TWI512374B - 光配向設備與光配向方法 - Google Patents

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TWI512374B TW102140119A TW102140119A TWI512374B TW I512374 B TWI512374 B TW I512374B TW 102140119 A TW102140119 A TW 102140119A TW 102140119 A TW102140119 A TW 102140119A TW I512374 B TWI512374 B TW I512374B
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Description

光配向設備與光配向方法
本發明是有關一種光配向設備與一種光配向方法。
有關液晶顯示面板的液晶配向製程包括摩擦(rubbing)定向法、光配向(photoalignment)法、斜向蒸著法、離子束配向法與奈米配向法等各種配向技術。其中，摩擦定向法已被顯示面板製造商廣泛使用。摩擦定向法是利用絨布滾輪摩擦配向膜的表面，使得配向膜的分子結構可沿同一方向排列。然而，當滾輪摩擦配向膜時，易造成粉塵顆粒與靜電殘留，而影響產品良率。
光配向法是利用紫外光偏光照射基板上的配向材料而使配向材料具有光學異向性。由於光配向法不需以滾輪摩擦配向膜，因此能提升產品良率與生產設備的穩定度。近年來，光配向法已應用於IPS(In-Plane Switching)顯示面板。習知的光配向法除了利用紫外光照射基板上的配向材料外，還可利用加熱設備與氧氣供應設備提升配向材料的反應速率。然而，加熱設備與氧氣供應設備均需額外 購買，且會增加能源的消耗，難以降低生產成本。
本發明之一技術態樣為一種光配向設備。
根據本發明一實施方式，一種光配向設備包含發光裝置、平台、管路組與鼓風機。發光裝置具有紫外光光源與容置空間。紫外光光源位於容置空間中。當紫外光光源發射紫外光時，容置空間中的至少部分空氣將轉換為複數個臭氧分子。平台位於發光裝置下方。管路組具有第一開口與至少一第二開口。第一開口連通於容置空間，且第二開口朝向平台。鼓風機連通於管路組。鼓風機用以從管路組的第一開口吸取在容置空間中的臭氧分子，並將臭氧分子從管路組的第二開口排出。
在本發明上述實施方式中，當紫外光光源發射紫外光時，容置空間中的空氣可轉換為高溫的臭氧分子，因此鼓風機可透過管路組的第一開口吸取容置空間中的臭氧分子，並將臭氧分子從管路組的第二開口排出。如此一來，當平台承載覆蓋配向膜材料的基板時，基板可接觸從管路組之第二開口排出的臭氧分子並照射紫外光，使配向膜材料的配向性得以提升。
本發明之另一技術態樣為一種光配向設備。
根據本發明一實施方式，一種光配向設備包含紫外光光源、平台、濾光片與管路組。紫外光光源具有第一波段與第二波段。平台位於發光裝置下方。濾光片位於紫外 光光源與平台之間，且濾光片分隔出第一容置空間與第二容置空間。紫外光光源設置於第一容置空間。平台設置於第二容置空間。第一波段無法穿透濾光片，而第二波段可穿透濾光片。管路組連通第一容置空間與第二容置空間。
本發明之又一技術態樣為一種光配向方法。
根據本發明一實施方式，一種光配向方法包含下列步驟：提供覆蓋配向膜材料之基板於平台上。利用紫外光光源照射配向膜材料。利用紫外光光源之第一波段將部分空氣轉換為複數個臭氧分子。回收臭氧分子，且傳輸至基板。
100‧‧‧光配向設備
100a‧‧‧光配向設備
110‧‧‧發光裝置
112‧‧‧紫外光光源
113‧‧‧第一容置空間
113’‧‧‧第二容置空間
114‧‧‧殼體
115‧‧‧通道
116‧‧‧濾光片
117‧‧‧入光面
118‧‧‧出光面
119‧‧‧偏光片
120‧‧‧平台
122‧‧‧平面
130‧‧‧管路組
132‧‧‧第一開口
133‧‧‧第三開口
134‧‧‧第二開口
134a‧‧‧第二開口
135‧‧‧第四開口
136‧‧‧第一管路
138‧‧‧第二管路
140‧‧‧鼓風機
150‧‧‧移動裝置
210‧‧‧基板
A‧‧‧曝光區域
D‧‧‧方向
e1‧‧‧進入側
e2‧‧‧移出側
L1‧‧‧紫外光
L2‧‧‧紫外光
L3‧‧‧線段
L4‧‧‧線段
L5‧‧‧線段
P‧‧‧路徑
S1‧‧‧步驟
S2‧‧‧步驟
S3‧‧‧步驟
S4‧‧‧步驟
第1圖繪示根據本發明一實施方式之光配向設備的示意圖。
第2圖繪示第1圖之光配向設備使用時且基板尚未移進曝光區域的示意圖。
第3圖繪示第2圖之光配向設備使用時且基板位於曝光區域中的示意圖。
第4圖繪示第1圖之光配向設備與習知設備對於基板上之配向膜材料的配向性-UV劑量關係圖。
第5圖繪示根據本發明另一實施方式之光配向設備的示意圖。
第6圖繪示第5圖之光配向設備使用時且基板尚未移 進曝光區域的示意圖。
第7圖繪示第6圖之光配向設備使用時且基板位於曝光區域中的示意圖。
第8圖繪示根據本發明一實施方式之光配向方法的流程圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖繪示根據本發明一實施方式之光配向設備100的示意圖。如圖所示，光配向設備100包含發光裝置110、平台120、管路組130與鼓風機140。其中，發光裝置110具有紫外光光源112與第一容置空間113。紫外光光源112位於第一容置空間113中。平台120位於發光裝置110下方。管路組130具有第一開口132與第二開口134。第一開口132連通於第一容置空間113，且第二開口134朝向平台120。鼓風機140連通於管路組130。
當紫外光光源112發射紫外光時，第一容置空間113中的至少部分空氣會受紫外光照射而轉換為複數個臭氧分子。鼓風機140可從管路組130的第一開口132吸取 在第一容置空間113中的臭氧分子，並將臭氧分子從管路組130的第二開口134排出。
在本實施方式中，發光裝置110包含殼體114與濾光片116。殼體114具有通道115，且通道115的兩端分別連通第一容置空間113與管路組130的第一開口132。濾光片116位於殼體114上，且濾光片116與殼體114定義出第一容置空間113。濾光片116位於紫外光光源112與平台120之間，且濾光片116分隔出第一容置空間113、第二容置空間113’。其中，第二容置空間113’可意指發光裝置110外的空間。濾光片116具有相對的入光面117與出光面118。入光面117面對紫外光光源112，出光面118面對至少部分的平台120。濾光片116可用來過濾小於或等於240nm(例如200nm至240nm)之波段的光線，其材質可以包含玻璃，但不以玻璃為限。具體而言，當光線照射濾光片116時，波段為大於240nm之光線方可穿透濾光片116。
此外，光配向設備100還可包含偏光片119。偏光片119位於發光裝置110與平台120之間。具體而言，請參閱第3圖，偏光片119位於濾光片116背對第一容置空間113的出光面118上，使得偏光片119位於濾光片116與平台120之間。當光線穿透濾光片116與偏光片119時，光線可形成偏光而照射於基板210(見第3圖)，以對覆蓋基板210的配向膜材料進行配向。於本實施例中，偏光片119並未接觸到臭氧分子與波長為240nm以下的紫外光，可增加使用壽命。但本發明不以此為限，於另一變形例中，偏 光片119亦可設置在濾光片116上方，使得偏光片119位於發光裝置110與濾光片116之間。
平台120設置於第二容置空間113’。當紫外光光源112發射紫外光時，紫外光在平台120所在之平面122上形成曝光區域A，且曝光區域A的相對兩側分別定義為進入側e1與移出側e2。管路組130的第二開口134位於進入側e1。在本實施方式中，光配向設備100還包含移動裝置150，使得平台120可由移動裝置150帶動而在發光裝置110下方水平移動。
在本實施方式中，管路組130包含第一管路136與第二管路138。其中，第一管路136的兩端分別具有第一開口132與第三開口133，且第三開口133連通鼓風機140之進氣口。第二管路138的兩端分別具有第二開口134與第四開口135，且第四開口135連通鼓風機140之出氣口。然而，管路組130所具有的管路數量與管線設計並不用以限制本發明，只要管路組130可連通第一容置空間113與第二容置空間113’便可。
在以下敘述中，將詳細說明光配向設備100在使用時的狀態。
第2圖繪示第1圖之光配向設備100使用時且基板210尚未移進曝光區域A的示意圖。覆蓋配向膜材料之基板210位於平台120上。紫外光光源112具有第一波段與第二波段。第一波段可以為小於或等於240nm，第二波段可以為大於240nm。紫外光光源112可發出具第一波段與 第二波段的紫外光L1。當紫外光L1經過濾光片116時，第一波段的紫外光無法穿透濾光片116而存留於第一容置空間113，使得周圍空氣(即第一容置空間113中的部分空氣)因第一波段之紫外光而轉換為臭氧分子；另外，第二波段的紫外光L2則可穿透濾光片116。當開啟紫外光光源112時，臭氧分子則會被紫外光光源112加熱，而使得臭氧分子的溫度大致介於40至60℃。
鼓風機140可透過管路組130的第一開口132吸取第一容置空間113中的臭氧分子，並將臭氧分子從管路組130的第二開口134排出，使臭氧分子可被回收而傳輸至平台120上的基板210。也就是說，臭氧分子可沿路徑P移動。如此一來，基板210可接觸到從管路組130之第二開口134排出的高溫臭氧分子，使基板210在照射紫外光L2前，可先被預熱並處在臭氧環境中。
當移動裝置150以方向D移動時，基板210隨平台120以方向D由進入側e1移進曝光區域A，可確保基板210的表面在移進曝光區域A前，已先通過第二開口134的下方預熱並接觸臭氧分子。換言之，光配向設備100可回收紫外光光源112產生之熱氣與臭氧分子，並傳輸至基板210。
第3圖繪示第2圖之光配向設備100使用時且基板210位於曝光區域A中的示意圖。同時參閱第2圖與第3圖，當基板210由進入側e1移進曝光區域A而照射到紫外光L2時，濾光片116在平台120上的正投影與基板210在 平台120上的正投影至少部分重疊，使得基板210上的配向膜材料可由第二波段的紫外光L2掃過。由於基板210已被預熱並處在臭氧環境中，因此當紫外光L2照射到基板210上的配向膜材料時，可提升配向膜材料的反應速率與配向性。接著，移動裝置150可將平台120由曝光區域A的移出側e2移出，但並不用以限制本發明。
本案的光配向設備100不需額外的加熱設備與氧氣供應設備便可提升配向膜材料的反應速率與配向性，因此能降低設備成本與電力成本。
第4圖繪示第1圖之光配向設備100與習知設備對於基板上之配向膜材料的配向性-UV劑量關係圖。其中，線段L3為具配向膜材料的基板經第1圖之光配向設備100後的量測結果。線段L4為具配向膜材料的基板僅照射紫外光後的量測結果。線段L5為具配向膜材料的基板經加熱與照射紫外光後的量測結果。由第4圖可知，配向膜材料經光配向設備100後的配向性最佳。具體而言，由於光配向設備100所提供的高溫臭氧分子可用來加熱具配向膜材料的基板，因此比對線段L3與線段L4時，可發現線段L3的配向性優於線段L4。此外，雖然線段L5的基板經加熱製程，雖可使反應加快，但配向性較差。光配向設備100所提供的臭氧分子可用來提升配向膜材料的配向性，因此比對線段L3與線段L5時，仍可發現線段L3的配向性優於線段L5。
應瞭解到，在以下敘述中，已敘述過的元件與連接 關係將不再重複贅述，合先敘明。
第5圖繪示根據本發明另一實施方式之光配向設備100a的示意圖。光配向設備100a包含發光裝置110、平台120、管路組130與鼓風機140。與第1圖實施方式不同的地方在於：管路組130具有兩第二開口134、134a，且第二開口134位於曝光區域A的進入側e1，第二開口134a位於曝光區域A的移出側e2。移動裝置150可將平台120由進入側e1移進曝光區域A並從移出側e2移出。
在以下敘述中，將詳細說明光配向設備100a在使用時的狀態。
第6圖繪示第5圖之光配向設備100a使用時且基板210尚未移進曝光區域A的示意圖。鼓風機140可透過管路組130的第一開口132吸取第一容置空間113中的臭氧分子，並將臭氧分子從管路組130的第二開口134、134a排出。在第6圖的狀態中，基板210可接觸到從管路組130之第二開口134排出的高溫臭氧分子，使基板210在照射紫外光L2前，可先被預熱並處在臭氧環境中。
當移動裝置150以方向D移動時，基板210隨平台120以方向D由進入側e1移進曝光區域A，可確保基板210的表面在移進曝光區域A前，已先通過第二開口134的下方預熱並接觸臭氧分子。
第7圖繪示第6圖之光配向設備100a使用時且基板位於曝光區域A中的示意圖。同時參閱第6圖與第7圖，當基板210由進入側e1移進曝光區域A而照射到紫外光 L2時，基板210上的配向膜材料可由第二波段的紫外光L2掃過。在本實施方式中，基板210可同時接觸到第二開口134、134a排出的高溫臭氧分子，可使基板210的溫度更加均勻。接著，移動裝置150可將平台120由曝光區域A的移出側e2移出。
第8圖繪示根據本發明一實施方式之光配向方法的流程圖。首先在步驟S1中，提供覆蓋配向膜材料之基板於平台上，此平台具水平移動的功能。當基板隨平台移動至紫外光光源下方時，接著在步驟S2中，利用紫外光光源照射配向膜材料。由於紫外光光源經過濾光片，使得第一波段無法通過濾光片，而第二波段可穿透濾光片。之後在步驟S3中，利用紫外光光源之第一波段將部分空氣轉換為臭氧分子。接著在步驟S4中，回收臭氧分子，且傳輸至基板。例如可利用管路組與鼓風機將紫外光光源周圍的臭氧分子傳輸至基板。然而，上述各步驟的順序並不用以限制本發明，舉例來說，紫外光光源可以先開啟，使得紫外光光源之第一波段將部分空氣轉換為臭氧分子。接著回收臭氧分子，且傳輸至平台上的基板。之後才以紫外光光源照射配向膜材料。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧光配向設備
110‧‧‧發光裝置
112‧‧‧紫外光光源
113‧‧‧第一容置空間
113’‧‧‧第二容置空間
114‧‧‧殼體
115‧‧‧通道
116‧‧‧濾光片
117‧‧‧入光面
118‧‧‧出光面
119‧‧‧偏光片
120‧‧‧平台
122‧‧‧平面
130‧‧‧管路組
132‧‧‧第一開口
133‧‧‧第三開口
134‧‧‧第二開口
135‧‧‧第四開口
136‧‧‧第一管路
138‧‧‧第二管路
140‧‧‧鼓風機
150‧‧‧移動裝置
210‧‧‧基板
A‧‧‧曝光區域
D‧‧‧方向
e1‧‧‧進入側
e2‧‧‧移出側
L1‧‧‧紫外光
L2‧‧‧紫外光
P‧‧‧路徑

Claims (12)

  1. 一種光配向設備，包含：一發光裝置，具有一紫外光光源與一容置空間，該紫外光光源位於該容置空間中，其中當該紫外光光源發射一紫外光時，該容置空間中的至少部分空氣將轉換為複數個臭氧分子；一平台，位於該發光裝置下方；一管路組，具有一第一開口與至少一第二開口，其中該第一開口連通於該容置空間，且該第二開口朝向該平台；以及一鼓風機，連通於該管路組，該鼓風機用以從該管路組的該第一開口吸取在該容置空間中的該些臭氧分子，並將該些臭氧分子從該管路組的該第二開口排出。
  2. 如請求項1所述之光配向設備，其中該發光裝置包含：一殼體；以及一濾光片，位於該殼體上，且與該殼體定義出該容置空間。
  3. 如請求項2所述之光配向設備，更包含：一偏光片，位於該發光裝置與該平台之間。
  4. 如請求項2所述之光配向設備，其中該濾光片在該 平台上的正投影與一基板在該平台上的正投影至少部分重疊。
  5. 如請求項1所述之光配向設備，其中該紫外光在該平台所在之一平面上形成一曝光區域，該曝光區域具有一進入側；該光配向設備更包含：一移動裝置，用以將該平台由該進入側移進該曝光區域，其中該第二開口位於該進入側。
  6. 如請求項5所述之光配向設備，其中該第二開口的數量為二，該曝光區域更具有一移出側，該第二開口其中之一位於該進入側，另一位於該移出側。
  7. 一種光配向方法，包含下列步驟：提供一覆蓋一配向膜材料之基板於一平台上；利用一紫外光光源照射該配向膜材料；利用該紫外光光源之一第一波段將部分空氣轉換為複數個臭氧分子；以及回收該些臭氧分子，且傳輸至該基板。
  8. 如請求項7所述之光配向方法，其中該些臭氧分子的溫度介於40至60℃。
  9. 如請求項7所述之光配向方法，其中該第一波段為小於或等於240nm。
  10. 如請求項7所述之光配向方法，更包含：回收該紫外光光源產生之熱氣，且傳輸至該基板。
  11. 如請求項7所述之光配向方法，更進一步包含：該紫外光光源經過一濾光片，使得該第一波段無法通過該濾光片，與周圍空氣形成該些臭氧分子；而一第二波段可穿透該濾光片，照射於該基板上。
  12. 一種光配向設備，包含：一紫外光光源，具有一第一波段與一第二波段；一平台，位於該紫外光光源下方；一濾光片，位於該紫外光光源與該平台之間，且該濾光片分隔出一第一容置空間與一第二容置空間，而該紫外光光源設置於該第一容置空間，該平台設置於該第二容置空間，其中該第一波段無法穿透該濾光片，而該第二波段可穿透該濾光片；一管路組，連通該第一容置空間與該第二容置空間；以及一鼓風機，連通於該管路組。
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