CN105242430A - 曲面对平面全贴合装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面对平面全贴合装置及方法。该装置包括第一姿态实现机构、第二姿态实现机构以及压合机构。压合结构用于逐步压合曲面对象和/或平面对象，使曲面对象和平面对象逐渐贴合，第一姿态实现机构用于在压合机构的逐步压合过程中，保持曲面对象的曲率为第一曲率，第二姿态实现机构用于在压合机构的逐步压合过程中，使平面对象跟随曲面对象的形状而弯曲，并与曲面对象保持贴合。该方法采用第一姿态实现机构固定曲面对象，采用第二姿态实现机构承载平面对象，采用压合机构实现曲面对象和平面对象的贴合。三种机构相互配合实现贴合的前后受力相对均一，避免因平面对象被物理弯曲而产生的应力对贴合“曲率吻合度”的影响。

Description

曲面对平面全贴合装置及方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种曲面对平面全贴合装置及方法。

背景技术

曲面显示装置以其造型的新型以及画面临场感的提升越来越受到人们的关注，而如何保证高效、高良率地完成曲面显示装置的组装是其中关注的焦点，曲面显示装置的组装涉及曲面玻璃盖板对平面显示面板的贴合。曲面玻璃盖板的形态为热弯成型后的稳定态零件，其外形与尺寸是产品贴合和组装的基准，平面显示面板的形态为平面，包含玻璃基板的液晶显示器(LiquidCrystalDisplay,LCD)。传统中小尺寸的贴合一般采用平面对平面的贴合，若沿用传统的平面对平面的贴合方法来实现曲面对平面的硬对硬贴合，此时平面在物理弯曲形变过程中产生不均等的应力，造成贴合厚度不均，或是由于受力不均容易脱落等问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种曲面对平面全贴合装置及方法，能够解决现有技术中曲面显示装置的组装问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提出一种曲面对平面全贴合装置，包括第一姿态实现机构、第二姿态实现机构以及压合机构。

压合结构用于逐步压合曲面对象和/或平面对象，使曲面对象和平面对象逐渐贴合。第一姿态实现机构用于在压合机构的逐步压合过程中，保持曲面对象的曲率为第一曲率。第二姿态实现机构用于在压合机构的逐步压合过程中，使平面对象跟随曲面对象的形状而弯曲，并与曲面对象保持贴合。

其中，压合机构是滚轮，滚轮始终以水平方向沿着曲面对象的曲率方向表面运动，并在第一姿态实现机构、第二姿态实现机构的配合下保持恒定压力。

其中，第一姿态实现机构包括第一夹持件、第二夹持件，分别夹持曲面对象的两端，在压合机构的逐步压合过程中上下移动，以限制曲面对象在高度方向的维度。

第一夹持件、第二夹持件的高度位置函数与曲面对象的曲率半径以及所述压合机构自身位置函数相关，以保持曲面对象的曲率为第一曲率，并且使得压合机构对曲面对象的压合面保持水平。

其中，第一姿态实现机构用于在压合机构的逐步压合过程中，保持曲面对象的曲率为第一曲率。具体含义为：压合机构在从一侧至另一侧的移动过程中，平面对象在移动点一侧的曲率半径为曲面对象的曲率半径与平面对象及光学胶厚度的总和，平面对象在移动点另一侧的曲率半径是一连续可导的曲率函数，该曲率函数是平面对象在移动点一侧的曲率半径的变化曲线。因此，第一曲率是曲面对象的曲率半径与平面对象及光学胶厚度的总和的倒数。

其中，该装置工作于非真空状态。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种曲面对平面全贴合方法，包括：

采用第一姿态实现机构固定曲面对象，采用第二姿态实现机构承载平面对象。

采用压合机构逐步压合曲面对象和/或平面对象，使曲面对象和平面对象逐渐贴合。

其中，采用第一姿态实现机构在压合机构的逐步压合过程中，保持曲面对象的曲率为第一曲率。

采用第二姿态实现机构在压合机构的逐步压合过程中，使平面对象跟随曲面对象的形状而弯曲，并与曲面对象保持贴合。

其中，压合机构采用滚轮，滚轮始终以水平方向沿着曲面对象的曲率方向表面运动，并在第一姿态实现机构、第二姿态实现机构的配合下保持恒定压力。

其中，第一姿态实现机构采用第一夹持件、第二夹持件分别夹持曲面对象的两端，第一夹持件和第二夹持件在压合机构的逐步压合过程中上下移动，以限制曲面对象在高度方向的维度；

控制第一夹持件、第二夹持件的高度位置函数，使其与曲面对象的曲率半径以及压合机构自身位置函数相关，以保持曲面对象的曲率为第一曲率，并且使得压合机构对曲面对象的压合面保持水平。

其中，采用第一姿态实现机构在压合机构的逐步压合过程中，保持曲面对象的曲率为第一曲率。具体含义为：压合机构从一侧至另一侧移动时，平面对象在移动点一侧的曲率半径为曲面对象的曲率半径与平面对象及光学胶厚度的总和，平面对象在移动点另一侧的曲率半径是一连续可导的曲率函数，该曲率函数是平面对象在移动点一侧的曲率半径的变化曲线。因此，第一曲率是曲面对象的曲率半径与平面对象及光学胶厚度的总和的倒数。

其中，该方法在非真空环境中操作。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明借由第一姿态实现机构和第二姿态实现机构，并结合压合机构的压力实现曲面对象与平面对象的逐步贴合，使平面对象的物理弯曲形态是逐步完成，以粘力保持与曲面对象的“仿形”贴合。此方法保证了贴合过程中的压合机构的前后受力相对均一，避免因平面对象被物理弯曲而产生的应力对贴合“曲率吻合度”的影响，避免平面对象的外在压力产生的破裂或受力不均的问题。

附图说明

图1是本发明曲面对平面全贴合装置实施例一的结构示意图；

图2是本发明曲面对平面全贴合装置实施例一中滚轮从一侧至另一侧移动过程的示意图；

图3是本发明曲面对平面全贴合方法实施例二的三种机构的协调同步配合的示意图；

图4是本发明曲面对平面全贴合方法实施例二中滚轮以水平方向沿着曲面对象的曲率方向表面运动的示意图；

图5是本发明曲面对平面全贴合方法实施例二中滚轮从右侧运动到左侧实现完全“仿形”贴合后的整个一体曲面的曲率的示意图；

图6是本发明曲面对平面全贴合方法实施例三中第二姿态实现机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种曲面对平面全贴合装置及方法作进一步详细描述。

如图1所示，本发明曲面对平面全贴合装置实施例一包括第一姿态实现机构11/12、第二姿态实现机构14以及压合机构13。

压合结构13用于逐步压合曲面对象15和/或平面对象16，使曲面对象15和平面对象16逐渐贴合。第一姿态实现机构11/12用于在压合机构13的逐步压合过程中，保持曲面对象15的曲率为第一曲率。第二姿态实现机构14用于在压合机构13的逐步压合过程中，使平面对象16跟随曲面对象15的形状而弯曲，并与曲面对象15保持贴合。

本实施例中，压合机构13采用滚轮；曲面对象15可选曲面玻璃盖板，或是其他曲面结构；平面对象14可选液晶显示器LCD，或是其他平面显示装置；曲面对象15和平面对象14之间填充光学胶17，可选固态透明光学胶(OpticallyClearAdhesive,OCA)或紫外线硬化树酯(OpticallyClearResin，OCR)。

具体地，滚轮13始终以水平方向沿着曲面玻璃盖板15的曲率方向表面运动，并在第一姿态实现机构11/12、第二姿态实现机构14的配合下保持恒定压力。

其中，如图2所示，滚轮13的宽度大于曲面玻璃盖板15的宽度，滚轮12被施加外部压力从曲面玻璃盖板15的一端滚动到另一端，为了使外部压力保持恒定，也即使其在曲面方向上没有分力，调节第一姿态实现机构11/12、第二姿态实现机构14使滚轮13始终以水平方向运动，其均匀稳定运动轨迹有助于压力控制产生的应力较小，滚轮13沿着曲面玻璃盖板15的曲率方向表面运动。其中曲面玻璃盖板15具有一维的曲率变化。

具体地，第一姿态实现机构11/12包括第一夹持件11，第二夹持件12，分别夹持曲面玻璃盖板15的两端，在滚轮13的逐步压合过程中上下移动，以限制曲面玻璃盖板15在高度方向的维度。

其中，第一夹持件11和第二夹持件12呈L形轴台结构，曲面玻璃盖板15两端分别夹持在第一夹持件11和第二夹持件12L形结构的凹槽内，固定方式还可以采用真空吸嘴或其他方式。

具体地，第一夹持件11、第二夹持件12的高度位置函数与曲面玻璃盖板15的曲率半径以及滚轮13自身位置函数相关，以保持曲面玻璃盖板15的曲率为第一曲率，并且使得滚轮13对曲面玻璃盖板15的压合面保持水平。

其中，第一夹持件11、第二夹持件12的轴台高度可以采用伺服电机调控(图中未示出)，程序设定第一夹持件11、第二夹持件12的高度位置函数。程序设定的具体参数为：假设曲面玻璃盖板15的半径是R，LCD16与光学胶17厚度总和是T，滚轮13水平方向的运动轨迹函数为x(v,t)，则第一夹持件11的高度位置函数为f左[x(v,t),(R+T)],第二夹持件12的高度位置函数为f右[x(v,t),(R+T)]。

具体地，滚轮13在从一侧至另一侧的移动过程中，如图2，滚轮13从x0(右)至x1(左)移动，LCD16在移动点一侧的曲率半径为曲面玻璃盖板15的曲率半径R与平面对象及光学胶厚度T的总和，也即LCD16在x1点的右侧的曲率半径为(R+T)；LCD16在移动点另一侧的曲率半径是一连续可导的曲率函数，曲率函数是LCD16在移动点一侧的曲率半径的变化曲线，也即在x1左侧，LCD的曲率半径为0->(R+T)的变化曲线。而第一曲率是曲面玻璃盖板的曲率半径与LCD及光学胶厚度的总和的倒数，也即1/(R+T)。

此时，被滚轮13压合过的LCD16发生物理弯曲，与曲面玻璃盖板15通过光学胶17实现“仿形”贴合，贴合后的一体曲面的曲率为第一曲率即1/(R+T)。第二姿态实现机构14可配合滚轮13及第一夹持件11、第二夹持件12的运动作高度控制，滚轮13压合过的右侧部分，即完成贴合后的一体曲面在第二姿态实现机构14的支撑下保持贴合。第二姿态实现机构14可选用有活动的机构，或柔性基材的支撑垫片，其运动可设定为主动控制或被动承受。

基于曲面对平面贴合的上述装置，本发明还提供一种该装置的贴合方法。实施例二描述了该装置的贴合方法，具体包括：

采用第一姿态实现机构固定曲面对象，采用第二姿态实现机构承载平面对象，采用压合机构实现曲面对象和平面对象的贴合，采用光学胶粘连曲面对象和平面对象。

如图3，贴合过程中需要这三种机构的协调同步配合，才能保证曲面对平面全贴合方法的高效、高良率地完成。

S201：采用压合机构逐步压合曲面对象和/或平面对象，使曲面对象和平面对象逐渐贴合。

具体地，如图4所示，压合机构采用滚轮23，滚轮23始终以水平方向沿着曲面对象25的曲率方向表面运动，并在第一姿态实现机构21/22、第二姿态实现机构24的配合下保持恒定压力。

具体地，滚轮23的宽度大于曲面对象25的宽度，曲面对象25可以是外弧形，也可以是内弧形，本实施例中选取外弧形曲面玻璃盖板。在垂直方向上对滚轮23施加压力，利用一驱动装置控制滚轮23从曲面对象25的一端匀速滚动到另一端。为了使外部压力保持恒定，也即使其在曲面方向上没有分力，调节第一姿态实现机构21/22、第二姿态实现机构24使滚轮23始终以水平方向运动，其均匀稳定运动轨迹有助于压力控制产生的应力较小，滚轮23沿着曲面对象25的曲率方向表面运动。运动过程中由于曲面对象25粘附平面对象26而具有一维的曲率变化。

S202：采用第一姿态实现机构在压合机构的逐步压合过程中，保持曲面对象的曲率为第一曲率。

具体地，第一姿态实现机构21/22采用第一夹持件21、第二夹持件22分别夹持曲面对象25的两端，第一夹持件21和第二夹持件22在滚轮23的逐步压合过程中上下移动，以限制曲面对象在高度方向的维度。

具体地，第一夹持件21和第二夹持件22可选L形结构的轴台，曲面对象25两端分别夹持在第一夹持件21和第二夹持件22L形结构的凹槽内，固定方式还可选采用真空吸嘴或其他方式。轴台外接一驱动装置(图中未示出)，利用驱动装置控制第一夹持件21、第二夹持件22的高度位置函数，预设高度位置函数程序使其与曲面对象25的曲率半径以及滚轮23自身位置函数相关，以保持曲面对象25的曲率为第一曲率，并且使得滚轮23对曲面对象25的压合面保持水平。

预设高度位置函数程序具体是：假设曲面对象25的半径是R，平面对象26与光学胶27厚度总和是T，滚轮23水平方向的运动轨迹函数为x(v,t)，则第一夹持件21的高度位置函数为f左[x(v,t),(R+T)],第二夹持件22的高度位置函数为f右[x(v,t),(R+T)]。

具体地，滚轮23从一侧至另一侧移动，可选地，滚轮23从x0(右)至x1(左)移动，被滚轮23压合过的平面对象26发生物理弯曲，与曲面对象25通过光学胶27实现“仿形”贴合形成贴合曲面。

若滚轮23移动至图4的A点，由于平面对象26在A点右侧的部分已经与曲面对象26贴合形成贴合曲面，所以，平面对象26在移动点一侧的曲率半径为曲面对象25的曲率半径R与平面对象及光学胶厚度T的总和，也即A点右侧的贴合曲面的曲率半径为(R+T)。平面对象26在移动点另一侧的曲率半径是一连续可导的曲率函数，曲率函数是平面对象26在移动点一侧的曲率半径的变化曲线，也即在A点左侧，平面对象26的曲率半径为0->(R+T)的变化曲线。

第一曲率是曲面对象25的曲率半径与平面对象26及光学胶27厚度的总和的倒数，也即A点右侧的贴合曲面的曲率1/(R+T)，如图5，滚轮23从右侧运动到左侧实现完全“仿形”贴合，贴合后的整个一体曲面的曲率为1/(R+T)。

S203：采用第二姿态实现机构在压合机构的逐步压合过程中，使平面对象跟随曲面对象的形状而弯曲，并与曲面对象保持贴合。

本实施例二中，第二姿态实现机构24采用柔性基材的支撑垫片。在滚轮23从一侧至另一侧移动时，曲面对象25受压通过光学胶27与平面对象26粘连，粘连后的平面对象26跟随曲面对象25的形状而弯曲形成贴合曲面，此时支撑垫片24被动调节高度以适应粘连之后的贴合曲面，使平面对象26与曲面对象25保持贴合。

本发明实施例三提供一种用于实施例二的另一种装置，实施例三的装置是将图4中的第二姿态实现机构24替换成图6中的第二姿态实现机构。

如图6所示，第二姿态实现机构包括一支撑平台31，支撑平台31上有多个限位柱32，限位柱32是L型结构，并在支撑平台上呈四周间隔排布。平面对象33固定在限位柱32的顶部，每一个限位柱32对应一高度调节机构来实现上下移动。

滚轮23从一侧至另一侧移动，如图4，滚轮23从x0(右)至x1(左)移动，被滚轮23压合过的平面对象26发生物理弯曲，与曲面对象25通过光学胶27实现“仿形”贴合形成贴合曲面，此时第二姿态实现机构通过高度调节机构来调节相应限位柱32的高度，从而实现对贴合曲面的支撑。限位柱32的高度位置函数与滚轮23的运动轨迹相关，与第一姿态实现机构的第一夹持件21、第二夹持件22的高度位置函数相关，与第一曲率相关，即其高度位置函数为g[f左(v,t),f右(v,t),(R+T),x(v,t))]。

本发明通过上述三个实施例详细描述了曲面对与平面全贴合装置及方法。借由第一姿态实现机构和第二姿态实现机构，并结合压合机构的压力实现曲面对象与平面对象的逐步贴合，使平面对象的物理弯曲形态是逐步完成,以粘力保持与曲面对象的“仿形”贴合，并且在贴合过程中保持曲面对象的曲率为贴合后的固定曲率。此方法保证了贴合过程中的压合机构的前后受力相对均一，避免因平面对象被物理弯曲而产生的应力对贴合“曲率吻合度”的影响，避免平面对象的外在压力产生的破裂或受力不均的问题。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种曲面对平面全贴合装置，其特征在于,

包括第一姿态实现机构、第二姿态实现机构以及压合机构；

所述压合结构用于逐步压合曲面对象和/或平面对象，使曲面对象和平面对象逐渐贴合；

所述第一姿态实现机构用于在所述压合机构的逐步压合过程中，保持所述曲面对象的曲率为第一曲率；

所述第二姿态实现机构用于在所述压合机构的逐步压合过程中，使所述平面对象跟随所述曲面对象的形状而弯曲，并与所述曲面对象保持贴合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述压合机构是滚轮，所述滚轮始终以水平方向沿着所述曲面对象的曲率方向表面运动，并在所述第一姿态实现机构、所述第二姿态实现机构的配合下保持恒定压力。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述第一姿态实现机构包括第一夹持件、第二夹持件，分别夹持所述曲面对象的两端，在所述压合机构的逐步压合过程中上下移动，以限制所述曲面对象在高度方向的维度；

所述第一夹持件、第二夹持件的高度位置函数与所述曲面对象的曲率半径以及所述压合机构自身位置函数相关，以保持所述曲面对象的曲率为第一曲率，并且使得所述压合机构对所述曲面对象的压合面保持水平。

4.根据权利要求1所述的装置，所述第一姿态实现机构用于在所述压合机构的逐步压合过程中，保持所述曲面对象的曲率为第一曲率，其特征在于，

所述压合机构在从一侧至另一侧的移动过程中，所述平面对象在移动点一侧的曲率半径为所述曲面对象的曲率半径与所述平面对象及光学胶厚度的总和，所述平面对象在移动点另一侧的曲率半径是一连续可导的曲率函数，所述曲率函数是所述平面对象在移动点一侧的曲率半径的变化曲线；

所述第一曲率是所述曲面对象的曲率半径与所述平面对象及光学胶厚度的总和的倒数。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述装置工作于非真空状态。

6.一种曲面对平面全贴合方法，其特征在于，包括：

采用第一姿态实现机构固定曲面对象，采用第二姿态实现机构承载平面对象；

采用所述压合机构逐步压合所述曲面对象和/或所述平面对象，使所述曲面对象和所述平面对象逐渐贴合；

其中，采用所述第一姿态实现机构在所述压合机构的逐步压合过程中，保持所述曲面对象的曲率为第一曲率；

采用所述第二姿态实现机构在所述压合机构的逐步压合过程中，使所述平面对象跟随所述曲面对象的形状而弯曲，并与所述曲面对象保持贴合。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述压合机构采用滚轮，所述滚轮始终以水平方向沿着所述曲面对象的曲率方向表面运动，并在所述第一姿态实现机构、所述第二姿态实现机构的配合下保持恒定压力。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一姿态实现机构采用第一夹持件、第二夹持件分别夹持所述曲面对象的两端，所述第一夹持件和所述第二夹持件在所述压合机构的逐步压合过程中上下移动，以限制所述曲面对象在高度方向的维度；

控制所述第一夹持件、第二夹持件的高度位置函数，使其与所述曲面对象的曲率半径以及所述压合机构自身位置函数相关，以保持所述曲面对象的曲率为第一曲率，并且使得所述压合机构对所述曲面对象的压合面保持水平。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

采用所述第一姿态实现机构在所述压合机构的逐步压合过程中，保持所述曲面对象的曲率为第一曲率，所述压合机构从一侧至另一侧移动时，所述平面对象在移动点一侧的曲率半径为所述曲面对象的曲率半径与所述平面对象及光学胶厚度的总和，所述平面对象在移动点另一侧的曲率半径是一连续可导的曲率函数，所述曲率函数是所述平面对象在移动点一侧的曲率半径的变化曲线；

所述第一曲率是所述曲面对象的曲率半径与所述平面对象及光学胶厚度的总和的倒数。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法在非真空环境中操作。