TWI555695B - 卷對卷設備 - Google Patents

Description

卷對卷設備

本發明是有關於一種製程設備，且特別是有關於一種卷對卷設備。

當玻璃厚度降至某一程度時可予以彎曲，形成可撓曲玻璃，其具有可彎曲及高硬度特性，可應用於電子紙（e-Paper）的平面基材、光伏模組中的保護蓋、觸控感測器的基材、固態發光元件的基材與電子器件等。

目前，可撓曲玻璃可運用卷對卷方式進行傳送。雖然可撓曲玻璃在超薄厚度下，其已具備相當程度的撓曲能力，但仍保有硬脆（brittle）的性質，可撓曲玻璃的強度可能因表面缺陷或刮痕產生應力集中，任何不穩定的輸送力量或者對可撓曲玻璃的拖拉及扭力都可能造成玻璃的破裂。在目前的卷對卷設備中，透過卷對卷製程來傳輸可撓曲玻璃，當可撓曲玻璃發生破裂時，即使傳動輪停止轉動，可撓曲玻璃也會因其撓曲性與慣性作用而繼續產生更多不可預測的損壞，並且無法鑑別最初的斷裂位置與發生原因以預防日後再次發生。

本發明之一實施例提供一種卷對卷設備，可解決破片發生時損壞擴大的問題。

本發明一實施例的卷對卷設備可包括一放料單元、一收料單元、至少一承載單元、至少一破片感測器以及至少一夾持單元。承載單元配置於放料單元與收料單元之間，並承載自放料單元移動往收料單元的一軟性基板。破片感測器用以感測軟性基板是否破片。夾持單元，在至少一破片感測器感測到軟性基板破片時夾持軟性基板。

在本發明一實施例的卷對卷設備中，夾持單元可以在軟性基板破片時夾持軟性基板，可避免破片發生後軟性基板持續前進或是搖晃而擴大損壞範圍。

為讓本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的卷對卷設備的示意圖。請參照圖1，本實施例的卷對卷設備100包括一放料單元110、一收料單元120、至少一承載單元130、至少一破片感測器140以及至少一夾持單元150。承載單元130配置於放料單元110與收料單元120之間。承載單元130係承載自放料單元110往收料單元120移動的一軟性基板50。破片感測器140可感測軟性基板50是否破片。夾持單元150可在至少一破片感測器140感測到軟性基板50破片時夾持軟性基板50。

本實施例的卷對卷設備100具有夾持單元150，一旦破片感測器140感測到軟性基板50破片，不僅放料單元110與收料單元120停止放料與收料，軟性基板50也可被夾持單元150夾持而停止移動且避免下墜或擺盪，可以避免損壞的擴大，易於恢復製程的進行，還可以盡量維持破片當時的狀態以利於找出破片發生的原因，進而預防日後再次發生破片。

以下說明本發明的其他可選擇性採用的技術特徵，但本發明不侷限於此。各實施例中所介紹的各技術特徵在不衝突的狀況下，也可應用到其他實施例。

在本實施例中，承載單元130、破片感測器140以及夾持單元150的數量是以多個為例，但這些元件的數量在其他實施例中也可以是一個。放料單元110與收料單元120例如是以滾筒的形式呈現，可將成卷的軟性基板50從放料單元110放出，並由收料單元120收卷。承載單元130例如是以滾筒的形式呈現，可隨軟性基板50的移動而同步轉動，以避免承載單元130的表面與軟性基板50之間產生相對位移，可藉此減少承載單元130刮傷軟性基板50的機會。在一實施例中，每個夾持單元150可例如是對應一個承載單元130，並由兩者共同夾持軟性基板50，但本發明並不以此為限。

此外，本實施例的卷對卷設備100還可包括一製程單元160，可用以對軟性基板50進行各種製程。舉例來說，製程單元160可用以對軟性基板50進行濺鍍、蒸鍍、印刷或其他適當製程。本實施例的軟性基板50的材質是以玻璃為例，但軟性基板50的材質也可以是金屬、塑膠、紙類等可撓曲的連續片狀材料。玻璃材質的軟性基板50之厚度可在150微米之內，例如是100微米以下；寬度可在100公厘以上，例如是200公厘以上；長度可在1公尺以上，例如是10公尺以上，但尺寸並不以上述為限制。

本實施例中，破片感測器140可例如為張力感測器。破片感測器140可安裝在至少一個承載單元130上。軟性基板50上的張力會有分量施加在承載單元130上，而破片感測器140就可以根據所感測到張力的分量去推算軟性基板50上的張力大小。當正常運作時，軟性基板50上的張力值應該會在正常範圍內。一旦破片感測器140感測到張力值有超出正常範圍時，可判斷為發生破片。

由破片感測器140判斷破片發生，便啟動夾持單元150夾持軟性基板50。系統啟動夾持單元150接觸到軟性基板50的時間可小於軟性基板50垂落的時間以利完成夾持之功效。啟動夾持單元150的方式可例如是利用電磁閥配合氣壓推動、磁力推動或馬達推動等。以高速電磁閥的啟動速度為例，其反應時間可少於15毫秒。舉例而言，卷對卷設備中承載單元130可為滾輪，例如使用直徑6英寸的滾輪式承載單元進行軟性基板50 (例如是超薄玻璃基板)的傳送，而承載單元130接觸軟性基板50的部分的圓周角θ（標示於圖3B，又稱包覆角）通常可介於45度至135度之間。以軟性基板50對於承載單元130(滾輪)的包覆角是45˚為例，經由計算可得出軟性基板50與承載單元130(滾輪)接觸的長度為5.98公分。軟性基板50輸送的最大可能速度例如為5公分/秒，移動5.98公分需要1.197秒。若考慮重力之因素(以重力加速度g之加速度移動)，移動5.98公分需要0.1055秒，電磁閥的反應時間小於15毫秒，應可符合需求。另外，為了避免夾持單元150損傷軟性基板50，夾持單元150接觸軟性基板50的範圍可在軟性基板50對承載單元130包覆角的範圍內，也就是軟性基板50接觸承載單元130的範圍內。假設軟性基板50的幅寬為L，承載單元130為滾輪且直徑為D，夾持單元150接觸軟性基板50的面積為A，且包覆角為45˚，則A ≤ L×π×D∕8。當包覆角為135˚，則A ≤ L×π×D×3∕8。

圖2A是圖1的卷對卷設備在破片發生時的示意圖，而圖2B是圖2A的夾持單元處的放大示意圖。請參照圖2A，當軟性基板50剛發生破片的瞬間，各元件的狀態基本上與正常運作時相同。請參照圖2B，本實施例的夾持單元150呈弧形。正常運作時，夾持單元150可不壓附軟性基板50，與軟性基板50之間保持適當的距離D10，距離D10例如是小於100微米。夾持單元150與軟性基板50之間的距離D10越小，越可以縮短破片發生到軟性基板50被夾持所需的時間，但距離D10太小則有可能在正常運作時軟性基板50被夾持單元150刮傷的風險。當發生破片時，較為靠近收料單元120的軟性基板50會因為慣性而有繼續往前移動的傾向，如圖2A的箭頭所示。繼續往前移動的軟性基板50可能因為互相擠壓而再次發生破片。另一方面，較為靠近放料單元110的軟性基板50可能因反作用力或重力而有回彈的傾向，如圖2A的另一箭頭所示。回彈的軟性基板50也可能因為互相擠壓或是因為失去張力的支撐而擺盪並再次發生破片。

圖3A是圖1的卷對卷設備在破片發生後夾持單元夾持軟性基板的示意圖。圖3B是圖3A的夾持單元處的放大示意圖。請參照圖3A與圖3B，在破片感測器140感測到軟性基板50破片時，可驅動放料單元110與收料單元120停止放料與收料，並且驅動夾持單元150壓附於承載單元130上的軟性基板50。因此，可將損壞控制在初始發生的區域，避免波及其他區域的軟性基板50。如此，也可以保存破片發生時的狀態，利於分析破片發生的原因並加以解決，以避免再次發生破片。本實施例中，夾持單元150的數量可為多個，而破片感測器140可同時驅動所有夾持單元150壓附軟性基板50。

在計算破片發生時可煞停軟性基板50所需要的力量時，需考慮的例如是兩個相鄰承載單元130之間的軟性基板50的重量所產生的重力以及移動慣性力。舉例來說，假設兩個相鄰的承載單元130之間的距離是1公尺，而軟性基板50的幅寬為350毫米、厚度為100微米、材質為玻璃，此時兩個相鄰的承載單元130之間的軟性基板50的重量約為86.1公克。夾持單元150可提供0.84378牛頓的摩擦力煞停軟性基板50。以上實施例是以尚未考慮軟性基板50破片後的運動所產生的力量為例。夾持單元150的材質可例如是塑膠、橡膠、矽膠或其他硬度小於軟性基板50的材質，可避免於夾持過程中對軟性基板50產生刮傷。或者，可進一步考慮夾持單元150的材質與軟性基板50的材質之間的滑動摩擦係數。

圖4是圖1的夾持單元處的剖面示意圖。請參照圖4，本實施例的夾持單元150可夾持軟性基板50的邊緣。軟性基板50的邊緣可不被使用於最終產品上，利用夾持單元150夾持軟性基板50的邊緣可減少對於最終產品的品質造成損害的機率。

圖5是本發明另一實施例的卷對卷設備的夾持單元處的剖面示意圖。請參照圖5，本實施例承載單元132的兩側132A可高於中間132B，軟性基板50的邊緣接觸承載單元132的兩側132A。如同前面所述，承載單元132接觸軟性基板50的邊緣可減少對於最終產品的品質造成損害的機率。

圖6是本發明再一實施例的卷對卷設備的夾持單元處的剖面示意圖。請參照圖6，本實施例的夾持單元152可為滾輪，可與承載單元132上的軟性基板50保持接觸。舉例而言，正常運作時，旋轉的承載單元132帶動軟性基板50前進，而軟性基板50與夾持單元152之間的摩擦力帶動夾持單元152旋轉。或者，自主旋轉而避免夾持單元152的表面與軟性基板50之間產生相對位移，藉此減少夾持單元152刮傷軟性基板50的機會。一旦破片感測器140感測到軟性基板50破片時，夾持單元152便強制停止轉動以施加摩擦力於軟性基板50上並煞停軟性基板50。夾持單元152與承載單元132上的軟性基板50保持接觸，可以縮短破片發生到軟性基板50被停止所需的時間。

另外，雖然圖6以具有段差的承載單元132為例，但沒有段差的承載單元130同樣可以應用在圖6的架構中而取代具有段差的承載單元132。也就是，沒有段差的承載單元130亦可與滾輪形式的夾持單元152配合而與軟性基板50保持接觸，同樣可以縮短破片發生到軟性基板50被停止所需的時間。

圖7是本發明又一實施例的卷對卷設備的局部示意圖。本實施例的夾持單元154可包括一第一夾持部154A與一第二夾持部154B。在破片感測器142感測到軟性基板50破片時，軟性基板50可被夾持於第一夾持部154A與第二夾持部154B之間。此外，本實施例的破片感測器142可例如為影像感測器，藉由擷取並自動分析影像而可判斷是否發生破片。在其他實施例中，破片感測器142也可以是光學感測器，偵測光線穿透軟性基板50後的光量變化或被軟性基板50反射後的光量變化，藉此判斷是否發生破片。

在本發明一實施例的卷對卷設備中，破片感測器感測到軟性基板破片時，可驅動夾持單元夾持軟性基板，以避免軟性基板持續前進或是搖晃。如此一來，可保持破片時的狀態而避免破片所造成的損壞擴大，利於分析破片原因並加以改善，也降低清掃破片的困難度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍及其均等範圍所界定者為準。

50‧‧‧軟性基板
100‧‧‧卷對卷設備
110‧‧‧放料單元
120‧‧‧收料單元
130、132‧‧‧承載單元
132A‧‧‧兩側
132B‧‧‧中間
140‧‧‧破片感測器
150、152、154‧‧‧夾持單元
154A‧‧‧第一夾持部
154B‧‧‧第二夾持部
160‧‧‧製程單元
D10‧‧‧距離

圖1是本發明一實施例的卷對卷設備的示意圖。 圖2A是圖1的卷對卷設備在破片發生時的示意圖。 圖2B是圖2A的夾持單元處的放大示意圖。 圖3A是圖1的卷對卷設備在破片發生後夾持單元夾持軟性基板的示意圖。 圖3B是圖3A的夾持單元處的放大示意圖。 圖4是圖1的夾持單元處的剖面示意圖。 圖5是本發明另一實施例的卷對卷設備的夾持單元處的剖面示意圖。 圖6是本發明再一實施例的卷對卷設備的夾持單元處的剖面示意圖。 圖7是本發明又一實施例的卷對卷設備的局部示意圖。

50‧‧‧軟性基板

100‧‧‧卷對卷設備

110‧‧‧放料單元

120‧‧‧收料單元

130‧‧‧承載單元

140‧‧‧破片感測器

150‧‧‧夾持單元

160‧‧‧製程單元

Claims (14)

1. 一種卷對卷設備，包括： 一放料單元； 一收料單元； 至少一承載單元，配置於該放料單元與該收料單元之間，並承載自該放料單元移動往該收料單元的一軟性基板； 至少一破片感測器，用以感測該軟性基板是否破片；以及 至少一夾持單元，在該至少一破片感測器感測到該軟性基板破片時夾持該軟性基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一夾持單元呈弧形，在該至少一破片感測器感測到該軟性基板破片時壓附於該至少一承載單元上的該軟性基板。
3. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一夾持單元未壓附於該軟性基板時，該至少一夾持單元與該軟性基板之間的距離小於100微米。
4. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一承載單元的兩側高於中間，該軟性基板的邊緣接觸該至少一承載單元。
5. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一夾持單元用以夾持該軟性基板的邊緣。
6. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一夾持單元為滾輪，且與該至少一承載單元上的該軟性基板保持接觸，並在該至少一破片感測器感測到該軟性基板破片時停止轉動而煞停該軟性基板。
7. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一夾持單元包括一第一夾持部與一第二夾持部，在該至少一破片感測器感測到該軟性基板破片時將該軟性基板夾持於該第一夾持部與該第二夾持部之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一夾持單元的數量為多個，該至少一承載單元的數量為多個，各該至少一夾持單元與對應的該些承載單元其中之一共同夾持該軟性基板。
9. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一破片感測器為張力感測器、影像感測器或光學感測器。
10. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該軟性基板的材質為玻璃、金屬、塑膠或紙類。
11. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一承載單元的數量為多個，該至少一夾持單元夾持該軟性基板時所提供的摩擦力大於相鄰兩個該些承載單元之間的該軟性基板的重力。
12. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一承載單元為滾輪，該至少一承載單元接觸該軟性基板的部分的圓周角介於45度至135度之間。
13. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該軟性基板的幅寬為L，該至少一承載單元為滾輪，該至少一承載單元的直徑為D，該至少一夾持單元接觸該軟性基板的面積為A， A ≤ L×π×D×3∕8。
14. 如申請專利範圍第1項所述的卷對卷設備，其中該至少一夾持單元的材料為塑膠、橡膠或矽膠。