TWI505007B - 具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法 - Google Patents

Description

具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法

本發明係有關於一種顆粒型影像顯示器之製作方法，特別是有關於一種在製造過程中檢測和修補缺陷的方法。

近年來，顆粒型影像顯示器(particle-based image display，PBD)在顯示技術領域已廣受注目。由於顆粒型影像顯示器具有廣視角、低耗能、重量輕且體積薄等優點，顆粒型影像顯示器係廣泛的用於各種電子產品，例如電子書、電子紙、電子追踪器、數位電子看板或類似的電子產品。顆粒型影像顯示器可提供類似於閱讀紙張產品的視覺效果。不同於背光平板顯示裝置，顆粒型影像顯示器利用顏料粒子反射之環境光線進行顯示，因此沒有很強的外部光線產生之刺眼強光或其它效應，而影響閱讀的舒適度。此外，顆粒型影像顯示器只有在進行顯示內容改變時才會消耗電力。

顆粒型影像顯示器包括複數個以陣列形式排列，獨立尋址之顯像單元。各顯像單元是由複數個顯像槽構成，其中各顯像槽填入顏料粒子。各顯像槽設置於一對相對且彼此分隔之基板間，且電極設置於至少一基板上。藉由施加電壓至電 極上，於相對之基板間產生電場，而使得顯像槽中的帶電顏料粒子分別受到具有相反極性之電極的吸引，而開始向對應的基板移動。因此，可藉由改變電極之極性，控制顏料粒子之位置，藉以控制顯像槽顯示顏料粒子或流體之反射光的影像。

請參照第1A至1C圖，其顯示乾粉式(dry power type)顆粒型影像顯示器100。首先，於基板110上形成複數個隔牆結構122，以定義複數個顯像槽120。後續，分別將複數個第一粒子130和第二粒子140依序填入顯像槽120中。後續，藉由一具有電極160的背板150將顯像槽120密封。於各顯像槽120填入複數個具有對比顏色且具有相反極性之第一粒子130和第二粒子140(例如黑和白)。

因此，藉由改變施加在顏料粒子130、140之外部電場，控制顯像槽120中不同顏色粒子之浮起和落下狀態，搭配使用一彩色濾光片達成彩色顯示。此外，為了解決電泳顯示器反應慢的缺點，可選擇乾粉顯示器中之顏料粒子130、140，以達到良好的流動性和噴流性。如此，顏料粒子具有流動之特性，且當施加電場時可快速的移動。然而，在填入之過程中，顏料粒子130、140可能散佈在顯像槽之各處，換言之，即使在重力的作用下，顏料粒子130、140也不是沿直線分佈。若沒有均勻地填入顏料粒子130、140，顯示器100所顯示之影像可能會產生色差，而降低顯示器的良率。此外，具有相反極性電荷之黑色和白色粒子可能會因為靜電吸引而聚集在一起，使得將顏料粒子填入顯像槽變得困難，因此影響良率。降低顏料粒子之電荷密度可減少靜電吸引所產生粒子聚集的問題，然 而，其會減低顏料粒子對驅動電場之敏感度，使反應速度變慢。否則，顏料粒子需要更高的電壓才能驅動。實際上，均勻的於各顯像槽中填入具有相反極性之黑和白之粒子遇到相當大的挑戰。因此，製造顆粒型影像顯示器時，填入粒子之均勻性的的品管是重要關鍵。

在顆粒型影像顯示器之習知製程中，大部分的品管工作是在將顯像槽密封後才進行。因此，即使檢測到缺陷，也不能進行修復。舉例來說，美國專利US 7,843,621揭示光電顯示裝置製作過程中的測試方法，其對於缺陷檢測後之唯一建議是記錄有缺陷顯像槽之位置，以確保此單元不會用於最終的產品。此外，雖然日本專利JP 200603918所揭示之一種製造顆粒型影像顯示器之方法，其中該方法於密封前面板(front panel)前會進行光學檢測程序，但未提到如何處理被檢測出的缺陷。

因此，業界需要解決上述缺陷和問題之方法。

根據本發明之一技術樣態，其提供一具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器的製作方法，包括：於複數個顯像槽中填入複數個第一粒子；辨識上述顯像槽之一或多個缺陷；及修復一單元範圍內之上述缺陷，其中該單元係由上述影像槽之一部分所構成。

根據本發明之另一技術樣態，其提供一種具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器的製作方法，包括：於複數個顯像槽中填入複數個第一粒子；以極化光束照射上述顯像槽；根據各顯像槽內第一粒子所散射的光束強度，辨識一或多個缺 陷；及移除至少部分第一粒子、填入另外的第一粒子或移除外來物，藉以修復一或多個缺陷。

根據本發明之一技術樣態，其提供一種顆粒型影像顯示器的製作方法，包括：提供一基板，其上具有複數個顯像槽；於各上述顯像槽中填入複數個第一粒子；進行一第一光學檢測，以辨識一或多個第一單元，其中各第一單元具有預定數量的相鄰顯像槽，且包括至少一第一缺陷顯像槽；移除一或多個第一單元中之上述第一粒子；及於將另外的第一粒子重新填入至位於一或多個第一單元中之上述顯像槽。

S11‧‧‧步驟

S12‧‧‧步驟

S13‧‧‧步驟

S14‧‧‧步驟

15‧‧‧步驟

S81‧‧‧步驟

S82‧‧‧步驟

S83‧‧‧步驟

S84‧‧‧步驟

S85‧‧‧步驟

S86‧‧‧步驟

S87‧‧‧步驟

S88‧‧‧步驟

S89‧‧‧步驟

100‧‧‧影像顯示器

110‧‧‧基底

120‧‧‧顯像槽

122‧‧‧隔牆結構

130‧‧‧第一粒子

140‧‧‧第二粒子

150‧‧‧背板

160‧‧‧電極

302‧‧‧粒子填入裝置

304‧‧‧缺陷檢測裝置

306‧‧‧缺陷修補裝置

308‧‧‧封裝裝置

400‧‧‧光學檢測裝置

402‧‧‧檢測模組

404‧‧‧雷射修復模組

502‧‧‧極化光束

504‧‧‧顯像槽

506‧‧‧第一粒子

508‧‧‧光線

510‧‧‧濾光器

511‧‧‧顯像槽

512‧‧‧光學接收器

514‧‧‧散射光束

530a‧‧‧單元

530b‧‧‧單元

580‧‧‧遮罩

590‧‧‧開口

606‧‧‧影像擷取元件

608‧‧‧影像擷取元件

701‧‧‧基板

702‧‧‧第一粒子

703‧‧‧電極

704‧‧‧第二粒子

706‧‧‧光束

708‧‧‧光學接收器

第1A至第1C圖顯示傳統顆粒型影像顯示器製作方法之示意圖。

第2圖至第3圖顯示本發明一實施例顆粒型影像顯示器之製作方法之示意圖。

第4圖為運用本發明一實施例自動光學檢測裝置所繪示的示意圖。

第5A圖為根據本發明一實施例檢測缺陷方法所繪示的示意圖。

第5B圖和第5C圖為根據本發明之一實施例修復缺陷方法所繪示的示意圖。

第6圖為根據本發明之一實施例使用高度辨識方法以得到顯像槽中粒子的填充狀況之示意圖。

第7圖為根據本發明之一實施例檢測第二粒子缺陷方法之 示意圖。

第8圖為根據本發明之一實施例顆粒型影像顯示器製作方法的流程圖。

本發明提供一顆粒型影像顯示器之製作方法，其包括缺陷辨識與修補以改善填入粒子之良率和降低製造成本。

第二圖為根據本發明之一實施例所繪示的顆粒型影像顯示器製作方法示意圖。首先，進行步驟S11，提供一基板，於基板上形成複數個隔牆結構，以形成複數個顯像槽。隨後進行步驟S12，於顯像槽中填入複數個具有特定顏色之第一粒子。接著進行步驟S13，檢測顯像槽中之缺陷。再進行步驟S14，執行分類步驟。最後進行步驟S15，修復關於顯像槽單元中之缺陷。

在本發明一實施例中，係使用預填入方法來填入粒子。在預填入方法中，首先將複數個第一粒子填入至一預製模板(template)上的各隔間內，其中各隔間的位置分別對應到基板上的各顯像槽，且各隔間具有適當的容量體積，使其恰能容納一預定數量之第一粒子，且此預定數量約略相當於欲填入顯像槽內的第一粒子數量。隨後將預製模板貼合在基板上，並藉由場勢(例如重力場或電場)的影響，使複數個第一粒子則從預製模板上的隔間內轉移至對應的顯像槽中。

在本發明一實施例中，粒子填入製程、缺陷檢測製程、缺陷修復製程和封裝製程可在一連續的程序中進行。舉例來說，如第3圖所示，粒子填入裝置302、缺陷檢測裝置304、 缺陷修補裝置306和封裝裝置308可設置於一連續式的製程線上，以使粒子填入製程、缺陷檢測製程、缺陷修復製程和封裝製程在一連續之方式中進行。

根據本發明一實施例，可使用光學或聲學檢測缺陷。在本發明一實施例中，係使用自動光學檢測裝置(automatic optical inspection，AOI)來檢測缺陷。請參照第4圖，其顯示一光學檢測裝置400，包括一用來檢測顆粒型影像顯示器之缺陷之檢測模組402，和用來修復缺陷以增加良率之雷射修復模組404。有關此部分自動光學檢測裝置之詳細說明可參考台灣專利M317023。在本發明一實施例中，可使用自動或手動模式修復缺陷。

除了自動光學檢測裝置外，本發明亦可使用超聲波感測器(ultrasonic transducer)來進行檢測，只要根據各顯像槽對應的超聲波傳遞時間，即可判斷出顯像槽內所填入第一粒子的高度。本發明可使用粒子和感測器監測得之反射聲波的振幅輪廓檢測填入製程的粒子是否足夠。填入粒子中超聲波衰減係數(ultrasonic attenuation coefficient)之變動可能與一特定顯像槽中粒子的孔隙(porosity)有關。為了減少量測的誤差，可先使用例如震動器將顯像槽內堆積的粒子整平。

請參照第5A圖，在本發明一實施例中，辨識缺陷S13之步驟係可以為將極化光束502照射顯像槽504。當極化光束502穿過上述顯像槽504，部分的極化光束502由於第一粒子506造成散射，形成散色光束514。因此，穿過顯像槽504之光線508包括部分未被粒子散射的極化光和部分的散射光。 藉由使用適當的濾光器(filter)510來過濾，使得僅有散射光束514穿過濾光器510，而極化光束無法穿過。再藉由光學接收器512(optical reviver)來接收上述散射光束514，而可根據對應各顯像槽之散射光的強度進行分析以辨識出缺陷。

本實施例可根據各顯像槽504之散射光的強度得到顯像槽504中第一粒子506之分佈。舉例來說，當顯像槽中填入過量粒子時，極化光束將很難穿過這些第一粒子而不被散射，因此，相對於填入正常量之顯像槽而言，填入過量粒子的顯像槽之散射光束強度會相對較弱。而在粒子填入不足之狀況中，大部分的極化光束直接穿過顯像槽，而沒有產生散射。此同樣會導致散射光束之強度較低。換句話說，本實施例可制定適當的散射光強度標準，來判斷缺陷出現的可能性。在本發明一實施例中，標準之起始值和容差係根據產品的需求制定，以辨識缺陷。

若沒有使用濾光器濾除照射粒子之極化光束，除了在亮點內部以外所有的顯像槽係辨識為黑色區域，理由是亮點表現出較高的強度。因此，很難於顯像槽間比較光強度和對比。相反的，本發明之實施例中，藉由檢查散射光束，過濾掉極化光束之分析方法可較清楚地比對各顯像槽間之相對散射光強度，以估算顯像槽中粒子之填入結果。

在本發明一實施例中，在進行辨識缺陷前，會先使顯像槽內堆疊的第一粒子平坦化。例如，可使用超聲波產生器或其他類似之震動裝置，使原本聚集在一起的部分第一粒子散開，以提升缺陷辨識之可靠度。特別是，超聲波裝置可用來 提供一定時間的震動，使第一粒子平坦化，以利進行後續缺陷辨識。

此外，第S12步驟的預填入製程、缺陷檢測和修復製程亦可使用上述相似的方法，用來控制各隔間之第一粒子的分佈的均勻性，藉以改善第一粒子填入結果之均勻性。

請參照第5B圖，其顯示示範之檢測結果，各顯像槽的散射光束之強度係以對應的灰階顯示，以辨識缺陷。根據辨識的結果，後續進行一缺陷分析，以將缺陷分類對應的缺陷型態，例如第一粒子填入不足、第一粒子溢填、亮度不均勻(mura)缺陷、出現外來物、雜質、或間隔壁變形。如第5B圖所示，在顯像槽511中，辨識出顯像槽520a、520b、520c具有缺陷，可對該些顯像槽進行對應的動作。在本發明一實施例中，修復缺陷包括移除至少部分的第一粒子，填入另外的第一粒子，移除外來物或雜質。在本發明一實施例中，第一粒子、外來物或雜質可藉由真空抽吸、空氣吹除、電壓驅動或靜電驅動。

此外，若特定型態的缺陷無法有效修復，例如隔牆結構的缺陷，則標註相關的顯像槽，以避免進行後續的製程。舉例來說，可對基板進行重工製程，而不是修復製程。

根據本發明，在進行缺陷修復時是以單元為基礎，來對一個或多個單元進行修復。各單元包括一個或多個相鄰的顯像槽，且具有一預定的大小以對應基板上一部分的顯像槽。在本發明中，單元可具有不同的尺寸或形狀，以符合製程的需求。例如，單元530a包括4個相鄰的顯像槽，單元530b 包括6個相鄰的顯像槽。在本發明一實施例中，自動光學檢測裝置(AOI machine)更包括一計算模組，根據有缺陷之顯像槽分佈的結果，決定各單元的位置，以進行缺陷修復製程。

在本發明一實施例中，自動光學檢測裝置(AOI machine)更包括一可移動至選定單元之修復模組，用以修復選定單元中的顯像槽，而不會影響到選定單元外的其它顯像槽。此外，本實施例可視需要選擇適合的裝置，以進一步保護選定單元外的顯像槽。請參照第5C圖，本發明一實施例在修復之製程中，使用具有一對應於開口530a或530b之開口590的遮罩580。遮罩580先固定在前板上，覆蓋除了單元530a中顯像槽外的所有顯像槽。在修復單元530a中的缺陷後，將遮罩580移除，暴露單元530b，修復單元530b中的缺陷。在完成修復製程後，可進行另一缺陷辨識製程，以確認各單元顯像槽的修復結果。

本發明不限定於使用光學方法檢測顯像槽中粒子的填充結果。請參照第6圖，本發明一實施例可更進一步使用高度辨識方法，以得到顯像槽中粒子的填充狀況。如第6圖所示，當第一顯像槽602和第二顯像槽604之堆疊高度不同時，光線呈現不同的入射角，且本方法可使用例如電荷耦合元件(CCD)之影像擷取元件606、608，辨識粒子堆疊高度的差異，以預估顯像槽中粒子的填充結果。更甚者，本發明更可量測填入顯像槽中堆疊粒子之電容和電感，以估算顯像槽中粒子的填充狀況。

在完成針對第一粒子之缺陷檢測和修復步驟後， 接著於顯像槽中填入複數個第二粒子。並可以類似的方法進行第二粒子之缺陷檢測和修復步驟，以辨識與其他顯像槽相關的其他缺陷，且修復與其他顯像槽相關之顯像槽中的缺陷。

值得注意的是，第一粒子和第二粒子會傾向於聚集在一起。因此，可在進行缺陷辨識前，先對第一粒子和第二粒子進行重新排列，以改善於顯像槽中填入第二粒子後的缺陷辨識。

第7圖顯示第一粒子702和第二粒子704進行重新排列的示意圖。請參照第7圖，在一實施例中，使用形成有電極703之透明基板701暫時覆蓋顯像槽，並施加一外部電場。由於具有不同的電荷極性，第一粒子704和第二粒子704會朝不同的方向驅動。如第7圖所示，具有正電荷極性之黑色第一粒子702係驅動向下，具有負電荷極性之白色第二粒子704係驅動向上。

再移除外加電場後，同樣可先進行前述平坦化製程，再對第二粒子704進行光學缺陷檢測步驟。在本發明之一實施例中，由於所使用的第二粒子704為白色粒子，因此當複數個光束706穿過透明基板701照射顯像槽時，光束706會被第二粒子704反射後，由光學接收器708接收。接著同樣可根據反射光束的強度，再次進行缺陷分析步驟，以分類成不同的缺陷型態。接著，以和上述類似的方法修復缺陷。

此外，在缺陷修復後，可再進行另一檢測步驟以確定修復的結果。若修復的結果符合要求，將顯像槽密封，且之後與背板結合，形成顆粒型影像顯示器。

第8圖顯示根據本發明另一實施例之顆粒型影像顯示器製作方法流程圖。請參照第8圖，首先如步驟S81所示，提供一基板，且形成複數個顯像槽於基板上。後續，如步驟S82所示，於各顯像槽中填入複數個第一粒子。如步驟S83所示，對一或更多的第一單元進行第一光學檢測。如之前所述的，可使用極化光束和自動光學檢測裝置進行第一光學檢測。各第一單元具有預定數量的相鄰顯像槽，且包括至少一第一缺陷顯像槽。如步驟S84所示，接著進行缺陷分析，以將缺陷分類成對應的缺陷型態，例如第一粒子填入不足、第一粒子溢填、亮度不均缺陷、出現外來物、出現雜質、或間隔壁變形。如步驟S85所示，進行第一修復步驟，移除一或是更多個第一單元中的第一粒子，且於一或是更多第一單元中的顯像槽中重新填入另外的第一粒子。

後續，如步驟S86所示，在重填第一粒子之後，於各顯像槽中填入複數個第二粒子。如步驟S87所示，後續對一或是更多第二單元進行第二光學檢測。各第二單元具有預定數量之相鄰的顯像槽，且包括至少一第二缺陷顯像槽。如步驟S88所示，進行第二修復步驟，於一或是更多個第二單元中的顯像槽中重新填入複數個第一粒子和第二粒子。如步驟S89所示，將顯像槽密封，且之後與背板結合，形成顆粒型影像顯示器。

根據上述，本發明在密封顯像槽前，辨識出一或多個缺陷，且這些缺陷可根據缺陷的型態逐個單元進行修復。因此，本發明可改善顆粒型影像顯示器粒子填入之均勻度(此 為製作顆粒型影像顯示器之瓶頸)，藉以有效增加產品良率和降低成本。

雖然本發明已揭露較佳實施例如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

S81‧‧‧步驟

S82‧‧‧步驟

S83‧‧‧步驟

S84‧‧‧步驟

S85‧‧‧步驟

S86‧‧‧步驟

S87‧‧‧步驟

S88‧‧‧步驟

S89‧‧‧步驟

Claims (12)

1. 一具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，包括：於複數個顯像槽中填入複數個第一粒子；辨識與一或多個該些顯像槽相關之缺陷；及修復一單元中對應於部分該些顯像槽中之該缺陷，其中修復該缺陷之步驟包括移除至少部分該些第一粒子，或填入另外的第一粒子。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，更包括將該缺陷分成數個類型，該些類型包括該些第一粒子填入不足、該些第一粒子溢填、亮度不均(mura)缺陷、出現外來物、或出現雜質。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，更包括使該些第一粒子平坦。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，其中辨識該缺陷之步驟包括光學檢測該缺陷。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，其中辨識該缺陷之步驟包括聲學檢測該缺陷。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，更包括在修復該缺陷後， 再辨識該單元中之另一缺陷。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，更包括：於該些顯像槽中填入複數個第二粒子；辨識與另一或多個顯像槽相關之另一缺陷；及修復另一單元中與另一或多個顯像槽相關之該另一缺陷。
8. 一具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，包括：於複數個顯像槽中填入複數個第一粒子；以極化光束照射該些顯像槽，其中部分照射該些第一粒子之極化光束會被散射而產生散射光束；根據對應各顯像槽之該散射光束強度，辨識與一或多個缺陷；及藉由移除至少部分第一粒子，填入另外的第一粒子，或移除外來物，修復該一或多個缺陷。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具有複數個顯像槽之顆粒型影像顯示器之製作方法，更包括濾除該極化光束。
10. 一顆粒型影像顯示器之製作方法，包括：提供一基板，具有複數個顯像槽；於各該些顯像槽中填入複數個第一粒子；進行一第一光學檢測，以辨識一或多個第一單元，其中各第一單元具有預定數量的相鄰顯像槽，且包括至少一 第一缺陷顯像槽；移除該一或多個第一單元中之該些第一粒子；及於位於該一或多個第一單元中之該些顯像槽重填另外的第一粒子。
11. 如申請專利範圍第10項所述之顆粒型影像顯示器之製作方法，更包括：在重填另外的第一粒子之後，於各顯像槽填入複數個第二粒子；進行一第二光學檢測，以辨識一或多個第二單元，其中各第二單元具有預定數量的相鄰顯像槽，且包括至少一第二缺陷顯像槽；移除該第二單元中的第一粒子和第二粒子；及於該一或多個第二單元內之該些顯像槽中重新填入複數個第一粒子和第二粒子。
12. 如申請專利範圍第10項所述之顆粒型影像顯示器之製作方法，其中進行該第一檢測之步驟包括：以極化光束照射該些顯像槽，其中部分照射各顯像槽中之該些第一粒子之極化光束會被散射，而產生散射光束；及根據對應各該些顯像槽該散射光束之強度，辨識該第一缺陷顯像槽。