光学系统以及包括该光学系统的激光切割装置的制作方法

1.本文中描述的实施例涉及用于处理贝塞尔光束的光学系统以及包括用于处理贝塞尔光束的光学系统的激光切割装置。更具体地，本文中描述的实施例涉及包括掩模的用于处理贝塞尔光束的光学系统以及包括用于处理贝塞尔光束的光学系统的激光切割装置。


背景技术：

2.显示装置发射光以显示图像。在显示装置制造工艺中使用各种类型的激光束。例如，在显示装置制造工艺中可以使用贝塞尔光束来切割显示装置。贝塞尔光束可以包括具有最大强度的中心瓣以及围绕中心瓣的多个旁瓣。
3.当使用贝塞尔光束切割显示装置时，可以用贝塞尔光束照射显示装置的需要切割的部分。具体地，显示装置的需要切割的该部分可以被中心瓣照射。在此情况下，显示装置的不需要切割的部分(例如，像素)可能会被旁瓣照射，从而损坏显示装置并使显示装置的发光性能劣化。


技术实现要素：

4.实施例提供用于处理贝塞尔光束的光学系统，该光学系统能够去除贝塞尔光束的旁瓣的一部分。
5.实施例提供包括用于处理贝塞尔光束的光学系统的激光切割装置。
6.根据实施例的用于处理贝塞尔光束的光学系统可以包括：将高斯激光束转换为第一贝塞尔光束的光束转换透镜，在光束转换透镜的发射面方向与光束转换透镜间隔开并且被配置为通过折射并聚集第一贝塞尔光束而将第一贝塞尔光束转换为第二贝塞尔光束的光束聚集器，以及位于光束转换透镜与光束聚集器之间并且被配置为遮蔽第一贝塞尔光束的一部分的掩模。
7.在实施例中，掩模可以与第一贝塞尔光束的第一焦深区域的一部分重叠。
8.在实施例中，掩模可以不与第一贝塞尔光束的中心瓣重叠。
9.在实施例中，掩模可以具有其中掩模的厚度从一侧到另一侧减小的楔形形状。
10.在实施例中，掩模可以是光反射掩模。
11.在实施例中，掩模可以是光吸收掩模。
12.在实施例中，掩模可以以光束转换透镜的光轴作为旋转轴进行旋转。
13.在实施例中，光束转换透镜可以是轴棱锥透镜、衍射光学元件和空间光调制器中的一种。
14.在实施例中，光束聚集器可以包括：被配置为通过折射并聚集第一贝塞尔光束而将第一贝塞尔光束转换为环形光束的第一聚焦透镜，以及被配置为通过折射并聚集环形光束而将环形光束转换为第二贝塞尔光束的第二聚焦透镜。
15.在实施例中，第一聚焦透镜的焦点位于第一聚焦透镜与第二聚焦透镜之间。
16.根据实施例的激光切割装置可以包括被配置为产生高斯激光束的光源以及被配
置为转换高斯激光束以利用第二贝塞尔光束照射目标基板的光学系统。光学系统可以包括：被配置为将高斯激光束转换为第一贝塞尔光束的光束转换透镜，在光束转换透镜的发射面方向与光束转换透镜间隔开并且被配置为通过折射并聚集第一贝塞尔光束而将第一贝塞尔光束转换为第二贝塞尔光束的光束聚集器，以及位于光束转换透镜与光束聚集器之间并且被配置为遮蔽第一贝塞尔光束的一部分的掩模。
17.在实施例中，目标基板可以位于第二贝塞尔光束的第二焦深区域中。
18.在实施例中，目标基板可以包括显示区域、围绕显示区域的非显示区域以及围绕非显示区域的外围区域。
19.在实施例中，目标基板的显示区域可以不被第二贝塞尔光束照射。
20.在实施例中，非显示区域与外围区域之间的边界可以被第二贝塞尔光束的中心瓣照射。
21.在实施例中，从第二贝塞尔光束的中心瓣到目标基板的显示区域的距离可以是大约200μm或更小。
22.在实施例中，显示区域和非显示区域中的每个可以具有圆角。
23.在实施例中，掩模可以以光束转换透镜的光轴作为旋转轴进行旋转。
24.在实施例中，目标基板可以包括玻璃。
25.在实施例中，目标基板的厚度可以是大约1mm或更小。
26.根据实施例，当使用贝塞尔光束来切割显示装置时，显示装置中的不需要切割的区域可以不被贝塞尔光束的旁瓣照射。
附图说明
27.包含附图来提供本发明的进一步理解并且附图被并入本说明书中且构成本说明书的一部分，附图图示本发明的示例性的图示实施例并且与描述一起用来解释本发明构思。
28.图1是图示根据本发明的实施例的用于处理贝塞尔光束的光学系统的图。
29.图2是图示图1中所示的光束转换透镜的图。
30.图3是沿图2的线a0截取的截面图。
31.图4是沿图1的线a1截取的截面图。
32.图5是沿图1的线a2截取的截面图。
33.图6是图示图1的光束聚集器的实施例的图。
34.图7是图示根据本发明的实施例的激光切割装置的图。
35.图8是图示图7的目标基板的图。
36.图9是图示图7的目标基板的图。
37.图10是示出第二贝塞尔光束的强度分布的曲线图。
38.图11是放大图10的区域10a的曲线图。
具体实施方式
39.在下文中，将参考附图详细说明本发明构思的实施例。
40.图1是图示根据本发明的实施例的用于处理贝塞尔光束的光学系统的图。
41.参考图1，用于处理贝塞尔光束的光学系统1000可以包括光束转换透镜100、掩模200和光束聚集器300。
42.高斯激光束l1可以进入光束转换透镜100。高斯激光束l1可以是具有高斯强度分布的激光束。例如，高斯激光束l1可以包括准分子激光束、yag激光束、玻璃激光束、yv04激光束、ar激光束等。例如，高斯激光束l1的脉冲持续时间可以是飞秒或皮秒。
43.光束转换透镜100可以将高斯激光束l1转换为第一贝塞尔光束l2。例如，光束转换透镜100可以是轴棱锥透镜、衍射光学元件和空间光调制器中的一种。
44.第一贝塞尔光束l2可以在与光束转换透镜100的发射面邻近的位置处具有第一焦深区域。第一焦深区域可以是其中发生第一贝塞尔光束l2的相长干涉的区域。
45.第一贝塞尔光束l2可以在远离第一焦深区域移动的同时，具有环形光束的形状。在此情况下，随着距第一焦深区域的距离增大，环形光束的直径可以增大。
46.光束聚集器300可以折射并收集(或聚集)第一贝塞尔光束l2。光束聚集器300可以将第一贝塞尔光束l2转换为第二贝塞尔光束l3。
47.第二贝塞尔光束l3可以在与光束聚集器300的发射面间隔开特定距离的位置处具有第二焦深区域。第二焦深区域可以是其中发生第二贝塞尔光束l3的相长干涉的区域。
48.在第二焦深区域中，第二贝塞尔光束l3可以包括中心瓣以及围绕中心瓣的多个旁瓣。在本发明中，第一贝塞尔光束l2的一部分被掩模200遮蔽，并且因此，第二贝塞尔光束l3的多个旁瓣的一部分可以被去除。
49.掩模200可以位于光束转换透镜100与光束聚集器300之间。掩模200可以遮蔽第一贝塞尔光束l2的一部分。掩模200可以具有其中掩模200的厚度从一侧到另一侧减小的楔形形状。在一个实施例中，掩模200可以是光反射掩模。在此情况下，掩模200可以包括铜(cu)、铝(al)等。在另一实施例中，掩模200可以是光吸收掩模。
50.在一个实施例中，掩模200可以以光束转换透镜100的光轴作为旋转轴进行旋转。因此，可以改变第一贝塞尔光束l2的被掩模200遮蔽的部分的位置。
51.图2是图示图1中所示的光束转换透镜的图。图3是沿图2的线a0截取的截面图。
52.参考图2，光束转换透镜100可以将高斯激光束l1转换为第一贝塞尔光束l2。具体地，光束转换透镜100的、高斯激光束l1入射到的入射面可以是平坦面，并且光束转换透镜100的发射面可以具有圆锥形状。高斯激光束l1可以在发射面的顶点方向上折射，以引起相长干涉。因此，高斯激光束l1可以被转换为第一贝塞尔光束l2。
53.第一贝塞尔光束l2可以在与光束转换透镜100的发射面邻近的位置处具有第一焦深区域df1。第一贝塞尔光束l2的相长干涉可以发生在第一焦深区域df1中。由于相长干涉，第一贝塞尔光束l2可以具有比高斯激光束l1大的焦深。
54.参考图3，在第一焦深区域df1中，第一贝塞尔光束l2可以具有中心瓣cl和多个旁瓣sl1至sln。例如，第一贝塞尔光束l2可以包括中心瓣cl、围绕中心瓣cl的第一旁瓣sl1、围绕第一旁瓣sl1的第二旁瓣sl2以及围绕第二旁瓣sl2的第三旁瓣sl3。并且，第一贝塞尔光束l2可以包括距中心瓣cl最远的第n旁瓣sln。多个旁瓣sl1至sln可以具有圆形形状。
55.包含在第一贝塞尔光束l2中的旁瓣的数目没有限制。在一个实施例中，第一贝塞尔光束l2可以包括两个或更多个旁瓣。在另一实施例中，第一贝塞尔光束l2可以进一步包括位于第三旁瓣sl3与第n旁瓣sln之间的第四旁瓣和第五旁瓣。第四旁瓣可以围绕第三旁
瓣sl3，并且第五旁瓣可以围绕第四旁瓣。
56.第一贝塞尔光束l2可以在中心瓣cl中具有最大强度。第一贝塞尔光束l2可能由于中心瓣cl与第一旁瓣sl1之间的相消干涉而消失。第一贝塞尔光束l2的第一旁瓣sl1处的最大强度可以小于第一贝塞尔光束l2的中心瓣cl处的最大强度。第一贝塞尔光束l2可能由于第一旁瓣sl1与第二旁瓣sl2之间的相消干涉而消失。第一贝塞尔光束l2的第二旁瓣sl2处的最大强度可以小于第一旁瓣sl1处的最大强度。第一贝塞尔光束l2可能由于第二旁瓣sl2与第三旁瓣sl3之间的相消干涉而消失。第一贝塞尔光束l2的第三旁瓣sl3处的最大强度可以小于第二旁瓣sl2处的最大强度。
57.图4是沿图1的线a1截取的截面图。
58.参考图4，掩模200可以遮蔽第一贝塞尔光束l2的一部分。具体地，掩模200可以在第一焦深区域df1中与第一贝塞尔光束l2的一部分重叠。在此情况下，掩模200可以不与第一贝塞尔光束l2的中心瓣cl重叠。因此，第一贝塞尔光束l2的中心瓣cl可以不被掩模200遮蔽。
59.掩模200可以在第一焦深区域df1中与第一贝塞尔光束l2的多个旁瓣sl1至sln部分地重叠。例如，掩模200可以遮蔽第二旁瓣sl2的一部分、第三旁瓣sl3的一部分以及第n旁瓣sln的一部分。例如，掩模200可以遮蔽第一旁瓣sl1的一部分。可以适当地选择第一贝塞尔光束l2中的被掩模200遮蔽的区域。
60.第一贝塞尔光束l2的多个旁瓣sl1至sln的一部分可以被掩模200遮蔽。因此，在第二贝塞尔光束l3的第二焦深区域中，第二贝塞尔光束l3的一部分可以被去除。
61.图5是沿图1的线a2截取的截面图。
62.参考图5，图5可以图示第二贝塞尔光束l3在第二贝塞尔光束l3的第二焦深区域中的截面。第二焦深区域可以是其中发生第二贝塞尔光束l3的相长干涉的区域。
63.在第二焦深区域中，第二贝塞尔光束l3可以包括中心瓣cl'以及多个旁瓣sl1'至sln'。如上面参考图4所描述的，包含在第一贝塞尔光束l2中的旁瓣sl1至sln的一部分可以被掩模200遮蔽。因此，包含在第二贝塞尔光束l3中的旁瓣sl1'至sln'的一部分可以具有由假想切割线ctl切割的形状。并且，旁瓣sl1'至sln'中的每个可以具有由假想切割线ctl切割的形状。
64.在一个实施例中，第一旁瓣sl1'可以具有圆形形状，并且第二旁瓣sl2'至第n旁瓣sln'可以具有由假想切割线ctl切割的形状。在另一实施例中，第一旁瓣sl1'和第二旁瓣sl2'可以具有圆形形状，并且第三旁瓣sl3'至第n旁瓣sln'可以具有由假想切割线ctl切割的形状。
65.在本发明的光学系统1000中，掩模200可以遮蔽第一贝塞尔光束l2的一部分，并且因此，包含在第二贝塞尔光束l3中的多个旁瓣sl1'至sln'可以具有由假想切割线ctl切割的形状。换句话说，本发明的光学系统1000可以在第二焦深区域中去除第二贝塞尔光束l3的旁瓣sl1'至sln'的一部分。
66.图6是图示图1的光束聚集器的实施例的图。
67.参考图6，光束聚集器300可以包括第一聚焦透镜310和第二聚焦透镜320。
68.第一聚焦透镜310可以折射并收集第一贝塞尔光束l2。第一聚焦透镜310可以将第一贝塞尔光束l2转换为环形光束lr。环形光束lr可以是具有恒定直径的环形光束。
69.第二聚焦透镜320可以折射并收集环形光束lr。第二聚焦透镜320可以将环形光束lr转换为第二贝塞尔光束l3。第一聚焦透镜310的焦点可以位于第一聚焦透镜310与第二聚焦透镜320之间。
70.图7是图示根据本发明的实施例的激光切割装置的图。
71.参考图7，激光切割装置2000可以包括光源400、光学系统500和目标基板600。光学系统500可以包括光束转换透镜510、掩模520和光束聚集器530。
72.光源400可以包括能够产生高斯激光束l1的任何装置。高斯激光束l1可以是具有高斯强度分布的激光束。例如，高斯激光束l1可以包括准分子激光束、yag激光束、玻璃激光束、yv04激光束、ar激光束等。例如，高斯激光束l1的脉冲持续时间可以是飞秒或皮秒。
73.光束转换透镜510可以将高斯激光束l1转换为第一贝塞尔光束l2。例如，光束转换透镜510可以是轴棱锥透镜、衍射光学元件和空间光调制器中的一种。
74.第一贝塞尔光束l2可以在与光束转换透镜510的发射面邻近的位置处具有第一焦深区域。第一焦深区域可以是其中发生第一贝塞尔光束l2的相长干涉的区域。
75.在第一焦深区域中，第一贝塞尔光束l2可以包括中心瓣(例如，图3中的cl)以及多个旁瓣(例如，图3中的sl1至sln)。中心瓣可以是第一贝塞尔光束l2的强度由于第一贝塞尔光束l2的相长干涉而被最大化的位置。中心瓣可以与光束转换透镜510的光轴重叠。
76.第一贝塞尔光束l2可以在远离第一焦深区域移动的同时，具有环形光束的形状。在此情况下，随着距第一焦深区域的距离增大，环形光束的直径可以增大。
77.光束聚集器530可以折射并收集第一贝塞尔光束l2。光束聚集器530可以将第一贝塞尔光束l2转换为第二贝塞尔光束l3。光束聚集器530可以与参考图6描述的光束聚集器300基本相同。
78.第二贝塞尔光束l3可以在与光束聚集器530的发射面隔开的位置处具有第二焦深区域。第二焦深区域可以是其中发生第二贝塞尔光束l3的相长干涉的区域。
79.在第二焦深区域中，第二贝塞尔光束l3可以包括中心瓣以及围绕中心瓣的多个旁瓣。在本发明中，第一贝塞尔光束l2的一部分被掩模520遮蔽，并且因此，第二贝塞尔光束l3的多个旁瓣的一部分可以被去除。
80.掩模520可以位于光束转换透镜510与光束聚集器530之间。掩模520可以具有其中掩模520的厚度从一侧到另一侧减小的楔形形状。在一个实施例中，掩模520可以是光反射掩模。在此情况下，掩模520可以包括铜(cu)、铝(al)等。在另一实施例中，掩模520可以是光吸收掩模。
81.可以用第二贝塞尔光束l3照射目标基板600。具体地，目标基板600可以与第二贝塞尔光束l3的第二焦深区域重叠。因此，第二贝塞尔光束l3可以切割目标基板600。目标基板600可以包括玻璃。目标基板600的厚度可以是大约1mm或更小。优选地，目标基板600的厚度可以是大约0.5mm。
82.图8是图示图7的目标基板的图。
83.参考图8，目标基板600可以具有显示区域da、非显示区域nda和外围区域sa。
84.在显示区域da中，目标基板600可以具有多个像素pxl。像素pxl可以具有晶体管以及与晶体管电连接的发光层。像素pxl可以接收电信号，并且发射具有与电信号的强度相对应的亮度的光。因此，目标基板600的显示区域da可以显示图像。
85.当像素pxl被第二贝塞尔光束l3的多个旁瓣照射时，像素pxl可能被损坏。因此，像素pxl的发光效率可能降低。
86.非显示区域nda可以围绕显示区域da。在非显示区域nda中，目标基板600可以不包括像素pxl。
87.外围区域sa可以围绕非显示区域nda。外围区域sa可以是未包含在最终显示装置中的区域。换句话说，显示装置可以包括显示区域da和非显示区域nda，并且可以不包括外围区域sa。
88.可以用第二贝塞尔光束l3照射目标基板600。第二贝塞尔光束l3的截面可以与参考图1和图5描述的第二贝塞尔光束l3的截面基本相同。第二贝塞尔光束l3可以具有包括由假想切割线ctl切割的多个旁瓣sl1'和sl2'的形状。图8图示了其中第二贝塞尔光束l3包括两个旁瓣sl1'和sl2'的实施例。但是，包含在第二贝塞尔光束l3中的旁瓣的数目并不限于2。例如，第二贝塞尔光束l3可以包括三个或更多个旁瓣。
89.可以用第二贝塞尔光束l3的中心瓣cl'照射非显示区域nda与外围区域sa之间的边界。因此，第二贝塞尔光束l3可以沿非显示区域nda与外围区域sa之间的边界切割目标基板600。在此情况下，从第二贝塞尔光束l3的中心瓣cl'到目标基板600的显示区域da的距离d1可以为大约200μm或更小。
90.目标基板600的显示区域da可以不被第二贝塞尔光束l3照射。具体地，目标基板600的显示区域da可以不被第二贝塞尔光束l3的旁瓣sl1'和sl2'照射。例如，假想切割线ctl可以与显示区域da和非显示区域nda之间的边界重叠。因此，包含在目标基板600的显示区域da中的多个像素pxl可以不被旁瓣sl1'和sl2'损坏。
91.图9是图示图7的目标基板的图。
92.参考图9，目标基板600可以包括显示区域da、非显示区域nda和外围区域sa。
93.显示区域da可以与参考图8描述的显示区域da基本相同，除了拐角的形状之外。具体地，显示区域da的拐角可以具有圆形形状。
94.非显示区域nda可以与参考图8描述的非显示区域nda基本相同，除了拐角的形状之外。具体地，非显示区域nda的拐角可以具有圆形形状。
95.参考图7和图9，掩模520可以以光束转换透镜510的光轴作为旋转轴进行旋转。因此，可以改变第一贝塞尔光束l2中的被掩模520遮蔽的部分的位置，并且相应地，可以改变假想切割线的位置。具体地，第一假想切割线ctl1可以与第二方向dr2平行。第二假想切割线ctl2可以与第一方向dr1平行。第三假想切割线ctl3可以与第一方向dr1形成大约45度的角，并且同时与第二方向dr2形成大约45度的角。第一至第三假想切割线ctl1、ctl2和ctl3中的每条的位置是示例性的，并且假想切割线可以以第二贝塞尔光束l3的中心瓣cl'为旋转轴自由旋转。
96.在本发明的激光切割装置2000中，即使目标基板600在显示区域da和非显示区域nda中的每个中包括圆角，也可以通过调整假想切割线的位置而使第二贝塞尔光束l3不照射显示区域da。
97.图10是示出第二贝塞尔光束的强度分布的曲线图。图11是放大图10的区域10a的曲线图。在图10和图11中，x轴表示距第二贝塞尔光束的中心的距离，并且y轴表示第二贝塞尔光束的相对强度。
98.参考图10和图11，第一强度分布i1可以表示图7的激光切割装置2000中的第二贝塞尔光束l3的强度分布。例如，第一强度分布i1可以是沿图9的第二贝塞尔光束l3的线i-i'的强度分布。在图10和图11中，第二强度分布i2可以表示当掩模520不存在于图7的激光切割装置2000中时，第二贝塞尔光束l3的强度分布。
99.参考第一强度分布i1和第二强度分布i2，第二贝塞尔光束l3可以在中心瓣中具有最大强度。随着第二贝塞尔光束l3的旁瓣越来越远离第二贝塞尔光束l3的中心瓣，第二贝塞尔光束l3在旁瓣中的最大强度可以减小。
100.参考图11，图11可以是图10的区域10a的放大曲线图。在第一强度分布i1中，在距第二贝塞尔光束l3的中心远于大约65μm的区域中，第二贝塞尔光束l3的强度可以是大约0。相反，在第二强度分布i2中，即使在距第二贝塞尔光束l3的中心远于大约65μm的区域中，第二贝塞尔光束l3的强度也可以大于大约0。
101.在本发明的激光切割装置2000中，掩模520可以遮蔽第一贝塞尔光束l2的一部分，并且因此，第二贝塞尔光束l3的多个旁瓣中的每个可以具有其中该旁瓣的一部分被假想切割线ctl切割的形状。本发明的激光切割装置2000调整假想切割线ctl的位置，使得目标基板600的显示区域da可以不被第二贝塞尔光束l3的多个旁瓣照射。
102.尽管本文已经描述了特定实施例和实现方式，但其他实施例和修改将从该描述中显而易见。因此，本发明构思不限于这样的实施例，而是限于随附权利要求以及如对本领域普通技术人员来说将是显而易见的各种明显修改和等同布置的更广范围。