TWI630440B - 用於偵測缺陷基板之液晶調變器及具有該液晶調變器之檢驗裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於偵測一基板之一缺陷之檢驗裝置。該檢驗裝置包含：一液晶調變器、一發光單元、一分束器、及一量測單元。該液晶調變器包含一反射層、一液晶層、一電極、及一偏光片。該反射層反射一光。該感測層包含一混合配向向列型液晶。該電極設置於該液晶層上。該偏光片設置於該電極上。

Description

用於偵測缺陷基板之液晶調變器及具有該液晶調變器之檢驗裝置
本發明係關於一種液晶調變器，更具體而言，係關於一種用於偵測一缺陷基板之液晶調變器以及一種具有該液晶調變器之檢驗裝置。
已開發出例如一液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)、一有機發光顯示器(organic light emitting display；OLED)、及一等離子顯示面板(Plasma display panel；PDP)等顯示器件。該等顯示器件可具有高清晰度之顯示品質，超輕薄之重量，且可具有視角寬之特性。
一般而言，顯示器件可包含用於顯示一影像之畫素。每一畫素可包含一畫素電極及一驅動電路(例如，一薄膜電晶體)。驅動電路以一「一對一」之對應方式電性連接至畫素電極。可於該等畫素電極及該等驅動電路上執行測試以偵測一顯示器件之一缺陷，以在製造期間保持高品質。
根據本發明之一實施例，提供一種用於偵測一基板之一缺陷之檢驗裝置。在一實施例中，該檢驗裝置可包含：一液晶調變器、一發光單元、一分束器、及一量測單元。該發光單元可用以發光。該分束器可用 以將自發光單元發出之光劃分成複數個光，並提供該等光至該液晶調變器。該量測單元可被用以感測自該液晶調變器輸出之複數個光。
在一實施例中，該液晶調變器可包含一反射層、一液晶層、一電極、及一偏光片。該反射層可被用以反射自該分束器提供之該等光。該液晶層可被設置於該反射層上，且可包含一混合配向向列型液晶(hybrid aligned nematic liquid crystal)。該電極可被設置於該液晶層上。該偏光片可被設置於該電極上。
在一實施例中，該液晶調變器可更包含：一第一配向層，設置於該液晶層與該電極之間；以及一第二配向層，設置於該反射層與該液晶層之間。該第一配向層與該第二配向層其中之一可係為一水平配向層，且其中之另一者可係為一垂直配向層。
在一實施例中，該水平配向層之一摩擦軸線(rubbing axis)可相對於該偏光片之一偏光軸以約45度之一角度傾斜。
在一實施例中，該液晶調變器可係以一常黑模式(normally black mode)被驅動。
在一實施例中，該液晶調變器可更包含一四分之一波長板(quarter wave plate)，設置於該電極與該偏光片之間。在此種情形中，該液晶調變器可係以一常白模式(normally white mode)被驅動。
在一實施例中，該四分之一波長板可相對於該偏光片之一偏光軸以約45度之一角度傾斜，並具有一實質與該水平配向層之一摩擦軸線平行或垂直之光軸。
在一實施例中，該垂直配向層之一預傾角可介於約89度與約 90度之間。該水平配向層之一預傾角可為2度或以下。
在一實施例中，該混合配向向列型液晶可具有正的介電各向異性(dielectric anisotropy)。
在一實施例中，該液晶層可使入射至該液晶層之光之偏振分量(polarization component)其中之一之一相位延遲四分之一波長。
在一實施例中，該液晶調變器可包含：一偏光片、一液晶層、及一反射層。該偏光片可用以接收光並自此提供偏振分量。該液晶層可用以接收來自該偏光片之偏振光，用以發送穿過該液晶層之一光至一反射層，用以自該反射層接收一反射光，並用以發送穿過該液晶層之一光至該偏光片。該反射層可用以反射自該液晶層輸出之該光。該液晶層可包含複數個混合配向向列型液晶分子。該等混合配向向列型液晶分子可依一施加至該液晶層之電壓而排列。
在一實施例中，穿過該液晶層之一光之一偏振狀態可取決於該等混合配向向列型液晶分子之一排列狀態。
ADH‧‧‧黏著層
AG‧‧‧抗反射層
ALN1‧‧‧第一配向層
ALN2‧‧‧第二配向層
AS‧‧‧陣列基板
BS‧‧‧分束器
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
DP‧‧‧缺陷畫素
DV‧‧‧顯示基板
EL‧‧‧靶電極
EL’‧‧‧靶電極
FU‧‧‧聚焦單元
INS‧‧‧絕緣層
IPU‧‧‧影像處理單元
L1‧‧‧第一光
L2‧‧‧第二光
L3‧‧‧第三光
L4‧‧‧第四光
L5‧‧‧第五光
L6‧‧‧第六光
LS‧‧‧發光單元
MD‧‧‧液晶調變器
MU‧‧‧量測單元
NP‧‧‧正常畫素
OA‧‧‧光軸
PA‧‧‧偏光軸
POL‧‧‧偏光片
QWP‧‧‧四分之一波長板
RA‧‧‧摩擦軸線
RFL‧‧‧反射層
SL‧‧‧感測層
SUB1‧‧‧第一基板
SUB2‧‧‧第二基板
SUB3‧‧‧第三基板
藉由結合附圖參照以下詳細說明，可更佳地理解本發明及其諸多伴隨態樣，因而可輕易獲得對本發明及其諸多伴隨特點更完整之理解，在附圖中：第1圖例示根據本發明之一實施例之一檢驗裝置；第2圖係為第1圖所示之一液晶調變器之一剖視圖；第3A圖及第3B圖係為例示根據本發明一實施例之一檢驗裝置以一常 黑模式被驅動之立體圖，其中第3A圖顯示當未施加一電壓至一液晶調變器時之一情形，而第3B圖顯示當施加一電壓至一液晶調變器時之一情形；第4A圖及第4B圖分別係為當未施加一電壓至每一感測層時及當施加一電壓至每一感測層時用於顯示一感測層，一第一配向層、以及一第二配向層之剖視圖；第5圖係為根據本發明一實施例之一液晶調變器之剖視圖；第6A圖及第6B圖係為例示根據本發明一實施例之一檢驗裝置以一常白模式被驅動之立體圖，其中第6A圖顯示當未施加一電壓至一液晶調變器時之一情形，而第6B圖顯示當施加一電壓至一液晶調變器之一情形；第7A圖及第7B圖分別顯示當使用一傳統液晶調變器及使用根據本發明一實施例之一液晶調變器時之電壓相關透射率(voltage dependent transmittance)，其中第7A圖係為當採用一扭轉向列(twisted nematic；TN)模式液晶時一電壓相關透射率之曲線圖，且第7B圖係為當採用根據本發明一實施例之一混合配向向列(hybrid aligned nematic；HAN)模式液晶時一電壓相關透射率之曲線圖；第8A圖及第8B圖分別顯示當使用一傳統液晶調變器及使用根據本發明一實施例之一液晶調變器時取決於一畫素配置之透射率，其中第8A圖係為當採用一扭轉向列模式液晶時一透射率之曲線圖，且第8B圖係為當採用根據本發明一實施例之一混合配向向列模式液晶時一透射率之曲線圖；以及第9圖顯示當使用一傳統液晶調變器及使用根據本發明之一實施例之一液晶調變器時取決於一施加電壓之反射率。
將參照附圖詳細闡述本發明之實施例。然而本發明可實施為諸多不同形式，且不應視為僅限於所述之實施例。更確切而言，提供該等實施例係作為實例以使本發明之揭露內容透徹且完整，並充分傳達實施例。因此，可不闡述關於實例性實施例之已知過程、元件、及技術。除非另外指明，否則在附圖及書面說明通篇中相同之參考編號可指代相同之元件，故對此可不予以贅述。在附圖中，為清晰起見，可誇大層及區域之尺寸及相對尺寸。
應理解，儘管本文中可能使用用語「第一」、「第二」、「第三」等來描述各種元件、組件、區域、層、及/或區段，然而該等元件、組件、區域、層、及/或區段不應受限於該等用語。該等用語僅係用以區分各個元件、組件、區域、層、或區段。因此，在不背離實例性實施例之教示內容之條件下，下文中所論述之一第一元件、組件、區域、層、或區段可被稱為一第二元件、組件、區域、層、或區段。
除非上下文中清楚地另外指明，否則本文所用之單數形式「一(a、an)」及「該(the)」旨在亦包含複數形式。
第1圖例示根據本發明之一實施例之一檢驗裝置，且第2圖係為第1圖所示之一液晶調變器MD之一剖視圖。
參照第1圖及第2圖，一檢驗裝置可係為一用於偵測一顯示器件之一缺陷(例如，用於顯示器件之一顯示基板DV之一缺陷)之裝置。然而，顯示器件並不僅限於此。舉例而言，顯示器件可包含：一液晶顯示器件、一電潤濕顯示器件、一電泳顯示器件、一有機發光顯示器件等。
在一實施例中，顯示器件可包含複數個畫素。在一實施例中，顯示器件可更包含：一陣列基板AS，形成有對應於該等畫素之複數個薄膜電晶體；一顯示基板DV，包含連接至該等薄膜電晶體之複數個電極；一對向基板(圖中未顯示)，相對於顯示基板DV；以及一影像顯示層(圖中未顯示)，設置於顯示基板DV與對向基板之間。在一實施例中，顯示層可係為液晶顯示器件之一液晶層、電潤濕顯示器件之一電潤濕層、電泳顯示器件之一電泳層、或有機發光顯示器件之一有機發光層。根據顯示器件之類型及結構，對向基板可替換為一封裝層。
在一實施例中，顯示基板DV可包含陣列基板AS及設置於陣列基板AS上之一靶電極EL’。可提供複數個對應於該等畫素之靶電極EL’。
儘管圖中未顯示，然而陣列基板AS可包含一絕緣基板及複數個設置於該絕緣基板上之驅動電路(例如，薄膜電晶體)。該等驅動電路可電性連接至該等靶電極EL’之至少一部分以施加一預定電壓(例如，約10伏特)至靶電極EL’。
以下，將根據檢驗裝置之一操作原理詳細闡述檢驗裝置之一配置。
根據本發明之一實施例，檢驗裝置可包含：一發光單元LS、一分束器BS、一液晶調變器MD、一聚焦單元FU、一量測單元MU、及一影像處理單元IPU。
發光單元LS輸出一光。在一實施例中，發光單元LS可包含各種類型之光源(例如一發光二極體、一冷陰極螢光燈等)。儘管圖中未顯示，然而發光單元LS可包含一導光構件(例如一導光板)以將光導向分束 器BS。
分束器BS將自發光單元LS提供之光分成複數個光，並提供該等光至液晶調變器MD。在一實施例中，該等分光所得之光可到達顯示基板DV之不同位置。在一實施例中，該等分光所得之光可被液晶調變器MD或顯示基板DV反射。當該等分光所得之光被液晶調變器MD反射時，其可穿過分束器BS以被提供至量測單元MU。在一實施例中，各該分光所得之光可大致對應於靶電極EL’之每一位置。
在一實施例中，液晶調變器MD可係為一用於檢查顯示基板DV之畫素是否存在缺陷之組件。在一實施例中，液晶調變器MD設置於顯示基板DV之上方且與顯示基板DV間隔開。液晶調變器MD之透射率或反射率依顯示基板DV是否存在缺陷而變化。基於液晶調變器MD之透射率或反射率判斷該等畫素是否存在缺陷。在一實施例中，液晶調變器MD可包含一電極EL(以下稱為「一對向電極」)以及一感測層SL。在本說明書通篇中，感測層可相同於一液晶層。
參照第2圖，液晶調變器MD包含：一第一基板SUB1、一第二基板SUB2、一反射層RFL、一對向電極EL、一感測層SL、及一偏光片POL。反射層RFL可設置於第一基板SUB1之一上表面上。對向電極EL可設置於第二基板SUB2之一下表面上。感測層SL可設置於反射層RFL之一上表面與對向電極EL之一下表面之間。偏光片POL可附裝至第二基板SUB2之一上表面，且偏光片POL與第二基板SUB2之間夾置有一黏著層ADH。
更具體而言，感測層SL可附裝至反射層RFL之一上表面，且感測層SL與反射層RFL之間夾置有一第一配向層ALN1；對向電極EL可附裝至感測層SL之一上表面，且對向電極EL與感測層SL之間夾置有一絕緣層 INS及一第二配向層ALN2；第二基板SUB2可設置於對向電極EL之一上表面上；以及偏光片POL可依堆疊順序而被設置。一第三基板SUB3可設置於第二基板SUB2與一抗反射層AG之間且可設置於偏光片POL之一上表面上。抗反射層AG可設置於第三基板SUB3之一上表面上。
在一實施例中，第一基板SUB1可係為一透明絕緣基板且可由例如石英、玻璃、塑膠等材料製成。
在一實施例中，反射層RFL可反射自分束器BS提供並於液晶層中傳送之光。反射層RFL反射之光之一波長可依量測單元MU中感測到之一光之一波長而變化，稍後將對量測單元MU進行解釋。在一實施例中，反射層RFL反射之光之波長可係處於約380奈米與約700奈米之間。
在一實施例中，反射層RFL可包含一金屬層或一介電反射鏡。然而，反射層RFL並不僅限於此，且可包含任意類型之能反射光之組件。
介電反射鏡包含複數個具有不同折射率之介電層。舉例而言，介電反射鏡可包含具有一第一折射率之一第一介電層以及具有一第二折射率之一第二介電層。第一介電層與第二介電層可一或多次地交替排列。第一折射率與第二折射率可互不相同，且第一介電層及第二介電層之介電常數可係為約7或更小。
在一實施例中，第一介電層可包含氧化鋯且第二介電層可包含氧化矽。在一實施例中，氧化鋯之一折射率可介於約1.34與約1.46之間，且氧化矽之一折射率可介於約1.67與約1.72之間。在一實施例中，第一介電層可包含氧化鋯且第二介電層可包含氧化鈦。
第一介電層與第二介電層之總數可係為三或更多個。在一實 施例中，第一介電層與第二介電層之總數可係為十五或更多個。
第二基板SUB2可係為一透明絕緣基板且可由例如石英、玻璃、塑膠等材料製成。
可施加一預定位準之電壓(例如，約150伏特至350伏特)至對向電極EL，因此，可建立一電場(如第1圖所示)及靶電極EL’。對向電極EL可由一透明導電材料製成，例如由一氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)、一氧化銦鋅(indium zinc oxide；IZO)、一氧化銦錫鋅(indium tin zinc oxide；ITZO)、一導電聚合物等製成。
一絕緣層INS可設置於對向電極EL與感測層SL之間，以保護對向電極EL並使對向電極EL與感測層SL彼此分離。可省略絕緣層INS。
感測層SL之一透射率依建立於對向電極EL與靶電極EL’間之電場而變化。感測層SL可由一液晶製成。
一第一配向層ALN1與一第二配向層ALN2可設置於液晶調變器MD中以對液晶調變器MD之液晶執行預配向(pre-alignment)。第一配向層ALN1可設置於反射層RFL與感測層SL之間。第二配向層ALN2可設置於感測層SL與對向電極EL之間。第一配向層ALN1與第二配向層ALN2其中之一可係為一垂直配向層且另一配向層可係為一水平配向層。垂直配向層被設置成使鄰近該垂直配向層之液晶相對於設置有該垂直配向層之一平面垂直地預傾斜。水平配向層被設置成使鄰近水平配向層之液晶相對於設置有該水平配向層之一平面水平地預傾斜。在一實施例中，垂直配向層之一預傾角可介於約89度與約90度之間，且水平配向層之一預傾角可介於約0度與約2度之間。在一實施例中，第一配向層ALN1可係為一水平配向層且第 二配向層ALN2可係為一垂直配向層。在一實施例中，第一配向層ALN1可係為一垂直配向層且第二配向層ALN2可係為一水平配向層。水平配向層可具有一相對於偏光片POL之一光軸以約45度之一角度傾斜之摩擦軸線，稍後將對偏光片POL進行解釋。
液晶層包含一混合配向向列型(HAN)液晶。舉例而言，感測層SL包含混合配向向列型液晶分子，該等混合配向向列型液晶分子之預傾角自第一配向層ALN1至第二配向層ALN2逐漸增大。因此，該等鄰近第一配向層ALN1之液晶分子可排列成實質上水平於第一基板SUB1之一表面，且該等鄰近第二配向層ALN2之液晶分子可排列成實質上垂直於第二基板SUB2之一表面。
第一配向層ALN1與第二配向層ALN2間之一距離(即，單元間隙)可被設置成使混合配向向列型液晶將穿過液晶層之光之偏振分量其中之一相對於另一偏振分量延遲四分之一光波長。舉例而言，當光波長係為約550奈米時，穿過液晶層之光之二個偏振分量間之一延滯量可介於約125奈米與約140奈米之間。當光之一波長係約600奈米時，穿過感測層SL之光之二個偏振分量間之一延滯量可介於約160奈米與約170奈米之間。在一實施例中，單元間隙可介於約3微米與約8微米之間。
構成液晶層之液晶分子可具有正的介電各向異性。該等液晶分子之折射率各向異性可介於約0.8與約0.3之間，且該等液晶分子之介電各向異性可介於約3與約15之間。
偏光片POL可附裝至第二基板SUB2之一頂面，且偏光片POL與第二基板SUB2之間夾置有一黏著層ADH。偏光片POL具有一偏光軸，俾使入射至分束器BS之一光及自分束器BS發出之一光具有一預定偏振 方向。
一第三基板SUB3可設置於偏光片POL之一表面上，以支撐並保護例如第一基板SUB1、第二基板SUB2、及液晶層等組件。
黏著層ADH可設置於第二基板SUB2與第三基板SUB3之間且可使第二基板SUB2與第三基板SUB3彼此緊密結合。第三基板SUB3可由一例如石英、玻璃、塑膠等光學透明材料製成。在一實施例中，第三基板SUB3可由石英或玻璃製成。第三基板SUB3支撐並保護下伏組件(例如，第一基板SUB1、感測層SL、第二基板SUB2等)。
在一實施例中，一抗發射層AG可設置於第三基板SUB3上。抗反射層AG可設置於面向分束器之一透明基板SUB之一上表面上。在一實施例中，可省略抗反射層AG。
聚焦單元FU設置於分束器BS與量測單元MU之間。聚焦單元FU使液晶調變器MD反射之經分光之光聚焦。在一實施例中，聚焦單元FU可係為一凸面透鏡。
提供該等由聚焦單元FU聚焦之經分光之光至量測單元MU。在一實施例中，量測單元MU可包含複數個電荷耦合器件(charge-coupled device；CCD)。量測單元MU可利用該等電荷耦合器件產生複數個資料訊號，每一資料訊號對應於各該分光所得之光之光強度。在一實施例中，可提供各該分光所得之光至一對應之電荷耦合器件。
影像處理單元IPU將量測單元MU產生之該等資料訊號轉換成影像。因此，一操作者可基於該等經由影像處理單元IPU顯示之影像判斷每一畫素電極是否存在缺陷。
具有以上配置之液晶調變器可係以一常黑模式被驅動。以下，將闡述一種以一常黑模式操作根據本發明一實施例之一檢驗裝置之方法。
第3A圖及第3B圖係為例示根據本發明一實施例之一檢驗裝置以一常黑模式被驅動之立體圖。第3A圖顯示當未施加一電壓至一液晶調變器時之一情形，以及第3B圖顯示當施加一電壓至一液晶調變器時之一情形。在第3A圖及第3B圖中，儘管分別顯示一偏光片POL及一感測層SL，然而該偏光片POL與該感測層SL可被形成為一單個器件之部分。
第4A圖及第4B圖係為顯示一感測層SL、一第一配向層ALN1、及一第二配向層ALN2之剖視圖。第4A圖例示當未施加一電壓至每一感測層時之一情形，以及第4B圖例示當施加一電壓至每一感測層時之一情形。
參照第3A圖及第4A圖，自一光源發出之一光被稱為一第一光L1，且該第一光L1在穿過具有一第一方向D1之一偏光軸PA之一偏光片POL之後變成一第二光L2。第一光L1在自光源發出時不具有一特定偏振方向。第一光L1在穿過偏光片POL之後變成沿第一方向D1線性偏振之第二光L2。
第二光L2在穿過感測層SL之後變成一第三光L3。感測層SL不被供應一電壓，且感測層SL之液晶分子被排列成在一第一配向層ALN1(例如，一水平配向層)附近沿一摩擦軸線RA相對於一第一基板SUB1為水平的。摩擦軸線RA可具有相對於偏光片POL之一偏光軸PA之一方向傾斜之一方向。舉例而言，當偏光片POL如第3A圖所示具有第一方向D1之偏光軸PA時，摩擦軸線RA可係為相對於第一方向D1以約45度之一角度傾斜之一方 向。感測層SL之該等液晶分子被排列成在一第二配向層ALN2(例如，一垂直配向層)附近垂直於一第二方向D2。藉此，感測層SL之液晶分子具有一如下排列方式：隨著該等液晶分子自第一配向層ALN1逐漸靠近第二配向層ALN2，其相對於第一基板或第二基板之預傾角之值增大。因此，當第二光L2穿過感測層SL時，第二光L2之偏振分量其中之一之一相位相對於另一偏振分量延遲四分之一波長。因此，第三光L3沿一特定方向(例如，順時針方向或逆時針方向)圓形偏振。
發生圓形偏振之第三光L3在反射層RFL上反射以變成一第四光L4。第四光L4沿一與第三光之方向相反之方向發生圓形偏振。舉例而言，當第三光L3沿順時針方向圓形偏振時，第四光L4沿逆時針方向圓形偏振。當第三光L3沿逆時針方向圓形偏振時，第四光L4沿順時針方向圓形偏振。
若第四光L4穿過感測層SL，第四光L4之偏振分量之一相位延遲四分之一波長，因此，該發生圓形偏振之第四光L4變成沿第二方向D2線性偏振之一第五光L5。第二方向D2與第一方向D1正交。
由於第五光L5沿一與偏光片POL之偏光軸PA正交之方向線性偏振，故第五光可能不會穿過偏光片POL且可能不會到達聚焦單元FU。因此，一液晶調變器可具有一黑色輸出。
參照第3B圖及第4B圖，自一光源發出之一第一光L1在穿過具有一第一方向D1之一偏光軸PA之一偏光片POL後變成一第二光L2。第一光L1在自光源發出時不具有一特定偏振方向。第一光L1在穿過偏光片POL後變成沿第一方向線性偏振之第二光L2。
接著，第二光L2穿過感測層SL。感測層SL供應有一電壓，且感測層SL之液晶分子沿由所施加之電壓建立之一電場而排列。由於該等液晶分子可具有正的介電各向異性，故如第4B圖所示該等液晶分子沿與一第一基板SUB1正交之一方向排列。然而，在鄰近於第一配向層ALN1之一部分處，由第一配向層ALN1產生之一配向力可大於由所施加之電場產生之一力。因此，鄰近第一配向層ALN1之液晶分子可保持於一原始狀態(例如，水平排列狀態)中。
由於第二光L2穿過該等沿一垂直方向排列之液晶分子，故第二光L2之該等偏振分量間之一相位延遲可能不會發生。舉例而言，由於第二光L2之偏振分量間之一相位延遲可能不會發生，故可使用同一編號L2來代表穿過感測層SL之光。
接著，第二光L2在一反射層RFL處反射且保持一沿第一方向D1之線性偏振狀態。第二光L2即使在反射層RFL處反射之後仍保持沿第一方向D1之線性偏振狀態。此外，由於當第二光L2穿過感測層SL時該等偏振分量間之一相位延遲不會發生，故感測層SL保持沿第一方向D1之一線性偏振狀態。
由於入射至偏光片POL之第二光L2沿與偏光片POL之偏光軸相同之方向線性偏振，故第二光L2可穿過偏光片POL並可到達一聚焦單元。因此，液晶調變器可具有一白色輸出。
上述結構之液晶調變器可具有分別對應於一缺陷畫素及一正常畫素之黑色輸出及白色輸出。舉例而言，因當顯示基板之畫素中之一驅動電路或靶電極EL’存在缺陷時一靶電極EL’可能不會供應有一電壓，故如第3A圖所示液晶調變器可具有黑色輸出。因當顯示基板之畫素無缺陷時 一靶電極EL’可供應有一電壓，故如第3B圖所示液晶調變器可具有白色輸出。
第5圖係為根據一實施例之一液晶調變器MD之剖視圖。在根據本發明一實例性實施例之一顯示器件中，為便於闡述，以下說明著重於與先前實例性實施例之不同之處，且所省略部分可類似於以上針對先前實例性實施例所論述之相似部分。
參照第5圖，液晶調變器MD包含：一第一基板SUB1、一第二基板SUB2、一反射層RFL、一對向電極EL、一感測層SL、一四分之一波長板QWP、及一偏光片POL。反射層RFL可設置於第一基板SUB1之一上表面上。對向電極EL可設置於第二基板SUB2之一下表面上。感測層SL可設置於反射層RFL之一上表面與對向電極EL之一底面之間。四分之一波長板QWP可附裝至第二基板SUB2之一上表面，且該四分之一波長板QWP與該第二基板SUB2之間夾置有一黏著層ADH。偏光片POL可設置於四分之一波長板QWP之一上表面上。
更具體而言，感測層SL可附裝至反射層RFL之一上表面，且該感測層SL與該反射層RFL之間夾置有一第一配向層ALN1；對向電極EL可附裝至感測層SL之一上表面，且該對向電極EL與該感測層SL之間夾置有一絕緣層INS及一第二配向層ALN2；第二基板SUB2可設置於對向電極EL之一上表面上；以及四分之一波長板QWP及偏光片POL可根據一堆疊順序而被設置。一第三基板SUB3可設置於第二基板SUB2與一抗反射層AG之間，且可設置於偏光片POL之一上表面上。抗反射層AG可設置於第三基板SUB3之一上表面上。
偏光片POL具有一偏光軸PA，俾使入射至分束器BS之一光 及自分束器BS發出之一光具有一預定偏振方向。
四分之一波長板QWP可係為一光學膜，以使穿過四分之一波長板QWP之光之沿慢軸之一偏振分量之一相位延遲四分之一光波長，因此可具有相對於偏光片POL之偏光軸PA傾斜之一光軸OA。舉例而言，若偏光片POL具有一第一方向之一偏光軸PA，則四分之一波長板QWP可具有一相對於第一方向以約45度之一角度傾斜之光軸OA。在此種情形中，四分之一波長板QWP之光軸OA可具有與一水平配向層之一摩擦軸線RA實質上相同之方向。作為另一選擇，光軸OA可具有與水平配向層之摩擦軸線RA實質上垂直之方向。
上述結構之液晶調變器可以一常白模式被驅動。以下，將闡述一種以一常白模式操作根據本發明一實施例之一檢驗裝置之方法。
第6A圖及第6B圖係為例示根據本發明一實施例之一檢驗裝置以一常白模式被驅動之立體圖。第6A圖顯示當未施加一電壓至一液晶調變器時之一情形，且第6B圖顯示當施加一電壓至一液晶調變器時之一情形。在第6A圖及第6B圖中，為便於闡述，除一感測層SL、一四分之一波長板QWP、及一反射層RFL以外，其他組件均被省略。儘管，根據光之一傳送路徑而分別顯示一偏光片POL、四分之一波長板QWP、及感測層SL，然而該偏光片POL、該四分之一波長板QWP及該感測層SL可被形成為一單個器件之部分。
參照第6A圖，若將自一光源發出之一光稱為一第一光L1，則第一光L1在穿過具有一第一方向D1之一偏光軸PA之偏光片POL之後變成一第二光L2。第一光L1在自一光源發出時不具有一特定偏振方向。第一光L1在穿過偏光片POL後變成沿第一方向線性偏振之第二光L2。
第二光L2在穿過四分之一波長板QWP之後變成一第三光L3。由於四分之一波長板QWP使穿過四分之一波長板QWP之光之沿慢軸之一偏振分量之一相位延遲四分之一波長，故第二光L2在穿過四分之一波長板QWP之後變成一沿一方向(例如，順時針方向或逆時針方向)圓形偏振之第三光L3。
第三光L3穿過感測層SL。如第4A圖所例示，由於感測層SL不被供應一電壓，故感測層SL之液晶分子被排列成在一第一配向層ALN1(例如，一水平配向層)附近沿一摩擦軸線相對於一第一基板SUB1係為水平的，且被排列成在一第二配向層ALN2(例如，一垂直配向層)附近垂直於一第二基板SUB2。舉例而言，感測層SL之液晶分子具有一如下排列方式：隨著該等液晶分子自第一配向層ALN1逐漸靠近第二配向層ALN2，其相對於第一基板或第二基板之預傾角之值增大。因此，第三光L3因在穿過感測層SL之後第三光L3之一相位延遲而變成沿與第二光L2相同之方向(例如，第一方向D1)線性偏振之一第四光L4。
發生線性偏振之第四光L4在一反射層RFL處反射並保持於沿第一方向D1之一線性偏振狀態中。
在反射層RFL處反射之第四光L4在穿過感測層SL之後變成一第五光L5。由於感測層SL未供應有一電壓，故當第四光L4穿過感測層SL時第四光L4之該等偏振分量之間出現四分之一波長之一相位延遲。因此，第四光L4變成沿一特定方向(例如順時針方向或逆時針方向)圓形偏振之第五光L5。第五光L5沿與第三光L3相同之方向圓形偏振。
第五光L5在穿過四分之一波長板QWP之後變成一第六光L6。由於四分之一波長板QWP使穿過四分之一波長板QWP之光沿慢軸之一 偏振分量之一相位延遲四分之一波長，故第五光L5在穿過四分之一波長板QWP之後變成沿第一方向D1線性偏振之第六光L6。
由於第六光L6沿與偏光片POL之偏光軸PA相同之方向線性偏振，故第六光L6在穿過偏光片POL之後沿一聚焦單元FU之一方向傳送。因此，一液晶調變器可具有一白色輸出。
參照第6B圖，若將自一光源發出之一光稱為一第一光L1，則第一光L1在穿過具有第一方向D1之一偏光軸PA之偏光片POL之後變成一第二光。第一光L1在自光源發出時不具有一特定偏振方向。第一光L1在穿過偏光片POL之後變成沿第一方向線性偏振之第二光L2。
第二光L2在穿過四分之一波長板QWP之後變成一第三光L3。由於四分之一波長板QWP使穿過四分之一波長板QWP之光之沿慢軸之一偏振分量之一相位延遲四分之一波長，故第二光L2在穿過四分之一波長板QWP之後變成沿一方向(例如，順時針方向或逆時針方向)圓形偏振之第三光L3。
第三光L3穿過一感測層SL。感測層SL供應有一電壓，且感測層SL之液晶分子可沿由所供應之電壓建立之一電場排列。由於該等液晶分子可具有正的介電各向異性，故該等液晶分子沿與一第一基板SUB1正交之一方向排列。由於第三光L3穿過該等垂直排列之液晶分子，故第三光L3之偏振分量在感測層SL上方可具有實質相同之速度，因此，該等偏振分量間之相位差可能不會發生改變。
發生圓形偏振之第三光L3在一反射層RFL處反射以變成沿與第三光L3之一方向相反之一方向圓形偏振之一第四光L4。舉例而言，當 第三光L3沿順時針方向圓形偏振時，第四光L4沿逆時針方向圓形偏振。另一方面，當第三光L3沿逆時針方向圓形偏振時，第四光L4沿順時針方向圓形偏振。
第四光L4穿過感測層SL。第四光L4之該等偏振分量間之相位差可能不會改變。舉例而言，由於第四光L4之該等偏振分量之相位可能不會改變，故可使用相一編號L4來代表穿過感測層SL之光。
第四光L4在穿過四分之一波長板QWP之後變成一第五光L5。由於四分之一波長板QWP使穿過四分之一波長板QWP之光之沿慢軸之偏振分量之一相位延遲四分之一波長，故第四光L4在穿過四分之一波長板QWP之後變成沿第二方向D2線性偏振之第五光L5。
因此，由於第五光L5具有一與偏光片POL之一偏光軸PA正交之光軸，故第五光L5可能不會穿過偏光片POL且可能不會到達一聚焦單元FU。因此，一液晶調變器可具有一黑色輸出。
上述結構之液晶調變器可具有分別對應於一缺陷畫素及一正常畫素之黑色輸出及白色輸出。舉例而言，因當顯示基板之畫素中之一驅動電路或靶電極EL’存在缺陷時一靶電極EL’可能不會供應有一電壓，故如第6A圖所示液晶調變器可具有黑色輸出。因當顯示基板之畫素無缺陷時一靶電極EL’可供應有一電壓，故如第6B圖所示，液晶調變器可具有白色輸出。
第7A圖及第7B圖分別顯示當使用一傳統液晶調變器時及使用根據本發明一實施例之一液晶調變器時之電壓相關透射率。第7A圖係為當採用一扭轉向列模式液晶時一電壓相關透射率之曲線圖，且第7B圖係為 當採用根據本發明一實施例之一混合配向向列模式液晶時一電壓相關透射率之曲線圖。在第7A圖及第7B圖所示之液晶調變器中，除一液晶及一配向層以外，其他元件係在相同條件下被製造。當製造一扭轉向列模式液晶調變器時，一延遲值(即d(單位間隙)×折射率各向異性(△n))係為0.48微米。當製造一混合配向向列模式液晶調變器時，延遲值(即d(單位間隙)×折射率各向異性(△n))係為0.33微米。
參照第7A圖及第7B圖，一傳統扭轉向列模式液晶調變器之一驅動電壓係為約2.3伏特，且根據本發明一實施例之一混合配向向列模式液晶調變器之一驅動電壓係為約2.6伏特。亦即，在兩種模式中顯示類似之值。因此，根據本發明一實施例之液晶調變器亦可由一與扭轉向列模式液晶調變器相似之驅動電壓位準輕易地驅動。
第8A圖及第8B圖分別顯示當使用一傳統液晶調變器及使用根據本發明一實施例之一液晶調變器時取決於一畫素配置之透射率。第8A圖係為當採用一扭轉向列模式液晶時一透射率之曲線圖，且第8B圖係為當採用根據本發明一實施例之一混合配向向列模式液晶時之一透射率之曲線圖。在第8A圖及第8B圖所示之液晶調變器中，在畫素被依序排列並交替供應電壓之後，取決於一系列畫素之透射率被量測。供應有一電壓之一畫素指示一正常畫素，且未供應有一電壓之一畫素指示一缺陷畫素。除一液晶及一配向層以外，其他組件係在相同條件下被製造。
參照第8A圖及第8B圖，在為採用一扭轉向列模式之一傳統液晶調變器時，於一正常畫素與一缺陷畫素之間發現光之異常透射部分(由虛線指示之圓形部分)。然而，在根據本發明一實施例之採用一混合配向向列模式之一液晶調變器之情形中，在一正常畫素與一缺陷畫素之間不存在 光之異常透射部分。扭轉向列模式中之液晶分子可在早期階段扭轉，但可在被供應一電壓之後垂直排列。混合配向向列模式中之液晶分子可在早期階段被垂直配向，但可在被供應一電壓之後完全垂直排列。由於混合配向向列模式中之液晶分子之垂直排列速度在被供應一電壓之後為高，故彈性能量可在一正常畫素與一缺陷畫素間之邊界處降低。因此，可減少或可能不會存在異常透射部分。
第9圖顯示當使用一傳統液晶調變器及使用根據本發明一實施例之一液晶調變器時取決於一所施加電壓之反射率。在第9圖中，由「聚合物分散液晶(PDLC)膜(NB)」指示之一部分代表以一常黑模式驅動之一液晶調變器，在該液晶調變器中對一感測層採用一聚合物分散液晶。由「HAN模式(NB)」指示之一部分代表根據本發明之一實施例之一液晶調變器(例如，以一常白模式被驅動之一液晶調變器)。
參照第9圖，在採用一PDLC膜之一液晶調變器之情形中，一驅動電壓高於本發明之實例性實施例之驅動電壓(例如，以一常黑模式或以一常白模式)。因此，應理解根據本發明一實施例之液晶調變器可具有一低於其他傳統技術之驅動電壓。
根據本發明之一實施例，如上所述，光可取決於是否施加一電壓至一液晶調變器而經由一聚焦單元FU被反射或傳送至一量測單元MU。量測單元MU產生「一對一」對應於該等光之資料訊號。當一影像處理單元產生「一對一」對應於該等資料訊號之影像時，一操作員可藉由將該等影像彼此對比來判斷一顯示基板是否存在缺陷。
如上所述，各實例性實施例提供一種驅動電壓低且能夠清晰顯示畫素是否正常或存在缺陷之液晶調變器。此外，實例性實施例提供一 種包含該液晶調變器之檢驗裝置。
儘管已參照實例性實施例闡述實施例，然而顯然在不背離該等實施例之精神及範圍之條件下，可對本發明作出各種改變及潤飾。因此，應理解，上述實例性實施例係為例示性的而非限制性的。

Claims (10)

  1. 一種用於偵測一基板之一缺陷之液晶調變器(liquid crystal modulator)，該液晶調變器包含：一反射層，用以反射光；一電極，設置於該反射層上；一液晶層，設置於該反射層與該電極之間，且包含複數個混合配向向列型液晶分子(hybrid aligned nematic liquid crystal molecules)，該等混合配向向列型液晶分子之預傾角自該反射層至該電極逐漸增大，其中鄰近該反射層之該等混合配向向列型液晶分子係為實質水平，且鄰近該電極之該等混合配向向列型液晶分子係為實質垂直；以及一偏光片，設置於該電極上，其中，當該等混合配向向列型液晶分子沿由所施加之電壓建立之一電場而排列時，鄰近該反射層之該等混合配向向列型液晶分子係保持實質水平。
  2. 如請求項1所述之液晶調變器，更包含：一第一配向層(alignment layer)，設置於該液晶層與該電極之間；以及一第二配向層，設置於該反射層與該液晶層之間，其中該第一配向層係為一水平配向層，且該第二配向層係為一垂直配向層。
  3. 如請求項2所述之液晶調變器，其中該垂直配向層之一預傾角介於約89度與約90度之間，且該水平配向層之一預傾角為2度或以下。
  4. 如請求項2所述之液晶調變器，其中該水平配向層之一摩擦軸線(rubbing axis)相對於該偏光片之一偏光軸以約45度之一角度傾斜。
  5. 如請求項4所述之液晶調變器，其中該液晶調變器係以一常黑模式(normally black mode)被驅動。
  6. 如請求項1所述之液晶調變器，更包含：一四分之一波長板(quarter wave plate)，設置於該電極與該偏光片之間。
  7. 如請求項6所述之液晶調變器，其中該四分之一波長板相對於該偏光片之一偏光軸以約45度之一角度傾斜。
  8. 如請求項6所述之液晶調變器，其中該四分之一波長板實質上平行於或垂直於該水平配向層之一摩擦軸線。
  9. 如請求項6所述之液晶調變器，其中該液晶調變器係以一常白模式(normally white mode)被驅動。
  10. 如請求項1所述之液晶調變器，其中該等混合配向向列型液晶分子具有正的介電各向異性(dielectric anisotropy)。
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