将柔性基片结合到载体上的方法和装置制造方法及图纸

用于将柔性基片结合到载体基片上的方法和装置包括：在不接触的情况下将柔性基片保持在载体基片附近，从而在它们之间产生间隙；在柔性基片和载体基片之间诱发结合，使得第一结合前沿远离诱发位置传播；并随着第一结合前沿远离诱发位置传播而同步释放在柔性基片上的非接触保持。

Method and device of combining flexible substrate to carrier

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将柔性基片结合到载体上的方法和装置相关申请的交叉引用本申请根据要求2017年6月12日提交的美国临时申请序列第62/518,133号的优先权，其内容作为本申请的基础并通过引用整体并入本文。背景本公开涉及用于处理柔性基片如高柔性基片的方法和设备。通常采用片材制造技术来处理各个基片(例如玻璃片)，方法是将各片材从供给源开始，经过任何数量的处理步骤(加热、刻痕、修整、切割等)，然后输送到目的地。各片材的输送可以涉及多个元件，这些元件协作以使各基片在工位之间移动，优选地不会降低基片的任何期望的特性。例如，典型的运输机构可以包括任意数量的非接触支撑构件、接触支撑构件、辊、侧向引导件等，以从供给源引导基片通过系统，穿过每个处理站，并最终到达目的地。非接触支撑构件可包括空气轴承、流体杆、低摩擦表面等。非接触支撑元件可包括正流体压力流和负流体压力流的组合，以便在输送过程中使基片“漂浮”。接触支撑元件可包括辊，以在运输通过系统的过程中稳定基片。用于片材制造系统的上述运输机构通常被设计用于相对较厚的基片，例如具有足够的刚度以保持适当的机械尺寸、材料完整性和/或其他性质的厚度，尽管在通过制造系统运输和处理过程中可能在基片上施加力。例如，用于液晶显示器(或其他类似应用)的防护玻璃的典型片材制造技术通常要求玻璃基片具有相对较高的刚度，例如当基片的厚度约为0.5mm或更大时可能就是这种情况。然而，当处理具有明显较低刚度的基片(例如，高柔性玻璃基片)，例如约200微米(μm)或更薄的玻璃基片时，使用这些片材制造技术可能会发生问题。<br>通过设计用于输送和处理这样的基片的专用处理设备，至少可以克服在高柔性基片上使用片材制造技术可能产生的一些问题。然而，这种设计在时间和资源上将需要大量的一次性支出，并且使现有的(且可能已全额支付的)生产设备报废。例如，当处理高柔性基片时，可以放弃传统的片材制造技术，而采用“卷对卷”的输送和处理设备。原则上，从长远来看，这种替代可能会降低制造成本；然而，为高柔性基片材料设计和实施新的卷对卷系统的一次性支出将非常可观，并且可能需要创新来处理某些类型的柔性基片。因此，本领域需要改进的方法和设备，以对柔性基片进行改性，使得可以使用片材处理技术对其进行处理。概述出于讨论的目的，本文中的公开内容可能经常提到涉及由玻璃形成的基片的方法和设备。然而，本领域技术人员将认识到，本文的方法和设备适用于各种类型的基片，包括玻璃基片、晶体基片、单晶基片、玻璃陶瓷基片、聚合物基片等。例如，一种类型的柔性基片材料被称为玻璃，这是一种可从纽约州康宁市的康宁股份有限公司获得的显示级玻璃，它是适用于许多目的的玻璃材料。较薄的材料(例如，约0.1mm厚，大约相当于一张纸的厚度)，再加上玻璃材料的强度和柔韧性，可支持从普通应用到非常复杂的应用，例如围绕装置或结构包裹显示元件。玻璃可用于例如非常薄的背板、彩色滤光片等，可用于有机发光二极管(OLED)和液晶显示器(LCD)，例如可用于高性能便携式设备(例如智能手机、平板电脑和笔记本计算机)。玻璃还可用于生产电子组件，例如触摸传感器、OLED显示器的密封件以及其他对水分和氧气敏感的技术。玻璃的厚度可以在大约100μm至200μm的数量级，并且具有很高的柔韧性，具有玻璃特性，包括：密度约2.3-2.5g/cc，杨氏模量约70-80GPa，泊松比约0.20-0.25，最小弯曲半径约185-370mm。如果使用典型的片材制造技术对玻璃的各基片进行处理，则材料的薄度和柔韧性可能会导致玻璃的材料特性下降、玻璃的严重故障和/或片材加工设备的中断或损坏。因此，存在处理诸如玻璃之类的柔性基片的技术，它将柔性基片临时结合到较厚和/或较硬的载体基片上，这使柔性基片在片材处理系统中处理时具有较硬的机械特性。在处理之后，该临时结合被释放，对柔性基片进行进一步的制造、处理，或交付给客户。对于约370mm×470mm的基片尺寸，已经成功地实现了用于将柔性基片临时结合到较厚和/或较硬的载体基片上的现有技术。实现这种成功的一种措施是保持所需的平坦度(例如，使结合到载体基片的柔性基片的任何面外曲率保持小于约100μm)。然而，已经发现，随着柔性基片的尺寸增加到超过370mm×470mm，例如增加到1100mm×1300mm或更大，并且随着连续结合过程的生产率提高，例如达到35毫米/秒或更高的速度，保持所述平坦度的复杂性和困难显著增加。当结合附图理解本文的描述时，其他方面、特征和优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的。附图说明为了说明的目的，在附图中示出了目前优选的形式，但是应当理解，本文公开和描述的实施方式不限于所示的精确布置和手段。图1是一种方法的透视示意图，其中柔性基片与载体基片结合，以预备在传统片材制造系统中加工柔性基片；图2是侧视图，示意性地示出了结合到载体基片上的柔性基片，以预备在传统片材制造系统中处理柔性基片；图3是第一序列的透视示意图，其中柔性基片可被结合到载体基片上，这导致结合结构的圆顶形面外变形；图4是图3的结合结构的面外变形的定量测量的图示说明；图5是第二序列的透视示意图，其中柔性基片可被结合到载体基片上，这导致结合结构的圆柱形面外变形；图6是图5的结合结构的面外变形的定量测量的图示说明；图7是用于在柔性基片源和载体基片源上进行连续结合工序的结合装置的透视图；图8是一种机构的示意图，该机构可用来引发结合起始线和结合前沿，该结合前沿可用来表征图5所示结合过程；图9是一种机构的示意图，该机构可用来产生载体基片的面外变形，以抵消结合结构中的诱发面外弯曲；图10是一种机构的侧面示意图，该机构可用来在载体基片附近提起、保持和释放柔性基片；图11是图10所示机构的俯视示意图；图12A-12F是图10所示机构的操作的侧视示意图，该操作在载体基片附近提起、保持和释放柔性基片；图13A-13C是由本文所揭示的结合方法产生的结合结构的定性测量结果的图示；以及图14A-14C是由本文所揭示的结合方法得到的结合结构的定性测量结果的进一步图示。优选实施方式的详细说明出于讨论的目的，下面讨论的实施方式提到由玻璃形成的柔性基片的处理，该玻璃是优选的材料。但应注意，这些实施方式可采用不同的材料来实现柔性基片，例如晶体基片、单晶基片、玻璃陶瓷基片、聚合物基片等。现在参考图1，其是透视图，示意性地呈现了将柔性基片102临时结合到载体基片104的过程，以预备在传统片材制造系统中处理柔性基片102。如前所述，将柔性基片102结合到较厚和/或较硬的载体基片104的基本原理是，在为处理较硬的基片而非柔性基片102而设计的片材处理系统中处理柔性基片102时，柔性基片102表现得好像具有更硬的机械特性。参考图2，其示出了所得结合结构100(柔性基片102在载体基片104之上)的示意图。就此而言，载体基片104可由诸如玻璃材料这样的材料的片材形成，其中载体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n在不接触的情况下将柔性基片保持在载体基片附近，从而在它们之间产生间隙，其中载体基片包括片材、X轴上的长度尺寸、Y轴上的宽度尺寸和Z轴上的厚度尺寸，其中X轴和Y轴限定X-Y平面，柔性基片包括片材、X轴上的长度尺寸、Y轴上的宽度尺寸和Z轴上的厚度尺寸，其中满足以下至少一项：(i)柔性基片的柔性基本上比载体基片的柔性更大，以及(ii)柔性基片的厚度基本上小于载体基片的厚度；/n诱发柔性基片和载体基片之间的结合，其中所述结合在基本上沿着平行于Y轴的线延伸的细长起始线处开始，使得第一结合前沿在基本上横向于起始线和Y轴的第一方向上远离起始线传播；以及/n随着第一结合前沿远离起始线传播而同步释放在柔性基片上的非接触保持。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170612 US 62/518,1331.一种方法，包括：
在不接触的情况下将柔性基片保持在载体基片附近，从而在它们之间产生间隙，其中载体基片包括片材、X轴上的长度尺寸、Y轴上的宽度尺寸和Z轴上的厚度尺寸，其中X轴和Y轴限定X-Y平面，柔性基片包括片材、X轴上的长度尺寸、Y轴上的宽度尺寸和Z轴上的厚度尺寸，其中满足以下至少一项：(i)柔性基片的柔性基本上比载体基片的柔性更大，以及(ii)柔性基片的厚度基本上小于载体基片的厚度；
诱发柔性基片和载体基片之间的结合，其中所述结合在基本上沿着平行于Y轴的线延伸的细长起始线处开始，使得第一结合前沿在基本上横向于起始线和Y轴的第一方向上远离起始线传播；以及
随着第一结合前沿远离起始线传播而同步释放在柔性基片上的非接触保持。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定第一结合前沿在第一方向上的第一结合前沿速度；以及
根据第一结合前沿速度调节柔性基片相对于载体基片的间隙。


3.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述同步释放包括当第一结合前沿传播通过第一组相应区域时，在所述第一组相应区域中依次释放在柔性基片上的非接触保持；
所述第一组相应区域中的每个区域平行于Y轴延伸，并且每个区域在平行于X轴的第一方向上依次相邻排列；以及
第一结合前沿的传播方向平行于X轴。


4.根据权利要求3所述的方法，其中：
所述诱发柔性基片和载体基片之间的结合的步骤包括第二结合前沿，该第二结合前沿在与第一方向基本上相反且横向于起始线和Y轴的第二方向上远离起始线传播；
所述同步释放包括当第二结合前沿传播通过第二组相应区域时，在所述第二组相应区域中依次释放在柔性基片上的非接触保持；
所述第二组相应区域中的每个区域平行于Y轴延伸，并且每个区域在平行于X轴的第二方向上依次相邻排列；以及
第二结合前沿的传播方向平行于X轴。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
确定所述第一结合前沿在所述第一方向上的第一结合前沿速度和所述第二结合前沿在所述第二方向上的第二结合前沿速度中的至少一个；以及
根据所述第一结合前沿速度和所述第二结合前沿速度中的至少一个来调节所述同步释放的时机。


6.根据权利要求4所述的方法，其中：
所述第一组相应区域和第二组相应区域各自包括n个区域，n＝1、2、3、...、N，在远离起始线的相应的第一和第二方向上按相应的顺序排列；以及
所述在不接触的情况下将柔性基片保持在载体基片附近的步骤包括：在同步释放第一组相应区域和第二组相应区域各自的第N个区域之后，仅在靠近柔性基片的四个角中每个角的相应区域中将所述保持维持预定时间。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
确定第一结合前沿在第一方向上的第一结合前沿速度和第二结合前沿在第二方向上的第二结合前沿速度中的至少一个；以及
根据第一结合前沿速度和第二结合前沿速度中的至少一个调节在靠近柔性基片的四个角中每个角的相应区域中维持所述保持的预定时间。


8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在沿着起始线诱发柔性基片和载体基片之间的结合之前，机械弯折所述载体基片，以在沿着Z轴的第一方向上在所述载体基片中诱发超出X-Y平面的圆柱形弯曲，以使第一结合前沿的特性趋于使结合的柔性基片和载体基片在沿着Z轴与第一方向相反的第二方向上弯曲超出X-Y平面。


9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
确定所述第一结合前沿在第一方向上的第一结合前沿速度；以及
根据第一结合前沿速度来调节载体基片中的圆柱形弯曲的曲率半径。


10.根据权利要求1所述的方法，还包括使板簧偏转元件相对于柔性基片前进，以便：
朝向载体基片按压柔性基片，
引发与载体基片的实质性局部接触区域，
进一步按压柔性基片，使其与载体基片接触，从而将局部接触区域变为细长的起始线，以及
在第一结合前沿远离起始线传播后，维持对柔性基片的按压，使其与载体基片保持接触预定时间。


11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
确定所述第一结合前沿在所述第一方向上的第一结合前沿速度；以及
在第一结合前沿远离起始线传播后，根据第一结合前沿速度调节所述预定时间。


12.根据权利要求1所述的方法，其中满足以下至少一项：
所述柔性基片包括玻璃；
所述柔性基片的厚度为以下之一：(i)约50μm至约300μm，和(ii)约100μm至约200μm；
所述柔性基片包括由以下之一限定的面积：(i)大于约500mm的长度和大于约500mm的宽度；(ii)约1100毫米的长度和约1300毫米的宽度；
所述柔性基片包括以下至少之一：密度约2.3-2.5g/cc，杨氏模量约70-80GPa；泊松比约0.20-0.25，最小弯曲半径约185-370mm；
载体基片包括玻璃；以及
载体基片的厚度为约400μm至约1000μm。


13.根据权利要求1所述的方法，其中，结合之后，从X-Y平面向外的变形量小于或等于以下至少之一：(i)约200μm；(ii)约100μm；(iii)约75μm；(iii)约50μm。


14.一种装置，包括：
载体基片运输机构，其经操作用于将载体基片从装载区移动到结合区，其中，所述载体基片由片材形成，所述载体基片具有X轴上的长度尺寸、Y轴上的宽度尺寸和Z轴上的厚度尺寸，其中X轴和Y轴限定X-Y平面；
卡盘，其经操作用于将载体基片保持在结合区中；
柔性基片运输机构，其经操作用于将柔性基片从另一装载区移动到结合区，其中柔性基片由片材形成，柔性基片具有X轴上的长度尺寸、Y轴上的宽度尺寸和Z轴上的厚度尺寸，其中满足以下至少一项：(i)柔性基片的柔性基本上比载体基片的柔性更大，以及(i...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·F·阿卡德，R·C·卡迪，崔贤秀，O·J·厄威朱诺厄池，金兵哲，朴相镕，G·C·韦伯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US