CN107116307A - 激光划片装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光划片装置，其能够在使用激光束切割脆性材料基板的时候容易地改变激光束的焦距。本发明提供了一种激光划片装置，其用于通过向基板发射激光束来在基板上执行划片操作，该激光划片装置包括：激光源，其产生激光束；以及激光发射单元，其接收来自激光源的激光束并将该激光束发射到基板，其中该激光发射单元包括光学元件，该光学元件改变发射到基板的激光束的焦距。

Description

激光划片装置

技术领域

本发明涉及一种激光划片装置。更具体而言，本发明涉及一种能够在使用激光束切割脆性材料基板的时候容易地改变激光束的焦距的激光划片装置。

背景技术

在某些情况下，通过使用一种切割物件的方法，使用激光束来精确地切割所要切割的该物件。这种通过使用激光束切割物件的方法还被用来切割脆性材料，如玻璃及金属材料制成的板。

作为一个示例，通过利用激光束来切割用于例如液晶显示装置之类的平板显示器的面板。在相关技术中，用于切割液晶显示装置的划片装置通过以下过程来切割基板：将由金刚石或硬质金属制成的划片轮以预定压力压靠在基板的表面，然后旋转并移动划片轮以在基板的表面上形成划线，并且在基板上执行裂片过程。

相比之下，使用激光束的划片装置通过向基板发射激光束，并通过使用冷却气体或类似物冷却基板，由此产生热应力，而在基板中形成裂缝。作为替代方案，现已提出通过向基板依次发射不同的激光束来切割基板的方法。同时，在某些情况下，在通过使用激光束切割将构成液晶显示装置的两片基板接合在一起的密封剂或者切割形成在基板上的黑色矩阵(matrix，基质)之后，使用划片轮来切割基板。

然而，在待切割的基板不平整或者需要调节激光束的照射深度的情况下，存在着难以立即调节激光束的照射深度的问题。

作为一个示例，公布于2005年11月9日的题为“切割非金属材料的装置以及当切割非金属材料时控制切割深度的方法(Apparatus for cutting Nonmetallic Material andMethod of Controlling cutting depth When cutting Nonmetallic material)”的韩国公开专利申请第10-2005-0106156号披露了一种构造，其测量到基板的距离，并通过使用用于调节发射激光束的发射装置的高度的升降装置来调节激光束的焦距。

然而，相关技术中的这种构造以机械方式控制用于发射激光束的发射装置的高度，存在着响应速度低、因而难于提高基板切割速度的缺点。一个缺点是，如果基板切割速度提高，则难以将激光束发射到准确点(位置)。

发明内容

本发明致力于提供一种激光划片装置，其能够通过容易地改变激光束的焦距来迅即地控制高度。

本发明的一个示例性实施例提供了一种激光划片装置，其通过向基板发射激光束在基板上执行划片(操作)，该激光划片装置包括：激光源，其产生激光束；以及激光发射单元，其接收来自激光源的激光束并将该激光束发射到基板，其中激光发射单元包括光学元件，该光学元件改变发射到基板的激光束的焦距。

在一个示例性实施例中，激光发射单元可包括：反射镜，其反射从激光源沿预定方向传播的激光束；可变焦反射镜，其将由反射镜反射的激光束反射到基板，并且通过改变反射面的曲率来改变焦距；以及聚光透镜，其聚集由可变焦反射镜反射的激光束。

可变焦反射镜可具有由呈阵列(array)形式的多个微镜形成的反射面，并且可通过改变该多个微镜的位置或角度来改变反射面的曲率。

可变焦反射镜可包括：压力室，流体被供给到该压力室中；反射面，其限定压力室的一个表面；以及阀，其将流体供给到压力室中，并且可根据压力室中的流体的量或压力来改变反射面的曲率。

在一个示例性实施例中，激光发射单元可包括：第二反射镜，其将从激光源发出的激光束反射到基板；以及可变焦透镜，其位于由第二反射镜反射的激光束的光路中，并且改变焦点。

可变焦透镜可由电活性聚合物(electroactive polymer)制成。

根据本发明，其优点在于可以根据与待切割的物件(对象)的距离，或者根据激光束在待切割的物件中的照射深度，来迅即地控制激光束的焦距。

本发明的优点在于，因为不用机械地控制用于发射激光束的激光发射单元的高度来调节激光束的焦距，所以响应性高并且能够快速和精确地切割物件。

因此，本发明的优点在于，通过根据与工件的距离来改变激光束的焦距，可以在例如基板的工件中形成具有均匀深度的划片线。

上文的概要仅是示例性的，而非旨在成为任何方式的限制。除了上文描述的示例性方案、实施例和特征之外，通过参照附图和下面的详细描述，还将容易领会本发明其它的方案、实施例和特征。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的激光划片装置的视图。

图2是示出根据本发明的该第一示例性实施例的划片装置的可变焦反射镜的一个示例的视图。

图3是示出根据本发明的该第一示例性实施例的划片装置的可变焦反射镜的另一个示例性实施例的视图。

图4是示出根据本发明的第二示例性实施例的划片装置的视图。

应理解的是，这些附图并非必须按比例绘制，其呈现了阐示本发明基本原理的各个特征的一定程度上的简化的表达。此处所披露的本发明的特定设计特征，例如包括特定尺寸、方向、位置和形状，应部分地通过特别的预期应用及使用环境来确定。

在图中，附图标记在附图的各幅图片中始终表示本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

以下将参照附图详细地描述本发明的示例性实施例。首先，对于表示各幅视图中的构成元件的附图标记，应注意的是，即使相同的构成元件在不同的图中被示出，仍将以相同的附图标记来表示它们。而且，在下文对本发明的描述中，如果认为对于本文中包含的公知配置或功能的详细描述可能会使本发明的主题内容不清楚，则会省略该描述。而且，下文将描述本发明的示例性实施例，但本发明的技术主旨并不限于该实施例，而是可由本领域技术人员进行修改并以多种方式实施。

图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的激光划片装置的视图。

根据本发明的第一示例性实施例的激光划片装置的特征在于包括可变焦反射镜，该可变焦反射镜改变焦点并反射激光束。

参照图1，基板3被装载到工作台1上。在理想的情况下，基板3具有均匀平坦的表面，但该基板实际上可能具有轻微的高度差。可根据需要来改变发射的激光束的深度。本发明通过改变激光束的焦距来使激光束能够被准确地发射到期望的部分。图1中示出了一片基板3，但基板3可以是相结合的多个基板，其中当实际实施本发明时两片基板被接合在一起。而且，被激光束照射的部分可以是基板表面上的一个点或基板中的一个点，或者在某些情况下可以是用于附接结合基板的密封剂。

根据本发明的该示例性实施例的激光划片装置包括：激光源20，其产生激光束；以及激光发射单元10，其接收来自激光源20的激光束并将该激光束发射到基板3。

可根据需要来选择激光源20，可以使用各种激光源，例如CO₂激光器、YAG激光器、脉冲激光器、和飞秒激光器。如有必要，在激光源20与激光发射单元10之间或者在激光发射单元10中可包括至少一个光学元件，例如扩束器和准直器。

激光发射单元10包括：反射镜12，其沿预定方向反射从激光源20发出的激光束；可变焦反射镜14，其反射由反射镜12反射的激光束并且可改变其反射面的曲率；以及聚光透镜16，其聚集由可变焦反射镜14反射的激光束以便在预定位置形成焦点。

在本发明的该示例性实施例中，激光发射单元10可具有距离测量装置18。距离测量装置18可包括测量单元19。在该示例性实施例中，测量单元19可被构造为通过向基板3发射激光并随后接收反射的激光来测量到基板3的距离。

激光发射单元10可被构造为能在基板3上方相对于基板3进行移动，使得在激光发射单元10被固定的状态下，其上装载基板3的工作台1可进行移动，在其上装载基板3的工作台1被固定的状态下，激光发射单元10可进行移动，或者激光发射单元10与工作台1均可进行移动。

在该示例性实施例中，在激光发射单元10发射激光束之前，距离测量装置18可测量到基板3的距离。亦即，距离测量装置18可在激光发射单元10的处理方向上被设置在激光发射单元10的前方。

参照图1，由距离测量装置18测得的到基板3的距离为d1，将要被激光束照射的位置为P1。根据本发明的划片装置的控制单元(未示出)改变可变焦反射镜14的反射面的曲率，从而使激光源20产生的激光束被发射到P1。

如图1的右侧所示，在要将激光束发射到基板3的位置P2时，到基板3的距离为d2。在此情况下，P2位于在比P1高的位置，P2处激光束的焦距需要短于P1处的焦距。划片装置的控制单元使得可变焦反射镜14的反射面在P2处的曲率小于在P1处的曲率，使得由可变焦反射镜14反射的激光束被发射到位置P2。

图2是示出根据本发明的第一示例性实施例的划片装置的可变焦反射镜的一个示例的视图。

参照图2，可变焦反射镜14可包括基部板22和设置在基部板22上的多个微镜24。该多个微镜24设置为阵列的形式，且其角度或位置可被单独地控制。随着该多个微镜24的位置被调节，可以改变被微镜阵列反射的激光束的焦距。由韩国专利第10-1208273号披露的微镜控制系统控制的微镜阵列可被例举为微镜阵列的一个示例。

图3是示出根据本发明的第一示例性实施例的划片装置的可变焦反射镜的另一个示例性实施例的视图。

参照图3，可变焦反射镜14包括：压力室26；凸形的反射面28，其形成在压力室26的一侧；以及阀30，其将流体供给到压力室26中。阀30可与压力源(未示出)连接。反射面28可由柔性材料制成。将被供给到压力室26中的流体可以是液相流体(例如水或油之类)或者气体。基于通过阀30供给的流体的量或压力，来控制反射面28的曲率。

将图3A与图3B进行对比，在图3A中供给到压力室26中的流体的量或压力高于或大于图3B中的流体的量或压力。因此，在图3A中反射面28的曲率大于图3B中的曲率。

图4是示出根据本发明的第二示例性实施例的划片装置的视图。

根据本发明的第二示例性实施例的划片装置可包括激光发射单元10和激光源20，还可包括距离测量装置18。激光发射单元10包括：第二反射镜40，其将从激光源20传播的激光束向下反射；以及可变焦透镜42，其位于第二反射镜40的光路中并改变焦点。

可变焦透镜42被构造为能改变焦点。本发明的特征在于可变焦透镜42通过改变透镜的形状来改变焦点。在该示例性实施例中，可变焦透镜42可以是可变焦流体透镜，其构造为使得其内部充满流体，并且通过调节充满其内部的流体的量来改变其形状。替代性地，可变焦透镜42可以是电活性聚合物(EAP)，其形状随着施加到EAP上的电压而改变。在该示例性实施例中，通过在凝胶态中混合聚氯乙烯(PVC)与塑化剂来制造EAP。使用EAP制造的可变焦透镜42的优点在于，可以随着施加的电压迅即地改变形状，且可提高响应速度。

如上文所述，在说明书和附图中已描述和阐示了这些示例性实施例。选择并描述这些示例性实施例是为了说明本发明的一些特定的原理及其实际应用，从而使得本领域其他技术人员能够做出并运用本发明的各种示例性实施例以及各种替代方案和改型。如前文的描述所显现的，本发明的特定方面并不受这里所阐示的具体细节的限制，因此可以预见本领域技术人员能够想到其它的改型和应用或其等同物。然而，在考虑说明书和附图之后，本领域技术人员将容易领会本发明的许多改变、修改和变型及其它用途和应用。不背离本发明的主旨和范围的所有这些改变、修改和改型以及其它用途和应用均视为被本发明所涵盖，本发明仅由随附的权利要求书所限定。

Claims (6)

1.一种激光划片装置，其通过向基板发射激光束来在基板上执行划片操作，所述激光划片装置包括：

激光源，其产生激光束；以及

激光发射单元，其接收来自所述激光源的激光束，并将激光束发射到所述基板，

其中，所述激光发射单元包括光学元件，所述光学元件能改变发射到所述基板的激光束的焦距。

2.根据权利要求1所述的激光划片装置，其中，所述激光发射单元包括：

反射镜，其反射从所述激光源沿预定方向传播的激光束；

可变焦反射镜，其将由所述反射镜反射的激光束反射到所述基板，并且通过改变反射面的曲率来改变所述焦距；以及

聚光透镜，其聚集由所述可变焦反射镜反射的激光束。

3.根据权利要求2所述的激光划片装置，其中，所述可变焦反射镜所具有的反射面由呈阵列形式的多个微镜形成，并且所述反射面的曲率通过改变所述多个微镜的位置或角度而被改变。

4.根据权利要求2所述的激光划片装置，其中，所述可变焦反射镜包括：压力室，流体被供给到所述压力室中；反射面，其限定所述压力室的一个表面；以及阀，其将流体供给到所述压力室中，所述反射面的曲率根据所述压力室中的流体的量或压力来改变。

5.根据权利要求1所述的激光划片装置，其中，所述激光发射单元包括：

第二反射镜，其将从所述激光源传播的激光束反射到所述基板；以及

可变焦透镜，其位于由所述第二反射镜反射的激光束的光路中，并且改变焦点。

6.根据权利要求5所述的激光划片装置，其中，所述可变焦透镜由电活性聚合物制成。