一種用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備的製作方法

2023-04-30 16:51:41 1

一種用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備，該卷對卷多功能印刷設備包含清洗單元、電暈處理單元、糾偏單元、微凹版印刷單元、狹縫塗布單元、乾燥單元、絲網印刷單元和複合單元；該卷對卷多功能印刷設備中微凹版印刷單元、狹縫塗布單元、絲網印刷單元、複合單元可模塊化管理，既可單獨工作，也可串聯起來同時工作，印刷製備多層功能薄膜；該卷對卷多功能印刷設備適用於溶液法印刷加工製備功能薄膜和光電器件，特別是製備基於半導體薄膜的柔性電子器件，包括有機太陽能電池、有機發光二級管、有機場效應電晶體等。
【專利說明】一種用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種印刷設備，特別是涉及一種印刷電子學卷對卷多功能印刷設 備。

【背景技術】
[0002] 與傳統電子器件相比，有機電子具有諸多優點，如柔韌性、半透明性、重量輕、 價格便宜、可大面印刷加工等，使得有機電子表現出巨大的應用前景（T.Sekitani，T. Someya, Adv. Mater. , 2010, 22, 2228 ；A. N. Sokolov, B. C. K. Tee, C. J. Bettinger, J. B. H. Tok, Z. Bao. , Acc. Chem. Res. , 2012, 45, 361 ：http: //www. oled-info. com)。德國工業制 造協會VDMA早在2004年就發起成立了有機電子協會（Organic Electronics Association, 0Ε-Α)，截止2014年3月已經有208個會員單位，涉及高校、研究所、公司等部門，分布於全 球30多個國家和地區(http: //oe~a. vdma. org/en GB)。最近幾年，基於有機電子的商業化 產品也開始湧現，如OLEDs顯示器與照明燈，OFETs無線射頻電子標籤和有源矩陣顯示，以 及 OPVs 等(http://www. idtechex. com ：http://www. plusplasticelectronics. com)。基 於有機電子和納米材料發展起來的印刷電子學，將加速推進有機電子及相關產業的商業化 進程。與3-D列印技術一樣，應用於有機電子器件的印刷加工製備技術也是一種增量製造 技術，可以大批量的按需製備大面積陣列的電子器件，沒有原材料浪費。英國著名諮詢公司 IDTechEx Ltd在2010年發布了印刷電子的詳細市場報告(http://www. idtechex. com):至lj 2020年，印刷電子的產業價值可以達到570億美元，產業價值隨著印刷電子的發展還在繼 續增加；其中三大主要構成部分是基於有機發光二級管顯示和照明產業（?190億美元）， 光伏產業（?170億美元），電晶體產業（?80億美元）。印刷設備在印刷電子學發展的 過程中起到非常重要的作用，直接決定印刷製備的功能薄膜和光電器件的性能。西方國家 的高校、研究所、公司等對印刷電子學領域的大力投入研究也就十年左右的時間，儀器設 備的開發主要是噴墨列印設備（C. N. Hoth, S. A. Choulis, P. Schilinsky, C. J. Brabec, Adv. Mater.，2007, 19, 3973)、凹版設備（J. L. Yang, D. Vak, N. Clark, J. Subbiah, W. W. H. Wong, D. J. Jones, S. E. Watkins, G. Wilson, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2013, 109, 47.)、狹縫塗布 設備等（A. Sands tr 0m，H. F. Dam, F. C. Krebs, L. Edman，Nature Commun. , 2012, 3, 1002) 〇 這些設備通常功能單一，只採用某一種列印或印刷技術，難以形成多種列印或印刷技術的 組合，完成多層功能薄膜或光電器件的整個印刷製備過程。開發和設計卷對卷多功能印刷 設備，可兼具多種印刷技術的組合和單一印刷技術的模塊化管理，尚未有報導先例。 實用新型內容
[0003] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種在同一臺儀器上實現多種功能膜的 製備、清洗、烘乾及封裝多種處理的用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備。
[0004] 為了解決上述技術問題，本實用新型提供的用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設 備，在機架上設有第一放卷、清洗單元、第一烘乾單元、糾偏單元、電暈處理單元、微凹版印 刷單元、狹縫塗布單元、第二烘乾單元、絲網印刷單元、第三烘乾單元、複合壓輥、第二放卷、 第三放卷和收卷單元以及多個傳遞輥及牽引輥，所述的第一放卷經過傳遞輥與所述的清洗 單元對接，所述的清洗單元與所述的第一烘乾單元對接，所述的第一烘乾單元通過所述的 傳遞輥及牽引輥與所述的糾偏單元對接，所述的糾偏單元通過傳遞輥與所述的電暈處理單 元對接，所述的電暈處理單元與所述的第二烘乾單元之間設有所述的微凹版印刷單元和所 述的狹縫塗布單元及多個所述的傳遞輥，所述的第二烘乾單元之後設有所述的絲網印刷單 元和所述的第三烘乾單元及多個所述的傳遞輥，所述的絲網印刷單元和所述的第三烘乾單 元之後設有所述的複合壓輥、第二放卷、第三放卷和收卷單元及多個所述的傳遞輥。
[0005] 所述的第一放卷、第二放卷和第三放卷的滾筒支撐採用半懸掛方式。
[0006] 採用上述技術方案的用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備及其應用，該卷對卷 多功能印刷設備包含清洗單元、電暈處理單元、糾偏單元、微凹版印刷單元、狹縫塗布單元、 乾燥單元、絲網印刷單元、複合單元；該卷對卷多功能印刷設備中微凹版印刷單元、狹縫塗 布單元、絲網印刷單元、複合單元可模塊化管理，既可單獨工作，也可串聯起來同時工作，印 刷製備多層功能薄膜；該卷對卷多功能印刷設備適用於溶液法印刷加工製備功能薄膜和光 電器件，特別是製備基於半導體薄膜的柔性電子器件，包括有機太陽能電池、有機發光二級 管、有機場效應電晶體。
[0007] 所述的清洗單元指通過固定滾筒位於一個容器槽中，柔性基底從滾筒下傳遞經過 時經過清洗液；同時，應用一個電動軟毛刷對基底表面進行往返清洗,除去柔性基底表面汙 物；所用清洗液用活性劑清洗液，或用溶劑清洗，所述的溶劑為乙醇、丙酮或異丙醇。
[0008] 所述的微凹版印刷單元是基於微凹版印刷原理印刷製備柔性薄膜；其中有一個由 氣缸控制的擺輥單元，進行塗布時擺輥打下將柔性基底壓至與微凹輥接觸；微凹輥的轉速 及基底的走帶速度均可調節，〇?5米/分鐘，能根據所塗布材料的性能及成膜要求獲得厚 度在30納米?10微米的功能薄膜；微凹輥表面能雕刻成螺旋或網穴型圖案。
[0009] 所述的狹縫塗布單元是基於狹縫擠壓塗布原理製備柔性功能薄膜；供墨系統對塗 布頭進行供墨，通過塗布頭間的墊片厚度、模唇與基底間距離即gap值以及供墨時模唇、基 底及下部的空間真空度調控薄膜厚度介於20納米?1微米的功能薄膜；根據墊片形狀不同 塗布不同圖案的功能薄膜。
[0010] 所述的乾燥單元是指通過懸掛的固定烘箱對基底上所形成的功能薄膜進行熱烘 幹，烘箱中加熱臺的溫度可根據薄膜的成膜性及受熱能力進行調節，介於常溫到200度，能 優化薄膜形貌。
[0011] 所述的絲網印刷單元為圓筒式，通過封閉圓筒裡刮板的擠壓，使油墨通過圖文部 分的網孔轉移到柔性基底上，形成與原稿一樣的圖文。
[0012] 所述的複合單元通過兩個電加熱的並行橡膠棍對印刷好的功能薄膜或光電器件 進行擠壓熱複合和封裝，有利於功能薄膜或光電器件的保護。
[0013] 所述的模塊化管理是指對卷對卷多功能印刷儀器中各個功能單元既能分單元單 獨工作，也能多個功能模塊組合管理，同時工作，從而完成多種不同功能的薄膜製備及處 理；對其中一些功能模塊進行互鎖處理，避免因錯誤操作而產生危險。
[0014] 所述的溶液法印刷加工製備功能薄膜是指功能材料首先需要進行溶液化，配成可 印刷製備的功能化墨水材料，通過微凹版印刷或狹縫塗布或絲網印刷技術，印刷製備成柔 性的功能薄膜。
[0015] 所述的溶液法印刷加工製備光電器件指功能光電材料首先需要進行溶液化，配成 可印刷製備的功能化光電墨水材料，通過微凹版印刷或狹縫塗布或絲網印刷技術，印刷制 備成柔性的光電功能薄膜器件。
[0016] 所述的卷對卷印刷是指通過牽引滾筒和傳遞滾筒進行連續的印刷製備，其基底寬 度可在10釐米到50釐米，滾筒支撐採用半懸掛方式；基材的張力在10牛頓到300牛頓。
[0017] 所述的多功能包含基底清洗功能、基底電暈處理功能、微凹版印刷功能、狹縫塗布 功能、乾燥功能、絲網印刷功能、複合功能。
[0018] 所述的基底電暈處理是對基底進行電暈處理，可以調控基底表面性能，如親水性、 表面功能，增強印刷功能薄膜在基底的附著力。
[0019] 所述的糾偏單元是對基底位子進行調整，可以調控印刷功能薄膜在基底的位置以 及多層功能薄膜印刷時位置的偏移量。
[0020] 綜上所述，本實用新型集合了微凹版塗布、狹縫塗布和絲網印刷三種印刷技術。從 而通過這樣一種集成方式，在同一臺儀器上實現多種功能膜的製備、清洗、烘乾及封裝等多 種處理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是卷對卷多功能印刷設備的平面示意圖。
[0022] 圖2是卷對卷多功能印刷設備的基底清洗-電暈處理-微凹版印刷穿帶示意圖。
[0023] 圖3是卷對卷多功能印刷設備的基底清洗-電暈處理-狹縫塗布穿帶示意圖。
[0024] 圖4是卷對卷多功能印刷設備的基底清洗-電暈處理-絲網印刷穿帶示意圖。
[0025] 圖5是卷對卷多功能印刷設備的複合功能穿帶示意圖。
[0026] 圖6是卷對卷多功能印刷設備的基底清洗-電暈處理-微凹版印刷-複合穿帶示 意圖。
[0027] 圖7是卷對卷多功能印刷設備的基底清洗-電暈處理-微凹版印刷-絲網印 刷-複合穿帶示意圖。
[0028] 圖8是卷對卷多功能印刷設備的基底清洗-電暈處理-狹縫塗布-絲網印刷-復 合穿帶示意圖。

【具體實施方式】
[0029] 以下結合附圖和實施例是對本
【發明內容】
的進一步說明，而不是限制本發明的保護 範圍。
[0030] 參見圖1，在機架上設有第一放卷1、清洗單元4、第一烘乾單元8、糾偏單元11、電 暈處理單元14、微凹版印刷單元16、狹縫塗布單元19、第二烘乾單元22、絲網印刷單元25、 第三烘乾單元28、複合壓輥30、第二放卷36、第三放卷31和收卷單元40以及多個傳遞輥 及牽引棍10,第一放卷1經過第一傳遞棍2、第二傳遞棍3與清洗單元4對接，清洗單元4 與第一烘乾單元8對接，第一烘乾單元8通過第三傳遞輥9及牽引輥10與糾偏單元11對 接，糾偏單元11通過第四傳遞輥12、第五傳遞輥13與電暈處理單元14對接，電暈處理單 元14與第二烘乾單元22之間設有微凹版印刷單元16和狹縫塗布單元19,電暈處理單元 14與微凹版印刷單元16和狹縫塗布單元19之間設第六傳遞輥15、第七傳遞輥17和第八 傳遞輥18,微凹版印刷單元16和狹縫塗布單元19與第二烘乾單元22之間設有第九傳遞 輥20和第十傳遞輥21，第二烘乾單元22之後設有絲網印刷單元25和第三烘乾單元28及 第i^一傳遞棍23、第十二傳遞棍24和第十三傳遞棍26和第二十二傳遞棍29,絲網印刷單 元25和第三烘乾單元28之後設有複合壓輥30、第二放卷36、第三放卷31和收卷單元40， 第二放卷36到複合壓輥30之間設有第十四傳遞輥27,第三放卷31與複合壓輥30之間設 有第十五傳遞輥32、第十六傳遞輥33、第十七傳遞輥34、第十八傳遞輥35,複合壓輥30到 收卷單元40之間設有第十九傳遞輥37、第二十傳遞輥38和第二十一傳遞輥39,第二傳遞 輥3、第三傳遞輥9、第二十傳遞輥38為張力輥，可以通過設定其值來控制基底的拉伸程度。 第一放卷1、第二放卷36和第三放卷31的滾筒支撐採用半懸掛方式。
[0031] 用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備的應用，微凹版印刷單元、狹縫塗布單元、 絲網印刷單元、複合單元進行模塊化管理，既能單獨工作，也能串聯起來同時工作，印刷制 備多層功能薄膜；該卷對卷多功能印刷設備適用於溶液法印刷加工製備功能薄膜和光電器 件，特別是製備基於半導體薄膜的柔性電子器件，包括有機太陽能電池、有機發光二級管、 有機場效應電晶體。
[0032] 清洗單元指通過固定滾筒位於一個容器槽中，柔性基底從滾筒下傳遞經過時經過 清洗液；同時，應用一個電動軟毛刷對基底表面進行往返清洗，除去柔性基底表面汙物；所 用清洗液用活性劑清洗液，或用溶劑清洗，所述的溶劑為乙醇、丙酮或異丙醇。
[0033] 微凹版印刷單元是基於微凹版印刷原理印刷製備柔性薄膜；其中有一個由氣缸控 制的擺輥單元，進行塗布時擺輥打下將柔性基底壓至與微凹輥接觸；微凹輥的轉速及基底 的走帶速度均可調節，〇?5米/分鐘，能根據所塗布材料的性能及成膜要求獲得厚度在30 納米?10微米的功能薄膜；微凹輥表面能雕刻成螺旋或網穴型圖案。
[0034] 狹縫塗布單元是基於狹縫擠壓塗布原理製備柔性功能薄膜；供墨系統對塗布頭進 行供墨，通過塗布頭間的墊片厚度、模唇與基底間距離即gap值以及供墨時模唇、基底及下 部的空間真空度調控薄膜厚度介於20納米?1微米的功能薄膜；根據墊片形狀不同塗布不 同圖案的功能薄膜。
[0035] 乾燥單元是指通過懸掛的固定烘箱對基底上所形成的功能薄膜進行熱烘乾，烘箱 中加熱臺的溫度可根據薄膜的成膜性及受熱能力進行調節，介於常溫到200度，能優化薄 膜形貌。
[0036] 絲網印刷單元為圓筒式，通過封閉圓筒裡刮板的擠壓，使油墨通過圖文部分的網 孔轉移到柔性基底上，形成與原稿一樣的圖文。
[0037] 複合單元通過兩個電加熱的並行橡膠棍對印刷好的功能薄膜或光電器件進行擠 壓熱複合和封裝，有利於功能薄膜或光電器件的保護。
[0038] 模塊化管理是指對卷對卷多功能印刷儀器中各個功能單元既能分單元單獨工作， 也能多個功能模塊組合管理，同時工作，從而完成多種不同功能的薄膜製備及處理；對其中 一些功能模塊進行互鎖處理，避免因錯誤操作而產生危險。
[0039] 實施例1 :
[0040] 如圖2所示進行微凹版印刷，從第一放卷1(基底捲筒通過第一放卷1處氣脹軸 進行固定），經過第一傳遞輥2和第二傳遞輥3,通過清洗單元4的第二十三傳遞輥5和第 二十四傳遞輥6,使基底通過清洗槽進行基底清洗，可根據基底的高度及走帶情況設定毛刷 7的高度及毛刷來回擺動的速度。基底清洗結束後，通過第一烘乾單元8和傳遞輥9及牽引 輥10到糾偏單元11，第一糾偏傳遞輥41和第二糾偏傳遞輥42可以根據基底要求移動的方 向擺動。糾偏之後，基底通過第四傳遞輥12和第五傳遞輥13到達電暈處理單元14,懸掛著 的電暈處理器中有三個傳遞輥傳遞基底，經過電暈處理，基底表面附著性能得以提高。經過 電暈處理後，基底由第六傳遞輥15傳遞到微凹版印刷單元16。微凹版印刷單元16上方有 第一擺輥單元43和第二擺輥單元44,其高度可通過一個氣缸杆的充放氣狀況控制。在擺輥 彈起的時候，對微凹輥下方的墨盒倒入所需印刷的墨水材料，之後將擺輥壓下，從而基底與 微凹輥45接觸即可進行印刷。通過微凹版印刷後，經過第九傳遞輥20和第十傳遞輥21，印 刷功能薄膜的基底傳遞到第二烘乾單元22進行膜層的乾燥，之後經過第十一傳遞輥23、第 十三傳遞輥26和第十四傳遞輥27,使基底經過複合壓輥30 (在不需要複合時，此處的壓輥 和清洗、烘乾單元後的壓輥均只起到對張力進行隔斷的作用）。之後經過第十九傳遞輥37、 第二十傳遞輥38和第二十一傳遞輥39使基底到達收卷單元40。在上述提到的傳遞輥中， 第二傳遞輥3、第三傳遞輥9、第二十傳遞輥38為張力輥，可以通過設定其值來控制基底的 拉伸程度。
[0041] 實施例2:
[0042] 如圖3所示進行狹縫塗布印刷，從第一放卷1 (基底捲筒通過第一放卷1處氣脹軸 進行固定），經過第一傳遞輥2和第二傳遞輥3,通過清洗單元4的第二十三傳遞輥5和第 二十四傳遞輥6,使基底通過清洗槽進行基底清洗，可根據基底的高度及走帶情況設定毛刷 7的高度及毛刷來回擺動的速度。基底清洗結束後，通過第一烘乾單元8和第三傳遞輥9及 牽引輥10到糾偏單元11，第一糾偏傳遞輥41和第二糾偏傳遞輥42可以根據基底要求移動 的方向擺動。糾偏之後，基底通過第四傳遞輥12和第五傳遞輥13到達電暈處理單元14,懸 掛著的電暈處理器中有三個傳遞輥傳遞基底，經過電暈處理，基底表面附著性能得以提高。 經過電暈處理後，基底由第六傳遞輥15、第七傳遞輥17和第八傳遞輥18傳遞到狹縫塗布單 元19。狹縫塗布單元19由第二十五傳遞輥46、背輥47和狹縫塗布頭48組成。供墨系統參 數設置好，確定模頭與背輥間的間隔值後，即可進行塗布。通過狹縫塗布後，經過第九傳遞 輥20和第十傳遞輥21，印刷功能薄膜的基底傳遞到第二烘乾單元22進行膜層的乾燥，之後 經過第十一傳遞輥23、第十三傳遞輥26和第十四傳遞輥27,使基底經過複合壓輥30 (在不 需要複合時，此處的壓輥和清洗、烘乾單元後的壓輥均只起到對張力進行隔斷的作用）。之 後經過第十九傳遞棍37、第二十傳遞棍38和第二^^一傳遞棍39使基底到達收卷單元40。 在上述提到的傳遞輥中，第二傳遞輥3、第三傳遞輥9、第二十傳遞輥38為張力輥，可以通過 設定其值來控制基底的拉伸程度。
[0043] 實施例3 :
[0044] 如圖4所示進行絲網印刷，從第一放卷1 (基底捲筒通過第一放卷1處氣脹軸進行 固定），經過第一傳遞輥2和第二傳遞輥3,通過清洗單元4的第二十三傳遞輥5和第二十四 傳遞輥6,使基底通過清洗槽進行基底清洗，可根據基底的高度及走帶情況設定毛刷7的高 度及毛刷來回擺動的速度。基底清洗結束後，通過第一烘乾單元8和第三傳遞輥9及牽引 輥10到糾偏單元11，第一糾偏傳遞輥41和第二糾偏傳遞輥42可以根據基底要求移動的方 向擺動。糾偏之後，基底通過第四傳遞輥12和第五傳遞輥13到達電暈處理單元14,懸掛著 的電暈處理器中有三個傳遞輥傳遞基底，經過電暈處理，基底表面附著性能得以提高。經過 電暈處理後，基底由第六傳遞輥15、第十二傳遞輥24到達絲網印刷單元25。通過絲網印刷 後，經過第十三傳遞輥26傳遞到第三烘乾單元28進行膜層的乾燥，之後經過第二十二傳遞 輥29,使基底經過複合壓輥30 (在不需要複合時，此處的壓輥和清洗、烘乾單元後的壓輥均 只起到對張力進行隔斷的作用）。之後經過第十九傳遞輥37、第二十傳遞輥38和第二十一 傳遞棍39使基底到達收卷單元40。在上述提到的傳遞棍中，第二傳遞棍3、第三傳遞棍9、 第二十傳遞輥38為張力輥，可以通過設定其值來控制基底的拉伸程度。
[0045] 實施例4 :
[0046] 如圖5所示進行複合功能，印刷好的功能膜從第二放卷36 (基底捲筒通過第二放 卷36處氣脹軸進行固定），經過第十四傳遞輥27傳遞到複合壓輥30。同時，用於複合封 裝該功能膜的基底從第三放卷31 (基底捲筒通過第三放卷31處氣脹軸進行固定），經過第 十五傳遞輥32、第十六傳遞輥33、第十七傳遞輥34和第十八傳遞輥35到達複合壓輥30,功 能膜和封裝基底同時通過複合壓輥30的兩個可電加熱的並行橡膠棍進行擠壓熱複合和封 裝。經過複合後，通過第十九傳遞輥37、第二十傳遞輥38和第二十一傳遞輥39使基底到達 收卷單元40。上述提到的傳遞輥中，第二十傳遞輥38為張力輥，可以通過設定其值來控制 基底的拉伸程度。
[0047] 實施例5 :
[0048] 如圖6所示進行微凹版印刷和複合，從第一放卷1 (基底捲筒通過第一放卷1處氣 脹軸進行固定），經過第一傳遞輥2和第二傳遞輥3,通過清洗單元4的第二十三傳遞輥5 和第二十四傳遞輥6,使基底通過清洗槽進行基底清洗，可根據基底的高度及走帶情況設定 毛刷7的高度及毛刷來回擺動的速度。基底清洗結束後，通過第一烘乾單元8和第三傳遞 輥9及牽引輥10到糾偏單元11，糾偏傳遞輥41和42可以根據基底要求移動的方向擺動。 糾偏之後，基底通過第四傳遞輥12和第五傳遞輥13到達電暈處理單元14,懸掛著的電暈 處理器中有三個傳遞輥傳遞基底，經過電暈處理，基底表面附著性能得以提高。經過電暈處 理後，基底由第六傳遞輥15傳遞到微凹版印刷單元16。微凹版印刷單元16上方有第一擺 輥單元43和第二擺輥單元44,其高度可通過一個氣缸杆的充放氣狀況控制。在擺輥彈起 的時候，對微凹輥下方的墨盒倒入所需印刷的墨水材料，之後將擺輥壓下，從而基底與微凹 輥45接觸即可進行印刷。通過微凹版印刷後，經過第九傳遞輥20和第十傳遞輥21，印刷功 能薄膜的基底傳遞到第二烘乾單元22進行膜層的乾燥，之後經過第十一傳遞輥23、第十三 傳遞輥26和第十四傳遞輥27,使基底到達複合壓輥30。同時用於複合封裝該功能膜的基 底從第三放卷31 (基底捲筒通過第三放卷31處氣脹軸進行固定），經過第十五傳遞輥32、 第十六傳遞輥33、第十七傳遞輥34和第十八傳遞輥35到達複合壓輥30。微凹印刷好的功 能膜和封裝基底同時通過複合壓輥30的兩個可電加熱的並行橡膠棍進行擠壓熱複合和封 裝。經過複合後，通過第十九傳遞輥37、第二十傳遞輥38和第二十一傳遞輥39使基底到達 收卷單元40。在上述提到的傳遞輥中，第二傳遞輥3、第三傳遞輥9、第二十傳遞輥38為張 力輥，可以通過設定其值來控制基底的拉伸程度。清洗、烘乾單元後的牽引輥10處壓輥起 對張力進行隔斷的作用。
[0049] 實施例6 :
[0050] 如圖7所示進行微凹版印刷、絲網印刷及複合，從第一放卷1(基底捲筒通過第一 放卷1處氣脹軸進行固定），經過第一傳遞輥2和第二傳遞輥3,通過清洗單元4的第二十三 傳遞輥5和第二十四傳遞輥6,使基底通過清洗槽進行基底清洗，可根據基底的高度及走帶 情況設定毛刷7的高度及毛刷來回擺動的速度。基底清洗結束後，通過第一烘乾單元8和 第三傳遞輥9及牽引輥10到糾偏單元11，第一糾偏傳遞輥41和第二糾偏傳遞輥42可以根 據基底要求移動的方向擺動。糾偏之後，基底通過第四傳遞輥12和第五傳遞輥13到達電 暈處理單元14,懸掛著的電暈處理器中有三個傳遞輥傳遞基底，經過電暈處理，基底表面附 著性能得以提高。經過電暈處理後，基底由第六傳遞輥15傳遞到微凹版印刷單元16。微凹 版印刷單元16上方有第一擺輥單元43和第二擺輥單元44,其高度可通過一個氣缸杆的充 放氣狀況控制。在擺輥彈起的時候，對微凹輥下方的墨盒倒入所需印刷的墨水材料，之後將 擺輥壓下，從而基底與微凹輥45接觸即可進行印刷。通過微凹版印刷後，經過第九傳遞輥 20和第十傳遞輥21，印刷功能薄膜的基底傳遞到第二烘乾單元22進行膜層的乾燥，之後經 過第十一傳遞輥23、第十二傳遞輥24到達絲網印刷單元25。通過絲網印刷後，經過第十三 傳遞輥26傳遞到第三烘乾單元28進行膜層的乾燥，之後經過第二十二傳遞輥29,使基底 到達複合壓輥30。同時用於複合封裝該功能膜的基底從第三放卷31 (基底捲筒通過第三 放卷31處氣脹軸進行固定），經過第十五傳遞輥32、第十六傳遞輥33、第十七傳遞輥34和 第十八傳遞輥35到達複合壓輥30。印刷好的多層功能膜和封裝基底同時通過複合壓輥30 的兩個可電加熱的並行橡膠棍進行擠壓熱複合和封裝。經過複合後，通過第十九傳遞輥37、 第二十傳遞輥38和第二十一傳遞輥39使基底到達收卷單元40。在上述提到的傳遞輥中， 第二傳遞輥3、第三傳遞輥9、第二十傳遞輥38為張力輥，可以通過設定其值來控制基底的 拉伸程度。清洗、烘乾單元後的牽引輥10處壓輥起對張力進行隔斷的作用。
[0051] 實施例7:
[0052] 如圖8所示進行狹縫塗布、絲網印刷、複合，從第一放卷1(基底捲筒通過第一放卷 1氣脹軸進行固定），經過第一傳遞輥2和第二傳遞輥3,通過清洗單元4的第二十三傳遞 輥5和第二十四傳遞輥6,使基底通過清洗槽進行基底清洗，可根據基底的高度及走帶情況 設定毛刷7的高度及毛刷來回擺動的速度。基底清洗結束後，通過第一烘乾單元8和第三 傳遞輥9及牽引輥10到糾偏單元11，第一糾偏傳遞輥41和第二糾偏傳遞輥42可以根據基 底要求移動的方向擺動。糾偏之後，基底通過第四傳遞輥12和第五傳遞輥13到達電暈處 理單元14,懸掛著的電暈處理器中有三個傳遞輥傳遞基底，經過電暈處理，基底表面附著性 能得以提高。經過電暈處理後，基底由第六傳遞輥15、第七傳遞輥17和第八傳遞輥18傳 遞到狹縫塗布單元19。狹縫塗布單元19由第二十五傳遞輥46、背輥47和狹縫塗布頭48 組成。供墨系統參數設置好，確定模頭48與背輥47間的gap值後，即可進行塗布。通過狹 縫塗布後，進過第九傳遞輥20和第十傳遞輥21，印刷功能薄膜的基底傳遞到第二烘乾單元 22進行膜層的乾燥，之後經過第十一傳遞輥23、第十二傳遞輥24到達絲網印刷單元25。通 過絲網印刷後，經過第十三傳遞輥26傳遞到第三烘乾單元28進行膜層的乾燥，之後經過第 二十二傳遞輥29,使基底到達複合壓輥30。同時用於複合封裝該功能膜的基底從第三放卷 31 (基底捲筒通過第三放卷31處氣脹軸進行固定），經過第十五傳遞輥32、第十六傳遞輥 33、第十七傳遞輥34和第十八傳遞輥35到達複合壓輥30。印刷好的多層功能膜和封裝基 底同時通過複合壓輥30的兩個可電加熱的並行橡膠棍進行擠壓熱複合和封裝。經過複合 後，通過第十九傳遞輥37、第二十傳遞輥38和第二十一傳遞輥39使基底到達收卷單元40。 在上述提到的傳遞輥中，第二傳遞輥3、第三傳遞輥9、第二十傳遞輥38為張力輥，可以通過 設定其值來控制基底的拉伸程度。清洗、烘乾單元後的牽引輥10處壓輥起對張力進行隔斷 的作用。
[0053] 實施例8 :
[0054] 導電聚合物聚3, 4-亞乙基二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT :PSS)功能薄膜的微 凹版印刷
[0055] 先給儀器通電，接通氣路，檢查各電器元件是否正常、氣源壓力是否正常。
[0056] 按下擺輥後退按鈕將微凹版印刷單元16的第一擺輥單元43和第二擺輥單元44 彈起，然後按照實施例1中所述的路徑進行基底穿帶。選擇具有1〇〇納米厚ΙΤ0薄膜的PET 基底（ΙΤ0/ΡΕΤ)。
[0057] 穿帶好基底膜後，進行糾偏操作。開啟牽引壓輥10和複合壓輥30，使基底走正（在 糾偏過程中，為避免基材的浪費，走帶速度儘量設小一點）。在基材走帶糾偏過程中，開啟第 一烘乾單元8和第二烘乾單元22加熱。對PEDOT :PSS導電塗層薄膜進行塗布時，烘乾溫度 設置為80°C?150°C。
[0058] 糾偏過程和烘箱加熱結束後，往清洗單元4的清洗槽中倒入乙醇或異丙醇對基底 進行清洗。調節毛刷7的高度及擺動速度以使基底得以徹底的清潔。
[0059] 將微凹版印刷單元16裝配好後，檢查各處連結正常，墨盒處於下降位置，刮刀處 於遠離微凹版輥面，向墨盒中倒入導電聚合物PEDOT :PSS，然後按下墨盒前進按鈕升起墨 盒，開啟微凹版輥啟停按鈕使微凹版輥45轉動，調控微凹版輥轉動速度在0?60rpm，以使 微凹版輥沾上印刷墨水材料PEDOT :PSS。
[0060] 旋轉刮刀的手柄使刮刀貼近微凹輥，刮刀的角度和壓緊程度可根據所需薄膜厚度 等具體實際情況而進行更改。
[0061] 再次確認烘乾單元的加熱溫度達到設定值、各塗布參數正確後，按下擺輥前進按 鈕使第一擺輥單元43和第二擺輥單元44下壓，控制基底ΙΤ0/ΡΕΤ的走帶速度在0?5米 /分鐘，當基底和微凹版輥45接觸後可按下塗布按鈕開始進行塗布。通過調控微凹版錕轉 動速度、基底走帶速度和刮刀的角度和壓力，可以印刷得到厚度在30納米?2000納米的均 勻 PEDOT :PSS 薄膜。
[0062] 實施例9 :
[0063] 導電聚合物聚3, 4-亞乙基二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸（PEDOT :PSS)功能薄膜的狹 縫塗布印刷
[0064] 先給儀器通電，接通氣路，檢查各電器元件是否正常、氣源壓力是否正常。
[0065] 模頭48應先確定遠離背輥47。然後，按照實施例2中所述路徑進行基底穿帶。選 擇具有1〇〇納米厚ΙΤ0薄膜的PET基底（ΙΤ0/ΡΕΤ)。
[0066] 穿帶好基底膜後，進行糾偏操作。開啟牽引壓輥10和複合壓輥30，使基底走正（在 糾偏過程中，為避免基材的浪費，走帶速度儘量設小一點）。在基材走帶糾偏過程中，開啟第 一烘乾單元8和第二烘乾單元22加熱。對PEDOT :PSS導電塗層薄膜進行塗布時，烘乾溫度 設置為80°C?150°C。
[0067] 將狹縫模頭放到底座上並靠緊後定位面，然後鎖上螺絲對狹縫塗布的模頭48進 行定位。根據要塗布的膜的形狀選好墊片。
[0068] 糾偏過程和烘箱加熱結束後，往清洗單元4的清洗槽中倒入乙醇或異丙醇對基底 進行清洗。調節毛刷7的高度及擺動速度以使基底得以徹底的清潔。
[0069] 調節好模頭48的模唇與背輥47間的距離間隔，實際大小為所需距離間隔值加上 基材的厚度。
[0070] 安裝好上料系統後，將PEDOT :PSS倒入針筒內。漿料倒入後的排泡過程可以在連 接模頭48之前，亦可在裝好之後，對上料系統設置好注入速度排出。
[0071] 確認各塗布參數準確無誤後，旋轉模頭精定位，使模頭48與背輥47之間的間隔值 為之前設定值後，靠上模頭即可開始塗布。控制基底ΙΤ0/ΡΕΤ的走帶速度在0?5米/分 鍾。通過調控基底走帶速度，模頭與背錕的間隔值（10?100微米）和負壓腔（1X l〇2Pa? IX 105Pa)可以印刷得到厚度在60納米?1500納米的均勻PEDOT :PSS薄膜。
[0072] 實施例10 :
[0073] 聚合物太陽能電池活性層聚3-己基噻吩：富勒烯衍生物（P3HT :PCBM)的微凹版 印刷
[0074] 先給儀器通電，接通氣路，檢查各電器元件是否正常、氣源壓力是否正常。
[0075] 按下擺輥後退按鈕將微凹版印刷單元16的第一擺輥單元43和第二擺輥單元44 彈起，然後按照實施例1中所述的路徑進行基底穿帶。可以選擇實施例8或實施例9中ΙΤ0/ PET基底上印刷製備好的PED0T:PSS薄膜上印刷製備P3HT :PCBM。
[0076] 穿帶好基底膜後，進行糾偏操作。開啟牽引壓輥10和複合壓輥30，使基底走正（在 糾偏過程中，為避免基材的浪費，走帶速度儘量設小一點）。
[0077] 將微凹版印刷單元16裝配好後，檢查各處連結正常，墨盒處於下降位置，刮刀處 於遠離微凹版輥面，向墨盒中倒入P3HT :PCBM墨水，然後按下墨盒前進按鈕升起墨盒，開啟 微凹版輥啟停按鈕使微凹版輥45轉動，調控微凹版輥轉動速度在0?60rpm，以使微凹版輥 沾上印刷墨水材料P3HT :PCBM。
[0078] 旋轉刮刀的手柄使刮刀貼近微凹輥，刮刀的角度和壓緊程度可根據所需薄膜厚度 等具體實際情況而進行更改。
[0079] 再次確認各塗布參數正確後，按下擺輥前進按鈕使第一擺輥單元43和第二擺輥 單元44下壓，控制基底的走帶速度在0?5米/分鐘，當基底和微凹版輥45接觸後可按下 塗布按鈕開始進行塗布。通過調控微凹版錕轉動速度、基底走帶速度和刮刀的角度和壓力， 可以印刷得到厚度在100納米?500納米的均勻P3HT :PCBM薄膜。
[0080] 實施例11 :
[0081] 聚合物太陽能電池活性層聚3-己基噻吩：富勒烯衍生物（P3HT :PCBM)的狹縫塗 布印刷
[0082] 先給儀器通電，接通氣路，檢查各電器元件是否正常、氣源壓力是否正常。
[0083] 模頭48應先確定遠離背輥47。然後，按照實施例2中所述路徑進行基底穿帶。可 以選擇實施例8或實施例9中ΙΤ0/ΡΕΤ基底上印刷製備好的PED0T:PSS薄膜上印刷製備 P3HT :PCBM。
[0084] 穿帶好基底膜後，進行糾偏操作。開啟牽引壓輥10和複合壓輥30，使基底走正（在 糾偏過程中，為避免基材的浪費，走帶速度儘量設小一點）。
[0085] 將模頭48放到底座上並靠緊後定位面，然後鎖上螺絲對狹縫塗布的模頭48進行 定位。根據要塗布的膜的形狀選好墊片。
[0086] 調節好模頭48的模唇與背輥47間的距離間隔，實際大小為所需距離間隔值加上 基材的厚度。
[0087] 安裝好上料系統後，將P3HT :PCBM墨水倒入針筒內。漿料倒入後的排泡過程可以 在連接模頭之前，亦可在裝好之後，對上料系統設置好注入速度排出。
[0088] 確認各塗布參數準確無誤後，旋轉模頭精定位，使模頭48與背輥47之間的間隔值 為之前設定值後，靠上模頭48即可開始塗布。控制基底的走帶速度在0?5米/分鐘。通 過調控基底走帶速度，模頭48與背輥47的間隔值（10?100微米）和負壓腔（1 X 102Pa? 1 X 105Pa)可以印刷得到厚度在100納米?600納米的均勻P3HT :PCBM薄膜。
[0089] 實施例12 :
[0090] 全印刷製備聚合物太陽能電池
[0091] 先給儀器通電，接通氣路，檢查各電器元件是否正常、氣源壓力是否正常。
[0092] 選擇實施例8或實施例9中ΙΤ0/ΡΕΤ基底上印刷製備好的40納米的PED0T:PSS 薄膜為基底。
[0093] 按照實施例10或實施例11，在PEDOT :PSS/IT0/PET上印刷150納米?300納米 的 P3HT :PCBM 薄膜。
[0094] 按照實施例6或實施例7,應用實施例10或實施例11在PEDOT :PSS/IT0/PET上 印刷150納米?300納米的P3HT :PCBM薄膜後，同時應用絲網印刷製備出頂電極銀，完成整 個有機太陽能電池的印刷製備過程。
[0095] 基於上述印刷製備的聚合物太陽能電池的的光電轉化效率在1. 0%?2. 5%。
【權利要求】
1. 一種用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備，其特徵是：在機架上設有第一放卷 (1)、清洗單元（4)、第一烘乾單元（8)、糾偏單元（11)、電暈處理單元（14)、微凹版印刷單元 (16)、狹縫塗布單元（19)、第二烘乾單元（22)、絲網印刷單元（25)、第三烘乾單元（28)、復 合壓輥（30)、第二放卷（36)、第三放卷（31)和收卷單元（40)以及多個傳遞輥及牽引輥，所 述的第一放卷（1)經過傳遞棍與所述的清洗單元（4)對接，所述的清洗單元（4)與所述的 第一烘乾單元（8)對接，所述的第一烘乾單元（8)通過所述的傳遞輥及牽引輥與所述的糾 偏單元（11)對接，所述的糾偏單元（11)通過傳遞輥與所述的電暈處理單元（14)對接，所 述的電暈處理單元（14)與所述的第二烘乾單元（22)之間設有所述的微凹版印刷單元（16) 和所述的狹縫塗布單元（19)及多個所述的傳遞輥，所述的第二烘乾單元（22)之後設有所 述的絲網印刷單元（25)和所述的第三烘乾單元（28)及多個所述的傳遞輥，所述的絲網印 刷單元（25)和所述的第三烘乾單元（28)之後設有所述的複合壓輥（30)、第二放卷（36)、 第三放卷（31)和收卷單元（40)及多個所述的傳遞棍。
2. 根據權利要求1所述的用於印刷電子的卷對卷多功能印刷設備，其特徵在於：所述 的第一放卷（1)、第二放卷（36)和第三放卷（31)的滾筒支撐採用半懸掛方式。
【文檔編號】B41F19/00GK203831958SQ201420230074
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】陽軍亮, 關敬黨, 謝禮, 胡巧, 周聰華, 高永立 申請人:中南大學, 深圳市善營自動化設備有限公司