TWI516878B - 光配向光源系統及光配向製程 - Google Patents

Description

光配向光源系統及光配向製程

本發明係關於一種光配向光源系統及光配向製程。

隨著科技的進步，平面顯示裝置已經廣泛的被運用在各種領域，尤其是液晶顯示裝置，因具有體型輕薄、低功率消耗及無輻射等優越特性，已經漸漸地取代傳統陰極射線管顯示裝置，而應用至許多種類之電子產品中，例如行動電話、可攜式多媒體裝置、筆記型電腦、液晶電視及液晶螢幕等等。

目前液晶顯示裝置的製造業者在提升薄膜電晶體液晶顯示裝置(TFT LCD)的廣視角技術上，已跨入利用光配向(Photo-alignment)技術來控制液晶分子的配置方向，藉此提高液晶顯示裝置的光學性能與良率。其中，光配向技術係使用一紫外光源照射在一基板之一高分子薄膜(配向膜)上，使薄膜表面上之高分子結構發生不均勻性的光聚合、異構化或裂解反應，誘使薄膜表面上的化學鍵結構產生特殊的方向性，以進一步誘導液晶分子順向排列，而達到光配向的目的。其中，光配向技術所使用的光配向光源系統(或稱偏光曝光系統，Polarization exposure optical system)為設備成本中最高之部分。然而，習知之光配向光源系統的設計都是一組曝光機(可具有一支或多支的紫外光燈管)搭配一個基板平台(Substrate stage)來進行曝 光作業(基板平台係承載玻璃基板)，因此，光配向製程的工站時間(Tact time)都浪費在基板的非真正曝光時間上，例如浪費在基板的交換、基板的對準或基板曝光角度的調整工作上，造成曝光機無法被充分、有效地利用，導致為了增加產能時，需投資更多的光配向光源系統及廠房設置空間，使得生產線建置成本相對增加很多，造成液晶顯示裝置的生產成本提高而使得產品的競爭力下降。

因此，如何提供一種光配向光源系統及光配向製程，可有效利用光配向光源系統而降低光配向製程的工站時間，以降低設備設置成本而提升產品的競爭力，已成為重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可有效利用光配向光源系統而降低光配向製程的工站時間，以降低設備設置成本而提升產品的競爭力之光配向光源系統及光配向製程。

為達上述目的，依據本發明之一種光配向光源系統係對一第一基板及一第二基板進行光配向製程，並包括一傳輸裝置以及一光源模組。傳輸裝置移動第一基板及第二基板。光源模組具有至少一發光元件，當傳輸裝置移動第一基板及第二基板經過光源模組時，發光元件對第一基板分別進行第一次曝光及第二次曝光，及發光元件對第二基板分別進行第一次曝光及第二次曝光。其中，於進行第一基 板之第一次曝光及第二基板之第一次曝光時，第一基板及第二基板的移動方向係相反，或者於進行第一基板之第二次曝光及第二基板之第二次曝光時，第一基板及第二基板的移動方向係相反。

在一實施例中，發光元件發出之光線係為一偏振光線。

在一實施例中，於進行第一基板之第二次曝光及第二基板之第一次曝光時，第一基板及第二基板係同方向移動。

在一實施例中，於進行第一次曝光及第二次曝光時，第一基板與第二基板係個別移動或同時移動。

在一實施例中，於進行第一基板之第一次曝光時，第二基板進行基板交換、對準及曝光角度旋轉工作，於進行第二基板之第二次曝光時，第一基板進行基板交換、對準及曝光角度旋轉。

在一實施例中，傳輸裝置係為線型，並帶動第一基板及第二基板線性移動。

在一實施例中，光配向光源系統更包括至少一移動平台，其係設置於傳輸裝置上。

在一實施例中，移動平台係為一機械式平台或一氣浮式平台。

在一實施例中，該等移動平台為一第一移動平台及一第二移動平台，第一移動平台及第二移動平台分別承載第一基板及第二基板，傳輸裝置分別透過移動第一移動平台 及第二移動平台而移動第一基板及第二基板。

在一實施例中，傳輸裝置包含一線性馬達及一導軌，或一氣浮式移動裝置。

在一實施例中，光配向光源系統更包括一第一基板裝載裝置及一第二基板裝載裝置，其係分別設置於傳輸裝置之兩端，並分別裝載及卸載第一基板及第二基板。

為達上述目的，依據本發明之一種光配向製程，其中一第一基板及一第二基板係與一光配向光源系統配合，光配向光源系統包含一傳輸裝置及一光源模組，光源模組具有至少一發光元件，當傳輸裝置移動第一基板及第二基板經過光源模組時，發光元件對第一基板分別進行第一次曝光及第二次曝光，及發光元件對第二基板分別進行第一次曝光及第二次曝光，光配向製程包括：傳輸裝置帶動第一基板沿一第一方向移動，以對第一基板進行第一次曝光；傳輸裝置帶動第一基板及第二基板分別沿一第二方向移動，以對第一基板進行第二次曝光，並對第二基板進行第一次曝光；以及傳輸裝置帶動第二基板沿第一方向移動，以對第二基板進行第二次曝光。

在一實施例中，第一方向與第二方向係為相反方向。

在一實施例中，光配向製程更包括：藉由一第一基板裝載裝置於傳輸裝置之一端對第一基板進行裝載及卸載；及藉由一第二基板裝載裝置於傳輸裝置之另一端對第二基板進行裝載及卸載。

在一實施例中，於進行第一基板之第一次曝光時，第 二基板進行裝載及卸載，於進行第二基板之第二次曝光時，第一基板進行裝載及卸載。

在一實施例中，光配向製程更包括分別對第一基板或第二基板進行基板對準及曝光角度旋轉。

在一實施例中，第一基板進行第一次曝光時，第二基板進行基板對準及曝光角度旋轉。

在一實施例中，第二基板進行第二次曝光時，第一基板進行基板對準及曝光角度旋轉。

承上所述，因依據本發明之光配向光源系統及光配向製程中，傳輸裝置可移動第一基板及第二基板，且光源模組於進行第一基板之第一次曝光及第二基板之第一次曝光時，第一基板及第二基板的移動方向係相反。或者，光源模組於進行第一基板之第二次曝光及第二基板之第二次曝光時，第一基板及第二基板的移動方向亦相反。藉此，使得本發明之光配向光源系統及光配向製程可有效利用光配向光源系統之光源模組而降低光配向製程的工站時間，以降低設備設置成本而提升產品的競爭力。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種光配向光源系統及光配向製程，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

本發明之光配向光源系統可應用於平面切換(in-plane switch，IPS)式液晶顯示裝置、邊緣電場切換(fringe field switching，FFS)式液晶顯示裝置、垂直配向模態(vertical alignment mode,VA mode)液晶顯示裝置或3D液晶顯示裝置之光配向製程。

請參照圖1A至圖1F所示，其分別為本發明較佳實施例之一種光配向光源系統1的示意圖。

光配向光源系統1可對一第一基板S1及一第二基板S2進行光配向製程。於此，並非限定只可對二塊基板進行光配向製程，當然，光配向光源系統1也可透過基板交換裝置進行基板的交換而對更多基板進行光配向製程。

如圖1A所示，光配向光源系統1包括一傳輸裝置11以及一光源模組12。其中，傳輸裝置11可例如包含一線性馬達及一導軌，或包含一氣浮式(Air floating)基板移動裝置。於此，傳輸裝置11係為一機械式傳輸裝置，並包含線性馬達及線性導軌為例(圖未顯示)。另外，光配向光源系統1更可包括至少一移動平台設置於傳輸裝置11上。其中，移動平台可為一機械式平台或一氣浮式平台(Air floating stage，以吹氣的方式移動基板)。於此，如圖1A所示，光配向光源系統1係以具有兩移動平台(一第一移動平台P1及一第二移動平台P2)，並分別為機械式移動平台為例。第一移動平台P1及第二移動平台P2設置於傳輸裝置11上。其中，第一移動平台P1及第二移動平台P2可分別對應承載第一基板S1及第二基板S2，且傳輸裝置11可透過帶動第一移動平台P1及第二移動平台P2移動而移動第一基板S1及第二基板S2。在本實施例中，傳輸裝 置11係為線型，並可帶動第一移動平台P1、第一基板S1及第二移動平台P2、第二基板S2線性移動，且可同時或個別移動第一基板S1第二基板S2。

光源模組12具有至少一發光元件121，於此，光源模組12係以具有複數發光元件121為例(圖中並未顯示有多少數量的發光元件121，可為一、二或三…，視製程的需求而定)。其中，發光元件121可為一燈管，而燈管發出之光線係為一偏振光線，偏振光可使第一基板S1或第二基板S2上之配向膜(材料例如為聚亞醯胺，polyimide,PI)的分子結構發生不均勻性的光聚合、異構化或裂解反應，誘使配向膜表面上的化學鍵結構產生特殊的方向性，以進一步誘導液晶分子可順向排列而達到光配向的目的。另外，光源模組12更可具有複數偏光片(圖未顯示)，光線通過該等偏光片後可形成一平行光，以均勻照射在第一基板S1或第二基板S2上。當傳輸裝置11移動第一基板S1及第二基板S2分別經過光源模組12時，發光元件121所發出之偏振光可對第一基板S1分別進行第一次曝光製程及第二次曝光製程，並對第二基板S2分別進行第一次曝光及第二次曝光。換言之，本實施例之第一基板S1或第二基板S2需各經兩次曝光製程，以完成其光配向製程。於此，第一基板S1或第二基板S2通過光源12模組時，該等發光元件121發出之光線照射第一基板S1或第二基板S2之配向膜，即為上述所謂的「曝光」製程。

另外，光配向光源系統1更可包括一第一基板裝載裝 置及一第二基板裝載裝置(圖未顯示)，第一基板裝載裝置及第二基板裝載裝置可例如包含一機械手臂，並設置於傳輸裝置11之兩端，以分別夾持以將第一基板S1及第二基板S2裝載及卸載(load/unload)。換言之，第一基板裝載裝置係可進行第一基板S1的基板裝載及卸載等工作，而第二基板裝載裝置係可進行第二基板S2的基板裝載及卸載工作。於此，裝載係例如以機械手臂夾持一尚未進行光配向製程之基板置放於移動平台上，而卸載係指夾持已完成光配向製程之基板離開移動平台。另外，當第一基板S1或第二基板S2裝載完成後，可對第一基板S1或第二基板S2進行基板對準及曝光角度旋轉等曝光準備工作。

以下，請分別參照圖1A至圖1F及圖2所示，以詳細說明本發明之光配向製程的流程。其中，圖2為本發明較佳實施例之一種光配向製程的步驟流程圖。

本發明之光配向製程係可包括步驟S01~步驟S03。

不過，於進行步驟S01之前，首先，如圖1A所示，需藉由第一基板裝載裝置於傳輸裝置11之一端對第一基板S1進行裝載，並藉由一第二基板裝載裝置於傳輸裝置11之另一端對第二基板S2進行裝載，以將第一基板S1置放於第一移動平台P1上，並將第二基板S2置放於第二移動平台P2上。另外，裝載完成後，如果製程需要的話，也可對第一基板S1或第二基板S2進行基板對準及曝光角度旋轉等工作，以完成曝光前的準備。

接著，再執行步驟S01，如圖1B所示，傳輸裝置11 帶動第一基板S1沿一第一方向D1移動，以對第一基板S1進行第一次曝光。此時，第一基板S1單獨移動，而第二基板S2不移動。如圖1C所示，第一基板S1係線性移動至第二基板S2的旁邊，使得第一基板S1及第二基板S2均位於傳輸裝置11之一側(圖1C係以右側為例)。

接著，執行步驟S02，如圖1D所示，傳輸裝置11帶動第一基板S1及第二基板S2沿一第二方向D2移動，以對第一基板S1進行第二次曝光，並對第二基板S2進行第一次曝光。換言之，當進行第一基板S1之第二次曝光及第二基板S2之第一次曝光時，第一基板S1及第二基板S2係同時往第二方向D2移動。其中，第一方向D1與第二方向D2係為相反的方向。如圖1E所示，第一基板S1及第二基板S2係分別移動至傳輸裝置11之另一側(圖1E係以左側為例)。在本實施例中，第一方向D1係為圖示中的右側方向，而第二方向D2係為圖示中的左側方向，當然也可相反。

再來，執行步驟S03，如圖2F所示，傳輸裝置11帶動第二基板S2沿第一方向D1移動，以對第二基板S2進行第二次曝光。於此，因於步驟S02中，第一基板S1已完成二次的曝光製程，故於執行步驟S03之第二基板S2之第二次曝光的同時，第二基板S2係單獨移動，此時，第一基板S1可進行基板的卸載，並裝載另一第一基板S1於第一移動平台P1上。另外，第一基板S1也可再進行對準及曝光角度旋轉等工作，以完成曝光前的準備。此時， 可參照圖1A所示，第二基板S2完成第二次曝光後，係位於傳輸裝置11之右側。

由於步驟S03中，第二基板S2進行第二次曝光的同時，第一基板S1已完成曝光前的準備工作，因此，可再重覆圖1B至圖1F的流程，使另一第一基板S1沿第一方向D1移動，以對另一第一基板S1進行第一次曝光工作。於此，於進行另一第一基板S1之第一次曝光時，因第二基板S2已完成二次曝光的製程，故第二基板S2也可進行基板交換(卸載及裝載另一第二基板S2)、對準及曝光角度旋轉等曝光前準備工作。

因此，於本發明之光配向光源系統1及光配向製程中，如圖1B及圖1D所示，於進行第一基板S1之第一次曝光(往第一方向D1移動)及第二基板S2之第一次曝光(往第二方向D2移動)時，第一基板S1及第二基板S2的移動方向係相反。

另外，如圖1D及圖1F所示，於進行第一基板S1之第二次曝光(往第二方向D2移動)及第二基板S2之第二次曝光(往第一方向D1移動)時，第一基板S1與第二基板S2的移動方向亦相反。換言之，於進行第一次曝光時，第一基板S1與第二基板S2的移動方向係相反，且於進行第二次曝光時，第一基板S1與第二基板S2的移動方向亦相反。

此外，如圖1B及圖1F所示，進行第一基板S1之第一次曝光及第二基板S2之第二次曝光時，第一基板S1與 第二基板S2均往第一方向D1移動，且為個別移動。另外，如圖1D所示，進行第一基板S1之第二次曝光及第二基板S2之第一次曝光時，第一基板S1與第二基板S2均往第二方向D2移動，且為同時移動。

承上，於本發明之光配向光源系統1及光配向製程中，傳輸裝置11可移動第一基板S1及第二基板S2，且光源模組12於進行第一基板S1之第一次曝光及第二基板S2之第一次曝光時，第一基板S1及第二基板S2的移動方向係相反。或者，光源模組12於進行第一基板S1之第二次曝光及第二基板S2之第二次曝光時，第一基板S1及第二基板S2的移動方向亦相反。藉此，使得本發明之光配向光源系統1及光配向製程可有效利用光配向光源系統1之光源模組12而降低光配向製程的工站時間(Tact time)，以降低設備設置成本而提升產品的競爭力。

另外，請參照圖3所示，其為本發明另一實施態樣之光配向光源系統1a的示意圖。

在本實施態樣中，與光配向光源系統1主要的不同在於，光配向光源系統1a具有之傳輸裝置11a係圍設成環狀，且光配向光源系統1a具有第一移動平台P1~第五移動平台P5，並可分別對應承載第一基板S1~第五基板S5。當然並不以此為限，也可因應製程需求而配置高於5組或小於5組的移動平台及基板。在本實施例中，傳輸裝置11a可透過帶動第一移動平台P1~第五移動平台P5移動而移動第一基板S1~第五基板S5通過光源模組12a、 12b。於此，移動方向係以順時針為例，當然也可逆時針移動。

如圖3所示，當一基板通過光源模組12a時，光源模組12a之該等發光元件121所發出的光線可照射該基板，此為該基板的第一次曝光製程。當該基板移動而通過光源模組12b時，光源模組12b之該等發光元件121所發出的光線係照射該基板，此為該基板的第二次曝光製程。如此，可完成該基板的光配向製程。

以第一基板S1為例，當第一基板S1完成裝載工作後(基板交換)，第一基板S1可進行基板對準及曝光角度旋轉等曝光前的準備工作，接著逆時針方向依序通過光源模組12a、12b，以完成兩次的曝光製程。其中，當第一基板S1移動至圖3之第二基板S2處時，此時第二基板S2已同時移動至光源模組12a處，依此類推，第五基板P5可移動至原第一基板S1處。由於第五基板S5已完成光配向(二次曝光)製程，故可於原第一基板S1位置處進行基板卸載及裝載等基板交換工作。換言之，當圖3的第一基板S1移動至下一位置時，第五基板S5也可同時移動至原第一基板S1處，以進行基板交換等工作。

綜上所述，因依據本發明之光配向光源系統及光配向製程中，傳輸裝置可移動第一基板及第二基板，且光源模組於進行第一基板之第一次曝光及第二基板之第一次曝光時，第一基板及第二基板的移動方向係相反。或者，光源模組於進行第一基板之第二次曝光及第二基板之第二 次曝光時，第一基板及第二基板的移動方向亦相反。藉此，使得本發明之光配向光源系統及光配向製程可有效利用光配向光源系統之光源模組而降低光配向製程的工站時間，以降低設備設置成本而提升產品的競爭力。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1、1a‧‧‧光配向光源系統

11、11a‧‧‧傳輸裝置

12、12a、12b‧‧‧光源模組

121‧‧‧發光元件

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

P1‧‧‧第一移動平台

P2‧‧‧第二移動平台

P3‧‧‧第三移動平台

P4‧‧‧第四移動平台

P5‧‧‧第五移動平台

S01~S05‧‧‧步驟

S1‧‧‧第一基板

S2‧‧‧第二基板

S3‧‧‧第三基板

S4‧‧‧第四基板

S5‧‧‧第五基板

圖1A至圖1F分別為本發明較佳實施例之一種光配向光源系統的示意圖；圖2為本發明較佳實施例之一種光配向製程的步驟流程圖；以及圖3為本發明另一實施態樣之光配向光源系統的示意圖。

1‧‧‧光配向光源系統

11‧‧‧傳輸裝置

12‧‧‧光源模組

121‧‧‧發光元件

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

P1‧‧‧第一移動平台

P2‧‧‧第二移動平台

S1‧‧‧第一基板

S2‧‧‧第二基板

Claims (18)

1. 一種光配向光源系統，係對一第一基板及一第二基板進行光配向製程，該光配向光源系統包括：一傳輸裝置，移動該第一基板及該第二基板；一第一基板裝載裝置及一第二基板裝載裝置，該第一基板裝載裝置進行該第一基板的裝載與卸載，該第二基板裝載裝置進行該第二基板的裝載與卸載；以及一光源模組，具有至少一發光元件，當該傳輸裝置移動該第一基板及該第二基板經過該光源模組時，該發光元件對該第一基板分別進行第一次曝光及第二次曝光，及該發光元件對該第二基板分別進行第一次曝光及第二次曝光，其中，於進行該第一基板之第一次曝光及該第二基板之第一次曝光時，該第一基板及該第二基板的移動方向係相反，或者於進行該第一基板之第二次曝光及該第二基板之第二次曝光時，該第一基板及該第二基板的移動方向係相反，且該第一基板裝載裝置與該第二基板裝載裝置係於該光源模組的相對兩側進行該第一基板與該第二基板的裝載或卸載。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光配向光源系統，其中該發光元件發出之光線係為一偏振光線。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光配向光源系統，其中於進行該第一基板之第二次曝光及該第二基板之第一 次曝光時，該第一基板及該第二基板係同方向移動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光配向光源系統，其中於進行第一次曝光及第二次曝光時，該第一基板與該第二基板係個別移動或同時移動。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光配向光源系統，其中於進行該第一基板之第一次曝光時，該第二基板進行基板交換、對準及曝光角度旋轉工作，於進行該第二基板之第二次曝光時，該第一基板進行基板交換、對準及曝光角度旋轉。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光配向光源系統，其中該傳輸裝置係為線型，並帶動該第一基板及該第二基板線性移動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光配向光源系統，更包括：至少一移動平台，係設置於該傳輸裝置上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光配向光源系統，其中該移動平台係為一機械式平台或一氣浮式平台。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光配向光源系統，其中該等移動平台為一第一移動平台及一第二移動平台，該第一移動平台及該第二移動平台分別承載該第一基板及該第二基板，該傳輸裝置分別透過移動該第一移動平台及該第二移動平台而移動該第一基板及該第二基板。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光配向光源系統，其中 該傳輸裝置包含一線性馬達及一導軌，或一氣浮式移動裝置。
11. 一種光配向製程，其中一第一基板及一第二基板係與一光配向光源系統配合，該光配向光源系統包含一傳輸裝置、一第一基板裝載裝置、一第二基板裝載裝置及一光源模組，該光源模組具有至少一發光元件，當該傳輸裝置移動該第一基板及該第二基板經過該光源模組時，該發光元件對該第一基板分別進行第一次曝光及第二次曝光，及該發光元件對該第二基板分別進行第一次曝光及第二次曝光，該光配向製程包括：藉由該第一基板裝載裝置對該第一基板進行裝載及卸載，藉由該第二基板裝載裝置對該第二基板進行裝載及卸載，且該第一基板裝載裝置與該第二基板裝載裝置係於該光源模組的相對兩側進行該第一基板與該第二基板的裝載或卸載；該傳輸裝置帶動該第一基板沿一第一方向移動，以對該第一基板進行第一次曝光；該傳輸裝置帶動該第一基板及該第二基板沿一第二方向移動，以對該第一基板進行第二次曝光，並對該第二基板進行第一次曝光；以及該傳輸裝置帶動該第二基板沿該第一方向移動，以對該第二基板進行第二次曝光。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光配向製程，其中該第一方向與該第二方向係為相反方向。
13. 如申請專利範圍第11項所述之光配向製程，其中於進行第一次曝光及第二次曝光時，該第一基板與該第二基板係個別移動或同時移動。
14. 如申請專利範圍第11項所述之光配向製程，其中於進行該第一基板之第一次曝光時，該第二基板進行裝載及卸載，於進行該第二基板之第二次曝光時，該第一基板進行裝載及卸載。
15. 如申請專利範圍第11項所述之光配向製程，更包括：分別對該第一基板或該第二基板進行基板對準及曝光角度旋轉。
16. 如申請專利範圍第15項所述之光配向製程，其中於該第一基板進行第一次曝光時，該第二基板進行基板對準及曝光角度旋轉。
17. 如申請專利範圍第15項所述之光配向製程，其中於該第二基板進行第二次曝光時，該第一基板進行基板對準及曝光角度旋轉。
18. 如申請專利範圍第11項所述之光配向製程，其中該傳輸裝置包含一線性馬達及一導軌，或一氣浮式移動裝置。