面光源装置及其制造方法和制造设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种将光导图案成型到光导板的面光源装置制造设备，包括一个要输入有关所要成型的光导图案数据的图案设计系统、一个控制系统接入到图案设计系统并传输与成型到光导板上的每个图案的坐标值相匹配位置信号、一个移动头可根据接收到的来自控制系统的位置信号沿垂直和水平方向进行机械移动、一个激光系统可根据与移动头移动同步的脉冲信号发射激光束、一个镜头允许激光束从激光系统输出通过移动头而聚焦在光导板激光束扫描面上、一个翘曲预防装置预防光导板由于激光束局部加热而发生翘曲，以及一个吸收和散射预防装置预防光导图案成型到光导板上时产生烟尘。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关面光源装置，更确切地说，是有关使用位于光导板上方、可沿垂直和水平方向移动的移动头，通过激光束扫描进行光导图案成型的面光源装置、该装置的制造方法和制造设备。
技术介绍
通常情况下，光导板为一个提供路径的平板，来自光源的光线通过该路径时被均一散射和漫射。光导板(light guide panel)可用于诸如液晶显示器(LCD)之类的平面光线接收显示板，或招牌照明用面光源装置。以装配冷阴极荧光灯(CCFL)或发光二极管(LED)的方法，及装配镀覆荧光材料电路板的平面荧光灯方法为代表的面光源装置现已获得广泛应用。冷阴极荧光灯可归入一种侧射光类型设备，侧射光采用光导板和直射光制得，在此过程中，可依据与显示平面有关的光源配置情况，将多个光源以相互覆盖的方式装配在一个平面上。这些面光源装置已在申请号为93-11174、94-26117、94-33115、94-26116和2000-44725的韩国申请专利中已声明过。如图1所示，传统面光源装置包括光导板11、安装在光导板11下方的反射板12、安装在光导板11侧壁的光源13和遮盖光源13的光源罩14。光源13可采用冷阴极荧光灯或发光二极管。光导板11上成型有多个光导图案15，成型时采用珠子形(beadshape)二氧化钛TiO2和含有玻璃及丙烯酸的墨水印制，目的是散射或漫射入射到透明丙烯酸树脂表面的入射光。在具有上述结构的面光源装置10中，从光源13发出的光入射到光导板11上。入射光沿箭头所示途径被导引通过光导板11，然后受到反射板12和光导图案15的反射，结果光线各部分均获得大致均一的照明强度。然而，光导图案15印制成型方法存在以下问题。光导图案15成型过程制作处理和墨水印制过程都非常复杂，另外印制好的图案被清除或弄脏的区域相当多，因此采用该处理生产产品时缺陷率很高。光导图案15加工成型过程产品成功率约为80％到90％，是相对较低的。况且若光导板11上的光导图案15没印制好，即使清除掉光导图案15，该光导板11也不能再重新使用，这也增加了生产成本。还有一个更突出的问题，即由于光导图案15采用了墨水印制图案的光反射功能，这样该图案就不可避免地吸收掉部分光线，因此会降低面光源装置的光线传输率。另外如图2所示，通常要求光导板11的表面S仅具有约±100μm的很小厚度偏差t1，这导致该产品的原材料成本也相当高。若允许厚度偏差变大一点，产品原材料成本就会相应降低。然而当将存在墨水印制预定图案的显示屏21放置在光导板11的表面S上、且印制过程是通过一个橡皮磙子22来完成时，由于厚度偏差t1和光导图案15的50~100μm尺寸变化的影响，光导板11各个区域的墨水涂覆量的差别将会超过50％。为解决上述问题，传统方法是采用图3所示的非印制成型方法，成型时采用模具和模具注射方法进行压印成型。如图3所示，面光源装置30包括光导板31、安装在光导板31下方的反射板32、安装在光导板31侧壁上的光源33。光导图案34有多个圆锥形沟槽，利用一个一面有突起的模具，通过加热并压紧到光导板31的方法，将光导图案34成型到光导板31上。如图4所示，光导图案34的截面形状呈V字型。在具有上述结构的面光源装置30中，光源33发出的光线入射到光导板31上。入射光在光导板31中行进时，部分光线就会受到光导图案34斜面的反射。但是光导图案34存在以下问题。光导图案34是用模具通过热压方法成型的，这种成型过程的控制相当困难，且更突出的问题是，由于光导板31所用的丙烯酸树脂材料在加热时非常脆弱，结果很难精确制得所期望图案形状的光导图案34。另外，上述方法仅仅是采用镜面光学反射功能获得面光源，这降低了光线的散射效果，同时光导图案34的影像也会显现出来。为消除图案影像，需装配一个散射板，但影像最终不会被完全消除。还有一个问题，如图5所示，典型光导板31存在约±100μm的厚度偏差t2。当光导图案34采用一个印制深度约100μm的模具51印制到光导板31上时，模具51上的突出部分52通过热压方法可在光导板31上形成最深达100μm的圆锥形槽。然而在光导板31的印痕最浅位置，就根本不会印出光导图案34。因此，为获得最佳光导率(light guide efficiency)，需使用厚度偏差非常精细的材料，并进行多达几十次的模具51重复校准工作，这相应增加了产品开发成本。另外由于模具51制作时间比较长，也导致很难顺利开发类型各式各样的其它产品。
技术实现思路
因此，为了解决上述问题和其它问题，本专利技术提供了一种面光源装置(该面光源装置是采用借助于机械驱动沿垂直和水平方向自由移动、且可事先避免激光扫描过程中干扰因素的激光系统将光导图案成型到光导板上的设备)、该面光源装置的制作方法和制作设备。同时，本专利技术也提供了一种面光源装置(该面光源装置是通过激光束加工过程将光导图案成型到光导板一个平面上制成的，且光导图案每个沟槽均有一个用于提高光的反射和散射效果的显微镜头)、该面光源装置的制作方法和制作设备。另外本专利技术还提供了一个面光源装置(该面光源装置是利用激光束将具有断续形状的光导图案成型到光导板下表面制成的，在光导板整个平面上受导引光线会以均一亮度行进)、该面光源装置的制作方法和制作设备。根据本专利技术的面光源装置制作设备，在制作设备内，可将光导图案成型到光导板上。该设备包括要输入有关所要成型的光导图案数据的图案设计系统、接入到图案设计系统并传输与成型到光导板上的每个图案的坐标值相匹配位置信号的控制系统、根据接收到的来自控制系统的位置信号可沿垂直和水平方向进行机械移动的移动头、根据与移动头移动同步的脉冲信号发射激光束的激光系统、允许激光束从激光系统输出通过移动头而聚焦在光导板激光束扫描面的镜头、预防光导板由于激光束局部加热而发生翘曲的翘曲预防装置、预防光导图案成型到光导板上时产生烟尘的吸收和散射预防装置。且根据本专利技术的面光源装置，包括激光束加工成型且在整个平面区域内能对光线进行散射和漫射以达到均一亮度的光导板、多个断续形状沟槽组成的光导图案、至少一个安装在光导板侧壁并发射光线到光导板的光源、安装在光导板下方的反射板。当反射移动头沿X轴导轨水平移动，且X轴导轨相对于Y轴导轨垂直移动时，激光系统输出并经过反射移动头的激光束就会照射到光导板激光束扫描面，通过控制激光束的扫描时间，就可将具有断续形状沟槽的光导图案成型到光导板的激光束扫描表面。再根据本专利技术的面光源装置，包括激光束加工成型且在整个平面区域内能对光线进行散射和漫射以达到均一亮度的光导板、多个满足以下方程的沟槽组成的光导图案、至少一个安装在光导板侧壁并发射光线到光导板的光源。此处所指光导图案沟槽需满足的方程为d(μm)×w(μm)/p(μm)＝25~65其中t(mm)/S(mm2)范围为6×10-5到1.2×10-4。式中t表示光导板厚度；S表示光导板加工表面面积；d表示光导图案加工深度；w表示光导图案每个沟槽的刻线宽度；p表示光导图案沟槽之间间距。更根据本专利技术的面光源装置制作方法，包括以下作业步骤发射激光束将由许多沟槽组成的光导图案成型到光导板表面。发射激光束时应控制一定的参数范围，使之满足以下方程d(μm)×w(μm)/p(μm)＝25~65其中t(mm)/S(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面光源装置的制造设备，适用于将光导图案成型到光导板上，其特征在于包括：图案设计系统，用以接收有关光导板上所要成型的图案的数据；控制系统，该控制系统连接到图案设计系统，并传输与光导板上要成型每一图案的坐标值相匹配的位置信号 ；移动头，根据接收到的来自控制系统的位置信号，该移动头可沿水平和垂直方向进行机械移动；激光系统，该激光系统可根据与移动头移动同步的脉冲信号情况发射激光束；镜头，该镜头允许激光系统输出的激光束通过移动头并汇聚在光导板的 激光扫描面上；翘曲预防装置，可预防光导板由于激光束局部加热而导致的光导板翘曲现象；以及吸收和散射预防装置，防止光导图案成型到光导板的加工过程中产生的烟尘。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴得一，柳忠烨，赵淳天，金敏浩，金湘默，赵黹韵，徐玉斌，周成秀，
申请(专利权)人：株式会社LS科技，株式会社TOPAZLCD，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]