CN113210158A - 一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统及方法，该系统包括：中央控制装置、主压电喷射装置和墨液调节装置，主压电喷射装置、墨液调节装置分别与中央控制装置连接；中央控制装置设有主控制器和压电驱动装置，主控制器用于生成并传输印刷指令进行控制墨液、电喷头的印刷处理，压电驱动装置用于驱动主压电喷射装置；墨液调节装置设有第一分液装置、第二分液装置，第一分液模块、第二分液模块调整溶剂的输送速率并设置总流量维持恒定值。本发明通过第一分液模块、第二分液模块分别改变第一溶剂、第二溶剂输送量进行控制不同时间段内喷射墨滴的溶剂挥发量，使得前后喷射的墨滴呈现沸点梯度差异，进一步提高成膜均匀性的技术效果。

Description

一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统及方法

技术领域

本发明涉及印刷电子技术领域，尤其涉及一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统及方法。

背景技术

随着喷墨打印技术的迅猛发展，人们开始尝试借助喷墨打印的方法印刷高性能电子器件膜层。喷墨打印技术作为一种无接触、无压力、无掩模的印刷技术，可以将很小的液滴(体积为皮升或者飞升)精确喷涂在所需的位置，溶剂挥发干燥固化后形成薄膜。喷墨打印工艺具有低成本、大面积、绿色环保等优势，使该技术逐渐成为湿法制备微电子器件，如有机电致发光OLED器件(特别是有机全彩显示屏)、LCD中的彩色滤光片、有机薄膜场效应晶体管、LED封装和可穿戴电子器件等，受到学术界和产业界越来越广泛的关注。

但是器件级电学薄膜的印刷制备仍然面临着诸多挑战，低温可溶性功能材料(悬浮液、溶液)的喷墨打印不仅仅要满足微液滴释放条件，还要在固化后实现溶质的均匀分布，控制墨滴的溶剂挥发速度和墨滴间的溶质迁移，可这对于导电薄膜来说一直缺乏可靠的调控手段。由于干燥微环境和喷射前后时间段不同的影响，其挥发速率和干燥时间也存在巨大差异，溶质沉积表现出明显的位置相关性。

在制备过程中，存在一个易被忽视的问题未被解决：先打印的墨滴由于外露时间较长导致溶剂挥发量大于后喷射墨滴，无法保证每个墨滴的挥发速率相同，在沉积到基板上后，初打印端溶剂挥发量大于后打印端，使得后打印端的溶剂补充初打印端，最终的结果便是成膜后初打印端膜较厚、后打印端膜较薄，造成成膜不均匀；同时，由于喷头在快速喷墨中的不稳定性，在某个时间段可能出现喷液量不足的情况，导致最终所成的膜层不平整，出现细小的暗区(在光源照射下出现的膜层较薄的区域)，极大地影响器件膜层的成膜质量。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，该系统利用墨液调节装置精确控制不同时间段内喷射墨滴的溶剂挥发速率，使得打印完的墨液在基板不同位置的溶剂挥发量几乎一致，提高了成膜的均匀性；同时该系统利用补偿压电喷头对打印过程中的喷射不稳定性等原因所产生的膜层暗区(薄区域)进行自动补偿，促进暗区薄膜厚度增加，膜层均匀性进一步提高，最终得到高质量器件膜层。

本发明的第二目的在于提供了一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，包括：中央控制装置、主压电喷射装置和墨液调节装置，所述主压电喷射装置、墨液调节装置分别与所述中央控制装置连接；

所述中央控制装置设有主控制器和压电驱动装置，主控制器分别与压电驱动装置、主压电喷射装置、墨液调节装置连接，压电驱动装置与主压电喷射装置连接，所述主控制器用于生成并传输印刷指令进行控制墨液、电喷头的印刷处理，所述压电驱动装置用于驱动主压电喷射装置；

所述墨液调节装置设有第一分液装置、第二分液装置，所述第一分液装置、第二分液装置分别与主控制器连接，所述第一分液装置和第二分液装置用于分别输送第一溶剂、第二溶剂输送至主压电喷射装置，所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点；

所述第一分液模块、第二分液模块调整溶剂的输送速率并设置总流量维持恒定值，两个分液装置分别改变第一溶剂、第二溶剂输送量进行控制不同时间段内喷射墨滴的溶剂挥发量，使得前后喷射的墨滴呈现沸点梯度差异。

作为优选的技术方案，所述主压电喷射装置设有主供液装置、主运动部件和主压电喷头，所述主压电喷头在内部形成混合区和压电作用区，所述主供液装置与所述混合区相连，所述主压电喷头固定在所述主运动部件上，所述主压电喷头在末端设有喷头部件，所述喷头部件与压电作用区相连，所述主运动部件用于调节喷墨位置，压电驱动装置激励压电作用区将墨滴喷射；

所述主供液装置与主控制器连接，主供液装置用于在接收印刷指令时输送原液至主压电喷头；

作为优选的技术方案，所述墨液调节装置还设有第一储液装置和第二储液装置，所述第一储液装置、第二储液装置分别与主控制器连接，所述第一储液装置和第二储液装置分别存储所述第一溶剂、所述第二溶剂；

所述第一储液装置与第一分液装置的储液口连接，所述第一分液装置还设有输液口，第一分液装置的输液口通过第一液体输送管与主压电喷头连接，相应地，所述第二储液装置与第二分液装置的输液口连接，所述第二分液装置还设有输液口，第二分液装置的输液口通过第二液体输送管与主压电喷头连接。

作为优选的技术方案，还包括膜层检测装置、膜层优化装置和上位机检测处理装置，所述膜层检测装置、膜层优化装置以及上位机检测处理装置分别与所述中央控制装置连接，所述上位机检测处理装置与所述膜层检测装置连接；

所述主控制器还分别与膜层检测装置、膜层优化装置以及上位机检测处理装置连接，所述压电驱动装置还与膜层优化装置连接，所述压电驱动装置还用于驱动膜层优化装置；

所述膜层检测装置用于在平行检测光源的水平方向照射下获取成膜检测原图并传输至上位机检测处理装置，所述上位机检测处理装置用于定位较薄膜层所形成的暗区、将暗区位置数据转换为补偿运动数据、将补偿运动数据反馈至中央控制装置，所述膜层优化装置用于根据补偿运动数据对膜层暗区喷射补偿墨液。

作为优选的技术方案，所述膜层检测装置设有高分辨率相机、检测光源生成装置以及光源控制器，光源控制器分别与主控制器、检测光源生成装置连接；

光源控制器根据印刷指令触发检测光源生成装置产生检测光源，所述检测光源生成装置用于产生平行检测光源，所述高分辨率相机用于在竖直方向观察膜层。

作为优选的技术方案，所述上位机检测处理装置设有图像采集模块、图像分析模块、数据处理模块和显示器，主控制器、图像采集模块、图像分析模块和数据处理模块分别与显示器连接；

所述图像采集模块与高分辨率相机连接，所述高分辨率相机将拍摄的膜层图像传输至图像采集模块，所述图像采集模块用于获取成膜检测原图；

所述图像分析模块对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，数据处理模块用于定位膜层中的暗区并根据暗区位置数据转换为补偿运动数据、将补偿运动数据反馈至主控制器；

所述显示器用于显示成膜检测原图、膜层处理图、膜层暗区情况以及系统运行工况。

作为优选的技术方案，所述膜层优化装置设有副供液装置、补偿压电喷头和副运动部件，主控制器与副供液装置连接，副运动部件与副供液装置、压电驱动装置连接，所述补偿压电喷头固定在副运动部件上并随所述副运动部件运动；

所述副供液装置内部储有与主压电喷头的混合区内混合液相同溶质质量百分比的补偿墨液；

所述补偿运动数据用于辅助副运动部件进行补偿处理时的移动。

为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：

一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制方法，包括以下步骤：

墨液预处理步骤：输送原液、第一溶剂、第二溶剂至主压电喷头，其中所述第一溶剂的沸点高于第二溶剂的沸点；

墨液调节步骤：充分混合第一溶剂、第二溶剂和原液形成混合喷射液，在打印过程中，第一分液模块、第二分液模块调整溶剂的输送速率并设置总流量维持恒定值，使得混合区内的混合喷射液随时间变化呈现沸点梯度差异；

膜层检测采集步骤：在平行检测光源的水平方向照射下获取成膜检测原图；

膜层检测分析步骤：对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，定位膜层中的暗区并根据暗区位置数据转换为补偿运动数据，将补偿运动数据反馈至主控制器；

膜层印刷优化步骤：根据补偿运动数据对膜层暗区喷射补偿墨液。

作为优选的技术方案，所述墨液调节步骤，具体步骤包括：将第一溶剂、第二溶剂和原液在混合区中充分混合得到混合喷射液，混合喷射液传输至压电作用区，在压电驱动装置激励下按照预设频率喷射墨滴，随着打印时间推移，第一分液装置按照流量为Q/2-qt的变速度输送第一溶剂，第二分液装置按照流量为Q/2+qt的变速度输送第二溶剂，设置两个分液装置的总流量维持恒定值Q，使得最终的混合区墨液会随时间变化呈现沸点梯度差异，其中q为墨液固定系数，t为时间值，Q为原液的流量值，混合喷射液的溶质质量百分比为主供液装置内部储有溶质质量百分比的

作为优选的技术方案，所述通过图像分析模块对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，具体包括以下步骤：

灰度转换步骤：将成膜检测原图从彩色图像转换为HSL图像，提取HSL图像的亮度平面并转换为灰度图像；

阈值分割步骤：根据预设灰度阈值将灰度图像转换成黑白图像，分割暗区。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，设有中央控制装置、主压电喷射装置、墨液调节装置、膜层检测装置和膜层优化装置，采用中央控制装置控制、实时接收反馈数据、调控过程高度自动化，解决了整台设备实现印刷制备过程中的繁杂人为干预问题，达到了器件膜层的成膜质量优化效果，对喷墨打印具有较高的稳定性，当进行大面积薄膜制备时，也无需增加额外的工艺步骤，具有较好的兼容性。

(2)本发明采用的墨液调节装置分为两部分，一部分储存第一溶剂，一部分储存第二溶剂，第一溶剂的沸点高于第二溶剂的沸点，根据打印时间的推移自动调控主压电喷头混合区内墨液的沸点，使得前后喷射的墨滴呈现沸点梯度差异，解决了先打印的墨滴由于外露时间长导致挥发量大于后喷射墨滴的问题，避免了器件膜层初打印端厚、后打印端薄的弊端，达到了进一步提高成膜均匀性的技术效果。

(3)本发明采用的膜层检测装置利用平行光源水平方向照射基板，使得高平整度的膜层表面受到均匀光照而呈现出图像中的灰度一致现象，而对于膜层中厚度薄的区域，由于光线受阻，在图像中便会产生灰度值小的细微暗区，提高了对膜层暗区的检测效率，解决了膜层缺陷检测的遗漏问题；同时，进一步采用对灰度图像进行暗区增强技术，并利用阈值分割技术将暗区从连续图像中分离出来，增强暗区和亮区的对比度，达到了提高暗区定位精准度的技术效果。

(4)本发明在膜层优化装置配备独立的副运动部件和补偿压电喷头，使得在打印大尺寸器件膜层时，膜层优化装置紧跟主压电喷射装置实现一边打印一边补偿的目的，大大提高了工艺制备效率；同时，采用的副供液装置内部储存有与混合区混合液相同质量百分比的墨液，达到了补偿至基板上的墨滴完美填补膜层暗区的技术效果，从而进一步提高膜层质量。

附图说明

图1为本发明实施例1中印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1中的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统的模块配置连接示意图；

图3为本发明实施例1中墨液调节装置的配置连接示意图；

图4为本发明实施例2中的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制方法的步骤流程图；

图5为本发明实施例2中的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制方法的膜层图像分析图。

具体实施方式

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在该词前面的元素或者物件涵盖出现在该词后面列举的元素或者物件及其等同，而不排除其他元素或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，该系统包括：中央控制装置、主压电喷射装置、墨液调节装置、膜层检测装置、膜层优化装置和上位机检测处理装置，主压电喷射装置、墨液调节装置、膜层检测装置、膜层优化装置以及上位机检测处理装置分别与中央控制装置连接，上位机检测处理装置与膜层检测装置连接。

结合图1和图2所示，中央控制装置设有主控制器和压电驱动装置，主控制器分别与压电驱动装置、主压电喷射装置、墨液调节装置、膜层检测装置、膜层优化装置以及上位机检测处理装置连接。主控制器用于生成并传输印刷指令进行控制墨液、电喷头的印刷处理。压电驱动装置分别与主压电喷射装置、膜层优化装置连接，用于驱动主压电喷射装置和膜层优化装置。

在本实施例中，主压电喷射装置设有主供液装置、主运动部件和主压电喷头，主压电喷头在内部形成混合区和压电作用区，主供液装置与混合区相连，主压电喷头固定在主运动部件上，其末端设有喷头部件，该喷头部件与压电作用区相连，主运动部件用于调节喷墨位置。主供液装置与主控制器连接，主供液装置用于在接收印刷指令时输送原液至主压电喷头的第一输送口。实际应用时，主供液装置内部储有溶质质量百分比为ω的原液，其中0.1≤ω≤0.6。

如图3所示，墨液调节装置设有第一分液装置、第二分液装置、第一储液装置和第二储液装置，第一分液装置、第二分液装置、第一储液装置和第二储液装置分别与主控制器连接。第一储液装置和第二储液装置分别存储第一溶剂、第二溶剂。第一储液装置与第一分液装置的储液口连接，第一分液装置还设有输液口，该输液口通过第一液体输送管与主压电喷头的第二输送口连接。相应地，第二储液装置与第二分液装置的输液口连接，第二分液装置还设有输液口，该输液口通过第二液体输送管与主压电喷头的第三输送口连接。实际应用时，第一储液装置内部存有第一溶剂，第一分液装置对第一溶剂输送量进行调控；第二储液装置内部存有第二溶剂，第二分液装置对第二溶剂输送量进行调控。

在本实施例中，第一溶剂与第二溶剂的沸点不同，第一溶剂的沸点高于第二溶剂的沸点。实际应用时，使用的第一溶剂为高沸点溶剂，其沸点范围为100℃-200℃，包括端点值，第二溶剂为低沸点溶剂，其沸点范围为低于100℃。

在本实施例中，两个分液装置根据印刷指令进行调控，分别将其内部的第一溶剂、第二溶剂输送至主压电喷头，压电驱动装置激励压电作用区将墨滴喷射。实际应用时，第一溶剂、第二溶剂和原液在混合区充分混合形成混合墨液，当混合墨液传输至压电作用区时，设置在压电作用区内壁上的压电晶体材料受压电驱动装置激励，对墨液施力使其喷出。主运动部件通过压电驱动装置受到主控制器的调控，按照预设轨迹运动。随打印时间推移，第一分液模块、第二分液模块调整溶剂的输送速率并设置总流量维持恒定值，两个分液装置分别改变第一溶剂、第二溶剂输送量进行控制不同时间段内喷射墨滴的溶剂挥发量，使得前后喷射的墨滴呈现沸点梯度差异。

进一步，当器件的膜层打印完成后，通过膜层检测装置在平行检测光源的水平方向照射下获取成膜检测原图并传输至上位机检测处理装置，通过上位机检测处理装置进行定位较薄膜层所形成的暗区、将暗区位置数据转换为补偿运动数据、将补偿运动数据反馈至中央控制装置，进而控制膜层优化装置根据补偿运动数据对膜层暗区喷射补偿墨液，促进暗区薄膜厚度增加，进而提高膜层均匀性，最终得到高质量器件膜层。

在本实施例中，膜层检测装置设有高分辨率相机、检测光源生成装置以及光源控制器，光源控制器分别与主控制器、检测光源生成装置连接，光源控制器根据印刷指令触发检测光源生成装置产生检测光源，检测光源生成装置用于产生平行检测光源，高分辨率相机用于在竖直方向观察膜层。

在本实施例中，上位机检测处理装置设有图像采集模块、图像分析模块、数据处理模块和显示器，主控制器、图像采集模块、图像分析模块和数据处理模块分别与显示器连接。图像采集模块与高分辨率相机连接，高分辨率相机将拍摄的膜层图像传输至图像采集模块，图像采集模块用于获取成膜检测原图。图像分析模块对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，数据处理模块用于定位膜层中的暗区并根据暗区位置数据转换为补偿运动数据、将补偿运动数据反馈至主控制器，显示器用于显示成膜检测原图、膜层处理图、膜层暗区情况以及系统运行工况，补偿运动数据用于辅助副运动部件进行补偿处理时的移动。

在本实施例中，膜层优化装置用于对膜层暗区喷射补偿墨液，其设有副供液装置、补偿压电喷头和副运动部件，主控制器与副供液装置连接，副运动部件与副供液装置、压电驱动装置连接。补偿压电喷头固定在副运动部件上并随副运动部件运动。实际应用时，各装置受主控制器调控，并反馈数据至上位机检测处理装置，并通过显示器进行显示反馈数据。副供液装置内部储有与主压电喷头的混合区内混合液相同溶质质量百分比的补偿墨液。

在本实施例中，补偿压电喷头与主压电喷头喷口直径相同。

实施例2

如图4所示，本实施例提供了一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制方法，该方法包括以下步骤：

安装步骤：将主压电喷射装置、墨液调节装置、膜层检测装置、膜层优化装置和上位机检测处理装置与中央控制装置连接，在上位机检测处理装置中设置与膜层检测装置相连接的图像采集模块，图像采集模块用于获取成膜检测原图；

墨液预处理步骤：输送原液、第一溶剂、第二溶剂至主压电喷头。实际应用时，主压电喷射装置、第一分液装置、第二分液装置分别输送原液、第一溶剂、第二溶剂至主压电喷头。中央控制装置生成印刷指令，主供液装置在主控制器的控制下基于印刷指令将流量为Q的原液输送至主压电喷头，第一储液装置在第一分液装置的调控下将内部第一溶剂输送至主压电喷头，第二储液装置在第二分液装置的调控下将内部第二溶剂输送至主压电喷头，第一储液装置、第二储液装置均按照流量为Q/2的速度进行输送，其中第一溶剂的沸点高于第二溶剂的沸点。

墨液调节步骤：充分混合第一溶剂、第二溶剂和原液形成混合喷射液，在打印过程中，第一分液模块、第二分液模块调整溶剂的输送速率并设置总流量维持恒定值，使得混合区内的混合喷射液随时间变化呈现沸点梯度差异。

膜层检测采集步骤：在平行检测光源的水平方向照射下获取成膜检测原图。实际应用时，膜层打印完成后，利用膜层检测装置获取成膜检测原图并传输至上位机检测处理装置，具体为：在平行检测光源的水平方向照射下，图像采集模块借助高分辨率相机快速获取成膜检测原图，即基板膜层图像，其中平行检测光源为检测光源生成装置产生的检测光源以水平方向照射膜层形成；

膜层检测分析步骤：通过图像分析模块对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，利用数据处理模块定位膜层中的暗区并根据暗区位置数据转换为补偿运动数据，将补偿运动数据反馈至主控制器，显示器基于成膜检测原图并结合暗区位置数据进行显示膜层暗区情况及系统运行工况，补偿运动数据用于辅助副运动部件进行补偿处理时的移动。

膜层印刷优化步骤：根据补偿运动数据对膜层暗区喷射补偿墨液。实际应用时，中央控制装置控制膜层优化装置中的副运动部件运动至膜层暗区上方，利用压电驱动装置激励补偿压电喷头喷射补偿墨液，使得膜层中的暗区薄膜厚度增加，达到膜层均匀，进而得到高质量器件膜层。

在本实施例中，墨液调节步骤，具体步骤包括：将第一溶剂、第二溶剂和原液在混合区中充分混合得到混合喷射液，混合喷射液传输至压电作用区，在压电驱动装置激励下按照预设频率喷射墨滴，随着打印时间推移，第一分液装置按照流量为Q/2-qt的变速度输送第一溶剂，第二分液装置按照流量为Q/2+qt的变速度输送第二溶剂，设置两个分液装置的总流量维持恒定值Q，使得最终的混合区墨液会随时间变化呈现沸点梯度差异，其中t为时间值，Q为原液的流量值，q为墨液固定系数，q可根据实际打印的墨液种类设定该固定系数的测试值，本实施例在此不做限定。实际应用时，混合喷射液的溶质质量百分比为主供液装置内部储有溶质质量百分比的

前后时间段喷射的墨滴呈现沸点梯度差异，先喷射的墨滴沸点比后喷射的墨滴沸点高，避免了先打印的墨滴由于外露时间长导致挥发量大于后喷射墨滴的弊端，同时避免了器件膜层初打印端厚、后打印端薄的弊端，进一步提高了成膜均匀性。

在本实施例中，暗区形成的原理具体为：膜层在平行光源的照射下，某些细小的区域由于膜层薄且不均匀，受到周围厚膜的光线阻挡，从而呈现出光照不足的暗区。

在本实施例中，通过图像分析模块对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，具体包括以下步骤：

灰度转换步骤：将成膜检测原图从彩色图像转换为HSL(色彩亮度饱和度)图像，提取HSL图像的亮度平面并转换为灰度图像。实际应用时，HSL图像的亮度平面与灰度图像是完全对应的，并能够提供灰度图像准确表达的唯一颜色平面。

阈值分割步骤：根据预设灰度阈值将灰度图像转换成黑白图像，分割暗区。实际应用时，将构成图像的像素群分成两部分，小于阈值的像素点呈现黑色，大于阈值的像素点呈现白色，从而将灰度图像转换成单一的黑白图像，由于暗区灰度值小，经过阈值分割后暗区将会变成灰度值为零的纯粹黑点，具体如图5所示。

在本实施例中，利用数据处理模块定位膜层中的暗区并根据暗区位置数据转换为补偿运动数据，具体为：数据处理模块先将图像中的暗区位置数据转换为真实世界的坐标位置数据，再将该坐标位置数据转换为用于辅助副运动部件的补偿运动数据，并将补偿运动数据反馈至主控制器，为后期优化做准备。实际应用时，不同的运动平台补偿运动数据不同，例如采用步进电机驱动的平台时，补偿运动数据具体为脉冲数；采用无刷电机或伺服电机驱动的平台时，补偿运动数据具体为电流的持续时间和大小。

此外本领域技术人员可根据实际情况采用不同的数据参数作为补偿运动数据，在此本实施例不做限定。

实际应用时，数据处理模块基于LabVIEW进行开发，图像采集模块采用VAS图像采集，图像分析模块采用VDM视觉开发工具包。此外本领域技术人员可根据实际情况采用其他开发工具，在此不做限定。

本实施对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割处理，便于后期定位暗区的位置，从而实现精准薄膜补偿，提高器件膜层的均匀性。

在本实施例中，膜层优化装置的副运动部件和补偿压电喷头相对主压电喷射装置的主运动部件独立配备，使得在打印大尺寸器件膜层时，膜层优化装置紧跟主压电喷射装置实现一边打印一边补偿，提高整体印刷效率。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，其特征在于，包括：中央控制装置、主压电喷射装置和墨液调节装置，所述主压电喷射装置、墨液调节装置分别与所述中央控制装置连接；

所述中央控制装置设有主控制器和压电驱动装置，主控制器分别与压电驱动装置、主压电喷射装置、墨液调节装置连接，压电驱动装置与主压电喷射装置连接，所述主控制器用于生成并传输印刷指令进行控制墨液、电喷头的印刷处理，所述压电驱动装置用于驱动主压电喷射装置；

所述墨液调节装置设有第一分液装置、第二分液装置，所述第一分液装置、第二分液装置分别与主控制器连接，所述第一分液装置和第二分液装置用于分别输送第一溶剂、第二溶剂输送至主压电喷射装置，所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点；

所述第一分液模块、第二分液模块调整溶剂的输送速率并设置总流量维持恒定值，两个分液装置分别改变第一溶剂、第二溶剂输送量进行控制不同时间段内喷射墨滴的溶剂挥发量，使得前后喷射的墨滴呈现沸点梯度差异。

2.根据权利要求1所述的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，其特征在于，所述主压电喷射装置设有主供液装置、主运动部件和主压电喷头，所述主压电喷头在内部形成混合区和压电作用区，所述主供液装置与所述混合区相连，所述主压电喷头固定在所述主运动部件上，所述主压电喷头在末端设有喷头部件，所述喷头部件与压电作用区相连，所述主运动部件用于调节喷墨位置，压电驱动装置激励压电作用区将墨滴喷射；

所述主供液装置与主控制器连接，主供液装置用于在接收印刷指令时输送原液至主压电喷头。

3.根据权利要求2所述的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，其特征在于，所述墨液调节装置还设有第一储液装置和第二储液装置，所述第一储液装置、第二储液装置分别与主控制器连接，所述第一储液装置和第二储液装置分别存储所述第一溶剂、所述第二溶剂；

所述第一储液装置与第一分液装置的储液口连接，所述第一分液装置还设有输液口，第一分液装置的输液口通过第一液体输送管与主压电喷头连接，相应地，所述第二储液装置与第二分液装置的输液口连接，所述第二分液装置还设有输液口，第二分液装置的输液口通过第二液体输送管与主压电喷头连接。

4.根据权利要求1所述的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，其特征在于，还包括膜层检测装置、膜层优化装置和上位机检测处理装置，所述膜层检测装置、膜层优化装置以及上位机检测处理装置分别与所述中央控制装置连接，所述上位机检测处理装置与所述膜层检测装置连接；

所述主控制器还分别与膜层检测装置、膜层优化装置以及上位机检测处理装置连接，所述压电驱动装置还与膜层优化装置连接，所述压电驱动装置还用于驱动膜层优化装置；

所述膜层检测装置用于在平行检测光源的水平方向照射下获取成膜检测原图并传输至上位机检测处理装置，所述上位机检测处理装置用于定位较薄膜层所形成的暗区、将暗区位置数据转换为补偿运动数据、将补偿运动数据反馈至中央控制装置，所述膜层优化装置用于根据补偿运动数据对膜层暗区喷射补偿墨液。

5.根据权利要求4所述的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，其特征在于，所述膜层检测装置设有高分辨率相机、检测光源生成装置以及光源控制器，光源控制器分别与主控制器、检测光源生成装置连接；

光源控制器根据印刷指令触发检测光源生成装置产生检测光源，所述检测光源生成装置用于产生平行检测光源，所述高分辨率相机用于在竖直方向观察膜层。

6.根据权利要求5所述的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，其特征在于，所述上位机检测处理装置设有图像采集模块、图像分析模块、数据处理模块和显示器，主控制器、图像采集模块、图像分析模块和数据处理模块分别与显示器连接；

所述图像采集模块与高分辨率相机连接，所述高分辨率相机将拍摄的膜层图像传输至图像采集模块，所述图像采集模块用于获取成膜检测原图；

所述图像分析模块对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，数据处理模块用于定位膜层中的暗区并根据暗区位置数据转换为补偿运动数据、将补偿运动数据反馈至主控制器；

所述显示器用于显示成膜检测原图、膜层处理图、膜层暗区情况以及系统运行工况。

7.根据权利要求4所述的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制系统，其特征在于，所述膜层优化装置设有副供液装置、补偿压电喷头和副运动部件，主控制器与副供液装置连接，副运动部件与副供液装置、压电驱动装置连接，所述补偿压电喷头固定在副运动部件上并随所述副运动部件运动；

所述副供液装置内部储有与主压电喷头的混合区内混合液相同溶质质量百分比的补偿墨液；

所述补偿运动数据用于辅助副运动部件进行补偿处理时的移动。

8.一种印刷制备高均匀器件膜层的压电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

墨液预处理步骤：输送原液、第一溶剂、第二溶剂至主压电喷头，其中所述第一溶剂的沸点高于第二溶剂的沸点；

墨液调节步骤：充分混合第一溶剂、第二溶剂和原液形成混合喷射液，在打印过程中，第一分液模块、第二分液模块调整溶剂的输送速率并设置总流量维持恒定值，使得混合区内的混合喷射液随时间变化呈现沸点梯度差异；

膜层检测采集步骤：在平行检测光源的水平方向照射下获取成膜检测原图；

膜层检测分析步骤：对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，定位膜层中的暗区并根据暗区位置数据转换为补偿运动数据，将补偿运动数据反馈至主控制器；

膜层印刷优化步骤：根据补偿运动数据对膜层暗区喷射补偿墨液。

9.根据权利要求8所述的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制方法，其特征在于，所述墨液调节步骤，具体步骤包括：将第一溶剂、第二溶剂和原液在混合区中充分混合得到混合喷射液，混合喷射液传输至压电作用区，在压电驱动装置激励下按照预设频率喷射墨滴，随着打印时间推移，第一分液装置按照流量为Q/2-qt的变速度输送第一溶剂，第二分液装置按照流量为Q/2+qt的变速度输送第二溶剂，设置两个分液装置的总流量维持恒定值Q，使得最终的混合区墨液会随时间变化呈现沸点梯度差异，其中q为墨液固定系数，t为时间值，Q为原液的流量值，混合喷射液的溶质质量百分比为主供液装置内部储有溶质质量百分比的

10.根据权利要求8所述的印刷制备高均匀器件膜层的压电控制方法，其特征在于，所述通过图像分析模块对成膜检测原图进行灰度转换、阈值分割，具体包括以下步骤：

灰度转换步骤：将成膜检测原图从彩色图像转换为HSL图像，提取HSL图像的亮度平面并转换为灰度图像；

阈值分割步骤：根据预设灰度阈值将灰度图像转换成黑白图像，分割暗区。

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