CN201659377U - 用于面板导电薄膜的机电控制曲线工艺的镭射装置 - Google Patents

Abstract

一种用于面板导电薄膜的机电控制曲线工艺的镭射装置，用以加工包含一导电膜的面板。镭射装置包含镭射模块、Y轴运动平台、X轴运动平台及线性马达。镭射模块用以产生沿平行于导电膜的X轴方向烧蚀导电膜的激光束。Y轴运动平台承载镭射模块，用以沿正交于X轴方向并平行于导电膜的Y轴方向移动镭射模块，使激光束沿X轴方向烧蚀导电膜同时向Y轴方向运动而形成曲线。X轴运动平台承载面板，用以于完成烧蚀曲线后沿X轴方向移动面板。线性马达连接于镭射模块与Y轴运动平台间，用以沿正交于X轴方向与Y轴方向的Z轴方向移动镭射模块。本实用新型可加速面板的加工，且所划线的曲线无衔接误差。

Description

用于面板导电薄膜的机电控制曲线工艺的镭射装置 

技术领域

本创作是有关一种镭射装置，特别是用于面板导电薄膜的机电控制曲线工艺的镭射装置。 

背景技术

由于光电产业的发展，液晶屏幕与触控面板已广泛使用于生活中，如提款机、液晶电视、PDA、手机等。其中透明导电薄膜为重要组件，ITO(铟锡氧化物)为目前主要使用为透明导电薄膜的材质，其具有透光性及导电性，因此将ITO镀于透明玻璃或硬性塑料上可使不导电的玻璃或硬性塑料具有导电性，因铟含量短缺、价格昂贵，目前朝向替代材质发展，如铝氧化锌(AZO)与镓氧化锌(GZO)等，但其透光性及阻值表现均不如ITO，因此目前产业上仍以ITO做为透明导电材料。 

请参照图1，是为公知电阻式触控面板的示意图。上层PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)薄膜a12与下层玻璃a14均镀有ITO a16，分别刻线为X轴与Y轴的导线，使两者不导电的材质具有导电性，在上下两层间以均匀分布的点状间隙子a18分隔，以笔或手指触压触控面板a10时，上下两层的X轴ITO a16与Y轴ITO a16接触而短路形成电压变化，藉以得知触碰位置。 

液晶屏幕利用上、下ITO导电玻璃组成液晶盒，ITO导电玻璃的ITO蚀刻为经设计的图案的电极，透过对电极施以电压使液晶盒内的液晶改变排列方式，使液晶对光的反射产生变化而形成相对应图像。 

由上述可知触控面板及液晶屏幕皆需将ITO蚀刻为所需图案或线路，ITO蚀刻工艺传统采黄光湿工艺，但其缺点为设备昂贵、步骤繁琐且需处理产生的化学废弃物，因此有以镭射蚀刻的干工艺方式蚀刻ITO，常见作法有三种：第一种作法采用多个或数组式扫瞄振镜模块，配合各自的镭射光源同时对ITO薄膜进行镭射划线，去除部分ITO而得所需的曲线电路，此法快速但成本高且振镜于大面积扫瞄常造成曲线衔接不准确而造成曲线重叠的问题；第二种作法为采用单一镭射光源及扫瞄振镜模块进行矩阵扫瞄划线，然其速度慢无法满足量产的需求；第三种方式采用XY机台配合聚焦头模块进行曲线划线，无衔接的误差，但因刻划的曲线变化细微，在平台结构上的运动控制会有速 度不稳定或缓慢的问题。 

发明内容

有鉴于此，本创作的主要目的在于提出一种用于面板导电薄膜的机电控制曲线工艺的镭射装置，用以加工具有一导电膜的面板，以机电控制激光束运动并聚焦于面板的导电膜而完成曲线划线电路，可加速面板的加工，且所划线的曲线无衔接误差。 

本创作提出的镭射装置包含镭射模块、Y轴运动平台、X轴运动平台及线性马达。 

镭射模块包含镭射光源、监控单元及光束运动单元。镭射光源用以产生第一激光束，监控单元接收并校正第一激光束后输出第二激光束，光束运动单元接收第二激光束后输出第三激光束，使第三激光束沿平行于导电膜表面的X轴方向烧蚀导电膜。Y轴运动平台承载镭射模块，用以沿Y轴方向移动镭射模块，使第三激光束沿X轴方向烧蚀导电膜同时向Y轴方向运动而形成曲线。X轴运动平台承载面板，用以于完成烧蚀曲线后沿X轴方向移动面板，利于完成其余曲线工艺。线性马达连接于镭射模块与Y轴运动平台间，用以沿正交于X轴方向与Y轴方向的Z轴方向移动镭射模块，控制第三激光束精准聚焦于导电膜上。 

有关本创作的较佳实施例及其功效，兹配合图示说明如后。 

附图说明

图1为公知触控面板的示意图。 

图2为本创作的示意图。 

图3为本创作镭射模块的方块图。 

图4为于面板刻划曲线的示意图。 

图5为本创作第一实施例的方块图。 

图6为本创作第二实施例的方块图。 

符号说明 

a10：触控面板        a12：PET薄膜 

a14：玻璃            a16：ITO 

a18：间隙子          20：镭射模块 

22：镭射光源         24：监控单元 

241：镭射光闸        242：第一分光镜 

243：光谱仪          244：镭射功率衰减器 

245：第二分光镜      246：光功率计 

247：第一光曲路器    248：光束整形器 

249：准直扩束器      250：第二光曲路器 

251：第三分光镜      252：第三光曲路器 

253：光束轮廓分析仪  26：光束运动单元 

261：对位视觉模块    262：扫瞄振镜 

263：远心镜头        271：聚焦系统 

272：音圈马达        273：第四分光镜 

274：伸缩光束管      275：校正模块 

2751：线性可调底座   2752：光束质量增强器 

276：镭射头          2761：聚焦镜组 

2762：喷嘴           277：对位视觉模块 

2771：第一旁轴摄影机 2772：滤光片 

2773：第二旁轴摄影机 2774：色差校正镜组 

2775：同轴摄影机     28：遮蔽护罩 

30：Y轴运动平台      32：X轴运动平台 

40：线性马达         50：面板 

52：基板             54：导电膜 

56：曲线图案         60：第一激光束 

61：第二激光束       62：第三激光束 

63：第一反射光束     64：第一横向偏移光束 

65：第二反射光束     66：第二横向偏移光束 

67：第三横向偏移光束 70：主机 

72：显示器           X：X轴方向 

Y：Y轴方向           Z：Z轴方向 

具体实施方式

以下举出具体实施例以详细说明本创作的内容，并以图示作为辅助说明。说明中提及的符号是参照图标符号。 

请参照图2及图3，是为本创作的示意图。本创作提出的镭射装置包含镭射模块20、Y轴运动平台30、X轴运动平台32及线性马达40，用以加工包含基板52及导电膜54的面板50。在本实施例中，基板52可为玻璃或PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)等透明材质，导电膜54的材质可为ITO(铟锡氧化物)。 

镭射模块20包含镭射光源22、监控单元24及光束运动单元26。镭射光源22用以产生第一激光束60，监控单元24接收并校正第一激光束60后输出第二激光束61，光束运动单元26接收第二激光束61后输出第三激光束62，使第三激光束62沿平行于导电膜54表面的X轴方向烧蚀导电膜54。Y轴运动平台30承载镭射模块20与线性马达40，用以沿正交于X轴方向的Y轴方向移动镭射模块20，使第三激光束62沿X轴方向烧蚀导电膜54同时向Y轴方向运动，烧蚀导电膜54形成曲线图案56(如图4所示，图中的曲线图案56样式仅为举例，并非以此为限)。线性马达40连接于镭射模块20与Y轴运动平台30间，用以沿正交于X轴方向与Y轴方向的Z轴方向移动镭射模块20，藉以调整第三激光束62聚焦光斑位置，用以准确烧蚀导电膜54。 

于此，监控单元24外围有一遮蔽护罩28包覆，用以防止镭射或其它辐射线外露伤害人体。镭射光源22产生的第一激光束60实质上为355nm波长的紫外光镭射。 

监控单元24包含镭射光闸241、第一分光镜242、光谱仪243、镭射功率衰减器244、第二分光镜245、光功率计246、第一光曲路器247、光束整形器248、准直扩束器249、第二光曲路器250、第三分光镜251、第三光曲路器252及光束轮廓分析仪253。镭射光闸241接收第一激光束60，使第一激光束60于电源开启时通过镭射光闸241至第一分光镜242，第一分光镜242分光第一激光束60为90度角偏移的第一反射光束63及与原行进方向相同的第一横向偏移光束64。光谱仪243接收第一横向偏移光束64并分析其光谱，镭射功率衰减器244接收第一反射光束63并控制其功率后输出至第二分光镜245，第二分光镜245分光第一反射光束63为90度角偏移的第二反射光束65及与原行进方向相同的第二横向偏移光束66。光功率计246接收第二反射光束65并分析其功率，第一光曲路器247接收第二横向偏移光束66并将的90度位移至光束整形器248，光束整形器248接收第二横向偏移光束66，用以 将第二横向偏移光束66的高斯能量分布转为平顶式(top-flat)能量分布后输出。准直扩束器249接收经光束整形器248的第二横向偏移光束66，并校准其行进方向及直径后输出至第二光曲路器250，第二光曲路器250将第二横向偏移光束66位移90度至第三分光镜251，第三分光镜251分光第二横向偏移光束66为90度角偏移的第二激光束61及与原行进方向相同的第三横向偏移光束67。第三光曲路器252接收第三横向偏移光束67并将的90度位移至光束轮廓分析仪253，光束轮廓分析仪253用以分析第三横向偏移光束67的光形，并提供实时的光参数上下限范围作为质量管控，当光参数超出范围时发出警告，使输出光的质量得到管控并可对于镭射加工设定的参数提出记录与更正警讯。 

请参照图5，是为本创作的第一实施例。本实施例提出的镭射装置如图2及图3所示，其中，本实施例的光束运动单元26包含对位视觉模块261、扫瞄振镜262及远心镜头263。对位视觉模块261接收监控单元24输出的第二激光束61，用以观测并辅助定位第三激光束62输出的位置，扫瞄振镜262连接于对位视觉模块261，用以偏移第二激光束61，输出第三激光束62，远心镜头263连接于扫瞄振镜262，用以无失真地观看第三激光束62及面板50。 

在此，本实施例提出的镭射装置更包含主机70与显示器72。主机70及显示器72连结于对位视觉模块261，用以判别及显示对位视觉模块261撷取到的画面。 

扫瞄振镜262偏移第二激光束61，使第三激光束62沿X轴方向聚焦于面板50的导电膜54，配合Y轴运动平台30引导镭射模块20以Y轴方向运动，使第三激光束62所聚焦的光斑沿所欲的曲线轨迹运动，烧蚀导电膜54而得一曲线图案56(如图4所示，图中的曲线图案56样式仅为举例，并非以此为限)。X轴运动平台32沿X轴方向移动镭射模块20至空白区块，重复上述步骤而可完成其余曲线图案。 

请参照图6，是为本创作的第二实施例。本实施例提出的镭射装置如图2及图3所示，其中，本实施例的光束运动单元26包含聚焦系统271及音圈马达272。聚焦系统271用以将监控单元24输出的第二激光束61聚焦并输出第三激光束62，音圈马达272连接于聚焦系统271，用以引导聚焦系统271及第三激光束62沿X轴方向运动。 

聚焦系统271包含第四分光镜273、伸缩光束管274、校正模块275、镭射头276及对位视觉模块277。第四分光镜273接收监控单元24输出的第二激光束61，用以将第二激光束61偏移90度角，沿Z轴方向输出第二激光束61至伸缩光束管274。伸缩光束管274一端连接于第四分光镜273，使第四分光镜273偏移90度角的第二激光束61通过，校正模块275连接于伸缩光束管274的另一端，接收经伸缩光束管274的第二激光束61，用以调校第二激光束61。镭射头276连接于校正模块275，接收及聚焦经校正模块275的第二激光束61，输出第三激光束62。对位视觉模块277连接于第四分光镜273的与伸缩光束管274相对侧，用以观测并辅助定位第三激光束62输出的位置。 

校正模块275包含线性可调底座2751及光束质量增强器2752，线性可调底座2751连接于伸缩光束管274，用以微调第三激光束62聚焦于Z轴方向的位置。光束质量增强器2752连接于线性可调底座2751，用以圆极化第二激光束61，使输出的第三激光束62聚焦的光班均匀。 

镭射头276包含聚焦镜组2761及喷嘴2762，聚焦镜组2761用以聚焦第二激光束61，喷嘴2762连接于聚焦镜组2761，用以保护聚焦镜组2761并输出第三激光束62。 

对位视觉模块277包含第一旁轴摄影机2771、滤光片2772、第二旁轴摄影机2773、色差校正镜组2774及同轴摄影机2775。第一旁轴摄影机2771连接于第四分光镜273，并与伸缩光束管274相对，用以辅助精密定位第三激光束62输出的位置。滤光片2772连接于第一旁轴摄影机2771，用以使355nm波长的光通过滤光片2772。第二旁轴摄影机2773连接于滤光片2772，用以辅助精密定位第三激光束62输出的位置。色差校正镜组2774连接于第二旁轴摄影机2773，用以修正摄影机对第三激光束62感光位置的误差。同轴摄影机2775连接于色差校正镜组2774，用以观看第三激光束62。 

在此，本实施例提出的镭射装置更包含主机70与显示器72。主机70与对位视觉模块277的第一旁轴摄影机2771与第二旁轴摄影机2773相连接，用以判别第一旁轴摄影机2771与第二旁轴摄影机2773撷取的影像。显示器72与对位视觉模块277的同轴摄影机2775连接，用以显示同轴摄影机2775撷取到的画面。 

音圈马达272引导聚焦系统271及第三激光束62做X轴方向的运动，配 合Y轴运动平台30引导镭射模块20以Y轴方向运动，使得输出的第三激光束62所聚焦的光斑沿所欲的曲线轨迹运动，烧蚀欲加工的面板50的导电膜54，而得一曲线图案56(如图4所示，图中的曲线图案56样式仅为举例，并非以此为限)，再由X轴运动平台32沿X轴方向移动镭射模块20至空白区块，重复上述步骤而可完成其余曲线图案。 

本创作揭露的第一实施例及第二实施例分别以扫瞄振镜262及音圈马达272实现第三激光束62的聚焦光斑沿X轴方向快速移动，其速度可大于1000mm/sec，配合Y轴运动平台30沿Y轴方向线性运动第三激光束62，Y轴运动平台30的运动速度可达1000mm/sec，确实可取代传统黄光湿工艺及克服目前镭射干工艺的瓶颈，用以制作ITO膜或ITO面板的曲线电路图案，适用于产业工艺。 

虽然本创作的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本创作，任何熟习此技艺者，在不脱离本创作的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本创作的范畴内，因此本创作的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。 

Claims (10)

1.一种用于面板导电薄膜的机电控制曲线工艺的镭射装置，用以加工一面板，该面板包含一导电膜与一基板，其特征在于，该镭射装置包含：

一镭射模块，包含：

一镭射光源，用以产生一第一激光束；

一监控单元，用以接收并校正该第一激光束后输出一第二激光束；及

一光束运动单元，接收该第二激光束，用以输出一第三激光束，使该第三激光束沿平行于该导电膜表面的一X轴方向烧蚀该导电膜；

一Y轴运动平台，承载该镭射模块，用以沿正交于该X轴方向且平行于该导电膜表面的一Y轴方向移动该镭射模块，使该第三激光束沿该X轴方向烧蚀该导电膜同时向该Y轴方向运动，烧蚀该导电膜形成曲线；

一X轴运动平台，承载该面板，用以于完成烧蚀曲线后沿该X轴方向移动该面板；及

一线性马达，连接于该镭射模块与该Y轴运动平台间，用以沿该Z轴方向移动该镭射模块。

2.根据权利要求1所述的镭射装置，其特征在于，该镭射光源产生的该第一激光束为355nm波长的紫外光镭射。

3.根据权利要求1所述的镭射装置，其特征在于，该监控单元包含：

一镭射光闸，接收该第一激光束，并使该第一激光束于电源开启时通过；

一第一分光镜，分光通过该镭射光闸的该第一激光束为90度角偏移的一第一反射光束及与原行进方向相同的一第一横向偏移光束；

一光谱仪，接收该第一横向偏移光束，用以分析该第一激光束的光谱；

一镭射功率衰减器，接收该第一反射光束，用以控制该第一反射光束的功率；

一第二分光镜，分光通过该镭射功率衰减器的该第一反射光束为90度角偏移的一第二反射光束及与原行进方向相同的一第二横向偏移光束；

一光功率计，接收该第二反射光束，用以分析该第二反射光束的功率；

一第一光曲路器，用以将该第二横向偏移光束90度位移；

一光束整形器，接收经该第一光曲路器90度位移的该第二横向偏移光束，用以将该第二横向偏移光束的高斯能量分布转为平顶式能量分布；

一准直扩束器，接收经光束整形器的该第二横向偏移光束，用以校准该 第二横向偏移光束行进方向及调整该第二横向偏移光束的直径；

一第二光曲路器，用以将经该准直扩束器的该第二横向偏移光束90度位移；

一第三分光镜，分光通过该第二光曲路器的该第二横向偏移光束为90度角偏移的该第二激光束及与原行进方向相同的一第三横向偏移光束；

一第三光曲路器，用以将该第三横向偏移光束90度位移；及

一光束轮廓分析仪，接收该第三光曲路器90度位移的该第三横向偏移光束，用以分析该第三横向偏移光束，当光参数超出预设范围时发出警告。

4.根据权利要求1所述的镭射装置，其特征在于，该光束运动单元以扫瞄振镜运动方式使该第三镭射光沿该X轴方向烧蚀该导电膜，该光束运动单元包含：

一对位视觉模块，接收该第二激光束，用以观测并辅助定位该第三激光束输出的位置；

一扫瞄振镜，连接于该对位视觉模块，用以偏移该第二激光束，输出该第三激光束，该第三镭射光沿该X轴方向烧蚀该导电膜；及

一远心镜头，连接于该扫瞄振镜，用以无失真地观看该第三激光束及该面板。

5.根据权利要求4所述的镭射装置，其特征在于，更包含一主机及一显示器，与该对位视觉模块连接，用以显示对位视觉模块侦测的图像。

6.根据权利要求1所述的镭射装置，其特征在于，该光束运动单元以音圈马达使该第三镭射光沿X轴方向烧蚀该导电膜，该光束运动单元包含：

一聚焦系统，接收该第二激光束，用以聚焦该第二激光束，沿该Z轴方向输出该第三激光束；及

一音圈马达，连接于该聚焦系统上，用以引导该聚焦系统及该第三激光束沿X轴方向运动。

7.根据权利要求6所述的镭射装置，其特征在于，该聚焦系统包含：

一第四分光镜，接收该监控单元中的该第三分光镜输出的该第二激光束，用以将该第二激光束90度角偏移，沿该Z轴方向输出该第二激光束；

一伸缩光束管，其一端连接于该第四分光镜，使由该第四分光镜90度角偏移的该第二激光束通过； 

一校正模块，连接于该伸缩光束管的另一端，接收经过该伸缩光束管的该第二激光束，用以调校该第二激光束；

一镭射头，连接于该校正模块，接收及聚焦经该校正模块的该第二激光束，输出该第三激光束；及

一对位视觉模块，连接于该第四分光镜的与该伸缩光束管相对侧，用以观测并辅助定位该第三激光束输出的位置。

8.根据权利要求6所述的镭射装置，其特征在于，该校正模块包含：

一线性可调底座，与该伸缩光束管连接，用以微调该第三激光束聚焦于Z轴方向的位置；及

一光束质量增强器，与该线性可调底座连接，用以圆极化该第二激光束。

9.根据权利要求6所述的镭射装置，其特征在于，该对位视觉模块包含：

一第一旁轴摄影机，连接于该第四分光镜，并与该伸缩光束管相对，用以辅助精密定位该第三激光束输出的位置；

一滤光片，连接于该第一旁轴摄影机，用以使355nm波长的光通过该滤光片；

一第二旁轴摄影机，连接于该滤光片，用以辅助精密定位该第三激光束输出的位置；

一色差校正镜组，连接于该第二旁轴摄影机，用以修正摄影机对该第三激光束感光位置的误差；及

一同轴摄影机，连接于该色差校正镜组，用以观看该第三激光束。

10.根据权利要求9所述的镭射装置，其特征在于，更包含一主机及一显示器，与该对位视觉模块连接，用以显示对位视觉模块侦测的图像。 

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