WO2021022864A1 - 一种喷墨打印柔性显示器件制造系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种喷墨打印柔性显示器件制造系统和制造方法，其中该系统包括基板输入模块(100)、基板转移模块(200)、喷印模块(300)、喷印后处理模块(400)、固含量检测模块(500)、薄膜封装喷印模块(600)、成膜检测模块(600)和基板输出模块(800)，同时对这些功能模块进行了高度集成及结构和布置的优化设计。这种喷墨打印柔性显示器件制造系统适用于工业级生产，同时采用多个检测模块对制造流程进行监控，具有制造效率高、器件良品率高和生产成本低等优点。

Description

一种喷墨打印柔性显示器件制造系统及方法 【技术领域】
本发明属于柔性显示器件制造相关技术领域，更具体地，涉及一种喷墨打印柔性显示器件制造系统及方法。
【背景技术】
柔性显示器件是一种由柔性基底材料制成，可变形可弯曲的显示装置，可适用于曲面屏幕、可折叠移动设备显示屏等多种应用领域。而相比传统的真空热蒸镀工艺，喷墨打印工艺以其生产效率高、设备要求低、材料损耗率低等特点，已成为未来柔性显示器件制造的主要发展趋势之一。但目前的相关喷墨打印制造设备多应用于实验室研究领域，距离真正的工业级生产应用还有很大距离。
具体而言，在实际的工业级生产应用中，由于柔性显示器件对墨水材料沉积图案和质量都有较高的要求，因此对现有的喷墨打印制造设备提出了许多新的挑战。首先，在工业级生产应用中，柔性显示器件制造的良品率有极大的要求。而对于喷墨打印制造工艺而言，柔性显示器件质量受喷印、干燥、烘烤等多个环节的工艺因素影响，任何一个环节存在问题都有可能在最终的器件上造成无法挽回的缺陷，从而降低柔性显示器件制造的良品率；其次，工业级生产应用需要大批量、快速的进行制造，因此对喷墨打印制造工艺与系统的自动化程度也有很高的要求，需要其实现高速度、高自动化的生产过程；第三，工业级生产要求对生产过程的各个环节与设备都有严格的监控，方便出现问题时及时发现于解决，避免因为某个环节的失误造成整个制造系统的延误或导致最终柔性显示器件出现质量问题。
通过检索查新可知，现有的技术中已经给出了部分针对喷墨打印柔性显示器件的制造工艺及系统，例如CN1994741A等早期专利。但是在实际使 用过程中却遇到以下技术问题：首先，由于柔性显示器件的喷墨制造过程涉及了多个环节与不同工艺，因此缺少一套适合面向工业级生产的、符合实际工艺需求的喷墨打印制造整体构造系统；其次，现有喷墨打印柔性显示器件制造系统的集成度同样不足，其生产过程中涉及的多个环节无法在其系统中进行灵活便捷地操作，因此柔性显示器件在其制造过程中需要在多个系统间进行切换，严重影响到生产过程的效率和器件的质量稳定性；最后，在柔性显示器件的喷墨打印制造过程中，其制造系统的多个环节缺少相应的监控检测模块，而且对监控检测模块的功能配置及工作方式研究不足，因此一旦出现问题难以及时发现，从而对器件制造的良品率有极大的影响。
【发明内容】
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种喷墨打印柔性显示器件制造系统及方法，其中不仅对该复杂制造系统的整体构造组成及空间布局重新进行了设计，而且还重点就多个关键组件如喷印模块、多套监控检测模块及基板转移模块的具体结构及设置方式进行了针对性优化，相应可实现全自动生产过程并且高度集成阵列化喷墨打印、真空干燥、加热烘焙和UV固化等工艺，同时配合基板输送及转移模块来极大提高了生产效率，实现了整个制造过程中关键环节和设备状态的全面准确监控，因而尤其适用于高质量高效率的现代化柔性显示器件工业化制造场合。
相应地，按照本发明的一个方面，提供了一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，该系统包括基板输入模块(100)、基板转移模块(200)、喷印模块(300)、喷印后处理模块(400)、固含量检测模块(500)、薄膜封装喷印模块(600)、成膜检测模块(700)和基板输出模块(800)，其中：
所述基板输入模块(100)设置于整个制造系统的前端，并用于将作为承印材料的基板执行预处理，然后输送进入到所述喷印模块(300)；
所述基板转移模块(200)处于整个制造系统的中央区域，它具有多套基板搬运机械手(201)和环形轨道(202)，并且沿着该环形轨道的周向方向布置有所述喷印模块(300)、喷印后处理模块(400)、固含量检测模块(500)、薄膜封装喷印模块(600)和成膜检测模块(700)这些功能模块，由此可根据不同工况需求，采用该基板搬运机械手(201)在所述环形轨道(202)上执行定向运动，从而将基板在上述功能模块之间实现搬运及转移；
所述喷印模块(300)包括第一Y轴运动单元(360)、第一X轴运动单元(370)、第一喷头单元(310)、第一喷头上视检测单元(320)、第一基板下视检测单元(330)、第一飞行墨滴观测单元(340)和喷印AOI检测单元(350)，其中该第一Y轴运动单元(360)用于实现所述第一喷头单元(310)在横向方向也即Y轴方向上的移动，该第一X轴运动单元(370)用于实现基板在纵向方向也即X轴方向上的移动；该第一喷头单元(310)还配备有竖直方向也即Z轴方向上的运动组件，并在到达预定位置后用于在基板表面上执行墨水材料功能层的图案化沉积；此外，该第一喷头上视检测单元(320)用于对所述第一喷头单元的喷头表面洁净度及位置角度等进行实时检测，该第一基板下视检测单元(330)用于对基板的位置进行实时检测；该第一飞行墨滴观测单元(340)用于对所述第一喷头单元所喷射的墨滴状态进行观测并执行驱动波形校准，该喷印AOI检测单元(350)则用于对完成图案化沉积后的基板执行扫描成像，同时利用采集的图像进行各类喷印缺陷的检测；
所述喷印后处理模块(400)用于将完成图案化沉积后被转移至此的基板进行真空干燥、烘烤及固化处理；所述固含量检测模块(500)包括薄膜表面溅射设备(510)和薄膜表面检测设备(520)，其中该薄膜表面溅射设备(510)用于将转移至此的基板在其指定区域溅射镀金属层，并送至该薄膜表面检测设备(520)检测获知镀金属层前后墨水材料功能层的形貌特 征；
所述薄膜封装喷印模块(600)用于将转移至此的基板在其表面继续执行薄膜封装墨水材料的打印成膜；所述成膜检测模块(700)与该薄膜封装喷印模块(600)保持相连，并用于检测上述薄膜封装后的基板表面是否存在质量缺陷；
所述基板输出模块(800)设置于整个制造系统的后端，并包括第一基板旋转组件(801)、第一直线运动组件(802)、第一基板夹具(803)和第一气浮平台(804)，其中该第一基板旋转组件(801)用于将转移至此的基板首先调整运动方向，该第一气浮平台(804)借助于气流使基板悬浮于平台表面；该第一基板夹具(803)夹持住基板，并通过所述第一直线运动组件(802)的往复运动，从而将基板最终输出上述制造系统。
作为进一步优选地，对于所述基板输入模块(100)而言，其优选包括第二气浮平台(101)、第二直线运动组件(102)、第二基板夹具(103)和第二基板旋转组件(104)，其中该第二气浮平台(101)借助于气流使基板悬浮于平台表面，该第二基板夹具(103)夹持住基板，并通过该第二直线运动组件(102)的往复运动来实现基板的输送运动；该第二基板旋转组件(104)则用于调制基板运动方向，确保其进入到所述喷印模块(300)。
作为进一步优选地，对于所述喷印后处理模块(400)而言，其优选包括真空干燥箱(410)、烘烤热板(420)和固化箱(430)，由此对进入至此的基板依次执行真空干燥、烘烤和固化处理。
作为进一步优选地，对于所述薄膜封装喷印模块(600)而言，其包括第二Y轴运动单元(660)、第二X轴运动单元(650)、第二喷头单元(610)、第二喷头上视检测单元(620)、第二基板下视检测单元(630)和第二飞行墨滴观测单元(640)，其中该第二Y轴运动单元用于实现所述第二喷头单元在横向方向也即Y轴方向上的移动，该第二X轴运动单元用于实现基板在纵向方向也即X轴方向上的移动；该第二喷头单元用于在基板表面上 执行薄膜封装墨水材料的打印成膜；此外，该第二喷头上视检测单元(620)用于对所述第二喷头单元的喷头表面洁净度及位置角度等进行实时检测，该第二基板下视检测单元(630)用于对基板的位置进行实时检测；该第二飞行墨滴观测单元(640)用于对所述第二喷头单元所喷射的墨滴状态进行观测并执行驱动波形校准。
作为进一步优选地，对于上述喷印模块(300)中的所述第一喷头单元(310)而言，其优选是由多套结构相同的模块共同组成的整体模组结构，并且每套模块均包括底板组件(311)、后板组件(312)、前板组件(313)、顶板组件(314)、左封板组件(315)、右封板组件(316)和喷头附件(317)；其中该底板组件(311)位于模块下部，并作为其他组件的安装基础；该后板组件(312)位于模块后部，并用于安装外接的电/气接口同时实现所述喷头的夹持/放松操作；该前板组件(313)位于模块前部，并用于安装使喷头执行Z轴方向运动的结构以及配套的稳定结构；该顶板组件(314)位于模块上部，并设有进液口及把手以便灌装墨液和拿取模组；该左封板组件(315)、右封板组件(316)分别位于模块的左右两侧与其他封板组件共同构成为封闭构造，并设置有散热风扇；该喷头附件(317)用于对喷头提供墨/气等，并连同与其相连的喷头一起安装在上述封闭构造的内部。
作为进一步优选地，对于上述喷印模块(300)中的所述第一喷头上视检测单元(320)而言，其优选包括上视高倍视觉组件(321)、上视低倍视觉组件(322)和镜头保护组件(323)，其中该上视低倍视觉组件(322)安装在所述第一飞行墨滴观测单元(340)附近，并用于对准喷头的位置以执行大视野低精度视觉检测；该上视高倍视觉组件(321)安装在所述第一X轴运动单元(370)附近，并用于对准喷头的位置进行小视野高精度视觉检测；该镜头保护组件(323)安装在所述上视高倍视觉组件(321)、上视低倍视觉组件(322)的镜头上方，并用于防止墨水污染镜头。
作为进一步优选地，对于上述喷印模块(300)中的所述第一基板下视 检测单元(330)而言，其优选包括下视视觉模块底座(333)、以及分别安装其上的下视高倍视觉组件(331)和下视低倍视觉组件(332)，其中在执行基板位置时，先用所述下视低倍视觉组件(332)进行大视场的粗定位，找到定位点之后，再用所述下视低倍视觉组件(332)的小视场进行精确定位。
作为进一步优选地，对于上述喷印模块(300)中的所述第一飞行墨滴观测单元(340)而言，其优选包括两套视觉组件和控制板卡(345)，其中每套视觉组件包括工业相机(341)、镜头(342)、频闪光源(343)，以及用于将光从所述频闪光源传递至所述镜头的反光装置(344)；此外，这两套视觉组件之间以小于等于90°的夹角α布置，它们的两条光路通过所述反光装置(344)后其交点位于所述喷头的某一喷孔正下方，并采用双目视觉原理进行墨滴三维图像采集；所述控制板卡(345)则用于控制各个所述相机(341)和各个所述频闪光源(342)的触发信号相对于喷头点火信号的滞后时间，使得墨滴进入观测位置时即开始图像采集。
作为进一步优选地，所述第一飞行墨滴观测单元(340)优选可沿多个轴向方向运动，从而实现对喷头不同位置喷孔的墨滴观测。
作为进一步优选地，对于上述喷印模块(300)中的所述喷印AOI检测单元(350)而言，其优选包括多套相同的图像采集组件，每套图像采集组件均包括工业相机(351)、镜头(352)、同轴光源(353)和视觉单元底座(354)；其中所有的图像采集组件均通过所述视觉单元底座(354)连接为一个整体，并沿一个方向等间距分布，同时在所述第一Y轴运动单元(360)带动下实现整个喷印AOI检测单元相对于基板在Y轴方向的扫描运动，进而在完成对基板的扫描成像后利用所采集的图像进行各类喷印缺陷的检测。
按照本发明的另一方面，还提供了相应的喷墨打印柔性显示器件制造方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S1、基板的预处理及输入
作为承印材料的基板被执行预处理，然后通过所述基板输入模块(100)输送进入到所述喷印模块(300)；
S2、基板功能层的喷印及相关监控
基板进入到所述喷印模块(300)后，首先通过所述第一基板下视检测单元(330)对基板位置执行实时检测及相应的校准，接着通过所述第一喷头上视检测单元(320)对所述第一喷头单元(310)的喷头表面洁净度和位置角度进行检测及相应的处理，并通过所述第一飞行墨滴观测单元(340)对该第一喷头单元(310)所喷射的墨滴进行观测及相应的驱动波形校准；
上述所有检测通过后，所述第一喷头单元(310)和基板分别在所述第一Y轴运动单元(360)、第一X轴运动单元(370)的驱动下，完成对基板指定位置的墨水材料功能层的图案化沉积；
图案化沉积完成后，通过所述喷印AOI检测单元(350)对基板执行扫描成像，同时利用采集的图像进行各类喷印缺陷的检测；
S3、基板的转移及溅射处理
所述基板转移模块(200)将基板从所述喷印模块(300)内取出，然后转移到所述喷印后处理模块(400)中，并依次执行真空干燥、烘烤及固化处理；
所述基板转移模块(200)继续将基板转移到所述固含量检测模块(500)中，并通过所述薄膜表面溅射设备(510)对基板指定位置溅射镀金属层，同时通过所述薄膜表面检测设备(520)检测获知镀金属层后墨水材料功能层的形貌特征；
S4、基板的转移及封装处理
所述基板转移模块(200)将基板从所述固含量检测模块(500)内取出，接着转移到所述薄膜封装喷印模块(600)中，并对基板继续执行薄膜封装墨水材料的打印成膜；
所述基板转移模块(200)继续将基板转移到所述喷印后处理模块(400)中，并执行薄膜固化处理；
所述基板转移模块(200)继续将基板转移到所述成膜检测模块(700)中，并检测上述薄膜封装是否存在质量缺陷；
所述基板转移模块(200)最后将基板转移到所述基板输出模块(800)，并由该基板输出模块(800)实现平稳输出。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1、对该复杂制造系统的整体构造组成及空间布局重新进行了设计，而且还重点就多个关键组件如喷印模块、多套监控检测模块及基板转移模块的具体结构及设置方式进行了针对性优化，相应能够以结构紧凑、便于操控的方式实现全自动化生产，将原本独立分离的喷印、真空干燥、加热烘焙和固化等工艺与基板输送、转移模块配合使用，实现了柔性显示器件的喷墨印刷制造的全过程覆盖，并将所需的模块高度集成到同一制造系统，相应在节约了空间的同时，还极大地提高了生产效率和生产稳定性；
2、本发明还进一步分别在喷墨印刷工艺、基板后处理工艺、薄膜封装工艺结束后，设置了相应的多个检测模块，相应可实现对基板喷印质量、固化薄膜形貌特征、封装器件薄膜参数等进行实时在线自动检测；这样不仅便于在这些重要工艺环节后通过检测可有效发现不良品的出现并将其剔除，提高良品率，而且还通过对它们的具体布置方式及相互配合的优化设计，可显著减少传统制造过程中检测耗费时间，提高制造效率；
3、本发明中还专门针对喷墨打印柔性显示器件制造系统的核心环节喷印模块进行了优化设计，并针对基板、喷头和飞行液滴三者分别进行自动检测，可对基板摆放位置、喷头安装误差、喷头表面洁净度、喷射液滴参数等重要参数进行在线检测，相应在问题发现时可配合相应喷头模块和运动模块实现对相应工艺参数的调整，增加喷墨印刷制造工艺的稳定性，有 效提高生产良品率；
4、本发明中通过将基板输入模块的基板运输方式采用气浮平台的形式对基板进行承载，同时使用直线电机模组驱动的基板夹具实现基板的输送，有效提高基板平整度；
5、本发明中还通过对喷印模块中的喷头模块采用模块化设计方案，可实现不同喷头模块之间的快速更换；一方面使得喷印模块可适应柔性显示器件更多功能层的工艺需求，例如墨水材料变化；另一方面也加快喷头模块更换时间，减少由于喷头维护等情况导致的系统停机时间，提高生产效率。
6、本发明还针对多个关键工艺环节进行了流程优化设计，相应所提出的一整套喷墨打印柔性显示器件加工工艺，与现有工艺流程相比可在保证器件质量的同时也减少了不同工艺间切换导致的时间浪费，因而能够显著地提高了制造质量和制造效率。
【附图说明】
图1是按照本发明所构建的喷墨打印柔性显示器件制造系统的整体构造及布局示意图；
图2是按照本发明一个优选实施例的基板输入模块的结构示意图；
图3是用于示范性说明喷头上视检测单元对喷头进行检测的示意图；
图4是用于示范性说明基板下视检测单元对基板进行检测的示意图；
图5是用于示范性说明飞行墨滴检测单元对喷头喷射的墨滴进行检测的示意图；
图6是用于示范性说明AOI检测单元对喷印结果检测的示意图；
图7是按照本发明一个优选实施例的种喷头模块的结构示意图；
图8是按照本发明一个优选实施例的飞行墨滴检测单元的结构示意图；
图9是按照本发明所构建的一种喷墨打印柔性显示器件制造工艺的总 流程图。
【具体实施方式】
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例提供的一种喷墨印刷柔性显示器件制造系统，主要包括基板输入模块100、基板转移模块200、喷印模块300、喷印后处理模块400、固含量检测模块500、薄膜封装喷印模块600、成膜检测模块700和基板输出模块800，其中，基板输入模块100负责将基板输送进入喷墨印刷柔性显示器件制造系统；基板转移模块200可以通过基板搬运机械手将基板在多个模块间进行转移；喷印模块300、基板喷印后处理模块400、固含量检测模块500和薄膜封装喷印模块600依次分布在基板转移模块200的周围；通过喷印模块300可实现柔性显示器件多个功能层墨水材料的图案化沉积，并在沉积后通过基板转移模块200将基板转移到基板喷印后处理模块400、固含量检测模块500、固化模块600等进行后续工艺处理及检测，并在所有功能层完成沉积后将基板转移到薄膜封装喷印模块600进行薄膜封装，通过成膜检测模块700对柔性显示器件进行检测；最后由安置在系统末端的基板输出模块800将基板输送离开系统；
下面将对各个模块进行详细的说明和描述。
对于基板输入模块100而言，它安置于整个喷印制造系统的前端，负责将基板输送进入喷墨印刷柔性显示器件制造系统。
更具体地，按照本发明的一个优选实施例，该基板输入模块100可包括第二气浮平台101、第二直线运动组件102、第二基板夹具103和第二基板旋转组件104，其中该第二气浮平台101借助于气流使基板悬浮于平台表 面，该第二基板夹具103夹持住基板，并通过该第二直线运动组件102的往复运动来实现基板的输送运动；该第二基板旋转组件104则用于调制基板运动方向，确保其进入到所述喷印模块300。
对于基板转移模块200而言，它安置于整个喷印制造系统的中心位置，包括多套基板搬运机械手201和环形轨道202，可以通过基板搬运机械手201在环形轨道202上运动，将基板在多个模块间进行转移，不同基板搬运机械手201可适应不同环境条件的搬运要求。
对于喷印模块300而言，其优选包括第一喷头单元310、第一喷头上视检测单元320、第一基板下视检测单元330、第一飞行墨滴观测单元340、第一喷印AOI检测单元350、第一Y轴运动单元360和第一X轴运动单元370。更具体地，该第一喷头单元310在基板上方实现墨水材料打印沉积，第一喷头上视检测单元320、第一基板下视检测单元330、第一飞行墨滴观测单元340和第一喷印AOI检测单元350在喷印模块300内分部实现设备状态及工艺过程检测，该第一Y轴运动单元360实现喷头模块300在Y轴向上的检测及打印运动动作，该第一X轴运动单元370实现基板在X轴向上的检测及打印运动动作，整个模块主要用于柔性显示器件功能层的喷印制造。
对于基板喷印后处理模块400而言，其譬如可包括真空干燥箱401、烘烤热板402和固化箱403，可实现对完成打印后的基板进行真空干燥、烘烤、固化等工艺操作。
对于固含量检测模块500而言，它譬如包括薄膜表面溅射设备510和薄膜表面检测设备520，通过薄膜表面溅射设备510对基板指定位置的薄膜表面溅射镀金属层，并送至薄膜表面检测设备520检测可以得到镀金属层后功能层的形貌特征。
对于薄膜封装喷印模块600而言，其优选包括第二喷头单元610、第二喷头上视检测单元620、第二基板下视检测单元630、第二飞行墨滴观测单 元640、第二X轴运动单元650和第二Y轴运动单元660。更具体地，该第二喷头单元610在基板上方实现薄膜封装墨水材料的打印成膜，第二喷头上视检测单元620、第二基板下视检测单元630和第二飞行墨滴观测单元640分别在薄膜封装喷印模块600内实现设备状态及工艺过程检测；此外，该第二X轴运动单元650实现基板在X轴向上的检测及打印运动动作，第二Y轴运动单元660实现第二喷头单元610在Y轴向上的检测及打印运动动作，整个模块主要用于柔性显示器件封装薄膜层的喷印制造。
对于成膜检测模块700而言，它与薄膜封装喷印模块600相连接实现柔性显示器件的传输，并譬如可包括固化薄膜AOI检测单元710，用于检测封装后薄膜是否存在缺陷。
此外，基板输出模块800安置于整个喷印制造系统的后端，并按照本发明的优选实施例，可包括第一基板旋转单元801、直线电机驱动的第一直线运动单元802、第一基板夹具803和第一气浮平台804，该模块将完成封装及AOI检测后的基板通过第一基板旋转单元801调整运动方向，并利用安装在第一直线运动单元802上的第一基板夹具803将第一气浮平台804上承载的基板输送离开喷墨印刷柔性显示器件制造系统。
按照本发明的另一优选实施例，如图3所示，第一喷头上视检测单元320包括上视高倍视觉组件321、上视低倍视觉组件322和镜头保护组件323。上视低倍视觉组件322安装在第一飞行墨滴观测单元340旁边，由第一Y轴运动单元360实现第一喷头单元310的运动，令上视低倍视觉组件322对准喷头位置进行大视野低精度视觉检测；上视高倍视觉组件321安装在第一X轴运动单元370旁边，由第一Y轴运动单元360实现第一喷头单元310的运动，令上视高倍视觉组件321对准喷头位置进行小视野高精度视觉检测；镜头保护组件323安装在上视高倍视觉组件321与上视低倍视觉组件322的镜头上方，防止墨水污染镜头。以此方式，该第一喷头上视检测单元320用以观测喷头洁净度，检测喷头模块底部定位标识，抽样检 测喷孔位置，从而实现识别喷头底面墨水污渍、计算喷头位置及角度等功能；
按照本发明的另一优选实施例，如图4所示，第一基板下视检测单元330可包括下视高倍视觉组件331、下视低倍视觉组件332和下视视觉模块底座333。下视高倍视觉组件331和下视低倍视觉组件332安装在下视视觉模块底座333上，而下视视觉模块底座333安装在第一喷头单元310的旁边，由第一Y轴运动单元360和第一X轴运动单元370实现第一下视检测单元330观测位置调节等动作，可将基板相应检测位置调整到视觉模块最佳观测区域。
更具体地，在检测基板位置时，先用下视低倍视觉组件332进行大视场的粗定位，找到定位点后再用下视低倍视觉组件332的小视场进行精确定位。同时，这两套视觉模块的高度方向应保证2台相机能同时对焦，水平间距应保证二者不干涉。检测时，基板和第一基板下视检测单元330在XY轴的运动单元的带动下进行运动，对基板进行扫描，检测基板四角定位标记及墨滴落点位置。
按照本发明的又一优选实施例，如图5所示，第一飞行墨滴观测单元340的方案中可包括两套视觉模块和控制板卡345，其中每套视觉模块包括工业相机341、镜头342、频闪光源343，以及用于将光从频闪光源传递至镜头的反光装置344。两套视觉模块之间以一定夹角α布置，其光路通过反光装置344使其交点位于喷头的某一喷孔正下方的墨滴上，采用双目视觉原理进行墨滴三维图像采集；控制板卡345用于控制两套相机341和两套频闪光源342的触发信号相对于喷头点火信号的滞后时间，使得墨滴进入观测位置时开始图像采集；墨滴观测系统安装在喷印模块300的X轴运动模块370上，可沿多个轴进行运动，从而实现对喷头不同位置喷孔的墨滴观测。
按照本发明的又一优选实施例，如图6所示，喷印AOI检测单元350 的方案中包括多套相同的图像采集组件，每套图像采集组件包括一个高分辨率工业相机351、一个相机镜头352、一个同轴光源353和视觉单元底座354。所有的图像采集单元通过视觉单元底座354连接为一个整体，并沿一个方向等间距分布，安装于第一喷头单元310旁边，并在第一Y轴运动单元360带动下实现350对基板的Y向扫描运动，同时令基板在第一X轴运动单元370的带动下实现350对基板的X向扫描运动，在完成对基板的扫描成像后利用采集的图像进行喷印过程中出现的散点、漏喷、像素连接等缺陷进行检测。
按照本发明的又一优选实施例，如图7所示，喷头模块310可以是由多套相同的喷头组件，其中每套喷头组件的机械结构包括底板组件311、后板组件312、前板组件313、顶板组件314、左封板组件315、右封板组件316、喷头附件317，组件连接成整体模组结构。底板组件311位于喷头装置的下部，用于其它组件的安装调整，喷头装置放置的精确定位以及喷头的精确安装；后板组件312，位于喷头装置的后部，用于喷头装置需要外接的电/气接口安装，以及实现在上/下喷头装置时，自动快速与外对接电/气接口，并实现喷头装置水平X向运动、夹持和放松喷头装置；前板组件313，位于喷头装置的前端，组件设有用于喷头装置竖直Z向运动的结构，以及用于喷头装置竖直运动时的稳定结构，防止因晃动影响喷头装置放置碰撞；顶板组件314，位于喷头装置的上部，设有进液口及把手，用于灌装墨液以及拿取模组；左封板组件315和右封板组件316，分别安装在喷头装置的左右两侧，使装置成为一个封闭模组，且上面有散热风扇，用于喷头装置各部分的散热；喷头附件317为喷头供墨/供气等，安装在喷头装置内部。
如图8所示，第一飞行墨滴检测单元340的机械结构主要可包含支撑底板、CCD视觉组件、双反射镜单元、LED光源组件、废液收集单元以及控制系统。飞行墨滴是处于飞行状态下且为本装置所要观测的对象，体积大 小不同、飞行速度快、且形态多样，竖直方向-Z向的飞行距离H很小小于相机镜头的半径D/2，即H＜D/2。支撑底板用于安装本装置的各单元模块并确定双目相机的夹角α；CCD视觉组件和LED光源组件组成两套单目视觉单元，两套单目视觉单元，结构设计一致，固定在支撑底板上，两套单目视觉单元成夹角α组成双目视觉单元；夹角α是实现双目相机观测的角度，α大于不使双目相机单元干涉的最小角度，且≤90°。双反射镜单元位于CCD视觉组件和LED光源组件之间，用于改变光路传播的空间状态；以及下面用于收集墨滴的废液收集单元；控制系统可实现双目相机同步采图观测。
如图9所示，本发明还提供了一种喷墨印刷柔性显示器件制造方法，其采用本发明实施例的柔性电子制备系统进行制备，具体可包括如下步骤：
1)基板在完成预处理后通过基板输入模块100输送进入喷印模块300；
2)基板在喷印模块300内通过第一基板下视检测单元330实现基板位置校准；
3)第一喷头上视检测单元320对第一喷头单元310的喷头表面洁净度及位置等进行检测；
4)第一飞行墨滴观测单元340对第一喷头单元310喷射的墨滴进行观测并对驱动波形校准；
5)所有检测通过后，第一喷头单元310和基板在第一Y轴运动单元360和第一X轴运动单元370的带动下，完成对基板指定位置墨水材料的喷印沉积；
6)喷印完成后利用喷印AOI检测单元350对喷印基板进行检测；
7)基板转移模块200将基板从喷印模块300内取出，并转移到喷印后处理模块400的真空干燥箱401进行真空干燥成膜；
8)基板转移模块200将基板从真空干燥箱401取出后，放进烘烤热板 402进行加热烘烤，提高薄膜性能；
9)基板转移模块200将基板从烘烤热板402内取出，并转移到固含量检测模块500；
10)薄膜表面溅射设备510对基板指定位置溅射镀金属层；
11)薄膜表面检测设备520检测镀金属层后薄膜厚度等参数；
12)检测通过后，基板转移模块200将基板从固含量检测模块500内取出，并转移到薄膜封装喷印模块600；
13)薄膜封装喷印模块600进行封装薄膜材料的喷印沉积；
14)基板转移模块200将基板从薄膜封装喷印模块600内取出，并转移到固化箱403进行薄膜固化；
15)基板转移模块200将基板从固化箱403内取出，并转移到成膜检测模块700进行薄膜缺陷检测；
16)在器件检测完成后，通过基板输出模块800将基板从喷墨印刷柔性显示器件制造系统中输送离开。
以上步骤只是描述了一个柔性显示器件在喷墨印刷制造系统中不同模块上的制备全过程，实际过程可以是系统中多个模块同时运行，反复循环，有效提高生产效率。
本发明中仅列举了其中某些典型功能层的喷墨印刷制造工艺，而柔性显示器件由于存在多个功能层，例如发光层、空穴注入层、电子传输层等多层膜结构，不同的功能层仅需替换喷印墨水材料和喷印参数即可实施打印，对本发明的工艺流程与系统无任何影响。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，该系统包括基板输入模块(100)、基板转移模块(200)、喷印模块(300)、喷印后处理模块(400)、固含量检测模块(500)、薄膜封装喷印模块(600)、成膜检测模块(700)和基板输出模块(800)，其中：
    所述基板输入模块(100)设置于整个制造系统的前端，并用于将作为承印材料的基板执行预处理，然后输送进入到所述喷印模块(300)；
    所述基板转移模块(200)处于整个制造系统的中央区域，它具有多套基板搬运机械手(201)和环形轨道(202)，并且沿着该环形轨道的周向方向布置有所述喷印模块(300)、喷印后处理模块(400)、固含量检测模块(500)、薄膜封装喷印模块(600)和成膜检测模块(700)这些功能模块，由此可根据不同工况需求，采用该基板搬运机械手(201)在所述环形轨道(202)上执行定向运动，从而将基板在上述功能模块之间实现搬运及转移；
    所述喷印模块(300)包括第一Y轴运动单元(360)、第一X轴运动单元(370)、第一喷头单元(310)、第一喷头上视检测单元(320)、第一基板下视检测单元(330)、第一飞行墨滴观测单元(340)和喷印AOI检测单元(350)，其中该第一Y轴运动单元(360)用于实现所述第一喷头单元(310)在横向方向也即Y轴方向上的移动，该第一X轴运动单元(370)用于实现基板在纵向方向也即X轴方向上的移动；该第一喷头单元(310)还配备有竖直方向也即Z轴方向上的运动组件，并在到达预定位置后用于在基板表面上执行墨水材料功能层的图案化沉积；此外，该第一喷头上视检测单元(320)用于对所述第一喷头单元的喷头表面洁净度及位置角度等进行实时检测，该第一基板下视检测单元(330)用于对基板的位置进行实时检测；该第一飞行墨滴观测单元(340)用于对所述第一喷头单元所喷射 的墨滴状态进行观测并执行驱动波形校准，该喷印AOI检测单元(350)则用于对完成图案化沉积后的基板执行扫描成像，同时利用采集的图像进行各类喷印缺陷的检测；
    所述喷印后处理模块(400)用于将完成图案化沉积后被转移至此的基板进行真空干燥、烘烤及固化处理；所述固含量检测模块(500)包括薄膜表面溅射设备(510)和薄膜表面检测设备(520)，其中该薄膜表面溅射设备(510)用于将转移至此的基板在其指定区域溅射镀金属层，并送至该薄膜表面检测设备(520)检测获知镀金属层前后墨水材料功能层的形貌特征；
    所述薄膜封装喷印模块(600)用于将转移至此的基板在其表面继续执行薄膜封装墨水材料的打印成膜；所述成膜检测模块(700)与该薄膜封装喷印模块(600)保持相连，并用于检测上述薄膜封装后的基板表面是否存在质量缺陷；
    所述基板输出模块(800)设置于整个制造系统的后端，并包括第一基板旋转组件(801)、第一直线运动组件(802)、第一基板夹具(803)和第一气浮平台(804)，其中该第一基板旋转组件(801)用于将转移至此的基板首先调整运动方向，该第一气浮平台(804)借助于气流使基板悬浮于平台表面；该第一基板夹具(803)夹持住基板，并通过所述第一直线运动组件(802)的往复运动，从而将基板最终输出上述制造系统。
  2. 如权利要求1所述的一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，对于所述基板输入模块(100)而言，其优选包括第二气浮平台(101)、第二直线运动组件(102)、第二基板夹具(103)和第二基板旋转组件(104)，其中该第二气浮平台(101)借助于气流使基板悬浮于平台表面，该第二基板夹具(103)夹持住基板，并通过该第二直线运动组件(102)的往复运动来实现基板的输送运动；该第二基板旋转组件(104)则用于调制基板运动方向，确保其进入到所述喷印模块(300)。
  3. 如权利要求1或2所述的一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，对于所述薄膜封装喷印模块(600)而言，其包括第二Y轴运动单元(660)、第二X轴运动单元(650)、第二喷头单元(610)、第二喷头上视检测单元(620)、第二基板下视检测单元(630)和第二飞行墨滴观测单元(640)，其中该第二Y轴运动单元用于实现所述第二喷头单元在横向方向也即Y轴方向上的移动，该第二X轴运动单元用于实现基板在纵向方向也即X轴方向上的移动；该第二喷头单元用于在基板表面上执行薄膜封装墨水材料的打印成膜；此外，该第二喷头上视检测单元(620)用于对所述第二喷头单元的喷头表面洁净度及位置角度等进行实时检测，该第二基板下视检测单元(630)用于对基板的位置进行实时检测；该第二飞行墨滴观测单元(640)用于对所述第二喷头单元所喷射的墨滴状态进行观测并执行驱动波形校准。
  4. 如权利要求1-3任意一项所述的一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，对于上述喷印模块(300)中的所述第一喷头单元(310)而言，其优选是由多套结构相同的模块共同组成的整体模组结构，并且每套模块均包括底板组件(311)、后板组件(312)、前板组件(313)、顶板组件(314)、左封板组件(315)、右封板组件(316)和喷头附件(317)；其中该底板组件(311)位于模块下部，并作为其他组件的安装基础；该后板组件(312)位于模块后部，并用于安装外接的电/气接口同时实现所述喷头的夹持/放松操作；该前板组件(313)位于模块前部，并用于安装使喷头执行Z轴方向运动的结构以及配套的稳定结构；该顶板组件(314)位于模块上部，并设有进液口及把手以便灌装墨液和拿取模组；该左封板组件(315)、右封板组件(316)分别位于模块的左右两侧与其他封板组件共同构成为封闭构造，并设置有散热风扇；该喷头附件(317)用于对喷头提供墨/气等，并连同与其相连的喷头一起安装在上述封闭构造的内部。
  5. 如权利要求1-4任意一项所述的一种喷墨打印柔性显示器件制造系 统，其特征在于，对于上述喷印模块(300)中的所述第一喷头上视检测单元(320)而言，其优选包括上视高倍视觉组件(321)、上视低倍视觉组件(322)和镜头保护组件(323)，其中该上视低倍视觉组件(322)安装在所述第一飞行墨滴观测单元(340)附近，并用于对准喷头的位置以执行大视野低精度视觉检测；该上视高倍视觉组件(321)安装在所述第一X轴运动单元(370)附近，并用于对准喷头的位置进行小视野高精度视觉检测；该镜头保护组件(323)安装在所述上视高倍视觉组件(321)、上视低倍视觉组件(322)的镜头上方，并用于防止墨水污染镜头。
  6. 如权利要求1-5任意一项所述的一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，对于上述喷印模块(300)中的所述第一基板下视检测单元(330)而言，其优选包括下视视觉模块底座(333)、以及分别安装其上的下视高倍视觉组件(331)和下视低倍视觉组件(332)，其中在执行基板位置时，先用所述下视低倍视觉组件(332)进行大视场的粗定位，找到定位点之后，再用所述下视低倍视觉组件(332)的小视场进行精确定位。
  7. 如权利要求1-6任意一项所述的一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，对于上述喷印模块(300)中的所述第一飞行墨滴观测单元(340)而言，其优选包括两套视觉组件和控制板卡(345)，其中每套视觉组件包括工业相机(341)、镜头(342)、频闪光源(343)，以及用于将光从所述频闪光源传递至所述镜头的反光装置(344)；此外，这两套视觉组件之间以小于等于90°的夹角α布置，它们的两条光路通过所述反光装置(344)后其交点位于所述喷头的某一喷孔正下方，并采用双目视觉原理进行墨滴三维图像采集；所述控制板卡(345)则用于控制各个所述相机(341)和各个所述频闪光源(342)的触发信号相对于喷头点火信号的滞后时间，使得墨滴进入观测位置时即开始图像采集。
  8. 如权利要求1-7任意一项所述的一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，所述第一飞行墨滴观测单元(340)优选可沿多个轴向方 向运动，从而实现对喷头不同位置喷孔的墨滴观测。
  9. 如权利要求1-8任意一项所述的一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其特征在于，对于上述喷印模块(300)中的所述喷印AOI检测单元(350)而言，其优选包括多套相同的图像采集组件，每套图像采集组件均包括工业相机(351)、镜头(352)、同轴光源(353)和视觉单元底座(354)；其中所有的图像采集组件均通过所述视觉单元底座(354)连接为一个整体，并沿一个方向等间距分布，同时在所述第一Y轴运动单元(360)带动下实现整个喷印AOI检测单元相对于基板在Y轴方向的扫描运动，进而在完成对基板的扫描成像后利用所采集的图像进行各类喷印缺陷的检测。
  10. 一种喷墨打印柔性显示器件制造方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1-9任意一项所述的系统来执行，并且包括下列步骤：
    S1、基板的预处理及输入
    作为承印材料的基板被执行预处理，然后通过所述基板输入模块(100)输送进入到所述喷印模块(300)；
    S2、基板功能层的喷印及相关监控
    基板进入到所述喷印模块(300)后，首先通过所述第一基板下视检测单元(330)对基板位置执行实时检测及相应的校准，接着通过所述第一喷头上视检测单元(320)对所述第一喷头单元(310)的喷头表面洁净度和位置角度进行检测及相应的处理，并通过所述第一飞行墨滴观测单元(340)对该第一喷头单元(310)所喷射的墨滴进行观测及相应的驱动波形校准；
    上述所有检测通过后，所述第一喷头单元(310)和基板分别在所述第一Y轴运动单元(360)、第一X轴运动单元(370)的驱动下，完成对基板指定位置的墨水材料功能层的图案化沉积；
    图案化沉积完成后，通过所述喷印AOI检测单元(350)对基板执行扫描成像，同时利用采集的图像进行各类喷印缺陷的检测；
    S3、基板的转移及溅射处理
    所述基板转移模块(200)将基板从所述喷印模块(300)内取出，然后转移到所述喷印后处理模块(400)中，并依次执行真空干燥、烘烤及固化处理；
    所述基板转移模块(200)继续将基板转移到所述固含量检测模块(500)中，并通过所述薄膜表面溅射设备(510)对基板指定位置溅射镀金属层，同时通过所述薄膜表面检测设备(520)检测获知镀金属层前后墨水材料功能层的形貌特征；
    S4、基板的转移及封装处理
    所述基板转移模块(200)将基板从所述固含量检测模块(500)内取出，接着转移到所述薄膜封装喷印模块(600)中，并对基板继续执行薄膜封装墨水材料的打印成膜；
    所述基板转移模块(200)继续将基板转移到所述喷印后处理模块(400)中，并执行薄膜固化处理；
    所述基板转移模块(200)继续将基板转移到所述成膜检测模块(700)中，并检测上述薄膜封装后的基板表面是否存在质量缺陷；
    所述基板转移模块(200)最后将基板转移到所述基板输出模块(800)，并由该基板输出模块(800)实现平稳输出。
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