580552 A7 _______B7__ 五、發明說明（ί ) — — — — — — — — — — — — — - I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 發明之背景 發明之領域 本發明係關於極化曝光之製造，更具體地說，係關於 具有一致強度及一致的極化方向之高強度和高頻極化曝光 之製造，其在光對齊光學薄膜之業界規模製造方面是有用 的。 相關先前技藝 線- 在製造光膜之方法中的一個步驟一般係牽涉到薄膜上 之光塗覆中的分子之對齊。可例如使用一光對齊方法來執 行這樣的對齊，該方法牽涉到將塗覆薄膜(在此稱爲一”塗 覆膜”(web))通過一將塗覆表面暴露於極化光線之裝置。暴 露於極化光線則將光塗覆中的分子對齊於平行於極化平面 之方向，藉此在塗覆薄膜中產生所要的光學品質。當極化 光線在橫跨塗覆膜上之強度及極化方向上皆一致時產生最 佳的對齊。再者，因爲產生所要的對齊所需的時間係關於 塗覆膜所曝光之光線的強度，因此若對較高強度的極化光 線曝光，則可更快速地製備塗覆膜。 因此在製備光對齊光膜時，將這樣的薄膜曝光於具有 一致的極化方向之強度一致的極化光線場是所需的。再者 ，在特定應用中，需要極化光線在紫外線(UV)頻譜中。 之前用以產生光對齊之光膜的系統已遇到許多問題。 例如，雖然傳統的薄片極化器可用來產生極化光曝光，但 是傳統的薄片極化器基本上作用於可見光頻譜中。這樣的 ___4______ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 580552 A7 __B7 __ 五、發明說明（> ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 極化器一般無法有效地極化UV頻譜中的光線；它們一般 吸收其所曝光之UV光線的約70%-80%。結果，這樣的極 化器不適於極化UV光線。在高強度UV光之情況中，此 問題更進一步地複雜。因爲此種光線的大比例會被一傳統 薄片極化器吸收，所以這樣的極化器會過熱，且若曝光於 高強度UV光超過任何可觀的時間量，則有可能熔化和/或 燃燒。 一些之前的系統已使用一”平板堆”(pile-of-plates)極化 器以產生供光對齊系統中使用之極化光線。平板堆極化器 對於熟悉技藝之人士爲知之甚詳的，且已於例如哈佛大學 出版（1962年）由William A· Shurcliff著之”極化光線：產生 與使用”一書(PP.78〜85)中加以描述。如其名稱所指出的， 一平板堆極化器使用多個配置於一堆中之介電平板。雖然 在這樣一個極化器中的平板以此技藝之一般技術人士知之 甚詳的多種不同的方式來配置，但平板堆極化器一般皆具 有以下特性，即入射於堆中第一平板之未極化光束係由堆 中連續平板的每一個來部份極化，而產生一充分極化的穿 透光束。 在一些光對齊系統中已使用了相同的原理以極化於一 束準直光線中的多個射線。這樣的系統一般產生準直光線( 藉由使用例如一點光源和一透鏡），然後其由一平板堆極化 器加以極化。這樣的系統的用途受到一般必須使用一點光 源來產生準直光線之事實所限制。此要求一般限制了可由 這些系統所產生的極化光曝光之大小，因此限制了可使用 ___________5___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 580552 A7 ___B7_ 五、發明說明（4 ) ---------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 這些系統來製備之塗覆膜之大小。點光源要求進一步限制 了結果產生的極化光曝光之強度一致性和極化方向一致性 ，因此造成塗覆膜塗覆中分子對齊的一致性受到限制。 因此，所需的爲一種用以產生極化光之大的、一致的( 強度和極化方向上皆如此）且高強度的曝光之系統。具體地 說，所需的爲一能夠產生UV頻譜中之極化光線的這樣一 個曝光之系統。 發明槪要 線- 以本發明之一方面，提供一系統，其中可使用一延伸 光源(即非點光源)以產生具有高度一致的極化方向之極化 光。這樣的極化光在光對齊光膜之業界規模的製造上特別 有用。例如，一塗覆膜(一具有一光學塗覆之薄膜）可暴露 於極化光線，藉此來將塗覆中之分子對齊平行於極化平面 之方向。以此方式將塗覆中之分子對齊在塗覆中產生了所 要的光學性質，如對於此技藝之一般技術人士熟知的。 系統所產生之極化光線可爲一紫外線(UV)頻譜而不會 降低系統之性能。再者，極化光可具有一高強度而不會降 低系統之性能。曝光亦可在強度上一致以及在橫跨塗覆膜 之極化方向上一致。可調整系統之大小來產生大的曝光而 不會犧牲強度之一致性或極化方向之一致性。結果，可使 用系統來光對齊較大的塗覆膜。 系統包括一可爲一延伸光源之光源。換句話說，光源 不需產生準直光。光源可爲例如一高強度UV光源。系統 ___6___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 580552 A7 ___B7__ 五、發明說明（人） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 亦包括一平板堆極化器(例如由透明未塗覆之玻璃構成）。 光源產生方位在平板堆極化器上等於或近於Brewster角之 光線。平板堆極化器將來自光源之光線極化以產生一致極 化之光線。 系統亦包括一塗覆以一光學塗覆之薄膜。塗覆薄膜在 此稱爲一”塗覆膜”。塗覆可由任何適於以對極化光線之曝 光來做對齊之材料。例如，這樣一個塗覆可由線性光聚合 (LPP)材料來構成。塗覆膜可經由例如經由一將塗覆膜通過 平板堆極化器所產生之極化光線場之電機系統送入。塗覆 膜方位爲與平板堆極化器垂直。結果，即使上述之光源所 產生之光線未準直，由平板堆極化器所產生之極化光曝光 在塗覆膜上具有在橫跨塗覆膜之大面積上一致之極化方向。 在塗覆膜上之一致的極化光曝光使得在塗覆膜之塗覆 中之分子平行地對齊在曝光之極化方向上，藉此在塗覆中 產生所要的光學特性。 本發明之不同方面以及實施例之其他特徵與優點將從 下列說明和申請專利範圍中變得明顯。 圖式簡單說明 圖1A爲一根據本發明之一實施例產生一下塗覆膜曝 光之光對齊系統之平面圖。 圖1B爲圖式1A之光對齊系統之側視圖。 圖2爲一根據本發明之一實施例之尺寸加大的下塗覆 膜光對齊系統之平面圖。 ___7____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 580552 A7 _____B7 五、發明說明（$ ) 圖3A爲一根據本發明之一實施例來產生一橫跨塗覆 膜之曝光之光對齊系統之平面圖。 圖3B爲一圖3A之光對齊系統之側視圖。 圖4A爲一根據本發明之一實施例之尺寸放大的橫跨 塗覆膜之光對齊系統之側視圖。 圖4B爲圖4A之光對齊系統之平面圖。 圖5A爲根據本發明之一實施例包括一鏡之下塗覆膜 光對齊系統之平面圖。 圖5B爲圖5A之下塗覆膜光對齊系統之側視圖。 圖6A爲根據本發明之一實施例包括一鏡之橫跨塗覆 膜光對齊系統之平面圖。 圖6B爲圖6A之橫跨塗覆膜光對齊系統之側視圖。 圖7爲一說明根據本發明之光對齊系統之多個不同的 實施例中之元件之間的幾何關係之圖形。 元件符號說明 100光對齊系統 102光源 l〇2a燈泡 l〇2b橢圓反射器 104未極化的來源光束 106石英罩 108鏡片 110平板堆極化器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I--— — — — — — — — — — · I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： --線· 580552 A7 _____B7____ 五、發明說明（^ ) 332、332a〜c極化光 400光對齊系統 -------— — — — —--· I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 402a〜c光學封裝 404塗覆膜 406箭號 408a〜c遮罩 500光對齊系統 502鏡 504影像 506法線 508軸 600光對齊系統 較佳實施例詳細說明 在本發明之一方面中，提供一種系統，其中可使用一 延伸（即非點光源）光源來產生具有高度一致之極化方向之 極化光線。這樣的極化光線在業界規格製造光對齊光學薄 膜上特別有用。例如，可將一塗覆膜(具有一光學塗覆之薄 膜)暴露於極化光線，藉此將塗覆中之分子對齊在平行於極 化平面之方向上。以此方式對齊在塗覆中之分子可於塗覆 中產生所要的光學特性，如對於此技藝之一般技術之人士 來說爲熟知的。 系統所產生之極化光線可爲一紫外線(UV)頻譜而不會 降低系統之性能。再者，極化光可具有〜高強度而不會降 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21(^ 297公釐） 580552 A7 _____B7__ 五、發明說明（t ) ---I I I I--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 低系統之性能。曝光亦可在強度上一致以及在橫跨塗覆膜 之極化方向上一致。可調整系統之大小來產生大的曝光而 不會犧牲強度之一致性或極化方向之一致性。結果，可使 用系統來光對齊較大的塗覆膜。 系統包括一可爲一延伸光源之光源。例如，在本發明 之一實施例中，光源爲一 10”氯化氙準分子燈，其發出單 色光線(例如具有308nm之波長）。換句話說，光源不需產 生準直光。光源可爲例如一高強度UV光源。系統亦可選 擇性地包括一或多個圓柱鏡（例如由石英或熔化矽土構成) 以改進光線之收集。 _% 系統亦包括一平板堆極化器。若光源產生在可見頻譜 中之光線，則在平板堆極化器中之平板可爲例如由透明的 未塗覆玻璃構成。若高強度UV光線待極化，則平板應由 一適於與高強度UV光線使用之材料構成，諸如石英或熔 化石夕土。光源產生方位在與平板堆極化器成Brester角或靠 近Brestei*角。平板堆極化器將來自光源之光線極化以產生 一致極化之光線。 系統亦包括一塗覆以一光學塗覆之薄膜。在此稱塗覆 過的薄膜爲一”塗覆膜”。塗覆可由任何適於以暴露於極化 光線做對齊（在此稱爲”光對齊”)之材料構成。例如，這樣 一個塗覆可由線性光聚合(LPP)材料構成。塗覆膜可爲靜止 ，或例如在一電機處理系統之控制下移動通過極化光線場 。在這樣一個處理系統中，可觀念性地將塗覆膜視爲一具 有預先決定之寬度的無限薄片。 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f )~ 一 ~ 580552 A7 ___B7_ 五、發明說明（） ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 平板堆極化器之方位爲垂直塗覆膜。結果，由平板堆 極化器在塗覆膜上產生之極化光曝光在橫跨塗覆膜之大面 積上具有一致的極化方向，即使上述之光源所產生之光線 爲非準直時亦如此。此種極化方向的一致性在卷對卷組合 製程中係極重要的特徵。系統亦可選擇性地包括一機械遮 罩以使整合光線強度橫跨移動的塗覆膜爲一致。在塗覆膜 上之一致的極化光曝光使得塗覆膜之塗覆中的分子對齊爲 與曝光之極化平面平行，藉此在塗覆中產生所要的光學性 質。 根據本發明之多種不同的實施例可使用一延伸的、非 準直光源，因爲將平板堆極化器垂直地指向塗覆膜使得在 塗覆膜上的所有極化平面之投影方位爲在塗覆膜之平面內 的相同角度上。換句話說，將塗覆膜定位在與平板堆極化 器垂直會使得所有來自光源之光線，即使是偏斜光線，仍 會在塗覆膜之表面上極化成相同方向。 根據本發明之多種不同的實施例之光對齊系統之光學 設計一般可分成二型式，設計爲：（1) “下塗覆膜”(down-web)曝光 ，其中方位 f 最好爲 零度， 但其中可修改 系統以 供具有方位在範圍〇<f $45。之斜曝光用，以及(2) “橫跨 塗覆膜”(cross-web)曝光，其中方位f最好爲90度，但其 中可修改系統以供具有方位於範圍45。$ f $90。之斜曝光 用。在下塗覆膜和橫跨塗覆膜設計中之設計目標爲使得橫 跨一移動塗覆膜之p極化曝光(例如以高強度UV光線)具有 一致的強度和一致的極化方向。 12 本紙張尺I適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) " 580552 A7 _B7_______ 五、發明說明) ------------螓裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 參考圖1A，顯示了根據本發明之一實施例之一光對齊 系統100之平面圖。該系統100包括一光源102，其包括 一燈泡102a和一橢圓反射器102b，雖然應可體會到光源 102可爲任何光源且不需皆包括一燈泡和反射器。光源102 發出一未極化的來源光束104,其通過一可選擇的石英罩 106。置放石英罩106以保護下述之系統100之組件在光源 102災難性的故障之情況中不受灰塵和碎片之影響。以一 可選擇的鏡片108收集來源光束104以產生收集到的光束 114，其通過平板堆極化器110。雖然鏡片108爲可選擇的 ，但其所產生之收集光束114具有增加之強度，其在系統 100之產量增加方面是有用的。 ·% 如圖1A中所示的，平板堆極化器11〇包括八個平行 的平板做爲示範之目的。然而，應可體會到可使用具有以 不同方式成形和組態之不同數目之平板之多種不同的平板 堆極化器。系統100亦包括一塗覆膜112，其爲一以一適 當光學塗覆加以塗覆之光學薄膜。來源光束104由平板堆 極化器110極化，產生極化光線116。極化光線116入射 於塗覆膜112上，藉此將塗覆膜之塗覆中之分子做光對齊 〇 雖然塗覆膜可爲靜止，但其亦可爲移動的。例如，參 考圖1B，顯示了光對齊系統1〇〇之側視圖。如圖ία中所 示的，塗覆膜通過滾筒118a-b上，其將塗覆膜112通過由 極化器110所產生之極化光116。滾筒118a-b —般爲用以 製備塗覆吴之較大系統之一部份。這樣一個系統之其他元 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 580552 A7 _ ____B7___ 五、發明說明（\\ ) 件從圖1A-1B中省略以便於圖解和說明。 光對齊系統1〇〇係用以在塗覆膜Π2上產生一”下塗覆 膜”極化光曝光，因爲P極化光116爲在一包含塗覆膜112 經過系統100之移動方向(箭號124所指）之平面中。在平 板堆極化器110之平板ll〇a-h方位爲在一相對於收集光線 114之主軸126而已知爲Brewster角之特別角上(若省略鏡 片108的話爲相對於未極化光束104之主軸）。 可如下了解Brewster角。 考慮一入射在一玻璃板上之光束。這樣一個光束可分 解成二個具有垂直極化之成分。這些成分之一稱爲”p”成分 (或”P極化光”），而另一個稱爲”s”成分(或”s極化光”）。若 一光束以一稱爲”Brewster角”(iftanT1!!)之特別角入射在折 射率η之玻璃板上，則平面內的極化(“p”成分)完全穿透， 而平面外的極化(“s”成分)部份反射。 若來源光束104爲一 UV光束，可將一長通UV濾波 器諸如一 Schott WG-280濾波器加至平板堆極化器110以 防止任何LPP材料之光化學退化。 如直角120所指出的，塗覆膜in方位與平板ii〇a-h 垂直。極化光Π6在塗覆膜112之塗覆表面上產生極化光 曝光122。塗覆膜112對平板ll〇a-h之垂直定向之結果爲 極化光曝光122具有一致之極化方向。如下面更詳細說明 的，應體會到即使在來源光束104非準直時，亦可實現極 化方向之一致性。 對方位之曝光來說，平板ll〇a-h和塗覆膜112 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1· 1 ϋ ϋ i ^ V · n n n ti ϋ n · 十口 p 580552 A7 ____B7________ 五、發明說明 仍與光源102之軸和鏡片108之軸平行。再者，可將其設 定爲盡可能地接近彼此和接近鏡片108,以使在橫斷方向 上的極化光束116之發散最小化，其未包括準直光學儀器 〇 對其他方位上的曝光來說，可相對於塗覆膜112來旋 轉所有的光學儀器(例如光源102、遮罩106、鏡片108、 以及平板ll〇a-h)。線性成形之極化光束116之足跡與塗覆 月旲112以非直接橫跨之角度交叉。若方位近於f =90。，該 足跡行徑幾乎平行於移動方向124,不再涵蓋塗覆膜112 之整個寬度，且可產生一有條紋的曝光。這是爲何圖1A-1B中所示之系統100最好只對最高至$〜45。之方位來使用 ，雖然實際的有效限制會隨實現方法之不同而不同。 可將圖1A-1B中所示之系統1〇〇之大小放大以產生用 以曝光較大塗覆膜之較大的極化光曝光。例如，圖2中所 示的爲一放大之光對齊系統200。系統200與系統100相 同，除了已在一維度上延伸了光源102、鏡片108以及平 板堆極化器110。更具體地說，系統200包括一延伸之光 源202，其與原始的光源102加上一延伸204 —般寬。雖 然原始光源1〇2(以實輪廓顯示）以及延伸204(以虛輪廓顯 示)都顯示於圖2中係供說明光源202之延伸寬度之用，但 應體會光源202可爲一具有原始光源102和延伸204之組 合寬度之單一延伸光源。然而，延伸光源202亦可由多個 光源構成，諸如藉由排列多個光源102爲相連。 如圖2中所示的，系統200亦包括一延伸的圓柱鏡片 15 中國國ϋ準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐) -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 580552 A7 _ B7 ______ 五、發明說明（& ) 208，其爲原始的鏡片108加上延伸206 —般寬。應體會雖 然原始鏡片108和延伸206顯示於圖2中以便於說明，但 延伸鏡片208實際上爲一具有原始鏡片1〇8和延伸206之 組合寬度之單一鏡片。延伸鏡片208可具有與原始鏡片 108相同之寬度以及相同之彎曲半徑。 類似地，系統200包括一延伸的平板堆極化器210， 其與原始的平板堆極化器110加上一延伸212 —樣寬。應 體會到雖然原始的平板堆極化器110和延伸212顯示於圖 2中以便於說明，但延伸的平板堆極化器210實際上爲一 單一的平板堆極化器，其具有原始極化器11〇和延伸212 之組合寬度。在延伸極化器210中之平板的寬度和厚度可 爲與原始極化器110中之平板11 Oa-h者相同。 放大的系統200可用來以和圖1中所示之原始系統 1〇〇相同之方式於塗覆膜112上產生一致的極化光曝光。 原始系統100可以任何比例因子放大或縮小以產生一不同 大小之系統，諸如圖2中所示之系統200 。橫跨於塗覆膜 112之極化方向上的一致性(圖2中未顯示)實際上可使用放 大系統200來改進，因爲這樣一個系統只將塗覆膜U2之 邊緣對極化光之強烈離軸圓錐加以曝光。 參考圖3A，顯示一根據本發明之其他實施例之用以將 一塗覆膜312上之光學塗覆做光對齊之光對齊系統300之 平面圖。系統300在圖3B中以側視顯示。光對齊系統300 係在塗覆膜312上產生一”跨塗覆膜，，之極化光曝光，因爲 系統300所產生之p極化光332係在與通過系統3〇〇之塗 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------*5^^· 本紙張尺度適用中國國家標準(α\ϋ4規格（210 X 297公爱) 580552 A7 __ B7______ 五、發明說明（丨十） 覆膜312運動方向330相垂直之平面上。 系統300包括光源1〇2、石英遮罩106以及圓柱透鏡 108，其在前面相關於圖1A-1B加以說明。取代圖1A中所 示之八平板極化器11〇，系統300包括一四平板之極化器 310。四片平板310a〜310d構成了極化器310。然而，應體 會任何的平板堆極化器可與系統300連結使用。系統300 亦選擇性地包括另外的圓柱透鏡324,以及一額外的四平 板平板堆極化器326(使得第一平板堆極化器310爲選擇性 的）。使用透鏡324來將極化光116集中於X-Z平面(產生 集中光線328)，其平行於光源102之長度，且在塗覆膜 312上產生一致強度之曝光。”一致強度"(uniform intensity) 在此指跨於塗覆膜312上而整合於塗覆膜行進方向330中 之光線分布。 第二平板堆極化器326將集中光線328極化，產生極 化光線332。塗覆膜312和先前一樣係垂直於第二平板堆 極化器326中之最後一組平板(如直角320指出的），以確 保極化方向在橫跨塗覆膜312仍相同。塗覆膜312本身在 箭號330所指出之橫截方向行進，即其行進方向係沿著X ，平行於光源102之長度。注意在圖3B中，箭號330畫 成一圓中之實心圓，指示箭號330朝向頁面外，即在垂直 於圖3B之平面之方向上。 顯示於圖3A-3B中之系統300較適於方位f =90°之p 極化曝光。對在其他方位之曝光來說，系統300中之所有 光學儀器(例如光源102、遮罩106、透鏡108、極化器310 17 本紙張尺ϋ用中國國家標準（CNS)A^規格（21〇x 297公釐) — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝
n I ϋ n·Ίν i —9 I n ·ϋ n n I 580552 A7 _____B7______ 五、發明說明（\() 、透鏡324以及極化器326)係相對於塗覆膜312旋轉。如 在先前的系統100中，方位之範圍在系統300之特定實施 例中可以避免在塗覆膜312上有條紋之曝光所需來加以限 制。此係系統300爲何以最好供範圍爲45。$ f $90。之方 位來使用，雖然特定的有效限制可視每個實現方法而不同 〇 如同系統100，系統300亦可放大以曝光一較大的塗 覆膜。例如，參考圖4A，顯示一系統400之側視圖，其爲 圖3A-3B中所示之系統300之放大版本。系統400包括光 學封裝402a-c，其之每一個包括了諸如光源1〇2、遮罩106 、透鏡108、極化器310、透鏡324以及極化器326之光學 儀器。光學封裝402a-c發射極化光束332a-c，其各對應於 圖3A-3B中之極化光束332。取代如在放大的下塗覆膜曝 光系統200(圖2)中末端對末端地準直方式，現在將光學封 裝402a-c配置爲堆疊。彼此相疊地設定光學封裝402a-c， 其於一平行於塗覆膜404之平面中，其於箭號406所指出 之方向上移動。使光學封裝402a-c晃動以沿著其個別的軸 來保持相同的光源至塗覆膜之距離。參考圖4B，顯示了系 統400之平面圖。如圖4B中所示的，爲了簡化工程，遮 罩408a-c亦可置於下塗覆膜方向406中之不同位置上，以 建立塗覆膜404上曝光區域間無縫之轉換。 光源102本身，且特別是橢圓的反射器l〇2b，不需爲 一致的。反射器102b可具有一或多個開口以供氣冷之用以 及供啓動電極之柄用。在設置鏡片324和108時，應避免 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 %· 580552 A7 _____B7____ 五、發明說明（) 於塗覆膜312上形成會造成一條紋之這些特徵之影像。可 使用諸如來自 Lambda Research Corporation of Littleton， Massachusetts公司之TracePro®之軟體來解析地完成光分 布之安排。若採取了安全預防措施來處理強烈的UV光線 ，其亦可使用光源102本身和一掃瞄偵測器來實驗地完成 。然而，至少在開始時，以一取代性的低強度光源，諸如 一低強度的螢光燈，來執行光對齊和視覺觀察係較容易的 〇 上述的選擇性長通UV濾波器可插入任一組之極化器 平板中。爲了保護濾波器不會吸收太多的短UV光，最好 將之置於極化器平板之最後一組之末端（即最靠近塗覆膜 112之極化器平板組）。 不是在一單一系統(諸如圖1A-1B中所示的系統100) 就是在一放大系統中（諸如顯示於圖2中之系統200)之曝光 非一致性，可藉由在塗覆膜上插入一合適遮罩來修正。例 如，如圖4A中所示的，在塗覆膜404和每個光學封裝 402a-c之間分別插入遮罩408a-c。一維遮罩408a-c限制了 行進中之塗覆膜404之曝光長度，其與橫跨塗覆膜404上 在每個位置上所測到的整合光強度成比例。每個遮罩408a-c設定在曝光光束332a-c之對應一個的一邊緣上，以避免 在較低強度之區域中之任何光線損失。換句話說，每個遮 罩408a-c之支撐係在光束332a-c之對應一個之外，且不做 爲一孔洞。 此間已於他處指出塗覆膜112上之曝光122之一致的 19 本紙張尺度適用中國國家標準(αϋ規格（210 X 297公f ) 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- 580552 A7 _______B7 ____ 五、發明說明（1 ) 極化，可藉由將塗覆膜112指向爲與平板堆極化器110中 之最後一組平板垂直來確保。現在更詳細地提供此敘述之 證明。 當諸如平板堆極化器110之一平板堆極化器與一延伸 光源組合，諸如光源102使用時，吾人必須考慮沿著光學 系統100之軸126之光線傳播，以及偏斜光線之傳播。相 關的幾何說明於圖7中。如圖7中所示的，Y-Z係系統 100之對稱平面(對稱軸126經過Y-Z平面）。光源光束104 從圖7之右側入射，沿著線OR所指出之方向。X-Z定義 爲垂直於Y-Z之平面，而包含OR。極化玻璃平板ll〇a-h( 圖7中圖解爲一單一平行四邊形以便於說明)繞軸OX旋轉 ，其被設定成和X-Y平面成一角度i。塗覆膜112本身設 定在與X-Y平面成角度0。 對任何光束HM中之光線而言，在玻璃平板110a-h上 的入射平面（以及出射平面）係由入射光線之方向和平板 llOa-h之法線（由ON指出)來加以定義。該平面亦爲極化 平面。其設定”P”和”s”方向，其爲通過平板ll〇a-h傳播的 八個狀態。對平行於Y-Z平面之光線(方位f *=0)來說，極 化平面與塗覆膜112沿著一平行於〇〇’指出的線而交會。 對類似於OR(方位F 0)之偏斜光線來說，極化平面 (OR,ON)與塗覆膜112沿著OR，交會，其與〇〇’成一角度 δ。使6最小化是重要的，以避免橫跨塗覆膜112之極化 方向之改變，特別是靠近邊緣處，在該處來自光源102之 偏斜光線不再對稱且不會彼此補償。 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------1------------訂------—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 580552 A7 B7 OR， 五、發明說明（ 可如式1中所示來定義方位平面(〇R，〇Y) x/tan ξ *+ζ==〇 式1 可如式2中所示來定義極化平面(OR，ON) x/tan ξ *+y/tan i+z=0 式2 可如式3中所示來定義塗覆膜i12之平面： y - z/tan φ =〇 式3 極化平面非與方位平面相符。反而，極化平面與方位 平面成一角r，如此使得： cos/ = ^ ·ν2 ίγλ\'ψ2 式4 連同)^(1/tanf *，〇, 1)和]^2(l/tanf *，1/tan i，1)。6和 R 分別爲平面(〇R，OY)和(OR，ON)之法線。 在一直接之計算後， tan 7 = sin ξ * /tan i 式5 在塗覆膜Π2上，極化平面(〇r，〇n)與對稱平面γ_ζ 成一角度(5，如此使得： cos δ =00、OR，/〇〇, 式6
連同 〇b，（0，1，tan0)和 〇T?，〇tan|：*· [tan 0+1/tan 1]，1，tan (/) )。，和〇!?’分別爲塗覆膜i 12之平面與平面Y-Z 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- 580552 A7 ___ B7____ 五、發明說明（ή ) 和(OR，ON)之交會。在一類似的計算之後， tan δ =[tan φ +(l/tan i)] · [tan ξ */cos φ ] 式7 對偏斜光線來說，角度5說明在塗覆膜112上之P極 化方向相對於其旁軸方向之角位移。最佳設計爲使得5=0 ，其發生在/2時。換句話說，塗覆膜112最好設定 爲與玻璃平板ll〇a-h之平面垂直。此解決方案具有一簡單 的幾何說明：當ON (其係平板110a-h之法線)是平行於塗 覆膜112時，任何偏斜光線之極化平面沿著一平行於ON 之線和塗覆膜112交會。 若塗覆膜112和最後組平板110a-h爲垂直且共用相同 的對稱平面Y-Z，則狀況5 =0對所有的i和f *値滿足，即 其對所有偏斜光線滿足。 若塗覆膜112和最後組平板110a-h非垂直，則角位移 6對每個偏斜光線不同，因爲5爲二角座標i與之函數 。若偏斜光線彼此補償，則在塗覆膜112上的極化平面之 平均方向仍可從一邊緣至另一邊緣爲良好一致的，視光源 102之幾何而定。 在系統100之軸126上的平板110a-h偏斜i。爲一自由 參數。可將其選擇爲i〇=iB(Brewster角，如此使得tan iB =n)以最佳化極化對比。然後，在光軸上的塗覆膜112之偏 斜爲4。= iB - 7Γ /2。其亦可選擇爲丨。< iB，以增加平板 ll〇a-h之工作高度(其通常扮演系統1〇〇之孔洞之角色）， 或選擇爲i〇>iB，以減少塗覆膜112上的入射角度|</)〇|。 22 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) H (> n n 一〆 口， n n n ϋ *ϋ ·ϋ - 580552 A7 _ B7___ 五、發明說明（^) 在傳輸時，可能需要稍微調整塗覆膜角度（4)，即占 之最佳値可能不爲零。這是因爲對一偏斜光線來說’在極 化平面(定義爲入射於平板ll〇a-h上之入射平面)以及塗覆 膜112上的入射平面本身（由光線之方向以及塗覆膜112之 法線所定義）之間有一差異。結果，由（0R，0N)平面所定義 的”p”和” s”極化未如實際的”P”和” s”光線般入射於塗覆膜 112上。平均上這是一個二次修正，因爲來自不同方向之 偏斜光線彼此補償。可以實驗方法來建立造成橫跨塗覆膜 112之最一致的極化方向之角度0，從5=0之幾何開始。 光學設計程式亦可得到，諸如上述的TracePro®軟體，其 可處理延伸源以及訂製的光機械佈局。 在反射時，適用相同的等式和相同的角度狀況，但幾 何更複雜。這是因爲由平板110a-h所反射的”s”極化光線 必須被轉成一”P”極化光線，以供LPP塗覆之跨塗覆膜之曝 光用。初始與平板110a-h共用對稱平面Y-Z之塗覆膜112 ，現在必須在橫向方向上繞平行於ON之軸來偏斜（4*)以 實現所要的幾何。偏斜產生塗覆膜112上極化方向之另外 的角度位移5*。若塗覆膜112於光軸上的原始傾斜（0 )小 ，即若平板ll〇a-h之傾斜高：i。〉iB，則使角度6 *最小 化。雖然在該角度上，一有效的多平板反射器變得難以設 計。 下列之一或更多在本發明之優點中。 如上述，傳統的光對齊系統一般需要提供準直光給一 極化器來極化。需要使用準直光之需求具有上述之許多的 23 本紙ϋϋ用中國國家標準（CNS)A41 見格（210 X 297公釐） —-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^4---- 580552 A7 ____B7 _____ 五、發明說明（y | ) 缺點。對照來看，根據本發明之不同實施例所設計之光對 齊系統可使用一非準直(延伸）光源來產生一極化光曝光， 其具有高度一致的極化方向。 因爲根據本發明之不同實施例來設計之光對齊系統不 受限於使用點光源或準直光線，所產生之極化光曝光之大 小不受到這樣的光源之性質的限制。可使用一或多個延伸 光源之能力，結果可使用本發明之不同實施例來產生在大 小上只受到這樣的光源和其可產生之光線強度限制之極化 光曝光。藉其而成爲可能之較大的極化光曝光可用來對較 大的塗覆膜做光對齊或比傳統光對齊系統更快地製備塗覆 膜。 再者，先前的系統一般依靠光源之準直的正確性來產 生具有高度一致極化方向之極化光曝光。本發明之實施例 對照來看未如此依靠準直正確性，因爲它們完全不靠準直 光源。反而，本發明之不同實施例可用來產生一致極化之 光線，即使是來自未準直光。 使用上述的技術，可產生具有橫跨塗覆膜之高度一致 的極化方向之極化光線。這樣一致的極化在實現塗覆膜之 塗覆之一致對齊是重要的，且若塗覆膜係用於卷對卷層壓 方法以產生LCDs用之組件時特別重要。在此所述之技術 即使以一產生許多偏斜光線之延伸的、高頻、高強度光源 ，亦可用來實現這樣的一致極化。這樣的一致極化增加了 供用於不同應用中之製備薄膜之整體品質。當然，這樣的 技術亦可以與低強度光源、低頻光線(諸如可見光或紅外光 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------------丨—訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 580552 A7 __ B7 _______ 五、發明說明（V+) )、準直光或任何其之組合一起使用。 如上述，在諸如牽涉到光對齊之多種不同的應用中， 於UV頻譜中產生極化光是需要的。如上面進一步說明的 ，傳統薄片極化器之性能在欲極化之光線的波長減少時快 速地降低。結果，傳統的薄片極化器無法有效地極化UV 光線。對照來看，本發明之不同實施例所使用的平板堆極 化器有效地極化UV光。因爲根據本發明之多種不同的實 施例所提供之光對齊系統能夠提供這樣的在橫跨曝光上具 有一致極化方向之UV光線之極化曝光，這些實施例可使 用於需要使用UV光線或從使用其得到好處之光對齊應用 中。這些實施例藉此提供優於傳統光對齊系統之明顯優點。 如上面進一步說明的，在諸如牽涉到光對齊的多種不 同應用中產生具有一高強度之極化光是需要的。傳統的薄 片極化器一般不十分適於與這樣的高強度光線使用，因爲 其極化無效率。此在相關於高強度UV光線之極化時特別 真實。對照來看，本發明之不同實施例可有利地用來極化 高強度光線-即使是高強度UV光線-以產生具有一致 極化方向之高強度極化光曝光。 在許多應用中，塗覆膜上的塗覆必須對具有每單位面 積高量之能量之極化光來加以曝光以正確地對齊。傳統薄 片極化器上述之低效率和其他特性使其不適於執行這樣的 光對齊，因爲使用這樣的極化器必須要塗覆膜很慢地移動 經過光對齊系統以實現令人滿意的對齊。 對照起來，根據本發明之多種不同實施例所設計的極 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 580552 A7 __ B7______ _ 五、發明說明（1) 化器可用來產生一長時間之高強度光束（諸如一高強度UV 光束)而不會降低性能。能將所需的每單位面積能量之量越 快速地加至塗覆上，則塗覆膜可越快移動通過程序。結果 ，這樣的實施例可用來快速地將塗覆膜的每個區域對具有 足夠能量之光線做曝光，以正確地對齊塗覆膜之塗覆。結 果，通過光對齊系統之塗覆膜之產量可增加，藉此比傳統 系統更快地製備整個塗覆膜且更便宜。 應了解雖然本發明以特定實施例在上面加以說明，但 前述的實施例係只提供做爲說明之用，且未限制或定義本 發明之範圍。包括但不受限於下列之多種不同的其他實施 例亦在申請專利範圍之範圍內。 雖然在上面顯示和說明了特定的組件以在本發明之不 同實施例中執行特定的功能，但在此所述之不同元件和組 件可進一步分成額外的組件或結合在一起，以形成執行相 同功能之較少組件。 雖然在上述中說明了塗覆膜定位爲垂直於平板堆極化 器中最後一組平板，但此非本發明之嚴格要求。例如，光 對齊系統可實現一具有一致極化方向之極化光曝光而不將 塗覆膜垂定地指向平板堆極化器。例如，可將一鏡插入平 板堆極化器和塗覆膜之間，如此使得雖然塗覆膜本身不會 垂直平板堆極化器，但塗覆膜之鏡像仍垂直於極化器。一 般來說，諸如反射鏡、稜鏡和光栅之光學元件可用來實現 類似的效果，所有皆在本發明之範圍內。 例如，參考圖5A，顯示一除了鏡502已插入平板堆極 26 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297¾ ) — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·—丨丨丨丨丨訂·-------- 580552 A7 ____B7________ 五、發明說明（Yf) 化器110和塗覆膜112之間之外，類似於系統100(圖1A-1B)之系統5〇0之平面圖。參考圖5B，顯示了系統500 之側視圖，其中很淸楚地鏡502指向爲使得塗覆膜112之 影像504垂直於極化器110。具體來說，若極化器110設 定爲與系統500之對稱軸126(在圖5A-5B中所示的實施例 中與光源光束104之主軸在同一直線上)之法線506成一角 度i，且鏡502設定在與法線506成一角度i/2，則塗覆膜 Π2之影像504將垂直於極化器110，結果得到所要的橫跨 於塗覆膜112之曝光的極化方向的一致性。 如同系統100，系統500特別適於產生方位在範圍-45°<f<+45°中的下塗覆膜曝光。如可從圖5B中所見到的 ，鏡502之加入使得塗覆膜112可重新定位，如此使得系 統500具有比無鏡502之系統1〇〇更精簡之設計。具體來 說，使用鏡502使得系統500之對稱軸126平行於塗覆膜 112之平面。再者，使用鏡502使得在製造裝置上改變曝 光之方位變得更容易和更可行；雖然仍需旋轉光學組件， 但這樣一旋轉可只對一垂直於塗覆膜112之軸508來執行 ，而非如無鏡系統1〇〇(圖1A-1B)和300(圖3A-3B)之情況 爲繞著一圓錐來做。 參考圖6A，顯示一除了系統600設計爲對跨塗覆膜曝 光最佳化之外，類似於系統500(圖5A-5B)之系統600之平 面圖。圖6B爲圖6A中所示的系統600之側視圖。系統 600之操作的原理從上述系統100(圖1A-1B)、300(圖3A-3B)以及500(圖5A-5B)的說明中應爲明顯的。 27 本ϋ尺度適用國國家ϋϋδίϋ格(210 X 297公釐） " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · I------訂----I----· 580552 A7 _______ 五、發明說明（/) 平板堆極化器中之平板可以不同的材料來建構，諸如 石英或熔化砂土。一般來說，平板堆極化器中的平板應在 待極化之頻譜中爲可穿透的。再者，平板應磨光至一合理 的程度，如此使得它們不會粗糙且不會散射光線。一般來 說，具有較高折射率之平板提供較好的性能。 雖然，在上面的不同例子中，平板堆極化器中的所有 平板係指向爲垂直於塗覆膜，應體會到此僅爲一範例，且 非本發明之限制。反而，只有恰在塗覆膜前之最後一組平 板(其可包括一或多個平板）需定位爲垂直於塗覆膜，以產 生具有所要的一致極化方向之光線。其他的平板，靠近光 源者，用來藉由在光束到達最後一組平板之前調整它來改 進極化對比。因此這樣的較前組的平板不需垂直於塗覆膜 。這樣的較前組平板可定位在與塗覆膜相關之多種其他角 度上，只要可適於特定的應用。 再者，雖然在此說明塗覆膜垂直定位於最後一組平板 爲理想的方位，但應體會到在特定實現中可使用一非正垂 直方位之變化且在本發明之範圍內。雖然變化之可接受量 可隨應用不同而不同，但一般來說，可接受的結果可以±5 °之變化得到。 雖然上述光源爲以Brewster角入射於平板堆極化器， 但應體到此非本發明之要求。反而，光源在平板堆極化器 上的入射角可加以改變，來將光線於塗覆膜上的入射角加 以改變。換句話說，改變在平板堆極化器上的光線入射角 亦會改變光線在塗覆膜上的入射角。雖然這樣的變化亦會 28 本紙張尺度適用中國國家標準(CNSXATi^(210 X 297 ) ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂-------- 580552 A7 _ ___ B7 五、發明說明（？ί) 改變光線極化之程度’但在特定應用中無需高度的極化。 适樣的極化變異在特疋ί哀境中做爲塗覆膜上的更需之入身寸 角之交換爲可接受的。 雖然上面顯示且敘述之平板堆極化器爲包括多個平板 ，但其上具有適當塗覆之單一平板可取代平板堆極化器， 只要單一平板指向爲垂直於塗覆膜。然而，實際上，這樣 的單一平板極化器可能在大尺寸上使用過於昂貴。再者， 如應從圖3Α-3Β中所示之系統300變得明顯的，在單一系 統中可使用超過一個平板堆極化器。每個這樣的平板堆極 化器可包括爲任何形狀和組態組合之任何數目的平板，只 要最後一組平板指向垂直於塗覆膜。 爲了改進極化對比，且爲了簡化光對齊系統之光機械 設計，例如可以一較小數目之薄膜塗覆玻璃平板來取代平 板堆極化器。這樣的平板亦可指向或接近於光源所產生之 光的Brewster角度。然而，塗覆膜仍應指向或靠近垂直於 最後塗覆玻璃平板之平面。 雖然上述平板堆極化器爲操作在穿透上，在平板堆極 化器中的平板亦可用做反射極化器。在這樣一個實施例中 ，反射光線會是s極化，具有高對比，但低效率。 在上述的實施例中可使用多種不同的鏡片中的任何一 種以實現鏡片1〇8(圖1A-1B)、208(圖2)以及324(圖3A-3B)，雖然圓柱鏡片較好。這樣的鏡片可由例如UV級石英 或熔化矽土構成，連同不是在垂直於光源102之短方向Υ 上之功率，就是在沿著平行於光源102之長方向X上之功 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 . ·%. 580552 A7 ____ B7 _ 五、發明說明（I) 率。呈先源102爲一 UV光源時’所有的光學儀器(例如鏡 片和平板）應爲UV可穿透的（例如由石英或熔化矽土所構 成）。 根據本發明可使用多種光源中的任何一種來實現光源 102或光源202。例如，適當的光源包括點光源、延伸光源 以及準直和非準直光源。在本發明之一實施例中，使用來 自 Fusion UV Systems，Inc· of Gaithersberg，Maryland 公司 之具有一線狀燈泡和橢圓反射器之VIP 308燈做爲一延伸 光源。具體來說，VIP 308燈爲一 10”氯化氙準分子燈，其 發出具有波長308mn之準單色光線。其他適當的燈包括 Fusion Model 455T-10 和 Fusion Model F600S-10，但不受 限於此。這二個燈使用10”無電極燈泡，充滿汞混合物， 且以微波激發。其亦可側靠側地加以排列以產生任何長度 之光源，其便於放大目的用（如圖2中和圖4A-4B中所示) 〇 例如在其他實施例中，光源102或光源202可爲一氯 化氣準分子雷射，例如爲從Lambda Physik USA，Inc. of Fort Lauderdale，Florida 處得到之 Model LPX-220。爲了使 用這樣一個雷射來曝光一寬塗覆膜，窄雷射光束會需要不 是延伸就是掃瞄。
雖然上面相關於UV光線之極化來說明不同的實施例 ，但應體會到此非本發明之限制。反而，本發明之不同實 施例可與不同頻譜之光線連結使用。例如，上述的技術可 與可見光連結使用。結果，光源102可爲一可見光、UV 30 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4^^ (210 X 297 ") ~ ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,-------訂--------- 580552 A7 _E7_____ _ 五、發明說明（7&) 光或其他光線之來源。 在上面的說明中，一般說明了本發明之不同實施例在 業界尺寸的光對齊光學薄膜之製造上特別有用。應體會到 這樣的極化光曝光在多種不同的其他範圍中可爲有用’且 本發明不受限於任何特定一種或多種這樣範圍之中。例如 ，在此所述的技術可用來產生一可用來塗覆一液晶顯示器 (LCD)之光學補償薄膜。這樣一個薄膜可用來使LCD可從 任何角度觀看，不像傳統的LCD，其只在能從一特定的窄 範圍角度觀看。 在此所述的技術亦可應用於一液晶格子之表面的製備 ，以藉由將分子指向在一所要的角度來製備在格子之二相 對表面之每一個上之分子。目前，液晶格子之表面上的分 子之這樣的”錨固”(anchoring) —般係使用在每個表面上的 機械磨擦來正確對齊分子加以執行。在此所述的技術可使 用做爲對這樣一機械磨擦之另一種方法，可藉由將之曝露 至極化光線來對齊表面分子，藉此消除機械磨擦之需要。 31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0. n n n n ϋ ί n·-，· n ft— n n 1_ϋ I < 兮 口