用于液滴测量的系统的制作方法

用于液滴测量的系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年4月29日提交的第10-2021-0055802号韩国专利申请的优先权和从其获得的全部权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
3.本发明的实施例涉及能够基本上同时地测量喷墨打印机的喷嘴的位置以及液滴的滴落位置、排放速度、排放角度、排放体积等的用于液滴测量的系统和用于液滴测量的方法。


背景技术：

4.打印系统可以用于电子装置的制造过程中。在制造诸如发光显示装置或液晶显示装置的显示装置时，可以使用喷墨打印机形成图案或层。
5.喷墨打印机可以通过在改变喷墨头与对象的相对位置的同时从被提供在喷墨头中的喷嘴朝向对象排放墨滴来执行打印。在喷墨头中，因为由于制造过程中的加工或组装导致的偏差，所以即使在相同的操作条件下，在排放液滴的速度或体积上也可能出现个体差异。此外，即使对于单个喷墨头，排放速度、排放角度、排放体积等也可能对于每个喷嘴而不同，并且液滴的滴落位置也可能对于每个喷嘴而不同。随着喷墨打印机被使用，这些与液滴相关的参数可能变化。


技术实现要素：

6.需要准确地测量从喷墨头排放的液滴的速度、角度和体积。例如，当液滴的速度不正确时，目标上的滴落位置可能发生偏移。当液滴的体积不正确时，滴落在对象上的液滴可能扩散过多，从而造成模糊，或相反造成浑浊。
7.实施例提供一种用于液滴测量的系统和一种用于液滴测量的方法，所述系统和所述方法能够准确地且基本上同时地测量与喷墨打印机的液滴相关的参数，诸如从喷墨头的喷嘴排放的液滴的位置、速度、角度、体积等。
8.实施例中的一种用于液滴测量的系统包括：喷墨头，包括排放液滴的喷嘴；基底，从所述喷墨头的所述喷嘴排放的所述液滴滴落在所述基底上；第一检测器，设置在所述基底下方，并且包括第一相机和第一聚焦结构；以及第二检测器，设置在所述基底下方，并且包括第二相机和第二聚焦结构。
9.在实施例中，所述第一相机可以通过所述第一聚焦结构聚焦在所述喷嘴的面对所述基底的表面上，并且所述第二相机可以通过所述第二聚焦结构聚焦在所述基底的面对所述喷嘴的表面上。
10.在实施例中，可以通过所述第一相机测量所述喷嘴的位置，并且可以通过所述第二相机测量滴落在所述基底上的所述液滴的位置和大小。
11.在实施例中，在所述用于液滴测量的系统中，可以基于所述喷嘴的所述位置和所
述液滴的所述位置计算所述液滴的排放角度，可以基于所述液滴的所述大小计算所述液滴的体积，并且可以基于使所述液滴排放的信号的施加时间和所述液滴滴落在所述基底上的时间计算所述液滴的排放速度。
12.在实施例中，可以沿着垂直于从所述喷嘴排放的墨水的滴落方向的方向布置所述第一相机和所述第一聚焦结构。
13.在实施例中，可以沿着垂直于所述滴落方向的方向布置所述第二相机和所述第二聚焦结构。
14.在实施例中，可以沿着所述滴落方向布置所述第二相机和所述第二聚焦结构。
15.在实施例中，所述用于液滴测量的系统还可以包括设置在所述第一检测器与所述第二检测器之间并且包括第三相机和第三聚焦结构的第三检测器。
16.在实施例中，所述用于液滴测量的系统还可以包括与所述喷嘴重叠的分束器和反射镜，并且提供所述喷嘴的图像的第一光和提供所述基底上的图像的第二光可以被所述分束器和所述反射镜分别发射到所述第一检测器和所述第二检测器。
17.在实施例中，所述第一聚焦结构可以设置在所述第一相机与所述分束器之间，并且所述第二聚焦结构可以设置在所述第二相机与所述反射镜之间。
18.在实施例中，所述用于液滴测量的系统还可以包括设置在所述基底与所述分束器之间并与所述喷嘴重叠的光发射器。
19.实施例中的一种用于液滴测量的系统包括：喷墨头，包括排放液滴的喷嘴；基底，从所述喷墨头的所述喷嘴排放的所述液滴滴落在所述基底上；以及检测器，设置在所述基底下方并且包括相机和聚焦结构，其中，所述聚焦结构包括远心透镜或双远心透镜。
20.在实施例中，在所述用于液滴测量的系统中，可以通过所述相机测量所述喷嘴的位置，并且通过所述相机测量滴落在所述基底上的所述液滴的位置和大小。
21.在实施例中，在所述用于液滴测量的系统中，可以基于所述喷嘴的所述位置和所述液滴的所述位置计算所述液滴的排放角度，可以基于所述液滴的所述大小计算所述液滴的体积，并且可以基于使所述液滴排放的信号的施加时间和所述液滴滴落在所述基底上的时间计算所述液滴的排放速度。
22.在实施例中，在所述用于液滴测量的系统中，可以通过所述相机测量所述液滴的移动路径，并且可以基于所述移动路径计算所述液滴的排放轨迹。
23.在实施例中，可以沿着垂直于从所述喷嘴排放的墨水的滴落方向的方向布置所述相机和所述聚焦结构。
24.在实施例中，可以沿着从所述喷嘴排放的墨水的滴落方向布置所述相机和所述聚焦结构。
25.在实施例中，所述用于液滴测量的系统还可以包括与所述喷嘴重叠的反射镜，并且提供所述喷嘴的图像的第一光和提供所述基底上的图像的第二光可以被所述反射镜反射并被发射到所述检测器。
26.在实施例中，所述聚焦结构可以设置在所述相机与所述反射镜之间。
27.在实施例中，所述用于液滴测量的系统还可以包括设置在所述基底与所述反射镜之间并与所述喷嘴重叠的光发射器。
28.通过实施例，可以基本上同时准确地测量与喷墨打印机的液滴相关的参数，诸如
从喷墨头的喷嘴排放的液滴的位置、速度、角度、体积等。因此，通过准确且快速地获得与液滴相关的参数，可以将液滴的排放位置、排放体积、滴落位置等调整到最佳状态，并且可以使用喷墨打印机准确地形成或提供待形成或提供的图案或层。此外，由于可以用一台测量仪器测量各种参数，所以可以减小用于液滴测量的系统大小并降低成本。
附图说明
29.通过参考附图进一步详细描述本公开的示例性实施例，本公开的以上和其他示例性实施例、优点和特征将变得更加明显，在附图中：
30.图1是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图；
31.图2是示出由用于液滴测量的系统测量的喷嘴和液滴的实施例的视图；
32.图3是用以说明用于由用于液滴测量的系统获取液滴的排放角度的方法的实施例的视图；
33.图4是用以说明用于由用于液滴测量的系统获取液滴的体积的方法的实施例的视图；
34.图5是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图；
35.图6是示出由用于液滴测量的系统测量的喷嘴和液滴的实施例的视图；
36.图7是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图；
37.图8是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图；以及
38.图9是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图。
具体实施方式
39.将参考附图详细描述实施例，使得本发明所属领域中的技术人员可以容易地实现实施例。
40.此外，为了更好地理解和易于描述，任意地给出附图中所示的组成构件的大小和厚度。
41.将理解的是，当诸如层、膜、区或基底的元件被称为“在”另一元件“上”时，所述元件可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间元件。
42.此外，除非明确描述相反，否则词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变形将被理解为意指包含所陈述的元件但是不排除任何其他元件。
43.在整个说明书中，“连接”不仅可以指两个或多个组成元件直接连接，而且可以指两个或多个组成元件通过其他组成元件间接连接，并且“连接”可以包括：基本上呈整体的多个部分即使可以依据位置或功能而被称为不同的名称但它们仍连接到彼此的情况以及物理连接或电连接的情况。
44.在附图中，使用表示方向的符号“x”、“y”和“z”，其中，“x”是第一方向，“y”是垂直于第一方向的第二方向，并且“z”是垂直于第一方向和第二方向的第三方向。第一方向x、第二方向y和第三方向z可以分别对应于用于液滴测量的系统的水平方向、垂直方向和厚度方向。
45.除非在本说明书中另有说明，否则“重叠”指在平面图中重叠并且在第三方向z上
重叠。
46.图1是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图。
47.参照图1，用于液滴测量的系统可以包括测量仪器，所述测量仪器包括第一相机111、第二相机112、第一聚焦结构121、第二聚焦结构122、分束器131、反射镜140和光发射器150。此外，用于液滴测量的系统可以包括辊211a和211b、导辊212a和212b以及基底220。检测器11和12可以设置在低于基底220(更准确地说，基底220的平行于x-y平面的平面，x-y平面是由第一方向x和第二方向y限定的平面)的水平面处，液滴滴落在基底220上。测量仪器可以可移动地设置在用于液滴测量的系统之内，并且用于液滴测量的系统还可以包括能够移动测量仪器的驱动单元(未示出)。测量仪器可以由一种结构组成。
48.用于液滴测量的系统可以包括控制器100，控制器100控制用于液滴测量的系统的操作并且执行整体处理。例如，控制器100可以控制测量仪器的操作，并且通过处理从测量仪器获取的数据来计算与液滴相关的参数。在实施例中，控制器100可以包括中央处理单元(“cpu”)、存储器或输入和输出端口等。控制器100还可以控制喷墨头300的操作。
49.在用于液滴测量的系统中，喷墨打印机可以将液滴从喷墨头300的喷嘴310排放到基底220上。多个喷嘴310可以被提供在喷墨头300的下部中，并且例如，多个喷嘴310可以以预定间隔设置在一条线上或多条线上。为了避免附图复杂，仅示意性地示出了喷墨打印机的配置之中的喷墨头300。
50.第一相机111可以通过第一聚焦结构121聚焦在喷墨头300的喷嘴310的下表面上并且可以拍摄喷嘴310。第二相机112可以通过第二聚焦结构122聚焦在基底220的上表面上并且可以拍摄击中基底220的上表面的液滴。相反地，在另一实施例中，第二相机112通过第二聚焦结构122聚焦在喷墨头300的喷嘴310的下表面上并且可以拍摄喷嘴310，并且第一相机111可以通过第一聚焦结构121聚焦在基底220的上表面上并且也可以拍摄击中基底220的上表面的液滴。为了调整第一相机111的焦点，第一聚焦结构121可以包括多个透镜。为了调整第二相机112的焦点，第二聚焦结构122可以包括多个透镜。第一聚焦结构121可以设置在第一相机111与分束器131之间，并且第二聚焦结构122可以设置在第二相机112与反射镜140之间。第一相机111、第一聚焦结构121和分束器131可以布置在一条线上，并且第二相机112、第二聚焦结构122和反射镜140可以布置在另一条线上。
51.第一相机111和第一聚焦结构121可以构成第一检测器11，并且第二相机112和第二聚焦结构122可以构成第二检测器12。第一检测器11和第二检测器12可以设置在喷墨头300和基底220下方，以便不与喷墨头300的喷嘴310重叠。在实施例中，例如，第一检测器11和第二检测器12可以设置在近似垂直于从喷墨头300的喷嘴310排放的墨水的滴落方向的方向上，并且第一相机111和第二相机112可以在近似垂直于墨水的滴落方向的方向上拍摄预定的图像(例如，喷嘴310的下表面、滴落在基底220上的液滴)。
52.分束器131和反射镜140可以与喷墨头300的喷嘴310重叠。分束器131和反射镜140可以布置在与喷嘴310的轴相同的轴中。在实施例中，例如，喷嘴310、分束器131和反射镜140可以在第三方向z上布置在一条线上。提供喷嘴310的图像的第一光和提供基底220上的图像的第二光被分束器131分开，使得第一光可以被发射到第一检测器11并且第二光可以被反射镜140反射以被发射到第二检测器12。如上所述，通过分束器131和反射镜140，第一相机111和第二相机112可以同时地或基本上同时地拍摄设置在第一相机111和第二相机
112各自的焦距处的图像。由于分束器131和反射镜140与喷墨头300重叠，所以可以实时地同时拍摄喷嘴310和液滴。
53.辊211a和211b可以供应和回收滴落液滴的基底220。在平面图中，辊211a和211b可以一个接一个地设置在喷墨头300的相对侧。辊211a和211b中的一个可以是供应液滴将滴落到的基底220的辊，并且另一个可以是回收已经滴落液滴的基底220的辊。辊211a和211b可以在控制器100的控制下操作。
54.基底220可以是光学透明的。基底220可以是防水涂层基底。基底220可以是聚合物基底或玻璃基底。基底220可以提供基本上平行于x-y平面的滴落表面。基底220的滴落表面可以设置在喷墨头300与测量仪器之间。
55.导辊212a和212b可以被提供在辊211a和211b与喷墨头300之间。导辊212a和212b可以限定液滴将滴落在的基底220的位置(例如，高度)。在实施例中，例如，导辊212a和212b的上表面的水平面可以与基底220的水平面基本上相同。导辊212a和212b可以将张力施加到基底220。在另一实施例中，可以省略导辊212a和212b，并且在这种情况下，辊211a和211b可以用作导辊212a和212b。
56.光发射器150可以向喷墨头300提供照明以获得清晰的图像。光发射器150可以是环形的，并且环的开口可以与待被拍摄的喷嘴310和液滴重叠。光发射器150可以设置在基底220与分束器131之间。光发射器150、分束器131和反射镜140可以在第三方向z上布置在一条线上。光发射器150可以由控制器100控制。
57.在实施例中的用于液滴测量的系统中，参考图1至图4描述用于测量和计算喷墨头的喷嘴的位置以及液滴的滴落位置、排放速度、排放角度、排放体积等的方法。
58.图2是示出由用于液滴测量的系统测量的喷嘴和液滴的实施例的视图，图3是用以说明用于由用于液滴测量的系统获取液滴的排放角度的方法的实施例的视图，并且图4是用以说明用于由用于液滴测量的系统获取液滴的体积的方法的实施例的视图。
59.参照图1，通过调整第一聚焦结构121，可以将第一相机111的焦点调整为聚焦到喷嘴310的下表面，所述下表面可以对应于喷墨头300的下表面。此外，通过调整第二聚焦结构122，可以将第二相机112的焦点调整为聚焦到基底220的上表面上，液滴将滴落到所述上表面。以这种方式，在使第一相机111和第二相机112聚焦之后，可以用第一相机111拍摄喷嘴310的下表面，并且可以用第二相机112拍摄滴落在基底220上的液滴。
60.参照图1和图2，可以根据由第一相机111获取的喷嘴图像i
nz
来测量喷嘴310的位置。此外，可以根据由第二相机112获取的液滴图像i
dr
来测量液滴的滴落位置和大小。这里，液滴的大小可以指液滴在平面图中的面积。可以根据喷嘴图像i
nz
和液滴图像i
dr
来测量喷嘴310的中心c
nz
与液滴的中心c
dr
之间的距离d1。
61.参照图2和图3，可以根据由第一相机111测量的喷嘴310的位置与由第二相机112测量的液滴的位置之差来获取液滴的排放角度α。即，可以根据喷嘴310的中心c
nz
与液滴的中心c
dr
之间的距离d1以及喷嘴310与基底220之间的距离d2来获取液滴的排放角度α。在所示的直角三角形中，由于所以排放角度α是在用于液滴测量的系统中，可以设定喷嘴310与基底220之间的距离d2。在实施例中，例如，在排放墨滴期间，在喷墨打印机中，排放角度α可以通过调整喷嘴310与基底220之间的距离来确定。排放角度α可
以表示从喷嘴310排放的液滴的飞行方向偏离喷嘴310的轴的角度。当排放角度α为0时，它可以指液滴的飞行方向与喷嘴310的轴重合。
62.可以根据从喷嘴310排放液滴时的时间信息和液滴滴落在基底220上时的时间信息来获取液滴的排放速度。排放液滴时的时间信息可以是喷嘴310将信号施加到喷墨打印机以排放液滴的时间。由于第二相机112可以实时采集基底220上的图像，所以可以由第二相机112来测量液滴滴落在基底220上时的时间信息。液滴的行进距离(例如，飞行长度)近似对应于图3中所示的直角三角形中的斜边的长度。因此，当施加液滴的排放信号的时间为t1并且液滴滴落的时间为t2时，可以计算出液滴的排放速度为
63.参照图4，可以根据由第二相机112获取的液滴图像i
dr
来获取液滴的排放体积v
dr
。可以根据液滴图像i
dr
来测量液滴的半径r。在液滴与基底220之间由表面能限定的接触角θ可以被预先测量并被存储在用于液滴测量的系统(例如，控制器100的存储器)中。根据液滴的半径r和接触角θ，可以根据以下等式用算术方法获取液滴的排放体积v
dr
。
64.(其中，π是圆的周长与其直径的比)。
65.图5是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图，并且图6是示出由用于液滴测量的系统测量的喷嘴和液滴的实施例的视图。
66.图5中所示的用于液滴测量的系统与前述的图1中所示的用于液滴测量的系统的不同之处在于测量仪器的组成。具体地，测量仪器可以包括相机110、聚焦结构120、反射镜140和光发射器150。与上述图1中的实施例不同，测量仪器可以包括一个检测器10，即，一个相机110和一个聚焦结构120。由于测量仪器包括一个检测器10，所以测量仪器可以不包括分束器131(参照图1)。可以沿着垂直于从喷墨头300的喷嘴310排放的墨水的滴落方向的方向布置相机110和聚焦结构120，并且相机110可以在垂直于墨水的滴落方向的方向上拍摄预定的图像。反射镜140可以与喷墨头300的喷嘴310重叠，并且聚焦结构120可以设置在反射镜140与相机110之间。提供喷嘴310的图像的第一光和提供基底220上的图像的第二光可以被反射镜140反射并被发射到检测器10。光发射器150可以设置在喷嘴310与反射镜140之间。
67.相机110可以同时拍摄喷嘴310的下表面和基底220的上表面。为此，聚焦结构120可以包括远心透镜或双远心透镜。当使用远心透镜或双远心透镜时，图像大小不会因距离而改变，因此可以通过单个相机110以正确的大小(尺寸)清晰地拍摄喷嘴310的下表面、以及基底220的上表面上的液滴。
68.参照图5和图6，可以根据由相机110获取的喷嘴图像i
nz
来测量喷嘴310的位置和大小。此外，可以根据由相机110获取的液滴图像i
dr
来测量液滴的滴落位置和大小。根据喷嘴图像i
nz
和液滴图像i
dr
，可以测量喷嘴310的中心c
nz
与液滴的中心c
dr
之间的距离d1。此外，可以通过与图3和图4中的上述方法相同的方法来获取液滴的排放角度α、排放速度、排放体积v
dr
等。
69.甚至当用于液滴测量的系统包括一个相机110时，由于使用了包括远心透镜或双远心透镜的聚焦结构120，所以可以拍摄从液滴从喷嘴310排放时到液滴滴落在基底220上时的液滴。根据拍摄的多个或连续的液滴图像，可以测量液滴的依据时间的位置(即，移动
路径)，并且从而可以获取液滴的排放轨迹。
70.图7是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图。
71.图7中所示的用于液滴测量的系统与前述的图1中所示的用于液滴测量的系统的不同之处在于测量仪器的组成。
72.参照图7，测量仪器可以包括在第一检测器11与第二检测器12之间的额外的检测器13和14。第三检测器13可以包括第三相机113和第三聚焦结构123，并且第四检测器14可以包括第四相机114和第四聚焦结构124。测量仪器还可以包括与额外的检测器13和14的数量一样多的分束器132和133。分束器131、132和133以及反射镜140可以与喷墨头300的喷嘴310重叠。分束器131、132和133以及反射镜140可以在第三方向z上布置在一条线上。
73.第三检测器13可以设置在第一检测器11与第四检测器14之间，并且第四检测器14可以设置在第三检测器13与第二检测器12之间。
74.第一相机111可以通过第一聚焦结构121聚焦在喷墨头300的喷嘴310的下表面上，并且可以拍摄喷嘴。第二相机112可以通过第二聚焦结构122聚焦在基底220的上表面上，并且可以拍摄滴落在基底220的上表面上的液滴。第三相机113可以通过第三聚焦结构123聚焦在喷嘴310的下表面与基底220的上表面之间的点上，并且可以拍摄正在滴落的液滴。第四相机114可以通过第四聚焦结构124聚焦在喷嘴310的下表面与基底220的上表面之间的点(例如，与第三相机113的焦点不同的点)上，并且可以拍摄正在滴落的液滴。
75.以这种方式，由于可以通过由第三检测器13和第四检测器14拍摄正在滴落的液滴来测量液滴的移动路径，所以可以获取液滴的排放轨迹。示出了测量仪器包括在第一检测器11与第二检测器12之间的两个检测器13和14，但是通过包括至少一个额外的检测器可以获取液滴的排放轨迹，并且随着额外的检测器的数量增加可以改善排放轨迹的精度。
76.图8是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图。
77.图8中所示的用于液滴测量的系统与前述的图1中所示的用于液滴测量的系统的不同之处在于测量仪器的第二检测器12的布置。
78.参照图8，包括第二相机112和第二聚焦结构122的第二检测器12可以与喷墨头300的喷嘴310重叠。第二相机112和第二聚焦结构122可以沿着液滴的滴落方向布置。因此，喷嘴310、光发射器150、分束器131、第二聚焦结构122和第二相机112可以在第三方向z上布置在一条线上或同轴地布置。由于第二检测器12与喷嘴310重叠，所以不需要为第二检测器12进行光路转换，并且测量仪器可以不包括图1中所示的反射镜140。
79.图9是示意性地示出用于液滴测量的系统的实施例的视图。
80.图9中所示的用于液滴测量的系统与前述的图5中所示的用于液滴测量的系统的不同之处在于测量仪器的布置。
81.参照图9，包括相机110和聚焦结构120的检测器10可以与喷墨头300的喷嘴310重叠。因此，喷嘴310、光发射器150、聚焦结构120和相机110可以在第三方向z上布置在一条线上或同轴地布置。由于检测器10与喷嘴310重叠，所以不需要为检测器10进行光路转换，并且测量仪器可以不包括图5中所示的反射镜140。
82.虽然已经结合目前认为是可实践的实施例描述了本发明，但是应理解的是，本发明不限于所公开的实施例。相反，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改和等同布置。