光学喷墨打印装置及其喷射方法

本申请涉及喷墨打印设备，特别是涉及一种光学喷墨打印装置及其喷射方法。

背景技术：

1、有机发光二极管(organic light emitting diode，oled)作为一种通过加电方式实现自发光的新型显示技术，已经越来越多应用于手机电视、车载显示、智能穿戴和vr设备等显示领域和照明市场。

2、随着oled显示新时代的到来，对显示屏的彩色化与图案化研究提出了更高要求。与传统的真空蒸镀技术相比，喷墨打印技术更容易实现大面积器件的彩色化和复合功能材料的图案化，且工艺简单，成本低廉，并可进行柔性器件加工。

3、目前喷墨打印技术主要包括连续喷墨技术和按需喷墨技术。其中，用途最为广泛的按需喷墨技术主要包括声频式、静电式、热泡式与压电式等。其中在oled显示打印中，主要为压电式打印头，其有两种制造方式，分别为共享壁和独立腔式。其中共享壁方式是通过剪切式压电陶瓷块振动喷射出墨滴；而独立腔主要包括挤压式和弯曲式，挤压式为法向压电陶瓷块振动挤压墨腔喷墨，弯曲式一般是通过微机电系统(mems,micro-electro-mechanical system)工艺溅射压电陶瓷材料到墨腔顶部，通过加电激发压电膜振动，挤压墨腔上表面振动板，驱动微墨滴喷射。

4、对于压电陶瓷激振方法，通过接触式电激励激发压电材料振动从而挤压墨腔振动膜，存在激励频率低，显示屏加工效率和产能较低，打印头制造难度大，压电陶瓷材料层和振动板材料层接触共振产生的材料疲劳损伤等问题，影响使用性能。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对目前采用接触方式挤压墨水存在的激励频率低、振动膜易损伤等问题，提供一种能够采用非接触方式挤压墨水以保证激励频率、避免损伤的光学喷墨打印装置及其喷射方法。

2、一种光学喷墨打印装置，包括：

3、激光器，用于输出可调制激光；

4、光学系统，沿光路传播方向位于所述可调制激光器的输出端，用于将所述可调制激光分束成平行的激光束；

5、微透镜阵列，沿光路传播方向设置于所述光学系统的输出端；以及

6、喷墨组件，包括多个振动板以及多个墨水腔室，每一所述振动板设置于所述墨水腔室对应所述微透镜阵列的表面，所述墨水腔室中盛放墨水；

7、所述可调制激光经所述光学系统分束成平行的激光束后，通过所述微透镜阵列聚焦、整形后射入所述喷墨组件，以激发所述振动板，使所述振动板挤压所述墨水腔室中的墨水形成微液滴喷射。

8、在本申请的一实施例中，所述光学系统包括扩束透镜与分束透镜，所述扩束透镜与所述分束透镜沿光路传播方向间隔设置于所述激光器与所述微透镜阵列之间；

9、所述扩束透镜用于扩大所述可调制激光的光束直径，所述分束透镜用于将扩束后的所述可调制激光分成平行的激光束。

10、在本申请的一实施例中，所述微透镜阵列包括透镜本体以及多个聚焦透镜，多个所述聚焦透镜设置于所述透镜本体朝向所述喷墨组件的表面，每一所述聚焦透镜用于对一束所述激光束聚焦整形。

11、在本申请的一实施例中，每一所述振动板与一个所述聚焦透镜对应设置。

12、在本申请的一实施例中，所述喷墨组件包括喷头外壳，多个所述墨水腔室呈至少一行设置于所述喷头外壳中，所述喷头外壳具有喷嘴，所述墨水腔室的出液口设置于所述喷嘴；

13、所述喷头外壳朝向所述微透镜阵列的表面具有多个安装位置，每个所述安装位置安装一个所述振动板，并对应一个所述墨水腔室，所述安装位置中安装所述振动板，所述振动板贴合所述墨水腔室的端部。

14、在本申请的一实施例中，所述光学喷墨打印装置还包括空间光调制器，所述空间光调制器沿光路传播方向设置于所述光学系统的输出端，用于调制所述激光束的偏转角度，使所述激光束被偏转或被投射至所述微透镜阵列。

15、在本申请的一实施例中，所述空间光调制器为反射型调制器，所述光学系统设置于第一光路，所述微透镜阵列与所述喷墨组件设置于第二光路，所述第一光路与所述第二光路垂直，所述反射型调制器设置于所述第一光路与所述第二光路的交汇处；

16、所述反射型调制器包括数字微镜器件以及掩膜版，所述数字微镜器件设置于所述第一光路与所述第二光路的交汇处，所述掩膜版设置于所述第二光路，并位于所述数字微镜器件的输出端。

17、在本申请的一实施例中，所述掩膜版具有多个掩膜孔，所述掩膜孔沿所述第二光路贯通所述掩膜版，所述掩膜孔允许一束所述激光束通过，每一所述掩膜孔对应一个所述墨水腔室。

18、在本申请的一实施例中，所述空间光调制器为透射型调制器；

19、所述透射型调制器设置于所述光学系统与所述微透镜阵列之间，或者，所述光学喷墨打印装置还包括反射镜，所述光学系统与所述透射型调制器设置于第一光路，所述微透镜阵列与所述喷墨组件设置于第二光路，所述第一光路与所述第二光路垂直，所述反射镜设置于所述第一光路与所述第二光路的交汇处。

20、一种光学喷墨打印装置的喷射方法，所述喷射方法应用于如上述任一技术特征所述的光学喷墨打印装置，所述喷射方法包括如下步骤：

21、控制激光器发射可调制激光；

22、所述可调制激光射入光学系统，并分束成平行的激光束；

23、平行的所述激光束射入微透镜阵列，由所述微透镜阵列聚焦与整形；

24、经所述微透镜阵列的所述激光束射入所述喷墨组件，以激发所述喷墨组件的振动板，使所述振动板形变产生位移，以挤压墨水腔室中的墨水形成微液滴喷射至基板。

25、采用上述技术方案后，本申请至少具有如下技术效果：

26、本申请的光学喷墨打印装置及其喷射方法，在该光学喷墨打印装置中，激光器、光学系统、微透镜阵列以及喷墨组件沿光路传播方向间隔设置，激光器用于输出可调制激光，光学系统用于对所述可调制激光扩束与分束形成平行的激光束，微透镜阵列能够对激光束进行聚焦与整形。激光器发射的可调制激光经光学系统扩束与分束后形成平行的激光束，并射入到微透镜阵列中，通过微透镜阵列对激光束聚焦与整形后射入喷墨组件中，通过光热效应，激光束能够激发振动板振动形变以产生位移，挤压墨水腔室中的墨水形成微液滴喷射至基板。

27、该光学喷墨打印装置通过激光束激发振动板，使得振动板挤压墨水腔室中的墨水形成微液滴进行喷射，其采用的是非接触的方式控制振动板产生位移进行挤压，无需通过接触的方式进行挤压，这样能够有效地解决目前压电陶瓷材料层和振动板材料层接触共振产生的材料疲劳损伤等问题，能够避免振动板产生损伤，并降低光学喷墨打印装置的制作难度，保证使用性能。而且，激光器能够输出可调制激光，能够调节可调制激光的激励频率，提高显示屏的加工效率和产能。

技术特征：

1.一种光学喷墨打印装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学喷墨打印装置，其特征在于，所述光学系统包括扩束透镜与分束透镜，所述扩束透镜与所述分束透镜沿光路传播方向间隔设置于所述激光器与所述微透镜阵列之间；

3.根据权利要求1所述的光学喷墨打印装置，其特征在于，所述微透镜阵列包括透镜本体以及多个聚焦透镜，多个所述聚焦透镜设置于所述透镜本体朝向所述喷墨组件的表面，每一所述聚焦透镜用于对一束所述激光束聚焦整形。

4.根据权利要求3所述的光学喷墨打印装置，其特征在于，每一所述振动板与一个所述聚焦透镜对应设置。

5.根据权利要求1所述的光学喷墨打印装置，其特征在于，所述喷墨组件包括喷头外壳，多个所述墨水腔室呈至少一行设置于所述喷头外壳中，所述喷头外壳具有喷嘴，所述墨水腔室的出液口设置于所述喷嘴；

6.根据权利要求1至5任一项所述的光学喷墨打印装置，其特征在于，所述光学喷墨打印装置还包括空间光调制器，所述空间光调制器沿光路传播方向设置于所述光学系统的输出端，用于调制所述激光束的偏转角度，使所述激光束被偏转或被投射至所述微透镜阵列。

7.根据权利要求6所述的光学喷墨打印装置，其特征在于，所述空间光调制器为反射型调制器，所述光学系统设置于第一光路，所述微透镜阵列与所述喷墨组件设置于第二光路，所述第一光路与所述第二光路垂直，所述反射型调制器设置于所述第一光路与所述第二光路的交汇处；

8.根据权利要求7所述的光学喷墨打印装置，其特征在于，所述掩膜版具有多个掩膜孔，所述掩膜孔沿所述第二光路贯通所述掩膜版，所述掩膜孔允许一束所述激光束通过，每一所述掩膜孔对应一个所述墨水腔室。

9.根据权利要求6所述的光学喷墨打印装置，其特征在于，所述空间光调制器为透射型调制器；

10.一种光学喷墨打印装置的喷射方法，其特征在于，所述喷射方法应用于如权利要求1至9任一项所述的光学喷墨打印装置，所述喷射方法包括如下步骤：

技术总结
本申请涉及一种光学喷墨打印装置及其喷射方法。该光学喷墨打印装置包括：激光器，用于输出可调制激光；光学系统，沿光路传播方向位于可调制激光器的输出端，用于将可调制激光分束成平行的激光束；微透镜阵列，沿光路传播方向设置于光学系统的输出端；以及喷墨组件，包括多个振动板以及多个墨水腔室，每一振动板设置于墨水腔室对应微透镜阵列的表面，墨水腔室中盛放墨水；可调制激光经光学系统分束成平行的激光束后，通过微透镜阵列聚焦、整形后射入喷墨组件，以激发振动板，使振动板挤压墨水腔室中的墨水形成微液滴喷射。通过非接触的方式控制振动板产生位移进行挤压，避免振动板产生损伤，保证使用性能，提高显示屏的加工效率和产能。

技术研发人员：谭新峰,郭丹,雒建斌
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15