[发明专利]一种激光图案加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及IT(Information Technology，信息技术)产品制造技术领域，特别涉及一种激光图案加工设备。

背景技术

在IT产品的显示器中，广泛使用LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。由于液晶面板本身不会发光，因此需要提供一背光源。背光模组的光源主要有CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷阴极萤光灯管）和LED（Light Emitting Diode，发光二极管），其中，以LED为发光源的背光源因为能耗低、解析度高、大型化等原因占据主流市场。

LED是无法自发光后成像的，需经过成像装置才能实现成像，但使用成像装置需要有背光源来提供光源。背光源根据光源的位置分布分为直下式和侧入光式，其中，侧入光式背光源作为轻薄化的代表，占据着主要的中、高端市场。为了使侧入光式背光源的光源从线光源变成均匀的面光源，需要对导光板进行精密地图案加工。导光板是整体背光源的传播媒介，是背光的效率中心，导光板性能优劣决定了出射光源的亮度效率及分布上均一性的表现。导光板的图案加工方式有印刷、蚀刻和注塑等物理性的方法，以及利用激光光束的激光加工方法。

如图1所示，现有的激光图案加工设备中：为了吸收X轴往返运动而引起的振动，在设备下部构成大理石材质的石平台3；石平台3的上部有Y轴钢轨4，使移动平台2可以沿Y轴运动；移动平台2由接收控制命令的直线电机5与刻度尺来感知Y轴位置；石平台3的上部有激光发射器1以及多个光学反射镜6，并在X轴内放入钢轨（X轴钢轨10），并设置了能承受其振动的石框7；从激光发射器1发出的光束通过多个光学反射镜6依次反射后依靠集光透镜12集光；导光板11放置在移动平台2上，并依靠真空泵固定，以防止导光板11在加工过程中移动；集光透镜12依靠接收控制命令的直线电机在X轴钢轨10上往返运动。

上述激光图案加工设备作动方式（原理）（请参考图2所示的一个激光发射器1发出的光束路径示意图）：从激光发射器1开始发射的光束，通过光学反射镜6照射在集光透镜12上，这时，集光透镜12通过接收控制命令的直线电机在X轴钢轨上进行往返运动，并利用照射的激光光束在导光板11上开始进行一行一行的图案雕刻，这时，在加工完一行的时点，直线电机通过接收控制器的命令把导光板11移送到下一个步幅。

图4是现有技术中的激光图案加工设备在激光图案加工进行状态的流程示意图，设备的图案加工阶段出现为“图案程序输入—LGP（Light Guide Plate，导光板）放置在移动平台2后开始加工—X轴图案加工—Y轴导光板移动—图案加工完成”。可见，通过设计后的数据输入设备后，控制器按照已设计的数值，控制集光透镜12上在X轴钢轨10上往返运动且控制移动平台2在Y轴钢轨4上直线运动来进行图案加工。完成加工的导光板11上的图案，如图5所示。

如上述，现有技术中的激光图案加工设备是通过集光透镜12在X轴钢轨上左右往返运动一行一行地进行图案加工，并且，移动平台2沿Y轴钢轨方向步进来反复加工的设备。这种情况下，每一行加工过程都需要加速和减速，如图2和图3所示，图2中，a区域和c区域分别为加速和减速时需要的非加工区段，只有在b区域才进行导光板的图案加工；图3中，y轴表示集光透镜12在X轴钢轨上的移动速度，x轴为时间轴。在实际生产过程中，设备容易因为加减速的惯性而引起震动，这样的震动会加大对精密图案加工的误差。

因此，为了解决上述震动问题，需要使用硬度强的石材，从而加大了设备重量，出现移动困难和价格大幅度上涨的问题。另外，如图3所示，每行加工时都需要有加速和减速的时间，而加速和减速的时间是无法加工图案的，并且，Y轴移送时间点也无法加工图案，从而，存在大量的时间损耗，降低了生产性。

在IT产品中，显示设备大型化导致导光板也大型化。这时，为了加工大型化的导光板，X轴钢轨的移动距离也需要加大，但是，移动距离的增加会引起激光功率的损失，从而发生激光功率上的差异，这对于在大型导光板上加工出图案的均匀性存在直接的不良影响。

此外，现有的激光图案加工设备中，集光透镜12在X轴钢轨10上的高速运动，使装在X轴钢轨10上的轴承经常由于磨损而需要更换，引起费用上升以及设备的可动率降低等问题。而且，为了提高设备的生产性，需要设置复数的激光发生器以及光学设备，这时，制造成本将会大幅增加。

因此，如何降低激光图案加工设备的生产成本，同时保证大型化导光板的良率，以及如何提高设备的生产性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容