[发明专利]荫罩母板精密自动对准系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用衍射叠栅信号技术实现荫罩母板精密自动对准系统和方法，属于显示器器件制造领域。

背景技术

荫罩是彩色显示器的重要元件，置于显示屏后面，用来控制电子束轰击荧光屏的扫描路径及像素尺寸。荫罩板是一种厚度小于1mm的薄钢板，其上布有几十万个规则的细孔，孔长0.6mm，孔宽0.2mm，要求误差为几个微米。

荫罩母板的对准是荫罩加工中最重要的加工工序。在生产过程中，涂有感光材料的钢带处于两块玻璃母板之间，其中，一块玻璃母板安装在定框架上固定不动，另一块玻璃母板安装在动框架上，如图1所示，通过调节凸轮机构，可使动框架上的玻璃母板相对于定框架上的玻璃母板移动，从而使两玻璃母板完全对准。由于两块玻璃母板上绘有对称的细孔图案，这样经过一定时间的曝光后，在钢板两侧分别形成细孔的对称投影图案，经腐蚀处理后在钢板上就形成与母板图案相同的细孔，形成荫罩板。

目前，两块玻璃母板的对准是采用显微镜观察玻璃板上的对准标记，再不断手工调节动框架位置，逐步使两块母板对准，这种方法不仅效率低下，而且加工精度难以保证，严重制约着生产效率和产品合格率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够快速、可靠、高精度实现荫罩母板自动对准的系统和方法。

为实现上述目的，本发明对准系统所采取的技术方案为：

荫罩母板精密自动对准系统，包括半导体激光器、分光镜、动框架、定框架、差动光栅、光电二极管、信号处理电路、A/D转换器、工业控制计算机、步进电机及驱动器、精密凸轮驱动机构等，其中，差动光栅由在两块玻璃母板上各设置的四组光栅构成；精密凸轮驱动机构包括四个弹簧和四个凸轮，所述弹簧两两分为一组，分别设置在动框架的对角处，并且四个弹簧分别连接在动框架的四条边上；所述凸轮两两分为一组，分别设置在动框架的另外一对对角处，并且四个凸轮也分别与动框架的四条边接触，四个凸轮由四个伺服电机驱动旋转；所述信号处理电路由电流/电压转换电路、放大电路、滤波电路和调零电路四级组成。

本发明对准方法所采取的技术方案为：

荫罩母板精密自动对准方法，包括以下步骤：

（1）进行粗对板：在两块玻璃母板的上下对称处，设有两个“+”字形的对板标记；借助放大镜，人工将动框架玻璃母板与定框架玻璃母板进行粗对准，其对准精度为±50μm；

（2）两玻璃母板粗对准后，再进行精密自动对板：精密凸轮驱动机构的四个弹簧和四个凸轮两两相对夹紧，以保证动框架的运动平稳；凸轮机构将细分后电机的微小角度位移量转化为微米级的线性位移，工业控制计算机取透射零次差动叠栅信号为控制信号，并根据差动叠栅信号的大小和极性发出相应的驱动脉冲信号，使电机驱动动框架达到所要求的位置精度范围；当对准系统受到扰动，反映位置变化的差动叠栅信号曲线偏离误差带，工业控制计算机便会发出相应的控制脉冲，进行自动复位，使两块玻璃母板的相对位置偏差始终控制在所要求的精度范围内，实现精密对准。

本发明的对准系统以工业控制计算机为核心，由微机控制实现高精度位置检测及精密自动对准，在软、硬件方面采取了一系列抗干扰措施，确保了较高的对准精度及工作可靠性，对准精度可达到±0.5μm。本发明的对准方法采用粗对准与精对准相结合的两段式复合对准，可以使精密对准工作台在达到高精度的同时，又能大大缩短对准时间，实现高速、高精度对准控制。

附图说明

图1是现有技术的荫罩母板框架结构示意图。

图2（a）是本发明荫罩母板精密对准台的结构框图；（b）是差动光栅结构图。

图3是本发明对准系统中精密凸轮驱动机构的结构图。

图4是本发明对准系统中光电信号检测电路图。

图5（a）是本发明实施例中采用的差动叠栅结构图，（b）是差动叠栅信号曲线图。

图6是本发明实施例中采用精密对准方法得到的实验结果：（a）原始曲线，（b）差动曲线。

具体实施方式