一种用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备及其应用，该卷对卷多功能印刷设备包含清洗单元、电晕处理单元、纠偏单元、微凹版印刷单元、狭缝涂布单元、干燥单元、丝网印刷单元和复合单元；该卷对卷多功能印刷设备中微凹版印刷单元、狭缝涂布单元、丝网印刷单元、复合单元可模块化管理，既可单独工作，也可串联起来同时工作，印刷制备多层功能薄膜；该卷对卷多功能印刷设备适用于溶液法印刷加工制备功能薄膜和光电器件，特别是制备基于半导体薄膜的柔性电子器件，包括有机太阳能电池、有机发光二级管、有机场效应晶体管等。

【技术实现步骤摘要】
一种用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备及其应用
本专利技术涉及一种印刷设备，特别是涉及一种印刷电子学卷对卷多功能印刷设备，本专利技术还涉及该用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备的应用。
技术介绍
与传统电子器件相比，有机电子具有诸多优点，如柔韧性、半透明性、重量轻、价格便宜、可大面印刷加工等，使得有机电子表现出巨大的应用前景(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)。德国工业制造协会VDMA早在2004年就发起成立了有机电子协会(OrganicElectronicsAssociation，OE-A)，截止2014年3月已经有208个会员单位，涉及高校、研究所、公司等部门，分布于全球30多个国家和地区(http://oe-a.vdma.org/en_GB)。最近几年，基于有机电子的商业化产品也开始涌现，如OLEDs显示器与照明灯，OFETs无线射频电子标签和有源矩阵显示，以及OPVs等(http://www.idtechex.com；http://www.plusplasticelectronics.com)。基于有机电子和纳米材料发展起来的印刷电子学，将加速推进有机电子及相关产业的商业化进程。与3-D打印技术一样，应用于有机电子器件的印刷加工制备技术也是一种增量制造技术，可以大批量的按需制备大面积阵列的电子器件，没有原材料浪费。英国著名咨询公司IDTechExLtd在2010年发布了印刷电子的详细市场报告(http://www.idtechex.com)：到2020年，印刷电子的产业价值可以达到570亿美元，产业价值随着印刷电子的发展还在继续增加；其中三大主要构成部分是基于有机发光二级管显示和照明产业(～190亿美元)，光伏产业(～170亿美元)，晶体管产业(～80亿美元)。印刷设备在印刷电子学发展的过程中起到非常重要的作用，直接决定印刷制备的功能薄膜和光电器件的性能。西方国家的高校、研究所、公司等对印刷电子学领域的大力投入研究也就十年左右的时间，仪器设备的开发主要是喷墨打印设备(C.N.Hoth,S.A.Choulis,P.Schilinsky,C.J.Brabec,Adv.Mater.,2007,19,3973)、凹版设备(J.L.Yang,D.Vak,N.Clark,J.Subbiah,W.W.H.Wong,D.J.Jones,S.E.Watkins,G.Wilson,Sol.EnergyMater.Sol.Cells,2013,109,47.)、狭缝涂布设备等(A.H.F.Dam,F.C.Krebs,L.Edman,NatureCommun.,2012,3,1002)。这些设备通常功能单一，只采用某一种打印或印刷技术，难以形成多种打印或印刷技术的组合，完成多层功能薄膜或光电器件的整个印刷制备过程。开发和设计卷对卷多功能印刷设备，可兼具多种印刷技术的组合和单一印刷技术的模块化管理，尚未有报道先例。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种在同一台仪器上实现多种功能膜的制备、清洗、烘干及封装多种处理的用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供该用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备的应用。为了解决上述第一个技术问题，本专利技术提供的用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备，在机架上设有第一放卷、清洗单元、第一烘干单元、纠偏单元、电晕处理单元、微凹版印刷单元、狭缝涂布单元、第二烘干单元、丝网印刷单元、第三烘干单元、复合压辊、第二放卷、第三放卷和收卷单元以及多个传递辊及牵引辊，所述的第一放卷经过传递辊与所述的清洗单元对接，所述的清洗单元与所述的第一烘干单元对接，所述的第一烘干单元通过所述的传递辊及牵引辊与所述的纠偏单元对接，所述的纠偏单元通过传递辊与所述的电晕处理单元对接，所述的电晕处理单元与所述的第二烘干单元之间设有所述的微凹版印刷单元和所述的狭缝涂布单元及多个所述的传递辊，所述的第二烘干单元之后设有所述的丝网印刷单元和所述的第三烘干单元及多个所述的传递辊，所述的丝网印刷单元和所述的第三烘干单元之后设有所述的复合压辊、第二放卷、第三放卷和收卷单元及多个所述的传递辊。所述的第一放卷、第二放卷和第三放卷的滚筒支撑采用半悬挂方式。为了解决第二个技术问题，本专利技术提供的用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备的应用，所述的微凹版印刷单元、狭缝涂布单元、丝网印刷单元、复合单元进行模块化管理，既能单独工作，也能串联起来同时工作，印刷制备多层功能薄膜；该卷对卷多功能印刷设备适用于溶液法印刷加工制备功能薄膜和光电器件，特别是制备基于半导体薄膜的柔性电子器件，包括有机太阳能电池、有机发光二级管、有机场效应晶体管。所述的清洗单元指通过固定滚筒位于一个容器槽中，柔性基底从滚筒下传递经过时经过清洗液；同时，应用一个电动软毛刷对基底表面进行往返清洗，除去柔性基底表面污物；所用清洗液用活性剂清洗液，或用溶剂清洗，所述的溶剂为乙醇、丙酮或异丙醇。所述的微凹版印刷单元是基于微凹版印刷原理印刷制备柔性薄膜；其中有一个由气缸控制的摆辊单元，进行涂布时摆辊打下将柔性基底压至与微凹辊接触；微凹辊的转速及基底的走带速度均可调节，0～5米/分钟，能根据所涂布材料的性能及成膜要求获得厚度在30纳米～10微米的功能薄膜；微凹辊表面能雕刻成螺旋或网穴型图案。所述的狭缝涂布单元是基于狭缝挤压涂布原理制备柔性功能薄膜；供墨系统对涂布头进行供墨，通过涂布头间的垫片厚度、模唇与基底间距离即gap值以及供墨时模唇、基底及下部的空间真空度调控薄膜厚度介于20纳米～1微米的功能薄膜；根据垫片形状不同涂布不同图案的功能薄膜。所述的干燥单元是指通过悬挂的固定烘箱对基底上所形成的功能薄膜进行热烘干，烘箱中加热台的温度可根据薄膜的成膜性及受热能力进行调节，介于常温到200度，能优化薄膜形貌。所述的丝网印刷单元为圆筒式，通过封闭圆筒里刮板的挤压，使油墨通过图文部分的网孔转移到柔性基底上，形成与原稿一样的图文。所述的复合单元通过两个电加热的并行橡胶棍对印刷好的功能薄膜或光电器件进行挤压热复合和封装，有利于功能薄膜或光电器件的保护。所述的模块化管理是指对卷对卷多功能印刷仪器中各个功能单元既能分单元单独工作，也能多个功能模块组合管理，同时工作，从而完成多种不同功能的薄膜制备及处理；对其中一些功能模块进行互锁处理，避免因错误操作而产生危险。所述的溶液法印刷加工制备功能薄膜是指功能材料首先需要进行溶液化，配成可印刷制备的功能化墨水材料，通过微凹版印刷或狭缝涂布或丝网印刷技术，印刷制备成柔性的功能薄膜。所述的溶液法印刷加工制备光电器件指功能光电材料首先需要进行溶液化，配成可印刷制备的功能化光电墨水材料，通过微凹版印刷或狭缝涂布或丝网印刷技术，印刷制备成柔性的光电功能薄膜器件。采用上述技术方案的用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备及其应用，该卷对卷多功能印刷设备包含清洗单元、电晕处理单元、纠偏单元、微凹版印刷单元、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备，其特征是：在机架上设有第一放卷(1)、清洗单元(4)、第一烘干单元(8)、纠偏单元(11)、电晕处理单元(14)、微凹版印刷单元(16)、狭缝涂布单元(19)、第二烘干单元(22)、丝网印刷单元(25)、第三烘干单元(28)、复合压辊(30)、第二放卷(36)、第三放卷(31)和收卷单元(40)以及多个传递辊及牵引辊，所述的第一放卷(1)经过传递辊与所述的清洗单元(4)对接，所述的清洗单元(4)与所述的第一烘干单元(8)对接，所述的第一烘干单元(8)通过所述的传递辊及牵引辊与所述的纠偏单元(11)对接，所述的纠偏单元(11)通过传递辊与所述的电晕处理单元(14)对接，所述的电晕处理单元(14)与所述的第二烘干单元(22)之间设有所述的微凹版印刷单元(16)和所述的狭缝涂布单元(19)及多个所述的传递辊，所述的第二烘干单元(22)之后设有所述的丝网印刷单元(25)和所述的第三烘干单元(28)及多个所述的传递辊，所述的丝网印刷单元(25)和所述的第三烘干单元(28)之后设有所述的复合压辊(30)、第二放卷(36)、第三放卷(31)和收卷单元(40)及多个所述的传递辊。...

【技术特征摘要】
1.一种用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备，其特征是：在机架上设有第一放卷(1)、清洗单元(4)、第一烘干单元(8)、纠偏单元(11)、电晕处理单元(14)、微凹版印刷单元(16)、狭缝涂布单元(19)、第二烘干单元(22)、丝网印刷单元(25)、第三烘干单元(28)、复合压辊(30)、第二放卷(36)、第三放卷(31)和收卷单元(40)以及多个传递辊及牵引辊(10)，所述的第一放卷(1)经过第一传递辊(2)、第二传递辊(3)与所述的清洗单元(4)对接，所述的清洗单元(4)与所述的第一烘干单元(8)对接，所述的第一烘干单元(8)通过第三传递辊(9)及牵引辊(10)与所述的纠偏单元(11)对接，所述的纠偏单元(11)通过第四传递辊(12)、第五传递辊(13)与所述的电晕处理单元(14)对接，所述的电晕处理单元(14)与所述的第二烘干单元(22)之间设有所述的微凹版印刷单元(16)和所述的狭缝涂布单元(19)，所述的电晕处理单元(14)与所述的微凹版印刷单元(16)和所述的狭缝涂布单元(19)之间设第六传递辊(15)、第七传递辊(17)和第八传递辊(18)，所述的微凹版印刷单元(16)和所述的狭缝涂布单元(19)与所述的第二烘干单元(22)之间设有第九传递辊(20)和第十传递辊(21)，所述的第二烘干单元(22)之后设有所述的丝网印刷单元(25)和所述的第三烘干单元(28)及第十一传递辊(23)、第十二传递辊(24)和第十三传递辊(26)和第二十二传递辊(29)，所述的丝网印刷单元(25)和所述的第三烘干单元(28)之后设有复合压辊(30)、第二放卷(36)、第三放卷(31)和收卷单元(40)，所述的第二放卷(36)到所述的复合压辊(30)之间设有第十四传递辊(27)，所述的第三放卷(31)与所述的复合压辊(30)之间设有第十五传递辊(32)、第十六传递辊(33)、第十七传递辊(34)、第十八传递辊(35)，所述的复合压辊(30)到所述的收卷单元(40)之间设有第十九传递辊(37)、第二十传递辊(38)和第二十一传递辊(39)。2.根据权利要求1所述的用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备，其特征在于：所述的第一放卷(1)、第二放卷(36)和第三放卷(31)的滚筒支撑采用半悬挂方式。3.根据权利要求1所述的用于印刷电子的卷对卷多功能印刷设备的应用，其特征在于：所述的微凹版印刷单元、狭缝涂布单元、丝网印刷单元、复合压辊(30)进行模块化管理，既能单独工作，也能串联起来同时工作，印刷...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳军亮，关敬党，谢礼，胡巧，周聪华，高永立，
申请(专利权)人：中南大学，深圳市善营自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43