CN106371241B - 用于在显示器基板上形成滤光元件的方法、设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在显示器基板上形成滤光元件的方法，所述方法包括：在与所述显示器基板相关的多个像素上选择性地沉积滤光材料以形成滤光元件；以及选择性地将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射以调节所述被沉积的滤光材料。本发明还公开了一种用于在显示器基板上形成滤光元件的数字成像系统，所述系统包括控制器，所述控制器可操作地被配置为使得所述数字成像系统：选择性地在与所述显示器基板相关的多个像素上沉积滤光材料以形成滤光元件；以及选择性地将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射以调节所述被沉积的滤光材料。

Description

用于在显示器基板上形成滤光元件的方法、设备和系统
本申请是申请号为201180046382.6、题目为“用于在显示器基板上形成滤光元件的方法、设备和系统”的中国专利申请的分案申请。
相关申请
本申请为于2011年7月21日提交的国际专利申请号为PCT/CA2011/000582在35USC371下的美国国家阶段的申请，要求在2010年7月26日提交的美国临时申请序列号为61/400,291的权利，还要求在2010年8月26日提交的美国临时申请序列号为61/402,234的权利，还要求在2011年6月6日提交的美国临时申请序列号为61/520,138的权利。所有上述的申请的全部公开内容通过引用并入本申请中。
技术领域
本发明总地涉及电子显示器，特别地涉及在显示器基板上形成滤光元件。
背景技术
电子显示器用于为例如电视、电脑显示器、移动通讯装置和电子书装置(e-Readers)的多种电子装置提供视觉输出。包括例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管显示器、电润湿显示器和电泳显示器的多种类型的电子显示器被广泛地应用。
LCD显示器是透射型显示器的例子，其利用彩色滤光器有效地将单色显示器转换为彩色显示器。薄膜晶体管(TFT)层和彩色滤光器层通常分别制作于玻璃基板上，这些玻璃基板随后被对准并组装成显示单元。该TFT层包括多个驱动器，每个驱动器可操作地控制显示器的一小部分或者图像单元(像素)。该彩色滤光器层通常包括红色、绿色和蓝色滤光元件，其覆盖显示器像素并且对白光进行过滤以显示彩色图像。
LCD显示器的彩色滤光器目前主要通过光刻工艺制作，但是也尝试过将彩色颜料激光转印或喷墨转印到彩色滤光器玻璃基板上或者甚至是直接激光转印或喷墨转印到TFT层上。通过在TFT层上直接转印色料，可以避免对彩色滤光器与TFT层之间的后续的精确对准的要求。
电泳显示器是反射型显示器的例子，在电泳显示器中环境光提供了照明并且显示器像素通过下层TFT电子地控制来选择性地反射环境光，从而形成显示图像。像LCD显示器一样，电泳显示器本质上也是单色显示器。为了提供彩色显示器，彩色滤光元件可以形成在反射型显示器像素之上。该彩色滤光元件可以基本上覆盖相关反射型显示器像素的整个面积，也可以仅覆盖该面积的一部分。
目前仍然存在改进用于形成彩色滤光器的方法和设备的需要。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于使用数字成像系统在至少一个显示器基板上形成滤光元件的方法，该数字成像系统可操作地在多个沉积位置处选择性地沉积滤光材料。该方法包括：接收取向信息，该取向信息限定与至少一个显示器基板相关的多个像素的设置；在该多个像素中识别将接收滤光材料的像素以在该像素上形成滤光元件；根据取向信息在每个被识别的像素内选择沉积位置，从而满足与所述滤光元件在所述像素内的布置相关的对准标准；以及控制数字成像系统以使滤光材料沉积在被选择的沉积位置处。
每个被识别的像素可以具有相关的边界，滤光元件将被布置在该边界内，并且该对准标准包括代表滤光元件相对于边界的布置的允许偏差的阈值，所述选择可以包括选择沉积位置从而使得：当滤光元件在被识别的像素中相对于边界的相继移动的布置保持在阈值之内时，使滤光元件的布置相继移动。选择可以进一步包括选择沉积位置从而使得：当相继移动的布置超过该阈值时，使滤光元件的布置移动至阈值之内。
选择沉积位置以使滤光元件的布置移动回到阈值之内可以包括：选择相对于边界被移动至少相邻沉积位置之间的间距的沉积位置。
该方法可以包括在阈值中引入随机变量，该随机变量可操作地破坏规则图案，该规则图案由于滤光元件在相继的像素中的相继移动的布置而发生在滤光元件布置中。
识别像素可以包括在多个像素中识别用来接收多种彩色滤光材料中的一种的像素，并且选择沉积位置可以包括选择沉积位置以使滤光元件的布置在多种彩色滤光材料中的各种之间变化，从而破坏规则图案，该规则图案由于滤光元件在相继的像素中的相继移动的布置而发生在滤光元件的布置中。
该沉积位置可以包括第一沉积位置以及第二沉积位置，该第一沉积位置沿该显示器基板的第一轴被大致对准，该第二沉积位置沿显示器基板的第二轴被大致对准，该第二沉积位置比第一沉积位置间隔更紧密，并且每个被识别的像素可以在第一轴的方向上具有相关的第一轴边界以及在第二轴的方向上具有相关的第二轴边界，该第一轴边界和第二轴边界限定了该滤光元件将被布置在内的区域，并且选择可以包括：选择第一沉积位置以在该滤光元件和第一轴边界之间提供较大的间距，以及选择第二沉积位置以在该滤光元件和第二轴边界之间提供较小的间距，从而使第一沉积位置和第二沉积位置的选择结合在一起满足与滤光元件相关的覆盖标准。
该选择可以进一步包括在滤光元件的布置中引入随机变量，该随机变量可操作地破坏规则图案，该规则图案由于该选择而发生在滤光元件布置中。
在滤光元件的布置中引入随机变量可以包括在第一沉积位置的选择中引入随机变量，从而使在第一轴的方向上的所述较大的间距在相继的被识别的像素之间随机地变化，并且第二沉积位置的选择可以包括选择第二沉积位置以满足与滤光元件相关的覆盖标准。
该第一沉积位置可以与多个可独立激励的通道中的激励通道相关，该可独立激励的通道沿第一轴被大致对准，并且可操作地被配置为使滤光元件沉积在与所述通道相关的被选择的离散的沉积位置处。
该可独立激励的通道可以由下面之一提供：激光辐射源，其可操作地被配置为产生多个可独立激励的激光束，该激光光束选择性可操作地使滤光元件材料从滤光材料供体片沉积到至少一个显示器基板上；以及用于将滤光元件沉积到至少一个显示器基板上的多个喷墨喷头。
该第二沉积位置可以与使该显示器基板和该数字成像系统之间在与所述第二轴大致对准的方向上形成相对位移相关，从而有助于将所述滤光材料沉积在沿第二轴延伸的细长列中设置的被选择的沉积位置处。
该选择可以进一步包括在滤光元件的布置上引入随机变量，该随机变量可操作地破坏规则图案，该规则图案由于在相邻沉积位置之间的间距而发生在每个显示器基板上的被识别的像素中的滤光元件布置中。
识别该像素可以包括在所述多个像素中随机地识别用来接收多种彩色滤光材料中的一种的像素，从而使所获得的每种颜色的滤光元件随机地分散于每个显示器基板上。
该至少一个显示器基板可以包括至少两个显示器基板，该沉积位置可以包括第一沉积位置和第二沉积位置，所述第一沉积位置沿至少两个显示器基板的第一轴被大致对准，所述第二沉积位置沿至少两个显示器基板的第二轴被大致对准，至少两个显示器基板可以沿第二轴被相继设置，接收取向信息可以包括接收限定与至少两个显示器基板中的每个相关的多个像素相对于所述第一轴和第二轴的设置的信息，该方法还包括：对于至少两个显示器基板中的至少一个，计算在所述第一轴的方向上的与所述多个像素相关的偏移量；确定偏移量的不能通过沉积位置的选择而被补偿的剩余部分，并且控制数字成像系统可以包括：使至少两个显示器基板和数字成像系统之间在第二轴的方向上形成相对位移；以及通过与至少一个显示器基板相关的偏移量的剩余部分，使数字成像系统相对于至少两个显示器基板在第一轴的方向上复位，以定位所述数字成像系统从而在至少两个显示器基板的至少一个上沉积滤光元件材料。
使该数字成像系统复位可以包括当数字成像系统在至少两个显示器基板之间运动时使数字成像系统复位。
使至少两个显示器基板和该数字成像系统之间在第二轴的方向上形成相对位移可以包括：交替地使在与第二轴对准的第一方向上的第一次通过中形成相对位移和在与第一方向相反的第二方向上的第二次通过中形成相对位移，控制该数值成像系统可以包括：控制该数字成像系统以使沉积滤光材料在第一次通过期间沉积在至少两个显示器基板中的第一个上，以及在第二次通过期间沉积在至少两个显示器基板中的第二个上，使该数字成像系统复位可以包括当在第一次通过和第二次通过之间改变方向时使该数字成像系统复位。
该至少两个显示器基板可以包括沿第二轴连续设置的多于两个的显示器基板，控制该数字成像系统可以包括控制该数字成像系统以使所述滤光材料在第一次通过期间沉积在多于两个的显示器基板中交替的显示器基板上，以及在第二次通过期间沉积在多于两个的显示器基板中剩余的显示器基板上，使该数字成像系统复位可以进一步包括在该数字成像系统在第一次通过期间设置于至少两个显示器基板中交替的显示器基板中的至少一个之间、或者在第二次通过期间设置于显示器基板中剩余的显示器基板之间时，使数字成像系统被复位。
该至少一个显示器基板可以被单独地设置于该数字成像系统的基板安装表面上，接收取向信息可以包括通过在每个显示器基板上定位标记以生成该取向信息。
该方法可以包括使在至少一个显示器基板上的被选择的像素被激励以显示该标记。
该至少一个显示器基板可以包括具有至少一个公共基板层的多个显示器基板，接收取向信息可以包括通过在至少一个公共基板层上定位标记以生成取向信息。
定位该标记可以包括使与该数字成像系统相关的照相机定位以采集代表至少一个显示器基板的具有该标记的一部分的图像数据，并且该方法可以进一步包括处理该图像数据以确定该标记的相对位置。
该沉积位置可以包括第一沉积位置和第二沉积位置，该第一沉积位置沿该显示器基板的第一轴被大致对准，该第二沉积位置沿该显示器基板的第二轴被大致对准，控制该数字成像系统可以包括：交替地使在与第二轴对准的第一方向上的第一次通过中形成相对位移和在与在第一方向相反的第二方向上的第二次通过中形成相对位移；在第一次通过期间，使滤光材料沉积在第一组被选择的沉积位置处，以及在第二次通过期间，使滤光材料沉积在第二组被选择的沉积位置处。
该第一组被选择的沉积位置可以包括沿第一轴交替的被选择的沉积位置，并且该第二组被选择的沉积位置可以包括沿第一轴剩余的被选择的沉积位置。
该方法可以包括在该第一次通过和第二次通过之间使该数字成像系统在第一轴的方向上移位。
根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其上编码有用于引导控制器处理器电路执行上述任意一种方法的代码。
根据本发明的另一个方面，提供了一种显示设备，其具有根据上述任意一种方法形成的滤光元件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种数字成像系统，其可操作地在多个沉积位置处选择性地沉积滤光材料以在至少一个显示器基板上形成滤光元件。该数字成像系统包括控制器，该控制器可操作地被配置为：接收取向信息，该取向信息限定与至少一个显示器基板相关的多个像素的设置，在多个像素中识别将接收滤光材料的像素以在该像素上形成滤光元件；根据取向信息在每个被识别的像素内选择沉积位置，从而满足与滤光元件在像素内的布置相关的对准标准；以及控制该数字成像系统以使滤光材料沉积在被选择的沉积位置处。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在至少两个显示器基板上形成滤光元件的方法和系统，其使用可操作地在多个沉积位置处选择性地沉积滤光材料的数字成像系统。该沉积位置包括第一沉积位置和第二沉积位置，该第一沉积位置沿显示器基板的第一轴被大致对准，该第二沉积位置沿显示器基板的第二轴被大致对准，该至少两个显示器基板沿第二轴被连续设置。该方法包括：接收取向信息，该取向信息限定与每个显示器基板相关的多个像素相对于第一轴和第二轴的设置；在多个像素中识别将接收滤光材料的像素以在该像素上形成滤光元件；根据取向信息在每个被识别的像素内选择沉积位置，从而满足与滤光元件在像素内的布置相关的对准标准；以及对于至少一个显示器基板，计算在第一轴的方向上的与多个像素相关的偏移量。该方法还包括确定该偏移量的不能通过沉积位置的选择而被补偿的剩余部分；控制该数字成像系统，以使所述滤光材料通过以下方式沉积在所述被选择的沉积位置处：使显示器基板和数字成像系统之间在与第二轴对准的第一方向上的第一次通过中和在与第一方向相反的第二方向上的第二次通过中形成对应的相对位移；在第一次通过期间，使滤光材料沉积在至少两个显示器基板中交替的显示器基板上，以及在第二次通过期间，使滤光材料沉积在至少两个基板中剩余的显示器基板上。该方法进一步包括当该数字成像系统在第一次通过期间设置于显示器基板中交替的显示器基板中的至少一个之间、或者在第二次通过期间设置于显示器基板中剩余的显示器基板之间时，通过偏移量的剩余部分使该数字成像系统相对于显示器基板复位。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在基板上形成滤光元件的方法和系统，该基板随后被与显示器基板对准以形成显示器。该方法包括：在基板上选择接收滤光材料以形成滤光元件的位置，在滤光元件的布置中引入随机变量，以及在被选择的位置处形成滤光元件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其上编码有用于引导控制器处理器电路执行上述方法的代码。
根据本发明的另一个方面，提供了一种显示设备，其具有根据上述方法形成的滤光元件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在显示器基板上形成滤光元件的方法。该方法包括：在与该显示器基板相关的多个像素上选择性地沉积滤光材料以形成滤光元件，以及选择性地将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射以调节被沉积的滤光材料。
选择性地沉积可以包括响应于从成像可控激光源接收辐射，使滤光材料从供体转印到显示器基板，将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射可包括将被沉积的滤光材料暴露于成像可控激光源的辐射。
使滤光元件从供体转印到显示器基板可以包括：对于多个供体，使滤光材料从供体转印到显示器基板，其中将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射可以包括：在完成材料从多个供体中的每个的转印时，将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射。
选择性地沉积滤光材料可以包括控制成像可控激光源以实现滤光材料的沉积，其中将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射可以包括将显示器基板暴露于由所述成像可控激光源产生的激光热辐射。
选择性沉积滤光元件可以包括控制第一成像可控激光源以实现滤光元件的沉积，将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射可以包括将显示器基板暴露于由第二成像可控激光源产生的激光热辐射。
该方法可以包括在选择性地将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射前改变与激光源相关的工作强度。
将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射源可以包括选择性地将显示器基板的具有被沉积的滤光材料的部分暴露于激光热辐射。
该滤光元件可以包括彩色滤光元件。
该彩色滤光元件可以包括在反射型显示器基板上的彩色滤光元件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读介质，其上编码有用于引导控制器处理器电路执行上述任意一种方法的代码。
根据本发明的另一个方面，提供了一种显示设备，其具有根据上述任意一种方法形成的滤光元件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在显示器基板上形成滤光元件的数字成像系统。该系统包括控制器，该控制器可操作地被配置为使得该数字成像系统：选择性地在与该显示器基板相关的多个像素上沉积滤光材料以形成滤光元件，以及选择性地将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射以调节被沉积的滤光材料。
根据下面对于本发明的具体实施例的描述结合附图，对于本领域普通技术人员来说本发明的其他方面和特征是显而易见的。
附图说明
本发明的实施例在以下的图中被描述。
图1为数字成像系统的透视图。
图2为图1所示的根据本发明第一实施例的数字成像系统中制作的显示器基板的一部分的平面图。
图3为图1所示控制器的处理器电路实施例的结构图。
图4为图3所示的处理器电路在多个显示器基板上形成滤光元件的工艺流程图。
图5为图4所示的流程的用于接收取向信息的部分的工艺流程图。
图6为图1所示的多个显示器基板的平面示意图。
图7为图6所示显示器基板中的两个的放大图。
图8为图4所示流程的用于选择沉积位置的部分的工艺流程图。
图9为根据本发明的一个替代实施例的图6所示显示器基板中的两个的进一步放大图。
图10为根据本发明的一个替代实施例的图6所示显示器基板中的三个的示意图。
图11为根据本发明的另一替代实施例的图6所示显示器基板中的三个的示意图。
图12为根据本发明的又一替代实施例的图6所示显示器基板中的一个的示意图。
图13为图3所示的处理器电路执行调节被沉积的滤光元件的流程的流程图。
具体实施方式
数字成像系统
参见附图1，数字成像系统总体以附图标记100标识。该系统100被配置为一个平板成像系统，并且其包括一个尺寸稳定的基座102，该尺寸稳定的基座102具有平坦的上表面104。
该系统100还包括一个桥体106，其被支撑于基座102上。该桥体106为一成像头108提供稳定的支撑，该成像头108安装在桥体上，以实现其在第一轴(由箭头110表示)上的运动。在所示实施例中，该系统100包括第一轴直线电机112，该直线电机112用于使该成像头108沿着该第一轴110的任意一个方向运动。该直线电机112进一步包括用以提供位置反馈的编码刻度114，从而有助于该成像头108的精确定位和运动控制。
该系统100还包括一个用以安装多个显示器基板120的安装台或卡盘116，卡盘116具有平坦安装表面118。在这个实施例中，卡盘116包括分布在安装表面118上的多个端口，当该安装表面118被联结到真空发生器(未示出)时，其吸引显示器基板120，使得显示器基板120与平坦的安装表面118紧密地接触。为了实现在第二轴(由箭头124表示)上的往复运动，该卡盘116被支撑在空气轴承(未示出)上。在平板成像系统中该第二轴124与该第一轴110大致正交，但是在一些实施例中该第一轴和第二轴之间的角度可以不为90°。该系统100进一步包括用于使卡盘116在沿着第二轴124的任意一个方向上运动的第二轴直线电机122。该直线电机122也包括编码刻度126，其提供了第二轴上的位置反馈和往复运动的控制。
在一个实施例中，成像头108包括一个辐射源，该辐射源被配置为提供多个光束128。该辐射源可以是激光器，例如激光二极管，并且该成像头108可以进一步包括多通道调制器(未示出)，在该多通道调制器中各个通道被选择性地激励以产生该多个光束128。
虽然图1所示的实施例被描述为包括例如直线电机112和122的具体部件，但是利用其它部件，例如旋转电机和滚珠螺杆机构或者皮带传动装置，该系统100同样也可以被实现。同样地，该卡盘116可以是保持静止的，并通过将成像头安装于机架上来实现该成像头108的运动，该机架允许成像头在与轴110和124对准的两个方向运动。
在图1所示的实施例中，每个显示器基板与相邻的显示器基板分离，并且当被安装在卡盘116上时，这些显示器基板之间很可能存在不可忽略的取向的差别，该差别需要在后续的成像过程中被消除。在其他实施例中，一个或多个显示器基板120可以在单一基板上或者在作为单一基板的被加载于该数字成像系统100中的其他载体上被加工。在这样的实施例中，显示器基板120之间的配准可以显著地更加精确。
每个显示器基板120包括多个标记134，该多个标记134设置在该显示器基板的暴露的外部表面130上，以便于生成与显示器基板的相对布置相关联的取向信息。该系统100进一步包括安装在成像头108上的照相机132，该照相机132被配置为采集用来生成取向信息的标记的图像。因为照相机132被安装在成像头108上，进而照相机132与成像头108一起运动，照相机的精确定位同样通过与直线电机112相关联的编码刻度114来实现。从而可以处理通过照相机132采集的标记134的图像以确定每个显示器基板120的相对取向。在多个成像光束128和照相机132之间的相对取向可以通过使用一个或多个成像光束128在安装于卡盘116上的测试表面上制作目标特征来确定。该目标特征的图像随后可以被采集并处理以确定在成像光束128和照相机132之间的相对偏移量，该相对偏移量可以作为校准值被保存。
在所示实施例中，每个显示器基板120都包括三个标记134，这些标记134可以在前面的加工步骤中被标示在该显示器基板上。可替换地，在一些实施例中，该显示器基板120包括反射型显示器像素，该反射型显示器像素已经是可工作的，每个显示器基板上的被选择的像素可以被激励以显示该标记,进而该显示器基板不再需要包括前述的被标示的标记。例如，在其他的实施例中，该标记可以包括该显示器基板的物理特征，比如与特定像素相关的TFT元件的一部分。在这些标记的实施例中的每个中，在显示器基板120上的标记被设置为相对于显示器像素200具有已知的固定关系，进而结合已知的像素尺寸和结构可以提供每一个像素关于该标记的相对位置。通常，显示器基板的像素200采用光刻工艺形成，其能够提供间隔和取向非常精确的像素200和标记134。
在一些实施例中，可能有必要提供在大致正交于该第一轴110和第二轴124的第三轴上的运动，以消除可以利用该系统100加工的多种显示器基板之间的厚度的差别。对于利用高数值孔径的成像光学元件来形成多个成像光束128的成像头108，该成像头可能有必要使用自动聚焦系统用于在系统100的整个成像区域内维持光束的聚焦。在这种情况下，第三轴的调整对于保证自动对焦系统能够维持聚焦可能是重要的。
在一个实施例中，用于在多个显示器基板120上形成滤光元件的滤光材料以供体片150(该供体片的一部分在图1中被示出)的形式被提供。供体片150包括设置于支撑层(例如聚酯薄膜)上的滤光材料。为了增强在暴露于光束128的辐射时滤光材料向显示器基板的转印，供体150也可以包括设置于滤光材料和支撑层之间的释放层。例如，为了形成彩色滤光元件，滤光材料可以包括多种色料，例如红色、绿色和蓝色色料，或者青色、绛红色和黄色色料。其它的色料同样可以被添加到多种色料中。例如，如黄色色料的色料可以被添加到红色、绿色和蓝色色料中来提高显示器的色域。在这种情况下，不同的供体150会被分别地安装和成像来完成彩色滤光元件的沉积过程。热转印供体技术已经被商业化地用于印刷工业中，并且如富士
Figure BDA0001149663320000111
和柯达ApprovalTM的一些供体介质能够用于制作数字图像的彩色校样。因此适当的供体150将包含适于提供具有所需光透射特性的彩色滤光元件的色料材料。
虽然参照被构造为透射特定入射光波长的彩色滤光元件的沉积总地描述了这些实施例，但是，该滤光元件可以同样作用以改变入射光的其他性质。例如，该滤光元件可以包括沉积于选择的像素上的偏光材料以使透射通过该滤光元件的光偏振。可沉积的滤光元件的其他例子包括干扰滤光器或防眩目滤光器。
如上文所述，在图1所示的实施例中，该成像头108是多通道的成像头，其产生多个朝向供体片150定向的成像光束128，该供体片150覆盖显示器基板120的暴露的外表面130。通过辊印供体材料，该供体150可以被施加至与显示器基板120紧密接触，并且通过施加于分布在安装表面118上的多个端口的真空，确保该供体150处于正确位置处。在安装表面118上的多个的端口可以被分为基板端口区域和供体端口区域，这些区域与单独的真空电路相连通以允许当供体150被施加时，确保显示器基板120处于正确的位置。在供体被辊印至与多个显示器基板120紧密接触位置处的期间或之后，该供体区域端口将被激活以确保供体处于正确位置处。
该系统100进一步包括一个控制器140，该控制器140被可操作地配置以控制该数字成像系统的运行。该控制器140包括用来分别控制成像头108，直线电机112，以及直线电机122的控制信号输入/输出端口142、144和146。为了控制真空发生器、供体安装和其他必要的成像系统的功能，可以设置其他信号输出端(未示出)。在所示实施例中，根据被存储于控制器内的图像数据，该信号端口142产生用于控制成像头108的信号以调制多个成像光束128中被选择的光束。例如，该图像数据可以以诸如标记图像格式(TIFF)文件的图像文件的形式来存储。
该热转印供体的成像可能需要该成像头108被配置为产生波长和功率足以引起色料从供体150热转印到显示器基板120上的红外光。一种适当的成像头108是纽约罗彻斯特的伊士曼柯达公司生产的Thermal
Figure BDA0001149663320000121
成像头。虽然本发明中公开的各种实施例均是参照热转印供体的成像来描述的，但是其他用于滤光材料转印的成像技术，例如喷墨转印、紫外转印、彩色光阻材料的激光曝光、或者其它方法，同样也可以被实施以在显示器基板120上形成滤光元件。
在该系统100的运行中，当成像头108根据从控制器140的信号端口142接收到的图像数据调制多个成像光束128时，控制器140使得卡盘116沿着第二轴124运动。在一个实施例中，使得该卡盘116以大约2m/s的速度横移。在卡盘116和成像头108之间产生的相对运动使得多个成像光束128沿着第二轴成像出具有的宽度与由成像头108产生的多个光束128的宽度相当的细长列(以136图示为虚线轮廓线)。在一个实施例中，成像头108生成224个成像光束，这些光束间隔10.6μm，进而产生了一个2.374mm宽度的细长列。
一旦该卡盘116在第一次通过时横移通过多个显示器基板120，控制器140使得直线电机122将卡盘116减速至停止，并且使卡盘116的横移方向反向。当卡盘116减速时，直线电机112移动成像头108越过一个细长列的宽度(即，越过在上述实施例中的2.374mm)，并且与细长列136相邻的另一个细长列(图1中未示出)的成像开始于卡盘116在第二次通过基板120时的返程横移。相应地，在所描述的可操作的实施例中，在卡盘116的每次通过时成像出一个细长列。但是，在其他实施例中，可能会需要以下文所述的交错方式成像。在这种情况下，直线电机112可以移动成像头108越过小于一个细长列宽度的距离，以使得下一次成像的细长列至少部分与这个已经成像的细长列重叠。
卡盘116的横移和成像头108的移动成像出连续的横跨多个显示器基板120的细长列，有助于在多个沉积位置处沉积滤光材料。对于具有的成像光束128的光束之间具有固定间距的成像头108，相应的沉积位置被限定在第一轴110的方向上的多个分散位置处。然而，在上述的曝光头的实施例中，该光束128在第二轴124的方向上横移通过显示器基板120并且相应地在该轴上的沉积可以发生在和在第一轴110方向所提供的区域相比更大或者更小的区域。以柯达
Figure BDA0001149663320000131
成像头为例，该光束128可以具有一个大致矩形的截面，其在第一轴方向110延伸约10.6μm，并在第二轴方向124仅延伸约1-2μm。在这种情况下，第二轴方向124上的沉积位置可以被控制为以比在第一轴方向110上可能的更大精度沉积滤光材料。
在图1所示的实施例中，卡盘116在第二轴124的方向上横移通过基座102的上表面104，而成像头108仅在第一轴110的方向上运动。在其他实施例中，卡盘可以相对基座102静止，并且桥体106可以被设置在直线轨道上以实现成像头108在第一轴110和第二轴124上的横移运动。
在很多情况下，其上将要形成有滤光元件的显示器基板120是刚性的。但是，即使被生产的显示器将是柔性显示器，十分普遍的做法是在将这样的柔性显示器安装于随后去除的刚性载体时加工该柔性显示器。在其它实施例中，柔性显示器基板可以被配置为便适于安装在一个圆柱形鼓状表面上，在这种情况下，鼓状基座的成像器可以替代图1中所示的平板成像器。在图1中所示的平板成像系统同样可以被用于加工柔性基板。
显示器基板
在图2中更具体地示出显示器基板120中的一个的显示器基板部分138(图1所示)。参照图2，该显示器基板部分138包括多个像素200，在该实施例中的多个像素200是反射型显示器像素，这样响应于提供到下层驱动器(未示出)的激励信号，入射到像素上的环境光从被像素反射的状态改变为被像素吸收的状态。
在所示的具体实施例中，像素200包括：第一组像素，在该像素上形成有绿色滤光元件202；第二组像素，在该像素上形成有蓝色滤光元件204；和第三组像素，在该像素形成有红色滤光元件206。另外的未被覆盖的第四组像素208上未形成有彩色滤光元件。彩色滤光元件202-206和未被覆盖的像素208能够操作以生成反射图像，其中，从第一、第二和第三组像素反射的光为产生的图像提供了彩色分量，而未被覆盖的像素208提供更明亮的显示。这样，由于包含了未被覆盖的像素208，这样的设置在减小色域和显示图像亮度之间进行了折衷。在所示实施例中，每个彩色滤光元件202–206仅覆盖与每个被覆盖的像素200相关的一部分区域，而部分区域210依然是未被覆盖的。该未被覆盖的区域210与未被覆盖的像素208有同样的功能，其中该未被覆盖的区域提高了反射型显示器的亮度。由于这些未被覆盖的区域降低了滤光元件材料的沉积超越相关像素200的范围而延伸至相邻像素中的可能性，因此该未被覆盖的区域210也放宽了与滤光元件202-206的布置相关的公差。各种其它的彩色滤光元件202-206、未被覆盖的像素208、和未被覆盖的区域210的排列可以被用于制造反射型显示器。例如，一些实施例中可以省略未被覆盖的像素208，而增大未被覆盖的区域210。同样地，其它的实施例可以用滤光材料充分覆盖每个像素的面积，并且依靠未被覆盖的像素208产生所需的显示亮度。
虽然和在透射型显示器的情况下一样，反射型显示器的彩色滤光器能够在单独的基板上被制造，但是彩色滤光元件也可以通过数字成像技术直接形成在反射型显示器像素上。彩色滤光器的数字成像包括使用数字成像系统选择性地将色料转印到另外的单色反射型显示器上。
非反射型显示器，如LCD显示器，一般要求像素发光区域全部被滤光材料覆盖，然而像素的非发光区域通常被遮挡在这些区域上的黑色矩阵材料所覆盖。在这样的内部产生光通量的显示器中，亮度可以通过增加背照明强度来增加，因此相比于反射型显示器，显示亮度可能不太被关注。
不论显示器的类型，滤光元件的布置应当足够精确，以避免不期望的效果，例如邻近像素被相邻的滤光元件部分地覆盖，或者不能覆盖足够的像素面积。布置准确性的不足还可能引起不期望的图像伪影，该图像伪影是眼睛可见的并且其减损由所获得的显示器产生的图像质量。尤其是，人类的眼睛对于规则图案十分敏感，该规则图案可以由彩色滤光元件布置的误差引起。
在一个实施例中，反射型显示器上的像素200可以具有在大约90μm至220μm之间的尺寸，并且彩色滤光材料的覆盖面积可以约占像素面积的大约60％到大约100％左右。
当成像多个显示器基板120时，产量是一个重要的考虑因素并且希望如图1所示的那样加工多个显示器。同时成像多个显示器基板120减少了与显示器基板120和相关供体片150的加载和卸载相关的时间开销。与每次只成像单一基板相比，同时成像还减少了与卡盘116在每个横移末尾减速、反转卡盘运动方向和再次加速到成像速度相关的开销。
在多个显示器基板120通过共同的载体或基板层保持连接的实施例中，每个显示器基板的像素的偏移和旋转应该被基本对准。但是，在其它实施例中，如图1所示，即使是最初作为一个支承多个显示器的更大的基板的一部分被加工，各个显示器基板120也是分离的，因此可能具有在各个显示器之间取向上的不可忽略的差别，由于在一个显示器基板上的像素未必与在其它显示器基板上的像素对准，使得适于像素取向的成像轴的对准复杂化。
相应地，通常不可能选择一个能够保证滤光元件202-206在所有的多个显示器基板上都处于正确的布置的成像开始位置。这个误差可能显著地取决于各个基板之间的相对对准，并且不消除这种差异可能导致滤光元件相对于显示器基板的像素的明显的布置误差。此外，显示器基板120还可以关于轴110和124旋转，这将会引入额外的布置误差。
数字成像系统控制器
参见图3，在一个实施例中，该控制器140可以使用一个以300总体呈现的处理器电路。该处理器电路300包括微处理器302、程序存储器304、可变存储器306、介质读取器308、和输入输出端口(I/O)310，以上所有的部分均与微处理器302相通信。
用于引导微处理器302施行各种功能的程序代码被存储于程序存储器304中，该程序存储器可以被实现为随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器(HDD)、如闪存的非易失性存储器，或是上述的组合。该程序存储器包括用于引导微处理器302执行操作系统功能的第一程序代码块320和用于引导该微处理器控制该数字成像系统100的成像功能从而在多个显示器基板120上形成滤光元件的第二代码块322。
该介质读取器308有助于将程序代码从计算机可读介质312加载到程序存储器304中，例如，该计算机可读介质312诸如为CD只读光盘314、闪存316，或如可通过网络接收的计算机可读信号318。
I/O 310包括控制信号输入/输出端口142。I/O 310还包括：电机驱动器380，该电机驱动器380具有用于控制第一轴直线电机112的控制端口144；和电机驱动器382，该电机驱动器382具有用于控制第二轴直线电机122的控制端口146。I/O 310可以额外地包括用于控制数字成像系统100的其他功能的其它输出端和/或输入端，所述功能例如为照相机132的工作、供体150的加载、卡盘116的真空操作等等。
可变存储器306包括多个存储位置，该多个存储位置包含用于存储显示器基板和像素值的取向信息存储350、用于存储关于与显示器基板120相关的像素配置的值的显示配置存储352、用于存储布置阈值的存储354，和用于存储沉积位置掩模值的数字掩模存储356。可变存储器306可以被实现为例如随机存取存储器、闪存、或硬盘驱动器。
在其它的实施例(未示出)中，控制器140可以被部分地或全部地利用硬件逻辑电路来实现，该硬件逻辑电路例如包括离散逻辑电路和/或专用集成电路(ASIC)。
形成滤光元件
参见图4，以400总地示出了一流程图，该流程图描绘了用于引导处理器电路300使用该数字成像系统100在多个显示器基板120上形成滤光元件的代码的模块。该模块大致地代表了可以被从计算机可读介质312中读取并且被存储于程序存储器存储322中的代码，该代码用于引导微处理器302执行各种与在显示器120上沉积滤光元件材料有关的功能。用以实现每个模块的实际代码可以采用任意适当的程序语言编写，例如，C,C++和/或汇编代码。
该流程400由模块402开始，该模块402引导微处理器302接收取向信息，该取向信息限定了与每个显示器基板120相关的多个像素200的设置。
该流程此后从模块404继续，该模块404引导微处理器302在多个像素200中识别将接收滤光材料的像素以在被识别的像素上形成滤光元件202-206。在一个实施例中，模块404引导微处理器302从可变存储器306的显示配置存储352中读取像素配置信息。在许多实施例中，多个显示器基板120将被等同地配置，并且像素的配置(即，像素的大小、数量和布局)也会是相同的。在其它的实施例中，不同配置的显示器基板120可以在同时被加工，在这种情况下，对于每个显示器基板120从显示配置存储352中读取像素配置信息。从存储352中读取的像素配置信息，识别哪一个像素(即图2中的其上设置有滤光元件202-206的像素组)将接收对应的彩色滤光材料，并且可以进一步地限定滤光元件和/或未被覆盖的区域210的大小。例如，像素配置信息可以作为包括识别像素的坐标的文件而被存储。
接下来，模块406引导微处理器302根据在模块402接收到的取向信息在每个被识别的像素内选择沉积位置。在一个实施例中，正如下文详细描述的一样，沉积位置的选择需满足与滤光元件202-206在像素200内的布置相关的对准标准。模块408可以进一步引导微处理器302将识别每个滤光元件的被选择的沉积位置的数字掩模值保存在可变存储器306的数字掩模存储356中。数字掩模可以作为诸如位图文件、TIFF文件、或其它适当的文件格式的图像文件被存储。
接下来，该流程400由模块408继续，该模块408引导微处理器302读取数字掩模存储356中的数字掩模值，并且在端口142、144和146处生成控制信号以使滤光元件沉积在被选择的沉积位置处，如上文关于数字成像系统100的描述。通过激励对应于被选择的沉积位置的一个或多个激光束而使成像头108响应。
在图4所示的流程400的实施例中，模块404和406可以在模块408中的开始沉积滤光元件材料的步骤之前完成。但是，在其它的实施例中，模块408可以在模块404和/或模块406完成之前开始。
接收取向信息
图5中以402详细示出了图4中所示的用于接收取向信息的模块402的流程。参见图5，对于多个显示器基板120中的每个显示器基板都执行流程402。该流程从模块500开始，该模块500引导微处理器302生成控制信号使照相机132定位以采集表现每个显示器基板120具有标记134的部分的图像数据。
图6示出了显示器基板120的平面示意图。参见图6，在一个实施例中，安装了9个独立的显示器基板以在数字成像系统100中同时加工。一般而言，显示器基板120会被安装在框架(图1中未示出)中，该框架将每个显示器定向为相对于第一轴110和第二轴124大致正交，第一轴110和第二轴124被定义为成像头108和卡盘116运动的方向。在图6中，该框架由虚线608-612和614-618表示，其表示了多个显示器基板120的关于轴110和124所需的设置。
一般来说，在显示器基板120上的显示器像素200可以通过光刻工艺来形成，该工艺提供了具有精确间隔和取向的像素200。但是，随后的将显示器基板分为独立的显示器基板120的切割可能导致像素200相对基板边缘的略微失准。相比于像素尺寸和/或由成像头108提供的沉积位置之间的间距，框架的配准(如果提供的话)可能也是不精确的。于是，多个显示器基板120中的第二显示器基板604具有关于轴110和124的相关设置，其包括了相对于线614的偏移量D1、相对于线610的偏移量D2和旋转角度θ。在图6中，为了清楚起见而放大这样的失准，诸如像素200的大小。在实际中，该失准可能足够小到对于裸眼来说不明显，但是如果不进行纠正，其足以大到导致至少一些滤光元件202-206的布置不准确。此外，实际的显示器与图6所示的显示器相比，像素尺寸通常小得多，数目明显更多。
接下来，该流程由模块502继续，该模块502引导微处理器处理图像以确定每个标记134在显示器上的坐标(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)。例如，多个显示器基板120中的第一显示器基板602的右侧上方的第一标记134的坐标(x1,y1)被显示为参照轴110和124限定的坐标系的坐标。
接下来，模块504引导微处理器302计算显示器基板的D1、D2和θ值，并且模块506引导微处理器将该值存储在可变存储器306(图3所示)的取向信息存储350中。参见图6，在该实施例中，D1的值被计算为每个显示器基板上的第一标记从线614的偏移量，如显示器基板604所示。类似地，D2的值被计算为第一标记从线610的偏移量。在该实施例中，每个显示器基板的角度θ被定义为在显示器基板604上的右侧上方标记和右侧下方标记之间延伸的线相对于第二轴124的角度偏差。进而，该角度θ由下式给出：
Figure BDA0001149663320000181
其中，(x1,y1)、(x2,y2)是如模块502中确定的右侧上方和下方标记的各自的坐标。接下来，模块506引导微处理器302将该值存储在可变存储器306的取向信息存储350中。
选择沉积位置
在执行该流程400中的模块402和404之后，存储在可变存储器306的取向信息存储350和显示配置存储352中的信息便于计算与每一个显示器基板120相关的多个像素200相对于第一轴110和第二轴124的设置。两个显示器基板602和604在图7中以放大视图示出。参考图7，由成像头108产生的成像细长列136被显示为叠加在显示器基板602-604上，并且包括多个沉积位置700。在该被描述的实施例中，成像头108被配置为在第二轴方向上形成24个沉积位置。图7所示的沉积位置700被显示为具有相近的在第一轴110上的宽度和沿第二轴124的长度，但是在其它实施例中，第一轴的宽度和第二轴的长度可以是不一样的。由于成像头108和卡盘116的运动定义了第一轴110和第二轴124，因此细长列136与第一轴和第二轴对准。
第一实施例中用于沿第一轴110选择沉积位置的模块406(图4所示)的流程在图8中以800表示。参见图8，该流程800从模块802开始，该模块802引导微处理器302从可变存储器306的阈值存储354中读取布置阈值。该布置阈值表示滤光元件相对于被识别的像素200的边界的布置的允许偏差。接下来，模块804引导微处理器302从存储352中读取显示器基板602的配置信息。模块804还引导微处理器302从存储350中读取显示器基板602的取向信息。
接下来，该流程800由模块806继续，该模块806引导微处理器302使用配置信息和取向信息来确定第一个被识别的像素702的边界相对于沉积位置700的设置。该取向信息提供了D1、D2和θ的值，这些值结合该显示器基板的像素配置能够计算出显示器基板上的每个像素相对于第一轴110和第二轴124的位置和边界。
接下来，模块808引导微处理器302选择沉积位置，该沉积位置将使第一滤光元件710布置在像素边界内大致中心的位置。参见上文图7，所示的第一滤光元件710覆盖16个沉积位置，并且沿第一轴110与像素边界向内大致隔离开大约一个沉积位置。模块808进一步引导微处理器302将第一滤光元件710的被选择的沉积位置保存到可变存储器306的数字掩模存储356中。
接下来，流程800由模块810继续，模块810引导微处理器302计算第二滤光元件712的布置使其与第一滤光元件710的第一轴沉积位置相同，从而加工沿第二轴124的下一个被识别的像素704。在所示实施例中计算滤光元件712的相对于第二像素704的边界的中心的布置偏差值。
随后，模块812引导微处理器302确定第二滤光元件712的布置偏差是否满足对准标准，在这种情况下包括确定该偏差值是否小于或等于在模块802处读取的阈值。如果在模块812处，满足了该对准标准，那么该流程由模块814继续，该模块814引导微处理器302将第二滤光元件712的被选择的沉积位置保存在数字掩模存储356中。随后，该流程由模块816继续，该模块816引导微处理器302确定对于基板602所有的滤光元件是否已被布置。在这种情况下，由于另外的滤光元件714和718仍然将要被布置，所以模块816引导微处理器302回到模块810并且以同样的方式加工第三像素706。
在图7中所示的例子中，第三像素706也满足了对准标准，因此识别被选择的沉积位置的数字掩模值被保存到存储356中的数字掩模。当模块812的对准标准被满足时，前三个滤光元件710-714在显示器基板602上的滤光元件布置在第一轴110的方向上连续向左移动。
如果在模块812处对准标准没有被满足，那么该流程由模块818继续，该模块818引导微处理器302使滤光元件的布置沿着第一轴110移动一个或多个沉积位置，使滤光元件沿着第一轴110大致回到像素内的中心位置。参见上文图7，在所示实施例中，第四像素708在模块812处的对准标准没有被满足，并且因此所示的第四滤光元件716的布置沿第一轴移回一个第一轴沉积位置。随后，该流程800由模块818继续，该模块818引导微处理器302至模块816，模块816引导微处理器将第四滤光元件716的被选择的沉积位置保存在数字掩模存储356中。
在图7所显示的实施例中，通过成像头108形成的24个沉积位置允许两列滤光元件同时沉积，从而该流程800可以被执行以生成用于在该成像细长列136内布置额外的元件718-722的数字掩模值。同样地，该流程800将被执行以形成连续的沿着第一轴110的细长列(未示出)，从而形成覆盖与显示器基板相关的所有的像素200的数字掩模值。在图7所示的实施例中，滤光元件710-722对应于图2所示的绿色滤光元件202，并且另外的滤光元件204和206的沉积位置可以同样地通过执行同样的流程800被选择。
如果在模块816处显示器基板602的所有的滤光元件已被布置，那么模块816引导微处理器302至模块820，模块820引导微处理器302加工下一个显示器基板，在这种情况下该下一个显示器基板为显示器基板604。模块820随后引导微处理器302回到模块804，在该模块804处读取显示器基板604的显示配置信息和取向信息。在所有基板120都具有相同配置的实施例中，读取配置信息的步骤可以被省略。模块806再次引导微处理器302使用配置信息和取向信息来确定第一被识别的像素702相对于沉积位置700的边界的设置。至于基板602，取向信息提供了D1、D2和θ的值，这使得能够计算出显示器基板上每个像素相对于第一轴110和第二轴124的位置和边界。参见图7，在显示器基板604上的将接收滤光元件728的沉积的第一个被识别的像素726进一步沿着第一轴110向左偏移。在这种情况下，滤光元件728从细长列136的开端如730所示地偏移，并且这个偏移量比在显示器基板602上的与第一滤光元件710相关的偏移量732更大。因此，该流程800通过选择沉积位置，消除了显示器基板602和604之间在相对取向上的差别。一旦在多个显示器基板120中的所有基板都已经被加工，该流程800被终止。
由于显示器基板602和604的取向的差别，对于每个被识别的像素702-708选择要激励的沉积位置700使得彩色滤光元件710-716在像素内的布置连续变化。
在一个实施例中，基于像素702-708的各自的大小和滤光元件710-722所需的覆盖，存储于存储354中的阈值可以被预先确定。例如，若沉积位置之间的间距为10.6μm，像素在第一轴方向上的大小为70μm并且由滤光元件覆盖60％的像素面积，则该阈值可以被设定为大约5μm。因此，一旦滤光元件相对于中心的偏差达到5μm，滤光元件就被沿轴朝着像素中心回移10.6μm。在其他的实施例中，在沉积位置之间的间距、像素的大小和/或滤光元件覆盖像素的面积可以比上述的值更小或更大，并且可以相应地选择阈值。例如，参见图2，该阈值可以选择为与像素200的未被覆盖的区域210成比例。在一个实施例中，该阈值可以通过以下方式被选择：分配一个初始阈值，利用该被选择的初始阈值来加工一个以上显示器基板，然后检验所获得的显示器的成像伪影或者其他缺陷。随后可以使用不同的阈值重复该流程，直到获得一个所需的结果。
在图7所示的实施例中，沿着第二轴124的沉积位置的间隔与沿着第一轴110的沉积位置的间隔相同，并且因此与流程800相似的流程可以被实施以沿着第二轴选择沉积位置。在其它的实施例中，第二轴的沉积位置可以比第一轴向的沉积位置间隔更紧密。
参见上文图2，在所示的显示器基板的例子中，蓝色滤光元件204被设置为与绿色滤光元件202相邻。执行该流程800可以使得滤光元件204具有相同的连续位移因此具有相应的规则的布置图案，并且这样的图案可以加强已经出现在滤光元件202布置中的图案。因此，在第二实施例中，该流程800可以被执行以使得滤光元件204的布置在多种彩色滤光材料中的各种之间变化，从而破坏产生的任何规则图案的加强。在一些境况下，这样的变化还可以减弱该图案与彩色滤光元件202相关的效应，因为总体的图案频率可能被增加从而减低用户的眼睛辨别所获得的图案的能力。这样的变化可以通过将某些滤光元件从在像素范围内通常的中心位置处刻意地偏移而被引入，这样该连续的位移导致了在滤光元件204的布置上的图案偏移。同样的偏移还可以被运用于红色滤光元件206的布置中。
在图4所示的模块406的流程的第三实施例中，一个额外的步骤可以被添加到该流程800中，以在由模块802上读出的阈值中引入一个随机变量。对于一些像素大小、滤光元件的覆盖率和/或沉积位置的间隔的组合，执行图8所示的流程800会发生的滤光元件布置的连续移动将导致滤光元件布置中的规则图案，与上文披露的一样人类的眼睛对此非常敏感。由于滤光元件的布置的连续移动以及在执行该流程800时产生的相关移动，阈值的随机变量将破坏发生在滤光元件布置中的规则图案。在一个实施例中，该随机变量可以被设定为与该阈值成比例，例如，对于阈值为5μm的情况，该随机变量为±40％或±2μm，这因此会使得布置阈值从一组包括3μm、5μm和7μm的阈值中被随机地选择。可基于与操作系统相关联的随机数字生成器生成的随机数字而实现从一组阈值中的这种随机选择，其通过图3所示的程序存储器304的程序代码320的第一个模块中的操作系统代码来执行。
如上述的该第二和第三实施例还可以被组合应用，从而针对不同的彩色滤光元件202-206偏移图案同时还在滤光元件的布置中引入了随机变量，从而额外地破坏可能发生的布置图案。可替换地，图4所示的在该流程400的模块404处，识别接收滤光元件的像素可以包括随机地识别在多个像素200中接收多种彩色滤光材料中的一种的像素。在这个实施例中，所获得的每种颜色的滤光元件将被随机地被分散于每个显示器基板上，从而破坏由于滤光元件布置可能产生的图案。该随机化的滤光元件的位置将需要被供给与显示器基板相关的显示驱动器，使得对于每个相应的彩色滤光元件可以激励正确的像素。
虽然在这个实施例中在滤光元件布置中的随机变量是通过在模块802处读取的阈值中引入一个随机变量而完成的，但在其它的实施例中，这样的随机布置变量可以在该流程800中的其他位置处被引入。例如，模块808可以引导微处理器302引入独立于阈值的随机值。在此处描述的其它的实施例中也可以引入一个随机布置变量以破坏规则图案，该规则图案发生在每个显示器基板上的上述被识别的像素中的滤光元件布置中。
同样地，例如在一些实施例中，滤光元件将被形成于玻璃基板或者例如塑料的其他基板上，该基板随后与显示器基板对准，彩色滤光元件可以利用图1所示的系统100形成或者可以利用替代的诸如光刻的用来形成滤光元件的工艺来形成。在进一步的处理步骤中，此处描述的滤光元件布置中的随机变量的引入可以用来破坏规则图案，该规则图案有可能在形成于玻璃基板上的滤光元件与显示器对准时发生。这样的图案可能由滤光元件基板和显示器的下层像素之间的失准而导致。当玻璃彩色滤光器被放置在显示器的顶端时，随机变量可以可操作地破坏由在彩色滤光元件和显示器像素之间的对准偏差引起的图案。这样的图案可以由显示器像素和滤光元件的两个图案之间的混叠引起，如同彩色滤光基板和显示器基板彼此连结时所呈现的那样。该随机变量可以帮助减少这样的图案并放宽对准精度的要求。
数字成像系统的复位
在上述流程800中，当第一显示器基板602的加工开始时，成像头108可以根据模块804处读取的取向信息沿着第一轴被定位，从而使细长列136被对准，以在显示器基板上的像素702-708以及其他像素上沉积滤光元件材料。这样的对准可以在第一轴直线电机112和相关的编码刻度114提供的精度内被完成。在一个实施例中，布置准确度可以大约为±3μm并且编码分辨率可以小于±1μm。因此，模块808可以包括确定和应用这种对准的额外的步骤。但是，当加工随后的没有与显示器基板602精确对准的显示器基板比如图7所示的显示器基板604时，该细长列可能没有最优地与第二基板的像素对准。虽然偏移730能校正一些在基板602和604之间对准的偏差，但是依然会余留相邻的沉积位置之间间距的至少一半的剩余偏移量。
参见图9，图7所示的该流程800的一个替代的实施例中，在显示器基板602上沉积滤光元件之后，通过在第一轴110的方向上形成相当于剩余偏移量的小位移900，成像头108可以被复位。在滤光元件的沉积过程中，该曝光头108相对于基板在第二轴124的方向上被移位，并且通过复位成像头108来消除由成像细长列136引起的剩余偏移量，从而形成一个偏移的成像细长列902。从而成像细长列902偏移了小于或等于相邻的沉积位置之间间距的一半的距离，并且与显示器基板604的像素726对准。
为了在数字成像系统100中加快滤光元件沉积的速度，在第二轴方向上的速度可以约为2m/s或更大。对于在显示器基板602和604之间的20mm的间距，可供位移的时间大约为10毫秒，因此考虑到直线电机112的相关稳定时间，对于在第一轴方向上的5μm的偏移需要大约0.2m/s2的加速度。这个加速度与用于消除图7所示的偏移730和732之间的全部偏差所需的加速度相比可能相差较大，后者可能大很多。在一些情况下，显示器基板之间取向的差别可能达到1mm，上述的条件下仅通过复位成像头108来校正该差别将需要大约40m/s2的加速度。相应地，图9所示的流程的实施例提供了一个当通过使成像头较小程度地运动来校正任意的剩余偏移量同时偏移数字掩模的组合，由于对第一轴的加速度要求较低，其会更易于实现。
结合图9描述的上述实施例，描述了成像头108，该成像头108在成像每个显示器基板时不在第一轴110上运动。但是，图9所示的显示器基板602和604中的每个都具有一个关于第二轴124的旋转角度，其引起了如上文中关于流程800所描述的彩色滤光元件在像素内布置中的连续移动。在另一个实施例中，上述复位可以与在第一轴方向上的成像头108的慢速扫描结合以便还补偿该显示器基板602和604的旋转，从而减小在随后的像素上的滤光元件之间的连续移动。
例如，对于具有2m/s的第二轴相对位移速度的一个显示器基板，要配合旋转角度θ＝0.5°的协同扫描，将需要在第一轴方向上的0.017m/s的扫描速度。直线电机112和控制器140具有大约10毫秒的时间来开始该变化，这需要一个大约3.4m/s2的加速度。这样的加速度对于如图1中总体所示的精密平板成像系统也是合理的。
但是，在其它实施例中，与显示器基板相关的旋转角度可以显著高于0.5°，因此需要在该显示器之间设置更大的间隙，从而提供充足的时间来适应从显示器到显示器之间的协同运动。可替代地，如果在显示器之间的该间隙被限制，那么必须由第一轴直线电机112提供更高的加速度，其可能增加该第一轴直线驱动器的成本和复杂性。
通常，显示器基板和数字成像系统之间的在第二轴方向上的相对位移将包括与第二轴124对准的方向上的第一次通过和与第一次通过方向相反的方向上的第二次通过或者返回通过。在一些实施例中，当改变运动方向以便于在第二次通过中沉积滤光元件时，成像头108偏移细长列136宽度的距离，从而提高产量。在其它实施例中，在第二次通过期间沉积的滤光元件可以明显地不同于在第一次通过期间沉积的滤光元件，并且在这种情况下可仅在第一次通过期间进行沉积。参照图10，在另一个可替换的实施例中，通过仅在第一次通过中沿着细长列1000在被选择的某些显示器基板(例如基板602和606)上沉积滤光元件，随后在第二次通过中大致沿着细长列1000对剩余的显示器基板(例如基板604)成像，可以增加用于在显示器之间加速成像头108的时间。这个实施例的一个相关优点是如上述图9实施例所述的成像头108为了复位可以被加速的距离1002被显著地增大了。这减小了对加速度的需求并且提供更多的时间用于在第一轴方向上的扫描速度的稳定和初始化。在图10所示的实施例中，成像头108被初始定位以在第一次通过细长列1000中在显示器基板602上沉积滤光元件，并且随后在横移距离1002的期间被复位，如上述图9实施例所大致描述的。随后，滤光元件沉积在基板606上，并且当完成该沉积时成像头在第一次通过方向上的运动被减速并且成像头在第二次通过方向上被加速至成像速度。因此，距离1004是可利用的，在距离1004间成像头108可以在第二轴124上被加速至成像速度并在第一轴110上加速，从而使得能够在第二次通过期间实现用于成像显示器基板604的复位。对于典型的显示器基板尺寸和在卡盘116上的设置，这个实施例相对于图9的实施例进一步减小了在第一轴110上所需的加速度。
一旦沿着细长列1000将滤光元件沉积于显示器基板604上的步骤被完成，那么距离1006对于使成像头108运动至下一个细长列1008的位置是可利用的。对于细长列1008的滤光元件的沉积可以以同样的方式进行。
图10所示的实施例可以被用于沿着第二轴124具有至少两个显示器基板的配置中，但是其对于具有任何其它基板数量的配置同样是适用的。虽然在图10中，该实施例已被描述为滤光元件的沉积发生在第一次通过期间奇数的显示器和在第二次通过期间偶数的显示器，但其它显示器基板没有被有规则地安排的配置依然可以被实现，例如在一些显示器被移除的情况下。
交错
根据图11，示出了可替代的沉积实施例，其可以与几个上述实施例结合。在这个实施例中，沿着细长列1100的滤光元件的沉积发生在成像头108的第一次通过期间的显示器基板602，604和606中的每个上，但是在第一次通过中只有每隔一个的沉积位置被激励。因此，会在第一次通过期间沉积不完整的滤光元件。在第二次通过期间，通过在第二次通过期间激励沿细长列1100的适当的沉积位置，该滤光元件剩余部分被填充。
可替换地，在完成第一次通过时，成像头可以运动越过沉积位置之间的间距，以将成像头对准第二细长列1102，并且在第二次通过期间，通过激励细长列1102中的适当的沉积位置，滤光元件的剩余部分将被填充。
上述交错的沉积配置的优点是可使得每个滤光元件在成像头108的两个方向相反的通过中被沉积，因此减小了在第一次通过和第二次通过之间沉积差别的影响，如上文参照图10的实施例所描述的那样。另外，一些成像系统和/或介质导致色料不完美地转印到显示器上，诸如在滤光元件内产生成像实心区域时，这种现象可能尤为显著。该上述交错沉积同样可以减小这样的影响。
在上述的描述中，该交错被描述为基于单一的沉积位置，但是在其它实施例中该交错可以涉及一个以上的沉积位置。
滤光元件成形
连同成像系统大致描述了上述实施例，该成像系统被配置为产生在第一轴和第二轴上尺寸相似的沉积位置。但是，正如上文所述的关于柯达
Figure BDA0001149663320000261
成像头的例子，产生的光束128具有大致矩形的截面，并且可以被控制用来在第二轴方向上以高于在第一轴方向上可能的精度来沉积滤光材料。
参见图12，在一个可替换的实施例中，成像头108被配置为提供沿着第二轴124的第二沉积位置1200，第二沉积位置1200比沿第一轴的第一沉积位置间隔更紧密。如图12所示，被识别的像素1202分别在第一轴和第二轴方向上具有相关的第一轴边界和第二轴边界。在这些条件下，滤光元件沿第二轴124的布置相比于滤光元件沿第一轴110的布置可以更精确地被控制。在这个实施例中，图8所示的流程800的模块808可以被实现为使得沉积位置的选择在第一轴110和第二轴124上不同。在一个实施例中，第一轴的沉积位置被选择为在滤光元件1204与像素1202的第一轴边界1206和1208之间提供较大的间距。在图12所示的实施例中，像素1202中超过一个的沉积位置未被选择，其可以与图7中所示的实施例形成对比，图7中在大多数情况下只有邻近于像素边界的一个沉积位置未被选择。但是，在大多数的实施例中，被沉积的滤光元件应该满足覆盖标准，比如目标覆盖面积，从而使得每个像素与其它颜色相同的像素相比具有基本相同的亮度。于是，作为在第一轴110方向上较大的间距的补偿，沿第二轴124的第二沉积位置被选择为在滤光元件与第二轴边界1210和1212之间设置缩小的间距，这样第一和第二沉积位置的选择结合在一起满足与像素1202内的滤光元件1204相关的覆盖标准。这个实施例还可以与其它所述的实施例相结合，例如结合图9-11所描述的实施例。
图12所示的实施例还进一步有助于在滤光元件在第一轴和第二轴上的布置中引入随机变量，以破坏在滤光元件布置中产生的规则图案，该规则图案是因为通过滤光元件1204和第一轴边界之间设置较大的间距来选择沉积位置而产生的。因为在第二轴方向上的沉积精度超过了第一轴的沉积精度，所以滤光元件沿第二轴124的更加精确的布置为沿第一轴110布置中的随机变量提供更大的自由度。
在其它的实施例中，随机变量可以被引入到随后的被识别的像素中的第一轴边界1206和1208的间距中。这样的随机变量可通过沿第二轴124选择第二沉积位置被补偿，从而满足与滤光元件相关的覆盖标准。虽然在所述实施例中，所公开的滤光元件的形状大致为矩形；但在其它的实施例中该滤光元件的形状可以具有除正方形或矩形以外的形状，甚至是不规则形状。
沉积滤光元件的调节
使用任何上述的实施例来沉积的滤光元件可能使得被转印的滤光元件具有粗糙表面纹理。由于在每个沉积位置的来自供体的转印可能是不完美的，因此当使用热转印供体时这个效应尤其明显。对于一些应用，粗糙表面纹理可能是不期望的并且可能带来麻烦。例如，在用于显示器的彩色滤光元件中，由粗糙表面纹理引起的光学效应可能导致显示器显示的成像质量的退化。可以确信的是，反射型显示器受这样的光学效应影响特别大。
在另一个本发明的实施例中，一旦滤光元件材料的选择性沉积被完成，一个进一步的步骤可以被引入，该步骤包括选择性地将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射以调节滤光元件材料的沉积。因此被沉积的滤光元件经历了退火过程，可以确信的是，该过程使得滤光元件材料的温度上升至该材料的玻璃化转变温度之上，从而使得该材料至少部分回流以使粗糙表面纹理平滑。一旦该材料被冷却，由于该回流使得滤光元件材料表面的平滑度被改善。
与单独的退火步骤相比，使用同样的成像可控激光源的选择性调节可以具有几个优势。引入单独的退火过程会在工艺中增加额外的步骤，还会涉及额外的退火设备。通过充分提高整体基板的温度来进行退火还可能具有损害显示器基板的可能性。这些问题通过在此所述的选择性调节都能够被解决，这是由于通常只有彩色滤光元件会被升温到退火的温度，从而减小下层像素受到损害的危险。此外，对于热转印，适合实现激光转印的激光波长通常会被滤光元件材料很好地吸收，进而可特别有效地将滤光元件材料升温到退火温度。
参见图13，根据本发明的一个实施例，用于引导图3所示微处理器302执行调节过程的流程被以1300大致示出。如在上述实施例中描述的，该流程从模块1302开始，该模块1302引导微处理器302来控制数字成像系统100(图1所示)使得滤光材料沉积在被选择的沉积位置处。随后，模块1304可选地引导微处理器302调整激光源的强度等级到一个适合退火的等级。例如，这样的一个等级可以通过增加或减小激光功率或通过以与被用来控制由激光源产生的辐射的调制器相关的衰减等级调整来获得。在同样的激光强度或功率等级下进行调节的实施例中，模块1304可被省略。
随后，流程1300由模块1306继续，该模块1306引导微处理器302在可变存储器306的存储356中读取数字掩模信息。在同时退火所有不同颜色的彩色滤光元件的实施例中，与每个彩色滤光元件相关的单独的数字掩模将需要额外地处理，以提供一个对于所有颜色的联合数字掩模。随后，模块1308引导微处理器302在端口142、144和146处生成控制信号来控制数字成像系统从而在沉积位置处调节滤光元件材料。
在一个实施例中，用于滤光元件沉积的激光源还被用来执行选择性曝光以调节滤光元件。在其它的实施例中，具有不同波长的另一个激光源可被用来执行选择性曝光以调节滤光元件。
上述实施例提供了用于直接在显示器基板的像素上或在玻璃或非玻璃的基板上形成彩色滤光元件的方法和相关设备。在滤光元件上直接沉积具有原位沉积的相关优势，因此可减少额外的对准步骤。此外，所获得的显示器产品中可省去承载滤光元件的额外的玻璃层，因此减轻了显示器产品的重量。直接沉积的实施例通常还能够得到较少的透射或反射光的散射，潜在地提供了更好的彩色显示性能。
虽然描述和阐明了本发明的具体实施例，但这样的实施例应该只被看作是本发明的示意，并不根据所附权利要求的解释限制本发明。

Claims (2)

1.一种用于使用可操作地在多个沉积位置处选择性地沉积滤光材料的数字成像系统在具有位置标记的至少两个显示器基板上形成滤光元件的方法，所述沉积位置包括第一沉积位置以及第二沉积位置，所述第一沉积位置沿所述显示器基板的第一轴被大致对准，所述第二沉积位置沿所述显示器基板的第二轴被大致对准，所述至少两个显示器基板沿所述第二轴被相继设置，所述方法包括：
接收取向信息，所述取向信息限定与所述显示器基板中的每个相关的多个像素相对于所述第一轴和所述第二轴的设置，其中接收所述取向信息包括通过在每个所述显示器基板上定位所述位置标记以生成所述取向信息；
计算与所述显示器基板相关的多个像素相对于所述位置标记的位置；
在与所述显示器基板相关的所述多个像素上选择性地沉积滤光材料以形成滤光元件，所述滤光元件具有粗糙表面纹理；以及
选择性地将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射以使所述滤光元件退火以至少部分地回流，从而使所述粗糙表面纹理平滑，
其中，在与所述显示器基板相关的所述多个像素上选择性地沉积滤光材料以形成滤光元件包括：
在所述多个像素中识别将接收滤光材料的像素以在所述像素上形成滤光元件；
根据所述取向信息在被识别的所述像素中的每个内选择沉积位置，从而满足与所述滤光元件在所述像素内的布置相关的对准标准；
对于所述显示器基板中的至少一个，计算在所述第一轴的方向上的与所述多个像素相关的偏移量；
确定所述偏移量的不能通过所述沉积位置的所述选择而被补偿的剩余部分；
通过以下方式，控制所述数字成像系统以使所述滤光材料沉积在被选择的所述沉积位置处：
使所述显示器基板和所述数字成像系统之间在与所述第二轴对准的第一方向上的第一次通过中和在与所述第一方向相反的第二方向上的第二次通过中形成对应的相对位移；
在所述第一次通过期间，使滤光材料沉积在所述至少两个显示器基板中交替的显示器基板上，以及在所述第二次通过期间，使滤光材料沉积在所述至少两个显示器基板中剩余的显示器基板上；以及
当所述数字成像系统在所述第一次通过期间设置于所述显示器基板中所述交替的显示器基板中的至少一个之间、或者在所述第二次通过期间设置于所述显示器基板中所述剩余的显示器基板之间时，通过所述偏移量的所述剩余部分使所述数字成像系统相对于所述显示器基板复位。
2.一种用于通过在多个沉积位置处选择性地沉积滤光材料在具有位置标记的至少两个显示器基板上形成滤光元件的数字成像系统，所述沉积位置包括第一沉积位置以及第二沉积位置，所述第一沉积位置沿所述显示器基板的第一轴被大致对准，所述第二沉积位置沿所述显示器基板的第二轴被大致对准，所述至少两个显示器基板沿所述第二轴被相继设置，所述数字成像系统包括控制器，所述控制器可操作地被配置为使得所述数字成像系统：
接收取向信息，所述取向信息限定与所述显示器基板中的每个相关的多个像素相对于所述第一轴和所述第二轴的设置，其中接收所述取向信息包括通过在每个所述显示器基板上定位所述位置标记以生成所述取向信息；
计算与所述显示器基板相关的多个像素相对于所述位置标记的位置；
在与所述显示器基板相关的所述多个像素上选择性地沉积滤光材料以形成滤光元件，所述滤光元件具有粗糙表面纹理；以及
选择性地将被沉积的滤光材料暴露于激光热辐射以使所述滤光元件退火以至少部分地回流，从而使所述粗糙表面纹理平滑，
其中，在与所述显示器基板相关的所述多个像素上选择性地沉积滤光材料以形成滤光元件包括：
在所述多个像素中识别将接收滤光材料的像素以在所述像素上形成滤光元件；
根据所述取向信息在被识别的所述像素中的每个内选择沉积位置，从而满足与所述滤光元件在所述像素内的布置相关的对准标准；
对于所述显示器基板中的至少一个，计算在所述第一轴的方向上的与所述多个像素相关的偏移量；
确定所述偏移量的不能通过所述沉积位置的所述选择而被补偿的剩余部分；
通过以下方式，控制所述数字成像系统以使所述滤光材料沉积在被选择的所述沉积位置处：
使所述显示器基板和所述数字成像系统之间在与所述第二轴对准的第一方向上的第一次通过中和在与所述第一方向相反的第二方向上的第二次通过中形成对应的相对位移；
在所述第一次通过期间，使滤光材料沉积在所述至少两个显示器基板中交替的显示器基板上，以及在所述第二次通过期间，使滤光材料沉积在所述至少两个显示器基板中剩余的显示器基板上；以及
当所述数字成像系统在所述第一次通过期间设置于所述显示器基板中所述交替的显示器基板中的至少一个之间、或者在所述第二次通过期间设置于所述显示器基板中所述剩余的显示器基板之间时，通过所述偏移量的所述剩余部分使所述数字成像系统相对于所述显示器基板复位。
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