一種觸摸屏的切割加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種觸摸屏的切割加工方法，觸摸屏為由玻璃蓋板和觸摸屏感應模組融合為一體的經過化學強化處理的OGS大片玻璃；加工方法包括以下步驟：1）采用激光控制斷裂法或者激光隱形切割法沿設定的水平直線和豎直直線切割OGS大片玻璃，切割后，使OGS大片玻璃仍然保持完整大片；所述設定的水平直線和豎直直線將所述OGS大片玻璃分隔為多個小片玻璃單元；2）采用激光消融法沿設定的曲線切割OGS大片玻璃，切割出OGS大片玻璃中各個小片玻璃單元的導角和內部通孔；3）將OGS大片玻璃整片送入自動裂片機或者人工裂片，從而分離出各個小片玻璃單元。本發明的切割加工方法，切割加工時效率較高，良率也較高，能提高產能，同時切割加工的成本也較低。
【專利說明】一種觸摸屏的切割加工方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及電子產品的加工方法，特別是涉及一種觸摸屏的切割加工方法。
【【背景技術】】
[0002]觸摸屏技術迅速發展，已經應用到日常生活的每個角落，智能手機、數碼相機、平板電腦、車載導航儀、ATM機、地鐵售票機、銀行及行政部門等公共場合的叫號機、商場醫院酒店等服務性場所的交互式指示屏幕、新聞媒體等使用的各種大屏幕演示設備等等，成為日常生活中必不可少的一部分。觸摸屏技術種類繁多，如表面聲波型、紅外式、電阻屏、電容屏等，從它們各項性能指標對比顯示，電容式觸摸屏優勢最大，因此目前被廣泛的應用于各類移動智能終端廣品中。
[0003]電容式觸摸屏通常分兩部分構成:從外向內依次為玻璃蓋板(Cover Lens、CoverGlass，為強度較高的強化玻璃，起到保護作用)和觸摸屏感應模組(Touch Sensor，接收感應和處理手指的觸控信息)。觸摸屏感應模組邊緣上設置有起連接作用的柔性印刷線路板(Flexible Printed Circuit，簡稱FPC)，將模組連接到主板上，FPC上有用于信息處理的IC和其他電子器件，之后再加上顯示模組(Display Module如IXD、0LED等,起顯示作用)完成觸控感應及顯示功能。將玻璃蓋板、觸摸屏感應模組和顯示模組三部分通過貼合技術連接成為一體。隨著市場需求的發展和技術的進步，人們希望進一步減小電子產品的厚度，即需要更輕薄化的產品，其中減小觸摸屏部分的厚度是一個重要的方面，主要方向是將觸摸屏感應模組即Touch Sensor與其他兩個模組融合。目前技術發展有兩個趨勢，一是將顯示模組與觸摸屏感應模組融合，如on-cell和in-cell技術。另一個是將玻璃蓋板與觸摸屏感應模組融合的OGS (One Glass Solutions)技術,即一體化觸控技術或單片玻璃方案,或者稱為TOL (Touch on Lens.)覆蓋層觸摸技術。兩種技術發展趨勢各有優缺點，由不同的生產廠商為代表推進，但從生產成本、產品性能等方面看，OGS技術會成為未來發展趨勢。
[0004]在OGS技術中，依據不同的生產方式分為大片生產方式(Sheet Process)和小片生產方式(Piece Process或Cell Process)。從實際生產角度看，大片生產方式(SheetProcess)將成為OGS生產的主流。大片生產方式加工流程為:0GS大片玻璃化學強化——油墨及ITO線路制作——切割——CNC磨邊——二次強化。傳統的OGS大片玻璃切割時，使用鉆石刀輪切割。切割流程為:大片玻璃進行刀輪劃片——大片玻璃通過手工或機械裂片分為小片玻璃——小片玻璃CNC導角與鉆孔，即，先用刀輪在OGS大片玻璃上劃片，然后手工或者機械裂片分割成單個小片玻璃單元，最后在再使用CNC將各個小片玻璃單元的導角、內部通孔磨出。同時進行CNC磨邊，由于此環節完成后，玻璃的強度較低，因此需要進行二次強化加工流程提高玻璃的強化。大片生產方式中，針對的大片玻璃規格通常為Gl世代面板(300X400mm)或者G2世代面板(370X470mm)或者與此相近或者更大的規格。切割后的單個小片玻璃是指通常移動智能終端所需的尺寸，如常見的4英寸、4.5英寸、5英寸、7英寸、10英寸等。
[0005]然而，由于玻璃在化學強化后硬度較高，上述切割方法中刀輪切割時難度較大。玻璃化學強化后莫氏硬度可達7.2?8.5，通常的刀輪為超硬合金刀輪或者鉆石刀輪，莫氏硬度在9?10，雖然可以進行切割，但由于玻璃較硬，刀輪容易打滑，如果加大切割時刀輪壓力或者切割參數控制不好，很容易造成產品整片破裂，導致刀輪切割時產品良率較低(目前不同廠家的良率不同，大部分約在50?70%)，造成了嚴重的浪費，提高了成本，限制了產能。同時刀輪和磨頭均屬于耗材，每次切割加工均有損耗，進一步增加了成本。
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【發明內容】
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[0006]本發明所要解決的技術問題是:彌補上述現有技術的不足，提出一種觸摸屏的切割加工方法，切割加工時效率較高，良率也較高，能提高產能，同時切割加工的成本也較低。
[0007]本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決:
[0008]一種觸摸屏的切割加工方法，所述觸摸屏為由玻璃蓋板和觸摸屏感應模組融合為一體的經過化學強化處理的OGS大片玻璃；包括以下步驟:1)采用激光控制斷裂法或者激光隱形切割法沿設定的水平直線和豎直直線切割所述OGS大片玻璃，切割后，使所述OGS大片玻璃仍然保持完整大片；所述設定的水平直線和豎直直線將所述OGS大片玻璃分隔為多個小片玻璃單元；2)采用激光消融法沿設定的曲線切割所述OGS大片玻璃，切割出所述OGS大片玻璃中各個小片玻璃單元的導角和內部通孔；3)將所述OGS大片玻璃整片送入自動裂片機或者人工裂片，從而分離出各個小片玻璃單元。
[0009]本發明與現有技術對比的有益效果是:
[0010]本發明的觸摸屏的切割加工方法，采用激光直線劃片、曲線導角和鉆孔。由于激光切割屬于非接觸式加工，相對于傳統的接觸式的“硬碰硬”鉆石刀輪切割玻璃，激光切割與材料的物理硬度無關，因此切割強化后的OGS大片玻璃較為容易，而且不會產生刀輪切割時玻璃破碎的問題，也沒有刀輪、磨頭和輔助切削液等耗材，提高了產品良率，減少了耗材成本。同時，通過組合，將不同的激光切割方法使用于不同的環節中，可整體提高OGS玻璃激光加工的效率。本發明中， 將劃線及鉆孔集成在裂片前一起完成，避免了產品的來回取放，中間工藝流程減少，避免了來回取放過程中造成的破損及耗時，良率和產能高于傳統工藝。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0011]圖1是本發明【具體實施方式】中的待切割的OGS大片玻璃的結構示意圖；
[0012]圖2是本發明【具體實施方式】中觸摸屏的切割加工方法的流程圖；
[0013]圖3是本發明【具體實施方式】中觸摸屏的切割加工方法中步驟P2)中優選的設定曲線的形狀示意圖。
【【具體實施方式】】
[0014]下面結合【具體實施方式】并對照附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0015]本發明針對現有OGS大片生產方式中采用刀輪切割強化玻璃環節中效率以及產品良率較低的問題，提出解決方案，依據多種激光切割技術的優缺點，將這些工藝整合，優勢互補，在不同的工位使用具有優勢的加工技術，提高生產效率、產品良率、產品強度、降低使用成本。本發明中的一種觸摸屏的切割加工方法，與傳統工藝的主要區別在于使用多種激光切割玻璃技術組合后取代傳統刀輪切割及CNC鉆孔方式，此方案使用多種激光切割玻璃工藝配合，利用各種激光切割方式在直線切割裂片方面的優勢和在曲線切割異形R角和鉆孔方面的優勢，將其結合，提高生產效率，采用新工藝后，可以提高生產效率、產品良率。本發明針對大片生產工藝，大片玻璃強化——油墨及ITO線路制作——切割，切割加工時，先在OGS大片玻璃產品上直線劃線，但不會自動斷裂，其次將每片單元的四個圓弧導角、圓孔及音孔切出，最后通過裂片將每個單元分開。切割完畢后，就送往CNC磨邊、二次強化等工藝。
[0016]本【具體實施方式】中切割加工針對的觸摸屏為由玻璃蓋板(Cover Glass)和觸摸屏感應模組(Touch Sensor)融合為一體的經過化學強化處理的OGS (One Glass Solutions)大片玻璃。大片生產方式中，OGS大片玻璃鋼化后，油墨及ITO線路制作后的結構示意圖如圖1所示。OGS大片玻璃I是一整片，包括未分隔開的多個成品小片玻璃單元100。圖1中，多條豎直直線2和水平直線3示意出事先設定的激光切割時的切割路徑，該多條豎直直線2和水平直線3將一整片的OGS大片玻璃I劃分為多個小片玻璃單元100。
[0017]如圖2所示，為本【具體實施方式】中觸摸屏的切割加工方法的流程圖，包括以下步驟:
[0018]Pl)采用激光控制斷裂法或者激光隱形切割法沿設定的水平直線和豎直直線切割所述OGS大片玻璃，切割后，使所述OGS大片玻璃仍然保持完整大片。激光沿水平直線和豎直直線切割后，使各個小片玻璃單兀100彼此分隔開。
[0019]該步驟中，采用激光切割法中的控制斷裂法或者隱形切割法沿圖1中的直線虛線部分切割，切割完畢后，沒有自動斷裂，依舊保持完整大片。激光控制斷裂法和激光隱形切割法針對直線切割時采用，且配合后續步驟中手動或者機械裂片。切割特點是:速度快，邊緣效果好，崩邊小。激光控制斷裂法切割時，可使用二氧化碳激光器進行切割。利用二氧化碳激光器加熱OGS大片玻璃的表面，然后噴射冷卻流體降溫，產生應力而實現分裂。激光隱形切割法使用皮秒激光器，將.焦點聚焦于OGS大片玻璃內部，依靠非線性效應引起玻璃內部性質改變，從而形成改質應力層，配合后續步驟中的裂片實現分割。
[0020]由于激光切割線寬非常窄，特別是使用隱形切割法時切割線寬可以視為零，因此本【具體實施方式】中在制作OGS大片玻璃時可以減小各小片玻璃單元100之間的間距，只需各個小片玻璃單元100的單邊距離需設定的水平直線3或豎直直線2預留0.05?0.3mm的距離，也即兩個小片玻璃單元100之間的距離可以縮小到0.1?0.6mm，從而可增加玻璃的利用率。上述預留一段距離是為后續CNC磨邊而預留的。
[0021]P2)采用激光消融法沿設定的曲線切割所述OGS大片玻璃，切割出所述OGS大片玻璃中各個小片玻璃單元的導角和內部通孔。
[0022]該步驟中，使用激光消融法將每個小片玻璃單元100的四個圓弧導角、內部的圓孔切出。切割時，可以采用綠光納秒、紫外納秒、紅外皮秒、綠光皮秒、紫外皮秒等各個波長和脈沖寬度的激光器，在切割效率及邊緣質量上稍有差異。切割方法有兩種具體的方法，一種是先將激光焦點聚焦在OGS大片玻璃I的上表面，自上而下移動焦點切割。此法適用于上述所有激光器。另一種是先將激光焦點聚焦于OGS大片玻璃I的下表面，自下而上移動焦點切割。此法適用于綠光激光器，原理與激光內雕相同。
[0023]優選地，切割各個圓弧導角時，采用連貫的曲線引導進行切割，以提高切割的效率。即，設定的曲線包括四個四分之一弧線，多個人字形弧線和多個星型閉合曲線。如圖3所示，即四分之一弧線Si，人字形弧線s2和星型閉合曲線S3。
[0024]對于四分之一弧線Si，其僅針對四處位置的小片玻璃單元的特定的四處位置的導角進行切割。分別為=OGS大片玻璃I中處于左上角的小片玻璃單元IOO-Lu的左上導角處的四分之一弧線，OGS大片玻璃中處于右上角的小片玻璃單元IOO-Ru的右上導角處的四分之一弧線，OGS大片玻璃中處于左下角的小片玻璃單元IOO-Ld的左下導角處的四分之一弧線，OGS大片玻璃中處于右下角的小片玻璃單元IOO-Rd的右下導角處的四分之一弧線。沿這四個四分之一弧線切割，可分別切割出小片玻璃單元IOO-Lu的左上導角，小片玻璃單元IOO-Ru的右上導角，小片玻璃單元IOO-Ld的左下導角和小片玻璃單元IOO-Rd的右下導角。
[0025]對于人字形弧線s2，其針對的是處于邊緣部分的兩個相鄰的小片玻璃單元的兩個相鄰的導角的四分之一弧線組合成的曲線，即處于最左邊和最右邊兩條豎邊中上下兩個相鄰的小片玻璃單元的兩個相鄰的導角的四分之一弧線組成的人字形弧線，處于最上邊和最下邊兩條橫邊中左右兩個相鄰的小片玻璃單元的兩個相鄰的導角處的四分之一弧線組成的人字形弧線。
[0026]對于星型閉合曲線S3，其針對的是處于內部的四個相鄰的小片玻璃單元的四個相鄰的導角的四分之一弧線組合成的閉合曲線。
[0027]按照上述優選的方式切割各個小片玻璃單元的導角時，相對于依次分別切割單個小片玻璃單元的導角的方法，可縮短激光來回移動的時間，大大縮短切割時間，提高切割效率。
[0028]本【具體實施方式】中，采用激光消融和隱形切割法(或控制斷裂法)相組合的方法，在直線部分采用具有速度優勢隱形切割(或控制斷裂)，在曲線部分采用激光消融，由于曲線部分占全部切割長度的比例較小，因此所耗時間較少，兩種方法結合后切割一個小片的時間縮短至30?50秒，完全能 滿足量產。相對于單一的激光消融法，雖然其可以切割曲線和直線，但效率較低；而隱形切割和控制斷裂法只能切割直線，速度較快。如單純使用激光消融法切割一個小片，需要3?4分鐘，無法實現量產化。本【具體實施方式】中，通過多種工藝像組合，可實現量產。
[0029]需說明的是，步驟Pl)的直線切割和步驟P2)的曲線切割的先后順序是可以顛倒的。只是，如果首先進行曲線切割后，中間的星型空洞會存在于接下來進行的直線切割的路徑上，可能會影響隱形切割的質量。但總體上，仍然能實現通過激光消融和隱形切割法相組合以提高切割效率和良率，同時降低成本的目的，仍然在本申請的保護范圍內，只是先進行曲線切割后進行直線切割的效果比上述先進行直線切割后進行曲線切割的效果要差一點。
[0030]經過上述直線劃線，曲線切割導角和通孔的步驟后，即進入步驟P3)。
[0031]P3)將所述OGS大片玻璃整片送入自動裂片機或者人工裂片，從而分離出各個小片玻璃單元。
[0032]前兩個步驟使OGS大片玻璃中各個小片玻璃單元分裂，但仍然是一個完整大片。通過該步驟的裂片，實現各個小片單元之間的真正分離，從而真正完成切割。切割完畢后，可送入CNC磨邊及二次強化工藝。
[0033]本【具體實施方式】中，采用激光切割觸摸屏，由于激光切割屬于非接觸式加工，因此加工強化后的OGS大片玻璃較為容易。同時，通過多種激光切割方法的組合，將不同的激光切割方法使用于不同的環節中(激光控制斷裂法或者皮秒激光隱形切割法直線劃片，激光消融法曲線切割導角和鉆孔)，這樣在各個環節發揮各激光切割方法的優勢，整體提高OGS玻璃激光加工的效率。同時，激光切割時，將劃線及鉆孔集成在裂片前一起完成，避免了產品的來回取放，中間工藝流程減少，實現全流水線自動操作，產能高于傳統工藝。
[0034]本【具體實施方式】中,對于現在市場所通常使用的Corning GoriIla2玻璃,經過化學強化后，強化深度O?50微米的玻璃制備得到的OGS產品均可加工，不同強化深度的加工效率及產品質量無差異，對于普通的手機和平板電腦，即4英寸到10英寸的OGS單片，平均單片(即切割加工后的小片成品)的生產時間為30?50秒，良率98%以上，耗材為零。現有刀輪切割及CNC磨邊鉆孔的工藝，通常能加工的強化深度需小于35微米，平均單片的生產時間為45?90秒，良率因不同廠家技術水平不同而有較大差異，一般在50%?70%，耗材包括刀輪、磨頭、輔助切削液等(更換周期及單價成本依據廠家生產要求有所不同，整體來看此部分耗材成本較高)。綜上,本【具體實施方式】中的切割加工方法,使得產品的良率及質量提升，成本降低，同時耗材減少，成本得到進一步降低。
[0035]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本發明的保護范圍。.
【權利要求】
1.一種觸摸屏的切割加工方法，所述觸摸屏為由玻璃蓋板和觸摸屏感應模組融合為一體的經過化學強化處理的OGS大片玻璃；其特征在于:包括以下步驟:1)采用激光控制斷裂法或者激光隱形切割法沿設定的水平直線和豎直直線切割所述OGS大片玻璃，切割后，使所述OGS大片玻璃仍然保持完整大片；所述設定的水平直線和豎直直線將所述OGS大片玻璃分隔為多個小片玻璃單元；2)采用激光消融法沿設定的曲線切割所述OGS大片玻璃，切割出所述OGS大片玻璃中各個小片玻璃單元的導角和內部通孔；3)將所述OGS大片玻璃整片送入自動裂片機或者人工裂片，從而分離出各個小片玻璃單元。
2.根據權利要求1所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述步驟I)中設定的水平直線或豎直直線與所述OGS大片玻璃中各個小片玻璃單元的單邊之間的距離為0.05 ?0.3mm。
3.根據權利要求1所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述步驟2)中設定的曲線包括四個四分之一弧線，多個人字形弧線和多個星型閉合曲線。
4.根據權利要求3所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述四個四分之一弧線分別為沿所述OGS大片玻璃中處于左上角的小片玻璃單元的左上導角處的四分之一弧線，沿所述OGS大片玻璃中處于右上角的小片玻璃單元的右上導角處的四分之一弧線，沿所述OGS大片玻璃中處于左下角的小片玻璃單元的左下導角處的四分之一弧線，沿所述OGS大片玻璃中處于右下角的小片玻璃單元的右下導角處的四分之一弧線。
5.根據權利要求3所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述人字形弧線為所述OGS大片玻璃中處于邊緣部分的兩個相鄰的小片玻璃單元的兩個相鄰的四分之一導角弧線組合成的曲線。
6.根據權利要求3所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述星型閉合曲線為所述OGS大片玻璃中處于內部的四個相鄰的小片玻璃單元的四個相鄰的四分之一導角弧線組合成的閉合曲線。
7.根據權利要求1所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述步驟2)中采用激光消融法切割時，先將激光焦點聚焦在所述OGS大片玻璃的上表面，然后自上而下移動焦點進行切割。
8.根據權利要求1所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述步驟2)中采用激光消融法切割時，先將激光焦點聚焦在所述OGS大片玻璃的下表面，然后自下而上移動焦點進行切割。
9.根據權利要求1所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述步驟2)中采用納秒綠光激光器、納秒紫外激光器或皮秒激光器進行激光消融法切割。
10.根據權利要求1所述的觸摸屏的切割加工方法，其特征在于:所述步驟I)中采用二氧化碳激光器進行激光控制斷裂法切割或者采用皮秒激光器進行激光隱形切割法切割。
【文檔編號】C03B33/04GK103435255SQ201310354246
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2013年8月14日
【發明者】蔡志祥, 侯若洪, 楊偉 申請人:深圳光韻達光電科技股份有限公司