JP4469813B2 - レーザーリペア装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極パネルを観測し、不良電極が発生した場合レーザーを照射して電極の不良部位を溶解・蒸発させて除去するレーザーリペア装置に関し、さらに詳細には、観測用の光量が乏しい場合にも電極パネルの観測が可能なレーザーリペア装置及び方法に関する。

一般に、レーザー加工装置は、レーザー発振器から高エネルギーのレーザービームを照射して被加工物を加工するものであって、短時間で微細部位の加工が可能であるという特長を有する。この特長から、観測手段を通じて被加工物を実時間観測しながらレーザーを加工部位に照射して被加工物を加工する技術及びその利用方法が開発し続いており、その一例としては平面ディスプレイ装置の電極不良を修理する装置が挙げられる。

平面ディスプレイ装置は、ＰＤＰ、ＬＣＤ、有機ＥＬ、ＦＥＤなどを通称するものであり、電極パネルの製造工程が複雑で、その電極が密なことから電極のショートによる不良が頻繁に生じる。このような不良が発生すると、前記レーザーリペア装置を用いてレーザービームをショートしている電極に照射し、その不良電極を溶解・蒸発させて除去することができる。

図１は、従来の技術に係るレーザーリペア装置を簡略に示す構成図である。

従来の技術に係るレーザーリペア装置は、図１に示すように、電極パネル４が載せられるテーブル２と、前記テーブル２に載せられた電極パネル４にレーザービームを照射するレーザー発振器１０と、前記レーザー発振器１０と前記電極パネル４との間に配置されて、照射されるレーザーを前記電極パネル４の一側に集光させる集光手段と、前記電極パネル４に可視光線を照射する照明手段と、前記レーザービームを透過させたり前記電極パネル４に反射された可視光線を反射させるビーム分割器４０と、前記ビーム分割器４０から反射された可視光線を通じて前記電極パネル４を観測する観測手段５０と、を含めて構成される。

ここで、前記テーブル２は、光が透過されるように透明又は半透明の材質からなり、前記照明手段は、前記電極パネル４の背面に配置されて光を照射する透過照明ランプ３２と、前記レーザーリペア装置の一側に設置されて光を照射する落射照明ランプ３４と、前記落射照明ランプ３４から照射された光を、前記電極パネル４に垂直に照射する反射鏡３６と、を含み、これにより、前記電極パネル４の前面と背面から同時に照明が行われる。そして、前記落射照明ランプ３４と前記反射鏡３６との間には第１誘導反射鏡３８が配置されるため、前記落射照明ランプ３４の設置位置を容易に可変することができる。

前記集光手段は、前記レーザー発振器１０の下側に位置した光拡大レンズ２２と、前記光拡大レンズ２２の下方に配置され、大きさ調節可能なスリット溝２５を備えており、照射されるレーザービームのうち前記スリット溝２５の寸法より大きいレーザービームの周辺部を遮蔽させて、通過するレーザービームの大きさを調節するスリット機構２４と、このスリット機構２４の下方に配置され、前記スリット機構２４により大きさの調節されたレーザービームが一箇所に集中されるようにする対物レンズ２６と、を含む。

一方、前記ビーム分割器４０は、紫外線(Ultra violet;ＵＶ)、可視光、赤外線(Infra Red;ＩＲ)帯域などのレーザービームは透過され、前記映像信号の可視光線は反射されるので、前記観測手段５０に得られる映像の中心が、前記レーザー発振器１０から照射されるレーザービームと同軸線上に置かれるように構成される。

前記観測手段５０は、前記ビーム分割器４０から反射された可視光線による映像を信号に転換させるＣＣＤ(charge coupled device)カメラ５２と、前記ＣＣＤカメラ５２により転換された信号を画像に再現する出力装置５４と、で構成される。ここで、前記出力装置としてはモニタを用いるのが一般的である。

図２は、従来の技術に係るレーザーリペア装置で観測光量が乏しい場合のレーザーリペア方法を示す段階図である。

従来の技術に係るレーザーリペア方法は、レーザーリペア装置に電極パネルを載せるローディング段階(Ｓ１)と、非透過性保護ケースにより、前記載せられた電極パネル４に透過される光量が乏しくなる場合、非透過性保護ケースを除去する除去段階(Ｓ２)と、前記除去段階(Ｓ２)で非透過性保護ケースが除去された電極パネル４を観測する観測段階(Ｓ３)と、前記観測段階(Ｓ３)で不良観測があった場合、レーザーを照射して電極パネル４の不良部位を修理する修理段階(Ｓ４)と、前記修理段階(Ｓ４)で不良部位が修理された電極パネルを下ろすアンローディング段階(Ｓ５)と、前記アンローディングされた電極パネル４に前記非透過性保護ケースを組立てる再組立段階(Ｓ６)と、からなる。

しかし、従来の技術に係るレーザーリペア装置及び方法は、前記モニタから観測される映像が高倍率に拡大されるほどその鮮明な映像のためにはさらに多い光量が必要とされるにもかかわらず、製品の保護のために電極パネル４の背面には非透過性保護ケースが形成されてきた。そのため、前記背面ランプ３２から照射される可視光線が前記観測手段５０に照射されなくなるし、前記電極パネル４の表面に照射された可視光線が乱反射されたり、或いは前記電極パネル４の性能向上のために貼り付けられるコーティング膜により透過される光量が損失され、また、前記電極パネル４から前記ビーム分割器４０に反射された可視光の一部が前記ビーム分割器４０を透過してしまうことから、光量の損失が生じ、観測に必要な光量を十分に確保できないという問題点があった。

そこで、使用者が前記電極パネル４を高倍率に観測するに当たっては、前記電極パネル４を、別途設置された専用の観測装置に移して観測し不良部を表示した後、再び前記レーザーリペア装置に移して不良を修理した後、再度観測装備に移してその結果を確認する過程を繰り返さなければならなかったし、或いは、前記電極パネル４の非透過性保護ケースを外した後、従来のレーザーリペア装置に載せ不良を観測又は修理した後、前記非透過性保護ケースを前記電極パネル４に再び組立てなければならなかったため、面倒だった。

本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ビーム分割器に反射される光量が乏しくて観測手段に出力される画像が暗くなり、電極パネルの観測が不可能となる場合、反射される光量が増加されるように前記ビーム分割器を反射率に優れた全反射鏡に切り替えて前記電極パネルを容易に観測するとともに、不良部を容易に修理できる、観測及び加工一体型のレーザーリペア装置及び方法を提供することにある。

上記の問題を解決するために、本発明に係るレーザーリペア装置は、電極パネルにレーザービームを照射するレーザー発振器と；前記レーザー発振器と前記電極パネルとの間に配置されて、照射されるレーザービームを前記電極パネルの一側に集光させる集光手段と；前記電極パネルに可視光線を照射する照明手段と；前記レーザービームを透過させたり前記電極パネルから反射された可視光線を反射させるビーム分割器と；前記電極パネルから反射された可視光線を全反射させる全反射鏡と；前記ビーム分割器又は前記全反射鏡から反射された可視光線を通じて前記電極パネルを観測する観測手段と；前記ビーム分割器又は前記全反射鏡を前記レーザービームの照射線上に選択的に位置させる切替手段と；から構成されたことを特徴とする。

また、本発明に係るレーザーリペア方法は、レーザーリペア装置に電極パネルを載せるローディング段階と；前記ローディング段階で載せられた電極パネルを観測する観測段階と；前記観測段階で観測される光量が少ない場合、切替手段を作動させて観測される光量を増加させる切替段階と；観測された電極パネルに不良が存在する場合、レーザーを照射してその不良部位を修理する修理段階と；前記修理段階で修理完了された電極パネルを下ろすアンローディング段階と；からなることを特徴とする。

以上の如く、本発明に係るレーザーリペア装置及び方法は、前記ビーム分割器又は前記全反射鏡を前記レーザービームの照射線上に選択的に位置させる切替手段を備えるため、前記ビーム分割器に反射される光量が乏しく観測手段に出力される画像の判読が不可能となる場合、反射率に優れた全反射鏡に容易に切り替えて前記電極パネルの観測を容易にし、かつ、加工位置を容易に選定することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図３は、本発明に係るレーザーリペア装置を簡略に示す構成図であり、図４は、本発明に係るレーザーリペア装置の主要部を拡大して示す斜視図である。

本発明に係るレーザーリペア装置は、図３及び図４に示すように、電極パネル１０４が載せられるテーブル１０２と、該テーブル１０２から所定の距離離れて配備され、レーザービームを照射するレーザー発振器１１０と、前記レーザー発振器１１０と前記電極パネル１０４との間に、前記レーザー発振器１１０から照射されたレーザーを前記電極パネル１０４の一側に集光させる集光手段と、前記電極パネル１０４に可視光線を照射する照明手段と、から構成される。

さらに、前記レーザーリペア装置は、前記レーザー発振器１１０と前記電極パネル１０４との間に設けられ、前記レーザー発振器１１０から照射されたレーザービームを透過させたり、前記電極パネル１０４から反射された可視光線を反射させたりするビーム分割器１４４と、該ビーム分割器１４４と並んで設けられて前記電極パネル１０４から反射される可視光線を全反射させる全反射鏡１４５と、前記ビーム分割器１４４又は前記全反射鏡１４５から反射された可視光線の照射線上に設けられて前記電極パネル１０４を観測する観測手段１５０と、前記ビーム分割器１４４又は前記全反射鏡１４５が前記レーザービーム及び可視光線の照射線上に選択的に位置するように前記ビーム分割器１４４又は前記全反射鏡１４５を切り替える切替手段１４０と、を含む。

ここで、前記テーブル１０２は可視光線が透過されるように透明又は半透明の材質から作製し、前記照明手段は、前記電極パネル１０４の背面から光を照射する透過照明ランプ１３２と、前記電極パネル１０４の前面から光を照射する落射照明ランプ１３４と、前記落射照明ランプ１３４から照射された可視光線を前記電極パネル１０４に垂直に照射する反射鏡１３６と、から構成することにより、前記電極パネル１０４の前面と後面から同時に照明がなされるようにした。尚、前記落射照明ランプ１３４と前記反射鏡１３６との間には第１誘導反射鏡１３８を配設させ、前記落射照明ランプ１３４の設置位置を容易に変更できるようにしている。

また、前記集光手段は、前記レーザー発振器１１０の前面に位置した光拡大レンズ１２２と、前記光拡大レンズ１２２の下方に配置され、大きさ調節可能なスリット溝１２５を備えており、照射されるレーザービームのうち前記スリット溝１２５の寸法より大きいレーザービームの周辺部を遮蔽させて、通過するレーザービームの大きさを調節するスリット機構１２４と、このスリット機構１２４の下方に配置され、前記スリット機構１２４により大きさの調節されたレーザービームが一箇所に集中されるようにする対物レンズ１２６と、から構成される。

ここで、前記落射照明ランプ１３４から照射された可視光線の一部は前記反射鏡１３６により反射され、一部は前記反射鏡１３６に透過されて前記ビーム分割器１４４に投射される。

前記ビーム分割器１４４は、ＵＶ、可視光、赤外線帯域などのレーザービームは透過され、前記映像信号の可視光線は反射されるので、照射されるレーザービームと同軸線上に置かれるのが可能となる。

前記観測手段１５０は、前記ビーム分割器１４４又は前記全反射鏡１４５から反射された可視光線を映像信号に転換させるＣＣＤ(charge coupled device)カメラ１５２と、前記ＣＣＤカメラ１５２により転換された信号を画像として再現する出力装置１５４と、から構成される。

ここで、前記出力装置１５４としては主にモニターが用いられる。

また、前記観測手段１５０は、前記ビーム分割器１４４又は前記全反射鏡１４５から反射された可視光線を前記ＣＣＤカメラ１５２に導く第２誘導反射鏡１５６をさらに含むので、使用者の設置場所にしたがってその位置を可変させることができる。

また、前記切替手段１４０は、前記レーザービームと可視光線の照射線と直交するように配置された取付け台１４３と、前記取付け台１４３に滑らせるように移動可能に取り付けられ、前記ビーム分割器１４４と前記全反射鏡１４５が並んで装着されたフレーム１４６と、このフレーム１４６と前記取付け台１４３との間に配設されて前記フレーム１４６を案内するガイド１４９と、から構成される。これにより、前記ビーム分割器１４４で損失される可視光線の光量が多くて前記観測手段１５０から正常の観測が不可能となる場合、前記フレーム１４６をガイド１４９に沿って移動させて前記全反射鏡１４５を前記レーザービーム又は可視光線の照射線上に位置させることができる。

また、本発明のレーザーリペア装置は、前記切替手段１４０を移動させるための駆動手段をさらに含む。つまり、前記駆動手段を作動させて前記フレーム１４６を容易に移動させることができる。

好ましくは、前記駆動手段は、空気を圧送させる圧縮器１４１と、該圧縮器１４１と連結されて空気により往復運動されるエアシリンダ１４８と、該圧縮器１４１の作動を制御する制御部１４２と、から構成される。

つまり、制御部１４２の制御によって圧縮器１４１が前記エアシリンダ１４８に対して高圧の空気を送風又は吸入させることにより、前記切替手段１４０を作動させる。

ここで、前記駆動手段は、モータが装着された構成にしてもいい。つまり、前記モータの回転力を往復運動に転換して前記切替手段１４０を作動させる構成にしてもいい。

例えば、前記駆動手段は、前記取付け台１４３の一側に設置されたモータ(図示せず)と、前記モータの回転軸に設置されて回転され、外周面に歯車が形成されたピニオン(図示せず)と、前記ピニオンと噛み合うように一側に歯車が形成され、前記フレーム１４６の一側に取り付けられたラックと、からなる構成にしてもいい。

図５は、本発明に係るレーザーリペア装置で観測光量が乏しい場合のレーザーリペア方法を示す段階図である。

本発明に係るレーザーリペア方法は、図５に示すように、レーザーリペア装置に電極パネルを載せるローディング段階(Ｓ１１)と、前記ローディング段階(Ｓ１１)で載せられた電極パネルを観測する観測段階(Ｓ１２)と、前記観測段階(Ｓ１２)で観測される光量が少ない場合、切替手段を作動させて観測される光量を増加させる切替段階(Ｓ１３)と、観測された電極パネルに不良が存在する場合、レーザーを照射してその不良部位を修理する修理段階(Ｓ１４)と、前記修理段階(Ｓ１４)で修理完了された電極パネルを下ろすアンローディング段階(Ｓ１５)と、からなる。

次に上記のように構成された本発明の動作について述べる。

まず、電極パネル１０４をテーブル１０２上に載せた状態で落射照明ランプ１３４と透過照明ランプ１３２を作動させる。すると、前記落射照明ランプ１３４と透過照明ランプ１３２から可視光線が照射されるが、前記落射照明ランプ１３４から照射された可視光線は、第１誘導反射鏡１３８を介して反射鏡１３６に照射され、この照射された可視光は反射鏡１３６から反射されて対物レンズ１２６を透過し、電極パネル１０４の一側に集中的に照射される。

一方、前記透過照明ランプ１３２から照射された可視光線は、前記テーブル１０２及び前記電極パネル１０４の全面に透過され、前記電極パネル１０４から反射される他の可視光線と合わせられて前記対物レンズ１２６に投射される。

引き続き、前記対物レンズ１２６に投射された可視光線は、前記反射鏡１３６に照射されて一部は反射され、一部は前記反射鏡１３６を透過して前記ビーム分割器１４４に照射される。次いで、前記ビーム分割器１４４に照射された可視光線は、第２誘導反射鏡１５６により誘導されて前記ＣＣＤカメラ１５２に照射された後、出力装置１５４から映像として出力される。

すると、作業者は、前記出力装置１５４に表示される映像を観測して前記電極パネル１０４の回路にショートが発生した場合、そのショートしている電極の大きさにスリット機構１２４のスリット溝１２５の大きさを調整した後、レーザー発振器１１０を作動させてレーザービームを照射する。

レーザー発振器１１０から照射されたレーザービームは、光拡大レンズ１２２を透過して前記スリット機構１２４によりその大きさが調整された後、前記ビーム分割器１４４に照射される。

前記ビーム分割器１４４に照射されたレーザービームは、前記ビーム分割器１４４を通過して前記対物レンズ１２６に照射され、この対物レンズ１２６に照射されたレーザービームは前記対物レンズ１２６を通過してショートしている電極に照射される。

このように高エネルギーのレーザービームを照射することで、ショートしている電極を溶解・蒸発させ、不良を修理する。

一方、本発明に係るレーザーリペア装置は、前記電極パネル１０４が非透過性基板から形成されて前記透過照明ランプ１３２から照射された可視光線が前記基板に透過されなかったり、前記電極パネル１０４の表面に乱反射が起きて前記出力装置１５４に再現された画像が暗く判読不可能となる場合、シリンダ１４８を作動させて前記ビーム分割器１４４及び全反射鏡１４５の装着されたフレーム１４６を移動させ、前記全反射鏡１４５を前記電極パネル１０４から反射された可視光線の進行経路上に位置させる。

ここで、前記全反射鏡１４５は、前記反射鏡１３６を透過してきた可視光線を第２誘導反射鏡１５６に全反射させ、前記第２誘導反射鏡１５６に全反射された可視光線は、ＣＣＤカメラ１５２に照射され、出力装置１５４に画像として出力される。すると、作業者は、前記出力装置１５４を観測して前記電極パネル１０４の異常有無及び加工位置を判別することができる。

観測の結果、前記電極パネル１０４にショートしている電極が存在すると、制御部１４２を操作して圧縮器１４１を作動させ、この圧縮器１４１の作動により高圧の空気が送風されて前記シリンダ１４８を膨脹させ、前記フレーム１４６を移動させる。

このようなフレーム１４６の移動により、前記ビーム分割器１４４を前記レーザービーム及び可視光線の進行経路上に位置させ、それにレーザービームを照射すると同時に、電極パネル１０４の観測を行いながら前記電極パネル１０４の不良電極を修理する。

以上のように本発明に係るレーザーリペア装置及び方法に関して、例を示す図面を参照しつつ具体的に説明したが、本発明は上記図示例に限定される訳ではなく、当分野で通常の知識を持つ者により様々に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

従来技術に係るレーザーリペア装置を簡略に示す構成図。 従来技術に係るレーザーリペア装置で観測光量が乏しい場合のレーザーリペア方法を示す段階図。 本発明に係るレーザーリペア装置を簡略に示す構成図。 本発明に係るレーザーリペア装置の主要部を拡大して示す斜視図。 本発明に係るレーザーリペア装置で観測光量が乏しい場合のレーザーリペア方法を示す段階図。

符号の説明

１０２ テーブル
１０４ 電極パネル
１１０ レーザー発振器
１２２ 光拡大レンズ
１２４ スリット機構
１２５ スリット溝
１２６ 対物レンズ
１３２ 透過照明ランプ
１３４ 落射照明ランプ
１３６ 反射鏡
１３８ 第１誘導反射鏡
１４０ 切替手段
１４１ 圧縮器
１４２ 制御部
１４３ 取付け台
１４４ ビーム分割器
１４５ 全反射鏡
１４６ フレーム
１４７ エアシリンダ
１４９ ガイド
１５０ 観測手段
１５２ ＣＣＤカメラ
１５４ 出力装置
１５６ 第２誘導反射鏡

Claims (7)

1. 電極パネルにレーザービームを照射してその不良部位を修理するためのレーザー発振器と、
   前記レーザー発振器と前記電極パネルとの間に配置された、前記レーザービームを前記電極パネルの一側に集光させる、集光手段と、
   前記電極パネルに可視光線を照射する照明手段と、
   前記レーザービームを透過させると共に前記電極パネルから反射された可視光線の一部を反射させるビーム分割器と、
   前記電極パネルから反射された可視光線の全部を反射させる全反射鏡と、
   前記ビーム分割器又は前記全反射鏡から反射された可視光線を通じて前記電極パネルを観測する観測手段と、
   前記ビーム分割器又は前記全反射鏡を前記レーザービームの照射線上に選択的に位置させ、前記観測手段に向かう前記ビーム分割器で反射された前記照明手段からの可視光線の光量が少ない場合には全反射鏡へ、前記レーザービーム照射時には前記ビーム分割器へと切り替える切替手段と、
   を有することを特徴とするレーザーリペア装置。
2. 前記切替手段は、前記レーザービームと可視光線の照射線と直交するように配置された取付け台と、前記取付け台に滑らせるように移動可能に設置され、前記ビーム分割器と前記全反射鏡が装着されたフレームと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザーリペア装置。
3. 前記切替手段は、前記取付け台と前記フレームとの間に配置されて前記フレームの移送を案内するガイドをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザーリペア装置。
4. 前記レーザーリペア装置は、前記切替手段を移動させる駆動手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３に記載のレーザーリペア装置。
5. 前記駆動手段は、空気を圧送させる圧縮器と、前記圧縮器と連結されて空気により往復運動するシリンダと、を含むことを特徴とする請求項４に記載のレーザーリペア装置。
6. 前記駆動手段は、前記取付け台の一側に設置されたモータと、前記モータの回転軸に設置されて回転され、外周面に歯車が形成されたピニオンと、前記ピニオンと歯合されるように一側に歯車が形成され、前記フレームの一側に取り付けられたラックと、から構成されたことを特徴とする請求項４に記載のレーザーリペア装置。
7. レーザーリペア装置に電極パネルを載せるローディング段階と、
   前記ローディング段階で載せられた電極パネルをビーム分割器を用いて観測する電極パネル観測段階と、
   前記観測段階で前記ビーム分割器から反射される照明装置からの光量が電極パネルを観察するためには少なすぎる場合には、前記ビーム分割器を全反射鏡に切り替えて観測する切替段階と、
   観測された電極パネルに不良が存在する場合には、再び前記ビーム分割器に切り替えてレーザーを照射してその不良部位を修理する不良修理段階と、
   前記不良修理段階で修理完了された電極パネルを下ろすアンローディング段階と、を順次有することを特徴とするレーザーリペア方法。

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