KR102588275B1 - Frit sealing system using laser - Google Patents
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Abstract
본 발명에는 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템이 개시된다.
본 발명의 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템은 대향 배치된 2개의 기판 사이에 존재하는 복수의 프릿에 레이저 빔을 조사하여 상기 프릿을 용융시켜 상기 2개의 기판을 접착시키는 레이저; 및 상기 레이저 빔의 형상 및 상기 레이저 빔의 크기를 가변시키는 빔 성형부;를 포함한다. 본 발명에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템에 의하면, 레이저 빔 모드를 변경하여 프릿 실링 진행시 프릿에 레이저 에너지를 고르게 함으로써 프릿 실링에 대한 품질 향상을 도모할 수 있다.The present invention discloses a frit sealing system using a laser.
The frit sealing system using a laser of the present invention includes a laser that irradiates a laser beam to a plurality of frits existing between two opposing substrates to melt the frits and adhere the two substrates; and a beam shaping unit that changes the shape of the laser beam and the size of the laser beam. According to the frit sealing system using a laser according to the present invention, the quality of frit sealing can be improved by changing the laser beam mode to evenly apply laser energy to the frit during frit sealing.
Description
본 발명은 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유기발광 소자의 프릿 실링 시 레이저의 가우시안 빔 모드를 플랫-탑 모드로 변환하여 유기발광 소자의 프릿에 균일한 에너지를 인가하여 프릿 밀봉하는 실링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a frit sealing system using a laser, and more specifically, when sealing the frit of an organic light emitting device, the Gaussian beam mode of the laser is converted into a flat-top mode to apply uniform energy to the frit of the organic light emitting device. It relates to a sealing system for frit sealing.
또한, 본 발명은 자동으로 레이저 빔 크기를 조정할 수 있는 광학계를 구비한 프릿 실링 시스템에 관한 것이다.Additionally, the present invention relates to a frit sealing system equipped with an optical system that can automatically adjust the laser beam size.
유기발광 표시장치(OLED)는 자체 발광형 디스플레이 장치로서 매우 밝으며 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 무기 발광 디스플레이 장치에 비해 위도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하고, 다색화가 가능하여 고화질의 동영상을 생동감 있게 표현할 수 있어 차세대 디스플레이 장치로 각광받고 있다.Organic light emitting display (OLED) is a self-emitting display device that is very bright, has a wide viewing angle, and excellent contrast. It also has superior latitude, driving voltage, and response speed characteristics compared to inorganic light emitting display devices, and is capable of multicoloring, producing high-quality images. It is in the spotlight as a next-generation display device because it can display videos vividly.
또한, 디스플레이 구조가 단순하고 유리 한 장 정도의 두께를 가지는 초박형 디스플레이이며 다른 디스플레이와 비교했을 때 제조 공정이 간단하여 생산 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 여러 우수한 특성으로 인하여 전 세계적으로 OLED 디스플레이 및 관련 재료, 부품 및 장비의 개발이 진행되고 있다. 최근에는 휴대폰, 디지털 카메라, PDA, MP3 등 소형 휴대용 정보 기기에 OLED 디스플레이가 이용되고 있다.In addition, it is an ultra-thin display with a simple display structure and a thickness of about a sheet of glass. Compared to other displays, the manufacturing process is simple, which not only reduces production costs, but also allows OLED displays and related products to be used worldwide due to its many excellent characteristics. Development of materials, components and equipment is ongoing. Recently, OLED displays are being used in small portable information devices such as mobile phones, digital cameras, PDAs, and MP3s.
이러한 유기발광 표시장치의 전기 광학 활성층인 유기 발광층은 주위의 환경으로부터 산소 및 습기 등과 같은 물질이 유입되면, 이들과 쉽게 상호작용하여 전국 물질의 산화, 박리 등과 같은 현상이 발생하여 유기발광 소자를 외부로부터 격리하여 산소 및 습기 등과 같은 물질이 침투하지 못하도록 레이저를 이용한 실링(sealing) 공정이 요구된다.When substances such as oxygen and moisture are introduced into the organic light emitting layer, which is the electro-optical active layer of such organic light emitting display devices, from the surrounding environment, it easily interacts with them, causing phenomena such as oxidation and delamination of the entire material, thereby preventing the organic light emitting device from being exposed to the outside world. A sealing process using a laser is required to isolate the material from the outside and prevent substances such as oxygen and moisture from penetrating.
레이저 빔의 단면은 일반적으로 중앙부의 에너지 밀도가 높고 에지로 갈수록 에너지 밀도가 급격히 떨어지는 가우시안(Gaussian) 에너지 분포를 가진다. 이러한 에너지 밀도 분포로 인해 프릿의 중앙부에 열이 집중되고 프릿의 에지에서는 상대적으로 열이 낮아서 프릿 내 열 분포가 불균일해지는 문제가 있다. 레이저 빔의 중앙부의 에너지 총량(에너지 밀도에 면적을 곱한 개념)이 상대적으로 높아 프릿의 폭 전체에 걸쳐 양호한 실링 품질을 가질 수 없다는 문제가 있다.The cross section of a laser beam generally has a Gaussian energy distribution in which the energy density is high in the center and the energy density drops rapidly toward the edges. Due to this energy density distribution, heat is concentrated in the center of the frit and heat is relatively low at the edges of the frit, causing a problem of uneven heat distribution within the frit. There is a problem that good sealing quality cannot be achieved across the entire width of the frit because the total amount of energy in the center of the laser beam (energy density multiplied by area) is relatively high.
그리고 종래의 레이저 실링 장치의 레이저 빔 크기 조정은 조작자에 의해 수동으로 진행되어, 정확한 레이저 빔 크기의 신뢰성이 낮고, 프릿 실링시 레이저 빔 크기 조정에 할여되는 시간이 상대적으로 길다는 문제가 있다.In addition, the laser beam size adjustment of the conventional laser sealing device is performed manually by the operator, so there is a problem that the reliability of the accurate laser beam size is low and the time allotted for laser beam size adjustment during frit sealing is relatively long.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 레이저 빔의 형상을 가우시안 빔으로부터 플랫-탑 빔으로 변경할 수 있는 프릿 실링 시스템을 제공하고자 한다.The present invention aims to solve the above problems and provides a frit sealing system that can change the shape of a laser beam from a Gaussian beam to a flat-top beam.
추가로 본 발명은 레이저 빔의 크기가 자동으로 변환될 수 있는 프릿 실링 시스템을 제공하고자 한다.Additionally, the present invention seeks to provide a frit sealing system in which the size of a laser beam can be automatically converted.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템이 제공되고, 상기 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템은,A frit sealing system using a laser according to an embodiment of the present invention is provided, the frit sealing system using a laser,
대향 배치된 2개의 기판 사이에 존재하는 복수의 프릿에 레이저 빔을 조사하여 상기 프릿을 용융시켜 상기 2개의 기판을 접착시키는 레이저; 및A laser that irradiates a laser beam to a plurality of frits existing between two opposing substrates to melt the frits and thereby adhere the two substrates; and
상기 레이저 빔의 형상 및 상기 레이저 빔의 크기를 가변시키는 빔 성형부;를 포함한다.It includes a beam shaping unit that changes the shape of the laser beam and the size of the laser beam.
바람직하게는,Preferably,
상기 빔 성형부는 상기 레이저 빔의 형상을 가우시안(Gaussian) 빔에서 플랫-탑(flat-top) 빔으로 변환하는 변형 렌즈 및 상기 플랫-탑 빔의 크기를 변환하는 복수의 광학 기기를 구비한 광학계를 포함한다.The beam shaping unit includes an optical system including a deformation lens that converts the shape of the laser beam from a Gaussian beam to a flat-top beam, and a plurality of optical devices that convert the size of the flat-top beam. Includes.
바람직하게는,Preferably,
비전 영상 처리부;를 더 포함하되, 상기 비전 영상 처리부는,It further includes a vision image processing unit, wherein the vision image processing unit includes:
상기 프릿의 용융 전 제1 이미지와 상기 프릿의 용융 후 제2 이미지를 촬영하는 카메라;a camera that captures a first image before melting of the frit and a second image after melting of the frit;
합성곱 신경망(CNN)을 이용하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지에 대하여 용융 전 프릿의 제1 영역과 용융 후 프릿의 제2 영역을 분할(segmentation)하는 딥러닝 이미지 처리부; 및A deep learning image processor that segments a first region of the frit before melting and a second region of the frit after melting with respect to the first image and the second image using a convolutional neural network (CNN); and
분할된 상기 제1 영역의 제1 선폭과 상기 제2 영역의 제 2선폭을 결정하고, 상기 제1 선폭과 상기 제2 선폭의 비율을 도출하는 선폭 및 비율 계산부;를 포함한다.and a linewidth and ratio calculator that determines a first linewidth of the divided first area and a second linewidth of the second area, and derives a ratio of the first linewidth and the second linewidth.
바람직하게는,Preferably,
빔 크기 자동 변환부를 더 포함하되, 상기 빔 크기 자동 변환부는,It further includes an automatic beam size conversion unit, wherein the automatic beam size conversion unit includes:
상기 제1 선폭과 상기 제2 선폭의 비율에 기초하여 상기 플랫-탑 빔의 크기를 제어하는 크기 제어 신호를 출력하는 제어부; 및a control unit that outputs a size control signal to control the size of the flat-top beam based on the ratio of the first line width and the second line width; and
상기 크기 제어 신호에 기초하여 상기 광학계를 구성하는 광학 기기의 위치 또는 간격을 변경하는 모터;를 포함한다.It includes a motor that changes the position or spacing of optical devices constituting the optical system based on the size control signal.
바람직하게는,Preferably,
상기 비전 영상 처리부는,The vision image processing unit,
상기 합성곱 신경망(CNN)을 이용하여 상기 제2 이미지의 특징 맵(feature map)을 추출하고, 실링 후 프릿의 상이한 구역에 대한 특징 맵의 특징 벡터(feature vector)를 비교함으로써 상기 프릿의 실링의 불량을 식별하는 실링 불량 식별부;를 더 포함한다.The feature map of the second image is extracted using the convolutional neural network (CNN), and the sealing of the frit is determined by comparing the feature vectors of the feature maps for different regions of the frit after sealing. It further includes a sealing defect identification unit that identifies the defect.
바람직하게는,Preferably,
상기 변형 렌즈는 광 파이버와 통합될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.The deformable lens is characterized in that it is configured to be integrated with an optical fiber.
바람직하게는,Preferably,
상기 복수의 프릿은 2개의 횡방향 프릿과 2개의 종방향 프릿을 포함하고,The plurality of frits include two transverse frits and two longitudinal frits,
상기 횡방향 프릿과 상기 종방향 프릿의 폭이 상이한 경우, 상기 빔 크기 자동 변환부를 이용하여 상기 레이저 빔의 조사 방향 전환시 상기 레이저 빔의 크기가 자동으로 변환되는 것을 특징으로 한다.When the widths of the transverse frit and the longitudinal frit are different, the size of the laser beam is automatically converted when the irradiation direction of the laser beam is changed using the automatic beam size conversion unit.
바람직하게는,Preferably,
상기 카메라는 상기 프릿의 실링 수행 전에 폐곡선을 구성하는 프릿에 대한 폐곡선 이미지를 획득하고, 상기 비전 영상 처리부는,The camera acquires a closed curve image of the frit constituting the closed curve before performing sealing of the frit, and the vision image processing unit,
상기 폐곡선 이미지를 구성하는 프릿의 폭에 매핑되는 상기 레이저 빔의 크기 가변 테이블을 생성하는 빔 크기 매핑 테이블 생성부를 더 포함한다.It further includes a beam size mapping table generator that generates a size variable table of the laser beam that is mapped to the width of the frit constituting the closed curve image.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템에 의하면, 레이저 빔 모드를 변경하여 프릿 실링 진행시 프릿에 레이저 에너지를 고르게 함으로써 프릿 실링에 대한 품질 향상을 도모할 수 있다.According to the frit sealing system using a laser according to the present invention, the quality of frit sealing can be improved by changing the laser beam mode to evenly apply laser energy to the frit during frit sealing.
본 발명에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템에 의하면, 레이저 빔 크기를 자동으로 변경할 수 있어, 프릿 실링시 작업자를 레이저의 반사에 대한 위험으로부터 보호할 수 있고, 프릿 실링에 대한 품질 향상을 도모할 수 있다.According to the frit sealing system using a laser according to the present invention, the size of the laser beam can be changed automatically, protecting workers from the risk of laser reflection during frit sealing, and improving the quality of frit sealing. there is.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템의 모드 변환의 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템의 빔 크기 변환의 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 영상 처리부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선폭 및 비율 계산의 개념을 도식적으로 설명한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 크기 자동 변환부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 크기 매핑 테이블을 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장치 및/또는 시스템을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치를 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing the configuration of a frit sealing system using a laser according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a diagram schematically showing the concept of mode conversion of a frit sealing system using a laser according to an embodiment of the present invention.
Figure 2b is a diagram schematically showing the concept of beam size conversion of a frit sealing system using a laser according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram schematically showing the configuration of a vision image processing unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram schematically explaining the concept of line width and ratio calculation according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram schematically showing the configuration of an automatic beam size conversion unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram illustrating a beam size mapping table according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an example computing device that may implement devices and/or systems according to various embodiments of the present invention.
본 발명의 이점 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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 구성들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 구성들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 구성들의 모양은 구성의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be explained with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, the configurations illustrated in the drawings have schematic properties, and the shapes of the configurations illustrated in the drawings are intended to illustrate specific forms of the configuration and are not intended to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing embodiments and is not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context. As used in the specification, “comprises” and/or “comprising” means the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements in a mentioned element, step, operation and/or element. or does not rule out addition.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 개념 및 이에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the drawings, the concept of the present invention and embodiments thereof will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing the configuration of a frit sealing system using a laser according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템(100)은 레이저(110) 및 빔 성형부(120)을 포함한다.The frit sealing system 100 using a laser according to an embodiment of the present invention includes a laser 110 and a beam forming unit 120.
본 발명의 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템(100)은 OLED가 산소와 수분에 노출되는 것을 방지한다. OLED는 산소와 수분에 노출되면 유기물질과 전극들이 쉽게 산화되어 표시장치의 성능이 크게 떨어진다. The frit sealing system 100 using a laser of the present invention prevents OLED from being exposed to oxygen and moisture. When OLED is exposed to oxygen and moisture, organic materials and electrodes are easily oxidized, greatly reducing the performance of the display device.
수분 차단을 위한 OLED의 밀봉 방식은 크게 프릿 밀봉, 엣지 밀봉, 박막 밀봉 및 접착 필름 밀봉으로 나눌 수 있다.OLED sealing methods to block moisture can be broadly divided into frit sealing, edge sealing, thin film sealing, and adhesive film sealing.
본 발명의 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템(100)은 프릿 밀봉을 수행하기 위한 것으로, 프릿 밀봉은 밀봉 유리판과 OLED 기판 사이에 존재하는 프릿(유리)을 레이저로 용융시켜 두 기판의 에지를 접착시킨다.The frit sealing system 100 using a laser of the present invention is for performing frit sealing, in which the frit (glass) existing between the sealing glass plate and the OLED substrate is melted with a laser to bond the edges of the two substrates.
레이저(110)는 대향 배치된 2개의 기판 사이에 존재하는 복수의 프릿(123)에 레이저 빔을 조사하여 프릿을 용융시켜 2개의 기판(123)을 접착시킨다.The laser 110 irradiates a laser beam to a plurality of frits 123 existing between two opposing substrates to melt the frits and adhere the two substrates 123.
빔 성형부(120)는 레이저 빔의 형상 및 레이저 빔의 크기를 가변시킨다.The beam shaping unit 120 changes the shape and size of the laser beam.
빔 성형부(120)는 레이저 빔의 형상을 가우시안(Gaussian) 빔에서 플랫-탑(flat-top) 빔으로 변환하는 변형 렌즈(121) 및 플랫-탑 빔의 크기를 변환하는 복수의 광학 기기를 구비한 광학계(122)를 포함한다.The beam shaping unit 120 includes a deformation lens 121 that converts the shape of the laser beam from a Gaussian beam to a flat-top beam, and a plurality of optical devices that convert the size of the flat-top beam. It includes an optical system 122 provided.
변형 렌즈(121)는 광 파이버와 통합될 수 있도록 구성될 수 있다.The deformable lens 121 may be configured to be integrated with an optical fiber.
변형 렌즈(121)의 일 예제는 비구면 렌즈일 수 있다. 가우시안 빔을 입력받아 비구면 렌즈를 이용하여 플랫-탑 빔을 얻을 수 있다.An example of the deformable lens 121 may be an aspherical lens. You can obtain a flat-top beam by receiving a Gaussian beam and using an aspherical lens.
변형 렌즈(121)의 다른 예제는 불규칙적으로 배열된 원형 슬릿을 포함하는 빔셰이퍼일 수 있다. 빔셰이퍼는 불규칙하게 배열된 원형 슬릿을 통과하는 빛의 회절 및 간섭을 이용하여 레이저 빔의 에너지 프로파일을 제어한다. 에너지 프로파일 제어는 마스크 내부에 불규칙하게 배열된 원형 슬릿 개수의 밀도 분포에 의해 이루어진다. 슬릿 개수의 밀도가 높아지면 개구율(opening ratio)이 증가하며 이것은 마스크를 통과하는 에너지의 증가를 의미한다.Another example of a deforming lens 121 may be a beam shaper containing irregularly arranged circular slits. The beam shaper controls the energy profile of the laser beam using diffraction and interference of light passing through irregularly arranged circular slits. Energy profile control is achieved by density distribution of the number of circular slits arranged irregularly inside the mask. As the density of the number of slits increases, the opening ratio increases, which means an increase in the energy passing through the mask.
광학계(122)는 플랫-탑 빔의 크기를 변환하는 복수의 광학 기기를 포함하여 구성된다. 광학계는 시준렌즈(collimating lens) 및 광속 확대기를 포함할 수 있다. 레이저 빔은 시준 렌즈를 통하여 시준 광이 생성되고, 광속확대기 조절을 통하여 표적에서의 빔 크기를 원하는 크기로 조절할 수 있다.The optical system 122 includes a plurality of optical devices that convert the size of the flat-top beam. The optical system may include a collimating lens and a beam expander. The laser beam generates collimated light through a collimating lens, and the beam size at the target can be adjusted to the desired size by adjusting the beam expander.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템의 모드 변환의 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 2a is a diagram schematically showing the concept of mode conversion of a frit sealing system using a laser according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 프릿 실링 진행시 프릿에 레이저 에너지를 고르게 가하기 위하여 레이저의 가우시안 빔을 플랫-탑 빔으로 변환하는 변형 렌즈(121)를 채택하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by adopting a deformation lens 121 that converts the Gaussian beam of the laser into a flat-top beam in order to evenly apply laser energy to the frit during frit sealing.
변형 렌즈(121)는 가우시안 빔(210)을 플랫-탑 빔(220)으로 변환한다.The deformation lens 121 converts the Gaussian beam 210 into a flat-top beam 220.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템의 빔 크기 변환의 개념을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 2b is a diagram schematically showing the concept of beam size conversion of a frit sealing system using a laser according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 빔 성형부(120)의 광학계(122)는 플랫-탑 빔의 크기를 변환한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 광속 확대기의 초점 거리 등을 조절하여 레이저 빔의 직경을 제1 직경(230)으로부터 제2 직경(240)으로 축소시킬 수 있다.The optical system 122 of the beam shaping unit 120 of the present invention converts the size of the flat-top beam. As shown in FIG. 2B, the diameter of the laser beam can be reduced from the first diameter 230 to the second diameter 240 by adjusting the focal length of the beam expander.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비전 영상 처리부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram schematically showing the configuration of a vision image processing unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템(100)은 비전 영상 처리부(300)를 더 포함할 수 있다. 비전 영상 처리부(300)는 프릿의 이미지, 실링 과정의 이미지 등을 획득하고 획득된 이미지를 프로세싱하고, 프로세싱된 결과를 이용하여 프릿 실링의 품질을 향상시킬 수 있다.The frit sealing system 100 using a laser according to an embodiment of the present invention may further include a vision image processing unit 300. The vision image processing unit 300 may acquire an image of the frit, an image of the sealing process, etc., process the acquired image, and use the processed result to improve the quality of the frit sealing.
비전 영상 처리부(300)는 카메라(310), 딥러닝 이미지 처리부(320) 및 선폭 및 비율 계산부(330)를 포함한다.The vision image processing unit 300 includes a camera 310, a deep learning image processing unit 320, and a line width and ratio calculation unit 330.
카메라(310)는 프릿의 용융 전 제1 이미지와 프릿의 용융 후 제2 이미지를 촬영한다. 카메라(310)는 고 해상도 카메라로서, X-선 촬영이 가능하도록 구성될 수 있다.The camera 310 captures a first image before the frit is melted and a second image after the frit is melted. The camera 310 is a high-resolution camera and may be configured to enable X-ray imaging.
딥러닝 이미지 처리부(320)는 합성곱 신경망(CNN)을 이용하여 제1 이미지와 제2 이미지에 대하여 용융 전 프릿의 제1 영역과 용융 후 프릿의 제2 영역을 분할(segmentation)한다. The deep learning image processor 320 uses a convolutional neural network (CNN) to segment the first and second images into a first region of the frit before melting and a second region of the frit after melting.
합성곱 신경망은 컨볼루션(Convolution) 연산을 통해 이미지로부터 필요한 특징을 스스로 학습할 수 있는 능력을 갖춘 신경망이다. 합성곱 신경망은 크게 합성곱층(Convolution layer)과 풀링층(통합 계층, Pooling layer), 완전하게 연결된 층(fully connected layer)들로 구성된다. 이미지 분할(image segmentation)은 이미지를 특정 클래스를 포함하는 영역으로 분할한다.A convolutional neural network is a neural network that has the ability to independently learn necessary features from images through convolution operations. A convolutional neural network is largely composed of a convolution layer, a pooling layer, and a fully connected layer. Image segmentation divides an image into regions containing specific classes.
합성곱 신경망 및 분할은 관련 기술 분야의 통상의 당업자에게 공지된 개념인 바 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.Since convolutional neural networks and segmentation are concepts known to those skilled in the art, detailed descriptions thereof are omitted herein.
선폭 및 비율 계산부(330)은 분할된 제1 영역의 제1 선폭과 제2 영역의 제 2선폭을 결정하고, 제1 선폭과 제2 선폭의 비율을 도출한다.The linewidth and ratio calculator 330 determines the first linewidth of the divided first area and the second linewidth of the second area, and derives the ratio of the first linewidth and the second linewidth.
본 발명의 비전 영상 처리부(300)는 합성곱 신경망(CNN)을 이용하여 제2 이미지의 특징 맵(feature map)을 추출하고, 실링 후 프릿의 상이한 구역에 대한 특징 맵의 특징 벡터(feature vector)를 비교함으로써 프릿의 실링의 불량을 식별하는 실링 불량 식별부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The vision image processing unit 300 of the present invention extracts a feature map of the second image using a convolutional neural network (CNN), and extracts a feature vector of the feature map for different regions of the frit after sealing. It may further include a sealing defect identification unit (not shown) that identifies defects in the sealing of the frit by comparing .
도 6를 참조하여 실링 후 프릿의 ♥ 구역과 ★ 구역의 특징 벡터를 비교함으로써 이상치를 출력하는 구역에서 실링의 불량을 예측할 수 있다.Referring to Figure 6, by comparing the feature vectors of the ♥ zone and the ★ zone of the frit after sealing, it is possible to predict sealing defects in the zone that outputs outliers.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선폭 및 비율 계산의 개념을 도식적으로 설명한 도면이다.Figure 4 is a diagram schematically explaining the concept of line width and ratio calculation according to an embodiment of the present invention.
선폭 및 비율 계산부(330)는 분할된 용융전 프릿의 제1 영역의 제1 선폭(W1)과 용융 후 프릿의 제2 영역의 제 2선폭(W2)을 결정할 수 있다. 합성곱 신경망을 이용하여 분할된 영역으로부터 선폭의 결정은 제2 이미지의 각 픽셀의 크기를 알고 있다고 가정하면, 분할된 각 영역의 선폭은 픽셀의 개수를 측정함으로써 계산할 수 있다.The linewidth and ratio calculator 330 may determine the first linewidth (W1) of the first region of the divided frit before melting and the second linewidth (W2) of the second region of the frit after melting. Assuming that the size of each pixel of the second image is known to determine the linewidth from a region divided using a convolutional neural network, the linewidth of each divided region can be calculated by measuring the number of pixels.
선폭 및 비율 계산부(330)는 제1 선폭과 제2 선폭의 비율을 계산할 수 있다.The line width and ratio calculation unit 330 may calculate the ratio between the first line width and the second line width.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 크기 자동 변환부의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 5 is a diagram schematically showing the configuration of an automatic beam size conversion unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템(100)은 빔 크기 자동 변환부(500)을 더 포함할 수 있다.The frit sealing system 100 using a laser according to an embodiment of the present invention may further include an automatic beam size conversion unit 500.
빔 크기 자동 변환부(500)는 제어부(510) 및 모터(520)를 포함한다.The automatic beam size conversion unit 500 includes a control unit 510 and a motor 520.
제어부(510)는 선폭 및 비율 계산부(330)에 의해 구해진 제1 선폭과 제2 선폭의 비율에 기초하여 플랫-탑 빔의 크기를 제어하는 크기 제어 신호를 출력한다.The control unit 510 outputs a size control signal for controlling the size of the flat-top beam based on the ratio of the first line width and the second line width obtained by the line width and ratio calculation unit 330.
모터(520)는 크기 제어 신호에 기초하여 광학계(122)를 구성하는 광학 기기의 위치 또는 간격을 변경한다.The motor 520 changes the position or spacing of optical devices constituting the optical system 122 based on the size control signal.
복수의 프릿이 2개의 횡방향 프릿과 2개의 종방향 프릿을 포함하고, 횡방향 프릿과 종방향 프릿의 폭이 상이한 경우, 빔 크기 자동 변환부(500)는 레이저 빔의 조사 방향 전환시 레이저 빔의 크기가 자동으로 변환하도록 구성될 수 있다.When the plurality of frits includes two transverse frits and two longitudinal frits, and the widths of the transverse frits and longitudinal frits are different, the automatic beam size conversion unit 500 changes the laser beam irradiation direction when the laser beam irradiation direction is changed. The size of can be configured to automatically convert.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 크기 매핑 테이블을 예시하는 도면이다.Figure 6 is a diagram illustrating a beam size mapping table according to an embodiment of the present invention.
비전 영상 처리부(300)의 카메라(310)는 프릿의 실링 수행 전에 폐곡선을 구성하는 프릿에 대한 폐곡선 이미지(610)를 획득한다.The camera 310 of the vision image processing unit 300 acquires a closed curve image 610 for the frit constituting the closed curve before performing sealing of the frit.
비전 영상 처리부(300)는 폐곡선 이미지(610)를 구성하는 프릿의 폭에 매핑되는 레이저 빔의 크기 가변 테이블(620 내지 650)을 생성하는 빔 크기 매핑 테이블 생성부(미도시)를 더 포함한다.The vision image processing unit 300 further includes a beam size mapping table generator (not shown) that generates size variable tables 620 to 650 of the laser beam that are mapped to the width of the frit constituting the closed curve image 610.
레이저 빔의 크기 가변 테이블(620 내지 650)은 폐곡선 이미지(610)에서 레이저 조사 방향에 따라 레이저 빔의 크기를 저장할 수 있다.The laser beam size variable tables 620 to 650 may store the size of the laser beam according to the laser irradiation direction in the closed curve image 610.
★ 구역에서 보다 ♥ 구역에서 레이저 빔의 크기가 더 크게 설정하고 설정된 레이저 빔의 크기를 크기 가변 테이블(620 내지 650)에 저장할 수 있다.The size of the laser beam can be set to be larger in the ♥ area than in the ★ area, and the set size of the laser beam can be stored in the size variable table (620 to 650).
레이저 빔의 크기 가변 테이블(620 내지 650)은 폐곡선 이미지의 각 픽셀에 대하여 크기 정보를 매핑하도록 설정될 수 있다.The laser beam size variable tables 620 to 650 may be set to map size information for each pixel of the closed curve image.
다른 실시예로서, 폐곡선의 미리 결정된 셀 크기에 따라 빔 크기의 정보를 저장할 수 있다.As another example, beam size information may be stored according to a predetermined cell size of a closed curve.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장치 및/또는 시스템을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치(700)를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an
도 7을 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 장치들을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치(700)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.An
컴퓨팅 장치(700)는 하나 이상의 프로세서(710), 버스(750), 통신 인터페이스(770), 프로세서(710)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램(791)을 로드(load)하는 메모리(730)와, 컴퓨터 프로그램(791)을 저장하는 스토리지(790)를 포함할 수 있다. 다만, 도 7에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성 요소들 만이 도시되어 있다.The
따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 7에 도시된 구성 요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.Accordingly, a person skilled in the art to which this disclosure pertains can recognize that other general-purpose components may be included in addition to the components shown in FIG. 7 .
프로세서(710)는 컴퓨팅 장치(700)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(710)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서(710)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(710)는 본 개시의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다. 컴퓨팅 장치(700)는 하나 이상의 프로세서(710)를 구비할 수 있다. 컴퓨팅 장치(700)는 인공지능(AI)을 지칭할 수 있다.The
메모리(730)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(730)는 본 개시의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위하여 스토리지(790)로부터 하나 이상의 프로그램(791)을 로드 할 수 있다. 메모리(730)는 RAM과 같은 휘발성 메모리로 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 기술적 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The
버스(750)는 컴퓨팅 장치(700)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한다. 버스(750)는 주소 버스(Address Bus), 데이터 버스(Data Bus) 및 제어 버스(Control Bus) 등 다양한 형태의 버스로 구현될 수 있다.
통신 인터페이스(770)는 컴퓨팅 장치(700)의 유무선 인터넷 통신을 지원한다. 또한, 통신 인터페이스(770)는 인터넷 통신 외의 다양한 통신 방식을 지원할 수도 있다. 이를 위해, 통신 인터페이스(770)는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.The
몇몇 실시예들에 따르면, 통신 인터페이스(770)는 생략될 수도 있다.According to some embodiments,
스토리지(790)는 하나 이상의 프로그램(791)과 각종 데이터를 비임시적으로 저장할 수 있다.The
스토리지(790)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.The
컴퓨터 프로그램(791)은 메모리(730)에 로드 될 때 프로세서(710)로 하여금 본 개시의 다양한 실시예에 따른 방법/동작을 수행하도록 하는 하나 이상의 명령들을 포함할 수 있다. 즉, 프로세서(710)는 상기 하나 이상의 명령들을 실행함으로써, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 방법/동작들을 수행할 수 있다.The
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been shown and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and can be used in the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the patent claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.
Claims (8)
상기 레이저 빔의 형상 및 상기 레이저 빔의 크기를 가변시키는 빔 성형부;
비전 영상 처리부; 및
빔 크기 자동 변환부;를 포함하되,
상기 빔 성형부는 상기 레이저 빔의 형상을 가우시안(Gaussian) 빔에서 플랫-탑(flat-top) 빔으로 변환하는 변형 렌즈 및 상기 플랫-탑 빔의 크기를 변환하는 복수의 광학 기기를 구비한 광학계를 포함하고,
상기 비전 영상 처리부는,
상기 프릿의 용융 전 제1 이미지와 상기 프릿의 용융 후 제2 이미지를 촬영하는 카메라;
합성곱 신경망(CNN)을 이용하여 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지에 대하여 용융 전 프릿의 제1 영역과 용융 후 프릿의 제2 영역을 분할(segmentation)하는 딥러닝 이미지 처리부; 및
분할된 상기 제1 영역의 제1 선폭과 상기 제2 영역의 제 2선폭을 결정하고, 상기 제1 선폭과 상기 제2 선폭의 비율을 도출하는 선폭 및 비율 계산부;를 포함하고,
상기 빔 크기 자동 변환부는,
상기 제1 선폭과 상기 제2 선폭의 비율에 기초하여 상기 플랫-탑 빔의 크기를 제어하는 크기 제어 신호를 출력하는 제어부; 및
상기 크기 제어 신호에 기초하여 상기 광학계를 구성하는 광학 기기의 위치 또는 간격을 변경하는 모터;를 포함하는, 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템.A laser that irradiates a laser beam to a plurality of frits existing between two opposing substrates to melt the frits and thereby adhere the two substrates;
a beam shaping unit that changes the shape of the laser beam and the size of the laser beam;
Vision image processing unit; and
Includes an automatic beam size conversion unit,
The beam shaping unit includes an optical system including a deformation lens that converts the shape of the laser beam from a Gaussian beam to a flat-top beam, and a plurality of optical devices that convert the size of the flat-top beam. Contains,
The vision image processing unit,
a camera that captures a first image before melting of the frit and a second image after melting of the frit;
A deep learning image processor that segments a first region of the frit before melting and a second region of the frit after melting with respect to the first image and the second image using a convolutional neural network (CNN); and
A linewidth and ratio calculator that determines a first linewidth of the divided first area and a second linewidth of the second area, and derives a ratio of the first linewidth and the second linewidth,
The beam size automatic conversion unit,
a control unit that outputs a size control signal to control the size of the flat-top beam based on the ratio of the first line width and the second line width; and
A frit sealing system using a laser, including a motor that changes the position or spacing of optical devices constituting the optical system based on the size control signal.
상기 비전 영상 처리부는,
상기 합성곱 신경망(CNN)을 이용하여 상기 제2 이미지의 특징 맵(feature map)을 추출하고, 실링 후 프릿의 상이한 구역에 대한 특징 맵의 특징 벡터(feature vector)를 비교함으로써 상기 프릿의 실링 불량을 식별하는 실링 불량 식별부;를 더 포함하는, 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템.In claim 1,
The vision image processing unit,
A feature map of the second image is extracted using the convolutional neural network (CNN), and sealing defects of the frit are compared by comparing feature vectors of the feature map for different regions of the frit after sealing. A frit sealing system using a laser, further comprising a sealing defect identification unit that identifies a sealing defect.
상기 변형 렌즈는 광 파이버와 통합될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템.In claim 1,
A frit sealing system using a laser, characterized in that the deformable lens is configured to be integrated with an optical fiber.
상기 복수의 프릿은 2개의 횡방향 프릿과 2개의 종방향 프릿을 포함하고,
상기 횡방향 프릿과 상기 종방향 프릿의 폭이 상이한 경우, 상기 빔 크기 자동 변환부를 이용하여 상기 레이저 빔의 조사 방향 전환시 상기 레이저 빔의 크기가 자동으로 변환되는 것을 특징으로 하는, 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템. In claim 1,
The plurality of frits include two transverse frits and two longitudinal frits,
When the widths of the transverse frit and the longitudinal frit are different, the size of the laser beam is automatically converted when the irradiation direction of the laser beam is changed using the automatic beam size conversion unit. Frit using a laser Sealing system.
상기 카메라는 상기 프릿의 실링 수행 전에 폐곡선을 구성하는 프릿에 대한 폐곡선 이미지를 획득하고, 상기 비전 영상 처리부는,
상기 폐곡선 이미지를 구성하는 프릿의 폭에 매핑되는 상기 레이저 빔의 크기 가변 테이블을 생성하는 빔 크기 매핑 테이블 생성부를 더 포함하는, 레이저를 이용한 프릿 실링 시스템.In claim 7,
The camera acquires a closed curve image of the frit constituting the closed curve before performing sealing of the frit, and the vision image processing unit,
A frit sealing system using a laser, further comprising a beam size mapping table generator that generates a size variable table of the laser beam that is mapped to the width of the frit constituting the closed curve image.
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- 2023-04-10 KR KR1020230046628A patent/KR102588275B1/en active IP Right Grant
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