CN1403211A - 滤色片喷涂制造法及设备 - Google Patents

Abstract

一种滤色片的喷涂制造法及设备，该设备设置有喷墨头组件、运动平台、喷流组件、光学检测系统以及控制系统，运动平台可承载滤色片基板，且可相对于喷墨头组件移动，而光学检测系统提供即时定位的功能，使得喷墨头组件能将所需的墨滴正确地定位并喷涂在基板上，再借由喷流组件将墨滴均匀化；省去一般吸墨层的设计，大幅度提高了墨滴喷涂的精确度与扩散均匀性。

Description

滤色片喷涂制造法及设备

技术领域

本发明涉及一种滤色片喷涂制造法及设备，用于制造滤色片，特别是涉及一种具有能即时校正定位且直接将墨滴喷涂于滤色片基板上的滤色片喷涂制造法及设备。

背景技术

滤色片主要具有三个方面的用途，第一是应用于图象传感器，譬如电荷耦合器件(CCD)；第二是应用于线型传感器，譬如晶体快门；最後是应用于显示器上，譬如交错式、超级交错式薄膜晶体管的液晶显示器(LCD)。随着这些产品需求的增长，滤色片的需求也随之增加，因此，滤色片制造成本的降低也成了刻不容缓的课题。

传统的滤色片的制造步骤概略有四种，不论是在上色、清洁、干燥或是蚀刻等等同样都需要相当复杂的工序，所以要降低制造成本，确实存在一定的困难。为了进一步降低成本，主要的技术突破在于喷涂制造法的问世，喷涂制造法主要是将墨滴直接喷涂着色在滤色片基板上由黑色模版形成的凹坑内，不同型式的滤色片有不同的颜色喷布型式，一般以红绿蓝(R、G、B)三色作为一个基本的单元。喷涂制造法相对于其他半导体制造方法，其设备与制造成本可大幅度降低。

但是，相应地，喷涂制造法必须相当精确的位置定位，方能将墨滴精确地喷涂在预定的位置上，此外，墨滴在凹坑内的扩散均匀性不佳，会造成凹坑间的白色缺陷。针对这些问题，已经提出了一些解决的方案，概略说来，多是利用吸墨层的设置，也就是说在滤色片基板的凹坑内，设置有吸墨层，将墨滴以特殊的方式排列(包含墨滴的大小以及位置)进行喷涂，再利用吸墨层的高扩散性将其扩散到想要的区域，且利用光学校正定位的方式，提供更加精确的定位。

但是，这些方法仍存在许多有待解决的问题，首先，吸墨层的设计增加成本与工序，墨滴透过吸墨层扩散後，在凹坑间易产生白色缺陷或造成混色，而严重影响滤色片的产品质量。另外，在定位方面，光学即时校正定位是利用模拟信号解析，也就是通过凹坑的狭缝效应的光线的光量分布(波峰或波谷的位置等)，来判别所需喷涂的位置。但是，光量分布会因光源与感测元件间的相对位置误差，造成波峰或波谷位置的偏移，从而无法达到精确的判别。此外，感测元件与喷墨头一体制造，除成本昂贵外，喷墨头阻塞时无法进行清洁(会污损感测元件)，喷墨头的喷孔利用率低，都是现有技术无法克服的缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种滤色片喷涂制造法及设备，可提供即时的校正定位，使得墨滴喷涂更加精确，并且将墨滴直接喷涂在滤色片基板上，省略已有的吸墨层的设计，从而能够大幅度地降低制造成本。

根据本发明所披露的滤色片喷涂制造设备设置有喷墨头组件、运动平台、喷流组件、光学检测系统以及控制系统，运动平台用以承载滤色片基板，基板上的黑色模版形成喷涂框，供墨滴喷涂于其中。借由光学检测系统检测喷涂框、滤色片基板以及喷墨头组件之相对位置，而即时校正滤色片基板与喷墨头喷孔间的相对位置，以实现精确喷涂；且光学检测系统的光源置于滤色片基板底下，直接检测透过基板的透光量，检测元件(如CCD)的模拟信号转换成数字信号来判别喷涂框的中心位置，提高了校正的准确性；而墨滴被直接喷涂在滤色片基板上，再利用喷流组件对喷涂的墨滴吹气，使其均匀地分布在喷涂框的范围内，而无须设置吸墨层。

按照本发明的滤色片喷涂制造法及设备，由于无须设置吸墨层，从而能够降低制造成本，且利用喷流吹气的方式能使墨滴更加均匀化；由于光学检测系统由光源直接在滤色片基板下方透光，从而不会产生因一般反射引起的误差；由于光学检测定位采用即时检测定位，而且在每列喷涂时都即时定位，更增加喷涂的准确性；另外，由于光学检测采用数字化的检测，不存在现有技术的模拟式波峰与波谷移位而造成误差的现象；由于光学检测系统与喷墨头组件形成分体结构形式，易于进行喷墨头的清洁；由于喷流吹气使墨滴均匀化的同时，可加热气流，从而能够加快墨滴乾燥的速度。

为使本发明的目的、结构特征及其功能有进一步的了解，以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

附图说明

图1是按照本发明滤色片喷涂制造设备的外观透视示意图；

图2是按照本发明滤色片喷涂制造法的步骤流程图；

图3a、3b是按照本发明滤色片喷涂制造法的检测喷涂框位置的第一实施例示意图；

图4a、4b是按照本发明滤色片喷涂制造法的检测喷涂框位置的第二实施例示意图；

图5是按照本发明滤色片喷涂制造色设备的喷流组件构成方框示意图；

图6a～6c是表示按照本发明滤色片喷涂制造法的墨滴吹气均匀化的示意图；

图7是按照本发明滤色片喷涂制造法的喷流的气流分布示意图；以及

图8a、8b是表示按照本发明滤色片喷涂制造设备的喷流组件的喷孔形状的示意图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明所披露的滤色片喷涂制造设备设置有喷墨头组件11、运动平台16、喷流组件12、光学检测系统以及控制系统，喷墨头组件11具有至少一个喷孔，且每一颜色具有各自的喷墨头(一般来说包含有红(R)绿(G)蓝(B)三色)，用以对基板17喷涂各色墨滴；运动平台16上面可用以承载基板17，供喷墨头组件11喷涂墨滴，且具有用以移动自如地安置喷墨头组件11的支撑架14，借由驱动马达15而与喷墨头组件11相对应作X-Y-θ三个方向的运动。

光学检测系统包含有第一光学组件13以及第二光学组件10，用以检测基板17与喷墨头组件11的喷孔间的相对位置关系；第一光学组件13用以检测基板17的位置，譬如可为一面电荷耦合器件(area CCD)。而第二光学组件10用来检测喷墨头组件11的喷孔以及墨滴喷涂轨迹的相对偏移位置(后面详述)，譬如可为一线性电荷耦合器件元件(linear CCD)，也就是说，第一光学组件13提供初步的定位校正，再利用第二光学组件10提供即时定位以及精密的定位。

喷流组件12用以对喷涂在基板17上的墨滴加以吹气使其均匀化，参照图5，喷流组件12包含有气压供应器51、过滤器52、压力调节阀53以及喷嘴54。气压供应器51用以提供吹气所需气压，而借由过滤器52将空气加以过滤，包含空气杂质的过滤、水分的干燥等等，避免空气污染墨滴；压力调节阀53用以调节所需之空气压力，最後由喷嘴54将气流喷出。控制系统用以控制包含有喷墨头组件11、运动平台16、喷流组件12以及光学检测系统等所有单元的动作，可以为一电脑系统等类似的控制系统(图中未示)。

以下详细说明按照本发明的滤色片喷涂制造法的运作步骤，如图2所示，首先初始化滤色片喷涂制造设备(步骤101)，接着利用第一光学组件13对基板17进行粗对位(步骤102)，也就是将基板17的喷涂区域概略定位至喷墨头组件11之喷孔下方，再利用预先决定的颜色加以试喷(步骤103)，试喷是先将参考指示喷孔移动至基板17上的空白试喷区域上试喷，并且调整喷墨头的相对位置及角度(步骤104)，参考指示喷孔对应于基板17所有喷涂的颜色试喷之後，借由第一光学组件13检测其颜色与样版的颜色比较，并且检测试喷墨滴的状况是否正常可接受(步骤105)，如果发生异常，则重新执行步骤103以及步骤104(如果为墨滴颜色错误或不正常，可能需要更换或是清洁喷墨头)。

其中关于喷墨头相对于基板17位置及角度的校正，参照图3a，利用第二光学组件10检测由基板17下方的光源(图中未示)透过基板17的透光量来加以判断，此光源可为一点光源或是一背光源(第一光学组件13也可利用相同的设计)。判别时，将透光量转换成数字信号来判断，例如说，超过某一透光量的信号，则设定为1(喷涂框内需要喷涂颜色的区域)，而低于此透光量的信号，则设定为0(喷涂框边缘)。光源之光线由基板17下方透出，喷涂框32的位置光信号无法透过，而喷涂区则可透过，第二光学组件10不同时间的检测信号为T11、T12、T13以及T14，因为喷涂框32的规格是固定的，所以可事先设定如果在检测轨迹中的信号0的比例超过某一临界值的话(譬如为超过60％)，则为喷涂框32的边框(T11)与下一边框(即下一个超过临界值的位置)(T13)间，即为喷涂区33，其中喷涂框32可为一二维形式的黑色模版；再利用其余的检测轨迹T12、T13来判别喷涂框32的偏移角度。如图3b所示，为第二光学组件10接收到的信号，黑色部分为0(也就是透光量低于标准值)，借由判别两者T12、T13的信号0的位置，则可判别出喷涂框32歪斜的情形。如图4a、4b所示，如果喷涂框32有角度偏移，则可借由检测轨迹T12、T13中所读取到的信号得知，且可由两轨迹的时间间距、马达速度、光学系统每个光学检测基元代表的物理尺寸大小以及信号偏移位置计算出偏移的角度，再借由控制系统控制驱动马达15来调整校正。当然，一个喷涂框32并不限定仅具有4个检测轨迹。

校正完并试喷确认後，则进行喷涂(步骤106)，将墨滴喷涂在喷涂区33内，接着利用喷流组件12进行吹气，将墨滴摊平均化(步骤107)，参照图6a～6c，墨滴56被直接喷涂在基板17上，接着用喷嘴54利用吹气将墨滴56摊平均匀化。关于空气吹出的力，参阅图7，F＝ρU²B，其中F是作用在基板17垂直于表面的作用力，ρ是空气密度，U是空气速度，B是出口面积，如此经由计算设计，即可得到适当所需之风压，再利用压力调节阀53提供即可。同时，喷流组件12也可增加一加热装置，而可吹出热空气，于摊平墨滴56的同时，具有加快干燥墨滴56的效果。

接着，判别是否为最後一种颜色(步骤108)，一直到所有颜色都喷涂完毕为止，且每次喷涂，都利用第二光学组件10加以校正，提供及时修正调整，而可得到最佳的精确度。其中，喷流组件12以及喷墨头组件11可整合为一体，参照图8a、8b，喷墨头61上具有喷墨喷孔62以及喷流喷孔63，于喷涂墨滴後，可随後提供摊平均化墨滴的作用，且喷流喷孔63可设计为喷孔型或是狭缝型等，都具有相同功效。

以上所述仅为本发明其中的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；凡依本发明权利要求书范围所作的均等变化与改型，均为本发明保护范围所涵盖。

Claims (17)

1.一种滤色片喷涂设备，系包含有：

一喷墨头组件，具有至少一个喷孔，且每种颜色具有各自的喷墨头，用以对滤色片基板上喷涂墨滴；

一运动平台，用以承载所述滤色片基板，且使得所述滤色片可相对于所述喷墨头组件移动；

一喷流组件，位于所述喷墨头组件一侧，用以对喷涂后的滤色片基板加以吹气使墨滴均匀化；

一光学检测系统，用以检测所述滤色片基板以及所述喷孔的相对位置；以及

一控制系统，用以控制所述喷墨头组件、所述运动平台、所述喷流头组件以及所述光学检测系统。

2.如权利要求1记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述喷流组件与所述喷墨头组件整合于一体。

3.如权利要求1记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述光学检测系统包含有：

第一光学组件，用以检测所述滤色片基板位置；以及

第二光学组件，用以即时检测所述喷孔以及所述墨滴喷涂轨迹的相对偏移位置。

4.如权利要求3记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述第一光学组件为一面电荷耦合器件。

5.如权利要求3记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述第二光学组件为一线性电荷耦合器件。

6.如权利要求3记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述墨滴喷涂轨迹为喷涂框的边缘轨迹。

7.如权利要求6记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述喷涂框为一二维形式的黑色模版。

8.如权利要求1记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述光学检测系统是利用一光源位于所述基板下方，检测透过所述基板的进光量来检测所述滤色片基板以及所述喷孔之相对位置。

9.如权利要求1记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述喷流组件之喷孔为喷孔型。

10.如权利要求1记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述喷流组件之喷孔为狭缝型。

11.如权利要求1记载的滤色片喷涂设备，其特征在于所述喷流组件还包含有一加热系统用以加热空气，而可于吹气同时将墨滴乾燥。

12.一种滤色片喷涂制造法，至少包含有下列步骤：

将滤色片基板与喷孔加以定位；

即时修正所述喷孔以及墨滴喷涂轨迹的相对偏移位置；

喷涂墨滴；以及

吹气将所述墨滴均匀化。

13.如权利要求12记载的滤色片喷涂制造法，其特征在于所述墨滴喷涂轨迹为模版喷涂框的边缘轨迹。

14.如权利要求13记载的滤色片喷涂制造法，其特征在于所述喷涂框为一二维形式的黑色模版。

15.如权利要求12记载的滤色片喷涂制造法，其特征在于所述即时修正所述喷孔以及墨滴喷涂轨迹的相对偏移位置的步骤，是利用检测位于所述滤色片基板下方之光源，透过所述基板之进光量来检测所述喷孔以及墨滴喷涂轨迹的相对偏移位置。

16.如权利要求12记载的滤色片喷涂制造法，其特征在于所述喷涂墨滴的步骤，是直接将墨滴喷涂在所述滤色片基板上。

17.如权利要求12记载的滤色片喷涂制造法，其特征在于所述吹气将所述墨滴均匀化的步骤，还包含有乾燥该墨滴的步骤。

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