CN110497095B - 一种显示屏的激光加工方法和激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，公开了一种显示屏的激光加工方法和激光加工装置，其中，所述的加工方法包括：将待加工显示屏固定于加工平台上，所述待加工显示屏包括依次贴合的电路层、软质层和硬质层；选取所述待加工显示屏上的一段作为所述待加工显示屏的折弯区，通过激光在所述折弯区内的硬质层上加工出至少一道沟槽，并在所述沟槽内加工出至少一条折道；其中，所述沟槽的深度小于或等于所述硬质层的厚度，所述折道不穿透所述软质层；将所述待加工显示屏沿所述折弯区弯折，使所述折道趋于闭合。所述的激光加工装置包括激光输出系统、加工平台以及弯折装置。本发明实施例提供的显示屏的激光加工方法和激光加工装置能对显示屏进行折弯加工。

Description

一种显示屏的激光加工方法和激光加工装置

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种显示屏的激光加工方法和激光加工装置。

背景技术

目前的便携式电子设备如手机、平板电脑等逐渐向高屏占比的趋势发展。所谓的屏占比指的是屏幕显示面积与前面板的面积之比，该比值越大，设备的边框越窄，裸露在设备表面的屏幕比例越大。极高屏占比也称为全面屏，全面屏因其显示的画面更宽广、视觉冲击力更强、外观更美观的特点，受到了消费者的极大追捧，也成为当下流行的电子设备屏幕的设计方式。

在当前的电子设备全面屏设计中会采用将屏幕部分折弯，再在屏幕折弯的区域上贴合IC(integrated circuit集成电路)芯片，来达到使屏幕显示区域面积变大的目的，进而提高电子设备的屏占比。实际上，一般用于折弯的屏幕为柔性屏，柔性屏上附着有电路模块，若直接弯折柔性屏，会因为柔性屏弯折时的应力作用，导致柔性屏上的电路模块损坏，而使柔性屏报废。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种对柔性显示屏进行折弯加工时不易造成显示屏损伤的显示屏的激光加工方法和激光加工装置。

一方面，本发明实施例提供了一种显示屏的激光加工方法，包括：

将待加工显示屏固定于加工平台上，所述待加工显示屏包括依次贴合的电路层、软质层和硬质层；

选取所述待加工显示屏上的一段作为所述待加工显示屏的折弯区，通过激光在所述折弯区内的硬质层上加工出至少一道沟槽，并在所述沟槽内加工出至少一条从所述沟槽底部向所述软质层延伸的折道；其中，所述沟槽的深度小于或等于所述硬质层的厚度，所述折道的延伸范围不超出所述软质层；

将所述待加工显示屏沿所述折弯区弯折，使所述折道趋于闭合。

进一步的，所述沟槽和所述折道的两端均延伸至所述折弯区内的硬质层的边缘。

进一步的，所述通过激光在所述折弯区内的硬质层上加工出至少一道沟槽包括：

通过激光在所述折弯区内的硬质层的中部加工出一道沟槽，且该沟槽的加工宽度满足：当所述待加工显示屏沿所述折弯区弯折时，该沟槽内不存在相贴合的部位。

进一步的，所述通过激光在所述折弯区内的硬质层上加工出至少一道沟槽还包括：

根据选取的所述折弯区的大小对应调整所述沟槽的加工数量和加工宽度。

进一步的，所述在所述沟槽内加工出至少一条折道包括：

当在所述沟槽内仅加工一条折道时，所述折道位于所述沟槽的中部；

当在所述沟槽内加工多条折道时，所述多条折道在所述沟槽内均匀分布。

进一步的，所述在所述沟槽内加工出至少一条折道包括：

根据所述沟槽的大小对应调整所述折道的加工数量和加工宽度。

进一步的，所述折道为线形折道或S形折道。

进一步的，在所述沟槽内加工多条折道时，所述多条折道相互平行。

另一方面，本发明实施例还提供一种加工装置，适用于上述的显示屏的激光加工方法，包括：

激光输出系统，用于发射激光光束以及控制所述激光光束的输出参数和扫描路径；

加工平台，用于承载所述待加工显示屏；以及

弯折装置，用于将所述待加工显示屏沿所述折弯区弯折。

相比于现有技术，本发明实施例提供的显示屏的激光加工方法具有以下有益效果：

以普遍使用的包括依次贴合的电路层、软质层和硬质层的待加工显示屏为例，通过在待加工显示屏的折弯区内的硬质层上加工至少一道沟槽，并在沟槽内加工至少一条折道，同时使所加工的沟槽的深度小于或等于硬质层的厚度，且折道不穿透软质层，通过沟槽和折道来分散折弯区弯折时产生的应力，有效避免了待加工显示屏折弯时可能造成的电路层、软质层、硬质层之间的分离以及电路层的损坏。

附图说明

图1为本发明实施例提供的显示屏的激光加工方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例提供的待加工显示屏的剖视图；

图3为本发明实施例提供的沟槽的加工方式的示意图；

图4为本发明实施例提供的折道加工方式的第一示意图；

图5为本发明实施例提供的折道加工方式的第二示意图；

图6为本发明实施例提供的待加工显示屏的立体结构示意图；

图7为本发明实施例提供的待加工显示屏的弯折方式示意图；

图8为本发明实施例提供的激光加工装置的组成示意图。

附图标记说明：

1‐电路层；

2‐软质层；

3‐硬质层；

31‐沟槽；

311‐折道；

4‐激光输出系统；

5‐加工平台；

6‐弯折装置。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行全面描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以有许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供给这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的属于是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参阅图1，本实施例提供了一种显示屏的激光加工方法，包括：

S1、将待加工显示屏固定于加工平台5上，待加工显示屏包括依次贴合的电路层1、软质层2和硬质层3；

S2、选取待加工显示屏上的一段作为待加工显示屏的折弯区Z，通过激光在折弯区Z内的硬质层3上加工出至少一道沟槽31，并在沟槽31内加工出至少一条从所述沟槽底部向所述软质层延伸的折道311；其中，沟槽31的深度小于或等于硬质层3的厚度，折道311的延伸范围不超出软质层2；

S3、将待加工显示屏沿折弯区Z弯折，使折道311趋于闭合。

本实施例中S1所述的待加工显示屏指常见的如手机、平板电脑等电子设备的显示屏幕，尤其是指像OLED(Organic Light‐Emitting Diode有机发光二极管)显示屏一样可以微弧度自然弯曲的柔性显示屏。其中，待加工显示屏上的电路层1指常见的刻蚀有电路的柔性电路裁片或电路板，用于对外界信号进行感应及传输。待加工显示屏上的软质层2指常见的弹性胶质材料层，比如PSA(N‐丙基乙二胺)胶质层，用于粘接电路层1和硬质层3，以及在电路层1受到外界压力时对压力进行缓冲；此外，软质层2还用于分散电路层1沿折弯区Z弯折时产生的内侧应力，避免电路层1损坏。待加工显示屏上的硬质层3指常见的用于支撑电路层1、软质层2的硬性材质层，比如常见的PET(Polyethylene terephthalate聚对苯二甲酸乙二醇酯)材质，可以对待加工显示屏的电路层1、软质层2进行良好的定型与支撑，同时也具备一定的延展性，便于待加工显示屏的折弯加工。

进一步参阅图2和图3，本实施例所述的S2具体为：按照实际的待加工显示屏的折弯需要，在待加工显示屏上选取适当长度的一段作为折弯区Z，折弯区Z包括至上而下依次贴合的电路层1、软质层2和硬质层3，通过激光在折弯区Z内的硬质层3上加工出至少一道沟槽31，沟槽31的深度小于或等于硬质层3的厚度。因软质层2和硬质层3的组成材质不同，通过激光对硬质层3进行沟槽31加工时，通过调节激光脉冲能量的大小，使硬质层3在激光作用下气化蒸发，从而形成沟槽31；而通过激光加工折道311时，因折道311可能深入到软质层2中，所以需要再次调节激光脉冲能量的大小使激光能够熔化软质层2，在软质层2上形成折道311，所加工的折道311的深度满足：折道311不会穿透软质层2进入电路层1中，以避免激光对电路层1造成结构损伤。

为了更好地说明本实施例的可能的实施例方式，进一步参阅图4和图5，在本实施例中，以实际加工需要，沟槽31以及沟槽31内折道311的激光加工方式主要有以下几种：

1、当所加工的沟槽31的深度等于硬质层3的厚度时(如图4所述)，即沟槽31恰好不深入到软质层2中时，主要存在两种折道311加工方式：

(1)折道311的深度小于软质层2的厚度，此时折道311完全位于软质层2内，不在软质层2上形成贯穿；

(2)折道311的深度等于软质层2的厚度，此时折道311恰好贯穿软质层2，但不深入到电路层1中。

2、当所加工的沟槽31的小于硬质层3的厚度时(如图5所示)，即沟槽31完全位于硬质层3内且不贯穿硬质层3时，主要存在四种折道311加工方式：

(1)沟槽31与折道311的深度之和小于硬质层3的厚度，此时折道311完全位于硬质层3内，且与硬质层3之间存在一定距离；

(2)沟槽31与折道311的深度之和等于硬质层3的厚度，此时折道311恰好不深入到软质层2中；

(3)折道311穿过硬质层3深入到软质层2中，即折道311的一部分位于硬质层3内，另一部分位于软质层2内，且位于软质层2内的部分不对软质层2形成贯穿；

(4)沟槽31与折道311的深度之和等于硬质层3与软质层2的厚度之和，即折道311的一部分位于硬质层3内，另一部分位于软质层2内，且位于软质层2内的部分恰好贯穿软质层2，但不深入到电路层1中；

本实施例所述的沟槽31和折道311的加工方式可依据实际待加工显示屏的折弯需要进行对应选择，比如，对于待加工显示屏的硬质层3的硬度较大、待加工显示屏直接折弯难度较大的，可以适当增加硬质层3上的沟槽31的加工深度，以便于待加工显示屏的弯折。

在本实施例中，所述S2中的通过激光在折弯区Z内的硬质层3上加工出至少一道沟槽31还包括：根据选取的折弯区Z的大小对应调整沟槽31的加工数量和加工宽度。所述S2中的在沟槽31内加工出至少一条折道311包括：根据沟槽31的大小对应调整折道311的加工数量和加工宽度。具体的，沟槽31和折道311的加工数量多，有利于待加工显示屏沿着选取的折弯区Z弯折时的应力分散；沟槽31和折道311的加工宽度宽，有利于待加工显示屏沿着选取的折弯区Z弯折时的待加工显示屏各层之间贴合的稳定性，不易出现相邻层的分离，从而能提升待加工显示屏折弯后的可靠性和稳定性。所以，可以依据实际的待加工显示屏的折弯需要，比如待加工显示屏电路层1、软质层2、硬质层3所采用的材料的强度来对应调整激光加工的沟槽31和折道311的加工数量和加工宽度，以实现待加工显示屏沿着选取的折弯区Z弯折时产生的应力得到良好的分散，以及待加工显示屏折弯后电路层1、软质层2、硬质层3之间的贴合稳定，保证待加工显示屏使用时的可靠性和稳定性。

在本实施例中，S2所述的在沟槽31内加工出至少一条折道311包括：当在沟槽31内仅加工一条折道311时，折道311位于沟槽31的中部；当在沟槽31内加工多条折道311时，多条折道311在沟槽31内均匀分布。具体的，因正常情况下，待加工显示屏需沿着折弯区Z的中部进行弯折，所以当在沟槽31内仅加工一条折道311时，尤其是在折区的硬质层3上仅加工一条沟槽31时，折道311应位于沟槽31的中部，以更好地分散待加工显示屏沿折弯区Z进行弯折时所产生的应力。当需要在沟槽31内加工多条折道311时，多条折道311应在沟槽31内均匀分布，以将待加工显示屏沿折弯区Z进行弯折时所产生的应力进行均匀分散，避免因折弯区Z的应力分散不均匀而导致待加工显示屏损伤或者相贴合的层与层之间相分离的现象的出现。

可选的，在一些实施例中，通过激光在所述折弯区Z内的硬质层3的中部加工出一道沟槽31，且该沟槽31的加工宽度满足：当所述待加工显示屏沿所述折弯区Z弯折时，该沟槽31内不存在相贴合的部位。具体的，在待加工显示屏折弯区Z的硬质层3上加工的沟槽31时，折弯区Z的硬质层3的中部位置至少要加工一道沟槽31；尤其是在折弯区Z的硬质层3上只加工一条沟槽31时，该条沟槽31应位于折弯区Z的硬质层3的中部。沟槽31的宽度指沟槽31沿待加工显示屏延伸方向的长度，位于折弯区Z的硬质层3的中部的沟槽31的宽度满足：当所述待加工显示屏沿所述折弯区Z弯折时，该沟槽31内不存在相贴合的部位，以避免待加工显示屏沿折弯区Z弯折时，沟槽31内存在相互抵触的部分而阻碍待加工显示屏的弯折，使待加工显示屏不能或难以继续弯折成型。

进一步参阅图6，在本实施例中，所述的沟槽31和折道311的两端均延伸至折弯区Z内的硬质层3的边缘。具体的，若沟槽31和折道311的两端没有同时延伸至弯区内的硬质层3的边缘，当待加工显示屏沿折弯区Z弯折时，沟槽31内或者折道311内可能存在相抵持的部位，使待加工显示屏无法沿折弯区Z完全弯折，影响待加工显示屏的弯折成型。所以沟槽31和折道311的两端均延伸至折弯区Z内的硬质层3的边缘，可以确保在沟槽31和折道311的深度和宽度适宜的情况下，待加工显示屏能沿折弯区Z完全弯折成型。

在本实施例中，前述实施例中的折道311加工数量为多条时，多条折道311之间相互平行。具体的，在沟槽31内加工多条折道311时，所加工的折道311相互平行，一来，可以控制激光进行简单的重复加工来实现，不需要进行加工方向的改变，比较方便、也易于控制；二来，多条折道311之间相互平行，能确保待加工显示屏沿折弯区Z弯折时，各条折道311形变的一致性，有利于提高待加工显示屏沿的弯折精度。

可选的，在一些实施例中，所述的折道311为线形折道或S形折道。具体的，所述的线形折道或S形折道的形状指的是折道311的加工形状，并非折道311的横截面形状，即通过激光将折道311加工成线形或者S形。在实际折道311加工过程中，加工线形折道只需要将激光的扫描路径规划为一条直线即可，比如通过振镜系统即可控制激光在水平X轴或者Y轴上定向移动，从而使激光的移动轨迹成为一条直线，以此加工出线形折道；同理，控制激光使激光的移动轨迹成为S形曲线时，可以对应加工出S形折道。加工线形折道或S形折道时，因激光的移动较为简单、规律，所以折道311的加工较为方便，且激光加工精度易于控制。此外，对S形折道而言，因折道311本身具有一定宽度且S形折道的两侧的截面形状均为S形，当待加工显示屏沿折弯区Z完全弯折时，折道311趋于闭合，S形折道的两侧也就趋于齿合，形成了S形折道的两侧的对位，能一定程度上避免待加工显示屏沿折弯区Z完全弯折时发生错位，故将折道311加工成S形有利于保证待加工显示屏沿折弯区Z弯折时的折弯精度。

进一步参阅图7，所述的S3中的将待加工显示屏沿折弯区Z弯折，使折道311趋于闭合具体为：将待加工显示屏的折弯区Z的两端由电路层1朝硬质层3的方向弯折，使折弯区Z发生形变而逐渐变为拱状，在待加工显示屏的弯折过程中，折弯区Z内的电路层1，软质层2、硬质层3均因不同程度的弯折而产生对应的内侧应力和侧外应力，且电路层1上产生的应力作用最弱，硬质层3上产生的应力作用最强。若对待加工显示屏直接弯折，待加工显示屏可能会在弯折产生的应力作用下损坏，也容易出现待加工显示屏的电路层1，软质层2和硬质层3之间因应力作用超出它们相贴合的力的极限而出现层与层之间的分离，不利于保证待加工显示屏弯折时的稳定性和可靠性。通过在待加工显示屏内加工沟槽31以及沟槽31内加工折道311的方式可以使待加工显示屏沿折弯区Z折弯时，待加工显示屏的折弯区Z可以通过沟槽31和折道311有效地分散硬质层3和软质层2上因弯折而产生的应力，进而提高待加工显示屏弯折过程中以及折弯后的稳定性和可靠性。

此外，进一步参阅图8，本实施例还提供一种激光加工装置，适用于上述的显示屏的激光加工方法，包括：激光输出系统4，用于发射激光光束以及控制激光光束的输出参数和扫描路径；加工平台5，用于承载待加工显示屏；以及弯折装置6，用于将待加工显示屏沿折弯区Z弯折。具体的，激光输出系统4指常见的用于发射激光光束以及控制激光光束移动和聚焦的系统，比如，常见的用于发射激光光束的装置有激光发射器，激光发射器可通过相应的激光控制电路来调节激光的输出参数，所述激光输出参数包括但不限于，激光的输出功率、激光脉冲的能量密度；常见的用于控制激光移动的装置有振镜扫描系统，振镜扫描系统可控制激光在X轴、Y轴、Z轴三个维度上的偏转，并可以配合相应的图像采集装置，来设定激光的扫描路径，使激光按照预设路径移动，从而在待加工显示屏上加工一定数量、一定宽度和深度的沟槽31和折道311。加工平台5指常见的激光加工的平台，主要用于承载和定位待加工显示屏，便于激光输出系统4在待加工显示屏上加工，同时加工平台5还具备传输待加工显示屏的功能，能将加工好的待加工显示屏传输至弯折装置6，使弯折装置6在感应到待加工显示屏时，将待加工显示屏沿折弯区Z进行一定程度的弯折，待加工显示屏上的沟槽31和折道311趋于闭合。本实施例提供的激光加工装置结构简单，主要适用于柔性显示屏的折弯，常见的可用于折弯的柔性显示屏的厚度一般较小，比如，常见的可折弯的柔性显示屏的厚度一般在150um以内，其中电路层1的厚度约为20um，软质层2的厚度约为30um，硬质层3的厚度约为80um，对此类柔性显示屏进行折弯时，宜采用波长为9.4um的CO2激光发射器，并使CO2激光光束聚焦至硬质层3上，来回往复进行高速扫描，激光扫描时的线间距宜控制在20um左右，激光扫描速度宜控制在1500mm/s左右，以获得较佳的激光加工效果，当然，依据实际待加工显示屏的不同，可通过本实施例提供的激光加工装置对应改变激光的扫描间距、扫描速度等激光扫描或加工参数，来获取较为理想的激光加工效果。

相比于现有技术，本发明实施例提供的显示屏的激光加工方法和激光加工装置具有以下进步：

以普遍使用的包括依次贴合的电路层1、软质层2和硬质层3的待加工显示屏为例，通过在待加工显示屏的折弯区Z内的硬质层3上加工至少一道沟槽31，并在沟槽31内加工至少一条折道311，同时使所加工的沟槽31的深度小于或等于硬质层3的厚度，且折道311不穿透软质层2，通过沟槽31和折道311来分散折弯区Z弯折时产生的应力，有效避免了待加工显示屏折弯时可能造成的电路层1、软质层2、硬质层3之间的分离以及电路层1的损坏。

本发明不局限于上述实施方式和实施例，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种显示屏的激光加工方法，其特征在于，包括：

将待加工显示屏固定于加工平台上，所述待加工显示屏包括依次贴合的电路层、软质层和硬质层；

选取所述待加工显示屏上的一段作为所述待加工显示屏的折弯区，通过激光在所述折弯区内的硬质层上加工出至少一道沟槽，并在所述沟槽内加工出至少一条从所述沟槽底部向所述软质层延伸的折道；其中，所述沟槽的深度小于或等于所述硬质层的厚度，所述折道的延伸范围不超出所述软质层，所述折弯区包括至上而下依次贴合的电路层、软质层和硬质层，在通过激光加工所述沟槽和所述折道时，分别预先进行激光脉冲能量的大小调整操作；

将所述待加工显示屏沿所述折弯区弯折，使所述折道趋于闭合。

2.如权利要求1所述的显示屏的激光加工方法，其特征在于，所述沟槽和所述折道的两端均延伸至所述折弯区内的硬质层的边缘。

3.如权利要求1所述的显示屏的激光加工方法，其特征在于，所述通过激光在所述折弯区内的硬质层上加工出至少一道沟槽包括：

通过激光在所述折弯区内的硬质层的中部加工出一道沟槽，且该沟槽的加工宽度满足：当所述待加工显示屏沿所述折弯区弯折时，该沟槽内不存在相贴合的部位。

4.如权利要求1所述的显示屏的激光加工方法，其特征在于，所述通过激光在所述折弯区内的硬质层上加工出至少一道沟槽还包括：

根据选取的所述折弯区的大小对应调整所述沟槽的加工数量和加工宽度。

5.如权利要求1所述的显示屏的激光加工方法，其特征在于，所述在所述沟槽内加工出至少一条折道包括：

当在所述沟槽内仅加工一条折道时，所述折道位于所述沟槽的中部；

当在所述沟槽内加工多条折道时，所述多条折道在所述沟槽内均匀分布。

6.如权利要求1所述的显示屏的激光加工方法，其特征在于，所述在所述沟槽内加工出至少一条折道包括：

根据所述沟槽的大小对应调整所述折道的加工数量和加工宽度。

7.如权利要求1所述的显示屏的激光加工方法，其特征在于，所述折道为线形折道或S形折道。

8.如权利要求1所述的显示屏的激光加工方法，其特征在于，在所述沟槽内加工多条折道时，所述多条折道相互平行。

9.一种激光加工装置，适用于权利要求1至8任一项所述的显示屏的激光加工方法，其特征在于，包括：

激光输出系统，用于发射激光光束以及控制所述激光光束的输出参数和扫描路径；

加工平台，用于承载所述待加工显示屏；以及

弯折装置，用于将所述待加工显示屏沿所述折弯区弯折。

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