CN110339989A - 紫外辐照方法、紫外辐照装置及紫外辐照系统 - Google Patents

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CN110339989A CN201810306682.7A CN201810306682A CN110339989A CN 110339989 A CN110339989 A CN 110339989A CN 201810306682 A CN201810306682 A CN 201810306682A CN 110339989 A CN110339989 A CN 110339989A
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黄军
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Abstract

本发明涉及一种紫外辐照方法、紫外辐照装置及紫外辐照系统。一种紫外辐照方法，包括如下步骤：提供待辐照组件，待辐照组件包括玻璃板及设于玻璃板上的未固化的胶水；提供紫外辐照装置，紫外辐照装置投射至待辐照组件上的波长小于340nm的紫外光的量小于紫外辐照装置投射至待辐照组件上的波长大于等于340nm的紫外光的量；将待辐照组件置于紫外辐照装置下方，并开启紫外辐照装置，以使得紫外光辐照待辐照组件。上述紫外辐照方法，可以在不降低对胶水起主要作用的工作波段的UV光的量的前提下，避免玻璃发生颜色变化，也即上述紫外辐照方法既可以保证玻璃不发生色差，又能使得胶水接受更高的UV光能量，保证固化效果。

Description

紫外辐照方法、紫外辐照装置及紫外辐照系统
技术领域
本发明涉及紫外辐照固化技术领域，特别是涉及一种紫外辐照方法、紫外辐照装置及紫外辐照系统。
背景技术
触控显示行业以及电子芯片玻璃封装行业在生产产品时，都需要用到胶水，例如，在贴合固化或曝光显影工艺中需要使用紫外胶水(UV胶水)或光学胶(Optically ClearAdhesive，OCA)，在涂布过程中需要使用保护胶。其中，胶水在UV辐照装置(UV固化设备)的紫外光辐照下固化或反应，而生产的产品通常包括玻璃，在辐照胶水的过程中，玻璃也会受到大量的紫外光辐照。而玻璃中含有Fe、Co、Cr、Ni、Ce、Mn、Ti、Cu、Ag等变价着色离子，玻璃经紫外光辐照后，这些变价着色离子吸收了光子能量，发生价态变迁，从着色能力弱的离子转变为着色能力强的离子，从而使得玻璃颜色发生了变化。玻璃的颜色发生变化后，会导致产品产生色差和透过率降低的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种能有效避免玻璃发生色变的紫外辐照方法、紫外辐照装置及紫外辐照系统。
一种紫外辐照方法，包括如下步骤：
提供待辐照组件，所述待辐照组件包括玻璃板及设于所述玻璃板上的未固化的胶水；
提供紫外辐照装置，所述紫外辐照装置投射至所述待辐照组件上的波长小于340nm的紫外光的量小于所述紫外辐照装置投射至所述待辐照组件上的波长大于等于340nm的紫外光的量；以及
将所述待辐照组件置于所述紫外辐照装置下方，并开启所述紫外辐照装置，以使得紫外光辐照所述待辐照组件。
上述紫外辐照方法，降低紫外辐照装置投射至待辐照组件上的波长小于340nm的紫外光的量，也即降低对玻璃颜色变化起主要作用的高能短波UV光，从而可以在不降低对胶水起主要作用的工作波段(355nm-400nm)的UV光的量的前提下，避免玻璃发生颜色变化，也即上述紫外辐照方法既可以保证玻璃不发生色差，又能使得胶水接受更高的UV光能量，保证固化效果。
在其中一个实施例中，所述玻璃板包括40-80wt％的SiO2、1-25wt％的Al2O3、6-18wt％的Na2O、1-8wt％的K2O以及1-10wt％的MgO。
在其中一个实施例中，所述紫外辐照装置包括紫外光源及滤光片，所述紫外光源的光谱在200nm-500nm波段范围内连续，所述紫外光源的主波长为360nm及385nm，所述滤光片设于所述紫外光源的出光方向上，所述滤光片截止波长小于340nm的紫外光的幅度大于所述滤光片截止波长大于等于340nm的紫外光的幅度。
在其中一个实施例中，所述滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率小于等于1％，所述滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率为85％～98％，所述滤光片对波长为310nm-360nm的紫外光的透过率位于所述滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率与所述滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率之间。
在其中一个实施例中，所述紫外光源为金属卤素灯、汞灯或LED灯。
在其中一个实施例中，所述滤光片为无机玻璃、有机高分子透明基板或者单晶体透明基板。
在其中一个实施例中，所述滤光片包括基底及设于所述基底上的镀膜层，所述基底为无机玻璃、有机高分子透明基板或者单晶体透明基板。
一种紫外辐照装置，包括：
紫外光源，所述紫外光源的光谱在200nm-500nm波段范围内连续，所述紫外光源的主波长为360nm及385nm；以及
滤光片，所述滤光片设于所述紫外光源的出光方向上，所述滤光片截止波长小于340nm的紫外光的幅度大于所述滤光片截止波长大于等于340nm的紫外光的幅度。
在其中一个实施例中，所述滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率小于等于1％，所述滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率为85％～98％，所述滤光片对波长为310nm-360nm的紫外光的透过率位于所述滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率与所述滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率之间。
一种紫外辐照系统，包括：
上述的紫外辐照装置；以及
承载装置，设于所述滤光片远离所述紫外光源的一侧，所述承载装置用于承载待辐照组件。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的紫外辐照系统的俯视示意图；
图2为沿图1中A-A线的剖面示意图；
图3为图1中的滤光片的透过率曲线及曲线范围；
图4为图1中的紫外光源的光谱和经过过虑后的紫外光源的光谱的整合图；
图5为本发明一实施例的玻璃板经不同辐照能量直接辐照和过虑后辐照，以及未辐照的透过率的整合图；
图6为本发明一实施例的玻璃板经不同辐照能量直接辐照和过虑后辐照，的色差对比曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在采用紫外光辐照胶水时，玻璃也会受到大量的紫外光辐照，导致玻璃中的变价着色离子从着色能力弱的离子转变为着色能力强的离子，从而使得玻璃颜色发生了变化。玻璃的颜色发生变化后，会导致产品产生色差和透过率降低的问题。
为了解决上述问题，通过研究胶水、紫外光源以及变价着色离子这三方面的信息得到以下结论：
(1)触控显示行业以及电子芯片玻璃封装行业主要采用的胶水为贴合固化或曝光显影工艺中的UV胶水和OCA光学胶，以及涂布用保护胶。这些胶水主要会与波长为355nm-400nm的紫外光发生作用，胶水与其他波长的紫外光也会发生作用，但是作用相对较小。
(2)触控显示行业以及电子芯片玻璃封装行业主要采用的紫外光源的波谱在200nm-500nm波段范围内的连续，紫外光源的主波长为360nm及385nm。
(3)玻璃中的变价着色离子主要包括Fe、Co、Cr、Ni、Ce、Mn、Ti、Cu、Ag等，玻璃中的变价着色离子被波长大于340nm的紫外光照射时，基本不会引起玻璃颜色变化，被波长小于340nm的紫外光照射时，才会有出现明显的色变。
基于上述结论，如图1及图2所示，本实施例提供一种紫外辐照方法，该紫外辐照方法包括如下步骤：
步骤S110，提供待辐照组件20，待辐照组件20包括玻璃板(图未示)及设于玻璃板上的未固化的胶水(图未示)。
步骤S120，提供紫外辐照装置12，紫外辐照装置12投射至待辐照组件20上的波长小于340nm的紫外光的量小于紫外辐照装置12投射至待辐照组件20上的波长大于等于340nm的紫外光的量。
步骤S130，将待辐照组件20置于紫外辐照装置12下方，并开启紫外辐照装置12，以使得紫外光辐照待辐照组件20。
上述紫外辐照方法，降低紫外辐照装置12投射至待辐照组件20上的波长小于340nm的紫外光的量，也即降低对玻璃颜色变化起主要作用的高能短波UV光，从而可以在不降低对胶水起主要作用的工作波段(355nm-400nm)的UV光的量的前提下，避免玻璃发生颜色变化，也即上述紫外辐照方法既可以保证玻璃不发生色差，又能使得胶水接受更高的UV光能量，保证固化效果。
进一步，在本实施例中，以质量百分比计，玻璃板包括40-80wt％的SiO2，1-25wt％的Al2O3，6-18wt％的Na2O，1-8wt％的K2O，以及1-10wt％的MgO。
进一步，在本实施例中，紫外辐照装置12包括紫外光源100及滤光片200，紫外光源100的光谱在200nm-500nm波段范围内的连续，紫外光源100的主波长为360nm及385nm。滤光片200设于紫外光源100的出光方向上，滤光片200截止波长小于340nm的紫外光的幅度大于滤光片200截止波长大于等于340nm的紫外光的幅度。也即在本实施例中，通过设置滤光片200的方式来实现，紫外辐照装置12投射至待辐照组件20上的波长小于340nm的紫外光的量小于紫外辐照装置12投射至待辐照组件20上的波长大于等于340nm的紫外光的量。
在其他实施例中，紫外辐照装置也可以包括紫外光源，而不包括滤光片，当紫外光源为窄波段紫外光源(例如，波段为340nm-420nm的紫外光源)或非连续性紫外光谱的紫外光源(例如，光谱包括355nm～360nm以及370nm～385nm这两个波段的紫外光源)，也可以实现紫外辐照装置投射至待辐照组件上的波长小于340nm的紫外光的量小于紫外辐照装置投射至待辐照组件上的波长大于等于340nm的紫外光的量。
进一步，在本实施例中，紫外光源100为金属卤素灯。在其他实施例中，紫外光源100也可以为汞灯或LED灯。
进一步，在本实施例中，滤光片200对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率小于等于1％。滤光片200对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率为85％～98％。滤光片200对波长为310nm-360nm的紫外光的透过率位于滤光片200对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率与滤光片200对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率之间。如此，既能有效避免玻璃板发生颜色变化，又能保证胶水快速固化。
进一步，在本实施例中，滤光片200为无机玻璃、有机高分子透明基板或者单晶体透明基板。在其他实施例中，滤光片包括基底及设于基底上的镀膜层，基底为无机玻璃、有机高分子透明基板或者单晶体透明基板。
具体地，在本实施例中，滤光片200为德国肖特集团生产的D263T无机玻璃，该D263T无机玻璃的厚度为1.1mm。
在本实施例中，还提供一种紫外辐照系统10，该紫外辐照系统10包括上述的紫外辐照装置12以及承载装置14，承载装置14设于滤光片远离紫外光源的一侧，承载装置14用于承载待辐照组件20。具体地，承载装置14包括传送带300及驱动传送带300的驱动机构(图未示)，传送带300用于承载待辐照组件20。上述紫外辐照系统10可以用于批量生产中。
以下为具体实施例部分
一、滤光片的性能测试
(1)提供滤光片，该滤光片为德国肖特集团生产的D263T无机玻璃，该D263T无机玻璃的厚度为1.1mm。
(2)采用PerkinElmer LAMBDA750紫外分光光度计测试，获取滤光片在200nm-500nm的波长范围内的透过率曲线，图3所示的黑色实线即为滤光片的实际透过率曲线a，其中，虚线b是预设的透过率上限，虚线c是预设的透过率下限，虚线b的直角处的坐标为(310nm，98％)，虚线c的直角处的坐标为(360nm，85％)。
滤光片的实际透过率曲线a位于虚线b与虚线c之间即可以使得，滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率小于等于1％。滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率为85％～98％。滤光片对波长为310nm-360nm的紫外光的透过率位于滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率与滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率之间。
二、紫外光源的性能测试
(1)提供紫外光源，该紫外光源为三昆科技公司SK-336-330DP型号的金属卤素灯，其主波长为360nm、385nm。
(2)如图4所示的紫外光源的光谱为三昆科技公司提供的SK-336-330DP型号紫外固化机的原始光谱图(虚线)，而过滤后的光谱图(实线)则为原始光谱图经过滤光片不同波段的透过率计算得到，计算公式为Ii＝I0*Ti(其中Ii为经过过滤后的光谱强度，I0为原始光谱强度，Ti为过滤装置的透过率)，其中，虚线是未加滤光片的光谱图，实线是加滤光片后，虚线经滤光片滤光后的光谱图。根据虚线可知，紫外光源的光谱在200nm-500nm波段范围内是一个连续光谱，根据实线可知紫外光源发出的紫外光经过滤光片滤光后，200nm-310nm的紫外光的透过率显著的减少了，而340nm-500nm的紫外光的透过率微弱减少。
三、待辐照组件
待辐照组件为硅铝酸玻璃，其主要成分及含量如下：
成分 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> Li<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O K<sub>2</sub>O MgO CaO
t％ 40-80 1-25 0-8 0-15 0-6 6-18 1-8 1-10 0-10
成分 SrO BaO ZnO TiO<sub>2</sub> ZrO<sub>2</sub> CeO<sub>2</sub> SnO<sub>2</sub>
Wt％ 0-8 0-5 0-10 0-4 0-2 0-1 0-2
在本实施例中，硅铝酸玻璃包括62wt％的SiO2，13wt％的Al2O3，12.8wt％的Na2O，6.3wt％的K2O，6.7wt％的MgO，0.85wt％的ZrO2。
在本实施例中，硅铝酸玻璃在420℃的硝酸钾熔融液中化学钢化6小时。
四、色差测试
(1)提供三块上述硅铝酸玻璃，分别为第一玻璃、第二玻璃及第三玻璃。
(2)A、第一玻璃为参照物，不对其进行UV辐照，直接测定L*、a*、b*及色差(△Eab*)。其中，采用杭州彩谱科技有限公司的CS-810透射分光测色仪，可以直接测得L*、a*、b*的值，根据CIE 1976国际通用的色空间来表示，其中L*为明度坐标，表征颜色的亮度大小；a*、b*为色品坐标，表征颜色的色调和饱和度，具体来讲：
“L”代表物体的明亮度：0-100表示从黑色到白色
“a”代表物体的红绿色：﹣120～﹢120，正值表示红色，负值表示绿色；
“b”代表物体的黄蓝色：﹣120～﹢120，正值表示黄色，负值表示蓝色；
△Eab*色差值用△Eab*来表示，为综合色差仪，具体计算方法和亮度差△L、红绿差△a、黄蓝差△b都有关系。
其公式为：
△Eab*＝[(△L)+(△a)+(△b)]1/2。其中△L＝L样品-L标准(明度差异)，△a＝a样品-a标准(红/绿差异)，△b＝b样品-b标准(黄/蓝差异)。
B、直接对第二玻璃依次进行四次UV辐照(未加滤光片)，首次辐照能量1400mj/cm2，后面每次增加1400mj/cm2，也即第二次辐照能量2800mj/cm2，第三次辐照能量4200mj/cm2，第四次辐照能量5600mj/cm2。每完成一次辐照后，分别测定L*、a*、b*及△Eab*。
C、加上滤光片后，再对第三玻璃依次进行四次UV辐照，首次辐照能量1050mj/cm2，后面每次增加1050mj/cm2，也即第二次辐照能量2100mj/cm2，第三次辐照能量3150mj/cm2，第四次辐照能量4200mj/cm2。每完成一次辐照后，分别测定L*、a*、b*及△Eab*。
根据上述A、B及C得到下表：
根据上表绘制图5，图5为不同UV能量直接辐照和过虑后辐照的色差对比曲线，根据图5可知，直接辐照，辐照能量越大，△Eab*变化越大，色差越大，而过虑后辐照，辐照能量越大，△Eab*变化较小，且△Eab*≦0.1，基本没有色差。
五、透光率测试
(1)、测定第一玻璃在350nm-800nm之间的透光率，得到图6所示的最上方的一条虚线。其中，采用PerkinElmer公司的LAMBDA750紫外分光光度计测定透光率。
(2)在色差测试中，第二玻璃每完成一次辐照后，测定其在350nm-800nm之间的透光率，得到图6所示的位于下方的四条虚线。
(3)在色差测试中，第三玻璃每完成一次辐照后，测定其在350nm-800nm之间的透光率，得到图6所示的位于中间的、靠得非常近的四条实线。
图6为不同辐照能量直接辐照和过虑后辐照前后透过率数据，根据图6可知，玻璃经辐照后，透过率均会降低，但是直接辐照，辐照能量越大，透过率损失(△T％)越大，透过率越低，而过虑后辐照，辐照能量越大，△T％变化较小，且△T％≦0.6％。
综上所述，在UV光源和待辐照组件之间加一过虑片，使其对玻璃颜色变化起主要作用的高能短波UV被截止，而其固化UV胶和其他OCA光学胶等的工作波段能高效率透过虑光片，从而既能解决UV光辐照导致玻璃发生色差和透过率降低的问题，也能降低生产的不稳定性并消除由此造成的经济损失，还可以在保证玻璃不发生色差的情况下，又能大幅提高OCA光学胶的UV光能量，保证固化效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种紫外辐照方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供待辐照组件，所述待辐照组件包括玻璃板及设于所述玻璃板上的未固化的胶水；
提供紫外辐照装置，所述紫外辐照装置投射至所述待辐照组件上的波长小于340nm的紫外光的量小于所述紫外辐照装置投射至所述待辐照组件上的波长大于等于340nm的紫外光的量；以及
将所述待辐照组件置于所述紫外辐照装置下方，并开启所述紫外辐照装置，以使得紫外光辐照所述待辐照组件。
2.根据权利要求1所述的紫外辐照方法，其特征在于，所述玻璃板包括40-80wt％的SiO2、1-25wt％的Al2O3、6-18wt％的Na2O、1-8wt％的K2O以及1-10wt％的MgO。
3.根据权利要求1所述的紫外辐照方法，其特征在于，所述紫外辐照装置包括紫外光源及滤光片，所述紫外光源的光谱在200nm-500nm波段范围内连续，所述紫外光源的主波长为360nm及385nm，所述滤光片设于所述紫外光源的出光方向上，所述滤光片截止波长小于340nm的紫外光的幅度大于所述滤光片截止波长大于等于340nm的紫外光的幅度。
4.根据权利要求3所述的紫外辐照方法，其特征在于，所述滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率小于等于1％，所述滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率为85％～98％，所述滤光片对波长为310nm-360nm的紫外光的透过率位于所述滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率与所述滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率之间。
5.根据权利要求3所述的紫外辐照方法，其特征在于，所述紫外光源为金属卤素灯、汞灯或LED灯。
6.根据权利要求1所述的紫外辐照方法，其特征在于，所述滤光片为无机玻璃、有机高分子透明基板或者单晶体透明基板。
7.根据权利要求1所述的紫外辐照方法，其特征在于，所述滤光片包括基底及设于所述基底上的镀膜层，所述基底为无机玻璃、有机高分子透明基板或者单晶体透明基板。
8.一种紫外辐照装置，其特征在于，包括：
紫外光源，所述紫外光源的光谱在200nm-500nm波段范围内连续，所述紫外光源的主波长为360nm及385nm；以及
滤光片，所述滤光片设于所述紫外光源的出光方向上，所述滤光片截止波长小于340nm的紫外光的幅度大于所述滤光片截止波长大于等于340nm的紫外光的幅度。
9.根据权利要求8所述的紫外辐照装置，其特征在于，所述滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率小于等于1％，所述滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率为85％～98％，所述滤光片对波长为310nm-360nm的紫外光的透过率位于所述滤光片对波长为200nm-310nm的紫外光的透过率与所述滤光片对波长为360nm-420nm的紫外光的透过率之间。
10.一种紫外辐照系统，其特征在于，包括：
如权利要求8或9所述的紫外辐照装置；以及
承载装置，设于所述滤光片远离所述紫外光源的一侧，所述承载装置用于承载待辐照组件。
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