CN101468544A - 制造薄膜图案层的喷墨系统及喷墨方法 - Google Patents

制造薄膜图案层的喷墨系统及喷墨方法 Download PDF

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Abstract

一种喷墨方法，用于在基板表面制作薄膜图案层，其包括以下步骤：提供一喷墨系统，该喷墨系统包括一喷墨头模组和至少一基板，该喷墨头模组具有多个喷嘴；利用该多个喷嘴向该基板表面喷出墨水，以在该基板表面形成薄膜图案层；将该已形成薄膜图案层的基板移走；在一预定时间内，每隔一时间间隔使该喷嘴内墨水的液面发生改变，以防止喷嘴开口处的墨水硬化。该喷墨方法使喷嘴内的液面发生变化，可使喷嘴开口处的墨水长时间保持湿润的状态，从而防止喷嘴开口处的墨水变干，进而防止喷嘴的堵塞。本发明还涉及一种应用于该喷墨方法的喷墨系统。

Description

制造薄膜图案层的喷墨系统及喷墨方法
技术领域
本发明涉及一种喷墨系统及喷墨方法，尤其涉及一种在基板表面制造薄膜图案层的喷墨系统及喷墨方法。
背景技术
喷墨方法广泛应用于在基板表面制造薄膜图案层。相对于传统的平版印刷法，喷墨方法可以减少原料的浪费和制造步骤。采用喷墨头喷墨方法可以应用于诸多领域，如Proceedings of the 2005 IEEE(第258至260页)在2005年11月公开了标题为“The Fluid Property Dependency on Ink JettingCharacteristics”的论文中提到工业喷墨制程制造彩色滤光片。
喷墨方法中所采用的喷墨系统一般包括多个喷墨头，该喷墨头用于喷出墨水。该喷墨头包括一墨水室、一压力产生单元(如一压电元件)和一喷嘴。该墨水室用于存储墨水，其内的墨水由外界设备提供。该压力产生单元用于产生一压力使墨水室内的墨水由该喷嘴喷出。
然而，当该喷墨头长期处于闲置状态时，该喷嘴开口处的墨水会由于与外界接触，墨水内的溶剂容易蒸发而导致墨水发生硬化，从而堵塞喷嘴。为了防止墨水硬化，一般的做法是采用一帽体密封该喷墨头。然而，即使有帽体的密封，仍会有部分喷嘴开口处的墨水发生硬化，影响喷墨头的功能。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可有效防止喷嘴处墨水硬化的喷墨系统及喷墨方法。
一种喷墨系统，用于在基板表面制作薄膜图案层，其包括至少一喷墨头模组、一工作台及一液面改变装置。该喷墨头模组具有多个喷嘴，该多个喷嘴用于向一基板表面喷出墨水以在该基板表面形成一薄膜图案层。该工作台用于承载该基板。该液面改变装置用于使喷嘴内墨水的液面发生改变，该液面改变装置为变化电场发生器、超声波振动发生器或压力波发生器。
一种喷墨方法，用于在基板表面制作薄膜图案层，其包括以下步骤：提供一喷墨系统，该喷墨系统包括一喷墨头模组及至少一基板，该喷墨头模组具有多个喷嘴；利用该多个喷嘴向该基板表面喷出墨水，以在该基板表面形成薄膜图案层；将该已形成薄膜图案层的基板移走；在一预定时间内，每隔一时间间隔使该喷嘴内墨水的液面发生改变，以防止喷嘴开口处的墨水硬化。
该喷墨系统及喷墨方法使喷嘴内的液面发生变化，可使喷嘴开口处的墨水长时间保持湿润的状态，从而防止喷嘴开口处的墨水硬化，进而防止喷嘴的堵塞。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种喷墨系统的剖面示意图。
图2是图1中喷墨系统中的喷墨头模组的底视图。
图3是本发明第二实施例提供的一种喷墨方法的流程图。
图4是本发明第三实施例提供的一种喷墨系统的剖面示意图。
图5是本发明第四实施例提供的一种喷墨系统的剖面示意图。
图6是本发明第五实施例提供的一种喷墨系统的剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一喷墨系统100。该喷墨系统100包括一工作台102、一喷墨头模组104、一墨水接收器106、一废液收集器108、一喷墨头驱动设备110及一喷墨控制设备112。一基板114设置于该工作台102表面。
该喷墨头模组104用于喷出墨水1184。该墨水接收器106可为一盛装墨水的容器，也可为一可吸收(absorb)液体的物件如海绵，本实施例中，该墨水接收器106为一盛装墨水的容器。该墨水接收器106用于接收喷墨头模组104在闲置状态时喷出的墨水。本实施例中，该墨水接收器106设置于该工作台102表面。该废液收集器108通过一导管120与墨水接收器106相连通，墨水接收器106内的墨水可通过该导管120进入废液收集器108内。
可以理解，当墨水接收器106为一可吸收液体的物件如海绵时，废液收集器108可省去。另外，可提供多个墨水接收器106或废液收集器108以对应接收不同种类的墨水。同时还可通过一装置(图未示)将废液收集器108或墨水接收器106内的墨水回收，如将墨水传送至喷墨头模组104的供液池(图未示)中再利用及/或作其它用途。
该喷墨系统100进一步包括一导轨116，该喷墨头模组104可在该喷墨头驱动设备110的驱动下沿着该导轨116滑动，以使喷墨头模组104从基板114的上方移动至墨水接收器106的上方。该喷墨头驱动设备110优选为一马达。可理解，也可使该喷墨头模组104保持静止，驱动该工作台102相对于该喷墨头模组104移动以使该喷墨头模组104位于该基板114或墨水接收器106的上方。
请一并参阅图2，该喷墨头模组104包括多个喷墨头118，本实施例中喷墨头118的数量为三个，且相互平行设置。该喷墨头118用于收容墨水1184，以及向喷墨头118内的墨水施压使喷墨头118内的墨水的液面发生改变，进而喷出墨水至基板114。每一喷墨头118具有多个喷嘴1182，本实施例中喷嘴1182的数量为八个，该三个喷墨头118可选择地喷出墨水至基板114或墨水接收器106内。墨水1184的材料可根据实际需要而定。该喷墨控制设备112用于控制喷墨头模组104的喷墨量及喷墨频率。
可以理解，喷墨头118的数量还可为其它任意数量，喷嘴1182的数量也可多于或少于八个，并不限于本实施例。
请参阅图3，本发明第二实施例提供一种采用第一实施例的喷墨系统100的喷墨方法200。该喷墨方法200包括以下步骤：
步骤202：提供一种如第一实施例的喷墨系统100及至少一基板114，该喷墨系统100包括一工作台102及一喷墨头模组104。
步骤204：将该基板114放置于该工作台102表面，将该喷墨头模组104设置于该基板114上方。
步骤206：将墨水从该喷墨头模组104喷出至该基板114表面，形成一预设的薄膜图案层，以形成一彩色滤光片、电致发光设备、聚合物发光二极管(Polymer Light Emitting Diode，PLED)或其它的电光设备。
步骤208：移走表面已经形成薄膜图案层的基板114；
步骤210：提供另一基板114，并重复步骤206及步骤208，直到一预定数量的基板表面均形成有预定的薄膜图案层。
步骤212：在一预定时间内，每隔一预定时间间隔，使该喷嘴1182内墨水的液面发生改变，以避免喷嘴1182内的墨水的硬化造成的喷嘴1182开口处堵塞。本实施例中，喷嘴1182内的液面的改变是通过设置于喷墨头118内的压力产生单元(如一压电单元)向液面产生压力而完成的。喷嘴1182内液面的改变可为液面的振动，也可能会导致墨水1184的喷出。
该预定时间间隔可根据墨水1184的材料而改变，一般地，该时间间隔少于10分钟，优选该时间间隔少于8分钟。另，如果墨水1184包含一种较低沸点的溶剂(即墨水1184在室温条件下可能具有较高的黏度)时，优选该预定时间间隔较短；相反地，如果墨水1184包含一种较高沸点的溶剂(即墨水1184于室温条件下可能具有较低的黏度)时，优选该预定时间间隔较长。例如，当溶剂的沸点B1的沸点范围为B1<100℃时，预定时间间隔T1的范围约为20秒至5分钟，优选时间间隔T1的范围为30秒至2.5分钟；当溶剂的沸点B2的沸点范围为B2>180℃时，预定时间间隔T2的范围约为1分钟至5分钟，优选时间间隔T2的范围为1分钟至3分钟。
本实施例中，该步骤212还可为以下步骤212’所取代，该步骤212’具体描述如下：使该喷墨头驱动设备110驱动该喷墨头模组104移动至该墨水接收器106上方，在一预定时间内，每隔一预定时间间隔，使该喷嘴1182内墨水的液面发生改变，直至从每一喷嘴1182中喷出一预定滴数的墨水1184至该墨水接收器106，以避免喷嘴1182内的墨水的硬化造成的喷嘴1182开口处堵塞。
该预定滴数及预定时间间隔可根据墨水1184的材料而改变，一般地，该时间间隔少于10分钟，优选该时间间隔少于8分钟。另外，如果墨水1184包含一种较低沸点的溶剂(即墨水1184在室温条件下可能具有较高的黏度)时，优选该预定滴数的数量较多，该预定时间间隔较短；相反地，如果墨水1184包含一种较高沸点的溶剂(即墨水1184在室温条件下可能具有较低的黏度)时，优选该预定滴数的数量较少，该预定时间间隔较长。例如，当溶剂的沸点B1的沸点范围为B1<100℃时，每一喷嘴1182喷出的预定滴数的范围约为100～5000滴，预定时间间隔T1的范围约为20秒至5分钟，优选预定滴数的范围约为2000～3000滴，时间间隔T1的范围为30秒至2.5分钟；当溶剂的沸点B2的沸点范围为B2>180℃时，每一喷嘴1182喷出的预定滴数的范围约为100～5000滴，优选该预定滴数的范围约为2000～3000滴，预定时间间隔T2的范围约为1分钟至5分钟，优选该预定滴数的范围约为2000～3000滴，优选时间间隔T2的范围为1分钟至3分钟。一般地，每100,000滴墨水1184的体积范围为0.0001立方厘米至0.02立方厘米。
在本实施例的步骤212及212’中，当喷墨系统100处于闲置状态时，因为喷嘴1182开口处的墨水会喷出，或喷嘴1182内的液面发生变化，可使喷嘴1182开口处的墨水长时间保持湿润的状态，从而防止喷嘴1182开口处的墨水硬化，进而防止喷嘴1182开口处堵塞。另外，喷墨方法200可被应用于包含不同沸点的溶剂的墨水，只要对每一喷嘴1182喷出墨水的预定滴数或预定时间间隔适当选择即可。
请参阅图4，本发明第三实施例提供一种喷墨系统300。该喷墨系统300与第一实施例的喷墨系统100的主要区别在于，喷墨系统300进一步包括一变化电场发生器312。该变化电场发生器312用于产生一变化的电场，该变化的电场用于第二实施例喷墨方法的步骤212中，使喷嘴1182内的墨水发生震动，从而使喷嘴1182内墨水1184的液面发生改变。
请参阅图5，本发明第四实施例提供一种喷墨系统400。该喷墨系统400与第一实施例的喷墨系统100的主要区别在于，喷墨系统400进一步包括一超声波发生器412。该超声波发生器412用于产生一超声波振动，该超声波振动用于第二实施例喷墨方法的步骤212中，使喷嘴1182内的墨水发生震动，从而使喷嘴1182内墨水1184的液面发生改变。
请参阅图6，本发明第五实施例提供一种喷墨系统500。该喷墨系统500与第一实施例的喷墨系统100的主要区别在于，喷墨系统500进一步包括一压力波发生器512。该压力波发生器512用于产生一压力波，该压力波用于第二实施例喷墨方法的步骤212中，使喷嘴1182内的墨水发生震动，从而使喷嘴1182内墨水1184的液面发生改变。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化。当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (16)

1.一种喷墨方法，用于在基板表面制作薄膜图案层，其包括以下步骤：
(1)提供一喷墨系统，该喷墨系统包括一喷墨头模组及至少一基板，该喷墨头模组具有多个喷嘴；
(2)利用该多个喷嘴向该基板表面喷出墨水，以在该基板表面形成薄膜图案层；
(3)将该已形成薄膜图案层的基板移走；
(4)在一预定时间内，每隔一时间间隔使该喷嘴内墨水的液面发生改变，以防止喷嘴开口处的墨水硬化。
2.如权利要求1所述的喷墨方法，其特征在于，该步骤(3)与步骤(4)之间进一步包括以下步骤：提供一墨水接收器，使喷墨头模组和墨水接收器产生相对运动而使喷墨头模组位于墨水接收器的上方。
3.如权利要求第2项所述的喷墨方法，其特征在于，该步骤(4)中，该喷嘴内墨水的液面改变使预定滴数的墨水从该喷嘴喷出至该墨水接收器。
4.如权利要求1所述的喷墨方法，其特征在于，该步骤(3)与该步骤(4)之间进一步包括以下步骤：提供另一基板，并重复步骤(2)及(3)，直到一预定数量的基板表面均形成薄膜图案层。
5.如权利要求1所述的喷墨方法，其特征在于，该时间间隔少于10分钟。
6.如权利要求1所述的喷墨方法，其特征在于，该时间间隔少于8分钟。
7.如权利要求3所述的喷墨方法，其特征在于，该墨水包含有一沸点低于100℃的溶剂，该预定滴数的范围为100至5000滴，该时间间隔的范围为20秒至5分钟。
8.如权利要求3所述的喷墨方法，其特征在于，该墨水包含有一沸点低于100℃的溶剂，该预定滴数的范围为2000至3000滴，该时间间隔的范围为30秒至2.5分钟。
9.如权利要求3所述的喷墨方法，其特征在于，该墨水包含有一沸点高于180℃的溶剂，该预定滴数的范围为100至5000滴，该时间间隔的范围为1分钟至5分钟。
10.如权利要求3所述的喷墨方法，其特征在于，该墨水包含有一沸点高于180℃的溶剂，该预定滴数的范围为1000至3000滴，该时间间隔的范围为1分钟至3分钟。
11.如权利要求3所述的喷墨方法，其特征在于，该预定滴数的墨水中，约100000滴该墨水具有约0.0001立方厘米至0.02立方厘米的体积。
12.如权利要求3所述的喷墨方法，其特征在于，该喷墨系统进一步包括一喷墨控制设备，该喷墨控制设备用于控制该喷嘴内墨水的液面并喷出该喷嘴。
13.如权利要求1所述的喷墨方法，其特征在于，该喷嘴内墨水的液面的改变是通过变化电场发生器、超声波振动发生器或压力波发生器来实现。
14.一种喷墨系统，用于在基板表面制作薄膜图案层，其包括至少一喷墨头模组及一工作台，该喷墨头模组具有多个喷嘴，该多个喷嘴用于向一基板表面喷出墨水以在该基板表面形成一薄膜图案层，该工作台用于承载该基板，其特征在于，该喷墨系统进一步包括一液面改变装置，用于使喷嘴内墨水的液面发生改变，该液面改变装置为变化电场发生器、超声波振动发生器或压力波发生器。
15.如权利要求14所述的喷墨系统，其特征在于，进一步包括一墨水接收器，该墨水接收器用于接收该多个喷嘴喷出的墨水。
16.如权利要求15所述的喷墨系统，其特征在于，进一步包括一喷墨头驱动设备，该喷墨头驱动设备用于驱动该喷墨头模组和该工作台发生相对移动，从而使该喷墨头模组的位置在该墨水接收器上方与该基板上方之间切换。
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