用于具有改进的速度和精度的永久层的阵列式打印技术
本申请是申请号为2015800465020、发明创造名称“用于具有改进的速度和精度的永久层的阵列式打印技术”的专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求以下申请当中的每一项的优先权:2014年10月2日代表第一署名发明人Michael Baker提交的标题为“Techniques For Arrayed Printing Of A PermanentLayer With Improved Speed and Accuracy(用于具有改进的速度和精度的永久层的阵列式打印技术)”的美国临时申请号62/059121;以及2014年7月7日代表第一署名发明人Michael Baker提交的标题为“Techniques For Arrayed Printing Of A PermanentLayer With Improved Speed and Accuracy(用于具有改进的速度和精度的永久层的阵列式打印技术)”的美国临时申请号62/021584。此外,本申请还要求以下申请当中的每一项的优先权并且是其继续部分申请:2015年4月7日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniques for Print Ink Volume Control To Deposit Fluids Within PreciseTolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水体积控制技术)”的美国实用新型专利申请号14/680960,2014年7月3日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniques for Print Ink Droplet Measurement and Control to Deposit FluidsWithin Precise Tolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水液滴测量和控制技术)”的美国实用新型申请14/340403,以及2015年2月20日代表第一署名发明人EliyahuVronsky提交的标题为“Encapsulation Of Components Of Electronic Device UsingHalftoning To Control Thickness(使用半色调处理来控制厚度的电子设备组件封装)”的美国实用新型申请号14/627186。
美国实用新型专利申请号14/680960是美国实用新型专利申请号14/162525(现在是2015年4月21日授权的美国专利9010899)的继续申请。进而,美国实用新型专利申请号14/162525要求以下申请的优先权:2013年12月26日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniques for Print Ink Volume Control To Deposit Fluids WithinPrecise Tolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水体积控制技术)”的台湾专利申请号102148330,以及2013年12月24日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniques for Print Ink Volume Control To Deposit Fluids Within PreciseTolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水体积控制技术)”的P.C.T.专利申请号PCT/US2013/077720。P.C.T.专利申请号PCT/US2013/077720要求以下申请当中的每一项的优先权:2012年12月27日代表第一署名发明人Conor Francis Madigan提交的标题为“Smart Mixing(智能混合)”的美国临时专利申请号61/746,545;2013年5月13日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Systems and Methods Providing UniformPrinting of OLED Panels(提供OLED面板的均匀打印的系统和方法)”的美国临时专利申请号61/822855;2013年7月2日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Systemsand Methods Providing Uniform Printing of OLED Panels(提供OLED面板的均匀打印的系统和方法)”的美国临时专利申请号61/842351;2013年7月23日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Systems and Methods Providing Uniform Printing ofOLED Panels(提供OLED面板的均匀打印的系统和方法)”的美国临时专利申请号61/857298;2013年11月1日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Systems andMethods Providing Uniform Printing of OLED Panels(提供OLED面板的均匀打印的系统和方法)”的美国临时专利申请号61/898769;以及2013年12月24日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniques for Print Ink Volume Control To DepositFluids Within Precise Tolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水体积控制技术)”的美国临时专利申请号61/920715。
美国实用新型专利申请号14/340403进而是以下申请当中的每一项的继续部分申请:2014年4月23日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniques forPrint Ink Droplet Measurement and Control To Deposit Fluids within PreciseTolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水液滴测量和控制技术)”的PCT专利申请号PCT/US2014/035193,以及2014年1月23日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniques for Print Ink Volume Control To Deposit Fluids WithinPrecise Tolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水体积控制技术)”的美国实用新型专利申请号14/162525;并且还要求以下申请当中的每一项的权益:2013年4月26日代表第一署名发明人Alexander Sou-Kang Ko提交的标题为“OLED Printing Systems andMethods Using Laser Light Scattering for Measuring Ink Drop Size, Velocityand Trajectory(使用激光散射来测量墨水滴尺寸、速度和轨迹的OLED打印系统和方法)”的美国临时专利申请号61/816696,2013年8月14日代表第一署名发明人Alexander Sou-Kang Ko提交的标题为“OLED Printing Systems and Methods Using Laser LightScattering for Measuring Ink Drop Size, Velocity and Trajectory(使用激光散射来测量墨水滴尺寸、速度和轨迹的OLED打印系统和方法)”的美国临时专利申请号61/866031,以及2013年12月26日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniques for Print Ink Volume Control To Deposit Fluids Within PreciseTolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水体积控制技术)”的台湾专利申请102148330。
PCT专利申请号PCT/US2014/035193进而要求以下申请的优先权:2013年4月26日代表第一署名发明人Alexander Sou-Kang Ko提交的标题为“OLED Printing Systems andMethods Using Laser Light Scattering for Measuring Ink Drop Size, Velocityand Trajectory(使用激光散射来测量墨水滴尺寸、速度和轨迹的OLED打印系统和方法)”的美国临时专利申请号61/816696,2013年8月14日代表第一署名发明人Alexander Sou-Kang Ko提交的标题为“OLED Printing Systems and Methods Using Laser LightScattering for Measuring Ink Drop Size, Velocity and Trajectory(使用激光散射来测量墨水滴尺寸、速度和轨迹的OLED打印系统和方法)”的美国临时专利申请号61/866031,以及2014年1月23日代表第一署名发明人Nahid Harjee提交的标题为“Techniquesfor Print Ink Volume Control To Deposit Fluids Within Precise Tolerances(用于在精确的容差内沉积流体的打印墨水体积控制技术)”的美国实用新型专利申请号14/162525。
美国实用新型专利申请号14/627186是美国实用新型申请号14/485005(现在是2015年3月31日授权的美国专利8995022)的继续申请。美国实用新型专利申请号14/485005进而要求以下申请的优先权:2013年12月12日代表第一署名发明人Eliyahu Vronski提交的标题为“Ink-Based Layer Fabrication Using Halftoning Variation(使用半色调处理变化的基于墨水的层制作)”的美国临时专利申请号61/915149,2014年4月10日代表第一署名发明人Eliyahu Vronski提交的标题为“Ink-Based Layer Fabrication UsingHalftoning To Control Thickness(使用半色调处理来控制厚度的基于墨水的层制作)”的美国临时专利申请号61/977939,2014年5月30日代表第一署名发明人Eliyahu Vronski提交的标题为“Ink-Based Layer Fabrication Using Halftoning To ControlThickness(使用半色调处理来控制厚度的基于墨水的层制作)”的美国临时专利申请号62/005044;以及2014年6月30日代表第一署名发明人Eliyahu Vronski提交的标题为“Ink-Based Layer Fabrication Using Halftoning To Control Thickness(使用半色调处理来控制厚度的基于墨水的层制作)”的美国临时专利申请号62/019076。
要求对于前面提到的每一项申请的优先权,并且前面提到的每一项专利申请都通过引用被合并于此。
背景技术
一些制造技术使用打印过程在基板上沉积一层材料以作为组装过程的一部分。例如,可以在共同的玻璃或其他基板上一起制造多个太阳能面板或者有机发光二极管(OLED)显示器,其中最终从共同的基板切割出多个面板以产生对应的设备。打印过程沉积具有悬浮或携带材料的溶剂的液体(例如类似于“墨水”),例如通过将所述液体固化、干燥或者以其他方式“处理”成永久形式而从所述材料形成对应的永久层。按照受到仔细控制的方式对于每一个产品沉积液体,从而使得每一个沉积层的位置与下方各层以及基板上的所期望的产品位置紧密地对准。这样的对准在需要高度制造精度的情况下是特别重要的,如例如在使用所述过程来制作微电子结构或光学结构的高密度图样的情况下,其中每一个结构的每一层都具有仔细控制的大小(包括厚度)。
出于说明的目的回到OLED显示器示例,在共同的基板上被并行制造的每一个平坦面板设备都以单独像素颜色组件为特征,所述组件通常被制作在保持光生成元件和电极的流体阱(fluidic well)中。每一个沉积层都帮助确定单独像素的正确操作;每一个沉积过程越准确(并且被对准和控制得越好),就可以使得像素越小,并且使得完成的光学或电气结构在其特定尺寸大小下的操作更加可靠。针对给定面板的像素到像素变化(包括厚度变化)是不合期望的,因为这些变化可能在完成的产品中产生可见的缺陷;例如典型的OLED显示器(例如被用作HDTV屏幕)可能涉及紧凑空间中的数以百万计的像素,并且如果像素在经由打印过程沉积的液体中具有即使是微小的变化,这可能被人眼潜在地视为亮度或颜色差异。因此对于这样的制造应用,例如需要微米或者更精细的分辨率下的精确打印机控制,并且每面积总流体沉积体积的最大变化小于0.5%。
此外,为了在可接受的消费者价格点处生产产品,期望最大化制造生产量。如果给定的制造设备(例如包括工业打印机)对于每一层花费大量时间,这就会导致更慢的制造,并且导增加的致消费者价格点;如此增加的价格点会威胁到制造过程的可行性。
附图说明
图1A示出了基板的布局,其将在位置107处接收将形成对应的产品的永久层的液体的打印;意图由打印头的喷嘴接进的总体打印区域由虚线框103表示。
图1B示出了类似于来自图1A的虚线框103的打印区域125,但是其中基板的位置无意中发生偏移,从而在不进行校正的情况下,打印将在错误的位置处发生并且将导致错误配准。
图1C示出了类似于来自图1A的虚线框103的打印区域135,但是其中存在基板旋转误差。
图1D示出了类似于来自图1A的虚线框103的打印区域147,但是其中基板错误配准表示缩放误差,例如其中单独的阵列式产品可能各自具有大小误差(以及位置误差)。
图1E示出了类似于来自图1A的虚线框103的打印区域155,但是其中基板错误配准(例如边缘引导对准过程中的边缘畸变)导致两个独立维度中的畸变。
图1F示出了类似于来自图1A的虚线框103的打印区域163,但是其中表示出各自影响基板的不同部分的不同类型的误差。
图2A提供了涉及相对于基板位置对准一个或多个打印沉积区域的流程图201。
图2B提供了涉及相对于基板位置对准一个或多个打印沉积区域的另一个流程图221。
图2C是来自配方编辑器和面板定义软件的屏幕截图,所述软件被用来定义阵列中的每一项产品设计的层几何结构(即所述阵列要使用共同的基板来制作,并且要对于一系列基板重复层沉积)。
图3A提供了涉及根据所检测到的误差调节“模板”以便对打印进行微调的一种特定方法的流程图301。
图3B提供了涉及根据所检测到的误差调节“模板”以便对打印进行微调的一种特定方法的另一个流程图351。
图4A-4I被用来讨论对准误差的处理,并且更具体来说是用来解释指派或重新指派打印头喷嘴发射决定以便对打印进行微调的过程。
图4A示出了打印头407相对于区段403的布局,其中“打印网格”中的位置处的“X”的存在或不存在分别标示将由打印头在特定区域中发射液滴(例如在位置404处从喷嘴410发射)或者在特定区域处抑制发射(例如在喷嘴410经过位置405时抑制发射)。例如,图4A可以是“位图”的一部分(即随着打印头和基板在扫描运动中彼此相对移动,其表示在基板的一部分之上的意图喷嘴发射决定)。注意的是,如本文所使用的,术语“位图”指的是每喷嘴的数据,而不管对于每一个喷嘴的数据由单个比特还是多个比特构成;例如在一个实施例中,可以使用4比特的数据(即表示十六个可能的值,其中一个值表示关于不发射喷嘴的决定,其他值表示可以被“发送”到喷嘴的不同的预先编程的喷嘴驱动波形)。清楚地,许多替换方案是可能的。
图4B示出了来自图4A的原始打印网格403的布局,但是其中基板相对于意图打印区域未对准,并且其中不同的喷嘴可以被用来补偿该对准误差而无需调节(多个)扫描路径;注意的是,在所描绘的示例中,未对准可能不是与喷嘴间隔(或“间距”)“整齐地”对准,例如随着打印头和基板彼此相对移动,打印头的数目更多或更少的喷嘴以及不同的喷嘴集合现在可能与所期望的打印区段412重叠。
图4C示出了其中看到打印网格被覆盖到来自图4B的所期望的打印区段412上的布局421。
图4D示出了来自图4A的区段403的相对布局431,但是其中看到意图打印区域或产品几何结构433由于基板误差或其他未对准而相对于该区段旋转。
图4E示出了其中看到打印网格被覆盖到所期望的打印区段433上的布局441。
图4F示出了原始打印机网格403的布局,但是其中相对于特定基板存在如由所期望的打印区段455所反映出的检测到的缩放误差。
图4G示出了其中看到打印网格被覆盖到来自图4F的所期望的打印区段455上的布局461。
图4H示出了来自图4A的原始打印网格的布局,但是其中存在检测到例如由于影响基板的某种类型的畸变或线性前进误差而导致的偏斜(skew)误差475,实际上期望沿着平行四边形的轮廓进行打印(由形状475表示)。
图4I示出了其中看到打印网格被覆盖到所期望的打印区段475上的布局481;利用使用图4I的打印网格并且使用本文提出的技术进行校正的打印,可以精确地对准打印(即由形状475表示)。
图5A示出了被用来指派或调节到/用于打印头的不同喷嘴的喷嘴驱动波形(即电子驱动信号)。
图5B示出了可以被用来存储对于相应的打印头喷嘴的数据的每喷嘴的驱动电路,其中所存储的数据能够实现可编程的波形定义(并且从而能够实现可变的体积、液滴轨迹、液滴着陆位置、速度或者其他每喷嘴液滴参数)。
图5C示出了示例性波形,并且被用来帮助解释该波形如何可以被用来通过可编程的调节改变喷嘴液滴参数。
图5D示出了用于打印头的喷嘴的驱动电路的另一个示例。
图6A是示出了可以各自独立地体现本文所介绍的技术的一系列可选层级(tier)、产品或服务的说明性视图;例如,本文提出的技术可以通过软件的形式来实施(依照附图标记603),或者被实施为打印机控制数据(依照附图标记607,要被用来控制打印机在基板上进行打印),或者被实施为依赖于这些技术所制成的产品(例如如通过附图标记613、615或617例示)。
图6B提供了包括打印机的制作装置的示意图。
图6C示出了制作装置内的打印区域的平面图;该打印区域可以可选地被包含在气体封装内,即使得打印在受控的气氛中发生。
图6D提供了包括打印机的制作装置的功能框图。
图7提供了被用来描述对单独的喷嘴变化和/或喷嘴驱动波形变化的效应的测量以及有关的补偿技术的流程图701。在一个实施例中,不仅调节打印的位置误差,而且此外还在调节中考虑到喷嘴到喷嘴变化,以便允许打印在仔细定义的容差内发生。
图8A是示出了能够测量对于大型打印头套件的每一个喷嘴的液滴体积的液滴测量系统的说明性图示。例如,这样的系统可以被用来测量刚刚提到的喷嘴到喷嘴变化。
图8B是示出了与针对每一个喷嘴的液滴细节的测量相关联的各种过程和选项以便获得对预期液滴特性的具有高置信度的理解的方法图。
图8C示出了与液滴测量的实施例相关联的流程图。
图8D示出了与喷嘴验证相关联的流程图;即,在一个实施例中,测量可以被用来授予或取消喷嘴的资格(除了本文所描述的其他目的之外)。
图9A提供了与光栅(raster)过程相关联的框图;更具体来说,图9A有助于解释如何可以把液滴测量的结果与所检测到的基板误差(例如位置、旋转、缩放或偏斜误差)整合在一起以便提供精确打印。阴影区域(907)表示单个扫描路径,而空白区域(908)表示另一个扫描路径。
图9B示出了与作为制造过程的一部分的基板上的打印相关联的流程图。
图9C示出了与作为制造过程的一部分的基板上的打印相关联的另一个流程图。
图10A示出了与作为制造过程的一部分的基板上的打印相关联的流程图。
图10B示出了与作为制造过程的一部分的基板上的打印相关联的另一个流程图。
图10C提供了涉及针对几何结构的抗混叠(antialiasing)的流程图1041,所述几何结构要接收打印,以便例如测试“经过调节的”打印机控制数据是否仍然满足一个或多个所期望的标准(例如th 1 ≤体积(volume)≤th 2 ),并且在其不满足一个或多个所期望的标准时进一步调节打印机控制数据。
图10D提供了涉及把更新后的喷嘴-液滴数据合并到打印机控制数据的渲染中以便减少基板-打印机变化的流程图1061。
图10E提供了涉及把更新后的喷嘴-液滴数据合并到打印机控制数据的渲染中以便减少基板-打印机变化的又一个流程图1081。
图11A是示出了并行处理环境的框图。
图11B是示出了如何在并行处理环境中执行打印图像的渲染和/或光栅化(rasterization)的框图。
通过参照应当结合附图阅读的后面的详细描述可以更好地理解通过所列举的权利要求书定义的主题内容。下面所阐述的一个或多个特定实施例的该描述使得能够建立和使用通过权利要求书阐述的技术的各种实现方式,其不意图限制所列举的权利要求书,而是意图例示其应用。在不限制前述内容的情况下,本公开内容提供了作为整体可重复的打印过程的一部分的被用来为基板的多个产品(或其他产品阵列)当中的每一个产品制作薄膜的技术的几个不同示例。各种技术可以被体现为执行这些技术的软件,通过运行这种软件的计算机、打印机或其他设备的形式体现,通过用于形成这样的膜层的控制数据(例如打印图像)的形式体现,体现为沉积机制,或者通过作为这些技术的结果制作出的电子或其他设备(其例如具有根据所描述的技术产生的一层或更多层)的形式体现。虽然提出了特定示例,但是本文所描述的原理也可以被应用于其他方法、设备和系统。
具体实施方式
本公开内容提供了可以被用来经由打印过程更加快速并且更加可靠地制作产品的技术、过程、装置、设备和系统以及根据这样的过程制成的产品。
装配线过程使用打印机把液体的液滴打印(即沉积)到一系列基板当中的每一个基板上。所述液体随后被固化、干燥或者通过其他方式被处理,从而形成永久材料层(即永久薄膜)。每一个基板被用来制作一个或多个产品,并且通常将为基板所承载的每一个产品形成所述层。一旦完成打印,使基板前进并且加载新的基板,并且重复所述过程。在一些实施例中,例如固化液体的处理可以在原位发生或者在装配线中的另一个位置处发生,并且通常在受控的气氛中执行打印和处理以便最小化微粒、氧气或水分污染。在具体设想的应用中,打印机被用来沉积有机发光二极管(“OLED”)显示面板或太阳能面板的单层。例如在高清晰度OLED电视屏幕的制作中,这样的处理可以被用来为显示器的每一个像素(即每一个分立的光生成元件)沉积一个或多个光生成层。虽然所描述的技术可以被应用于许多类型的材料以及除了平坦面板显示器之外的许多其他类型的产品,但是已经发现,使用打印机和相关联的处理对于沉积使用其他过程不能很容易地沉积的有机材料层是特别有用的,并且因此本文提出的许多示例将集中于这些材料。与其他类型的产品和制造过程一样,必须以高度准确性实现打印中的对准和层厚度,从而以低变化和高制造生产量促进小型可靠的电子组件(例如微米尺度)。
由于与不同的基板、装配线装备、人类操控以及许多其他因素相关联的各种工艺角(process corner),随着基板被移动到打印机中并且移动经过打印机,每一个基板的位置、旋转、缩放、偏斜或其他大小可能会发生微小变化。一些形式的误差可能是基板所独有的(例如基板的翘曲(warping)或者边缘非线性),而其他形式的误差可能表示重复的系统误差(例如在由于系统本身所造成可重复运动误差的情况下基板被错误地边缘引导经过打印机,)。不管来源如何,由于打印过程意图在系列中的每一个基板上打印相同的产品,因此通常都期望检测并且减少位置误差。
因此,在一个实施例中,一种检测机制被用来在邻近打印机时检测每一个基板上的基准(fiducial)。所述基准被用来识别产品位置,即便是存在基板到基板误差或者与预期产品位置、取向和/或大小的其他偏差。把所检测到的产品位置与预期位置进行比较并且用来识别该误差,以便(在软件中)变换或调节打印机控制数据(即修改该数据或者如何对其进行渲染以执行打印),以便把待打印层与任何下方产品大小精确地配准。如本文所使用的,“位置”或“产品位置”通常应当被理解成包括任何偏斜、缩放、取向等等,即使在提到“位置”之外并没有单独列出这些事项。
注意的是,在常规的打印过程中,在一次或多次光栅扫描中相对于正在其上进行打印的基板输送包括各自具有喷嘴的一个或多个打印头的组装机器(assemblage)。每一次扫描定义基板的“扫描中”维度,并且在每一次扫描之后,打印头和/或基板在基板的“跨扫描”维度中被重新定位以便准备后继的扫描。每一个打印头可以具有数百到数千的喷嘴,所述喷嘴中的每一个喷嘴要喷射液体的液滴,其中所述液体类似于墨水并且包括将被固化或者通过其他方式被处理以形成所期望的永久层的材料。例如,对于一种已知的技术,所述液体是单聚物或聚合物,并且在打印之后使用紫外固化过程对所沉积的液体进行处理以形成永久层。
在该第一实施例的更加详细的变型中,可以使用多个机制来调和快速打印、准确打印以及精确层厚度和配准的目标。
在第一实现方式中,在识别出误差(例如线性或非线性移位、旋转、偏斜或缩放)的情况下,可以按照取决于所检测到的与理想位置的偏差的方式并且按照不需要在打印头套件与基板之间的预先规划的光栅扫描中作出移位或改动的方式生成新的喷嘴发射决定。即,由于打印时间(并且因此还有制造生产量)与覆盖要接收液体的基板的所有区段所需的光栅扫描的次数直接相关,因此该光栅扫描次数及其对应的位置在一个实施例中不被改变,但是相反,按照允许打印发生以便从打印头套件沉积意图的液滴密度和图样的方式单独地指派潜在地新的喷嘴和/或驱动参数,但是按照下述方式进行:喷嘴指派和/或驱动参数(例如驱动波形)相对于原始打印机控制数据被变换或渲染,以便与任何下方产品层精确地配准或者通过其他方式与意图产品几何结构精确地对准。注意的是,这种处理方式是可选的,即在另一个所设想到的实施例中,对光栅扫描进行重新评估以便潜在地采用打印头套件相对于基板的不同偏移量(例如跨扫描方向上的不同前进样式和/或不同的扫描或扫掠次数)。
取决于环境,简单地“移位”喷嘴发射决定可能不一定总是产生所期望的沉积参数。例如,在其中使用打印在包含沉积液体的流体“阱”中沉积光生成元件直到该液体被固化为止的一种所设想的环境中,误差可能不与喷嘴间隔或喷嘴发射定时整齐地对准,使得喷嘴发射指派中的线性移位可能会把过多或过少数目的沉积液滴定位在像素阱中。为了解决该问题,在一个实施例中使用“抗混叠”过程,依照所述过程,在指令逻辑的控制下采取动作的一个或多个处理器针对预期液体体积测试每一个像素阱的预期位置(给定所检测到的误差),并且如果预期总体积与理想值或可接受范围的偏差超出一阈值量,则选择性地再访“移位”喷嘴指派并且调节将把液滴发射到像素阱中的一个或多个数目的喷嘴。这于是有助于确保在意图位置处精确地沉积意图量的液体。
在另一个实施例中,依据经验在原位测量由每一个喷嘴产生的液滴,并且从喷嘴到喷嘴发生变化或者取决于被用来从喷嘴喷射液滴的驱动参数的所测量的液滴特性被存储并且考虑到喷嘴指派中。例如,在第一种变型中,可以根据对于喷嘴(以及对于所应用的驱动参数)依据经验测量的相关联的液滴参数是否满足对应于可接受的液滴产生的标准而对单独的喷嘴授予/取消资格。因此,如果位置误差和相关联的配准表明未经验证的喷嘴不应当被用于沉积,则指令逻辑可以使用验证数据来指派喷嘴,从而替换地使用其他喷嘴或不同的液滴喷射参数(例如用以控制所选喷嘴的不同驱动波形)。在第二种变型中,关于预期液滴体积、轨迹和/或液滴着陆位置对每一个给定的喷嘴(以及可以被用来驱动给定喷嘴的多种替换驱动波形当中的每一种)进行测量,并且随后将该数据考虑到误差处理或初始喷嘴指派中。举一个简单的例子,如果对于总体积为20.00pL的液体要依赖于两个邻近的喷嘴分别把9.97和10.03皮升(pL)的液滴沉积到流体阱中,并且基板误差表明两个其他的喷嘴将被用来执行沉积,则(a)可以指派预期产生9.90和10.10 pL液滴的非邻近喷嘴来执行沉积(从而保持20.00pL总体积的预期),和/或(b)可以调节对于一个或多个喷嘴的喷嘴驱动细节(例如驱动波形)以便从预先选择的喷嘴产生具有经调节的体积或轨迹特性的液滴,从而尽管存在所检测到的误差也保持流体阱中的预期总体积。这些类型的处理也是可选的,并且不是对于所有实施例都作要求。
注意的是,打印机控制数据取决于实施例可以采取许多形式。在一种实现方式中,描述每一个产品的期望层的期望大小(例如包括厚度)的“配方”信息可以被存储为高速缓存模板,并且随后按照容纳运行时间误差的可调节方式被渲染。在第二种实现方式中,该配方信息可以被部分地预处理并且事先被存储在对象(矢量)或其他表示中,同样作为供处理每一个基板中使用的高速缓存模板;当对于每一个新的基板检测到位置或对准误差时,所述模板被取回并且适当地修改以便渲染最终打印机控制数据(即适当的喷嘴发射决定、光栅扫描和有关的定时)。再举另一个例子,在另一种实现方式中,对于产品(和/或阵列)接收配方数据并且将其渲染成表示打印决定的位图;所述位图实质上是打印网格的每一个节点处的喷嘴发射决定或等效数据的阵列,其表示在打印头相对于基板的扫描运动期间将使喷嘴在基板上的离散位置处发射或不发射液滴的触发。该信息还可以包括可变的每喷嘴驱动波形定义或选择。所述位图被高速缓存为模板,并且在运行时间被取回、修改以使得打印发生畸变从而经由位图上的直接处理而匹配误差,并且随后被用来控制打印。自然地,存在其他示例,即对于每一种变型,通过某种方式将所检测到的误差考虑到渲染处理中,以便根据所检测到的误差定制打印,从而实现各层的配准。
对于每一个实施例,为了在不增加打印时间的情况下促进高度准确的误差,可以至少部分地在软件中实时地校正在任何给定的制造迭代中检测到的基板(或者表示在其上的任何单独的产品)的未对准。该校正于是减少了对于耗时的非常高精度的机械对准或重定位的需求,以及对于非常高精度的对准机制的需求。这在不牺牲准确性和可靠性的情况下降低了成本并且增加了制造生产量。在与多个大规模OLED电视屏幕的阵列式打印有关的一种具体设想的应用中,单个大基板可能包括6-8个HDTV屏幕(例如面板或子面板,其将被可互换地使用);当前对于成功的制造过程设想到在基板上打印一层应当花费不超过每基板90秒。在一些实施例中,该最大打印时间预期是45秒或更少。由于每一个屏幕或面板涉及数百万的像素,因此对于高质量显示器的制造的对准应当精确;因此期望使用对于检测和校正基板和/或产品未对准或其他误差花费少于几秒(例如2秒)的过程将液体打印到基板上。所公开的实施例促进了该制造速度(和制造生产量),并且有助于生产更小的精确配准产品。
许多制造应用对于装配中的产品的粗略机械对准相对鲁棒。对于所公开的实施例,由在软件(存储在非瞬时性机器可读介质上的指令或指令逻辑)的控制下运作的一个或多个处理器(即机器)执行的细精度对准通常针对位置偏移量、旋转偏移量、偏斜、缩放误差或者其他畸变中的毫米到亚毫米误差(例如从纳米尺度到数百微米或更小)进行调节。注意的是,对于以非常密集的精确结构为特征的一些应用(例如具有数百万像素的HDTV应用)和/或在涉及数千打印头喷嘴的情况下,误差处理可能需要大量计算资源。如前面所提到的,在一个实施例中,期望在几秒(例如2秒或更少)内使用硬件逻辑和/或软件逻辑来执行误差补偿。为了促进该目的,下面的某些实施例提出了依赖于并行处理(例如多处理器或多核处理)的硬件设计以及允许该计算快速地发生的用于处理线程指派的技术。例如为了预示将在后面进一步讨论的实施例,监督处理器或处理器群组可以检测误差并且确定用于渲染或变换原始配方信息(或者其他高速缓存的模板数据)的公式化(formulation)。所述公式化在基板上可以是线性的,或者可以局部地变化(例如是非线性或不连续的)。监督处理器随后为多核处理器的每一个核心指派地理分段(geographical segment)和相关联的仿射变换以进行处理。在一种设计中,每一个核心具有其自身的专用存储器以用于数据处理和操纵;监督处理器识别要由每一个核心修改的地理分段和相关联的修改算法(例如仿射变换),并且将该信息提供到对应的核心,并且多个核心随后各自执行为其分配的任务以便对完成经过变换的输出作出贡献,所述经过变换的输出表示对于作为一个整体的基板的经调节的打印机控制数据;该经变换的输出适用在即将进行的打印中使用。如果期望的话,被用于操纵的存储器还可以被设计成提供直接存储器存取(DMA),以便加速对高速缓存的模板数据的操纵及其在打印中的适配和使用。对于使用数十到数百的核心或更多的实施例,这显著减少了重新渲染所期望的打印作业所需要的处理时间。其他设计也是可能的;例如,取代为每一个核心指派不同的地理,可以为每一个核心指派不同的数学运算(或者不同的顺序过程)。如该示例应当表明的,可以提供几乎任何功能或处理划分以便最大化效率或者通过其他方式减少处理时间。诸如刚刚讨论过的并行处理环境也应当被视为关于本文所描述的其他技术是可选的。
本公开内容提供了促进装配线风格的过程中的高度准确的打印的多个硬件(即电路)实现方式,以及可以作为针对这种硬件的替换或补充而使用的软件技术。通常来说,后面所讨论的特征可以被混合和匹配(或者另外是可选的),并且可以根据实现方式而变化。例如,后面所讨论的一个实施例提供了可以被用来为打印机所使用的许多喷嘴(例如数百到数万的喷嘴)当中的每一个预先存储一定数目(例如16个)的可定制喷嘴驱动波形的硬件。每一种波形被事先选择以产生略有不同的预期液滴参数(例如体积、轨迹等等),从而提供了可以从该喷嘴产生的可能液滴的范围;系统事先选择这些波形以便提供选择范围,并且把各种波形选择事先编程到针对每一个喷嘴的驱动电路。随后在运行时间,系统简单地选择一种波形。在一个实施例中,有十六种这样的选择(例如表示不发射决定的一种“零”波形以及十五种可变驱动波形)。在另一个实施例中,可以异步(即事先)编程默认波形,并且随后应用二进制“触发”以便“启动”最近被编程为默认的任一种波形。再次,这些各种特征是可选的并且不是对于所有实施例都作要求,并且可以按照适合于实现方式的任何所期望的组合或排列来使用所公开的各种特征。本公开内容的教导设想到所有这样的组合和排列以及任何这样的组合和排列。
具体设想的实现方式可以包括一种装置,所述装置包括存储在非瞬时性机器可读介质上的指令。这样的指令逻辑可以按照一种方式被编写或设计成具有特定结构(架构特征),从而当所述指令最终被执行时,其使得一台或多台通用机器(例如处理器、计算机或其他机器)作为专用机器来运转,所述机器具有根据针对采取特定动作或者通过其他方式产生特定输出的指令而在输入操作对象上必定执行所描述的任务的结构。如本文所使用的“非瞬时性机器可读介质”意味着任何有形(即物理)存储介质而不管该介质上的数据如何被存储,包括而不限于随机存取存储器、硬盘存储器、光学存储器、软盘或CD、服务器存储、易失性存储器以及其指令可以由机器随后取回的其他有形机制。机器可读介质可以采取独立形式(例如程序盘或固态设备)或者被体现为更大的机制的一部分,例如膝上型计算机、便携式设备、服务器、网络、打印机或者一个或多个设备的其他集合。指令可以通过不同格式来实施,例如作为在被调用时有效行使特定动作的元数据,作为Java代码或脚本,作为用特定编程语言编写的代码(例如作为C++代码),作为特定于处理器的指令集,或者采取某种其他形式;取决于实施例,指令还可以由相同的处理器或者不同的处理器或处理器核心来执行。遍及本公开内容,将描述各种过程,任何过程通常可以被实施为存储在非瞬时性机器可读介质上的指令,并且任何过程可以被用来例如使用微电子装置、微光学装置、“3D打印”或其他打印过程来制作产品。取决于产品设计,这样的产品可以被制作成适于销售的形式,或者作为用于将最终产生完成的产品以供销售、分发、出口或进口的其他打印、固化、制造或其他处理步骤的准备步骤。还取决于实现方式,指令可以由单个计算机执行,并且在其他情况下可以例如使用一台或更多台服务器、web客户端或者特定于应用的设备在分布式基础上被存储和/或执行。参照本文的各幅图提到的每一项功能可以被实施为组合程序的一部分或者被实施为独立模块,其被一起存储在单一介质表达(例如单个软盘)上,或者被存储在多个分开的存储设备上。这对于根据本文所描述的过程生成的打印图像或打印机控制数据同样成立,即配方信息、模板或者处理这种配方信息或模板的结果可以被存储在非瞬时性机器可读介质上以供临时或永久使用,其用于在相同的机器上使用或者用于在一台或更多台其他机器上使用;例如,可以使用第一台机器生成打印机控制数据,并且随后将所述数据存储以供传输到打印机或制造设备,例如用于经由因特网(或另一个网络)下载,或者用于人工传输(例如经由诸如DVD之类的传输介质),以供在另一台机器上使用。
在前面还提到了检测机制以及在每一个基板上识别出的基准。在许多实施例中,所述检测机制是光学检测机制,其使用传感器阵列(例如摄影机)来检测基板上的可识别的形状或图样。其他实施例并不取决于阵列,例如在基板被加载到打印机中或者在打印机内前进时,可以使用线传感器来感测基准。注意的是,一些实施例依赖于专用图样(例如特殊对准标记),其他实施例则依赖于可识别的基板特征(包括先前沉积的任何层的几何结构),这些当中的每一项是“基准”。除了使用可见光之外,其他实施例可以依赖于紫外或其他不可见光、磁性、射频或者相对于预期打印位置的基板细节的其他形式的检测。
因此介绍了一些基本实施例,本公开内容现在将继续讨论更加详细的实现方式。图1A-1F被用来图示与可重复制造过程中的打印机控制数据调节相关联的各种原理。
图1A图示了假设基板101的布局。更具体来说,所述基板包括多个对准标记105、相对于对准标记定义的打印区域103、以及对应于要被形成或者已经作为产品形成过程的一部分而沉积了基层的多个产品的区域107。出于说明的目的,可以假设基板101将被用来形成许多产品107,并且将从基板切割出的每一个“面板”以形成独立的太阳能面板或显示设备,但是本发明不限于此。在一个实施例中,每一个面板107将是独立的OLED面板,并且基板101是大片玻璃。
期望在整体打印过程中采用打印机将液体喷射到阵列或基板101上,尽管存在多个产品;所述液体携带材料,从而在液体沉积及液体的固化或其他处理之后,所述材料和/或液体将变成每一个所得到的产品的永久部分,并且该层将具有特别规划的厚度。在可选的实施例中,使用受控液滴沉积来赋予层厚度,其中每单位面积沉积的液体的体积或密度被用来建立层厚度。即,液体具有有限的扩展(spreading),其产生毯状液体覆盖而没有不合期望的孔洞或间隙,或者液体按照将受到几何约束的方式被沉积或变硬,所有这些都将通过其他方式导致特别规划的厚度;该过程在本文通常被称作“半色调处理(halftoning)”,尽管所沉积的液体通常是无色的并且没有被用来产生任何类型的色调(例如“半色调”、“混合色调”或其他)。注意的是,在典型的实现方式中,打印机打印整个基板(即阵列中的每一个产品的层),并且随后把基板从打印机输送到单独的固化腔室,在所述固化腔室中液体将被固化或者通过其他方式变硬,所有这些都是在受控气氛的存在下进行(例如氮气或其他非周围环境空气气氛,其防止液体暴露于水分、氧气或者其他形式的不想要的微粒)。对于该示例将假设事先产生配方数据,其调用打印机在总体打印区域103的界限内的离散位置处沉积所期望的材料。简而言之,对于每一个产品的配方数据描述对于该产品的层厚度和大小以及诸如角落圆化或边缘累积(buildup)轮廓之类的任何所期望的细节,并且对于阵列的配方数据描述每一个产品的层(即产品配方数据)要相对于基板被定位在何处。如经处理或渲染的配方数据将指示喷墨打印机在可再现的基础上把液体沉积到每一个单独的产品区域107中,这将对于许多后继的类似基板被重复。配方数据(或者其任何经处理的版本)被存储或“高速缓存”在存储器中以供用作模板,所述模板将被用来使打印机在一系列基板当中的每一个基板上沉积液体。图1A示出了这些基板当中的单个基板(其上有许多产品或“面板”),从而图示了相对于基板的理想化沉积。
如早前所指出的,不幸的是在实践中每一个阵列或基板可能在其结构或者其位置、旋转、缩放、偏斜或其他对准问题方面具有不均匀性,其影响针对一个或多个产品的沉积层的配准;对于许多制造过程,这样的畸变是可以容忍的,但是对于诸如微电子装置之类的应用或者其中非常精确的对准在其他方面是必要的应用,这样的对准问题可能会限制特征尺寸、产生产品缺陷或者在其他方面增加制造的时间和/或成本。期望避免和/或补偿这些问题,并且提供自动、尽可能快速而同时保持准确性的打印。
为此,在一个实施例中,硬件逻辑和/或指令逻辑鉴于所检测到的误差调节喷嘴发射数据,所述调节方式在理想情况下不需要调节打印机的规划扫描路径(例如仅有喷嘴数据被调节);这不是对于所有实施例都要求的。随着每一个新的基板在打印机中被加载、前进或定位,通过光学方式检测基准(例如基板的对准标记或者通过光学方式识别的特征)。随后由处理器使用相关联的成像数据把基板(及其面板)的实际位置与预期位置进行比较;取决于偏差,对打印图像进行调节使得打印与面板布局信息(以及任何先前沉积的层)配准。使用这些技术执行的对准校正通常是微米尺度或更精细(例如校正亚毫米的位置误差,并且在一些实施例中校正100微米或者甚至小得多的位置误差)。
图1B示出了其中相对于喷墨打印机实际上未对准的情况;在这种情况下,不管是由于边缘误差、机械定位误差、基板工艺角还是其他问题,该未对准在所制作的每一个产品的各层之间产生对准误差的可能性。注意的是,为了易于说明,在尺度上夸大了所描绘的误差。更具体来说,如果没有被校正的话,则xy笛卡尔误差(由附图标记123表示)将导致单独的产品层(107)相对于基板上的理想打印区域125发生偏移;该偏移可能导致关于任何下方(或者后续沉积或制作的)产品层的问题。本文所公开的技术被用来调节打印机控制数据,使得按照符合配准误差的方式对墨水沉积进行移位,例如按照匹配基板和/或面板位置中的误差的方式偏移(或者通过其他方式变换)打印过程。该检测到的误差通过按照匹配这样的误差的方式生成或调节打印机喷嘴控制数据来校正。如早前所指出的,如果配方数据被预处理,则可选的技术可以被用来按照取决于误差的方式重新指派任何先前的喷嘴发射样式。注意的是,在一个实施例中,该重新指派通常不仅仅涉及简单地把所有喷嘴发射决定移位矢量的量,即,为了保持对于所期望的区域的精确液体填充,可以鉴于喷嘴到喷嘴变化以及与感兴趣的沉积区域(例如像素阱)和打印网格的位置失配重新评估喷嘴发射决定,并且针对其他因素进行调节(例如如后面进一步讨论的抗混叠)。在一个实施例中,该重新指派由操作在位图或矢量表示层级的过程执行,从而有效地根据与任何先前处理或渲染的数据相关联的打印网格点(例如根据模板位图)和/或喷嘴驱动参数来变换单独的喷嘴发射决定。使用诸如扫描路径变化之类的其他调节技术(例如调节打印头偏移量和光栅化改变)也是可能的。
图1C表示其中基板带有通过旋转角度α(附图标记133)表示的另一种形式的误差的情况。如果没有被校正的话,该误差将导致单独的产品层(107)可能与其他产品层未对准(例如相对于基板的期望打印区域135)。使用本文所讨论的技术,可以通过检测未对准并且例如在硬件、软件或其组合中对于打印机数据的渲染中考虑到旋转调节来校正该误差。再次,如果已经生成了诸如位图之类的模板打印图像,则可选地可以通过从经预处理的位图直接计算新的喷嘴发射指派和/或驱动参数(例如无需从配方数据重新生成打印图像)在该图像的副本上直接执行该校正。与前一个示例一样,调节导致每基板的打印过程,其中尽管存在误差,所沉积的层仍然与意图产品几何结构精确地对准;几乎可以立即执行打印。
注意的是,将误差考虑到经预处理的数据(诸如模板或位图)中还是直接应用于最初从配方信息渲染的打印机数据是一种实现方式决定。对于具有数百万像素(以及每个基板的数百万潜在液滴沉积点)的OLED设备,取决于支持硬件能力,对先前渲染的位图的每基板适配可能是在计算上禁止的;在一些实施例中,按照考虑到所检测到的配准误差的方式从配方数据直接渲染打印机数据可能更快,并且在其他实施例中,使用位图(或其他预处理)可能更加高效。对于还使用后面提供的并行处理特征的实施例,更大数目的处理选项是可用的。
图1D表示又一种类型的误差,其被描绘成对于整个基板或产品阵列是线性的,在该情况下表示缩放问题。出于该示例的目的应当假设基板比意图的略微更大或更小;例如,可能由于温度改变,基板按照使得误差至少局部地是均匀或线性的方式略微收缩或扩大。因此,为了提供简化的示例,对于该假想假设的是模板图像的所有大小和位置应当被调节k 1 X、k 2 Y,其中k 1 和k 2 是标量,并且其中X和Y表示基板上的笛卡尔坐标。注意的是,其中缩放误差仅处于一维(例如X维度)中的情况提出了其中k 2 =1的简化情况。如果没有被校正的话,缩放误差将导致偏移误差以及单独的产品层(107)略小于(149)对于每一个面板的期望覆盖区(148);类似地,总体打印区域看起来略小于(145)对于基板的期望打印区域(147)。为了校正该误差,根据k 1 和k 2 来校正缩放。再次,在一个实施例中,这可以通过考虑到变量k 1 和k 2 以生成经变换的打印机控制数据来实施(例如利用直接来自配方数据或者来自经预处理的模板数据的潜在地不同的喷嘴发射决定和映射)。(如后面将讨论的)抗混叠和/或喷嘴液滴细节还可以可选地作为该变换的一部分被应用/考虑,以便确保在给定位置或单位面积中沉积的液体的局部密度(即,其将控制厚度)对应于意图的层大小。与前面的示例一样,调节导致每基板的打印过程,在所述打印过程中尽管存在基板位置误差,所沉积的层仍与意图的产品几何结构精确地对准,并且所期望的沉积填充、密度和体积是正确的;注意的是,关于图1D的特定调节可能导致对于每打印头扫描喷嘴指派的显著改变,并且取决于实施例可能潜在地影响扫描次数(取决于实施例和误差的性质)。即,在早前所提到的一个实施例中,根据本文所公开的技术重新指派喷嘴发射决定(例如不改变位置或扫描次数);在另一个实施例中,可以在给定每喷嘴-液滴数据和误差的情况下重新优化扫描路径,并且可以使用不同的扫描路径以及更多或更少的扫描次数。不管实施例如何,都可以几乎立即按照所规划的那样来执行打印,其中通过独立地计及对于每一个基板(或者在局部化的基础上是给定基板的一部分)的位置误差的动态调节在软件、硬件或二者中校正基板误差。
再次注意的是,在这些图中所描绘的所有误差都出于说明的目的在视觉上被夸大,即如果假设阵列区域(例如玻璃基板)的尺度是几米宽乘几米长,则粗略的机械对准通常精确到毫米尺度或更好。因此,在许多实施例中,所公开的技术被用来校正相对较小的未对准(例如几十到几百微米或者甚至更小)。
图1E表示又一种类型的误差,例如其中单独的产品区域或者作为整体的基板经历偏斜。在这里看到误差导致根据基板上的X位置(相对于图页的垂直方向)而变化的Y位置误差(相对于图页的水平方向);作为示例,这种类型的误差可能是由于独特地影响特定打印机或制造设备的基板边缘误差或输送误差而导致的。在图中看到所有大小和位置都被偏斜X’=X、Y’=fn{X},其中X’和Y’是经调节的坐标,如通过图形153所表示的那样。再次注意的是,偏斜情况在实践中还将导致除了面板偏斜误差之外的对于每一个面板107的位置偏移量误差(这在图中作为一行中的面板相对于下一行的水平偏移量而被看到)。如果没有被校正的话,偏斜误差将导致单独的产品层(107)相对于所期望的覆盖区是畸形的。为了校正该误差,再次在软件中调节/变换打印图像,从而事先偏斜(advance-skew)面板打印以便匹配潜在的误差。与前面的示例一样,所执行的变换可以不仅仅包括简单地移位喷嘴发射决定,并且例如可以以附加过程为特征以便确保在正确的目标区段中沉积正确体积的墨水;这可能可选地导致对于每打印头扫描喷嘴指派的显著改变,并且可能潜在地影响扫描次数,如前面所讨论的那样。再次几乎立即执行打印,其中在软件中通过对于模板打印图像的实时调节或者在对于特定基板的配方信息的渲染中校正基板误差。
图1F表示一种假设的情况,在所述情况中所提到的误差可能彼此独立地影响每一个面板,并且这样的误差可以是对于基板位置中的误差的补充或替换。例如,图1F描绘出一种情况,在所述情况中相对于所期望的打印区域163,看到第一面板107’是偏斜的,而看到第二、第三和第四面板(107’’、107’’’和107’’’’)相对于其他面板107各自分别具有旋转、偏移量和缩放误差;注意的是,因为对于面板107’’’’的缩放误差仅影响该面板,所以位置偏移被示意性地描绘为小到不存在。应用本文所介绍的技术,通过调节将被用来打印给定阵列或基板的渲染来单独校正对于每一个面板的误差。在这方面,对于任何给定面板或其部分的误差可能是复杂的,其中校正被建模为用于位置偏移量、旋转、偏斜和缩放误差当中的一个或多个的变换技术的叠加或组合;这可以对于一组面板、单个面板、多个面板的空间跨越部分或者任何给定面板的一部分在独立的基础上完成。对于高速缓存先前渲染的模板打印图像的实施例,对于每一个新的基板(例如每45秒),可以对该高速缓存的图像的副本进行操纵以便减少对准、取向或其他误差,从而在必要时重新指派喷嘴发射决定,而无需机械地重新定位特定的基板;对于每一个后继的基板(例如每45秒),可以再次加载高速缓存的模板打印机控制数据的实例并且将所述实例用来校正特定于新基板的定位或对准中的误差,从而产生可以立即应用于打印的渲染数据。
存在用于以下的多种技术:精细对准打印机控制数据,以便匹配与预期位置的基板或面板偏差。首先,一个所设想到的实施例将打印网格覆盖到实际的(即所检测到的)基板和/或面板位置上;如先前所指出的,打印网格可以以表示打印头上的喷嘴间距的“水平分开”的节点为特征,以及以表示喷嘴可以被发射的数字定时的“垂直分开”的节点为特征,例如随着打印头和基板相对于彼此被“扫描”的“每微米”的距离。对于该覆盖空间中的每一个节点,系统(即运行在一个或多个处理器上的指令逻辑)确定是否应当在该点处发射对应的喷嘴以便沉积液体的液滴。对于所述覆盖空间,每一个节点处的发射决定是对于理想基板的原始“配方”数据以及该节点与完美对准的基板中的等效点的位置偏差的函数。在其中打印机控制数据被“预渲染”以形成位图(即其中已经按照假设均匀对准的方式指派了喷嘴发射决定)的一种实现方式中,与偏差的基板或面板位置覆盖的打印网格的每一项发射决定可以经由变换被映射到原始位图中的等效点。为了提供示例,如果给定的基板从其应当处于的位置“向右”偏移31.0微米,则可以通过以下步骤计算打印网格中的每一个节点的发射决定:首先识别出原始位图中的相同的节点位置,随后识别出从该位置“向左”31.0微米的点,并且最后识别出与该移位点最近的节点相关联的发射细节。如后面将进一步讨论的,在这样的实施例中,特别是在要在像素阱中打印液体的情况下,这样的过程可能导致在阱界限内沉积过多或过少的液体液滴,并且可以采用诸如抗混叠(后面讨论)之类的调节过程来减轻该可能性。在第二种实现方式中,覆盖网格中的每一项发射决定可以是来自预渲染模板的发射决定的加权函数(例如与原始位图中“向左”偏移31.0微米的点最接近的四个打印节点的发射决定的加权平均)。自然地,本领域普通技术人员将会想到许多变型和可能的调节机制。其他实施例可以采用导入的对准数据或者喷嘴参数的原位测量,所述参数随后在适当情况下被考虑到对于给定基板的打印机控制数据的渲染、抗混叠、液滴密度(半色调图样)调节以及其他过程中;这些当中的每一项通过使用一个或多个附加过程以确保在基板的离散区段中打印适当量和/或密度的液体而有助于产生更加可靠的沉积。在一些实施例中,可以再访扫描路径的数目或打印头跨扫描(cross-scan)偏移量以优化打印时间。鉴于后面的讨论,所公开的技术及其相关益处的各种组合将对本领域技术人员是显而易见的。
图2A被用来介绍一些示例性处理任务。更具体来说,图2A示出了流程图201,其中特定功能被描绘成作为离线过程的一部分执行(即虚线209上方),或者被描绘成在运行时间执行(即作为制造过程的一部分在线执行,虚线209下方)。计算机(例如,独立的或者诸如工业或制造打印机之类的制造设备的一部分)首先接收描述跨基板的一层的所期望的沉积的信息,如附图标记203所示。如在图2A的右侧所指出的,设想到许多变型。例如,一个实施例(204)设想到一次制造许多产品作为阵列式沉积的一部分。简要地回到图1A,对于特定的制造过程,对于所图示的15个面板当中的每一个的各层的宽度、长度和厚度可能要精确地彼此相同;例如,单一配方(表示这些面板当中的一个)可以由硬件逻辑或指令逻辑或二者通过电子方式加载和阵列化,以便生成具有对于15个单独产品的预期打印位置的聚合打印数据的聚合打印图像。这不需要是针对所有实施例的情况。例如,第一尺寸的电视屏幕可以由第一水平面板行表示,并且第二尺寸的电视屏幕可以由第二面板行表示,该两者一起处于相同的基板上;每一个面板在该示例中将具有不同的制造细节。不管是否由每一个基板表示多个产品,所述方法都可以包括接收诸如每一层的所期望的位置之类的信息(例如附图标记205所示的“左上”角位置以及长度和宽度大小,以及附图标记206所示的(多个)所期望的层厚度)。在一个示例中,“配方编辑器”软件可以被用来定义对于携带一个或多个产品的基板的层参数(例如参见后面图2C的讨论)。计算机随后存储表示所期望的层的信息以供在处理许多基板中用作模板,即作为装配线过程的一部分的序列运行中的每一个基板。所存储的信息可选地被预渲染为位图或其他形式以便表示“理想化”基板(即被完美地定位的基板,其中该基板上的所有产品都被完美地定位)的打印,或者另外通过某种方式与默认基板/产品位置相关联。
在运行时间期间,随着每一个新的基板被加载到打印机中或者通过其他方式被接收,使用机械装置粗略地定位基板;例如,该步骤可以经由机械操控器(handler)或者经由边缘引导来执行,所述边缘引导把基板“粗略地”定位到所期望的打印位置,如附图标记211所示。打印机随后使用精确检测系统来检测实际基板位置,如附图标记213所示;在一个实施例中,这是使用对基准(基板中或基板上的已知图样)区段进行成像的高精度摄影机来执行的,其中摄影机相对于打印系统被精确地定位,并且使用位置检测软件来执行图像处理,以便把基准的确切位置识别到例如最近的微米。有利地,所述基准可以是二维图样或图样集合,从而能够实现确定基板的旋转取向和/或缩放和/或偏斜;基准越复杂(或者可识别的独立特征的数目越大),可以校正的对准或位置问题的精度和/或数目和/或复杂度就越高。为了提供这方面的示例,一个实施例(参见也在后面讨论的图9A)设想到基板上的每一个面板将具有至少两个专用对准标记,从而能够实现在面板基础上进行每面板误差检测或误差减轻;这不是所有实施例都需要的。不管是哪一种检测机制,计算机(和/或该计算机的一个处理器)随后导出(1)所检测到的面板位置、大小和取向与(2)预期面板位置、大小和取向之间的偏差,并且在必要时对打印作业进行适配以便把打印与任何下方层和/或产品几何结构进行配准(215)。如附图标记217所示,面板随后被从打印机卸载,并且如附图标记218所示可选地被固化。如参考附图标记219所指示的,随后可以对于新的打印作业加载新的基板。
作为表示用于OLED或太阳能面板制造的假设打印过程的示例,对于面板的典型层厚度可能处于亚微米到几百微米的量级,这取决于要“打印”(并且随后被固化或者通过其他方式被处理)的特定层;可以接收阵列定义信息并且将阵列定义信息用来根据对于关联到该位置的特定面板的配方确定对于每一个面板的打印位置。在每个基板具有15个面板的配置中,例如可能接收阵列定义信息以指示第一面板“配方”要在基板上的面板的前两行当中的每一行中被再现五次(即各自在精确位置处),并且第二独有面板配方要在面板的第三行中被再现五次(即在精确位置处,假设第二配方不同于第一配方)。该示例中的阵列定义将识别每一个面板位置以及要对于该位置使用的特定配方。注意的是,对于任何给定产品的均匀、连续层的示例仅仅是说明性的;在一些实施例中,可以在每一个产品内对各层进行图案化(与作为均匀涂层诸如用于特定产品或面板的薄膜封装相对),或者厚度可以在层内变化,如通过特定面板配方所定义的那样。继续十五个面板、三行的示例,产品的第三行可能潜在地以不同的层厚度为特征,其中使用更高密度的半色调处理来“建立”大于为面板的前两行所产生的厚度。
图2B提供了用于一系列基板当中的每一个基板的示例性打印过程的流程图221。更具体来说,随着在所述系列中接收到每一个新的基板(223),机械操控器把该基板输送到第一位置(225);这以下述方式定位基板:预期基准位置落在摄影机的视场内。在一个实施例中,如附图标记227所示,可以使用一个或多个摄影机来捕获基准位置。例如,后面结合图9B讨论的一个过程使用标准摄影机来首先识别基准的粗略位置,并且随后在必要时重新定位基板和基准以便使用第二高分辨率摄影机进行图像捕获,即识别基准的微米尺度位置。图2B用虚线图示了几个可选的过程229和231,即其中对基板进行重新定位以便允许捕获多个基准;如所指出的,所使用的基准和对准特征越多,检测基板或单独面板的非线性的能力就越大。在该实施例中,通过精确操控器来控制基板,以便有效地把对于每一个基板的(多个)基准输送到摄影机,但是在替换实施例中,摄影机可以被安放到运动系统并且可以相对于无运动的基板被输送以便定位基准,或者基板和摄影机二者都可以被移动,如分离运动轴的情况那样。如通过附图左侧的文字所提到的,另一个实施例在基板加载或其他输送期间使用线扫描仪对基板和/或其基准进行成像;其他实施例仍然以安放到打印头的摄影机(即被用于非常频繁的“连续”误差监测和校正)为特征,并且另一个实施例仍然使用非视觉检测机制。不管基准数目和/或检测机制如何,一旦识别出位置细节并且确定任何误差(233),就取回(235)并且渲染所存储的模板。图2B图示了所存储的模板可以采取配方(236)、位图(237)的形式或者采取某种其他形式(238)(例如对象、矢量或其他格式)。可以在线性基础上(239),使用最小二乘拟合(LSF)方法(240)或者使用某种其他类型的误差估计机制(241)来确定偏移量、取向误差和/或其他误差。例如,一个实施例对于每个基板使用两个基准;所述基准可以采取复杂形状的形式(例如,诸如图9A所描绘的“十字形”),并且被用来确定跨给定面板的面板旋转、角落偏移量以及X和Y缩放误差。随后,可以使用线性或仿射变换从模板调节或渲染打印机控制数据。对于LSF方法,可以通过一个或多个维度中的多项式对面板内或跨基板的非线性误差进行检测和建模,例如在软件控制下操作的监督处理器将曲线拟合到所检测到的误差(例如使用相对于多个基准的误差度量)。随后,根据多项式等式或仿射变换执行调节,以便指派打印机网格发射决定和相关联的喷嘴参数。通过装备有用于把模板映射(242)到实际基板位置的机制,监督处理器随后可选地把处理任务指派到附加的处理器(例如多核处理器的核心)。在一个实施例中,具有一打或更多处理核心的多核处理器被用来划分渲染(或变换)任务以便加速处理;在另一个实施例中,使用数百核心,从而进一步加速处理。这样的并行处理是可选的,如通过使用虚线功能框243所表明的那样。不管是否使用并行处理,系统都继续按照取决于所检测到的基板和/或面板位置、旋转、偏斜和缩放的方式来渲染打印机控制数据,并且适当地指派光栅扫描(245)。如通过在图2B的右侧看到的第一可选步骤所表明的,在一个实施例中(246),提供对于给定喷嘴波形的最新预期液滴细节(对于每一个独特喷嘴所使用的每一种独特波形的液滴体积的均值和标准偏差以及二维液滴轨迹)。该信息以一种方式被用于渲染过程,其被计算来产生精确的体积填充或者确保均匀的墨水分布;如后面将讨论的,在一个实施例中,该数据被连续地重新测量(例如在基板打印之间)以便发展鲁棒的测量总体并且计及所沉积液体的属性中的变化(例如作为黏度、周围环境温度和其他因素的函数)。在一个实施例中,如早前所指出的,响应于错误配准而不调节扫描路径,而是仅改变喷嘴/液滴发射参数。在另一个实施例中,如附图标记247所示,重新评估并且重新优化光栅化;例如随着喷嘴发射数据改变,可以可能执行更少的扫描(或者相反地,对于所沉积的液滴体积和位置的最优控制,添加扫描可能是明智的)。附图标记247指示,在一个实施例中,可以在必要时重新评估从扫描到扫描的打印头偏移量。如附图标记248所示,还可以在已经从空间角度部分地调节的打印机控制数据上执行一致性检查以便解决误差;例如在一个实施例中,首先根据所检测到的基板到打印机变化来渲染打印机控制数据,并且随后调用软件过程来识别流体阱(或者基板的其他离散区段)并且“检查”对于那些区段的墨水密度和填充——如果变换将导致沉积过多或过少的墨水,则软件过程平滑或者通过其他方式调节打印机控制数据以便消除误差,从而把总的墨水填充和墨水密度保持在所期望的规范内。在又一个实施例中,在误差调节之后评估连续层(例如封装层)的“边缘”,以便保持所期望的边缘轮廓(249);即,由于所沉积液体的扩展性质,可能期望在层边缘处增大/减小墨水密度,以便保持直到意图层边界的均匀层厚度,并且可以在对打印机控制数据进行空间变换以便解决误差的误差处理之后评估或调节这样的实施例中的边缘特性。所提到的边缘处理代表另一种类型的一致性检查,并且在前面提到的美国临时申请号62/019076中作了详尽讨论,也就说大体上参见图7A-7E。注意的是,虽然该临时申请讨论了对于封装层使用所提到的技术,但是这些教导可以被应用来增强任何沉积层的准确性,而不管其被图案化与否。本领域技术人员将会想到这些原理的许多变型。最后,当处理完成时,包括任何光栅扫描信息的所渲染的打印机控制数据被发送到打印机,并且所述方法结束,如附图标记251和253所示。如早前所指出的,在一个实施例中,对于由系统处理的每一个基板或面板,通常期望在近似两秒或更少时间内对于每个基板执行该处理。
如早前所指出的,可以通过许多形式接收、存储和渲染层信息。图2C提供了可以被用来生成并且编辑层描述以便定义“理想”打印的“配方编辑器”的示例。这样的数据可以被保存(具有或者不具有某种形式的预处理),以便生成将对于每一个新的基板被调节或变换的模板数据。
更具体来说,图2C示出了提供面板配方定义或编辑的软件用户界面(“UI”)的屏幕截图261。这样的UI可以按照与打印机或制造系统集成在一起的方式被使用、在更早的设计时间被使用(例如作为计算机辅助设计系统的一部分)或者通过某种其他方式被使用。如屏幕截图261所表示的,软件应用有利地仿真基板或打印区域的布局,并且提供用于编辑该布局的机制。在屏幕截图的左侧看到的UI显示区段263涵盖在六个所描绘的面板当中不同地体现的三个不同的面板尺寸。在该示例中,三个不同面板尺寸当中的每一个将具有对应的配方。在屏幕截图的右下方看到的第二UI显示区段265提供用于阵列定义的窗口,并且允许识别对于所描绘的六个面板当中的每一个的笛卡尔位置,包括“Sub-panel1(子面板1)”、“Sub-panel2(子面板2)”、“Sub-panel3(子面板3)”、“Sub-panel3H1V0”、“Sub-panel3H0V1”和“Sub-panel3H1V1”,以及到相应的配方的(对于每一个面板的)链接(在该情况下通过例如“Sub-panel3”的这些名称实现);后三个面板(“Sub-panel3H1V0”、“Sub-panel3H0V1”和“Sub-panel3H1V1”)都使用相同的配方(“Subpanel3”),但是以相对于基板的对应的水平和垂直偏移量为特征。看到这些定义当中的最上方的定义是展开的(即因为其被“选择”)。注意的是,第二UI显示区段265提供任何给定面板的图形选择和移除(右侧),以及针对任何所期望的面板(诸如所图示的panel1)的数据展开和操纵;例如,图2C示出了最上方面板“Sub-panel1”被定义成具有825乘500毫米的尺寸,使其左上角被定位在各自距离可打印基板区域的左侧和顶部边缘的50毫米处,并且具有选择性角落圆化(即经由所选择的“角落半径”值)。可以使用第三UI显示区段269识别一个或多个基准的预期位置;如早前所指出的,相对于这样的基准有效地定义打印,使得打印(以及对于任何给定面板的打印区域)可以基于针对特定面板的预期基准位置(相对于打印机或打印输送路径)与任何实际(即所检测到的)基准位置之间的偏差而被渲染。如通过屏幕截图261所表明的,可以识别不同的基准或基准特征点,以便例如检测缩放误差或偏斜。如果期望的话,在其他实施例中,第三UI显示区段269可以被配置成接受基准形状或基板特征的定义,软件随后尝试在运行时间将基准形状或基板特征匹配到在每一个基板上识别出的所检测到的(所成像的)形状。最后,看到UI提供允许定义基板尺寸和厚度的第四UI显示区段267。虽然在一个实施例中,所打印的层厚度跨所有面板是共同的(例如对于各个面板的每一层),但是并非对于所有实施例都需要是这样;在一个所设想到的实施例中,厚度可以对于每个面板发生变化,并且可以使用不同的局部化半色调处理密度对所述厚度施加影响。对于每一层,作为跨基板的整体打印作业(例如经由多次扫描)执行打印,并且随后将基板及其湿墨水输送到固化腔室以产生永久层;该打印后固化过程通常也是在受控气氛内执行的,以便抑制微粒、氧气或水分污染。在所沉积的液体被固化或者通过其他方式变硬之后可以添加其他层。
如早前所指出的,例如使用配方编辑器定义的层数据可以使用矢量表示或者通过某种其他方式按照适合于实施例的多种形式被存储,例如作为位图,作为未经处理的配方数据。在一个实施例中,配方数据被用来创建灰度图像(例如对于基板上的每一个位置的8比特值的阵列),其中图像中的每一个灰度值标示要在相应的基板位置施加的墨水的密度,并且其中每一个灰度值被用来生成局部化半色调处理(即根据打印网格)以便建立层厚度。示例在这里将有所帮助;在一个实施例中,八比特值的矩阵被定义成具有在“0”到“255”之间的八比特值的行和列。每一个值(例如“235”)对应于基板的单位面积并且映射到特定的层厚度。例如,值“235”可能(取决于过程和材料)映射到完成的层中的七微米的厚度。如果矩阵中的所有灰度值共享相同的值,则这可能映射到相对均匀的层,但是所述值可以被改变以便改变跨面板的厚度,填充下方几何结构(例如层下方的结构空隙),定制边缘累积或者用于任何所期望的效果。灰度值指派可以被“航位推算(dead-reckoned)”到所期望的厚度(利用以下述方式根据墨水和过程参数选择的可变的局部化半色调处理:将灰度值适配到所期望的厚度),或者可以事先校准到所期望的厚度(利用与灰度值具有固定关系的半色调处理)。在一个实施例中,在测试层形成之后(例如在固化或干燥之后)测量灰度值与厚度之间的相关性,使得沉积墨水密度紧密关联到最终的层厚度。基于所测量的数据(或其他反馈),软件随后可以例如使用以下公式把液滴密度映射到所期望的网格间距:
在该公式中,in-scan(扫描中)间距表示打印头与基板之间的相对运动的第一方向上的滴落机会之间的间隔,cross-scan(跨扫描)间距表示大体上垂直于(或者通过其他方式独立于)该第一方向的方向上的滴落机会之间的间隔,并且参数h(乘以100)是以百分比计的灰度值。在一个实施例中,该关系可能随着时间变化,并且因此可以针对诸如过程或温度之类的动态因素、针对特定机器或墨水细节、针对喷嘴老化或者针对其他因素持续地重新测量墨水细节以产生鲁棒的经验数据,其中加权强调最近的测量。清楚地,许多示例是可能的,并且如该例所指示的,可以执行许多不同类型的处理,以便从配方数据生成“模板”,或者在运行时间根据所检测到的误差从模板渲染打印作业。
图3A-B和图4A-G被用来讨论各种渲染过程。如前面不同地指出的,在一个实施例中,可以检测并且校正表示整个基板或面板的线性畸变的误差,并且在另一个实施例中,可以检测并且校正表示整个基板或任何面板的非线性畸变的误差。
图3A呈现了流程图301,在流程图301中为了针对所检测到的误差进行调节,首先定义所检测到的面板几何结构与打印网格之间的映射(303)。该映射被生成来把所存储的“模板”(或未经处理的层数据)的实例的渲染适配于所检测到的畸变。例如,简要地参考回到图1B,在基板位置偏移的情况下,这样的网格将被用来按照对应于偏移矢量123的方式相对于实际面板位置定义像素发射图样(即适配于误差)。在图1C的示例的情况中,映射将识别或指定足够尺寸的打印网格的一部分来表示旋转了角度α的打印图像;在图1D的示例的情况中,所述映射具有足够的尺寸来接收缩放了(k 1 )X和(k 2 )Y的打印。通常来说,变换被定义成以便涵盖产品阵列或基板的特定运行的所期望的可打印区域;例如,如果基板畸变增大或减小相对于模板打印图像的基板尺度,则打印网格可能以表示增大、减小或移位的区域的更多或更少的喷嘴位置为特征。所述变换随后被用来按照与任何基板(例如面板)误差配准的方式来渲染打印数据。例如,如果对于重复的打印运行存储了预渲染的模板,则该模板可以按照对应于以下述方式进行的映射(并且从而对应于误差)的方式被变换(即旋转、缩放、偏移量、偏斜等等):将打印图像适配于任何所检测到的每次运行的位置或对准误差。该变换是通过以下步骤执行的:识别对应于所检测到的面板位置的打印网格的该部分(305),并且随后按照利用所识别出的网格点但是对于所检测到的误差被调节的方式修改高速缓存的模板数据。例如,在一个实施例中,如附图标记307所示,如果预处理为打印网格上的每一个点生成的P(x,y)的发射决定,则可以根据位置误差矢量以及对一个或多个经预处理的发射决定的分析来确定对于匹配所检测到的产品位置的打印网格的节点的修改打印机控制数据。该相关性可以相对于模板数据的最近节点形成(308),根据误差矢量被偏移,或者因为未对准或位置误差可能是网格间距的非整数倍,是来自模板的2、3、4个或不同数目的发射决定的加权函数(309)。在一个实施例中,所述发射决定仅仅是基于由原始模板表示的打印网格的单个节点(即根据误差矢量被偏移),并且在第二个实施例中,它是基于根据下式的四个最近节点的加权平均:
其中,P nw (x,y)、P ne (x+1,y)、P sw (x,y+1)和P se (x+1,y+1)分别表示西北方、东北方、西南方和东南方网格点决定,并且其中x和x’以及y和y’是根据所检测到的误差相关的。清楚地,这仅仅是一种误差补偿算法,并且本领域技术人员将容易想到许多替换的算法。
例如,如果假设的网格点{P’(x’,y’)}(表示对于经变换的面板的特定网格点)在给定误差的情况下对应于最靠近高速缓存的模板的特定NE和SE网格点(打印像素)当中的每一个的一点,并且不太靠近特定的相应NW和SW网格点(打印像素),并且如果这些NE、SE、NW和SW点分别对应于发射决定(1、1、1和0),则作为根据与这四个节点的误差距离进行加权的发射决定(1、1、1和0)的函数,可以为打印网格点{P’(x’,y’)}指派二进制发射决定(1或0){例如,根据{0.40*(1)+0.40*(0)+0.10*(1)+0.10*(1)=0.60>0.50},为P’(x’,y’)指派发射决定“1”}。再次注意的是,该数学关系式仅仅是示例性的,并且可以使用许多算法来指派喷嘴发射决定;如所指出的,在使用高速缓存的模板的一个具体设想的实施例中,发射决定仅仅是基于来自变换图像的最近的单个重叠打印像素,其中使用软件抗混叠过程来对喷嘴发射决定进行处理,以便确保经变换的图像中的一致的液滴数目。在一个实施例中,如所提到的,使用仿射变换。不管校正方法如何,在产生经过误差调节的打印机控制数据时,它作为新的或定制的打印图像被存储在存储器中(311),其中所完成的经渲染的打印机控制数据被发送到打印机(313)以供执行。在层的完成之后(317),随后让系统准备后继层(例如使用相同的变换)或者新的产品运行或基板。
注意的是,附图标记310指的是被用来确保沉积的一致性的虚线(可选)卷绕(wrap)过程。例如,如果特定点P’(x’,y’)要落在被用来保留液体以用作显示器的光生成层的流体阱内,并且要调用加权误差函数以便依赖于相对于模板图像落在该阱之外的模板打印像素,则加权函数可以被移位(即卷绕),从而替换地依赖于与未经移位的打印阱相关联的其他打印像素。还可以可选地对于并行处理环境中的每一个核心或处理器(例如借用其他处理器的打印像素以便保持局部化的一致性)执行这样的卷绕过程。其他示例也是可能的。例如,附图标记313指示在一些实施例中,根据误差对模板图像进行移位或畸变,并且随后调用软件守护程序(daemon)以便处理基板的预定区段(例如流体阱)并且测试阈值内的顺应性。一个这样的过程(即抗混叠314)包括简单地测试液滴的数目(或者表示对应液滴的平均体积的来自所存储的数据的预期总体积),以便确保总的液体在误差移位之后仍然满足所要求的规范。在另一种变型中,可以通过这样的守护程序测试喷嘴数据,诸如验证数据、预期液滴体积或轨迹或者其他数据,以便确保所期望的总值一致性315(以便例如促进层均匀性),其中在必要时执行调节打印机控制数据以提供沉积一致性。如所指出的,可以使用许多不同的过程。
图3B图示了被用来描述所存储的模板的处理的另一个流程图351。更具体来说,首先从模板加载表示所期望的层的信息(353)。在一个实施例中,该信息包括未经处理的配方数据,在第二个实施例中,所述信息包括表示喷嘴发射指令的位图,在第三个实施例中,所述信息通过例如介于这两种形式之间的某种其他格式来表示。系统随后计算对于映射通过实际(所检测到的)面板或基板位置上的模板表示的打印所需要的变换参数(355);这些参数随后被应用来生成经变换的表示(357)。如通过可选过程框359所暗示的,在一个实施例中,对打印机控制数据的渲染可以在运行时间根据变换参数直接在配方数据上执行(即被存储为模板)。如所指出的,在一个实施例中,可以使用一个或多个仿射变换(360)。经变换的表示随后被输出作为渲染的位图(361),并且被用来产生光栅数据(363)。可以针对单位面积的墨水密度或总体积的一致性或者出于其他质量控制原因对经变换的表示进行检查(363)。经过任何校正,该数据随后被输出到打印机(363)并且所述方法结束(365)。
图4A提供了用来解释被应用于高速缓存的位图的一个示例性打印网格和变换的示例401。对于理想的(即无误差)“位图”打印图像的打印网格由附图标记403引用;该打印网格中的每一个“方框”(例如,如附图标记404所示)表示由网格点定义的打印“像素”,其中方框中的“X”标示随着打印头相对于下方基板移动,打印喷嘴要在相应的网格点处发射液滴。类似地,看到为空(即没有“X”)的“方框”或像素405标示打印喷嘴将不在该位置上发射。图4A的顶部示出了打印头407的表示,其中单独的三角形(诸如,如附图标记409所识别)表示每一个喷嘴。随着打印头相对于基板移动,每一个给定的喷嘴将各自在不同的时间点经过一系列打印像素(离散液滴发射点)。作为示例,喷嘴410将在相对于图页向下移动时经过对应于打印像素404(其在该处被发射)的区域,并且随后经过对应于打印像素405(其在该处不被发射)的区域。位图403是预定义的,并且被存储在存储器中以作为模板使用在可重复制造过程中。
图4B呈现了示例411,在示例411中例如由于基板中的位置误差,产品的实例被认为相对于模板处于偏移位置。由于该偏移量(413),应当接收打印以用于准确配准的区域由附图标记412表示。如果由理想打印图像403提供的喷嘴发射指令不经过调节,则打印将按照与下方产品几何结构未对准的方式发生。因此期望调节模板,使得打印在正确的地方发生。在这方面,来自图4A的模板可以在运行时间被畸变(例如通过移位),从而与单独的基板、面板或其他产品区段动态地对准以便减轻误差。
图4C提供了覆盖所检测到的产品位置的打印网格422的一部分的示例421。注意的是,在该实施例中,这是由图4A所表示的相同打印网格,但是具有对应于所检测到的产品位置的节点。再次,每一个所描绘出的节点定义将由打印头407在其相对于基板的运动中经过的打印像素,并且每一个“方框”(诸如打印像素419)对应于打印头喷嘴和喷嘴发射时间。在一个实施例中,特定的喷嘴是预定的(例如与模板相关联的扫描也将被用于该特定的产品实例),但是这不是所有实施例都需要的。然而,注意的是,位置偏移量(413)可能未与打印头喷嘴扫描中或跨扫描间距精确地对准。因此,软件有效地把所检测到的产品位置覆盖在打印网格422上,并且根据偏移量413把原始模板图像的经移位的版本作为针对该覆盖的发射决定的基础;取决于偏移量413,该示例中的每一个打印像素可以对应于(覆盖)原始模板打印图像的多达四个打印像素。
例如,图4B和4C示出了其中对于所检测到的产品位置的打印像素419对应于(在给定误差413的情况下)四个/两个模板打印像素之间的一点的两种情况,如附图标记415和417所示。注意的是,对于各种实施例,在加权函数中可以应用任意数目的附近像素;在一个实施例中,仅使用单个“最近的”像素,在第二个实施例中,可以使用“两个”相邻像素(如附图标记417所示),而在第三个实施例中,可以使用不同数目的附近像素(例如“9”个),即所公开的技术不应当被视为限制到考虑四个模板打印像素的加权平均。两个打印像素的示例417用作针对任意数目的像素的代表,而不管是多于、少于还是等于两个,并且不管是否基于多个像素的加权平均。基于所参照的像素集合对于打印像素419作出决定,并且一旦对于在图4C中看到的每一个网格点都执行,这就把来自图4A的数据有效地“变换”成对应于实际的产品位置。一旦该过程完成,随后则适当地执行光栅化(例如扫描规划),并且随后基于所检测到的产品位置执行打印。前面的过程把通过原始模板打印图像所表示的任何墨水密度精确地映射到在特定打印运行中所检测到的经移位的产品几何结构上。
图4D和4E提供了分别图示在不合意图的产品(阵列、产品、基板或面板)旋转的情况下的位图处理的示例431和441。如图4D中所见,假设基板或其一部分的取向偏差了角度α,如附图标记435所示。为了进行正确的打印,因此也应当根据该相同的值对打印喷嘴发射样式进行畸变,如轮廓线433所示。图4E突出显示了对应于所检测到的产品/面板位置的打印网格区段。注意的是,虽然所期望的打印区域相对于基板被旋转,但是打印头407和喷嘴(诸如喷嘴409)将各自定义可以在其处发射液滴的规则打印网格。再次,对于打印网格的每一个网格点(或打印像素),软件对原始模板图像进行移位和覆盖,并且随后对原始模板的任何被覆盖的打印像素进行加权,以便获得对于该网格点的加权像素发射决定。该操作例如参照图4E中的打印像素443并且参照四个模板网格点445或者两个模板网格点447的相关联的(说明性)处理来表示。再次,简单地引述两个网格点的示例447来指示替换的实施例可以使用针对高速缓存的模板打印图像的任意数目的参照。
图4F和4G提供了分别图示在缩放误差的情况下的处理的示例451和461。再次,附图标记403指代对于特定地理的模板,并且附图标记455表示应当接收打印以便根据缩放矢量457把新层与所期望的产品覆盖区正确地对准的覆盖区。在这样的示例中,根据缩放矢量通过数学乘法过程有效地定义新的打印网格。注意的是,除了在尺寸方面被有效地缩放之外,根据基板位置,打印网格还潜在地使用可变的偏移量。假设对于要打印的产品或面板的覆盖区的两个维度都增大,则效果如同是被覆盖模板图像的像素在尺寸上被增大(例如把如图4G中表示的模板打印图像像素465和/或467的所描绘的尺寸与图4E中描绘的打印图像像素445和447进行比较)。
图4H和4I示出了针对偏斜补偿的图示。附图标记475表示应当接收打印以便根据偏斜调节公式477把新层与所期望的产品覆盖区正确地对准的覆盖区。注意的是,偏斜量根据正被畸变的对象的高度而变化。如果正被补偿的误差对应于跨基板的均匀偏斜,则“Y”维度(图中从左到右)中的畸变量根据从基板边缘取得的“X”维度值而变化。在该示例中,X坐标变换是一致的(即没有改变),但是注意的是,一般来说,该结果将根据偏斜的取向而不同。根据缩放矢量通过根据公式477的数学乘法过程对模板进行缩放,并且将所述模板有效地覆盖在对应于所检测到的产品尺度的打印网格上;根据公式477计算对于所覆盖的网格的每一个打印网格点的发射值(即所述缩放的倒数),这(例如)是基于1、2、4个或者其他数目的重叠或附近打印像素,根据加权标准进行的;这在图4I中通过所描绘出的将打印网格点483针对模板的经加权的、位置覆盖的打印像素465或487相匹配而表示;再次注意的是,每一个网格点表示打印头407的喷嘴(例如通过附图标记409表示)随着其相对于图页垂直移动时的可能发射位置。
注意的是,在所描绘的示例中,存在邻近打印网格的覆盖区的边缘的打印像素,相对于打印网格的其他部分不必通过一致数目的模板打印像素(例如4个)对所述打印像素进行加权。为了避免邻近新覆盖区的边界区段的液滴的表示不足(underrepresentation),边缘网格点可以有利地使用一种算法(例如卷绕来自覆盖区的相对侧的像素)来确保正确的液滴密度。在其中所描绘出的覆盖区(例如475)表示所期望的层的边界的情况下,如果期望确保明确定义的边缘则可以应用边缘过程(例如栅栏处理(fencing)),如先前所引用的那样。其他技术和变型也是可能的。
早前提到的是,在一个实施例中,位图可以由灰度值(例如8比特或其他多比特值)构成,其中每一个值表示墨水的体积或者所期望的厚度。简单地通过用适当的距离度量和灰度量值对模板的每一个灰度值进行加权,刚刚描述的处理也可以被应用于这样的灰度值。例如,再次使用所检测到的产品几何结构的假设网格点{P’(x’,y’)}的示例,根据归一化的重叠面积,所述网格点映射到模板的NE和SE网格点(打印像素)当中的每一个的40%以及该模板的NW和SW网格点的10%,并且如果NE、SE、NW和SW点分别具有灰度决定(235、235、150和0),则根据{0.40*(235)+0.40*(235)+0.10*(150)+0.10*(0)=203},该假设网格点{P’ (x’,y’)}可以被指派灰度值203。如果期望的话,也可以经由与任何所期望的阈值的比较通过软件对于单独的打印网格节点直接转换该度量到二进制发射决定(例如如果203>Th,则“1”=发射)。注意的是,这些关系仅仅是示例性的,并且许多算法可以被用于在定制打印图像中指派喷嘴发射决定;如早前所指出的,在至少一种所设想的系统中,可以把所测量的每喷嘴、每驱动波形液滴细节考虑到该过程中(例如在假设给定的打印头扫描偏移量的情况下,可以根据对应于P’(x’,y’)的喷嘴发射例如体积=12.4pL的重液滴的事实指派不同的喷嘴来替换地发射对于P’(x’,y’)的液滴,或者相反地可以重新规划扫描以便使用不同的打印头偏移量并且从而对于P’(x’,y’)使用不同的喷嘴)。其他变型也是可能的。
利用介绍了用于变换打印图像的方法,本公开内容现在将讨论与在工业打印机中使用来制作产品的一层或多层的打印和打印头相关联的一些示例性电路。
在前面所讨论的附图中,简化的打印头(例如,图4A-I中的附图标记407所引用的)被描绘为具有相对较少数目的喷嘴,例如20个左右。实际上对于典型的制造操作,特别是对于大规模产品,打印头可能具有数目多得多的喷嘴,例如布置在多行中的数千喷嘴;可能有多个这样的打印头被安放到共同的套件上,例如使得总共有数千到数万的打印喷嘴被用来在基板的相对较宽的条带(swath)上喷射材料。该结构提供了具有高度准确的位置分辨率的高质量墨水液滴递送。预期每一个打印头对于每个液滴沉积标称量的墨水(例如10皮升或10.00pL),但是在实践中,该数字可能从喷嘴到喷嘴而变化,如喷嘴位置、液滴速度以及液滴喷射轨迹也可能从喷嘴到喷嘴而变化。这些变化如果不加以控制则可能潜在地导致所沉积的层中的缺陷,所述缺陷可能会延续到完成的产品的质量中。
在一个实施例中,为了更加准确地制作所期望的层,针对每一个喷嘴的液滴细节被测量并且用来对于这些参数当中的每一个产生对于每一个喷嘴的性能的统计模型;重复测量有助于有效地平均掉测量误差,并且产生对于每一个参数的均值和标准偏差的相对准确的理解。各种技术被用来解决前面所提到的变化;通常来说,这些技术利用所述变化,从而基于所测量的每喷嘴或每液滴均值和相关联的标准偏差提供旨在实现特定墨水填充、墨水填充密度以及液滴分布的精确规划的液滴沉积。半色调处理(即墨水密度)和/或模板调节可以合并这样的变化(或者针对这样的变化被校正),使得可以校正故障的喷嘴和/或液滴位置和/或体积中的变化。注意的是,本文所使用的“半色调处理”指的是改变液滴密度(例如每组打印网格节点的液滴数目)以便影响层厚度,即尽管并没有使用“色调”本身(即“墨水”或者所沉积的液体通常是无色的)。在后面所描述的一种技术中,使得多种(替换的)电驱动波形可供在每个喷嘴的基础上选择,以便提供改变/递送目标化液滴体积和位置的选择性能力(包括近似理想的目标液滴体积和位置的至少一项选择)。可以对于每一种这样的波形并且对于每一个喷嘴执行统计测量,以便在规划中提供高度准确性;可以随着时间更新或者重新执行这些测量,以便适应墨水属性(例如黏度)的改变、计及温度改变、喷嘴堵塞或老化以及其他因素。在后面的章节中介绍用以提供该理解的测量能力。简短回顾早前关于打印网格的使用的讨论,每一个网格点将与打印头的一个喷嘴相关联;在该过程中可以应用刚刚提到的测量能力,使得例如在打印头通过中不为故障喷嘴指派发射决定(和/或使得任何所需的液滴被重新分配到其他喷嘴)。此外,通过使用所提到的替换喷嘴驱动波形或者通过调谐或放大预选择的波形可以校正液滴的“X”轴位置中的差异,从而改变液滴定时以便更好地定位液滴或改变其体积。在早前提到的专利申请(其已通过引用被合并在此)中提供了关于这些实践的大量附加细节。
图5A-5D被用来介绍对于喷嘴发射和驱动波形选择的控制。
通常来说,事先测量不同驱动波形的效果和所得到的液滴体积。在一个实施例中,随后对于每一个喷嘴将多达十六种不同的驱动波形存储在每个喷嘴的1k静态随机存取存储器(SRAM)中,以供后来选择性地用于提供离散的体积变化,如通过软件所选择的那样。利用手头的不同驱动波形,随后经由实现特定驱动波形的数据的编程逐个液滴地指示每一个喷嘴要应用哪一种波形。由打印机(或控制处理器)将该配置信息与将被应用于基板的发射决定分开存储。
图5A图示了一个这样的实施例,其大体上由附图标记501标示。具体来说,处理器503被用来接收对于要打印的特定材料层的定义每个目标区段的意图填充体积的数据。如附图标记505所示,该数据可以是定义每个网格点或位置地址的液滴体积的布局文件或位图文件。一系列压电换能器507、508和509生成相关联的喷射液滴体积511、512和513,其分别取决于许多因素,包括喷嘴驱动波形和打印头到打印头制造变化。在校准操作期间,在给定将使用特定墨水的情况下,测试变量集合当中的每一个变量对于液滴体积的效果,包括液滴到液滴变化以及不同驱动波形的使用;如果期望的话,可以使得该校准操作是动态的,以便例如对温度改变、喷嘴堵塞、喷嘴老化或者其他参数作出响应。该校准由液滴测量设备515表示,液滴测量设备515把所测量的数据提供到处理器503以用于管理打印规划和后继的打印。在一个实施例中,该测量数据作为离线过程在耗时以分钟计的操作期间被计算,例如对于数千喷嘴不超过三十分钟并且优选地少得多(例如对于数千打印头喷嘴以及潜在地几十种可能的喷嘴发射波形)。在另一个实施例中,这样的测量可以被迭代地执行,即对于每一个喷嘴以下述方式被执行:在不同的时间点更新不同的喷嘴子集(在基板被加载和卸载时,例如在装配线过程中的相继基板之间)。可选地可以使用非成像(例如干涉测量)技术,从而潜在地对于每个喷嘴得到几十项液滴测量,并且每秒覆盖数十到数百的喷嘴。该数据以及任何相关联的统计模型(和均值)可以被存储在存储器517中,以用于在接收到布局数据或打印图像(例如位图数据)505时对其进行处理。在一种实现方式中,处理器503是远离实际打印机的计算机的一部分,而在第二种实现方式中,处理器503与产品制作机制(例如用于制作显示器的系统)或者与打印机集成在一起。
为了对于所描绘的实施例执行液滴发射,接收一个或多个定时或同步信号519的集合以用作参考,并且这些信号被传递经过时钟树521以便分发到每一个喷嘴驱动器523、524和525,从而生成对于特定喷嘴的驱动波形(分别是527、528和529)。每一个喷嘴驱动器分别具有一个或多个寄存器531、532和533,其接收来自处理器503的多比特编程数据和定时信息。每一个喷嘴驱动器及其相关联的寄存器接收一个或多个专用写入使能信号(we n ),以用于分别对寄存器531、532和533进行编程的目的。在一个实施例中,每一个寄存器包括用以存储多种预定波形的相当数量的存储器(包括1k静态RAM(SRAM)),以及用以在这些波形之间进行选择以及通过其他方式控制波形生成的可编程寄存器。来自处理器的数据和定时信息被描绘为多比特信息,并且尽管该信息可以经由到每一个喷嘴的串行或并行比特连接来提供(如将在后面讨论的图5B中看到的那样,在一个实施例中,该连接是串行的,与图5A中所见的并行信号表示相反)。
对于给定的沉积、打印头或墨水,处理器对于每一个喷嘴选择十六种驱动波形的集合,其可以被选择性地应用来生成液滴;注意的是,该数字是任意的,例如在一种设计中可以使用四种波形,而在另一种设计中则可以使用四千种。这些波形被有利地选择来为每一个喷嘴提供输出液滴体积和/或位置中的所期望的变化,以便例如使得每一个喷嘴具有产生接近理想的液滴体积(例如10.00pL的均值液滴体积)的至少一种波形选择,并且对于每一个喷嘴提供刻意体积变化的范围。在各种实施例中,对于所有喷嘴使用十六种驱动波形的相同集合,但是在所描绘的实施例中,对于每一个喷嘴各自单独事先定义十六种可能是独有的波形,每一种波形赋予对应的液滴体积特性。
在打印期间,为了控制每一个液滴的沉积,于是在逐个喷嘴的基础上将选择一种预定义波形的数据编程到每一个喷嘴的对应的寄存器531、532或533中。例如,在给定10.00pL的目标液滴体积的情况下,可以通过把数据写入到寄存器531中来配置喷嘴驱动器523,以便设定对应于十六个不同液滴体积当中的一个的十六种波形当中的一种。由每一个喷嘴产生的体积将通过液滴测量设备515来测量,其中逐个喷嘴(以及逐个波形)的液滴体积和相关联的分布由处理器503寄存并且被存储在存储器中以帮助产生所期望的目标填充。可以对于液滴位置或轨迹执行该相同的过程。通过对寄存器531进行编程,处理器可以定义其是否期望特定的喷嘴驱动器523输出处理器选择的十六种波形当中的一种。处理器还可以对寄存器进行编程以便对于给定的扫描线对喷嘴的发射利用每喷嘴的延迟或偏移量(以便例如把每一个喷嘴与打印头所行经的网格对准,校正包括速度或轨迹误差在内的误差以及出于其他目的);该偏移量由计数器实现,所述计数器通过用于每一次扫描的定时脉冲的可编程数目来调节对于特定喷嘴(或发射波形)的使用。为了提供示例,如果液滴测量的结果指示一个特定的液滴倾向于具有低于预期的速度,则可以更早触发相应的喷嘴波形(例如通过减少被用于压电致动的激活信号水平之前的死区时间而在时间上提前);相反,如果液滴测量的结果指示一个特定的液滴具有相对较高的速度,则可以更晚触发波形,等等。其他示例明显是可能的——例如,在一些实施例中,可以通过提高驱动强度(即被用来驱动给定喷嘴的压电致动器的信号水平和相关联的电压)来抵消缓慢的液滴速度。在一个实施例中,被分发到所有喷嘴的同步信号按照已定义的时间间隔(例如一微秒)发生以用于同步的目的,并且在另一个实施例中,相对于打印机运动和基板地理调节同步信号,以便例如对于打印头与基板之间的每一微米的递增相对运动进行发射。高速时钟(φ hs )以比同步信号快几千倍的速度运行,例如以100兆赫兹、33兆赫兹等等运行;在一个实施例中,可以组合使用多个不同的时钟或其他定时信号(例如选通信号)。处理器还对定义网格间隔的值进行编程;在一种实现方式中,网格间隔对于整个可用喷嘴池是相同的,但是并不需要对于每一种实现方式都是这样。例如在某些情况下,可以定义规则打印网格,其中每一个喷嘴将“每五微米”进行发射。该打印网格对于打印系统、基板或二者可以是独有的。因此,在一个可选的实施例中,可以对于特定的打印机定义打印网格,其中使用同步频率或喷嘴发射样式来有效地变换打印网格以匹配先验地未知的基板地理。在另一个所设想的实施例中,跨所有喷嘴共享存储器,其允许处理器预存储跨所有喷嘴共享的许多不同网格间隔(例如16个),使得处理器可以(按需)选择新的网格间隔,其随后被读出到所有喷嘴(以便例如定义不规则网格)。例如,在其中喷嘴将对于OLED的每一个颜色组件阱进行发射时(以便例如沉积非颜色特定层)的实现方式中,可以由处理器按照循环复用(round robin)方式连续地应用三个或更多个不同的网格间隔。清楚地,许多设计替换方案是可能的。注意的是,处理器503还可以在操作期间动态地重新编程每一个喷嘴的寄存器,即施加同步脉冲作为触发以便启动设定在其寄存器中的任何已编程的波形脉冲,并且如果在下一个同步脉冲之前异步接收到新的数据,则将随着下一个同步脉冲施加所述新的数据。除了设定用于同步脉冲生成(536)的参数之外,处理器503还控制扫描(535)的发起和速度。此外,处理器控制打印头的可选旋转(537)。通过这种方式,每一个喷嘴可以并发地(或者同时地)在任何时间(即随着任何“下一个”同步脉冲)使用对于每一个喷嘴的十六种不同波形当中的任一种进行发射,并且可以在单次扫描期间的发射之间把所选择的发射波形与十六种不同波形当中的任何其他波形动态地进行切换。
图5B示出了在这样的实施例中被用来为每一个喷嘴生成输出喷嘴驱动波形的电路(541)的附加细节;输出波形在图5B中被表示为“nzzl-drv.wvfm”。更具体来说,电路541接收同步信号的输入、承载串行数据(“数据”)的单比特线、专用写入使能信号(we)以及高速时钟(φ hs )。寄存器文件543为至少三个寄存器提供数据,其分别运送初始偏移量、网格定义值以及驱动波形ID。初始偏移量是调节每一个喷嘴以便与打印网格的起始对准的可编程值,如所提到的那样。例如,在给定诸如多个打印头、多行喷嘴、不同的打印头旋转、喷嘴发射速度和样式以及其他因素之类的实现方式变量的情况下,初始偏移量可以被用来把每一个喷嘴的液滴样式与打印网格的起始对准,以便计及延迟和其他因素。可以跨多个喷嘴不同地应用偏移量,以便例如相对于基板地理旋转打印网格或半色调图样,或者校正基板未对准。类似地,如所提到的,偏移量还可以被用来校正错误的速度或其他效应。网格定义值是表示在已编程波形被触发之前所“计数”的同步脉冲的数目的数字;在打印平坦面板显示器(例如OLED面板)的实现方式的情况下,要进行打印的目标区段据推测具有相对于不同打印头喷嘴的一个或多个规则间隔,其对应于规则(恒定间隔)或不规则(多个间隔)的网格。如早前所提到的,在一种实现方式中,处理器保持其自身的十六条目SRAM以定义多达十六个不同的网格间隔,其可以被按需读出到对于所有喷嘴的寄存器电路。因此,如果打印网格间隔值被设定到二(例如每两个微米),则每一个喷嘴可以在理论上按照该间隔被发射。驱动波形ID表示被用来对于每一个喷嘴选择一种预存储的驱动波形的选择值。在一个实施例中,驱动波形ID是四比特选择值,并且每一个喷嘴具有其自身专用的1k字节SRAM来存储多达十六种预定的喷嘴驱动波形,其被存储为16x16x4B条目。简而言之,每一种波形可以由十六个离散信号水平构成,对于每一种波形的十六个条目包含表示可编程信号水平的四个字节,这四个字节表示一个两字节分辨率电压水平和一个两字节可编程持续时间,其被用来对高速时钟的脉冲数目进行计数。因此对于每一个可编程电压和持续时间(例如等于33兆赫兹时钟的1-255个脉冲的持续时间),每一种可编程波形可以由(零到一个)离散脉冲到多达十六个离散脉冲构成。
附图标记545、546和547标示一个电路实施例,其示出了如何可以对于给定的喷嘴生成指定的波形。第一计数器545接收同步脉冲,以便发起由新的线扫描的起始触发的初始偏移量的倒计数;第一计数器545以微米增量进行倒计数,并且在达到零时,从第一计数器545向第二计数器546输出触发信号;该触发信号实质上开始对于每一条扫描线的每一个喷嘴的发射过程。第二计数器546随后以微米增量递增可编程打印网格间隔。结合新的扫描线重置第一计数器545,而第二计数器546使用其输出触发之后的高速时钟的下一个边沿来重置。第二计数器546在被触发时激活波形电路生成器547,其生成对于特定喷嘴的所选驱动波形形状。如在生成器电路下方看到的虚线框548-550所示,该后者电路是基于高速数字到模拟转换器548、计数器549和高电压放大器550,其根据高速时钟(φ hs )被定时。随着接收到来自第二计数器546的触发,波形生成器电路取回由驱动波形ID值表示的数字对(信号水平和持续时间),并且根据信号水平值生成给定的模拟输出电压,其中计数器549对于根据该计数器的持续时间有效地保持DAC输出。相关的输出电压水平随后被施加到高电压放大器550,并且作为喷嘴驱动波形被输出。随后从寄存器543解锁出下一个数字对,以便定义下一个信号水平值/持续时间,等等。
所描绘的电路提供根据由处理器503提供的数据定义任何所期望的波形的有效手段。如果必须符合打印网格几何结构或者减轻喷嘴的错误速度或飞行角度,则可以调节与任何特定信号水平(例如定义相对于同步的偏移量的第一“零”信号水平)相关联的持续时间和/或电压水平。如所指出的,在一个实施例中,处理器事先决定波形集合(例如每个喷嘴16种可能的波形),并且其随后把对于这些所选波形当中的每一种的定义写入到对于每一个喷嘴的驱动器电路的SRAM中,其中随后通过把四比特驱动波形ID写入到每一个喷嘴寄存器中来实现要响应于发射决定应用的可编程波形的默认选择。
参照图5C进一步讨论使用多个信号水平对脉冲进行整形。
即,在一个实施例中,波形可以被预定义为例如通过数字数据定义的离散信号水平的序列,其中通过数字到模拟转换器(DAC)生成驱动波形。图5C中的附图标记551指代具有离散信号水平555、557、559、561、563、565和567的波形553。如对于该实施例所指出的,每一个喷嘴驱动器包括接收并且存储多达十六种不同信号波形的电路,其中每一种波形被定义为各自被表达成多比特电压和持续时间的一系列多达十六个信号水平。也就是说,可以通过对于一个或多个信号水平定义不同的持续时间有效地改变脉冲宽度,并且可以按照被选择成提供细微液滴尺寸变化的方式对驱动电压进行波形整形,其中例如对液滴体积进行计量以便提供诸如以0.10pL为单位的特定体积渐变增量。因此,对于这样的实施例,波形整形提供了把液滴体积定制到接近目标液滴体积值的能力;当诸如使用前面所例示的技术与其他特定液滴体积和位置相组合时,这些技术促进每个目标区段的精确填充体积。在另一个实施例中,可以应用预定的波形,其中在适当情况下应用可选的进一步波形整形或定时,以便调节液滴体积、速度和/或轨迹。在又一个示例中,使用喷嘴驱动波形替换方案提供一种机制,所述机制规划体积使得不必进行进一步的波形整形。
图5D示出了又一种设计571。主控计算机的CPU 573例如向具有多个打印头(例如六个不同打印头当中的一个,每一个打印头具有数百打印喷嘴)的打印模块发送(针对误差经过调节的)打印数据。在打印模块处,以太网连接575接收来自CPU的数据,并且将该数据提供到现场可编程门阵列(“FPGA”)577。FPGA内的定制“软处理器”(578)对所述数据进行适当的处理,并且把该数据写入到存储器(即动态随机存取存储器或“DRAM”)579。不同于前面描述的实施例,在所描绘的实施例中,波形被写入到存储器以供一个或多个喷嘴使用;数据被写入或存储的特定格式可以是实现方式的决定。例如,在一个实施例中,软处理器578把特定波形作为对于每一个喷嘴的一系列驱动水平写入(例如参见前面结合图5C的讨论);其他FPGA逻辑580随后在适当的时间读出该数据,并且将其提供到放大器581并且最终提供到相关联的打印头583和相关联的喷嘴驱动器。在一种实现方式中,所描绘的FPGA 577和DRAM579是每一个打印头的组件(例如数据被单独传送到每一个打印头),但是并非对于所有实施例都需要是这样。注意的是,逻辑580和放大器581的一项功能是按照并行的形式放置适当的波形,即使得其可以在适当的时间对于每一个喷嘴被一起并行读出(按照对于设计所必要或适当的那样)。在一种实现方式中,DRAM 579可以可选地被组织成具有对于每一个喷嘴的单独存储器。注意的是,在该实施例中,取代使用触发,每一个喷嘴接收十六种波形当中的一种(即其中一种波形是平坦波形或零驱动信号,表明特定喷嘴将不被发射)。特定的驱动波形可以由CPU 573动态地提供或者事先被写入(即但是动态地可改变),其中使用运行时间4比特值来提供喷嘴发射决定和相关联的波形选择(并且触发从DRAM 579或逻辑580输出该波形)。其他替换方案也是可能的。
对于可能使用在示例性制造设备中的如此介绍的喷嘴控制电路,现在将关于这种设备的一种可能的实现方式呈现附加的细节。如早前所提到的,本文所描述的技术的一种所设想到的实现方式是在阵列中制造平坦面板设备,其中随后从共同的基板切割出那些设备。在后面的讨论中将描述一种用于实施这种打印的示例性系统,更具体来说,其被应用于制造可以在电子装置中使用的太阳能面板和/或显示设备(例如,作为智能电话、智能手表、平板设备、计算机、电视、监视器或者其他形式的显示器)。本公开内容所提供的制造技术不限于该特定应用,并且例如可以被应用于任何3D打印应用以及多种其他形式的产品。
图6A表示许多不同实现方式层级,其由附图标记601统一标示;这些层级当中的每一个表示本文所介绍的技术的一种可能的离散实现方式。首先,在本公开内容中介绍的技术可以采取存储在非瞬时性机器可读介质上的指令的形式,如图形603所示(例如用于控制计算机或打印机的可执行指令或软件)。第二,依照计算机图标605,这些技术还可以可选地被实施为例如设计或制造用于销售或使用在其他产品中的组件的公司内的计算机或网络的一部分。第三,如使用存储介质图形607所例示的,早前所介绍的技术可以采取所存储的打印机控制指令的形式,例如作为数据,依照前面的讨论,所述数据在被采取动作时将使得打印机根据对于不同墨水体积或位置的使用制作组件的一层或更多层从而减轻对准误差。注意的是,打印机指令可以例如通过LAN被直接传送到打印机;在这种情境中,存储介质图形可以表示(而不受限于)处在计算机或打印机内部或者可由其访问的RAM,或者诸如闪存驱动器之类的便携式介质。第四,如通过制作设备图标609所表示的,前面所介绍的技术可以被实施为制作装置或机器的一部分,或者采取这种装置或机器内的打印机的形式。注意的是,对制作设备609的特定描绘表示将在后面结合图6B讨论的一台示例性打印机设备。前面所介绍的技术还可以被体现为所制造的组件的套件;例如在图6A中,通过半成品平坦面板设备的阵列611的形式描绘出几个这样的组件,其将被分离并且销售以用于合并到末端消费产品中。所描绘的设备例如可以具有根据前面所介绍的方法制作的一个或多个光生成层或封装层或其他层。前面所介绍的技术还可以采取所提到的末端消费产品的形式来体现,例如采取用于便携式数字设备613(例如,诸如电子平板设备或智能电话)的显示屏幕的形式、作为电视显示屏幕615(例如OLED电视)、太阳能面板617或者其他类型的设备。
图6B示出了可以被用来应用本文所公开的技术的一个所设想到的多腔室制作装置621。通常来说,所描绘的装置621包括几个一般模块或子系统,其包括传输模块623、打印模块625和处理模块627。每一个模块保持受控的环境,使得例如可以由打印模块625在第一受控气氛中执行打印,并且可以在第二受控气氛中执行其他处理,诸如无机封装层沉积之类的另一个沉积过程或者固化过程(例如用于所打印的材料)。装置621使用一个或多个机械操控器在各个模块之间移动基板,而不会使得基板暴露于不受控的气氛。在任何给定的模块内,有可能使用被适配于对于该模块执行的处理的其他基板操控系统以及/或者特定的设备和控制系统。
传输模块623的各种实施例可以包括输入加载锁629(即提供不同环境之间的缓冲并且同时保持受控气氛的腔室)、传输腔室631(也具有用于输送基板的操控器)以及气氛缓冲腔室633。在打印模块625内,有可能使用其他基板操控机制,诸如用于在打印过程期间稳定地支撑基板的浮动台(flotation table)。此外,可以使用xyz运动系统(诸如分离轴或门架运动系统)相对于基板精确地定位至少一个打印头,以及提供用于把基板输送经过打印模块625的y轴运送系统。在打印腔室内还有可能使用多种墨水以用于打印,例如使用对应的打印头套件使得可以在受控气氛中在打印模块内执行两种不同类型的沉积过程。打印模块625可以包括容纳喷墨打印系统的气体封罩635,其具有用于引入惰性气氛(例如氮气)并且针对环境调节(例如温度和压力)、气体一致性和微粒存在通过其他方式控制气氛的构件。
处理模块627的各种实施例可以包括例如传输腔室636;该传输腔室也具有用于输送基板的操控器。此外,所述处理模块还包括输出加载锁637、氮气堆栈缓冲器639以及固化腔室641。在一些应用中,固化腔室可以被用来把单聚物膜固化、烘焙或干燥成均匀的聚合物膜;例如,两个特别设想的过程包括加热过程和UV辐射固化过程。
在一种应用中,装置621适于成批生产液晶显示屏幕或OLED显示屏幕,例如在单个大基板上同时制作(例如)八块屏幕的阵列。这些屏幕可以被用于电视以及用作其他形式的电子设备的显示屏幕。在第二种应用中,所述装置可以被用于按照几乎相同的方式成批生产太阳能面板。
打印模块625可以有利地被使用在这样的应用中,以便沉积帮助保护OLED显示设备的敏感元件的有机光生成层或封装层。例如,所描绘的装置621可以被加载有基板,并且可以被控制成以下述方式在各种腔室之间来回移动基板:在封装过程期间不会由于暴露于不受控的气氛而发生中断。可以经由输入加载锁629加载基板。位于传输模块623中的操控器可以把基板从输入加载锁629移动到打印模块625,并且在打印过程完成之后,可以把基板移动到处理模块627以进行固化。通过重复沉积后续层,可以建立受控的厚度、聚合封装当中的每一项,以便适合任何所期望的应用。再次注意的是,前面所描述的技术不受限于封装过程,并且还可以使用许多不同类型的工具。例如,可以改变装置621的配置以便把各种模块623、625和627放置在不同的并置中;此外还可以使用附加的、更少的或者不同的模块。
虽然图6B提供了关联的腔室或制作组件的集合的一个示例,但是显然存在许多其他可能性。前面所介绍的技术可以与图6B中所描绘的设备一起使用,或者实际上控制由任何其他类型的沉积装备所执行的制作处理。
图6C提供了可能在沉积过程期间出现的基板和打印机的平面图。打印腔室大体上由参考附图标记651标示,要在其上进行打印的基板大体上由附图标记653标示,并且被用来输送基板的支撑台大体上由附图标记655标示。通常来说,通过移动的组合到达基板的任何xy坐标,所述移动包括支撑台对基板的x和y维移动(例如使用通过附图标记657标示的浮动支撑),以及使用一个或多个打印头659沿着行进器(traveler)661的“慢轴”x维移动,如大体上通过箭头663所表示的那样。如所提到的,浮动台和基板操控基础设施被用来移动基板,并且在必要时有利地提供沿着一个或多个“快轴”的去偏斜控制。看到打印头具有多个喷嘴665,每一个喷嘴通过从模板导出的发射样式被单独控制(例如以便随着打印头沿着“慢轴”从左到右和相反的移动实现对应于打印机网格点的各列的打印)。通过在快轴(即y轴)的方向上提供的一个或多个打印头与基板之间的相对移动,打印描述通常遵循单独行打印机网格点的条带。还可以有利地调节打印头以改变有效喷嘴间隔(例如通过旋转一个或多个打印头,如附图标记667所示)。注意的是,多个这样的打印头可以被一起使用,按照期望相对于彼此通过x维、y维和/或z维偏移量被取向(参见图6C中的轴图例669)。打印操作继续,直到按照期望用墨水打印了整个目标区段(以及任何边界区段)为止。在沉积了必要量的墨水之后,通过蒸发溶剂以干燥墨水(例如使用热过程)或者通过使用固化过程(诸如UV固化过程)而完成基板。
图6D提供了框图,所述框图示出了可以被用来制作具有本文所指定的一层或多层的设备的一个装置(671)的各种子系统。各种子系统上的协调由处理器673的集合提供,其在由软件(图6D中未示出)提供的指令下采取动作。如早前所指出的,为了执行即时变换以便校正基板或面板误差,在一个实施例中,这些处理器包括监督处理器或通用CPU以及被用于并行处理的附加处理器的集合。在一种特别设想的实现方式中,这些附加的处理器采取多核处理器或图形处理单元(GPU,例如具有数百核心或更多)的形式。每一个核心被指派将要变换的打印图像的一部分,以使得打印图像发生畸变从而匹配基板误差;如果要在面板或其他逐个产品的基础上独立地校正误差,则每一个核心可以被有利地指派到单个产品或面板的一小部分或部分(即使得特定核心仅在所有指派的图像数据上执行单一变换操作)。并非对于所有实施例都要求并行处理和/或这种形式的委派。在制作过程期间,处理器把数据馈送到打印头675,以使得打印头根据由半色调打印图像提供的发射指令喷射各种体积的墨水。打印头675通常具有被布置在一行或阵列中的多个喷墨喷嘴,以及允许响应于压电或其他换能器的激活而喷射墨水的相关联的储液器;这样的换能器使得对应的喷嘴在通过施加到相应压电换能器的电子发射波形信号控制的量中喷射受控量的墨水。还可以使用其他发射机制。打印头在对应于网格坐标的各种x-y位置处将墨水施加到基板677,如通过半色调打印图像所表示的那样。通过打印头运动系统679和基板操控系统681二者实现位置变化(其例如使得打印描述跨基板的一个或多个条带)。在一个实施例中,打印头运动系统679沿着行进器来回移动打印头,而基板操控系统提供稳定的基板支撑以及基板的“x”和“y”维输送二者(和旋转),以例如用于对准和去偏斜;在打印期间,基板操控系统在一个维度中提供相对快速的输送(例如相对于图6C的“y”维),而打印头运动系统679在另一个维度中提供相对缓慢的输送(例如相对于图6C的“x”维),以例如用于打印头偏移量。在另一个实施例中,可以使用多个打印头,其中通过基板操控系统681处理主要输送。可以使用图像捕获设备683来定位任何基准,并且帮助早前所描述的对准和/或误差检测功能。
所述装置还包括墨水递送系统685和打印头维护系统687以帮助打印操作。打印头可以被周期性地校准或者经受维护过程;为此目的,在维护序列期间,打印头维护系统687被用来执行适当的装填、墨水或气体清除、测试和校准以及对于特定处理适当的其他操作。这样的处理还可以包括诸如例如液滴体积、速度和轨迹之类的参数的单独测量,如在早前提到的申请人的PCT专利申请(PCT/US14/35193)中所讨论的那样,并且如附图标记691和692所示。
如先前所介绍的,可以在受控的环境中执行打印过程,即以下述方式执行打印过程:呈现可能降低所沉积层的有效性的污染物的降低风险。为此,所述装置包括腔室控制子系统689,其控制腔室内的气氛,如功能框690所标示的那样。如所提到的那样,可选的过程变型可以包括在周围环境氮气气氛(或者另一种惰性环境,其具有特别选择的气体和/或被控制排除不想要的微粒)的存在下执行沉积材料的喷射。最后,如附图标记693所示,所述装置还包括存储器子系统,其可以被用来在必要时存储半色调图样信息或半色调图样生成软件、模板打印图像数据以及其他数据。例如,存储器子系统可以被用作操作存储器以用于根据前面介绍的技术对先前生成的打印图像进行变换,从而在内部生成控制每一个液滴的发射(和定时)的打印机控制指令。如果这样的渲染的一部分或全部在别处被执行,则所述装置的任务是根据所接收到的打印机指令制作设备层,随后可以把所接收到的指令存储在存储器子系统693中,以供在打印过程和/或操纵期间进行适当的使用。如附图标记694所指出的,在一个可选的实施例中,可以通过对于任何给定喷嘴的发射波形的变化来改变单独的液滴细节(以便例如校正喷嘴错误)。在一个实施例中,可以事先选择替换发射波形的集合,并且使其在共享或专用的基础上可用于每一个喷嘴,可选地与基板变化(误差)处理695相结合地使用,如早前所描述的那样。如所指出的,虽然一些实施例使用预定的扫描路径(即尽管存在误差),但是利用使用不同的喷嘴和/或对于特定喷嘴的驱动波形实现对于误差的补偿,在另一个实施例中,执行打印优化(696)以便重新评估扫描路径细节并且潜在地改进沉积时间。
图7提供了与一些所讨论的过程相关联的另一个流程图701。与早前的示例一样,首先接收表示所期望的层的布局的数据,如附图标记703所示。该数据指定要沉积的层的边界并且提供足以定义整个感兴趣层的厚度的信息(例如对于给定的面板)。该数据可以在执行过程701的相同机器或设备上生成,或者可以由不同的机器生成。在一个实施例中,根据xy坐标系定义所接收到的数据,并且所提供的信息足够来计算任何所表示的xy坐标点处的所期望的层厚度,其例如可选地指定要在整个层上应用的单一高度或厚度,与早前所介绍的x微米乘y微米乘z微米的示例一致。如附图标记705所示,该数据可以被转换成对于将接收所述层的沉积区域中的每一个打印单元(或者每一个打印像素)的灰度值。如果打印单元区域不是固有地对应于匹配布局数据的xy坐标系,则对布局数据进行转换(例如通过平均对于多个坐标点的厚度数据以及/或者使用内插)以便获得对于每一个打印像素的灰度值。该转换可以是基于例如使用关系式或等式产生的预定映射信息。如附图标记707所示,可选地可以调节灰度值以便产生均匀的层(或者用于其他所期望的效果)。为了提供一个示例,如果期望补偿将坐落在所期望的层下方的微结构的变化的高度,一种可选的技术对选择灰度值添加偏移量,以便在特定位置处“提升”感兴趣的层,从而有效地平面化所沉积层的顶表面。在一个实施例中,灰度值操纵还可以被用来校正喷嘴发射错误(例如在扫描中方向上)以便沉积更多墨水(例如如果特定喷嘴或喷嘴集合产生不足够的墨水体积的话)或更少墨水(例如特定喷嘴或喷嘴集合产生过多墨水体积)。这样的可选过程可以依据于校准过程和/或通过经验确定的数据,如功能框714所示。灰度值随后被转换成液滴密度图样(例如特定的半色调图样),如附图标记709所示,并且随后生成位图,如附图标记710所示。可以依赖于如图所示的误差扩散来帮助促进层均匀性。
图7示出了使用许多喷嘴/波形误差校正过程的总集713,其被可选地应用来帮助确保所沉积的层中的均匀性和准确性,并且调节所检测到的面板或基板位置误差。这样的均匀性对于以下方面可能是重要的:设备质量,是否要确保与任何下方产品层的准确配准,开发出适当的封装以产生水/氧气屏障,或者提供显示面板的高质量光生成或光引导元件,或者出于其他目的或效果。如前面所指出的,可以使用校准过程或者通过经验确定(航位推算)的数据来校正灰度值中的误差、喷嘴或喷嘴波形细节或者基板或面板位置变化,如附图标记714所示。替代地,可以规划或调节单独的喷嘴驱动波形以校正误差,如附图标记715所示。在另一个实施例中,如早前所指出的,可以对喷嘴进行验证或确定资格(719),其中每一个喷嘴被确定满足最小液滴生成阈值或者被取消使用资格。如果特定喷嘴已被取消资格但是被试探性地选择使用,则为了提供适当的液滴沉积,可以使用不同的喷嘴(或者可接受的喷嘴的重复经过)来沉积原本将由被取消资格的喷嘴打印的(多个)液滴,如附图标记716所示。例如,在一个实施例中,打印头具有布置在各行和各列二者中的喷嘴,使得如果一个喷嘴出错,则可以使用不同的冗余喷嘴来沉积对于特定网格点所期望的液滴。此外可选的是,这样的问题可以被考虑并且使用来调节扫描路径,例如按照使得可以使用不同的喷嘴沉积所期望的(多个)液滴的方式偏移打印头(其中调节打印头的位置以允许这种情况发生),或者增加或减少扫描次数。这在图7中由附图标记717表示。许多这样的替换方案是可能的。如附图标记720和721所示,在一个实施例中,使用液滴测量设备(720)事先校准每一个喷嘴,所述液滴测量设备重复测量液滴参数(以便产生每喷嘴或每驱动波形的测量分布),随后在理解对于体积、速度和轨迹的喷嘴位置误差和/或喷嘴液滴均值的情况下,并且在理解对于这些参数当中的每一项的预期每喷嘴方差的情况下,利用软件建立对于每一个喷嘴的统计模型(721)。该数据可以被用来对特定喷嘴(和/或液滴)进行确定资格/验证,正如所提到的那样,或者被用来选择将被用于产生每一个单独液滴的喷嘴,以及通过其他方式调节或定制对于每一个新的基板或其他产品阵列的模板打印图像。每一个这样的测量/误差校正过程可以被考虑到打印规划(722),包括打印图像调节/定制,以及任何扫描路径规划和/或打印网格计算,即使得生成和/或更新打印机控制数据以便优化打印过程同时确保所期望的层属性。最后,如附图标记725所示,随后生成最终打印数据以用于在运行时间发送到打印机。
图8A-8D被用来大体上介绍用于每喷嘴液滴测量和验证的技术。
更具体来说,图8A提供了描绘光学装置系统801和相对较大的打印头套件803(即通过对应的打印头805A/805B的喷嘴板表示,每一个打印头具有多个单独的喷嘴,例如807)的说明性视图;在典型的实现方式中,存在数百到数千的喷嘴。墨水供给装置(未示出)与每一个喷嘴(例如喷嘴807)流体连接,并且压电换能器(也未示出)被用来在每喷嘴电控制信号的控制下喷射墨水的液滴。喷嘴设计在每一个喷嘴(例如喷嘴807)处保持略微为负的墨水压力以避免喷嘴板的洪泛,其中对于给定喷嘴的电信号被用来激活相应的压电换能器,对于该给定的喷嘴加压墨水,并且从而从该给定的喷嘴排出一个或多个液滴。在一个实施例中,对于每一个喷嘴的控制信号通常处于零伏特,其中处于给定电压的正脉冲或信号水平被用于特定喷嘴以便对于该喷嘴喷射液滴(每个脉冲一个液滴);在另一个实施例中,可以使用喷嘴到喷嘴不同的经定制的脉冲(或者其他更加复杂的波形)。但是结合通过图8A提供的示例,应当假设期望测量由特定喷嘴(例如喷嘴807)产生的液滴体积,其中液滴被从打印头向下喷射(即在“h”方向上,其表示相对于三维坐标系808的z轴高度)以便由液滴收集装置(spittoon)809收集。注意的是,在典型的应用中,“h”的大小通常大约为一毫米或更小,并且存在数千喷嘴(例如10,000个喷嘴),所述喷嘴要在一台操作的打印机内通过这种方式单独测量对应液滴。因此,为了通过光学方式精确地测量每一个液滴(即在近似毫米的测量窗口内对源自大型打印头套件环境中的数千喷嘴当中的特定的一个喷嘴的液滴进行测量,如刚刚所描述的那样),在所公开的实施例中使用特定技术相对于彼此精确地定位光学装置套件801、打印头套件803或二者的元件,以用于光学测量。
在一个实施例中,这些技术利用以下各项的组合:(a)光学系统的至少一部分(例如处在维度平面813内)的x-y运动控制(811A),以用以把测量区域815精确地定位到紧邻将要产生液滴以供光学校准/测量的任何喷嘴;以及(b)平面下方光学回收(811B)(从而例如尽管大的打印头的表面积,仍然允许很容易地把测量区域放置到任何喷嘴旁边)。因此,在具有大约10,000或更多个打印喷嘴的示例性环境中,该运动系统能够把所述光学系统的至少一部分定位在邻近打印头套件的每一个对应喷嘴的排放路径的(例如)10,000个左右的离散位置处;在一个实施例中,可以使用连续运动系统或者具有更加精细的定位能力的系统。如后面将讨论的,两种所设想到的光学测量技术包括影相术(shadowgraphy)和干涉测量法(interferometry)。对于每一种技术,通常在位置上调节光学装置,从而在测量区域上保持精确的聚焦,以便捕获飞行中的液滴(以便例如在影相术的情况下有效地对液滴的阴影进行成像)。注意的是,典型的液滴直径可以处于微米量级,因此光学放置通常相当精确,并且在打印头套件和测量光学装置/测量区域的相对定位方面提出了挑战。在一些实施例中,为了帮助该定位,光学装置(反射镜、棱镜等等)被用来对源自测量区域815的用于在维度平面813下方进行感测的光捕获路径进行取向,使得可以把测量光学装置放置得靠近测量区域而不会干扰光学装置系统与打印头的相对定位。这允许以下述方式进行的有效的位置控制:不受毫米量级的沉积高度h(液滴在该高度内被成像)或者由处于仔细观察下的打印头所占据的大尺度x和y宽度所限制。对于基于干涉测量法的液滴测量技术,从不同角度入射在小液滴上的单独光束产生可以从大体上与光径正交的视角检测到的干涉图样;因此,这样的系统中的光学装置从与来源光束的路径近似成九十度的角度捕获光,但是还以利用平面下方光学回收来测量液滴参数方式进行。还可以使用其他光学测量技术。在这些系统的又一种变型中,运动系统811A可选地并且有利地被制成xyz运动系统,其允许选择性地接合和脱离液滴测量系统而无需在液滴测量期间移动打印头套件。简而言之,设想到在具有一个或多个大型打印头套件的工业制作设备中,为了最大化制造的正常运行时间,每一个打印头套件将偶尔被“停驻”在服务站中,以便执行一项或多项维护功能;在给定打印头的较大尺寸和喷嘴数目的情况下,可能期望在打印头的不同部分上同时执行多项维护功能。为此,在这样的实施例中,可能有利的是围绕打印头移动测量/校准设备而不是反而行之。[这于是例如在期望时还允许进行与另一个喷嘴有关的其他非光学维护处理。]为了促进这些动作,打印头套件可以被可选地“停驻”,其中系统识别出要受到光学校准的特定喷嘴或喷嘴范围。一旦打印头套件或者给定的打印头是静止的,运动系统811A就着手相对于“停驻”的打印头套件移动光学装置系统的至少一部分,以便把测量区域815精确地定位在适合于检测从特定喷嘴喷射的液滴的位置处;使用z轴移动允许从打印头平面下方的较远处选择性地接合光回收光学装置,从而促进替代光学校准或光学校准之外的其他维护操作。可能换句话说,使用xyz运动系统允许独立于在服务站环境中使用的其他一台或多台测试设备选择性地接合液滴测量系统。注意的是,并非对于所有实施例都需要这种结构;其他替换方案也是可能的,诸如其中仅有打印头套件移动并且测量套件是静止的,或者其中不需要停驻打印头套件。
通常来说,被用于液滴测量的光学装置将包括光源817、光递送光学装置819的可选集合(其在必要时把来自光源817的光导向测量区域815)、一个或多个光传感器821以及把用来测量(多个)液滴的光从测量区域815导向所述一个或多个光传感器821的回收光学装置823的集合。运动系统811A可选地把这些元件当中的任何一个或多个以下述方式与液滴收集装置809一起移动:允许把来自围绕液滴收集装置809的测量区域815的液滴测量后光导向平面下方的位置,同时还提供用以收集所喷射的墨水的容器(例如液滴收集装置809)。在一个实施例中,光递送光学装置819和/或光回收光学装置823使用反射镜,其沿着平行于液滴行进的垂直维度引导来自/到测量区域815的光,其中运动系统在液滴测量期间作为整体单元移动元件817、819、821、823和液滴收集装置809当中的每一个;这种设置呈现了不需要相对于测量区域815重新校准聚焦的优点。如附图标记811C所示,光递送光学装置还被用来可选地从测量区域的维度平面813下方的位置提供来源光,其中例如光源817和(多个)光传感器821引导液滴收集装置809任一侧的光以用于测量目的,如大体上所图示的那样。如附图标记825和827所示,所述光学装置系统可以可选地包括用于聚焦目的的透镜以及光电检测器(例如用于不依赖于处理许多像素的“画面”的非成像技术)。再次注意的是,通过对于光学装置套件和液滴收集装置可选地使用z运动控制允许可选地接合和脱离所述光学装置系统,以及在打印头套件被“停驻”时的任何时间点将测量区域815精确地定位成邻近任何喷嘴。并非对于所有实施例都需要打印头套件803的这种停驻和光学装置系统801的xyz运动。例如,在一个实施例中,使用激光干涉测量法来测量液滴特性,其中打印头套件(和/或光学装置系统)在沉积平面内或者平行于沉积平面(例如在平面813内或者平行于平面813)被移动,以便对来自各个喷嘴的液滴进行成像;其他组合和排列也是可能的。
图8B提供了对于一些实施例的与液滴测量相关联的过程流程。该过程流程大体上使用图8B中的附图标记831标示。更具体来说,如附图标记833所示,在该特定过程中,打印头套件首先例如被停驻在打印机或沉积装置的服务站(未示出)中。随后将液滴测量设备与打印头套件接合(835),这例如是通过从沉积平面下方移动到光学装置系统能够测量单独液滴的位置而选择性地接合光学装置系统的一部分或全部进行的。如附图标记837所示,可以可选地在x、y和z维度中执行一个或多个光学装置系统组件相对于停驻的打印头的该运动。
如先前所提到的,即使是单个喷嘴和相关联的喷嘴发射驱动波形(即被用来喷射液滴的(多个)脉冲或(多个)信号水平)也可能产生从液滴到液滴略有变化的液滴体积、轨迹和速度。根据本文的教导,在一个实施例中,如附图标记839所示的液滴测量系统对于每个液滴获得所期望的参数的n项测量,以便导出关于该参数的预期属性的统计置信度。在一种实现方式中,所测量的参数可以是体积,而对于其他实现方式,所测量的参数可以是飞行速度、飞行轨迹、喷嘴位置误差(例如喷嘴弓度)或另一个参数,或者多个这种参数的组合。在一种实现方式中,“n”可以对于每一个喷嘴变化,而在另一种实现方式中,“n”可以是要对于每一个喷嘴执行的固定数目的测量(例如“24”);在仍另一种实现方式中,“n”指代最小测量数目,从而可以执行附加的测量以便动态地调节参数的所测量的统计属性或者细化置信度。清楚地,许多变型是可能的。对于图8B所提供的示例,应当假设正在测量液滴体积,以便获得表示来自给定喷嘴的预期液滴体积的准确均值和紧密的置信度区间。该均值可以由处理器根据相关的测量数据通过加权方式或其他方式来指派。这允许可选地规划液滴组合(使用多个喷嘴和/或驱动波形)同时可靠地保持围绕预期目标的目标区段中的复合墨水填充的分布(即相对于液滴均值的复合)。如通过可选的过程框841和843所指出的,干涉测量法或影相术是所设想的光学测量过程,其在理想情况下能够实现瞬时或接近瞬时测量和计算体积(或者其他所期望的参数);利用这样的快速测量,变得可能频繁地并且动态地更新体积测量,以便例如计及墨水属性(包括黏度和构成材料)、温度、电源波动以及其他因素随着时间的改变。以该点为基础,影相术的特征通常在于例如使用高分辨率CMOS或CCD摄影机作为光传感器机制来捕获液滴的图像;虽然可以(例如使用选通光源)在多个位置处在单一图像捕获帧中准确地对液滴进行成像,但是图像采集通常涉及有限的时间量,使得对来自大型打印头套件(例如具有数千喷嘴)的足够液滴总体的成像可能会花费几个小时。依赖于多个二进制光检测器以及基于这种检测器的输出来检测干涉图样间隔的干涉测量法是一种非成像技术(即不需要图像分析),并且因此产生液滴体积测量的速度比影相术或其他技术快许多倍(例如50倍);例如,对于一个10,000喷嘴打印头套件,预期可以在几分钟内获得对于数千的喷嘴当中的每一个喷嘴的大型测量总体,从而使得频繁地并且动态地执行液滴测量是可行的。如早前所指出的,在一个可选的实施例中,可以作为周期性、间歇性的过程来执行液滴测量(或者诸如轨迹和/或速度之类的其他参数的测量),其中液滴测量系统根据调度表被接合或者在基板之间被接合(例如随着基板被加载或卸载),或者针对其他套件和/或其他打印头维护过程进行层叠。注意的是,对于允许按照特定于每一个喷嘴的方式使用替换的喷嘴驱动波形的实施例,快速测量系统(例如干涉测量系统)容易允许对于每一个喷嘴以及对于该喷嘴的每一种替换驱动波形产生统计总体,从而促进由各种喷嘴-波形配对产生的液滴的规划液滴组合,如早前所提到的那样。如附图标记845和847所示,通过把逐个喷嘴(和/或逐个喷嘴-波形配对)的预期液滴体积测量到好于0.01pL的精度,变得可能对于每个目标沉积区段规划非常精确的液滴组合,其中还可以把复合填充规划到0.01pL分辨率,并且其中可以把目标体积保持在目标体积的0.5%或更好的指定误差(例如容差)范围内;如附图标记847所示,在一个实施例中,对于每一个喷嘴或者每一个喷嘴-波形配对的测量总体被规划成对于每一个这样的喷嘴或喷嘴-波形配对产生可靠性分布模型,即相对于可允许的液滴容差具有3σ置信度(或者其他统计度量,诸如4σ、5σ、6σ等等)。一旦对于各种液滴取得了足够的测量,涉及这些液滴的组合的填充可以被评估,并且被用来按照可能最高效的方式来规划打印(848)。如分隔线849所示,可以利用活跃打印过程与测量和校准过程之间的间歇性来回切换来执行液滴测量;注意的是,为了最小化制造系统停机时间,通常在打印机具有其他处理任务时(例如在基板加载和卸载期间)执行这样的测量。
图8C图示了大体上通过附图标记851表示的液滴测量方法的另一个实施例。当打印头被安放时或者通过其他方式期望对液滴测量系统进行校准以便校正位置偏移量时,可以运行校准例程以便把液滴测量与给定的打印头喷嘴精确地匹配。在典型的实施例中,借助于“面朝上的摄影机”或者从下方获得打印头的图像的其他成像设备来执行该对准过程,即从基板的视角向上看喷嘴板以便识别出一个或多个打印头基准或对准标记(853)。在一个实施例中,所述摄影机(成像系统)可以是被用于液滴测量的相同设备,但是其也可以是单独的成像设备。对于例如具有布置在四行256个喷嘴中的1024个喷嘴的示例性打印头,喷嘴板上的基准(不应与基板基准混淆)被用来确定喷嘴板与对应于成像设备的网格系统之间的偏移量和旋转偏斜。注意的是,在一个实施例中,所述基准可以可选地是特定喷嘴(854),例如最靠近打印头的角落的喷嘴(例如第一和第四行,喷嘴1和256);也可以使用其他机制。在典型的实现方式中,打印头配置数据(855)由软件加载到系统中,并且被用来识别这些角落喷嘴以及用来把所有喷嘴的地址映射到成像系统的网格865,其中依赖于内插初始地估计每一个喷嘴的位置(857)。为了提供示例,在一个实施例中,软件系统被设计成适应具有不同喷嘴配置的不同打印头,并且针对该效果,系统软件加载打印头配置数据以便识别行数、基准的存在(如果有的话)、每行的喷嘴数目、喷嘴的各行和各列之间的平均垂直和水平偏移量等等。该数据使系统软件能够估计打印头上的每一个喷嘴的位置,如所提到的那样。在一个所设想的系统中,一旦改变打印头就执行该校准过程,但是不在打印过程之间执行;在不同的实施例中,每次初始化液滴测量系统时执行该校准过程,例如对于两次打印操作之间的每一次新的测量运行中执行。
在生产期间,可以在滚动基础上执行喷嘴(和喷嘴波形)测量,从而对于基板打印操作之间的每一次中断进动经过喷嘴的范围。不管是被从事来重新测量所有喷嘴还是在这样的滚动基础上进行测量,都可以采用图8C的相同的基本过程来进行测量。为此,如附图标记858和859所示,当液滴测量设备被从事用于新的测量时(紧随先前的测量或者基板打印操作),系统软件可以识别要对其进行测量的下一个喷嘴(例如通过对于第二打印头的第312个喷嘴把打印机加载到“喷嘴2,312”)。在初始测量的情况下(例如响应于新打印头的安装、或者最近的重启、或者诸如日常测量过程之类的周期性过程),打印机将指向对于打印头的第一个喷嘴,例如“喷嘴2,001”。该喷嘴与特定成像网格访问相关联,或者是从存储器查找。系统使用所提供的地址把液滴测量系统(例如早前提到的液滴收集装置和测量区域)前进到对应于预期喷嘴位置的位置。注意的是,在典型的系统中,与该移动相关联的机械行程(mechanical throw)是相当精确的,即近似微米分辨率。系统此时可选地在预期微米分辨率位置附近搜索喷嘴位置,并且找到喷嘴,并且基于对打印头的图像分析在与估计网格位置的小微米距离内在其位置上居中(860)。例如,可以使用之字形、螺旋或其他搜索样式在预期位置附近搜索喷嘴。[注意的是,在一个实施例中,可以通过由人类操作员调节打印机来人工执行该过程。]喷嘴之间的典型间距距离可能是大约250微米,而喷嘴直径可能是大约10-20微米。一旦识别出感兴趣的喷嘴,软件就从所讨论的喷嘴发射液滴,并且依赖于液滴测量系统来确认所讨论的喷嘴确实进行了发射(这于是确认喷嘴的身份)。图8C将该过程示出为每当识别新的喷嘴以进行测量时被执行(例如每当液滴测量系统移动时),但是在一些实施例中还有可能在离线配置期间执行一次该测量(例如在液滴测量系统网格非常紧密的情况下),以便存储对于每一个喷嘴的网格位置,并且随后只有当改变打印头时或者响应于误差处理才更新该位置。在其中液滴测量系统的机械装置和/或打印头位置不是非常精确时,可能有利的是每当处于仔细观察下的喷嘴有任何改变时对于每一个喷嘴使用估计和搜索功能。注意的是,如附图标记861所暗示的,在一个实施例中,所述估计和搜索功能把液滴测量设备(及其相关联的光学装置)在三个维度(xyz)当中的每一个维度中与处于仔细检查下的打印头喷嘴对准。
随后调节(862)每一个喷嘴的精确z位置(相对于液滴测量区域的距离),以便确保一致的液滴测量和/或图像捕获。例如,早前提到过液滴测量系统通常通过多次测量每一个液滴并且基于距离(例如相对于每一幅液滴图像的形心)计算这些参数来确定液滴速度和飞行轨迹。各种参数可能会影响正确的液滴测量,包括选通定时中的误差(对于基于影相术的液滴测量系统)、液滴成像系统与喷嘴板之间的未经校正的对准误差、喷嘴工艺角以及其他因素。在一个实施例中,使用各种统计过程来例如以相对于所有液滴上的液滴测量位置归一化选通发射的方式补偿这样的误差;例如,如果假设的打印头具有1,000个喷嘴,则系统可以通过挑选产生最小位置误差同时把所期望的数目的液滴(在1,000个喷嘴或其某些子集上的平均)在测量区域中居中(在平均液滴图像位置方面)的平均偏移量来归一化与打印头板的z轴偏移量。类似的技术可以被应用于基于干涉测量法的系统或者其他液滴测量系统。
图8C示出了液滴测量区域863以及两个液滴864和866经过该测量区域的假设经过,连同对应的假设轨迹865和867。关于该图提供的示例应当注意到几点。首先,看到速度和轨迹测量取决于多次测量相同的液滴(在液滴864和866的情况中各自是三次)。通过以下改变当中的一项或更多项,该要求可以被用来相对于选通(或成像源)发射正确地定位测量区域:改变选通(或光源)的定时;改变被用来启动相关联的液滴的驱动波形;改变液滴测量系统的z轴位置;和/或改变打印头的z轴位置。例如,如果随着重复发射选通对于单个液滴预期三幅液滴图像(在基于影相术的系统中是在单次曝光期间),但是仅仅观测到两幅,则测量区域在高度上未对准,并且对其进行调节以便有效地细化相对于测量区域捕获液滴的位置,直到获得三次曝光为止。自然地,该假设仅仅提供了一个示例,并且其他实现方式可能测量多于3次选通液滴曝光或者少于3次曝光。还注意的是,相对于轨迹867的轨迹865中的偏差可能是由于产生液滴的方式中的统计变化,并且因此可以可选地被用来建立表示这些维度当中的每一个维度中的平均液滴轨迹(在α和β角度方面)和标准偏差的统计模型。应当认识到,虽然液滴测量区域863示出了二维液滴描绘(例如依据图页的yz平面),但是从多次选通曝光当中的给定图像帧中的视在液滴尺寸中的改变可以导出相对于x轴的轨迹角度,从而指示该液滴是更加靠近还是更加远离由图8C表示的图页的平面而获得的;在基于干涉测量法的技术中应用类似的干涉图样改变。
在测量863内所表示的方案还可以被用来测量喷嘴行弓度。即,作为一个示例,如果假设液滴864和866源自共同的精确喷嘴位置,但是逆向轨迹并未与液滴测量区域的预期y轴中心对准(即相对于图页从左到右),则所讨论的喷嘴在其y轴位置上相对于同一行或同一列中的其他喷嘴可能偏移。如早前的讨论所指示的,这样的误差可以导致理想化的液滴发射偏差,其可以被考虑到精确液滴组合的规划中,即优选的是,任何这样的行“弓度”或单独的喷嘴偏移量被存储并且用作如早前所讨论的打印扫描规划的一部分,其中打印系统按照经过规划的方式使用每一个单独喷嘴的差异而不是平均掉那些差异。在一种可选的变型中,相同的技术可以被用来确定沿着x轴的非规则喷嘴间隔,尽管对于所描绘的实施例,任何这样的误差都被归入在针对液滴速度偏差的校正中(例如可以通过对于喷嘴速度的调节来校正任何这样的间隔误差)。为了确定产生液滴864和866的喷嘴的y轴弓度,有效地逆向绘制(或者另外通过数学方式应用)对应的轨迹865和867,并且连同对于相同喷嘴的其他测量轨迹被用来识别处于仔细观察下的特定喷嘴的平均y轴位置。该位置可能与对于这样的喷嘴的预期位置偏移,这可以是喷嘴行弓度的证据。
如前面所述并且如该讨论所暗示的,一个实施例对于正被测量的每一个参数建立对于每一个喷嘴的统计分布,例如对于体积、速度、轨迹、喷嘴弓度以及潜在地其他参数(868)。作为这些统计过程的一部分,单独的测量可以被拒绝或者被用来识别误差。举几个示例,如果所获得的液滴测量的值与相同喷嘴的其他测量相差非常远,则该测量可能表示发射错误;在一个实施例中,如果偏差到超出统计误差参数的程度,则系统丢弃该测量。如果完全没有看到液滴,则这可能是液滴测量系统处于错误的喷嘴(错误的位置)、或者具有发射波形误差或者处于仔细观察下的喷嘴无法操作的证据。测量误差处理过程869被采用来作出适当的调节,包括在必要时进行任何新的或附加的测量。如附图标记870所示,每一项测量被有利地存储并且被用来建立相关的统计分布,其中系统随后对于来自相同喷嘴的附加液滴循环执行测量,直到获得针对测量误差的足够鲁棒性为止。该循环(871)在图8C中被看到指示执行直到对于每一个喷嘴或每一个喷嘴-波形配对获得n个液滴为止。当获得足够鲁棒的分布时,系统计算(存储)所期望的(多项)统计参数(例如对于每一项测量参数的均值、标准分布)并且将所述统计参数指派到给定的喷嘴(827),并且执行任何适当的误差处理过程873(诸如对刚刚测量的喷嘴进行验证或者将该喷嘴或相关联的波形视为无法操作),并且随后在适当的情况下继续到下一个发射波形或下一个喷嘴(874)。即,在完成针对给定的喷嘴或喷嘴-波形配对的测量分布之后,系统软件可以识别要测量的下一个喷嘴(874,例如通过更新后的地址指针),并且随后在适当情况下如附图标记876所示返回到移动液滴测量系统并且执行下一项测量。替代地,如附图标记875所示,如果时间已到并且系统作为制造线的一部分被调用来打印另一个基板,则系统基于新产生的数据(如果有的话)更新任何扫描操作,存储“下一个”喷嘴的地址,并且返回基板打印(875)。在一个实施例中,在这样的打印操作完成之后,在预期休息时间(或维护停机时间)期间,系统取回所存储的喷嘴地址和液滴测量的细节并且继续原先的操作。
注意的是,虽然没有被图8C单独调用,但是通常将为可用于供每一个喷嘴使用的每一种替换波形执行所描绘的测量过程。例如,如果每一个喷嘴具有可供选择的四种不同压电驱动波形,则图8C的内部过程循环871通常将被重复4*n次;如果特定实现方式需要基于每一种波形的24个液滴来建立统计分布,则对于一个喷嘴可能有96项这样的测量(对于四种波形当中的每一种有24项),其中每一项测量被用来对于液滴速度、轨迹和体积当中的每一项以及对于所估计的喷嘴位置(例如用于评估喷嘴弓度的目的)产生统计均值和扩展度量。
图8D提供了关于喷嘴资格的流程图。在一个实施例中,执行液滴测量以对于每一个喷嘴并且对于被施加到任何给定喷嘴的每一种波形、对于液滴体积、速度和轨迹当中的任一项和/或每一项产生统计模型(例如分布和均值)。因此,例如如果对于12个喷嘴当中的每一个有两种波形选择,则有多达24波形-喷嘴组合或配对;在一个实施例中,对于每一个喷嘴或波形-喷嘴配对取得足以产生鲁棒的统计模型的对于每一项参数(例如体积)的测量。注意的是,尽管存在规划,但是在概念上仍然可能出现下述情况:给定的喷嘴或喷嘴-波形配对可能产生异常宽泛的分布,或者足够异常从而应当被特殊对待的均值。在一个实施例中应用的这种特殊处理在概念上由图8D表示。
更具体来说,使用参考附图标记881标示一种一般性方法。由液滴测量设备生成的数据被存储在存储器885中以供后来使用。在方法881的应用期间,从存储器调用该数据,并且提取并且单独地处理针对每一个喷嘴或喷嘴-波形配对的数据(883)。在一个实施例中,对于要确定其资格的每一个变量建立如通过均值、标准偏差和所测量的液滴的数目(n)或者使用等效的度量描述的正态随机分布。再次注意的是,可以使用其他分布格式(例如Stedent’s-T、Poisson等等)。把所测量的参数与一个或多个范围进行比较(887),以便确定在实践中是否可以使用相关的液滴。在一个实施例中,至少一个范围被应用来取消液滴的使用资格(例如,如果液滴相对于所期望的目标具有足够大或足够小的体积,则可以排除对于该喷嘴或喷嘴-波形配对的短期使用)。为了提供示例,如果期望10.00pL的液滴,则可以排除使用关联到与该目标偏离超出例如1.5%的液滴均值(例如<9.85pL或>10.15pL)的喷嘴或喷嘴波形。还可以或替换地使用范围、标准偏差、方差或另一扩展度量。例如,如果期望具有较窄分布的液滴统计模型(例如3σ<1.005%的均值),则可以排除具有不满足该标准的测量的液滴。还有可能使用考虑到多个因素的精密/复杂的标准集合。例如,与非常窄的扩展相组合的异常均值可能是不错的,例如如果离开所测量的(例如异常)均值μ的扩展(例如3 σ)处在1.005%内,则可以使用相关联的液滴。例如,如果期望使用具有10.00pL±0.1pL内的3σ体积的液滴,则产生具有±0.8pL的3σ值的9.96pL均值的喷嘴-波形配对可能被排除,但是产生具有±0.3pL的3σ值的9.93pL均值的喷嘴-波形配对可能是可接受的。清楚地,根据任何期望的拒绝/异常标准可能有许多可能性(889)。注意的是,这种相同类型的处理可以被应用于每液滴飞行角度和速度,即预期每个喷嘴-波形配对的飞行角度和速度将表现出统计分布,并且取决于从液滴测量设备导出的测量和统计模型,一些液滴可以被排除。例如,具有落在正常情况的5%之外的平均速度或飞行轨迹或者落在特定目标之外的速度方差的液滴可以假设被排除使用。对于所测量的并且由存储装置885提供的每一项液滴参数可以应用不同的范围和/或评估标准。
注意的是,取决于拒绝/异常标准889,可以按照不同的方式来处理和/或对待液滴(以及喷嘴-波形组合)。例如,不满足所期望的规范的特定液滴可以被拒绝(891),如所提到的那样。替代地,有可能对于特定喷嘴-波形配对的下一次测量迭代选择性地执行附加的测量;作为一个示例,如果统计分布过于宽泛,则有可能对于特定的喷嘴-波形配对特别执行附加的测量,以便通过附加的测量改进统计分布的紧密性(例如方差和标准偏差取决于所测量的数据点的数目)。如附图标记893所示,还有可能调节喷嘴驱动波形以便例如使用更高或更低的电压水平(例如提供更高或更低的速度或者更加一致的飞行角度),或者对波形进行重新整形从而产生满足指定规范的经调节的喷嘴-波形配对。如附图标记894所示,还可以调节波形的定时(以便例如补偿与特定喷嘴-波形配对相关联的异常均值速度)。作为一个示例(如早前所提到的那样),可以相对于其他喷嘴在更早的时间发射缓慢的液滴,并且可以在更晚的时间发射快速的液滴以便补偿更快的飞行时间。许多这样的替换方案是可能的。最后,如附图标记895所示,任何经调节的参数(例如发射时间、波形电压水平或形状)可以被存储,并且如果期望的话可选地可以应用经调节的参数来重新测量一个或多个相关联的液滴。在每一个喷嘴-波形配对(不管是否经过修改)都被确定资格(通过或拒绝)之后,所述方法随后继续到下一个喷嘴-波形配对,如附图标记897所示。再次,在导出打印网格发射指令时有利地考虑到特定液滴细节,以便确保任何经变换的沉积参数中的均匀性(至少在局部的基础上)。在一个实施例中,将喷嘴细节加权到对于每一个网格点的变换计算中。在另一个实施例中,根据经变换的模板打印图像重叠在加权的基础上作出打印网格点发射决定(如前面所讨论的那样),其中使用第二过程来筛选、重新分配或者通过其他方式调节对于与异常液滴或喷嘴相对应的网格点作出的发射决定;换句话说,可以在第一变换过程中作出喷嘴发射决定,并且随后可以应用第二误差校正过程以便考虑到喷嘴或液滴细节。其他替换方案也是可能的。
通过使用精确的机械系统和液滴测量系统对准技术,所公开的方法允许对单独喷嘴特性的非常高精度的测量,包括对于每一项所提到的参数(例如体积、速度、轨迹、喷嘴位置、液滴着陆位置、喷嘴弓度和其他参数)的平均液滴量度。如应当认识到的,所提到的技术促进制造过程中的高度均匀性,特别是OLED设备制造过程,并且从而增强完成的产品中的可靠性。通过提供控制高效率(特别是关于液滴测量的速度)、这样的测量与其他系统过程的堆叠以及对准误差校正过程的合并,前面提出的教导有助于提供更快速、更便宜的制造过程,其被设计成在制作过程中提供灵活性和精确性二者。
图9A-9C被用来图示用于产品阵列的示例性运行时间打印过程,再次把基板上的一个或多个平坦面板作为示例。
图9A以表示单独的面板产品的多个虚线框描绘出基板901。在图中的左下方看到的一个这样的产品使用附图标记902标示。在一个实施例中,(一系列基板中的)每一个基板具有多个对准标记,诸如附图标记903所示。在一个实施例中,两个这样的标记903被用于作为整体的基板,从而能够实现调节基板位置偏移量、旋转误差和缩放误差,并且在另一个实施例中,三个或更多个这样的标记903被用来促进调节偏斜误差。在又一个实施例中,每一个面板(诸如四个所描绘出的面板当中的任一个)伴随有每面板的对准标记,诸如标记905。这些对准标记可以被用来执行每面板或每产品的独立误差处理;再次,足够数目或密度的这种标记(例如每面板或其他产品有三个或更多个)能够实现补偿非线性误差。这些标记可以作为针对基板基准903的补充或替代。在又一个实施例中,对准标记按照规则的间隔被重现而不管面板位置如何(例如诸如由椭圆形909表示)。不管使用哪一种方案,一台或更多台摄影机906被用来成像对准标记,以便检测刚刚提到的误差。在一个所设想的实施例中,使用单台无运动摄影机,并且打印机的输送机制(例如操控器和/或空气浮动机制)移动基板,以便把每一个对准标记依序定位在所述单台摄影机的视场中;在一个不同的实施例中,所述摄影机被安放在用于相对于基板进行输送的运动系统上。在又一个实施例中,如后面所讨论的,拍摄低和高放大率图像,低放大率图像用来粗略定位基准以用于高分辨率放大,并且高放大率图像用来根据打印机坐标系识别精确的基准位置。回顾早前的讨论,在一个实施例中,打印机的输送机制把运动控制到意图位置的大约一微米内;因此系统能够在软件中精确地跟踪位置,并且可以相对于基于打印机或基于基板的坐标系计算误差。
在典型的实现方式中,将执行打印以便同时在整个基板上沉积给定的材料层(即利用为多个产品提供一层的单个打印过程)。为了说明该点,图9A示出了打印头沿着基板的长轴的两次说明性扫描907和908;在分离轴打印机中,基板通常被来回移动(例如在所描绘的箭头的方向上),其中打印机在扫描之间前进打印头的位置(即在相对于图页的垂直方向上)。注意的是,虽然扫描路径被描绘为线性的,但是在任何实施例中并不要求这样。此外,虽然扫描路径(例如907和908)被图示成在所覆盖的区域方面是邻近并且互斥的,但是同样在任何实施例中并要求这样(例如在必要时可以在相对于打印条带的部分基础上应用(多个)打印头)。最后还注意的是,任何给定的扫描路径通常经过基板的整个可打印长度,以便在单次经过中对于多个产品打印一层。每一次经过根据打印图像(经畸变或校正)使用喷嘴发射决定,并且每一项发射决定应用所选择的已编程波形以产生所期望的液滴体积、轨迹和速度。有利地,打印机的板上处理器(如先前所介绍的那样)执行喷嘴/液滴测量以及参数的资格确定和更新、每基板或每面板细节的检测、模板的校正并且对将与二进制喷嘴发射决定(例如参见来自图5B的“触发(发射)”信号)相关联使用的喷嘴发射数据(例如参见来自图5B的“数据”和“驱动波形ID”)进行编程。一旦打印完成,基板和湿墨水(即所沉积的液体)可以随后被输送以用于把所沉积的液体固化或处理成永久层。例如,简单地回到图6B的讨论,可以在打印模块625中向基板施加“墨水”,并且基板随后被输送到固化腔室641,而都不会打破受控的气氛(即其被有利地使用来抑制水分、氧气或微粒污染)。
图9B图示了用于制造操作的一个对准和检测过程11,再次使用平板面板设备制作的示例。注意的是,许多替换的过程是可能的,并且图9B仅提供一个示例。所述过程使用由三部分组成的操作方法,其中首先通过机械方式粗略地对准新的基板,随后通过光学方式测量对准标记,并且最后软件过程校正精细(虚拟)对准。当加载新的基板时,机器人首先把基板放置到打印机起模顶杆(lift pin)上,所述打印机起模顶杆被用来把基板前进到真空夹具。所述夹具在基板由空气浮动台支撑的同时移动基板,并且基板被前进到粗略对准的位置并且对于光学测量(即为了定位基准)就位。注意的是,系统针对粗略的基板细节被编程,使得摄影机控制系统(或者其他成像设备)在必要时被致动和/或激活,以便对预期在其中存在基准的区域进行成像。首先,捕获低放大率图像并且重新定位基板,随后使用更高放大率图像来精确地检测基准位置。在光学测量的任一阶段期间,在适当情况下使用搜索过程(例如螺旋搜索)来找到每一个基准。系统随后继续测量第二(和/或在适当情况下更高阶基准),以便例如在适当情况下帮助识别基板的精确位置、取向、偏斜和/或缩放;如早前所指出的,还可以在每面板的基础上或者实际上对于每一个基准应用该过程,以便在适合于相关误差校正过程的分辨率下获得位置/畸变信息。可以把所检测到的基准参数(诸如位置、尺寸、形状、旋转、偏斜或者相关联的基准参考点)与对于这种基准的预期参数进行比较,以便检测误差。如所指出的,任何所检测到的误差可能涉及平移、旋转、缩放或偏斜误差当中的一项或多项或者多种这种误差的叠加。基于所检测到的误差,建立校正任何误差使得打印将处在“正确的地方”的打印机控制数据。如在该图的右侧所指出的,基于对准标记确定,系统软件通过在模板上进行操作来校正误差。如早前所指出的,模板被取回,并且随后经由前面提到的误差校正过程(或者另一等效过程)对该模板的实例进行适当操纵(渲染)以便生成适当的喷嘴发射决定。随后执行打印。
图9C提供了被用来讨论软件中的基板误差校正的说明性图示。在一个实施例中,大体上由附图标记921表示,首先例如根据基板或面板配方或二者取回(923)表示要打印的层的数据。如附图标记925所指出的,该信息通常被保持为模板,其中数据的副本或“实例”被取回、针对误差进行适配、发送到打印机并且随后被丢弃(即在处理下一个基板期间避免来自早前基板的数据污染)。这些过程在图9C中被不同地表示。
对于手头的模板的副本,如附图标记927所示,系统检测基板几何结构;如附图标记928-932所指出的,检测过程可以被执行一次(例在打印开始之前或者随着新的基板被加载时执行),间歇性地执行(例如,对于基板的多个细分部分当中的每一个例如对于每一个面板,打印过程可以被中断或者可以发生基准捕获),其可以被重复或者其可以在连续的基础上被实施。如附图标记931具体所指出的,在一个实施例中,使用多个不同的基准以允许检测和校正不同类型的线性和非线性误差。一旦检测到误差,系统随后计算变换,如附图标记935所示。例如,在一个实施例中,误差在基板上是线性的,并且因此导出简单的线性等式并且所述线性等式用来渲染高速缓存的模板,以便生成打印机控制数据。在其他实施例中,可以通过二次或其他多项式按照不连续的方式(例如根据区段)或者按照某种其他方式对误差进行建模。在并行处理环境中,主控或监督处理器作出该确定,并且随后将处理指派到分立的核心或处理器。如附图标记937所示,系统随后继续从所取回的模板实例中找到相关的数据,以便修改和/或使用来指派喷嘴发射决定以减轻误差。如附图标记938-941所示,并且如前面所讨论的,在其中模板采取喷嘴发射数据的位图形式的实施例中,系统可以将误差适配基于模板中的“最靠近”误差矢量位置的像素,来自模板的多个像素的加权度量,或者采取某种其他方式。如附图标记940所示,可以应用仿射变换,其中过程实质上在打印网格点的“贴片”上执行矩阵数学,以便获得新的发射决定;例如,这样的变换可以通过偏移量、旋转和其他因素对模板数据进行加权,以便获得对应于真实基板位置(以及取向、偏斜等等)的“经变换的空间”的数据。还可以执行其他过程,如附图标记941所示。在作出喷嘴指派的情况下,系统随后还可以可选地调用定位后补偿处理,以便对于基板的各个离散区域修正填充或墨水密度误差。在图9C中表示出几种选项和处理类型(后面将结合图10A-E对这些进行一般性讨论)。例如,附图标记951图示了假设的流体阱,其将保持由打印网格953覆盖的OLED显示面板的光生成元件,并且具有如附图标记954所示的特定节点或液滴位置。如果位置误差导致阱951的界限内的过多或过少的液滴,则可以应用抗混叠过程以检查将落在阱内的液滴的数目;例如,在给定由模板表示的液滴密度的情况下,打印网格的旋转可能会改变将落在阱内的液滴的数目——抗混叠过程检测到该问题,并且修改(945)来自位置补偿过程的喷嘴指派,使得将在阱内沉积正确数目和/或体积的液滴。如在图的右侧经由附图标记946-948所示,还可以把液滴细节和/或喷嘴验证考虑到该过程中。例如,如果对于节点954的液滴具有所存储的指示位置误差的液滴参数(例如预期发射轨迹具有误差α、β,这将导致液滴在所描绘的流体阱外部着陆),还可以通过软件来校正(945)该问题,所述软件检查对于落在阱内的其他“节点”的细节,以便确定应当改变哪些节点的发射决定以满足所要求的填充参数。类似地,如果使用了验证过程并且通过位置补偿过程将发射决定指派到无法操作(或者被取消资格)的喷嘴,则可以通过软件检测并且校正(945)该问题。如早前所指出的,在仍另一个实施例中,可以在原位测量液滴参数并且周期性地更新液滴参数,以便提供考虑到不断改变的条件的鲁棒的当前数据集合。通常来说,步骤945校正填充和混叠误差,以便确保液体递送将满足对于沉积所要求的细节。如果存在无法根据过程955解决或计及、检测出的误差,则调用异常处理例程(957),以便通常调节或重新计算扫描路径以解决所讨论的误差,或者重新渲染数据。如果误差已被完全减轻,则输出数据随后在适当情况下被存储和/或发送到打印机和打印头,如附图标记959所示。注意的是,在一个实施例中,系统软件还检测在各个基板当中时相关的重复误差,并且它可以随后可选地更新高速缓存的模板(即如附图标记961所示)以便“获知”所述可重复的误差并且将模板适配于该误差。例如,位置误差在给定的系统中可能是由用于基板的系统边缘引导中的无意突出而导致的,这导致基板在其运动中的特定位置处或者相对于特定位置略微“倾斜(lurch)”;这些和其他可重复误差可以由系统获知并且被用来减少作业前误差处理。后面将结合图10E进一步讨论该技术。
图10A-10E被用来示出可以被应用的不同类型的误差补偿技术,即不同地用于喷嘴发射决定的指派、对于打印网格的特定节点的液滴细节的调节和/或作为定位后补偿过程。
更具体来说,图10A示出了关于一个区段中的液滴指派和/或液滴调节的流程图1001;例如,这样的技术可以被应用于局部化基础上的半色调处理(即沉积将会扩展的流体以在经过校准的厚度下提供毯状覆盖),或者被应用于流体阱内的总的填充(例如正如前面结合图9C所讨论的那样)。所述方法首先识别出所讨论的区段或阱,如附图标记1003所示,以及所期望的液滴数目或者所期望的填充体积。如附图标记1005所示,系统随后取回对于每一个喷嘴和/或喷嘴驱动波形的液滴参数的统计均值和方差;该数据提供具有一定程度的置信度的预期液滴参数的理解。注意的是,如参数v、α和β所示,在一个实施例中,系统从存储器取回表示预期液滴体积和预期二维液滴着陆位置的参数以及这些参数的方差。系统软件随后继续仿真填充,以便确定预期墨水密度(或总体积)是否满足预定阈值;在一个实施例中,系统简单地确定对于满足预定阈值所需要的符合条件的液滴组合,并且其随后选择这些符合条件的组合当中的一种(即按照优化对于由(多个)打印头所行经的扫描条带中的多个区段同时这样做的能力的方式)。在另一个实施例中,系统简单地选择多个液滴,并且随后如果预期液滴组合将产生落在预定阈值之外的结果,则对该组合进行后调节。如附图标记1006、1007和1008所示,系统在一个实施例中可以对于给定的喷嘴选择不同的驱动波形(例如早前所描述的十六种已编程波形当中的一种),或者其可以选择不同的喷嘴,或者查看特定喷嘴是否可用。如附图标记1009所示,系统在必要时调节喷嘴指派(包括驱动波形选择信息),并且随后再次仔细检查打印过程的误差(1011,例如预定扫描路径和扫描次数的适用性)。如果存在误差,则系统可以调节对于给定扫描路径的打印头偏移量(1012)和/或调节扫描次数(1013)。如果不存在误差,则所述方法结束(1014),其中把所指派的数据输出到打印机,如前面所讨论的那样。
图10B提供了关于模板调节的另一个流程图1021,这次是作为误差后校正步骤。如附图标记1023所示,对于N个区段或流体阱当中的每一个,系统软件例如基于所检测到的误差数据继续识别阱位置。在步骤1025处,软件审视对于落在感兴趣区段内的打印网格节点的发射决定,并且取回对于每一个这种参数的均值(μ)和标准偏差或其他扩展度量(例如σ)(1026)。在对于区段的总体积或体积分布的仿真(1027)之后,系统随后确定该体积或分布是否符合预定阈值,例如最小阈值(Th1)和最大阈值(Th2),如附图标记1029和1031所示。如果体积或分布不符合预定阈值,则系统软件继续调节液滴和/或波形指派,如附图标记1033、1035和1036所示,直到体积或分布确实符合预定阈值为止。在一个实施例中,由于对于每一个喷嘴有多种波形可用并且所述波形被事先选择来产生液滴体积中的刻意变化,因此通过简单地为特定打印网格节点指派新的发射波形,可以在不改变扫描路径的情况下补偿误差;如果该波形不同于对于相同打印头喷嘴的另一项发射决定,则由系统负责在喷嘴发射之间调度对于特定喷嘴选择不同的“默认”波形(即参见图5B中所描绘的“触发(发射)”信号)。系统随后在适当情况下保存相关的喷嘴数据,如附图标记1037所示。如可选过程框1039所指出的,如果还没有针对特定喷嘴编程适当的波形,则在一个实施例中,系统此时可以添加波形或者重新编程所选波形,以尝试改进可从给定喷嘴获得的发射细节。
图10C示出了其中把喷嘴/波形数据考虑到模板实例的渲染中以便计及基板或面板误差的过程的流程图1041。更具体来说,如附图标记1043-1047所示,系统可以取回对应于位图(例如采取位图形式的模板)的喷嘴驱动细节。例如,再次使用其中新的打印网格节点发射指派是基于与模板相对应的四个打印像素的加权平均的示例,如果四个所指派的喷嘴分别预期产生10.00、10.50、10.00和10.20pL的液滴,则该信息可以被纳入考虑并且被用来选择喷嘴或喷嘴波形以把液滴沉积到未对准的基板上。回到来自图9C的流体阱的示例,落在所描绘的阱内并且被指派发射的任何打印网格节点(例如954)可以潜在地被用来获得对于流体阱的总体积,并且系统可以有效地在该假设中对四个打印像素进行加权,并且选择新的网格点(例如喷嘴或发射时间)和相关联的驱动波形(如果多种波形可用的话),以便产生具有对应于四个打印像素的加权组合的预期体积参数的液滴。如附图标记1049所示,软件可以按照期望应用任何平滑(例如在必要时调节相邻打印像素或后继的液滴选择),并且再次把输出数据(包括所选择的驱动波形)写入到存储器;该输出数据随后将最终被发送到打印机以便控制打印。如附图标记1053所示,系统可以假设固定的扫描图样(即简单地按照解决误差的方式指派喷嘴和驱动波形),或者在另一个实施例中其可以重新考虑并且例如通过改变扫描路径、打印头偏移量、扫描次数或其他细节重新优化扫描(光栅化),所有这些的目标都是最小化打印时间;这些可选的特征由附图标记1055和1057表示。
图10D示出了关于半色调(即液滴密度)调节的另一个流程图1061。结合该实施例,应当假设期望控制墨水液滴密度,以便例如通过所沉积的墨水在基板的一个区段上提供毯状覆盖,但是使得所沉积下述墨水:该墨水液滴具有赋予所期望的层厚度的密度(即在给定每一个液滴的有限扩展特性的情况下)。这样的过程对于产生屏障层、封装层或者其中期望层厚度在期望相对较大的面积上是一致的其他层的情况下是特别有用的。如附图标记1063所示,再次假设要对来自模板的数据的某一部分进行渲染以便补偿基板和/或面板位置误差。如附图标记1067、1069和1071所示,该实施例中的软件取回预期液滴体积、位置和方差以及所期望的层参数(例如,诸如厚度以及对于产生所期望的厚度所需的半色调密度或墨水密度)。系统随后从可用共享集合中选择喷嘴和驱动波形(例如在假设特定扫描路径的情况下将经过特定区域的喷嘴),这是按照被计算来促进由原始模板数据所表示的相同墨水密度的方式进行的。例如,如果期望产生五微米厚的封装层,则系统(a)识别将经过每一个区域的喷嘴、对于产生所期望的厚度所需的期望墨水密度、每喷嘴和每波形液滴细节,(b)应用数学函数以选择将产生所期望的密度的喷嘴和驱动波形(即其随后也被滚动到对于邻近区段的喷嘴选择中)并且随后输出打印机控制数据。注意的是,在规划半色调或密度图样时,系统软件通常负责规划沉积,以便沉积均匀密度的流体,从而例如在对于给定的喷嘴细节无法获得一致的体积(例如10.00pL)的情况下,在液滴分布方面平衡“重”液滴(例如11.00pL)与“轻”液滴(例如9.00pL)。再次,如附图标记1073所示,再次仔细检查输出细节的误差(例如扫描路径无法产生所需结果),并且如果没有找到误差,则把数据输出到打印机(1075),或者反之如果找到误差,则调用异常过程(1077,以便例如重新评估光栅化)。本领域技术人员将会想到其他替换方案。
最后,图10E提供了关于针对可重复误差更新所存储的模板的流程图1081,如前面结合图9C所介绍的那样。对于每一个新的模板,所描绘的方法把与预期位置的偏差(1083)和如附图标记1085所示的已经被存储在存储器中的过去的误差进行比较。系统软件尝试检测误差中的相关(例如,与独有的基板误差相对),如附图标记1087所示。如附图标记1088-1090所示,所探寻的相关度可以是基于某种校准(即设定预期基板规范),对于相继的基板的连续基准监测,或者是基于航位推算。系统例如基于回归软件、神经网络或者其他自适应过程有效地“学习”误差中的样式,并且它随后适当地修改模板并且更新偏差数据的历史,如附图标记1091和1093所示。最后,如附图标记1095所示,软件对于任何未经校正的误差(例如独有的误差)对当前基板进行校正,并且把数据输出到打印机,如先前所描述的那样。
如早前所指出的,通常期望快速地执行打印,以便最小化处理时间并且提高生产量;在一个实施例中,宽度和长度大约为两米的基板可以在每层少于90秒的时间内在其表面上均匀地沉积一层;在另一个实施例中,该时间是45秒或更少。因此,在这样的应用中有利的是尽可能快速地执行渲染和每基板(或每产品)误差减轻。
图11A-11B被用来介绍用以促进该处理速度的并行处理架构。应当认识到,对于精确制造(例如同时打印许多电视屏幕的一层,每一个电视屏幕具有数百万像素),对详细的打印网格进行软件调节以便生成打印机控制数据可能会花费几秒钟。在图11A-11B中呈现的架构和过程被用来减少该时间,理想的是减少到两秒或更少。
更具体来说,如图11A中所示,首先取回高速缓存的打印图像的副本、所存储的配方数据或者表示理想打印的其他相关的源数据。主控或监督处理器1103将已经知道任何基板配置数据,并且因此将理解产品(面板)的数目及其对应的预期位置。监督处理器1103(例如在独立的基础上对于每一个面板或产品)接收对准数据并且计算误差。次面板层级的面板处理或误差补偿是可选的,即即使在整个特定基板上都是线性的基础上遵从打印图像的实例的情况下,也可以应用所公开的技术。系统还包括并行处理器1105的集合,其在一个实施例中是多核处理器或图形处理单元(GPU)。GPU通常包括大量核心1107(例如数百到数千),每一个核心(或者其中的许多核心)在该实施例中被利用来执行并行处理。根据面板定义、所期望的误差校正以及其他因素,监督处理器1103决定应当使用多少并行线程或过程来执行模板打印图像的实例的变换。结合该过程,监督处理器适当地细分对于基板的总体打印区域,把任何相关的变换参数指派到相关的核心或处理器,并且把模板打印图像的实例存储(高速缓存)在嵌入式DRAM 1109中。注意的是,嵌入式DRAM 有利地包括多个组、端口或阵列1111,各自具有由一个或多个核心1107使用来进行误差校正以及渲染打印机控制数据(包括任何源数据的变换和覆盖)的寄存器1111A。所述嵌入式存储器有利地被结构化以用于并行存取,使得一个核心或处理器的存取不会限制另一个核心或处理器的带宽。为了该效果,架构可以以超宽存取路径1113为特征(例如在适当情况下以数百数据存储线为特征),使得每一个核心可以对存储器1109进行并行存取。注意的是,在一种实现方式中,存储源数据的方式取决于处理器或核心指派,使得每一个核心或处理器能够访问其对于变换所需要的数据,并且能够访问用于经变换的打印机控制数据的写入区域。在一种所设想的实现方式中,监督处理器1103不必使用每一个可用的核心或处理器,而是指派核心或处理器处理分立的产品(例如面板)或者面板或产品的互斥部分。例如,如果假设的面板具有15个面板并且系统包括31个并行处理单元,则监督处理器可能指派2个并行处理单元,每一个单元用以处理面板的一半。监督处理器将把模板的各个部分适当地引导到嵌入式DRAM以供存储,将把任何变换参数(例如偏斜算法)写入到对于每一个存储器组或阵列(即对于每一个核心或并行处理器)的相关寄存器1111A中,并且将随后等待来自每一个核心或处理器的指示其处理完成的信号。所述输出于是将是经变换的打印机控制数据的每基板集合,其被畸变以将打印适配于任何每基板或每产品变化,从而精确地放置所讨论的将要沉积的材料层。注意的是,如附图标记1115和1117所示,每一个监督处理器和对应的核心或处理器由存储在非瞬时性机器可读介质上的指令管控,所述指令控制对应的监督处理器、核心或处理器来执行特定的处理功能,如早前所描述的那样。此外还注意的是,嵌入式DRAM可以被设计成提供某种形式的直接存储器存取(DMA),使得所渲染的数据可以由一个处理器核心(如果可用的话)写入到存储器并且由独立的构件卸载(即在所述一个处理器核心继续调节其他数据以校正位置误差的同时)。
图11A在图中的右侧示出了许多附加的实现方式选项。首先,如早前所指出的,可以把每一个面板指派到一个或多个对应的核心或处理器,如附图标记1119所示。与典型的制造过程中一样,基板序列将使用相同的配方或模板,由选项1119表示的配置通常是固定成本(例如监督处理器1103通常不需要对于对应的基板重新计算指派或改变数据存储参数)。其次,如附图标记1120所示,在给定该固定指派的情况下,监督处理器可以可选地为每个核心指派对应的变换;虽然前面的示例大体上分别讨论了偏移量、旋转、缩放和偏斜校正,但是在典型的实现方式中,变换可能是复杂的,在适当情况下涉及这些校正的任意组合。监督处理器计算相关的变换,并且随后把所计算的变换指派到正确的处理器或核心,其随后在已被指派的所有受到影响的模板数据上执行该变换。如附图标记1120所示,在一个实施例中,每一项变换被提供到对应的(多个)处理器或(多个)核心。如附图标记1123所示,在一个实施例中,可以对经预处理的模板数据或经变换的数据的存储进行条带化。也就是说,早前指出变换可能涉及表示面板的(经变换的)打印图像或打印图像数据上的四个重叠像素的发射决定的加权。依据如如附图标记1123所表示的选项,打印图像像素数据可以按照有益于该处理的方式被存储,诸如通过把西北、东北、西南和东南像素数据存储在对应的存储器阵列(但是处于相同的地址)的相同存储器行中,或者通过另一种方式来存储。存在许多可能的存储器存储技术,其可以被用来加速数据取回和处理(例如,如对于用以加速图像渲染的图形和游戏过程通常所做的那样)。对于该实施例可以采用相同类型的存储器过程。同样如附图标记1123所示,在一个实施例中,可以使用可变的(每存储器阵列)列偏移量,例如从而使得如果打印像素数据被存储在给定的行内,则系统可以自动并且快速地获取对于处理所需的下一个数据集合。作为一个示例,高速缓存的打印图像数据可以按照条带化方式(例如两个存储器阵列当中的每一个阵列中的一行)被存储在DRAM(1111)中,其中列偏移量被用来在递增的基础上取回对于两个存储器箭头的相关打印像素信息。针对该处理的许多替换方案和变型也是可能的。
注意的是,刚刚描述的配置不是唯一可能的配置。例如,取代把基板的地理指派到每一个核心,监督处理器或其他主控装置1103可以分解变换数学,从而把不同的过程指派到对应的核心(1121)。在一个实施例中,一个核心可以被指派执行与仿射变换相关联的一项任务,而不同的核心可以被指派实施另一项任务。如附图标记1122所示,在多个核心当中可以实施几乎任何责任分配,不管是并行的还是顺序的;由于通常期望检测每基板或每面板的误差并且尽可能快速地继续打印,因此为了最大化制造生产量,任何加速方面的效率如果满足该目标的话都可以潜在地被应用于多个可用的处理器或核心。
图11B示出了与运行时间过程相关联的流程图1151。在该示例中,将假设一旦测量出误差,多个核心各自被指派对(即基板的)总体打印区域的对应地理应用一项或多项仿射变换。如附图标记1153所示,模板数据首先被加载或高速缓存。监督处理器适当地利用这样的源数据(1155)来识别相关的对准标记或基准(1157),并且其随后把打印机摄影机系统引导到适当的粗略坐标。打印机摄影机系统返回精确测量信息,监督处理器将该信息针对所获得的源信息1155进行计量。监督处理器随后根据所检测到的地理适当地执行面板和/或基板变换计算(1159),并且它随后适当地向每一个核心、处理器或并行处理线程分配处理范围和变换参数(1161和1163)。对于重复的基板配方,监督处理器可以把所接收到的模板图像的子集自动解析到专用于特定核心、处理器或线程的存储器中。每一个核心、处理器或线程随后开始变换(1165)为其指派的数据,以便按照使得打印细节符合所检测到的基板或面板地理的方式对模板进行转换或畸变。作为该过程的一部分,使得合理地处于最新状态的打印喷嘴和/或液滴数据可用(1167),以便确保完成的、经变换的打印机控制数据将在给定任何打印头、液滴或喷嘴细节的情况下提供准确的沉积。注意的是,在其他实施例中,该调节(即取决于打印喷嘴细节)可以由专用核心、处理器或线程(即与执行打印网格操作的核心、处理器或线程分开)作出,或者可以由监督处理器作出。一旦执行了与特定于喷嘴/液滴的特性一致的任何变换,经变换的打印机控制数据可以被从存储器卸载、光栅化(1169)并且随着适当的指令一起被发送到打印机以用于打印(1171)。
回顾前面介绍的各种技术和考虑,可以执行一种制造过程以便在较低的每单位成本下且快速地大量生产产品。当被应用于显示设备制造(例如平坦面板显示器)时,这些技术能够实现快速的每面板打印过程,其中可选地从共同的基板生产多个面板。通过提供快速、可重复的打印技术(例如从面板到面板使用共同的墨水和打印头),相信可以显著地改进打印,例如把每层打印时间减少到在不使用前述技术的情况下将需要的时间的一小部分,同时确保每目标区段填充体积处于规范之内。再次回到大型HD电视显示器的示例,相信可以在一百八十秒或更少(或者甚至九十秒或更少)的时间内对于大型基板(例如近似220cmx250cm的8.5代基板)准确并且可靠地打印每一个颜色分量层,从而代表显著的过程改进。改进打印的效率和质量,为显著降低大型HD电视显示器的生产成本铺平了道路,并且从而降低了末端消费者成本。如早前所指出的,虽然显示器制造(并且特别是OLED制造)是本文所介绍的技术的一项应用,但是这些技术可以被应用于多种过程、计算机、打印机、软件、制造装备和末端设备,并且不限于显示面板。具体来说,预期所公开的技术可以被应用于其中使用打印机作为共同打印操作的一部分沉积多个产品的一层的任何过程,包括而不限于任何微电子装置、微光学装置或者“3D打印”应用。
注意的是,所描述的技术提供了大量选项。在一个实施例中,可以在单个阵列内或者在单个基板上在逐个产品的基础上调节面板(或每产品)未对准或畸变。可以利用基于一项或多项对准误差的后继调节/适配来规划打印机扫描路径,使得尽管具有共同的打印数据(例如对于一个面板的数据旋转或调节可以从打印作业到打印作业而变化),但是行经两个面板的扫描路径对于每一个基板具有不同的发射指令。可选地,可以实时地从源模板(例如表示二进制发射决定的位图)调节该信息。在其他实施例中,尽管具有共同的打印机源数据,但是可以从基板到基板添加或完全重新规划打印区域和/或扫描路径。所描述的技术可以被用来制作OLED面板,例如作为单一打印作业的一部分制作2、4、6个或不同数目的面板。在制作之后,这些面板可以被分离并且应用于对应的产品,以便例如制作对应的HDTV显示器或其他类型的设备。通过在软件中执行精细对准(例如亚毫米对准),所公开的技术提供以符合基层的每产品或每基板未对准或瑕疵的方式进行的更加准确产品制作,其中对于精确机械定位以及沉积误差的准确放置和对准的强调更少。
在前面的描述和附图中阐述了特定术语和附图标记,以便提供对于所公开的实施例的透彻理解。在一些实例中,所述术语和附图标记可以暗示对于实践那些实施例所需要的特定细节。术语“示例性”和“实施例”被用来表达示例,而不是优选项或要求。
如所指出的,在不背离本公开内容的更宽泛的精神和范围的情况下,可以对本文提出的实施例作出各种修改和改变。例如,至少在实用的情况下,可以把任何实施例的特征或方面与任何其他实施例组合应用,或者替代其相对应的特征或方面。因此,例如,在每一幅图中并没有示出所有特征,并且例如,根据一幅图的实施例所示出的特征或技术应当被假设可选地可以作为任何其他附图或实施例的特征的一个元素或者与之相组合来采用,即使在说明书中并没有明确地表明。相应地,说明书和附图要被视为是说明性而非限制性的。