弧體凹壓技術(shù)在觸摸屏貼附工藝中的研究和應(yīng)用
翟利軍。張曉寧．張博
(中國電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西太原030024l

摘要：通過對凹槽類面板的結(jié)構(gòu)樣式的研究，針對其獨(dú)特的外觀樣式，設(shè)計(jì)了弧體滾壓貼附機(jī)構(gòu)，分析了機(jī)構(gòu)的原理，對關(guān)鍵部分壓頭進(jìn)行了研究，并在實(shí)際使用中驗(yàn)證了效果。

關(guān)鍵詞：凹槽類面板；弧體滾壓貼附；機(jī)構(gòu)

中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

引言

    觸摸屏的貼附流程是觸摸屏生產(chǎn)流程中的一個重要環(huán)節(jié)，其中ITO導(dǎo)電玻璃或面板(』CON SHEET)與光學(xué)雙面膠膜(OCA FlLM)之間的貼附又是貼附流程的一個關(guān)鍵組成部分，其貼附后的精度與外觀都直接影響著后續(xù)的工藝流程。

    近年來，隨著觸摸屏技術(shù)的發(fā)展，觸摸屏面板的外觀樣式日新月益，從而對觸摸屏的貼附也提出了許多獨(dú)特的要求。“凹槽類面板”就是其中一種非常有代表性的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。觸摸屏貼片機(jī)屬于電子專用設(shè)備，主要用于玻璃基板或PET基板與光學(xué)雙面膠膜之間的緊密貼合。對于通常的玻璃基板與光學(xué)雙面膠膜貼附，我們現(xiàn)有的解決辦法是光學(xué)雙面膠膜以一定的角度、恒定的壓力在滾輪的滾壓下貼附，現(xiàn)在市場上的貼片機(jī)基本都是基于此種原理。最新出現(xiàn)的凹槽類面板，已經(jīng)突破了玻璃基板的范疇，其獨(dú)特的“凹槽”結(jié)構(gòu)樣式?jīng)Q定了滾輪式的貼片機(jī)不再適用。根據(jù)此外形結(jié)構(gòu)，結(jié)合以往傳統(tǒng)貼片機(jī)的貼附方式，我們成功研制出了弧體滾壓貼附機(jī)構(gòu)，首次創(chuàng)新地提出了“弧體凹壓”這種新技術(shù)。

 

圖1 凹槽類面板和光學(xué)雙面膠膜示意圖
 

1 弧體滾壓貼附機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

    設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是兼顧機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和良好的調(diào)節(jié)性，通過對圓弧體壓頭的精確控制，保證產(chǎn)品在貼附后的精度及無“氣泡”現(xiàn)象產(chǎn)生。

1．1確定總體結(jié)構(gòu)

    “氣泡”是所有觸摸屏貼附生產(chǎn)中較常出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，其原因主要是光學(xué)透明膠膜和面板在貼合過程中壓合載體的壓力不均勻，壓合載體與面板之間平行度不佳或壓入量不合適所造成。為了解決以上問題，我們在設(shè)計(jì)弧體滾壓貼附機(jī)構(gòu)時，充分考慮了壓力的精確控制、平行度的調(diào)整以及圓弧體壓頭的材質(zhì)，設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)如圖2所示。整個部件主要由驅(qū)動馬達(dá)、壓合氣缸、壓頭氣缸、平行度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、圓弧壓頭等幾部分構(gòu)成?；◇w滾壓貼附部件安裝在由伺服馬達(dá)+精密滾珠絲杠驅(qū)動的載臺上，壓人量可在人機(jī)界面中精確控制：壓合氣缸和壓頭氣缸的壓力單獨(dú)由兩個精密調(diào)壓閥控制：平行度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可保證在壓合過程中圓弧壓頭與面板之間的平行度。

    工作原理：面板載臺準(zhǔn)確進(jìn)入到壓合位置，壓合氣缸按照用戶設(shè)定的壓力值下壓，接著驅(qū)動馬達(dá)帶驅(qū)動馬達(dá)動整個圓弧體部件按照人機(jī)界面設(shè)定的壓入量下壓，圓弧體壓頭進(jìn)入面板殼內(nèi)：然后面板載臺運(yùn)動，壓頭氣缸隨之運(yùn)動：當(dāng)面板載臺運(yùn)動到貼附完成位置時，壓合氣缸上升，壓頭氣缸復(fù)位，同時驅(qū)動馬達(dá)復(fù)位。

    在貼附過程中，圓弧體壓頭由壓頭氣缸帶動的擺桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動，氣缸壓力一般在0．1～O．2MPa之間，以保證貼附過程的順暢：驅(qū)動馬達(dá)壓入量一般

圖2弧體滾壓貼附機(jī)構(gòu)示意圖
 

在2～4mm之間，壓合氣缸的壓力一般設(shè)定在0．25～0．35MPa之間，這樣既可以保證貼附過程不出現(xiàn)“氣泡”，又防止了由于壓入量和壓力過大而產(chǎn)生“過壓”現(xiàn)象。

1．2壓頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

    為了保證貼附過程中的壓入量以及壓力的恒定，在設(shè)計(jì)壓頭的驅(qū)動機(jī)構(gòu)時，我們在標(biāo)準(zhǔn)件的選擇上精益求精，反復(fù)論證，最終選定了如下的組合。

 

表一
 

1．3擺桿機(jī)構(gòu)的氣路控制設(shè)計(jì)

    擺桿機(jī)構(gòu)示意圖如圖3所示。

 

圖3擺桿機(jī)構(gòu)示意圖
 

    在實(shí)際使用中，擺桿機(jī)構(gòu)處于起貼結(jié)合位時，氣缸氣口B通氣，氣口A斷氣，當(dāng)擺桿機(jī)構(gòu)向著貼合結(jié)束位運(yùn)動時，由于氣口B有氣，就會產(chǎn)生較大的逆向阻力，這個逆向阻力會對面板產(chǎn)生一定的摩擦力，當(dāng)摩擦力達(dá)到一定程度時，圓弧體壓頭和面板之間會產(chǎn)生一種相對運(yùn)動，這種運(yùn)動直接造成貼附后產(chǎn)品的不良，例如“氣泡”“、偏移”等。為了消除這種逆向阻力，我們在對擺桿驅(qū)動的氣路控制設(shè)計(jì)時，對氣口A、B的通斷氣順序進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，控制流程是：當(dāng)擺桿位于起貼結(jié)合位時，氣口B通氣，A口斷氣，在擺桿即將向貼合結(jié)束位動作時，氣口B立即斷氣，此時A口亦保持?jǐn)鄽鉅顟B(tài)，擺桿處于自由無約束狀態(tài)，杜絕了貼附過程中逆向阻力的產(chǎn)生。當(dāng)擺桿動作到貼合結(jié)束位時，壓頭驅(qū)動機(jī)構(gòu)拾升，氣口B隨之通氣，擺桿重新回到起貼位。

1．4圓弧體壓頭工藝設(shè)計(jì)

    圓弧體壓頭的基板采用高強(qiáng)度鋁合金，加工表面要求較高的光潔度，弧長L和光學(xué)透明膠膜長度精確匹配。膠層材質(zhì)采用聚氨酯，厚度為2mm，采用硫化工藝與基板緊密結(jié)合在一起。硫化過程要求膠層無氣泡、雜質(zhì)等缺陷，硬度保證在邵氏A50～550之間，且膠層與基板邊緣平齊，無殘膠、漏膠、開膠等現(xiàn)象，膠層面均勻光潔。這一系列技術(shù)要求既保證了圓弧體壓頭在貼附過程中無“氣泡”出現(xiàn)，又使其具有良好的一致性和耐用性。

 

圖4 圓弧體壓頭示意圖
 

2 設(shè)計(jì)的驗(yàn)證及運(yùn)用

    我們將此弧體滾壓貼附機(jī)構(gòu)移植到現(xiàn)有成熟的觸摸屏貼片機(jī)上，成功地開發(fā)出一種新類型的貼片機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)凹槽類面板產(chǎn)品貼附設(shè)備領(lǐng)域的空白，整機(jī)性能在國內(nèi)外處于領(lǐng)先水平，現(xiàn)已批量交付用戶，設(shè)備運(yùn)行良好，得到了客戶的高度贊揚(yáng)。

3 結(jié)論

    “弧體凹壓”新貼附技術(shù)的提出，解決了“凹槽類面板”與光學(xué)透明膠膜貼附的難點(diǎn)，既保證了貼附的精度，又杜絕了“氣泡”的產(chǎn)生。設(shè)計(jì)過程中對機(jī)械精度、電氣壓力控制等問題做了分析，體現(xiàn)了機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的理念。這種新技術(shù)對其它類似外觀樣式的觸摸屏面板的貼附也同樣有著借鑒意義。隨著技術(shù)的進(jìn)步，觸摸屏面板與光學(xué)透明膠的組織結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化，而觸摸屏貼附也將隨之產(chǎn)生新的工藝，屆時必將會出現(xiàn)新的機(jī)構(gòu)、設(shè)備去適應(yīng)技術(shù)的變革。

參考文獻(xiàn)

【1】成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊【M1．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004．
【2 J祝燮權(quán)．實(shí)用五金手冊【M J．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000．
【31 SMC氣動元件(SMC樣本)【Z】．中文第五版，CAT．C01—4L
【4】靳建鼎．電子專用設(shè)備的人性化設(shè)計(jì)【J】電子工藝技術(shù)，2008，29(3)：160一63．