CN1890100A - 利用平台式机床在扁平基片上印刷图案层的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种印刷图案层的方法包括(图4中的步骤31)利用其上面的对准标记来检测在印刷机(参见图5)的机床上的子台上支撑的底板的位置和对准。根据所检测的样品玻璃的区域的对准和位置以及底板的位置和对准(图4中的步骤32)，调整子台的位置。然后，对底板上墨(参见图4的步骤33)。作为选择，步骤32和33(顺序)可以颠倒。将墨水从印刷机子台上支撑的底板传送(图4中的步骤34)到(滚筒)毯16(参见图2(b))。毯16上的材料被传送(步骤35，图4)到样品玻璃上(如图2(c)中)。新颖的印刷机床(41，图5)包括可单独在公共平面上对准的子台(图5中的42－45)的阵列。

Description

利用平台式机床在扁平基片上印刷图案层的方法和设备
技术领域
本发明涉及把图案层(patterned layer)印刷到基片(substrate)上的方法，并涉及印刷机床(bed)和涉及印刷机。
背景技术
TFT被广泛用于包括有源矩阵LCD(AMLCD)的液晶和其它的平板显示器，以控制或检测显示器中每个像素的状态。
TFT结构是通过连续地提供不同材料层而形成的。可以使用光刻法来以图案装饰(构图)(pattern)这些层。作为选择，可以利用印制的光刻(感光)胶层来以图案装饰这些层，或可以把图案层本身直接印刷到基片上。现在，参照图1和图2描述一种合适的印刷技术。
参见图1，用于制造器件诸如薄膜晶体管的设备1包括：印刷装置2，例如照相凹版胶印机；用于支撑层结构4的装置3，在这个实例中是刚性载物台(stage)；用于相对层结构4移动印刷装置1的装置5，在这个实例中是电机；用于检测印刷装置1相对于层结构4的位置的装置6，在这个实例中是光学显微镜和数字照相机；以及用于控制印刷装置2和移动装置5的装置7，在这个实例中是编程的通用计算机。蚀刻在下游方向进行。
印刷装置2被安排为连续地印刷多个图案层。使用胶印处理，并且每个层的印刷通常包括如下的三个步骤。
参见图2(a)，第一步骤包括上墨。图案承载(carrying)装置9在这个实例中是玻璃板形式的底板(cliché)，其包括被安排成定义图案11的多个槽10。墨水12被施加到图像承载装置9的表面13，并且经常被称作刮(墨)刀(doctor blade)(在该实例中是金属刮刀)的填充装置14越过图案承载装置9的表面13，以便利用墨水12来填充槽10，并从槽10之间的区域15中清除墨水12。
参见图2(b)，第二步骤包括从图案承载装置9传送图案11。图案传送装置16(例如，具有大直径圆筒形毯的形式(包括围绕金属滚筒固定的聚合物))通过滚动被施加在图案承载装置9的表面13，以便在每个槽10中拾取一些墨水12。通常，大约一半的墨水被提取。图案11被保存在图案传送装置15上。
参见图2(c)，第三步骤包括印刷图案11。携带墨水12的图案传送装置16例如通过滚动被施加到层结构14的表面17上。因而，墨水12被从图案传送装置16传送到层结构4的表面17。
US-A-5352634描述了有源矩阵阵列的印刷。
US-A-6576378描述了大规模LCD器件制造中对准标记的使用。US-A-5407763公开了成形标记的使用，以允许对准被检测到。
US-A-6583854和US-A-6146796公开了用于在较大显示器件上中间装配(interfit)标记图案的技术。
在制造用于电视机或计算设备显示器的有源矩阵LCD屏幕时使用的层结构4例如被称为样品玻璃(mother glass)。常见的情况是，将多个离散阵列包括在单个样品玻璃4上。在AMLCD显示器的领域中，加工后的离散阵列可以被称作“显示器”，因为每个阵列涉及一个显示器。在样品玻璃上印刷时使用的底板通常至少与样品玻璃一样大，并且具有在其上面形成的相同数量的阵列。例如，可以利用其上面的16个阵列形成底板(和样品玻璃)。可以使用大片玻璃来生产底板。
存在样品玻璃尺寸增加的趋势。大于一平方米的样品玻璃是公知的，这可以利用数十个离散阵列来提供。然而，随着样品玻璃尺寸增加，玻璃变形的程度也增加，这对于设计处理具有负面影响。特别地，AMLCD中层的不对准可以使性能和光学孔径降级，并且随着样品玻璃尺寸增加，这使得避免降级变得更加困难。较之利用某些其它的层构图技术，利用层印刷的效果较差，尽管印刷具有与之相关联的明显的成本优点。为了有助于对准沉积在样品玻璃上的诸层，趋于在样品玻璃4和在底板9上提供多个对准标记。图3中示出了一种典型安排。在此，样品玻璃或者底板20(它们都具有相同的总体布置)被显示为具有第一至第四对准标记21-24和十六个阵列26，被安排为4深*4宽。
底板9和样品玻璃4上的对准标记的位置被检测，并且在印刷之前，为了最佳匹配，按照需要，电调整底板和样品玻璃彼此相对的位置，并且然后利用(滚筒)毯(blanket)16传送图案。这有助于确保在正确位置上印刷阵列26。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种把图案层印刷到基片上的方法，该方法包括：检测基片上多个区域之中每一个的对准；根据所检测的对准，单独定位印刷机的子台(subbed)；把材料从子台上支撑的底板传送到公共载体(carrier)上；以及把材料从公共载体传送到第一基片上。
根据本发明的第二方面，提供一种把图案层印刷在第一基片上的方法，该方法包括：检测第二基片上多个区域之中每一个的对准；根据所检测的对准，单独定位印刷机的子台；把材料从子台上支撑的底板传送到公共载体上；以及把材料从公共载体传送到第一基片上。
这些方法能够附加包括检测子台上所支撑的底板的对准，以及也根据底板的检测对准来定位子台。这允许补偿子台上底板的位置。
在一个实施例中，使用方法来把墨水的层印刷在样品玻璃基片上，尽管本发明具有比这更宽阔的应用。
定位步骤可以包括调整子台的位置和/或定向。
本发明还提供一种基片，通过上述方法给该基片提供印刷的图案层，并且本发明还提供一种包括这样的基片的一部分的器件。
本发明的第三方面提供一种印刷机床，包括可单独在公共平面中对准的子台的阵列。
印刷机床可以例如包括四个或更多个单独可对准子台的阵列。然而，印刷机床可以包括两个或三个子台或者代之以任何其它数量的子台。
印刷机床最好可用于液晶显示器例如有源矩阵的组成部件的印刷。
子台的对准可以包括调整子台的位置和/或定向。
本发明第四方面提供了一种印刷机，包括上述的机床以及可用于控制子台对准的控制器。
附图说明
现在，将参照附图仅通过举例来描述本发明的实施例，其中：
图1是用于利用照相凹版胶印来制造器件的设备的示意图；
图2(a)、2(b)和2(c)示出了利用图1印刷设备实施的处理中的步骤；
图3示出了典型的底板或样品玻璃布局；
图4是显示根据本发明一个方面形成图案层的方法的流程图；
图5示意地图示了在图4方法中使用的并且根据本发明另一方面和印刷机；和
图6是显示根据本发明一方面形成图案层的方法的流程图。
具体实施方式
现在，将参照图4描述根据本发明一个方面的印刷图案层以及根据另一方面的利用印刷机床的方法。在此，该方法开始于步骤30，即检测样品玻璃上阵列的位置和对准。例如，样品玻璃4(参见图2(c))在概念上被分成四个区域，每个区域包含四个阵列。四个区域之中的每个具有与之相关联的对准标记，以致于可以自动检测每个区域的位置和对准，并由此可以检测其中的阵列。然而，样品玻璃4被保持为单个部件。位置和对准检测可以以任何合适方式发生。
在步骤31，在印刷机的机床的子台上支撑的底板的位置和对准(下面参照图5描述)是利用其上面的对准标记进行电子检测的。在步骤32，根据所检测的对准和样品玻璃上区域的位置以及底板的位置和对准，调整子台的位置。然后，在步骤33对底板上墨。作为选择，步骤32和步骤33(的顺序)可以颠倒，即，可以在调整子台位置之前，对底板上墨。在步骤34，将墨水从印刷机子台上支撑的底板传送到(滚筒)毯16(如图2(b)所示)。最后，在步骤35，把滚筒毯16上的材料传送到样品玻璃上(如图2(c)所示)。
在图5中显示了本发明一个方面的包括印刷机床41的印刷机40。印刷机40被示意地进行图示，并且将意识到，它包括许多未显示的部件。在印刷机床41上安排了第一至第四子台42-45。每个子台42-45与46-49上所示的相应的机械对准机制相关联。在印刷机床41上支撑四个底板50-53，每个子台42-45上具有一个底板。每个底板50-53最上面具有其操作面。以平面图示出底板50-53。底板50-53的最上表面在同一平面中形成，这允许滚筒毯16(图2所示)在它越过(滚过)最上表面时从所有底板收集墨水12(或其它材料)，以便随后印刷到样品玻璃4上。滚筒毯16比底板50-53的相关尺度宽两倍，这里假设这些底板具有相同的尺寸。
校准器46-49均被连接到控制器54，控制器54又被连接以接收输入55上的对准信号。这些对准信号由控制器(未示出)根据样品玻璃4上对准标记的位置来提供。经由输入55被馈送给控制器54的对准信号识别子台42-45所要求的对准。控制器54使用对准信号来提供合适的控制信号给校准器46-49。由校准器46-49根据所要求的对准来校准子台42-45。以这样的方式，底板50-53变得与样品玻璃4上的阵列对准，这允许从底板经由滚筒毯16传送到样品玻璃4的材料12比可能的没有单独可对准子台42-45时更靠近地对准其希望的对准(校准)。
印刷机40因此能够补偿样品玻璃4中的变形程度。可实现的补偿量取决于印刷机床41上子台42-45的数量，这个数量决定了底板50-53的数量。可以生产印刷机床41，使得子台的数量等于样品玻璃4上阵列26的数量。
子台42-45需要被移动的量取决于样品玻璃的可能的变形量。利用近似一平方米的样品玻璃，并假设常规的操作条件适用，则可能的情况是可以在任一方向使每个子台可移动多达30微米。当然，子台的对准通常将牵涉其在x和y方向上的平(位)移以及其围绕垂直于底板50-53的最上表面的平面的轴线的旋转。为了在允许适当对准的同时允许移动发生，底板50-53略微小于样品玻璃4的相应区域的尺寸。图5所示的安排是在对准之后并且在毯16越过底板50-53之前底板50-53可能如何显现的放大实例。对准是相对于每个样品玻璃4执行的，因为甚至在相同的条件下，不同的样品玻璃也可能不同地变形。
本发明具有实用性，因为样品玻璃中的某些变形可以被补偿。此外，底板明显小于所需要的尺寸，因此可以相当便宜地生产。
尽管在上文已经相对于墨水层描述了印刷处理，但是将认识到，可以根据任何合适的材料来使用处理和设备。例如，处理和设备可以用来印刷初级粒子(precursor)层、粘合剂中的银粒子以列举非限制实例，或者需要被印刷的任何其它物质、合成物或混合物。
此外，本发明可用于印刷到样品玻璃或者其上需要印刷层的任何其它基片上。例如，LCD单元包括有源板和无源板，在其之间具有液晶材料。有源板根据上面部分描述的样品玻璃制造处理来形成。利用特性(性能)形成无源板，包括滤色器和黑色栅格(grid)。黑色栅格阻挡任何未调制的光。无源板没有与有源板那样多周期的温度，因此它们往往经历很少的变形。定位无源板上的特性，以便在耦合之后，使之与有源板上的适当特性对准。有源和无源板的耦合以制成显示器，这时常发生在样品玻璃被切割成单个单元之前。在此情况中，必须注意：对于将由这些板制造的所有阵列，匹配是正确的。
现在，参考图2、5和6描述制造无源板的方法。
在图6中，通过电子检测在完成的有源样品玻璃上区域(每个区域包含一个或多个阵列)的对准，该处理开始于步骤60。在步骤61，利用其上面的对准标记，电子检测在印刷机40(参见图5)的机床41上的子台42-45上支撑的无源板黑色栅格底板50-53的位置和对准。在步骤62，根据完成的有源样品玻璃上区域的已检测对准和位置以及底板的位置和对准，调整子台的位置。然后，在步骤63，对底板上墨。作为选择，步骤62和62的顺序可以颠倒，即，在调整子台位置之前，可以先对底板上墨。在步骤64，把墨水从印刷机子台42至45上支撑的底板50-53传送到滚筒毯16(参见图2(b))。最后，在步骤65，将滚筒毯16上的材料传送到无源平板玻璃(如图2(c)所示)。这给无源平板玻璃提供了与样品玻璃上的阵列对准的黑色栅格上墨，由此将使用无源板。相同处理可以用来把滤色器应用于无源平板玻璃。
这个处理允许将无源板制成为匹配它将与之耦合的特定有源板，并补偿该板内的变形。
通过阅读当前公开，其它变化和修改对于本领域熟练技术人员将是清楚的。这样的变化和修改可以包括本领域公知的并且可以被用来替代或与在此已经描述的特性一起使用的等同物和其它特性。
尽管在这个申请中已经针对特定的特征组合阐明了权利要求，但是应当理解，本发明公开的范围还包括在此明确地或暗示地公开的任何新颖的特征或任何新颖的特性组合或其任何归纳，不论其是否涉及在任一权利要求中目前所要求保护的相同发明，以及不论其是否缓解了与本发明相同的技术问题中的任何一个或全部。

Claims (8)

1、一种把图案层印刷到基片(4)上的方法，该方法包括：
检测(30)基片上多个区域之中每一个的对准；
根据所检测的对准，单独地定位(32)印刷机(40)的子台(42-45)；
从子台上支撑的底板传送(34)材料到公共载体(16)上；和
从公共载体(16)传送(35)材料到基片上。
2、一种把图案层印刷在第一基片(4)上的方法，该方法包括：
检测(60)第二基片上多个区域之中每一个的对准；
根据所检测的对准，单独地定位(61)印刷机(40)的子台(42-45)；
把材料从子台上支撑的底板(50-53)传送到公共载体(16)上；和
把材料从公共载体(16)传送(65)到第一基片上。
3、根据权利要求1或2所述的方法，包括：
检测在子台上支撑的底板的对准；和
根据检测的底板的对准，定位子台。
4、一种基片，通过权利要求1-3之中任一权利要求所述的方法给所述基片提供印刷的图案层。
5、一种器件，包括根据权利要求4所述的基片的一部分。
6、一种印刷机床(41)，包括可单独地在公共平面中对准的子台(42-45)的阵列。
7、根据权利要求6所述的机床，包括四个或更多个可单独对准的子台的阵列。
8、一种印刷机(40)，包括如权利要求6或7所述的机床以及可用于控制子台的对准的控制器(54)。
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