一种喷墨打印蒸发成膜的真空干燥控制方法及真空干燥系统

本发明属于喷墨打印配套设备相关领域，更具体地，涉及一种喷墨打印蒸发成膜的真空干燥控制方法及真空干燥系统。

背景技术：

1、喷墨打印技术是实现大面积、低成本oled显示的最具潜力的技术之一，受到了科研人员和生产企业的高度重视。相比传统的显示器件制造工艺，其一，喷墨打印的制造技术在工艺上更加简单；其二，在材料利用率方面，喷墨打印也有着不可比拟的优势，可喷射pl量级的微量墨水；其三，喷墨打印是直写技术，无需掩膜，更容易处理大尺寸的面板。

2、在喷墨打印墨滴过程中，将墨滴打印在基板上后为湿膜状态，需置入真空干燥箱内进行干燥固化才能形成发光的功能层，而现有的真空干燥箱，虽然能够实现抽气保压与干燥保温功能，但仍然存在温度控制不精确、基板不同区域墨滴蒸发速度不一致、箱内温度均匀度过大、温度在规定时间内未上升至指定温度影响蒸发速度等问题，影响墨滴最终的成膜形貌与成膜均匀性，降低显示精度。

3、因此，亟需对真空干燥系统进行优化，以完善其功能。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种喷墨打印蒸发成膜的真空干燥控制方法及真空干燥系统，其目的在于解决现有喷墨打印蒸发成膜过程因温度控制不佳导致成膜不均匀的问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种喷墨打印蒸发成膜的真空干燥控制方法，包括：

3、将喷墨打印基板置于位于真空干燥环境中的载物台上，其中，所述载物台上内嵌有由中央至边缘依次回型铺设的多个温度循环控制管路，在所述真空干燥环境中载物台正上方设置有冷凝板，其内回型铺设有温度循环控制管路，用于使冷凝板与载物台形成温差；

4、基于预设的各温度循环控制管路的开通顺序和开通时长，分别独立控制对应温度循环控制管路的开通，在完成各所述加热时长的控制后，控制载物台和冷凝板处于保温状态，直至完成真空干燥，实现湿膜均匀固化；

5、其中，所述开通顺序为：载物台上各温度循环控制管路由中央到边缘依次开通，冷凝板上温度循环控制管路与位于载物台中央的温度循环控制管路同时开通；各温度循环控制管路的开通时长满足：在按照所述开通顺序完成各加热时长的控制后，载物台的理论温度、真空干燥环境的温度均匀度以及载物台上各温度循环控制管路的开通时长之和均在允许预设范围。

6、进一步，所述各温度循环控制管路的开通时长是通过以下方式确定得到：

7、基于所述开通顺序，为各温度循环控制管路分配温度调整任务；基于每个温度循环控制管路的温度调整任务，结合该管路的对流传热系数，确定该管路需要向其所在载体提供的热量；基于该热量与对应管路内液体介质热通量的比值，确定该条温度循环控制管路的开通时长的初始值；

8、根据载物台上各温度循环控制管路的当前开通时长以及加热速率，计算载物台的理论温度；根据载物台上各温度循环控制管路的当前开通时长，结合所述真空干燥环境中的保压压力和冷凝板目标温度，确定得到所述真空干燥环境的温度均匀度；

9、若所述理论温度、所述温度均匀度以及载物台上各温度循环控制管路的开通时长之和均在允许预设范围内，则完成各温度循环控制管路的开通时长的确定；否则，根据预设步长，调整各温度循环控制管路的开通时长，重新执行理论温度和温度均匀度的计算。

10、进一步，所述调整各温度循环控制管路的开通时长，具体为：

11、若载物台的理论温度高于目标温度的上限，则减少位于载物台中央的温度循环控制管路的开通时长；若载物台的理论温度低于目标温度的下限，增加位于载物台中央的温度循环控制管路的开通时长；

12、若真空干燥环境的温度均匀度超出允许温度均匀度的范围，增加载物台上除位于中央温度循环控制管路以外的其它各温度循环控制管路的开通时长；

13、若载物台上各温度循环控制管路的开通时长之和超出目标加热时长的上限，减少冷凝板上温度循环控制管路的开通时长，降低冷凝板温度；若载物台上各温度循环控制管路的开通时长之和低于目标加热时长的下限，增加冷凝板上温度循环控制管路的开通时长，提高冷凝板温度。

14、进一步，所述增加载物台上除位于中央温度循环控制管路以外的其它各温度循环控制管路的开通时长的具体实现方式为：

15、随着迭代次数，按照由中央到边缘的顺序，依次调整载物台上除位于中央温度循环控制管路以外的其它各温度循环控制管路的开通时长，直至真空干燥环境的温度均匀度在允许温度均匀度的范围内；若调整完载物台上最边缘的温度循环控制管路的开通时长后，真空干燥环境的温度均匀度仍超出允许温度均匀度的范围，则重新按照上述顺序重新调整。

16、进一步，载物台上每条温度循环控制管路的开通时长的初始值ti表示为：

17、

18、

19、式中，为位于载物台中央的温度循环控制管路的开通时长，为载物台上除位于中央温度循环控制管路以外的其它各温度循环控制管路的开通时长，i表示载物台上除位于中央温度循环控制管路以外的其它各温度循环控制管路的编号；kq是修正系数；hs为载物台的对流传热系数；as为载物台的表面积；k1为位于载物台中央温度循环控制管路的预设温度系数，其取值小于1；ki为除位于中央温度循环控制管路以外的其它各温度循环控制管路的预设温度系数，其取值小于1且随着i的增大而逐渐增大；t0为真空干燥环境内的初始温度；为载物台上各温度循环控制管路内的流体质量流量；为载物台上各温度循环控制管路内的流体定压比热容；为载物台的目标温度；分别为位于载物台中央的温度循环控制管路内的流体进出口温度；分别为载物台上除位于中央温度循环控制管路以外的其它温度循环控制管路i内的流体进出口温度；

20、冷凝板上温度循环控制管路的开通时长的初始值tc表示为：

21、

22、式中，hc为冷凝板的对流传热系数；ac为冷凝板的表面积；为冷凝板的目标温度；为冷凝板上温度循环控制管路内的流体质量流量；为冷凝板上温度循环控制管路内的流体定压比热容；分别为冷凝板上温度循环控制管路内的流体进出口温度。

23、进一步，在按照所述开通顺序以及载物台上各温度循环控制管路的开通时长，完成载物台上各温度循环控制管路的开通控制后，载物台的理论温度tr表示为：

24、

25、式中，p1(p0)为给定保压压力p0下位于载物台中央的温度循环控制管路的加热速率，pi(p0)为给定保压压力p0下载物台上除位于中央温度循环控制管路以外的其它温度循环控制管路i的加热速率，为位于载物台中央的温度循环控制管路的开通时长，为载物台上除位于中央温度循环控制管路以外的其它各温度循环控制管路的开通时长。

26、进一步，所述温度均匀度的确定方式为：

27、采用真空干燥箱传热仿真模型，基于预设的保压压力、冷凝板目标温度、载物台内各温度循环控制管路的开通时长，得到真空干燥环境内各表面的有效辐射传热量，并基于真空干燥环境内各表面的有效辐射传热量，在加热时间段内每次间隔一段时间测量所设空间竖直表面仿真测试点温度的最大值与最小值，并计算其差值，共测量n次，所得到的差值的平均值为该次干燥固化的温度均匀度，表示为：

28、

29、式中，是各仿真测试点在第j次测量中的最高温度，是各仿真测试点在第j次测量中的最低温度。

30、进一步，载物台上的温度循环控制管路有两条。

31、进一步，所述控制载物台和冷凝板处于保温状态的过程中，方法还包括：

32、持续检测载物台的实际温度，若载物台的实际温度低于目标温度的下限，退出保温控制，并开通位于载物台中央的温度循环控制管路，直至载物台的实际温度在目标温度的允许区间内；若载物台的实际温度高于目标温度的上限，退出保温控制，直至载物台的实际温度降至目标温度的允许区间内。

33、本发明还提供一种用于喷墨打印蒸发成膜的真空干燥系统，包括：密封真空腔体，载物台，冷凝板，总控制器，多个温度循环控制管路，以及与每个温度循环控制管路一一对应的温控器；

34、所述载物台安装在所述密封真空腔体底部，用于支撑待干燥固化的湿膜；所述载物台上内嵌有由中央至边缘依次回型铺设的多个温度循环控制管路；所述冷凝板安装在所述载物台的正上方，其内回型铺设有温度循环控制管路，用于使冷凝板与载物台形成温差；

35、各所述温控器用于基于预设的各温度循环控制管路的开通顺序和开通时长，分别独立控制对应温度循环控制管路的开通，在完成各所述加热时长的控制后，控制载物台和冷凝板处于保温状态，直至完成真空干燥，实现湿膜均匀固化；其中，所述开通顺序为：载物台上各温度循环控制管路由中央到边缘依次开通，冷凝板上温度循环控制管路与位于载物台中央的温度循环控制管路同时开通；各温度循环控制管路的开通时长满足：在按照所述开通顺序完成各加热时长的控制后，载物台的理论温度、真空干燥环境的温度均匀度以及载物台上各温度循环控制管路的开通时长之和均在允许预设范围；

36、所述总控制器用于根据各温度循环控制管路的开通时长需要满足的要求，提前确定各温度循环控制管路的开通时长。

37、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

38、(1)本发明方法设置多条独立的温度循环控制管路，特别的，在载物台上设置多条管路，以在通入不同温度的循环介质下实现对基板载物台与冷凝板的精确温度控制。通过在载物台内部铺设的多条温度循环控制管路，对基板分区域独立温度控制，基板中心区域与边缘区域的墨滴能获得不同的热量，其中位于中央的管路热流量大，可以对载物台实现快速升温，相对中央的位于边缘的其它管路热流量小，可以精确控制载物台的温度范围，将载物台的温度调控在目标温度范围内，同时改善了载物台平面与冷凝板平面的辐射传热现象，降低了真空干燥环境空间的温度均匀度，解决了基板不同区域墨滴蒸发速度不一致的问题，如此有利于获得更均匀的阵列化墨滴的蒸发成膜形貌，提高成膜一致性；位于冷凝板中的管路用于对冷凝板实现温度控制，调整干燥固化过程的蒸发速度，确保固化流程稳定进行。如此，可以通过各温度循环控制管路实现对真空干燥箱的温度均匀度的精准控制，实现墨滴在干燥固化流程的稳定蒸发成膜，有利于形成均匀的成膜形貌，提高成膜均匀性。本发明基于各管路开通顺序和开通时长的具体设计，实现上述效果，能够解决现有喷墨打印蒸发成膜过程因温度控制不佳导致成膜不均匀的问题。

39、(2)本发明根据预设步长，以载物台的目标温度、真空干燥环境的温度均匀度和目标加热时长为指标，调整各温度循环控制管路的开通时长，确定各管路的开通时长，保证固化均匀性的有效实现。

40、(3)本发明根据各温度循环控制管路与所铺设位置的对流传热方式，基于各温度循环控制管路的开通顺序，为各温度循环控制管路分配温度调整任务并以此计算该管路需要提供的热量，依据该管路内通入流体介质的物理热通量，从而计算确定该条温度循环控制管路的开通时长的初始值，实现了对各温度循环控制管路热量沿程损失的合理补偿，降低了热量沿程损失对墨滴蒸发速度的影响，确保各温度循环控制管路精准完成温度调整任务，有利于精确调控载物台温度以获得更均匀的成膜形貌。

41、(4)本发明通过在真空干燥箱传热仿真模型中设置仿真测试点，计算得到真空干燥箱腔体的温度均匀度，真空干燥箱腔体的温度均匀度反映了腔体内的温度梯度分布，通过降低腔体内的温度均匀度能够改善温度场的分布均匀性，形成更稳定的温度梯度分布，确保基板上不同区域的墨滴能在一致的温度梯度分布下进行蒸发，从而获得一致的蒸发速度，提高成膜均匀性。