TW201811138A - 引導式傳輸路徑修正 - Google Patents

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伊莉亞 沃斯凱
卡爾 馬帝亞
亞歷山大 守康 高
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凱特伊夫公司
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Abstract

一印刷機係沉積材料到一基板之上,以作為用於一電子產品的一製程的部分;至少一被傳輸的構件係遭遇到誤差,該誤差係影響到該沉積。此誤差係利用等化該構件的位置以例如是提供一"理想的"運輸路徑的換能器來加以減輕,藉此儘管有該誤差,仍然容許有精確的液滴設置。在一實施例中,一光學導引(例如,利用一雷射)係被用來界定一所要的路徑;被安裝至該構件的感測器係動態地偵測與此路徑的偏差,其中此偏差接著是被用來驅動該些換能器以立即抵消該偏差。此誤差修正的設計可被應用來修正超過一種類型的傳輸誤差,例如是用以修正在一基板傳輸路徑、一印刷頭傳輸路徑中的誤差及/或分軸的傳輸的非正交性。

Description

引導式傳輸路徑修正
本發明關於引導式傳輸路徑修正。
此揭露內容係主張2017年7月5日代表第一發明人Eliyahu Vronsky申請的"引導式傳輸路徑修正"的美國發明專利申請案號15/642188、以及名稱分別為"傳輸路徑修正技術以及相關的系統、方法及裝置"的2017年4月25日代表第一發明人Digby Pun申請的美國臨時申請案號62/489768與2016年7月8日代表第一發明人Digby Pun申請的美國臨時申請案號62/359969、以及2017年2月15日代表第一發明人David C.Darrow申請的"在印刷及製造系統中的精密定位對準、校準及量測"的美國臨時專利申請案號62/459402的益處;這些申請案的每一個係藉此被納入作為參考。此揭露內容亦納入以下的文件作為參考:2014年7月24日代表第一發明人Nahid Harjee申請為一申請案的"用於印刷墨滴量測以及為了在精確的容限內的沉積流體的控制之技術"的美國專利9352561(USSN 14/340403);2015年6月12日代表第一發明人Robert B.Lowrance申請為一申請案的"印刷系統組件及方法"的美國專利公開案號20150360462(USSN 14/738785);2015年6月30日代表第一發明人Michael Baker申請為一申請案的"用於在改善的速度及精確性下的一永久層的陣列化的印刷之技術"的美國專利公開案號20150298153(USSN 14/788609);以及2014年8月12日代表第一發明人Eliyahu Vronsky申請為一申請案的用於"利用半色調以控制厚度的墨水為基礎的層製造"的美國專利號8995022。
某些類型的工業印刷機可被應用到精密製造,例如是應用到電子裝置的製造。
舉一非限制性的例子,噴墨印刷機可被利用以沉積一電子顯示裝置或是一太陽能板裝置的一或多個超薄的層。在此例中的"墨水"係與習知作為具有一所要的色彩的染料之墨水的概念不同,並且其可以是一被沉積成離散的液滴的有機單體,該些液滴係稍微散佈而且合併在一起,但是並未被吸收,而是保持一刻意的層厚度,其係有助於施加結構的、電磁的、或是光學的性質至所完成的裝置;該墨水通常亦刻意地被做成是半透明的,其中一所產生的層係被用來產生及/或透射光。藉由該印刷沉積的墨水的一連續的塗覆係接著根據應用而在適當的地方加以處理(例如,利用紫外光來固化、或者是被烘烤或烘乾)以形成一具有一非常緊密調節的厚度(例如是1-10微米)的永久層。這些類型的製程可被利用以沉積OLED像素的電洞注入層("HIL")、電洞轉移(transfer)層("HTL")、電洞傳輸(transport)層("HTL")、發射或發光層("EML")、電子傳輸層("ETL")、電子注入層("EIL")、各種例如是陽極或陰極層的導體、電洞阻擋層、電子阻擋層、偏光片、阻障層、底漆、封入層以及其它類型的層。所參照到的材料、製程以及層只是範例的而已。在一應用中,該墨水可加以沉積以在許多個別的電子構件或結構的每一個中產生一層,例如是在個別微觀的流體貯存器之內(例如,在"井"之內)以形成個別的顯示器像素或是光伏電池層;在另一應用中,該墨水可加 以沉積以具有巨觀的尺寸,例如是用以形成一或多個覆蓋許多此種結構的封入層(例如,跨越一具有數百萬個像素的顯示器螢幕區域)。
所需的精確度可能是非常細微的;例如,用於製造一有機發光二極體("OLED")像素的一薄層的一製造商的規格可能會指明在一像素井之內的集合體流體沉積至一微微升的解析度(或甚至是至一更大程度的精確度)。即使是在所沉積的流體的容積上偏離規格的些微的局部變化也可能會引發問題。例如,在結構至結構(例如,像素至像素)的墨水量上的變化可能會引起對於人眼為顯著的在色相上的差異、或是強度差異、或是其它的效能差異;在一封入或是其它"巨觀的"層中,此種變化可能會危害層的功能(例如,該層可能不會相對於非所要的微粒、氧或是濕氣來可靠地密封靈敏的電子構件)、或是其可能會在其它方面引起看得見的差異。隨著裝置變得越來越小,這些問題變成更加重要的。當考量到一典型的應用可能特點是印刷機具有數萬個噴嘴時,其係沉積分別具有一1-30微微升("pL")的容積的離散的液滴,並且該些印刷頭的製程困境可能會導致無效的噴嘴、以及在液滴尺寸、噴嘴位置、液滴速度、或是液滴落下位置的任一者上的個別的誤差,因而引發局部的墨水量傳送變化,應該體認到的是,在產生緊密遵循所要的製造規格之薄的均勻的層上有著非常大的挑戰。
在達成細微的精確度上的誤差的一來源係有關於機械構件在相關於所製造的產品尺寸的製程中的使用。作為一非限制性的例子,大多數的印刷機都具有機械式運輸系統,其係移動一或多個印刷頭、一基板、或是兩者,以便於執行印刷。某些印刷機的特點亦在於用於旋轉或偏移(offsetting)構件的運輸系統(例如,移動或旋轉印刷頭以改變在噴嘴之間的有 效間距);這些運輸系統的每一個都可能會施加細微的機械或定位誤差,此於是可能會導致非均勻度。例如,即使這些運輸系統通常是依賴高精密度的部件(例如,精密軌道或是導邊器),但是它們仍然可能會施加抖動、或是平移或旋轉的不精確性(例如,像是在傳輸路徑上的毫米、微米或是更小尺度的偏離(excursion)),此係使得在整個用於製造的傳輸路徑長度上是難以達成所需的精確度及均勻度。為了提供背景,一被用來製造大尺寸的HDTV螢幕的設備的特點可能在於一"房間大小的"印刷機係被控制,以便於在幾公尺寬乘上幾公尺長的基板上沉積一超薄的材料層,其中個別的液滴傳送係被計畫到奈米尺度的座標;在此種設備中的傳輸路徑在長度上可能是數公尺的。注意到的是,有許多其它機械式構件可能會在此種系統中引起某種形式的誤差,例如是被用來交換印刷頭的傳輸路徑系統、用以對準或檢查一基板的相機組件、以及其它類型的移動部件。在此種系統中,即使是非常細微精密的機械式部件都可能會產生影響剛才引用的奈米尺度的座標的偏離。因此,隨著相關於所製造的產品之所需的層變得越來越薄,而且所需的精確度變得越來越細,仔細地控制及/或減輕可能的位置性誤差的來源變成是更加必要的。
存在有用於降低一般在這些類型的製造系統中的位置性及平移的誤差之某些習知的技術。首先,一基板可以粗略地與印刷機傳輸對準,並且接著人工地細微對準(在該製程期間可能會反覆地對準);此種製程是耗時的,亦即其一般會妨礙具有一用於製造消費者產品之自動化的、快速的、組裝線類型的製程的目標。利用此種人工的製程一般也是相當難以獲得所需的微米或是奈米精確度的。而且有一些誤差是無法利用此種技術 來充分地加以解決的,例如是由傳輸路徑差異所引起的誤差,即如同剛才在以上所介紹者(例如,在一基板已經加以對準之後,其本身所表現出的誤差)。作為一第二例子的是,美國專利公開案號20150298153係有關於量測在基板位置上的細微的位置性及/或旋轉的誤差,並且用軟體來修正那些誤差的製程,例如是藉由重新指定哪些噴嘴係被用來印刷、或是藉由其它方式來改變被用來觸發噴嘴的噴嘴驅動波形;換言之,大致而言,這些技術係嘗試"忍受"細微的位置性及旋轉的誤差(藉此保有印刷速度),因而它們接著嘗試調整哪些噴嘴被使用、以及那些噴嘴何時以及如何電子式地加以控制,以便於補救誤差(例如,其係利用一預先計劃的掃描圖(raster),而不須根據誤差來重新調整掃描路徑)。然而,儘管有用軟體來補償對準誤差的效用,但是量測及考量此誤差並且針對於數以千計的噴嘴用軟體來重新計算觸發的指定可能會花費相當大的計算資源及時間。
所需的是額外的用於修正在一製造設備中的機械式系統內的運動、旋轉及位置誤差之技術。更進一步而言,所需的是用於修正在一製造系統的一移動的構件中的誤差以便於模擬一"理想的"邊緣或是傳輸路徑之技術。此種技術若被應用至精密的製程,尤其是所述類型的印刷系統的話,則其將會降低對於相當大的計算資源及時間以重新產生掃描圖控制資料的需求,並且整體而言導致一更簡單的、及/或更快速的、及/或更正確的印刷製程。本發明係解決這些需求,並且提供進一步相關的優點。
根據本發明的一個態樣,其提供一種用於製造一電子產品的一層之設備,該設備係包括:一印刷頭,其係用以沉積材料到一基板之上, 該材料係用以形成該層;一運輸系統,其係用以在該材料的沉積期間傳輸該基板以及該印刷頭中的至少一個;該運輸系統的一構件,其係沿著一傳輸路徑來前進;一光學系統,其係包括一被導引平行於該傳輸路徑的光束、以及一用以偵測該光束的偵測器,該光學系統係被配置成使得該構件在至少一與該光束的方向無關的維度上的偏差係藉由該偵測器來加以偵測;以及至少一換能器,其係被驅動以便於在一與該傳輸路徑正交的方向上,以該偏差的一函數來位移該構件。
根據本發明的一個態樣,其提供一種沉積材料以製造一電子產品的一層之方法,該方法係包括:利用一印刷頭以沉積該材料的液滴到一基板之上,該材料係用以形成該層;在該材料的沉積期間,利用一運輸系統來輸送該基板以及該印刷頭中的至少一個;使得該運輸系統的一構件沿著一傳輸路徑前進;以一種用以偵測該構件在至少一與該光束的該方向無關的維度上的偏差之方式來平行於該傳輸路徑來導引一光束,並且利用一偵測器來偵測該光束;以及驅動至少一換能器以在一與該傳輸路徑正交的方向上,以該偏差的一函數來位移該構件。
根據本發明的一個態樣,其提供一種用於沉積材料以製造一電子產品的一層之設備,該設備係包括:用於利用一印刷頭以沉積該材料的液滴到一基板之上的裝置,該材料係用以形成該層;用於在該材料的沉積期間輸送該基板以及該印刷頭中的至少一個的裝置,該用於輸送的裝置係包括一用以沿著一傳輸路徑前進的構件;一被平行於該傳輸路徑導引的光束;用於利用一被配置以偵測該光束的偵測器來偵測該構件在至少一與該光束的該方向無關的維度上的偏差的裝置;以及用於驅動至少一換能器 以在一與該傳輸路徑正交的方向上,以該偏差的一函數來位移該構件的裝置。
101‧‧‧習知技術製程
103、103'、103"‧‧‧基板
104‧‧‧箭頭
105、105'、105"‧‧‧印刷網格
107‧‧‧傳輸路徑
107'''、107''''‧‧‧經轉換的邊緣
109‧‧‧參考邊緣
201‧‧‧實施例
202‧‧‧光束
203‧‧‧第一軌道導引的構件
205‧‧‧第二可偏移的構件
206‧‧‧傳輸路徑
207‧‧‧光源
208、209‧‧‧光學偵測器
211、212‧‧‧分光鏡
213‧‧‧箭頭
214、215‧‧‧處理電路
216、217‧‧‧換能器
218‧‧‧機械聯動裝置
221‧‧‧兩個單元的設計
223‧‧‧四個單元的設計
225‧‧‧調整機構
227‧‧‧分光鏡
229‧‧‧偵測器
231‧‧‧標記
251‧‧‧方法的步驟
252、253、254、255、256、257、258、259、265、267、269‧‧‧步驟
301‧‧‧實施例
302‧‧‧第一構件
303‧‧‧第二構件
305、306‧‧‧換能器
308、309‧‧‧箭頭
310‧‧‧箭頭
311‧‧‧裝置
314‧‧‧第三換能器
315‧‧‧電子控制信號
316‧‧‧程式化噴嘴延遲
317‧‧‧調整觸發
318‧‧‧光束
319‧‧‧雷射光源
320‧‧‧感測器(偵測器)
321‧‧‧視圖
323‧‧‧虛擬的直線的邊緣
325‧‧‧虛擬的理想的路徑
327‧‧‧大量的曲率
328‧‧‧信號
329‧‧‧位置感測器
330‧‧‧標準化的前進
351‧‧‧位置性誤差來自於在第二傳輸路徑中的不正確性
353‧‧‧第一位置
353'‧‧‧位置
354‧‧‧箭頭
355‧‧‧箭頭
355'‧‧‧動態施加的修正
356‧‧‧第二傳輸路徑(邊緣、軌道)
357‧‧‧印刷網格
357'‧‧‧扭曲的印刷網格
357"‧‧‧標準化印刷網格
361‧‧‧系統
363‧‧‧第一軌道導引的構件
364‧‧‧第二可偏移的構件
365‧‧‧換能器
367、367'‧‧‧印刷頭
369‧‧‧虛擬的理想的路徑
370‧‧‧光源
371‧‧‧光學導引(光束)
372‧‧‧功能方塊
373‧‧‧換能器
373'、373"‧‧‧印刷頭位置
374‧‧‧驅動信號修正技術
375‧‧‧例子
381‧‧‧修正傳輸路徑誤差
382‧‧‧緩衝儲存可反覆印刷的配方
383‧‧‧用於抵消△x的裝置
384‧‧‧用於在x3界定虛擬的邊緣的裝置
385‧‧‧用於抵消△y的裝置
386‧‧‧用於在y3界定虛擬的邊緣的裝置
387‧‧‧用於抵消△θ的裝置
388‧‧‧用於在θ3界定虛擬的邊緣的裝置
389‧‧‧用於抵消△z的裝置
390‧‧‧用於在z3界定虛擬的邊緣的裝置
393‧‧‧用於對準基板與印刷機的裝置
395‧‧‧用於對準印刷頭與印刷機的裝置
396‧‧‧用於重新對準路徑/雷射的裝置
397‧‧‧用於修正正交性的裝置
401‧‧‧基板
402‧‧‧產品
403‧‧‧對準標記
405‧‧‧對準標記
406‧‧‧相機
407‧‧‧單一掃描路徑
408‧‧‧另一掃描路徑
411‧‧‧多室的製造設備
413‧‧‧傳輸模組
415‧‧‧印刷模組
417‧‧‧處理模組
419‧‧‧輸入承載器
421‧‧‧傳輸室
423‧‧‧氛圍緩衝室
425‧‧‧氣體包圍體
426‧‧‧傳輸室
427‧‧‧輸出承載器
428‧‧‧氮堆疊緩衝器
429‧‧‧固化室
431‧‧‧方法
432‧‧‧初始化
433‧‧‧對準/偵測操作
434‧‧‧印刷頭組件配置
435‧‧‧例如藉由對準到共同的十字線來共同找出相關於夾持器/印刷頭運輸的相機
437‧‧‧成像印刷頭基準,相關於座標參考系統來找出每一個噴嘴
439‧‧‧利用印刷頭相機;驅動至所預期的位置;搜尋(在支撐台上的)基準; 調整印刷頭參考系統或是驅動電子電路
440‧‧‧調整導引/雷射以修正正交性的問題
441‧‧‧針對於每一個基板
442‧‧‧載入基板;粗略的對準
443‧‧‧找出基準
445‧‧‧歸零換能器;精細對準基準至印刷機參考系統;電子式調整印刷機網格
447‧‧‧根據配方來印刷;利用未加載的換能器來修正誤差;固化;下一個基板
501‧‧‧實施階層
503‧‧‧軟體
505‧‧‧電腦
507‧‧‧儲存媒體
509‧‧‧製造裝置
511‧‧‧一陣列的半成品的平板裝置
513‧‧‧可攜式的數位裝置
515‧‧‧電視顯示器螢幕
517‧‧‧太陽能板
601‧‧‧印刷機
602‧‧‧維度的插圖說明
603‧‧‧印刷機支撐台
604‧‧‧框架
605‧‧‧橋
606‧‧‧輸入區域
607‧‧‧印刷區域
608‧‧‧輸出區域
609‧‧‧基板
611A、611B‧‧‧印刷頭組件
612A、612B‧‧‧維護(管理)艙
615-620‧‧‧工具
622‧‧‧印刷頭組件
623A、623B‧‧‧滑動器
624A、624B‧‧‧嚙合機構
625A、625B‧‧‧前表面
631‧‧‧真空夾持器
632‧‧‧插圖的說明
633‧‧‧第一構件
635‧‧‧第二構件
637、639‧‧‧線性換能器
641‧‧‧浮動的機械式樞轉組件(機構)
643‧‧‧真空夾頭
644‧‧‧支撐框架
645、647‧‧‧運動箭頭
649‧‧‧浮動的樞轉軸
651‧‧‧樞轉軸
653‧‧‧組件上方板
655‧‧‧x軸滑動的下方板
656‧‧‧安裝支架
657‧‧‧安裝塊
659‧‧‧線性致動器(殼體)
661‧‧‧安裝板
663‧‧‧虛線輪廓
665‧‧‧虛線輪廓
667‧‧‧光學導引
667'‧‧‧射束
668‧‧‧分光鏡
669‧‧‧偵測器(焦點路徑)
670‧‧‧相機(調整板)
673‧‧‧箭頭
675‧‧‧旋轉箭頭
681‧‧‧視圖
683‧‧‧線性x軸軌
685‧‧‧軸承
686‧‧‧套管
689‧‧‧軸承
701‧‧‧實施例
702‧‧‧光學導引(光束)
703‧‧‧夾持器
704‧‧‧基板
705‧‧‧雷射光源
706A、706B‧‧‧雷射感測器
707A、707B‧‧‧致動器
708‧‧‧機械式樞轉組件
709‧‧‧旋轉角度
710‧‧‧線性位置
711‧‧‧虛擬的直線的邊緣
713‧‧‧實施例
714‧‧‧光學元件
715‧‧‧感測器
716‧‧‧射束
717‧‧‧虛線
718A、718B‧‧‧致動器
719‧‧‧實施例
720‧‧‧感測器
721‧‧‧光源
722‧‧‧路徑誤差
723‧‧‧所要的路徑
724‧‧‧偏轉裝置
725‧‧‧處理電路
727‧‧‧實施例
728‧‧‧光源
729‧‧‧錯誤的光學路徑
730‧‧‧正確的光學路徑
731‧‧‧第一感測器
732A、732B‧‧‧換能器(致動器)
733‧‧‧數位記憶體
734A、734B‧‧‧第二感測器
735‧‧‧實施例
736A、736B‧‧‧感測器
737A、737B‧‧‧十字線
738‧‧‧射束
739‧‧‧雷射光源
740A、740B‧‧‧處理電子裝置
741‧‧‧運動控制器
742A、742B‧‧‧換能器
745‧‧‧實施例
746A、746B‧‧‧換能器(致動器)
747‧‧‧夾持器
748‧‧‧基板
749‧‧‧光學導引
750A、750B‧‧‧感測器
751‧‧‧運動控制器
755‧‧‧實施例
756A、756B‧‧‧運輸系統
757A、757B‧‧‧光學導引
758‧‧‧被傳輸的元件
759A、759B‧‧‧換能器補償系統
761A、761B‧‧‧感測器對
762A、762B‧‧‧感測器對
763‧‧‧運動控制器
765‧‧‧光源
766‧‧‧第三光學導引
767‧‧‧偵測器(第三感測器)
771‧‧‧實施例
772、773‧‧‧運輸系統
774、775‧‧‧雷射光源
777、778‧‧‧光學導引
780、781‧‧‧運動控制器
782、783‧‧‧命令信號
787‧‧‧實施例
788、789‧‧‧運輸系統
790、791‧‧‧光源
792A、792B‧‧‧感測器對
793A、793B‧‧‧感測器對
794A、794B‧‧‧錯誤修正系統(致動器)
795‧‧‧運動控制器
796A、796B‧‧‧換能器控制信號
797A、797B‧‧‧錯誤的射束路徑
798A、798B‧‧‧修正信號
801‧‧‧組件
803‧‧‧第一軌道導引的構件
805‧‧‧第二可偏移的構件
805'‧‧‧構件
806‧‧‧斷開的連接
807‧‧‧換能器組
809‧‧‧第二換能器組
831‧‧‧組件
833‧‧‧第一構件
835‧‧‧第二可偏移的構件
836‧‧‧箭頭
837‧‧‧換能器
839‧‧‧真空夾頭
841‧‧‧箭頭
843‧‧‧撓曲
845‧‧‧基板
c‧‧‧接觸點
c1、c2、c3‧‧‧互動點(接觸點)
F‧‧‧函數
M‧‧‧機械聯動裝置
T‧‧‧換能器
Xpvt‧‧‧樞轉點
圖1係描繪沿著一傳輸路徑107而被傳輸通過一工業用印刷系統的一基板103;在其右側之處,圖1係展示在兩個假設的位置的基板(103'及103"),其係具有個別的旋轉及平移誤差(△x、△y及△θ)。傳輸路徑誤差以及相關的基板旋轉及平移誤差係可見為相對於圖式尺度而被誇大,以協助解說。
圖2A是一種動態地修正機械式誤差之系統201的概要的視圖。一第一構件203係沿著一傳輸路徑206(在此例子中是大致與"y"軸對準)行進,並且反射鏡211/212以及感測器208/209係偵測與一光學導引202(例如,一雷射射束)的偏差;在該第一構件的行進期間,換能器216及217係響應於來自感測器208/209的信號而自動地被驅動以等化該偏差(例如,在例如是x、z及/或θ的一或多個維度上),使得儘管有該機械式誤差,一第二構件205仍然遵循一理想的路徑。
圖2B是和修正當一被傳輸的構件沿著一傳輸路徑前進時的位置性及/或旋轉的誤差相關的流程圖。
圖3A是展示一或多個換能器的概要圖,其係執行細微的機械式調整以修正相關圖1所參照的誤差(亦即,在此例子中是作為一使得該基板前進的"夾持器(gripper)"的部分);如同所指出的,一例如是雷射光源319的光學導引可被利用以界定一所要的路徑,其中與此路徑的偏差係藉由一或多個感測器320來加以感測。一或多個換能器"T"係以此偏差的一函數來加以驅 動,其結果是該基板(在此例子中)係行進一"完美直線的"或是"無抖動的"傳輸路徑。
圖3B係描繪一具有就如同圖1的機械缺陷的傳輸路徑107;然而,在此例中,例如是相關於圖3A所介紹的換能器"T"係被用來在該夾持器於該路徑107上前進時,針對於該基板位置及/或方位執行細微的調諧調整。其結果是該基板現在係根據"理想的"運動(例如,一完美直線的"理想的"邊緣及/或無抖動的路徑)來移動,即如同由一虛擬的直線的邊緣323所代表者。
圖3C係類似於圖3B在於其係展示換能器"T"的使用以修正傳輸路徑誤差。然而,在此例中,誤差亦可能是由一第二傳輸路徑356所引起的,在此例中,其係表現為一印刷頭(或是相機或其它組件)當在箭頭354的大致的方向上被傳輸時的非理想的位置或方位。
圖3D係類似於圖3C在於其係描繪一印刷頭沿著一邊緣或是軌道356的運動,但是如同所繪的,一印刷頭組件現在亦具有其本身的光學導引371以及換能器組件以提供細微的調諧位置性及旋轉的修正,其係減輕在該邊緣或是軌道356上的誤差;其結果是該印刷頭現在亦有效地行進一虛擬的"理想的"路徑325(或是369,即如同將會在以下論述者)。
圖3E係類似於圖3C在於其係描繪一印刷頭沿著一邊緣或是軌道356的運動;然而,儘管該印刷頭傳輸路徑係具有一光學導引,但是用以匹配印刷頭抖動的修正係替代地藉由和另一傳輸路徑相關的一換能器為基礎的錯誤修正系統(在此例中是和該夾持器相關的換能器)來施加。
圖3F是展示一用於修正傳輸路徑誤差的機構之舉例說明的圖,其例如是藉由在高達六個不同的自由度上(例如,其可能包含三個平移的自由度、 以及偏航(yaw)、俯仰(pitch)及/或翻滾(roll))執行補償的反向運動(或是其它的誤差減輕)。
圖4A係提供一基板的平面圖,並且展示一掃描圖或是掃描製程;一陰影的區域407係代表單一掃描路徑,而一透明的區域408係代表另一掃描路徑。如同藉由在該圖中的一維度的插圖說明所指出的,在此例子中,一"x"軸係對應於一交叉掃描的維度,而一"y"軸係對應於一掃描內的維度。
圖4B係提供一包含多個模組的製造機器的平面概要的視圖,該些模組中之一(415)的特點是在一受控的氛圍內的一印刷機。
圖4C是描繪一種在一工業用印刷系統中動態地修正傳輸路徑誤差之方法431的方塊圖。
圖5是展示一系列的分別可以獨立地體現在此所介紹的技術之選配的階層、產品或是服務之舉例說明的視圖;例如,這些技術可被體現為具有軟體的形式(根據元件符號503)、或是體現為印刷機控制資料(根據元件符號507)以被用來控制一印刷機而在一基板上印刷或者是修正誤差、或是體現為一根據這些技術所做成的產品(例如,藉由元件符號511、513、515或517所例示者)。
圖6A是一工業用印刷機的一實施例的詳細的立體圖,例如是在圖4B的印刷模組內部的印刷機。
圖6B是一夾持器的一實施例的詳細的立體圖。
圖6C是來自圖6B的夾持器的一換能器組件的特寫立體圖。
圖6D是來自圖6B的夾持器的一浮動的機械式樞轉組件的特寫立體圖。
圖6E是藉由圖6B-6D所表示的錯誤修正系統的概要的側視圖,其中是 強調在該浮動的機械式樞轉組件的設計上。
圖7A係展示其中一光學導引702係被用來確保一夾持器703以及基板704的直線的運動的一實施例701。
圖7B係展示其中一雷射光源及/或光再導向光學元件被安裝到一夾持器的可偏移的構件或是其它正被傳輸的元件的一實施例713。
圖7C係展示其中一感測器720係被用來校準一光源721,例如是以便於偵測及/或修正相對於一所要的路徑723的路徑誤差722的一實施例719。
圖7D係展示其中一光源728係不適當地對準的一實施例727;然而,不同於圖7C的實施例,在一錯誤的光學路徑729以及一正確的光學路徑730之間的偏差係藉由利用換能器(藉由箭頭圖像732A/732B來加以表示)以執行補償偏移而被電子式修正。用以控制這些偏移的信號可被儲存在數位記憶體中,並且在系統操作期間被擷取、或者是被加入動態修正以作為傳輸路徑位置的一函數,使得一被傳輸的構件遵循該正確的路徑730。
圖7E係展示實施一歸零靶的控制迴路的一實施例735;感測器736A/736B係在一或多個維度上動態地偵測與一所要的路徑的偏差(在此例中是藉由在"十字線"737A/737B與來自一雷射光源739的一射束738之間的偏差來加以表示);一運動控制器741係提供回授以驅動換能器742A/742B,以便於總是驅使誤差為零。
圖7F係展示其中換能器746A/746B係被驅動以維持一被傳輸的物體(例如,一夾持器747以及基板748)為總是相對於一光學導引749水平的一實施例745。在此例中,感測器750A/750B係偵測該基板及/或該夾持器的部分與該光學導引749的偏差,並且驅動兩個換能器746A/746B以等化在高度上的 抖動、或者是準確地控制高度。
圖7G係展示對於一給定的傳輸方向利用兩個平行的運輸系統756A/756B的一實施例755。在此例中,每一個運輸系統係具有其本身的光學導引757A/757B以及換能器補償系統759A/759B。該些運輸系統756B中之一亦安裝有另一光源765,該光源765係產生一光學導引766,其係被用來對準及同步化該兩個運輸系統756A/756B。來自在該第二運輸系統756A上的一偵測器767的一信號係被饋入一運動控制器763,以便於維持在該些運輸系統之間的同步。
圖7H係展示其中兩個運輸系統772及773分別具有其本身的光源774/775以及運動控制器780/781的一實施例771。其結果是誤差係透明地被修正為一般的系統運動控制,使得每一個運動控制器780/781可以接收個別的(絕對的位置座標)命令信號782/783,以建立相關於一系統座標參考系統的適當的位置。
圖7I係展示其中兩個運輸系統788/789分別具有其本身的光源790/791以及感測器對792A、B/793A、B,但是其中只有一系統係具有一換能器為基礎的錯誤修正系統(794A/B)的一實施例787;在此例中,一運動控制器795係產生換能器控制信號796A/796B,使得該些運輸系統中之一(789)補償和另一運輸系統788相關的誤差。非運動的誤差,例如是在用於任一運輸系統的光學導引的對準上的誤差及/或在該些運輸系統之間的非正交性亦可被修正。
圖8A是一種利用兩個不同組的換能器"T"以修正在兩個或多個維度上的誤差之組件的橫截面圖。
圖8B是另一種利用兩個不同組的換能器"T"以修正在兩個或多個維度上的誤差之組件的橫截面圖。
由所列舉的申請專利範圍界定的標的可以藉由參照以下的詳細說明來更佳的理解,該詳細說明應該結合所附的圖式來加以閱讀。一或多個特定實施例的此說明(其係在以下陳述以使得吾人能夠建構及利用由申請專利範圍所闡述的技術的各種實施方式)並不欲限制所列舉的申請專利範圍,而是例示其應用。在不限制先前的內容下,此揭露內容係提供用於在一製造設備或印刷機中減輕傳輸路徑誤差、及/或用於製造一用於一基板的一或多個產品的薄膜以作為一可重複的印刷製程的部分之技術的數個不同的例子。該些各種的技術可被體現成各種形式,例如是具有一印刷機或製造設備的形式、或是其之一構件、具有控制資料的形式(例如,預先計算的修正資料或換能器控制資料)、或是具有由這些技術所製造(例如,具有根據所述技術產生的一或多層)的一電子或其它裝置的形式。儘管特定的例子係被提出,但是在此所述的原理亦可以應用至其它方法、裝置及系統。
此揭露內容係提出用於修正傳輸路徑誤差、及/或用於在高度的位置正確性下,在一基板上製造一層之改善的技術。在一實施例中,這些技術係被應用至一製造設備或系統,其係製造一電子顯示器、一太陽能板、或是另一電子裝置、或確實是任何其它類型的精密裝置或產品的一層。該製造系統或製作系統係包含一運輸系統,並且一構件將會沿著一傳輸路徑而被導引來協助製造。相對於所需的定位精確度,該路徑長度通常是相當長的。例如,在一典型的實施方式中,該運輸路徑長度可能是數公 尺的,但是所需的定位可能是微米尺度或甚至是更細的(例如,奈米尺度或是更細的)。為了協助精確的定位,一或多個感測器係被用來在一或多個維度上偵測在該構件以及一光學射束之間的偏差。藉由該一或多個感測器偵測到的偏差係接著被用來導出位置修正信號,該些位置修正信號係被饋入一或多個換能器並且被用來補償該偏差,其結果是儘管有和該傳輸路徑相關的細微的機械式誤差,該構件仍然順著該光學路徑。在一實施例中,該一或多個感測器係提供回授,該回授係使得該些換能器總是"歸零"位置性及旋轉的誤差。
更明確地說,這些技術可以選配地被應用至一被用來製造電子產品的印刷機,其中該印刷機係在精確的座標處沉積材料到一基板之上。在此上下文中的運輸系統可以是任意藉由該印刷機所用的機械式系統,例如是一被用來前進一基板的夾持器、一被用來(例如,與一夾持器的運動正交地)傳輸一印刷頭的印刷頭運動系統、一相機運輸系統、一飛行高度或印刷頭高度調整系統、以及其它類型的組件。在緊接在後的討論中,一例子將會被敘述,其中這些技術係被應用到夾持器路徑調整;但應瞭解的是,在此所述的技術並不限於一夾持器運輸系統,它們一般也不限於印刷機的背景。相反地,同樣應理解的是,這些技術可以選配地應用至一製造系統中的兩個或多個運輸系統或傳輸系統,例如是用以根據需要來控制x、y及/或z位置的任一個、或是相關的旋轉自由度。在一以下論述的例子中,這些技術係被獨立地應用到夾持器及印刷頭傳輸路徑的每一個,並且針對於每一個傳輸路徑而與一位置回授系統配合地加以利用,以便於提供在x、y及/或z軸上的精確的定位,而且以便於確保座標系統的正交性以及 在一印刷系統中的精確的位置控制。
在一例子中,一個數公尺長及數公尺寬的玻璃基板係被引入一"房間尺寸的"印刷機,其中該印刷機將會在非常精確的座標處(例如,在精確的奈米或次奈米座標處)印刷"墨水"的個別的液滴。兩個運輸系統係被用來定位液滴,其係包含一使得該基板沿著一"快速的"或是"掃描內的"方向來回前進的"夾持器"、以及一將該印刷頭移動在一"緩慢的"或是"交叉掃描的"方向上的印刷頭運輸系統(例如,該印刷頭係在隨後的掃描之間被重新定位,使得印刷係在該基板於該印刷頭之下移動時,在一寬度上發生)。在變化例中,兩個系統可以同時被移動、或是該印刷頭或基板可以是靜止的,而另一個則是在兩個或多個維度上移動。液滴落下位置係被選擇成使得沉積的液滴在該玻璃基板上合併在一起,並且提供無間隙的區域覆蓋,通常以便於形成一不具有針孔、間隙或是其它缺陷的液體塗覆。該"墨水"係與用於圖形印刷機的墨水的傳統的概念不同,並且通常是一種相當黏的材料(例如,一有機單體),其係無色的、或是換言之,其中該材料的原生色彩不是重要的;該墨水通常是不被吸收的,而且只擴散一有限的範圍,使得所完成的層係提供一明確所要的層厚度、或是其它明確所要的電性、磁性、產生光的、結構的、或是類似的性質。例如,該墨水在一實施例中可以是一有機單體,其中一沉積的塗覆(一旦液滴充分地合併後)係接著利用紫外光來加以固化,以形成一聚合物層。該液體塗覆一旦被形成後,其係接著被硬化、烘乾、固化、顯影、或是以其它方式處理("經處理的"),以便於形成一被製造在該玻璃基板上的電子產品的一永久或是半永久的層。這些技術可被利用以沉積電子顯示器的個別的像素的產生光的層、封入層、以及其它 可能類型的層;例如,在此揭露的技術可被應用至廣泛而多樣的製程,其包含但不限於被應用至用於"智慧型視窗"以及其它類型的電子、光學、或是其它裝置的精密塗層的沉積。注意到的是,當被用來形成精密電子構件的層(例如,微米或是奈米尺度的結構)時,在先前例子中的液滴的每一個通常都必須被沉積在非常細微的位置性座標之處,例如,過多或過少的墨水、或是不良定位的液滴都可能會產生有缺陷或是次佳的構件。儘管精密機械式部件(例如,軌道或是導邊器(edge guide))係被用來幫助確保正確的運動,但是這些系統仍然可能會導致破壞適當的液滴設置的機械式抖動。
在此的實施例中,為了修正此問題,一運輸系統(例如,一夾持器)可以具有兩個構件,其係包含一沿著該運輸路徑移動的第一(或是"軌道導引的")構件、以及一第二(或是"可偏移的")構件,其係具有一或多個被用來相對於該第一構件以偏移該第二構件的換能器。例如,該第一構件係遵循一軌道,而該第二構件係安裝到一真空夾頭,該真空夾頭係被用來嚙合該基板;在其它實施例中,其它的技術亦可被利用以嚙合及/或傳輸該基板。當該第一構件遭遇到抖動及誤差時,此誤差係被偵測到並且被利用來驅動該些換能器,該些換能器係使得該第二構件補償該誤差,以使得該基板行進在一理想的路徑上。在一實施例中,此係藉由利用一雷射射束及/或光學及/或一偵測器以標記一理想的路徑來加以達成,其中該第二構件係以一種以便於偵測該第二構件與此被標記的理想的路徑的偏差的方式來安裝有這些光學構件中的一或多個。該偵測到的偏差係被用來立即驅動該些換能器以抵消該偏差。在一實施方式中,一種簡單的兩個單元的偵測器可被利用以偵測在一維度上的路徑偏差,而在另一實施方式中,一種四個單 元或更多個的複雜的設計可被利用以偵測在兩個或多個維度上的誤差;例如,在剛才提出的例子的背景下,該玻璃基板可被支撐在一空氣軸承上(亦即,在一氣浮平台之上),而該夾持器可以使用吸力來選擇性地嚙合並且接著傳輸該基板;在一實施例中,該夾持器的"第二構件"可以在該交叉掃描的維度上加以偏移,以及為了高度來加以偏移以便於匹配該基板在該氣浮平台之上的一飛行高度(或者是用以水平化該夾持器)。當然,該項技術中具有通常技能者將會思及其它的實施方式;如上所提到的,在此所述的技術可被應用至一廣範圍的製造及/或運輸系統(例如,應用到一印刷機、夾持器、印刷頭、或是被視為"選配的"類似的構件)。
注意到的是,不論該誤差的來源為何(例如,不論是否歸因於該運輸系統而為"可重複的"誤差或者是其它),在此所述的技術都立即修正正被傳輸的物的位置,使得其至少在一或多個與傳輸的方向正交的維度上體驗理想的運動。在其中精確的位置性及/或方位控制是所要的情形中,這些技術是尤其有用的,例如在一組裝線類型的製程中,其中每一個基板或是每一個產品可能會遭受到細微的可重複或是非可重複的位置及/或方位誤差。
為了修正及/或減輕誤差,在一實施例中,細微定位的換能器係在無固定的樞轉點之下被驅動,以抵消機械缺陷。這些換能器係執行基板位置及/或方位的細微的調諧,並且藉此抵消機械缺陷在至少一維度上的影響。以此種方式,儘管該運輸系統(例如,該夾持器、基板、印刷頭、相機或是其它傳輸路徑)繼續是特徵在於機械缺陷,但是該基板及/或印刷頭的運動係被做成是近似理想的行進。在一實施例中,一傳輸路徑係實質線 性的,並且傳輸係實質沿著一第一維度(例如,該"y"維度)來發生,而兩個或多個換能器則分別獨立地在一獨立的維度(例如,該"x"維度)上施加線性偏移。被驅動在共同模式下,這些換能器係容許有和該運輸系統相關的影響該基板的"x"維度的位置的缺陷的補償。例如,可以使得被傳輸的物在該"y"維度上行進於一虛擬的直線的邊緣。被驅動在差動模式中,該被傳輸的物亦可在該"xy"平面中加以旋轉,以修正亦由該傳輸路徑的機械缺陷所引起的方位誤差。注意到的是,三個或更多個換能器可被利用以同時修正在多個維度上的誤差,例如是"水平化"夾持器或印刷頭高度,即如同將會在以下進一步論述者。
在一用於製造在一基板上的電子裝置之分軸的系統中,一"夾持器"可被利用以沿著一第一維度(例如,該"y"維度)來移動該基板。該夾持器係具有一沿著一邊緣或軌道跨坐的第一構件、以及一嚙合及鎖住至該基板的第二構件(通常一真空裝置);該些換能器可以在操作上被設置在這些構件之間,以便於在該第一構件以及該第二構件之間,在兩個或多個個別的互動點提供選擇性的偏移,以提供如同在以上所參照的共同模式及差動模式的位移。當該第一構件遭遇到由該運輸系統中的機械缺陷所引起的平移及旋轉的偏離(例如,在一第二維度上)時,該些換能器係被驅動以便於確切地等化在該維度上的那些偏離,並且實質提供該第二構件一不帶有機械式誤差特性的"虛擬的邊緣"或是"虛擬的傳輸路徑"。注意到的是,誤差可以是線性或非線性的,並且該些修正相應地可以是線性或非線性的。在選配的實施例中,此類型的系統可被體現在一印刷機或是印刷系統中,例如,其中該y維度是一基板傳輸維度及/或一"掃描內的"或是"交叉掃描的"維度 中之一,並且其中該x維度是一印刷頭傳輸維度及/或該"掃描內的"或是"交叉掃描的"維度的另一個。注意到的是,所述的座標系統是任意的,並且對於其它座標系統或是其它自由度可加以反轉或是交換。
如同所指出的,在一製造系統中可以有多個傳輸路徑,並且這些技術可被應用至這些傳輸路徑的任一個、或是其之任意組合,並且可被應用以修正在一維度上的位置性誤差(或是旋轉的誤差)、或是在多個維度上的誤差。數個例子將會有助於強調此點。
首先,在一所思及的實施方式中,這些技術係被用來在一夾持器沿著一傳輸路徑移動時,修正在基板位置上的交叉掃描的維度的誤差。一夾持器係具有如同在以上所參照的第一及第二構件、以及在至少兩個的互動點在操作上耦接這些構件的線性換能器,其中該些換能器係被建構以便於提供一"浮動的"樞轉點。當該第一構件沿著一運輸路徑行進時,與一光學導引或是與一所要的光學方位的偏差係被偵測;從此偵測到的偏差所產生的信號係被用來控制該些換能器,以便於提供"共同模式的"以及"差動模式的"補償,其係反覆地提供在該交叉掃描的維度上的平移的補償以及該基板的旋轉的調整,以便於驅使該偏差或誤差至零。因此,儘管有該運輸系統的機械缺陷,該基板仍然前進在一直線的路徑中。所提及的換能器的各種實施例將會在以下提供,但是簡要地說,在一實施例中,"音圈"可被利用於這些換能器,以便於提供非常精確的微觀的衝程。為了有助於提供結構的支撐以及在該第一及第二構件之間的互連,一與該共同及差動驅動模式相容的浮動的機械式樞轉組件亦可以選配地被使用。在其它實施例中,一壓電或是其它換能器可以替代地加以利用。
在此第一例子的一選配的延伸中,夾持器位置(及/或該夾持器的第二構件的位置)亦可以在一掃描內的維度上加以調節。例如,在一實施例中,一電子驅動信號(被用來前進該夾持器、或者是被用來觸發印刷機噴嘴的觸發)係被調整,以便於修正該基板在該掃描內的維度上的位置性誤差。利用另一換能器(例如,另一音圈或是其它換能器)以在該掃描內的維度上相對於該第二構件來偏移該第一構件也是可能的。在一第一技術中,掃描內的位置性誤差可加以量測,並且被用來偏移個別的噴嘴觸發(亦即,當該印刷頭以及基板相對於彼此移動時,以便於在準確修正的所要的掃描內的位置處完成噴嘴觸發);例如,在噴嘴觸發上的延遲可以針對於每一個噴嘴而被計算出,並且被程式化到一印刷頭中,其中觸發係接著從一共同的觸發信號而被驅動出來。在一第二技術中,一共同或是共用的噴嘴觸發信號可被產生為夾持器位置(及/或該夾持器的第一構件的位置)的一函數,並且可以針對於誤差而被修正,使得該觸發信號係被產生以便於模擬該夾持器的無誤差的移動。關於此選配的延伸,較早提及的是在一實施方式中,修正技術可被應用至夾持器以及印刷頭運輸路徑的每一個,並且對於每一個運輸路徑配合一位置回授系統來加以利用,以便於在x及y軸上提供精確的定位,並且確保在一印刷系統中的座標系統正交性以及精確的位置控制。在一個此種實施方式中,該夾持器系統係具有一線性編碼器,其係例如是藉由成像和其運輸路徑相關的可見的標記或是"小記號(tick)"來提供位置性回授;此種標記例如可以經由一黏著帶來加以施加,其係標記相關於一軌道或是導引的前進的"每一微米"(或是其它規則的距離量測)。此位置性回授可以選配地被用來修正該夾持器的掃描內的維度的前進(例如,因而該 夾持器係相關於該掃描內的方向而固有或明顯地被正確地設置)。在一種其中此種位置性回授係被應用至每一個運輸路徑的系統中(例如,使得一類似的線性編碼系統亦被使用於印刷頭的掃描內的位置調節),換能器為基礎的修正技術可以對於該印刷頭以及該夾持器的每一個,提供與運輸的方向正交的偏移,以便於定義一座標參考系統並且準確地控制液滴設置。這些技術本身並不一定固有地修正在運輸軸之間的非正交性(例如,x及y軸係分別相關於該夾持器以及印刷頭運輸系統);因此,在某些實施例中,在此所述的額外的技術可以選配地被應用來修正被用來標記所要的傳輸路徑的光束的定位、或者是控制誤差修正系統以便於解決非正交性。當和用於高度調節及/或修正的選配的技術組合時,這些技術係有助於提供在該製造系統中的所有元件的精確的位置控制。這些各種的技術的這些各種的優點及協同效應將會在以下詳細描述。
考量至此所論述的原理,一光源及偵測器以及任何相關的光學元件(根據實施方式而定)可被利用以導引及/或感測一被傳輸的構件的位置性偏差。至少一換能器可被利用以藉由利用共同模式及差動模式的控制,亦即利用回授而為該偵測到的偏差的一函數,在一與傳輸的方向正交的維度上位移一正被傳輸的物來修正傳輸路徑誤差。在另一更詳細的實施例中,此類型的控制可被應用以利用個別組的換能器來修正在兩個不同的傳輸路徑中的傳輸路徑誤差,例如是應用至一第一運輸系統的"y"軸的運動、以及一第二運輸系統的"x"軸的運動。以此種方式修正兩個不同的傳輸路徑係有助於使得在沉積及/或製造參數上的精確的修正變得容易。例如,在一以上所介紹的分軸的印刷系統的上下文中,夾持器/基板路徑以及印刷 頭路徑的兩者的修正係有效地標準化一"印刷網格"(一被用來定義液滴將被印刷所在之處的座標參考系統),並且提供一種系統是其中該系統對於印刷網格座標的理解是精確地正確的,並且未受到在機械式系統中和傳輸相關的誤差所破壞的。在此論述的這些技術以及各種的組合及排列(包含該些被納入的參考文件)係有助於提供對於沉積的液滴之精確的位置性控制。例如,這些技術可以進一步被應用至"z軸"(例如高度)或是其它維度的運動控制;或者是,在此所述的技術可以和每一噴嘴的液滴參數及/或噴嘴參數的使用組合,以對於沉積的液體容積提供高度正確的控制,如同例如是在美國專利9352561以及美國專利公開案號20150298153中所敘述者。
此揭露內容將會大致被組織成如下的:(1)圖1-3E將會被用來提供有關於在一基板上沉積一種材料、細微的對準誤差的原因、以及相關的補救的介紹;(2)圖4A-5將會被用來介紹更特定的技術,換言之,其係有關於在一所思及的分軸的印刷環境中量測/偵測及抵消誤差的線上及離線式製程;(3)圖6A-6E將會被用來描述在一或多個詳細的實施例中的特定的機械式結構;(4)圖7A-H將會被用來討論各種的使用案例以及選配的延伸;以及(5)圖8A及8B將會被用來討論一運輸系統構件的多維的控制(例如,x及z軸控制)。
在前進至該介紹之前,首先介紹在此使用的某些術語將會是有幫助的。
明確所思及的實施方式可包含一種設備,其係包括被儲存在非暫態的機器可讀取的媒體上的指令。此種指示邏輯可以用一種具有某種結構(結構特點)的方式而被撰寫或設計,使得當該些指令最終被執行時,它 們係使得一或多個一般用途的機器(例如,一處理器、電腦或是其它機器)分別作用像是一特殊用途的機器,其係具有依據該些指令而必然在輸入運算元上執行所述的工作以採取特定的動作或者是產生特定的輸出之結構。如同在此所用的"非暫態的"機器可讀取的或是處理器可存取的"媒體"或"儲存"是表示任何實體的(亦即,物理)儲存媒體,而不論被用來在該媒體上儲存資料的技術為何,例如,其係包含但不限於隨機存取記憶體、硬碟記憶體、光學記憶體、一軟碟片、一CD、一固態硬碟(SSD)、伺服器儲存、揮發性記憶體、非揮發性記憶體、以及其它其中指令可以隨後藉由一機器而被擷取之實體的機構。該媒體或儲存可以是具有獨立的形式(例如,一程式碟片或固態裝置)、或是被體現為一例如是膝上型電腦、可攜式裝置、伺服器、網路、印刷機、或是其它組的一或多個裝置之較大的機構的部分。根據實施例,該些指令可以用不同的格式來加以實施,例如是成為當被呼叫時是有效來引起某一動作的元資料(metadata)、成為Java碼或是腳本(scripting)、成為用一種特定的程式化語言撰寫的碼(例如,成為C++碼)、成為一特定處理器的指令集、或是具有某種其它形式;該些指令亦可以藉由相同的處理器或不同的處理器、或是處理器核心來加以執行。在此整個揭露內容中,各種的程序將會加以描述,其中的任一個都可以大致被實施為被儲存在非暫態的機器可讀取的媒體上的指令,並且其中的任一個都可被利用以製造產品。根據產品設計,此種產品可被製造成為具有適於銷售的形式、或是成為一預備的步驟以用於其它印刷、固化、製造或其它的處理步驟,其最終將會產生完成的產品以用於銷售、散布、出口或進口,其中那些產品係納入一特殊製造的層。同樣根據實施方式,該些指令可以藉由 單一電腦來加以執行,並且在其它情形中,可以用分散的方式而被儲存及/或執行,例如其係利用一或多個伺服器、網路客戶、或是特定用途的裝置。在此參考到各種圖所提及的每一個功能都可被實施為一組合的程式的部分、或是成為一獨立的模組,其係一起被儲存在單一媒體表示(例如,單一軟碟片)上、或是在多個個別的儲存裝置上。以上內容也適用於根據在此所述的方法所產生的誤差修正資訊,亦即一以傳輸路徑位置的一函數來代表位置性誤差的樣版可被儲存在非暫態的機器可讀取的媒體上,以供在相同的機器上暫時或永久的使用、或是在一或多個其它機器上的使用;例如,此種資料可以利用一第一機器而被產生,並且接著被儲存以供傳輸至一印刷機或製造裝置,其例如是經由網際網路(或是其它網路)來下載、或是人工的傳輸(例如,經由一例如是DVD或SSD的傳輸媒體),以供在另一機器上使用。如同在此所用的一"掃描圖"或是"掃描路徑"係指一印刷頭或相機相對於一基板的運動的前進,亦即,其在所有的實施例中都不需要是線性或連續的。一層的如同在此所用的術語"硬化"、"固化"、"處理"及/或"顯像"係指被施加至沉積的墨水以將該墨水從一流體形式轉換成為正被製造的物的一永久的結構的製程;這些術語是相對的術語,例如,該術語"硬化"並不一定需要所完成的層是客觀地"硬的",只要所完成的形式是比藉由該印刷機沉積的液體墨水"較硬的"即可。如同在一"永久的層"中的術語"永久的"係指某物欲被無限期的使用(例如,相對於一製造的遮罩層,其通常是被移除以作為該製程的部分)。在此整個揭露內容中,各種的程序將會加以描述,其中的任一個都可以根據實施例或是特定的設計而大致被實施為指示邏輯(例如,實施為被儲存在非暫態的機器可讀取的媒體上的指令、或是其它軟體邏 輯)、實施為硬體邏輯、或是實施為這些物的一組合。如同在此所用的"模組"係指一專用於一特定的功能的結構;例如,一"第一模組"係用以執行一第一特定的功能,並且一"第二模組"係用以執行一第二特定的功能,當用在指令(例如,電腦碼)的背景時是指稱相互獨立的碼集。當用在機械或機電結構的背景時(例如,一"加密模組"),該術語"模組"係指一組專用的構件,其可以包含硬體及/或軟體。在所有的情形中,該術語"模組"係被用來指稱用於執行一功能或操作的一特定的結構,其將會被具有與該標的相關的此項技術的通常知識者理解為用在該特定技術的一習知的結構(例如,一軟體模組或是硬體模組),而不是理解為用於執行一所述的功能的"任何結構"(例如,"一群牛")的一般性佔位語或是"手段"。當被用來指稱一種通訊的方法時的"電子"亦可包含可聽見的、光學或其它通訊功能,例如,在一實施例中,電子發送可以涵蓋資訊的光學發送(例如,經由一成像的2D條碼),該資訊係藉由一相機或感測器陣列而被數位化,被轉換成為一電子數位信號,並且接著電子式加以交換。該些術語"換能器"及/或"致動器"係大致用一種可互換的方式來加以使用,並且不考慮換能器或是致動器的格式或類型;例如,一"音圈"以及一"壓電換能器"分別是致動器/換能器的例子。
再者,在此係參照到一偵測機構、以及在每一個基板上被辨認出的、或是作為一印刷機平台或傳輸路徑的部分、或是作為一印刷頭的部分之對準標記或基準。在許多實施例中,該偵測機構是一種使用一感測器陣列(例如,一相機)的光學偵測機構,以偵測在一基板上(及/或在該印刷機之內的一物理結構上)之可識別的形狀或圖案。其它實施例並不是以一感測器陣列為基礎,例如一種線型感測器可以在一基板被載入該印刷機或是 在該印刷機之內前進時被利用以感測基準。注意到的是,某些實施例是依賴專用的圖案(例如,特殊的對準標記),而其它的實施例則依賴可識別的基板特點(其包含在一基板上的任何先前沉積的層的幾何、或是在一印刷機或印刷頭中的物理特點),這些的每一個都是一"基準"。當一般參考到"光"、"光學"或是"光學的"時候,除了利用可見光之外,替代的實施例可以依賴紫外線或其它不可見的光、磁性、射頻或是其它形式的電磁輻射。亦注意到的是,某些實施例在此將會參考一印刷頭、多個印刷頭或是一印刷頭組件來加以論述,但應瞭解的是在此所述的印刷系統一般可以在一或多個印刷頭之下來加以利用;在一所思及的應用中,例如,一工業用印刷機的特點是三個印刷頭組件,每一個組件係具有三個個別的印刷頭、以及容許位置性及/或旋轉的調整的機械式安裝系統,使得(例如,一印刷頭組件的)構成的印刷頭及/或印刷頭組件可以個別地精確對準到一所要的網格系統。各種其它的術語將會在以下界定、或是用一種從上下文來看明顯的方式來加以利用。
I.介紹
圖1、2A-2B及3A-3E係被用來介紹在此揭露內容中論述的數種技術、以及這些技術所解決的問題中的某些個。
更明確地說,圖1是代表一和某種類型的傳輸機構相關的習知技術製程101。在此特定的例子中,假設有一在其之上將被印刷液滴的基板103,該些液滴係被沉積在一印刷網格105的所選的節點之處;該印刷網格105係被描繪為在該基板的中央,以表示在此位置中所要的是來自該印刷頭的墨水液滴將會在轉換為層的均勻度的可預測性下,落在精確的位置 處(亦即,在藉由該印刷網格的節點來加以表示的位置處)。然而,注意到的是該印刷網格儘管是以此種方式被描繪,但是其係相對於該印刷機界定的(並非特定地相對於該基板界定的),因而係延伸至印刷可發生的任何地方(例如,可印刷的區域可能是大於該基板,並且在基板位置上的誤差可能會潛在地轉換為在液滴落下位置上的誤差)。再者,垂直線及水平線的間隔一般被認為是可預期地間隔開的,然而,此通常是根據一假設是沿著x及y傳輸路徑的前進係精確地正確的(及/或線性的)。最後,同樣注意到的是,儘管一印刷機、基板以及印刷網格係在此被例示,但是這些問題並非印刷機特有的,因而在此所述的技術可被應用至廣泛而多樣的情況,其中某物係將被機械式傳輸、旋轉或是移動。一印刷製程、一基板以及一印刷網格的背景係將被使用作為一非限制性舉例說明的例子,以介紹在此揭露內容中所敘述的問題及技術。
假設印刷將會發生在該基板大致是如同由箭頭104所代表地被傳輸時,並且進一步假設一運輸系統機構將沿著一傳輸路徑107導引該基板;此傳輸路徑係在圖1中被描繪為稍微彎曲的,其係在此例子中代表在該運輸系統中(例如,在某種類型的導邊器、軌道或滑動器(traveler)、或是其它被用來操控該基板103的裝置中)的機械缺陷。注意到的是,在一典型的工業印刷製程中,例如是稍早所述的用於製造OLED顯示面板,該基板在尺寸上可能是兩公尺乘上三公尺的數量級,而在路徑107中的非線性可能是微米或甚至更小的數量級。如同在圖1中所繪的在路徑107中的彎曲度(或是其它誤差)係因此為了討論及圖示之目的而被誇大。然而,此尺度的誤差在許多應用中可能是不重要的,但在某些製程中(例如,OLED顯示器 及/或某些其它電子裝置在大型基板上的製造),此類型的誤差可能會限制到可達成的產品尺寸、使用壽命、或是品質。換言之,該些液滴一般而言必須被沉積在精確的位置處,因而它們係合併在一起並且產生均一的層,而不留下間隙或針孔;該些液滴在落下之際僅散佈一有限的範圍,因而在所完成的層中的表面不規則性可能會限制可達成的層薄度,並且以其它方式產生品質問題。即使液滴落下位置的些微的錯位也可能會影響產品品質及/或製造的可靠度。
圖1係在概念上被分成兩個半部而成為一圖,其係包含一左半部以及一右半部。該圖的左半部係展示該基板103以及一稍微彎曲的傳輸路徑107。該基板103係將在如同藉由箭頭104所參照的大致指明為"y"維度上,沿著此路徑107來回地前進。元件符號103係表示該基板是在某個點處與該印刷網格105適當地對準;如同在此圖中所繪的印刷網格是一抽象概念,其中垂直線係代表當一印刷頭以及基板係相對於彼此被移動時,該印刷頭的個別的噴嘴的明顯的路徑,而水平線係表示一數位觸發信號、或是一噴嘴的被再裝料以及觸發重複的墨水的液滴的其它能力,亦即這些水平線的間隔通常代表該些噴嘴"有多快速的"可被觸發。或許另有陳述,但是該印刷網格105係具有節點,該些節點的每一個係代表一機會以射出一液滴的墨水;如同較早所指出的,以一種有關於位置而被精確地控制,並且不留下針孔的方式沉積墨水是所要的,其係部分被達成為具有關於每一個液滴將會落在該基板上之處的精確的瞭解的一功能。進一步注意到的是,液滴係被沉積在離散的位置處,但是其係黏的,並且因此通常擴散以形成一不具有間隙或不規則性的連續的液體塗覆;每單位面積的容積一般 係事先與最終的層的一所要的厚度或其它性質關聯,並且因此液滴密度以及相對的位置理論上可以用一種用以產生所要的功效的方式(給予預期的液滴尺寸)來加以選擇,例如是用以在液滴的擴散及合併之後提升一具有所要的厚度的均勻層(此係論述在被納入作為參考的美國專利號8995022中)。
該印刷網格105係以一種與該基板103為"弄整齊"的方式而在圖形上被描繪在該圖的左半部,其係表示印刷一般將會發生在所要的液滴落下位置處。
然而,在該傳輸路徑107中的誤差(亦即,該彎曲度)可能會實際扭曲該印刷網格105,此係表示液滴並不一定落在它們相關於該基板所應該在的地方,因為當該基板前進時,其係遭遇到細微的位置性及旋轉的誤差。圖1的右手邊係展示當該基板係從一沿著該傳輸路徑107的第一位置d0(其中該基板位置以及偏航係相對於一(虛擬的)理想的"參考邊緣"109而被表示為103'),前進至一沿著該傳輸路徑的第二位置d1,其中該基板位置以及偏航係相對於該參考邊緣109而被表示為103"時的基板平移及/或方位誤差。如同可見的,由於在該傳輸路徑107中的誤差(例如,彎曲度),該基板係在多個維度上遭遇到偏移及旋轉的誤差;當該基板已經被移動至該第一位置d0時,在此例子中的誤差係可見為在該xy平面內的水平及垂直的偏移△x0及△y0與角度的偏移△θ0、以及當該基板已經前進至該第二傳輸路徑位置d1時,不同的水平及垂直的偏移△x1及△y1與角度的偏移△θ1。因為這些誤差的本質係隨著該基板前進而改變,這些誤差係扭曲該印刷網格,此係表示儘管一所計畫的印刷製程應該(理論上)產生所要的層性質,但事實上,液滴沉積可能被扭曲,此可能會產生品質問題。若放任未修正的話,則這些各 種的誤差可能會產生針孔、薄的區域以及其它缺陷,並且限制利用該印刷系統可達成的精確度及/或品質;同樣地,此可能會限制裝置尺寸(例如,製造高品質的小型化的產品、或是具有較佳的品質或解析度的產品(例如是非常薄的大面積的顯示器螢幕)可能是困難的,甚至是不可能的)。所提及的類型的誤差的影響是扭曲該印刷網格;例如,儘管該系統及印刷計畫可能實際採用一直線的印刷網格(在圖1中的105),但是"y"誤差及/或抖動(亦即,平行於該傳輸路徑)係實際扭曲在該印刷網格的水平線之間的分隔;類似地,"x"維度誤差及/或抖動係實際扭曲在該印刷網格的垂直線之間的分隔,其結果是在個別的液滴的沉積位置上的誤差。這些類型的誤差可能會導致在各種的像素井中的過小或過大的流體沉積、或是其它非均勻性,此可能導致在一完成的顯示器中的亮度及/或色相變化或是其它的誤差,而在一"巨觀的層"的背景中,則例如是一跨越許多電子構件的封入誤差,這些類型的誤差可能會導致層的非均勻度並且可能危害層的功能。
注意到的是,如同在此例子中所繪的,所描繪的誤差在某些情形中可能只是該傳輸路徑107的一可重複的函數,亦即,因為在此例子中的傳輸路徑係可見為彎曲的,所以存在有在該x維度上的非線性位移、在該y維度上的非線性位移、以及非線性歪斜;其它類型的誤差,例如z維度的誤差、俯仰及翻滾,亦可能以一可重複的方式發生,但是並未被描繪在此特定的圖中。因此,在一例如是被用來產生細微的(例如,微米或更小的尺度)電子、光學、或是其它結構的工業用印刷機的應用中,其係依賴所提及的類型的均勻度,並且其中一系列的基板將被印刷在其上以作為一"組裝線"類型製程的部分,相同的誤差可能會在基板與基板之間發生。也有 其它潛在的誤差來源,其可能是一給定的基板特有的,且/或其可能代表變化的狀況,例如是溫度變化。
儘管影響基板行進的誤差已經被描繪,但亦有其它可能的類似的誤差來源,其可能會影響裝置品質及/或製程可靠度。例如,一分軸的印刷機通常不只是移動基板而已,而且亦移動一印刷頭或相機、或是其它的機械式構件。簡言之,在移動一或多個印刷頭(大致在相關於圖1的"x"維度上)的系統中,類似的路徑誤差可能會在該印刷頭上產生"x"、"y"旋轉或其它誤差(相關於圖1的維度)。例如,若一印刷頭係在不同的位置處具有誤差,則此種通常亦具有扭曲該印刷網格105的垂直線的影響(亦即,使其不均勻地間隔開)。類似的比擬可以對於在一具有所參照的類型的工業用印刷系統中的其它傳輸路徑的類似者來加以陳述。一般所要的是降低這些層的影響以改善在層製造上的可預測性以及可靠度,並且一般而言是具有製造較薄的均勻的層的能力。
為了解決這些問題,一實施例係提供一種傳輸路徑修正系統,其係偵測及消去一或多種形式的路徑誤差。圖2A係展示一具有兩個主要的構件之實施例201,其係包含一第一軌道導引的構件203以及一第二可偏移的構件205。這兩個構件都將在藉由箭頭206所表示的大致的方向上,大致一起移動。在一實施方式中,這兩個構件可以是一真空夾持器的部分,該真空夾持器係被用來嚙合以及沿著一"快速的"軸前進一基板;在另一實施方式中,這兩個構件可以替代的是一印刷頭滑動器的部分,例如,其係行進於一軌道,並且安裝有一印刷頭以用於印刷液滴到一基板之上。
所描繪的實施例係利用一光源207,其係以一種將會作用以 導引或是使得所要的行進變得容易,在此例中是模擬一"虛擬的導邊器"的完美直線的行進的方式來導引一光束202。在所描繪的設計中,該光源207是靜止的,並且其發射的光束202係藉由兩個都被安裝至該第二構件的光學偵測器208及209來加以感測。此外,兩個分光鏡211及212係被用來以一種將會被用來感測該第二構件與該光學路徑的偏差並且修正該偏差的方式,以再導向來自該光學路徑的光至該些偵測器208/209。注意到的是,並非所有的實施例都需要所描繪的結構,例如,特定思及的變化之特點是該光源被安裝至該第二構件,其中一或多個射束分光鏡及/或一或多個偵測器是靜止的;其它的配置也是可能的,並且將會被具有在此項技術中的普通技能者所思及。
為了修正路徑偏差,來自該些偵測器的每一個的一信號係依必要性而被饋入處理電路214/215,該處理電路214/215係施加一函數"F"至那些信號以便於發展出修正信號,該些修正信號將會被施加作為回授以修正路徑偏差;儘管兩組此種電路係被描繪,但是只使用一電路是可能的(例如,一軟體驅動的處理器)、或是具有相當大的電路元件的重疊。於是,該些修正信號係被饋入一或多個換能器"T",其係立即施加修正以便於"歸零"與該光學路徑的偏差;換言之,有利的是,當該第二構件205係與該光學路徑同步時,該處理電路及/或偵測器係產生信號為"零"(或是並不造成進一步的換能器調整),並且當有與該光學路徑的偏差時,總是驅動一返回至零;注意到的是,此結構對於所有的實施例而言並非都是必須的。在該圖中,所描繪的實施例係可見為依賴兩個明確編號為216及217的換能器;這些換能器的每一個係在一與傳輸的方向正交的方向上提供一實質線性的衝程。 在此例子中,兩個換能器在構件203及205之間的個別的互動點(c1/c2)之處的使用係提供共同模式以及差動模式的控制,以分別從該第一構件203線性地偏移構件205(在箭頭213的方向上),並且提供構件205相對於構件203的旋轉,即如同由該角度的量測"θ"所代表的。該些換能器可以是適合於所討論的衝程之任意所要的類型的換能器,其包含但不限於壓電換能器;在其中一基板係藉由一空氣軸承來加以支撐(並且該構件205係使用一真空夾持器來嚙合該基板)的一實施例中,該些換能器可以有利的是音圈,其係在一高度的重覆性及可靠度下提供相當大的最大衝程(例如,從次微米至100微米或是更大的)。對於該些換能器的共同模式及差動模式控制的組合實質上係在構件203及205之間提供一浮動的樞轉點,其可以大致在該"x"方向上加以偏移(注意到的是,在此例子中,見於該圖中的xyz座標標籤是任意的)。為了有助於在構件203及205之間提供機械結構的支撐,在某些實施例中,一機械聯動裝置("M")218可被利用,其係限制構件203及205彼此在該"y"方向上移動,而同時容許在這些構件之間在該"x"方向以及相關的xy旋轉上的自由偏移。此種額外的結構的聯動裝置在音圈被使用作為該些換能器的情形可以是尤其有利的,以幫助限制在該些換能器上的在與換能器位移的一方向正交的方向上之任何不必要的加載。元件符號221係提供有關於一偵測器的額外的細節,並且展示一種兩個單元的設計,其中該些單元係被表示為值"a"及"b";簡言之,在一設計中,來自該光源的光係擊中這些感測器的一或兩者,並且在由這些感測器的每一個所產生的電壓之間的一差值係被用來相對於該光學路徑弄直該第二構件205。例如,在一種兩個單元的設計中,該值"(a-b)/(a+b)"係產生一成比例於與該兩個單元的中點的 偏差量的正或負的輸出;此種信號單獨可被利用以驅動相關的換能器至一其中該光學路徑的中心在該兩個單元之間的位置。注意到的是,在某些實施例中,處理電路214/215可以和該些偵測器組合,例如是以單一單元來加以販售的,其係提供一代表藉由該偵測器的每一個單元所感測的不成比例的信號的數位或類比輸出。
在某些實施例中,在超過一維度上(例如是在相關所描繪的座標系統的x及z維度的每一個上)感測路徑偏差是可能的。為了此偏差的偵測,一種四個單元的設計可被利用,其係在該圖中藉由元件符號223來加以表示。例如,該值"[(a+c)-(b+d))/(a+b+c+d))"可被利用以感測x維度的與所要的路徑的偏差,並且該值[(a+b)-(c+d))/(a+b+c+d))可被利用來感測z維度的與所要的路徑的偏差。注意到的是,根據實施方式可能會需要一個別的第二組的修正換能器(未見於此圖中),以修正在一第二(或是第三、第四、等等)自由度中的錯誤的運動;換能器的配置係類似於已經在圖2A中描繪的配置,除了換能器位移的方向例如可以是沿著該z維度以外。亦注意到的是,線性換能器的使用對於所有的實施例而言並非都是必須的,而是相反地,可以針對於一或多個旋轉的自由度做修正,例如是用以水平化一表面或邊緣,並且修正俯仰、偏航及/或翻滾。
圖2A亦描繪一些可被利用在某些實施例中的進一步選配的構件。首先,元件符號225係指一調整機構,其可被利用以對準及/或調整該光源207。在一實施例中,該光源是一雷射,並且元件符號225係參照到一螺桿為基礎的精密安裝座,其係改變該雷射相對於傳輸的方向的姿勢及/或偏航。其次,元件符號227/229係指一分光鏡以及偵測器,其可被利用於 相同的目的,例如是藉由以一種相對於該光源207固定的方式來安裝此種偵測器,該光源可以週期性地加以重新校準(以及,例如是利用調整機構225來加以調整)以確保適當的方位。在該光學路徑的一遠端利用一標記231也是可能的,以協助對準及/或自動地提供有關於該光源的適當的方位的回授;在一實施例中,此標記可以是一簡單的標靶或十字標線(例如,一雷射係被調整直到其射束撞擊中心為止),而在另一實施例中,此標記可以是一提供電子回授的偵測器/電路,例如,其係容許該光源的人工或自動的對準。
圖2B是描繪方法的步驟251的流程圖,其係實施在以上所介紹的某些技術。如同由元件符號252所表示的,該方法可被體現在一種具有一傳輸路徑的製造系統中,其中修正一運輸系統的細微的運動、位置或方位誤差是所要的;例如,一製造系統可以如同先前所介紹的利用一用於材料沉積的印刷機來執行高精密度產品的"組裝線類型"的製造。最初,對準或校準步驟253可被執行以確保一光束係根據需要而被確切地導引,以標記直線的行進;例如,如同先前所介紹的,該光束可被利用以成像一具有十字標線的靜止的標靶,並且人工地藉由一人類操作者或是根據電子回授自動地加以調整254,直到該光束係入射一藉由該十字標線所形成的十字線為止。在一典型的實施方式中,校準可以在最初的安裝時、在啟動時、週期性地(例如,每天或每週)、在該某些里程碑事件(例如,偵測到的誤差大於一臨界值、或是溫度變化大於一臨界量)的發生時、或者是根據需要來加以執行。一系列的基板255係接著依序地被引入,並且與該印刷機的座標參考系統對準,以確保在那些基板上的個別的面板產品係在一相對於該光束(例如,其係如同藉由一適當對準的雷射所形成)之已知的位置;此製程 將會在以下進一步加以論述,但是在一實施例中,用於每一個傳輸路徑的光學對準標記(例如,用於該夾持器及印刷頭的位置回授)以及兩個換能器為基礎的誤差偏移系統及相關的光學路徑的使用的組合係有效地定義一用於該印刷機的座標參考系統,並且調節在該座標參考系統中的運動;在該系列中的每一個給定的基板都可以藉由成像在該給定的基板上的基準並且調整該基板位置/方位或是該印刷配方來個別地對準到此座標參考系統,使得印刷將會確切地根據所要地發生在每一個面板上。印刷係接著發生在該對準的基板上;當每一個運輸或傳輸系統被操作時,誤差(亦即,與每一個標記的光學路徑的偏差)係根據元件符號255動態地加以量測,其係選配地針對於超過一傳輸路徑及/或每一傳輸路徑一維度,即如同藉由元件符號257所指出的,並且根據元件符號258,選配地利用一誤差修正系統以修正多維度的誤差(例如,利用一個4單元的偵測器設計的x及z偏差)。動態修正259係接著被施加為回授以立即修正誤差,並且改變該"第二構件"相對於該第一構件的位置及方位,以便於驅使與該相關的光學路徑的偏差至零,亦即使得被傳輸的"物"(例如,基板、相機、印刷頭或是其它元件)係行進於所要的完美直線的路徑,儘管仍然有著可能影響該運輸系統的微觀的抖動。如同稍早所指出的,在一實施例中,沿著運輸的方向(例如,在一平行於一被使用作為一導引的光束的方向上)的位置調節可以選配地透過一位置調節系統的使用來輔助,例如,該位置調節系統係量測在一接近至該運輸路徑的黏著帶上的標記,例如,其係具有用於沿著該傳輸路徑的行進的每一微米的對準標記;該換能器為基礎的修正系統在此種實施例中係因此被依賴,以修正在一與該被標記的光學路徑的方向正交的方向上的路徑偏差以及旋轉 的偏差(例如,根據元件符號265,選配地利用兩個或多個換能器,以及根據元件符號267,對於該兩個或多個換能器的差動模式控制)。其結果是,正被傳輸的物係遵循一虛擬的理想的路徑,即如同稍早所參照的並且如同藉由元件符號269所指出的。
在已經介紹換能器為基礎的修正以及一光學導引的使用下,對於路徑誤差控制的應用現在將會再次在一工業用分軸的印刷機環境的範例的背景中加以論述。
圖3A係展示用於降低在一種使得一基板前進(例如來自圖1的基板103)之夾持器系統中的運輸路徑誤差的一實施例301。更明確地說,再次假設該基板係沿著一藉由箭頭104所表示的路徑來回地前進。在此例子中,該基板將會利用一夾持器來使其前進;該夾持器的一第一構件302將會大致沿著一延伸在該"y"維度上的軌道,沿著路徑107來行進(來自圖1)。該夾持器亦具有兩個換能器(T)305及306,其係在操作上連接該第一構件302與一第二構件303,該第二構件303係嚙合該基板的一邊緣。在一範例的情形中,該基板係被支撐在一氣浮工作台之上的一空氣軸承上,以提供幾乎無摩擦的支撐;在其它例子中,其它機構可被利用於支撐及傳輸。該兩個換能器係分別被控制以沿著一如同由箭頭310所代表的共同的方向(例如,在一如同在該圖中所繪的"x"維度上),相對於該第一構件來位移該第二構件。每一個換能器可以獨立地加以控制,此係導致一情況是其中"共同模式的"控制係在該個別的嚙合點,在該x維度上線性地朝向及離開該第一構件302來偏移該第二構件,而"差動模式的"控制係相對於該第一構件繞著一樞轉點"Xpvt"來樞轉第二構件。因為該些換能器可以用一種具有共同及差 動的驅動構件兩者的方式而被電子式驅動,因此該樞轉點"Xpvt"係可見為一浮動的樞轉點;在某些實施例中,此浮動的樞轉點可以是一抽象的概念,而在其它實施例中,一機械式結構係提供樞轉,同時亦提供一在該夾持器的兩個構件之間的結構的耦接。注意到的是,儘管此圖係展示該夾持器為接近該基板左上的角落來嚙合該基板,但是在一典型的環境中,該夾持器係沿著該基板的長度的中途來嚙合該基板可能是所要的,例如,以提供用於該些換能器的往復運動(例如,用以使得對於共同模式及差動模式兩者的位移的控制變得容易)。
該第一構件302係遵循來自圖1的受誤差干擾的路徑107,而該第二構件係鎖定至正被傳輸的該物(例如,在此例中是例如利用一真空來鎖定至該基板103),並且被動態地偏移以便於遵循一直線的路徑。該些換能器305及306係可見為獨立可控制的,以如同藉由箭頭308及309所指出地移動該基板,並且用一種為了剛好抵消在該路徑107中的x維度及θ旋轉所引起的誤差的方式來加以控制,使得基板運動係追蹤一理想的"參考邊緣"(參看來自圖1的線109)。注意到的是,在替代的設計中,其並非具有平行於彼此的線性衝程,換能器305可以達成旋轉,而換能器306可以達成一線性衝程、或是該些換能器可被做成產生在該"y"維度或是任何其它所要的維度上的偏移,其具有減輕基板位置或旋轉誤差的對應的功效。在圖3A中,該夾持器的第一構件302係沿著該"y"維度移動,而該些換能器305及306係分別經由在各自的接觸點"c"的接觸,沿著該"x"維度的沿著一線性的運動範圍來推拉該基板。同樣地,在此例子中的每一個換能器都可以是一線性馬達、一壓電換能器、一音圈、或是其它類型的換能器。
在此例子的分軸的印刷系統中,該基板係為了一特定的"掃描"或掃描圖運動而在該"y"維度上相對於該(些)印刷頭來前進;該"y"維度在此例子中因此亦形成該"掃描內的"維度。該(些)印刷頭係接著被移動在該"x"維度上(亦即,在該"交叉掃描的"維度上)以重新定位該(些)印刷頭以用於一隨後的掃描;該基板係接著在相反的方向上前進,以用於隨後的掃描,其中連續的掃描係持續直到整個液體塗覆已經被產生為止。該基板接著可以使其前進(通常是離開該印刷機,而到另一室),該液體塗覆係在該處加以固化、烘乾、或者是以其它方式加以處理,以便於轉換該液體塗覆成為一具有所要的電性、光學及/或機械性質的永久的結構。該印刷系統係接著備妥以接收另一基板,例如是用以在該隨後的基板上根據一共同的預先定義的"配方"來執行類似的印刷。
稍早所指出的是沿著傳輸路徑107的誤差(來自圖1)可能會導致在多個維度上的誤差,亦即不只是在該x維度上的偏移而已。在一運輸系統係針對於位置來加以調節之下(例如,利用如同稍早所參照的對準標記),此可能是較無問題的,但是在其它系統中,在該路徑的角度上的變化也可能會導致在該基板的y位置上的非線性。在此種實施方式中,y維度的誤差可以選配地利用其它形式的裝置311來加以修正,以用於修正在該"掃描內的"維度上的基板運動;選項例如是包含利用一第三換能器314以達成該夾持器的第一及/或第二構件在該掃描內的維度上的衝程,以標準化該基板的y維度的前進。在其它實施例中,回授可以替代地被利用來調整一用於該夾持器的前進的電子控制信號315(例如,作為一回授信號、delta信號、或是電子驅動信號),以施加一些微的速度增加或減少(△v)來抵消y維度的 誤差、或是該夾持器的運動可以使其匹配如以上所介紹的位置性標記。在又一選配的實施例中,用軟體來執行調整也是可能的,例如,計算及程式化個別的y位置相依的噴嘴觸發延遲(如同由方塊316所代表的),亦即當該基板與印刷頭係在該"y"維度上相對於彼此被移動時,該印刷頭的噴嘴在某些實施例中可以用一種剛好抵消該基板相對於該印刷機的"y"維度上的位置性誤差的方式,而被"告知"稍微較早或較晚的印刷。再者,根據元件符號317,在另一實施例中,調整一被用來定時噴嘴觸發的"觸發"信號是可能的,以具有移位該印刷網格的水平線(參見來自圖1的元件符號105)的效果,以便於抵消該基板相對於該印刷機的位置性誤差。注意到的是,一夾持器的"掃描內的"或是"y軸的"補償對於所有的實施例而言並非都是必須的。
圖3A亦展示一被用來定義所要的行進的光學系統;如同較早所介紹的,一光束318係從一光源319(例如,一雷射)而被導引在行進的方向上(例如,在此例中是平行於如同在該圖中所參照到的y維度)。至少一感測器或是偵測器320係被用來成像此路徑,並且在該夾持器與基板沿著其傳輸路徑移動時偵測與該光束318的偏差。有利的是,該至少一感測器或偵測器320係以一種固定至該夾持器的第二構件303的方式而被安裝,使得當行進發生時,從該感測器或偵測器320導出的回授信號係被用來在該x維度上以及在xy方位上重新定位及位移該基板,使得基板的運動確切地對應於該被標記的光學路徑(318),儘管該夾持器的第一構件的運動係持續遭受到機械式抖動。如同稍早所指出的,在所思及的變化中,該光源319以及感測器/偵測器320可以不同地加以配置,例如,其中該光源319被安裝至該夾持器的第二構件303,其係利用被安裝至該夾持器的分光鏡的光學元 件、等等;此種設計變化絕對落在熟悉光學者的技能內。
考量圖3A之標的,應該觀察到的是藉由在一機械式運輸系統中利用兩個或多個換能器,吾人可以修正在該傳輸路徑中的誤差、或是其它的運動誤差(例如,針對於一非線性導引、軌道、或是邊緣)。儘管路徑誤差如同由在圖1中的元件符號107所代表地可能存在,但是在以上所介紹的技術及結構係嘗試"忍受"在該傳輸路徑中的此可重複的誤差(例如,該夾持器的第一構件302係繼續行進於此受誤差干擾的路徑),但是該些換能器係達成衝程或是其它修正,以在至少一維度上等化及/或抵消此路徑誤差,並且因此正被移動的物(在此例子中是該基板)係行進於一例如是藉由在圖1中的元件符號109所表示的理想化的路徑。在一實施例中,這些運動修正可以藉由兩個或多個換能器而機械式地加以完成,每一個換能器係具有一平行於彼此而且與運輸的一方向實質正交的線性衝程(例如是換能器305及306,其分別是獨立可控制的,其係在一與箭頭104的一方向實質正交的方向上(例如,310)具有一線性衝程)。
儘管這些技術可被應用至實際上任意的機械式運輸系統,但較早提及的是一可以受益於這些技術的領域係有關於工業用印刷機,其中墨滴必須在非常精確的位置處加以沉積。例如,一所思及的實施例是作為一印刷機,其係被用來製造例如是有機LED顯示裝置(例如,行動電話螢幕、HDTV螢幕、以及其它類型的顯示器)的發光裝置、以及例如是太陽能板的"面板"裝置。就此點而言,在以上論述的應用中(例如,其中一個數公尺寬及長的基板係被印刷在其上),一些習知的系統係依賴一空氣氣浮工作台以在印刷期間使得該基板前進。在此種系統中的氣體進入及外出可以小心地加 以控制,以避免施加可能會在所完成的層中產生缺陷的影響至該基板(例如,溫度、靜電電荷累積或是其它可能會影響墨水特性的影響)。換言之,氣流係被用來在該基板下面產生一流體的軸承,以產生該基板係在印刷期間被移動在其上的一實質無摩擦的表面;來自圖3A的第二構件303在此種應用中可以支撐一嚙合該基板的真空夾頭、或是多個嚙合該基板的個別的部分的真空鎖。在此種應用中,為了達成被用來抵消非線性的"微米尺度"(或是更小的)衝程並且提供精確的路徑前進,該些換能器305及306可以有利地被形成為音圈,其係利用壓縮及膨脹(亦即,在一垂直於藉由該氣浮工作台的氣體軸承所支承的力的一方向之方向上)以達成該微觀的衝程,其係被用來達成與該基板的精確的印刷頭及噴嘴對準。換言之,尤其是對於電子平板製造,並且尤其是對於OLED顯示裝置製造而言,已經發現到的是(無摩擦的)浮動支撐以及一真空夾持器的使用對於最小化缺陷以及最大化裝置的使用壽命而言是重要的,並且音圈作為該些換能器的使用係提供一有效的用於在此種系統中提供所需的衝程的構件。然而,其它類型的換能器亦可被利用以達成適合特定類型的應用的衝程,例如是透過壓電換能器、線性馬達、或是其它類型的換能器的使用。在此種系統中,一浮動的機械式樞轉機構可以選配地被利用以協助該些音圈,以提供用於誤差修正的結構的聯動裝置以及機械式支撐。
圖3B係提供一類似於圖1的視圖之視圖321,但是進一步描繪利用圖3A的機構可達到的結果。更明確地說,圖3B係展示當沿著該路徑107前進時的該基板103以及來自圖3A的夾持器。如同圖1,該路徑107係再次被假設成具有表現為某種形式的彎曲度或變化的誤差;同樣地, 此可能是在一導邊器、軌道或是其它機構中的誤差-此誤差係施加位置性及/或旋轉的誤差至該夾持器。然而,在此例中,該夾持器係可見為具有被控制以便於抵消此誤差的換能器"T",例如,其係具有補償或等化在該路徑107中的變化之音圈位移的形式。再次注意到的是,誤差的大小係可見為相對於圖3B的尺度而被非常地誇大,例如,該路徑實際上可能是數公尺長的(例如是供一個3公尺長的基板被傳輸通過一房間尺寸的印刷機),而該彎曲度在尺度上可能是微米或次微米的數量級。
在該夾持器的沿著該路徑的位置d0處,將會從圖1回想到原始的傳輸路徑誤差是等同於△x0、△y0及△θ0。然而,對於圖3B的系統而言,該些換能器係被啟動以位移及/或旋轉該基板,即如同可見於圖3B的右手邊下方之處並且藉由元件符號103'所指出者。換言之,該些換能器"T"係相對於該夾持器的第一構件以及該軌道或導邊器107來位移該夾持器的第二構件以及該基板,以便於具有絕對的位置x3、y3以及θ3。在圖3B的背景中,該量x3係代表一絕對的x位置,其係有效地界定從該受誤差干擾的傳輸路徑107偏移的一虛擬的邊緣323,該量y3係對應於該基板的選配的定位偏移,以將其偏移至一相關於該掃描內的(或是傳輸)方向之任意的"平滑化的"或是標準化的前進(330),並且該量θ3係對應於該基板的一所要的角度的方位;對於圖3B的例子而言,可以假設是針對於y3及θ3是"零"的時點,例如,該基板係被定向以便於是剛好垂直的(亦即,在無"y"維度的修正下,相對於該氣浮支撐台為擺好姿勢的,儘管此並非是所有的實施例都需要是如此的)。在圖3B中,該印刷網格係在元件符號105'之處被描繪以具有一相對於該基板103'的一致的x及θ關係;隨著該基板係從位置d0前進至位置d1,該 些換能器係被控制以便於在該基板與該印刷網格的垂直線之間維持此一致的位置性關係,亦即使得該基板係被對準(儘管有沿著該路徑107的誤差)以具有絕對的位置x3及θ1,並且因此在103"之處被描繪為具有相對於在105"之處的印刷網格的剛好此關係。注意到的是,在這些例子中,儘管該印刷網格係被描繪為維持一相對於該基板的預設的關係,但是該印刷網格係藉由該印刷頭定位以及基板及印刷頭運輸系統所界定的,因而真正所要的是該印刷頭以及基板運輸機構係相對於彼此維持一種一致的預設的關係,並且一藉由此聯動裝置所建立的座標系統係相對於每一正被製造的產品準確地對準;在某些實施例中,一印刷機座標參考系統係首先被校準(以及被調節),以便於有效地定義該印刷網格,並且每一個基板(或是一正被製造於其上的產品)係在之後其被引入(亦即,被引入至該印刷機)時,經由一個每一產品或是每一基板的對準製程而特別相對於該印刷網格來加以對準,此將會在以下進一步加以例示。
方程式係在該圖中的各種位置處被描繪,以指出如何維持一固定的位置性關係。更明確地說,將會回想起在該傳輸路徑107中的原始可重複的誤差在位置d0之處係等於△x0、△y0及△θ0的位置性及旋轉的偏移。該些換能器"T"係因此被控制以便於加上△x2、△y2及△θ2的進一步偏移,其中這些值係以在沿著該傳輸路徑的位置d0之處偵測到的誤差的一函數而被施加。換言之,在一實施例中,這些值是該誤差△x0、△y0及△θ0的負值,亦即它們剛好抵消該誤差,並且選配地偏移該基板至某個預設的x/y/θ值。在一實施例中,所描繪的換能器"T"只修正在x及θ上的基板位置(例如,任何"y"維度的修正係選配地利用一例如是先前敘述的位置回授/調節系統來達 成)。注意到在位置d1之處,該些換能器是如何被控制以便於加上以在該傳輸路徑107上的位置處的不同的誤差的一函數之不同的偏移,亦即加上△x4、△y4及△θ4的偏移。如同在圖3B中所繪的,值x5及θ5可以是剛好等於值x3及θ3,儘管同樣地,此對於所有的實施例而言並不需要是如此的。
在微米尺度或更佳的位置性控制在許多方面並非看起來那樣直觀的,例如在一實施例中,該夾持器運輸系統以及該印刷頭運輸系統的每一個係安裝有一相機,該相機係被用來找出一共同的對準標記,並且藉此建立用於一匹配該兩個傳輸路徑的座標系統的一原點。此製程以及用於在此種系統中的印刷頭及基板的每一個的運輸系統係有效地定義該印刷機的座標參考系統(並且在很大程度上決定液滴可加以沉積所根據的一印刷網格的配置)。稍早被納入作為參考的美國臨時專利申請案號62/459402係提供有關於這些相機的使用、位置偵測、以及相關的校準的資訊;基本上來說,除了在一揭露的系統中找出一共同的座標(或是"原")點之外,每一個運輸系統係使用一光帶以及光學感測器以提供精確的(例如,以微米計的)位置偵測及回授,使得該運輸系統(例如,該夾持器的第一構件)確切地"知道"其是在相關於該印刷機的座標系統的何處,並且這些各種的構件係合作以有效地定義一完整的印刷機座標系統;確實,此種系統的使用可以避免在傳輸的方向上的構件偏移之必要性,例如,該夾持器係單純地被驅動至在傳輸的方向上的特定適當的位置值。
一旦該"原點"係藉由所參照的相機對準的製程而被建立之後,該兩個運輸系統係被連結以判斷在每一個運輸系統的相機以及該運輸系統的一參考點(例如,對應於一印刷頭噴嘴位置)之間的相對的座標,因而 假設有正確的理解有關於在座標軸之間的關係(例如,正交性)的話,此於是容許任何點相對於該印刷機的座標系統之一精確的識別。如同稍早所指出的,在此種系統中,該印刷機對於液滴落下位置的"理解"係根據該印刷網格而定,該印刷網格於是係藉由此座標系統來加以界定;在此種系統中的傳輸路徑運動誤差若留著未修正的話,則其可能會導致一情況是其中一特定的印刷網格位置(例如,和組合的特定夾持器/印刷頭位置的一理解相關的)係偏離這些構件的實際的位置。藉由用在此所述的方式,利用在此所述的各種裝置的來修正傳輸路徑誤差,此係容許該系統能夠修正該路徑誤差,使得一基板以及印刷頭係分別以一種對應於印刷網格的假設的方式來加以設置。事實上,如同在此的別處所指出的,甚至例如是在該些傳輸路徑之間的較小的非正交性的誤差都可以利用選配的旋轉的偏移(例如,用於θ3及θ5的非零的值)、及/或如同先前所提及的,藉由調整光學導引(例如,用於一或多個傳輸路徑的光束)以修正在該些傳輸路徑中的非正交性來加以修正。
繼續由圖3B所提供的例子,於是每一個被引入到該系統中的基板都具有一或多個在印刷期間被識別並且用來準確地理解該基板(或是一於其上的面板產品)的位置之基準;當每一個基板被引入時,其基準係被偵測到(例如,利用該些相機中的一或多個),並且一機械式系統可被利用以適當地定向/對準該基板以便於對應於一預期的位置(注意到的是,此製程對於所有的實施例而言並非都是必要的,例如,調整印刷機控制資訊也是可能的,亦即,藉由修改該印刷配方及/或觸發的觸發物或細節以考量已知的基板失準或是失定向(disorientation))。
圖3B的底部部分係展示在該夾持器上的兩個線性換能器 (例如,音圈)係如何被驅動以修正旋轉的誤差,並且以一種對應於一理想化的邊緣的方式而在位置上偏移該基板(例如,經由在該"x"維度上的位移)。更明確地說,該傳輸路徑的一局部的部分係藉由元件符號327指明為具有一偏離該傳輸路徑的一理想化的直線的邊緣109之大量的曲率。在該基板以及該傳輸路徑之間的兩個有效的接觸點之處(分別被指定"c1"以及"c2"),此誤差係分別被假設為"xi"(被描繪為在一負的方向上相對於該理想化的直線的邊緣的一偏移)以及"xj"(被描繪為在一正的方向上相對於該理想化的直線的邊緣的一偏移);在此,假設所要的是準確地定位該基板的一左邊緣(或是該基板的一可印刷的區域)在距離該理想化的傳輸路徑的絕對的位置"xk"(例如,其係對應於所描繪的虛擬的邊緣323);元件符號105'係表示該印刷網格的一些微的偏移以便於考量由該系統所施加的"x"位置性誤差的整個範圍,並且選配地提供某些些微的緩衝器。為了達成此修正,在位置"xj"之處的正誤差(亦即xi)係進一步藉由一個"xk-|xi|"的量來加以補償,而在位置"c2"之處的負誤差(亦即xj)係進一步藉由一個"xk+|xj|"的量來加以補償。該兩個所描繪的換能器"T"係被控制至此目的,因而相對於該理想化的直線的邊緣來弄直該基板;類似的修正係在該夾持器沿著該傳輸路徑107的移動期間的所有其它的時間,根據在相關的位置的誤差來加以執行,亦即使得該基板遵循和絕對的位置"xk"相關的虛擬的路徑。
相關於此討論應該注意到數點。首先,儘管該夾持器係在此圖中被描繪為單一單元,但事實上,其可以由許多部件所組成的(例如,前述的第一及第二構件、或是為一分散式系列的2、3、5或其它數量的夾持器或夾持器構件,其係在不同的位置處嚙合該基板)。其次,儘管在此實施 例中,該兩個換能器係被描繪為平行的線性致動器(例如,分別是一音圈或壓電換能器),此對於所有的實施例而言並非都是必須的。換言之,根據實施例,該些換能器"T"可以串聯耦接,並且可以是旋轉、線性或是其它類型的致動器;在另外其它的實施例中,超過兩個、或是少於兩個的換能器都可被利用。第三,如上所提到的,存在各種機構來識別沿著該傳輸路徑的位置,例如,一信號(例如,驅動信號、時序信號、等等)可以為此目的而被利用,如同由元件符號328所表示的、或是一位置感測器329(例如一相機)可被利用;在一特定所思及的實施例中,如同在以上所參照並且在美國臨時專利申請案號62/459402中所論述的,一位置標記系統及位置偵測器係被使用於每一個運輸路徑,以量測及/或調節相關的位置(例如,用於印刷頭傳輸及基板傳輸)。明顯地,許多替代方式都是可行的。
如同稍早所參照的,一製造設備或系統可以具有多個運輸路徑;在一分軸的印刷機的背景中,在一如同稍早所參照的實施例中,一印刷機座標參考系統可以依據個別的印刷頭以及基板的傳輸路徑來加以界定。圖3C係被用來討論位置性誤差來自於在一例如是該印刷頭傳輸路徑的第二傳輸路徑中的不正確性。此種背景係大致藉由在圖3C中的元件符號351所描繪。一基板係藉由一夾持器而前進在一第一維度上(亦即,其係利用一運輸系統,即如同由箭頭104所代表的),並且一印刷頭係沿著一第二傳輸路徑356而前進在一第二維度上(亦即,其係利用另一運輸系統,即如同由箭頭354所代表的)。在該印刷頭沿著一和該後者的運輸系統相關的傳輸路徑的一第一位置353之處,該印刷頭係遭受到△i0、△j0及△φ0的誤差;注意到的是,該些變數i、j及φ係代表x及y偏移(以及在該xy平面中的角旋轉), 但是i、j及φ係被使用、而不是x、y及θ,以區別此例子與該夾持器運輸系統的例子。如同在該圖的右側處用虛線所表示的,當該印刷頭係前進至位置353'時,該誤差是△i1、△j1及△φ1。同樣地,此誤差是沿著該傳輸路徑356的位置的一函數,其係具有在可能是線性或非線性的誤差上的變化。若留著未修正的話,此誤差亦可能如同稍早所參照到的扭曲印刷並且產生製造的精確度問題。注意到的是,在此例子中,假設該基板103相對於該夾持器的傳輸路徑的任何運動係利用所描繪的夾持器(以及其換能器"T")而被修正,但問題是該印刷頭滑動器亦可能會產生誤差,此係導致該印刷頭的x、y或θ誤差,因而其係改變從該印刷頭的噴嘴射出的液滴的預期的落下位置。這些誤差的影響係相對於一所要的印刷網格357被例示為藉由箭頭355所指出的,亦即,非計劃中的印刷頭旋轉的影響(及/或非計劃中的"x"維度上的位移)係可見於經由被扭曲的印刷網格357'(以類似的方式,在該"y"維度上的非計劃中的印刷頭旋轉位移將會實際導致一'擠在一起'的垂直的印刷網格線)。
在該圖的背景中,同樣所要的是該印刷頭經歷理想的運動,換言之,不帶有非計劃中的機械式誤差特性的運動。換言之,在此例子中,所要的是該印刷頭亦遵循一虛擬理想的(例如,直線的)傳輸路徑325,例如將會有效地對應於一未受擾亂的印刷網格(例如,藉由元件符號357所表示的);此在一實施例中係藉由使得該被傳輸的物體(亦即,該印刷頭)遵循由垂直線109所表示的虛擬"理想的"夾持器運動、以及由水平線325所表示的虛擬"理想的"印刷頭運動,兩者來加以達成。
以一種與夾持器路徑修正大致相同的方式,一用於該印刷頭 傳輸路徑的運輸系統可以選配地亦使用一光學導引(例如,一雷射光源以及相關的光學/偵測系統)以及一組換能器以使得理想化的印刷頭定位變得容易;為此效果,該些換能器係響應於動態感測的誤差而有利地提供位移至一任意的"絕對的"位置,其係考量到該印刷頭的"y"位置性誤差的整個範圍,選配地提供某種些微的緩衝器,使得該印刷頭運動係對應於一虛擬的路徑369,其亦提供一對應於該"偏移的"印刷網格(來自圖3B的105')的固定的已知的位置。
圖3D係提供一種打算修整此類型的誤差之系統的圖示361。換言之,圖3D係展示一被用來在藉由箭頭354所指出的大致的方向上支援一或多個印刷頭的橫向運動的第二傳輸路徑356。一印刷頭組件係包含一沿著該傳輸路徑356(例如,沿著一軌道或導引)跨坐的第一"軌道導引的"構件363、以及一第二可偏移的構件364,其係安裝有該(些)印刷頭。這些第一及第二構件同樣是在操作上藉由一或多個換能器365來加以耦接。在此例子中的換能器分別是線性致動器,其係支援在該"y"維度上(及/或"z"維度上)微衝程的偏移該第二構件,其中共同模式以及差動模式的驅動再次被用來選擇性地達成線性位移及/或xy平面的旋轉(θ)。如同由元件符號367以及元件符號367'所表示的(分別代表在沿著該"交叉掃描的"或"x"維度上個別的位置處的印刷頭),修正係容許該(些)印刷頭能夠遵循一不帶有機械式誤差特性的虛擬的理想的路徑369(亦即,即使該第一構件363係持續行進於該受誤差干擾的第二傳輸路徑356也能如此)。一光源370係再次被設置以導引一光束371,以便於偵測及修正在一與該光束的方向正交的維度上的抖動;注意到的是,根據設計(以及在該印刷頭組件上的尺寸及/或可利用的空 間),使得該第二構件364安裝有該光源並且偵測相對於靜止的偵測器及/或光學元件(未顯示在該圖中)的射束偏差可能是所要的,而不是偵測該偵測器及/或光學元件相對於一靜止的射束的運動。就如同該夾持器實施例的情形,圖3D的換能器可被控制以偏移該印刷頭至一絕對的y位置(亦即,對應於線369),使得當該印刷頭係在位置367時,前述的△i0、△j0及△φ0的誤差係進一步被偏移△i2、△j2及△φ2,並且使得當該印刷頭係在位置367'時,該些換能器係被控制以偏移該印刷頭來加入偏移△i4、△j4及△φ4;i及φ在位置367及位置367'之處通常係具有一固定的值,並且兩者通常也是零,但同樣的是,此對於所有的實施例而言並非都是必須的。就如同先前的夾持器例子,所描繪的換能器配置只是範例的而已,並且不同的換能器(例如,旋轉的換能器)可被利用,並且可被應用至不同的運輸系統及/或維度上。再者,就如同先前的例子,在此實施例中所描繪的換能器係利用共同模式及差動模式兩者的控制來偏移該些印刷頭以達成一浮動的樞轉點;其結果是一所要的"無誤差的"傳輸路徑325係被偏移至一任意的位置369,足以涵蓋任何可歸因於在該第二傳輸路徑356中的缺陷的"y"或是掃描內的維度的抖動。如同藉由元件符號355'所指出的,這些動態施加的修正的結果(以及如同稍早所參照的夾持器修正的選配的使用)係有效地標準化該印刷網格,即如同藉由元件符號357"所指出者。注意到的是,如同藉由功能方塊372所參照的,如同稍早所論述的,利用另一換能器373或是利用驅動信號修正技術374及/或位置回授/調節技術也是可能的,以偏移該印刷頭組件的部分或全部的位置來修正交叉掃描的位置性誤差。
考量至此所論述的原理,該基板路徑至一"虛擬的"直線的邊 緣、以及該印刷頭路徑至一"虛擬的"直線的邊緣的每一個的修正係容許該基板以及該印刷頭兩者能夠以一種為了符合印刷網格的假設(例如,符合該印刷機的座標參考系統)的方式而被置放,儘管有該機械式系統所施加的細微的誤差。這些技術可以選配地和驅動控制技術(或是其它所述的用以修正每一個沿著其傳輸的維度被傳輸的物的技術)組合,以進一步改善系統正確性。同樣地,這些技術亦可以被延伸到其它運動維度、以及製造及/或機械式系統。
圖3E係提出另一例子375,亦即一個其中在一傳輸路徑中的誤差可以利用一或多個和一第二傳輸路徑相關的換能器"T"來加以修正的替代實施例。在此例中,可以假設一夾持器組件係包含兩個線性換能器,其同樣以共同模式及差動模式來加以控制,以在無固定的樞轉點之下達成交叉掃描的偏移以及旋轉的修正。注意到的是,在此圖的情形中,誤差同樣是微米或奈米尺度的;所描繪的角度及偏移係因此在該圖中被非常地誇大以協助說明。在此例中,該圖係展示用於"兩個夾持器"的圖像,儘管這些實際上係代表同一個夾持器、以及該夾持器沿著該"掃描內的"維度上針對於兩個個別的掃描的位置;然而,在此例中,該些運輸路徑中之一(亦即,用於該印刷頭組件的路徑356)並不具有其本身的換能器為基礎的誤差修正系統(或者作為一選項的是,其確實具有此種系統,但是繪圖係對應於一種實施方式是其中該夾持器的誤差修正系統將會進一步被驅動以修正座標軸的非正交性)。因此,該夾持器的誤差修正系統係在此例子中被控制以亦修正與光束371正交的印刷頭運輸路徑的抖動、或是修正在該些傳輸路徑之間的非正交性;換言之,在該印刷頭運輸路徑中的偵測到的偏差(或是非正交 性)係在此例子中藉由加上額外的減輕偏移到該夾持器的第二構件303中,例如是藉由組合與多個運輸系統的所要的路徑的偏差/誤差修正來加以修正。因此,在此實施例中,應該假設該兩個夾持器係代表兩組交替的換能器控制信號,其分別修正在印刷頭位置373'的印刷頭系統誤差(或是非正交性){△i0、△j0及△φ0}、以及在印刷頭位置373"的印刷頭系統誤差(或是非正交性){△i1、△j1及△φ1}(亦即,其係對應於個別的掃描)。換言之,即使相關圖3B已假設在該"y"維度上的夾持器傳輸已經被修正至一理想的邊緣(有關於該夾持器的傳輸路徑),但是在一實施例中,透過由該夾持器系統的換能器所提供的減輕的偏移及角度的使用,吾人亦可以利用同樣這些換能器來修正在該印刷頭路徑中的誤差(或是其它誤差)。如同所描繪的,進一步偏移及/或旋轉係被加入以便於有效地重新定位該基板,以便於具有相對於該印刷頭的所要的位置及方位(例如,用一種符合印刷頭誤差的方式來產生運動,如同交替的經轉換的邊緣107'''及107''''所表示的)。其它的誤差修正技術亦可被應用以強化這些製程。
如同先前的討論所指出的,儘管先前的例子係展示在一或兩個傳輸路徑中的誤差的修正,但是關於圖3E所敘述的原理可被應用來修正在任意數量(例如,一個、兩個、三個、四個、五個等等)的傳輸路徑中的細微的誤差,其中用於多個傳輸路徑的修正係被施加至單一驅動路徑(例如,被施加至用於基板運輸的換能器)、或是用以經由被施加至一第二較少數量的傳輸路徑的減輕的修正來修正在一第一數量的傳輸路徑中的誤差。如同所指出的,此討論亦適用於非正交性的修正,例如是其中該夾持器以及印刷頭傳輸路徑並未剛好在九十度的分開的情形;此可被當作為等同於量測 到的印刷頭x位置相關的誤差的一情形,其中對應的修正係藉由在任一運輸系統中偏移一被傳輸的構件來予以施加。亦注意到的是,儘管該術語"傳輸路徑"係在該些圖中被例示為沿著一曲線的路徑的位置性變化,但是以上論述的原理以及細微的誤差修正程序亦可被應用以修正在任何維度上的細微的誤差,亦即,其係包含旋轉以及正確的角度的方位-例如,在其中一機構被旋轉的一實施例中,量測在角變化率或方位上的"抖動",並且使用如同在以上所例示的換能器及/或驅動信號修正以修正此種細微的誤差是可能的。最後,儘管圖3E係展示將印刷頭傳輸路徑誤差(或是其它非夾持器的誤差)的因數考慮到夾持器修正中,但所思及的是這些各種的傳輸路徑是可互換的,例如,夾持器系統位置性誤差可以利用印刷頭系統誤差的修正換能器來加以修正。
圖3F係指出在以上所提出的技術可以用許多不同的形式來加以體現以修正傳輸路徑誤差,即如同大致藉由元件符號381所表示的。在一用於製造應用的印刷機的背景中,一印刷配方可以事先用一種將會被用來例如是在連續的許多基板上反覆地印刷的方式被儲存或緩衝儲存,以作為一組裝線類型的製程的部分,即如同藉由元件符號382所指出的。作為非限制性的例子,在此所述的技術接著可被應用以修正沿著和該基板的運動、一或多個印刷頭或印刷頭組件的運動、一相機組件或檢查工具的運動、等等相關的路徑之細微的運動誤差。注意到的是,一種被設計以驅動誤差至零之系統的一優點是就誤差修正而論,例如為溫度的各種其它的環境的變數的影響大部分都可以被忽視-不論該溫度為何,路徑偏差都驅動路徑修正,使得在傳輸期間的位置及方位確切地符合該光束或導引的運動。 這些技術係容許沿著這些傳輸路徑的運動能夠針對於細微的誤差之自動化的修正,使得該基板(或者選配的是,這些系統的任一個)的運動係被做成是對應於一理想的路徑,儘管實際的傳輸驅動機構(例如,一夾持器、導邊器、滑動器、等等的運動)仍然是受到施予非計劃中的偏移、非線性及其它誤差的路徑誤差之干擾。大致而言,修正係藉由一與該印刷配方無關的子系統,以一種容許印刷計畫能夠假設該基板是被理想設置的方式來加以完成。例如,在此所述的結構在一實施例中係提供用於抵消在一第一維度上相對於一傳輸路徑的一誤差或是非計劃中的偏移"△x"的裝置,其中該第一維度係與該傳輸路徑無關的(其意義是包含至少一與其正交的成分)。此種裝置可包括至少一換能器,其係以傳輸路徑位置的一函數來加以控制以降低或消除"△x",即如同在圖3F中的元件符號383所表示的。此種裝置一般係包括換能器,其係被電子式控制以達成為動態誤差的一函數的位置性位移,該函數係根據沿著該傳輸路徑的位置及/或其它因素來變化。如同由元件符號384所代表的,這些結構(或是一組不同的可能重疊的結構)可以提供用於在該第一維度上的一特定的任意位置處(例如,在來自圖3F的實施例中的"x3"之處)界定一虛擬的邊緣,並且相關於該傳輸路徑(或是一正被傳輸的結構)來偏移一夾持器構件至此種位置的裝置;如同先前的,此種裝置一般亦包括換能器以及使得該些換能器抵消或等化誤差的相關的硬體及/或指令邏輯。根據元件符號385,在另一實施例中,在此所述的結構係提供用於抵消在一第二維度上相對於該傳輸路徑的一誤差"△y"的裝置;此第二維度係選配地與該傳輸路徑無關的,但是其可以亦(替代地)代表一與該傳輸路徑共同的維度、或者是大致與該傳輸路徑等同的。此種裝置可以選配地包括至少一換能器, 其係以傳輸路徑位置(及/或其它因素)的一函數來加以控制,以例如是藉由對於在以上描繪的實施例修正一被傳輸的"物"的位置、或者是調整沿著該傳輸路徑的速度或運動、或是利用如同稍早所參照的一位置回授系統,來降低或消除"△y"。在又一變化中,根據元件符號386,可被應用以抵消"△y"的相同的結構可以提供用於在該第二維度上,在一特定的(絕對或相對的)位置處(例如,在相關於以上的實施例的一非零的"y3"之處)界定一虛擬的邊緣並且偏移該傳輸路徑(或是一正被傳輸的結構)至此種位置的裝置;此種裝置一般亦包括換能器以及邏輯,以使得當一物體沿著該傳輸路徑前進時,該些換能器係達成為動態被感測到的誤差的一函數的位置性位移。在一實施例中,此裝置可以涵蓋另一傳輸路徑或是相關的誤差修正系統,例如是一和印刷頭傳輸相關的誤差修正系統(例如,以便於補償噴嘴觸發時間、基板、印刷頭或是其它位置性誤差、或是其它誤差的來源)。在又一實施例(387)中,類似於那些以上論述的換能器可被應用以抵消旋轉的誤差(△θ);在一實施例中,此裝置可包括轉換電能成為結構的旋轉的單一換能器,而在其它實施例中,兩個或多個位置性換能器可被應用以得到相同的效果。例如,如上所論述的,一實施方式可以利用兩個音圈,每一個音圈是一線性換能器,當被獨立地操作時,其係提供正被傳輸的物的旋轉的調整,其中一浮動的機械式樞轉機構係被用來在該些音圈的支撐上提供結構的剛性。這些結構(或是一組不同的可能重疊的結構)亦可以提供用於在相關於以上論述的第一及第二維度的一特定的(絕對或相對的)角度關係處(例如,在以上的實施例中的"θ3"之處)界定(388)一虛擬的邊緣,並且用於以一種對應於此種方位的方式來偏移該傳輸路徑(或是一正被傳輸的結構)的裝置。在又一實施例(389) 中,在此所述的結構係提供用於抵消在一第三維度上相對於一傳輸路徑的一偏移"△z"的裝置,其中該第三維度係選配地與該傳輸路徑、以及在以上所參照的第一及第二維度無關。此種裝置同樣可包括至少一換能器,其係藉由硬體及/或軟體邏輯以動態量測到的誤差的一函數來加以控制,以降低或消除該誤差;換能器以及支援的邏輯亦可被利用以在Z3之處定義一虛擬的邊緣(390)。根據元件符號391以及一組相關的橢圓,這些技術可被應用至大量的自由度,其係包含在三個位置性維度的任一個以及三個旋轉的維度的任一個(亦即,偏航、俯仰及/或翻滾)上的修正及/或偏移。在某些實施例中,如同由元件符號393所代表的,用於修正失準的裝置可被應用來將一基板對準至該印刷機的座標參考系統;此種裝置可包含例如是一相機的位置感測器、一機械手或其它傳輸裝置、一處理器及相關支援的指令、及/或硬體邏輯,其係相關於所要的印刷來重新定位該基板(或是相反地,其係調整印刷以匹配一失準的基板)。根據元件符號395,用於修正在一印刷頭(PH)中的誤差及/或對準該印刷頭的裝置可包含如同在以上所參照的具有支援用於一浮動的樞轉點及/或共同及差動的修正模式的換能器。根據元件符號396,該系統亦可包括用於重新對準或調整該光源的裝置(例如,藉由調整該雷射的姿勢及偏航),以便於提供一經校準的路徑及/或印刷機座標參考系統。一種系統亦可包含用於修正該座標參考系統的(非)正交性的裝置(397)。
應注意到的是,所參照到的維度的參照(例如是參照到"x"、"y"、"θ"或是其它維度)的每一個都是任意的,換言之,這些可以是指任意的維度,而且並不限於笛卡兒、角度的、正規的、或是直線的座標;在一實施例中,該"x"及"y"維度分別對應於一製造系統的"交叉掃描的"以及"掃描內 的"維度,但是此對於所有的實施例而言並不需要是如此的。
藉由以此種方式來修正運動誤差,所敘述的製程係提供一"虛擬的"及/或理想的及/或直線的傳輸路徑,儘管一機械式運動系統仍然可能受到干擾,並且可能繼續追蹤存在的可重複的瑕疵。被應用在一例如是前述的工業用印刷機的製造系統的背景中,這些技術係提供一種強大的工具以致能精密的定位及製造。
II.和一分軸的製造系統相關的線上及離線式製程
圖4A-5係被用來討論和一典型的分軸的製造系統相關的某些細節。圖4A係被用來討論被用在如此的一製造系統中的典型的掃描運動,以沉積將會形成一電子裝置的一層的材料,而圖4B係被用來討論一特定的製造系統的配置,其係依賴一印刷機以及處理室。圖4C將會被用來討論一其中在一系列的基板中的每一個基板係與一印刷機所用的一座標參考系統對準的製程,而圖5將會被用來討論製造一電子裝置(或是此種裝置的一特定的層)的製程。
更具體而言,圖4A係描繪一基板401,其係具有一些代表個別的面板產品的虛線框。一個見於該圖的左下部的此種產品係利用元件符號402指明的。在一實施例中,(在一系列的基板中的)每一個基板都具有一些對準標記,例如是藉由元件符號403所表示者。在一實施例中,兩個此種標記403係被使用於整體的基板,此係致能基板相對於該印刷機的機械式構件(例如,該夾持器)的位置性偏移的量測,而在另一實施例中,三個或更多個此種標記403係被利用來使得額外的調整(例如,旋轉的調整)變得容易。在又一實施例中,每一個面板(例如是該四個被描繪的面板的任一個) 係伴隨有每一面板的對準標記,例如是標記405;此後者的設計係容許有夾持器調整,使得正被印刷的個別的面板係準確地對準至該印刷機的座標參考系統。無論哪個設計被使用,一或多個相機406係被用來成像該些對準標記,以便於識別相關於該印刷機的座標參考系統的基板位置;在一實施例中,相機係被安裝到該夾持器以及行進的印刷頭組件的每一個,以及這些相機分別可被控制以便於成像基板的一或多個基板基準,並且識別相關於沿著該印刷機的傳輸軸(亦即,相關於該印刷機的座標參考系統)的位置之精確的基板(及/或產品)位置及方位。在另一所思及的實施例中,單一不動的相機係被利用,因而該印刷機的傳輸機構(例如,一機械手及/或空氣浮動機構)係將該基板移動在該單一相機的視野內,以依序定位每一個對準標記;在一不同的實施例中,該相機係被安裝在一個二維的運動系統之上,以用於相關該基板的傳輸。在另外其它的實施例中,低及高倍率的影像係被採用,該低倍率的影像是用以粗略地定位一基準以用於高解析度的放大,並且該高倍率的影像是用以根據一印刷機座標系統來識別精確的基準位置;一線或CCD掃描器亦可被利用。考量到稍早的討論,在一實施例中,該印刷機的傳輸機構(以及相關的回授/位置偵測機構)係控制運動到所要的位置的約一微米之內,其中該成像系統係根據每一基板而被利用來對準(以及選配地機械地重新定位)該基板至該印刷機的座標參考系統,直到合理正確的對準被達成為止;在另一實施例中,量測到的位置性誤差及/或方位誤差可被利用以(用軟體)自訂/調整該印刷配方,使得印刷係被扭曲以便於匹配所偵測到的基板位置/方位。
在一典型的實施方式中,印刷將會加以執行以一次在整個基 板上沉積一給定的材料層(亦即,利用單一印刷製程以提供一用於多個產品的層)。注意到的是,此種沉積可被執行在個別的像素井之內(未被描繪在圖4A中,亦即,一電視螢幕通常將會有數百萬個此種井)以在此種井之內沉積產生光的層、或是以"毯覆式"的方式來沉積一阻障或保護層,例如是一封入層。無論哪個沉積製程來加以討論,圖4A都展示兩個沿著該基板的長軸之舉例說明的掃描407及408;在一分軸的印刷機中,該基板通常是被來回地移動(例如,在所描繪的箭頭的方向上),其中該印刷機係在掃描之間,在位置上前進該印刷頭(亦即,在相關於該圖式頁的垂直的方向上)。注意到的是,儘管該些掃描路徑係被描繪為線性的,但此在任何實施例中都不是必須的。再者,儘管該些掃描路徑(例如,407及408)係被描繪為相鄰的,而且就覆蓋的區域而論是互斥的,但此在任何實施例中也都不是必須的(例如,該(些)印刷頭可以依必要性或是所要的,以相對於一印刷寬度為部分的方式來施加)。最後,亦注意到的是,任何給定的掃描路徑通常是通過在該基板的整個可印刷的長度之上,以在單次通過中印刷一用於多個產品的層。每一次通過係根據該印刷配方來使用噴嘴觸發決策,其中對於該些換能器(未顯示在圖4A中)的控制係被用來確保在每一個掃描中的每一個液滴都準確地沉積在其相關於基板及/或面板邊界所應該在的地方。
圖4B係展示一種可被利用以應用在此揭露的技術之所思及的多室的製造設備411。大致而言,所描繪的設備411係包含數個一般的模組或子系統,其係包含一傳輸模組413、一印刷模組415以及一處理模組417。每一個模組係維持一受控的環境,使得印刷例如可以藉由該印刷模組415而被執行在一第一受控的氛圍中,而其它的處理,例如是此種無機封入 層沉積或是一固化製程(例如,用於印刷的材料)的另一沉積製程可以在一第二受控制的氛圍中加以執行;若為所要的話,這些氛圍可以是相同的。該設備411係使用一或多個機械手以在不使得一基板曝露到一未受控的氛圍下,將該基板移動在模組之間。在任一給定的模組內,使用其它的基板傳輸系統及/或適配於用於該模組的將被執行的處理之特定的裝置及控制系統是可能的。如同所論述的,在該印刷模組415之內,機械式傳輸可包含利用(在一受控的氛圍之內)如上所論述的一氣浮工作台、夾持器、以及對準/細微的誤差修正的機構。
該傳輸模組413的各種實施例都可包含一輸入承載器419(亦即,一在不同的環境之間提供緩衝,且同時維持一受控的氛圍之室)、一傳輸室421(亦具有用於輸送一基板的一機械手)、以及一氛圍緩衝室423。在該印刷模組415之內,使用用於在一印刷製程期間穩定的支撐一基板之其它例如是氣浮工作台的基板傳輸機構是可能的。此外,一種xyz運動系統(例如是一分軸或起重臺架(gantry)運動系統)可被利用以將該基板重新定位及/或對準至該印刷機,以提供至少一印刷頭相對於該基板的精確的定位,並且提供一用於該基板透過該印刷模組415的傳輸之y軸運輸系統。在該印刷室內使用多種用於印刷的墨水也是可能的,其例如是利用個別的印刷頭組件以使得例如兩個不同類型的沉積製程可以在該印刷模組內,在一受控的氛圍中加以執行。該印刷模組415可包括一容納一噴墨印刷系統的氣體包圍體425,其具有用於引入一惰性的氛圍(例如,氮或是一惰性氣體)並且以其它方式的針對於環境的調節(例如,溫度及壓力、氣體總量(constituency)以及微粒的存在)來控制該氛圍之裝置。
一處理模組417的各種實施例例如可包含一傳輸室426;此傳輸室亦具有一用於輸送一基板的機械手。此外,該處理模組亦可包含一輸出承載器427、一氮堆疊緩衝器428、以及一固化室429。在某些應用中,該固化室可被利用以固化、烘烤或是乾燥一單體膜以成為一均勻的聚合物膜;例如,兩個明確所思及的製程是包含一加熱製程以及一UV輻射固化製程。
在一應用中,該設備411係被調適以用於液晶顯示器螢幕或是OLED顯示器螢幕的大量製造,例如在單一大的基板上一次一陣列的(例如)八個螢幕的製造。該設備411可以支援一組裝線類型的製程,使得一系列的基板係連續地被處理,其中一基板係被印刷在其上並且接著前進以用於固化,而在該系列中的一第二基板係同時被引入到該印刷模組415中。在一例子中所製造的螢幕可被利用於電視以及作為用於其它形式的電子裝置之顯示器螢幕。在一第二應用中,該設備可以用大致相同的方式而被利用於太陽能板的大量製造。
該印刷模組415可以有利地被用在此種應用中,以沉積有機的產生光的層或是協助保護OLED顯示裝置的靈敏的元件的封入層。例如,所描繪的設備411可被載入一基板,並且在該封入製程期間可以用一種不被曝露到一未受控制的氛圍而中斷的方式來加以控制,以將該基板移動在各種的室之間。該基板可以經由該輸入承載器419而被載入。一被設置在該傳輸模組413中的機械手可以將該基板從該輸入承載器419移動至該印刷模組415,並且在一印刷製程的完成之後,可以將該基板移動至該處理模組417以用於固化。藉由反復的沉積後續的層,受控制的厚度、集合體的封入 的每一個可以被建立,以適合於任何所要的應用。再次注意到的是,上述的技術並不限於封入製程,而且亦注意到的是許多不同類型的工具都可被利用。例如,該設備411的配置可被改變以將該各種的模組413、415及417用不同的並排來加以設置;再者,額外、較少、或是不同的模組亦可被利用。在一實施例中,所描繪的設備411可以與其它模組及/或系統菊鏈連接,以可能產生所要的產品的其它層(例如是經由不同的製程)。當在一系列中的一第一基板被完成時(例如,已經被處理以沉積將會形成所關注的層的材料),在該系列的基板中的另一基板係接著被引入,並且用相同的方式(例如是根據相同的配方)來加以處理。
儘管圖4B係提供一組連結的室或製造構件的一個例子,但明顯的是許多其它的可能性是存在的。以上所介紹的技術可被利用於圖4B中所描繪的裝置、或是確實用以控制一藉由任何其它類型的沉積設備所執行的製程。
一旦印刷被完成之後,該基板及濕式墨水(亦即,沉積的液體)接著可被傳輸,以用於該沉積的液體的固化或處理成為一永久的層。例如,一基板可以具有在一印刷模組415中所施加的"墨水",並且接著被輸送到一固化室429,全部都不中斷該受控制的氛圍(亦即,此係有利地被利用來阻止濕氣、氧或是微粒污染)。在一不同的實施例中,一UV掃描器或是其它的處理機構可以用和前述的印刷頭/相機組件大致相同的方式在原地被利用,例如,其係被利用在分軸的滑動器上。
圖4C係提供另一有關於系統對準的流程圖,其中一系列的步驟係大致利用元件符號431來加以指明的。根據元件符號432,該方法係 開始於系統初始化;例如,此初始化可以在每一次開啟電源時、或是在一特別指定時(例如,操作者命令的)、或是週期性地加以執行。一對準/偵測操作433係在之後針對於各種的運輸路徑來加以執行,例如是用以識別一共同點以作為一參考的原點或是共同點,並且用以識別每一個噴嘴在藉由此點所建立的座標參考系統之內的精確的位置、以及和每一個傳輸路徑相關的位置性回授(以及位置指示器);如同在該圖的左側所指出的,若為所要的話,此操作(或是系統初始化)可以在一維護操作之後加以執行,例如,其係導致該些印刷頭或是其它系統構件的一改變(例如,其可能導致在不同的位置處的噴嘴相關於該印刷機的座標參考系統的一改變)。注意到的是,元件符號434係代表一典型的印刷頭組件配置,亦即,其中該組件安裝有九個印刷頭(此可以是一個大的組件、或是一數量的次組件,例如是三個"墨棒",其分別安裝有具有一交錯的配置的三個印刷頭)。在一實施例中,每一個印刷頭可以有256-1024個噴嘴。
詳細說明該對準程序下,並且如同由美國臨時申請案號62/459402所敘述的,一可分離的光學十字線可以附接在該印刷頭組件的一"面向下的"相機下(例如,與其同軸)的一已知的位置,並且該夾持器及印刷頭兩者係沿著其傳輸路徑來加以接合,直到此相機以及被安裝至該夾持器的一"面向上的"相機"找到"彼此為止(亦即,它們都成像該十字線,例如,它們係被設置成直到每一個相機影像都在相關的被捕捉的影像中直接找到該十字線或是一組相關的十字標線為止)。此點接著可被用來定義該座標參考系統的一共同的參考點或是原點,即如同由元件符號435所代表的。每一個傳輸軸係接著被移動,使得這些相機中之一成像和其它運輸系統相關的 一基準。例如,根據元件符號437,該夾持器以及印刷頭運輸系統係被接合直到該夾持器的"面向上的"相機找到該印刷頭的一基準或是對準標記為止,並且利用一搜尋演算法,準確地定位每一個印刷噴嘴的中心點。每一個運動系統(夾持器/印刷頭組件)沿著其個別的傳輸路徑的位置(例如,在藉由來自一光帶的對準標記而變得容易的精確的位置性設置的觀察中)於是容許此基準或是對準標記在該印刷機的座標參考系統中的精確的界定、等等。每一個噴嘴都可以就該印刷機的座標參考系統的方面準確地加以界定,此係致能對於其中液滴係被射出所在之處的正確的控制。根據元件符號439,相關於其它可能的誤差來源,例如是在傳輸軸之間的非計劃中的非正交性,此誤差可以利用額外的基準或是對準標記(例如,一和該印刷機支撐台相關的固定的基準係藉由一或兩者相機來加以成像)來加以偵測,其中相關的調整係對於該座標參考系統、光學導引系統、或是該配方而被做成、或者是根據元件符號440,該光學導引/雷射可以作為一人工或電子的校準製程的部分而被調整,直到精確的對準及正交性被達成為止。
選配的是,此種校準製程可以週期性地、或是在系統參數被改變的任何時點來加以執行,例如,一新的印刷頭被引入,其可能在相關於該印刷機的座標參考系統的先前已知的位置處引入噴嘴。
在執行時間期間,在一系列的基板中的每一個基板的引入都可能引入在其中印刷應該發生之處(相關於該印刷機)與其中印刷確實發生(相關於該基板)之間的非計劃中的失準。根據元件符號441,每一個基板係因此遭受到一位置及/或方位偵測製程,其中相關的誤差係被考量到電子印刷細節中、或是重新定位該給定的基板以用於一層的印刷(使得印刷係在相 關於基板基準、以及相關於其它亦相關於那些基準精確的對準而被沉積在該基板上的層精確的對準下發生)。根據元件符號442,當在該系列中的每一個給定的基板被引入到該印刷模組(例如,來自圖4B的415)中,首先是利用一或多個工作臺及/或機械手來粗略地對準。根據元件符號443,在該給定的基板以及其相關的基準處於大致正確的位置下,一成像系統(例如是該印刷頭組件所安裝的"面向下的"相機系統)係接著被採用,其係利用一搜尋演算法以及適當的影像處理來準確地找出一或多個基板基準。例如,此偵測可以利用一螺旋或是類似的搜尋模式來加以執行,其係搜尋有關一基準預期的位置,直到精確的基準位置及/或方位已經被偵測到為止。一系列的選配及/或替代的修正製程接著可被採用,以便於準確地定位及/或重新定位該基板;例如,如同藉由製程方塊445所各式各樣地指出的,在一實施例中,前述的換能器可被驅動以便於提供精確的基板定位(例如,該夾持器的"第二構件"的一真空鎖住並未被調整,但是該些換能器係以共同及/或差動驅動模式而被接合,直到該基板基準具有確切正確的開始位置及方位為止)。對應於此基板位置/方位的換能器位置接著可被使用作為一零位準或位置,其中誤差修正(在製造期間)係接著被重疊於其上、或者是相關於這些位置來加以界定。替代或是額外地,一機械手可以依必要性而被利用以重新定位該基板。仍然作為又一替代方案的是,如同在美國專利公開案號20150298153中所揭露的,該配方可以用軟體來加以調整,以修正對準誤差(例如,如同稍早所參照的,其中對於可重複的誤差的修正係留給和該夾持器及/或印刷頭運輸系統相關的換能器)。根據元件符號445,印刷於是根據所要的印刷配方來發生;在印刷之後,當該系統係在機器人或人類的導引之下接收或 準備接收一新的基板時,剛被印刷的基板係被卸載以用於固化(例如,其係被輸送到一處理室)。
圖5係代表一些不同的實施階層,其全體係藉由元件符號501來加以指明;這些階層的每一個係代表在此所介紹的技術之一種可能的離散的實施方式。首先,如同在此揭露內容中所介紹的技術可以具有被儲存在非暫態的機器可讀取的媒體上的指令之形式,即如同由圖形503所代表的(例如,用於控制一電腦或是一印刷機之可執行的指令或軟體)。第二,根據電腦圖像505,這些技術亦可以選配地被實施為一電腦或網路的部分,其例如是在一設計或製造用於銷售或是使用在其它產品中的構件之公司內。第三,如同利用一儲存媒體圖形507所例示的,稍早所介紹的技術可以具有一種儲存的印刷機控制指令的形式,其例如是成為資料,而根據以上的討論,當作用在該資料上時,其將會使得一印刷機根據不同的墨水量或位置的使用來製造一構件的一或多層以減輕對準誤差。注意到的是,印刷機指令可以例如是在一LAN之上而直接被發送至一印刷機;在此上下文中,該儲存媒體圖形可以代表(在無限制性下)在一電腦或印刷機內、或是其可存取的RAM、或是一例如為隨身碟之可攜式的媒體。第四,如同由一製造裝置圖像509所代表的,以上所介紹的技術可被實施為一種製造設備或機器的部分、或是具有一在此種設備或機器之內的印刷機的形式。應注意的是,該製造裝置509的特定的描繪係代表一將會在以下相關圖4B來加以論述的範例的印刷機裝置。在以上所介紹的技術亦可以被體現為已製成的構件的一組件;在圖5中,例如數個此種構件係被描繪為具有一陣列511的半成品的平板裝置的形式,其將會被分開並且銷售以用於納入到最終消 費者產品中。所描繪的裝置例如可以具有一或多個依據在以上所介紹的方法所製造的產生光的層或封入層或是其它層。在以上所介紹的技術亦可被體現為具有最終消費者產品的形式,例如,如同所參照的具有用於可攜式的數位裝置513(例如,像是電子平板或是智慧型手機)的顯示器螢幕、電視顯示器螢幕515(例如,OLED TV)、太陽能板517、或是其它類型的裝置的形式。
至此已經詳細地論述位置性誤差的來源以及相關的補救,此揭露內容現在將會轉向一特定的製造設備的一更詳細的實施例的討論。
III.特定的實施方式
圖6A-6E係被用來討論特定的印刷機實施方式,亦即,當被應用至OLED顯示器或太陽能板的製造時。根據產品設計,見於這些圖中的印刷機可被利用以在一基板上一次沉積用於一陣列的產品的一層(例如,許多智慧型手機或是其它可攜式的裝置顯示器(可能一次數百個),例如是概念上藉由在來自圖4A的基板411上的個別的排列的產品所表示的)、或是每一基板為單一產品,例如是來自圖4A的HDTV 415的顯示器螢幕、或是太陽能板417。許多其它範例的應用對於具有此項技術的技能者而言將會是明顯的。
更明確地說,圖6A係展示一印刷機601為具有一些構件,其係運作以容許墨滴可靠的設置到一基板上的特定位置之上。在該舉例說明的系統中的印刷係需要在每一個印刷頭組件與該基板之間的相對的運動。此可以利用一運動系統,通常是一起重臺架或分軸的系統來加以達成。一印刷頭組件可以在一靜止的基板(起重臺架類型)之上移動、或是在一分軸 的配置的情形中,該印刷頭組件與基板兩者都可以移動。在另一實施例中,一印刷頭組件可以是實質靜止的,而該基板係沿著相對於該些印刷頭的x及y軸兩者來加以移動。
該印刷機係包括一印刷機支撐台603以及一橋605;該印刷機支撐台603係被用來利用由一框架604所安裝的一平面的氣浮支撐台面來傳輸基板(例如基板609),而該橋605係被使用於一些印刷頭的傳輸以及各種的支援工具,例如是一光學檢查工具、固化裝置、等等。如同稍早所指出的,一夾持器(例如,一真空夾持器,其並未見於此圖中)係提供一用於傳送該基板的"快速軸"(例如,在此別處被稱為"y"維度上,例如是見於維度的插圖說明602),而該橋係容許一或多個印刷頭組件611A及611B(及/或相機)能夠沿著該橋605,沿著一"緩慢軸"來回地移動。為了達成印刷,當該真空夾持器係將該基板以一大致線性的方式沿著該"y"維度移動時,一印刷頭組件(例如,該主要的組件611A)將會被設置在沿著該橋的一適當的位置處,以提供用於一第一掃描或掃描圖;該印刷頭組件611A或611B係接著通常沿著該橋605而被移動到一不同的位置處並且停止,其中該真空夾持器係接著在該新的印刷頭組件位置下面,在相反的方向上將該基板609移動回來、依此類推,以提供一隨後的掃描或掃描圖、依此類推。
該印刷機支撐台603可以具有一多孔的媒體,以提供該平面的氣浮支撐台面。該平面的氣浮支撐台面係包含一輸入區域、一印刷區域、以及一輸出區域,其係分別利用元件符號606-608來加以指明;該基板609係被描繪在該輸入區域606中,其係備妥以被印刷在其上。正氣體壓力以及真空的一組合可以透過埠的配置、或是利用一由該支撐台所提供的分散 的多孔的媒體來施加。此種具有壓力及真空控制兩者的區域可以有效地被用來在該氣浮工作台表面以及每一個基板609之間提供一流體的彈簧。正壓力以及真空控制的一組合可以提供一具有雙向的硬度之流體的彈簧。存在於該基板609以及該氣浮工作台的表面之間的間隙可被稱為該"飛行高度",其中此高度係藉由控制該正壓力以及真空埠的狀態來加以調節。以此種方式,該基板在該印刷機支撐台的各種部分處(其包含但不限於在該印刷區域607中)的一z軸高度可以小心地加以控制。在某些實施例中,當該基板係藉由該氣體緩衝支撐時,例如是插銷或一框架的機械式保持技術可被利用以限制該基板的橫向的平移。此種保持技術可包含利用彈簧加載的結構,例如是用以在該基板正被保持時,降低入射該基板的側邊的瞬間的力;此可能是有利的,因為在一橫向平移的基板以及一保持裝置之間的一高的衝擊力可能會造成基板碎屑或是災難性的毀壞。在該印刷機支撐台的其它區域處,例如是在該輸入或輸出區域606及608中,該飛行高度並不需要被準確地控制、或是其可被控制以提供一不同的飛行高度或是飛行高度輪廓。一在區域之間的"轉變區域"可被設置,例如是其中壓力至真空噴嘴的一比例係逐漸地增加或減小之處。在一舉例說明的例子中,在一壓力-真空的區域、一轉變區域、以及一只有壓力的區域之間可以有一實質均勻的高度,因而在容限之內,該三個區域可以位於實質一平面內。一基板在別處的只有壓力的區域之上的一飛行高度可以是大於一基板在一壓力-真空的區域之上的飛行高度,例如是以便於容許有足夠的高度使得一基板將不會在該些只有壓力的區域中碰撞一印刷機支撐台。在一舉例說明的例子中,一OLED面板的基板在只有壓力的區域之上可以具有一介於約150微米(μ)到約300μ 之間的飛行高度,並且接著在一壓力-真空的區域之上具有介於約30μ到約50μ之間的飛行高度。在一舉例說明的例子中,該印刷機支撐台603或是其它的製造設備的一或多個部分可包含由NewWay Air Bearing(美國賓夕法尼亞州的Aston)所提供的一空氣軸承組件。一多孔的媒體例如可以是獲得自Nano TEM Co.,Ltd.(日本新潟),其例如是具有被指定佔有該基板609的整體、或是該基板的指定的區域(例如是顯示器區域、或是在顯示器區域之外的區域)的實際尺寸。此種多孔的媒體可包含被指定以在一指定的區域之上提供一所要的加壓的氣體流動的一孔尺寸,同時降低或消除斑紋或是其它可見的缺陷的形成。
在圖6A的例子中,一機械手或是其它運輸系統(未顯示)係傳遞每一個基板609至該印刷機支撐台603的輸入區域606。該真空夾持器係嚙合該基板609,從該輸入區域606將其傳輸到該印刷區域607中,並且接著來回移動該基板以用於印刷,以根據特定的配方來沿著該印刷機的快速軸達成個別的"接近無摩擦的"、低微粒產生的、高速的掃描。當印刷完成時,該真空夾持器接著係將該基板傳輸至該輸出區域608,其中一機械手係接手並且傳輸該基板至下一個處理設備;在此時間期間,一個新的基板可以在該輸入區域606中接收到,並且該真空夾持器係接著被傳輸回到該區域,以嚙合該新的基板。在一實施例中,沉積的墨水液滴係被容許在該輸出區域中合併在一起,例如,其係經由一短暫的靜置或沉澱期間,該基板在該期間係被容許保持在該輸出區域中,其中印刷及沉澱與隨後的固化係在一受控的環境中被執行的(例如,一般是在一氮或惰性氣體的氛圍中、或是其它非反應性的環境)。
所描繪的印刷機601亦可包含一或多個維護或管理艙612A及612B,其分別可以儲存工具615-620以用於藉由一或兩者的例如是印刷頭、相機、"墨棒"的印刷頭組件之模組化的嚙合;類似地,在一實施例中,這些艙係被配置以用於和其它構件互動,例如是一液滴量測模組、一沖洗池模組、一吸墨紙(blotter)模組、等等,其係選配地在相同的封閉空間(外殼容積)或是一第二容積之內。在一實施例中,一印刷頭組件可以同時安裝有三個"墨棒",即如同由元件符號622所表示的,其中每一個"墨棒"係支援三個印刷頭,並且以一種被調適以用於和該印刷頭組件模組化嚙合的方式來支援流體元件及電路的接觸。該墨水輸送系統(未個別地展示在圖6A中)係包括一或多個墨水貯存器、用以傳遞墨水在該些貯存器以及該些印刷頭組件中的一或多個之間的墨水供應管道、以及適當的控制電路,而該運動系統(亦未個別地展示在圖6A中)係包括電子控制元件,例如是用於該夾持器以及印刷頭組件的一子系統主控處理器以及控制系統及致動元件、以及適當的控制碼。
該印刷頭組件611A/611B係分別包括一沿著該橋(亦即,在一軌道或導引上)跨坐的滑動器623A/623B、以及一靠近該橋的一前表面625A/625B而被安裝的嚙合機構624A/624B,以根據需要,利用每一個支援艙612A/612B而模組化地以機器人嚙合及解開該些墨棒或其它工具的每一個。每一個印刷頭組件(611A/611B)係藉由一線性空氣軸承運動系統(其本質上是低微粒產生的)或是其它線性運動系統來加以支撐,以容許其沿著該橋605移動。每一個印刷頭組件係伴隨有流體及電子的連接到至少一印刷頭,其中每一個印刷頭係具有數百個到數千個能夠在一受控制的速率、速度及 大小下射出墨水的噴嘴。為了提供一舉例說明的例子,一印刷頭組件可包含約1個到約60個印刷頭裝置,其中每一個印刷頭裝置可以具有約1個到90個印刷頭,其中每一個印刷頭係具有16個到約2048個噴嘴,每一個噴嘴係能夠根據設計而排出一具有約1到20微微升(pL)的容積的液滴。該些前表面625A/625B係分別提供一個別的z軸移動板,其係控制該嚙合機構(以及因此的印刷頭或是其它工具)在該基板的一表面之上的高度。該滑動器以及嚙合機構可以作為稍早針對於該印刷頭組件所參照的"第一"及"第二"構件,例如,這些構件在一實施例中係藉由一機電介面(未見於圖6A中)來加以耦接,其係容許被傳輸的工具在x、y及z維度的每一個上的機器人的調整。就此點而言,稍早所參照的美國臨時專利申請案號62/459402係提供有關於印刷頭的z軸校準以及一般而言的印刷機的座標參考系統的各種其它元件的細節。該機電介面可以有利地包含步進馬達、細微的調整螺絲、以及其它機構,以用於調整(a)每一個工具相對於相關的嚙合機構的x、y及/或z的安裝、以及(b)在個別的工具之間的間距(例如,在墨棒之間的間距)。此外,每一個工具亦可包含各種的細微的調整機構,例如是用於在每一個墨棒所載有的多個印刷頭之間的間距調整。該機電介面可包含一運動學或類似的安裝,以用於反覆並且可靠地嚙合每一個工具至所要的位置的在每一個維度上的一微米之內,其中機器人的調整機構係選配地被配置以提供用於每一個工具相對於該嚙合機構的精確的位置調整的回授。
該機電介面亦有利地包含如同稍早所參照的一組換能器,例如是用以在該"y"維度上相對於相關的滑動器623A/623B線性地偏移該嚙合機構624A/624B。如同從至此的討論來看應該明顯的是,一換能器修正機構 的設置以提供一用於該(些)印刷頭的"虛擬的直線的邊緣"、以及一換能器修正機構的設置以提供另一用於該夾持器(未見於圖6A中)的"虛擬的直線的邊緣"係使得一更"規則的"印刷網格變得容易,例如,其係有助於確保在和該印刷網格相關的精確規則的間隔下均勻的液滴設置,藉此促進強化的層均勻度。
如同應該明顯的是,所描繪的結構的元件係容許利用該基板藉由該些個別的音圈組件的共同模式的位移來控制基板的x軸位置,並且控制該基板有關該θ維度的方位(亦即,繞著該z軸旋轉)。所描繪的夾持器系統的各種實施例可以根據實施方式而維持一基板的方位平行於行進的y軸至+/-4300微弧度之內、或是更小。如先前所提及的,當調整基板位置以進一步匹配在印刷頭(印刷頭組件)位置及方位上的偏差亦是所要的,則此對於方位和共同模式的x軸位移一起的控制、以及一用於該基板的浮動的樞轉點的有效的實施方式係容許該基板的精密的重新定位,以模擬用於基板運動以及滑動器運動(例如,印刷頭、相機、等等)的每一個之完美的、虛擬的邊緣(或是導引)。如同稍早所指出的,該真空夾持器以及該印刷頭組件/滑動器的每一個亦包含一用於偵測對準標記的光學系統(未見於該圖中),亦即用以提供一電子位置信號,其係精密地指出該夾持器或是印刷頭組件沿著相關的傳輸路徑的位置。
如同應該被觀察到的,音圈結合一基板的空氣(氣體)軸承支撐、以及在該夾持器與基板之間的真空為基礎的嚙合的利用係提供一種有效率的機構,以用於輸送及細微的調諧一基板的位置的一無摩擦的有效的機構。此結構係有助於在電子構件的製造期間(例如,在層沉積及/或固化期 間)維持和該基板的接觸被最小化的互動,此係有助於避免原本可能會由於基板變形、由接觸所引發的局部的基板溫度變動、或是其它例如是靜電能量累積的效應所造成的失真及缺陷。同時,一接近無摩擦的支撐以及換能器系統的組合係有助於提供被用來執行基板位置的細微調諧的微米尺度或更佳的衝程。儘管有如同稍早所參照的機械缺陷,而且儘管一作用為該沉積標靶的基板可能是數公尺長以及數公尺寬的,這些結構係有助於執行獲得一或多個"虛擬的傳輸路徑"所必要的精確的基板修正。該些音圈亦可被配置以提供一相當大的衝程,例如是從次微米至一百微米或是更大,此根據實施方式而可能是重要的(例如,當一所討論的系統在給定其製造容限下,遭遇到此大小的抖動時)。
圖6B係以額外的細節展示一真空夾持器631。該真空夾持器631同樣係包括一第一構件633(其係跨坐在一未見於該圖中的y軸托架(carriage)之上)、一嚙合基板的第二構件635、以及兩個線性換能器637及639。注意到的是,如同所描繪的,當該第一構件與第二構件係沿著該夾持器的傳輸方向(例如,沿著藉由插圖的說明632所描繪的"y維度")前進時,該第二構件係垂直地座落在該第一構件之上;該第二構件係支承一被用來選擇性地嚙合基板的真空夾頭643。不同於先前以一虛擬的樞轉點的使用為基礎的例子,此例子進一步包含一浮動的機械式樞轉組件或機構641,其係在該夾持器沿著該y維度前進時提供在該第一及第二構件633/635之間的一機械聯動裝置,並且有助於提供結構的支撐給其中該些線性換能器係被體現為音圈的實施例。該浮動的樞轉機構係包含一樞轉軸651、一組件上方板653(其係被安裝至該夾持器的第二構件635)、以及一x軸滑動的下方板655, 其係相對於由該夾持器的第一構件633所提供的一支撐框架644而移動在軌上。該組件上方板較佳的是由一種相當薄的材料所做成的,以提供撓曲,例如是用以容許該夾持器的第二構件相對於該基板以及該氣浮工作台的整平,並且利用安裝支架656而剛性被附接至該第二夾持器的第二構件。簡言之,當構件633沿著該y維度前進時,該浮動的機械式樞轉機構641係限制該構件635亦沿著該y維度前進,同時容許在這些構件633/635之間的x軸滑動的互動、以及繞著一浮動的樞轉軸649的旋轉。
如同先前論述的,該浮動的樞轉點係容許該些換能器637及639的差動或共同模式的驅動;這些各種的運動係進一步藉由成組的運動箭頭645/647來加以表示。大致而言,每一個換能器係耦接一安裝塊657(例如,其係相關於該夾持器的第一構件的框架644而被安裝)、以及一安裝板661(其係被安裝至該夾持器的第二構件),其中一線性致動器659係耦接該安裝塊以及該安裝板,並且提供沿著該x軸的精確的位移。如同藉由虛線輪廓663及665所表示的,該些換能器637/639以及浮動的機械式樞轉機構641的設計將會相關圖6C及6D更加詳細地展示及論述。
圖6B亦描繪一光學導引667相對於該夾持器的各種構件的定位。在此設計中,該光束是在該夾持器的可偏移的構件(635)的一頂表面之上,但是位在該基板所佔有的一平面之下;此種配置係提升為了適當的對準之目的而調整光學構件的目的之存取容易度。在替代的實施例中,該光學導引(亦即,在此例子中是該光束)可被導引在該夾持器的第一及第二構件633/655之間的一凹處之內,並且因此在該射束橫越該夾持器之處是以半虛線表現的,以表示該射束在此種替代實施例中的此特定位置處可被隱藏 不見的,例如是如同由元件符號667'所表示的。用於每一個換能器的一分光鏡668亦被安裝至該夾持器的第二構件635,並且被用來從該光學導引再導向雷射光至用於每一個換能器的一偵測器(其係藉由元件符號669來加以表示)。用於每一個換能器的分光鏡及/或偵測器668/669的設計係有利地特點在於調整螺絲以調整每一個,例如是使得該分光鏡及/或偵測器可被對準以使得當該夾持器的第二構件係理想地相關於一先前對準的光學導引(667)而被設置時,該偵測器係讀出零誤差。在一實施例中,這些各種的元件亦被安裝至該夾持器的可偏移的構件635的頂表面,但是在該基板所占有的一平面之下;在替代的實施例中,這些元件可以用一種隱藏不見的方式被安裝在別處(例如,介於構件633及635之間,亦即在構件635的頂表面之下)。該分光鏡、偵測器以及調整螺絲係分別有利地被設置成可接達的(例如,利用一螺絲起子或是其它工具),以便於容許為了此校準目的之離線的調整。在替代實施例中,適當的分光鏡及/或偵測器對準可以被偵測、或是失準可以用其它方式而被偵測並且考量因素到該修正製程中;例如,在一實施例中,一測試基板可被引入,在該測試基板上的基準可被成像在多個位置處,並且一失準的光束、分光鏡及/或偵測器可以在執行時間使得在不同的傳輸路徑前進位置處的讀數被儲存並且考量因素到該誤差修正製程中,其中換能器修正信號係在執行時間例如是根據對於一失準的光學導引或是相關的光學構件的讀數之預先被程式化的調整而有效地"被歪斜",因而該夾持器的第二構件係理想地行進。亦必須指出的是,在各種的其它實施例中,該些光學構件可以不同地被配置,例如,一偵測器可以與該夾持器分開地被安裝,且/或該光源可被安裝至被傳輸的構件,且/或該些各種的構件可被安裝 在其它位置中。
值得注意的是,圖6B亦展示一"面向上的"相機670,其係如同稍早所述地為了對準該真空夾持器以及印刷頭組件(未顯示)以定義該印刷機的座標參考系統,並且識別各種印刷頭組件構件的相對的距離及位置之目的(例如,就該印刷機的座標參考系統而論的精確的印刷頭噴嘴位置以及該印刷頭組件相機(未顯示在該圖中)),而被用來經由一焦點路徑669(在該圖中被表示為一光學錐)來成像一基準。
圖6C係展示來自圖6B的線性換能器637的放大的視圖。同樣地,另一換能器(在圖6B中藉由元件符號639所指明的)在設計上是與該換能器637大致相同或是對稱的。
更具體而言,在此例子中的線性換能器係以一音圈設計為基礎,其中該夾持器的第一及第二構件633/635係被支撐在一空氣軸承上。該音圈係內含在一圓柱形的殼體659之內以容許該第二構件(例如,該真空夾頭桿以及基板)沿著雙箭頭645的大致的方向相對於該第二構件的位移。一調整板670係有利地容許如同在這兩個構件之間的換能器的xyz方位的細微的調整,以便於沿著該x維度軸(參見在圖6B中的維度的插圖的說明632)線性地移動該第二構件;同樣地,此可以利用人工可調整的螺絲的一配置來加以提供,該人工可調整的螺絲係很少被調整及/或校準。在此實施例中的音圈係具有一磁鐵為基礎的設計,其係提供用於快速正確的微觀的衝程,以一電子控制信號的一函數來朝向及遠離該安裝塊657(亦即,同樣是在雙箭頭645的方向上)來位移該安裝板661。
圖6D係展示來自圖6B的浮動的機械式樞轉機構641。如同 稍早所指出的,一組件上方板653係載有一套管,該套管係容許該組件上方板(以及該夾持器的第二構件與真空夾頭)繞著一樞轉軸649的樞轉。此軸係藉由一平行於該z維度的垂直向下延伸的樞轉軸651所界定,並且其係耦接至該x軸滑動的下方板655。儘管未見於該圖中,但是該x軸滑動的下方板655係(藉由支撐框架644)藉由軌而耦接至該夾持器的第一構件,以便於容許該組件上方板653、樞轉軸651、真空夾頭643以及夾持器的第二構件635相對於構件633(以及支撐框架644)的大致相對無摩擦的x軸位移,其全部同時限制這兩個構件633/635一起移動在該y維度上。此結構係提供機械式支撐給一浮動的樞轉點,其中共同模式以及差動模式的音圈位移係被利用以分別提供該第二構件沿著箭頭673的方向以及旋轉箭頭675的減輕誤差的偏移。注意到的是,一浮動的樞轉點對於所有的實施例而言並非都是必須的,例如在其中該換能器係提供充分的輸出阻抗的實施例中,一機械式樞轉機構可以是可被省略的。不論一機械式支撐結構是否被利用,一浮動的樞轉點都有利地容許共同模式以及差動模式的控制多個換能器,以便於在x及θ維度上重新定位一基板,並且因此近似一"直線的邊緣"的理想的傳輸路徑;各種的修改及替代方案毫無疑問將會被該項技術中具有通常技能者所思及。
圖6E係提供一概要的視圖681,其係描繪由圖6B-6D所表示的樞轉機構的元件。更明確地說,此圖現在係描繪一線性x軸軌683,其係有效地在該x軸滑動的下方板655的兩側上提供一軸承685,以容許該結構(以及被支撐在其之上的所有的物)能夠跨坐進出該圖式頁。同時,該組件上方板653係安裝有一套管686,以便於容許該板相對於該x軸滑動的下方 板655繞著樞轉軸649的自由旋轉。更明確地說,該套管686係支承軸承689以容許此旋轉。圖6E亦描繪由該組件上方板653相對於該夾持器的第二構件635以及換能器637/639所提供的撓曲。
儘管在圖6A-6D中所描繪的換能器修正機構已經是在一夾持器組件的背景中被例示,但是相同的基本結構亦可被利用於該印刷頭組件(或是用於每一個印刷頭組件或其它的工具載體)。明確地說,一第一構件係跨坐在一氣體軸承上的一軌道(或是x軸托架組件),而一載有印刷頭(或是其它工具)的第二構件係在一"y"及/或"z"維度上,以在該維度上的位置性誤差的一函數、以x軸位置(及/或其它因素,例如,溫度)的一函數來加以位移。為了在一給定的維度上的修正,兩個換能器係同樣在一虛擬或浮動的樞轉點之下被利用以在一印刷頭相對於一基板的相對的位置上達成y及θ修正(或是z以及xz平面的角度修正),並且在如此做之中,其係使得該印刷頭遵循一虛擬的直線的邊緣路徑。選配地一起利用兩個此種修正機構以分別提供直線的邊緣路徑給每一個該夾持器以及印刷頭運輸系統,吾人可以有效地提供一非常精確規則的印刷網格,其係在液滴設置上提供更大的精確度。該印刷頭的z-軸調整亦可以利用一具有類似的設計的換能器為基礎的運動修正系統來加以控制,以提供在一印刷頭孔板相對於一基板表面的高度上的修正,並且藉此管理高度差值以亦具有改善的精確度。其它的自由度亦可以用此種方式來加以修正。在一精密運動的系統,尤其是一印刷機為基礎的製造系統中,其中一用於印刷/製造的座標參考系統係有效地關聯到多個傳輸路徑,複數個此類型的修正系統的使用係改善對於液滴落下位置的精確度,並且因此使得在所製造的層中的更大的均勻度變得容易; 於是,此係使得產生較薄的層(例如是具有五微米或更小的厚度)較為容易的。同樣地,值得注意的是,儘管以上論述的設計是為了改進印刷網格規則性的目的而強調一"虛擬的直線的邊緣"的使用,但所有的實施例並非限於此的,而且幾乎任何所要的"理想的"路徑都可以利用在此所提供的教示來加以近似。
IV.重新探討的各種使用案例
圖7A-7I係被用來重新探討相關於在以上所介紹的技術之一些特定的使用案例。
更明確地說,圖7A係展示一實施例701,其中一光學導引702係被用來確保一夾持器703以及基板704的直線的運動。所描繪的結構係實施一連續的製程,其係即時地被執行。一機器人的夾持器(未顯示)係在該基板於該運輸系統中前進時夾持該基板;在所描繪的實施例中,在該基板前進通過該系統時,該光束702(亦即,藉由一雷射光源705所產生的一射束)理想上係維持平行於該基板並且在與其相隔一固定的距離處(此係藉由虛擬的直線的邊緣711來加以表示)。在偏差發生的範圍內,該夾持器的第二構件相對於該射束702的偏移(在線性位置上)以及旋轉係藉由兩個雷射感測器706A/706B來加以量測。來自該兩個雷射感測器的路徑偏差量測係使得兩個致動器707A/707B(例如,壓電換能器、音圈、等等)能夠調整該旋轉角度709(繞著一選配的機械式樞轉組件708)以及沿著一與該射束正交的方向的線性位置710,以便於保有在該夾持器的第二(可偏移的)構件與該射束之間的"理想的"關係。
圖7B係展示另一實施例713,但此次是其中一雷射光源及/ 或光學元件714係以相對正被傳輸的"物"為固定的關係而被安裝的,並且其中一感測器715是靜止的。來自該感測器的隨著時間過去的差別的讀數例如可被利用以偵測及修正旋轉誤差,並且穩定狀態的射束失準可被利用以偵測及修正正被傳輸的物在與一射束716正交的一方向上的線性位置。如同藉由延伸的虛線717所指出的,此配置的一變化特點是在於該雷射光源是靜止的,使得一射束係沿著線717而被導引至被傳輸的物品,並且藉由被安裝至該可偏移的構件的光學元件714而以一種容許偵測與所要的路徑的偏差的方式被再導引至該感測器。許多變化將會被具有此項技術的技能者所思及,例如,任何其中一光或其它輻射來源、一射束、一偵測器、等等係被用來偵測位置性偏差的機構都被思及;在無限制性之下,在其它實施例中,該雷射光源以及偵測器都可以是靜止的,而光學元件(例如是平面或曲面的反射鏡或分光鏡)係以一種相對於該可偏移的構件固定的方式、以一種用以提升位置性偏差的偵測的方式來加以安裝。無論哪一種設計被利用,來自感測器的信號係再次被用來指示致動器718A/718B以便於維持該射束的對準。
圖7C係展示一實施例719,其中一感測器720係被用來校準一光源721,例如是以便於偵測及/或修正相對於一所要的路徑723的路徑誤差722。一接近該雷射光源的雷射感測器係被用來光學地量測該雷射射束方向。若該雷射射束方向偏離該所要的路徑723,則該雷射的位置及/或其射束的偏轉係被調整(人工地及/或電子式地,在一電子控制信號的影響下被調整),直到該所要的路徑被達成為止。例如,在一實施例中,一雷射安裝可以藉由壓電(或其它)換能器或是其它偏轉裝置724(在處理電路725的影響 下)而被控制來調整該雷射光源的傾斜及/或旋轉,直到獲得適當的對準為止。注意到的是,該雷射感測器有利的是可被設計以偵測在兩個維度上的路徑偏差,以利用一自動化的控制迴路,在毫秒內的一響應下,在理想上達到對準誤差的修正。亦注意到的是,一適當的雷射感測器的設計是在具有此項技術的通常知識者的程度之內,例如,在某些實施例中,如同稍早所參照的,一分光鏡以及四個單元的感測器可被利用以對準該射束;許多適當的調整以及感測機構將會被那些具有在光學上的技能者所思及,其包含但不限於那些根據類比設計者(例如,一具有成比例於位置或偏差的電壓的類比輸出係被產生)、凸面或凹面的反射鏡及分光鏡、干涉測量法、以及其它機構。
圖7D係展示另一實施例727,其中一光源728係不適當地對準的;然而,不同於圖7C的實施例,在一錯誤的光學路徑729以及一正確的光學路徑730之間的偏差係被動且電子式地加以減輕,例如,其係藉由利用一第一感測器731以偵測誤差,並且利用致動器732A/732B以執行補償偏移。用以控制這些偏移的信號可被儲存在數位記憶體733中,並且在系統操作期間被擷取、或者是以傳輸路徑位置的一函數而被加入動態修正(在執行時間從第二感測器734A/734B所識別出的),使得一被傳輸的物體遵循該正確的路徑730。圖7D係展示在左邊接近該雷射射束的末端的一增加的雷射位置感測器731。此感測器係容許吾人能夠移除該感測器720(以及在圖7C所表現的相關的主動雷射姿勢控制);換言之,其並非是主動地補償雷射對準誤差,而是該誤差係藉由該增加的雷射感測器731來加以量測,並且利用兩個換能器來加以修正(亦即,當移動該基板時,以基板位置的一 函數來加以修正)。
圖7E係展示一實施例735,其係實施一歸零靶的控制迴路;感測器736A/736B係動態地偵測在一或多個維度上與一所要的路徑的偏差(在此例中是藉由在"十字線"737A/737B與來自一雷射光源739的一射束738之間的偏差來加以表示);處理電子裝置740A/740B係預處理來自該些感測器的輸出,使得一零信號是該標準(其係指出"沒有調整");此輸出係被提供至一運動控制器(亦即,一處理器實施的歸零靶的控制器)741,當修正是必要時,其係產生修正信號以提供回授來驅動換能器742A/742B,亦即以便於總是驅動誤差至零。圖7E並未明確地展示哪一種方法係被使用於修正雷射對準誤差,但是在非限制性下,相關於圖7C所介紹的主動控制方法、或是圖7D所表示的換能器補償的方法都可以為此目的而被利用;其它方法將會被那些具有在此項技術中的技能者所思及。
圖7F係展示一實施例745,其中致動器746A/746B係被驅動以維持一被傳輸的物體(例如,一夾持器747及/或基板748)就相對於一射束或光學導引749的z-軸高度而論總是水平的。在此例中,感測器750A/750B係偵測該夾持器(或是其它運輸機構)與該光學導引749的偏差,並且驅動該兩個致動器746A/746B以等化在高度上的抖動、或是以其它方式準確地控制高度(例如,用以維持一預設的高度輪廓,例如以匹配如同稍早所參照的區域)。一處理器為基礎的運動控制器751同樣可以被用來協助此目的。
圖7G係展示一實施例755,其係對於一給定的傳輸方向利用兩個平行的運輸系統756A/756B。在此例中,不論由於正被接收到的基板的尺寸、或是由於該製程的其它細節,都假設一基板或是其它被傳輸的元 件758將藉由多個行進的構件沿著平行的運輸路徑來加以傳輸,並且所要的是每一個運輸系統(亦即,在此例子中的兩個平行的真空夾持器系統的每一個)都確實同步地加以控制,以避免機械式抖動及/或基板歪斜。為此目的,該些平行的運輸系統756A/756B的每一個都具有其本身的光學導引或射束757A/757B以及換能器補償系統759A/759B,每一個運輸系統都大致對應於在此所述的實施例中之一。感測器對761A/761B以及762A/762B係將信號報告給控制兩個馬達(未顯示)的運動控制器電路763,每一個運輸系統756A/756B係對應有一馬達。該些運輸系統756B中之一亦安裝有另一光源765(例如,一雷射光源),其係產生又一第三光學導引766,而另一運輸系統756A係安裝有一第三感測器767,例如是稍早所述的一種四個單元的設計。如同以虛線所示的,來自該五個感測器761A/761B/762A/762B以及767的每一個的路徑偏差信號係被饋送至該運動控制器電路,其係前進或是停滯該些馬達的一或兩者,使得該平行的運輸系統756A/756B的每一個係確切平行地前進。對於利用多個換能器修正系統(例如,用以控制x偏移及z高度兩者,以用於橫向的位移及/或飛行高度控制的每一個)的實施例而言,該第三光學導引766以及來自該第三感測器的信號可被利用以偵測在(亦即,在此實施例中的每一個夾持器系統的)該第二可偏移的構件之間的高度差異。就如同圖7C-D的情形,和該第三光學導引相關的構件可以選配地進一步包含在一校準模式或製程期間被使用的構件,以確保該第三光學導引係水平的,並且與由該些平行的運輸系統756A/756B所提供的傳輸的方向正交的。
圖7H係展示一實施例771,其中用於正交的傳輸路徑的兩個運輸系統772及773分別具有其本身個別的雷射光源774/775以及相關的 光學導引777/778與運動控制器780/781。其結果是誤差係被透明地修正為一般的系統運動控制,使得每一個運動控制器780/781可以接收個別的驅動信號或是命令信號782/783,亦即為絕對位置的命令,以相關於一系統座標參考系統建立適當的位置。
圖7I係展示一實施例787,其中兩個運輸系統788/789係分別具有其本身的光源790/791以及感測器對792A/792B及793A/793B,但是其中只有一運輸系統具有致動器794A/794B以修正運動抖動;在此例中,一運動控制器795係產生換能器控制信號796A/796B,使得致動器794A/794B係被驅動以補償和另一運輸系統788相關的誤差,即如同以上相關圖3E的討論所介紹的。非運動的誤差,例如是在用於任一運輸系統的光學導引的對準上的誤差及/或在該運輸系統之間的非正交性亦可被修正,即如同稍早所介紹的(此非正交性係藉由兩個所描繪的錯誤的射束路徑797A/797B來加以表示)。如同由被傳送至每一個雷射光源790/791的個別的修正信號798A/798B所表示的,一或兩者光源可以被電子式地校準(或是藉由混合稍早所介紹的選配的對準/校準技術的任一個)以修正非正交性,例如,其係藉由重新對準雷射路徑、調整被提供至致動器794A/794B的修正信號、等等。
注意到的是,儘管各種選項及使用案例已經在以上加以敘述,但應注意到的是,該些各種的技術及選項應該被視為選配的,並且能夠以任意的排列或組合來和彼此混合及匹配的。作為一非限制性的例子,可行的是(而且明確地所思及的是),吾人可以在圖7H的實施例中利用一歸零靶的控制器(以及在以上相關在圖7E中所示的實施例所介紹相關的"十字線"感測器)。其它的組合、排列及修改對於具有在此項技術中的普通技能者 而言毫無疑問地將會是明顯的,其係類似於以上論述的例子中的一或多個。
V.一可偏移的運輸系統構件的多維的控制
如上所提到的,一夾持器誤差修正系統的一實施例可以修正在多個與一運輸路徑正交且/或與一光學導引正交的維度上的誤差。如同在以上所例示的,在其中一運輸系統係沿著一第一平移的軸移動一被傳輸的構件(例如,沿著該"y"軸的運動)的一環境中,一組一或多個致動器或換能器(例如是音圈或壓電換能器)可被利用以沿著一第二平移的軸偏移該被傳輸的構件(例如,沿著該"x"軸的運動),而一組一或多個致動器或換能器(例如是音圈或壓電換能器)可被利用以沿著一第三平移的軸偏移該被傳輸的構件(或是另一構件)(例如,沿著該"z"軸的運動),其中所有這三個軸都是彼此正交的。在另一實施例中,三個或更多個致動器可被利用於每一個可偏移的構件,以便於使得該構件的平準化變得容易。這些各種的設計選項將會在以下相關圖8A及8B來加以論述。
圖8A是一組件801的橫截面圖,其係利用兩個不同組的換能器"T"以修正在兩個或多個維度上的誤差。更明確地說,一運輸系統的一第一軌道導引的構件803係沿著一第一行進維度行進(亦即,在此例子中是沿著該"y"軸而進入到該圖式頁內),而一第二可偏移的構件805係被限制以和該第一構件一起沿著該第一行進的維度行進。所描繪的組件係具有兩組換能器,其係包含組807,其係可見為具有換能器以相對於該第一構件沿著該"x"軸來位移該第二構件,和相關以上論述的夾持器實施例所敘述的幾乎一樣、以及一第二組809,其係可見為具有換能器以相對於該第一構件沿著該"z"軸來位移該第二構件,以調整飛行高度。在此例子中,該第二換能器 組係可見為選配地具有三個換能器以及相關的接觸點c1-c3,以容許該第二構件805沿著該"z"軸的自動化的平面的平準化(亦即,用以調整該第二構件在xz及yz平面中的非計劃中的傾斜)。如同藉由元件符號805'以及斷開的連接806所表示的,該第二構件選配地可被建構為兩個或多個構件,例如是以便於可以與彼此沿著該"z"軸偏移的,並且可以成一群組而從該第一構件沿著該"x"軸偏移的。每一個換能器組係可見為包含一機械聯動裝置/支撐結構(在該圖中標示為"M"),例如是稍早敘述的浮動的樞轉板組件或是一結構的支撐類似物,因而在結構上限制構件803及805與彼此沿著該"y"軸的移動,同時容許可偏移的構件805能夠在x及z維度上相對於該第一構件803來行進。
圖8B是另一組件831的橫截面圖,其係利用兩個不同組的換能器"T"以修正在兩個或多個維度上的誤差。在此圖中,一第一構件係藉由元件符號833來加以表示,而一第二可偏移的構件係藉由元件符號835來加以表示;這些構件在此例子中亦被限制為一起沿著該"y"軸行進,同時選擇性地可以與彼此在箭頭836的方向上(亦即,沿著該"x"軸)偏移的。在一實施例中,這些構件係在結構上與圖6B的夾持器設計相同的,其中一組換能器係被用來達成在箭頭836的方向上的位移,並且在構件833及835之間的機械聯動裝置在該圖中是並未可見的。
為了在此例子中修正飛行高度,該第二構件835係支承一真空夾頭839,該真空夾頭839係同樣被用來嚙合一藉由虛線845所表示的基板。一或多個換能器837係被用來選擇性地沿著該"z"軸,在箭頭841的方向上位移該真空夾頭839。在此例中,該真空夾頭839亦藉由一撓曲843來 加以支承,當沒有藉由該一或多個換能器839來施加力時,該撓曲843係提供彈簧力以容許該真空夾頭839以及基板845的稍微負的"z"軸位移,但是當該些換能器被啟動至其最大衝程時,其亦提供充分的彈簧力以便於容許該真空夾頭839以及該基板845的稍微正的"z"軸位移;根據實施例,當所需的衝程小於約3微米時,該些換能器可以是壓電換能器,而音圈或是類似的換能器可被利用於較大的衝程,例如是五微米或更大。根據實施例,其它類型的致動器亦可被利用。
儘管在此例子中一撓曲係被用來提供結構的支撐,其係限制該兩個構件一起沿著該"y"軸行進、以及浮動的樞轉組件(例如,如同可見於圖6D中的),其它類型的執行這些功能的結構毫無疑問地將會被那些具有在機械學的普通技能者所思及;在以上提出的例子係因此將被視為只有舉例說明的而已,並且非限制性的。
VI.結論
在思考以上所介紹的各種技術及考量下,一製程可被執行以快速地而且在低的每單位成本下大量製造產品。在應用到例如是平面顯示器的顯示裝置或是太陽能板的製造下,這些技術係致能快速的每一面板的印刷製程,其中多個面板是選配地從一共同的基板來加以製造。藉由提供快速的、可重複的、無誤差的印刷技術(例如,在不同的面板之間利用共同的墨水及印刷頭),咸信印刷可以實質被改善,例如,其係將每一層的印刷時間縮減到在無上述技術下所將會需要的時間之一小部分,同時全部都確保在每一個基板的一所要的標靶區域之內的一致的精密的沉積的墨水。再次回到大型HD電視顯示器的例子,咸信用於大型基板(例如,8.5代的基板, 其係約220cm×250cm)的每一個色彩構件層都可以準確且可靠地在一百八十秒或更短、或甚至是九十秒或更短的時間內來加以印刷,此代表實質的製程改善。改善印刷的效率及品質係為了在製造大型HD電視顯示器的成本上顯著的降低做好準備,並且因此降低終端消費者的成本。如同稍早所指出的,儘管顯示器製造(以及尤其是OLED製造)是在此所介紹的技術的一應用,但是這些技術可被應用到廣泛而多樣的製程、電腦、印刷機、軟體、製造設備以及終端裝置,因而並不限於顯示面板。尤其,預期的是所揭露的技術可被應用到任何其中一印刷機係被用來沉積一層的多個產品以作為一共同的印刷操作的部分之製程,其包含但不限於許多微電子的應用。
注意到的是,所述的技術係提供大量的選項。在一實施例中,面板(或是每一產品)的失準或失真可以在單一陣列之內或是在單一基板上,以逐一產品的方式而被調整。一印刷機掃描路徑可以在不需要根據一或多個對準誤差的調整/調適下加以計畫的,使得一基板(或是其它被傳輸的物品,例如是一印刷頭)的定向誤差係自動地經由耦接一基板以及運輸系統(例如,一夾持器)的換能器來加以補償。在一實施例中,換能器修正可被利用以減輕在一不同的傳輸路徑(例如,一印刷頭傳輸路徑)中的誤差、或是多個換能器或換能器組可被利用以修正多維的位置及/或方位誤差。在各種的實施例中,如同所提及的,誤差並非被預先量測的,而是動態地被偵測並且被用來微調基板及/或個別的面板位置,以便於提供完美的對準。
再者,儘管各種的實施例已經描繪一夾持器(或是用以耦接該基板至一運輸機構的機構)的使用、以及兩個換能器的使用以達成細微的調諧,但是其它實施例可以使用不同數量的這些元件。例如,在一實施例 中,兩個或多個夾持器可被利用,每一個夾持器係具有其本身專用的換能器。此外,儘管上述的技術已經被例示為應用至一利用一真空夾持器系統的印刷機,但是許多其它應用都可以受益於所述的技術,其係包含利用一不同類型的運輸機構、一不同類型的印刷機、一不同類型的沉積機構、或是另一類型的傳輸路徑或機構的應用。明顯的是,存在有許多變化,而不脫離在此所述的本發明的原理。
先前的說明以及在所附的圖式中,特定的術語以及圖式符號已經被闡述以提供所揭露的實施例之徹底的理解。在某些實例中,該些術語及符號可能會意指實施那些實施例所非必須的特定的細節。該術語"範例的"以及"實施例"係被用來表達一例子,而非偏好或是要件。
如同所指出的,可以對於在此提出的實施例做成各種的修改及改變,而不脫離本揭露內容的較廣的精神及範疇。例如,該些實施例的任一個的特徵或特點至少是在實際可行的情形中可以結合任何其它的實施例或是取代其之相對的特徵或特點來加以應用。因此,例如並非所有的特點都被展示在每一個圖式以及所有的圖式中,並且即使並未在說明書中明確地說出,但例如是根據一圖式的實施例所展示的一特點或技術應該假設是選配地可被利用作為任何其它圖式或實施例的特點的一元件、或是與其組合。於是,該說明書及圖式係欲被視為舉例說明的,而非限制性的意思。
103‧‧‧基板
104‧‧‧箭頭
301‧‧‧實施例
302‧‧‧第一構件
303‧‧‧第二構件
305、306‧‧‧換能器
308、309‧‧‧箭頭
310‧‧‧箭頭
311‧‧‧裝置
314‧‧‧第三換能器
315‧‧‧電子控制信號
316‧‧‧程式化噴嘴延遲
317‧‧‧調整觸發
318‧‧‧光束
319‧‧‧雷射光源
320‧‧‧感測器(偵測器)

Claims (20)

  1. 一種用於製造一電子產品的一層之設備,其係包括:一印刷頭,其係用以沉積材料到一基板之上,該材料係用以形成該層;一運輸系統,其係用以在該材料的沉積期間傳輸該基板以及該印刷頭中的至少一個;該運輸系統的一構件,其係沿著一傳輸路徑來前進;一光學系統,其係包括一被導引平行於該傳輸路徑的光束、以及一用以偵測該光束的偵測器,該光學系統係被配置成使得該構件在至少一與該光束的方向無關的維度上的偏差係藉由該偵測器來加以偵測;以及至少一換能器,其係被驅動以便於在一與該傳輸路徑正交的方向上,以該偏差的一函數來位移該構件。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該構件的前進的特徵在於機械缺陷,該些機械缺陷係產生影響該材料在該基板上的沉積的平移的誤差以及旋轉的誤差中的至少一誤差,並且其中該至少一換能器係被驅動以等化該至少一誤差。
  3. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該構件係用以傳輸該印刷頭,該至少一換能器係以該偏差的一函數而被驅動,使得該印刷頭係平行於該光束來行進。
  4. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該構件是一夾持器系統的部分,該夾持器系統係用以沿著該傳輸路徑來傳輸該基板,該至少一換能器係以該偏差的一函數而被驅動,使得該基板係平行於該光束來行進。
  5. 如申請專利範圍第4項之設備,其中: 該運輸系統是一第一運輸系統,該傳輸路徑是一第一傳輸路徑,該光學系統是一第一光學系統,該構件是一第一構件,並且該至少一換能器是一第一換能器組的部分;以及該設備亦包括一第二運輸系統,其係用以沿著一第二傳輸路徑來傳輸一第二構件,該第二構件係安裝有該印刷頭,一第二光學系統,其係包括一被導引平行於該第二傳輸路徑的第二光束、以及一用以偵測該第二光束的第二偵測器,其係被配置成使得該印刷頭在至少一與該第二光束的方向無關的維度上的偏差係藉由該第二偵測器來加以偵測,以及一第二換能器組,其係包括至少一在操作上耦接該第二傳輸路徑以及該印刷頭的換能器,該第二換能器組係以該印刷頭在該至少一與該第二光束的該方向無關的維度上的該偏差的一函數而被驅動。
  6. 如申請專利範圍第1項之設備,其中:該偵測器係被配置以偵測該構件在至少兩個與該光束的方向無關的自由度上的偏差;以及其中該至少一換能器係包括至少兩個換能器組,每一個換能器組係以該構件在該至少兩個自由度的一對應的自由度上的偏差的一函數而被驅動,以便於等化在該對應的自由度上的該偏差。
  7. 如申請專利範圍第2項之設備,其中該偵測器係包括一個四單元的感測器,該至少兩個自由度係包括在兩個分別與該光束的該方向正交的獨立的維度上的運動。
  8. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該偵測器係包括至少兩個感測器,該至少兩個感測器的每一個感測器係用以偵測該構件在一與該光束的該方向無關的共同的維度上的偏差,其中該至少兩個感測器係被配置以偵測該構件相對於該光束的該方向的旋轉為在藉由該至少兩個感測器的每一個感測器沿著該共同的維度所偵測到的偏差之間的差值的一函數。
  9. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該構件係包括一真空夾持器,其係用以利用一真空來選擇性地嚙合該基板,該真空夾持器係用以沿著該傳輸路徑來傳輸該基板。
  10. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該光學系統係包括一雷射光源,其中該光束係包括一雷射射束,並且其中該構件係以一種使得該構件在一與該光束的該方向正交的方向上的運動係藉由該偵測器來加以偵測之方式來安裝有該雷射光源、該偵測器以及射束再導向光學元件中的至少一個。
  11. 如申請專利範圍第1項之設備,其中:該運輸系統是一第一運輸系統,並且用以傳輸該基板;該傳輸路徑是一第一傳輸路徑,並且該光學系統是一第一光學系統;以及該設備亦包括一第二構件,其係和該第二運輸系統相關的,用以在該材料的沉積期間,沿著一第二傳輸路徑來傳輸該印刷頭,以及一第二光學系統,其係包括一被導引平行於該第二傳輸路徑的第二光束以及一用以偵測該第二光束的第二偵測器,該第二光學系統係被配 置成使得該第二構件在至少一與該第二光束的該方向無關的維度上的偏差係藉由該第二偵測器來加以偵測,以及用於識別在該第一傳輸路徑以及該第二傳輸路徑之間的非正交性的裝置。
  12. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該至少一換能器係包括至少三個在操作上耦接該傳輸路徑以及該構件的換能器,該至少三個換能器係以該偏差的一函數而被驅動,以便於在該構件沿著該傳輸路徑前進時水平化該構件。
  13. 如申請專利範圍第1項之設備,其中該至少一換能器係包括至少兩個換能器,每一個換能器係用以選擇性地在一與該光束的該方向正交的共同的方向上位移該構件,該至少兩個換能器係在共同模式中被驅動以在該共同的方向上位移該構件,該至少兩個換能器係在差動模式中被驅動以相對於該共同的方向來旋轉該構件。
  14. 如申請專利範圍第13項之設備,其中該至少一換能器的每一個換能器係包括一音圈、一線性致動器、以及一壓電換能器中的至少一個。
  15. 如申請專利範圍第13項之設備,其中:該構件是一第二構件;該運輸系統係包括一夾持器,該夾持器係包括一被限制於該傳輸路徑行進的第一構件、以及該第二構件;以及該夾持器亦包括一在操作上耦接該第一構件與該第二構件的機械式結構,該機械式結構係限制該第二構件和該第一構件沿著該傳輸路徑行進,同時容許該至少一換能器能夠從該第一構件在該至少一維度上位移該第二 構件,以便於等化該偏差。
  16. 如申請專利範圍第15項之設備,其中該至少一換能器係包括至少兩個換能器,每一個換能器係用以在一與該光束的該方向正交的共同的方向上選擇性地位移該構件,其中該機械式結構係被配置以提供一機械式樞轉點,該機械式樞轉點亦在該共同的方向上以該至少兩個換能器的致動的一函數而被位移,並且其中該至少兩個換能器係在共同模式中被驅動以在該共同的方向上位移該構件,並且在差動模式中以相對於該共同的方向來旋轉該構件。
  17. 如申請專利範圍第1項之設備,其進一步包括用於相對於該傳輸路徑來調整該光束的該方向的裝置。
  18. 如申請專利範圍第1項之設備,其進一步包括用於偵測在該光束與該傳輸路徑之間的角度的失定向的裝置。
  19. 一種沉積材料以製造一電子產品的一層之方法,該方法係包括:利用一印刷頭以沉積該材料的液滴到一基板之上,該材料係用以形成該層;在該材料的沉積期間,利用一運輸系統來輸送該基板以及該印刷頭中的至少一個;使得該運輸系統的一構件沿著一傳輸路徑前進;以一種用以偵測該構件在至少一與該光束的該方向無關的維度上的偏差之方式來平行於該傳輸路徑來導引一光束,並且利用一偵測器來偵測該光束;以及驅動至少一換能器以在一與該傳輸路徑正交的方向上,以該偏差的一 函數來位移該構件。
  20. 一種用於沉積材料以製造一電子產品的一層之設備,該設備係包括:用於利用一印刷頭以沉積該材料的液滴到一基板之上的裝置,該材料係用以形成該層;用於在該材料的沉積期間輸送該基板以及該印刷頭中的至少一個的裝置,該用於輸送的裝置係包括一用以沿著一傳輸路徑前進的構件;一被平行於該傳輸路徑導引的光束;用於利用一被配置以偵測該光束的偵測器來偵測該構件在至少一與該光束的該方向無關的維度上的偏差的裝置;以及用於驅動至少一換能器以在一與該傳輸路徑正交的方向上,以該偏差的一函數來位移該構件的裝置。
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