CN114799492A - 一种高效高精度Mini LED面板开窗方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED面板技术领域，具体涉及一种高效高精度Mini LED面板开窗方法及系统，包括如下步骤：S1、调整激光开窗坐标，使Mini LED面板的实际开窗位置与理论开窗位置保持一致；S2、根据Mini LED面板的工程图纸，采用路径优化，将幅面不同加工位置合理分配给多台振镜；S3、根据实际加工位置，移动分光光栅，使分束后的多束光斑分别聚焦在不同的理论加工位置处；S4、设置激光加工参数，对Mini LED面板进行激光烧蚀，去除相应的灯珠油墨。本发明可以提高激光开窗的精度，便于将指定开窗位置的阻焊油墨去除，获取开窗精度较高的Mini LED面板，同时采用多头、多光斑以及大幅面拼接技术，可以对Mini LED面板进行高效加工。
Description
技术领域
本发明涉及LED面板技术领域，具体涉及一种高效高精度Mini LED面板开窗方法及系统。
背景技术
Mini LED的全称是Mini LED背光LCD显示器，它是一种把LCD显示器的背光灯珠做的非常非常小，达到精确局部控光的效果，使得LCD也可以媲美OLED的对比度。因此，MiniLED本质还是LCD，只是显示效果比用传统LED作背光的面板要好很多。
随着 Mini LED面板的制造技术的逐渐成熟，单层板、多层板以及柔性板的制作，已然成为电路板的主流形式，其中，对于电路板的结构设计以及工艺流程，基本形成一个完整的体系；对于印制电路板的阻焊印刷工艺，是在线路形成后的铜面上压覆一层感光阻焊油墨，作为后工序影像转移使用，同时在后制程中起保护板面，防止线路氧化以及具有阻焊的作用。阻焊开窗是指需要焊接的位置露出铜的部位的大小，即不盖油墨部分的大小，盖线指阻焊油盖住线路部分的大小及多少。盖线距离过小在生产过程中就会造成露线。
然而，由于Mini LED面板每种型号的灯珠尺寸做的非常小，LCD面板生产均需要对应的曝光菲林，且曝光参数需根据不同的板子做相应调整，曝光机的人员把控不到位、菲林褶皱、菲林黑点等都会影响到最终阻焊效果。其中曝光偏位是阻焊主要不良之一，因其人为因素和其它相关制程因素复杂，给阻焊生产曝光偏位问题控制带来很大的隐患。由于曝光偏位而导致防焊油墨上的焊盘以及铜线裸露，影响后续贴装稳定性，使得焊接牢固性降低，更为严重给电性功能带来短路致命缺陷，而且，偏位异常不良板大多无法修理，会直接退洗返工生产甚至报废，严重影响生产的精度和效率。由于Mini LED单个面板灯珠颗粒非常多，若采用目前市面上常规的激光加工方式，其加工效率非常低且加工质量差，不具备量产的可行性。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高效高精度MiniLED面板开窗方法及系统，能够提高激光开窗的精度和效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，包括如下步骤：
S1、调整激光开窗坐标，使Mini LED面板的实际开窗位置与理论开窗位置保持一致；
S2、根据Mini LED面板的工程图纸，采用路径优化，将幅面不同加工位置合理分配给多台振镜；
S3、根据实际加工位置，移动分光光栅，使分束后的多束光斑分别聚焦在不同的理论加工位置处；
S4、设置激光加工参数，对Mini LED面板进行激光烧蚀，去除相应的灯珠油墨。
进一步地，在所述步骤S1中，先通过RGB光源和CCD相机获取Mini LED面板上的Mark点坐标；然后将所述Mark点坐标与Mini LED面板的工程图纸上的理论坐标进行比对，获得Mark点偏移补偿量；最后根据Mark点偏移补偿量调整激光开窗坐标。
更进一步地，获取Mark点坐标的具体方法为：将RGB光源中红、绿、蓝三种不同颜色的光源以单一或者两两组合的方式照射在Mini LED面板上，通过CCD相机采集图形获取不同颜色带来的成像质量，选取成像质量最高的图像获取Mark点坐标。
进一步地，在所述步骤S2中，所述路径优化的方式为不同图形之间以最短的跳转距离进行优化。
进一步地，在所述步骤S6中，激光加工时，启动辅助吹气模块，将Mini LED面板表面产生的粉尘及时吹走。
进一步地，在所述步骤S6中，所述激光加工参数包括用于切割图形直线部分的第一种激光加工参数和用于切割图形拐角部分的第二种激光加工参数，所述第二种激光加工参数中的功率是所述第一种激光加工参数中的功率的40～75％，所述第二种激光加工参数中的速度是所述第一种激光加工参数中的速度的40～75％。
进一步地，所述Mini LED面板的厚度为0.1-0.35mm。
本发明还提供一种高效高精度Mini LED面板开窗系统，包括多个激光器、多个分光光栅系统、多台振镜、RGB光源、CCD相机以及吸附平台；所述激光器、所述分光光栅系统和所述振镜一一对应，所述振镜设置于所述吸附平台的上方，所述激光器发出的激光依次经过所述分光光栅系统、所述振镜后聚焦于所述吸附平台上的Mini LED面板表面；所述RGB光源和所述CCD相机分别设置于所述吸附平台两侧的上方。
进一步地，所述分光光栅系统包括第一反射镜、第二反射镜和分光光栅，所述激光器发出的激光依次经过所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述分光光栅后进入所述振镜。
进一步地，所述吸附平台的两侧还设有辅助吹气模块，所述吸附平台的上方还设有防尘组件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过RGB多种光源高质量获取的Mark点坐标，对比不同光源效果，提高Mark点识别精度，并将其作为确定开窗坐标的比较变量，在Mark点坐标与理论坐标比对之后，Mark点偏移补偿量反应出Mark点坐标与理论坐标之间的偏差情况，这样，在Mark点坐标发生偏位之后，对应地根据Mark点偏位补偿量改变即将开窗的位置，使得激光开窗坐标始终与理论坐标对应的开窗位置重合，提高了激光开窗的精度，便于将指定开窗位置的阻焊油墨去除，获取开窗精度较高的Mini LED面板；
（2）本发明采用多头、多光斑以及大幅面拼接技术，对其Mini LED面板进行高效加工；
（3）本发明采用倒梯形防尘罩，采用辅助吹气模块对其加工位置吹气使腔体内产生负压，对其粉尘进行了有效去除，从而提高了激光加工质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的高效高精度Mini LED面板开窗方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的的激光切割系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种待加工图形的示意图；
图4是本发明实施例提供的防尘罩及吹气结构示意图；
图中：1、激光器；2、分光光栅系统；21、第一反射镜；22、第二反射镜；23、分光光栅；24、扩束镜组件；3、防尘组件；4、振镜；5、RGB光源；6、激光光束；7、辅助吹气模块；8、MiniLED面板；9、吸附平台；10、CCD相机；11、待加工图形；12、吸尘管道；13、集尘罩；14、隔板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、通过RGB光源5和CCD相机10获取Mini LED面板8上的Mark点坐标；
S2、根据Mini LED面板8的工程图纸获取理论坐标，将所述Mark点坐标与工程图纸上的理论坐标进行比对，获得Mark点偏移补偿量；
S3、根据Mark点偏移补偿量调整激光开窗坐标，使Mini LED面板8的实际开窗位置与理论开窗位置保持一致；
S4、根据Mini LED面板8的工程图纸，采用路径优化，将幅面不同加工位置合理分配给多台振镜4，以达到加工效率最快的效果；
S5、根据实际加工位置，移动分光光栅23，使分束后的多束光斑分别聚焦在不同的理论加工位置处，使理论加工位置与实际加工位置相符合；
S6、设置激光加工参数，启动激光器1，对Mini LED面板8进行激光烧蚀，去除相应的灯珠油墨。
本实施例根据Mark点偏移补偿量调整激光开窗坐标，使得激光开窗坐标始终与理论坐标对应的开窗位置重合，提高了激光开窗的精度，便于将指定开窗位置的阻焊油墨去除，获取开窗精度较高的Mini LED面板8；同时采用采用多头、多光斑以及大幅面拼接技术，能够实现对其Mini LED面板8进行高效加工。
优化上述实施例，所述步骤S1具体为：将RGB光源5中红、绿、蓝三种不同颜色的光源以单一或者两两组合的方式照射在Mini LED面板8上，通过CCD相机10采集图形可以获取不同颜色带来的成像质量，选取成像质量最高的图像即可精准获取Mark点坐标。
进一步优化上述实施例，所述步骤S1中获取Mark点坐标包括根据Mini LED面板8图像获取Mark1、Mark2、Mark3和Mark4点坐标；在步骤S2之前，获取Mark1坐标与Mark2坐标的坐标间距差、Mark2坐标与Mark3坐标的坐标间距差、Mark3坐标与Mark4坐标的坐标间距差及Mark4坐标与Mark1坐标的坐标间距差，并检测坐标间距差是否等于预设间距；当坐标间距差等于预设间距时，向监测系统发送合格信号；当坐标间距差小于或者大于预设间距时，取出Mini LED面板8，并向监测系统发送预警信号。
优化上述实施例，所述步骤S2具体为：将多次精密捕捉的所述Mark点坐标取平均值，并与Cad工程工程文档上的理论坐标进行比对，获得Mark点偏移补偿量。本实施例中所述理论坐标为Cad工程图纸设计上的坐标，即实际需要加工坐标位置；其中，Mark点偏移补偿量包括Mark点位移补偿量和Mark点偏转角补偿量；将Mark点坐标与第一理论坐标进行位移求差处理，即可以得到Mark点位移补偿量；将所述Mark点坐标与第二理论坐标进行偏转角求差处理，得到Mark点偏转角补偿量。
优化上述实施例，所述步骤S3具体为：根据Mark点位移补偿量调整激光加工装置的激光开窗坐标与Mark点坐标之间的间距，根据Mark点偏转角补偿量调整激光加工装置的激光开窗坐标与Mark点坐标之间的偏转角度，始终保持Mini LED面板8的实际开窗位置与理论坐标对应的开窗位置重合。本实施例中Mark点偏移补偿量用于补偿实际加工位置与理论位置存在偏差的情况，通过引入该变量，可以随时调整激光加工的位置，使Mini LED面板8开窗位置始终与实际位置相符合，提高了开窗的精度。
优化上述实施例，分光光栅配有旋转电机，可以通过旋转电机的旋转改变光栅状态；所述步骤S4中，根据加工图形，通过旋转电机调整光栅的位置及角度，从而调整其两个光斑之间的间距和角度，将分束后的两个光斑分别聚焦在不同的加工位置，使两个光斑分别与理论坐标位置吻合。
优化上述实施例，在所述步骤S5中，所述路径优化的方式为不同图形之间以最短的跳转距离进行优化，减少由于行程距离带来加工时间的增加。作为一种实施方式，本实施例的激光开窗系统采用四台振镜4，将Mini LED面板8的工程图纸中需要加工的位置，根据每个振镜4实际能加工的幅面大小，按照最近原则将距离最近的加工位置分配给相关振镜4进行加工，将需要加工的图形分配给四台振镜4后，四台振镜4同时加工，极大的减少了激光开窗所需要的时间。
优化上述实施例，在所述步骤S6中，激光加工时，启动辅助吹气模块7对加工腔体内进行吹气，将Mini LED面板8表面产生的粉尘及时吹走，一方面可以通过热交换减少材料的热影响，起到冷却作用，另一方面，给吹气装置加高压，产生等离子体，将激光加工产生的灰尘，通过离子带电吸附的方式进行有效去除，从而保证整个加工腔体内无明显烟雾灰尘；同时可使激光去除速度设置得较快，提高去除效率，且不会对产品质量造成影响。
进一步优化上述实施例，辅助吹气模块7吹出的气体为氮气、氧气、二氧化碳、氯气中的一种或至少两种的混合气体。优化地，辅助吹气装吹出的气体包括45%～60%的氮气、5%～10%的氯气、10%～20%的氧气和10%～40%的二氧化碳；混合气体的气压为1.2～1.5MPa。优化地，所述辅助吹气模块7采用等离子风机，使腔体内产生负压对激光加工产生的粉尘进行去除，以使激光烧蚀操作后形成的粉尘气体高效排出。
优化上述实施例，在所述步骤S6中，所述激光加工参数包括用于切割图形直线部分的第一种激光加工参数和用于切割图形拐角部分的第二种激光加工参数，所述第二种激光加工参数中的功率是所述第一种激光加工参数中的功率的40～75％，所述第二种激光加工参数中的速度是所述第一种激光加工参数中的速度的40～75％。本实施例中采第一种激光加工参数的激光束沿直线部分进行切割，当进入拐角区时，激光采用第二种激光加工参数进行切割，通过控制指令写入控制系统，激光切割功率输出为第一种激光加工参数的40～75%，激光切割速度输出为第一种激光加工参数的40～75%，以此减少拐角处的热聚集，提高拐角处的油墨去除质量。
进一步优化上述实施例，第一种激光加工参数包括：激光功率为2W～25W，激光脉冲频率为80～200kH，脉冲宽度为0.05～0.1ms，切割高度为0.02～0.08mm，激光焦点位置为-0.5～0.5mm，扫描速度为7～15mm/s；激光束可以为脉冲或者连续激光束，优选为脉冲激光。本实施例的第一种激光加工参数的激光功率为2W～25W，当激光束的平均功率在该范围内时，既能满足聚焦后激光束的功率密度大于Mini LED面板8的破坏阈值，又能保证材料能在短时间内加工出相应图案；同时，激光束的功率也不至于过高，可有效避免出现“过烧”的现象产生。
优化地，本实施例可采用波长在355～532nm范围的纳秒激光器1产生上述波长范围内的激光束，激光束功率密度大于材料的破坏阈值从而确保材料被有效去除，能短时间内在材料的表面加工出相应图案。
优化上述实施例，所述Mini LED面板8厚度为0.1-0.35mm，可以满足市面上大多数LED面板的应用需求。本实施例中Mini LED面板8为线路板通过白色油墨丝印之后形成的线路板，油墨的主要作用一方面是起到阻焊绝缘作用，另外一方面是增加面板对光的反射率，避免了面板对光的吸收，从而提高背板亮度。
激光加工前，将待加工的Mini LED面板8置于吸附平台9上，优选地，吸附平台9为真空吸附平台9，可以将Mini LED面板8吸附在吸附平台9的表面上，以保证激光加工过程中样件不会发生相对位移，避免激光束切割产生偏差。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种高效高精度Mini LED面板开窗系统，包括多个激光器1、多个分光光栅系统2、多台振镜4、RGB光源5、CCD相机10以及吸附平台9；所述激光器1、所述分光光栅系统2和所述振镜4一一对应，所述振镜4设置于所述吸附平台9的上方，所述激光器1发出的激光依次经过所述分光光栅系统2、所述振镜4后聚焦于所述吸附平台9上的Mini LED面板8表面；所述RGB光源5和所述CCD相机10分别设置于所述吸附平台9两侧的上方。本实施例中的激光器1可以为光纤激光器1或者YAG激光器1，其优选为YAG激光器1；振镜4用来将激光聚集，增加能量密度，将聚焦后的光斑照射到待切割的样品的表面；吸附平台9用于固定样品，使之在移动过程中相对位置不发生变化；CCD相机10用于对其材料进行视觉定位。本实施例通过多头、多光斑以及大幅面拼接技术，实现对其Mini LED面板进行高效加工。
进一步地，所述分光光栅系统2包括第一反射镜21、第二反射镜22、分光光栅23和扩束镜组件24，所述激光器1发出的激光依次经过所述第一反射镜21、所述第二反射镜22、所述分光光栅23、所述扩束镜组件24后进入所述振镜4。本实施例中，第一反射镜21和第二反射镜22均为45°反射镜，45°反射镜设置在激光器1出射端，用于将出射的激光束转换90°方向后入射到分光光栅23中，用于对激光光路进行调整；激光束经分光光栅23进行分光，分光后的光束经振镜4焦于Mini LED面板8的表面上。
采用本实施例的系统进行激光去除油墨时，采用两种不同参数的图层分别加工，通过移动吸附平台9沿着横向和纵向移动，使激光束与待去除油墨的Mini LED面板8之间按照激光切割扫描路径产生相对运动，从而将Mini LED面板8上覆盖的油墨去除。激光束扫描路径可根据Cad软件进行外形设计，例如，Mini LED面板8上的待加工图形11如图3所示，激光束可以先按照图案圆形部分以及拐角部分进行去除，然后在对其直线部分去除，也可以先去除其直线部分，再去除其圆形部分以及拐角部分，从而将整块Mini LED板分割成各个独立小块，其图案的排列顺序以及切割方式都可在软件中进行独立编辑，达到所需效果。
优化上述实施例，所述吸附平台9的两侧还设有辅助吹气模块7，所述吸附平台9的上方还设有防尘组件3。本实施例的辅助吹气模块7用于向Mini LED面板8表面的去除位置吹包含氮气、氧气、二氧化碳、氯气中的一种或至少两种的混合气体，混合气体的气压为1.2～1.5MPa，用于对材料表面进行热交换，减少材料的热影响，同时除去Mini LED面板8加工后，在面板内壁和表面边缘处形成的灰尘，可以最大限度的提高加工效率和加工质量。此外，本实施采用防尘组件3，将激光器1包裹在内，吹气的同时，使腔体内产生负压，提高粉尘气体的排除。
如图4所示，防尘组件3包括吸尘管道12、集尘罩13和隔板14；工作时，若干个激光器1射出的激光束从激光入射口对Mini LED面板8进行油墨去除，在激光去除过程中，MiniLED面板8表面所产生的粉尘在吸尘管道12的负压作用下通过集尘罩13进行收集除尘，由于Mini LED面板8与防尘罩3的间隙容易导致涡流，而通过隔板14能将产尘点区域与涡流区去隔开，保证气流场顺畅，达到较好的除尘效果，且因每个集尘罩13只有一个主进气口，可以获得较大的风速，避免了粉尘附着在Mini LED面板8上带入到后面的工序，因此减小了极大的减少了激光加工产生的粉尘。
采用本实施例的系统对Mini LED面板8开窗，不仅可以实现激光油墨去除加工，油墨去除效率高，且去除后边缘光滑，不发黄，不会对待去除的Mini LED面板8造成损伤，且油墨去除出来的图案精度高，符合Mini LED面板8开窗所需标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、调整激光开窗坐标，使Mini LED面板的实际开窗位置与理论开窗位置保持一致；
S2、根据Mini LED面板的工程图纸，采用路径优化，将幅面不同加工位置合理分配给多台振镜；
S3、根据实际加工位置，移动分光光栅，使分束后的多束光斑分别聚焦在不同的理论加工位置处；
S4、设置激光加工参数，对Mini LED面板进行激光烧蚀，去除相应的灯珠油墨。
2.如权利要求1所述的一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，其特征在于：在所述步骤S1中，先通过RGB光源和CCD相机获取Mini LED面板上的Mark点坐标；然后将所述Mark点坐标与Mini LED面板的工程图纸上的理论坐标进行比对，获得Mark点偏移补偿量；最后根据Mark点偏移补偿量调整激光开窗坐标。
3.如权利要求2所述的一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，其特征在于：获取Mark点坐标的具体方法为：将RGB光源中红、绿、蓝三种不同颜色的光源以单一或者两两组合的方式照射在Mini LED面板上，通过CCD相机采集图形获取不同颜色带来的成像质量，选取成像质量最高的图像获取Mark点坐标。
4.如权利要求1所述的一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述路径优化的方式为不同图形之间以最短的跳转距离进行优化。
5.如权利要求1所述的一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，其特征在于：在所述步骤S6中，激光加工时，启动辅助吹气模块，将Mini LED面板表面产生的粉尘及时吹走。
6.如权利要求1所述的一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，其特征在于：在所述步骤S6中，所述激光加工参数包括用于切割图形直线部分的第一种激光加工参数和用于切割图形拐角部分的第二种激光加工参数，所述第二种激光加工参数中的功率是所述第一种激光加工参数中的功率的40～75％，所述第二种激光加工参数中的速度是所述第一种激光加工参数中的速度的40～75％。
7.如权利要求1所述的一种高效高精度Mini LED面板开窗方法，其特征在于：所述MiniLED面板的厚度为0.1-0.35mm。
8.一种高效高精度Mini LED面板开窗系统，其特征在于：包括多个激光器、多个分光光栅系统、多台振镜、RGB光源、CCD相机以及吸附平台；所述激光器、所述分光光栅系统和所述振镜一一对应，所述振镜设置于所述吸附平台的上方，所述激光器发出的激光依次经过所述分光光栅系统、所述振镜后聚焦于所述吸附平台上的Mini LED面板表面；所述RGB光源和所述CCD相机分别设置于所述吸附平台两侧的上方。
9.如权利要求8所述的一种高效高精度Mini LED面板开窗系统，其特征在于：所述分光光栅系统包括第一反射镜、第二反射镜和分光光栅，所述激光器发出的激光依次经过所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述分光光栅后进入所述振镜。
10.如权利要求8所述的一种高效高精度Mini LED面板开窗系统，其特征在于：所述吸附平台的两侧还设有辅助吹气模块，所述吸附平台的上方还设有防尘组件。
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