弧體凹壓技術在觸摸屏貼附工藝中的研究和應用
翟利軍。張曉寧．張博
(中國電子科技集團公司第二研究所，山西太原030024l

摘要：通過對凹槽類面板的結構樣式的研究，針對其獨特的外觀樣式，設計了弧體滾壓貼附機構，分析了機構的原理，對關鍵部分壓頭進行了研究，并在實際使用中驗證了效果。

關鍵詞：凹槽類面板；弧體滾壓貼附；機構

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：B

引言

    觸摸屏的貼附流程是觸摸屏生產(chǎn)流程中的一個重要環(huán)節(jié)，其中ITO導電玻璃或面板(』CON SHEET)與光學雙面膠膜(OCA FlLM)之間的貼附又是貼附流程的一個關鍵組成部分，其貼附后的精度與外觀都直接影響著后續(xù)的工藝流程。

    近年來，隨著觸摸屏技術的發(fā)展，觸摸屏面板的外觀樣式日新月益，從而對觸摸屏的貼附也提出了許多獨特的要求。“凹槽類面板”就是其中一種非常有代表性的產(chǎn)品，其結構示意圖如圖1所示。觸摸屏貼片機屬于電子專用設備，主要用于玻璃基板或PET基板與光學雙面膠膜之間的緊密貼合。對于通常的玻璃基板與光學雙面膠膜貼附，我們現(xiàn)有的解決辦法是光學雙面膠膜以一定的角度、恒定的壓力在滾輪的滾壓下貼附，現(xiàn)在市場上的貼片機基本都是基于此種原理。最新出現(xiàn)的凹槽類面板，已經(jīng)突破了玻璃基板的范疇，其獨特的“凹槽”結構樣式?jīng)Q定了滾輪式的貼片機不再適用。根據(jù)此外形結構，結合以往傳統(tǒng)貼片機的貼附方式，我們成功研制出了弧體滾壓貼附機構，首次創(chuàng)新地提出了“弧體凹壓”這種新技術。

圖1 凹槽類面板和光學雙面膠膜示意圖
 

1 弧體滾壓貼附機構設計

    設計的關鍵是兼顧機構的穩(wěn)定性和良好的調(diào)節(jié)性，通過對圓弧體壓頭的精確控制，保證產(chǎn)品在貼附后的精度及無“氣泡”現(xiàn)象產(chǎn)生。

1．1確定總體結構

    “氣泡”是所有觸摸屏貼附生產(chǎn)中較常出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，其原因主要是光學透明膠膜和面板在貼合過程中壓合載體的壓力不均勻，壓合載體與面板之間平行度不佳或壓入量不合適所造成。為了解決以上問題，我們在設計弧體滾壓貼附機構時，充分考慮了壓力的精確控制、平行度的調(diào)整以及圓弧體壓頭的材質(zhì)，設計的機構如圖2所示。整個部件主要由驅(qū)動馬達、壓合氣缸、壓頭氣缸、平行度調(diào)節(jié)機構、圓弧壓頭等幾部分構成。弧體滾壓貼附部件安裝在由伺服馬達+精密滾珠絲杠驅(qū)動的載臺上，壓人量可在人機界面中精確控制：壓合氣缸和壓頭氣缸的壓力單獨由兩個精密調(diào)壓閥控制：平行度調(diào)節(jié)機構可保證在壓合過程中圓弧壓頭與面板之間的平行度。

    工作原理：面板載臺準確進入到壓合位置，壓合氣缸按照用戶設定的壓力值下壓，接著驅(qū)動馬達帶驅(qū)動馬達動整個圓弧體部件按照人機界面設定的壓入量下壓，圓弧體壓頭進入面板殼內(nèi)：然后面板載臺運動，壓頭氣缸隨之運動：當面板載臺運動到貼附完成位置時，壓合氣缸上升，壓頭氣缸復位，同時驅(qū)動馬達復位。

    在貼附過程中，圓弧體壓頭由壓頭氣缸帶動的擺桿機構驅(qū)動，氣缸壓力一般在0．1～O．2MPa之間，以保證貼附過程的順暢：驅(qū)動馬達壓入量一般

圖2弧體滾壓貼附機構示意圖
 

在2～4mm之間，壓合氣缸的壓力一般設定在0．25～0．35MPa之間，這樣既可以保證貼附過程不出現(xiàn)“氣泡”，又防止了由于壓入量和壓力過大而產(chǎn)生“過壓”現(xiàn)象。

1．2壓頭驅(qū)動機構設計

    為了保證貼附過程中的壓入量以及壓力的恒定，在設計壓頭的驅(qū)動機構時，我們在標準件的選擇上精益求精，反復論證，最終選定了如下的組合。

表一
 

1．3擺桿機構的氣路控制設計

    擺桿機構示意圖如圖3所示。

圖3擺桿機構示意圖
 

    在實際使用中，擺桿機構處于起貼結合位時，氣缸氣口B通氣，氣口A斷氣，當擺桿機構向著貼合結束位運動時，由于氣口B有氣，就會產(chǎn)生較大的逆向阻力，這個逆向阻力會對面板產(chǎn)生一定的摩擦力，當摩擦力達到一定程度時，圓弧體壓頭和面板之間會產(chǎn)生一種相對運動，這種運動直接造成貼附后產(chǎn)品的不良，例如“氣泡”“、偏移”等。為了消除這種逆向阻力，我們在對擺桿驅(qū)動的氣路控制設計時，對氣口A、B的通斷氣順序進行了嚴格的控制，控制流程是：當擺桿位于起貼結合位時，氣口B通氣，A口斷氣，在擺桿即將向貼合結束位動作時，氣口B立即斷氣，此時A口亦保持斷氣狀態(tài)，擺桿處于自由無約束狀態(tài)，杜絕了貼附過程中逆向阻力的產(chǎn)生。當擺桿動作到貼合結束位時，壓頭驅(qū)動機構拾升，氣口B隨之通氣，擺桿重新回到起貼位。

1．4圓弧體壓頭工藝設計

    圓弧體壓頭的基板采用高強度鋁合金，加工表面要求較高的光潔度，弧長L和光學透明膠膜長度精確匹配。膠層材質(zhì)采用聚氨酯，厚度為2mm，采用硫化工藝與基板緊密結合在一起。硫化過程要求膠層無氣泡、雜質(zhì)等缺陷，硬度保證在邵氏A50～550之間，且膠層與基板邊緣平齊，無殘膠、漏膠、開膠等現(xiàn)象，膠層面均勻光潔。這一系列技術要求既保證了圓弧體壓頭在貼附過程中無“氣泡”出現(xiàn)，又使其具有良好的一致性和耐用性。

圖4 圓弧體壓頭示意圖
 

2 設計的驗證及運用

    我們將此弧體滾壓貼附機構移植到現(xiàn)有成熟的觸摸屏貼片機上，成功地開發(fā)出一種新類型的貼片機，填補了國內(nèi)凹槽類面板產(chǎn)品貼附設備領域的空白，整機性能在國內(nèi)外處于領先水平，現(xiàn)已批量交付用戶，設備運行良好，得到了客戶的高度贊揚。

3 結論

    “弧體凹壓”新貼附技術的提出，解決了“凹槽類面板”與光學透明膠膜貼附的難點，既保證了貼附的精度，又杜絕了“氣泡”的產(chǎn)生。設計過程中對機械精度、電氣壓力控制等問題做了分析，體現(xiàn)了機電一體化設計的理念。這種新技術對其它類似外觀樣式的觸摸屏面板的貼附也同樣有著借鑒意義。隨著技術的進步，觸摸屏面板與光學透明膠的組織結構也會發(fā)生變化，而觸摸屏貼附也將隨之產(chǎn)生新的工藝，屆時必將會出現(xiàn)新的機構、設備去適應技術的變革。

參考文獻

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