TWI643753B - 曲面貼合裝置及其貼合方法 - Google Patents

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Abstract

本發明為有關一種曲面貼合裝置及其貼合方法，當治具結合於下模具時，其治具之承載膜會受到下模具表面撐抵而拉伸成形出弧面，同時帶動承載膜表面之軟性元件事先成形出曲面，即可利用已成形出曲面之軟性元件來精確地貼合於上模具所吸附的曲面物件上，以使曲面物件周圍之曲面段為與軟性元件周圍之曲面形成確實服貼，其因軟性元件已事先成形出曲面，所以軟性元件與曲面物件貼合過程中，即可避免因曲徑的不同而使軟性元件表面受到過度的擠壓，以防止軟性元件產生瑕疵、損壞，且亦可避免發生軟性元件表面之黏著層受到曲面物件削掉的情況，使軟性元件確實密合於曲面物件上，進而達到提升整體良率之效用。

Description

曲面貼合裝置及其貼合方法
本發明係提供一種曲面貼合裝置及其貼合方法，尤指可透過治具之承載膜的拉伸變形，來使軟性元件周圍處事先成形出曲面，即可藉由已成形出曲面之軟性元件來使貼合作業更佳的精準、確實，進而達到提升製造上良率之效果。
按，現今製造產業面臨勞工需求短缺、加工作業容易對環境造成污染的嚴重問題，並在環保意識高漲、人工與經營所需成本等提高的情況下，以及勞力密集而轉型成技術性密集的壓力，業者大都以產業外移或引進外籍勞工的方式來因應生產成本的上漲，或者是運用生產線自動化技術及治具輔助加工的作業模式來改善經營體質與降低成本，藉此達到縮減人力、節省製造工時而提高產能之目的。
再者，由於液晶顯示器、薄膜觸控面板製作的技術不斷研發與精進，使得新一代的產品應用皆朝向更為輕、薄、省能源、低輻射、可撓性或曲面以及大尺寸化的方向設計，其目的都是為了能提供人類更寬大的視覺介面與更高解析度的色彩，並為人類帶來極佳的便利性與樂趣，因此，顯示介面已成為產業關注的焦點，相關廠商莫不投注資源開發新的顯示技術、新應用，共同為了提升人類的視覺享受而努力，而其因一般液 晶面板、觸控面板等大都為一平面，其面板之貼合技術發展已經相當的成熟，雖然貼合技術不斷的改進，但要有極大的創新技術也相對的困難，不過隨著面板製造廠商研發出新的有機發光二極體(OLED)可撓性曲面之面板顯示技術，相較於傳統液晶面板具有視角更廣泛、對比度更佳、低耗電及高反應速率等優點，所以曲面貼合技術的開發是一重要的關鍵，必須尋求能夠穩定的貼合曲面基板之方式。
然而，隨著液晶顯示器、薄膜觸控面板需求的高速成長，如何提高生產效率及良率是所有製造廠商的期待，面板製程的瓶頸主要是在塗膠及貼合製程，例如偏光板、玻璃基板、光學膜、觸控膜，或者是可撓式主動矩陣有機發光二極體顯示面板之上、下膜、功能膜及封裝膜等，都會對其表面有嚴格的要求，並於各種二基板間的貼合上，常使用透光度較好之光學膠(OCR膠，俗稱水膠)或固態光學膠(OCA膠)作結合，但一般塗膠再壓合的技術容易產生有氣泡、製程時間長與良率低等問題，更加無法應付大尺寸面板的需求。
因此製造廠商便會透過下列二種方式來進行貼合作業，其中一種是利用網板吸附於基板位移至另一基板下方，再由機台之滾筒在網板的網面上進行加壓滾動，使基板滾貼於另一基板上後結合成為一體，且二基板間之貼合過程為真空狀態不會產生氣泡，便不會導致有光學折射的問題，所以可提高貼合製程的良率，惟該網板滾貼的過程中，為了使網板吸附之基板能夠確實的貼著於另一基板上，滾筒便會施加較大作用力進行滾壓，造成網板反覆的使用下容易受到拉扯而破裂，導致網板破真空而無法緊密吸附於基板上，整體結構相當的不穩定，進而影響到面板貼合製程 上的品質與良率，難以達成產能及成本的要求。
另外，其面板還有另一種貼合方式，係先將公模上定位有基板，並於母模下方定位有曲面面板，再將公母模相互擠壓，以使基板受到曲面面板擠壓而符合其弧度，進而使曲面面板與基板黏合為一體，然而，在為此種製造方式的情況下，當曲面面板壓入於基板上時，其基板表面會與曲面面板形成接觸，其接觸的點容易因單點受到的壓力過大而產生瑕疵、損壞等缺陷問題，且基板表面塗佈之黏著劑在曲面面板壓入於基板的過程中，亦容易受到曲面面板的彎曲段切削掉落，而使曲面面板與基板無法適當地相互接合，或者產生部份黏著劑向外溢出而導致不良率提高之情形發生。
是以，要如何達到精密貼合、提升製程良率及產能的要求，此即為從事於此行業者所亟欲研究改善之方向所在。
故，發明人有鑑於上述缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種曲面貼合裝置及其貼合方法的發明專利者。
本發明之主要目的乃在於該下模具所具之座體表面為設有凸出之抵持塊，並於抵持塊頂面周圍處形成有彎曲面，而下模具上方設有治具，其治具所具之移動機構上結合有供定位軟性元件之承載膜，再於治具上方設有上模具，其上模具具有供定位曲面物件之吸附平台，當治具結合下模具上時，其承載膜會受到抵持塊面撐抵而拉伸出弧面，同時帶動軟性元件事先成形出曲面，便可利用已成形出曲面之軟性元件來精確地貼合 於曲面物件的曲面段上，由於軟性元件已事先成形出曲面，所以軟性元件與曲面物件貼合過程中，即可避免因曲徑的不同而使軟性元件表面受到過度的擠壓，以防止軟性元件產生瑕疵、損壞等缺陷問題，且亦可避免軟性元件之黏著層受到曲面物件削掉的情況發生，以使軟性元件確實密合於曲面物件上，進而達到提升整體良率之目的。
本發明之次要目的乃在於該曲面物件及軟性元件為可於真空環境中進行貼合作業，以使貼合的過程中不易產生氣泡，而可不會因氣泡而導致有光學折射的問題，藉此達到提高貼合製程良率之目的。
本發明之另一目的乃在於該下模具為配合加熱部之至少一個加熱單元及至少一個抽風孔使用，以使治具之承載膜可準確成形出弧面，並藉由承載膜來達到精確帶動軟性元件成形出曲面之目的。
1‧‧‧下模具
11‧‧‧座體
12‧‧‧抵持塊
121‧‧‧彎曲面
13‧‧‧加熱部
131‧‧‧加熱單元
14‧‧‧抽風孔
2‧‧‧治具
21‧‧‧移動機構
22‧‧‧承載膜
221‧‧‧弧面
3‧‧‧上模具
31‧‧‧吸附平台
32‧‧‧模穴
321‧‧‧彎弧面
4‧‧‧曲面物件
41‧‧‧曲面段
5‧‧‧軟性元件
51‧‧‧曲面
6‧‧‧黏著層
第一圖 係為本發明之流程圖。
第二圖 係為本發明之使用狀態圖(一)。
第三圖 係為本發明之使用狀態圖(二)。
第四圖 係為本發明之使用狀態圖(三)。
第五圖 係為本發明之使用狀態圖(四)。
第六圖 係為本發明之使用狀態圖(五)。
第七圖 係為本發明另一實施例之流程圖。
第八圖 係為本發明另一實施例加熱部之使用狀態圖。
第九圖 係為本發明另一實施例抽風孔之使用狀態圖(一)。
第十圖 係為本發明另一實施例抽風孔之使用狀態圖(二)。
為達成上述目的與功效，本發明所採用之技術手段及其構造、實施之方法等，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。
請參閱第一、二、三、四、五、六圖所示，係為本發明之流程圖、使用狀態圖(一)、(二)、(三)、(四)及(五)，由圖中可清楚看出，本發明之曲面貼合裝置係包括下模具1、治具2及上模具3，其中：
該下模具1為具有一座體11，並於座體11表面設有凸出之抵持塊12，再於抵持塊12頂面周圍處形成有弧狀之彎曲面121。
該治具2為具有可供進行垂直位移之移動機構21，並於移動機構21上結合有具黏性且由可撓性材質製成之承載膜22。
該上模具3為設有具吸附作用之吸附平台31，並於吸附平台31底面處凹設有模穴32，且模穴32周圍處形成有彎弧面321。
上述治具2之承載膜22可為UV固化膠帶、熱解離膠帶或水解離膠帶等由可撓性材質製成並具黏性之膜體。
再者，上述上模具3之吸附平台31可為真空吸附平台、靜電吸著平台(Electrostatic Chuck，ESC)、機械吸盤或黏著吸盤等具有吸力之裝置。
本發明曲面貼合裝置之貼合方法為可於真空作業環境中執行下列之步驟：
(A01)係先利用上模具3之吸附平台31來定位曲面物件4，再於治具2之承載膜22表面上定位有軟性元件5。
(A02)其治具2為透過移動機構21來使承載膜22與下模具1接觸，以使治具2之承載膜22底面抵貼於下模具1凸出之抵持塊12表面上。
(A03)再持續將治具2與下模具1結合，使承載膜22底面受到抵持塊12表面撐抵，而使承載膜22周圍處隨著抵持塊12周圍之彎曲面121產生拉伸變形，以形成出弧面221，同時，其承載膜22即會帶動表面之軟性元件5產生拉伸變形，藉此使軟性元件5周圍處隨之拉伸出曲面51呈一預定成型。
(A04)且待軟性元件5周圍處成形出曲面51後，便可將上模具3與下模具1進行結合，以使軟性元件5表面貼合於曲面物件4上呈一結合定位，且軟性元件5之曲面51便會服貼於曲面物件4周圍處之曲面段41。
(A05)而待軟性元件5貼合於曲面物件4上後，再分別將下模具1及上模具3從治具2上分離。
(A06)再將治具2之承載膜22與軟性元件5形成分離，以得到結合為一體之曲面物件4及軟性元件5，藉此完成本發明之使用。
上述步驟(A01)中之曲面物件4為可定位於上模具3 之模穴32內，且曲面物件4周圍處形成有供服貼於模穴32的彎弧面321中之曲面段41，即可透過模穴32來使曲面物件4整體完全服貼定位於上模具3中，以使軟性元件5於貼合的過程中，可避免曲面物件4產生搖晃、晃動之情形，而可精準貼覆於曲面物件4底面處，進而使軟性元件5穩定密合於曲面物件4底面處呈一定位，藉使達到提升貼合穩定性及良率之效果。
而上述之曲面物件4可為玻璃基板、液晶面板、觸控面板、壓克力板、不銹鋼板、軟性顯示器(Flexible Display)、有機發光二極體(OLED)面板、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET或PETE)或聚醯亞胺(Polyimide，PI)等周圍處具曲面段41之物件。
再者，上述之軟性元件5可為薄膜傳感器(Film Sensor)、軟性有機發光二極體面板(Flexible OLED)、觸控面板、有機電致發光(Electroluminescence，EL)顯示器、液晶顯示器、光學膠、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET或PETE)或聚醯亞胺(Polyimide，PI)等的各種軟性元件5。
另外，上述之軟性元件5表面上為可設有黏著層6，即可 透過黏著層6來黏貼於曲面物件4底面處，而該黏著層6可為光學膠(OGR膠)或固態光學膠(OCA膠)等黏著膠或接著劑。
本發明為可透過上模具3之吸附平台31來吸附定位曲面物件4，並利用治具2之承載膜22表面來黏著定位有軟性元件5，便可將治具2與下模具1接觸，以使治具2之承載膜22底面抵貼於下模具1之抵持塊12表面上，再持續將治具2與下模具1結合，進而藉由抵持塊12表面來撐抵於承載膜22底面處，而使承載膜22周圍處產生拉伸變形，以形成出弧面221，同時，其承載膜22便會帶動表面之軟性元件5產生拉伸變形，藉此使軟性元件5周圍處隨之拉伸出曲面51呈一預定成型，且待軟性元件5周圍處成形出曲面51後，再將上模具3結合於下模具1上，以使軟性元件5表面貼合於曲面物件4底面處呈一定位，而該軟性元件5之曲面51便會直接服貼於曲面物件4周圍處之曲面段41內呈一緊密貼合，續可將下模具1及上模具3從治具2二側相對向外拆離，再將軟性元件5解離於治具2之承載膜22表面，藉以得到黏合為一體之曲面物件4及軟性元件5，其因可透過治具2之承載膜22的拉伸變形，來使軟性元件5周圍處事先成形出曲面51，即可藉由已成形出曲面51之軟性元件5來使貼合作業更佳的精準、確實，進而提升製造上的良率。
再請參閱第七、八、九、十圖，係為本發明另一實施例之流程圖、另一實施例加熱部之使用狀態圖、另一實施例抽風孔之使用狀態圖(一)及(二)，由圖中可清楚看出，本發明另一實施例下模具1之座體11位於抵持塊12下方處為設有加熱部13，其加熱部13位於座體11內設有至少一個加熱單元131，且座體11位於抵持塊12二側處 貫穿有至少一個抽風孔14，而至少一個抽風孔14為連接於外部抽風裝置(圖中未示出)，當本發明步驟(A02)執行後，為可進行下列之步驟：
(A021)係可利用加熱部13之至少一個加熱單元131來對抵持塊12進行加熱，以藉由抵持塊12來軟化治具2之承載膜22，再執行步驟(A03)。
而當步驟(A03)執行後，為可進行下列之步驟：
(A031)係可利用至少一個抽風孔14來進行真空抽取作業，以使治具2之承載膜22受到吸取而產生變形，進而服貼於抵持塊12表面上，再執行步驟(A04)。
上述加熱部13之至少一個加熱單元131可為加熱板、加熱管、紅外線加熱器、熱風加熱器或電磁波加熱器等，其僅需具有可對下模具1之抵持塊12進行加熱，以藉由抵持塊12來軟化治具2之承載膜22的功能即可，非因此侷限本發明之專利範圍，如利用其他修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明；且有關下模具1之加熱部13如何產生熱能及其電源線(圖中未示出)與外部電源連接供電的方式係為現有技術之範疇，而該細部之構成並非本案之發明重點，故不再作一贅述，以供瞭解。
再者，上述下模具1之抽風孔14為連接於外部抽風裝置(圖中未示出)，即可透過外部抽風裝置來對抽風孔14進行抽風作用，惟，有關外部抽風裝置如何連接於抽風孔14上，以及如何對抽風孔14內進行抽真空係為現有技術之範疇，且該外部抽風裝置細部之構成並非本 案之發明重點，故不再作一贅述，以供瞭解。
另外，上述治具2之承載膜22較佳為可透過加熱部13及抽風孔14的抽風作用來進一步使承載膜22確實成形出弧面221，藉以帶動軟性元件5精確成形出曲面51，但於實際應用時，亦可使用擠壓、高壓、靜電、降溫等方式來使軟性元件5可精確穩定成形出曲面51。
本發明另一實施例之下模具1為可利用加熱部13之至少一個加熱單元131來對抵持塊12進行加熱，使治具2之承載膜22軟化，以提升本身之可撓性，藉此利於承載膜22成形出弧面221，進而使軟性元件5可順暢成形出曲面51，再配合至少一個抽風孔14內抽取真空使用，以使治具2之承載膜22受到吸取而產生變形，進而使承載膜22更服貼、密合於抵持塊12表面上，達到使承載膜22確實成形出弧面221，以及帶動軟性元件5精確成形出曲面51之效果。
本發明為具有下列之優點：
(一)該治具2與下模具1結合時，可使治具2之承載膜22受到下模具1之抵持塊12表面撐抵而拉伸出弧面221，同時帶動軟性元件5事先成形出曲面51，便可利用已成形出曲面51之軟性元件5來精確地貼合於曲面物件4的曲面段41上，由於軟性元件5已事先成形出曲面51，所以軟性元件5與曲面物件4貼合過程中，即可避免因曲徑的不同而使軟性元件5表面受到過度的擠壓，以防止軟性元件5產生瑕疵、損壞等缺陷問題，且亦可避免軟性元件5表面之黏著層6受到曲面物件4削掉的情況發生，以使軟性元件5確實密合於曲面物件4上，進而提 升整體良率，且相較於滾輪貼合方式亦可達到加快貼合作業速度之效用。
(二)該曲面貼合裝置為可於真空環境中進行曲面物件4及軟性元件5的貼合作業，其因是於真空狀態中進行操作，所以貼合的過程中即不易產生氣泡，便不會因氣泡而導致有光學折射的問題，藉此可提高貼合製程的良率。
(三)該下模具1為可配合加熱部13之至少一個加熱單元131及至少一個抽風孔14使用，以使治具2之承載膜22可準確成形出弧面221，並藉由承載膜22來精確帶動軟性元件5成形出曲面51。
上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。
綜上所述，本發明上述曲面貼合裝置及其貼合方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (10)

  1. 一種曲面貼合裝置，係包括下模具、治具及上模具，其中：該下模具為具有座體，並於座體表面凸設有抵持塊，再於抵持塊頂面周圍處形成有彎曲面；該治具為供結合於下模具上，並具有移動機構，且移動機構上結合有供抵持塊撐抵而使表面所定位的預設軟性元件周圍處成形出曲面之承載膜，其承載膜周圍處受到抵持塊撐抵會拉伸形成有供服貼於彎曲面表面上之弧面；該上模具為供結合於治具上，並具有吸附著預設曲面物件以供預設軟性元件進行貼合作業之吸附平台。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之曲面貼合裝置，其中該下模具之座體位於抵持塊下方處為設有加熱部，其加熱部位於座體內設有至少一個加熱單元，而座體位於抵持塊二側處貫穿有至少一個抽風孔。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之曲面貼合裝置，其中該治具之承載膜為具有黏性且由可撓性材質製成，而該承載膜為UV固化膠帶、熱解離膠帶或水解離膠。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之曲面貼合裝置，其中該上模具之吸附平台為真空吸附平台、靜電吸著平台、機械吸盤或黏著吸盤，且上模具之吸附平台底面處凹設有供預設曲面物件服貼定位之模穴，且模穴周圍處形成有供預設曲面物件的曲面段服貼定位之彎弧面。
  5. 一種曲面貼合裝置之貼合方法，係依照下列之步驟實施：(A01)係先利用上模具之吸附平台來定位曲面物件，再於治具之承載膜表面上定位有軟性元件；(A02)其治具為透過移動機構來使承載膜與下模具接觸，以使治具之承載膜底面抵貼於下模具凸出之抵持塊表面上；(A03)再持續將治具與下模具結合，使承載膜底面受到抵持塊表面撐抵，而使承載膜周圍處會隨著抵持塊周圍之彎曲面產生拉伸變形，以形成出弧面，同時，其承載膜即會帶動表面之軟性元件產生拉伸變形，藉此使軟性元件周圍處隨之拉伸出曲面呈一預定成型；(A04)且待軟性元件周圍處成形出曲面後，便可將上模具與下模具進行結合，以使軟性元件表面貼合於曲面物件上呈一結合定位，且軟性元件之曲面便會服貼於曲面物件周圍處之曲面段；(A05)而待軟性元件貼合於曲面物件上後，再分別將下模具及上模具從治具上分離；(A06)再將治具之承載膜與軟性元件形成分離，以得到結合為一體之曲面物件及軟性元件。
  6. 如申請專利範圍第5項所述曲面貼合裝置之貼合方法，其中該步驟(A01)中上模具之吸附平台底面處為凹設有供曲面物件定位之模穴，且模穴周圍處形成有供曲面段服貼之彎弧面。
  7. 如申請專利範圍第5項所述曲面貼合裝置之貼合方法，其中該步驟(A01)~(A06)為於真空環境中實施。
  8. 如申請專利範圍第5項所述曲面貼合裝置之貼合方法，其中該步驟(A01)~(A06)中之曲面物件為玻璃基板、液晶面板、觸控面板、壓克力板、不銹鋼板、軟性顯示器、有機發光二極體面板、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯或聚醯亞胺，而該軟性元件為薄膜傳感器、軟性有機發光二極體面板、觸控面板、有機電致發光顯示器、液晶顯示器、光學膠、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯或聚醯亞胺，且軟性元件表面上設有供黏貼於曲面物件底面處之黏著層，而該黏著層為光學膠或固態光學膠。
  9. 如申請專利範圍第5項所述曲面貼合裝置之貼合方法，其中該下模具之座體位於抵持塊下方處為設有加熱部，其加熱部位於座體內設有至少一個加熱單元，當步驟(A02)執行後，為進行下列步驟：(A021)係利用加熱部之至少一個加熱單元來對抵持塊進行加熱，以藉由抵持塊來軟化治具之承載膜，再執行步驟(A03)。
  10. 如申請專利範圍第5項所述曲面貼合裝置之貼合方法，其中該下模具之座體位於抵持塊二側處為貫穿有至少一個抽風孔，當步驟(A03)執行後，為進行下列步驟：(A031)係利用至少一個抽風孔來進行真空抽取作業，以使治具之承載膜受到吸取而產生變形，進而服貼於抵持塊表面上，再執行步驟(A04)。
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