对准装置和包括此的喷墨印刷系统、利用此的对准方法与流程

1.本发明涉及对准装置和包括此的喷墨印刷系统、利用此的对准方法，更详细地说，涉及在基板工艺之前可调整基板位置的对准装置和包括此的喷墨印刷系统、利用此的对准方法。


背景技术：

2.显示装置根据发光方式分为液晶显示装置(lcd，liquid crystal display)、有机发光显示装置(oled，organic light emitting diode display)、等离子显示装置(pdp，plasma display panel)、微发光显示装置(micro-led)等。
3.显示装置由相互不同的基板构成，为了制造显示装置，经过许多制造工艺。为了在基板上形成电极等的预定的图案或者形成构成像素的有机发光元件，用喷墨印刷系统喷射墨滴构成图案。
4.在通过喷墨印刷方式形成图案时，通过喷墨印刷系统将墨滴喷射到基板上的准确的位置很重要。为此，为了将构成各个喷墨印刷系统的各个构件设置在准确的位置，利用针和定位器(positioner)等的精密单元组装喷墨印刷系统。
5.以往，以如下的顺序进行对准：用搭载于头桥的基板视觉摄像头拍摄基板的位置、对准之后喷射墨滴，之后重新用视觉摄像头测量碳化在基板的墨滴，调整对准偏移(align offset)或者头桥上的头设置位置。这种对准工艺存在需要频繁进行微调并且只有通过数次反复测量才实现对准的问题。
6.另外，以往在利用对准工艺的情况下，在喷墨印刷系统更换具有预定使用年限的零部件时，需反复执行相同的对准工艺，因此存在将制造工艺时间加倍的问题。


技术实现要素：

7.(要解决的问题)
8.本发明要解决的一技术课题涉及一种对准装置和包括此的喷墨印刷系统、利用此的对准方法，准确对齐平台和基板、喷嘴，以使从喷嘴喷射的墨水碳化在基板上准确的位置。
9.(解决问题的手段)
10.为了解决上述技术课题，本发明提供一种对准装置。
11.本发明的一实施例的对准装置包括：第一摄像头模块，支撑基板，并且搭载于平台单元可拍摄上方，其中所述平台单元能够以第一方向运送所述基板；第二摄像头模块，搭载于头部单元，以与所述平台单元相互面对可向下方拍摄，其中所述头部单元具有形成有喷嘴的头部，所述头部被头桥支撑，能够以与所述第一方向直交的第二方向移动，所述喷嘴将墨水喷射于所述基板上；其中，所述第一摄像头模块与所述第二摄像头模块同轴化可提供一对对准标记。
12.根据一实施例，所述第一摄像头模块可包括：第一摄像头；及直线移动部件，可使
所述第一摄像头以所述第二方向进行直线往返运动。
13.根据一实施例，所述头部单元可包括：主铰链轴，支撑所述头桥的一端部，并且是所述头桥的旋转中心；及副铰链轴，支撑所述头桥的另一端部，并且铰链结合所述头桥，进而所述头桥能够以所述主铰链轴为中心进行转动。
14.根据一实施例，还可包括直线移动部件和旋转部件，所述直线移动部件使所述副铰链轴以所述第二方向进行直线运动，所述旋转部件使所述副铰链轴以所述主铰链轴为旋转中心进行旋转运动。
15.为了解决上述技术课题，本发明提供一种喷墨印刷系统。
16.本发明的一实施例的喷墨印刷系统包括：平台单元，支撑基板，并且能够以第一方向运送所述基板；头部单元，被头桥支撑，能够以与所述第一方向直交的第二方向移动，并且具有形成有喷嘴的头部，所述喷嘴将墨水喷射于所述基板上；及对准装置，生成对准基准，并且使所述平台单元和所述头桥移动，以与所述基板对准。其中，所述头部单元包括：主铰链轴，支撑所述头桥的一端部，并且是所述头桥的旋转中心；及副铰链轴，支撑所述头桥的另一端部，并且铰链结合所述头桥，进而所述头桥能够以所述主铰链轴为中心进行转动。其中，所述对准装置包括：第一摄像头模块，搭载于所述平台单元可拍摄上方；第二摄像头模块，搭载于头部单元，以与所述平台单元相互面对可向下方拍摄；对准模块，具有直线移动部件和旋转部件，所述直线移动部件使所述副铰链轴以所述第二方向进行直线运动，所述旋转部件使所述副铰链轴以所述主铰链轴为中心进行旋转运动。其中，所述第一摄像头模块与所述第二摄像头模块同轴化可提供一对对准标记。
17.为了解决上述技术课题，本发明提供一种对准方法。
18.本发明的一实施例的对准方法，根据一实施例，在头部以第二方向进行移动的同时将墨水喷射于基板之前包括对准步骤，所述对准步骤计算对准信息之后调整头部位置，据此调整对准。其中，所述对准步骤包括：对准信息计算步骤，在基板上对准第一摄像头模块，以计算基板对准信息；及对准调整步骤，利用第一摄像头模块扫描头部的喷嘴，之后根据对准信息计算信息通过直线移动部件和旋转部件调整头部的位置。
19.根据一实施例，在所述对准信息计算步骤中，使搭载于平台的第一摄像头模块与搭载于头部的第二摄像头模块位于同轴上。
20.(发明的效果)
21.根据本发明的实施例，通过对准单元以第一方向和第二方向对准平台和基板、喷嘴，进而提高在基板碳化墨水的位置的一致性。
22.根据本发明的一实施例，在平台单元上搭载第一摄像头模块能够以喷嘴为基准调整对准位置，因此具有可提高对准准确度的优点。
23.根据本发明的另一实施例，将第一摄像头模块与第二摄像头模块同轴化，可对齐位置，将第一摄像头模块和第二摄像头模块灵活用作对准标记，进而具有将构件简化并且提高对准准确度的优点。
24.根据本发明的其他一实施例，通过第一摄像头模块、直线移动部件、旋转部件提高调整准确性，进而具有可准确实现基板针对驱动轴的垂直度、基板针对喷嘴的平衡度的优点。
25.根据本发明的其他一实施例，以第一摄像头模块为基准对准平台、基板和喷嘴，因
此不需要包括对准装置的喷墨印刷系统整体位置的一致性，而且即使在驱动喷墨印刷系统时因为振动、磨损等出现位置偏移，以第一摄像头模块为基准重新对准平台、基板和喷嘴即可，因此具有容易对准的优点。
附图说明
26.图1是示出本发明的一实施例的喷墨印刷系统的图。
27.图2是将本发明的一实施例的平台和基板的对准动作状态图示化示出的图。
28.图3的(a)是示出本发明的一实施例的第二摄像头模块的图；图3的(b)是示出放置在图3的(a)下面的平台和第一摄像头模块的图。
29.图4是示出图3的(b)的平台和第一摄像头模块的立体图。
30.图5是将本发明的一实施例的头部单元的对准动作状态图示化示出的图。
31.图6的(a)和图6的(b)是示出图5中头部和喷嘴的图。
32.图7是示出本发明的一实施例的头部单元的图。
33.图8是示出图7中主铰链轴和副铰链轴的图。
34.图9的(a)或者图9的(b)是将本发明的一实施例的头部单元的动作前后图示化示出的图。
35.图10的(a)至图10的(c)是将本发明的一实施例的头部单元的对准动作状态图示化示出的图。
36.图11是示出本发明的一实施例的对准方法的流程图。
37.图12是示出本发明的一实施例的对准方法的流程图。
38.(附图标记说明)
39.10：喷墨印刷系统
40.100：平台单元
41.110：平台
42.120：驱动轴
43.200：头部单元
44.210：头桥
45.220：头部
46.221：喷嘴
47.230：主铰链轴
48.240：副铰链轴
49.300：对准装置
50.310：第一摄像头
51.320：直线移动部件
52.330：第二摄像头
53.340：直线移动部件
54.350：旋转部件
55.s：基板
56.area 1：基板对准区域
57.area 2：喷墨区域
具体实施方式
58.以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。然而，本发明的技术思想不限于在此说明的实施例，而是也可细化成其他形态。反而，在此说明的实施例是为使公开的内容彻底和完整以及本发明的思想充分传达给常规的技术人员而提供的。
59.在本说明书中，在谈及某一构件位于另一构件上时，这意味着可直接形成在另一构件上或者在两者之间也介入第三构件。另外，在附图中，夸张示出了形状及尺寸，以有效说明技术内容。
60.另外，在本说明书的各种实施例中，第一、第二、第三等的用语是为了说明各种构件而使用的，不得用如此的用语限定这些构件。这些用语只是为了将一构件与另一构件区分而使用的。据此，在某一实施例称为第一构件的在另一实施例也可称为第二构件。在此，说明并示例的各个实施例也包括互补的实施例。另外，在本说明书中，“以和/或者”以包括在前后排列的构件中的至少一个的意思使用。
61.在说明书中，对于单数的表述，除非在文章中有不同的意思，否则包括复数的表述。另外，“包括”或者“具有”等的用语是要指定在说明书中记载的特征、数字、步骤、构件或者这些组合的存在，不得理解为排除一个或者一个以上的其他特征、数字、步骤、构件或者这些组合的存在或者附加的可能性。另外，在本说明书中，“连接”以将间接连接以及直接连接多个构件情况全部包括的意思来使用。
62.另外，以下在对本发明的说明中，若判断相关的现有功能或者结构的具体说明可使本发明的要点不清楚，则省略其详细说明。
63.图1是示出本发明的一实施例的喷墨印刷系统10的图；图2是将本发明的一实施例的平台110和基板s的对准动作状态图示化示出的图；图3的(a)是示出本发明的一实施例的第二摄像头模块330的图；图3的(b)是示出放置在图3的(a)下面的平台110和第一摄像头模块310、320的图；图4是示出图3的(b)的平台110和第一摄像头模块310、320的立体图；图5是将本发明的一实施例的头部单元200的对准动作状态图示化示出的图；图6的(a)和图6的(b)是示出图5中头部220和喷嘴221的图；图7是示出本发明的一实施例的头部单元200的图；图8是示出图7中主铰链轴230和副铰链轴240的图；图9的(a)或者图9的(b)是将本发明的一实施例的头部单元200的动作前后图示化示出的图；图10的(a)至图10的(c)是将本发明的一实施例的头部单元200的对准动作状态图示化示出的图。
64.第一方向是指在xyz直角坐标系上x轴方向。第二方向是指与第一方向直交的方向，具体地说可以是指y轴方向。
65.以下，详细说明本发明的一实施例的对准装置300和构成包括此的喷墨印刷系统10的各个构件。
66.如图1至图10的(c)所示，本发明的一实施例的喷墨印刷系统10可包括平台单元100和头部单元200、对准装置300。喷墨印刷系统10可被区划为基板对准区域(area 1)和喷墨区域(area 2)。
67.重新参照图1至图5，本发明的一实施例的平台单元100支撑基板s，并且能够以第一方向运送基板s。
68.平台单元100可包括平台110和驱动轴120。
69.平台110可放置基板s。更详细地说，在平台110上放置有卡盘，基板s通过真空吸气或者静电力可被卡盘支撑并固定。
70.驱动轴120可提供平台运送工具的移动路线。驱动轴120可与第一方向并排配置。平台运送工具可使平台110沿着驱动轴120以第一方向移动。驱动轴120可使平台110向基板对准区域(area 1)和喷墨区域(area 2)进行位置移动。
71.驱动轴120可具有龙门架(gantry)结构。
72.基板s放置在平台110上，可沿着驱动轴120移动。基板s可以是诸如lcd和oled、pdp面板的显示面板、触摸面板、窗口面板中的一种，或者可以是由将这些面板层叠结合的多层构成的面板。另外，基板s不仅可包括刚性面板，还可包括能够弯曲(bending)、折叠(folding)或者卷曲(rolling)的柔韧材料的柔性面板。
73.重新参照图1和图5至图10的(c)，本发明的一实施例的头部单元200喷射墨滴，可在基板s的任意位置形成具有预定厚度和形状的图案等。头部单元200可配置在喷墨区域(area 2)。头部单元200可配置在平台单元100的上方。头部单元200包括头桥210和头部220，还可包括主铰链轴230和副铰链轴240。
74.如图1和图2所示，头桥210可支撑头部220。头桥210可使头部220以第二方向移动。根据一实施例，头桥210可以是石定盘。
75.如图1和图2所示，头部220在被头桥210支撑的状态下能够以第二方向移动。即，头部220能够以直交于驱动轴120的方向移动。头部220可包括直线马达和lm导件。
76.直线马达可提供头部220的移动驱动力。lm导件可沿着lm轨道进行直线往返运动。能够以第二方向配置lm轨道。头部220可搭载于lm导件的一端。由此，基板s沿着驱动轴120以第一方向移动，头部220可沿着头桥210以第二方向移动。
77.如图6的(b)所示，头部220可形成多个喷嘴221。多个喷嘴221能够以第二方向间隔预定间距，可并排形成在头部220的下面。喷嘴221喷射墨滴(droplet)，可将墨滴碳化在基板s上。
78.如图7至图10的(c)所示，主铰链轴230和副铰链轴240配置成一对，可校正包括头桥210的喷嘴221位置偏移。主铰链轴230和副铰链轴240可支撑头桥210的两侧末端。头桥210通过主铰链轴230和副铰链轴240可被结合并支撑在驱动轴120两端。
79.主铰链轴230可支撑头桥210的一端部。可铰链结合主铰链轴230，进而以头桥210旋转中心提供主铰链轴230。主铰链轴230可包括旋转部件231。一实施例的旋转部件231可以是交叉滚柱轴环。
80.副铰链轴240与主铰链轴230相对应，可支撑头桥210的另一端部。副铰链轴240可铰链结合头桥210，以使头桥210能够以主铰链轴230为中心转动。即，主铰链轴230被固定位置进行旋转运动，而副铰链轴240引导头桥210的位置移动并且可与头桥210铰链结合，以使头桥210能够进行直线运行及旋转运动。
81.重新参照图1至图5，本发明的一实施例的对准装置300测量平台110和基板s、头部220的位置生成对准基准，并且使平台110和基板s、头桥210、主铰链轴230，副铰链轴240移动，可提高基板s针对驱动轴的垂直度和基板s针对喷嘴221的平衡度。即，对准装置300用第一摄像头模块310、320和第二摄像头模块330计算对准信息，通过直线移动部件和旋转部件
校正各个结构的位置可进行对准。
82.对准装置300为构成待后述的第一摄像头模块310、320和第二摄像头模块330的多个摄像头可选择性或者同时拍摄喷嘴221和基板s。对准装置300将多个摄像头310、330彼此用作对准标记，通过对准位置偏差实现对准位置一致性，进而可将工艺缺陷最少化。
83.对准装置300包括第一摄像头模块310、320和第二摄像头模块330，还可包括直线移动部件340和旋转部件350。第一摄像头模块310、320可位置移动以与第二摄像头模块330相互面对。第一摄像头模块310、320拍摄第二摄像头模块330，第二摄像头模块330可拍摄第一摄像头模块310、320。
84.参照图5至图6的(b)，第一摄像头模块310、320在朝向上方的状态下可向基板对准区域(area 1)和喷墨区域(area 2)进行位置移动。第一摄像头模块310、320可提供用于对准第二摄像头模块330和平台110、基板s、喷嘴221的基准位置。
85.第一摄像头模块310、320搭载于平台单元100上，生成形成在头部220的喷嘴221的喷嘴拍摄图像，而且可提供对准标记。另外，第一摄像头模块310、320与待后述的第二摄像头模块330在垂直方向同轴化，进而可提供一对对准标记。
86.第一摄像头模块310、320可搭载于平台单元100。第一摄像头模块310、320可分别被支撑并配置在不与基板s发生干涉的平台110的一端部。在第一摄像头模块310、320中，第一摄像头310可朝向上面，以拍摄上方。第一摄像头模块310、320可包括第一摄像头310和直线移动部件320。
87.根据一实施例，第一摄像头310可进行位置移动，以与以第二方向并排配置的喷嘴221相互面对。第一摄像头310可以是喷嘴视线摄像头(nozzle view carema)。至少可具有一个第一摄像头310来配置在平台110上。一实施例的第一摄像头310可配置有与头部单元200的头部数量相应的个数。
88.第一摄像头310利用激光可准确设置在任意位置。第一摄像头310通过待后述的直线移动部件320以第二方向进行位置移动，以进行喷嘴扫描。
89.直线移动部件320可使第一摄像头310以第二方向进行直线往返运动。根据一实施例，直线移动部件320可包括直线马达和lm导件。直线马达可提供第一摄像头310的移动驱动力。lm导件可沿着lm轨道进行直线往返运动。能够以第二方向配置lm轨道。第一摄像头310可搭载于lm导件的一端。
90.第一摄像头310通过平台运送工具沿着驱动轴120可配置在喷墨区域(area 2)的头部单元200下面。第一摄像头310通过直线移动部件320能够以第二方向移动，并且可确认喷嘴221的位置是否一致。
91.第一摄像头310搭载在lm导件上通过直线马达的驱动力能够以第二方向沿着lm轨道进行位置移动。
92.重新参照图1至图3的(a)，第二摄像头模块330搭载于头部单元200上，生成基板s的基板拍摄图像，而且可提供对准标记。第二摄像头模块330提供用于在头部单元200喷射之前对准基板的基准坐标。第二摄像头模块330与能够以第二方向运送的第一摄像头模块310、320不同，其位置被固定，以对齐第一摄像头310位置为基准可使位置一致。
93.第二摄像头模块330可配置在喷墨区域(area 2)。第二摄像头模块330可搭载于头部单元200。第二摄像头模块330可固定配置在头桥210的一端部，以免与以第二方向运作的
头部220发生干涉。
94.第二摄像头模块330可与平台单元100面对。第二摄像头模块330可配置在lm轨道，即与第一摄像头模块310、320的移动路线的同轴上。在第二摄像头模块330中，第二摄像头330可朝向下面，以拍摄下方。第二摄像头模块330与第一摄像头模块310、320不同，可被固定而不移动。第二摄像头模块330可包括第二摄像头330。
95.参照图2，在基板对准区域(area 1)上直线移动部件和旋转部件可在水平方向上改变平台110和基板s的位置。平台110可旋转移动或者直线移动包括基板s的卡盘进而可调整位置。
96.直线移动部件可使包括基板s的卡盘以第一方向或者第二方向直线运动。卡盘通过驱动轴能够以第一方向进行直线运动，并且通过直线移动部件能够以第二方向进行直线运动。
97.根据一实施例，直线移动部件可包括直线马达和lm导件。直线马达可提供卡盘以第二方向移动的驱动力。lm导件可沿着lm轨道进行直线往返运动。能够以第二方向配置lm轨道。卡盘可搭载于lm导件上面。
98.旋转部件将平台作为旋转中心可使卡盘进行旋转运动。卡盘通过旋转部件可改变预定角度。
99.根据一实施例，旋转部件可以是配置在铰链轴外周的交叉滚柱轴环。根据另一实施例，旋转部件可以是配置在铰链轴外周的轴承。
100.参照图5和图7，直线移动部件340和旋转部件350通过旋转可在水平方向改变主铰链轴230的位置，通过直线移动及旋转可在水平方向改变副铰链轴240位置。
101.即，通过直线移动部件340和旋转部件350能够以水平方向改变副铰链轴240的位置。
102.直线移动部件340可使副铰链轴240以第一方向或者第二方向进行直线运动。副铰链轴240通过驱动轴120以第一方向进行直线运动，并且通过直线移动部件340能够以第二方向进行直线运动。
103.根据一实施例，直线移动部件340可包括直线马达和lm导件。直线马达可提供以第二方向移动副铰链轴240的驱动力。lm导件可沿着lm轨道进行直线往返运动。能够以第二方向配置lm轨道。副铰链轴240可搭载于lm导件的一端。
104.旋转部件350以旋转中心轴旋转主铰链轴230，副铰链轴240也可在位置移动的过程进行轴旋转。副铰链轴240通过旋转部件350可对第一方向改变预定角度。
105.根据一实施例，旋转部件350可以是分别配置在主铰链轴230和副铰链轴240的外周的交叉滚柱轴环。根据另一实施例，旋转部件350可以是配置在主铰链轴230和副铰链轴240的各个外周的轴承。
106.说明利用具有如上所述的构件的本发明的对准装置300对准方法的动作过程。
107.图11是示出本发明的一实施例的对准方法的流程图；图12是示出本发明的一实施例的对准方法的流程图。
108.参照图11和图12，对准方法包括喷墨前基板准备步骤s00和对准步骤s10，并且可包括喷墨步骤s20。
109.以下，按时间顺序说明对准方法的各个步骤。
110.在基板准备步骤s00中，可在平台上准备基板。在基板准备步骤s00中，平台上的卡盘可支撑并固定基板。
111.对准步骤s10可包括对准信息计算步骤s11和对准调整步骤s12。
112.在对准信息计算步骤s11中，可用第一摄像头模块分别计算第二摄像头对准信息和基板对准信息、喷嘴对准信息。
113.在对准信息计算步骤s11中，可使第一摄像头模块沿着驱动轴进行位置移动，进而配合在基板对准区域(area 1)上。在对准信息计算步骤s11中，分别与第二摄像头模块并排配置第一摄像头模块，可计算出第二摄像头模块对准信息。在对准信息计算步骤s11中，能够以自动或者半自动使搭载于平台的第一摄像头模块与搭载于头部的第二摄像头模块位于同轴上。
114.在对准信息计算步骤s11中，第二摄像头模块拍摄基板的特定点，可计算出基板对准信息。
115.另外，在对准信息计算步骤s11中，可使第一摄像头模块沿着驱动轴进行位置移动，进而配置在喷墨区域(area 2)上。在对准信息计算步骤s11中，与头部并排配置第一摄像头模块，可计算出喷嘴对准信息。如图10的(a)所示，第二摄像头模块以喷嘴对准信息为基础可计算出主铰链轴和副铰链轴的位置坐标。
116.第一摄像头模块可单独获取基板对准信息和喷嘴对准信息。没有先后关系。但是，可基于第二摄像头对准信息生成基板对准信息。
117.在对准调整步骤s12中，利用第一摄像头模块扫描头部的喷嘴，之后根据诸如第二摄像头对准信息和基板对准信息、喷嘴对准信息等的对准信息计算信息通过分别配置在平台单元和头部单元上的直线移动部件和旋转部件可调整基板和头部位置。
118.更详细地说，如下说明对准调整步骤中动作关系。
119.对于包括基板的卡盘，可基于基板对准信息进行对准调整。包括基板的卡盘可以通过平台运送平台可沿着驱动轴以第一方向移动。包括基板的卡盘通过直线马达可在lm导件上以第二方向移动。在这一情况下，第一方向和第二方向的位置变化可任意改变先后顺序。另外，包括基板的卡盘通过旋转部件以平台的中心部位旋转中心可旋转任意角度，进而在xy直角坐标系上可将位置变更为(ax，ay)。
120.重新参照图9的(a)和图9的(b)、图10的(b)、图10的(c)，基于喷嘴对准信息可喷嘴进行对准调整。应该对头桥进行对准调整，以使头桥以第二方向与基板一致。头桥是两端被固定并支撑，进而可被主铰链轴和副铰链轴支撑并固定。根据位置偏移，基于喷嘴对准信息可校正以x方向和y方向偏移位置的头桥的位置。
121.如图10的(b)所示，位于头桥一端部的主铰链轴通过旋转部件在同轴上可在a1点旋转。如图10的(c)所示，位于头桥另一端部的副铰链轴通过直线移动部件以第一方向和第二方向进行直线运动从a2移动到a2’，通过旋转部件可在a2’点进行旋转。
122.头桥一端固定于主铰链轴和副铰链轴，通过主铰链轴的旋转和副铰链轴的直线移动及旋转可对齐到喷嘴的对准位置。头桥通过直线马达在lm导件上能够以第二方向移动。在这一情况下，通过直线运动部件的第一方向和第二方向的位置变化可任意改变先后顺序。副铰链轴以主铰链轴为旋转中心旋转任意角度，进而可在xy直角坐标系中可将位置变更为(ax，ay)。
123.在喷墨步骤s20中，为使基板面对头部，以与第二方向直交的第一方向运送基板之后头部以第二方向移动，同时可将墨水喷射于基板。
124.以上，使用优选实施例详细说明了本发明，但是本发明的范围不限于特定实施例，而是应该通过权利要求项的范围解释。另外，只要是在该技术领域技术人员应该理解为在不超出本发明的范围的同时可进行修改和变形。