触屏玻璃精细加工技术研究-精品文档 (2).docx

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1、触屏玻璃精细加工技术研究随着手机、平板电脑及可穿戴数码产品的不断发展，触屏玻璃的材料及制作加工技术也不断推陈出新。文章综述了触屏技术分类及触屏玻璃的发展现状，阐述了触屏玻璃的加工流程，分析了各种触摸屏玻璃精细加工技术的特点以及触摸屏玻璃精细磨削金刚石磨具的发展方向。关键词：触屏玻璃；精细加工技术；金刚石砂轮工具触摸屏广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、电子书、游戏机等领域。近年来，随着智能手机、平板电脑、车载移动终端以及商业化信息查询系统等智能终端产品的普及推广，全球触摸屏产品和技术发展突飞猛进，产业规模不断提升。市场调研机构的报告显示，年全球智能手机出货量到达亿部，相比年增加了；年全球

2、智能手机出货量为亿部，同比增长；预估年智能手机市场仍呈现饱和状态，年增长约，总出货量向亿部迈进。触屏玻璃为了到达高强度的要求，多采用强化玻璃作为基板材质，强化玻璃切割加工难度较大，加工时容易产生崩边，而这些崩边又容易造成玻璃强度降低，需要对触摸屏玻璃进行精细加工，因而对触屏玻璃精细加工技术与工具研究的进展进行总结讨论有着重要的意义。触摸屏技术随着触摸屏在电子显示领域的广泛应用，触屏技术也在不断发展和提升。目前的触屏技术主要包括电阻式、外表音波、红外线、外表电容式、投射电容式等。电阻式及电容式主要为中小尺寸应用技术。电阻式触摸屏是最早出现的触摸屏种类之一，其利用压力感应进行控制，由于其技术成熟且

3、简单，并且具有价格优势，对一般厂商而言是最容易切入的触屏技术，但其存在透光率较低、耐久性较差等缺点；外表声波触摸屏是将一块不含有导电介质的普通玻璃屏安装在、或等显示屏的前面，其主要特点是适应能力强，由于工作面是一层声波能量，外表声波触摸屏的基层玻璃没有任何夹层和构造应力，因而合适在公共场合等环境较恶劣的条件下使用；外表电容式触摸屏的外表覆盖有一层导电膜，工作时当人或其它物体接触其外表时，电极就能接收到外表电荷的变化，进而确定接触点的位置；红外式触摸屏是利用方向上设置的红外线矩阵来检测并定位触摸点的，红外线式触摸屏价格便宜、安装容易、能较好地感应稍微触摸与快速触摸，但是由于红外线式触摸屏依靠红外

4、线感应动作，阳光、室内射灯等外界光线变化均会影响其准确度；外表电容触摸屏的寿命长，但是分辨率低且不能实现多点触控；投射式电容以蚀刻制成，以触控时在、交会处电容值的变化来判定触控的位置，具有较高耐用性、透光度、反响速度以及多点触控功能的优点。年以来苹果公司的、系列产品获得的宏大成功，引发投射式电容屏开场了井喷式的发展，迅速取代电阻式触摸屏，成为如今市场主流的触控技术。触摸屏玻璃分类触摸屏玻璃是触摸屏的重要组成部分，根据其用处的不同，能够分为盖板玻璃和基板玻璃。而根据屏幕面板材质的不同，则能够分为膜、钢化玻璃和蓝宝石玻璃。由于膜用于传统的电阻屏，故在下文不作具体介绍。触摸屏盖板玻璃早期的触摸屏大多

5、用于采用电阻式触摸屏技术的设备中，其盖板玻璃一般采用亚克力板或者是钠钙玻璃。但是其机械强度不高，外表抗划伤性和抗冲击性均较差，进而经常导致显示屏幕出现破损和外表变粗糙的情况。随着触摸屏在群众电子消费产品中的普及，电容式触摸屏应用得越来越广泛，对于触摸屏盖板的要求也随之提高。目前，触摸屏盖板玻璃多数采用高铝硅玻璃，其特点是硬度高，耐磨性好。市场上的高铝硅玻璃主要由外国企业生产，常见的牌号有美国康宁的、日本旭硝子的以及德国肖特的等。国内对高铝硅玻璃盖板玻璃的研发起步较晚。成都光明光电目前推出了标号为的高强度玻璃，据相关信息显示，其比蓝宝石玻璃具有更高的强度。年，科立视材料科技有限公司研发了名为“下

6、拉溢流法的玻璃生产工艺，成功制造并量产的高铝玻璃盖板，但是其生产的盖板玻璃是有碱配方，且不能够用于玻璃基板。近年来，单片玻璃解决方案以及玻璃薄膜电容成为触控面板厂研究的两大技术焦点。其中单片玻璃解决方案即在盖板玻璃上面制作传感器，节省了一片基板玻璃和一次贴合，触摸屏能够做得更薄且成本更低。技术的兴起对触摸屏盖板提出了更高的要求，能够讲盖板玻璃已成为电容式触控技术最关键的材料之一，而其加工技术将很大程度地影响其成品率和质量。触摸屏基板玻璃触摸屏基板玻璃主要采用钠钙硅玻璃，其尺寸规格主要包括有、以及等。国外厂家主要有美国康宁、日本旭硝子、电气硝子，国内的有南玻集团，河北东旭集团等。相对于触摸屏盖板

7、玻璃，其技术门槛较低一些。由于钠钙硅玻璃的价格远低于高铝硅玻璃，固然高铝硅玻璃的钢化效果要强于普通钠钙硅玻璃，但是其钢化后仍然能够到达一定的强度和保护效果，故出于降低成本考虑，很多厂家开场将普通钠钙硅玻璃作为中、低端触摸屏手机盖板使用。南玻集团采用新型的熔盐成分，对厚度为、尺寸大于的超薄平板玻璃进行化学钢化处理，处理后所得的化学钢化玻璃的外表应力平均值为，翘曲度低于，同时兼顾玻璃的可切割性和翘曲度，知足了显示器基板的使用要求。秦皇岛设计院针对显示屏玻璃的应用进行制备和性能研究，经过实验制备出的超薄玻璃化学钢化后外表压应力可达，已能知足液晶显示屏的要求。蓝宝石玻璃年月苹果公司消息称可能使用蓝宝石

8、玻璃作为手机面板。固然后来并没有采用蓝宝石玻璃，但却在其的显示屏上采用了。此后，蓝宝石玻璃便进入群众的眼球并遭到广泛的关注。严格来讲，蓝宝石玻璃一词是不确切的，由于采用的是蓝宝石晶体，而不是玻璃。蓝宝石是一种硬度到达莫氏硬度的刚玉晶体，其硬度比知名手机面板玻璃更高，其耐刮性能也更优于。此外，蓝宝石的光泽度比玻璃好，化学稳定性和热稳定性也优于玻璃面板。但是蓝宝石生产工艺较复杂，十分是大尺寸蓝宝石手机屏幕制造成本较高，每块价格比玻璃面板提高近倍。人工制备蓝宝石在年就开场进行研究，但大都是小尺寸的晶体。大尺寸蓝宝石在近年开场制备，并发展起来了多种方法，如热交换法、泡生法、温梯法以及针对泡生法进行改进

9、的冷心放肩微量提拉法等。由于蓝宝石很硬，后期的研磨和抛光都非常困难，使得蓝宝石的成本很高。目前除了苹果手机屏幕采用蓝宝石玻璃外，国内也有数家手机制造商推出了蓝宝石屏幕手机。由于蓝宝石玻璃具有的优异性能，随着蓝宝石制备方法的改良，规模扩大，生产效率提高，价格有可能进一步下降，蓝宝石玻璃在将来的触屏面板领域将得到更广泛的应用。触摸屏玻璃加工技术触摸屏玻璃切割加工在触摸屏的生产制造中，为了提高生产效率，通常是在一张大的玻璃上制作多个触摸屏。经过丝印后的大玻璃要通过切割分成多个触摸屏。切割是触屏玻璃加工的起始工序，其切割的质量直接影响后续加工的难易程度。目前常见的切割工艺有刀轮切割、水射流切割以及激光

10、切割。刀轮切割也称为机械切割，是通过硬质合金或者金刚石的刀轮在一定压力下沿着玻璃滑动，在玻璃上构成一条深度和宽度一致的切口，然后进行裂断。刀轮切割技术成熟稳定、工艺简单、成本低；切割的质量主要取决于刀轮的品质。但是刀轮切割也有着明显的局限，针对厚度小于的玻璃使用刀轮切割是特别困难的，由于玻璃非常容易破碎；此外，刀轮加工后会在边缘区域留下显著的机械应力；随着触屏技术的不断发展，对触屏玻璃切割质量和切割成品率的要求非常严格，如用于平板显示方面的玻璃最薄已经到达，有些应用于电子产品的玻璃甚至到达。随着钢化玻璃的不断发展以及蓝宝石玻璃逐步进入触屏领域，传统的刀轮切割在面对这些变化时，明显显得灵敏性缺乏

11、。水射流切割是将普通的水通过一个超高压加压器，然后通过通道直径为的水喷嘴产生一道约倍音速的水射流进行切割，若参加砂料增加其切割力，则几乎能够切割任意材料。使用水射流切割触摸屏玻璃与刀轮切割相比有着明显的优点：切割时不会产生裂痕，它能够切割厚度很薄的玻璃、能够灵敏切割曲线、不需要进行磨边等二次加工，在切割经过中还能够减少飞尘，改善工作环境。激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、气化、烧蚀或到达燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹去熔融物质，进而实现将工件割开的目的。利用激光进行玻璃的切割能够使切割边缘光滑整洁，避免传统机械切割出现的微细裂纹，切割质量能够得到很大

12、地提高。并且激光能够很好的在薄触屏玻璃上面打孔或者开槽。所以使用激光对触屏玻璃进行加工遭到了行业的关注。目前，用于工业生产的玻璃切割设备主要由国外生产，如美国公司用于平板显示方面的玻璃激光切割设备；德国公司的浮法玻璃在线激光切割设备；德国公司的平板玻璃切割设备；德国针对玻璃、蓝宝石、陶片等透明易碎型材料推出的激光切割设备等。在国内，对于激光切割玻璃设备和工艺也有相关的研究。年大族激光研发的蓝宝石激光切割设备已量产并实现销售。理论研究方面，叶圣麟对激光切割液晶显示玻璃基片进行研究，其结果表明，增大光斑尺寸，可减少断面上的热影响区，提高切割质量；但光斑尺寸过大，会降低激光功率密度，增大输出功率。焦

13、俊科分析了单束和双束激光热应力切割玻璃的切割效果，其结果表明相对于单束激光切割的方法，利用双束激光进行玻璃的切割，既能够保证切缝沿既定方向扩展又能够提高切面的光洁度，是一种比拟理想的玻璃切割方法。汪旭煌利用有限元软件进行温度场数值计算，建立了激光切割液晶玻璃基板温度场的有限元模型，研究了激光功率和光斑直径对激光切割经过中温度场的影响，得到了温度分布与激光功率、光斑直径的关系。触屏玻璃精细磨削加工触屏玻璃的主要制造工艺包括切割、研磨，再经机械抛光研磨或化学强化，针对触摸屏玻璃切割后产生的玻璃边缘崩边，目前通常使用两种方法进行边缘缺陷的消除。一是机械加工法，如图所示，使用金刚石砂轮进行精细磨削，消

14、除崩边裂纹，降低亚外表损伤，提高外表质量；二是化学强化法，对切割后或者精细磨削后存在外表缺陷的强化玻璃基板圆角、圆角、孔及边等使用氢氟酸处理玻璃边缘，氢氟酸能够溶解掉玻璃外表的微观不平整，消除缺陷，此外氢氟酸还能够与玻璃产生六氟化硅填补玻璃的微观裂纹，但六氟化硅不稳定，易与水接触，接触后还会复原成有毒的氢氟酸。固然化学强化法成本低，但面临着危害健康和环境保护的压力。因而业界也越来越重视精细磨削后玻璃的外表质量，这对金刚石精细磨削砂轮也提出了很大的挑战。电镀金刚石砂轮加工触屏玻璃工艺电镀金刚石砂轮的制备原理是金刚石在弱酸性溶液中吸附离子，在电场作用下向阴极缓慢移动，再辅助其它落砂方法，金刚石磨粒

15、贴附在阴极钢基体外表时，离子不断在阴极外表沉积，进而构成包裹金刚石磨粒的镀层。电镀金刚石砂轮中金刚石磨粒、镀层与钢基体之间微观构造如图所示。基于电镀原理，金刚石与镀层、镀层与钢基体之间的结合都是弱的机械镶嵌作用，因而砂轮在使用经过中金刚石磨粒受力、受热易脱落，导致砂轮寿命较短。金刚石砂轮的寿命短导致精细加工机床换刀次数频繁，会影响生产节拍，降低生产效率。使用电镀金刚石砂轮加工触屏玻璃的主要工艺包括：成型、开槽孔、倒边、精磨抛等。加工后外表质量对触屏玻璃的强度影响很大。基于目前电镀金刚石砂轮的磨削精度限制，为进一步提高触屏玻璃加工后的强度，还需要进行玻璃边缘的封胶强化，目的是使用树脂对玻璃加工外

16、表微细缺陷裂纹进行封闭，缓解加工应力，因而目前电镀金刚石砂轮对触屏玻璃进行精细磨削还存在缺乏之处。烧结金刚石砂轮加工触屏玻璃工艺烧结金刚石砂轮的金刚石的结合强度比电镀金刚石砂轮要高，而且成型性好，耐高温，导热性和耐磨性好，使用寿命长，能够承受较大的负荷。但是，由于砂轮在烧结的经过中不可避免地存在着精度低的问题，因而需要对砂轮进行整形处理，这也增加了烧结金刚石砂轮的制造成本。国内外学者针对金刚石砂轮的修整进行了大量的研究，主要的修整方法有电解修整法、电火花修整法以及复合修整法等。电解修整法速度快，但整形精度不高；电火花修整法整形精度高，既可整形又可修锐，但整形速度较慢；复合修整法有电解电火花复合

17、修整法、机械化学复合修整法等，修整效果较好，但系统较复杂，因而烧结型金刚石砂轮的修整问题仍然没有得到很好解决。由于烧结金刚石砂轮的使用寿命比电镀金刚石砂轮的长，在加工触屏玻璃时能够大大减少精细加工机床换刀次数，进而提高生产效率。并且电镀金刚石砂轮存在不可忽略的环境问题，所以随着烧结金刚石砂轮制备工艺和修整技术的发展，在触屏玻璃加工领域，烧结金刚石砂轮将来很有可能会取代传统电镀金刚石砂轮。目前，针对触屏玻璃进行深加工的电镀金刚石砂轮存在着寿命短，加工外表质量差等缺点，而性能较好的烧结或钎焊金刚石砂轮由于成本原因还未广泛使用，为知足不断扩大的触屏玻璃市场，一方面要对传统的加工工具和工艺进行提升，另一方面也要加大对新技术的研究和新工具的产业化推广。