一种用于TFE喷墨打印的图案规划方法及其应用

本发明属于喷墨打印和柔性薄膜封装领域，更具体地，涉及一种用于tfe喷墨打印的图案规划方法及其应用。

背景技术：

1、有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)是发光科学中极具前景的技术。使用有机聚合物的动机扩展了共轭自由电子系统，以获得更高的效率、灵活性、稳定性等。与数字世界中的其他照明设备相比，oled具有较大的应用领域，例如智能或高质量的电视显示器，计算机显示器，智能手表显示器，各种街道信号照明设备，房屋照明以及商业用途。薄膜封装tfe(thin film encapsulation，tfe)技术是一种通过在器件表面制备致密的薄膜来阻隔水氧以实现保护器件的目的封装技术。tfe通过将无机物/有机物液态沉积在基板上并固化，形成封装层。优点是可以隔绝水分和氧气的边缘渗透，并且不需要粘合剂，可以很好地适配柔性基底。

2、tfe的制备有多种工艺，包括丝网印刷、气相沉积、旋涂法等。而喷墨打印制备tfe因其节省材料、能结合数字控制方式加工，而成为其首选沉积技术。喷墨打印中薄膜封装的最关键的两个要求是膜厚和成膜均匀性，前者过薄会导致隔绝水氧的能力不足，而过厚则会浪费材料，增加发光器件厚度和重量；而后者则是会影响显示器件发光的一致性，膜层的不均匀会导致不同程度的mura缺陷。

3、由于薄膜封装涉及到液滴扩散并融合，与液滴本身的特性有关。即使液滴间距能完全按照理想情况排布，也会由于液滴自身的扩散机理造成薄膜边缘凸起，形成“dogear”效应。这种凸起会造成最终固化的膜厚不均匀，不仅会影响薄膜的密封特性和水氧阻隔性，还会造成最终的显示器件存在各种“mura”缺陷。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于tfe喷墨打印的图案规划方法及其应用，其目的在于避免由于液滴油墨扩散特性所造成的边缘突起而使得整个膜厚均匀性降低的问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于tfe喷墨打印的图案规划方法，包括：

3、根据预设的薄膜边缘宽度以及实际确定的基板横向上和纵向上的液滴间距，识别打样用位图中位于薄膜边缘区域的像素点，将打样用位图中位于薄膜边缘区域的像素点像素值固定、其它像素点像素值置为不打印对应的像素值，得到边缘位图；

4、根据预设的薄膜边缘稀疏打印密度，形成尺寸同基板且打印密度同所述薄膜边缘稀疏打印密度的稀疏位图，将所述边缘位图和所述稀疏位图进行逻辑运算，以根据所述薄膜边缘稀疏打印密度，稀疏化薄膜边缘区域的打印点位，得到新边缘位图；

5、采用新边缘位图中位于薄膜边缘区域各像素点的像素值替换所述打样用位图中对应像素点的像素值，得到边缘稀疏化的打印图案，完成图案规划。

6、进一步，所述打样用位图是通过以下方式构建得到：

7、根据所需薄膜覆盖尺寸以及实际确定的基板横向上和纵向上的液滴间距，得到基板横向和纵向上的打点个数，作为待构建的打样用位图中的像素点个数，所述打样用位图为相对已知所需薄膜原位图缩放后的图像；

8、根据所述原位图中各像素点的取值，确定打样用位图上各像素点的初始像素取值，并基于预设的用于二值化的阈值，得到打样用位图上各像素点的最终像素取值，完成所述打样用位图的构建。

9、进一步，采用双线性插值的方式，根据所述原位图中各像素点的取值，确定打样用位图上各像素点的初始像素取值。

10、进一步，所述实际确定的基板横向上和纵向上的液滴间距是通过以下方式获得：

11、根据等式：得到缩放后的基板横向上和纵向上的液滴间距，作为所述实际确定的基板横向上和纵向上的液滴间距；

12、式中，htarget表示当前图案规划所需实现的目标膜厚；w、h分别表示基板宽高尺寸；xpitch1和ypitch1分别为所述缩放后的基板横向上和纵向上的液滴间距；htest表示当前液滴材料和基板条件下实现所需成膜均匀性所对应的最小膜厚；v和v1分别为缩放前后的单喷孔单次喷射液滴体积；xpitch和ypitch分别为在当前液滴材料和基板条件下实现所需成膜均匀性以及所述较小膜厚htest所需要的基板横向上和纵向上的液滴间距，htest、xpitch和ypitch均为已知量。

13、进一步，所述较小膜厚htest为预设值，采用已训练的映射模型，基于所述较小膜厚htest和所述所需成膜均匀性，预测对应的单喷孔单次喷射液滴体积以及基板横向上和纵向上的液滴间距xpitch和ypitch，其中，所述单喷孔单次喷射液滴体积用于指导喷墨打印。

14、进一步，所述识别打样用位图中位于薄膜边缘区域的像素点的方式具体为：

15、

16、

17、

18、

19、

20、

21、

22、式中，ledge表示预设的薄膜边缘宽度，dpixelgapy表示实际确定的基板纵向上的液滴间隔，dpixelgapx表示实际确定的基板横向上的液滴间隔，yedgenum表示基板纵向上的打点个数，xedgenum表示基板横向上的打点个数，表示所述打样用位图中第i+yedgenum行第j列的像素值，表示所述打样用位图中第i行第j-xedgenum列的像素值，表示所述打样用位图中第i-yedgenum行第j列的像素值，表示所述打样用位图中第i行第j+xedgenum列的像素值，abs(·)表示取绝对值，cup、cdown、cleft和cright均为中间变量。

23、本发明还提供一种tfe喷墨打印方法，采用如上所述的图案化规划方法所规划得到的打印图案，进行喷墨打印。

24、进一步，还包括：

25、采集当前次打印结束后所得薄膜中m×n个区域的膜厚；

26、基于每个区域的膜厚与目标膜厚的偏差，构建用于调整各个区域打印密度以达到目标膜厚的灰度值矩阵，其中，该灰度值矩阵中每个灰度值元素与所需打印密度及其对应的膜厚三者之间存在已知的对应关系；

27、根据所述灰度值矩阵中各灰度值元素以及所述对应关系，确定各区域调整后的打印密度，所述打印密度包含基板横向上和纵向上打印点数信息；

28、根据所述打印密度，执行下一次打印。

29、进一步，所述用于调整各个区域打印密度以达到目标膜厚的灰度值矩阵为：

30、

31、式中，hthick,11、hthick,1n、hthick,m1、hthick,mn分别表示区域11、1n、m1、mn上的膜厚，htarget表示所述目标膜厚，hmin、hmax分别表示通过实验获取的符合成膜均匀性要求的最小打印密度到最大打印密度所对应的膜厚，取值分别定义为0和255，并定义位于hmin、hmax之间的膜厚为0-255内的数据；valgrey表示所述目标膜厚对应的灰度值，定义为：

32、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序被处理器运行时控制所述存储介质所在设备执行如上所述的一种用于tfe喷墨打印的图案规划方法。

33、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：

34、(1)本发明提出了一种用于tfe喷墨打印的图案规划，基于位图进行边缘打印密度的调整，具体首先根据已有打样用位图中的像素间隔和预设的薄膜边缘宽度，进行逐像素判断，以将位于薄膜边缘上的像素提取出来，得到边缘位图，然后将其与预设稀疏比例的图案进行逻辑运算，得到稀疏化了边缘的稀疏位图，将稀疏位图与上述已有打样用位图合成，得到打印像素矩阵，即边缘稀疏化的打印图案。该处理方式很好地避免了因部分液滴油墨扩散特性造成的边缘突起问题，提高膜厚的均匀性，且采用了图像的方式提取边缘，比起直接对打印矩阵进行抽点来说，大大提高了效率和准确性。

35、(2)本发明引入在当前液滴材料和基板条件下实现所需成膜均匀性所对应的较小膜厚htest以及对应的基板横向上和纵向上的液滴间距xpitch和ypitch，作为已知的通用的量，在每次结合实际所需目标膜厚和液滴体积执行本发明方法进行基板横向上和纵向上的液滴间距的实际确定时直接调用，进行基板横向上和纵向上的液滴间距的缩放，方便快捷。

36、(3)采用双线性插值处理缩放后位图各像素的像素值，确保图像转换后不失真，并设置阈值使得灰度图像更好转化为二值图像。

37、(4)通过采用机器学习的方式，构建多参数输入和多参数输出的神经网络模型，用有限的实验数据训练，实现对预定输出对应的输入参数的预测，更方便地确定参数工艺范围，即在当前液滴材料和基板条件下实现所需成膜均匀性以及较小膜厚htest所需要的基板横向上和纵向上的液滴间距，减少了人工实验确定参数的冗余劳动，提高效率的同时还能提高参数选择的准确性。

38、(5)通过对每一像素进行循环逻辑判断的方式确认边缘像素点，生成边缘提取位图。考虑了由于在两个方向上实际液滴扩散距离不同的问题，能确定符合实际情况的边缘像素点，同时综合考虑了上下左右四个方向，能有效避免出现错误判断的情况。

39、(6)本发明在进行喷墨打印时还提出在打印完一次之后，分区域测量实际打印的膜厚，并用灰度值表示膜厚，根据各个区域膜厚与目标膜厚的偏差值重设灰度矩阵，调整下一次打印各个区域的打印密度，补偿偏差，能更好地根据实际打印效果改善膜厚均匀性。