TWI465791B - 平面顯示模組之修補方法與系統 - Google Patents

Description

平面顯示模組之修補方法與系統

本發明係為修補技術，尤其是對於顯示模組製程中液晶組立製程(cell)段之修面板補方法與系統。

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)色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，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。如圖一所示，該圖係為液晶顯示模組示意圖，在液晶顯示模組10的上下兩面貼附有一偏光板11與12，在習用技術中，由於偏光板11與12內層或黏著層之異物，於通電測試時畫面會產生嚴重漏光，因此會讓液晶顯示模組與背光模組結合後，所形成的液晶顯示器產生亮點的缺陷13。在修補偏光板11與12所產生的亮點缺線時多用準分子雷射加工，不過這樣的加工方式熱影響區大，導致顯示器周圍區域以及偏光板表面受損。

在習用的修補技術中，例如：中華民國公開號200827819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。此外，又如中華民國公開號200829977與200887821揭露一種液晶顯示面板之修復方法與裝置，其係使用450nm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。

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gap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. 7,502,094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，使濾光片面向基材面產生黑化(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材上鍍上一層修復膜，將有亮點的位置利用雷射(YAG、excimer、diode laser)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。而美國專利US.Pat.No.7,126,232，亦是屬於將修復膜(repair film)轉移至缺陷位置的一種修補機制。

另外，又如美國專利US.Pat.No.5,926,246或US.Pub.No.2006050623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。而中華民國新型專利M381804，則提供一種含有濾光片之顯示器之修補裝置，係包含至少一雷射源、至少二反射鏡組、至少二鏡頭與至少一鏡組控制單元，其可選擇性輸出不同波長之雷射光以黑化濾光片上不同顏色之色點，而完成亮點修補。

本發明提供平面顯示模組之修補方法與系統，其係利用飛秒雷射聚焦至對應到有瑕疵的偏光板上，而對偏光板進行改質加工，由於飛秒雷射可讓被加工之偏光板產生多光子非線性吸收；有熱影響區小以及控制加工深度的特點，因此可以直接修補具有瑕疵的顯示模組，而不會損傷顯示模組內其他區域的結構。

本發明提供平面顯示模組之修補方法與系統，其係使飛秒雷射光透過偏光板上方之表層，聚焦於偏光板上對應亮點瑕疵之位置，使偏光板內層進行改質黑化，使原來所形成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。

本發明提供平面顯示模組之修補方法與系統，其係可以在液晶顯示模組生產過程中之液晶組立製程(cell)段製程時，即對具有亮點缺陷的顯示模組進行修復，以提升液晶顯示器之製程的良率與生產效率。

在一實施例中，本發明提供一種平面顯示模組修補方法，其係包括有下列步驟：提供一平面顯示模組，其表面貼附有一偏光板，該平面顯示模組具有至少一亮點；以及提供一飛秒雷射聚焦照射於對應該亮點之該偏光板上，使對應該亮點之該偏光板產生非線性多光子吸收而形成一改質區域，進而將該亮點轉換成暗點。

在另一實施例中，本發明提供一種平面顯示模組修補系統，其係包括有：一移動平台，其係用以承載具有一亮點缺陷之一平面顯示模組；以及一飛秒雷射源，其係提供一飛秒雷射，以聚焦照射於對應該亮點之該平面顯示模組上，使該平面顯示模組產生非線性多光子吸收而改質，進而將該亮點轉換成暗點。

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：請參閱圖二所示，該圖係為本發明之平面顯示模組修補方法實施例流程示意圖。該修補方法2首先以步驟20提供一平面顯示模組。如圖三所示，該圖係為平面顯示模組剖面示意圖。本實施例中，該平面顯示模組3係為液晶平面顯示模組，但不以此為限，只要是需要貼附偏光板之顯示器都可以利用本實施例之方法予以修補。本實施例中之顯示模組係為在液晶組立製程(cell)段時所形成之具有偏光板之液晶顯示模組。

該平面顯示模組3具有一液晶層單元30，其係具有上基板31與下基板32，其係可以為玻璃或者是塑膠等透光材質。上基板31與下基板32間填充有液晶301，在上基板31與該液晶301間具有一濾光層34。在本實施例中，該濾光層34為彩色濾光層。該上基板31之表面310係為該平面顯示模組3之顯示面，在該下基板32之底面320係為該平面顯示模組3之受光面，其係可以接收背光源所發出之光場。該下基板32上有一薄膜電晶體層300，其上具有液晶301，其內具有支撐物302(spacer)。在本實施例中該平面顯示模組3之上基板31之表面310與下基板32之底面320分別設置有一偏光板4與5。該平面顯示模組3存在瑕疵94，本實施例中的瑕疵94係為亮點的缺陷。所謂的亮點缺陷，可能由偏光板4或6內層或黏著層之異物，於通電測試時產生嚴重漏光的瑕疵，或者是由濾光層34、液晶30或者是電路缺陷所造成的。圖示中的瑕疵94係指由偏光板4或5內層或黏著層之異物，於通電測試時產生嚴重漏光的瑕疵。

接著進行步驟21，提供一飛秒雷射聚焦照射於對應該亮點之偏光板上，使對應該亮點之偏光板內產生非線性多光子吸收而改質黑化，進而將該亮點轉換成暗點。如圖四所示，藉由飛秒雷射90聚焦照射於對應該亮點之偏光板4上，使得偏光板4內部改質而形成黑化區域91。步驟21中的改質，係可以藉由飛秒雷射光束，使對應亮點之偏光板4上的區域因為多光子吸收，而產生物理改變，進而形成黑化，亦不會有其它區域受損。要說明的是，本發明可以藉由調整該飛秒雷射之波長、脈衝頻率、雷射功率以及偏極方向來調整飛秒雷射之狀態，進而使該偏光板內部對應該亮點的區域因為非線性多光子吸收，而產生物理反應，使此該區域形成黑化，亦不會有其它區域受損。其中，該飛秒雷射之波長範圍為200~1100 nm；而該飛秒雷射之雷射脈衝頻率介於1Hz~2MHz；該飛秒雷射投射至該偏光板之投射功率密度大於10⁸ W/cm² 。飛秒雷射之脈衝寬度小於等於500飛秒。

請參閱圖五A所示，該圖係為本發明之平面顯示模組修補系統示意圖。該平面顯示模組修補系統6包括有一移動平台60以及一飛秒雷射源61。該移動平台60具有一平台600以及一驅動單元601，該驅動單元601驅動該平台600產生三維度線性位移運動。本實施例中，該驅動單元601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601驅動該平台600產生X與Y方向的位移運動，使得平台600可以在水平面上進行位置調整的動作；另外，驅動單元601驅動該平台600產生Z軸方向的位移運動以調整聚焦單元64與該平台600間的距離。在該移動平台60上放置有一平面顯示模組3，其係具有亮點的缺陷，該平面顯示模組3的結構係如圖三所示，在此不作贅述。

該移動平台60更耦接一控制單元62，該控制單元62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62所提供的輸入介面，輸入亮點之位置，使該控制單元62記錄關於該亮點之位置。該控制單元62可以產生控制訊號使該移動平台60移動而使該亮點位置對應到飛秒雷射90，使該飛秒雷射90聚焦於平面顯示模組3之偏光板4上。在本實施例中，該偏光板4指的為上基板31上的偏光板4，但不以此為限制，例如下基板32的底面所貼附的偏光板5，亦可以實施。該控制單元62產生之控制訊號給驅動單元601，驅動單元601收到了驅動訊號之後，驅動該平台600產生對應該驅動訊號之位移運動。

該飛秒雷射源61設置在該移動平台60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61更耦接有一調整單元63。本實施例中，該調整單元63更包括有一雷射波長調整裝置630，雷射頻率調整裝置631，以及雷射能量與偏振調整裝置632，以調整該飛秒雷射之波長、脈衝頻率、雷射能量以及偏極角度等特徵。其中該雷射波長調整裝置630可以調整飛秒雷射之波長範圍係為200~1100nm。而利用該雷射頻率調整裝置631調整飛秒雷射頻率的範圍在1Hz~2MHz之間。另外，雷射能量與偏振調整裝置632可以對飛秒雷射的能量進行調整，在本實施例中，該雷射能量與偏振調整裝置632調整飛秒雷射的投射功率係大於10⁸ W/cm² 。

另外，請參閱圖六所示，該圖係為光束通過偏光板示意圖。由於本發明之精神在於提供飛秒雷射聚焦照射於偏光板上，而在圖六中，如果飛秒雷射的偏極方向沒有被控制，如圖六A中的飛秒雷射90所示，則會有部分的飛秒雷射穿透偏光板4，而到達平面顯示模組內的其他區域，進而可能造成對平面顯示模組內部結構的損傷。因此，根據偏光板對不同極化方向光線吸收率不同之特性，雷射能量與偏振調整裝置632更可以藉由調整雷射偏極方向控制修補加工效果，需使雷射偏極方向與偏光板成一夾角，該夾角可以大於零度。比較好的效果是如圖六B所示，可以讓該飛秒雷射90的偏極化方下與該偏光板4之偏極化角度成垂直關係，使雷射能量易被偏光板吸收，產生黑化。

再回到圖五A所示，為了增加該飛秒雷射90的聚焦效果，在該飛秒雷射90投射至該平面顯示模組3之光路上設置有聚焦物鏡64。該聚焦物鏡64係由至少一聚焦透鏡或反射鏡所構成，其組成可以利用習用技術之透鏡予以組合。該飛秒雷射90之焦距也可藉由改變聚焦透鏡64的高度或焦距來達成。另外，在飛秒雷射90之光路上亦可以視狀況而設置反射鏡65以導引該飛秒雷射90至平面顯示模組3上。在本實施例中，該聚焦物鏡64係為之數值光圈(numerical aperture,NA)值大於等於0.5。藉由高數值光圈值的聚焦物鏡64，可以使得聚焦焦點處能量集中，離焦處由於發散角較大可有效降低雷射劑量，避免焦點外的區域受到雷射加工。

如圖七A所示，該圖係為利用高NA值聚焦物鏡所產生的聚焦光斑示意圖。由於高NA物鏡聚焦光斑92較小，雖可以對偏光板產生好的改質效果，不過並不適合大面積加工製程。因此，在另一實施例中，如圖五B所示，在該聚焦物鏡64之前，更可以設置一整形元件66，使飛秒雷射在進入該聚焦物鏡64之前，先通過該整形元件66，以調整該聚焦光斑之形狀。在本實施例中，該整形元件66係為一狹縫結構，但不以此為限制。狹縫之形狀可以為多邊形，本實施例係為矩形。當雷射光經過整形元件66產生繞射再由聚焦物鏡64聚焦後其光斑將會橫向的被拉長，以形成如圖七B所示之聚焦光斑93，但光束方向其能量分佈則不變，此方法可補償高NA物鏡加工效率低的缺點。由於飛秒雷射本身低熱加工效應之特性，搭配光路整合針對焦點處的光斑做有效率之整形(shaping)，即可實現在偏光板薄膜內部快速改質，以修補缺陷。藉由聚焦物鏡以及整形元件的組合，可實現在厚度為30~50μm之偏光板內部快速製作出一層更薄的改質區。

如圖五A所示，該平面顯示模組修補系統6根據圖二所示之步驟，對具有亮點的該平面顯示模組3進行修補。一開始藉由控制單元62設定關於各亮點或者是要修補的位置，該控制單元62根據設定的位置控制驅動單元601以使該平台600產生對應的位移運動。由於飛秒雷射源61固定不動，因此藉由平台600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聚焦於該平面顯示模組3內部對應該亮點位置之偏光板4上，使對應該亮點之透光基材產生非線性多光子吸收而形成一改質區域91，雷射光修補位置亦可藉由光路的調變與聚焦模組64位置的改變達成，而待修補之平面顯示模組之位置固定不動(飛行光路)；或者是搭配二者相互位移來達成。當對應亮點的偏光板4黑化之後，經由亮點所發出之光後到改質區域內的結構所產生的散射或反射等現象，使得光無法穿透偏光板。藉由修補系統6對偏光板進行改質，可以在偏光板表面沒有受損及側面漏光現象的條件下，達到局部黑化修補顯示器亮點，進而提高顯示器的等級。

另外，要說明的是，如圖三所示，雖然前述之實施例中，係為針對平面顯示模組3中的上基板31的表面310的偏光板4進行修補，但是並不以上基板為限制，亦即，如果漏光之缺陷發生在下基板32底面上之偏光板5，亦可以對該偏光板5進行修補。此外，在另一實施例中，針對如圖八所示含有背光源7的平面顯示器8，亦可以利用本發明之方法與系統進行修補。雖然前述之實施例係為在偏光板內形成黑化的改質區域，但是根據本發明之精神，只要調整飛秒雷射之聚焦位置，該飛秒雷射也可以在偏光板之表面形成改質區域，同樣也可以達到修補的效果。

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。

10．．．液晶顯示模組

11、12．．．偏光板

13．．．缺陷

2．．．平面顯示模組修補方法

20~21．．．步驟

3．．．平面顯示模組

30．．．液晶層單元

300．．．薄膜電晶體層

301．．．液晶

302．．．支撐物

31．．．上基板

310．．．表面

32．．．下基板

320．．．底面

34．．．濾光層

4、5．．．偏光板

6．．．平面顯示模組修補系統

60．．．移動平台

61．．．飛秒雷射源

600．．．平台

601．．．驅動單元

62．．．控制單元

63．．．調整單元

630．．．雷射波長調整裝置

631．．．雷射頻率調整裝置

632．．．雷射能量與偏振調整裝置

64．．．聚焦單元

65．．．反射鏡

66．．．整形元件

90．．．飛秒雷射

91．．．黑化區域

92、93．．．聚焦光斑

94．．．瑕疵

圖一係為液晶顯示模組示意圖。

圖二係為本發明之平面顯示模組修補方法實施例流程示意圖。

圖三係為平面顯示模組剖面示意圖。

圖四係為平面顯示模組之偏光板內形成黑色改質區域示意圖。

圖五A係為本發明之平面顯示模組修補系統示意圖。

圖五B係為本發明之平面顯示模組修補系統另一實施例示意圖。

圖六A與圖六B係為飛秒雷射通過偏光板示意圖。

圖七A係為本發明利用高NA值聚焦物鏡所產生的聚焦光斑示意圖。

圖七B係為本發明利用高NA值聚焦物鏡與整形元件所產生的聚焦光斑示意圖。

圖八所示含有背光源的平面顯示器示意圖。

2．．．平面顯示模組修補方法

20~21．．．步驟

Claims (26)

1. 一種平面顯示模組修補方法，其係包括有下列步驟：提供一平面顯示模組，其表面貼附有一偏光板，該平面顯示模組具有至少一亮點；以及提供一飛秒雷射聚焦照射於對應該亮點之該偏光板上，藉由調整該飛秒雷射之波長、脈衝頻率、雷射功率與偏極方向，使對應該亮點之該偏光板產生非線性多光子吸收而形成一改質區域，進而將該亮點轉換成暗點；其中，該飛秒雷射之偏極方向與該偏光板之偏極角度成垂直關係。
2. 如申請專利範圍第1項之平面顯示模組修補方法，其中該飛秒雷射之波長範圍為200~1100nm。
3. 如申請專利範圍第1項之平面顯示模組修補方法，其中該飛秒雷射之雷射脈衝頻率介於1Hz~2MHz。
4. 如申請專利範圍第1項之平面顯示模組修補方法，其中該飛秒雷射投射至該偏光板之投射功率密度大於10⁸ W/cm² 。
5. 如申請專利範圍第1項之平面顯示模組修補方法，其係更包括有使該飛秒雷射經由一反射鏡以及一聚焦物鏡而投射至對應該亮點之該偏光板上之步驟。
6. 如申請專利範圍第5項之平面顯示模組修補方法，其中該聚焦物鏡之數值光圈值係大於等於0.5。
7. 如申請專利範圍第5項之平面顯示模組修補方法，其係更包括該飛秒雷射進入該聚焦物鏡之前更包括有使該 飛秒雷射通過一整形元件之步驟。
8. 如申請專利範圍第7項之平面顯示模組修補方法，其中該整形元件係為具有一狹縫結構之元件。
9. 如申請專利範圍第1項之平面顯示模組修補方法，其更包括有調變該飛秒雷射之偏極方向之一步驟。
10. 如申請專利範圍第9項之平面顯示模組修補方法，其中該飛秒雷射之偏極方向係與該偏光板之偏極方向成一夾角，該夾角係大於零度。
11. 如申請專利範圍第1項之平面顯示模組修補方法，其中該平面顯示模組系為一液晶模組，其係與一背光模組結合而形成一平面顯示器，該液晶模組具有一顯示面以及一受光面，該受光面係與該背光模組之一出光面相對應，該偏光板係貼附於該顯示面上。
12. 如申請專利範圍第1項之平面顯示模組修補方法，其中該平面顯示模組系為一液晶模組，其係與一背光模組結合而形成一平面顯示器，該液晶模組具有一顯示面以及一受光面，該受光面係與該背光模組之一出光面相對應，該偏光板係貼附於該受光面上。
13. 一種平面顯示模組修補系統，其係包括有：一移動平台，其係用以承載具有一亮點缺陷之一平面顯示模組，該平面顯示模組表面貼附有一偏光板；以及一飛秒雷射源，其係提供一飛秒雷射，以聚焦照射於對應該亮點之該偏光板上，藉由調整該飛秒雷射之波長、脈衝頻率、雷射功率與偏極方向，使對 應該亮點之該偏光板產生非線性多光子吸收而改質，進而將該亮點轉換成暗點；其中，該飛秒雷射之偏極方向與該偏光板之偏極角度成垂直關係。
14. 如申請專利範圍第13項之平面顯示模組修補系統，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、雷射功率以及偏極方向。
15. 如申請專利範圍第14項之平面顯示模組修補系統，其中該飛秒雷射之波長範圍為200~1100nm。
16. 如申請專利範圍第14項之平面顯示模組修補系統，其中該飛秒雷射之雷射脈衝頻率介於1Hz~2MHz。
17. 如申請專利範圍第14項之平面顯示模組修補系統，其中該飛秒雷射投射至該平面顯示模組之投射功率密度大於10⁸ W/cm² 。
18. 如申請專利範圍第13項之平面顯示模組修補系統，其中於該飛秒雷射之光路上更設置有一反射鏡以及至少一聚焦物鏡，以調制該飛秒雷射。
19. 如申請專利範圍第18項之平面顯示模組修補系統，其中該聚焦物鏡之數值光圈值係大於等於0.5。
20. 如申請專利範圍第13項之平面顯示模組修補系統，其中該飛秒雷射進入該聚焦物鏡之前，係通過一整形元件。
21. 如申請專利範圍第20項之平面顯示模組修補系統，其中該整形元件係為具有一狹縫結構之元件。
22. 如申請專利範圍第13項之平面顯示模組修補系統，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。
23. 如申請專利範圍第13項之平面顯示模組修補系統，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該平面顯示模組上。
24. 如申請專利範圍第13項之平面顯示模組修補系統，其中該平面顯示模組系為一液晶模組，其係與一背光模組結合而形成一平面顯示器，該液晶模組具有一顯示面以及一受光面，該受光面係與該背光模組之一出光面相對應，該偏光板係貼附於該顯示面上。
25. 如申請專利範圍第13項之平面顯示模組修補系統，其中該平面顯示模組系為一液晶模組，其係與一背光模組結合而形成一平面顯示器，該液晶模組具有一顯示面以及一受光面，該受光面係與該背光模組之一出光面相對應，該偏光板係貼附於該受光面上。
26. 如申請專利範圍第13項之平面顯示模組修補系統，其中該飛秒雷射具有一偏極方向，其係與該偏光板之偏極方向成一夾角，該夾角係大於零度。