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      淺談基于OLED噴墨打印的基板微動(dòng)臺(tái)設(shè)計(jì)

      2022-02-10 08:36:48李奇
      中國(guó)設(shè)備工程 2022年2期
      關(guān)鍵詞:音圈水平度光標(biāo)

      李奇

      (季華實(shí)驗(yàn)室,廣東 佛山 528200)

      1 前言

      在OLED噴墨打印過(guò)程,工業(yè)噴頭將數(shù)皮升體積的墨滴噴射到基板指定的子像素槽中,墨滴落點(diǎn)精度必須控制在數(shù)微米內(nèi)。墨滴落點(diǎn)精度取決于噴頭和基板在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)各自軸上的定位精度。噴頭定位精度主要包括噴頭模組滑臺(tái)定位誤差、角度誤差和直線度誤差。實(shí)際打印時(shí),噴頭模組滑臺(tái)沿X軸做步進(jìn)運(yùn)動(dòng),打印時(shí)噴頭保持靜止,噴頭模組在X軸上的特定位置的定位精度可通過(guò)激光干涉儀多次測(cè)量獲得,將測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值做為補(bǔ)償數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到運(yùn)動(dòng)控制器中,對(duì)噴頭模組誤差進(jìn)行靜態(tài)補(bǔ)償。

      對(duì)于基板滑臺(tái),同樣存在定位誤差、角度誤差和直線度誤差?;寤_(tái)定位精度依靠光柵尺加激光干涉儀測(cè)量數(shù)據(jù)補(bǔ)償可達(dá)到1微米,角度誤差(特別是偏擺Yaw誤差)和水平直線度誤差可以用激光干涉儀測(cè)量得到。要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量打印,讓宏量的墨滴準(zhǔn)確、穩(wěn)定地噴射到指定的子像素槽內(nèi),需要微動(dòng)臺(tái)機(jī)構(gòu)做實(shí)時(shí)補(bǔ)償。另外,基板上料過(guò)程中帶來(lái)的基板角度偏差也要微動(dòng)臺(tái)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)糾偏動(dòng)作。

      2 微動(dòng)臺(tái)機(jī)構(gòu)

      2.1 基本組成

      基板微動(dòng)臺(tái)包括真空吸附條、吸附條固定板、吸附條固定板浮動(dòng)軸、音圈電機(jī)組、水平度調(diào)節(jié)螺絲組、高分辨率CCD、距離傳感器、基板X向定位桿、音圈電機(jī)傳感器、總固定板、微型直線導(dǎo)軌、固定立板、撓性彈簧片、水平度定位光標(biāo)、距離傳感器定位光標(biāo)、基板。

      打印開(kāi)始后,玻璃基板落到氣浮輸送平臺(tái)上料區(qū),機(jī)械裝置粗定位后,真空吸附條吸住玻璃基板沿著Y軸運(yùn)動(dòng),X軸滑臺(tái)上的高分辨率CCD識(shí)別基板上的十字光標(biāo)點(diǎn),從而確定基板在xy坐標(biāo)系內(nèi)的位置參數(shù),計(jì)算出與y軸之夾角α(圖1)。

      圖1 基板角度偏差示意

      一般而言,OLED噴墨打印要求噴墨液滴落點(diǎn)精度在微米級(jí),XY軸定位精度要達(dá)到亞微米級(jí),同時(shí)基板與y軸夾角α控制通過(guò)一組音圈電機(jī)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn),控制精度為毫弧度,只有這樣,才能保證噴墨液滴準(zhǔn)確落入基板bank槽內(nèi)?;逦?dòng)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)玻璃基板的無(wú)損傷夾持,同時(shí)保證糾偏后的玻璃基板所有bank槽的位置準(zhǔn)確度,從而實(shí)現(xiàn)高精度的噴墨打印。

      2.2 主要結(jié)構(gòu)

      如圖2和圖3所示,微動(dòng)臺(tái)通過(guò)音圈電機(jī)9、吸附條固定板2與總固定板3相連接;真空吸附條13安裝在吸附條固定板2上,吸附條固定板2與總固定板3之間有三處活動(dòng)連接,分別是浮動(dòng)軸固定座14與微型直線導(dǎo)軌16,分居浮動(dòng)軸兩側(cè)的音圈電機(jī)9,音圈電機(jī)9與吸附條固定板2通過(guò)L型板連接;音圈電機(jī)9固定在音圈電機(jī)固定座12上,位移傳感器15固定在吸附條固定板上;撓性彈簧片10、浮動(dòng)軸固定座14、吸附條固定板2通過(guò)兩塊夾板連接,水平度調(diào)節(jié)螺絲11直接安裝在吸附條固定板上;固定立板4安裝在總固定板3底部;高分辨率CCD微調(diào)機(jī)構(gòu)5安裝在吸附條固定板2上,高分辨率CCD6倒置安裝在高分辨率CCD微調(diào)機(jī)構(gòu)5上;距離傳感器固定板8固定在總固定板3上,距離傳感器7固定在距離傳感器固定板8上;玻璃基板氣動(dòng)定位器17固定在總固定板3上。

      圖2 微動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意

      圖3 微動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意

      該裝置通過(guò)真空吸附條13無(wú)損傷的吸附住玻璃基板1,玻璃基板1經(jīng)過(guò)機(jī)械定位后,玻璃基板1與y軸之間的夾角α存在一定誤差,控制通過(guò)一組音圈電機(jī)9移動(dòng)結(jié)合浮動(dòng)軸機(jī)構(gòu)(浮動(dòng)軸承固定座14、微型直線導(dǎo)軌16)來(lái)實(shí)現(xiàn),控制精度為毫弧度。另外,撓性彈簧片10、浮動(dòng)軸承固定座14、微型直線導(dǎo)軌16組成一個(gè)兩自由度機(jī)構(gòu),真空吸附條13與總固定板3之間存在俯仰Pitch和翻滾Roll角度偏差,調(diào)節(jié)三處水平度調(diào)節(jié)螺絲11,讓玻璃基板1的水平度在誤差允許范圍內(nèi)。

      2.3 具體實(shí)現(xiàn)

      微動(dòng)臺(tái)微小角度調(diào)節(jié)包括兩部分,一是真空吸附條13水平度調(diào)節(jié),二是真空吸附條13與Y軸平行度調(diào)節(jié)。真空吸附條13水平度調(diào)節(jié)由操作者手動(dòng)結(jié)合設(shè)備半自動(dòng)模式來(lái)完成。

      具體方法:真空吸附條13有兩處十字光標(biāo)f1和f2,吸附條固定板2有一處光標(biāo)f3,X軸滑臺(tái)上的高分辨率CCD定位十字光標(biāo)f1,f2,f3,得到其在xy坐標(biāo)系內(nèi)的位置Posi(f1),Posi(f2),Posi(f3),根據(jù)十字光標(biāo)位置Posi(f1),Posi(f2),Posi(f3),調(diào) 用X軸 滑 臺(tái) 上 的距離傳感器得到十字光標(biāo)高度Z(f1),Z(f2),Z(f3),以min{Z(f1),Z(f2),Z(f3)}最小高度值為基準(zhǔn),調(diào)節(jié)另外兩個(gè)水平度調(diào)節(jié)螺絲11,反復(fù)多次最終讓玻璃基板1的水平度在允許誤差范圍內(nèi)。真空吸附條13與Y軸平行度調(diào)節(jié)通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)完成,具體方法:X軸滑臺(tái)上的高分辨率CCD定位真空吸附條13上的十字光標(biāo)f1,f2,得到其在xy坐標(biāo)系內(nèi)的位置Posi(f1),Posi(f2),差值計(jì)算方程。

      Δx=X_Posi(f1)-X_Posi(f2) (1)

      Δx越小,真空吸附條13與Y軸平行度就越好,音圈電機(jī)9聯(lián)合動(dòng)作,分部輸出位移d1和d2,抵消Δx,反復(fù)多次,最終使得真空吸附條13與Y軸平行度在允許誤差范圍內(nèi)。計(jì)算機(jī)控制程序記錄下音圈電機(jī)最終的位移df1和df2。

      3 結(jié)語(yǔ)

      OLED噴墨打印中采用微動(dòng)臺(tái)技術(shù)對(duì)基板進(jìn)行真空吸附與微小角度糾偏,有兩個(gè)優(yōu)勢(shì),一是真空吸不會(huì)損傷玻璃基板,吸附區(qū)域?yàn)椴AЩ宓倪吘?,類似?xì)長(zhǎng)條,單側(cè)接觸使得玻璃基板幾乎沒(méi)有變形;二是真空吸附住玻璃基板后,借助高分辨率CCD,反復(fù)調(diào)整玻璃基板與Y軸平行度,與傳統(tǒng)的機(jī)械校正糾偏相比,光學(xué)校正能夠獲得更好的精度。

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