專利名稱：用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光微加工設(shè)備，尤其涉及一種用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在市場(chǎng)上大多使用ITO作為導(dǎo)電膜，但在高品質(zhì)和較高環(huán)境要求下無(wú)法穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)間的使用；石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300 W/m.K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過(guò)15000 cm²/V.s,又比納米碳管或娃晶體高,而電阻率只約10-6 Ω.cm,比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因?yàn)殡娮杪蕵O低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來(lái)發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來(lái)制造透明觸控屏幕、光板，甚至是太陽(yáng)能電池。使用激光蝕刻方法去除以石墨烯為導(dǎo)電的材料具有非接觸、無(wú)污染環(huán)境、易控制等特性，使其成為當(dāng)代導(dǎo)電材料線寬控制的重要應(yīng)用熱點(diǎn)，并且逐漸會(huì)在工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。用激光器蝕刻導(dǎo)電材料可以達(dá)到較穩(wěn)定的線寬，導(dǎo)電材料的線寬最細(xì)可以達(dá)到20um,可以更精密的制作出較為復(fù)雜的圖形，激光刻蝕時(shí)可方便的更換蝕刻圖形，無(wú)廢棄物產(chǎn)生，可大量節(jié)省研發(fā)成本及縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置及其方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置，特點(diǎn)是:包括高頻率短脈沖激光器、動(dòng)態(tài)聚焦鏡和掃描場(chǎng)鏡，所述高頻率短脈沖激光器是波長(zhǎng)為266nm 1064nm、脈寬在IOOps 50ns、頻率在IOKHz 200KHz的激光器，高頻率短脈沖激光器的輸出端布置有光閘，光閘的輸出端設(shè)置有擴(kuò)束鏡，擴(kuò)束鏡的輸出端布置有45度全反射鏡，45度全反射鏡的輸出端依次布置有動(dòng)態(tài)聚焦鏡和掃描場(chǎng)鏡，掃描場(chǎng)鏡正對(duì)于工作平臺(tái)，工作平臺(tái)的一側(cè)安裝有吹氣裝置，工作平臺(tái)的另一側(cè)安裝有集塵裝置。進(jìn)一步地，上述的用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置，所述工作平臺(tái)為真空吸附式工作平臺(tái)。上述裝置用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的方法，加工前激光焦點(diǎn)聚焦位于以石墨烯為導(dǎo)電層材料的上表面，高頻率短脈沖激光器發(fā)出的激光經(jīng)光閘控制開(kāi)關(guān)光，光閘控制激光光束后經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，一方面，改善光束傳播的發(fā)散角，使光路準(zhǔn)直，另一方面，對(duì)激光光束同軸擴(kuò)束，使聚焦后光斑更小；擴(kuò)束后的光束到達(dá)45度全反射鏡，光路垂直改向，繼而到達(dá)動(dòng)態(tài)聚焦鏡和掃描場(chǎng)鏡，動(dòng)態(tài)聚焦鏡使焦點(diǎn)聚焦在同一焦平面上；掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，圖形轉(zhuǎn)化在工作平臺(tái)上的加工材料上，蝕刻產(chǎn)生的粉塵由吹氣裝置產(chǎn)生氣流，由集塵裝置吸氣收集粉塵。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在
本發(fā)明通過(guò)不同波長(zhǎng)的高頻率的脈沖激光器作為激光源，對(duì)不同觸摸屏產(chǎn)品中以石墨烯為導(dǎo)電層材料進(jìn)行激光蝕刻，使石墨烯導(dǎo)電層在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達(dá)到蝕除的目的，通過(guò)高精度動(dòng)態(tài)聚焦鏡和振鏡配合，一次性實(shí)現(xiàn)蝕刻范圍500mmX 500mm，產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過(guò)吹氣系統(tǒng)和大流量積塵系統(tǒng)集塵，從而加工出無(wú)污染、線性穩(wěn)定、功能完好的觸摸屏電子產(chǎn)品。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明
圖1:本發(fā)明的構(gòu)造示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種激光蝕刻觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層材料的設(shè)備和方法，采用高頻率的短脈沖激光器，加工的材料為高導(dǎo)電率的導(dǎo)電薄膜材料，激光經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡和振鏡，在整個(gè)500mmX500mm以石墨烯為導(dǎo)電層材料范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)聚焦，石墨烯導(dǎo)電層吸收具有高峰值功率的脈沖式激光氣化，從而達(dá)到蝕刻效果。如圖1所示，用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置，包括高頻率短脈沖激光器1、動(dòng)態(tài)聚焦鏡5和掃描場(chǎng)鏡6,高頻率短脈沖激光器I是波長(zhǎng)為266nm 1064nm、脈寬在IOOps 50ns、頻率在IOKHz 200KHz的激光器，高頻率短脈沖激光器I的輸出端布置有光閘2,光閘2的輸出端設(shè)置有擴(kuò)束鏡3,擴(kuò)束鏡3的輸出端布置有45度全反射鏡4,45度全反射鏡4的輸出端依次布置有動(dòng)態(tài)聚焦鏡5和掃描場(chǎng)鏡6,掃描場(chǎng)鏡6正對(duì)于工作平臺(tái)10，工作平臺(tái)10的一側(cè)安裝有吹氣裝置7，工作平臺(tái)10的另一側(cè)安裝有集塵裝置9。上述裝置用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層，加工前激光焦點(diǎn)聚焦位于以石墨烯為導(dǎo)電層材料的上表面，高頻率短脈沖激光器I發(fā)出的激光經(jīng)光閘2控制開(kāi)關(guān)光，光閘2控制激光光束后經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡3對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，一方面改善光束傳播的發(fā)散角，達(dá)到光路準(zhǔn)直的目的，另外一方面，對(duì)激光光束同軸擴(kuò)束，使得聚焦后光斑更小，從而實(shí)現(xiàn)激光穩(wěn)定刻蝕的目的；擴(kuò)束后的光束到達(dá)45度全反射鏡4，光路垂直改向，繼而到達(dá)動(dòng)態(tài)聚焦鏡5和掃描場(chǎng)鏡6,動(dòng)態(tài)聚焦鏡5使焦點(diǎn)都聚焦在同一焦平面上,有效避免大幅面掃描時(shí)產(chǎn)生的邊緣離焦現(xiàn)象；掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，圖形轉(zhuǎn)化在工作平臺(tái)10上的加工材料8上，蝕刻產(chǎn)生的粉塵由吹氣裝置7產(chǎn)生向右的氣流，由集塵裝置9吸氣收集粉塵。加工過(guò)程穩(wěn)定，控制系統(tǒng)根據(jù)加工圖的識(shí)別和導(dǎo)入之后，使用高速振鏡的大幅面掃描，一次性加工產(chǎn)品，大大提高加工效率；在蝕刻的同時(shí)吹氣和集塵裝置打開(kāi)，吹氣角度根據(jù)掃描場(chǎng)鏡掃描角度和激光焦距計(jì)算得來(lái)，使其在特定的吹氣角度下配合大流量集塵器達(dá)到最佳集塵效果；吹氣裝置7產(chǎn)生離子風(fēng)，使其產(chǎn)生向右的氣流，通過(guò)集塵裝置9將加工產(chǎn)品產(chǎn)生的粉塵帶走。脈沖激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束后，通過(guò)動(dòng)態(tài)聚焦鏡聚焦，再經(jīng)過(guò)掃描場(chǎng)鏡，實(shí)現(xiàn)一次性加工范圍為500_X500_以內(nèi)高精度、高速掃描。將蝕刻圖形導(dǎo)入加工軟件中，將圖形分為對(duì)位圖層和加工圖層JfPET基底或者玻璃基底的以石墨烯為導(dǎo)電層材料放置平面度精度較高吸附平臺(tái)上，放置產(chǎn)品后真空吸附打開(kāi)，確保產(chǎn)品在加工過(guò)程中不移位；激光按照設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行蝕刻，在蝕刻的同時(shí)打開(kāi)吹氣和積塵系統(tǒng)，確保蝕刻產(chǎn)生的粉塵全部吸入集塵系統(tǒng)中，以提高高頻率脈沖激光器蝕刻以石墨烯為導(dǎo)電層材料的工藝重復(fù)性和穩(wěn)定性。其中，蝕刻材料為以石墨烯為導(dǎo)電層材料，蝕刻基底為玻璃基底或者PET基底為例的硬性或柔性材料，也可以是雙面強(qiáng)化玻璃和單面強(qiáng)化玻璃。本發(fā)明通過(guò)不同波長(zhǎng)的高頻率的脈沖激光器作為激光源，對(duì)不同觸摸屏產(chǎn)品中以石墨烯為導(dǎo)電層材料進(jìn)行激光蝕刻，使石墨烯導(dǎo)電層在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達(dá)到蝕除的目的，通過(guò)高精度動(dòng)態(tài)聚焦鏡和掃描場(chǎng)鏡配合，一次性實(shí)現(xiàn)蝕刻范圍500mmX 500mm，產(chǎn)生的粉塵由吹氣裝置產(chǎn)生向右的氣流，由集塵裝置吸氣收集粉塵。，從而加工出無(wú)污染、線性穩(wěn)定、功能完好的觸摸屏電子產(chǎn)品。需要理解到的是以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置，其特征在于:包括高頻率短脈沖激光器、動(dòng)態(tài)聚焦鏡和掃描場(chǎng)鏡，所述高頻率短脈沖激光器是波長(zhǎng)為266nm 1064nm、脈寬在IOOps 50ns、頻率在IOKHz 200KHz的激光器，高頻率短脈沖激光器的輸出端布置有光閘，光閘的輸出端設(shè)置有擴(kuò)束鏡，擴(kuò)束鏡的輸出端布置有45度全反射鏡，45度全反射鏡的輸出端依次布置有動(dòng)態(tài)聚焦鏡和掃描場(chǎng)鏡，掃描場(chǎng)鏡正對(duì)于工作平臺(tái)，工作平臺(tái)的一側(cè)安裝有吹氣裝置，工作平臺(tái)的另一側(cè)安裝有集塵裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置，其特征在于:所述工作平臺(tái)為真空吸附式工作平臺(tái)。
3.權(quán)利要求1所述裝置用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的方法，其特征在于:力口工前激光焦點(diǎn)聚焦于以石墨烯為導(dǎo)電層材料的上表面，高頻率短脈沖激光器發(fā)出的激光經(jīng)光閘控制開(kāi)關(guān)光，光閘控制激光光束后經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡對(duì)光束進(jìn)行同軸擴(kuò)束，一方面，改善光束傳播的發(fā)散角，使光路準(zhǔn)直，另一方面，對(duì)激光光束同軸擴(kuò)束，使聚焦后光斑更?。粩U(kuò)束后的光束到達(dá)45度全反射鏡，光路垂直改向，繼而到達(dá)動(dòng)態(tài)聚焦鏡和掃描場(chǎng)鏡，動(dòng)態(tài)聚焦鏡使焦點(diǎn)聚焦在同一焦平面上；掃描圖形轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，圖形轉(zhuǎn)化在工作平臺(tái)上的加工材料上，蝕刻產(chǎn)生的粉塵由 吹氣裝置產(chǎn)生氣流，由集塵裝置吸氣收集粉塵。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導(dǎo)電層的裝置及方法，高頻率短脈沖激光器的輸出端布置有光閘，光閘的輸出端設(shè)置有擴(kuò)束鏡，擴(kuò)束鏡的輸出端布置有45度全反射鏡，45度全反射鏡的輸出端依次布置有動(dòng)態(tài)聚焦鏡和掃描場(chǎng)鏡，掃描場(chǎng)鏡正對(duì)于工作平臺(tái)，工作平臺(tái)的一側(cè)安裝有吹氣裝置，工作平臺(tái)的另一側(cè)安裝有集塵裝置。通過(guò)不同波長(zhǎng)的高頻率的脈沖激光器作為激光源，對(duì)不同觸摸屏產(chǎn)品中以石墨烯為導(dǎo)電層材料進(jìn)行激光蝕刻，使石墨烯導(dǎo)電層在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達(dá)到蝕除的目的，通過(guò)高精度動(dòng)態(tài)聚焦鏡和振鏡配合，一次性實(shí)現(xiàn)蝕刻范圍500mm×500mm，加工出無(wú)污染、線性穩(wěn)定、功能完好的觸摸屏電子產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B23K26/14GK103071925SQ20121058232
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者趙裕興, 狄建科, 張偉 申請(qǐng)人:蘇州德龍激光股份有限公司