专利名称：激光二极管阵列制造微图样设备及微图样的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种激光二极管设备，特别有关于激光二极管阵列制造微图样的 设备及微图样的制造方法。
背景技术：
显示器面板持续朝大尺寸化及可挠性发展。为达到快速且精确制造的效果，制造 方法包括黄光显影制程、激光制程、喷墨印刷制程和热写头(thermalprint head)印刷制程。传统黄光显影制程为成熟的半导体主流技术，其制程复杂且自动化生产成本高。 再者，C02激光制程亦为目前实际采用的制程技术，然而，其一条图案(pattern)是由数条图 案所组成，各条图案之间易有线痕迹，且生产速度慢，激光热源不稳定且品质不易控制。另 一方面，喷墨印刷制程制造成本低，然而喷墨液滴不易涂布所有材质，且因液滴的挥发与歪 斜，易导致图案品质不稳的问题。传统微位相差(micro retarder)结构的微位相差板包括两个不同位相差的区域， 可通过经过红外线C02激光加热处理和未经过激光处理，形成交替相差不同区域的位相差 板。美国专利us 6，498，679，揭露使用红外线0)2激光源加热，制作图案化位相差膜。每次 激光扫描只加工一条细线，由相邻的多条细线构成具相差差异的图纹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光二极管阵列制造微图样的设备及微图样的制造 方法，可以快速制造微图样的膜材。本发明的一实施例提供一种激光二极管阵列制造微图样的设备，包括一激光二 极管阵列具有至少一个激光二极管；其中各激光二极管所发出的光透过一透镜聚焦在位于 一第一材料层上的一第二材料层。本发明另一实施例提供一种激光二极管阵列制造微图样的设备，包括一激光二 极管阵列具有至少一个激光二极管，其中各激光二极管所发出的光透过一透镜聚焦在位于 一第一材料层上的一第二材料层；至少一轴驱动，以驱动第一材料层及第二材料层的移动； 以及一调整装置，以调整各激光二极管之间的间距。本发明另一实施例提供一种微图样的制造方法，包括提供一激光二极管阵列制 造设备，该激光二极管阵列具有至少一个激光二极管；将其中各激光二极管所发出的光透 过一透镜聚焦在位于一第一材料层上的一第二材料层，借此形成微图样于该第一材料层 上。本发明的激光二极管阵列制造微图样的设备及微图样的制造方法，利用激光二极 管阵列的轻小易排列生产的特性，能快速制造微图样的膜材。为使本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
图1是显示本发明的一实施例的使用激光二极管阵列制造微图样设备的架构示 意图；图2A和2B是显示根据本发明实施例的激光二极管阵列的架构示意图；图3A和3B是显示根据本发明实施例的激光二极管阵列制造微图样设备的架构示 意图；图4A和4B是显示根据本发明另一实施例的激光二极管阵列的架构示意图；以及图5A和5B是显示根据本发明实施例的加工工件结构示意图。主要组件符号说明100 激光二极管阵列加工制造微图样的设备；110 激光二极管阵列；120 聚焦透镜；130 基座；140 加工工件；150 精密轴承马达；205 X-Y-Z轴微量规平台；210 激光二极管阵列；220 激光二极管；225 散热构件(heat sink)；230 聚焦透镜；240 聚焦镜Z-轴于平台；300a、300b 激光二极管阵列制造微图样的装置；310 激光二极管阵列；320 加工工件；325 微图样；330 激光二极管测量光源；340 侦测器；X 加工工件的行进方向；Y 激光二极管测量光源的测量方向；400a、400b 激光二极管阵列；410a,410b 固定架；420a、420b 多个激光二极管；510 第一材料层；515A、515B 不同相差的微图样；520 第二材料层。
具体实施例方式以下以各实施例详细说明并伴随着
的范例，做为本发明的参考依据。在 附图或说明书描述中，相似或相同的部分皆使用相同的图号。且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各组件的部分将分别描述说明，值 得注意的是，图中未绘示或描述的组件，为所属技术领域中具有通常知识者所知的形式，另 外，特定的实施例仅为揭示本发明使用的特定方式，其并非用以限定本发明。本发明的一实施例提供一种使用激光二极管阵列(laser diode array)在加工或 制造微图样的设备。更明确地说，通过激光二极管阵列小型体积及成本低的特性，应用在制 造微图样的技术。图1是显示本发明的一实施例使用的激光二极管阵列制造微图样设备的架构示 意图。在图1中，一种激光二极管阵列制造微图样的设备100包括一激光二极管阵列110， 其具有至少一个激光二极管，其中各激光二极管所发出的光透过一透镜120聚焦在位于一 第一材料层上的一第二材料层。根据本发明实施例，通过单一激光二极管(laser diode), 或者多个激光二极管所构成的阵列(laser diode array)架设在一支撑架上并固定于一基 座130上。加工工件140，例如欲制作微图样的软板，具有一第二材料层设置在第一材料层 上。加工工件140设置于基座130或控制平台上通过一精密轴承马达150控制至少一轴驱 动，以驱动第一材料层及第二材料层的移动。在一实施例中，该驱动轴是用以调整第一及第 二材料层的移动速度快慢方式。图2A和2B是显示根据本发明实施例的激光二极管阵列的架构示意图。请参阅图 2k,激光二极管阵列210可由独立的多个激光二极管加工模块组成，例如8个错开的激光二 极管加工模块列。该各激光二极管所发出的光波长位于近红外及可见光范围。各个激光二 极管加工模块的激光二极管220 (图标于图2B)固定于X-Y-Z轴微量规平台205上，一散 热构件(heat sink) 225固定于激光二极管220另一面，用以导出过剩的热量。一聚焦透镜 230固定聚焦镜Z-轴于平台240上。X-Y-Z轴微量规平台205为一调整装置，以调整各激 光二极管210之间的间距。在一实施例中，相邻的激光二极管之间的距离是通过该调整装 置调整。整体的激光二极管阵列是通过该调整装置旋转或倾斜。此外，Z-轴于平台240为 一额外的调整装置，以调整或移动各透镜230和各激光二极管210的相对距离。该额外的 调整装置亦可用以调整或移动各透镜230和加工工件(例如第一和第二材料层)的相对距 离。在另一实施例中，该额外的调整装置可通过X、Y、Z三轴调整移动方式控制各透镜和各 激光二极管的相对距离，使得各透镜和各激光二极管为同轴同中心对正排列。图3A是显示根据本发明另一实施例的激光二极管阵列制造微图样装置的架构示 意图。在另一实施例中，还进一步将激光二极管阵列制造微图样膜的技术，设计增列二项功 能，其一功能为检查相差膜(retardation)的穿透率变化，另一功能为同时生产制造微相 差膜(P-retarder)，因此能快速生产又能提升制造良率，具有生产制造竞争优势。请参阅 图3A，激光二极管阵列制造微图样的装置300a包括激光二极管阵列310，一加工工件320 设置于激光二极管阵列310下方。激光二极管测量光源330和侦测器340分别设置于加工 工件320的上方和下方，用以测量在加工时工件320上微图样325的相差变化。在此实施 例中，测量光源330和侦测器340是以阵列的型式排列，例如3A图所示的三排或更紧密的 排列。在进行制造微图样膜的制程中，激光二极管测量光源的测量方向是沿着Y方向进行， 而加工工件320的行进方向是沿着X方向移动。在另一实施例中，测量光源330和侦测器 340可为单排配列并整合于激光二极管阵列310，如图3B所示的激光二极管阵列制造微图 样的装置300b。值得注意的是，由激光二极管测量光源330和侦测器340构成至少一激光光源检测系统，与激光二极管阵列同步生产及同步检查。虽然本发明实施例是以穿透式的 激光光源检测系统为例，即激光二极管测量光源330和侦测器340分别位于加工工件320 的不同侧，然而应了解的是，亦可选择反射式的激光光源检测系统，将激光二极管测量光源 330和侦测器340设置于加工工件320的同一侧。图4A和4B是显示根据本发明另一实施例的激光二极管阵列的架构示意图。请参 阅图4A，所述激光二极管阵列400a可包括多个激光二极管420a所构成的二维的阵列(例 如方阵或矩阵)固定于固定架410a上。另择一地，请参阅图4B，激光二极管阵列400b可包 括多个激光二极管420b所构成的二维的阵列(例如菱形方阵或菱形矩阵)固定于固定架 410b上。或者，利用一旋转控制装置控制图4A的激光二极管阵列400a的旋转角度以控制 相邻激光二极管之间的间距。图5A和5B是显示根据本发明实施例的加工工件结构示意图。用于激光二极管 阵列制造微图样的加工工件包括第二材料层520设置于第一材料层510之上。第一材料 层510可为一欲微图样的膜材。在另一实施例中，第二材料层520可为激光吸收膜，例如 可吸收激光的黑色PET膜。第二材料层520是以胶或静电贴附于第一材料层510上。或 者，该第二材料层520为一直接形成于第一材料层510上的含染料色剂层。利用激光二极 管(laser diode)所提供功率(power)产生红外(IR)光，直接照射在第一材料层510上的 第二材料层520 (例如黑色保护膜或者激光吸收层)，以形成有序的且具不同相差的微图样 515A、515B(如图5B所示)，最后移除或揭下第一材料层510上的第二材料层520。在进行激光二极管阵列制造微图样的过程时，各个激光可固定于一测试机械臂 上，用以测试激光二极管(testing robot of laser diode)。在欲微图样膜的路径上， 利用精密轴承马达将欲微图样膜进行驱动，并利用激光二极管(laserdiode)所提供功率 (power)产生红外(IR)光，直接照射在欲制造微图样的膜上的黑色保护膜(或者激光吸收 层)。由于所使用的黑色保护膜(或激光吸收层)具有耐高温、不反射光源、及不易让光穿 透的特性，使得激光二极管所发射的光在极短时间被转成热能，进而利用此热能来形成微 图样于膜上。应了解的是，利用所述激光二极管阵列(laser diode array)加工微图样膜 的制造方法与装置，配合精密轴承马达，将欲微图样的膜材进行驱动的速度控制，可构成快 速生产的激光二极管阵列设备。再者，可将激光二极管阵列设计成扫描(scan)各种不同间 距(Pitch)的线条图案。在另一实施例中，利用黑色保护膜(或例如激光吸收层，其需涂布 (coating)后再去除)，在激光二极管加工制造后撕去即可(亦即，可充分利用原来保护膜 无用的特性)。在另一实施例中，通过使用激光二极管阵列(如图3A、3B所示)的轻小易排列生 产的特性，能快速制造微图样的膜材，上述特性在大尺寸微图样制造的膜材就显得非常重 要。其主要原理是让激光二极管所发出红外光直接透过凸透镜，聚焦在欲制造微图的膜材 上的黑色保护膜(或激光吸收层)。值得注意的是，此黑色保护膜具有耐高温、不易透光、 及不易光反射的材料特性。因此，由激光二极管所发出光源能轻易被黑色保护膜吸收而转 换成热源，由于黑色保护膜平贴在欲制造微图样的膜材表面上，是为了保护膜材避免刮伤 及损害，因此当黑色保护膜吸收红外光而产生温度(例如超过65°C时)，则此和黑色保护膜 (吸收层)相贴合的欲制造微图样的膜材，因黑色保护膜(或激光吸收层)热源传导的影响 使欲制造微图样的膜材受热而产生线条图案(例如微位相差变化(retardation))。因此，黑色保护膜一来可当欲微图样膜材的保护膜使用，二来可当吸收层将激光二极管的光吸收 转变成热源来制造微图样膜材。当激光二极管加工黑色保护膜而产生有图样或位相差变化 的微图样膜材后，只要撕去黑色保护膜即可。在另一实施例中，如果使用激光吸收层的方 式，则可先将激光吸收层涂布在欲微图样的膜材(retarder)上，待激光加工后，再去除激 光吸收层。由此，则微图样膜材可快速制造而获得。再者，在另一实施例中，其基本构想为将一激光二极管(或激光二极管阵列)架设 在用于此激光二极管的测试臂(testing robot of laser diode)的欲微图样膜材路径上， 利用精密轴承马达将欲微图样膜材进行驱动，并利用激光二极管所提供功率产生红外光， 直接照射在欲微图样膜材上的黑色保护膜(或激光吸收层)。因为使用的黑色保护膜(或 激光吸收层)具有耐高温、不反射光源、及不易让光穿透的特性，因此能将激光发射的光在 极短时间内转成热，进而利用此热源来形成微图样于膜材上。因此，利用各种不同的激光二极管阵列的排列方式(例如将激光二极管阵列设计 成可扫描各种不同的间距线条图案)，即可一次处理多条图样(pattern)，配合研发的黑色 保护膜(例如激光吸收层)将光转变成热源，让黑色保护膜(激光吸收层)的热源，影响 下一层的膜材而产生结构或位相差变化，亦即用体积小的激光二极管阵列所发射的光间接 (被黑色保护膜或激光吸收层所接收)产生热，利用此热源来快速制造微图样膜材，当激光 二极管所发射的光照射黑色保护膜(或激光吸收层)完毕后可撕掉黑色保护膜(或利用激 光吸收层的方式，则需先涂布在欲加工的膜上，待激光加工后再去除激光吸收层)，则可获 得微图样于膜材上，具有快速制造及生产成本低的制造优势。在另一实施例中，利用激光二极管阵列(例如图3A、3B所示在制造微图样的设 备)，通过激光二极管阵列(laser diode array)体积小及成本低的特性(例如激光二极 管的最大输出功率可为3W，波长可为808nm)，配合激光二极管控制器(电流控制范围可为 0至士4A)用在微位相差膜的制造应用，可解决传统C02激光体积大、成本高、应用于制造微 位相差膜速度慢的问题。再者，相邻的激光二极管之间的间距(pitch)为可调整方式，用来 制造各种不同间距(Pitch)的线条图案。另外，此激光二极管阵列(laser diode array) 亦可旋转及倾斜排列，达到不同间距(Pitch)的扫描(scan)方式(如图4A、4B所示)，在大 尺寸微图样加工的膜材应用是很具潜力的技术之一。本发明虽以各种实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何所属技 术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因 此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。
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权利要求
一种激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，包括一激光二极管阵列具有至少一个激光二极管；其中各激光二极管所发出的光透过一透镜聚焦在位于一第一材料层上的一第二材料层。
2.根据权利要求1所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该第二材 料层是以胶或静电贴附于该第一材料层上。
3.根据权利要求1所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该第二材 料层为激光吸收膜。
4.根据权利要求1所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该第二材 料层为黑色激光吸收膜。
5.根据权利要求1所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该第二材 料层为一直接形成于该第一材料层上的含染料色剂层。
6.根据权利要求1所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该第一材 料层为一欲微图样的膜材。
7.根据权利要求1所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该第一材 料层为一位相差膜。
8.根据权利要求1所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该各激光 二极管所发出的光波长位于近红外及可见光范围。
9.一种激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，包括一激光二极管阵列具有至少一个激光二极管，其中各激光二极管所发出的光透过一透 镜聚焦在位于一第一材料层上的一第二材料层；至少一轴驱动，以驱动第一材料层及第二材料层的移动；以及一调整装置，以调整各激光二极管之间的间距。
10.根据权利要求9所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该驱动轴 是用以调整第一及第二材料层的移动速度快慢方式。
11.根据权利要求9所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，还包括一 额外的调整装置，以调整或移动各透镜和各激光二极管的相对距离。
12.根据权利要求11所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，该额外 的调整装置是通过X、Y、Z三轴调整移动方式控制各透镜和各激光二极管的相对距离。
13.根据权利要求9所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，还包括一 额外的调整装置，以调整或移动各透镜和该第一材料层的相对距离。
14.根据权利要求9所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，各透镜和 各激光二极管为同轴同中心对正排列。
15.根据权利要求9所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，相邻的激 光二极管之间的距离是通过该调整装置调整。
16.根据权利要求9所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，整体的激 光二极管阵列是通过该调整装置旋转或倾斜。
17.根据权利要求9所述的激光二极管阵列制造微图样的设备，其特征在于，还包括至 少一激光光源检测系统，与该激光二极管阵列同步生产及同步检查。
18.—种微图样的制造方法，其特征在于，包括提供一激光二极管阵列制造设备，该激光二极管阵列具有至少一个激光二极管； 将其中各激光二极管所发出的光透过一透镜聚焦在位于一第一材料层上的一第二材 料层，以形成微图样于该第一材料层上。
19.根据权利要求18所述的微图样的制造方法，其特征在于，该第二材料层是以胶或 静电贴附于该第一材料上。
20.根据权利要求18所述的微图样的制造方法，其特征在于，该第二材料层为激光吸 收膜。
21.根据权利要求18所述的微图样的制造方法，其特征在于，该第二材料层为黑色激 光吸收膜。
22.根据权利要求18所述的微图样的制造方法，其特征在于，该第二材料层为一直接 形成于该第一材料上的含染料色剂层。
23.根据权利要求18所述的微图样的制造方法，其特征在于，该第一材料层为一欲微 图样的膜材。
24.根据权利要求18所述的微图样的制造方法，其特征在于，该第一材料层形成一位相差膜。
25.根据权利要求18所述的微图样的制造方法，其特征在于，该各激光二极管所发出 的光波长位于近红外及可见光范围。
全文摘要
一种使用激光二极管阵列制造微图样的设备及微图样的制造方法。上述激光二极管阵列设备包括一激光二极管阵列具有至少一个激光二极管，其中各激光二极管所发出的光透过一透镜聚焦在一第二材料位于一第一材料上。至少一轴驱动，以驱动第一材料层及第二材料层的移动，以及一调整装置，以调整各激光二极管之间的间距。
文档编号G02B5/30GK101875482SQ20091017055
公开日2010年11月3日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年4月28日
发明者蔡荣源, 陈英棋 申请人:财团法人工业技术研究院