TWI623252B - 頂朝下式基板印刷裝置及基板印刷方法 - Google Patents

Abstract

揭露一種用於薄膜印刷之頂朝下式基板印刷裝置。於一態樣中，裝置包含以頂朝下之方式固定基板之平台、各具有一端部位於平台下以面對平台且其中包含印刷液之複數個噴嘴、用以控制基板與噴嘴之間之距離之垂直位置控制器、以及用以水平地控制基板與噴嘴之位置之水平位置控制器。

Description

頂朝下式基板印刷裝置及基板印刷方法

揭露之技術係涉及基板印刷裝置及基板印刷方法，且特別係關於用於薄膜印刷的頂朝下式基板印刷裝置及基板印刷方法。

有機電致發光顯示裝置包含有機發光二極體(OLEDs)，且其係藉由當經由電子與電洞於OLEDs之有機發光層中結合所製造之激子自激發態落至基態時產生之能量而發光。

有機電致發光顯示裝置可一片一片的製造。然而，為了改善製造的生產率與節省成本，多個顯示裝置係形成於一個母基板上，而後分別由基板裁切以形成獨立的顯示片。

不同於目前的LCD產品，OLED顯示器是使用薄膜製程製造。於層沉積時，如果粒子出現於加工之表面，雜質可導致亮度的缺陷，如暗缺陷、像素始終不亮、以及暗點。特別是對於形成大尺寸之因素，如TV，如果粒子的處理技巧不足，則生產線的產率減少。

採用在現有的LCD製造過程中所用的印刷方法，如噴墨、噴嘴、和條紋塗佈，在製造有機電致發光顯示器中，導致具有與4英寸的 顯示螢幕一樣小的產品中的暗點的數量之範圍可係2000以上，而因此，不可能為低成本效益。

因此，將藉由揭露技術解決之課題係提供可處理粒子問題之基板印刷裝置與基板印刷方法。

將藉由揭露技術提供解決之另一課題係提供可經由最小化之交替移動執行大面積印刷之基板印刷裝置與基板印刷方法。

本發明的額外的優點、主題、以及特徵將於部分以下說明書中描述，且部份對於所屬領域之通常知識者而言，在經由查看以下說明書及或可以從發明之施行得知而變為顯而易見。

根據揭露技術之一態樣，其係提供用於薄膜印刷之一種頂朝下式基板印刷裝置，包含設置以利用頂朝下之方式固定基板之平台、各具有位於平台下之一端部以面對平台且包含印刷液於其中之複數個噴嘴、配置以控制基板與噴嘴之間之距離之垂直位置控制器、以及配置以水平地控制基板與噴嘴之位置之水平位置控制器。

根據揭露技術之另一態樣，提供一種基板印刷方法，其包含以頂朝下之方向固定基板至平台、使形成球體形狀之印刷液位於低於平台之噴嘴的端部上以面對平台，使基板與噴嘴之端部上之印刷液接觸、使印刷液於基板上形成於珠狀、以及於水平方向上移動於基板與噴嘴之端部之間之接近點以印刷印刷液於基板上。

根據揭露技術之另一態樣，提供一種基板印刷方法，其包含以頂朝下之方式固定基板、使形成於面對基板之噴嘴之端部之印刷液 與基板接觸、使印刷液形成珠狀於基板上、以及於水平方向上移動於基板與噴嘴之端部之間之接近點以印刷印刷液於基板上。

根據揭露技術之一實施例，可以實現下述影響中至少一個。

為此，因為基板印刷係以頂朝下之方式執行，於大量生產時可提供可處理粒子之基板印刷裝置。

更進一步，可提供可利用數個噴嘴簡化印刷製程之頂朝下式基板印刷裝置。

10‧‧‧頂朝下式基板印刷裝置

11、31、41‧‧‧平台

12、32、42、52、220‧‧‧噴嘴

14、34‧‧‧水平驅動器

15、35、45‧‧‧底部板

111、311、411‧‧‧基板

121、321、421‧‧‧上支撐板

122、322‧‧‧下支撐板

123、223、323、523‧‧‧印刷液體供應器

124、224、324‧‧‧壓力幫浦

125、225、325‧‧‧液體供應管

131‧‧‧第一垂直驅動馬達

132‧‧‧支撐體

133‧‧‧第二垂直驅動馬達

134‧‧‧第二垂直驅動線路

141、341‧‧‧水平驅動馬達

142、342‧‧‧水平驅動線路

226、420‧‧‧分歧管

320、426‧‧‧噴嘴管

333、433‧‧‧垂直驅動馬達

334、434‧‧‧垂直驅動線路

335‧‧‧垂直距離量測器

343、443‧‧‧水平移動板

揭露技術的上述及其他目的、特徵或優點將經由下述結合附圖之詳細描述而變得更明顯，其中：第1圖係根據揭露技術之一實施例之上而下式基板印刷裝置的概念性前視圖；第2圖係根據揭露技術之一實施例之頂朝下式基板印刷裝置的概念性側視圖；第3圖係描繪根據揭露技術之一實施例之噴嘴、印刷液供應器以及液體供應管之結構的圖；第4圖係根據揭露技術之另一實施例之頂朝下式基板印刷裝置的概念圖；第5圖係根據揭露技術之另一實施例之頂朝下式基板印刷裝置之一部分的概念圖；以及第6圖係描繪根據揭露技術之另一實施例之噴嘴與印刷液供應器之結構的圖。

揭露技術的態樣及特徵及達到這些態樣及特徵的方法將藉參考參照附圖詳細描述的實施例而變得明顯。然而，揭露技術並不限制於下文中揭露的實施例，而可被以各種形式實施。於描述中定義的內容，例如詳細的架構或構件，僅為提供以協助技術領域中具有通常知識者可完整地理解本發明之特定細節，而本發明僅被定義在附加的申請專利範圍的範疇內。

用於表明一構件位於另一構件上或位於不同層或一層上的詞彙「上(on)」係包含一構件直接位於其他構件或一層上的例子及一構件透過其他層或又一構件位於其他構件的例子。在揭露技術的整體描述中，相同的圖式參考編碼在所有各種圖式中用於相同的構件。

儘管「第一(first)、第二(second)等」詞彙用於描述不同的組成構件，這些組成構件並不被這些詞彙限制。這些詞彙僅用於分辨一組成構件與其他組成構件。因此，在下述描述中，第一組成構件可為第二組成構件。

下文中，揭露技術之實施例將參考附圖而詳細描述。

第1圖係根據揭露技術之一實施例之頂朝下式基板印刷裝置的概念性前視圖，而第2圖係根據揭露技術之一實施例之頂朝下式基板印刷裝置的概念性側視圖。參考第一圖與第二圖，頂朝下式基板印刷裝置10包含固定基板111之平台11、以及印刷液體於基板111上之噴嘴12。

基板111係面朝下設置，即光產生像素將形成於基板面朝下之一邊，且固定於平台11。印刷工作的執行係發生於當基板111以底朝 下之方法設置時，即使於加工設備執行清潔處裡，無法避免存在於過程中或由於設備中FFU(風扇過濾單元)之降流或重力產生於設備中之粒子，吸附於基板111之加工表面上。一般而言，使用根據揭露技術之頂朝下式基板印刷裝置10，可減少上文描述的粒子所造成之暗點缺陷。

基板111可使用例如氣體吸附方式或靜電方式固定於平台11上。然而，固定基板111於平台11上不以上述之方法為限，可使用上述外之其他方法固定基板111於平台11上。

平台11係連接至支撐體132，支撐體132係自底部板15通過第一垂直驅動器垂直延伸。第一垂直驅動器包含第一垂直驅動馬達131與位於支撐體132中之第一垂直驅動線(未繪示)。更進一步，平台11可包含用以簡單插入與移動基板111之平台翻轉機械。平台翻轉機械可包含可反轉基板111之反轉機械與升降銷結構。

噴嘴12分別具有設置以面對於基板111之一端部，且噴嘴12之數量可對應於預期形成之圖樣。舉例而言，噴嘴12之數量將對應至基板111之尺寸。以一整套之噴嘴，條紋圖樣可藉由一次性之印刷操作而形成於基板上，且可因此簡化生產線。噴嘴12之另一端部係連接至分離式印刷液體供應器123其經由液體供應管125供應用於印刷的印刷液(未繪示)。

印刷液體供應器123只要可容納印刷液，不限制其形狀。印刷液體供應器123係可另外包含用於輸送印刷液至噴嘴12之壓力幫浦124。另外，儘管未繪示，但印刷液體供應器123可包含不具有任何分離式壓力幫浦之儲存液體之溶液槽與用以調節溶液槽之高度之溶液槽驅動 器。於此構造中，液體供應的量可依據溶液槽相對於噴嘴12的相對高度來調節。溶液槽驅動器可使用驅動馬達垂直移動溶液槽，而藉由驅動馬達垂直傳輸溶液槽之線路可為，例如，螺絲。其螺絲之類型無特殊限制，但其中一例子係滾珠螺絲。為了穩定如上述的溶液槽驅動器之移動，可另外提供供應溶液槽驅動器支座。

更進一步，可另外提供流體控制器(未繪示)以排出固定量之溶液至噴嘴12。如流體控制器之其中一個例子係質量流量控制器(MFC)。

噴嘴12與印刷液體供應器123係一同位於上支撐板121上。上支撐板121係通過第二垂直驅動線路134連接至第二垂直驅動馬達133，並因此於垂直方向移動。因為噴嘴12與印刷液體供應器123係一同執行垂直移動，發生於垂直移動中之壓力變化可被最小化。下文中，第二垂直驅動馬達133與第二垂直驅動線路134統稱為第二垂直驅動器。

第二垂直驅動馬達133係位於下支撐板122之下表面，且第二垂直驅動器134係藉由第二垂直驅動馬達133驅動以使上支撐板121於下支撐板122與上支撐板121之間朝上/朝下移動。

若第一垂直驅動線路(未繪示)與第二垂直驅動線路134係可分別由第一垂直驅動馬達131與第二垂直驅動馬達133驅動以垂直移動平台11與上支撐板121，則不限制其類型，但於部分實施例中，其以螺絲組成為佳。螺絲之類型無特殊限制，例如其可為滾珠螺絲。

下支撐板122係形成於底部板15上，且與包含水平驅動馬達141與水平驅動線路142之水平驅動器連接。下支撐板122可另外包含 提供於底部板15與下支撐板122之間以水平移動下支撐板122之分離式滾動構件(未繪示)。

若水平驅動線路142可由水平驅動馬達141驅動以水平移動的下支撐板122，則不限制其類型，但其以螺絲組成為佳。螺絲之類型無特殊限制，但例如其可為滾珠螺絲。更進一步，水平驅動線路142可進一步包含LM導軌以使水平驅動線路142執行線性移動。

儘管第1圖與第2圖繪示水平移動連接噴嘴12之下支撐板122之水平驅動器，其水平驅動器亦可能水平地移動平台11(附有基板111)。更進一步，水平驅動器亦可能水平地移動噴嘴12與基板111兩者。於此結構中，噴嘴12之水平移動方向係可相反於基板111之水平移動方向。

第3圖係描繪根據揭露技術之一實施例之噴嘴、印刷液供應器、以及液體供應管之結構的圖。參考第3圖，各個噴嘴220之一端部設置以面對上部，而其另一端部連接至連接噴嘴220至液體供應管225之分歧管226。液體供應管225連接印刷液體供應器223至分歧管226，且自印刷液體供應器223接收液體並提供液體至分歧管226。

第4圖係根據揭露技術之另一實施例之頂朝下式基板印刷裝置的概念圖；參考第4圖，根據揭露技術之另一實施例之頂朝下式基板印刷裝置包含固定基板311之平台31、以及印刷液體於基板311上之噴嘴32。因為頂朝下式基板印刷裝置之平台31、基板311、底部板35、垂直驅動馬達333、垂直驅動線路334、以及水平驅動器34係大致相同於第1 圖與第2圖描繪之平台11、基板111、底部板15、第二垂直驅動馬達133、第二垂直驅動線路134、以及水平驅動器14，故將省略其重複之描述。

水平移動板343具有支撐印刷液體供應器323之上部與連接水平驅動器34之下部。水平移動板343係可插設於噴嘴32之上支撐板321與下支撐板322之間。

用於印刷之液體通過之噴嘴管320提供於噴嘴32，且通過液體供應管325連接至印刷液體供應器323。用以輸送印刷的液體至噴嘴32之壓力幫浦324提供於印刷液體供應器323之上端。根據此結構，當噴嘴32係垂直地移動，壓力幫浦324操作以計算噴嘴管320中壓力的變化。

噴嘴32係由垂直驅動馬達333驅動以垂直地移動基於用以量測噴嘴32之端部與基板311之間之距離的垂直距離量測器335所量測之距離，而驅動垂直驅動馬達333之停止係基於由垂直距離量測器335量測的距離以控制噴嘴32之所需垂直位置。於垂直方向的位置控制可通過噴嘴32的垂直移動、通過基板311之固定於其之平台31的垂直移動、或通過平台31與噴嘴32相互的垂直移動而執行。

水平驅動馬達341係驅動以基於感測位置感測器(未繪示)量測的位置水平方向移動噴嘴32，且其基於量測的位置而停止噴嘴32。噴嘴32的執行係延伸於基板之起始點與終點之間。水平方向的位置控制可通過噴嘴32的水平移動、通過基板311固定至其之平台31的水平移動、或通過平台31與噴嘴32相互的水平移動而執行。

第5圖係根據揭露技術之另一實施例之頂朝下式基板印刷裝置之一部分的概念圖。參考第5圖，噴嘴42係設置於基板411以頂朝下 之方式固定於其之平台41的下方，以使各噴嘴42之一個終端面對基板411。自從噴嘴42於左邊方向與右邊方向多頭排列，則可提供一對垂直驅動馬達433與垂直驅動線路434。垂直驅動馬達433與垂直驅動線路434藉由垂直移動上支撐板421而垂直移動噴嘴42，同時維持上支撐板421之水平狀態。

噴嘴42包含分歧管420與噴嘴管426，且其係通過液體供應管(未繪示)連接至印刷液體供應器(未繪示)。

水平移動板443係具有連接至水平驅動器(未繪示)之底部，且其可水平移動。水平移動板443可另外包含提供於水平移動板443與底部板45之間之滾動構件(未繪示)。

第6圖係描繪根據揭露技術之另一實施例之噴嘴與印刷液供應器之結構的圖。參考第6圖，噴嘴52可設置於印刷液體供應器523內部以面對上部。因為此結構未使用分離式液體供應管或分歧管，其可被簡化，且具有即使沒有分離式附加之設備，噴嘴52亦可以相同的壓力排出液體之優點。

根據揭露技術之一實施例之基板印刷方法將參考第4圖描述。

基板印刷方法包含以頂朝下之方法固定基板311至平台31、使印刷液形成球體於位於平台31下的噴嘴32之端部以面對於平台31、使基板311與用以印刷的液體於噴嘴32之端部連接、使印刷液形成珠狀於基板311上、以及於水平方向上移動於基板311與噴嘴32之端部之間的接近點用以印刷用以印刷的液體於基板311上。

基板311可藉由使用真空的氣體吸附方式或靜電方法固定其於平台31上。除了上述之方法，亦可使用其他用於固定基板311的習知方法。

經由透過壓力幫浦324施加壓力於印刷液體供應器323之內部使印刷液變為球體形狀，使印刷液通過液體供應管325與噴嘴管320射出至噴嘴32的外部。由於表面張力，印刷液係以自噴嘴32之端部外凸出之曲線狀，即球體形狀噴出。

為了執行均勻的印刷，需要使形成於複數個噴嘴32上的液體具有相同的大小與形狀。為此，流體控制器，如質量流量控制器(MFC)，其可用於各個噴嘴32。

藉由控制基板311與噴嘴32的垂直位置使基板311與噴嘴32之端部上之印刷液間之接觸與印刷液以珠狀形成於基板上變得有可能。若藉由量測噴嘴32之端部與基板311之間的距離之垂直距離量測器335量測之距離長於參考距離，則垂直驅動馬達333被驅動以垂直(朝上)移動噴嘴32。當藉由垂直距離量測器335量測之距離變得相等於參考距離，則垂直驅動馬達33停止，且在噴嘴32端部之印刷液與基板311接觸。接觸後，藉由持續的增加或減少噴嘴32之端部與基板311之間的垂直距離，印刷液形成珠狀。如上述之描述，垂直移動係可為噴嘴32之垂直移動、基板311之垂直移動、或者噴嘴32與基板311兩者之垂直移動。

於如上述印刷液形成珠狀之狀態中，藉由移除施加於印刷液體供應器323之內部的壓力與於水平方向上移動於噴嘴32之端部與基板311之間之接近點，可藉由毛細作用印刷均勻量之印刷液於基板311 上。為此，於各式之實施例中，更佳的係以均勻速度於水平方向移動於噴嘴32之端部與基板311之間之接近點。

於水平方向上移動於噴嘴32之端部與基板311之間之接近點可藉由於水平方向上移動連接至噴嘴32之水平移動板343而執行。此水平方向移動始於係藉由感測位置感測器(未繪示)量測之基板311之初始點，且停止於基板311之終點。使於噴嘴32之端部與基板311之間的接近點於如上述之噴嘴32的垂直移動之前位於起始點係為更佳。

水平移動可為噴嘴32之水平移動、基板311之水平移動、或者噴嘴32與基板311兩者之水平移動。

於一個實施例中，印刷液可為有機溶液。

根據揭露技術之另一實施例之基板印刷方法包含以頂朝下之方式固定基板、使形成於面對基板之噴嘴之端部之印刷液與基板接觸、使印刷液形成珠狀於基板上、以及以水平方向移動於噴嘴之端部與基板之間之接近點以印刷印刷液於基板上。

雖然本發明的較佳實施例已為了示例性目的而被描述，可被技術領域中具有通常知識者理解的是，在不偏離本發明揭露的附加的申請專利範圍的範疇及精神下，可對其作各種修改、增加及替換。

Claims (29)

1. 一種用於薄膜印刷之頂朝下式基板印刷裝置，其包含：一平台，配置以用於以頂朝下之方式固定一基板；複數個噴嘴，各具有位於該平台下之一端部且以面對該平台並且包含印刷液於其中；一垂直位置控制器，配置以控制該基板與該噴嘴之間之距離；以及一水平位置控制器，配置以水平地移動該基板與該噴嘴；其中該水平位置控制器連接該垂直位置控制器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該平台係以一氣體吸附方式或一靜電方式固定該基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該平台係包含用以插入與移動該基板之一平台翻轉機械。
4. 如申請專利範圍第3項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該平台翻轉機械包含反轉該基板之一反轉機械與一升降銷之結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該複數個噴嘴係連接一分離式印刷液體供應器以接收自該印刷液體供應器供應之該印刷液。
6. 如申請專利範圍第5項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該複數個噴嘴連接該印刷液體供應器與一液體供應管。
7. 如申請專利範圍第6項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該 複數個噴嘴係經由一分歧管連接至該液體供應管。
8. 如申請專利範圍第6項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該印刷液體供應器包含施加壓力以供應該印刷液至儲存該印刷液之一溶液槽與該液體供應管之一幫浦。
9. 如申請專利範圍第6項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該印刷液體供應器係包含儲存該印刷液之一溶液槽與調節該溶液槽之高度之一溶液槽驅動器。
10. 如申請專利範圍第6項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該溶液槽驅動器包含一馬達、一滾珠螺絲、以及一支撐體。
11. 如申請專利範圍第1項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該複數個噴嘴之數量係對應至該基板之尺寸以便一次性印刷操作。
12. 如申請專利範圍第1項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該複數個噴嘴包含排出固定量之該印刷液之一液體控制器。
13. 如申請專利範圍第12項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該液體控制器係一質量流量控制器(MFC)。
14. 如申請專利範圍第1項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該垂直位置控制器包含：一垂直距離量測器，係配置以量測該複數個噴嘴之該端部與該基板之間之距離；以及一垂直驅動器，係配置以控制該複數個噴嘴之該端部與該基板之間之距離。
15. 如申請專利範圍第14項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中 該垂直驅動器垂直移動該平台或該複數個噴嘴之任一個，或垂直移動該平台與該複數個噴嘴兩者。
16. 如申請專利範圍第14項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該垂直驅動器係包含一馬達、一滾珠螺絲、以及一支撐體。
17. 如申請專利範圍第1項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該水平位置控制器包含：一感測位置感測器，係配置以量測塗層之一起始點與一終點；以及一水平驅動器，係配置以於一水平方向上移動該基板與該複數個噴嘴之位置。
18. 如申請專利範圍第17項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該水平驅動器水平移動該平台或該複數個噴嘴之任一個，或水平移動該平台與該複數個噴嘴兩者。
19. 如申請專利範圍第17項所述之頂朝下式基板印刷裝置，其中該水平驅動器包含一馬達、一滾珠螺絲以及一LM導軌。
20. 一種基板印刷方法，其步驟包含：以頂朝下之方式固定一基板至一平台；使一印刷液形成一球體形狀於位於該平台下之一噴嘴之一端部上以面對該平台；使用一垂直位置控制器以使該基板與該噴嘴之該端部上之該印刷液接觸；使該印刷液於該基板上形成於一珠狀；以及 使用一水平位置控制器以於水平方向上移動該基板與該噴嘴以印刷該印刷液於該基板上；其中該水平位置控制器連接該垂直位置控制器。
21. 如申請專利範圍第20項所述之基板印刷方法，其中使該印刷液形成於該球體形狀之步驟使該印刷液藉由通過該印刷液供應器施加壓力而噴射出。
22. 如申請專利範圍第21項所述之基板印刷方法，其中印刷該印刷液於該基板上之步驟移除藉由該印刷液供應器施加之壓力，且藉由於水平方向上移動於該基板與該噴嘴之該端部之間之該接近點而執行印刷。
23. 如申請專利範圍第22項所述之基板印刷方法，其中當該印刷液經由毛細作用射出時執行印刷。
24. 如申請專利範圍第22項所述之基板印刷方法，其中於水平方向上之移動係以等速度執行。
25. 如申請專利範圍第20項所述之基板印刷方法，其中使該基板與該印刷液接觸之步驟垂直移動該平台或該噴嘴之任一個，或垂直移動該平台與該噴嘴兩者。
26. 如申請專利範圍第20項所述之基板印刷方法，其中使該印刷液形成珠狀之步驟垂直移動該平台或該噴嘴之任一個，或垂直移動該平台與該噴嘴兩者。
27. 如申請專利範圍第20項所述之基板印刷方法，其中於水平方向上移動該基板與該噴嘴之該端部之步驟水平移動該平台或該噴嘴之任一個，或水平移動該平台與該噴嘴兩者。
28. 如申請專利範圍第20項所述之基板印刷方法，其中該印刷液係一有機溶液。
29. 一種基板印刷方法，其包含：以頂朝下之方式固定一基板；使用一垂直位置控制器以使形成於面對該基板之一噴嘴之一端部上之一印刷液與該基板接觸；使該印刷液於該基板上形成一珠狀；以及使用一水平位置控制器以於水平方向上移動該基板與該噴嘴以印刷該印刷液於該基板上；其中該水平位置控制器連接該垂直位置控制器。