TWI495563B - 具有防反射塗層與ｕｖ吸收材料的ｕｖ遮罩 - Google Patents
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Description
本申請案主張於2012年3月6日申請且題為「具有防反射塗層與UV吸收材料的UV遮罩(UV Mask With Anti-reflection Coating and UV Absorption Material)」之美國臨時專利申請案第61/607,458號的優先權，該美國臨時專利申請案以其全文引用之方式併入本文中且用於所有目的。
本申請案大體上係關於液晶顯示器(LCD)，且更特定言之，係關於LCD之製造程序。
紫外線(UV)遮罩廣泛用於LCD製造中。在密封劑固化製程期間，UV遮罩常常置放於LCD單元與UV光源之間。此遮罩覆蓋LCD之作用區域，但使密封劑曝露至UV，從而使得密封劑可固化以將彩色濾光片(CF)玻璃與薄膜電晶體(TFT)玻璃結合在一起。
UV遮罩之目的係保護作用區域中之有機材料免於受UV光破環。舉例而言，液晶可由於UV而分解且引起不良對準、影像殘留及其他光學假影。此等缺陷通常被稱為「mura」。UV光亦可破壞用於TFT及/或CF玻璃上之有機層(例如，用於鈍化之負型光丙烯酸層)且引起暗影像上之可見假影。UV光可進一步破壞TFT裝置，從而引起顯示器之
假影或功能問題。
在UV光被UV遮罩阻擋時，其亦被UV遮罩反射。因而，自密封劑固化所在之LCD反射的UV光可進一步被UV遮罩反射且反射至LCD之UV敏感部分上，從而產生缺陷。習知地，LCD周圍之厚邊框有助於使UV反射之效應最小化及/或防止UV光到達LCD之UV敏感部分。
一實施例可採用一種用於在使LCD顯示器上之密封劑固化的同時使用之UV遮罩的形式。該UV遮罩包括一母玻璃及在該母玻璃上之一UV遮罩層。一UV吸收膜位於鄰近該UV遮罩層處，且一防反射(AR)膜位於鄰近該UV吸收膜處。
另一實施例可採用一種具有一UV光源之系統的形式，該UV光源經組態以導引UV光朝向一LCD顯示器總成，以使一TFT玻璃與一CF玻璃之間的密封劑材料固化。該系統亦包括定位於該UV光源與該LCD顯示器之間的一UV遮罩。該UV遮罩包括一母玻璃、在該母玻璃上之一UV遮罩，及鄰近該UV遮罩之一防反射(AR)膜。該AR膜包括鄰近該UV遮罩之一塑膠基板及覆蓋該塑膠基板之一防反射塗層。該塑膠基板含有UV吸收劑。
又一實施例可採用一種在一固化製程期間阻擋UV光之方法的形式。該方法包括：藉由將一墨水遮罩塗覆至一UV遮罩母玻璃之所要區而在該母玻璃上產生一阻擋層，及在該UV遮罩母玻璃上產生覆蓋該阻擋層之一防反射層。另外，該方法包括在一固化製程期間將該UV遮罩母玻璃定位於一顯示器母玻璃之上。
雖然揭示了多個實施例，但對於熟習此項技術者而言，本發明之再其他實施例將自以下【實施方式】變得顯而易見。如將認識到，該等實施例能夠具有各種態樣之修改，所有修改均不脫離該等實施例之精神及範疇。因此，應將圖式及實施方式視為在本質上說明性的而
非限制性的。
100‧‧‧計算裝置
102‧‧‧LCD顯示裝置
200‧‧‧曲線/金屬塗層遮罩
202‧‧‧曲線/BM遮罩
204‧‧‧曲線/具有防反射膜及UV吸收劑之BM遮罩
300‧‧‧曲線
302‧‧‧曲線
304‧‧‧曲線
310‧‧‧曲線
312‧‧‧曲線
314‧‧‧曲線
A‧‧‧距離
B‧‧‧距離
C‧‧‧距離
d‧‧‧厚度
φ‧‧‧半角
圖1說明具有LCD顯示裝置之電子裝置。
圖2A說明UV遮罩。
圖2B說明LCD顯示器之母玻璃單元。
圖2C說明覆疊於圖2B之母玻璃單元上的圖2A之UV遮罩。
圖3說明LCD總成上之UV光固化密封劑。
圖4A為圖3之一部分的放大圖，該圖展示到達LCD之作用區域之UV光的反射。
圖4B更詳細地說明UV光之反射。
圖5說明自LCD總成反射至包括防反射膜及UV吸收膜之UV遮罩的UV光。
圖6為防反射膜、UV吸收膜及黏著劑的放大圖。
圖7為說明UV光自防反射膜之反射率百分比的曲線圖。
圖8為說明UV光透過防反射膜之透射率百分比的曲線圖。
圖9為說明針對半角為5度之經反射光針對原始遮罩、黑色遮罩(BM)遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光強度對至作用區域中之深度的曲線圖。
圖10為說明針對半角為10度之經反射光針對原始遮罩、BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光強度對至作用區域中之深度的曲線圖。
圖11為說明針對半角為20度之經反射光針對原始遮罩、BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光強度對至作用區域中之深度的曲線圖。
圖12為說明針對半角為30度之經反射光針對原始遮罩、BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光強度對至作用區域中之深度的曲
線圖。
圖13為說明針對半角為5度、10度及20度之經反射光針對BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光衰減因子對至作用區域中之深度的曲線圖。
實施例可大體上採用UV遮罩之形式，該UV遮罩包括遮罩材料或塗層及防反射膜以有助於防止在用於LCD顯示器製造之密封劑固化製程中的UV光之反射。AR膜可提供於UV吸收劑之上。AR膜及UV吸收劑兩者可位於UV遮罩之相同側上，作為遮罩材料或塗層。
具有AR膜之UV遮罩消除或顯著地減少在固化製程中之UV光之多個反射。此情形可有助於改良顯示器生產之品質及良率，此係因為較少顯示器將經歷由於曝光至UV光而引起的前述缺陷(例如，mura)。另外，LCD之母片(mother sheet)的較大部分可用作LCD之作用區域，此係因為UV光在固化製程期間將較淺地且以較小強度侵入至作用區域中。因此，可以密封劑更接近作用區域之方式達成狹窄邊框設計。
轉向圖式且最初參看圖1，說明包括LCD顯示裝置102之計算裝置100。在所展示實例中，計算裝置100為平板電腦。然而，應瞭解，本發明技術、系統及設備可用以生產用於所有類型之電子裝置之LCD顯示器，此等電子裝置諸如電視、電話、智慧型電話、筆記型電腦及桌上型電腦等等。因此，本文中所論述之實施例應僅理解為實例而非對範疇之限制。
圖2A說明實例UV遮罩。UV遮罩具有玻璃基板，其具有遮罩區陣列。典型UV遮罩為具有經圖案化非透射性金屬塗層的母玻璃。亦即，在習知UV遮罩中，遮罩區係由金屬塗層形成。根據本文中所揭示之技術，遮罩區可包括如下文更詳細地論述之黑色遮罩(BM)及防
反射膜及UV吸收膜。
圖2B說明LCD顯示器之母玻璃。大體而言，母玻璃可包括作用區域及非作用區。作用區域可大體上經定義為由LCD顯示器用以顯示影像且包括液晶之區。非作用區可大體上經定義為母玻璃之所有其他區。如圖2B中所展示，作用區域可以陣列圖案配置於母玻璃中。
大體而言，母玻璃可包括多個層。詳言之，母玻璃可包括薄膜電晶體(TFT)玻璃及彩色濾光片(CF)玻璃。TFT玻璃充當LCD顯示器之TFT的基板。CF玻璃可充當彩色濾光片之基板，光通過此等彩色濾光片以產生顯示器之色彩。液晶可位於裝配之LCD顯示器中的TFT玻璃與CF玻璃之間。
如圖2B中所展示，密封劑提供於母玻璃之作用區域的周圍。詳言之，密封劑位於TFT玻璃與CF玻璃之間以密封液晶。密封劑經由曝光至UV光而固化。
圖2C說明在圖2B之母玻璃單元上的圖2A之UV遮罩的覆疊。UV遮罩之遮罩區覆蓋母玻璃之作用區域以防止作用區域直接曝光至UV光。
圖3說明具有金屬塗層遮罩之LCD總成上之UV光固化密封劑，該金屬塗層遮罩保護母玻璃之作用區域(AA)免於直接曝光至UV光。圖4A為圖3之之一部分的縮放圖，該圖展示到達LCD之作用區域之UV光的反射。詳言之，UV光經展示為自母玻璃反射回至金屬塗層之底側且接著反射回至母玻璃且至母玻璃之作用區域中。
圖5說明包括防反射膜及UV吸收膜以防止自遮罩至母玻璃之反射的UV遮罩。在此實施例中，UV遮罩可包括金屬塗層或黑色遮罩(BM)。如所展示，UV吸收膜鄰近於UV遮罩且覆蓋UV遮罩。防反射膜或塗層提供於UV吸收膜之上。黏著劑可用以將UV吸收劑黏著至遮罩。因而，防反射膜置放於UV遮罩之上，其中防反射層面向LCD總
成。在一實施例中，遮罩上之UV阻擋層(例如，金屬及/或BM)在玻璃之與防反射膜相同之側上。防反射膜可大體上包括含有UV吸收劑及在光譜之UV範圍內有效之防反射塗層的塑膠基板。
圖6為根據一實例實施例之防反射膜、UV吸收膜及黏著劑的放大圖。黏著劑可採用任何合適形式且厚度可在大約10微米與500微米之間。UV吸收膜可採用任何合適形式，且在一實施例中，可採用具有UV吸收劑之三醋酸纖維素(TAC)的形式。UV吸收膜之厚度可為大約20微米、60微米、80微米或100微米或大於或小於20微米、60微米、80微米或100微米。防反射膜可採用任何合適形式，且在一實施例中，可採用奈米結構(諸如，蛾眼，如所展示)的形式。奈米結構之厚度可在1微米與10微米之間，且可包括高度在大約10奈米與500奈米之間且具有大約10奈米至500奈米之週期的結構(例如，該等結構之頂峰分離大約10奈米至500奈米)。在其他實施例中，防反射塗層可採用多層薄膜塗層的形式。
當UV光照射TFT玻璃且朝向遮罩反射回時，該光可通過防反射層以由UV吸收劑及UV遮罩(例如，阻擋層)吸收。非常少的光再次朝向TFT玻璃反射。因此，經反射光之幅度在到達作用區域之前非常迅速地減幅。藉由適當選擇防反射材料，可將經反射UV光在作用區域中減小至可忽略的位準(例如，不會引起缺陷或mura的位準)。
圖7為說明UV光自防反射膜之反射率百分比的曲線圖。垂直軸線表示反射率百分比且水平軸線表示以奈米(nm)為單位之光之波長。如可見，在380 nm與480 nm之間的波長中存在大約小於0.05%之光反射。因此，存在自防反射膜之非常小的反射率。
圖8為說明UV光透過防反射膜之透射率百分比的曲線圖。垂直軸線表示透射率百分比且水平軸線表示以奈米(nm)為單位之光之波長。應注意，透過膜透射之UV光自380 nm處之小於10%增加。因而，尤
其在光譜之近UV區中存在透過膜透射之UV光。經透射光可由UV吸收劑層及UV遮罩(阻擋層)吸收。又，可藉由增加膜厚度或UV吸收劑濃度而進一步減小防反射膜之UV透射率。
在UV遮罩邊框之邊緣處模擬光強度衰減，以判定其至作用區域中之傳播。圖4B大體上說明用於模擬之模型且大體上類似於圖4A。在圖4B中，自UV遮罩之邊緣至作用區域之距離A可在0.8 mm與1.0 mm之間。自密封劑至遮罩之邊緣之距離B可類似地在0.8 mm與1.0 mm之間。TFT玻璃及UV遮罩玻璃可各自具有大約0.7 mm之厚度d，且分離UV遮罩玻璃與TFT之距離C可為大約1.5 mm。支撐UV遮罩玻璃之晶體棒之厚度可為大約10 mm，且黏著劑可將晶體棒與UV遮罩玻璃固持在一起。
在模擬中，假定UV光之不同入射角，且半角φ為光路徑錐體的半角。亦即，可將φ定義為如圖4B中所展示的相對於正交於反射表面之平面的反射角。另外，金屬之模擬估計反射率為45%，BM之模擬估計反射率為12%，且AR膜之模擬估計反射率為小於1%。圖9至圖13說明由模擬產生之曲線圖。
圖9為說明針對半角為5度之經反射光針對原始遮罩、BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光強度對至作用區域中之深度的曲線圖。垂直軸線為按比例調整以使得值1為針對所模擬遮罩反射之光的最高強度之光強度。水平軸線表示以毫米(mm)為單位之至反射光之作用區域中的距離。曲線200表示習知金屬塗層遮罩，曲線202表示BM遮罩，且曲線204表示具有防反射膜及UV吸收劑之BM遮罩。
如所展示，具有防反射膜及UV吸收劑之BM遮罩隨著光之高衰減而導致至作用區域中之較淺的反射深度。舉例而言，曲線204中之最後點之深度為大約2 mm且光強度小於1e-21
。為了比較，BM遮罩及金屬塗層遮罩兩者滲透至大約3 mm且最終光強度大於1e-12
及1e-7
。或許
更重要地，在至作用區域中之臨限值(例如，距離0)處，自具有防反射及UV吸收劑之BM遮罩反射的光具有大約0.000001之強度，而自BM遮罩反射之光具有0.01之強度，且自金屬塗層遮罩反射之光具有大約0.1之強度。因而，具有防反射及UV吸收劑之BM遮罩防止光反射直至朝向作用區域中且，此外，將光強度減小至遠遠超出其他遮罩之光強度，使得其在作用區域中為可忽略的(例如，不會導致mura)。
圖10至圖12中之每一者說明與圖9中所展示之趨勢相同的趨勢。在圖10至圖12中針對金屬塗層遮罩200、BM遮罩202及具有防反射及UV吸收劑之BM遮罩204使用相同編號。另外，在圖10至圖12中使用與圖9中所使用之單位及比例相同的單位及比例。
圖10為說明針對半角為10度之經反射光針對原始遮罩、BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光強度對至作用區域中之深度的曲線圖。圖11為說明針對半角為20度之經反射光針對原始遮罩、BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光強度對至作用區域中之深度的曲線圖。圖12為說明針對半角為30度之經反射光針對原始遮罩、BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光強度對至作用區域中之深度的曲線圖。
圖13為說明針對半角為5度、10度及20度之經反射光針對BM遮罩及具有防反射塗層之BM遮罩的UV光衰減因子對至作用區域中之深度的曲線圖。垂直軸線表示光衰減因子，而水平軸線指示以毫米為單位之至作用區域中的距離。曲線300、302及304分別說明半角φ為5度、10度及20度的具有防反射膜及UV吸收劑的BM遮罩。曲線310、312及314說明具有與先前所闡述之半角φ相同的各別半角φ的BM遮罩。如可見，使用防反射膜及UV吸收劑情況下之光衰減好得多，且至作用區域中的距離得以減小。
表1展示在光反射半角為5度、10度、20度及30度下比較原始遮
罩、BM遮罩及具有防反射膜之BM遮罩的結果。原始遮罩指代習知地實施之金屬塗層遮罩且設定藉以比較其他遮罩之基線。BM遮罩在半角φ為5度、10度及20度之情況下分別提供為原始遮罩之衰減的50倍衰減、6倍衰減及雙倍衰減。在相同半角φ之情況下，具有防反射膜之BM遮罩分別達成90,000倍衰減、500倍衰減及5倍衰減。如可瞭解，具有防反射膜之BM遮罩提供比其他遮罩之衰減位準高得多的衰減位準。
前述內容描述包括防反射膜及UV吸收劑之UV遮罩的一些實例實施例。儘管前述論述已呈現特定實施例，但熟習此項技術者將認識到，在不脫離實施例之精神及範疇的情況下，可作出形式及細節之改變。舉例而言，遮罩中之層的次序及配置可變化及/或可省略一或多個層及/或可用不同層替換一或多個層。因此，本文中所描述之特定實施例應被理解為實例，且並不限制其範疇。
Claims (19)
- 一種紫外線(UV)遮罩，其包含：一母玻璃；一UV遮罩層，其在該母玻璃上；一UV吸收膜，其鄰近該UV遮罩層；在該UV吸收膜與該UV遮罩層之間的一黏著層；及一防反射膜，其鄰近該UV吸收膜。
- 如請求項1之UV遮罩，其中該防反射膜包含一奈米結構。
- 如請求項2之UV遮罩，其中該奈米結構包含一蛾眼結構。
- 如請求項2之UV遮罩，其中該奈米結構之厚度為大約1微米至10微米，且具有高度為大約10奈米至500奈米的結構，該等結構具有大約10奈米至500奈米之一週期。
- 如請求項1之UV遮罩，其中該UV遮罩包含一黑色遮罩。
- 如請求項1之UV遮罩，其中該黏著層之厚度為大約10微米至500微米。
- 如請求項1之UV遮罩，其中該UV吸收膜包含具有UV吸收劑之一三醋酸纖維素(TAC)膜。
- 如請求項1之UV遮罩，其中該TAC膜之厚度大約等於或小於大約40微米、60微米、80微米或100微米。
- 如請求項1之UV遮罩，其中該防反射塗層包含一多層薄膜塗層。
- 一種系統，其包含：一UV光源，其經組態以導引UV光朝向一液晶顯示器(LCD)顯示器總成，以使一薄膜電晶體(TFT)玻璃與一彩色濾光片(CF)玻璃之間的密封劑材料固化；及 一UV遮罩，其定位於該UV光源與該LCD顯示器之間，該UV遮罩包含：一母玻璃；一UV遮罩，其在該母玻璃上；及一防反射膜，其鄰近該UV遮罩，其中該防反射膜包含：一塑膠基板，其鄰近該UV遮罩，該塑膠基板含有UV吸收劑；及一防反射塗層，其覆蓋該塑膠基板。
- 如請求項10之系統，其中該UV遮罩進一步包含支撐該母玻璃之一晶體棒。
- 如請求項10之系統，其中防反射塗層包含一多層薄膜塗層。
- 如請求項10之系統，其中該防反射塗層包含一寬頻帶防反射奈米結構。
- 如請求項13之系統，其中該奈米結構包含一蛾眼結構。
- 如請求項13之系統，其中該奈米結構之厚度為大約1微米至10微米，且具有高度為大約10奈米至500奈米的結構，該等結構具有大約10奈米至500奈米之一週期。
- 一種在一固化製程期間阻擋UV光的方法，該方法包含：藉由將一墨水遮罩塗覆至一UV遮罩母玻璃之所要區而在該母玻璃上產生一阻擋層；在該UV遮罩母玻璃上產生覆蓋該阻擋層之一防反射層；及在一固化製程期間將該UV遮罩母玻璃定位於一顯示器母玻璃之上。
- 如請求項16之方法，其中產生一吸收層包含：鄰近該阻擋層塗覆一塑膠基板，該塑膠基板含有UV吸收劑；及 在該塑膠基板之上塗覆一防反射塗層。
- 如請求項17之方法，其中該防反射塗層包含一寬頻帶防反射奈米結構。
- 如請求項16之方法，其中該固化製程包含LCD顯示器之一密封劑固化製程。
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