一种显示面板生产过程中药液浓度控制装置和方法

技术领域

本发明属于显示面板生产技术领域，具体地说是涉及一种显示面板生产过程中药液浓度控制装置和方法。

背景技术

显示面板(如液晶屏)通常由基板和金属层两部分组成。在显示面板的生产过程中，需要对其金属层进行多个道次的蚀刻，以获得相应的电气属性和显示能力。使用蚀刻药液完成对显示面板多个道次的蚀刻过程，是显示面板生产领域的常用方法。

在每个道次的蚀刻过程中，将蚀刻药液的杂质浓度(即蚀刻药液的纯度)控制在一定区间范围内，直接关系到显示面板的生产成本和产品质量：如果蚀刻药液的杂质浓度过高，其对金属层的蚀刻力度就会偏弱，导致产品质量受影响，同时其对金属层的蚀刻时间将变长，导致生产成本偏高；反之亦然。

在显示面板的生产过程中，由于金属离子、蚀刻胶团等不断地被带入到蚀刻药液中，因此蚀刻药液内的杂质浓度通常是缓慢增加的。为控制蚀刻药液的杂质浓度，需要在蚀刻过程中不断地将部分被污染的蚀刻药液排出去，然后将新的纯蚀刻药液注入进来，以此实现对蚀刻药科杂质浓度的控制。

上述浓度控制方法在业内的实际操作方法是，轮流将各个道次的蚀刻药液通过同一套管路引入到光谱检测系统，以完成蚀刻药液的浓度检测，然后将杂质浓度较低的后一道次蚀刻药液，连续地补充到杂质浓度较高的前一道次蚀刻药液中。

这类业内常用的方法，实际效果是蚀刻药液的浓度控制地非常不精准(浓度忽上忽下，跳动量很大)，其原因包括：首先是相邻道次之间的蚀刻药液在连续地往前补充，缺乏充分的混合搅拌，导致同一道次罐内的蚀刻药液也相互不均；其次是蚀刻药液的浓度检测就不精准，因为被检药液都是通过同一套管路引入，彼此之间存在相互污染；最后是往前补充的药液体积未能精确控制，部分厂家也曾尝试使用过PID控制方法，但由于药液浓度检测结果就不精准，因此PID也难以发挥效果。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提出了一种显示面板生产过程中药液浓度在线测控装置和方法，可对显示面板生产过程中的蚀刻药液实现浓度精确测量、罐内充分混匀、罐间精准补充，最终对各个道次的蚀刻药液浓度实现在线稳定控制。

本发明采用的技术方案如下：

一种显示面板生产过程中药液浓度控制装置，所述装置包括药液罐组、补液泵组、混液泵组、混液管组、光谱传感器、光谱运动装置、原液罐和废液罐，所述原液罐、药液罐组、废液罐顺次设置；所述药液罐组由若干药液罐组成，补液泵组由若干补液泵组成，混液泵组由若干混液泵组成，混液管组由若干混液管组成；原液罐与药液罐之间、相邻药液罐之间、药液罐与废液罐之间分别通过相应的补液泵连通，单个药液罐通过相应的混液泵、混液管连通循环；光谱运动装置由丝杆导轨、丝杆滑块、驱动电机三部分组成，驱动电机固定在丝杆导轨一端，丝杆滑块套装在丝杆导轨上，光谱传感器固定安装在丝杆滑块上；光谱传感器圆心点的往复运动轨迹与混液管组水平线平行。

作为优选，所述药液罐组包括1#药液罐、2#药液罐、3#药液罐和4#药液罐，补液泵组包括个1#补液泵、2#补液泵、3#补液泵、4#补液泵和5#补液泵，混液泵组包括1#混液泵、2#混液泵、3#混液泵和4#混液泵，混液管组包括1#混液管、2#混液管、3#混液管和4#混液管；

5#补液泵的入口连接原液罐，5#补液泵的出口连接至4#药液罐补液孔；

4#补液泵的入口连接4#药液罐出液孔，4#补液泵的出口连接至3#药液罐补液孔；

3#补液泵的入口连接3#药液罐出液孔，3#补液泵的出口连接至2#药液罐补液孔；

2#补液泵的入口连接2#药液罐出液孔，2#补液泵的出口连接至1#药液罐补液孔；

1#补液泵的入口连接1#药液罐出液孔，1#补液泵的出口连接至废液罐；

4#混液泵的入口连接至4#药液罐的混液出孔，4#混液泵的出口通过4#混液管连接至4#药液罐的混液入孔；

3#混液泵的入口连接至3#药液罐的混液出孔，3#混液泵的出口通过3#混液管连接至3#药液罐的混液入孔；

2#混液泵的入口连接至2#药液罐的混液出孔，2#混液泵的出口通过2#混液管连接至2#药液罐的混液入孔；

1#混液泵的入口连接至1#药液罐的混液出孔，1#混液泵的出口通过1#混液管连接至1#药液罐的混液入孔。

作为优选，1#混液管、2#混液管、3#混液管、4#混液管处于同一水平线上。

作为优选，光谱传感器圆心点的往复运动轨迹与四根混液管水平线平行。

本发明还提供了一种显示面板生产过程中药液浓度控制方法，采用上述装置，由以下四个步骤循环往复执行：

步骤1：4#药液罐执行对外排液动作，3#药液罐执行补充液体动作，2#药液罐执行均质循环动作，1#药液罐执行稳定测量动作，光谱传感器对1#药液罐内药液浓度进行测量；

步骤2：4#药液罐执行补充液体动作，3#药液罐执行均质循环动作，2#药液罐执行稳定测量动作，1#药液罐执行对外排液动作，光谱传感器对2#药液罐内药液浓度进行测量；

步骤3：4#药液罐执行均质循环动作，3#药液罐执行稳定测量动作，2#药液罐执行对外排液动作，1#药液罐执行补充液体动作，光谱传感器对3#药液罐内药液浓度进行测量；

步骤4：4#药液罐执行稳定测量动作，3#药液罐执行对外排液动作，2#药液罐执行补充液体动作，1#药液罐执行均质循环动作，光谱传感器对4#药液罐内药液浓度进行测量；

所述的补充液体动作，是指连接药液罐补液孔的补液泵启动，连接药液罐出液孔的补液泵关闭，连接药液罐的混液泵关闭，以此实现向药液罐内补充液体；

所述的均质循环动作，是指连接药液罐补液孔的补液泵关闭，连接药液罐出液孔的补液泵关闭，连接药液罐的混液泵启动，将新补充进药液罐的药液与原药液混合均匀；

所述的稳定测量动作，是指连接药液罐补液孔的补液泵关闭，连接药液罐出液孔的补液泵关闭，连接药液罐的混液泵关闭，保持药液静止以便光谱传感器完成药液浓度的测量；

所述的对外排液动作，是指连接药液罐补液孔的补液泵关闭，连接药液罐出液孔的补液泵开启，连接药液罐的混液泵关闭，将药液罐的部分药液转移至下一个药液罐。

作为优选，相邻两个药液罐，前一个药液罐对外排液动作中排出的药液体积量，等于后一个药液罐补充液体动作中增加的药液体积量，且药液体积量按如下公式计算：

上式中，V表示所需计算的药液体积量，C

作为优选，对外排液动作中，计算得到的对外排液体积量大于等于药液罐内体积量时，所有步骤中断并产生报警。

作为优选，对外排液动作中，计算得到的补充液体体积量加上药液罐原有药液体积量，大于等于药液罐容量时，所有步骤中断并产生报警。

作为优选，所述显示面板生产过程中药液浓度控制方法，包括下述步骤：

(1)显示面板从左往右依次移动，进行不同道次的蚀刻，1#药液罐在第一道次的显示面板下，2#药液罐在第二道次的显示面板下，3#药液罐在第三道次的显示面板下，4#药液罐在第四道次的显示面板下；蚀刻过程中，从药液罐里面抽取药液到显示面板上，然后通过喷淋方式回到药液罐中；

(2)当4#药液罐内的浓度过高时，通过从原液罐内抽取部分原液补充进4#药液罐；当3#药液罐内的浓度过高时，通过从4#药液罐内抽取部分药液补充进3#药液罐，以此类推；由于1#药液罐内的浓度是最高的，因此1#药液罐内多出来的液体，直接排入到废液罐里面。

本发明的有益效果是：

1.本发明可以对蚀刻药液的浓度实现精准控制；

2.本发明可对多个道次的显示面板蚀刻液浓度同时进行在线监测与在线控制，且可独立控制每个道次的蚀刻液浓度；

3.本发明自动化程度较高，检测人员在操作界面输入相关命令后，补液泵、混液泵等零部件可自动工作，并且任意的药液罐液面出问题时都能实现自动停机中断与报警；

4.本发明提出的装置，所使用的零部件，包括电机、丝杆、光谱传感器等，都是现成的零部件，不需要专用零部件开发，因此本发明具有较强的可实现性与推广性。

附图说明

图1是本发明装置的组成示意图；

图2是本发明方法的流程图；

图3是本发明装置在显示面板生成过程中的应用示意图；

图4是本发明对药液浓度的测量原理示意图。

图中：1#药液罐(1A)、2#药液罐(1B)、3#药液罐(1C)、4#药液罐(1D)、1#补液泵(2A)、2#补液泵(2B)、3#补液泵(2C)、4#补液泵(2D)、5#补液泵(2E)、1#混液泵(3A)、2#混液泵(3B)、3#混液泵(3C)、4#混液泵(3D)、1#混液管(4A)、2#混液管(4B)、3#混液管(4C)、4#混液管(4D)、原液罐(5)、废液罐(6)、丝杆导轨(7A)、丝杆滑块(7B)、驱动电机(7C)、光谱传感器(8)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明所要保护的范围并不限于此。

参照图1，一种显示面板生产过程中药液浓度控制装置，包括药液罐组(1A、1B、1C、1D)、补液泵组(2A、2B、2C、2D、2E)、混液泵组(3A、3B、3C、3D)、混液管组(4A、4B、4C、4D)、光谱传感器8、光谱运动装置、原液罐5和废液罐6。其中药液罐组包含4个药液罐(1#药液罐1A，2#药液罐1B，3#药液罐1C，4#药液罐1D)，补液泵组包含5个补液泵(1#补液泵2A，2#补液泵2B，3#补液泵2C，4#补液泵2D，5#补液泵2E)，混液泵组包含4个混液泵(1#混液泵3A，2#混液泵3B，3#混液泵3C，4#混液泵3D)，混液管组包含四根混液管(1#混液管4A，2#混液管4B，3#混液管4C，4#混液管4D)。

本发明各部分的连接关系为：

5#补液泵2E的入口连接原液罐5，5#补液泵2E的出口连接至4#药液罐1D补液孔；

4#补液泵2D的入口连接4#药液罐1D出液孔，4#补液泵2D的出口连接至3#药液罐1C补液孔；

3#补液泵2C的入口连接3#药液罐1C出液孔，3#补液泵2C的出口连接至2#药液罐1B补液孔；

2#补液泵2B的入口连接2#药液罐1B出液孔，2#补液泵2B的出口连接至1#药液罐1A补液孔；

1#补液泵2A的入口连接1#药液罐1A出液孔，1#补液泵2A的出口连接至废液罐6。

4#混液泵3D的入口连接至4#药液罐1D的混液出孔，4#混液泵3D的出口通过4#混液管4D连接至4#药液罐1D的混液入孔。

3#混液泵3C的入口连接至3#药液罐1C的混液出孔，出口通过3#混液管4C连接至3#药液罐1C的混液入孔。

2#混液泵3B的入口连接至2#药液罐1B的混液出孔，出口通过2#混液管4B连接至2#药液罐1B的混液入孔。

1#混液泵3A的入口连接至1#药液罐1A的混液出孔，出口通过1#混液管4A连接至1#药液罐1A的混液入孔。

光谱运动装置由丝杆导轨7A、丝杆滑块7B、驱动电机7C三部分组成，驱动电机7C固定在丝杆导轨7A一端，丝杆滑块7B套装在丝杆导轨7A上，光谱传感器8固定安装在丝杆滑块7B上。1#混液管、2#混液管、3#混液管、4#混液管处于同一水平线上，光谱传感器8圆心点的往复运动轨迹与4根混液管水平线平行。

本发明可对多个道次的显示面板蚀刻液浓度同时进行在线监测与在线控制，且可独立控制每个道次的蚀刻液浓度。

参照图2，一种显示面板生产过程中药液浓度控制方法，由以下四个步骤循环往复执行：

步骤1：4#药液罐执行对外排液动作，3#药液罐执行补充液体动作，2#药液罐执行均质循环动作，1#药液罐执行稳定测量动作，光谱传感器对1#药液罐内药液浓度进行测量；

步骤2：4#药液罐执行补充液体动作，3#药液罐执行均质循环动作，2#药液罐执行稳定测量动作，1#药液罐执行对外排液动作，光谱传感器对2#药液罐内药液浓度进行测量；

步骤3：4#药液罐执行均质循环动作，3#药液罐执行稳定测量动作，2#药液罐执行对外排液动作，1#药液罐执行补充液体动作，光谱传感器对3#药液罐内药液浓度进行测量；

步骤4：4#药液罐执行稳定测量动作，3#药液罐执行对外排液动作，2#药液罐执行补充液体动作，1#药液罐执行均质循环动作，光谱传感器对4#药液罐内药液浓度进行测量；

所述的补充液体动作，是指连接药液罐补液孔的补液泵启动，连接药液罐出液孔的补液泵关闭，连接药液罐的混液泵关闭，以此实现向药液罐内补充液体；

所述的均质循环动作，是指连接药液罐补液孔的补液泵关闭，连接药液罐出液孔的补液泵关闭，连接药液罐的混液泵启动，将新补充进药液罐的药液与原药液混合均匀；

所述的稳定测量动作，是指连接药液罐补液孔的补液泵关闭，连接药液罐出液孔的补液泵关闭，连接药液罐的混液泵关闭，保持药液静止以便光谱传感器完成药液浓度的测量；

所述的对外排液动作，是指连接药液罐补液孔的补液泵关闭，连接药液罐出液孔的补液泵开启，连接药液罐的混液泵关闭，将药液罐的部分药液转移至下一个药液罐。

原先行业的做法，是用一根管子将4个药液罐连接起来，然后一直不停地在通药液，相当于是个连续过程。本发明把4个药液罐的补液、排液都隔离开来，每个药液罐分别补液、混匀、测量，且补液补进去的体积是经过计算的，所以药液浓度就很好控制了。

图3是本发明装置在显示面板生成过程中的应用方案。如图3所示，显示面板从左往右依次移动，进行不同道次的蚀刻。1#药液罐在第一道次的面板下，2#药液罐在第二道次的面板下，以此类推。蚀刻从过程中，从药液罐里面抽取药液到显示面板上，然后通过喷淋方式回到药液罐中，因此药液浓度会随着蚀刻过程而浓度增加。

由于1#药液罐在第一道次的面板下面，该道次内被蚀刻的金属含量最大，因此1#药液罐内的药液浓度最高，2#药液罐、3#药液罐、4#药液罐的药液浓度依次降低。

结合图3可知：当4#药液罐内的浓度过高时，通过从原液罐内抽取部分原液补充进4#药液罐；当3#药液罐内的浓度过高时，通过从4#药液罐内抽取部分药液补充进3#药液罐，以此类推；由于1#药液罐内的浓度是最高的，因此1#药液罐内多出来的液体，直接排入到废液罐里面。

对药液浓度的测量，是依据贝尔·朗博特定律进行的，即液体浓度与吸光度成正比。在药液浓度的具体检测过程中，光谱传感器会打一束光到药液上(不同药液成分会打不同频率的光)，然后检测透过药液的光强度，当药液浓度不同时，光谱传感器接收到的光强度会产生变化，如图4所示，浓度1和浓度2表示两种不同的浓度，浓度1的浓度比较低，浓度2的浓度比较高。从图4可以看出，透过浓度1药液的光强度还是比较高(因为被该药液吸收掉的光比较少)，而透过浓度2药液的光强度就比较低了。

相邻两个药液罐，前一个药液罐对外排液动作中排出的药液体积量，等于后一个药液罐补充液体动作中增加的药液体积量，且药液体积量按如下公式计算：

上式中，V表示所需计算的药液体积量，C

V

对外排液动作中，计算得到的对外排液体积量大于等于药液罐内体积量时，所有步骤中断并产生报警。

对外排液动作中，计算得到的补充液体体积量加上药液罐原有药液体积量，大于等于药液罐容量时，所有步骤中断并产生报警。

本发明补液泵、混液泵等零部件可自动工作，并且任意的药液罐液面出问题时都能实现自动停机中断与报警。

本发明提出了一种显示面板生产过程中药液浓度控制(在线测控)装置和方法，适用于显示面板生产厂家，可对多个道次的显示面板蚀刻液的浓度同时进行在线精确测量与在线稳定控制。经产品实测，本发明对硝酸(HNO

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。