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香港中文大学（中大）工程学院机械与自动化工程学系教授陈世祈教授及其团队，开发了一个以柔性材料为基础的精密卷对卷（roll-to-roll，R2R）多层印刷系统，同时实现了纳米级的印刷精度以及亚微米级的对准精度，以低成本量化生产高精度的柔性电子器件。相关研究成果已于国际知名期刊《精密工程》（Precision Engineering）发表。

R2R印刷技术的特点是能在各类柔性基底（如超薄玻璃或聚酯薄膜）上制造功能结构和器件，有著低成本、高产量的优势，已被广泛应用于生产触摸屏电极和有机光伏器件等柔性光电产品。而精密R2R多层印刷系统更可进一步加工高性能多功能的柔性电子器件。

基于柔性机构的多轴纳米平台 柔性基底上实现纳米级软光刻

以纳米级技术制造的各类光栅及透明金属网格电极，是许多光学电子器件不可或缺的零件，如触控式萤幕、有机发光二极体（LED）、有机太阳能光伏电池等。制造纳米结构的传统方法一般以光刻或电子束刻蚀为主。然而，这些方法生产过程繁复，并须在无尘室进行，以致产量低且成本高昂。另一方面软光刻技术，如微接触印刷（microcontact printing，MCP），虽然其印刷精度不受光学衍射极限的限制，具有可达纳米级的分辨率。然而，碍于这类技术在印压力度、准确度及稳定性的苛刻要求，目前最先进的R2R印刷系统亦并不能有效地应用软光刻技术。

为克服这些难题，陈世祈教授及其团队开发了全新的R2R多层印刷系统，并将MCP技术应用于此系统实现了柔性电子器件的制造。新的R2R多层印刷系统是以柔性机构精密平台为主体、具纳米级重复度及多轴校准功能，并采用多输入多输出的闭环控制演算法，在印刷过程中实现了纳米级的控制精度。实验证明，该系统可将压印误差控制于 200纳米之内，分辨率更可达100纳米，并且无需于无尘室环境下操作，具可扩展性及可重复性，大大降低生产成本同时提升产量。因此，柔性电子产品的生产成本可望显著降低。

基于机器视觉的多轴校准技术 R2R首次实现亚微米多层对准精度

目前商用的R2R印刷系统，由于采用了重复精度和定位精度较低的传统机械部件及灵敏度较低的位姿（三维坐标的位置与方向）测量方法，只能实现数十微米的对准精度，无法像光刻一样加工出复杂的多层微纳米结构和具有复杂功能的多层光电子器件，如场效应电晶体（FET）、光学超材料如太赫兹吸收体等。

研究团队在R2R印刷系统中引入基于机器视觉的校正技术，利用一对普通的工业摄像机，即时监测薄膜上的对准标记，再经由模式识别及相位估计演算法，即时获取薄膜的高精度位姿，并作为回馈信号，调节印刷辊轴的即时位姿，使之能实现亚微米级层与层之间的对准精度。实验证明，该系统首次实现R2R印刷生产中小于1微米的多层对准精度，并实现了大面积连续压印，制造了场效应电晶体予以验证其可靠性与稳定性。

陈教授表示：「新研发的系统大大拓展了R2R多层印刷技术的性能及应用范围，实现了从前无法实现、需要纳米级印刷精度及亚微米级对准精度的新兴应用，例如柔性印刷电路板和多层有机光电子器件的R2R加工。系统亦可以直接扩展至工业生产，对制造业产生深远影响。」