TWI666166B - 用於排列膠體粒子的裝置 - Google Patents

Abstract

一種用於排列膠體粒子的裝置，其包括主結構模組、注射模組、擋板模組及控制模組。主結構模組包括主基板、子基板及水槽。主基板包括兩個滑軌組件。子基板設置於主基板上且與滑軌組件連接。水槽設置於子基板上。注射模組設置於子基板上，且其包括傳動部件和注射部件。擋板模組設置於主基板上，其包括多個第一支撐件、擋板架及擋板。擋板架橫跨於水槽之上且與第一支撐件連接。擋板固定於擋板架上且延伸至水槽中。控制模組分別控制滑軌組件與傳動部件，使得滑軌組件可以在第一方向上往復移動，且傳動部件可以在第二方向上往復移動。

Description

用於排列膠體粒子的裝置

本發明是有關於一種膠體微影的設備，且特別是有關於一種用於排列膠體粒子的裝置。

在眾多的微/奈米製程技術中，膠體微影（colloidal lithography）技術因製程設備與材料成本較低，並且可適於製作數十微米到數奈米的尺寸結構，故成為近期微影技術發展之重點。

膠體微影技術包括兩項重要的製程：微/奈米粒子的合成及微/奈米粒子的排列技術。對於微/奈米粒子的合成來說，其可採用乳化聚合（emulsion polymerization）、分散聚合（dispersion polymerization）、二階段溶漲（two-step swelling）等方法來製備微/奈米粒子，並且不同的合成方法可製備出不同粒徑與不同功能的微/奈米粒子。另外，對於微/奈米粒子的排列技術來說，其可以是採用水平沉積（horizontal deposition）、垂直沉積（vertical deposition）、旋轉塗佈（spin coating）等方法來排列上述的微/奈米粒子，並且不同的排列方式對於微/奈米粒子的操控性不同，使其所形成之薄膜品質有所差異。

然而，上述排列微/奈米粒子的方法皆受到人為因素的影響而難以精準地控制微/奈米粒子的排列，不僅使其所形成之薄膜的穩定性不佳，且難以於小面積之區域中進行微/奈米粒子的排列。

本發明提供一種用於排列膠體粒子的裝置，其可精準地控制膠體粒子的排列，使其所形成之薄膜具有良好的穩定性。

本發明提供一種用於排列膠體粒子的裝置，其包括主結構模組、注射模組、擋板模組以及控制模組。主結構模組包括主基板、子基板以及水槽。主基板包括兩個滑軌組件。兩個滑軌組件沿第一方向延伸且分別設置於主基板的相對兩側。子基板設置於主基板上且與兩個滑軌組件連接。子基板藉由兩個滑軌組件而可以在第一方向上移動。水槽設置於子基板上。注射模組設置於子基板上，且注射模組包括傳動部件和注射部件。注射部件藉由傳動部件而可以在第二方向上移動，且第二方向不同於第一方向。擋板模組設置於主基板上，且擋板模組包括多個第一支撐件、擋板架以及擋板。多個第一支撐件與主基板連接且分別設置於子基板的相對兩側。擋板架沿著第二方向橫跨於水槽之上，且擋板架與多個第一支撐件連接。擋板固定於擋板架上且延伸至水槽中。控制模組分別控制兩個滑軌組件與傳動部件，使得兩個滑軌組件於第一方向上往復移動，且傳動部件於第二方向上往復移動。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中，主基板具有兩個凹槽，且兩個滑軌組件分別設置於相對應的凹槽中。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中，每個滑軌組件包括滑軌和滑塊。滑軌設置於相對應的凹槽中，且滑軌的側壁具有沿第一方向延伸的滑槽。滑塊可滑動地設置於滑軌上，且滑塊包括主體部和延伸部，其中主體部設置於滑軌上，且延伸部從主體部延伸至滑槽中。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中，每個凹槽的寬度大於滑軌的寬度，且每個滑軌組件更包括定位件。定位件設置於相對應的凹槽中，且滑軌的相對兩側壁分別接觸於定位件與相對應之凹槽的相對兩側壁中的一者。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中，滑槽與主基板的高度差為h，且h≧0。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中更包括多個第二支撐件。多個第二支撐件設置於水槽和子基板之間。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中，水槽於底面處具有深槽。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中，水槽更包括設置於深槽中的液體排出孔。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中，控制模組包括可程式邏輯控制器和人機介面。

依照本發明的一實施例所述，用於排列膠體粒子的裝置更包括升降台模組。升降台模組穿設於主基板、子基板以及水槽中。升降台模組包括載台與驅動部件。載台設置於水槽中。驅動部件設置於載台下，且載台藉由驅動部件而可以沿著水槽底面的法線方向移動。

依照本發明的一實施例所述，在用於排列膠體粒子的裝置中，主基板具有矩形貫通孔，以使驅動部件可移動地穿設於矩形貫通孔中，且驅動部件可以在第一方向上移動。

基於上述，在本發明所提出的用於排列膠體粒子的裝置中，控制模組可分別控制兩個滑軌組件與傳動部件，使得兩個滑軌組件可以在第一方向上往復移動，而傳動部件可以在第二方向上往復移動。如此一來，排列膠體粒子的裝置可精準地控制注射部件與水槽之間的相對位置，使得膠體粒子能夠準確地排列於水槽中的液體表面上，進而降低人為因素所造成的干擾，使其所形成之薄膜具有良好的穩定性，並適於在小面積之區域中進行膠體粒子的排列。

除此之外，在本發明所提出的用於排列膠體粒子的裝置中，擋板架沿著第二方向橫跨於水槽之上，且擋板固定於擋板架上並延伸至水槽中。如此一來，擋板可限制膠體粒子排列的區域，並且經由控制模組來調整擋板在水槽中的相對位置（亦即擋板能夠於水槽中進行相對地移動），藉此帶動已排列於液面上之膠體粒子，以於所欲排列之區域完成膠體粒子的排列。也就是說，擋板具有引導膠體粒子朝特定方向移動的功能，使得膠體粒子能夠準確地排列於水槽中的液體表面上，近而讓其所形成之薄膜具有良好的品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下將參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層與區域的厚度會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。另外，實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。然而，電性連接或耦合可為二元件間存在其它元件。

本文使用的“約”、“近似”或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、”近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制申請專利範圍。

圖1為本發明一實施例的用於排列膠體粒子的裝置的立體示意圖。圖2A為本發明一實施例的主基板的立體示意圖。圖2B為本發明一實施例的滑軌組件的側面示意圖。圖3為本發明一實施例的子基板的立體示意圖。圖4為本發明一實施例的水槽的立體示意圖。圖6為本發明另一實施例之擋板設置於水遭中的立體示意圖，其中為了清楚表示擋板的形狀，圖6中省略了擋板模組中的支撐件和擋板架。

請參照圖1，用於排列膠體粒子的裝置100可包括主結構模組MS、注射模組140、擋板模組150以及控制模組170。在一些實施例中，用於排列膠體粒子的裝置100可以最密堆積的方式（例如三角晶格最密堆積），將膠體粒子有序地排列成單層或是多層，以形成具陣列結構的薄膜。在本實施例中，是採用氣液介面沉積的自組裝技術來排列膠體粒子。舉例來說，可利用疏水性膠體粒子（例如苯乙烯粒子）在極性溶劑（例如去離子水）中產生排斥力，以使膠體粒子均勻地分散。接著，利用外力使膠體粒子彼此之間的距離縮短，使得相鄰的兩個膠體粒子之間產生偶極化現象所導致的吸引力。在吸引力大於排斥力的情況下，膠體粒子互相吸引而形成緊密排列，並且膠體粒子可藉由表面張力而於極性溶劑的表面上達到力平衡（例如表面靜電力、凡德瓦力與表面張力的力平衡）。最後，將極性溶劑抽離，使得膠體粒子沉積在基板的表面上。在本實施例中，膠體粒子是以苯乙烯粒子為例進行說明，但本發明不以此為限。在其他實施例中，膠體粒子也可以是其他適合的疏水性膠體粒子。另外，膠體粒子的尺寸可為數奈米至數十微米，但本發明不以此為限。

主結構模組MS可包括主基板110、子基板120以及水槽130。

請同時參照圖1、圖2A及圖2B，主基板110可包括兩個滑軌組件SC。滑軌組件SC可沿第一方向D1延伸且分別設置於主基板110的相對兩側。在一些實施例中，主基板110可具有用來容納兩個滑軌組件SC的兩個凹槽112，以使兩個滑軌組件SC設置於相對應的凹槽112中。

每個滑軌組件SC可包括滑軌114以及滑塊116。滑軌114沿第一方向D1延伸且設置於相對應的凹槽112中。滑軌114的側壁具有沿第一方向D1延伸的滑槽114a。在本實施例中，是以滑軌114的相對兩側壁具有滑槽114a為例進行說明。在一些實施例中，滑塊116可移動地設置於滑軌114上。在本實施例中，由於滑軌114是沿第一方向D1延伸，故設置於其上的滑塊116可於第一方向D1上移動。在一些實施例中。滑塊116可包括主體部116a和延伸部116b。主體部116a設置於滑軌114上，而延伸部116b則從主體部116a延伸至滑槽114a中。如此一來，當滑塊116於滑軌114上移動時，可避免滑塊116翻轉或偏移，進而提升滑塊116移動時的穩定性。在一些實施例中，滑槽114a與主基板110的高度差為h（滑槽114a中心處與主基板110表面的距離），且h＞0。如此一來，滑塊116可穩定地於主基板110上移動，並且乘載於滑軌組件SC上的子基板120與主基板110之間具有足夠的空間來容納後續將描述的升降台模組160或是擋板模組150的部分構件，使得子基板120能夠穩定地於主基板110上移動而不會受到上述構件的干擾。

在一些實施例中，主基板110可具有設置於兩個凹槽112之間的矩形貫通孔118，使得升降台模組160或是擋板模組150的部分構件穿設於矩形貫通孔118中，進而降低用於排列膠體粒子的裝置100的設備高度，以避免結構過高而產生機構不穩定的問題。在本實施例中，是以兩個矩形貫通孔118為例進行說明，但本發明不以此為限。在一些實施例中，矩形貫通孔118的長邊沿著第一方向D1延伸，故穿設於矩形貫通孔118中的升降台模組160可以在第一方向D1上移動。

在一些實施例中，滑塊116可具有內部滾珠（未繪示）。內部滾珠可設置於滑塊116與滑軌114相互接觸的表面上，使得滑塊116在移動時所產生的滑動摩擦可轉換為滾動摩擦，藉此縮小滑塊116移動時的摩擦損耗。

除此之外，為了確保滑軌114設置於凹槽112的精準度（例如直線精準度要求為1條（即0.01 mm）），在一些實施例中，每個凹槽112的寬度可大於滑軌114的寬度，且每個滑軌組件SC更包括設置於凹槽112中的定位件PU。定位件PU可設置於相對應的凹槽112中，且滑軌114的相對兩側壁分別接觸於定位件PU以及凹槽112的其中一個側壁。如此一來，可避免在安裝滑軌114時會因公差問題而與主基板110產生干涉的問題。

請同時參照圖1和圖3，子基板120設置於主基板110上且與兩個滑軌組件SC連接，其中子基板100藉由兩個滑軌組件SC而可以在第一方向D1上移動。在一些實施例中，子基板120可具有貫通孔124，使得後續將描述的升降台模組160的部分構件可穿設於貫通孔124中。在本實施例中，是以圓形的貫通孔124為例進行說明，但本發明不以此為限，在其他實施例中，貫通孔124也可以是其他適合的形狀。另外，子基板120可具有用來容納後續將描述的注射模組140的凹槽122，使得注射模組140能夠更穩固地固定於子基板120上。在一些實施例中，凹槽122的輪廓可對應至注射模組140與子基板120接觸之表面的輪廓。

請同時參照圖1和圖4，水槽130可設置於子基板120上。水槽130可具有貫通孔136，使得後續將描述的升降台模組160的部分構件能夠穿設於貫通孔136中。在本實施例中，是以圓形的貫通孔136為例進行說明，但本發明不以此為限，在其他實施例中，貫通孔136也可以是其他適合的形狀。在一些實施例中，可於貫通孔136處設置油封OS或其他適合的密封機構，使得水槽130中的液體不會沿著升降台模組160的部分構件（穿設於貫通孔136中的構件）而洩漏至水槽130的外部。

在一些實施例中，水槽130於底面130a處可具有深槽134，且液體排出孔DC可設置於深槽134中。如此一來，當水槽130中的液體從深槽134中的液體排出孔DC排出時，由於深槽134的底面低於水槽130的底面，故可避免排列於液體表面上的膠體粒子隨著液體排出，使得膠體粒子能夠良好地沉積在預定的基板表面。應注意的是，液體排出的速度不宜過快，以避免排列於液體表面上之膠體粒子隨著液體排出，因此，在本實施例中，可於液體排出孔DC處設置流量控制裝置（例如流量控制閥件）。在一些實施例中，深槽134可設置在遠離欲排列膠體粒子之區域的位置，使得液體表面上的膠體粒子不易隨著液體排出。舉例來說，深槽134可設置於水槽130的遠離注射模組140的一端。

除此之外，為了減少水槽130的塊材大小並使水槽130高度符合注射模組140中的注射部件144的位置，在一些實施例中，用於排列膠體粒子的裝置100可選擇性地於水槽130和子基板120之間設置支撐件132。在本實施例中，支撐件132可設置於水槽130的相對兩側並與滑軌114相互平行。

請繼續參照圖1，注射模組140可設置於子基板120上。在本實施例中，注射模組140可設置於子基板120的凹槽122中，使得注射模組140能夠更穩定地固定於子基板120上。注射模組140可包括傳動部件142和注射部件144。在本實施例中，傳動部件142可設置於子基板120和注射部件144之間，其可用來乘載注射部件144並使得注射部件144可以在第二方向D2上移動。

在一些實施例中，傳動部件142可包括滾珠螺桿、滾珠螺桿襯套座、線性滑軌、移動平台、步進馬達、馬達支撐座、聯軸器、滾珠螺桿固定側支撐座、滾珠螺桿支撐側支撐座、滾珠螺桿固定側支撐墊高座、滾珠螺桿支撐側支撐墊高座、滑台、滑台角座、移動平台原點定位感應器、移動平台中點定位感應器以及注射台定位板，但本發明並不限於此。

注射部件144可設置於傳動部件142上，其可使得膠體粒子穩定地注射於水槽130中的液體表面上。舉例來說，注射部件144可包括注射針筒（未繪示）和注射針（未繪示），其中注射針筒中的膠體粒子可透過注射幫浦（例如蠕動幫浦）推送至注射針，使得膠體粒子可定量的注射於液體表面上。注射針筒的容量例如是0.25 mL至0.5 mL。注射針的內徑例如是0.2 μm至0.5 μm。

請參照圖1，擋板模組150可設置於主基板110上，其用以限制膠體粒子排列之水域並引導膠體粒子的移動方向。在本實施例中，擋板模組150可固定於主基板110上，其可藉由移動子基板120（例如子基板120可以在第一方向D1上往復移動）來改變擋板模組150於水槽130中的相對位置。

擋板模組150可包括多個支撐件152、擋板架154以及擋板156。支撐件152與主基板110連接且分別設置於子基板120的相對兩側。在本實施例中，兩個支撐件152的連線方向大致平行於第二方向D2。也就是說，兩個支撐件152的連線方向可與注射部件144的移動方向大致相同，如此可避免子基板120於第一方向D1上的移動受到支撐件152的影響。在本實施例中，兩個支撐件152可分別設置於滑軌組件SC的外側。

擋板架154可沿著第二方向D2橫跨於水槽130之上，且擋板架154的兩端可分別連接於支撐件152之上。擋板156可固定於擋板架154上且向下延伸至水槽中。如此一來，擋板156可限制膠體粒子排列之水域，並藉由移動水槽130（子基板120可於第一方向D1上往復移動）來調整擋板156於水槽130中的位置，以帶動膠體粒子的排列方向，使膠體粒子能夠完整地排列於水槽130中的液體表面上。舉例來說，擋板156可於水槽130中沿第一方向D1往復移動；而注射部件144可於水槽130上沿第二方向D2往復移動。換句話說，在水槽130中進行排列之膠體粒子能夠受到良好地控制（例如膠體粒子在第一方向D1及第二方向D2上的排列都能夠受到良好地控制）。如此一來，用於排列膠體粒子的裝置100可精準地控制膠體粒子的排列，使其所形成之薄膜具有良好的穩定性。

在本實施例中，擋板156可由單一矩形擋板所構成，其沿著第二方向D2橫跨於水槽130之上（如圖1所示），但本發明不以此為限。如圖6所示，在另一些實施例中，擋板256可為漸進性環形擋板，也就是隨著注入膠體粒子的數量逐漸增加，環形擋板的開口逐漸變大，例如開口以輻射狀的方式從中心向外擴張（如圖6所示之虛線）。在此實施例中，擋板256可限制膠體粒子排列之水域（例如上述環形擋板之開口所限制的水域）並引導膠體粒子移動，膠體粒子可通過注射模組140注入環形擋板所限制之水域，並且隨著注入膠體粒子的數量逐漸增加，環形擋板的開口逐漸變大，進而引導膠體粒子移動，使得讓膠體粒子能夠完整地排列於水槽130中的液體表面上。應注意的是，此實施例的擋板256是以形狀為圓形的漸進性環形擋板為例進行說明，但本發明不以此為限，擋板256的高度、形狀或是開口大小可依據設計進行調整。

在一些實施例中，擋板156為可拆卸的固定於擋板架154上，以方便更換不同形狀之擋板。在一些實施例中，為了使擋板156便於加工，其材料可以選用壓克力（acrylic）材料。舉例來說，可採用雷射的方式對擋板材料進行加工，以製作出所需形狀的擋板156。在其他實施例中，擋板156的材料也可以為環氧樹脂（epoxy）或其他適合的材料。

圖5為本發明一實施例的升降台模組的示意圖。

請同時參照圖1和圖5，用於排列膠體粒子的裝置100可包括升降台模組160。升降台模組160可穿設於主基板110、子基板120以及水槽130中。舉例來說，升降台模組160可穿設於主基板110的矩形貫通孔118、子基板120的貫通孔124以及水槽130的貫通孔136。

升降台模組160可包括載台162及驅動部件DU。載台162可設置於水槽130中，並且載台162可藉由驅動部件DU而可以沿著水槽130底面130a的法線方向（例如第三方向D3）移動。如此一來，膠體粒子於水槽130中的液體表面上完成排列後，載台162可朝液體的表面移動而使得經排列之膠體粒子能夠沉積於設置在載台162上的基板（例如矽晶圓）表面。在一些實施例中，載台162的移動速度可約為0.17 mm/s或小於0.17 mm/s，以避免載台162上升的速度過快而導致其上方的液體向上流動，進而沖散排列於液體表面之膠體粒子。除此之外，若載台162上升的速度過快也會導致相鄰的兩個膠體粒子之間產生拉扯的力量，致使粒子被拉離基板表面而往無基板之區域移動，進而造成排列於基板表面的膠體粒子產生破洞。在其他實施例中，也可待水槽130中的液體從液體排出孔DC排出之後，再移動載台162，以避免載台162移動過快而破壞膠體粒子的排列。

在一些實施例中，矩形貫通孔118的長邊沿著第一方向D1延伸（如圖2A所示），因此，驅動部件DU可於第一方向D1上往復移動。也就是說，驅動部件DU可移動地穿設於矩形貫通孔118中。

在一些實施例中，除了可於貫通孔136處設置油封OS之外，還可以於貫通孔136週圍設置油封壓板OSP，使得水槽130中的液體更不易沿著升降台模組160的部分構件洩漏至水槽130外部。

在一些實施例中，驅動部件DU可包括馬達M、電動缸EC、浮動接頭模組FCM、襯套164以及移動柱166（如圖5所示）。

馬達M可驅動電動缸EC內部的螺桿，藉此讓電動缸EC上的移動柱166能夠於第三方向D3上往復移動，使得連接於移動柱166的載台162能夠於水槽130中上下移動。

浮動接頭模組FCM的相對兩端分別與電動缸EC和移動柱166連接，如此可改善電動缸EC與移動柱166之間，由偏心或是平行度不良所產生的問題，使得驅動部件DU的運作更為順暢。

另外，雖然油封OS可避免水槽130中的液體沿著升降台模組160的部分構件洩漏，但其會產生摩擦力不均的問題，導致升降台模組160易呈現歪斜的運動狀態。因此，在一些實施例中，可於油封OS之下設置襯套164，以確保升降台模組160呈現直線上升及下降的運動狀態，藉此避免升降台模組160受到損害。

請參照圖1，控制模組170可設置於電控箱172中，並且控制模組170可分別控制兩個滑軌組件SC與注射模組140的傳動部件142，使得兩個滑軌組件SC可以在第一方向D1上往復移動，而傳動部件142可以在第二方向D2上往復移動。如此一來，用於排列膠體粒子的裝置100可以自動化的方式將膠體粒子排列於水槽130中，致使所形成之薄膜具有良好的穩定性。在一些實施例中，主結構模組MS、注射模組140以及擋板模組150可設置於電控箱172之上，且注射模組140或是升降台模組160的部分構件可設置於電控箱172之內，如此可使得用於排列膠體粒子的裝置100的體積能夠下降。舉例來說，注射模組140中的注射幫浦或是升降台模組160的馬達M或是電動缸EC可設置在電控箱172之內。在一些實施例中，控制模組170也可設置於電控箱172的外壁，但本發明不以此為限。

控制模組170可包括可程式邏輯控制器（programmable logic control, PLC）174和人機介面（human machine interface, HMI）176。在其他實施例中，控制模組170還可進一步包括步進驅動器以及電源供應器。

可程式邏輯控制器174可選用三軸控制器、五軸控制器或是更多軸之控制器，使得可程式邏輯控制器174能夠同時控制滑軌組件SC以及注射模組140中的傳動部件142和注射幫浦。另外，由於升降台模組160不須同時與上述構件進行控制（亦即升降台模組160可獨立控制），故可程式邏輯控制器174可選用三軸控制器，以降低設備的成本。上述三軸控制器表示PLC具有三個高速計算器，而五軸控制器表示PLC具有五個高速計算器。另外，三軸控制器可具有16個接點，其可分為8個輸入訊號接點與8個輸出訊號接點。

人機介面176可將使用者輸入的指令與參數值輸出至可程式邏輯控制器174，故使用者能夠簡單地調整製程參數。在一些實施例中，人機介面176可採用觸控人機介面，以簡化許多控制鈕的設置，並且同時可降低電路配線的難度。

綜上所述，上述實施例所提出的用於排列膠體粒子的裝置中，控制模組可分別控制兩個滑軌組件與傳動部件，使得兩個滑軌組件可以在第一方向上往復移動，且傳動部件可以於所述第二方向上往復移動。如此一來，可精準地控制注射部件與水槽之間的相對位置，使得膠體粒子能夠準確地排列於水槽中的液體表面上，進而降低人為因素所造成的干擾，使其所形成之薄膜具有良好的穩定性，並適於在小面積之區域中進行膠體粒子的排列。

除此之外，在本發明所提出的用於排列膠體粒子的裝置中，擋板架沿著第二方向橫跨於水槽之上，且擋板固定於擋板架上並延伸至水槽中。如此一來，擋板可限制膠體粒子排列的區域，並且經由控制模組來調整擋板於水槽中的相對位置，使得擋板可以於水槽中進行相對地移動，進而帶動已排列於液面上之膠體粒子，以於所欲排列之區域完成膠體粒子的排列。也就是說，擋板具有引導膠體粒子朝特定方向移動的功能，使得膠體粒子能夠準確地排列於水槽中的液體表面上，使其所形成之薄膜具有良好的穩定性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧用於排列膠體粒子的裝置

110‧‧‧主基板

112、122‧‧‧凹槽

114‧‧‧滑軌

114a‧‧‧滑槽

116‧‧‧滑塊

116a‧‧‧主體部

116b‧‧‧延伸部

118‧‧‧矩形貫通孔

120‧‧‧子基板

124、136‧‧‧貫通孔

130‧‧‧水槽

130a‧‧‧底面

132、152‧‧‧支撐件

134‧‧‧深槽

140‧‧‧注射模組

142‧‧‧傳動部件

144‧‧‧注射部件

150‧‧‧擋板模組

154‧‧‧擋板架

156、256‧‧‧擋板

160‧‧‧升降台模組

162‧‧‧載台

164‧‧‧襯套

166‧‧‧移動柱

170‧‧‧控制模組

172‧‧‧電控箱

174‧‧‧可程式邏輯控制器

176‧‧‧人機介面

MS‧‧‧主結構模組

SC‧‧‧滑軌組件

PU‧‧‧定位件

OS‧‧‧油封

OSP‧‧‧油封壓板

DC‧‧‧液體排出孔

DU‧‧‧驅動部件

M‧‧‧馬達

EC‧‧‧電動缸

FCM‧‧‧浮動接頭模組

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D3‧‧‧第三方向

h‧‧‧高度差

圖1為本發明一實施例的用於排列膠體粒子的裝置的立體示意圖。 圖2A為本發明一實施例的主基板的立體示意圖。 圖2B為本發明一實施例的滑軌組件的側面示意圖。 圖3為本發明一實施例的子基板的立體示意圖。 圖4為本發明一實施例的水槽的立體示意圖。 圖5為本發明一實施例的升降台模組的示意圖。 圖6為本發明另一實施例之擋板設置於水遭中的立體示意圖。

Claims (11)

1. 一種用於排列膠體粒子的裝置，包括： 主結構模組，包括： 主基板，包括兩個滑軌組件，所述兩個滑軌組件沿第一方向延伸且分別設置於所述主基板的相對兩側； 子基板，設置於所述主基板上且與所述兩個滑軌組件連接，其中所述子基板藉由所述兩個滑軌組件而可以於所述第一方向上移動；以及 水槽，設置於所述子基板上； 注射模組，設置於所述子基板上，其中所述注射模組包括傳動部件和注射部件，且所述注射部件藉由所述傳動部件而可以在第二方向上移動，所述第二方向不同於所述第一方向； 擋板模組，設置於所述主基板上，所述擋板模組包括： 多個第一支撐件，與所述主基板連接且分別設置於所述子基板的相對兩側； 擋板架，沿著所述第二方向橫跨於所述水槽之上，且所述擋板架與所述多個第一支撐件連接；以及 擋板，固定於所述擋板架上且延伸至所述水槽中；以及 控制模組，分別控制所述兩個滑軌組件與所述傳動部件，使得所述兩個滑軌組件可以在所述第一方向上往復移動，且所述傳動部件可以在所述第二方向上往復移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述的用於排列膠體粒子的裝置，其中所述主基板具有兩個凹槽，所述兩個滑軌組件分別設置於相對應的凹槽中。
3. 如申請專利範圍第2項所述的用於排列膠體粒子的裝置，其中每個滑軌組件包括： 滑軌，設置於相對應的凹槽中，且所述滑軌的側壁具有沿所述第一方向延伸的滑槽；以及 滑塊，可移動地設置於所述滑軌上，且所述滑塊包括主體部和延伸部，其中所述主體部設置於所述滑軌上，且所述延伸部從所述主體部延伸至所述滑槽中。
4. 如申請專利範圍第3項所述的用於排列膠體粒子的裝置，其中每個凹槽的寬度大於所述滑軌的寬度，且每個滑軌組件更包括： 定位件，設置於相對應的凹槽中，且所述滑軌的相對兩側壁分別接觸於所述定位件與相對應之凹槽的相對兩側壁中的一者。
5. 如申請專利範圍第3項所述的用於排列膠體粒子的裝置，其中所述滑槽與所述主基板的高度差為h，且h＞0。
6. 如申請專利範圍第1項所述的用於排列膠體粒子的裝置，更包括： 多個第二支撐件，設置於所述水槽和所述子基板之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述的用於排列膠體粒子的裝置，其中所述水槽於底面處具有深槽。
8. 如申請專利範圍第7項所述的用於排列膠體粒子的裝置，其中所述水槽更包括： 液體排出孔，設置於所述深槽中。
9. 如申請專利範圍第1項所述的用於排列膠體粒子的裝置，其中所述控制模組包括可程式邏輯控制器和人機介面。
10. 如申請專利範圍第1項所述的用於排列膠體粒子的裝置，更包括： 升降台模組，穿設於所述主基板、所述子基板以及所述水槽中，其中所述升降台模組包括： 載台，設置於所述水槽中；以及 驅動部件，設置於所述載台下，且所述載台藉由所述驅動部件而可以沿著所述水槽底面的法線方向移動。
11. 如申請專利範圍第10項所述的用於排列膠體粒子的裝置，其中所述主基板具有矩形貫通孔，以使所述驅動部件可移動地穿設於所述矩形貫通孔中，且所述驅動部件可以在第一方向上移動。