CN104126150A - 具有防反射涂层和紫外线吸收材料的紫外线掩膜 - Google Patents
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Abstract
一个实施例可采取在固化LCD显示器上的密封剂时使用的紫外线掩膜的形式。该紫外线掩膜包括母玻璃和该母玻璃上的紫外线掩膜层。紫外线吸收膜与紫外线掩膜层相邻地定位，并且防反射(AR)膜与紫外线吸收膜相邻地定位。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年3月6日提交的并且题目为“UV Mask WithAnti-reflection Coating and UV Absorption Material”的美国临时专利申请61/607,458和于2012年10月2日提交的并且题目为“UV Mask With Anti-reflection Coating and UV Absorption Material”的美国实用专利申请13/633,812的优先权，这些专利申请全文以引用方式并入本文并且用于所有目的。
技术领域
本申请整体涉及液晶显示器(LCD)，并且更具体地涉及用于LCD的制造工艺。
背景技术
紫外线(UV)掩膜广泛应用于LCD制造中。在密封剂固化工艺期间，紫外线掩膜被经常放置在LCD单元和紫外线光源之间。这个掩膜覆盖LCD的有效显示区，但是留下密封剂暴露于紫外线，从而密封剂可被固化以将彩色滤光片(CF)玻璃和薄膜晶体管(TFT)玻璃粘结在一起。
紫外线掩膜的用途是保护有效显示区中的有机材料免受紫外光的损坏。例如，液晶可被紫外线分解并且造成不好的对准、图像残留和其他光学伪影。这些缺陷常常被称为“mura”。紫外光还可损坏用在TFT和/或CF玻璃上的有机层(例如，用于钝化的负型感光丙烯酸(photo-acrylic)层)并且造成深色图像上的可见伪影。紫外光可进一步损坏TFT设备，造成显示器的伪影或功能问题。
虽然紫外光被紫外线掩膜阻挡，但是它也被紫外线掩膜反射。这样，从密封剂正在其上固化的LCD所反射的紫外光可进一步被紫外线掩膜反射并反射到LCD的紫外线敏感部分上而导致缺陷。常规地，围绕LCD的厚边框有助于最小化紫外线反射的效应和/或阻止紫外光到达LCD的紫外线敏感部分。
发明内容
一个实施例可采取在固化LCD显示器上的密封剂时使用的紫外线掩膜的形式。该紫外线掩膜包括母玻璃和在母玻璃上的紫外线掩膜层。紫外线吸收膜与紫外线掩膜层相邻地定位，并且防反射(AR)膜与紫外线吸收膜相邻地定位。
另一个实施例可采取具有紫外线光源的系统的形式，该紫外线光源被配置为将紫外光朝着LCD显示器组件引导以固化TFT玻璃和CF玻璃之间的密封剂材料。所述系统还包括定位在紫外线光源和LCD显示器之间的紫外线掩膜。紫外线掩膜包括母玻璃、母玻璃上的紫外线掩膜和与紫外线掩膜相邻的防反射(AR)膜。AR膜包括与紫外线掩膜相邻的塑料基板和覆盖所述塑料基板的防反射涂层。所述塑料基板包含紫外线吸收剂。
另一个实施例可采取在固化工艺期间阻挡紫外光的方法的形式。所述方法包括通过将油墨掩膜施加到母玻璃的期望区域而在紫外线掩膜母玻璃上创建阻挡层并且在紫外线母玻璃上创建防反射层来覆盖所述阻挡层。另外，所述方法包括在固化工艺期间将紫外线掩膜母玻璃定位在显示器母玻璃上方。
尽管公开了多个实施例，但是通过以下详细描述，本发明的其他实施例对于本领域的技术人员将变得显而易见。如将所认识到的，在均不脱离所述实施例的实质和范围的前提下，可对所述实施例在各个方面进行修改。因此，附图和详细描述将被视为在实质上是示例性的而不是限制性的。
附图说明
图1示出了一种具有LCD显示设备的电子设备。
图2A示出了一种紫外线掩膜。
图2B示出了一种用于LCD显示器的母玻璃单元。
图2C示出了覆盖在图2B中母玻璃单元上的图2A中的紫外线掩膜。
图3示出了固化LCD组件上的密封剂的紫外光。
图4A为图3的一部分的放大视图，其示出了到达LCD的有效显示区的紫外光的反射。
图4B示出了紫外光的反射的更多细节。
图5示出了从LCD组件反射到包括防反射膜和紫外线吸收膜的紫外线掩膜的紫外光。
图6为防反射膜、紫外线吸收膜和粘合剂的放大视图。
图7为示出来自防反射膜的紫外光的反射百分比的曲线图。
图8为示出通过防反射膜的紫外光的透射百分比的曲线图。
图9为对于半角为5度的反射光针对原始掩膜、BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光强度与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。
图10为对于半角为10度的反射光针对原始掩膜、BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光强度与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。
图11为对于半角为20度的反射光针对原始掩膜、BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光强度与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。
图12为对于半角为30度的反射光针对原始掩膜、BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光强度与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。
图13为对于半角为5度、10度和20度的反射光针对BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光衰减因数与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。
具体实施方式
实施例可一般采取紫外线掩膜的形式，所述紫外线掩膜包括掩膜材料或涂层和防反射膜以有助于阻止在用于LCD显示器制造的密封剂固化工艺中紫外光的反射。AR膜可被提供在紫外线吸收剂上方。AR膜和紫外线吸收剂两者均可定位在紫外线掩膜的与掩膜材料或涂层相同的侧面上。
具有AR膜的紫外线掩膜消除或显著地减少固化工艺中紫外光的多重反射。这可有助于改善显示器制造的质量和产量，因为更少的显示器将经历暴露于紫外光所造成的前述缺陷(例如，mura)。另外，用于LCD的母片的更大部分可被用作LCD的有效显示区，因为紫外光在固化工艺期间将会深度更小地并且用更小的强度侵入到有效显示区中。因此，随着密封剂更靠近有效显示区，可实现窄边设计。
转向附图并首先参照图1，其示出了一种包括LCD显示设备102的计算设备100。在所示例子中，计算设备100是平板电脑。然而，应当理解，本技术、系统和装置可用于生产用于所有类型电子设备(诸如电视、电话、智能电话、笔记本和台式计算机等等)的LCD显示器。因此，本文所讨论的实施例将仅仅被理解为例子、而不是限制范围。
图2A示出了一种示例性紫外线掩膜。所述紫外线掩膜具有带有一系列掩蔽区域的玻璃基板。一种典型的紫外线掩膜为具有图案化非透射金属涂层的母玻璃。即，在常规紫外线掩膜中，掩蔽区域由金属涂层形成。根据本文所公开的技术，掩蔽区域可包括黑色掩膜(BM)和防反射膜和紫外线吸收膜，如下文中更加详细地讨论。
图2B示出了LCD显示器的一种母玻璃。通常，母玻璃可包括有效显示区和非有效显示区域。有效显示区可一般被定义为被LCD显示器用于显示图像并包括液晶的区域。非有效显示区域可一般被定义为母玻璃的所有其他区域。如图2B所示，有效显示区可在母玻璃中以阵列模式布置。
一般来讲，母玻璃可包括多层。具体地，母玻璃可包括薄膜晶体管(TFT)玻璃和彩色滤光片(CF)玻璃。TFT玻璃作为LCD显示器的TFT的基板。CF玻璃可作为彩色滤光片的基板，光通过该彩色滤光片以产生显示器的颜色。液晶在组装的LCD显示器中可被定位在TFT玻璃和CF玻璃之间。
如图2B所示，密封剂围绕母玻璃的有效显示区被提供。具体地，密封剂定位在TFT玻璃和CF玻璃之间以密封液晶。密封剂通过暴露于紫外光进行固化。
图2C示出了图2A的紫外线掩膜在图2B的母玻璃单元上的叠置。紫外线掩膜的掩蔽区域覆盖母玻璃的有效显示区以阻止有效显示区直接暴露于紫外光。
图3示出了固化LCD组件上的密封剂的紫外光，所述LCD组件具有防止母玻璃的有效显示区(AA)直接暴露于紫外光的金属涂层掩膜。图4A为图3的一部分的放大视图，其示出了到达LCD的有效显示区的紫外光的反射。具体地，紫外光被示出为从母玻璃反射回到金属涂层的下侧，然后回到母玻璃并进入到母玻璃的有效显示区。
图5示出了包括防反射膜和紫外线吸收膜以阻止从掩膜到母玻璃的反射的紫外线掩膜。在该实施例中，紫外线掩膜可包括金属涂层或者黑色掩膜(BM)。如图所示，紫外线吸收膜与紫外线掩膜相邻并覆盖紫外线掩膜。防反射膜或涂层被提供在紫外线吸收膜的上方。可使用粘合剂将紫外线吸收剂附着到掩膜。这样，防反射膜被放置在紫外线掩膜的顶部，其中防反射层面向LCD组件。在一个实施例中，掩膜上的紫外线阻挡层(例如，金属和/或BM)与防反射膜位于玻璃的相同侧上。防反射膜可通常包括包含紫外线吸收剂的塑料基板和在光谱的紫外线范围内的有效的防反射涂层。
图6为根据一个示例性实施例的防反射膜、紫外线吸收膜和粘合剂的放大视图。粘合剂可采取任何合适的形式并且可为约10至500微米厚。紫外线吸收膜可采取任何合适的形式，并且在一个实施例中可采取具有紫外线吸收剂的三乙酰纤维素(TAC)的形式。紫外线吸收膜可为约20微米、60微米、80微米、或者100微米厚或者更厚或更薄。防反射膜可采取任何合适的形式，并且在一个实施例中可采取纳米结构形式，诸如蛾眼的形式，如图所示。纳米结构可为1至10微米厚，并且可包括约10至500纳米高、具有约10-500纳米的周期(例如，所述结构的峰可被分开约10-500纳米)的结构。在其他实施例中，防反射涂层可采取多层薄膜涂层的形式。
当紫外光碰到TFT玻璃并且朝着掩膜被反射回时，这个光可穿过防反射层以被紫外线吸收剂和紫外线掩膜(例如，阻挡层)吸收。非常少的光朝着TFT玻璃被再次反射。因此，被反射的光的振幅在到达有效显示区之前非常快地衰减。通过适当地选择防反射材料，在有效显示区中可将被反射的紫外光减少到可忽略不计的水平(例如，不造成缺陷或mura的水平)。
图7为示出来自防反射膜的紫外光的反射百分比的曲线图。垂直轴线代表反射百分比，并且水平轴线代表以纳米(nm)为单位的光的波长。如可看到的，波长在380-480nm的光有约小于0.05％的反射。因此，来自防反射膜的反射非常小。
图8为示出通过防反射膜的紫外光的透射百分比的曲线图。垂直轴线代表透射百分比，并且水平轴线代表以纳米(nm)为单位的光的波长。注意，透射通过所述膜的紫外光从380nm处的少于10％增加。这样，存在透射通过所述膜的紫外光，特别是在光谱的近紫外线区域中。被透射的光可被紫外线吸收剂层和紫外线掩膜(阻挡层)吸收。另外，防反射膜的紫外线透射可通过增大膜厚度或者紫外线吸收剂浓度而被进一步减小。
在紫外线掩膜边框的边缘处模拟光强度衰减以确定其传播到有效显示区。图4B大体示出了用于该模拟的模型并且大体与图4A相似。在图4B中，从紫外线掩膜的边缘到有效显示区的距离A可在0.8和1.0mm之间。从密封剂到掩膜的边缘的距离B可类似地在0.8和1.0mm之间。TFT玻璃和紫外线掩膜玻璃每者的厚度可为约0.7mm，并且分隔紫外线掩膜玻璃和TFT的距离C可为约1.5mm。支撑紫外线掩膜玻璃的晶棒可为约10mm厚，并且粘合剂可将晶棒和紫外线掩膜玻璃保持在一起。
在该模拟中，假定了紫外光的不同入射角，并且半角是光路锥的半角。即可被定义为相对于与反射表面正交的平面的反射角度，如图4B所示。另外，该模拟将金属的反射率估计为45％，将BM的反射率估计为12％，而将AR膜的反射率估计为小于1％。图9-13示出了得自该模拟的曲线图。
图9为对于半角为5度的反射光针对原始掩膜、BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光强度与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。垂直轴线为光强度，其被按比例缩放使得值1为被模拟掩膜的反射光的最高强度。水平轴线代表光被反射进入有效显示区的以毫米(mm)为单位的距离。曲线200代表常规的金属涂层掩膜，曲线202代表BM掩膜，并且曲线204代表具有防反射膜和紫外线吸收剂的BM膜。
如图所示，具有防反射膜和紫外线吸收剂的BM掩膜导致具有高的光衰减的进入有效显示区内的更浅反射深度。例如，曲线204上的最后一个点为约2mm深，光强度小于1e-21。为了比较，BM掩膜和金属涂层掩膜两者均渗透至约3mm，最终光强度大于1e-12和1e-7。可能更重要地，在进入有效显示区的阈值处(例如，距离0)，从具有防反射和紫外线吸收剂的BM掩膜所反射的光具有约0.000001的强度，而BM掩膜具有0.01的强度并且金属涂层掩膜具有约0.1的强度。这样，具有防反射和紫外线吸收剂的BM掩膜阻止光反射接近有效显示区，并且此外还减小光强度远超其他掩膜使得其在有效显示区中是可忽略不计的(例如，不导致mura)。
图10-12中的每一者示出了如图9所示的相同趋势。在图10-12中为金属涂层掩膜200、BM掩膜202和具有防反射及紫外线吸收剂的BM掩膜204使用了相同的编号。另外，在图10-12中所使用的单位和比例与在图9中所使用的相同。
图10为对于半角为10度的反射光针对原始掩膜、BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光强度与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。图11为对于半角为20度的反射光针对原始掩膜、BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光强度与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。图12为对于半角为30度的反射光针对原始掩膜、BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光强度与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。
图13为对于半角为5度、10度和20度的反射光针对BM掩膜和具有防反射涂层的BM掩膜示出紫外光衰减因数与进入有效显示区的深度之间的关系的曲线图。垂直轴线表示光衰减因数，而水平轴线指示进入有效显示区的以毫米为单位的距离。曲线300、302和304分别示出了半角为5度、10度和20度的具有防反射膜和紫外线吸收剂的BM掩膜。曲线310、312和314示出了具有先前阐述的相同的相应半角的BM掩膜。如可看到的，在使用防反射膜和紫外线吸收剂的情况下光衰减要好得多，并且进入有效显示区的距离减小。
表1示出了在5度、10度、20度和30度的光反射半角处比较原始掩膜、BM掩膜和具有防反射膜的BM掩膜的结果。原始掩膜指常规实现的金属涂层掩膜，并且设置基线，其他掩膜与该基线比较。BM掩膜分别在5度、10度和20度的半角处提供原始掩膜的50倍衰减、6倍衰减和2倍衰减。对于相同的半角，具有防反射膜的BM掩膜分别达到90,000倍衰减、500倍衰减和5倍衰减。如可以理解的，具有防反射膜的BM掩膜比其他掩膜提供高得多的衰减水平。
表1
前述内容描述了包括防反射膜和紫外线吸收剂的紫外线掩膜的一些示例性实施例。尽管上述讨论呈现了具体实施例，但本领域的技术人员将认识到，在不脱离所述实施例的实质和范围的情况下可在形式和细节上作出改变。例如，掩膜中层的顺序和布置可变化，并且/或者一个或多个层可被忽略和/或用不同的层进行替换。因此，本文所述的具体实施例应被理解为示例而非限制其范围。
Claims (20)
1.一种紫外线掩膜，包括：
母玻璃；
在所述母玻璃上的紫外线掩膜层；
与所述紫外线掩膜层相邻的紫外线吸收膜；和
与所述紫外线吸收膜相邻的防反射膜。
2.根据权利要求1所述的紫外线掩膜，其中所述防反射膜包括纳米结构。
3.根据权利要求2所述的紫外线掩膜，其中所述纳米结构包括蛾眼结构。
4.根据权利要求2所述的紫外线掩膜，其中所述纳米结构为约1至10微米厚并具有约10-500纳米高的结构，所述结构具有约10-500纳米的周期。
5.根据权利要求1所述的紫外线掩膜，其中所述紫外线掩膜包括黑色掩膜。
6.根据权利要求1所述的紫外线掩膜，还包括所述紫外线吸收膜与所述紫外线掩膜之间的粘合剂层。
7.根据权利要求6所述的紫外线掩膜，其中所述粘合剂层为约10-500微米厚。
8.根据权利要求1所述的紫外线掩膜，其中所述紫外线吸收膜包括具有紫外线吸收剂的三乙酰纤维素(TAC)膜。
9.根据权利要求1所述的紫外线掩膜，其中所述TAC膜为近似等于或小于约40微米、60微米、80微米或100微米厚。
10.根据权利要求1所述的紫外线掩膜，其中所述防反射涂层包括多层薄膜涂层。
11.一种系统，包括：
紫外线光源，所述紫外线光源被配置为将紫外光朝着LCD显示器组件引导以固化TFT玻璃和CF玻璃之间的密封剂材料；和
定位在所述紫外线光源和所述LCD显示器组件之间的紫外线掩膜，所述紫外线掩膜包括：
母玻璃；
在所述母玻璃上的紫外线掩膜；和
与所述紫外线掩膜相邻的防反射膜，其中所述防反射膜包括：
与所述紫外线掩膜相邻的塑料基板，所述塑料基板包含紫外线吸收剂；和
覆盖所述塑料基板的防反射涂层。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述紫外线掩膜还包括支撑所述母玻璃的晶棒。
13.根据权利要求11所述的系统，其中防反射涂层包括多层薄膜涂层。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述防反射涂层包括宽带防反射纳米结构。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述纳米结构包括蛾眼结构。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述纳米结构为约1至10微米厚并具有约10-500纳米高的结构，所述结构具有约10-500纳米的周期。
17.一种在固化工艺期间阻挡紫外光的方法，所述方法包括：
通过将油墨掩膜施加到所述母玻璃的期望区域而在所述紫外线掩膜母玻璃上创建阻挡层；
创建覆盖所述紫外线掩膜母玻璃上的阻挡层的防反射层；以及
在固化工艺期间将所述紫外线掩膜母玻璃定位在显示器母玻璃上方。
18.根据权利要求17所述的方法，其中创建吸收层包括：
与所述阻挡层相邻地施加塑料基板，所述塑料基板包含紫外线吸收剂；以及
在所述塑料基板上方施加防反射涂层。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述防反射涂层包括宽带防反射纳米结构。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述固化工艺包括LCD显示器的密封剂固化工艺。
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