包含掩模以减少微滴对准、微滴体积公差和误差影响的工业微沉积系统的制作方法

专利名称：包含掩模以减少微滴对准、微滴体积公差和误差影响的工业微沉积系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及微沉积系统，更具体地，涉及用于微沉积系统的掩模生成器，用于制造印刷电路板、聚合物发光二极管(PLED)显示器和其它需要流体材料微沉积的电子设备。
背景技术：
制造商已经开发出多种在衬底上制造小形体尺寸的微结构的技术。通常，微结构形成一或多个电子电路层。这些结构的例子包括聚合物发光二极管(PLED)显示设备、液晶显示(LCD)设备、印刷电路板等。这些技术大多数实现相对昂贵，并且需要高生产量以分摊设备制造成本。
在衬底上形成微结构的技术包括丝网印刷。在漏模印刷的过程中，在衬底上放置一精细的网筛。流体材料通过漏模微沉积，在衬底上形成由漏模确定的图形。漏模印刷需要漏模与衬底接触，漏模与流体材料也有接触，这给衬底和流体材料都带来污染。
另一种在衬底上制造微结构的制造技术是光刻。光刻也不适用于某些设备的制作。采用光刻的制造工艺通常包括在衬底上沉积光阻材料。通过将光阻材料暴露在光下使其弯曲。一个具有图形的掩模用于选择性地将光施加在光阻材料上。暴露于光下的光阻材料弯曲，没有暴露的部分没有弯曲。从衬底上去除没有弯曲的部分。该衬底的下层表面通过去除的光阻层暴露于光下。光阻层的弯曲部分保留在衬底上。然后通过光阻层上的开放图形，在衬底上微沉积另一种材料，然后去除光阻层的弯曲部分。
光刻已经成功地用于制造多种微结构，例如电路板上的迹线。然而，光刻会污染衬底和衬底上形成的材料。当制造量较小时，光刻工艺的成本令人望而却步。
旋转涂布(spin coating)也被用于形成微结构。旋涂包括在衬底中心沉积流体材料的同时旋转衬底。衬底的旋转运动导致流体材料在衬底表面上均匀分布。同时旋涂也是成本非常高的一种工艺，因为大部分的流体材料没有保留在衬底上。由于必须在衬底的整个表面涂覆一层均匀的材料，所以会浪费多余的材料。虽然激光烧蚀(laser ablation)可用于去除材料，但是激光烧蚀技术需要昂贵的设备。激光消融技术也会产生对衬底有污染的灰。此外，旋涂工艺将衬底的尺寸限制在约小于12”的范围内，这就使得旋涂工艺不适用于诸如PLED电视等大型设备。

发明内容
一种根据本发明的微沉积系统和方法，微沉积流体材料微滴以在衬底上形成特征图形。首先确定衬底的特征图形。为特征图形产生掩模，该掩模减小由于公差变化和/或微沉积头的故障喷嘴所造成的缺陷的密度。根据掩模在衬底上微沉积流体材料的微滴，以确定特征图形的子特征。
在其它方面，微沉积头的喷嘴中的一个被指定给特征图形中的每个子特征。指定喷嘴的步骤包括为子特征随机化指定的喷嘴。掩模中指定的喷嘴也被指定给微沉积头的多次移过(pass)中的一次。
在其它方面，微沉积移过由相对于衬底沿直线方向移动微沉积头和相对于微沉积头沿直线方向移动衬底中的至少一个。
在其它方面，至少一个子特征由成层微沉积的多个微滴形成。掩模为多层子特征的每层指定不同的喷嘴。
在其它方面，特征图形可以确定电子设备的部件。电子设备可以是聚合物发光二极管、光板、集成电路组件和印刷电路板中的一个。微滴可以形成光发射器、电导体、电迹线、绝缘体、焊锡凸块(solder bump)、结合线、镀层、互连接、电容器和电阻器中的至少一个。
在其它方面，掩模增加若干次微沉积该特征图形所需要的微沉积移过，并且在每次微沉积移过期间减少微沉积头的喷嘴的重复发射。
从下文提供的详细说明中，本发明的其它应用领域将显而易见。应该理解，虽然详细说明和特定例子表明了本发明的优选实施例，但是它们仅用于方便阐述的目的，并不用于限制本发明的范围。


通过下面的详细说明和附图，可以更全面地理解本发明，其中图1是根据本发明的示范性微沉积系统的功能框图；图2是图1的微沉积系统的包含掩模生成模块的控制器的功能框图；图3示出了可以为每个喷嘴生成不同发射波形的波形发生器；图4示出了一个示范性喷嘴放电波形的上升沿、持续期、同步和下降沿；图5A和5B示出了微沉积头的间距调节；图6示出了待微沉积在衬底上的一个示范性特征图形，包括由微液滴确定的子特征；图7示出了图6中特征图形的一部分；图8示出了采用不用掩模的微沉积在一次移过中在衬底上子特征部分的微沉积；图9示出了采用一个示范性掩模在衬底上微沉积子特征，以减少由于喷嘴错位和/或一个或多个喷嘴的不适当的点滴形成而造成的缺陷的影响；图10至22示出了连续移过，用于沉积图8中示范性掩模的其它子特征；图23示出了包含由多微滴层确定的子特征的特征图形；图24示出了沉积图23的特征图形中的多层子特征，对所有层采用同一喷嘴；图25示出了沉积图23的特征图形中的多层子特征，对不同层采用不同的喷嘴；图26示出了一个示范性聚合物发光二极管(PLED)显示设备；图27示出了采用第一种方法沉积构成象素的红色、绿色和蓝色组分；
图28示出了采用根据本发明的掩模方法沉积构成象素的红色、绿色和蓝色组分。
具体实施例方式
以下对优选实施例的说明实质仅为示范性的，并非用于限制本发明及其应用或使用。为了说明清楚，在图中，对相同的元件采用相同的标号。
在以下共同指定的专利申请中充分公开了在衬底上微沉积流体材料的方法，这些专利申请包括申请号为＿＿，申请日为＿＿，主题为“可互换的微沉积头装置和方法”的申请；申请号为＿＿，申请日为＿＿，主题为“压电微沉积流体材料”的申请；申请号为＿＿，申请日为＿＿，主题为“用于微沉积控制系统的波形发生器”的申请；申请号为＿＿，申请日为＿＿，主题为“微沉积控制系统中改善分辨率的超计时”的申请；申请号为＿＿，申请日为＿＿，主题为“用于聚合物发光二极管显示器、印刷电路板等的工业微沉积系统”的申请，这些申请引用在此，以供参考。
这些申请公开了使用包含多个喷嘴的微沉积头在衬底上沉积流体材料的技术。公开了多种对准喷嘴和/或对微沉积头发射出来的合成微滴形状进行调节的方式。虽然这些方法改善了排在衬底上的微滴的均匀性和对准性，仍然会发生微滴尺寸和对准的微小变化。
简而言之，本发明生成掩模，改变指定给特征图形中微沉积子特征的微沉积头的喷嘴之间的关系，以减少(或去除)正常和故障的喷嘴的影响。在这里，术语故障指在理想公差或规格之外的错位的喷嘴和/或具有理想规格之外的微滴形成/微滴体积的喷嘴。术语正常指理想公差或规格内的喷嘴，并且具有理想规格内的微滴形成/微滴体积。
例如，正常喷嘴的对准和/或滴体积的公差为+/-5％。这些公差可以对应于相邻喷嘴之间10％的差异，这种差异对于一些由微沉积形成的设备可能会带来问题。另外，故障喷嘴和正常喷嘴之间的差异超过10％，这也可能会对一些由微沉积形成的设备带来问题。
前述讨论将首先说明一个示范性的微沉积系统，然后讨论根据本发明用于去除正常和故障喷嘴均会发生的微滴尺寸和/或对准变量的影响的方法。
图1至5示出了一个示范性微沉积系统20。现在参考图1，所示微沉积系统20包括控制器22、头组件24和衬底组件26。利用可选的旋转位置电机30和可选的旋转位置传感器32调节旋转位置或头组件24的间距。也可采用手动调节。同样，利用高度调节电机34和高度传感器36可以调节头组件24相对于衬底组件26的高度。利用横向位置电机40和横向位置传感器42调节头组件24的横向位置。也可以采用手动调节高度和横向位置，以减少成本。
带有多个喷嘴的微沉积头50安装在头组件24上。第一照相机52可选地安装在头组件24上。第一照相机52用于确定头组件24相对于位于衬底组件26上的衬底53的位置。更特别地，第一照相机52用于利用头50的一或多个喷嘴作为基准校准微沉积头50。此外，第一照相机52用于在衬底上执行点滴分析。
可选地利用激光器60对施加的流体材料进行激光消融，以减少最小特征尺寸和/或产生通路。虽然在图1中激光器60安装在头组件24上，激光器60可以安装在独立地从头组件24移开的激光组件(未示出)上。供液器62通过一或多个导管64连接至微沉积头50。供液器62提供一或多种流体材料，诸如用于红色、绿色和蓝色象素的聚合体PPV、溶剂、电阻性流体材料、传导流体材料、抗蚀流体材料和/或绝缘流体材料。在转换到新的流体材料之前，供液器62可选地能够通过使用溶剂冲刷改变其所供应的流体材料。
横向位置电机64和横向位置传感器66用于确定衬底组件26相对于头组件24的位置。在一个优选实施例中，横向位置电机40沿第一轴移动。横向位置电机64沿与第一轴垂直的第二轴移动。本领域普通技术人员应该理解，位置电机30、34、40和64与头组件24或衬底组件26相关。换句话说，通过移动或旋转衬底组件26和/或头组件24或两者的任意组合确定相对运动和旋转的度。
吸水站70和吸水介质电机72优选靠近衬底组件26。为了避免微沉积头50的喷嘴堵塞，在使用中周期性地清洗微沉积头50。微沉积头50被移至吸水站70上方的位置，并且微沉积头的喷嘴板(未示出)在吸水站70上擦拭。吸水站70包括一卷吸水材料。吸水电机72推进该卷吸水材料，以提供用于吸干微沉积头50的喷嘴板的清洗表面。
压盖站80也靠近头组件24。当微沉积系统20未工作时，微沉积头50停在压盖站80内。压盖站80包括装有湿的流体材料和/或溶剂的杯。压盖站80用于防止由微沉积头输送的流体材料堵塞微沉积头50的喷嘴。第二照相机84用于点滴分析，并且其位于靠近压盖站80的位置。优选地，第一和第二照相机52和84以及控制器22提供数字光学识别。提供闸门85，以用于捕获微滴。
衬底组件26包括卡盘86，用于接合并确定衬底53的位置。衬底组件26包括诸如温度控制器90和/或可选的紫外线(UV)源92的可选弯曲设备。温度控制器90控制卡盘86的温度。通常50℃左右的温度适合于减少厚度在0.3至1.2毫米之间的衬底的干燥时间。优选地，卡盘86包括确定衬底53的位置并固定衬底53的真空电路。或者，卡盘86可以包括在微沉积过程中定位并固定衬底53的其它类型设备。例如，可以采用液体表面张力、磁力、物理固定衬底或其它任何固定方式在微沉积过程中固定衬底53。关于卡盘的其它详细说明参见申请号为＿＿，申请日为＿＿，主题为“温度控制的真空卡盘”的申请文件，该申请文件引用在此以供参考。
本领域普通技术人员应该理解，也可使用诸如手动调节器(例如，旋转涡轮的把手或任意其它机械调节)之类的手动调节设备代替电机30、34、40和64中的一或多个，以减少成本。可使用诸如标度尺之类的视觉设备代替传感器32、36、42和66中的一或多个，以减少成本。此外，如果需要，电机30、34和40的功能可以结合在多轴电机中。在一个实施例中，利用空气轴承和线性电动机实现一或多个定位设备。其它变化对本领域普通技术人员来说也是显而易见的。电机和传感器提供的功能类似于电脑数值控制(CNC)铣床。优选地，电机提供三个或更多轴的调节。可对三维(3D)微沉积或复杂曲线的微沉积提供其它范围的运动。
优选地，微沉积头50的位置在衬底上方，距离约为0.5毫米至2.0毫米之间。虽然可以采用其它高度，在一个非常优选的实施例中，微沉积头距离衬底的位置至少为流体材料中微滴大小的5倍。当需要小间距尺寸时，微沉积头50旋转，以减少间距。当需要大间距尺寸时，微沉积头50旋转，并且不使用一些喷嘴，例如，间隔使用喷嘴。
可以理解，图1所示的微沉积系统20包括一或多个可选系统。例如，可选系统包括但不局限于激光消融、自动高度和间距定位系统、光学成像、卡盘温度控制和/或UV弯曲。例如，当在高产量的生产应用中微沉积相同产品时，可以采用机械对准技术。微沉积头的间距可被机械地调整至理想间距。
现在参见图2，更详细地示出了控制器22。控制器22包括一或多个处理器100、存储器102(诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存和/或其它任何合适的电子存储介质)和输入/输出接口104。应该理解，虽然图中显示了单一控制器22，也可采用多个控制器。点滴分析模块110采用第一照相机52和/或第二照相机84可选地执行点滴分析，下文作详细说明。
可选的对准模块112采用光学字符识别的方式(在沉积流体材料之前)利用第一照相机52和/或第二照相机84对准衬底和头50。也可采用手动对准。喷嘴位置和发射模块114调节头组件24相对于衬底53的位置，并且产生喷嘴发射波形，以在衬底上生成特征。波形发生模块116与喷嘴位置和发射模块114结合使用，并调节喷嘴发射波形的计时、上升沿、下降沿和/或幅度，在下文将作详细说明。波形发生模块116还可选地调节喷嘴发射时间，以改变头间距。
掩模生成模块118产生掩模，对于每次移过，掩模为微沉积头50的喷嘴指定特征图形的子特征。在这里，术语掩模指数字文件、特征图形的子特征和指定的喷嘴之间的关系和/或算法(而不是如光刻中使用的物理掩模)。掩模生成模块118在一次微沉积移过中减少由单一喷嘴微沉积的子特征的数量。在一个示范性实施例中，掩模生成模块118随机化或以其它方式改变指定的喷嘴和特征图形的子特征之间的关系。
衬底53可以包括多个由第一照相机52和/或第二照相机84使用的掩模，以在沉积流体材料之前对准衬底53和头50。如果需要，粗略初始定位和最终定位可以被手动执行。或者，对准模块112可以采用光学字符识别，以利用所述标记实现粗略的和/或精细的对准。
一种示范性的微沉积头50是剪切振模的压电换能器(PZT)微沉积头。当发射波形的喷嘴被控制器22触发时，剪切振模驱动促使分发微滴。本领域普通技术人员应该理解，也可考虑使用其它类型的微沉积头，诸如热或冒泡微沉积头、连续点滴微沉积头、PZT阀和微电机阀。头组件24也可以包括多个微沉积头50。
通常，微沉积头50包含的喷嘴数量在64到256之间，但是也可采用多于或少于此数量的喷嘴。微沉积头50的每个喷嘴每秒能够分发5000至20,000个点滴，但是也可提供更高或更低的分发速率。通常，取决于所使用的微沉积设备的类型，每个微滴包含10至80兆分之一升(picoliter)的流体材料，但是也可以提供增加的或减少的微滴体积。
利用微沉积系统20制造的示范性设备包括单色或彩色的PLED、印刷电路板(PCB)和其它结构。可以微沉积诸如丙烯酸聚合体之类的抗蚀替代物，以去除光刻中的掩模和暴光的过程。可以微沉积金属墨或其它金属导电液体，以代替迹线。诸如电阻墨水等具有电阻性的液体可用于产生电阻器和电容器。微沉积系统也可用于图例、焊接掩模、焊膏和其它在制造微沉积印刷电路板中所使用的流体材料。可选地对微沉积的微滴进行激光微调，以改善精确度，但成本会相应增加。微沉积可以用于制造光板的象素板。熔丝和迹线可以被微沉积。微沉积也可用于焊锡凸块、结合线和其它集成电路组件上的结构。其它应用对于本领域普通技术人员来说也是显而易见的。
衬底组件26也可以提供弯曲设备，以控制弯曲和收缩。提供温度控制器90和/或紫外线(UV)源92，以利于对微沉积在井中的流体材料进行适当的弯曲。例如，温度控制器90加热卡盘86，该卡盘通过接触使衬底53保持温暖。或者，UV源产生的紫外光直接作用于在衬底53上微沉积的流体材料，以利于弯曲。可选地，可以采用外壳、风扇或其它合适的气流装置控制(阻止)衬底组件附近的气流。可以利用通常在清洁室使用的设备。
现在参见图3和图4，用于每个喷嘴134-1、134-2、134-3...和134-n的喷嘴发射波形分别由控制器22单独控制。通过单独控制喷嘴发射波形，微滴的均匀性显著地被改善。换句话说，如果一特定喷嘴发出的微滴具有不均匀或不理想的形状，调节对应啧嘴的喷嘴发射波形以提供具有均匀或理想形状的微滴。波形生成模块116、点滴分析模块110和/或定位和发射模块114利用第一和/或第二照相机52和84以及光学识别收集数据。利用软件和来自于点滴分析的反馈可以自动调节。
更特别地，波形发生模块116与波形发生器136-1、136-2、136-3...和136-n通信，以单独调节每个喷嘴134的喷嘴发射波形的定时、持续时间、幅度、上升沿和/或下降沿。在图4中，示出了一个示范性的喷嘴发射波形。该示范性喷嘴发射波形140-1具有持续时间tD141-1、上升沿142-1、下降沿144-1和幅度146-1。这些参数中的每个可由波形发生器136调节，以改变喷嘴发射波形的特性。
也可采用超计时改善特征分辨率。超计时用于提供改善的分辨率，并通过可选地调节来改变头50的间距。在这里，“超计时”指相对于微滴宽度增加的时钟频率以及微沉积头的横向和纵向速度。在诸如喷墨的微沉积应用中，确定的印刷网格包括在时钟频率出现的网格线。时钟频率和横向及纵向速度被同步，以在网格的每个矩形(或正方形)提供(或不提供)一个微滴。换句话说，微滴与矩形网格之比是1∶1。喷墨时可能出现微小的微滴重叠。在每个矩形或正方形网格中可以产生或不产生微滴。超计时涉及使用实质上更高的时钟频率。时钟频率较之常规的1∶1的频率至少增加三倍。在一个非常优选的实施例中，时钟频率增加10倍或以上。
现在参见图5A和5B，微沉积头50包括多个喷嘴134，优选地，这些喷嘴134具有均匀的间隔。然而，也可采用非均匀的间隔。微沉积头50的角取向相对于由头组件和/或衬底的横向运动确定的平面是可调节的。当微沉积头50的方向与衬底53的运动方向基本垂直时(由箭头156表示)时，间距处于最大值，如150所示。同样，头50扫过的区域也处于最大值，如在152所示。随着头50的角度从垂直方向减小，间距也减小，如在160所示。同样，头50扫过的区域也减小，如在162所示。
现在参见图6至8，示出了一个示范性的特征图形。虽然该特征图形200包括形成单独子特征201的非重叠微滴，微滴或子特征201可以重叠。单独的子特征201之间的间隔可被调到更小或更大。在图6的例子中，在分别表示为202-1、202-2和202-3的三次移过中微沉积特征图形220。每个喷嘴134-1、134-2、134-3、...和134-n沉积一行子特征201。在移过202-1和202-2中，微沉积头50位置的偏移量分别为移过202-2和202-3中微沉积头50的宽度。
更通常地，可在最少的n次移过中微沉积特征图形200。移过的次数n由特征图形长度(在垂直于移过方向的方向上)除以微沉积头50的宽度所得的四舍五入的整数值确定。微沉积头50位于n次不同的移过位置，其间距约为微沉积头50的宽度。采用同一喷嘴微沉积同一行中的所有子特征。
采用掩模会增加移过次数。根据本发明，在(n+m)次移过中微沉积特征图形200的子特征。微沉积头50被移动至间距小于其宽度的移过位置。同一喷嘴不用于微沉积同一行中所有子特征201。
图7中示出了特征图形200的部分204。采用微沉积头50，第一喷嘴134-1通过在适当时间发射微滴，微沉积特征图形206中第一行206-1的列208-1、208-4、208-6和208-7的子特征。同样，以类似方式在同一次移过中分别微沉积第二、第三和第n行206-2、206-3、...和206-n。
虽然所示的微沉积头50的倾角大致垂直于微沉积头的运动方向，也可采用如上述采用其它倾角。而且，头组件可以包括多个微沉积头。多个头的相对位置可由微驱动器调节或在生产时固定。应该理解，移过方向上的特征图形可以为任意长度。
在工作和/或诊断过程中，一或多个喷嘴可能产生错位和/或点滴形成可能改变。而且，工作喷嘴的公差有可能不令人满意。例如，喷嘴134-2可能错位和/或具有非理想的点滴形成。或者，喷嘴134-3和134-4的公差可造成10％的差别，如上文提出的例子所述。通过使用同一喷嘴在诸如所有子特征201在移过方向的一行中的特定区域形成子特征，错位的喷嘴134-2(或具有非典型点滴形成的喷嘴)或正常喷嘴的公差的影响可对最终设备造成重大问题。通过使用掩模，减少局部的误差率或变化，从而使产量增加。
根据本发明的掩模发生器118提供了掩模，该掩模将特征图形中的单个子特征指定给微沉积头50的特定移过以及微沉积头的特定喷嘴。掩模发生器118改变喷嘴的使用，以减少错位喷嘴和/或产生非理想微滴的喷嘴的影响。通过减少局部缺陷发生的可能性，可以改善微沉积工艺的产量。掩模发生器118可以使用随机功能或其它合适的方法改变指定给特征图形的特征的喷嘴之间的关系。
现在参见图9至22，图中示出了用于部分204的一个示范性掩模。在图9中，示出了整个掩模。需要微沉积头的多次移过(基本上由210表示)覆盖同一区域。微沉积头50相对于衬底(基本上如214所示)移动，以允许指定的喷嘴根据掩模发生器118生成的掩模微沉积微滴。
在图10所示的第一次移过中，微沉积头50的第一喷嘴134-1与第二行206-2对准。第一喷嘴134-1在第二行206-2的第二列208-2上微沉积微滴，以形成子特征。第二喷嘴134-2在第三行206-5的第六列208-6微沉积微滴。第四喷嘴134-4在第五行206-5的第六列208-6上微沉积微滴。可以理解，在每行中微沉积的微滴数量可变。
现在参见图11，通过用靠近第四行206-4的第一喷嘴134-1确定微沉积头50的位置来实现第二次移过。第一、第三、第四和第五喷嘴134-1、134-3、134-4和134-5分别在第七、第八、第七和第四列208-7、208-8、208-7和208-4微沉积微滴。
现在参见图12，通过用靠近第六行206-6的第一喷嘴134-1确定微沉积头50的位置来实现第三次移过。第一喷嘴134-1、第二喷嘴134-2和第三喷嘴134-3分别在第四列208-4、第六列208-6和第九列208-9微沉积微滴。
现在参见图13，通过用靠近第八行206-8的第一喷嘴134-1确定微沉积头50的位置来实现第四次移过。第一喷嘴134-1分别在第七列208-7微沉积一个微滴。
现在参见图14，通过用靠近第一行206-1的第二喷嘴134-2确定微沉积头50的位置来实现第五次移过。第二喷嘴134-2、第三喷嘴134-3、第四喷嘴134-4、第五喷嘴134-5和第六喷嘴134-6分别在第七列208-7、第四列208-4、第二列208-2、第二列208-2和第三列208-3微沉积微滴。
现在参见图15，通过用靠近第八行206-8的第二喷嘴134-2确定微沉积头50的位置来实现第六次移过。第二喷嘴134-2在第一列208-1上微沉积微滴。
现在参见图16，通过用靠近第一行206-1的第三喷嘴134-3确定微沉积头50的位置来实现第七次移过。第三喷嘴134-3和第四喷嘴134-4在第一列208-1和第五列208-5上微沉积微滴。
现在参见图17，通过用靠近第一行206-1的第五喷嘴134-5确定微沉积头50的位置来实现第八次移过。第五喷嘴134-5、第六喷嘴134-6、第七喷嘴134-7和第八喷嘴134-8分别在第四列208-4、第七列208-7、第九列208-9和第四列208-4微沉积微滴。
现在参见图18，通过用靠近第一行206-2的第六喷嘴134-6确定微沉积头50的位置来实现第九次移过。第六喷嘴134-6、第七喷嘴134-7和第八啧嘴134-8分别在第六列208-6、第三列208-3和第八列208-8上微沉积微滴。
现在参见图19，通过用靠近第三行206-3的第六喷嘴134-6确定微沉积头50的位置来实现第十次移过。第六喷嘴134-6和第七喷嘴134-7分别在第五列208-5和第六列208-6微沉积微滴。
现在参见图20，通过用靠近第七行206-7的第七喷嘴134-7确定微沉积头50的位置来实现第十一次移过。第七喷嘴134-7在第四列208-4上微沉积一个微滴。
现在参见图21，通过用靠近第二行206-2的第八喷嘴134-8确定微沉积头50的位置来实现第十二次移过。第八喷嘴134-8在第一列208-1上微沉积一个微滴。
现在参见图22，通过用靠近第六列206-6的第八喷嘴134-8确定微沉积头50的位置来实现第十三次移过。第八喷嘴134-8在第二列208-2上微沉积一个微滴。
如上所述，当微沉积头的喷嘴134在一次移过中与部分204的行错位时，错位的喷嘴用于在部分204上方和下方的行上微沉积微滴。例如，参见图11，喷嘴134-6、134-7和134-8可以用于在特征图形200的行206-8下方的第一行、第二行和第三行上分别微沉积微滴。同样，在图10至22所述的移过中，微沉积列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，该功能不需要为随机。现在参见图8，如果需要三次移过，用如图示定位的微沉积头50微沉积第一个三分之一的子特征。微沉积头可被移动至第二位置，微沉积第二个三分之一的子特征。最后，用处于第三位置的微沉积头50微沉积最后三分之一的子特征。
换句话说，可采用不包括使用同一喷嘴在一次微沉积移过中微沉积一行中所有子特征的任何功能。其它掩模功能在Wittmann的美国专利号为5,175,804，发布于1992年12月29日的“由随机固定尺寸点布局准备的彩色分割实现的彩色图像再现的系统和方法”的申请中公开，该专利引用在此以供参考。
现在参见图23，特征图形230的一部分可包括多次移过中微沉积的多个层。例如，子特征234包括使用同一喷嘴分别在第一次移过240-1、第二次移过240-2和第三次移过240-3中微沉积第一、第二和第三微滴238-1、238-2和238-3。
现在参见图24，可在三次移过中以类似图9的方式微沉积每层的子特征。然而，子特征234可以具有特定厚度或其它设计参数。如果用于确定子特征234的喷嘴没有微沉积均匀的或预定的微滴体积和/或形状，和/或微滴未正确对准或邻近的正常喷嘴不令人满意，子特征有可能不满足设计参数。如果由错误的喷嘴或公差造成的缺陷局限于一层或一次移过中的单个微滴上，子特征满足设计参数的可能性将大大增加。
因此，根据本发明的掩模发生器118在沉积连续层时采用不同的喷嘴。例如，在一次移过中由第六喷嘴134-6微沉积特征234的第一层248-1。在另一次移过中由第五喷嘴134-5微沉积特征234的第二层248-2。在另一次移过中由第三喷嘴134-3微沉积特征234的第三层248-3。可以理解，在一次或多次移过中微沉积250-1、250-2和250-3中的每层。
本领域普通技术人员应该理解，移过次数由设计规则和喷嘴公差确定。增加移过次数将增加微沉积速度或微沉积特征图形所需的时间总量。增加移过次数将减少正常和/或故障喷嘴的公差变化的影响，从而增加特征图形的精确度和质量。
现在参见图26，图中显示了一个示范性的聚合物发光二极管显示(PLED)设备300。PLED设备300包括玻璃板304，该玻璃板304在微沉积过程中由真空卡盘306或其它合适的设备固定。PLED设备300还包括ITO极308、孔传输层(通常为PEDOT或PANI)(未示出)、聚合体发光材料310和抗蚀剂312。微沉积头313用于微沉积PLED象素的红色314、绿色316和蓝色318组分的重复图形。
现在参见图27，图中示出了用于微沉积PLED象素320的红色314、绿色316和蓝色318组分的一个图形。每个象素的红色314、绿色316和蓝色318象素组分分别由红色、绿色和蓝色微沉积头微沉积。每个象素组分包括多个相邻和/或重叠的微滴。优选地，采用同一喷嘴微沉积每个象素组分的微滴，以使在象素组分的微滴处于湿润状态时微沉积象素组分的所有微滴。
例如，红色微沉积头在一次移过中使用四个喷嘴微沉积图27中标号为“1”、“2”、“3”和“4”的红色组分314。红色微沉积头被重定位，然后红色微沉积头在第二次移过中微沉积图27中标号为“1”、“2”、“3”和“4”的红色组分324。绿色微沉积头分别在第一次和第二次移过中微沉积标号为“1”、“2”、“3”和“4”的绿色组分316和326。同样，蓝色微沉积头分别在第一次和第二次移过中微沉积标号为“1”、“2”、“3”和“4”的蓝色组分316和326。
例如，如果绿色微沉积头的第二喷嘴未微沉积足够的聚合体发光材料的量(位于公差内的低端或超过公差)，所得到的PLED显示器具有肉眼可见的线缺陷。如上文所述，如果邻近喷嘴处于对准和/或微滴体积所需的公差的对端(并在公差内)，或者如果喷嘴超过微滴对准或体积所需的公差，将出现同样的问题。
现在参见图28，图中显示了用于微沉积PLED象素320的红色314、绿色316和蓝色318组分的另一个图形。每个象素的红色314、绿色316和蓝色318象素组分分别由红色、绿色和蓝色微沉积头微沉积。掩模可改变喷嘴，喷嘴用于在显示行或列上微沉积具有相同色彩的聚合体发光材料的相邻象素的象素组分，如上文所详述。例如，不采用如图27所示的两次移过，PLED采用八次移过。
例如，如果绿色微沉积头的第二喷嘴未微沉积足够量的聚合体发光材料，并且如果采用掩模，所得到的PLED显示器不具有肉眼可见的线缺陷。如果邻近喷嘴处于对准和/或微滴体积所需的公差的对端(并在公差内)，或者如果喷嘴超过微滴对准或体积所需的公差，掩模处理将减少喷嘴的不利影响。
虽然在图28中示出了一个简单的偏移行偏移图形，可以使用上述的更为复杂的随机或非随机掩模。此外，虽然图26至28示出了彩色PLED，也可使用类似技术微沉积单色PLED。
从上述说明中，本领域普通技术人员应该理解，可以用多种变化形式实现本发明范围较广的精神。因此，虽然结合特定例子对本发明进行了说明，但是本发明的真正范围未受限制，因为本领域普通技术人员在参考了附图、说明书和权利要求书后，其它改变是显而易见的。
权利要求
1.一种使用微沉积系统微沉积流体材料的微滴以在衬底上确定特征图形的方法，包括确定用于所述衬底的所述特征图形；建立用于所述特征图形的掩模，该掩模减小由于公差变化和微沉积头的故障喷嘴之中至少一个所造成的缺陷的密度；和根据所述掩模，在所述衬底上沉积所述流体材料的微滴，以确定所述特征图形的子特征。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括将所述微沉积头的所述喷嘴中的一个指定给所述特征图形中的每个所述子特征。
3.根据权利要求2的方法，进一步包括将所述掩模中所述指定的喷嘴与所述微沉积头的多次移过中的一个相关联。
4.根据权利要求2的方法，其中所述指定步骤包括为所述子特征随机化指定的喷嘴。
5.根据权利要求1的方法，其中所述微沉积移过，由相对于所述衬底沿直线方向移动所述微沉积头和相对于所述微沉积头沿直线方向移动所述衬底中的至少一个执行。
6.根据权利要求1的方法，其中至少一个所述子特征由成层微沉积的多个微滴形成，并且其中所述掩模为所述多层子特征的每个所述层指定不同的喷嘴。
7.根据权利要求1的方法，其中所述特征图形确定电子设备的部件。
8.根据权利要求7的方法，其中所述电子设备是聚合物发光二极管、集成电路组件、光板和印刷电路板中的一个。
9.根据权利要求1的方法，其中所述微滴形成光发射器、电导体、电迹线、绝缘体、焊锡凸块、结合线、镀层、互连接、电容器和电阻器中的至少一个。
10.根据权利要求1的方法，其中所述掩模增加若干次微沉积移过，并且减少每次所述微沉积移过中所述微沉积头的喷嘴的发射。
11.一种在衬底上微沉积精确数量的流体材料的微沉积系统，包括包含多个间隔开的喷嘴的微沉积头；控制所述微沉积头相对所述衬底的位置的定位设备；和包括掩模生成模块、定位模块和喷嘴发射模块的控制器，所述掩模生成模块为所述特征图形建立掩模，该掩模减小由于公差变化和所述微沉积头的故障喷嘴中至少一个所造成的缺陷的密度，所述定位模块与所述定位设备通信，并且根据所述掩模为所述定位设备产生定位控制信号，所述喷嘴发射模块与所述微沉积头通信，并且选择性地生成喷嘴发射命令，以根据所述掩模向所述衬底上发射流体材料微滴，从而确定所述特征图形的子特征。
12.根据权利要求11的微沉积系统，其中所述掩模生成模块指定所述微沉积头的所述喷嘴中的一个到所述特征图形中的每个所述子特征。
13.根据权利要求12的微沉积系统，其中所述掩模生成模块将所述掩模中的所述指定的喷嘴与所述微沉积头的多次移过中的一次相关联。
14.根据权利要求12的微沉积系统，其中所述掩模生成模块随机化指定给所述子特征的喷嘴。
15.根据权利要求11的微沉积系统，其中微沉积移过，由相对于所述衬底沿直线方向移动所述微沉积头和相对于所述微沉积头沿直线方向移动所述衬底中的至少一个执行。
16.根据权利要求11的微沉积系统，其中至少一个所述子特征由成层微沉积的多个微滴形成，并且其中所述掩模为所述多层子特征的每个所述层指定不同的喷嘴。
17.根据权利要求11的微沉积系统，其中所述特征图形确定电子设备的部件。
18.根据权利要求17的微沉积系统，其中所述电子设备为聚合体发光二级光、光板、集成电路组件和印刷电路板中的一个。
19.根据权利要求11的微沉积系统，其中所述微滴形成光发射器、电导体、电迹线、绝缘体、焊锡凸块、结合线、镀层、互连接、电容器和电阻器中的至少一个。
20.根据权利要求11的微沉积系统，其中所述掩模增加若干次微沉积移过，并且减少每次所述微沉积移过中所述微沉积头的喷嘴的发射。
21.一种使用微沉积系统微沉积流体材料的微滴以确定聚合体发光显示(PLED)的象素的方法，包括确定衬底上所述PLED的所述象素的位置；为所述象素建立掩模，该掩模减小由于公差变化和微沉积头的故障喷嘴之中至少一个所造成的缺陷的密度；和根据所述掩模，在所述衬底上沉积所述流体材料微滴，以确定所述象素。
22.根据权利要求21的方法，进一步包括为微沉积所述象素的每个象素组分指定所述微沉积头的所述喷嘴中的一个，其中每个所述象素组分由多个微滴确定。
23.根据权利要求22的方法，进一步包括将所述掩模中的所述指定的喷嘴与所述微沉积头的多次移过中的一次相关联。
24.根据权利要求22的方法，其中所述指定的步骤包括为所述象素组分随机化指定的喷嘴。
25.根据权利要求21的方法，其中所述微沉积移过，由相对于所述衬底沿直线方向移动所述微沉积头和相对于所述微沉积头沿直线方向移动所述衬底中的至少一个执行。
26.根据权利要求21的方法，其中所述掩模增加若干次微沉积移过，并且减少每次所述微沉积移过中所述微沉积头的喷嘴的发射。
27.根据权利要求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颜色的第一、第二和第三象素组分。
28.根据权利要求21的方法，其中所述PLED是单色PLED。
29.一种微沉积流体材料微滴以确定聚合体发光显示(PLED)的象素的微沉积系统，包括包括多个间隔开的喷嘴的微沉积头；控制所述微沉积头相对于所述衬底的位置的定位设备；和包含掩模生成模块、定位模块和喷嘴发射模块的控制器，所述掩模生成模块建立掩模，该掩模以减小由于公差变化和微沉积头的故障喷嘴中至少一个所造成的缺陷的密度，所述定位模块与所述定位设备通信，并根据所述掩模为所述定位设备产生定位控制信号，所述喷嘴发射模块与所述微沉积头通信，并且选择性地生成喷嘴发射命令，以根据所述掩模在所述衬底上发射流体材料微滴，从而确定所述象素。
30.根据权利要求29的微沉积系统，其中所述掩模生成模块为所述象素的每个象素组分指定所述微沉积头的所述喷嘴中的一个，并且其中每个所述象素组分由多个微滴形成。
31.根据权利要求29的微沉积系统，其中所述掩模生成模块将所述掩模中的所述指定的喷嘴与所述微沉积头的多次移过中的一次相关联。
32.根据权利要求29的微沉积系统，其中所述掩模生成模块随机化指定给所述象素的所述象素组分的喷嘴。
33.根据权利要求31的微沉积系统，其中微沉积移过，由相对于所述衬底沿直线方向移动所述微沉积头和相对于所述微沉积头沿直线方向移动所述衬底中的至少一个实现。
34.根据权利要求29的微沉积系统，其中所述PLED是彩色PLED，并且其中所述象素包括具有不同颜色的第一、第二和第三象素组分。
35.根据权利要求29的微沉积系统，其中所述PLED是单色PLED。
全文摘要
一种微沉积流体材料的微滴以在衬底上确定特征图形的微沉积系统。确定衬底的特征图形。为特征图形产生掩模，该掩模减小由于微沉积头的喷嘴故障而出现缺陷的密度。根据该掩模在衬底上微沉积流体材料的微滴，以确定特征图形的子特征。为特征图形中的每个子特征指定微沉积头的一个喷嘴。可随机或利用其它方式指定喷嘴。将掩模上的指定喷嘴分配给微沉积头的多次移过中的一个。
文档编号B41J29/38GK1741904SQ02829964
公开日2006年3月1日 申请日期2002年11月27日 优先权日2002年11月27日
发明者查尔斯·O·爱德华兹, 戴维·阿尔伯塔利 申请人:利特斯公司