專利名稱：用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置。
背景技術(shù)：
目前，用于大幅面導(dǎo)光板的加工工藝方法有以下兩種1)印刷工藝方法先根據(jù)光學(xué)要求出一份菲林，然后轉(zhuǎn)移到一個絲網(wǎng)模板上，清洗絲干凈絲網(wǎng)板(因為絲網(wǎng)板是用酸腐蝕出來的，因此要把酸清洗掉)，再后把絲網(wǎng)板對位好放在工作板上，在絲網(wǎng)板上面刮一種專用油墨，最后用烘箱烘干。因此工序多，有腐蝕性酸產(chǎn)生，油墨有毒，有污染，手動印刷的起點地方和最后提起的地方油墨較多，會影響導(dǎo)光質(zhì)量，烘烤過程容易使產(chǎn)品發(fā)生變形，而導(dǎo)致成品率低(30% )，效率一般O分鐘/片)·’2)傳統(tǒng)的運動平臺移動與(X)2激光加工工藝這種工藝克服了印刷工藝的許多不良地方，無腐蝕性酸，無油墨產(chǎn)生的毒，無印刷起點和終點，工序簡單。由于運動平臺速度有限(一般在數(shù)米每秒)，故加工效率較差(2. 5分鐘/片)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置，特點是包括(X)2激光器、多維運動掃描振鏡和運動工作平臺，所述(X)2激光器為波長是10. 6 μ m的(X)2激光器，CO2激光器的輸出端設(shè)置有多維運動掃描振鏡，所述多維運動掃描振鏡正對于運動加工平臺。進一步地，上述的用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置，所述(X)2激光器的輸出端與多維運動掃描振鏡之間布置有激光開關(guān)。本實用新型技術(shù)方案突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步主要體現(xiàn)在本實用新型采用(X)2激光器結(jié)合掃描振鏡和運動平臺，可以將微坑分布的區(qū)域擴大到所需要的尺寸，從而加工出符合各種應(yīng)用要求的大幅面導(dǎo)光板(如60英寸)。采用CO2 激光對導(dǎo)光材料的非接觸刻蝕加工方法比其他傳統(tǒng)方法有更高的效率；更容易加工出所需要的不同形狀的微坑分布，所加工產(chǎn)品不變形，能夠顯著提高成品率。加工方法微坑形成速度可以達到每秒20000個，加工效率高；采用(X)2激光進行無接觸蝕刻，加工出的產(chǎn)品不變形，大大提高成品率；掃描平臺的運動路徑與導(dǎo)光板微坑分布設(shè)計相關(guān)，運動路徑可以使用光學(xué)設(shè)計軟件生成，并可以進行調(diào)整修改。所形成的導(dǎo)光板最終是由點光源(如LED)變成一個面光源點光源從側(cè)面入射進入導(dǎo)光板，從導(dǎo)光板表面發(fā)出的光在均勻度及亮度(輝度)上達到應(yīng)用要求。
以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案作進一步說明[0012]


圖1 本實用新型裝置的構(gòu)造示意圖。圖中各附圖標記的含義I-CO2激光器，2-多維運動掃描振鏡，3-運動加工平臺。
具體實施方式
本實用新型使用高速光學(xué)掃描振鏡、CO2激光器和運動加工平臺實現(xiàn)蝕刻工藝。此工藝由光學(xué)掃描裝置帶動反射鏡片(質(zhì)量很輕，約100克)，通過鏡片反射激光而形成激光運動，因此運動速度可以有很大的提高，比傳統(tǒng)的運動平臺的整體速度提高許多倍。此工藝方法加工不使用無腐蝕性酸，無油墨產(chǎn)生的毒，可達100%的良率，加工效率很高(1分鐘/ 片)。如
圖1所示，用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置，包括CO2激光器1、多維運動掃描振鏡2和運動工作平臺3，CO2激光器1為波長是10. 6 μ m的(X)2激光器，CO2激光器1的輸出端設(shè)置有多維運動掃描振鏡2，且在(X)2激光器1的輸出端與多維運動掃描振鏡2之間布置有激光開關(guān)，多維運動掃描振鏡2正對于運動加工平臺3。通過將(X)2激光器發(fā)出的激光經(jīng)過光學(xué)擴束、聚焦等整形后，根據(jù)掃描角度實時進行焦距調(diào)整，從而在被加工材料表面得到所需要的激光光斑尺寸及激光能量，再通過掃描振鏡以合適的速度運動驅(qū)動激光光束的移動，配合加工平臺的運動，最終在導(dǎo)光材料(如亞克力)上形成符合尺寸(長、寬、深)，密度分布要求的微坑或槽。而通過這些微坑或槽，點光源可以在導(dǎo)光板上形成均勻的發(fā)光以滿足不同的照明要求。用于加工大幅面導(dǎo)光板的方法，(X)2激光器1發(fā)出的激光經(jīng)過多維運動掃描振鏡2 后，到達運動加工平臺3，CO2激光作用于運動加工平臺上的被加工材料，被加工材料受激光作用后形成一個100 1000 μ m微坑，通過高速控制激光開關(guān)，以1 20KHz頻率每秒鐘形成1000 20000個微坑，在多維運動掃描振鏡帶動激光反射片轉(zhuǎn)動下，激光形成一個光學(xué)掃描區(qū)域，掃描區(qū)域大小為多維運動掃描振鏡掃描區(qū)域，配合運動加工平臺帶動導(dǎo)光板的運動，使激光加工區(qū)域增大，即多維運動掃描振鏡與運動加工平臺聯(lián)動，或多維運動掃描振鏡掃描一個區(qū)域后、運動加工平臺移動至下一個區(qū)域再掃描，因此在總的掃描區(qū)域內(nèi)形成一個微坑分布，微坑分布是獨立微坑，或者是不同密度的微坑群，或者是相連的微坑串而形成微槽，單個微坑結(jié)構(gòu)的深度在10 100 μ m,長度在100 1000 μ m,寬度在100 600 μ m。上述微坑蝕刻裝置工作時，CO2激光器1在軟件的控制下發(fā)出工藝要求的激光，一般通過軟件設(shè)置激光的出光頻率，以及激光的功率，在軟件中通過PWM信號的占空比來進行實現(xiàn)激光的功率調(diào)整。對CO2激光器1發(fā)出的激光在多維運動掃描振鏡2的配合下，依出激光時振鏡的位置是否在同時變化來分，有兩種工作方式來進行打點，其一是以單個打點方式加工(多維運動掃描振鏡2掃描至打點位置停住，出激光一段時間下打點，可以是打多個點)，其二是多維運動掃描振鏡2—直高速運動，激光按照固定的頻率出激光，這樣當速度快時，形成每個點是一個脈沖，點之間有一定距離，當速度慢時多個點有一定的重合率， 當重合率高時就形成一個微槽。方式一當以單個打點方式加工時，通過控制每個打點的時間，再配合設(shè)置的頻率來決定每個點要出多少個脈沖的激光，單個打點的時間越長也就是脈沖個數(shù)越多。在功率一定，頻率一定的情況下，每個脈沖的能量(單脈沖能量)也就一樣的，如激光功率為100W時(占空比對應(yīng)下的平均功率，如占空比為Tp 50%)，頻率為10KHZ時，每個脈沖的能量為100W/10000 = 0. Olffo每個點作用的時間為l/10K*Tp = 0. 0001*0. 5 秒=0. 05毫秒(ms).如單個打點時間設(shè)為0. 05ms則相應(yīng)位置打一個點，為0. Ims則在相就位置重復(fù)打2個點(疊加)，這樣由于作用的能量多，則打出的點越深越大。方式二當多維運動掃描振鏡2運動與(X)2激光器1出光同時工作時，假如多維運動掃描振鏡2出光掃描速度設(shè)置為10000mm/S(10米/秒)時，CO2激光器1的頻率設(shè)置為IOKHz (10000Hz) 時，CO2激光器1功率為100W時(當為這個功率時激光作用在日本三菱導(dǎo)光板材料上的微坑為0. 5mm，具體值視材料的不同而不同)，那么每個相鄰點之間的距離為(10000mm/S)/ (10000Hz) = lmm.每個點的大小為0. 5mm，這時點沒有重疊，刻蝕長度與沒刻蝕長度它們的比值是1 1，此時表現(xiàn)為點。當速度為1000mm/S時其余條件不變此時利用上用公司得出， 相鄰兩點之間的距離為0. 1mm，此時點的重疊率已達到90%，因此表現(xiàn)為一個微槽。當速度為10000mm/S時，頻率為20KHz時激光功率不變情況下(此時作用在材料上的每個微坑大小為0. 4mm(點大小與頻率也有關(guān)系)，此時相鄰兩點之間的距離為0. 5mm，此時刻蝕長度與沒刻蝕長度比為0.4 0.1=4 1。總之，通過軟件可以達到控制激光點的大小，及深度， 點的深度與大小對應(yīng)的關(guān)系因?qū)Ч獠牧系臎]同而不同?？煽氐募す馐紫冉?jīng)過多維運動掃描振鏡2，多維運動掃描振鏡2是采用三維動態(tài)掃描振鏡，光首先通過一個焦距可調(diào)的光學(xué)模組(由軟件控制運動電機進行調(diào)節(jié))，然后通過第一片X掃描鏡片進行全反射掃描運動。再然后通過第二片Y掃描鏡片進行全反射運動， x、Y兩塊全反射鏡片互相垂直。從而形成一個二維的光學(xué)掃描運動。以上三個部件(焦距可調(diào)的光學(xué)模組、X振鏡、Y振鏡)就構(gòu)成了三維動態(tài)掃描振鏡。激光經(jīng)過這個三維動態(tài)掃描振鏡之后就作用于工件上(運動加工平臺3上的工件)。CO2激光作用于加工平臺3的被加工材料上，被加工材料受激光作用形成一個 100 1000 μ m的微坑。通過控制高速激光開關(guān)，以1 20KHz頻率每秒鐘蝕刻出1000 20000個微坑，在掃描區(qū)域內(nèi)形成一個所需要的微坑分布。這些分布可以是獨立微坑， 可以是不同密度的微坑群，也可以是相連的微坑串而形成微槽。這些微結(jié)構(gòu)的深度在 10-100 μ m,長度在100-1000 μ m,寬度在200-600 μ m。再通過加工平臺的運動控制，實現(xiàn)超過掃描振鏡范圍的蝕刻加工。運動加工平臺的工作方式有3種方式一運動加工平臺3運動至振鏡的正下方， 然后平臺在整個加工過程處于停止狀態(tài)，然后通過多維運動掃描振鏡2進行二維掃描加工 (幅面一般為750*750mm)，直到樣品加工結(jié)束，這時運動加工平臺退出下料。平臺只起送料和下料的作用。方式二 運動加工平臺3與多維運動掃描振鏡2交互工作完成整個加工工件。首先運動加工平臺3運動至加工位置，多維運動掃描振鏡2掃描整個幅面的第一塊區(qū)域數(shù)據(jù)(如750*5mm)，掃描結(jié)束后平臺移動5mm，多維運動掃描振鏡2掃描整個幅面的第二塊區(qū)域數(shù)據(jù)，此時多維運動掃描振鏡2的掃描位置仍然是在第一塊掃描區(qū)域的位置(此時數(shù)據(jù)經(jīng)過平移處理)，掃描結(jié)束后，平臺再移動一距離(掃描區(qū)域的寬度5mm)，如此交替進行(但每次掃描的圖形內(nèi)容是不一樣的)直至整個圖形掃描結(jié)束，整個導(dǎo)光板加工結(jié)束。然后平臺退出，進行下料。方式三平臺與多維運動掃描振鏡同時工作(聯(lián)動加工)。首先平臺運動至加工位置，激光開始出光、振鏡開始掃描、平臺開始按一定計算速度運動，三者同時進行，直至加工結(jié)束。平臺開始退回，進行導(dǎo)光板的下料。以上三種加工方式與出光的兩種方式進行配合可以產(chǎn)生六種不同的工作模式。這六種模式針對不同的產(chǎn)品有不同的結(jié)果。其中速度最快，幅面最大的方式是平臺運動的工作方式三與出光工作方式二(激光出光與振鏡同時工作)的配合。這種方法中激光掃描速度可以達到30m/s。具體應(yīng)用時，六種工作模式分別為工作模式一單個位置打單個或多個點，運動加工平臺在加工過程中不移動。開始加工時，運動加工平臺3移動至多維運動掃描振鏡2下面相應(yīng)的位置，然后多維運動掃描振鏡2移動至打點的理論位置停止不動，延時一定時間(一般延時100 600us)，多維運動掃描振鏡2停穩(wěn)，CO2激光器1出多個脈沖的激光，激光打在同一位置，激光加工一個位置點之后，多維運動掃描振鏡2再移動至下一個理論位置，延時，(X)2激光器1 再出激光，重復(fù)進行，直到所有的位置點加工結(jié)束，然后運動加工平臺3退出。這種加工方式的優(yōu)點是坑的深度可以達到很深，可應(yīng)用于幅面較小、深度要求深的導(dǎo)光板。工作模式二 多維運動掃描振鏡2不停的獨立運動，CO2激光器1按一固定頻率出激光，運動加工平臺3移動至多維運動掃描振鏡2下方停止不動。首先運動加工平臺3移動至多維運動掃描振鏡2的下方相應(yīng)位置，定好加工的位置，然后多維運動掃描振鏡2按路徑進行連續(xù)運動(路徑為一條連續(xù)的多義線)，當多維運動掃描振鏡2開始進行一條規(guī)劃的路徑時，CO2激光器1打開，按一定的頻率(1K 25K)出激光，當規(guī)劃的路徑結(jié)束時，就關(guān)掉(X)2激光器1，不出激光，然后多維運動掃描振鏡2運動到下一條規(guī)劃路徑的起點，再開始運動，同時又打開激光，一直重復(fù)下去，直到所有的路徑線條完成，加工結(jié)束后運動加工平臺退出。這種工作模式要求(X)2激光器1的頻率與多維運動掃描振鏡2的速度配合好。如要求兩個點之間的距離為lOOOum，每個點的大小為500um，激光頻率為4KHz，為了達到這個效果，那么多維運動掃描振鏡2的速度應(yīng)當為4000mm/s.(因為每秒鐘會出4000個激光點， 每秒種掃描振鏡運動了 4000mm，即每個點之間距離為Imm(IOOOum)。這種加工方式的特點是速度很快，多維運動掃描振鏡在每個激光點不需停止延時。工作模式三單個位置打多個點，之后多維運動掃描振鏡2再移至下一個點，加工過程中運動加工平臺3與多維運動掃描振鏡2交替進行。運動加工平臺3首先運動至相應(yīng)的加工位置，同時也起到定位作用。然后運動加工平臺停止延時，接下來多維運動掃描振鏡2運動到規(guī)劃位置(表現(xiàn)為加工的單點)，然后多維運動掃描振鏡2停止延時，接下來出單個(或多個)激光脈沖。加工結(jié)束后多維運動掃描振鏡2移到下一個加工位置，接下來再出單個或多個激光脈沖，這樣重復(fù)下去，至到整個圖形中的一塊(處于振鏡加工幅面大小內(nèi)，如2*700mm的一塊)的點加工結(jié)束，運動加工平臺移動相應(yīng)的位置(如2mm)，接下來再重復(fù)上面的過程加工完成第二塊區(qū)域的點 O*700mm)，直到所有的塊加工完成，每塊通過這樣的拼接而形成一個完整的圖形。這種加工模式的優(yōu)點是每個點的深度可以很深，幅面可以很大，取決于運動平臺工作行程(一般采用直線電機，可以做到10米長)。工作模式四多維運動掃描振鏡2與(X)2激光器1同步出光，但運動加工平臺3與多維運動掃描振鏡2交替工作。[0035]首先運動加工平臺3運動到多維運動掃描振鏡2下方初始加工位置，延時停止，然后多維運動掃描振鏡2開始按規(guī)劃的路徑(多義線)連續(xù)運動，直到多義線結(jié)束，CO2激光器1在多維運動掃描振鏡2開始運動時就開始出激光，當一條規(guī)劃的路徑(多義線)結(jié)束時，這時關(guān)掉激光，多維運動掃描振鏡2再掃描運動至下一條規(guī)劃路徑(多義線)開始處， 多維運動掃描振鏡2開始按規(guī)劃路徑運動，CO2激光器1開始出激光，重復(fù)上面動作，直到一塊內(nèi)(如2mm*700mm)的所有路徑加工完成，接下來運動加工平臺3移動到下一塊的位置 (如平臺移動2mm)，再重復(fù)上面的過程，這樣重復(fù)下去直到所有的分塊加工完成。此種加工模式優(yōu)點速度較快，幅面較大。工作模式五單個位置打單個點或多個點，完成之后多維運動掃描振鏡2再移至下一個位置，打點過程以及多維運動掃描振鏡2掃描過程的同時運動加工平臺3也在同步移動。運動加工平臺3首先移動至加工位置，然后以給定的速度一直移動，開始進行加工，這時多維運動掃描振鏡2開始移動到開始加工的位置，然后停止運動，這時CO2激光器1 出光(出多個脈沖激光)，然后多維運動掃描振鏡2再運動到下一個點位置，這時CO2激光器1再出光(出多個脈沖激光)，這樣重復(fù)下去，直至整個圖形加工結(jié)束，這時運動加工平臺 3停止運動，然后退回至下料位置。這種加工方式優(yōu)點速度較快，加工幅面也大。工作模式六多維運動掃描振鏡2與(X)2激光器1出光同步，運動加工平臺3與多維運動掃描振鏡2及(X)2激光器1出光同步，即三者同步工作。首先運動加工平臺3運動至加工位置，然后以一定的設(shè)置速度繼續(xù)運行下去，同時多維運動掃描振鏡2開始按規(guī)劃的路徑(多義線)以一定的速度進行掃描，同時CO2激光器1開始以一定的頻率出激光，當一條路徑結(jié)束時，(X)2激光器1關(guān)光，多維運動掃描振鏡2 開始到下一條路徑(多義線)開始處，然后按此路徑開始以一定的速度運動，CO2激光器1 開光，以一定的頻率出激光，這樣重復(fù)下去直至所有的規(guī)劃路徑掃描完，整個過程中運動加工平臺3—直在移動。這種方式優(yōu)點速度最快(因為CO2激光器、多維運動掃描振鏡和運動加工平臺同步工作)，幅面大。綜上所述，本實用新型加工方法微坑形成速度可以達到每秒20000個，加工效率高；采用CO2激光進行無接觸蝕刻，加工出的產(chǎn)品不變形，大大提高成品率；掃描平臺的運動路徑與導(dǎo)光板微坑分布設(shè)計相關(guān)，運動路徑可以使用光學(xué)設(shè)計軟件生成，并可以進行調(diào)整修改。所形成的導(dǎo)光板最終是由點光源(如LED)變成一個面光源點光源從側(cè)面入射進入導(dǎo)光板，從導(dǎo)光板表面發(fā)出的光在均勻度及亮度(輝度)上達到應(yīng)用要求。這種面光源適用于LED電視機行業(yè)，大幅面平板顯示器行業(yè)、燈箱廣告的光源行業(yè)、照明行業(yè)等。需要理解到的是以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置，其特征在于包括CO2激光器、多維運動掃描振鏡和運動工作平臺，所述(X)2激光器為波長是10. 6 μ m的(X)2激光器，CO2激光器的輸出端設(shè)置有多維運動掃描振鏡，所述多維運動掃描振鏡正對于運動加工平臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置，其特征在于所述CO2激光器的輸出端與多維運動掃描振鏡之間布置有激光開關(guān)。
專利摘要本實用新型涉及用于加工大幅面導(dǎo)光板的裝置，CO2激光器的輸出端設(shè)置有多維運動掃描振鏡，多維運動掃描振鏡正對于運動加工平臺。CO2激光器發(fā)出的激光經(jīng)過多維運動掃描振鏡后，到達運動加工平臺，CO2激光作用于運動加工平臺上的被加工材料，被加工材料受激光作用后形成一個100～1000μm微坑，通過高速控制激光開關(guān)，以1～20KHz頻率每秒鐘形成1000～20000個微坑，在多維運動掃描振鏡帶動激光反射片轉(zhuǎn)動下，激光形成一個光學(xué)掃描區(qū)域，掃描區(qū)域大小為多維運動掃描振鏡掃描區(qū)域，配合運動加工平臺帶動導(dǎo)光板的運動，使激光加工區(qū)域增大，加工出符合各種應(yīng)用要求的大幅面導(dǎo)光板。容易加工出所需要的不同形狀的微坑分布，所加工產(chǎn)品不變形，顯著提高成品率。
文檔編號B23K26/08GK202123321SQ20112015839
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者余建華, 趙裕興 申請人:江陰德力激光設(shè)備有限公司, 蘇州德龍激光有限公司