專利名稱：用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種激光微加工設備，尤其涉及一種用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置及其方法。
背景技術：
現在市場上大多使用ITO作為導電膜，但在高品質和較高環境要求下無法穩定的長時間的使用；石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數高達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。因為電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板，甚至是太陽能電池。使用激光蝕刻方法去除以石墨烯為導電的材料具有非接觸、無污染環境、易控制等特性，使其成為當代導電材料線寬控制的重要應用熱點，并且逐漸會在工業中得到廣泛的應用。用激光器蝕刻導電材料可以達到較穩定的線寬，導電材料的線寬最細可以達到20um,可以更精密的制作出較為復雜的圖形，激光刻蝕時可方便的更換蝕刻圖形，無廢棄物產生，可大量節省研發成本及縮短產品開發周期。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置及其方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現:
用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置，特點是:包括高頻率短脈沖激光器、動態聚焦鏡和掃描場鏡，所述高頻率短脈沖激光器是波長為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，光閘的輸出端設置有擴束鏡，擴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態聚焦鏡和掃描場鏡，掃描場鏡正對于工作平臺，工作平臺的一側安裝有吹氣裝置，工作平臺的另一側安裝有集塵裝置。進一步地，上述的用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置，所述工作平臺為真空吸附式工作平臺。上述裝置用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的方法，加工前激光焦點聚焦位于以石墨烯為導電層材料的上表面，高頻率短脈沖激光器發出的激光經光閘控制開關光，光閘控制激光光束后經過擴束鏡對光束進行同軸擴束，一方面，改善光束傳播的發散角，使光路準直，另一方面，對激光光束同軸擴束，使聚焦后光斑更小；擴束后的光束到達45度全反射鏡，光路垂直改向，繼而到達動態聚焦鏡和掃描場鏡，動態聚焦鏡使焦點聚焦在同一焦平面上；掃描圖形轉化為數字信號，圖形轉化在工作平臺上的加工材料上，蝕刻產生的粉塵由吹氣裝置產生氣流，由集塵裝置吸氣收集粉塵。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在
本發明通過不同波長的高頻率的脈沖激光器作為激光源，對不同觸摸屏產品中以石墨烯為導電層材料進行激光蝕刻，使石墨烯導電層在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達到蝕除的目的，通過高精度動態聚焦鏡和振鏡配合，一次性實現蝕刻范圍500mmX 500mm，產生的粉塵經過吹氣系統和大流量積塵系統集塵，從而加工出無污染、線性穩定、功能完好的觸摸屏電子產品。


下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明
圖1:本發明的構造示意圖。
具體實施例方式本發明提供一種激光蝕刻觸摸屏上以石墨烯為導電層材料的設備和方法，采用高頻率的短脈沖激光器，加工的材料為高導電率的導電薄膜材料，激光經過動態聚焦鏡和振鏡，在整個500mmX500mm以石墨烯為導電層材料范圍內實現聚焦，石墨烯導電層吸收具有高峰值功率的脈沖式激光氣化，從而達到蝕刻效果。如圖1所示，用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置，包括高頻率短脈沖激光器1、動態聚焦鏡5和掃描場鏡6,高頻率短脈沖激光器I是波長為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的輸出端設置有擴束鏡3,擴束鏡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態聚焦鏡5和掃描場鏡6,掃描場鏡6正對于工作平臺10，工作平臺10的一側安裝有吹氣裝置7，工作平臺10的另一側安裝有集塵裝置9。上述裝置用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層，加工前激光焦點聚焦位于以石墨烯為導電層材料的上表面，高頻率短脈沖激光器I發出的激光經光閘2控制開關光，光閘2控制激光光束后經過擴束鏡3對光束進行同軸擴束，一方面改善光束傳播的發散角，達到光路準直的目的，另外一方面，對激光光束同軸擴束，使得聚焦后光斑更小，從而實現激光穩定刻蝕的目的；擴束后的光束到達45度全反射鏡4，光路垂直改向，繼而到達動態聚焦鏡5和掃描場鏡6,動態聚焦鏡5使焦點都聚焦在同一焦平面上,有效避免大幅面掃描時產生的邊緣離焦現象；掃描圖形轉化為數字信號，圖形轉化在工作平臺10上的加工材料8上，蝕刻產生的粉塵由吹氣裝置7產生向右的氣流，由集塵裝置9吸氣收集粉塵。加工過程穩定，控制系統根據加工圖的識別和導入之后，使用高速振鏡的大幅面掃描，一次性加工產品，大大提高加工效率；在蝕刻的同時吹氣和集塵裝置打開，吹氣角度根據掃描場鏡掃描角度和激光焦距計算得來，使其在特定的吹氣角度下配合大流量集塵器達到最佳集塵效果；吹氣裝置7產生離子風，使其產生向右的氣流，通過集塵裝置9將加工產品產生的粉塵帶走。脈沖激光經過擴束鏡準直擴束后，通過動態聚焦鏡聚焦，再經過掃描場鏡，實現一次性加工范圍為500_X500_以內高精度、高速掃描。將蝕刻圖形導入加工軟件中，將圖形分為對位圖層和加工圖層JfPET基底或者玻璃基底的以石墨烯為導電層材料放置平面度精度較高吸附平臺上，放置產品后真空吸附打開，確保產品在加工過程中不移位；激光按照設計圖形進行蝕刻，在蝕刻的同時打開吹氣和積塵系統，確保蝕刻產生的粉塵全部吸入集塵系統中，以提高高頻率脈沖激光器蝕刻以石墨烯為導電層材料的工藝重復性和穩定性。其中，蝕刻材料為以石墨烯為導電層材料，蝕刻基底為玻璃基底或者PET基底為例的硬性或柔性材料，也可以是雙面強化玻璃和單面強化玻璃。本發明通過不同波長的高頻率的脈沖激光器作為激光源，對不同觸摸屏產品中以石墨烯為導電層材料進行激光蝕刻，使石墨烯導電層在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達到蝕除的目的，通過高精度動態聚焦鏡和掃描場鏡配合，一次性實現蝕刻范圍500mmX 500mm，產生的粉塵由吹氣裝置產生向右的氣流，由集塵裝置吸氣收集粉塵。，從而加工出無污染、線性穩定、功能完好的觸摸屏電子產品。需要理解到的是以上所述僅是本發明的優選實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置，其特征在于:包括高頻率短脈沖激光器、動態聚焦鏡和掃描場鏡，所述高頻率短脈沖激光器是波長為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，光閘的輸出端設置有擴束鏡，擴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態聚焦鏡和掃描場鏡，掃描場鏡正對于工作平臺，工作平臺的一側安裝有吹氣裝置，工作平臺的另一側安裝有集塵裝置。
2.根據權利要求1所述的用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置，其特征在于:所述工作平臺為真空吸附式工作平臺。
3.權利要求1所述裝置用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的方法，其特征在于:力口工前激光焦點聚焦于以石墨烯為導電層材料的上表面，高頻率短脈沖激光器發出的激光經光閘控制開關光，光閘控制激光光束后經過擴束鏡對光束進行同軸擴束，一方面，改善光束傳播的發散角，使光路準直，另一方面，對激光光束同軸擴束，使聚焦后光斑更小；擴束后的光束到達45度全反射鏡，光路垂直改向，繼而到達動態聚焦鏡和掃描場鏡，動態聚焦鏡使焦點聚焦在同一焦平面上；掃描圖形轉化為數字信號，圖形轉化在工作平臺上的加工材料上，蝕刻產生的粉塵由 吹氣裝置產生氣流，由集塵裝置吸氣收集粉塵。
全文摘要
本發明涉及用于刻蝕觸摸屏上以石墨烯為導電層的裝置及方法，高頻率短脈沖激光器的輸出端布置有光閘，光閘的輸出端設置有擴束鏡，擴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態聚焦鏡和掃描場鏡，掃描場鏡正對于工作平臺，工作平臺的一側安裝有吹氣裝置，工作平臺的另一側安裝有集塵裝置。通過不同波長的高頻率的脈沖激光器作為激光源，對不同觸摸屏產品中以石墨烯為導電層材料進行激光蝕刻，使石墨烯導電層在高頻率的短脈沖激光器的作用下氣化而達到蝕除的目的，通過高精度動態聚焦鏡和振鏡配合，一次性實現蝕刻范圍500mm×500mm，加工出無污染、線性穩定、功能完好的觸摸屏電子產品。
文檔編號B23K26/14GK103071925SQ20121058232
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者趙裕興, 狄建科, 張偉 申請人:蘇州德龍激光股份有限公司