CN101661128B

CN101661128B - 形成彩色滤光片的方法

Info

Publication number: CN101661128B
Application number: CN2009101799364A
Authority: CN
Inventors: 陈重伊; 王薇雅; 林永龙; 周胜国; 阳靖宇; 李淑琴
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2009-10-10
Filing date: 2009-10-10
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2029-10-10
Also published as: CN101661128A

Abstract

本发明提供一种形成彩色滤光片的方法，该方法包括对各行内的次像素区域分别进行随机喷涂步骤。各随机喷涂步骤包括：随机选取多个喷头其中之一，利用所选取的喷头喷涂彩色光刻胶材料至所选取的次像素区域内，直到次像素区域内的彩色光刻胶材料达到次像素区域所需的光刻胶吐出量。其中，位于同一个次像素区域中的彩色光刻胶材料仅由同一喷头所喷涂，且位于各行内的次像素区域中的彩色光刻胶材料是由至少二个喷头所喷涂。

Description

形成彩色滤光片的方法

技术领域

本发明是关于一种形成彩色滤光片的方法，尤指一种利用多个喷头(printhead)进行涂布形成彩色滤光片的方法。

背景技术

液晶显示器由于具有轻薄短小与省电等优点，已成为目前显示器与薄型电视市场上的主流产品。对于液晶显示器而言，彩色滤光片是重要的关键性零组件之一，通过彩色滤光片的滤光效果，液晶显示器方可显示出色彩亮丽的画面。

随着液晶显示器的规格与尺寸不断提升，对于彩色滤光片的特性要求也不断提升，而以现行传统的彩色滤光片制作技术而言，颜料分散法所制作出的彩色滤光片较能符合现阶段的需求，已成为目前制作彩色滤光片的各种方式中较普遍的方法。颜料分散法的作法是将颜料与光刻胶材质混合成所需的红、绿、蓝(RGB)彩色光刻胶层，工艺步骤先将红色光刻胶层涂布于玻璃基板上，再经由曝光、显影与硬烤等工艺而于玻璃基板上制作出红色滤光图案，再依序将绿色与蓝色光刻胶层涂布于玻璃基板上，并重复上述工艺形成绿色滤光图案与蓝色滤光图案，而形成液晶显示器的彩色滤光片。

新一代彩色滤光片制作技术中，尤以利用喷头进行光刻胶涂布的喷墨式彩色滤光片制作技术较具优势，其乃通过喷头的喷嘴将光刻胶材料涂布于具有黑色矩阵(black matrix，BM)的玻璃基板的特定像素内，一道工艺即可完成彩色滤光片的RGB三色涂布，此技术具有节省设备、空间及材料等优点。图1绘示的是一般利用喷墨式制作彩色滤光片的方法示意图。如图1所示，该涂布装置可包括多个喷头12、14、16、18、20、22，利用这些喷头12、14、16、18、20、22可以在同一工艺时间中对单一基板10分别喷涂彩色光刻胶材料32、34、36、38、40、42，以缩减制作单一彩色滤光片基板10所需的总喷涂时间，提升工艺效率。然而，已知制作彩色滤光片的方法却因为已知涂布方法、涂布装置的限制而导致光刻胶层间容易产生色彩不均的问题。这是因为不同的喷头12、14、16、18、20、22毕竟是独立的不同机械装置，所以彼此之间无法避免地会具有机械上的差异与运作上的差异，即使于已知涂布装置中设定了各个喷头12、14、16、18、20、22应于各个次像素24中喷涂相同份量的彩色光刻胶材料，但是实际上不同的喷头12、14、16、18、20、22所喷涂出的彩色光刻胶材料32、34、36、38、40、42的吐出量却往往不会完全相同，造成喷头与喷头间涂布的膜厚不一的现象。因此，不同厚度的彩色光刻胶材料32、34、36、38、40、42会呈现出不同的色度效果，使得画面会有深浅不一的色差，将会导致带状的色彩不均问题(band mura)。

此外，各个喷头本身会具有多个喷嘴。由于已知技术中同一行的次像素24均由同一个喷头的同一个喷嘴进行喷涂，而独立的各个喷嘴彼此之间也会具有机械加工上的差异，因此这些差异将会导致喷嘴与喷嘴间线状的色彩不均问题(suzi mura)。不论是带状的色彩不均或线状的色彩不均现象，皆会降低显示画面的品质。

为了减少上述喷头或喷嘴导致的色度差异，另一种制作彩色滤光片的方法是对单一个次像素24使用多个喷头进行多次喷涂步骤，例如当单一个次像素24需要50小滴的彩色光刻胶材料时，先利用喷头12喷涂25小滴的彩色光刻胶材料32至次像素24中，再利用喷头14喷涂25小滴的彩色光刻胶材料34至同一次像素中24，以达到总共50小滴彩色光刻胶材料的目标，利用不同喷头的喷嘴平均化效果改善喷头间吐出差异导致的色差问题。但如此一来，完成单一个次像素24的喷涂时间可能会较长且所需的喷头数量需较多，大幅降低工艺效率。

因此，如何改善喷墨式彩色滤光片的制作技术以提升显示画面的品质，并且维持工艺的效率，仍为目前的课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种形成彩色滤光片的方法，针对每一个次像素区域，从多个喷头中随机(random)选取喷嘴，利用所选取的喷头喷涂彩色光刻胶材料至所选取的次像素区域内，直到达到一个次像素区域所需的光刻胶吐出量，以解决已知技术的前述问题。

依据本发明的实施例，其揭露一种形成彩色滤光片的方法，包括：提供多个喷头；提供基板，基板上定义有多个次像素区域，这些次像素区域排列为一个i列j行的阵列，其中i与j均为正整数；以及对各行内的次像素区域分别进行一随机喷涂步骤。各随机喷涂步骤包括：随机选取喷头其中之一，利用所选取的喷头喷涂彩色光刻胶材料至所选取的次像素区域内，直到次像素区域内的彩色光刻胶材料达到次像素区域所需的光刻胶吐出量。其中，位于同一个次像素区域中的彩色光刻胶材料仅由同一喷头所喷涂，且位于各行内的次像素区域中的彩色光刻胶材料是由至少二个喷头所喷涂；设置一组顺序规则，用以定义出所述多个喷头的使用顺序；以及对各行的所述多个次像素区域分别进行一规则喷涂步骤，各所述规则喷涂步骤包括：对照所选取的所述行第一列所使用的所述喷头与所述顺序规则，依据所述顺序规则依序轮流选取所述多个顺序规则的所述喷头之一，喷涂所述彩色光刻胶材料到和所述行相邻的行的第一列的所述次像素区域内，以分别依照顺序继续选取所述多个喷头喷涂所述彩色光刻胶材料到所选取的所述行第二列至第i列的所述多个次像素区域内。

附图说明

图1绘示的是已知制作喷墨式彩色滤光片的方法示意图。

图2至图4为本发明第一实施例的形成彩色滤光片的方法示意图。

图5为本发明第二实施例的形成彩色滤光片的方法示意图。

附图标号：

10 基板 12～22 喷头

32～42 彩色光刻胶材料 110 基板

112 次像素区域 114 黑色矩阵

C₁～C_n 彩色光刻胶材料 H₁～H_n 喷头

N_1-1～N_1-m 喷嘴 N_2-1～N_2-m 喷嘴

具体实施方式

下文依本发明形成彩色滤光片的方法，特举实施例配合所附图式作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而方法流程步骤描述非用以限制其执行的顺序，任何由方法步骤重新组合的执行流程，所产生具有均等功效的方法，皆为本发明所涵盖的范围。其中图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。

图2至图4为本发明第一实施例的形成彩色滤光片的方法示意图。如图2所示，本发明可提供至少一个涂布装置，例如喷墨装置，而涂布装置可包括多个喷头，例如n个喷头H₁、H₂、...、H_n，其中n为正整数。涂布装置可另具有至少一个控制装置与多个彩色光刻胶材料的储存槽(图未示)，而每一个喷头H₁、H₂、...、H_n中均可由这些储存槽提供各色的彩色光刻胶材料。接着，提供基板110至涂布装置中，且基板110较佳为透明或可透光的基板，例如玻璃基板。基板110上可利用黑色矩阵114定义出多个次像素区域112，使这些次像素区域112排列为一个i列j行的阵列，其中i与j均为正整数。在尚未喷涂彩色光刻胶材料之前，黑色矩阵114可突出于基板110的表面，例如由树酯材料所形成，而未设置黑色矩阵114的基板110表面较低，使得后续喷涂的彩色光刻胶材料可以容置于由黑色矩阵114所环绕出的次像素区域112中，不致四处流动而彼此混合。基板110与黑色矩阵114的表面亦可先进行清洁步骤或表面处理，例如亲水处理或疏水处理，以提供合适的表面状态。

本发明的彩色光刻胶材料较佳为液状材料，可以包含水性材料或油性材料，也可以混合具有颜色、可改变粘度或具有其他功能的固体物质，只要具备能由喷嘴喷出的流动性液状材料即可。

之后，可以依照第一行第一列、第一行第二列、...、第一行第i列、第二行第一列、第二行第二列、...、第二行第i列、...、第j行第一列、第j行第二列、...、第j行第i列的顺序对每一个次像素区域112分别进行随机喷涂步骤。本发明的各随机喷涂步骤包括：随机选取喷头H₁、H₂、...、H_n其中之一，利用所选取的喷头喷涂彩色光刻胶材料至所选取的次像素区域112内，直到所选取的次像素区域112内的彩色光刻胶材料达到次像素区域112所需的光刻胶吐出量。为了清楚呈现出随机喷涂的一可能结果，各喷头H₁、H₂、...、H_n所喷涂出的彩色光刻胶材料分别定义为彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n。

据此，其具体的喷涂状况例如图3所示，本实施例随机选取了喷头H₁对第二行第二列的次像素区域112进行随机喷涂步骤，其中，喷头H₁可包含m个喷嘴N_1-1、N_1-2、...、N_1-m，而m为正整数，因此对应所使用的喷嘴为喷嘴N_1-2，以于第二行第二列的次像素区域112中喷涂绿色的彩色光刻胶材料C₁，直到喷涂量达到次像素区域112所需的光刻胶吐出量。接着如图4所示，随机选取了喷头H₂对第二行第三列的次像素区域112进行随机喷涂步骤，其中喷头H₂可包含多个喷嘴N_2-1、N_2-2、...、N_2-m，因此对应所使用的喷嘴为喷嘴N_2-2，以于第二行第三列的次像素区域112中喷涂绿色的彩色光刻胶材料C₂，直到喷涂量达到次像素区域112所需的光刻胶吐出量。其中，各喷头H₁、H₂、...、H_n的喷嘴数目不需受图式所局限，例如单一喷头H₁、单一喷头H₂、...或单一喷头H_n可以包含多个喷嘴，此时各随机喷涂步骤是利用各喷头H₁、H₂、...、H_n的其中一喷嘴进行喷涂，或者单一喷头H₁、单一喷头H₂、...或单一喷头H_n亦可仅包含一个喷嘴。

由于喷头H₁、H₂、...、H_n的选取乃是采用随机数规则当作依据，且所需喷涂的次像素区域为数众多，因此位于同一行或同一列的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n通常会由不同的喷头H₁、H₂、...、H_n所形成。亦即，位于同一行各列的次像素区域112中的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n通常会由喷头H₁、H₂、...、H_n中的其中至少二个所喷涂，而位于同一列各行的次像素区域112中的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n通常会也由喷头H₁、H₂、...、H_n中的其中至少二个所喷涂。

另外，由于各随机喷涂步骤均可喷涂出单一个次像素区域112所需的光刻胶吐出量，因此位于同一个次像素区域112中的彩色光刻胶材料C₁、彩色光刻胶材料C₂、...或彩色光刻胶材料C_n仅需由同一喷头H₁、喷头H₂、...或喷头H_n所喷涂，因此本发明的单一个次像素区域112不需要利用多个喷头进行多次喷涂步骤，大幅提高工艺效率。

本实施例可以形成图2所示的直线型色彩配置，亦即各行的次像素区域112可具有相同颜色的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n，例如第一行均为红色的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n，第二行均为绿色的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n，而第三行均为蓝色的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n等等，但不限于此。本发明亦可具有其他类型的色彩配置，例如马赛克型色彩配置等。

于所需的各次像素区域112中分别喷涂彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n之后，本发明例如可以进行热烘烤工艺，以固化基板110上的所有彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n，进而于各次像素区域112内形成彩色滤光片。

本发明不需局限于仅形成彩色滤光片，可以进一步于基板110上形成共同电极与配向膜等所需元件，以形成液晶显示面板的彩色滤光基板，或是于基板110上进一步形成薄膜晶体管、连接线路与有机发光二极管(organic lightemitting diode，OLED)等元件，以形成OLED显示面板。或者，本发明亦可结合等离子体显示面板的技术，以间隔壁(spacer)取代前述的黑色矩阵114，使前述的彩色光刻胶材料包含荧光材料，并且形成位址电极与放电气体与另一基板，以形成等离子体显示面板。

喷头的行进方式与排列方向，以及喷涂次像素区域的顺序可以不受前述实施例所局限，例如喷头的排列方向可以与次像素阵列的各行或各列平行或垂直，也可以与次像素阵列的各行或各列之间具有一个大于0度且小于90度的夹角。另外，喷涂次像素区域的顺序可以不需先完成第一行再进行第二行，例如亦可先完成第一列再进行第二列，或是喷头可以根据阶梯状的轨迹进行随机喷涂步骤，例如先进行第一行第一列的随机喷涂步骤，再进行第一行第二列的随机喷涂步骤等等。

前述实施例可以对各行各列的次像素均进行一个随机喷涂步骤，如此一来，位于同一行或同一列的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n均会由不同的喷头H₁、H₂、...、H_n所形成，而单一喷头H₁、喷头H₂、...或喷头H_n所喷涂出的彩色光刻胶材料C₁、彩色光刻胶材料C₂、...或彩色光刻胶材料C_n不会呈现出规则的图案或线条，因此不但可以避免带状色彩不均问题与线状色彩不均问题，而且也不会导致其他图案的色彩不均问题，使得观看者不易分辨出彩色光刻胶厚度导致的色度差异，进而呈现较佳的画面呈像品质。

而于其他实施例中，本发明可以不需对每一个次像素区域进行随机喷涂步骤，也可以使次像素阵列的彩色滤光片呈现出不规则的喷涂效果。图5为本发明第二实施例的形成彩色滤光片的方法示意图，其中相同的元件或部位沿用相同的符号来表示。为了清楚显示出第二实施例的特征，第二实施例与第一实施例的相同处将不再赘述。与第一实施例的主要差异在于，第二实施例是对部分的次像素区域进行随机喷涂步骤，而其余的次像素区域则是根据预定的喷涂规则而进行喷涂。

如图5所示，本实施例可先设置一组顺序规则，用以定义出喷头的使用顺序，例如是依照喷头H₁、喷头H₂、...至喷头H_n的顺序进行喷涂，之后对各行第一列的各次像素区域112分别进行一个随机喷涂步骤，使得位于各行第一列的次像素区域112中的彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n可由喷头H₁、H₂、...、H_n中的其中至少二个所喷涂，并且根据前述的顺序规则对各行的其余次像素区域112进行规则喷涂步骤。更具体地说，本实施例可以先对第一行第一列的次像素区域112进行随机喷涂步骤，例如随机选取出喷头H₁喷涂出彩色光刻胶材料C₁，之后对照第一行第一列所使用的喷头H₁与前述顺序规则，依照前述顺序规则继续选取喷头H₂、H₃、H₄、H₁、...喷涂彩色光刻胶材料C₂、C₃、C₄、C₁、...到第一行第二列至第i列的次像素区域112内。其后，再对第二行第一列的次像素区域112进行随机喷涂步骤，例如随机选取出喷头H₂喷涂出彩色光刻胶材料C₂，之后对照第二行第一列所使用的喷头H₂与前述顺序规则，依照前述顺序规则继续选取喷头H₃、H₄、H₁、H₂、...喷涂彩色光刻胶材料C₃、C₄、C₁、C₂、...到第二行第二列至第i列的次像素区域112内。如此对各行第一列的各次像素区域112均进行随机喷涂步骤，对各行第二列至第i列的次像素区域112均进行规则喷涂步骤，以完成所有次像素区域112的喷涂步骤。其中，本实施例的各喷涂随机步骤与各喷涂规则步骤均可喷涂出单一个次像素区域112所需的光刻胶吐出量。接着，可固化基板110上的所有彩色光刻胶材料C₁、C₂、...、C_n，以于各次像素区域112内形成彩色滤光片。

综上所述，本发明可以使位于同一行或同一列的彩色光刻胶材料均由不同的喷头所形成，而单一喷头所喷涂出的彩色光刻胶材料不会呈现出规则的图案或线条，因此不但可以避免带状色彩不均问题与线状色彩不均问题，而且也不会导致其他图案的色彩不均问题，使得观看者不易分辨出彩色光刻胶厚度导致的色度差异，进而呈现较佳的画面呈像品质。此外，由于本发明的各喷涂步骤均可喷涂出单一个次像素区域所需的光刻胶吐出量，可有效提高工艺效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种形成彩色滤光片的方法，其特征在于，所述的方法包括：

提供多个喷头；

提供一基板，所述基板上定义有多个次像素区域，所述多个次像素区域排列为一i列j行的阵列，且i与j均为正整数；以及

对各行第一列的所述多个次像素区域分别进行一随机喷涂步骤，各所述随机喷涂步骤包括：

随机选取所述多个喷头其中之一，利用所选取的所述喷头喷涂一彩色光刻胶材料至所选取的所述次像素区域内，直到所述次像素区域内的所述彩色光刻胶材料达到所述次像素区域所需的光刻胶吐出量；

其中位于同一所述次像素区域中的所述彩色光刻胶材料仅由所述多个喷头的同一喷头所喷涂，且位于各行第一列的所述多个次像素区域中的所述多个彩色光刻胶材料是由所述多个喷头中的至少二个所喷涂；

设置一组顺序规则，用以定义出所述多个喷头的使用顺序；以及

对各行的所述多个次像素区域分别进行一规则喷涂步骤，各所述规则喷涂步骤包括：

对照所选取的所述行第一列所使用的所述喷头与所述顺序规则，依据所述顺序规则依序轮流选取所述多个顺序规则的所述喷头之一，喷涂所述彩色光刻胶材料到和所述行相邻的行的第一列的所述次像素区域内，以分别依照顺序继续选取所述多个喷头喷涂所述彩色光刻胶材料到所选取的所述行第二列至第i列的所述多个次像素区域内。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对所述基板上各所述次像素区域分别进行一所述随机喷涂步骤。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括固化所述基板上的所述多个彩色光刻胶材料，以于各所述次像素区域内形成一彩色滤光片。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述喷头分别包含多个喷嘴，且各所述随机喷涂步骤是利用所述多个喷嘴其中之一进行喷涂。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，位于同一行各列的所述多个次像素区域中的所述多个彩色光刻胶材料是由所述多个喷头中的至少二个所喷涂。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，位于同一列各行的所述多个次像素区域中的所述多个彩色光刻胶材料是由所述多个喷头中的至少二个所喷涂。

7.一种形成彩色滤光片的方法，其特征在于，所述的方法包括：

提供多个喷头；

对各行内的所述多个次像素区域分别进行一随机喷涂步骤，各所述随机喷涂步骤包括：

其中位于同一所述次像素区域中的所述彩色光刻胶材料仅由所述多个喷头的同一喷头所喷涂，且位于各行内的所述多个次像素区域中的所述多个彩色光刻胶材料是由所述多个喷头中的至少二个所喷涂；

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述各所述随机喷涂步骤包括对各所述次像素区域均分别进行一所述随机喷涂步骤。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括固化所述基板上的所述多个彩色光刻胶材料，以于各所述次像素区域内形成一彩色滤光片。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，各所述喷头分别包含多个喷嘴，且各所述随机喷涂步骤是利用所述多个喷嘴其中之一进行喷涂。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，位于同一行各列的所述多个次像素区域中的所述多个彩色光刻胶材料是由所述多个喷头中的至少二个所喷涂。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，位于同一列各行的所述多个次像素区域中的所述多个彩色光刻胶材料是由所述多个喷头中的至少二个所喷涂。