(57)【要約】  偏光フィルムを有する液晶ディスプレイパネルを修復するためのシステムが開示される。このシステムは、レーザ修復光学システム、測定光学システム及びプロセッサを含む。上記レーザ修復光学システムは、ワークピースに向けられたレーザ出力経路に沿ってレーザ修復ビームの偏光を変更するための偏光ユニットを含む。上記測定光学システムは、測定照明経路に沿って測定照明を提供するための照明源と、反射した測定照明を検出するための検出器とを含む。上記プロセッサは、反射した測定照明に応答する偏光ユニットを調整する。
2016514287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイパネルを修復するための、偏光フィルムを含むＬＣＤ修復システムであって、
ワークピースに向けられたレーザ出力経路に沿ってレーザ修復ビームの偏光を変更するための偏光ユニットを含むレーザ修復光学システムと、
測定照明経路に沿って測定照明を提供するための照明源と、反射した測定照明を検出するための検出器とを含む測定光学システムと、
反射した測定照明に応答する偏光ユニットのための調整を判断するためのプロセッサと、
から構成されることを特徴とするＬＣＤ修復システム。
【請求項２】
前記システムは、さらにレーザ出力を複数の波長で提供するためのレーザ源を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項３】
前記レーザ出力経路及び前記測定照明経路は、前記レーザ出力経路及び前記測定照明経路の少なくとも一部において同軸上となることを特徴とする請求項１に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項４】
前記偏光調整ユニットは回転可能な半波長板であることを特徴とする請求項１に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項５】
前記レーザ出力経路は、Ｘ軸ＡＯＢＤ及びＹ軸ＡＯＢＤを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項６】
前記プロセッサは、異なる偏光のエネルギー補正値を有するエネルギー較正テーブルを含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項７】
前記システムは、ワークピースにおいて所望のレーザエネルギーを提供するのに最適な偏光を判断する較正手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項８】
偏光フィルムを含む液晶ディスプレイパネルを修復するためのＬＣＤ修復システムであって、
ワークピースに向けられたレーザ出力経路に沿ってレーザ修復ビームの偏光を変更するための偏光ユニットを含むレーザ修復光学システムと、
ワークピースにおいて所望のレーザエネルギーを提供するのに最適なレーザ修復ビームの偏光を判断するためのプロセッサと、
測定照明経路に沿って測定照明を提供するための照明源と、反射した測定照明を検出するための検出器とを含む測定光学システムと、
から構成され、前記プロセッサは、ワークピースにおいて所望のエネルギーを提供する最適な偏光と、反射した測定照明とに応答する偏光ユニットを調整するための調整を判断することを特徴とするＬＣＤ修復システム。
【請求項９】
前記システムは、さらにレーザ出力を複数の波長で提供するためのレーザ源を含むことを特徴とする請求項８に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項１０】
前記レーザ出力経路及び前記測定照明経路は、前記レーザ出力経路及び前記測定照明経路の少なくとも一部において同軸上となることを特徴とする請求項８に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項１１】
前記偏光調整ユニットは回転可能な半波長板であることを特徴とする請求項８に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項１２】
前記レーザ出力経路は、Ｘ軸ＡＯＢＤ及びＹ軸ＡＯＢＤを含むことを特徴とする請求項８に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項１３】
前記プロセッサは、異なる偏光のエネルギー補正値を有するエネルギー較正テーブルを含むことを特徴とする請求項８に記載のＬＣＤ修復システム。
【請求項１４】
ＬＣＤディスプレイを修復する方法であって、
ワークピースに向けられたレーザ出力経路に沿ってレーザ修復ビームの偏光を変更するための偏光ユニットを含むレーザ修復光学システムを提供し、
ワークピースにおいて所望のレーザエネルギーを提供するための、レーザ修復ビームの最適な偏光を判断し、
測定照明経路に沿って測定照明を提供するための照明源と、反射した測定照明を検出するための検出器とを含む測定光学システムを提供し、
反射した測定照明を検出し、
ワークピースにおいて所望のエネルギーを提供するのに最適な偏光及び反射した測定照明に応答する偏光ユニットを調整するための調整を判断する、
ステップから構成されることを特徴とするＬＣＤ修復システム。
【請求項１５】
前記システムは、さらにレーザ出力を複数の波長で提供するためのレーザ源を含むことを特徴とする請求項14に記載のＬＣＤディスプレイを修復する方法。
【請求項１６】
前記レーザ出力経路及び前記測定照明経路は、前記レーザ出力経路及び前記測定照明経路の少なくとも一部において同軸上となることを特徴とする請求項14に記載のＬＣＤディスプレイを修復する方法。
【請求項１７】
前記偏光調整ユニットは回転可能な半波長板であることを特徴とする請求項14に記載のＬＣＤディスプレイを修復する方法。
【請求項１８】
前記レーザ出力経路は、Ｘ軸ＡＯＢＤ及びＹ軸ＡＯＢＤを含むことを特徴とする請求項14に記載のＬＣＤディスプレイを修復する方法。
【請求項１９】
ワークピースにおいて所望のエネルギーを提供するのに最適な偏光及び反射した測定照明に応答する偏光ユニットを調整するための調整を判断する前記ステップは、異なる偏光のエネルギー補正値を有するエネルギー較正テーブルにアクセスすることを特徴とする請求項14に記載のＬＣＤディスプレイを修復する方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、2013年３月11日に出願された米国特許出願第13/793,190号を優先権として主張し、その全ての内容及び本質はすべて参照により本明細書に組み込まれる。
【背景】
【０００２】
本発明は、一般に、ディスクリート回路の配列を含み、いずれかのディスクリート回路に欠陥があった場合にそのディスクリート回路を分離可能な電子装置のレーザ修復に関し、特に液晶ディスプレイパネルの修復に関する。
【０００３】
通常、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルは、ガラス板構造の間に挟まれた液晶層を含み、一方のガラス板構造は、実質的に透明な電極層内に（信号線及びゲート線を有する）トランジスタ素子の配列を含んでいる。もう一方のガラス板構造は、カラー表示ピクセルを形成する多数組のカラーフィルタ（例えば、赤、緑及び青）を含んでいる。
【０００４】
個々のトランジスタ素子に、製造時に欠陥が生じる可能性があることは周知である。この欠陥により、オンであってもピクセルが暗いままとなるか、あるいは電源がついた状態でピクセルがオフにされても、ピクセルが明るいままとなる。人間の目は、全体的なパネルの中で微小のピクセルがオンにならなくても気が付かないため、暗いピクセルは大きな問題にはならないことは知られている。しかし、暗さが意図される中での明るいピクセルは非常に目立つ。明るいピクセルによる欠陥を低減又は除去するための試みのもと、多くのプロセスが開発されてきた。
【０００５】
例として、米国特許第6,812,992号、第7,502,094号及び第7,755,380号では、損傷したピクセルのカラーフィルタの透過率を下げるためにレーザ光線を使用することが概して開示されている。米国特許第5,142,386号では、液晶分子の配向を逸らし、損傷したピクセルのカラーフィルタを黒くするためにレーザ光線を使用することが開示されている。その他の技術としては、修復されるピクセルに関連するトランジスタ素子の導電部分の切断が挙げられる。
【０００６】
米国特許第7,636,148号では、関連するレーザ光線の適用によって透明になるように設計された、装置の露出した外側表面に被覆される修復フィルム（透明な有機フィルム）の使用が開示される。米国特許第7,697,108号では、１）欠陥のあるピクセルと整列する外側基板に溝部を形成し、２）ＵＶ硬化性樹脂を溝部に塗布し、３）紫外線で樹脂を照射することにより、損傷したピクセルを暗くする方法が開示される。
【０００７】
個々のピクセル（例えば、カラーフィルタによって定義される）は互いに接触しないが、通常黒色のマトリクス素材でそれぞれが包囲される。米国特許出願公開第2009/0141231では、黒色マトリクス粒子が色素層と上側基板との間に分散されるように黒色マトリクスの一部にレーザ光線を当て、それによりピクセルを塞ぐことで、損傷したピクセルを暗くする方法が開示される。また、この参考文献では、液晶分子の整列を乱すべく関連する整列層を破壊するためのＵＶ光線を当てることも開示される。
【０００８】
また、ピクセル内のフィルムにレーザ光線を当てることで泡が形成され、それが液晶パネルの他の領域に移動して近隣のピクセルの機能性を損なうことが知られている。一例として、米国特許出願公開第2006/0087321では、損傷したピクセルの整列フィルムを乱すためにレーザ光線が使用され、放射によって生じた泡は即座に別のレーザビームの標的とされるようにレーザの反復率が制御されることが開示される。この参考文献では、第２エネルギー層が上記のような泡を含むピクセルに的中した場合、レーザ照明エネルギーは整列フィルムによってほとんどが吸収されて気化される。気化された成分は泡の中を漂流し、やがて暗いフィルムとして落ち着くことで、透過する光の量を減少させることが開示される。
【０００９】
液晶ディスプレイの多くは、少なくともディスプレイ装置の外側表面に偏光フィルム又は偏光板を備えている。偏光フィルム又は偏光板は所望のディスプレイ視覚的機能性を提供し、偏光フィルム又は偏光板は、その異なる部分で様々な偏光配位を含んでいる。装置の外側表面に偏光フィルム又は偏光板を用いた装置では、偏光配位が異なることにより異なる量の偏光レーザエネルギーが欠陥ピクセルに適用されることになるため、ピクセルの修復プロセスはさらに複雑になる。
【００１０】
液晶ディスプレイの欠陥ピクセルを暗くするために多くの方法が開発されてきたが、例えば、液晶分子が乱されたときに閉じ込められた泡を処理することが難しいことや、液晶ディスプレイに偏光フィルムが用いられた際の処理ステップが難しいことなど従来の方法の欠点を解消するシステム及び方法の必要性が依然として存在している。
【概要】
【００１１】
ある実施形態によって、本発明は上面偏光フィルムを有する液晶ディスプレイパネルを修復するためのＬＣＤ修復システムを提供する。ＬＣＤは、レーザ修復光学システム、測定光学システム及びプロセッサを含んでなる。レーザ修復光学システムは、ワークピースに向けられたレーザ出力経路に沿ってレーザ修復ビームの偏光を変更するための偏光ユニットを含んでなる。測定光学システムは、測定照明経路に沿った測定照明（measurement illumination）を提供するための照明源と、反射された測定照明を検出するための検出器を含んでなる。プロセッサは、反射された測定照明に応答する偏光ユニットを調整する。
【００１２】
別の実施形態によると、本発明は、偏光フィルムを有する液晶ディスプレイパネルを修復するためのＬＣＤ修復システムを提供し、該ＬＣＤ修復システムは、レーザ修復光学システム、プロセッサ及び測定光学システムを含む。レーザリベア光学システムは、ワークピースに向けられたレーザ出力経路に沿ってレーザ修復ビームの偏光を変更するための偏光ユニットを含んでなる。プロセッサは、望ましいレーザエネルギーをワークピースに提供するのに最適なレーザ修復ビームの偏光を判断する。測定光学システムは、測定照明経路に沿った測定照明を提供するための照明源と、反射された測定照明を検出するための検出器を含む。プロセッサは、ワークピースにおいて望ましいレーザエネルギーを提供するのに最適なレーザ修復ビームの偏光と、反射された測定照明とに応答する偏光ユニットを調節するための調整を決定する。
【００１３】
さらなる実施形態によると、本発明はＬＣＤディスプレイを修復する方法を提供する。本方法は、ワークピースに向けられたレーザ出力経路に沿ってレーザ修復ビームの偏光を変更するための偏光ユニットを含んでなるレーザリベア光学システムを備え、ワークピースに望ましいレーザエネルギーを提供するためのレーザ修復ビームの最適な偏光を決定し、測定照明経路に沿った測定照明を提供するための照明源を有する測定光学システムを備え、反射された測定照明を検出し、ワークピースにおいて望ましいレーザエネルギーを提供するのに最適なレーザ修復ビームの偏光と、反射された測定照明とに応答する偏光ユニットを調節するための調整を判断するというステップを含んで構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
以下の説明は添付の図面を参照してさらに理解することができる。
【００１５】
【図１】図１は、修復システム及び工程が本発明の実施形態に基づいて使用される、液晶ディスプレイの部分断面説明図を示す。
【図２】図２は、ピクセルの１つが欠陥的に暗いままで、ピクセルの１つが欠陥的に明るいままとなった３色のフィルタを開示した、液晶ディスプレイパネルの平面説明図を示す。
【図３Ａ】図３Ａ〜図３Ｃは、選択されたピクセルを暗くするためにレーザ修復ビームが使用された際の３時点における液晶ディスプレイパネルの一部の平面説明図を示す。
【図３Ｂ】図３Ａ〜図３Ｃは、選択されたピクセルを暗くするためにレーザ修復ビームが使用された際の３時点における液晶ディスプレイパネルの一部の平面説明図を示す。
【図３Ｃ】図３Ａ〜図３Ｃは、選択されたピクセルを暗くするためにレーザ修復ビームが使用された際の３時点における液晶ディスプレイパネルの一部の平面説明図を示す。
【図３Ｄ】図３Ｄ及び図３Ｅは選択されたカラーフィルタを暗くするために黒色マトリクスの一部が使用された際の液晶ディスプレイパネルの一部の概略説明図を示す。
【図３Ｅ】図３Ｄ及び図３Ｅは選択されたカラーフィルタを暗くするために黒色マトリクスの一部が使用された際の液晶ディスプレイパネルの一部の概略説明図を示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態によるガントリーシステムの概略説明図を示す。
【図５】図５は、固定された偏光子が用いられた本発明の実施形態によるシステムの概略説明図を示す。
【図６】図６は、固定された偏光子が用いられた本発明の実施形態によるシステムの概略説明図を示す。
【図７】図７は、本発明の実施形態によるシステムの光学アセンブリの概略説明図を示す。
【図８】図８は、可変型の偏光子が用いられた本発明の実施形態によるシステムの概略説明図を示す。
【図９】図９は、検出器が非同軸の実施形態で用いられた本発明のシステムの概略説明図を示す。
【図１０】図10は、検出器が同軸の実施形態で用いられた本発明のシステムの概略説明図を示す。
【図１１】図11は、本発明の実施形態による偏光軸測定プロセスのフロー説明図を示す。
【図１２】図12は、偏光層を含む本発明の実施形態による修復される液晶ディスプレイの平面説明図を示す。
【図１３】図13は、本発明の実施形態による測定位置を特定するためのプロセスのフロー説明図を示す。
【図１４】図14は、本発明の測定プロセスによる測定反射の平面説明図を示す。
【図１５】図15は、本発明の実施形態による測定プロセスのフロー説明図を示す。
【図１６】図16は、非較正エネルギーの実施形態による、修復プロセスのフロー説明図を示す。
【図１７】図17は、実施形態による偏光較正に対する出力エネルギーのプロセスのフロー説明図を示す。
【図１８】図18は、較正エネルギーの実施形態による修復プロセスのフロー説明図を示す。
【図１９】図19は、本発明の実施形態によるシステムのための制御システムの概略説明図を示す。
【００１６】
図面は例示的な目的でのみ示される。
【詳細な説明】
【００１７】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、一般的に上面偏光子、カラーフィルタ配列、液晶、下面偏光子及び照明器を含む異なる機能層のサンドイッチのようなものである。それぞれの偏光子は、各偏光子を透過した光の偏光軸に対応する偏光軸を有する。液晶は、上面偏光子と下面偏光子の間で光の偏光軸を回転するように制御され、これによってＬＣＤへの光の透過が制御される。
【００１８】
図１に開示されるように、ＬＣＤは、液晶層12、複数のカラーフィルタ14a、14b、14c及び14d、各トランジスタ素子16a、16b、16c、16dを含む透明な電極層、上面偏光フィルム18、下面偏光フィルム20及び照明パネル22を含み得る。カラーフィルタには、例えば、カラーフィルタ14aと14dが赤、カラーフィルタ14bが緑、そしてカラーフィルタ14cが青とされる３つのセットが備えられてもよい。さらに図２で示されるように、カラーフィルタの配列は、不要な光の透過を最小限に抑えるために、黒いプラスチック材料のマトリクス24内に備えられてもよい。本明細書で使用される場合には、ピクセルという用語は、電極層の１以上のトランジスタ素子、及び／又は、ディスプレイがカラーディスプレイの場合には１以上のカラーフィルタに関連する画像素子を意味する。
【００１９】
図２で開示されるように、ディスプレイは欠陥のあるピクセルを含むこともある。例えば、カラーフィルタ14xに関連するピクセルは不要な光を放出していることが示され（明ピクセル欠陥）、カラーフィルタ14yに関連するピクセルは所望の光を放出していないことが示される（暗ピクセル欠陥）。
【００２０】
明ピクセル欠陥は、例えば明ピクセル欠陥を示すピクセルを暗くすることで修復される。修復は、ＬＤＣの一部に照射して、明ピクセル欠陥領域を透過する照明の量が低減されるように材料特性を変更することを伴っていてもよい。上記のように、例えばピクセル機能を修復又は不能にするために導電素子を切断したり、レーザ照射によって直接的又は間接的にカラーフィルタ材料を暗くしたりするなど、レーザを用いた様々な修復技術が知られている。
【００２１】
一例として示されるように、図３Ａ〜図３Ｃでは、明ピクセル欠陥に関連するカラーフィルタ14xは、所定のスキャンパターンでカラーフィルタ14xに直接レーザ照射することで暗くされる。また別の実施形態では、図４Ｄで示されるようにカラーフィルタ14xを包囲する黒マトリクス材料24を改質するようにレーザ照射して、図３Ｅで示されるように（スキャンレーザを使用して）乱れた黒マトリクス材料をカラーフィルタの上に分散することで、カラーフィルタが暗くされる。レーザ修復手順の代替案には、明るい欠陥品にインキングを行うこと等の機械的操作が含まれてもよい。
【００２２】
図４に開示されるように、ガントリー30は、ワークピース（ＬＣＤ44）上のＡで示される部分で光学修復ヘッド34を運搬し、修復が必要とされる欠陥ピクセルの上に修復ヘッドを配置する。積層分割されたステージ等のその他の周知の相対位置システムが、欠陥ピクセルの上に光学修復ヘッドを配置するために代替的に使用されてもよい。相対運動は、数百ミリから１メートル以上の範囲で行われる。相対運動の範囲は、より大きなパネル及び利用可能なサイズのマザーガラス基板を収容するために増加し続けることが予想される。一例では、現在のマザーガラスのサイズの範囲は第１世代300mm×400mmから第10世代2850mm×3050mmまで及ぶ。多くの修復点を有する大きな基板は、高速修復及びスループットの増加の恩恵を受けるが、光学ヘッドの機能は、ＬＣＤパネルの上の運動範囲の影響をほとんど受けない。
【００２３】
図５で図示されるように、レーザ修復光学システムは、レーザシステム46、回転半波長板32、ビームスプリッタ38、40及び対物レンズ48を含む。測定光学システムは、照明器42、ビームスプリッタ38、40、対物レンズ48、検出器36及びビデオ装置50を含む。光路はビームスプリッタ38とワークピースとの間で一致し、両方の光路は、レーザシステム46の出力を用いて修復されるＬＣＤパネル44を支えるワークピース支持構造に向けられる。照明器42が提供する照明はワークピースの一部で反射し、その反射からワークピースにおける偏光層のその部分の偏光を検出器36が判断する。光学サブシステムは、ピクセル構造を視るための少なくとも１つの高倍率撮像システム50を含む。
【００２４】
レーザサブシステムは、ＬＣＤに照射することで欠陥素子を処理するためのレーザシステムを含む。撮像システムの視野は、カラーフィルタ配列の少なくとも一部と幾分のフィルタのない領域を含む。好ましくは、撮像システムは、ビデオカメラ等の画像センサーに画像を提供する顕微鏡対物レンズ等の色補正撮像対物レンズを備え、画像信号、処理される生画像ファイル又は処理された画像ファイルを出力する。撮像システムは、パターンマッチングやピクセル平均化等の画像処理能力も含み、処理画像又は算出された画像値を出力する。撮像システムは、リレーレンズや結像（チューブ）レンズ等の、所定の倍率及び解像度を有するカメラに焦点の合った画像を提供するその他の周知の撮像素子をさらに含む。好ましくは、撮像システムは上方から視野を照明する同軸上の照明器をさらに含む。軸外れ上方照明（off-axis top side illumination）又はＬＣＤの下方から上に向かって透過する照明等、その他の種類の照明が使用されてもよい。
【００２５】
レーザシステム46は、適切な修復ビームを生成する１以上のレーザ源を含む。通常、多重スペクトルの実施形態では、配列内の異なる色のサブピクセルを暗くする等の異なる修復タスクを行うために複数の波長が用いられる。例えば、緑レーザ出力（例えば515nm）は赤カラーフィルタを照射及び／又は電気的なデータラインを切断するために使用され、赤レーザ出力（例えば1030nm）は、緑及び青カラーフィルタを照射するために使用されてもよい。ある実施形態では、ＵＶ出力（例えば343nm）が特定の適用において使用されてもよい。便宜上、レーザ出力を修復ビームと呼ぶが、これは、ＬＣＤが照射されるようにレーザ出力が対物レンズを透過する限り、単一波長レーザビーム、複数の波長の多重レーザビーム及び、例えば赤外線、紫外線及び超短パルスレーザ等の異なる電源とパルス特性を有するレーザビームであってもよい。レーザ出力は、出力特性を変えるように制御された単一レーザ又は異なる出力特性が修復ビームに組み合わされた多波長レーザによって生成されてもよい。
【００２６】
レーザ修復ビームは撮像システムの視野内にあるワークピースに直接当たる。修復ビームをワークピースに向けるために、好ましくは、修復ビームは偏向場内のワークピースにランダムなアクセスが提供されるように制御可能に偏光される。異なる種類の光偏向器が用いられてもよく、例えば図６で示されるような少なくとも１つの実施形態では、偏向器はＸ軸ＡＯＢＤ偏向器56及びＹ軸ＡＯＢＤ偏向器58を含む２軸音響光学ビーム偏向器（ＡＯＢＤ）である。ビーム偏向の様々な態様は米国特許出願公開第2011/0210105にて説明され、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。ＡＯＢＤは、素早いビーム位置決め及びレーザパルスエネルギーの制御を提供し、場合によって偏向はパルス毎に行われる。
【００２７】
次いで、レーザ修復ビームは、ＬＣＤディスプレイ44に到達する前にリレー光学系60を通過する。偏向場における偏向スキャンパターン62は、単一パス又は複数パスで１以上のサブピクセルの領域を照射することが可能である。特定のパターンは照射される特定の材料に関連してもよく、例えばラスタ、ディザ又は拡散パターンであってもよい。照射レジメンは、制御されたレーザ出力特性及び例えば取得した画像の欠陥を特定することで判断できる偏向パターンを含む。
【００２８】
レーザパラメーターと偏向パターンの組み合わせは電子的に蓄積され、取得した画像に基づいた使用のために検索される。ガルバノメータスキャナ、ファーストステアリングミラー等を含む様々な種類の偏向器を用いられてもよい。これらのミラーを利用した偏向器は、偏向角度が波長及びより大きいスキャン角度の影響を受けないという利点があるが、音響光学偏向器は視野内の素早いランダムアクセスと、付加的な変調器を使用しないエネルギー制御とを提供する。さらなる適用例では、その他の偏向器の種類には電気光学偏向器が含まれてもよい。
【００２９】
例えば（３逓倍された1343（青色）の）447nm及び671nmを含む波長多重スペクトル出力が使用された場合、各波長は光学スキャナの異なるセットで偏向されるか、あるいは多重レーザ波長で動作するように設計された１つの多軸偏向器セットを用いて通常偏向される。セットの各偏向器は、各波長の中央回折角が４mrad又はそれ以下の所定の許容範囲内で、少なくとも70％の最適化された回折効率と約37mradの回折角スキャンを有する、各周波数に対して異なる中心周波数を有するＡＯＢＤであってもよい。ＡＯＢＤの利点は、（ＡＯＭと同じ）ビームエネルギーの完全かつ非常に精密なエネルギー制御及び偏向が得られる点である。さらに、精密なエネルギー制御は非常に低いレベルの非破壊的な測定ビームを設定し、処理エネルギーを設定可能とする上で重要となる。好適なTeO2装置は、例えば英国サマモットのGooch & Housego社（旧Crystal Technologies社）で入手可能とされる。
【００３０】
レーザシステムは、修復ビームの偏光状態を変更するために少なくとも１つの光学素子を含む。上面偏光子を介してワークピースへの結合を増加するために偏光が修正される。直線状に偏光された修復ビームと上面偏光子の相対的な配向に応じて、ある場合には、結合を増やすために円偏光子によって修復ビームが修正される。
【００３１】
例として図６に示されるように、実施形態において、光源42はワークピース54に到達する前に円偏光子52に照明を提供する。この場合、修正された偏光は設計により円形とされるため、ＬＣＤ上面偏光子の配向に対して修正されたビームの感度が下げられ、円偏光子は上面偏光子軸における配向エラーに関係なく、均一なエネルギーをカラーフィルタに伝達する。
【００３２】
実際には、ビームは完全に偏光されてなくてもよく、円偏光子は不純（例えば、楕円形）であってもよく、これにより上面偏光子の配向に応じてエネルギー結合が変化する。例えば、結合はビーム経路における円偏光子であっても10％も異なることもある。さらに、上面偏光子の下に位置するＬＣＤ構造に対するエネルギーの結合が、円偏光子によって完全に最適化はされない。上面偏光子の配向が異なり、円偏光が理想的で、エネルギー伝送が均一であっても、約半分のエネルギーは上面偏光子に吸収され、処理される下層構造における処理エネルギーが低減される。さらに、上面偏光子に吸収されたエネルギーによって損傷が生じることもある。これら両方の影響により、処理エネルギーウィンドウが望ましくないレベルまで抑制され得る。
【００３３】
エネルギー結合は、図８に示されるように、直線状に偏光された修復ビームが回転によって上面偏光子と整列し、光源42からのレーザ出力がワークピース54に到達する前に偏光回転子64によって調整される際に増加し得る。上面偏光子軸の位置合わせが十分に正確になれば、処理ビーム直線偏光は処理のために適切に整列される。偏光回転は、レーザ経路において回転可能な半波長板によって達成可能となる。多重スペクトルシステムでは、各レーザビームは波長固有の半波長板によって独立的に回転され得るか、又は光路を共通にする異なるビームは無色の波長板を用いて回転され得る。いずれの場合にも、多次（multiple order）波長板よりも０次波長板が好ましい。他の周知の偏光回転技術を代替的に用いると、直線偏光は上面偏光子軸に整列するように修正され得る。
【００３４】
直線偏光は半波長板の２倍の角度で回転されることが知られている。従って、360°の偏光回転は180°の機械的回転で達成可能となる。場合によって、偏光範囲は機械的回転が90°行われて180°とされる。当業者は、画像回転子、ポッケルスセル等の代替的な偏光回転子が使用可能であることを理解するであろう。固体偏光回転のために、様々な種類の周知の制御電子機器が、アクチュエータを駆動して機械的に偏光を回転するか、あるいはその他の種類の光学又は電子光学的偏光回転子を駆動するのに使用され得る。
【００３５】
上面偏光子の偏光軸の配向は制御が不十分で、ワークピースにわたって軸配向が異なることさえ起こり得る。結果として生じる配向誤差は数十度とされる。このため、静的アライメント又は所定の公称配向に対するアライメントによって、大幅な配向誤差が生じ、この結果として、レーザ修復工程の効率を抑制するエネルギー結合誤差につながり得る。公称直線偏光子配向におけるこれらの制限を考慮すると、直線偏光された修復ビームを上面偏光子の実際の偏光軸に整列することで、１以上の修復部位における結合を改善できることが理解できる。
【００３６】
偏光アライメントを局所的に最適化するために、上面フィルタ偏光軸の測定値が、より効率的な修復工程のために偏光アライメント誤差を最小に抑え、エネルギー結合を最大にするための基準として用いられる。さらに、高いスループットを提供するためには迅速な測定が好適とされる。図９に示される少なくとも１つの実施形態において、光学修復ヘッドは、（図８の）ワークピース54から反射する照明を検出するための検出器66を含み、偏光回転子64の調整が自動的に制御される。
【００３７】
再度図９を参照すると、反射した光は入射レーザ処理ビーム軸と同軸上の検出器に伝播され、帰還する反射路は例えばビームスプリッタ38によって分離されて検出器36に向けられる。図10に概念的に開示されるまた別の例では、検出器36は非同軸上の反射光を処理ビームの軸に対してある角度で受光する。このような構成は、レーザ処理ビーム軸の光路から１以上のビームスプリッタをなくすために用いることができる。ＬＣＤからの反射を最大にすることは、修復ビーム偏光軸と上面フィルタ偏光軸のアライメントに相当する。これは、上面フィルタにおける吸収が最小化したことが主な理由と考えられる。
【００３８】
図11を参照すると、偏光測定プロセスが開始されると（ステップ70）、ワークピースがロードされ（ステップ72）、測定レーザ源が非破壊に設定される（ステップ74）。ビームがワークピース測定位置に向けられ（ステップ76）、測定ビームの偏光配向が配向範囲内に設定され（ステップ78）、ワークピースからの反射が相対的な配向範囲を用いて測定される（ステップ80）。取得したデータ及び一連の配向から最大反射が判断され（ステップ82）、測定位置又はその付近で後に行われる修復工程で使用される。測定プロセスはこれで終了する（ステップ84）。測定源は非破壊に設定されたレーザ修復ビーム源であってもよいが、測定源は付加的な専用の光源であってもよい。
【００３９】
図12の86で示されるように、ビーム偏向器の視野内において、上面偏光子の下には異なる材料が配置される。図２に関連して説明されたカラーフィルタに加えて、図12では偏光88の線が描かれた偏光フィルムが図示されている。偏光軸の測定のために、比較的反射率の高い材料が対象範囲における測定の反射体として選択される。換言すると、領域90は装置にわたって分布する多くの反射領域のうちの１つであるとも言える。90で示されるように、偏光測定のために黒マトリクス24が選択される。
【００４０】
図13を参照すると、プロセスが開始されると（ステップ110）、照明が点灯され（ステップ102）、ＬＣＤの画像が取得され（ステップ104）、偏向器の視野内で測定に好適な材料の位置が特定される（ステップ106）。その位置は、例えば画像処理技術を用いて判断されるか、操作者によって手動式又は半自動式に判断が行われる。測定位置が特定されると、次の測定のために照明が消灯され（ステップ108）、これでプロセスが終了する（ステップ110）。
【００４１】
図14に図示されるように、測定領域120の照射によって、望ましい反射122の測定精度を低下させる望ましくない反射124が生じる可能性がある。このため、対象領域を隔離するためのマスク126が使用されてもよい。図15を参照すると、測定プロセスが開始されると（ステップ130）、非破壊偏光試験ビームがオンにされ（ステップ132）、偏光回転が設定され（ステップ134）、画像が取得され（ステップ136）、対象領域がマスクされる（ステップ138）。対象領域をマスクするステップは、望ましい測定反射に基づいた測定位置を囲んで不要な反射を遮蔽することを含む。例として、ピクセル強度は、全体の画像フレームよりむしろ対象領域のみにわたって集積され、測定精度を上げるためのサンプル平均化のために複数の測定が取得される。特に、ビーム強度が測定された（ステップ140）後、より多くのデータを平均化すべきかプロセスによって決定され（ステップ142）、そうであれば、プロセスは図示されるようにステップ136に戻る。
【００４２】
このような類の空間フィルタリングは画像処理中に行われ、不要な反射が自動的にマスクされる。平均化のためにデータがもう必要でないと判断されると（ステップ142）、プロセスは強度データを保存し（ステップ144）、その測定角度が、測定される最後の測定角度でなければステップ134に戻る（ステップ148）。レーザ出力エネルギー及び／又は検出器のゲインは、検出器が飽和しないように検出が行われる前に調整され、通常は正確な測定のためにバックグラウンド照明は最小にされる。例えば、視野照明は測定の前に消灯されてもよい。
【００４３】
検出器はカメラであってもよいが、カメラに代えて、又はカメラに加えて、ワークピースから反射した反射レーザ放射に敏感なその他の検出器が使用されてもよく、例えば、付加的な検出器によって反射光の測定感度を向上させることができる。検出器としてのカメラはワークピースを整列させるために使用されてもよく、又はスループット及び／又は測定精度を向上させるために第２の専用カメラが使用されてもよい。
【００４４】
図16を参照すると、非較正エネルギー（non-calibrated energy）の実施形態では、プロセスが開始されると（ステップ150）、ワークピースの偏光軸が測定される（ステップ152）。次いでビーム偏光配向が設定され（ステップ154）、ワークピースにエネルギーが伝達される（ステップ156）。上面偏光子の配向は反射に基づいて判断／測定され、修復ビームは上面偏光子と整列するように調整される。そして修復ビームはワークピースに伝達されて（ステップ156）、プロセスが終了する（ステップ158）。偏光測定及びアライメントがそれぞれの修復部位で行われ、上面フィルタ偏光軸の可変性を解消し、それぞれの修復部位で最適化されたエネルギー結合が提供される。
【００４５】
測定の偏光が回転される際に、ワークピース表面に向けられた出力のエネルギーは安定していなければならず、例えば機器は熱的に固定される。しかし、出力は、ビームスプリッタや折り畳みミラーなどのビーム経路素子の偏光感度によって異なる。この出力誤差によって、偏光が回転された際に測定誤差と修復エネルギー設定誤差が生じる。図17を参照すると、較正ルーチンには出力エネルギーと偏光の両方が考慮される。プロセスが開始されると（ステップ160）、公称レーザパラメーターが設定され（ステップ162）、偏光範囲及び解像度が設定される（ステップ164）。次いでレーザ出力が偏光回転の範囲にわたり測定されて変化量が測定され（ステップ166）、出力較正テーブルを生成する（ステップ170）ためにエネルギー補正値が算出される（ステップ168）。そしてプロセスが終了する（ステップ172）。レーザ出力はワークピース表面で電力又はエネルギー計量器を用いて測定されてもよい。検出器は、例えば米国特許第6,501,061号に開示されるように、ワークピースの平面付近に基板に隣接して配置され得る。当該米国特許の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４６】
図18を参照すると、較正エネルギー値は補償修復プロセスに用いられてもよく、該プロセスが開始されると（ステップ180）、図16を参照して上記されたように、偏光に対して伝達された出力エネルギーが較正される（ステップ182）。次にワークピースの偏光軸が測定され（ステップ184）、ビーム偏光が設定され（ステップ186）、較正されたエネルギーがワークピースに伝達される（ステップ188）。これでプロセスは終了する（ステップ190）。このため、較正は、較正エネルギーを偏光軸測定に提供するために測定ビームに適用される。偏光配向は修復工程のために適宜設定され、較正されたエネルギーはワークピースに伝達される。偏光子にあまり多くのエネルギーが吸収されないことが重要となるため、このようにすることで伝達が最大化される。また、プロセスウィンドウは通常狭く、カラーフィルタを暗くする実際の最適エネルギーは、ＬＣＤに思わぬ損傷が生じるのを防止するために非常に注意深く決定されるので、レーザ修復のために、安定した（及び正しい）エネルギーが伝達されカラーフィルタに届けられる。較正及び測定ステップのために、レーザは所定の時間だけ安定化される。
【００４７】
図19に示されるように、制御システムは、ＵＳＢから電力が供給されたハブ202に接続されたパソコン200などのコンピュータを含み、該ハブはIsomet iHHSコントローラ204、（RS232変換器を介した）レーザシステム206、671nm修復ビームのためのシャッタ208、447nm修復ビームのためのシャッタ210、偏光回転子214及びカリフォルニア州サンタクララのCoherent社により販売されるCoherent Powermax UV/VISパワーメータなどのパワーメータ216に順番に接続される。
【００４８】
当業者であれば、上述された実施形態において、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び改良を加えることが可能であることは認識できるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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