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1、(10)申请公布号 CN 103071925 A (43)申请公布日 2013.05.01 CN 103071925 A *CN103071925A* (21)申请号 201210582326.0 (22)申请日 2012.12.28 B23K 26/36(2006.01) B23K 26/06(2006.01) B23K 26/14(2006.01) (71)申请人 苏州德龙激光股份有限公司 地址 215021 江苏省苏州市园区苏虹中路 77 号 (72)发明人 赵裕兴 狄建科 张伟 (74)专利代理机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 代理人 王玉国 陈忠辉 (54) 发明名称。
2、 用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置 及其方法 (57) 摘要 本发明涉及用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导 电层的装置及方法， 高频率短脉冲激光器的输出 端布置有光闸， 光闸的输出端设置有扩束镜， 扩束 镜的输出端布置有45度全反射镜， 45度全反射镜 的输出端依次布置有动态聚焦镜和扫描场镜， 扫 描场镜正对于工作平台， 工作平台的一侧安装有 吹气装置， 工作平台的另一侧安装有集尘装置。 通 过不同波长的高频率的脉冲激光器作为激光源， 对不同触摸屏产品中以石墨烯为导电层材料进行 激光蚀刻， 使石墨烯导电层在高频率的短脉冲激 光器的作用下气化而达到蚀除的目的， 通过高精 度动态聚焦镜和振镜配合，。
3、 一次性实现蚀刻范围 500mm500mm， 加工出无污染、 线性稳定、 功能完 好的触摸屏电子产品。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103071925 A CN 103071925 A *CN103071925A* 1/1 页 2 1. 用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置， 其特征在于 ： 包括高频率短脉冲激光 器、 动态聚焦镜和扫描场镜， 所述高频率短脉冲激光器是波长为 266nm 1064nm、 脉宽在 100ps 5。
4、0ns、 频率在 10KHz 200KHz 的激光器， 高频率短脉冲激光器的输出端布置有光 闸， 光闸的输出端设置有扩束镜， 扩束镜的输出端布置有 45 度全反射镜， 45 度全反射镜的 输出端依次布置有动态聚焦镜和扫描场镜， 扫描场镜正对于工作平台， 工作平台的一侧安 装有吹气装置， 工作平台的另一侧安装有集尘装置。 2. 根据权利要求 1 所述的用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置， 其特征在于 ： 所述工作平台为真空吸附式工作平台。 3. 权利要求 1 所述装置用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的方法， 其特征在于 ： 加 工前激光焦点聚焦于以石墨烯为导电层材料的上表面， 高频率短脉冲激。
5、光器发出的激光经 光闸控制开关光， 光闸控制激光光束后经过扩束镜对光束进行同轴扩束， 一方面， 改善光束 传播的发散角， 使光路准直， 另一方面， 对激光光束同轴扩束， 使聚焦后光斑更小 ； 扩束后的 光束到达 45 度全反射镜， 光路垂直改向， 继而到达动态聚焦镜和扫描场镜， 动态聚焦镜使 焦点聚焦在同一焦平面上 ； 扫描图形转化为数字信号， 图形转化在工作平台上的加工材料 上， 蚀刻产生的粉尘由吹气装置产生气流， 由集尘装置吸气收集粉尘。 权 利 要 求 书 CN 103071925 A 2 1/3 页 3 用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置及其方法 技术领域 0001 本发明涉及一种。
6、激光微加工设备， 尤其涉及一种用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导 电层的装置及其方法。 背景技术 0002 现在市场上大多使用 ITO 作为导电膜， 但在高品质和较高环境要求下无法稳定的 长时间的使用 ； 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料， 几乎是完全透明的， 只吸 收 2.3% 的光 ； 导热系数高达 5300 W/mK， 高于碳纳米管和金刚石， 常温下其电子迁移率超 过 15000 cm/Vs， 又比纳米碳管或硅晶体高， 而电阻率只约 10-6 cm， 比铜或银 更低， 为目前世上电阻率最小的材料。因为电阻率极低， 电子迁移的速度极快， 因此被期待 可用来发展出更薄、 导电速度更快的新。
7、一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种 透明、 良好的导体， 也适合用来制造透明触控屏幕、 光板， 甚至是太阳能电池。 0003 使用激光蚀刻方法去除以石墨烯为导电的材料具有非接触、 无污染环境、 易控制 等特性， 使其成为当代导电材料线宽控制的重要应用热点， 并且逐渐会在工业中得到广泛 的应用。用激光器蚀刻导电材料可以达到较稳定的线宽， 导电材料的线宽最细可以达到 20um， 可以更精密的制作出较为复杂的图形， 激光刻蚀时可方便的更换蚀刻图形， 无废弃物 产生， 可大量节省研发成本及缩短产品开发周期。 发明内容 0004 本发明的目的是克服现有技术存在的不足， 提供一种用于刻蚀触摸屏上。
8、以石墨烯 为导电层的装置及其方法。 0005 本发明的目的通过以下技术方案来实现 ： 用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置， 特点是 ： 包括高频率短脉冲激光器、 动态 聚焦镜和扫描场镜， 所述高频率短脉冲激光器是波长为 266nm 1064nm、 脉宽在 100ps 50ns、 频率在10KHz200KHz的激光器， 高频率短脉冲激光器的输出端布置有光闸， 光闸的 输出端设置有扩束镜， 扩束镜的输出端布置有 45 度全反射镜， 45 度全反射镜的输出端依次 布置有动态聚焦镜和扫描场镜， 扫描场镜正对于工作平台， 工作平台的一侧安装有吹气装 置， 工作平台的另一侧安装有集尘装置。 0006 。
9、进一步地， 上述的用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置， 所述工作平台为 真空吸附式工作平台。 0007 上述装置用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的方法， 加工前激光焦点聚焦位于 以石墨烯为导电层材料的上表面， 高频率短脉冲激光器发出的激光经光闸控制开关光， 光 闸控制激光光束后经过扩束镜对光束进行同轴扩束， 一方面， 改善光束传播的发散角， 使光 路准直， 另一方面， 对激光光束同轴扩束， 使聚焦后光斑更小 ； 扩束后的光束到达 45 度全反 射镜， 光路垂直改向， 继而到达动态聚焦镜和扫描场镜， 动态聚焦镜使焦点聚焦在同一焦平 面上 ； 扫描图形转化为数字信号， 图形转化在工作平台上的加。
10、工材料上， 蚀刻产生的粉尘由 说 明 书 CN 103071925 A 3 2/3 页 4 吹气装置产生气流， 由集尘装置吸气收集粉尘。 0008 本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在 ： 本发明通过不同波长的高频率的脉冲激光器作为激光源， 对不同触摸屏产品中以石墨 烯为导电层材料进行激光蚀刻， 使石墨烯导电层在高频率的短脉冲激光器的作用下气化而 达到蚀除的目的， 通过高精度动态聚焦镜和振镜配合， 一次性实现蚀刻范围 500mm500mm， 产生的粉尘经过吹气系统和大流量积尘系统集尘， 从而加工出无污染、 线性稳定、 功能完好 的触摸屏电子产品。 附图说明 0009 下面结合附。
11、图对本发明技术方案作进一步说明 ： 图 1 ： 本发明的构造示意图。 具体实施方式 0010 本发明提供一种激光蚀刻触摸屏上以石墨烯为导电层材料的设备和方法， 采用高 频率的短脉冲激光器， 加工的材料为高导电率的导电薄膜材料， 激光经过动态聚焦镜和振 镜， 在整个 500mm500mm 以石墨烯为导电层材料范围内实现聚焦， 石墨烯导电层吸收具有 高峰值功率的脉冲式激光气化， 从而达到蚀刻效果。 0011 如图 1 所示， 用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层的装置， 包括高频率短脉冲激 光器 1、 动态聚焦镜 5 和扫描场镜 6， 高频率短脉冲激光器 1 是波长为 266nm 1064nm、 脉 。
12、宽在 100ps 50ns、 频率在 10KHz 200KHz 的激光器， 高频率短脉冲激光器 1 的输出端布 置有光闸 2， 光闸 2 的输出端设置有扩束镜 3， 扩束镜 3 的输出端布置有 45 度全反射镜 4， 45 度全反射镜 4 的输出端依次布置有动态聚焦镜 5 和扫描场镜 6， 扫描场镜 6 正对于工作 平台 10， 工作平台 10 的一侧安装有吹气装置 7， 工作平台 10 的另一侧安装有集尘装置 9。 0012 上述装置用于刻蚀触摸屏上以石墨烯为导电层， 加工前激光焦点聚焦位于以石墨 烯为导电层材料的上表面， 高频率短脉冲激光器 1 发出的激光经光闸 2 控制开关光， 光闸 2。
13、 控制激光光束后经过扩束镜 3 对光束进行同轴扩束， 一方面改善光束传播的发散角， 达到 光路准直的目的， 另外一方面， 对激光光束同轴扩束， 使得聚焦后光斑更小， 从而实现激光 稳定刻蚀的目的 ； 扩束后的光束到达 45 度全反射镜 4， 光路垂直改向， 继而到达动态聚焦镜 5 和扫描场镜 6， 动态聚焦镜 5 使焦点都聚焦在同一焦平面上， 有效避免大幅面扫描时产生 的边缘离焦现象 ； 扫描图形转化为数字信号， 图形转化在工作平台10上的加工材料8上， 蚀 刻产生的粉尘由吹气装置 7 产生向右的气流， 由集尘装置 9 吸气收集粉尘。加工过程稳定， 控制系统根据加工图的识别和导入之后， 使用高。
14、速振镜的大幅面扫描， 一次性加工产品， 大 大提高加工效率 ； 在蚀刻的同时吹气和集尘装置打开， 吹气角度根据扫描场镜扫描角度和 激光焦距计算得来， 使其在特定的吹气角度下配合大流量集尘器达到最佳集尘效果 ； 吹气 装置 7 产生离子风， 使其产生向右的气流， 通过集尘装置 9 将加工产品产生的粉尘带走。 0013 脉冲激光经过扩束镜准直扩束后， 通过动态聚焦镜聚焦， 再经过扫描场镜， 实现一 次性加工范围为 500mm500mm 以内高精度、 高速扫描。将蚀刻图形导入加工软件中， 将图 形分为对位图层和加工图层 ； 将 PET 基底或者玻璃基底的以石墨烯为导电层材料放置平面 度精度较高吸附平。
15、台上， 放置产品后真空吸附打开， 确保产品在加工过程中不移位 ； 激光 说 明 书 CN 103071925 A 4 3/3 页 5 按照设计图形进行蚀刻， 在蚀刻的同时打开吹气和积尘系统， 确保蚀刻产生的粉尘全部吸 入集尘系统中， 以提高高频率脉冲激光器蚀刻以石墨烯为导电层材料的工艺重复性和稳定 性。其中， 蚀刻材料为以石墨烯为导电层材料， 蚀刻基底为玻璃基底或者 PET 基底为例的硬 性或柔性材料， 也可以是双面强化玻璃和单面强化玻璃。 0014 本发明通过不同波长的高频率的脉冲激光器作为激光源， 对不同触摸屏产品中 以石墨烯为导电层材料进行激光蚀刻， 使石墨烯导电层在高频率的短脉冲激光器的作用 下气化而达到蚀除的目的， 通过高精度动态聚焦镜和扫描场镜配合， 一次性实现蚀刻范围 500mm500mm， 产生的粉尘由吹气装置产生向右的气流， 由集尘装置吸气收集粉尘。 ， 从而 加工出无污染、 线性稳定、 功能完好的触摸屏电子产品。 0015 需要理解到的是 ： 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 对于本技术领域的普通 技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润 饰也应视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103071925 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103071925 A 6 。