CN113385397B - 一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺，包括透镜薄膜凹面涂布工艺步骤和薄膜凸面涂布工艺步骤。本发明对透镜的凹面和凸面设计不同的加工工艺，以此来提高产品良率；透镜的凹面旋涂前将透镜根据透镜本身的大小形状摆放夹具上的距离转轴轴心等距的同心圆位置，以此来保证旋涂过程中油墨所受到的力与运动状态是相同的，保证同一批产品凹面涂布的均一性，使用夹具进行涂布，一次性加工多个透镜，提升透镜加工效率；透镜凸面第一面涂布完成后，UV解胶再PLASMA清洗，使用转帖机将透镜旋转180°重新贴敷UV膜，再进行二次涂布，膜厚散差可控制在5nm以内，并且这种涂布手段具有通用性，可根据客户需求对膜厚散差进行精准控制。

Description

一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺
技术领域
本发明涉及透镜涂布领域，尤其涉及一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺。
背景技术
现有透镜薄膜的涂布工艺主要有两种，滴涂-旋涂和喷涂-旋涂。第一种工艺是镜片放置于硅胶吸嘴上方，依靠真空吸附固定，镜片4000rpm~6000rpm高速旋转时，喷嘴滴墨（边转边喷），每次加工只能加工一片，且镜片直径小于2mm时，涂布时易发生渗墨现象，影响外观及光谱。该种方式可以由机器自动进行滴涂-旋涂，产量及效率很低。第二种工艺是镜片位于夹具内，夹具放置在密闭腔体内，固定夹具后，先低速旋转，旋转的同时喷头均匀喷出雾化的油墨，待油墨均匀雾化分布在整板透镜表面后6000rpm高速旋转，这种涂布方式的好处是可以单次进行多枚镜片的同时涂布，但用喷涂的方式涂布一方面会因为喷头的压力使得油墨冲上镜片表面，油墨在镜片表面很难形成稳定的鼓包（鼓包的出现代表了油墨能完全包覆整个镜片表面，这是凸面是否能涂好的一个重要指标），另一方面喷涂的油墨在镜片表面的分布不太均匀，这使得同批镜片生产出的外观均一性不同，进而影响了光谱。而且如果要保证每枚镜片的表面包覆状态较好，就需要人工的介入（人工操作将油墨一一滴上夹具中的每枚镜片上），而人工介入难以平衡保证油墨量与油墨分布（因为凸面存在突起，油墨量大会使得油墨沿着孔隙边缘流下，使得包覆程度低；油墨量太少则会使得油墨在镜片上的分布不均）。
因此现有亟待解决的问题是：（1）、解决透镜凸面生产的效率低、良品率不高的问题；（2）、规避点胶-移载-旋涂作业和人工介入作业的弊端。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明设计了一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺，包括透镜薄膜凹面涂布工艺步骤和薄膜凸面涂布工艺步骤，透镜薄膜凹面涂布工艺步骤为：
1.1、涂布前PLASMA清洗：涂布前将透镜凹面进行PLASMA清洗；
1.2、点胶：在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凹面进行点胶，涂布透镜凹面时的点胶需要使油墨浸润整个透镜表面；
1.3、旋涂：点胶区间进行点胶后，点胶旋涂一体机的涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载夹具迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
1.4、涂布后PLASMA清洗：涂布后将透镜凹面进行PLASMA清洗；
1.5、烘烤：采用无尘烘箱将透镜进行烘烤，烘烤条件为90℃，1.5h，烘烤后取出即完成整个透镜薄膜凹面的涂布工艺；
透镜薄膜凸面涂布工艺步骤为：
2.1、涂布前PLASMA清洗：涂布前将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.2、转贴机贴敷：利用自动化转贴机，通过吸嘴将镜片从夹具中吸出，并保持吸嘴吸附镜片的状态，而后吸嘴通过机械臂的转动移动到贴有UV膜的圆环附胶面正上方，之后吸嘴下落到一定高度解除真空吸附状态，透镜便贴附在UV膜上，这个过程会按照预先设计好的程序，将透镜摆放在以UV膜的圆环中心为圆心的一个或多个同心圆周上；
2.3、点胶：在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凸面进行点胶，涂布凸面时的点胶需要使油墨在凸面形成一个鼓包，而且要求该鼓包不会随着时间坍塌；
2.4、旋涂：点胶区间进行点胶后，涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载UV膜的圆环的平台迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
2.5、UV解胶：将带有透镜的UV膜的圆环送进UV隧道进行光解胶，保证圆环受到光照的累积能量达到800-1000mJ；
2.6、涂布后PLASMA清洗：涂布后将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.7、180°转贴：通过自动转贴机利用吸嘴将解胶并经过PLASMA清洗后的透镜转贴到新的贴有UV膜的圆环附胶面，此过程中吸嘴在真空吸起镜片后，会以吸嘴中心为轴转动180°，从而镜片也伴随旋转了180°，经过此流程的镜片会从解胶后的环转移到新环上，并且保证转贴后与原来圆环上对应的位置保持一致，只是每枚镜片自身以圆心为轴旋转了180°；
2.8、点胶：再次在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凸面进行点胶，涂布凸面时的点胶需要使油墨在凸面形成一个鼓包，而且要求该鼓包不会随着时间坍塌；
2.9、旋涂：点胶区间进行点胶后，涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载新的UV膜圆环的平台迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
2.10、UV解胶：将带有透镜的新的UV膜圆环送进UV隧道进行光解胶，保证圆环受到光照的累积能量达到800-1000mJ；
2.11、将透镜从新的UV膜圆环上取下放入夹具中，并将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.12、烘烤：采用无尘烘箱将透镜进行烘烤，烘烤条件为90℃，1.5h，烘烤后取出即完成整个透镜薄膜凸面的涂布工艺。
涂布前PLASMA清洗的目的，一个是为了提高透镜表面的洁净度，另一个是为了改变透镜的表面张力，使透镜的表面张力变大，液-固界面张力变小，透镜表面活性增强，减小油墨在透镜表面的接触角，油墨在透镜表面更易铺展开且均匀性很好，避免出现油墨涂布不上或缺失的现象。
UV解胶的目的是为了使胶层的性质发生改变，使透镜和胶层间结合力变弱，此后再进行PLASMA流程就不会使透镜上滞留残胶，一方面保证转贴的顺利进行，另一方面保证了产品的外观不受胶层影响，进而保证涂布后产品的光谱特性不受影响。
涂布后PLASMA的目的是：一方面去杂，利用等离子体的能量使油墨形成的膜层在透镜表面进行均匀化的生长，提高油墨与基板之间的牢固度；另由于油墨是二氧化硅微粒子，微粒子间容易存在杂质，等离子清洗后可提高微粒子之间的紧密度，降低油墨的折射率。
烘烤的目的是：可以利用加热的能量使透镜-膜层交界处的生长状态更均匀，透镜与膜层之间结合更牢固，不易受外力干涉而使膜层脱落。
作为优选，所述PLASMA清洗的参数为：功率（Power）为400W；清洗时间（Cleantime）为240s；Gas1为氩气，气流量1（Gas flow 1）为1sccm；Gas2为氧气，气流量2（Gas flow2）为200sccm，真空度（Vacuum）为10Torr。
作为优选，所述步骤2.2中，一个或多个同心圆周的半径大小由透镜的种类、环境温度、湿度和转速决定。
作为优选，所述旋涂时密封的涂布区间内，相对湿度RH为60%±5%，温度为25℃±3℃。点胶旋涂一体机的功能腔室分为两个部分，上部为自动化点胶部分，下部为旋涂部分，其中点胶加涂布区域是处于机体密封腔体内部。这样的设计一方面可以使点胶过程去人工化，以此来达到精密点胶的程度（使得每枚镜片上油墨的覆盖率相同，进而解决同一条件下经常会出现凸面覆盖不全或油墨量太大导致涂布均匀性较低的问题），另一方面可以使点胶过程结束后随即进行旋涂，缩短了点胶后油墨静止在镜片上的时间，减少了油墨的不均匀挥发和移载抖动对涂布均匀性造成的影响。另外，密闭的腔室可以使涂布环境保持在相对湿度RH为60%±5%，温度为25℃±3℃的最佳涂布条件。
作为优选，所述步骤1.3中，旋涂前将透镜根据透镜本身的大小形状摆放在夹具上以转轴轴芯为圆心的一个或多个同心圆位置上。以此来保证旋涂过程中油墨所受到的力与运动状态是相近的，保证同一批产品凹面涂布的均一性。
本发明的有益效果是：（1）、本发明对透镜的凹面和凸面设计不同的加工工艺，以此来提高产品良率；（2）、透镜的凹面旋涂前将透镜根据透镜本身的大小形状摆放夹具上的距离转轴轴心等距的同心圆位置，以此来保证旋涂过程中油墨所受到的力与运动状态是相近的，保证同一批产品凹面涂布的均一性，使用夹具进行涂布，一次性加工多个透镜，提升透镜加工效率；（3）、透镜凸面第一面涂布完成后，UV解胶再PLASMA清洗，使用转帖机将透镜旋转180°重新贴敷UV膜，再进行二次涂布，膜厚散差可控制在5nm以内，并且这种涂布手段具有通用性，可根据客户需求对膜厚散差进行精准控制。
附图说明
图1是本发明透镜薄膜凹面涂布工艺的一种流程图；
图2是本发明透镜薄膜凸面涂布工艺的一种流程图；
图3是本发明中贴有UV膜圆环上贴敷透镜薄膜的一种结构示意图；
图4是本发明透镜薄膜凸面涂布时形成鼓包的一种结构示意图；
图5是本发明透镜薄膜凸面涂布时形成膜厚差的一种结构示意图；
图中：1、UV膜，2、透镜，3、油墨。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例：一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺，包括透镜薄膜凹面涂布工艺步骤和薄膜凸面涂布工艺步骤，如附图1所示，透镜薄膜凹面涂布工艺步骤为：
1.1、涂布前PLASMA清洗：涂布前将透镜2凹面进行PLASMA清洗；
1.2、点胶：在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凹面进行点胶，涂布透镜凹面时的点胶需要使油墨3浸润整个透镜表面；
1.3、旋涂：点胶区间进行点胶后，点胶旋涂一体机的涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载夹具迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
1.4、涂布后PLASMA清洗：涂布后将透镜凹面进行PLASMA清洗；
1.5、烘烤：采用无尘烘箱将透镜进行烘烤，烘烤条件为90℃，1.5h，烘烤后取出即完成整个透镜薄膜凹面的涂布工艺；
如附图2所示，透镜薄膜凸面涂布工艺步骤为：
2.1、涂布前PLASMA清洗：涂布前将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.2、转贴机贴敷：利用自动化转贴机，通过吸嘴将镜片从夹具中吸出，并保持吸嘴吸附镜片的状态，而后吸嘴通过机械臂的转动移动到贴有UV膜1的圆环附胶面正上方，之后吸嘴下落到一定高度解除真空吸附状态，透镜便贴附在UV膜上，如附图3所示，这个过程会按照预先设计好的程序，将透镜摆放在一个或多个同心圆周上；
2.3、点胶：在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凸面进行点胶，涂布凸面时的点胶需要使油墨在凸面形成一个鼓包，鼓包如附图4所示，而且要求该鼓包不会随着时间坍塌；
2.4、旋涂：点胶区间进行点胶后，涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载UV膜的圆环的平台迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
2.5、UV解胶：将带有透镜的UV膜的圆环送进UV隧道进行光解胶，保证圆环受到光照的累积能量达到800-1000mJ；
2.6、涂布后PLASMA清洗：涂布后将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.7、180°转贴：通过自动转贴机利用吸嘴将解胶并经过PLASMA清洗后的透镜转贴到新的贴有UV膜的圆环附胶面，此过程中吸嘴在真空吸起镜片后，会以吸嘴中心为轴转动180°，从而镜片也伴随旋转了180°，经过此流程的镜片会从解胶后的环转移到新环上，并且保证转贴后与原来圆环上对应的位置保持一致，只是每枚镜片自身以圆心为轴旋转了180°；
2.8、点胶：再次在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凸面进行点胶，涂布凸面时的点胶需要使油墨在凸面形成一个鼓包，而且要求该鼓包不会随着时间坍塌；
2.9、旋涂：点胶区间进行点胶后，涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载新的UV膜圆环的平台迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
2.10、UV解胶：将带有透镜的新的UV膜圆环送进UV隧道进行光解胶，保证圆环受到光照的累积能量达到800-1000mJ；
2.11、将透镜从新的UV膜圆环上取下放入夹具中，并将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.12、烘烤：采用无尘烘箱将透镜进行烘烤，烘烤条件为90℃，1.5h，烘烤后取出即完成整个透镜薄膜凸面的涂布工艺。
PLASMA清洗的参数为：功率（Power）为400W；清洗时间（Clean time）为240s；Gas1为氩气，气流量1（Gas flow 1）为1sccm；Gas2为氧气，气流量2（Gas flow 2）为200sccm，真空度（Vacuum）为10Torr。
步骤2.2中，一个或多个同心圆周的半径大小由透镜的种类、环境温度、湿度和转速决定。
旋涂时密封的涂布区间内，相对湿度RH为60%±5%，温度为25℃±3℃。
该透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺的加工原理为：
点胶旋涂一体机的功能腔室分为两个部分，上部为自动化点胶部分，下部为旋涂部分，其中点胶加涂布区域是处于机体密封腔体内部。这样的设计一方面可以使点胶过程去人工化，以此来达到精密点胶的程度（使得每枚镜片上油墨的覆盖率相同，进而解决同一条件下经常会出现凸面覆盖不全或油墨量太大导致涂布均匀性较低的问题），另一方面可以使点胶过程结束后随即进行旋涂，缩短了点胶后油墨静止在镜片上的时间，减少了油墨的不均匀挥发和移载抖动对涂布均匀性造成的影响。另外，密闭的腔室可以使涂布环境保持在相对湿度RH为60%±5%，温度为25℃±3℃的最佳涂布条件。
步骤1.3中，旋涂前将透镜根据透镜本身的大小形状摆放在夹具上以转轴轴芯为圆心的一个或多个同心圆位置上。以此来保证旋涂过程中油墨所受到的力与运动状态是相近的，保证同一批产品凹面涂布的均一性。
凸面在涂布时，特别是遇到曲率大的镜片，该技术路线具有良好的生产效果。对于透镜的凸面涂布，采用贴UV膜的方式（一方面可以固定透镜，规避了透镜在夹具中涂布容易滑动的问题，第二可以粘贴甩出时的油墨，避免两颗透镜同时涂布时油墨飞溅的相互影响）将透镜均匀的在UV膜上排列成几个不同直径的同心圆，油墨滴在透镜表面成形一个鼓包，将lens包裹住，可降低成膜速率，避免透镜不同滴取时间造成膜厚散差。而曲率较大的凸面因为中心突起导致了边缘与中心存在较大的高度差，即使油墨完全包覆了整个透镜，在涂布过程中依然会出现透镜表面的一半区域较厚，一半区域较薄。如附图5所示，靠近圆心测，由于旋转时油墨先甩开，膜厚偏厚，远离圆心测，膜厚偏薄。出现此类现象解决的对策是将原来涂一遍的涂布量分为两次进行涂布（即单次涂布的涂布量为原来的二分之一），第一面涂布完成后，UV解胶再PLASMA清洗，使用转帖机将lens旋转180°重新贴敷UV膜，再进行二次涂布，膜厚散差可控制在5nm以内，并且这种涂布手段具有通用性，可根据客户需求对膜厚散差进行精准控制。此种方式进行凸面涂布可以有效的将原来工艺当中的涂布均匀性不高，良率低，同批次产品均一性低的问题解决。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺，其特征是，其包括透镜薄膜凹面涂布工艺步骤和薄膜凸面涂布工艺步骤，透镜薄膜凹面涂布工艺步骤为：
1.1、涂布前PLASMA清洗：涂布前将透镜凹面进行PLASMA清洗；
1.2、点胶：在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凹面进行点胶，涂布透镜凹面时的点胶需要使油墨浸润整个透镜表面；
1.3、旋涂：点胶区间进行点胶后，点胶旋涂一体机的涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载夹具迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
1.4、涂布后PLASMA清洗：涂布后将透镜凹面进行PLASMA清洗；
1.5、烘烤：采用无尘烘箱将透镜进行烘烤，烘烤条件为90℃，1.5h，烘烤后取出即完成整个透镜薄膜凹面的涂布工艺；
透镜薄膜凸面涂布工艺步骤为：
2.1、涂布前PLASMA清洗：涂布前将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.2、转贴机贴敷：利用自动化转贴机，通过吸嘴将镜片从夹具中吸出，并保持吸嘴吸附镜片的状态，而后吸嘴通过机械臂的转动移动到贴有UV膜的圆环附胶面正上方，之后吸嘴下落到一定高度解除真空吸附状态，透镜便贴附在UV膜上，这个过程会按照预先设计好的程序，将透镜摆放在以UV膜的圆环中心为圆心的一个或多个同心圆周上；
2.3、点胶：在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凸面进行点胶，涂布凸面时的点胶需要使油墨在凸面形成一个鼓包，而且要求该鼓包不会随着时间坍塌；
2.4、旋涂：点胶区间进行点胶后，涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载UV膜的圆环的平台迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
2.5、UV解胶：将带有透镜的UV膜的圆环送进UV隧道进行光解胶，保证圆环受到光照的累积能量达到800-1000mJ；
2.6、涂布后PLASMA清洗：涂布后将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.7、180°转贴：通过自动转贴机利用吸嘴将解胶并经过PLASMA清洗后的透镜转贴到新的贴有UV膜的圆环附胶面，此过程中吸嘴在真空吸起镜片后，会以吸嘴中心为轴转动180°，从而镜片也伴随旋转了180°，经过此流程的镜片会从解胶后的环转移到新环上，并且保证转贴后与原来圆环上对应的位置保持一致，只是每枚镜片自身以圆心为轴旋转了180°；
2.8、点胶：再次在点胶旋涂一体机的点胶区间内对透镜凸面进行点胶，涂布凸面时的点胶需要使油墨在凸面形成一个鼓包，而且要求该鼓包不会随着时间坍塌；
2.9、旋涂：点胶区间进行点胶后，涂布区间仓门即刻关闭，以此密封涂布区间，涂布区间承载新的UV膜圆环的平台迅速开始旋转，转速从0开始加速，旋转加速度为2000rad/s2，加速时间为0.5s，达到6000rpm保持旋转10~15s完成涂布；
2.10、UV解胶：将带有透镜的新的UV膜圆环送进UV隧道进行光解胶，保证圆环受到光照的累积能量达到800-1000mJ；
2.11、将透镜从新的UV膜圆环上取下放入夹具中，并将透镜凸面进行PLASMA清洗；
2.12、烘烤：采用无尘烘箱将透镜进行烘烤，烘烤条件为90℃，1.5h，烘烤后取出即完成整个透镜薄膜凸面的涂布工艺。
2.根据权利要求1所述的一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺，其特征是，所述PLASMA清洗的参数为：功率为400W；清洗时间为240s；Gas1为氩气，气流量1为1sccm；Gas2为氧气，气流量2为200sccm，真空度为10Torr。
3.根据权利要求1所述的一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺，其特征是，步骤2.2中，一个或多个同心圆周的半径大小由透镜的种类、环境温度、湿度和转速决定。
4.根据权利要求1所述的一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺，其特征是，旋涂时密封的涂布区间内，相对湿度RH为60%±5%，温度为25℃±3℃。
5.根据权利要求1所述的一种透镜薄膜点胶旋涂一体的涂布工艺，其特征是，步骤1.3中，旋涂前将透镜根据透镜本身的大小形状摆放在夹具上以转轴轴芯为圆心的一个或多个同心圆位置上。
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