TWI394988B - 形成彩色濾光片之方法 - Google Patents

Description

形成彩色濾光片之方法

本發明係關於一種形成彩色濾光片之方法，尤指一種利用複數個噴頭(print head)進行塗佈形成彩色濾光片之方法。

液晶顯示器由於具有輕薄短小與省電等優點，已成為目前顯示器與薄型電視市場上的主流產品。對於液晶顯示器而言，彩色濾光片是重要的關鍵性零組件之一，藉由彩色濾光片的濾光效果，液晶顯示器方可顯示出色彩亮麗的畫面。

隨著液晶顯示器的規格與尺寸不斷提升，對於彩色濾光片的特性要求也不斷提升，而以現行傳統之彩色濾光片製作技術而言，顏料分散法所製作出之彩色濾光片較能符合現階段的需求，已成為目前製作彩色濾光片的各種方式中較普遍的方法。顏料分散法的作法係將顏料與光阻材質混合成所需之紅、綠、藍(RGB)彩色光阻層，製程步驟先將紅色光阻層塗佈於玻璃基板上，再經由曝光、顯影與硬烤等製程而於玻璃基板上製作出紅色濾光圖案，再依序將綠色與藍色光阻層塗佈於玻璃基板上，並重覆上述製程形成綠色濾光圖案與藍色濾光圖案，而形成液晶顯示器之彩色濾光片。

新一代彩色濾光片製作技術中，尤以利用噴頭進行光阻塗佈之噴墨式彩色濾光片製作技術較具優勢，其乃透過噴頭之噴嘴將光阻材料塗佈於具有黑色矩陣(black matrix,BM)的玻璃基板之特定畫素內，一道製程即可完成彩色濾光片之RGB三色塗佈，此技術具有節省設備、空間及材料等優點。第1圖繪示的是一般利用噴墨式製作彩色濾光片的方法示意圖。如第1圖所示，該塗佈裝置可包括複數個噴頭12、14、16、18、20、22，利用這些噴頭12、14、16、18、20、22可以在同一製程時間中對單一基板10分別噴塗彩色光阻材料32、34、36、38、40、42，以縮減製作單一彩色濾光片基板10所需的總噴塗時間，提升製程效率。然而，習知製作彩色濾光片的方法卻因為習知塗佈方法、塗佈裝置的限制而導致光阻層間容易產生色彩不均的問題。這是因為不同的噴頭12、14、16、18、20、22畢竟是獨立之不同機械裝置，所以彼此之間無法避免地會具有機械上的差異與運作上的差異，即使於習知塗佈裝置中設定了各個噴頭12、14、16、18、20、22應於各個次畫素24中噴塗相同份量之彩色光阻材料，但是實際上不同的噴頭12、14、16、18、20、22所噴塗出之彩色光阻材料32、34、36、38、40、42之吐出量卻往往不會完全相同，造成噴頭與噴頭間塗佈之膜厚不一的現象。因此，不同厚度的彩色光阻材料32、34、36、38、40、42會呈現出不同之色度效果，使得畫面會有深淺不一的色差，將會導致帶狀之色彩不均問題(band mura)。

此外，各個噴頭本身會具有複數個噴嘴。由於習知技術中同一行之次畫素24均由同一個噴頭之同一個噴嘴進行噴塗，而獨立之各個噴嘴彼此之間也會具有機械加工上的差異，因此這些差異將會導致噴嘴與噴嘴間線狀之色彩不均問題(suzi mura)。不論是帶狀之色彩不均或線狀之色彩不均現象，皆會降低顯示畫面之品質。

為了減少上述噴頭或噴嘴導致之色度差異，另一種製作彩色濾光片之方法是對單一個次畫素24使用多個噴頭進行多次噴塗步驟，例如當單一個次畫素24需要50小滴之彩色光阻材料時，先利用噴頭12噴塗25小滴之彩色光阻材料32至次畫素24中，再利用噴頭14噴塗25小滴之彩色光阻材料34至同一次畫素中24，以達到總共50小滴彩色光阻材料之目標，利用不同噴頭之噴嘴平均化效果改善噴頭間吐出差異導致之色差問題。但如此一來，完成單一個次畫素24之噴塗時間可能會較長且所需之噴頭數量需較多，大幅降低製程效率。

因此，如何改善噴墨式彩色濾光片之製作技術以提升顯示畫面之品質，並且維持製程之效率，仍為目前之課題之一。

有鑒於此，本發明提供一種形成彩色濾光片之方法，針對每一個次畫素區域，從複數個噴頭中隨機(random)選取噴嘴，利用所選取之噴頭噴塗彩色光阻材料至所選取之次畫素區域內，直到達到一個次畫素區域所需之光阻吐出量，以解決習知技術之前述問題。

依據本發明之實施例，其揭露一種形成彩色濾光片之方法，包括：提供複數個噴頭；提供基板，基板上定義有複數個次畫素區域，這些次畫素區域排列為一個i列j行之陣列，其中i與j均為正整數；以及對各行內之次畫素區域分別進行一隨機噴塗步驟。各隨機噴塗步驟包括：隨機選取噴頭其中之一，利用所選取之噴頭噴塗彩色光阻材料至所選取之次畫素區域內，直到次畫素區域內之彩色光阻材料達到次畫素區域所需之光阻吐出量。其中，位於同一個次畫素區域中之彩色光阻材料僅由同一噴頭所噴塗，且位於各行內之次畫素區域中之彩色光阻材料係由至少二個噴頭所噴塗。

下文依本發明形成彩色濾光片之方法，特舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而方法流程步驟描述非用以限制其執行之順序，任何由方法步驟重新組合之執行流程，所產生具有均等功效的方法，皆為本發明所涵蓋的範圍。其中圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。

第2圖至第4圖為本發明第一實施例之形成彩色濾光片之方法示意圖。如第2圖所示，本發明可提供至少一個塗佈裝置，例如噴墨裝置，而塗佈裝置可包括複數個噴頭，例如n個噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n ，其中n為正整數。塗佈裝置可另具有至少一個控制裝置與複數個彩色光阻材料之儲存槽(圖未示)，而每一個噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 中均可由這些儲存槽提供各色之彩色光阻材料。接著，提供基板110至塗佈裝置中，且基板110較佳為透明或可透光之基板，例如玻璃基板。基板110上可利用黑色矩陣114定義出複數個次畫素區域112，使這些次畫素區域112排列為一個i列j行之陣列，其中i與j均為正整數。在尚未噴塗彩色光阻材料之前，黑色矩陣114可突出於基板110之表面，例如由樹酯材料所形成，而未設置黑色矩陣114之基板110表面較低，使得後續噴塗之彩色光阻材料可以容置於由黑色矩陣114所環繞出之次畫素區域112中，不致四處流動而彼此混合。基板110與黑色矩陣114之表面亦可先進行清潔步驟或表面處理，例如親水處理或疏水處理，以提供合適之表面狀態。

本發明之彩色光阻材料較佳為液狀材料，可以包含水性材料或油性材料，也可以混合具有顏色、可改變黏度或具有其他功能之固體物質，只要具備能由噴嘴噴出之流動性液狀材料即可。

之後，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列之順序對每一個次畫素區域112分別進行隨機噴塗步驟。本發明之各隨機噴塗步驟包括：隨機選取噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 其中之一，利用所選取之噴頭噴塗彩色光阻材料至所選取之次畫素區域112內，直到所選取之次畫素區域112內之彩色光阻材料達到次畫素區域112所需之光阻吐出量。為了清楚呈現出隨機噴塗之一可能結果，各噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 所噴塗出之彩色光阻材料分別定義為彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n 。

據此，其具體之噴塗狀況例如第3圖所示，本實施例隨機選取了噴頭H₁ 對第二行第二列之次畫素區域112進行隨機噴塗步驟，其中，噴頭H₁ 可包含m個噴嘴N_1-1 、N_1-2 、...、N_1-m ，而m為正整數，因此對應所使用之噴嘴為噴嘴N_1-2 ，以於第二行第二列之次畫素區域112中噴塗綠色之彩色光阻材料C₁ ，直到噴塗量達到次畫素區域112所需之光阻吐出量。接著如第4圖所示，隨機選取了噴頭H₂ 對第二行第三列之次畫素區域112進行隨機噴塗步驟，其中噴頭H₂ 可包含複數個噴嘴N_2-1 、N_2-2 、...、N_2-m ，因此對應所使用之噴嘴為噴嘴N_2-2 ，以於第二行第三列之次畫素區域112中噴塗綠色之彩色光阻材料C₂ ，直到噴塗量達到次畫素區域112所需之光阻吐出量。其中，各噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 之噴嘴數目不需受圖式所侷限，例如單一噴頭H₁ 、單一噴頭H₂ 、...或單一噴頭H_n 可以包含複數個噴嘴，此時各隨機噴塗步驟係利用各噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 之其中一噴嘴進行噴塗，或者單一噴頭H₁ 、單一噴頭H₂ 、...或單一噴頭H_n 亦可僅包含一個噴嘴。

由於噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 之選取乃是採用亂數規則當作依據，且所需噴塗之次畫素區域為數眾多，因此位於同一行或同一列之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n 通常會由不同之噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 所形成。亦即，位於同一行各列之次畫素區域112中之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n 通常會由噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 中的其中至少二個所噴塗，而位於同一列各行之次畫素區域112中之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n 通常會也由噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 中的其中至少二個所噴塗。

另外，由於各隨機噴塗步驟均可噴塗出單一個次畫素區域112所需之光阻吐出量，因此位於同一個次畫素區域112中之彩色光阻材料C₁ 、彩色光阻材料C₂ 、...或彩色光阻材料C_n 僅需由同一噴頭H₁ 、噴頭H₂ 、...或噴頭H_n 所噴塗，因此本發明之單一個次畫素區域112不需要利用多個噴頭進行多次噴塗步驟，大幅提高製程效率。

本實施例可以形成第2圖所示之直線型色彩配置，亦即各行之次畫素區域112可具有相同顏色之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n ，例如第一行均為紅色之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n ，第二行均為綠色之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n ，而第三行均為藍色之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n 等等，但不限於此。本發明亦可具有其他類型之色彩配置，例如馬賽克型色彩配置等。

於所需之各次畫素區域112中分別噴塗彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n 之後，本發明例如可以進行熱烘烤製程，以固化基板110上之所有彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n ，進而於各次畫素區域112內形成彩色濾光片。

本發明不需侷限於僅形成彩色濾光片，可以進一步於基板110上形成共同電極與配向膜等所需元件，以形成液晶顯示面板之彩色濾光基板，或是於基板110上進一步形成薄膜電晶體、連接線路與有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)等元件，以形成OLED顯示面板。或者，本發明亦可結合電漿顯示面板之技術，以間隔壁(spacer)取代前述之黑色矩陣114，使前述之彩色光阻材料包含螢光材料，並且形成位址電極與放電氣體與另一基板，以形成電漿顯示面板。

噴頭之行進方式與排列方向，以及噴塗次畫素區域之順序可以不受前述實施例所侷限，例如噴頭的排列方向可以與次畫素陣列之各行或各列平行或垂直，也可以與次畫素陣列之各行或各列之間具有一個大於0度且小於90度之夾角。另外，噴塗次畫素區域之順序可以不需先完成第一行再進行第二行，例如亦可先完成第一列再進行第二列，或是噴頭可以根據階梯狀之軌跡進行隨機噴塗步驟，例如先進行第一行第一列之隨機噴塗步驟，再進行第一行第二列之隨機噴塗步驟等等。

前述實施例可以對各行各列之次畫素均進行一個隨機噴塗步驟，如此一來，位於同一行或同一列之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n 均會由不同之噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 所形成，而單一噴頭H₁ 、噴頭H₂ 、...或噴頭H_n 所噴塗出之彩色光阻材料C₁ 、彩色光阻材料C₂ 、...或彩色光阻材料C_n 不會呈現出規則之圖案或線條，因此不但可以避免帶狀色彩不均問題與線狀色彩不均問題，而且也不會導致其他圖案之色彩不均問題，使得觀看者不易分辨出彩色光阻厚度導致之色度差異，進而呈現較佳之畫面呈像品質。

而於其他實施例中，本發明可以不需對每一個次畫素區域進行隨機噴塗步驟，也可以使次畫素陣列之彩色濾光片呈現出不規則之噴塗效果。第5圖為本發明第二實施例之形成彩色濾光片之方法示意圖，其中相同的元件或部位沿用相同的符號來表示。為了清楚顯示出第二實施例之特徵，第二實施例與第一實施例之相同處將不再贅述。與第一實施例之主要差異在於，第二實施例係對部分之次畫素區域進行隨機噴塗步驟，而其餘之次畫素區域則是根據預定之噴塗規則而進行噴塗。

如第5圖所示，本實施例可先設置一組順序規則，用以定義出噴頭之使用順序，例如是依照噴頭H₁ 、噴頭H₂ 、...至噴頭H_n 之順序進行噴塗，之後對各行第一列之各次畫素區域112分別進行一個隨機噴塗步驟，使得位於各行第一列之次畫素區域112中之彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n 可由噴頭H₁ 、H₂ 、...、H_n 中的其中至少二個所噴塗，並且根據前述之順序規則對各行之其餘次畫素區域112進行規則噴塗步驟。更具體地說，本實施例可以先對第一行第一列之次畫素區域112進行隨機噴塗步驟，例如隨機選取出噴頭H₁ 噴塗出彩色光阻材料C₁ ，之後對照第一行第一列所使用之噴頭H₁ 與前述順序規則，依照前述順序規則繼續選取噴頭H₂ 、H₃ 、H₄ 、H₁ 、...噴塗彩色光阻材料C₂ 、C₃ 、C₄ 、C₁ 、...到第一行第二列至第i列之次畫素區域112內。其後，再對第二行第一列之次畫素區域112進行隨機噴塗步驟，例如隨機選取出噴頭H₂ 噴塗出彩色光阻材料C₂ ，之後對照第二行第一列所使用之噴頭H₂ 與前述順序規則，依照前述順序規則繼續選取噴頭H₃ 、H₄ 、H₁ 、H₂ 、...噴塗彩色光阻材料C₃ 、C₄ 、C₁ 、C₂ 、...到第二行第二列至第i列之次畫素區域112內。如此對各行第一列之各次畫素區域112均進行隨機噴塗步驟，對各行第二列至第i列之次畫素區域112均進行規則噴塗步驟，以完成所有次畫素區域112之噴塗步驟。其中，本實施例之各噴塗隨機步驟與各噴塗規則步驟均可噴塗出單一個次畫素區域112所需之光阻吐出量。接著，可固化基板110上之所有彩色光阻材料C₁ 、C₂ 、...、C_n ，以於各次畫素區域112內形成彩色濾光片。

綜上所述，本發明可以使位於同一行或同一列之彩色光阻材料均由不同之噴頭所形成，而單一噴頭所噴塗出之彩色光阻材料不會呈現出規則之圖案或線條，因此不但可以避免帶狀色彩不均問題與線狀色彩不均問題，而且也不會導致其他圖案之色彩不均問題，使得觀看者不易分辨出彩色光阻厚度導致之色度差異，進而呈現較佳之畫面呈像品質。此外，由於本發明之各噴塗步驟均可噴塗出單一個次畫素區域所需之光阻吐出量，可有效提高製程效率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10．．．基板

12～22．．．噴頭

32～42．．．彩色光阻材料

110．．．基板

112．．．次畫素區域

114．．．黑色矩陣

C₁ ～C_n ．．．彩色光阻材料

H₁ ～H_n ．．．噴頭

N_1-1 ～N_1-m ．．．噴嘴

N_2-1 ～N_2-m ．．．噴嘴

第1圖繪示的是習知製作噴墨式彩色濾光片的方法示意圖。

第2圖至第4圖為本發明第一實施例之形成彩色濾光片之方法示意圖。

第5圖為本發明第二實施例之形成彩色濾光片之方法示意圖。

110．．．基板

112．．．次畫素區域

114．．．黑色矩陣

C₁ ～C_n ．．．彩色光阻材料

H₁ ～H_n ．．．噴頭

Claims (14)

1. 一種形成彩色濾光片之方法，包括：提供複數個噴頭；提供一基板，該基板上定義有複數個次畫素區域，該等次畫素區域排列為一i列j行之陣列，且i與j均為正整數；以及對各行第一列之該等次畫素區域分別進行一隨機噴塗步驟，各該隨機噴塗步驟包括：隨機選取該等噴頭其中之一，利用所選取之該噴頭噴塗一彩色光阻材料至所選取之該次畫素區域內，直到該次畫素區域內之該彩色光阻材料達到該次畫素區域所需之光阻吐出量；其中位於同一該次畫素區域中之該彩色光阻材料僅由該等噴頭之同一噴頭所噴塗，且位於各行第一列之該等次畫素區域中之該等彩色光阻材料係由至少二個該等噴頭所噴塗。
2. 如請求項第1項所述之方法，更包括對該基板上各該次畫素區域分別進行一該隨機噴塗步驟。
3. 如請求項第1項所述之方法，更包括：設置一組順序規則，用以定義出該等噴頭之使用順序；以及對各行之該等次畫素區域分別進行一規則噴塗步驟，各該規則噴塗步驟包括：對照所選取之該行第一列所使用之該噴頭與該順序規則，依據該順序規則依序輪流選取該等順序規則之該噴頭之一，噴塗該彩色光阻材料到和該行相鄰之行的第一列之該次畫素區域內，以分別依照順序繼續選取該等噴頭噴塗該彩色光阻材料到所選取之該行第二列至第i列之該等次畫素區域內。
4. 如請求項第1項所述之方法，更包括固化該基板上之該等彩色光阻材料，以於各該次畫素區域內形成一彩色濾光片。
5. 如請求項第1項所述之方法，其中各該噴頭分別包含複數個噴嘴，且各該隨機噴塗步驟係利用該等噴嘴其中之一進行噴塗。
6. 如請求項第1項所述之方法，其中位於同一行各列之該等次畫素區域中之該等彩色光阻材料係由至少二個該等噴頭所噴塗。
7. 如請求項第1項所述之方法，其中位於同一列各行之該等次畫素區域中之該等彩色光阻材料係由至少二個該等噴頭所噴塗。
8. 一種形成彩色濾光片之方法，包括：提供複數個噴頭；提供一基板，該基板上定義有複數個次畫素區域，該等次畫素區域排列為一i列j行之陣列，且i與j均為正整數；以及對各行內之該等次畫素區域分別進行一隨機噴塗步驟，各該隨機噴塗步驟包括：隨機選取該等噴頭其中之一，利用所選取之該噴頭噴塗一彩色光阻材料至所選取之該次畫素區域內，直到該次畫素區域內之該彩色光阻材料達到該次畫素區域所需之光阻吐出量；其中位於同一該次畫素區域中之該彩色光阻材料僅由該等噴頭之同一噴頭所噴塗，且位於各行內之該等次畫素區域中之該等彩色光阻材料係由至少二個該等噴頭所噴塗。
9. 如請求項第8項所述之方法，其中該等隨機噴塗步驟包括對各該次畫素區域均分別進行一該隨機噴塗步驟。
10. 如請求項第8項所述之方法，更包括：設置一組順序規則，用以定義出該等噴頭之使用順序；以及對各行之該等次畫素區域分別進行一規則噴塗步驟，各該規則噴塗步驟包括：對照所選取之該行第一列所使用之該噴頭與該順序規則，依據該順序規則依序輪流選取該等順序規則之該噴頭之一，噴塗該彩色光阻材料到和該行相鄰之行的第一列之該次畫素區域內，以分別依照順序繼續選取該等噴頭噴塗該彩色光阻材料到所選取之該行第二列至第i列之該等次畫素區域內。
11. 如請求項第8項所述之方法，更包括固化該基板上之該等彩色光阻材料，以於各該次畫素區域內形成一彩色濾光片。
12. 如請求項第8項所述之方法，其中各該噴頭分別包含複數個噴嘴，且各該隨機噴塗步驟係利用該等噴嘴其中之一進行噴塗。
13. 如請求項第8項所述之方法，其中位於同一行各列之該等次畫素區域中之該等彩色光阻材料係由至少二個該等噴頭所噴塗。
14. 如請求項第8項所述之方法，其中位於同一列各行之該等次畫素區域中之該等彩色光阻材料係由至少二個該等噴頭所噴塗。