KR20170051646A - 레이저 절단 장치 - Google Patents

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Abstract

레이저 절단 장치는 레이저를 발생시켜 제1 방향으로 출사시키는 레이저 모듈, 상기 레이저를 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 반사시키는 미러, 상기 미러에서 반사된 레이저를 투과시키면서 집광시키는 집광렌즈, 상기 집광 렌즈로부터 제공받은 레이저를 투과시키면서 상기 레이저의 초점을 가변시키는 회전판, 및 상기 회전판을 투과한 레이저를 제공받는 기판이 배치되는 지지부를 포함하고, 상기 레이저의 초점은 기판 내부에 배치된다.

Description

레이저 절단 장치{LASER CUTTING APPARATUS}
본 발명은 레이저 절단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 효율을 향상시킬 수 있는 레이저 절단 장치에 관한 것이다.
사용자에게 영상을 제공하는 스마트 폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 및 스마트 텔레비젼 등의 전자기기는 영상을 표시하기 위한 표시 장치를 포함한다. 표시 장치는 영상을 생성하여 표시하는 표시 패널 및 표시 패널 상부에 배치되어 표시 패널을 보호하는 윈도우를 포함한다.
표시 패널 및 윈도우는 글래스 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널은 글래스 기판 및 글래스 기판상에 배치된 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 또한, 윈도우는 표시 패널을 스크래치로부터 보호하기 위한 강화 글래스 기판을 포함할 수 있다.
이러한 글래스 기판은 표시 장치의 크기에 맞게 절단되어야 한다. 일반적으로 글래스 기판은 수율 향상을 위해 글래스로 형성된 대면적의 기판을 복수의 단위 기판들로 절단하여 제조한다.
기판을 절단하기 위해 스크라이빙 휠이 이용될 수 있다. 스크라이빙 휠이 기판에 접촉되어 회전하면서 모기판에 크랙이 형성되고, 이후, 크랙이 형성된 부분이 가압되어 절단됨으로써 단위 기판들이 제조될 수 있다. 그러나, 휠을 이용한 기판 절단 방법은, 물리적인 힘에 의해 기판이 절단되므로, 절단면이 일정하지 않거나 매끄럽지 않은 문제점을 갖는다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 휠을 이용하지 않고 레이저를 이용하여 기판을 절단하는 방법이 사용되고 있다. 레이저를 이용할 경우, 레이저가 기판에 조사된 후, 레이저에 의해 가열된 기판의 부분이 냉각되면서 크랙이 형성된다. 크랙이 형성된 부분에 소정의 외력이 가해 짐으로써 기판이 절단될 수 있다.
본 발명의 목적은 공정 효율을 향상시킬 수 있는 레이저 절단 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단 장치는, 레이저를 발생시켜 제1 방향으로 출사시키는 레이저 모듈, 상기 레이저를 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 반사시키는 미러, 상기 미러에서 반사된 레이저를 투과시키면서 집광시키는 집광렌즈, 상기 집광 렌즈로부터 제공받은 레이저를 투과시키면서 상기 레이저의 초점을 가변시키는 회전판, 및 상기 회전판을 투과한 레이저를 제공받는 기판이 배치되는 지지부를 포함하고, 상기 레이저의 초점은 기판 내부에 배치된다.
상기 레이저는 300nm 내지 1064nm 파장의 범위를 가진다.
상기 회전판은, 상기 집광 렌즈로부터 제공받은 상기 레이저를 투과시키면서 상기 레이저의 초점을 가변시키는 복수의 플레이트들 및 상기 플레이트들 사이에 배치되고, 상기 플레이트들 사이의 빈 공간으로 형성된 복수의 오픈부들을 포함하고, 상기 오픈부들를 투과하는 상기 레이저는 제1 초점을 가지며, 상기 플레이트들을 투과하는 상기 레이저는 상기 플레이트들에서 굴절되어 제2 초점을 갖는다.
상기 제1 초점은 상기 기판의 상면에 인접한 상기 기판 내부의 소정의 영역에 배치되고, 상기 제2 초점은 상기 기판의 하면에 인접한 상기 기판 내부의 소정의 영역에 배치된다.
상기 회전판은 상기 회전판의 중심을 축으로 하여 회전되고, 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 레이저는 상기 플레이트들 및 상기 오픈부들을 반복적으로 투과한다.
상기 회전판은 시계 방향 및 반 시계 방향 중 어느 한 방향으로 회전한다.
상기 지지부는, 상기 레이저가 상기 기판의 일측부터 상기 기판의 타측으로 제공되도록, 상기 기판을 이동시킨다.
상기 제1 초점에 대응하는 기판의 부분에 복수의 제1 도트들이 연속적으로 형성되고, 상기 제2 초점에 대응하는 기판의 부분에 복수의 제2 도트들이 연속적으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 도트들은 상기 제1 및 제2 초점들이 배치된 위치에서 상기 레이저에 의해 가열된 기판의 부분이다.
상기 제1 및 제2 도트들은 상부에서 바라봤을 때 서로 오버랩되고, 상기 제1 및 제2 도트들이 냉각되어 형성된 크랙에 외력이 가해져 상기 기판이 절단된다.
상기 플레이트들은 글래스를 포함한다.
상기 회전판은 원형 형상을 갖는다.
상기 플레이트들은 부채꼴 형상을 갖고, 상기 플레이트들의 상기 부채꼴 형상의 두 반지름의 접점은 상기 회전판의 중심에 배치된다.
상기 오픈부들 및 상기 플레이트들은 1/4원 형상을 갖는다.
상기 오픈부들은 서로 같은 크기를 갖고, 상기 플레이트들은 서로 같은 크기를 갖는다.
본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단 장치는 상하 방향으로 구동되지 않으면서 모 기판에 서로 다른 높이를 갖고 기판과 평행하게 배치되는 복수의 크랙들을들을 형성함으로써 공정 시간을 감소시켜 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 스넬의 법칙에 따라서 광의 굴절을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1a 및 도 1b에 도시된 회전판의 평면 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1a 및 도 1b에 도시된 레이저 절단 장치에 의해 기판에 형성된 도트들을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1a 및 도 1b에 도시된 레이저 절단 장치를 이용하여 모기판이 절단되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 절단 장치의 회전판을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 회전판을 이용하여 기판에 형성된 도트들을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 스넬의 법칙에 따라서 광의 굴절을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단 장치(100)는 레이저 모듈(200), 미러(300), 집광렌즈(400), 회전판(500), 및 지지부(700)를 포함한다.
레이저 모듈(200)은 레이저(R)를 발생시키고, 레이저(R)를 제1 방향(D1)으로 출사시킨다. 레이저(R)는 300nm 내지 1064nm 파장의 범위를 가지는 자외선 레이저일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 레이저로서 이산화탄소 레이저, 반도체 레이저, 또는 엑시머 레이저 등 다양한 레이저가 사용될 수 있다.
미러(300)는 제1 방향(D1)에서 레이저 모듈(200)과 수평하게 배치되며, 레이저 모듈(200)로부터 출사된 레이저(R)를 제공받는다. 미러(300)는 제1 방향(D1)에 대해 경사지도록 배치되며, 미러(300)의 경사 각도는 제1 방향(D1)으로 진행하는 광을 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 변경할 수 있는 각도로 설정될 수 있다. 예시적으로 제1 방향(D1)은 수평 방향이고, 제2 방향(D2)은 하부 방향일 수 있다.
미러(300)는 레이저 모듈(200)로부터 제공받은 레이저(R)를 반사시켜 레이저(R)의 진행 방향을 제2 방향(D2)으로 변경시킨다. 미러(300)에서 반사된 레이저(R)는 집광 렌즈(400)에 제공된다.
집광 렌즈(400)는 미러(300)의 하부에 배치되고, 미러(300)에서 반사되어 제2 방향(D2)으로 진행하는 레이저(R)를 제공받는다. 집광 렌즈(400)는 광을 투과시키면서 소정의 초점을 향해 광을 모으는 작용을 한다. 따라서, 레이저(R)는 집광 렌즈(400)를 투과하면서, 집광 렌즈(400)에 의해 소정의 초점을 향해 집광될 수 있다. 예시적으로, 집광 렌즈(400)로서 볼록 렌즈가 사용될 수 있다.
회전판(500)은 집광 렌즈(400)의 하부에 배치되고, 집광 렌즈(400)를 투과한 레이저(R)를 제공받는다. 회전판(500)은 원형 형상을 갖는다. 회전판(500)의 구체적인 형상은 이하 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 회전판(500)은 집광 렌즈(400)를 투과하여 집광되는 레이저(R)의 초점을 가변시킬 수 있다.
구체적으로, 회전판(500)은 복수의 오픈부들(510) 및 복수의 플레이트들(520)을 포함한다. 오픈부들(510)은 플레이트들(520) 사이에 배치되며, 실질적으로 빈 공간이다. 플레이트들(520)은 광을 투과시킬 수 있는 물질을 포함한다. 예를 들어, 플레이트들(520)은 글래스를 포함할 수 있다.
플레이트들(520)은 플레이트들(520)을 투과하는 레이저(R)의 광학 경로 길이(optical path length)를 가변시킴으로써 레이저(R)의 초점을 가변시킬 수 있다. 광학 경로 길이는 집광 렌즈(400)를 투과한 레이저(R)의 시작점과 레이저(R)의 초점 사이의 거리로 정의된다. 광학 경로 길이가 길어질수록 레이저(R)의 초점은 집광 렌즈(400)로부터 멀어지며, 광학 경로 길이가 짧아질수록 레이저(R)의 초점은 집광 렌즈(400)에 가까워질 수 있다.
이하, 오픈부들(510)을 투과하는 레이저(R)의 초점은 제1 초점(F1)으로 정의되고, 플레이트들(520)을 투과하는 레이저(R)의 초점은 제2 초점(F2)으로 정의된다.
집광 렌즈(400)에서 집광된 광의 초점은 제1 초점(F1)으로 설정될 수 있다. 오픈부들(510)은 실질적으로, 빈 공간이므로, 도 1a에 도시된 바와 같이, 오픈부들(510)을 투과한 레이저(R)의 초점 역시 제1 초점(F1)으로 설정될 수 있다.
플레이트들(520)은 플레이트들(520)을 투과하는 레이저(R)의 광학 경로 길이를 오픈부들(510)을 투과하는 레이저(R)의 광학 경로 길이보다 길게 변경한다. 집광 렌즈(400)를 투과하여 플레이트들(520)에 제공된 레이저(R)는 플레이트들(520)에서 굴절됨으로써, 레이저(R)의 광학 경로 길이가 보다 더 길어지게 된다. 이러한 이유는 이하, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 에어층(AR)에 글래스(G)가 배치되고, 글래스(G)를 향해 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 조사된다. 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 굴절되지 않고 직진할 경우, 도 2에 도시된 점선과 같이 가상 초점(VF)에서 만나도록 진행할 수 있다.
글래스(G)의 굴절률은 에어층(AR)의 굴절률보다 크다. 이러한 경우, 스넬의 법칙에 따라서, 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)은 글래스(G)를 통과할 경우, 굴절된다. 구체적으로, 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 글래스(G) 상부의 에어층(AR)에서 글래스(G)로 진행할 경우, 글래스(G) 상부의 에어층(AR)과 글래스(G)의 경계를 기준으로, 제1 광(L1)의 입사각보다 제1 광(L1)의 굴절각이 작아진다.
제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 글래스(G)에서 글래스(G) 하부의 에어층(AR)으로 제공될 경우, 글래스(G) 및 글래스(G) 하부의 에어층(AR)의 경계를 기준으로, 제1 광(L1)의 입사각보다 제1 광(L1)의 굴절각이 커진다. 제2 광(L1) 역시 실질적으로 제1 광(L1)과 동일하게 굴절된다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 글래스(G)를 투과하는 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)의 광학 경로 길이가 더 길어지므로, 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)이 가상 초점(VF)보다 하부에 배치된 실제 초점(RF)에서 만날 수 있다.
다시 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 플레이트들(520)을 투과한 레이저(R)의 초점은 집광 렌즈(400)로부터 제1 초점(F1)보다 멀어진 제2 초점(F2)으로 설정될 수 있다. 그 결과, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제2 초점(F2)은 제1 초점(F1)보다 하부에 배치될 수 있다.
지지부(700)는 회전판(500)의 하부에 배치되고, 지지부(700) 상에 기판(600)이 배치된다. 기판(600)은 표시 패널에 사용되는 글래스 기판 또는 윈도우에 사용되는 글래스 기판일 수 있다. 기판(600)은 제1 방향(D1)에 평행한 평면 형상을 갖는다. 제2 방향(D2)은 기판(600)의 평면과 수직한 방향으로 정의될 수 있다.
집광 렌즈(400)를 투과하여 집광된 레이저(R)의 제1 초점(F1)은 기판(400) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈(400)를 투과한 후, 오픈부들(510)을 투과한 레이저(R)의 제1 초점(F1)은 기판(600)의 상면에 인접한 기판(600) 내부의 소정의 영역에 배치될 수 있다.
제2 초점(F2)은 제1 초점(F1)보다 하부에 배치되고, 제2 초점(F2)은 기판(600)의 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈(400)를 투과한 후, 플레이트들(520)을 투과한 레이저(R)의 제2 초점(F2)은 기판(600)의 하면에 인접한 기판(600) 내부의 소정의 영역에 배치될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 1a 및 도 1b에 도시된 회전판의 평면 구성을 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b에는 설명의 편의를 위해 회전판(500)을 투과하는 레이저(R)의 투과 상태도 함께 도시되었다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 회전판(500)은 원형 형상을 가지며, 회전판(500)의 중심을 축으로 하여 회전할 수 있다. 예시적으로 회전판(500)은 시계 방향으로 회전할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 회전판(500)은 반 시계 방향으로 회전할 수 있다.
회전판(500)의 오픈부들(510) 및 플레이트들(520)은 부채꼴 형상을 갖고, 플레이트들(520)의 부채꼴 형상의 두 반지름의 접점은 회전판(500)의 중심에 배치될 수 있다. 오픈부들(510) 및 플레이트들(520)은 각각 1/4원 형상을 가질 수 있다. 2개의 오픈부들(510)은 서로 같은 크기를 갖고, 2개의 플레이트들(520)은 서로 같은 크기를 가질 수 있다.
플레이트들(520)의 개수는 2개로 설정되고 오픈부들(510)의 개수는 2개로 설정되었으나, 플레이트들(520)의 개수 및 오픈부들(510)의 개수는 이에 한정되지 않고, 다양하게 설정될 수 있다.
회전판(500)이 회전됨으로써, 레이저(R)는 오픈부들(510) 및 플레이트들(520)을 반복적으로 통과할 수 있다, 그 결과 레이저(R)의 초점이 제1 초점(F1) 및 제2 초점(F2)으로 반복해서 변경될 수 있다.
도 4는 도 1a 및 도 1b에 도시된 레이저 절단 장치에 의해 기판에 형성된 도트들을 도시한 도면이다. 도 5a 및 도 5b는 도 1a 및 도 1b에 도시된 레이저 절단 장치를 이용하여 모기판이 절단되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 기판(600)이 배치된 지지부(700)는 평면상에서 제1 방향(D1)과 교차하는 제3 방향(D3)으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 지지부(700)는 레이저(R)가 기판(600)의 일측부터 기판(600)의 타측으로 제공되도록, 기판(600)을 제3 방향(D3)으로 이동시킬 수 있다.
기판(600)이 제3 방향(D3)으로 이동하고, 회전하는 회전판(500)을 투과하는 레이저(R)의 초점이 제1 초점(F1) 및 제2 초점(F2)으로 반복적으로 가변된다. 기판(600)이 제3 방향(D3)으로 이동하므로, 제1 초점(F1)에 의해 제1 도트들(DT1)이 기판(600)에 형성되고, 제2 초점(F2)에 의해 기판(600)에 제2 도트들(DT2)이 형성된다.
제1 도트들(DT1)은 제1 초점(F1)에 대응하는 기판(600)의 부분에 형성되고, 제2 도트들(DT2)은 제2 초점(F2)에 대응하는 기판(600)의 부분에 형성된다. 제1 및 제2 도트들(DT1,DT2)은 실질적으로 레이저(R)의 제1 및 제2 초점들(F1,F2)이 배치된 위치에서 레이저에 의해 가열된 기판(600)의 부분이며, 상부에서 바라봤을 때 서로 오버랩되도록 배치된다.
제1 도트들(DT1)은 기판(600)의 상면에 인접한 기판(600) 내부의 소정의 영역에 배치되고, 제3 방향(D3)으로 배열된다. 제1 도트들(DT1)은 연속적으로 형성되며, 서로 부분적으로 오버랩되도록 배치될 수 있다.
제2 도트들(DT2)은 기판(600)의 하면에 인접한 기판(600) 내부의 소정의 영역에 배치되고, 제3 방향(D3)으로 배열된다. 제2 도트들(DT2)은 연속적으로 형성되며, 서로 부분적으로 오버랩되도록 배치될 수 있다.
제1 도트들(DT1)이 냉각되고, 제3 방향(D3)으로 제1 도트들(DT1)에 의해 크랙(이하, 제1 크랙이라 칭함)이 형성된다. 제2 도트들(DT2)이 냉각되고, 제3 방향(D3)으로 제2 도트들(DT2)에 의해 크랙(이하, 제2 크랙이라 칭함)이 형성된다.
제2 크랙은 제1 크랙보다 하부에 배치되며, 제1 및 제2 크랙들은 제1 방향(D3)으로 연장된다. 제1 및 제2 크랙들이 형성된 부분에 소정의 외력이 가해 짐으로써 기판(600)이 절단될 수 있다. 1개의 크랙이 형성될 경우보다 2개의 크랙들이 형성될 경우, 기판이 용이하게 절단될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 모 기판(MS)에 레이저 절단 장치(100)에 의해 제1 및 제2 도트들(DT1,DT2)이 형성되어, 제1 및 제2 크랙들이 형성될 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 크랙들은 모 기판(MS)을 4개 영역으로 구분할 수 있다. 제1 및 제2 크랙들을 따라서 모 기판(MS)이 절단되어 4개의 단위 기판들(US)이 제조될 수 있다.
회전판(500)이 사용되지 않을 경우, 레이저(R)가 제1 초점(F1) 및 제2 초점(F2)을 갖기 위해서 레이저 모듈(200), 미러(300), 및 집광렌즈(400)가 상하로 반복해서 이동되어야 한다.
레이저 모듈(200), 미러(300), 및 집광렌즈(400)가 상하로 반복해서 이동하므로, 공정 시간이 길어지질 수 있다. 또한, 레이저 모듈(200), 미러(300), 및 집광렌즈(400)가 이동하면서, 레이저(R)의 초점을 변경하므로, 레이저(R)의 초점이 원하는 위치에 정확하게 형성되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 레이저 모듈(200), 미러(300), 및 집광렌즈(400)는 고정되고, 집광 렌즈(400)와 기판(600) 사이에 레이저(R)의 초점을 가변시키는 회전판(500)이 배치된다. 따라서, 공정 시간이 단축되고, 레이저(R)의 초점이 원하는 위치에 보다 정확하게 배치될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단 장치(100)는 기판 절단 공정 시, 공정 시간을 감소시켜 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 절단 장치의 회전판을 도시한 도면이다.
회전판의 구성을 제외하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 절단 장치는 도 1a 및 도 1b에 도시된 레이저 절단 장치(100)와 동일한 구성을 갖는다.
도 6을 참조하면, 원형 형상을 갖는 회전판(500_1)은 복수의 제1 오픈부들(510_1), 복수의 제1 플레이트들(520_1), 및 복수의 제2 플레이트들(530)을 포함한다. 제1 오픈부들(510_1)은 빈 공간이고, 제1 및 제2 플레이트들(520_1,530)은 광을 투과시킬 수 있는 물질을 포함한다.
제1 오픈부들(510_1)은 서로 인접한 제1 및 제2 플레이트들(520_1,530) 사이에 배치된다. 예시적으로, 2개의 제1 플레이트들(520_1), 2개의 제2 플레이트들(530), 및 4개의 제1 오픈부들(510_1)이 회전판(500_1)에 배치될 수 있다. 제1 플레이트들(520_1)은 회전판(500_1)의 중심을 기준으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제2 플레이트들(530)은 회전판(500_1)의 중심을 기준으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
회전판(500_1)의 오픈부들(510_1) 및 제1 및 제2 플레이트들(520_1,530)은 부채꼴 형상을 갖고, 부채꼴 형상의 두 반지름의 접점은 회전판(500_1)의 중심에 배치될 수 있다. 오픈부들(510_1) 및 제1 및 제2 플레이트들(530_1,530)은 각각 1/8원 형상을 가질 수 있다. 4개의 오픈부들(510)은 서로 같은 크기를 갖고, 2개의 제1 플레이트들(520_1)은 서로 같은 크기를 갖고, 2개의 제2 플레이트들(530)은 서로 같은 크기를 가질 수 있다.
제1 플레이트들(520_1) 및 제2 플레이트들(530)은 서로 굴절율이 다른 물질들로 형성되어 레이저의 초점을 서로 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트들(520_1)은 제1 플레이트들(520_1)을 투과하는 레이저의 광학 경로 길이를 오픈부들(510)을 투과하는 레이저의 광학 경로 길이보다 길게 변경한다. 제2 플레이트들(530)은 제2 플레이트들(530)을 투과하는 레이저의 광학 경로 길이를 제1 플레이트들(520_1)을 투과하는 레이저의 광학 경로 길이보다 길게 변경한다.
오픈부들(510_1)을 투과하는 레이저의 초점은 제1 초점으로 설정된다. 제1 플레이트들(520_1)을 투과하는 레이저의 초점은 제2 초점으로 설정된다. 제2 플레이트들(530)을 투과하는 레이저의 초점은 제3 초점으로 설정된다.
도시하지 않았으나, 제1, 제2, 및 제3 초점들은 기판의 내부에 배치된다. 제1 초점은 기판의 상면에 인접한 기판 내부의 소정의 영역에 배치되고, 제3 초점은 기판의 하면에 인접한 기판 내부의 소정의 영역에 배치된다. 제2 초점은 제1 초점과 제3 초점 사이에서 기판 내부의 소정의 영역에 배치된다. 즉, 제2 초점은 제1 초점보다 하부에 배치되고, 제3 초점은 제2 초점보다 하부에 배치된다.
도 7은 도 3에 도시된 회전판을 이용하여 기판에 형성된 도트들을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 지지부(700_1)에 배치된 기판(600_1)이 제3 방향(D3)으로 이동하고, 회전하는 회전판(500)을 투과하는 레이저(R)의 초점이 제1 초점, 제2 초점, 및 제3 초점으로 반복적으로 가변된다. 제1 초점에 의해 제1 도트들(DT1_1)이 형성되고, 제2 초점에 의해 제2 도트들(DT2_1)이 형성되고, 제3 초점에 의해 제3 도트들(DT3)이 형성된다.
제1 도트들(DT1_1)은 기판(600_1)의 상면에 인접한 기판(600_1) 내부의 소정의 영역에 배치되고, 제3 방향(D3)으로 배열된다. 제3 도트들(DT3)은 기판(600_1)의 하면에 인접한 기판(600_1) 내부의 소정의 영역에 배치되고, 제3 방향(D3)으로 배열된다. 제2 도트들(DT2_1)은 제1 도트들(DT1_1) 및 제3 도트들(DT3)의 사이에서 기판(600_1) 내부의 소정의 영역에 배치되고, 제3 방향(D3)으로 배열된다.
제1 도트들(DT1_1), 제2 도트들(DT2_1), 및 제3 도트들(DT3)은 연속적으로 형성되며, 서로 부분적으로 오버랩되도록 배치된다. 제1, 제2, 및 제3 도트들(DT1_1,DT2_1,DT3)에 의해 3개의 크랙들이 형성되어 기판(600_1)이 절단될 수 있다. 크랙들의 개수가 많아질수록 기판(600_1)이 보다 더 용이하게 절단될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 레이저 모듈, 미러, 및 집광렌즈는 고정되고, 집광 렌즈와 기판(600_1) 사이에 레이저(R)의 초점을 가변시키는 회전판(500_1)이 배치된다. 따라서, 공정 시간이 단축되고, 레이저(R)의 초점이 원하는 위치에 보다 정확하게 배치될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 절단 장치는 기판 절단 공정 시, 공정 시간을 감소시켜 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
예시적으로, 본 발명의 실시 예에서, 2개의 초점 또는 3개의 초점이 형성되는 레이저 절단 장치가 설명되었으나, 회전판의 구성에 따라서, 초점의 개수는 이보다 많이 형성될 수 있다. 예를 들어, 2개보다 많은 종류의 플레이트들이 회전판에 배치되고, 2개보다 많은 종류의 플레이트들이 광학 경로 길이를 서로 다르게 변경할 경우, 3개보다 많은 초점이 형성될 수 있다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 레이저 절단 장치 200: 레이저 모듈
300: 미러 400: 집광 장치
500, 500_1: 회전판 600, 600_1: 기판
700, 700_1: 지지부 510,510_1: 오픈부
520: 플레이트 520_1: 제1 플레이트
530: 제2 플레이트

Claims (16)

  1. 레이저를 발생시켜 제1 방향으로 출사시키는 레이저 모듈;
    상기 레이저를 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 반사시키는 미러;
    상기 미러에서 반사된 레이저를 투과시키면서 집광시키는 집광렌즈;
    상기 집광 렌즈로부터 제공받은 레이저를 투과시키면서 상기 레이저의 초점을 가변시키는 회전판; 및
    상기 회전판을 투과한 레이저를 제공받는 기판이 배치되는 지지부를 포함하고,
    상기 레이저의 초점은 기판 내부에 배치되는 레이저 절단장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 300nm 내지 1064nm 파장의 범위를 가지는 레이저 절단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전판은,
    상기 집광 렌즈로부터 제공받은 상기 레이저를 투과시키면서 상기 레이저의 초점을 가변시키는 복수의 플레이트들; 및
    상기 플레이트들 사이에 배치되고, 상기 플레이트들 사이의 빈 공간으로 형성된 복수의 오픈부들을 포함하고,
    상기 오픈부들를 투과하는 상기 레이저는 제1 초점을 가지며, 상기 플레이트들을 투과하는 상기 레이저는 상기 플레이트들에서 굴절되어 제2 초점을 갖는 레이저 절단장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 초점은 상기 기판의 상면에 인접한 상기 기판 내부의 소정의 영역에 배치되고, 상기 제2 초점은 상기 기판의 하면에 인접한 상기 기판 내부의 소정의 영역에 배치되는 레이저 절단 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전판은 상기 회전판의 중심을 축으로 하여 회전되고, 상기 집광 렌즈에서 집광된 상기 레이저는 상기 플레이트들 및 상기 오픈부들을 반복적으로 투과하는 레이저 절단 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전판은 시계 방향 및 반 시계 방향 중 어느 한 방향으로 회전하는 레이저 절단 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 레이저가 상기 기판의 일측부터 상기 기판의 타측으로 제공되도록, 상기 기판을 이동시키는 레이저 절단 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 초점에 대응하는 기판의 부분에 복수의 제1 도트들이 연속적으로 형성되고, 상기 제2 초점에 대응하는 기판의 부분에 복수의 제2 도트들이 연속적으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 도트들은 상기 제1 및 제2 초점들이 배치된 위치에서 상기 레이저에 의해 가열된 기판의 부분인 레이저 절단 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도트들은 상부에서 바라봤을 때 서로 오버랩되고, 상기 제1 및 제2 도트들이 냉각되어 형성된 크랙에 외력이 가해져 상기 기판이 절단되는 레이저 절단 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 플레이트들은 글래스를 포함하는 레이저 절단 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전판은 원형 형상을 갖는 레이저 절단 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플레이트들은 부채꼴 형상을 갖고, 상기 플레이트들의 상기 부채꼴 형상의 두 반지름의 접점은 상기 회전판의 중심에 배치되는 레이저 절단 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오픈부들 및 상기 플레이트들은 1/4원 형상을 갖는 레이저 절단 장치.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 오픈부들은 서로 같은 크기를 갖고, 상기 플레이트들은 서로 같은 크기를 갖는 레이저 절단 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전판은,
    상기 집광 렌즈로부터 제공받은 상기 레이저를 투과시키면서 상기 레이저의 초점을 가변시키는 복수의 제1 플레이트들;
    상기 집광 렌즈로부터 제공받은 상기 레이저를 투과시키면서 상기 레이저의 초점을 상기 제1 플레이트들과 다르게 가변시키는 복수의 제2 플레이트들; 및
    서로 인접한 제1 및 제2 플레이트들 사이에 배치되고, 상기 서로 인접한 제1 및 제2 플레이트들 사이의 빈 공간으로 형성된 복수의 오픈부들을 포함하고,
    상기 오픈부들를 투과하는 상기 레이저는 제1 초점을 가지며, 상기 제1 플레이트들을 투과하는 상기 레이저는 상기 제1 플레이트에서 굴절되어 제2 초점을 갖고, 상기 제2 플레이트들을 투과하는 상기 레이저는 상기 제2 플레이트들에서 굴절되어 제3 초점을 갖는 레이저 절단장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 초점은 상기 기판의 상면에 인접한 상기 기판 내부의 소정의 영역에 배치되고, 상기 제3 초점은 상기 기판의 하면에 인접 상기 기판 내부의 소정의 영역에 배치되고, 상기 제2 초점은 상기 제1 초점과 상기 제2 초점 사이에서 상기 기판 내부의 소정의 영역에 배치되는 레이저 절단 장치.

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