CN1635405A - 以喷墨打印修补元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以喷墨打印修补元件的方法，通过影像分析等方式，辨识出元件的所有缺陷位置，再计算出最佳化的喷墨头修补路径，即喷墨头可完成所有缺陷修补的最短移动距离，使喷墨过程保持在最佳的稳定状态，进行元件缺陷的修补，达到提高合格率的目的。

Description

以喷墨打印修补元件的方法

技术领域

本发明涉及一种修补元件的方法，尤其涉及一种以喷墨方式修补元件的方法。

背景技术

喷墨打印技术是一种微细，再现性高的涂布工艺，能够满足在许多电子工业制造技术中对于精密元件制造的自动化、微小化、降低成本、降低制造时程和减少环境冲击等要求与趋势，可应用于各种不同材料的精密元件喷印成形。但是使用喷墨法制作高分辨率的薄膜元件，如应用于液晶显示面板的彩色滤光片(Color Filter)以及有机电激发光二极管(Polymer Light Emitter Diode，PLED)等，需要相当精确的位置定位，方能将微液滴喷涂在预定的位置上，同时附着于基材的微液滴需将其所包含的溶剂(水、有机溶剂等)挥发才能固化形成薄膜，然而挥发过程中的物理现象将影响薄膜的均匀性。

微液滴在基材上具有固态(基板)、液态(液滴)和气态(挥发气体)三相，其中，固态与液态接触线的区域能量比液态与气态接触线区域的能量低(散热快)，此外固态与液态接触线的区域蒸汽压比液态与气态接触线区域的蒸汽压低，因此形成液滴周围比液滴中心容易固化的现象，使薄膜产生中心低四周高的情形，一般称为咖啡环(coffee ring)，这种不平坦的结构对于功能性元件具有严重的伤害。因此，喷墨方法制作元件主要的问题为薄膜的不均匀性(inhomogeneous)，其次为喷墨涂布干燥的过程中所容易导致的相分离(Phase Separation)。上述问题都会影响元件的质量和合格率，特别是在制作高分辨率元件的情形下，使得用喷墨法制作薄膜元件的分辨率无法提高。

此外，若是基板的表面预处理效果不均，则即使喷墨过程可达到精准的对位喷涂，但因其表面的亲水性和斥水性的不同，造成微小流体在元件内被毛细力驱动的情形，使得元件在某些局部区域出现不均匀甚至产生破洞等缺陷。如滤光片元件出现破洞，则会产生亮点(White Omission)，在有机电激发光二极管产生破洞则会造成漏电流，对于元件的影响非常大。另外如基板污染、喷墨卫星点和喷墨头堵塞等等制造过程上的问题都会造成元件的缺陷。

因此，如何检测和修补元件的缺陷，以提高元件的质量和合格率，则为目前亟待解决的问题。如美国第5714195号专利，揭露一种彩色滤光片的修补方法，首先侦测其彩色滤光片的缺陷位置，再将喷墨头根据其缺陷位置移动到对应位置，使喷墨头可以喷出修补材料以修补其缺陷，最后进行喷墨来修补缺陷。而在美国第5847720号专利中，更进一步的揭露以光学标志(optical mark)标示其缺陷位置，再由使用者记录其缺陷分类，并根据缺陷位置分类定义其修补程序，最后再根据修补程序以喷墨方式进行修补。其所揭露的修补程序是透过使用者的观察，定义喷墨头的扫描喷墨方式，根据其缺陷位置可以利用不同的角度和间距来扫描滤光片，并对其缺陷位置进行喷墨。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种以喷墨方式修补元件的方法，先侦测出元件的所有缺陷位置，再计算出最佳化的喷墨头修补路径，最后依据最佳化路径进行喷墨修补，使喷墨头能够在最短的时间内，完成所有缺陷的修补。

为了实现上述目的，本发明提供了一种以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，通过喷墨方式修补一元件的微小缺陷，其步骤包含：

辨识所述元件的多个缺陷位置；

根据一喷墨头的喷孔修补多个缺陷位置需移动的最短距离取得一修补路径；及

使所述喷墨头根据所述修补路径喷墨修补每一所述缺陷位置。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，所述辨识所述元件的多个缺陷位置的步骤，其步骤包含：

撷取所述元件的一元件影像；

去除所述元件影像的噪声以建立一影像样本；

将所述影像样本像素化，分成多个较小的影像；及

进行所述影像样本的缺陷分析，将所述影像样本与一标准样本进行比对以取得所述缺陷位置。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，所述去除所述元件影像的噪声以建立一影像样本的步骤，其包含：

进行所述元件影像切割以取得所需分析区域的影像；

对正所述元件影像，并进行所述元件影像的边界侦测定位及所述元件影像对实际物理量的校正；

前处理所述元件影像，去除噪声；及

将所述元件影像与所述标准样本影像作滤波处理以滤除背景影像。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，所述前处理所述元件影像的步骤，包含影像噪声去除、色域转换、提高影像对比度、做二值化、色彩分离及其组合方法。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，所述进行所述影像样本的缺陷分析的步骤，其包含：

取得所述影像样本比对出的多个缺陷；

计算所述缺陷的面积；

计算每一所述缺陷所需的一个以上的预定修补位置；

设定所述预定修补位置为一缺陷位置。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，所述根据一喷墨头的喷孔修补多个缺陷位置需移动的最短距离取得一最佳化的修补路径的步骤，其包含：

步骤a、建立多个缺陷位置的坐标(X_i，Y_i)，i＝1至n；

步骤b、以预设的一喷墨头喷孔位置作为参考坐标(X₀，Y₀)，计算每一所述缺陷位置与所述喷墨头喷孔位置的距离R_i，R_i＝((X_i-X₀)²+(Y_i-Y₀)²)^1/2；

步骤c、选取具有最小R_i值的所述缺陷位置为喷墨头的喷孔欲修补的下一个修补点。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，所述修补点的位置设为预设的所述喷墨头喷孔位置，以重复一次以上的步骤b至步骤c，来排出每一所述缺陷位置的修补次序以作为所述最佳化的修补路径。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，还包含一建立缺陷样本修补点注记表的步骤，以注记每一缺陷位置的修补情形。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，还包含一检查所述缺陷样本注记表的资料内容的步骤，以确认是否所有所述缺陷位置的修补都已完成。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，还包含一喷墨稳定修补步骤。

上述的以喷墨方式修补元件的方法，其特点在于，所述喷墨稳定修补步骤，是分析前后的两个所述修补点间的位置信息，如前后两个所述修补点的位置不在所述元件的同一个像素单位范围内，则在由前一修补完成的所述喷孔移动至后一所述修补点以进行修补的距离中，所述喷墨头的喷孔接受一预震荡能量，使所述喷孔的墨水产生震荡行为，补充表面挥发的墨水以避免所述喷孔的阻塞，至所述喷孔到达后一所述修补点位置，以一驱动波形能量喷出墨水修补所述元件，所述预震荡能量小于所述喷墨驱动能量。

本发明的以喷墨方式修补元件的方法，通过喷墨方式修补元件的微小缺陷，并配合以最佳化的修补路径，使喷墨头移动最短距离即可完成所有缺陷的修补，不仅可以有效的缩短修补时间，还可避免喷墨头的喷孔因较长时间未进行喷墨而产生堵塞的情形。其步骤包含：辨识元件的多个缺陷位置；根据喷墨头的喷孔修补多个缺陷位置需移动的最短移动距离取得最佳化的修补路径；使喷墨头根据最佳化的修补路径完成多个缺陷位置的喷墨修补。其中，缺陷位置尺寸和数目可配合喷墨头一次喷墨的修补量而定，元件的缺陷点很大或呈现长形时，喷墨头需要进行多次喷墨修补并移动喷墨头位置，因而可视为多个缺陷位置。而且辨识元件的多个缺陷位置的步骤可以配合影像处理方法，比对元件的影像以找出多个缺陷位置。

此外，根据喷墨头的喷孔修补多个缺陷位置需移动的最短距离取得最佳化的修补路径的步骤，其包含：建立多个缺陷位置的坐标(X_i，Y_i)，i＝1至n；以预设的喷墨头的喷孔位置作为参考坐标(X₀，Y₀)，计算多个缺陷位置与喷墨头的喷孔位置的距离R_i，R_i＝((X_i-X₀)²+(Y_i-Y₀)²)^1/2；选取具有最小R_i值的缺陷位置为下一个修补点。经过本发明的下一步骤喷墨修补完成之后，可重复上述步骤以决定下一个修补点。另一方式是预先将多个缺陷位置的修补次序排出，在选取修补点之后，将此修补点的位置设为预设的喷墨头位置，并重复计算缺陷位置与喷墨头的喷孔位置的距离以及选取修补点的步骤，排出缺陷位置的修补次序以作为最佳化的修补路径。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图；

图2为本发明的缺陷影像分析的执行流程图；

图3为本发明实施例的元件影像样本的缺陷示意图；

图4为本发明的修补路径最佳化原理示意图；及

图5为本发明的预震荡波形图。

具体实施方式

本发明所揭露的以喷墨方式修补元件的方法，使喷墨头根据最佳化的修补路径完成多个缺陷位置的喷墨修补。并根据自动化的流程设计，检测和修补元件的缺陷，以提高元件的质量和合格率。

请参考图1，其为本发明实施例的流程图。通过喷墨方式来修补元件的微小缺陷，首先，步骤110、执行缺陷影像分析程序，以辨识元件的多个缺陷位置；步骤120、根据多个缺陷位置执行修补路径的最佳化流程，取得最佳化的修补路径；最后，步骤130、使喷墨头根据最佳化的修补路径完成多个缺陷位置的喷墨修补。

详细说明缺陷影像分析的执行程序，请参考图2，其为缺陷影像分析的执行流程图。其步骤包含：步骤111、设定缺陷影像系统的硬件；步骤112、撷取元件影像；步骤113、建立元件影像样本，减少噪声和去除不必要的影响；步骤114、将影像样本像素化(pixelization)，分成多个较小的影像以利于后续的影像分析和比对；步骤115、进行影像样本的缺陷分析，将处理后的影像样本与标准样本进行比对。

关于缺陷影像系统的硬件设定，包含电荷耦合元件(CCD)、光源、倍率和焦距等光学设定，使撷取元件影像清晰以利后续影像处理。而建立元件影像样本，为了避免因环境变化造成的影像失真的问题产生。因此，需要预先处理元件影像以取得较为稳定的影像样本。此外，每张影像间的真实物理量，也需要比对，以校正影像撷取对于真实物理量的误差。

本发明实施例中，建立元件影像样本的步骤包含：进行元件影像切割(Segmentation)，选择一影像分割临界值，将不必要的影像区域切除。对正(Rotation)元件影像，以提高辨识率避免误判，并且做边界侦测定位及元件影像对实际物理量的校正；再进行元件影像前处理，增加影像的可鉴别率(Signal toNoise Ratio)，可包含影像噪声去除、色域转换、提高影像对比度、做二值化、色彩分离；并且，进行元件影像滤波处理(Image Subtraction)，将撷取的元件影像与标准样本影像作滤波处理以滤除背景影像。此外，将影像样本像素化的步骤，是将一张影像分成许多较小影像来分别比对影像缺陷，以提高辨识率及减少辨识时间。

影像样本的缺陷分析，将处理后的元件影像样本与标准样本进行比对，根据不同结果可分析出不同的缺陷，一般可分为涂布不满、漏喷、溢出和溅出等缺陷。本发明的以喷墨方式修补元件的方法主要针对涂布不满和漏喷等情形。若有发现缺陷产生则须记录其坐标位置及缺陷形态，以便后续进行喷墨修补，因而影像样本的缺陷分析步骤包含：取得元件影像样本比对出的多个缺陷；计算缺陷的面积；计算每一缺陷所需的预定修补位置；设定预定修补点位置为缺陷位置。请参考图3，为本发明实施例的元件影像样本的缺陷示意图，在喷墨元件200表面具有多个元件图案210、图中的缺陷201、202、203、204、205、206、207分别表示各种不同的缺陷型态。

在本发明实施例中，根据多个缺陷位置执行修补路径的最佳化流程的步骤；根据喷墨头完成多个缺陷位置修补的最短移动距离来建立最佳化的修补路径。其计算原理如图4所示，其为本发明的修补路径最佳化原理示意图。首先，得到喷墨头的喷孔300位置，以喷孔300为圆心作圆弧501，可定义出最接近喷孔300的缺陷位置为修补点401。依照相同原理可以定义出多个修补点依序为修补点402至418，为更详细表现其最佳化方式在图4中还进一步显示，以修补点406、409、412、415、416为圆心形成相对应的圆弧506、509、512、515、516，寻找最接近的下一修补点。依此方式，可找到喷墨头所需移动的最短距离建立最佳化的修补路径。以数学方式表示，即缺陷位置的坐标(X_i，Y_i)，i＝1至n；以喷墨头的喷孔位置作为参考坐标(X₀，Y₀)，多个缺陷位置与喷孔的位置的距离R_i，R_i＝((X_i-X₀)²+(Y_i-Y₀)²)^1/2，取最小的R_i值作为修补点。此外，为方便运算，本发明还包含一个建立缺陷样本修补点注记表的步骤；请参考图4，其为本发明实施例的缺陷样本修补点注记表示意图。是以等同于缺陷位置数目的资料数目来代表每一缺陷位置的修补情形，如图4，F代表False，表示需要修补，T代表True，则已修补完成。以此例来说，总共有18个修补点，故注记表在尚未修补前拥有18个F资料。当喷孔到达下一个缺陷位置并修补完成后，将此缺陷位置的修补点做一注记，代表修补完成，并将此修补点注记表的资料修改为True。使用注记表的目的，为在最佳化修补途径时能够仅对每一个尚未修补的缺陷位置作最佳化运算，可避免计算重复的修补资料信息，以节省运算的时间。同时还可在元件修补完成之后，通过检查缺陷样本注记表资料内容，确认是否所有缺陷位置的修补都已完成。

对于制造PLED所使用的挥发性高且粘滞性强的墨水若长时间喷孔处于没有喷印的状态，其喷孔附近的墨水将因挥发造成浓度提高，使得喷孔容易阻塞。因此，对于大面积元件的修补程序，必须尽量减少其喷孔的路径，缩短修补于缺陷点间的时间花费。此外，本发明对于喷墨修补流程，还提供一喷墨稳定修补的步骤。是在喷墨头移动间，设计一个预震荡(Pre-Oscillation)的动作，使墨水处于震荡状态但未喷出，预震荡能量小于喷墨驱动能量。对于喷孔来说，墨水会因表面震荡而产生流动，并经常补充挥发的墨水使浓度不至于升高，降低喷孔阻塞的可能性。

由图4可知，当喷孔尚未移动到待修补点及未喷涂墨水的期间，此时，为了防止墨水自喷孔挥发，造成喷孔阻塞，此时喷孔不断接受一个持续扰动的预震荡能量波形601，如图5所示的预震荡波形图，其横轴为时间，纵轴为电压，以说明提供预震荡能量使得墨水在喷孔表面形成震荡的能量波形，通过预震荡行为可持续补充墨水至喷孔，当喷孔到达待修补点401后，喷孔接受一个喷墨驱动能量波形701，并使墨水自喷墨孔喷出，达到修补的目的，依此类推，对于修补点402、403、...418，其对应的喷墨驱动能量波形分别为702、703、...718。值得注意的是，对于修补点如401、402、403，因属于在同一个像素(Pixel)单位间的短距离修补，此时会以连续可喷出墨水的喷墨驱动能量波形701、702、703驱动，对于喷墨行为来说，其稳定性较佳；但对于修补点间距离较远的地方，如修补点406、407，此时在两个驱动波形间，则会插入预震荡波形602能量，以维持喷孔不被阻塞。当修补完成后，喷墨头的能量提供则维持在持续扰动驱动能量波形603，避免喷孔被阻塞。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1、一种以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，通过喷墨方式修补一元件的微小缺陷，其步骤包含：

辨识所述元件的多个缺陷位置；

根据一喷墨头的喷孔修补多个缺陷位置需移动的最短距离取得一修补路径；及

使所述喷墨头根据所述修补路径喷墨修补每一所述缺陷位置。

2、根据权利要求1所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，所述辨识所述元件的多个缺陷位置的步骤，其步骤包含：

撷取所述元件的一元件影像；

去除所述元件影像的噪声以建立一影像样本；

将所述影像样本像素化，分成多个较小的影像；及

进行所述影像样本的缺陷分析，将所述影像样本与一标准样本进行比对以取得所述缺陷位置。

3、根据权利要求2所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，所述去除所述元件影像的噪声以建立一影像样本的步骤，其包含：

进行所述元件影像切割以取得所需分析区域的影像；

对正所述元件影像，并进行所述元件影像的边界侦测定位及所述元件影像对实际物理量的校正；

前处理所述元件影像，去除噪声；及

将所述元件影像与所述标准样本影像作滤波处理以滤除背景影像。

4、根据权利要求3所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，所述前处理所述元件影像的步骤，包含影像噪声去除、色域转换、提高影像对比度、做二值化、色彩分离及其组合方法。

5、根据权利要求2所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，所述进行所述影像样本的缺陷分析的步骤，其包含：

取得所述影像样本比对出的多个缺陷；

计算所述缺陷的面积；

计算每一所述缺陷所需的一个以上的预定修补位置；

设定所述预定修补位置为一缺陷位置。

6、根据权利要求1所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，所述根据一喷墨头的喷孔修补多个缺陷位置需移动的最短距离取得一最佳化的修补路径的步骤，其包含：

步骤a、建立多个缺陷位置的坐标(X_i，Y_i)，i＝1至n；

步骤b、以预设的一喷墨头喷孔位置作为参考坐标(X₀，Y₀)，计算每一所述缺陷位置与所述喷墨头喷孔位置的距离R_i，R_i＝((X_i-X₀)²+(Y_i-Y₀)²)^1/2；

步骤c、选取具有最小R_i值的所述缺陷位置为喷墨头的喷孔欲修补的下一个修补点。

7、根据权利要求6所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，所述修补点的位置设为预设的所述喷墨头喷孔位置，以重复一次以上的步骤b至步骤c，来排出每一所述缺陷位置的修补次序以作为所述最佳化的修补路径。

8、根据权利要求1所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，还包含一建立缺陷样本修补点注记表的步骤，以注记每一缺陷位置的修补情形。

9、根据权利要求8所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，还包含一检查所述缺陷样本注记表的资料内容的步骤，以确认是否所有所述缺陷位置的修补都已完成。

10、根据权利要求1所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，还包含一喷墨稳定修补步骤。

11、根据权利要求10所述的以喷墨方式修补元件的方法，其特征在于，所述喷墨稳定修补步骤，是分析前后的两个所述修补点间的位置信息，如前后两个所述修补点的位置不在所述元件的同一个像素单位范围内，则在由前一修补完成的所述喷孔移动至后一所述修补点以进行修补的距离中，所述喷墨头的喷孔接受一预震荡能量，使所述喷孔的墨水产生震荡行为，补充表面挥发的墨水以避免所述喷孔的阻塞，至所述喷孔到达后一所述修补点位置，以一驱动波形能量喷出墨水修补所述元件，所述预震荡能量小于所述喷墨驱动能量。

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