CN101258431B - 用于制造滤色片和/或黑底的方法和设备以及设置有这种滤色片和/或这种黑底的显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造滤色片和/或黑底的方法，其中，液体借助于喷墨打印头沉积在基板上，其中，液体沉积的位置取决于设置在基板下的发光元件的矩阵结构，其中，该发光元件的矩阵中的一个或一组发光元件被接通，以将它们点亮，其中，观测该发光元件或该发光元件组的位置，并且其中，根据观测到的该至少一个发光元件或该发光元件组的位置确定液体沉积的位置。此外，本发明还涉及一种用于实现该方法的设备，以及涉及一种借助于使用该设备的方法所获得的滤色片和/或黑底。

Description

用于制造滤色片和/或黑底的方法和设备以及设置有这种滤色片和/或这种黑底的显示器
技术领域
本发明涉及一种用于制造滤色片(color filter，或称彩色滤光片)和/或黑底(black matrix，或称黑矩阵)的方法，其中，液体借助于喷墨打印头而沉积在基板上。
背景技术
就滤色片而言，液体通常是仅传输可见光谱的一部分(诸如红色、蓝色、绿色等)的染料。就黑底而言，液体通常是黑色的、非光传输的液体。
这种方法是从实践中获知的。滤色片可通过在基板上进行染料的喷墨打印而制得。对于此，基板可提供有浮凸(relief)结构，此后，打印头基于该结构相对于基板对准。接着，该喷墨打印头沉积一定量的墨水在该浮凸结构内。相比较于用来制造滤色片的其它方法，滤色片的喷墨打印的优点在于，喷墨打印包括较少的制造步骤。然而，滤色片的喷墨打印的缺点在于，如果以这种方法制得的滤色片成为显示器的一部分时，在其被设置在该显示器上之后，可能出现充满墨水的分隔区相对于来自显示器的发光元件没有恰好处于适当的位置。这会导致在显示器上出现没有填充墨水的区域，即所谓的白区(white area)，因而使得该显示器成为废品。这还会导致出现错误的颜色(至少与预期的颜色不同)位于特定的发光元件上方的区域，这导致在该显示器中出现色差(color deviation)。这还可能出现不同颜色墨水的不期望的混合。这些问题降低了显示器的质量，使得该显示器成为废品。这对显示器的制造成本来说是很不利的。
在黑底的制造过程中，将黑色液体设置于适当的位置中也是十分重要的。这是由于当黑底液体位于发光元件的上方而不是其间时，则显示器的光强度将降低，并且将对由该显示器形成的图像的质量产生不利影响。
根据US 2003108804，通过喷墨打印制造滤色片已是公知的，并基于设置在基板上的黑底完成打印头的对准。此后，单色光源被设置在该基板的背面上，以使得光透过基板。光传感器测量穿过基板的光的光强，并且将该光强转换为借此能够纠正该打印头的位置的信号。该方法的优点在于，该打印头可实时调整，以使得喷墨打印能够非常精确地进行。进一步地，基板相对于打印头的位置在任何时刻都是已知的，就像基板上的矩阵结构的中心一样。该方法的缺点在于，该基板需设置有黑底，该黑底需要提供分离处理步骤。此外，在实际中可发现，其上待设置滤色片的显示器的发光像素的位置没有与设置在该滤色片的基板上的黑底对应，且由此没有与后来设置在该基板上的滤液(filter liquid)对应。因此，对准可能稍有偏离，这可能导致在该显示器中出现色差。如上所述，滤色片和/或黑底的制造是一个复杂的过程。然而，随着滤色片越来越多的使用，增长的应用领域中的一个就是在显示器中使用滤色片。显然，如果制造成本降低将是有利的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制造滤色片和/或黑底的方法，其中，在每个区域中，液体的沉积非常准确地完成，在这些区域中不会有导致在滤色片或黑底中出现偏差的任何形状变化或位置变化，同时使得滤色片或黑底的制造过程包括尽可能少的制造步骤，并且使得制造成本最小化。
为此，本发明提供了一种用于制造滤色片和/或黑底的方法，其中，液体借助于喷墨打印头而沉积在基板上，同时液体沉积的位置取决于设置在基板下方的发光元件的矩阵，该发光元件的矩阵中的一个或一组发光元件被接通，以将它们点亮，同时该发光元件或该组发光元件的位置被观测到，并且同时液体沉积的位置根据观测到的至少一个发光元件或该组发光元件的位置来确定。
本发明的优点在于，打印头借助于发光元件总是恰好对准于适当的位置，并且每一滴液体能够恰好沉积在适当的位置。在对喷墨打印头的控制中，优选地，发光元件以预期的图案存入。分别或成组地被接通的发光元件基于在每种情况中的预期位置(基于所存入的图案)与实际位置的比较来为该喷墨打印头的控制提供参考，进而在控制中得到发光元件的实际位置的准确图片。例如可是红色、蓝色或绿色染料的液体将恰好停留在预期的元件上方，例如发光元件本身或位于其附近的元件，从而防止产生色差。在黑底的制造情况中，通常包括黑墨水的液体将恰好沉积在发光元件之间，以防止发光元件被非光传输液体覆盖。通过根据本发明的方法，由于测量是基于发光元件来实现对打印头和喷嘴进行控制的事实，因而会准确获知该区域所处的位置以及打印头待被控制为沉积一定量液体的时刻。进一步地，基板相对于本制造设备的任何偏斜将几乎不会对打印的精度产生不利影响。毕竟，发光元件可实时观测，并且基于此，可确定液体沉积的位置，因此，例如基板的偏斜能够通过喷墨打印头的适当控制来补偿。发光元件的观测例如可通过一个或一系列光传感器来完成。例如，在基板中的温度变化或机械误差的影响下，则可能出现形状的改变。这对于将滤色片或黑底安装在例如显示器上是不利的。当基板的形状和尺寸已产生偏差时，基于由该至少一个光传感器提供的信息，控制件则将控制打印头和喷嘴，以使得液体仍停留在适当位置。根据本发明的方法的突出优点进一步在于，借助于同一设备，滤色片和黑底均能够制得。这可以在同一制造步骤或在多个连续的制造步骤中实现。在任何情况下，基板都无需从该设备上移走，这对基板必须经历的传输移动产生有利影响。
根据本发明的进一步详细描述，基板是显示器的一层，并且其中，发光元件是待被设置滤色片和/或黑底的显示器的一部分。本发明的优点尤其在于建立最小的公差。由于基板自身显示出打印头需沉积液体的位置，因而所沉积的液体量相对于发光元件的位置的偏差将最小化。因此，防止了色差或者黑底液体对发光元件的不期望的覆盖，并且使得具有滤色片和/或黑底的显示器的制造尤其高效。这使得制造时间缩短以及在制造过程中出现的偏差较少，以获得更高的产量，这当然对制造成本尤其有利。
根据本发明的进一步详细描述，基板包括透明元件，该透明元件在其上沉积液体后被设置在显示器上，而发光元件的结构是用于滤色片和/或黑底的制造设备的一部分。例如，在该制造设备中，基板支撑件的一部分可由旨在待制得滤色片和/或待制得黑底的这类显示器形成。这意味着，滤色片和/或黑底恰好位于各自的发光元件上方，并且与该显示器具有最佳匹配；这与当滤色片和/或黑底以及显示器在两个不同的制造设备上单独依次制造形成对比。这是由于基板上的着色区恰好位于发光元件、显示器的像素上方。在显示器和相应的滤色片的装配过程中，由于出现较少的偏差，因而将产生较少的废品。
根据本发明的进一步详细描述，仅那些其上待沉积滤液的发光元件被接通。由于光传感器响应于发光元件的接通，因而发光元件的位置能够明确地确定。
根据本发明的进一步详细描述，发光元件仅是在各自的元件上进行液体沉积之前不久以及该液体沉积过程中接通。点亮发光元件对于通过光传感器来检测是必要的，该光传感器优选地直接接合至打印头，以使得光传感器能够将发光元件的相对位置传递至打印头。该发光元件在下一发光元件可被接通之后可被切断，进而，打印头可移动至下一沉积位置。
如上文已提及的，优选地，对该发光元件或该发光元件组的观测借助于设置在喷墨打印头上的至少一个光传感器来完成。由于光传感器被设置在喷墨打印头上的事实，因而在测量装置与喷墨打印头的喷嘴之间存在确定且直接的关系。这非常有利于液体沉积的定位精度。
根据本发明的进一步详细描述，为了控制打印头和/或喷嘴，至少一个光传感器传递信号至打印头和/或喷嘴的位置调节器或控制器。打印头基于光传感器观测到的且传递的信息而被直接控制。因此，打印头响应非常直接、实时并且能够快速地调整以获得用于沉积的适当位置。在制造过程中，出现来自外界的干扰或影响会影响液体待沉积区域的准确位置。光传感器将观测改变后的位置，并且将其传输至打印头的位置调节器。
在根据本发明的方法的一个实施例中，在液体沉积之后，所沉积的液体的位置通过设置在喷墨打印头上的同一传感器或通过另外的传感器来检测。
可选地，根据该检测，为了在基板上获得预期的液体沉积图案，则可沉积第二种量的液体。通过这种方法，在制造过程中产生的误差能够被纠正，以提高处理量。
除了上述方法以外，本发明还涉及一种用于实现上述方法的设备，该设备提供有：支撑件，用于设置基板于其上；喷墨打印头，用于在预期的时刻供给液体；以及具有移动组件，用于相对于基板移动该打印头。根据本发明，该设备的特性在于，其包括：至少一个光传感器，用于观测接通后的发光元件；以及控制器，用于处理由至少一个光传感器传递的信号，用于移动组件的移动调节，以及用于基于由至少一个光传感器传递的信号对通过打印头的滤液的供给进行计时。
此外，除了上述方法及设备以外，本发明还涉及一种滤色片和/或黑底，以及设置有通过上述方法制得的滤色片和/或黑底的显示器。
附图说明
将参照不同的附图对本发明作更详细地说明：
图1示出了包括基板的设备的示意性透视图，在该基板上具有相对于其移动的打印头。
图2和图3示出了本发明的另外两个示例性实施例。
具体实施方式
图1示出了制造设备I，滤色片2在该设备中制成。在设备I的支撑件1上放置有基板3。液体5借助于喷墨打印头4沉积在基板3上。该液体可以是用于形成滤色片的染料或者用于形成黑底的黑色液体。液体沉积的位置取决于位于基板3下的发光元件7的矩阵结构6，该发光元件被设置为在液体的沉积过程中能够或已经单独或成群地接通。打印头4设有用于观测发光元件7的至少一个光传感器8，同时液体沉积的位置根据该发光元件7或该组发光元件7的观测位置来确定。基板3由透明材料制成，在本示例性实施例中是玻璃。具有发光元件7的矩阵结构6确保了打印头4的正确位置。如果发光元件7接通，则其将发出白光。相对于打印头4附着在固定位置的光传感器8将观测该光并且传递信号至打印头4和/或喷嘴9。因此，在滤色片的制造过程中，打印头4将一定量的液体5恰好沉积于适当的发光元件7上，而在黑底的制造过程中，该打印头将一定量的液体恰好沉积于发光元件7之间。打印头4可包括一个或多个喷嘴9，其在预期的时刻于基板3上沉积液体5，例如染料。如果打印头4包括多个喷嘴9，则打印头4还可同时打印多种染料5，例如，为了制造滤色片，可以是红色、绿色和蓝色染料，并且可选地，为了制造黑底，可以是黑色染料。也可以添加白色来作为额外的“颜色”以进一步增加亮度。彼此紧邻设置的这些喷嘴9可基本同时地为多个区域提供染料5。在基板3上可设置浮凸结构，其限定了提供有染料5的分隔区域，以便防止不同区域的染料5的流动并且防止颜料5的不期望的扩散。
打印头4可相对于支撑件1沿横向和/或纵向位移。这可通过支撑件1或打印头4的位移来实现。
图2示出了本发明的另一示例性实施例。该图也示出了制造设备I，其中，滤色片2和/或黑底被制成。在制造设备I的支撑件1上是显示器10。该显示器在前期的制造步骤中制得。此后，显示器10被固定在制造设备I中。在该示例性实施例中，来自显示器10的矩阵结构6的发光元件7触发传感器8，同时，基于发光元件7的位置，该传感器传递信号至打印头4，以便使该打印头能够调整其位置。滤色片2和/或黑底直接打印在显示器10上，以便使滤色片2的染料区恰好位于显示器10的发光元件或象素7上方和/或为了制造黑底使得黑色墨水恰好位于发光元件7之间。
图3示出了本发明的第三示例性实施例。在该示例性实施例中，显示器10被固定在制造设备I的支撑件1上。显示器10的像素7被接通(switch on)以控制打印头4。然而，其上打印有滤色片2的透明基板3已设置在显示器10上。当像素7被点亮时，打印头4将染料5沉积于基板3上。以这种方式制得的滤色片2在稍后的制造过程中被装配时能恰好安装在显示器10上。
显然，本发明并不限于所描述的示例性实施例，而是在如由权利要求所限定的本发明的框架内可作出各种变型。这其中包括用于使用不同类型的打印头来制造滤色片的其他设备及方法。在一个打印头上使用多个传感器也只是各种可能性中的一种。当然，本发明还可应用于异于染料的液体的喷墨打印。

Claims (20)

1.一种用于制造滤色片(2)和/或黑底的方法，其中，液体(5)借助于喷墨打印头(4)而沉积在基板(3)上，其中，液体沉积的位置取决于设置在基板(3)下的发光元件(7)的矩阵(6)，其中，所述发光元件的矩阵中的一个或一组发光元件被接通，以将它们点亮，其中，观测所述发光元件或发光元件组的位置，并且其中，液体沉积的位置根据观测到的至少一个发光元件(7)或发光元件组的位置来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板(3)是显示器(10)的一层，并且其中，所述发光元件(7)是待被设置所述滤色片(2)和/或黑底的显示器(10)的一部分。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板(3)包括在其上沉积所述液体(5)后设置在显示器上的透明元件，其中，所述发光元件(7)是所述滤色片(2)和/或黑底的制造设备(I)的一部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，仅接通那些要将液体(5)沉积到其上的，或将用于形成所述黑底的墨水紧邻其沉积的发光元件。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光元件(7)仅是在各自的元件上进行液体沉积之前不久以及在液体沉积过程中被接通。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板(3)的所述矩阵结构(6)的发光元件(7)发出白光。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板(3)由玻璃制成。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发光元件或发光元件组的观测借助于设置在所述喷墨打印头上的至少一个光传感器来完成。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述至少一个光传感器(8)传递信号至所述打印头(4)和/或喷嘴(9)，以控制所述打印头(4)和/或喷嘴(9)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在所述液体沉积之后，通过设置在所述喷墨打印头(4)上的同一光传感器(8)或通过另外的传感器来检查所沉积的液体的位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，根据所述检查，为了在基板(3)上获得预期的液体沉积图案，沉积第二种量的液体。
12.一种用于实现根据前述权利要求中任一项所述的方法的设备(I)，其中，所述设备(I)设置有：
支撑件(1)，用于将基板(3)设置于所述支撑件(1)上；
喷墨打印头(4)，用于在预期的时刻供给液体(5)；以及设置有：
位移组件，用于相对于所述基板(3)使所述打印头(4)位移，
其特征在于，所述设备包括：
控制器，能够分别地或成组地接通或断开布置在基板(3)下方的发光元件矩阵(6)中的发光元件(7)；以及
至少一个光传感器(8)，用于观测接通后的发光元件(7)，
其中，所述控制器被构造成处理由所述至少一个光传感器(8)传递的信号，从而调节所述位移组件的位移并且基于由所述至少一个光传感器(8)传递的信号对所述打印头(4)的液体(5)供给进行计时。
13.根据权利要求12所述的设备(I)，其中，所述至少一个光传感器(8)相对于所述打印头(4)的位置是固定的。
14.根据权利要求12-13中任一项所述的设备(I)，其中，所述打印头(4)包括至少一个喷嘴(9)。
15.根据权利要求12所述的设备(I)，其中，所述位移组件被设置为相对于所述基板(3)使所述打印头(4)位移，其中，所述基板(3)或所述支撑件(1)是可位移的。
16.根据权利要求12所述的设备(I)，其中，所述打印头(4)设置有彼此邻近布置的多个喷嘴(9)，以便使多个区域能够被基本同时填充。
17.根据权利要求12所述的设备(I)，其中，通过所述打印头(4)或所述支撑件(1)的位移，而使得所述打印头(4)可相对于所述基板(3)沿横向位移。
18.根据权利要求12所述的设备(I)，其中，通过所述打印头(4)或所述支撑件(1)的位移，而使得所述打印头(4)可相对于所述基板(3)沿纵向位移。
19.根据权利要求12所述的设备，其中，所述打印头(4)设置有用于观测所沉积的液体的位置以对其检查的传感器。
20.根据权利要求19所述的设备，设置有控制器，所述控制器被设置为用于根据检查来沉积第二种量的液体，以获得预期的液体沉积图案。
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