本發(fā)明涉及一種用含有有機半導體材料的流體對表面進行印刷的方法，其中所述流體從儲存容器經(jīng)供給管線傳送到可從表面的一邊移置到另一邊的印刷頭且所述流體通過所述印刷頭印刷在所述表面上。

近年來，已經(jīng)在多個應用行業(yè)開發(fā)了有機半導體材料的許多應用領域和潛在用途。在有機電子學和分子電子學中，有機半導體材料與電子構造元件組合以能夠利用有機半導體材料在電子構造元件中的有利性質。使用合適的有機半導體材料，有機發(fā)光二極管(oled)和大面積顯示器可以例如由有機發(fā)光二極管組件制造。

有機半導體材料在加工電位和電子構造元件的制造中也具有有利的性質和潛在用途。因此，實際上已知有機半導體材料可以溶解在流體中并且可以通過印刷技術加工，其中已經(jīng)溶解在流體中的有機半導體材料可以以非接觸方式、特別是通過使用適當改進的噴墨系統(tǒng)施加到待印刷的大面積表面上。

為了能夠以盡可能完美的方式由有機半導體材料制造均質層，有機半導體材料必須具有非常高的純度，并且含有盡可能少量的有害異物粒子或空氣夾雜物。此外，已經(jīng)證明，具有有利于制造商品并且為此而使用的性質的大多數(shù)有機半導體材料對于與氧氣和空氣的任何接觸都具有非常敏感的反應。為了盡可能地分別地避免或最小化有機半導體材料的任何污染，有機半導體材料經(jīng)常在高純度環(huán)境條件下填充到存儲容器中，被帶到在隨后以氣密方式封閉的存儲容器中的消耗部位，并且在所述消耗部位進行處理以盡可能地屏蔽污染粒子或氣體、特別是氧氣。

當在不同的存儲容器之間轉換時，所述存儲容器在每種情況下依次連接到正在使用的印刷系統(tǒng)且隨后排空，因此經(jīng)常需要沖洗從存儲容器到印刷系統(tǒng)的出口孔的供給管線，使得沖洗程序所需要的流體量不能再用于印刷。當在不同流體之間改變時，此外通常需要印刷系統(tǒng)的復雜清潔，使得無法避免關于流體的另外損耗。

通過污染物(例如通過從儲存容器壁釋放的粒子，通過經(jīng)由填充或排放開口進入的粒子以及通過特別是氧氣的氣體擴散)發(fā)生的流體污染，由于在流體的制造和存儲容器的填充的部位與用于使用印刷系統(tǒng)對表面印刷的流體的消耗部位之間的大運輸距離和直至定位在儲存容器中的流體量被消耗的長存儲時間而得到促進。為此，經(jīng)常使用具有小可用體積的儲存容器，并且在打印程序期間，其在空間上盡可能地靠近印刷系統(tǒng)的出口噴嘴設置且盡可能快速地消耗。盡管有顯著的復雜性，但在大多數(shù)情況下，不可避免流體的不期望的污染。

認為本發(fā)明的一個目的在于設計一種用含有有機半導體材料的流體對表面進行印刷的方法，使得在盡可能最少的流體損耗下實現(xiàn)用于對表面進行印刷的流體的最大可能的純度。

根據(jù)本發(fā)明，如下實現(xiàn)該目的：經(jīng)供給管線傳送到印刷頭的流體的至少一部分經(jīng)過返回管線傳送回到儲存容器，其中形成流體回路，以及在所述流體回路中的流體灌注至凈化設備，由此凈化所述流體。通過形成包含凈化設備的流體回路，使得位于所述儲存容器中的流體能夠流過所述凈化設備，且從而被清潔，任選地多次被清潔。

該流體凈化可分別地在使用流體之前或在印刷程序開始之前直接進行。在填充到儲存容器中之前，不再需要以非常復雜的方式凈化流體，并且另外確保在存儲容器從制造部位運輸?shù)街付ㄏ牟课黄陂g盡可能地分別避免或最小化流體的任何繼續(xù)污染。可以對進行印刷程序的印刷裝置設定在印刷程序之前和期間關于參與成分的純度和流體屏蔽的要求，其不如之前的要求嚴格，因為為印刷程序提供的流體可經(jīng)所述裝置傳送且由此根據(jù)需要且任選地多次或連續(xù)地凈化。

此外，還可以在進行印刷程序的同時連續(xù)地或以時間間隔進行在流體回路中再循環(huán)的流體量的凈化，以便降低流體的任何污染。因此，不必盡可能快地消耗位于儲存容器中的流體的量。

根據(jù)本發(fā)明構思的一個特別有利的設計的實施方式，設置在此傳送回到所述儲存容器的所述流體在此至少部分地圍繞在所述供給管線中傳送到所述印刷頭的流體流動。例如，適合制造大面積顯示器的許多有機半導體材料可能被分別地從環(huán)境中吸收或進入流體的氧氣以快速的方式不期望地污染。為此目的，印刷裝置的許多部件設計成如下方式并且由諸如不銹鋼的合適材料制造，例如盡可能地分別避免且最小化任何氧氣進入流體，或所述氧氣在流體中的擴散程序?？扇缦伦璧K且任選地在很大程度上防止氧氣不期望地進入經(jīng)供給管線傳送到印刷頭的流體中：傳送回到儲存容器的流體至少部分地完全包圍供給管線，使得進入流體管線的來自環(huán)境的氧氣可基本上僅進入返回管線且因此進入再次傳送回到儲存容器的流體中。圍繞供給管線的返回管線形成被返回管線圍繞的供給管線的另外的屏蔽和功能屏障。經(jīng)返回管線再傳送回來的流體在再次供給到印刷頭之前可以以預先的方式或在需要時凈化以減少任何潛在的污染。

此外提出，在印刷程序期間，儲存容器以位置固定的方式設置為與表面間隔開，且經(jīng)柔性供給管線和柔性返回管線連接到儲存容器的印刷頭從表面的一邊移置到另一邊以進行印刷。在儲存容器與印刷頭之間的大間距能夠通過流體在流體回路中再循環(huán)且在此通過引入流體回路中的凈化設備凈化的潛力而實現(xiàn)，因為在印刷程序期間分別地在印刷裝置內或在流體回路中的任何潛在污染都可借助于凈化設備減少。儲存容器不必直接設置在印刷頭處或設置在印刷頭上且在印刷程序期間不必與印刷頭共同從表面的一邊移置到另一邊。儲存容器可以以位置固定的方式設置為與待印刷的表面間隔開。儲存容器與印刷頭的連接能夠通過柔性供給管線和柔性返回管線實現(xiàn)。柔性供給管線另外被圍繞供給管線的返回管線屏蔽。任選地由在供給管線中的較長駐留時間促進的流體的任何污染可由于流體經(jīng)過返回管線和經(jīng)過凈化設備傳送而根據(jù)需要再次降低。

有效且快速的印刷裝置的有成本效益的制造能夠通過將儲存容器布置為與表面間隔開且特別是與印刷頭間隔開，及借助于柔性供給管線和柔性返回管線引入印刷頭而實現(xiàn)。以間隔開且位置固定的方式設置的儲存容器可以具有比設置在可移置的印刷頭上或設置在可移置的印刷頭處的儲存容器明顯更大的容量。單個印刷程序可以以顯著更快速的方式進行并完成。大量的印刷程序可在需要更換儲存容器之前用各個大容量的儲存容器進行。

為了盡可能實現(xiàn)高效且有效的流體凈化，設置為使得在凈化設備中的流體傳送經(jīng)過脫氣設備并經(jīng)過粒子過濾設備。由氣體引起的任何不期望的污染且特別是由對有機半導體材料有害的氧氣引起的任何污染可通過脫氣設備減少。例如在運輸期間或在延長儲存期間從儲存容器中或從印刷裝置的部件中釋放并污染流體的粒子可通過粒子過濾設備自流體濾出。粒子過濾設備就其本身而言可以構造成具有多級或者具有多個不同的過濾器部件，從而能夠捕獲越來越小的粒子并且能夠將其自流體流中濾出。同樣可以想到的是，例如在針對通過印刷頭施加的流體的純度而設定的嚴格度較低的要求的情形下，或者出于成本的原因，在供給到印刷頭并通過印刷頭印刷到待印刷的表面上之前，流體僅經(jīng)過脫氣設備或僅經(jīng)過粒子過濾設備傳送。

為了能夠保證在印刷程序期間僅使用足夠純度的流體并通過印刷頭將其印刷在待印刷的表面上，根據(jù)本發(fā)明，提供了在流體回路中的流體經(jīng)過分析設備傳送并進行流體的分析。經(jīng)過分析設備傳送的流體的合適的關鍵指標、例如流體的純度可以通過分析設備確定。分析設備沿流動方向便利地設置在凈化設備后面，因此在此通過分析設備進行的分析描述在凈化之后且在直接供給到印刷頭之前的流體。

分析設備可以連接到數(shù)據(jù)存儲設備，以在開始印刷程序之前或例如在印刷程序期間連續(xù)地檢測并儲存在此進行的分析的結果。以此方式，可以進行在印刷程序之前或在印刷程序期間進行的分析的回顧性評估。

有利地提供根據(jù)分析的結果釋放或阻斷用于對表面印刷的印刷頭的使用。例如，如果分析結果證實流體的純度不足以保證令人滿意的印刷結果，則可以阻斷印刷頭的印刷，并且流體可以傳送經(jīng)過流體回路以在凈化設備中實現(xiàn)流體的凈化。在此可以繼續(xù)分析并可以在再次釋放印刷頭以對表面印刷之前檢查已經(jīng)通過凈化設備進行的流體的凈化。

本發(fā)明還涉及一種用含有有機半導體材料的流體對表面進行印刷的裝置，其中所述裝置具有流體的儲存容器；用流體印刷表面的印刷頭，所述印刷頭可從待印刷的表面的一邊移置到另一邊；和供給管線，流體可經(jīng)過所述供給管線從儲存容器傳送到印刷頭。

根據(jù)本發(fā)明提出，所述裝置具有返回管線，傳送到印刷頭的流體的至少一定比例可以經(jīng)過返回管線傳送回到儲存容器，其中可以通過返回管線和供給管線共同形成流體回路，且裝置具有用于流體的凈化設備，所述凈化設備設置在流體回路中并且能夠由流體灌注。

根據(jù)本發(fā)明構思的一個有利的設計的實施方式，提出返回管線沿圓周方向完全圍繞供給管線的至少一部分。返回管線可至少部分地設計成空心圓筒形且圍繞以同心方式設置在空心圓筒的內部空間中的供給管線。同樣可以想到返回管線以螺旋方式圍繞供給管線延伸。因此，返回管線形成供給管線關于環(huán)境和在供給管線中的流體的任何污染的屏蔽。返回管線可在供給管線的基本整個長度上完全圍繞并屏蔽供給管線。同樣可以想到返回管線僅沿一部分或特別是暴露區(qū)域圍繞供給管線。

為了能夠在設置成與印刷頭間隔開的儲存容器上成本有效地應用可移置的印刷頭，根據(jù)本發(fā)明提出供給管線和返回管線至少部分地為柔性的且設置在以位置固定的方式設置的儲存容器與可移置的印刷頭之間。儲存容器可以通過外殼壁或空間壁與可移置的印刷頭和待印刷的表面間隔并自其屏蔽，例如，使得可以在不損害在待印刷表面的直接環(huán)境中的環(huán)境條件的情況下更換儲存容器。設置成與印刷頭間隔開的儲存容器的體積可以為幾升或更大。以位置固定的方式設置的儲存容器可以設置有合適的快速連結的連接器并且可以快速更換。同樣可以想到設置能夠以連續(xù)方式操作的多個儲存容器。一旦第一儲存容器完全排空，則可發(fā)生切換并且可以使用第二儲存容器，使得印刷程序盡可能快速地繼續(xù)?？梢詫⒌谝粌Υ嫒萜髟俅翁畛浠蛘哂迷偬畛涞膬Υ嫒萜鞲鼡Q。以這種方式，可以以幾乎不間斷的方式進行大量的印刷程序。

凈化設備便利地具有脫氣設備和粒子過濾設備。任選地可以構造為呈多級形式或者包含多種部件的脫氣設備和粒子過濾設備可以設置在儲存容器外部。同樣可以想到脫氣設備和粒子過濾設備集成到儲存容器中且能夠與儲存容器共同更換且在例如再填充儲存容器時再生。

在個別情形下，例如出于成本原因，可有利的是凈化設備僅具有脫氣設備或僅具有粒子過濾設備，條件是認為流體的脫氣或過濾是不必要的或在成本密集度方面不相稱的。同樣可行的是脫氣設備和粒子過濾設備不是凈化設備的固有部件部分且僅在需要時才集成到回路中或流體的儲存容器中。

所述裝置此外可以具有用于分析流體的分析設備。如果不滿足印刷程序所需的要求，則印刷頭可以通過以信號傳輸方式連接到印刷頭釋放設備的控制器設備對于即將到來的印刷程序而被釋放或阻斷。分析結果可經(jīng)過在分析設備和控制器設備之間的連接傳輸?shù)娇刂破髟O備，且根據(jù)分析結果可釋放或阻斷印刷頭。

分析設備以及控制器設備兩者可分別地設置在儲存容器中或集成在儲存容器中。在這種情形下，儲存容器為了能夠僅與印刷頭連接僅需要具有用于連接到供給管線和返回管線的連接器。儲存容器一連接到了供給管線和返回管線，位于儲存容器中的流體就可以傳送經(jīng)過流體回路并且被分析。

如果分析指示流體不具有所需要的純度，印刷頭的釋放可被拒絕以便首先進行流體的另外凈化。一旦通過分析設備證實了所需要的純度，就可以釋放印刷頭并且可以開始待處理的印刷程序。

以這種方式，印刷程序的凈化和控制可以借助于適當設計的儲存容器以自主的方式進行。不需要對就地安裝的印刷程序的復雜調適。

在組織和空間方面提供具有有機半導體材料的流體通常與印刷裝置的操作和具有用于對表面印刷的有機半導體材料的流體的預期用途分開進行。可以在使用流體和從儲存容器收回流體期間借助于在印刷裝置的操作和儲存容器的逐漸排空期間連續(xù)獲取并檢測到的分析結果的數(shù)據(jù)存儲記錄流體純度的關鍵指標。以這種方式，可以更加容易地確定并指定在操作期間出現(xiàn)的潛在誤差的原因和責任。

在將凈化設備集成布置在儲存容器中的情形下，同樣可以使位于儲存容器中的流體的再循環(huán)和凈化在儲存容器的內部進行，而儲存容器不必連接到印刷設備或連接到供給管線和返回管線。在這種情形下，例如在使用填充的儲存容器之前，在儲存容器的倉儲期間，同樣可以進行位于填充的儲存容器中的流體的凈化，從而可以在暫時間隔時減少可能潛在發(fā)生的流體的任何介入污染。

在圖中示例的本發(fā)明構思的多種設計實施方式將在下文更詳細地解釋。在圖中：

圖1示出用于對表面進行印刷的裝置的示意圖，其中將儲存容器設置為與可從表面的一邊移置到另一邊的印刷頭間隔開且通過柔性供給管線和柔性返回管線連接到可移置印刷頭；

圖2示出柔性供給管線和圍繞供給管線的柔性返回管線的設計實施方式的示意圖；

圖3示出其中集成了凈化設備和分析設備的儲存容器的示意圖；及

圖4示出印刷裝置的部分區(qū)域的示意圖，其中兩個儲存容器可通過三通閥選擇性地連接到供給管線和返回管線。

在圖1中示意性說明的用于對表面2進行印刷的裝置1具有可從表面2的一邊移置到另一邊的印刷頭3。來自印刷頭3的印刷噴嘴4的流體可噴霧到表面2上且因此印刷到表面2上。

印刷頭3通過柔性供給管線5和同樣設計成柔性的返回管線6連接到設置成與表面2間隔開的儲存容器7。儲存容器7以位置固定的方式設置。設計成柔性的供給管線5和同樣設計成柔性的返回管線6能夠在以位置固定的方式設置的儲存容器7上實現(xiàn)可移置的印刷頭3的引入。

控制閥8設置在印刷頭3上，通過供給管線5供給到印刷頭3的流體可通過控制閥8經(jīng)印刷噴嘴4噴霧到表面2上，或者另外引導到返回管線6中以傳送回到儲存容器7。供給管線5和返回管線6形成流體回路。

泵9設置在供給管線5中，流體可經(jīng)過泵9從儲存容器7朝向印刷頭3傳送。當控制閥8阻斷印刷噴嘴4并將經(jīng)過供給管線5傳送到印刷頭3的流體引導到返回管線6中時，泵9在流體回路中產(chǎn)生流體的循環(huán)。

此外，設置在供給管線5中的是脫氣設備10和粒子過濾設備11，經(jīng)供給管線5傳送的流體經(jīng)它們凈化。在此，濾出粒子且減少流體被氣體的任何不期望的污染。

供給管線5和返回管線6的有利設計在圖2中示意性說明。返回管線6在此設計成空心圓筒形且圍繞以同心方式設置在空心圓筒的內部空間中的供給管線5。流體在供給管線5和返回管線6中的例示性流動方向由箭頭指示。在圖1中由虛線指示的寬區(qū)域內的返回管線6在此沿圓周方向完全包圍供給管線5并形成供給管線5關于環(huán)境的屏蔽。因此，當使用柔性管線材料時，位于供給管線5或返回管線6中的幾乎不可避免的任何流體污染大部分集中在并且限于位于返回管線6中的流體，所述流體被傳送回到儲存容器7中，并且在再次傳送到印刷頭3之前通過脫氣設備10和粒子過濾設備11凈化。脫氣設備10和粒子過濾設備11在每種情形下可以多級方式構造或在每種情形下可具有多個部件。脫氣設備10和粒子過濾設備11形成用于灌注流體的凈化設備12。

儲存容器7和具有偏斜設計的凈化設備12的構造在圖3中以僅僅例示性的方式說明。凈化設備12的脫氣設備10和粒子過濾設備11設置在儲存容器7的內部空間13中。此外設置在儲存容器7的內部空間13中的是具有控制器設備15的分析設備14。經(jīng)泵9傳送到供給管線5并朝向印刷頭3傳送的流體首先從儲存容器7的內部空間13經(jīng)凈化設備12且接著經(jīng)分析設備14傳送，之后所述流體可進入供給管線5和印刷頭3。在凈化流體之后，通過分析設備14進行分析。分析結果可借助于控制器設備15傳輸?shù)接∷㈩^3的控制閥8，從而使印刷頭3釋放進行印刷程序，或者被阻斷，以將經(jīng)供給管線5向印刷頭3傳送的流體引導到返回管線6中并將所述流體再次供給到儲存容器7進行重復凈化。

具有偏斜設計的裝置1的變體的部分區(qū)域在圖4中示意性說明。供給管線5和返回管線6經(jīng)過三通閥16選擇性地連接到兩個儲存容器7中的一個。雖然兩個儲存容器7中的一個連接到用于進行印刷程序的印刷頭3，但另一儲存容器7可用填充有新鮮流體的儲存容器7交換并更換。一旦來自當前使用的儲存容器7的流體幾乎耗盡，可以通過三通閥16進行切換，并且可以繼續(xù)使用填充有新鮮流體的另一儲存容器7。以這種方式，可以顯著地減少裝置1的操作期間的停機時間。

在該例示性實施方式的情形下，凈化設備12和分析設備14設置在外部并且未集成在存儲容器7中。連接到分析設備14的控制器設備15可以以無線方式將控制信息的項目輸送到在印刷頭3中的控制閥8。

同樣可行的是，以獨立于在例示性實施方式中描述的裝置1的任何變體的方式，泵9可以設置在流體回路內的任何的任意位置處。因此，在流動方向上的泵9也可以設置在凈化設備12前面或者任選地設置在凈化設備12和分析設備14之間。同樣可以將凈化設備12和任選地還有分析設備14設置在返回管線6中。