TW202344373A - 凹面貼合方法 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種凹面貼合方法，適用於將薄膜貼合於基材之凹面，配置有第一治具和第二治具，第一治具具有呈平面的端部，第二治具具有適配於凹面之凸面，先進行第一預成型製程，以第一治具之端部壓印於薄膜表面，使薄膜表面拉伸形成具有平面之凹部，再進行第二預成型製程，以第二治具之凸面壓印於薄膜之凹部，使薄膜之凹部拉伸形成為符合凹面之形狀，最後，將薄膜之凹部貼合於基材之凹面上；本發明藉由在貼合製程之前加入兩道預成型製程，可以大幅減少薄膜中心處的總應變量。
Description
本發明有關於貼合技術領域，特別是指一種可分散貼合應變的凹面貼合方法。
目前顯示面板的市場趨勢為往非平面、具曲面的產品發展，相關供應鏈也已經開始發展3D曲面產品的各種成型技術研發，而貼合技術是顯示面板製程中相當重要的一環，如何確保產品的貼合良率也是許多面板業者苦思突破的瓶頸。
在3D曲面產品的貼合工藝中，通常凹面貼合較為關鍵，直接影響貼合效率和貼合品質。熱塑成型是將熱塑性材料加熱至軟化，在壓力環境下，採用適當的模具或治具進行加工，而使其成為製品的一種成型方法。目前使用熱塑成型將薄膜與基材進行凹面貼合時，為了消除薄膜之內部殘留應力，通常是於貼合製程前加入一道凸面預成型製程。如第1A圖至第1B圖所示，在加壓加熱條件下，先採用適配於基材40之凹面41的凸面治具1，使薄膜10預先成型為接近基材40之凹面41的形狀，再對於薄膜10與基材40執行貼合作業，使薄膜10與基材40結合再一起。但在經過凸面預成型和凹面貼合的兩道製程後，往往會導致薄膜10的中心處所產生的總應變量過高，可能會影響到薄膜10材料的光學性質，降低生產良率。為此，在預成型時可利用伸縮機構先將凸面治具1頂出，以縮短凸面治具1與薄膜10的距離，接著再加壓時可減少薄膜10的拉伸量。然而，即使加入了伸縮機構，薄膜10在預成型後的應變量還是偏高，且應變最高值會落在薄膜10的中心區域。
是以，要如何對於凹面貼合方法進行改良，來解決上述先前技術之各種缺失，即為從事此行業相關業者所亟欲研發的課題。
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種凹面貼合方法，藉由在貼合製程之前加入兩道預成型製程，可以大幅減少薄膜中心的總應變量，進而達到提升貼合製程良率的目的。
為達上述之目的，本發明提供一種凹面貼合方法，其可適用於將一薄膜貼合於一基材之凹面上，其步驟包含：首先，提供前述薄膜；然後，提供一第一治具，第一治具具有呈平面的端部，進行第一預成型製程，以第一治具之端部壓印於薄膜表面，使薄膜表面拉伸形成具有平面之凹部；接著，提供一第二治具，第二治具具有適配於凹面之凸面，進行第二預成型製程，以第二治具之凸面壓印於薄膜之凹部，使薄膜之凹部拉伸形成為符合前述基材之凹面的形狀；最後，提供前述基材，將薄膜之凹部貼合於基材之凹面上。
根據本發明之實施例，前述第一預成型製程更包含使得薄膜軟化的加熱步驟以及對於薄膜加壓的步驟。
根據本發明之實施例，前述第二預成型製程更包含使得薄膜軟化的加熱步驟以及對於薄膜加壓的步驟。
根據本發明之實施例，前述基材是以離子蝕刻的方式來形成此些溝槽。
根據本發明之實施例，前述薄膜之凹部貼合於基材之凹面的同時，更包含對薄膜進行加熱的步驟以及對於薄膜加壓的步驟，直到薄膜之凹部和基材之凹面完全貼合。
根據本發明之實施例，前述薄膜之凹部和基材之凹面完全貼合後，更包含對薄膜進行冷卻的步驟。
根據本發明之實施例，前述薄膜為高分子薄膜、金屬氧化物薄膜或納米溶膠薄膜。
根據本發明之實施例，前述薄膜貼合於凹面的一面包括一光學膠層。
根據本發明之實施例，前述光學膠層為壓力敏感性光學膠層或熱敏感性光學膠層。
根據本發明之實施例，前述基材為透明基材。
根據本發明之實施例，前述基材為塑料或玻璃。
與先前技術相比，本發明具有以下優勢：
（1） 本發明突破現有凹面貼合方法於薄膜中心造成總應變量過高的現象，進而導致產品性能及製程良率降低的問題。
（2） 本發明在貼合製程之前先進行兩道預成型製程，可降低貼合製程中的拉伸量，同時可降低薄膜貼合於基材之凹面後所產生的總應變量，且不會影響薄膜材料的光學性質，從而提升整體良率和產能。
以上所述僅能用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面將結合本發明實施例中的圖式，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明，例如器件的結構、材料、處理工藝和技術，以便更清楚地理解本發明。然而，應瞭解到的是，這些實務上的細節不應用以限制本發明，也就是說，在本發明的實施方式中，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
必須說明的是，在本發明涉及“第一”、“第二”等的描述僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互任意組合，但是必須是以本領域具有通常知識者能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護範圍之內。
正如先前技術所描述的，目前習知的凹面貼合方法會於薄膜中心處造成總應變量過高的現象，進而導致產品性能及製程良率降低的問題。為了解決上述技術問題，本發明的基本思想是提供一種可分散貼合應變的凹面貼合方法，透過採用二道預成型製程再進行貼合製程，而可於薄膜貼合至基材的凹面後，使得薄膜中心產生的總應變量有所降低。
請參照第2圖，其為本發明之實施例所提供的凹面貼合方法之流程圖；同時，請參照第3A圖至第3B圖，其繪示本發明之實施例所提供的凹面貼合方法中第一預成型製程的薄膜成型過程；請參照第4A圖至第4B圖，其繪示發明之實施例所提供的凹面貼合方法中第二預成型製程的薄膜成型過程；請參照第5圖，其繪示本發明之實施例所提供的凹面貼合方法中薄膜與基材凹面貼合製程。
本發明所提供的凹面貼合方法適用於將薄膜貼合於基材之凹面。本發明所使用的基材具有用於與薄膜進行貼合的待貼合面，此待貼合面為凹面。本發明實施例中，基材的材質可為透明基材，例如塑料或玻璃。本發明實施例中，薄膜之材質可為高分子薄膜、金屬氧化物薄膜或納米溶膠薄膜，且薄膜的一面形成有光學膠層，光學膠層可為壓力敏感性光學膠層或熱敏感性光學膠層。本發明可進一步應用於各種3D曲面產品上，例如為平板電腦、智慧型手機、筆記型電腦、桌上型電腦、電視、衛星導航、車上顯示器、航空用顯示器或可攜式DVD放影機等電子裝置。以下詳細說明本發明實施例的凹面貼合方法中的各個步驟。
首先，見步驟S10，如第3A圖所示，提供前述之薄膜10。
接著，見步驟S20，提供一第一治具20，第一治具20具有呈平面的一端部21，如第3B圖所示，進行第一預成型製程，以第一治具20的端部21壓印於薄膜10表面，使薄膜10表面拉伸變形，由於第一治具20的端部21形狀呈平面，薄膜10表面會隨著第一治具20之端部21形狀拉伸而形成具有一平面12之一凹部11。
然後，見步驟S30，如第4A圖所示，提供一第二治具30，第二治具30具有適配於基材40之凹面41（見第5圖）的一凸面31，如第4B圖所示，進行第二預成型製程，以第二治具30之凸面31壓印於薄膜10之凹部11，使薄膜10之凹部11拉伸變形，由於第二治具30之凸面31形狀類似於基材40之凹面41形狀，使得薄膜10之凹部11隨著第二治具30之凸面31形狀拉伸後，薄膜10之凹部11會形成為符合基材40之凹面41的形狀。
接續，見步驟S40，如第5圖所示，提供前述基材40，將薄膜10之凹部11貼合於基材40之凹面41上，來得到薄膜10和基材40彼此結合的凹面貼合結構。
在步驟S20中，本發明實施例於進行第一預成型製程時，可包含使得薄膜10軟化的加熱步驟以及對於薄膜10加壓的步驟；一般是在正壓條件下，施加正壓時間為10秒，加熱過程升溫速度固定，將薄膜10均勻加熱至120℃，加熱時間為30秒。在步驟S30中，本發明實施例於進行第二預成型製程時，同樣可包含使得薄膜10軟化的加熱步驟以及對於薄膜10加壓的步驟；一般是在正壓條件下，施加正壓時間為10秒，加熱過程升溫速度固定，將薄膜10均勻加熱至120℃，加熱時間為30秒。本發明實施例在第一預成型製程結束後，到第二預成型製程開始前，有需要將薄膜10轉移的時間，其轉移時間約落在2分鐘。在步驟S40中，本發明實施例在將薄膜10之凹部11貼合於基材40之凹面41的同時，也可包含對薄膜10進行加熱的步驟以及對於薄膜10加壓的步驟，直到薄膜10之凹部11和基材40之凹面41完全貼合，且進一步在薄膜10之凹部11和基材40之凹面41完全貼合後，可包含對薄膜10進行冷卻的步驟；一般是在正壓條件下，施加正壓時間為10秒，加熱過程升溫速度固定，將薄膜10均勻加熱至120℃，加熱時間為30秒。本發明實施例在第二預成型製程結束後，到貼合製程開始前，也有需要將薄膜10轉移的時間，其轉移時間約落在2分鐘。而上述的加熱步驟所使用的加熱溫度需要根據薄膜10的材料來決定，通常加熱溫度必須超過薄膜10材料的玻璃轉換溫度（Tg點），使得薄膜10的塑型與貼合能夠較為完整。上述的加熱步驟是藉由一加熱裝置50對於薄膜10提供熱能來實現，此加熱裝置50可例如為紅外線加熱裝置，並在加熱裝置50停機之後開始進行冷卻步驟。
本發明實施例中，第一治具20和第二治具30的外型差別只在於第一治具20的端部21呈現為平面，第二治具30則為凸面31，在實際應用上，可以簡單地藉由將第二治具30的凸面31底部截切來去掉一段高度，以形成具有一個平面的第一治具20。當然，第一治具20也可以透過其他製作方式來得到，可視實際的設計需求做適當的變化，故本發明不以此為限，只要可令第一治具20的端部21為平面以達到分散貼合應變的作用即可。
根據本發明所提供的凹面貼合方法，乃利用第一預成型製程將薄膜10初步塑形，將薄膜10先形成具有平面12的凹部11，使得應變會分散在薄膜10周圍而不會集中在中心處，再利用第二預成型製程將薄膜10之凹部11壓印成為類似基材40之凹面41的形狀，後續，再進行薄膜10與基材40結合的貼合製程。由於薄膜10在第二預成型製程後，整體外型已與基材40相似，薄膜10和基材40的間距也相當接近（見第5圖）；也就是薄膜10的貼合面與基材40的待貼合面之間，兩者外型相似，間距相近。因此在貼合製程中，由於薄膜10和基材40的間距變小，薄膜10的拉伸量會比傳統的凹面貼合方法來得少，產生的應變數值也會相對較低。
以下結合熱應力模擬分析試驗的內容對本發明作進一步詳細說明及功效之驗證，但不應將其理解為對本發明保護範圍的限制。
請參照第6圖，其為未經過預成型製程的傳統凹面貼合方法所得到的薄膜之熱應力分佈圖，圖中顯示薄膜中心的應變值為0.104。經由模擬計算分析，傳統凹面貼合方法未經過預成型製程而直接進行貼合時，薄膜中心的總應變量為10.4％。請參照第7A圖至第7B圖，其為先前技術中包含一道預成型製程的凹面貼合方法所得到的薄膜之熱應力分佈圖；其中，第7A圖為薄膜進行預成型製程後的熱應力分佈圖，圖中顯示薄膜中心的應變值為0.078；第7B圖為薄膜經過預成型和貼合製程後的熱應力分佈圖，圖中顯示薄膜中心的應變值為0.022。經由模擬計算分析，先前技術的凹面貼合方法是經過一道預成型製程然後再進行貼合，薄膜中心的總應變量為10％。請參照第8A圖至第8C圖，其為本發明之實施例的凹面貼合方法所得到的薄膜之熱應力分佈圖；其中，第8A圖為薄膜進行一道預成型製程後的熱應力分佈圖，圖中顯示薄膜中心的應變值為0.032；第8B圖為薄膜經過兩道預成型製程後的熱應力分佈圖，圖中顯示薄膜中心的應變值為0.027；第8C圖為薄膜經過兩道預成型製程和貼合製程後的熱應力分佈圖，圖中顯示薄膜中心的應變值為0.022。經由模擬計算分析，本實施例的凹面貼合方法是經過兩道預成型製程然後再進行貼合，薄膜中心的總應變量為8.1％。透過上述模擬結果可以得知，本發明之實施例的凹面貼合方法設計兩道預成型製程，可將薄膜中心的總應變量由只進行貼合的傳統方法的10.4％、只經過一道預成型製程的先前技術的10％，大幅降低至8.1％，換而言之，本發明可以有效地降低薄膜中心的總應變量。
又，如上面所驗證的結果，就只進行貼合的傳統方法以及只進行一道預成型製程和貼合製程的先前技術而言，其薄膜中心的總應變量分別為10.4％和10％，而當薄膜貼合後所產生的總應變量超過9％時，已經影響薄膜材料本身的光學性質，對於後續應用於光學元件會有光學成像的問題，可能導致各層焦距無法集中或是有雜散光等現象，而降低對比和成像品質。相較之下，本發明之實施例進行兩道預成型製程和貼合製程後，薄膜中心的總應變量僅為8.1％，遠低於9％之標準，不會影響薄膜材料的光學性質，可提高光學產品應用的可靠性。
綜上所述，根據本發明所提供的凹面貼合方法，其適用於將薄膜貼合於基材之凹面，可以克服現有凹面貼合方法於薄膜中心造成總應變量過高的現象，而導致產品性能及製程良率降低的問題。根據本發明所提供的凹面貼合方法，藉由在貼合製程之前加入兩道預成型製程，其中先於第一預成型製程中，利用第一治具具有呈平面的端部，將薄膜初步塑形為具有平面之凹部，再於第二預成型製程中，利用第二治具具有適配於凹面之凸面，使薄膜之凹部形成為符合基材之凹面的形狀，後續再進行薄膜之凹部貼合於基材之凹面的貼合製程。藉此，本發明可以達到降低貼合製程中的拉伸量，同時可降低薄膜貼合於凹面後所產生的總應變量，且不會薄膜材料的光學性質，從而提升整體良率和產能。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
1:凸面治具
10:薄膜
11:凹部
12:平面
20:第一治具
21:端部
30:第二治具
31:凸面
40:基材
41:凹面
50:加熱裝置
S10:步驟
S20:步驟
S30:步驟
S40:步驟
第1A圖至第1B圖為一種先前技術的凹面貼合方法中薄膜成型與貼合製程之示意圖。
第2圖為本發明之實施例所提供的凹面貼合方法之流程圖。
第3A圖至第3B圖為本發明之實施例所提供的凹面貼合方法中第一預成型製程的薄膜成型過程之示意圖。
第4A圖至第4B圖本發明之實施例所提供的凹面貼合方法中第二預成型製程的薄膜成型過程之示意圖。
第5圖為本發明之實施例所提供的凹面貼合方法中薄膜與基材凹面貼合製程之示意圖。
第6圖為未經過預成型製程的傳統凹面貼合方法所得到的薄膜之熱應力分佈圖。
第7A圖至第7B圖為先前技術中包含一道預成型製程的凹面貼合方法所得到的薄膜之熱應力分佈圖；其中，第7A圖為薄膜進行預成型製程後的熱應力分佈圖，第7B圖為薄膜經過預成型和貼合製程後的熱應力分佈圖。
第8A圖至第8C圖為本發明之實施例的凹面貼合方法所得到的薄膜之熱應力分佈圖；其中，第8A圖為薄膜進行一道預成型製程後的熱應力分佈圖，第8B圖為薄膜經過兩道預成型製程後的熱應力分佈圖，第8C圖為薄膜經過兩道預成型製程和貼合製程後的熱應力分佈圖。
S10:步驟
S20:步驟
S30:步驟
S40:步驟
Claims (10)
- 一種凹面貼合方法，適用於將一薄膜貼合於一基材之凹面，該凹面貼合方法包含有下列步驟： （1） 提供該薄膜； （2） 提供一第一治具，該第一治具具有呈平面的一端部，進行一第一預成型製程，以該第一治具之該端部壓印於該薄膜表面，使該薄膜表面拉伸形成具有一平面之一凹部； （3） 提供一第二治具，該第二治具具有適配於該凹面之一凸面，進行一第二預成型製程，以該第二治具之該凸面壓印於該薄膜之該凹部，使該薄膜之該凹部拉伸形成為符合該凹面之形狀；以及 （4） 提供該基材，將該薄膜之該凹部貼合於該基材之該凹面上。
- 如請求項1所述之凹面貼合方法，其中該第一預成型製程更包含使得該薄膜軟化的加熱步驟以及對於該薄膜加壓的步驟。
- 如請求項1所述之凹面貼合方法，其中該第二預成型製程更包含使得該薄膜軟化的加熱步驟以及對於該薄膜加壓的步驟。
- 如請求項1所述之凹面貼合方法，其中該薄膜之該凹部貼合於該基材之該凹面的同時，更包含對該薄膜進行加熱的步驟以及對於該薄膜加壓的步驟，直到該薄膜之該凹部和該基材之該凹面完全貼合。
- 如請求項4所述之凹面貼合方法，其中該薄膜之該凹部和該基材之該凹面完全貼合後，更包含對該薄膜進行冷卻的步驟。
- 如請求項1所述之凹面貼合方法，其中該薄膜為高分子薄膜、金屬氧化物薄膜或納米溶膠薄膜。
- 如請求項1所述之凹面貼合方法，其中該薄膜貼合於該凹面的一面包括一光學膠層。
- 如請求項7所述之凹面貼合方法，其中該光學膠層為壓力敏感性光學膠層或熱敏感性光學膠層。
- 如請求項1所述之凹面貼合方法，其中該基材為透明基材。
- 如請求項9所述之凹面貼合方法，其中該基材為塑料或玻璃。
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