專利名稱：包含掩模以減少微滴對準(zhǔn)、微滴體積公差和誤差影響的工業(yè)微沉積系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微沉積系統(tǒng)，更具體地，涉及用于微沉積系統(tǒng)的掩模生成器，用于制造印刷電路板、聚合物發(fā)光二極管(PLED)顯示器和其它需要流體材料微沉積的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
制造商已經(jīng)開發(fā)出多種在襯底上制造小形體尺寸的微結(jié)構(gòu)的技術(shù)。通常，微結(jié)構(gòu)形成一或多個電子電路層。這些結(jié)構(gòu)的例子包括聚合物發(fā)光二極管(PLED)顯示設(shè)備、液晶顯示(LCD)設(shè)備、印刷電路板等。這些技術(shù)大多數(shù)實現(xiàn)相對昂貴，并且需要高生產(chǎn)量以分?jǐn)傇O(shè)備制造成本。
在襯底上形成微結(jié)構(gòu)的技術(shù)包括絲網(wǎng)印刷。在漏模印刷的過程中，在襯底上放置一精細(xì)的網(wǎng)篩。流體材料通過漏模微沉積，在襯底上形成由漏模確定的圖形。漏模印刷需要漏模與襯底接觸，漏模與流體材料也有接觸，這給襯底和流體材料都帶來污染。
另一種在襯底上制造微結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)是光刻。光刻也不適用于某些設(shè)備的制作。采用光刻的制造工藝通常包括在襯底上沉積光阻材料。通過將光阻材料暴露在光下使其彎曲。一個具有圖形的掩模用于選擇性地將光施加在光阻材料上。暴露于光下的光阻材料彎曲，沒有暴露的部分沒有彎曲。從襯底上去除沒有彎曲的部分。該襯底的下層表面通過去除的光阻層暴露于光下。光阻層的彎曲部分保留在襯底上。然后通過光阻層上的開放圖形，在襯底上微沉積另一種材料，然后去除光阻層的彎曲部分。
光刻已經(jīng)成功地用于制造多種微結(jié)構(gòu)，例如電路板上的跡線。然而，光刻會污染襯底和襯底上形成的材料。當(dāng)制造量較小時，光刻工藝的成本令人望而卻步。
旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)也被用于形成微結(jié)構(gòu)。旋涂包括在襯底中心沉積流體材料的同時旋轉(zhuǎn)襯底。襯底的旋轉(zhuǎn)運動導(dǎo)致流體材料在襯底表面上均勻分布。同時旋涂也是成本非常高的一種工藝，因為大部分的流體材料沒有保留在襯底上。由于必須在襯底的整個表面涂覆一層均勻的材料，所以會浪費多余的材料。雖然激光燒蝕(laser ablation)可用于去除材料，但是激光燒蝕技術(shù)需要昂貴的設(shè)備。激光消融技術(shù)也會產(chǎn)生對襯底有污染的灰。此外，旋涂工藝將襯底的尺寸限制在約小于12”的范圍內(nèi)，這就使得旋涂工藝不適用于諸如PLED電視等大型設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
一種根據(jù)本發(fā)明的微沉積系統(tǒng)和方法，微沉積流體材料微滴以在襯底上形成特征圖形。首先確定襯底的特征圖形。為特征圖形產(chǎn)生掩模，該掩模減小由于公差變化和/或微沉積頭的故障噴嘴所造成的缺陷的密度。根據(jù)掩模在襯底上微沉積流體材料的微滴，以確定特征圖形的子特征。
在其它方面，微沉積頭的噴嘴中的一個被指定給特征圖形中的每個子特征。指定噴嘴的步驟包括為子特征隨機化指定的噴嘴。掩模中指定的噴嘴也被指定給微沉積頭的多次移過(pass)中的一次。
在其它方面，微沉積移過由相對于襯底沿直線方向移動微沉積頭和相對于微沉積頭沿直線方向移動襯底中的至少一個。
在其它方面，至少一個子特征由成層微沉積的多個微滴形成。掩模為多層子特征的每層指定不同的噴嘴。
在其它方面，特征圖形可以確定電子設(shè)備的部件。電子設(shè)備可以是聚合物發(fā)光二極管、光板、集成電路組件和印刷電路板中的一個。微滴可以形成光發(fā)射器、電導(dǎo)體、電跡線、絕緣體、焊錫凸塊(solder bump)、結(jié)合線、鍍層、互連接、電容器和電阻器中的至少一個。
在其它方面，掩模增加若干次微沉積該特征圖形所需要的微沉積移過，并且在每次微沉積移過期間減少微沉積頭的噴嘴的重復(fù)發(fā)射。
從下文提供的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其它應(yīng)用領(lǐng)域?qū)@而易見。應(yīng)該理解，雖然詳細(xì)說明和特定例子表明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是它們僅用于方便闡述的目的，并不用于限制本發(fā)明的范圍。
通過下面的詳細(xì)說明和附圖，可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性微沉積系統(tǒng)的功能框圖；圖2是圖1的微沉積系統(tǒng)的包含掩模生成模塊的控制器的功能框圖；圖3示出了可以為每個噴嘴生成不同發(fā)射波形的波形發(fā)生器；圖4示出了一個示范性噴嘴放電波形的上升沿、持續(xù)期、同步和下降沿；圖5A和5B示出了微沉積頭的間距調(diào)節(jié)；圖6示出了待微沉積在襯底上的一個示范性特征圖形，包括由微液滴確定的子特征；圖7示出了圖6中特征圖形的一部分；圖8示出了采用不用掩模的微沉積在一次移過中在襯底上子特征部分的微沉積；圖9示出了采用一個示范性掩模在襯底上微沉積子特征，以減少由于噴嘴錯位和/或一個或多個噴嘴的不適當(dāng)?shù)狞c滴形成而造成的缺陷的影響；圖10至22示出了連續(xù)移過，用于沉積圖8中示范性掩模的其它子特征；圖23示出了包含由多微滴層確定的子特征的特征圖形；圖24示出了沉積圖23的特征圖形中的多層子特征，對所有層采用同一噴嘴；圖25示出了沉積圖23的特征圖形中的多層子特征，對不同層采用不同的噴嘴；圖26示出了一個示范性聚合物發(fā)光二極管(PLED)顯示設(shè)備；圖27示出了采用第一種方法沉積構(gòu)成象素的紅色、綠色和藍(lán)色組分；
圖28示出了采用根據(jù)本發(fā)明的掩模方法沉積構(gòu)成象素的紅色、綠色和藍(lán)色組分。
具體實施例方式
以下對優(yōu)選實施例的說明實質(zhì)僅為示范性的，并非用于限制本發(fā)明及其應(yīng)用或使用。為了說明清楚，在圖中，對相同的元件采用相同的標(biāo)號。
在以下共同指定的專利申請中充分公開了在襯底上微沉積流體材料的方法，這些專利申請包括申請?zhí)枮椋撸?，申請日為＿＿，主題為“可互換的微沉積頭裝置和方法”的申請；申請?zhí)枮椋撸?，申請日為＿＿，主題為“壓電微沉積流體材料”的申請；申請?zhí)枮椋撸?，申請日為＿＿，主題為“用于微沉積控制系統(tǒng)的波形發(fā)生器”的申請；申請?zhí)枮椋撸?，申請日為＿＿，主題為“微沉積控制系統(tǒng)中改善分辨率的超計時”的申請；申請?zhí)枮椋撸撸暾埲諡椋撸?，主題為“用于聚合物發(fā)光二極管顯示器、印刷電路板等的工業(yè)微沉積系統(tǒng)”的申請，這些申請引用在此，以供參考。
這些申請公開了使用包含多個噴嘴的微沉積頭在襯底上沉積流體材料的技術(shù)。公開了多種對準(zhǔn)噴嘴和/或?qū)ξ⒊练e頭發(fā)射出來的合成微滴形狀進行調(diào)節(jié)的方式。雖然這些方法改善了排在襯底上的微滴的均勻性和對準(zhǔn)性，仍然會發(fā)生微滴尺寸和對準(zhǔn)的微小變化。
簡而言之，本發(fā)明生成掩模，改變指定給特征圖形中微沉積子特征的微沉積頭的噴嘴之間的關(guān)系，以減少(或去除)正常和故障的噴嘴的影響。在這里，術(shù)語故障指在理想公差或規(guī)格之外的錯位的噴嘴和/或具有理想規(guī)格之外的微滴形成/微滴體積的噴嘴。術(shù)語正常指理想公差或規(guī)格內(nèi)的噴嘴，并且具有理想規(guī)格內(nèi)的微滴形成/微滴體積。
例如，正常噴嘴的對準(zhǔn)和/或滴體積的公差為+/-5％。這些公差可以對應(yīng)于相鄰噴嘴之間10％的差異，這種差異對于一些由微沉積形成的設(shè)備可能會帶來問題。另外，故障噴嘴和正常噴嘴之間的差異超過10％，這也可能會對一些由微沉積形成的設(shè)備帶來問題。
前述討論將首先說明一個示范性的微沉積系統(tǒng)，然后討論根據(jù)本發(fā)明用于去除正常和故障噴嘴均會發(fā)生的微滴尺寸和/或?qū)?zhǔn)變量的影響的方法。
圖1至5示出了一個示范性微沉積系統(tǒng)20。現(xiàn)在參考圖1，所示微沉積系統(tǒng)20包括控制器22、頭組件24和襯底組件26。利用可選的旋轉(zhuǎn)位置電機30和可選的旋轉(zhuǎn)位置傳感器32調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)位置或頭組件24的間距。也可采用手動調(diào)節(jié)。同樣，利用高度調(diào)節(jié)電機34和高度傳感器36可以調(diào)節(jié)頭組件24相對于襯底組件26的高度。利用橫向位置電機40和橫向位置傳感器42調(diào)節(jié)頭組件24的橫向位置。也可以采用手動調(diào)節(jié)高度和橫向位置，以減少成本。
帶有多個噴嘴的微沉積頭50安裝在頭組件24上。第一照相機52可選地安裝在頭組件24上。第一照相機52用于確定頭組件24相對于位于襯底組件26上的襯底53的位置。更特別地，第一照相機52用于利用頭50的一或多個噴嘴作為基準(zhǔn)校準(zhǔn)微沉積頭50。此外，第一照相機52用于在襯底上執(zhí)行點滴分析。
可選地利用激光器60對施加的流體材料進行激光消融，以減少最小特征尺寸和/或產(chǎn)生通路。雖然在圖1中激光器60安裝在頭組件24上，激光器60可以安裝在獨立地從頭組件24移開的激光組件(未示出)上。供液器62通過一或多個導(dǎo)管64連接至微沉積頭50。供液器62提供一或多種流體材料，諸如用于紅色、綠色和藍(lán)色象素的聚合體PPV、溶劑、電阻性流體材料、傳導(dǎo)流體材料、抗蝕流體材料和/或絕緣流體材料。在轉(zhuǎn)換到新的流體材料之前，供液器62可選地能夠通過使用溶劑沖刷改變其所供應(yīng)的流體材料。
橫向位置電機64和橫向位置傳感器66用于確定襯底組件26相對于頭組件24的位置。在一個優(yōu)選實施例中，橫向位置電機40沿第一軸移動。橫向位置電機64沿與第一軸垂直的第二軸移動。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，位置電機30、34、40和64與頭組件24或襯底組件26相關(guān)。換句話說，通過移動或旋轉(zhuǎn)襯底組件26和/或頭組件24或兩者的任意組合確定相對運動和旋轉(zhuǎn)的度。
吸水站70和吸水介質(zhì)電機72優(yōu)選靠近襯底組件26。為了避免微沉積頭50的噴嘴堵塞，在使用中周期性地清洗微沉積頭50。微沉積頭50被移至吸水站70上方的位置，并且微沉積頭的噴嘴板(未示出)在吸水站70上擦拭。吸水站70包括一卷吸水材料。吸水電機72推進該卷吸水材料，以提供用于吸干微沉積頭50的噴嘴板的清洗表面。
壓蓋站80也靠近頭組件24。當(dāng)微沉積系統(tǒng)20未工作時，微沉積頭50停在壓蓋站80內(nèi)。壓蓋站80包括裝有濕的流體材料和/或溶劑的杯。壓蓋站80用于防止由微沉積頭輸送的流體材料堵塞微沉積頭50的噴嘴。第二照相機84用于點滴分析，并且其位于靠近壓蓋站80的位置。優(yōu)選地，第一和第二照相機52和84以及控制器22提供數(shù)字光學(xué)識別。提供閘門85，以用于捕獲微滴。
襯底組件26包括卡盤86，用于接合并確定襯底53的位置。襯底組件26包括諸如溫度控制器90和/或可選的紫外線(UV)源92的可選彎曲設(shè)備。溫度控制器90控制卡盤86的溫度。通常50℃左右的溫度適合于減少厚度在0.3至1.2毫米之間的襯底的干燥時間。優(yōu)選地，卡盤86包括確定襯底53的位置并固定襯底53的真空電路。或者，卡盤86可以包括在微沉積過程中定位并固定襯底53的其它類型設(shè)備。例如，可以采用液體表面張力、磁力、物理固定襯底或其它任何固定方式在微沉積過程中固定襯底53。關(guān)于卡盤的其它詳細(xì)說明參見申請?zhí)枮椋撸?，申請日為＿＿，主題為“溫度控制的真空卡盤”的申請文件，該申請文件引用在此以供參考。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，也可使用諸如手動調(diào)節(jié)器(例如，旋轉(zhuǎn)渦輪的把手或任意其它機械調(diào)節(jié))之類的手動調(diào)節(jié)設(shè)備代替電機30、34、40和64中的一或多個，以減少成本?？墒褂弥T如標(biāo)度尺之類的視覺設(shè)備代替?zhèn)鞲衅?2、36、42和66中的一或多個，以減少成本。此外，如果需要，電機30、34和40的功能可以結(jié)合在多軸電機中。在一個實施例中，利用空氣軸承和線性電動機實現(xiàn)一或多個定位設(shè)備。其它變化對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說也是顯而易見的。電機和傳感器提供的功能類似于電腦數(shù)值控制(CNC)銑床。優(yōu)選地，電機提供三個或更多軸的調(diào)節(jié)?？蓪θS(3D)微沉積或復(fù)雜曲線的微沉積提供其它范圍的運動。
優(yōu)選地，微沉積頭50的位置在襯底上方，距離約為0.5毫米至2.0毫米之間。雖然可以采用其它高度，在一個非常優(yōu)選的實施例中，微沉積頭距離襯底的位置至少為流體材料中微滴大小的5倍。當(dāng)需要小間距尺寸時，微沉積頭50旋轉(zhuǎn)，以減少間距。當(dāng)需要大間距尺寸時，微沉積頭50旋轉(zhuǎn)，并且不使用一些噴嘴，例如，間隔使用噴嘴。
可以理解，圖1所示的微沉積系統(tǒng)20包括一或多個可選系統(tǒng)。例如，可選系統(tǒng)包括但不局限于激光消融、自動高度和間距定位系統(tǒng)、光學(xué)成像、卡盤溫度控制和/或UV彎曲。例如，當(dāng)在高產(chǎn)量的生產(chǎn)應(yīng)用中微沉積相同產(chǎn)品時，可以采用機械對準(zhǔn)技術(shù)。微沉積頭的間距可被機械地調(diào)整至理想間距。
現(xiàn)在參見圖2，更詳細(xì)地示出了控制器22?？刂破?2包括一或多個處理器100、存儲器102(諸如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、閃存和/或其它任何合適的電子存儲介質(zhì))和輸入/輸出接口104。應(yīng)該理解，雖然圖中顯示了單一控制器22，也可采用多個控制器。點滴分析模塊110采用第一照相機52和/或第二照相機84可選地執(zhí)行點滴分析，下文作詳細(xì)說明。
可選的對準(zhǔn)模塊112采用光學(xué)字符識別的方式(在沉積流體材料之前)利用第一照相機52和/或第二照相機84對準(zhǔn)襯底和頭50。也可采用手動對準(zhǔn)。噴嘴位置和發(fā)射模塊114調(diào)節(jié)頭組件24相對于襯底53的位置，并且產(chǎn)生噴嘴發(fā)射波形，以在襯底上生成特征。波形發(fā)生模塊116與噴嘴位置和發(fā)射模塊114結(jié)合使用，并調(diào)節(jié)噴嘴發(fā)射波形的計時、上升沿、下降沿和/或幅度，在下文將作詳細(xì)說明。波形發(fā)生模塊116還可選地調(diào)節(jié)噴嘴發(fā)射時間，以改變頭間距。
掩模生成模塊118產(chǎn)生掩模，對于每次移過，掩模為微沉積頭50的噴嘴指定特征圖形的子特征。在這里，術(shù)語掩模指數(shù)字文件、特征圖形的子特征和指定的噴嘴之間的關(guān)系和/或算法(而不是如光刻中使用的物理掩模)。掩模生成模塊118在一次微沉積移過中減少由單一噴嘴微沉積的子特征的數(shù)量。在一個示范性實施例中，掩模生成模塊118隨機化或以其它方式改變指定的噴嘴和特征圖形的子特征之間的關(guān)系。
襯底53可以包括多個由第一照相機52和/或第二照相機84使用的掩模，以在沉積流體材料之前對準(zhǔn)襯底53和頭50。如果需要，粗略初始定位和最終定位可以被手動執(zhí)行?；蛘?，對準(zhǔn)模塊112可以采用光學(xué)字符識別，以利用所述標(biāo)記實現(xiàn)粗略的和/或精細(xì)的對準(zhǔn)。
一種示范性的微沉積頭50是剪切振模的壓電換能器(PZT)微沉積頭。當(dāng)發(fā)射波形的噴嘴被控制器22觸發(fā)時，剪切振模驅(qū)動促使分發(fā)微滴。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，也可考慮使用其它類型的微沉積頭，諸如熱或冒泡微沉積頭、連續(xù)點滴微沉積頭、PZT閥和微電機閥。頭組件24也可以包括多個微沉積頭50。
通常，微沉積頭50包含的噴嘴數(shù)量在64到256之間，但是也可采用多于或少于此數(shù)量的噴嘴。微沉積頭50的每個噴嘴每秒能夠分發(fā)5000至20,000個點滴，但是也可提供更高或更低的分發(fā)速率。通常，取決于所使用的微沉積設(shè)備的類型，每個微滴包含10至80兆分之一升(picoliter)的流體材料，但是也可以提供增加的或減少的微滴體積。
利用微沉積系統(tǒng)20制造的示范性設(shè)備包括單色或彩色的PLED、印刷電路板(PCB)和其它結(jié)構(gòu)?？梢晕⒊练e諸如丙烯酸聚合體之類的抗蝕替代物，以去除光刻中的掩模和暴光的過程?？梢晕⒊练e金屬墨或其它金屬導(dǎo)電液體，以代替跡線。諸如電阻墨水等具有電阻性的液體可用于產(chǎn)生電阻器和電容器。微沉積系統(tǒng)也可用于圖例、焊接掩模、焊膏和其它在制造微沉積印刷電路板中所使用的流體材料。可選地對微沉積的微滴進行激光微調(diào)，以改善精確度，但成本會相應(yīng)增加。微沉積可以用于制造光板的象素板。熔絲和跡線可以被微沉積。微沉積也可用于焊錫凸塊、結(jié)合線和其它集成電路組件上的結(jié)構(gòu)。其它應(yīng)用對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說也是顯而易見的。
襯底組件26也可以提供彎曲設(shè)備，以控制彎曲和收縮。提供溫度控制器90和/或紫外線(UV)源92，以利于對微沉積在井中的流體材料進行適當(dāng)?shù)膹澢?。例如，溫度控制?0加熱卡盤86，該卡盤通過接觸使襯底53保持溫暖?；蛘?，UV源產(chǎn)生的紫外光直接作用于在襯底53上微沉積的流體材料，以利于彎曲?？蛇x地，可以采用外殼、風(fēng)扇或其它合適的氣流裝置控制(阻止)襯底組件附近的氣流。可以利用通常在清潔室使用的設(shè)備。
現(xiàn)在參見圖3和圖4，用于每個噴嘴134-1、134-2、134-3...和134-n的噴嘴發(fā)射波形分別由控制器22單獨控制。通過單獨控制噴嘴發(fā)射波形，微滴的均勻性顯著地被改善。換句話說，如果一特定噴嘴發(fā)出的微滴具有不均勻或不理想的形狀，調(diào)節(jié)對應(yīng)嘖嘴的噴嘴發(fā)射波形以提供具有均勻或理想形狀的微滴。波形生成模塊116、點滴分析模塊110和/或定位和發(fā)射模塊114利用第一和/或第二照相機52和84以及光學(xué)識別收集數(shù)據(jù)。利用軟件和來自于點滴分析的反饋可以自動調(diào)節(jié)。
更特別地，波形發(fā)生模塊116與波形發(fā)生器136-1、136-2、136-3...和136-n通信，以單獨調(diào)節(jié)每個噴嘴134的噴嘴發(fā)射波形的定時、持續(xù)時間、幅度、上升沿和/或下降沿。在圖4中，示出了一個示范性的噴嘴發(fā)射波形。該示范性噴嘴發(fā)射波形140-1具有持續(xù)時間tD141-1、上升沿142-1、下降沿144-1和幅度146-1。這些參數(shù)中的每個可由波形發(fā)生器136調(diào)節(jié)，以改變噴嘴發(fā)射波形的特性。
也可采用超計時改善特征分辨率。超計時用于提供改善的分辨率，并通過可選地調(diào)節(jié)來改變頭50的間距。在這里，“超計時”指相對于微滴寬度增加的時鐘頻率以及微沉積頭的橫向和縱向速度。在諸如噴墨的微沉積應(yīng)用中，確定的印刷網(wǎng)格包括在時鐘頻率出現(xiàn)的網(wǎng)格線。時鐘頻率和橫向及縱向速度被同步，以在網(wǎng)格的每個矩形(或正方形)提供(或不提供)一個微滴。換句話說，微滴與矩形網(wǎng)格之比是1∶1。噴墨時可能出現(xiàn)微小的微滴重疊。在每個矩形或正方形網(wǎng)格中可以產(chǎn)生或不產(chǎn)生微滴。超計時涉及使用實質(zhì)上更高的時鐘頻率。時鐘頻率較之常規(guī)的1∶1的頻率至少增加三倍。在一個非常優(yōu)選的實施例中，時鐘頻率增加10倍或以上。
現(xiàn)在參見圖5A和5B，微沉積頭50包括多個噴嘴134，優(yōu)選地，這些噴嘴134具有均勻的間隔。然而，也可采用非均勻的間隔。微沉積頭50的角取向相對于由頭組件和/或襯底的橫向運動確定的平面是可調(diào)節(jié)的。當(dāng)微沉積頭50的方向與襯底53的運動方向基本垂直時(由箭頭156表示)時，間距處于最大值，如150所示。同樣，頭50掃過的區(qū)域也處于最大值，如在152所示。隨著頭50的角度從垂直方向減小，間距也減小，如在160所示。同樣，頭50掃過的區(qū)域也減小，如在162所示。
現(xiàn)在參見圖6至8，示出了一個示范性的特征圖形。雖然該特征圖形200包括形成單獨子特征201的非重疊微滴，微滴或子特征201可以重疊。單獨的子特征201之間的間隔可被調(diào)到更小或更大。在圖6的例子中，在分別表示為202-1、202-2和202-3的三次移過中微沉積特征圖形220。每個噴嘴134-1、134-2、134-3、...和134-n沉積一行子特征201。在移過202-1和202-2中，微沉積頭50位置的偏移量分別為移過202-2和202-3中微沉積頭50的寬度。
更通常地，可在最少的n次移過中微沉積特征圖形200。移過的次數(shù)n由特征圖形長度(在垂直于移過方向的方向上)除以微沉積頭50的寬度所得的四舍五入的整數(shù)值確定。微沉積頭50位于n次不同的移過位置，其間距約為微沉積頭50的寬度。采用同一噴嘴微沉積同一行中的所有子特征。
采用掩模會增加移過次數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，在(n+m)次移過中微沉積特征圖形200的子特征。微沉積頭50被移動至間距小于其寬度的移過位置。同一噴嘴不用于微沉積同一行中所有子特征201。
圖7中示出了特征圖形200的部分204。采用微沉積頭50，第一噴嘴134-1通過在適當(dāng)時間發(fā)射微滴，微沉積特征圖形206中第一行206-1的列208-1、208-4、208-6和208-7的子特征。同樣，以類似方式在同一次移過中分別微沉積第二、第三和第n行206-2、206-3、...和206-n。
雖然所示的微沉積頭50的傾角大致垂直于微沉積頭的運動方向，也可采用如上述采用其它傾角。而且，頭組件可以包括多個微沉積頭。多個頭的相對位置可由微驅(qū)動器調(diào)節(jié)或在生產(chǎn)時固定。應(yīng)該理解，移過方向上的特征圖形可以為任意長度。
在工作和/或診斷過程中，一或多個噴嘴可能產(chǎn)生錯位和/或點滴形成可能改變。而且，工作噴嘴的公差有可能不令人滿意。例如，噴嘴134-2可能錯位和/或具有非理想的點滴形成。或者，噴嘴134-3和134-4的公差可造成10％的差別，如上文提出的例子所述。通過使用同一噴嘴在諸如所有子特征201在移過方向的一行中的特定區(qū)域形成子特征，錯位的噴嘴134-2(或具有非典型點滴形成的噴嘴)或正常噴嘴的公差的影響可對最終設(shè)備造成重大問題。通過使用掩模，減少局部的誤差率或變化，從而使產(chǎn)量增加。
根據(jù)本發(fā)明的掩模發(fā)生器118提供了掩模，該掩模將特征圖形中的單個子特征指定給微沉積頭50的特定移過以及微沉積頭的特定噴嘴。掩模發(fā)生器118改變噴嘴的使用，以減少錯位噴嘴和/或產(chǎn)生非理想微滴的噴嘴的影響。通過減少局部缺陷發(fā)生的可能性，可以改善微沉積工藝的產(chǎn)量。掩模發(fā)生器118可以使用隨機功能或其它合適的方法改變指定給特征圖形的特征的噴嘴之間的關(guān)系。
現(xiàn)在參見圖9至22，圖中示出了用于部分204的一個示范性掩模。在圖9中，示出了整個掩模。需要微沉積頭的多次移過(基本上由210表示)覆蓋同一區(qū)域。微沉積頭50相對于襯底(基本上如214所示)移動，以允許指定的噴嘴根據(jù)掩模發(fā)生器118生成的掩模微沉積微滴。
在圖10所示的第一次移過中，微沉積頭50的第一噴嘴134-1與第二行206-2對準(zhǔn)。第一噴嘴134-1在第二行206-2的第二列208-2上微沉積微滴，以形成子特征。第二噴嘴134-2在第三行206-5的第六列208-6微沉積微滴。第四噴嘴134-4在第五行206-5的第六列208-6上微沉積微滴?？梢岳斫?，在每行中微沉積的微滴數(shù)量可變。
現(xiàn)在參見圖11，通過用靠近第四行206-4的第一噴嘴134-1確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第二次移過。第一、第三、第四和第五噴嘴134-1、134-3、134-4和134-5分別在第七、第八、第七和第四列208-7、208-8、208-7和208-4微沉積微滴。
現(xiàn)在參見圖12，通過用靠近第六行206-6的第一噴嘴134-1確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第三次移過。第一噴嘴134-1、第二噴嘴134-2和第三噴嘴134-3分別在第四列208-4、第六列208-6和第九列208-9微沉積微滴。
現(xiàn)在參見圖13，通過用靠近第八行206-8的第一噴嘴134-1確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第四次移過。第一噴嘴134-1分別在第七列208-7微沉積一個微滴。
現(xiàn)在參見圖14，通過用靠近第一行206-1的第二噴嘴134-2確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第五次移過。第二噴嘴134-2、第三噴嘴134-3、第四噴嘴134-4、第五噴嘴134-5和第六噴嘴134-6分別在第七列208-7、第四列208-4、第二列208-2、第二列208-2和第三列208-3微沉積微滴。
現(xiàn)在參見圖15，通過用靠近第八行206-8的第二噴嘴134-2確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第六次移過。第二噴嘴134-2在第一列208-1上微沉積微滴。
現(xiàn)在參見圖16，通過用靠近第一行206-1的第三噴嘴134-3確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第七次移過。第三噴嘴134-3和第四噴嘴134-4在第一列208-1和第五列208-5上微沉積微滴。
現(xiàn)在參見圖17，通過用靠近第一行206-1的第五噴嘴134-5確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第八次移過。第五噴嘴134-5、第六噴嘴134-6、第七噴嘴134-7和第八噴嘴134-8分別在第四列208-4、第七列208-7、第九列208-9和第四列208-4微沉積微滴。
現(xiàn)在參見圖18，通過用靠近第一行206-2的第六噴嘴134-6確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第九次移過。第六噴嘴134-6、第七噴嘴134-7和第八嘖嘴134-8分別在第六列208-6、第三列208-3和第八列208-8上微沉積微滴。
現(xiàn)在參見圖19，通過用靠近第三行206-3的第六噴嘴134-6確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第十次移過。第六噴嘴134-6和第七噴嘴134-7分別在第五列208-5和第六列208-6微沉積微滴。
現(xiàn)在參見圖20，通過用靠近第七行206-7的第七噴嘴134-7確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第十一次移過。第七噴嘴134-7在第四列208-4上微沉積一個微滴。
現(xiàn)在參見圖21，通過用靠近第二行206-2的第八噴嘴134-8確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第十二次移過。第八噴嘴134-8在第一列208-1上微沉積一個微滴。
現(xiàn)在參見圖22，通過用靠近第六列206-6的第八噴嘴134-8確定微沉積頭50的位置來實現(xiàn)第十三次移過。第八噴嘴134-8在第二列208-2上微沉積一個微滴。
如上所述，當(dāng)微沉積頭的噴嘴134在一次移過中與部分204的行錯位時，錯位的噴嘴用于在部分204上方和下方的行上微沉積微滴。例如，參見圖11，噴嘴134-6、134-7和134-8可以用于在特征圖形200的行206-8下方的第一行、第二行和第三行上分別微沉積微滴。同樣，在圖10至22所述的移過中，微沉積列208-9前方和/或后方的列。
掩模生成器118可使用其它功能生成掩模。例如，該功能不需要為隨機?，F(xiàn)在參見圖8，如果需要三次移過，用如圖示定位的微沉積頭50微沉積第一個三分之一的子特征。微沉積頭可被移動至第二位置，微沉積第二個三分之一的子特征。最后，用處于第三位置的微沉積頭50微沉積最后三分之一的子特征。
換句話說，可采用不包括使用同一噴嘴在一次微沉積移過中微沉積一行中所有子特征的任何功能。其它掩模功能在Wittmann的美國專利號為5,175,804，發(fā)布于1992年12月29日的“由隨機固定尺寸點布局準(zhǔn)備的彩色分割實現(xiàn)的彩色圖像再現(xiàn)的系統(tǒng)和方法”的申請中公開，該專利引用在此以供參考。
現(xiàn)在參見圖23，特征圖形230的一部分可包括多次移過中微沉積的多個層。例如，子特征234包括使用同一噴嘴分別在第一次移過240-1、第二次移過240-2和第三次移過240-3中微沉積第一、第二和第三微滴238-1、238-2和238-3。
現(xiàn)在參見圖24，可在三次移過中以類似圖9的方式微沉積每層的子特征。然而，子特征234可以具有特定厚度或其它設(shè)計參數(shù)。如果用于確定子特征234的噴嘴沒有微沉積均勻的或預(yù)定的微滴體積和/或形狀，和/或微滴未正確對準(zhǔn)或鄰近的正常噴嘴不令人滿意，子特征有可能不滿足設(shè)計參數(shù)。如果由錯誤的噴嘴或公差造成的缺陷局限于一層或一次移過中的單個微滴上，子特征滿足設(shè)計參數(shù)的可能性將大大增加。
因此，根據(jù)本發(fā)明的掩模發(fā)生器118在沉積連續(xù)層時采用不同的噴嘴。例如，在一次移過中由第六噴嘴134-6微沉積特征234的第一層248-1。在另一次移過中由第五噴嘴134-5微沉積特征234的第二層248-2。在另一次移過中由第三噴嘴134-3微沉積特征234的第三層248-3?？梢岳斫?，在一次或多次移過中微沉積250-1、250-2和250-3中的每層。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，移過次數(shù)由設(shè)計規(guī)則和噴嘴公差確定。增加移過次數(shù)將增加微沉積速度或微沉積特征圖形所需的時間總量。增加移過次數(shù)將減少正常和/或故障噴嘴的公差變化的影響，從而增加特征圖形的精確度和質(zhì)量。
現(xiàn)在參見圖26，圖中顯示了一個示范性的聚合物發(fā)光二極管顯示(PLED)設(shè)備300。PLED設(shè)備300包括玻璃板304，該玻璃板304在微沉積過程中由真空卡盤306或其它合適的設(shè)備固定。PLED設(shè)備300還包括ITO極308、孔傳輸層(通常為PEDOT或PANI)(未示出)、聚合體發(fā)光材料310和抗蝕劑312。微沉積頭313用于微沉積PLED象素的紅色314、綠色316和藍(lán)色318組分的重復(fù)圖形。
現(xiàn)在參見圖27，圖中示出了用于微沉積PLED象素320的紅色314、綠色316和藍(lán)色318組分的一個圖形。每個象素的紅色314、綠色316和藍(lán)色318象素組分分別由紅色、綠色和藍(lán)色微沉積頭微沉積。每個象素組分包括多個相鄰和/或重疊的微滴。優(yōu)選地，采用同一噴嘴微沉積每個象素組分的微滴，以使在象素組分的微滴處于濕潤狀態(tài)時微沉積象素組分的所有微滴。
例如，紅色微沉積頭在一次移過中使用四個噴嘴微沉積圖27中標(biāo)號為“1”、“2”、“3”和“4”的紅色組分314。紅色微沉積頭被重定位，然后紅色微沉積頭在第二次移過中微沉積圖27中標(biāo)號為“1”、“2”、“3”和“4”的紅色組分324。綠色微沉積頭分別在第一次和第二次移過中微沉積標(biāo)號為“1”、“2”、“3”和“4”的綠色組分316和326。同樣，藍(lán)色微沉積頭分別在第一次和第二次移過中微沉積標(biāo)號為“1”、“2”、“3”和“4”的藍(lán)色組分316和326。
例如，如果綠色微沉積頭的第二噴嘴未微沉積足夠的聚合體發(fā)光材料的量(位于公差內(nèi)的低端或超過公差)，所得到的PLED顯示器具有肉眼可見的線缺陷。如上文所述，如果鄰近噴嘴處于對準(zhǔn)和/或微滴體積所需的公差的對端(并在公差內(nèi))，或者如果噴嘴超過微滴對準(zhǔn)或體積所需的公差，將出現(xiàn)同樣的問題。
現(xiàn)在參見圖28，圖中顯示了用于微沉積PLED象素320的紅色314、綠色316和藍(lán)色318組分的另一個圖形。每個象素的紅色314、綠色316和藍(lán)色318象素組分分別由紅色、綠色和藍(lán)色微沉積頭微沉積。掩模可改變噴嘴，噴嘴用于在顯示行或列上微沉積具有相同色彩的聚合體發(fā)光材料的相鄰象素的象素組分，如上文所詳述。例如，不采用如圖27所示的兩次移過，PLED采用八次移過。
例如，如果綠色微沉積頭的第二噴嘴未微沉積足夠量的聚合體發(fā)光材料，并且如果采用掩模，所得到的PLED顯示器不具有肉眼可見的線缺陷。如果鄰近噴嘴處于對準(zhǔn)和/或微滴體積所需的公差的對端(并在公差內(nèi))，或者如果噴嘴超過微滴對準(zhǔn)或體積所需的公差，掩模處理將減少噴嘴的不利影響。
雖然在圖28中示出了一個簡單的偏移行偏移圖形，可以使用上述的更為復(fù)雜的隨機或非隨機掩模。此外，雖然圖26至28示出了彩色PLED，也可使用類似技術(shù)微沉積單色PLED。
從上述說明中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以用多種變化形式實現(xiàn)本發(fā)明范圍較廣的精神。因此，雖然結(jié)合特定例子對本發(fā)明進行了說明，但是本發(fā)明的真正范圍未受限制，因為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在參考了附圖、說明書和權(quán)利要求書后，其它改變是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種使用微沉積系統(tǒng)微沉積流體材料的微滴以在襯底上確定特征圖形的方法，包括確定用于所述襯底的所述特征圖形；建立用于所述特征圖形的掩模，該掩模減小由于公差變化和微沉積頭的故障噴嘴之中至少一個所造成的缺陷的密度；和根據(jù)所述掩模，在所述襯底上沉積所述流體材料的微滴，以確定所述特征圖形的子特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括將所述微沉積頭的所述噴嘴中的一個指定給所述特征圖形中的每個所述子特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，進一步包括將所述掩模中所述指定的噴嘴與所述微沉積頭的多次移過中的一個相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述指定步驟包括為所述子特征隨機化指定的噴嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述微沉積移過，由相對于所述襯底沿直線方向移動所述微沉積頭和相對于所述微沉積頭沿直線方向移動所述襯底中的至少一個執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中至少一個所述子特征由成層微沉積的多個微滴形成，并且其中所述掩模為所述多層子特征的每個所述層指定不同的噴嘴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述特征圖形確定電子設(shè)備的部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述電子設(shè)備是聚合物發(fā)光二極管、集成電路組件、光板和印刷電路板中的一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述微滴形成光發(fā)射器、電導(dǎo)體、電跡線、絕緣體、焊錫凸塊、結(jié)合線、鍍層、互連接、電容器和電阻器中的至少一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述掩模增加若干次微沉積移過，并且減少每次所述微沉積移過中所述微沉積頭的噴嘴的發(fā)射。
11.一種在襯底上微沉積精確數(shù)量的流體材料的微沉積系統(tǒng)，包括包含多個間隔開的噴嘴的微沉積頭；控制所述微沉積頭相對所述襯底的位置的定位設(shè)備；和包括掩模生成模塊、定位模塊和噴嘴發(fā)射模塊的控制器，所述掩模生成模塊為所述特征圖形建立掩模，該掩模減小由于公差變化和所述微沉積頭的故障噴嘴中至少一個所造成的缺陷的密度，所述定位模塊與所述定位設(shè)備通信，并且根據(jù)所述掩模為所述定位設(shè)備產(chǎn)生定位控制信號，所述噴嘴發(fā)射模塊與所述微沉積頭通信，并且選擇性地生成噴嘴發(fā)射命令，以根據(jù)所述掩模向所述襯底上發(fā)射流體材料微滴，從而確定所述特征圖形的子特征。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的微沉積系統(tǒng)，其中所述掩模生成模塊指定所述微沉積頭的所述噴嘴中的一個到所述特征圖形中的每個所述子特征。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的微沉積系統(tǒng)，其中所述掩模生成模塊將所述掩模中的所述指定的噴嘴與所述微沉積頭的多次移過中的一次相關(guān)聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的微沉積系統(tǒng)，其中所述掩模生成模塊隨機化指定給所述子特征的噴嘴。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的微沉積系統(tǒng)，其中微沉積移過，由相對于所述襯底沿直線方向移動所述微沉積頭和相對于所述微沉積頭沿直線方向移動所述襯底中的至少一個執(zhí)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的微沉積系統(tǒng)，其中至少一個所述子特征由成層微沉積的多個微滴形成，并且其中所述掩模為所述多層子特征的每個所述層指定不同的噴嘴。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的微沉積系統(tǒng)，其中所述特征圖形確定電子設(shè)備的部件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的微沉積系統(tǒng)，其中所述電子設(shè)備為聚合體發(fā)光二級光、光板、集成電路組件和印刷電路板中的一個。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的微沉積系統(tǒng)，其中所述微滴形成光發(fā)射器、電導(dǎo)體、電跡線、絕緣體、焊錫凸塊、結(jié)合線、鍍層、互連接、電容器和電阻器中的至少一個。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的微沉積系統(tǒng)，其中所述掩模增加若干次微沉積移過，并且減少每次所述微沉積移過中所述微沉積頭的噴嘴的發(fā)射。
21.一種使用微沉積系統(tǒng)微沉積流體材料的微滴以確定聚合體發(fā)光顯示(PLED)的象素的方法，包括確定襯底上所述PLED的所述象素的位置；為所述象素建立掩模，該掩模減小由于公差變化和微沉積頭的故障噴嘴之中至少一個所造成的缺陷的密度；和根據(jù)所述掩模，在所述襯底上沉積所述流體材料微滴，以確定所述象素。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，進一步包括為微沉積所述象素的每個象素組分指定所述微沉積頭的所述噴嘴中的一個，其中每個所述象素組分由多個微滴確定。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，進一步包括將所述掩模中的所述指定的噴嘴與所述微沉積頭的多次移過中的一次相關(guān)聯(lián)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述指定的步驟包括為所述象素組分隨機化指定的噴嘴。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述微沉積移過，由相對于所述襯底沿直線方向移動所述微沉積頭和相對于所述微沉積頭沿直線方向移動所述襯底中的至少一個執(zhí)行。
26.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述掩模增加若干次微沉積移過，并且減少每次所述微沉積移過中所述微沉積頭的噴嘴的發(fā)射。
27.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述PLED是彩色PLED，并且其中所述象素包括具有不同顏色的第一、第二和第三象素組分。
28.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述PLED是單色PLED。
29.一種微沉積流體材料微滴以確定聚合體發(fā)光顯示(PLED)的象素的微沉積系統(tǒng)，包括包括多個間隔開的噴嘴的微沉積頭；控制所述微沉積頭相對于所述襯底的位置的定位設(shè)備；和包含掩模生成模塊、定位模塊和噴嘴發(fā)射模塊的控制器，所述掩模生成模塊建立掩模，該掩模以減小由于公差變化和微沉積頭的故障噴嘴中至少一個所造成的缺陷的密度，所述定位模塊與所述定位設(shè)備通信，并根據(jù)所述掩模為所述定位設(shè)備產(chǎn)生定位控制信號，所述噴嘴發(fā)射模塊與所述微沉積頭通信，并且選擇性地生成噴嘴發(fā)射命令，以根據(jù)所述掩模在所述襯底上發(fā)射流體材料微滴，從而確定所述象素。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的微沉積系統(tǒng)，其中所述掩模生成模塊為所述象素的每個象素組分指定所述微沉積頭的所述噴嘴中的一個，并且其中每個所述象素組分由多個微滴形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的微沉積系統(tǒng)，其中所述掩模生成模塊將所述掩模中的所述指定的噴嘴與所述微沉積頭的多次移過中的一次相關(guān)聯(lián)。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的微沉積系統(tǒng)，其中所述掩模生成模塊隨機化指定給所述象素的所述象素組分的噴嘴。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的微沉積系統(tǒng)，其中微沉積移過，由相對于所述襯底沿直線方向移動所述微沉積頭和相對于所述微沉積頭沿直線方向移動所述襯底中的至少一個實現(xiàn)。
34.根據(jù)權(quán)利要求29的微沉積系統(tǒng)，其中所述PLED是彩色PLED，并且其中所述象素包括具有不同顏色的第一、第二和第三象素組分。
35.根據(jù)權(quán)利要求29的微沉積系統(tǒng)，其中所述PLED是單色PLED。
全文摘要
一種微沉積流體材料的微滴以在襯底上確定特征圖形的微沉積系統(tǒng)。確定襯底的特征圖形。為特征圖形產(chǎn)生掩模，該掩模減小由于微沉積頭的噴嘴故障而出現(xiàn)缺陷的密度。根據(jù)該掩模在襯底上微沉積流體材料的微滴，以確定特征圖形的子特征。為特征圖形中的每個子特征指定微沉積頭的一個噴嘴。可隨機或利用其它方式指定噴嘴。將掩模上的指定噴嘴分配給微沉積頭的多次移過中的一個。
文檔編號B41J29/38GK1741904SQ02829964
公開日2006年3月1日 申請日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者查爾斯·O·愛德華茲, 戴維·阿爾伯塔利 申請人:利特斯公司