KR102202933B1 - Laser beam machining device and Laser beam machining method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 광원; 상기 레이저 빔을 서로 다른 편광 성분을 갖는 제1 레이저 광 및 제2 레이저 광으로 분리시키기 위한 제1 편광빔 스플리터; 제1 레이저 광과 제2 레이저 광을 결합시키기 위한 제2 편광빔 스플리터; 및 제2 편광빔 스플리터를 통과한 레이저 빔을 가공 대상물로 출사시키기 위한 출력단을 포함하는 레이저 가공 장치가 제공된다.The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method, according to an aspect of the present invention, a laser light source for generating a laser beam; A first polarization beam splitter for separating the laser beam into first laser light and second laser light having different polarization components; A second polarization beam splitter for combining the first laser light and the second laser light; And an output terminal for emitting a laser beam that has passed through the second polarization beam splitter to an object to be processed.

Description

레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법{Laser beam machining device and Laser beam machining method}Laser processing device and laser processing method TECHNICAL FIELD

본 발명은 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.

일반적으로 레이저 절단 장비는 플라잉 타입(Flying type) 또는 스캐닝 타입(Scanning type)이 있으며, 대면적 디스플레이 또는 복잡한 외형 절단 공정에는 플라잉 타입이 적합하다. 이때 사용되는 레이저 빔의 형태는 일반적으로 가우시안 빔(Gaussian beam)이다. In general, laser cutting equipment has a flying type or a scanning type, and the flying type is suitable for a large area display or a complex shape cutting process. In this case, the shape of the laser beam used is generally a Gaussian beam.

현장에서는 목적에 따라 레이저 가공 장치에서, 레이저 빔의 크기 또는 조도 분포를 변화시켜 조사할 필요가 있다. 이를 위해, 노즐 헤드의 높이를 높이를 조절하는 것이 일반적이지만, 이러한 방식은 공정시간을 매우 증가시키고, 가우시안 빔의 초점이나 절단 위치에서 레이저 빔의 단면의 반경이 조절될 뿐, 형태는 변경되지 않고 동일하다.In the field, it is necessary to irradiate by changing the size or illuminance distribution of the laser beam in the laser processing apparatus according to the purpose. For this, it is common to adjust the height of the nozzle head, but this method greatly increases the processing time, and only the radius of the cross section of the laser beam is adjusted at the focus or cutting position of the Gaussian beam, and the shape is not changed same.

따라서, 다양한 형태의 빔 조도 분포를 갖는 레이저 빔을 단일의 레이저 광원으로 생성할 수 있다면 매우 유용할 것이다. Therefore, it would be very useful if a laser beam having various types of beam illuminance distribution could be generated with a single laser light source.

본 발명은 가공 대상물의 절단 위치에서 다양한 빔 형태를 생성할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of generating various beam shapes at a cutting position of an object to be processed.

또한, 본 발명은 단일의 레이저 광원으로 다양한 조도 분포를 갖는 레이저 빔을 생성할 수 있는 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of generating a laser beam having various illuminance distributions with a single laser light source.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 광원; 상기 레이저 빔을 서로 다른 편광 성분을 갖는 제1 레이저 광 및 제2 레이저 광으로 분리시키기 위한 제1 편광빔 스플리터; 제1 레이저 광과 제2 레이저 광을 결합시키기 위한 제2 편광빔 스플리터; 및 제2 편광빔 스플리터를 통과한 레이저 빔을 가공 대상물로 출사시키기 위한 출력단을 포함하는 레이저 가공 장치가 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a laser light source for generating a laser beam; A first polarization beam splitter for separating the laser beam into first laser light and second laser light having different polarization components; A second polarization beam splitter for combining the first laser light and the second laser light; And an output terminal for emitting a laser beam that has passed through the second polarization beam splitter to an object to be processed.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 레이저 가공 장치를 이용하여 서로 다른 재질이 합지된 필름을 절단하는 단계를 포함하는 레이저 가공 방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, there is provided a laser processing method comprising the step of cutting a film in which different materials are laminated using the laser processing device.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the laser processing apparatus and laser processing method according to an embodiment of the present invention have the following effects.

단일 레이저 빔을 편광빔 스플리터를 통해 분리시킨 뒤 재결합시킴으로써, 가공 대상물의 절단 위치에서 다양한 빔 형태를 생성할 수 있다. 또한, 단일의 레이저 광원으로 다양한 조도 분포를 갖는 레이저 빔을 생성할 수 있다.By separating a single laser beam through a polarizing beam splitter and then recombining it, various beam shapes can be generated at the cutting position of the object to be processed. In addition, it is possible to generate laser beams having various illuminance distributions with a single laser light source.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 레이저 가공 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2 및 도 3은 조도 분포를 나타내는 그래프들이다.
도 4는 봉지 필름을 나타내는 단면도이다.1 is a block diagram showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are graphs showing illuminance distribution.
4 is a cross-sectional view showing a sealing film.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a laser processing apparatus and a laser processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, regardless of the reference numerals, the same or corresponding components are given the same or similar reference numbers, and duplicate descriptions thereof will be omitted, and the size and shape of each component member shown for convenience of explanation are exaggerated or reduced. Can be.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 레이저 가공 장치(100)를 나타내는 구성도이고, 도 2 및 도 3은 조도 분포를 나타내는 그래프들이다. 특히, 도 2는 도 1에 도시된 레이저 가공 장치(100)를 이용한 레이저 빔의 조도 분포를 나타내고, 도 3은 일반적인 가우시안 빔의 조도 분포를 나타낸다.1 is a block diagram showing a laser processing apparatus 100 related to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are graphs showing an illuminance distribution. In particular, FIG. 2 shows an illuminance distribution of a laser beam using the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows an illuminance distribution of a general Gaussian beam.

도 1을 참조하면, 레이저 가공 장치(100)는 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 광원(110)과 상기 레이저 빔을 서로 다른 편광 성분을 갖는 제1 레이저 광 및 제2 레이저 광으로 분리시키기 위한 제1 편광빔 스플리터(120)(polarizing beam splitter)와 제1 레이저 광과 제2 레이저 광을 결합시키기 위한 제2 편광빔 스플리터(130) 및 제2 편광빔 스플리터(130)를 통과한 레이저 빔을 가공 대상물(20)로 출사시키기 위한 출력단(170)을 포함한다. 이때, 제1 편광 빔 스플리터(120)에 의해 서로 다른 편광 성분으로 레이저 광이 분리된 후, 제2 편광 빔 스플리터(130)에서, 재결합됨에 따라, 원치 않는 간섭 무늬가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 1, the laser processing apparatus 100 includes a laser light source 110 for generating a laser beam and a first laser beam for separating the laser beam into first laser light and second laser light having different polarization components. The laser beam passing through the polarizing beam splitter 120 and the second polarizing beam splitter 130 and the second polarizing beam splitter 130 for combining the first laser light and the second laser light is processed. It includes an output stage 170 for output to (20). In this case, after the laser light is separated into different polarization components by the first polarization beam splitter 120, the second polarization beam splitter 130 may prevent unwanted interference fringes from occurring as they are recombined. .

또한, 제1 편광빔 스플리터(120)와 제2 편광빔 스플리터(130) 사이의 제1 레이저 광의 경로 상에 제1 미러(151)가 배치될 수 있다. 이때 제1 미러(151)는 제1 레이저 광을 제2 편광빔 스플리터(130) 측으로 반사시키는 기능을 수행한다.In addition, the first mirror 151 may be disposed on the path of the first laser light between the first polarization beam splitter 120 and the second polarization beam splitter 130. At this time, the first mirror 151 performs a function of reflecting the first laser light toward the second polarization beam splitter 130.

또한, 제1 편광빔 스플리터(120)와 제2 편광빔 스플리터(130) 사이의 제2 레이저 광의 경로 상에 제2 미러(152)가 배치될 수 있다. 이때 제2 미러(152)는 제2 레이저 광을 제2 편광빔 스플리터(130) 측으로 반사시키는 기능을 수행한다.In addition, the second mirror 152 may be disposed on the path of the second laser light between the first polarization beam splitter 120 and the second polarization beam splitter 130. At this time, the second mirror 152 performs a function of reflecting the second laser light toward the second polarization beam splitter 130.

또한, 상기 레이저 가공 장치(100)는 레이저 광원(110)과 제1 편광빔 스플리터(120) 사이에 배치된 편광판(미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 또한 상기 편광판은 회전 가능하게 마련될 수 있다. 이를 통해, 분리 빔의 세기 비율을 조절할 수 있다. 또한, 상기 레이저 가공 장치(100)는 레이저 광원(110)을 통해 조사되는 레이저 빔의 편광축을 회전(S편광, P편광)시키기 위한 회전 수단(미도시)을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 방식을 통해, 레이저 빔으로부터 분리된 제1 레이저 광 및 제2 레이저 광의 조도 비율을 조정할 수 있다.In addition, the laser processing apparatus 100 may further include a polarizing plate (not shown) disposed between the laser light source 110 and the first polarizing beam splitter 120. In addition, the polarizing plate may be provided to be rotatable. Through this, the intensity ratio of the split beam can be adjusted. In addition, the laser processing apparatus 100 may further include a rotating means (not shown) for rotating (S-polarized, P-polarized) a polarization axis of a laser beam irradiated through the laser light source 110. Through this method, it is possible to adjust the illuminance ratio of the first laser light and the second laser light separated from the laser beam.

또한, 상기 레이저 가공 장치(100)는 제2 편광빔 스플리터(130)와 출력단(170)(‘출력 노즐’이라고도 함) 사이에 배치되는 노즐 렌즈 유닛(160)을 추가로 포함할 수 있다. 노즐 렌즈 유닛(160)은 레이저 광의 초점 거리를 조절하기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the laser processing apparatus 100 may further include a nozzle lens unit 160 disposed between the second polarization beam splitter 130 and the output end 170 (also referred to as an “output nozzle”). The nozzle lens unit 160 may include one or more lenses for adjusting the focal length of the laser light.

이러한 구조에서, 제1 편광빔 스플리터(120)를 통해 분리된 제1 레이저 광의 초점거리 및 형태는 상기 노즐 렌즈 유닛(160)에 의해서 조절될 수 있다.In this structure, the focal length and shape of the first laser light separated through the first polarization beam splitter 120 may be adjusted by the nozzle lens unit 160.

상기 레이저 가공 장치(100)는 제1 편광빔 스플리터(120)와 제2 편광빔 스플리터(130) 사이의 제2 레이저 광의 경로 상에 마련되고, 제2 레이저 광의 초점 거리를 조절하기 위한 제1 렌즈 유닛(150)을 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 렌즈 유닛(150)은, 제2 레이저 광의 집광점을 조절하기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.The laser processing apparatus 100 is provided on a path of the second laser light between the first polarization beam splitter 120 and the second polarization beam splitter 130, and a first lens for adjusting a focal length of the second laser light It may further include a unit 150. In this case, the first lens unit 150 may include one or more lenses for adjusting a condensing point of the second laser light.

상기와 같은 구조를 갖는 레이저 가공 장치(100)의 일 작동상태를 구체적으로 설명한다.One operating state of the laser processing apparatus 100 having the above structure will be described in detail.

우선, 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원(110) 측에 편광판을 배치하거나, 레이저 빔의 편광축을 돌려서 제1 레이저 광과 제2 레이저 광의 조도 비율을 조정할 수 있다. 또한, 제1 편광 빔 스플리터(120)에서 편광 성분이 서로 다른 2개의 제1 및 제2 레이저 광으로 분리시킬 수 있다. 이때, 제1 레이저 광의 초점 거리는 노즐 렌즈 유닛(160)을 통해 조절될 수 있고, 제2 레이저 광은 광경로 상에 배치된 제1 렌즈 유닛(150)을 통해 추가 조절이 가능하다.First, it is possible to adjust the illuminance ratio of the first laser light and the second laser light by arranging a polarizing plate on the side of the laser light source 110 that generates the laser beam or rotating the polarization axis of the laser beam. In addition, the first polarization beam splitter 120 may be divided into two first and second laser beams having different polarization components. In this case, the focal length of the first laser light may be adjusted through the nozzle lens unit 160, and the second laser light may be additionally adjusted through the first lens unit 150 disposed on the optical path.

또한, 제2 편광 빔 스플리터(130)에서 제1 및 제2 레이저 광의 재결합이 이루어지며, 제1 및 제2 레이저 광은 서로 다른 편광 성분이므로, 간섭 무늬가 발생하지 않아 도 2에서와 같이 설계한 빔의 형성될 수 있다.In addition, recombination of the first and second laser light is performed in the second polarization beam splitter 130, and since the first and second laser light are different polarization components, interference fringes do not occur, and thus the design as shown in FIG. The beam can be formed.

도 4는 봉지 필름(10)을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing the sealing film 10.

본 발명의 일 실시예와 관련된 레이저 가공 방법은 상기 레이저 가공 장치(100)를 이용하여 서로 다른 재질이 합지된 필름(10)을 절단하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 필름(10)은 OLED 디스플레이용 봉지 필름일 수 있다. 구체적으로, 상기 필름(10)은 제1 면(11)이 금속 재질로 형성되고, 제1 면(11)과 반대방향의 제2 면(12)이 수지 재질(접착제층)로 형성될 수 있다. 이때, 상기 레이저 가공 방법은, 레이저 가공 장치(100)를 이용하여 필름(10)의 제1 면(11)을 절단하는 단계를 포함할 수 있다.The laser processing method according to an exemplary embodiment of the present invention includes cutting a film 10 in which different materials are laminated using the laser processing apparatus 100. For example, the film 10 may be an encapsulation film for an OLED display. Specifically, in the film 10, the first surface 11 may be formed of a metal material, and the second surface 12 in the opposite direction to the first surface 11 may be formed of a resin material (adhesive layer). . In this case, the laser processing method may include cutting the first surface 11 of the film 10 by using the laser processing apparatus 100.

또한, 상기 레이저 가공 방법은, CO2(이산화탄소) 레이저를 이용하여 필름(10)의 제2 면(12)을 절단하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the laser processing method may include cutting the second surface 12 of the film 10 using a CO 2 (carbon dioxide) laser.

특히, 상기와 같은 조도 분포를 갖는 레이저 빔은 서로 다른 재질의 층들이 합지된 필름을 절단하는데 적합한다. 예를 들어, OLED 디스플레이 장치용 봉지 필름(FSAM: Faced Seal Adhesive-Metal)의 경우, 일반적으로 CO2레이저를 이용하여 수지층(12)을 절단하고, IR 레이저로 금속층(11)을 절단한다. 이때, 수지층(12) 절단시 발생한 이물이 금속 면에 코팅되어, IR 레이저 절단 공정에 영향을 주게 된다. In particular, the laser beam having the illuminance distribution as described above is suitable for cutting a film in which layers of different materials are laminated. For example, in the case of an OLED display device sealing film (FSAM: Faced Seal Adhesive-Metal), the resin layer 12 is cut using a CO 2 laser, and the metal layer 11 is cut with an IR laser. At this time, the foreign matter generated when cutting the resin layer 12 is coated on the metal surface, thereby affecting the IR laser cutting process.

한편, IR 레이저의 조도분포가 도 3과 같으면, 레이저 초점 거리를 바꿔가면서 다수 스캔해야 한다. 이때, 도 2와 같은 조도분포를 갖는 경우, 1회 스캔으로 금속층(11)의 절단이 용이해진다.On the other hand, if the illuminance distribution of the IR laser is as shown in FIG. 3, multiple scans are required while changing the laser focal length. At this time, in the case of having the roughness distribution as shown in FIG. 2, cutting of the metal layer 11 becomes easy with one scan.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art who have ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. And additions will be seen as falling within the scope of the following claims.

20: 가공 대상물
100: 레이저 가공 장치
110: 레이저 광원
120: 제1 편광빔 스플리터
130: 제2 편광빔 스플리터
150: 제1 렌즈유닛
151: 제1 미러
152: 제2 미러
160: 노즐 렌즈 유닛
170: 출력단20: object to be processed
100: laser processing device
110: laser light source
120: first polarization beam splitter
130: second polarization beam splitter
150: first lens unit
151: first mirror
152: second mirror
160: nozzle lens unit
170: output stage

Claims (11)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 광원, 상기 레이저 빔을 서로 다른 편광 성분을 갖는 제1 레이저 광 및 제2 레이저 광으로 분리시키기 위한 제1 편광빔 스플리터, 제1 레이저 광 및 제2 레이저 광의 조도 비율을 조정하기 위하여, 레이저 광원을 통해 조사되는 레이저 빔의 편광축을 회전시키기 위한 회전 수단, 제1 레이저 광과 제2 레이저 광을 결합시키기 위한 제2 편광빔 스플리터 및 제2 편광빔 스플리터를 통과한 레이저 빔을 가공 대상물로 출사시키기 위한 출력단을 포함하는, 레이저 가공 장치를 이용하여 서로 다른 재질이 합지된 필름을 절단하는 단계를 포함하되,
제2 편광 빔 스플리터에서 제1 및 제2 레이저 광의 재결합이 이루어지며,
상기 필름은 제1 면이 금속 재질로 형성되고, 제2 면이 수지 재질로 형성된 디스플레이용 봉지 필름이고,
상기 레이저 가공 장치를 이용하여 필름의 제1 면을 절단하는 단계 및
CO2레이저를 이용하여 필름의 제2 면을 절단하는 단계를 포함하며,
상기 레이저 가공 장치는 제2 편광빔 스플리터와 출력단 사이에 배치되며, 제1 레이저 광의 초점거리를 조절하기 위한 노즐 렌즈 유닛 및 제1 편광빔 스플리터와 제2 편광빔 스플리터 사이의 제2 레이저 광의 경로 상에 마련되고, 제2 레이저 광의 초점 거리를 조절하기 위한 제1 렌즈 유닛을 추가로 포함하되, 상기 제1 렌즈 유닛은, 제2 레이저 광의 집광점을 조절하기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함하는, 레이저 가공 방법.A laser light source for generating a laser beam, a first polarization beam splitter for separating the laser beam into a first laser light and a second laser light having different polarization components, and an illuminance ratio of the first laser light and the second laser light. To adjust, rotating means for rotating the polarization axis of the laser beam irradiated through the laser light source, the second polarizing beam splitter for combining the first laser light and the second laser light, and the laser beam passing through the second polarizing beam splitter Including the step of cutting a film in which different materials are laminated using a laser processing device, which includes an output terminal for emitting to the processing object
Recombination of the first and second laser light is performed in the second polarization beam splitter,
The film is a display encapsulation film having a first surface formed of a metal material and a second surface formed of a resin material,
Cutting the first surface of the film using the laser processing device, and
Including the step of cutting the second side of the film using a CO 2 laser,
The laser processing apparatus is disposed between the second polarization beam splitter and the output end, and a nozzle lens unit for adjusting a focal length of the first laser light and a path of the second laser light between the first polarization beam splitter and the second polarization beam splitter. And a first lens unit for adjusting a focal length of the second laser light, wherein the first lens unit includes one or more lenses for adjusting a condensing point of the second laser light, laser processing Way. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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