利用窄宽度辐射进行照射固化的方法和系统技术方案

边缘固化装置可包括圆柱形透镜、发光元件线性阵列和光圈，所述圆柱形透镜、发光元件线性阵列和光圈中的每个在壳体中相对于纵向平面对称地相互对准，其中所述圆柱形透镜位于所述发光元件线性阵列和所述光圈之间，所述光圈跨越所述圆柱形透镜的长度并且与所述圆柱形透镜的发射面直接相邻，从所述发光元件线性阵列发射并穿过所述圆柱形透镜的光从所述发射面发出并被所述光圈聚焦到以所述纵向平面为中心的光束宽度内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用窄宽度辐射进行照射固化的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2016年4月15日提交的名称为“利用窄宽度辐射进行照射固化的方法和系统”的美国临时申请No.62/323,474的优先权，其全部内容通过引用并入本文中用于所有目的。
技术介绍
和
技术实现思路
诸如现代显示器之类的装置的制造采用光活性粘合剂将玻璃层和其他物品层固化在一起以形成显示器叠层。光活性粘合剂的固化可以用于常规的LED器件，以“区域”固化的形式在器件的前面以及以“边缘”固化的形式在器件的侧面进行。边缘固化过程的关键是在窄的目标光束宽度线上发射足够高的辐照度，以避免目标区域外的敏感物品“过度固化”。示例目标区域在10mm的工作距离处具有小于3mm的期望线宽。Childers(美国专利9,101,777)描述了一种具有发光元件线性阵列的光源，发光元件线性阵列与圆柱形透镜对准并且发射的光通过圆柱形透镜发出，其中圆柱形透镜减小了光在线性阵列的横向轴上的角展度。本专利技术人已经认识到上述方法的潜在问题。即，传统的LED器件是朗伯发射器，并且在所有方向上具有角度含量(angularcontent)的宽目标区域上发射辐射。由传统LED器件发出的光在靠近LED的短距离内在宽度方向上快速地发散并超出窄宽度目标区域。此外，尽管使朗伯发射器发出的光通过圆柱形透镜有助于聚焦并减小发射光的横向色散，但是从圆柱形透镜发出的光发散并超出窄光束宽度目标的边界。因此，对敏感工件的目标区域外的过度固化可能不会显著减少。一种至少部分地解决上述问题的方法包括边缘固化装置，其包括圆柱形透镜、发光元件线性阵列和光圈(aperture)，每个在壳体中都相对于纵向平面对称地相互对准，其中圆柱形透镜位于发光元件线性阵列和光圈之间，光圈跨越圆柱形透镜的长度且与圆柱形透镜的发射面直接相邻，从发光元件线性阵列发射并且穿过圆柱形透镜的光从所述发射面发出并由光圈聚焦到以纵向平面为中心的光束宽度内。在另一个实施例中，边缘固化工件的方法可以包括：将发光元件线性阵列、圆柱形透镜和光圈中的每一个的纵轴在纵向平面上相互对准，在所述圆柱形透镜的入射面处接收来自发光元件线性阵列的光，将所述光圈设置为与所述圆柱形透镜的发射面直接相邻，其中在所述入射面处接收的光被圆柱形透镜准直并从所述发射面发出，以及通过所述光圈将所述发出的光聚焦成在所述工件上位于以所述纵向平面为中心的光束宽度内，其中所述工件被置于沿所述纵向平面距离所述发射面工作距离处。在另一个实施例中，边缘固化系统可包括壳体，还可包括安装在所述壳体中的发光元件线性阵列、圆柱形透镜和光圈，其中所述圆柱形透镜位于所述发光元件线性阵列和所述光圈之间，所述发光元件线性阵列、所述光圈和所述圆柱形透镜中的每一个在长度上相对于纵向平面对称地相互对准，所述光圈跨越所述圆柱形透镜的长度和发光元件的长度，且与所述圆柱形透镜的发射面直接相邻，从所述发光元件线性阵列发射并穿过所述圆柱形透镜的光从所述发射面发出并由所述光圈聚焦到以所述纵向平面为中心的光束宽度内。这样，发射窄光束宽度辐射以用于边缘固化工件可以实现的技术效果包括窄光束宽度目标区域，同时减少对工件的窄宽度区域之外的过度固化。此外，在一些实施例中，光圈可以可拆卸地安装到壳体，从而便于现有发光装置的改装。此外，将光圈可拆卸地安装到壳体上使得可以调节边缘固化装置的光圈尺寸，使得边缘固化装置更灵活地适应各种边缘固化应用。应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1A示出了从发光元件线性阵列发出的近朗伯发射光谱的示例。图1B示出了图1A的发射光谱的横截面处的辐照光谱。图2是发光元件的规律排布的线性阵列的示例的示意图。图3是示出图2的发光元件的规律排布线性阵列的辐照光谱的示意图。图4是来自图1的发光元件线性阵列的发光光谱的横截面视图。图5A示出来自图6和图10A-10D的边缘固化装置的发射光谱的示例。图5B示出了图5A的发射光谱的横截面处的辐照光谱。图6示出了边缘固化装置的示意图。图7是示出包括边缘固化系统的发光系统的示例的示意图。图8-9是示出图6和图10A-10D的边缘固化装置的光束尺寸及辐照度和光圈宽度之间的关系的示例图。图10A-10D分别示出了边缘固化装置的正视图、俯视图、侧视图和截面图。图11A和11B分别示出了不具有集成光圈和具有集成光圈的边缘固化装置的发射光谱。图12示出了边缘固化工件的示例性方法的流程图。图13是两个图6所示的边缘固化装置端对端串联排列的示例的示意图。具体实施方式本具体实施方式涉及一种边缘固化装置、系统和方法，用于将窄光束宽度的光发射到工件上，所述工件位于距边缘固化装置和/或系统工作距离处。在传统的照射固化系统中，从光源发出的光可以在宽目标区域上发射到工件上。通过包括圆柱形透镜和集成光圈(integratedaperture)等耦合光学器件，来自发光元件线性阵列的辐射可以被重定向并聚焦到窄宽度目标光束宽度，从而有利地增强窄宽度目标区域内的固化并减少在窄光束宽度目标区域之外的区域中对工件的过度固化。传统的LED发光系统，如图1A和1B所示，发射宽朗伯辐射光谱。例如，具有如图2所示的发光元件线性阵列的发光装置具有图3A所示的宽发射光谱。图4中示出了发光元件线性阵列的辐射发射光谱的横截面。通过在发光元件线性阵列和目标工件之间放置圆柱形透镜和集成光圈，可以将来自发光元件线性阵列的辐射重定向并聚焦到的窄宽度目标区域中，如图5A和5B所示。图6中示出了包括圆柱形透镜和集成光圈的、用于发射窄束宽辐射的边缘固化装置的示例。边缘固化装置可以端对端地串联布置，并且可以包括边缘加权的发光元件线性阵列，如图13所示。图7示出了包括图6的边缘固化装置的示例性边缘固化系统的示意图。可以通过改变光圈和/或圆柱形透镜的尺寸来调整边缘固化系统的目标光束宽度和辐照度，如图8-9的示例图所示。示例性边缘固化系统的各种示意性视图在图10A-10D中示出。图11A和图11B示出了边缘固化系统的发射光谱，该边缘固化系统包括圆柱形透镜、在圆柱形透镜的发射面处具有以及不具有光圈。最后，图12中示出了用于边缘固化工件的方法的流程图。现在转向图1A，其示出了近朗伯光源102(例如LED型发光元件阵列)的发射光谱100。在图1A中，光源102相对于与z轴(参见轴101)平行的中心轴104对称地设置。中心轴104可以限定沿x方向穿过中心轴104并且被定向为垂直于y-z平面的纵向平面。光源102可包括发光元件线性阵列120、壳体110和盖玻璃140。从发射光谱可以看出，源自近朗伯光源的光的角展度是宽的并且围绕与0扫描角重合的中心轴104对称地分散。因此，具有LED线性阵列的标准LED光源在所有方向上发射具有角度含量的朗伯辐射。取决于盖玻璃140的尺寸(例如，z方向上的厚度)，发射的辐射在(沿z方向)离光源非常短的距离处在y方向上扩散。例如，图1A的发射光谱如此快速地在(沿z方向)短距离处在y方向上扩展，使得其包含比3mm目标大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边缘固化装置，包括：圆柱形透镜、发光元件线性阵列和集成光圈，它们在壳体中都相对于纵向平面对称地相互对准，其中，所述圆柱形透镜位于所述发光元件线性阵列和所述集成光圈之间，所述集成光圈跨越所述圆柱形透镜的长度，并且与所述圆柱形透镜的发射面直接相邻，并且从所述发光元件线性阵列发射并穿过所述圆柱形透镜的光从所述发射面发出，并被所述光圈聚焦到以所述纵向平面为中心的光束宽度内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.15 US 62/323,4741.一种边缘固化装置，包括：圆柱形透镜、发光元件线性阵列和集成光圈，它们在壳体中都相对于纵向平面对称地相互对准，其中，所述圆柱形透镜位于所述发光元件线性阵列和所述集成光圈之间，所述集成光圈跨越所述圆柱形透镜的长度，并且与所述圆柱形透镜的发射面直接相邻，并且从所述发光元件线性阵列发射并穿过所述圆柱形透镜的光从所述发射面发出，并被所述光圈聚焦到以所述纵向平面为中心的光束宽度内。2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，从所述圆柱形透镜发出的光被所述集成光圈聚焦成在比所述透镜的焦距大的工作距离处位于所述光束宽度内。3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，在不存在所述集成光圈的情况下，从所述圆柱形透镜发出的光将发散并超出所述光束宽度。4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述圆柱形透镜包括具有圆柱形动力轴和正交平面轴的透镜。5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，所述圆柱形透镜包括圆柱形透镜、半圆形透镜、平凸透镜、双凸透镜或刻面菲涅耳透镜中的一种。6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件线性阵列被设置为与所述圆柱形透镜相隔后焦距。7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件线性阵列包括边缘加权的发光元件线性阵列。8.一种边缘固化工件的方法，包括：将壳体中的发光元件线性阵列、圆柱形透镜和集成光圈中的每一个的纵轴在纵向平面上相互对准，在所述圆柱形透镜的入射面处接收来自所述发光元件线性阵列的光，将所述集成光圈设置为与所述圆柱形透镜的发射面直接相邻，其中在所述入射面处接收的光被所述圆柱形透镜准直并从所述发射面发出，并且通过所述集成光圈将所述发出的光聚焦成在所述工件上位于以所述纵向平面为中心的光束宽度内，所述工件被置于沿所述纵向平面距所述发射面工作距离处。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光束宽度对应于所述工作距离处的半峰全宽(FWHM)光束宽度。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述发光元件线性阵列、所述圆柱形透镜和所述集成光圈中的每一个相对于所述纵向平面对称地相互对准包括：将所述发光元件线性阵列、所述圆柱形透镜和所述光圈中的每一个安装在所述壳体中，其中，所述圆柱形透镜被置于所述发光元件线性阵列和所述集成光圈之间。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格·奇尔德斯，
申请(专利权)人：锋翔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US