CN103028840A - 激光输出调整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光输出调整装置及方法。激光输出调整装置包括：激光部（100），生成激光光束（10）；光学部（200），提供激光光束（10）经过的路径；加工部（300），使经过光学部（200）的激光光束（10）照射到基板（20）；第一测定部（400），设置于激光部（100）和光学部（200）之间，测定生成于激光部（100）的激光光束（10）的输出能量；第二测定部（500），设置于光学部（200）的内部，测定经过光学部（200）的激光光束（10）的输出能量；控制部（600），接收第一测定部（400）和第二测定部（500）所测定的激光光束（10）的输出信号，并将信号传送到激光部（100），以调整生成在激光部（100）的激光光束（10）的输出能量。

Description

激光输出调整装置及方法

技术领域

本发明涉及一种激光输出调整装置及方法。具体为，通过由第一测定部和第二测定部对在激光部生成的激光光束进行测定，可容易地对照射在基板上的激光光束的输出能量进行调整的激光输出调整装置及方法。

背景技术

近年来，随着平板显示器装置，尤其是在液晶显示器（LCD）的需求的增加和大型化的趋势，其应用程度、尺寸增大及分辨率增加的速度也在加快，且为提高生产效率并实现价格的低廉化，在简化制造工艺和提高收益率方面付出了很多努力。液晶显示器的基本结构，由形成有黑色矩阵、彩色滤光膜和共同电极的上部基板，及形成有像素区域、像素电极、开关元件和线路的下部基板，以及填充于所述上部基板和下述基板之间的液晶所构成。

这种在下部基板上形成的结构组成成分，导致在制造工艺中出现线路的断线或短路等不良现象，且随图像元件显示面积的大型化，这种缺陷也越来越多，因此，为提高液晶显示器的质量和稳定性，需要可消除这些缺陷的修补（Repair）技术。

一直备受瞩目的修补技术是，具备修补用的备用线路，在发生缺陷时，连接备用线路对断线进行修补的方法，但若修补线路过长时，信号水平会因线路电阻值而降低，从而对液晶面板的动作特性产生不利影响。

因此，最近较受欢迎的是使用激光化学气相沉积法的修补线路法。即，基本上是采用在发现缺陷时，利用激光来切断缺陷部位的某一部位，并通过化学气相沉积法来沉积修补线路并形成图案的方法，或是在线路断线时，通过激光化学气相沉积法（Laser CVD）沉积金属，从而使断开的线路电连接的方式，进而完成修补作业。这种激光化学气相沉积法修补方法的优点在于，断线时可立即在断线部位按所期望的形状生长金属线路，其修补工艺简单，且可进行包括光栅线路和数据线路在内的各种修补作业。而且，激光化学气相沉积法不仅可修补基板的缺陷，还可用于微细线路的沉积工艺。

参照图1，现有的激光化学气相沉积法装置中，在激光部100生成的激光光束10经过光学部200，在从加工部300照射到基板20的过程中，由加工部测定器310对其输出值进行测定。但激光光束10输出能量减少的现象发生时，则很难判断造成激光光束10输出能量减少的部位。另外，还存在难以将减少的激光光束的输出能量重新调整所需强度的难题。

另外，除了激光化学气相沉积法装置之外，对切断发生短路的不良线路对缺陷进行修补的一般激光装置，及用激光照射显示器的缺陷像素使其暗点化后对缺陷进行修补的高像素修补（HPR）装置等来说，准确保持使用者所期望的激光输出强度，在确保工艺可再现性和稳定性方面，尤为重要。

发明内容

因此，本发明旨在解决上述现有技术存在的各种问题，目的在于提供一种在激光的沉积和修补工艺中，使激光光束的输出能量始终保持一致的激光输出调整装置及方法。

此外，本发明的目的还在于，提供一种能够容易识别出造成激光光束输出能量减少的激光装置组成部分的激光输出调整装置及方法。

另外，本方明的目的还在于，提供一种在激光加工时，可实时对激光光束的输出能量进行测定的激光输出调整装置及方法。

还有，本发明的目的在于，提供一种在工艺中激光光束的输出能量出现异常时，可自动调整激光光束的输出能量，以增强工艺可靠性和稳定性的激光输出调整装置及方法。

为达到上述目的，本发明提供的激光输出调整装置的特点在于，包括：激光部，生成激光光束；光学部，提供上述激光光束所经过的路径；加工部，使经过上述光学部的激光光束照射到基板上；第一测定部，设置于上述激光部与上述光学部之间，用于测定在上述激光部生成的激光光束的输出能量；第二测定部，设置于上述光学部内，用于测定经过上述光学部的激光光束的输出能量；控制部，接收由上述第一测定部和上述第二测定部测定的激光光束的输出信号，将信号传送到上述激光部，从而调整在上述激光部生成的激光光束的输出能量。

另外，为达到上述目的，本发明的激光输出调整方法的特点在于，在生成激光光束的激光部和提供激光光束所经过的路径的光学部之间设置第一测定部，并将在第一测定部上测定的在上述激光部生成的激光光束的输出信号，和在设置于上述光学部内部的第二测定部所测定的经过上述光学部的激光光束的输出信号发送至上述激光部，从而调整在上述激光部生成的激光光束的输出能量。

如上所述，本发明提供的结构的效果在于：在利用激光进行沉积、修补的工艺中，可使所期望的激光光束的输出能量始终保持一致。

此外，本发明的效果还在于：可容易地确定出造成激光光束输出能量减少的激光装置组成部分，

另外，本发明的效果还在于：在激光加工时，可实时对激光光束的输出能量进行测定。

此外，本发明的效果还在于：工艺中激光光束的输出能量出现异常时，可自动调整激光光束的输出能量，进而增强工艺的可靠性和稳定性。

附图说明

图1为现有的激光输出装置的示意图。

图2为本发明的实施例所示的激光输出调整装置的结构示意图。

图3为本发明的一实施例所示的在第一测定部上对激光光束的输出能量进行测定的示意图。

图4为本发明的一实施例所示的在第二测定部上对激光光束的输出能量进行测定的示意图。

图5为本发明的一实施例所示的在散射器上的激光光束扩散的示意图。附图标记：

10、11、12、12’：激光光束

20：基板

100：激光部

200：光学部

300：加工部

310：加工部测定器

400：第一测定部

410：第一射束分离器

420：覆盖板

500：第二测定部

510：第二射束分离器

520：散射器

530：电荷耦合器（CCD）

600：控制部

具体实施方式

下面，将举例说明本发明可实施的特定实施例并参照附图，对发明作以详细说明。为使本行业人员能够充分实施本发明，将对这些实施例作以详细说明。本发明的各种实施例虽有所不同，但相互之间并不排斥。例如，这里所记载的特定形状，特定结构和特性与一实施例相关，且在不脱离本发明精神和范围的情况下，也可由其他的实施例来体现。另外，各自公开的实施例中的个别结构组成部分的位置或配置，在不脱离本发明精神和范围的情况下也可进行变动。因此，后述详细说明并无限定之意，只要合理说明，本发明的范围则仅限定于与其权利要求所主张的内容等同的所有范围以及附加的权利要求。附图上相似的参照标号多角度而言，其实是相同的，或者说具有相似的功能，且为方便起见，也有可能会夸张地表现附图所示实施例的长度、面积、厚度及形态。

下面，为使具备本发明所属技术领域内一般知识的技术人员，都能够轻而易举地实施本发明，结合附图详细说明本发明的最佳实施例。

本发明所提供的激光输出调整装置并不限定于基板的图形化工艺、线路沉积或线路切断等的缺陷修补工艺、沉积工艺和不合格像素的暗点化工艺等，本行业人员在使用激光输出装置的所有领域内，可根据能力对其加以应用。以下，以在激光化学气相沉积法工艺上使用本发明所提供的激光输出调整装置为例，加以说明。

激光输出调整装置的构成：

图2为本发明的实施例所示的激光输出调整装置的结构示意图。

参照图2，本发明的实施例所示的激光输出装置由激光部100，光学部200，加工部300，第一测定部400，第二测定部500和控制部600构成。

激光部100生成激光光束10，例如可生成Nd:YAG激光或二极管激光并照射到光学部200上。此外，激光部100接收由控制部600传送的信号，对生成的激光光束10的输出进行调整。

此外，例如，激光部100可利用若干个激光光束提高生产效率，这是众所周知的技术，故在本说明书内不做详细说明。本实施例中使用的激光光束的个数可根据基板尺寸的大小进行各种变动。另外，所有的激光光束的波长可相同，也可按工艺条件来使用不同波长的激光光束。此外，激光光束可从各自的激光发生器（无图示）发出，也可利用合适的光学系（无图示）并由一个激光发生器生成若干个激光光束。

光学部200设置于激光部100和加工部300之间，可提供激光光束10所经过的路径。另外，聚焦激光光束10以形成焦点。这时，根据聚焦强度，角度，聚焦效率等，有可能利用一个或若干个光学系（无图示）。

加工部300可使经过光学部200的激光光束10照射到基板20上。激光光束10从加工部300照射到基板20上，可修补基板20的缺陷，还能在激光光速的照射部位进行微细线路的沉积。

第一测定部400设置于激光部100与光学部200之间。第一测定部400可对生成在激光部100且照射到光学部200上的激光光束的输出能量进行测定，其可包括将光能变换成电能的光电变换元件中的一种，即光电二极管（photo diode）。

第二测定部500可设置于光学部200的内部。第二测定部500对经过光学部200并照射到加工部300上的激光光束10的输出能量进行测定，和第一测定部400同样，还可包括光电二极管。

控制部600接收第一测定部400和第二测定部500测定的激光光束10的输出信号，对接收的输出信号进行分析，从而为调整在激光部100生成的激光光束10的输出能量而向激光部100发送信号。

控制部600还包括显示部（无图示），其可对从第一测定部400和第二测定部500接收到的激光光束的输出信号，和向激光部100发送的信号进行数值化处理并予以显示。另外，还可包括数据输入部（无图示），该数据输入部用于从使用激光调整装置的使用者接收所期望的激光光束输出值。控制部600优选是一种可进行运算、输入并输出数据的诸如计算机的装置。

激光输出能量的测定：

图3为本发明的实施例所示的在第一测定部400上对激光光束11的输出能量进行测定的示意图。

本发明的一实施例所示的第一测定部400，在生成于激光部100的激光光束10照射到光学部200之前，可直接对激光光束10的输出能量进行测定。

一方面，依照其他实施例所示，激光光束10的输出能量可在第一测定部400间接测试。图3所示的是，激光光束10的输出能量被射束分离器（beamsplitter）410和覆盖板420反射，而间接地在第一测定部400测定的示意图。

参照图3，激光部100和光学部200之间设置有第一射束分离器410。

第一射束分离器410可对经过第一射束分离器410的激光光束10进行分离。即激光光束10的一部分通过第一射束分离器410被反射，其余部分则按原来的路径而照射到光学部200。若经第一射束分离器410分离并被反射的激光光束11的输出能量过大，则工艺上所使用的激光光束10的输出能量就会过小，达不到本发明保持激光光束10始终一致的目的，若经分离并反射的激光光束11的输出能量过小，则在第一测定器400上对激光光束11进行测定时，误差范围会变大，因此，经分离并反射的激光光束11的输出能量占全部输出能量的1%至2%时为最佳。

另外，在激光部100和光学部200之间，除了第一测定部400和第一射束分离器410外，还可能包括覆盖板420。覆盖板420使经第一射束分离器410分离并反射的激光光束11再次反射到第一测定部400上，进而使第一测定部400对激光光束11的输出能量测定变得容易。覆盖板420的材质只要是可以反射激光光束11的材质，即可不加限制地使用。图3中为更好地进行说明，图示了覆盖板420只覆盖开放侧面的一部分，但覆盖的面积可根据发明的利用形态而不同。

图4为本发明的实施例所示的在第二测定部500上对激光光束12的输出能量进行测定的示意图。

如图4所示，本发明一实施例的第二测定部500可直接对从激光部100照射到光学部200并经过光学部200的激光光束10的输出能量进行测定。

另外，根据其他实施例，激光光束10的输出能量可由第二测定部500来间接测定。图4显示的是，激光光束10的输出经第二射束分离器510反射后，经过散射器520并在第二测定部500进行间接测定的示意图。

参照图4，光学部200内设有第二射束分离器510。

第二射束分离器510可对通过第二射束分离器510的激光光束10进行分离。即，部分激光光束10被第二射束分离器510反射，其余部分按原来的路径经过光学部200而照射到加工部300上。若被第二射束分离器510分离并反射的激光光束12的输出能量过大，工艺上所使用的激光光束10的输出能量就会过小，这样达不到本发明的保持激光光束11始终一致的目的，若经分离并反射的激光光束12的输出能量过小，则在第一测定器500上对激光光束进行测定时，误差范围会变大，因此，优选被分离并反射的激光光束12的输出能量占全部输出能量的1%至2%。

另外，在第二测定部500和第二射束分离器510之间，即在第二测定器500的侧面可安装散射器（diffuser）520。光学部200的内部可设置有电荷耦合器（CCD：charge coupled device）530，为防止从第二射束分离器510分离到第二测定部500的激光光束12反射到第二测定部500的表面而被射到电荷耦合器530，安装散射器520。另外，散射器520的作用在于，可更精密地测定激光光束12的输出能量。

图5为本发明一实施例的在散射器上的激光光束扩散的示意图。

参照图5，被第二射束分离器510分离并反射的激光光束12在经过散射器520时，在散射器520内部充分扩散12’后，照射到第二测定部500的表面上。因激光光束10被第二分离器510分离和反射，因此，激光光束12具有较小的输出能量，有可能出现测定误差，但经过散射器520的激光光束12’广泛地分布在第二测定部500的表面上，从而可提高测定的准确度。

散射器520的尺寸优选根据第二测定部500的大小而制作，以完全覆盖第二测定部500的侧面。另外，散射器520的材质可为熔融石英（fused silica，FS）。熔融石英具有优异的光学性质及抗激光损伤性，因此，作为基于激光的光学系统中的光学构件而被广泛使用。将散射器520的一面或两面可加工成每1mm有240沙（grit），这样在使用时，对激光光束12的扩散效果会更加明显。

另外，优选散射器520被安装成与第二测定部500的侧面呈规定角度A倾斜。在第二测定部500的侧面上，直接安装散射器520的情况（规定角度A为0°时）下，激光光束12在散射器520表面上轻微反射并被传到电荷耦合器530上。为防止这种现象的发生，散射器520优选被安装成与第二测定部500侧面呈大于0°且小于45°的角度A倾斜，更优选倾斜20°。散射器520若以超过45°的角度A安装，经过散射器520且在第二测定部500测定的激光光束12的输出能量有可能会减少。

激光输出能量的调整：

以下，对本发明所提供的激光输出装置实时调整激光输出能量的过程加以说明。

激光输出调整装置的使用者可在控制部600的数据输入部（无图示）上,输入将要照射到基板20上的激光光束10的输出值。在激光部100上生成并照射与使用者输入的输出值一致的激光光束10。

在激光光束10照射到光学部200之前，可由第一测定部400对输出能量进行测定。这时，若由第一测定部测定的激光光束11的输出能量小于使用者输入的激光光束10的输出能量，即没有生成与在激光光束100上设定的激光光束的输出能量相当的激光光速，进而可确定激光部100出现了问题。因此，控制部600对第一测定部400上所测定的激光光束11的输出能量与预先设定（使用者输入的）激光光束10的输出能量进行比较后，若激光光束11的输出能量小于激光光束10的输出能量，在控制部600的显示部（无图示）显示激光部100存在异常的同时，提高在激光部100生成的激光光束10的输出能量，以调整至第一测定部400上测定的激光光束11的输出能量与预先设定的激光光束10的输出能量一致。一方面，若进一步设有第一射束分离器410，激光光束10的输出能量的1%至2%会反射到第一测定部400上，因此，控制部600应考虑这一点，再做运算。

举一例说明，使用者输入的是激光光束10输出100J的能量，但在第一测定部400上测定的是激光光束11只具备90J的能量，控制部600在显示部（无图示）上显示激光部100存在异常的同时，向激光部100传送信号，使激光光束10输出110J的能量，并进行调整使第一测定部400上测定的激光光束11具备100J的能量。

接下来，经过光学部200的激光光束10在通过加工部300照射至基板20之前，通过第二测定部500对输出能量进行测定。这时，如果在第二测定部500上测定的激光光束12的输出能量小于使用者所输入的激光光束10，则认为是激光光束10在经过光学部200时输出能量减少，可确定光学部200内部的激光光束路径出现了问题。即控制部600接收第一测定部400和第二测定部500的信号，当在第一测定器400上测定的激光光束11的输出能量与预先设定的激光光束10的输出能量一致，而第二测定部500上测定的激光光束12的输出能量小于预先设定的激光光束10的输出能量时，应是激光部100不存在异常，而光学部200有异常，因此，在控制部600的显示部（无图示）上显示光学部200存在异常的同时，提高在激光部100生成的激光光束10的输出能量，并调整至在第二测定器500上测定的激光光束12的输出能量与预先设定的激光光束10的输出能量一致。另外，若进一步设有第二射束分离器510，因激光光束10的输出能量中仅有1%至2%反射到第二测定部500上，控制部600需考虑这一点再做运算。

举一例说明，使用者输入的是激光光束10输出100J的能量，但在第一测定部400上测定的是激光光束11具备100J的能量，而第二测定部500上测定的激光光束12只具备90J的能量，则控制部600在显示部（无图示）上显示激光部100无异常而光学部200有异常的同时，向激光部100传送信号，使激光光束10输出110J的能量，从而调整至第二测定部500上测定的激光光束12具备100J的能量。

如上所述，本发明在使用激光的工艺上，可实时测定激光输出能量，使所期望的激光光束输出能量始终保持一致，且更加容易地确定出导致问题发生的激光装置组成部分，并自动调整激光光束的输出能量，有效加强工艺的可靠性和稳定性。

综上所述，结合最佳实施例及附图而作以详细说明，但并不以此为限，凡具备本发明所属技术领域内一般知识的技术人员，均可在不脱离本发明精神的范围内，进行各种变形和变动。这些变形例和变动例均被看作包含在本发明及权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种激光输出调整装置，其特征在于，包括：

激光部，生成激光光束；

光学部，提供所述激光光束经过的路径；

加工部，使经过所述光学部的激光光束照射到基板上；

第一测定部，设置于所述激光部与所述光学部之间，测定生成于所述激光部的激光光束的输出能量；

第二测定部，设置于所述光学部的内部，测定经过所述光学部的激光光束的输出能量；

控制部，接收由所述第一测定部和所述第二测定部测定的激光光束的输出信号，将信号传送到所述激光部，从而调整生成于所述激光部的激光光束的输出能量。

2.根据权利要求1所述的激光输出调整装置，其特征在于：

当由所述第一测定部测定的激光光束的输出能量小于预先设定的激光光束的输出能量时，在所述控制部显示所述激光部出现问题的同时，对生成于所述激光部的激光光束的输出能量进行调整，以使所述第一测定部测定的激光光束的输出能量与所述预先设定的激光光束的输出能量一致，

当由所述第一测定部测定的激光光束的输出能量与所述预先设定的激光光束的输出能量一致，而由所述第二测定部测定的激光光束的数据小于所述预先设定的激光光束的输出能量时，在所述控制部显示所述光学部出现问题的同时，对生成于所述激光部的激光光束的输出能量进行调整，以使所述第二测定部测定的激光光束的输出能量与所述预先设定的激光光束的输出能量一致。

3.根据权利要求1所述的激光输出调整装置，其特征在于，还包括：

第一射束分离器，该第一射束分离器被安装在所述激光部和所述光学部之间，用于分离生成于所述激光部的激光光束。

4.根据权利要求3所述的激光输出调整装置，其特征在于：

所述第一射束分离器分离的激光光束占生成于所述激光部的激光光束的输出能量的1%至2%。

5.根据权利要求3所述的激光输出调整装置，其特征在于，还包括：

覆盖板，用于将所述第一射束分离器分离出的激光光束反射到所述第一测定部。

6.根据权利要求1所述的激光输出调整装置，其特征在于，还包括：

第二射束分离器，该第二射束分离器设置于所述光学部内部，并对经过所述光学部的激光光束进行分离。

7.根据权利要求6所述的激光输出调整装置，其特征在于：

所述第二射束分离器分离的激光光束占经过所述光学部的激光光束的输出能量的1%至2%。

8.根据权利要求1所述的激光输出调整装置，其特征在于：

在所述第二测定部的侧面安装有散射器。

9.根据权利要求8所述的激光输出调整装置，其特征在于：

所述散射器被安装成，与第二测定部的侧面呈大于0°且小于45°的角度倾斜。

10.根据权利要求书9所述的激光输出调整装置，其特征在于：

所述散射器的材质为熔融石英。

11.一种激光输出调整方法，其特征在于：

将由第一测定部测定的生成于所述激光部的激光光束的输出信号以及由第二测定部测定的经过所述光学部的激光光束的输出信号传送至所述激光部，从而对生成于所述激光部的激光光束的输出能量进行调整，其中，所述第一测定部设置在生成激光光束的激光部与提供激光光束经过的路径的光学部之间，所述第二测定部设置在所述光学部内部。

12.根据权利要求11所述的激光输出调整方法，其特征在于：

当由所述第一测定部测定的激光光束的输出能量小于预先设定的激光光束的输出能量时，在所述控制部显示所述激光部存在问题的同时，对生成于所述激光部的激光光束进行调整，以使由所述第一测定部测定的激光光束的输出能量与所述预先设定的激光光束的输出能量一致，

当由所述第一测定部测定的激光光束的输出能量与所述预先设定的激光光束的输出能量一致，而由所述第二测定部测定的激光光束的数据小于所述预先设定的激光光束的输出能量时，在所述控制部显示所述光学部出现问题的同时，对生成于所述激光部的激光光束的输出能量进行调整，以使所述第二测定部测定的激光光束的输出能量与所述预先设定的激光光束的输出能量一致。

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