CN102338942B

CN102338942B - 平面显示器的修补方法与系统

Info

Publication number: CN102338942B
Application number: CN 201010232684
Authority: CN
Inventors: 林岑盈; 沈威志; 郑中纬; 简志维
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: CN102338942A

Abstract

本发明提供一种平面显示器的修补方法与系统，其主要利用飞秒激光修补具有亮点缺陷的平面显示器。该平面显示器具有一驱动模块以及设置于其上的一滤光片，其与该驱动模块对应的面板上具有一光致抗蚀剂层。本发明利用飞秒激光照射于对应亮点的光致抗蚀剂层上，使得光致抗蚀剂层产生非线性多光子吸收的效应而改质，进而将该亮点转换成暗点。

Description

平面显示器的修补方法与系统

技术领域

本发明涉及一种修补技术，尤其是涉及一种平面显示器的修补方法与系统。

背景技术

液晶显示器为非主动发光元件，其色彩的显示必须通过背光模块提供光源，搭配驱动电路与液晶控制形成灰阶的亮度显示，并透过滤光片的红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)光致抗蚀剂层给予每一个画素特定颜色，不同颜色的画素即形成彩色画面。面板若存在瑕疵，将造成显示器中该像素无法正确显示所需色彩，而形成亮点或是暗点，其中，尤以亮点对显示器使用者而言特别明显，因此亮点数也为面板等级评定要素之一。

在现有技术中，例如：中国台湾公开第200827819号所提出的液晶显示面板的修复方法，其利用第一道奈秒激光使滤光片产生间隙裂缝，第二道飞秒激光(450nm、10MHz以上)或二极管激光(Diode Laser)，通过线性吸收使已有间隙的滤光片产生物理性质变化，以降低亮点透光性。该技术的飞秒激光对滤光片产生单光子线性吸收的效果。此外，又如中国台湾公开第200829977号揭露一种液晶显示面板的修复方法与装置，其使用波长为400-490nm的连续式(continuous wave，CW)或脉冲式(Pulse)激光或者是使用频率为＞10MHz且波长为450nm的飞秒激光，利用RGB线性吸收区间进行修复，需由液晶显示器的晶体管面加工，若从彩色滤光面进行修复，则易破坏偏光膜。该技术中所使用的激光400nm-490nm波段对红色(R)与绿色(G)彩色光致抗蚀剂穿透率低，可以将适当的能量加工在亮点光致抗蚀剂上。

另外又如WO 2008-156286揭露一种修补方法，其通过激光照射，使光致抗蚀剂材料和玻璃之间形成间隙(gap)，再通过激光配合扫描将周围黑色矩阵(black matrix)融化带至间隙中，使有亮点的光致抗蚀剂区域形成黑化。(非直接黑化光致抗蚀剂)。又如美国专利US.Pat.No.7,636,148也揭露一种修补方法，其通过激光(Nd:YAG laser 380～740nm，＜55Hz)以光掩模的方式照射，使滤光片面向基板面产生黑化(使光源所产生的光线无法通过滤光片)，因照射过程中产生扩散区，因此需以三组大小不同的光掩模进行加工，修补亮点。

此外，又如美国专利US.Pat.No.7,636,148则揭露一种修复液晶显示器的方法与系统，其揭露三种修复方式，第一种为在面板下上的玻璃基板上镀上一层修复膜，将有亮点的位置利用准分子(excimer)激光、二极管激光(diodelaser)或者是Nd:YAG激光加工修复膜。第二种在黑色矩阵加工。第三种在支撑物(pattern spacer)加工，将融化的支撑物覆盖到有亮点的彩色光致抗蚀剂上。另外，又如美国专利US.Pat.No.5,926,246也揭露一种修复方法，其利用激光加工在液晶面板里的配向膜，利用偏光膜旋转方向来检测亮点区，进行激光加工配向膜。激光波长范围200-450nm，主要是不让其它区域受到激光照射影响而受损，激光加工后的配向膜使液晶呈现不规则排列，降低光的透光度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面显示器的修补方法与系统，其利用飞秒激光对材料进行改质加工，由于飞秒激光具有让被加工的材料产生多光子非线性吸收、热影响区小以及控制加工深度的特点，因此可以直接对封装后的平面显示器的面板内部进行修补。

为达上述目的，本发明提供一种平面显示器的修补方法与系统，其可对完成封装的薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)面板进行修补，将飞秒激光光透过含有偏光膜的滤光片，聚焦于存在瑕疵的亮点所对应的彩色光致抗蚀剂上，对滤光片的彩色光致抗蚀剂进行改质黑化，以消除显示器亮点，使原来在面板上的亮点变成暗点，并且不会对其他区域造成伤害，提高显示器产品的品质与等级。此外，由于不会对其他区域或元件，例如：偏光膜，进行伤害，因此可不需要进行拆/贴偏光膜即可进行修补，因此可以减少修补所需的时间。

在一实施例中，本发明提供一种平面显示器修补方法，其包括有下列步骤：提供一平面显示器，其具有一液晶模块以及一滤光片，其设置于该液晶模块上，该滤光片上具有一光致抗蚀剂层，该平面显示器具有至少一亮点；以及提供一飞秒激光照射于对应该亮点的光致抗蚀剂层上，使对应该亮点的光致抗蚀剂层产生非线性多光子吸收而黑化。

在另一实施例中，本发明提供一种平面显示器修补系统，其包括有：一移动平台；一平面显示器，其设置于该移动平台上，该平面显示器具有一液晶模块以及一滤光片，该滤光片上具有一光致抗蚀剂层，该平面显示器具有至少一亮点；以及一飞秒激光源，其提供一飞秒激光，以照射于对应该亮点的光致抗蚀剂层上，使对应该亮点的光致抗蚀剂层产生非线性多光子吸收而黑化。

附图说明

图1为本发明的平面显示器修补方法实施例流程示意图；

图2为平面显示器剖面示意图；

图3为多光子吸收示意图；

图4为激光波长与穿透率关系示意图；

图5为本发明的平面显示器修补系统示意图；

图6为本发明的黑化的光致抗蚀剂层示意图；

图7A为本发明修补滤光片(R)结果影像示意；

图7B为本发明修补滤光片(R)上层偏光板未被破坏结果影像示意图。

主要元件符号说明

2-平面显示器修补方法

20～21-步骤

3-平面显示器

30-液晶模块

300-基板

301-薄膜晶体管层

302-液晶层

303-支撑物

304、305-偏光膜

31-滤光片

310-基板

311-光致抗蚀剂层

311a-黑化光致抗蚀剂层

312-黑色矩阵

32-背光板驱动模块

320-背光

4-平面显示器修补系统

40-移动平台

400-平台

401-驱动单元

41-飞秒激光源

42-控制单元

43-调整单元

430-激光频率及能量调整装置

431-激光波长调整装置

44-聚焦单元

45-反射镜

90-飞秒激光

91-电子

92-光子

93-价带

94-导带

95、96、97-曲线

具体实施方式

为使贵审查委员能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将本发明的装置的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以使得审查委员可以了解本发明的特点，详细说明陈述如下：

请参阅图1所示，该图为本发明的平面显示器修补方法实施例流程示意图。该修补方法2首先以步骤20提供一平面显示器。如图2所示，该图为平面显示器剖面示意图。该平面显示器3具有一液晶模块30、一滤光片31以及一背光板驱动模块32。该液晶模块30，其具有一基板300，其材质可为透明的玻璃或塑胶等材料，该基板300上有一薄膜晶体管层301。薄膜晶体管层301上具有一液晶层302，其内具有支撑物303(spacer)。液晶层302上具有该滤光片31，其包括有一基板310，其材质可以为玻璃，该基板310上具有一光致抗蚀剂层311，其与该液晶层302相对应。本实施例中，该滤光片31为彩色滤光片，而该光致抗蚀剂层311为彩色光致抗蚀剂层。除此之外，该滤光片也可为单色滤光片，光致抗蚀剂层也可为单色光致抗蚀剂层。再本实施例中，该光致抗蚀剂层311具有红色光致抗蚀剂(R)、绿色光致抗蚀剂(G)以及蓝色光致抗蚀剂(B)，附图中的彩色光致抗蚀剂311代表一绿色光致抗蚀剂。在绿色光致抗蚀剂一侧具有黑色矩阵312(black matrix)。该背光板驱动模块32则提供背光320通过该液晶模块30。该平面显示器3存在瑕疵，本实施例中的瑕疵为亮点的缺陷。所谓的亮点缺陷，可能由光致抗蚀剂层311、液晶模块30的液晶或者是电路缺陷所造成的。而在该滤光片31的上表面以及基板300的下表面分别设置有一偏光膜304与305。要说明的是，该驱动模块并不以液晶模块为限制，例如该驱动模块可以为彩色电子纸中的电子油墨模块，也可以实施。因此，本发明的平面显示器并不以液晶显示器为限制，只要是有利用到滤光片的显示器，如有亮点的缺陷皆可使用本发明的技术予以修补。

接着进行步骤21，提供一飞秒激光90照射于对应该亮点的光致抗蚀剂层311上，使对应该亮点的光致抗蚀剂层311产生非线性多光子吸收而黑化。一旦亮点所对应的光致抗蚀剂层311(可为红色光致抗蚀剂、蓝色光致抗蚀剂或者是绿色光致抗蚀剂)变质而黑化，则亮点区域所产生的光会被黑化的光致抗蚀剂阻挡，使得亮点转变成暗点。由于飞秒激光90的非线性多光子吸收的特点，因此不会对其他区域，例如偏光膜304，造成伤害，进而提高平面显示器3产品的品质与等级。当然，虽然本实施例中，修补过程中平面显示器3上是具有偏光膜304，但是在另一实施例中，也可以将偏光膜304去除直接让飞秒激光90照至对应亮点的光致抗蚀剂层311上。接下来说明修补的原理，在飞秒激光照射下，在聚焦区域的脉冲功率密度极高(＞10¹²W/cm²)，如图3所示，彩色光致抗蚀剂的原子中的电子91可能吸收多个光子92的能量解离，产生多光子吸收，虽然单光子能量小于材料带隙Eg，但电子仍可以透过飞秒激光非线性多光子吸收而使彩色光致抗蚀剂的原子中的电子从价带93跃迁至导带94。意味通过本发明利用飞秒激光多光子吸收，即使彩色光致抗蚀剂材料对激光照射波长为穿透率高的材质，仍可以使材料产生加工改质。

在本发明中，如图4所示，其为激光波长与穿透率关系示意图。其中曲线95表示红色材质(如红色光致抗蚀剂材料)在各个波长的激光照射下，所具有的穿透率状态、曲线96表示绿色材质(如绿色光致抗蚀剂材料)在各个波长的激光照射下，所具有的穿透率状态，而曲线97则表示蓝色材质(如蓝色光致抗蚀剂材料)在各个波长的激光照射下，所具有的穿透率状态。在本实施例中，所选用的飞秒激光的波长范围为532～1064nm、脉冲频率为100KHz～2MHz，而该飞秒激光的脉冲宽度小于等于500飞秒(femtosecond，fs)。当飞秒激光投射聚焦至光致抗蚀剂层时，飞秒激光至对应该亮点的光致抗蚀剂层所具有的激光剂量范围可以为1～61mJ/cm²。另外，为了加强飞秒激光聚焦的效果，更可以在飞秒激光投射至滤光片的光路上设置至少一聚焦透镜单元，其可由至少一透镜所构成。

请参阅图5所示，该图为本发明的平面显示器修补系统示意图。该平面显示器修补系统4包括有一移动平台40以及一飞秒激光源41。该移动平台40具有一平台400以及一驱动单元401，该驱动单元401驱动该平台400产生三维度线性位移运动。本实施例中，该驱动单元401由马达与螺杆等元件所组成或者是线性马达所构成，但不以此为限制。该驱动单元401驱动该平台400产生X与Y方向的位移运动，使得平台400可以在水平面上进行位置调整的动作；另外，驱动单元401驱动平台400产生Z轴方向的位移运动以调整该飞秒激光源41与该平台400间的距离，进而调整该飞秒激光90的焦距。在该移动平台40上放置有一平面显示器3，其具有亮点的缺陷，该平面显示器3的结构如图2所示，但不以该结构为限制。该移动平台40更耦接一控制单元42，该控制单元42可以为电脑或具有运算处理能力的单芯片与记忆体组合。通过该控制单元42所提供的输入界面，输入亮点的位置，使该控制单元42记录关于该亮点的位置。该控制单元42可以产生控制信号使该移动平台40移动而使该亮点对应到飞秒激光90，使该飞秒激光90聚焦于光致抗蚀剂层311上。本实施例中，该控制单元42产生的控制信号给驱动单元401，驱动单元401收到了驱动信号之后，驱动该平台400产生对应该驱动信号的位移运动。

该飞秒激光源41设置在该移动平台的一侧，本实施例为上方，其可以产生一飞秒激光90。该飞秒激光源41更耦接有一调整单元43。本实施例中，该调整单元43更包括有一激光频率及能量调整装置430，以及激光波长调整装置431，以调整该飞秒激光的波长、脉冲频率、激光剂量以及脉冲宽度等特征。在本实施例中，所选用的飞秒激光的波长范围为532～1064nm、脉冲频率为100KHz～2MHz，而该飞秒激光的脉冲宽度小于等于500fs。此外，为了增加该飞秒激光90的聚焦效果，在该飞秒激光90投射至该平面显示器3的光路上更可以设置有一聚焦单元44。该聚焦单元44由至少一聚焦透镜所构成，其组成可以利用现有技术的透镜予以组合，并不以图5所示的状态为限制。另外，在飞秒激光90的光路上也可以视状况而设置反射镜45以导引该飞秒激光90至平面显示器3上。

该平面显示器修补系统4根据图1所示的步骤，对具有亮点的该平面显示器3进行修补。一开始通过控制单元42设定关于个亮点或者是要修补的位置，该控制单元42根据设定的位置控制驱动单元401以使该平台400产生对应的位移运动。由于飞秒激光源41固定不动，因此通过驱动平台400的位移运动，可以将亮点移动至对应该飞秒激光90的位置，使得飞秒激光90聚焦于该平面显示器3内部对应该亮点位置的滤光片31的光致抗蚀剂层311上，使对应该亮点的光致抗蚀剂层311产生非线性多光子吸收而形成黑化光致抗蚀剂层311a，如图6所示。当对应亮点的光致抗蚀剂层黑化之后，经由亮点所发出之光后到黑化光致抗蚀剂的阻挡，使得光无法穿透滤光片，进而使得亮点缺陷变成暗点。

另外，要说明的是，由于本发明利用飞秒激光，使得被修补的材质产生非线性的多光子吸收，因此虽然飞秒激光90在修补的过程中，如图2所示，经过偏光膜304而聚焦至对应亮点的光致抗蚀剂层311上，然而照射在偏光膜304的能量密度因非线性多光子效应之故，而低于改质门槛，因此不会对偏光膜304或者是飞秒激光90光路所经过的区域造成伤害。如图7A与图7B所示，该图为本发明修补滤光片结果影像示意图。在图7A中，可以看出红色光致抗蚀剂已经被黑化，而在图7B中，可以看出滤光片上对应红色光致抗蚀剂的偏光膜并未因为飞秒激光通过而受损。

以上所述的仅为本发明的实施例，当不能以之限制本发明范围。即大凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，也不脱离本发明的精神和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims

1.一种平面显示器修补方法，其包括有下列步骤：

提供一平面显示器，其具有液晶模块以及滤光片，该滤光片设置于该液晶模块上，该滤光片上具有光致抗蚀剂层，该平面显示器具有至少一亮点；以及

提供一飞秒激光照射于对应该亮点的光致抗蚀剂层上，使对应该亮点的光致抗蚀剂层产生非线性多光子吸收而黑化。

2.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该飞秒激光的波长范围为532～1064nm。

3.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该飞秒激光的脉冲频率为100KHz～2MHz。

4.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该飞秒激光至对应该亮点的光致抗蚀剂层所具有的激光剂量范围为1～61mJ/cm²。

5.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该飞秒激光的脉冲宽度小于等于500fs。

6.如权利要求1的平面显示器修补方法，其还包括有使该飞秒激光经由至少一聚焦透镜而投射至对应该亮点的光致抗蚀剂层上的步骤。

7.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该光致抗蚀剂层与该飞秒激光对应的面上还贴设有偏光膜。

8.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该滤光片为彩色滤光片，该光致抗蚀剂层为彩色光致抗蚀剂层。

9.如权利要求1的平面显示器修补方法，其在该飞秒激光的光路上还设置有至少一聚焦透镜单元，以提高聚焦效果。

10.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该滤光片与该飞秒激光对应的面上还贴设有偏光膜。

11.一种平面显示器修补系统，其包括有：

移动平台；

平面显示器，其设置于该移动平台上，该平面显示器具有液晶模块以及滤光片，该滤光片上具有光致抗蚀剂层，该平面显示器具有至少一亮点；以及

飞秒激光源，其提供一飞秒激光，以照射于对应该亮点的光致抗蚀剂层上，使对应该亮点的光致抗蚀剂层产生非线性多光子吸收而黑化。

12.如权利要求11的平面显示器修补系统，其中飞秒激光源还具有调整单元，以调整该飞秒激光的波长、脉冲频率、激光剂量以及脉冲宽度。

13.如权利要求12的平面显示器修补系统，其中该飞秒激光的波长范围为532～1064nm。

14.如权利要求12的平面显示器修补系统，其中该飞秒激光的脉冲频率为100KHz～2MHz。

15.如权利要求12的平面显示器修补系统，其中该飞秒激光至对应该亮点的光致抗蚀剂层所具有的激光剂量范围为1～61mJ/cm²。

16.如权利要求12的平面显示器修补系统，其中该飞秒激光的脉冲宽度小于等于500fs。

17.如权利要求11的平面显示器修补系统，其在该飞秒激光的光路上还设置有至少一聚焦透镜单元，以提高聚焦效果。

18.如权利要求11的平面显示器修补系统，其中该滤光片与该飞秒激光对应的面上还贴设有偏光膜。

19.如权利要求11的平面显示器修补系统，其中该移动平台包括有平台以及驱动单元，该驱动单元提供驱动该平台产生三维线性位移运动。

20.如权利要求11的平面显示器修补系统，其还包括有控制单元，该控制单元记录关于该亮点的位置，以产生控制信号使该移动平台移动而使该亮点对应到飞秒激光，使该飞秒激光聚焦于光致抗蚀剂层上。

21.如权利要求11的平面显示器修补系统，其中该滤光片为彩色滤光片，该光致抗蚀剂层为彩色光致抗蚀剂层。