專利名稱：噴墨微滴顯示的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微滴顯示(droplet visualization)，特別是涉及用于噴墨微滴顯示以形成電子器件，如用于平板顯示器的彩色濾光片器件的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
平板顯示器(FPDs)已成為計(jì)算機(jī)終端機(jī)、視覺娛樂系統(tǒng)以及個人電子裝置，如手機(jī)、個人數(shù)碼助理(PDAs)等顯示技術(shù)的選擇。液晶顯示器(LCDs)，特別是有源矩陣液晶顯示器(AMLCDs)，現(xiàn)已成為功能最多且銷售最好的平板顯示器。液晶顯示器技術(shù)的基本組件為彩色濾光片，光線經(jīng)由彩色濾光片將直接形成可見的彩色輸出光。彩色濾光片由通常為紅、綠及藍(lán)色的像素組成，并以圖案或陣列形式分布在不透光(黑色)的矩陣內(nèi)，以改善經(jīng)色彩過濾光線的分辨率。
已知制造這些彩色濾光片的方法如染色、微影、顏料分布及電沉積，其缺點(diǎn)是都需要依序引入此三色彩，亦即，具有一種顏色的第一組像素是由一連串步驟制造出，而其上必須再重復(fù)兩次或多次的制程才能得到三種色彩。然而現(xiàn)已引進(jìn)改良的分配裝置，例如噴墨，以應(yīng)用在彩色濾光片制造技術(shù)中還有改善空間的地方。通過應(yīng)用噴墨系統(tǒng)，三種色彩可以單一步驟全部應(yīng)用在彩色濾光片陣列內(nèi)，因此制程將不再需要進(jìn)行三倍數(shù)次。
利用噴墨技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)是將彩色試劑配方一致且精確地分配至像素中。對于以噴墨方式大量制造彩色濾光片及其它組件而言，噴墨制程必須準(zhǔn)確和精確地進(jìn)行方能確保產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，業(yè)界莫不期待發(fā)展用于確保和改善所分配噴墨微滴一致性及精確性的設(shè)備及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的這些實(shí)施例提供一種用于顯示所分配噴墨微滴的設(shè)備及方法，以確保和改善分配噴墨微滴的一致性。在一實(shí)施例中，噴墨印刷設(shè)備至少包含一個或多個具有一個或多個噴嘴的噴墨頭；一基板支撐件，具有基板承接表面；一激光光源，經(jīng)定位以將激光引導(dǎo)于一個或多個噴嘴和基板承接表面之間；以及一顯示裝置。
在另一實(shí)施例中，提供一用于顯示噴墨印刷系統(tǒng)的噴墨微滴的設(shè)備，其至少包含一顯示裝置和一激光光源，其中該激光光源經(jīng)過定位，以將激光引導(dǎo)于一個或多個可分配該噴墨印刷系統(tǒng)的噴墨微滴的噴墨裝置，和該噴墨印刷系統(tǒng)的基板支撐件的基板承接表面之間。
在另一實(shí)施例中，提供一噴墨印刷設(shè)備，其至少包含一噴墨印刷系統(tǒng)；一基板支撐件，其具有一基板承接表面；以及一集成的噴墨微滴顯示系統(tǒng)，其可測量所分配噴墨微滴的尺寸及速度、記錄所分配噴墨微滴的軌道并依據(jù)所測得尺寸及速度傳送控制信號至陔噴墨印刷系統(tǒng)。
在另一實(shí)施例中，提供一用于改善噴墨微滴尺寸及速度的一致性的方法，其至少包含下列步驟利用一集成噴墨微滴顯示模塊以收集由一噴墨印刷系統(tǒng)分配的噴墨微滴的尺寸、速度及軌道；以及通過所收集到該分配噴墨微滴的尺寸、速度及軌道等信息控制該噴墨印刷系統(tǒng)。
在另一實(shí)施例中，提供一用于顯示由一噴墨印刷系統(tǒng)分配的噴墨微滴的方法，其至少包含下列步驟在一第一位置處向由噴墨印刷系統(tǒng)分配的一噴墨微滴提供一第一激光脈沖；記錄該第一激光脈沖照射的噴墨微滴的第一圖像和該第一激光脈沖在該第一位置處的時(shí)間；向由該第一位置移動至一第二位置的該噴墨微滴提供一第二激光脈沖；記錄該第二激光脈沖照射的噴墨微滴的第二圖像和陔第二激光脈沖在該第二位置處的時(shí)間。


為進(jìn)一步詳細(xì)了解本發(fā)明的上述特征，以上簡述的本發(fā)明通過參考其中一部分在附圖中說明的實(shí)施例，進(jìn)行特別說明。然而應(yīng)注意的是，這些附圖僅用于闡示發(fā)明的一般實(shí)施例，因此不應(yīng)成為發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明也涵蓋其它等效實(shí)施例。
圖1是噴墨印刷設(shè)備的一具體實(shí)施例的透視圖。
圖2是圖1中該噴墨印刷設(shè)備的具體實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖3是一表示本發(fā)明設(shè)備的一實(shí)施例的方塊圖。
圖4是一表示相機(jī)、微滴及脈沖激光相關(guān)位置的示意圖。
圖5表示一微滴顯示的例示性時(shí)間序列。
圖6表示一具有以第一激光脈沖和第二激光脈沖取得的微滴290圖像的相機(jī)框架的示意圖。
附圖標(biāo)記說明10 噴墨設(shè)備 101 微滴控制器111 控制總線 113 控制總線121 顯示控制器 154 圖像分析器155 處理器 200 噴墨印刷系統(tǒng)210 噴墨印刷模塊 220 噴墨印刷模塊支撐件222 噴墨裝置 224 噴墨裝置226 噴墨裝置 290 微滴310 座臺 320 座臺定位系統(tǒng)322 頂部 325 支腳330 基板 332 座臺移動裝置335 對象 630 微滴顯示系統(tǒng)631 脈沖光 633 微滴顯示裝置635 結(jié)構(gòu) 636 結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式

為將彩色試劑配方一致和精確地分配到像素中，噴墨微滴尺寸、微滴速度、微滴軌道及落點(diǎn)位置在整個分配過程都必須一致和準(zhǔn)確。本發(fā)明和這些實(shí)施例描述顯示微滴分配過程期間噴墨微滴的尺寸、速度(或速率)及軌道的設(shè)備及方法。所分配噴墨微滴的落點(diǎn)位置可由噴墨微滴的軌道予以判定。本發(fā)明的這些實(shí)施例更進(jìn)一步描述改善噴墨微滴的尺寸、速率、軌道及落點(diǎn)位置的一致性的設(shè)備及方法。
圖1是一噴墨設(shè)備10的具體實(shí)施例的透視圖，該噴墨設(shè)備用于形成本發(fā)明平板顯示器中的彩色濾光片。圖1顯示一包含座臺310的座臺定位系統(tǒng)320的多個部件。在圖1所示實(shí)施例中，座臺310沿Y方向移動；在其它實(shí)施例中，座臺310則可沿X及Y兩方向移動。具有一個或多個馬達(dá)的座臺移動裝置310(示于圖2中)可用于沿Y軸方向移動該座臺310。在一具體實(shí)施例中，也可利用適當(dāng)?shù)淖_轉(zhuǎn)動裝置(末示出)轉(zhuǎn)動基板座臺310。該座臺310可轉(zhuǎn)動以旋轉(zhuǎn)和及/或調(diào)整基板330方位，以將基板330和其上所含的顯示對象(組)調(diào)整與噴墨印刷系統(tǒng)200的噴墨印刷模塊210對準(zhǔn)。
座臺310可為任意適當(dāng)或合適尺寸，以支撐欲處理的基板或基板組。在一具體實(shí)施例中，該設(shè)備10及其部件可處理具有如5500cm2及以上尺寸的基板。該設(shè)備10及其部件可經(jīng)設(shè)計(jì)而適于處理任何尺寸的基板。
再次參照圖1，該處理設(shè)備10也包括一座臺定位系統(tǒng)320，其可支撐基板座臺310，且在一具體實(shí)施例中，可包括一頂部322和多個支腳325。各支腳可包括一汽缸或其它緩沖機(jī)構(gòu)(未示出)，以使座臺310免受例如來自安置處理設(shè)備10的地面的震動。該座臺定位系統(tǒng)320也可包括一控制器(未示出)，以控制座臺移動裝置(未示出)的操作。圖1所示基板330可包括任何數(shù)目的顯示對象335。
圖1說明該噴墨印刷系統(tǒng)200的噴墨印刷模塊210及噴墨印刷模塊支撐件220，該支撐件上裝有該噴墨印刷模塊210。在一具體實(shí)施例中，該噴墨印刷模塊210可通過噴墨定位裝置(未示出)而沿著該噴墨印刷模塊支撐件220移動。在圖1的實(shí)施例中，該噴墨印刷模塊210包括三個或更多的噴墨裝置222、224及226。在一具體實(shí)施例中，各噴墨裝置222、224及226可分配不同彩色墨水，例如紅、綠、藍(lán)色及可選擇性設(shè)置的透明墨水，其取決于使用的色彩系統(tǒng)。例如，第一噴墨裝置可分配紅色墨水，第二噴墨裝置可分配綠色墨水，而第三噴墨裝置可分配藍(lán)色墨水。在其它具體實(shí)施例中，任意一個或多個噴墨裝置可分配相同的色彩墨水或透明墨水。雖然此處描述配設(shè)三個噴墨裝置，但本發(fā)明的噴墨印刷模塊210及裝置10也可利用任意數(shù)目的噴墨裝置，其取決于應(yīng)用或使用的設(shè)備10。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，各噴墨裝置222、224及226在印刷期間可獨(dú)立移動彼此不受影響。此特征在一基板上印刷一個以上的平板時(shí)別具優(yōu)勢。各噴墨裝置222、224及226可包括一噴墨頭(未示出)、一經(jīng)絕緣的頭部界面板(未示出)、一高度調(diào)整裝置(未示出)、一頭部旋轉(zhuǎn)致動裝置(未示出)以及一墨水(未示出)。例如，各噴墨頭可通過其各自的頭部旋轉(zhuǎn)致動裝置轉(zhuǎn)動。以此方式，噴墨頭相對基板上顯示對象的方位傾斜或角度可依據(jù)印刷應(yīng)用而改變。各噴墨頭可具有多個噴嘴，例如128個噴嘴。微滴以介于約0.01KHz至約100KHz間的頻率作分配，而微滴直徑尺寸介于約2μm至約100μm，微滴速度則介于約2m/s至約12m/s。在一實(shí)施例中，描述應(yīng)用在設(shè)備10中的各噴墨頭或任意其它噴墨頭可為Spectra SE128A、SX128或SM128型噴墨頭組件。Spectra SE-128噴墨頭組件具有128個噴嘴，每一噴嘴直徑為38微米，且鄰近噴嘴間的距離為508微米。SpectraSE-128型噴墨頭組件可分配容量約25至35微微升(Pico liters)的墨水微滴，且可在約40KHz頻率下操作。
微滴顯示系統(tǒng)630也同樣示于圖1中。該微滴顯示系統(tǒng)630包括一微滴顯示裝置633，其可取得由該噴墨裝置分配的微滴圖像；一脈沖光631，其可以一控制頻率閃照一段經(jīng)控制的時(shí)間；一圖像分析器(下文將詳述)；一處理器(下文將詳述)以及一顯示系統(tǒng)控制器(下文將詳述)。在一實(shí)施例中，微滴顯示裝置633及脈沖光631置放在該座臺定位系統(tǒng)320的項(xiàng)部322邊緣鄰近處。在噴墨裝置222、224及226分配微滴于基板330上之前，它們會首先分配微滴于該顯示裝置633及脈沖光631之間的「溝」中以核實(shí)微滴尺寸、速度及軌道。此步驟稱為噴墨微滴核實(shí)步驟(inkjet dropletverification process)。在此核實(shí)步驟期間，該經(jīng)分配的微滴容納于一收集板(未示出)，其位于顯示裝置633及脈沖光631之間和下方。在微滴尺寸、速度及軌道都確認(rèn)落在處理規(guī)格內(nèi)后，噴墨裝置222、224及226接著會于基板330上分配微滴。在核實(shí)處理期間若發(fā)現(xiàn)所分配微滴的尺寸、速度及軌道超出處理規(guī)格外，噴墨裝置222、224及226會作調(diào)整，直到尺寸、速度及軌道都落在規(guī)格內(nèi)。
在一實(shí)施例中，顯示裝置633為一電荷耦合器件(Charge CoupledDevice，CCD)攝影機(jī)。由于微滴尺寸相當(dāng)小，直徑約2μm至約100μm，因此需要望遠(yuǎn)變焦鏡片。顯示裝置633也應(yīng)具有高分辨率，例如至少1024×768像素，以增加微滴檢測的分辨率。攝影機(jī)也可裝設(shè)有機(jī)動化的變焦及聚焦裝置(未示出)，也可裝設(shè)其它類型和/或分辨率的攝影機(jī)。在一實(shí)施例中，攝影機(jī)633安裝在一連接至噴墨印刷模塊支撐件220的結(jié)構(gòu)635上。該結(jié)構(gòu)635也可連接至噴墨印刷模塊支撐件220。在一實(shí)施例中，該顯示裝置633的位置，包括高度及安裝角度，均可調(diào)整以對準(zhǔn)所分配微滴的軌道。在另一實(shí)施例中，該顯示裝置633也包括一顯微鏡(未示出)，而攝影機(jī)可接附至該顯微鏡的取景器，以記錄顯微境取景器處所獲得的圖像。攝影機(jī)633的視野應(yīng)介于約0.1mm至約5mm，且攝影機(jī)633的景深應(yīng)介于約0.05mm至約5mm，以取得微滴尺寸直徑介于約2μm至約100μm的圖像。
光線631可為毫微秒的脈沖激光，以照射連續(xù)飛行的微滴。因激光速度較快和更準(zhǔn)確地開/關(guān)控制，且也因其有限的定向性，因此選擇激光光作為較佳光源?？焖偾覝?zhǔn)確的開/關(guān)光源在此應(yīng)用中相當(dāng)重要，且激光束有限的定向性可使微滴圖像更為清晰。在此需要相當(dāng)高功率的脈沖激光，以確保在短暫照射脈沖內(nèi)能達(dá)到充分的圖像飽和度。在一實(shí)施例中，激光光功率介于約0.001mW至約20mW。一實(shí)施例中，在一圖像框中取得微滴的兩個圖像，以通過兩次激發(fā)具有控制間隔的激光脈沖，計(jì)算微滴速度，以便微滴移動不會超出視野。而兩圖像間的距離便可用來測量兩脈沖激發(fā)的時(shí)間點(diǎn)之間微滴所移動的距離。對一微滴而言，欲在視野介于約0.1mm至約5mm間的攝影機(jī)上取得速度介于約8m/s的微滴，激光631需要以小于200微秒的時(shí)間間隔作脈沖。在一實(shí)施例中，激光光源631安裝在一結(jié)構(gòu)636上。顯示裝置633及激光631之間的距離可通過移動結(jié)構(gòu)635或結(jié)構(gòu)636而作調(diào)整。
圖2是圖1處理裝置10的側(cè)視圖。圖2表示噴墨印刷模塊210，包括一組三個噴墨裝置226(噴墨裝置222及224在226后邊)；噴墨印刷模塊支撐件220；座臺310；座臺定位系統(tǒng)320及頂部322與該座臺定位系統(tǒng)320的兩支腳325?；?30置于座臺310上，由一座臺移動裝置332所支撐。微滴顯示系統(tǒng)630的顯示裝置或攝影機(jī)633安裝在結(jié)構(gòu)635上，而激光光源則安裝在結(jié)構(gòu)636上。
在噴墨處理期間，基板330在該噴墨裝置222、224及226下方按Y軸方向移動。一旦抵達(dá)Y軸的目標(biāo)位置，噴墨頭裝置222、224及226便會沿著該噴墨印刷模塊支撐件上的X軸移動，以通過沉積墨滴在基板330上的墨滴位置或地點(diǎn)的方式進(jìn)行墨水沉積操作。例如，座臺310可使基板330移動的速度約從500毫米/秒至約1000毫米/秒。也可采用其它速度/速度范圍。
在處理期間，噴墨裝置222、224及226會經(jīng)由噴嘴分配噴墨微滴。在一實(shí)施例中，當(dāng)噴墨印刷模塊210經(jīng)過微滴顯示系統(tǒng)630時(shí)會啟動微滴顯示系統(tǒng)630的控制系統(tǒng)(未示出)。圖3表示一用于噴墨印刷系統(tǒng)200和噴墨微滴顯示系統(tǒng)630的控制系統(tǒng)150的方塊圖。該微滴顯示系統(tǒng)630至少包含顯示系統(tǒng)控制器121；一攝影機(jī)(或顯示裝置)633；一激光光源631；一圖像分析器154；一處理器155；顯示軟件(未示出)以及控制軟件(未示出)。該圖像分析器154及處理器155可整合為一體。該噴墨印刷系統(tǒng)200至少包含噴墨印刷模塊210，其包括噴墨裝置222、224及226；和一微滴控制器101。該控制系統(tǒng)150至少包含圖像分析器154；處理器155；顯示控制器121；微滴控制器101以及相關(guān)軟件。
該噴墨處理系統(tǒng)至少包含一噴墨發(fā)射裝置222、224及226和一微滴控制器101。該微滴控制器101可將噴墨微滴發(fā)射信號經(jīng)由一控制總線111送至噴墨發(fā)射裝置222、224及226。該噴墨操作可通過微滴控制器101進(jìn)行操作。該微滴控制器101利用經(jīng)由一控制總線113得自該微滴顯示系統(tǒng)630的處理器155的信息，并儲存基板圖像數(shù)據(jù)文件(未示出)以控制噴墨印刷模塊210。該基板圖像數(shù)據(jù)文件可以產(chǎn)生和包含所需信息，用于任何可在本發(fā)明裝置10中處理的給定基板。該微滴控制器101可通過控制噴墨印刷模塊210的方式，即通過控制噴墨裝置222、224、226等的任意一個來控制墨水劑量或一噴嘴「噴射」或「發(fā)射」。例如，此處描述噴墨裝置可執(zhí)行一噴嘴的「噴射」或「發(fā)射」操作，由此自相同噴嘴以每25微秒分配墨水微滴。若座臺310可以500毫米/秒的速度移動，便可在墨水沉積操作的基板上達(dá)到0.0125毫米的分辨率。然而其它噴射頻率及/或分辨率也可使用該微滴控制器101也可將微滴發(fā)射信號和噴墨頭位置信號經(jīng)由一控制總線113發(fā)送至顯示系統(tǒng)630的顯示系統(tǒng)控制器121。該利用微滴發(fā)射信號、噴墨頭位置信號的顯示控制器121可控制激光光源631的脈沖，以及該顯示裝置633的開啟及關(guān)閉。當(dāng)激光光源631開啟時(shí)，攝影機(jī)633可擷取視野(Field Of View，F(xiàn)OV)內(nèi)微滴290的圖像。在一實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)633使用毫微秒的脈沖激光照設(shè)連續(xù)形成的飛行微滴。為確保短暫照射脈沖內(nèi)能達(dá)到足夠的圖像飽和度，將需要高功率脈沖激光。
顯示系統(tǒng)630可利用具有高分辨率的攝影機(jī)，例如以至少1024×768像素來觀看如2mm的視野，由此將可得每像素2μm的像素分辨率。直徑為25μm的環(huán)形墨滴將有直徑約12.5的像素。墨滴直徑若有1％的變化，便會導(dǎo)致各邊位置改變約1/8像素。這樣的微滴尺寸改變量可通過顯示軟件測得，例如Cognex Vision Pro軟件。攝影機(jī)633，例如2/3”的電荷耦合器件攝影機(jī)，是聯(lián)機(jī)至圖像分析器154，其可儲存顯示軟件。該攝影機(jī)與激光光源631的距離維持在一工作距離(working distance)，如90mm或以上。微滴，例如微滴290，落在景深距離，如距離攝影機(jī)6330.12mm處。若具有充分光線，景深可以用光圈(iris)延伸。一般而言，增加工作距離會增加景深，而減小光圈(抵達(dá)透鏡的光量)也會增加景深。激光必須為微滴提供準(zhǔn)確和良好的照射。
圖4表示攝影機(jī)透鏡、微滴290以及激光光源631之間的距離關(guān)系。攝影機(jī)及光源間的距離即為工作距離。微滴及攝影機(jī)之間的距離為景深。視野則為攝影機(jī)可擷取的對象范圍。視野取決于景深。景深越長，就會有更大的視野。
為計(jì)算微滴速度，相同的微滴290則必須作兩次曝光，以測量兩次曝光之間時(shí)延期間微滴移動的距離。微滴移動的距離可由所取得照片上兩微滴圖像間的距離計(jì)算出，并與該距離成正比。通過兩次曝光之間的距離除以兩次曝光之間的時(shí)延，便可計(jì)算微滴的速度。圖5表示噴墨印刷模塊210、攝影機(jī)633、微滴290及激光光源631之間的時(shí)間關(guān)系。在時(shí)間為0處，噴墨印刷模塊210移動靠進(jìn)顯示系統(tǒng)630并啟動顯示系統(tǒng)630。在t1處，或自啟動信號的「A」間隔后，微滴290便會從這些噴墨裝置222、224或226之一「發(fā)射」(或分配)。在t2處，會啟動激光，而在t3處則會關(guān)閉激光光源。于t2到t3期間，即在自微滴290「發(fā)射」(或分配)的時(shí)間間隔「B」后，便可取得靠近攝影機(jī)633視野上方的微滴290圖像。在t4處，激光光源會再次開啟，并于t5處再次關(guān)閉。于t4到t5期間，即在自微滴290「發(fā)射」的時(shí)間間隔「C」后，便可取得微滴290(即現(xiàn)在靠近攝影機(jī)633視野的底部)的第二圖像。當(dāng)噴墨微滴以較高速率(例如高于8KHz)發(fā)射時(shí)，視野中會有多個墨滴存在。在一實(shí)施例中，開啟/關(guān)閉期間，即t2到t3及t4到t5少于1000毫微秒，且較佳為100毫微秒或更少。
圖6表示以第一激光脈沖(t2到t3之間)取得的「D1」微滴290以及以第二激光脈沖(t4到t5之間)取得的「D2」微滴290的示意圖。若微滴未垂直落下，微滴290也可以第二激光脈沖取得成為「D2′」。微滴290速度可通過兩脈沖間的距離除以兩脈沖間(兩激光脈沖(或C-B))的時(shí)間間隔而計(jì)算出。
系統(tǒng)應(yīng)控制「A」、「B」及「C」間隔，以避免在一框架中取得一個微滴以上的圖像。例如，當(dāng)攝影機(jī)視野為2mm且微滴290以8m/s速度移動時(shí)，依據(jù)方程式(1)，兩曝光之間的時(shí)間間隔(即「C」減去「B」)不應(yīng)大于25μs。
兩曝光之間的時(shí)間間隔≤(視野)/(微滴速度)(1)由于微滴速度一般介于約2m/s至約12m/s之間，且視野介于約0.1mm至約5mm，兩曝光間的時(shí)間間隔(即[C」減去「B」)應(yīng)維持在5μs至約2500μs之間。
當(dāng)激光光源開啟時(shí)，t2到t3間及t4到t5間應(yīng)維持短暫以確保微滴圖像的清楚。對于以8m/s移動的微滴，對于25毫微秒脈沖寬度(即t2到t3間的時(shí)間或t4到t5間的時(shí)間)微滴移動0.2μm。如前所述，對于具有1024×768像素的高分辨率攝影機(jī)，對于如2mm的視野，每一像素的像素分辨率為2μm。圖像中由于移動而有0.2μm的模糊明顯小于像素尺寸，故脈沖寬度應(yīng)維持短暫，以確保微滴移動小于像素尺寸的10％。
脈沖寬度＜(10％像素分辨率)/(微滴速度)(2)當(dāng)微滴速度介于約2m/s至約12m/s和像素分辨率為每像素2μm時(shí)，脈沖寬度應(yīng)小于約15毫微秒至約2500毫微秒，其取決于微滴速度和依據(jù)方程式(2)。在一實(shí)施例中，脈沖寬度、或開/關(guān)間隔(即t2到t3或t4到t5)小于1000毫微秒，且較佳為100毫微秒或更少。
達(dá)到脈沖寬度的精確控制和激光光源的開/關(guān)控制，較佳是可精確控制的毫微秒激光。此外，激光必須提供充分的照射以取得微滴圖像。因此，脈沖寬度也不能太短。
取決于有多少微滴或系統(tǒng)欲多頻繁的監(jiān)控所分配的微滴，攝影機(jī)圖像框架頻率可作調(diào)整。在一實(shí)施例中，該攝影機(jī)633的框架頻率為30Hz，然而也可使用具較高框架頻率的攝影機(jī)。微滴尺寸可依據(jù)微滴的面積作計(jì)算。此尺寸可轉(zhuǎn)為直徑測量。此外，攝影機(jī)會取得微滴的軌道，如圖6所示。使用圖像分析工具，墨滴尺寸、速度及位置可測量到誤差只有1％的精確性?，F(xiàn)有市場可得系統(tǒng)無法達(dá)到本發(fā)明實(shí)施例+3％的準(zhǔn)確率。
本發(fā)明使用間隔非常窄的脈沖激光(至幾毫微秒的寬度)以照射飛行墨滴。所取得的墨滴因此會有最小的模糊或圖像扭曲，以致可判定誤差準(zhǔn)確至≤+1％。此外，利用此技術(shù)的測量步驟是一滴滴(drop by drop)的，并非其平均值。因此，可取得墨滴統(tǒng)計(jì)信息和用以控制墨滴尺寸，并達(dá)成均勻的性能或其它性能特性(例如改善墨滴品質(zhì))。墨滴信息可反饋至噴墨微滴產(chǎn)生器以控制墨滴尺寸及來自噴嘴的墨滴速度。即時(shí)的反饋機(jī)制可使系統(tǒng)改善作為時(shí)間函數(shù)的微滴尺寸及速度均勻性，并因此改善系統(tǒng)彩色濾光片的均勻性。
雖然本文微滴顯示裝置633及脈沖光源631描述安置在靠近座臺定位系統(tǒng)320頂部322邊緣處，以在微滴分配在基板330上之前核實(shí)并控制分布微滴尺寸、速度及軌道。該微滴顯示裝置633及脈沖光源631也可安置在其它位置，以在基板330上噴墨期間顯示微滴。
雖然前述是關(guān)于本發(fā)明的一些實(shí)施例，然而其它和進(jìn)一步的實(shí)施例也可在不背離本發(fā)明的范圍下提出，而其發(fā)明的范圍由權(quán)利要求決定。
權(quán)利要求
1.一種噴墨印刷設(shè)備，其至少包含一個或多個噴墨頭，其至少包含一個或多個噴嘴；一基板支撐件，其具有一基板承接表面；一激光光源，定位以引導(dǎo)一激光于所述一個或多個噴嘴和所述基板承接表面之間；以及一顯示裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述顯示裝置經(jīng)定位以接收來自所述激光光源的光。
3.如權(quán)利要求1所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述激光光源經(jīng)定位以在所述噴墨微滴移動于所述一個或多個噴嘴以及一設(shè)置于所述基板承接表面上的基板之間時(shí)，將一激光引導(dǎo)于一由所述一個或多個噴嘴分配的噴墨微滴處。
4.如權(quán)利要求1所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述顯示裝置是一高分辨率電荷耦合器件攝影機(jī)，其分辨率至少為1024×768像素。
5.如權(quán)利要求1所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述激光光源為一毫微秒脈沖激光。
6.如權(quán)利要求5所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述激光光源的功率介于約0.001mW至約20mW。
7.如權(quán)利要求1所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述噴墨印刷設(shè)備進(jìn)一步包含一圖像分析器；一顯示系統(tǒng)控制器，其可控制所述激光光源和所述顯示裝置；以及一處理器，其特征在于，所述光源、所述顯示裝置、所述圖像分析器、所述顯示系統(tǒng)控制器和所述處理器可形成一微滴顯示系統(tǒng)，其可測量所述噴墨微滴的尺寸及速度，也可獲取噴墨微滴的軌道。
8.如權(quán)利要求7所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述微滴顯示系統(tǒng)可判定基板上噴墨微滴的落點(diǎn)位置，而所述基板位于所述基板支撐件的基板承接表面上。
9.如權(quán)利要求7所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述噴墨印刷設(shè)備進(jìn)一步包含一微滴控制器，以及一個或多個由所述微滴控制器所控制的噴墨頭，所述微滴控制器可接收來自所述微滴顯示系統(tǒng)的微滴信息，其包括尺寸、速度、軌道及落點(diǎn)位置。
10.一種用于顯示一噴墨印刷系統(tǒng)的噴墨微滴的設(shè)備，其至少包含一顯示裝置；以及一激光光源，其特征在于，所述激光光源經(jīng)定位以將一激光引導(dǎo)于一個或多個可分配噴墨微滴的所述噴墨印刷系統(tǒng)的噴墨裝置和所述噴墨印刷系統(tǒng)的一基板支撐件的一基板承接表面之間。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述顯示裝置經(jīng)定位以接收來自所述激光光源的光。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述激光光源經(jīng)定位，以在所述噴墨微滴移動于所述一個或多個噴嘴和—設(shè)于所述基板承接表面上的基板之間時(shí)，將一激光引導(dǎo)于一由所述一個或多個噴嘴分配的噴墨微滴處。
13.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述顯示裝置是一高分辨率的電荷耦合器件攝影機(jī)。
14.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述激光光源是一毫微秒脈沖激光。
15.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備進(jìn)一步包含一圖像分析器；一顯示系統(tǒng)控制器，其可控制所述顯示裝置以及所述激光光源；以及一處理器，其特征在于，所述光源、所述顯示裝置、所述圖像分析器、所述顯示系統(tǒng)控制器以及所述處理器可形成一微滴顯示系統(tǒng)，其可測量所述噴墨微滴的尺寸及速度，也可獲取所述噴墨微滴的軌道。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述微滴顯示系統(tǒng)可由所述微滴顯示系統(tǒng)所取得的噴墨微滴的軌道，判定基板上噴墨微滴的落點(diǎn)位置，而所述基板位于所述基板支撐件的基板承接表面上。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴墨印刷系統(tǒng)的所述一個或多個噴墨裝置由一微滴控制器所控制，所述微滴控制器可接收來自所述微滴顯示系統(tǒng)的微滴信息，其包括尺寸、速度、軌道以及落點(diǎn)位置。
18.一種噴墨印刷設(shè)備，其至少包含一噴墨印刷系統(tǒng)；一基板支撐件，其具有一基板承接表面；以及一集成的噴墨微滴顯示系統(tǒng)，其可測量所分配的噴墨微滴的尺寸及速度，取得所分配的噴墨微滴的軌道，并依據(jù)所測得尺寸和速度及取得的所述分配噴墨微滴軌道的信息，發(fā)送控制信號至所述噴墨印刷系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求18所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述噴墨印刷系統(tǒng)進(jìn)一步包含一噴墨印刷模塊；以及一噴墨微滴控制器，其可依據(jù)所測得尺寸及速度以及取得的所述分配噴墨微滴軌道的信息控制所述噴墨印刷模塊，其特征在于，所述信息由所述集成的噴墨微滴顯示系統(tǒng)所收集。
20.如權(quán)利要求18所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述噴墨印刷模塊至少包含一個或多個噴墨裝置，其可分配一種或多種彩色墨水。
21.如權(quán)利要求18所述的噴墨印刷設(shè)備，其特征在于，所述噴墨微滴顯示模塊至少包含一顯示裝置；一激光光源；一顯示系統(tǒng)控制器，其可控制所述激光光源及所述顯示裝置；一圖像分析器；以及一處理器。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述顯示裝置是一高分辨率電荷耦合器件攝影機(jī)。
23.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述激光光源是一毫微秒脈沖激光。
24.一種用于改善噴墨微滴尺寸及速度的均勻性的方法，其至少包含下列步驟利用一集成的噴墨微滴顯示模塊收集由一噴墨印刷系統(tǒng)分配的噴墨微滴的尺寸、速度及軌道等信息。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述分配的噴墨微滴的尺寸、速度及軌道信息的收集是通過利用毫微秒激光光源進(jìn)行，所述毫微秒激光光源可使所述分配的噴墨微滴的至少一個在，通過顯示裝置前方時(shí)，進(jìn)行至少兩次曝光，以取得至少一個所分配噴墨微滴的至少兩張圖像，用以判定至少一個所分配噴墨微滴的尺寸、速度及軌道。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述至少一個分配的噴墨微滴是以介于約2m/s至約12m/s的速度移動。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述至少一個分配的噴墨微滴的直徑尺寸是介于約2μm至約100μm。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述至少兩次曝光之間的所述時(shí)間間隔是介于約5μs至約2500μs。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述至少兩次曝光之間的曝光時(shí)間是少于1000毫微秒。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述顯示裝置是一高分辨率的電荷耦合器件攝影機(jī)。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述毫微秒激光光源的功率是介于約0.001mW至約20mW。
32.一種用于顯示由一噴墨印刷系統(tǒng)分配的噴墨微滴的方法，其至少包含下列步驟在一第一位置處，向由噴墨印刷系統(tǒng)分配的一噴墨微滴提供一第一激光光源脈沖；記錄所述第一激光光源脈沖照射的所述噴墨微滴的第一圖像，以及所述第一激光光源脈沖在所述第一位置處的時(shí)間；向所述噴墨微滴提供一第二激光光源脈沖，所述第二激光光源脈沖是由所述第一位置移動至一第二位置；以及記錄所述第二激光光源脈沖照射的所述噴墨微滴的第二圖像，以及所述第二激光光源脈沖在所述第二位置處的時(shí)間。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其進(jìn)一步包含由所述第一及第二圖像判定所述噴墨微滴的尺寸的步驟。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其進(jìn)一步包含由所述第一及第二圖像，以及所述第一及第二激光光源脈沖的記錄時(shí)間，判定所述噴墨微滴的速度。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，其進(jìn)一步包含由所述第一及第二圖像，以及所述第一及第二激光光源脈沖的記錄時(shí)間判定所述噴墨微滴的軌道。
36.如權(quán)利要求32所述的方法，其進(jìn)一步包含由所述第一及第二圖像，以及所述第一及第二激光光源脈沖的記錄時(shí)間判定所述噴墨微滴的落點(diǎn)位置。
37.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一及第二圖像是通過一顯示裝置予以記錄，所述顯示裝置是一分辨率至少1024×768像素的高分辨率電荷耦合器件攝影機(jī)。
38.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述用于提供所述第一及第二脈沖的激光光源是一毫微秒脈沖激光。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述激光光源的功率是介于約0.001mW至約20mW。
40.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一脈沖及第二脈沖時(shí)間是少于1000毫微秒。
41.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一脈沖時(shí)間以及所述第二脈沖之間的時(shí)間間隔是介于約5μs至約2500μs。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例是描述一種用于顯示由一噴墨印刷系統(tǒng)分配的微滴的設(shè)備及方法。一微滴顯示系統(tǒng)與該噴墨印刷系統(tǒng)整合，而且可測量所分配噴墨微滴的尺寸及速度并取得所分配噴墨微滴的軌道。所測得有關(guān)該微滴尺寸、速度及軌道等信息反饋至該噴墨印刷系統(tǒng)，以監(jiān)控和控制該噴墨印刷系統(tǒng)的分配操作。由于此反饋控制，微滴尺寸、速度及軌道的一致性可以監(jiān)控和改善。
文檔編號B41J2/07GK1763605SQ200510108
公開日2006年4月26日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月5日
發(fā)明者上泉元, 斯蒂芬·F·麥克弗森 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司