CN117901432A - 一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，属于显示屏制备技术领域，包括驱动机构和电脑，其特征在于：还包括真空腔室、上静电吸盘、下静电吸盘、上静电吸盘控制器和下静电吸盘控制器，所述真空腔室上设置有第一真空馈通法兰、第二真空馈通法兰和第三真空馈通法兰，第一真空馈通法兰与上静电吸盘控制器连接，第二真空馈通法兰与电脑连接，第三真空馈通法兰与下静电吸盘控制器连接，驱动机构与上静电吸盘连接，下静电吸盘包括绝缘底座、柔性薄膜平面矩阵压力传感器、电阻绝缘层和介电吸附层。本发明通过下静电吸盘中的柔性薄膜平面矩阵压力传感器，能够实现贴合过程中的实时监控，有效提高贴合效果。
Description
技术领域
本发明涉及到显示屏制备技术领域，尤其涉及一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统。
背景技术
显示屏的衬底为柔性材质，这导致在进行模组的工艺时，传统地采用真空或者夹持的方式进行产品的固定方式已不再适用，因为柔性显示屏无法采用夹持的方式，而采用真空负压的吸附方式会导致柔性产品出现褶皱，同时在模组的贴合工艺段，贴合过程中为避免异物和贴合气泡的不良，都采用在真空环境下进行贴合工艺，这就使的产品固定方式只能采用静电吸盘，静电吸盘包括底部的超高绝缘基材、顶部的介电吸附层和中间电场能量引入的电极走线层。介电吸附层具有半导体特性。需要进行产品吸附时，给电极的正负极进行通电，由于介电吸附层特殊的电阻设计，其上下表面在高电场的作用下产生感应电荷，当被吸附的产品放在静电吸盘的介电吸附层表面时，被吸附产品的表面会产生极性相反的感应电荷，接触面形成正负电荷相互吸引形成静电吸附。
在模组工艺段进行真空贴合工艺的过程中，采用上下静电吸盘将被贴合的产品固定，然后采用电机驱动吸附产品和静电吸盘面对面贴合，在贴合工艺中，产生的主要不良为颗粒不良和贴合气泡不良。颗粒不良的主要原因为腔室环境中的异物颗粒、运动机构摩擦产生的颗粒异物或者产品以及原材料本身携带的异物附着在静电吸盘表面，贴合时会造成产品不良，同时由于静电吸盘表面平坦度或平面压力不均匀，会造成上下面贴合时局部小区域无法贴合完全，这样会产生贴合气泡不良。
传统地解决这种贴合不良的方案为：定时进行人工静电吸盘表面清洁，消除贴合颗粒不良，但是这种方案会浪费很大的人力，同时会造成极大的产能损失。定期检查静电吸盘表面的平坦度、表面有无凹坑或刺破异常，也会造成人力和产能损失，并且这些方案都无法完全避免贴合不良的产生以及及时的发现贴合不良。现目前，尚未有能实时监控贴合过程中平面压力实时变化的静电吸盘设计，只在静电吸盘出货时测量静电吸盘表面的平坦度，同时采用感压纸测试静电吸盘的表面贴合效果，无法判断贴合过程中的贴合不良，同时在整个静电吸盘的使用周期内只能在设备停机的状态下测量平坦度，对贴合设备的贴合过程无法实时监测。
公开号为CN114823461A，公开日为2022年07月29日的中国专利文献公开了一种具有压力传感功能的薄膜式静电吸盘，其特征在于，包括静电吸盘、干扰屏蔽膜和压力传感器；静电吸盘和压力传感器设置在干扰屏蔽膜上，且静电吸盘和压力传感器分别位于干扰屏蔽膜的两侧；干扰屏蔽膜的制作工艺步骤如下：
S1、利用计算软件搭配材料的参数以及算法来进行多次的设计，最后选择出具有压力传感功能的电路图；
S2、根据设计好的具有压力传感功能的电路图来配合设备对薄膜来进行光刻和钻孔；
S3、将钻孔后具有电路的薄膜，放入电镀设备中来进行电镀，使得薄膜表面镀铜并将不需要的部分去除，得到薄膜电路；
S4、接下来再将薄膜表面已经镀上铜的线路再镀上镍金，达到对铜线路抗氧化的保护，最后再将已经形成镍金保护层的薄膜表面镀上一层铟化合物，形成干扰屏蔽膜。
该专利文献公开的具有压力传感功能的薄膜式静电吸盘，使得静电吸盘同时具有压力量测能力，通过实时数据反馈调整工艺参数以提高良率。但是，压力传感器是不连续测量多点的压力值，压力测量点是上下三层结构，容易出现断层，会导致整个集成的静电吸盘在贴合时，断层处会出现贴合不良的问题，影响贴合效果。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，本发明通过下静电吸盘中的柔性薄膜平面矩阵压力传感器，能够实现贴合过程中的实时监控，有效提高贴合效果。
本发明通过下述技术方案实现：
一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，包括驱动机构和电脑，其特征在于：还包括真空腔室、上静电吸盘、下静电吸盘、上静电吸盘控制器和下静电吸盘控制器，所述真空腔室上设置有第一真空馈通法兰、第二真空馈通法兰和第三真空馈通法兰，第一真空馈通法兰与上静电吸盘控制器连接，第二真空馈通法兰与电脑连接，第三真空馈通法兰与下静电吸盘控制器连接，所述驱动机构与上静电吸盘连接，驱动机构驱动上静电吸盘作上下往复运动，所述下静电吸盘包括绝缘底座、柔性薄膜平面矩阵压力传感器、电阻绝缘层和介电吸附层，柔性薄膜平面矩阵压力传感器设置在绝缘底座上，电阻绝缘层设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器上，介电吸附层设置在电阻绝缘层上。
所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器，用于监测产品吸附平面内贴合过程中下静电吸盘表面压力的变化。
所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器包括电源、绝缘封装层、上银电极、压敏电阻、下银电极和绝缘衬底，电源的正极与上银电极连接，电源的负极与下银电极连接，压敏电阻位于上银电极和下银电极之间，上银电极、压敏电阻和下银电极通过蒸镀堆叠在一起，上银电极、压敏电阻和下银电极通过绝缘封装层蒸镀封装在绝缘衬底上。
所述驱动机构为伺服电机或气缸。
所述介电吸附层内设置有供电电极。
所述绝缘底座上设置有薄膜胶，柔性薄膜平面矩阵压力传感器通过薄膜胶粘接在绝缘底座上。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，较现有技术而言，通过下静电吸盘中的柔性薄膜平面矩阵压力传感器，能够实现贴合过程中的实时监控，有效提高贴合效果。
2、本发明，下静电吸盘包括绝缘底座、柔性薄膜平面矩阵压力传感器、电阻绝缘层和介电吸附层，柔性薄膜平面矩阵压力传感器设置在绝缘底座上，电阻绝缘层设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器上，介电吸附层设置在电阻绝缘层上，下静电吸盘与上静电吸盘配合，能够更好的吸附原材料，进而利于提高贴合质量。
3、本发明，柔性薄膜平面矩阵压力传感器，用于监测产品吸附平面内贴合过程中下静电吸盘表面压力的变化，能够实时监测贴合过程中压力变化，保障贴合效果。
4、本发明，柔性薄膜平面矩阵压力传感器包括电源、绝缘封装层、上银电极、压敏电阻、下银电极和绝缘衬底，电源的正极与上银电极连接，电源的负极与下银电极连接，压敏电阻位于上银电极和下银电极之间，上银电极、压敏电阻和下银电极通过蒸镀堆叠在一起，上银电极、压敏电阻和下银电极通过绝缘封装层蒸镀封装在绝缘衬底上，能够在单位面积内形成更多的压力测量矩阵点，从而更好的表征压力变化，采用绝缘封装层进行封装，能够有效解决断层问题，进而提高贴合效果。
5、本发明，在下静电吸盘中设置介电吸附层，介电吸附层内设置供电电极，能够在高压下产生静电吸附力，利于提高贴合效果。
6、相较于公开号为CN114823461A，公开日为2022年07月29日的中国专利文献，采用物理气相沉积结合蚀刻产生电极图案的方式来生产电极层而言，本发明通过加热蒸镀沉积的方式，在下静电吸盘中集成柔性薄膜平面矩阵压力传感器，能够降低生产成本，且对环境更加友好。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明静电吸盘系统的结构示意图；
图2为本发明下静电吸盘的结构示意图；
图3为本发明柔性薄膜平面矩阵压力传感器的结构示意图；
图中标记：1、驱动机构，2、电脑，3、真空腔室，4、上静电吸盘，5、下静电吸盘，6、上静电吸盘控制器，7、下静电吸盘控制器，8、第一真空馈通法兰，9、第二真空馈通法兰，10、第三真空馈通法兰，11、绝缘底座，12、柔性薄膜平面矩阵压力传感器，13、电阻绝缘层，14、介电吸附层，15、电源，16、绝缘封装层，17、上银电极，18、压敏电阻，19、下银电极，20、绝缘衬底，21、供电电极。
具体实施方式
实施例1
参见图1和图2，一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，包括驱动机构1、电脑2、真空腔室3、上静电吸盘4、下静电吸盘5、上静电吸盘控制器6和下静电吸盘控制器7，所述真空腔室3上设置有第一真空馈通法兰8、第二真空馈通法兰9和第三真空馈通法兰10，第一真空馈通法兰8与上静电吸盘控制器6连接，第二真空馈通法兰9与电脑2连接，第三真空馈通法兰10与下静电吸盘控制器7连接，所述驱动机构1与上静电吸盘4连接，驱动机构1驱动上静电吸盘4作上下往复运动，所述下静电吸盘5包括绝缘底座11、柔性薄膜平面矩阵压力传感器12、电阻绝缘层13和介电吸附层14，柔性薄膜平面矩阵压力传感器12设置在绝缘底座11上，电阻绝缘层13设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器12上，介电吸附层14设置在电阻绝缘层13上。
本实施例为最基本的实施方式，较现有技术而言，通过下静电吸盘5中的柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，能够实现贴合过程中的实时监控，有效提高贴合效果。
实施例2
参见图1和图2，一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，包括驱动机构1、电脑2、真空腔室3、上静电吸盘4、下静电吸盘5、上静电吸盘控制器6和下静电吸盘控制器7，所述真空腔室3上设置有第一真空馈通法兰8、第二真空馈通法兰9和第三真空馈通法兰10，第一真空馈通法兰8与上静电吸盘控制器6连接，第二真空馈通法兰9与电脑2连接，第三真空馈通法兰10与下静电吸盘控制器7连接，所述驱动机构1与上静电吸盘4连接，驱动机构1驱动上静电吸盘4作上下往复运动，所述下静电吸盘5包括绝缘底座11、柔性薄膜平面矩阵压力传感器12、电阻绝缘层13和介电吸附层14，柔性薄膜平面矩阵压力传感器12设置在绝缘底座11上，电阻绝缘层13设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器12上，介电吸附层14设置在电阻绝缘层13上。
优选的，所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，用于监测产品吸附平面内贴合过程中下静电吸盘5表面压力的变化。
本实施例为一较佳实施方式，下静电吸盘5包括绝缘底座11、柔性薄膜平面矩阵压力传感器12、电阻绝缘层13和介电吸附层14，柔性薄膜平面矩阵压力传感器12设置在绝缘底座11上，电阻绝缘层13设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器12上，介电吸附层14设置在电阻绝缘层13上，下静电吸盘5与上静电吸盘4配合，能够更好的吸附原材料，进而利于提高贴合质量。
实施例3
参见图1-图3，一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，包括驱动机构1、电脑2、真空腔室3、上静电吸盘4、下静电吸盘5、上静电吸盘控制器6和下静电吸盘控制器7，所述真空腔室3上设置有第一真空馈通法兰8、第二真空馈通法兰9和第三真空馈通法兰10，第一真空馈通法兰8与上静电吸盘控制器6连接，第二真空馈通法兰9与电脑2连接，第三真空馈通法兰10与下静电吸盘控制器7连接，所述驱动机构1与上静电吸盘4连接，驱动机构1驱动上静电吸盘4作上下往复运动，所述下静电吸盘5包括绝缘底座11、柔性薄膜平面矩阵压力传感器12、电阻绝缘层13和介电吸附层14，柔性薄膜平面矩阵压力传感器12设置在绝缘底座11上，电阻绝缘层13设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器12上，介电吸附层14设置在电阻绝缘层13上。
所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，用于监测产品吸附平面内贴合过程中下静电吸盘5表面压力的变化。
进一步优选的，所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器12包括电源15、绝缘封装层16、上银电极17、压敏电阻18、下银电极19和绝缘衬底20，电源15的正极与上银电极17连接，电源15的负极与下银电极19连接，压敏电阻18位于上银电极17和下银电极19之间，上银电极17、压敏电阻18和下银电极19通过蒸镀堆叠在一起，上银电极17、压敏电阻18和下银电极19通过绝缘封装层16蒸镀封装在绝缘衬底20上。
本实施例为一较佳实施方式，柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，用于监测产品吸附平面内贴合过程中下静电吸盘5表面压力的变化，能够实时监测贴合过程中压力变化，保障贴合效果。
柔性薄膜平面矩阵压力传感器12包括电源15、绝缘封装层16、上银电极17、压敏电阻18、下银电极19和绝缘衬底20，电源15的正极与上银电极17连接，电源15的负极与下银电极19连接，压敏电阻18位于上银电极17和下银电极19之间，上银电极17、压敏电阻18和下银电极19通过蒸镀堆叠在一起，上银电极17、压敏电阻18和下银电极19通过绝缘封装层16蒸镀封装在绝缘衬底20上，能够在单位面积内形成更多的压力测量矩阵点，从而更好的表征压力变化，采用绝缘封装层16进行封装，能够有效解决断层问题，进而提高贴合效果。
实施例4
参见图1-图3，一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，包括驱动机构1、电脑2、真空腔室3、上静电吸盘4、下静电吸盘5、上静电吸盘控制器6和下静电吸盘控制器7，所述真空腔室3上设置有第一真空馈通法兰8、第二真空馈通法兰9和第三真空馈通法兰10，第一真空馈通法兰8与上静电吸盘控制器6连接，第二真空馈通法兰9与电脑2连接，第三真空馈通法兰10与下静电吸盘控制器7连接，所述驱动机构1与上静电吸盘4连接，驱动机构1驱动上静电吸盘4作上下往复运动，所述下静电吸盘5包括绝缘底座11、柔性薄膜平面矩阵压力传感器12、电阻绝缘层13和介电吸附层14，柔性薄膜平面矩阵压力传感器12设置在绝缘底座11上，电阻绝缘层13设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器12上，介电吸附层14设置在电阻绝缘层13上。
所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，用于监测产品吸附平面内贴合过程中下静电吸盘5表面压力的变化。
所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器12包括电源15、绝缘封装层16、上银电极17、压敏电阻18、下银电极19和绝缘衬底20，电源15的正极与上银电极17连接，电源15的负极与下银电极19连接，压敏电阻18位于上银电极17和下银电极19之间，上银电极17、压敏电阻18和下银电极19通过蒸镀堆叠在一起，上银电极17、压敏电阻18和下银电极19通过绝缘封装层16蒸镀封装在绝缘衬底20上。
所述驱动机构1为伺服电机。
所述介电吸附层14内设置有供电电极21。
本实施例为一较佳实施方式，在下静电吸盘5中设置介电吸附层14，介电吸附层14内设置供电电极21，能够在高压下产生静电吸附力，利于提高贴合效果。
实施例5
参见图1-图3，一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，包括驱动机构1、电脑2、真空腔室3、上静电吸盘4、下静电吸盘5、上静电吸盘控制器6和下静电吸盘控制器7，所述真空腔室3上设置有第一真空馈通法兰8、第二真空馈通法兰9和第三真空馈通法兰10，第一真空馈通法兰8与上静电吸盘控制器6连接，第二真空馈通法兰9与电脑2连接，第三真空馈通法兰10与下静电吸盘控制器7连接，所述驱动机构1与上静电吸盘4连接，驱动机构1驱动上静电吸盘4作上下往复运动，所述下静电吸盘5包括绝缘底座11、柔性薄膜平面矩阵压力传感器12、电阻绝缘层13和介电吸附层14，柔性薄膜平面矩阵压力传感器12设置在绝缘底座11上，电阻绝缘层13设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器12上，介电吸附层14设置在电阻绝缘层13上。
所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，用于监测产品吸附平面内贴合过程中下静电吸盘5表面压力的变化。
所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器12包括电源15、绝缘封装层16、上银电极17、压敏电阻18、下银电极19和绝缘衬底20，电源15的正极与上银电极17连接，电源15的负极与下银电极19连接，压敏电阻18位于上银电极17和下银电极19之间，上银电极17、压敏电阻18和下银电极19通过蒸镀堆叠在一起，上银电极17、压敏电阻18和下银电极19通过绝缘封装层16蒸镀封装在绝缘衬底20上。
所述驱动机构1为气缸。
更进一步优选的，所述介电吸附层14内设置有供电电极21。
所述绝缘底座11上设置有薄膜胶，柔性薄膜平面矩阵压力传感器12通过薄膜胶粘接在绝缘底座11上。
本实施例为最佳实施方式，相较于公开号为CN114823461A，公开日为2022年07月29日的中国专利文献，采用物理气相沉积结合蚀刻产生电极图案的方式来生产电极层而言，本发明通过加热蒸镀沉积的方式，在下静电吸盘5中集成柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，能够降低生产成本，且对环境更加友好。
本发明的工作原理如下：
在真空贴合中，采用上静电吸盘4和下静电吸盘5的双静电吸盘结构，在下静电吸盘5中集成柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，贴合时，上静电吸盘4和下静电吸盘5吸附需要贴合的材料，通过驱动机构1驱动上静电吸盘4下降去贴合下静电吸盘5吸附的材料，贴合过程中，贴合区域的贴合压力通过柔性薄膜平面矩阵压力传感器12实时显示在电脑2上，实现对贴合工艺的实时监控，通过对数据的处理进而判断贴合效果。
本发明加热蒸镀沉积过程如下：
在真空腔室3中，将绝缘衬底20朝下，通过真空泵进行材料加热蒸镀沉积，通过掩膜板约束材料在绝缘衬底20上的沉积图案，通过套掩膜板和多次蒸镀形成柔性薄膜平面矩阵压力传感器12，通过高精度的掩膜板，能够将上银电极17和下银电极19的线宽和间距做到微米量级，能够在单位面积内形成更多的压力测量矩阵点，从而更好的表征平面内的压力变化；同时采用绝缘材料进行表面封装，有效解决断层问题。
柔性薄膜平面矩阵压力传感器12的工作原理如下：
下银电极19和上银电极17的电极走向在空间上是十字交叉的，压敏电阻18在受到压力后，压敏电阻18会发生变化，在平面上，一个十字交叉点就是一个压力测量点，给所有下银电极19和上银电极17加上电压，就能够得到整个平面上所有压力测量点的压力数据，通过实时的压力数据便可绘制出在贴合平面内每个监测点的压力变化，从而得到整个贴合平面内的压力分布情况。当贴合过程中有异物或者贴合气泡时，贴合平面内的压力数据会出现异常，通过对整个平面上所有压力测量点均匀性的监控，就能够直接判断在贴合过程中有无贴合异常点。下静电吸盘5在长期使用后，整个下静电吸盘5表面的平坦度会出现变化，同理可监测下静电吸盘5表面的平坦度，进一步提高产品生产的良率。
Claims (6)
1.一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，包括驱动机构（1）和电脑（2），其特征在于：还包括真空腔室（3）、上静电吸盘（4）、下静电吸盘（5）、上静电吸盘控制器（6）和下静电吸盘控制器（7），所述真空腔室（3）上设置有第一真空馈通法兰（8）、第二真空馈通法兰（9）和第三真空馈通法兰（10），第一真空馈通法兰（8）与上静电吸盘控制器（6）连接，第二真空馈通法兰（9）与电脑（2）连接，第三真空馈通法兰（10）与下静电吸盘控制器（7）连接，所述驱动机构（1）与上静电吸盘（4）连接，驱动机构（1）驱动上静电吸盘（4）作上下往复运动，所述下静电吸盘（5）包括绝缘底座（11）、柔性薄膜平面矩阵压力传感器（12）、电阻绝缘层（13）和介电吸附层（14），柔性薄膜平面矩阵压力传感器（12）设置在绝缘底座（11）上，电阻绝缘层（13）设置在柔性薄膜平面矩阵压力传感器（12）上，介电吸附层（14）设置在电阻绝缘层（13）上。
2.根据权利要求1所述的一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，其特征在于：所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器（12），用于监测产品吸附平面内贴合过程中下静电吸盘（5）表面压力的变化。
3.根据权利要求1所述的一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，其特征在于：所述柔性薄膜平面矩阵压力传感器（12）包括电源（15）、绝缘封装层（16）、上银电极（17）、压敏电阻（18）、下银电极（19）和绝缘衬底（20），电源（15）的正极与上银电极（17）连接，电源（15）的负极与下银电极（19）连接，压敏电阻（18）位于上银电极（17）和下银电极（19）之间，上银电极（17）、压敏电阻（18）和下银电极（19）通过蒸镀堆叠在一起，上银电极（17）、压敏电阻（18）和下银电极（19）通过绝缘封装层（16）蒸镀封装在绝缘衬底（20）上。
4.根据权利要求1所述的一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，其特征在于：所述驱动机构（1）为伺服电机或气缸。
5.根据权利要求1所述的一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，其特征在于：所述介电吸附层（14）内设置有供电电极（21）。
6.根据权利要求1所述的一种可实时监测贴合压力和平面度的静电吸盘系统，其特征在于：所述绝缘底座（11）上设置有薄膜胶，柔性薄膜平面矩阵压力传感器（12）通过薄膜胶粘接在绝缘底座（11）上。
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