KR100597948B1 - 레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법 - Google Patents

레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법 Download PDF

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Abstract

레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법이 개시된다. 개시된 레이저 전극 절단장치는: 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저빔을 레이저 헤드로 전송하는 광섬유; 상기 광섬유에서 전송된 레이저빔을 평행광으로 만드는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터를 통과한 레이저빔의 광폭을 변화시키는 가변 빔 익스팬더와, 상기 가변 빔 익스팬더를 통과한 레이저빔을 소정 직경의 스폿에 집속시켜 디스플레이 기판에 형성된 전극부에 조사하는 집속렌즈를 구비하는 레이저 헤드; 상기 디스플레이 기판에 대해서 상기 레이저 헤드의 반대측에 설치되어서 상기 레이저 헤드에 의해 상기 디스플레이 기판의 전극 절단여부를 관찰하는 비젼시스템; 및 상기 비젼시스템을 지지하면서 1축 또는 2축으로 구동하는 지지부;를구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법{Apparatus for cutting electrides using laser and cutting method using the same}
도 1은 본 발명에 따른 레이저 전극 절단장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 디스플레이 기판의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 다른 실시예에 따른 레이저 전극 절단장치의 구성을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110,210: 레이저 발진기 120,220: 레이저 발진기
130,230: 광섬유 160,170,260,270: 지지부
162,172,262,272,275: 비젼카메라 164,174,264,274,273: 백라이트
180,280: 제어부
본 발명은 레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법에 관한 것으로서, 특히 디스플레이 기판에 대해서 레이저 헤드와 반대측에 설치된 비젼시스템으로 레이저 가공과 거의 동시에 전극의 절단여부를 검사할 수 있는 레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 디스플레이(Liquid crystal display, LCD)와 같은 패널의 생산 과정에는 정전기에 의한 트랜지스터의 파손을 방지하거나, 에이징 등의 테스트를 간편하게 하기 위하여 제조 공정 중에 게이트 전극과 데이터 전극 등이 단락선에 의해 연결되어 있다. 이 단락선은 테스트 공정이 끝난 후 모듈 조립을 하기 전까지 제거되어야 한다.
상기한 에이징 공정이 완료된 후에는 쇼트된 전극들을 쇼트되기 전 상태로, 서로 단절된 상태로 만들어주어야 한다. 이를 위해 종래에는 상기 에이징용 전극을 기계적 방법 등에 의해 제거함으로써 각 전극들이 서로 단절되도록 하는 방법이 사용되어 왔다. 기계적인 글라인더에 의하여 단락선을 제거하는 경우, 기계적인 진동에 의하여 유리기판이 파손되거나 오히려 정전기를 유발시키는 문제점이 있었다.
최근에는 레이저 장치를 이용하여 각 셀들에 전압을 인가하기 위한 전극들을 절단하여 주는 방법이 주로 이용되고 있다.
한편, 레이저 전극 절단 장치는 디스플레이 기판의 외각에 위치하고 있는 전극들을 절단하기 위해서 스테이지 상에 디스플레이 기판을 안착하고 정렬 작업 후 스테이지 상방에 설치된 레이저 유니트를 움직여서 디스플레이 기판상의 전극 절단 작업을 수행한다. 이어서, 레이저 절단작업이 끝나면 레이저 유니트와 동일 구동부에 위치하고 있는 검사 유니트를 이용하여 절단면의 검사작업을 하게 된다.
LCD의 대형화로 인해 단락선들이 디스플레이 기판의 2측, 또는 4측 까지 절단면이 형성되는 곳이 증가되며, 이에 따라 종래의 레이저 절단작업 및 검사작업을 분리하여 행하는 것은 작업공정 시간의 증가를 가져온다. 또한, 두 개의 장비를 사용하여 전극 절단작업과 전극 절단 검사작업을 분리하여 하는 경우에는 작업공간이 늘어나는 문제가 발생된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 고속 및 고정밀로 레이저 가공을 할 수 있도록 레이저 가공과 동시에 디스플레이 기판의 전극 절단 여부를 검사하는 레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레이저 전극 절단장치는:
레이저빔을 출사하는 레이저 발진기;
상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저빔을 레이저 헤드로 전송하는 광섬유;
상기 광섬유에서 전송된 레이저빔을 평행광으로 만드는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터를 통과한 레이저빔의 광폭을 변화시키는 가변 빔 익스팬더와, 상기 가변 빔 익스팬더를 통과한 레이저빔을 소정 직경의 스폿에 집속시켜 디스플레이 기판에 형성된 전극부에 조사하는 집속렌즈를 구비하는 레이저 헤드;
상기 디스플레이 기판에 대해서 상기 레이저 헤드의 반대측에 설치되어서 상기 레이저 헤드에 의해 상기 디스플레이 기판의 전극 절단여부를 관찰하는 비젼시스템; 및
상기 비젼시스템을 지지하면서 1축 또는 2축으로 구동하는 지지부;를구비하 는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비젼시스템은,
상기 디스플레이 기판을 촬상하는 비젼카메라; 및
상기 디스플레이 기판에 광을 조사하는 백라이트;를 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 비젼시스템은,
상기 디스플레이 기판을 촬상하는 제1 및 제2 비젼카메라; 및
상기 비젼카메라에 각각 설치된 제1 및 제2 백라이트;를 구비한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레이저 전극 절단장치의 사용방법은:
상기 비젼시스템으로 상기 디스플레이 기판에 형성된 얼라인 마크를 탐색하는 제1 단계;
상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 빔으로 상기 디스플레이 기판에 형성된 전극을 절단하는 제2 단계; 및
상기 비젼시스템으로 상기 전극의 절단 여부를 검사하는 제3 단계;를 구비하며,
상기 제2단계 및 상기 제3단계는 소정의 딜레이 타임으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 전극 절단장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 레이저 가공을 위하여는 레이저빔을 출사하는 레이저 발진 기(110)와, 상기 레이저빔을 스폿에 집속시키고 이를 대상물, 예컨대 디스플레이 기판(S)에 조사하는 레이저 헤드(120)와, 레이저 발진기(110) 및 레이저 헤드(120)를 연결하는 연결광학계가 필요하다. 초정밀 가공을 위하여 레이저 헤드(120)는 수 마이크로미터 범위에서 정밀하게 위치 제어되어야 한다. 레이저 헤드(120)는 콜리메이터(121), 가변 빔 익스팬더(122), 및 집속렌즈(123) 등으로 구성된다.
레이저 발진기(110) 및 레이저 헤드(120) 사이에는 플렉시블(flexible)한 연결 광학계로서 광섬유(130)가 개재되며, 레이저 발진기(110)와 레이저 헤드(120)는 분리 설치된다. 광섬유(130)는 레이저 헤드(120)의 이송운동을 구속하지 않으면서, 레이저 발진기(110)에서 출사된 레이저빔을 광 모드의 변화없이 그대로 레이저 헤드(120)에 전송한다.
콜리메이터(121)는 광섬유(130)의 단부에서 출사된 레이저빔을 평행광으로 만든다. 이 평행광은 가변 빔 익스팬더(122)에 의하여 광폭의 크기가 조절되며 초점이 맺히는 길이가 변화된다. 가변 빔 익스팬더(122)는 볼록렌즈(126)와 오목렌즈(125)의 조합으로 이루어진다. 볼록렌즈(126)와 오목렌즈(125) 상호간의 거리를 조절하여 레이저빔의 광폭을 변화시키는 것이 바람직하다. 레이저빔의 광경로에 슬릿(미도시)을 개재하고, 슬릿의 폭을 조절하여 이를 통과하는 레이저빔의 광폭을 변화시키는 실시예도 가능하다.
디스플레이 기판(S)의 측면에는 도 2에서 보듯이 미세전극들(103) 및 상기 전극들(103)의 바깥쪽 에지를 연결하는 쇼팅 바(shorting bar)(105)가 금속, 예컨대 크롬 전극이 형성되어 있다. 본 발명의 레이저 시스템은 전극들(103)을 레이저 빔으로 커팅하여서 전극들(103)을 서로 독립적으로 형성되게 하는 것이다.
한편, 레이저 헤드(120)는 제1지지부(160)에 의해서 지지되면서, 1축 또는 2축 방향으로 이동된다. 제1지지부(160)에는 상기 레이저 헤드(110)와 함께 이동가동하도록 제1비젼시스템이 설치되어 있다. 제1비젼시스템은 상기 디스플레이 기판(S)의 상방에서 상기 레이저 헤드(110)로 가공되는 영역을 관찰하는 데 사용될 수 있다. 상기 제1비젼시스템은 소정의 광을 상기 디스플레이 기판에 조사하는 제1 백라이트(164)와, 상기 디스플레이 기판(S)의 가공영역을 촬상하는 제1 비젼카메라(162)를 구비할 수 있다.
한편, 디스플레이 기판(S)의 하방에는 본 발명의 특징부인 제2비젼시스템이 설치된다. 상기 제2비젼시스템은 제2지지부(170)에 설치되어서 1축 또는 2축 방향으로 이동가능하게 설치된다. 상기 제2비젼시스템은 소정의 광을 상기 디스플레이 기판(S)에 조사하는 제2 백라이트(174)와, 상기 디스플레이 기판(S)의 가공영역을 촬상하는 제2 비젼카메라(172)를 구비할 수 있다. 상기 제2 비젼카메라(172)는 상기 디스플레이 기판(S)의 전극 절단상황을 용이하게 관찰할 수 있다. 즉, 상기 제1비젼카메라(162)에서는 레이저 가공된 영역이 검게 보여지나, 이 검은 부분이 검게 그을린 부분인 지, 또는 전극이 절단된 것인 지 확실하지 않을 수 있다. 반면에, 제2비젼카메라(172)로 관찰되는 전극 영역은 전극부분이 검게 보이며, 전극 중 제거된 부분은 화이트로 보이므로 전극의 절단 여부가 명확히 구별되는 이점이 있다.
본 발명에 따른 레이저 전극 절단장치의 사용방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 제2비젼시스템으로 디스플레이 기판(S)에 형성된 얼라인 마크를 탐색한다. 얼라인 마크를 확인하면, 디스플레이 기판(S)의 위치가 제어부(180)로 입력되며, 제어부(180)는 미리 입력된 전극들(103)을 제거하기 위해서 제1지지부(160)에 지지된 레이저 헤드(120)를 레이저 작업 위치로 이동한다.
이어서, 상기 제1지지부(160)에 의해서 레이저 헤드(120)는 일방향으로 이동되면서 상기 레이저 발진기(110)로부터 발진된 레이저 빔으로 상기 디스플레이 기판(S)에 형성된 전극들(103)을 절단한다.
한편, 상기 제어부(180)는 상기 제2지지부(170)로 제2비젼시스템을 상기 레이저 헤드(120)와 비교하여 소정 딜레이 타임을 가지고 이동시키면서 상기 전극(103)의 절단 여부를 검사한다. 즉, 본 발명에 따른 레이저 전극 절단장치는 상기 제2비젼시스템으로 소정의 딜레이 타임으로 상기 레이저 헤드의 가공작업과 동시에 이루어진다. 따라서, 레이저 장치에 의한 전극 절단작업과 절단 여부를 검사하는 작업이 동시에 수행되므로 작업시간이 절약되는 이점이 있다.
도 3은 본 발명에 다른 실시예에 따른 레이저 전극 절단장치의 구성을 보여주는 도면이며, 상기 실시예의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 명칭을 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 레이저 가공을 위하여는 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기(210)와, 상기 레이저빔을 스폿에 집속시키고 이를 대상물, 예컨대 디스플레이 기판(S)에 조사하는 레이저 헤드(220)와, 레이저 발진기(210) 및 레이저 헤드(220)를 연결하는 연결광학계가 필요하다. 초정밀 가공을 위하여 레이저 헤드(220)는 수 마이크로미터 범위에서 정밀하게 위치 제어되어야 한다. 레이저 헤드(220)는 콜리메이터(221), 가변 빔 익스팬더(222), 및 집속렌즈(223) 등으로 구성된다.
레이저 발진기(210) 및 레이저 헤드(220) 사이에는 플렉시블(flexible)한 연결 광학계로서 광섬유(230)가 개재되며, 레이저 발진기(210)와 레이저 헤드(220)는 분리 설치된다. 광섬유(230)는 레이저 헤드(220)의 이송운동을 구속하지 않으면서, 레이저 발진기(210)에서 출사된 레이저빔을 광 모드의 변화없이 그대로 레이저 헤드(220)에 전송한다.
콜리메이터(221)는 광섬유(230)의 단부에서 출사된 레이저빔을 평행광으로 만든다. 이 평행광은 가변 빔 익스팬더(222)에 의하여 광폭의 크기가 조절되며 초점이 맺히는 길이가 변화된다. 가변 빔 익스팬더(222)는 볼록렌즈(226)와 오목렌즈(225)의 조합으로 이루어진다. 볼록렌즈(226)와 오목렌즈(225) 상호간의 거리를 조절하여 레이저빔의 광폭을 변화시키는 것이 바람직하다. 레이저빔의 광경로에 슬릿(미도시)을 개재하고, 슬릿의 폭을 조절하여 이를 통과하는 레이저빔의 광폭을 변화시키는 실시예도 가능하다.
디스플레이 기판(S)의 측면에는 도 2에서 보듯이 미세전극들(103) 및 상기 전극들(103)의 바깥쪽 에지를 연결하는 쇼팅 바(shorting bar)(105)가 금속, 예컨대 크롬 전극이 형성되어 있다. 본 발명의 레이저 시스템은 전극들(103)을 레이저 빔으로 커팅하여서 전극들(103)을 서로 독립적으로 형성되게 하는 것이다.
한편, 레이저 헤드(220)는 제1지지부(260)에 의해서 지지되면서, 1축 또는 2축 방향으로 이동된다. 제1지지부(260)에는 상기 레이저 헤드(210)와 함께 이동가 동하도록 제1비젼시스템이 설치되어 있다. 제1비젼시스템은 상기 디스플레이 기판(S)의 상방에서 상기 레이저 헤드(210)로 가공되는 영역을 관찰하는 데 사용될 수 있다. 상기 제1비젼시스템은 소정의 광을 상기 디스플레이 기판에 조사하는 제1 백라이트(264)와, 상기 디스플레이 기판(S)의 가공영역을 촬상하는 제1 비젼카메라(262)를 구비할 수 있다.
한편, 디스플레이 기판(S)의 하방에는 본 발명의 특징부인 제2비젼시스템이 설치된다. 상기 제2비젼시스템은 제2지지부(270)에 설치되어서 1축 또는 2축 방향으로 이동가능하게 설치된다. 상기 제2비젼시스템은 소정의 광을 상기 디스플레이 기판(S)에 조사하는 제2 및 제3 백라이트(274,275)와, 상기 디스플레이 기판(S)의 가공영역을 촬상하는 제2 및 제3 비젼카메라(272,273)를 구비할 수 있다. 상기 제2 및 제3 비젼카메라(272,273)는 상기 디스플레이 기판(S)의 전극 절단상황을 용이하게 관찰할 수 있다. 이와 같이 두 개의 비젼카메라(272,273)를 사용하면 기판(S)에 형성된 두 개의 얼라인 마크를 각각의 비젼카메라가 찾을 수 있으므로 시간을 절약할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법에 따르면, 레이저 가공물이 디스플레이 기판에 대해서 레이저 헤드와 다른 측에 설치된 비젼시스템으로 레이저 헤드의 레이저 가공된 부분을 시간 딜레이를 가지고 동시에 검사할 수 있으므로 레이저 가공시간을 절약할 수 있다. 또한, 레이저 가공장비와 검사장비를 동일한 영역에 설치할 수 있으므로 작업 공간을 유용하게 활용 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기;
    상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저빔을 레이저 헤드로 전송하는 광섬유;
    상기 광섬유에서 전송된 레이저빔을 평행광으로 만드는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터를 통과한 레이저빔의 광폭을 변화시키는 가변 빔 익스팬더와, 상기 가변 빔 익스팬더를 통과한 레이저빔을 소정 직경의 스폿에 집속시켜 디스플레이 기판에 형성된 전극부에 조사하는 집속렌즈를 구비하는 레이저 헤드;
    상기 디스플레이 기판에 대해서 상기 레이저 헤드의 반대측에 설치되어서 상기 레이저 헤드에 의해 상기 디스플레이 기판의 전극 절단여부를 관찰하는 비젼시스템; 및
    상기 비젼시스템을 지지하면서 1축 또는 2축으로 구동하는 지지부;를구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 전극 절단장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비젼시스템은,
    상기 디스플레이 기판을 촬상하는 비젼카메라; 및
    상기 디스플레이 기판에 광을 조사하는 백라이트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 전극 절단장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비젼시스템은,
    상기 디스플레이 기판을 촬상하는 제1 및 제2 비젼카메라; 및
    상기 비젼카메라에 각각 설치된 제1 및 제2 백라이트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 전극 절단장치.
  4. 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기;
    상기 레이저 발진기에서 출사된 레이저빔을 레이저 헤드로 전송하는 광섬유;
    상기 광섬유에서 전송된 레이저빔을 평행광으로 만드는 콜리메이터와, 상기 콜리메이터를 통과한 레이저빔의 광폭을 변화시키는 가변 빔 익스팬더와, 상기 가변 빔 익스팬더를 통과한 레이저빔을 소정 직경의 스폿에 집속시켜 디스플레이 기판에 형성된 전극부에 조사하는 집속렌즈를 구비하는 레이저 헤드;
    상기 디스플레이 기판에 대해서 상기 레이저 헤드의 반대측에 설치되어서 상기 레이저 헤드에 의해 상기 디스플레이 기판의 전극 절단여부를 관찰하는 비젼시스템; 및
    상기 비젼시스템을 지지하면서 1축 또는 2축으로 구동하는 지지부;를 구비하는 레이저 전극 절단장치의 사용방법에 있어서,
    상기 비젼시스템으로 상기 디스플레이 기판에 형성된 얼라인 마크를 탐색하는 제1 단계;
    상기 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 빔으로 상기 디스플레이 기판에 형 성된 전극을 절단하는 제2 단계; 및
    상기 비젼시스템으로 상기 전극의 절단 여부를 검사하는 제3 단계;를 구비하며,
    상기 제2단계 및 상기 제3단계는 소정의 딜레이 타임으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 전극 절단장치의 사용방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비젼시스템은,
    상기 디스플레이 기판을 촬상하는 제1 및 제2 비젼카메라; 및
    상기 비젼카메라에 각각 설치된 제1 및 제2 백라이트;를 구비하며,
    상기 제1단계는 상기 제1 및 제2비젼카메라로 동시에 각각 상기 디스플레이 기판에 형성된 얼라인 마크를 탐색하는 것을 특징으로 하는 레이저 전극 절단장치의 사용방법.
KR1020050047920A 2005-06-03 2005-06-03 레이저 전극 절단장치 및 그 사용방법 KR100597948B1 (ko)

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