CN107765513A - 一种用于液晶面板制造的紫外led曝光*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，包括第一合束镜、第一类LED面光源和第二类LED面光源，第一类LED面光源包括第一基板、LED灯珠和与准直透镜，最左侧列的准直透镜和最右侧列的准直透镜之间的其他中间准直透镜与中间LED灯珠中心线重合，最左侧列的任意LED灯珠的中心线向左偏，最右侧列的任意LED灯珠的中心线向右侧偏，最前侧列的任意LED灯珠的中心线向前侧偏，最后侧列的任意LED灯珠的中心线向后侧偏。该紫外LED曝光***采用至少两种波长的紫外LED作为光源，适用于液晶面板制造，不但获得与原汞灯曝光***相当的高强度均匀照明，而且能确保目标面上各个位置的光谱强度更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种紫外LED曝光***，尤其涉及一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***。
背景技术
作为液晶面板制造过程中最为关键的设备之一，传统曝光机多采用单个或多个高压汞灯做为曝光光源，单灯电功率可达16KW以上，寿命4000h，单价数万至数十万元，因此，每台机器用电及更换灯管耗材的使用成本及其昂贵。而且，受《水俣公约》限制，许多国家名列禁止进出***汞类产品。
UVLED近年来发展迅速，作为半导体光源，其寿命可达20000小时以上，紫外线产生效率是高压汞灯的10倍以上，且环保无污染，是替换汞灯的理想光源。
由于市场上汞灯曝光机存量庞大，所以在开发新型LED曝光机的同时，对现有汞灯曝光机进行光源改造亦成为一大需求。然而，为保证与原有汞灯曝光光路及曝光工艺的兼容性，紫外LED在替换使用时还存在一些难点：(1)LED的谱宽非常窄，难以与汞灯的多波段光谱相一致，曝光工艺难以兼容；(2)LED的功率小，要实现汞灯曝光设备等同的功率密度，必须采用大量LED组成面光源，在不改动原有汞灯照明光路的前提下，LED阵列中尤其是边缘处的LED灯珠发出的大角度光线很难进入后续的照明***中，导致功率密度陷入瓶颈，尤其是目标面边缘的光线强度比较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，该紫外LED曝光***采用紫外LED作为光源，不但能适用于液晶面板制造中，而且能够确保目标面的接收的光线强度更加均匀。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，包括第一合束镜、第一类LED面光源和第二类LED面光源，所述第一合束镜设置于目标面的上方且与目标面成45°夹角，所述第一类LED面光源位于第一合束镜的上方，第一类LED面光源发出的光线与第一合束镜的上表面的夹角为45°且穿透第一合束镜，所述第二类LED面光源位于第一合束镜的一侧面，所述第二类LED面光源发出的光线与第一合束镜的下表面的夹角为45°且通过下表面反射，所述第一类LED面光源和第二类LED面光源的结构相同但波段不同，所述第一类LED面光源包括第一基板、左右方向排成列的LED灯珠和与LED灯珠一一对应的若干个准直透镜，每列LED灯珠之间的前后排间距相等；最左侧列的LED灯珠和最右侧列的LED灯珠之间的其他列的中间LED灯珠之间的列间距相等且等于排间距，各准直透镜按照排间距矩形阵列，最左侧列的准直透镜和最右侧列的准直透镜之间的其他中间准直透镜与中间LED灯珠一一对应且中心线重合，最左侧列的LED灯珠和最左侧列的准直透镜一一对应，最左侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的左侧，最右侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的右侧，最前侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的前侧，最后侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的后侧。
作为一种优选的方案，所述最左侧列的任意LED灯珠的中心线与对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ左，最右侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ右，最前侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ前，最后侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ后，Δ左＝Δ右＝Δ前＝Δ后。
作为一种优选的方案，所述Δ左为列间距的十分之一到八分之一之间。
作为一种优选的方案，所述LED曝光***还包括一个第二合束镜和一个第三类LED面光源，第一类LED面光源、第二类LED面光源和第三类LED面光源的发出的光线波段不同，所述第二合束镜与第一合束镜平行且位于其下方，所述目标面处于第二合束镜的下方，所述第三类LED面光源位于第二合束镜的一侧，所述第三类LED面光源发出的光线与第二合束镜的下表面的夹角为45°且通过下表面反射，所述第一类LED面光源发出的光线贯穿第一合束镜和第二合束镜的上表面后照射在目标面上；所述第二类LED发出的光线经第一合束镜的下表面反射后再贯穿第二合束镜的上表面后照射在目标面上，所述第三类LED发出的光线经过第二合束镜的下表面后照射在目标面上。
作为一种优选的方案，所述第三类LED面光源的结构和第二类LED面光源的结构相同。
作为一种优选的方案，所述准直透镜包括LED灯珠的第一方形透镜本体和第二方形透镜本体，所述第一方形透镜本体和第二方形透镜本体的中心线重合，所述第一方形透镜本体相比第二方形透镜本体更靠近LED灯珠，所述第一方形透镜的出光面为圆弧面，所述第二方形透镜的出光面为二次曲面，且第一方形透镜的出光面的曲率大于所述第二方形透镜的出光面的曲率。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：1、由于紫外LED曝光***，包括第一合束镜、第一类LED面光源和第二类LED面光源，所述第一合束镜设置于目标面的上方且与目标面成45°夹角，所述第一类LED面光源位于第一合束镜的上方，第一类LED面光源发出的光线与第一合束镜的上表面的夹角为45°且穿透第一合束镜，所述第二类LED面光源位于第一合束镜的一侧面，所述第二类LED面光源发出的光线与第一合束镜的下表面的夹角为45°且通过下表面反射，这样，利用两种不同波段的LED面光源尽可能的和汞灯的多波段光谱相接近，可实现曝光工艺兼容，实现了紫外LED光源应用与液晶面板的制造中；2、第一类LED面光源和第二类LED面光源的结构相同，处于边缘的LED灯珠和准直透镜的中心线发生错位，这样，边缘的LED灯珠发出的光线通过准直透镜后整体偏向目标面，这样边缘的LED灯珠中心线处的光线照射在目标面边缘，这样目标面的中部和边缘的光照强度相差不大，整体均匀度更好。
又由于所述最左侧列的任意LED灯珠的中心线与对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ左，最右侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ右，最前侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ前，最后侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ后，Δ左＝Δ右＝Δ前＝Δ后，这样，整个LED面光源的边缘的LED灯珠布置情况一致，目标面边缘的光照强度更均匀。
又由于所述LED曝光***还包括一个第二合束镜和一个第三类LED面光源，第一类LED面光源、第二类LED面光源和第三类LED面光源的发出的光线波段不同，所述第二合束镜与第一合束镜平行且位于其下方，所述目标面处于第二合束镜的下方，所述第三类LED面光源位于第二合束镜的一侧，所述第三类LED面光源发出的光线与第二合束镜的下表面的夹角为45°且通过下表面反射，所述第一类LED面光源发出的光线贯穿第一合束镜和第二合束镜的上表面后照射在目标面上；所述第二类LED发出的光线经第一合束镜的下表面反射后再贯穿第二合束镜的上表面后照射在目标面上，所述第三类LED面光源发出的光线经过第二合束镜的下表面后照射在目标面上，因此，通过两个合束镜可增加LED面光源的波段，使三种波段的光线合束后照射在目标面上，实现LED光谱与汞灯光谱的一致性，满足光源改造前后曝光工艺的兼容性，同时相比现有多波长LED混合拼接模式，该方案能突破光学扩展量的限制，输出更高的功率密度，并实现更好的光谱均匀性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1的第一类LED面光源的局部放大示意图；
图3是本发明实施例1的结构示意图；
附图中：1、第一类LED面光源；11、第一基板；12、最右侧列的LED灯珠；13、中间LED灯珠；14、第一方形透镜本体；15、第二方形透镜本体；2、第二类LED面光源；3、第一合束镜；4、目标面；5、第三类LED面光源；6、第二合束镜。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，包括第一合束镜3、第一类LED面光源1和第二类LED面光源2，所述第一合束镜3设置于目标面4的上方且与目标面4成45°夹角，所述第一类LED面光源1位于第一合束镜3的上方，第一类LED面光源1发出的光线与第一合束镜3的上表面的夹角为45°且穿透第一合束镜3，所述第二类LED面光源2位于第一合束镜3的一侧面，所述第二类LED面光源2发出的光线与第一合束镜3的下表面的夹角为45°且通过下表面反射，所述第一类LED面光源1和第二类LED面光源2的结构相同但波段不同，合束镜是目前常用的一种光学镜片，
通过两面镀膜从而实现对不同波段的光线进行反射和投射，其中，本实施例中，第一类LED面光源1的波段为365nm，第二类LED面光源2的波段为396nm，那么，第一合束镜3的上表面可以透射小于等于365nm的波段，而发射面可以反射大于等于395那么的波段。本实施例可以选用深圳市赓旭光电科技有限公司生产的合束镜。
所述第一类LED面光源1包括第一基板11、左右方向排成列的LED灯珠和与LED灯珠一一对应的若干个准直透镜，每列LED灯珠之间的前后排间距相等；最左侧列的LED灯珠和最右侧列的LED灯珠12之间的其他列的中间LED灯珠13之间的列间距相等且等于排间距，各准直透镜按照排间距矩形阵列，最左侧列的准直透镜和最右侧列的准直透镜之间的其他中间准直透镜与中间LED灯珠13一一对应且中心线重合，最左侧列的LED灯珠和最左侧列的准直透镜一一对应，最左侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的左侧，最右侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的右侧，最前侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的前侧，最后侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的后侧。
本实施例中，所述最左侧列的任意LED灯珠的中心线与对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ左，最右侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ右，最前侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ前，最后侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ后，Δ左＝Δ右＝Δ前＝Δ后。所述Δ左为列间距的十分之一到八分之一之间。
所述准直透镜包括LED灯珠的第一方形透镜本体14和第二方形透镜本体15，所述第一方形透镜本体14和第二方形透镜本体15的中心线重合，所述第一方形透镜本体14相比第二方形透镜本体15更靠近LED灯珠，所述第一方形透镜的出光面为圆弧面，所述第二方形透镜的出光面为二次曲面，且第一方形透镜的出光面的曲率大于所述第二方形透镜的出光面的曲率。
如图2所示，以最右侧列的LED灯珠12为例，最右侧列的LED灯珠12相对于对应的准直透镜偏向右侧，此时图2中的光线路线可以得知，当最右侧列的LED灯珠12相对于对应的准直透镜偏向右侧时，其中心线的强度较高的光线会经过准直透镜而偏向左侧，这样，使目标面4边缘的光照强度和其他部位的光照强度更加均匀。同理，最左侧的LED灯珠偏向左侧，中心线附近的光线则向右偏，最前侧的LED灯珠偏向前侧，中心线附近的光线则向后偏，最后侧的LED灯珠偏向后侧，中心线附近的光线则向前偏。
实施例2
本实施例中的在实施例1的基础上增加了新的结构，所述LED曝光***还包括一个第二合束镜6和一个第三类LED面光源5，第三类LED面光源5的波段为435nm，第二合束镜6透小于395nm光、反射大于435nm的光。第一类LED面光源1、第二类LED面光源2和第三类LED面光源5的发出的光线波段不同，所述第二合束镜6与第一合束镜3平行且位于其下方，所述目标面4处于第二合束镜6的下方，所述第三类LED面光源5位于第二合束镜6的一侧，所述第三类LED面光源5发出的光线与第二合束镜6的下表面的夹角为45°且通过下表面反射，所述第一类LED面光源1发出的光线贯穿第一合束镜3和第二合束镜6的上表面后照射在目标面4上；所述第二类LED发出的光线经第一合束镜3的下表面反射后再贯穿第二合束镜6的上表面后照射在目标面4上，所述第三类LED发出的光线经过第二合束镜6的下表面后照射在目标面4上。
所述第三类LED面光源5的结构和第二类LED面光源2的结构相同。
本发明的紫外LED曝光***采用双波长或多波长合束方式，实现LED光谱与汞灯光谱的一致性，满足光源改造前后曝光工艺的兼容性，同时相比现有多波长LED混合拼接模式，该方案能突破光学扩展量的限制，输出更高的功率密度，并实现更好的光谱均匀性；另外通过偏移LED灯珠，使得光源中心与准直透镜中心有偏移，从而导致准直光束中心角度发生偏移，对于排列在边缘的LED灯珠，能光强分布最大化，提升整体LED面光源的能量利用效率，提高均匀性。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，其特征在于：包括第一合束镜、第一类LED面光源和第二类LED面光源，所述第一合束镜设置于目标面的上方且与目标面成45°夹角，所述第一类LED面光源位于第一合束镜的上方，第一类LED面光源发出的光线与第一合束镜的上表面的夹角为45°且穿透第一合束镜，所述第二类LED面光源位于第一合束镜的一侧面，所述第二类LED面光源发出的光线与第一合束镜的下表面的夹角为45°且通过下表面反射，所述第一类LED面光源和第二类LED面光源的结构相同但波段不同，所述第一类LED面光源包括第一基板、左右方向排成列的LED灯珠和与LED灯珠一一对应的若干个准直透镜，每列LED灯珠之间的前后排间距相等；最左侧列的LED灯珠和最右侧列的LED灯珠之间的其他列的中间LED灯珠之间的列间距相等且等于排间距，各准直透镜按照排间距矩形阵列，最左侧列的准直透镜和最右侧列的准直透镜之间的其他中间准直透镜与中间LED灯珠一一对应且中心线重合，最左侧列的LED灯珠和最左侧列的准直透镜一一对应，最左侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的左侧，最右侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的右侧，最前侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的前侧，最后侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线的后侧。
2.如权利要求1所述的一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，其特征在于：所述最左侧列的任意LED灯珠的中心线与对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ左，最右侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ右，最前侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ前，最后侧列的任意LED灯珠的中心线位于对应的准直透镜中心线之间的间距为Δ后，Δ左＝Δ右＝Δ前＝Δ后。
3.如权利要求2所述的一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，其特征在于：所述Δ左为列间距的十分之一到八分之一之间。
4.如权利要求3所述的一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，其特征在于：所述LED曝光***还包括一个第二合束镜和一个第三类LED面光源，第一类LED面光源、第二类LED面光源和第三类LED面光源的发出的光线波段不同，所述第二合束镜与第一合束镜平行且位于其下方，所述目标面处于第二合束镜的下方，所述第三类LED面光源位于第二合束镜的一侧，所述第三类LED面光源发出的光线与第二合束镜的下表面的夹角为45°且通过下表面反射，所述第一类LED面光源发出的光线贯穿第一合束镜和第二合束镜的上表面后照射在目标面上；所述第二类LED发出的光线经第一合束镜的下表面反射后再贯穿第二合束镜的上表面后照射在目标面上，所述第三类LED发出的光线经过第二合束镜的下表面后照射在目标面上。
5.如权利要求4所述的一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，其特征在于：所述第三类LED面光源的结构和第二类LED面光源的结构相同。
6.如权利要求1至5任一项所述的一种用于液晶面板制造的紫外LED曝光***，其特征在于：所述准直透镜包括LED灯珠的第一方形透镜本体和第二方形透镜本体，所述第一方形透镜本体和第二方形透镜本体的中心线重合，所述第一方形透镜本体相比第二方形透镜本体更靠近LED灯珠，所述第一方形透镜的出光面为圆弧面，所述第二方形透镜的出光面为二次曲面，且第一方形透镜的出光面的曲率大于所述第二方形透镜的出光面的曲率。
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