DB42T2161-2023新型显示器件喷墨打印技术通用要求.docx

ICS31.120CCSL 47DB42 湖北省地方标准DB42/T 21612023新型显示器件喷墨打印技术通用要求General requirements for the inkjet printing technology of new display devices2023 - 12 - 23 发布2024 - 02 - 23 实施湖北省市场监督管理局发 布 DB42/T 21612023目次前言III1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 工艺流程2 概述2 基板校准2 波形调节2 墨滴观测3 图案化设定3 试打印3 喷孔筛选及偏差补偿设定3 基板打印45 工艺保障条件要求4 人员要求4 环境要求4 设备要求46 原材料及辅助材料要求57 检验5 总则5 关键工艺检验5 最终检验6 I 打印后检测4 DB42/T 21612023前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由武汉国创科光电装备有限公司提出。 本文件由湖北省机械标准化技术委员会归口。 本文件起草单位：武汉国创科光电装备有限公司、华中科技大学、武汉数字化设计与制造创新中心有限公司、武汉华星光电技术有限公司、武汉精测电子集团股份有限公司、湖北工业大学、武汉尚赛光电科技有限公司。 本文件主要起草人：尹周平、陈建魁、杨华、曹蔚然、刘荣华、穆广园、王正家、唐伟、付宇、郑关、杨春艳、何涛、金江江。 本文件实施应用中的疑问，可咨询湖北省机械标准化技术委员会，电话：[phone]，邮箱： 916848516；对本文件的有关修改意见建议请反馈至武汉国创科光电装备有限公司，电话：[phone]，邮箱：zhengg。 III DB42/T 21612023新型显示器件喷墨打印技术通用要求1 范围本文件规定了新型显示器件喷墨打印技术对应的工艺流程、工艺保障条件、原材料及辅助材料、检验等要求。 本文件适用于新型显示器件喷墨打印技术对应的加工和质量检验。 2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 ISO 14644（所有部分） 洁净室及相关控制环境（Cleanrooms and associated controlled environments） 3 术语和定义新型显示器件 new display device指相对传统LCD器件新发展的显示器件，包括OLED、QLED、Micro-LED等显示单元。 喷墨打印 inkjet printing在软件系统和控制板卡作用下，通过喷头驱动墨水形成墨滴，并喷射到基板上形成图案结构的过程。 基 板 substrate由玻璃、塑料或其他材料制成的承载基底。 基板校准 substrate calibration纠正基板上料至喷印平台后基板位姿相对于打印定位的误差。 波形调节 waveform adjustment指调节喷头喷孔的电压、脉宽等参数，以获取墨滴稳定的体积、速度、角度等喷射参数。 墨滴观测 drop watching使用工业视觉系统，观测并记录墨滴的图像和数据。 图案化设定 patterning settings设定喷印图案的参数和喷印要求，为实现像素坑填充或膜的制备做准备。 1 下列术语和定义适用于本文件。 像素分辨率 pixel resolution成像视野内，工业视觉相机的每个像素能解析的最小距离。 偏差补偿设定 offset setting指对打印的落点进行X、Y方向上的补偿设定，使实际落点坐标与理论落点坐标重合。 标识图案 mark喷墨打印过程中进行光学定位的基准图案。 4 工艺流程概述喷墨打印技术工艺流程包含基板校准、波形调节、墨滴观测、图案化设定、试打印、喷孔筛选及偏差补偿设定、基板打印、打印后检测。喷墨打印技术工艺流程图见图1。 图 1 喷墨打印技术工艺流程图基板校准基板校准步骤如下： a) 将基板由前道工序转移至喷印平台； b) 采用像素分辨率1.25 m/pixel 的工业视觉系统，检测识别基板上的多个标识图案； c) 根据各标识图案的坐标计算得出当前基板位姿相对于打印定位的误差，判断基板初始定位0.5 mm； d) 使用配套的机械装置根据误差对基板做相应动作，改变基板位姿，降低误差角度至0.005， 判断基板纠姿后在 X 方向、Y 方向定位误差10 m。 波形调节2 4.3.1 波形调节前，墨水的参数性质（如墨水粘度）应满足喷头的喷射粘度要求。 4.3.2 波形调节步骤如下： a) 调节墨路负压，使喷头挤墨后，墨滴悬挂于喷头表面，不滴下也不回流； b) 切换墨路为半自动状态，擦拭喷头表面至洁净，切换回墨路自动状态； c) 按标准波形参数设定波形，观察喷射状态； d) 调节电压幅值、电压持续时间、脉冲个数等参数，限制墨滴拖尾、卫星滴等，直至墨滴呈球状、速度符合要求。 墨滴观测4.4.1 用于判断墨滴体积、速度和角度，衡量喷孔喷射稳定性，并去除不合格喷孔，提升喷印质量。 4.4.2 墨滴观测步骤如下： a) 移动待观测喷头至墨滴观测位置； b) 控制喷头以特定频率喷射，同步触发控制像素分辨率0.5 m/pixel 的墨滴观测系统的工业视觉相机采集墨滴图像； c) 处理墨滴图像，计算该喷孔喷射墨滴体积、速度和角度； d) 移动至下一喷孔观测位置，重复本文件 4.4.2 中步骤 b)和步骤 c)，直至完成所有喷孔的检测； e) 设定合格墨滴的体积、速度和角度上下限，去除不合格喷孔。 图案化设定4.5.1 图案化设定前，基板校准精度应满足基板角度偏差0.005。 4.5.2 图案化设定步骤如下： a) 导入喷头状态，包括异常喷孔序号、正常喷孔的体积值、各喷孔平均落点误差和喷头定位坐标； b) 设定基板图案参数，包括图案点间距和行列数、图案阵列间距和行列数、图案体积值、可喷印范围、图案点定位坐标； c) 根据喷头和图案之间的位置关系构建喷印规划模型的位置约束，以喷印图案的体积作为结果约束，以喷印次数为优化目标； d) 求解模型，获取当前状态的最佳喷印路径。 试打印试打印步骤如下： a) 根据喷孔筛选和落点偏差分析的要求，选定特定喷孔或全部喷孔，通过图案化设定生成点阵打印规划； b) 在载台上搭载一张具备疏水膜的基板； c) 真空吸附固定基板； d) 定义打印起始点； e) 调用生成的点阵打印规划，进行打印。 喷孔筛选及偏差补偿设定喷孔筛选及偏差补偿设定步骤如下： a) 工业视觉相机对试打印的点阵进行采图； b) 软件计算将每个墨滴落点的实际坐标与标准坐标进行比较，获得墨滴落点的打印偏差值； c) 根据落点的打印偏差值计算各喷孔的平均落点偏差值； d) 通过各喷孔的平均落点偏差值与要求值进行比对，完成可参与打印的喷孔筛选； 3 e) 根据平均落点偏差值，在软件偏差补偿设定界面设置对应的 X 方向、Y 方向补偿值。 基板打印基板打印步骤如下： a) 宜定义基板移动的方向为X 方向，喷头移动的方向为 Y 方向； b) 打印动作，将基板移动至起始位置，并按照预定义的轨迹指令加速至打印速度后匀速运动； c) 当起始像素坑对齐至起始喷孔，喷头根据基板 X 方向运动位置编码器信号刷新各喷孔喷射状态，喷孔喷射的时序指令来自于预存储的图案化规划文件； d) 整个打印过程在匀速段进行，目标像素坑打印完成后，基板完成减速动作后返回起始位； e) 喷头沿 Y 方向位移预定距离，喷孔对齐至另一组像素坑，继续完成第二个行程的打印； f) 重复本文件 4.8 中步骤 b)步骤 e)，直至完成基板所有目标像素坑的打印，基板移动至下料位进入下一流程。 打印后检测4.9.1 基板正式打印完成后，使用自动光学检测系统在线完成散点、多打漏打、桥连等缺陷的快速分类、定位，并为后续工艺参数调整提供缺陷信息。 4.9.2 打印后检测步骤如下： a) 建立对应基板和工艺参数条件下，无缺陷打印状态模板； c) 根据采集到的实际打印状态信息，基于建立的状态模板，通过算法流程，评估该基板实际打印情况，分类和定位相应的缺陷信息； d) 将缺陷信息反馈至相应的工艺流程，完成工艺参数优化、打印规划优化，降低后续基板缺陷生成率。 5 工艺保障条件要求 人员要求工艺人员应具有新型显示器件喷墨打印工艺基础知识，熟悉设备操作使用，经培训合格后方可上岗。 环境要求工艺环境直接影响工艺的稳定性与工艺质量，操作环境宜达到如下要求： a) 净化级别符合ISO 14644（所有部分）的要求； b) 水氧环境：H2O1 ppm，O21 ppm； c) 温度：232。 设备要求5.3.1 各工序所需设备喷墨打印技术各工序使用的工艺设备为喷墨打印机。 5.3.2 工艺设备验证4 b) 基板正式打印后，检测单元按照行列扫描形式，快速采集整个基板或基板预设区域打印状态信息； 5.3.2.1 工艺设备应定期进行状态验证。验证或鉴定表明设备性能满足工艺技术要求，即确认设备技术状态正常，可以进行正常使用。 5.3.2.2 验证或鉴定表明性能不能满足工艺技术要求的设备，应进行维修。维修后应重新进行技术状态验证。 5.3.2.3 工艺设备按有关规定进行保养，保养后应重新进行技术状态验证。 6 原材料及辅助材料要求在新型显示器件喷墨打印工艺中使用的原材料及辅助材料应按照相关贮存条件存放，使用经检验合格且在有效期内的材料，宜使用的原材料及辅助材料要求如下： a) 墨水：5 cps25 cps； b) 基板：完成喷墨打印前道工序的基板。 7 检验总则7.1.1 每步工艺完成后根据各工序检验要求对其结果进行在线检验。 7.1.2 对于直接影响新型显示器件喷墨打印工艺加工精度的关键工序建立检验规范，并进行专检。 关键工艺检验7.2.1 基板校准检验7.2.1.1 检验目的检验基板校准精度，用于计算基板角度、位置，进行图案化计算。 7.2.1.2 检验方法基板校准精度的测试步骤如下： a) 检测：工业视觉相机移动至已设定的多个标识图案位置，识别基板标识图案坐标； b) 计算：根据每个标识图案坐标计算基板误差； c) 纠偏：基板误差大于要求数值时，根据误差值调整纠偏幅度，重复本文件 7.2.1.2 中步骤 a)、步骤 b)和步骤 c)，直至基板误差值符合检验要求。 7.2.1.3 检验要求基板角度偏差0.005，初始定位0.5 mm，纠姿后在X方向、Y方向定位误差10 m。 7.2.2 墨滴观测检验7.2.2.1 检验目的检验各喷孔的喷射状态及喷射稳定性，用于筛选可参与打印的喷孔，提高喷印质量。 7.2.2.2 检验方法5 7.1.3 建立最终检验规范，按照规范对最终加工得到的喷墨打印显示器件结构进行检验，剔除不符合检验标准的残次品。 7.2.2.2.1 墨滴体积精度的测试步骤如下： a) 开启喷孔喷射，采用像素分辨率0.5 m/pixel 工业视觉相机等传感器采集墨滴飞行信息； b) 计算单个喷孔喷射的单个或数个墨滴的体积； c) 依次采集喷头全部或部分喷孔喷射的墨滴体积； d) 采用统计学方法，计算所有或部分喷孔喷射的墨滴体积变化量，通过各喷孔喷射墨滴体积变化量与要求值进行比对，筛选喷孔；或使用精密天平作为检测工具，逐个开启喷孔喷射，分别测量单个或成组液滴的质量，进而测算出墨滴体积及体积偏差。 7.2.2.2.2 墨滴飞行角度解析度的测试步骤为将标定球作为观测对象，首先对喷墨打印机配置的墨滴观测系统的工业视觉相机进行测量精度标定。通过运动控制系统带动喷射墨滴的喷头移动，使得墨滴可以在工业视觉相机中清晰成像，采用墨滴测量系统测量墨滴的飞行角度，宜对同一喷孔测量其喷射的 20 个墨滴作为统计对象，统计标准差，墨滴飞行角度解析度按式（1）计算。 𝑅 = 32𝜎 (1) 式中：R 墨滴飞行角度解析度，单位为度（）； 墨滴飞行角度标准差，按式（2）计算。 𝑛(𝑥𝑖𝑥)式中：n测量次数； 𝜎 = 𝑖=1𝑛1(2) xi墨滴飞行角度测量值，单位为度（）；𝑥多次墨滴飞行角度测量值的平均值，单位为度（）。 7.2.2.3 检验要求使用像素分辨率0.5 m/pixel的工业视觉相机检测打印喷头中各喷孔的喷射状态，要求墨滴体积测量精度5%，飞行角度解析度0.2。 最终检验喷墨打印显示器件最终检验符合以下要求： a) 不应出现散点缺陷、桥连缺陷； b) 漏打、少打缺陷导致的融合墨滴体积与预设打印体积的偏差5%，不应引起显示面板的斑点和线性缺陷； c) 像素结构膜厚均一性90%，像素结构膜厚均一性宜按式（3）或（4）计算。 𝑃 = （1 MaxMin ） 100%(3) Max+Min式中：P像素结构膜厚均一性； Max膜厚的最大值； Min膜厚的最小值。 或 𝑃 = （1 MaxMin ） 100%(4) 2Ave6 式中：P像素结构膜厚均一性； Max膜厚的最大值； Min膜厚的最小值； Ave膜厚的平均值。 膜厚的平均值按式（5）计算。 Ave =𝑛𝑖=1𝑛𝑦𝑖 (5) 式中：n测量次数； 𝑦𝑖膜厚的测量值；Ave膜厚的平均值。 7