CN104267494A - 一种液面下精密对位与贴合的制程设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液面下精密对位与贴合的制程设备和方法，所述制程设备和方法适用于电润湿显示制程，所述设备包括用于放置下基板的水槽、用于输送上基板的传送带、用于吸附上基板的平板式吸附头、用于上基板、下基板进行定位的定位CCD摄像机和照明系统，所述平板式吸附头的下表面为工作面，所述工作面上设有阵列式吸附孔且所述吸附孔连通到真空管，所述平板式吸附头的工作面周沿设有一环形的压合边，所述压合边将上述的吸附孔环绕在其圈内。该种液面下精密对位与贴合的制程设备在应用时具有生产效率高、应用方便等现有技术所不具备的优点。

Description

一种液面下精密对位与贴合的制程设备和方法

技术领域

本发明涉及一种电润湿显示器件的生产设备，特别是一种液面下精密对位与贴合的制程设备和方法。

背景技术

电润湿显示器件(Electronic fluid display 简称EFD)的前板制程工艺与传统LCD制程工艺最大的区别在与填充和封装的环境置于电解质溶液液面以下；在进行上基板与下基板的贴合时，需要解决液体环境内上基板抓取与释放、穿透多层介质的光学图像精密视觉对位以及压合力均匀控制等特殊问题；然而，目前市面上并未有专门针对于此的生产设备，因而导致生产效率低下，产品质量难以把控。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一宗新的技术方案以解决现存的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种液面下精密对位与贴合的制程设备和方法，解决了现有技术贴合电润湿显示器件上下基板存在的效率低、产品质量难以把控等技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种液面下精密对位与贴合的制程设备，该种设备包括用于放置下基板的水槽、用于输送上基板的传送带、用于吸附上基板的平板式吸附头、用于上基板、下基板进行定位的定位CCD摄像机和照明系统。

作为上述技术方案的改进，所述平板式吸附头的下表面为工作面，所述工作面上设有阵列式吸附孔且所述吸附孔连通到真空管。

作为上述技术方案的进一步改进，所述平板式吸附头的工作面周沿设有一环形的压合边，所述压合边将上述的吸附孔环绕在其圈内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述吸附孔与真空管之间设有用于防止液态介质进入真空系统并断开真空的隔断阀。

根作为上述技术方案的进一步改进，所述水槽内设有无泡水泵，所述无泡水泵用于消除上基板、下基板之间液体介质中存在的气泡。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的无泡水泵为机械泵或超声波泵。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水槽底部至少开设有两个装有光学透镜的窗口，所述窗口位置对准水槽内部放置的下基板的定位标记点上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的CCD摄像机设于水槽下方且其位置正对水槽上开设的窗口。

作为上述技术方案的进一步改进，所述照明系统具有直射式或反射式的光源，所述光源位于水槽上方或CCD摄像机侧面，所述照明系统用于照明测量过程中下基板的定位标记点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述水槽底部设置有具有压力传感器的支撑座，所述支撑座用于支撑被贴合的下基板。

作为上述技术方案的进一步改进，该种设备还包括设置在所述水槽且用于除油的除油装置，所述除油装置包括用于吸除液面浮油的吸油辊和拉动所述吸油辊移动的拉杆。

一种液面下紧密对位与贴合的方法，该种方法包括以下的操作步骤：

（1）、在水槽内注入工作液体；

（2）、用传送带将装有封装胶框的上基板输送至输送带上的第一工位；

（3）、将下基板置于水槽内的支撑座上：

（4）、用平板式吸附头将上基板吸附到水槽上方后，然后沿竖直方向下移直至上基板处于水槽中的液体液面以下；

（5）、用平板式吸附头吸附上基板继续下移并将上基板贴合在水槽中的上基板上，整个上基板和下基板在液面下实现贴合；

（6）、在步骤（5）上基板和下基板贴合过程中，利用定位CCD摄像机和照明系统对上基板和下基板的相互位置进行精确定位；

（7）、在上基板和下基板完成精确定位并贴合后，平板式吸附头松开对上基板的吸附；

（8）、贴合完成，设备复位。

作为上述技术方案的改进，上述上基板和下基板贴合过程中，平板式吸附头吸附上基板下降至距离下基板1mm处悬停，上基板和下基板进行粗定位，然后照明系统中的照明光源打开，CCD摄像机依据视觉系统与伺服系统配合调整实现上基板、下基板贴合前的精密对位。

作为上述技术方案的进一步改进，所述传送带在输送上基板过程中，传送带将上基板托起，防止上基板受到污染。

作为上述技术方案的进一步改进，所述平板式吸附头通过真空吸附对上基板进行吸附，在上基板与下基板贴合完成后，平板式吸附头的内部真空破除并与上基板脱离。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种液面下精密对位与贴合的制程设备和方法，该种设备通过平板式吸附头吸附上基板贴合到水槽中的下基板，并采用CCD摄像机和照明系统进行精确定位，实现上基板、下基板的自动贴合和精确贴合。该种液面下精密对位与贴合的制程设备和方法解决了现有技术贴合电润湿显示器件上下基板存在的效率低、产品质量难以把控等技术问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明中平板式吸附头的结构示意图；

图2是本发明中平板式吸附头的另一结构示意图；

图3是本发明的结构示意图；

图4是本发明的另一结构示意图；

图5是本发明的第三结构结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合，参照图1-5。

一种液面下精密对位与贴合的制程设备，该种设备包括用于放置下基板2的水槽14、用于输送上基板1的传送带10、用于吸附上基板1的平板式吸附头9、用于上基板1、下基板2进行定位的定位CCD摄像机12和照明系统20。

所述平板式吸附头9的下表面为工作面，所述工作面上设有阵列式吸附孔18且所述吸附孔18连通到真空管，所述平板式吸附头9的工作面周沿设有一环形的压合边17，所述压合边17将上述的吸附孔18环绕在其圈内，所述吸附孔18与真空管之间设有用于防止液态介质进入真空系统并断开真空的隔断阀16。

所述平板式吸附头9在吸取上基板1时，平板式吸附头9的压合边17与上基板1的密封胶框位置对齐，确保平板式吸附头9在吸取上基板1时具有良好的气密性及后续压合动作时的紧密贴合，其中，断开真空系统可在贴合完成后切断真空管，并将平板式吸附头9连通至空气，完成放料（下基板1）动作，真空管中具有气液分离器件，防止电解质溶液进入真空系统。

所述水槽14内设有无泡水泵15，所述无泡水泵15用于消除上基板1、下基板2之间液体介质中存在的气泡，在本实施例中，所述的无泡水泵15优选为机械泵或超声波泵。上基板1、下基板2压合后其内部密封空间应填满电解质工质，不应出现气泡。在上基板浸入液面后，水槽14侧面的无泡水泵15启动，将水槽14内的液体泵向上基板1、下基板2之间，将上基板1、下基板2间的气泡除去。

所述水槽14底部至少开设有两个装有光学透镜19的窗口，所述窗口位置对准水槽14内部放置的下基板2的定位标记点上，所述的CCD摄像机12设于水槽14下方且其位置正对水槽14上开设的窗口，所述照明系统20具有直射式或反射式的光源，所述光源位于水槽14上方或CCD摄像机12侧面，所述照明系统20用于照明测量过程中下基板2的定位标记点。

所述CCD摄像机12依据视觉系统与伺服系统配合调整实现上基板1、下基板2贴合前的精密对位。其中，下基板2放置在水槽14中电解质液液面下的定位支撑座11上，定位支撑座11下有测垂直方向压力测量器件，用于测量压合过程中的压合力。上基板1被吸附于平板式吸附头9上，由多轴联动机构输送至水槽14正上方后向下移动，浸入水槽14中的电解质液面以下，直至上基板1、下基板2距离约1-2mm时停止，由多轴联动机构上的控制系统完成上基板1、下基板2实现粗定位对准。当完成粗定位后，设置水槽14上方或下方的照明系统20启动，照亮上基板1、下基板2上的对位标记点，同时水槽14下方的CCD摄像机12启动开始工作，记录上基板1、下基板2标记点的位置偏差，并将位置信息传输给平板式吸附头9的控制机构，构成闭环控制回路，完成上基板1、下基板2的精确对位。当完成精密对位后，平板式吸附头9下压，通过下基板2支撑座11的压力传感器反馈回闭环控制，完成对上下基板2的恒力压合。

上述上基板1、下基板2的对位标记点可以是任何形状，其数目及位置精度应保证对位后上基板1、下基板2的位置精度。本实施例中，所述对位标记点优选为成对的十字形标记。

其中，水槽在相机拍摄位置设置有高透明度窗口（可采用石英玻璃），且为保证透光度应选用尽量薄的窗口材料（一般0.5-1mm）。

在上述的整个动作过程中，直至贴合前，上基板1的封装胶框不得与电解质溶液之外任何外物接触。所述上基板1在传送带10上输送时，上基板1带有封装胶框的一面朝下，传送带10上有支撑结构保证上基板1的密封胶框不与其接触。

所述水槽14底部设置有具有压力传感器的支撑座11，所述支撑座11用于支撑被贴合的下基板2，所述下基板2支撑座11结构中的压力测量元件，优选压电陶瓷测量元件，可以精确测量压合上基板1、下基板2过程中竖直方向的压力，压力测量元件成对设置，通过差分法采集压力数据，进一步可以通过控制系统控制平板式吸附头9合适的压力，避免将上基板1、下基板2压坏。

该种设备还包括设置在所述水槽14且用于除油的除油装置，所述除油装置包括用于吸除液面浮油的吸油辊22和拉动所述吸油辊22移动的拉杆21。

由于用于填充像素格的油墨会破坏密上基板1上封胶圈的粘合性，造成上基板1、下基板2无法紧密贴合，因此在每一次压合上基板浸入到水槽14内液面之前，对水槽14液面做液面除油处理。通过水槽14侧面的吸油辊22划过槽内液面，将液面的浮油吸除。

本发明还提供了一种液面下紧密对位与贴合的方法，该种方法包括以下的操作步骤：

（1）、在水槽14内注入工作液体；

（2）、用传送带10将装有封装胶框的上基板1输送至输送带（10）上的第一工位；

（3）、将下基板2置于水槽14内的支撑座11上：

（4）、用平板式吸附头9将上基板1吸附到水槽14上方后，然后沿竖直方向下移直至上基板1处于水槽14中的液体液面以下；

（5）、用平板式吸附头9吸附上基板1继续下移并将上基板1贴合在水槽14中的上基板2上，整个上基板1和下基板2在液面下实现贴合；

（6）、在步骤（5）上基板1和下基板2贴合过程中，利用定位CCD摄像机12和照明系统20对上基板1和下基板2的相互位置进行精确定位；

（7）、在上基板1和下基板2完成精确定位并贴合后，平板式吸附头9松开对上基板1的吸附；

（8）、贴合完成，设备复位。

进一步，上述上基板1和下基板2贴合过程中，平板式吸附头9吸附上基板1下降至距离下基板21mm处悬停，上基板1和下基板2进行粗定位，然后照明系统20中的照明光源打开，CCD摄像机12依据视觉系统与伺服系统配合调整实现上基板1、下基板2贴合前的精密对位。

改进地，所述传送带10在输送上基板1过程中，传送带10将上基板1托起，防止上基板1受到污染。

具体地，所述平板式吸附头9通过真空吸附对上基板1进行吸附，在上基板1与下基板2贴合完成后，平板式吸附头9的内部真空破除并与上基板1脱离。

需要注意的是，上述的液面下紧密对位与贴合的制程设备和方法用于在液面下进行贴合工作。在本实施例中，所述的上基板1和下基板2为电润湿显示器件的上基板1、下基板2，在实际实施本发明的过程中，该种设备和方法可以应用于其他需要在液面下进行上基板1、下基板2贴合的场合。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (15)

1.一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：该种设备包括用于放置下基板（2）的水槽（14）、用于输送上基板（1）的传送带（10）、用于吸附上基板（1）的平板式吸附头（9）、用于上基板（1）、下基板（2）进行定位的定位CCD摄像机（12）和照明系统（20）。

2.根据权利要求1所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述平板式吸附头（9）的下表面为工作面，所述工作面上设有阵列式吸附孔（18）且所述吸附孔（18）连通到真空管。

3.根据权利要求2所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述平板式吸附头（9）的工作面周沿设有一环形的压合边（17），所述压合边（17）将上述的吸附孔（18）环绕在其圈内。

4.根据权利要求3所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述吸附孔（18）与真空管之间设有用于防止液态介质进入真空系统并断开真空的隔断阀（16）。

5.根据权利要求1所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述水槽（14）内设有无泡水泵（15），所述无泡水泵（15）用于消除上基板（1）、下基板（2）之间液体介质中存在的气泡。

6.根据权利要求5所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述的无泡水泵（15）为机械泵或超声波泵。

7.根据权利要求1所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述水槽（14）底部至少开设有两个装有光学透镜（19）的窗口，所述窗口位置对准水槽（14）内部放置的下基板（2）的定位标记点上。

8.根据权利要求7所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述的CCD摄像机（12）设于水槽（14）下方且其位置正对水槽（14）上开设的窗口。

9.根据权利要求1所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述照明系统（20）具有直射式或反射式的光源，所述光源位于水槽（14）上方或CCD摄像机（12）侧面，所述照明系统（20）用于照明测量过程中下基板（2）的定位标记点。

10.根据权利要求1所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：所述水槽（14）底部设置有具有压力传感器的支撑座（11），所述支撑座（11）用于支撑被贴合的下基板（2）。

11.根据权利要求1-10任一项所述的一种液面下精密对位与贴合的制程设备，其特征在于：该种设备还包括设置在所述水槽（14）且用于除油的除油装置，所述除油装置包括用于吸除液面浮油的吸油辊（22）和拉动所述吸油辊（22）移动的拉杆（21）。

12.一种液面下紧密对位与贴合的方法，其特征在于：该种方法包括以下的操作步骤：

（1）、在水槽（14）内注入工作液体；

（2）、用传送带（10）将装有封装胶框的上基板（1）输送至输送带（10）上的第一工位；

（3）、将下基板（2）置于水槽（14）内的支撑座（11）上：

（4）、用平板式吸附头（9）将上基板（1）吸附到水槽（14）上方后，然后沿竖直方向下移直至上基板（1）处于水槽（14）中的液体液面以下；

（5）、用平板式吸附头（9）吸附上基板（1）继续下移并将上基板（1）贴合在水槽（14）中的上基板（2）上，整个上基板（1）和下基板（2）在液面下实现贴合；

（6）、在步骤（5）上基板（1）和下基板（2）贴合过程中，利用定位CCD摄像机（12）和照明系统（20）对上基板（1）和下基板（2）的相互位置进行精确定位；

（7）、在上基板（1）和下基板（2）完成精确定位并贴合后，平板式吸附头（9）松开对上基板（1）的吸附；

（8）、贴合完成，设备复位。

13.根据权利要求12所述的一种液面下紧密对位与贴合的方法，其特征在于：上述上基板（1）和下基板（2）贴合过程中，平板式吸附头（9）吸附上基板（1）下降至距离下基板（2）1mm处悬停，上基板（1）和下基板（2）进行粗定位，然后照明系统（20）中的照明光源打开，CCD摄像机（12）依据视觉系统与伺服系统配合调整实现上基板（1）、下基板（2）贴合前的精密对位。

14.根据权利要求13所述的一种液面下紧密对位与贴合的方法，其特征在于：所述传送带（10）在输送上基板（1）过程中，传送带（10）将上基板（1）托起，防止上基板（1）受到污染。

15.根据权利要求12-14任一项所述的一种液面下紧密对位与贴合的方法，其特征在于：所述平板式吸附头（9）通过真空吸附对上基板（1）进行吸附，在上基板（1）与下基板（2）贴合完成后，平板式吸附头（9）的内部真空破除并与上基板（1）脱离。