專利名稱:用于微涂布多種流體材料的裝置的制作方法
相互參考的有關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/295118和美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/295100的優(yōu)先權(quán),前者在2001年7月1日遞交,題為“通過(guò)將液體涂布在襯底上的方法形成微結(jié)構(gòu)”,后者在2001年7月1日遞交,題為“采用將液體壓電涂布在襯底上的方法形成印刷電路板結(jié)構(gòu)”,其中各個(gè)申請(qǐng)已作為參考文獻(xiàn)包含在本文中。
發(fā)明的討論本發(fā)明涉及在襯底上形成微結(jié)構(gòu)的方法和系統(tǒng),具體涉及進(jìn)行壓電微涂布(PMD)液體制造材料的方法和系統(tǒng)。
生產(chǎn)廠商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種在襯底上形成微結(jié)構(gòu)例如形成發(fā)光二極管(LED)顯示裝置、液晶顯示(LCD)裝置、印刷電路板(PCBs)等的技術(shù)。這些制造技術(shù)中的大多數(shù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)需要相當(dāng)?shù)馁Y金,并需要進(jìn)行高生產(chǎn)率的生產(chǎn)才能作到在經(jīng)濟(jì)上是可行的。
在襯底上形成微結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)包括屏蔽法。在進(jìn)行屏蔽時(shí),將細(xì)篩孔的屏配置在襯底上,然后通過(guò)該屏將液體材料涂布在襯底上,涂布的圖案由該網(wǎng)屏決定。屏蔽技術(shù)的一個(gè)問(wèn)題是它需要網(wǎng)屏和襯底接觸,而且也需要網(wǎng)屏和流體材料之間接觸,由此造成襯底和流體材料的污染。盡管這種方法適合于形成某些結(jié)構(gòu),但是必須進(jìn)行許多制造處理步驟來(lái)消除污染,以便使最后得到的結(jié)構(gòu)可以運(yùn)行。因此,屏蔽法不是一種制造某些微結(jié)構(gòu)的有前途的選擇方案。作為舉例(但不限于這種例子),需要高純室環(huán)境和不允許襯底或者流體材料受到污染的微結(jié)構(gòu)是聚合物發(fā)光二極管(PLED)顯示裝置和PCBs。
近年來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn),可以在二極管中采用某些聚合物來(lái)產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光。采用這些聚合物時(shí),可以形成這樣的顯示裝置,這種顯示裝置具有發(fā)紅、綠和藍(lán)光亞像素的像素。PLED流體材料是特別適合的,因?yàn)檫@些材料能夠顯示整個(gè)的光譜顏色,并且只需要很小的功率便可以發(fā)射大量的光。
可以預(yù)料,PLED顯示器將來(lái)會(huì)用在各個(gè)方面,包括電視機(jī)、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、PDAs、其它的手持式計(jì)算裝置、蜂窩電話等。還可以預(yù)料到,可以應(yīng)用PLED工藝來(lái)制造發(fā)光面板,可以用這種面板來(lái)照明辦公室、貯藏室和生活室。
推廣使用PLED顯示裝置的一種障礙是,在用常規(guī)制造方法制造PLED顯示裝置時(shí)遇到的困難,如上所述,PLEDs不能用屏蔽印刷法來(lái)制造,因?yàn)榫酆衔飳?duì)污染很敏感。
對(duì)于LED、LCD和PCB制品,用于在襯底上產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)的另一種方法是光刻法。用光刻法的制造工藝一般包括在襯底上涂布光阻材料,然后使該光阻材料曝光而被硬化。通常采用有圖案的掩模來(lái)選擇性地使光阻材料曝光,使得光阻層的某些部分硬化,而留下未硬化的其它部分。然后,將未硬化的部分從襯底上除去,這樣便造成襯底的下面表面通過(guò)光阻層露出來(lái),光阻的已硬化部分形成一種掩模仍留在襯底上。然后將另一種材料通過(guò)在光阻層上開(kāi)放的圖案涂布到襯底上,然后再除去光阻層的硬化部分。
盡管已成功地應(yīng)用光刻法來(lái)制造很多微結(jié)構(gòu)例如在電路板上的電路,但是這種工藝也可能污染襯底和在襯底上形成的材料。因此,光刻法不適合用于制造接觸敏感的結(jié)構(gòu)例如PLED顯示器和PCBs,因?yàn)楣庾璨牧蠈⑽廴局圃觳牧?。另外,光刻法需要采用多個(gè)步驟來(lái)涂布光阻材料和處理該材料,所以在制造量相當(dāng)少的結(jié)構(gòu)時(shí),其價(jià)格是相當(dāng)高的。
可以應(yīng)用另外一種常規(guī)方法例如旋轉(zhuǎn)涂布法來(lái)形成其它的微結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)涂層法包括將流體材料涂布在襯底中央部分的同時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)該襯底。這種襯底轉(zhuǎn)動(dòng)可使流體材料均勻地?cái)U(kuò)散到襯底的表面上。然而,旋轉(zhuǎn)涂層法是一種昂貴的處理方法,因?yàn)榇罅苛黧w材料不留在襯底上,相反在旋轉(zhuǎn)涂層工藝期間被浪費(fèi)掉,或者需要用光刻法或者激光燒蝕法來(lái)除去旋轉(zhuǎn)涂層,因此,需要另外的操作步驟。
與形成微結(jié)構(gòu)的常規(guī)制造工藝相反,采用本發(fā)明的PMD工藝可將液體制造材料的小滴涂布在襯底上,而不會(huì)沾污襯底和流體制造材料。因此,本發(fā)明的PMD工藝特別適合用在高純室環(huán)境中,在這種環(huán)境中,例如在制造PLED顯示裝置或者PCBs時(shí)可以避免受到沾污。
本發(fā)明的PMD方法和系統(tǒng)一般包括采用PMD裝置,該裝置包括一個(gè)將流體生產(chǎn)材料涂布在襯底上的頭和噴頭組件,該組件包括許多獨(dú)立的噴頭。該P(yáng)MD頭連接于計(jì)算機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng),以便將流體制造材料的小滴準(zhǔn)確地涂布在襯底的預(yù)定位置,并可以分別控制各個(gè)噴頭。一般說(shuō)來(lái),該P(yáng)MD頭在與本發(fā)明的用于在襯底上形成微結(jié)構(gòu)的各種技術(shù)和方法聯(lián)用時(shí),具有很高的準(zhǔn)確度和精確度。
關(guān)于準(zhǔn)確度和精確度,可以采用PMD系統(tǒng)的準(zhǔn)直部件選擇和控制襯底和PMD頭之間的相對(duì)位置,該準(zhǔn)直部件作成為可以識(shí)別在襯底上的基準(zhǔn)標(biāo)記,并使該襯底與PMD頭準(zhǔn)直。為了增加PMD系統(tǒng)的準(zhǔn)確度,液滴診斷組件可以識(shí)別和分析個(gè)別噴頭的噴射特性和從噴頭中排出的小滴特性。本發(fā)明的PMD系統(tǒng)特別作成為可以各別控制噴頭的噴射特性和補(bǔ)償PMD頭噴頭之間的任何偏差。另外,該P(yáng)MD系統(tǒng)包括具有真空吸盤(pán)的工作臺(tái),該工作臺(tái)作成為可以使襯底相對(duì)于PMD頭牢固固定就位。該工作臺(tái)包括可以使襯底相對(duì)于PMD頭沿x-y水平面上的x軸和y軸移動(dòng)。在其它實(shí)施例中,該P(yáng)MD頭作成為可以相對(duì)于襯底運(yùn)動(dòng)。例如,PMD頭可以裝在一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)上,該P(yáng)MD頭也可以裝在一個(gè)直線的空氣墊組件上,該組件作成為可以使PMD頭沿水平面移動(dòng)。
為了能夠形成各種各樣的結(jié)構(gòu),本發(fā)明的PMD系統(tǒng)可互換地采用各種不同性能的PMD頭,以便涂布不同類型的流體制造材料。該P(yáng)MD頭可拆卸地連接于流體材料輸送系統(tǒng),以便將流體材料輸送給PMD頭。按照一個(gè)實(shí)施例,該輸送系統(tǒng)包括惰性管道,這種管道與PMD系統(tǒng)所用的各種流體材料不發(fā)生反應(yīng)。這種輸送系統(tǒng)還裝有過(guò)濾器和壓力控制器,因此,該輸送系統(tǒng)可以將干凈的流體生產(chǎn)材料以恒定的壓力輸送到該P(yáng)MD頭。在需要時(shí),該輸送系統(tǒng)可以被完全沖洗干凈,除去一種流體材料,然后補(bǔ)充另一種材料。
為了在使用和延續(xù)的不使用之間的時(shí)間維護(hù)和清洗該P(yáng)MD頭的噴頭,該P(yáng)MD系統(tǒng)采用可以沖洗噴頭的頭部覆蓋站和可以用吸濕布清洗噴頭的維護(hù)站。
取決于所用液體材料的特性和待形成的結(jié)構(gòu),可以使本文所述的一些特征或者所有特征與本發(fā)明的基本工藝相結(jié)合,用PMD頭將液體材料涂布在襯底上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),采用本發(fā)明的PMD技術(shù)可以簡(jiǎn)化制造工藝,并作成為成本低的工藝,例如使得在制造小批量制品時(shí)在經(jīng)濟(jì)上是可行的。本發(fā)明的PMD系統(tǒng)和工藝一般還能夠在襯底上高準(zhǔn)確度地形成微結(jié)構(gòu)。
從下面的說(shuō)明和所附的權(quán)利要求書(shū)可以明顯看出,本發(fā)明的這些和其它的目的和特征,或者可以通過(guò)下面說(shuō)明的本發(fā)明的實(shí)踐領(lǐng)會(huì)到這些。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明為了進(jìn)一步理解本發(fā)明的上述和其它的優(yōu)點(diǎn)和特征,下面參照其特定實(shí)施例,更詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,這些特定實(shí)施例例示在附圖中。應(yīng)當(dāng)看到,這些附圖僅示出本發(fā)明的典型實(shí)施例,因此,這些附圖不能認(rèn)為限制了本發(fā)明的范圍。下面參考附圖更加具體和詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,這些附圖是
圖1是本發(fā)明PMD系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的透視圖;圖2是圖1所示PMD系統(tǒng)的側(cè)視圖;圖3是圖1所示PMD系統(tǒng)的前視圖;圖4是圖1所示PMD系統(tǒng)的頂視圖;圖5示出安裝架一個(gè)實(shí)施例的透視圖,該安裝架用于將圖1所示PMD系統(tǒng)的PMD頭連接于PMD頭支承件;圖6示出圖5所示安裝架的側(cè)視圖,該安裝架連接于PMD頭支承件上,該安裝架包括流體制造輸送系統(tǒng)和溶劑輸送系統(tǒng)的管道;圖7示出圖6所示安裝支架和PMD頭支承件的側(cè)視圖,在該圖中,PMD頭已經(jīng)裝在安裝支架上,而且管道已經(jīng)連接于該P(yáng)MD頭;圖8示出本發(fā)明PMD系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例,該實(shí)施例包括可以控制PMD系統(tǒng)和各種部件的計(jì)算機(jī);圖9示出圖7所示安裝架、PMD頭和PMD頭支承件,在此圖中,安裝架和PMD頭已在PMD頭支承件上轉(zhuǎn)過(guò)90°;圖10示出PMD系統(tǒng)的頭部覆蓋站,該站包括托盤(pán)、可伸出的支承件和浸泡容器;圖11示出??空镜那耙晥D,該停靠站用于在不使用期間固定PMD頭,并用于將流體制造材料輸送到壓力敏感和壓力可控的工作袋中;圖12示出圖11所示??空镜膫?cè)視圖;圖13示出圖11所示??空镜那耙晥D,圖中PMD頭固定在??空局?;圖14示出PMD頭支承件的一個(gè)實(shí)施例,該支承件包括直線空氣墊組件;圖15示出PMD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例,該實(shí)施例包括許多固定在直線氣墊組件上的PMD頭支承件。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及以量和位置可控的方式在襯底上壓電微涂布(PMD)液體制造材料,由此制造或者形成微結(jié)構(gòu)。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“流體制造材料”和“流體材料”在廣泛方面被解釋為包括表現(xiàn)為低粘度的任何材料,這種材料適合于用PMD頭涂布在襯底上而形成微結(jié)構(gòu)。流體制造材料可以包括(但不限于)發(fā)光聚合物(LEPs),這種聚合物可以用來(lái)制造聚合物發(fā)光二極管顯示裝置(PLEDs和PolyLEDs)。流體制造材料還包括塑料、金屬、石蠟、焊料、焊劑、生物藥物制品、酸、光阻材料、溶劑、粘接劑和環(huán)氧樹(shù)脂。術(shù)語(yǔ)“流體制造材料”在本文可以互換地稱為“流體材料”。
在本文中定義的術(shù)語(yǔ)“涂布”一般指將流體材料的各個(gè)小滴涂布在襯底上的過(guò)程。術(shù)語(yǔ)“噴出”、“排出”、“形成圖案”和“涂布”在本文中可互換使用,具體指用PMD頭涂布流體材料。術(shù)語(yǔ)“小滴”和“液滴”也可以互換使用。
本文所定義的術(shù)語(yǔ)“襯底”應(yīng)廣泛解釋為包含具有表面的任何材料,該表面適合于在PMD處理期間接收流體材料。襯底包括(但不限于)玻璃板、移液管、硅晶片、瓷磚、硬塑料和軟塑料、金屬板以及薄板卷。在某些實(shí)施例中,涂布的流體材料本身可以形成襯底,因?yàn)樗鼈円舶m合于在PMD處理期間接收流體材料,例如在形成三維微結(jié)構(gòu)時(shí)接收流體材料。
本文定義的術(shù)語(yǔ)“微結(jié)構(gòu)”一般是指形成準(zhǔn)確度非常高的結(jié)構(gòu),該微結(jié)構(gòu)的尺寸定為可以固定在襯底上。因?yàn)榭梢愿淖儾煌r底的尺寸,所以術(shù)語(yǔ)“微結(jié)構(gòu)”不應(yīng)當(dāng)解釋為限于任何特定的尺寸,可以與術(shù)語(yǔ)“結(jié)構(gòu)”互換使用。微結(jié)構(gòu)可以包括一小滴流體材料、許多小滴的結(jié)合,或者在襯底上涂布小滴所形成的任何結(jié)構(gòu),例如二維的層,三維的構(gòu)造以及任何其它需要的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的PMD系統(tǒng)可根據(jù)用戶確定的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令進(jìn)行PMD處理,將流體材料涂布在襯底上。術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令”在本文中也稱作“程序模塊”或者“模塊”,一般包括子程序、程序、目標(biāo)程序(objects)、部件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等,這些指令補(bǔ)充特殊的抽象數(shù)據(jù)類型,或執(zhí)行特殊的任務(wù),例如執(zhí)行實(shí)施本發(fā)明PMD處理的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制,但不限于這種任務(wù)。該程序模塊可以貯存在任何計(jì)算機(jī)的可讀介質(zhì)中,包括(但不限于)RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM,或者其它的光盤(pán)存貯器、磁盤(pán)存貯器或者其它的磁性存貯裝置,或者可以貯存指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并能夠用通用和專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行存取的任何其它介質(zhì)。
按照本發(fā)明,噴墨頭可以在制造環(huán)境中涂布流體制造材料,從而按照本發(fā)明的PMD工藝,在襯底上形成流體制造材料的花樣,由此形成各種各樣結(jié)構(gòu)中的任何一種結(jié)構(gòu),如在下面專利中清楚說(shuō)明的那樣,這些專利在2002年5月31日同時(shí)遞交,它們是題為“微涂布裝置”的PCT專利申請(qǐng)No.……;題為“溫控真空吸盤(pán)”的PCT專利申請(qǐng)No.……;題為“聚合物發(fā)光二極管顯示器和印刷電路板等的工業(yè)微涂布系統(tǒng)”的PCT專利申請(qǐng)No.……;題為“可互換微涂布頭裝置和方法”的PCT專利申請(qǐng)No.……;題為“微涂布控制系統(tǒng)的波形發(fā)生器”的PCT專利申請(qǐng)No.……;題為“在微涂布控制系統(tǒng)中為改進(jìn)分辨率的過(guò)度時(shí)鐘脈沖方法”的PCT專利申請(qǐng)No.……;題為“用壓電微涂布法形成印刷電路板結(jié)構(gòu)”的PCT專利申請(qǐng)No.……。其中各個(gè)專利申請(qǐng)已作為參考包含在本文中。按照本發(fā)明,與用常規(guī)技術(shù)制造同一種結(jié)構(gòu)相比,可以以較低的成本,更高的效率和更準(zhǔn)確的方式制造很多種結(jié)構(gòu)。可以用PMD工藝制造的其它結(jié)構(gòu)不能用常規(guī)方法制造。另外,本發(fā)明的PMD工藝可與高純室環(huán)境相匹配,并且與在制造工藝期間和之后均不能受污染的流體制造材料相容。
按照一個(gè)實(shí)施例,本發(fā)明的PMD系統(tǒng)一般包括工作臺(tái)、真空吸盤(pán)、PMD頭、PMD頭支承件、準(zhǔn)直部件、流體材料輸送系統(tǒng)、液滴診斷組件、維修站、頭部覆蓋站、??空疽约坝?jì)算機(jī)系統(tǒng)。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使PMD系統(tǒng)具有可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)指令,并控制PMD系統(tǒng)的各種部件。
為了在襯底上涂布流體材料和/或者形成微結(jié)構(gòu),PMD裝置最好可相對(duì)于襯底移動(dòng)。PMD頭和襯底的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)移動(dòng)襯底和/或者PMD頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種運(yùn)動(dòng)可以是直線運(yùn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)。
對(duì)于直線運(yùn)動(dòng),PMD系統(tǒng)系采用線性馬達(dá)。在一個(gè)實(shí)施例中,該P(yáng)MD系統(tǒng)包括線性馬達(dá),該馬達(dá)作成可以用在高純室環(huán)境中,具有空氣墊,使得PMD頭的直線運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生由于摩擦產(chǎn)生的任何塵粒,污染高純室環(huán)境。該P(yáng)MD系統(tǒng)還包括滿足高純室嚴(yán)格要求的高效微??諝膺^(guò)濾器、特殊的支承件、馬達(dá)和組件。由線性馬達(dá)形成的運(yùn)動(dòng)還有利于在大的襯底例如在不能由工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的塑料卷上進(jìn)行PMD工藝。
在某些實(shí)施例中,PMD系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動(dòng)PMD頭的裝置,以適合大襯底和某些PMD工藝的要求。PMD頭的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括(但不限于)空氣墊和磁繼電器。在不能轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)PMD頭特別適合于使噴頭相對(duì)在襯底上涂布流體的方向形成一個(gè)縱傾角或者一個(gè)角度,這樣可以減小涂布的流體材料之間的空隙,增加總的分辨率。
在襯底上涂布直線時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)PMD系統(tǒng)和/或者襯底,使得襯底的運(yùn)動(dòng)方向與待涂布的直線方向相同,這樣也可以提高分辨率。這樣在襯底上涂布的各個(gè)小滴將落在先前小滴的軌跡上或者尾部,由此將不均勻形狀小滴的影響減少到最小,并提高了整個(gè)直線側(cè)部的分辨率。
圖1示出PMD系統(tǒng)10的若干部件,包括工作臺(tái)12、真空吸盤(pán)14、PMD頭16、PMD頭支承件18、準(zhǔn)直部件20、液滴診斷組件22、維護(hù)站24和頭部覆蓋站26。
如圖所示,工作臺(tái)和PMD頭支承件固定在一個(gè)固定的表面28上。該固定表面包括任何表面,該表面作成為可以使PMD系統(tǒng)10在運(yùn)行期間是穩(wěn)定的,盡量減小危及PMD系統(tǒng)10精度的振動(dòng)。按照一個(gè)實(shí)施例,該固定表面包括花崗石表面。然而應(yīng)當(dāng)看到,該固定表面28還可以包括其它材料和結(jié)構(gòu)。
圖2和3示出圖1所示PMD系統(tǒng)10的相應(yīng)側(cè)視圖和前視圖。如圖所示,該工作臺(tái)12包括頂部安裝板30和中間板組件32,其中各個(gè)板作成為可以在兩個(gè)不同方向中的一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。如圖1-3所示,真空吸盤(pán)14、頭部覆蓋站26、維護(hù)站24和液滴診斷組件22裝在工作臺(tái)12的頂部安裝板30上,因此,可以隨該頂部安裝板30一起運(yùn)動(dòng)。
具體是,頂部安裝板30連接于第一馬達(dá)34,該馬達(dá)可以沿第一方向如圖1所示的x軸方向驅(qū)動(dòng)頂部安裝板30,而中間板組件32連接于第二馬達(dá)36,該馬達(dá)可以沿第二方向如圖1所示的y軸方向驅(qū)動(dòng)該中間板組件32以及頂部安裝板30。該第一和第二馬達(dá)34和36可以單獨(dú)操作或者同時(shí)操作,使得在x-y水平面上工作臺(tái)可以相對(duì)于PMD頭16進(jìn)行任何需要的運(yùn)動(dòng)。因此,應(yīng)當(dāng)看到,工作臺(tái)可以同時(shí)在x-y平面的x方向或者y方向運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)12在x-y平面上的運(yùn)動(dòng)可使裝在工作臺(tái)12上的襯底移動(dòng)與PMD頭16準(zhǔn)直,并在進(jìn)行本發(fā)明PMD工藝時(shí)移動(dòng)襯底,如下面說(shuō)明的。還應(yīng)當(dāng)看到,工作臺(tái)12被作成為適合用在高純室環(huán)境中,在這種環(huán)境中,如果將部件配置在襯底的上面,則一般不應(yīng)用活動(dòng)部件,特別是其硬表面進(jìn)行彼此相摩擦運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)部件。
在進(jìn)行本發(fā)明的PMD工藝時(shí),真空吸盤(pán)14可以形成一種將襯底固定在工作臺(tái)12固定位置的合適裝置。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以考慮采用其它的固定襯底的結(jié)構(gòu)和方法,包括用于柔性材料的多輥組件。
如圖4所示,利用真空吸盤(pán)14、多孔金屬板42產(chǎn)生的空氣吸力產(chǎn)生的空氣負(fù)壓可以將襯底38固定在真空吸盤(pán)14的位置上。該多孔金屬板42可以從圖1中看到。按照一個(gè)實(shí)施例,多孔金屬板42是多孔鋁板,例如Winterthur的M-Tec Holding Ltd公司的子公司PortecLtd公司出售Metapor鋁板。然而也可以采用用其它材料作的其它類型多孔板。可以用任何其它合適的裝置,例如真空或者泵,通過(guò)多孔金屬板42抽吸空氣,這些裝置連接于真空吸盤(pán)14的抽吸口44。
真空吸盤(pán)14還包括連接件45,該連接件作成為可以使真空吸盤(pán)14內(nèi)的裝置與PMD系統(tǒng)10的控制裝置相互連接,該連接件45是例如插入DB9連接件的一系列插口,該連接件將真空吸盤(pán)14內(nèi)的裝置與控制系統(tǒng)相連接。按照一個(gè)實(shí)施例,在真空吸盤(pán)內(nèi)包括加熱源和溫度傳感器,該加熱源和溫度傳感器連接于控制系統(tǒng),從而使得操作者可以控制多孔金屬板42的溫度。
如圖4所示,襯底38裝在真空吸盤(pán)14上,位于凸緣支承件46之間,該凸緣支承件作成可以將襯底38準(zhǔn)直在真空吸盤(pán)14上。襯底38在真空吸盤(pán)14上的準(zhǔn)直可以確保流體制造材料涂布在襯底38的恰當(dāng)位置上。然而應(yīng)當(dāng)注意到,將襯底38裝在真空吸盤(pán)上的操作不能確保襯底38與PMD頭16的準(zhǔn)直達(dá)到執(zhí)行本發(fā)明PMD工藝所需要的允許精度。因此,應(yīng)當(dāng)按照本發(fā)明的方法使襯底38和PMD頭16準(zhǔn)確準(zhǔn)直。
在將襯底38對(duì)著凸緣支承件46裝在真空吸盤(pán)上時(shí),初步使襯底38和PMD頭16準(zhǔn)直,因?yàn)檎婵瘴P(pán)已經(jīng)與PMD頭16準(zhǔn)直。為了確保使真空吸盤(pán)14與PMD頭16準(zhǔn)直,在真空吸盤(pán)16上形成兩個(gè)參照點(diǎn)48。如下面說(shuō)明的,可以利用準(zhǔn)直部件20用光學(xué)方法檢測(cè)該參照點(diǎn)48,該參照點(diǎn)總的確定真空吸盤(pán)14是否正確地與PMD頭16準(zhǔn)直。如果真空吸盤(pán)14沒(méi)有正確準(zhǔn)直,則移動(dòng)該真空吸盤(pán)14,直至達(dá)到要求的準(zhǔn)直。
為了使真空吸盤(pán)14和襯底38達(dá)到正確準(zhǔn)直,該真空吸盤(pán)14包括步進(jìn)馬達(dá)52、彈簧54和轉(zhuǎn)臂56。該轉(zhuǎn)臂56的第一端58連接于步進(jìn)馬達(dá)52,而其第二端60連接于真空吸盤(pán)14和彈簧。該真空吸盤(pán)14還可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于工作臺(tái)12角上的樞軸62。在起動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)后,這種機(jī)構(gòu)一般可使真空吸盤(pán)14繞角上的樞軸62轉(zhuǎn)動(dòng)。
按照一個(gè)實(shí)施例,該步進(jìn)馬達(dá)包括延伸臂64,該臂可以可控地伸出,將力作用在轉(zhuǎn)臂56的第一端部58,由此使轉(zhuǎn)臂56繞支點(diǎn)66順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從圖4頂視圖看去的方向)。因?yàn)檗D(zhuǎn)臂56的第二端60連接于真空吸盤(pán)14,所以這種結(jié)構(gòu)使真空吸盤(pán)繞角上的樞軸62反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。真空吸盤(pán)14也可以向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。例如當(dāng)步進(jìn)馬達(dá)52的臂64縮進(jìn)時(shí),彈簧54便收縮,迫使轉(zhuǎn)臂56的第二端60移向彈簧54,由此使真空吸盤(pán)14繞角上的樞軸62順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
可以在任何時(shí)間用PMD系統(tǒng)10轉(zhuǎn)動(dòng)真空吸盤(pán)14,使真空吸盤(pán)14或者襯底38與PMD頭16達(dá)到要求的準(zhǔn)直。也可以轉(zhuǎn)動(dòng)真空吸盤(pán)14使襯底38與PMD頭達(dá)到要求的不準(zhǔn)直,在襯底38上形成的某些微結(jié)構(gòu)時(shí)需要這種不準(zhǔn)直。按照一個(gè)實(shí)施例,可以在PMD頭支承件18上使PMD頭16相對(duì)于襯底38轉(zhuǎn)動(dòng),這樣也能達(dá)到襯底38和PMD頭16之間所需要的準(zhǔn)直,該支承件18具有例如下面說(shuō)明的轉(zhuǎn)盤(pán)。
下面特別說(shuō)明準(zhǔn)直部件20。如圖1、3所示,該準(zhǔn)直部件20固定連接于PMD頭支承件18。按照一個(gè)實(shí)施例,該準(zhǔn)直部件20包括照相機(jī)。該照相機(jī)可以是數(shù)碼照相和光學(xué)照相的任何組合,最好連接于光學(xué)/數(shù)碼識(shí)別模塊,該模塊可以辨認(rèn)真空吸盤(pán)14上的參照點(diǎn)48以及刻在襯底38上的準(zhǔn)確準(zhǔn)直標(biāo)記。這些準(zhǔn)直標(biāo)記一般稱作基準(zhǔn)標(biāo)記,通常形成在襯底38上,一般太小,不能通過(guò)裸眼看到。在一個(gè)實(shí)施例中,該基準(zhǔn)標(biāo)記包括蝕刻在襯底38上的垂直叉絲。
按照一個(gè)實(shí)施例,可以用基準(zhǔn)標(biāo)記作襯底38和PMD頭16準(zhǔn)直的基準(zhǔn),因?yàn)閮H有襯底38邊緣的準(zhǔn)直通常不能準(zhǔn)確到足以在襯底38上制造某些制品所需要的準(zhǔn)確度微結(jié)構(gòu)。例如,在一個(gè)實(shí)施例中,PMD系統(tǒng)10將聚合物的小滴以加減10個(gè)微米的精確度涂布在PLED顯示器的像素上,這個(gè)精度約為頭發(fā)絲直徑的1/10。應(yīng)當(dāng)看到,本發(fā)明PMD系統(tǒng)以這種準(zhǔn)確度涂布流體材料的這種特性是對(duì)先有技術(shù)的提高。
將襯底38裝在真空吸盤(pán)14上時(shí),PMD系統(tǒng)10可以自動(dòng)地采用與準(zhǔn)直部件20連接的照相機(jī)和光學(xué)識(shí)別模塊來(lái)確定在襯底38上的基準(zhǔn)標(biāo)記或者其它參考標(biāo)記。如果需要,真空吸盤(pán)14或者PMD頭16可以自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),校正PMD頭16襯底38之間的任何不準(zhǔn)直。這樣便可以在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)使PMD頭16和襯底38之間達(dá)到約3微米以內(nèi)公差的準(zhǔn)直。最后,在達(dá)到要求的準(zhǔn)直后,按照本發(fā)明的工藝,PMD系統(tǒng)10能夠準(zhǔn)確地將流體材料的小滴涂布在襯底38的預(yù)定位置。
按照一個(gè)實(shí)施例,在工作臺(tái)12上的襯底38于PMD頭16的下面移動(dòng)的同時(shí),用PMD頭16涂布小滴,由此在襯底38上形成微結(jié)構(gòu)。例如,可以在工作臺(tái)12使襯底38于PMD頭的下面沿x軸移動(dòng)時(shí),在襯底38上形成小滴的行。該工作臺(tái)還可以在這些涂布的行之間沿y軸運(yùn)動(dòng),由此形成許多行。該工作臺(tái)還可以同時(shí)沿x軸和y軸的方向以任何方式運(yùn)動(dòng),從而可以在襯底的任何部分準(zhǔn)確形成各種結(jié)構(gòu)。
如上所述,雖然可以調(diào)節(jié)襯底38與PMD頭16的準(zhǔn)直,但是當(dāng)PMD頭16不能正確噴射時(shí)也會(huì)發(fā)生問(wèn)題。PMD頭16可以包括任何數(shù)目的噴頭。按照一個(gè)實(shí)施例,PMD頭16包括噴頭組件(未示出),該組件具有約1個(gè)到約256個(gè)噴頭。即使一個(gè)噴頭噴射不正確,則襯底38與PMD頭16的準(zhǔn)直也會(huì)失去作用。因此,重要的是,區(qū)分各個(gè)噴頭的噴射特性,并校正可能存在的噴射缺陷。一旦知道各別噴頭的噴射特性,則可以用本發(fā)明的計(jì)算機(jī)模塊各別控制這些噴頭,從而達(dá)到流體材料從這些噴頭中噴出所要求的噴射特性。
還提供圖1-4所示液滴診斷組件22來(lái)測(cè)量和確定PMD頭16各別噴頭的噴射特性。該液滴診斷組件一般包括照相機(jī)68,該照相機(jī)具有數(shù)碼照相和光學(xué)照相的任何聯(lián)合性能,最好連接于光學(xué)/數(shù)碼識(shí)別計(jì)算機(jī)模塊,該模塊可以識(shí)別各別噴頭的不同噴射特性。
按照一個(gè)實(shí)施例,該液滴診斷組件22可以在液滴從噴頭排出時(shí)拍攝該小滴的各種像,然后分析該小滴的液滴特性,由此確定各別噴頭的噴射特性。如果只有一個(gè)PMD頭的噴頭沒(méi)有正確噴射,則液滴診斷組件和相應(yīng)的模塊可以檢測(cè)出這種錯(cuò)誤。然后,該P(yáng)MD系統(tǒng)10將用下面說(shuō)明的維護(hù)操作自動(dòng)修理該噴頭。如果這種誤差不能自動(dòng)校正,則PMD系統(tǒng)10將向操作者發(fā)出警報(bào),使制造操作停止,由此可以防止在裝置生產(chǎn)時(shí)間的高昂損失。然后如果需要,操作者可以修理或者替換該P(yáng)MD頭16。
按照一個(gè)實(shí)施例,液滴診斷組件20的照相機(jī)68是一種直角照相機(jī)68,該照相機(jī)可以裝在工作臺(tái)12上。還可以應(yīng)用背景光裝置例如頻閃光裝置69來(lái)提高照相機(jī)68拍攝的像的質(zhì)量,并拍攝飛行中微粒的像,如照相技術(shù)中周知的那樣。為了進(jìn)行液滴診斷,使PMD頭16在照相機(jī)68和頻閃光裝置69之間,在頭部覆蓋站26的上面移動(dòng)。隨后使PMD頭16的噴頭噴出小滴,噴到頭部覆蓋站26中。接著,如下面說(shuō)明的,拍攝從噴頭噴出小滴的兩個(gè)正交像,確定小滴的特性和噴頭的噴射特性。待測(cè)試的噴頭最好居中配置在照相機(jī)的視場(chǎng)內(nèi),以便盡量提高準(zhǔn)確度,而且最好個(gè)別測(cè)試這些噴頭。
按照一個(gè)實(shí)施例,首先在PMD頭位于第一位置時(shí)拍攝第一小滴的第一像,然后在PMD頭16轉(zhuǎn)過(guò)90°之后拍攝同一噴頭噴射的第二小滴的第二像。按照另一實(shí)施例,可以用兩個(gè)正交配置的照相機(jī)同時(shí)拍攝一個(gè)小滴的兩個(gè)像。在拍攝小滴的像時(shí),PMD系統(tǒng)10的光學(xué)識(shí)別模塊利用像和噴射信息計(jì)算液滴的體積、液滴速度、液滴的噴頭位置、液滴的偏角以及液滴的形狀,據(jù)此,PMD系統(tǒng)10補(bǔ)償PMD頭16噴頭之間的任何缺陷或者變化。
利用小滴的高度和/或者寬度計(jì)算液滴體積,或者利用一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)的成像面積來(lái)計(jì)算體積。在兩種計(jì)算方式中,根據(jù)特定應(yīng)用所需的準(zhǔn)確度和精確度,均采用照相機(jī)68拍攝的像來(lái)計(jì)算或者估計(jì)小滴的三維形狀。如果小滴的體積太大或者太小,則PMD系統(tǒng)10可以調(diào)節(jié)噴頭排出小滴的頻率,進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。例如,可以改變輸送到PMD頭16的電壓和波長(zhǎng)來(lái)補(bǔ)償有問(wèn)題的液滴體積。功率越小,發(fā)射的小滴越小,而功率越大,發(fā)射的小滴越大。在進(jìn)行校正后,還需要用迭代方法重新分析噴頭和相應(yīng)的小滴,以便進(jìn)行細(xì)調(diào)。
校正有問(wèn)題液滴體積的第二種方法是改變PMD工藝期間涂布小滴的數(shù)目和頻率。雖然按照這種方法,各別小滴的體積仍保持不變,但是可以增加或者降低噴射液滴的頻率,控制襯底上涂布的液體材料的量。在將小滴涂布成行,或者需要用多個(gè)液滴來(lái)達(dá)到要求的液滴體積時(shí),這種補(bǔ)償液滴體積的方法是特別有用的。改變涂布小滴頻率的這種方法在本文中稱作微時(shí)鐘脈沖方法。
微時(shí)鐘脈沖方法是本發(fā)明提供的一種方法,用于克服涂布變速性缺陷例如供量不足的缺陷,這種缺陷涉及這樣一種狀態(tài),即流體材料沒(méi)有及時(shí)地補(bǔ)充到流體室中,讓噴頭噴射?,F(xiàn)有的打印頭工藝通常將打印頭的時(shí)鐘頻率限制在供量不足之前便可以完成打印的最大頻率。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)看出,這對(duì)于PMD頭的分辨率也形成一種實(shí)際限制,特別是在考慮到許多噴頭通常由單一的時(shí)鐘頻率操作時(shí)。
為了克服先有技術(shù)的缺陷和各別控制PMD裝置的噴頭,本發(fā)明采用微時(shí)鐘脈沖方法,人為增加輸送到PMD裝置的時(shí)鐘脈沖周期或者信號(hào)的頻率,增加到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)定的涂布速度。在PMD工藝期間,PMD系統(tǒng)還可以采用另外的時(shí)鐘脈沖周期來(lái)控制涂布流體的分辨率和量。在一個(gè)實(shí)施例中,該P(yáng)MD系統(tǒng)使時(shí)鐘脈沖周期的頻率增加到比預(yù)定涂布速度大10倍,由此使得PMD系統(tǒng)可以在涂布頻率的1/10頻率范圍內(nèi)控制涂點(diǎn)的位置。
即是涂布頻率不能克服供量不足的限制,仍然可以在微時(shí)鐘脈沖頻率將時(shí)鐘周期和信息輸送到PMD裝置,因?yàn)镻MD系統(tǒng)的可執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令不允許實(shí)際的涂布信息超過(guò)供量不足頻率。在本實(shí)施例中,可以通過(guò)向各個(gè)噴頭輸送“填充數(shù)據(jù)”或者空白數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn),每10個(gè)時(shí)鐘周期中輸送約9個(gè)空白脈沖。因此,PMD裝置接收的數(shù)據(jù)若干倍地大于用來(lái)涂布的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)正比于除以實(shí)際涂布時(shí)鐘脈沖速度的微時(shí)鐘脈沖。這樣便可以使現(xiàn)有打印頭工藝的分辨率提高10倍或者更多,而不影響最大的涂布速度。
微時(shí)鐘脈沖法特別有益于提高在襯底上涂布流體材料的分辨率。具體是,可以更準(zhǔn)確地控制線條或者圖案的開(kāi)始和結(jié)束。在時(shí)鐘脈沖周期的頻率設(shè)定在比預(yù)定涂布速度大10倍的現(xiàn)有實(shí)施例中,可以用PMD裝置涂布流體材料,其準(zhǔn)確度比以前的準(zhǔn)確度高10倍,在同一涂布速度下達(dá)到先前允許分辨率寬度的1/10寬度。
還可以應(yīng)用微時(shí)鐘脈沖來(lái)控制流體材料涂布在襯底上的體積。例如,如果需要涂布更多的流體以補(bǔ)償性能差的噴頭,或者只增加材料的厚度,則可以將相應(yīng)的噴頭調(diào)定在用比其它噴頭高的頻率來(lái)噴射流體材料的小滴。例如,指定的噴頭可以調(diào)定在每9個(gè)時(shí)鐘脈沖中噴射一次,而其它噴頭可以調(diào)定在每10個(gè)時(shí)鐘脈沖噴射一次。因此,這種方法可以使指定噴頭比其它噴頭噴射更多的流體材料,增中約11%。同樣,也可以使原本噴射太多流體的噴頭降低其噴射頻率。
在PMD裝置轉(zhuǎn)動(dòng)和噴頭不垂直準(zhǔn)直時(shí),在對(duì)液滴速度或者液滴偏角的差別進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),在需要更高分辨率放置各別涂點(diǎn)以及需要嚴(yán)格控制涂布在襯底上的流體量時(shí),微時(shí)鐘脈沖法也是特別有用的。
如已經(jīng)說(shuō)明的,微時(shí)鐘脈沖法一般要求送到PMD裝置的時(shí)鐘脈沖周期的頻率比預(yù)定涂布頻率高許多倍。微時(shí)鐘脈沖頻率與涂布頻率的比值控制分辨率的可能增加。用于噴射流體材料產(chǎn)生涂點(diǎn)圖案的可執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令必須考慮分辨率的可能增加,并注入為零的“填充數(shù)據(jù)”,以便在等待周期輸送到PMD裝置。各個(gè)涂層周期的等待周期數(shù)目等于微時(shí)鐘脈沖頻率與涂布頻率之比。
在補(bǔ)償“縱傾角”時(shí)微時(shí)鐘脈沖法也是有效的,該縱傾角是PMD工藝期間PMD裝置相對(duì)于襯底的運(yùn)動(dòng)所進(jìn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)時(shí)鐘脈沖頻率與實(shí)際涂布頻率之比,使PMD裝置縱向傾斜將導(dǎo)致分辨率可以準(zhǔn)確到涂點(diǎn)的幾分之一以內(nèi)。微時(shí)鐘脈沖法可以通過(guò)注入“填充數(shù)據(jù)”補(bǔ)償縱向傾斜,該縱向傾斜等于傾斜噴頭相對(duì)于襯底垂直運(yùn)動(dòng)偏移形成的間隙。
噴頭噴射時(shí)間(Tf)和照相機(jī)頻閃裝置起動(dòng)時(shí)間(Ts)之差是飛行時(shí)間Tf-Ts=Tt,利用這種時(shí)間延遲Tt可以計(jì)算液滴速度。然后利用光學(xué)識(shí)別模塊計(jì)算飛過(guò)的距離(Dt),該距離是液滴中心和噴頭中心之間的距離。最后,將飛行距離除以飛行時(shí)間(Dt/Tt),這樣便可得到液滴速度。
在流體材料的液滴打在襯底上時(shí)確定液滴速度,在襯底運(yùn)動(dòng)時(shí)這一點(diǎn)是特別重要的。可以通過(guò)使小滴的噴射時(shí)間偏移來(lái)校正液滴速度的問(wèn)題,以便補(bǔ)償太高或太低的液滴速度。然后按照本發(fā)明確定噴射時(shí)間的調(diào)節(jié),因?yàn)橐旱嗡俣群偷揭r底的距離是已知的。對(duì)于太高的液滴速度,可以延遲噴射時(shí)間,而對(duì)于太低的液滴速度,可以加快噴射時(shí)間。
調(diào)節(jié)頻閃光裝置69的照明周期,直至離開(kāi)噴頭的液滴被照相,由此可以確定液滴噴頭的位置。然后準(zhǔn)確確定噴頭的精確位置或者配置。如下面說(shuō)明的,在校正液滴偏角時(shí)可以隨同校正不整合的液滴位置。
然后確定液滴偏角,方法是將噴頭噴出的流體液滴噴到預(yù)定的距離(因?yàn)橐阎旱嗡俣?,所以可以作到這一點(diǎn)),然后在該距離確定液滴的中心。隨后,利用該液滴的中心和液滴的噴頭位置來(lái)計(jì)算偏角。按照一個(gè)實(shí)施例,可以在x-y水平面的x方向和y方向計(jì)算該偏角,由此可以得到真實(shí)的三維液滴偏角。
校正液滴偏角和不整合液滴噴頭位置的方法是,應(yīng)用噴頭位置和液滴偏角,然后計(jì)算液滴將落到的位置,將此位置與預(yù)料落到的位置相比較。隨后加快或者延遲噴射時(shí)間,從而可以補(bǔ)償小滴預(yù)定軌跡和實(shí)際軌跡的任何偏差。
通過(guò)分析用照相機(jī)68以及光學(xué)識(shí)別模塊得到的圖像,看看在主要小滴的外面是否存在任何不正常的形狀,由此可以確定液滴的形狀。這樣作主要是檢查小滴是否具有顯著的托尾現(xiàn)象或者相應(yīng)的伴隨液滴。術(shù)語(yǔ)“伴隨液滴”一般指與該小滴同時(shí)發(fā)射的流體材料,但該材料已與小滴分開(kāi)。
液滴形狀分析是合格/不合格試驗(yàn)分析。如果液滴確實(shí)具有異常形狀或者相應(yīng)的伴隨液滴,則PMD系統(tǒng)以兩種一般方法中的一種方法校正此問(wèn)題。第一種方法是,用PMD系統(tǒng)10的可執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令改變噴射小滴的噴頭的電壓和脈沖寬度設(shè)定。在使用新的流體材料或者PMD頭16時(shí),以及缺陷遍布于PMD噴頭16的整個(gè)噴頭組件上時(shí),通常采用這種校正。當(dāng)PMD頭16和流體材料不是新的時(shí),PMD頭的噴頭很可能發(fā)生堵塞或者需要修理。因此,校正異常液滴形狀的第二種方法是在PMD系統(tǒng)10上進(jìn)行維修,以除去PMD頭16的噴頭堵塞或者進(jìn)行修理。如果自動(dòng)維修不能修理噴頭,則裝置在事前向使用人發(fā)出警報(bào),由此避免材料和制品的不必要浪費(fèi),這對(duì)于高生產(chǎn)率和高成本的制造工藝是特別重要。
PMD系統(tǒng)10的液滴診斷組件22和準(zhǔn)直部件20是優(yōu)于先有打印工藝的一種創(chuàng)新,因?yàn)榭梢岳靡旱卧\斷組件22和準(zhǔn)直部件20提高準(zhǔn)確度。另外,現(xiàn)有的打印和形成圖案系統(tǒng)不能夠測(cè)量或準(zhǔn)確準(zhǔn)直噴頭和襯底38的位置、角度和運(yùn)行,而且在這種系統(tǒng)中也沒(méi)有任何動(dòng)力來(lái)研究高生產(chǎn)率和高成本制造工藝所需的準(zhǔn)確準(zhǔn)直方法。開(kāi)發(fā)的用于使PMD頭16和相應(yīng)的噴頭與襯底38準(zhǔn)直的這些系統(tǒng)能使本發(fā)明的PMD工藝形成需要高準(zhǔn)確度的微結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明PMD系統(tǒng)10提供的無(wú)數(shù)變位調(diào)節(jié)可以在一個(gè)大面積上形成一致性。另外,本發(fā)明的PMD系統(tǒng)10除在x軸方向和y軸方向運(yùn)動(dòng)之外還可控制縱向傾斜。具體是,可利用PMD頭16的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)改變噴頭組件相對(duì)于襯底的縱向傾斜,從而控制PMD工藝的精確度。另外,由PMD系統(tǒng)10提供光學(xué)識(shí)別和校正還可控制液滴的粒度。另外,本發(fā)明的PMD系統(tǒng)10可以在高純環(huán)境中提供這種一致性、可調(diào)節(jié)性和控制性,因?yàn)樵揚(yáng)MD頭16不與襯底接觸,該襯底只接收由PMD頭涂布的材料。
雖然PMD頭16和襯底38的準(zhǔn)直迄今被說(shuō)明為是在將襯底裝在PMD系統(tǒng)上以后的一個(gè)執(zhí)行步驟,但是應(yīng)當(dāng)看到,在替換PMD頭16,或者將PMD頭裝在PMD頭支承件18上時(shí),可以隨時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)直。圖5-7示出本發(fā)明所用的安裝支架70,該支架將PMD頭連接于PMD頭支承件。另外,該安裝支架70包括閂鎖機(jī)構(gòu)74,該閂鎖機(jī)構(gòu)可以將PMD頭16固定就位于頂著安裝支架70的位置。該閂鎖機(jī)構(gòu)74一般包括閂鎖臂76,該臂可以卡緊在PMD頭16中形成的相應(yīng)凹槽內(nèi)。該閂鎖臂76由圖9所示的杠桿78操作,該杠桿位于安裝支架70的相反側(cè),該安裝支架70還包括基準(zhǔn)點(diǎn)80,在用閂鎖臂76將PMD頭固定在安裝支架70上時(shí),可以應(yīng)用這些基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)確保PMD頭正確地與安裝支架70準(zhǔn)直。
圖7示出PMD頭16的一個(gè)實(shí)施例,該P(yáng)MD頭連接于圖6所示的安裝支架70。如圖所示,PMD頭16包括盒子90、流體入口92、溶劑入口94、內(nèi)部的PMD頭部件96和噴頭組件98。在使用期間,流體材料經(jīng)入口92進(jìn)入PMD噴頭16,并經(jīng)內(nèi)部的PMD頭部件96流到噴頭組件98,在該組件中,流體經(jīng)噴頭組件98的噴頭最后噴射到襯底上。
按照一個(gè)實(shí)施例,PMD頭的部件96包括液體材料容器、隔膜和壓電傳感器例如鋯鈦酸鉛Pb(Zr,Ti)O3或者PZT傳感器,這種傳感器產(chǎn)生聲波,該聲波適合于通過(guò)噴頭組件96的噴頭噴射流體材料。在壓電傳感器通電時(shí),該隔膜和壓電傳感器便產(chǎn)生聲脈沖。當(dāng)該聲脈沖的作用力足以克服流體制造材料的表面張力時(shí),噴頭組件98的噴頭便排出流體材料的微液滴。改變輸送到壓電傳感器的功率便可以控制排出小滴的速度和體積。
本發(fā)明的PMD系統(tǒng)可以控制由PMD頭16排出的小滴的體積。按照一個(gè)實(shí)施例,該P(yáng)MD頭排出的流體材料小滴小到約10pL,頻率達(dá)到每秒成千的小滴。因?yàn)榭梢詫⑿〉胃淖兊揭蟮捏w積和頻率,以適應(yīng)各種類型的流體制造材料、襯底和微結(jié)構(gòu)形狀,所以可以看出,本發(fā)明不限于以特定的體積、頻率或者形狀噴射流體材料的小滴。
常規(guī)的噴墨頭(“噴頭”)可以容易地配用本發(fā)明的至少一些流體材料。因此,本發(fā)明可以擴(kuò)大應(yīng)用現(xiàn)有的噴頭或者將來(lái)生產(chǎn)的噴頭,包括現(xiàn)在已經(jīng)制造的噴頭,或者將來(lái)由第三方生產(chǎn)的噴頭,以及用于噴墨印刷系統(tǒng)中噴射墨水的已制造或?qū)⒁圃斓膰婎^。
按照一個(gè)實(shí)施例,本發(fā)明的PMD系統(tǒng)10包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),該系統(tǒng)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令,產(chǎn)生如各種印刷頭技術(shù)需要的各種數(shù)字波形、電源電流和數(shù)字信號(hào)。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)際上可以裝在單獨(dú)的PMD系統(tǒng)的部件中,或者如圖8所示,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100被嵌入,該系統(tǒng)連接于PMD系統(tǒng)的不同部件,由此,操作者可以在獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上控制各個(gè)PMD系統(tǒng)的部件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100可以包括在本文中說(shuō)明的各種控制系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,本發(fā)明的PMD系統(tǒng)10可以容易地互換具有不同性能和功能的各種PMD頭16。例如,按照一個(gè)實(shí)施例,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100將現(xiàn)有的打印頭工藝的電子部分分成兩個(gè)不同的部分,即主要電子部分和個(gè)性化電子部分,專用電子部分可以裝在各個(gè)PMD頭16內(nèi),或者裝在獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100內(nèi)。
主要電子部分包括對(duì)于所有PMD頭16通用的基本信號(hào)和信息,即待涂布的涂點(diǎn)圖案(涂布數(shù)據(jù))、由斜率、持續(xù)時(shí)間和振幅確定的二維波形、用在PMD頭16上的接地電壓和最大電壓以及設(shè)計(jì)用于PMD頭噴射液體材料液滴的時(shí)鐘頻率。該主要電子部分通常貯存在計(jì)算機(jī)的可程序化存貯盤(pán)上,這些存貯盤(pán)上可以形成這些內(nèi)容,并貯存起來(lái),用于各種類型的PMD頭16。
這種個(gè)性化的電子部分包括固件,這種固件專用于某些頭部制造商和模型,通常需要定制的信號(hào)裝置和連接件。該個(gè)性化的電子部分在使用期間接收主要電子部分的定制的波形和信息。個(gè)性化的電子部分通常貯存在計(jì)算機(jī)的可讀介質(zhì)上,例如定制的個(gè)性卡上。在一個(gè)實(shí)施例中,已研制出用于PMD系統(tǒng)10各種PMD頭16的定制個(gè)性化卡。
由于采用這種方式配置電子學(xué)部分,所以本發(fā)明的PMD系統(tǒng)10其頭部是獨(dú)立的,因此在各種PMD頭16之間具有互用性,因此,PMD系統(tǒng)10適合用于各種現(xiàn)有和新提出的工藝。換言之,可以替換PMD系統(tǒng)10所用的PMD頭16,而不需要對(duì)PMD系統(tǒng)10作任何硬件改變。甚至可以采用不同制造商制造的具有不同尺寸的壓電頭,并裝在本發(fā)明的PMD頭16中,這些壓電頭包括第三方制造的頭和現(xiàn)有的頭,或者原來(lái)涂布的流體材料不是本發(fā)明流體材料的頭。應(yīng)當(dāng)看出,與先有技術(shù)相比這是一個(gè)進(jìn)步,在先有技術(shù)中,現(xiàn)有壓電頭設(shè)計(jì)用于特定的頭工藝,只能用于一種壓電頭,則限制了現(xiàn)有裝置的更新,以適合新的和正發(fā)展的壓電頭工藝。以這種方式配置電子部分的另一個(gè)有利之點(diǎn)是,可以各別控制PMD頭的噴頭,以校正可能存在的不規(guī)整性。
下面參考圖6和圖7,圖中示出如何用管子110將PMD頭16與流體材料輸送系統(tǒng)102和溶劑輸送系統(tǒng)104連接起來(lái)。如圖所示,管道110包括快速松開(kāi)適配件111,該適配件作成為可以在不使用期間例如在用另一個(gè)頭換下PMD頭16時(shí),方便地將PMD頭16的管道100移到保存裝置112上。
圖6和7還示出過(guò)濾器116如何連接于管子110,從而過(guò)濾輸送到PMD頭16的流體材料。雖然在圖中沒(méi)有示出,但是也可以配置一種過(guò)濾器,以確保輸送到PMD頭16的溶劑是清潔的。按照本發(fā)明,如下面詳細(xì)說(shuō)明的,在沖洗操作期間,將溶劑輸送到PMD頭16,沖洗PMD頭中的流體材料。
下面參考圖9,圖中示出安裝支架70如何相對(duì)于PMD頭支承件18轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖所示,該安裝支架70已經(jīng)從圖6和7所示的位置轉(zhuǎn)動(dòng)90°。按照本發(fā)明,可以利用轉(zhuǎn)盤(pán)72使安裝支架70轉(zhuǎn)動(dòng),該轉(zhuǎn)盤(pán)可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于PMD頭支承件18的底部。PMD頭16的轉(zhuǎn)動(dòng)可方便地使上面說(shuō)明液滴診斷組件拍攝正交像。也可以利用PMD頭16的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)改變噴頭組件98相對(duì)于襯底的縱向傾斜,從而精確控制襯底上小滴行之間的距離。
按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例,圖9還示出基準(zhǔn)點(diǎn)80如何偏壓在PMD頭16上,以確保PMD頭16的準(zhǔn)直。該基準(zhǔn)點(diǎn)80最好包括能夠使PMD頭16與安裝支架70準(zhǔn)直硬鋼。在PMD頭16的頂表面和安裝支架70之間也可以配置另外的基準(zhǔn)點(diǎn)120,以便PMD頭16與安裝支架70準(zhǔn)直。當(dāng)PMD頭16與安裝支架70不準(zhǔn)直時(shí),由噴頭噴射的小滴液滴噴射角可能偏移,在這種情況下,液滴診斷組件如上面大體說(shuō)明的那樣,可以檢測(cè)和補(bǔ)償任何不準(zhǔn)直。然而如果這種不準(zhǔn)直相當(dāng)顯著,則需要將PMD頭16重新裝在安裝支架70上。
下面轉(zhuǎn)到圖10,詳細(xì)說(shuō)明頭部覆蓋站26。如圖所示,該頭部覆蓋站26一般包括裝在可伸長(zhǎng)支架132上的托盤(pán)130和浸泡液池。頭部覆蓋站的一個(gè)用途是在不使用期間接收和沖洗PMD頭16的噴頭,以保持噴頭不被干燥和不被堵塞。例如,在一段時(shí)間不用PMD頭16時(shí),可以將頭部覆蓋站26直接移到PMD頭16的下面,并利用該可伸長(zhǎng)的支承件132升高托盤(pán)130,直至PMD頭16的噴頭組件98進(jìn)入浸泡液池134。該浸泡液池134中充滿溶劑,該溶劑與流體材料是相匹配的,因此,可以保持噴頭組件98不干燥。該浸泡液池134由PMD頭16或者其它的輸送裝置供給溶劑,例如用直接連接于溶劑輸送系統(tǒng)(未示出)的管子供給。
頭部覆蓋站26的另一用途是在液滴診斷期間,收集從PMD頭16噴出的任何流體材料。例如,在液滴診斷期間,流體材料可以落在托盤(pán)130的任何部分。落在托盤(pán)130上的過(guò)量流體和溶劑用連接于托盤(pán)130的排液管138除去。
按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,PMD頭是可互換的,并可以用手動(dòng)或自動(dòng)方法進(jìn)行切換。在一個(gè)實(shí)施例中,該P(yáng)MD頭包括快速連接適配件,而該P(yáng)MD系統(tǒng)包括可以自動(dòng)切換PMD裝置的裝置。作為一個(gè)例子(但不限于此例),門(mén)形架上的相互作用面和PMD頭上的相應(yīng)相互作用面是一種自動(dòng)切換PMD頭的適合裝置。該門(mén)形架是一個(gè)臂,該P(yáng)MD頭可拆卸地連接于該臂。當(dāng)PMD頭用另一個(gè)PMD頭切換時(shí),從門(mén)形架的相互作用面上用手動(dòng)方法或自動(dòng)方法卸下該P(yáng)MD頭,然后放在裝置的支架上。隨后用手動(dòng)方法或自動(dòng)方法將替代的PMD頭放置在該門(mén)形架的相互作用面上。在將新的PMD頭固定后,使該門(mén)形架定位在要求的位置,以便準(zhǔn)直、測(cè)試和校正該P(yáng)MD頭。
如圖11-13所示,還可以配置??空?40,以便在不使用期間浸泡PMD頭16的噴頭。當(dāng)PMD頭16預(yù)定在一段較長(zhǎng)的時(shí)間不使用時(shí),或者PMD頭16僅僅是用于PMD系統(tǒng)若干PMD頭中的一個(gè)頭時(shí),該??空?40是特別有用的。在這種情況下,可以將不用的PMD頭貯存在個(gè)別的停靠站140,從而防止PMD頭的噴頭變干。
如圖11和12所示,停靠站140包括用于安裝PMD頭、液池托盤(pán)144和浸泡池146的安裝支架142。安裝支架142作成為可以使PMD頭16保持在使PMD頭16的噴頭組件98進(jìn)入浸泡液池146的位置,如圖13所示,該液池托盤(pán)144作成為可以收集在沖洗操作期間從PMD頭流出的任何流體材料,如下面說(shuō)明的。因此,液池托盤(pán)144還包括排液管148,該排液管可以排出沖洗期間由液池托盤(pán)144收集的任何溶劑和流體材料。沖洗后的流體材料和溶劑可以流到貯存容器,以便容易處理。
圖11和12還示出??空?40如何作成為連接流體輸送系統(tǒng)150的一部分。具體是,停靠站140包括貯存室152,該貯存室作成為可以裝入工作袋154。在使用期間,首先將流體材料泵入到工作袋154中,流體材料裝在該袋中,直至流體最后輸送到PMD頭。按照一個(gè)實(shí)施例,該貯存室152裝在一個(gè)稱重器156上,該稱重器可在任何給定時(shí)間控制裝在工作袋154內(nèi)的流體材料量。該稱重器156連接于計(jì)算機(jī)模塊和泵160,該泵將流體材料從流體材料供料池162泵到工作袋154中。按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,兩通閥168控制流體材料流入或流出工作袋154的流量。
如圖11-13所示,貯存室152具有壓力控制板164,該控制板可以將預(yù)定的壓力作用在工作袋154上,以確保從工作袋154輸送到PMD頭16的流體材料輸送量是恒定的。按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例,這對(duì)于防止流體材料在PMD頭的噴頭上形成彎曲液面是很重要的,這種彎曲液面可能造成噴頭噴射的不規(guī)則性。按照另一實(shí)施例,泵160直接向PMD頭輸送流體材料,并控制流體材料的壓力。
按照一個(gè)實(shí)施例,流體材料輸送系統(tǒng)150一般包括管子100、工作袋150、泵160和流體材料供液池162,可以根據(jù)各種流體材料和打印頭工藝的要求,在各種壓力下應(yīng)用該流體材料輸送系統(tǒng)150。流體材料輸送系統(tǒng)150的材料最好是耐用的,并且與PMD頭系統(tǒng)用的溶劑不反應(yīng)。例如,按照一個(gè)實(shí)施例,流體材料輸送系統(tǒng)包括用聚四氟乙烯(例如DuPont E.I.DeNemours& Co公司出售的Teflon)作的襯里,當(dāng)然也可以使用其它材料。
如上所述,停靠站140的一個(gè)作用是保持PMD頭16,同時(shí)將流體材料洗出PMD頭16。有時(shí)需要沖洗,例如在進(jìn)行單一PMD處理期間采用一個(gè)PMD頭來(lái)涂布多種不同流體材料時(shí),在這種情況下,可以在兩次涂布之間沖洗PMD頭,以防止不同的流體材料混雜。
為了進(jìn)行清洗操作,首先將PMD頭16裝在停靠站140上,如圖13所示。接著將溶劑從溶劑源104泵入到PMD頭16。該溶劑迫使流體材料流過(guò)該P(yáng)MD頭,直至PMD頭完全被清洗干凈。在這種操作期間,從PMD頭16流出的流體材料和任何溶劑可以排到液池托盤(pán)144中,并通過(guò)排液管148排出。在清洗后,將PMD頭16浸泡在新輸送的流體材料中。應(yīng)當(dāng)看到,雖然說(shuō)明清洗操作在??空?40中進(jìn)行,但是這種清洗也可以在頭部覆蓋站中以基本上相同的方式進(jìn)行。
下面參考圖1說(shuō)明維護(hù)站24,該維護(hù)站包括輥組件170、緩沖表面172和吸濕布174。在使用期間,該吸濕布174穿過(guò)輥組件170到達(dá)緩沖表面172的頂部。當(dāng)PMD頭16需要維護(hù)時(shí),例如當(dāng)噴頭堵塞或者流體材料聚集在噴頭組件上時(shí),將維護(hù)站24移動(dòng)到PMD頭16的下面,使得緩沖表面172直接位于PMD頭16的噴頭組件98的下面。然后用升高機(jī)構(gòu)例如用液壓杠桿組件176升高該緩沖表面172,直至吸濕布174與噴頭組件98接觸。達(dá)到可以充分吸除聚集在噴頭組件98上的任何流體材料的程度。然而有時(shí)需要進(jìn)行擦洗。
為了對(duì)噴頭組件98進(jìn)行擦洗操作,使噴頭組件98靠著吸濕布174同時(shí),輸送該吸濕布174通過(guò)輥組件170。這樣一般將使吸濕布174摩擦接觸該噴頭組件98,由此從噴頭上清除任何堆集的流體。按照一個(gè)實(shí)施列,該吸顯布174包括非摩擦性材料,該材料適合于洗潔噴頭而又不過(guò)度損傷或者磨損該噴頭。為了進(jìn)一步減小對(duì)噴頭可能的損害,該緩沖表面172作成為可以吸收在噴頭16和維護(hù)站24之間可能發(fā)生的任何振動(dòng)。
下面參考圖14,圖中示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例。如圖所示,PMD頭支承件200包括可滑動(dòng)裝在梁220上的直線空氣墊組件210。該直線空氣墊組件210一般包括具有空氣墊的線性馬達(dá)。線性馬達(dá)在這種技術(shù)中是眾所周知的,它采用磁線圈和鐵芯來(lái)消除運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦。
利用該線性空氣墊組件210特別有利于在高純室環(huán)境中進(jìn)行PMD工藝,并且可以提供在較大襯底上進(jìn)行本發(fā)明PMD工藝所需要的運(yùn)動(dòng)。具體是,由線性空氣墊組件210提供的運(yùn)動(dòng)一般不需要利用工作臺(tái)12,使各個(gè)PMD部件完全在PMD頭16的下面移動(dòng)。利用線性空氣墊組件210可以使PMD頭16在PMD部件的上面運(yùn)動(dòng)。在襯底38上涂布流體材料期間,該線性空氣墊組件也可以移動(dòng)PMD頭16。然而為防止在PMD頭16中某些流體材料的壓力波動(dòng),最好在流體材料正從PMD頭16噴出時(shí)不移動(dòng)該P(yáng)MD頭16。當(dāng)流體材料在PMD頭內(nèi)晃動(dòng)時(shí),便會(huì)造成這種壓力波動(dòng),從而造成影響液滴形成和從噴頭噴出的不規(guī)則壓力。
迄今的說(shuō)明只說(shuō)明在任何給定的時(shí)間本發(fā)明的PMD系統(tǒng)只能利用一個(gè)單一的PMD頭。然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,本發(fā)明的PMD系統(tǒng)還可以作成為同時(shí)裝有多個(gè)PMD頭。例如本發(fā)明的的PMD系統(tǒng)可以作成為具有若干PMD頭支承件,每個(gè)支承件包括單獨(dú)的PMD頭。
圖15示出這樣一個(gè)實(shí)施例,在此實(shí)施例中,PMD系統(tǒng)300具有多個(gè)PMD頭支承件310和在一條生產(chǎn)線上相鄰配置的相應(yīng)PMD頭320。如圖所示,該P(yáng)MD頭320配置在工作臺(tái)330上面,該工作臺(tái)作成為可以沿x-y平面的x方向在各個(gè)PMD頭320的下面移動(dòng)。各個(gè)PMD頭支承件310還可以使PMD頭沿x-y平面的y方向移動(dòng)。
按照一個(gè)實(shí)施例,各個(gè)PMD頭320作成為可以涂布由不同流體材料輸送系統(tǒng)(未示出)輸送的不同流體材料。在將各種發(fā)不同色的聚合物涂布在單一襯底350上,例如在形成PLED顯示器上時(shí),此實(shí)施例是特別有用的。例如,按照一個(gè)實(shí)施例,第一PMD頭裝備成涂布底涂層,第二PMD頭裝備成涂布發(fā)紅色的聚合物,第三PMD頭裝備成涂布發(fā)綠色的聚合物,而第四PMD頭裝備成涂布發(fā)藍(lán)色的聚合物。按照些實(shí)施例,在工作臺(tái)330上的襯底350可以順序地在不同的PMD頭320的下面移動(dòng),因而可以先將底涂層涂布在襯底350上,然后在襯底350上涂布發(fā)紅色的聚合物,接著在襯底350上涂布發(fā)綠色的聚合物,最后在襯底350上涂布發(fā)藍(lán)色的聚合物。
可以看出,采用此實(shí)施例可以消除在涂布不同流體材料的兩次涂布操作之間費(fèi)時(shí)的清洗或者洗滌PMD頭320的操作。在兩次涂布之間清洗PMD頭320也是很耗費(fèi)的,特別是在制造LED時(shí),因?yàn)橄闯龅牧黧w材料已被污染,不能再使用。采用此實(shí)施例還能夠使涂布的流體材料在不同的涂布操作之間得到充分的硬化,從而防止不同流體材料的混雜,失去其要求的獨(dú)特屬性。適當(dāng)放慢襯底350在不同的PMD頭320之間的運(yùn)動(dòng)可以提供所需要的硬化時(shí)間。
按照另一實(shí)施例,可以用多個(gè)單獨(dú)的PMD系統(tǒng)來(lái)順序地將發(fā)色不同的聚合物涂布在一個(gè)襯底上,由此也可以使流體材料在不同的涂布期間得到完全干燥,因而也不再需要沖洗相應(yīng)的PMD頭。
按照再一實(shí)施例,可以采用單一的PMD系統(tǒng),利用許多PMD頭噴涂發(fā)色不同的聚合物,這些PMD頭分別連接于具有不同發(fā)色聚合物的專用流體材料輸送系統(tǒng)。按照一個(gè)實(shí)施例,這些不同的PMD頭可以在使用期間可互換地連接于安裝支架,并在不使用期間放在停靠站。
按照再一實(shí)施列,可以利用單一PMD噴頭涂布各種不同的聚合物或者流體材料。按照此實(shí)施例,在兩次使用期間需要沖洗該P(yáng)MD頭,如上面參考圖13大體說(shuō)明的。
在涂布流體材料后,有時(shí)需要加快或者控制流體材料的硬化。涂布后控制流體材料硬化速度的一種方法是控制襯底的溫度。例如將襯底裝在真空吸盤(pán)上的同時(shí),通過(guò)加熱多孔板進(jìn)行加熱,該多孔板由裝在真空吸盤(pán)內(nèi)的加熱元件加熱。或者,可以在例如PMD裝置中加熱該流體材料。
然而應(yīng)當(dāng)看到,不同的流體材料具有不同的特性和固化速度。因此,本發(fā)明的PMD系統(tǒng)還包括溫度控制部件,該部件作成為可以控制裝在真空吸盤(pán)中的加熱元件。
如果襯底的熱膨脹系數(shù)和被加熱的溫度太高,則襯底可能膨脹到在不加熱襯底上進(jìn)行的校正和準(zhǔn)直變成不準(zhǔn)確的程度。隨后可以采用至少兩種機(jī)構(gòu)中的一種機(jī)構(gòu)來(lái)補(bǔ)償這種膨脹。第一,如果熱膨脹系數(shù)是已知,則可以根據(jù)原來(lái)的位置和預(yù)料的膨脹或者收縮,用PMD系統(tǒng)的模塊確定整個(gè)襯底的新位置。第二,在襯底被加熱后,可以采用已說(shuō)明的準(zhǔn)直系統(tǒng)重新校正和重新準(zhǔn)直該襯底。雖然兩種方法都是適用的,但后一種方法更準(zhǔn)確,因?yàn)榭梢灾苯訙y(cè)量襯底的位置。
總而言之,如本文所述,本發(fā)明一般能夠準(zhǔn)確地將流體微涂布在襯底上。雖然前面的例子已涉及一些以特定的顏色順序?qū)⒕酆衔锿吭谝r底上的細(xì)節(jié),但是應(yīng)當(dāng)看到,本發(fā)明不限于采用聚合物,也不限于以任何特定順序涂布流體材料。另外,雖然前面的例子適用于制造PLED顯示器,但是應(yīng)當(dāng)明白,本發(fā)明的PMD系統(tǒng)還可以用來(lái)制造LEDs、LCEs、DRTs以及其它需要在襯底上涂布不同流體材料的顯示器。
在另一種應(yīng)用中,本發(fā)明的PMD工藝還可以采用不同流體材料來(lái)形成印刷電路板(PCB)的結(jié)構(gòu),包括形成電路、電阻、光阻和光導(dǎo)部件。在檢測(cè)人體、器官或者合成流體、制品或者物質(zhì)時(shí),還可以將本發(fā)明的PMD工藝用在生物醫(yī)學(xué)工業(yè)中。在其它的應(yīng)用中,還可以采用PMD系統(tǒng)將DNA鏈、疫苗、藥物、細(xì)菌、病毒以及其它的生物醫(yī)學(xué)物品的可控量涂在移液管中,或者涂布在玻璃板上,以進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)或者生產(chǎn)。
要求專利權(quán)的本發(fā)明可以以其它特定的方式實(shí)施,而不違背本發(fā)明的精神和本質(zhì)屬性。已說(shuō)明的實(shí)施例應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在所有方面均是例示性的,不具有限制性。因此,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)確定,而不由上述說(shuō)明確定。意義和范圍與權(quán)利要求書(shū)等效的所有改變應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將流體制造材料涂布在襯底上的機(jī)器,該機(jī)器包括第一微涂布頭,該頭包括第一噴頭組件,該噴頭組件與第一供料液池流體相通,該供料液池包括第一流體制造材料,上述第一微涂布頭可被操作,而用上述第一噴頭組件將第一流體制造材料的小滴噴射到襯底上;第二微涂布頭,該頭包括第二噴頭組件,該組件與第二供料液池流體相通,該液池包括第二流體制造材料,上述第二微涂布頭可以被操作而用上述第二噴頭組件將第二流體制造材料的小滴噴射到襯底上;工作臺(tái),配置在一個(gè)水平面上,位于上述第一和第二微涂布頭的下面,該工作臺(tái)可被操作而可取下地固定該襯底;第一頭部支承件,該支承件可取下地將上述第一壓電涂布頭固定在上述工作臺(tái)的上面;第二頭部支承件,該支承件可將上述第二微涂布頭可取下地固定在上述工作臺(tái)的上面;控制系統(tǒng),該系統(tǒng)與上述第一、第二微涂布頭和工作臺(tái)電連接,從而協(xié)調(diào)在襯底上涂布第一和第二流體制造材料。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器,其特征在于,上述控制系統(tǒng)控制上述第一和第二噴頭組件中的至少一個(gè)組件的縱向傾斜。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器,其特征在于,上述控制系統(tǒng)控制上述工作臺(tái)在上述第一和第二微涂布頭的下面沿第一水平方向的運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)器,其特征在于,上述第一和第二頭部支承件中的至少一個(gè)支承件作成為可以使上述相應(yīng)第一和第二微涂布頭沿垂直于上述第一水平方向的水平方向移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器,其特征在于,還包括第三微涂布頭,該涂布頭包括第三噴頭組件,該噴頭組件與第三供料液池流體相通,該液池包含第三流體制造材料,上述第三微涂布頭可被操作而用上述第三噴頭組件將第三流體制造材料的小滴噴射到襯底上;還包括第三頭部支承件,該支承件可將上述第三微涂布頭可取下地固定在上述工作臺(tái)的上面。
6.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器,其特征在于,上述工作臺(tái)配置在一個(gè)水平面上,位于上述第一、第二和第三微涂布頭的下面,并且可以被操作,而可取下地固定該襯底。
7.如權(quán)利要求6所述的機(jī)器,其特征在于,上述控制系統(tǒng)與第一、第二、第三微涂布頭和上述工作臺(tái)電連接,從而可以協(xié)調(diào)在襯底上涂布第一、第二和第三流體制造材料。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)器,其特征在于,上述控制系統(tǒng)控制上述第一、第二和第三噴頭組件中至少一個(gè)組件的縱向傾斜。
9.如權(quán)利要求7所述的機(jī)器,其特征在于,上述控制系統(tǒng)控制上述工作臺(tái)在上述第一、第二和第三微涂布頭的下面沿第一水平方向的運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的機(jī)器,其特征在于,上述第一、第二和第三頭部支承件中的至少一個(gè)支承件被作成為可以沿與上述第一水平方向垂直的水平方向移動(dòng)上述相應(yīng)的第一、第二和第三微涂布頭。
11.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器,其特征在于,上述第一、第二和第三微涂布頭分別噴射流體制造材料,該流體制造材料包括發(fā)紅色的聚合物、發(fā)藍(lán)色的聚合物和發(fā)綠色的聚合物中的不同聚合物。
12.一種將流體制造材料涂布在襯底上的方法,該方法包括以下步驟形成第一微涂布頭,該涂布頭包括與第一供料液池流體連通的第一噴頭組件,該液池包含第一流體制造材料;提供第二微涂布頭,該涂布頭包括與第二供料液池流體相通的第二噴頭組件,該液池包含第二流體制造材料;將襯底固定在位于上述第一和第二微涂布頭下面的工作臺(tái)上;用上述第一噴頭組件將第一流體制造材料的小滴噴射到襯底上;用上述第二噴頭組件將第二流體制造材料的小滴噴射到襯底上;控制上述第一和第二微涂布頭,以便協(xié)調(diào)在襯底上涂布第一和第二流體制造材料。
13.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于,還包括控制上述第一和第二噴頭組件中至少一個(gè)組件縱向傾斜的步驟。
14.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于,還包括控制上述工作臺(tái)在上述第一和第二微涂布頭下面沿第一水平方向運(yùn)動(dòng)的操作。
15.如權(quán)利要求14所述的方法,其特征在于,移動(dòng)上述工作臺(tái)的上述步驟包括使上述相應(yīng)第一和第二微涂布頭沿與上述第一水平方向垂直的水平方向運(yùn)動(dòng)。
16.如權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于,還包括形成第三微涂布頭的步驟,該涂布頭包括與第三供料液池流體相通的第三噴頭組件,該供料液池包含第三流體制造材料。
17.如權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于,還包括用上述第三噴頭組件將第三流體制造材料的小滴噴射到該襯底上的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的方法,其特征在于,控制上述第一和第二微涂布頭的上述步驟包括控制上述第三微涂布頭,以協(xié)調(diào)在襯底上涂布第一、第二和第三流體制造材料。
19.如權(quán)利要求18所述的方法,其特征在于,還包括控制上述第一、第二和第三噴頭組件中至少一個(gè)噴頭縱向傾斜的步驟。
20.如權(quán)利要求17所述的方法,其特征在于,上述噴射第一、第二和第三流體制造材料的上述另外步驟包括噴射發(fā)紅色聚合物、發(fā)藍(lán)色聚合物和發(fā)綠色聚合物中不同的聚合物。
21.如權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于,還包括這樣的步驟,即控制上述工作臺(tái)在上述第一、第二和第三微涂布頭下面沿第一水平方向的運(yùn)動(dòng)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法,其特征在于,還包括使上述相應(yīng)第一、第二和第三微涂布頭沿與上述第一水平方向垂直的水平方向運(yùn)動(dòng)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的機(jī)器可將流體制造材料涂布在襯底上,該機(jī)器包括第一和第二微涂布頭,各個(gè)涂布頭裝在該涂布頭支承件上,位于襯底的上面。第一微涂布頭可以被操作而噴射第一流體制造材料的小滴,第二微涂布頭可被操作而噴射第二流體制造材料的小滴。在一個(gè)實(shí)施列中,還配置第三微涂布頭,用于噴射第三流體制造材料的小滴??刂葡到y(tǒng)與上述第一、第二和/或者第三微涂布頭以及工作臺(tái)電連接,從而協(xié)調(diào)在襯底上涂布第一、第二和/或者第三流體制造材料。
文檔編號(hào)B41J2/04GK1635949SQ02813302
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月1日
發(fā)明者查爾斯·O·愛(ài)德華茲, 戴維·阿爾貝特爾里 申請(qǐng)人:利特斯公司