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030024）

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流程中的一個重要環節，其中ITO 導電玻璃或面板（ICON SHEET）與光學雙面膠膜（OCA FILM）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的工藝流程。

    近年來，隨著觸摸屏技術的發展，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，現在市場上的貼片機基本都是基于此種原理。最新出現的凹槽類面板，已經突破了玻璃基板的范疇，其獨特的“凹槽”結構樣式決定了滾輪式的貼片機不再適用。根據此外形結構，結合以往傳統貼片機的貼附方式，我們成功研制出了弧體滾壓貼附機構，首次創新地提出了“弧體凹壓”這種新技術。

1 弧體滾壓貼附機構設計

    設計的關鍵是兼顧機構的穩定性和良好的調節性，通過對圓弧體壓頭的精確控制，保證產品在貼附后的精度及無“氣泡”現象產生。

1.1 確定總體結構

    “氣泡”是所有觸摸屏貼附生產中較常出現的質量缺陷，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、平行度的調整以及圓弧體壓頭的材質，設計的機構如圖2 所示。

    整個部件主要由驅動馬達、壓合氣缸、壓頭氣缸、平行度調節機構、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+ 精密滾珠絲杠驅動的載臺上，壓入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壓閥控制；平行度調節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，接著驅動馬達帶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；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，同時驅動馬達復位。

弧體滾壓貼附機構示意圖
 

    在貼附過程中，圓弧體壓頭由壓頭氣缸帶動的擺桿機構驅動，氣缸壓力一般在0.1～0.2MPa 之間，以保證貼附過程的順暢；驅動馬達壓入量一般在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“氣泡”，又防止了由于壓入量和壓力過大而產生“過壓”現象。

1.2 壓頭驅動機構設計

    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。

 

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
 

    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，就會產生較大的逆向阻力，這個逆向阻力會對面板產生一定的摩擦力，當名稱品牌參數精密滾珠絲杠THK 精度0.01mm氣動滑臺SMC 平行度0.03mm伺服馬達松下數顯壓力開關SMC摩擦力達到一定程度時，圓弧體壓頭和面板之間會產生一種相對運動，這種運動直接造成貼附后產品的不良，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，擺桿處于自由無約束狀態，杜絕了貼附過程中逆向阻力的產生。當擺桿動作到貼合結束位時，壓頭驅動機構抬升，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、雜質等缺陷，硬度保證在邵氏A50～55°之間，且膠層與基板邊緣平齊，無殘膠、漏膠、開膠等現象，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，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有成熟的觸摸屏貼片機上，成功地開發出一種新類型的貼片機，填補了國內凹槽類面板產品貼附設備領域的空白，整機性能在國內外處于領先水平，現已批量交付用戶，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生變化，而觸摸屏貼附也將隨之產生新的工藝，屆時必將會出現新的機構、設備去適應技術的變革。

參考文獻
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