CN102466900A - 平面显示器的修补方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供平面显示器的修补方法与系统，其主要是利用飞秒激光修补具有亮点缺陷的平面显示器。该平面显示器具有透光基底，且具有亮点缺陷。本发明利用飞秒激光照射于对应亮点的透光基底上，使得透光基底产生非线性多光子吸收的效应而改性，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

本发明涉及修补技术，尤其是指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，其色彩的显示必须透过背光模块提供的光源，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)色层给予每一个像素特定颜色，不同颜色的像素即形成彩色画面。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，尤以亮点对显示器使用者而言特别明显，因此亮点数亦为面板等级评定要素之一。

在已知技术中，例如中国台湾专利公开号200827819所提出的液晶显示面板的修复方法，其是利用第一道纳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)，透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。此外，又如中国台湾专利公开号200829977披露一种液晶显示面板的修复方法与装置，其是使用波长为400-490nm的连续(CW)或脉冲(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R和G彩色光致抗蚀剂穿透度低，可以将适当的能量施加在亮点光致抗蚀剂上。

另外又如WO 2008-156286披露一种修补方法，其透过激光照射，使光致抗蚀剂材料和玻璃之间形成间隙(gap)，再透过激光配合扫描将周围黑色矩阵(black matrix)融化带至间隙(gap)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US7,502,094也披露一种修补方法，其透过激光(Nd:YAG激光380～740nm，＜55Hz)以光掩模的方式照射，使滤光片面向基底面产生黑化(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US7,636,148则披露一种修复液晶显示器的方法与系统，其披露三种修复方式，第一种为在面板上的玻璃基底上镀上一层修复膜，将有亮点的位置利用激光(YAG、准分子、二极管激光)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。而美国专利US7,126,232，亦是属于将修复膜(repair film)转移至缺陷位置的一种修补机制。

另外，又如美国专利US5,926,246也披露一种修复方法，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，激光使液晶呈现不规则排列，降低光的透光度。而中国台湾实用新型M381804，则提供一种含有滤光片的显示器的修补装置，包含至少一个激光源、至少二个反射镜组、至少二个镜头与至少一个镜组控制单元，其可选择性输出不同波长的激光以黑化滤光片上不同颜色的色点，而完成亮点修补。

发明内容

本发明提供平面显示器的修补方法与系统，其利用飞秒激光聚焦至平面显示器的透光基底内，而对透光基底进行改性加工，由于飞秒激光可让被加工的基底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。

本发明提供平面显示器的修补方法与系统，其可对完成封装的液晶显示面板进行修补，将飞秒激光聚焦于含有偏光膜的滤光片的透光基底上，对滤光片的透光基底进行改性黑化，以消除显示器亮点，使原来所形成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，因此可以减少修补所需的时间。

在实施例中，本发明提供一种平面显示器修补方法，其包括有下列步骤：提供平面显示器，其具有透光基底，该平面显示器具有至少一亮点；以及提供飞秒激光聚焦照射于对应该亮点的透光基底上，使对应该亮点的透光基底产生非线性多光子吸收而改性，进而将该亮点转换成暗点。

在另一实施例中，本发明提供一种平面显示器修补方法，其包括有下列步骤：提供平面显示器，其具有液晶模块以及滤光片，其设置于该液晶模块上，该液晶模块具有第一透光基底，该滤光片上具有第二透光基底以及彩色光致抗蚀剂层，该平面显示器具有至少一亮点；以及提供飞秒激光聚焦照射于对应该亮点的第一透光基底或者是第二透光基底，使对应该亮点的第一透光基底或第二透光基底产生非线性多光子吸收而改性，进而将该亮点转换成暗点。

在另一实施例中，本发明还提供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，该平面显示器具有透光基底，该平面显示器具有至少一亮点；以及飞秒激光源，其提供飞秒激光，以聚焦照射于对应该亮点的透光基底上，使对应该亮点的透光基底产生非线性多光子吸收而改性，进而将该亮点转换成暗点。

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3A为本发明飞秒激光聚焦投射至第二透光基底剖面示意图。

图3B为第二透光基底能量吸收范围示意图。

图3C与图3D分别为第二透光基底改性门槛与吸收飞秒激光能量关系示意图。

图4A为利用飞秒激光使得第二透光基底产生散射的第二透光基底剖面示意图。

图4B为本发明利用飞秒激光聚焦照射于第二透光基底而产生双折射现象示意图。

图4C为本发明的具有布拉格光栅的改性区域示意图。

图5为步骤21的另一实施例示意图

图6为本发明的平面显示器修补系统示意图。

附图标记说明

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-第一透光基底

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-第二透光基底

3100-裂缝

3101-周期结构

3102-布拉格光栅结构

3103、3104-不同密度的结构

310a-黑化透光基底

311-彩色光致抗蚀剂层

312-黑色矩阵

32-背光模块

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-区域

92-改性门槛

93-区域

94-改性区域

95、96-偏极方向

97-径向偏振飞秒激光

98-改性区域

具体实施方式

为了有助于对本发明的特征、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，从而可以了解本发明的特点，然而本发明不限于这些具体描述。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提供平面显示器。如图2所示，该图为平面显示器剖面示意图。图2的平面显示器为液晶平面显示器。该平面显示器3具有液晶模块30、滤光片31以及背光模块32。该液晶模块30，其具有第一透明基底300，其材料可为透明的玻璃或高分子聚合物，例如塑胶等材料。该第一透明基底300上有薄膜晶体管层301。薄膜晶体管层301上具有液晶层302，其内具有支撑物303(spacer)。液晶层302上具有该滤光片31，其包括有第二透明基底310，其材料可以为透明的玻璃或者是高分子聚合物，例如塑胶。该第二透光基底310上具有光致抗蚀剂层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，该滤光片亦可为单色滤光片，光致抗蚀剂层亦可为单色光致抗蚀剂层。在本实施例中，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)。该背光模块32则提供背光320以通过该液晶模块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的第二透光基底310的上表面以及第一透光基底300的下表面分别设置有偏光膜304与305。

接着进行步骤21，提供飞秒激光90聚焦照射于对应该亮点的透光基底上，使对应该亮点的透光基底产生非线性多光子吸收而改性黑化，进而将该亮点转换成暗点。要说明的是，本实施例中的步骤21中的透光基底，为第二透光基底310。而步骤21中的改性，可以通过飞秒激光光束，使对应亮点的透光基底上的区域因为多光子吸收，而产生物理改变，造成散射、双折射、布拉格(Bragg)光栅等效应，使此预定区域形成黑化，亦不会有其它区域受损。飞秒激光是指激光的时间脉冲宽度短于一皮秒(picosecond，ps＝10^-12s)。该飞秒激光投射至该透光基底的投射频率为单发(single shot)～1GHz。

接下来说明修补产生物理改变，造成散射、双折射、布拉格(Bragg)光栅的效应。请参阅图2所示，首先说明散射效应，要让第二透光基底310产生散射效应而使得亮点转换成暗点的方式，主要是在步骤21中以超短脉冲飞秒激光，对第二透光基底310加工，在第二透光基底310内形成局部改性，造成散射效果，以降低背光的穿透，达到局部黑化修补面板的功效。如图3A至图3D所示，其中图3A为本发明飞秒激光聚焦投射至第二透光基底剖面示意图；图3B为第二透光基底能量吸收范围示意图；图3C与图3D分别为第二透光基底改性门槛与吸收飞秒激光能量关系示意图，其中图3C为超过改性门槛示意图；而图3D则为未超过改性门槛示意图。当飞秒激光90聚焦投射至第二透光基底310上时，飞秒激光能量强度只有在区域91的位置可以超过改性门槛92且激光强度范围可以为10⁸W/cm²以上，而使得在区域91的第二透光基底310产生非线性吸收的现象而形成改性区域。至于在区域91外围的区域93的第二透光基底310其所修收的能量强度则未超过将第二透光基底310的改性门槛92。

如图4A所示，该图为利用飞秒激光使得第二透光基底产生散射的第二透光基底剖面示意图。当飞秒激光照射于对应亮点的第二透光基底310上的区域时，会在该区域内形成多个类似裂缝3100的结构，通过结构的形成，使得背光320通过该区域时，会被结构3100影响光行进的路径，而产生散射的现象。由于光无法直接通过被黑化的区域，因此原先的亮点缺陷即可以被改变，而形成暗点缺陷。再回到图2所示，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。其中该飞秒激光的波长范围可以为250～3000nm，该飞秒激光投射至该透光基底的投射频率为单发(singleshot)～1GHz。在产生散射的实施例中，所选用的飞秒激光的波长为532nm、800nm或1064nm、飞秒脉冲频率为1000Hz～80MHz，而激光投射到透光基底的加工的方式则是于该亮点所涵盖的区域内的每一的投射点以单次投射的方式来产生结构3100。该飞秒激光的脉冲宽度小于等于1皮秒(picosecond，ps)。当飞秒激光投射聚焦至第二透光基底时，飞秒激光至对应该亮点的光致抗蚀剂层所具有的激光强度范围可以为10⁸W/cm²以上。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，亦可以将偏光膜304去除直接让飞秒激光90照至对应亮点的第二透光基底310上。另外，为了加强飞秒激光聚焦的效果，还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，其可由至少一透镜或反射镜所构成。

如图4B所示，该图为本发明利用飞秒激光聚焦照射于第二透光基底而产生双折射现象示意图。在本实施例中，利用飞秒激光以扫描方式，例如之字形路径扫描，聚焦照射至第二透光基底310对应亮点的区域以形成改性区域94，使得该区域产生周期结构3101，使得光进入该区域94时产生双折射的效应。请参阅式(1)～(3)所示，

δn＝n₂-n₁...................(1)

$\mathrm{\Δn}\≈\frac{2}{\mathrm{\Λ}}[\frac{\mathrm{\δ}{n}^2}{n_2}+\frac{\mathrm{\δ}{n}^3}{n_2^2}]................\left(2\right)$

其中，n₁为周期性结构3101的折射率，n₂为第二透光基底310的折射率，d为整体周期性结构的厚度，Λ则为w₂+w₁，其中w₂代表周期结构3101中相邻的结构的距离，w₁则代表单一结构3101的厚度。通过调整飞秒激光光路控制d值的大小与结构的方向，而使得该改性区域94产生类似二分之一波长波片的效果，进而可以改变入射该改性区域94的光所具有的偏极化方向。在图4B中，光320代表由背光源所产生的背光，当背光通过该改性区域94时，由于改性区域94具有双折射的效果，因此通过控制d的大小，可以将光320偏极成如方向95的偏极方向。如图1所示，由于该第二透光基底310的上方具有偏光膜304，其偏极方向96与通过改性区域的光320所具有的偏极方向95正交，使得光320无法通过偏光膜304，而产生黑化的效果。

如图4C所示，该图为本发明的具有布拉格光栅的改性区域示意图。在本实施例中，还可以利用具有径向偏振(radial-polarization)的飞秒激光97以扫描方式，例如之字形路径扫描，聚焦照射聚焦投射至对应亮点缺线的透光基底上，使得被聚焦照射的透光基底形成改性区域98，改性区域98内具有布拉格光栅结构3102。布拉格光栅是由具有两种不同折射率的结构3103与3104所构成。通过布拉格光栅所产生的光学效果当由背光源所产生的背光320在通过改性区域98时，会被布拉格光栅3102反射，而无法通过改性区域98，以造成黑化的效果。

要说明的是，请参阅图2所示，虽然前述的实施例为对第二透光基底310进行改性处理，但是实际上，并不以第二透光基底310为限制。请参阅图1与图5所示，其中图5为步骤21的另一实施例示意图。在图5中，主要是将飞秒激光90聚焦照射至第一透光基底300对应亮点位置的区域，使该区域形成改性区域。根据前述所述的原理，在第一透光基底300上所形成的改性区域，同样也可以利用散射、双折射、布拉格(Bragg)光栅等效应，而达到黑化的效果。此外，本发明的平面显示器3并不以液晶显示器为限制，只要是具有透光基底的显示器，例如发光二极管显示器或者是彩色电子纸显示器等，当有亮点的缺陷时，皆可使用本发明的技术予以修补。

请参阅图6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包括有移动平台40以及飞秒激光源41。该移动平台40具有平台400以及驱动单元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是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聚焦单元44与该平台400间的距离，进而调整该飞秒激光90的聚焦点位置，焦距也可通过改变聚焦单元44的高度或焦距来达成。在该移动平台40上放置有平面显示器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，例如发光二极管显示器亦可。

该移动平台40还耦接控制单元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存储器组合。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移动而使该亮点位置对应到飞秒激光90，使该飞秒激光90聚焦于平面显示器的透光基底上。以液晶显示器来说，透光基底可以是液晶模块所具有的透光基底，或者是滤光片所具有的基底。在本实施例中，该透光基底为滤光片31的基底310。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，其可以产生飞秒激光90。该飞秒激光源41还耦接有调整单元43。本实施例中，该调整单元43还包括有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。所选用的飞秒激光的波长范围可以为250～3000nm，在本实施例中为532、800、1064nm、飞秒脉冲频率为1000Hz～80MHz，脉冲宽度小于1皮秒(ps)，该飞秒激光投射至该透光基底的投射频率为单发(single shot)～1GHz，功率密度大于10⁸W/cm²，但理论上只要是脉冲宽度小于1皮秒(ps)的飞秒激光，不论波长与加工频率，都有机会达成此加工效果。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的光路上设置有聚焦单元44。该聚焦单元44是由至少一聚焦透镜或反射镜所构成，其组成可以利用已知技术的透镜予以组合，并不以图6所示的状态为限制。另外，在飞秒激光90的光路上亦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设定关于各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透光基底310上，使对应该亮点的透光基底产生非线性多光子吸收而形成改性区域310a，激光修补位置亦可通过光路的调变与聚焦模块44位置的改变达成，而工件位置固定不动(飞行光路)，或搭配二者相互位移来达成。当对应亮点的透光基底310a黑化之后，经由亮点所发出的光后到改性区域内的结构所产生的散射或反射等现象，使得光无法穿透透明基底；或者是即使因为双折射效应穿透透明基底，也会被外层的偏光膜304滤除，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，使得被修补的材料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透光基底310上，然而照射在偏光膜304的能量密度因非线性多光子效应的原因，而低于改性门槛，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。

以上所述者，仅为本发明的实施例，当不能以的限制本发明范围。即，凡依本发明权利要求所做的等同变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦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 (26)

1.一种平面显示器修补方法，其包括有下列步骤：

提供平面显示器，其具有透光基底，该平面显示器具有至少一亮点；以及

提供飞秒激光聚焦照射于对应该亮点的透光基底上，使对应该亮点的透光基底产生非线性多光子吸收而形成改性区域，进而将该亮点转换成暗点。

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250～3000nm。

3.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该飞秒激光是指激光的时间脉冲宽度短于一皮秒。

4.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该飞秒激光投射至该透光基底的投射功率密度大于10⁸W/cm²。

5.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该飞秒激光投射至该透光基底的投射频率为单发～1GHz。

6.如权利要求1的平面显示器修补方法，还包括有使该飞秒激光经由至少一聚焦单元而投射至对应该亮点的透光基底上的步骤。

7.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该透光基底为玻璃或者是高分子聚合物。

8.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该改性区域使入射至该改性区域的光产生散射。

9.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该改性区域内成形有布拉格光栅。

10.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该平面显示器为液晶显示器，其具有液晶模块以及滤光片，该透光基底为该液晶模块的基底或者是该滤光片的基底。

11.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该改性区域内形成有双折射结构。

12.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该显示器为发光二极管显示器。

13.如权利要求1的平面显示器修补方法，其中该飞秒脉冲频率为1000Hz～80MHz。

14.一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，该平面显示器具有透光基底，该平面显示器具有至少一亮点；以及

飞秒激光源，其提供飞秒激光，以聚焦照射于对应该亮点的透光基底上，使对应该亮点的透光基底产生非线性多光子吸收而改性，进而将该亮点转换成暗点。

15.如权利要求14的平面显示器修补系统，其中该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。

16.如权利要求15的平面显示器修补系统，其中该飞秒激光的波长范围为250～3000nm。

17.如权利要求14的平面显示器修补系统，其于该飞秒激光的光路上还设置有至少一聚焦单元，以调制该飞秒激光。

18.如权利要求14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，该驱动单元驱动该平台以产生三维线性位移运动。

19.如权利要求14的平面显示器修补系统，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该飞秒激光，使该飞秒激光聚焦于透光基底上。

20.如权利要求14的平面显示器修补系统，其中该显示器为液晶显示器，其具有液晶模块以及滤光片，该透光基底为该液晶模块的基底或者是该滤光片的基底。

21.如权利要求20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。

22.如权利要求14的平面显示器修补系统，其中该显示器为发光二极管显示器。

23.如权利要求14的平面显示器修补系统，其中该飞秒激光是指激光的时间脉冲宽度短于一皮秒。

24.如权利要求14的平面显示器修补系统，其中该飞秒激光投射至该透光基底的投射，功率密度大于10⁸W/cm²。

25.如权利要求14的平面显示器修补系统，其中该飞秒激光投射至该透光基底的投射频率为单发～1GHz。

26.如权利要求14的平面显示器修补系统，其中飞秒脉冲频率为1000Hz～80MHz。

Images