TW202413127A - 用於顯示面板製造的噴墨裝置和基板處理設備 - Google Patents

Abstract

一種用於顯示器製造的噴墨裝置以及一種基板處理設備。所述用於顯示器製造的噴墨裝置包括噴嘴單元，所述噴嘴單元具有排放口以用於將墨水排放到基板上；充電單元，所述充電單元設置在所述噴嘴單元的一側並對所述墨水充電；以及加速電極，所述加速電極隔著所述基板設置於所述噴嘴單元的相對側，且透過電吸引將所述墨水加速朝向所述基板。

Description

用於顯示面板製造的噴墨裝置和基板處理設備

本公開涉及一種用於顯示面板製造的噴墨裝置，用於將墨水排放到基板上，以及一種基板處理設備。

相關申請案:

本申請主張於2022年7月1日向韓國智慧財產局提交的第10-2022-0081118號韓國專利申請案的優先權，其公開內容透過引用整體併入本文。

通常，噴墨裝置是一種透過將微小的墨滴噴射到紙張或織物等打印對象上的所需位置，在打印對象的表面上打印預定顔色的圖像的裝置。爲了製造顯示器件，噴墨裝置被廣泛用於排放液滴，例如在基板上形成配向膜、塗覆UV墨水或塗覆彩色濾光片時。

爲了避免顯示器的品質缺陷和提高解析度，在製造構成顯示器的基板的過程中，需要將墨水從噴墨裝置中噴射出來並到達板上的正確位置。

本公開的一個方面是提供一種用於顯示面板製造的噴墨裝置，以使得噴射出的墨水能夠到達基板上的正確位置，以及一種基板處理設備。

根據本公開的一個方面，一種用於顯示器製造的噴墨裝置包括噴嘴單元，所述噴嘴單元具有排放口以用於將墨水排放到基板上；充電單元，所述充電單元設置在所述噴嘴單元的一側並對所述墨水充電；以及加速電極，所述加速電極隔著所述基板設置於所述噴嘴單元的相對側，所述加速電極透過電吸引將所述墨水加速朝向所述基板。

所述充電單元可以包括充電體，所述充電體與所述排放口接觸並接地；以及充電電極，所述充電電極與所述充電體間隔開並連接到電壓源。所述充電體可以透過所述充電電極以與所述充電電極相反的極性充電。

所述加速電極可以連接到電壓源並且可以具有與所述充電電極的極性相同的極性。例如，當所述充電電極和所述加速電極透過所述電壓源帶正電時，所述充電體可以帶負電，而與所述充電體接觸的所述墨水可以帶負電。作爲另一個實例，當所述充電電極和所述加速電極透過所述電壓源帶負電時，所述充電體可以帶正電，而與所述充電體接觸的所述墨水可以帶正電。

提供給所述充電電極的電壓可以低於提供給所述加速電極的電壓。

所述充電體可設置有垂直孔，所述垂直孔形成爲與所述排放口垂直連通。所述垂直孔的直徑可以小於所述排放口的直徑。

所述噴嘴單元可以設置爲多個，且所述充電體可以形成爲板體形狀，其中形成有多個垂直孔。所述加速電極可以具有對應於所述基板的尺寸的板體形狀。

所述噴嘴單元可以設置有壓電元件，所述壓電元件安裝成以壓電方式噴射所述墨水。作爲另一個實例，所述噴嘴單元可以設置有加熱元件，所述加熱元件被安裝成以熱傳遞(thermal transfer)方法排放所述墨水。

根據本公開的一個方面，一種用於顯示器製造的噴墨裝置包括噴墨頭主體，所述噴墨頭主體包括容納墨水的墨水室和連接到所述墨水室的墨水流動路徑；噴嘴單元，所述噴嘴單元設置於所述噴墨頭主體中，且具有連接到所述墨水室並將所述墨水排放至基板的排放口；充電單元，所述充電單元設置在所述噴嘴單元的一側並對所述墨水充電；以及加速電極，所述加速電極隔著所述基板設置於所述噴嘴單元的相對側，所述加速電極透過電吸引將所述墨水加速朝向所述基板。所述充電單元包括充電體，所述充電體靠近所述排放口安裝並接地；以及充電電極，所述充電電極與所述充電體間隔開並連接到電壓源。所述充電體透過所述充電電極以與所述充電電極的極性相反的極性充電。

根據本公開的一個方面，一種基板處理設備包括上述用於顯示器製造的噴墨裝置；儲墨器，墨水存儲在所述儲墨器中；噴墨頭主體，所述噴墨頭主體透過墨水供應管連接到所述儲墨器，所述噴墨頭主體包括容納所述墨水的墨水室和連接到所述墨水室的墨水流動路徑，並且設置有用於顯示器製造的所述噴墨裝置的噴嘴單元；頭移動裝置，所述頭移動裝置移動所述噴墨頭主體；以及基板移動裝置，所述基板移動裝置移動所述基板。

在下文中，將詳細描述實施例，使得所屬領域具有通常知識者可以參考圖式容易地實施本公開。然而，在詳細描述較佳實施例時，如果確定相關已知功能或配置的詳細描述可能不必要地模糊本公開的要點，則將省略詳細描述。此外，對於具有相似功能和作用的部件，在整個圖式中使用相同的元件符號。此外，在本說明書中，諸如“上”、“上部”、“上表面”、“下”、“下部”、“下表面”、“側面”等術語是基於圖式的,並且可以根據組件實際設置的方向而改變。

此外，在整個說明書中，當一個部件被稱爲“連接”到另一個部件時，它不僅是“直接連接”，而且還包括與其間的其他組件“間接連接”。此外，除非另有說明，“包括”某個組件意味著可以進一步包括其他組件，而不是排除其他組件。

圖1示出了根據現有技術的用於顯示器製造的噴墨裝置將墨水噴射到基板上的視圖。

參考圖1，作爲基板1，可以使用各種基板來製造有機EL顯示器件，或者用透明基板製造液晶顯示器件等。例如，可以使用玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚醚碸（PES）、聚醯亞胺（PI）等的基板。透過噴墨裝置10將液體化學品（墨水）以預設形狀噴射到基板1上。例如，在基板1上形成構成畫素的畫素屏障1a，並且將作爲圖像的三原色的紅、綠和藍（RGB）的各個彩色墨水噴射到由畫素屏障1a形成的空間。

對於基板處理設備中的噴墨裝置來說，允許噴射出的墨水垂直到達基板可能是理想的。然而，在現實中，噴出的墨水並沒有被精確地垂直引導於基板。當透過噴墨裝置打印基板時，由於基板的轉移而發生落點的誤差，並且由於諸如噴墨裝置的噴嘴單元和基板之間的溫度變化或氣流等各種環境因素，墨水可能從垂直軌迹上彎曲。例如，爲了提高解析度，從噴墨裝置噴出的墨滴的尺寸小是好的，但當墨滴很小時，墨滴到達基板的同時由於空氣的黏性阻力而會在垂直軌迹上進一步彎曲。因此，以垂直軌迹彎曲的墨滴到達基板上的未指定位置（落點誤差），從而對打印後的圖像品質産生不利影響。

爲了避免上述圖像品質的缺陷，在本公開中，墨水可以被引導至基板上的設定位置，例如噴射時的準確位置。詳細來說，根據本公開的實施例，隨著噴射和移動的墨水的加速度增加，從而顯著防止墨水從垂直軌迹上彎曲，因此，包括基板的顯示器的解析度可以改善。

根據本公開實施例的基板處理設備包括圖2至圖5所示的噴墨裝置1000，且儘管圖中未示出，但包括儲墨器、頭移動裝置和基板移動裝置。

儲墨器具有儲存墨水的儲存空間。所述儲墨器透過墨水供應管連接到噴墨裝置的噴墨頭主體。

此外，所述頭移動裝置被配置爲移動噴墨頭主體。頭移動裝置不受本公開的限制，且當然，可以使用連接到噴墨頭主體以移動噴墨頭主體的任何現有技術的移動裝置。

所述基板移動裝置被配置爲移動基板。基板移動裝置在支撑基板的兩個邊緣的同時移動，以從噴墨裝置的下側移動基板，或者，諸如台輥的輥可以軸向旋轉以移動基板。這種基板移動裝置不受本公開的限制，並且可以利用在其上印刷有墨水的基板上表面未被覆蓋的狀態下移動基板的任何現有技術的移動裝置。

圖2和圖3示出了根據第一實施例的用於顯示器製造的噴墨裝置的圖。

參照圖式，根據本公開實施例的用於顯示器製造的噴墨裝置1000包括由噴墨頭主體100和噴嘴單元200組成的噴墨頭IH、充電單元300和加速電極400。

噴墨頭主體100透過墨水供應管連接至儲墨器。噴墨頭主體100設置有墨水室100a和墨水流動路徑(未示出)。墨水容納在墨水室100a中，且所述墨水流動路徑連接到墨水室100a。噴墨頭主體100是决定噴墨裝置1000外觀的部件，其具體形狀和結構當然不受本公開的限制。

噴嘴單元200形成在噴墨頭主體100上。噴嘴單元200具有連接到墨水室100a並且將墨水排放到基板上1的排放口200a。噴嘴單元200的排放口200a與墨水室100a連通，因此，存儲在墨水室100a中的墨水可以透過噴嘴單元200的排放口200a排出。噴嘴單元200的排放口200a具有比墨水室100a相對小的直徑，且當容納在墨水室100a中的墨水透過噴嘴單元200的排放口200a排出時，可以高速排出墨水。作爲詳細實例，壓電元件P可以安裝在噴嘴單元200中而以壓電方式排放墨水。透過壓電噴射方法排放墨水是一種使用當施加電壓時其形狀會變形的壓電元件(P)噴射墨滴的方法。當脉衝形式的電流流過壓電元件P時，壓電元件P的形狀會改變。如上所述形狀改變的壓電元件P透過改變噴嘴單元200的內部體積而向墨水施加壓力。結果，在噴嘴單元200中的墨水透過噴嘴單元200以液滴的形式噴射出。例如，在壓電方法中，壓電元件P用作産生墨水噴射驅動力的致動器。

充電單元300設置在噴嘴單元200的一側以對墨水充電。充電單元300包括充電體310和充電電極320。充電體310設置爲與排放口200a接觸並接地。例如，充電體310接地(G)。此時，接地(G)用於爲充電體310提供電荷，並顯著降低充電對噴墨頭(IH)其他部件的影響。充電電極320與充電體310間隔開並連接到電壓源(V)。充電電極320以與充電電極320相反的極性對充電體310充電。詳細地說，充電電極320由電壓源(V)提供電壓以被充電，並具有一個極性，並且相應地，充電體310透過充電電極320的電荷而被充電爲相反的極性。此時，充電體310透過接地(G)接收電荷以帶有與充電電極320相反的極性。以這種方式充電的充電體310對與排放口200a接觸的墨水充電。

加速電極400隔著基板1設置在噴嘴單元200的相對側。此時，加速電極400與電壓源V連接，且與充電電極320有相同極性。例如，加速電極400從電壓源V接收電壓並以電荷被充電以形成與充電電極320具有相同極性的電極。加速電極400透過電吸引吸引具有相反極性的墨水，從而當墨水被噴向基板1時，加速墨水朝向基板1。

例如，當充電電極320和加速電極400被電壓源V充正電時，充電體310充有負電，而與充電體310接觸的墨水帶負電。當帶負電的墨水朝向基板1被噴射時，墨水被帶正電的加速電極400電吸引並向基板1加速。

或者，作爲另一實例，當充電電極320和加速電極400被電壓源V充負電時，充電體310充有正電，而與充電體310接觸的墨水帶正電荷。當帶正電荷的墨水朝向基板1排放時，墨水被具有負極的加速電極400電吸引並向基板1加速。

更詳細地，提供給充電電極320的電壓可以低於提供給加速電極400的電壓。充電電極320用於對充電體310充電並最終對墨水充電。相反地，加速電極400用於對墨水電吸引以朝向基板1。因此，當提供給加速電極400的電壓大於提供給充電電極320的電壓時，墨水被吸引得比被吸引到充電電極320更强，從而增加墨水的加速度。例如，除了由於噴嘴單元200的墨水噴射力和重力引起的基本力之外，加速電極400相對大於充電電極320的電吸引力，可以增加墨水朝向加速電極400的加速力。此時，作爲實例，如圖2所示，充電電極320和加速電極400可以連接到一個電壓源V，控制器(C)可以安裝在連接線的分支部以控制單獨的電壓分別施加到充電電極320和加速電極400。另外，作爲另一實例，如圖3所示，充電電極320和加速電極400可以連接到不同的電壓源V。

另一方面，充電體310可具有與噴嘴單元200的排放口200a垂直連通的垂直孔310a。垂直孔310a的直徑可小於排放口200a的直徑。因此，在墨水透過噴嘴單元200的排放口200a排出之前，墨水可以與充電體310的上表面接觸。由於增加了墨水與充電體310的接觸表面，所以墨水可以順利地充電，並從充電體310接收到大量的電荷。因此，進一步增加了加速電極400的電吸引，從而可以進一步增加墨水對基板1的加速力。作爲參考，考慮到確保對基板1的適當排墨量，垂直孔310a可以以適當尺寸形成。

圖4示出了根據第二實施例的用於顯示器製造的噴墨裝置的圖。

參照圖式，在本公開中，可以形成多個噴嘴單元200。在這種情况下，充電體310可以形成其中形成有多個垂直孔310a的板體形狀。

在基板處理設備中處理的基板1具有例如2m×2m的大面積尺寸。大面積的基板1具有多個非常小的畫素空間(由畫素屏障1a形成的空間)。爲了有效地打印多個畫素空間，可以提供根據本公開實施例的多個噴嘴單元200。作爲實例，可以形成對應於大面積基板1尺寸的多個噴嘴單元200，且作爲另一實例，即使噴嘴單元200小於大面積基板1的尺寸，可以形成多個噴嘴單元以對應於基板1的預定範圍尺寸。

充電體310可以形成爲板體形狀，其中形成有多個垂直孔310a以對應於多個噴嘴單元200。例如，以充電體310可以具有尺寸與大面積基板1的尺寸相對應的板體形狀爲例，作爲另一實例，即使充電體小於大面積基板1的尺寸，充電體可以具有尺寸在預定範圍內與基板1的尺寸相對應的板體形狀。

此外，加速電極400可以形成有對應於基板1尺寸的板體形狀。基板1以在設置在加速電極400上方的狀態下由噴墨頭(IH)打印。在噴墨頭(IH)移動的同時在基板1上打印的過程中，墨水可以被對應於基板1整個區域的加速電極400平穩地加速。

另一方面，由於在上述圖2和圖3的第一實施例中已經描述了上述圖4中描述的組件的功能，因此省略，且在上述圖2和圖3中的第一實施例中也描述了其餘元件符號的組件，因此可以省略。此外，儘管未示出，但是所述電壓源和接地可以具有與第一實施例中相同的設置結構和功能。

圖5示出了根據第三實施例的用於顯示器製造的噴墨裝置的圖。

參照圖式，在本公開的噴嘴單元200中，可以安裝加熱元件H而以熱傳遞方法排放墨水。當脉衝形式的電流流過由電阻加熱元件形成的加熱元件(H)時，從加熱元件H産生熱，而相鄰的墨水會在短時間內被加熱。如此，被加熱的墨水會沸騰而産生氣泡，且産生的氣泡膨脹以對墨水施加壓力。結果，噴嘴單元200中的墨水會以液滴的形式透過噴嘴單元200噴射出。例如，在熱傳遞方法中，加熱元件H用作産生墨水噴射驅動力的致動器。

另一方面，省略了圖5中上述組件的功能，因爲它們在上述圖2和圖3的第一實施例中已經進行了描述。此外，由於在上述圖2和圖3的第一實施例中已經描述了其餘元件符號的配置，因此省略。

圖6示出了基板和噴嘴單元之間的距離以及基板的厚度的圖，圖7示出了噴射到基板上的墨水的落點變化的曲線圖，以及圖8示出了噴射到基板上的墨水的落下速度變化的曲線圖。

參見圖式，如上所述，透過充電單元300充電的墨水透過加速電極400的電吸引向基板1加速，並且可以顯著减少偏離朝向基板1移動的垂直軌迹。例如，根據本公開的實施例，由於墨水相對於基板1側的加速，可以獲得校正墨水偏離角度誤差的效果。詳細來說，墨滴在垂直方向受力的落下速度被加快，且到達基板1的時間相對被縮短，因此因基板1的傳送而造成的落點誤差可被减少。作爲實例，如果在與圖6中相同的條件下執行電場分析，則可以預測墨滴噴射角度校正效果和加速效果。參考圖7，當墨滴噴射在基於垂直的1°方向上時，在透過電場充電的校正效果的情况下，可以看出，在不充電期間的落點誤差爲8.73µm，而在充電期間的落點誤差爲8.48µm，因此，校正了約0.25μm。關於墨水的液滴加速效果，參考圖8，基於2.4m/s的墨滴初始速度，當不充電時速度沒有變化，而當充電時速度爲2.535m/s。因此，可以看出，與初始速度相比，獲得了大約6%的速度增加效果。

如上所述，根據實施例，由於配置了充電單元和加速電極，當噴射墨水時，墨水可以朝向基板加速，從而减少墨水在基板上落點的位置誤差。

雖然上面已經說明和描述了實施例，但是對於所屬領域具有通常知識者來說，顯而易見的是，在不脫離由所附請求項限定的本公開的範圍的情况下可以進行修改和變化。

1000:噴墨裝置 1:基板 1a:畫素屏障 100:噴墨頭主體 100a:墨水室 200:噴嘴單元 200a:排放口 300:充電單元 310:充電體 320:充電電極 310a:垂直孔 400:加速電極 IH:噴墨頭 P:壓電元件 C:控制器 V:電壓源 G:地 H:加熱元件

透過以下結合圖式的詳細描述，將更清楚地理解本公開上述和其他方面、特徵以及優點，其中： 圖1示出了根據現有技術的用於顯示器製造的噴墨裝置將墨水噴射到基板上的視圖； 圖2和圖3示出了根據第一實施例的用於顯示器製造的噴墨裝置的圖； 圖4示出了根據第二實施例的用於顯示器製造的噴墨裝置的圖； 圖5示出了根據第三實施例的用於顯示器製造的噴墨裝置的圖； 圖6示出了基板和噴嘴單元之間的距離以及基板的厚度的圖； 圖7示出了噴射到基板上的墨水的落點的變化的曲線圖；和 圖8示出了噴射到基板上的墨水的落下速度變化的曲線圖。

1000:噴墨裝置

1:基板

100:噴墨頭主體

100a:墨水室

200:噴嘴單元

200a:排放口

300:充電單元

310:充電體

320:充電電極

310a:垂直孔

400:加速電極

IH:噴墨頭

P:壓電元件

C:控制器

V:電壓源

G:地

Claims (20)

1. 一種用於顯示器製造的噴墨裝置，其包括： 噴嘴單元，該噴嘴單元具有排放口以用於將墨水排放到基板上； 充電單元，該充電單元設置在該噴嘴單元的一側並對該墨水充電；以及 加速電極，該加速電極隔著該基板設置於該噴嘴單元的相對側，且透過電吸引將該墨水加速朝向該基板。
2. 如請求項1所述的噴墨裝置，其中，該充電單元包括： 充電體，該充電體與該排放口接觸並接地；以及 充電電極，該充電電極與該充電體間隔開並連接到電壓源； 其中，該充電體透過該充電電極以與該充電電極相反的極性充電。
3. 如請求項2所述的噴墨裝置，其中，該加速電極連接到電壓源並且具有與該充電電極的極性相同的極性。
4. 如請求項3所述的噴墨裝置，其中，當該充電電極和該加速電極透過該電壓源帶正電時，該充電體帶負電，且與該充電體接觸的該墨水帶負電；以及 當該充電電極和該加速電極透過該電壓源帶負電時，該充電體帶正電，且與該充電體接觸的該墨水帶正電。
5. 如請求項3所述的噴墨裝置，其中，提供給該充電電極的電壓低於提供給該加速電極的電壓。
6. 如請求項2所述的噴墨裝置，其中，該充電體設置有垂直孔，該垂直孔形成爲與該排放口垂直連通。
7. 如請求項6所述的噴墨裝置，其中，該垂直孔的直徑小於該排放口的直徑。
8. 如請求項7所述的噴墨裝置，其中，該噴嘴單元設置爲多個，且該充電體形成爲板體形狀，其中形成有多個垂直孔。
9. 如請求項2所述的噴墨裝置，其中，該加速電極具有對應於該基板的尺寸的板體形狀。
10. 如請求項1所述的噴墨裝置，其中，該噴嘴單元設置有壓電元件，該壓電元件安裝成以壓電方式噴射該墨水。
11. 如請求項1所述的噴墨裝置，其中，該噴嘴單元設置有加熱元件，該加熱元件被安裝成以熱傳遞方法排放該墨水。
12. 一種用於顯示器製造的噴墨裝置，其包括： 噴墨頭主體，該噴墨頭主體包括容納墨水的墨水室和連接到該墨水室的墨水流動路徑； 噴嘴單元，該噴嘴單元設置於該噴墨頭主體中，且具有連接到該墨水室並將該墨水排放至基板的排放口； 充電單元，該充電單元設置在該噴嘴單元的一側並對該墨水充電；和 加速電極，該加速電極隔著該基板設置於該噴嘴單元的相對側，該加速電極透過電吸引將該墨水加速朝向該基板； 其中該充電單元包括： 充電體，該充電體靠近該排放口安裝並接地；以及 充電電極，該充電電極與該充電體間隔開並連接到電壓源，且 該充電體透過該充電電極以與該充電電極的極性相反的極性充電。
13. 如請求項12所述的噴墨裝置，其中，該加速電極連接到電壓源並且具有與該充電電極相同的極性。
14. 如請求項13所述的噴墨裝置，其中，當該充電電極和該加速電極透過該電壓源帶正電時，該充電體帶負電，且與該充電體接觸的該墨水帶負電；以及 當該充電電極和該加速電極透過該電壓源帶負電時，該充電體帶正電，且與該充電體接觸的該墨水帶正電。
15. 如請求項13所述的噴墨裝置，其中，提供給該充電電極的電壓低於提供給該加速電極的電壓。
16. 如請求項12所述的噴墨裝置，其中，該充電體設置有垂直孔，該垂直孔與該排放口垂直連通，其中，該垂直孔的直徑小於該排放口的直徑。
17. 如請求項12所述的噴墨裝置，其中，設置有多個噴嘴單元以對應於該基板的尺寸，且 該充電體具有板體形狀，其中形成與該排放口垂直連通的垂直孔，且形成多個垂直孔以對應於形成在該多個噴嘴單元中的多個排放口。
18. 如請求項12所述的噴墨裝置，其中，該加速電極具有對應於該基板的尺寸的板體形狀。
19. 如請求項12所述的噴墨裝置，其中，該噴嘴單元設置有壓電元件，該壓電元件安裝成以壓電方式噴射該墨水。
20. 一種基板處理設備，其包括： 如請求項1所述的用於顯示器製造的噴墨裝置； 儲墨器，墨水存儲在該儲墨器中； 噴墨頭主體，該噴墨頭主體透過墨水供應管連接到該儲墨器，該噴墨頭主體包括容納該墨水的墨水室和連接到該墨水室的墨水流動路徑，並且設置有用於顯示器製造的該噴墨裝置的噴嘴單元； 頭移動裝置，該頭移動裝置移動該噴墨頭主體；和 基板移動裝置，該基板移動裝置移動該基板。