TWI282869B - A method for monitoring uniformity of thicknesses of an optical film - Google Patents

Description

1282869 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種光學膜層厚度均勻性的監測方 法，且特別是有關於一種彩色濾光片厚度均勻性的1測方 法。 【先前技術】 近年來光電相關技術不斷地推陳出新，加上數位化時 代的到來，進而推動了液晶顯示器市場的蓬勃發展。液晶 顯示器具有高晝質、體積小、重量輕、低驅動電壓、與低 消耗功率專優點’因此被廣泛應用於個人數位助理（pda)、 行動電話、攝錄放影機、筆記型電腦、桌上型顯示器、車 用顯示器、及投影電視等消費性通訊或電子產品，並逐漸 取代陰極射線管而成為顯示器的主流。 液晶顯示器（Liquid Crystal Display ; LCD)是一種利用 液晶特性來達到顯示效果的顯示裝置，液晶顯示面板之所 以能夠彩色化，主要是來自於彩色濾光片。透過驅動晶片 (Integrated Circuit ; 1C)來改變液晶面板之上下基板間的壓 差’液晶分子便會排排站立或呈扭轉狀，形成閘門來選擇 背光源光線穿透與否，因而產生畫面。但這樣僅有透光程 度的差別，所產生的顏色只有黑、白兩種顏色，若要形成 彩色的話，需要靠紅（R)、綠（G)、藍（B)三種光源組合，因 此具有紅、綠、藍三色之彩色層的彩色濾光片便成為液晶 顯示面板的關鍵零組件。 苐1圖係繪示一液晶顯示裝置部分剖面示意圖。如第1 1282869 圖所示，上基板1、下基板2以及位於其間的液晶層3構成 液晶顯示裝置。上基板1分別包括透明基板/遮光層/彩色滤 光片/透明電極/上配向層，其中透明基板10可以為玻璃， 而彩色濾光片14、16與18 —般是由紅（R)、綠（G)、藍（B) 三原色來構成。在彩色濾光片14、16與18間有遮光層12， 用以防止光線從彩色濾光片14、16與18之間穿透以及避 免混色，之後再形成透明電極20，例如銦錫氧化膜（IT〇 Film)覆蓋彩色濾光片14、16與18以製作彩色渡光器結 構，而上配向層22則覆蓋透明電極20。下基板2至少包括 一透明基板30及透明電極32及一下配向層34。液晶層3 則位於上配向層22與下配向層34之間所形成的晶盒間隙 (Cell Gap)。晶盒間隙的高度d會直接影響到液晶顯示器 之液晶排列以及免度之品質’因此’晶盒間隙的高度d的 均勻性非常重要。 由於晶盒間隙的南度d的均勻性對於液晶顯示器之液 曰曰排列以及冗度之品質非常重要。然而，影響晶盒間隙的 高度d的均勻性最大的原因在於彩色濾光片中紅濾光片、 綠濾光片和藍濾光片的厚度均勻性，彩色濾光片中紅濾光 片、綠濾光片和藍濾光片的厚度各有一容忍厚度區間，製 程中會將紅濾光片、綠濾光片和藍濾光片的厚度調整到位 於各該容忍厚度區間内，以符合顯示面板規格。習知係使 用破壞性的監測，將液晶顯示單元切片後再以電子顯微鏡 觀察i測，這樣獲得的數據相當準確，但卻無法及時監測， 被切片後之顯示面板便無法被修復，而且監測成本昂貴。 因此，如何能簡單即時監測紅、綠和藍各濾光片和各濾光 7 1282869 片間厚度㈣自性就是—件料重要的工作 【發明内容】 一種光學膜層厚度均 綠和藍各色濾光片間 ’本發明的目的在提供 句性的監測方法’可以即時監測紅、 尽度的均勻性。 本發明的另

& 目的在提供一種光學膜層厚度均勻性的 皿測方法，可以即時監測紅、綠和藍各色濾 的均勻性。 + & ^本發明的又一目的在提供一種光學膜層厚度均勻性的 監測方法，可㈣紅、綠和藍各色瀘、光片間厚度的均句性 做非破壞性的監測。 本發明的再一目的在提供一種光學膜層厚度均勻性的 監測方法，可以對紅、綠和藍色濾光片本身厚度的均勻性 做非破壞性的監測。 根據本發明之上述目的，本發明之一較佳實施例提出 一種光學膜層厚度均勻性的監測方法。由於不同顏色的渡 光片對不同波長的可見光的穿透率（吸收度）並不相同， 且偏極化光在不同波長部分對同一角度光柵也會有不同穿 透率（吸收度）。因此，先以分光設備產生一全頻譜的第一 角度偏極化可見光，第一角度例如是上配向膜的配向角度 增減45度偵測接收穿透光，投射穿過一彩色濾光片，偵測 接收器以一第一角度的偏光角度偵測接收穿透光強度和各 對應波長做圖得到一第一曲線。接著，將偵測接收器的第 1282869 一角度偏光角度旋轉π / 4 ’再偵測接收穿透光，以穿透光 強度和各對應波長做圖得到一第二曲線。 第一曲線和第二曲線應為平滑曲線，若第一曲線和第 二曲線在相近波長處產生不連續的現象，例如在波長540 奈米至560奈米處產生不連續的現象，則可判定紅渡光片 的厚度與綠濾光片的厚度具有顯著的差異。 同樣的，亦可以使用分光設備選取單一色光對彩色淚 光片做全域掃瞄，根據彩色濾光片上每一點的位置與該位 置的光吸收度做圖可知道單一色濾光片的厚度均勻度。當 線型出現波峰或波谷時，也就是該線型出現斜率為零或無 限大之部分時，即表示對應位置的膜層厚度太厚（薄）。 因此，運用本發明所揭露之光學膜層厚度均勻性的監 測方法具有下列優點，可用來做線上即時監測，而能針對 彩色濾光片上瑕疵快速的做出反應。另外，檢測的方法非 常簡便，無須製作待測樣品，使整個測試的成本大幅下降。 本發明所提供的光學膜層厚度均勻性的監測方法，不 只可以用在液晶顯示器的製程之上，亦可以用在彩色濾光 片的製程之上及有機電激發光顯示器（〇LED)及聚合物電 激發光顯㈣（PLED)的製程上。另外，藉由量測出彩色 濾光片膜層，更可以計算而得出液晶顯示裝置之晶盒間隙 的大小，而瞭解液晶顯示裝置之晶盒間隙的均勻度。 【實施方式】 請參照第2A圖，第2A圖係為無瑕疯之彩色滤光片部 分剖面示意圖。在-透明基板上具有-紅色濾光片202 1282869 和一綠色濾光片204，在兩者之間可選擇性設置一間隙物 206，以及一藍色濾光片2〇8，一般而言，晶盒間隙的高度 約與間隙物206的高度相當。在無瑕疵之彩色濾光片中， 紅色濾光片202、綠色濾光片204和藍色濾光片208的厚度 均位於各標準厚度容忍區間内。第2B圖係為具有瑕疵之彩 色濾光片部分剖面示意圖。在一透明基板21〇上具有一紅 色濾、光片212和一綠色濾光片214，在兩者之間可選擇性設 置一間隙物216，以及一藍色濾光片218，一般而言，晶盒 間隙的高度約與間隙物216的高度相當。在具有瑕疵之彩 色濾光片中，紅色濾光片212與綠色濾光片214及藍色濾 光片218的厚度不同且位於各標準厚度容忍區間之外，因 此，位於紅色濾光片212處的晶盒間隙與位於綠色濾光片 214和藍色濾光片218處之晶盒間隙的高度也因此而有顯 著的異常差異。在實際的例子中，此一不同色彩色濾光片 厚度間的差異會使不同晝素間晶盒間隙的高度的差異達1〇 〜30%，因而嚴重影響晝素在光學上的表現。 因此’在本實施例中，係運用分光放射輝度色度光度 光源測定器產生一全頻譜之偏極化角為第一角度之可見光 照射第2A圖中無瑕疵之彩色濾光片及第2B圖中具有瑕疵 之彩色濾光片。在彩色濾光片之上另外具有一配向層（未 繪示），配向層上具有一配向角度<9 (未標示），第一角度可 以為例如上配向膜的配向角度0加上45度。分光放射輝度 色度光度光源測定器中的光線接收器以一第一角度债測接 收穿透光，以穿透光強度和各對應波長做圖得到一第一曲 線。接著，將偵測接收器的第一角度旋轉冗/4，再偵測接 1282869 收穿透光’以穿透光強度和各對應波長做圖得到一第二曲 線。第3A圖及第3B圖係分別繪示無瑕疵之彩色濾光片及 具瑕疲之彩色濾光片之第一曲線及第二曲線。 請參見第3A圖，由於第2A圖中之彩色濾光片並無瑕 龜’故所得到的第一曲線300和第二曲線3〇2為一平滑曲 線。反觀第3B圖，第一曲線304和第二曲線306在量測光 線波長約540奈米至560奈米間均出現不連續的現象，因 此可知在紅色濾光片212與位於綠色濾光片214處的晶盒 間隙出現顯著的差異，經由計算可知位於紅光濾光片212 處之晶盒間隙比位於綠光濾光片214處之晶盒間隙多15 %。使用綠光的特徵波長550奈米和紅光特徵波長650奈 米掃過整片彩色濾光板發現，紅光濾光片212的厚度較綠 光濾光片214的厚度薄約〇·6奈米。 另外，第4圖係繪示本發明另一實施例單一色光濾片 上方晶盒間隙的高度量測圖。同樣運用分光放射輝度色度 光度光源測定器，產生一單一色光的特徵波長，例如紅光 650奈米、綠光550奈米及藍光450奈米，之偏極化可見光 掃瞄整片彩色濾光片，根據彩色濾光片上每一點的位置與 該位置的光吸收度做圖可知道單一色濾光片上方晶盒間隙 的高度的均勻度。如第4圖所示，第4圖係繪示以綠光特 徵波長550奈米掃瞄一彩色濾光片的結果，由第4圖中發 現綠光濾光片上方晶盒間隙的高度約在4奈米左右，但在 離原點不遠處則突然產生約4·2奈米的晶盒間隙，可見此處 的綠光濾、光片的厚度均勻性不佳。 由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明所揭露的 11 1282869 光學膜層的監測方法確實可用來做線上即時監測，而能針 對彩色濾、光片上瑕㈣速的做出反應，而且檢測的方法非 常商便’無須製作待測樣品，使整個測試的成本大幅下降。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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 和範圍内，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。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例 能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 第1圖係繪示一液晶顯示裝置部分剖面示意圖； 第2A圖係為無瑕疵之彩色濾光片部分剖面示意圖； 第2B圖係為具有瑕疵之彩色濾光片部分剖面示意圖； 第3A圖及第3B圖係分別繪示無瑕疵之彩色濾光片及 具瑕疵之彩色濾光片之第一曲線及第二曲線；以及 第4圖係繪示本發明另一實施例單一色光濾片上方晶 盒間隙的高度量測圖。 【主要元件符號說明】 1 :上基板 2 :下基板 3 :液晶層 !〇、30、200、210 ··透明基板 12 1282869 12 :遮光層 14、16、18 :彩色濾光片 20、32 :透明電極 22、34 :上配向層 202、212 ·•紅色濾光片 204、214 :綠色濾光片 206、216 :間隙物 208、218 ··藍色濾光片 300、304 :第一曲線 302、306 :第二曲線

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Claims (1)

1282869 十、申請專利範圍： 1 · 一種監測方法，係用以監測至少一光學膜層厚度之 均勻性，該光學薄膜層具有一第一色光濾光層、一第二色 光滤光層、一苐二色光濾光層及一配向膜位於該第一色光 濾光層、該第二色光濾光層及該第三色光濾光層之上，該 方法包含： 提供一可見光投射在該光學薄膜層上，其中該可見光 之全頻譜偏極化角為一第一角度； 以戎第一角度债測並接收穿透該光學薄膜層之一穿透 光；以及 依據6亥牙透光之各波長的強度與至少一對應波長做圖 以得到一第一曲線； 其中，當該第一曲線出現不連續部分，藉由該不連續 部分所在的波長可得知該第一光濾光層、該第二色光濾光 層以及該第三色光濾光層之間的厚度差。 2_如申請專利範圍第1項之監測方法，其中該第一角 度係為該配向膜之配向角增加約45度。 3·如申請專利範圍第1項之監測方法，其中該第一角 度係為該配向膜之配向角減少約45度。 4·如申請專利範圍第1項之監測方法，更包含： 以一第二角度偵測並接收穿透該光學薄膜層之該穿透 1282869 光，其中該第二角度與該第一角度係相差約冗/4 ;以及 依據該穿透光之各波長的強度與該至少一對應波長做 圖以得到一第二曲線； 其中，當該第二曲線出現不連續部分，藉由該不連續 部分所在的波長可得知該第一光濾光層、該第二色光遽光 層以及該第三色光濾光層之間的厚度差。 5 ·如申請專利範圍第1項之監測方法，更包含： 根據該不連續部分所在的波長兩側之色光之一特徵波 長为別畺測出該兩色光濾光層所在之一晶盒間隙的厚度； 以及 根據該晶盒間隙的厚度計算該兩色光濾光層之厚度 差。 6·如申請專利範圍第1項或第4項之監測方法，其中 該第一色光濾光層為紅色光濾光層、該第二色光濾光層為 綠色光濾光層及該第三色光濾光層為藍色光濾光層。 7· —種監測方法，係用以監測至少一光學膜層厚度之 均勻性，該光學薄膜層具有一第一色光遽光層、一第二色 光濾光層、一第二色光濾光層及一配向膜位於該第一色光 濾光層、該第二色光濾光層及該第三色光濾光層之上， 方法包括： ~ 提供一第一色光、一第二色光以及一第三色光其中之 -於該光學薄膜層上，丨中該等色光之—偏極化角為一第 15 1282869 一角度； 以該第一角度偵測並接收穿透該光學薄膜層之一穿透 光；以及 依據該穿透光的強度與對應該光學薄膜層的位置做圖 而得到一第一線形； 其中’該第一線形之斜率為零或無限大之位置係對應 至一該等色光濾光層間厚度不均勻的位置。 8·如申請專利範圍第7項之監測方法，其中該第一角 度係為該配向膜之配向角增加約45度。 9·如申請專利範圍第7項之監測方 度係為該配向膜之配向角減少約45度。’、該第