CN106915158B - 印刷系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种印刷系统和方法，属于印刷技术领域。该印刷系统包括：基台，具有用于放置待加工基板的置板面；风淋机构，具有出风口，用于提供气流，在待加工基板的印刷面形成用于干燥的气流氛围；以及打印机构，包括打印头和移动设备，打印头安装于移动设备上，并且打印头可由移动设备带动而移动，使打印头具有打印状态位和风淋状态位，当打印头位于打印状态位时，用于对待加工基板打印，当打印头位于风淋状态位时，处于气流氛围以外的区域。该印刷系统能够对完成OLED墨水材料的打印之后的待处理基板进行原位风淋干燥，提高了印刷OLED成膜均匀度，大大减少或者避免彩晕现象的产生，进而提高了印刷OLED器件的性能。

Description

印刷系统和方法
技术领域
本发明涉及印刷技术领域，特别是涉及一种印刷系统和方法。
背景技术
有机发光器件(OLED)作为下一代平板显示技术，近年来获得了较大的发展。应用于手机等移动显示领域的小尺寸OLED器件，已经实现了量产，进入了市场化阶段。但对于面向电视等应用的大尺寸OLED器件，由于材料、工艺尚不够成熟，目前仍处于开发阶段。其中，基于溶液法的印刷OLED工艺技术，因为其高材料利用率、无需使用超精细掩膜版(FFM)以及低设备投入成本等优点，被认为是极具潜力的一种大尺寸OLED显示技术。
然而，印刷OLED尚有许多技术难题需要克服。例如，印刷OLED的成膜工艺是一项关键技术。因为成膜的质量会直接影响印刷OLED器件的性能、寿命和发光均匀度，如何提高像素内成膜的均匀度是一个难点。
一般用于印刷工艺的材料通常会配合印刷系统进行相应优化，例如通常会在材料的溶剂中增加一定比例的高沸点溶剂，从而有效地防止喷墨打印机(Inkjet Printer)的喷嘴(Nozzle)因材料溶剂挥发太快而造成喷嘴堵塞。而这种高沸点的溶剂在喷墨打印结束之后就会比较难处理，通常的处理方法是使用真空干燥(Vacuum Dry)来降低溶剂的沸点从而在较低的温度下比较充分地挥发。而这种处理方式通常还是会造成一定的像素内成膜不均匀甚至产生彩晕(Mura)，尤其是在像素内薄膜还处于液态具有流动性的时候就被顶针(Ping)顶起进而被机械手等传动装置进行传动转移，很容易因为顶针、机械手臂等与基板的温度差异造成接触时薄膜受热不均匀或由于移动而产生Mura。
因此，亟需开发一种能够提高印刷OLED成膜均匀度的技术，以避免产生彩晕的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种印刷系统和方法，采用该系统和方法，能够提高印刷OLED成膜均匀度，避免了产生彩晕的问题。
一种印刷系统，包括：
基台，具有用于放置待加工基板的置板面；
风淋机构，具有出风口，用于提供气流，在待加工基板的印刷面形成用于干燥的气流氛围；以及
打印机构，包括打印头和移动设备，所述打印头安装于所述移动设备上，并且所述打印头可由所述移动设备带动而移动，使所述打印头具有打印状态位和风淋状态位，当所述打印头位于所述打印状态位时，用于对待加工基板进行打印，当所述打印头位于所述风淋状态位时，处于所述气流氛围以外的区域。
常规技术中，通常考虑到工业化的产品制造需进行流水线生产，即生产设备的位置保持不变，使产品在不同的生产设备之间流转，以实现不同的生产工序。因此，在对用于工业化生产的产品制造工艺进行改进时，也是基于设备固定而产品流转这样的流水线模式的基础上进行调整。
但是，本发明人在寻找提高印刷OLED成膜均匀度的工艺时，突破了常规思维的局限，创造性的提出，可以保持产品(待加工基板)位置固定，通过改变生产设备(打印头)的位置，能够在使用打印机构完成OLED墨水材料的打印之后，在转移到下一步真空干燥等干燥处理工艺之前，保持待处理基板原位不动，将打印头移开，一方面保证打印头不会干扰气流氛围，同时也保证气流不会对打印头的喷嘴等部件造成影响。随后使用气流风淋的方式对打印得到的薄膜进行预干燥处理，去除大部分溶剂，使薄膜基本变成干膜，该步骤之后再进行顶针、机械手、传送带等机械装置对具有薄膜的基板进行转移，就会提高印刷OLED成膜均匀度，大大减少或者避免彩晕现象的产生。
在其中一个实施例中，该系统还包括抽风机构，所述抽风机构包括抽风设备和抽风管道，所述抽风管道一端连通所述抽风设备，另一端开口于所述置板面，形成抽风口。通过风淋机构与抽风机构的配合，利用了气流的惰性特性，即气流往往走的是最短最近的途径，利用气流的该特性，可以使得气流在出风口和抽风口之间形成稳定的气流流动轨迹，有助于薄膜挥发均一，挥发速度趋于平和，从而提高了像素内薄膜的均匀性。
在其中一个实施例中，所述抽风口环绕待加工基板均匀设置。通过上述设置，能够进一步提高气流氛围的均匀性。
在其中一个实施例中，该系统还包括由围板组成的腔体，所述置板面位于所述腔体内，所述抽风口和出风口和置板面均开口于所述腔体内，使气流在所述腔体内形成稳定的气流氛围。通过腔体的使用，能够避免外界气流或气压等因素对气流氛围形成干扰，为基板上薄膜层的干燥提供更为有利的条件。
在其中一个实施例中，所述风淋机构还包括用于控制气流大小和方向的气流控制装置。通过气流控制装置控制气流大小和/或方向，能够根据不同类型的基板及其印刷薄膜层提供更有针对性的气流氛围。
在其中一个实施例中，所述出风口为若干个，从所述置板面上方向所述置板面提供若干气体支流，形成均匀的气流。通过将气流设为若干小支流吹向待加工基板，能够进一步提高气流氛围的均匀性，为基板上薄膜的干燥提供更为有利的条件。
在其中一个实施例中，所述打印头为喷墨打印头。采用喷墨打印方式，具有方便、可靠、可行性好的优点。
本发明还公开了一种印刷方法，包括以下步骤：
打印：将待加工基板放置于基台上，利用打印头对待加工基板进行打印，形成墨水薄膜层；
干燥：将所述打印头移动至远离打印了墨水薄膜层的待加工基板，并保持所述打印了墨水薄膜层的待加工基板位置不变，然后为所述打印了墨水薄膜层的待加工基板提供用于干燥的气流氛围，使所述墨水薄膜层中的溶剂挥发，即可。
上述印刷方法，在使用打印机构完成OLED墨水材料的打印之后，在转移到下一步真空干燥等干燥处理工艺之前，保持基板原位不动，将打印头移开，随后为完成墨水材料打印的基板提供用于干燥的气流氛围，使用气流风淋的方式对打印得到的薄膜进行预干燥处理，去除大部分溶剂，使薄膜基本变成干膜，该步骤之后再进行顶针、机械手、传送带等机械装置对具有薄膜的基板进行转移，就会提高印刷OLED成膜均匀度，大大减少或者避免彩晕现象的产生。
在其中一个实施例中，采用上述的印刷系统进行打印和干燥步骤。采用上述印刷系统，具有操作性强，可靠性高的优点。
在其中一个实施例中，采用上述的印刷系统进行干燥步骤，通过控制抽风口的形状、最大径向尺寸和负压、以及抽风口与待加工基板之间的相对位置和距离来调整气流的流向和流速，获取稳定且均匀的气流氛围。为基板上薄膜的干燥提供更为有利的条件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种印刷系统，通过风淋机构和打印机构的相互配合，能够在使用打印机构完成OLED墨水材料的打印之后，在转移到下一步真空干燥等干燥处理工艺之前，保持基板原位不动，将打印头移开，一方面保证打印头不会干扰气流氛围，同时也保证气流不会对打印头的喷嘴等部件造成影响。随后使用气流风淋的方式对打印得到的薄膜进行预干燥处理，去除大部分溶剂，使薄膜基本变成干膜，该步骤之后再进行顶针、机械手、传送带等机械装置对具有薄膜的基板进行转移，就会提高印刷OLED成膜均匀度，大大减少或者避免彩晕现象的产生，进而提高了印刷OLED器件的性能。
本发明的一种印刷方法，通过保持待加工基板原位不动进行干燥的方式，避免了薄膜层处于可流动状态时受到转移影响而产生的像素内成膜不均匀问题，从而提高印刷OLED成膜均匀度，大大减少或者避免彩晕现象的产生，进而提高了印刷OLED器件的性能。
附图说明
图1为本发明的印刷系统原理示意图；
图2为实施例1中抽风口和待加工基板位置关系示意图；
图3为实施例2中抽风口和待加工基板位置关系示意图。
其中：100.基台；110.置板面；200.风淋机构；310.抽风设备；320.抽风管道；321.抽风口；410.打印头；420.移动设备；500.腔体；600.待加工基板；610.阳极材料；620.薄膜层；700.气流氛围。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种印刷系统，包括：基台、风淋机构和打印机构。
所述基台具有用于放置待加工基板的置板面。
所述风淋机构具有出风口，用于提供气流，在待加工基板的印刷面形成用于干燥的气流氛围。
所述打印机构包括打印头和移动设备，所述打印头安装于所述移动设备上，并且所述打印头可由所述移动设备带动而移动，使所述打印头具有打印状态位和风淋状态位，当所述打印头位于所述打印状态位时，用于对待加工基板进行打印，当所述打印头位于所述风淋状态位时，处于所述气流氛围以外的区域。
所述打印头可选用喷墨打印头，用于将待加工墨水以特定图案打印到待加工基板上。
对于风淋机构提供的气流，可通过气源的不同提供不同类型的气体，例如，气源可选自压缩空气、氮气以及其它气体等，取决于打印墨水材料的种类和需求。以液态空穴注入层(Liquid HIL)为例，以PEDOT：PSS为主要成分的液态空穴注入材料通常不会与空气中的气氛发生反应，该情况即可以使用空气作为风淋气源；而同样是液态空穴注入材料的小分子溶剂型材料则需要氮气的气源，来避免空气中的水氧对薄膜造成伤害。
如需形成稳定的气流氛围，避免气流形成乱流，还可以设置抽风机构，所述抽风机构包括抽风设备和抽风管道，所述抽风管道一端连通所述抽风设备，另一端开口于所述置板面，形成抽风口。通过风淋机构与抽风机构的配合，利用了气流的惰性特性，即气流往往走的是最短最近的途径，利用气流的该特性，可以使得气流在出风口和抽风口之间形成稳定的气流流动轨迹，有助于薄膜挥发均一，挥发速度趋于平和，从而提高了像素内薄膜的均匀性。
可以理解的，如需进一步提高气流氛围的均匀性，可将抽风口环绕待加工基板均匀设置。
考虑到外界气流或气压等因素可能对气流氛围形成干扰，该系统还包括由围板组成的腔体，所述置板面位于所述腔体内，所述抽风口和出风口均开口于所述腔体内，使气流在所述腔体内形成稳定的气流氛围，从而避免外界环境的干扰。
可以理解的，从设备安装便利和稳定性考虑，可以将基台、风淋机构、抽风机构和打印机构等的元件安装固定于该腔体的围板上。
在实践中，所述风淋机构还可包括用于控制气流大小和/或方向的气流控制装置。通过气流控制装置控制气流大小和/或方向，能够根据不同类型的基板及其墨水提供更有针对性的气流氛围。并且，所述气流大小和/或方向还应配合抽风机构中抽风口的形状、最大径向尺寸和负压、以及抽风口与待加工基板之间的相对位置和距离进行调整，以确定最佳配合关系。但对抽风口具体的形状、位置、大小以及与待加工基板的垂直距离均不做限制。
可以理解的，上述气流控制装置可以参照常规技术设计，如包括气体流量阀、可转动的挡风板等结构，具体元件和形状并不限定，仅需满足能够控制气流大小和/或方向即可。
并且，可通过控制抽风口的形状、最大径向尺寸和负压、以及抽风口与待加工基板之间的相对位置和距离来调整气流的流向和流速，获取稳定且均匀的气流氛围。为基板上薄膜的干燥提供更为有利的条件。
如要提高干燥效果，应避免形成快速、集中的气流，因此，可将出风口设为若干个，并从所述置板面上方向所述置板面提供若干气体支流，形成均匀的气流。通过将气流设为若干小支流吹向待加工基板，能够进一步提高气流氛围的均匀性，为基板上薄膜的干燥提供更为有利的条件。
一种印刷方法，包括以下步骤：
打印：将待加工基板放置于基台上，利用打印头对待加工基板进行打印形成墨水薄膜层；
干燥：将所述打印头移动至远离打印了墨水薄膜层的待加工基板，并保持所述打印了墨水薄膜层的待加工基板位置不变，然后为所述打印了墨水薄膜层的待加工基板提供用于干燥的气流氛围，使所述墨水薄膜层中的溶剂挥发，即可。
可以理解的，上述印刷方法，不限于采用什么设备实现，但是，采用上述印刷系统，具有操作性强，可靠性高的优点。
实施例1
一种印刷系统，如图1所示，包括：基台100、风淋机构200、抽风机构310、打印机构和腔体500。
所述基台100具有用于放置待加工基板的置板面110。
所述风淋机构200具有出风口若干个，从所述置板面110上方向所述置板面110提供若干气体支流，形成均匀的气流，在待加工基板600的印刷面形成用于干燥的均匀气流氛围700。
在本实施例中，所述风淋机构200还包括用于控制气流大小和方向的气流控制装置。通过气流控制装置控制气流大小和/或方向，能够根据不同类型的基板及其印刷薄膜620提供更有针对性的气流氛围。
所述打印机构包括打印头410和移动设备420，在本实施例中，所述打印头410为喷墨打印头。所述打印头410安装于所述移动设备420上，并且所述打印头410可由所述移动设备420带动而移动，使所述打印头410具有打印状态位和风淋状态位，当所述打印头410位于打印状态位时，用于对待加工基板600打印，当所述打印头410位于风淋状态位时，处于所述气流氛围700以外的区域。
所述抽风机构包括抽风设备310和抽风管道320，所述抽风管道320一端连通所述抽风设备310，另一端开口于所述置板面110，形成抽风口321，在本实施例中，所述抽风口321环绕待加工基板600均匀设置，例如可以选择抽风口321与待加工基板600之间的距离s＝150mm的位置开两个直径为100mm的圆形抽风口321，如图2所示。通过风淋机构200与抽风机构的配合，利用了气流的惰性特性，即气流往往走的是最短最近的途径，利用气流的该特性，可以使得气流在出风口和抽风口321之间形成稳定的气流流动轨迹，有助于薄膜挥发均一，挥发速度趋于平和，从而提高了像素内薄膜的均匀性。
所述腔体500由围板组成，所述置板面110位于所述腔体500内，所述抽风口321和出风口均开口于所述腔体500内，使气流在所述腔体内形成稳定的气流氛围700。通过腔体500的使用，能够避免外界气流或气压等对气流氛围700形成干扰，为基板上薄膜层620的干燥提供更为有利的条件。
采用本实施例的印刷系统进行印刷，包括以下步骤：
一、打印。
1、将沉积了阳极材料610的待加工基板600放置于基台100的置板面110上，完成基板的对位。
2、利用打印头410对待加工基板600进行打印形成墨水薄膜层620。
具体来说，就是利用移动设备420，将打印头410移动至打印状态位，对待加工基板600进行打印。
二、干燥。
1、将所述打印头410移动至远离打印了墨水薄膜层620的待加工基板600。
具体来说，就是利用移动设备420，将打印头410移动至风淋状态位。
2、保持所述打印了墨水薄膜层620的待加工基板600位置不变，然后为所述打印了墨水薄膜层620的待加工基板600提供用于干燥的气流氛围700。
具体来说，即是开启风淋机构200和抽风设备310，使气流由出风口流出，经过墨水薄膜层620表面后，向抽风口321流动，形成稳定而均匀的气流氛围700，使所述墨水薄膜层620中的溶剂挥发，即可。
实施例2
一种印刷系统，如图1所示，包括：基台100、风淋机构200、抽风机构310、打印机构和腔体500。
所述基台100具有用于放置待加工基板的置板面110。
所述风淋机构200具有出风口若干个，从所述置板面110上方向所述置板面110提供若干气体支流，形成均匀的气流，在待加工基板600的印刷面形成用于干燥的均匀气流氛围700。
在本实施例中，所述风淋机构200还包括用于控制气流大小和方向的气流控制装置。通过气流控制装置控制气流大小和/或方向，能够根据不同类型的基板及其印刷薄膜620提供更有针对性的气流氛围。
所述打印机构包括打印头410和移动设备420，在本实施例中，所述打印头410为喷墨打印头。所述打印头410安装于所述移动设备420上，并且所述打印头410可由所述移动设备420带动而移动，使所述打印头410具有打印状态位和风淋状态位，当所述打印头410位于打印状态位时，用于对待加工基板600打印，当所述打印头410位于风淋状态位时，处于所述气流氛围700以外的区域。
所述抽风机构包括抽风设备310和抽风管道320，所述抽风管道320一端连通所述抽风设备310，另一端开口于所述置板面110，形成抽风口321，在本实施例中，所述抽风口321环绕待加工基板600均匀设置，例如可以选择在待加工基板600各边均匀排布四个抽风口321，这四个抽风口321对应的直径为d1，d2，d3，d4，对应的抽风口321与待加工基板600的垂直距离为s1，s2，s3，s4，如图3所示。通过风淋机构200与抽风机构的配合，利用了气流的惰性特性，即气流往往走的是最短最近的途径，利用气流的该特性，可以使得气流在出风口和抽风口321之间形成稳定的气流流动轨迹，有助于薄膜挥发均一，挥发速度趋于平和，从而提高了像素内薄膜的均匀性。
所述腔体500由围板组成，所述置板面110位于所述腔体500内，所述抽风口321和出风口均开口于所述腔体500内，使气流在所述腔体内形成稳定的气流氛围700。通过腔体500的使用，能够避免外界气流或气压等对气流氛围700形成干扰，为基板上薄膜层620的干燥提供更为有利的条件。
采用本实施例的印刷系统进行印刷，包括以下步骤：
一、打印。
1、将沉积了阳极材料610的待加工基板600放置于基台100的置板面110上，完成基板的对位。
2、利用打印头410对待加工基板600进行打印形成墨水薄膜层620。
具体来说，就是利用移动设备420，将打印头410移动至打印状态位，对待加工基板600进行打印。
二、干燥。
1、将所述打印头410移动至远离打印了墨水薄膜层620的待加工基板600。
具体来说，就是利用移动设备420，将打印头410移动至风淋状态位。
2、保持所述打印了墨水薄膜层620的待加工基板600位置不变，然后为所述打印了墨水薄膜层620的待加工基板600提供用于干燥的气流氛围700。
具体来说，即是开启风淋机构200和抽风设备310，使气流由出风口流出，经过墨水薄膜层620表面后，向抽风口321流动，形成稳定而均匀的气流氛围700，使所述墨水薄膜层620中的溶剂挥发，即可。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种印刷系统，用于印刷有机发光器件，其特征在于，所述印刷系统包括：
基台，具有用于放置待加工基板的置板面；
风淋机构，具有出风口，用于提供气流，在打印了墨水薄膜层的待加工基板的印刷面形成用于干燥的气流氛围；以及
打印机构，包括打印头和移动设备，所述打印头安装于所述移动设备上，并且所述打印头可由所述移动设备带动而移动，使所述打印头具有打印状态位和风淋状态位，当所述打印头位于所述打印状态位时，用于对待加工基板进行打印，当所述打印头位于所述风淋状态位时，处于所述气流氛围以外的区域；
抽风机构，所述抽风机构包括抽风设备和抽风管道，所述抽风管道一端连通所述抽风设备，另一端开口于所述置板面，形成抽风口。
2.根据权利要求1所述的印刷系统，其特征在于，所述抽风口均匀开设于所述置板面上，且环绕所述待加工基板设置。
3.根据权利要求1所述的印刷系统，其特征在于，还包括由围板组成的腔体，所述置板面位于所述腔体内，所述抽风口和出风口均开口于所述腔体内，使气流在所述腔体内形成稳定的气流氛围。
4.根据权利要求1-3任一项所述的印刷系统，其特征在于，所述风淋机构还包括用于控制气流大小和/或方向的气流控制装置。
5.根据权利要求1-3任一项所述的印刷系统，其特征在于，所述出风口为若干个，从所述置板面上方向所述置板面提供若干气体支流，形成均匀的气流。
6.根据权利要求1所述的印刷系统，其特征在于，所述打印头为喷墨打印头。
7.一种使用权利要求1-6任一项所述的印刷系统的印刷方法，用于印刷有机发光器件，其特征在于，包括以下步骤：
打印：将待加工基板放置于基台上，利用所述打印机构的打印头在所述打印状态位对待加工基板进行打印，形成墨水薄膜层；
干燥：将所述打印头在所述移动设备的带动下移动至远离打印了墨水薄膜层的待加工基板的所述风淋状态位，并保持所述打印了墨水薄膜层的待加工基板位置不变，然后所述风淋机构为所述打印了墨水薄膜层的待加工基板提供用于干燥的气流氛围，使所述墨水薄膜层中的溶剂挥发即可。
8.根据权利要求7所述的印刷方法，其特征在于，所述干燥步骤中，通过控制抽风口的形状、最大径向尺寸和负压、以及抽风口与待加工基板之间的相对位置和距离来调整气流的流向和流速，获取稳定且均匀的气流氛围。
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