平板顯示貼附類設備中研磨清洗機的設計與改進

郭 鵬， 王佳利， 李亞榮

（中電科風華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

近年來，平板顯示產業已成為信息產業的重要支柱，包括玻璃基板、液晶材料、偏光片、彩色濾光片、光學薄膜、面板產業等眾多細分領域。隨著電子產業蓬勃發展，平板顯示的主要產品也將隨之持續發展，尤其是智能手機、平板電腦等新興消費電子產品的興起，觸摸屏作為智能終端系統中最為關鍵的技術，其產業的生產規模將不斷提升，尤其會推動平板顯示產業的持續發展。平展顯示即將進入第三個發展周期大年，推動行業產值由千萬向億萬邁進。觸屏作為平板顯示的重要部件，在平板顯示器的制造過程中多次用到貼附技術，如偏光片與玻璃基板的貼附、光學膠（OCA）與玻璃基板的貼附、保護膜與玻璃基板的貼附、玻璃基板與蓋板的貼附以及觸控模組與液晶顯示模組的貼附等。在以上各種貼附工藝中前三者屬于軟硬貼附，后兩者屬于硬硬貼附。在偏光片與玻璃基板的貼附中，設備對玻璃基板的潔凈程度要求特別高，不然就會造成貼附后肉眼就能觀察到的產品外觀不良，或者在電測時顯示區域有壞點等問題[1-2]。所以一般在全自動偏光片貼附機生產線中都有一道玻璃研磨清洗工序來保證玻璃在偏光片貼附前的潔凈度[2]。

1 原研磨清洗機概述

如圖1所示，研磨清洗機主要由上料定位部件、兩個毛刷清洗部件、兩個研磨部件、二流體和純水沖洗部件、風刀風干部件、下料定位部件組成的一個整體。此設備前段是一臺自動tray盤上料機，自動上料機將玻璃基板放到上料定位部先進行一個機械定位，然后經過毛刷清洗部件，毛刷清洗部件中有三組上下毛刷進行工作并噴水；再進入研磨部件研磨掉表面的灰塵、臟污和膠跡；經過兩道毛刷和研磨后進行二流體噴淋，風刀風干，再進行一次機械定位，由后段貼附設備中的機械手取走進行偏光片貼附。貼附完成后的產品再經過COG、FOG、點膠機等設備。

圖1 原研磨清洗機布局圖

2 原研磨機構分析

圖2 原研磨機構

研磨機構如圖2所示，分為上研磨部件和下研磨部件。上研磨部件由軸一和軸二通過絲桿帶動上下運動。下研磨部件由軸四和軸五通過絲桿帶動上下運動。軸三帶動上研磨帶做圓周運動旋轉，軸六帶動下研磨帶做圓周運動旋轉。所有軸均為伺服電機，當玻璃基板進入準備位置后，上下研磨帶開始旋轉并同時向上下移動使研磨帶與玻璃基板上下表面接觸研磨。

這套機構中存在以下一些問題。

1）調試困難：必須要保證上下研磨帶都接觸到玻璃并且做到壓緊度一致；調機空間小，導致調機困難。

2）容易跑偏：上下受到的研磨側向力不能抵消時玻璃就會向一側跑偏。

3）易碎片：當產品尺寸較薄，研磨時容易將玻璃壓碎。

4）易掉帶：研磨對加工精度和裝配精度要求非常高，精度沒達到要求時研磨帶會向兩邊跑，繼而報警掉帶。

5）研磨效果差：來料如果有膠跡，此研磨機構研磨不掉。

3 新研磨機概述

如圖3、圖4所示，是新一代的研磨機構。由前段設備自動上料機將待清洗的兩片玻璃基板放至研洗中轉部的中轉平臺上，研洗轉移部的機械手從中轉臺上吸取兩片玻璃基板，并將其放置在研洗校準部的平臺上進行CCD定位，定位完成后研洗前轉移部的機械手再將其移至A面轉盤的上料工位，轉盤旋轉90°至沖水工位進行沖水，沖水完成后轉盤再旋轉90°至研磨工位進行A面研磨，研磨完成后轉盤再旋轉90°至下料工位，研洗翻轉部的機械手從下料工位吸取玻璃基板并翻轉180°使B面朝上，研洗翻轉轉移部的機械手將B面朝上的玻璃基板再轉移至B面轉盤的上料工位，B面轉盤旋轉90°至研磨位進行研磨，研磨完成后再旋轉90°至沖水位進行沖水，沖水完成后再旋轉90°至下料位；研洗后轉移部的機械手再將下料位上的玻璃基板轉移至研洗入料部的入料位，玻璃基板隨轉軸移至研洗二流體沖洗位進行噴淋，噴淋完成后再移至純水沖洗位進行沖洗，沖洗完成后移至風刀風干位進行風干，最后風干后的玻璃基板再移至出料位等待進入下道偏光片貼附工序。

4 新研磨機構分析

新研磨機構采用單驅動龍門結構，支架由方管焊接而成，設計有兩個獨立的研磨頭，可同時研磨兩片玻璃基板，研磨頭可做X、Y、Z與θ四個方向上的運動。X、Y兩軸由直線模組導向，伺服電機驅動；Z軸由雙導軌導向，伺服電機帶動絲杠驅動；θ軸由伺服電機、減速機組合驅動。

與上一代研磨清洗機構相比，新的機構有以下優點。

圖3 新研磨清洗機布局圖

圖4 新研磨機構

1）調試簡單：操作空間大，且研磨頭部有海綿緩沖，平行度沒有太高要求。

2）玻璃不會跑偏：玻璃在平臺上有真空吸著。

3）不易碎片：玻璃基板下表面由平臺支撐，無懸空處。

4）研磨效果好：可以清潔掉來料帶的膠跡，比原研磨機不良率降低了50%。

5 結語

新的研磨機不但解決了調機難的問題，而且崩角碎片率也大大減少，由于這種研磨機構研磨壓緊力可以更大，清潔效果也好了很多，生產的不良率也減少了一半。這種機型得到了客戶的認可，并有較好的市場價值，對研磨清洗機的設計研發有一定的借鑒參考意義。