CN111347172A - 一种液晶显示器件端子短路环激光切割方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液晶显示器件端子短路环激光切割方法及系统，激光光束顺次通过光学衍射器件和聚焦镜，将所述激光光束整形为条形光斑，所述条形光斑到达待加工材料表面，按照加工路径对待加工材料进行切割。激光器发射激光光束，经扩束准直后到达光学衍射器件，由光学衍射器件和聚焦镜共同作用，在聚焦镜的焦点处形成平顶的条形光斑，平顶光切割出来的痕迹，能量分布均匀，热变形更小，整体效果均匀。调整光学衍射器件就可以调整光斑的尺寸，不需要调节光路长短以及改变出射光的尺寸。避免了传统技术中采用可调小孔光阑对于能量利用的浪费，在同样切割效果下，能量利用率较高，降低了企业使用的门槛。

Description

一种液晶显示器件端子短路环激光切割方法及系统

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，尤其是指一种液晶显示器件端子短路环激光切割方法及系统。

背景技术

目前液晶显示器件已经广泛应用到各种平板显示终端设备中，不同的产品尺寸覆盖了各个领域的应用。在液晶显示器件的生产过程中，会采用相关技术屏蔽外部信号的干扰。端子短路环技术是其中一种成熟且应用较多的技术，但后续生产在液晶屏加IC器件时需要将端子短路环切断。激光由于其聚焦光斑尺寸小，能量集中等特点，是目前应用于切割端子短路环最先进的技术。激光切割端子后形成的切割道上基本没有挂渣且边缘光滑。目前激光器出来的光束一般为高斯光，高斯光的特点是能量分布中间强、周围弱。因此切割端子出来的切割道中间较深，两侧较浅，整体效果不均匀。激光切割端子技术一般会先将激光器出来的高斯光转换成平顶光，再对平顶光成像到端子上进行切割。调节光路的长短以及出射的平顶光斑尺寸得到所需的光斑尺寸。这样利用平顶光切割出来的痕迹，能量分布均匀，热变形更小。改变出射的光斑尺寸一般是在出射光斑后加一个可调的小孔光阑，小孔光阑会对激光有所遮挡，造成激光器功率的浪费。如果所需的光斑尺寸较大，对激光器功率要求也会提高，设备造价也会相对昂贵。因此有必要针对切割端子短路环过程中存在的高耗能、高造价、切割效果较差问题提出相关的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种切割效果均匀、能耗较低的液晶显示器件端子短路环激光切割方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种液晶显示器件端子短路环激光切割方法，包括以下步骤：

激光光束顺次通过光学衍射器件和聚焦镜，将所述激光光束整形为条形光斑；

所述条形光斑到达待加工材料表面，按照加工路径对待加工材料进行切割。

进一步地，所述激光光束顺次通过光学衍射器件和聚焦镜之前还包括：

根据加工需要的光斑尺寸，选择合适的聚焦镜头。

进一步地，所述激光光束顺次通过光学衍射器件和聚焦镜之前还包括：

调整光学衍射器件，使光斑尺寸满足加工需要。

进一步地，所述激光光束经扩束后的光斑直径为5-15mm。

与此同时，本发明还提供了一种用于上述激光切割方法的系统，包括激光器、扩束系统、反射镜、光学衍射器件和聚焦镜，所述激光器发射的激光光束沿传输方向顺次经过所述扩束系统、反射镜、光学衍射器件和聚焦镜到达加工材料表面。

进一步地，还包括振镜系统，所述光学衍射器件、振镜系统和聚焦镜沿激光光束传输的方向顺次设置。

进一步地，还包括精密移动平台，加工材料设置于所述精密移动平台上。

进一步地，所述聚焦镜至少为两个。

进一步地，所述激光器的功率为4-10W。

本发明的有益效果在于：激光器发射激光光束，经扩束准直后到达光学衍射器件，由光学衍射器件和聚焦镜共同作用，在聚焦镜焦点处形成平顶的条形光斑，条形光斑到达液晶显示器件端子短路环表面，按照加工路径对待加工材料进行切割。平顶光切割出来的痕迹，能量分布均匀，热变形更小，整体效果均匀。调整光学衍射器件就可以调整光斑的尺寸，不需要调节光路长短以及改变出射光的尺寸。避免了传统技术中采用可调小孔光阑对于能量利用的浪费，在同样切割效果下，能量利用率较高，降低了企业使用的门槛。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构：

图1为本发明的系统工作原理图；

图2为本发明的光学衍射作用过程图；

图3为本发明的光斑调整示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本发明提供了一种液晶显示器件端子短路环激光切割方法，包括以下步骤：

激光光束顺次通过光学衍射器件4和聚焦镜5，将所述激光光束整形为条形光斑；

所述条形光斑到达待加工材料6表面，按照加工路径对待加工材料6进行切割。

将待加工的端子短路环放在工作平台上，调整端子短路环与聚焦镜5之间的位置关系，使端子短路环位于聚焦镜5的焦点位置。激光光束顺次经过光学衍射器件4和聚焦镜5，由光学衍射器件4和聚焦镜5共同作用，在聚焦镜5焦点处形成平顶的条形光斑，条形光斑到达液晶显示器件端子短路环表面，按照加工路径对待加工材料进行切割。平顶光切割出来的痕迹，能量分布均匀，热变形更小，整体效果均匀。本发明提供的方法，在面临多种光斑尺寸的加工需求时，可以先调整光学衍射器件4达到合适的光斑尺寸，再进行加工。

与此同时，本发明还提供了一种实现上述激光切割方法的系统，请参阅图1至图3，本发明提供的液晶显示器件端子短路环激光切割系统包括激光器1、扩束系统2、反射镜3、光学衍射器件4和聚焦镜5，激光光束沿传输方向顺次经过激光器1、扩束系统2、反射镜3、光学衍射器件4和聚焦镜5到达加工材料表面。

激光器1发射激光光束，激光光束到达扩束系统2，扩束系统2的作用是把激光光束的光斑直径扩大到光学衍射器件4需要的入射光斑直径，一般为5-15mm，扩束后的激光光束经过反射镜3后改变激光光束的方向，然后到达光学衍射器件4。

在传统的液晶显示器件端子短路环激光切割系统中，多采用高斯光对端子短路环进行切割，高斯光的特点是能量分布中间强、周围弱。因此切割端子出来的切割道中间较深，两侧较浅，整体效果不均匀。因此可以采用光学整形元件和聚焦镜5共同作用，在聚焦镜5焦点处形成平顶的条形光斑，来对端子短路环进行切割。传统的技术中光学整形元件采用可调整的小孔光阑，将高斯光的局部光束遮挡起来，使得通过光阑的光束接近平顶光，或者是将已经形成的平顶光的尺寸进行调节，但是这种方式造成激光器功率的浪费。如果所需的光斑尺寸较大，对激光器功率要求也会提高，设备造价也会相对昂贵。如图1和图2所示，本发明提供的激光切割系统，在反射镜3与聚焦镜5之间的光路上设置了光学衍射器件4，光学衍射器件4和聚焦镜5将高斯光整形为平顶光束，在这个过程中，激光光束的能量几乎没有损失，在同样的切割效果下，消耗能量更低。采用本发明提供的系统切割端子短路环时，切割宽度为40μm左右时，所需激光器功率为4W，切割宽度为200μm左右时，激光器功率仅需10W。目前市面上已有方案切割同样宽度需要功率200W的激光器，本发明提供的切割系统相对于已有方案在激光器功率上节省了约90％。本发明提供的激光切割系统，当激光器的功率为4w-10w时，可以保证良好的切割效果，同时能量转化效率较高。本发明中的光学衍射器件4在进行较高的衍射效率的同时，对光强分布进行精确控制。

光学衍射器件4和聚焦镜5共同作用下对光束进行整形时，条形光斑的宽度是可以调整的，调整光学衍射器件4，聚焦后的条形光斑的也会随之变化，如图3所示。采用的聚焦镜5一定时，当转动光学衍射器件4的方向使其与划切方向一致，得到最宽条形光斑10。当转动光学衍射器件4的方向使其与划切方向垂直时，得到最窄条形光斑20。调整至其它角度会得到尺寸介于最宽条形光斑10和最窄条形光斑20之间的光斑，选择合适的调整角度，可以满足不同的切割需求。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：激光器发射激光光束，经扩束准直后到达光学衍射器件，由光学衍射器件和聚焦镜共同作用，在聚焦镜焦点处形成平顶的条形光斑，条形光斑到达液晶显示器件端子短路环6表面，按照加工路径对待加工材料6进行切割。平顶光切割出来的痕迹，能量分布均匀，热变形更小，整体效果均匀。调整光学衍射器件就可以调整光斑的尺寸，不需要调节光路长短以及改变出射光的尺寸。避免了传统技术中采用可调小孔光阑对于能量利用的浪费，在同样切割效果下，能量利用率较高，降低了企业使用的门槛。

实施例1

本发明提供的液晶显示器件端子短路环激光切割系统，通过光学衍射器件4对高斯光进行整形，经过聚焦镜5后形成光斑对端子短路环6进行切割。当切割宽度变化时，可以采用调整光学衍射器件4的方式，使得光斑的宽度改变，当切割宽度超过光学衍射器件4的调节范围时，系统不能完成相应的工作。为了提高本发明提供系统的适应性，本发明中除了调节光学衍射器件4外，还提供了其他的方式，同样可以达到改变光斑的尺寸，进而满足更多的加工需求。

本发明提供的液晶显示器件端子短路环激光切割系统还设置有振镜系统，振镜系统设置在光学衍射器件4和聚焦镜5之间。当切割宽度较宽时，如果通过移动端子短路环6和聚焦镜5的焦点之间的位置来进行切割，效率较低。在光学衍射器件4和聚焦镜5之间增设振镜系统之后，可以通过振镜扫描，在一定宽度范围内实现激光切割功能，同时避免了多次调整端子短路环6和聚焦镜5之间的位置，增加了工作效率。

与此同时，本发明提供的液晶显示器件端子短路环激光切割系统，还可以通过更换不同类型的聚焦镜5，采用不同型号的聚焦镜5，进而改变光斑的聚焦宽度。因此，采用这种方式改变光斑的聚焦宽度时，需要有至少一种不同类型的替换聚焦镜5，以便调整不同的光斑尺寸，满足多种加工需求。同理，本发明提供的切割方法中，可以先根据加工需求选择合适的聚焦镜，再进行后续的处理工作。

实施例2

本发明提供的液晶显示器件端子短路环激光切割系统，待加工的端子短路环6放在工作平台上，在进行下一环节切割时，需要调整端子短路环6和聚焦镜5的焦点之间的位置关系，为了确保移动时位置关系变化的精确性，本发明中工作平台采用精密移动平台7。将端子短路环6固定在精密移动平台7上，通过控制精密移动平台7的运动，实现对不同工位的切割。

综上所述，本发明提供的液晶显示器件端子短路环激光切割方法及系统，激光器发射激光光束，经扩束准直后到达光学衍射器件，由光学衍射器件和聚焦镜共同作用，在聚焦镜焦点处形成平顶的条形光斑，条形光斑到达液晶显示器件端子短路环表面，按照加工路径对待加工材料进行切割。平顶光切割出来的痕迹，能量分布均匀，热变形更小，整体效果均匀。调整光学衍射器件就可以调整光斑的尺寸，不需要调节光路长短以及改变出射光的尺寸。避免了传统技术中采用可调小孔光阑对于能量利用的浪费，在同样切割效果下，能量利用率较高，降低了企业使用的门槛。可以通过调整振镜系统、光学衍射器件或者替换不同类型的聚焦镜，提供不同尺寸的光斑，满足不同的切割需求，精密移动平台确保了系统加工时的精度。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种液晶显示器件端子短路环激光切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

激光光束顺次通过光学衍射器件和聚焦镜，将所述激光光束整形为条形光斑；

所述条形光斑到达待加工材料表面，按照加工路径对待加工材料进行切割。

2.如权利要求1所述的液晶显示器件端子短路环激光切割方法，其特征在于，所述激光光束顺次通过光学衍射器件和聚焦镜之前还包括：

根据加工需要的光斑尺寸，选择合适的聚焦镜头。

3.如权利要求1所述的液晶显示器件端子短路环激光切割方法，其特征在于，所述激光光束顺次通过光学衍射器件和聚焦镜之前还包括：

调整光学衍射器件，使光斑尺寸满足加工需要。

4.如权利要求1所述的液晶显示器件端子短路环激光切割方法，其特征在于：所述激光光束经扩束后的光斑直径为5-15mm。

5.一种用于权利要求1-4任一所述的激光切割方法的系统，其特征在于：包括激光器、扩束系统、反射镜、光学衍射器件和聚焦镜，所述激光器发射的激光光束沿传输方向顺次经过所述扩束系统、反射镜、光学衍射器件和聚焦镜到达加工材料表面。

6.如权利要求5所述的液晶显示器件端子短路环激光切割系统，其特征在于：还包括振镜系统，所述光学衍射器件、振镜系统和聚焦镜沿激光光束传输的方向顺次设置。

7.如权利要求5所述的液晶显示器件端子短路环激光切割系统，其特征在于：还包括精密移动平台，加工材料设置于所述精密移动平台上。

8.如权利要求5所述的液晶显示器件端子短路环激光切割系统，其特征在于：所述聚焦镜至少为两个。

9.如权利要求5所述的液晶显示器件端子短路环激光切割系统，其特征在于：所述激光器的功率为4-10W。

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