KR20060104685A

KR20060104685A - 레이저 가공 장치

Info

Publication number: KR20060104685A
Application number: KR1020050027031A
Authority: KR
Inventors: 조두현; 김호달
Original assignee: 주식회사 이오테크닉스
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-09
Also published as: KR100762849B1

Abstract

레이저 가공 장치에 대해서 개시된다. 개시된 레이저 가공 장치는 스테이지 상에 돌출되게 형성되어 평면 디스플레이가 안착되는 안착부와; 안착부에 안착된 평면 디스플레이로부터 수평으로 소정 간격 이격되게 설치되어 평면 디스플레이를 정렬하는 정렬부와; 평면 디스플레이에 레이저 광을 조사하여 평면 디스플레이를 가공하는 레이저 가공부와; 레이저 발진기에서 출사된 레이저 광을 레이저 가공부까지 운반하는 광 운반부를; 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 가공 장치{Laser machining apparatus}

도 1은 종래의 레이저 가공 장치의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 종래의 레이저 가공 장치의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3에 도시된 레이저 가공 장치의 내부를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테이지를 도시한 사시도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버퍼부를 도시한 사시도이다.

도 7은 도 6의 버퍼부의 간섭부재를 도시한 단면도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 얼라인부를 도시한 사시도이다.

도 9는 도 4에 도시된 레이저 가공 장치에서 스테이지부를 제거한 모습을 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...하우징 102...석정반

110...스테이지 120...안착부

122...안착부재 124...흡입홀

130...Y축구동부 135...Z축구동부

140...레이저 가공부 150...X축구동부

155...X축 이동자 160...모니터

200, 220...제1정렬부 250, 270...제2정렬부

200, 250...버퍼부 220, 270...얼라인부

330...레이저 발진기 340...레이저 헤드

342...가변 빔 익스팬더 350...광 운반부

370...제어부 380...정렬비전헤드

390...검사비전헤드 400...모터(구동원)

410...동력전달부 430...슬라이딩부

440...간섭부 441...탄성접촉부재

445...접촉부재

본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평면 디스플 레이의 일종인 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display:LCD)의 전극을 절단하는 레이저 가공 장치에 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.

도 1은 종래의 레이저 가공 장치의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 레이저 가공 장치의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 레이저 가공 장치는 레이저 발진기(미도시)에서 출사된 레이저 광(40)은 모터(10)에 의해 회전되는 미러(11)에 의해 광 경로가 조정된다. 미러(11)에 의해 반사된 레이저 광(40)은 f-θ 렌즈(20)를 거쳐 액정 디스플레이(LCD, 30)에 도달하게 되고, 이 레이저 광(40)에 의해 액정 디스플레이(30)의 전극이 절단된다. 이때, f-θ 렌즈(20)는 레이저 광(40)의 초점을 맞춰준다. 따라서, 액정 디스플레이(30)는 레이저 광(40)의 초점을 맞춰주는 f-θ 렌즈(20)의 작업 영역의 크기에 따라 절단 가능한 액정 디스플레이(30)의 크기가 결정된다. 그러나, f-θ 렌즈(20)의 작업 영역은 한정되어 있으므로 대형화되고 있는 액정 디스플레이(30)의 가공에 적합하지 않다. 또한, 액정 디스플레이(30)가 대형화되고, 해상도 또한 고해상도로 됨에 따라 전극의 간격 또한 점점 작아지고 있다. 전극간의 간격이 수 ㎛이므로, 가공시 고 정밀도의 레이저 위치 결정도가 필요하게 된다. 그러 나, 미러(11)와 f-θ 렌즈(20)를 이용하는 종래의 레이저 가공 장치는 이러한 고 정밀도의 위치 결정도를 만족하지 못한다.

대형 액정 디스플레이(30)를 가공하는 레이저 가공 장치에는 도 2에 도시된 바와 같은 플라잉 타입의 레이저 운반 장치가 사용된다. 도 2를 참조하면, 레이저 발진기(70)로부터 출사된 레이저 광(40)은 레이저 헤드(60) 내에 구비된 미러(61)에 의해 액정 디스플레이(30)로 반사된다. 레이저 헤드(60)는 화살표 방향으로 이송 축(50)을 따라 왕복 이동되면서 레이저 가공을 하게 된다. 그런데, 레이저 광(40)은 소정의 경로를 따라 진행시 조금씩 퍼지게 된다. 이와 같은 성질로 인해 레이저 발진기(70)에 가까운 쪽에서 얻어지는 레이저 스팟 사이즈와 먼 쪽에서 얻어지는 레이저 스팟 사이즈가 동일하지 않다. 따라서, 정밀한 가공이 필요한 액정 디스플레이(30)의 전극 절단 공정에는 적합하지 못하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 고속 및 고정밀로 레이저 가공을 할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 대형 액정 디스플레이를 가공할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 레이저 발진기로부터 레이저 헤드까지 안정되게 레이저를 운반할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 레이저 헤드의 움직임에 상관없이 일정한 레이저 스팟 사이즈(laser spot size)를 유지할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치는: 스테이지에 안착된 평면 디스플레이를 가공하는 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 스테이지 상에 돌출되게 형성되어 상기 평면 디스플레이가 안착되는 안착부와;

상기 안착부에 안착된 상기 평면 디스플레이로부터 수평으로 소정 간격 이격되게 설치되어 상기 평면 디스플레이를 정렬하는 정렬부와;

상기 평면 디스플레이에 레이저 광을 조사하여 상기 평면 디스플레이를 가공하는 레이저 가공부와;

레이저 발진기에서 출사된 레이저 광을 상기 레이저 가공부까지 운반하는 광 운반부를; 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 안착부는 복수의 안착부재;를 구비하고,

상기 안착부재에는 상기 평면 디스플레이를 진공 흡착하여 고정하기 위한 흡입홀;이 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 안착부재는 플라스틱 수지 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 안착부재는 아세탈 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 정렬부는, 상기 평면 디스플레이의 진행 방향인 Y 방향으로 상기 평면 디스플레이의 양측면에 슬라이딩 가능 하게 설치되는 한 쌍의 제1정렬부와;

상기 평면 디스플레이의 진행 방향에 수직인 X 방향으로 상기 평면 디스플레이의 양측면에 슬라이딩 가능하게 설치되는 한 쌍의 제2정렬부를; 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 한 쌍의 제1, 제2정렬부는, 상기 평면 디스플레이의 양측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 상기 평면 디스플레이를 상기 스테이지의 중앙으로 정렬시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 한 쌍의 제1, 제2정렬부 각각의 적어도 어느 하나는, 상기 평면 디스플레이의 양측면에 상기 제1, 제2정렬부가 접촉시 상기 평면 디스플레이가 파손되는 것을 방지하는 버퍼부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 버퍼부에는, 상기 평면 디스플레이에 접촉시 슬라이딩 후퇴되면서 상기 평면 디스플레이에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있는 탄성접촉부재가; 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 레이저 가공부에는, 레이저 광을 조사하여 상기 평면 디스플레이를 가공하는 레이저 헤드와;

상기 평면 디스플레이를 포착한 비전 영상에 의하여 상기 평면 디스플레이의 가공 상태를 검사하는 검사비전 헤드가; 일체로 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 레이저 가공부에는, 상기 평면 디스플레이 상의 정렬 마크를 인식하는 정렬비전 헤드가; 일체로 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 검사비전 헤드는, 상기 평면 디스플레이 상의 정렬 마크를 인식하는 기능을 더 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 광 운반부는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 레이저 가공부에 의한 일련의 가공 과정을 영상으로 출력하는 모니터를; 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 빠른 이해를 위해 과장되게 도시된 것이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 레이저 가공 장치의 내부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테이지를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버퍼부를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 버퍼부의 간섭부재를 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 얼라인부를 도시한 사시도이다. 도 9는 도 4에 도시된 레이저 가공 장치에서 스테이지부를 제거한 모습을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도면들을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 외장을 이루는 하우징(100)과, 그 내부의 스테이지(110)와, 안착부(120, 도 5 참조)와, 정렬부(200, 220, 250, 270, 도 5 참조)와, 레이저 가공부(140)와, 광 운반부(350, 도 10 참조)를 구비한다. 또한, 레이저 가공 장치는 각 장치를 이송시키는 복수의 구동부와, 일련의 가공 과정을 영상으로 출력하는 모니터(160)를 구비한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display:LCD)와 같은 평면 디스플레이가 그 상면에 장착되는 스테이지(110)를 구비한다. 스테이지(110)에는 다양한 크기의 평면 디스플레이가 장착되며, 그 하측에 마련된 구동부에 의해 소정의 방향으로 이동되거나 정지된다. 스테이지(110)에 장착된 평면 디스플레이는 후술하는 레이저 가공부(140)에 의해 가공/절단된다. 이하, 설명의 편의를 위해 스테이지(110)가 이송되는 방향을 Y 방향이라 하고, 상기 Y 방향과 수평으로 직교하는 방향을 X 방향이라 한다. 또한, 상기 평면 디스플레이를 이송하는 스테이지(110) 면에 수직한 방향을 Z 방향이라 한다. 일반적으로 스테이지(110)는 알루미늄 플레이트로 제작된다. 상기 스테이지(110)에는 평면 디스플레이가 스테이지(110)에 직접 접촉되어 충격이나 기타 원인으로 파손되는 경우를 방지하기 위해 안착부(120)가 마련된다.

도 5를 참조하면, 안착부(120)는 상기 스테이지(110)에 돌출되게 설치되며, 안착부(120)에는 평면 디스플레이가 안착 및 고정된다. 안착부(120)는 평면 디스플레이의 하측을 지지하는 복수의 안착부재(122)를 구비한다. 안착부재(122)는 적재되는 다양한 크기의 평면 디스플레이를 지지할 수 있도록 평면 디스플레이의 크기 에 대응하여 소정 간격 이격되게 마련된다. 또한, 안착부재(122)는 장착된 평면 디스플레이의 평면도를 용이하게 조절할 수 있도록 스테이지(110)에 착탈가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 복수의 안착부재(122) 중 불량 가공된 안착부재나 손상된 안착부재가 발생되면, 해당되는 안착부재만 교환함으로써 문제를 해결할 수 있다.

안착부재(122)에는 평면 디스플레이를 진공 흡착하여 고정시키는 흡입홀(124)이 마련된다. 흡입홀(124)은 안착부재(122)에 관통되게 형성되며, 흡입홀(124)의 일측에는 평면 디스플레이가 적재되고 타측에는 흡입홀(124) 내의 에어를 외부로 배출할 수 있도록 미도시된 흡입파이프가 설치된다. 흡입파이프(미도시)의 일단에는 진공펌프(미도시)가 연결되며, 진공펌프에 의해 평면 디스플레이가 안착부재(122)에 진공 흡착된다. 상기 안착부재(122)는 장착되는 평면 디스플레이가 손상되지 않도록 플라스틱 수지 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 안착부재(122)는 강도, 강성 및 탄성이 우수한 아세탈(POM) 재질로 제작되는 것이 보다 바람직하다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 정렬부(200, 220, 250, 270)는 안착부(120)에 안착된 평면 디스플레이로부터 소정 간격 이격되게 스테이지(110)에 설치되어 평면 디스플레이를 정렬한다. 상기 정렬부는 평면 디스플레이의 진행 방향인 Y 방향으로 평면 디스플레이의 양측면에 슬라이딩 가능하게 설치되는 한 쌍의 제1정렬부(200, 220)와, 평면 디스플레이의 진행 방행에 수직인 X 방향으로 평면 디스플레이의 양측면에 슬라이딩 가능하게 설치되는 한 쌍의 제2정렬부(250, 270)를 구비한다. 한 쌍의 제1, 제2정렬부(200, 220, 250, 270)는 평면 디스플레이의 측면에 X축, Y 방 향으로 대칭되게 배치된다. 한 쌍의 제1, 제2정렬부(200, 220, 250, 270)는 스테이지(110)에 마련된 가이드홈(210, 230, 260, 280)을 따라 슬라이딩되면서 평면 디스플레이의 측면을 간섭하여 평면 디스플레이를 스테이지(110)의 중앙으로 정렬한다. 즉, 한 쌍의 제1, 제2정렬부(200, 220, 250, 270)는 평면 디스플레이의 양측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 평면 디스플레이를 스테이지(110)의 중앙으로 정렬시킨다. 상기와 같이 제1, 제2정렬부(200, 220, 250, 270) 각각은 슬라이딩되게 설치되므로 스테이지(110)에는 다양한 크기의 평면 디스플레이가 장착될 수 있다.

제1, 제2정렬부(200, 220, 250, 270)가 동시에 평면 디스플레이의 측면을 간섭할 경우 충격에 의해 평면 디스플레이가 손상될 수 있다. 대칭되게 배치된 제1, 제2정렬부(200, 220, 250, 270)의 일측에는 평면 디스플레이에 접촉시 충격을 완화시킬 수 있는 장치가 마련되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 한 쌍의 제1, 제2정렬부(200, 220, 250, 270) 중 적어도 어느 하나는 평면 디스플레이의 양측면에 제1, 제2정렬부(200, 220, 250, 270)가 접촉시 평면 디스플레이가 파손되는 것을 방지하는 버퍼부(200, 250)인 것이 바람직하다. 즉, 한 쌍의 제1, 제2정렬부 각각의 일측은 평면 디스플레이의 정렬시 기준을 제공하는 얼라인부(220, 270)이고, 타측은 얼라인부(220, 270)가 평면 디스플레이의 일측을 간섭시 평면 디스플레이가 파손되는 것을 방지하는 버퍼부(200, 250)로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 버퍼부(200, 250)에는 평면 디스플레이에 접촉시 슬라이딩 후퇴되면서 평면 디스플레이에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있는 탄성접촉부재(441, 도 7 참조)가 마련되는 것이 바람직하다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 버퍼부(200, 250)는 정역회전하는 모터(400)의 구동력을 전달하는 동력전달부(410)와, 상기 동력전달부(410)에 연동되어 왕복 슬라이딩되는 슬라이딩부(430)를 구비한다. 동력전달부(410)는 타이밍벨트(412)와, 볼스크류(414)를 구비한다. 타이밍벨트(412)는 모터(400)의 구동력을 볼스크류(414)로 전달하며, 볼스크류(414)는 모터(400)의 회전력을 직선 운동으로 바꾸어 슬라이딩부(430)에 전달한다. 슬라이딩부(430)는 가이드 블록(432)과, 이동 블록(434)과, 브라켓(436)과, 지지대(438), 및 간섭부(440)를 구비한다. 이동 블록(434)은 스테이지(110)의 내측에 고정된 가이드 블록(432)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 브라켓(436)의 일측은 이동 블록(434)에 고정되고, 타측은 지지대(438)에 고정 결합된다. 또한, 브라켓(436)에는 볼스크류(414)가 결합된다. 볼스크류(414)에 연동되어 브라켓(436)은 소정의 방향으로 왕복운동하게 된다. 지지대(438)에는 평면 디스플레이를 간섭하여 정렬시키는 간섭부(440)가 마련된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 간섭부(440)는 슬라이딩 가능하게 설치되는 탄성접촉부재(441)와, 지지대(438)에 고정 설치되는 접촉부재(445)를 구비한다. 탄성접촉부재(441)의 끝단에는 평면 디스플레이를 간섭하여 정렬시키는 간섭부재(442)가 마련된다. 간섭부재(442)는 평면 디스플레이에 접촉시 자유롭게 회전되도록 설치되며, 탄성접촉부재(441)에 너트 결합되거나 다른 결합수단에 의해 고정된다. 간섭부재(442)는 플라스틱 수지인 피크(PEEK) 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 탄성접촉부재(441)와 접촉부재(445) 사이에는 탄성접촉부재(441)의 슬라이딩 운동을 지지하는 가이드 샤프트(444)가 설치 된다. 가이드 샤프트(444)의 일단에는 부쉬(Bush, 446)가 결합된다. 부쉬(446)와 결합된 가이드 샤프트(444)의 일단은 탄성접촉부재(441)의 내측에 끼워진다. 가이드 샤프트(444)의 타단은 접촉부재(445)에 끼워진다. 접촉부재(445)에는 상기 가이드 샤프트(444)의 타단이 삽입되어 슬라이딩되는 가이드 홀(449)이 마련된다. 탄성접촉부재(441)와 접촉부재(445)의 사이에는 탄성부재(448)가 마련된다. 탄성부재(448)는 가이드 샤프트(444)의 외주에 끼워져, 일측은 부쉬(446)에 접촉되고, 타측은 접촉부재(445) 또는 가이드홀(449)의 내측에 접촉된다. 평면 디스플레이의 측면으로 슬라이딩되는 간섭부재(442)가 평면 디스플레이에 접촉되면 탄성접촉부재(441)는 평면 디스플레이에 가해지는 충격을 완화시키기 위해 진행 방향과 반대 방향으로 슬라이딩된다. 이때, 탄성접촉부재(441)가 급격히 슬라이딩되어 접촉부재(445)와 충돌되는 것을 방지하기 위해 탄성부재(448)는 탄성접촉부재(441)를 평면 디스플레이 쪽으로 탄성 바이어스시킨다. 접촉부재(445)에는 상기 탄성접촉부재(441)의 동작을 제어하는 센서(439)가 마련된다. 센서(439)는 탄성접촉부재(441)의 슬라이딩 운동을 제어하여 평면 디스플레이에 충격이 가해지는 것을 방지한다.

도 8에는 얼라인부(220, 270)가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해 도 6 및 도 7에 도시된 버퍼부(200, 250)와 작용, 효과가 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호로 인용하였다. 도 8을 참조하면, 얼라인부(220, 270)는 평면 디스플레이의 정렬시 기준을 제공한다. 얼라인부(220, 270)와 버퍼부(200, 250)가 평면 디스플레이의 측면에 접촉되면 버퍼부(200, 250)는 정지되거나 후퇴되고, 얼라인부(220, 270)는 진행하던 방향으로 계속 진행하며 평면 디스플레이를 정렬하게 된다. 따라서, 얼라인부(220, 270)에는 탄성접촉부재나 센서가 장착되지 않아도 된다. 즉, 간섭부재(442)는 지지대(438)에 고정 설치되는 지지부재(452)의 일측에 장착된다. 얼라인부(220, 270)의 전체적인 구성 및 작용은 상술한 버퍼부(200, 250)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치는 Y 방향으로의 구동력을 제공하는 Y축구동부(130)와, X 방향으로의 구동력을 제공하는 X축구동부(150)와, Z 방향으로의 구동력을 제공하는 Z축구동부(135)를 구비한다. 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 각각의 구동부에는 리니어 엔코더(Linear encoder)가 마련된다. 리니어 엔코더(미도시)는 고정자(stator)와 이동자(mover)로 구성된 리니어 모터의 이동자의 속도 및 위치를 감지한 후 엔코더 신호를 발생하여 이동자의 위치와 속도를 판별한다. 즉, 리니어 엔코더(미도시)는 각 구동부에 장착된 이동자의 이동 속도나 현재의 위치를 판별한다. 리니어 엔코더 그 자체의 구성 및 작용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 4 및 도 9를 참조하면, Y축구동부(130)는 평면 디스플레이가 이송되는 방향인 Y 방향과 나란하게 설치되어 평면 디스플레이가 안착되는 스테이지(110)를 Y 방향으로 이송한다. Y축구동부(130)는 석정반(102)에 고정 설치되는 리니어 모터(131)와, 리니어 모터(131)의 좌우측에 리니어 모터(131)와 이격되게 설치되는 레일부(132)를 구비한다. 레일부(132)는 리니어 모터(131)와 나란하게 석정반(102)에 고정된다. 스테이지(110)는 리니어 모터(131)와 레일부(132)에 연동되어 Y 방향으 로 왕복운동하게 된다. 상기 리니어 모터 그 자체의 구성 및 작용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

X축구동부(150)는 Y축구동부(130)와 수직되게 배치되며, 그 양단은 석정반(102)에 고정된 지지대(151)에 설치된다. X축구동부(150)와 지지대(151) 사이에는 지지부재가 더 마련될 수 있다. X축구동부(150)에는 X 방향으로 왕복이동 가능하게 설치되는 X축이동자(155)가 마련된다. X축이동자(155)에는 후술하는 Z축구동부(135)가 설치된다. 도면으로 첨부되지는 않았으나, X축구동부(150)는 X 방향으로 설치되는 한 쌍의 레일부와, 상기 레일부에 슬라이딩 가능하게 장착되는 레일 블록과, 상기 레일 블록을 슬라이딩 이동시키는 리니어 모터를 구비한다. X축구동부(150) 및 X축구동부(150)에 구비된 리니어 모터의 구성 및 작용은 상술한 Y축구동부(130) 및 Y축구동부(130)에 구비된 리니어 모터와 비슷하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. X축이동자(155)는 상기 리니어 모터(미도시)에 의해 X 방향으로 왕복 슬라이딩 운동을 한다.

Z축구동부(135)는 X축이동자(155)에 설치되는 것으로, 그 일측에는 레이저 가공부(140)가 설치된다. Z축구동부(135)는 그 일측에 설치된 레이저 가공부(140)를 Z 방향으로 이송시키는 스텝 모터(미도시)를 구비한다. 따라서, 레이저 가공부(140)는 X축구동부(150)에 의해 X 방향으로 이송될 수도 있고, Z축구동부(135)에 의해 Z 방향으로 이송될 수도 있다. 스텝 모터 그 자체의 구성 및 작용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 10을 참조하면, 레이저 가공부(140)는 스테이지(110)에 안착된 평면 디스플레이에 레이저 광을 조사하여 평면 디스플레이를 가공/절단한다. 상기 레이저 가공부(140)에는 레이저 광을 조사하여 평면 디스플레이를 가공하는 레이저 헤드(340)와, 평면 디스플레이를 포착한 비전 영상에 의하여 평면 디스플레이의 가공 상태를 검사하는 검사비전 헤드(390)가 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 검사비전 헤드(390)는 도 10에 도시된 바와 같이 레이저 헤드(340)의 내부에 설치될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 레이저 헤드(340)의 외부에 설치될 수도 있다. 이와 같이 검사비전 헤드(390)와 레이저 헤드(340)가 일체로 형성되면, 가공면(절단면)의 검사를 위해 검사비전 헤드(390)를 구동시키는 별도의 구동부를 마련하지 않아도 된다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이 동축으로 배치하면 가공면의 검사를 위해 검사비전 헤드(390)를 별도로 이동시키지 않아도 된다.

레이저 헤드(340)는 레이저 발진기(330)에서 출사된 레이저 광을 집속시켜 이를 평면 디스플레이에 조사한다. 레이저 헤드(340)는 콜리메이터 렌즈(341)와, 가변 빔 익스팬더(342), 및 집속렌즈(343)를 구비한다. 콜리메이터 렌즈(341)는 후술하는 광섬유(350)에 의해 공급되는 레이저 광(300)의 경로를 평행하게 바꿔준다. 가변 빔 익스팬더(342)는 오목렌즈(345)와 볼록렌즈(346)의 조합으로 구성되며, 콜리메이터 렌즈(341)를 통과한 평행광의 광폭을 조절하여 초점이 맺히는 길이를 변화시킨다. 오목렌즈(345)와 볼록렌즈(346) 상호간의 거리가 멀어질수록 초점이 맺히는 길이는 길어지고, 이와 반대의 경우 초점이 맺히는 길이가 짧아진다. 평면 디스플레이와 집속렌즈(343) 사이의 거리가 일정한 경우, 오목렌즈(345)와 볼록렌즈 (346) 상호간의 거리가 멀어지도록 조절하면 레이저 광의 광폭이 증가된다. 도시된 바와 같이, 레이저 광의 폭은 점선으로 표시된 참조번호 301의 폭으로 증가된다. 따라서, 레이저 광의 폭이 참조번호 300에서 참조번호 301로 증가되면, 평면 디스플레이에 조사되는 레이저 광의 폭은 d1에서 d2로 증가된다. 평면 디스플레이에 조사되는 레이저 광 폭이 증가되므로, 평면 디스플레이가 가공되는 폭도 증가하게 된다.

검사비전 헤드(390)는 비전 영상을 발생시키는 것으로, 평면 디스플레이를 포착한 비전 영상(330)에 의하여 평면 디스플레이의 가공 상태를 검사한다. 또한, 검사비전 헤드(390)는 평면 디스플레이 상의 정렬 마크(Align mark)를 인식하는 기능을 더 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 평면 디스플레이의 가공 상태나 정렬 상태를 검사하기 위해 비전 헤드(390)에는 CCD 카메라(charge-coupled device camera)와, 비전 영상(330)을 포착하는 캡쳐 보드(capture board)와 영상처리보드 등이 구비된다. 또한, 평면 디스플레이의 가공 상태를 포착하기 위해 가시광을 조사하는 조명부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 평면 디스플레이의 가공 상태를 실시간으로 포착한 비전 영상(330)은 집속렌즈(343)를 거쳐 레이저 헤드(340)의 내부로 전송된다. 레이저 헤드(340)의 내부에는 비전 영상(330)의 광경로를 검사비전 헤드(390) 방향으로 변경시키는 적어도 하나의 미러부재가 설치된다. 본 실시예에서는 일측에 가시광 반사막이 코팅된 제1, 제2미러부재(310, 320)가 배치된 것을 예로 들어 설명한다. 집속렌즈(343)를 통과한 비전 영상(330)은 제1미러부재(310)에 의해 제2미러부재(320)로 반사되고, 제2미러부재(320)는 비전 영상(330)을 검사 비전 헤드(390)로 반사시킨다. 상기와 같은 경로를 거쳐 반사되는 비전 영상(330)은 검사비전 헤드(390)에 구비된 CCD 카메라로 유입되고, 캡쳐 보드 및 영상처리보드 등에 의해 처리된다. 캡쳐 보드 및 영상처리보드에 의해 처리된 영상은 제어부(370)로 입력된다. 제어부(370)는 검사비전 헤드(390)에서 입력된 비전 영상(330)을 설정값과 비교하며 가변 빔 익스팬더(342)를 조절하여 레이저 광(300)의 광폭을 조절한다.

상기 제어부(370)에는 X, Y, Z축구동부(150, 130, 135)와, 레이저 발진기(330)와, 레이저 헤드(340)와, 가변 빔 익스팬더(342), 및 검사비전 헤드(390) 등이 연결된다. 제어부(370)는 각 구동부의 동작이나 레이저 헤드(340)의 빔 출사와 출사된 빔의 세기 및 레이저 헤드(340)의 이동 거리나 이동 속도 등을 제어한다. 제어부(370)의 일 작동 예로 제어부(370)는 검사비전 헤드(390)에서 인식된 평면 디스플레이의 가공 상태에 따라 레이저 발진기(330)의 동작을 온/오프시키고, 가변 빔 익스팬더(342)를 제어하여 레이저 광(300)의 광폭을 조절하며, 레이저 헤드(340)와 X, Y, Z축구동부(150, 130, 135)를 제어하여 평면 디스플레이를 가공/절단한다. 상술한 바와 같이, 레이저 광(300)의 광축과 일치되게 검사비전 헤드(390)를 배치하여 평면 디스플레이의 가공 상태를 실시간으로 감시할 수 있으며, 레이저 가공의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 레이저 헤드(340)와 검사비전 헤드(390)를 하나의 조립체로 설치함으로써 검사비전 헤드(390)를 구동시키기 위한 별도의 구동부가 필요없게 된다. 본 실시예에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저 헤드(340)의 내측에 검사비전 헤드(390)가 설치된 것을 예로 들어 설명하였다. 이와 달 리, 레이저 헤드(340)와 검사비전 헤드(390)가 각각 Z축구동부(135)에 나란하게 하나의 조립체로 설치될 수도 있다. 이러한 변형례는 본 발명의 일 실시예로서, 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다. 또한, 상술한 검사비전 헤드(390)는 스테이지(110)에 안착되어 이송되는 평면 디스플레이 상의 정렬 마크(Align mark)를 인식하는 기능을 더 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 11에는 도 10과 다른 구성을 갖는 레이저 가공부가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해 도 10에 도시된 레이저 가공부와 작용 및 효과가 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호로 인용하였다. 도 11을 참조하면, 레이저 가공부(140)에는 평면 디스플레이 상의 정렬 마크(Align mark)를 인식하는 정렬비전 헤드(380)가 일체로 더 구비될 수 있다. 정렬비전 헤드(380)와 검사비전 헤드(390)의 배치는 서로 바뀔 수 있다. 또한, 정렬비전 헤드(380)와 검사비전 헤드(390)는 각각 레이저 헤드(340)의 내부에 설치될 수도 있고, 레이저 헤드(340)의 외부에 설치될 수도 있다. 레이저 가공부(140)의 전체적인 구성 및 작용은 도 11에 도시된 레이저 가공부와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

일반적으로 레이저 광을 출사하는 레이저 발진기는 구성상 부피와 중량이 크다. 따라서, 이를 Z축구동부에 장착하여 이동시키며 평면 디스플레이를 정밀하게 가공하는 것은 쉽지 않다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 부피와 중량이 작은 레이저 헤드(340)를 Z축구동부(135)에 설치하고, 레이저 발진기(330)는 레이저 가공 장치의 일측에 별도로 장착하는 것이 바람직하다. 광 운반부(350)는 레이저 발진기(330)에서 출사된 레이 저 광을 레이저 가공부(140), 즉 레이저 헤드(340)까지 운반한다. 광 운반부(350)는 플렉시블(flexible)한 광섬유로 구성되는 것이 바람직하다. 광섬유는 레이저 헤드(340)의 움직임을 구속하지 않으면서도, 레이저 발진기(330)에서 출사된 레이저 광(300)을 광 모드의 변화없이 그대로 레이저 헤드(340)로 전송한다. 또한, 레이저 매질을 종래의 크리스탈이나 가스를 이용하는 대신 광섬유를 이용하는 경우, 좁은 영역에서 매질의 길이를 길게 만들 수 있어 종래 발명에 비해 고효율, 작은 크기의 광 운반부(350)를 구현할 수 있다. 광 운반부(350)에 사용되는 광섬유는 미러 등을 이용하여 레이저 광을 전송하는 방법보다 유연하고, 레이저 광의 품질의 변화도 없다. 또한, 소비전력이 낮고 효율도 높다. 이와 같이 광섬유로 광 운반부(350)를 구성하면, 레이저 헤드(340)의 크기를 소형으로 구성할 수 있으므로, 레이저 헤드(340)를 이동시키며 평면 디스플레이를 가공할 수 있어 신속하게 절단/가공 작업을 할 수 있다.

모니터(160, 도 4 참조)는 레이저 가공부(140)에 의한 일련의 가공 과정을 영상으로 출력한다. 모니터(160)는 스테이지(110)에 안착되어 이송되는 평면 디스플레이의 이송 과정과, 레이저 헤드(340)에 의해 가공되는 일련의 가공 과정을 영상으로 출력한다.

이하에서는 상기 레이저 가공 장치에 의한 평면 디스플레이의 가공 과정을 설명한다. 스테이지(110)에는 컨베이어(미도시)를 통해 이송되거나, 적재 카세트로부터 로봇(Robot)을 이용하여 이송되는 평면 디스플레이가 안착된다. 스테이지(110)에 안착된 평면 디스플레이는 정렬부(200, 220, 250, 270)에 의해 중앙으로 1 차 정렬이 된다. 그리고 나서, 스테이지(110) 상에 돌출되게 형성된 안착부재(122)에 의해 스테이지(110)에 진공 흡착되어 고정된다. 평면 디스플레이가 스테이지(110)에 진공 흡착되면, 비전 헤드(390)에 구비된 비전 카메라는 X 방향을 따라 이동하면서 평면 디스플레이의 표면에 표시된 얼라인 마크(Align mark)를 읽는다. 이때, 평면 디스플레이가 틀어지게 위치된 경우, 제어부(370)에 의해 틀어진 위치만큼 X축구동부(150)와 Y축구동부(135)를 움직여 틀어진 위치를 보상한다.

위치 보상이 완료되면, 제어부(370)에 의해 제어되는 레이저 헤드(340)가 X 방향을 따라 이송되고, 레이저 헤드(340)에서 조사된 레이저 광에 의해 평면 디스플레이의 전극을 절단/가공하게 된다. 비전 헤드(390)에 의해 평면 디스플레이의 가공/절단 상태를 검사한다. 모든 공정이 완료되면 스테이지(110)는 소정의 위치로 이송되고, 가공/절단된 평면 디스플레이는 새로운 평면 디스플레이와 교환된다.

본 실시예에서는 스테이지(110)에 평면 디스플레이가 고정된 상태에서 레이저 헤드(340)가 움직이며 평면 디스플레이를 가공하는 갠트리(gantry) 타입의 레이저 가공 장치의 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스테이지와 레이저 헤드가 움직이며 평면 디스플레이를 가공하는 하이브리드 타입의 레이저 가공 장치나, 레이저 헤드가 고정된 상태에서 스테이지가 X-Y 방향으로 이동되며 평면 디스플레이를 가공하는 X-Y 타입의 레이저 가공 장치에도 적용 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 종래 발명 과 달리 잘못 배치된 평면 디스플레이를 정렬부에 의해 보상하여 작업할 수 있으므로 정밀한 레이저 가공이 가능하다. 또한, 본 발명은 잘못 정렬된 평면 디스플레이를 정렬부에 의해 일차적으로 보상하므로, 평면 디스플레이를 정렬시키는 시간이 줄어들고, 이로 인해 전체적인 가공 시간이 줄어들게 되므로 높은 수율을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 정렬부가 안착된 평면 디스플레이 주위에 슬라이딩 가능하게 설치되므로, 정렬부를 조절하여 다양한 크기의 평면 디스플레이를 가공할 수 있다. 또한, 본 발명은 광섬유를 이용하여 레이저 광을 운반하므로 안정적으로 레이저 광을 레이저 헤드까지 공급할 수 있고, 레이저 헤드의 움직임에 상관없이 일정한 크기의 레이저 스팟을 유지할 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

스테이지에 안착된 평면 디스플레이를 가공하는 레이저 가공 장치에 있어서,

상기 스테이지 상에 돌출되게 형성되어 상기 평면 디스플레이가 안착되는 안착부와;

상기 안착부에 안착된 상기 평면 디스플레이로부터 수평으로 소정 간격 이격되게 설치되어 상기 평면 디스플레이를 정렬하는 정렬부와;

상기 평면 디스플레이에 레이저 광을 조사하여 상기 평면 디스플레이를 가공하는 레이저 가공부와;

레이저 발진기에서 출사된 레이저 광을 상기 레이저 가공부까지 운반하는 광 운반부를; 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제1항에 있어서,

상기 안착부는 복수의 안착부재를; 구비하고,

상기 안착부재에는 상기 평면 디스플레이를 진공 흡착하여 고정하기 위한 흡입홀이; 마련되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제2항에 있어서,

상기 안착부재는 플라스틱 수지 재질인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제3항에 있어서,

상기 안착부재는 아세탈 재질인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제2항에 있어서, 상기 정렬부는,

상기 평면 디스플레이의 진행 방향인 Y 방향으로 상기 평면 디스플레이의 양측면에 슬라이딩 가능하게 설치되는 한 쌍의 제1정렬부와;

상기 평면 디스플레이의 진행 방향에 수직인 X 방향으로 상기 평면 디스플레이의 양측면에 슬라이딩 가능하게 설치되는 한 쌍의 제2정렬부를; 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제5항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1, 제2정렬부는,

상기 평면 디스플레이의 양측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 상기 평면 디스플레이를 상기 스테이지의 중앙으로 정렬시키는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제6항에 있어서, 상기 한 쌍의 제1, 제2정렬부 각각의 적어도 어느 하나는,

상기 평면 디스플레이의 양측면에 상기 제1, 제2정렬부가 접촉시 상기 평면 디스플레이가 파손되는 것을 방지하는 버퍼부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제7항에 있어서, 상기 버퍼부에는,

상기 평면 디스플레이에 접촉시 슬라이딩 후퇴되면서 상기 평면 디스플레이에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있는 탄성접촉부재가; 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제5항에 있어서, 상기 레이저 가공부에는,

레이저 광을 조사하여 상기 평면 디스플레이를 가공하는 레이저 헤드와;

상기 평면 디스플레이를 포착한 비전 영상에 의하여 상기 평면 디스플레이의 가공 상태를 검사하는 검사비전 헤드가; 일체로 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제9항에 있어서, 상기 레이저 가공부에는,

상기 평면 디스플레이 상의 정렬 마크를 인식하는 정렬비전 헤드가; 일체로 더 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제9항에 있어서, 상기 검사비전 헤드는,

상기 평면 디스플레이 상의 정렬 마크를 인식하는 기능을 더 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제9항에 있어서,

상기 광 운반부는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 레이저 가공부에 의한 일련의 가공 과정을 영상으로 출력하는 모니터를; 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.