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香港中文大學（中大）工程學院機械與自動化工程學系教授陳世祈教授及其團隊，開發了一個以柔性材料為基礎的精密卷對卷（roll-to-roll，R2R）多層印刷系統，同時實現了納米級的印刷精度以及亞微米級的對準精度，以低成本量化生產高精度的柔性電子器件。相關研究成果已於國際知名期刊《精密工程》（Precision Engineering）發表。

R2R印刷技術的特點是能在各類柔性基底（如超薄玻璃或聚酯薄膜）上製造功能結構和器件，有著低成本、高產量的優勢，已被廣泛應用於生產觸摸屏電極和有機光伏器件等柔性光電產品。而精密R2R多層印刷系統更可進一步加工高性能多功能的柔性電子器件。

基於柔性機構的多軸納米平台 柔性基底上實現納米級軟光刻

以納米級技術製造的各類光柵及透明金屬網格電極，是許多光學電子器件不可或缺的零件，如觸控式螢幕、有機發光二極體（LED）、有機太陽能光伏電池等。製造納米結構的傳統方法一般以光刻或電子束刻蝕為主。然而，這些方法生產過程繁複，並須在無塵室進行，以致產量低且成本高昂。另一方面軟光刻技術，如微接觸印刷（microcontact printing，MCP），雖然其印刷精度不受光學衍射極限的限制，具有可達納米級的分辨率。然而，礙於這類技術在印壓力度、準確度及穩定性的苛刻要求，目前最先進的R2R印刷系統亦並不能有效地應用軟光刻技術。

為克服這些難題，陳世祈教授及其團隊開發了全新的R2R多層印刷系統，並將MCP技術應用於此系統實現了柔性電子器件的製造。新的R2R多層印刷系統是以柔性機構精密平台為主體、具納米級重複度及多軸校準功能，並採用多輸入多輸出的閉環控制演算法，在印刷過程中實現了納米級的控制精度。實驗證明，該系統可將壓印誤差控制於 200納米之內，分辨率更可達100納米，並且無需於無塵室環境下操作，具可擴展性及可重複性，大大降低生產成本同時提升產量。因此，柔性電子產品的生產成本可望顯著降低。

基於機器視覺的多軸校準技術 R2R首次實現亞微米多層對準精度

目前商用的R2R印刷系統，由於採用了重複精度和定位精度較低的傳統機械部件及靈敏度較低的位姿（三維坐標的位置與方向）測量方法，只能實現數十微米的對準精度，無法像光刻一樣加工出複雜的多層微納米結構和具有複雜功能的多層光電子器件，如場效應電晶體（FET）、光學超材料如太赫茲吸收體等。

研究團隊在R2R印刷系統中引入基於機器視覺的校正技術，利用一對普通的工業攝像機，即時監測薄膜上的對準標記，再經由模式識別及相位估計演算法，即時獲取薄膜的高精度位姿，並作為回饋信號，調節印刷輥軸的即時位姿，使之能實現亞微米級層與層之間的對準精度。實驗證明，該系統首次實現R2R印刷生產中小於1微米的多層對準精度，並實現了大面積連續壓印，製造了場效應電晶體予以驗證其可靠性與穩定性。

陳教授表示：「新研發的系統大大拓展了R2R多層印刷技術的性能及應用範圍，實現了從前無法實現、需要納米級印刷精度及亞微米級對準精度的新興應用，例如柔性印刷電路板和多層有機光電子器件的R2R加工。系統亦可以直接擴展至工業生產，對製造業產生深遠影響。」