CN107225857B - 图形线形成装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图形线形成装置及方法，所述装置包括：架台，用于安放基板；喷嘴单元，位于所述基板的上侧，向所述基板上排出油墨，从而形成图形线；偏差单元，生成高电平和低电平的信号以规定的时间和间隔所重复的规定波形的偏差信号，并施加到所述喷嘴单元；其中，根据所述偏差信号，无需向所述基板施加接地电位，便在所述基板与所述喷嘴单元之间形成电场，根据所述偏差信号的波形、所述高电平和低电平的电位差和周期，调节从所述喷嘴单元所排出的油墨的排出量和排出时间。

Description

图形线形成装置及方法

技术领域

本发明涉及图形线形成装置及方法，尤其涉及利用了电流体力学(electrohydrodynamics)的图形线形成装置及方法。

背景技术

最近，各种电子产品陆续问世，在其内部包含着用于执行各种功能的半导体元件。半导体元件，根据轻量化及薄型化的趋势，其体积逐渐变小，由此内部图形线的宽度也逐渐变窄。并且，LCD、OLED等平板显示器(Flat Panel Display：FPD)，为了在单位面积上实现更多的像素，用于驱动各像素的电路元件变得更小，用于连接各电路元件的图形线的宽度也变得更窄。而且，随着显示面板的高分辨率趋势，智能手机、电视、显示器、笔记本电脑等各种显示设备趋于轻量化和小型化，由此在集成了用于驱动显示设备的电路的印刷电路基板(Printed Circuit Board：PCB)上所形成的图形线，也形成为复杂多样，而且形成得微细。

另外，随着对柔性显示器(Flexible Display)的要求增大，如现有技术的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition：CVD)，于高温高压下无法在基板上形成图形线的工艺逐渐增多。即，形成了图形线之后，需修复产生了缺陷的部分，而利用了现有技术之CVD的修复方法，则使用将金属源(Metal source)气化而供给到图形线断开的部分，并照射激光，以进行沉积的方式。但是，该种方式，由于利用激光来执行沉积过程，因此当基板材质的耐热性较低时，给基板带来损伤及变形，所以存在无法执行修复的问题。并且，需在真空气氛的腔室内进行修复，因此设备维护难，设备的体积不得不变大。

因此，用于在半导体、FPD、PCB等形成图形线的装置，或者用于修复(repair)在所形成的图形线上产生之缺陷的装置，也要求可以执行低温工艺，且可以形成更窄的图形线。

为了可以执行低温工艺，在现有技术中，使用了利用空压或压电元件来排出油墨的喷墨打印设备，以形成图形线。即，向排出油墨的喷嘴施加空压，或者在喷嘴设置压电元件并向压电元件施加规定的电位，从而排出油墨。但是，该种喷墨方式无法排出极微量的油墨，因此无法形成微细的图形线，存在图形线的线宽不均匀的问题。

为了解决该种喷墨方式中存在的问题，在喷嘴与基板之间形成电场(ElectricalField)而排出油墨的、利用了电流体力学的图形形成装置得以利用起来。但是，现有技术的电流体力学方式，需要在基板上接触接地电极，或者在基板与喷嘴之间设置另外的带电电极。由此，接地电极的接触会引起基板受损和污染问题，基板的导电特性所致而形成的不规则的电场会引起排出量的控制不良等问题。

另外，在本案的申请人所申请过的韩国授权专利第10-1454106号中，提及了通过向喷嘴施加交流电源来无需将基板接地。但是，单纯地通过施加交流电源，则无法形成各种线宽的图形线。即，只有利用同一装置形成各种线宽的图形线，才能提高设备的效用性，但是向喷嘴单纯地施加交流电源时，只能形成相同线宽的图形，因此无法形成各种线宽或形状的图形线。

【现有技术文献】

韩国授权专利第10-1454106号

发明内容

解决的问题

本发明的目的在于提供一种无须高温高压工艺而设备的构成简单，且与喷墨装置相比，可以形成显著微细线宽之图形线的图形线形成装置及方法。

本发明的另一目的在于提供一种在基板上无需接触接地电极的图形线形成装置及方法。

本发明的又一目的在于提供一种可以对油墨的排出量及间距等进行各种调节，从而能够形成各种线宽及形状的图形线的图形线形成装置及方法。

解决问题的手段

根据本发明一样态的图形线形成装置，包括：架台，用于安放基板；喷嘴单元，位于所述基板的上侧，向所述基板上排出油墨，从而形成图形线；偏差单元，生成高电平和低电平的信号以规定的时间和间隔所重复的规定波形的偏差信号，并施加到所述喷嘴单元；其中，根据所述偏差信号，无需向所述基板施加接地电位，便在所述基板与所述喷嘴单元之间形成电场，根据所述偏差信号的波形、所述高电平和低电平的电位差和周期，调节从所述喷嘴单元所排出的油墨的排出量和排出时间。

本发明还包括光学单元、检测单元、空压单元、溶剂供给单元以及硬化单元中的至少一个，其中，所述光学单元，用于视觉检测所述图形线，所述检测单元，用于电检测所述图形线，所述空压单元，用于向所述喷嘴单元施加空压，所述溶剂供给单元，气化使用于所述油墨的溶剂，进而向所述喷嘴单元的末端喷射，所述硬化单元，用于硬化在所述基板上所形成的图形线。

所述偏差单元包括：波形生成部，用于生成第一偏差信号；放大部，对所述第一偏差信号进行放大，进而生成第二偏差信号；观察部，用于观测所述第一及第二偏差信号中的至少一个。

所述波形生成部包括：波形生成器，用于生成规定波形的信号；直流生成器，生成直流电压，从而提升所述波形生成器所生成的信号的电平。

还包括所述高电平与低电平的电位差为零的中间电平，根据所述中间电平的时间来调节所述油墨的排出间隔。

根据所述油墨的排出量、间隔及排出时间，调节所述图形线的线宽及长度。

本发明还包括用于控制所述架台、喷嘴单元、偏差单元、光学单元、检测单元、空压单元、溶剂供给单元以及硬化单元中的至少一个的控制单元。

所述控制单元包括：输入输出部，用于输入输出控制信号及数据；数据存储部，用于存储所述图形线的线宽和长度，以及与之对应偏差信号的波形数据；控制部，利用存储在所述数据存储部的数据，选择用于形成相关图形线的偏差信号的波形，通过所述输入输出部，控制所述偏差单元。

根据本发明另一样态的图形线形成方法，包括如下步骤：将基板安放到架台；确定在所述基板上将要形成图形线的区域；确定所述图形线的线宽及长度，并生成与之对应的偏差信号；向喷嘴单元施加所述偏差信号；从所述喷嘴单元排出油墨，从而在所述基板上形成图形线；其中，根据所述偏差信号，无需在所述基板施加接地电位，便在所述基板与所述喷嘴单元之间形成电场，根据所述偏差信号的波形、所述高电平和低电平的电位差和周期，调节从所述喷嘴单元所排出的油墨的排出量和排出时间。

还包括所述高电平与所述低电平的电位差为零的中间电平，根据所述中间电平的时间来调节所述油墨的排出间隔。

根据所述油墨的排出量、间隔及排出时间，调节所述图形线的线宽及长度。

发明效果

本发明由偏差单元生成各种波形的偏差信号而施加到喷嘴单元，由此无需在基板连接接地电源，也可以在基板上形成图形线或修复缺陷。并且，通过调节偏差信号的电位差、周期、中间电平的时间等，可以调节油墨的排出量，继而可以形成各种线宽的图形线或修复缺陷。

由此，本发明无需真空气氛的腔室，也可以形成图形线，与现有技术中利用了压电元件或空压的喷墨装置相比，可以形成均匀的极微细图形线。

并且，无需利用接地电极或带电电极，也可以形成图形线，因此可以使装置简单化，防止接地结构引起的基板污染及受损，防止基板的导电性差异所致的不规则的排出量变化及不稳定性。

附图说明

图1是本发明一实施例之图形线形成装置的构成图。

图2是本发明一实施例之偏差单元的构成图。

图3是用于说明基于高电平与低电平的电位差为0的中间电平来形成图形线的原理的示图。

图4是本发明一实施例之控制单元的构成图。

图5是用于说明现有技术之压电元件喷墨方式概念的示图。

图6是用于说明本发明一实施例之图形线形成概念的示图。

图7是现有技术之在基板上连接接地电极所形成的图形线的示图。

图8是本发明一实施例之在基板上未连接接地电极所形成的图形线的示图。

图9至图11是本发明一实施例之根据偏差信号的波形所形成的图形线的示图。

图12及图13是本发明一实施例之根据连续的偏差信号和中间电平的调节所形成的图形线的示图。

图14是本发明一实施例之用于说明图形线形成方法的工艺流程图。

【符号说明】

100：架台(stage) 200：喷嘴单元

300：偏差生成单元 400：空压单元

500：光学单元 600：检测单元

700：控制单元

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。但是，本发明并非局限在以下所揭示的实施例中，而是能够以互不相同的各种形态来实现，本实施例只是为了使得本发明的揭示完整，并向本领域的普通技术人员完整地告知本发明的范围而提供。

图1是本发明一实施例之图形线形成装置的构成图。

参照图1，根据本发明一实施例的图形线形成装置，可以包括：架台100，用于调节基板10上的工艺位置；喷嘴单元200，向基板10上排出用于形成图形线的油墨；偏差单元300，形成用于控制基板10上所形成的图形线形态的偏差信号，并供给到喷嘴单元100；空压单元400，用于协助喷嘴单元100的油墨排出；光学单元500，用于观察图形的形成过程。并且，还可以包括：检测单元600，用于检测基板10上所形成的图形的不良与否；控制单元700，用于控制包含架台100、喷嘴单元200、偏差单元300、空压单元400、光学单元500及检测单元600等的图形形成装置的整体。而且，还可以包括：显示装置(未图示)，向用户显示由光学单元500拍摄的影像。

架台100，在其上安放基板10，并向工艺位置移动基板10。即，架台100在安放有基板10的状态下，将基板10移动到用于形成图形线的位置或用于修复图形缺陷的位置。在此，基板10可以包括形成有或将要形成规定的导电性图形线的平板显示器、触摸屏、PCB等。即，基板10，可以是用于在规定区域形成规定形状图形线的基板10，或者可以是形成有图形线并在图形线上存在缺陷的需修复的基板10。例如，基板10可以是形成有或将要形成像素电极、栅极线、数据线及薄膜晶体管等的液晶显示装置的下部基板。该种架台100可以将基板10平面移动，换言之，可以沿相互垂直的方向，即可以沿横向和纵向移动。并且，架台100可以向喷嘴单元200方向的上侧方向和与之相反的下侧方向，即可以沿垂直方向移动。换言之，架台100在安放了基板10之后，于保持基板10水平的状态下，可以沿横向、纵向以及竖直方向移动。并且，架台100还可以与将基板10引入架台100上的装置以及将基板10从架台100引出的装置相联动。另外，架台100，为了在基板10上形成精密且微细的图形，需要将基板10移动到正确的位置，因此其具有高的位置精密度较好。另外，极微量的油墨根据电场从喷嘴单元200排出，由此喷嘴单元200与基板10之间的距离为数μm至数十μm而两者挨得很近，因此架台100上的基板10具有高的表面平坦度较好。该种架台100，从外部引入基板10而进行安放后向上侧移动，以使将喷嘴250与基板10之间的间距保持为例如1μm～100μm的工艺间距，由此架台100向横向及/或纵向移动，从而通过位置调节，在将要形成图形线的位置或修复缺陷的位置，使得基板10的规定区域面对喷嘴250。并且，从喷嘴250排出油墨而完成工艺之后，架台100向下侧方向移动，接着基板10可以被引出到外部。当然，基板10得以安放之后，架台100可以先向横向及/或纵向移动而后再向上侧方向移动，或者还可以在向横向及/或纵向移动的同时向上侧方向移动。

喷嘴单元200，可以包括用于排出从油墨储藏单元(未图示)供给的油墨的喷嘴250。并且，还可以包括包围喷嘴250的外壳(未图示)。在此，油墨储藏单元，与喷嘴单元200相连通，储藏用于喷嘴单元200排出的油墨。图形线以数μm以上或以下的线宽形成时所排出的油墨量并不多，因此油墨储藏单元可以由小容量的注射器形式形成，但并非局限于此，根据油墨的种类、使用量、更换周期等工艺条件，可以形成适当材质、容量、形态的油墨储藏单元。另外，为了排出油墨，与形成在喷嘴单元200与基板10之间的电场一同，需要利用空压时，为了供给空压，油墨储藏单元与空压单元400可以相连，而为了使电不向喷嘴单元200与基板10之间以外的其他方向流动，油墨储藏单元由绝缘材质构成或者进行绝缘处理较好。另外，从油墨储藏单元所供给的油墨是导电性和功能性油墨，因此在其内部含有离子。所以，在基板10无需连接接地电极，便能利用在喷嘴250与基板10之间形成电场的电流体力学原理，精密排出极微量的油墨。即，包含在导电性和功能性油墨里的离子，根据喷嘴250与基板10之间的电场，受基板10方向的力而移动，因此可以精密排出极微量的油墨。此时，喷嘴250与基板10之间的电场，是根据由偏差单元300供给的偏差信号来形成。并且，为了在喷嘴250与基板10之间形成电场，喷嘴250需起到电极的作用。为此，喷嘴250可以由金属材质制作，或者在喷嘴250内部布置金属配线，或者在绝缘性材质喷嘴主体的外侧可以涂覆金属。但是，用金属材质制作喷嘴250时，将喷嘴250的末端面积做小受限，因此难以排出极微量的油墨。并且，在喷嘴250的内部布置金属配线时，以金属配线为中心形成电场，因此在喷嘴250内部无法形成均匀的电场，不能向油墨施加均匀的力，从而不能排出极微量的油墨。据此，为了将喷嘴250的末端面积做小，采用与金属相比容易加工处理的玻璃或塑料等材质来制作喷嘴250，在喷嘴250的外侧表面形成金属膜较好。此时，可以排出极微量的油墨，在喷嘴250内部能够产生均匀的电场，因此可以精密调节油墨的排出量。为了在喷嘴250的外侧表面形成金属膜，可以使用镀金、沉积等各种方法。但是，应当使用可以防止由玻璃或塑料等材质制作之喷嘴250末端的堵塞，且能够均匀形成数nm或其以下厚度之金属膜的沉积方法较好。另外，喷嘴单元200，还可以包括驱动部(未图示)，以用于上下移动喷嘴250或喷嘴单元200。即，驱动部，为了更换喷嘴250和基板10而上升喷嘴单元200，或者根据将要在基板10上形成的图形的形态、油墨的种类等，在调节喷嘴250与基板10之间的间距时，上下驱动喷嘴单元200。即，与架台100沿竖直方向的移动无关，为了微细调节喷嘴250与基板10之间的距离，在喷嘴单元200可以设置用于调节与基板10之间的距离的驱动部。

偏差单元300，生成规定的偏差信号而供给到喷嘴单元200。由偏差单元300所生成的偏差信号施加到喷嘴单元200，从而在喷嘴单元200与基板10之间形成电场，并用于调节由喷嘴单元200所排出的油墨量和间距。即，可以调节油墨滴的大小和间距。偏差单元300，生成高电平和低电平信号以规定的时间和间距所重复的规定波形的偏差信号。即，偏差单元300可以生成正弦波、余弦波、脉冲波、矩形波、锯齿波、三角波等各种波形的偏差信号，除此之外，还可以形成由用户定义的波形。并且，偏差单元300，利用至少一个基本波形和直流波形，可以生成各种波形的偏差信号。例如，将正弦波和余弦波作为基本波形，通过调节基本波形的电位水平、周期等，可以生成规定波形的偏差信号。另外，对于作为非基本波形的脉冲波、矩形波、锯齿波、三角波、用户定义波形等偏差信号来讲，通过组合基本波形，可以生成所希望波形的偏差信号。如此，为了生成各种波形的偏差信号，偏差单元300可以包括：波形生成部310，用于生成规定的波形；放大部320，用于放大由波形生成部310所生成的波形。对于偏差单元300，将参照图2及图3进行更为详细的说明。

空压单元400，为了使供给到喷嘴250的油墨停留在喷嘴250的末端，以压力给予辅助。空压单元400向喷嘴单元200供给预先设定大小的空压，从而可以降低供给至喷嘴单元200的偏差信号的大小，以确保稳定性，还可以精密调节油墨的排出量。并且，当喷嘴250堵塞时，由空压单元400供给规定的空压，从而在不污染基板10的情况下，可以打通堵塞的喷嘴250。即，在排出油墨期间，向喷嘴250供给正压，而在喷嘴250堵塞时，向喷嘴250供给负压，从而重新回收在喷嘴250末端硬化的金属物质，以被油墨内的溶剂所溶解，由此无需更换喷嘴250即可解决末端堵塞问题。

光学单元500，用于拍摄形成在基板10上的图形线，或者用于拍摄图形线的形成过程。即，光学单元500，通过拍摄形成在基板10上的图形线，可以实施图形的光学检测，即视觉检测，且可以拍摄利用由喷嘴单元200所排出的油墨，在基板10上形成图形线的过程。由光学单元500所拍摄的影像，通过显示装置可以显示给用户。该种光学单元500，可以包括：照明部510，设置在架台100的下侧；拍摄部520，设置在架台100的上侧。即，照明部510从架台100的下侧施以照明，拍摄部520在基板10的上侧拍摄基板10。此时，架台100中至少安放基板10的部分构成为透明，从而使得架台100下侧的照明部510能够施以照明，由此可以获得更为鲜明画质的基板10图像。光学单元500，拍摄形成在基板10上的图形线，并通过显示装置进行显示，从而可以检测图形线是否正确形成，通过实时拍摄形成于基板10的图形线，可以更为准确的掌握基板10的状况，因此可以增大工艺效率。另外，拍摄部520垂直于基板10所配置，且喷嘴单元200被设置为倾斜，因此可以不歪曲地拍摄基板10。即，油墨沿喷嘴250与基板10之间所形成的电场方向得以排出，因此即便喷嘴250被倾斜设置，与垂直设置时相比，喷嘴250与基板10之间的电场方向无大的差异，因此所形成的图形的形状相同。

为了检测基板10的缺陷，或者检测是否正常完成修复，可以设置检测单元600。即，检测单元600，可以检测形成在基板10上的规定图形线的缺陷与否，或者在修复缺陷之后检测是否正常执行修复。检测单元600，至少其一部分设置在架台100上的规定区域，例如，可以包括向形成在基板10上的图形线施加规定的信号，从而检测图形线的缺陷或修复与否的探头(未图示)。探头设有与基板10上的图形相接触的至少一个探针，与探针相接触之侧的相反侧可以连接信号线。即，形成在基板10上的图形的一侧可以与探头的探针相连，另一侧可以与信号线相连。由此，通过探针施加规定电位的信号，判断该信号是否传递到另一侧的信号线，进而可以检测图形线的缺陷或者修复与否。在此，探针可以利用钨等高强度金属形成为针状。由检测单元600所检测到的数据被传递到控制单元700，控制单元700利用检测单元的数据来判断缺陷及/或修复与否，接着可以判断修复或再修复。在此，本发明可以执行利用了光学单元500的视觉检测以及利用了检测单元600的电检测。当然，也可以执行利用了光学单元500的视觉检测和利用了检测单元600的电检测中的任意一个。

控制单元700，对包括架台100、喷嘴单元200、偏差单元300在内的本发明图形线形成装置的整体进行控制。即，控制单元700，从光学单元500及检测单元600接收数据，从而控制架台100、喷嘴单元200及偏差单元300。该种控制单元700，可以包括：输入输出部710，与本发明图形线形成装置的各构成部件相连，进而输入输出数据；数据存储部720，存储有用于控制本发明图形线形成装置的驱动的数据；控制部730，通过输入输出部710接收光学单元500及检测单元600的数据，并生成用于控制架台100、喷嘴200、偏差单元300、空压单元400等的控制信号而通过输入输出部710进行供给。对于控制单元700，将参照图4进行更详细说明。

另外，虽然本案申请并未图示，但是还可以包括气化使用于油墨的溶剂，进而向喷嘴250末端进行喷射的溶剂供给单元。本发明，为了在基板10上形成图形线，或者为了修复已经形成的图形线的缺陷，从喷嘴单元200排出油墨，在此由于图形线基本是为了流动电信号而形成在基板10的配线，因此在油墨的内部含有与应当要形成的图形线种类相适应的金属物质。并且，该种金属物质，与适当的溶剂相混合而表现为溶液形态，含有金属物质的溶液，即油墨根据喷嘴单元200与基板10之间形成的电场得以排出。但是，在不排出油墨的期间内，溶剂挥发而仅剩金属物质时，喷嘴250末端可能会堵塞，而此时有可能无法形成预先设定的图形线，更甚者，还要更换喷嘴250。为了防止如此溶剂挥发而喷嘴250堵塞的现象，本发明向喷嘴250的末端供给被气化的溶剂，从而预防喷嘴250末端的溶剂挥发，即使溶剂挥发而仅剩金属物质时，根据从溶剂供给单元供给的溶剂，使得金属物质重新溶解，由此可以防止喷嘴250末端堵塞。为了排出极微量的油墨，喷嘴250的末端面积需要非常之小，因此在使用强挥发性的溶剂时，即便暂时中断排出油墨，喷嘴250的末端被堵塞的可能性也很大。因此，通过将气化的溶剂持续供给到喷嘴250的末端，可以最大限度地防止喷嘴250末端堵塞，进而可以稳定地形成图形线。另外，喷嘴单元200排出的油墨量很少，因此即使是很小的干涉，也无法向正确的位置排出油墨而将油墨排出到其他位置，从而形成预料之外图形线的可能性很大。为了防止该种现象，只要将由溶剂供给单元所供给的被气化的溶剂以垂直方向吹向基板10，以使由喷嘴250排出的油墨垂直正确地达到基板10，那么可以最大限度地防止油墨被排出到错误的位置。

另外，虽然本发明未做图示，但还可以包括用于硬化形成在基板10上的图形线的硬化单元。例如，硬化单元可以包括向图形线照射激光束的激光束照射单元。激光束照射单元向图形线供给热能，从而使得图形线得以硬化。激光，根据振荡形式可以分为CW(Continuous Wave，连续波)、脉冲(Pulsed)激光，根据波长可以大体分为IR、可视(Visual)、UV激光。CW激光，不存在峰值功率(Peak Power)，仅通过能量供给便发生硬化过程；脉冲激光，在纳秒(nano cesond)以下的短脉冲持续时间(Pulse Duration)里，振荡出高的峰值功率，从而实现瞬间硬化。并且，对于IR和可视而言，是被物体吸收而产生热量，从而进行硬化的辐射热硬化；对于UV而言，以高光子能量(Photon energy)形式被物体吸收，从而破坏化学结合，以使产生反应性硬化。

图2是本发明一实施例之偏差单元的构成图，图3是用于说明基于高电平与低电平的电位差为0的中间电平来形成图形线的原理的示图。

参照图2，为了生成根据本发明一实施例的各种波形的偏差信号，偏差单元300可以包括：波形生成部310，用于生成规定的波形；放大部320，对波形生成部310所生成的波形进行放大。并且，还可以包括：观察部330，用于实时观测波形生成部310和放大部320中至少一个的输出波形。

波形生成部310可以包括：至少一个波形生成器311，以及直流生成器312。即，至少一个波形生成器311，用于生成具有规定电位差的高电平和低电平以规定的周期得以反复的规定的波形，而直流生成器312，向波形生成器311输出的规定的波形混合直流电压，从而使得波形具有规定以上的电位。波形生成器311，生成正弦波和余弦波等至少两种以上的基本波形，并对之进行混合，从而以规定的周期和时间输出规定波形的偏差信号。并且，直流生成器312，通过添加直流成分，使得波形生成器311所生成的偏差信号的低电平具有0V以上或以下的电位。据此，波形生成部310，可以生成高电平和低电平以规定周期及时间得以反复，且低电平至少为0V以上或以下的规定形态的波形。

另外，波形生成部310所生成的偏差信号的电位，不具有足以使喷嘴250与基板10之间产生电位差的电位差。因此，放大部320，通过放大波形生成部310所生成的偏差信号的电平，使得具有在喷嘴250与基板10之间能够产生电场的电位差。

观察部330，用于实时观测通过波形生成部310及放大部320所生成的规定的波形。即，观察部330，可以观测波形生成部310所生成的偏差信号，或者可以观测放大部320所放大的偏差信号，从而对波形生成部310及放大部320的偏差信号均可以观测。由该种观察部330所观测到的偏差信号的波形，通过控制单元700和显示装置，可以显示给用户。

如上所述的偏差单元300，可以生成规定时间保持高电平，而规定时间保持低电平的波形以规定周期重复的偏差信号。在此，低电平并非当然是接地电位，即0V，而可以是比高电平低的电位。例如，高电平为+100V时，低电平可以是+50V、0V、-50V、-100V等。根据如此生成的偏差信号，可以调节从喷嘴250排出的油墨滴的大小、油墨滴的排出时间及间隔，由此在基板10上可以形成各种形状的图形线。即，根据偏差信号的波形、电位差大小、周期等，可以调节从喷嘴250排出的油墨量，并根据油墨，可以调节在基板10上所形成的点的大小。并且，通过对点进行重叠，可以形成具有规定线宽及长度的图形线。由此，根据在基板10上将要形成的图形的线宽及长度等要求，可以施加各种波形的偏差信号。在此，根据偏差信号的周期，可以调节所排出油墨的量，并以此可以调节点的大小。例如，高电平及低电平的周期越短，即高电平及低电平的保持时间越短，可以减小点的大小，高电平及低电平的保持时间越长，可以增大点的大小。即，在高电平及低电平的一个周期里，可以排出规定量的油墨滴，偏差信号的周期越短，油墨滴的量越少而点的大小变小，偏差信号的周期越长，油墨滴的量越多而点的大小变大。另外，根据高电平和低电平的电位差，可以调节油墨滴的量，并以此可以调节点的大小。即，高电平与低电平的电位差越大，点的大小越大，电位差越小，点的大小越小。例如，当高电平为+100V时，若低电平以+50V、0V及-50V变小，则喷嘴单元200排出的油墨量变多，并以此点的大小可以变大。并且，在偏差周期之间，通过形成电位差为0V的区间，即高电平与低电平的中间电平，从而可以调节油墨的排出间隔，并以此可以调节点的间距。即，中间电平的时间越长，油墨的排出间隔越长，点的间距亦即变长，中间电平的时间越短，油墨的排出间隔越短，点的间距亦即变短。

并且，通过调节中间电平的时间，可以使得一个点的末端与另一点的末端相接触，从而使得点在规定区域可以重叠形成。即，如图3所示，在偏差单元300所生成的偏差信号的中间，插入预先设定时间的、电位差为0的区间即中间电平，并通过调节该时间，可以调节相邻点的中心间距a1，由此通过减小所形成点之间的距离，可以形成点和点相连的配线形态的图形。即，如图3(b)所示，可以使得相邻点的边缘相接触(a2)，如图3(c)所示，可以使得相邻点以规定的宽度相重叠(a3)。由此，在基板10上，不仅可以均匀形成所需的图形，而且可以稳定形成非常微细的线宽，同时可以简单实现其控制。据此，通过调节偏差信号的周期、电位差、中间电平的时间等，可以调节油墨的排出量及排出时间，以此可以形成各种线宽及长度的图形线。例如，当形成线宽较窄且长的图形线时，可以使得高电平与低电平的电位差较小，并调节中间电平的时间以使一个点与另一点的至少一部分相接触或重叠。

图4是本发明一实施例之控制单元的构成图。

参照图4，根据本发明一实施例的控制单元700，可以包括：输入输出部710，与本发明图形线形成装置的各构成部件相连，进而输入输出数据；数据存储部720，存储有用于控制本发明图形线形成装置的驱动的数据；控制部730，通过输入输出部710接收光学单元500及检测单元600的数据，并生成用于控制架台100、喷嘴200、偏差单元300、空压单元400等的控制信号而通过输入输出部710进行供给。

输入输出部710，用于在控制单元700与图形线形成装置的其他构成之间实现数据的输入输出。输入输出部710，可以包括：从外部输入数据的输入部(未图示)；以及将控制信号输出到外部的输出部(未图示)。输入部，可以与光学单元500及检测单元600相连，并可以接收从该些单元输出的数据。即，输入部，输入光学单元500所拍摄的图像，接收从检测单元600所供给的数据。光学单元500所拍摄的图像，通过显示装置，可以实时得以显示，从检测单元600所供给的数据，可以利用于图形线的形成及修复。并且，输出部，与架台100、喷嘴单元200、偏差信号300、空压单元400、光学单元500、检测单元600等相连，从而提供由控制部710所生成的控制信号。

数据存储部720，存储有用于驱动及控制图形线形成装置的数据。例如，在数据存储部720，可以存储图形线的线宽和长度，以及与之相对应的油墨排出量和排出时间。并且，可以存储与油墨的排出量及排出时间相关的偏差信号。在此，作为偏差信号，可以存储高电平及低电平的电位差、周期、时间等，以及中间电平的周期、时间等。并且，在数据存储部720，还可以存储根据油墨成分的偏差信号。即，在数据存储部720，可以相匹配存储图形的线宽及长度，与之对应的油墨的成分、排出量、排出时间，以及与之相关的偏差信号。如此，存储于数据存储部720的数据，可以在工艺开始之前，由用户进行存储，在工艺进行中或工艺结束后，可以持续进行更新。

控制部730，生成用于控制图形线形成装置的各部门的控制信号，并将之通过输入输出部710供给到各部门。即，控制部730，生成用于控制架台100、喷嘴200、偏差单元300、空压单元400、光学单元500、检测单元600等的驱动的控制信号，并通过输入输出部710的输出部进行供给。并且，控制部730，判断将要形成的图形线或将要修复的图形线的位置、线宽及长度，参照存储在数据存储部720的数据，以使执行适当条件的工艺。即，控制部730，利用从光学单元500及检测单元600所供给的数据，判断将要形成的图形线或将要修复的图形线的位置、线宽及长度，并从数据存储部参照与之相关的工艺条件，以获取适当的偏差信号，且向偏差单元300供给用于生成相关偏差信号的控制信号。

如上所述的本发明，由偏差单元300生成各种波形的偏差信号，并施加到喷嘴单元200，从而在基板10不连接接地电极的情况下，可以在基板10形成图形线或者修复缺陷。并且，通过调节偏差信号的电位差、周期、中间电平的时间等，可以调节油墨的排出量，由此可以形成各种线宽的图形线，或者可以修复缺陷。因此，本发明无需真空气氛的腔室，也可以形成图形线，与现有技术中利用了压电元件或空压的喷墨装置相比，可以形成均匀的极微细图形线。而且，无需利用接地电极或带电电极，也可以形成图形线，因此可以简化装置，能够防止接地结构引起的基板污染和受损，可以防止基板的导电性差异所致的不规则的排出量变化及不稳定性。

喷墨方式与电流体力学方式的对比

图5是用于说明现有技术之压电元件喷墨方式的概略图，示出了压电元件喷墨方式的原理(图5(a))，油墨排出过程(图5(b))以及图形形状(图5(c))。现有技术的压电元件喷墨方式，如图5(a)所示，由压电元件生成的压力，扩散到油墨滴的表面，从而油墨滴变大，同时如图5(b)所示，根据喷嘴的表面张力，油墨附着的力被解除的瞬间，油墨从喷嘴分离而得以排出，如图5(c)所示，可以控制图形线的极限达到数十μm。

图6是用于说明本发明一实施例之电流体力学方式的概略图，示出了电流体力学方式的原理(图6(a))，油墨排出过程(图6(b))以及图形形状(图6(c))。电流体力学方式，如图6(a)所示，利用喷嘴与基板之间的电位差，油墨内部的离子成分被吸引到带电基板方向，如图6(b)所示，以油墨表面被拉长的形状(Taylor-Cone Shape，泰勒-锥形)，只有油墨表面的一部分得以分离而形成很小的油墨滴，如图6(c)所示，可以形成2μm以下的图形。

电流体力学的现有技术与本发明的对比

图7是根据在基板上连接接地电极并向喷嘴单元施加直流电压的现有技术方法，所形成的图形的照片。如图7所示，因基板表面绝缘体部分与金属配线之间的导电性差异而形成不均匀的电场，因此无法形成连续的微细图形。

图8是根据本发明一实施例之在基板上未连接接地电极并向喷嘴单元施加偏差信号，所形成的图形的照片。由于在基板未施加接地电极，因此在基板的绝缘体部分与施加了偏差信号的喷嘴单元之间，形成均匀的电场，从而可以形成均匀的图形。在此，对于偏差信号而言，依次生成负电位差和正电位差来施加，这是为了消除因不存在接地电极从而得以充电(Charge)的电荷。例如，对于偏差信号而言，若基板的电位是0V，则以交替施加-100V和+100V的脉冲波形来进行施加。

根据本发明偏差形态的图形形状

图9至图11是本发明一实施例之根据偏差信号的波形和随之排出的油墨所形成的图形形状的示图。

如图9所示，当向喷嘴单元施加矩形波形态的偏差信号时，排出与各信号相对应大小的油墨滴，通过在信号的中间设置电位差为0的区间，可以调节油墨的排出间隔。并且，根据所供给的偏差信号的形态，例如波形的形态、电位差的大小、频率等，可以知悉所排出油墨滴的大小产生变化，由此在现有技术的压电元件喷墨方式中无法实现的极微量油墨的排出变为可能，且在施加交流电源的电流体力学方式中无法实现的各种大小油墨的排出变为可能。因此可以实现图形的微细线宽，以及可以形成各种线宽的图形。

图10和图11是向喷嘴单元施加连续的偏差信号时，基板上所形成的的图形的示图，图10是偏差信号为矩形波时的图形线形状，图11是锯齿波时的图形线形状。在使用同样的油墨且排出条件为相同的情况下，信号为矩形波和锯齿波时所形成的图形的线宽并不相同。如此，根据偏差信号，包括所形成的图形的线宽在内，图形的形状互不相同，因此本发明根据油墨的种类及基板上将要形成的图形的形状，将不同的偏差信号供给到喷嘴，由此可以精密形成基板所需的图形。

只是，在施加连续的偏差信号时，如图10和图11的A部分，也可能形成不均匀的较厚部分。该现象也可能会根据油墨的特性或排出环境而发生，但是随着向喷嘴供给连续的偏差信号，在喷嘴的末端反复执行排出和停止排出，由此未及时被排出而沉积的油墨，在一次性得以排出时产生的现象。该种现象，通过在偏差信号的中间设置电位差为0的区间，即中间电平，进而仅排出与偏差信号的形态相对应之大小的油墨，从而能够得以防止。并且，通过适当设定中间电平的长度，可以实现均匀的微细线宽图形。

图12及图13示出了通过调节偏差信号的电位差为0的时间，即中间电平的长度，所形成的图形的形状。图12是偏差信号的电位差为0的时间较长时的情形，示出了形成为非连续图形线之多个点的状态，若将信号的电位差为0的区间设定为较短，则点会相互接触或重叠，从而形成如图13所示的连续的图形。

图14是本发明一实施例之用于说明图形线形成方法的工艺流程图。

参照图14，根据本发明一实施例的图形线形成方法，可以包括：步骤S110，移动安放了基板10的架台100；步骤S120，确定基板10上图形线的形成区域；步骤S130，根据图形线的线宽及长度，选择偏差信号；步骤S140，生成偏差信号，并施加到喷嘴单元200；步骤S150，基于根据偏差信号从喷嘴单元200所排出的油墨，在基板10上形成图形线；步骤S160，确认是否正常形成图形线。

步骤S110：若在架台100上安放基板10，则控制单元700向架台100施加控制信号，使得架台100可以上升和左右移动。即，控制单元700的控制部730生成控制信号而通过输入输出部710施加到架台100，以使架台100上升和左右移动。

步骤S120：确定在基板10上将要形成图形线的区域或者将要修复的区域。为此，可以利用光学单元500和检测单元600中的至少一个。即，光学单元500拍摄安放在架台100上的基板10，并通过显示装置向用户提供图像，使得用户可以确定图形线形成区域或修复区域。当然，利用从光学单元500所提供的图像，也可以由控制单元700来设定图形线形成区域或修复区域。该种利用了光学单元500的对基板10的拍摄，可以在架台100移动的期间实现，或者也可以在架台100停止之后实现。此时，在显示装置上，可以显示基板10上所形成的图形的放大图像。并且，可以利用检测单元600来确定修复区域，即在已形成的图形线的一侧接触探头，在另一侧连接信号线，从而判断通过探头所施加的信号是否被传递到信号线，由此可以检测图形线的缺陷。

步骤S130：控制单元700，确认将要形成的图形线的线宽及长度，或者将要修复的区域的线宽及长度，并以此选择偏差信号的波形。即，控制单元700的控制部730，计算将要形成的图形线或将要修复的区域的线宽及长度，并从存储在数据存储部720的数据中，选择与线宽及长度相对应的偏差信号的波形。

步骤S140：控制单元700向偏差单元300供给控制信号，以使生成根据在基板10上所形成的图形或将要修复的图形的线宽及长度的偏差信号。

步骤S150：偏差单元300，生成根据控制单元700之控制信号的规定波形的偏差信号，并施加到喷嘴250，由此从喷嘴单元200的喷嘴250排出油墨。此时，还可以通过空压单元500向喷嘴单元200提供空压。如此，从偏差单元300向喷嘴单元200供给规定的偏差信号，因此在基板10无需连接接地电极，便能根据从喷嘴单元200所排出的油墨，在基板10上形成规定的图形线或者修复缺陷。另外，喷嘴单元200排出油墨的过程以及由此在基板10上形成图形线的过程，可以被光学单元500所拍摄而通过显示装置得以显示。

步骤S160：利用检测单元600，对基板10上形成的图形线或修复的图形线，进行电检测。即，完成图形线的形成及修复后，确认这些是否正常得以执行。确认结果，图形或修复不正常，途中重新发生了缺陷时，判断缺陷的线宽及长度等，通过偏差单元300向喷嘴单元200供给规定的偏差，以使油墨从喷嘴单元200排出。

另外，虽然根据上述的实施例具体描述了本发明的技术思想，但应当周知的是上述实施例仅是用于说明的，并非用于限定本发明。本发明技术领域的普通技术人员应当理解，在本发明技术思想的范围内，可以实施各种实施例。

Claims (7)

1.一种图形线形成装置，包括：

架台，用于安放基板；

喷嘴单元，位于所述基板的上侧，向所述基板上排出油墨，从而形成图形线；

偏差单元，生成高电平和低电平的信号以规定的时间和间隔所重复的规定波形的第二偏差信号，并施加到所述喷嘴单元；

溶剂供给单元，气化使用于所述油墨的溶剂，进而向所述喷嘴单元的末端喷射；

硬化单元，用于硬化在所述基板上所形成的图形线；

其中，根据所述第二偏差信号，无需向所述基板施加接地电位，便在所述基板与所述喷嘴单元之间形成电场，

根据所述第二偏差信号的波形、所述高电平和低电平的电位差和周期，调节从所述喷嘴单元所排出的油墨的排出量和排出时间；

所述第二偏差信号还包括所述高电平与所述低电平的电位差为零的中间电平；

所述偏差单元通过调节夹在所述高电平与低电平之间的所述中间电平的长度，调节所述图形线的线宽。

2.如权利要求1所述的图形线形成装置，其特征在于，还包括光学单元、检测单元、空压单元中的至少一个，

其中，所述光学单元，用于视觉检测所述图形线，

所述检测单元，用于电检测所述图形线，

所述空压单元，用于向所述喷嘴单元施加空压。

3.如权利要求1或2所述的图形线形成装置，其特征在于，所述偏差单元包括：

波形生成部，用于生成第一偏差信号；

放大部，对所述第一偏差信号进行放大，进而生成所述第二偏差信号；

观察部，用于观测所述第一及第二偏差信号中的至少一个。

4.如权利要求3所述的图形线形成装置，其特征在于，所述波形生成部包括：

波形生成器，用于生成规定波形的信号；

直流生成器，生成直流电压，据此提升所述波形生成器所生成的规定波形的信号的电平，从而生成所述第一偏差信号。

5.如权利要求4所述的图形线形成装置，其特征在于，还包括用于控制所述架台、喷嘴单元、偏差单元、光学单元、检测单元、空压单元、溶剂供给单元以及硬化单元中的至少一个的控制单元。

6.如权利要求5所述的图形线形成装置，其特征在于，所述控制单元包括：

输入输出部，用于输入输出控制信号及数据；

数据存储部，用于存储所述图形线的线宽和长度，以及与之对应所述第二偏差信号的波形数据；

控制部，利用存储在所述数据存储部的数据，选择用于形成相应图形线的所述第二偏差信号的波形，通过所述输入输出部，控制所述偏差单元。

7.一种图形线形成方法，其利用权利要求1中的图形线形成装置实现，包括如下步骤：

将基板安放到架台；

确定在所述基板上将要形成图形线的区域；

确定所述图形线的线宽及长度，并生成与之对应的所述第二偏差信号；

向喷嘴单元施加所述第二偏差信号；

从所述喷嘴单元排出油墨，从而在所述基板上形成图形线；

其中，根据所述第二偏差信号，无需在所述基板施加接地电位，便在所述基板与所述喷嘴单元之间形成电场，

根据所述第二偏差信号的波形、所述高电平和低电平的电位差和周期，调节从所述喷嘴单元所排出的油墨的排出量和排出时间；

所述生成第二偏差信号的步骤，通过调节包含在所述高电平与低电平之间的所述中间电平的长度，调整所述基板上所形成的图形线的线宽。

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