送到CCD摄像机。通过CCD摄像机确定亮度不合格像素的位置及要进行黑化的薄膜，根据其种类启动适合进行黑化的镭射振荡器101、102、103。光束调整单元104、105、106将输出的镭射调整到适合进行黑化处理的状态。调整到适当状态的镭射通过光束形成单元107，108，109后再通过狭缝(slit)413来调整其大小，通过聚焦透镜419照射到液晶显示器140。构成液晶显示器140的薄膜进行黑化的处理过程可通过CCD摄像机416进行实时监控。
如上所述，通过附图和具体实施方式对本发明进行描述，但并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明范围内，本范围普通技术人员可进行各种变更和修改。
Claims (31)
1、一种液晶显示器黑化装置，其特征在于，包括：
多个镭射振荡器；
光束调整单元，用于调整上述镭射振荡器振荡的光束强度；
镭射振荡单元，包括变换上述镭射光束轮廓的光束形成单元及具有可选择地透射或反射上述光束特性的半透半反镜；
光束传递单元，用于转换上述镭射振荡单元镭射光束方向；
扫描单元，调整光束的方向使上述镭射光束照射到需要黑化的部位。
2、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述镭射振荡单元包括镭射振荡器，用于振荡出红色波长、绿色波长及近红外线波长的镭射光束。
3、如权利要求2所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述镭射振荡单元，包括青色波长镭射光束，以代替近红外线镭射光束使用。
4、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述镭射振荡单元包括紫外线(UV)或近紫外线(NUV)波长的镭射光束。
5、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述镭射振荡单元可选择地振荡出要进行黑化处理的彩色滤光片中吸收波谱高波段的镭射光束。
6、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述镭射振荡单元，当要黑化液晶显示器中彩色滤光片的蓝色(B)波长范围，就要振荡出黄色波长以上的镭射或近紫外线波长以下范围波段的镭射；当要黑化红色(R)范围，就要振荡出绿色波长以下或近红外线波长以上的镭射；当要黑化绿色(G)范围，就要振荡出青色波长以下或黄色波长以上的镭射。
7、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述镭射振荡单元，在液晶显示器中彩色滤光片具有偏光薄膜时，是振荡出上述近红外线波长以上的镭射。
8、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述镭射振荡器是镭射二极管、镭射二极管模块或DPSS镭射。
9、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述镭射振荡器为连续振荡镭射振荡器或脉冲振荡镭射振荡器。
10、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述光束调整单元，用于调整光束的强度和调整光束的角度及偏光状态。
11、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述光束形成单元，包括光束整形器，将高斯分布的镭射光束变换为四角平顶或圆形平顶形态；光束狭缝，用于调整光束大小。
12、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述半透半反镜包括：
第一半透半反镜，用于透射红色波长同时反射近红外线波长；
第二半透半反镜，用于透射红色波长同时反射绿色波长。
13、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述光束传递单元包括用于反射上述镭射振荡单元振荡出的350～1100nm范围波长的反射镜。
14、如权利要求13所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述反射镜被设计为只反射上述镭射振荡单元照射的波长范围。
15、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述扫描单元包括：
Z轴移动扫描单元，用于调整上述镭射光束焦距；
XY轴移动扫描单元，用于上下左右调整上述镭射光束方向。
16、如权利要求15所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述扫描单元，还包括：
电荷耦合器件(CCD)摄像机，用于观察上述镭射光束是否照射在液晶显示器的正确位置；
连接装置，位于上述Z轴移动扫描单元和XY轴移动扫描单元之间，将影像传递到上述CCD摄像机；
扫描镜，将通过上述扫描单元的镭射光束照射到液晶显示器上，进而集束镭射光束，并形成照射到液晶显示器上的影像。
17、如权利要求15所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述XY轴移动扫描单元，包括，变换光束方向的X轴检流计镜和Y轴检流计镜，上述检流计镜反射上述镭射振荡器照射的350～1100nm范围的波长。
18、如权利要求16所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述扫描镜使用在所有位置都可形成垂直光束的远心镜(telecentriclens)。
19、如权利要求16所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述CCD摄像机可实时监控处理目标物的位置并显示处理的影像。
20、如权利要求16所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，上述摄像机连接装置包括影像半透半反镜，在可见光线范围透射率与反射率的比例为50∶50。
21、如权利要求1所述的液晶显示器黑化装置，其特征在于，还包括：
板台，用于装载、卸载上述液晶显示器，将其向X、Y、Z轴移动或旋转；
控制台，调整镭射光束到X、Y、Z轴，使镭射照射到上述液晶显示器的不合格像素上；
控制器，控制上述控制台和板台动作。
22、一种包括镭射振荡单元和为集束上述镭射振荡单元照射的镭射光束的处理形状及实时影像摄影光速用的光学单元的利用镭射的液晶显示器的黑化装置，上述镭射振荡单元，包括：
多个镭射振荡器；
光束调整单元，用于调整上述镭射振荡器振荡出的光束输出强度；
半透半反镜，变换上述镭射光束轮廓的光束形成单元和可选择地透射或反射镭射光束，上述多个镭射振荡器根据要黑化范围的吸收波谱，可选择地照射镭射。
23、一种液晶显示器的黑化方法，包括：
振荡步骤，振荡出将要黑化部分的吸收波谱高的镭射光束；
调整步骤，调整上述镭射光束强度；
变换步骤，变换上述镭射光束的轮廓；
调整步骤，调整上述镭射光束的焦距；
照射上述镭射光束，进行黑化处理的步骤。
24、如权利要求23所述的液晶显示器黑化方法，其特征在于，上述镭射光束振荡步骤，还包括振荡出红色波长、青色波长、近红外线波长、紫外线波长或近紫外线波长光束。
25、如权利要求23所述的液晶显示器黑化方法，其特征在于，上述镭射振荡步骤，当要黑化液晶显示器中彩色滤光片的蓝色(B)波长范围，就要振荡出红色波长镭射；当要黑化红色(R)范围，就要振荡出绿色波长镭射；当要黑化绿色(G)范围，就要振荡出近红外线波长镭射。
26、如权利要求23所述的液晶显示器黑化方法，其特征在于，上述镭射光束强度调整步骤，在进行镭射光束强度调整的同时，调整光束的角度及偏光状态。
27、如权利要求23所述的液晶显示器黑化方法，其特征在于，上述变换光束轮廓的步骤，将镭射光束轮廓变换到平顶形态，并调整光束的大小。
28、如权利要求23所述的液晶显示器黑化方法，其特征在于，上述调整光束强度的步骤，调整为光束具有相同的大小，且集束到处理范围的焦点的大小相同。
29、如权利要求23所述的液晶显示器黑化方法，其特征在于，在上述镭射光束强度调整步骤及焦距调整步骤中，调整镭射光束的强度及焦距，以使薄膜20％～90％的厚度进行黑化处理。
30、如权利要求23所述的液晶显示器黑化方法，其特征在于，上述照射镭射光束的步骤，边调整镭射焦距边依次照射。
31、如权利要求23所述的液晶显示器黑化方法，其特征在于，上述照射镭射光束的步骤为扫描方式、整块扫描方式(block scan)、整块辐射(block shot)方式。
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