KR100768741B1 - 레이저와 비전의 동축 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축을 일치시킨 레이저와 비전의 동축 가공장치에 관한 것으로서, 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축이 동일 축 선상에 겹쳐지도록 레이저 빔 또는 비전 영상의 경로를 안내하는 축일치수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 보다 빠르고 정밀한 가공을 위하여 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축을 일치시킴으로써 정밀도와 효율성을 높이고, 모니터를 통해 가공 상태를 직접 눈으로 확인하는 것이 가능하여 가공 수율을 크게 향상시킬 수 있으며, 이격거리나 이동거리에 상관없이 오차를 제거하여 액정 디스플레이 등 마이크로미터 단위의 미세 공정에 능동적으로 대응할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

레이저와 비전의 동축 가공장치{Laser and vision equal axis processing apparatus}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저와 비전의 동축 가공장치를 나타내는 개념도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 레이저와 비전의 동축 가공장치를 나타내는 개념도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저와 비전의 동축 가공장치의 설치 상태를 나타내는 사시도이다.

본 발명은 레이저와 비전의 동축 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축을 일치시킨 레이저와 비전의 동축 가공장치에 관한 것이다.

레이저 응용장비에서 액정 디스플레이어(LCD)의 전극 절단 가공을 하기 위해 매우 정밀한 정밀도가 요구된다. 액정 디스플레이는 반도체 공정을 이용하여 패널 상에 미소 박막을 형성함으로 액정 디스플레이를 가공하기 위해 마이크로미터 단위 의 미세 가공이 선행되어야 한다.

따라서, 정밀한 미세 가공과 가공오차를 줄이기 위하여 레이저 빔의 조사 지점과 비전 영상의 일치가 반드시 필요하다.

그러나, 종래의 레이저 가공장치와, 비전 영상 조사장치는 서로 별도로 제작되어 순서에 따라 조사되었고, 장비의 작동 시 이격된 거리를 감안하여 장비를 제어함으로 레이저 빔의 조사 지점과 비전 영상을 일치시키는 동안, 이러한 레이저 빔의 축과 비전 영상 축의 이격된 거리로 인하여 가공오차를 발생시키거나 모니터를 통한 실시간 자재의 가공 상태를 직접 눈으로 확인할 수 없었기 때문에 가공 수율이 크게 떨어지는 등 비효율성을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 장비의 구동시 레이저 빔의 축과 비전 영상의 이격 거리가 항상 일정하지 않기 때문에 약간 오차가 발생하여 액정 디스플레이의 박막 전극 공정 등 마이크로미터 단위의 미세 공정에 대응할 수 없었던 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 보다 빠르고 정밀한 가공을 위하여 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축을 일치시킴으로써 정밀도와 효율성을 높이고, 모니터를 통해 가공 상태를 직접 눈으로 확인하는 것이 가능하여 가공 수율을 크게 향상시킬 수 있게 하는 레이저와 비전의 동축 가공장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 이격거리나 이동거리에 상관없이 오차를 제거하여 액정 디스플레이 등 마이크로미터 단위의 미세 공정에 능동적으로 대응할 수 있게 하는 레이저와 비전의 동축 가공장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저와 비전의 동축 가공장치는, 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축이 동일 축 선상에 겹쳐지도록 레이저 빔 또는 비전 영상의 경로를 안내하는 축일치수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 축일치수단은, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 헤드; 볼록 렌즈와 오목렌즈로 이루어져서 레이저 헤드에서 발생된 레이저 빔이 통과하는 빗살 확대계; 상기 빗살 확대계를 통과한 레이저 빔을 비전 영상 축 방향으로 반사되도록 레이저 빔 반사막이 코팅되는 레이저측 반사미러; 비전 영상을 발생시키는 비전 헤드; 파이버를 통해 상기 비전 헤드의 영상에 가시광을 조사하는 조명; 상기 조명의 가시광이 비전 영상 축 방향으로 반사되도록 가시광 반사막이 코팅되는 비전측 반사미러; 및 상기 레이저측 반사미러에 의해 반사된 레이저 빔의 축이 비전 영상의 축과 동일축선상에 겹쳐지기 위하여 상기 레이저측 반사미러에 의해 반사된 레이저 빔은 반사하고, 상기 비전측 반사미러에 의해 반사된 가시광은 투과하도록 밑면에 레이저 빔 반사막이 코팅되며, 윗면에 가시광 투과막이 코팅되는 반투명미러; 상기 반투명미러에 의해 반사된 레이저 빔과 상기 반투명미러를 통과한 비전 영상을 집속하여 테이블에 조사하는 집속렌즈;를 포함하여 이루어지는 것이 가능하다.

또는, 상기 축일치수단은, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 헤드; 볼록 렌즈와 오목렌즈로 이루어져서 레이저 헤드에서 발생된 레이저 빔이 통과하는 빗살 확대계; 비전 영상을 발생시키는 비전 헤드; 파이버를 통해 상기 비전 헤드의 영상에 가시광을 조사하는 조명; 상기 조명의 가시광이 비전 영상 축 방향으로 반사되도록 가시광 반사막이 코팅되는 비전측 제 1 반사미러; 상기 비전측 반사미러에 반사된 조사광을 레이저 빔 축 방향으로 반사되도록 가시광 반사막이 코팅되는 비전측 제 2 반사미러; 상기 제 2 반사미러에 의해 반사된 조사광의 축이 레이저 빔의 축과 동일축선상에 겹쳐지기 위하여 상기 제 2 반사미러에 의해 반사된 가시광은 반사하고, 상기 빗살 확대계를 통과한 레이저 빔은 투과하도록 밑면에 가시광 반사막이 코팅되며, 윗면에 레이저 빔 투과막이 코팅되는 반투명미러; 및 상기 반투명미러에 의해 반사된 레이저 빔과 상기 반투명미러를 통과한 비전 영상의 가시광을 집속하여 테이블에 조사하는 집속렌즈;를 포함하여 이루어지는 것이 가능하다.

한편, 상기 축일치수단은, 디지털 신호 처리방식(Digital Signal Processor)을 이용하여 Y축 운동을 하는 리니어 모터 위의 작업 테이블과 레이저가 장착된 X축 운동을 하는 리니어 모터 기구부를 구동시키는 모션 콘트롤러에 의해 X축 위에 Z축 운동을 하는 스텝모터에 의해 이동되고, 액정 디스플레이(LCD)의 얼라인 마크(Align mark)를 기준으로 위치를 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 레이저와 비전의 동축 가공장치는, 가공 상태를 직접 눈으로 확인하기 위하여 레이저 빔의 조사지점과 비전 영상의 조사지점을 실시간 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라에서 촬영된 영상으로 표시하는 모니터;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 여러 실시예에 따른 레이저와 비전의 동축 가공장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저와 비전의 동축 가공장치는, 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축이 동일 축 선상에 겹쳐지도록 레이저 빔 또는 비전 영상의 경로를 안내하는 축일치수단을 포함하여 이루어지는 것으로서, 크게 레이저 빔의 축을 비전 영상의 축에 맞추는 방식 및 비전 영상의 축을 레이저 빔의 축에 맞추는 방식이 있다.

여기서, 전자의 방식은 레이저 빔의 성능이 더 우수하고, 후자의 방식은 비전 영상의 성능이 보다 우수한 것으로서, 이러한 방식의 선택은 가공의 조건이나 상황 및 설비 특성 등에 따라 결정될 수 있다.

이러한, 전자의 방식에 따른 본 발명의 레이저와 비전의 동축 가공장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 레이저 헤드(10)와, 빗살 확대계(30)와, 레이저측 반사미러(50)와, 비전 헤드(60)와, 조명(80)과, 비전측 반사미러(70)와, 반투명미러(90) 및 집속렌즈(100)를 포함하여 이루어지는 구성으로서, 상기 레이저 헤드(10)는, 레이저 빔을 발생시키는 것이고, 상기 빗살 확대계(30)는, 볼록렌즈(20)와 오목렌즈(40)로 이루어져서 레이저 헤드(10)에서 발생된 레이저 빔이 통과하는 것이며, 상기 레이저측 반사미러(50)는, 상기 빗살 확대계(30)를 통과한 레이저 빔을 비전 영상 축 방향으로 반사되도록 레이저 빔 반사막이 코팅되는 것이다.

또한, 상기 비전 헤드(60)는, 비전 영상을 발생시키는 것이고, 상기 조명(80)은, 파이버(140)를 통해 상기 비전 헤드(60)의 영상에 가시광을 조사하는 것이며, 상기 비전측 반사미러(70)는, 상기 조명(80)의 가시광이 비전 영상 축 방향으로 반사되도록 가시광 반사막이 코팅되는 것이다.

특히, 본 발명의 반투명미러(90)는, 상기 레이저측 반사미러(50)에 의해 반사된 레이저 빔의 축이 비전 영상의 축과 동일축선상에 겹쳐지기 위하여 상기 레이저측 반사미러(50)에 의해 반사된 레이저 빔은 반사하고, 상기 비전측 반사미러(70)에 의해 반사된 가시광은 투과하는 것으로서, 밑면에 레이저 빔 반사막이 코팅되며, 윗면에 가시광 투과막이 코팅되는 구성이다.

또한, 상기 집속렌즈(100)는, 상기 반투명미러(90)에 의해 반사된 레이저 빔과 상기 반투명미러를 통과한 비전 영상을 집속하여 테이블(110)에 조사하는 것이다.

따라서, 상기 레이저 헤드에서 발생된 레이저 빔은, 상기 빗살 확대계(30)를 통과하여 상기 레이저측 반사미러(50)에 의해 반사되고, 상기 비전 헤드(60)의 비전 영상은 상기 비전측 반사미러(70)에 의해 반사되는 조명의 가시광과 함께 조사되어 상기 반투명미러(90)에서 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축이 서로 일치되게 겹쳐지면서 상기 집속렌즈에 의해 축이 서로 일치되도록 상기 반투명미러에 의해 반사된 레이저 빔과 상기 반투명미러를 통과한 비전 영상이 상기 집속렌즈(100)에 의해 집속되어 테이블(110)에 동일축으로 조사되는 것이다.

한편, 후자의 방식에 따른 본 발명의 레이저와 비전의 동축 가공장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 레이저 헤드(10)와, 빗살 확대계(30)와, 비전 헤드(60)와, 조명(80)과, 비전측 제 1 반사미러(70)와, 비전측 제 2 반사미러(170)와, 반투명미러(180) 및 집속렌즈(100)를 포함하여 이루어지는 구성으로서, 상기 레이저 헤드(10)는, 레이저 빔을 발생시키는 것이고, 상기 빗살 확대계(30)는, 볼록렌 즈(20)와 오목렌즈(40)로 이루어져서 레이저 헤드(10)에서 발생된 레이저 빔이 통과하는 것이다.

또한, 상기 비전 헤드(60)는, 비전 영상을 발생시키는 것이고, 상기 조명(80)은, 파이버(140)를 통해 상기 비전 헤드(60)의 영상에 가시광을 조사하는 것이며, 상기 비전측 제 1 반사미러(70)는, 상기 조명(80)의 가시광이 비전 영상 축 방향으로 반사되도록 가시광 반사막이 코팅되는 것이고, 상기 비전측 제 2 반사미러(170)는, 상기 비전측 제 1 반사미러(70)에 반사된 조사광을 레이저 빔 축 방향으로 반사되도록 가시광 반사막이 코팅되는 것이다.

특히, 본 발명의 반투명미러(180)는, 상기 비전측 제 2 반사미러(170)에 의해 반사된 조사광의 축이 레이저 빔의 축과 동일축선상에 겹쳐지기 위하여 상기 비전측 제 2 반사미러(170)에 의해 반사된 가시광은 반사하고, 상기 빗살 확대계(30)를 통과한 레이저 빔은 투과하는 것으로서, 밑면에 가시광 반사막이 코팅되며, 윗면에 레이저 빔 투과막이 코팅되는 구성이다.

또한, 상기 집속렌즈(100)는, 상기 반투명미러(180)에 의해 반사된 레이저 빔과 상기 반투명미러(180)를 통과한 비전 영상의 가시광을 집속하여 테이블에 조사하는 것이다.

따라서, 상기 레이저 헤드(10)에서 발생된 레이저 빔은, 상기 빗살 확대계(30)를 통과하고, 상기 비전 헤드(60)의 비전 영상은 상기 비전측 제 1 반사미러(70)에 의해 반사되는 조명(80)의 가시광과 함께 조사되어 상기 비전측 제 2 반사미러(170)에 의해 반사되어 상기 반투명미러(180)에서 레이저 빔의 축과 비전 영상 의 축이 서로 일치되게 겹쳐지면서 상기 집속렌즈(100)에 의해 축이 서로 일치되도록 상기 반투명미러(180)에 의해 반사된 비전 영상과 상기 반투명미러(180)를 통과한 레이저 빔이 상기 집속렌즈(100)에 의해 집속되어 테이블(110)에 동일축으로 조사되는 것이다.

한편, 이러한 본 발명의 상기 축일치수단은, 도 3에 도시된 바와 같이, 디지털 신호 처리방식(Digital Signal Processor)을 이용하여 Y축 운동을 하는 리니어 모터(160) 위의 작업 테이블과 레이저가 장착된 X축 운동을 하는 리니어 모터(150) 기구부를 구동시키는 모션 콘트롤러에 의해 X축 위에 Z축 운동을 하는 스텝모터(130)에 의해 이동되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 축일치수단의 축일치시 액정 디스플레이(LCD)의 얼라인 마크(Align mark)를 기준으로 위치를 설정하는 것이 바람직하고, 이외에도 도시하진 않았지만, 본 발명의 레이저와 비전의 동축 가공장치는, 가공 상태를 직접 눈으로 확인하기 위하여 레이저 빔의 조사지점과 비전 영상의 조사지점을 실시간 촬영하는 카메라 및 상기 카메라에서 촬영된 영상으로 표시하는 모니터를 더 포함하여 작업자가 실시간으로 가공 상태를 눈으로 확인하면서 가공 수율을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 레이저와 비전의 동축 가공장치에 의하면, 보다 빠르고 정밀한 가공을 위하여 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축을 일치시킴으로써 정밀도와 효율성을 높이고, 모니터를 통해 가공 상태를 직접 눈으로 확인하는 것이 가능하여 가공 수율을 크게 향상시킬 수 있으며, 이격거리나 이동거리에 상관없이 오차를 제거하여 액정 디스플레이 등 마이크로미터 단위의 미세 공정에 능동적으로 대응할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 레이저 빔의 축과 비전 영상의 축이 동일 축 선상에 겹쳐지도록 레이저 빔 또는 비전 영상의 경로를 안내하는 축일치수단을 포함하여 이루어지고,

   상기 축일치수단은,

   레이저 빔을 발생시키는 레이저 헤드;

   볼록 렌즈와 오목렌즈로 이루어져서 레이저 헤드에서 발생된 레이저 빔이 통과하는 빗살 확대계;

   비전 영상을 발생시키는 비전 헤드;

   파이버를 통해 상기 비전 헤드의 영상에 가시광을 조사하는 조명;

   상기 조명의 가시광이 비전 영상 축 방향으로 반사되도록 가시광 반사막이 코팅되는 비전측 제 1 반사미러;

   상기 비전측 반사미러에 반사된 조사광을 레이저 빔 축 방향으로 반사되도록 가시광 반사막이 코팅되는 비전측 제 2 반사미러;

   상기 제 2 반사미러에 의해 반사된 조사광의 축이 레이저 빔의 축과 동일축선상에 겹쳐지기 위하여 상기 제 2 반사미러에 의해 반사된 가시광은 반사하고, 상기 빗살 확대계를 통과한 레이저 빔은 투과하도록 밑면에 가시광 반사막이 코팅되며, 윗면에 레이저 빔 투과막이 코팅되는 반투명미러; 및

   상기 반투명미러에 의해 반사된 레이저 빔과 상기 반투명미러를 통과한 비전 영상의 가시광을 집속하여 테이블에 조사하는 집속렌즈;를 포함하여 이루어지고,

   상기 축일치수단은, 디지털 신호 처리방식(Digital Signal Processor)을 이용하여 Y축 운동을 하는 리니어 모터 위의 작업 테이블과 레이저가 장착된 X축 운동을 하는 리니어 모터 기구부를 구동시키는 모션 콘트롤러에 의해 X축 위에 Z축 운동을 하는 스텝모터에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 레이저와 비전의 동축 가공장치.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서,

   상기 축일치수단은,

   액정 디스플레이(LCD)의 얼라인 마크(Align mark)를 기준으로 위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 레이저와 비전의 동축 가공장치.
6. 제 3항에 있어서,

   가공 상태를 직접 눈으로 확인하기 위하여 레이저 빔의 조사지점과 비전 영상의 조사지점을 실시간 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라에서 촬영된 영상으로 표시하는 모니터;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저와 비전의 동축 가공장치.

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