JP2001340984A - レーザリペア装置 - Google Patents

レーザリペア装置

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JP2001340984A
JP2001340984A JP2000163577A JP2000163577A JP2001340984A JP 2001340984 A JP2001340984 A JP 2001340984A JP 2000163577 A JP2000163577 A JP 2000163577A JP 2000163577 A JP2000163577 A JP 2000163577A JP 2001340984 A JP2001340984 A JP 2001340984A
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laser
laser repair
stage
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liquid crystal
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Takafumi Nakamura
貴文 中村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タクトタイムを低減可能で単位時間当たりの
製造枚数を向上可能なレーザリペア装置を提供する。 【解決手段】 この発明のレーザリペア装置は、顕微鏡
4の落射光により液晶表示装置Oのマーカーとが位置あ
わせされる第1の粗合わせに続く、第2粗合わせの際
に、位置座標を制御コンピュータ21に登録し、詳細位
置合わせ時に、その登録された位置を読み出すことで、
第2粗合わせと詳細合わせを連続して行うことを可能と
し、対物レンズの交換や、フォーカス調整、また、ステ
ージカバーを開閉するために要求される時間を省略し
て、全工程にかかる時間を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置や
PDP装置等のガラス基板の内側の冗長回路を動作させ
ることで、表示画素欠陥が生じた画素を正常化するレー
ザリペア装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザリペア装置は、液晶表示装置やP
DP装置等のガラス基板の内側の冗長回路を動作させる
ことで、パネルを救済することができる。
【0003】液晶表示装置は、高画質、薄型軽量、なら
びに低消費電力という大きな利点を持ち、ノート型コン
ピュータ、携帯用機器等への市場展開が進んでおり、性
能の向上や製造技術の向上が望まれている。
【0004】液晶表示装置では、補助容量電極間に、製
造プロセス中に異物が混入する等により、容量絶縁膜の
絶縁性が不十分となると、補助容量給電線の電圧が画素
電極に書き込まれるため、表示画素欠陥が生じ、製造歩
留まりが低下する問題が発生する。
【0005】このような補助容量電極の絶縁不良問題を
救済するために、YAGレーザ等のレーザビームを、補
助容量電極と画素電極の間の配線に照射して配線の抵抗
値を高めることで、補助容量給電線の電圧の書き込みを
防止し、表示画素欠陥を正常化するというレーザリペア
法が知られている。
【0006】なお、表示画素欠陥すなわち不良は、通
常、アレイテスタ検査時ならびにセル工程の検査時に判
定可能である。なお、アレイテスタで表示画素欠陥が判
明した場合には、通常、リペア装置が表示画素欠陥の座
標情報を取得することが可能である。このため、リペア
装置側が座標情報に対応できれば、容易に対象の画素に
移動することができる。
【0007】しかし、セル工程の検査時で不良が判明し
た場合には、リペア装置が表示画素欠陥の座標を取得で
きないことから、対象パネルにレーザリペアすべき表示
画素欠陥が多数存在する場合に、リペア(加工)作業
に、多くの時間がかかる問題がある。なお、セル工程の
検査工程で、表示画素欠陥の座標をレーザリペア装置が
取得できない場合とは、一般に、ローコストのレーザリ
ペア装置を用いる場合や製品出荷開始または生産ライン
の立ち上げ時、あるいは工程でトラブルが生じた場合で
ある。
【0008】図4を用いて、周知のレーザリペア装置を
説明する。
【0009】図示しないレーザ源を有するYAGレーザ
装置102から発振された波長532nmのレーザビー
ム103は、無限系の顕微鏡104を透過し、50倍の
対物レンズを透過してレーザリペア対象である液晶表示
装置Oに照射される。なお、顕微鏡104には、所定の
拡大率(例えば20倍)の対物レンズも取り付けられて
いる。
【0010】レーザリペア加工は、例えば液晶表示装置
Oの画素の容量電極ショート不良が生じている場合、シ
ョートした容量電極にYAGレーザ装置102からのレ
ーザビーム103を液晶表示装置Oのガラス基板を透過
させて照射し、レーザ加工することで、表示画素欠陥
を、液晶容量のみで駆動する状態を実現して輝点不良を
改善するものである。
【0011】液晶表示装置Oには、通常、画素欠陥不良
がn個存在する場合が多く、このため、液晶表示装置O
は、制御コンピュータ121によりX−Yの2軸方向に
移動されるステージ111に固定されて、個々の画素欠
陥不良に対し、逐次、移動される。なお、制御コンピュ
ータ121は、図示しない制御パネルに設けられた図示
しないJOYスティックにより、X軸方向およびY軸方
向のそれぞれの任意の位置(座標)に、ステージ111
を移動させることができる。
【0012】顕微鏡104には、レーザビーム103を
透過し、可視光を所定の方向、例えば水平方向に反射す
る図示しないダイクロイックミラーが配置されており、
CCD105に、例えば液晶表示装置O上の容量ショー
ト不良画素Aを投影する。
【0013】CCD105に取り込まれた画像は、図示
しない映像ケーブルを経由してモニタ106に、映像1
07として表示される。
【0014】ステージ111の移動精度は、0.5μm
ピッチであり、画素ピッチ200μm×200μmの画
素を640×400ドットピッチのモニタ106に表示
することで、マーキングと実際の液晶表示装置の位置
を、1μmの精度で、合わせることができる。
【0015】図3に示したリペア装置において、レーザ
リペア工程の主要フローは、以下の通りである。
【0016】 1)ステージカバーを開ける A 2)対象基板のステージヘの配置 B 3)セル基板点灯 B1 4)表示画素欠陥への顕微鏡の粗合わせ(第1 粗合わせ) D 5)ステージカバーを閉じる C 6)ステージを、20倍対物レンズ視野へ移動E 7)ステージを、20倍対物レンズ視野中心へ 移動(第2粗合わせ) F 8)対物レンズを20倍から50倍に交換 H 9)フォーカス調整 H1 10)ステージを、50倍対物レンズ視野中心へ 移動(詳細合わせ) J 11)レーザ加工 K 12)対物レンズを50倍→20倍に交換 H2 13)フォーカス調整 H3 14)1),4)〜13)を表示画素欠陥の数だ け繰り返す(A,DCEFHH1JKH2H3) ×n回 N 15)対象基板のステージから取り出し L 16)終了 なお、上述したフローにおける文字列は作業を示し、数
値を代入するとタクトタイムを表すものである。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザリペア工
程では、ステージカバーを開ける、ステージカバーを閉
めるという体の移動と動作という、時間と体力的な負担
のかかる動作が、1つのレーザリペアポイント毎に必要
である。
【0018】また、次のレーザリペアポイントを探す作
業は、20倍レンズ下では自分の位置を見失うために困
難であり、50倍レンズ下では不可能で、目視でなけれ
ば難しい。このために、1つのレーザリペアポイント毎
に、目視で大体の位置を合わせる、20倍レンズで詳細
にあわせる、50倍レンズでさらに詳細に合わせる、レ
ーザリペアという作業が必要であり、1つのレーザリペ
アポイント毎に、対物レンズの切り替え、フォーカス調
整という時間のかかる作業が発生している。
【0019】これらの問題を解決するべく、検査工程で
欠陥の位置情報を正確に記録する方法が考えられるが、
1つの欠陥あたり、位置情報を記録するのに数十秒かか
ることから、現実的には、欠陥の正確な位置情報を取得
した後に、レーザリペアする方法は不可能である。
【0020】この発明の目的は、上記課題に対してなさ
れたものであり、タクトタイムを低減し、単位時間あた
りの製造枚数を増加させるレーザリペア装置を提供する
ことにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、所定波長のレーザビーム
を発振するレーザ装置と、前記レーザビームと略垂直に
配置され、面方向に移動可能なステージと、前記ステー
ジ上に配置される対象物を前記レーザビームにより加工
する収束光学系と、前記対象物を観察できる観察系とを
備えたレーザリペア装置において、前記観察系は、第1
の倍率で前記対象物を観測する第1の観察系と、前記第
1の倍率より高倍率の第2の倍率で前記対象物を観察
し、かつ前記レーザビームの加工作業を観察する第2の
観察系とを備え、前記第1の観察系において、観察され
た前記対象物の複数箇所の対象位置座標を登録する位置
座標登録手段と、前記第2の観察系において、前記対象
位置座標を読み出す手段と、を、備えたことを特徴とす
るレーザリペア装置である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を詳細に説明する。
【0023】図1は、この発明の実施の形態が適用され
るレーザリペア装置を説明する概略図である。
【0024】図1に示すように、レーザリペア装置1
は、図示しないYAGレーザ源を有するYAGレーザ装
置2から発振されたYAGレーザビーム3を、ステージ
11上に固定されたレーザリペア対象の液晶表示装置O
の所定の位置に照射する魚眼系顕微鏡4を有している。
【0025】ステージ11は、YAGレーザビーム3と
相互に直交するX軸方向とY軸方向の互いに直交する2
軸方向に、例えば0.5μmピッチで移動可能であり、
制御コンピュータ21によって、移動が制御される。な
お、制御コンピュータ21に対する移動指示すなわち移
動情報の入力に、図示しないJOYスティックを利用し
てもよい。このとき、JOYスティックは、現在のステ
ージ11の位置を、予め決められているステージ11の
原点を基準としてステージ11の位置を制御コンピュー
タに指示する。
【0026】制御コンピュータ21は、図示しない操作
パネルあるいは図示しないJOYスティックからの入力
に応じて、図示しないメモリ内の座標ファイル上の任意
の座標にステージ11を移動させることのできる図示し
ないテーブル制御機構を有している。
【0027】また、JOYスティックには、ステージ1
1が移動されている任意の位置の座標値を、図示しない
座標ファイル内に記録させるための操作ボタン(欠陥位
置入力キー)が設けられている。なお、操作ボタンは、
JOYスティックに設けられなければならない必要はな
く、例えば制御コンピュータ21の図示しない操作パネ
ルや、JOYスティックが設けられる図示しない操作卓
に設けられてもよい。
【0028】ステージ11および顕微鏡4は、例えばス
テンレス製の筐体12に覆われている。
【0029】筐体12には、ステージ11に固定される
液晶表示装置等であるサンプルOを出し入れするカバー
13およびサンプルOの表面を観察可能とする窓14が
配置されている。この窓14と筐体内12に設けられる
図示しない照明装置により、サンプルO上に予め位置さ
れているマーキングの位置が確認可能である。
【0030】窓14は、例えば5mm厚の塩化ビニル板
であり、YAGレーザ装置2から発振されるYAGレー
ザビーム3の波長である532nmの光の光強度を、1
/20以下の強度に減衰することのできる図示しないフ
ィルム(フィルタ)が一体に設けられている。これによ
り、筐体12内の液晶表示装置Oに照射されたYAGレ
ーザビーム3が液晶表示装置Oで反射された場合に、筐
体12および窓14を通じて外部へ漏れることが防止さ
れている。従って、YAGレーザビーム3が筐体内のサ
ンプルOに照射されている動作状態においても、作業者
(観測者)をクラス1レベルで保護できる。
【0031】顕微鏡4には、図示しない落射照明系が設
けられていて、その照明光がサンプルOに照射される位
置とマーキングの位置を、窓14を通じて確認する。ま
た、顕微鏡4は、切り替えまたは交換により、例えば2
0倍および50倍の2段階の拡大倍率を提供可能であ
る。すなわち、顕微鏡4には、第1の倍率である20倍
の拡大が可能な第1の拡大レンズ4a、同第2の倍率で
ある50倍の拡大が可能な第2の拡大レンズ4bが設け
られている。なお、それぞれのレンズは、任意に選択さ
れる。
【0032】カバー13には、インターロックが設けら
れていて、カバー13が開いた状態では、ステージ11
が動作したりレーザ装置2からYAGレーザビーム3が
発振されることが抑止されている。
【0033】顕微鏡4には、YAGレーザビーム3を透
過し、筐体12に設けられている照明装置からの光によ
り照明されたサンプル(液晶表示装置)Oからの反射光
である可視光を所定方向に反射する図示しないダイクロ
イックミラーが設けられている。
【0034】ダイックロイックミラーで反射された可視
光が到達する位置には、筐体12内のステージ11に載
置されているサンプルOからの反射光を受光して、サン
プルOに対応する画像を出力するCCDセンサ5が設け
られている。従って、例えば液晶表示装置O上に、容量
ショート不良画素Aが存在する場合には、その画像A
が、顕微鏡4を介して所定の倍率で拡大されてCCDセ
ンサ5に案内され、画像信号に変換される。
【0035】この画像信号は、図示しない映像ケーブル
によりモニタ6に供給され、映像7として表示される。
なお、モニタ6の表示部には、顕微鏡4がサンプルOの
任意の位置の画像を取り込む際の画像エリアの概ね中心
を示すマーカー6aが設けられている。なお、ステージ
精度は、0.5μmピッチであり、画素ピッチ200μ
m×200μmの画素を、640×400ドットピッチ
のモニタ6に表示することで、1μmの詳細な精度でマ
ーカー6aとサンプルOのマーキングの位置の位置あわ
せを実現できる。
【0036】次に、図1に示したレーザリペア装置を用
いた液晶表示装置の表示画素欠陥のレーザリペアについ
て説明する。
【0037】ステージ11の所定の位置に液晶表示装置
すなわちサンプルOを固定し、ステージ11をJOYス
ティックからの指示により制御コンピュータ21で所定
の方向に所定量移動させ、顕微鏡4に設けられている図
示しない落射照明系からの落射光により、液晶表示装置
Oの所定の位置に予めマーキングされているマーカーを
照明して液晶表示装置Oと顕微鏡4との位置を大まかに
合わせる。すなわち、落射照明系から液晶表示装置Oに
照射された落射照明光の位置と予め液晶表示装置に設け
られているマーキングの位置とを、窓14越しに確認す
ることで、粗合わせが可能になる。
【0038】また、引き続く第2の粗合わせにおいて
は、例えば20倍の拡大率の第1の拡大レンズ4aが用
いられる。すなわち、先の液晶表示装置Oのマーカーと
顕微鏡4の落射照明の位置あわせによりマーカーとレン
ズの略中心とを粗合わせした後に、第2の粗合わせを行
うことができる。なお、第2の粗合わせにおいて、その
位置を、JOYスティックにより制御コンピュータ21
に入力することで、以下の工程であるレーザリペア対象
位置への移動を短時間で可能とする。
【0039】次に、制御コンピュータ21の制御によ
り、先の第2の粗合わせにおいて特定した表示画素欠陥
の位置へステージ11を移動させ、顕微鏡4の倍率の高
い50倍(第2)の対物レンズ4bを介して詳細な位置
あわせをした後、YAGレーザ装置1からの波長532
nmのレーザビームを、液晶表示装置Oのレーザリペア
対象位置に照射する。なお、モニタ6は、画素ピッチ2
00μmX200μmの画素を、640x400ドット
ピッチで表示でき、1μmの精度を有することから、マ
ーカーと液晶表示装置とを、±200μmの精度で位置
合わせすることができる。
【0040】なお、窓14は、波長532nmのYAG
レーザビーム3の光強度を概ね1/20に減衰できるこ
とから、YAGレーザビーム3の光強度を充分な強度に
維持した状態で、レーザビーム3の反射光が筐体12の
外側へ漏れることを防いでいる。これらの構造により、
YAGレーザ装置1によりYAGレーザビーム3が発振
されている動作状態でも、作業者を、クラス1の安全レ
ベルで保護できる。
【0041】次に、上述したレーザリペア装置を用いた
サンプルすなわち液晶表示装置Oの表示画素欠陥のリペ
アについて、工程を追って、説明する。図2に示すよう
に、レーザリペアにおいて、まず、ステージ11のカバ
ー13を開け、以下、順に、 1)ステージカバーを13を開ける A 2)対象基板Oをステージ11にセット B 3)セル基板Oを点灯 B1 4)ステージカバー13を閉める C 5)リペア装置の窓14越しにJOYスティッ クによりステージ11を動作させ、表示画素欠陥 への粗合わせ(第1粗合わせ) D 6)顕微鏡4を20倍の対物レンズとし、JO Yスティックによりステージ11を動作させ、表 示画素欠陥を、20倍レンズの視野へ移動 E 7)JOYスティックによりステージ11を動 作させ、基板Oを、顕微鏡4の20倍対物レンズ 視野中心に移動(第2粗合わせ) F 8)JOYスティックの操作ボタンを押して、 表示画素欠陥の位置座標を制御コンピュータ21 の内部または外部メモリに登録 G 9)5)〜8)を、表示画素欠陥の個数nだけ 繰り返す(DEFG×n回) 続いて、 10)顕微鏡4の対物レンズを20倍→50倍に 変換 H フォーカス調整 H1 11)8)で登録した表示画素欠陥の座標を読み 出す I 12)JOYスティックによりステージ11を動 作させ、基板Oを、50倍レンズの視野中心へ移 動(詳細合わせ) J 13)レーザビーム3により表示画素欠陥をレー ザリペア K 14)11)〜13)を、表示画素欠陥の個数n だけ繰り返す(IJK×n回) 15)対象基板Oをステージ11から取り出すO からなる各ステップにより構成される。
【0042】図3に、パネル1枚あたり5カ所のレーザ
加工を行った場合の各ステップを示す。
【0043】ここで、文字例をタクトタイムと仮定する
と、従来(図3(b))は、 A+B+B1+(D+C+E+F+G+H+H1+J+H2+H3)n+L ・・・(1) と表すことができる。
【0044】これに対して、図1および図2を用いて説
明したこの発明の実施の形態によれば、図3(a)に示
すとおり、 A+B+B1+C+(D+E+F+G)n+H+H1+(I+J+K)n+L ・・・(2) で表すことができる。
【0045】ここで、(1)−(2)により改善タクト
タイムを求めると、 (A+C)(n−1)+(H+H1)(n−1)+(H2+H3) −(G+I)n ・・・(3) となる。
【0046】(3)式において、第1項はカバーの開
閉、第2,3項はフォーカス調整、あるいは対物レンズ
の交換という時間のかかる動作であるに対レて、第4項
は、JOYスティックの操作ボタンを押すという簡略な
作業である。
【0047】つまり、カバー開閉作業、フォーカス調整
作業、対物レンズ交換作業を省略することができ、1枚
の対象基板にかかるリペアの作業効率が向上する。
【0048】ここで、実際に数値を代入すると、1パネ
ル当たり5ヶ所レーザ加工を行うと仮定して、タクトタ
イムを、概ね5分程度改善できることが確認されてい
る。
【0049】なお、フィルタつきの塩化ビニル製の窓を
用いること、座標登録機能を有することおよび第2の粗
合わせを行う観察系を有することの3つの項目を同じ装
置で利用できることが重要である。例えば、座標登録機
能のみを有するリペア装置がある場合に、ステージのカ
バーを、レーザリペアの対象ごとに開閉していては、効
率は、さほど上がらない。また、フィルタつきの塩化ビ
ニル窓を用いるリペア装置がある場合に、座標登録機能
がなければ、レーザリペアの対象ごとに、対物レンズを
切り替える必要があり、同様に、効率は、さほど上昇し
ない。
【0050】すなわち、レーザリペアの対象である液晶
表示装置を、YAGレーザビームの光強度を概ね1/2
0に低減する塩化ビニル窓を通して、顕微鏡からの落射
光を用いて液晶表示装置の表面のマーカーと顕微鏡との
粗含わせを行い、次に、第2粗合わせを行って表示画素
欠陥の位置座標をステージの移動を制御するコンピュー
タに登録することで、レーザリペア装置において時間の
かかる動作のほとんどを省略することが可能になる。
【0051】なお、フィルタつきの窓は、CCDカメラ
を用いて液晶表示装置の表面を観察するものであっても
よい。また、表示画素欠陥の位置座標登録機能は、基板
位置あわせ用のアライメントマークの位置あわせソフト
を改造して容易にえることができ、装置のコストを増大
することはない。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、液晶表示装置のパネルの不具合を、レーザビームの
照射によってリペアするレーザリペア工程において、第
2粗合わせの時の位置座標を制御コンピュータに登録
し、詳細位置合わせ時に、その登録された位置を読み出
すことで、第2粗合わせと詳細合わせを、それぞれ欠陥
個数分連続して行うことを可能とし、対物レンズの交換
や、フォーカス調整、また、ステージカバーを開閉する
ために要求される時間を省略して、全工程にかかる時間
を低減することができ、パネル1枚当たりの加工タクト
タイムを5分程度縮めることが可能になり、作業効率を
約2倍にでき、単位時間当たりの製造枚数を倍増するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態であるレーザリペア装置
の一例を説明する概略図。
【図2】図1に示したレーザリペア装置における各工程
を説明するフローチャート。
【図3】5個のリペアを行う場合のステップを示す図
で、図3(a)は、図1に示したこの発明のレーザリペ
ア装置を適用した実施例であり、図3(b)は、図4に
示した従来のレーザリペア装置による実施例を説明する
概略図。
【図4】周知のレーザリペア装置を説明する概略図。
【符号の説明】
1 ・・・レーザリペア装置、 2 ・・・YAGレーザ装置、 3 ・・・YAGレーザビーム、 4 ・・・顕微鏡、 4a・・・第1の拡大レンズ(20倍)、 4b・・・第2の拡大レンズ(50倍)、 5 ・・・CCDセンサ、 6 ・・・モニタ、 6a・・・マーカー、 11 ・・・ステージ、 12 ・・・筐体、 13 ・・・カバー、 14 ・・・窓。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B23K 101:36 B23K 101:36 Fターム(参考) 2H088 FA10 FA15 FA16 FA18 FA23 FA24 FA30 MA16 2H092 JB71 JB77 MA47 MA52 MA57 NA25 NA27 NA29 PA06 4E068 CA14 CA17 CB08 CC02 DA09 5G435 AA17 BB06 BB12 EE33 HH12 KK05 KK10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定波長のレーザビームを発振するレーザ
    装置と、前記レーザビームと略垂直に配置され、面方向
    に移動可能なステージと、前記ステージ上に配置される
    対象物を前記レーザビームにより加工する収束光学系
    と、前記対象物を観察できる観察系とを備えたレーザリ
    ペア装置において、 前記観察系は、 第1の倍率で前記対象物を観測する第1の観察系と、 前記第1の倍率より高倍率の第2の倍率で前記対象物を
    観察し、かつ前記レーザビームの加工作業を観察する第
    2の観察系とを備え、 前記第1の観察系において、観察された前記対象物の複
    数箇所の対象位置座標を登録する位置座標登録手段と、 前記第2の観察系において、前記対象位置座標を読み出
    す手段と、を、備えたことを特徴とするレーザリペア装
    置。
  2. 【請求項2】前記観察系は、前記第1の倍率よりも低倍
    率の第3の倍率で前記対象物を観察する第3の観察系を
    有することを特徴とする請求項1記載のレーザリペア装
    置。
  3. 【請求項3】前記第3の観察系は、レーザリペア装置に
    設置された窓部により目視する系であることを特徴とす
    る請求項2記載のレーザリペア装置。
  4. 【請求項4】前記窓部には、前記所定波長を減衰するフ
    ィルタが一体的に設けられていることを特徴とする請求
    項3記載のレーザリペア装置。
  5. 【請求項5】前記第3の観察系は、前記対象物をCCD
    カメラにより撮像した映像をモニタ表示するものである
    ことを特徴とする請求項2記載のレーザリペア装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007079145A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Ntn Corp 修正液塗布ユニット
JP2008146978A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Olympus Corp 欠陥修正方法及び欠陥修正装置
CN108153067A (zh) * 2016-12-02 2018-06-12 三星显示有限公司 显示面板
CN112570885A (zh) * 2020-11-27 2021-03-30 沧州领创激光科技有限公司 一种高速大跨度梁传动控制机构及激光切割机
US10996238B2 (en) 2019-04-04 2021-05-04 Shimadzu Corporation Surface analyzer
US11499989B2 (en) 2018-10-16 2022-11-15 Shimadzu Corporation Surface analysis device

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