一種導(dǎo)光片入光端面的加工方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種導(dǎo)光片端面的加工方法，它同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒加工，具體步驟為：步驟一、將導(dǎo)光片放置于XY平面，并使導(dǎo)光片入光端面與X方向平行；步驟二、設(shè)定拋光刀具與導(dǎo)光片Y方向的起始相對(duì)位置，使拋光刀具的邊緣處于Y超出導(dǎo)光片入光端邊緣設(shè)定的距離；步驟三、設(shè)定激光光束的起始位置，使激光光束在Y方向的最大位置與鋸齒結(jié)構(gòu)的最大深度相對(duì)應(yīng)；步驟四、使導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)；步驟五、使激光光束沿Y方向微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)；步驟六、通過(guò)導(dǎo)光片在X方向的運(yùn)動(dòng)和激光光束在Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的疊加，在導(dǎo)光片的入光端面形成周期性的鋸齒結(jié)構(gòu)。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了一種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒加工的導(dǎo)光片端面的加工裝置。
【專利說(shuō)明】
一種導(dǎo)光片入光端面的加工方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種側(cè)光式光源模組，可用于液晶顯示器背光源和LED照明中，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及側(cè)光式光源模組中的導(dǎo)光片入光端面的加工方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]導(dǎo)光片是側(cè)光式光源模組中的關(guān)鍵光學(xué)元件之一。導(dǎo)光片將從發(fā)光體，如LED，發(fā)出的光通過(guò)導(dǎo)光片的入光端面耦合進(jìn)入導(dǎo)光片。LED是一種點(diǎn)光源，通常是按線性陣列排列在鄰近導(dǎo)光片入光端面的位置。這樣的排列在導(dǎo)光片中離入光端面較近的部分出現(xiàn)亮暗交替的陰影。為消除亮暗交替的陰影，在導(dǎo)光片的入光端面需要包含鋸齒狀的結(jié)構(gòu)，如尖角直線形的V-cut，圓角形的R-cut，或圓角曲線形的U-cut等。這樣的鋸齒狀結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的射出成型工藝中可通過(guò)模具來(lái)實(shí)現(xiàn)。但隨著液晶顯示器向薄型化、大面積方向的發(fā)展，射出成型工藝遇到了極大的瓶頸。新型的導(dǎo)光片制作方法，如中國(guó)專利申請(qǐng)(本 申請(qǐng)人:)201210121973.1,201210133996.4,201210204175.5 所公開(kāi)的方法、激光打點(diǎn)、熱壓印、噴墨打印、熱轉(zhuǎn)印等方法應(yīng)運(yùn)而生。這些方法可制作薄型、面積較大的導(dǎo)光片，但無(wú)法形成鋸齒狀的入光端面結(jié)構(gòu)。雖然業(yè)內(nèi)一些廠家嘗試在導(dǎo)光片入光端面拋光完成以后，用單獨(dú)的設(shè)備分步進(jìn)行鋸齒狀端面結(jié)構(gòu)的加工，但這樣分步加工方式增加了導(dǎo)光片生產(chǎn)設(shè)備的投入、延長(zhǎng)了導(dǎo)光片的制作時(shí)間、降低了導(dǎo)光片的生產(chǎn)良率，從而增加了導(dǎo)光片的制作成本。
[0003]本發(fā)明提供一種導(dǎo)光片端面的加工方法和裝置，在進(jìn)行端面拋光的同一道工序中形成鋸齒狀端面結(jié)構(gòu)，解決了新型導(dǎo)光片制作方法無(wú)法形成鋸齒狀入光端面的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率、降低了導(dǎo)光片的制作成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種可以同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法和加工裝置，通過(guò)拋光刀具沿導(dǎo)光片入光端面方向與導(dǎo)光片作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，使一激光光束沿垂直導(dǎo)光片入光端面方向作微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)光片入光端面的拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工。
[0005]—種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法，其特征在于包括以下步驟:
[0006]步驟一、將導(dǎo)光片放置于平行于XY平面的平臺(tái)上，并使導(dǎo)光片入光端面方向與X方向平行；
[0007]步驟二、設(shè)定拋光刀具、激光光束、和導(dǎo)光片的相對(duì)位置，使導(dǎo)光片入光端面，在加工開(kāi)始后，沿X方向依次經(jīng)過(guò)拋光刀具和激光光束；
[0008]步驟三、設(shè)定激光光束在Y方向的起始位置，使激光光束在Y方向的最大位置與鋸齒結(jié)構(gòu)的最大深度相對(duì)應(yīng)；
[0009]步驟四、使導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)；
[0010]步驟五、使激光光束沿Y方向作微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)；[0011 ] 步驟六、通過(guò)導(dǎo)光片在X方向的運(yùn)動(dòng)和激光光束在Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的疊加，在導(dǎo)光片的入光端面形成周期性的鋸齒結(jié)構(gòu)。
[0012]一種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法，其特征在于:步驟一中，導(dǎo)光片通過(guò)固定裝置固定在平行于XY平面的平臺(tái)上，平臺(tái)安裝在一傳動(dòng)裝置上，通過(guò)傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)，平臺(tái)可沿設(shè)定的方向運(yùn)動(dòng)。
[0013]—種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法，其特征在于:步驟二中，拋光刀具圍繞設(shè)定的轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸可固定在空間的設(shè)定位置。
[0014]—種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法，其特征在于:步驟三中，激光光束可沿單一方向進(jìn)行微小的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；激光器發(fā)出的激光光束入射至與Y方向成設(shè)定角度的反射鏡上，經(jīng)反射鏡的反射，激光光束改變方向，變?yōu)樯湎驅(qū)Ч馄墓馐?br> [0015]—種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法，其特征在于:步驟六中，在加工開(kāi)始時(shí)導(dǎo)光片、拋光刀具和激光光束的相對(duì)位置在導(dǎo)光片XY平面上依次排列，加工開(kāi)始后，導(dǎo)光片沿+X方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)光片入光端面依次經(jīng)過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的拋光刀具和沿Y方向微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光光束。
[0016]—種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法，其特征在于:鋸齒結(jié)構(gòu)形狀或?yàn)橹芷谛缘囊?guī)則的凹凸相間的形狀，或?yàn)椴灰?guī)側(cè)的凹凸相間的形狀。
[0017]—種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法，其特征在于:導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)速度為\，激光光束在Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度為νγ，通過(guò)這兩個(gè)方向上相應(yīng)運(yùn)動(dòng)的疊加，形成周期為P、深度為D的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀；鋸齒結(jié)構(gòu)形狀周期P范圍優(yōu)選地在10至500微米之間，或者進(jìn)一步優(yōu)選地在25至250微米之間；鋸齒結(jié)構(gòu)深度D范圍優(yōu)選地在2至200微米之間，或者進(jìn)一步優(yōu)選地在5至50微米之間。
[0018]—種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工方法，其特征在于:導(dǎo)光片的入光端面形成由Y = D/2*(l_cos((2 *Χ/Ρ))描述的正弦鋸齒結(jié)構(gòu)形狀，D為鋸齒結(jié)構(gòu)的深度，P為鋸齒結(jié)構(gòu)的周期?’沿X方向的位置X = Vx*t，Vx為導(dǎo)光片沿X方向的運(yùn)動(dòng)速度，t為導(dǎo)光片運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；激光光束微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度Vy = VYOsin (2 *X/P*)，其中 Vyo = D/2*2 31 *VX/P ；
[0019]或者，導(dǎo)光片的入光端面形成弧狀和平坦相間的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀，鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的周期P中包含長(zhǎng)度為P1的弧狀段和長(zhǎng)度為P2的平坦段；在導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在設(shè)定的時(shí)間間隔Pi/X，使激光光束沿Y方向作微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成弧狀段；當(dāng)激光光束從Y>0的位置，回到Y(jié) = O或Υ〈0的設(shè)定Y方向位置后，在設(shè)定的時(shí)間間隔P2/Vx，使激光光束在Y方向保持處于設(shè)定位置的狀態(tài)，激光光束不與導(dǎo)光片接觸，形成平坦段；
[0020]或者，導(dǎo)光片的入光端面形成間隙梯形鋸齒結(jié)構(gòu)形狀，在X方向的距離為P的一個(gè)周期內(nèi)，鋸齒結(jié)構(gòu)形狀包含四段，沿X方向的距離分別為P1, P2, P3,和P4;導(dǎo)光片沿X方向保持\的運(yùn)動(dòng)速度，在P1段，激光光束從導(dǎo)光片入光端的邊緣Y = O的位置以恒定的速度Vy運(yùn)動(dòng)至Y = D的位置，X方向和Y方向的運(yùn)動(dòng)疊加，形成直線或接近直線的斜邊；當(dāng)激光光束到達(dá)Y = D的位置后，在P2/Vx的時(shí)間間隔內(nèi)，保持在Y = D的位置，形成平坦段；然后在？3/\的時(shí)間間隔內(nèi)從Y = D的位置，運(yùn)動(dòng)至Y = O的位置，形成斜邊；當(dāng)激光光束到達(dá)Y ( O的位置后，在時(shí)間間隔P4/Vx內(nèi)，激光光束保持在Y ( O的位置，使導(dǎo)光片的入光端面在P4的距離范圍內(nèi)保持經(jīng)拋光刀具拋光后的狀態(tài)。
[0021]一種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工裝置，其特征在于，包括:
[0022]一放置導(dǎo)光片的平臺(tái)，待加工的導(dǎo)光片能夠放置于該平臺(tái)上，
[0023]一導(dǎo)光片固定裝置，使導(dǎo)光片固定在平臺(tái)表面上，在加工過(guò)程中，導(dǎo)光片與平臺(tái)表面不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；
[0024]一傳動(dòng)裝置，使放置導(dǎo)光片的平臺(tái)沿設(shè)定的方向運(yùn)動(dòng)；
[0025]一拋光刀具，待加工的導(dǎo)光片通過(guò)拋光刀具的高速旋轉(zhuǎn)，使與其接觸的導(dǎo)光片入光端面變得平整光滑；
[0026]一激光器，激光器所發(fā)出的激光光束具有合適的波長(zhǎng)，能被待加工的導(dǎo)光片材料所吸收而致使導(dǎo)光片材料熔化；
[0027]一使激光光束產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置。
[0028]一種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工裝置，其特征在于:所述平臺(tái)安裝在一傳動(dòng)裝置上，通過(guò)傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)，平臺(tái)至少可在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)；待加工的導(dǎo)光片能夠平整地放置于平臺(tái)上，所述平臺(tái)與導(dǎo)光片接觸的表面含有細(xì)孔，或凹狀細(xì)槽，并通過(guò)閥件與真空裝置相連接，在導(dǎo)光片放置于平臺(tái)上后打開(kāi)閥件，使平臺(tái)表面的導(dǎo)光片牢固地釘扎在平臺(tái)表面上，在加工過(guò)程中，導(dǎo)光片與平臺(tái)表面不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工完成后，通過(guò)閥件向平臺(tái)表面的細(xì)孔或凹狀細(xì)槽導(dǎo)入氣流，將負(fù)壓取消。
[0029]一種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工裝置，其特征在于:所述激光器包含激光發(fā)生器和使激光光束進(jìn)一步準(zhǔn)直或聚焦的光學(xué)元件。
[0030]一種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面的加工裝置，其特征在于:所述使激光光束產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置為伺服電機(jī)、電致伸縮元件或磁致伸縮元件。
[0031]有益效果:本發(fā)明提供一種導(dǎo)光片端面的加工方法和裝置，在進(jìn)行端面拋光的同一道工序中形成鋸齒狀端面結(jié)構(gòu)，解決了新型導(dǎo)光片制作方法無(wú)法形成鋸齒狀入光端面的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率、降低了導(dǎo)光片的制作成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1描述本發(fā)明導(dǎo)光片入光端面同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工裝置的一種示例。
[0033]圖2描述同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒加工示例裝置中激光光束的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)示例方法。
[0034]圖3描述同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工示例裝置中激光光束微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的另一示例方法。
[0035]圖4(a)描述同時(shí)拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工不例裝置中，在加工開(kāi)始時(shí)導(dǎo)光片、拋光刀具和激光光束的相對(duì)位置在導(dǎo)光片平面(XY平面)上的投影。
[0036]圖4(b)描述同時(shí)拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工示例裝置中，在加工過(guò)程中導(dǎo)光片、拋光刀具和激光光束的相對(duì)位置在導(dǎo)光片平面(XY平面)上的投影。
[0037]圖5為本發(fā)明入光端面加工方法形成的可由￥ = 0/2*(1-(308((2 31*乂/?))描述的正弦鋸齒形狀鋸齒結(jié)構(gòu)形狀。
[0038]圖6描述按照本發(fā)明的方法和裝置在入光端面制作的鋸齒形狀鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的第二示例，導(dǎo)光片的入光端面含有周期為P的弧狀和平坦相間的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀。
[0039]圖7描述按照本發(fā)明的方法和裝置在導(dǎo)光片入光端面制作的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的第三示例，導(dǎo)光片的入光端面含有周期為P的間隙梯形鋸齒結(jié)構(gòu)形狀。
[0040]圖8描述通過(guò)本發(fā)明同時(shí)拋光和鋸齒加工的方法制作的導(dǎo)光片示例。

【具體實(shí)施方式】
[0041]為讓本發(fā)明提供的導(dǎo)光片入光端面的加工方法及裝置明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下，但本發(fā)明并不僅限于此。
[0042]圖1描述本發(fā)明導(dǎo)光片入光端面同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工裝置的一種示例。導(dǎo)光片101放置于與XY平面平行的平臺(tái)102上。導(dǎo)光片的入光端面103的方向平行于X方向。所述導(dǎo)光片101是指(I)已制作了導(dǎo)光網(wǎng)點(diǎn)或?qū)Ч馕⒔Y(jié)構(gòu)的導(dǎo)光片，這樣的導(dǎo)光片在完成本發(fā)明所描述的端面加工工序后即可作為產(chǎn)品組裝到側(cè)光式光源模組中；和(2)尚未包含導(dǎo)光網(wǎng)點(diǎn)或?qū)Ч馕⒔Y(jié)構(gòu)的導(dǎo)光片基材，例如，已切成設(shè)定尺寸的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)片材，這樣的片材在完成本發(fā)明所描述的工序后需要再經(jīng)過(guò)導(dǎo)光網(wǎng)點(diǎn)或?qū)Ч馕⒔Y(jié)構(gòu)的制作工藝才可作為產(chǎn)品組裝到側(cè)光式光源模組中。圖中104為一拋光刀具，通過(guò)拋光刀具以Z軸為旋轉(zhuǎn)軸的高速旋轉(zhuǎn)，使與其接觸的導(dǎo)光片入光端面103變得平整光滑。圖中105為一激光器，激光器所發(fā)出的光具有合適的波長(zhǎng)，能被導(dǎo)光片材料所吸收而致使導(dǎo)光片材料熔化。如導(dǎo)光片材料為PMMA，激光器可選用波長(zhǎng)為10.6微米的二氧化碳(CO2)激光器。激光器可包含激光發(fā)生器和使激光光束進(jìn)一步準(zhǔn)直或聚焦的光學(xué)元件；如果需要，在激光器的光路上或可增加準(zhǔn)直或起其他作用的光學(xué)元件。
[0043]導(dǎo)光片101平整地放置于平臺(tái)102上。平臺(tái)102安裝在一傳動(dòng)裝置上，通過(guò)傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)，平臺(tái)102可沿設(shè)定的方向，例如沿圖1所示的X方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)光片101可通過(guò)一導(dǎo)光片固定裝置固定在平臺(tái)102上。導(dǎo)光片固定裝置可為機(jī)械或負(fù)壓吸附裝置。機(jī)械固定裝置可通過(guò)導(dǎo)光片入光端面以外的邊緣使導(dǎo)光片固定在平臺(tái)102上。負(fù)壓吸附裝置包含真空裝置和位于平臺(tái)102與導(dǎo)光片接觸的表面的細(xì)孔，或凹狀細(xì)槽。真空裝置通過(guò)閥件與平臺(tái)102表面的細(xì)孔或凹狀細(xì)槽相連接，在導(dǎo)光片101放置于平臺(tái)102上以后，打開(kāi)閥件，在平臺(tái)表面細(xì)孔或凹狀細(xì)槽中施加負(fù)壓，使平臺(tái)表面的導(dǎo)光片牢固地釘扎在平臺(tái)表面上。在后續(xù)的加工過(guò)程中，導(dǎo)光片與平臺(tái)表面不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在加工完成以后，通過(guò)閥件向平臺(tái)102表面的細(xì)孔或凹狀細(xì)槽導(dǎo)入氣流，將負(fù)壓取消，并通過(guò)機(jī)械或人工的方法將導(dǎo)光片從平臺(tái)上取下。
[0044]在本發(fā)明所描述的導(dǎo)光片入光端面加工的過(guò)程中，導(dǎo)光片可含有貼合在其上、下表面的保護(hù)膜，或單面，如下表面的保護(hù)膜，或上、下表面都不含保護(hù)膜。
[0045]圖1所示的示例中，拋光刀具104圍繞設(shè)定的轉(zhuǎn)軸，如Z方向，高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸可固定在空間的設(shè)定位置。激光光束106可沿單一方向，如圖示的Y方向，進(jìn)行微小的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖2描述圖1所示的同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒加工裝置中激光光束的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)示例方法。加工過(guò)程中，激光器105沿Y方向微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使激光光束106沿Y方向產(chǎn)生相應(yīng)的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)。沿Y方向微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光光束，照射至沿X方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)光片101入光端面103 —側(cè)的邊緣后，導(dǎo)光片材料因吸收激光而熔化，從而在導(dǎo)光片的邊緣形成與激光光束沿Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)和導(dǎo)光片沿X方向的運(yùn)動(dòng)相疊加的運(yùn)動(dòng)軌跡相應(yīng)的鋸齒結(jié)構(gòu)。鋸齒結(jié)構(gòu)從導(dǎo)光片入光端面103進(jìn)入導(dǎo)光片的最大幅度D取決于激光光束106沿Y方向微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最大幅度。
[0046]圖3描述本發(fā)明導(dǎo)光片端面同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)示例加工裝置中激光光束微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的另一不例方法。從激光器301發(fā)出的激光光束302入射至與Y方向成設(shè)定角度的反射鏡303上，經(jīng)反射鏡的反射，激光光束改變方向，變?yōu)樯湎驅(qū)Ч馄墓馐?04。如激光光束302與Y方向平行，反射鏡的放置可與Y方向成45°的角度。激光光束302經(jīng)反射鏡303反射后的光束304變?yōu)榕cY方向垂直，即與放置在XY平面上的導(dǎo)光片垂直。本示例中，反射鏡303在端面加工過(guò)程中沿Y方向做微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使激光光束304沿Y方向做相應(yīng)的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)。沿Y方向微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光光束，照射至沿X方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)光片101的入光端面103—側(cè)的邊緣后，導(dǎo)光片材料因吸收激光而熔化，從而在導(dǎo)光片的邊緣形成與激光光束沿Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)和導(dǎo)光片沿X方向的運(yùn)動(dòng)相疊加的運(yùn)動(dòng)軌跡相應(yīng)的鋸齒結(jié)構(gòu)。
[0047]使激光光束產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置可為伺服電機(jī)，例如直線伺服電機(jī)。直線伺服電機(jī)作為一種驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，將與在導(dǎo)光片入光端面所要形成的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀相對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)子的位移或速度的輸出，動(dòng)子的行程方向和速度的大小隨信號(hào)電壓的方向和大小的變化而變化，并帶動(dòng)激光器105 (圖1、圖2)，或設(shè)定角度放置的反射鏡303(圖3)沿Y方向做微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)。配合位置檢測(cè)反饋和專用芯片，直線伺服電機(jī)的定位精度可達(dá)μ m級(jí)。
[0048]使激光光束產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置或可為電致伸縮元件。在具有壓電效應(yīng)的電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)將發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失。利用壓電材料的這種逆壓電效應(yīng)即電致伸縮效應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)換為壓電材料的振動(dòng)，其振幅和頻率可由所加電場(chǎng)進(jìn)行控制。通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞?，使壓電材料的振?dòng)帶動(dòng)激光器105(圖1、圖2)或反射鏡303 (圖3)沿Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0049]使激光光束產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置或可為磁致伸縮元件。采用磁致伸縮材料，在驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)的激勵(lì)下，磁致伸縮材料(定子)將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子間的接觸摩擦力推動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)激光器105 (圖1、圖2)或反射鏡303 (圖3)沿Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0050]使激光光束產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置或可為任何其他能在設(shè)定方向產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)或元件。
[0051]通過(guò)圖2和圖3所描述的激光光束微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的示例方法在導(dǎo)光片邊緣所形成的鋸齒狀結(jié)構(gòu)的深度D可通過(guò)激光光束微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的幅度控制。鋸齒狀結(jié)構(gòu)深度D的數(shù)值，由導(dǎo)光片產(chǎn)品中的消除或減輕Hot-spot的需要來(lái)確定，優(yōu)選地在5至150微米的范圍。
[0052]圖4(a)描述本發(fā)明同時(shí)拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工示例裝置中，在加工開(kāi)始時(shí)導(dǎo)光片、拋光刀具和激光光束的相對(duì)位置在導(dǎo)光片平面(XY平面)上的投影。導(dǎo)光片101位于拋光刀具403和激光光束404的左側(cè)。激光光束404位于拋光刀具403的右側(cè)。設(shè)定激光光束的在Y方向的起始位置，使激光光束在Y方向的最大位置與鋸齒結(jié)構(gòu)的最大深度相對(duì)應(yīng)。加工開(kāi)始后，導(dǎo)光片沿+X方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)光片入光端面402依次經(jīng)過(guò)拋光刀具403和激光光束404。
[0053]圖4(b)描述本發(fā)明同時(shí)拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工示例裝置中，在加工過(guò)程中導(dǎo)光片、拋光刀具和激光光束的相對(duì)位置在導(dǎo)光片平面(XY平面)上的投影。尚未進(jìn)行拋光和鋸齒加工的導(dǎo)光片入光端面部分402隨導(dǎo)光片沿+X方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)拋光刀具403后，入光端面變?yōu)閽伖夂蟊砻婀饣亩嗣?05。激光光束404沿Y方向微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在X方向相對(duì)固定。拋光后的導(dǎo)光片入光端面405經(jīng)過(guò)微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光光束404后，形成具有鋸齒結(jié)構(gòu)入光端面406。當(dāng)導(dǎo)光片401的整個(gè)入光端面依次全部經(jīng)過(guò)拋光刀具403和微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光光束404后，在導(dǎo)光片上即形成了如圖中406所示的含有鋸齒結(jié)構(gòu)的入光端面。
[0054]圖5、圖6和圖7描述本發(fā)明中導(dǎo)光片沿X方向的運(yùn)動(dòng)與激光光束沿Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)疊加在導(dǎo)光片入光端面形成的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀和運(yùn)動(dòng)速度關(guān)系的示例。導(dǎo)光片放置于XY平面上，并位于X軸的上方，其入光端面的邊緣與X軸平行。經(jīng)拋光刀具拋光后的入光端面邊緣，例如圖4(b)所示的405，鄰近或位于X軸上。導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)速度為Vx，激光光束在Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度為VY，通過(guò)這兩個(gè)方向上相應(yīng)運(yùn)動(dòng)的疊加，形成了如圖所示的周期為P、深度為D的示例鋸齒結(jié)構(gòu)形狀500、600和700。
[0055]圖5為本發(fā)明端面加工方法形成的可由Y = D/2*(l-cos((2 3i*X/P))描述的正弦鋸齒結(jié)構(gòu)形狀。D為鋸齒結(jié)構(gòu)的深度；P為鋸齒結(jié)構(gòu)的周期?’沿X方向的位置由X = Vx*t描述，其中，Vx為導(dǎo)光片沿X方向的運(yùn)動(dòng)速度，t為導(dǎo)光片運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。產(chǎn)生如此形狀的激光光束微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度可由Vy = VYOsin (2 *X/P*)來(lái)描述，其中Vyq = D/2*2 π *VX/P。導(dǎo)光片位于X軸的上方，即，+Y的區(qū)域。以速度\沿Y方向運(yùn)動(dòng)的激光光束，照射至以速度^沿夂方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)光片入光端面一側(cè)的邊緣后，導(dǎo)光片材料因吸收激光能量而熔化，從而在導(dǎo)光片的邊緣形成如501所示的軌跡的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀500。
[0056]圖6描述按照本發(fā)明的方法和裝置在入光端面制作的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的第二示例。示例鋸齒結(jié)構(gòu)形狀600的深度為D,周期為P。鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的周期P中包含長(zhǎng)度為P1的弧狀段601和長(zhǎng)度為P2的平坦段602?；疃慰赏ㄟ^(guò)以下運(yùn)動(dòng)方式形成:在導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在設(shè)定的時(shí)間間隔，如P1Ax，使激光光束沿Y方向作微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)激光光束從Y>0的位置，回到Y(jié) = O或Υ〈0的設(shè)定Y方向位置后，在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)，如P2/Vx，使激光光束在Y方向保持處于設(shè)定位置的狀態(tài)，即，激光光束不與導(dǎo)光片接觸。導(dǎo)光片的入光端將保持長(zhǎng)度為P2的拋光后的平坦端面。激光光束連續(xù)循環(huán)地進(jìn)行P1Ax時(shí)間間隔內(nèi)沿Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)和己/\的時(shí)間間隔內(nèi)保持處于YS O的設(shè)定位置，在導(dǎo)光片的入光端面上形成如圖6所示的周期為P的弧狀和平坦相間的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀600。
[0057]圖7描述按照本發(fā)明的方法和裝置在導(dǎo)光片入光端面制作的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的第三示例。在X方向的距離為P的一個(gè)周期內(nèi)，鋸齒結(jié)構(gòu)形狀包含四段，各段沿X方向的長(zhǎng)度分別為P1, P2, P3,和p4。在形成這樣的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的過(guò)程中，導(dǎo)光片沿X方向保持Vx的運(yùn)動(dòng)速度。在P1段，激光光束從導(dǎo)光片入光端的邊緣(Y = O)的位置以恒定的速度Vy運(yùn)動(dòng)至Y = D的位置，X方向和Y方向的運(yùn)動(dòng)疊加，形成了如圖中701所示的直線或接近直線的斜邊；當(dāng)激光光束到達(dá)Y = D的位置后，在P2/Vx的時(shí)間間隔內(nèi)，保持在Y = D的位置，形成圖中702所示的平坦段，然后在己/\的時(shí)間間隔內(nèi)從Y = D的位置，以Vy，或大于或小于Vy的恒定速度運(yùn)動(dòng)至Y = O的位置，形成圖中703所示的斜邊。當(dāng)激光光束到達(dá)Y < O的位置后，在時(shí)間間隔P4/Vx內(nèi)，激光光束保持在YS O的位置，使導(dǎo)光片的入光端面在P4的距離范圍內(nèi)保持經(jīng)拋光刀具拋光后的狀態(tài)。在導(dǎo)光片沿X方向的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，激光光束連續(xù)循環(huán)地進(jìn)行在P1, P2, P3,和P4段的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)光片的入光端面上形成如圖7所示的周期為P的間隙梯形鋸齒結(jié)構(gòu)形狀700。
[0058]圖5、圖6、和圖7描述了位于導(dǎo)光片入光端面的周期性的凹凸相間的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀示例。本發(fā)明中，鋸齒結(jié)構(gòu)形狀或可為其他周期性的凹凸相間的形狀。鋸齒結(jié)構(gòu)形狀可為規(guī)則的，軌跡可由方程、函數(shù)描述的形狀，或不規(guī)側(cè)的凹凸形狀。通過(guò)對(duì)激光光束微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度Vy的控制，可實(shí)現(xiàn)不同的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀。
[0059]本發(fā)明中，鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的周期P和鋸齒狀結(jié)構(gòu)深度D的數(shù)值，可由導(dǎo)光片產(chǎn)品中的消除或減輕Hot-spot的需要來(lái)確定。鋸齒結(jié)構(gòu)形狀周期P優(yōu)選地可在10至500微米的范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選的可在25至250微米的范圍內(nèi)；鋸齒結(jié)構(gòu)深度D優(yōu)選地在2至200微米的范圍內(nèi)，進(jìn)一步優(yōu)選地可在5至50微米的范圍內(nèi)。
[0060]圖8描述通過(guò)本發(fā)明同時(shí)拋光和鋸齒加工的方法制作的導(dǎo)光片示例。導(dǎo)光片801包含導(dǎo)光結(jié)構(gòu)802。導(dǎo)光結(jié)構(gòu)802可為由專利申請(qǐng)(本 申請(qǐng)人:)201210121973.1、201210133996.4,201210204175.5所公開(kāi)的方法或激光打點(diǎn)、熱壓印、噴墨打印、熱轉(zhuǎn)印等方法制作的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)。圖中803為經(jīng)過(guò)本發(fā)明的拋光和鋸齒加工后的入光端面。入光端面的鋸齒結(jié)構(gòu)沿X方向成周期性排列。導(dǎo)光結(jié)構(gòu)802的密度沿Y方向隨離入光端面距離的增加而逐漸增加。
[0061]以上實(shí)施例只是對(duì)于本發(fā)明的部分功能進(jìn)行描述，但實(shí)施例和附圖并不是用來(lái)限定本發(fā)明的。在不脫離本發(fā)明之精神和原則之內(nèi)，可以有各種更改和變化，所做的任何等效變化或潤(rùn)飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)光片端面的加工方法，其特征在于，通過(guò)拋光刀具沿導(dǎo)光片入光端面方向與導(dǎo)光片作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，使一激光光束沿垂直導(dǎo)光片入光端面方向作微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)光片入光端面的拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于，它具體包括以下步驟: 步驟一、將導(dǎo)光片放置于平行于XY平面的平臺(tái)上，并使導(dǎo)光片入光端面方向與X方向平行； 步驟二、設(shè)定拋光刀具、激光光束、和導(dǎo)光片的相對(duì)位置，使導(dǎo)光片入光端面，在加工開(kāi)始后，沿X方向依次經(jīng)過(guò)拋光刀具和激光光束； 步驟三、設(shè)定激光光束在Y方向的起始位置，使激光光束在Y方向的最大位置與鋸齒結(jié)構(gòu)的最大深度相對(duì)應(yīng)； 步驟四、使導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)； 步驟五、使激光光束沿Y方向作微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 步驟六、通過(guò)導(dǎo)光片在X方向的運(yùn)動(dòng)和激光光束在Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的疊加，在導(dǎo)光片的入光端面形成周期性的鋸齒結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加工方法，其特征在于:步驟一中，導(dǎo)光片通過(guò)固定裝置固定在平行于XY平面的平臺(tái)上，平臺(tái)安裝在一傳動(dòng)裝置上，通過(guò)傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)，平臺(tái)可沿設(shè)定的方向運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加工方法，其特征在于:步驟二中，拋光刀具圍繞設(shè)定的轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸可固定在空間的設(shè)定位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加工方法，其特征在于:步驟三中，激光光束可沿單一方向進(jìn)行微小的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；激光器發(fā)出的激光光束入射至與Y方向成設(shè)定角度的反射鏡上，經(jīng)反射鏡的反射，激光光束改變方向，變?yōu)樯湎驅(qū)Ч馄墓馐?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加工方法，其特征在于:步驟六中，在加工開(kāi)始時(shí)導(dǎo)光片、拋光刀具和激光光束的相對(duì)位置在導(dǎo)光片XY平面上依次排列，加工開(kāi)始后，導(dǎo)光片沿+X方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)光片入光端面依次經(jīng)過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的拋光刀具和沿Y方向微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加工方法，其特征在于:鋸齒結(jié)構(gòu)形狀或?yàn)橹芷谛缘囊?guī)則的凹凸相間的形狀，或?yàn)椴灰?guī)側(cè)的凹凸相間的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加工方法，其特征在于:導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)速度SVx，激光光束在Y方向的微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度為VY，通過(guò)這兩個(gè)方向上相應(yīng)運(yùn)動(dòng)的疊加，形成周期為P、深度為D的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀；鋸齒結(jié)構(gòu)形狀周期P范圍優(yōu)選地在10至500微米之間,或者進(jìn)一步優(yōu)選地在25至250微米之間；鋸齒結(jié)構(gòu)深度D范圍優(yōu)選地在2至200微米之間，或者進(jìn)一步優(yōu)選地在5至50微米之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工方法，其特征在于:導(dǎo)光片的入光端面形成由Y=D/2*(l_cos((2 π *Χ/Ρ))描述的正弦鋸齒結(jié)構(gòu)形狀，D為鋸齒結(jié)構(gòu)的深度，P為鋸齒結(jié)構(gòu)的周期；沿X方向的位置X = Vx*t，Vx為導(dǎo)光片沿X方向的運(yùn)動(dòng)速度，t為導(dǎo)光片運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；激光光束微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度Vy = VYOsin (2 π *X/P*)，其中Vyq = D/2*2 π *VX/P ； 或者，導(dǎo)光片的入光端面形成弧狀和平坦相間的鋸齒結(jié)構(gòu)形狀，鋸齒結(jié)構(gòu)形狀的周期P中包含長(zhǎng)度為P1的弧狀段和長(zhǎng)度為P2的平坦段；在導(dǎo)光片沿X方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在設(shè)定的時(shí)間間隔P1ZX,使激光光束沿Y方向作微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成弧狀段；當(dāng)激光光束從γ>0的位置，回到Y(jié) = O或Υ〈0的設(shè)定Y方向位置后，在設(shè)定的時(shí)間間隔P2/Vx，使激光光束在Y方向保持處于設(shè)定位置的狀態(tài)，激光光束不與導(dǎo)光片接觸，形成平坦段； 或者，導(dǎo)光片的入光端面形成間隙梯形鋸齒結(jié)構(gòu)形狀，在X方向的距離為P的一個(gè)周期內(nèi)，鋸齒結(jié)構(gòu)形狀包含四段，沿X方向的距離分別為P1,P2，P3,和P4;導(dǎo)光片沿X方向保持Vx的運(yùn)動(dòng)速度，在P1段，激光光束從導(dǎo)光片入光端的邊緣Y = O的位置以恒定的速度Vy運(yùn)動(dòng)至Y = D的位置，X方向和Y方向的運(yùn)動(dòng)疊加，形成直線或接近直線的斜邊；當(dāng)激光光束到達(dá)Y = D的位置后，在P2/Vx的時(shí)間間隔內(nèi)，保持在Y = D的位置，形成平坦段；然后在P3/Vx的時(shí)間間隔內(nèi)從Y = D的位置，運(yùn)動(dòng)至Y = O的位置，形成斜邊；當(dāng)激光光束到達(dá)Y < O的位置后，在時(shí)間間隔P4/Vx內(nèi)，激光光束保持在Y ( O的位置，使導(dǎo)光片的入光端面在P4的距離范圍內(nèi)保持經(jīng)拋光刀具拋光后的狀態(tài)。
10.一種同時(shí)進(jìn)行拋光和鋸齒結(jié)構(gòu)加工的導(dǎo)光片入光端面加工裝置，其特征在于，包括: 一放置導(dǎo)光片的平臺(tái)，待加工的導(dǎo)光片能夠放置于該平臺(tái)上， 一導(dǎo)光片固定裝置，使導(dǎo)光片固定在平臺(tái)表面上，在加工過(guò)程中，導(dǎo)光片與平臺(tái)表面不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 一傳動(dòng)裝置，使放置導(dǎo)光片的平臺(tái)沿設(shè)定的方向運(yùn)動(dòng)； 一拋光刀具，待加工的導(dǎo)光片通過(guò)拋光刀具的高速旋轉(zhuǎn)，使與其接觸的導(dǎo)光片入光端面變得平整光滑； 一激光器，激光器所發(fā)出的激光光束具有合適的波長(zhǎng)，能被待加工的導(dǎo)光片材料所吸收而致使導(dǎo)光片材料熔化； 一使激光光束產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的加工裝置，其特征在于:所述平臺(tái)安裝在一傳動(dòng)裝置上，通過(guò)傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)，平臺(tái)至少可在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)；待加工的導(dǎo)光片能夠平整地放置于平臺(tái)上，所述平臺(tái)與導(dǎo)光片接觸的表面含有細(xì)孔，或凹狀細(xì)槽，并通過(guò)閥件與真空裝置相連接，在導(dǎo)光片放置于平臺(tái)上后打開(kāi)閥件，使平臺(tái)表面的導(dǎo)光片牢固地釘扎在平臺(tái)表面上，在加工過(guò)程中，導(dǎo)光片與平臺(tái)表面不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工完成后，通過(guò)閥件向平臺(tái)表面的細(xì)孔或凹狀細(xì)槽導(dǎo)入氣流，將負(fù)壓取消。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的加工裝置，其特征在于:所述激光器包含激光發(fā)生器和使激光光束進(jìn)一步準(zhǔn)直或聚焦的光學(xué)元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的加工裝置，其特征在于:所述使激光光束產(chǎn)生微小往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置為伺服電機(jī)、電致伸縮元件或磁致伸縮元件。
【文檔編號(hào)】B23P23/04GK104400333SQ201410542929
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】路志堅(jiān) 申請(qǐng)人:南京博昱光電科技有限公司