KR100942425B1

KR100942425B1 - Industrial microdeposition apparatus including masking to reduce the impact of droplet alignment and droplet volume tolerances and errors and method thereof

Info

Publication number: KR100942425B1
Application number: KR1020057009518A
Authority: KR
Inventors: 찰스 오 에드워드
Original assignee: 가부시키가이샤 아루박
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: KR20050122195A

Abstract

미세적층시스템(microdeposition system)은 기판상에 유체재료 방울들을 미세적층하여 구조물패턴을 형성하는 것이다. 미세적층헤드의 오동작 노즐로 인해서 일어나는 결함의 밀도를 감소시키기는 구조물패턴용 마스크를 발생시킨다. 이 마스크를 기초로 해서 기판상에 유체재료 방울들을 미세적층하여 구조물패턴의 하부구조물을 형성한다. 미세적층헤드의 노즐들 중에서 하나를 구조물패턴의 각 하부구조물에 지정한다. 노즐들은 무작위적으로 또는 기타의 기능들을 사용해서 지정될 수 있다. 마스크 내에 지정되는 노즐들은 미세적층헤드의 다수의 동작주기들 중 하나에 지정된다.A microdeposition system is a microdeposition of fluid material droplets on a substrate to form a structure pattern. A mask for the structure pattern is generated to reduce the density of defects caused by the malfunctioning nozzles of the microlamination head. Based on this mask, droplets of fluid material are finely laminated on the substrate to form a substructure of the structure pattern. One of the nozzles of the microlamination head is assigned to each substructure of the structure pattern. The nozzles can be designated randomly or using other functions. The nozzles specified in the mask are assigned to one of a number of operating cycles of the microlamination head.

미세적층, 유체재료, 방울, 미세적층헤드, 마스크, 구조물패턴, 노즐, 하부구조물, 결함밀도, 동작주기, 화소, 마스크발생모듈, 위치제어모듈 Micro lamination, fluid material, droplet, micro lamination head, mask, structure pattern, nozzle, substructure, defect density, operation cycle, pixel, mask generating module, position control module

Description

INDUSTRIAL MICRODEPOSITION APPARATUS INCLUDING MASKING TO REDUCE THE IMPACT OF DROPLET ALIGNMENT AND DROPLET VOLUME TOLERANCES AND ERROROFS AND METHOD THE METHOD THE METHOD

본 발명은 미세적층시스템(microdeposition system)에 관한 것으로서, 특히 인쇄회로기판, 폴리머발광표시장치(Polymer Light Emitting Display;PLED), 및 기타 유체재료의 적층을 필요로 하는 전자장치들을 제작하는데 사용하는 미세적층시스템을 위한 마스크발생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to microdeposition systems, and in particular, to the manufacture of printed circuit boards, polymer light emitting displays (PLEDs), and other electronic devices requiring lamination of fluid materials. A mask generating apparatus for a lamination system.

기판상에 작은 크기의 미세구조물들(microstructures)을 제조하는 여러 가지 기술들이 개발되어있다. 대표적으로 이러한 미세구조물들은 전자회로의 하나 또는 그 이상의 층들을 형성하는 것이다. 이들 구조물의 예로서는 폴리머발광 표시장치, 액정표시(LCD)장치, 인쇄회로기판 등을 들 수 있다. 이러한 제조기술들의 대부분은 사용비용이 비교적 많이 듦과 아울러 제조설비비용을 점진 상각하기 위해서는 높은 생산량을 필요로 한다.Several techniques have been developed for fabricating small size microstructures on a substrate. Typically these microstructures form one or more layers of an electronic circuit. Examples of these structures include polymer light emitting displays, liquid crystal display (LCD) devices, printed circuit boards, and the like. Most of these manufacturing techniques are relatively expensive to use and require high yields to gradually depreciate manufacturing equipment costs.

기판상에 미세구조물들을 형성하는 기술들은 스크린인쇄(screen printing)를 포함한다. 스크린인쇄시에 미세한 망상스크린을 기판상에 배치한다. 이 스크린을 통해서 형성된 패턴에 따라서 유체재료가 기판상에 미세적층되는 것이다. 스크린인쇄는 스크린과 기판간의 접촉을 필요로 한다. 물론, 스크린과 유체재료간의 접촉도 일어나기 때문에 기판과 유체재료 모두가 오염된다.Techniques for forming microstructures on a substrate include screen printing. In screen printing, a fine network screen is placed on a substrate. The fluid material is finely laminated on the substrate according to the pattern formed through the screen. Screen printing requires contact between the screen and the substrate. Of course, contact between the screen and the fluid material also occurs and both the substrate and the fluid material are contaminated.

기판상에 미세구조물들을 형성하는데 사용되는 또 다른 기술로서 광식각법(photolithography)이 있다. 물론, 몇 가지 장치들의 제조에는 광식각법을 쓸 수가 없다. 광식각법을 사용하는 제조공정에서는 기판상에 광경화성수지(photoresist)를 적층해야 한다. 광경화성수지 재료는 빛에 노출되어 경화되는 것이다. 광경화성수지를 빛에 선택적으로 노출시키기 위해서 일정한 패턴의 마스크를 사용한다. 광경화성수지의 빛에 노출된 부분은 경화되고 비노출 부분은 경화되지 않는다. 경화되지 않은 부분들은 기판에서 제거된다. 광경화성수지의 일부가 제거되면 그 밑에 존재하는 기판의 표면은 노출된다. 경화된 광경화성수지의 부분들은 기판상에 남는다. 이렇게 해서 광경화성수지층의 노출패턴을 통해서 또 다른 재료를 기판상에 미세적층한 후에, 광경화성수지의 경화부분을 제거한다.Another technique used to form microstructures on a substrate is photolithography. Of course, photoetching cannot be used to make some devices. In photolithography, a photoresist must be laminated on a substrate. The photocurable resin material is cured by exposure to light. A pattern of mask is used to selectively expose the photocurable resin to light. The part exposed to light of the photocurable resin is cured and the unexposed part is not cured. Uncured portions are removed from the substrate. When part of the photocurable resin is removed, the surface of the substrate beneath it is exposed. Portions of the cured photocurable resin remain on the substrate. In this way, after another material is finely laminated on the substrate through the exposure pattern of the photocurable resin layer, the cured portion of the photocurable resin is removed.

광식각법은 회로기판 상에 신호선과 같은 수많은 미세구조물들을 제조하는데 성공적으로 사용되어왔다. 그러나, 광식각법은 기판과 그 위에 형성되는 재료를 오염시키게 된다. 광식각공정의 비용은 비교적 적은 양을 제조할 때에는 비경제적이다.Photolithography has been used successfully to fabricate numerous microstructures such as signal lines on circuit boards. However, photoetching contaminates the substrate and the material formed thereon. The cost of the photoetch process is uneconomical when producing relatively small quantities.

미세구조물들을 형성하는데 사용되는 또 다른 방법으로 스핀피복법(spin coating)이 있다. 스핀피복법은 기판을 회전시킴과 동시에 그 기판의 중심부에서 유체재료를 퇴적 시키는 것이다. 유체재료는 그 기판의 회전운동에 의해서 기판의 표면을 가로질러서 균일하게 퍼지게 된다. 스핀피복법 또한 비용이 많이 드는 공정인데, 왜냐하면 유체재료의 대부분이 기판상에 남아있지 않게 되기 때문이다. 기판의 전 표면을 균일하게 피복해야 하기 때문에 부가적인 재료의 소모가 있게 된다. 레이저융제법(laser ablation)을 사용해서 재료를 제거할 수 있지만 고가의 장비가 필요하다. 아울러, 스핀피복법은 기판의 크기를 대략 12 미만으로 제한하기 때문에 PLED 텔레비전과 같이 더 큰 장치들에는 적합하지 않다.
기판에 유체재료를 미세적층하는 것에 관해서 상세히 공개하고 있는 출원들을 열거하면, 미국에 2003년 11월 26일 출원된 출원번호 제10/479,322호(발명의 명칭 : 상호 교체 가능한 미세적층헤드 장치 및 방법; Interchangeable Microdeposition Head Apparatus and Method), 미국특허등록번호 제7,449,070호(발명의 명칭 : 미세적층제어시스템을 위한 파형발생기; Waveform Generator for Microdeposition Control System), 미국특허등록번호 제7,244,310호(발명의 명칭 : 미세적층제어시스템에서 해상도를 개선하기위한 오버클락킹;Over-Clocking in a Microdeposition Control System), 미국특허등록번호 제7,270,712호(발명의 명칭 : 폴리머발광다이오드표시장치, 인쇄회로기판 등을 위한 산업용 미세적층시스템; Industrial Microdeposition System for Polymer Light Emitting Diode Displays, Printed Circuit Boards and The Like)가 있다.
이들 출원에는 다수의 노즐들을 갖는 미제적층헤드를 사용해서 기판에 유체재료를 적층하는 것이 개시되어있다. 노즐들을 정렬함과 아울러/또는 미세적층헤드에서 발사되는 방울들의 모양을 조정하는 여러 가지 방식들이 공개되어 있다. 이러한 방식들은 기판에 방출되는 방울들을 균일하게 정렬하는 것을 개선하고 있지만, 그럼에도 불구하고 방울의 크기와 정렬에 불균일성이 존재한다.Another method used to form microstructures is spin coating. Spin coating involves rotating a substrate and depositing a fluid material at the center of the substrate. The fluid material is spread evenly across the surface of the substrate by the rotational movement of the substrate. Spin coating is also an expensive process because most of the fluidic material does not remain on the substrate. Since the entire surface of the substrate must be uniformly covered, there is a consumption of additional material. Laser ablation can be used to remove material, but expensive equipment is required. In addition, spin coating limits the size of the substrate to less than about 12, making it unsuitable for larger devices such as PLED televisions.
Listed in the applications published in detail regarding microlamination of fluid materials on a substrate, the application number 10 / 479,322 filed November 26, 2003 to the United States (name of the invention: interchangeable microlamination head apparatus and method) Interchangeable Microdeposition Head Apparatus and Method), US Patent No. 7,449,070 (Invention: Waveform Generator for Microdeposition Control System), US Patent No. 7,244,310 Over-Clocking in a Microdeposition Control System, US Pat. No. 7,270,712 (Invention: Industrial Fines for Polymer Light Emitting Diode Display, Printed Circuit Board, etc.) Stacking systems; Industrial Microdeposition System for Polymer Light Emitting Diode Displays, Printed Circuit Boards and The Like.
These applications disclose the deposition of a fluid material on a substrate using an unlaminated head having a plurality of nozzles. Various ways of aligning the nozzles and / or adjusting the shape of the droplets firing from the microlamination head are disclosed. While these approaches improve the uniform alignment of the droplets released on the substrate, there are nonetheless nonuniformities in the size and alignment of the droplets.

본 발명에 의한 미세적층장치 및 방법은 기판상에 유체재료 방울들(droplets)을 적층하여 구조물패턴(feature pattern)을 형성하는 것이다. 기판을 위한 구조물패턴은 초기에 결정된다. 구조물패턴용 마스크는 미세적층헤드의 오동작 노즐 및/또는 공차변화로 인해서 일어나는 결함밀도를 감소시키기 위해 발생시킨다. 이 마스크를 기초로 해서 기판상에 유체재료 방울들을 적층하여 구조물패턴의 하부구조물들(sub-features)을 형성한다.The microlamination apparatus and method according to the present invention is to form a feature pattern by laminating fluid material droplets on a substrate. The structure pattern for the substrate is initially determined. Masks for structure patterns are generated to reduce the density of defects caused by malfunctioning nozzles and / or tolerance changes in the microlamination head. Based on this mask, droplets of fluid material are stacked on the substrate to form sub-features of the structure pattern.

다른 특징들을 보면, 미세적층헤드의 노즐들 중에서 하나를 구조물패턴내의 하부구조물들의 각각에 지정하는 것이다. 이 노즐들을 지정하는 단계는 하부구조물들을 위해서 지정되는 노즐을 무작위로 정하는 것이다. 또한, 마스크 내에서 지정된 노즐들은 미세적층헤드의 다수의 동작주기들 중 하나에 지정한다.Another feature is to assign one of the nozzles of the microlamination head to each of the substructures in the structure pattern. The step of specifying these nozzles is to randomize the nozzles designated for the substructures. Also, nozzles designated within the mask are assigned to one of a number of operating cycles of the microlamination head.

또 다른 특징들을 보면, 미세적층 동작주기는 미세적층헤드를 상기 기판에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것과 기판을 미세적층헤드에 대하여 일직선 방향으로 이동시키는 것 중에서 적어도 하나에 의해서 수행하는 방법.In another aspect, the microlamination operation cycle is performed by at least one of moving the microlamination head in a straight direction with respect to the substrate and moving the substrate in a straight direction with respect to the microlamination head.

또 다른 특징들을 보면, 하부구조물들 중 적어도 하나는 다수의 방울들을 여러 층으로 적층하여 형성하는 것이다. 마스크는 상기한 다층으로 된 하부구조물의 각각의 층에 다른 노즐을 지정한다.In still other features, at least one of the substructures is formed by stacking multiple droplets in multiple layers. The mask assigns a different nozzle to each layer of the multi-layered substructure described above.

또 다른 특징들을 보면, 구조물패턴은 전기장치의 한 구성부분을 형성할 수 잇다. 전기장치는 폴리머발광다이오드, 광패널, 집적회로장치, 또는 인쇄회로기판 일 수 있다. 유체재료 방울들로 발광기(light emitter), 전기도체, 전기통로 (electrical trace), 절연체, 납땜돌기(solder bump), 결합선(bondwire), 도금(plating), 연결장치, 캐패시터, 저항기 중 적어도 하나를 형성할 수 있다.In another aspect, the structural pattern can form a component of an electrical device. The electrical device may be a polymer light emitting diode, an optical panel, an integrated circuit device, or a printed circuit board. Drops of fluid material include at least one of light emitters, electrical conductors, electrical traces, insulators, solder bumps, bondwires, plating, connectors, capacitors, and resistors. Can be formed.

또 다른 특징들을 보면, 마스크는 구조물패턴을 미세적층하는데 필요한 미세적층 동작주기의 수를 증가시키고, 각 미세적층 동작주기 중에 미세적층헤드의 노즐들의 반복발사를 감소시키는 것이다.In another aspect, the mask increases the number of microlamination cycles required to microstructure the structure pattern and reduces the repeated firing of nozzles of the microlamination head during each microlamination cycle.

본 발명의 적용분야에 관해서 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 상세한 설명과 구체적인 실 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 것이나, 설명을 위한 것일 뿐이지 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.The field of application of the present invention will be described in more detail as follows. The detailed description and specific examples show preferred embodiments of the present invention, but are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

도 1은 는 본 발명에 의한 미세적층장치의 일 예를 기능적으로 도시한 블록도.1 is a block diagram functionally showing an example of a microlamination apparatus according to the present invention;

도 2는 제 1 도의 미세적층장치를 위한 마스크발생모듈을 포함하는 제어장치를 기능적으로 도시한 블록도.2 is a block diagram functionally showing a control device including a mask generating module for the micro lamination device of FIG.

도 3은 각 노즐을 위하여 다른 발사파형을 발생시킬 수 있는 파형발생기의 블록도.3 is a block diagram of a waveform generator capable of generating different launch waveforms for each nozzle.

도 4는 일 예의 노즐발사파형의 상승기울기, 지속시간, 작동시점 및 하강기울기를 도시한 도면.4 is a diagram illustrating an uphill slope, a duration, an operating time point, and a downhill slope of an example nozzle emission waveform;

도 5A 및 5B는 미세적층헤드의 간격조정(pitch adjustment)을 도시한 도면.5A and 5B show pitch adjustment of the microlamination head.

도 6은 유체재료 방울들로 형성되는 하부구조물들을 포함하여 기판상에 미세적층되는 구조물패턴의 일 예를 도시한 도면.FIG. 6 illustrates an example of a structure pattern finely stacked on a substrate including substructures formed of fluid material droplets.

도 7은 제 6 도의 구조물패턴의 일부를 도시한 도면.7 is a view showing a part of the structure pattern of FIG.

도 8은 기판상에 마스킹없이 미세적층동작을 일회 수행했을 경우의 하부구조물의 적층부를 도시한 도면.FIG. 8 is a view showing a lamination portion of a lower structure when the microlamination operation is performed once without masking on the substrate. FIG.

도 9는 하나 또는 그 이상의 노즐의 정렬불량 및/또는 방울형성불량으로 인한 결함의 악영향을 감소시키기 위해서 일 예의 마스크를 사용해서 기판상에 미세적층한 하부구조물들을 도시한 도면.9 illustrates microstructured substructures on a substrate using an example mask to reduce the adverse effects of defects due to misalignment and / or drop formation of one or more nozzles.

도 10-22는 제 9 도의 마스크를 사용해서 더 많은 하부구조물들을 적층하는 연속적인 동작주기(successive passes)를 도시하는 도면.10-22 illustrate successive passes of stacking more substructures using the mask of FIG.

도 23은 복수의 방울층들로 형성된 하부구조물들을 포함하는 구조물패턴을 도시한 도면.FIG. 23 illustrates a structural pattern including substructures formed of a plurality of droplet layers.

도 24는 동일한 노즐을 사용해서 모든 층을 미세적층하여 제 23 도의 구조물패턴에 복층의 하부구조물을 형성하는 도면.FIG. 24 is a view of forming a multi-layer substructure on the structure pattern of FIG. 23 by finely stacking all layers using the same nozzle. FIG.

도 25는 서로 다른 노즐들을 사용해서 다른 층들을 미세적층하여 제 23 도의 구조물패턴에 복층의 하부구조물을 형성하는 도면.FIG. 25 is a view showing microlayers of different layers using different nozzles to form a multi-layered substructure in the structure pattern of FIG. 23. FIG.

도 26은 폴리머발광 표시장치의 일 예를 도시한 도면.26 illustrates an example of a polymer light emitting display device.

도 27은 첫번째 방법을 사용해서 화소를 구성하는 적색, 녹색 및 청색의 화소성분들을 미세적층하는 것을 도시한 도면.FIG. 27 is a view showing fine lamination of pixel components of red, green, and blue constituting a pixel using the first method; FIG.

도 28은 본 발명에 의한 마스킹 방법을 사용해서 화소를 구성하는 적색, 녹색및 청색의 화소성분들을 미세적층하는 것을 도시한 도면.FIG. 28 is a view showing fine lamination of pixel components of red, green, and blue constituting pixels using a masking method according to the present invention; FIG.

이후에 설명하는 바람직한 실시 예들은 단지 설명을 위한 것일 뿐이지 어떤 식으로든 본 발명이나, 그 응용, 또는 사용을 제한하기 위한 것이 아니다. 명확하게 하기위해 도면에서 유사한 요소들에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.The preferred embodiments described hereinafter are for illustrative purposes only and are not intended to limit the invention, its application, or use in any way. For clarity, the same reference numerals are used for similar elements in the drawings.

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간단히 말하자면, 본 발명은 정상동작(functioning) 및 오동작(malfunctioning)하는 노즐들의 악영향을 감소(또는 완화)시키기 위해서 구조물패턴(feature pattern) 내의 하부구조물들(sub-features)을 미세적층 하기위해서 지정되는 미세적층헤드의 노즐들 사이의 관계를 변경하는 마스크를 발생시키는 것이다. 본문에서 사용한 용어 오동작은 노즐들이 바람직한 공차 또는 규격의 밖에 오정렬(misalignment)됨과 아울러/또는 방울의 모양/체적이 바람직한 규격의 밖에 존재하는 것을 가리킨다. 용어 정상동작은 노즐들이 바람직한 공차 또는 규격의 내에 존재함과 아울러 방울의 모양/체적이 바람직한 규격의 내에 존재하는 것을 가리킨다.In short, the present invention is directed to microlamination of sub-features in a feature pattern to reduce (or mitigate) the adverse effects of functioning and malfunctioning nozzles. It is to generate a mask that changes the relationship between the nozzles of the microlamination head. The term malfunction as used herein indicates that the nozzles are misaligned outside the desired tolerances or specifications, and / or the shape / volume of the droplets is outside the desired specifications. The term normal operation indicates that the nozzles are within the desired tolerances or specifications as well as the shape / volume of the droplets is within the desired specifications.

예컨대, 정상동작 노즐은 정렬 및/또는 방울체적에 대하여 +/-5%의 공차를 가질 수 있다. 이 공차는 인접한 노즐간의 10%의 차이에 해당하며, 미세적층으로 형성된 몇 가지 장치들에서 문제를 일으킬 수 있다. 더구나, 오동작 노즐과 정상동 작 노즐간의 차이는 10%를 초과할 수 있으며, 이것 또한 미세적층으로 형성된 몇 가지 장치들에서 문제를 일으킬 수 있다.For example, a normally operated nozzle can have a tolerance of +/- 5% with respect to alignment and / or drop volume. This tolerance corresponds to a 10% difference between adjacent nozzles and can cause problems for some devices formed with microlamination. Moreover, the difference between a malfunctioning nozzle and a normal operation nozzle can exceed 10%, which can also cause problems in some devices formed of microlamination.

전술한 논의는 먼저 일 예의 미세적층시스템을 설명한 다음에 정상동작 및 오동작 노즐 때문에 일어나는 방울크기 및/또는 정렬상태의 변화로 인한 악영향을 완화시키기 위한 본 발명의 방법을 설명하고자 함이다.The foregoing discussion is intended first to describe an example microlamination system and then to describe the method of the present invention for mitigating adverse effects due to changes in droplet size and / or alignment caused by normal and malfunctioning nozzles.

제 1 5 도는 일 예의 미세적층장치 20 을 도시한 것이다. 제 1 도를 보면, 미세적층장치 20 은 제어장치 22, 헤드조립체 24, 및 기판조립체 26으로 구성되어있다. 헤드조립체 24 의 회전위치 또는 간격(pitch)은 선택적인 회전위치모터 30 및 선택적인 회전위치센서 32 를 사용하여 조정한다. 물론 수동조정도 가능하다. 마찬가지로, 헤드조립체 24 의 기판조립체 26 에 대한 높이는 높이조정모터 34 및 높이센서 36 를 사용하여 조정할 수 있다. 헤드조립체 24 의 측방위치는 측방위치모터 40 과 측방위치센서 42 를 사용하여 조정한다. 비용을 절감하기 위해서 수동으로 높이 및 측방위치를 조정할 수도 있다.15 shows an example microlamination apparatus 20. As shown in FIG. Referring to FIG. 1, the microlamination apparatus 20 is composed of a controller 22, a head assembly 24, and a substrate assembly 26. As shown in FIG. The rotational position or pitch of the head assembly 24 is adjusted using the optional rotational position motor 30 and the optional rotational position sensor 32. Of course, manual adjustment is also possible. Similarly, the height of the head assembly 24 relative to the substrate assembly 26 can be adjusted using the height adjusting motor 34 and the height sensor 36. The lateral position of the head assembly 24 is adjusted using the lateral position motor 40 and the lateral position sensor 42. Height and lateral positions can also be adjusted manually to save cost.

다수의 노즐들을 갖춘 미세적층헤드 50 는 헤드조립체 24 상에 부착시킨다. 제 1 카메라 52 를 헤드조립체 24 상에 선택적으로 부착시킬 수도 있다. 제 1 카메라 52 는 기판조립체 26 상에 위치한 기판 53 에 대한 헤드조립체 24 의 위치를 정하는데 사용하는 것이다. 특히, 제 1 카메라 52 는 미세적층헤드 50 의 하나 또는 그 이상의 노즐들을 기준으로 해서 미세적층헤드 50 를 정렬하는데 사용된다. 아울러, 제 1 카메라 52 는 기판상의 방울을 분석하는데도 사용된다.The microlamination head 50 with multiple nozzles is attached onto the head assembly 24. The first camera 52 may optionally be attached onto the head assembly 24. The first camera 52 is used to position the head assembly 24 relative to the substrate 53 positioned on the substrate assembly 26. In particular, the first camera 52 is used to align the microlamination head 50 with respect to one or more nozzles of the microlamination head 50. In addition, the first camera 52 is also used to analyze droplets on the substrate.

레이저 60 은 적층된 유체재료를 레이저융제(laser ablation)에 의해서 최소구조물크기를 감소시킴과 아울러/또는 비아스(vias)를 생성하기 위해서 선택적으로 사용할 수 있다. 제 1 도에서 레이저 60 은 헤드조립체 24 상에 부착되어 있으나, 헤드조립체 24 와 별도로 움직이는 레이저조립체(도시 안했음) 상에 부착시킬 수도 있다. 유체공급장치 62 가 하나 또는 그 이상의 도관 63 에 의해서 미세적층헤드 50 에 연결되어있다. 유체공급장치 62 는 적색, 녹색 및 청색 화소들을 위한 폴리머 PPV, 용제, 저항성 유체재료, 도전성 유체재료, 레지스트 유체재료, 및/또는 절연성 유체재료와 같은 유체재료들 중에서 하나 이상을 공급한다. 유체공급장치 62 는 새로운 유체재료로 바꾸기 전에 세정용제를 사용하여 공급되는 유체재료를 변경시킬 수가 있다.Laser 60 may optionally use the stacked fluid material to reduce the minimum structure size and / or create vias by laser ablation. In FIG. 1, the laser 60 is attached to the head assembly 24, but may be attached to a laser assembly (not shown) that moves separately from the head assembly 24. In FIG. Fluid supply 62 is connected to microlamination head 50 by one or more conduits 63. Fluid supply 62 supplies one or more of fluid materials such as polymer PPV, solvent, resistive fluid material, conductive fluid material, resist fluid material, and / or insulating fluid material for red, green, and blue pixels. The fluid supply device 62 may use a cleaning solvent to change the supplied fluid material before changing to a new fluid material.

기판조립체 26 의 헤드조립체 24 대한 위치조정은 측방위치모터 64 및 측방위치센서 66 를 사용해서 한다. 바람직한 예에서, 측방위치모터 40 은 제 1 축을 따라서 이동한다. 측방위치모터 64 는 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라서 이동한다. 숙련된 기술자라면 잘 알 수 있듯이, 위치모터들 30, 34, 40 및 64 은 헤드조립체 24 또는 기판조립체 26 와 연관되어있다. 달리 말하면, 상대적인 이동과 회전의 정도는 기판조립체 26 및/또는 헤드조립체 24 를 이동 또는 회전시키거나 이들을 조합하여 정할 수 있다.Positioning of the head assembly 24 of the substrate assembly 26 is made using the lateral position motor 64 and the lateral position sensor 66. In a preferred example, the lateral position motor 40 moves along the first axis. The lateral position motor 64 moves along a second axis perpendicular to the first axis. As will be appreciated by the skilled artisan, the position motors 30, 34, 40 and 64 are associated with the head assembly 24 or the substrate assembly 26. In other words, the degree of relative movement and rotation can be determined by moving or rotating the substrate assembly 26 and / or the head assembly 24 or a combination thereof.

기판조립체 26 에 인접하게 흡수제거대(blotting station) 70 및 흡수제거매체모터(blotting media motor) 72 를 배치하는 것이 바람직하다. 미세적층헤드 50 의 노즐들이 막히는 것을 방지하기 위해서 그 헤드 50 를 사용 시에 주기적으로 세정한다. 미세적층헤드 50 를 흡수제거대(blotting station) 70 위로 이동시켜 그 헤드의 노즐플레이트(도시 안 했음)를 흡수제거대로 닦아낸다. 흡수제거대는 흡수제거재롤을 포함한다. 흡수제거매체모터 72 는 흡수제거재롤을 전진시켜 청결한 표면을 제공하여 미세적층헤드 50 의 노즐판을 청소한다.Preferably, a blotting station 70 and a blotting media motor 72 are disposed adjacent to the substrate assembly 26. The head 50 is periodically cleaned in use to prevent the nozzles of the microlamination head 50 from clogging. The microlamination head 50 is moved over the blotting station 70 and the nozzle plate (not shown) of the head is wiped off with the sorbent strip. The absorbent strip includes an absorbent roll. The desorption medium motor 72 advances the desorber rolls to provide a clean surface to clean the nozzle plate of the microlamination head 50.

또한, 헤드조립체 24 에 인접하게 보관대(capping station) 80 을 배치한다. 미세적층장치를 사용치 않을 때에는 미세적층헤드 50 을 보관대 80 내에서 보호되도록 한다. 보관대 80 내에는 젖은 유체재료 및/또는 용제가 들어있는 컵이 있다. 보관대 80 는 미세적층헤드 50 에 의해서 공급되는 유체재료에 의해서 미세적층헤드 50 의 노즐이 막히는 것을 방지하는 역할을 한다. 제 2 카메라 84 는 방울분석(droplet analysis)을 하는데 사용하는 것으로서 보관대 80 에 인접하게 배치된다. 바람직하게는 제 1 및 2 카메라 52 및 84 및 제어장치 22 는 디지털 광학인식 수단을 제공하는 것이다. 스트로브 85 는 방울들을 포획하기 위해서 제공되는 것이다.In addition, a capping station 80 is disposed adjacent the head assembly 24. When the microlamination device is not in use, the microlamination head 50 is to be protected within the rack 80. In the storage 80 there is a cup containing wet fluid material and / or solvent. The holder 80 serves to prevent the nozzle of the microlamination head 50 from being blocked by the fluid material supplied by the microlamination head 50. The second camera 84 is used for droplet analysis and is placed adjacent to the storage 80. Preferably, the first and second cameras 52 and 84 and the control device 22 provide digital optical recognition means. Strobe 85 is provided to capture the drops.

기판조립체 26 는 기판 53 을 붙들어서 배치하는 척(chuck) 86 을 포함한다. 기판조립체 26 는 온도조절기 90 와 같은 선택적 광학경화장치 및/또는 선택적 자외선(UV)발생기 92 를 포함한다. 온도조절기 90 는 척 86 의 온도를 조절하는 것이다. 두께가 0.3 내지 1.2 mm 정도 되는 기판의 건조시간을 단축시키는 데에는 대략 50 C 의 온도가 적절하다. 척 86 은 기판 53 을 붙들어서 배치하는 진공장치를 포함하는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 척 86 은 미세적층시에 기판 53 을 붙들어서 배치하는 다른 형태의 장치를 포함할 수도 있다. 예컨대, 미세적층시에 기판 53 을 붙들어서 지지하는데 유체표면장력, 자기력, 물리적결합장치 또는 기타의 어떤 방법을 사용해도 무방하다. 척에 관한 상세한 것은 미국특허등록번호 제7,160,105호(발명의 명칭 : 온도제어진공척;Temperature Controlled Vacuum Chuck)를 보면 알 수 있으며, 본문에 참고로 포함시켰다.Substrate assembly 26 includes a chuck 86 for holding and placing substrate 53. Substrate assembly 26 includes an optional optical curing device such as thermostat 90 and / or an optional ultraviolet (UV) generator 92. Thermostat 90 controls the temperature of the chuck 86. A temperature of approximately 50 C is suitable for shortening the drying time of the substrate having a thickness of about 0.3 to 1.2 mm. The chuck 86 preferably includes a vacuum device for holding and placing the substrate 53. Alternatively, the chuck 86 may include other forms of apparatus for holding and placing the substrate 53 during microlamination. For example, the fluid surface tension, magnetic force, physical coupling device, or any other method may be used to hold and support the substrate 53 during microlamination. Details of the chuck can be found in US Pat. No. 7,160,105 (Temperature Controlled Vacuum Chuck), which is incorporated herein by reference.

숙련기술자라면 알 수 있듯이 비용을 절감하기 위해서 모터들 30, 34, 40, 및 64 중에서 하나 또는 그 이상을 대신하여 수동조정장치(예컨대, 웜기어를 회전시키는 손잡이 또는 기타 임의의 기계식 조정기)를 사용할 수 있다. 하나 이상의 센서들 32, 36, 42, 및 66 대신에 자(scale)와 같은 시각적 장치를 사용하면 비용을 절감할 수 있다. 아울러, 모터들 30, 34, 및/또는 40 의 기능은 필요하다면 다축모터(multi-axis motor)에 합쳐놓을 수 있다. 일 예를 들자면, 하나 이상의 배치장치를 공기베어링과 선형모터를 사용해서 만들 수 있다. 숙련기술자라면 다른 방식으로도 할 수 있음을 잘 알 것이다. 모터와 센서에 의해서 제공되는 기능은 컴퓨터수치제어(CNC) 밀링머신(milling machine)과 유사하다. 바람직하게는, 모터에 의해서 제공되는 위치조정은 세 개 이상의 축에서 일어나도록 하는 것이다. 3차원(3D)적 미세적층 또는 복잡한 곡면 형상의 미세적층을 위해서 이동범위를 증가시킬 수 있다.As one skilled in the art will appreciate, in order to reduce costs, a manual adjustment device (e.g., a knob that rotates a worm gear or any other mechanical control device) can be used in place of one or more of the motors 30, 34, 40, and 64. have. Using a visual device such as a scale instead of one or more sensors 32, 36, 42, and 66 can save cost. In addition, the functions of motors 30, 34, and / or 40 can be combined in a multi-axis motor if necessary. For example, one or more placement devices can be made using air bearings and linear motors. The skilled technician will appreciate that you can do it the other way around. The functions provided by motors and sensors are similar to computer numerical control (CNC) milling machines. Preferably, the positioning provided by the motor is such that it occurs in three or more axes. The moving range can be increased for three-dimensional (3D) micro-lamination or micro-layer of complex curved shape.

미세적층헤드 50 는 기판에서 대략 0.5mm 내지 2.0mm 사이의 거리에 배치하는 것이 바람직하다. 아주 바람직하기로는, 미세적층헤드의 배치거리를 유체재료 방울크기의 최소 5배 정도로 하는 것이나, 다른 높이로 해도 된다. 더 작은 크기의 간격이 필요할 경우에는 미세적층헤드를 회전시켜 간격을 감소시킨다. 더 큰 크기의 간격이 필요할 경우에는 미세적층헤드 50 를 회전시켜서 몇 개의 노즐들은 사용 하지 않도록 하는데, 예컨대 다른 노즐은 모두 사용하지 않는 것이다.The microlamination head 50 is preferably disposed at a distance between approximately 0.5 mm and 2.0 mm from the substrate. Very preferably, the arrangement distance of the microlamination head is at least five times the droplet size of the fluid material, or may be another height. If smaller gaps are required, the gap is reduced by rotating the microlamination head. If larger gaps are required, the microlamination head 50 is rotated so that some nozzles are not used, e.g. all other nozzles are not used.

제 1 도에서 잘 알 수 있는 바와 같이, 미세적층장치 20 은 하나 이상의 선택적 시스템들을 포함한다. 예컨대, 선택적 시스템들이란 레이저융제장치(laser ablation), 자동 높이 및 간격 조정시스템, 광학영상장치, 척온도조절기, 및/또는 자외선경화기 들인데, 이들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 동일한 제품을 고진공장치로 미세적층할 때 기계식 정렬기술을 사용할 수 있다. 미세적층헤드의 바람직한 간격을 기계적으로 조정할 수도 있다.As can be seen in FIG. 1, microlamination apparatus 20 includes one or more optional systems. For example, optional systems include, but are not limited to, laser ablation, automatic height and spacing adjustment systems, optical imaging devices, chuck thermostats, and / or ultraviolet light curing machines. For example, a mechanical alignment technique can be used to finely laminate the same product with a high vacuum device. The desired spacing of the microlamination heads may be mechanically adjusted.

제 2 도에서 제어장치 22 를 더욱 상세히 도시하였다. 제어장치 22 는 하나 이상의 데이터처리장치 100, 메모리 102 (랜덤액세스메모리(RAM), 리드온리메모리(ROM), 플레쉬메모리, 및/또는 기타 적절한 전자적 기억소자와 같은), 및 입/출력인터페이스 104 를 포함하는 것이다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 단일의 제어장치 22 를 도시하였으나, 복수의 제어장치를 사용할 수도 있다. 방울분석모듈 110 은 제 1 카메라 52 및/또는 제 2 카메라 84 를 이용해서 선택적으로 방울분석을 수행하는데, 이에 관해서는 다음에 더욱 상세히 설명할 것이다.2 shows the control device 22 in more detail. Controller 22 may include one or more data processing devices 100, memory 102 (such as random access memory (RAM), read-only memory (ROM), flash memory, and / or other suitable electronic storage elements), and input / output interface 104. It is to include. As will be appreciated, although a single controller 22 is shown, multiple controllers may be used. The droplet analysis module 110 selectively performs droplet analysis using the first camera 52 and / or the second camera 84, which will be described in more detail later.

선택적 정렬모듈 112 은 제 1 카메라 52 및/또는 제 2 카메라 84 를 사용해서 (유체재료를 적층하기 전에) 광학적 특성인식에 의해서 기판과 헤드 50 를 정렬시킨다. 노즐 위치제어 및 발사모듈 114 은 헤드조립체 24 의 기판 53 에 대한 위치를 조정하여 기판상에 구조물을 형성하기 위해서 노즐발사파형(nozzle firing waveform)을 발생시킨다. 파형발생모듈 116 은 노즐 위치제어 및 발사모듈 114 과 연결되어 동작하여 노즐발사파형의 작동시점, 상승기울기, 하강기울기, 및/또는 진 폭을 조정하는데, 이에 관해서는 이하에서 더욱 상세히 설명할 것이다. 파형발생모듈 116 은 또한 그 헤드의 간격변화에 대하여 노즐발사시점을 선택적으로 조정한다.The optional alignment module 112 aligns the substrate and the head 50 by optical characterization (prior to laminating the fluid material) using the first camera 52 and / or the second camera 84. The nozzle position control and firing module 114 generates a nozzle firing waveform to adjust the position of the head assembly 24 relative to the substrate 53 to form a structure on the substrate. The waveform generation module 116 is operated in conjunction with the nozzle position control and firing module 114 to adjust the operating point, rising slope, falling slope, and / or amplitude of the nozzle firing waveform, which will be described in more detail below. The waveform generation module 116 also selectively adjusts the nozzle firing time point for the change in the gap of the head.

마스크발생모듈 118 은 동작주기마다(each pass) 구조물패턴의 하부구조물을 미세적층헤드 50 의 노즐들에 지정하는 마스크를 발생시킨다. 본문에서 용어 마스크는 구조물패턴의 하부구조물과 지정되는 노즐간의 디지털파일(digital file), 관계식 및/또는 알고리즘(algorithm)을 가리킨다(광식각법에 사용되는 것 같은 물리적 마스크가 아님). 마스크발생모듈 118 은 한 적층주기 중에 단일의 노즐에 의해서 미세적층되는 하부구조물들의 수를 감소시킨다. 한 실시 예에서, 마스크발생모듈 118 은 지정된 노즐과 구조물패턴 내의 하부구조물 간의 관계를 무작위로 또는 다르게 변화시키는 것이다.The mask generation module 118 generates a mask that assigns the substructure of the structure pattern to the nozzles of the micro lamination head 50 every operation pass. The term mask in the text refers to a digital file, relational and / or algorithm between a substructure of a structure pattern and a designated nozzle (not a physical mask as used in photolithography). The mask generation module 118 reduces the number of substructures finely stacked by a single nozzle during one lamination cycle. In one embodiment, the mask generation module 118 randomly or differently changes the relationship between the designated nozzle and the substructure in the structure pattern.

기판 53 은 유체재료를 적층하기 전에 제 1 카메라 52 및/또는 제 2 카메라 84 로 하여금 기판 53 과 헤드를 정렬하는데 사용할 수 있도록 하는 다수의 표적들을 포함한다. 필요하다면, 손으로 대략의 초기 또는 최종의 위치조정을 할 수 있다. 이와는 달리, 정렬모듈 112 이 그 표적들의 광학특성인식을 통해 대략의 및/또는 정밀조정을 행할 수 있다.Substrate 53 includes a number of targets that enable first camera 52 and / or second camera 84 to align head with substrate 53 prior to laminating fluid material. If necessary, rough initial or final positioning can be made by hand. Alternatively, alignment module 112 may make coarse and / or fine adjustments through the recognition of the optical properties of the targets.

미세적층헤드 50 의 일 예로서 전단형피에조변환(shear mode PZT) 미세적층헤드가 있다. 제어장치 22 에 의해서 노즐발사파형이 발사되면, 전단형 작동에 의해서 방울이 공급된다. 숙련기술자라면 잘 알 수 있듯이 기타의 미세적층헤드의 예로서는 열적 또는 버블식 미세적층헤드, 연속 방울형 미세적층헤드, PZT 밸브, 및 마이크로전자기계식 밸브 같은 것들이 있다. 헤드조립체 24 는 복수의 미세적층헤드들 50 을 포함할 수도 있다.An example of a microlamination head 50 is a shear mode PZT microlamination head. When the nozzle emission waveform is fired by the controller 22, droplets are supplied by the shearing operation. As will be appreciated by those skilled in the art, examples of other microlamination heads include thermal or bubble microlamination heads, continuous droplet microlamination heads, PZT valves, and microelectromechanical valves. Head assembly 24 may include a plurality of microlamination heads 50.

전형적으로, 미세적층헤드 50 는 64 내지 256 개의 노즐들을 가지고 있지만, 이보다 더 많거나 적어도 된다. 미세적층헤드의 각각의 노즐은 매 초당 5000 내지 20,000 개의 방울들을 발사하지만, 이보다 더 높거나 낮은 속도를 사용할 수도 있다. 전형적으로, 각 방울은 사용된 미세적층장치의 형식에 따라서 10 내지 80 피코리터(picoliter)의 유체재료를 포함하지만, 이보다 더 크거나 작은 체적도 사용할 수 있다.Typically, the microlamination head 50 has 64 to 256 nozzles, but more or less than this. Each nozzle of the microlamination head shoots 5000 to 20,000 drops per second, but higher or lower speeds may be used. Typically, each droplet contains 10 to 80 picoliter of fluid material, depending on the type of microlamination device used, but larger or smaller volumes may be used.

미세적층장치 20 을 사용해서 제작할 수 있는 장치들의 예로서는 단색 및 컬러 PLED, 인쇄회로기판(PCB), 등의 구조물들이 있다. 아크릴 폴리머 같은 레지스트 대체물을 미세적층하면 광식각법에서 마스크 및 노출공정을 없앨 수 있다. 금속성 잉크 또는 금속성의 도전유체를 미세적층하면 전기통로들(traces)을 대신할 수 있다. 저항성 잉크와 같은 저항성 유체를 사용하면 저항기 및 캐패시터를 형성할 수 있다. 미세적층장치는 설명문, 납땜 페이스트 및 기타 인쇄회로기판의 제작에 사용되는 유체들을 미세적층하는 데에도 사용할 수 있다. 미세적층 방울들을 다듬는데 레이저를 선택적으로 사용하면 정확도를 개선할 수 있으나 그만큼 비용이 더 든다. 미세적층기술은 광패널의 화소판을 제작하는 데에도 사용할 수 있다. 퓨우즈와 전기통로들을 미세적층할 수 있다. 집적회로장치에서 납땜돌기(solder bump), 결합선(bondwire), 및 기타 구조물들을 미세적층하는 데에도 미세적층기술을 사용할 수 있다. 더 많은 용도에 관해서는 숙련기술자 들이 잘 알 것이다.Examples of devices that can be fabricated using the microlamination device 20 include structures such as monochromatic and color PLEDs, printed circuit boards (PCBs), and the like. Microlamination of resist substitutes, such as acrylic polymers, eliminates mask and exposure processes in photoetching. Microlamination of metallic ink or metallic conductive fluid can replace electrical traces. Resistive fluids, such as resistive inks, can be used to form resistors and capacitors. The microlamination apparatus can also be used to microlaminate fluids used in the manufacture of descriptions, solder pastes and other printed circuit boards. Selective use of lasers to refine microlaid droplets can improve accuracy, but at a higher cost. Micro-lamination techniques can also be used to fabricate pixel panels of optical panels. Fuse and electric paths can be finely laminated. Micro-lamination techniques can also be used to micro-lay solder bumps, bondwires, and other structures in integrated circuit devices. The skilled technician will know more about the uses.

경화장치를 기판조립체 26 에 설치하여 경화 및 수축을 제어할 수 있다. 웰(well)에 미세적층되는 유체재료의 적절한 경화를 용이하게 하기 위해서 온도조절기 90 및/또는 자외선(UV)발생기 92 를 설치한다. 예컨대, 온도조절기 90 이 척 86 을 가열하면 접촉에 의해서 기판 53 이 데워진다. 이와는 달리, UV 발생기 92 에서 발생된 자외선을 기판 53 에 미세적층된 유체재료에 가하여 경화를 용이하게 할 수도 있다. 아울러, 덮개, 송풍기, 또는 기타 적절한 공기유동설비를 사용해서 기판조립체 주변의 공기유동을 제어할 수 있다. 전형적으로 청정실(clean room)에서 사용하는 설비를 사용할 수 있다.A curing device may be installed in the substrate assembly 26 to control curing and shrinkage. A thermostat 90 and / or UV generator 92 are installed to facilitate proper curing of the fluid material micro-laminated in the wells. For example, when the thermostat 90 heats the chuck 86, the substrate 53 is warmed by contact. Alternatively, ultraviolet light generated by the UV generator 92 may be applied to the fluid material finely laminated to the substrate 53 to facilitate curing. In addition, cover, blowers, or other suitable airflow equipment can be used to control the airflow around the substrate assembly. Typically, equipment used in clean rooms can be used.

제 3 및 4 도를 보면, 각 노즐 134-1, 134-2, 134-3, ..., 및 134-n 을 위한 노즐발사파형은 제어장치 22 에 의해서 개별적으로 제어된다. 노즐발사파형을 개별적으로 제어함으로써 방울들의 균일성을 현저하게 개선할 수 있다. 달리 말하면, 특정한 노즐에서 나오는 방울이 불균일 하거나 바람직하지 못한 모양을 가지면, 그 해당 노즐의 발사파형을 조절함으로써 균일한 또는 바람직한 모양의 방울을 제공할 수 있게 된다. 파형발생모듈 116, 방울분석모듈 110 및/또는 위치제어 및 발사모듈 114 은 제 1 및/또는 제 2 카메라 52 및 84 와 광학적 인식을 이용해서 데이터를 수집한다. 소프트웨어 및 방울분석으로부터의 피드백(feedback)을 이용하면 자동적으로 조정이 이루어질 수 있게 된다.3 and 4, the nozzle emission waveforms for each nozzle 134-1, 134-2, 134-3, ..., and 134-n are individually controlled by the controller 22. Individual control of the nozzle firing waveform can significantly improve the uniformity of the droplets. In other words, if the droplet coming out of a particular nozzle has a non-uniform or undesirable shape, it is possible to provide a droplet of uniform or desirable shape by adjusting the firing waveform of that nozzle. The waveform generation module 116, the droplet analysis module 110 and / or the position control and launch module 114 collect data using the first and / or second cameras 52 and 84 and optical recognition. Using feedback from software and drop analysis, adjustments can be made automatically.

특히, 파형발생모듈 116 은 파형발생기들 136-1, 136-2, 136-3,..., 136-n 과 통신하여 개별적으로 각 노즐 134 의 발사파형의 동작시점, 지속시간, 진폭, 상승기울기 및/또는 하강기울기를 조절한다. 제 4 도에 일 예의 노즐발사파형 140-1 을 도시하였다. 이 노즐발사파형 140-1 은 지속시간 t_D 141-1, 상승기울기 142-1, 하강기울기 144-1 및 진폭 146-1 으로 되어있다. 이들 각 변수는 파형발생기 136 로 조절하여 노즐발사파형의 특성을 변화시킬 수 있다.In particular, the waveform generation module 116 communicates with the waveform generators 136-1, 136-2, 136-3, ..., 136-n to individually operate, duration, amplitude, and rise of the firing waveform of each nozzle 134. Adjust the tilt and / or tilt. 4 shows an example nozzle emission waveform 140-1. The nozzle emission waveform 140-1 has a duration t _D 141-1, a rising slope 142-1, a falling slope 144-1 and an amplitude 146-1. Each of these variables can be adjusted with the waveform generator 136 to change the characteristics of the nozzle emission waveform.

오버클락킹(over-clocking)을 사용하여 구조물의 해상도를 개선시킬 수도 있다. 오버클락킹은 해상도를 개량함과 아울러 헤드 50 의 간격변화를 선택적으로 조정하기 위해서 제공되는 것이다. 용어 오버클락킹은 방울의 폭과 아울러 미세적층헤드의 측방 및 수직속도에 대한 시계주파수(clock frequency)를 증가시키는 것을 가리킨다. 잉크젯(ink jet)과 같은 미세적층 용도에서 프린트그리드(print grid)는 시계속도로 생기는 그리드선들(grid lines)을 포함하는 것으로 정의된다. 시계속도와 아울러 측방 및 수직의 헤드속도를 동기시켜 그리드의 각 장방형(또는 정방형)에 한 방울을 공급(또는 비공급)하는 것이다. 달리 말하면, 방울 대 그리드장방형의 비는 1:1이다. 잉크젯에서와 같이 방울들이 약간 겹치는 현상들이 좀 발생할 수 있다. 그리드의 각 장방형 또는 정방형안에 방울이 들어가거나 안 들어가기도 한다. 오버클락킹은 현저하게 높은 시계속도의 사용을 필요로 한다. 시계속도는 종래의 1:1비율의 최소한 3배수로 증가시킨다. 매우 바람직하게는 시계속도를 10배수 이상으로 증가시키는 것이다.Over-clocking may also be used to improve the resolution of the structure. Overclocking is provided to improve the resolution as well as to selectively adjust the spacing of the head 50. The term overclocking refers to increasing the clock frequency for the lateral and vertical velocities of the microlamination head as well as the width of the droplets. In microlamination applications such as ink jet, a print grid is defined to include grid lines that occur at a clockwise speed. In addition to clock speed, the lateral and vertical head speeds are synchronized to supply (or not supply) one drop to each rectangle (or square) of the grid. In other words, the ratio of droplet to grid rectangle is 1: 1. As with inkjets, there may be some overlapping effects. Droplets may or may not fit within each rectangle or square of the grid. Overclocking requires the use of significantly higher clock speeds. The clock speed is increased by at least three times the conventional 1: 1 ratio. Very preferably, the clock speed is increased by a factor of ten or more.

제 5A 및 5B 를 보면, 미세적층헤드 50 는 바람직하게 등 간격으로 배열되어있는 다수의 노즐들 134 을 포함한다. 그러나, 불 균일한 간격을 사용할 수도 있다. 미세적층헤드 50 의 배치각도(angular orientation)는 헤드조립체 및/또는 기 판의 측방향 이동평면에 상대적으로 조절된다. 미세적층헤드 50 가 기판 53 의 이동(화살표 156 의 방향)에 대하여 일반적으로 수직 배치되어 있을 경우에는 그 간격이 부호 150 로 표시한 바와 같이 최대치를 갖는다. 마찬가지로, 헤드 50 가 휩쓰는 면적도 부호 152 로 표시한 바와 같이 최대치를 갖는다. 헤드 50 의 배치각도가 수직으로부터 감소함에 따라서, 그 간격도 부호 160 로 표시한 바와 같이 감소한다. 마찬가지로, 헤드 50 가 휩쓰는 면적도 부호 162 로 표시한 바와 같이 감소한다.5A and 5B, microlamination head 50 comprises a plurality of nozzles 134 which are preferably arranged at equal intervals. However, nonuniform spacing may be used. The angular orientation of the microlamination head 50 is controlled relative to the lateral movement plane of the head assembly and / or substrate. When the microlamination head 50 is generally disposed vertically with respect to the movement of the substrate 53 (in the direction of arrow 156), the interval has a maximum value as indicated by the reference numeral 150. Similarly, the area swept by the head 50 also has a maximum value as indicated by reference numeral 152. As the placement angle of the head 50 decreases from the vertical, the spacing also decreases as indicated by reference numeral 160. Similarly, the area swept by the head 50 is also reduced as indicated by the numeral 162.

제 6 내지 8 도에는 일 예의 구조물패턴을 도시하였다. 구조물패턴 200 은 비중첩(non-overlapping) 방울들이 각 하부구조물들 201 을 형성하고 있으나, 방울들 또는 하부구조물들 201 은 중첩될 수 있다. 개별적인 하부구조물들 201 간의 간격은 더 작거나 크게 조정할 수 있다. 제 6 도의 예는 구조물패턴 200 을 202-1, 202-2 및 202-3 으로 표시한 바와 같이 3회에 걸친 동작주기로 미세적층하는 것을 도시한 것이다. 각 노즐들 134-1, 134-2, 및 134-n 은 일 행의 하부구조물들 201 을 적층한다. 동작주기 202-1 및 202-2 중의 미세적층헤드 50 의 위치는 미세적층헤드 50 의 폭만큼 각각 동작주기 202-2 및 202-3 에서 떨어져 있다.6 to 8 illustrate an example structure pattern. The structure pattern 200 has non-overlapping droplets forming the substructures 201, but the droplets or the substructures 201 may overlap. The spacing between the individual substructures 201 can be adjusted smaller or larger. 6 shows the fine lamination of the structure pattern 200 in three operating cycles as indicated by 202-1, 202-2, and 202-3. Each nozzle 134-1, 134-2, and 134-n stacks a row of substructures 201. The positions of the micro lamination heads 50 in the operation periods 202-1 and 202-2 are separated from the operation periods 202-2 and 202-3 by the width of the micro lamination head 50, respectively.

더 일반적으로는, 구조물패턴 200 은 최소의 n 동작주기횟수로 미세적층할 수 있다. 동작주기횟수 n 은 구조물패턴의 길이(작용방향에 대하여 수직인 방향으로)를 미세적층헤드 50 의 폭으로 나눈 값의 정수로 정한다. 미세적층헤드 50 는 대략 그 헤드의 폭만큼 간격을 둔 n개의 다른 동작위치에 배치된다. 동일한 노즐을 사용해서 동일한 행에 존재하는 모든 하부구조물들을 적층한다.More generally, the structure pattern 200 may be finely stacked with a minimum number of n operation cycles. The number of operation cycles n is defined as the integer of the length of the structure pattern (in the direction perpendicular to the direction of operation) divided by the width of the micro lamination head 50. The microlamination head 50 is disposed at n different operating positions approximately spaced by the width of the head. Use the same nozzle to stack all the substructures present in the same row.

마스크를 사용하면 동작주기횟수(number of passes)가 증가한다. 구조물패턴 200 의 하부구조물들은 본 발명에 따라서 n+m번의 동작주기횟수로 적층된다. 미세적층헤드 50 는 그 헤드의 폭보다 작은 간격을 둔 동작주기위치로 이동된다. 동일한 행 내의 하부구조물들 201 을 모두 동일한 노즐을 사용해서 미세적층하지 않는다.Using a mask increases the number of passes. The substructures of the structure pattern 200 are stacked according to the present invention at n + m operation cycles. The microlamination head 50 is moved to an operating cycle position spaced smaller than the width of the head. All substructures 201 in the same row are not microlaminated using the same nozzle.

구조물패턴 200 의 일부 204 를 제 7 도에 도시하였다. 미세적층헤드 50 를 사용해서 제 1 노즐 134-1 이 적절한 시간에 유체방울들을 발사해서 구조물패턴 204 의 제 1 행 206 의 열들 208-1, 208-4, 208-6, 208-8 에 하부구조물을 미세적층한다. 마찬가지로, 제 2, 제 3,..., 및 제 n 행들 206-2, 206-3,... 및 206-n 이 각각 동일한 동작주기 중에 같은 방식으로 미세적층된다.A portion 204 of the structure pattern 200 is shown in FIG. Using the microlamination head 50, the first nozzle 134-1 fires fluid droplets at an appropriate time, so that the substructures in columns 208-1, 208-4, 208-6, and 208-8 in the first row 206 of the structure pattern 204. Microlaminate. Similarly, the second, third, ..., and nth rows 206-2, 206-3, ..., and 206-n are each micro-laminated in the same manner during the same operating period.

미세적층헤드 50 의 간격을 그 헤드의 이동방향에 대하여 대략 직각방향으로 도시하였으나, 전기한 바와 같이 다른 간격각도도 사용될 수 있다. 아울러, 헤드조립체는 복수의 미세적층헤드들을 갖출 수도 있다. 복수의 헤드들의 상대적인 위치는 미세조정기(microactuator)를 사용하여 조정하거나 제작 시에 고정시켜 놓을 수 있다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 구조물패턴의 길이는 작업방향으로 임의로 할 수 있다.Although the spacing of the microlamination heads 50 is shown in a direction orthogonal to the direction of movement of the head, other spacing angles may be used as described above. In addition, the head assembly may have a plurality of microlamination heads. The relative positions of the plurality of heads can be adjusted using a microactuator or fixed at the time of manufacture. As can be appreciated, the length of the structure pattern can be arbitrary in the working direction.

작업 중에 및/또는 진단검사 중간에, 하나 이상의 노즐들이 오정렬될 수 있음과 아울러/또는 방울형상이 변할 수 있다. 아울러, 작업 노즐들의 공차가 적절하지 못할 수가 있다. 예컨대, 노즐 134-2 이 오정렬됨과 아울러/또는 방울형상이 이상적이 못할 수 있다. 이와는 달리, 노즐 134-3 및 134-4 의 공차가 상기한 예에서 설명한 바와 같이 10%의 차이를 야기할 수 있다. 작업방향으로 일 행의 모든 하부구조물들 201 과 같은 특정부분의 하부구조물들을 형성하는데 동일한 노즐을 사용함으로써, 오정렬된 노즐 134-2(또는 방울형성이 비정상적인 노즐)의 효과들로 인해서 완성된 장치들에 심각한 문제들이 일어날 수 있다. 마스크를 사용함으로써 국지적인 오류율 또는 변이를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.During operation and / or in between diagnostic tests, one or more nozzles may be misaligned and / or the droplet shape may change. In addition, the tolerances of the working nozzles may not be appropriate. For example, nozzle 134-2 may be misaligned and / or droplet shaped may not be ideal. Alternatively, the tolerances of the nozzles 134-3 and 134-4 may cause a 10% difference as described in the example above. Devices completed due to the effects of misaligned nozzle 134-2 (or nozzles with abnormal drop formation) by using the same nozzle to form a particular portion of substructures, such as all substructures 201 in a row in the working direction. Serious problems can arise. By using masks, productivity can be improved by reducing local error rates or variations.

본 발명에 따른 마스크발생기 118 는 구조물패턴 내의 개별적인 하부구조물들을 미세적층헤드 50 의 특정 동작주기 및 그 헤드의 특정 노즐에 지정하는 마스크를 제공한다. 마스크발생기 118 는 노즐들의 사용을 다양화 시켜서 오정렬된 노즐과 아울러/또는 비정상적인 방울들을 발생시키는 노즐들로 인한 악영향을 감소시키는 것이다. 국지적인 결함의 가능성을 감소시킴으로써, 미세적층공정의 생산성을 개선하는 것이다. 마스크발생기 118 는 무작위적인 기능 또는 기타의 적절한 방법을 사용해서 구조물패턴의 구조물들에 지정되는 노즐간의 관계를 변화시킬 수 있다.The mask generator 118 according to the present invention provides a mask that assigns individual substructures in a structure pattern to a particular operating period of the microlamination head 50 and to a particular nozzle of the head. Mask generator 118 is to diversify the use of nozzles to reduce the adverse effects of nozzles that produce misaligned nozzles and / or abnormal drops. By reducing the possibility of local defects, the productivity of the microlamination process is improved. The mask generator 118 can change the relationship between the nozzles assigned to the structures of the structure pattern using a random function or other appropriate method.

제 9-22 도에는 부분 204 을 위한 마스크의 일 예를 도시하였다. 제 9 도에 완전한 마스크를 도시하였다. 그 면적을 포괄하기 위해서는 미세적층헤드의 복수의 동작주기(일반적으로 부호 210 로 표시함)들이 필요하다. 미세적층헤드 50 를 기판에 대하여 이동시켜(일반적으로 부호 214 로 표시함) 마스크발생기 118 에 의해서 발생된 마스크에 따라서 지정된 노즐로 하여금 방울을 미세적층 하도록 한다.9-22 show an example of a mask for portion 204. Figure 9 shows the complete mask. In order to cover the area, a plurality of operating cycles (generally indicated by reference numeral 210) of the micro lamination head are required. The microlamination head 50 is moved relative to the substrate (generally indicated by reference numeral 214) to cause the designated nozzles to microlaminate droplets according to the mask generated by the mask generator 118.

제 10 도에 도시한 바와 같이 제 1 동작주기 시에, 미세적층헤드 50 의 제 1 노즐 134-1 을 제 2 행 206-2 에 정렬시킨다. 미세적층헤드의 제 1 노즐 134-1 이 제 2 행 206-2 의 제 2 열 208-2 에 방울을 미세적층시켜서 하부구조물을 형성한다. 제 2 노즐 134-2 은 제 3 행 206-3 의 제 3 열 208-3 에 방울을 미세적층시킨다. 제 4 노즐 134-4 은 제 5 행 206-5 의 제 6 열 208-6 에 방울을 미세적층시킨다. 잘 알 수 있듯이, 각 행에 미세적층되는 방울의 수는 다양할 수 있다.As shown in FIG. 10, during the first operation period, the first nozzle 134-1 of the microlamination head 50 is aligned in the second row 206-2. The first nozzle 134-1 of the microlamination head finely deposits droplets in the second column 208-2 of the second row 206-2 to form a substructure. The second nozzle 134-2 finely deposits the droplets in the third column 208-3 of the third row 206-3. The fourth nozzle 134-4 finely deposits the droplets in the sixth column 208-6 of the fifth row 206-5. As can be appreciated, the number of droplets microstacked in each row can vary.

제 11 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 1 노즐 134-1 을 제 4 행 206-4 에 인접 배치하여 제 2 동작주기를 행한다. 제 1, 3, 4 및 5 노즐들 134-1, 134-3, 134-4 및 134-5 이 각각 제 7, 8, 7, 및 4 열 208-7, 208-8, 208-7, 및 208-4 들에 방울들을 미세적층한다.11, the 1st nozzle 134-1 of the micro lamination head 50 is arrange | positioned adjacent to 4th row 206-4, and a 2nd operation period is performed. The first, third, fourth and fifth nozzles 134-1, 134-3, 134-4 and 134-5 are the seventh, eighth, seventh and fourth row 208-7, 208-8, 208-7, and Microlayers of the drops on 208-4.

제 12 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 1 노즐 134-1 을 제 6 행 206-6 에 인접 배치하여 제 3 동작주기를 행한다. 제 1, 2 및 3 노즐들 134-1, 134-2, 및 134-3 이 각각 제 4, 6 및 9 열 208-4, 208-6, 208-9 들에 방울들을 미세적층한다.12, the first nozzle 134-1 of the microlamination head 50 is arranged adjacent to the sixth row 206-6 to perform a third operation cycle. The first, second and third nozzles 134-1, 134-2, and 134-3 microlaminate the droplets in the fourth, sixth and ninth rows 208-4, 208-6, 208-9, respectively.

제 13 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 1 노즐 134-1 을 제 8 행 206-8 에 인접 배치하여 제 4 동작주기를 행한다. 제 1 노즐 134-1 이 제 7 열 208-7 에 방울을 미세적층한다.Referring to FIG. 13, the fourth nozzle cycle is performed by arranging the first nozzle 134-1 of the microlamination head 50 adjacent to the eighth row 206-8. The first nozzle 134-1 finely deposits the droplets in the seventh row 208-7.

제 14 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 2 노즐 134-2 을 제 1 행 206-1 에 인접 배치하여 제 5 동작주기를 행한다. 제 2, 3, 4, 5 및 6 노즐들 134-2, 134-3, 134-4, 134-5, 및 134-6 이 각각 제 7, 4, 2, 2, 및 3 열들 208-7, 208-4, 208-2, 208-2, 및 208-3 에 방울들을 미세적층한다.14, the second nozzle 134-2 of the microlamination head 50 is disposed adjacent to the first row 206-1 to perform the fifth operation cycle. Second, third, fourth, fifth and sixth nozzles 134-2, 134-3, 134-4, 134-5, and 134-6 are the seventh, fourth, second, second, and third rows 208-7; Microlayers of the drops on 208-4, 208-2, 208-2, and 208-3.

제 15 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 2 노즐 134-2 을 제 8 행 206-8 에 인접 배치하여 제 6 동작주기를 행한다. 제 2 노즐 134-2 이 제 1 열 208-1 에 방 울을 미세적층한다.Referring to FIG. 15, the sixth operation period is performed by arranging the second nozzle 134-2 of the microlamination head 50 adjacent to the eighth row 206-8. The second nozzle 134-2 finely deposits the droplets in the first row 208-1.

제 16 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 3 노즐 134-3 을 제 1 행 206-1 에 인접 배치하여 제 7 동작주기를 행한다. 제 3 및 4 노즐들 134-3 및 134-4 이 각각 제 1 및 5 열들 208-1 및 208-5 에 방울을 미세적층한다.Referring to FIG. 16, the third nozzle 134-3 of the microlamination head 50 is disposed adjacent to the first row 206-1 to perform the seventh operating cycle. The third and fourth nozzles 134-3 and 134-4 microlaminate the droplets in the first and fifth rows 208-1 and 208-5, respectively.

제 17 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 5 노즐 134-5 을 제 1 행 206-1 에 인접 배치하여 제 8 동작주기를 행한다. 제 5, 6, 7 및 8 노즐들 134-5, 134-6, 134-7 및 134-8 이 각각 제 4, 9, 7, 및 4 열 208-4, 208-9, 208-7, 및 208-4 들에 방울들을 미세적층한다.17, the fifth nozzle 134-5 of the microlamination head 50 is arranged adjacent to the first row 206-1 to perform the eighth operating cycle. The fifth, sixth, seventh and eighth nozzles 134-5, 134-6, 134-7 and 134-8 are fourth, nine, seven and four rows 208-4, 208-9, 208-7, and Microlayers of the drops on 208-4.

제 18 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 6 노즐 134-6 을 제 1 행 206-1 에 인접 배치하여 제 9 동작주기를 행한다. 제 6, 7 및 8 노즐들 134-6, 134-7, 및 134-8 이 각각 제 6, 3 및 8 열 208-6, 208-3, 208-8 들에 방울들을 미세적층한다.Referring to FIG. 18, the ninth operating cycle is performed by arranging the sixth nozzle 134-6 of the microlamination head 50 adjacent to the first row 206-1. Sixth, seventh and eighth nozzles 134-6, 134-7, and 134-8 microlaminate the droplets into sixth, third and eighth rows 208-6, 208-3, 208-8, respectively.

제 19 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 6 노즐 134-6 을 제 3 행 206-3 에 인접 배치하여 제 10 동작주기를 행한다. 제 6 및 7 노즐들 134-6 및 134-7 이 각각 제 5 및 6 열들 208-5 및 208-6 에 방울을 미세적층한다.19, the sixth nozzle 134-6 of the microlamination head 50 is disposed adjacent to the third row 206-3 to perform the tenth operation cycle. Sixth and seventh nozzles 134-6 and 134-7 microlaminate the droplets in fifth and sixth rows 208-5 and 208-6, respectively.

제 20 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 7 노즐 134-7 을 제 7 행 206-7 에 인접 배치하여 제 11 동작주기를 행한다. 제 7 노즐 134-7 이 제 4 열 208-4 에 방울을 미세적층한다.Referring to FIG. 20, the eleventh operation period is performed by arranging the seventh nozzle 134-7 of the microlamination head 50 adjacent to the seventh row 206-7. The seventh nozzle 134-7 finely deposits the drops in the fourth row 208-4.

제 21 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 8 노즐 134-8 을 제 2 행 206-2 에 인접 배치하여 제 12 동작주기를 행한다. 제 8 노즐 134-8 이 제 1 열 208-1 에 방울을 미세적층한다.Referring to FIG. 21, the eighth nozzle 134-8 of the microlamination head 50 is disposed adjacent to the second row 206-2 to perform the twelfth operation cycle. The eighth nozzle 134-8 finely deposits the droplets in the first row 208-1.

제 22 도를 보면, 미세적층헤드 50 의 제 8 노즐 134-8 을 제 6 행 206-6 에 인접 배치하여 제 13 동작주기를 행한다. 제 8 노즐 134-8 이 제 2 열 208-2 에 방울을 미세적층한다.Referring to FIG. 22, the eighth nozzle 134-8 of the microlamination head 50 is disposed adjacent to the sixth row 206-6 to perform the thirteenth operating cycle. The eighth nozzle 134-8 finely deposits the droplets in the second row 208-2.

잘 알 수 있는 바와 같이, 동작주기 중에 미세적층헤드 50 의 노즐들 134 을 부분 204 의 일 행과 정렬시켜놓지 않으면, 비정렬 된 노즐들이 부분 204 의 상부 또는 하부의 행들에 방울들을 미세적층하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 제 11 도를 보면, 노즐들 134-6, 134-7 및 134-8 이 제 8 행 아래에 존재하는 구조물패턴 200 의 3 개의 행들에 방울들을 미세적층하는데 사용될 수 있다. 마찬가지로, 열 208-9 의 전 및/또는 후에 있는 열들이 제 10-22 도에 설명한 동작주기들 중에 부수적으로 미세적층될 수 있다.As can be appreciated, if the nozzles 134 of the microlamination head 50 are not aligned with one row of the part 204 during the operating cycle, the unaligned nozzles will be used to microlaminate the drops in the rows above or below the part 204. Can be. For example, referring to FIG. 11, nozzles 134-6, 134-7 and 134-8 can be used to microlaminate droplets in three rows of structure pattern 200 that exist below the eighth row. Likewise, the columns before and / or after columns 208-9 can be incidentally microstacked during the operating cycles described in FIGS. 10-22.

마스크발생기 118 는 마스크를 발생시키는데 다른 기능들을 사용할 수 있다. 예컨대, 기능이 무작위적일 필요는 없다. 제 8 도를 보면, 3회의 동작주기를 원한다면, 도시한 바와 같이 배치된 미세적층헤드 50 에 의해서 하부구조물의 3분의 1을 미세적층할 수 있다. 미세적층헤드를 두 번째 위치로 이동시켜 하부구조물의 두 번째 3분의 1을 미세적층할 수 있다. 마지막으로, 하부구조물의 나머지 3분의 1은 미세적층헤드 50 를 세 번째 위치에 두고서 미세적층할 수 있다.Mask generator 118 may use other functions to generate a mask. For example, the function need not be random. Referring to FIG. 8, if three operation cycles are desired, one-third of the substructure can be finely laminated by the microlamination head 50 arranged as shown. The microlamination head can be moved to a second position to microlaminate the second third of the substructure. Finally, the remaining third of the substructure can be microlaminated with the microlamination head 50 in the third position.

달리 말하면, 한 번의 미세적층동작주기 중에 동일한 노즐을 사용해서 한 행의 모든 하부구조물들을 미세적층하는 것을 요구하지 않는 어떤 기능도 사용할 수 있다. 부가적인 마스크 기능들에 관해서는 "임의의 일정크기의 점 배열로 제조된 색 분리로부터 컬러영상을 재생하는 시스템 및 방법" 이라는 명칭으로 1992년 12 월 29일자로 위트먼(Wittman)이 받은 미국특허 제 5,175,804 호에 소개되어 있는데, 본문에도 참고로 포함시켰다.In other words, any function may be used that does not require the microlamination of all substructures in a row using the same nozzle during one microlamination cycle. As for additional mask functions, US patent issued by Whitman on December 29, 1992 under the name "System and Method for Reproducing Color Image from Color Separation Prepared by Arbitrary Arrangement of Dots of Random Size". 5,175,804, which is also incorporated by reference in the text.

제 23 도를 보면, 구조물패턴 230 의 일부는 복수의 동작주기 중에 미세적층되는 여러 개의 층들로 구성될 수 있다. 예컨대, 하부구조물 234 은 동일한 노즐을 사용해서 각각 제 1, 2 및 3 주기 중에 미세적층되는 제 1, 2 및 3 방울들 238-1, 238-2 및 238-3 로 구성된다.Referring to FIG. 23, a part of the structure pattern 230 may be composed of several layers that are micro stacked during a plurality of operating periods. For example, substructure 234 consists of first, second, and third drops 238-1, 238-2, and 238-3 that are microlaminated during first, second, and third cycles, respectively, using the same nozzle.

제 24 도를 보면, 각 층의 하부구조물은 제 9 도에 유사한 방식으로 세 번의 동작주기들을 거쳐서 미세적층할 수 있다. 그러나, 그 하부구조물 234 은 특정한 두께 또는 기타의 디자인변수를 가질 수 있다. 하부구조물 234 을 형성하는데 사용되는 노즐이 균일한 또는 예정된 방울체적과 및/또는 모양을 적층하지 못함과 아울러/또는 방울이 정확하게 정렬되지 못하거나 인접하여 기능하는 노즐들의 공차가 수용될 수 없는 것이라면, 그 하부구조물은 디자인변수를 충족시킬 수 없다. 오동작 노즐 또는 공차에 의해 야기된 결함이 한 층 또는 동작주기중의 단일의 방울에 국한된다면, 그 하부구조물이 디자인변수를 충족시킬 가능성이 아주 높다.Referring to FIG. 24, the substructures of each layer can be microlaminated through three operating cycles in a manner similar to that of FIG. However, the substructure 234 may have a certain thickness or other design variable. If the nozzles used to form substructure 234 do not stack uniform or predetermined droplet volumes and / or shapes, and / or the tolerances of nozzles that are not correctly aligned or function adjacent to one another are not acceptable, Substructures cannot satisfy design variables. If the defect caused by a malfunctioning nozzle or a tolerance is confined to a single drop during a layer or operating cycle, then the substructure is very likely to meet the design parameters.

따라서, 본 발명에 의한 마스크발생기 118 는 후속의 층들을 적층하는데 다른 노즐을 사용한다. 예컨대, 구조물 234 의 제 1 층 248-1 은 한 번의 동작주기 중에 제 6 노즐 134-6 에 의해서 미세적층한다. 제 2 층 248-2 은 또 한 번의 동작주기 중에 제 5 노즐 134-5 에 의해서 형성된다. 제 3 층 248-3 은 또 다른 한 번의 동작주기 중에 제 3 노즐 134-3 에 의해서 형성된다. 잘 알 수 있는 바와 같이, 각 층 250-1, 250-2, 및 250-3 은 한 번 이상의 동작주기를 통해서 미세적층시킬 수 있다.Accordingly, the mask generator 118 according to the present invention uses another nozzle to stack subsequent layers. For example, the first layer 248-1 of the structure 234 is microlaminated by the sixth nozzle 134-6 during one operation cycle. The second layer 248-2 is formed by the fifth nozzle 134-5 during another operating period. The third layer 248-3 is formed by the third nozzle 134-3 during another operation cycle. As can be appreciated, each of the layers 250-1, 250-2, and 250-3 can be microlaminated through one or more operating cycles.

숙련기술자라면 잘 알 수 있듯이, 동작주기의 횟수는 디자인표준 및 노즐의 공차에 의해서 결정된다. 동작주기의 횟수를 증가시키는 것은 미세적층의 속도 또는 구조물패턴을 적층하는데 드는 시간을 증가시키는 경향을 갖는다. 동작주기의 횟수를 증가시키는 것은 정상동작 및/또는 오동작 노즐들의 공차변화로 인한 악영향을 감소시켜 구조물패턴의 정확도 또는 품질을 증가시키는 경향도 갖는다.As will be appreciated by those skilled in the art, the number of cycles of operation is determined by design standards and nozzle tolerances. Increasing the number of operating cycles tends to increase the speed of microlamination or the time it takes to deposit a structure pattern. Increasing the number of operating cycles also tends to reduce adverse effects due to variations in tolerances of normal and / or malfunctioning nozzles, thereby increasing the accuracy or quality of the structure pattern.

제 26 도에 폴리머발광 표시장치(PLED) 300 를 도시하였다. PLED 장치 300 에는 유리판 304 이 갖추어져서 미세적층시에 진공척(vacuum chuck) 306 또는 기타 적절한 장치에 의해 지지 된다. PLED 장치 300 는 또한 ITO 양극(anode) 308, 홀수송층(전형적으로 PEDOT 또는 PANI)(도시 안 했음), 폴리머발광재료 310 및 레지스트(resist) 312 를 갖추고 있다. 미세적층헤드 313 는 PLED 화소의 적색, 녹색 및 청색 성분들 314, 316 및 318 로 된 반복패턴을 미세적층하는데 사용한다.FIG. 26 shows a polymer light emitting display (PLED) 300. The PLED device 300 is equipped with a glass plate 304 which is supported by a vacuum chuck 306 or other suitable device during microlamination. The PLED device 300 also features an ITO anode 308, hole transport layer (typically PEDOT or PANI) (not shown), polymer light emitting material 310 and resist 312. The micro lamination head 313 is used for micro laminating a repetitive pattern of red, green and blue components 314, 316 and 318 of the PLED pixel.

제 27 도에는 PLED 화소 320 의 적색성분 314, 녹색성분 316 및 청색성분 318 을 미세적층하는 패턴을 도시하였다. 각 화소의 적색성분 314, 녹색성분 316 및 청색성분 318 은 각각 적색, 녹색 및 청색 미세적층헤드에 의해서 미세적층된다. 각 화소성분은 복수의 인접함과 아울러/또는 중첩하는 방울들로 구성된다. 각 화소성분의 방울들은 동일한 노즐을 사용해서 미세적층함으로써 그 화소성분의 모든 방울들이 아직 젖어있는 동안 미세적층되도록 하는 것이 바람직하다.FIG. 27 illustrates a pattern in which the red component 314, the green component 316, and the blue component 318 of the PLED pixel 320 are finely stacked. The red component 314, green component 316, and blue component 318 of each pixel are finely laminated by the red, green, and blue micro lamination heads, respectively. Each pixel component consists of a plurality of adjacent and / or overlapping droplets. Droplets of each pixel component are preferably micro-laminated using the same nozzle so that all the droplets of the pixel component are micro-laminated while still wet.

예컨대, 적색 미세적층헤드는 한 동작주기 중에 네 개의 노즐을 사용하여 제 27 도에서 "1", "2", "3" 및 "4" 로 표시한 적색성분들 314 을 미세적층한다. 적 색 미세적층헤드는 재배치된 후에 두 번째 동작주기 중에 제 27 도에서 "1", "2", "3" 및 "4" 로 표시한 적색성분들 324 을 미세적층한다. 녹색 미세적층헤드는 "1", "2", "3" 및 "4" 로 표시한 녹색성분들 316 및 326 을 각각 제 1 및 2 동작주기 중에 미세적층한다. 마찬가지로, 청색 미세적층헤드는 "1", "2", "3" 및 "4" 로 표시한 청색성분들 318 및 328 을 각각 제 1 및 2 동작주기 중에 미세적층한다.For example, the red microlamination head finely deposits the red components 314, denoted by " 1 ", " 2 ", " 3 " and " 4 " The red microlamination head finely deposits the red components 324 indicated by " 1 ", " 2 ", " 3 " and " 4 " The green microlamination head finely deposits the green components 316 and 326 indicated by "1", "2", "3" and "4" during the first and second operating cycles, respectively. Similarly, the blue microlamination head finely deposits the blue components 318 and 328 indicated by "1", "2", "3" and "4" during the first and second operating periods, respectively.

예컨대, 녹색 미세적층헤드 상의 제 2 노즐이 충분한 양의 폴리머발광재료를 미세적층하지 못하면(공차범위내의 낮은 쪽 또는 공차범위의 바깥쪽에), 결과적으로 PLED 표시장치는 육안으로 볼 수 있는 선결함(line defect)을 가질 수 있다. 이와 같은 문제는 인접한 노즐들이 정렬 및/또는 방울체적의 공차의 양단에(및 내에) 또는 노즐들이 방울정렬 또는 체적의 공차의 바깥에 있을 경우에도 일어날 수 있다.For example, if the second nozzle on the green microlamination head fails to micro-deposit a sufficient amount of polymer light emitting material (lower within the tolerance range or outside of the tolerance range), the result is that the PLED display is visually viable. line defects). This problem may also occur when adjacent nozzles are at (and within) the alignment and / or drop volume tolerances or when the nozzles are outside the drop alignment or volume tolerances.

제 28 도에는 PLED 화소 320 의 적색성분 314, 녹색성분 316 및 청색성분 318 을 미세적층하는 또 다른 패턴을 도시한 것이다. 각 화소의 적색성분 314, 녹색성분 316 및 청색성분 318 들은 각각 적색, 녹색 및 청색 미세적층헤드에 의해서 미세적층된다. 위에서 상세히 설명한 바와 같이 표시장치의 행 또는 열에서 동일한 색의 폴리머발광재료를 갖는 인접한 화소들의 성분들을 미세적층하는데 사용되는 노즐을 변화시키기 위해서 마스크를 사용한다. 예컨대, PLED는 제 27 도에서와 같이 2회의 동작주기를 갖는 대신에 8회의 동작주기를 갖는다.FIG. 28 illustrates another pattern in which the red component 314, the green component 316, and the blue component 318 of the PLED pixel 320 are finely stacked. The red component 314, green component 316, and blue component 318 of each pixel are finely laminated by the red, green, and blue micro lamination heads, respectively. As described in detail above, a mask is used to change the nozzle used to finely stack components of adjacent pixels having polymer light emitting materials of the same color in a row or column of the display device. For example, the PLED has eight operating cycles instead of two operating cycles as shown in FIG.

예컨대, 녹색 미세적층헤드 상의 제 2 노즐이 충분한 양의 폴리머발광재료를 적층하지 못할지라도, 마스크를 사용하면 최종적인 PLED 표시장치는 육안으로 볼 수 있는 선결함을 갖지 않게 된다. 상기한 바와 같이, 인접한 노즐들이 정렬 및/또는 체적의 공차의 양단에(및 내에) 또는 노즐들이 정렬 또는 체적의 공차의 바깥에 있을 경우에도 마스킹공정은 노즐의 악영향을 감소시킨다.For example, even if the second nozzle on the green microlamination head fails to deposit a sufficient amount of polymer light emitting material, the use of a mask will result in the final PLED display having no visible predecessors. As noted above, the masking process reduces the adverse effects of the nozzles even when adjacent nozzles are at (and within) the tolerances of alignment and / or volume or if the nozzles are outside the tolerances of alignment or volume.

제 28 도에는 간단한 행-갈래(offset-row) 오프셋패턴(offset pattern)을 도시하였지만, 위에서 설명한 바와 같이 더욱 복잡하고 무작위적 또는 작위적인 마스크를 사용할 수 있다. 아울러, 제 26-28 도에는 컬러 PLED를 도시하였으나, 단색의 PLED도 같은 기술을 이용해서 미세적층할 수 있다.Although FIG. 28 illustrates a simple offset-row offset pattern, more complex, random or random masks can be used as described above. In addition, although color PLEDs are shown in FIGS. 26-28, monochromatic PLEDs can be finely stacked using the same technique.

본 기술분야의 숙련기술자라면 지금까지 설명한 것으로부터 본 발명을 널리 다양하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로, 지금까지 본 발명을 특정한 예들과 관련해서 설명하였지만, 숙련기술자라면 도면, 명세서 및 청구범위를 보고서 다른 변형 예들을 만들어낼 수 있으므로, 그와 같이 본 발명의 범위를 한정해서는 안 된다.Those skilled in the art will be able to practice the present invention in various ways from those described so far. Thus, while the present invention has been described with reference to specific examples, skilled artisans may view the drawings, specification, and claims to make other modifications, and thus, limit the scope of the invention.

본 발명에 의한 미세적층장치 및 방법은 기판상에 유체재료 방울들(droplets)을 적층하여 구조물패턴(feature pattern)을 형성하는 것이다. 본 발명은 정상동작(functioning) 및 오동작(malfunctioning)하는 노즐들의 악영향을 감소(또는 완화)시키기 위해서 구조물패턴(feature pattern) 내의 하부구조물들(sub-features)을 미세적층 하기위해서 지정되는 미세적층헤드의 노즐들 사이의 관계를 변경하는 마스크를 발생시키는 것이다. 구조물패턴용 마스크는 미세적층헤드의 오동작 노즐 및/또는 공차변화로 인해서 일어나는 결함밀도를 감소시키기 위해 발생시킨다. 이 마스크를 기초로 해서 기판상에 유체재료 방울들을 적층하여 구조물패턴의 하부구조물들(sub-features)을 형성한다. The microlamination apparatus and method according to the present invention is to form a feature pattern by laminating fluid material droplets on a substrate. The present invention provides a microlamination head that is designated for microlaminating sub-features in a feature pattern to reduce (or mitigate) the adverse effects of functioning and malfunctioning nozzles. To generate a mask that changes the relationship between the nozzles. Masks for structure patterns are generated to reduce the density of defects caused by malfunctioning nozzles and / or tolerance changes in the microlamination head. Based on this mask, droplets of fluid material are stacked on the substrate to form sub-features of the structure pattern.

Claims

In the micro lamination method for micro lamination of fluid material droplets using a micro lamination device composed of a micro lamination head having a plurality of nozzles having a plurality of operation cycles on a substrate,

Forming a structure pattern on the substrate;

Generating a mask for reducing a defect density caused by at least one of a malfunction nozzle and a change in tolerance of the microlamination head based on the structure pattern;

Assigning the nozzles to the substructures in the structure pattern based on the mask, and assigning the designated nozzles to a plurality of operating cycles of the microlamination head; And

Stacking the fluid material droplets on the substructure through the designated nozzles during the designated plurality of operating periods to form substructures of the structure pattern;

Fluid material droplet microlamination method consisting of.

delete

4. The method of claim 1, wherein the specifying step further comprises randomly specifying nozzles designated for the substructures.

The method of claim 1, wherein the micro lamination operation cycle is performed by at least one of moving the micro lamination head in a straight direction with respect to the substrate and moving the substrate in a straight direction with respect to the micro lamination head. Lamination method.

The microlayer of claim 1, wherein at least one of the substructures is formed by stacking a plurality of droplets in multiple layers, wherein the mask assigns a different nozzle to each layer of the multilayer substructure. Way.

The method of claim 1, wherein the structure pattern forms a component part of an electrical device.

9. The method of claim 8, wherein the electrical device is one of a polymer light emitting diode, an integrated circuit device, an optical panel, and a printed circuit board.

The method of claim 1, wherein the droplets include at least one of a light emitter, an electric conductor, an electrical trace, an insulator, a solder bump, a bondwire, a plating, a connecting device, a capacitor, and a resistor. Microlamination method to form.

The method of claim 1, wherein the mask increases the number of microlamination cycles and reduces the firing of nozzles of the microlamination head during each microlamination cycle.

An apparatus for microlaminating droplets of fluidic material on a substrate, the apparatus comprising:

A micro lamination head comprising a plurality of nozzles arranged at intervals from each other,

A placement device for controlling the position of the microlamination head relative to the substrate, and

A receiver for receiving a structure pattern, and a mask for reducing a defect density caused by at least one of a malfunction nozzle and a change in tolerance of a micro-lamination head on the structure pattern, and generating the mask based on the mask. A mask generating module for assigning to the substructures in the apparatus and for designating the designated nozzle with a plurality of operating cycles of the microlamination head, and for communicating with the placement apparatus and on the basis of the designated plurality of operating cycles. A position control module for generating a position control signal toward and generating a nozzle firing command to communicate with the micro-lamination head and to designate nozzles on the substructure to emit droplets during the plurality of operating cycles based on the mask. Furnace forming the substructures of the structure pattern The controller is configured to launch module;

Micro lamination apparatus having a.

delete

The micro lamination apparatus of claim 11, wherein the mask generating module randomly selects nozzles assigned to the substructures.

12. The method of claim 11, wherein the micro lamination operation period is performed by moving the micro lamination head in a straight direction with respect to the substrate and moving the substrate in a straight direction with respect to the micro lamination head. Lamination device.

12. The microlayer of claim 11, wherein at least one of the substructures is formed by stacking a plurality of droplets in multiple layers, wherein the mask assigns a different nozzle to each layer of the multilayered substructure. Device.

The microlamination device according to claim 11, wherein the structure pattern forms a component part of an electrical device.

18. The micro lamination device according to claim 17, wherein the electrical device is one of a polymer light emitting diode, an optical panel, an integrated circuit device, and a printed circuit board.

12. The device of claim 11, wherein the droplets contain at least one of a light emitter, an electrical conductor, an electrical trace, an insulator, solder bumps, bondwires, plating, connectors, capacitors, and resistors. Micro lamination apparatus to form.

The microlamination apparatus according to claim 11, wherein the mask increases the number of microlamination cycles and reduces the firing of nozzles of the microlamination head during each microlamination cycle.

In the fluid material droplet micro-lamination method for forming the pixels of the polymer light emitting display (PLED) by micro-lamination of the fluid material droplets using a micro lamination system composed of a micro lamination head,

Receiving information specifying a location of the pixels of the polymer light emitting display on a substrate;

Generating a mask for reducing the defect density caused by at least one of a malfunction nozzle and a change in tolerance of a micro lamination head for the pixels based on the position information;

Assigning the nozzles to substructures of the pixels based on the mask, and assigning the designated nozzle to a plurality of operation cycles of the microlamination head; And

Forming the pixels by stacking the droplets on the substrate during the designated operation periods based on the mask;

Fluid material droplet microlamination method consisting of.

22. The method of claim 21, wherein the pixels each comprise a pixel component formed by a plurality of droplets.

delete

23. The method of claim 22, wherein said specifying step comprises randomly selecting nozzles designated for said pixel components.

22. The fluid of claim 21, wherein the microlamination cycle is performed by at least one of moving the microlamination head in a straight direction with respect to the substrate and moving the substrate in a straight direction with respect to the microlamination head. Material droplet microlamination method.

22. The method of claim 21, wherein the mask increases the number of microlamination cycles and reduces the firing of nozzles of the microlamination head during each microlamination cycle.

22. The method of claim 21, wherein said PLED is a color PLED and said pixels comprise first, second and third pixel components of different colors.

22. The method of claim 21, wherein said PLED is a monochromatic PLED.

In the micro-lamination apparatus for forming a pixel of a polymer light emitting display (PLED) by micro-laid fluid droplets on a substrate,

A receiver for receiving position information of the pixels of the polymer light emitting display on the substrate, and a defect density caused by at least one of a malfunction nozzle and a change in tolerance of the micro-lamination head; A mask generating module for assigning the nozzles to the substructures in the pixel and for designating the designated nozzle with a plurality of operating cycles of the micro-lamination head; and communicating with the placement device and based on the specified plurality of operating cycles. A position control module for generating a position control signal toward the placement device and for generating nozzles to communicate with the micro-lamination heads and to cause nozzles designated on the substructure to emit droplets during the specified number of operating cycles. Control device composed of a nozzle emitting module for forming the pixel ;

Micro lamination apparatus having a.

30. The apparatus of claim 29, wherein the pixels each include a pixel component formed by a plurality of droplets.

delete

31. The apparatus of claim 30, wherein the mask generating module randomly selects nozzles designated for the pixel components.

32. The microlamination operation of claim 31, wherein the microlamination operation cycle is performed by at least one of moving the microlamination head in a straight direction with respect to the substrate and moving the substrate in a straight direction with respect to the microlamination head. Device.

30. The micro stacked device of claim 29, wherein the PLED is a color PLED and the pixels comprise first, second and third pixel components of different colors.

30. The micro stacked device of claim 29, wherein the PLED is a monochromatic PLED.

The method of claim 1,

And the designated nozzle and the designated operation period, which are formed such that one of the droplets is micro-laminated at a first position on the substrate, vary according to the structure pattern.

The method of claim 11,

And the designated nozzle and the designated operation period formed so that one of the droplets is finely stacked at the first position on the substrate are changed according to the structure pattern.

The method of claim 21,

And the designated nozzle and the specified operation period, which are formed such that one of the droplets is finely laminated at the first position on the substrate, vary according to the information.

The method of claim 29,

And the designated nozzle and the designated operation period formed such that one of the droplets is finely stacked at the first position on the substrate are changed in accordance with the information.