專利名稱：噴墨淀積裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可溶材料的淀積，更具體地說，涉及利用噴墨技術(shù)進(jìn)行可溶材料的淀積。
近年來，要求作為制造過程的一部分將有機(jī)或無機(jī)可溶或可分散材料(例如聚合物、染料、膠體材料等)淀積在固體表面上的產(chǎn)品的數(shù)量日益增多。這些產(chǎn)品的一個(gè)實(shí)例就是有機(jī)聚合物場致發(fā)光顯示器件。有機(jī)聚合物場致發(fā)光顯示器件要求將可溶聚合物淀積在固體襯底上成預(yù)定的圖案，以提供顯示器件的發(fā)光像素。還有些實(shí)例包括在襯底上淀積材料以形成有機(jī)聚合物薄膜晶體管(TFT)以及用流體自組裝(FSA)在襯底上組裝的芯片之間形成連線。襯底可由例如玻璃，塑料或硅制成。
通常，襯底是一個(gè)剛性襯底，故而提供的是剛性顯示器件。但是，包括可以卷曲或折疊的柔性顯示器的產(chǎn)品正有越來越多的需求，特別是在需要大顯示器的情況下。這種柔性顯示器大大減輕了重量和改善了處理特性，而且不大會因安裝顯示器件或使用顯示器件時(shí)的振動而損壞顯示器件。此外，可以方便地提供具有大顯示面積的較小的顯示裝置。
在制造半導(dǎo)體顯示器件時(shí)，包括發(fā)光二極管(LED)顯示器，通常使用光刻技術(shù)。但光刻技術(shù)實(shí)施起來比較復(fù)雜，既費(fèi)時(shí)成本又高。此外，光刻技術(shù)并不適用于制造含有可溶有機(jī)聚合物材料的顯示器件。有關(guān)制造有機(jī)聚合物像素的一些問題在一定程度上阻礙了用這些材料作為發(fā)光像素的場致發(fā)光顯示器件等產(chǎn)品的發(fā)展。
另外，使用刻蝕掩模(例如用于光刻的光掩模，或用于通過蒸發(fā)淀積形成圖案的金屬蔭罩)，在傳統(tǒng)的制造技術(shù)中已眾所周知。故這些過程在本發(fā)明的文本中不再詳述。但這些傳統(tǒng)的制造技術(shù)對許多器件，包括大尺寸顯示器件，都有嚴(yán)重的工藝問題。確實(shí)，刻蝕和淀積比較長但卻極細(xì)的線條，長時(shí)期以來一直是制造難題，因?yàn)橐圃炷茉谧罱K產(chǎn)品中提供所需清晰度的機(jī)械上又堅(jiān)固耐用的掩模十分困難。例如，供大規(guī)模顯示器件蒸發(fā)淀積用的金屬蔭罩在蔭罩的中心無支撐部分不可避免的會下陷或彎曲。這就分別導(dǎo)致在襯底邊緣處和中心處掩模和襯底間的距離不均勻，結(jié)果淀積線條的寬度和厚度也不均勻，從而影響了顯示圖像的質(zhì)量。
有機(jī)半導(dǎo)體聚合物可以用噴墨技術(shù)打印成高分辨率的圖案，因此對于生產(chǎn)用于平面顯示板的發(fā)光二極管以及場效應(yīng)晶體管來說，它們是更常用的半導(dǎo)體材料(例如硅等)的有吸引力的替換物。
所以，有人建議在制造例如場致發(fā)光顯示器件和薄膜晶體管時(shí)使用噴墨技術(shù)來淀積可溶有機(jī)聚合物。噴墨技術(shù)，從定義來看，就非常適合淀積這種可溶或可分散材料。這是一種又快又便宜的技術(shù)。和其它例如旋轉(zhuǎn)涂復(fù)或蒸汽淀積技術(shù)相比，它可立即作出圖案而不需與光刻技術(shù)配合刻蝕步驟。而且，也不需要制造無機(jī)半導(dǎo)體時(shí)的高規(guī)范的加工技術(shù)，例如真空和淀積加工。因而制造器件的基本設(shè)備投資就可減少。此外，與旋轉(zhuǎn)涂復(fù)技術(shù)相比，有機(jī)材料的浪費(fèi)減少，因?yàn)椴牧弦苑浅Ｐ〉牧恐苯拥矸e為必需的預(yù)定圖案。
但是，利用噴墨技術(shù)將可溶有機(jī)材料淀積在固體表面上不同于所述技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用(即將墨水淀積在紙上)，并會遇到許多困難。特別是，在顯示器件中一個(gè)基本的要求就是光輸出的均勻性和電特性的均勻性。在器件制造中還有空間的限制。因此，要將可溶聚合物非常精確地從噴墨打印頭淀積到襯底上也不是個(gè)小問題。作彩色顯示器時(shí)更是如此，因?yàn)樾枰獙l(fā)射紅、綠、藍(lán)光的各種聚合物淀積在顯示器的每個(gè)像素上。
襯底尺寸可比較大，通常為40cm×50cm或更大。為了幫助可溶材料的淀積，有人建議在襯底上再形成一層，所述層包括有以去濕材料界定的壁結(jié)構(gòu)圖案，以便提供以壁結(jié)構(gòu)為邊界的阱或長溝道陣列，用于接收要淀積的材料。這種具有圖案的襯底以下將稱為堤岸結(jié)構(gòu)(bank structure)。當(dāng)溶液中的有機(jī)聚合物淀積到阱中時(shí)，有機(jī)聚合物溶液和堤岸結(jié)構(gòu)材料在濕潤度上的差別使溶液自動對準(zhǔn)到襯底表面上的阱內(nèi)。
但還需要將有機(jī)聚合物材料微滴淀積為基本上與堤岸結(jié)構(gòu)中的阱對準(zhǔn)。即使在使用這種堤岸結(jié)構(gòu)時(shí)，淀積的有機(jī)聚合物溶液在一定程度上會附著在界定阱的材料壁上。這使每個(gè)淀積微滴的中心區(qū)最好有一薄層淀積材料，與淀積在堤岸結(jié)構(gòu)壁的材料相比，可能低達(dá)10％。在阱中心的淀積聚合物材料在顯示器件中起著活性發(fā)光材料的作用，如果聚合物材料不是淀積得與阱精確對準(zhǔn)，材料就會分布不均勻，因而活性發(fā)光材料的數(shù)量和厚度就會進(jìn)一步減少。這種活性發(fā)光材料的變薄是個(gè)嚴(yán)重的問題，因?yàn)樵谑褂蔑@示器時(shí)通過所述材料的電流增加，從而減少了使用壽命和顯示器中發(fā)光器件的效率。如果未能精確控制淀積對準(zhǔn)，這種淀積聚合物材料的變薄情況在各個(gè)像素間也各不相同。這將導(dǎo)致各個(gè)像素間有機(jī)聚合物材料的發(fā)光性能的改變，因?yàn)橛捎袡C(jī)材料構(gòu)成的LED是電流驅(qū)動器件，而且，如上述，淀積材料厚度的任何減少，都會使通過淀積聚合物材料的電流增加。
像素和像素之間性能的變化導(dǎo)致顯示圖像不均勻，這就降低了顯示圖像的質(zhì)量。圖像質(zhì)量降低是除顯示器的LED工作效率和使用壽命降低之外的又一問題。所以可以看出，精確的淀積聚合物材料對于提供良好的圖像質(zhì)量以及具有可接收的效率和耐用的顯示器是至關(guān)重要的，與是否作有堤岸結(jié)構(gòu)無關(guān)。


圖1示出用于剛性或柔性襯底的傳統(tǒng)噴墨淀積機(jī)100。機(jī)器包括底座102，它支撐著一對立柱104。立柱104支持橫梁106，橫梁106上安裝著一個(gè)支架108，支架108支撐著噴墨打印頭110。底座102還支持著一個(gè)臺板112，其上可安裝襯底114，襯底通常是玻璃的，最大尺寸為40cm×50cm。臺板112通過一個(gè)電腦控制的機(jī)動支架或平移臺116安裝在底座102上，使臺板112相對噴墨打印頭作橫向或縱向運(yùn)動，如圖1中軸線X和Y所示。由于臺板112，繼而襯底114，相對噴墨頭110的運(yùn)動是由電腦控制的，使噴墨頭110噴出適合的材料到襯底上的預(yù)定位置，就可將任意圖案打印到襯底上。電腦控制還可用于噴嘴的選擇和驅(qū)動，并可使用一個(gè)攝像頭在打印時(shí)觀看襯底。為提高打印精度，可為平移臺提供位置反饋，這樣就可使臺板的位置在運(yùn)動時(shí)不斷受到監(jiān)控。此外，供平移臺和電腦控制之間通信的信號可以用作為定時(shí)噴墨的時(shí)鐘。
可以采用兩種不同的技術(shù)使微滴位置和襯底同步。一種技術(shù)是使用一個(gè)信號作為觸發(fā)源，根據(jù)襯底的速度對噴墨定時(shí)。使打印頭噴墨的頻率與此速度匹配，就可得到微滴的某種淀積間隔。改變二者的比例，淀積微滴間的間隔就可改變?；蛘?，另一種技術(shù)涉及到平移臺中使用的位置編碼器系統(tǒng)所用的信號。位置編碼器用來在平移臺中精確地確定移動臺板的位置。位置編碼器以一系列電脈沖的形式向控制器發(fā)送信號，平移臺的位置和速度就可由所述信號確定。所以所述信號也可以用作噴墨頭的定時(shí)信號。
在上述任一種情況，都要求噴墨頭相對于襯底的位置精確到微米級，才能以所需的精度在襯底上將材料均勻地形成圖案。為此，平移臺定位的精確控制是至關(guān)重要的。
但是，會發(fā)生因平移臺的機(jī)械限制而引起的位置誤差，限制了噴墨打印頭110相對于臺板112，從而相對于要求高分辨率形成圖案的襯底114的位置精度。位置精度的這種限制可能由以下典型的原因引起。
所述臺的平移，即，所述臺板的平移，沿其路徑的移動可能有誤差，即平移臺實(shí)際移動的距離或多或少長于或短于按程序設(shè)計(jì)的機(jī)器所需距離。這一點(diǎn)可參閱圖2來說明，圖中預(yù)定的平移空間用點(diǎn)A，B，C，D界定的實(shí)線矩形表示，即噴墨頭必需到達(dá)的襯底上的實(shí)際點(diǎn)；實(shí)際的平移空間用點(diǎn)A’，B’，C’，D’界定的虛線平行四邊形表示，是因平移系統(tǒng)的x和y軸之間平移長度和結(jié)構(gòu)角θ的誤差而造成。
平移長度的這些誤差可以發(fā)生在圖2所示的一個(gè)或兩個(gè)軸上，從圖2可見，例如，距點(diǎn)A(原點(diǎn))的平移長度本應(yīng)是x或Y，但實(shí)際的平移可能是x+Δx或y+Δy。誤差也可能因x-y結(jié)構(gòu)中兩個(gè)軸的組合而引起，即兩個(gè)軸相對的結(jié)構(gòu)角可能有誤差。要打印精確的圖案，兩個(gè)軸相對的角應(yīng)是精確的90度，但由于噴墨機(jī)的制造容差常常不是這樣。如果相對的角不是精確的90度，可以預(yù)計(jì)偏離原點(diǎn)A的平移臺位置就會有誤差，而且，在距原點(diǎn)有較大偏移時(shí)，平移臺的定位誤差可能導(dǎo)致噴墨頭所淀積的微滴有不能接受的偏移。
下面將指出，在噴墨頭實(shí)際淀積微滴之前需要對平移臺相對于打印頭進(jìn)行預(yù)先對準(zhǔn)，以確保在整個(gè)預(yù)定偏移空間中平移臺和打印頭在x和y方向上都對準(zhǔn)，如圖2中由點(diǎn)A、B、C和D限定的。
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，用此方法就可以補(bǔ)償因平移臺的機(jī)械限制引起的這種位置誤差。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種能提供這種補(bǔ)償?shù)膰娔纬蓤D案裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種校正用于支持?jǐn)M打印的襯底的平移臺臺板和噴墨打印頭之間的位置誤差的方法，所述方法包括將打印頭定位在與第一對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)的第一位置；將打印頭在襯底的橫向x方向上相對于臺板從第一位置平移到第二位置；在橫向上離開第一位置為第一預(yù)定距離的位置測量第二位置和第二對準(zhǔn)標(biāo)記之間的偏差；在臺板的縱向y方向?qū)⒋蛴☆^相對于臺板從第一位置平移到第三位置；測量第三位置和在縱向上離開第一位置為第二預(yù)定距離的位置提供的第三對準(zhǔn)標(biāo)記之間的偏差；以及從橫向和/或縱向偏差產(chǎn)生校正系數(shù)，用于控制平移臺的運(yùn)動。
最好，產(chǎn)生第一校正系數(shù)用于橫向x，并且產(chǎn)生第二校正系數(shù)用于縱向y。
最好，x軸和y軸之間相對的偏差角θ由x軸和y軸之一的測量偏差來確定，而根據(jù)確定的偏差角θ來補(bǔ)償用于控制平移臺在x軸和y軸中另一軸向的移動的校正系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種噴墨淀積裝置，它包括噴墨打印頭；用于支撐襯底的臺板，準(zhǔn)備通過從噴墨頭噴出一系列材料微滴來在所述襯底上打印圖案；平移臺，用于提供在橫軸x和縱軸y上打印頭和臺板之間的相對移動；以及控制裝置，用于控制在橫軸x和縱軸y上打印頭和臺板之間的相對定位，其中，控制裝置配置成采用校正系數(shù)來校正x軸和/或y軸上打印頭和臺板之間的位置誤差。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供按照所述第一方面的方法或利用根據(jù)所述第二方面的噴墨淀積裝置制造的電子、光電、光學(xué)和傳感器器件。
下面參考附圖描述僅僅作為實(shí)例的本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中圖1是噴墨淀積裝置的示意圖；圖2是在圖1所示噴墨淀積裝置中可能發(fā)生的位置誤差的示意圖；圖3a和3b示意地示出圖1所示噴墨淀積裝置的打印方式的示例；圖4是用于圖1所示噴墨淀積裝置的具有對準(zhǔn)標(biāo)記的襯底的示意的平面圖；圖5是用于本發(fā)明的具有對準(zhǔn)標(biāo)記的襯底的示意的平面圖；圖6示出光電器件的方框圖；圖7示出包括按照本發(fā)明制造的顯示器件的便攜式個(gè)人電腦的示意圖；圖8示出包括按照本發(fā)明制造的顯示器件的移動電話的示意圖；。
圖9示出包括按照本發(fā)明制造的顯示器件的數(shù)字相機(jī)的示意圖。
在噴墨打印過程中，通常有兩種主要方法用于提供支撐襯底的臺板的平移臺和噴墨打印頭之間的相對運(yùn)動，如圖3a和3b所示。在圖3a所示的方法中，沿x軸進(jìn)行平移，在從左到右平移時(shí)進(jìn)行打印，如圖所示。這稱為正x方向，沿x軸的打印單向進(jìn)行。在第一行打印結(jié)束時(shí)，如圖1中線1所示，噴墨終止，平移臺使臺板沿y軸方向移動，如圖1中線2所示，到達(dá)噴墨頭應(yīng)噴墨打印下一行微滴的位置。然后平移臺使臺板沿與原來打印相反的方向移動，即從右到左，如圖3a中線3所示。這稱為負(fù)x方向。然后又使臺板沿正x方向移動，而y軸上不作任何位移，打印所需圖案的第二行，如圖3a中線4所示。平移臺的這種移動反復(fù)進(jìn)行，直到所需圖案完成，即打印頭的相對位置已從點(diǎn)A移動到了點(diǎn)C，如圖2所示。
噴墨打印的第二種主要方法是平移臺沿y軸移動時(shí)打印，如圖3b所示。平移臺從原點(diǎn)(圖2中的點(diǎn)A)開始沿y軸移動并從打印頭噴出打印材料，如圖3b中線1所示。然后打印頭的噴出終止，平移臺在x軸方向運(yùn)動，如圖3b中線2所示。然后平移臺沿y軸的相反方向運(yùn)動并進(jìn)行打印。此過程反復(fù)進(jìn)行，直到所需圖案完成。因此，在第二種打印方式中，在y軸的兩個(gè)平移方向上進(jìn)行打印。
但是，實(shí)際上，由于平移臺的機(jī)械限制會引起位置誤差，使得平移長度比目標(biāo)長度長或短，沿x軸的實(shí)際平移是x+Δx或x-Δx，而不是x，沿y軸的實(shí)際平移是y+Δy或y-Δy，而不是y。而且，x軸和y軸之間相對的角應(yīng)為90°，即兩軸彼此垂直，但在所述對著的(subtended)角中總是有偏差θ。這樣，在沿圖3a的線1打印時(shí)，打印是在圖2的線AD’上進(jìn)行，而不是沿所需的線AD進(jìn)行。通常，由于所述偏差是由于平移臺的機(jī)械限制所引起，所以對于沿縱軸y的所有坐標(biāo)，所述偏差或誤差Δx是相對恒定的。
但偏差角θ產(chǎn)生位置誤差，所述誤差隨y軸上的位移而增加，以致即使平移臺在x軸上沒有誤差Δx，在打印到所需圖案的最后一行時(shí)，在x軸上也會出現(xiàn)Δxy的偏差。實(shí)際上，總會有一些誤差出現(xiàn)，使打印圖案的終點(diǎn)，即點(diǎn)C’，與所需位置相比，在x軸向偏差Δxy+Δx，在y軸向偏差Δy。
由于實(shí)際的平移長度比目標(biāo)長度長或短，于是實(shí)際的打印就會比所需的打印稍長或稍短。
這種位置誤差在噴墨淀積機(jī)的一般應(yīng)用中，例如在紙上打印圖像，不是問題，但對于作電子器件的圖案，這種位置誤差就非常成問題。
在本發(fā)明中，沿x軸的平移誤差可利用由接收襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記確定的校正系數(shù)(或比例系數(shù))加以校正。這種襯底示于圖4，圖中可見襯底200上有對準(zhǔn)標(biāo)記A1，A2，和A3?；旧?，在所示實(shí)施例中，對準(zhǔn)標(biāo)記A1，A2，和A3的位置對應(yīng)于圖2所示的所需平移空間的點(diǎn)A，B，和D。
為確定校正系數(shù)，現(xiàn)場要用適當(dāng)?shù)难b置，例如CCD顯微鏡來觀看對準(zhǔn)標(biāo)記。
首先，將打印頭與襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記A1對準(zhǔn)，實(shí)際上就是原點(diǎn)，即所需平移空間的坐標(biāo)(0，0)。開始時(shí)，需要選擇并定向平移臺的一個(gè)軸，或x軸或y軸，這樣，如果平移臺和噴墨頭之間沿所選軸作相對運(yùn)動，噴墨頭噴出的微滴實(shí)際上會沿所選軸淀積。通常為此選擇x軸。假定選擇了x軸，當(dāng)打印頭與原點(diǎn)對準(zhǔn)時(shí)相對打印頭旋轉(zhuǎn)平移臺就可實(shí)現(xiàn)沿x軸的對準(zhǔn)。然后使平移臺移動并沿x軸淀積微滴。如果在x軸上有任何角度偏移，淀積的微滴就會偏離x軸。這與沿x軸的實(shí)際平移長度無關(guān)。然后使打印頭重新與原點(diǎn)對準(zhǔn)，并相對打印頭旋轉(zhuǎn)平移臺。沿所需x軸再淀積一系列微滴并檢查有無偏離所需的x軸。所述過程反復(fù)進(jìn)行直到x軸與淀積的微滴對準(zhǔn)。這樣，所需平移空間的一條邊界就與平移臺的一個(gè)軸對準(zhǔn)，于是可確保所需平移空間的線AD與平移臺的x軸對準(zhǔn)。以上結(jié)合實(shí)際的微滴淀積對所述過程作了說明。但平移空間邊界的對準(zhǔn)也可在沒有微滴淀積時(shí)在平移臺每次重復(fù)旋轉(zhuǎn)之間觀察打印頭的方法實(shí)現(xiàn)。
在所需平移空間中點(diǎn)D距點(diǎn)A的距離x已知，且對準(zhǔn)標(biāo)記A3定位在距對準(zhǔn)標(biāo)記A1的距離x處，即對應(yīng)于點(diǎn)D。然后使平移機(jī)構(gòu)動作(通常由電腦控制)，通過正x軸上一個(gè)控制距離x，即到坐標(biāo)(x，0)，并檢查噴墨頭和對準(zhǔn)標(biāo)記A3的相關(guān)性。如果位置誤差為Δx，所述誤差是可以觀察和測量的。然后使打印頭回到坐標(biāo)(0，0)，與對準(zhǔn)標(biāo)記A1相關(guān)。然后使平移臺在y軸方向移動距離y，并檢查打印頭和對準(zhǔn)標(biāo)記A2的相關(guān)性。如果位置誤差為Δy，就沿y軸對準(zhǔn)打印頭，但與對準(zhǔn)標(biāo)記A2偏移一個(gè)距離Δy。此時(shí)，只需對y軸方向作補(bǔ)償。但是，如果出現(xiàn)了偏差角θ(通常是這種情況)，那么，打印頭將不沿y軸對準(zhǔn)且在x軸方向也會偏移。x軸向的偏移也可能在正x軸或負(fù)x軸方向上。如果出現(xiàn)偏差角θ，例如圖2所示的正x軸向，則在y軸向平移平移臺以校正兩軸的對角偏差所引起的位置誤差時(shí)，需要對x軸和y軸都進(jìn)行校正。
現(xiàn)說明沿所需平移空間運(yùn)動所需的校正系數(shù)的計(jì)算。
假定Δx是在僅沿正x軸向移動時(shí)位置平移的誤差，Δy是在僅沿正y軸向移動時(shí)位置平移的誤差。
X方向的校正對與距原點(diǎn)A的正Δx & Δy.
當(dāng)y＝0時(shí)，x方向的比例校正系數(shù)為x/(x+Δx) (1)因此要移動的實(shí)際位置為axx/(x+Δx)(2)式中a為所需的x坐標(biāo)。
當(dāng)y＞0時(shí)，必需考慮兩軸間所對的角θ。
應(yīng)用幾何原理，可知tanθ＝Δxy/(y+Δy) (3)因此Δxy′(沿y軸的任一點(diǎn)的x軸向誤差)取決于沿y軸運(yùn)行的長度b。由幾何學(xué)Δxy′＝bxtanθ (4)所以，考慮到這些位置誤差，從表達(dá)式(2)減去表達(dá)式(4)就可得平移臺應(yīng)移動的實(shí)際位置，即axx/(x+Δx)-bxΔxy/(y+Δy) (5)因?yàn)棣y′是在正x軸方向。對于負(fù)方向的Δxy′，所述校正應(yīng)為表達(dá)式(2)+(4)。
Y方向的校正對與距原點(diǎn)A的正Δyy方向上的校正符合根據(jù)沿y軸移動的距離，即位移b，的比例系數(shù)，即y/(y+Δy)(6)因此，應(yīng)移動的實(shí)際坐標(biāo)為bxy/(y+Δy) (7)通過上述過程，可以求出打印頭相對所需平移空間的點(diǎn)A，B，C，D的對準(zhǔn)，并可將能補(bǔ)償任何組合的Δx、Δy和θ的適當(dāng)?shù)奈恢醚a(bǔ)償以校正系數(shù)的形式包括到平移臺的控制程序中。平移臺通常使用電腦編代碼來控制，平移臺所需的校正可組合到這種代碼中。
對于圖3a的打印方式，所述校正系數(shù)可確保對于任何打印行、在x軸末端的目標(biāo)打印淀積位置是正確的，即所述位置在點(diǎn)D而非點(diǎn)D’。要回到隨后應(yīng)打印行的開始處，需利用通過對準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行測量所確定的偏差角的知識。因此，在y軸任何點(diǎn)的任何行，沿x軸向校正的位移始終可確保任何打印行的起始和終點(diǎn)分別與線AB和CD對準(zhǔn)，而不是沿線AB’和C’D’。這樣打印就可以在由點(diǎn)A，B，C，D所界定的所需平移空間中進(jìn)行，而不是由點(diǎn)AB’C’D’所界定的錯(cuò)誤平移空間。
如果對這種x軸打印方式采用雙向打印(即也沿圖3a中的線3打印)，也可實(shí)現(xiàn)類似校正。對于圖3b所示的打印方式，即在y軸向平移時(shí)打印，就需要為平移臺的控制程序提供不同的校正系數(shù)。所述校正系數(shù)必需能校正任一打印行的誤差Δx，Δy和偏差角θ。如果沒有在x軸向和y軸向同時(shí)作校正，則圖案就會打印到有偏差角θ的線上。例如如果在點(diǎn)A開始打印，打印行終點(diǎn)的目標(biāo)為點(diǎn)B，而實(shí)際到達(dá)的位置將是點(diǎn)B’。因此，要校正此打印方式的偏差角，x軸也必需以平移臺的預(yù)定位移和速度加以平移，以使所加的校正在y軸整個(gè)的平移中是正確的。平移臺沿x軸的位移和速度選擇為分別直接正比于平移臺僅沿y軸的位移和速度。這樣，圖案就會打印到線AB和CD之間y軸向的所有線上，而不是沿線AB’和D’C’，使線條錯(cuò)位。
如上所述，將器件打印到大面積塑料襯底上的需求越來越大。這些襯底在打印過程中可能由一個(gè)臺板來支撐，但已發(fā)現(xiàn)，襯底本身可能就有固有變形，例如表面不連續(xù)性，而且，襯底本身在制造過程中可能由于環(huán)境條件的改變而變形。這些變形可能導(dǎo)致襯底從一端到另一端的輕微扭曲，或者襯底在臺板上出現(xiàn)細(xì)微波動。這樣，對襯底的部分或區(qū)域確定的校正系數(shù)可能不適合于襯底的另一區(qū)域。所以，可以在襯底上作多組對準(zhǔn)標(biāo)記，對一些或全部標(biāo)記組重復(fù)本發(fā)明的方法，這樣可導(dǎo)出許多校正系數(shù)并在襯底的各個(gè)區(qū)域選擇性地加以應(yīng)用。圖5示出這種襯底的一個(gè)實(shí)例，圖中可看出對準(zhǔn)標(biāo)記分布在襯底的整個(gè)淀積區(qū)，而不是像圖4所述的襯底上各角落位置。
方程(1)-(7)給出從位于角落位置的三個(gè)對準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息導(dǎo)出的線性近似。線性近似可用來從分布的對準(zhǔn)標(biāo)記計(jì)算目標(biāo)位置(應(yīng)淀積微滴的位置)。將襯底分成多個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段至少包含有三個(gè)標(biāo)記，在每個(gè)區(qū)段中作線性近似，以獲得各組校正系數(shù)。在這種情況下，由于襯底的變形，一個(gè)區(qū)段的校正系數(shù)可以不同于一個(gè)或多個(gè)其它區(qū)段的校正系數(shù)。線性近似特別適用于單個(gè)襯底上有多個(gè)器件的情況。對準(zhǔn)標(biāo)記可位于各獨(dú)立器件之間的邊界區(qū)域。對噴墨頭或襯底的移動加以控制，使之跟蹤從不同校正系數(shù)導(dǎo)出的折線。
線性近似是校正位置誤差最簡單的方法，用更高次多項(xiàng)式近似或樣條曲線逼近可以獲得更好的校正。使分布的對準(zhǔn)標(biāo)記位置與多項(xiàng)式或樣條曲線擬合，根據(jù)多項(xiàng)式或樣條曲線可計(jì)算目標(biāo)位置?？梢钥刂茋娔^或襯底的移動，使之跟蹤多項(xiàng)式曲線或樣條曲線。多項(xiàng)式或樣條曲線逼近是眾所周知的數(shù)字分析技術(shù)，本文不再贅述。
用內(nèi)插校正系數(shù)也可獲得更好的校正。將線性近似所用的區(qū)段分成子區(qū)段，各子區(qū)段由內(nèi)插法可得不同的校正系數(shù)組。
噴墨淀積機(jī)通常靠向噴墨打印頭提供驅(qū)動信號(一般由波形發(fā)生器提供)來淀積微滴。向噴墨頭提供驅(qū)動信號的裝置可以由時(shí)鐘脈沖來定時(shí)，以確保微滴在正確的時(shí)間噴出，故位于襯底上的所需位置。打印線上每個(gè)微滴之間的間隔由脈沖定時(shí)和平移臺的速度決定。對于器件打印，在整個(gè)打印區(qū)域必需維持絕對的打印位置。因此，如果平移臺的平移長度長于或短于目標(biāo)長度，則實(shí)際打印的線條就會比期望的長或短。實(shí)際打印由時(shí)鐘脈沖控制，如上述，如果平移長度被校正，而打印的時(shí)鐘脈沖頻率未校正，則打印的圖案可能過早截?cái)?，而無法得到所需的完整打印圖案。這將導(dǎo)致打印圖案偏移，在器件打印中是極為嚴(yán)重的。
所以，用上述方法得到的校正系數(shù)最好也用于校正打印所需的時(shí)鐘脈沖頻率。以校正平移臺的平移長度所用的相同的系數(shù)對打印圖案的時(shí)鐘頻率“定標(biāo)”，就可做到這一點(diǎn)。這樣，控制打印所用的數(shù)據(jù)就將與預(yù)定目標(biāo)圖案所需的數(shù)據(jù)相關(guān)。時(shí)鐘頻率的這種定標(biāo)也可方便地用在噴墨淀積裝置中，監(jiān)控平移臺的位置并根據(jù)監(jiān)控的位置控制時(shí)鐘脈沖的時(shí)間，如GB申請No.0121814.8中所述。
圖6是說明有源矩陣型顯示器件(或裝置)的方框圖，所述器件包括光電元件，例如作為光電器件最佳實(shí)例的有機(jī)場致發(fā)光元件，以及可用本發(fā)明的方法或裝置制造的尋址方案。在所述圖所示的顯示器件200中，在襯底上形成了多條掃描線“gate”；其延伸方向與掃描線“gate”的延伸方向相交的多條數(shù)據(jù)線“sig”；基本上與數(shù)據(jù)線“sig”平行的多條共用電源線“com”；以及位于數(shù)據(jù)線“sig”和掃描線“gate”的交叉點(diǎn)的多個(gè)像素201。
每個(gè)像素201包括第一TFT 202，掃描信號通過掃描柵極提供到其柵極；保持電容器“cap”，它保持由數(shù)據(jù)線“sig”經(jīng)由第一TFT202提供的圖像信號；第二TFT 203，由保持電容器“cap”保持的圖像信號提供到其柵極(另一柵極)；以及光電元件204，例如場致發(fā)光元件(表示為電阻)，當(dāng)元件204通過第二TFT 203電連接到共用電源線“com”時(shí)，驅(qū)動電流從共用電源線“com”流入所述元件。掃描線“gate”連接到第一驅(qū)動電路205，數(shù)據(jù)線“sig”連接到第二驅(qū)動電路206。最好第一電路205和第二電路206中至少有一個(gè)形成在第一TFT 202和第二TFT 203所形成的襯底上。按照本發(fā)明的方法制造的TFT陣列可最佳地應(yīng)用于第一TFT 202和第二TFT 203的至少一個(gè)陣列，第一驅(qū)動電路205，和第二驅(qū)動電路206。
所以本發(fā)明可以用來制造組合在各種類型設(shè)備中的顯示器或其它裝置，例如移動顯示器，如移動電話，便攜式個(gè)人電腦，DVD播放器，相機(jī)，外業(yè)設(shè)備等；便攜式顯示器，如臺式電腦，CCTV或相冊；儀表面板，如汽車或飛機(jī)的儀表板；或工業(yè)顯示器，如控制室設(shè)備顯示器。換句話說，如上所述采用本發(fā)明的裝置制造的TFT陣列的光電器件或顯示器可以應(yīng)用在許多類型的設(shè)備中，如以上所舉實(shí)例。
現(xiàn)說明利用本發(fā)明的裝置制造的光電顯示器件的各種電子裝置。
<1便攜式電腦>
現(xiàn)說明按上述一個(gè)實(shí)施例制造的顯示器件應(yīng)用于便攜式個(gè)人電腦的實(shí)例。
圖7示出所述個(gè)人電腦的配置的等角視圖。圖中，個(gè)人電腦1100配備有機(jī)身1104，包括鍵盤1102和顯示單元1106。顯示單元1106用上述本發(fā)明的形成圖案方法制成的顯示板來實(shí)現(xiàn)。
<2便攜式電話>
接著，說明顯示器件應(yīng)用于移動電話的顯示部分的實(shí)例。圖8示出所述移動電話的配置的等角視圖。圖中，便攜式電話1200配有多個(gè)操作鍵1202，聽筒1204，送話口1206，和顯示板100。顯示板100用上述本發(fā)明的方法制成的顯示板來實(shí)現(xiàn)。
<3數(shù)字靜物相機(jī)>
接著，說明利用OEL顯示器件作為取景器的數(shù)字靜物相機(jī)。圖9簡要示出所述數(shù)字靜物相機(jī)配置的等角視圖以及與外部裝置的連接。
一般的相機(jī)利用具有光敏涂層的感光膠片并使光敏涂層發(fā)生化學(xué)變化來記錄物體的光學(xué)圖像，而數(shù)字靜物相機(jī)1300根據(jù)物體的光圖像利用例如電荷耦合器件(CCD)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生成像信號。數(shù)字靜物相機(jī)1300在機(jī)殼1302的背面配有一個(gè)OEL元件100，它根據(jù)來自CCD的成像信號進(jìn)行顯示。這樣顯示板100就用作顯示物體的取景器。包括有光學(xué)透鏡和CCD的光接受單元1304配置在機(jī)殼1302的前面(圖的后面)。
當(dāng)攝影師確定了OEL元件板100中顯示的物體圖像并打開快門時(shí)，來自CCD的圖像信號就被發(fā)送并儲存到電路板1308的存儲器中。在數(shù)字靜物相機(jī)1300中，視頻信號輸出端1312和用于數(shù)據(jù)通信用的輸入/輸出端1314都作在機(jī)殼1302的一側(cè)。如圖所示，必要時(shí)將電視監(jiān)控器1430和個(gè)人電腦1440分別連接到視頻信號端1312和輸入/輸出端1314。用一個(gè)既定操作，就可將儲存在電路板1308的存儲器中的成像信號輸出到電視監(jiān)控器1430和個(gè)人電腦1440上。
除了圖7所示的個(gè)人電腦，圖8所示的便攜式電話，圖9所示的數(shù)字靜物相機(jī)外，電子裝置的實(shí)例還包括OEL電視機(jī)，觀看-取景型和監(jiān)控型磁帶錄像機(jī)，汽車導(dǎo)航和儀表系統(tǒng)，傳呼機(jī)，電子筆記本，便攜式計(jì)算器，文字處理器，工作站，TV電話，POS機(jī)終端，以及配有觸摸屏的裝置。當(dāng)然，用本發(fā)明的裝置制造的OEL器件不僅可用于這些電子裝置的顯示部分，也可用于具有顯示部分的任何其它形式的裝置。
而且，按本發(fā)明制造的顯示器件也適用于非常薄，柔性和很輕的屏幕型大面積電視。這樣可以將這種大屏幕電視貼在或掛在墻上。柔性電視不用時(shí)需要的話可以卷起來。
印刷電路板也可利用本發(fā)明的裝置制造。傳統(tǒng)的印刷電路板用光刻和刻蝕技術(shù)制造，這些技術(shù)增加了制造成本，即使電路板是比其它微電子器件(例如IC芯片或無源器件)更需要考慮成本的一種裝置。也需要高分辨率的圖案形成方法以便進(jìn)行高密度封裝。利用本發(fā)明可以容易而可靠地形成電路板上的高分辨率的互連線。
供彩色顯示器應(yīng)用的彩色過濾器也可用本發(fā)明來提供。將含有染料或顏料的液體微滴精確的淀積到襯底的所選區(qū)域上。常用的是微滴相互極其靠近的一種矩陣格式。現(xiàn)場觀察證明極其有用。干燥后，微滴中染料或顏料起過濾層的作用。
DNA傳感器芯片也可用本發(fā)明來提供。將含有不同DNA的溶液淀積到由芯片的小間隙分隔的接收位置的陣列上。
以上僅以實(shí)例的方式進(jìn)行了說明，本專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)理解可以作改動而不背離本發(fā)明的范圍。例如，本發(fā)明結(jié)合臺板相對于打印頭的運(yùn)動作了說明。但也可以是使打印頭相對臺板運(yùn)動。所以，如所附權(quán)利要求中所用的短語“相對臺板平移打印頭”應(yīng)覆蓋在臺板和打印頭之間提供相對運(yùn)動的這兩種方式。
權(quán)利要求
1.一種對用于支持?jǐn)M打印的襯底的平移臺臺板和噴墨打印頭之間的位置誤差進(jìn)行校正的方法，所述方法包括將打印頭定位在第一位置，與第一對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)；在所述襯底的橫向x方向相對于所述臺板從所述第一位置到第二位置平移所述打印頭；在橫向上離開所述第一位置為第一預(yù)定距離的位置測量所述第二位置和第二對準(zhǔn)標(biāo)記之間的偏差；在所述臺板的縱向y方向相對于所述臺板從所述第一位置到第三位置平移所述打印頭；測量所述第三位置與設(shè)置在縱向上離開所述第一位置為第二預(yù)定距離的位置的第三對準(zhǔn)標(biāo)記之間的偏差；以及從所述橫向偏差和/或縱向偏差產(chǎn)生校正系數(shù)，用于控制所述平移臺的運(yùn)動。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于產(chǎn)生用于橫向x方向的第一校正系數(shù)并且產(chǎn)生用于縱向y方向的第二校正系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于根據(jù)x軸和y軸之一的測量的偏差確定x軸和y軸之間所對的偏差角θ，并且根據(jù)所述測定的偏差角θ校正用于控制所述平移臺在x軸和y軸中另一軸的方向上的運(yùn)動的校正系數(shù)。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于包括將所述校正系數(shù)加到對所述平移臺的控制程序中。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于包括在所述襯底上設(shè)置所述第一、第二和第三對準(zhǔn)標(biāo)記。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于包括在所述襯底上設(shè)置第一、第二和第三對準(zhǔn)標(biāo)記的相應(yīng)的各組，并至少為多個(gè)所述相應(yīng)的組中的每一個(gè)組產(chǎn)生校正系數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述各對準(zhǔn)標(biāo)記以線性關(guān)系定位在所述襯底上，并且用一種線性近似方法為所述各組對準(zhǔn)標(biāo)記中的至少一組產(chǎn)生校正系數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于通過對用于多組對準(zhǔn)標(biāo)記的相應(yīng)的多個(gè)校正系數(shù)進(jìn)行插值來產(chǎn)生用于控制所述平移臺運(yùn)動的校正系數(shù)。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于利用多項(xiàng)式或樣條曲線關(guān)系確定所述各對準(zhǔn)標(biāo)記在所述襯底上的位置，并且利用多項(xiàng)式或或樣條曲線近似方法產(chǎn)生關(guān)于所述各組對準(zhǔn)標(biāo)記中至少一組的校正系數(shù)。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述校正系數(shù)用于控制時(shí)鐘脈沖的定時(shí)，以便控制微滴從所述打印頭的噴出
11.一種噴墨淀積裝置，它包括噴墨打印頭；用于支撐襯底的臺板，準(zhǔn)備通過從所述噴墨打印頭噴出一系列材料微滴而在所述襯底上打印圖案；平移臺，用于提供所述打印頭和所述臺板之間沿橫向x軸和縱向y軸的相對運(yùn)動；以及控制裝置，用于控制所述打印頭和所述臺板沿所述x軸和所述y軸的相對定位，其中，所述控制裝置配置成應(yīng)用校正系數(shù)來校正所述打印頭和所述臺板沿所述x軸和/或沿所述y軸的位置誤差。
12.一種噴墨打印裝置，它配置成按權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的方法工作。
13.按照權(quán)利要求1到10中任何一項(xiàng)所述的方法或用權(quán)利要求11或12所述的噴墨淀積裝置制造的電子、光電、光學(xué)或傳感器裝置。
全文摘要
在噴墨淀積裝置中，使打印頭相對于襯底橫向平移并測量打印頭相對于第一對準(zhǔn)標(biāo)記的偏差。然后使打印頭相對于襯底縱向平移并測量打印頭相對于另一對準(zhǔn)標(biāo)記的偏差。從測量的偏差產(chǎn)生用于所述裝置的平移臺控制單元的校正系數(shù)。
文檔編號B05C5/00GK1512939SQ02810767
公開日2004年7月14日 申請日期2002年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月10日
發(fā)明者川瀨健夫, C·紐索姆, 髂 申請人:精工愛普生株式會社