TWI446444B - 保護層處理方法及其裝置 - Google Patents

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Description

保護層處理方法及其裝置
本發明涉及表面加工技術，具體地說是一種保護層處理方法及其裝置，尤其涉及觸控面板保護層處理方法及其裝置。
近年來，隨著觸控技術的不斷發展，觸控面板已廣泛應用於諸如手機、個人數位助理(PDA)、遊戲機輸入接口、電腦觸控屏等各種電子產品中。觸控面板與顯示面板集成一體，通常包括透明基板及布設於其上的電極層，導電邊緣電極及導電線路形成於面板週邊的電極層上。所述保護層敷設於電極層及透明基板上。因邊緣電極和導電線路的厚度造成保護層的不平坦，在面板邊緣高出，造成美感缺陷。而且，觸控面板在使用時需與外接電路相貼合，需要將邊緣電極和週邊的導電線路上的保護層蝕穿，使外接電路與面板上保護層下方的電極層建立電接觸。
現有的去除導電邊緣電極及導電線路上方的保護層的方法有兩種：光蝕刻微影和網印。光蝕刻微影，即光刻，是一種圖形複印和化學腐蝕相結合的精密表面加工技術，其目的就是在二氧化矽或金屬薄膜上面蝕刻出與掩膜版完全對應的幾何圖形。光刻是一個複雜的製作流程，通過一系列生產步驟將表面薄膜的特定部分去除，最終形成一定的圖案。如圖1所示，一般的光刻製作的生產步驟包括清洗、塗布光阻層、曝光、顯影、烘乾、蝕刻及剝膜的過程，其設備所需投資較大、維護費用高，同時還需要大量的化學藥劑，導致生產成本高，生產工時長。尤其是，對於大尺寸的觸控面板，這些問題就顯得尤為嚴峻，而且容易導致生產良率下降。
網印是孔版印刷的一種主要印刷方法。網版面一般包括通孔與實體兩部分。印刷時，將蝕刻膏放置於預設的網版上，蝕刻膏在刮墨刀的擠壓下從網版面通孔處漏印至保護層上而形成圖案，如圖2所示。網印的製作比較簡單，所需設備費用少，製作費用低。然而，所採用的網版不能通用，不同的產品需要不同的圖案，針對不同圖案需要設計相對應的網版。當所需圖案發生改變時，需要更換相應圖案的網版。另外，對於中、大尺寸的觸控面板，其所印刷的保護層尺寸變大時，所使用的網版的尺寸亦變大，印刷時不易控制整個大尺寸網版的張力的一致性，從而也較難保證漏印在承印物上的蝕刻膏的一致性。
為了解决上述現有技術的問題，本發明的目的在於提供一種保護層處理方法，用於觸控面板保護層的蝕刻，簡化操作步驟，降低成本。
本發明所採用的技術方案是：
一種保護層處理方法，包括以下步驟：
S1：在基體上形成一保護層；
S2：通過一定位系統預先設定一預定圖案；及
S3：通過一塗布裝置在該保護層的表面按所述預定圖案塗布蝕刻劑，以形成該保護層所需的圖案。
其中，步驟S3進一步包括以下步驟：
S301：提供一塗布裝置，收納有蝕刻劑；及
S302：該塗布裝置按照所述預定圖案在所述保護層上塗布蝕刻劑，以形成與預定圖案一致的蝕刻劑塗布區域。
在保護層表面塗布蝕刻劑之後，該保護層處理方法還包括步驟S4：清洗，去除塗布區域內的保護層材料及蝕刻劑。
所述保護層以二氧化矽製成。所述蝕刻劑是膏狀蝕刻劑，即為蝕刻膏。
所述蝕刻膏為氟化氫銨，化學式為NH4 HF2 ，經由所述塗布裝置塗布於所述保護層上。
所述塗布裝置包括至少一個注射器，所述注射器內裝納蝕刻劑；壓力裝置，提供壓力給所述注射器，用以擠出所述注射器內的蝕刻劑；及控制單元，控制所述壓力裝置的工作狀態及調整壓力大小。
本發明的目的還在於提供一種保護層處理裝置，採用壓力塗布的方法將蝕刻膏塗布於保護層表面進行蝕刻，可精確定位和形成所要蝕刻的圖案，簡化生產步驟。
本發明所採用的技術方案是：一種保護層處理裝置，包括塗布裝置，提供蝕刻劑塗布於保護層表面；定位系統，與所述塗布裝置相接，並按一預定圖案控制所述塗布裝置的運動速度和移動方向，以在保護層表面塗布蝕刻劑來形成保護層所需的圖案。
至少一個注射器，所述注射器內裝納蝕刻劑，並按照所述定位系統設定的預定圖案在保護層表面塗布蝕刻劑以形成保護層所需的圖案；壓力裝置，提供壓力給所述注射器，用以擠出所述注射器內的蝕刻劑；及控制單元，控制所述壓力裝置的工作狀態及調整壓力大小。
所述定位系統是精密定位系統，其定位精度(偏移)20μm，所述定位系統包括位移傳感器、控制器、驅動電機、機械手臂和攝像機，所述位移傳感器連接於所述控制器，用於感測所述機械手臂的位置，並將機械手臂的位置信息傳輸至所述控制器；所述控制器連接於外部計算機，並接收所述位移傳感器所傳輸的位置信息，並按照計算機預設的預定圖案控制所述驅動電機的運作；所述驅動電機接收所述控制器的控制信號，驅動所述機械手臂執行位移動作；所述攝像機連接並受控於所述控制器，用於辨識保護層的初始位置。其中，所述攝像機為CCD攝像機。所述機械手臂採用線性導軌和滾珠螺桿所構成，並由X-Y-Z三軸方向的驅動電機驅動所述機械手臂的運動。所述壓力裝置包括高壓裝置及多個壓力開關。
所述保護層處理裝置還設有用於存放蝕刻劑的貯藏箱，所述注射器設有進料口，所述進料口與所述貯藏箱相連通。
本發明採用單步圖案形成方法，在保護層上塗布蝕刻劑，通過單一步驟形成所需圖案，可簡化步驟，降低製造成本。另外，本發明通過精密定位系統設定所需要的圖案，不需要特別製作成相應的絲網圖案，當圖案發生改變時亦能快速地切換所需的圖案，降低生產成本。
下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。
如圖3所示，一種觸控面板10，包括基板11、電極層12以及覆蓋於電極層12之上的保護層13。電極層12具有圖案化的電極結構(圖未示)，電極層12通過導電線路121連接至外部，以與導電線路121上方保護層13的蝕刻區域131相對應。如圖4所示，多個觸控面板10分布於同一個加工件100上，待完成保護層13的圖案處理之後，再切割得到單個觸控面板10。在生產時，根據所製作的觸控面板10的尺寸大小，確定在同一加工件100上排布的觸控面板10的數量。在所述的加工件100上設有至少兩個定位標101，通常採用“十字星”設於所述加工件100兩端的對角位置。
如圖5所示，所述保護層13的處理方法包括以下步驟：
S1：在基板11上設有電極層12，該電極層12以透明導電材料製成，再在所述電極層12上形成一保護層13，如圖3所示；
S2：通過一精密定位系統20(如圖6所示)預先設定一預定圖案，該預定圖案形狀如圖4所示，由加工件100上每一觸控面板10的導電線路121上方的蝕刻區域131構成；
S3：通過一塗布裝置30(如圖7所示)在該保護層13的表面按所述預定圖案塗布蝕刻劑，以形成該保護層13所需的圖案。本實施例中採用以下步驟：
S301：提供一塗布裝置30(如圖7所示)，收納有蝕刻膏；
S302：塗布裝置30按照預定圖案在所述保護層13上塗布蝕刻膏，以形成與預定圖案一致的蝕刻劑塗布區域，即該塗布區域對應於保護層13的蝕刻區域131。
其中，所述保護層13以二氧化矽製成，所述蝕刻膏採用氟化氫銨(NH4 HF2 )經由所述塗布裝置30塗布於所述保護層13上，發生化學反應，其反應的化學方程式為：
SiO2 +6NH4 HF2 →H2 (SiF6 )+6NH4 F+2H2 O
在保護層13表面塗布蝕刻劑之後，該保護層處理方法還包括步驟S4：清洗，去除塗布區域內的保護層材料及蝕刻劑，待上述化學反應完全後，將蝕刻膏塗布區域內的氟化銨等材料去除。
所述精密定位系統20，如圖6所示，包括控制器201、驅動電機202、CCD攝像機203、位移傳感器204和機械手臂205。其中，所述位移傳感器204連接於所述控制器201，用於感測所述機械手臂205的位置，並將機械手臂205的位置信息傳輸至所述控制器201；所述控制器201連接於外部PC機200，並接收所述位移傳感器204所傳輸的位置信息，並按照PC機200預設的預定圖案控制所述驅動電機202的運作；所述驅動電機202接收所述控制器201的控制信號，驅動所述機械手臂205執行位移動作；所述CCD攝像機203連接並受控於所述控制器201，可辨識加工件100上的定位圖案，以確定保護層13的起始位置。該精密定位系統20的精度(偏移)20μm。
所述機械手臂205採用高剛性的線性導軌和滾珠螺桿所構成，並由X-Y-Z三軸方向的驅動電機202共同驅動所述機械手臂205的運動，在本實施例中所述機械手臂205採用Class100或1000無塵手臂，無塵手臂可移動至PC機200所設定的圖案位置。
一種保護層處理裝置，如圖7所示，將精密定位系統20和塗布裝置30結合成一體，用於觸控面板10的保護層13處理，以在其表面去除一部分材料形成一定圖案。其中，所述的塗布裝置30，包括多個注射器301及其配套的注射頭302。每個注射器301內裝有蝕刻劑膏，注射器301和注射頭302的數量根據加工件100上的觸控面板10數量而定。所述精密定位系統20與注射器301相接，並控制所述注射器301和注射頭302的運動速度和移動方向；壓力裝置，包括高壓裝置303及多個壓力開關304，高壓裝置303通過壓力開關304提供壓力給注射器301，注射器301內的蝕刻膏在高壓裝置303的壓力作用下從所述注射頭302被擠出；控制單元305，與所述壓力裝置的高壓裝置303相接，控制所述高壓裝置303的工作狀態及調整壓力大小。
其中，所述壓力開關304可採用電磁閥。所述電磁閥連接所述高壓裝置303並受控於所述控制單元305的控制。電磁閥包括電磁線圈及閥門，通過電磁線圈產生電磁力來驅動閥門的開閉動作，以進行流體控制。所述塗布裝置30還設有用於存放蝕刻膏的貯藏箱306。所述注射器301設有進料口，並與所述貯藏箱306相連通。
所述注射器301及注射頭302的運動速度為300-450 mm/sec，所述蝕刻膏的粘度為11-28 Pa*s，壓力裝置的壓力範圍(以壓强表示)為4-7Kgf/cm2 (60-100psi)。其中，所述注射器301及注射頭302的運動速度與所述壓力裝置的壓力成正比關係，壓力越大，運動速度越大。從而通過運動速度和壓力的設定來保證蝕刻膏塗布的一致性。
在生產時，可製作不同尺寸大小的觸控面板10，往往根據其尺寸大小在同一加工件100上排布多個觸控面板10同時加工。加工時，在所述的加工件100上設有至少兩個定位標101，通常採用“十字星”如圖4所示，設於所述加工件100兩端的對角位置。所述CCD攝像機203通過該定位標101來確定初始位置和所要在加工件100上加工的圖案位置。所述精密定位系統20先藉由CCD攝像機203辨識出加工件100的定位標101(即十字星)影像後，通過機械手臂205帶動注射器301移動至PC機200所設定的圖案位置。
所述精密定位系統20通過機械手臂205帶動注射器301移動，而所要蝕刻的加工件100通過真空系統固定不動吸附在精密定位系統20的操作平臺上。當然，另一種方式還可以是精密定位系統20帶動加工件100移動，而裝有蝕刻膏的注射器301位置固定不動，其內蝕刻膏以一定速度被擠出，塗布於運動的加工件100上。
本發明的保護層處理裝置中的塗布裝置30，因其注射器301、注射頭302、貯藏箱306以及連接貯藏箱306與注射器301之間的管道均會直接接觸蝕刻膏，因而都需要採用防蝕刻材料，使其對蝕刻膏具有抗腐蝕作用。
本發明通過精密定位系統20可以在保護層13表面按照預定圖案塗布蝕刻劑，蝕刻劑對保護層13有蝕刻作用，並形成一定的圖案。通過採用塗布裝置30選擇性地去除部分目標層，不需要通過塗布、曝光、顯影和去除步驟而進行蝕刻保護層13，簡化了生產步驟，提高生產效率，降低了生產成本。同時，本發明可通過精密定位系統20設定和改變所需要的圖案，不需要特別製作成相應的絲網圖案，當圖案發生改變時亦能快速地切換所需的圖案，無需更換任何裝置或部件，降低生產成本。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
10．．．觸控面板
11．．．基板
12．．．電極層
13．．．保護層
121．．．導電線路
131．．．蝕刻區域
100．．．加工件
101．．．定位標
20．．．精密定位系統
200．．．PC機
201．．．控制器
202．．．驅動電機
203．．．CCD攝像機
204．．．位移傳感器
205．．．機械手臂
30．．．塗布裝置
301．．．注射器
302．．．注射頭
303．．．高壓裝置
304．．．壓力開關
305．．．控制單元
306．．．貯藏箱
S1-S4,S301,S302．．．保護層處理方法的步驟
圖1是現有的光蝕刻微影的流程圖；
圖2是現有的絲網印刷的裝置結構示意圖；
圖3是一種觸控面板的截面示意圖；
圖4是本發明應用於觸控面板的加工平面示意圖；
圖5是本發明保護層處理方法的流程圖；
圖6是本發明精密定位系統的原理框圖；
圖7是本發明保護層處理裝置的原理框圖。
S1-S4,S301,S302．．．保護層處理方法的步驟

Claims (16)

  1. 一種保護層處理方法，其中：包括以下步驟：S1：在基體上形成一保護層；S2：通過一定位系統預先設定一預定圖案，存儲於該定位系統中；S3：通過一塗布裝置在該保護層的表面按所述預定圖案塗布蝕刻劑，以形成該保護層所需的圖案；及S4：清洗，去除預定圖案內的保護層材料及蝕刻劑。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的保護層處理方法，其中：所述定位系統是精密定位系統，其定位精度20μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的保護層處理方法，其中：所述保護層以二氧化矽製成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的保護層處理方法，其中：所述蝕刻劑為膏狀蝕刻劑，即為蝕刻膏。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的保護層處理方法，其中：所述蝕刻膏為氟化氫銨(NH4 HF2 )。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的保護層處理方法，其中：所述塗布裝置包括：至少一個注射器，所述注射器中裝蝕刻劑，所述注射器的運動速度和移動方向由所述定位系統控制；壓力裝置，提供壓力給所述注射器，用以擠出所述注射器內的蝕刻劑；及 控制單元，控制所述壓力裝置的工作狀態及調整壓力大小。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的保護層處理方法，其中：所述注射器的運動速度為300-450mm/sec，所述蝕刻劑的粘度為11-28Pa*s，壓力裝置的壓力範圍為4-7Kgf/cm2 。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的保護層處理方法，其中：所述基板上設有電極層，所述保護層形成於該電極層上。
  9. 一種保護層處理裝置，其中：包括：塗布裝置，以在保護層表面塗布蝕刻劑；定位系統，與所述塗布裝置相接，並按一預定圖案控制所述塗布裝置的運動速度和移動方向，以在保護層表面塗布蝕刻劑來形成保護層所需的圖案。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的保護層處理裝置，其中：所述塗布裝置包括至少一個注射器，所述注射器內裝納蝕刻劑，並按照所述定位系統設定的預定圖案在保護層表面塗布蝕刻劑以形成保護層所需的圖案；壓力裝置，提供壓力給所述注射器，用以擠出所述注射器內的蝕刻劑；及控制單元，控制所述壓力裝置的工作狀態及調整壓力大小。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的保護層處理裝置，其中：所述注射器還包括注射頭，所述蝕刻劑在壓力裝置的作用下從注射頭擠出。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的保護層處理裝置，其中：所述壓力裝置包括高壓裝置及多個壓力開關。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的保護層處理裝置，其中：所述高壓裝置的壓力範圍是4-7Kgf/cm2 。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的保護層處理裝置，其中：所述塗布裝置還設有用於存放蝕刻劑的貯藏箱，所述注射器設有進料口，所述進料口與所述貯藏箱相連通。
  15. 如申請專利範圍第9項所述的保護層處理裝置，其中：所述定位系統包括位移傳感器、控制器、驅動電機、機械手臂和攝像機，所述位移傳感器連接於所述控制器，用於感測所述機械手臂的位置，並將機械手臂的位置信息傳輸至所述控制器；所述控制器連接於外部計算機，並接收所述位移傳感器所傳輸的位置信息，並按照計算機中的圖案設定一預定圖案，從而控制所述驅動電機的運作；所述驅動電機接收所述控制器的控制信號，驅動所述機械手臂執行位移動作；所述攝像機連接並受控於所述控制器，用於確定保護層的起始位置。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的保護層處理裝置，其中：所述機械手臂採用線性導軌和滾珠螺桿所構成，並由X-Y-Z三軸方向的驅動電機驅動所述機械手臂的運動。
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