CN104955751A - 幅材引导控制单元、幅材处理设备及其操作方法 - Google Patents

幅材引导控制单元、幅材处理设备及其操作方法 Download PDF

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Abstract

提供一种用于引导幅材的幅材引导控制单元(10)。所述幅材引导控制单元(10)包括用于引导幅材的幅材引导控制单元(501)。所述幅材引导控制单元包括单个导辊(201)。所述导辊包括调整单元(310)以及两个张力测量单元(301,302)，所述张力测量单元用于测量所述导辊的第一位置(215)和第二位置(216)处幅材的张力。本公开案还提供了一种幅材处理设备，其中提供至少一个如本文所述的幅材引导控制单元(10)。如本文所用的“处理”通常可理解为“涂布”。还公开了一种用于借助所述幅材引导控件或所述幅材处理设备来引导幅材的方法。

Description

幅材引导控制单元、幅材处理设备及其操作方法
发明技术领域
本主题涉及了一种幅材引导控制单元以及一种幅材处理设备。本主题具体地涉及一种用于尤其在真空条件下补偿原料和/或卷取设施的缺陷的幅材引导控制单元。本主题具体地涉及一种用与在真空设施中涂布幅材(web)的幅材处理设备。本主题还涉及一种用于引导幅材的方法、并具体地涉及一种用于尤其在真空条件下、在幅材引导过程中补偿幅材的缺陷的方法。
发明背景
幅材处理是用于处理连续幅材的设施的重要课题。其中，处理数百米或甚至数千米的幅材的许多卷筒(coil)必须以不使幅材发生损坏、尤其是单侧的热损坏(如褶皱、脱线、撕裂等等)的方式布置并且操作。然而，例如塑料或金属箔等的幅材厚度是跨基板宽度而变化的。另外，幅材有时跨幅材宽度以不同内部张力卷绕在储卷绕轴(storage spool coil)(在本文中，也被称为“绕轴(storage spool)”)上。
在幅材处理(如幅材涂布)期间发生故障不是所期望的。这些故障可能导致整个生产完全停止和/或部分或全部的处理好的幅材退回。换句话说，幅材引导故障可能是极昂贵且耗时的。
为了避免幅材处理设备故障，在相关领域中已知的是，使幅材引导设备的每一导辊具有特定容差。以此方式，就可操控幅材厚度沿幅材宽度的高达例如0.02mm的差值。然而，在卷取长度长的设施中，引入导辊轴承公差会使设施倾斜供料，并可在卷绕***中导致对角牵拉。林外，在真空应用中，极小厚度偏差就可导致在常压下不会发生的复杂情况或故障。
此外，在现今幅材处理设备(如涂布设备)中，存在显著空间约束。另外，在许多应用中，幅材必须在幅材一侧(即，幅材或箔的涂布侧)上完全不被接触、或不受引导。因此，幅材通过幅材处理设备(如涂布设备)的路线的设计基本上受限制。这在例如涂布步骤通过涂布轮毂(drum)执行的情况下尤其如此，其中最大可为幅材路线提供360°总体转角，但该涂布轮毂就已耗费150°直至180°。
发明概要
相关领域中的问题将由根据独立权利要求所述的幅材引导控制单元、幅材处理设备以及用于引导幅材的方法而至少部分克服。
鉴于上文所述，提供一种用于引导幅材的幅材引导控制单元。所述幅材引导控制单元包括单个导辊。所述单个导辊包括：调整单元；两个张力测量单元，所述两个张力测量单元用于测量导辊的第一端部和相对于第一端部的第二端部处幅材的张力；以及数据连接，所述数据连接用于将从导辊的第一端部测量的张力以及在导辊的第二端部上测量的张力供应给控制器，用以控制调整单元。
根据本公开案另一方面，提供一种幅材处理设备，其中提供至少一个如本文所述的幅材引导控制单元。如本文所用的“处理”通常可理解为“涂布”。
根据本主题的另一方面，提供一种用于借助如本文公开的幅材引导控制单元或幅材处理设备来引导幅材的方法。所述方法包括：测量作用于导辊的第一端部和第二端部的幅材张力，从而接收张力数据；以及通过移动导辊的第一端部或第二端部来调整导辊的位置。调整基于测量到的张力数据。
本主题还涉及一种用于实行所公开的方法并且包括用于执行每个所述方法步骤的设备部分的设备。这些方法步骤可以借助硬件组件、通过适当软件编程的计算机、通过两者任何组合或以任何其他方式执行。此外，本主题还涉及使所述设备操作的方法。所述方法包括用于实行所述设备的每一功能的方法步骤。
另外方面、特征、细节和优点将通过从属权利要求、说明书和附图清楚。
附图简述
参考附图，将从本主题的典型实施方式的以下详述中清楚本主题的以上特征以及优点，在附图中：
图1示出根据本主题的幅材处理设备的实施方式的示意横截面图。
图2示出根据本主题的实施方式的幅材引导控制单元的示意横截面图。
图3示出根据本主题的实施方式的幅材引导控制单元的示意横截面图。
图4示出根据本主题的实施方式的幅材引导控制单元的示意横截面图。
图5示出根据本主题的实施方式的幅材处理设备的示意横截面图。
图6示出根据本主题的实施方式的幅材处理设备的示意横截面图。
图7示出根据本主题的实施方式的用于引导幅材的方法的流程图。
实施例详述
现将详细参考本主题的各种实施方式，这些实施方式中的一或多个实例在附图中示出。每一实例通过说明本主题的方式提供，而非意在作为本主题的限制。例如，作为一个实施方式的一部分示出或描述的特征可用于或结合其他实施方式，以便产生另一实施方式。预期的是，本主题包括了此类修改以及变化。
图1示出幅材处理设备100的实施方式，在幅材处理设备100中，包括根据本主题的幅材引导控制单元10。幅材处理设备100还可包括涂布单元(未示出)，幅材140被供料至所述涂布单元，以便涂布一或多层。另外，示出绕轴110，幅材140卷绕在所述绕轴处。通常，位于绕轴110上的幅材140尚未处理。作为对所示实施方式的替代，绕轴110可定位于幅材处理设备100内(参见例如图5和图6所示的实施方式)。根据本文所述典型实施方式，幅材处理设备100在真空条件下操作，即，在低于10毫巴或甚至低于1毫巴的条件下操作。
在图1的图示中，幅材140经由入口端口120(如第一密封件)进入幅材处理单元100。处理过的幅材150通过出口端口130(如第二密封件)被引导出幅材处理单元100，并且可绕到缠绕绕轴(wind-up spool)764上。作为对所示实施方式的替代，用于贮存处理过的幅材的缠绕绕轴可提供于幅材处理设备100内(参见例如图5和图6所示的实施方式)。因此，在实施方式中，缠绕绕轴可以在真空条件下操作。
通常，幅材处理单元包括一个、二个、三个或更多个根据本主题的幅材引导控制单元。
术语“幅材”的同义词为带、箔、柔性基板等等。通常，幅材是由薄的柔性材料的连续片材所构成。通常，幅材材料是金属、塑料、纸张等等。如本文所理解的幅材通常是三维固体物件。如本文所理解的幅材的厚度通常低于1mm，更典型地低于500μm，或甚至是低于10μm。如本文所理解，幅材通常具有至少0.5m、更典型地至少1m、或甚至至少4m的宽度。如本文所理解，幅材通常具有至少1km、25km、或甚至60km的长度。
如本文所公开的幅材引导控制单元或幅材处理设备的典型应用是高真空幅材膜沉积。例如，在这些应用中，保护膜沉积在封装基板(如薄塑料、纸张或金属箔)上。薄金属或氧化物膜可以沉积在封装基板上，以形成隔水层或隔氧层，从而保持使用这些膜的消费产品的崭新度并延长其上架寿命。如本文所公开的幅材引导控制单元或幅材处理设备的另一应用是电子产品制造领域。在应用(如电容器以及触控面板)中，可以将导电层沉积在幅材上，作为导电涂层。
根据本主题的实施方式，幅材140是从幅材供源(如幅材储卷绕轴110)而供料至幅材处理单元100。卷筒上幅材的典型长度介于500m与60km的范围内。在实施方式中，幅材是从前一幅材处理设备(未示出)而供料至当前幅材处理设备。一般而言，且不限于当前实施方式，二个、三个或更多个如本文所公开的幅材处理设备可彼此相邻设置，使得幅材被连续地引导穿过所有这些幅材处理设备。
并不限于任何实施方式，典型引导速度介于0.01米/分钟与20米/秒(m/s)的范围内。在幅材处理单元100中可以执行不同处理步骤，如清洁、涂布(尤其是溅镀)、冷却、加热、或幅材的构造。
在幅材已在幅材处理单元100中处理好后，处理过的幅材150在出口端口130处离开幅材处理单元100。处理过的幅材150可供料至第二处理单元，或被引导出以进行储存，如图1所示通过缠绕绕轴764储存。值得注意的是，如本文所述的幅材处理单元、幅材处理设备以及方法尤其允许以直行方式将幅材缠绕到绕轴上，由此避免缠绕绕轴上的不对称层堆叠。
如本文所述的幅材引导控制单元和幅材处理设备可用于在各种应用中引导幅材。如本文所述的幅材处理设备尤其适于涂布幅材，如金属幅材(尤其是铝幅材)和薄的塑料幅材。在上下文中的薄的幅材意在被理解为具有介于1μm与200μm之间的厚度，尤其是介于30μm与140μm之间的厚度。
图2示出本主题的幅材引导控制单元10的实施方式的横截面图。幅材引导控制单元10包括单个导辊201。导辊201通常固定到轴215上。如本文所使用，术语“轴”应当包括导辊201的任何支撑件，该支撑件可为可旋转的(即，在严格意义上的轴)或可构成导辊旋转所围绕的静态轴线。值得注意的是，本文所有实施方式中描述的单个导辊是“单个”的，在这个意义上将，幅材引导控制单元在无来自其他导辊(例如，该幅材处理设备的其他导辊)处测量的另外数据的输入的情况下，提供对幅材引导的调整。即，如本文所述的调整仅仅基于单个导辊处测量的张力数据。如本文所述的幅材引导控制单元可在没有用于提供测量数据或调整幅材的第二导辊(可如现有幅材引导控制单元中已知的那样)的情况下操作。
幅材140是由导辊201引导。幅材通常可为未处理的，或已经历一或多个处理步骤。具体地讲，本主题的幅材引导控制单元不仅限于幅材处理设备中的实施方案。例如，幅材引导控制单元也可实施于需要运输幅材的制造工厂。
根据本公开案多个方面，导辊被配备有两个幅材张力测量单元(即，第一幅材张力测量单元301和第二幅材张力测量单元302)，如张力传感器(未示出)。张力传感器可以是压阻或压电张力传感器。或者，该传感器可配备有霍尔元件或电容器，以便确定张力。根据一些实施方式，幅材张力控制单元设有甚至多于两个幅材张力测量单元，并且因此还可任选具有多于两个的传感器。
根据典型实施方式，第一幅材张力测量单元提供在第一位置处，并且第二幅材张力测量单元提供在第二位置处。在实施方式中，第一幅材张力测量单元设在导辊的第一端部处，而第二幅材张力测量单元则设在导辊的第二端部处，如在导辊的相对端部处。关于辊的术语“端部”应理解为在轴向方向上，即，正好位于或接近于导辊或其轴的端部的位置处。为了清楚，第一端部在图2至图4中以参考数字401来明确指出，第二端部在图2至图4中以参考数字402来明确指出。
这个实施方式在图2中示意性地示出，其中第一幅材张力测量单元301定位于导辊201的第一端部，并且第二幅材张力测量单元302定位于导辊201的第二端部，即，定位于第一侧的相对端部(在轴向方向上)。
出于描述目的，导辊201被示出为安装在框架320上。框架320可为能够支撑幅材引导控制单元10的任何单元。具体地讲，可幅材引导控制单元可以设有一或多个轴承(未示出)。通常，轴承定位于幅材引导控制单元10与框架320之间，以便使轴215的旋转移动与框架脱离。值得注意的是，导辊两侧上的框架320可能但不一定属于一体框架。
幅材张力测量单元301、302可同轴定位于导辊201的轴215上。幅材张力测量单元可替代地定位于且嵌入到导辊201中。
如本文所述的幅材张力测量单元通常被配置成测量作用于导辊的张力。张力是由受引导的幅材造成。通过测量导辊两侧上的张力，并且因此测量幅材两侧上的张力，就可测量出张力差。基于测量到的数据，就可进行适当调整。
用于本主题的导辊的典型直径是介于65mm与300mm之间。通常，幅材张力测量单元适于测量介于0N/m与1000N/m之间的张力。
使用调整单元310来调整导辊的对准。调整单元通常放在导辊的第一位置或第二位置。例如，调整单元可被放在导辊201的第一端部401或第二端部402。例如，如图2示例性地示出，调整单元310可放在与幅材张力测量单元相邻的位置处。提供两个调整单元(未示出)也是可能的，通常各自位于导辊的第一位置和第二位置，如各自在导辊的一个端部上。
原则上，调整单元可应用于导辊为避免作用于幅材上的横向张力所需要的对准。通常，本主题的幅材引导控制单元10对于补偿导辊201处的、以及因此位于导辊201后的所有设备上的不同卷绕强度。不同卷绕强度最通常是由于幅材沿其宽度的不同厚度所造成的。这通常会导致倾斜供料，并且连带造成导辊与幅材之间接触发生变化，这种接触变化可能伴随发热(thermal complication)。
在本主题的一些实施方式中，导辊201是冷却辊或加热辊。通常，在导辊201的下游和/或上游存在另外的辊，这些另外的辊在图5和图6的实施方式中示意性地示出。其他处理步骤(如清洁或涂布)可在导辊201之前(即，上游)或之后(即，下游)进行。
并不限于本公开案的任何实施方式，张力测量单元测量到的张力数据用于通过移动导辊的一个端部来调整导辊对准。由此，改变导辊的相较于水平方向和竖直方向中的一或多者的对准。如果在导辊的一个端部仅仅设有一个调整单元，那么该导辊的另一端部保持处于恒定位置。
导辊通常在一个维度上移动，该维度对应于幅材张力造成的力作用于导辊的轴上时所处的维度。在本文中，特征“在一个维度上移动”或“在一个维度上测量”分别应指在一个方向上和/或其相反方向上的移动或测量。例如，图4中的双头箭头(以数字350来指示)描述一个维度。在本文所述许多实施方式中，张力是在导辊移动时的相同维度上测量的。
可提供控制器，用以控制幅材引导控制单元。具体地讲，可提供控制器，用以进行一或多项以下任务：接收测量到的张力数据、估计测量到的张力数据、针对导辊应当如何对准进行计算、将数据储存到存储器或从存储器检索数据、控制调整单元(如通过控制用于移动导辊的一个端部的电机来控制调整单元)。
图3示出确切说明控制器501的此类实施方式。值得注意的是，如参考图3所述的控制器也可提供于本文所述所有其他实施方式中。第一张力测量单元301测量到的在导辊201的一个端部上的张力数据以及第二张力测量单元302测量到的在导辊201的相对端部上的张力数据经由数据连接(如直接数据线(点对点)或数据总线)供应至控制器501。数据还可经由无线技术供应。
根据可与本文所述其他实施方式相结合的实施方式，控制器501可为单独装置(如图3所示)，如包括CPU并可能包括数据存储器，尤其是个人计算机。或者，该控制器可集成到张力测量单元301、302的一或二者中，或集成到调整单元310中。还可以将控制器实施在幅材处理设备的主要控件中，如由主要控件中运行的相应程序或软件来实施。即，可使用现有幅材处理设备的现有设备实施本主题的幅材引导控制单元所进行的控制。
如上提出，数据连接330可用来将来自张力测量单元301和/或调整单元310的信息传送至外部接口。通常，这个接口包括处理来自测量单元和/或一或多个调整单元的数据的个人计算机。另外，接口也可包括模拟前板，所述模拟前板包括不同元件，用以调谐调整单元310，即，使用不同的电位计、刻度盘、开关和显示器来对调整元件310进行调整。另外，接口还可包括数字装置，包括数字键盘、图形显示、文字命令、或图形用户界面。通常，所有这些接口包括不同特征，如控制器功能、***校准、环境条件补偿、或对来自张力测量单元301、302或调整单元310的波形的获取和记录。
数据连接330通常用于例如经由控制器501将来自测量单元301、302的信息传送到调整单元310。调整单元310接收关于导辊应当如何被调整的信息。在最简单的实施方案(实例1)中，信息被限制为关于到底是否应当进行调整、以及如果调整则应在哪个方向上调整的信号。调整单元使导辊的相应端部在这个方向上移动，直到信号改变为“不移动”信号、或改变为指示调整单元使导辊再沿相反方向移动的信号。然而，在一个实施方案中，调整单元更为复杂。例如(实例2)，调整单元可接收关于在导辊两侧之间的张力差的信息，并且调整单元发起该导辊的相应移动，直到张力均衡。
如前所述，幅材引导控制单元一般也有可能包括两个调整单元，其中一个定位于导辊的第一位置，而另一个定位于导辊的第二位置。通常，每一调整单元可定位于导辊的任一端部处。在这种情况下，两个调整单元被配置成接收张力数据(例如，像是先前实例2那样)或调整信息(例如，像是先前实例1那样)。
为了连接数据连接330，使用不同端口类型。通常，当使用串行通信时，端口为RS232、RS422、RS485、或通用串行总线(USB)端口。通常，当要求在数据连接330与计算机之间的通信时，使用并行通信装置。最常使用的并行通信装置为DB-25、Centronics 36、SPP、EPP、或ECP并行端部口。数据连接330可用于使调整单元310与晶体管-晶体管逻辑(TTL)或可编程逻辑控制器(PLC)兼容。另外，数据连接330可用来将一或多个张力测量单元301、302和/或调整单元310与一网络连接。
根据本主题的实施方式，作用于轴215的两侧上的张力分开获取。所获取的数据将被处理并发送至导辊201中的调整单元310。调整单元310在导辊201的一个端部调整轴的轴线位置。由此，调整导辊的轴215的取向。调整单元310操作以便均衡导辊201两侧测量到的张力。
图4示出本主题的幅材引导控制单元10的另一实施方式的示意横截面图。在整个本公开案中，相同参考数字用以指示相同对象。调整单元310示为包括用于移动导辊的一个端部的致动器311，如电机。值得注意的是，这不限于图4的实施方式，并且本文所述所有实施方式中的一或多个调整单元都可以设有致动器。例如，电机可为线性电机。如箭头350所指示，电机能够使得导辊端部就此页面所示角度而言上下移动。
根据不限于图4的实施方式的典型实施方式，调整单元的移动方向是对应于张力测量单元的测量方向。即，如图4所示，测量单元301、302通常被配置成在一个方向上测量导辊处的张力，所述方法与调整单元被配置来移动导辊的方向相同。例如，在图4的实施方式中，箭头350所指示的方向可对应于调整单元310的移动方向和张力测量单元301、302的测量方向两者。
在本主题的调整单元中可以使用不同种类电机。通常，用于调整的致动器是电动机或液压电机中的任一者。轨道(未示出)或类似的结构可设在框架320上，调整单元引导沿着轨道或类似的结构移动导辊的相应侧(各侧)。
在本主题的典型实施方式中，幅材张力测量单元包括变换器和/或应变计。通常，变换器包括梁(beam)，梁响应于变化张力而伸长或压缩。应变计会测量电阻上的对应变化。通常，应变计进行的测量被放大并转换成电压或电流，以进一步处理。
一般来说，幅材张力测量单元将模拟或数字前端包封起来，以进一步处理张力测量。通常，幅材张力测量单元使用以下不同选择安装在导辊中：即，介于轴台(pillowblock)之间、借助悬臂托架、使用固定单元(如凸缘或夹子)、使用螺柱或将螺柱拧入导辊的穿孔中。
图5示出幅材处理设备100(如涂布设备)的一个实例。术语“涂布”和“沉积”在本文中被用作同义词。并不限于这个实施方式，幅材处理设备一般可配置成容纳幅材储卷绕轴，正如图5的实施方式所示并由参考数字110指示。根据可与本文所述其他实施方式相结合的一些实施方式，要处理的幅材可与***层(interleaf)706一起提供在储卷绕轴110上。由此，该***层可提供于幅材的相邻层之间，使得幅材的一个层能够不用再与在储卷绕轴110上的柔性基板的相邻层接触。幅材140如由箭头108所示基板移动方向指示的那样从绕轴110展开。当将幅材140从储卷绕轴110展开时，***层706缠绕于***层辊766上。
幅材140经由辊104并在涂布单元510每侧经由如本文所述的一个幅材引导控制单元10引导。涂布单元一般可为涂布轮毂，这不限于图5的实施方式。根据实施方式，在幅材处理设备100中可提供有两个或更多个辊104和/或一个、两个或更多个根据本主题的幅材引导控制单元10，例如，提供在涂布单元510的每侧。值得注意的是，幅材处理设备100的以下设置是本主题的一个典型实施方式：在幅材处理设备100中，提供至少一个如本文所述的幅材引导控制单元，所述幅材引导控制单元定位于涂布单元的每侧(即下游和上游)。
在从幅材储卷绕轴110展开并延伸过辊104以及幅材引导控制单元10之后，幅材140随后移动穿过设在涂布轮毂510上的并对应于沉积源680的位置的沉积区域。在操作过程中，涂布轮毂510围绕轴线511旋转，使得幅材在箭头108方向上移动。
在处理后，幅材可延伸过一或多个另外幅材引导控制单元10(在图5的实施方式中，幅材只延伸过一个幅材引导控制单元)。另外，幅材可延伸过另外的辊，如图5中描绘的辊104。当图5的实施方式中的幅材涂布在那个位置处完成时，就将幅材缠绕在绕轴764上。另一个***层可从辊766’而提供于幅材140的层之间，以便避免幅材上的损坏。
幅材140可涂布有一或多层薄膜，即，一或多层通过沉积源680沉积在幅材140上。沉积步骤是在基板被引导于涂布轮毂510上的同时进行。图5所示并可提供于本文所述其他实施方式的沉积源680包括两个电极702，电极702电连接至电源(未示出)。
根据本文所述一些实施方式的沉积源680可以包括位于沉积源相对侧的两个进气口712以及在两个电极702之间的出气口714。因此，处理气体气流可从沉积源680外部而提供到沉积源的内部。应当注意，术语“进气口”是指示到沉积区域(等离子体容积或处理区域)中的气体供应，而术语“出气口”指示沉积气体从沉积区域的排气或抽离。根据典型实施方式的进气口712和出气口714是以实质上垂直于幅材传输方向的方式来布置。
如图5所示并且根据本文所述一些实施方式，幅材运输方向108是平行于气体流动方向。根据可与本文所述其他实施方式相结合的不同实施方式，可将进气口或出气口提供为气体喷管(gas lance)、气体通道、气体管路、气体通路、气体管道、导管等等。此外，可将出气口配置为从等离子体容积中抽出气体的泵的一部分。
气体分离单元121设在沉积源的至少一侧，通常设在沉积源的两侧。由此，气体分离单元的狭缝宽度可根据本文所述任何实施方式进行调整。另外，电极702相对于基板的距离也可调整。由此，就可提供气体分离单元且任选地具有电极在其中的沉积源的支撑件以调整到基板的距离。
本文所述实施方式尤其涉及用于从等离子体相将薄膜沉积至移动基板上的等离子体沉积***。幅材可在真空腔室中沿基板运输方向移动，在真空腔室中，设有用于将沉积气体转换成等离子体相并从等离子体相将薄膜沉积至移动基板上的等离子体沉积源。
如图5所示并且根据本文所述实施方式，等离子体沉积源680可提供为PECVD(等离子体增强化学气相沉积)源，具有多区电极器件，所述多区电极器件包括两个、三个或甚至更多个RF(射频)电极702，所述RF电极相对于移动幅材而布置。根据实施方式，也可提供多区域等离子体沉积源用于MF(中频)沉积。
在所示实施方式中，通过延伸过涂布轮毂510上，幅材通过两个或更多个处理区域730，这些处理区域730面向沉积源680(如溅镀源或蒸发源)布置，如图5所示。
根据实施方式，幅材处理设备可以包括多于一个涂布单元，如多于一个涂布轮毂510。可能的是，在两个或更多个涂布轮毂中的每两个间提供如本文所述的幅材引导控制单元。除此之外，或替代地，每个涂布单元(如涂布轮毂)可提供有一个、两个、三个或甚至更多个沉积源。
图5举例示出三个气体分离单元121。气体分离单元121一般可形成有两个处理区域730(如图5的实例中那样)或更多个处理区域，并有可能在幅材处理设备100中形成另外区域。根据可与本文所述其他实施方式相结合的典型实施方式，这些处理区域以及另外区域中的每一区域可独立于彼此进行抽气。每一处理区域和/或每一另外区域可独立地根据所需处理条件例如通过一或多个真空泵(未示出)进行抽气。
图6示出另一幅材处理设备100，如沉积设备。柔性基板140由定位于幅材处理设备内的储卷绕轴110提供。如前所述，要处理的柔性基板可与***层706一起提供在储卷绕轴上。由此，可将***层提供于柔性基板的相邻层之间，使得柔性基板的层能够不用再与在储卷绕轴764上的柔性基板的相邻层直接接触。当将幅材140从绕轴110展开时，***层706缠绕在***层辊766上。
随后，幅材140移动穿过涂布轮毂510上提供的并对应于沉积源680位置的沉积区域。幅材处理设备100另外细节可与参考图5所示的实施方式相同或相似。
在操作过程中，涂布轮毂510围绕轴线511旋转。根据图6未示出的典型实施方式，幅材可以经由一个、两个或更多个辊从储卷绕轴110而引导至涂布轮毂510，和/或从涂布轮毂510而引导至第二缠绕绕轴764，在处理基板后，基板缠绕在缠绕绕轴764上。在处理后，另外的***层可从辊766’提供于缠绕在缠绕绕轴764上的幅材140的层之间。
幅材140可涂布有一或多层薄膜，即，一或多层通过沉积源680沉积在幅材上。沉积步骤是在幅材被引导于涂布轮毂510上的同时进行。
图6所示实施方式包括一或多个根据本主题的幅材引导控制单元。例如，根据可与本文所述所有其他实施方式相结合的一般实施方式，如图6的实施方式所示，根据本主题的幅材引导控制单元可定位于储卷绕轴与涂布单元(如涂布轮毂)之间。换句话说，幅材引导控制单元可定位于储卷绕轴下游和涂布单元(如涂布轮毂)上游。
另外或替代地，可能的是，根据本主题的幅材引导控制单元可定位于涂布单元(如涂布轮毂)与缠绕绕轴(在图6中以764指示)之间。换句话说，幅材引导控制单元可定位于涂布单元(如涂布轮毂)下游和缠绕绕轴上游。并不限于图6的实施方式，幅材引导控制单元可与外壳或框架(参见图3；图6中未示出)一起提供。
通常，可能被提供在涂布轮毂每侧上的幅材引导控制单元被配置成测量并且调整幅材张力。由此，可更佳地控制幅材运输，可控制基板于涂布轮毂上的压力，并/或能够减少或避免基板的损坏。
如图6示意性地示出的示例性实施方式所示，幅材处理设备可进一步配备有密封件，如图6中的密封件290。该密封件可以是静态密封件。通常，该密封件允许包括涂布轮毂510的涂布腔室610与可执行幅材引导、幅材缠绕和/或幅材展开的幅材处理腔室620之间压力分离。这种设置减少在将空的储卷绕轴110替换成新的储卷绕轴时所需的工作量，具体地讲，这允许将涂布腔室610保持在低压条件或真空条件，同时使得幅材处理腔室处于环境压力。值得注意的是，一般来说，密封件也可以是动态密封件，即，可在幅材移动期间操作的密封件。
根据可与本文所述所有其他实施方式相结合的实施方式，用于引导和/或局部偏离幅材的幅材引导控制单元10的导辊和/或另外的辊(如图5中的辊104)可具有为13°、典型地为15°或更大的最小绕度(enlacement)。由此，最小绕度是与绕度会随操作条件而改变的事实相关，例如，在图6的实施方式中，绕度根据在辊764和764’分别为空或填满基板时的两个运作条件发生变化。另外或替代地，鉴于空间约束，最大绕度典型地为30°、25°或甚至仅20°。
根据可与本文所述其他实施方式相结合的另外实施方式，可以提供另外幅材引导控制单元，这些另外幅材引导控制单元位于涂布轮毂的缠绕侧、涂布轮毂的展开侧，或两者上。例如，另外幅材引导控制单元可用于***层引导。
如图6进一步所示，沉积设备被布置成使得沉积源680提供在涂布轮毂的下半部。换句话说，所有沉积源整体的布置、或至少中间三个沉积源的布置被提供在涂布轮毂510的轴线511下方。由此，所产生的可能造成基板和工艺污染的颗粒因重力而保持处于沉积站中。因此，就可避免在基板上产生不想要的颗粒，并减少或甚至消除污染颗粒对幅材引导控制单元10的影响。
本文所述实施方式尤其涉及沉积设备及其操作方法。沉积源可选自由以下项组成的组：CVD源、PECVD源及PVD源。根据典型实施方案，可将设备用于制造柔性TFT显示器，并尤其可用于制造柔性TFT显示器的阻障叠层。
如上文已描述，根据本文所述实施方式的设备和方法可以包括多个可选特征、方面以及细节，这些特征、方面以及细节可替代地或组合地实施。例如，这些方法可以包括在辊上的基板的层之间提供一***层、或在展开侧接收***层。
由于涂布期间温度较高，根据本公开案的幅材引导控制单元可配置成承受至少50℃、70℃或甚至100℃的温度。幅材温度或涂布轮毂的温度可为从20℃到250℃或甚至是高达400℃。通常，基板厚度可以介于50μm到125μm之间。
图5和图6的实施方式尤其示出在幅材引导控制单元技术领域的期望，即，在空间收到约束的应用中允许张力校正。例如，在空间约束仅允许一个导辊的情况下，通过使用两个辊来进行幅材引导控制的技术实施方案是不适用的。这在幅材必须被引导成使得幅材一侧不可接触任何导辊、辊、涂布轮毂等等的情况下尤其如此。
图7示出根据本主题的实施方式的幅材引导控制单元***的信号流程图，所述幅材引导控制单元***包括基于横向张力测量的负反馈500的闭环控制器。闭环***通过使用反馈信号533的先前值和馈送至受控***作为控制器本身输出的控制信号532，来将受控***输出(例如反馈信号533)维持等于设定点534。流程图的主要元素为控制器501以及构成根据本主题的实施方式的幅材引导控制单元10的导辊201。导辊201两侧间的张力差为反馈信号533。
通常，本主题的控制器的设定点534具有零值，以便补偿对应于作用在幅材上的横向张力的张力差。因此，在本主题的典型实施方式中，控制器501的误差531确切地对应于张力差测量值，即，反馈信号533。在本主题的典型实施方式中，控制器使用调整单元310补偿误差531关于零的偏差。通常，这个误差531补偿转换成导辊201的轴215的调整(即，移动)。因此，控制信号532(例如，控制器的输出)通常对应于至调整单元的关于导辊的相应端部应移动多少的指示。
在原则上，可将不同控制方法实施于控制器501中。通常，在控制器501中实施线性控制方法，所述线性控制方法选自：比例-积分-微分(Proportional,Integral andDerivative,PID)控制、比例积分(Proportional and Integral,PI)控制、比例微分(Proportional and Derivative,PD)控制以及比例(Proportional,P)控制。然而，也可在本主题的实施方式中实施使用非线性控制的其他先进控制，例如，自适应增益(adaptivegain)、死区时间补偿、模糊逻辑、神经网络、或前馈控制。实施于本申请案中的控制器可以是与晶体管-晶体管逻辑(TTL)兼容的模拟或数字接口。通常，数字接口以离散的方式工作，在这种情况下，用于调整单元的值在某固定时间段Δt后刷新。在本主题控制器中也可存在其他特殊特，如自调谐(self-tuning)、信号计算或滤波、或内置指示器。
在说明根据本主题的实施方式的控制器的功能后，接下来将描述离散PID控制器的实施方案。给定控制步骤i处的反馈信号对应于在第一张力测量单元301处的张力测量值与第二张力测量单元302处的张力测量值之间差值。由于该控制器必须补偿作用在幅材上的横向力，因此设定点被保持为零，即，导辊201两侧张力应当相等。因此，在给定处理步骤i处，误差信号是对应于
E i = T i 301 - T i 302 .
PID控制器通过使用以下公式计算输出值Di+1：
Di+1＝Di+KpEi+Kd(Ei-Ei-1)，
其中第一项对应于控制器的积分部分，第二项对应于比例，并且第三项对应于微分部分。Kp为比例带，并且Kd为微分增益。通常，除了零之外的Di+1-Di值对应于在导辊201的一个端部的位置变化。在本主题的其他实施方式中，这对应于导辊201的调整单元310(如致动器311)操作以移动导辊201的相应端部的信号。
本说明书使用实例来公开本主题，包括最佳模式，并且还使本领域的普通技术人员能够制作和使用本主题。虽然本主题以各种具体实施方式进行描述，但是本领域的普通技术人员将认识到，可在权利要求书的精神和范围内，对本主题进行修改。具体地讲，上述实施方式的不互斥的特征可彼此结合。本主题的专利保护范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的普通技术人员所显而易见的实例。如果此类其他实例具有与权利要求书的字面语言等同的结构元件，或如果此类其他实例包括的等效结构元件与权利要求书的字面语言无实质差别，那么此类其他实例应纳入权利要求书的范围内。

Claims (14)

1.一种用于引导幅材的幅材引导控制单元，所述幅材引导控制单元包括：
单个导辊(201)，其中所述单个导辊(201)包括：
调整单元(310)；
两个张力测量单元(301,302)，所述两个张力测量单元(301,302)用于测量所述导辊(201)的第一端部和相对于所述第一端部的第二端部处所述幅材的张力；以及
数据连接，所述数据连接用于将从所述导辊(201)的所述第一端部测量的张力以及在所述导辊的所述第二端部上测量的张力供应给控制器(501)，用以控制所述调整单元(310)。
2.根据权利要求1所述的幅材引导控制单元，其特征在于，所述两个张力测量单元(301,302)包括定位于所述导辊(201)的所述第一端部的第一张力传感器以及定位于所述导辊(201)的所述第二端部的第二张力传感器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的幅材引导控制单元，其特征在于，所述调整单元(310)包括电机(311)，所述电机(311)定位于所述导辊的所述第一端部或所述第二端部以移动所述导辊(201)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的幅材引导控制单元，其特征在于，所述控制器(501)是闭环控制器。
5.根据权利要求4所述的幅材引导控制单元，其特征在于，张力数据用作变量反馈信号。
6.根据权利要求4或5所述的幅材引导控制单元，其特征在于，所述闭环包括模拟电子器件和数字电子器件的一者。
7.一种幅材处理设备，所述幅材处理设备具有根据前述权利要求中任一项所述的至少一个幅材引导控制单元。
8.根据权利要求7所述的幅材处理设备，所述幅材处理设备进一步包括用于涂布所述幅材的涂布单元(510)。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的幅材处理设备，其特征在于，至少两个幅材引导控制单元各自定位于所述涂布单元(510)的一侧。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的幅材处理设备，所述幅材处理设备进一步包括用于卷绕或展开插层(706)的辊。
11.一种借助根据权利要求1至6中任一项所述的幅材引导控制单元或根据权利要求7至10中任一项所述的幅材处理设备来引导幅材的方法，所述方法包括：
测量作用于所述导辊的所述第一端部和所述第二端部处的所述幅材的张力，从而接收张力数据；以及
通过移动所述导辊的所述第一端部或所述第二端部来调整所述导辊的位置；
其中调整基于所述测量到的张力数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，调整仅仅基于作用于所述导辊的所述第一端部的所述幅材的所述测量到的张力数据以及作用于所述导辊的所述第二端部的所述幅材的所述测量到的张力数据。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述调整是在所述导辊的所述第一端部和/或所述第二端部中的至少一者处进行。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，所述方法进一步包括基于所述测量到的张力数据来计算用于调整所述导辊的所述位置的信号，使得在调整后，两侧上所述幅材的张力是相同的。
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