本发明涉及将第一和第二接合对象大致全等的粘合面粘合的机构及方法，尤其是粘合显示器外层的机构及方法，例如将极化膜与透明保护层(例如聚碳酸酯，但优选聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)材料的保护层)粘合在一起。两个接合对象粘合的一般要求是：将粘合剂尽可能均匀、尽可能薄地分布在接合对象之间，同时还要避免空气的影响。当将透明层装到显示器上时，这一问题就尤为突出。这里的一个常见做法是，将其中一个接合对象弯曲，让粘合面弯曲离开另一个粘合面，在给一个粘合面涂上粘合剂的先行步骤中，粘合面彼此接近直至另一个粘合面接触到粘合剂层的时候会形成通常为直线状的局部接触，然后减少弯曲使该接触逐渐扩展成全表面粘合。这一方法虽然适合于可弯曲的薄膜，但不适合于相对较厚的保护层。此外，弯曲的接合对象还存在局部机械性负荷过大的危险。另外已知在制造光学存储介质的时候，会在接合对象之间添加电场以产生润湿效果。这一方法避免了直接接触所带来的接合对象损伤的风险。
因此，本发明的目标在于，提供一种粘合两个接合对象的机构和方法，以相对简单的方式在接合对象之间形成均匀连续的粘合剂层，避免粘合剂层中产生气穴并且将接合对象的机械和电气负荷最小化。这一目标由根据权利要求1所述的机构以及并列的权利要求的方法得到实现。有利的实施例均为从属权利要求的主题。应注意，专利权利要求中单独列出的特征可以任意的、技术上合理的方式彼此组合形成本发明的其它实施例。说明书，尤其是结合附图的说明书进一步地突出了本发明的特征和具体内容。
根据本发明，用于粘合大致全等的粘合面(例如第一和第二接合对象的彼此平行的粘合平面)的机构包括第一接合对象和第二接合对象及附属的粘合面。粘合面是相关接合对象上专用于粘合且最终要用粘合剂润湿的表面。此外，该机构还包括涂覆在第一接合对象的粘合面上、由可流动的极性粘合剂构成的粘合剂层。根据本发明，还应包括一种本身可极化的粘合剂，且该粘合剂要在之前的加工工序中完成极化。但该粘合剂优选本身就是有极性的，这样可省略额外的极化步骤。粘合剂的极性通常都由其分子结构产生，例如基于丙烯酸酯的粘合剂就有很高的极性。极性因其内聚力可让粘合剂层有很高的强度，但如下所述，在本发明中它在后续的第一接合对象的润湿过程中起主要作用。
此外，根据本发明，还设计了用于将第二接合对象保持在第一接合对象上方的装置，让第二接合对象的粘合面朝向第一接合对象的粘合剂层且与该层跨气隙隔开。例如，这一装置可包括产生负压的装置，通过负压固定住第二接合对象。但这一装置优选可以让接合对象的粘合面彼此平行。
根据本发明，该机构使得，第一和第二接合对象之间，尤其是第二接合对象的粘合面与粘合剂层之间保持一个间隔(下面也将其称为最小间隔)，且该间隔要使得接合对象之间形成毛细管容积，优选是开放式的，即可从侧面接触到的毛细管容积，并且尤其还不能发生接触，即还不能润湿第二接合对象。
例如，这个间隔可处于0.08至3.0mm范围内，优选在0.1至1.0mm的范围内。
此外，在本发明中设计了用于产生电场的装置，以通过电感应(也被称为静电感应)来产生第二接合对象上和/或中的局部电荷位移，例如通过移动自由的载流子、感应极化和/或通过定向极化来产生。根据本发明，电荷位移应适于吸引有极性的粘合剂，让它首先润湿第二接合对象粘合面的局部电荷位移区域。根据本发明，用于产生电场的装置包括布置于第二接合对象的背离粘合面的一侧且与该接合对象绝缘的电极。例如，由于电极与第二接合对象之间设计了气隙，因此电极和第二接合对象之间不存在任何直接的接触，更优选地，在电极和第二接合对象之间设计塑料制成的电绝缘体。本发明意义上的电绝缘材料特性指的是，导电性要处于10-10至10-18s·cm-1的范围内。
此外，根据另一实施例，还提供将粘合剂涂到第一接合对象粘合面上的装置。例如，该装置配置为将粘合剂全面涂覆到第一接合对象粘合面上。这种装置优选包含可在粘合面上方自主活动的用于涂布粘合剂的喷嘴，尤其是在自动涂粘合剂的机构中。这里的涂布方式可以是连续性的，也可以是间歇进行的。例如，可根据粘合剂的流动能力选择涂布位置、时间和量(挤出速度)，从而至少在规定的时间之后用粘合剂尽可能均匀地润湿粘合面。“均匀”指的是，除了边缘区域的落差之外，粘合剂层有连续的、尽可能一致的厚度。这一装置优选设计成让胶合剂呈骨头状涂在粘合面上。
用于固定第二接合对象的装置优选包括支座，其为第二接合对象提供一个支承面，并且电极完全或部分嵌入支座中。用于固定第二接合对象的装置优选包含真空固定装置。例如，支承面中设计有穿孔，以便添加真空从而固定第二接合对象。
支座优选采用塑料材质，优选聚合物，更优选聚醚酮，例如聚芳醚酮，多卤代烯烃，例如聚四氟乙烯，和/或聚氧化甲烯，例如聚甲醛均聚物。这样一方面可以有足够的电绝缘性，同时还能在第二接合对象内实现有效的电荷位移。
电极优选具有指向第二接合对象粘合面的尖端。
第二接合对象优选是透明的，且粘合剂层的粘合剂可透明凝固或者硬化。
第一接合对象优选为显示器，粘合面由覆盖显示器显示面的外层构成。
根据优选实施例，第二接合对象是平幅结构，优选透明的平幅结构，例如透明的塑料或硅酸盐玻璃。例如这可以是厚度1mm或更大，例如3mm、4mm或5mm至10mm的平面平行板。
第二接合对象优选聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)材料层。在另一个实施例中，第二接合对象是带有至少一个聚甲基丙烯酸甲酯层和至少一个塑料、玻璃和/或金属层的分层构造。例如，至少设计有一个与聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)材料层邻接的导电层。
粘合剂层的粘合剂至少在涂覆时优选具有500mpas和5000mpas范围内的粘度。
粘合层的粘合剂优选化学固化的粘合剂，例如因为要使用以下反应性粘合剂之一：环氧树脂粘合剂、聚异氰酸酯粘合剂、甲基丙烯酸酯粘合剂、含有不饱和聚酯的粘合剂、硅树脂基粘合剂、苯酚甲醛树脂粘合剂、脲甲醛树脂粘合剂、聚酰亚胺粘合剂、聚苯并咪唑粘合剂、三聚氰胺甲醛树脂粘合剂、间苯二酚甲醛树脂粘合剂和类似粘合剂。这里的粘合剂优选聚合粘合剂，例如甲基丙烯酸甲酯或者氰基丙烯酸酯粘合剂，或者加成聚合粘合剂，例如硅酮聚合物基的粘合剂。
粘合剂优选单组份、双固化块体，在室温下为液体，可通过光化照射以及水分交联，其中，块体至少包含有一至四个α-(烷氧基)硅烷基的化合物，但用α-(烷氧基)硅烷基置换的聚烯烃除外。
根据优选实施例，还设计有对粘合剂层进行局部固化和/或硬化的装置。局部固化要理解成，通过对该装置进行定向，实现有限的空间固化或者硬化，也就是粘合剂层没有全面固化或者硬化。经过设计后，至少是在强度方面，但优选是在照射方向方面，这种装置仅覆盖复合结构的一部分，并非全部。例如，这一装置要对准由第一和第二接合对象以及粘合剂层构成的复合结构的边缘区域和/或端面。这种装置的结构设计取决于所用粘合剂的类型和交联机制。例如，这种装置可产生可见光或者紫外光或者热辐射，例如微波。仅对部分区域进行固化或者硬化，可让粘合剂层实现预固着，从而让粘合剂进一步地融合。这尤其在复合结构的边缘能体现出其优点，因为不这样的话，气穴将可能影响光学特性。另一方面，由于仅作用于局部且辐射直接作用于端面，就可以选择相对高强度且时间短的辐射作用，不会影响粘合剂层的光学特性。
此外，本发明还涉及一种将第一和第二接合对象大致全等的粘合面全表面粘合的方法，该方法包含以下步骤。在准备步骤中准备好带有附属粘合面的第一和第二接合对象。
然后在涂覆步骤中涂上有极性的可流动的粘合剂，构成第一接合对象粘合面上的可流动粘合剂层。例如，粘合剂分区域涂布到第一接合对象的粘合面上，然后通过流动自动实现全平面分布。粘合剂优选呈骨头状涂在相关粘合面上。在自动化方法中，粘合剂可通过在粘合面上移动的喷嘴喷涂。这里的涂布方式可以是连续性的，也可以是间歇进行的。例如，可根据粘合剂的流动能力选择涂布位置、时间和量(挤出速度)，从而至少在规定的时间之后用粘合剂尽可能均匀地润湿粘合面。“均匀”指的是，除了边缘区域的落差之外，粘合剂层有连续的、尽可能一致的厚度。
在布置步骤中对第一和第二接合对象进行布置，让第二接合对象的粘合面朝向粘合剂层并且与该层跨气隙隔开。例如，这里的接合对象可以是分别装在支座中的平幅结构，并且粘合面彼此相对且水平地对齐。粘合面是全等的，例如两个都是平整的或者是平行弯曲的。例如，在布置步骤中，第二接合对象的粘合面与粘合剂层之间保持一个最小的间隔。本发明意义上的最小间隔指的是，经过选择的刚好未发生接触，也就是未开始润湿的距离。根据本发明，间隔或最小间隔的尺寸要使得接合对象之间除了有粘合剂层之外，还能形成毛细管容积。
在场生成步骤中，电场通过布置于背离粘合面的第二接合对象一侧并且与该粘合面电绝缘的电极形成，以通过电感应来产生第二接合对象上和/或中的局部电荷位移。
在润湿步骤中，往第二接合对象方向进行电荷位移，吸引有极性的粘合剂，从而在局部电荷位移区域完成第二接合对象粘合面的首次润湿。根据本发明所述的润湿方法是，将粘合剂层转移到第二接合对象上，即，粘合剂移到第二接合对象的粘合面上，同时第一接合对象粘合面上的粘合剂层不脱落。此外，根据本发明，为了避免气穴，这里优选能有限制空间的润湿，也就是局部润湿。这里的局部润湿充当第二接合对象粘合面进一步完成全平面润湿的“种子”。
在随后的分布步骤中，从局部润湿位置开始全面地分布粘合剂和全面地润湿第二接合对象的粘合面。如果在涂覆步骤中第一接合对象的粘合面没有完全润湿(例如在骨头状涂覆的时候就是这种情况)，必要时也可以在这时候才对第一接合对象的粘合面进行全面润湿。分布过程从局部润湿的位置开始，根据本发明通过毛细力进行分布，必要时辅以其它力(例如静电力)，让接合对象粘合面之间的毛细管容积最终基本装满粘合剂。因此，如前所述，在布置步骤中第一和第二接合对象之间的间隔最好应最小化，让第一接合对象虽然不会发生润湿(无电荷位移)，但在进行润湿的时候，粘合剂能够因毛细作用自动扩散。
接着进行固化或硬化步骤，粘合剂层开始固化或硬化。
因此，本领域技术人员通过几次试验，根据粘合剂的流动能力(粘性)、极性和表面张力以及表面的润湿特性，合理设置电场强度和之前提及的间隔，以便形成毛细管容积。第一和/或第二接合对象优选由极性材料制成，以改善粘合剂的润湿效果。
使用根据本发明的操作方法可得到包含两个接合对象和粘合剂层的分层构造，其中的粘合剂层具有最大化的均匀程度，并且结合对象之间没有气穴。这样不仅可以在接合对象之间实现稳定的连接，而且至少一个接合对象的透明度能够让粘合剂层具有吸引人的外观，以及粘合剂层的透明度能让观察方向上处于粘合剂层下方的粘合面具有吸引人的外观。
根据该方法的有利实施例，电场生成步骤在时间上处于润湿步骤之前，换句话说，就是在润湿之前关闭电场，利用之后剩余的局部电荷位移进行润湿。
基于根据本发明所述方法所产生的光学方面的优点，在优选实施例中，第一接合对象即为显示器的一个层面(优选外层)。例如这可以是显示器的极化膜，由它构成第一接合对象的粘合面。
根据优选实施例，接合对象在全面分布步骤中保持其相对的空间关系。例如，接合对象上不存在会对接合对象之间存在的粘合剂产生排挤的机械作用。由于接合对象上没有机械作用或者至少机械作业极小，因此可以进行无应力粘合。
固化或硬化步骤优选包含两步：第一步是粘合剂层的局部固化或者硬化，后续的第二步是对粘合剂层的进一步(优选全面)固化或者硬化，此外还设置中间取出步骤，即介于第一和第二步之间的步骤，在该步骤中，由第一和第二接合对象及粘合剂层构成的复合结构被从用于固定第二接合对象和/或电极的装置中取出，以便在第二个步骤中对粘合剂层进行全面固化或硬化。
局部固化要理解成，通过对这项装置进行调整，实现有限的空间固化或者硬化，也就是粘合剂层没有全面固化或者硬化。经过设计后，至少是在强度方面，但最好是在照射方向方面，该装置仅覆盖复合结构的一部分，并非全部，即不覆盖整个粘合剂层。例如，这一装置针对的是由第一和第二接合对象及粘合剂层构成的复合结构的边缘区域和/或端面，尤其是针对直接位于端面上的开放的粘合剂层。该装置的结构设计取决于粘合剂的类型及其交联机制。例如，这种装置可产生可见光或者紫外光或者热辐射，例如微波。仅对部分区域进行固化或者硬化，可让粘合剂层实现预固着，从而限制或阻止粘合剂进一步融合。这尤其在复合结构的边缘能体现出其优点，因为不这样的话，气穴将可能影响光学特性。另一方面，由于仅作用于局部且必要时辐射直接作用于端面上裸露的粘合剂层，就可以选择相对高强度且时间短的辐射作用，不会影响粘合剂层(尤其是剩余粘合剂层)的光学特性。例如，之前所述装置在第一步骤中所产生的辐射的密度大于第二步骤中的辐射密度。
下面将根据以下附图进一步阐释本发明。这里的附图仅作示例，仅代表了优选的实施例。在附图中：
图1是根据本发明所述的方法的示意性流程图以及根据本发明所述用于执行所述方法的机构。
图1所示的根据发明所述的方法以及机构的用途是，粘合第一接合对象1和第二接合对象2的大致平面状的、彼此平行的粘合面。在图1a)所示的第一步骤中，提供了第一接合对象1和第二接合对象2(分别以剖面图显示)。这里涉及的是两个平整的平幅结构，其中1是lcd或oled显示器的分层构造。第二接合对象2是由透明塑料(例如pmma)或硅酸盐玻璃制成的透明板。两个平幅结构1、2保持为，使其附属的粘合面1a、2a彼此相对。为此设置了一个聚四氟乙烯制成的支座8，第二接合对象2在真空固定装置9的作用下紧贴在该支座上。所显示的真空装置9仅有支座8中的穿孔9，第二接合对象2通过该孔在所产生的真空作用下被吸住。支座8内嵌入了一个用于产生电场10的电极7(稍后通过附图1c阐述)，该电极与接合对象2不接触，并且由于支座8所选用材料(此处为ptfe)的电绝缘特性，与第二接合对象2也没有电接触。电极7有一个垂直指向第二接合对象2粘合面2a的尖端用于集中场强。也就是说在当前情况中，电极7被置于高于粘合剂面2a几何平均值的接合对象2背面正中。粘合面1a、2a都是平的。
此外，图1a)所示的根据本发明所述的方法还包括，将可流动的、具有分子层面极性的透明固化粘合剂涂覆到第一接合对象1的粘合面1a上作为粘合剂层3的步骤。优选地，粘合剂以骨头的形状涂覆，通过随后的自主流散和分布完成全面分布。在所示的自动化方法或机构中，粘合剂通过在粘合面上移动的喷嘴4喷涂。例如，根据粘合剂的流动能力(粘度)选择涂布位置、时间、数量和喷嘴的挤出速度，从而至少在规定的时间之后用粘合剂均匀地润湿第一接合对象1的粘合面。“均匀”指的是，除了边缘区域的落差之外，所得到的粘合剂层3有连续的、尽可能一致的厚度。
根据本发明所述的方法包括图1b)所示的第一接合对象1和第二接合对象3的布置步骤，让第二接合对象2的粘合面2a朝向涂覆在第一接合对象1的粘合剂层3，同时在接合对象1、2之间形成一个毛细管容积5，维持一个最小间隔，不发生接触。第二接合对象2和第一接合对象1的粘合剂层3之间存在平行间隔，让第二接合对象2不发生粘合剂润湿。第一接合对象1和第二接合对象2之间因选择的最小间隔产生一个毛细管容积5。
根据本发明，后面设置了图1c)所示的步骤，通过电极7产生电场10。如图1d)所示，这一电场10应是有选择的，让接合对象2中和/或上出现电荷位移11，而电荷位移又对有极性的粘合剂层3产生吸引。从图1d)还可看出，这一电场10的强度和极性是有选择的，使得第二接合对象2中的电荷位移11足以吸引第一接合对象1上作为粘合剂层3的极性粘合剂，使其能够克服表面张力局部润湿第二接合对象2的粘合面2a，同时粘合剂层3又不会从第一接合对象1上脱落。例如，电极7相对于粘合剂是带负电荷的。图1d)所示的步骤让第二接合对象2的粘合面2a发生空间有限的，即局部的润湿。关闭电场之后，在后续的图1e)所示的步骤中，粘合剂在毛细力的作用下自动全面分布于第二接合对象2的粘合面2a。这里的局部润湿6充当第二接合对象2粘合面2a进一步完成全面润湿的“种子”。根据本发明，在局部润湿之后，开始第二接合对象2粘合面的全面润湿，并且粘合剂从局部润湿位置6为出发点在毛细力作用下通过毛细管容积5进行分布，从而形成一个由第一接合对象1、第二接合对象2和粘合剂层3构成的复合结构1、2、3。
如步骤1f)所示，这时将实现全面的分布且毛细管容积5将被填满。然后进行如图1f)进一步显示的第一硬化步骤，通过紫外光照射让粘合剂层3的粘合剂局部透明硬化。由于紫外线光源13的照射取向，产生了主要局限于复合结构1、2、3边缘区域的局部硬化。这一照射对准的是端面，即复合结构的窄面，在那里覆盖到的主要是暴露的粘合剂层，并通过局部硬化，也就是粘合剂层的凝固防止粘合剂从毛细管容积流出，无需将粘合剂层全面硬化。在位于复合结构1、2、3边缘区域的粘合剂层3的粘合剂因硬化或固化而实现“边缘密封”之后，将复合结构1、2、3从支座8取出，然后粘合剂层3的粘合剂在穿过透明的接合对象2的紫外光照射11下全面透明硬化。第二步所用的紫外光照射11的密度小于第一步的照射密度，避免损坏第一步骤所照射边缘区域外部，剩余的靠近中心的粘合剂层3粘合剂部分的光学特性。