CN1938878A - 给基底提供印刷的图案的方法 - Google Patents

Abstract

机器(1)配备为用于在基底(20)上印刷图案。机器(1)包括用于支撑和移动基底(20)的台(10)和用于向基底(20)发射墨滴的印刷头(30)。进一步地，机器(1)包括布置为包围印刷头(30)的覆盖板(40)，其中印刷头(30)部分地延伸通过在覆盖板(40)内的孔。在印刷过程中，墨滴一降落在基底(20)上，作为墨滴的部分的溶剂就开始蒸发。覆盖板(40)的存在对印刷的图案上的蒸发速率具有均衡效果。作为结果，一旦元件变干后图案的所有印刷的元件的高度分布在预先确定的极限内。

Description

给基底提供印刷的图案的方法

本发明涉及用于给基底提供印刷的图案的方法，其中通过喷墨印刷过程施加图案，在印刷过程中使用向基底发射墨滴的印刷头，且在印刷过程中印刷头和基底相对于彼此移动。

一般地，喷墨印刷过程涉及通过印刷头在基底上放置一层墨，印刷头包括多个用于释放墨滴的喷嘴。为获得图案，印刷头和基底相对于彼此移动，而喷嘴被促动以间歇地向基底发射墨滴。在基底上获得的图案的外观一方面由印刷头的输出特征所确定，另一方面由所采用的基底和印刷头的相对于彼此的位置所确定。

如下为简化起见，假定在印刷过程中基底移动而印刷头的位置固定。这不改变本发明也适用于其中基底和印刷头的移动以其他方式实现的过程，即其中只有印刷头移动或其中基底和印刷头都移动的过程的目的的事实。

喷墨印刷被证实是能用于制造包括大量发光二极管的显示器的技术，该显示器一般地指PolyLED显示器。一般地，PolyLED显示器包括基底和多个发光二极管，其中发光二极管根据预先确定的图案定位在基底上。每个发光二极管(一般地称为LED)包括电极和印刷的元件。印刷的元件包括一堆单独的层，其中通过将溶解在溶剂中的层的材料放置在具有预先确定的形状和预先确定的尺寸的基底部分上来形成每个层。将理解的是，为提供带有层的基底的目的由印刷头释放的墨滴包括所述的溶剂和所述的层的材料。

本发明适用于印刷的图案的部件包括一个印刷的层的情况和印刷的图案的部件包括多于一个印刷的层的情况。

在许多情况下，为制造PolyLED显示器的目的，希望的图案的尺寸大于印刷头在垂直于在喷墨印刷过程中基底移动方向的方向上的尺寸。因此，在此情况下，基底的移动以两个或多个行程来实现，其中在每个行程中，基底相对于印刷头的位置在垂直于基底移动方向的方向上被固定。

在实践中，在PolyLED显示器的制造过程中，看来位于在一个行程中印刷的图案的边缘部分的LED的印刷的元件，即位于所述的图案的外围的LED在许多情况下大体上与其他LED的印刷的元件不同，特别是与位于图案中心部分的LED不同。差异与印刷的元件的高度分布有关，且一旦溶剂蒸发后，换言之一旦元件完全地变干后差异变得明显。因此，在整个印刷的元件的图案在两个或多个行程中获得的情况下，相互间的差异带可以被辨别出，其中一个带的印刷的元件的高度分布特征大体上与邻近的带的印刷的元件的高度分布特征不同，因为一个带的印刷的元件已位于在一个行程中印刷的图案的边缘部分，且邻近的带的印刷的元件已位于图案的更处于中心的部分。每个印刷的元件的高度分布必须在预先确定的极限内，因为LED的外观和运行与此特性相关。然而，高度分布的差异可能大到印刷的元件的一部分的高度分布在该极限以外，其结果是与所述的印刷的元件的部分相关的LED不能用在实践中。

为清晰起见，注意所使用的术语“高度”应该被理解为指印刷的元件的顶表面和印刷的元件的底表面之间的距离，其中假定印刷的元件的底表面依靠在基底上。印刷的元件的不同部分具有不同的高度，使得印刷的元件的顶表面不是完全的平面，而是具有不平的外观。因此印刷的元件的“高度分布”与印刷的元件的不同高度有关，如在垂直于确定高度的方向的方向内确定。为使得LED运行正确，它的印刷的元件的高度分布应该在预先确定的极限内，换言之，它的印刷的元件的顶表面应该完全地配合在假想的下极限表面和假想的上极限表面之间。

本发明的重要目的是以如下方法来调节已知的用于印刷PolyLED显示器的方法，即使得其高度分布不可接受的印刷的元件的数量，换言之，不能用于实践的LED的数量减少，优选地为零。通过如下的印刷方法来实现本目的，印刷方法包括通过调节印刷的图案的至少部分的附近来减少印刷的图案的边缘部分的蒸发速率和印刷的图案的中心部分的蒸发速率之间的差异的步骤。

根据支持本发明的重要见解，印刷的元件的高度分布的差异的获得是在印刷过程中施加的溶剂的蒸发速率的差异的结果。一般地，印刷在图案的边缘部分的边缘点比印刷在图案的中心部分的中心点变干得更快，因为边缘点附近得湿度水平低于中心点附近的湿度水平。通过调节印刷的图案的至少部分的附近，例如边缘部分和中心部分的一个的附近或两个部分的附近，蒸发速率的差异被减小，使得可以获得印刷的元件的更均一的高度分布。

本发明提供两个重要的减小蒸发速率差异的方式。

根据第一方式，应用了覆盖板，它定位在印刷的图案的上方和/或在印刷的图案旁。以此方式，覆盖了印刷的图案的附近的至少部分。优选地，覆盖板布置为包围印刷头，且覆盖板和基底之间的距离的值选择为相对地小。将理解的是，一般地覆盖板的存在对溶剂的蒸发过程具有减速的效果，因为溶剂蒸汽的逃逸受到覆盖板的阻碍。作为结果，印刷的图案变干的过程以更均一的方式发生，其中印刷的元件的高度分布的差异被减小到可接受的水平。

根据第二方式，溶剂蒸汽在图案的一侧提供到新印刷的图案，且溶剂蒸汽从图案的另一侧被抽吸，使得确保整个印刷的图案连续地被蒸汽所围绕，原因是它连续地与蒸汽流接触的事实。类似于上述的覆盖板的应用，在变干过程中保持印刷的图案在蒸汽环境中导致更均一的变干过程的进行，且因此减少了印刷的元件的高度分布之间的分布差异。

本发明还涉及了设计为执行根据本发明的方法的印刷机，即配备用于调节已印刷在基底上的图案的至少部分的附近的印刷机，以减小印刷的图案的边缘部分的蒸发速率和印刷的图案的中心部分的蒸发速率之间的差异。

现在将参考附图更详细地解释本发明，其中类似的零件以相同的参考符号指示，各图为：

图1概略地示出了根据本发明的第一优选实施例的印刷机，以及定位在印刷机上的基底；

图2概略地示出了如图1中所示的印刷机的覆盖板的顶视图；

图3概略地示出了如图1中所示的印刷机的印刷头和覆盖板、基底和由印刷头所释放的墨滴；

图4概略地示出了在基底上获得的图案；

图5概略地示出了根据本发明的第二优选实施例的印刷机，以及定位在印刷机上的基底；

图6概略地示出了如图5中所示的印刷机的覆盖板的顶视图；

图7概略地示出了根据本发明的第三优选实施例的印刷机，以及定位在印刷机上的基底；和

图8概略地示出了据本发明的第四优选实施例的印刷机，以及定位在印刷机上的基底。

在图1中概略地示出了根据本发明的第一优选实施例的印刷机1。第一印刷机1包括用于支撑和移动基底20的可移动台10和用于向基底20发射墨滴的印刷头30。印刷头30提供有多个喷嘴(未示出)，它们例如可以布置成行，其中每个喷嘴能释放单独的墨滴。基底20包括用于接收墨滴的接收表面21。在第一印刷机1中，印刷头30定位在接收表面21上方。为简化起见，为容纳印刷机1的不同零件的第一印刷机1的框架在图1中未示出。

台10包括X台11和Y台12。X台11在X方向可移动，而Y台12在Y方向可移动，其中X方向和Y方向对应于其中基底20的接收表面21延伸的平面中的方向，且其中X方向和Y方向相互垂直。X方向和Y方向都在图1中所指示。

在第一印刷机的运行中，台10被移动，其中基底20被放置在相对于印刷头30的预先确定的印刷位置上。基底20每次相对于印刷头30占据印刷位置时，印刷头30被促动以释放墨滴。以此方式，印刷的图案在基底20的接收表面21上形成。印刷的图案的一个例子在图4中示出，且指示为参考数字22。

一般地，墨滴包括溶解在溶剂中的印刷材料。墨滴一降落在基底20的接收表面21上，变干过程就开始，在变干过程中溶剂蒸发而印刷材料保留在接收表面21上。当所有溶剂蒸发时墨滴已完全地变干。

第一印刷机1可以应用于在基底20上印刷LED的元件的目的，这是制造PolyLED显示器的过程中的重要步骤。在此情况下，基底20的接收表面21提供有电极(未示出)。通常地，LED的印刷的元件包括许多层，其中每层通过在具有预先确定的形状和尺寸的基底部分的位置上定剂量墨滴来获得，且其中墨滴包括溶解在溶剂中的层的材料。在印刷两个连续的层时，后续的层可以当之前的层已变干时被印刷，即一旦之前的层的所有溶剂已蒸发时被印刷。

关于印刷LED元件以制造PolyLED显示器，看来获得的印刷的元件的高度分布受到溶剂蒸发过程的蒸发速率的影响。为实现印刷的元件在高度分布上的差异保持在可接受的极限内，第一印刷机1包括用于覆盖基底20的接收表面21的部分的覆盖板40，其中覆盖板40和基底20之间的距离相对地小。在图2中示出了覆盖板40的顶视图。

在示出的例子中，覆盖板40布置为包围了印刷头30且因此包括使印刷头30通过的孔41。进一步地，在示出的例子中，覆盖板40的尺寸选择为使得基底20的接收表面21完全地被印刷头30和围绕的覆盖板40的整体在台10的每个可能位置所覆盖。优选地，覆盖板40接附到印刷头30，但是这不改变覆盖板40例如也可以接附到第一印刷机1的框架上的事实。

在示出的例子中，印刷头30在X方向和Y方向的尺寸小于基底20的接收表面21的在所述的方向上的尺寸。为覆盖带有印刷的图案22的基底20的相当大的部分，基底20相对于印刷头30的移动需要发生在数个行程中。

通常地，在其中执行至少两个行程的印刷过程的每个行程中，X台11和Y台12中只有一个被移动，而印刷头30间歇地向基底20的接收表面21发射墨滴。在过程中，X台11和Y台12的另一个只有当印刷过程的一个行程已完成而另一个行程需要被启动时才移动。假定与后续的行程相关的图案部分要邻近与之前行程相关的图案部分放置，则在转换行程时被覆盖的距离大体上对应于图案部分的宽度。

图3概略地示出了印刷头30和围绕的覆盖板40，以及由印刷头30所释放的墨滴32和基底20。

图4示出了印刷的图案22的例子，它在两个行程中被放置在基底20的接收表面21上。在图中，最先获得的图案部分指示为参考数字23，而最后获得的图案部分指示为参考数字24。通过虚线25概略地描绘了最先图案部分23和最后图案部分24之间的假想的边界线。另外，与一个行程相关的台10的移动方向由箭头A所指示，而与行程的转换相关的台10的移动方向由箭头B所指示。

如图4中所示的印刷的图案22包括元件29，它基于印刷的点26形成，其中每个印刷的点26代表了降落在基底20的接收表面21上的墨滴32。在图4中所示的例子中，每个元件29包括5×5个点26。示出的元件29可以是PolyLED显示器的LED的部分。在此情况下，在实际的实践中，不可能区分元件29的分开的点26。作为替代，元件29具有连续的外观。图4仅用于图示本发明，其中不意图于提供LED的印刷的元件的实际外观的真实图片。

在印刷过程中，墨滴32一降落在基底20的接收表面21上，墨滴所包含的溶剂就开始蒸发。影响溶剂的蒸发过程发生的蒸发速率的重要的因素是基于墨滴32所获得的点26的附近的条件。特别是在没有应用覆盖板40的情况下，印刷在图案部分23、24的边缘部分27的点26的附近的条件与印刷在图案部分23、24的中心部分28的点26的附近的条件不同。在图案23、24的边缘部分27湿度水平较低，因为与印刷在图案23、24的边缘部分27的点26相比，印刷在图案23、24的中心部分28的点26被更多的其他新印刷的点26所围绕。其结果是边缘部分27处的蒸发速率高于中心部分28处的蒸发速率，其中蒸发速率之间的差异可能大到使得不可能对于所有的印刷的元件29获得在可接受极限内的高度分布。在许多情况下，看来所获得的印刷在图案部分23、24的边缘部分27的元件29的高度分布比所获得的印刷在图案部分23、24的中心部分28的元件29的高度分布更不平，使得最先元件29的高度分布不符合要求。

覆盖板40的应用导致图案部分23、24上方蒸发速率差异的减小。看来差异可以减小到使得所获得的所有印刷的元件29的高度分布在预先确定的极限内的程度。因此在印刷PolyLED显示器的LED的元件29的过程中应用覆盖板40时，可以确保所有的LED的印刷的元件29的高度分布在预先确定的极限内，使得所有的LED是可使用的。

应理解的是在本发明的范围内，覆盖板40可以以不同的方式来设计。例如覆盖板40成形为完全地包围印刷头30不是本质的。另外，覆盖板40的尺寸选择为使得基底20的接收表面21在台10的每个可能位置上完全地被印刷头30和围绕的覆盖板40的整体所覆盖不是本质的。覆盖板40可以包括多个分开的部分，例如两个布置在印刷头30的对置侧的部分。

覆盖板40可以提供有使得溶剂蒸汽在预先确定的地点通过的孔，其中孔不需要是相同的。作为替代，一个孔的尺寸和/或形状可以与另一个孔的尺寸和/或形状有偏差。覆盖板40的至少部分设计为多孔膜或丝网类型也是可以的，其中覆盖板40对蒸汽可穿透的程度可以在覆盖板40的不同的部分不同。

覆盖板40可以为可移动地布置，例如在X方向和在Y方向上，特别是在印刷机包括可移动地布置的印刷头30和固定地布置的台10的情况下。

在图5中，根据本发明的第二优选实施例的印刷机2概略地示出。类似于第一印刷机1，第二印刷机2包括具有X台11和Y台12的可移动台10，该台10用于支撑基底20。为简化起见，用于容纳台10和其他印刷机2的零件的第二印刷机20的框架在图5中未示出。

第二印刷机2配备为用于在基底20上印刷不同颜色的层。因此第二印刷机2包括多于一个印刷头30。在图5中，包括四个印刷头30的印刷头单元31作为例子示出。印刷头30可移动地布置在Z方向，即垂直于X方向和Y方向的方向。在图5中指示了Z方向以及X方向和Y方向。印刷头单元31也可移动地布置在其中印刷头30相互邻近的方向上，该方向对应于在所示的例子中的X方向。以此方式，在印刷过程中，当基底20由台10已放在预先确定的相对于印刷头单元31的印刷位置上时，可以在基底20的预先确定的部分使用四个分开的印刷头30连续地印刷层。优选地，印刷头单元31能占据四个不同的位置，以能将四个印刷头30的每个放在相对于基底20的接收表面21的预先确定的位置上。

类似于第一印刷机1，第二印刷机2包括覆盖板40。在图6中示出了覆盖板40的顶视图。在X方向和Y方向，第二印刷机2的覆盖板40的尺寸大于印刷头单元31的那些尺寸。为使得四个印刷头30通过的目的，覆盖板40提供由四个孔41。在印刷过程中，印刷头30可以一次一个地被促动。在此情况下，被促动的印刷头30定位为部分地延伸通过覆盖板40内相关的孔41，而其他印刷头30定位在覆盖板40的上方。

在第二印刷机2中，覆盖板40的应用也具有调节新印刷在基底20的接收表面21上的图案22的附近的效果。因此，减小了图案22的不同元件29的变干速率的差异，作为其结果，获得的元件20的高度分布的差异被减小，使得获得的所有元件29的高度分布在可接受的范围内。

优选地，如图5所示，凸出的边缘33提供在覆盖板40的周边上在覆盖板40面向台10的侧，以增加覆盖板40在覆盖板40周边的覆盖能力。

第二印刷机2的四个印刷头30也可以用于印刷一个颜色的一个层。在此情况下，在印刷过程中，所有印刷头30同时被促动，其中所有印刷头30部分地延伸通过孔41。以此方式，相对于其中只应用一个印刷头30的印刷过程，印刷过程所需的时间被缩短。

在图7中，根据本发明的第三优选实施例的印刷机3概略地示出，类似于第二印刷机2，第三印刷机3包括具有X台11和Y台12的可移动台10，该可移动台10用于支撑基底20，以及可移动地布置的印刷头单元31具有四个可移动地布置的印刷头30。在图7中指示了X方向、Y方向和Z方向。为简化起见，容纳了印刷机3的零件的第三印刷机3的框架在图7中未示出。

除台10和印刷头单元31外，第三印刷机3包括可滚动覆盖片40，覆盖片40包括用于使得印刷头30通过的一个孔41(类似于第一印刷机1的覆盖板40)。覆盖片40的相对侧绕两个辊子42滚动，辊子42布置在印刷头单元31的对置侧。其中覆盖板40滚动的方向对应于其中印刷头30相互邻近的方向，即在示出的例子中的X方向。

在印刷过程中，取决于印刷头30的促动，覆盖片40相对于印刷头单元31的位置被改变，使得被促动的印刷头30延伸通过在覆盖片40内的孔41，而其他的印刷头定位在覆盖片40的上方。例如，当图案22已通过第一印刷头30印刷在基底20的接收表面21上且需要随后使用第二印刷头30以在接收表面21上印刷图案22时，采取如下连续的步骤：1)在远离接收表面21的方向上移动第一印刷头30，直至它达到在覆盖片40上方的位置；2)在一个旋转方向上旋转辊子42以相对于印刷头单元31而位移覆盖片40，直至在覆盖片40内的孔41定位为能使第二印刷头30通过它；和3)在向着接收表面21的方向上移动第二印刷头30，其中第二印刷头30的部分移动通过在覆盖片40内的孔41。

在由第二印刷机2所执行的印刷过程中，新印刷的图案22附近的条件受到定位在非促动的印刷头30下方的覆盖板40内的孔41的存在的影响。明显的是当应用第三印刷机3时此影响不发生，因为第三印刷机3的覆盖片40仅包括一个使得印刷头30通过的孔41。

将理解的是为实现覆盖片40相对于印刷头单元31和/或基底20的位移，覆盖片40是可滚动的且绕两个定位在覆盖片40的对置侧的辊子42滚动是不需要，因为可利用其他合适的位移覆盖片40的方法。

一般地，根据本发明，覆盖板或覆盖片40在印刷的图案22附近、在图案22的上方和/或在图案22旁的存在对印刷的图案22上方的溶剂的蒸发速率具有均衡效果。作为结果，一旦元件29已变干，则图案22的所有印刷的元件29的高度分布在预先确定的极限内。

在图8中，概略地示出了根据本发明的第四优选实施例的印刷机4。类似于第一印刷机1，第四印刷机4包括具有X台11和Y台12的可移动台10，该可移动台10用于支撑基底20、印刷头30和包围了印刷头30的覆盖板40。在图8中指示了X方向和Y方向。为简化起见，用于容纳印刷机4的零件的第四印刷机4的框架在图8中未示出。

第四印刷机4包括用于供给溶剂蒸汽到蒸汽空间50的供给装置51，该蒸汽空间50存在于覆盖板40和基底20的接收表面21之间。另外，第四印刷机4包括用于从蒸汽空间50抽吸溶剂蒸汽的抽吸装置52。供给装置51和抽吸装置52布置在不同的位置，使得在蒸汽空间50内实现溶剂蒸汽流且获得稳定的蒸汽状态。以此方式，确保新印刷的图案22总是定位在蒸汽环境中。

根据本发明，允许印刷的图案22在蒸汽环境中变干导致在图案22上方的蒸发速率差异的减小。因此，当在印刷PolyLED显示器的LED的元件29的过程中创造了蒸汽环境时，可以确保所有的LED的印刷的元件29的高度分布在预先确定的极限内，使得所有的LED是可使用的。

对于本领域技术人员明显的是本发明的范围不限制在上文中所讨论的例子中，本发明的数个不偏离在附带的权利要求书中限定的本发明的范围的改善和修改是可能的。

特别地，明显的是印刷的图案22和/或基底20的接收表面21的围绕部分整体地被覆盖板或覆盖片40所覆盖或整个印刷的图案22放置在蒸汽环境中不是必需的。在仅图案22的部分的变干过程受到此措施的影响的情况下，不能获得最佳的印刷结果，但是与根本不应用此措施的情况下相比这仍将存在更少的具有高度分布在可接受的极限范围外的印刷的元件29。

在其中印刷的图案22的不同的元件29的高度分布需要在预先确定的极限内的情况下，本发明是相关的。这是在包括了具有印刷的元件29的印刷的LED的PolyLED显示器的范围的情况，如前文已描述。然而，这也是其他的范围的情况，例如包括了印刷的晶体管的液晶显示器的范围。

考虑到减小图案22的不同部分的蒸发速率的差异而在图案22的印刷过程中覆盖板或覆盖片40已存在虽然是实际的但不是必需的。如果在图案22被印刷后将覆盖板或覆盖片40定位在图案22的上方和/或在图案22旁，也可以获得减小的效果。

在只具有一个印刷头30的印刷机4的范围中已经描述了将印刷的图案22放置在蒸汽环境中的可能性的事实不意味着蒸汽环境不能在具有多于一个印刷头30的印刷机内创造。例如，所示出的第二印刷机2和第三印刷机3也可以提供有供给装置51和抽吸装置52以获得稳定的蒸汽状态。

在本发明的范围内，也可以仅应用供给装置51以供给溶剂蒸汽到印刷的图案22的附近，或仅应用抽吸装置52以从印刷的图案22的附近抽吸溶剂蒸汽。在此情况下，重要的是供给装置51或抽吸装置52的位置选择为使得这些装置51、52能减少在图案22上方的湿度水平的差异。

Claims (10)

1.用于给基底(20)提供印刷的图案(22)的方法，其包括如下步骤：

-通过喷墨印刷过程将图案(22)施加到基底(20)上，在印刷过程中使用用于向基底(20)发射墨滴(32)的印刷头(30)，且在印刷过程中印刷头(30)和基底(20)相对于彼此移动；和

-通过调节印刷的图案(22)的至少部分的附近来减少印刷的图案(22)的边缘部分(27)的蒸发速率和印刷的图案(22)的中心部分(28)的蒸发速率之间的差异。

2.根据权利要求1所述的方法，包括覆盖印刷的图案(22)的附近的至少部分的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，包括将印刷的图案(22)的至少部分放置在蒸汽环节中的步骤。

4.配备为用于执行根据权利要求1所述的方法的印刷机，其包括：

-至少一个用于释放墨滴(32)的印刷头(30)；

-用于支撑具有用于接收来自至少一个印刷头(30)的墨滴(32)的接收表面(21)的基底(20)的台(10)；

-用于相对于彼此移动至少一个印刷头(30)和台(10)的移动装置；和

-用于覆盖台(10)的至少部分的覆盖装置(40)，该覆盖装置(40)提供有至少一个使得至少一个印刷头(30)通过的孔(41)。

5.根据权利要求4所述的印刷机，其中覆盖装置(40)布置为包围至少一个印刷头(30)。

6.根据权利要求4或5所述的印刷机，其中覆盖装置(40)接附到至少一个印刷头(30)。

7.根据权利要求4所述的印刷机，包括至少两个印刷头(30)，其中在覆盖装置(40)内使得印刷头(30)通过的孔(41)的数量少于印刷头(30)的数量，且其中覆盖装置(40)和印刷头(30)可移动地相对于彼此布置。

8.根据权利要求7所述的印刷机，其中覆盖装置包括可滚动片(40)，且其中提供可旋转地布置的辊子(42)以卷绕片(40)的两个对置侧。

9.根据权利要求4至8中任意的权利要求所述的印刷机，包括用于供给蒸汽到存在于覆盖装置(40)和台(10)之间的空间(50)的供给装置(51)。

10.根据权利要求4至9中任意的权利要求所述的印刷机，包括用于从存在于覆盖装置(40)和台(10)之间的空间(50)抽吸蒸汽的抽吸装置(51)。

Images