专利名称：用于在基底上形成基准的设备和方法
技术领域：
本发明涉及在基底上形成具有基本上连续的部分的基准的方法。所述基准可用于确定基底的位置。
背景技术：
包括柔性电子或光学元件在内的许多制品的制造，涉及沉积或形成在细长基底或幅材上的材料层之间的配准。材料层在幅材上的形成可以在一个连续工艺或步骤中进行并且重复着含有多个步骤的过程。例如，通过多个沉积步骤，可以将材料的图案以层的形式沉积在细长基底(例如幅材)上从而形成分层电子或光学器件。一些制品需要施加在基底的一侧或两侧上的特征的精确配准。为了实现层之间的准确配准，必须在基底穿过多个制造步骤移动时，保持横向 (横维)定位和纵向(顺维)定位。当基底是柔性的或可拉伸的时，保持形成在基底上的层之间的配准变得更加复杂。一些制品以多个步骤制成，在这些步骤期间材料或工艺被依次施加到基底，要求每一工序精确位置配准。基准是基底的取向特征，其可用于在基底连同其上形成的制品穿过各种制造步骤移动时确定基底位置。期望增加从基底基准能够获得的分辨率，以增强基底位置感测。需要在基底上形成基准的增强的方法和系统，其能够简化生产，降低成本和/或增加基底位置感测的分辨率。本发明满足了这些需求和其它需求，并且提供了优于现有技术的其它优点。
发明内容
本发明的一个实施例涉及一种被构造为在基底上形成基准的设备。第一基准装置在基底上标记一个基准，第二基准装置在基底上标记另一个基准。由第一和第二基准装置形成的每个基准至少具有连续的部分，所述连续的部分相对于基底的纵向轴线具有有限且非零的斜率。移动机构沿着所述纵向轴线提供基底与第一和第二基准装置之间的相对运动。第一和第二基准装置耦接在一起，致动器使第一和第二基准装置一起沿着具有横向轴线分量的轨线来回移动。在第一和第二基准装置沿着所述轨线的移动期间并且在沿着所述纵向轴线的相对运动期间，第一基准装置操作以在基底上形成一个基准，第二基准装置操作以在基底上形成另一个基准。另一个实施例涉及一种被构造为在基底上印刷基准的设备。所述设备包括喷墨以印刷第一基准的第一印刷孔。第二印刷孔喷墨以印刷第二基准。移动机构沿着基底的纵向轴线提供基底与第一和第二印刷孔之间的相对运动。致动器使第一和第二印刷孔一起沿着至少具有横向轴线分量的轨线来回移动。在第一和第二印刷孔沿着所述轨线的移动期间并且第一和第二印刷孔与基底之间沿着所述纵向轴线的相对运动期间，第一印刷孔在基底上印刷一个基准，第二印刷孔在基底上印刷另一个基准。
另一个实施例涉及一种在具有纵向轴线和横向轴线的基底上形成基准的方法。第一基准装置和第二基准装置一起沿着具有沿横向轴线的分量的轨线来回移动，同时基底与第一和第二基准装置沿着纵向轴线相对运动。第一基准装置在沿着所述轨线的移动期间并且沿着所述纵向轴线的相对运动期间操作以在基底上形成一个基准。第二基准装置在沿着所述轨线的移动期间并且在相对运动期间操作以在基底上形成另一个基准。本发明的上述发明内容并非意图描述本发明的每一个实施例或每种实施方式。结合附图并参照下文的具体实施方式
以及所附权利要求书，再结合对本发明比较完整的理解，本发明的优点和成效将变得显而易见并且为人所领悟。
图1是根据本发明实施例的用于在基底上形成基准的设备的框图；图2是示出根据本发明实施例的形成基准的方法的流程图；图3示出用于在被约束在滚筒上的柔性幅材上形成基准的设备；图4示出具有第一和第二印刷孔的单个印刷头，所述第一和第二印刷孔相对于基底的横向轴线成一角度取向，以形成相移的基准；图5示出分别具有第一和第二印刷孔的两个印刷头，所述第一和第二印刷孔取向以形成相移的基准；图6是具有两个耦接的基准装置和一个额外的基准装置的设备的框图；图7和图8示出可利用根据本发明实施例的方法形成的分段连续的基准；图9示出根据本发明实施例的形成第一和第二基本上连续的基准以及离散的基准的单个印刷头的操作；图10是示出可利用根据本发明实施例的方法形成的正弦和余弦基准的曲线图；图11是印刷在5密耳聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上的基准的照片。虽然本发明可修改为各种修改形式和替代形式，但其具体的方式已以举例的方式在附图中示出并且将会作详细描述。然而，应当理解，其目的不在于将本发明局限于所述具体实施例。相反，其目的在于涵盖由所附权利要求书限定的本发明范围内的所有修改形式、 等同形式和替代形式。
具体实施例方式在下文对所举例说明的实施例的叙述中将参考构成本发明一部分的附图，并且其中通过举例说明示出可以在其中实施本发明的多个实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例并且可以进行结构改变。本发明的实施例示出用于在基底上形成基准的方法和系统，其增强基底位置感测的分辨率。例如，本文所述的基准可用于在滚筒式制造工艺期间方便沉积在基底幅材上的多个材料层之间的对齐。在以前的一些方法中，沿着基底的轴线布置基准，这些基准包括一系列离散的基准标记，类似于尺上的标记。然后，使用这些离散的标记来确定沿着所述轴线的基底位置。 然而，这种类型的基准仅可在基准标记处提供间歇的位置检测，而无法在离散的基准标记之间的间隔期间提供位置信息。根据本文所述的各种实施例形成的基准包括基本上连续的或分段连续的基准元素，即，具有基本上连续的部分的基准，其可用于提供连续的位置更新和更准确的基底定位。图1是根据本发明实施例的用于在基底100上形成基准的设备的框图。基底100 可由任何合适的材料制成，并可为刚性或柔性的。为了参考，图1中示出了基底100的横向轴线101和纵向轴线102。该设备至少包括第一基准装置110，其被构造为在基底100上形成一个基准111 ；第二基准装置120，其被构造为在基底100上形成另一个基准121。第一基准装置Iio的操作受第一基准控制模块115控制。第二基准装置120的操作受第二基准控制模块125控制。基准装置110、120可包括能够在基底上形成基准的任何类型的装置。例如，基准装置可通过喷墨印刷、激光印刷、激光划片、机械划片、直接接触印刷、激光烧蚀和/或其他技术来形成基准111、121。第一和第二基准装置110、120通过耦接件130耦接在一起，并例如通过使第一和第二基准装置110、120悬在基底100上方来相对于基底100的表面定位。致动器140使基准装置110、120 —起横穿基底100的表面沿着轨线150来回移动，所述轨线至少具有横向轴线101分量。致动器控制模块160可包括模拟和/或数字电路，并且/或者可包括实现硬件或软件的处理器，该致动器控制模块控制致动器140的操作，因而控制第一和第二基准110、120沿着轨线150的移动。基准装置110、120来回移动的频率可恒定或不恒定，并且/或者可在不连续的步骤中执行。一个特别可用的实施方式是使第一和第二基准装置 110、120相对于纵向轴线以基本上恒定的空间频率沿着轨线150来回移动。在此实施方式中，如果基底100沿着纵向轴线102相对于第一和第二基准装置110、120的移动是基本上空间恒定的，则所得基准111、121为正弦曲线并且相对于基底的纵向轴线具有基本上恒定的空间频率，如图1所示。当基底速度基本上恒定时，具有恒定的空间频率的基准可用于产生恒定的频率基准传感器信号。基准形成设备还包括机构170，该机构被构造为沿着基底的纵向轴线102提供基底100与第一和第二基准装置110、120之间的相对运动。在一些实施方式中，通过使第一和第二基准装置110、120移动来提供所述相对运动，而在一些实施方式中，通过使基底100 移动来提供所述相对运动。例如，纵向移动机构170可包括活动台或滚筒。纵向移动机构170的操作受控制模块180的控制，该控制模块可为电子器件并且可耦接到致动器移动控制模块160以协调致动器140和基底100的移动。可使用反馈来减小移动误差。图1的基准形成设备被构造为在基底100上形成两个基准111、121，但是如果需要，可使用额外的基准装置来形成额外的基准。每一基准由一个基准装置独立地形成。在图ι所示的实例中，第一基准装置110操作以形成一个基准111，第二基准装置120操作以形成另一基准121。基准111、121中的每一个通常具有使得基准111、121相对于纵向轴线的斜率为有限且非零值的区域。具有倾斜区域的基准是有利的，因为相比于沿着基底纵向布置的一系列离散的基准元素(例如，尺型标记)，它们提供更多的位置信息。离散的基准标记通常仅在每一离散标记处提供位置信息，而在离散的基准标记之间不提供额外的位置信息。因此，一系列离散的尺型标记形式的基准的分辨率受标记之间的距离控制。相比之下，对于具有连续的倾斜区域的基准，基准的分辨率不受离散标记之间的距离的约束。在基准的形状已知的情况下，可使用检测到的形状来提供连续的位置信息，从而增大基底位置感测的分辨率。图2的流程图示出了根据本发明实施例的形成基准的方法。第一和第二基准装置一起横穿基底沿着至少具有横向轴线分量的轨线移动210。沿着基底的纵向轴线提供第一和第二基准与基底之间的相对运动220。在沿着轨线移动并且基底与第一和第二基准装置之间相对运动期间，操作第一基准装置，以在基底上形成一个基准230。在沿着轨线移动并且基底与第一和第二基准装置之间相对运动期间，操作第二基准装置，以在基底上形成另一个基准M0。第一和第二基准中的每一个具有使得基准相对于纵向轴线的斜率为有限且非零值的区域。图3示出根据本发明实施例的用于在基底上形成基准的设备的视图，所述基底包括被约束在滚筒上的柔性幅材。在此实施例中，基底是柔性的细长幅材300。示出幅材300 的横向轴线301和纵向轴线302的取向以便于参考。幅材300被约束在筒370上，以例如在滚筒式工艺期间方便在幅材300上形成基准311、321的处理。第一基准装置310和第二基准装置320通过耦接件330耦接在一起，并悬于幅材300上方。幅材300通过筒370的旋转提供基准装置310、320与幅材300之间沿着纵向幅材轴线302的相对运动。致动器 340使第一和第二基准装置310、320 —起沿着轨线350移动，该轨线基本上平行于幅材300 的横向轴线301。第一基准装置310操作以在幅材300上形成一个基准311，第二基准装置 320操作以在幅材300上形成另一个基准321。筒370的旋转受筒控制机构(未示出)控制。致动器340的移动和/或筒370的旋转可由计算机控制，以有利于在对筒旋转和/或致动器运动的速度进行编程时的弹性。 可使用反馈来帮助控制所述运动和/或旋转。在一些实施例中，基准装置包括喷墨印刷孔，油墨穿过该孔喷到基底上以形成基准。如图4所示，用于形成基准460、461的喷墨孔410、420可在喷墨印刷头430上间隔开， 该喷墨印刷头用作将喷墨孔410、420耦接在一起的耦接件。第一孔410用于在基底上形成一个基准461，第二孔420用于在基底上形成另一个基准460。第一和第二孔410、420中的每一个可独立地控制。在一个实施例中，喷墨孔410、420被控制以使得其按照基本上恒定的速率喷出滴剂。通过足够的分辨率，所得基准460、461平滑且连续，并且相比于类似级别的光栅扫描印刷的基准显示出显著的改善。可分别利用一个或多个额外的喷墨孔形成一个或多个额外的基准。当形成连续、周期性的基准(例如，正弦曲线)时，喷墨印刷头430与横向基底轴线之间的角度θ决定着基准之间的相移。例如，如果θ为零，并且第一和第二基准装置的轨线基本上平行于横向基底轴线，则将形成具有相同频率和相位的两个基准。在一些实施例中，可能有利的是生成异相的周期性基准。两个异相的周期性基准 (例如，正弦和余弦基准)的使用能够提供多余信息，相比于单个基准产生更高的抗扰度、 精度和分辨率。图4示出可用于生成两个异相的周期性基准460、461的构型。喷墨印刷头 430倾斜，以使得θ非零。在喷墨孔410、420按照基本上恒定的速率喷出油墨的同时喷墨孔410、420沿着与横向基底轴线基本上平行的轨线450的移动将生成异相的周期性基准 460,461ο在一个实施例中，第一喷墨印刷孔410操作以印刷正弦基准，第二喷墨印刷孔420 操作以印刷余弦基准。可利用下面的公式计算使得第二喷墨孔420印刷的余弦基准相对于第一喷墨孔410所印刷的正弦基准相移90度的角度θ
权利要求
1.一种被构造为在具有纵向轴线和横向轴线的基底上形成基准的设备，所述设备包括第一基准装置，所述第一基准装置被构造为在所述基底上形成一个基准，所述一个基准至少包括连续的部分，所述连续的部分相对于所述纵向轴线具有有限且非零的斜率；机械耦接到所述第一基准装置的第二基准装置，所述第二基准装置被构造为在所述基底上形成另一个基准，所述另一个基准至少包括连续的部分，所述连续的部分相对于所述纵向轴线具有有限且非零的斜率；移动机构，所述移动机构被构造为沿着所述纵向轴线提供所述基底与所述第一基准装置和所述第二基准装置之间的相对运动；和致动器，所述致动器被构造为在所述第一基准装置和所述第二基准装置形成所述基准的操作期间并且在所述基底与所述第一基准装置和所述第二基准装置之间的所述相对运动期间，使所述第一基准装置和所述第二基准装置一起沿着具有横向轴线分量的轨线横穿所述基底来回移动。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一基准装置和所述第二基准装置按照每单位基准面积基本上恒定的能量操作以在所述基底上形成基准。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的设备，其中由所述第一基准装置形成的所述一个基准包括第一正弦基准；和由所述第二基准装置形成的所述另一个基准包括第二正弦基准。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中所述第一基准装置和所述第二基准装置中的一者或多者被构造为在所述基底上印刷。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其中所述第一基准装置和所述第二基准装置中的一者或多者被构造为刻蚀所述基底。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其中所述第一基准装置和所述第二基准装置中的一者或多者被构造为对所述基底进行划片。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述第一基准装置和所述第二基准装置中的一者或多者包括照相平版印刷装置。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的设备，还包括至少一个额外的基准装置，其被构造为在所述基底上形成至少一个额外的基准。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述额外的基准装置未耦接来与所述第一基准装置和所述第二基准装置一起移动。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的设备，其中所述移动机构包括滚筒。
11.一种被构造为在具有纵向轴线和横向轴线的基底上印刷基准的设备，所述设备包括第一印刷孔，所述第一印刷孔被构造为喷墨以沿着所述基底的所述纵向轴线印刷一个具有基本上连续的部分的基准；耦接到所述第一印刷孔的第二印刷孔，所述第二印刷孔被构造为喷墨以沿着所述基底的所述纵向轴线印刷另一个具有基本上连续的部分的基准；移动机构，所述移动机构被构造为沿着所述基底的所述纵向轴线提供所述基底与所述第一印刷孔和所述第二印刷孔之间的相对运动；和致动器，所述致动器被构造为在所述第一印刷孔和所述第二印刷孔印刷所述基准的操作期间以及沿着所述纵向轴线在所述第一印刷孔和所述第二印刷孔与所述基底之间的所述相对运动期间，使所述第一印刷孔和所述第二印刷孔一起沿着至少具有横向轴线分量的轨线来回移动。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一印刷孔和所述第二印刷孔被构造为按照基本上恒定的速率喷墨以在所述基底上印刷所述基准。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的设备，其中所述第一印刷孔设置在第一印刷头上，所述第二印刷孔设置在耦接到所述第一印刷头的第二印刷头上。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的设备，其中所述第一印刷孔和所述第二印刷孔被设置为使得由所述第一印刷孔印刷的所述一个基准相对于由所述第二印刷孔印刷的所述另一个基准相移。
15.根据权利要求11、12或14中任一项所述的设备，其中第一印刷孔和所述第二印刷孔设置在印刷头的一列中，所述一列相对于所述横向轴线成非零角度倾斜。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的设备，其中所述基准相对于所述纵向轴线具有基本上恒定的空间频率。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的设备，还包括额外的基准装置，所述额外的基准装置被构造为在所述额外的基准装置与所述基底之间的相对运动期间操作以在所述基底上形成基本上水平线。
18.根据权利要求11-16中任一项所述的设备，还包括额外的基准装置，所述额外的基准装置被构造为在所述额外的基准装置与所述基底之间的相对运动期间操作以在所述基底上形成一系列离散的基准标记。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述额外的基准装置耦接以与所述第一基准装置和所述第二基准装置一起移动。
20.根据权利要求11-19中任一项所述的设备，其中由所述第一印刷孔印刷的所述一个基准包括正弦波；并且由所述第二印刷孔印刷的所述另一个基准包括余弦波。
21.一种在具有纵向轴线和横向轴线的基底上形成基准的方法，所述方法包括使第一基准装置和第二基准装置一起沿着具有沿所述横向轴线的分量的轨线来回移动；沿着所述纵向轴线提供所述基底与所述第一基准装置和所述第二基准装置之间的相对运动；在所述相对运动以及沿着所述轨线的移动期间操作所述第一基准装置，以在所述基底上形成一个基准；和在所述相对运动以及沿着所述轨线的移动期间操作所述第二基准装置，以在所述基底上形成另一个基准。
22.根据权利要求21所述的方法，其中使所述第一基准装置和所述第二基准装置一起沿着所述轨线来回移动包括使所述第一基准装置和所述第二基准装置一起相对于所述纵向轴线按照基本上恒定的空间频率来回移动。
23.根据权利要求21-22中任一项所述的方法，其中操作所述第一基准装置包括操作所述第一基准装置以在所述基底上形成一个正弦基准；和操作所述第二基准装置包括操作所述第二基准装置以在所述基底上形成另一个正弦基准，其中所述第一正弦基准相对于所述第二正弦基准相移。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的方法，其中操作所述第一基准装置包括在所述基底上印刷。
25.根据权利要求21-M中任一项所述的方法，还包括操作额外的基准装置以在所述基底上形成额外的基准。
26.根据权利要求25所述的方法，其中操作所述额外的基准装置包括沿着所述纵向轴线印刷基本上直的线。
27.根据权利要求25所述的方法，其中操作所述额外的基准装置包括在所述基底上印刷离散的基准标记。
28.根据权利要求21-27中任一项所述的方法，其中 所述基底是柔性幅材；并且沿着所述纵向轴线提供所述第一基准装置和所述第二基准装置与所述基底之间的所述相对运动包括将所述柔性幅材约束在筒上并使所述筒旋转。
全文摘要
本发明涉及在基底上形成基准的设备，其中在基底上形成具有基本上连续的部分的基准允许确定基底的位置。本发明公开一种形成基准的方法，其涉及使第一和第二基准装置一起横穿基底沿着具有沿基底横向轴线的分量的轨线来回移动，同时基底与第一和第二基准装置沿着基底的纵向轴线相对运动。第一基准装置在沿着所述轨线的移动以及所述相对运动期间操作以在基底上形成一个基准。第二基准装置在沿着所述轨线的移动以及所述相对运动期间操作以在基底上形成另一个基准。所述基准可形成为使得其具有恒定的空间频率，同时第一基准相对于第二基准异相。
文档编号D06C27/00GK102272375SQ200980153615
公开日2011年12月7日 申请日期2009年12月9日 优先权日2008年12月30日
发明者丹尼尔·H·卡尔森, 丹尼尔·J·泰斯, 布赖恩·K·纳尔逊 申请人:3M创新有限公司