一种喷墨打印柔性显示器件制造系统及方法技术方案

本发明专利技术属于柔性显示器件制造相关技术领域，并公开一种喷墨打印柔性显示器件制造系统，其包括基板输入模块、基板转移模块、喷印模块、喷印后处理模块、固含量检测模块、薄膜封装喷印模块、成膜检测模块和基板输出模块等，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。本发明专利技术还公开了相应的工艺方法。通过本发明专利技术，可形成一种更适于工业级应用的喷墨打印柔性显示器件制造系统，同时采用多个检测模块对制造流程进行监控，更有效地实现了柔性显示器件喷墨打印制造的制造效率高、器件良品率高和生产成本低等优点。

A manufacturing system and method of ink jet printing flexible display

【技术实现步骤摘要】
一种喷墨打印柔性显示器件制造系统及方法
本专利技术属于柔性显示器件制造相关
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术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，按照本专利技术的一个方面，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轴运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/n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)；/n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；/n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；/n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；/n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；/n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。/n...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建魁，尹周平，黄永安，杨华，段永青，王一新，刘强强，李华阳，宋开友，邵志龙，吕佳超，张舟，欧闻，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42