KR20170106562A - 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 제1 레이저빔을 생성하여 출력하는 제1 레이저 광원부; 상기 제1 레이저빔과 파장이 상이한 제2 레이저빔을 생성하여 출력하는 제2 레이저 광원부; 상기 제1 레이저 광원부로부터 입력받은 제1 레이저빔과, 상기 제2 레이저 광원부로부터 입력받은 제2 레이저 빔을 합성하여, 합성 레이저빔을 동일 광경로로 출력하는 레이저빔 합성부; 상기 레이저빔 합성부의 후단에 설치되며, 상기 레이저빔 합성부로부터 입사된 합성 레이저빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 스테이지 상에 배치된 유연소자 기판으로 반사시키는 스캐너부; 및 상기 제1 레이저 광원부, 제2 레이저 광원부, 레이저빔 합성부 및 스캐너부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어방법이 제공된다.

Description

유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법 {Multi-wavelength selective laser cutting system for flexible device and method for controlling the same}
본 발명은 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플렉서블 OLED 등과 같은 유연소자에 사용되는 폴리이미드(Polyimide)와 PET, 희생층, 점착층 등 과 같이 광 반응성이 다른 다층 기판을 선택적 레이저 가공하기 위하여, 파장이 상이한 두 가지 이상의 레이저 광원의 광경로를 일치시켜 다층 기판을 커팅할 수 있는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
최근 기술의 발달과 인터넷의 보편화 및 소통되는 정보의 양이 폭발적으로 늘어남에 따라 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 유비쿼터스 디스플레이 (ubiquitous display) 환경이 창출되고 있다. 따라서, 정보를 제공하는 매개체인 표시 장치의 역할이 보다 중요시되고, 그 사용 범위도 더욱 광범위해지고 있는 실정이다. 유비쿼터스 디스플레이 환경을 구현하기 위해서는 표시 장치의 휴대성을 향상시킴과 동시에 각종 멀티미디어 정보의 표시가 가능하면서 가볍고, 또한 표시 면적이 넓고, 해상도가 우수하며, 표시 속도가 빠른 표시 장치의 특성이 요구되고 있다.
이러한 요구에 부응하여 표시 장치의 배선 및 소자를 플라스틱 기판 또는 금속 포일(foil)등의 플렉서블(flexible) 기판 상에 형성하는 플렉서블 디스플레이의 필요성이 대두되고 있다. 플렉서블 기판은 열 팽창율 및 수축율(shrinkage)이 유리 기판 보다 큰데, 이는 플렉서블 기판의 크기가 대형화 될수록 더욱 증가하게 된다. 따라서, 표시 장치를 제조하기 위한 노광 공정을 비롯한 모든 공정에서 수반되는 열이 플렉서블 기판에 가해지게 되면 플렉서블 기판이 팽창하여 휨이 발생하게 되고 동시에 마스크와의 미스얼라인이 발생하게 된다. 이러한 문제의 발생을 방지하기 위해 플렉서블 기판을 캐리어 기판에 부착한 후 노광 공정을 비롯한 모든 공정을 진행한 후에 플렉서블 기판을 소정 사이즈의 단위 셀로 절단하게 된다. 즉, 후속 공정을 진행하기 이전에 플렉서블 기판을 절단하게 된다.
통상적으로, 일반적인 표시소자, 즉 휘지 않는 단단한 표시소자에서는 박막트랜지스터나 배선 등과 같은 각종 부품들이 유리로 이루어진 모기판상에 직접 형성되므로, 절단휠에 의해 모기판에 수직방향의 크랙인 절단선을 형성하고 절단선에 압력을 인가하여 수직방향의 크랙을 모기판의 상면에서 하면으로 전파함으로써 모기판을 표시패널 단위로 분리하였다. 그러나, 플렉서블 디스플레이 소자의 경우 모기판 위에 폴리이미드와 같은 플라스틱기판이 부착되므로, 절단휠에 의해 모기판을 절단할 경우 플라스틱기판과 유리기판을 한꺼번에 절단하여야 한다. 그런데, 플라스틱기판은 유리와는 달리 강도가 낮기 때문에, 절단휠에 의해 원활하게 절단되지 않는다. 더욱이, 일반적인 표시소자를 절단할 때와는 달리 연성 표시소자를 절단할 때에는 플라스틱기판에 의해 절단되는 재료의 두께가 증가하게 되므로, 절단휠에 의한 수직크랙이 유리기판에 완전하게 형성되지 않게 되며, 그 결과 모기판의 절단시 절단면에 불량이 발생하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 1에 개시된 바와 같이, 플렉서블 표시소자를 절단하는 기술이 개발되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 플렉서블 표시 소자의 절단 방법이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 플라스틱 재질과 같은 연성기판(12)과 그 위에 보호필름과 같은 절연층(13)이 형성된 모기판(11) 위에 Nd-YAG 레이저와 같은 제1레이저(21)를 배치한 후 제1 레이저빔을 조사한다. 이러한 제1 레이저빔의 조사에 의해 모기판(11) 상부의 연성기판(12)과 절연층(13)이 제거되어 제1 레이저빔이 조사된 영역을 통해 모기판(11)이 노출된다(도 1b 참조).
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 모기판(11) 위에 제2 레이저(22)를 배치한 후, 노출된 영역의 모기판(11)에 제2 레이저빔(22)을 조사한다. 제2 레이저빔의 조사에 의해 유리기판이 팽창과 수축을 반복하여 모기판(11)에 크랙이 형성된다. 이때, 제2 레이저빔은 노출된 모기판(11)을 따라, 즉 제2 레이저(22)가 스캔한 영역을 따라 이동하면서 모기판(11)을 스캔함으로써 모기판(11)에 절단선을 형성한다. 이때, 제2 레이저(22)는 1회 또는 복수회 레이저빔을 조사할 수 있다. 제1 레이저(21)와 제2 레이저(22)는 서로 다른 특성을 갖는 물질을 융용하기 때문에, 서로 다른 파장 및 강도를 갖는 레이저를 사용한다.
도 2는 종래 기술에 따른 다층 필름 레이저 커팅 시스템의 공정 모식도를 나타낸 도이다.
도 2를 참조하면, 플렉서블 표시 소자는 캐리어 기판(글라스 기판)(31), 희생층(32), PI 기판(33), 점착층(34) 및 PET 기판(35)을 포함한다. 캐리어 기판(31), PI 기판(33) 및 PET 기판(35)의 특성은 서로 상이하므로, 그에 상응하는 제1 내지 제3 레이저 광원(41, 42, 43)을 이용하여 순차적으로 가공하게 된다.
위와 같이 종래 기술에 따르면, 다층 기판의 커팅은 각각의 재료에 맞는 레이저 광원과 광학계를 사용하여, 하나씩 커팅해 나가는 방식이기 때문에, 설비의 가격이 높아짐은 물론, 다수번의 커팅 공정을 수행해야 하므로 공정 시간의 증가로 인하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 모기판 상부에 형성되는 연성 기판과 절연층은 서로 상이한 소재여서 광 반응성이 다름에도 불구하고 단일 파장의 레이저를 이용하여 커팅을 수행함으로써 커팅 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
한국공개특허 제10-2015-0045076호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플렉서블 OLED 등과 같은 유연소자에 사용되는 광 반응성이 다른 다층 기판을 선택적 레이저 가공하기 위하여, 파장이 상이한 두 가지 이상의 레이저 광원의 광 경로를 일치시켜 다층 기판을 신속하게 커팅할 수 있는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 제1 레이저빔을 생성하여 출력하는 제1 레이저 광원부; 상기 제1 레이저빔과 파장이 상이한 제2 레이저빔을 생성하여 출력하는 제2 레이저 광원부; 상기 제1 레이저 광원부로부터 입력받은 제1 레이저빔과, 상기 제2 레이저 광원부로부터 입력받은 제2 레이저 빔을 합성하여, 합성 레이저빔을 동일 광경로로 출력하는 레이저빔 합성부; 상기 레이저빔 합성부의 후단에 설치되며, 상기 레이저빔 합성부로부터 입사된 합성 레이저빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 스테이지 상에 배치된 유연소자 기판으로 반사시키는 스캐너부; 및 상기 제1 레이저 광원부, 제2 레이저 광원부, 레이저빔 합성부 및 스캐너부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템이 제공된다.
단일 또는 복수개의 반사 미러로 구성되며, 레이저빔의 방향을 전환시키는 레이저빔 반사부를 더 포함한다.
상기 제1 레이저 광원부는 IR 레이저를 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 레이저 광원부는 CO2 레이저를 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저빔 반사부는 제1 반사미러와 제2 반사미러를 포함하며, 상기 제1 반사미러는 상기 제1 레이저 광원부와 레이저빔 합성부의 사이에 배치되며, 상기 제2 반사미러는 상기 레이저빔 합성부와 스캐너부 사이에 배치된다.
상기 유연소자 기판은 모기판으로 이용되는 캐리어 기판; 상기 캐리어 기판 상에 형성된 희생층; 상기 희생층 상에 형성되며, 배선 및 절연층이 형성되는 플렉서블 기판으로 이용되는 PI층; 상기 PI층 상에 형성된 점착층 및 상기 점착층 상에 형성된 PET층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 레이저 광원부의 제1 레이저빔은 상기 유연소자 기판의 PI층을 선택적으로 커팅하기 위한 광원으로 사용되며, 상기 제2 레이저 광원부의 제2 레이저빔은 상기 유연소자 기판의 PET층을 선택적으로 커팅하기 위한 광원으로 사용된다.
상기 제어부는 레이저빔 합성부가 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 합성한 합성 레이저빔이 동일한 광 경로를 통하여 출력되도록 제어한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 레이저 광원부 및 제2 레이저 광원부를 작동시켜, 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 생성하여 출력하는 단계; 레이저 합성부를 이용하여 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 합성한 후, 합성된 레이저빔이 동일 광 경로를 형성하도록 출력하는 단계; 및 합성 레이저빔을 유연소자 기판 상에 조사하여, 각 레이저 빔 성분이 각 필름층에 선택적으로 반응하여 커팅을 수행하는 단계;를 포함하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 제어방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 플렉서블 OLED 등과 같은 유연소자에 사용되는 폴리이미드(Polyimide)와 PET, 희생층, 점착층 등 과 같이 광 반응성이 다른 다층 기판을 선택적 레이저 가공하기 위하여, 파장이 상이한 두 가지 이상의 레이저 광원의 광경로를 일치시켜 다층 기판에 조사하여 커팅함으로써, 기존 방식에 비해 품질의 불량률을 크게 줄이면서도 공정 속도를 2배 이상 늘릴 수 있게 된다.
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도 1은 종래 기술에 따른 플렉서블 표시 소자의 절단 방법을 도시한 도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 다층 필름 레이저 커팅 시스템의 공정 모식도를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 개략 구성도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 기능 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 개략 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템을 이용한 유연소자의 다층 필름을 커팅하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 기능 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 개략 구성도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템은 제1 레이저 광원부(110), 제2 레이저 광원부(120), 레이저빔 합성부(130), 스캐너부(140), 레이저빔 반사부(150), 스테이지(160) 및 제어부(190)를 포함한다.
플렉서블 OLED 등과 같은 유연소자는 유리와 같은 경도가 큰 물질로 이루어진 모기판과, 이러한 모기판 위에 형성된 폴리이미드와 같은 플라스틱 재료로 이루어진 플렉서블 기판과, 이러한 플렉서블 기판 상에 형성된 절연층과 같은 각종 층이 형성된 다층 필름 형태로 이루어진다. 플렉서블 기판에는 절연층과 각종 배선이 형성된다. 플렉서블 기판을 모기판 상에 부착하는 이유는 각종 배선과 절연층을 형성하는 공정시 연성기판을 항상 편평하게 유지하기 위해서이다. 플렉서블 기판은 단단하고 편평한 유리로 이루어진 모기판에 부착되어 공정이 진행되며, 공정이 종료된 후에는 모기판으로부터 분리되어 유연소자가 완성된다.
본 실시예에 적용된 유연소자 기판(30)은 모기판으로 이용되는 캐리어 기판(31), 이러한 캐리어 기판상에 형성된 희생층(32), 희생층(32) 상에 형성되며 플렉서블 기판으로 이용되는 PI층(33), 점착층(34) 및 보호층으로 이용되는 PET층(35)을 포함한다. 플렉서블 기판 즉, PI 기판(33)에는 각종 배선 및 절연층이 형성된다. 본 발명에 따른 레이저 커팅 시스템은 본 실시예에 설명되는 유연소자 기판의 구성에만 적용되는 것은 아니며, 서로 다른 성질을 갖는 기판이 다층으로 적층된 유연소자 기판이라면 적용이 가능하다.
제1 레이저 광원부(110)는 제1 레이저빔을 생성하여 출력한다. 본 실시예에서 제1 레이저빔은 유연소자 기판의 PI층(33)을 선택적으로 커팅하기 위한 광원으로 사용된다.
PI층은 1.32eV Bandgap 에너지, 940nm에서 흡수 특성이 우수하며, 이를 위하여 제1 레이저 광원부(110)로는 파장대가 비슷한 IR 레이저를 사용하였다. 본 실시예의 경우, 1 내지 1.5㎛ 파장대의 IR 레이저를 제1 레이저 광원부로 사용한다.
제2 레이저 광원부(120)는 제1 레이저빔과 파장이 상이한 제2 레이저빔을 생성하여 출력한다. 본 실시예에서 제2 레이저빔은 유연소자 기판의 PET층(35)을 선택적으로 커팅하기 위한 광원으로 사용된다.
PET층은 3.75eV Bandgap 에너지, 340nm에서 흡수 특성이 우수하나, UV 레이저를 사용할 경우 통과된 UV가 희생층의 특성을 변화시키는 문제가 발생하므로, 희생층의 특성에 영향을 미치지 않으면서 PET 층을 열에너지로 가공할 수 있는 CO2 레이저를 사용한다. 본 실시예의 경우, 9 내지 10㎛ 파장대의 CO2 레이저를 제2 레이저 광원부로 사용한다.
레이저빔 합성부(130)는 제1 레이저 광원부(110)로부터 입력받은 제1 레이저빔(L1)과 제2 레이저 광원부(120)로부터 입력받은 제2 레이저 빔(L2)을 합성하고, 합성 레이저빔(L3)을 동일 광경로로 출력하는 기능을 수행한다. 레이저빔 합성부(130)는 파장이 상이한 레이저빔을 입력받아, 각 파장의 특성은 유지한 채 레이저빔의 광경로를 일치시켜 출력시킨다.
스캐너부(140)는 레이저빔 합성부(130)의 후단에 설치되며, 레이저빔 합성부(130)로부터 입사된 합성 레이저빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 합성 레이저 빔을 스테이지 상에 배치된 유연소자 기판(30)으로 반사시킨다.
이때, 스캐너부(140)은 제1 스캐너(미도시)와 제2 스캐너(미도시)의 조합으로 구성되며, 제1 스캐너는 레이저빔 합성부(130)로부터 입사되는 합성 레이저빔의 제1축 방향의 수평 변위를 조절하고, 제2 스캐너는 제1축 방향의 수직인 제2축 방향의 변위를 조절하는 기능을 수행한다.
레이저빔 반사부(150)는 단일 또는 복수개의 반사 미러로 구성되며, 레이저빔의 방향을 전환시키는 기능을 수행한다.
본 실시예에서 레이저빔 반사부(150)는 제1 반사미러(151)와 제2 반사미러(152)를 포함한다. 제1 반사미러(151)는 제1 레이저 광원부(110)와 레이저빔 합성부(130)의 사이에 배치되어, 제1 레이저 광원부(110)로부터 출력되는 제1 레이저빔을 레이저빔 합성부(130)로 입사되도록 빔의 방향을 전환시킨다.
제2 반사미러(152)는 레이저빔 합성부(130)와 스캐너부(140) 사이에 배치되어, 레이저빔 합성부(130)로부터 출력되는 합성 레이저빔을 스캐너부(140)로 입사되도록 빔의 방향을 전환시킨다.
본 실시예의 경우, 제1 반사미러가 제1 레이저 광원부와 레이저빔 합성부 사이에 배치되는 것을 예로서 설명하고 있으나, 제1 반사미러의 위치가 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저빔 합성부가 제1 레이저 광원부의 후단에 배치되는 경우, 제1 반사미러는 제2 레이저 광원부와 레이저빔 합성부 사이에 배치되는 것도 가능하다.
스테이지(160)는 유연소자 기판(30)을 지지하며, 유연소자 기판(30)을 소정의 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성된다. 스테이지는 유연소자 기판(30)을 2축 방향 즉. x축 및 y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
제어부(190)는 제1 레이저 광원부(110), 제2 레이저 광원부(120), 레이저빔 합성부(130), 스캐너부(140), 레이저빔 반사부(150) 및 스테이지(160)의 동작을 제어한다.
제어부(190)는 레이저빔 합성부(130)가 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 합성한 합성 레이저빔이 동일한 광 경로를 통하여 출력되도록 제어함으로써, 유연소자 기판의 서로 상이한 광반응성을 갖는 PI층과 PET층을 선택적으로 커팅하도록 하여, 1회의 레이저빔 조사만으로 유연소자 기판 상의 다층 필름의 커팅을 수행하도록 제어한다.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하여, 제1 레이저 광원부와 제2 레이저 광원부에서 각각 출력되는 제1 레이저빔(L1)과 제2 레이저빔(L2)이 합성되는 과정과, 각각의 레이저빔이 유연소자 기판의 다층 필름에 선택적으로 반응하여 커팅되는 과정을 상술한다.
도 5a는 제1 레이저빔(L1)이 PI층(33)을 선택적으로 커팅하는 과정을 나타낸다. 제1 레이저 광원부(110)는 제1 레이저 빔을 생성하여 출력한다. 본 실시예의 경우, 제1 레이저빔(L1)은 1.O6㎛ 파장대의 IR 레이저를 이용한다.
제1 레이저빔(L1)은 제1 반사미러(151)에 의해 광 경로가 변화되어 레이저 합성부(130)로 반사된다. 레이저 합성부(130)로 입사된 제1 레이저빔(L1)은 제2 레이저 광원부로부터 입사된 제2 레이저빔(L2)과 합성되어, 제2 반사미러(152)측으로 출력된다. 합성된 레이저빔 중 제1 레이저빔 성분은 제2 반사미러(152)에 의해 반사되어, 스캐너부(140)로 입사되도록 광경로가 변화된다. 스캐너부(140)로 입사된 제1 레이저빔 성분은 스캐너부(140)의 동작에 따라 유연소자 기판 상의 절단 예정 라인(미도시)을 따라 조사되며, 유연소자 기판으로 조사된 제1 레이저빔 성분은 여러 필름 중 PI층(33)에만 반응하여, PI층을 커팅하게 된다.
도 5b는 제2 레이저빔(L2)이 PET층(35)을 선택적으로 커팅하는 과정을 나타낸다. 제2 레이저 광원부(120)는 제2 레이저 빔을 생성하여 출력한다. 본 실시예의 경우, 제2 레이저빔(L2)은 9.4㎛ 파장대의 CO2 레이저를 이용한다.
제2 레이저빔(L2)은 제2 반사미러(151)에 의해 레이저 합성부(130)로 입사된 제1 레이저빔(L1)과 합성되어, 제2 반사미러(152)측으로 출력된다. 합성된 레이저빔 중 제2 레이저빔 성분은 제2 반사미러(152)에 의해 반사되어, 스캐너부(140)로 입사되도록 광경로가 변화된다. 스캐너부(140)로 입사된 제2 레이저빔 성분은 스캐너부(140)의 동작에 따라 유연소자 기판 상의 절단 예정 라인(미도시)을 따라 조사되며, 유연소자 기판으로 조사된 제2 레이저빔 성분은 여러 필름 중 PET층(35)에만 반응하여, PET층을 커팅하게 된다.
이러한 제1 레이저빔 성분의 커팅 동작과 제2 레이저빔 성분의 커팅 동작은 동시에 이루어지며, 그 결과 유연소자 기판의 캐리어 기판은 손상시키지 않으면서, 캐리어 기판 상에 형성된 다층 필름의 손상을 최소화하면서 동시에 커팅이 가능해진다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 기능 블록도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 개략 구성도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템은 제1 레이저 광원부(110), 제2 레이저 광원부(120), 레이저빔 합성부(130), 스캐너부(140), 레이저빔 반사부(150), 스테이지(160), 초점 조정부(170) 및 제어부(190)를 포함한다.
제1 레이저 광원부(110)는 제1 레이저빔을 생성하여 출력한다. 본 실시예에서 제1 레이저빔은 유연소자 기판의 PI층(33)을 선택적으로 커팅하기 위한 광원으로 사용된다.
제2 레이저 광원부(120)는 제1 레이저빔과 파장이 상이한 제2 레이저빔을 생성하여 출력한다. 본 실시예에서 제2 레이저빔은 유연소자 기판의 PET층(35)을 선택적으로 커팅하기 위한 광원으로 사용된다.
레이저빔 합성부(130)는 제1 레이저 광원부(110)로부터 입력받은 제1 레이저빔(L1)과 제2 레이저 광원부(120)로부터 입력받은 제2 레이저 빔(L2)을 합성하고, 합성 레이저빔(L3)을 동일 광경로로 출력하는 기능을 수행한다. 레이저빔 합성부(130)는 파장이 상이한 레이저빔을 입력받아, 각 파장의 특성은 유지한 채 레이저빔의 광경로를 일치시켜 출력시킨다.
스캐너부(140)는 레이저빔 합성부(130)의 후단에 설치되며, 레이저빔 합성부(130)로부터 입사된 합성 레이저빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 합성 레이저 빔을 스테이지 상에 배치된 유연소자 기판(30)으로 반사시킨다.
스캐너부(140)는 제1 스캐너(141)와 제2스캐너(1420)의 조합으로 구성되며, 제1 스캐너(141)는 레이저빔 합성부로부터 입사되는 합성 레이저빔의 제1축 방향의 수평 변위를 조절하고, 제2 스캐너(142)는 합성 레이저빔의 제1축 방향의 수직인 제2축 방향의 변위를 조절하는 기능을 수행한다.
제1 스캐너(141)는 제1 갈바노 미러(141a)와, 제1 갈바노 미러 구동부(141b)를 포함하며, 제2 스캐너(142)는 제2 갈바노 미러(142a)와, 제2 갈바노 미러 구동부(142b)를 포함한다.
제1 갈바노 미러(141a)는 합성 레이저빔을 반사하도록 회전가능하게 설치되며, 제1 갈바노 미러 구동부(141b)는 제1 갈바노 미러(141a)의 단부에 설치되어, 제1 갈바노 미러(141a)를 지지하면서 회동시킨다. 그리고, 제2 갈바노 미러(142a)는 합성 레이저빔을 반사하도록 회전가능하게 설치되며, 제2 갈바노 미러 구동부(142b)는 제2 갈바노 미러(142a)의 단부에 설치되어, 제2 갈바노 미러(142a)를 지지하면서, 제2 갈바노 미러(142a)를 회동시킨다. 제1 갈바노 미러(141a)에 의해 반사된 합성 레이저빔은 제2 갈바노 미러(142a)로 입사되며, 제2 갈바노 미러(142a)에 입사된 합성 레이저빔은 스테이지 상에 배치된 유연소자 기판 방향으로 반사된다.
레이저빔 반사부(150)는 단일 또는 복수개의 반사 미러로 구성되며, 레이저빔의 방향을 전환시키는 기능을 수행한다.
초점 조정부(170)는 스캐너부(140)와 스테이지(160) 사이에 배치되며, 스캐너부(140)로부터 입사된 합성 레이저빔을 스테이지 상에 배치된 유연소자 기판 상에 초점이 맺히도록 조정하는 기능을 수행한다.
제어부(190)를 제1 레이저 광원부(110), 제2 레이저 광원부(120), 레이저빔 합성부(130), 스캐너부(140), 레이저빔 반사부(150), 스테이지(160) 및 초점 조정부(170)의 동작을 제어한다.
도 8은 본 발명에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템을 이용한 유연소자의 다층 필름을 커팅하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 우선 스테이지 상에 커팅될 유연소자 기판을 배치한 후, 제1 레이저 광원부 및 제2 레이저 광원부를 작동시켜, 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 생성하여 출력하는 과정을 수행한다(S100).
그 다음, 레이저 합성부를 이용하여 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 합성한 후, 합성된 레이저빔이 동일 광 경로를 형성하도록 출력하는 과정을 수행한다(S200).
그리고 나서, 합성 레이저빔을 유연소자 기판 상에 조사하여, 각 레이저 빔 성분이 각 필름층에 선택적으로 반응하여 커팅을 수행한다(S300).
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템 및 그 제어 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
110 : 제1 레이저 광원부
120 : 제2 레이저 광원부
130 : 레이저빔 합성부
140 : 스캐너부
150 : 레이저빔 반사부
160 : 스테이지
180 : 초점 조정부

Claims (9)

  1. 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템에 있어서,
    제1 레이저빔을 생성하여 출력하는 제1 레이저 광원부;
    상기 제1 레이저빔과 파장이 상이한 제2 레이저빔을 생성하여 출력하는 제2 레이저 광원부;
    상기 제1 레이저 광원부로부터 입력받은 제1 레이저빔과, 상기 제2 레이저 광원부로부터 입력받은 제2 레이저 빔을 합성하여, 합성 레이저빔을 동일 광경로로 출력하는 레이저빔 합성부;
    상기 레이저빔 합성부의 후단에 설치되며, 상기 레이저빔 합성부로부터 입사된 합성 레이저빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 스테이지 상에 배치된 유연소자 기판으로 반사시키는 스캐너부; 및
    상기 제1 레이저 광원부, 제2 레이저 광원부, 레이저빔 합성부 및 스캐너부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    단일 또는 복수개의 반사 미러로 구성되며, 레이저빔의 방향을 전환시키는 레이저빔 반사부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 광원부는 IR 레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 레이저 광원부는 CO2 레이저를 이용하는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 레이저빔 반사부는 제1 반사미러와 제2 반사미러를 포함하며,
    상기 제1 반사미러는 상기 제1 레이저 광원부와 레이저빔 합성부의 사이에 배치되며,
    상기 제2 반사미러는 상기 레이저빔 합성부와 스캐너부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유연소자 기판은,
    모기판으로 이용되는 캐리어 기판;
    상기 캐리어 기판 상에 형성된 희생층;
    상기 희생층 상에 형성되며, 배선 및 절연층이 형성되는 플렉서블 기판으로 이용되는 PI층;
    상기 PI층 상에 형성된 점착층 및
    상기 점착층 상에 형성된 PET층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 레이저 광원부의 제1 레이저빔은 상기 유연소자 기판의 PI층을 선택적으로 커팅하기 위한 광원으로 사용되며,
    상기 제2 레이저 광원부의 제2 레이저빔은 상기 유연소자 기판의 PET층을 선택적으로 커팅하기 위한 광원으로 사용되는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 레이저빔 합성부가 제1 레이저빔과 제2 레이저빔을 합성한 합성 레이저빔이 동일한 광 경로를 통하여 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 제어방법으로서,
    제1 레이저 광원부 및 제2 레이저 광원부를 작동시켜, 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 생성하여 출력하는 단계;
    레이저 합성부를 이용하여 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔을 합성한 후, 합성된 레이저빔이 동일 광 경로를 형성하도록 출력하는 단계; 및
    합성 레이저빔을 유연소자 기판 상에 조사하여, 각 레이저 빔 성분이 각 필름층에 선택적으로 반응하여 커팅을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유연소자용 다파장 선택적 레이저 커팅 시스템의 제어방법.



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