CN1781706A - 喷墨装置、彩色滤光基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种喷墨装置，包括储墨槽、喷墨头与第一磁场施加装置。其中，储墨槽适于储存墨水，且墨水混有磁性粒子。此外，喷墨头与储墨槽连接，且喷墨头具有喷嘴与致动器，其中致动器驱使墨水自喷嘴喷出。另外，第一磁场施加装置设置于喷墨头之喷嘴周围，以使喷嘴所喷出之墨水集中喷出，因此，此喷墨装置具有较佳的喷墨精确度。再者，本发明还公开一种彩色滤光基板及其制造方法。

Description

喷墨装置、彩色滤光基板及其制造方法

技术领域

本发明是关于一种喷墨装置以及彩色滤光基板及其制造方法，且特别是关于一种使用磁场控制之喷墨装置与彩色滤光基板及其制造方法的发明。

背景技术

目前彩色滤光基板的制造工艺是采用喷墨技术或显微摄影技术来完成的。上述之喷墨技术乃是将墨水加压或加热，使其产生瞬间高压，而迫使墨水从喷墨头(printer head)之喷嘴(nozzle)喷出，其中喷出之墨水形成墨滴，并附着于基板之表面。值得注意的是，传统喷墨装置之喷嘴所喷出的墨水经常会产生主要液滴与卫星液滴(sateLLite droplet)，而且由于主要液滴与卫星液滴的落点会有少许的不同。就彩色滤光基板的制造工艺而言，若喷嘴所喷出的墨水无法落在预定的亚像素区位置，而落在黑矩阵(black matrix)上，则彩色滤光基板之各亚像素区就有可能产生混色的现象，使得彩色滤光基板的色饱和度(color saturation)下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种喷墨装置，以改善传统喷墨装置所存在的卫星液滴现象。

此外，本发明的再一目的就是提供一种彩色滤光基板，该彩色滤光基板具有较高的色饱和度。

另外，本发明的又一目的是提供一种彩色滤光基板的制造方法，以改善由于墨滴落在黑矩阵上所产生之混色的现象。

本发明提出一种喷墨装置，包括储墨槽(ink tank)、喷墨头与第一磁场施加装置。其中，储墨槽用以储存墨水，且墨水混有多个磁性粒子(magnetic particle)。此外，喷墨头与储墨槽连接，且喷墨头具有喷嘴与致动器(actuator)，其中致动器驱使墨水自喷嘴喷出。另外，第一磁场施加装置设置于喷墨头之喷嘴周围，以使喷嘴所喷出之墨水能集中喷出。

依照本发明的较佳实施例，上述之磁性粒子例如是反磁性材料(diamagnetic material)、顺磁性材料(paramagneticmaterial)或铁氧体磁性材料(ferromagnetic  material)。此外，这些磁性粒子例如是纳米粒子(nano-particle)。

依照本发明的较佳实施例，上述之第一磁场施加装置例如是电磁铁(electromagnet)或永久磁铁(permanent magnet)。

依照本发明的较佳实施例，上述之喷墨装置还包括第二磁场施加装置，设置于喷墨头内，以控制墨水的流速。此外，第二磁场施加装置例如是电磁铁。

依照本发明的较佳实施例，上述之致动器例如是电热元件(electrothermal element)或是压电元件(piezoelectricelement)。

本发明另提出一种彩色滤光基板，包括基板、黑矩阵与多个色块。其中黑矩阵设置于基板上，且黑矩阵于基板上定义出多个亚像素区(sub-pixel region)。此外，这些色块分别设置于这些亚像素区内，其中这些色块内混有第一磁性粒子。

依照本发明的较佳实施例，上述之第一磁性粒子例如是反磁性材料、顺磁性材料或铁氧体磁性材料。此外，第一磁性粒子例如是纳米粒子。

依照本发明的较佳实施例，上述之彩色滤光基板还包括磁性材料层，设置于黑矩阵之表面上，且磁性材料层之磁性与第一磁性粒子不同。

依照本发明的较佳实施例，上述之黑矩阵内还包括混有第二磁性粒子，且第二磁性性子之磁性与第一磁性粒子不同。此外，第二磁性粒子例如是纳米粒子。

本发明又提出一种彩色滤光基板的制造方法，包括下列步骤：首先，在基板上形成黑矩阵，且黑矩阵于基板上定义出多个亚像素区。接着，在这些亚像素区喷入墨水，其中墨水内混有多个第一磁性粒子。然后，进行热烘烤步骤(curingprocess)，以分别于这些亚像素区内形成色块。

依照本发明的较佳实施例，在形成黑矩阵之后与在喷入墨水之前，还包括在黑矩阵之表面上形成磁性材料层，且磁性材料层之磁性与第一磁性粒子不同。

依照本发明的较佳实施例，上述形成之黑矩阵之步骤例如是形成混有第二磁性粒子之黑矩阵，且第二磁性性子之磁性与第一磁性粒子不同。

基于上述说明，在本发明之喷墨装置中，磁场施加装置设置于喷墨头之喷孔附近，并且墨水内混有磁性粒子，因此当使用此喷墨装置进行喷墨时，可以使得墨水集中喷出因而具有较佳的喷墨精确度。此外，使用此喷墨装置所形成之彩色滤光基板具有较高的色饱和度。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1A是依照本发明一较佳实施例之喷墨装置的结构示意图。

图1B是依照本发明另一较佳实施例之喷墨装置的结构示意图。

图2A是依照本发明一较佳实施例之彩色滤光基板的制造方法的示意图。

图2B是依照本发明另一较佳实施例之彩色滤光基板的制造方法的示意图。

图2C是依照本发明又一较佳实施例之彩色滤光基板的制造方法的示意图。

主要元件标记说明

100、200：喷墨装置

110：储墨槽

112：墨水

114、522：磁性粒子

120：喷墨头

122：喷嘴

130：第一磁场施加装置

240：第二磁场施加装置

300、400、500：彩色滤光基板

310：基板

310a：亚像素区

320、520：黑矩阵

330：色块

422：磁性材料层

具体实施方式

图1A是依照本发明一较佳实施例之喷墨装置的结构示意图。请参照图1A，喷墨装置100包括储墨槽110、喷墨头120与第一磁场施加装置130。其中，储墨槽用以储存墨水112，且墨水112混有磁性粒子114。在一实施例中，磁性粒子114例如是反磁性材料、顺磁性材料、铁氧体磁性材料或其它能够被磁化的材料，其中铁氧体磁性材料例如是铁、钴与镍。另外，这些磁性粒子114例如是纳米粒子。

喷墨头120与储墨槽110连接，且喷墨头120具有喷嘴122与致动器124，其中致动器124驱使墨水112自喷嘴122喷出。值得一提的是，致动器124例如是电热元件或压电元件。换言之，喷墨头120例如是热敏式喷墨头(thermal printer head)或压电式喷墨头(piezoelectric printer head)。

第一磁场施加装置130设置于喷墨头120之喷嘴122周围，而第一磁场施加装置130适于使得喷嘴122所喷出之墨水112集中，其中第一磁场施加装置130例如是电磁铁(如图1所示)、永久磁铁或是其它能够产生磁场的装置。更详细而言，由于墨水112混有磁性粒子114，因此第一磁场施加装置130所施加的磁场能够使得墨水112能够集中的喷出。换言之，喷嘴122所喷出之墨水112较不易散开而形成卫星液滴的现象，因此本发明之喷墨装置100具有较佳的喷墨效果。

图1B是依照本发明另一较佳实施例之喷墨装置的结构示意图。请参照图1B，图1B所示之内容与图1A所示之内容相似，其不同之处在于：图1B所示之喷墨装置200还包括第二磁场施加装置240，设置于喷墨头120内，以控制墨水112的流速。

在一实施例中，第二磁场施加装置240例如是电磁铁。更详细而言，利用交流电控制第二磁场施加装置240所产生之磁场，以使墨水112的流动加速或是减缓。换言之，使用第二磁场施加装置240便能够进一步控制喷墨装置200所喷出之墨水量。此外，第二磁场施加装置240也使得喷墨装置200较不容易产生堵塞的现象。值得一提的是，本发明之喷墨装置200可应用于彩色滤光基板的制造过程，详述如后。

图2A是依照本发明一较佳实施例之彩色滤光基板的制造方法的示意图。请参照图2A，彩色滤光基板的制造方法包括下列步骤。首先，提供基板310与上述之喷墨装置200。然后，在基板310上形成黑矩阵320，且黑矩阵320于基板310上定义出多个亚像素区310a。在一实施例中，形成黑矩阵320之方法例如是先在基板310上行成黑树脂层(图中未表示出)，之后进行显微摄影工艺以定义出黑矩阵320。接着，使用先前所述之喷墨装置200，将墨水112喷入这些亚像素区310a，特别是墨水112内混有磁性粒子114。之后，进行热烘烤步骤，以于分别于这些亚像素区310a内形成色块330，进而完成彩色滤光基板300的制造工艺。在一实施例中，上述之墨水例如包括红色墨水、绿色墨水以及蓝色墨水，因此于烘烤之后所形成之色块例如包括红色滤光色块、绿色滤光色块以及蓝色滤光色块。

由于使用本发明之喷墨装置200可以使的喷出之墨水112较不易形成卫星液滴现象，因此墨水112能够较准确地落在各亚像素区310a内，而不会滴在黑矩阵320上，因而造成邻近亚像素区的混色现象，因此本发明之彩色滤光基板300具有较佳的质量。此外，若磁性粒子114是采用纳米粒子，磁性粒子114对于彩色滤光基板300的透光率或其它光学性质的影响并不大。值得注意的是，本发明并不限定此种具有磁性粒子114之彩色滤光基板300必须使用上述之喷墨装置200或100来制造。

图2B是依照本发明另一较佳实施例之彩色滤光基板的制造方法的示意图。请参照图2B，图2B之内容与图2A之内容相似，其不同之处在于：为了使得彩色滤光基板400之色块330较不易产生混色的现象，在形成黑矩阵320之后与在形成色块330之前，还在黑矩阵320之表面上形成磁性材料层422，其中磁性材料层422之磁性与墨水内的磁性材料114不相同。

在一实施例中，若磁性材料114是使用顺磁性材料或铁氧体磁性材料，则磁性材料层422使用反磁性材料。反磁性材料例如是石墨、铅或是其它反磁性材质，而顺磁性材料例如是氯化铜或硫酸亚镍，铁氧体磁性材料例如是铁、钴与镍。换言之，磁性材料114之磁性与磁性材料层422之磁性不同，因此含有磁性粒子114之墨水112较不易落在磁性材料层422上，因而能改善彩色滤光基板400之混色的现象。此外，于黑矩阵320之表面形成磁性材料层422的方法例如是先以蒸镀法(evaporation process)或是溅镀法(sputtering process)在黑矩阵320之表面上形成材料层(图中未表示出)之后，再将此材料层磁化成磁性材料层422。

图2C是依照本发明又一较佳实施例之彩色滤光基板的制造方法的示意图。请参照图2C，图2C之内容与图2B之内容相似，其不同之处在于：为了简化彩色滤光基板500的制造工艺，形成黑矩阵520的方式例如是形成混有磁性粒子522之黑矩阵520，其中磁性粒子522之磁性与墨水内的磁性材料114不相同。此外，磁性粒子522例如是纳米粒子。值得注意的是，磁性粒子114之磁性与磁性粒子522之磁性不同，因此含有磁性粒子114之墨水112较不易落在黑矩阵520上。值得一提的是，本发明之喷墨装置100与200并不限于仅能应用于彩色滤光基板制造工艺，亦可应用于其它需采用喷墨技术之制造工艺中。

综上所述，在本发明之喷墨装置中，磁场施加装置设置于喷墨头之喷孔附近，并搭配使用混有磁性粒子之墨水，因此本发明之喷墨装置所喷出之墨水较为集中，以改善卫星液滴的现象。

此外，本发明之喷墨装置亦利用磁场施加装置控制混有磁性粒子之墨水之流速与流量，其结果不仅能够提高喷墨效果，还可改善墨水堵塞的现象。

另外，本发明之喷墨装置应用于彩色滤光基板的制造过程时，由于喷墨装置所喷出之墨水较为集中，因此所制造出之彩色滤光基板具有较高的色饱和度。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之思想和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (17)

1.一种喷墨装置，其特征是包括：

储墨槽，用以储存墨水，且该墨水内混有多个磁性粒子；

喷墨头，与该储墨槽连接，且该喷墨头具有喷嘴与致动器(actuator)，其中该致动器驱使该墨水自该喷嘴喷出；以及

第一磁场施加装置，设置于该喷墨头之该喷嘴周围，以使该喷嘴所喷出之该墨水能集中喷出。

2.根据权利要求1所述之喷墨装置，其特征是上述这些磁性粒子包括反磁性材料(diamagnetic material)、顺磁性材料(paramagnetic material)或铁氧体磁性材料(ferromagnetic material)。

3.根据权利要求2所述之喷墨装置，其特征是上述这些磁性粒子为纳米粒子。

4.根据权利要求1所述之喷墨装置，其特征是该第一磁场施加装置包括电磁铁或永久磁铁。

5.根据权利要求1所述之喷墨装置，其特征是还包括第二磁场施加装置，设置于该喷墨头内，以控制该墨水的流速。

6.根据权利要求5所述之喷墨装置，其特征是该第二磁场施加装置包括电磁铁。

7.根据权利要求1所述之喷墨装置，其特征是该致动器为电热元件。

8.根据权利要求1所述之喷墨装置，其特征是该致动器为压电元件。

9.一种彩色滤光基板，其特征是包括：

基板；

黑矩阵，设置于该基板上，该黑矩阵于该基板上定义出多个亚像素区；以及

多个色块，分别设置于上述这些亚像素区内，其中每一色块内混有多个第一磁性粒子。

10.根据权利要求9所述之彩色滤光基板，其特征是上述这些第一磁性粒子包括反磁性材料、顺磁性材料或铁氧体磁性材料。

11.根据权利要求10项所述之彩色滤光基板，其特征是上述这些第一磁性粒子为纳米粒子。

12.根据权利要求9所述之彩色滤光基板，其特征是还包括磁性材料层，设置于该黑矩阵之表面上，且该磁性材料层之磁性与上述这些第一磁性粒子不同。

13.根据权利要求9所述之彩色滤光基板，其特征是该黑矩阵内还包括混有多个第二磁性粒子，且上述这些第二磁性粒子之磁性与上述这些第一磁性粒子不同。

14.根据权利要求13所述之彩色滤光基板，其特征是上述这些第二磁性粒子为纳米粒子。

15.一种彩色滤光基板的制造方法，其特征是包括：

在基板上形成黑矩阵，且该黑矩阵于该基板上定义出多个亚像素区；

在每一亚像素区喷入墨水，其中该墨水内混有多个第一磁性粒子；以及

进行热烘烤步骤，以分别于每一亚像素区内形成色块。

16.根据权利要求15所述之彩色滤光基板的制造方法，其特征是在形成该黑矩阵之后以及在喷入该墨水之前，还包括在该黑矩阵之表面上形成磁性材料层，且该磁性材料层之磁性与上述这些第一磁性粒子不同。

17.根据权利要求15所述之彩色滤光基板的制造方法，其特征是形成该黑矩阵包括形成混有多个第二磁性粒子之该黑矩阵，且该第二磁性粒子之磁性与上述这些第一磁性粒子不同。

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