TWI410592B - 光照射裝置 - Google Patents

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Description

光照射裝置
本發明係涉及一種光照射裝置，適於光學處理液晶顯示面板的配向膜。
顯示裝置市場已經在平面顯示裝置的中心改變，其重量輕且薄，不像以前的陰極射線管(cathode ray tube，CRT)。平面顯示裝置包括液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)裝置、場發射顯示器(field emission display，FED)裝置、電漿顯示面板(plasma display panel，PDP)、發光二極體(light emitting diode，LED)顯示裝置及其他。
在平面顯示裝置中，LCD裝置都可包括LCD面板、驅動單元和背光單元。LCD面板在其上顯示影像。驅動單元將驅動信號施加至LCD面板。背光單元將光線施加至LCD面板。
LCD面板包括彼此相對配置的第一和第二基板，並且結合以在二基板之間維持一間隙，並且在基板之間***液晶層。
在第一基板上，形成複數個閘極線，形成與該等閘極線相交的複數個資料線，以及在該等閘極線和該等資料線的相交處形成的複數個電晶體TFT。第一基板係利用相交的閘齊線和資料線而分為複數個像素區域。
第二基板包括黑色矩陣和複數個彩色濾波器。黑色矩陣係用於阻擋非像素區域的其他區域上的光線。複數個彩色濾波器係用於實現色彩。
又，配向薄膜分別形成在第一和第二基板上。為了形成配向薄膜，主要使用摩擦製程。摩擦製程透過在基板上塗佈如聚醯亞胺(polyimide，PI)的配向材料，並且將一摩擦布放置以與其上形成有配向薄膜的基板物理接觸，從而形成配向薄膜。物理接觸允許配向薄膜具有配向方向。這種摩擦製程能夠在高速之下處理大尺寸的配向薄膜。從而，摩擦製程廣泛用於配向薄膜的形成。
然而，摩擦製程由於摩擦強度的不均導致配向薄膜上的微細裂痕，從而液晶分子無法均勻地定向。如此，導致不規則相位失真和光線分散。因此，惡化了LCD裝置的性能。另外，由於摩擦製程可能產生靜電以及由於細微灰塵和粒子導致之配向薄膜的污染，而降低了LCD裝置(及/或面板)的生產率。
為了解決摩擦製程中的問題，已研究出各種光配向方法。在光配向方法中，已強調紫外光(ultraviolet，UV)配向方法，其在高聚合薄膜上照射UV光，以形成液晶配向薄膜。
使用UV光的光配向方法消除了導致靜電的可能性和配向薄膜的污染，並防止LCD裝置(及/或面板)生產率減少。又，UV配向方法允許液晶分子均勻地在配向薄膜的整體表面上定向，藉以增進液晶分子的配向角度。
然而，由於高聚合薄膜上用於光配向的有效波長之下的較短波長光，光配向導致不想要的反應，如光氧化反應及其他。不想要的排斥反應產生包括在機能材料群組中的羧酸。羧酸大大地影響了LCD裝置上的殘留影像，UV配向方法近來已顯露出產生這些羧酸的嚴重問題。
因此，本發明旨在一種光照射裝置，大致避免了由於先前技術中的限制和缺點所導致的一個或多個問題。
本發明的一個目的是提供一種光照射裝置，適於透過光配向製程以形成LCD裝置的配向。
對於本發明額外的優點、目的和特點將在隨後的描述中闡明，以及部分內容將從描述中顯而易見，或者可透過實施本發明而瞭解到。本發明的目的和其他優點將透過特別在描述中所指出的結構和在此的申請專利範圍以及所附圖式說明來實現和獲得。
依據本發明的一個特點，一種光照射裝置包括：一光源，配置以產生紫外光；一偏光鏡，配置以偏極化由該光源中所產生的該紫外光；以及一濾波器，配置以阻擋來自該偏光鏡的偏極化之光線，除了用於光配向的有效波長頻帶。
經以下圖式及詳細描述之後，其他的系統、方法、特徵和優點對於本發明所屬領域中具有通常知識者將變得更加明顯。本發明額外的系統、方法、特徵和優點意圖包括在本說明書之內、本發明的範圍之內、並且受到以下申請專利範圍的保護。此部分不應視為申請專利範圍中的限制。進一步的特點和優點以下係結合實施例來討論。可理解的是，本發明的以上概述和以下詳細描述都具示例性和解釋性，並意圖對本發明實施例提供進一步的解釋說明。
現在參考圖式更加詳細地描述本發明的實施例。以下說明的這些實施例對於本領域的技術人員而言提供作為闡述精神的示例。因此，這些實施例可具體化為不同的形式，並不限於在此所描述的這些實施例。又，裝置的尺寸和厚度在圖式中為了方便的緣故而放大表現。無論如何，說明書中所使用之相同的符號代表相同或類似的部分。
第1圖係顯示包括在LCD裝置中的單元像素的剖面圖。參考第1圖，LCD裝置包括彼此面對的上基板120和下基板130、以及***在上基板120和下基板130之間的液晶層150。上基板120包括複數個形成在其上的彩色濾波器。下基板130包括形成在其上的薄膜電晶體。
儘管沒有在圖式中完全顯示，下基板130包括閘極電極132，其在第一透明基板110上從閘極線(圖中未示)的延伸所形成。下基板130進一步包括形成在第一透明基板110的整個表面上的閘極絕緣薄膜115，該第一透明基板110係負載具有閘極電極132。
源極電極136和汲極電極138係在閘極絕緣薄膜115上彼此分開固定距離所形成。源極電極136和汲極電極138係部分與閘極電極132重疊。源極電極136從資料線(圖中未示)延伸，該資料線與閘極線132相交而界定像素區域P。又，半導體層133和歐姆接觸層134係形成在閘極電極132和源極/汲極電極136和138之間，作為通道區域。這些閘極電極132、半導體層133、歐姆接觸層134和源極/汲極電極136和138組成薄膜電晶體T。
鈍化膜(或保護膜)145係形成在具有源極/汲極電極136和138的第一透明基板的整個表面上。鈍化膜145包括部分曝露汲極電極138的接觸孔CH1。又，透過接觸孔CH1接觸汲極電極138的像素電極140係形成在鈍化膜145上。之後，控制液晶之配向方向的下配向薄膜148形成在負載有像素電極140之鈍化膜145的整個表面上。
上基板120包括黑色矩陣122，以及紅色、綠色和藍色之彩色濾波器124，這些濾波器係形成在第二透明基板10上。黑色矩陣122阻擋非顯示區域。紅色、綠色和藍色之彩色濾波器124係相對於顯示區域而排列。為了整流，黑色矩陣122係設置在彩色濾波器124之間的邊界區域上。又，公共電極126和上配向薄膜149係依次形成在紅色、綠色和藍色之彩色濾波器124上。公共電極126上的上配向薄膜149面向下配向薄膜148。
用於光處理LCD裝置之上配向薄膜149和下配向薄膜148的光照射裝置將參考第3圖和第4圖來詳細解釋。
第2圖係顯示依據本發明第一實施例之UV光照射裝置的結構之示意圖。第3圖係依據本發明第一實施例中說明具有濾波器的光照射裝置之UV光譜的資料表。
如第2圖中所示，依據本發明的第一實施例，光照射裝置配置以包括光源170、收斂單元171、透鏡173、偏光鏡175、濾波器177以及準直儀179。光源170係配置以產生UV光。收斂單元171係配置以在一個方向中收斂來自光源170所發出的UV光。透鏡173係配置以擴散並收斂光源170所產生的UV光。偏光鏡175係配置以偏極化來自透鏡173的UV光。濾波器177係配置以將來自偏光鏡175之全部光線之波長頻帶中特定波長頻帶的光穿過其中。準直儀179係配置以將來自濾波器177的光導向基板100。
偏光鏡175係配置以包括複數個石英板176。例如，偏光鏡175可包括4個石英板176，從而將穿過其中的非極性光偏極化。提供至偏光鏡175的非極性光具有布魯斯特角(Brewster’s angle)B。非極性光係部分經偏光鏡175反射並穿透，從而偏極化光照射到形成在基板100上的配向薄膜之上。布魯斯特角B依傾斜的石英板176和水平線所界定的傾斜角而定。又，偏光鏡175可具有固定的偏光率P，其對應至極化光與極化光和非極化光總和的比率，如以下方程式1所示。
在方程式1中，「P」係偏光率，「Ip 」係極化光的量，而「Iu 」係非極化光的量。依照這個方程，當偏光率為「0」時，來自偏光鏡175的光成為非極化光。相反的，若偏光率具有「1」的值，則來自偏光鏡175的光成為極化光。
濾波器177使全部光線之波長頻帶中具有特定波長頻帶(或特定光譜)的光通過其中。尤其，包括在本發明第一實施例中的濾波器177消除導致一產生羧酸的排斥反應的光線之短波長頻帶。為了整流，濾波器177阻擋了用於光配向中有效波長頻帶(或有效光譜)以下的光線之短波長頻帶，從而抑制了排斥反應。
因此，濾波器較佳地係配置以包括消除光線之短波長頻帶的高通濾波器，例如，具有波長低於250nm的光線。儘管高通濾波器解釋為消除波長低於250nm的光線，但包括在第一實施例中的濾波器並不限於此。經高通濾波器所消除的光線之波長頻帶可依所需具體情況而改變。
另外，可配置濾波器177以進一步包括消除高於有效波長頻帶的波長之光線的低通濾波器，例如，高於300nm。利用低通濾波器消除光之波長頻帶也可依需要而改變。在此情況下，第一實施例的濾波器177能夠利用高通濾波器和低通濾波器過濾特定波長頻帶的光線(即250nm~300nm波長的光線，對應至有效波長頻帶的光線)，以照射到基板100之上。
以此方式，依據本發明第一實施例的光照射裝置，在其光源所產生的光線之整個波長頻帶中，使用濾波器177僅消除短波長頻帶的光線(即低於250nm)，或消除長波長頻帶的光線(即高於300nm)以及短波長頻帶的光線(即低於250nm)。如此，光照射裝置可抑制由於如光氧化反應的排斥反應所導致之羧酸的產生。因此，可防止LCD裝置上殘留影像的產生。
第4圖係依據本發明第二實施例中說明具有濾波器的光照射裝置之光譜的資料表。第5圖係說明利用具有第4圖的光譜之光源的光照射裝置之光配向時間的資料表。
依據本發明第二實施例的光照射裝置包括特殊光源(或特殊燈)，大大地產生用於光配向的有效波長頻帶之光線。特殊光源(或特殊燈)可透過分析UV光源之光譜的過程而從各種UV光源(或燈)中選出，如第4圖和第5圖中所示。
第一燈A的光譜代表200nm~330nm的有效波長頻帶之內的相對低峰值。另一方面，第二燈B的光譜代表200nm~330nm的有效波長頻帶之內的相對高峰值。換言之，第二燈B產生較多有效波長頻帶的光線，但第一燈A產生較少有效波長頻帶的光線。另外，很明顯的第二燈B具有各向異性到達速度較光配向過程中第一燈A快了五倍~數百倍。
換言之，依據本發明第二實施例的光照射裝置使用產生更多有效光譜(即大約200nm~330nm的有效波長頻帶之光線)之光線的燈(或光源)。如此，光照射裝置使光配向速度變得更快，從而減少了配向薄膜的製造時間。又，光照射裝置抑制了由於排斥反應所導致的羧酸之產生，藉以防止LCD裝置上殘留影像的產生。
第6圖係依據本發明第三實施例中說明光照射裝置中所包括的偏光鏡之消光比，配向材料的各向異性到達時間的資料表。
依據本發明第三實施例的光照射裝置應用具有可調消光比的偏光鏡，從而減少了之前所選之配向材料的各向異性到達時間。尤其，第三實施例的光照射裝置控制從偏光鏡(第2圖中的175)所輸出的極化光之消光比。為了整流，光照射裝置調節p極性光和s極性光的比率。
資料表說明當消光比(即p極性光與s極性光的比率)設定為34：1~20：1的範圍時，各向異性到達時間的模擬資料。如果目標與配向材料具有相同的各向異性，偏光鏡在34：1的消光比之處調節較在20：1的消光比之處調節可減少各向異性到達時間。換言之，第三實施例的光照射裝置可透過將p極性光與s極性光的比率放大而減少光配向時間。偏光鏡的消光比可依照配向材料的種類而調節。因此，偏光鏡的消光比可在200：1~3：1的範圍之內建立，即使偏光鏡的消光比解釋為設定在34：1~20：1的範圍中。
依照這種方式，依據本發明第三實施例的光照射裝置控制消光比(p極性光與s極性光的比率)，藉以使用先前所選擇的目標減少配向材料的各向異性到達時間。如此，可減少配向薄膜的製造時間。又，製造時間的減少抑制了由於排斥反應所導致的羧酸之產生。結果，可防止具有配向薄膜的LCD裝置中殘留影像的產生。
如以上所述，依據本發明三個實施例的光照射裝置，阻擋特定波長頻帶的UV光，使用產生較多有效光譜(或有效波長頻帶)之光線的光源，或控制消光比(p極性光與s極性光的比率)。因此，減少了配向薄膜的製造時間並抑制了由於排斥反應所導致的羧酸之產生。結果，可防止具有配向薄膜的LCD裝置中殘留影像的產生。
可理解的是以上所述僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
10．．．第二透明基板
100．．．基板
110．．．第一透明基板
115．．．閘極絕緣薄膜
120．．．上基板
122．．．黑色矩陣
124．．．彩色濾波器
126．．．公共電極
130．．．下基板
132．．．閘極電極
133．．．半導體層
134．．．歐姆接觸層
136．．．源極電極
138．．．汲極電極
140．．．像素電極
145．．．鈍化膜
148．．．下配向薄膜
149．．．上配向薄膜
150．．．液晶層
170．．．光源
171．．．收斂單元
173．．．透鏡
175．．．偏光鏡
176．．．石英板
177．．．濾波器
179．．．準直儀
CH1．．．接觸孔
P．．．像素區域
T．．．薄膜電晶體
所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且與描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。圖式中：
第1圖係顯示包括在LCD裝置中的單元像素的剖面圖；
第2圖係顯示依據本發明第一實施例之UV光照射裝置的結構之示意圖；
第3圖係依據本發明第一實施例中說明具有濾波器的光照射裝置之光譜的資料表；
第4圖係依據本發明第二實施例中說明具有濾波器的光照射裝置之光譜的資料表；
第5圖係說明利用具有第4圖的光譜之光源的光照射裝置之光配向時間的資料表；以及
第6圖係依據本發明第三實施例中說明光照射裝置中所包括的偏光鏡之消光比，配向材料的各向異性到達時間的資料表。
100．．．基板
170．．．光源
171．．．收斂單元
173．．．透鏡
175．．．偏光鏡
176．．．石英板
177．．．濾波器
179．．．準直儀

Claims (6)

  1. 一種光照射裝置，包括：一光源，產生紫外光；一偏光鏡，偏極化由該光源中所產生的該紫外光；以及一濾波器，阻擋來自該偏光鏡的偏極化之光線，除了用於一光配向的一有效波長頻帶，其中該濾波器包括一低通濾波器，阻擋光線的一長波長頻帶，其中該長波長頻帶係在一高於300 nm的波長範圍中。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之光照射裝置，其中該濾波器包括一高通濾波器，阻擋光線的一短波長頻帶。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之光照射裝置，其中該短波長頻帶係在一低於250 nm的波長範圍中。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之光照射裝置，其中該光源包括一燈，具有在該大約200 nm~330 nm的有效波長頻帶之內的一高峰值。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之光照射裝置，其中該偏光鏡具有一大約3：1~200：1的消光比範圍。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之光照射裝置，其中該偏光鏡包括複數個石英板。
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