[发明专利]一种基于等离子体的防串扰阵列化电流体喷印装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于等离子体的防串扰阵列化电流体喷印装置及方法，属于喷墨打印技术领域。喷印装置包括阵列化喷印头和阵列化等离子体模块。阵列化喷印头由多个供墨喷嘴组成喷头组，供墨喷嘴上端与供墨单元连接；阵列化等离子体模块产生等离子体并形成等离子体气态环形电极；待打印的基板接地，并与等离子体气态环形电极之间形成电场，电场引导供墨喷嘴发生泰勒锥喷射，使高分辨率的墨液沉积在基板上。由等离子体构成的气态环形电极可由等离子体的放电气体或电压分别控制，阵列化的气态环形电极之间不会发生串扰，电喷印喷嘴可独立控制；能够在大面积显示面板像素阵列、传感器阵列等的高精度、高分辨率、高效率制造方面提供新的技术支撑。

技术领域

本发明属于喷墨打印技术领域，更具体地，涉及一种基于等离子体的防串扰阵列化电流体喷印装置及方法。

背景技术

喷墨打印技术作为一种增材制造技术，具有非接触、大面积、无需掩膜版、快速制造、成品低廉、可在平面/曲面基板上直接进行图案制造等优点，是将取代光刻/真空长流程工艺(显影、刻蚀、曝光和清洗等)的印刷电子主要制造技术，广泛应用于显示、传感、芯片、能源、航空航天等领域。传统的喷墨打印技术存在分辨率低、喷嘴易堵塞、喷印材料和液滴尺寸受限等缺点。电流体喷印技术是一种新兴的喷墨打印技术，通过结构化电场驱动以“拉”的方式在墨水喷嘴处发生泰勒锥喷射，可以实现微纳米尺寸的墨水液滴/射流喷印，兼容1-10000cp黏度范围的墨水材料，在延续传统喷墨打印技术优势的基础上，还具有分辨率高、打印模式多、材料应用范围更广等许多独特优势，在大面积微纳结构高精度制造方面具有突出的潜能。

对于电流体喷印，将喷墨喷头进行阵列化可以有效提高电流体喷印效率，实现大面积印刷电子器件的高分辨率高效率制备，具有十分重要的意义。目前阵列化电流体喷印研究还不够深入，存在较多问题。例如：(1)阵列化电流体喷印电场相互串扰。阵列化喷印头需在不同喷嘴间施加高压电场，存在严重的电场串扰现象，各喷嘴处的射流会出现不均匀、倾斜等现象，无法应对高精度的打印场合；(2)阵列化电流体喷印独立可控性差。根据喷墨性质的不同，电流体喷印的工作电压能达到数千伏，难以实现高频且多路独立的控制需求；(3)高精度、高密度喷嘴阵列的设计与制造复杂，阵列化电流体喷头需要制备数量庞大、高深宽比的喷嘴结构，需要重点考虑其内部元件的封装体积与集成程度，制备工艺困难。因此，亟待提出一种新的阵列化电流体喷印装置及方法，解决阵列化电流体喷印喷头都接高压电极而在联动控制或独立控制时相互串扰影响打印的问题，提高打印的一致性和可控性。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于等离子体的防串扰阵列化电流体喷印装置及方法。其中阵列化电流体喷印装置通过设置阵列化喷印头和阵列化等离子体气态环形电极，能够利用等离子气态环形电极引导喷墨喷头发生泰勒锥喷射，使墨液准确沉积在基板上，由等离子体构成的环形电极可由等离子体的放电气体或电压分别控制，阵列化电极之间不会发生串扰，并且阵列化电流体喷印头提高了电流体动力喷印的打印效率，从而能够实现在大面积显示面板、传感器阵列等表面进行高精度、高分辨率、高效率的电流体动力喷墨打印。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于等离子体的防串扰阵列化电流体喷印装置，包括：阵列化喷印头和阵列化等离子体模块；

所述阵列化喷印头包括多个供墨喷嘴，各所述供墨喷嘴上端与供墨单元连接，墨液由所述供墨单元流出充满所述供墨喷嘴；

所述阵列化等离子体模块包括供气单元、高压电源和多个等离子体单元，每个等离子体单元包括等离子体发生装置和等离子体输送软管；

所述供气单元通过流量计与各等离子体发生装置连接，以单独控制每个等离子体单元中工作气体的输送；所述高压电源通过电气开关与各等离子体发生装置中的电极针连接，以单独控制每个等离子体发生装置产生等离子体；