CN103116428A - 一种在衬底上固定掩膜版的装置、使用方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在衬底上固定掩膜版的装置，所述装置包括：基座；底座，设于基座上，用于放置衬底；底座上设若干磁铁，用于吸附具有磁性的掩膜版；掩膜版放置架，与基座活动连接，用于放置掩膜版。本发明提供的装置，能够将掩膜版固定在覆有透明导电膜层的基板上，使视窗触控区完全被掩膜版遮盖，而掩膜版的任何部位都不会遮挡引线电极区；解决了以石墨烯作为透明导电膜层的电容式触摸屏制备过程中存在的技术问题，操作方便，效率高，且易于控制。

Description

一种在衬底上固定掩膜版的装置、使用方法及其用途

技术领域

本发明涉及一种在衬底上固定掩膜版的装置、使用方法及其用途，具体涉及一种在衬底上固定掩膜版的装置、及其在溅射镀膜过程中的使用方法和用途。

背景技术

触摸屏是一种输入设备，能够方便实现人与计算机及其它便携式移动设备的交互作用。近年来，基于透明导电薄膜的电容触摸屏被广泛应用于移动互联设备，如智能手机，便携式平板电脑。

触摸屏按照功能区域划分为视窗触控区2和引线电极区1，引线电极区1通过控制器连接外部结构（图1为电容式触摸屏的功能区域示意图）。电容式触摸屏从构造上可分为双片式电容触摸屏和单片式电容触摸屏。但无论双片式电容触摸屏还是单片式电容触摸屏，其均需要在基板上镀一层透明导电膜层。而在透明导电膜层的四边均需镀上狭长的电极，以便在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。

在电容式触摸屏中，能够作为透明导电膜层的材料可以是ITO（铟锡氧化物）或石墨烯。对于ITO材料制备得到的透明导电膜层，脆性高，易出现裂纹、脱落，寿命短，而且无法用做PET材质的基板，且成本高。ITO透明导电膜层可通过溅射镀膜的方式制备得到。然而，基于ITO透明导电薄膜的电容式触摸屏的制备工艺包括玻璃硬化、ITO镀膜、黑膜、黄光刻蚀、金属镀膜、湿法刻蚀以及异型切割等，成本较高，且产品的良率很低。

对于石墨烯材料制备的透明导电膜层，其导电率高，透射性好，且石墨烯层完全无色，能够较为真实的反应图案本身的色彩。但石墨烯材料制备的透明导电膜层还存在如下的技术问题：

（1）由于石墨烯性质稳定，普通的化学刻蚀方法无法形成石墨烯导电图形；

（2）在化学刻蚀中，金属层的去除过程会破坏金属层下石墨烯层的完整性，这是由于石墨烯层的厚度（小于2nm）远远小于金属层（200nm～1000nm）的缘故；

（3）在PVD过程中利用掩膜版直接形成引线电极区是一种比较简便的方法，但考虑到掩膜版任何部分都不能遮挡引线电极区，因此如何固定掩膜版是技术难点。如果不能固定，那么掩膜版只能水平放置，从而限制了镀膜样品的位置，严重降低了生产效率。

ITO透明导电膜层和金属膜层的制备普遍采用溅射镀膜的方式实现。溅射镀膜是利用高能离子冲击材料靶，从其表面溅射出粒子并沉积在工件表面上形成薄膜的方法。

在电容式触摸屏的制备过程中，覆有透明导电膜层的基板上需要仅在引线电极区涂覆导电的金属膜层作为引线电极，以将视窗触控区接收到的触控点信号传送给触摸屏的信号接受器。

因此，本领域需要开发一种在衬底上固定掩膜版的装置，通过所述的装置能够将掩膜版固定在覆有透明导电膜层的基板上，使视窗触控区完全被掩膜版遮盖，并且掩膜版的任何部位都不会遮挡引线电极区。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种在衬底上固定掩膜版的装置。所述装置能够将掩膜版固定在覆有透明导电膜层的基板上，并且掩膜版仅完全遮挡视窗触控区，完全不遮挡引线电极区。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种在衬底上固定掩膜版的装置，所述装置包括：

基座；

底座，设于基座上，用于放置衬底；底座上设若干磁铁，用于吸附具有磁性的掩膜版；

掩膜版放置架，与基座活动连接，用于放置掩膜版。

本发明提供的装置通过磁性将掩膜版固定在不需要溅射镀膜的部位，实现“所述掩膜版仅完全遮挡视窗触控区，完全不遮挡引线电极区”的目的。

本发明所述掩膜版与基座的连接方式可以是轴活动连接，或者是点活动连接等等，任何一种能够保持掩膜版受控制活动的连接方式均可用于本发明。

本发明所述的掩膜版和底座上设置的磁铁为磁性相吸的材料。优选地，所述底座上的磁铁选自磁铁性材料中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选镍铁合金、钕铁硼合金、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁或天然磁石中的任意1种或至少2种的组合，所述组合例如镍铁合金/铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁/天然磁石、钕铁硼合金/钐钴磁铁、铁氧体磁铁/天然磁石/钕铁硼合金等。

本发明所述具有磁性的掩膜版的材质选自铁磁性物质，优选自铁、镍或其氧化物中的任意1种或至少2种的组合，进一步选自硅钢、纯铁、铁氧体中的任意1种或至少2种的组合，所述组合例如硅钢/纯铁、铁氧体/硅钢、硅钢/纯铁/铁氧体等。

本发明底座上的磁铁的作用是将具有磁性的掩膜版固定在衬底上。本发明对于底座上的磁铁的个数、形状、大小等没有具体限定，只要能够满足将掩膜版固定在衬底上的目的即可。为了达到上述的目的，所述的磁铁与掩膜版间的吸引力至少应当大于掩膜版的重力。典型但非限制性的磁铁的形状为圆柱形，所述圆柱形的高度与底座的厚度相同，所述磁铁镶嵌与底座中。

本发明所述基座、底座、掩膜版放置架和定位螺丝的材质独立地选自非铁磁性材料中的任意1种或至少2种的组合，优选自铜、铜合金、铝、铝合金、陶瓷、塑料中的任意1种或至少2种的组合，所述组合例如铜/铜合金、铝/铝合金、铜/铝合金等。

作为优选技术方案，本发明所述底座为非铁磁性板，非铁磁性板的相邻两边具有第一卡沿，所述卡沿由非铁磁性板的边缘延伸而成，与非铁磁性板呈90°夹角，用于卡住衬底；

优选地，所述底座上，在Y方向上设有第一定位螺丝，用于调节底座在基座上Y方向的位置；

优选地，所述基座上设有弹簧夹，用于固定衬底在X方向上的位置。

优选地，所述掩膜版放置架为非铁磁性板，非铁磁性板的相邻两边具有第二卡沿，所述卡沿由非铁磁性板的边缘延伸而成，与非铁磁性板呈90°夹角，用于卡住掩膜版；

优选地，所述掩膜版放置架上，在X方向上设有第二定位螺丝，用于调节掩膜版相对于基座X方向的位置；

优选地，所述掩膜版放置架与基座轴活动链接。

优选地，所述掩膜版放置架设有释放装置，释放装置用于吸附掩膜版，并在掩膜版到达指定位置后，将掩膜版释放于指定位置。

所述释放装置可以是本领域任意一种能够实现吸附掩膜版，且吸附时间可控，转移至指定位置后，释放掩膜版至指定位置的装置均可用于本发明。

所述释放装置的实例可以是设置在掩膜版放置架上的电磁铁：由于掩膜版具有磁性，可以通过调节电磁铁的极性吸附掩膜版，到达指定位置后断电解除磁性，释放掩膜版。

优选地，所述释放装置为吸气管，所述吸气管开口在掩膜版放置架上。吸气管吸气，在吸气管内形成负压，吸住掩膜版；到达指定位置后，吸气管通气，内部负压释放，释放掩膜版。本领域技术人员可以想到的，吸气管在掩膜版放置架上的开口应当在吸附掩膜版时被掩膜版盖住才能够将掩膜版吸附住。另外，如果掩膜版放置架与掩膜版接触的表面不够平滑，则可以设置密封垫达到吸气管内部的气密性，从而有足够的力量吸附住掩膜版；或者在吸气管的吸气段设置吸盘，保持吸气管内部的气密性。

优选地，所述吸气管的吸气端具有吸盘，以便更好的吸住掩膜版。

本发明的目的之二是提供一种在衬底上固定掩膜版的方法，所述方法使用如本发明目的之一所述的装置，包括如下步骤：

（1）将衬底装载在底座的第一卡沿内，并用弹簧夹固定衬底；

（2）将掩膜版装载在掩膜版放置架的第二卡沿内，并通过释放装置固定掩膜版；

（3）调节掩膜版放置架，将掩膜版移至衬底上方；

（4）调节第一定位螺丝和第二定位螺丝，将掩膜版和衬底调节至指定位置；

（5）释放掩膜版，掩膜版在底座磁铁的作用下固定在衬底上，形成由下至上结构为底座/衬底/掩膜版的结构。

优选地，所述衬底为覆有透明导电膜层的基板；优选覆有ITO层或石墨烯层的基板；进一步优选覆有石墨烯层的基板；特别优选覆有石墨烯层的PET基板或覆有石墨烯层的玻璃基板。

优选地，所述释放装置为带有吸盘的吸气管；

优选地，所述释放装置在固定掩膜版时，吸气管吸气；在释放掩膜版时，吸气管出气。

本发明的目的之三是提供一种制备电容式触摸屏的方法，包括如下步骤：

（1）采用如本发明目的之二所述的方法得到固定有掩膜版的衬底；

（2）将由下至上结构为底座/衬底/掩膜版的结构悬挂在溅射镀膜装置的基片架上，进行溅射镀膜；

（3）外力作用下，将掩膜版去除，得到溅射有金属膜层的衬底；

（4）将溅射有金属膜层的衬底进行整版图案化，得到电容式触摸屏。

优选地，步骤（3）所述外力选自释放装置的吸附力，优选自吸气管产生的吸力。

优选地，步骤（2）所述溅射镀膜的方式选自磁控溅射镀膜、真空溅射镀膜、离子镀膜、真空磁控溅射镀膜中的任意1种。

优选地，步骤（4）所述图案化的方式为激光直写式刻蚀。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明提供的在衬底上固定掩膜版的装置，能够将掩膜版固定在覆有透明导电膜层（ITO层或石墨烯层）的基板上，使视窗触控区完全被掩膜版遮盖，并且掩膜版的任何部位都不会遮挡引线电极区；

（2）本发明提供的电容式触摸屏的制备方法，解决了以石墨烯作为透明导电膜层的电容式触摸屏制备过程中存在的技术问题：通过掩膜版溅射镀制金属电极，解决了化学刻蚀破坏石墨烯层的技术问题，为基于石墨烯的电容式触摸屏的大规模制备提供了思路；

（3）本发明提供的方法制备得到的电容式触摸屏后续可以通过激光直写式刻蚀进行整版的图案化，操作方便，效率高，且易于控制。

附图说明

图1为本发明一种实施方式所述在衬底上固定掩膜版的装置的结构示意图；

图2为本发明一种实施方式所述在衬底上固定掩膜版的装置使用过程示意图；

图3为本发明另一种实施方式所述在衬底上固定掩膜版的装置的结构示意图；

图4为本发明另一种实施方式所述在衬底上固定掩膜版的透视图；

图5为本发明另一种实施方式所述在衬底上固定掩膜版的装置使用过程的示意图；

其中，101-基座；102-底座；107-磁铁；110-限位块；111-限位螺丝；112-衬底；113-掩膜版；X-X方向；Y-Y方向；

201-基座；202-底座；203-掩膜版放置架；204-第一定位螺丝；205-第二定位螺丝；206-释放装置；207-磁铁；208-弹簧夹；212-衬底；213-掩膜版；215-第二卡沿；216-第一卡沿；X-X方向；Y-Y方向。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种在衬底上固定掩膜版的装置，所述装置包括：

基座101，基座上设有两个限位块；

底座102，设于基座上，由基座上的限位块限定位置，用于放置衬底；底座上设4～20个圆柱形镍铁合金磁铁107，用于吸附具有磁性的掩膜版；圆柱形磁铁的高度与底座厚度相同；

掩膜版放置架（未示出），与基座活动连接，用于放置掩膜版。

所述在衬底上固定掩膜版的装置的使用过程为：将衬底113（覆有石墨烯层的玻璃基板）置于底座102上，调整限位块110的限位螺丝111将底座102固定；将铁材质的掩膜版113放置于衬底112的指定位置，掩膜版被底座上的磁铁107磁性吸引固定，从而得到固定有掩膜版的衬底，其结构有下自上依次为底座/基板/石墨烯层/掩膜版。

所述在衬底上固定掩膜版的装置的结构如图1所示（图1为本实施例所述在衬底上固定掩膜版的装置的结构示意图）；所述装置的使用过程中的结构如图2所示（图2为本实施例所述在衬底上固定掩膜版的装置使用过程的结构示意图）。

实施例2

一种在衬底上固定掩膜版的装置，所述装置包括：

基座201，设有弹簧夹208；

底座202，设于基座201上，用于放置衬底212；底座202上设30个圆柱形磁铁207，用于吸附具有磁性的掩膜版213；圆柱形磁铁207的高度与底座202厚度相同；所述底座202为非铁磁性的铜板，铜板的相邻两边具有第一卡沿216，所述卡沿由铜板的边缘延伸而成，与铜板垂直，用于卡住衬底；在底座202的Y方向上设有第一定位螺丝204，用于调节底座202在基座201上Y方向的位置；

掩膜版放置架203，与基座201轴活动连接，用于放置掩膜版213；所述掩膜版放置架203为非铁磁性铝板，铝板的相邻两边具有第二卡沿215，所述卡沿由铝板的边缘延伸而成，与铝板垂直，用于卡住掩膜版；所述掩膜版放置架203的X方向上设有第二定位螺丝205，用于调节掩膜版相对于基座X方向的位置；

释放装置206，为吸气管，吸气管开口在掩膜版放置架上。

所述在衬底上固定掩膜版的装置的结构如图3所示（图3为本实施例所述在衬底上固定掩膜版的装置的结构示意图）；所述在衬底上固定掩膜版的装置的透视结构如图4所示（图4为本实施例所述在衬底上固定掩膜版的透视图）。

所述在衬底上固定掩膜版的装置的使用过程为：

（1）将衬底212（覆有石墨烯层的玻璃基板）置于底座202上，调整第一定位螺丝204调节底座202和衬底212在Y方向的位置；

（2）当掩膜版213放置在掩膜版放置架203上时，吸气管的吸气端被封堵，使吸气管内部形成负压，牢牢吸附住掩膜版213；转动掩膜版放置架203，使掩膜版213转移至衬底212正上方，调整第二定位螺丝205，调节掩膜版213相对于衬底X方向的位置；具体结构如图5所示（图5为本实施例所述在衬底上固定掩膜版的装置使用过程的示意图）；

（3）待掩膜版调整至指定位置后，吸气管释放负压，掩膜版213被释放，重力和磁力作用下，掩膜版213被牢牢固定在衬底212上，从而得到固定有掩膜版的衬底，其结构有下自上依次为底座/基板/石墨烯层/掩膜版。

实施例3

一种制备电容式触摸屏的方法，包括如下步骤：

（1）将实施例1或2所述的由下至上结构为底座/衬底/掩膜版的结构悬挂在溅射镀膜装置的基片架上，进行溅射镀膜，镀制金属膜层，得到视窗触控区由下至上结构为底座/衬底/掩膜版/金属膜层，引线电极区由下至上结构为底座/衬底/金属膜层的结构；

（2）将步骤（1）得到的结构在吸枪的吸力作用下，将掩膜版与衬底分离，去除掩膜版和底座，得到引线电极区溅射有金属膜层的衬底，其结构为：视窗触控区由下至上依次为石墨烯层/基板，引线电极区由下至上结构为石墨烯层/基板/金属膜层的结构；

（4）将溅射有金属膜层的衬底进行整版图案化，得到电容式触摸屏。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种在衬底上固定掩膜版的装置，其特征在于，所述装置包括：

基座；

底座，设于基座上，用于放置衬底；底座上设若干磁铁，用于吸附具有磁性的掩膜版；

掩膜版放置架，与基座活动连接，用于放置掩膜版。

2.如权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述磁铁选自磁铁性材料中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选镍铁合金、钕铁硼合金、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁或天然磁石中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述具有磁性的掩膜版的材质选自铁磁性物质，优选自铁、镍或其氧化物中的任意1种或至少2种的组合，进一步选自硅钢、纯铁、铁氧体中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述基座、底座、掩膜版放置架和定位螺丝的材质独立地选自非铁磁性材料中的任意1种或至少2种的组合，优选自铜、铜合金、铝、铝合金、陶瓷、塑料中的任意1种或至少2种的组合。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述底座为非铁磁性板，非铁磁性板的相邻两边具有第一卡沿，所述卡沿由非铁磁性板的边缘延伸而成，与非铁磁性板呈90°夹角，用于卡住衬底；

优选地，所述底座上，在Y方向设有第一定位螺丝，用于调节底座在基座上Y方向的位置；

优选地，所述基座上设有弹簧夹，用于固定衬底在X方向上的位置。

4.如权利要求1～3之一所述的装置，其特征在于，所述掩膜版放置架为非铁磁性板，非铁磁性板的相邻两边具有第二卡沿，所述卡沿由非铁磁性板的边缘延伸而成，与非铁磁性板呈90°夹角，用于卡住掩膜版；

优选地，所述掩膜版放置架上，在X方向上设有第二定位螺丝，用于调节掩膜版相对于基座X方向的位置；

优选地，所述掩膜版放置架与基座轴活动链接。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述掩膜版放置架设有释放装置，释放装置用于吸附掩膜版，并在掩膜版到达指定位置后，将掩膜版释放于指定位置；

优选地，所述释放装置为吸气管，所述吸气管开口在掩膜版放置架上；

优选地，所述吸气管的吸气端具有吸盘。

6.一种在衬底上固定掩膜版的方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1-5之一所述的装置，包括如下步骤：

（1）将衬底装载在底座的第一卡沿内，并用弹簧夹固定衬底；

（2）将掩膜版装载在掩膜版放置架的第二卡沿内，并通过释放装置固定掩膜版；

（3）调节掩膜版放置架，将掩膜版移至衬底上方；

（4）调节第一定位螺丝和第二定位螺丝，将掩膜版和衬底调节至指定位置；

（5）释放掩膜版，掩膜版在底座磁铁的作用下固定在衬底上，形成由下至上结构为底座/衬底/掩膜版的结构。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述衬底为覆有透明导电膜层的基板；优选覆有ITO层或石墨烯层的基板；进一步优选覆有石墨烯层的基板；特别优选覆有石墨烯层的PET基板或覆有石墨烯层的玻璃基板；

优选地，所述释放装置为带有吸盘的吸气管；

优选地，所述释放装置在固定掩膜版时，吸气管吸气；在释放掩膜版时，吸气管出气。

8.一种制备电容式触摸屏的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）采用如权利要求6或7所述的方法得到固定有掩膜版的衬底；

（2）将由下至上结构为底座/衬底/掩膜版的结构悬挂在溅射镀膜装置的基片架上，进行溅射镀膜；

（3）外力作用下，将掩膜版去除，得到溅射有金属膜层的衬底；

（4）将溅射有金属膜层的衬底进行整版图案化，得到电容式触摸屏。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述外力选自释放装置的吸附力，优选自吸气管产生的吸力；

优选地，步骤（2）所述溅射镀膜的方式选自磁控溅射镀膜、真空溅射镀膜、离子镀膜、真空磁控溅射镀膜中的任意1种；

优选地，步骤（4）所述图案化的方式为激光直写式刻蚀。

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