TWI430000B - 平面顯示器之修補方法與系統 - Google Patents

Description

平面顯示器之修補方法與系統

本發明係為一種修補技術，尤其是指一種平面顯示器之修補方法與系統。

液晶顯示器為非主動發光元件，其色彩之顯示必須透過背光模組提供光源，搭配驅動電路與液晶控制形成灰階之亮度顯示，並透過濾光片的紅色(R)、綠色(G)以及藍色(B)光阻層給予每一個畫素特定顏色，不同顏色的畫素即形成彩色畫面。面板若存在瑕疵，將造成顯示器中該像素無法正確顯示所需色彩，而形成亮點或是暗點，其中，尤以亮點對顯示器使用者而言特別明顯，因此亮點數亦為面板等級評定要素之一。

在習用技術中，例如：中華民國公開第200827819號所提出的液晶顯示面板之修復方法，其係利用第一道奈秒雷射使濾光片產生間隙裂縫，第二道飛秒雷射(450nm、10MHz以上)或二極體雷射(Diode Laser)，透過線性吸收使已有間隙的濾光片產生物理性質變化，以降低亮點透光性。該技術的飛秒雷射係對濾光片產生單光子線性吸收之效果。此外，又如中華民國公開第200829977號揭露一種液晶顯示面板之修復方法與裝置，其係使用波長為400-490nm之連續式(continuous wave,CW)或脈衝式(Pulse)雷射或者是使用頻率為>10MHz且波長為450nm之飛秒雷射，利用RGB線性吸收區間進行修復，需由液晶顯示器之電晶體面加工，若從彩色濾光面進行修復，則易破壞偏光膜。該技術中所使用的雷射400nm-490nm波段對紅色(R)與綠色(G)彩色光阻穿透率低，可以將適當的能量加工在亮點光阻上。

另外又如WO 2008-156286揭露一種修補方法，其係透過雷射照射，使光阻材料和玻璃之間形成間隙(gap)，再透過雷射配合掃描將周圍黑色矩陣(black matrix)融化帶至間隙中，使有亮點的光阻區域形成黑化。(非直接黑化光阻)。又如美國專利US.Pat.No. 7,636,148也揭露一種修補方法，其係透過雷射(Nd:YAG laser 380~740nm，<55Hz)以光罩之方式照射，使濾光片面向基板面產生黑化(使光源所產生的光線無法通過濾光片)，因照射過程中產生擴散區，因此需以三組大小不同之光罩進行加工，修補亮點。

此外，又如美國專利US.Pat.No. 7,636,148則揭露一種修復液晶顯示器的方法與系統，其係揭露三種修復方式，第一種為在面板下上的玻璃基板上鍍上一層修復膜，將有亮點的位置利用準分子(excimer)雷射、二極體雷射(diode laser)或者是Nd:YAG雷射加工修復膜。第二種在黑色矩陣加工。第三種在支撐物(pattern spacer)加工，將融化的支撐物覆蓋到有亮點的彩色光阻上。另外，又如美國專利US.Pat.No.5,926,246也揭露一種修復方法，其係利用雷射加工在液晶面板裡的配向膜，利用偏光膜旋轉方向來檢測亮點區，進行雷射加工配向膜。雷射波長範圍200-450nm，主要是不讓其它區域受到雷射照射影響而受損，雷射加工後之配向膜使液晶呈現不規則排列，降低光的透光度。

本發明提供一種平面顯示器之修補方法與系統，其係利用飛秒雷射對材料進行改質加工，由於飛秒雷射具有讓被加工之材料產生多光子非線性吸收、熱影響區小以及控制加工深度的特點，因此可以直接對封裝後的平面顯示器之面板內部進行修補。

本發明提供一種平面顯示器之修補方法與系統，其係可對完成封裝之薄膜電晶體液晶顯示(TFT-LCD)面板進行修補，將飛秒雷射光透過含有偏光膜的濾光片，聚焦於存在瑕疵的亮點所對應之彩色光阻上，對濾光片的彩色光阻進行改質黑化，以消除顯示器亮點，使原來在面板上之亮點變成暗點，並且不會對其他區域造成傷害，提高顯示器產品的品質與等級。此外，由於不會對其他區域或元件，例如：偏光膜，進行傷害，因此可不需要進行拆/貼偏光膜即可進行修補，因此可以減少修補所需之時間。

在一實施例中，本發明提供一種平面顯示器修補方法，其係包括有下列步驟：提供一平面顯示器，其係具有一液晶模組以及一濾光片，其係設置於該液晶模組上，該濾光片上具有一光阻層，該平面顯示器具有至少一亮點；以及提供一飛秒雷射照射於對應該亮點之光阻層上，使對應該亮點之光阻層產生非線性多光子吸收而黑化。

在另一實施例中，本發明提供一種平面顯示器修補系統，其係包括有：一移動平台；一平面顯示器，其係設置於該移動平台上，該平面顯示器具有一液晶模組以及一濾光片，該濾光片上具有一光阻層，該平面顯示器具有至少一亮點；以及一飛秒雷射源，其係提供一飛秒雷射，以照射於對應該亮點之光阻層上，使對應該亮點之光阻層產生非線性多光子吸收而黑化。

為使　貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，下文特將本發明之裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得　審查委員可以了解本發明之特點，詳細說明陳述如下：請參閱圖一所示，該圖係為本發明之平面顯示器修補方法實施例流程示意圖。該修補方法2首先以步驟20提供一平面顯示器。如圖二所示，該圖係為平面顯示器剖面示意圖。該平面顯示器3具有一液晶模組30、一濾光片31以及一背光板驅動模組32。該液晶模組30，其係具有一基板300，其材質可為透明之玻璃或塑膠等材料，該基板300上有一薄膜電晶體層301。薄膜電晶體層301上具有一液晶層302，其內具有支撐物303(spacer)。液晶層302上具有該濾光片31，其係包括有一基板310，其材質可以為玻璃，該基板310上具有一光阻層311，其係與該液晶層302相對應。本實施例中，該濾光片31係為彩色濾光片，而該光阻層311係為彩色光阻層。除此之外，該濾光片亦可為單色濾光片，光阻層亦可為單色光阻層。再本實施例中，該光阻層311具有紅色光阻(R)、綠色光阻(G)以及藍色光阻(B)，圖式中的彩色光阻311係代表一綠色光阻。在綠色光阻一側具有黑色矩陣312(black matrix)。該背光板驅動模組32則提供背光320通過該液晶模組30。該平面顯示器3存在瑕疵，本實施例中的瑕疵係為亮點的缺陷。所謂的亮點缺陷，可能由光阻層311、液晶模組30之液晶或者是電路缺陷所造成的。而在該濾光片31之上表面以及基板300之下表面分別設置有一偏光膜304與305。要說明的是，該驅動模組並不以液晶模組為限制，例如該驅動模組可以為彩色電子紙中的電子油墨模組，亦可以實施。因此，本發明之平面顯示器並不以液晶顯示器為限制，只要是有利用到濾光片的顯示器，如有亮點之缺陷皆可使用本發明之技術予以修補。

接著進行步驟21，提供一飛秒雷射90照射於對應該亮點之光阻層311上，使對應該亮點之光阻層311產生非線性多光子吸收而黑化。一旦亮點所對應的光阻層311(可為紅色光阻、藍色光阻或者是綠色光阻)變質而黑化，則亮點區域所產生的光會被黑化的光阻阻擋，使得亮點轉變成暗點。由於飛秒雷射90之非線性多光子吸收之特點，因此不會對其他區域，例如偏光膜304，造成傷害，進而提高平面顯示器3產品的品質與等級。當然，雖然本實施例中，修補過程中平面顯示器3上是具有偏光膜304，但是在另一實施例中，亦可以將偏光膜304去除直接讓飛秒雷射90照至對應亮點的光阻層311上。接下來說明修補的原理，在飛秒雷射照射下，在聚焦區域的脈衝功率密度極高(>10¹² W/cm² )，如圖三所示，彩色光阻之原子中的電子91可能吸收多個光子92的能量解離，產生多光子吸收，雖然單光子能量小於材料能隙Eg，但電子仍可以透過飛秒雷射非線性多光子吸收而使彩色光阻之原子中的電子從價帶93躍遷至導帶94。意味透過本發明利用飛秒雷射多光子吸收，即使彩色光阻材料對雷射照射波長為穿透率高的材質，仍可以使材料產生加工改質。

在本發明中，如圖四所示，其係為雷射波長與穿透率關係示意圖。其中曲線95表示紅色材質(如紅色光阻材料)在各個波長的雷射照射下，所具有之穿透率狀態、曲線96表示綠色材質(如綠色光阻材料)在各個波長的雷射照射下，所具有之穿透率狀態，而曲線97則表示藍色材質(如藍色光阻材料)在各個波長的雷射照射下，所具有之穿透率狀態。在本實施例中，所選用之飛秒雷射之波長範圍為532~1064nm、脈衝頻率為100kHz~2MHz，而該飛秒雷射之脈衝寬度小於等於500飛秒(femtosecond,fs)。當飛秒雷射投射聚焦至光阻層時，飛秒雷射至對應該亮點之光阻層所具有之雷射劑量範圍可以為1~61mJ/cm² 。另外，為了加強飛秒雷射聚焦的效果，更可以在飛秒雷射投射至濾光片的光路上設置至少一聚焦透鏡單元，其係可由至少一透鏡所構成。

請參閱圖五所示，該圖係為本發明之平面顯示器修補系統示意圖。該平面顯示器修補系統4包括有一移動平台40以及一飛秒雷射源41。該移動平台40具有一平台400以及一驅動單元401，該驅動單元401驅動該平台400產生三維度線性位移運動。本實施例中，該驅動單元401係由馬達與螺桿等元件所組成或者是線性馬達所構成，但不以此為限制。該驅動單元401驅動該平台400產生X與Y 方向的位移運動，使得平台400可以在水平面上進行位置調整的動作；另外，驅動單元401驅動平台400產生Z軸方向的位移運動以調整該飛秒雷射源41與該平台400間的距離，進而調整該飛秒雷射90的焦距。在該移動平台40上放置有一平面顯示器3，其係具有亮點的缺陷，該平面顯示器3的結構係如圖二所示，但不以該結構為限制。該移動平台40更耦接一控制單元42，該控制單元42係可以為電腦或具有運算處理能力的單晶片與記憶體組合。藉由該控制單元42所提供的輸入介面，輸入亮點之位置，使該控制單元42記錄關於該亮點之位置。該控制單元42可以產生控制訊號使該移動平台40移動而使該亮點對應到飛秒雷射90，使該飛秒雷射90聚焦於光阻層311上。本實施例中，該控制單元42產生之控制訊號給驅動單元401，驅動單元401收到了驅動訊號之後，驅動該平台400產生對應該驅動訊號之位移運動。

該飛秒雷射源41設置在該移動平台之一側，本實施例為上方，其係可以產生一飛秒雷射90。該飛秒雷射源41更耦接有一調整單元43。本實施例中，該調整單元43更包括有一雷射頻率及能量調整裝置430，以及雷射波長調整裝置431，以調整該飛秒雷射之波長、脈衝頻率、雷射劑量以及脈衝寬度等特徵。在本實施例中，所選用之飛秒雷射之波長範圍為532~1064nm、脈衝頻率為100kHz~2MHz，而該飛秒雷射之脈衝寬度小於等於500fs。此外，為了增加該飛秒雷射90的聚焦效果，在該飛秒雷射90投射至該平面顯示器3之光路上更可以設置有一聚焦單元44。該聚焦單元44係由至少一聚焦透鏡所構成，其組成可以利用習用技術之透鏡予以組合，並不以圖五所示之狀態為限制。另外，在飛秒雷射90之光路上亦可以視狀況而設置反射鏡45以導引該飛秒雷射90至平面顯示器3上。

該平面顯示器修補系統4根據圖一所示之步驟，對具有亮點的該平面顯示器3進行修補。一開始藉由控制單元42設定關於個亮點或者是要修補的位置，該控制單元42根據設定的位置控制驅動單元401以使該平台400產生對應的位移運動。由於飛秒雷射源41固定不動，因此藉由驅動平台400的位移運動，可以將亮點移動至對應該飛秒雷射90之位置，使得飛秒雷射90聚焦於該平面顯示器3內部對應該亮點位置之濾光片31之光阻層311上，使對應該亮點之光阻層311產生非線性多光子吸收而形成黑化光阻層311a，如圖六所示。當對應亮點的光阻層黑化之後，經由亮點所發出之光後到黑化光阻的阻擋，使得光無法穿透濾光片，進而使得亮點缺陷變成暗點。

另外，要說明的是，由於本發明利用飛秒雷射，使得被修補的材質產生非線性的多光子吸收，因此雖然飛秒雷射90在修補的過程中，如圖二所示，係經過偏光膜304而聚焦至對應亮點的光阻層311上，然而照射在偏光膜304之能量密度因非線性多光子效應之故，而低於改質門檻，因此不會對偏光膜304或者是飛秒雷射90光路所經過之區域造成傷害。如圖七A與圖七B所示，該圖係為本發明修補濾光片結果影像示意圖。在圖七A中，可以看出紅色光阻已經被黑化，而在圖七B中，可以看出濾光片上對應紅色光阻的偏光膜並未因為飛秒雷射通過而受損。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例，當不能以之限制本發明範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

2．．．平面顯示器修補方法

20~21．．．步驟

3．．．平面顯示器

30．．．液晶模組

300．．．基板

301．．．薄膜電晶體層

302．．．液晶層

303．．．支撐物

304、305．．．偏光膜

31．．．濾光片

310．．．基板

311．．．光阻層

311a．．．黑化光阻層

312．．．黑色矩陣

32．．．背光板驅動模組

320．．．背光

4．．．平面顯示器修補系統

40．．．移動平台

400．．．平台

401．．．驅動單元

41．．．飛秒雷射源

42．．．控制單元

43．．．調整單元

430．．．雷射頻率及能量調整裝置

431．．．雷射波長調整裝置

44．．．聚焦單元

45．．．反射鏡

90．．．飛秒雷射

91．．．電子

92．．．光子

93．．．價帶

94．．．導帶

95、96、97．．．曲線

圖一係為本發明之平面顯示器修補方法實施例流程示意圖。

圖二係為平面顯示器剖面示意圖。

圖三係為多光子吸收示意圖。

圖四係為雷射波長與穿透率關係示意圖。

圖五係為本發明之平面顯示器修補系統示意圖。

圖六係為本發明之黑化的光阻層示意圖。

圖七A係為本發明修補濾光片(R)結果影像示意

圖七B係為本發明修補濾光片(R)上層偏光板未被破壞結果影像示意圖。

2．．．平面顯示器修補方法

20~21．．．步驟

Claims (16)

1. 一種平面顯示器修補方法，其係包括有下列步驟：提供一平面顯示器，其係具有一液晶模組以及一濾光片，其係設置於該液晶模組上，該濾光片上具有一光阻層，該平面顯示器具有至少一亮點；以及提供一飛秒雷射照射於對應該亮點之光阻層上，使對應該亮點之光阻層產生非線性多光子吸收而黑化，其中該飛秒雷射之脈衝頻率為100kHz~2MHz，該飛秒雷射至對應該亮點之光阻層所具有之雷射劑量範圍為1~61mJ/cm² 。
2. 如申請專利範圍第1項之平面顯示器修補方法，其中該飛秒雷射之波長範圍為532~1064nm。
3. 如申請專利範圍第1項之平面顯示器修補方法，其中該飛秒雷射之脈衝寬度小於等於500fs。
4. 如申請專利範圍第1項之平面顯示器修補方法，其係更包括有使該飛秒雷射經由至少一聚焦透鏡而投射至對應該亮點之光阻層上之步驟。
5. 如申請專利範圍第1項之平面顯示器修補方法，其中該光阻層與該飛秒雷射對應之面上更貼設有一偏光膜。
6. 如申請專利範圍第1項之平面顯示器修補方法，其中該濾光片係為彩色濾光片，該光阻層為彩色光阻層。
7. 如申請專利範圍第1項之平面顯示器修補方法，其係於該飛秒雷射之光路上更設置有至少一聚焦透鏡單元，以提高具焦效果。
8. 如申請專利範圍第1項之平面顯示器修補方法，其中該 濾光片與該飛秒雷射對應之面上更貼設有一偏光膜。
9. 一種平面顯示器修補系統，其係包括有：一移動平台；一平面顯示器，其係設置於該移動平台上，該平面顯示器具有一液晶模組以及一濾光片，該濾光片上具有一光阻層，該平面顯示器具有至少一亮點；以及一飛秒雷射源，其係提供一飛秒雷射，以照射於對應該亮點之光阻層上，使對應該亮點之光阻層產生非線性多光子吸收而黑化；其中該飛秒雷射源更具有一調整單元，以調整該飛秒雷射之波長、脈衝頻率、雷射劑量以及脈衝寬度，該飛秒雷射之脈衝頻率為100kHz~2MHz，該飛秒雷射至對應該亮點之光阻層所具有之雷射劑量範圍為1~61mJ/cm² 。
10. 如申請專利範圍第9項之平面顯示器修補系統，其中該飛秒雷射之波長範圍為532~1064nm。
11. 如申請專利範圍第9項之平面顯示器修補系統，其中該飛秒雷射之脈衝寬度小於等於500fs。
12. 如申請專利範圍第9項之平面顯示器修補系統，其係於該飛秒雷射之光路上更設置有至少一聚焦透鏡單元，以提高具焦效果。
13. 如申請專利範圍第9項之平面顯示器修補系統，其中該濾光片與該飛秒雷射對應之面上更貼設有一偏光膜。
14. 如申請專利範圍第9項之平面顯示器修補系統，其中該移動平台包括有一平台以及一驅動單元，該驅動單元提 供驅動該平台產生一三維線性位移運動。
15. 如申請專利範圍第9項之平面顯示器修補系統，其係更包括有一控制單元，該控制單元記錄關於該亮點之位置，以產生控制訊號使該移動平台移動而使該亮點對應到飛秒雷射，使該飛秒雷射聚焦於光阻層上。
16. 如申請專利範圍第9項之平面顯示器修補系統，其中該濾光片係為彩色濾光片，該光阻層為彩色光阻層。