JP2019212645A - 印刷システムアセンブリおよび方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板を印刷するための印刷システムを提供すること。【解決手段】システムはガスエンクロージャに収納されることができ、エンクロージャ内の環境は制御された印刷環境として維持されることができる。制御された環境は、ガスエンクロージャ内のガス環境のタイプの制御、エンクロージャ内の粒子状物質のサイズおよびレベル、エンクロージャ内の温度の制御、ならびに照明の制御を含むことができる。実施形態は、エンクロージャ内の過剰な熱負荷を実質的に減少させるように構成される、線形空気ベアリング技術、ならびに基板装置として超音波浮動式テーブルを利用する、Ｘ軸およびＹ軸運動システムを含むことができる。線形空気ベアリング運動システム、ならびに基板装置として超音波浮動式テーブルを利用する、Ｘ軸およびＹ軸運動システムは、濾過および循環システムと併せて、低粒子印刷システム環境を提供することができる、低粒子生成デバイスである。【選択図】図２Ａ

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１５年９月２４日に出願された米国仮出願第６２／２３２，３３９号に対して利益を主張する。上記文献は、全体として参照することによって本明細書において援用される。
（概要）
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ技術の可能性への関心が、高度に飽和した色を有し、高コントラスト、極薄、高速応答性、およびエネルギー効率的である、ディスプレイパネルの実証を含む、ＯＬＥＤディスプレイ技術属性によって推進されてきた。加えて、可撓性ポリマー材料を含む、種々の基板材料が、ＯＬＥＤディスプレイ技術の加工で使用されることができる。小型画面用途、主に、携帯電話のためのディスプレイの実証が、技術の可能性を強調する役割を果たしてきたが、高収率で一連の基板形式にわたって大量生産を拡大することにおいて課題が残っている。
形式の拡大に関して、Ｇｅｎ ５．５基板は、約１３０ｃｍ×１５０ｃｍの寸法を有し、約８枚の２６インチフラットパネルディスプレイを生じることができる。比較すると、より大型の形式の基板は、Ｇｅｎ ７．５およびＧｅｎ ８．５母ガラス基板サイズを使用することを含むことができる。Ｇｅｎ ７．５母ガラスは、約１９５ｃｍ×２２５ｃｍの寸法を有し、基板につき８枚の４２インチまたは６枚の４７インチフラットパネルディスプレイに切断されることができる。Ｇｅｎ ８．５で使用される母ガラスは、約２２０ｃｍ×２５０ｃｍであり、基板につき６枚の５５インチまたは８枚の４６インチフラットパネルディスプレイに切断されることができる。より大型の形式へのＯＬＥＤディスプレイ製造の拡大において残る課題の１つの指標としては、Ｇｅｎ ５．５基板より大きい基板上の高収率でのＯＬＥＤディスプレイの大量生産は、実質的に困難であることが判明している。
原則として、ＯＬＥＤデバイスは、ＯＬＥＤ印刷システムを使用して、基板上で種々の有機薄膜ならびに他の材料を印刷することによって製造されてもよい。そのような有機材料は、酸化および他の化学プロセスによる損傷を受けやすくあり得る。種々の基板サイズのために拡大されることができ、不活性の実質的に低粒子の印刷環境内で行われることができる様式で、ＯＬＥＤ印刷システムを収納することは、種々の技術的課題を提示し得る。例えば、Ｇｅｎ ７．５およびＧｅｎ ８．５基板の印刷等の高スループット大判基板印刷のための製造ツールは、実質的に大型設備を要求する。故に、水蒸気、酸素、およびオゾン等の反応性大気種、ならびに有機溶媒蒸気を除去するためにガス精製を要求する、不活性雰囲気下で大型設備を維持すること、ならびに実質的に低粒子の印刷環境を維持することは、有意に困難であることが判明している。
したがって、高収率で一連の基板形式にわたるＯＬＥＤディスプレイ技術の大量生産を拡大することにおいて課題が残っている。故に、種々の実施形態に関して、不活性で実質的に低粒子の環境にＯＬＥＤ印刷システムを収納することができ、かつ種々の基板サイズおよび基板材料上ＯＬＥＤパネルの加工を提供するように容易に拡大されることができる、本教示のガスエンクロージャシステムの必要性が存在する。加えて、本教示の種々のガスエンクロージャシステムは、処理中の外部からＯＬＥＤ印刷システムへの即時アクセス、および最小限の休止時間を伴う保守のための内部への即時アクセスを提供することができる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
印刷システムであって、
内部を画定するガスエンクロージャと、
前記ガスエンクロージャアセンブリの前記内部内に収納される、印刷システムであって、
少なくとも１つのプリントヘッドを備える、プリントヘッドアセンブリと、
基板を支持するための基板支持装置であって、前記基板支持装置は、超音波浮動式テーブルを備える、基板支持装置と、
前記プリントヘッドアセンブリに対して前記基板を位置付けるための運動システムであって、前記運動システムは、
前記基板を握持するための基板グリッパアセンブリ、および進行のＹ軸と平行な前記基板の配向を維持するためのグリッパ運動制御システムを伴って構成される、Ｙ軸線形空気ベアリング運動システムと、
Ｘ軸線形空気ベアリング運動システムと
を備える、運動システムと
を備える、印刷システムと
を備える、印刷システム。
（項目２）
前記グリッパ運動システムは、進行のＹ軸と平行な基板の配向を＋／−４３００マイクロラジアン以内に維持することができる、項目１に記載の印刷システム。
（項目３）
前記超音波浮動式テーブルは、真空予圧を提供するように構成される、項目１に記載の印刷システム。
（項目４）
前記超音波浮動式テーブルは、真空予圧を提供するように真空マニホールドを伴って構成される、項目３に記載の印刷システム。
（項目５）
前記超音波浮動式テーブルは、真空予圧を提供するように多孔質プレートを伴って構成される、項目３に記載の印刷システム。
（項目６）
前記真空予圧は、前記基板の上向きの配向を提供する、項目３に記載の印刷システム。
（項目７）
前記真空予圧は、前記基板の下向きの配向を提供する、項目３に記載の印刷システム。
（項目８）
前記超音波浮動式テーブルは、約３．５世代〜約１０世代に及ぶサイズの基板を支持するように構成される、項目１に記載の印刷システム。
（項目９）
前記印刷システムはさらに、ガス循環および濾過システムを備える、項目１に記載の印刷システム。
（項目１０）
前記濾過システムは、サイズが２ｍｍを上回るまたはそれと等しい粒子について、１分あたり基板の１平方メートルにつき約１００個未満またはそれと等しい粒子の基板上堆積率仕様を備える、低粒子環境を提供するように構成される、項目９に記載の印刷システム。
（項目１１）
前記印刷システムはさらに、ガス精製システムを備える、項目１０に記載の印刷システム。
（項目１２）
前記ガス精製システムは、１００ｐｐｍ未満の反応種のそれぞれにおいて前記ガスを維持する、項目１１に記載の印刷システム。
（項目１３）
前記反応種は、水蒸気、酸素、およびオゾンから選択される、項目１２に記載の印刷システム。
（項目１４）
前記ガスエンクロージャの前記内部に含有されるガスは、不活性ガスである、項目１３に記載の印刷システム。
（項目１５）
前記不活性ガスは、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの組み合わせから選択される、項目１４に記載の印刷システム。
（項目１６）
印刷システムの中で基板を印刷するための方法であって、
前記印刷システムを収納するように構成されるガスエンクロージャの中の処理環境を制御するステップであって、前記処理環境は、前記ガスエンクロージャの外部の環境と異なる、定義された仕様内で制御される、ステップと、
基板支持装置の上方のガスクッション上で基板を浮上させるステップであって、前記基板支持装置は、超音波浮上を使用して前記基板を支持するように構成される、ステップと、
前記ガスクッション上で支持されている間に、前記基板を前記印刷システムの印刷領域に運搬するステップと、
少なくとも１つのプリントヘッドを有するプリントヘッドデバイスに対して前記基板を位置付けるように構成される運動システムを使用して、前記基板を印刷するステップと
を含む、方法。
本教示は、印刷システムがガスエンクロージャに収納されることができ、エンクロージャ内の環境が制御された印刷環境として維持されることができる、基板を印刷するための印刷システムの種々の実施形態を開示する。本教示の制御された環境は、ガスエンクロージャ内のガス環境のタイプの制御、エンクロージャ内の粒子状物質のサイズおよびレベル、エンクロージャ内の温度の制御、ならびに照明の制御を含むことができる。
本教示の種々の実施形態によると、基板が、運搬アセンブリとともに超音波基板浮動式テーブルを使用して、印刷システムを通して運搬されることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態に関して、運搬アセンブリは、空気ベアリンググリッパシステムに基づき得る、Ｙ軸運動システムであることができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態は、例えば、従来の電気モータの使用を排除する、または実質的に最小限にすることによって、エンクロージャ内の過剰な熱負荷を実質的に減少させるように構成される、Ｙ軸運動システムを含むことができる。加えて、本教示のＹ軸運動システムの種々の実施形態は、Ｙ軸進行中にシータ−Ｚ（θ−Ｚ）軸を中心とした基板の配向の動的回転を提供して、進行軸と平行な基板配向のために高い精度を維持するように構成される、Ｙ軸運動システムのグリッパ運動制御アセンブリを含むことができる。
本開示の特徴および利点のさらなる理解が、本教示を限定するのではなく例証することを意図している、添付の図面を参照することによって得られるであろう。必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない図面では、同様の数字が異なる図中の類似構成要素を説明し得る。異なる添字を有する同様の数字は、類似構成要素の異なる事例を表し得る。
図１Ａは、本教示の種々の実施形態による、ガスエンクロージャアセンブリの図の正面斜視図を図示する。 図１Ｂは、図１Ａで描写されるようなガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態の分解図を描写する。 図１Ｃは、図１Ｂで描写されるような印刷システムの拡大等角斜視図を描写する。 図２Ａ−図２Ｃは、本教示による、超音波浮動式テーブルの種々の実施形態に対して浮上された基板の概略断面図である。 図２Ａ−図２Ｃは、本教示による、超音波浮動式テーブルの種々の実施形態に対して浮上された基板の概略断面図である。 図２Ａ−図２Ｃは、本教示による、超音波浮動式テーブルの種々の実施形態に対して浮上された基板の概略断面図である。 図３は、Ｙ軸運動システムを示す、本教示による印刷システムの拡大等角図である。 図４Ａは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Ｙ軸運動システムの上面図である。 図４Ｂは、図４Ａの拡大部分上面図である。 図５Ａは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Ｙ軸運動システムの等角図である。 図５Ｂは、図５Ａの縦断面図である。 図６は、その上に搭載されたグリッパ運動制御アセンブリを伴うキャリアアセンブリ側面フレームの側面図である。 図７Ａは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、ボイスコイルアセンブリの等角図である。 図７Ｂは、ボイスコイルアセンブリの側面図である。 図８は、２つの断面図を示す、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Ｙ軸運動システムの上面図である。 図９は、図８に示されるようなボイスコイルアセンブリの断面図である。 図１０は、図８に示されるような中心枢動アセンブリの断面図である。 図１１は、本教示のガスエンクロージャアセンブリおよび関連システム構成要素の種々の実施形態の概略図である。 図１２は、１）ガスエンクロージャ内で制御されたガス環境を確立するために使用され得るようなガス源、ならびに種々の空気圧動作型デバイスおよび装置で使用するためのガスを統合して制御するため、２）超音波空気ベアリングのための真空予圧に使用され得るような真空源を統合して制御するための封入印刷システムおよび構成要素の種々の実施形態の概略図である。
図１Ａは、本教示のガスエンクロージャの種々の実施形態による、ガスエンクロージャ１０００の斜視図を描写する。ガスエンクロージャアセンブリ１０００は、前パネルアセンブリ１２００と、中央パネルアセンブリ１３００と、後パネルアセンブリ１４００とを含むことができる。前パネルアセンブリ１２００は、前天井パネルアセンブリ１２６０と、基板を受容するための開口部１２４２を有することができる前壁パネルアセンブリ１２４０と、前基部パネルアセンブリ１２２０とを含むことができる。後パネルアセンブリ１４００は、後天井パネルアセンブリ１４６０と、後壁パネルアセンブリ１４４０と、後基部パネルアセンブリ１４２０とを含むことができる。中央パネルアセンブリ１３００は、第１の中央エンクロージャパネルアセンブリ１３４０と、中央壁および天井パネルアセンブリ１３６０と、第２の中央エンクロージャパネルアセンブリ１３８０と、ならびに中央基部パネルアセンブリ１３２０とを含むことができる。
加えて、図１Ａで描写されるように、中央パネルアセンブリ１３００は、実質的に低粒子の環境の第１のプリントヘッド管理システム、ならびに第２のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ（図示せず）を含むことができる。ガスエンクロージャアセンブリの一区分として構築される補助エンクロージャの種々の実施形態は、ガスエンクロージャシステムの作業容積から密閉可能に隔離されることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約１％未満またはそれと等しくあり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約２％未満またはそれと等しくあり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約５％未満またはそれと等しくあり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約１０％未満またはそれと等しくあり得る。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、補助エンクロージャは、ガスエンクロージャシステムのエンクロージャ容積の約２０％未満またはそれと等しくあり得る。反応性ガスを含有する周囲環境への補助エンクロージャの開口部が、例えば、保守手順を行うために示されても、ガスエンクロージャの作業容積から補助エンクロージャを隔離することによって、ガスエンクロージャの容積全体の汚染を防止することができる。さらに、ガスエンクロージャの印刷システムエンクロージャ部分と比較して、補助エンクロージャの比較的小さい容積を考慮すると、補助エンクロージャの回復時間は、印刷システムエンクロージャ全体の回復時間より有意に少ない時間を要し得る。
図１Ｂで描写されるように、ガスエンクロージャ１０００は、完全に構築されたときに、その上に印刷システム２０００が搭載され得る、隣接基部またはパンを形成する、前基部パネルアセンブリ１２２０と、中央基部パネルアセンブリ１３２０と、後基部パネルアセンブリ１４２０とを含むことができる。図１Ａのガスエンクロージャアセンブリ１０００について説明されるものと同様に、ガスエンクロージャ１０００の前パネルアセンブリ１２００と、中央パネルアセンブリ１３００と、後パネルアセンブリ１４００とを備える、種々のフレーム部材およびパネルは、印刷システムエンクロージャを形成するように印刷システム２０００の周囲に輪郭形成されることができる。前パネルアセンブリ１２００は、ガスエンクロージャの第１のトンネルエンクロージャ区分を形成するように搭載される印刷システム２０００の周囲に輪郭形成されることができる。同様に、後パネルアセンブリ１４００は、ガスエンクロージャの第２のトンネルエンクロージャ区分を形成するように、印刷システム２０００の周囲に輪郭形成されることができる。加えて、中央パネルアセンブリ１３００は、ガスエンクロージャのブリッジエンクロージャ区分を形成するように、印刷システム２０００のブリッジ区分の周囲に輪郭形成されることができる。ともに、第１のトンネルエンクロージャ区分、第２のトンネル区分、およびブリッジエンクロージャ区分は、印刷エンクロージャ区分を形成することができる。本明細書でさらに詳細に議論されるように、本教示によると、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに、種々の測定および保守タスクを行うために、例えば、印刷プロセス中に、補助エンクロージャが、印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離されることができる。
さらに、ガスエンクロージャ１０００等の完全に構築されたガスエンクロージャアセンブリは、種々の環境制御システムと統合されたときに、印刷システム２０００等のＯＬＥＤ印刷システムの種々の実施形態を含む、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を形成することができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態によると、ガスエンクロージャアセンブリによって画定される内部容積の環境制御は、例えば、具体的波長のライトの数および配置による、照明の制御、粒子制御システムの種々の実施形態を使用する粒子状物質の制御、ガス精製システムの種々の実施形態を使用する反応性ガス種の制御、および熱調整システムの種々の実施形態を使用するガスエンクロージャアセンブリの温度制御を含むことができる。
図１Ｃにおいて拡大図で示される、図１Ｂの印刷システム２０００等の印刷システムは、基板上の具体的な場所へのインク滴の確実な配置を可能にする、いくつかのデバイスおよび装置から成ることができる。これらのデバイスおよび装置は、プリントヘッドアセンブリ、インク送達システム、プリントヘッドアセンブリと基板との間の相対運動を提供するための運動システム、基板支持装置、基板装填および装填解除システム、ならびにプリントヘッド管理システムを含むことができるが、それらに限定されない。
プリントヘッドアセンブリは、制御された割合、速度、およびサイズでインクの液滴を放出することが可能な少なくとも１つのオリフィスを伴う、少なくとも１つのインクジェットヘッドを含むことができる。インクジェットヘッドは、インクをインクジェットヘッドに提供するインク供給システムによって送給される。図１Ｃの拡大図に示されるように、印刷システム２０００は、チャック、例えば、限定されないが、真空チャック、圧力ポートを有する基板浮動式チャック、ならびに真空および圧力ポートを有する基板浮動式チャック等の基板支持装置によって支持され得る、基板２０５０等の基板を有することができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、基板支持装置は、超音波浮動式テーブルであることができる。後に本明細書でさらに詳細に議論されるように、図１Ｃの超音波浮動式テーブル２２００は、基板２０５０を支持するために使用されることができ、Ｙ軸運動システムと併せて、基板２０５０の無摩擦運搬を提供する基板運搬システムの一部であることができる。本教示のＹ軸運動システムは、本明細書でさらに詳細に議論されるように、基板を保持するためのグリッパシステム（図示せず）を含み得る、第１のＹ軸支持ビーム２３５１と、第２のＹ軸支持ビーム２３５２とを含むことができる。Ｙ軸運動は、線形空気ベアリングまたは線形機械システムのいずれかによって提供されることができる。図１Ｂおよび図１Ｃに示される印刷システム２０００の超音波浮動式テーブル２２００は、印刷プロセス中の図１Ａのガスエンクロージャ１０００を通した基板２０５０の進行を画定することができる。
図１Ｃは、概して、基板支持に加えて、基板の運搬中に浮動を提供することができる、印刷システム２０００用の基板浮動式テーブル２２００の実施例を図示する。図１Ｃの実施例では、コンベヤの上に位置するような超音波浮動式テーブル２２００の第１の領域２２０１中に基板２０５０を位置付けるために、ハンドラまたは他の運搬が使用されることができる。コンベヤは、機械的接触を使用して（例えば、ピン、トレイ、または支持フレーム構成のアレイを使用して）、または基板２０５０を制御可能に浮動させるためにガスクッションを使用して（例えば、「空気ベアリング」テーブル構成を使用して）のいずれか等で、印刷システム内の規定場所に基板２０５０を位置付けることができる。超音波浮動式テーブル２２００の印刷領域２２０２が、加工中に基板２０５０上に１つまたはそれを上回る層を制御可能に堆積させるために使用されることができる。印刷領域２２０２はまた、超音波浮動式テーブル２２００の第２の領域２２０３に結合されることもできる。コンベヤは、超音波浮動式テーブル２２００の第１の領域２２０１、印刷領域２２０２、および第２の領域２２０３に沿って延在することができ、基板２０５０は、種々の堆積タスクのために所望に応じて、または単一の堆積動作中に再配置されることができる。第１の領域２２０１、印刷領域２２０２、および第２の領域２２０３の近傍の制御された環境は、共同で共有されることができる。種々の実施形態によると、印刷システムの中および外への基板の運搬が直線的であり得ないように、基板は、印刷システムの中へ投入されることができる、または例えば、第１の領域２２０１から、印刷システムから除去されることができる。
図１Ｃの印刷システム２０００は、各プリントヘッドデバイスが、例えば、ノズル印刷、熱ジェット、もしくはインクジェットタイプの１つまたはそれを上回るプリントヘッドを有する、１つまたはそれを上回るプリントヘッドデバイス２５０５を含むことができる。１つまたはそれを上回るプリントヘッドデバイス２５０５は、第１のＸ軸キャリッジアセンブリ２３０１等のオーバーヘッドキャリッジに結合される、または別様にそれを横断することができる。本教示の印刷システム２０００の種々の実施形態について、１つまたはそれを上回るプリントヘッドデバイス２５０５の１つまたはそれを上回るプリントヘッドは、基板２０５０の「上向き」構成で基板２０５０上に１つまたはそれを上回るパターン化された有機層を堆積させるように構成されることができる。そのような層は、例えば、電子注入または輸送層、正孔注入または輸送層、遮断層、もしくは放出層のうちの１つまたはそれを上回るものを含むことができる。そのような材料は、１つまたはそれを上回る電気的機能層を提供することができる。
印刷は、プリントヘッドデバイスアセンブリと基板との間の相対運動を要求する。これは、運動システム、典型的には、ガントリまたは分割軸ＸＹＺシステムを用いて達成されることができる。プリントヘッドアセンブリが、静止基板の上を移動することができる（ガントリ型）か、または分割軸構成の場合、プリントヘッドおよび基板が両方とも移動することができるかのいずれかである。別の実施形態では、プリントヘッドアセンブリは、例えば、ＸおよびＹ軸で、実質的に静止し得、基板は、プリントヘッドに対してＸおよびＹ軸で移動することができ、Ｚ軸運動が、基板支持装置によって、またはプリントヘッドアセンブリと関連付けられるＺ軸運動システムによってのいずれかで提供される。プリントヘッドが基板に対して移動すると、インクの液滴が、基板上の所望の場所に堆積させられるように、正しい時間に放出される。基板が、基板装填および装填解除システムを使用して、挿入され、プリンタから除去されることができる。プリンタ構成に応じて、これは、機械コンベヤ、運搬アセンブリを伴う基板浮動式テーブル、またはエンドエフェクタを伴う基板移送ロボットを用いて達成されることができる。プリントヘッド管理システムは、ノズル発射のチェック、ならびにプリントヘッド内の全ノズルからの滴体積、速度、および軌道の測定等のそのような測定タスクと、インクジェットノズル表面から過剰なインクを拭き取るまたは吸い取ること、インク供給からプリントヘッドを通して廃棄物容器の中へインクを放出することによってプリントヘッドをプライミングしてパージすること、およびプリントヘッドの交換等の保守タスクとを可能にする、いくつかのサブシステムから成ることができる。ＯＬＥＤ印刷システムを備えることができる種々の構成要素を考慮すると、ＯＬＥＤ印刷システムの種々の実施形態は、種々の占有面積および形状因子を有することができる。
図１Ｃに関して、印刷システム基部２１００は、ブリッジ２１３０が搭載される、第１のライザ２１２０と、第２のライザ２１２２とを含むことができる。印刷システム２０００の種々の実施形態については、ブリッジ２１３０は、ブリッジ２１３０を横断して、それぞれ、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１および第２のプリントヘッドアセンブリ２５０２の移動を制御し得る、第１のＸ軸キャリッジアセンブリ２３０１および第２のＸ軸キャリッジアセンブリ２３０２を支持することができる。印刷システム２０００の種々の実施形態については、第１のＸ軸キャリッジアセンブリ２３０１および第２のＸ軸キャリッジアセンブリ２３０２は、本質的に低粒子生成である、線形空気ベアリング運動システムを利用することができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態によると、Ｘ軸キャリッジは、その上に搭載されたＺ軸移動プレートを有することができる。図１Ｃでは、第１のＸ軸キャリッジアセンブリ２３０１が、第１のＺ軸移動プレート２３１０を伴って描写される一方で、第２のＸ軸キャリッジアセンブリ２３０２は、第２のＺ軸移動プレート２３１２を伴って描写される。図１Ｃは、２つのキャリッジアセンブリおよび２つのプリントヘッドアセンブリを描写するが、印刷システム２０００の種々の実施形態については、単一のキャリッジアセンブリおよび単一のプリントヘッドアセンブリがあり得る。例えば、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１および第２のプリントヘッドアセンブリ２５０２のいずれかが、Ｘ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ上に搭載されることができる一方で、基板２０５０の特徴を点検するためのカメラシステムは、第２のＸ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ上に搭載されることができる。印刷システム２０００の種々の実施形態は、単一のプリントヘッドアセンブリを有することができ、例えば、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１および第２のプリントヘッドアセンブリ２５０２のいずれかが、Ｘ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ上に搭載されることができる一方で、基板２０５０上に印刷されるカプセル化層を硬化させるための紫外線ランプは、第２のＸ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ上に搭載されることができる。印刷システム２０００の種々の実施形態については、単一のプリントヘッドアセンブリ、例えば、Ｘ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ上に搭載される第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１および第２のプリントヘッドアセンブリ２５０２のいずれかがあり得る一方で、基板２０５０上に印刷されるカプセル化層を硬化させるための熱源は、第２のキャリッジアセンブリ上に搭載されることができる。
図１Ｃでは、図１Ｃの第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１および第２のプリントヘッドアセンブリ２５０２等の各プリントヘッドデバイスアセンブリは、複数のプリントヘッドデバイス２５０５を描写する、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１の部分図で描写されるように、少なくとも１つのプリントヘッドデバイスの中に搭載された複数のプリントヘッドを有することができる。プリントヘッドデバイスは、例えば、限定されないが、少なくとも１つのプリントヘッドへの流体および電子接続を含むことができ、各プリントヘッドは、制御された割合、速度、およびサイズでインクを放出することが可能な複数のノズルまたはオリフィスを有する。印刷システム２０００の種々の実施形態について、プリントヘッドアセンブリは、約１〜約６０個のプリントヘッドデバイスを含むことができ、各プリントヘッドデバイスは、各プリントヘッドデバイスの中に約１〜約３０個のプリントヘッドを有することができる。プリントヘッド、例えば、工業用インクジェットヘッドは、約０．１ｐＬ〜約２００ｐＬの液滴体積を放出し得る、約１６〜約２０４８個のノズルを有することができる。
本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態によると、非常に多くのプリントヘッドデバイスおよびプリントヘッドを考慮すると、第１のプリントヘッド管理システム２７０１および第２のプリントヘッド管理システム２７０２は、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに種々の測定および保守タスクを行うために、印刷プロセス中に印刷システムエンクロージャから隔離され得る、補助エンクロージャに収納されることができる。図１Ｃで見られることができるように、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１は、第１のプリントヘッド管理システム装置２７０７、２７０９、および２７１１によって行われ得る、種々の測定ならびに保守手順の即時実施のために、第１のプリントヘッド管理システム２７０１に対して位置付けられて見られることができる。装置２７０７、２７０９、および２０１１は、種々のプリントヘッド管理機能を果たすための種々のサブシステムまたはモジュールのうちのいずれかであることができる。例えば、装置２７０７、２７０９、および２０１１は、滴測定モジュール、プリントヘッド交換モジュール、パージ容器モジュール、およびブロッタモジュールのうちのいずれかであることができる。図１Ｃで描写されるように、第１のプリントヘッド管理システム２７０１は、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１に対して位置付けるために線形レール運動システム２７０５上に搭載され得る、装置２７０７、２７０９、および２７１１を有することができる。同様に、第２のプリントヘッド管理システム２７０２内に収納される種々の装置は、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０２に対して位置付けるために線形レール運動システム２７０６上に搭載されることができる。
第１の作業容積、例えば、印刷システムエンクロージャから閉鎖されるとともに、密閉可能に隔離されることができる、補助エンクロージャを有する、ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態に関して、再度、図１Ｂを参照する。図１Ｃで描写されるように、印刷システム２０００の上に４つのアイソレータ、すなわち、印刷システム２０００の超音波浮動式テーブル２２００を支持する、第１のアイソレータセット２１１０（第２のものは対向側に示されていない）、および第２のアイソレータセット２１１２（第２のものは対向側に示されていない）があり得る。図１Ｂのガスエンクロージャ１０００については、第１のアイソレータセット２１１０および第２のアイソレータセット２１１２は、中央基礎パネルアセンブリ１３２０の第１のアイソレータ壁パネル１３２５および第２のアイソレータ壁パネル１３２７等の個別のアイソレータ壁パネルのそれぞれの中に搭載されることができる。図１Ｂのガスエンクロージャ１０００については、中央基礎アセンブリ１３２０は、第１のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３３０、ならびに第２のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３７０を含むことができる。ガスエンクロージャ１０００の図１Ｂは、第１の後壁パネルアセンブリ１３３８を含むことができる、第１のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３３０を描写する。同様に、第２の後壁パネルアセンブリ１３７８を含むことができる、第２のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３７０も描写されている。第１のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３３０の第１の後壁パネルアセンブリ１３３８は、第２の後壁パネルアセンブリ１３７８について示されるように同様に構築されることができる。第２のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３７０の第２の後壁パネルアセンブリ１３７８は、第２の後壁フレームアセンブリ１３７８に密閉可能に搭載された第２のシール支持パネル１３７５を有する、第２の後壁フレームアセンブリ１３７８から構築されることができる。第２のシール支持パネル１３７５は、基部２１００の第２の端部（図示せず）の近位にある、第２の通路１３６５を有することができる。第２のシール１３６７は、第２の通路１３６５の周囲で第２のシール支持パネル１３７５の上に搭載されることができる。第１のシールは、同様に、第１のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３３０のための第１の通路の周囲に位置付けられて搭載されることができる。補助パネルアセンブリ１３３０および補助パネルアセンブリ１３７０内の各通路は、図１Ｃの第１および第２のプリントヘッド管理システムプラットフォーム２７０３および２７０４が通路を通過するようなプリントヘッド管理システムプラットフォームに適応することができる。本教示によると、補助パネルアセンブリ１３３０および補助パネルアセンブリ１３７０を密閉可能に隔離するために、図１Ｂの第２の通路１３６５等の通路は、密閉可能でなければならない。印刷システム基部に添着されたプリントヘッド管理システムプラットフォームの周囲で図１Ｂの第２の通路１３６５等の通路を密閉するために、膨張式シール、ベローズシール、およびリップシール等の種々のシールが使用されることができると考慮される。
第１のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３３０および第２のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３７０は、それぞれ、第１の床パネルアセンブリ１３４１の第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２の床パネルアセンブリ１３８１の第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２を含むことができる。第１の床パネルアセンブリ１３４１は、中央パネルアセンブリ１３００の第１の中央エンクロージャパネルアセンブリ１３４０の一部として図１Ｂで描写されている。第１の床パネルアセンブリ１３４１は、第１の中央エンクロージャパネルアセンブリ１３４０および第１のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３３０の両方と共通するパネルアセンブリである。第２の床パネルアセンブリ１３８１は、中央パネルアセンブリ１３００の第２の中央エンクロージャパネルアセンブリ１３８０の一部として図１Ｂで描写されている。第２の床パネルアセンブリ１３８１は、第２の中央エンクロージャパネルアセンブリ１３８０および第２のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３７０の両方と共通するパネルアセンブリである。
本明細書で以前に議論されたように、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１は、第１のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０３に収納されることができ、第２のプリントヘッドアセンブリ２５０２は、第２のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０４に収納されることができる。本教示のシステムおよび方法によると、第１のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０３および第２のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０４は、種々のプリントヘッドアセンブリが、印刷プロセス中に印刷のために位置付けられることができるように、周縁（図示せず）を有し得る開口部を底部に有することができる。加えて、筐体を形成する第１のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０３および第２のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０４の部分は、フレームアセンブリ部材およびパネルが密封エンクロージャを提供することが可能であるように、種々のパネルアセンブリについて本明細書に説明されるように構築されることができる。
加えて、種々のフレーム部材の密封のために使用され得る、圧縮性ガスケットが、第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２のそれぞれの周囲に、または代替として、第１のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０３および第２のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０４の周縁の周囲に、添着されることができる。
本教示によると、圧縮性ガスケット材料は、例えば、限定されないが、当技術分野では、膨張ゴム材料または膨張ポリマー材料とも称される、閉鎖セルポリマー材料の種類の中のいずれかから選択されることができる。簡潔には、閉鎖セルポリマーは、各離散セルがポリマー材料によって封入される、それによってガスが離散セルに封入される様式で調製される。フレームおよびパネル構成要素の気密密閉で使用するために望ましい圧縮性閉鎖セルポリマーガスケット材料の性質は、それらが広範囲の化学種にわたる化学攻撃に対して堅固である、優れた湿気障壁性質を保有する、広い温度範囲にわたって弾性である、および恒久的圧縮設定に対して耐性を持つことを含むが、それらによって限定されない。一般に、開放セル構造ポリマー材料と比較して、閉鎖セルポリマー材料は、より高い寸法安定性、より低い湿気吸収係数、およびより高い強度を有する。閉鎖セルポリマー材料が作製され得る、種々のタイプのポリマー材料は、例えば、シリコーン、ネオプレン、エチレンポリエチレンジエンターポリマー（ＥＰＴ）、エチレンポリエチレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）を使用して作製されるポリマーおよび複合材料、ビニルニトリル、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ならびにそれらの種々のコポリマーおよび混合物を含むことができるが、それらによって限定されない。
閉鎖セル圧縮性ガスケット材料に加えて、本教示によるガスエンクロージャアセンブリの実施形態を構築する際に使用するための所望の属性を有する、一種の圧縮性ガスケット材料の別の実施例は、中空押出圧縮性ガスケット材料の種類を含む。一種の材料としての中空押出ガスケット材料は、それらが広範囲の化学種にわたる化学攻撃に対して堅固である、優れた湿気障壁性質を保有する、広い温度範囲にわたって弾性である、および恒久的圧縮設定に対して耐性を持つことを含むが、それらによって限定されない、望ましい属性を有する。そのような中空押出圧縮性ガスケット材料は、例えば、限定されないが、Ｕセル、Ｄセル、正方形セル、長方形セル、ならびに種々のカスタム形状因子中空押出ガスケット材料のうちのいずれか等の多種多様な形状因子で提供されることができる。種々の中空押出ガスケット材料は、閉鎖セル圧縮性ガスケット加工に使用されるポリマー材料から加工されることができる。例えば、限定されないが、中空押出ガスケットの種々の実施形態は、シリコーン、ネオプレン、エチレンポリエチレンジエンターポリマー（ＥＰＴ）、エチレンポリエチレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）を使用して作製されるポリマーおよび複合材料、ビニルニトリル、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ならびにそれらの種々のコポリマーおよび混合物から加工されることができる。そのような中空セルガスケット材料の圧縮は、所望の属性を維持するために、約５０％偏向を超えるべきではない。第１のプリントヘッドアセンブリドッキングガスケット１３４５および第２のプリントヘッドアセンブリドッキングガスケット１３８５を使用して、プリントヘッドアセンブリを密閉するために、種々のタイプの膨張式シールが利用されることができると考慮される。そのような膨張式シールは、処理中に急速密閉および非密閉を提供するとともに、シリコーン、ネオプレン、およびブチルゴム材料等の低粒子生成の低ガス放出ポリマー材料等の低汚染材料から加工されてもよい。
図１Ｂで描写されるように、第１のプリントヘッドアセンブリドッキングガスケット１３４５および第２のプリントヘッドアセンブリドッキングガスケット１３８５は、それぞれ、第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２の周囲に添着されることができる。種々のプリントヘッド測定および保守手順中に、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１および第２のプリントヘッドアセンブリ２５０２は、それぞれ、第１のＸ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ２３０１および第２のＸ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ２３０２によって、それぞれ、第１の床パネルアセンブリ１３４１の第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２の床パネルアセンブリ１３８１の第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２を覆って位置付けられることができる。その点に関して、種々のプリントヘッド測定および保守手順について、第１のプリントヘッドアセンブリ２５０１および第２のプリントヘッドアセンブリ２５０２は、第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２を覆うこと、または密閉することなく、それぞれ、第１の床パネルアセンブリ１３４１の第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２の床パネルアセンブリ１３８１の第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２を覆って位置付けられることができる。第１のＸ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ２３０１および第２のＸ、Ｚ軸キャリッジアセンブリ２３０２は、それぞれ、第１のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０３および第２のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０４を、それぞれ、第１のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３３０および第２のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３７０とドッキングすることができる。種々のプリントヘッド測定および保守手順では、そのようなドッキングは、第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２を密閉する必要なく、第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２を効果的に閉鎖してもよい。種々のプリントヘッド測定および保守手順について、ドッキングは、プリントヘッドアセンブリエンクロージャおよびプリントヘッド管理システムパネルアセンブリのそれぞれの間のガスケットシールの形成を含むことができる。図１Ｂの第２の通路１３６５および相補的な第１の通路等の通路を密閉可能に閉鎖することと併せて、第１のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０３および第２のプリントヘッドアセンブリエンクロージャ２５０４が、第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２を密閉可能に閉鎖するように、第１のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３３０および第２のプリントヘッド管理システム補助パネルアセンブリ１３７０とドッキングされるとき、そのように形成された複合構造は、密封される。
加えて、本教示によると、例えば、図１Ｂの第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２等の通路を密閉可能に閉鎖するために、構造的閉鎖を使用することによって、補助エンクロージャが、印刷システムエンクロージャ等の別の内部エンクロージャ容積、ならびにガスエンクロージャアセンブリの外部から隔離されることができる。本教示によると、構造的閉鎖は、開口部または通路のための種々の密閉可能カバーを含むことができ、そのような開口部または通路は、エンクロージャパネル開口部または通路の非限定的実施例を含む。本教示のシステムおよび方法によると、ゲートは、空気圧、油圧、電気、または手動作動を使用して、任意の開口部または通路を可逆的に覆う、もしくは可逆的に密閉可能に閉鎖するために使用されることができる、任意の構造的閉鎖であることができる。したがって、ゲートを使用して、図１Ｂの第１のプリントヘッドアセンブリ開口部１３４２および第２のプリントヘッドアセンブリ開口部１３８２は、可逆的に覆われる、または可逆的に密閉可能に閉鎖されることができる。
図１Ｃの印刷システム２０００の拡大図では、印刷システムの種々の実施形態は、基板浮動式テーブル基部２２２０によって支持される、超音波浮動式テーブル２２００を含むことができる。基板浮動式テーブル基部２２２０は、印刷システム基部２１００上に搭載されることができる。ＯＬＥＤ印刷システムの超音波浮動式テーブル２２００は、基板２０５０を支持するとともに、ＯＬＥＤ基板の印刷中にガスエンクロージャ１０００を通して基板２０５０が移動させられ得る、進行を画定することができる。本教示のＹ軸運動システムは、本明細書でさらに詳細に議論されるであろう、基板を保持するためのグリッパシステム（図示せず）を含み得る、第１のＹ軸支持ビーム２３５１と、第２のＹ軸支持ビーム２３５２とを含むことができる。Ｙ軸運動は、線形空気ベアリングまたは線形機械システムのいずれかによって提供されることができる。その点に関して、運動システム、すなわち、図１Ｃで描写されるように、Ｙ軸運動システムと併せて、超音波浮動式テーブル２２００は、印刷システムを通して基板２０５０の無摩擦運搬を提供することができる。
本教示によると、基板は、超音波浮動式テーブルを使用して形成されるガスクッション上で支持されてもよい。理論によって拘束されるわけではないが、図２Ａで描写されるように、超音波浮動式テーブルの種々の実施形態では、超音波浮動式テーブル２２００（図１Ｃ参照）の音放射体２２５０から基板２０５０を分離するガスクッションは、放射源からの半波長で形成された定在波の整数値である、間隙を有することができる。本教示の種々の実施形態によると、超音波浮動式テーブルの音放射体２２５０から基板２０５０を分離するガスクッションは、放射源から発する音波の波長よりも実質的に小さい間隙を有することができる。本教示の種々の実施形態によると、基板２０５０と音放射体２２５０との間の間隙は、約５０ミクロン〜約３００ミクロンであることができる。
図２Ｂおよび図２Ｃで描写されるように、基板２０５０は、音放射体２２５０が、剛性を増進するために選択された低圧予圧を提供するための真空マニホールド２２５２を含み得る、超音波浮動式テーブル２２００に対して浮上されることができる。真空マニホールド２２５０は、標的低圧予圧を提供するために調整され得る真空源と流体連通し得る、真空ポート２２５４を有することができる。本教示の超音波浮動式テーブルの種々の実施形態に関して、音放射体２２５０が、真空マニホールド２２５２を加工するように形成された一連の真空ポートを有することができる一方で、他の実施形態では、多孔質が、音放射体２２５０の表面にわたって均等に分配された制御可能な低い圧力を提供するために使用されることができる。真空予圧を利用する本教示の超音波浮動式テーブルの種々の実施形態に関して、基板２０５０は、図２Ｂで描写されるように、上向きの配向で超音波浮動式テーブル２２００を覆って浮上されることができる。真空予圧を利用する本教示の超音波浮動式テーブルの種々の実施形態に関して、基板２０５０は、図２Ｃで描写されるように、下向きの配向で超音波浮動式テーブル２２００の下に浮上されることができる。
図３は、例えば、堅牢なビームであり得るＹ軸ビーム２３５０上に搭載されるものとして図３で描写される、本教示によるＹ軸運動システムを描写する。座標系で描写されるように、超音波浮動式テーブル２２００上に搭載される２０５０等の基板は、＋／−Ｙ軸方向に進行することができる。超音波浮動式テーブル２２００が、精密なＺ軸位置付けとともに基板２０５０の無摩擦低粒子生成基板支持を提供する一方で、Ｙ軸運動システム２６００は、図１Ｃのプリントヘッドアセンブリ２５０１等のプリントヘッドアセンブリに対する基板２０５０の無摩擦低粒子Ｙ軸運搬を提供する。
浮動式テーブルと併せて利用される本教示の低粒子生成Ｙ軸運動システムの種々の実施形態は、例えば、大型ターンテーブル上に搭載されたチャックと比較されることができる。大型ターンテーブル上に搭載されたチャックの場合、大型モータが、大型ターンテーブルの動作において要求され、有意な熱放散ならびに固体部品に対する固体部品の移動に起因する粒子生成をもたらすであろう。本教示のグリッパシステムの種々の実施形態の場合、Ｙ軸移動のために要求される任意のリニアモータが、ターンテーブル上に搭載されたチャック用よりも実質的に小さいように、システムにおける唯一の慣性は、基板およびグリッパアセンブリの質量である。
また、本発明者らは、Ｙ軸ビーム２３５０が、たとえ高度に平坦および平行の両方である表面を提供するように製造されたとしても、Ｙ軸進行中にシータ−Ｚ（θ−Ｚ）軸に対する基板の配向の精度のための意図された使用に容認不可能であり得る、進行の偏位を生じ得ることを発見している。例えば、それによって限定されないが、ＯＬＥＤデバイス基板のピクセルの中へインクを印刷することは、平坦性および平行性の高い公差に製造されたビームが、依然として進行中に基板配向の容認不可能な偏位を生じ得る、進行軸における基板の精密な配向を要求するプロセスである。したがって、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０を運搬するための空気ベアリング運動システムを利用する、本教示のＹ軸運動システム２６００の種々の実施形態は、基板の確実で正確な低粒子生成Ｙ軸運搬を提供し、速い加速および減速を伴って高速で動作を提供するとともに、ガスエンクロージャシステム内の過剰な熱汚染の放散の必要性を除去することができる。加えて、Ｙ軸運動システム２６００のグリッパ運動制御アセンブリ２６５０は、進行軸と平行な基板配向のための高い精度を維持するように、Ｙ軸進行中にシータ−Ｚ（θ−Ｚ）軸を中心とした基板の配向の動的回転を提供することができる。故に、Ｙ軸運動システム２６００のグリッパ運動制御アセンブリ２６５０は、例えば、基板の飛行高度によって判定される水平面内のＹ軸進行方向と平行に、高い精度で基板配向を維持することができる。
図３に示されるように、線形Ｙ軸運動システム２６００の種々の実施形態は、基板グリッパアセンブリ２６１０、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０、ならびにグリッパ運動制御アセンブリ２６５０を含むことができる。図３では、グリッパアセンブリ２６１０は、例えば、それによって限定されないが、基板グリッパフレーム２６１４上で支持され得る、真空チャックバー２６１２等の基板握持表面を含むことができる。基板グリッパフレーム２６１４は、Ｙ軸運動システムアセンブリ２６００のＹ軸キャリッジアセンブリ２６２０に搭載されることができる。図３では、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０の第１の空気ベアリングパック２６２８Ａおよび第２の空気ベアリングパック２６２８Ｂは、それぞれ、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０を支持する複数の空気ベアリングの一部である、第１のサドルアーム２６２２Ａおよび第２のサドルアーム２６２２Ｂに搭載されて示されている。Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０は、ブラシレスリニアモータを使用して、＋／−Ｙ軸方向に平行移動されることができる。続いて本明細書でさらに詳細に議論されるように、グリッパ運動制御アセンブリ２６５０は、ボイスコイルモータアセンブリ２６３０Ａおよび２６３０Ｂ等のデュアルボイスコイルモータアセンブリ、ならびに枢動アセンブリ２６６０を利用することができる。グリッパ運動制御アセンブリの種々の実施形態は、位置センサおよび運動コントローラと併せて、少なくとも１つのボイスコイルモータと、空気ブッシング中心枢動部とを含むことができる。ボイスコイルモータに基づく本教示のＹ軸運動システムの種々の実施形態は、高度に信頼性があり、１ミクロン未満の配向正確度を提供することができる。加えて、Ｙ軸運動システムのそのようなグリッパアセンブリへの基板の直接結合は、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０の運搬のためのリニアブラシレスモータを使用して、速い加速ならびに減速を伴って無摩擦高速動作を可能にするとともに、進行軸と平行な基板配向のための高い精度を維持するように、グリッパ運動制御アセンブリ２６５０を使用して、Ｙ軸進行中にシータ−Ｚ（θ−Ｚ）軸を中心とした基板の配向の動的回転を可能にする。したがって、空気ベアリンググリッパシステムを利用する、Ｙ軸運動システムの種々の実施形態は、図１Ｃの印刷システム２０００等の印刷システムを通して、超音波浮動式テーブル２２００上で支持される基板２０５０の精密低粒子生成運搬を提供することができる。基板を移動させるためのそのような無摩擦Ｙ軸運動システムは、１つまたは２つのいずれかのＹ軸レールを利用することができる。サービス束キャリア２４３０は、例えば、光ケーブル、電気ケーブル、ワイヤ、管類、および同等物を含み得るが、それらによって限定されない、種々のサービス束の管理に使用されることができる。本教示による、サービス束の種々の実施形態は、機能する印刷システムを動作させるために要求される種々の光学、電気、機械、および流体接続を提供するように、印刷システムに接続されることができる。
図４Ａは、グリッパアセンブリ２６１０、Ｙ軸キャリッジアセンブリ上部プレート２６２４、およびグリッパ運動制御アセンブリ２６５０を示す、Ｙ軸運動システム２６００の上面図である。グリッパアセンブリ２６１０は、グリッパフレーム２６１４上に搭載された真空チャックバー２６１２を含むことができる。Ｙ軸キャリッジアセンブリ上部プレート２６２４は、第１の端部２６２３および第２の端部２６２５を有して、図４Ａで描写される。グリッパアセンブリ２６１０およびＹ軸キャリッジアセンブリ２６２０は、グリッパ運動制御アセンブリ２６５０のサブアセンブリを通して接合されることができる。例えば、第１のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａおよび第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂは、それぞれ、ボイスコイルアセンブリ筐体の片側ではＹ軸キャリッジアセンブリ２６２０に、ボイスコイル筐体の対向側ではグリッパアセンブリ２６１０に固着されることができる、第１および第２のボイスコイル筐体２６３２Ａならびに２６２３Ｂを有する。加えて、中心枢動部２６６０は、グリッパアセンブリ２６１０の突起２６１６に固着され得る、空気ベアリング筐体２６６２を含むことができる。図４Ｂは、Ｙ軸運動システム２６００の第２の端部２６２５の拡大上面図を描写する、図４Ａの空気ベアリングＹ軸運動システム２６００の部分上面図である。図４Ｂでは、グリッパアセンブリ２６１０の拡大上面図ならびにボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂの拡大上面図が、特に明らかである。グリッパフレーム２６１４上に搭載される真空チャックバー２６１２の種々の実施形態は、複数のうちの３つが図４Ｂに示される、複数の真空ソケット２６１３を含むことができる。真空ソケット２６１３は、真空チャックバー２６１２が、基板に容易に係合し、それを解放して、２本指または３本指握持デバイスのもの等の基板の両側機械的握持の必要性を排除することができるように、真空チャックバー２６１２の長さに沿って間隔を置いて離間される。Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０を支持するための図３の第１の空気ベアリングパック２６２８Ａおよび第２の空気ベアリングパック２６２８Ｂに加えて、第２の上部パック２６２８Ｄが、Ｙ軸キャリッジアセンブリ上部プレート２６２４の裏側に搭載されることができる（図３および図４Ｂ参照）。第１の上部パック（図示せず）は、第１のサドルアーム２６２２Ａの近位にあるＹ軸キャリッジアセンブリ上部プレート２６２４の対向する第１の端部２６２３の下で対称的に搭載されることができる（図４Ａ参照）。
本明細書でさらに詳細に議論されるように、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０を支持するための空気ベアリングパックに加えて、図４Ｂで描写される第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂのボイスコイル空気ベアリング２６４１が、第１のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａ（図４Ａ参照）と関連付けられるボイスコイル空気ベアリング（図示せず）とともに、グリッパアセンブリ２６１０の垂直安定化のために利用されることができる。図４Ｂの上面図レンダリングでは、単一の空気ベアリングが可視である。図４Ａのボイスコイルアセンブリ２６３０Ａおよび２６３０Ｂ等のボイスコイルアセンブリの中のボイスコイル空気ベアリングの予圧として、必要システム剛性を確実にすることができる。図４Ｂの上面図で描写されるように、本教示のＹ軸運動システムの種々の実施形態は、単一の空気ベアリングを含むことができる。ボイスコイルアセンブリの中の単一の空気ベアリングを利用する、システムおよび方法の種々の実施形態は、例えば、それによって限定されないが、重力、真空、または磁気予圧を使用して、空気ベアリングに前もって負荷を加えることができる。Ｙ軸運動システムの種々の実施形態は、ベアリング予圧を提供するように、対向する第２の空気ベアリングを利用してもよい。図４Ｂのボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂ等の本教示のボイスコイルモータアセンブリの種々の実施形態は、Ｙ軸キャリッジ２６２０に接合され得る、ボイスコイル筐体２６３３Ｂを含むことができる。本明細書でさらに詳細に議論されるように、ボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂのボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック２６４８Ｂは、ボイスコイルアセンブリをグリッパフレーム２６１４に添着するために使用されることができる。ボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂはまた、枢動ねじ２６３５Ｂおよび保持ねじ２６３６Ｂ、ならびに位置決めねじ２６３７Ｂを有し得る、ボイスコイルシャフト２６３４Ｂを含むこともできる。加えて、ボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂは、リニアエンコーダ２６３８Ｂを有することができる。最終的に、中心枢動部２６６０は、本教示のグリッパ運動制御システム２６５０の実施形態のために、確実かつ正確なシータ−Ｚ（θ−Ｚ）回転のための回転軸を提供するように構成される、空気ブッシングである。ボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂの部品が説明されているが、ボイスコイルアセンブリ２６３０Ａが、同様に説明されることができる。
図５Ａは、本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態による、Ｙ軸運動システムのキャリッジアセンブリ、グリッパ運動制御アセンブリ、およびグリッパアセンブリの等角図である。図５Ａで描写されるように、図５Ａは、それぞれ、第１および第２のサドルアーム２６２２Ａならびに２６２２Ｂを伴うＹ軸キャリッジアセンブリ２６２０を描写し、サドルアームは、パックがＹ軸ビーム２３５０の近位にあるように（図３参照）、それぞれ、その上に搭載された第１のパック２６２８Ａおよび第２のパック２６２８Ｂを有する。第１および第２のサドルアーム２６２２Ａならびに２６２２Ｂ、ならびにＹ軸キャリッジアセンブリ側面フレーム２６２６は、Ｙ軸キャリッジアセンブリ上部プレート２６２４に継合されることができる。Ｙ軸キャリッジアセンブリ側面フレーム２６２６は、Ｙ軸ビーム２３５０の近位にある（図３参照）第１の側面２６２７と、グリッパフレーム２６１４の近位にある第２の側面２６２９とを有することができる。グリッパ運動制御アセンブリ２６５０は、それぞれ、第１および第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａならびに２６３０Ｂと、中心枢動アセンブリ２６６０とを含むことができる。本明細書で以前に議論されたように、グリッパ運動制御アセンブリ２６５０は、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０およびグリッパアセンブリ２６１０の両方に接合され、それによって、Ｙ軸キャリッジアセンブリおよびグリッパアセンブリを効果的に接合する（図４Ｂも参照）。図３の基板２０５０等の基板がグリッパフレーム２６１４に搭載された真空チャックバー２６１２によって保持されるため、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０がＹ軸ビーム２３５０上を進行するにつれて（図３参照）、Ｙ軸ビームの不完全性の影響を相殺する動的角度（θ−Ｚ）調節が、グリッパ運動制御アセンブリ２６５０によって基板のために行われることができる。故に、Ｙ軸進行中の基板は、進行軸と平行な基板配向のために高い精度を維持するように、グリッパ運動制御アセンブリ２６５０を使用して、Ｙ軸進行中にシータ−Ｚ（θ−Ｚ）軸を中心として基板に対して高い精度で維持されることができる。グリッパ運動制御アセンブリ２６５０の種々の実施形態は、進行のＹ軸と平行な基板の配向を＋／−４３００マイクロラジアン以内に維持することができる。故に、Ｙ軸運動システム２６００のグリッパ運動制御アセンブリ２６５０は、例えば、基板の飛行高度によって判定される水平面内のＹ軸進行方向と平行に、高い精度で基板配向を維持することができる。
図５Ｂは、概して、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０に搭載されたグリッパアセンブリ２６１０を図示する、図５ＡのＹ軸キャリッジアセンブリ２６２０を通した縦断面斜視図を描写する。図５Ｂでは、それぞれ、第１および第２のボイスコイルモータアセンブリ２６３０Ａおよび２６３０Ｂ、ならびにグリッパフレーム２６１４上の真空チャックバー２６１２、および中心枢動部２６６０が示されている。図３および図５Ａでは、Ｙ軸キャリッジアセンブリ２６２０の第１の空気ベアリングパック２６２８Ａおよび第２の空気ベアリングパック２６２８Ｂが示されている。図４Ｂでは、Ｙ軸キャリッジアセンブリ上部プレート２６２４の下の第１および第２の空気ベアリングパックが説明された。図５Ｂに示されるように、Ｙ軸キャリッジアセンブリ側面フレーム２６２６は、空気ベアリングパック２６２８Ｅ−２６４０Ｈ等のその上に搭載された複数の空気ベアリングパックを有することができる。Ｙ軸ビーム２３５０の近位にあるキャリッジアセンブリのサドルアームおよび上部プレートの上に位置する空気ベアリングパックに加えて、Ｙ軸キャリッジアセンブリ側面フレーム２６２６上に搭載された複数の空気ベアリングパックは、側面フレーム２６２６とＹ軸ビーム２３５０の対応する側面との間にベアリング支持を提供することができる。本教示のＹ軸運動システムの種々の実施形態は、例えば、概して、図３−図５Ｂに図示されるように、印刷システムを通した基板の低粒子生成で低発熱の運搬を提供することができる。
図６は、グリッパフレーム２６１４の近位の側面である、Ｙ軸キャリッジアセンブリ側面フレーム２６２６の第２の側面２６２７を描写し、概して、グリッパフレーム２６１４が搭載されていないグリッパ運動制御アセンブリ２６５０を含む、Ｙ軸移動システムサブアセンブリを図示する。第１および第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａならびに２６３０Ｂが、Ｙ軸キャリッジアセンブリ側面フレーム２６２６の第２の側面２６２７の対向する上端に搭載されることができる一方で、中心枢動部２６６０は、Ｙ軸キャリッジアセンブリ側面フレーム２６２６の第２の側面２６２７の上中心部分の中に搭載されることができる。第１および第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａならびに２６３０Ｂは、それぞれ、第１のボイスコイルアセンブリシャフト２６３４Ａおよび第２のボイスコイルアセンブリシャフト２６３４Ｂ、ならびに第１のボイスコイルアセンブリ筐体２６３２Ａおよび第２のボイスコイルアセンブリ筐体２６３２Ｂを含むことができる。第１のボイスコイルアセンブリシャフト２６３４Ａおよび第２のボイスコイルアセンブリシャフト２６３４Ｂはそれぞれ、位置決めねじと、それぞれ、第１のボイスコイルアセンブリ位置決めねじ２６３５Ａおよび第２のボイスコイルアセンブリ位置決めねじ２６３７Ｂとを有することができ、各位置決めねじは、それぞれ、ボイスコイルアセンブリ位置決めねじ孔２６２１Ａおよび２６２１Ｂの中へ延在するシャンクを有する。加えて、図６で描写されるように、各ボイスコイルアセンブリシャフト、すなわち、第１のボイスコイルアセンブリシャフト２６３４Ａおよび第２のボイスコイルアセンブリシャフト２６３４Ｂは、枢動ねじおよび保持ねじ、すなわち、第１のボイスコイルアセンブリシャフト２６３４Ａのための枢動ねじ２６３５Ａおよび保持ねじ２６３６Ａと、第１のボイスコイルアセンブリシャフト２６３４Ｂのための枢動ねじ２６３５Ｂおよび保持ねじ２６３６Ｂとを有することができる。浮動式テーブルに対するグリッパアセンブリおよび基板の水平位置の初期調節のために、第１および第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａならびに２６３０Ｂの両方に関して、枢動ねじおよび保持ねじは、グリッパアセンブリおよび基板の水平位置が正しく調節されるまで弛緩されることでき、次いで、枢動ねじおよび保持ねじは、緊締される。ボイスコイルアセンブリ２６３０Ａおよび２６３０Ｂを平等に調節することが、浮動式テーブルに対して＋／−Ｚでグリッパアセンブリの位置の調節を行うように行われることができる（図３参照）一方で、ボイスコイルアセンブリ２６３０Ａおよび２６３０Ｂを不平等に調節することは、浮動式テーブルに対してシータ−Ｘ（θ−Ｘ）でグリッパアセンブリの位置の調節を行うように行われることができる。本明細書で以前に議論されたように、本教示のボイスコイルアセンブリの種々の実施形態は、第１のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａの空気ベアリング２６４０Ａおよび第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂの空気ベアリング２６４１Ａ等の上部または最上空気ベアリング、ならびに第１のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａの空気ベアリング２６４０Ｂおよび第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂの空気ベアリング２６４１Ｂ等の対向する底部空気ベアリングである、一対の空気ベアリングを利用する。各底部空気ベアリングは、各上部または最上空気ベアリングに前もって負荷を加えるために使用される。
図７Ａは、概して、本教示による、ボイスコイルアセンブリの等角図を図示する。ボイスコイルアセンブリは、第１のボイスコイル筐体側面２６３１、および対向するボイスコイル筐体の第２の側面２６３３、ならびにボイスコイルシャフト２６３４を有し得る、ボイスコイル筐体２６３２を含むことができる。ボイスコイルシャフト２６３４は、枢動ねじ２６３５および保持ねじ２６３６、ならびに位置決めねじ２６３７を含むことができ、その全ては、図６に関して本明細書で以前に議論されたように、浮動式テーブルに対するグリッパアセンブリの初期垂直調節で使用されることができる。図７Ｂでは、枢動ねじ２６３５および保持ねじ２６３６は、枢動ねじ２６３５を収容する枢動貫通孔２６４５、ならびに保持ねじ２６３６を収容する貫通スロット２６４６が明らかになるように、除去されている。ボイスコイルアセンブリ２６３０は、下部空気ベアリングが上部空気ベアリングに前もって負荷を加えるために使用される、上部空気ベアリング２６４２Ａおよび対向するまたは下部の空気ベアリング２６４２Ｂ等の一対の空気ベアリングを有することができる。ボイスコイルアセンブリ２６３０は、ボイスコイルアセンブリをグリッパフレームに添着するために使用され得る、ボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック２６４８を含むことができる（図４Ｂ参照）。加えて、本教示のボイスコイルアセンブリは、Ｘ方向に配向されるリニアエンコーダ２６３８を含むことができる。本教示のＹ軸運動システムの種々の実施形態は、ボイスコイルがキャリッジアセンブリに対してＸ方向に１〜２ミクロン以内で配向されることを可能にする、リニアエンコーダヘッドを利用し、本教示のＹ軸運動システムの種々の実施形態を利用して、Ｙ軸ビーム上の基板の運搬中にシータ−Ｚ（θ−Ｚ）の動的調節を提供する。加えて、図６のグリッパ運動制御アセンブリ２６５０の種々の実施形態に関して、一方のボイスコイルが正しいシータ−Ｚ（θ−Ｚ）配向に対応する場合、他方のボイスコイルが平等な相殺する様式で制御されるように、マスタ・スレーブ制御システムが、図６の第１のボイスコイルアセンブリ２６３０Ａおよび第２のボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂを制御するために使用されることができる。グリッパ運動制御アセンブリ２６５０の種々の実施形態は、進行のＹ軸と平行な基板の配向を＋／−４３００マイクロラジアン以内に維持することができる。故に、Ｙ軸運動システム２６００のグリッパ運動制御アセンブリ２６５０は、例えば、基板の飛行高度によって判定される水平面内のＹ軸進行方向と平行に、高い精度で基板配向を維持することができる。
図８は、図８および図９の断面図の位置を示す、図４Ａに類似する、グリッパアセンブリ２６１０、Ｙ軸キャリッジアセンブリ上部プレート２６２４、およびグリッパ運動制御アセンブリ２６５０を示す、Ｙ軸運動システム２６００の上面図である。
図９は、概して、ボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂを通した断面図として、図８で具体的に指定される、ボイスコイルアセンブリを通した断面図を図示するが、図９の断面図に関して本明細書で挙げられる任意の説明は、ボイスコイルアセンブリ２６３０Ａに同等に適用される。ボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック２６４８Ｂは、ボイスコイルアセンブリ２６３０Ｂの第１の空気ベアリング２６４１Ａと第２の空気ベアリング２６４１Ｂとの間に位置付けられて、図９で描写されている。第１の空気ベアリング２６４１Ａおよび第２の空気ベアリング２６４１Ｂのそれぞれには、空気ベアリング球形枢動部２６４３Ａおよび２６４３Ｂが、それぞれ、関連付けられる。第１の空気ベアリング２６４１Ａと関連付けられる空気ベアリング球形枢動部２６４３Ａおよび第１の空気ベアリング２６４１Ｂと関連付けられる空気ベアリング球形枢動部２６４３Ｂは、第１の空気ベアリング２６４１Ａおよび第２の空気ベアリング２６４１Ｂが搭載ブロック２６４８Ｂに対して平行配置に留まるように、各空気ベアリングがシータ−Ｘ（θ−Ｘ）およびシータ−Ｙ（θ−Ｙ）で浮動することを可能にする。第１の空気ベアリング２６４１Ａと第２の空気ベアリング２６４１Ｂとの間に配置されることに加えて、ボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック２６４８Ｂはまた、ボイスコイルホルダ２６４７に添着される。ボイスコイルホルダ２６４７およびボイスコイル磁石基部は、ボイスコイル筐体の第２の側面２６３３の内側に収納される。ボイスコイルホルダ２６４７は、コイル磁石基部２６４９と関連付けられるものとして図９で描写されている。動作中に、ボイスコイル磁石基部２６４９の移動の力は、ボイスコイル磁石ホルダ２６４７まで平行移動され、これは、ボイスコイルグリッパフレーム搭載ブロック２６４８Ｂまで、次いで、それによって、グリッパフレーム２６１４まで平行移動される。本明細書で以前に議論されたように、グリッパ運動制御アセンブリ２６５０の種々の実施形態は、２つのボイスコイルが同期して作用し、進行方向に対してグリッパアセンブリ配向を維持するように、２つのボイスコイルアセンブリのマスタ・スレーブ制御を使用することができる。また、図９では、真空溝２６１７と流体連通するグリッパアセンブリ２６１０の真空マニホールド２６１８も描写されている。図９で描写されるように、図４Ｂで描写される複数の真空ソケットは、真空溝２６１７を介して真空マニホールド２６１８と流体連通することができる。
図１０は概して、図８で指定されるような中心枢動アセンブリ２６６０を通した断面図を図示する。枢動アセンブリ２６６０は、第１の空気ブッシング２６６４Ａおよび第２の空気ブッシング２６６４Ｂを収納し得る、空気ブッシング筐体２６６２を含むことができる。第１の空気ブッシング２６６４Ａおよび第２の空気ブッシング２６６４Ｂは、中心シャフト２６６６の周囲に構成されることができ、２つの空気ブッシングの使用が、必要システム剛性を付与する。第１の空気ブッシング２６６４Ａおよび第２の空気ブッシング２６６４Ｂは、不活性ガス等のガス流さえも中心シャフト２６６６の周囲で均等に分配され得ることを確実にするように、多孔質黒鉛等の多孔質材料から加工されることができる。中心シャフト２６６６は、キャリッジアセンブリ上部プレート２６２４に固着され得る、上部クランプ２６６５および下部クランプ２６６７によって保持されることができる。中心枢動部アダプタプレート２６６９は、空気ブッシング筐体２６６２をグリッパフレーム２６１４に添着するように構成されることができる。その点に関して、キャリッジアセンブリ移動の結果としての空気ブッシングアセンブリ２６６０の任意のシータ−Ｚ（θ−Ｚ）回転が、それに応答してグリッパアセンブリ２６１０に平行移動されるであろう。また、図１０では、キャリッジアセンブリ空気ベアリング２６３８Ｄ（図４Ｂ参照）およびキャリッジアセンブリ空気ベアリング２６３８Ｈ（図５Ｂ参照）も描写されている。
本明細書で以前に議論されたように、印刷エンクロージャ内で制御された環境を維持することは、種々のＯＬＥＤデバイスの製造に関連する種々のプロセスにとって最重要である。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態によると、ガスエンクロージャアセンブリによって画定される内部容積の環境制御は、続いて本明細書でさらに詳細に議論されるように、例えば、具体的波長のライトの数および設置による、照明の制御、粒子制御システムの種々の実施形態を使用する、粒子状物質の制御、ガス精製システムの種々の実施形態を使用する、反応性ガス種の制御、および熱調整システムの種々の実施形態を使用する、ガスエンクロージャアセンブリの温度制御を含むことができる。熱調整の一側面は、例えば、本明細書で以前に説明されたように、Ｙ軸運動システムの設計によって与えられるような封入印刷システム内の熱負荷を最小限にすることに関する。
図１１は、ガスエンクロージャアセンブリ５００Ａを示す、概略図である。本教示によるガスエンクロージャシステム５００Ａの種々の実施形態は、印刷システムを収納するためのガスエンクロージャ１０００Ａと、ガスエンクロージャ１０００Ａと流体連通するガス精製ループ３１３０と、少なくとも１つの熱調整システム３１４０とを備えることができる。加えて、ガスエンクロージャシステム５００Ａの種々の実施形態は、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの組み合わせ等の非反応性（不活性）ガス源、ならびに清浄乾燥空気（ＣＤＡ）源を統合して制御し得る、外部ガスループ３２００を有することができる。外部ガスループ３２００は、それによって限定されないが、基板浮動式テーブル、空気ベアリング、および空気圧動作型ロボット、および同等物、ならびにＯＬＥＤ印刷システム用の基板浮動式テーブル等の種々のデバイスを動作させるための不活性ガスを供給することができる。外部ガスループ３２００の種々の実施形態は、加えて、ガスエンクロージャシステム５００Ａは、ガスエンクロージャシステム５００Ａの内部の循環および濾過システム内部（図示せず）を有することができる。
図１１で描写されるように、本教示によるガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態について、濾過システムの設計は、ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態のために連続的に濾過され、内部で循環させられる不活性ガスから、ガス精製ループ３１３０を通して循環させられる不活性ガスを分離することができる。ガス精製ループ３１３０は、ガスエンクロージャ１０００Ａから、溶媒除去構成要素３１３２へ、次いで、ガス精製システム３１３４への出口ライン３１３１を含む。溶媒ならびに酸素、オゾン、および水蒸気等の他の反応性ガス種が精製された不活性ガスが、次いで、入口ライン３１３３を通してガスエンクロージャ１０００Ａに戻される。ガス精製ループ３１３０はまた、適切な導管および接続、ならびにセンサ、例えば、酸素、オゾン、水蒸気、および溶媒蒸気センサを含んでもよい。ファン、送風機、またはモータ、および同等物等のガス循環ユニットは、別個に提供されることができる、または例えば、ガス精製ループ３１３０を通してガスを循環させるようにガス精製システム３１３４の中に統合されることができる。ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態によると、溶媒除去システム３１３２およびガス精製システム３１３４は、図１１に示される概略図で別個のユニットとして示されているが、溶媒除去システム３１３２およびガス精製システム３１３４は、単一の精製ユニットとしてともに収納されることができる。
図１１のガス精製ループ３１３０は、ガスエンクロージャ１０００Ａから循環させられる不活性ガスが、出口ライン３１３１を介して溶媒除去システム３１３２を通過するように、ガス精製システム３１３４の上流に配置された溶媒除去システム３１３２を有することができる。種々の実施形態によると、溶媒除去システム３１３２は、図１１の溶媒除去システム３１３２を通過する不活性ガスから溶媒蒸気を吸着することに基づく、溶媒閉じ込めシステムであってもよい。例えば、限定されないが、活性炭、分子篩、および同等物等の１つまたは複数の吸着剤層が、多種多様の有機溶媒蒸気を効果的に除去してもよい。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、溶媒除去システム３１３２内の溶媒蒸気を除去するために、冷却トラップ技術が採用されてもよい。本明細書で以前に議論されたように、本教示によるガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態について、図１１のガスエンクロージャシステム５００Ａ等のガスエンクロージャシステムを通って連続的に循環する不活性ガスからのそのような種の効果的な除去を監視するために、酸素、オゾン、水蒸気、および溶媒蒸気センサ等のセンサが使用されてもよい。溶媒除去システムの種々の実施形態は、１つまたは複数の吸着剤層が再生もしくは交換され得るように、活性炭、分子篩、および同等物等の吸着剤が容量に達したときを示すことができる。分子篩の再生は、分子篩を加熱すること、分子篩をフォーミングガスと接触させること、それらの組み合わせ、および同等物を伴うことができる。酸素、オゾン、水蒸気、および溶媒を含む、種々の種を閉じ込めるように構成される分子篩は、加熱し、水素を含むフォーミングガス、例えば、約９６％窒素および４％水素を含むフォーミングガスに暴露することによって、再生されることができ、該割合は、体積または重量による。活性炭の物理的再生は、不活性環境下で、類似加熱手順を使用して行われることができる。
任意の好適なガス精製システムが、図１１のガス精製ループ３１３０のガス精製システム３１３４に使用されることができる。例えば、ＭＢＲＡＵＮ Ｉｎｃ．（Ｓｔａｔｈａｍ， Ｎｅｗ Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ）またはＩｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ａｍｅｓｂｕｒｙ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から入手可能なガス精製システムが、本教示によるガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態の中への統合のために有用であり得る。ガス精製システム３１３４が、ガスエンクロージャシステム５００Ａ内の１つまたはそれを上回る不活性ガスを精製するため、例えば、ガスエンクロージャアセンブリ内のガス雰囲気全体を精製するために、使用されることができる。本明細書で以前に議論されたように、ガス精製ループ３１３０を通してガスを循環させるために、ガス精製システム３１３４は、ファン、送風機、またはモータ、ならびに同等物等のガス循環ユニットを有することができる。その点に関して、ガス精製システムを通して不活性ガスを移動させるための体積流量を定義し得る、エンクロージャの容積に応じて、ガス精製システムが選択されることができる。最大約４ｍ３の容積を伴うガスエンクロージャアセンブリを有する、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、約８４ｍ３／時間で移動し得る、ガス精製システムが使用されることができる。最大約１０ｍ３の容積を伴うガスエンクロージャアセンブリを有する、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、約１５５ｍ３／時間で移動し得る、ガス精製システムが使用されることができる。約５２〜１１４ｍ３の容積を有するガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態について、１つよりも多くのガス精製システムが使用されてもよい。
任意の好適なガスフィルタまたは精製デバイスが、本教示のガス精製システム３１３４に含まれることができる。いくつかの実施形態では、ガス精製システムは、デバイスのうち１つが、保守のためにラインから外され得、他方のデバイスが、中断することなくシステム動作を継続するために使用され得るように、２つの並列精製デバイスを備えることができる。いくつかの実施形態では、例えば、ガス精製システムは、１つまたはそれを上回る分子篩を備えることができる。いくつかの実施形態では、ガス精製システムは、分子篩のうちの１つが不純物で飽和する、またはそうでなければ十分に効率的に動作していないと見なされるとき、飽和した、もしくは非効率的な分子篩を再生しながら、システムが他方の分子篩に切り替わり得るように、少なくとも第１の分子篩および第２の分子篩を備えることができる。各分子篩の動作効率を判定するため、異なる分子篩の動作を切り替えるため、１つまたはそれを上回る分子篩を再生するため、もしくはそれらの組み合わせのために、制御ユニットが提供されることができる。本明細書で以前に議論されたように、分子篩は、再生および再使用されてもよい。
図１１の熱調整システム３１４０は、冷却剤をガスエンクロージャアセンブリの中へ循環させるための流体出口ライン３１４１と、冷却剤を冷却装置に戻すための流体入口ライン３１４３とを有し得る、少なくとも１つの冷却装置３１４２を含むことができる。ガスエンクロージャシステム５００Ａ内のガス雰囲気を冷却するために、少なくとも１つの流体冷却装置３１４２が提供されることができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、流体冷却装置３１４２は、冷却された流体をエンクロージャ内の熱交換器に送達し、そこで不活性ガスが、エンクロージャの内部の濾過システムに渡される。少なくとも１つの流体冷却装置もまた、ガスエンクロージャシステム５００Ａ内に封入される装置から発生する熱を冷却するように、ガスエンクロージャシステム５００Ａに提供されることができる。例えば、限定されないが、少なくとも１つの流体冷却装置もまた、ＯＬＥＤ印刷システムから発生する熱を冷却するように、ガスエンクロージャシステム５００Ａに提供されることができる。熱調整システム３１４０は、熱交換またはペルチェデバイスを備えることができ、種々の冷却能力を有することができる。例えば、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、冷却装置は、約２ｋＷ〜約２０ｋＷの冷却能力を提供することができる。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、１つまたはそれを上回る流体を冷却し得る、複数の流体冷却装置を有することができる。いくつかの実施形態では、流体冷却装置は、冷却剤としていくつかの流体、例えば、限定されないが、熱交換流体として、水、不凍剤、冷媒、およびそれらの組み合わせを利用することができる。適切な漏出しない係止接続が、関連付けられる導管およびシステム構成要素を接続する際に使用されることができる。
以前に議論されたように、本教示は、第１の容積を画定する印刷システムエンクロージャと、第２の容積を画定する補助エンクロージャとを含むことができる、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を開示する。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として密閉可能に構築され得る、補助エンクロージャを有することができる。本教示のシステムおよび方法によると、補助エンクロージャは、印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離されることができ、印刷システムエンクロージャを外部環境に暴露することなく、ガスエンクロージャアセンブリの外部の環境に対して開放されることができる。例えば、限定されないが、種々のプリントヘッド管理手順を行うための補助エンクロージャのそのような物理的隔離は、空気および水蒸気および種々の有機蒸気などの汚染、ならびに粒子状物質汚染への印刷システムエンクロージャの暴露を排除する、または最小限にするように行われることができる。プリントヘッドアセンブリ上の測定および保守手順を含み得る、種々のプリントヘッド管理手順は、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに行われることができ、それによって、ガスエンクロージャシステムの休止時間を最小限にする、もしくは排除する。
第１の容積を画定する印刷システムエンクロージャと、第２の容積を画定する補助エンクロージャとを有する、ガスエンクロージャシステムについては、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く伴わずに、不活性で実質的に低粒子の環境を要求するプロセスのためにそのような環境を持続し得る、ガスエンクロージャシステムを形成するように、両方の容積が、ガス循環、濾過、および精製構成要素と容易に統合されることができる。本教示の種々のシステムおよび方法によると、印刷システムエンクロージャは、印刷プロセスに影響を及ぼし得る前に、精製システムが汚染を除去することができるように十分に低い、汚染のレベルに導入されてもよい。補助エンクロージャの種々の実施形態は、ガスエンクロージャアセンブリの全容積より実質的に小さい容積であり得、外部環境への暴露後に不活性の低粒子環境を急速に回復させることができ、それによって、印刷プロセスの中断を殆どまたは全く提供しない補助エンクロージャシステムを形成するように、ガス循環、濾過、および精製構成要素と容易に統合されることができる。
加えて、補助エンクロージャの種々の実施形態は、照明、ガス循環および濾過、ガス精製、ならびに温度自動調節構成要素等の環境調整システム構成要素の専用セットと容易に統合されることができる。その点に関して、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として密閉可能に隔離され得る、補助エンクロージャを含む、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、印刷システムを収納するガスエンクロージャアセンブリによって画定される第１の容積と一様であるように設定される、制御された環境を有することができる。さらに、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として密閉可能に隔離され得る、補助エンクロージャを含む、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、印刷システムを収納するガスエンクロージャアセンブリによって画定される第１の容積の制御された環境とは異なるように設定される、制御された環境を有することができる。
上記の実施例は、冷却能力および冷蔵用途を記述するが、上記の実施例はまた、加工されている基板からの不要な熱伝達を回避するため、または基板を横断する、もしくは基板の間の温度一様性の妨害を回避するため等に、制御された環境で基板の緩衝を含む用途に、または循環ガスがシステムの他の部分に類似する温度で維持され得る用途のために、適用されることもできる。
図１２は、概して、本明細書の他の場所に説明される他の実施例で参照される制御された環境を確立するために使用されることができるような、非反応性ガスおよび清浄乾燥空気（ＣＤＡ）源を統合して制御するためのガスエンクロージャシステム５００Ｂの実施例を図示する。ガスエンクロージャシステム５００Ｂの印刷システム２０００Ａは、印刷システム基部２１００上に搭載される超音波浮動式テーブル２２００を含むことができる。ガスエンクロージャシステム５００Ｂの印刷システム２０００Ａの種々の実施形態に関して、印刷システムブリッジ２１３０上に搭載されるＸ軸キャリッジアセンブリ２３００は、本質的に低粒子生成である、線形空気ベアリング運動システムを利用することができる。故に、それによって限定されないが、低粒子濾過および循環システムと併せて、Ｘ軸キャリッジアセンブリ２３００を位置付けるための線形空気ベアリング運動システム、ならびに超音波浮動式テーブル２２００等の低粒子生成装置およびデバイスを利用する、ガスエンクロージャシステム５００Ｂの種々の実施形態は、フラットパネルディスプレイ製造のために要求される低粒子環境を維持することができる。
本明細書に説明される図１２のガスエンクロージャシステム５００Ｂの種々の実施形態は、環境的に制御されることができる封入モジュールを含む。エンクロージャセンブリおよび対応する支持機器は、「ガスエンクロージャシステム」と称されることができ、そのようなエンクロージャセンブリは、ガスエンクロージャアセンブリの内部容積を縮小または最小限にし、同時に、本明細書に説明される堆積（例えば、印刷）、保持、装填、または処理モジュール等の印刷システム構成要素の種々の占有面積に適応するための作業容積を提供する、輪郭形成様式で構築されることができる。例えば、本教示による輪郭形成ガスエンクロージャアセンブリは、例えば、Ｇｅｎ ３．５〜Ｇｅｎ １０の基板サイズを覆う、本教示のガスエンクロージャアセンブリの種々の実施例のための約６ｍ３〜約９５ｍ３のガスエンクロージャ容積を有することができる。本教示による輪郭形成ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施例は、例えば、限定されないが、Ｇｅｎ ５．５〜Ｇｅｎ ８．５基板サイズまたは他の基板サイズの印刷に有用であり得る、例えば、限定されないが、約１５ｍ３〜約３０ｍ３のガスエンクロージャ容積を有することができる。補助エンクロージャの種々の実施例は、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として構築され、制御された実質的に低粒子の環境を要求するプロセスのためにそのような環境を持続し得る、ガスエンクロージャシステムを形成するように、ガス循環および濾過、ならびに精製構成要素と容易に統合されることができる。
例えば、図１２に示されるように、ガスエンクロージャシステム５００Ｂの種々の実施例は、ガスエンクロージャシステム５００Ｂの動作の種々の側面で使用するために非反応性ガス源３２０１および清浄乾燥空気（ＣＤＡ）源３２０３を統合して制御するための外部ガスループ３２００を有することができる。ガスエンクロージャシステム５００Ｂはまた、以前に説明されたように、内部粒子濾過およびガス循環システムの種々の実施例、ならびに外部ガス精製システムの種々の実施例を含むことができる。ガスエンクロージャシステムのそのような実施例は、ガスから種々の反応種を精製するためのガス精製システムを含むことができる。非反応性ガスのいくつかの一般的に使用されている非限定的実施例は、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの任意の組み合わせを含むことができる。本教示によるガス精製システムの種々の実施例は、水蒸気、酸素、オゾン等の種々の反応性大気ガス、ならびに有機溶媒蒸気を含む、種々の反応種の各種のレベルを、１０００ｐｐｍまたはそれより低く、例えば、１００ｐｐｍまたはそれより低く、１０ｐｐｍまたはそれより低く、１．０ｐｐｍまたはそれより低く、もしくは０．１ｐｐｍまたはそれより低く維持することができる。ガス源３２０１およびＣＤＡ源３２０３を統合して制御するための外部ループ３２００に加えて、ガスエンクロージャシステム５００Ｂは、真空システム３２７０を有することができる。真空システム３２７０は、弁３２７４が開放位置にあるときに、ライン３２７２を通してガスエンクロージャアセンブリ１０００Ｂと流体連通することができる。真空システム３２７０は、図２Ａ−図２Ｃに関して本明細書で以前に議論されたような本教示によると、規定低圧予圧を超音波浮動式テーブル２２００に提供するように構成されることができる。
図１２は、概して、圧力モニタＰに結合された弁を使用して等、ガスエンクロージャアセンブリ１０００Ｂの内側のガスの圧力が所望または規定範囲内で維持されることができる、構成を図示し、弁は、圧力モニタから取得される情報を使用して、ガスが別のエンクロージャ、システム、またはガスエンクロージャアセンブリ１０００Ｂを囲繞する領域に排出されることを可能にする。そのようなガスは、本明細書に説明される他の実施例のように回収されて再処理されることができる。上記のように、加圧ガスもガスエンクロージャシステムの中に同時に導入されるため、そのような調整は、ガスエンクロージャシステムのわずかに正の内圧を維持することを支援することができる。種々のデバイスおよび装置の可変要求は、本教示の種々のガスエンクロージャアセンブリならびにシステムの不規則な圧力プロファイルを生成し得る。故に、図１２に示されるアプローチは、エンクロージャを囲繞する環境に対してわずかな陽圧で保持されるガスエンクロージャシステムの動的圧力平衡を維持することを支援するために、使用されることができる。
（封入印刷システム：制御された環境に関する考慮事項）
ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態は、実質的に低粒子である不活性ガス環境を要求するプロセスのためにそのような環境を持続し得る、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を形成するように、ガス循環および濾過システム、粒子制御システム、ガス精製システム、および熱調整システム、ならびに同等物を提供する、種々の構成要素と密閉可能に構築および統合されることができる。ガスエンクロージャの種々の実施形態は、印刷システムエンクロージャと、ガスエンクロージャの印刷システムエンクロージャから密閉可能に隔離され得る、ガスエンクロージャアセンブリの一区分として構築される補助エンクロージャとを有することができる。本教示の印刷システムの種々の実施形態は、補助エンクロージャに封入されたプリントヘッド管理システムを有することができる。本教示のプリントヘッド管理システムの実施形態は、プリントヘッドの保守ならびに較正のための種々のデバイスおよび装置を含むことができ、種々のデバイスおよび装置はそれぞれ、プリントヘッドに対する種々のデバイスおよび装置の微細な位置付けのために運動システムプラットフォーム上に搭載される。
図１Ｃにおいて拡大図で示される、図１Ｂの印刷システム２０００等の印刷システムは、基板上の具体的な場所へのインク滴の確実な配置を可能にする、いくつかのデバイスおよび装置から成ることができる。印刷は、プリントヘッドアセンブリと基板との間の相対運動を要求する。これは、運動システム、典型的には、ガントリまたは分割軸ＸＹＺシステムを用いて達成されることができる。プリントヘッドアセンブリが、静止基板の上を移動することができる（ガントリ型）か、または分割軸構成の場合、プリントヘッドおよび基板が両方とも移動することができるかのいずれかである。別の実施形態では、プリントヘッドアセンブリは、例えば、ＸおよびＹ軸で、実質的に静止し得、基板は、プリントヘッドに対してＸおよびＹ軸で移動することができ、Ｚ軸運動が、基板支持装置によって、またはプリントヘッドアセンブリと関連付けられるＺ軸運動システムによってのいずれかで提供される。プリントヘッドが基板に対して移動すると、インクの液滴が、基板上の所望の場所に堆積させられるように、正しい時間に放出される。基板が、基板装填および装填解除システムを使用して、挿入され、プリンタから除去されることができる。プリンタ構成に応じて、これは、機械コンベヤ、運搬アセンブリを伴う基板浮動式テーブル、またはエンドエフェクタを伴う基板移送ロボットを用いて達成されることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、Ｙ軸運動システムは、空気ベアリンググリッパシステムに基づくことができる。
種々のＯＬＥＤデバイスの生産で使用されることができる、基板サイズに関するより明確な観点のために、何世代もの母ガラス基板サイズが、１９９０年初期頃からＯＬＥＤ印刷以外によって加工されたフラットパネルディスプレイのために進化してきた。Ｇｅｎ １と指定される、第１世代の母ガラス基板は、約３０ｃｍ×４０ｃｍであり、したがって、１５インチパネルを生産することができた。１９９０年代中期頃に、フラットパネルディスプレイを生産するための既存の技術は、約６０ｃｍ×７２ｃｍの寸法を有する、Ｇｅｎ ３．５の母ガラス基板サイズに進化した。比較すると、Ｇｅｎ ５．５基板は、約１３０ｃｍ×１５０ｃｍの寸法を有する。
世代が進歩するにつれて、Ｇｅｎ ７．５およびＧｅｎ ８．５の母ガラスサイズが、ＯＬＥＤ印刷以外の加工プロセスのために生産されている。Ｇｅｎ ７．５母ガラスは、約１９５ｃｍ×２２５ｃｍの寸法を有し、基板につき８枚の４２インチまたは６枚の４７インチフラットパネルに切断されることができる。Ｇｅｎ ８．５で使用される母ガラスは、約２２０ｃｍ×２５０ｃｍであり、基板につき６枚の５５インチまたは８枚の４６インチフラットパネルに切断されることができる。より本来の色、より高いコントラスト、薄さ、可撓性、透明度、およびエネルギー効率等の品質のためのＯＬＥＤフラットパネルの将来性は、ＯＬＥＤ製造が実用的にＧ３．５およびそれより小さいものに限定されることと同時に実現されている。現在、ＯＬＥＤ印刷は、本制限を打破し、Ｇｅｎ ３．５およびそれより小さい母ガラスサイズのためだけでなく、Ｇｅｎ ５．５、Ｇｅｎ ７．５、およびＧｅｎ ８．５等の最大母ガラスサイズにおいて、ＯＬＥＤパネル製造を可能にする最適な製造技術であると考えられる。ＯＬＥＤパネルディスプレイ技術の特徴のうちの１つは、種々の基板材料、例えば、限定されないが、種々のガラス基板材料、ならびに種々のポリマー基板材料が使用されることができることを含む。その点に関して、ガラス系基板の使用から生じる用語で記載されるサイズは、ＯＬＥＤ印刷で使用するために好適な任意の材料の基板に適用されることができる。
原則として、大規模基板サイズを含む種々の基板サイズの印刷を可能にすることができる、製造ツールは、そのようなＯＬＥＤ製造ツールを収納するための実質的に大型の設備を要求し得る。故に、不活性雰囲気下で大型設備全体を維持することは、大量の不活性ガスの継続的精製等の工学的課題を提示する。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、ガスエンクロージャシステムの全体を通して実質的に低いレベルの反応種を有する、実質的に低粒子状物質の不活性ガスの連続循環をともに提供し得る、ガスエンクロージャの外部のガス精製システムと併せて、ガスエンクロージャアセンブリの内部に循環および濾過システムを有することができる。本教示によると、不活性ガスは、定義された一式の条件下で化学反応を受けない任意のガスであってもよい。不活性ガスのいくつかの一般的に使用されている非限定的実施例は、窒素、希ガスのうちのいずれか、およびそれらの任意の組み合わせを含むことができる。加えて、水蒸気、酸素、およびオゾン等の種々の反応大気ガス、ならびに種々の印刷プロセスから生成される有機溶媒蒸気の汚染を防止するように本質的に密封されている、大型設備を提供することは、工学的課題を提起する。本教示によると、ＯＬＥＤ印刷設備は、水蒸気、酸素、およびオゾン等の種々の反応大気ガス、ならびに有機溶媒蒸気を含む、種々の反応種の各種のレベルを、１００ｐｐｍまたはそれより低く、例えば、１０ｐｐｍまたはそれより低く、１．０ｐｐｍまたはそれより低く、もしくは０．１ｐｐｍまたはそれより低く維持するであろう。
反応種のそれぞれのレベルが標的低レベルで維持されるはずである設備で、ＯＬＥＤパネルを印刷する必要性が、表１で要約される情報を精査する際に例証されることができる。表１で要約されるデータは、大型ピクセルのスピンコーティングされたデバイス形式で加工される、赤、緑、および青毎に有機薄膜組成物を備える、試験クーポンのそれぞれの試験に起因した。そのような試験クーポンは、種々の調合物およびプロセスの迅速評価の目的のために加工ならびに試験することが実質的により容易である。試験クーポン試験は、印刷されたパネルの耐用年数試験と混同されるべきではないが、耐用年数への種々の調合物およびプロセスの影響を示すことができる。以下の表に示される結果は、窒素環境の代わりに空気中で同様に加工された試験クーポンと比較して反応種が１ｐｐｍ未満であった、窒素環境で加工された試験クーポンのために、スピンコーティング環境のみが変動した、試験クーポンの加工におけるプロセスステップの変動を表す。
異なる処理環境下で加工される試験クーポンの表１内のデータの点検を通して、特に、赤および青の場合、反応種への有機薄膜組成物の暴露を効果的に低減させる環境での印刷が、種々のＥＬの安定性、故に、耐用年数に実質的な影響を及ぼし得ることが明らかである。耐用年数仕様は、ディスプレイ製品寿命に直接相関するため、ＯＬＥＤパネル技術にとって特に重要であり、ＯＬＥＤパネル技術が満たすことが困難となっている、全てのパネル技術のための製品仕様である。必要耐用年数仕様を満たすパネルを提供するために、水蒸気、酸素、およびオゾン、ならびに有機溶媒蒸気等の反応種のそれぞれのレベルは、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態を用いて、１００ｐｐｍまたはそれより低く、例えば、１０ｐｐｍまたはそれより低く、１．０ｐｐｍまたはそれより低く、もしくは０．１ｐｐｍまたはそれより低く維持されることができる。
不活性環境を提供することに加えて、ＯＬＥＤ印刷のための実質的に低粒子の環境を維持することは、非常に小さい粒子でさえも、ＯＬＥＤパネル上の可視欠陥につながり得るため、特に重要である。ガスエンクロージャシステム内の粒子制御は、例えば、開放型高流動層流濾過フードの下の大気条件で行われることができるプロセスには存在しない、有意な課題を提示し得る。例えば、製造設備は、例えば、限定されないが、印刷システムを動作させるために要求される光学、電気、機械、および流体接続を提供するように、種々のシステムならびにアセンブリから動作可能に接続されることができる、種々のサービス束の実質的な長さを要求し得る。印刷システムの動作で使用され、印刷のために位置付けられた基板の近位に位置する、そのようなサービス束は、継続中の粒子状物質源であることができる。加えて、摩擦ベアリングを使用するファンまたは線形運動システム等の印刷システムで使用される構成要素は、粒子生成構成要素であることができる。本教示のガス循環および濾過システムの種々の実施形態は、粒子状物質を含有および排出するために、粒子制御構成要素と併せて使用されることができる。加えて、限定されないが、基板浮動式テーブル、空気ベアリング、空気圧動作型ロボット、および同等物等の種々の本質的に低粒子生成の空気圧動作型構成要素を使用することによって、ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態のための低粒子環境が維持されることができる。
実質的に低粒子の環境を維持することに関して、ガス循環および濾過システムの種々の実施形態は、クラス１からクラス５によって規定されるような、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ （ＩＳＯ） １４６４４−１：１９９９「Ｃｌｅａｎｒｏｏｍｓ ａｎｄ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ−Ｐａｒｔ １： Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｉｒ ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ」の規格を満たす、空中浮遊粒子状物質のための低粒子不活性ガス環境を提供するように設計されることができる。しかしながら、例えば、限定されないが、印刷プロセス中に基板の近位に生成される粒子が、ガス循環および濾過システムを通して掃引されることができる前に、基板表面上に蓄積し得るため、空中浮遊粒子状物質を制御することだけでは、そのようなプロセス中に基板の近位に低粒子環境を提供するために十分ではない。
したがって、ガス循環および濾過システムと併せて、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、印刷ステップにおける処理中に基板の近位に低粒子ゾーンを提供することができる構成要素を含み得る、粒子制御システムを有することができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態のための粒子制御システムは、ガス循環および濾過システムと、基板に対してプリントヘッドアセンブリを移動させるための低粒子生成Ｘ軸線形空気ベアリングシステムと、基板を運搬するための低粒子生成Ｙ軸線形空気ベアリングシステムと、基板を支持するための超音波浮動式テーブルとを含むことができる。例えば、ガスエンクロージャシステムは、ガスエンクロージャアセンブリの内部にガス循環および濾過システムを有することができる。
本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態は、基板上堆積率仕様を超えない特定の着目サイズ範囲の粒子の平均基板上分布を提供する、実質的に低粒子の環境を維持することができる。基板上粒子堆積率仕様は、約０．１μｍおよびそれを上回る〜約１０μｍおよびそれを上回る着目粒径範囲毎に設定されることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、基板上粒子堆積率仕様は、標的粒径範囲毎に１分あたり基板の１平方メートルにつき堆積させられる粒子の数の限界として表されることができる。
基板上粒子堆積率仕様の種々の実施形態は、標的粒径範囲毎に１分あたり基板の１平方メートルにつき堆積させられる粒子の数の限界から、１分あたり１枚の基板につき堆積させられる粒子の数の限界に容易に変換されることができる。そのような変換は、例えば、特定の世代サイズの基板およびその基板世代の対応する面積の基板の間の既知の関係を通して、容易に行われることができる。例えば、以下の表２は、いくつかの既知の世代サイズの基板のアスペクト比および面積を要約する。アスペクト比、故に、サイズのわずかな変動が、製造業者によって見られ得ることを理解されたい。しかしながら、そのような変動にもかかわらず、特定の世代サイズの基板の変換係数および平方メートル単位の面積が、種々の世代サイズの基板のうちのいずれかで得られることができる。
加えて、１分あたり基板の１平方メートルにつき堆積させられる粒子の数の限界として表される基板上粒子堆積率仕様は、種々の単位時間表現のうちのいずれかに容易に変換されることができる。分に正規化される基板上粒子堆積率仕様は、既知の時間の関係を通して、例えば、限定されないが、秒、時間、日等の任意の他の時間の表現に容易に変換され得ることが、容易に理解されるであろう。加えて、特異的に処理に関する時間の単位が使用されることができる。例えば、印刷サイクルは、時間の単位と関連付けられることができる。本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、印刷サイクルは、基板が、印刷のためにガスエンクロージャシステムの中へ移動させられ、次いで、印刷が完了した後にガスエンクロージャシステムから除去される、時間の周期であることができる。本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、印刷サイクルは、プリントヘッドアセンブリに対する基板の整合の開始から、基板上への最後の放出されたインクの滴の送達までの時間の周期であることができる。処理の技術分野では、全平均サイクル時間またはＴＡＣＴは、特定のプロセスサイクルのための時間の単位の表現であることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態によると、印刷サイクルのＴＡＣＴは、約３０秒であることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、印刷サイクルのＴＡＣＴは、約６０秒であることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、印刷サイクルのＴＡＣＴは、約９０秒であることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態について、印刷サイクルのＴＡＣＴは、約１２０秒であることができる。本教示のシステムおよび方法の種々の実施形態では、印刷サイクルのＴＡＣＴは、約３００秒であることができる。
空中浮遊粒子状物質およびシステム内の粒子堆積に関して、相当な数の変数が、任意の特定の製造システムについて、例えば、基板等の表面上の粒子落下率の値の近似値を十分に算出し得る、一般モデルを開発することに影響を及ぼし得る。粒子のサイズ、特定のサイズの粒子の分布、基板の表面積、およびシステム内の基板の暴露の時間等の変数は、種々の製造システムに応じて変動し得る。例えば、粒子のサイズおよび特定のサイズの粒子の分布は、種々の製造システム内の粒子生成構成要素の源および場所による影響を実質的に受け得る。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態に基づく計算は、本教示の種々の粒子制御システムがないと、基板の１平方メートルにつき印刷サイクルあたりの粒子状物質の基板上堆積が、０．１μｍおよびそれを上回るサイズ範囲内の粒子について、約１００万より多い〜約１，０００万より多い粒子であり得ることを示唆する。そのような計算は、本教示の種々の粒子制御システムがないと、基板の１平方メートルにつき印刷サイクルあたりの粒子状物質の基板上堆積が、約２μｍおよびそれを上回るサイズ範囲内の粒子について、約１，０００より多い〜約１０，０００より多い粒子であり得ることを示唆する。
本教示の低粒子ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、サイズが１０μｍより大きいまたはそれと等しい粒子について、１分あたり基板の１平方メートルにつき約１００個未満またはそれと等しい粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境を維持することができる。本教示の低粒子ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、サイズが５μｍより大きいまたはそれと等しい粒子について、１分あたり基板の１平方メートルにつき約１００個未満またはそれと等しい粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境を維持することができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態では、サイズが２μｍより大きいまたはそれと等しい粒子について、１分あたり基板の１平方メートルにつき約１００個未満またはそれと等しい粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境が維持されることができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態では、サイズが１μｍより大きいまたはそれと等しい粒子について、１分あたり基板の１平方メートルにつき約１００個未満またはそれと等しい粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境が維持されることができる。本教示の低粒子ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、サイズが０．５μｍより大きいまたはそれと等しい粒子について、１分あたり基板の１平方メートルにつき約１，０００個未満またはそれと等しい粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境を維持することができる。本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態について、サイズが０．３μｍより大きいまたはそれと等しい粒子について、１分あたり基板の１平方メートルにつき約１，０００個未満またはそれと等しい粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境が維持されることができる。本教示の低粒子ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、サイズが０．１μｍより大きいまたはそれと等しい粒子について、１分あたり基板の１平方メートルにつき約１，０００個未満またはそれと等しい粒子の基板上堆積率仕様を満たす、平均基板上粒子分布を提供する、低粒子環境を維持することができる。
多種多様のインク調合物が、本教示のガスエンクロージャシステムの種々の実施形態の不活性で実質的に低粒子の環境内で印刷されることができると考慮される。ＯＬＥＤディスプレイの製造中に、ＯＬＥＤピクセルは、電圧が印加されたときに具体的ピーク波長の光を発し得る、ＯＬＥＤフィルムスタックを含むように形成されることができる。アノードとカソードとの間のＯＬＥＤフィルムスタック構造は、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、放出層（ＥＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、および電子注入層（ＥＩＬ）を含むことができる。ＯＬＥＤフィルムスタック構造のいくつかの実施形態では、電子輸送層（ＥＴＬ）が、ＥＴＬ／ＥＩＬ層を形成するように電子注入層（ＥＩＬ）と組み合わせられることができる。本教示によると、例えば、インクジェット印刷を使用して、ＯＬＥＤフィルムスタックの種々のカラーピクセルＥＬフィルム用のＥＬのための種々のインク調合物が印刷されることができる。加えて、例えば、限定されないが、ＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、およびＥＴＬ／ＥＩＬ層は、インクジェット印刷を使用して印刷され得る、インク調合物を有することができる。
さらに、有機カプセル化層が、基板印刷上で印刷されることができると考慮される。インクジェット印刷がいくつかの利点を提供することができるため、インクジェット印刷を使用して、有機カプセル化層が印刷されることができると考慮される。第１に、そのようなインクジェットベースの加工が大気圧で行われることができるため、一連の真空処理動作が排除されることができる。加えて、インクジェット印刷プロセス中に、有機カプセル化層は、活性領域にわたってその近位にあるＯＬＥＤ基板の部分を覆って、活性領域の外側縁を含む活性領域を効果的にカプセル化するように限局されることができる。インクジェット印刷を使用する標的パターン化は、材料の無駄を排除するとともに、有機層のパターン化を達成するために典型的に要求される付加的処理を排除することをもたらす。カプセル化インクは、例えば、アクリレート、メタクリレート、ウレタン、または他の材料を含むが、それらに限定されないポリマー、ならびに熱処理（例えば、焼付）、紫外線暴露、およびそれらの組み合わせを使用して硬化させられ得る、それらのコポリマーおよび混合物を含むことができる。本明細書に使用されるように、ポリマーおよびコポリマーは、インクに調合され、有機カプセル化層を形成するように基板上で硬化させられ得る、ポリマー成分の任意の形態を含むことができる。そのようなポリマー成分は、ポリマーおよびコポリマー、ならびにそれらの前駆体、例えば、限定されないが、モノマー、オリゴマー、および樹脂を含むことができる。
ガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態は、ガスエンクロージャアセンブリの輪郭を提供するように構築される種々のフレーム部材を有することができる。本教示のガスエンクロージャアセンブリの種々の実施形態は、不活性ガス体積を最小限にするように作業空間を最適化し、また、処理中に外部からの印刷システムへの即時アクセスも可能にしながら、ＯＬＥＤ印刷システムに適応することができる。その点に関して、本教示の種々のガスエンクロージャアセンブリは、輪郭形成されたトポロジおよび容積を有することができる。本明細書で後に詳細に議論されるように、ガスエンクロージャの種々の実施形態は、その上に基板支持装置が搭載され得る、印刷システム基部の周囲で輪郭形成されることができる。さらに、ガスエンクロージャは、キャリッジアセンブリのＸ軸移動に使用される印刷システムのブリッジ構造の周囲で輪郭形成されることができる。非限定的実施例として、本教示による輪郭形成されたガスエンクロージャの種々の実施形態は、Ｇｅｎ ３．５〜Ｇｅｎ １０の基板サイズを印刷することが可能な印刷システムの種々の実施形態を収納するために、約６ｍ３〜約９５ｍ３のガスエンクロージャ容積を有することができる。さらなる非限定的実施例として、本教示による輪郭形成されたガスエンクロージャの種々の実施形態は、例えば、Ｇｅｎ ５．５〜Ｇｅｎ ８．５基板サイズを印刷することが可能な印刷システムの種々の実施形態を収納するために、約１５ｍ３〜約３０ｍ３のガスエンクロージャ容積を有することができる。輪郭形成されたガスエンクロージャのそのような実施形態は、幅、長さ、および高さの非輪郭形成寸法を有する、非輪郭形成エンクロージャと比較して、容積が約３０％〜約７０％節約され得る。
本明細書で説明される本開示の実施形態の種々の代替案が、本開示を実践する際に採用され得ることを理解されたい。例えば、化学、生物工学、高度技術、および医薬分野等の大きく異なる技術分野が、本教示から利益を享受し得る。印刷は、本教示によるガスエンクロージャシステムの種々の実施形態の有用性を例示するために使用される。印刷システムを収納し得るガスエンクロージャシステムの種々の実施形態は、限定されないが、構築および脱構築のサイクルを通した密封エンクロージャを密閉して提供すること、エンクロージャ容積の最小限化、および処理中ならびに保守中の外部から内部への即時アクセス等の特徴を提供することができる。ガスエンクロージャシステムの種々の実施形態のそのような特徴は、限定されないが、処理中に低レベルの反応種を維持することの容易性を提供する構造的完全性、ならびに保守サイクル中の休止時間を最小限化する急速エンクロージャ容積転換等の機能性に影響を及ぼし得る。したがって、基板印刷のための有用性を提供する、種々の特徴および仕様もまた、利益を種々の技術分野に提供し得る。
本開示の実施形態が、本明細書で示され、説明されているが、そのような実施形態は、一例のみとして提供されることが当業者に明らかになるであろう。ここで、多数の変形例、変更、および代用が、本開示から逸脱することなく当業者に想起されるであろう。以下の請求項は、本開示の範囲を定義し、これらの請求項およびそれらの同等物の範囲内の方法ならびに構造は、それによって対象とされることが意図される。

Claims (1)

  1. 本願明細書に記載の発明。
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