一种激光封装设备的垂向控制装置及方法与流程

本发明涉及激光封装设备领域，尤其涉及一种激光封装设备的垂向控制装置及方法。
背景技术：
：近年来，随着平板显示技术的不断进步与完善，激光封装所使用的玻璃基板也朝着大尺寸方向发展。玻璃基板存在整体楔形和局部面形，基板尺寸增大后，基板整体倾斜和局部面形可能导致封装场边缘离焦；对使用非远心结构透镜的激光封装设备，还存在垂向对水平向的串扰现象，即垂向的离焦导致激光光束在水平向发生平移，严重影响激光封装质量。传统的激光封装设备和方法，如2013年12月25日公开的，申请公布号为CN103465471A的中国专利申请，其中就缺少垂向控制装置和方法，当基板尺寸变大后，用传统的激光封装设备进行封装，就可能存在边缘离焦、封装质量不满足要求，同时封装效率(Throughout)较低的问题。技术实现要素：本发明提供一种激光封装设备的垂向控制装置及方法，以提高大尺寸玻璃基板的封装效率，消除垂向对水平向的串扰，保证封装质量。为解决上述技术问题，本发明提供一种激光封装设备的垂向控制装置，包括：激光光源，用于发射激光光源；多个扫描振镜，用于接收上述激光光源，并形成用于对基底进行激光退火的光斑；基板台，用于承载上述基底，所述扫描振镜或/和所述基板台根据测量所述光斑的参数，包括光斑能量和形状，进行垂向距离调整。具体地，所述激光封装设备的垂向控制装置，包括：大理石底座，固定于所述大理石底座上的基板台和用于测量激光束光斑大小和光强的轮廓仪，放置于所 述基板台上的玻璃基板，所述基板台内安装有垂向运动执行器，驱动所述基板台沿垂向运动；龙门架，所述龙门架通过龙门架导轨安装于所述大理石底座上，且所述龙门架能够在龙门架导轨上沿水平方向运动；用于发射激光束的激光器，固定于所述龙门架上的多个扫描振镜，所述激光器发射的激光束，经过所述扫描振镜照射到所述玻璃基板或所述轮廓仪上；每个所述扫描振镜侧面均安装有一个非接触式高度测量传感器，用于测量所述非接触式高度测量传感器零位与所述玻璃基板之间的距离，或非接触式高度测量传感器零位与所述轮廓仪之间的距离；所述基板台上还设有基板台高度测量传感器，用于测量所述玻璃基板与所述大理石底座之间的距离。较佳地，所述扫描振镜内设有可动镜片，在垂向微调所述扫描振镜的焦点。较佳地，所述龙门架的数量为一个，所述多个扫描振镜在所述龙门架上，沿水平面上垂直于所述扫描振镜的扫描方向布置。较佳地，所述龙门架的数量为多个，所述多个龙门架沿所述扫描振镜的扫描方向布置。较佳地，所述非接触式高度测量传感器采用色差传感器、位移传感器或调焦调平传感器。较佳地，所述基板台高度测量传感器采用光栅尺、线性可变压动变压器或干涉仪。本发明还提供了一种激光封装设备的垂向控制方法，应用于如上所述的垂向控制装置中，包括如下步骤：S1：当所述扫描振镜照射在轮廓仪上的激光束光斑光强最大时，所述非接触式高度测量传感器测量轮廓仪的高度，标定最佳焦点，记为ZBF；S2：当所述扫描振镜照射在轮廓仪上的激光束光斑光强最大时，所述基板台高度测量传感器测量所述玻璃基板与大理石底座之间的高度，标定基板台参考高度，记为ZpsBFref；S3：对所述玻璃基板上所有封装场进行分组，并按分组算法确定各封装组的中心；S4：所述非接触式高度测量传感器测量各封装组中心高度，记为Zmes_i；S5：由逐场测量逐组调焦模型计算扫描封装过程中，所述基板台高度设定值ZS和各扫描振镜的垂向调整量Δzi；S6：所述基板台和扫描振镜联合调整，使各扫描振镜最佳焦点位于所述玻璃基板上。较佳地，步骤S3中，对封装场进行分组的步骤如下：S31：分列，从所有未分列未分组的封装场的左下顶点x坐标中，筛选最小的xmin，第一列的左边界点xleft和右边界点xright计算公式如式(1)所示：xleft=xminxright=xmin+lwidow...(1)]]>其中，lwidow为分组窗的宽度；S32：从所有未分列未分组的封装场中，由封装场左下顶点x坐标(x∈[xleft,xright])确定属于第一列的所有封装场；S33：从第一列所有封装场左下顶点y坐标中筛选最小的ymin，确定该列第一个分组窗左下顶点坐标，如式(2)所示：x1st=xminy1st=ymin...(2)]]>S34：由式(3)计算分组窗y坐标的下边界和上边界：ydown=yminyup=ymin+lwidow...(3)]]>S35：确定第一个分组窗的中心坐标(xcenter,ycenter)，如式(4)所示：xcenter=xleft+lwindow/2ycenter=ydown+lwindow/2...(4)]]>S36：从第一列所有封装场中，由封装场左下顶点y坐标(y∈[ydown,yup])确定属于第一个分组窗的所有封装场；S37：判断该列内是否还有待分组的封装场，若有，则更新分组窗左下顶点y 坐标为同列待分组封装场左下顶点坐标y最小值ymin，循环判断；S38：完成该列封装场分组，更新分组窗左下顶点x坐标xmin，跳转至步骤S31。较佳地，步骤S5中，确定所述基板台高度设定值ZS的步骤如下：S51：对并行测量的同一行封装组中心高度做直线拟合，满足式(5)：Zl=Ryl·xmes_1=Zmes_1Zl-Ryl·xmes_2=Zmes_2Zl-Ryl·xmes_3=Zmes_3...(5)]]>式(5)具有冗余度，由式(5)可求得拟合直线的Zl和Ryl；S52：垂向调整基板台倾斜Ry，补偿式(5)计算的玻璃基板局部倾斜Ryl；S53：计算目标点的高度值Zaim，设目标点水平X坐标为xaim，则目标点高度由式(6)可得：Zaim＝Zl-Ryl·xaim...............................(6)S54：计算基板台垂向高度设定值ZS，如式(7)所示：ZS＝ZpsBFref+(ZBF-Zaim)...............................(7)。较佳地，步骤S5中，所述各扫描振镜的垂向调整量Δzi如式(8)所示：Δzi＝Zl-Ryl·xmes_i-Zmes_i...............................(8)。与现有技术相比，本发明提供的激光封装设备的垂向控制装置及方法具有如下优点：1.多个扫描振镜并行扫描封装，且共用一个轮廓仪，标定各扫描振镜的参考高度，提高了产率，同时可以节约成本，节省占地面积；2.扫描振镜内设有可动镜片，可动镜片与基板台联合进行垂向调节，补偿大尺寸基板面形，补偿调整范围大，可靠性高；3.对封装场进行分组，控制多个扫描振镜同时沿封装组的中心移动，而不是沿封装场的中心运动，从而减少垂向移动次数和距离，进一步提高产率。附图说明图1为本发明实施例一的激光封装设备的垂向控制装置结构示意图；图2为本发明中分组方法的流程示意图；图3为分组前的封装场中心示意图；图4为现有的激光封装设备中单扫描振镜的扫描路径示意图；图5为本发明分组后封装组中心示意图；图6为本发明实施例一中的多个扫描振镜的扫描路径示意图；图7为本发明实施例一中的基板台高度调整示意图；图8为本发明实施例二的激光封装设备的垂向控制装置结构示意图；图9为本发明实施例二中的多个扫描振镜的扫描路径示意图。图1-7中：1-激光器、2-非接触式高度测量传感器、3-轮廓仪、4-扫描振镜、5-基板台高度测量传感器、6-垂向运动执行器、7-玻璃基板、8-龙门架、9-龙门架导轨、10-基板台、11-大理石底座、12-分组窗；图8-9中：24-扫描振镜、28A-第一龙门架、28B-第二龙门架。具体实施方式为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例一本发明提供的一种激光封装设备的垂向控制装置，如图1所示，包括：大理石底座11，固定于所述大理石底座11上的基板台10和用于测量激光束光斑大小和光强的轮廓仪3，放置于所述基板台10上的玻璃基板7，所述基板台10内安装有垂向运动执行器6，驱动所述基板台10沿垂向(Z向)运动；龙门架8，所述龙门架8通过龙门架导轨9安装于所述大理石底座11上，且所述龙门架8能够在龙门架导轨9上沿水平方向(X向和Y向)运动；用于发射激光束的激光器1，固定于所述龙门架8上的多个扫描振镜4，所述激光器1发射的激光束，经过所述扫描振镜4照射到所述玻璃基板7或所述轮廓仪3上；每个所述扫描振镜4侧面均安装有一个非接触式高度测量传感器2，用于测量所述非接触式高度测量传感器2零位(定义为水平向零位)与所述玻璃基板7 之间的距离，或非接触式高度测量传感器2零位与所述轮廓仪3之间的距离；所述基板台10上还设有基板台高度测量传感器5，用于测量所述玻璃基板7与所述大理石底座11之间的距离。本发明中，龙门架8承载扫描振镜4沿龙门架导轨9在水平方向上运动，基板台10承载玻璃基板7垂向运动，从而实现激光封装。而利用多个扫描振镜4并行扫描封装，提高了封装的产率和质量，且多个扫描振镜4共用一个轮廓仪3，标定各扫描振镜4的参考高度，解决了大尺寸基板封装的垂向控制问题，且节约成本，节省占地面积。较佳地，所述扫描振镜4内设有可动镜片(图中未示出)，在垂向微调所述扫描振镜4的焦点，使得扫描振镜4可以驱动激光束按照预定轨迹扫描，具有3自由度(x，y，Δz)。较佳地，请继续参考图1，本实施例中，所述龙门架8的数量为一个，所述多个扫描振镜4在所述龙门架8上，沿水平面上垂直于所述扫描振镜4的扫描方向(图1中X方向)布置，当龙门架8沿扫描方向(Y向)运动时，龙门架8上的多个扫描振镜4并行进行扫描，提高封装效率。较佳地，所述非接触式高度测量传感器2采用色差传感器、位移传感器或调焦调平传感器，具体地，所述非接触式高度测量传感器2能够在不接触被测物体的前提下，返回被测物体上某一测量面至少Z方向的数值，能够测量玻璃板7相对非接触式高度测量传感器2零位的高度值，和轮廓仪3上表面的高度值。较佳地，所述基板台高度测量传感器5采用光栅尺、线性可变压动变压器或干涉仪，具体地，所述基板台高度测量传感器5能够测量玻璃基板7相对于大理石底座11的高度值，且与所述垂向运动执行器6实现闭环控制来移动基板台10，从而使扫描振镜4的最佳焦点位于玻璃基板7上。本发明还提供了一种激光封装设备的垂向控制方法，应用于如上所述的垂向控制装置中，请继续参考图1和图7，包括如下步骤：S1：当所述扫描振镜4照射在轮廓仪3上的激光束光斑光强最大时，所述非接触式高度测量传感器2测量轮廓仪3的高度，离线标定最佳焦点，记为ZBF；S2：当所述扫描振镜4照射在轮廓仪3上的激光束光斑光强最大时，所述基板台高度测量传感器5测量所述玻璃基板7与大理石底座11之间的高度，离线 标定基板台参考高度，记为ZpsBFref；S3：对所述玻璃基板7上所有封装场进行分组，并按分组算法确定各封装组的中心；S4：所述非接触式高度测量传感器2测量各封装组中心高度，记为Zmes_i；S5：由逐场测量逐组调焦模型计算扫描封装过程中，所述基板台高度设定值ZS和各扫描振镜4的垂向调整量Δzi；S6：所述基板台10和扫描振镜4联合调整，使各扫描振镜4最佳焦点位于所述玻璃基板7上。较佳地，请重点参考图2，步骤S3中，对封装场进行分组的步骤如下：S31：分列，从所有未分列未分组的封装场的左下顶点x坐标中，筛选最小的xmin，第一列的左边界点xleft和右边界点xright计算公式如式(1)所示：xleft=xminxright=xmin+lwidow...(1)]]>其中，lwidow为分组窗12的宽度；S32：从所有未分列未分组的封装场中，由封装场左下顶点x坐标(x∈[xleft,xright])确定属于第一列的所有封装场；S33：从第一列所有封装场左下顶点y坐标中筛选最小的ymin，确定该列第一个分组窗12左下顶点坐标，如式(2)所示：x1st=xminy1st=ymin...(2)]]>S34：由式(3)计算分组窗12的y坐标的下边界和上边界：ydown=yminyup=ymin+lwidow...(3)]]>S35：确定第一个分组窗12的中心坐标(xcenter,ycenter)，如式(4)所示：xcenter=xleft+lwindow/2ycenter=ydown+lwindow/2...(4)]]>S36：从第一列所有封装场中，由封装场左下顶点y坐标(y∈[ydown,yup])确定属于第一个分组窗12的所有封装场；S37：判断该列内是否还有待分组的封装场，若有，则更新分组窗12左下顶点y坐标为同列待分组封装场左下顶点坐标y最小值ymin，循环判断；S38：完成该列封装场分组，更新分组窗12左下顶点x坐标xmin，跳转至步骤S31。本发明依据封装场顶点坐标和分组窗12的尺寸进行逻辑划分，在一个封装组中包含若干物理封装场，由图5与图3对比可知，分组后的多个扫描振镜4同时沿封装组的中心移动，而不是沿封装场的中心运动，从而减少垂向移动次数和距离，进一步提高产率。较佳地，步骤S5中，确定所述基板台高度设定值ZS的步骤如下：S51：对并行测量的同一行封装组中心高度做直线拟合，满足式(5)：Zl=Ryl·xmes_1=Zmes_1Zl-Ryl·xmes_2=Zmes_2Zl-Ryl·xmes_3=Zmes_3...(5)]]>式(5)具有冗余度，由式(5)可求得拟合直线的Zl和Ryl；S52：垂向调整基板台倾斜Ry，补偿式(5)计算的玻璃基板局部倾斜Ryl；S53：计算目标点的高度值Zaim，设目标点水平X坐标为xaim，则目标点高度由式(6)可得：Zaim＝Zl-Ryl·xaim...............................(6)S54：计算基板台垂向高度设定值ZS，如式(7)所示：ZS＝ZpsBFref+(ZBF-Zaim)...............................(7)，将玻璃基板7整体调整到扫描振镜4的焦深范围以内。较佳地，步骤S5中，所述各扫描振镜的垂向调整量Δzi如式(8)所示：Δzi＝Zl-Ryl·xmes_i-Zmes_i...............................(8)，将各扫描振镜4最佳焦点调整到由式(5)确定的拟合直线上。本发明通过基板台10和扫描振镜4中的可动镜片进行垂向联合调整，使各 扫描振镜4最佳焦点调整到玻璃基板7上，且由图6与图4对比可知，三个扫描振镜4并行扫描封装，效率提升了3倍。实施例二请重点参考图8，本实施例与实施例一的区别在于：所述龙门架的数量为多个，本实施例中为两个，即第一龙门架28A和第二龙门架28B，所述多个龙门架沿所述扫描振镜24的扫描方向(Y向)布置。这样，第一龙门架28A和第二龙门架28B同时沿Y向运动带动其上的扫描振镜24进行扫描，得到如图9所示的扫描路径图，与图4对比可知，六个扫描振镜4并行扫描封装，效率提升了6倍。综上所述，本发明提供的一种激光封装设备的垂向控制装置，该装置包括大理石底座，固定于所述大理石底座上的基板台和用于测量激光束光斑大小和光强的轮廓仪，放置于所述基板台上的玻璃基板，所述基板台内安装有垂向运动执行器，驱动所述基板台沿垂向运动；龙门架，所述龙门架通过龙门架导轨安装于所述大理石底座上，且所述龙门架能够在龙门架导轨上沿水平方向运动；用于发射激光束的激光器，固定于所述龙门架上的多个扫描振镜，所述激光器发射的激光束，经过所述扫描振镜照射到所述玻璃基板或所述轮廓仪上；每个所述扫描振镜侧面均安装有一个非接触式高度测量传感器，用于测量所述非接触式高度测量传感器零位与所述玻璃基板之间的距离，或非接触式高度测量传感器零位与所述轮廓仪之间的距离；所述基板台上还设有基板台高度测量传感器，用于测量所述玻璃基板与所述大理石底座之间的距离。本发明利用多个扫描振镜并行扫描封装，解决了大尺寸基板封装的垂向控制问题，同时提高了封装的产率和质量。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。当前第1页1 2 3