KR102076790B1 - Apparatus for 3D laser cutting - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태는 레이저 광을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛; 커브드 기판을 지지하며, 상기 커브드 기판을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있는 스테이지 유닛; 상기 레이저 광원 유닛의 후단에 설치되며, 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 광의 초점을 조절하는 초점 조절 유닛; 상기 초점 조절 유닛과 스테이지 유닛 사이에 위치되며, 상기 초점 조절 유닛으로부터 입사되는 레이저 광의 조사각을 조절하여 커브드 기판으로 조사하는 스캐너 유닛; 상기 스캐너 유닛을 Z축으로 승하강시켜 스캐너 유닛의 Z축 높이를 가변시키는 스캐너 이송 유닛; 커브드 기판의 표면을 센싱하여 X좌표, Y좌표, Z좌표로 된 3차원 형상을 생성하는 변위 측정 센서; 커브드 기판의 표면에서 컷팅될 위치 정보인 X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터가 저장된 컷팅 데이터 저장 유닛; 컷팅 데이터 저장 유닛에서 추출한 X축 컷팅 데이터와 Y축 컷팅 데이터를 상기 변위 측정 센서에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜 X축 컷팅 보정 데이터, Y축 컷팅 보정 데이터, 및 레이저 초점 보정 데이터를 생성하는 컷팅 데이터 보정 유닛; 및 상기 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 상기 초점 조절 유닛의 초점 조절이 이루어지도록 상기 초점 조절 유닛을 제어하고 아울러 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동이 이루어지도록 스캐너 유닛 이송 유닛을 제어하여 레이저 광의 초점 위치가 변하도록 하며, 상기 X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터에 따라서 상기 스캐너 유닛의 조사각이 향하도록 상기 스캐너 유닛을 제어하여 스캐너 유닛 내의 레이저 광의 X축 변위 및 Y축 변위를 가변시켜 커브드 기판으로 조사하도록 하는 컷팅 제어 유닛;을 포함할 수 있다.Embodiments of the present invention provide a laser light source unit for generating and outputting laser light; A stage unit supporting a curved substrate and capable of moving the curved substrate in X and Y axis directions; A focus adjusting unit installed at a rear end of the laser light source unit and adjusting a focus of the laser light incident from the laser light source unit; A scanner unit positioned between the focus adjusting unit and the stage unit, the scanner unit adjusting the irradiation angle of the laser light incident from the focus adjusting unit to irradiate the curved substrate; A scanner transfer unit configured to raise and lower the scanner unit along the Z axis to vary the Z axis height of the scanner unit; A displacement measuring sensor for sensing a surface of the curved substrate to generate a three-dimensional shape consisting of X coordinates, Y coordinates, and Z coordinates; A cutting data storage unit in which X-axis cutting data and Y-axis cutting data, which are position information to be cut at the surface of the curved substrate, are stored; Cutting to generate X-axis cutting correction data, Y-axis cutting correction data, and laser focus correction data by matching the X-axis cutting data and Y-axis cutting data extracted from the cutting data storage unit with the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor. Data correction unit; And controlling the focusing unit to adjust the focus of the focusing unit according to the laser focus correction data, and controlling the scanner unit transport unit to move the Z-axis displacement of the scanner unit so that the focus position of the laser light is changed. The scanner unit is controlled so that the irradiation angle of the scanner unit is directed according to the X-axis cutting correction data and the Y-axis cutting correction data, thereby varying the X-axis displacement and the Y-axis displacement of the laser light in the scanner unit to the curved substrate. It may include; cutting control unit for irradiating.

Description

3차원 레이저 컷팅 장치{Apparatus for 3D laser cutting}3D laser cutting device {Apparatus for 3D laser cutting}

본 발명은 3차원 레이저 컷팅 장치로서, 휘어진 형태의 커브드 기판에 대해서 레이저 컷팅을 수행하는 3차원 레이저 컷팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional laser cutting device, which relates to a three-dimensional laser cutting device for performing laser cutting on a curved substrate having a curved shape.

레이저는 절단, 형상가공, 용접 등의 일반 산업분야뿐만 아니라 의료기기, 광통신, 컴퓨터 산업 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 레이저를 이용한 컷팅 장치는 기판(웨이퍼)를 절단하는 용도로 많이 사용되고 있다.Lasers are widely used in the medical, optical communications and computer industries, as well as in general industrial fields such as cutting, shape processing and welding. In particular, a cutting device using a laser is widely used for cutting a substrate (wafer).

종래 기술에 따른 갈바노미러 스캐너를 이용한 레이저 컷팅 장치는 레이저 유닛으로부터 레이저 빔을 생성 및 출력시키고, 출력된 레이저 빔을 하프 미러에 반사시켜 갈바노미러 스캐너로 입사시킨다. 이후, 갈바노미러 스캐너는 입사된 레이저 빔을 X축 갈바노미러와 Y축 갈바노미러를 통해 굴절시켜, 레이저 빔을 제어부에 입력된 경로에 따라 기판상에 조사되도록 유도시킨다. 갈바노미러는 통상적으로 기판상에 컷팅될 문자나 도형 등의 마크에 대한 레이저 빔의 이동 경로가 입력된 제어부에 의해 제어되고, 제어부에 입력된 경로에 따라 기판상에 레이저 빔을 조사시킴으로써, 기판을 절단하게 된다.The laser cutting device using the galvanometer mirror scanner according to the prior art generates and outputs a laser beam from the laser unit, and reflects the output laser beam to the half mirror to enter the galvanometer mirror scanner. Thereafter, the galvano mirror scanner refracts the incident laser beam through the X-axis galvano mirror and the Y-axis galvano mirror, thereby inducing the laser beam to be irradiated onto the substrate according to a path input to the controller. The galvanometer mirror is typically controlled by a controller in which a movement path of a laser beam for a mark such as a character or a figure to be cut on a substrate is input, and irradiates a laser beam onto the substrate according to the path input to the controller. Will be cut.

그런데 기존의 종래의 레이저 컷팅 장치는 컷팅 대상물의 특성이 영역별로 다른 경우에도 그러한 특성차를 고려하지 않고 동일한 레이저빔을 동일한 속도로 조사하기 때문에 일부 영역에서 정상적으로 컷팅이 되지 않는 불완전 컷팅이 이루어지는 문제가 발생하고 있다.However, in the conventional laser cutting device, even when the characteristics of the cutting object are different for each region, incomplete cutting is not performed in some regions because the same laser beam is irradiated at the same speed without considering such characteristic differences. It is happening.

따라서 플렉서블 기판과 같이 휘어진 형태의 기판인 커브드 기판의 3D(X,Y,Z) 표면에 대해서는 기존의 레이저 컷팅 장치를 적용할 수 없는 문제가 있다. 즉, 커브드 기판에 대해 레이저 컷팅 시에 기존의 2D 방식으로 컷팅하게 되면, 휘어진 커브드 기판의 3D 표면상의 레이저 초점의 높이가 달라지게 되어 커브드 기판상에 조사되는 레이저 광의 초점이 균일하지 않아 불완전 컷팅이 되는 문제가 있다.Therefore, there is a problem that the conventional laser cutting device cannot be applied to the 3D (X, Y, Z) surface of the curved substrate, which is a curved substrate such as a flexible substrate. That is, when the laser is cut with respect to the curved substrate by the conventional 2D method, the height of the laser focus on the 3D surface of the curved curved substrate is changed so that the focus of the laser light irradiated on the curved substrate is not uniform. There is a problem of incomplete cutting.

한국공개특허 제10-2016-0020406호Korean Patent Publication No. 10-2016-0020406

본 발명의 기술적 과제는 휘어진 형태의 커브드 기판에 대해서 레이저 컷팅을 수행하는 3D 레이저 컷팅 수단을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a 3D laser cutting means for performing laser cutting on the curved substrate of the curved shape.

본 발명의 실시 형태는 레이저 광을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛; 커브드 기판을 지지하며, 상기 커브드 기판을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있는 스테이지 유닛; 상기 레이저 광원 유닛의 후단에 설치되며, 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 광의 초점을 조절하는 초점 조절 유닛; 상기 초점 조절 유닛과 스테이지 유닛 사이에 위치되며, 상기 초점 조절 유닛으로부터 입사되는 레이저 광의 조사각을 조절하여 커브드 기판으로 조사하는 스캐너 유닛; 상기 스캐너 유닛을 Z축으로 승하강시켜 스캐너 유닛의 Z축 높이를 가변시키는 스캐너 이송 유닛; 커브드 기판의 표면을 센싱하여 X좌표, Y좌표, Z좌표로 된 3차원 형상을 생성하는 변위 측정 센서; 커브드 기판의 표면에서 컷팅될 위치 정보인 X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터가 저장된 컷팅 데이터 저장 유닛; 컷팅 데이터 저장 유닛에서 추출한 X축 컷팅 데이터와 Y축 컷팅 데이터를 상기 변위 측정 센서에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜 X축 컷팅 보정 데이터, Y축 컷팅 보정 데이터, 및 레이저 초점 보정 데이터를 생성하는 컷팅 데이터 보정 유닛; 및 상기 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 상기 초점 조절 유닛의 초점 조절이 이루어지도록 상기 초점 조절 유닛을 제어하고 아울러 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동이 이루어지도록 스캐너 유닛 이송 유닛을 제어하여 레이저 광의 초점 위치가 변하도록 하며, 상기 X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터에 따라서 상기 스캐너 유닛의 조사각이 향하도록 상기 스캐너 유닛을 제어하여 스캐너 유닛 내의 레이저 광의 X축 변위 및 Y축 변위를 가변시켜 커브드 기판으로 조사하도록 하는 컷팅 제어 유닛;을 포함할 수 있다.Embodiments of the present invention provide a laser light source unit for generating and outputting laser light; A stage unit supporting a curved substrate and capable of moving the curved substrate in X and Y axis directions; A focus adjusting unit installed at a rear end of the laser light source unit and adjusting a focus of the laser light incident from the laser light source unit; A scanner unit positioned between the focus adjusting unit and the stage unit, the scanner unit adjusting the irradiation angle of the laser light incident from the focus adjusting unit to irradiate the curved substrate; A scanner transfer unit configured to raise and lower the scanner unit along the Z axis to vary the Z axis height of the scanner unit; A displacement measuring sensor for sensing a surface of the curved substrate to generate a three-dimensional shape consisting of X coordinates, Y coordinates, and Z coordinates; A cutting data storage unit in which X-axis cutting data and Y-axis cutting data, which are position information to be cut at the surface of the curved substrate, are stored; Cutting to generate X-axis cutting correction data, Y-axis cutting correction data, and laser focus correction data by matching the X-axis cutting data and Y-axis cutting data extracted from the cutting data storage unit with the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor. Data correction unit; And controlling the focusing unit to adjust the focus of the focusing unit according to the laser focus correction data, and controlling the scanner unit transport unit to move the Z-axis displacement of the scanner unit so that the focus position of the laser light is changed. The scanner unit is controlled so that the irradiation angle of the scanner unit is directed according to the X-axis cutting correction data and the Y-axis cutting correction data, thereby varying the X-axis displacement and the Y-axis displacement of the laser light in the scanner unit to the curved substrate. It may include; cutting control unit for irradiating.

상기 초점 조절 유닛은, 상기 레이저 광원에서 출사되는 레이저 광을 수렴하는 초점 가변 렌즈를 구비하며, 상기 초점 가변 렌즈를 이동시켜 레이저 광의 초점 조절을 수행할 수 있다.The focus adjusting unit may include a focus variable lens that converges laser light emitted from the laser light source, and may move the focus variable lens to perform focus adjustment of the laser light.

상기 컷팅 제어 유닛은, 상기 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 상기 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈 이동과 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동 중에서 상기 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈 이동만을 수행하는 초점 싱글 조절 모드로 동작시키거나, 또는 상기 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈 이동과 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동 모두를 수행하는 초점 하이브리드 조절 모드로 동작시킴을 특징으로 할 수 있다.The cutting control unit may be operated in a focus single adjustment mode that performs only the variable focus lens shift of the focus adjusting unit among the variable focus lens shift of the focus adjusting unit and the Z-axis displacement shift of the scanner unit according to the laser focus correction data. Alternatively, it may be characterized in that it operates in a focus hybrid adjustment mode that performs both the variable focus lens shift of the focus adjustment unit and the Z-axis displacement of the scanner unit.

상기 레이저 광의 파장은 9.2㎛ ~ 10.9㎛ 또는 레이저 광의 파장은 9.2㎛ ~ 10.9㎛ 또는 330nm ~ 550nm인 것을 특징으로 한다.The wavelength of the laser light is 9.2㎛ ~ 10.9㎛ or the wavelength of the laser light is characterized in that 9.2㎛ ~ 10.9㎛ or 330nm ~ 550nm.

상기 컷팅 제어 유닛은, 상기 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 미리 설정된 기준 변화량 이하인 경우 상기 초점 싱글 조절 모드로 동작시키며, 상기 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 상기 기준 변화량를 초과하는 경우 상기 초점 하이브리드 조절 모드로 동작시킴을 특징으로 할 수 있다.The cutting control unit operates in the focus single adjustment mode when the amount of change in the focus position of the laser light to be varied by the laser focus correction data is equal to or less than a preset reference change amount, and the amount of change in the focus position of the laser light to be changed by the laser focus correction data. When the reference change amount is exceeded it may be characterized in that the operating in the focus hybrid control mode.

상기 초점 하이브리드 조절 모드는, 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동 변화량을 A 변화량 단위로서 가변시키는 초점 위치 1차 조절을 수행한 후, 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈 이동 변화량을 상기 A 변화량 단위보다 작은 B변화량 단위로서 가변시키는 초점 위치 2차 조절을 수행할 수 있다.In the focus hybrid adjustment mode, after performing a focus position primary adjustment that varies the Z-axis displacement movement change amount of the scanner unit as an A change amount unit, the B variable change amount smaller than the A change amount unit of the focus variable lens shift amount of the focus adjustment unit is performed. The focusing position secondary adjustment can be performed as a unit.

상기 컷팅 데이터 보정 유닛은, X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터를 상기 변위 측정 센서에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜, X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터를 생성하는 XY축 컷팅 데이터 보정 모듈; 및 X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터를 상기 변위 측정 센서에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜, 레이저 초점 보정 데이터를 생성하는 레이저 초점 데이터 보정 모듈;을 포함할 수 있다.The cutting data correction unit corrects the X-axis cutting data and the Y-axis cutting data to a three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor to generate the X-axis cutting correction data and the Y-axis cutting correction data. module; And a laser focus data correction module configured to generate laser focus correction data by matching the X-axis cutting data and the Y-axis cutting data to the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor.

상기 XY축 컷팅 데이터 보정 모듈은, 컷팅 영역의 3차원 형상의 X축 곡률에 따른 X축 위치 보정값을 X축 컷팅 데이터에 적용하여 X축 컷팅 보정 데이터를 생성하며, 컷팅 영역의 3차원 형상의 Y축 곡률에 따른 Y축 위치 보정값을 Y축 컷팅 데이터에 적용하여 Y축 컷팅 보정 데이터를 생성할 수 있다.The XY axis cutting data correction module generates the X axis cutting correction data by applying the X axis position correction value according to the X axis curvature of the 3D shape of the cutting area to the X axis cutting data, The Y axis cutting correction data may be generated by applying the Y axis position correction value according to the Y axis curvature to the Y axis cutting data.

본 발명의 실시 형태에 따르면 3D 레이저 컷팅을 수행함으로써, 손상없이 휘거나 구부리거나 할 수 있는 차세대 디스플레이 등의 다양한 커브드 기판에 컷팅할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by performing 3D laser cutting, it is possible to cut to various curved substrates, such as a next-generation display that can be bent or bent without damage.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 레이저 컷팅 장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 레이저 컷팅 장치의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초점 조절 유닛의 예시 그림.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3D 레이저 컷팅 장치의 동작 예시 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 커브드 기판의 예시 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 커브드 기판상에서 컷팅이 이루어지는 모습을 도시한 그림.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 XY축 보정 전후의 테이블 예시를 도시한 그림.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 초점 조절 유닛 내의 초점 가변 렌즈의 이동에 따른 초점 변화를 도시한 예시 그림.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동이 이루어지는 모습을 도시한 예시 그림.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 스캐너 유닛을 상하 이동하여 개략적인 1차 초점 조절한 후, 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈를 이동시켜 세밀한 2차 초점 조절을 하는 모습을 도시한 그림.1 is a conceptual diagram of a 3D laser cutting device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a 3D laser cutting device according to an embodiment of the present invention.
3 is an illustration of a focusing unit according to an embodiment of the invention.
Figure 4 is an illustration of the operation of the 3D laser cutting device according to an embodiment of the present invention.
5 is an illustration of a curved substrate according to an embodiment of the invention.
6 is a diagram showing a state in which a cut is made on a curved substrate according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a table example before and after XY axis correction according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary view showing a change in focus according to the movement of the variable focus lens in the focus adjusting unit according to the embodiment of the present invention.
9 is an exemplary view showing a state in which the Z-axis displacement movement of the scanner unit is made according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a state in which fine secondary focusing is performed by moving a variable focus lens of the focusing unit after roughly adjusting the primary focus by vertically moving the scanner unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and is provided to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art. The invention is defined only by the scope of the claims. In addition, in describing the present invention, when it is determined that related related technologies and the like may obscure the gist of the present invention, detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 레이저 컷팅 장치의 개념도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3D 레이저 컷팅 장치의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초점 조절 유닛의 예시 그림이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3D 레이저 컷팅 장치의 동작 예시 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 커브드 기판의 예시 그림이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 커브드 기판상에서 컷팅이 이루어지는 모습을 도시한 그림이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 XY축 보정 전후의 테이블 예시를 도시한 그림이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 초점 조절 유닛 내의 초점 가변 렌즈의 이동에 따른 초점 변화를 도시한 예시 그림이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동이 이루어지는 모습을 도시한 예시 그림이다.1 is a conceptual diagram of a 3D laser cutting device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram of a 3D laser cutting device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a focus adjustment according to an embodiment of the present invention 4 is an exemplary diagram of a unit, and FIG. 4 is an exemplary diagram of an operation of a 3D laser cutting device according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 5 is an exemplary diagram of a curved substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 7 is a diagram showing a state of cutting on a curved substrate according to an embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing a table example before and after XY axis correction according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an embodiment of the present invention. FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating a change in focus according to the movement of the variable focus lens in the focus adjusting unit, and FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating a Z-axis displacement movement of the scanner unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 3D 컷팅 장치는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 레이저 광원 유닛(100), 초점 조절 유닛(200), 스캐너 유닛(300), 스캐너 이송 유닛(350), 광학 유닛(400), 스테이지 유닛(600), 스테이지 이송 유닛(650), 변위 측정 센서(500), 컷팅 데이터 저장 유닛(800), 컷팅 데이터 보정 유닛(850), 및 컷팅 제어 유닛(700)을 포함할 수 있다.1 and 2, the 3D cutting device of the present invention, the laser light source unit 100, the focus adjustment unit 200, the scanner unit 300, the scanner transfer unit 350, the optical unit 400 , The stage unit 600, the stage transfer unit 650, the displacement measurement sensor 500, the cutting data storage unit 800, the cutting data correction unit 850, and the cutting control unit 700.

레이저 광원 유닛(100)은, 레이저 광을 생성하여 출력하는 유닛이다. 레이저 광원 유닛(100)의 후단에 설치되어, 레이저 빔의 파워를 조절하여 출력하는 레이저 빔 파워 조절기(미도시)가 추가될 수 있다.The laser light source unit 100 is a unit which generates and outputs laser light. A laser beam power regulator (not shown) may be added to the rear end of the laser light source unit 100 to adjust and output power of the laser beam.

본 실시예의 경우, 레이저 광의 파장은 9.2㎛ ~ 10.9㎛ 또는 330nm ~ 550nm가 사용된다. 본 실시예에 따른 3D 컷팅 장치는 자동차용 및 모바일용 3D 필름 컷팅에 사용되며, 대상 필름은 PET 및 Polarizer film, PI를 포함한 복합 소재 및 단일 소재에 적용된다.In the case of this embodiment, the laser light has a wavelength of 9.2 µm to 10.9 µm or 330 nm to 550 nm. The 3D cutting device according to the present embodiment is used for cutting 3D films for automobiles and mobiles, and the target film is applied to a single material and a composite material including PET and Polarizer film and PI.

초점 조절 유닛(200)은, 레이저 광원 유닛(100)의 후단에 설치되어, 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사된 레이저 광의 초점을 가변시켜 출력하는 유닛이다. 커브드 기판의 특성상 표면은 곡률을 가지기 때문에 레이저 컷팅시에 왜곡이 발생하게 되는데, 초점 조절 유닛(200)은 컷팅 시에 이러한 초점 왜곡을 보정하기 위해, 레이저 광이 광학 유닛(400)을 투과하는 위치에 따라 레이저 광의 초점을 조절함으로써, 기판 전영역에서 레이저 광의 초점 높이가 균일하게 유지되도록 한다.The focus adjustment unit 200 is provided at the rear end of the laser light source unit 100 and is a unit for varying and outputting the focus of the laser light incident from the laser light source unit 100. Due to the characteristics of the curved substrate, the surface has a curvature, and thus distortion occurs during laser cutting. In order to correct the focus distortion during cutting, the focusing unit 200 transmits the laser light through the optical unit 400. By adjusting the focus of the laser light according to the position, the focal height of the laser light is uniformly maintained in the entire area of the substrate.

이를 위하여 초점 조절 유닛(200)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저 광원에서 출사되는 레이저 광을 수렴하는 초점 가변 렌즈(210)를 구비하여, 초점 가변 렌즈(210)를 이동시켜 레이저 광의 초점 조절을 수행하게 된다.To this end, as shown in FIG. 3, the focus adjusting unit 200 includes a variable focus lens 210 that converges laser light emitted from the laser light source, and moves the variable focus lens 210 to focus the laser light. Adjustment will be performed.

스캐너 유닛(300)은, 초점 조절 유닛(200)과 스테이지 유닛(600) 사이에 위치되며, 초점 조절 유닛(200)으로부터 입사되는 레이저 광의 조사각을 조절하여 커브드 기판의 컷팅 영역으로 조사하는 유닛이다.The scanner unit 300 is positioned between the focus adjusting unit 200 and the stage unit 600, and adjusts the irradiation angle of the laser light incident from the focus adjusting unit 200 to irradiate the cut area of the curved substrate. to be.

예컨대, 스캐너 유닛(300)은 도 4에 도시한 바와 같이 제1갈바노 스캐너(310)와 제2갈바노 스캐너(32)의 조합으로 구성되며, 제1갈바노 스캐너(310)는 초점 조절 유닛(200)(200)으로부터 입사되는 레이저 광의 제1축(X축) 방향의 변위를 조절하고, 제2갈바노 스캐너(320)는 제1축(Y축) 방향인 제2축 방향의 변위를 조절하는 기능을 수행한다.For example, the scanner unit 300 is composed of a combination of the first galvano scanner 310 and the second galvano scanner 32, as shown in Figure 4, the first galvano scanner 310 is a focus adjustment unit The displacement of the laser light incident from the (200) (200) direction in the first axis (X axis) direction is adjusted, and the second galvano scanner 320 controls the displacement in the second axis direction in the first axis (Y axis) direction. Function to adjust.

제1갈바노 스캐너(310)는 제1갈바노 미러(311)와 제1갈바노 미러 구동부(312)를 포함하며, 제2갈바노 스캐너(320)는 제2갈바노 미러(321)와 제2갈바노 미러 구동부(322)를 포함한다. 제1갈바노 미러(311)는 레이저 광을 반사하도록 회전가능하게 설치되며, 제1갈바노 미러 구동부(312)는 제1갈바노 미러(311)의 단부에 설치되어, 제1갈바노 미러(311)를 지지하면서, 제1갈바노 미러(311)를 회동시킨다. 그리고, 제2갈바노 미러(321)는 레이저 광을 반사하도록 회전 가능하게 설치되며, 제2갈바노 미러 구동부(322)는 제2갈바노 미러(321)의 단부에 설치되어, 제2갈바노 미러(321)를 지지하면서, 제2갈바노 미러(321)를 회동시킨다. 제1갈바노 미러(311)에 의해 반사된 레이저 광은 제2갈바노 미러(321)로 입사되며, 제2갈바노 미러(321)에 입사된 레이저 광(laser beam)은 광학 유닛(400)(400)을 거쳐서 스테이지 유닛(600)에 거치된 커브드 기판(S)의 방향으로 반사된다.The first galvano scanner 310 includes a first galvano mirror 311 and a first galvano mirror driver 312, and the second galvano scanner 320 includes a second galvano mirror 321 and a second galvano mirror 321. And a galvano mirror driver 322. The first galvano mirror 311 is rotatably installed to reflect the laser light, the first galvano mirror driver 312 is installed at the end of the first galvano mirror 311, the first galvano mirror ( While supporting 311, the first galvano mirror 311 is rotated. The second galvano mirror 321 is rotatably installed to reflect the laser light, and the second galvano mirror driving unit 322 is installed at an end of the second galvano mirror 321, and thus the second galvano mirror is mounted. While supporting the mirror 321, the second galvano mirror 321 is rotated. The laser light reflected by the first galvano mirror 311 is incident to the second galvano mirror 321, and the laser beam incident to the second galvano mirror 321 is the optical unit 400. It is reflected in the direction of the curved substrate S mounted on the stage unit 600 via the 400.

스캐너 이송 유닛(350)은, 스캐너 유닛(300)을 Z축으로 승하강시켜 스캐너 유닛(300)의 Z축 높이를 가변시키는 이송부이다. 스캐너 이송 유닛(350)은, 모터, 레일 등으로 구현되어 스캐너 이송 유닛(350)을 Z축으로 상승시기거나 하강시킬 수 있다.The scanner conveyance unit 350 is a conveyance part which raises and lowers the scanner unit 300 along Z-axis, and changes the Z-axis height of the scanner unit 300. As shown in FIG. The scanner transfer unit 350 may be implemented with a motor, a rail, or the like to raise or lower the scanner transfer unit 350 along the Z axis.

스테이지 유닛(600)은, 커브드 기판을 지지하며, 커브드 기판을 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 유닛이다. 여기서 커브드 기판(curved board)이라 함은 평평(flat)한 기판이 아니라 도 5에 도시한 바와 같이 곡률을 가져 휘어진 기판으로서, 종이처럼 얇고 유연하여 손상없이 휘거나 구부릴 수 있는 플렉서블 기판 등이 모두 해당될 수 있다.The stage unit 600 supports a curved substrate and moves the curved substrate in the X-axis and Y-axis directions. Here, the curved board is not a flat board, but a curved board having a curvature as shown in FIG. 5, and a flexible board which is thin and flexible like paper and can be bent or bent without damage. This may be the case.

스테이지 이송 유닛(650)은, 스테이지 유닛(600)을 이동시켜 커브드 기판의 표면상에서 컷팅이 이루어지는 영역인 컷팅 영역을 레이저 광의 조사 범위 내로 이동시키는 유닛이다. 이를 위해 제1엔코더(미도시)와 제2엔코더(미도시)를 포함하는데, 제1엔코더는 스테이지 유닛(600)에 결합되어 스테이지 유닛(600)의 X축 위치 정보를 확인하기 위한 제1엔코더 신호를 출력하고, 제2엔코더는 스테이지 유닛(600)에 결합되어 스테이지 유닛(600)의 Y축 위치 정보를 확인하기 위한 제2엔코더 신호를 출력한다.The stage transfer unit 650 is a unit which moves the stage unit 600 and moves the cutting area | region which is the area | region which is cut on the surface of a curved board | substrate within the irradiation range of a laser beam. To this end, it includes a first encoder (not shown) and a second encoder (not shown), the first encoder is coupled to the stage unit 600, the first encoder for confirming the X-axis position information of the stage unit 600 The signal is output, and the second encoder is coupled to the stage unit 600 to output a second encoder signal for confirming the Y-axis position information of the stage unit 600.

따라서 스테이지 유닛(600)의 X축 위치 정보 및 Y축 위치 정보를 파악하여, 도 6에 도시한 바와 같이 레이저 광이 조사되어 커브드 기판의 컷팅이 이루어지도록 한다.Therefore, the X-axis position information and the Y-axis position information of the stage unit 600 is grasped, and as shown in FIG. 6, laser light is irradiated to cut the curved substrate.

변위 측정 센서(500)는 커브드 기판의 표면을 센싱하여 X좌표, Y좌표, Z좌표로 된 3차원 형상을 생성하는 기능을 수행한다. 스테이지 이송 유닛(650)의 제어에 의해 스테이지 유닛(600)이 이동되어, 레이저 광 조사 범위 내로 이동되어 오면, 변위 측정 센서(500)는 컷팅 영역을 센싱하여 X좌표, Y좌표, Z좌표로 된 3차원(3D) 형상을 생성한다.The displacement measuring sensor 500 senses the surface of the curved substrate to generate a three-dimensional shape consisting of X coordinates, Y coordinates, and Z coordinates. When the stage unit 600 is moved under the control of the stage transfer unit 650 and moved within the laser light irradiation range, the displacement measuring sensor 500 senses the cutting area to form an X coordinate, a Y coordinate, and a Z coordinate. Create three-dimensional (3D) shapes.

참고로, 일반적인 3D측정 방법은 CMM(Coordinate Measuring Machine)과 3차원 스캐너 방식이 있다. CMM은 측정 정확도가 매우 정밀하지만, 측정속도가 매우 느리고 복잡한 측정 사전 준비 작업이 요구되며, 한 번 설치 이후 이동이 불가능하다. 3차원 스캐너는 고밀도 점군을 생성하여 빠른 측정이 가능하며 이동성 및 휴대성이 좋지만, CMM에 비하여 상대적으로 낮은 측정 정확도와 동일 측정 정확도 수준의 CMM 대비 상대적으로 매우 가격이 높다. 이런 방법들은 고가의 장비이다 보니 가격적인 측면에서 큰 경제적 부담이 있다. 이에 본 발명의 변위 측정 센서(500)는, 컷팅될 영역의 표면을 미리 설정된 단위 크기(pre-define)별로 센싱하여 컷팅 영역의 3차원 형상을 생성하도록 한다. 예를 들어, 일정 단위 크기별로 센싱하여 표면의 평탄도를 포함하는 3D 형상을 센싱할 수 있다. 나아가 추가 초점(Z축) 보정을 통하여 높은 정확도를 가질 수 있도록 할 수 있다.For reference, general 3D measuring methods include a CMM (Coordinate Measuring Machine) and a 3D scanner. Although the CMM has very precise measurement accuracy, the measurement speed is very slow and requires complex measurement preparation and cannot be moved after installation. Three-dimensional scanners create high-density point clouds for fast measurement, good mobility and portability, but are relatively expensive compared to CMMs with relatively low measurement accuracy and the same measurement accuracy level as compared to CMMs. Since these methods are expensive equipment, there is a big economic burden in terms of price. Accordingly, the displacement measuring sensor 500 of the present invention senses the surface of the region to be cut for each preset unit size (pre-define) to generate a three-dimensional shape of the cutting region. For example, the 3D shape including the flatness of the surface may be sensed by sensing by a predetermined unit size. Furthermore, the additional focus (Z-axis) correction can be made to have a high accuracy.

컷팅 데이터 저장 유닛(800)은, 커브드 기판의 표면에서 컷팅될 위치 정보인 X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터가 저장된 저장부이다.The cutting data storage unit 800 is a storage unit in which X-axis cutting data and Y-axis cutting data, which are position information to be cut on the surface of the curved substrate, are stored.

컷팅 데이터 보정 유닛(850)은, 컷팅 데이터 저장 유닛(800)에서 추출한 X축 컷팅 데이터와 Y축 컷팅 데이터를 변위 측정 센서(500)에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜 X축 컷팅 보정 데이터, Y축 컷팅 보정 데이터, 및 레이저 초점 보정 데이터를 생성한다.The cutting data correction unit 850 may match the X-axis cutting data and the Y-axis cutting data extracted by the cutting data storage unit 800 with the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor 500 to adjust the X-axis cutting correction data and Y. Axis cutting correction data, and laser focus correction data are generated.

컷팅 데이터 보정 유닛(850)은, XY축 컷팅 데이터 보정 모듈과, 레이저 초점 데이터 보정 모듈을 포함한다.The cutting data correction unit 850 includes an XY axis cutting data correction module and a laser focus data correction module.

XY축 컷팅 데이터 보정 모듈은, X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터를 상기 변위 측정 센서(500)에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜, X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터를 생성한다. 즉, XY축 컷팅 데이터 보정 모듈은, 컷팅 영역의 3차원 형상의 X축 곡률에 따른 X축 위치 보정값을 X축 컷팅 데이터에 적용하여 X축 컷팅 보정 데이터를 생성하며, 컷팅 영역의 3차원 형상의 Y축 곡률에 따른 Y축 위치 보정값을 Y축 컷팅 데이터에 적용하여 Y축 컷팅 보정 데이터를 생성한다.The XY axis cutting data correction module generates the X axis cutting correction data and the Y axis cutting correction data by matching the X axis cutting data and the Y axis cutting data to the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor 500. That is, the XY axis cutting data correction module generates the X axis cutting correction data by applying the X axis position correction value according to the X axis curvature of the 3D shape of the cutting area to the X axis cutting data, and the 3D shape of the cutting area. Y-axis cutting correction data is generated by applying the Y-axis position correction value according to the Y-axis curvature of the Y-axis cutting data.

곡률이 클수록 컷팅 보정 데이터의 위치 범위는 작아지게 되는데, 참고로, 도 7는 X축-Y축 보정 전후의 데이터를 도시한 테이블로서, X축 컷팅 데이터는 X축 92.8um, Y축 컷팅 데이터는 13.6um의 위치 범위를 보였으나, 보정 후의 X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터는 약 5um의 위치 범위를 나타냄을 알 수 있다.As the curvature increases, the position range of the cutting correction data decreases. For reference, FIG. 7 is a table showing data before and after the X-axis correction, and the X-axis cutting data is 92.8um and the Y-axis cutting data is Although it showed a position range of 13.6 um, it can be seen that the X-axis cutting correction data and the Y-axis cutting correction data after the correction indicated a position range of about 5 um.

결국, 보정된 X축 컷팅 데이터와 Y축 컷팅 데이터를 이용하여 X축과 Y축에 대해서 스캐너 유닛(300)의 좌표 제어를 하게 된다. 스캐너 유닛(300)은, X축과 Y축의 좌표 제어를 함에 있어서, 초점 조절 유닛(200)으로부터 입사되는 레이저 광의 조사각을 X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터에 따라서 레이저 광의 X축 변위 및 Y축 변위를 가변시켜 커브드 기판으로 조사하여 레이저 컷팅을 수행하게 된다.As a result, coordinate control of the scanner unit 300 is performed on the X-axis and the Y-axis using the corrected X-axis cutting data and the Y-axis cutting data. In the coordinate control of the X-axis and the Y-axis, the scanner unit 300 determines the X-axis displacement of the laser light according to the X-axis cutting correction data and the Y-axis cutting correction data based on the irradiation angle of the laser light incident from the focus adjusting unit 200. And Y-axis displacement is varied to irradiate the curved substrate to perform laser cutting.

한편, 레이저 초점 데이터 보정 모듈은, X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터를 변위 측정 센서(500)에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜, 레이저 초점 보정 데이터를 생성한다. 레이저 초점 보정 데이터는, 레이저 광의 초점이 보정된 데이터로서, 각 X-Y좌표별로 조사되는 레이저 광의 초점이 커브드 기판의 표면에서 고르게 초점이 맺혀지도록 보정시킨 데이터이다.On the other hand, the laser focus data correction module generates the laser focus correction data by matching the X-axis cutting data and the Y-axis cutting data with the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor 500. The laser focus correction data is data in which the focus of the laser light is corrected, and is data that is corrected so that the focus of the laser light irradiated for each X-Y coordinate is evenly focused on the surface of the curved substrate.

참고로, 레이저 초점 보정 데이터를 생성하기 위하여, 컷팅 영역을 복수개의 격자로 분할하여 각 격자 위치의 X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터를 획득하는 grid 보정과, 센싱되는 컷팅 영역의 Z축 높이 변화에 따른 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)의 이동 위치를 산출하는 ABC 보정과, 각 컷팅 영역의 그리드별로 ABC 보정을 수행하여 그리드별 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)의 이동 위치를 결정하여 할당하는 stretch 보정이 차례대로 이루어지도록 한다.For reference, in order to generate laser focus correction data, grid correction is performed by dividing a cutting area into a plurality of grids to obtain X-axis cutting data and Y-axis cutting data of each grid position, and Z-axis height change of the sensed cutting area. ABC correction for calculating the moving position of the variable focus lens 210 of the focus control unit 200 according to the above, and ABC correction for each grid of each cutting area to perform the ABC variable focus lens 210 of the focus control unit 200 for each grid. Determine the moving position of the) and make sure that the stretching corrections are made in order.

grid 보정, ABC 보정, 및 stretch 보정에 대하여 상술하기로 한다.Grid correction, ABC correction, and stretch correction will be described in detail.

gird 보정(grid correction)은 컷팅 영역을 복수개의 격자로 분할하여 각 격자 위치의 X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터를 획득하는 과정으로서, 광학 유닛(400)의 에프-세타(f-theta) 렌즈 영역의 필드사이즈에 맞춰서 5ｘ5 혹은 9ｘ9 혹은 더 많은 수의 그리드를 마킹하여 마킹된 그리드를 각각 위치별 좌표값을 저장한다. 5ｘ5의 그리드만으로도 데이터를 취득해서 gird 보정을 진행할 수 있지만 많은 수의 그리드를 마킹해서 세밀한 영역의 데이터를 취득하면 정확도를 향상할 수 있다. grid 보정은 3D가 아닌 2D의 보정을 의미하며 ABC 보정과 stretch 보정의 추가 보정을 진행하여 초점(Z축) 보정이 완료된다.A gird correction is a process of dividing a cutting area into a plurality of grids to obtain X-axis cutting data and Y-axis cutting data of each grid position. An f-theta lens of the optical unit 400 is used. According to the field size of the area, 5ｘ5 or 9ｘ9 or more grids are marked to store the coordinates of the marked grids, respectively. Data can be acquired and gird correction can be performed with only 5 그리드 5 grid, but accuracy can be improved by acquiring detailed data by marking a large number of grids. Grid correction refers to 2D instead of 3D, and the focus (Z-axis) correction is completed by additional correction of ABC correction and stretch correction.

ABC 보정(ABC correction)은 센싱되는 컷팅 영역의 Z축 높이 변화에 따른 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)의 이동 위치를 산출하는 과정이다. 일반적으로 광학 유닛(400)의 에프-세타(f-theta) 렌즈는 Z축의 높이 변화에 따라 높아지면 영역이 넓어지고 낮아지면 영역이 좁아지는 형태를 보이기 때문이다.ABC correction is a process of calculating a moving position of the variable focus lens 210 of the focus control unit 200 according to the change in the Z-axis height of the cut area to be sensed. In general, the f-theta lens of the optical unit 400 has a form in which the area becomes wider as the height increases with the change of the Z-axis, and the area becomes narrower when the f-theta lens is lowered.

stretch 보정(stretch correction)은, 각 컷팅 영역의 그리드별로 상기 ABC 보정을 수행하여 그리드별 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)의 이동 위치를 결정하여 할당하는 보정으로서, 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)의 이동 위치를 ±동일한 위치에 5ｘ5 마킹을 진행한다. 마킹된 박스를 위치별 좌표값 저장한다. -위치에서의 좌표값과 +위치에서의 좌표값 등 총 2가지 위치의 좌표값을 취득하여 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)의 이동 위치를 결정할 수 있다.Stretch correction is a correction for determining and assigning a moving position of the variable focus lens 210 of the focus control unit 200 for each grid by performing the ABC correction for each grid of each cutting area. The moving position of the variable focus lens 210 of 200 is marked at 5 5 5 at the same position. Save the marked box by coordinates. The movement position of the focus variable lens 210 of the focus control unit 200 may be determined by acquiring coordinate values of two positions, such as the coordinate value at the −position and the coordinate value at the + position.

결국, Z축은 보정된 레이저 초점 보정 데이터의 좌표 위치에 따라서 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)(Diverging lens)의 Z축이 이동함으로써 가공위치에 따라 초점(Z축) 위치를 변화시켜 3차원의 커브드 기판에 대한 컷팅이 가능해진다. As a result, the Z-axis changes the focus (Z-axis) position according to the processing position by moving the Z-axis of the focusing variable lens 210 (Diverging lens) of the focusing unit 200 according to the coordinate position of the corrected laser focus correction data. It is possible to cut a three-dimensional curved substrate.

여기서, 초점 조절 유닛(200)은, 레이저 광이 조사되는 커브드 기판의 컷팅 영역의 그리드에 할당된 초점 가변 렌즈(210)의 이동 위치로서 초점 가변 렌즈(210)를 이동시켜 레이저 광의 초점 조절을 하게 된다.Here, the focus adjusting unit 200 moves the focus variable lens 210 as a moving position of the focus variable lens 210 allocated to the grid of the cutting area of the curved substrate to which the laser light is irradiated to adjust the focus of the laser light. Done.

예를 들어, 도 8(a)에 도시한 바와 같이 초점 가변 렌즈(210)를 왼쪽으로 이동시에는 초점 길이가 길어지며, 도 8(b)에 도시한 바와 같이 초점 가변 렌즈(210)를 오른쪽으로 이동할수록 초점 길이가 짧아진다.For example, when the focal length lens 210 is moved to the left as shown in FIG. 8A, the focal length becomes longer, and the variable focus lens 210 is moved to the right as shown in FIG. 8B. The shorter the focus, the shorter the focal length.

컷팅 제어 유닛(700)은, 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 도 8에 도시한 바와 같이 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)의 이동이 이루어지도록 초점 조절 유닛(200)을 제어하고 아울러 도 9에 도시한 바와 같이 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동이 이루어지도록 스캐너 유닛(300) 이송 유닛을 제어하여 레이저 광의 초점 위치가 변하도록 할 수 있다. 즉, 도 9(a)에 도시한 바와 같이 스캐너 유닛(300)을 상측에 위치하도록 하여 초점을 상측에 위치하도록 할 수 있으며, 도 9(b)에 도시한 바와 같이 스캐너 유닛(300)을 하측에 위치하도록 하여 초점을 하측에 위치하도록 할 수 있다. 따라서 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동과 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동 제어에 의하여 초점 보정 데이터에 따라 커브드 기판의 표면에 레이저 광의 초점이 맺히도록 조사하여 컷팅할 수 있게 된다.The cutting control unit 700 controls the focus adjusting unit 200 so that the variable focus lens 210 of the focus adjusting unit 200 is moved as shown in FIG. 8 according to the laser focus correction data. As shown in FIG. 9, the transfer unit of the scanner unit 300 may be controlled to change the Z-axis displacement of the scanner unit 300 so that the focus position of the laser light may be changed. That is, as shown in FIG. 9 (a), the scanner unit 300 may be positioned at the upper side, and the focus may be located at the upper side. As shown in FIG. 9 (b), the scanner unit 300 may be lowered. It can be positioned so that the focal point is located below. Therefore, by controlling the focus variable lens 210 of the focus adjusting unit 200 and the Z-axis displacement movement control of the scanner unit 300, the laser beam is focused on the surface of the curved substrate according to the focus correction data to be cut. It becomes possible.

또한 컷팅 제어 유닛(700)은, X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터에 따라서 스캐너 유닛(300)의 조사각이 향하도록 스캐너 유닛(300)을 제어하여 스캐너 유닛(300) 내의 레이저 광의 X축 변위 및 Y축 변위를 가변시켜 커브드 기판으로 조사하도록 한다. 따라서 스캐너 유닛(300)의 조사각(X축/Y축)을 제어하여 축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터에 따라서 커브드 기판의 컷팅선을 따라서 레이저 광이 조사각이 향하도록 하여 컷팅할 수 있게 된다.In addition, the cutting control unit 700 controls the scanner unit 300 so that the irradiation angle of the scanner unit 300 is directed according to the X-axis cutting correction data and the Y-axis cutting correction data, so that the X of the laser light in the scanner unit 300 is controlled. The axial displacement and the Y-axis displacement are varied to irradiate the curved substrate. Therefore, the irradiation angle (X-axis / Y-axis) of the scanner unit 300 is controlled to cut the laser light along the cutting line of the curved substrate according to the axial cutting correction data and the Y-axis cutting correction data. It becomes possible.

한편, 컷팅 제어 유닛(700)은 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사된 레이저 광의 초점을 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 레이저 광의 초점 위치를 변화시켜 출력함에 있어서, 초점 조절 유닛(200)만 제어하는 초점 조절 모드인 초점 싱글 조절 모드로 구현되거나, 또는 초점 조절 유닛(200)과 스캐너 유닛(300)을 모두 제어하는 초점 조절 모드인 초점 하이브리드 싱글 조절 모드로 구현될 수 있다. 이하 도 10과 함께 상술한다.Meanwhile, the cutting control unit 700 changes the focus position of the laser light according to the laser focus correction data and outputs the focal point of the laser light incident from the laser light source unit 100, so that the focus control unit 200 controls only the focus adjustment unit 200. The focus single adjustment mode may be implemented as a mode, or the focus hybrid single adjustment mode may be implemented as a focus adjustment mode for controlling both the focus adjustment unit 200 and the scanner unit 300. Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG. 10.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 스캐너 유닛을 상하 이동하여 개략적인 1차 초점 조절한 후, 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈를 이동시켜 세밀한 2차 초점 조절을 하는 모습을 도시한 그림이다.FIG. 10 is a view illustrating a fine secondary focus adjustment by moving a focus variable lens of a focus adjusting unit after roughly adjusting the primary focus by moving the scanner unit up and down according to an embodiment of the present invention.

레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사된 레이저 광의 초점을 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 레이저 광의 초점 위치를 변화시켜 출력함에 있어서, 컷팅 제어 유닛(700)은, 초점 싱글 조절 모드 또는 초점 하이브리드 싱글 조절 모드로서 제어할 수 있다.In outputting the focal point of the laser light incident from the laser light source unit 100 by changing the focal position of the laser light according to the laser focus correction data, the cutting control unit 700 controls the focal single adjustment mode or the focal hybrid single adjustment mode. can do.

초점 싱글 조절 모드라 함은, 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동과 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동 중에서 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동만을 수행하는 모드를 말한다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210)의 위치만을 가변시켜 초점을 조절하는 모드를 말한다.The focus single adjustment mode refers to a variable focus lens of the focus adjusting unit 200 among the variable focusing lens 210 of the focus adjusting unit 200 and the shifted Z axis of the scanner unit 300 according to the laser focus correction data. 210 refers to a mode that performs only movement. That is, as shown in FIG. 8, a mode for adjusting focus by changing only the position of the variable focus lens 210 of the focus adjusting unit 200 is referred to.

반면에 초점 하이브리드 조절 모드는 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동과 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동 모두를 수행하는 것을 말한다. 즉, 도 8에 도시한 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동과 도 9에 도시한 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동을 모두 제어하여 초점을 조절하는 모드이다.On the other hand, the focus hybrid adjustment mode refers to performing both the movement of the variable focus lens 210 of the focus adjustment unit 200 and the Z-axis displacement movement of the scanner unit 300. That is, the focus is adjusted by controlling both the movement of the variable focus lens 210 of the focus adjustment unit 200 illustrated in FIG. 8 and the Z-axis displacement of the scanner unit 300 illustrated in FIG. 9.

이러한 초점 싱글 조절 모드로 동작할지 초점 하이브리드 조절 모드로 동작할지는, 미리 설정된 기준 변화량를 기준으로 하여 결정한다.Whether to operate in the focus single adjustment mode or the focus hybrid adjustment mode is determined based on a preset reference change amount.

즉, 컷팅 제어 유닛(700)은, 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 미리 설정된 기준 변화량 이하인 경우 초점 싱글 조절 모드로 동작시킨다. 반면에 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 기준 변화량을 초과하는 경우 초점 하이브리드 조절 모드로 동작시킨다. 이는 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 작을 경우 초점 싱글 조절 모드로만 동작시켜도 충분하기 때문이다.That is, the cutting control unit 700 operates in the focus single adjustment mode when the amount of change in the focus position of the laser light to be varied by the laser focus correction data is equal to or less than a preset reference change amount. On the other hand, when the amount of change in the focal position of the laser light to be varied by the laser focus correction data exceeds the reference change, it operates in the focus hybrid adjustment mode. This is because it is sufficient to operate only the focus single adjustment mode when the amount of change in the focus position of the laser light to be varied by the laser focus correction data is small.

예를 들어, 레이저 광의 초점 위치의 기준 변화량이 10mm라 가정할 때, 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 10mm 이하인 경우에는 도 8에 도시한 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동만을 수행하는 초점 싱글 조절 모드로 동작시킨다. 반면에 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 10mm 초과하는 경우에는 도 8에 도시한 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동과 도 9에 도시한 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동을 모두 수행하여 초점을 조절한다.For example, assuming that the reference change amount of the focus position of the laser light is 10 mm, when the focus position change amount of the laser light to be varied by the laser focus correction data is 10 mm or less, the focus change of the focus adjustment unit 200 shown in FIG. 8 is changed. The lens 210 operates in a focus single adjustment mode that performs only movement. On the other hand, when the amount of change in the focal position of the laser light to be varied by the laser focus correction data exceeds 10 mm, the variable focus lens 210 of the focus adjusting unit 200 shown in FIG. 8 moves and the scanner unit 300 shown in FIG. 9. Adjust the focus by performing all Z-axis displacement movements.

나아가 본 발명은, 초점 하이브리드 조절 모드로 구동시에, 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동 제어와 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동 제어 중에서 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동 제어를 먼저 수행한 후 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동 제어가 이루어지도록 한다.Furthermore, the present invention, when driving in the focus hybrid adjustment mode, the Z-axis displacement of the scanner unit 300 of the focus variable lens 210 movement control of the focus adjustment unit 200 and the Z-axis displacement movement control of the scanner unit 300. After the movement control is performed first, the movement of the focus variable lens 210 of the focus adjustment unit 200 is performed.

이를 위해 초점 하이브리드 조절 모드는, 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동 변화량을 A 변화량 단위로서 가변시키는 초점 위치 1차 조절을 수행한 후, 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동 변화량을 A 변화량 단위보다 작은 B변화량 단위로서 가변시키는 초점 위치 2차 조절을 수행한다.To this end, in the focus hybrid adjustment mode, after performing the focus position primary adjustment of varying the Z-axis displacement movement change amount of the scanner unit 300 as an A change amount unit, the focus variable lens 210 moves of the focus adjustment unit 200. Focus position secondary adjustment is performed to vary the amount of change as a unit of change of B smaller than the amount of change of A.

이는 1차적으로 대략적으로 스캐너 유닛(300)의 Z축 변위 이동 변화량을 A 변화량 단위로서 가변시킨 후, 2차적으로 초점 조절 유닛(200)의 초점 가변 렌즈(210) 이동 변화량을 A 변화량 단위보다 작은 B변화량 단위로서 세밀하게 조절하도록 하기 위함이다. 따라서 큰 단위의 초점 조절이 1차적으로 이루어진 후 세밀한 초점 조절이 2차적으로 이루어짐으로써, 빠른 초점 조절이 가능해진다.This primarily changes the Z-axis displacement shift amount of the scanner unit 300 as the A change amount unit, and then secondly changes the shift amount of the focus variable lens 210 of the focus control unit 200 to be smaller than the A change amount unit. This is to finely control the amount of change B. Therefore, a large focus adjustment is primarily performed, and then fine focus adjustment is performed secondly, thereby enabling quick focus adjustment.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.The embodiments in the above description of the present invention are presented by selecting the most preferred examples to help those skilled in the art from the various possible examples, and the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by the embodiments. In addition, various changes, modifications, and other equivalent embodiments may be made without departing from the technical spirit of the present invention.

100:레이저 광원 유닛
200:초점 조절 유닛
300:스캐너 유닛
350:스캐너 이송 유닛
400:광학 유닛
500:변위측정센서
600:스테이지 유닛
700:컷팅 제어 유닛
800:컷팅 데이터 저장 유닛
850:컷팅 데이터 보정 유닛100: laser light source unit
200: focusing unit
300: scanner unit
350: scanner transport unit
400: optical unit
500: displacement measuring sensor
600: stage unit
700: cutting control unit
800: cutting data storage unit
850: cutting data correction unit

Claims (6)

레이저 광을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛;
커브드 기판을 지지하며, 상기 커브드 기판을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있는 스테이지 유닛;
상기 레이저 광원 유닛의 후단에 설치되며, 상기 레이저 광원에서 출사되는 레이저 광을 수렴하는 초점 가변 렌즈를 구비하여, 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 광의 초점을 조절하는 초점 조절 유닛;
상기 초점 조절 유닛과 스테이지 유닛 사이에 위치되며, 상기 초점 조절 유닛으로부터 입사되는 레이저 광의 조사각을 조절하여 커브드 기판으로 조사하는 스캐너 유닛;
상기 스캐너 유닛을 Z축으로 승하강시켜 스캐너 유닛의 Z축 높이를 가변시키는 스캐너 이송 유닛;
커브드 기판의 표면을 센싱하여 X좌표, Y좌표, Z좌표로 된 3차원 형상을 생성하는 변위 측정 센서;
커브드 기판의 표면에서 컷팅될 위치 정보인 X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터가 저장된 컷팅 데이터 저장 유닛;
컷팅 데이터 저장 유닛에서 추출한 X축 컷팅 데이터와 Y축 컷팅 데이터를 상기 변위 측정 센서에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜 X축 컷팅 보정 데이터, Y축 컷팅 보정 데이터, 및 레이저 초점 보정 데이터를 생성하는 컷팅 데이터 보정 유닛; 및
상기 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 상기 초점 조절 유닛의 초점 조절이 이루어지도록 상기 초점 조절 유닛을 제어하고 아울러 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동이 이루어지도록 스캐너 유닛 이송 유닛을 제어하여 레이저 광의 초점 위치가 변하도록 하며, 상기 X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터에 따라서 상기 스캐너 유닛의 조사각이 향하도록 상기 스캐너 유닛을 제어하여 스캐너 유닛 내의 레이저 광의 X축 변위 및 Y축 변위를 가변시켜 커브드 기판으로 조사하도록 하는 컷팅 제어 유닛;을 포함하며,
상기 컷팅 제어 유닛은,
상기 레이저 초점 보정 데이터에 따라서 상기 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈 이동과 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동 중에서 상기 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈 이동만을 수행하는 초점 싱글 조절 모드로 동작시키거나, 또는 상기 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈 이동과 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동 모두를 수행하는 초점 하이브리드 조절 모드로 동작시키며,
상기 컷팅 제어 유닛은,
상기 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 미리 설정된 기준 변화량 이하인 경우 상기 초점 싱글 조절 모드로 동작시키며,
상기 레이저 초점 보정 데이터에 의해 가변될 레이저 광의 초점 위치 변화량이 상기 기준 변화량를 초과하는 경우 상기 초점 하이브리드 조절 모드로 동작시키켜,
상기 초점 하이브리드 조절 모드는, 스캐너 유닛의 Z축 변위 이동 변화량을 A 변화량 단위로서 가변시키는 초점 위치 1차 조절을 수행한 후, 초점 조절 유닛의 초점 가변 렌즈 이동 변화량을 상기 A 변화량 단위보다 작은 B변화량 단위로서 가변시키는 초점 위치 2차 조절을 수행하며,
상기 컷팅 데이터 보정 유닛은,
X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터를 상기 변위 측정 센서에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜, X축 컷팅 보정 데이터 및 Y축 컷팅 보정 데이터를 생성하는 XY축 컷팅 데이터 보정 모듈; 및
X축 컷팅 데이터 및 Y축 컷팅 데이터를 상기 변위 측정 센서에서 센싱한 3차원 형상에 매칭시켜, 레이저 초점 보정 데이터를 생성하는 레이저 초점 데이터 보정 모듈;을 포함하고,
상기 XY축 컷팅 데이터 보정 모듈은,
컷팅 영역의 3차원 형상의 X축 곡률에 따른 X축 위치 보정값을 X축 컷팅 데이터에 적용하여 X축 컷팅 보정 데이터를 생성하며, 컷팅 영역의 3차원 형상의 Y축 곡률에 따른 Y축 위치 보정값을 Y축 컷팅 데이터에 적용하여 Y축 컷팅 보정 데이터를 생성하는 3D 레이저 컷팅 장치.
A laser light source unit for generating and outputting laser light;
A stage unit supporting a curved substrate and capable of moving the curved substrate in X and Y axis directions;
A focus adjusting unit installed at a rear end of the laser light source unit and having a focus variable lens that converges the laser light emitted from the laser light source, and adjusts a focus of the laser light incident from the laser light source unit;
A scanner unit positioned between the focus adjusting unit and the stage unit, the scanner unit adjusting the irradiation angle of the laser light incident from the focus adjusting unit to irradiate the curved substrate;
A scanner transport unit configured to raise and lower the scanner unit along the Z axis to vary the Z axis height of the scanner unit;
A displacement sensor for sensing a surface of the curved substrate to generate a three-dimensional shape consisting of X coordinates, Y coordinates, and Z coordinates;
A cutting data storage unit in which X-axis cutting data and Y-axis cutting data, which are position information to be cut at the surface of the curved substrate, are stored;
Cutting to generate X-axis cutting correction data, Y-axis cutting correction data, and laser focus correction data by matching the X-axis cutting data and Y-axis cutting data extracted from the cutting data storage unit with the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor. Data correction unit; And
The focusing unit is controlled to adjust focus of the focusing unit according to the laser focus correction data, and the scanner unit transport unit is controlled to change the Z-axis displacement of the scanner unit so that the focus position of the laser light is changed. And controlling the scanner unit so that the irradiation angle of the scanner unit is directed according to the X-axis cutting correction data and the Y-axis cutting correction data, thereby varying the X-axis displacement and the Y-axis displacement of the laser light in the scanner unit to irradiate the curved substrate. It includes; cutting control unit to make,
The cutting control unit,
In accordance with the laser focus correction data, the camera operates in a focus single adjustment mode that performs only a variable focus lens shift of the focus adjusting unit among the variable focus lens shift of the focus adjusting unit and the Z-axis displacement shift of the scanner unit, or the focus adjustment is performed. It operates in focus hybrid adjustment mode which performs both the variable focus lens movement of the unit and the Z-axis displacement movement of the scanner unit,
The cutting control unit,
When the focus position change amount of the laser light to be changed by the laser focus correction data is equal to or less than a preset reference change amount, the focus single adjustment mode is operated.
When the focal position change amount of the laser light to be varied by the laser focus correction data exceeds the reference change amount, the focal hybrid adjustment mode is operated.
In the focus hybrid adjustment mode, after performing the focus position primary adjustment to vary the Z-axis displacement movement change amount of the scanner unit as the A change amount unit, the B change amount smaller than the A change amount unit of the focus variable lens movement change amount of the focus adjustment unit is performed. Performs a focusing position secondary adjustment as a unit,
The cutting data correction unit,
An XY-axis cutting data correction module for matching the X-axis cutting data and the Y-axis cutting data with the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor to generate the X-axis cutting correction data and the Y-axis cutting correction data; And
And a laser focus data correction module configured to generate laser focus correction data by matching the X-axis cutting data and the Y-axis cutting data to the three-dimensional shape sensed by the displacement measuring sensor.
The XY axis cutting data correction module,
X-axis cutting correction data is generated by applying the X-axis position correction value according to the X-axis curvature of the three-dimensional shape of the cutting area to the X-axis cutting data, and Y-axis position correction according to the Y-axis curvature of the three-dimensional shape of the cutting area 3D laser cutting device that generates values for Y-axis cutting correction by applying values to Y-axis cutting data.
청구항 1에 있어서, 상기 초점 조절 유닛은,
상기 초점 가변 렌즈를 이동시켜 레이저 광의 초점 조절을 수행하는 3D 레이저 컷팅 장치.
The method according to claim 1, wherein the focusing unit,
3D laser cutting device for adjusting the focus of the laser light by moving the variable focus lens.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 광의 파장은 9.2㎛ ~ 10.9㎛ 또는 330nm ~ 550nm인 것을 특징으로 하는 3D 레이저 컷팅 장치.
The 3D laser cutting device according to claim 1, wherein the wavelength of the laser light is 9.2 µm to 10.9 µm or 330 nm to 550 nm.
삭제delete 삭제delete
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