专利名称：喷墨印刷设备及喷墨头的定位方法
技术领域：
本发明是有关于一种喷墨印刷设备及喷墨头的定位方法，且特别是有关于一种具有高度感测装置(height sensor)与伺服马达(servomotor)的喷墨印刷设备以及上述喷墨印刷设备中喷墨头的定位方法。
背景技术：
信息通讯产业已成为现今的主流产业，特别是便携式的各式通讯显示产品更是发展的重点，而平面显示器为人与信息的沟通界面，因此其发展显得特别重要。现在应用在平面显示器的技术主要有下列几种等离子显示器(Plasma Display Panel，PDP)、液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、无机电致发光显示器(Electro-luminescentDisplay)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、真空荧光显示器(Vacuum Fluorescent Display)、场致发射显示器(Field EmissionDisplay，FED)以及电变色显示器(Electro-chromic Display)等。
相较于其它平面显示技术，有机电激发光元件以其自发光、无视角依存、省电、工艺简易、低成本、低操作温度范围、高应答速度以及全彩化等优点而具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器的主流。有机电激发光元件为一种利用有机官能性材料(organicfunctional materials)的自发光特性来达到显示效果的元件，其发光结构是由一对电极以及有机官能性材料层所构成。当电流通过透明阳极及金属阴极间，使电子和电洞在有机官能性材料层内结合而产生激子时，便可以使有机官能性材料层依照其材料的特性，而产生不同颜色的放光机制。
有机电激发光元件中，有机电激发光层通常利用喷墨印刷的方式来形成，此喷墨印刷方式已成为目前的主流工艺之一。利用喷墨印刷形成有机电激发光层的优点如下所述(1)喷墨印刷工艺不需使用光罩或网版，即可将有机电激发光层任意印刷成所需的图案，如文字或是不规则图形等较复杂的图案，这些图案使得有机电激发光元件的应用范围更加广泛，并且可大幅度地缩短产品从设计到制造所需的周期。
(2)喷墨印刷工艺只需进行对准、喷墨印刷以及固化等简单的步骤，不必进行曝光、显影等步骤，所以无需使用微影工艺中的显影剂与去光阻剂，可减少环保问题的产生。
(3)喷墨印刷工艺使用的设备少、材料使用率高、制造周期短，进一步地降低了制造的成本。
图1为公知喷墨印刷设备的示意图。请参照图1，公知的喷墨印刷设备主要是由一载具100、一承载平台102、一喷墨头104以及一分厘卡106所构成。其中，载具100配置于承载平台102上方，喷墨头104以及分厘卡106配置于载具100上。
在公知的喷墨印刷设备中，承载平台102上适于配置一基板108以进行喷墨印刷工艺，由于喷墨头104与基板104之间的距离将会大大影响喷墨液滴落在基板上的型态，故在进行喷墨印刷前会先对基板108表面至喷墨头104的距离H进行调校。公知主要是通过上述的分厘卡106来调整喷墨头104的高度，以使得喷墨头104至基板108的距离H维持在一固定值。
图2为公知喷墨液滴落在基板上的示意图。请同时参照图1与图2，公知利用分厘卡106进行微调的误差会大到数十个微米，而数十微米的误差将会使得基板108上的喷墨液滴型态有很大的改变。如图2的右侧所示，当喷墨头104至基板108的距离过近时，喷墨液滴110还未形成前就已经落于基板108上，故喷墨液滴110会有拖尾的现象。反之，如图2的左侧所示，当喷墨头104至基板108的距离过远时，喷墨液滴110便无法落于既定的位置上。此外，若是喷墨头104至基板108的距离过近，甚至会有刮伤基板108或是造成喷墨头104损坏的风险。
公知调整喷墨头与基板之间距离只能用人工微调分厘卡的方式，但此举并无法精确控制每次在更换喷墨头(相同规格或不同规格的喷墨头)之后或基板厚度改变时，喷墨头与基板之间的距离，进而导致喷墨液滴常会出现拖尾或无法落在既定位置的现象。此外，公知利用人工微调的方式将会增加工艺所需的时间。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种喷墨印刷设备及喷墨头的定位方法，能够精确地控制喷墨头至基板的距离，进而避免喷墨液滴出现拖尾或无法落在既定位置的现象。
本发明的另一目的在于提出一种喷墨印刷设备及喷墨头的定位方法，在每次更换喷墨头之后或基板厚度改变时，能够迅速地完成喷墨头的校正程序。
为达上述或其它目的，本发明提出一种喷墨印刷设备，其主要是由一承载平台、一伺服马达、一载具、一高度感测装置、一喷墨头以及一供料装置所构成。其中，承载平台适于承载一基板；载具配置于承载平台上方；伺服马达与载具连接，且伺服马达能够控制载具的移动，进而调整载具至承载平台的距离；高度感测装置例如配置于载具上；喷墨头配置于载具上；而供料装置则与喷墨头连接。
本发明中，高度感测装置例如为一接触式高度感测装置。上述的接触式高度感测装置例如是由一接触式传感器以及一探针所构成。其中，接触式传感器与探针例如配置于载具上，探针具有一第一端以及一第二端，探针的第一端适于与接触式传感器接触并将其触发，而探针的第二端适于与承载平台或是基板接触。
本发明中，除了接触式传感器以及探针之外，在载具与探针之间例如配置有一弹性构件，此弹性构件使得探针的第一端能够触发接触式传感器。
本发明中，高度感测装置例如为一非接触式高度感测装置。上述的非接触式高度感测装置例如由一第一定距离传感器以及一第二定距离传感器所构成。其中，第一定距离传感器例如配置于承载平台上，而第二定距离传感器例如配置于载具上。此外，非接触式高度感测装置例如为激光传感器等。
本发明中，供料装置例如由一供料储槽以及一供料管线所构成。其中，供料管线连接于供料储槽与喷墨头之间。
本发明中，喷墨印刷设备除了承载平台、伺服马达、载具、高度感测装置、喷墨头以及供料装置之外，更具有一控制装置，此控制装置与承载平台、伺服马达、载具、高度感测装置、喷墨头以及供料装置电性连接，以对上述各装置进行控制。
为达上述或其它目的，本发明提出一种喷墨头的定位方法，适于校正载具上的喷墨头，使喷墨头与承载平台上的基板保持一固定距离S，此喷墨头的定位方法包含下列步骤(a)量测喷墨头至承载平台的距离；(b)量测基板的厚度，以计算出喷墨头至基板表面的距离；以及(c)将喷墨头与基板表面的距离调整至上述的固定距离S。
本发明中，喷墨头至承载平台的距离量测包含下列步骤(a)提供一伺服马达；以及(b)通过伺服马达驱动载具下降D1的距离，以使得喷墨头接触承载平台，其中D1为喷墨头至承载平台的距离。
本发明中，基板厚度的量测包含下列步骤(a)提供一接触式高度感测装置，此接触式高度感测装置包括一接触式传感器以及一与接触式传感器的探针；(b)将接触式高度感测装置配置于载具上；(c)提供一伺服马达；(d)通过伺服马达驱动载具下降D2的距离，以使得探针接触承载平台；(e)将基板置于承载平台上；以及(f)通过伺服马达驱动载具下降D3的距离，以使得探针接触基板，其中基板的厚度为(D2-D3)。
由于喷墨头至承载平台的距离为D1，而基板的厚度为(D2-D3)，故可计算出喷墨头至基板表面的距离为(D1-D2+D3)。之后，再确认喷墨头至基板表面的距离(D1-D2+D3)是否与固定距离S相同，若不相同则通过伺服马达进行调整。
本发明中，喷墨头至承载平台的距离量测包含下列步骤(a)提供一第一定距离传感器，并将第一定距离传感器配置于承载平台上，其中第一定距离传感器的感测距离为A；(b)提供一伺服马达；(c)通过伺服马达驱动载具下降D4的距离，以使得喷墨头能够被第一定距离传感器感测为止；以及(d)计算喷墨头至承载平台的距离，其中喷墨头至承载平台的距离为(A+D4)。
本发明中，基板厚度的量测包含下列步骤(a)提供一第二定距离传感器，并将第二定距离传感器配置于载具上，其中第二定距离传感器的感测距离为B；(b)提供一伺服马达；(c)通过伺服马达驱动载具下降D5的距离，以使得第二定距离传感器能够感测到承载平台为止；(d)将基板置于承载平台上；以及(e)通过伺服马达驱动载具下降D6的距离，以使得第二定距离传感器能够感测到基板为止，其中基板的厚度为(D5-D6)。
由于喷墨头至承载平台的距离为(A+D4)，而基板的厚度为(D5-D6)，故可计算出喷墨头至基板表面的距离为(A+D4-D5+D6)。之后，再确认喷墨头至基板表面的距离(A+D4-D5+D6)是否与固定距离S相同，若不相同则通过伺服马达进行调整。
本发明于喷墨印刷设备中增设一伺服马达，可通过计算机控制伺服马达驱动喷墨头的升降，以确保在每次更换喷墨头的后喷墨头与基板之间的距离。
图1为公知喷墨印刷设备的示意图；图2为公知喷墨液滴落在基板上的示意图；图3为依照本发明第一实施例喷墨印刷设备的示意图；图3至图6为依照本发明第一实施例喷墨头进行定位的流程示意图；图7为依照本发明第二实施例喷墨印刷设备的示意图；以及图7至图10为依照本发明第二实施例喷墨头进行定位之流程示意图。
100载具102承载平台104喷墨头106分厘卡108基板110喷墨液滴200承载平台202伺服马达204载具
206喷墨头208供料装置208a供料储槽208b供料管线300高度感测装置302接触式高度感测装置304接触式传感器306探针306a第一端306b第二端308弹性构件310基板400高度感测装置402非接触式高度感测装置404第一定距离传感器406第二定距离传感器408基板具体实施方式
第一实施例图3为依照本发明第一实施例喷墨印刷设备的示意图。请参照图3，本实施例的喷墨印刷设备主要是由一承载平台200、一伺服马达202、一载具204、一高度感测装置300、一喷墨头206以及一供料装置208所构成。其中，承载平台200上适于承载一基板(未绘示)；载具202配置于承载平台200上方；伺服马达202与载具204连接，且伺服马达202能够控制载具204的移动，进而调整载具204至承载平台200的距离；高度感测装置300例如配置于载具204上；喷墨头206配置于载具204上；而供料装置208则与喷墨头206连接，以提供喷墨溶液给喷墨头206中。
本实施例的高度感测装置300例如为一接触式高度感测装置302，此接触式高度感测装置302例如是由一接触式传感器304以及一探针306所构成。其中，接触式传感器304与探针306例如配置于载具204上，探针306具有一第一端306a以及一第二端306b。探针306的第一端306a适于与接触式传感器304接触并将其触发，而探针306的第二端306b适于与承载平台200或是基板(未绘示)接触。然而，除了接触式传感器304以及探针306之外，在载具204与探针306之间例如配置有一弹性构件308，此弹性构件308使得探针306的第一端306a能够通过接触的方式触发接触式传感器304。
本实施例的供料装置208例如由一供料储槽208a以及一供料管线208b所构成。其中，供料管线208b连接于供料储槽208a与喷墨头206之间。
同样请参照图3，本实施例的喷墨印刷设备除了承载平台200、伺服马达202、载具204、高度感测装置300、喷墨头206以及供料装置208之外，更具有一控制装置(未绘示)，此控制装置(未绘示)与承载平台200、伺服马达202、载具204、高度感测装置300、喷墨头206以及供料装置208电性连接，以对上述各装置进行控制。
本实施例中，喷墨头的定位方法主要包含下列步骤(1)量测喷墨头至承载平台的距离；(2)量测基板的厚度，以计算出喷墨头至基板表面的距离；以及(3)将喷墨头与基板表面的距离调整至一固定距离S。以下即针对这些步骤作详细的说明。
图3至图6为依照本发明第一实施例喷墨头进行定位的流程示意图。请同时参照图3与图4，在量测喷墨头206至承载平台200的距离方面，首先通过控制系统驱动承载平台200往一方向(如箭号所示)移动，使得探针306的第二端306b在下降的过程中不会与承载平台200的表面接触。接着通过伺服马达202驱动载具204下降D1的距离，以使得喷墨头206直接接触承载平台200的表面，其中载具204下降的距离D1即为喷墨头206至承载平台200的距离。
接着请同时参照图5与图6，在量测基板的厚度方面，首先通过伺服马达202驱动载具204下降D2的距离，以使得探针306的第二端306b接触承载平台200的表面，其中载具204下降的距离D2即为探针306的第二端306b至承载平台200的距离。接着将一基板310置于承载平台200上，并通过伺服马达202驱动载具204下降D3的距离，以使得探针306的第二端306b接触基板310的表面，其中载具204下降的距离D3即为探针306的第二端306b至基板310的距离。由上述可知，基板310的厚度为(D2-D3)。
由于喷墨头至承载平台的距离为D1，而基板的厚度为(D2-D3)，故可计算出喷墨头至基板表面的距离为(D1-D2+D3)。之后，再确认喷墨头至基板表面的距离(D1-D2+D3)是否与固定距离S相同，若不相同则通过伺服马达调整至一致。
第二实施例图7为依照本发明第二实施例喷墨印刷设备的示意图。请参照图7，本实施例的喷墨印刷设备与第一实施例类似，惟其差异之处在于本实施例的高度感测装置400为一非接触式高度感测装置402，此接触式高度感测装置402例如是由一第一定距离传感器404以及一第二定距离传感器406所构成。其中，第一定距离传感器404例如配置于承载平台200上，而第二定距离传感器406例如配置于载具204上。此外，非接触式高度感测装置402例如是激光传感器等。
图7至图10为依照本发明第二实施例喷墨头进行定位的流程示意图。请同时参照图7与图8，在量测喷墨头206至承载平台200的距离方面，首先通过控制系统驱动承载平台200往一方向(如箭号所示)移动，使得喷墨头206位于第一定距离传感器404上方。接着通过伺服马达202驱动载具204下降D4的距离，以使得喷墨头206能够被第一定距离传感器404感测到为止，其中载具204下降的距离与第一定距离传感器404的感测距离的总和(A+D4)即为喷墨头206至承载平台200的距离。
接着请同时参照图9与图10，在量测基板的厚度方面，首先通过伺服马达202驱动载具204下降D5的距离，以使得第二定距离传感器406能够感测到承载平台200为止，其中载具204下降的距离与第二定距离传感器406的感测距离的总和(D5+B)即为第二定距离传感器406至承载平台200的距离。将基板408置于承载平台200上，并通过伺服马达202驱动载具204下降D6的距离，以使得第二定距离传感器406能够感测到基板408为止，其中载具204下降的距离与第二定距离传感器406的感测距离的总和(D6+B)即为第二定距离传感器406至承载平台200的距离。由上述可知，基板的厚度为(D5-D6)。
由于喷墨头至承载平台的距离为(A+D4)，而基板的厚度为(D5-D6)，故可计算出喷墨头至基板表面的距离为(A+D4-D5+D6)。之后，再确认喷墨头至基板表面的距离(A+D4-D5+D6)是否与固定距离S相同，若不相同则通过伺服马达调整至一致。
上述第一实施例与第二实施例中，有关于接触式高度传感器与非接触式高度传感器在高度上的计算，会因传感器所配置的位置而有所不同，上述实施例中仅以传感器配置于载具或承载平台上为例进行说明，但熟习该项技术者应知，本发明亦可将传感器设置于喷墨印刷设备中的其它元件上，以达到高度量测(校正)的目的。
本发明的喷墨印刷设备及喷墨头的定位方法至少具有下列优点1.本发明可于每次更换喷墨头后做高度感测的动作，以精确控制喷墨头与基板之间的距离，改善公知以分厘卡调校所导致的误差。
2.本发明可于每次喷墨前做高度感测的动作，以大幅降低喷墨头碰撞基板的风险。
3.本发明喷墨头的定位方法是采用自动化的定位方式，其可以有效节省喷墨头定位所耗费的时间。
权利要求
1.一种喷墨印刷设备，其特征是，该设备包括一承载平台，该承载平台适于承载一基板；一载具，该载具配置于该承载平台上方；一伺服马达，该伺服马达与该载具连接，且该伺服马达能够控制该载具的移动，进而调整该载具至该承载平台的距离；一高度感测装置，该高度感测装置配置于该载具上；一喷墨头，该喷墨头配置于该载具上；以及一供料装置，该供料装置与该喷墨头连接。
2.如权利要求1所述的喷墨印刷设备，其特征是，该高度感测装置为一接触式高度感测装置。
3.如权利要求2所述的喷墨印刷设备，其特征是，该接触式高度感测装置包括一接触式传感器，该接触式传感器配置于该载具上；一探针，该探针配置于该载具上，且该探针具有一第一端以及一第二端，其中该第一端适于与该接触式传感器接触以触发该接触式传感器，而该第二端适于与该承载平台与该基板其中一接触。
4.如权利要求3所述的喷墨印刷设备，其特征是，该接触式高度感测装置更包括一弹性构件，该弹性构件配置于该载具与该该探针之间，以使得该探针的该第一端得以触发该接触式传感器。
5.如权利要求1所述的喷墨印刷设备，其特征是，该高度感测装置为一非接触式高度感测装置。
6.如权利要求5所述的喷墨印刷设备，其特征是，该非接触式高度感测装置包括一第一定距离传感器，该第一定距离传感器配置于该承载平台上，且该第一定距离传感器的感测距离离为A。
7.如权利要求6所述的喷墨印刷设备，其特征是，该非接触式高度感测装置更包括一第二定距离传感器，该第二定距离传感器配置于该载具上，且该第一定距离传感器的感测距离离为B。
8.如权利要求1所述的喷墨印刷设备，其特征是，该供料装置包括一供料储槽；以及一供料管线，该供料管线连接于该供料储槽与该喷墨头之间。
9.如权利要求1所述的喷墨印刷设备，更包括一控制装置，该控制装置与该承载平台、该伺服马达、该载具、该高度感测装置、该喷墨头以及该供料装置电性连接。
10.一种喷墨头的定位方法，适于校正一载具上的一喷墨头，使该喷墨头与一承载平台上的一基板保持一固定距离，其特征是，该喷墨头的定位方法包括量测该喷墨头至该承载平台的距离；量测该基板的厚度，以计算出该喷墨头至该基板表面的距离；以及将该喷墨头与该基板表面的距离调整至该固定距离。
11.如权利要求10所述的喷墨头的定位方法，其特征是，该喷墨头至该承载平台的距离量测包括下列步骤提供一伺服马达；以及通过该伺服马达驱动该载具下降D1的距离，以使得该喷墨头接触该承载平台，其中D1为该喷墨头至该承载平台的距离。
12.如权利要求11所述的喷墨头的定位方法，其特征是，该基板厚度的量测包括下列步骤提供一接触式高度感测装置，该接触式高度感测装置包括一接触式传感器以及一与该接触式传感器的探针；将该接触式高度感测装置配置于该载具上；提供一伺服马达；通过该伺服马达驱动该载具下降D2的距离，以使得该探针接触该承载平台；将该基板置于该承载平台上；以及通过该伺服马达驱动该载具下降D3的距离，以使得该探针接触该基板，其中该基板的厚度为(D2-D3)。
13.如权利要求12所述的喷墨头的定位方法，其特征是，将该喷墨头与该基板表面的距离调整至该固定距离包括下列步骤计算该喷墨头至该基板表面的距离为(D1-D2+D3)，并确认(D1-D2+D3)是否与S相同；以及若(D1-D2+D3)不等于S，则通过伺服马达进行调整。
14.如权利要求10所述的喷墨头的定位方法，其特征是，该喷墨头至该承载平台的距离量测包括下列步骤提供一第一定距离传感器，并将该第一定距离传感器配置于该承载平台上，其中该第一定距离传感器的感测距离为A；提供一伺服马达；通过该伺服马达驱动该载具下降D4的距离，以使得该喷墨头能够被该第一定距离传感器感测为止；以及计算该喷墨头至该承载平台的距离，其中该喷墨头至该承载平台的距离为(A+D4)。
15.如权利要求14所述的喷墨头的定位方法，其特征是，该基板厚度的量测包括下列步骤提供一第二定距离传感器，并将该第二定距离传感器配置于该载具上，其中该第二定距离传感器的感测距离为B；提供一伺服马达；通过该伺服马达驱动该载具下降D5的距离，以使得该第二定距离传感器能够感测到该承载平台为止；将该基板置于该承载平台上；以及通过该伺服马达驱动该载具下降D6的距离，以使得该第二定距离传感器能够感测到该基板为止，其中该基板的厚度为(D5-D6)。
16.如权利要求15所述的喷墨头的定位方法，其特征是，将该喷墨头与该基板表面的距离调整至该固定距离包括下列步骤计算该喷墨头至该基板表面的距离为(A+D4-D5+D6)，并确认(A+D4-D5+D6)是否S相同；以及若(A+D4-D5+D6)不等于S，则通过伺服马达进行调整。
全文摘要
一种喷墨印刷设备，其主要是由一承载平台、一伺服马达、一载具、一高度感测装置、一喷墨头以及一供料装置所构成。其中，承载平台适于承载一基板；载具配置于承载平台上方；伺服马达与载具连接，且伺服马达能够控制载具的移动，进而调整载具至承载平台的距离；高度感测装置配置于载具上；喷墨头配置于载具上；而供料装置则与喷墨头连接。此外，本发明提出一种通过高度感测装置搭配伺服马达的喷墨头定位方法，以精确地控制喷墨头至基板之间的距离。
文档编号B41J29/38GK1504343SQ0215368
公开日2004年6月16日 申请日期2002年12月3日 优先权日2002年12月3日
发明者韩于凯, 萧夏彩, 段继贤 申请人:铼宝科技股份有限公司