专利名称：喷墨印刷设备、检查滤色器的方法及滤色器面板制造方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨印刷设备、 一种用于检查滤色器的方法和一种利用 该喷墨印刷设备制造滤色器面板的方法。
背景技术：
LCD是最常用的平板显示器中的一种，它包括两个显示面板，具有形 成在其中的电场产生电极；液晶层，置于这两个显示面板之间。在LCD中， 对电场产生电极施加电压，以使液晶层的液晶分子重新取向，从而控制透射 的光的量，以显示图像。
在LCD中，两个显示面板中的一个包括用于实现颜色的滤色器。 滤色器包括用于显示红色、绿色和蓝色的精细的图案，所述精细的图案 可通过包括涂覆、曝光、显影和蚀刻工艺的光刻工艺来形成。随着基底尺寸 的增大，更多的滤色器被涂覆在基底上，这需要大的曝光掩模和制造设备。 对于大型的LCD,存在着与通过光刻工艺形成滤色器有关的限制。 因此，近来已经引入了一种通过喷墨印刷工艺形成滤色器的方法。喷墨 印刷工艺是一种向由分隔件(partition)划分的特定区域喷射墨水溶液来产生墨 着色(ink-colored)图像的方法。因为包括红色、绿色和蓝色滤色器的多个滤色 器可同时被着色，所以这种技术使制造时间大大减少，并使制造成本大大降 低。
然而，当通过喷墨印刷工艺形成滤色器时，从每个喷嘴喷射的墨水溶液 的量会不均勾，这会导致基底上的条紋形式的显示瑕疯(stain)。
为了解决喷射的墨水溶液的量不均匀的问题，可测量从每个喷嘴喷射的 每个墨滴的直径，如果有大的偏差，则可通过调整喷射的墨水溶液比其它喷
嘴喷射的墨水溶液多或者少的喷嘴的驱动电压，将从每个喷嘴喷射的墨水溶 液的量改变为平均值。
然而，虽然均匀地控制了喷射的墨水溶液的量，但是由于分隔件的位置 引起的分隔件表面特性的不同以及喷墨位置的不同，所以每个像素的颜色特 性会表现出不同。颜色特性的这些不同会表现为条紋瑕疵
发明内容
本发明提供了 一种喷墨印刷设备。 本发明还提供了 一种用于检查滤色器的方法。
本发明还提供了 一种利用所述喷墨印刷设备制造滤色器面板的方法。 将在下面的描述中阐述本发明另外的特征，本发明另外的特征从描述中 部分地将是清楚的，或者可通过实践本发明而获知。
本发明公开了一种喷墨印刷设备，该喷墨印刷设备包括台，基底安装 在台上；喷墨头，将用于滤色器的墨水溶液喷射到基底上；色坐标测量单元， 与喷墨头间隔开，用于测量滤色器的色坐标。
本发明还公开了一种用于检查滤色器的方法，该方法包括将基底设置 在具有喷墨头和色坐标测量单元的喷墨印刷设备上，将墨水溶液喷射到基底 上；干燥墨水溶液，以形成滤色器；利用色坐标测量单元测量滤色器的色坐 标；基于色坐标信息控制喷射的墨水溶液的量。
本发明还提供了一种用于制造滤色器面板的方法，该方法包括在基底 上形成具有多个开口的绝缘层；将喷墨头设置在开口的上方，并喷射墨水溶 液；干燥墨水溶液，以形成滤色器；测量滤色器的色坐标；在滤色器上形成 电极。
将要理解的是，前面的大体描述和后面的详细描述都是示例性的和示出 性的，且意图在于提供对要求保护的本发明的进一步解释。
附图示出了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理，包 括附图以提供对本发明的进一步理解，且附图包含在本说明书中并构成本说 明书的一部分。
图1是示出根据本发明一个示例性实施例的喷墨印刷设备的示意性透视图。
图2和图3是示出图1的喷墨印刷设备的喷墨头的示意图。
图4A是示出图1的喷墨印刷设备的光谱仪(spectrometer)的示意图。 图4B是示出根据本发明一个示例性实施例的用于检查滤色器的方法的 步骤的流程图。
图5是示出根据本发明另一示例性实施例的喷墨印刷设备的示意性透视图。
图6是示出根据本发明 一个示例性实施例的滤色器面板的剖视图。
图7、图8、图9、图10和图ll是示出根据本发明一个示例性实施例的
用于制造图6的滤色器面板的方法的顺序步骤的剖^L图。 图12是示出包括图6的滤色器面板的LCD的剖视图。 图13是示出利用根据本发明一个示例性实施例的喷墨印刷设备测量的
色坐标值的曲线图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图更加详细地描述本发明，本发明的示例性实施例 示出在附图中。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，不应被解释为局 限于在此提出的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开是彻底的，并 将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在附图中，为了清晰起见，会 夸大层和区域的尺寸。附图中相同的标号表示相同的元件。
将要理解的是，当元件或层被称作在另一元件或层"上"或者"连接到" 另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上或者直接连接到另 一元件或层，或者可存在中间元件或层。相反，当元件或层被称作"直接在" 另一元件或层"上"或者"直接连接到"另一元件或层时，不存在中间元件 或层。
现在将参照图1、图2、图3和图4A描述根据本发明一个示例性实施例 的喷墨印刷设备。
图1是示出根据本发明一个示例性实施例的喷墨印刷设备的示意性透视 图，图2和图3是示出图1的喷墨印刷设备的喷墨头的示意图，图4A是示 出图1的喷墨印刷设备的光谱仪的示意图。
首先，如图1、图2和图3所示，根据本发明一个示例性实施例的喷墨
印刷设备包括台150，其上安装有基底210;头单元700,设置在台150的 上侧；光谱仪800，与头单元700间隔开；传送单元300，用于移动头单元 700和光谱仪800。台150位于支撑板130上，并通过台传动轴160被固定在适当的位置。 台150可由可透射光的透明的或半透明的材料或者可反射光的不透明材料制 成，台传动轴160可使台150沿着水平方向或者垂直方向在预定范围内移动。如图2和图3所示，头单元700包括多个头400以及形成在头400的下 表面上的多个喷嘴410R、 410G和410B。头400包括红色头400R、绿色头400G和蓝色头400B。参照图2和图3， 三个头400R、 400G和400B以相等的间隔平4亍分隔开。红色头400R的端部 和绿色头400G的端部之间的距离dl与绿色头400G的端部和蓝色头400B的 端部之间的距离d2可以相等。三个头400R、 400G和400B相对于"y"方向 以预定的角度e倾斜，因此，喷嘴节距(nozzle pitch) "D"可以变为与像素节 距(pixel pitch) "P"相同的长度(D.cos0)。头400R、400G和400B分别包括多个红色喷嘴410R、多个绿色喷嘴410G 和多个蓝色喷嘴410B,且喷嘴以基本上相等的间隔布置。在这种情况下，红 色喷嘴410R和绿色喷嘴410G之间的间隔Yl与绿色喷嘴410G和蓝色喷嘴 41OB之间的间隔Y2可以相等。头单元700在利用传送单元300沿着"x"方向和"y"方向移动的同时 通过喷嘴410R、 410G和410B喷射墨水溶液5。在这种情况下，因为头单元 700的尺寸与喷嘴410R、410G和410B的数量受到限制，所以每个滤色器230 不是通过单次的扫描来形成。因此，可通过重复地传送头单元700在基底210 的整个区域上形成滤色器230。光i普4义800可测量滤色器230的色坐标。现在将参照图1和图4A描述光谱仪800。如图4A所示，光谱仪800包括光谱测量部分500和电路部分550。 光谱测量部分500包括传感部分510;光源部分520,设置在基底210 的下侧和/或上侧；光谱部分530，用于分解已经穿过形成在基底210上的滤 色器(未示出)的光；处理部分540，用于分析光谱单元530获得的光的光谱特 性，并自动计算与色调、亮度和色度有关的色坐标值。电路部分550将从光谱测量部分500获得的色坐标信息传输到头单元
700,可以通过根据色坐标信息改变头400的驱动电压来控制喷射的墨水溶液 的量。光谱仪800可以根据例如透射法或反射法测量滤色器的色坐标值。在透 射法中，光源部分520设置在台150的下侧，光穿过台150和基底210透射 到滤色器230。在这种情况下，为了使光从基底210的下部透射，可以采用 透明的台。在反射法中，光源部分520设置在基底210的上侧，从滤色器的 上侧提供的光被反射，随后被分析以获得颜色信息。在这种情况下，为了使 光从基底210向上反射，而不是向基底210的下侧透射，可以采用由不透明 的且反射率高的材料制成的台。光谱仪800在台150的下部和上部都可具有光源部分520,从而根据使 用条件选#^生地利用透射法和反射法。传送单元300包括支撑体310,位于基底210的上侧并与基底210间 隔开；第一水平传送部分330，用于沿着"x"方向传送头单元700;第二水 平传送部分350,用于沿着"x"方向传送光谱仪800;垂直传送部分320, 用于沿着"y"方向传送头单元700和光谱仪800;第一升降器340，用于升 高和降低头单元700;第二升降器360，用于升高和降低光谱仪800。第一水平传送部分330和垂直传送部分320分别沿着"x"方向和"y" 方向移动头单元700,并使得墨水溶液被顺序地喷射在基底210的像素中。 第二水平传送部分350和垂直传送部分320分别沿着"x"方向和"y"方向 移动光谱仪800，并使得能够顺序地扫描每个像素的色坐标值。此外，台150可以通过台传动轴160沿着"x"方向和"y"方向移动。 因此，在头单元700和光谱仪800通过传送单元300沿着"x，，方向和"y，， 方向移动的同时，位于台150上的基底210可沿着"x"方向和"y"方向同 时移动。如下，将参照图1、图2、图3、图4A和图4B描述^f艮据本发明的利用 喷墨印刷设备来检查基底210上的滤色器230的方法。图4B是示出根据本发明一个示例性实施例的用于检查滤色器的方法的 步骤的流程图。首先，通过操作喷墨印刷设备的第一水平传送部分330、垂直传送部分 320和第一升降器340使头单元700位于基底210的上侧。接下来，在沿着"x"方向移动头单元700的同时，驱动第一水平传送部 分330与喷嘴410R、 410G和410B，以将墨水溶液5喷射在l象素中。随后，干燥墨水溶液5，从而形成滤色器230。可在室温下干燥墨水溶液 5,或者可在较低的温度下对墨水溶液5进行热处理。随后，通过操作第二水 平传送部分350、垂直传送部分320和第二升降器360使光谱仪800位于基 底210的上侧。此时，通过传感部分510检测喷射了墨水溶液的像素的位置。 随后来自光源部分520的光照射到滤色器230。当光透射穿过滤色器230 时，通过光谱部分530将透射的光分解成光谱。处理部分540利用将所述光 分解之后获得的颜色特性来计算色坐标。颜色特性包括与色调、亮度和色度 有关的值。对通过单个喷嘴扫描的像素的色坐标求平均，以获得偏差。如果 偏差大，则相应的信息被传输到电路部分550。电路部分550根据接收的信 息改变头400的驱动电压，以调整喷射的墨水溶液5的量。在重复所述方法的步骤之后，再次利用光谱仪800测量滤色器230的色 坐标值。图13中示出了以这种方式测量的色坐标的结果。图13是示出利用根据本发明一个示例性实施例的喷墨印刷设备测量的 色坐标值的曲线图。在该实验中，喷射红色墨水溶液，频率为大约4kHz，印 刷速度为大约100mm/s，每个像素的开口为大约148|am x 490pm。参照图13,横轴表示通过单个喷嘴扫描的像素数量，纵轴表示色坐标值。 "A"是调整之前的色坐标值，"B"是基于光谱仪800获得的信息调整之后 的色坐标值。如曲线图中所示，调整后的色坐标值(B)的偏差小于未调整的色坐标值(A) 的偏差。色坐标值(A)的偏差为大约0.007,而色坐标值(B)的偏差为大约0.004 或者更小。以这种方式，通过使滤色器的色坐标值的偏差变窄，显示相同颜色的每 个像素可显示出具有小偏差范围内的色坐标的颜色。因此，可以防止即使在 喷射的墨水溶液的量相同的情况下由分隔件的位置引起的分隔件的表面特性 不同以及喷墨位置的不同仍导致在每个像素中显示不同颜色的现象，从而减 少了显示瑕疯。现在将参照图5来描述根据本发明另一示例性实施例的喷墨印刷设备。 图5是示出根据本发明另一示例性实施例的喷墨印刷设备的示意性透视图。
根据当前示例性实施例的喷墨印刷设备与本发明前一示例性实施例的喷 墨印刷设备几乎相同。然而，根据当前示例性实施例的喷墨印刷设备另外地包括用于检查滤色器230的颜色特性的厚度测量单元900。厚度测量单元900与光谱仪800间隔开，并连接到用于沿着"x，，方向传 送厚度测量单元900的第三水平传送单元370和用于升高和降低厚度测量单 元900的第三升降器380。厚度测量单元900测量滤色器230的厚度。厚度测量单元900包括厚度测量部分(未示出)和电路部分(未示出)。厚度 测量部分测量滤色器的透射率，以计算滤色器的厚度，电路部分将厚度测量 部分获得的厚度信息传输到头部分700，使得可通过根据所述信息调整头400 的驱动电压来改变喷射的墨水溶液的量。厚度测量部分包括从基底210的上部和/或下部照射光的光源(未示出)， 当从光源提供的光透射穿过滤色器时，可测量滤色器的透射率。还可以利用 透射率来获得滤色器的厚度。透射率(TcF)和厚度(d)具有下面的关系 = exp(—otii)其中，a是吸收系数。可利用厚度测量部分获得的滤色器的透射率来计 算滤色器的厚度。可通过参照基底的透射率校正基底和滤色器的透射率来获 得滤色器的透射率，其中，所述基底和滤色器的透射率通过从基底的上部或 下部照射光来获得。因为滤色器的厚度和色坐标值彼此成比例，所以当滤色器厚时，色坐标 值通常高。因此，厚度测量单元900可对光谱仪800起补充作用。现在将参照图1、图2、图3、图4A、图4B和图5描述利用喷墨印刷设 备形成滤色器面板的方法。首先，将参照图6如下描述滤色器面板。图6是示出根据本发明 一个示例性实施例的滤色器面板的剖视图。 如图6所示，在根据本发明一个示例性实施例的滤色器面板200中，多个称为黑矩阵的光阻挡构件223a以预定间隔单独地形成在基底210上。滤色器230R、 230G和230B形成在光阻挡构件223a之间。共电才及270形成在光阻挡构件223a与滤色器230R、 230G和230B上。用于使光阻挡构件223a与滤色器230R、 230G和230B平坦化的保护层(overcoat)(未示出)可形成在共电极270的下部。
现在将参照图7、图8、图9、图10、图11和图12并且还参照图1、图 2、图3、图4A、图4B、图5和图6来描述用于制造图6中示出的滤色器面 一反的方法。图7、图8、图9、图10、图11和图12是示出根据本发明一个示例性实 施例的用于制造图6的滤色器面板的方法的顺序步骤的剖视图。首先，如图7所示，在基底210上形成负型光致抗蚀剂膜223。接着，如图8所示，通过利用具有光透射区150a和光阻挡区150b的掩 模150采用波长为大约350nm至440nm的光对光致抗蚀剂膜223进行曝光， 随后在大约IO(TC至130。C的温度下对光致抗蚀剂膜223执行曝光后烘焙大约 60秒至120秒。然后，通过显影工艺，保留光致抗蚀剂膜223的通过掩模150 曝光的部分223a，而去除光致抗蚀剂膜223的未被曝光的部分223b。然后，参照图9，利用2.38%的TMAH溶液对光致抗蚀剂膜的未曝光的 部分223b进行显影，对光致抗蚀剂膜的保留部分223a进行固化，从而形成 多个光阻挡构件223a。光阻挡构件223a用作分隔件。参照图10，将喷墨印刷设备设置在其上已经形成有光阻挡构件223a的 基底210上方。喷墨印刷设备包括头单元700和光谱仪800,头单元700包 括多个头400R、 400G和400B以及形成在相应的头400R、 400G和400B的 下表面上的多个喷嘴410R、 410G和410B。将喷嘴410R、 410G和410B设 置在光阻挡构件223a之间，以喷射用于滤色器的墨水溶液5。随后，干燥墨水溶液5，从而在光阻挡构件223a之间形成滤色器230R、 230G和230B，如图11所示。随后，利用光谱仪800测量滤色器230R、 230G和230B的色坐标值。当 测量的色坐标值的偏差在预定范围内时，完成滤色器230的形成。如果测量 的色坐标值的偏差超出预定范围，则将相应的信息传输到头单元700，以改 变头400的驱动电压，从而调整喷射的墨水溶液5的量。参照图6，在光阻挡构件223a与滤色器230R、 230G和230B上形成共 电极270,在共电极270上形成取向层21。此外，在形成共电极270之前， 可另外地形成用于使光阻挡构件223a与滤色器230R、 230G和230B平坦化 的保护层(未示出)。参照图12,制造出的滤色器面板200面向薄膜晶体管(TFT)阵列面板100。图12是示出包括图6的滤色器面板的LCD的剖视图。TFT阵列面板100包括基底110;栅极线121，包括栅电极124和端部 129;栅极绝缘层140,形成在栅极线121上；半导体154,形成在栅电极124 的上部；欧姆接触163和165,形成在半导体154上；lt据线171，形成在半 导体154上并包括源电极173和端部179;漏电极175,在半导体154的上部 面向源电极173;钝化层180，具有多个接触孔181、 182和185;像素电极 191，通过接触孔185连接到漏电极175;接触辅助件81和82,分别通过接 触孔181和182连接到栅极线121的端部129和数据线171的端部179;取 向层ll,形成在以上组件上。在TFT阵列面板100和滤色器面板200之间注 入包括多个液晶分子300的液晶层3,从而完成LCD。如上所述，在本发明中，通过减小色坐标值或滤色器厚度的偏差，在显 示相同颜色的每个像素中可形成具有小偏差范围内的色坐标值或厚度的滤色 器。因此，可以防止即使在对每个滤色器喷射的墨水溶液的量相同情况下在 墨水干燥之后每个像素中仍显示不同颜色的现象，从而减少了显示瑕疯。对本领域技术人员将清楚的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 可对本发明做出各种修改和变化。因此，只要对本发明的修改和变化落入权 利要求及其等同物的精神和范围内，本发明就意图覆盖这些修改和变化。
权利要求
1、 一种喷墨印刷设备，包括 台，用于容纳基底；喷墨头，将用于滤色器的墨水溶液喷射到所述基底上； 色坐标测量单元，与所述喷墨头间隔开，用于测量所述滤色器的色坐标。
2、 如权利要求l所述的设备，其中，所述色坐标测量单元是光谱仪。
3、 如权利要求2所述的设备，其中，所述光谱仪包括 光谱测量部分，用于测量所述滤色器的色坐标；电路部分，用于将所述色坐标的信息传输到所述喷墨头，以控制喷射的 墨水溶液的量。
4、 如权利要求3所述的设备，还包括 传送单元，用于移动所述喷墨头和所述光谱仪。
5、 如权利要求4所述的设备，还包括厚度测量单元，通过所述传送单元可移动所述厚度测量单元，且所述厚 度测量单元与所述喷墨头和所述光谱仪间隔开。
6、 如权利要求5所述的设备，其中，所述厚度测量单元包括 厚度测量部分，用于测量所述滤色器的厚度；电路部分，用于将所述厚度信息传输到所述喷墨头，以调整喷射的墨水 溶液的量。
7、 一种用于检查滤色器的方法，包括将基底设置在具有喷墨头和色坐标测量单元的喷墨印刷设备上；将墨水溶液喷射到所述基底上；干燥所述墨水溶液，以形成滤色器；利用所述色坐标测量单元测量所述滤色器的色坐标；基于所述色坐标测量控制喷射的墨水溶液的量。
8、 如权利要求7所述的方法，其中，在测量所述滤色器的色坐标的步骤 中利用光谱特性。
9、 如权利要求7所述的方法，其中，通过将光谱仪从所述基底的一侧移 动到所述基底的另 一侧来测量多个像素的色坐标。
10、 如权利要求9所述的方法，其中，测量所述色坐标之后，将所述多个像素的色坐标归一化，并基于所述归一化的色坐标调整所述喷墨头的驱动 电压。
11、 一种用于制造滤色器面板的方法，包括在基底上形成包括多个开口的绝缘层； 将喷墨头设置在所述开口的上方，并喷射墨水溶液； 干燥所述墨水溶液，以形成滤色器； 测量所述滤色器的色坐标； 在所述滤色器上形成电极。
12、 如权利要求11所述的方法，其中，通过将光谱仪从所述基底的一侧 移动到所述基底的另 一侧来测量多个像素的色坐标。
13、 如权利要求12所述的方法，其中，测量所述色坐标之后，将所述多 个像素的色坐标归一化，并基于所述归一化的色坐标调整所述喷墨头的驱动 电压。
14、 如权利要求11所述的方法，其中，所述绝缘层是光阻挡构件。
全文摘要
本发明公开了一种喷墨印刷设备、一种用于检查滤色器的方法和一种利用该喷墨印刷设备制造滤色器面板的方法。该喷墨印刷设备包括台，其上安装有基底；喷墨头，用于将滤色器墨水喷射到基底上；色坐标测量单元，与喷墨头间隔开，用于测量滤色器的色坐标。
文档编号G02F1/1335GK101144931SQ20071014654
公开日2008年3月19日 申请日期2007年8月20日 优先权日2006年9月13日
发明者姜仑昊, 尚泉源, 权成圭, 李侊昊, 柳在俊, 沈怡燮, 郭昌训, 金时经, 金炳住, 金璋燮 申请人:三星电子株式会社;应用材料有限公司