專利名稱：噴墨淀積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可溶材料的淀積，更具體地說，涉及利用噴墨技術(shù)進行可溶材料的淀積。
近年來，要求作為制造過程一部分將有機或無機可溶或可分散材料(例如聚合物、染料、膠體材料等)淀積在固體表面上的產(chǎn)品的數(shù)量日益增多。這些產(chǎn)品的一個實例就是有機聚合物場致發(fā)光顯示器件。有機聚合物場致發(fā)光顯示器件要求將可溶聚合物淀積在固體襯底上成預(yù)定的圖案，以提供顯示器件的發(fā)光像素。還有些實例包括在襯底上淀積材料以形成有機聚合物薄膜晶體管(TFT)以及用流體自組裝(FSA)在襯底上組裝的芯片之間形成連線。襯底可由例如玻璃，塑料或硅制成。
通常，襯底是一個剛性襯底，故而提供的是剛性顯示器件。但是，包括可以卷曲或折疊的柔性顯示器的產(chǎn)品正有越來越多的需求，特別是在需要大顯示器的情況下。這種柔性顯示器大大減輕了重量并且改善了處理特性，而且不大會因安裝顯示器件或使用顯示器件時的振動而損壞顯示器件。此外，可以方便地提供具有大顯示面積的較小的顯示裝置。
在制造半導(dǎo)體顯示器件時，包括發(fā)光二極管(LED)顯示器，通常使用光刻技術(shù)。但光刻技術(shù)實施起來比較復(fù)雜，既費時成本又高。此外，光刻技術(shù)并不適用于制造含有可溶有機聚合物材料的顯示器件。有關(guān)制造有機聚合物像素的一些問題在一定程度上阻礙了用這些材料作為發(fā)光像素的場致發(fā)光顯示器件等產(chǎn)品的發(fā)展。
使用刻蝕掩模(例如用于光刻的光掩模，或用于通過蒸發(fā)淀積形成圖案的金屬蔭罩)，在傳統(tǒng)的制造技術(shù)中已眾所周知。故這些過程在本發(fā)明的文本中不再詳述。但這些傳統(tǒng)的制造技術(shù)對許多實際應(yīng)用，包括大尺寸顯示器件，都有嚴(yán)重的工藝問題。確實，刻蝕和淀積比較長但具有極細(xì)的線條，長時期以來一直是制造難題，因為要制造能在最終產(chǎn)品中提供所需清晰度的機械上又堅固耐用的掩模十分困難。例如，供大規(guī)模顯示器件蒸發(fā)淀積用的金屬蔭罩在蔭罩的中心無支撐部分不可避免的會下陷或彎曲。這就分別導(dǎo)致在襯底邊緣處和中心處掩模和襯底間的距離不均勻，結(jié)果淀積線條的寬度和厚度也不均勻，從而影響了顯示圖像的質(zhì)量。
所以，有人建議在制造例如場致發(fā)光顯示器件時使用噴墨技術(shù)來淀積可溶有機聚合物。噴墨技術(shù)，從定義來看，就非常適合淀積這種可溶或可分散材料。這是一種又快又便宜的技術(shù)。和其它例如旋轉(zhuǎn)涂復(fù)或蒸汽淀積技術(shù)相比，它可立即作出圖案而不需與光刻技術(shù)配合的刻蝕步驟。但利用噴墨技術(shù)將可溶有機材料淀積在固體表面上不同于所述技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用(即將墨水淀積在紙上)，并會遇到許多困難。更具體地說，在顯示器件中一個基本的要求就是光輸出的均勻性和電特性的均勻性。在器件制造中還需要改善空間的限制。因此，要將可溶聚合物非常精確地從噴墨打印頭淀積到襯底上也不是個小問題。作彩色顯示器時更是如此，因為需要將發(fā)射紅、綠、藍(lán)光的各種聚合物淀積在顯示器的每個像素上。
為了幫助可溶材料的淀積，有人建議在襯底上再作一層，所述層包括有以去濕材料界定的壁結(jié)構(gòu)圖案，以便提供以壁結(jié)構(gòu)為邊界的阱或長溝道陣列，用于接收要淀積的材料。這種具有圖案的襯底以下將稱為堤岸結(jié)構(gòu)(bank structure)。當(dāng)溶液中的有機聚合物淀積到阱中時，有機聚合物溶液和堤岸結(jié)構(gòu)材料在濕潤度上的差別使溶液自動對準(zhǔn)到襯底表面上的阱內(nèi)。
但還需要將有機聚合物材料微滴淀積為基本上與堤岸結(jié)構(gòu)中的阱對準(zhǔn)。即使在使用這種堤岸結(jié)構(gòu)時，淀積的有機聚合物溶液在一定程度上會附著在界定阱的材料壁上。這使每個淀積微滴的中心區(qū)最好有一薄層淀積材料，與淀積在堤岸結(jié)構(gòu)壁的材料相比，可能低達(dá)10％。在阱中心的淀積聚合物材料在顯示器件中起著活性發(fā)光材料的作用。如果聚合物材料不是淀積得與阱精確對準(zhǔn)，材料就會分布不均勻，因而活性發(fā)光材料的數(shù)量和厚度就會進一步減少。這種活性發(fā)光材料的變薄是個嚴(yán)重的問題，因為在使用顯示器時通過所述材料的電流增加，從而減少了使用壽命和顯示器中發(fā)光器件的效率。如果未能精確控制淀積對準(zhǔn)，這種淀積聚合物材料的變薄情況在各個像素間也各不相同。這將導(dǎo)致各個像素間有機聚合物材料的發(fā)光性能的改變，因為由有機材料構(gòu)成的LED是電流驅(qū)動器件，而且，如上述，淀積材料厚度的任何減少，都會使通過淀積聚合物材料的電流增加。
像素和像素之間性能的變化導(dǎo)致顯示圖像不均勻，這就降低了顯示圖像的質(zhì)量。圖像質(zhì)量降低是除顯示器的LED工作效率和使用壽命降低之外的又一問題。所以可以看出，精確的淀積聚合物材料對于提供良好的圖像質(zhì)量以及具有可接收的效率和耐用的顯示器是至關(guān)重要的，與是否作有堤岸結(jié)構(gòu)無關(guān)。
噴墨頭主要有兩種類型。一種類型使用熱打印頭，一般稱為噴墨打印頭。第二種類型使用壓電打印頭，即將一個壓電裝置放在一個與容器相聯(lián)系的膜片后面。在第二種類型的噴墨頭中，激勵壓電裝置，膜片偏移，壓迫容器，迫使容器中的液體(此處為提供顯示器發(fā)光像素的聚合物材料溶液)從噴嘴中噴出聚合物材料的微滴。這兩種打印頭的噴嘴都有非常小的出口孔，通常其直徑大約為30微米。有機聚合物材料通常溶解在有一定揮發(fā)性的溶劑中，以便可以以溶液形式淀積。
淀積時，要使噴墨頭盡可能靠近襯底。一般，噴墨打印頭設(shè)置在襯底上方約0.5mm到1.0mm處。但在噴墨打印時，微滴具有飛行速度，一般在2到10ms-1范圍內(nèi)。襯底和打印頭之間的相對速度通常在0.1到1ms-1的范圍內(nèi)。假定微滴速度為5ms-1，且襯底和打印頭之間相隔1mm，則噴出的微滴到達(dá)襯底所需的時間大約為0.2微秒。如果打印頭相對淀積襯底的橫向速度為0.1ms-1，在噴出點和襯底上的淀積點之間就會形成20μm的偏移。這種偏移對所有噴墨打印頭的噴嘴都是規(guī)則的而且是相等的。對于傳統(tǒng)打印，即襯底是紙，這是所述技術(shù)最一般的使用，這種偏移不會造成問題，因為在整個打印的圖像上這種偏移是相同的，而且打印圖像位置中這么小的偏移，觀看打印圖像的人是無法察覺的。
但是，可以理解，在襯底上打印電子、光電或光學(xué)器件(例如彩色過濾器)時，20μm數(shù)量級的偏移就很明顯了。例如，要在襯底上打印一個有機聚合物TFT，需要使源極和漏極之間的溝道長度盡可能小，最好小于20μm。同理，在彩色場致發(fā)光器件中，需要在每個像素區(qū)內(nèi)提供三種有機材料，每一種材料一個微滴，而且需要為每個微滴淀積電極。因此，為了改進打印電子器件的淀積精度，通常采用一種“step and drop”技術(shù)，以下作詳細(xì)說明。


圖1示出用于剛性襯底的傳統(tǒng)噴墨淀積機100，包括基底102，它支撐著一對立柱104。立柱104支持著橫梁106，橫梁106上安裝著一個支架108，所述支架108支撐著噴墨打印頭110?；?02還支持著一個臺板112，其上可安裝襯底114，該襯底通常是玻璃，目前一般最大尺寸為40cm×50cm。臺板112通過一個計算機控制的機動平移臺安裝在基底102上，以使臺板112相對噴墨打印頭作橫向或縱向運動，如圖1中軸線X和Y所示。由于臺板112，繼而襯底114，相對墨頭110的運動是由計算機控制，使噴墨頭110噴出適合的材料，就可將任意圖案打印到襯底上。計算機控制還可用于噴嘴的選擇和驅(qū)動，并可使用一個攝像頭在打印時觀看襯底。
臺板112的運動，尤其如果所述臺板用于大襯底時，會產(chǎn)生相當(dāng)?shù)膭恿浚蚨枰峁┮粋€大而重的支座或基底102。臺板112的這種相當(dāng)大的動量加重了回沖問題?；貨_(這是已知的并且即使在紙上進行的傳統(tǒng)的打印也有，也是個問題)，是由于平移臺116反轉(zhuǎn)方向而引起的。這種方向反轉(zhuǎn)導(dǎo)致打印頭相對襯底的位置偏差。通常，方向反轉(zhuǎn)越快，偏差越大。于是，為了計算平移臺相時打印頭的精確相對位置，通常需要在打印方向已反轉(zhuǎn)但在打印開始之前由控制系統(tǒng)讀出為平移機構(gòu)所作的編碼標(biāo)記。
但是，即使在打印方向已反轉(zhuǎn)后讀出了為平移機構(gòu)所作的編碼標(biāo)記，平移機構(gòu)反向運動時依次淀積的微滴也不會與平移機構(gòu)在前向運動時淀積的微滴對準(zhǔn)。這是因為控制系統(tǒng)計算平移機構(gòu)的位置時相對的基準(zhǔn)點不同于前向運動所用的基準(zhǔn)點。
為了避免不對稱淀積，可以在平移機構(gòu)僅在一個方向移動時淀積微滴，這樣控制系統(tǒng)只相對一個基準(zhǔn)點來計算平移機構(gòu)的位置。但在單一方向淀積微滴大大降低了淀積速度，從而顯著增加了制造器件所需的時間。
有人建議提供一個機構(gòu)使打印頭110沿水平設(shè)置在靜止襯底114上的橫梁106平移。但橫梁106是一個物理機構(gòu)，在重力作用下有非常輕微的彎曲。這樣，橫梁116的中心部分基本上維持其水平淀積，這樣當(dāng)打印頭110位于襯底114的中心位置上時所淀積的微滴垂直于襯底114的飛行路徑。但當(dāng)打印頭110平移離開橫梁106的中心部分時，打印頭就不再位于襯底114上方真正的水平位置，這樣在第二位置的飛行路徑就不再垂直于襯底114。如果打印頭沿橫梁106移動了Xcm，就會導(dǎo)致襯底114上的淀積點有X+α的改變，其中α是橫梁106的輕微彎曲引起的附加變量偏移。當(dāng)然，偏移α隨X增加而增加。
圖2示出圖1所示的噴墨機的工作。
噴墨機100由計算機118控制，計算機中已定義了在襯底114上擬打印的圖案和器件的打印坐標(biāo)。從計算機118發(fā)出一個移動平移臺116的命令到移動控制器120。當(dāng)平移臺到達(dá)某一位置時，移動控制器120發(fā)送“ready(準(zhǔn)備好)”信號給計算機118，計算機就發(fā)送觸發(fā)脈沖給波形發(fā)生器122。所述波形發(fā)生器提供驅(qū)動信號，用以通過功率放大器124驅(qū)動噴墨打印頭110。在用機器100打印器件時，平移臺一般按程序移動到所需位置，到達(dá)所述位置時，平移臺停止，噴墨頭按程序打印一滴或多滴打印圖案需用的材料。然后在程序控制下將平移臺移動到另一坐標(biāo)，再從打印頭打印一滴或多滴。使用這種“step and drop”技術(shù)的打印時間比較長，因為大部分的制造時間都消耗在等待平移臺的停止上了。例如，要打印一連續(xù)線條，可以使波形發(fā)生器122輸出的驅(qū)動信號頻率的設(shè)定與平移臺116的移動無關(guān)，但在所有情況下，計算機控制噴墨頭的工作，與控制機動平移臺無關(guān)。
但在打印的線條中每一滴之間的空間是由驅(qū)動波形的脈沖頻率和平移臺速度二者確定的。所以，要獲得精確的打印，就要求這兩個參數(shù)極其精確的匹配，而在實際中這是非常難以做到的。打印電子器件時更常見的是由平移臺相對打印頭移動襯底，但由于在平移臺的實際位置和微滴噴出的定時之間沒有相關(guān)性，不能滿足器件制造的打印誤差仍然發(fā)生。
用于打印文件的標(biāo)準(zhǔn)噴墨打印機和打印電子器件的噴墨機之間的區(qū)別在于打印文件時微滴的絕對位置可能有誤差，但由于每個微滴之間的空間是相對的，對觀眾的眼睛來說打印的圖像看起來還是正確的，而對于電子器件，在整個打印區(qū)內(nèi)必需保持打印的絕對位置，才能獲得所需性能和質(zhì)量的器件。
對于上述目前的噴墨機，平移臺116包括一個步進馬達(dá)臺。所述步進馬達(dá)臺有一個導(dǎo)(螺)桿，它根據(jù)從移動控制器接收的命令脈沖的頻率和數(shù)量旋轉(zhuǎn)。所述導(dǎo)桿通常有一些誤差，即它可能例如出現(xiàn)螺距周期性的波動，這可導(dǎo)致平移距離的周期性誤差，這又將在器件的圖案形成中產(chǎn)生誤差。所述臺的位置在其移動時并非連續(xù)地受到鑒控；其位置是由移動控制器120從計算機118接收的坐標(biāo)所設(shè)定，并假定平移臺116所到達(dá)的實際位置就是存儲的坐標(biāo)所指示的位置。也希望當(dāng)噴墨頭110噴出微滴時，平移臺已到達(dá)所需坐標(biāo)處的一個固定位置。但由于平移臺的位置誤差，可能在打印時平移臺還在移動。如果出現(xiàn)上述任一種情況，不論波形發(fā)生器的輸出信號與平移臺的速度或存儲的位置匹配得多么精確，打印的位置都會有誤差。校正所述誤差的唯一方法是每次少量的移動平移臺直到正確位置，然后在校正后的位置靜態(tài)地進行打印。所述過程特別麻煩，因為所述校正后的位置必須通過安裝在噴墨機中的顯微鏡觀看打印的器件來確定。這就非常麻煩而且會使制造器件的成本顯著增加。
制造某些電子器件(例如有機LED顯示器)所需的時間對所得到的由顯示器呈現(xiàn)的顯示質(zhì)量是一個至關(guān)鍵因素。原因之一是有機聚合物材料如果在制造時暴露在普通大氣中的時間太長就會衰變。因此，既能改進材料淀積精度又能在較短的制造時間內(nèi)獲得這種改進淀積的噴墨機就非常理想和特別有利。
本發(fā)明就是尋求提供一種改進形式的噴墨機，與現(xiàn)有形式的噴墨機相比，其淀積材料的打印精度和速度都得到提高。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種噴墨機，它包括用于向噴墨打印頭提供驅(qū)動信號的裝置，所述驅(qū)動信號可使一滴或多滴擬打印的材料從噴墨打印頭的噴嘴中噴出；平移臺，用于提供擬打印所述材料的襯底和噴墨打印頭之間的相對運動；監(jiān)控單元，用于監(jiān)控平移臺的位置；以及控制裝置，用于根據(jù)平移臺的監(jiān)控位置控制驅(qū)動信號的提供。
平移臺最好配置成使襯底相對噴墨打印頭運動。
在一個最佳實施例中，監(jiān)控單元包括位位置編碼器，它可以是光學(xué)編碼器，用于提供一個其頻率與平移臺的運動速度相關(guān)的編碼器信號。
可以將編碼器信號配置成在襯底相對打印頭平移時控制向噴墨打印頭提供驅(qū)動信號的定時，使之與在噴墨頭淀積的兩個連續(xù)微滴之間大約0.1到10微米范圍內(nèi)的空間分辨率相對應(yīng)。
最好，提供驅(qū)動信號的定時對應(yīng)于平移臺0.2微米的移動。
噴墨機也可配備有時鐘源，用于當(dāng)平移臺不移動且噴墨打印頭位于襯底上擬打印的區(qū)域之外時控制來自波形發(fā)生器的驅(qū)動信號的提供。
使用具有反饋系統(tǒng)的平移臺，平移臺的位置就可被連續(xù)監(jiān)控，且來自波形發(fā)生器的驅(qū)動信號的定時可自動由平移臺的平移速度控制。使用這種具有位置記錄的系統(tǒng)的結(jié)果是打印材料的噴出定時由平移臺的實際位置確定，而不是由基于時間的計算確定，這種計算都是基于平移臺的假定位置，如現(xiàn)有噴墨機的情況。而且，平移臺導(dǎo)桿制造容差內(nèi)的任何誤差都可以被校正，因為系統(tǒng)可連續(xù)校正平移臺移動速度的任何無法預(yù)料的波動。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種噴墨打印的方法，所述方法包括監(jiān)控平移臺的位置，以便提供擬打印的襯底和噴墨打印頭之間相對運動；以及控制驅(qū)動信號的提供，所述信號可根據(jù)平移臺的監(jiān)控位置使一滴或多滴材料從噴墨打印頭的噴嘴中噴出。
在一個最佳方法中，平移臺配置成使襯底相對噴墨打印頭運動。
所述方法可包括產(chǎn)生其頻率取決于平移臺移動速度的編碼信號，并用此編碼信號來控制驅(qū)動信號的提供。
最好，可利用光學(xué)編碼器來產(chǎn)生編碼器信號。
在所述方法的一個最佳形式中，所述編碼器信號配置成控制向噴墨打印頭提供驅(qū)動信號的定時，以使平移臺在噴墨頭噴出兩個連續(xù)微滴之間提供襯底和噴墨打印頭之間大約0.1到1.0微米的相對運動。
最好，提供驅(qū)動信號的定時在噴墨頭淀積的兩個連續(xù)微滴之間提供大約0.2微米的空間分辨率。
本發(fā)明的方法還可包括選擇來自時鐘源的時鐘信號，用于當(dāng)平移臺不移動且噴墨打印頭位于襯底上擬打印的區(qū)域之外時控制對噴墨打印頭的驅(qū)動信號的提供。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供利用按照第一方面的噴墨機或按照第二方面的方法制造的電子、光電、光學(xué)或傳感器器件。
現(xiàn)參考附圖僅用實例來說明本發(fā)明的實施例，附圖中圖1是先有技術(shù)噴墨淀積裝置的示意圖；圖2是控制系統(tǒng)的示意方框圖，所述控制系統(tǒng)用于控制圖1所示的噴墨淀積裝置的噴墨頭的工作和平移臺的運動；圖3是根據(jù)本發(fā)明的噴墨淀積裝置的控制系統(tǒng)的示意方框圖；圖4示出圖3所示控制系統(tǒng)的波形圖；圖5示出光電器件的方框圖；圖6是包括利用本發(fā)明的裝置制造的顯示器件的便攜式計算機的示意圖；圖7是包括利用本發(fā)明的裝置制造的顯示器件的移動電話的示意圖；圖8是包括利用本發(fā)明的裝置制造的顯示器件的數(shù)字相機的示意圖。
參考圖2，圖中示出一個現(xiàn)有形式的噴墨淀積裝置，計算機118定義了噴墨頭110要在襯底114上打印的器件圖案和打印坐標(biāo)。噴墨頭110包括一個噴嘴矩陣陣列(未示出)，每個噴嘴都噴出擬打印材料的微滴。存儲在計算機118中的圖案信息用來產(chǎn)生向噴墨頭110饋送的噴嘴選擇信號。這些噴嘴選擇信號確定了在圖案的任何部分將使用噴嘴陣列的哪些噴嘴對打印的器件噴出打印材料。計算機118由圖案和打印坐標(biāo)控制運動控制器120，它輸出運動控制命令信號使機動平移臺處在噴墨打印頭下的所需位置。
但從圖2清楚可見，沒有從平移臺到系統(tǒng)其它部件的反饋，所以系統(tǒng)的工作是基于以下假定，機動平移臺可以以預(yù)定的速度運動，并達(dá)預(yù)定的位置精度，以確保當(dāng)來自波形發(fā)生器122的驅(qū)動脈沖被噴墨頭接收到時，由噴嘴選擇信號所選擇的噴嘴中噴出的微滴就淀積在襯底14上所需的坐標(biāo)上。
圖3輸出用于本發(fā)明的噴墨淀積裝置的控制系統(tǒng)，圖3中用同樣的數(shù)字表示圖2所示系統(tǒng)中同樣的部件。計算機118提供系統(tǒng)的主控，如圖2所示系統(tǒng)一樣，將噴嘴選擇信號提供給噴墨頭，以選擇噴出打印材料的那些噴嘴。噴墨淀積裝置還包括波形發(fā)生器(圖3中未示出)，用于向噴墨頭提供驅(qū)動信號。從上述各方面看，所述噴墨淀積裝置類似于圖2所示的裝置。
本發(fā)明的噴墨裝置的一個主要區(qū)別是波形發(fā)生器是由數(shù)據(jù)發(fā)生器126驅(qū)動，而不是由計算機118直接驅(qū)動。數(shù)據(jù)發(fā)生器126配置成接收來自安裝在機動平移臺116內(nèi)的位置編碼器128的編碼器信號。位置編碼器128發(fā)出的編碼器信號用作數(shù)據(jù)發(fā)生器126中圖案存儲器130的外部時鐘信號。這樣，噴墨裝置提供了平移臺116的運動和圖案存儲器中保存的圖案數(shù)據(jù)之間的同步。于是，波形發(fā)生器發(fā)出的驅(qū)動信號驅(qū)動噴墨頭的定時就由平移臺116的速度和實際檢測的位置所決定。
如同圖2所示的噴墨裝置一樣，利用待打印的器件的圖案數(shù)據(jù)對計算機118編程。裝置工作時，圖案數(shù)據(jù)由計算機118發(fā)送到數(shù)據(jù)發(fā)生器126，存儲在圖案存儲器130中。打印圖案使用的噴嘴由計算機118向噴墨頭提供噴嘴選擇信號進行選擇。計算機118還通過平移臺控制電路134向平移臺116中的激勵器132提供運動命令或驅(qū)動信號，平移臺控制電路134可使平移臺移動到相對圖案數(shù)據(jù)所需要的噴墨頭噴嘴的所需坐標(biāo)。最好，激勵器132包括一個DC伺服馬達(dá)，它可以是線性或旋轉(zhuǎn)型馬達(dá)。
但所述平移臺包括位置編碼器128，例如可以是光學(xué)或磁性編碼器，它提供向平移臺控制電路134和數(shù)據(jù)發(fā)生器126饋送的編碼器信號。利用向平移臺控制電路的反饋系統(tǒng)中的編碼器信號、饋送到平移臺的驅(qū)動信號就可受控，確保平移臺116以所需的速度相對打印頭移動并到達(dá)所需坐標(biāo)。這樣，所述系統(tǒng)就能校正使平移臺116運動的導(dǎo)桿或激勵器其它部件中存在的任何周期性的波動。
編碼器信號也通過開關(guān)136饋送到數(shù)據(jù)發(fā)生器126，此時所述信號用作圖案存儲器130的時鐘信號。這樣，數(shù)據(jù)發(fā)生器126的輸出信號，作為波形發(fā)生器的觸發(fā)信號，就與平移臺116的實際運動同步。于是，提供波形發(fā)生器的驅(qū)動信號(所述信號使噴墨頭的噴嘴噴出打印材料的微滴)可以根據(jù)平移臺116的位置控制。
平移臺由計算機118利用關(guān)于圖案的位置坐標(biāo)、所需加速和運動速度來編程，而當(dāng)平移臺通過位置編碼器128提供編碼器信號而移動時實際上已對數(shù)據(jù)發(fā)生器126計時。這樣在襯底上打印電子器件可在任何時間進行，包括平移臺116加速時、減速時或以恒速運動時，這樣就顯著減少了在襯底上制造電子器件所需的時間。
而且，由于圖案存儲器130與平移臺116的運動同步，就可極其精確的打印所需圖案，因為從噴墨頭噴出打印材料是受平移臺116的實際位置、即位置編碼器128所檢測的位置控制的，而不是由基于時間的系統(tǒng)所控制，如在圖2所示的先有技術(shù)系統(tǒng)的獨立波形觸發(fā)。最好，位置編碼器128提供具有某種頻率的編碼器信號，以使圖案存儲器130利用對應(yīng)于0.1到10微米的平移臺116行程的周期來計時。對于大多數(shù)器件的打印，發(fā)現(xiàn)對應(yīng)于0.2微米的平移臺行程的周期特別有利。
用于噴墨裝置工作的信號定時示于圖4。
平移臺116的運動從計算機118向平移臺控制器134提供開始運動觸發(fā)脈沖200開始。根據(jù)收到脈沖200，平移臺控制器134向平移臺116的激勵器132提供基于電流的驅(qū)動信號202。驅(qū)動信號202配置成能快速從零躍升到電平L1，且L1要保持一個短的時間周期使得平移臺116迅速加速。然后驅(qū)動信號202從電平L1降到較低的電平，圖4中示為電平L2，對平移臺提供恒速。維持驅(qū)動信號的電平L2，直到一個負(fù)電流，圖4中示為電平L3，加到激勵器上，使得平移臺迅速減速。這樣，在一個平移周期中，平移臺116在周期A到B期間加速，在周期B到C期間維持穩(wěn)定的速度，在周期C到D期間減速。平移臺的速度如圖4中曲線204所示。
位置編碼器的輸出信號在圖4中示為編碼器信號206，其形式為一個方波脈沖串。從信號206可見脈沖串的頻率正比于平移臺的速度。在周期A到B期間平移臺加速，編碼器信號206頻率增加到達(dá)一個穩(wěn)定狀態(tài)的脈沖重復(fù)頻率，在周期B到C期間維持所述頻率，此時平移臺以穩(wěn)態(tài)恒定速度運動，在平移臺116的周期C到D減速期間，頻率降低。這樣，編碼器的每個脈沖代表平移臺的一個固定的移動量，在所述實施例中為0.2微米。
噴墨頭需打印的圖案以數(shù)據(jù)序列存儲在數(shù)據(jù)發(fā)生器126的存儲器區(qū)域中。圖案數(shù)據(jù)在圖4中以數(shù)據(jù)元素D1到Dn表示。每個元素對應(yīng)于編碼器信號的一個周期，也可編程給出高或低的輸出，如圖所示。也可以將數(shù)據(jù)元素編程、使得數(shù)據(jù)發(fā)生器的輸出在平移臺速度曲線的任何部分發(fā)出一個脈沖。在打印器件時，這樣設(shè)置數(shù)據(jù)發(fā)生器的開關(guān)136、以便輸入來自位置編碼器128的編碼器信號作為圖案存儲器130的時鐘信號。平移臺116每移動0.2微米，位置編碼器128提供一個編碼器信號，信號形式為圖4所示脈沖串206的一個脈沖。元素D3對應(yīng)于位置編碼器128發(fā)出的脈沖串206中的第三個脈沖，即，在平移臺已從其初始的靜止位置移動了0.6微米的時候。位置編碼器的所述第三脈沖用作圖案存儲器130的時鐘信號，它從數(shù)據(jù)發(fā)生器126經(jīng)由輸出電路138提供一個輸出信號。這個由數(shù)據(jù)發(fā)生器126提供的輸出信號用作波形發(fā)生器的觸發(fā)器。數(shù)據(jù)發(fā)生器126的這個輸出信號具有脈沖串208的形式，脈沖串中脈沖210之間的間距由存儲在圖案存儲器中的圖案數(shù)據(jù)和從位置編碼器輸出的編碼器信號206的脈沖決定，這些脈沖觸發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)生器輸出脈沖210。
數(shù)據(jù)發(fā)生器發(fā)出的脈沖210饋入波形發(fā)生器，作為時鐘或觸發(fā)脈沖，波形發(fā)生器每收到一個脈沖210，就對噴墨打印頭提供一個驅(qū)動脈沖212。因此，從圖4的波形圖和定時圖可見，向噴墨頭提供驅(qū)動信號212的裝置，使噴墨頭噴出打印材料的微滴的裝置，是與平移臺116的速度同步的。所以，不論平移臺是以加速，減速或恒速移動，打印材料微滴都以正確的坐標(biāo)噴到襯底上。平移臺的速度發(fā)生改變時也是如此，例如用來物理驅(qū)動平移臺116的導(dǎo)桿節(jié)距有周期性改變時可能發(fā)生此情況。
在圖3所示的噴墨裝置打印器件期間或之間，可能有些時間不用噴墨頭來打印器件，此時噴墨頭位于襯底上器件區(qū)外的一個閑置位置。但為了防止在這些閑置期間噴墨頭的噴嘴阻塞，需要從噴墨頭的噴嘴中定期噴出材料。在這些閑置期間，平移臺是靜止的，所以沒有位置編碼器128發(fā)出的編碼器信號可用作圖案存儲器130的時鐘信號。于是，數(shù)據(jù)發(fā)生器沒有輸出信號，于是波形發(fā)生器也不向噴墨打印頭提供驅(qū)動脈沖。
因此，閑置期一開始，開關(guān)136就工作，將時鐘發(fā)生器140連接到圖案存儲器。時鐘發(fā)生器產(chǎn)生一個時鐘脈沖流，代替在平移臺116平移時提供的編碼器信號。這樣，圖案發(fā)生器向波形發(fā)生器輸出一個觸發(fā)脈沖流，與時鐘發(fā)生器140的時鐘脈沖同步。這樣在閑置期間噴墨頭的噴嘴阻塞就可避免。所述過程也可用于定期清潔噴嘴。
平移臺116可以相對噴墨頭在X軸和Y軸移動襯底，因此包括具有X軸和Y軸導(dǎo)桿的各自的平移臺。
本發(fā)明的系統(tǒng)也可用于校正X臺和Y臺的位移誤差。例如，用被打印器件坐標(biāo)的校正值將計算機118編程，就可校正任一平移臺平移長度的過量或不足。這種誤差在X軸和Y軸都會發(fā)生，所以用新的坐標(biāo)系統(tǒng)以覆蓋所述器件在兩個軸向上的整個區(qū)域。在器件上可以觀察到各種對準(zhǔn)標(biāo)記，因此通過程序設(shè)計將各平移臺移動到這些坐標(biāo)，就可在橫過器件較長的距離上觀察到各臺位置的誤差。例如，沿X軸，就可按程序?qū)⒏髌揭婆_從一個標(biāo)記移動到另一標(biāo)記，旋轉(zhuǎn)器件就可補償器件在所述臺上的位置誤差。但是，沿所述軸的行程長度也可能被確定為太長或太短。將一個校正系數(shù)編程到所述單軸的行程長度命令中，所述誤差就可加以校正。
理想的是，平移臺X軸和Y軸之間的結(jié)構(gòu)角必需是精確的90度。但實際上，由于制造容差，一般作不出這種理想的結(jié)構(gòu)角。所以，當(dāng)各臺按程序移動到某一坐標(biāo)時，就會有位移誤差。也可使系統(tǒng)按程序工作、以便校正兩軸之間所述結(jié)構(gòu)角的這種誤差。
圖5示出有源矩陣型顯示器件(或裝置)的方框圖，所述器件含有光電元件，例如作為光電器件最佳實例的有機場致發(fā)光元件，以及可用本發(fā)明的方法或裝置制造的尋址方案。在所述圖所示的顯示器件200中，在襯底上形成了多條掃描線“gate”，延伸方向與掃描線“gate”的延伸方向相交的多條數(shù)據(jù)線“sig”，基本上與數(shù)據(jù)線“sig”平行延伸的多條共用電源線“com”，以及在襯底上形成的位于數(shù)據(jù)線“sig”和掃描線“gate”的交叉點的多個像素201。
每個像素201包括第一TFT 202，掃描信號通過掃描柵極提供給其柵極；保持電容器“cap”，它保持由數(shù)據(jù)線“sig”經(jīng)由第一TFT202提供的圖像信號；第二TFT 203，由保持電容器“cap”保持的圖像信號提供給其柵極(另一柵極)；以及光電元件204，例如場致發(fā)光元件(表示為電阻)，當(dāng)元件204通過第二TFT 203電連接到共用電源線“com”時，驅(qū)動電流從共用電源線“com”流入所述元件。掃描線“gate”連接到第一驅(qū)動電路205，數(shù)據(jù)線“sig”連接到第二驅(qū)動電路206。最好第一電路205和第二電路206中至少有一個形成在第一TFT 202和第二TFT 203所形成的襯底上。根據(jù)本發(fā)明的方法制造的TFT陣列可最佳應(yīng)用于至少一個第一TFT 202和第二TFT 203的陣列，第一驅(qū)動電路205，和第二驅(qū)動電路206。
所以本發(fā)明可以用來制造包括在各種類型設(shè)備中的顯示器或其它裝置，例如移動顯示器，如移動電話，便攜式個人計算機，DVD播放器，相機，外業(yè)設(shè)備等；便攜式顯示器，如臺式計算機，CCTV或相冊；儀表面板，如汽車或飛機的儀表面板；或工業(yè)顯示器，如控制室設(shè)備顯示器。換句話說，如上所述采用本發(fā)明的裝置制造的TFT陣列的光電器件或顯示器可以應(yīng)用在許多類型的設(shè)備中，如以上所舉實例。
下面說明利用本發(fā)明的裝置制造的光電顯示器件的各種電子裝置。
<1便攜式計算機>
現(xiàn)說明按上述一個實施例制造的顯示器件應(yīng)用于移動個人計算機的實例。
圖6示出所述個人計算機的配置的等角視圖。圖中，個人計算機1100配有機身1104，包括鍵盤1102和顯示單元1106。顯示單元1106用上述本發(fā)明的圖案形成方法制成的顯示板來實現(xiàn)。
<2便攜式電話>
其次，說明顯示器件應(yīng)用于移動電話的顯示部分的實例。圖7示出所述移動電話的配置的等角視圖。圖中，便攜式電話1200配有多個操作鍵1202，聽筒1204，送話口1206，和顯示板100。顯示板100用上述本發(fā)明的方法制成的顯示板來實現(xiàn)。
<3數(shù)字靜物相機>
其次，說明利用OEL顯示器件作為取景器的數(shù)字靜物相機。圖8簡要示出所述數(shù)字靜物相機配置的等角視圖以及與外部裝置的連接。
一般的相機利用具有光敏涂層的感光膠片并使光敏涂層發(fā)生化學(xué)變化來記錄物體的光學(xué)圖像，而數(shù)字靜物相機1300根據(jù)物體的光圖像利用例如電荷耦合器件(CCD)進行光電轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生成像信號。數(shù)字靜物相機1300在機殼1302的背面配有一個OEL元件100，它根據(jù)來自CCD的成像信號進行顯示。這樣顯示板100就用作顯示物體的取景器。包括有光學(xué)透鏡和CCD的光接受單元1304配置在機殼1302的前面(圖的后面)。
當(dāng)攝影師確定了OEL元件板100中顯示的物體圖像并打開快門時，來自CCD的圖像信號就被傳送并存儲到電路板1308的存儲器中。在數(shù)字靜物相機1300中，視頻信號輸出端1312和用于數(shù)據(jù)通信的輸入/輸出端1314都作在機殼1302的一側(cè)。如圖所示，必要時電視監(jiān)控器1430和個人計算機1440可分別連接到視頻信號端1312和輸入/輸出端1314。用一個既定操作，就可將存儲在電路板1308的存儲器中的成像信號輸出到電視監(jiān)控器1430和個人計算機1440上。
除了圖6所示的個人計算機，圖7所示的便攜式電電話，圖8所示的數(shù)字靜物相機外，電子裝置的實例還包括OEL電視機，觀察-取景型和監(jiān)控型磁帶錄像機，汽車導(dǎo)航和儀表系統(tǒng)，傳呼機，電子筆記本，便攜式計算器，文字處理器，工作站，TV電話，POS機終端，以及配有觸摸屏的裝置。當(dāng)然，用本發(fā)明的裝置制造的OEL器件不僅可用于這些電子裝置的顯示部分，也可用于包括顯示部分的任何其它形式的裝置。
而且，按本發(fā)明制造的顯示器件也適用于非常薄，柔性和很輕的屏幕型大面積電視。這樣可以將電視貼在或掛在墻上。柔性電視不用時需要的話可以卷起來。
印刷電路板也可利用本發(fā)明的裝置制造。傳統(tǒng)的印刷電路板用光刻和刻蝕技術(shù)制造，這些技術(shù)增加了制造成本，即使電路板是比其它微電子器件(例如IC芯片或無源器件)更需要考慮成本的一種裝置。也需要高分辨率的圖案形成方法以便實現(xiàn)高密度封裝。利用本發(fā)明可以容易而可靠的作出電路板上高分辨率的互連線。
供彩色顯示器應(yīng)用的彩色過濾器也可用本發(fā)明來提供。將含有染料或顏料的液體微滴精確的淀積到襯底的所選區(qū)域上。常用的是微滴相互極其靠近的一種矩陣格式?，F(xiàn)場觀察證明極其有用。干燥后，微滴中染料或顏料起過濾層的作用。
DNA傳感器芯片也可用本發(fā)明來提供。將含有不同DNA的溶液淀積到由芯片的小間隙分隔的接收位置的陣列上。
以上僅以實例的方式進行了說明，本專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)理解可以作改動而不背離本發(fā)明的范圍。
例如，可以提供對編碼器的編碼信號做出響應(yīng)的單獨控制器、以便從平移臺的監(jiān)控位置來控制驅(qū)動信號的提供。而且，僅結(jié)合噴墨打印機對本發(fā)明作了一般說明，而沒有結(jié)合特定類型或形式的襯底。但從上述說明很明顯，本發(fā)明在制造如上述示例的器件方面可提供特別的優(yōu)勢，因此特別適用于在預(yù)先具有圖案的襯底上打印，這些襯底上可以有例如預(yù)作的電極圖案，或限定在對打印材料有去濕特性的材料中的一個或多個預(yù)形成的壁結(jié)構(gòu)圖案。
權(quán)利要求
1.一種噴墨機，它包括對噴墨打印頭提供驅(qū)動信號的裝置，所述驅(qū)動信號可使一滴或多滴擬打印的材料從所述噴墨打印頭的噴嘴中噴出；平移臺，用于提供擬打印所述材料的襯底和噴墨打印頭之間的相對運動；監(jiān)控單元，用于監(jiān)控所述平移臺的位置；以及控制裝置，用于根據(jù)所述平移臺的所述監(jiān)控位置控制驅(qū)動信號的提供。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨機，其特征在于所述平移臺配置成使所述襯底相對于所述噴墨打印頭移動。
3.如權(quán)利要求1或2所述的噴墨機，其特征在于所述監(jiān)控單元包括位置編碼器，用于提供其頻率與所述平移臺的移動速度相關(guān)的編碼器信號。
4.如權(quán)利要求3所述的噴墨機，其特征在于所述位置編碼器包括光學(xué)編碼器。
5.一種噴墨機，其中編碼器信號配置成在襯底相對于打印頭平移時控制向噴墨打印頭提供驅(qū)動信號的定時，使所述定時對應(yīng)于從所述噴墨頭淀積的兩個連續(xù)微滴之間的大約0.1到10微米范圍內(nèi)的空間分辨率。
6.如權(quán)利要求5所述的噴墨機，其特征在于提供所述驅(qū)動信號的定時提供所述噴墨頭淀積的兩個連續(xù)微滴之間的0.2微米的空間分辨率。
7.如前述任一項權(quán)利要求所述的噴墨機，其特征在于包括時鐘源，用于當(dāng)所述平移臺不移動且所述噴墨打印頭位于所述襯底上擬打印的區(qū)域之外時控制來自所述波形發(fā)生器的所述驅(qū)動信號的提供。
8.一種噴墨打印方法，所述方法包括監(jiān)控所述平移臺的位置，以便提供擬打印的襯底和噴墨打印頭之間相對運動；以及控制驅(qū)動信號的提供，以便根據(jù)所述平移臺的所述監(jiān)控的位置使一滴或多滴材料從所述噴墨打印頭的噴嘴中噴出。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述平移臺配置成使所述襯底相對于所述噴墨打印頭運動。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于包括產(chǎn)生其頻率取決于所述平移臺移動速度的編碼器信號，并利用所述編碼器信號來控制所述驅(qū)動信號的提供。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于包括利用光學(xué)編碼器來產(chǎn)生所述編碼器信號。
12.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于所述編碼器信號配置成在襯底相對于打印頭平移時控制向噴墨打印頭提供驅(qū)動信號的定時，使所述定時對應(yīng)于從所述噴墨頭淀積的兩個連續(xù)微滴之間的大約0.1到10微米范圍內(nèi)的空間分辨率。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于提供所述驅(qū)動信號的所述定時提供從所述噴墨頭淀積的兩個連續(xù)微滴之間的大約0.2微米的空間分辨率。
14.如權(quán)利要求8到13中任一項所述的方法，其特征在于包括從時鐘源選擇時鐘信號，以便當(dāng)所述平移臺不移動且所述噴墨打印頭位于所述襯底上擬打印的區(qū)域之外時控制向所述噴墨打印頭提供所述驅(qū)動信號。
15.如權(quán)利要求8到14中任一項所述的方法，其特征在于所述襯底選擇為包括預(yù)先形成圖案的襯底。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述襯底選擇為包括預(yù)先形成電極圖案的襯底。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述襯底選擇為包括限定在對所述材料有去濕特性的材料中的預(yù)形成的壁結(jié)構(gòu)圖案。
18.一種制造電子、光電、光學(xué)或傳感器件的方法，它包括如權(quán)利要求8到17中任一項所述的方法。
19.利用如權(quán)利要求1到7中任一項所述的裝置或如權(quán)利要求8到18中任一項所述的方法制造的電子、光電、光學(xué)或傳感器件。
全文摘要
一種噴墨淀積裝置包括平移臺116中的位置編碼器128。位置編碼器提供編碼器信號，用作圖案存儲器136的時鐘信號。擬打印的材料微滴的噴出與平移運動的速度同步，提高了淀積精度和速度。
文檔編號B05D1/26GK1512938SQ02810763
公開日2004年7月14日 申請日期2002年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月10日
發(fā)明者川瀨健夫, C·紐索姆, 髂 申請人:精工愛普生株式會社