本發(fā)明涉及直寫曝光技術(shù)領域，具體涉及一種適用于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

手機蓋板玻璃上的圖案加工是蓋板玻璃生產(chǎn)領域一個重要環(huán)節(jié)，常用的加工圖案的主要方法有幾種：

方法一、使用激光精雕機，在曲面玻璃上加工圖案——這種方法的缺陷在于生產(chǎn)效率低下，設備高昂。

方法二、使用UV平行光曝光，使用石英材料加工玻璃圖案，與待曝光的曲面玻璃對準后，使用平行光掃描曝光。這種方法需要將石英玻璃加工成凹面，加工難度大，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低下。

方法三、使用普通的平行光曝光機，通過絲網(wǎng)印刷等手段，將圖案光刻到薄膜上，再人工使用轉(zhuǎn)印的方法，這種方法良率極低，主要的成本在人力成本上，也是目前市場上使用最為廣泛的方法。

手機蓋板玻璃曲面化已經(jīng)成為手機領域發(fā)展的大趨勢，但在曲面上加工蓋板需要的圖形比較困難，這也是2016年蘋果和三星帶有曲面蓋板玻璃的新款產(chǎn)品價格高、出貨量少的主要原因。

激光直接成像技術(shù)(laser direct imaging，簡稱LDI)也稱為激光直寫，是近年來發(fā)展起來的一種應用于半導體、印制電路板(PCB)及絲網(wǎng)印刷領域的一種光刻技術(shù)。如果可以將激光直寫應用于曲面手機玻璃的曝光，可大大降低加工難度，減少生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率及良率。但直接將這種技術(shù)應用于曲面手機玻璃尚且存在困難，主要在于：

半導體領域使用的激光直寫曝光機，曝光面小、加工精度高，但存在產(chǎn)能低、加工速度慢的問題，且需要高精度的主動聚焦模塊，設備造價高。

PCB生產(chǎn)領域主要將LDI應用于加工精度為50微米及以上線寬的加工過程。 PCB領域一般不使用主動聚焦模塊，主要是PCB板放置在相對比較平整的托盤上，并且使用吸真空的方式，使其貼附在托盤上，避免翹起和移動過程中滑動；配合多路設計，加工速度快。但也存在著造價較高、只適用于平面曝光的缺陷，此外，PCB生產(chǎn)領域應用成熟的激光直寫系統(tǒng)普遍產(chǎn)能較低。

而在絲網(wǎng)印刷領域，因為網(wǎng)版尺寸大，在相應的LDI技術(shù)中通常使用旁軸主動聚焦模塊聚焦，但這種方式只適用于白色的光刻膠。

曲面手機玻璃的結(jié)構(gòu)具有其特殊性：圖案分布在立體結(jié)構(gòu)上，光刻膠的顏色也有白色、黑色之分?，F(xiàn)有技術(shù)中，平行的面光源的焦深難以覆蓋立體結(jié)構(gòu)的不同焦面，而對于黑色的光刻膠也無法處理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種適用于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)，用于在同時具有平面結(jié)構(gòu)和曲面結(jié)構(gòu)的曲面手機玻璃上進行圖形曝光。所述直寫曝光系統(tǒng)包括主機、運動系統(tǒng)、線陣電荷耦合元件、至少兩個到位傳感器、微LED陣列控制器、微LED陣列、曝光鏡頭以及電機。

所述運動系統(tǒng)包括運動控制器、位移信號分路器以及傳送機構(gòu)，所述運動控制器與所述主機相連并對所述傳送機構(gòu)和所述位移信號分路器進行控制，所述位移信號分路器還分別與所述線陣電荷耦合元件和所述微LED陣列控制器相連；

所述線陣電荷耦合元件與所述主機及所述至少兩個到位傳感器中的一個相連；

所述微LED陣列控制器與所述主機相連并在所述主機的驅(qū)動下控制所述微LED陣列完成曝光任務，所述微LED陣列控制器還連接有到位傳感器；

所述微LED陣列還與曝光鏡頭相連；

所述電機與所述微LED陣列控制器相連接并在微LED陣列控制器的控制下對曝光鏡頭進行Z軸方向的上下調(diào)節(jié)，所述電機安裝在曝光鏡頭的上方。

進一步地，所述主機是個人計算機、服務器或工控機中的一種。

進一步地，所述傳送機構(gòu)是傳送帶。

進一步地，所述微LED陣列控制器由數(shù)據(jù)接收單元、ARM處理器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和數(shù)據(jù)存儲單元組成。

更進一步地，所述數(shù)據(jù)接收單元是網(wǎng)口或通用串行總線(USB)接口。

更進一步地，所述數(shù)據(jù)存儲單元是雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器(DDR)。

進一步地，所述微LED陣列發(fā)出的光線波長在365nm至405nm之間。

利用上述的直寫曝光系統(tǒng)在曲面手機玻璃上進行圖形曝光的方法為逐行連續(xù)曝光，曝光過程中傳送機構(gòu)的移動方向垂直于待曝光的曲面手機玻璃的非曲面邊；曝光過程中，微LED陣列控制器根據(jù)實時位置信號控制電機對所述曝光鏡頭進行Z軸方向的上下調(diào)節(jié)，使得焦面始終鎖定待曝光平面。所述方法具體包括如下步驟：

(1)版圖讀取步驟，所述主機讀取版圖圖形；

(2)曝光準備步驟，通過人工或自動上料裝置將待曝光的曲面手機玻璃放置在所述傳送機構(gòu)上，并通過吸氣裝置實現(xiàn)待曝光的曲面手機玻璃和所述傳送機構(gòu)間的固定吸附，然后所述主機通過所述運動控制器控制所述傳送機構(gòu)進行運動，同時所述位移信號分路器開始發(fā)送位置信號至所述微LED陣列控制器；

(3)圖像采集步驟，當與所述線陣電荷耦合元件相連的所述到位傳感器采集到到位信號后，觸發(fā)所述線陣電荷耦合元件開始采集圖像，并將采集圖像傳送至所述主機，所述主機通過對接收的采集圖像進行計算，獲取待曝光的曲面手機玻璃的大小及偏轉(zhuǎn)角度；

(4)判斷是否執(zhí)行曝光步驟，計算機判斷待曝光的曲面手機玻璃的大小是否適應當前直寫曝光系統(tǒng)，若適應，則執(zhí)行下一步驟；若不適應，則進行報警，并由后序工位將待曝光的曲面手機玻璃從傳送機構(gòu)上剔除；

(5)版圖處理步驟，所述主機根據(jù)計算得到的待曝光的曲面手機玻璃的大小及偏轉(zhuǎn)角度，然后對所述版圖讀取步驟中讀取的所述版圖圖形進行縮放和偏轉(zhuǎn)處理，得到待曝光的版圖，并將其發(fā)送至所述微LED陣列控制器；

(6)逐行圖形曝光步驟，當?shù)诙€到位傳感器采集到到位信號時，與之相連的所述微LED陣列控制器根據(jù)實時的位置信號，將待曝光的版圖中的當前行數(shù)據(jù)下發(fā)到微LED陣列中，并通過控制所述微LED陣列中LED單元的開或關，實現(xiàn)待曝光的曲面手機玻璃上當前行的圖形曝光，然后隨著傳送機構(gòu)的運動逐行完成圖形曝光，直至全部待曝光的版圖均被寫至待曝光的手機玻璃上，完成曝光。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的直寫曝光系統(tǒng)在曲面手機玻璃上進行圖形曝光的方法為逐行連續(xù)曝光，曝光過程中，微LED陣列控制器根據(jù)實時位置信號控制電機對曝光鏡頭進行Z軸方向的上下調(diào)節(jié)，實現(xiàn)焦面的調(diào)整，使得焦面始終鎖定待曝光平面，便捷地實現(xiàn)對具有高低變化的曲面手機玻璃的圖形曝光。本發(fā)明的系統(tǒng)采用了微LED陣列，曝光時無需額外的光源及光源控制單元，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本降低，產(chǎn)能高，良率高；另一方面，本發(fā)明的直寫曝光系統(tǒng)可自動實現(xiàn)焦面調(diào)整，因此可用于曝光外觀尺寸不相同的多種曲面手機玻璃，系統(tǒng)適用性強；此外，通過自動調(diào)整焦面和改變光源波長，實現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)無法處理黑色光刻膠的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1的一種適用于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是應用本發(fā)明實施例1的一種適用于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)進行曲面手機玻璃圖案曝光的工作流程圖；

圖3是應用本發(fā)明實施例1的一種適用于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)進行曲面手機玻璃圖案曝光的工作示意圖(立體)；

圖4是應用本發(fā)明實施例1的一種適用于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)進行曲面手機玻璃圖案曝光的工作示意圖(平面)。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

本發(fā)明的一種適用于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)，用于在同時具有平面結(jié)構(gòu)和曲面結(jié)構(gòu)的曲面手機玻璃上進行圖形曝光。所述直寫曝光系統(tǒng)包括主機、運動系統(tǒng)、線陣電荷耦合元件(線陣CCD)、至少兩個到位傳感器、微LED陣列控制器、微LED陣列、曝光鏡頭以及電機；

所述運動系統(tǒng)包括運動控制器、位移信號分路器以及傳送機構(gòu)，所述運動控制器與所述主機相連并對所述傳送機構(gòu)和所述位移信號分路器進行控制，所述位移信號分路器還分別與線陣CCD和所述微LED陣列控制器相連；

所述線陣電荷耦合元件與所述主機及所述至少兩個到位傳感器中的一個相連；

所述微LED陣列控制器與所述主機相連并在所述主機的驅(qū)動下控制所述微LED陣列完成曝光任務，所述微LED陣列控制器還連接有到位傳感器；

所述微LED陣列還與曝光鏡頭相連；

所述電機與所述微LED陣列控制器相連接并在微LED陣列控制器的控制下對曝光鏡頭進行Z軸方向的上下調(diào)節(jié)，所述電機安裝在曝光鏡頭的上方。

以下是本發(fā)明的具體實施例。

實施例1

附圖1是本實施例的一種適應于曲面手機玻璃的直寫曝光系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。本實施例的直寫曝光系統(tǒng)包括主機、運動系統(tǒng)(由運動控制器、傳送機構(gòu)和位移信號分路器組成)、線陣CCD、三個到位傳感器(分別是第一到位傳感器、第二到位傳感器、第三到位傳感器)、微LED陣列控制器、微LED陣列、電機和曝光鏡頭。

其中，主機是個人計算機、服務器或工控機中的一種。

其中，運動控制器與主機相連并對傳送機構(gòu)和位移信號分路器進行控制。位移信號分路器分別與線陣CCD和微LED陣列控制器。傳送機構(gòu)用于承載待曝光的手機玻璃并帶動其運動，一種常用的傳送機構(gòu)是傳送帶；位移信號分路器是將平臺編碼器的信號由一路分成多路，分到需要的裝置中去。傳送機構(gòu)上還設有吸氣裝置，用于吸附固定待曝光的手機玻璃。

其中，線陣CCD與主機和第一到位傳感器相連。線陣CCD用于圖像采集，采集后的圖像傳輸至主機。

其中，微LED陣列控制器與主機相連，在主機的驅(qū)動下控制微LED陣列中LED單元的開或關來完成曝光任務。微LED陣列控制器還連接有第二到位傳感器。由數(shù)據(jù)接收單元、 ARM處理器、 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和數(shù)據(jù)存儲單元(一般是DDR)組成。其中，數(shù)據(jù)接收單元可以是網(wǎng)口、 USB口等。微LED陣列控制器的作用有：接收主機發(fā)送的版圖圖像；根據(jù)運動系統(tǒng)位置編碼器的信號，計算實時位置；根據(jù)實時位置，將主機發(fā)送的版圖圖像按行下發(fā)至微LED陣列；驅(qū)動微LED陣列器中LED單元的開或關，實施曝光；控制電機進行Z軸方向的上下移動。

其中，微LED陣列與曝光鏡頭相連接，微LED陣列發(fā)出的光經(jīng)曝光鏡頭投射到待曝光的手機玻璃上。微LED陣列發(fā)出的光線波長根據(jù)光刻膠性質(zhì)確定，一般選擇365nm-405nm之間。

其中，電機與微LED陣列控制器相連接并在微LED陣列控制器的控制下對曝光鏡頭進行Z軸方向的上下調(diào)節(jié)，以確認曝光過程中曝光鏡頭能夠始終鎖定焦面。所述電機安裝在曝光鏡頭的上方。

本實施例的直寫系統(tǒng)曝光還包括機械手，用于將曝光完畢的曲面手機玻璃從傳送機構(gòu)上抓取并放置于指定位置。機械手與第三到位傳感器相連。

實施例2

本實施例給出了一種應用實施例1中的直寫曝光系統(tǒng)進行曲面手機玻璃圖案曝光的方法。曝光過程中傳送機構(gòu)的移動方向垂直于待曝光的曲面手機玻璃的非曲面邊；曝光過程中，微LED陣列控制器根據(jù)實時位置信號控制所述電機對所述曝光鏡頭進行Z軸方向的上下調(diào)節(jié)，使得焦面始終鎖定待曝光平面。該方法的特征是逐行連續(xù)曝光，即曝光過程中系統(tǒng)可以根據(jù)實時位置自動調(diào)整鏡頭焦面，然后完成當前行的曝光，隨著傳送機構(gòu)的移動，連續(xù)逐行完成曝光。

如圖2所示，上述方法具體包括如下步驟：

在版圖讀取步驟S1中，主機讀取版圖圖形。

在曝光準備步驟S2中，通過人工或自動上料裝置將待曝光的曲面手機玻璃放置在傳送機構(gòu)上，并通過吸氣裝置實現(xiàn)待曝光的曲面手機玻璃和傳送機構(gòu)間的固定吸附，然后主機通過運動控制器控制傳送機構(gòu)進行運動，同時位移信號分路器開始發(fā)送位置信號至微LED陣列控制器；

在圖像采集步驟S3中，當與線陣CCD相連的第一到位傳感器采集到到位信號后，觸發(fā)線陣CCD開始采集圖像，并將采集圖像傳送至主機，主機通過對接收的采集圖像進行計算，獲取待曝光的曲面手機玻璃的大小及偏轉(zhuǎn)角度。手機玻璃長邊的尺寸應小于CCD的寬度，即隨著傳送機構(gòu)的移動，CCD應能夠采集完全待曝光的曲面手機玻璃的圖像。

在判斷是否執(zhí)行曝光步驟S4中，計算機判斷待曝光的曲面手機玻璃的大小是否適應當前直寫曝光系統(tǒng)，若適應，則執(zhí)行下一步驟；若不適應，則進行報警，并由后序工位將待曝光的曲面手機玻璃從傳送機構(gòu)上剔除。適應的含義是：手機玻璃的長邊的尺寸要小于微LED陣列的寬度。

在版圖處理步驟S5中，主機根據(jù)計算得到的待曝光的曲面手機玻璃的大小及偏轉(zhuǎn)角度，然后對版圖讀取步驟中讀取的版圖圖形進行縮放和偏轉(zhuǎn)處理，得到待曝光的版圖，并將其發(fā)送至微LED陣列控制器；

在逐行圖形曝光步驟S6中，當?shù)诙€到位傳感器采集到到位信號時，與之相連的微LED陣列控制器根據(jù)由位移信號分路器發(fā)送的實時的位置信號，將待曝光的版圖中的當前行數(shù)據(jù)下發(fā)到微LED陣列中，并通過控制微LED陣列中LED單元的開或關，實現(xiàn)待曝光的曲面手機玻璃上當前行的圖形曝光，然后隨著傳送機構(gòu)的運動逐行完成圖形曝光，直至全部待曝光的版圖均被寫至待曝光的手機玻璃上，完成曝光。

附圖3和附圖4給出了應用本實施例的工作方法的工作示意圖。如圖，待曝光的曲面手機玻璃放置于傳送帶上，并通過吸氣裝置實現(xiàn)固定吸附。

當?shù)谝坏轿粋鞲衅鹘邮盏降轿恍盘枙r，觸發(fā)線陣CCD采集玻璃圖像，并傳輸采集圖像至主機。主機根據(jù)采集圖像計算出待曝光的曲面手機玻璃的大小和偏轉(zhuǎn)角，然后判斷待曝光的曲面手機玻璃的大小是否適應當前系統(tǒng)，如果適應，則主機對版圖圖形進行縮放和偏轉(zhuǎn)處理，得到待曝光的圖形。

當?shù)诙轿粋鞲衅鹘邮盏降轿恍盘枙r，微LED陣列控制器開始進行曝光處理：根據(jù)位移信號分路器發(fā)送的當前位置信號，將當前行的行數(shù)據(jù)下發(fā)至微LED陣列，通過控制微LED陣列中LED單元的開或關，實現(xiàn)待曝光的曲面手機玻璃上當前行的圖形曝光。

隨著傳送機構(gòu)的運動，逐行完成圖形曝光，直至全部待曝光的版圖均被寫至待曝光的手機玻璃上，完成曝光。

當?shù)谌轿粋鞲衅鹘邮盏降轿恍盘枙r，機械手執(zhí)行抓取動作，將曝光完畢的曲面手機玻璃抓取后放置在指定位置。

在曝光過程中，微LED陣列控制器根據(jù)實時位置信號控制電機對曝光鏡頭進行Z軸方向的上下調(diào)節(jié)，實現(xiàn)根據(jù)玻璃的曲面變化對曝光鏡頭位置靈活調(diào)節(jié)，確保曝光鏡頭始終聚焦于待曝光面。

當全部待曝光的曲面手機玻璃曝光完畢且傳送帶清空后，停止運動系統(tǒng)和主機，曝光過程完成。

以上應用具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行了詳細闡述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。同時，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想，對于本領域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。因此，基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。