CN1873480A - 修理液晶屏的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种通过用激光来照射液晶屏的缺陷像素来修复液晶屏的方法，包括：在包含灰尘的缺陷像素中，在灰尘基本不会被激光照射到的同时，用激光照射所述灰尘之外的缺陷像素的至少一部分。或者，一种通过用激光来照射液晶屏的缺陷像素来修复液晶屏的方法，包括：在含有灰尘的缺陷像素中，确定含有所述灰尘的非照射区域以及不含有所述灰尘的照射区域，并且在所述非照射区域不被所述激光照射的同时用所述激光照射所述照射区域的至少一部分。一种用于修复液晶屏的装置，包括：发射激光的激光振荡器；其上安装有所述液晶屏的平台；将从所述激光振荡器中发射出的激光导向安装在所述平台上的所述液晶屏的光学部分；以及控制器，控制所述平台和所述光学部分至少之一，从而当所述液晶屏的缺陷像素中含有灰尘时，在所述灰尘基本不被所述激光照射到的同时，所述激光照射所述灰尘之外的缺陷像素的至少一部分。

Description

修理液晶屏的方法和装置

相关申请

本申请基于2005年6月3日提交的日本专利申请No.2005-164379，并且声明它的优先权；上述申请全文结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及修理液晶屏的方法和装置，尤其涉及采用激光束照射具有灰尘引起的显示缺陷的像素来修理液晶屏的方法和装置。

背景技术

液晶屏是现今包括电视、个人计算机和移动电话的各种家庭应用和信息终端的主流显示设备。为了进一步的发展，就需要增加屏幕面积和分辨率同时降低生产成本。

一种用于修理有源矩阵液晶屏内有缺陷像素的修理方法是采用激光照射。例如，“亮点缺陷”的出现是因为由TFT(薄膜晶体管)故障引起的透射光的块失效以及像素电极或取向膜(alignment film)内的缺陷。为了修理有亮点缺陷的像素，有一种修理方法，它就是采用用激光照射有缺陷像素的取向膜来扰乱定向，从而减小透射比来降低亮点缺陷的对比度(例如，JP 5-313167A(1993)以及JP 8-015660A(1996))。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种通过采用激光照射有缺陷像素的液晶屏来修理液晶屏的方法，该方法包括：在含有灰尘的有缺陷像素内，用激光照射至少部分该灰尘外的缺陷像素，而激光基本上不照射该灰尘。

根据本发明的另一个方面，提供一种通过用激光照射缺陷像素的液晶屏来修理液晶屏的方法，该方法包括：在含有灰尘的缺陷像素内，确定含有灰尘的非照射区域和不含有灰尘的照射区域，并用激光照射至少部分所述照射区域而非照射区域则不被激光照射。

根据本发明的另一个方面，提供一种修理液晶屏的装置，该装置包括：反射激光的激光振荡器；安装液晶屏的平台；将激光振荡器的发射的激光导入安装在平台上的液晶屏的光学部分；以及控制所述平台和所述光学部分的至少一个的控制器，使得在液晶屏的有缺陷像素内含有灰尘时，至少部分灰尘外的缺陷像素可由激光照射而灰尘则基本上不被激光照射。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例示出修理液晶屏的方法步骤的流程图；

图2是图1所示修理方法的一个实例流程图；

图3是根据本发明实施例示出修理液晶屏的另一种方法步骤的流程图；

图4是图3所示修理方法的一个实例流程图；

图5是示出了用于实现这一实施例所述修理方法的修理装置基本结构的示意图；

图6是示出了本发明使用的修理装置的另一种基本实例的示意图；

图7是示出了由CCD照相机280所捕获图像的示意图；

图8是示出了在该实施例内确定的扫描路径的示意图；

图9是示出了没有灰尘D的情况下的扫描路径示意图；

图10是示出了通过激光L照射来修理像素的示意图；

图11是示出了灰尘被激光照射的示例性实验的照片；

图12和13是示出了在本发明中使用的另一个示例性扫描路径的示意图；

图14和15是示出了通过使用激光的间歇照射来干扰照射区域内的激光点S的方法示意图；

图16是示出了使用激光照射缺陷像素的步骤流程图；

图17和18是描述如何修理液晶屏的示意性截面图；

图19是示出了一种选择用来照射有缺陷像素能量的方法的流程图；

图20和21是示出了在本发明所使用的修复装置的另一个实例的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的实施例。

图1是根据本发明一个实施例示出修理液晶屏的方法步骤的流程图。

图2是详细示出图1所示修理方法的流程图。

更具体地，如图1中所示，该实施例由观察缺陷像素(步骤S102)开始，并鉴别该灰尘的形状、大小和位置(步骤S104)。接下来，基于此结果确定照射区域和非照射区域，使得灰尘不被激光照射(步骤S106)。随后使用激光照射确定的照射区域(步骤S108)。由此，在灰尘不被激光照射的情况下，就能可靠地修理该缺陷像素而不引起该缺陷像素周围的损伤。

图3是根据本发明该实施例示出修理液晶屏的另一种方法步骤的流程图。

图4是详细示出图3所示修理方法的流程图。

更具体地，在图3和图4中示出实例的基本步骤与图1和图2中示出的基本步骤相类似，除了前者在观察缺陷像素(步骤S102)之前还具有输入有缺陷像素数据的步骤(步骤S100)。有缺陷像素的数据例如可以表示诸如由LCD检查员观察到的亮点缺陷的缺陷像素的位置。

图5是示出了用于实现这一修理方法的修理装置的基本结构示意图。

图6是示出了用于该实施例的另一种修理装置的基本结构示意图。

首先描述图5所示的修理装置。

该实例的修理装置包括激光振荡器200、XY平台250、控制器260以及CCD照相机280。激光振荡器200输出的激光，所输出的激光由衰减器210调整，由功率监视器220监视，由半透明反射镜230参考其光路进行修改，由聚光透镜240会聚并在随后入射安装在XY平台250上的液晶屏。在此，可通过移动XY平台250来实现记激光对液晶屏的扫描。另外，如下将详述，可使用可移动反射镜或可移动透镜代替对XY平台250的移动来扫描激光。激光的照射可以不是连续的，而可由持续位移的照射点间断。

在XY平台250之下设置透射照明装置290。液晶屏透射光学图像可由CCD(电荷耦合器件)照相机280通过聚光透镜240、半透明反射镜230和中继透镜270来观察。这些元件的操作由控制器260控制。

可以使用该修理装置来实现这一实施例的修理方法。

如下将参考图1至图6描述该实施例的所述修理方法。

在此实施例中，所述方法由观察液晶屏中的缺陷像素(步骤S102)开始。例如，液晶屏W被安装在XY平台250上并由XY平台250下的透射照明装置290照射。这样，液晶屏W的图像信息103就被CCD照相机280采集。

图7是示出了由CCD照相机280以此方式捕获的图像的示意图。

更具体的是，在此实例中在以矩阵结构排列的像素Pn-1，Pn，Pn+1...，的像素中，像素Pn被灰尘D污染而引起亮点缺陷。当出现亮点缺陷时，像素Pn无法充分阻止透射光并通常呈现为一个比周围更亮的光点。在此实施例中，由CCD照相机280观察该缺陷像素(步骤S102)，且灰尘D被鉴别(步骤S104)。更具体地，可以获取灰尘D的大小、形状和位置信息。

例如可以使用基于图像识别技术的自动化来鉴别灰尘D。更具体地，可以提供带有图像识别功能的控制器260，该功能可以分析由CCD照相机280采集的像素Pn的被观察图像，自动识别灰尘D并鉴别它的大小、形状和位置。例如，在此观察到的图像可进行二值化或其他技术处理。此外，还可通过圆形、矩形、多边形或其他近似技术对灰尘D进行图形近似。

接下来，就可确定包括灰尘D的非照射区域和不包括灰尘D的照射区域(步骤S106)。更具体地，当如图2所示使用激光扫描时，就确定能避开灰尘D的激光扫描路径(步骤S106a)。

另外如图3和图4所示，在观察到缺陷像素(步骤S102)之前，可以提供输入有缺陷像素数据的步骤(步骤S100)，以减少鉴别有缺陷像素的时间。

可以使用由图6所示修理装置所表示的系统来实施图3和图4所示的液晶屏修理方法。图6所示的修理装置具有类似于图5所示修理装置的基本结构，除了连接至控制器260用于输入缺陷像素数据的检测器295。检测器295预先检查LCD中诸如亮点缺陷的缺陷像素，并把诸如地址或坐标的位置数据输出给控制器260。此处的检测器295可以直接连接控制器260，或者能够经由磁记录介质或其他记录介质将数据送至控制器260。

基于从检测器295输入的数据，控制器260将XY平台250移动至准备修理有缺陷像素的给定位置。随后就观察有缺陷像素(步骤S102)并执行类似于前述用于图5所示修复装置的操作来修复液晶屏。

图8是示出了在该实施例内确定的扫描路径的示意图。

图9是示出了在没有灰尘D的情况下的扫描路径示意图。

在没有灰尘D的情况下，激光可如图9中的扫描路径L所示均匀地扫描所有像素Pn。相反，在存在灰尘D的情况下，确定扫描路径L使得激光如图8所示不照射灰尘D。正如随后将详述的那样，像素Pn可例如大约几十到几百微米来测量一边。相应地，例如可以将激光束的直径设为3微米或更少，并将扫描路径L的间距设为10微米。由此，就可成功避开形状不确定的灰尘D，并能够使用激光均匀照射它周围的区域。

对扫描路径L的确定也可由控制器260自动执行。例如，基于灰尘D的大小、形状和位置信息，控制器D通过使用圆形、矩形、多边形或其他近似技术的简单图形来近似其形状。在此，使用附加偏置来进行稍大的图形近似还能进一步降低被激光照射到的危险。随后，就可将该被近似图形的区域定义为“非照射区域”，而将其它的区域定义为“照射区域”。确定激光的扫描路径L以均匀照射该“照射区域”。由此就能够自动确定扫描路径L。

接下来，沿着确定的扫描路径L来进行激光照射(步骤S108)。

更具体地，激光L是由激光振荡器200发射。激光的强度由衰减器210调整，而激光L的功率则受功率监视器220监视。在此为了防止受监视的激光L偏离前述条件，可以将一控制信号105反馈给激光振荡器200用于控制器260的控制。

当使用激光L照射液晶屏W时，将XY平台250转换为控制器260控制下的两个维度，从而沿着扫描路径L传导激光照射。例如在亮点缺陷的情况下，激光照射可能会导致由热分解引起的取向膜的损坏。这使得液晶的定向出现随机化，并降低了相关像素的光学透射比。在该情形中，优选的是，例如激光具有1到5毫米的光点直径，以及大约0.1到10微焦的能量，重复频率为100到50000赫兹，同时扫描速度大约是0.1mm/秒到10mm/分钟。

图10是示出由激光L照射所修复的像素的示意图。

更具体地，在亮点缺陷的情形中，如图8所示的图像，缺陷像素透射率增加，并且总是比周围像素要亮。与之相反，当取向膜被激光辐射所损坏时，液晶的定向将会失去，同时光学透射率减少。结果，如图10所示，像素较之周围具有较低的对比度，并且使之模糊。

此处，对当用激光照射灰尘D时所产生的现象进行描述。

图11是示出用激光照射灰尘的示例实验的照片。

更具体地，在该示例实验中，红(R)像素320、蓝(B)像素330以及绿(G)像素340由黑色矩阵370分隔，并且灰尘400呈现在蓝像素330上。这种液晶显示设备是用于个人电脑的显示屏。像素330为200微米长，70微米宽。灰尘400大约为50微米。通常，大小超过5微米的灰尘将会导致视觉问题。

如图11B所示，用激光沿着叠盖灰尘400的扫描路径来照射该像素330。在此所用的激光是从具有1064纳米波长的YAG激光器中产生。具有大约1毫焦功率的光束会聚成大约3微米的直径。

结果如图11C所示。灰尘400被粉碎，不仅是像素330受到了损害，同时邻近的像素320和340也受到了损坏。灰尘400有各种来源，并且通常是与构成液晶屏的材料有相同性质的有机、无机或者是金属材料所构成。借助于激光(具有1064和532纳米波长)的吸收率来测量附着到液晶屏上的灰尘。已知每一灰尘的吸收率比液晶屏要高出几十倍。即，可以料想附着在液晶屏上的灰尘的吸收率比其周围的像素部分要高，并且对激光具有较高的吸收率，藉此被加热、分解和粉碎。

当采用激光照射将灰尘粉碎之后，它周围的像素也被损坏。并且缺陷扩大。即，不论修复显示缺陷的目的如何，液晶屏的显示性能反而变坏。

与之相反，根据该实施例，如上参照图1到10所述，不用激光照射灰尘，而仅仅是用激光将照射其周围的区域。这样就可以修复缺陷像素而不粉碎灰尘。结果，可以增加高分辨率液晶屏的产率，并且成本很低。此外，制造过程中的产率增加可以减少不合格缺陷产品的数量，并且节省材料和能源，藉此有助于环境保护。

图12和13是示出在该实施例中所用到的另一示例扫描路径的示意图。

更具体地，当灰尘D位置固定以分隔像素Pn，则可在该像素的分隔部分上分别确定激光扫描路径L1和L2。

如果，如图13所示，灰尘位于多个像素之上，因此这些像素需要修理，从而对于每个像素都可以确定扫描路径L。

本发明不限于在修复缺陷像素的过程中连续扫描激光的方法。例如，如图14和15所示，用激光来间歇照射的方法可以使得激光点S分布在照射区域中。在该情形中，类似地，可以确定点S的分布，以不会用激光来照射灰尘。当激光点S的尺寸设置成较小，如图14所示，则激光可以均匀地分布在要照射的区域中。

另一方面，当激光点S的尺寸设置较大，如图15所示，激光照射的次数可以减少，并且有利于在较短的时间内完成修复。

其次，对通过激光照射来修复缺陷像素的示例步骤进行描述。

图16是示出用激光照射缺陷像素的过程的流程图。

图17和18是描述如何修复液晶屏的截面示意图。

首先，对液晶屏的结构进行描述。

如图17A所示，液晶屏具有一对玻璃衬底35、70。偏振板(未示出)附着在每一玻璃衬底35、70的外主表面。在玻璃衬底35的内主表面形成有阵列区域40，其上形成有取向膜45。阵列区域40包括排列成矩阵形式、且用作对每一像素的液晶50施加电压的多个阵列点矩(site)(Pn-1，Pn，Pn+1…)。阵列区域40包括，例如，互连层、诸如TFT的开关元件、隔层绝缘薄膜、由树脂等制成的偏振区域以及像素电极。

在另一方面，在玻璃衬底70的内主表面，滤色器65、对向电极60、取向膜55等依次叠加在一起。滤色镜65通常由对应于光三原色的三种颜色65R(红)、65G(绿)和65B(蓝)所组成。即，液晶50被取向膜45和55夹在中间。假设此处阵列点矩Pn是具有亮点缺陷的缺陷像素。

如图17B所示，用具有第一功率的激光L1来照射阵列点矩Pn(步骤S200)。然后具有第一功率的激光L1的能量E1局部增加液晶阵列点矩Pn附近液晶50的温度。因此在阵列点矩Pn的液晶蒸发，形成泡120。

随后，如图18A所示，用具有比第一功率要低的第二功率的激光L2来照射和扫描阵列点矩Pn(步骤S201)。具有第二功率的激光L2的能量E2穿过泡120，并且不会被液晶50所吸收。因此激光L2的能量加到了在泡120内部显露出的取向膜45、55上。因此取向膜45、55被快速加热并且被损坏。

结果，如图18B所示，作为缺陷像素的阵列点矩Pn的取向膜45、55被干扰。这样缺陷像素完全变黑。即，成功地修复了液晶屏。

在该实施例中，可以根据是否有灰尘成像在缺陷像素上来调节激光的功率。

图19是示出选择用于照射缺陷像素的激光功率的方法的流程图。

该方法首先通过确定是否有灰尘呈现在缺陷像素上(步骤S300)。即，例如，类似于图1中所示流程图的步骤S102和步骤S104。当确定没有灰尘呈现时(ABSENT)，则通过具有第一功率的激光L1照射而在液晶50中形成泡120(步骤S301)。随后，用具有比激光L1功率要低的第二功率的激光L2来照射而损坏取向膜(步骤S302)。

此处，例如第一激光L1具有5微焦的功率，而第二激光L2具有0.5微焦的功率。即，在第一激光L1和第二激光L2之间的功率比例可以大约是10∶1(LI＞L2)。

另一方面，当确定有灰尘呈现时(PRESENT)，则通过具有比上述第一激光L1要低功率(L1＞L3)的第三激光L3来照射而形成泡120(步骤S303)。随后，类似与步骤S302，用第二激光L2来照射而损坏取向膜。此处，第三激光3的功率比第二激光L2的功率要低(L2＜L3)。

即，在有灰尘呈现时形成泡的激光L3的功率小于在没有灰尘出现时形成泡的激光L1的功率。原因如下。如果用高功率激光照射具有灰尘的缺陷像素，则会迅速形成大泡。这样将会影响导致灰尘移动或粉碎。灰尘的移动或粉碎将会扩大缺陷。与之相反，根据当前示例，具有较低功率的激光L3用来在有灰尘出现时形成泡。因此可以在缺陷像素中形成泡，而灰尘也不会粉碎。

图20和21是示出本发明所用修复装置的示例的示意图。关于这些图，与图1到19相类似的部件用相同的标号表示并且不再详细描述。

如图20所示的示例包括分别由马达234和244驱动的可移动电镀镜232以及会聚棱镜242。在使用激光L照射的情形中，电镀镜232的反射表面大致在XYZ方向上移动。会聚棱镜242在其光轴沿着以电镀镜232为中心的球面同步移动的同时，控制照射点。这样使得激光沿预定的扫描路径照射。

如图21所示的示例包括由马达244所驱动的会聚棱镜242。即，会聚棱镜242的光轴大致在XYZ内或斜向驱动，藉此使得激光L沿着预定扫描路径照射。

在该发明中，修复装置无需包括观测装置。即，从修复装置中分离出的观测器件可以用作观测液晶屏，以获得缺陷像素以及其中所包含灰尘的形状、尺寸和位置的信息，藉此使得修复装置基于该信息来执行激光照射。

本发明的实施例可以参照附图来描述。但是，本发明的修复方法和装置不限于这些示例。例如，对于本领域一般技术人员来说可以做出各种修改的确定辐射条件、辐射区域、以及用于修复的激光的非照射区域的方法，扫描激光的方法，还有构成修复装置的组件都包含在本发明的范围之内，只要它们包括了本发明的特征。

Claims (20)

1.一种通过采用激光来照射液晶屏的缺陷像素来修复液晶屏的方法，包括：

在包含灰尘的缺陷像素中，在灰尘基本不会被激光照射到时，用激光照射所述灰尘之外的至少一部分缺陷像素。

2.如权利要求1所述的修复液晶屏的方法，还包括确定避开所述灰尘的所述激光扫描路径。

3.如权利要求1所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，所述缺陷像素具有亮点缺陷。

4.如权利要求1所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，所述激光照射损毁所述缺陷像素中所包含的取向膜。

5.如权利要求1所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，当将所述灰尘定位成分隔所述缺陷像素时，所述像素的每一分离部分都受到所述激光照射。

6.如权利要求1所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，通过用具有高功率的激光照射、随后用具有低功率的激光照射来执行所述激光照射。

7.如权利要求1所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，

用具有第一功率的激光照射、然后用具有比第一功率低的第二功率的激光来照射不含灰尘的缺陷像素；以及

用具有比所述第一功率低但比所述第二功率高的第三功率的激光来照射、然后用具有所述第二功率的激光来照射含有灰尘的缺陷像素。

8.一种通过用激光来照射液晶屏的缺陷像素来修复液晶屏的方法，包括：

在含有灰尘的缺陷像素中，确定含有所述灰尘的非照射区域以及不含所述灰尘的照射区域，并且在所述非照射区域不被激光照射时用所述激光照射所述照射区域的至少一部分。

9.如权利要求8所述的修复液晶屏的方法，还包括确定不会延伸到所述照射区域之外的激光扫描路径。

10.如权利要求8所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，所述缺陷像素具有亮点缺陷。

11.如权利要求8所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，所述激光照射损毁所述缺陷像素中所包含的取向膜。

12.如权利要求8所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，当将所述灰尘定位成分隔所述缺陷像素时，所述像素的每一分离部分都受到所述激光照射。

13.如权利要求8所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，通过用具有高功率的激光照射、随后用具有低功率的激光照射来执行所述激光照射。

14.如权利要求8所述的修复液晶屏的方法，其特征在于，

用具有第一功率的激光照射、然后用具有比所述第一功率低的第二功率的激光来照射不含灰尘的缺陷像素；以及

用具有比所述第一功率低但比所述第二功率高的第三功率的激光照射、然后用具有所述第二功率的激光来照射含有灰尘的缺陷像素。

15.一种用于修复液晶屏的装置，包括：

激光振荡器，发射激光；

平台，其上安装有所述液晶屏；

光学部分，将从所述激光振荡器中发射出的激光导向安装在所述平台上的所述液晶屏；以及

控制器，控制所述平台和所述光学部分的至少之一，从而当所述液晶屏的缺陷像素中含有灰尘时，在所述灰尘基本不被所述激光照射到时，用所述激光照射所述灰尘之外的至少一部分缺陷像素。

16.如权利要求15所述的修复液晶屏的装置，还包括：

观测部分，可操作以观测所述液晶屏的缺陷像素，其中

所述控制器基于从所述观测部分中输出的信息来执行控制。

17.如权利要求15所述的修复液晶屏的装置，其特征在于，所述控制器从外部接收有关所述液晶屏缺陷像素的位置的信息。

18.如权利要求15所述的修复液晶屏的装置，其特征在于，所述控制器确定用所述激光照射所述灰尘之外的缺陷像素的扫描路径。

19.如权利要求15所述的修复液晶屏的装置，其特征在于，所述控制器执行控制，从而通过用具有高功率的激光照射、随后用具有低功率的激光照射来执行所述激光照射。

20.如权利要求15所述的修复液晶屏的装置，其特征在于，所述控制器执行控制，从而用具有第一功率的激光照射、然后用具有比所述第一功率低的第二功率的激光来照射不含灰尘的液晶屏缺陷像素，以及

用具有比所述第一功率低但比所述第二功率高的第三功率的激光来照射、然后用具有所述第二功率的激光来照射含有灰尘的缺陷像素。

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