CN212761729U

CN212761729U - 一种激光裂片装置

Info

Publication number: CN212761729U
Application number: CN202021483392.9U
Authority: CN
Inventors: 吴勇平; 陆昱成; 董岱
Original assignee: Suzhou Keyun Laser Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Keyun Laser Technology Co Ltd
Priority date: 2020-07-24
Filing date: 2020-07-24
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2030-07-24

Abstract

本实用新型公开了一种激光裂片装置。该激光裂片装置包括：激光器和透镜裂片单元，透镜裂片单元位于激光器的出光路径上；透镜裂片单元包括凸起结构，凸起结构位于透镜裂片单元背离工件载台一侧；凸起结构包括凸形曲面，凸形曲面位于凸起结构背离透镜裂片单元；激光器发出的光束经过裂片透镜单元后形成椭圆形光束出射至工件载台。在本实用新型实施例中，通过在激光器的出光路径上设置凸起结构，保证激光器出射的光线经凸起结构后形成椭圆形光束，避免激光直接入射至玻璃能量比较集中对玻璃造成损伤。

Description

一种激光裂片装置

技术领域

本实用新型涉及激光精细加工领域，尤其涉及一种激光裂片装置。

背景技术

随着显示面板行业的快速发展，越来越多显示面板客户对液晶显示屏的质量有了更高的要求。

现有技术中一般采用机械对液晶显示屏进行切割，但由于采用的机械切割的方式容易使液晶显示屏出现崩边的现象，进而当继续采用振镜激光裂片的方式对液晶显示屏进行裂片操作时，液晶显示屏会由于激光能量比较集中对液晶显示屏产生二次伤害，导致玻璃强度降低，在后续生产工序中液晶显示屏极易损坏，使得生产良品率下降，生产成本提高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种激光裂片装置，降低了采用激光光束进行裂片时对玻璃的损伤情况。

本实用新型实施例提供了一种激光裂片装置，包括：激光器和透镜裂片单元，所述透镜裂片单元位于所述激光器的出光路径上；

所述透镜裂片单元包括凸起结构，所述凸起结构位于所述透镜裂片单元背离所述工件载台一侧；

所述凸起结构包括凸形曲面，所述凸形曲面位于所述凸起结构背离所述透镜裂片单元；

所述激光器发出的光束经过所述裂片透镜单元后形成椭圆形光束出射至所述工件载台。

可选的，还包括扩束镜，所述扩束镜位于所述激光器的出光路径上，用于改变所述激光器出射光束的直径和发散角。

可选的，还包括反射镜，所述反射镜位于所述激光器和所述扩束镜之间的光路上，和/或位于所述扩束镜和所述透镜裂片单元的光路上。

可选的，所述凸形曲面满足：

所述激光器出射的光线经所述凸起曲面后形成椭圆形光束，所述透镜裂片单元将所述椭圆形光束垂直入射至所述工件。

可选的，所述椭圆状光斑长轴为15mm～50mm，所述椭圆状光斑短轴为 0～8mm。

可选的，所述透镜裂片单元还包括驱动结构，所述驱动结构用于驱动所述凸起结构沿平行于所述工件载台的平面移动。

可选的，所述激光器出射的激光波长为9.2um～10.6um。

可选的，还包括聚焦镜，所述聚焦镜位于所述凸起结构靠近所述工件载台一侧，用于改变所述凸起结构出射的椭圆状光斑中长轴的大小。

可选的，所述凸形曲面包括圆柱体的部分侧面。

可选的，所述凸形曲面包括部分椭球面。

本实用新型实施例提供的激光裂片装置，通过在激光器的出光侧设置凸起结构，凸起结构的凸形曲面位于所述凸起结构背离所述工件载台一侧，激光器出射的光线经凸起结构后形成椭圆形光束避免激光直接入射至玻璃能量比较集中对玻璃造成损伤，提高了生产的良品率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种激光裂片装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种光路传播示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种激光裂片装置中的凸起结构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种激光裂片装置中的凸起结构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种激光裂片装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种激光裂片装置的结构示意图，如图1 所示，激光裂片装置包括：激光器10和透镜裂片单元20，透镜裂片单元20位于激光器10的出光路径上，透镜裂片单元20包括凸起结构21，凸起结构21 位于透镜裂片单元20背离工件载台30一侧，凸起结构21包括凸形曲面S，凸形曲面S位于凸起结构21背离工件载台30一侧，激光器10发出的光束经过裂片透镜单元20后形成椭圆形光束出射至工件载台30。

如图1所示，通过在激光器10的出光侧设置凸起结构21，当激光器10出射的光束经凸起结构21后，形成椭圆形光束出射至工件载台30上，实现对工件载台上玻璃器件的裂片操作。

进一步的，图1示例性表示激光器10出射的光束经凸起结构21后形成的椭圆形光束在工件载台上形成的投影，其投影为椭圆形光斑，在实际的激光精细加工领域，本领域技术人员可根据具体的工件应用领域选择凸起结构21进而实现不同尺寸的椭圆形光斑。

可选的，继续参见图1，激光裂片装置还包括扩束镜40，扩束镜40位于激光器10的出光路径上，用于改变激光器10出射光束的直径和发散角。

如图1所示，通过在激光器的出光路上设置扩束镜40，采用扩束镜40改变激光器10出射的光束的直径和发散角，进而保证激光器10出射的光束在到达透镜裂片单元20的强度和光束满足实际裂片需求，减少激光器10出射的光束中光线的浪费。

在激光打标、激光切割或激光切割中，越小的光斑就可以获得更高的能量密度，而激光光斑尺寸满足：

在上述公式可知，激光器10出射的光束的直径d₁越大，激光器出射的光斑的尺寸越小，当激光出射的光斑越小时，越容易对玻璃造成损伤。通过在激光器10的出光路径上设置扩束镜40，通过扩束镜40改变激光出射光束的直径，进而避免过大的激光能量对玻璃器件的损伤。

进一步的，由于扩束镜40由两个子元件组成，分别是入射元件和出射元件，当入射元件和出射元件经过装配后，两个元件的焦点重合在一起，此时扩束镜 40的放大率M是入射元件和出射元件焦距的比值：

其中，f′_in为入射元件距焦点的值，f′_out为出射元件距焦点的值。

此时，激光器出射的光线经扩束镜后激光发散角的倍率减小为：

由上述公式可知，可以通过改变扩束镜中入射元件与出射元件距离焦点的值，进而可以改变扩束镜出射的激光的发散角。

可选的，继续参见图1，激光裂片装置还包括反射镜50，反射镜50位于激光器10与扩束镜40之间的光路上，和/或位于扩束镜40与透镜裂片单元20之间的光路上。

如图1所示，通过在激光器10与扩束镜40之间的光路上和扩束镜40和透镜裂片单元20之间的光路上设置反射镜50，通过反射镜50保证将激光器10 出射的光最大程度出射到扩束镜40，且扩束镜40出射的光最大程度出射到透镜裂片单元20，提高激光光线的利用率。

可选的，在上述实施例的基础上，图2是本实用新型实施例提供的一种光路传播示意图，如图2所示，凸形曲面S满足：激光器10出射的光线经凸形曲面后形成椭圆形光束，透镜裂片单元20将椭圆形光束入射至工件载台。

如图2所示，当激光器出射的光线经过凸起结构21后，透镜裂片单元20 将入射至凸起结构21的光线经凸形曲面S后沿垂直于凸形曲面S表面切线的方向入射至工件载台30，入射后的光线在工件载台30上形成椭圆形光斑。

可选的，继续参见图2，椭圆状光斑长轴L1为15mm～50mm，椭圆状光斑短轴L2为0～8mm。

当激光器10出射的光线直接入射至工件载台30后，未经透镜裂片单元20 的激光光束在工件载台30上形成圆形的光斑，由于激光器10出射的光线能量比较集中，当直接入射至工件载台30上时，由于光线的能量集中在圆形光斑一圈，且圆形光斑直径较小，在进行玻璃器件的加工操作中，容易造成玻璃器件的崩边现象，影响产品良率。而本申请中，通过在激光器10的出射路径上设置透镜裂片单元20，并在透镜裂片单元20背离工件载台30一侧设置凸起结构21，保证激光器0出射的光线经凸起结构21后形成椭圆形光斑，且椭圆形光斑满足光斑长轴L1为15mm～50mm，椭圆状光斑短轴L2为0～8mm，避免激光器10 出射的光线全部集中在一个圆形区域内，增加了激光器10出射的光束的作用面积，保证相同速度下光束作用在材料上的时间更长，且激光器出射的光束能量分布发散，减小裂片时对玻璃产生的损伤。

本实用新型实施例中凸形曲面S可以根据实际设计需求选择不同的曲面形状。例如如图3所示，凸形曲面S可以包括圆柱体的部分侧面，如图4所示，凸形曲面S可以包括部分椭球面。

进一步的，凸形曲面S包括圆柱体的部分侧面或部分椭球面，可以广义上认为是标准的圆柱体的部分侧面、椭球面，也可以是指近似于圆柱体的部分侧面、或近似椭球面。

可选的，激光器10出射的激光波长为9.2um～10.6um。

设置激光器10出射的波长满足9.2um～10.6um，选择此波长段的激光可以保证激光裂片装置对玻璃器件较好的裂片效果。

可选的，在上述实施例的基础上，图5是本实用新型实施例提供的另一激光裂片装置的结构示意图，如图5所示，激光裂片装置还包括聚焦镜60，聚焦镜60位于凸起结构21靠近工件载台30一侧，用于改变凸起结构21出射的椭圆状光斑中长轴的大小。

如图5所示，通过在凸起结构21靠近工件载台30一侧设置聚焦镜60，可以设置聚焦镜60的焦点进而实现对凸起结构21出射的椭圆状光斑中长轴的大小的调节，例如，当聚焦镜60的焦点距离凸形曲面S的距离为D1，此时凸起结构21出射的椭圆状光斑中长轴的大小为35mm，当减小聚焦镜60的焦点距离凸形曲面的距离D1，此时，可增大凸起结构21出射的椭圆状光斑中长轴，进而保证相同速度下光束作用在材料上的时间更长，且激光器出射的光束能量分布发散，减小裂片时对玻璃产生的损伤。

进一步的，通过设置聚焦镜60，可以实现对通过透镜裂片单元20出射的激光光束的聚焦作用，进而保证激光光束可以到达较远的工件载台30上，实现对工件载台30上物件的切割，避免出现激光光束能量损耗的现象。如图5所示，假设经过透镜裂片单元20后激光出射的光束为210，则经过聚焦镜60后激光出射的光束为220，由图5可知，聚焦镜60可明显改善透镜裂片单元20出射的光束的距离，提高光束的能量利用率。

可选的，继续参见图1，透镜裂片单元20还包括驱动结构22，驱动结构 22用于驱动凸起结构21沿平行于工件载台30的平面移动。

如图1所示，在凸起结构21上设置驱动结构60，保证凸起结构21可以在驱动结构60的作用下沿平行于工件载台30的平面旋转运动，进而通过对凸起结构21位置的改变实现在不同方向上工件的裂片操作。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种激光裂片装置，其特征在于，包括：激光器和透镜裂片单元，所述透镜裂片单元位于所述激光器的出光路径上；

所述透镜裂片单元包括凸起结构，所述凸起结构位于所述透镜裂片单元背离工件载台一侧；

所述凸起结构包括凸形曲面，所述凸形曲面位于所述凸起结构背离所述工件载台一侧；

所述激光器发出的光束经过所述透镜裂片单元后形成椭圆形光束出射至所述工件载台。

2.根据权利要求1所述的激光裂片装置，其特征在于，还包括扩束镜，所述扩束镜位于所述激光器的出光路径上，用于改变所述激光器出射光束的直径和发散角。

3.根据权利要求2所述的激光裂片装置，其特征在于，还包括反射镜，所述反射镜位于所述激光器与所述扩束镜之间的光路上，和/或位于所述扩束镜与所述透镜裂片单元之间的光路上。

4.根据权利要求1所述的激光裂片装置，其特征在于，所述凸形曲面满足：

所述激光器出射的光线经所述凸形曲面后形成椭圆形光束，所述透镜裂片单元将所述椭圆形光束入射至所述工件载台。

5.根据权利要求4所述的激光裂片装置，其特征在于，所述椭圆形光束长轴为15mm～50mm，所述椭圆形光束短轴为0～8mm。

6.根据权利要求1所述的激光裂片装置，其特征在于，所述透镜裂片单元还包括驱动结构，所述驱动结构用于驱动所述凸起结构沿平行于所述工件载台的平面移动。

7.根据权利要求1所述的激光裂片装置，其特征在于，所述激光器出射的激光波长为9.2um～10.6um。

8.根据权利要求1所述的激光裂片装置，其特征在于，还包括聚焦镜，所述聚焦镜位于所述凸起结构靠近所述工件载台一侧，用于改变所述凸起结构出射的椭圆形光束中长轴的大小。

9.根据权利要求1所述的激光裂片装置，其特征在于，所述凸形曲面包括圆柱体的部分侧面。

10.根据权利要求1所述的激光裂片装置，其特征在于，所述凸形曲面包括部分椭球面。