CN104227245B - 使用激光制造曲面基板的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用激光制造曲面基板的设备，该设备包括基板支撑件、激光头、第一传送器、第二传送器和倾角调节器。基板支撑件支撑所述曲面基板。激光头向支撑在所述基板支撑件上的曲面基板发射激光束。第一传送器水平传送所述激光头或所述基板支撑件以将所述激光束发射到所述曲面基板上的任意位置。第二传送器竖直传送所述基板支撑件或所述激光头，从而使得所述曲面基板和所述激光头能够接近或远离彼此运动。倾角调节器根据所述激光束在所述曲面基板上的照射位置调节所述基板支撑件的倾角，使所述基板支撑件的第一端部和第二端部在高度方面彼此不同，从而使得所述激光束能够垂直地进入所述曲面基板。

Description

使用激光制造曲面基板的设备

技术领域

本发明涉及一种通过激光制造曲面基板的设备，更具体地说涉及这样一种通过激光制造曲面基板的设备，其中通过向包括具有预定曲率的曲面基板的显示设备发射激光束而进行期望的加工。

背景技术

作为信息和通信时代的关键，用于提供各种信息的图像显示设备已经发展成变得更薄、更轻且更便携，并且具有更高性能。近年来，已经制造出一种曲面图像显示设备，与扁平图像显示设备不同，这种曲面图像显示设备的两端朝向中央部弯曲。

曲面图像显示设备展示了比扁平图像显示设备更为生动的图像，并且使图像扭曲和边缘低识别现象(视角末端发生模糊)最小，这是因为从眼睛到中央部的距离与从眼睛到边缘部的距离相等。此外，曲面图像显示设备有利地适合于大面积和宽视角。

图1示出了使用激光束制造的曲面基板的示例。

参照图1，曲面基板10被弯曲成具有预定曲率，因此，激光束L的入射角可以根据激光束L在曲面基板10上的照射位置而变化。也就是说，当激光束L被发射到曲面基板的中央部11时，照射位置处的切线11a和激光束L之间的角d1变成直角，因而激光束L垂直进入曲面基板10。另一方面，当激光束L被发射到曲面基板的边缘部12时，照射位置处的切线12a与激光束L之间的角d2变成锐角或钝角，因而激光束倾斜地进入曲面基板10。

如果激光束倾斜地进入基板，则从基板反射的激光束的量增加，因而加工效率显著降低。这里，加工效率被定义为在该加工中使用的激光束的功率与入射激光束的功率之比。另外，倾斜角导致激光束不能精确地发射到基板上的期望位置，由此总体上劣化了加工精度。

而且，激光头和曲面基板之间的距离在曲面基板的边缘部中与在中央部中相比发生变化。由安装在激光头中的光学透镜确定的激光束的焦距与激光头和曲面基板之间的距离不同，该加工所需的激光束的功率没有被充分地传输至基板，因而该加工无法被正确地进行。

发明内容

本发明的一个方面提供了用于通过激光制造曲面基板的设备，其中激光束和曲面基板相对旋转和移动，从而在所述曲面基板上的任何位置所述激光束都可以垂直进入曲面基板，由此具有提高激光束在整个曲面基板上的加工效率和加工品质的作用。

根据本发明的一个实施方式，一种使用激光制造曲面基板的设备包括：被构造成支撑所述曲面基板的基板支撑件；激光头，该激光头被构造成向支撑在所述基板支撑件上的曲面基板发射激光束；第一传送器，该第一传送器被构造成水平传送所述激光头或所述基板支撑件以将所述激光束发射到所述曲面基板上的任意位置；第二传送器，该第二传送器被构造成竖直传送所述基板支撑件或所述激光头，从而使得所述曲面基板和所述激光头能够接近或远离彼此运动；以及倾角调节器，该倾角调节器被构造成根据所述激光束在所述曲面基板上的照射位置调节所述基板支撑件的倾角，使所述基板支撑件的第一端部和第二端部在高度方面彼此不同，从而使得所述激光束能够垂直地进入所述曲面基板。

在使用激光制造曲面基板的设备中，所述倾角调节器可以包括：杠杆轴，该杠杆轴安装在所述基板支撑件的中央，并用作用于所述基板支撑件的旋转中心；第一滑动器，该第一滑动器连接至所述基板支撑件的第一端部并在水平方向上往复滑动；和第二滑动器，该第二滑动器连接至所述基板支撑件的第二端部并在所述水平方向上往复滑动。

在使用激光制造曲面基板的设备中，所述第一滑动器可以包括：在笔直轨道上滑动的第一引导构件；和第一连杆构件，该第一连杆构件连接所述基板支撑件的第一端部和所述第一引导构件，并包括枢转地连接至所述基板支撑件的第一端部的第一端部和枢转地连接至所述第一引导构件的第二端部，并且所述第二滑动器可以包括：在笔直轨道上滑动的第二引导构件；和第二连杆构件，该第二连杆构件连接所述基板支撑件的第二端部和所述第二引导构件，并包括枢转地连接至所述基板支撑件的第二端部的第一端部和枢转地连接至所述第二引导构件的第二端部。

在使用激光制造曲面基板的设备中，所述倾角调节器可以包括：第一笔直移动器，该第一笔直移动器安装在所述基板支撑件的第一端部中并在竖直方向上笔直移动所述基板支撑件的第一端部；和第二笔直移动器，该第二笔直移动器安装在所述基板支撑件的第二端部中并在竖直方向上笔直移动所述基板支撑件的第二端部。

在使用激光制造曲面基板的设备中，所述倾角调节器可以包括：第一楔形件，该第一楔形件安装在所述基板支撑件的第一端部中，并包括：第一上楔形件，该第一上楔形件具有朝向下侧的倾斜表面；和第一下楔形件，该第一下楔形件具有朝向所述第一上楔形件的倾斜表面的倾斜表面并在水平方向上往复滑动；以及第二楔形件，该第二楔形件安装在所述基板支撑件的第二端部中，并包括：第二上楔形件，该第二上楔形件具有朝向下侧的倾斜表面；和第二下楔形件，该第二下楔形件具有面向所述第二上楔形件的倾斜表面的倾斜表面并在水平方向上往复滑动。

使用激光制造曲面基板的设备进一步包括：位移传感器，该位移传感器测量所述激光头和所述曲面基板之间的距离，从而能够使所述激光头和所述曲面基板之间的距离等于所述激光束的焦距；以及控制器，该控制器基于由所述位移传感器测量出的距离向所述第二传送器发出传送命令。

根据本发明的另一个实施方式，一种使用激光制造曲面基板的设备，该设备包括：被构造成支撑所述曲面基板的基板支撑件；激光头，该激光头被构造成向支撑在所述基板支撑件上的曲面基板发射激光束；第一传送器，该第一传送器被构造成水平传送所述激光头或所述基板支撑件以将所述激光束发射到所述曲面基板上的任意位置；第二传送器，该第二传送器被构造成竖直传送所述基板支撑件或所述激光头，从而使得所述曲面基板和所述激光头能够接近或远离彼此运动；以及旋转调节器，所述旋转调节器被构造成根据所述激光束在所述曲面基板上的照射位置调节所述激光头相对于与所述曲面基板平行布置的旋转轴的旋转角，从而使得所述激光束能够垂直地进入所述曲面基板。

在使用激光制造曲面基板的设备中，所述旋转调节器可以包括安装在所述激光头中的直流驱动马达。

使用激光制造曲面基板的设备可以进一步包括：位移传感器，该位移传感器测量所述激光头和所述曲面基板之间的距离，从而能够使所述激光头和所述曲面基板之间的距离等于所述激光束的焦距；以及控制器，该控制器基于由所述位移传感器测量出的距离向所述第二传送器发出传送命令。

附图说明

从如下结合附图进行的示例性实施方式的描述，本发明的上述和/或其他方面将变得清楚并更容易理解，其中：

图1示出了使用激光束制造的曲面基板的示例；

图2是用于示意性示出根据本发明的一个实施方式的使用激光制造曲面基板的设备的视图；

图3是用于说明图2中的使用激光制造曲面基板的设备的倾角调节器的操作的视图；

图4是用于示意性示出图2的倾角调节器的第一另选示例的视图；

图5是用于示意性示出图2的倾角调节器的第二另选示例的视图；

图6是用于示意性示出根据本发明的另一个实施方式的使用激光制造曲面基板的设备的视图；以及

图7是用于说明图6中的使用激光制造曲面基板的设备的旋转调节器的操作的视图。

具体实施方式

下面将参照附图描述根据本发明的使用激光制造曲面基板的设备的实施方式。

图2是用于示意性示出根据本发明的一个实施方式的使用激光制造曲面基板的设备的视图，图3是用于说明图2中的使用激光制造曲面基板的设备的倾角调节器的操作的视图。

参照图2和图3，根据该实施方式的使用激光制造曲面基板的设备100，在该设备100中通过向包括具有预定曲率的曲面基板的显示设备发射激光束进行期望的加工，该设备包括基板支撑件110、激光头120、第一传送器、第二传送器、倾角调节器、位移传感器160和控制器。

基板支撑件110支撑曲面基板10。在该实施方式中，曲面基板10弯曲成具有预定曲率。曲面基板10具有面向上侧的凹表面和面向下侧的凸表面。基板支撑件110面向曲面基板10的凸表面并支撑该曲面基板10。

激光头120向支撑在基板支撑件110上的曲面基板10发射激光束L。

在该实施方式中，激光头120包括用于将激光束L聚焦在曲面基板10上的物镜(未示出)或物镜组。

同时，激光头120可以包括用于将激光束L偏转到曲面基板10上的期望位置的电流计式扫描仪(未示出)。通常，电流计式扫描仪包括用于反射激光束L的镜子和用于旋转该镜子的驱动马达。电流计式扫描仪通常形成一对X轴扫描仪和Y轴扫描仪，并且在以小加速度/减速度改变方向方面比较优异，这是因为其在轻质镜子正向和反向旋转时受到机械惯性的影响较小。

第一传送器(未示出)水平传送激光头120或基板支撑件110，以将激光束L发射到曲面基板10上的预定位置。

由于静止的激光头120能够覆盖有限的加工区域(例如200mm×200mm)，因此基本不可能通过一次加工覆盖大型曲面基板(例如1m×1m或更大)的全部面积。因此，根据激光头120的加工面积，将曲面基板10的整个区域分成多个区域，并且在水平传送激光头120或基板支撑件110的同时进行加工。

在该实施方式中，在水平传送激光头120的同时进行加工。第一传送器可以包括用于沿着X方向传送设置有激光头120的整个门架结构(未示出)的第一笔直传送单元(未示出)和安装在门架结构中并沿着Y轴方向传送激光头120的第二笔直传送单元(未示出)。在该实施方式中，第一传送器的第一笔直传送单元和第二笔直传送单元可以通过线性马达等实现。线性马达的构造对本领域技术人员是显而易见的，因此将省略其详细描述。第二传送器(未示出)竖直传送基板支撑件110或激光头120，从而曲面基板10和激光头120能够彼此接近或远离地运动。

在该实施方式中，根据曲面基板10在该基板支撑件110上的支撑位置曲面基板10的曲率导致曲面基板10的高度差。例如，如图2所示，曲面基板10的边缘部比曲面基板10的中央部相对较高。如果激光束L被发射到基板支撑件110而激光头120的高度是不可变的，则曲面基板10的高度差致使激光束L在曲面基板10的中央位置聚焦，但在曲面基板10的其他位置则不对焦。

因此，第二传送器竖直传送基板支撑件110或激光头120，从而曲面基板10和激光头120能够彼此接近或远离地运动，由此使得曲面基板10和激光头120之间的距离等于激光束L的焦距。

在该实施方式中，基板支撑件110可以被竖直地传送。例如，可以使用用于竖直传送基板支撑件110的笔直传送单元作为第二传送器，并且该笔直传送单元可以通过线性马达等实现。

倾角调节器根据激光束L在曲面基板10上的照射位置调节基板支撑件110的倾角，使得激光束L可垂直地进入曲面基板10。在该实施方式中，倾角调节器调节基板支撑件110的倾角，使得基板支撑件的第一端部111和基板支撑件的第二端部112在高度方面彼此不同。

参照图2和图3，倾角调节器包括杠杆轴131、第一滑动器132和第二滑动器133。

杠杆轴131固定至基板支撑件110的中央的下侧。基板支撑件110相对于杠杆轴131向左和向右旋转。第一滑动器132连接至基板支撑件的第一端部111并在水平方向上往复滑动，并包括第一引导构件134和第二连杆构件135。

第一引导构件134在笔直轨道139上往复滑动。线性马达等驱动源连接至第一引导构件134并提供用于滑动运动的驱动力。第一连杆构件135连接基板支撑件的第一端部111和第一引导构件134，其中第一连杆构件135的第一端部枢转地连接至基板支撑件的第一端部111，而第一连杆构件135的第二端部枢转地连接至第一引导构件134。

第二滑动器133连接至基板支撑件的第二端部112并在水平方向上往复滑动，并包括第二引导构件136和第二连杆构件137。

第二引导构件136在笔直轨道139上往复滑动。线性马达等驱动源连接至第二引导构件136并提供用于滑动运动的驱动力。第二连杆构件137连接基板支撑件的第二端部112和第二引导构件136，其中第二连杆构件137的第一端部枢转地连接至基板支撑件的第二端部112，而第二连杆构件137的第二端部枢转地连接至第二引导构件136。

如图3中的(a)所示，如果第一引导构件134和第二引导构件136向右A1滑动，则基板支撑件的第二端部112变成比基板支撑件的第一端部111相对更高，从而曲面基板10在基板支撑件的第一端部111上的局部位置处具有水平状态。此时，激光束L的照射位置处的切线10a正交于激光束L，因而激光束L能够垂直地进入曲面基板10。

同样，如图3中的(b)所示，如果第一引导构件134和第二引导构件136向左A2滑动，基板支撑件的第一端部111变成比基板支撑件的第二端部112相对更高，从而曲面基板10在基板支撑件的第二端部112上的局部位置处具有水平状态。此时，激光束L的照射位置处的切线10b正交于激光束L，因而激光束L能够垂直进入曲面基板10。

因此，通过调节第一引导构件134和第二引导构件136的滑动位置，激光束L能够在曲面基板10上的任何位置垂直进入曲面基板10。

位移传感器160测量激光头120和曲面基板10之间的距离。如上所述，在通过倾角调节器调节基板支撑件110的倾角时，激光头120和曲面基板10之间的距离发生变化。位移传感器160测量在曲面基板上的任意位置处激光头120和曲面基板10之间的变化后的实际距离。

控制器(未示出)基于由位移传感器160测量出的距离向第二传送器发出传送命令。由位移传感器160测量出的激光头120和曲面基板10之间的距离被传输给控制器，该控制器将激光头120和曲面基板10之间的测量距离与先前存储的激光束L的焦距进行比较。

如果测量距离和焦距彼此不同，则第二传送器沿能够使激光头120和曲面基板10之间的测量距离等于激光束L的焦距的方向传送基板支撑件110。

图4是用于示意性地示出图2的倾角调节器的第一另选示例的视图。

参照图4，在该另选示例中，倾角调节器包括第一笔直移动器141和第二笔直移动器142。

第一笔直移动器141安装在基板支撑件的第一端部111中并在竖直方向上笔直移动基板支撑件的第一端部111。第一笔直移动器141可以通过滚珠丝杠和马达、线性马达、气缸等之间的组合来实现。

第二笔直移动器142安装在基板支撑件的第二端部112中并在竖直方向上笔直移动基板支撑件的第二端部112。同样，第二笔直移动器142可以通过滚珠丝杠和马达、线性马达、气缸等之间的组合来实现。

如图4中的(a)所示，第二笔直移动器142使基板支撑件的第二端部112变成比基板支撑件的第一端部111相对更高，从而曲面基板10可以在基板支撑件的第一端部111上的局部位置处具有水平状态。此时，激光束L可以在基板支撑件的第一端部111中垂直进入曲面基板10。

如图4中的(b)所示，第一笔直移动器141使基板支撑件的第一端部111变成比基板支撑件的第二端部112相对更高，从而曲面基板10可以在基板支撑件的第二端部112上的局部位置处具有水平状态。此时，激光束L可以在基板支撑件的第二端部112中垂直进入曲面基板10。

因而，在通过第一笔直移动器141和第二笔直移动器142调节基板支撑件的第一端部111的高度和基板支撑件的第二端部112的高度的情况下，激光束L能够在曲面基板10上的任何位置垂直地进入曲面基板10。

图5是用于示意性示出图2的倾角调节器的第二另选示例的视图。

参照图5，在该另选示例中，倾角调节器包括第一楔形件151和第二楔形件152。

第一楔形件151包括第一上楔形件152和第一下楔形件153。第一上楔形件152安装至基板支撑件的第一端部111并具有朝向下侧的倾斜表面。第一下楔形件153被布置成使其倾斜表面面向第一上楔形件152的倾斜表面，并在水平方向上往复滑动。线性马达等驱动源连接至第一下楔形件153并提供用于滑动运动的驱动力。

第二楔形件152包括第二上楔形件157和第二下楔形件158。第二上楔形件157安装至基板支撑件的第二端部112并具有朝向下侧的倾斜表面。第二下楔形件158被布置成使所述其倾斜表面面向第二上楔形件157的倾斜表面，并在水平方向上往复滑动。线性马达等驱动源连接至第二下楔形件158并提供用于滑动运动的驱动力。

如图5的(a)所示，如果第一下楔形件153和第二下楔形件158二者都向左A1滑动或第一下楔形件153和第二下楔形件158中的一个向左A1滑动，则基板支撑件的第二端部112变成比基板支撑件的第一端部111相对更高，从而曲面基板10可以在基板支撑件的第一端部111上的局部位置处具有水平状态。此时，激光束L能够在基板支撑件的第一端部111中垂直进入曲面基板10。

类似地，如图5的(b)所示，如果第一下楔形件153和第二下楔形件158二者都向右A2滑动或第一下楔形件153和第二下楔形件158中的一个向右A2滑动，则基板支撑件的第一端部111变成比基板支撑件的第二端部112相对更高，从而曲面基板10可以在基板支撑件的第二端部112上的局部位置处具有水平状态。此时，激光束L能够在基板支撑件的第二端部112中垂直进入曲面基板10。

因而，第一楔形件151和第二楔形件152用来调节基板支撑件的第一端部111的高度和基板支撑件的第二端部112的高度，从而激光束L能够在曲面基板10上的任何位置垂直地进入曲面基板10。

在上述根据本发明的一个实施方式的使用激光制造曲面基板的设备中，激光束和曲面基板相对旋转和移动，从而激光束能够在曲面基板上的任何位置垂直进入曲面基板，由此具有提高激光束在整个曲面基板上的加工效率和加工品质的作用。

此外，在根据本发明的一个实施方式的使用激光制造曲面基板的上述设备中，曲面基板的倾角通过使用连杆构件的水平滑动机构、使用笔直移动器的竖直移动机构、使用楔形形状的水平滑动机构等来调节，从而能够简化用于调节曲面基板的倾角的构造，由此具有降低成本和维护所需努力的作用。

图6是用于示意性示出根据本发明的另一个实施方式的使用激光制造曲面基板的设备的视图，图7是用于说明图6中的使用激光制造曲面基板的设备的旋转调节器的操作的视图。

参照图6和图7，根据该示例性实施方式的使用激光制造曲面基板的设备200包括基板支撑件110、激光头120、第一传送器、第二传送器、旋转调节器、位移传感器160和控制器。

基板支撑件110、激光头120、第一传送器、第二传送器、位移传感器160和控制器与图2中所示的基本相同，因此将省略它们的重复描述。

旋转调节器(未示出)根据激光束L在曲面基板10上的照射位置调节激光头120的旋转角，使得激光束L可垂直地进入曲面基板10。在该实施方式中，旋转调节器使激光头120相对于旋转轴221旋转，该旋转轴221与曲面基板10平行地布置并与曲面基板10间隔开预定距离。

旋转调节器包括直流驱动(DD)马达(未示出)。直流驱动马达安装在激光头120中，并且将其转矩直接传递至激光头120而不需要齿轮箱等。直流驱动马达在旋转重载荷的激光头120方面是有利的，这是因为其能够使摩擦损失最小并能够获得高转矩。

如图7的(a)所示，第一传送器用于朝向基板支撑件的第一端部111传送激光头120，激光束120相对于旋转轴221顺时针旋转能使激光束L垂直进入曲面基板10的旋转角。此时，在第二传送器用来使激光头120和曲面基板10之间的距离等于激光束L的焦距的状态下，如果向曲面基板10发射激光束L，则激光束L能够垂直进入曲面基板10。

同样，如图7的(b)所示，第一传送器用于朝向基板支撑件的第二端端部112传送激光头120，激光束120相对于旋转轴221逆时针旋转能使激光束L垂直进入曲面基板10的旋转角。此时，在第一传送器用来使激光头120和曲面基板10之间的距离等于激光束L的焦距的状态下，如果向曲面基板10发射激光束L，则激光束L能够垂直进入曲面基板10。

在根据本发明的一个实施方式的使用激光制造曲面基板的上述设备中，激光头被旋转，使得激光束能够垂直进入曲面基板，因而驱动源被同等地分配并布置在基板支撑件和激光头中，由此具有简化装置的总体构造的作用。

根据本发明的一个实施方式，使用激光制造曲面基板的设备能够提高激光束在整个曲面基板上的加工效率和加工品质。

此外，使用激光制造曲面基板的设备能够简化用于调节曲面基板的倾角的构造，并降低成本和维护所需的努力。

另外，使用激光制造曲面基板的设备能够在基板支撑件和激光头中同等地分配和布置驱动源，并且简化设备的总体结构。

尽管已经示出并描述了本发明的一些示例性实施方式，但是本领域技术人员应认识到，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施方式进行改变，本发明的范围由所附权利要求书及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种使用激光制造曲面基板的设备，该设备包括：

被构造成支撑所述曲面基板的基板支撑件；

激光头，该激光头被构造成向支撑在所述基板支撑件上的曲面基板发射激光束；

第一传送器，该第一传送器被构造成水平传送所述激光头或所述基板支撑件以将所述激光束发射到所述曲面基板上的任意位置；

第二传送器，该第二传送器被构造成竖直传送所述基板支撑件或所述激光头，从而使得所述曲面基板和所述激光头能够接近或远离彼此运动；以及

倾角调节器，该倾角调节器被构造成根据所述激光束在所述曲面基板上的照射位置调节所述基板支撑件的倾角，使所述基板支撑件的第一端部和第二端部在高度方面彼此不同，从而使得所述激光束能够垂直地进入所述曲面基板，

其中所述倾角调节器包括：

杠杆轴，该杠杆轴固定地安装在所述基板支撑件的中央，并用作所述基板支撑件的旋转中心；

第一滑动器，该第一滑动器连接至所述基板支撑件的第一端部并在水平方向上往复滑动；和

第二滑动器，该第二滑动器连接至所述基板支撑件的第二端部并在所述水平方向上往复滑动，

如果所述第一滑动器和所述第二滑动器向所述基板支撑件的第二端部滑动，则所述基板支撑件的第二端部变成比所述基板支撑件的第一端部相对更高，

如果所述第一滑动器和所述第二滑动器向所述基板支撑件的第一端部滑动，则所述基板支撑件的第一端部变成比所述基板支撑件的第二端部相对更高。

2.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述第一滑动器包括：在笔直轨道上滑动的第一引导构件；和第一连杆构件，该第一连杆构件连接所述基板支撑件的第一端部和所述第一引导构件，并包括枢转地连接至所述基板支撑件的第一端部的第一端部和枢转地连接至所述第一引导构件的第二端部；并且

所述第二滑动器包括：在笔直轨道上滑动的第二引导构件；和第二连杆构件，该第二连杆构件连接所述基板支撑件的第二端部和所述第二引导构件，并包括枢转地连接至所述基板支撑件的第二端部的第一端部和枢转地连接至所述第二引导构件的第二端部。

3.根据权利要求1所述的设备，该设备进一步包括：

位移传感器，该位移传感器测量所述激光头和所述曲面基板之间的距离，从而能够使所述激光头和所述曲面基板之间的距离等于所述激光束的焦距；以及

控制器，该控制器基于由所述位移传感器测量出的距离向所述第二传送器发出传送命令。