CN103056530A - 加工ogs触摸屏的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加工OGS触摸屏的装置及方法，绿光超短脉冲激光器发出的激光经过扩束镜对光束进行同轴扩束，经扩束镜扩束后光束经45度半透半反镜，光路改向；一路光束经第一3D动态扫描振镜以及第一聚焦镜聚焦在工件的下表面，另一路光束经45度全反射镜进入第二3D动态扫描振镜以及第二聚焦镜聚焦在工件的下表面；第一同轴CCD和第二同轴CCD在加工开始前对工件进行精确定位，利用抓靶程序抓取工件上的定位标志，计算补偿值；加工时3D动态扫描振镜自动将焦点提升，由下往上加工工件。两个光路分别对绿光超短脉冲激光进行光学聚焦，将激光透过工件聚焦在工件的下表面，实现最优化的高效运用激光器的能量，提高效率。

Description

加工OGS触摸屏的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种加工OGS触摸屏的装置及其方法，属于激光微加工技术领域。

背景技术

OGS（One Glass Solution，即一体化触控)的好处有三点：1）节省一层玻璃成本和减少了一次贴合成本；2）减轻了重量；3）增加了透光度。OGS能够较好的满足智能终端超薄化需求，并提升显示效果，是高端品牌终端的必然选择。

OGS在强化玻璃上镀膜、蚀刻、CNC切割、二次强化等制程方面存在一些技术难点，OGS玻璃面板的切割成形就是其中难点之一。

OGS触摸屏玻璃是钢化镀膜蚀刻后再进行切割成形加工，主要的加工难点：玻璃钢化后比玻璃硬度更硬，在分片、裂片加工时难度大，易崩边，特别是内部的槽、孔的加工，刀具损耗高，良率控制难。

随着手机、平板电脑等触摸显示行业的持续增长，传统OGS加工方式已经无法满足需求，因此特别需要一种突破传统的玻璃加工方法和装置，而激光作为现代工业中先进的加工手段，越发受到各个行业的重视，通过激光实现玻璃切割的可行性和实用性也得到越来越多的验证，但是目前还尚未有一种高效率、高质量和高精度进行OGS触摸屏加工的装备和工艺方法。

发明内容

本发明的目的是克服传统OGS触摸屏加工存在的效率较低、良率较低等不足，提供一种高效率、高质量和高精度进行OGS触摸屏加工的装备和工艺方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

加工OGS触摸屏的装置，特点是：包括绿光超短脉冲激光器、45度半透半反镜、45度全反射镜、第一3D动态扫描振镜和第二3D动态扫描振镜，所述绿光超短脉冲激光器脉宽在1ps～15ns、频率在1KHz～5MHz的激光器，绿光超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度半透半反镜，45度半透半反镜的输出端设有第一同轴CCD和45度全反射镜，所述第一同轴CCD的输出端布置有第一3D动态扫描振镜，第一3D动态扫描振镜的输出端布置有第一聚焦镜，第一聚焦镜正对于工作平台，所述45度全反射镜的输出端设有第二同轴CCD，第二同轴CCD的输出端布置有第二3D动态扫描振镜，第二3D动态扫描振镜的输出端布置有第二聚焦镜，第二聚焦镜正对于工作平台；工作平台的上方安装有吹气装置，工作平台的底部安装有集尘装置。

本发明加工OGS触摸屏的方法，绿光超短脉冲激光器发出的激光经过光闸控制开关光，光闸控制激光开光后经过扩束镜对光束进行同轴扩束，经扩束镜扩束后光束经45度半透半反镜，光路改向；其中，一路光束经第一3D动态扫描振镜以及第一聚焦镜聚焦在工件的下表面，另一路光束经45度全反射镜进入第二3D动态扫描振镜以及第二聚焦镜聚焦在工件的下表面；控制系统将切割图形转化为数字信号，然后驱动3D动态扫描振镜中的反射镜片扫描加工图形，第一同轴CCD和第二同轴CCD在加工开始前对工件进行精确定位，利用抓靶程序抓取工件上的定位标志，计算补偿值；加工开始后，吹气装置和集尘装置开始工作，将切割残渣排除；加工时3D动态扫描振镜自动将焦点提升，由下往上加工工件；

工件的外部直线部分利用刀轮切割，再进行裂片；分片后得到每小片，再用CNC磨棒进行精磨，将边缘崩边减小至20um以内。

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：

①两个光路分别对绿光超短脉冲激光进行光学聚焦，将激光透过工件聚焦在工件的下表面，实现最优化的高效运用激光器的能量，提高效率；加工范围不受材料物理、机械性能的限制，能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料；

②易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件；易获得良好的切割截面质量，切割碎屑污染，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小；  

③能够在封闭区域进行钢化玻璃的异形切割，并有极高的稳定性；3D动态扫面聚焦镜和双光路系统能大幅提升加工效率；易复合形成新工艺方法，便于推广应用。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明运用绿光高频超短脉冲激光器进行OGS触摸屏异型部分的加工，然后用刀轮进行直线部分的切割、裂片，并结合CNC进行后续的精磨，提高效率和良率。

如图1所示，加工OGS触摸屏的装置，包括绿光超短脉冲激光器1、45度半透半反镜4、45度全反射镜5、第一3D动态扫描振镜6和第二3D动态扫描振镜13，所述绿光超短脉冲激光器1脉宽在1ps～15ns、频率在1KHz～5MHz的激光器，绿光超短脉冲激光器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度半透半反镜4，45度半透半反镜4的输出端设有第一同轴CCD11和45度全反射镜5，第一同轴CCD11的输出端布置有第一3D动态扫描振镜6，第一3D动态扫描振镜6的输出端布置有第一聚焦镜7，第一聚焦镜7正对于工作平台9，45度全反射镜5的输出端设有第二同轴CCD12，第二同轴CCD12的输出端布置有第二3D动态扫描振镜13，第二3D动态扫描振镜13的输出端布置有第二聚焦镜14，第二聚焦镜14正对于工作平台9；工作平台9的上方安装有吹气装置8，工作平台9的底部安装有集尘装置10。其中，第一同轴CCD11和第二同轴CCD12是同轴影象CCD，起到同轴观测影象作用。

上述装置用于加工OGS触摸屏时，加工前激光焦点聚焦位于工件的下表面，绿光超短脉冲激光器1发出的激光经过光闸2控制开关光，光闸2控制激光开光后经过扩束镜3对光束进行同轴扩束，经扩束镜3扩束后光束经45度半透半反镜4，光路改向；其中，一路光束经第一3D动态扫描振镜6以及第一聚焦镜7聚焦在工件的下表面，另一路光束经45度全反射镜5进入第二3D动态扫描振镜13以及第二聚焦镜14聚焦在工件的下表面；控制系统将切割图形转化为数字信号，然后驱动3D动态扫描振镜中的反射镜片扫描加工图形，第一同轴CCD11和第二同轴CCD12在加工开始前对工件进行精确定位，利用抓靶程序抓取工件上的定位标志，计算补偿值；加工开始后，吹气装置8和集尘装置10开始工作，将切割残渣排除，同时吹气也起冷却效果，提高切割质量；加工时3D动态扫描振镜自动将焦点提升，由下往上加工工件；加工完成后工作平台9自动将工件移出加工位置，便于物料取放；工件的外部直线部分利用刀轮切割，再进行裂片；分片后得到每小片，再用CNC磨棒进行精磨，将边缘崩边减小至20um以内，进一步提高边缘强度。

两个光路分别对绿光超短脉冲激光进行光学聚焦，将激光透过工件聚焦在工件的下表面，实现最优化的高效运用激光器的能量，提高效率；运用光学扫描聚焦系统，使激光束运动加工出所需要的图形，并使焦点从下往上移动，将工件完全切穿；加工过程中辅助吹气、集尘装置及时将切割残渣去除，以获得较为高质量、高效率的加工效果。

超短脉冲激光短于绝大多数化学和物理反应，比如机械和热力学的特征时间等，峰值功率极高，由于超短激光脉冲与物质相互中独特的多光子吸收过程，其加工精度可突破相干极限的瓶颈，从而使纳米加工和相应微/纳电子、微/纳光学的许多构想成为可能。超快激光脉冲序列可控制电离过程、选择性地电离原子、控制分子中基态转动等。刀轮直线切割然后裂片具有最高的效率和低成本的优势。分片后再利用CNC进行内部圆、槽和外框的精磨，进一步减小边缘崩边，提高玻璃强度。

绿光超短脉冲激光切割与传统加工方法相比，具有许多特点：

①加工范围不受材料物理、机械性能的限制，能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料；

②易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件； 

③易获得良好的切割截面质量，切割碎屑污染，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小； 

④能够在封闭区域进行钢化玻璃的异形切割，并有极高的稳定性；

⑤3D动态扫面聚焦镜和双光路系统能大幅提升加工效率；易复合形成新工艺方法，便于推广应用。

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。

Claims (2)

1.加工OGS触摸屏的装置，其特征在于：包括绿光超短脉冲激光器（1）、45度半透半反镜（4）、45度全反射镜（5）、第一3D动态扫描振镜（6）和第二3D动态扫描振镜（13），所述绿光超短脉冲激光器（1）脉宽在1ps～15ns、频率在1KHz～5MHz的激光器，绿光超短脉冲激光器（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度半透半反镜（4），45度半透半反镜（4）的输出端设有第一同轴CCD（11）和45度全反射镜（5），所述第一同轴CCD（11）的输出端布置有第一3D动态扫描振镜（6），第一3D动态扫描振镜（6）的输出端布置有第一聚焦镜（7），第一聚焦镜（7）正对于工作平台（9），所述45度全反射镜（5）的输出端设有第二同轴CCD（12），第二同轴CCD（12）的输出端布置有第二3D动态扫描振镜（13），第二3D动态扫描振镜（13）的输出端布置有第二聚焦镜（14），第二聚焦镜（14）正对于工作平台（9）；工作平台（9）的上方安装有吹气装置（8），工作平台（9）的底部安装有集尘装置（10）。

2.权利要求1所述装置加工OGS触摸屏的方法，其特征在于：绿光超短脉冲激光器（1）发出的激光经过光闸（2）控制开关光，光闸（2）控制激光开光后经过扩束镜（3）对光束进行同轴扩束，经扩束镜（3）扩束后光束经45度半透半反镜（4），光路改向；其中，一路光束经第一3D动态扫描振镜（6）以及第一聚焦镜（7）聚焦在工件的下表面，另一路光束经45度全反射镜（5）进入第二3D动态扫描振镜（13）以及第二聚焦镜（14）聚焦在工件的下表面；控制系统将切割图形转化为数字信号，然后驱动3D动态扫描振镜中的反射镜片扫描加工图形，第一同轴CCD（11）和第二同轴CCD（12）在加工开始前对工件进行精确定位，利用抓靶程序抓取工件上的定位标志，计算补偿值；加工开始后，吹气装置（8）和集尘装置（10）开始工作，将切割残渣排除；加工时3D动态扫描振镜自动将焦点提升，由下往上加工工件；

工件的外部直线部分利用刀轮切割，再进行裂片；分片后得到每小片，再用CNC磨棒进行精磨，将边缘崩边减小至20um以内。

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