KR20180055979A

KR20180055979A - 레이저 커팅 장치 및 그것을 이용한 레이저 커팅 방법

Info

Publication number: KR20180055979A
Application number: KR1020160152971A
Authority: KR
Inventors: 정일영; 한규완; 김재일; 강구현; 박수범
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-05-28
Also published as: KR102600471B1; US20180133842A1; US10751838B2

Abstract

본 발명의 일 실시예는 대상체에 대해 설정된 형상을 따라 레이저빔을 상대 이동시키며 조사하여 커팅하는 단계 및, 레이저빔의 진행 방향이 바뀌는 전환지점에서 변속에 따른 레이저빔의 열에너지 과잉 축적을 막기 위한 균등가열화보정을 수행하는 단계를 포함하는 레이저 커팅 방법을 개시한다.

Description

레이저 커팅 장치 및 그것을 이용한 레이저 커팅 방법 {Laser cutting apparatus and laser cutting method using the same}

본 발명은 레이저빔를 이용하여 글라스 기판과 같은 대상체를 절단하는 레이저 커팅 장치와 그것을 이용한 커팅 방법에 관한 것으로, 특히 레이저빔 이동의 가감속 구간에 대한 커팅 과정이 개선된 레이저 커팅 장치 및 그것을 이용한 레이저 커팅 방법에 관한 것이다.

레이저 커팅 장치는 예컨대 글라스(glass) 계열의 기판을 베이스 기판으로 사용하는 디스플레이 장치를 원하는 규격으로 재단하는데 사용될 수 있다. 상기 디스플레이 장치의 예로는 유기발광표시장치(OLED)나 액정표시장치(LCD) 등이 포함될 수 있다. 그리고, 이러한 디스플레이 장치를 제조할 때, 상기 레이저 커팅 장치로 해당 제품의 기판에 레이저빔을 조사하여 원하는 규격과 형상으로 재단하는 과정을 거치게 되는데, 이 레이저빔이 기판의 형상을 따라 이동하다 보면 기판 형상이 일직선이 아닌 이상 필연적으로 커팅 진행 방향이 바뀌는 부분이 있게 마련이고, 이 부분에서는 레이저빔의 이동 속도가 변하는 즉, 가감속 구간이 생길 수 밖에 없다.

그런데, 이 가감속 구간에서는 다른 등속 이동 구간에 비해 레이저빔의 이동 속도가 느려져서 레이저빔의 조사량이 상대적으로 많아지게 되어 과열 현상에 의해 제품 품질이 열화되는 문제가 생길 수 있다.

본 발명의 실시예들은 이러한 가감속 구간에서도 다른 구간과 균일한 열에너지가 가해질 수 있도록 개선된 레이저 커팅 장치 및 그것을 이용한 커팅 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 스테이지에 대상체를 준비하는 단계; 상기 대상체에 대해 설정된 형상을 따라 레이저빔을 상대 이동시키며 조사하여 상기 설정된 형상으로 커팅하는 단계; 및, 상기 레이저빔의 진행 방향이 바뀌는 전환지점에서 변속에 따른 레이저빔의 열에너지 과잉 축적을 막기 위한 균등가열화보정을 수행하는 단계를 포함하는 레이저 커팅 방법을 제공한다.

상기 설정된 형상은 상기 전환지점을 사이에 두고 연결되는 제1구간과 제2구간을 포함할 수 있으며, 상기 균등가열화보정 단계는, 상기 제1구간을 따라 레이저빔을 등속으로 진행시키며 조사하여 상기 전환지점까지 커팅하는 단계; 상기 레이저빔을 상기 전환지점 이후에도 상기 제1구간 커팅 시의 진행 방향과 등속을 그대로 유지하며 상기 설정된 형상 밖으로 지나가게 한 후 감속시키는 오버런감속단계; 상기 레이저빔이 상기 제2구간에 진입할 수 있게 상기 설정된 형상 밖에서 방향을 바꾸는 오버런방향전환단계; 상기 레이저빔을 상기 설정된 형상 밖에서 상기 등속이 되게 가속시킨 후 상기 전환지점을 통해 상기 제2구간에 진입시키는 오버런가속단계를 포함할 수 있다.

상기 오버런감속단계와 상기 오버런방향전환단계 및 상기 오버런가속단계에서는 상기 레이저빔의 조사를 중지시킬 수 있다.

상기 오버런감속단계에서 상기 레이저빔이 상기 제1구간을 벗어나는 순간에 상기 레이저빔의 조사를 중지시키고, 상기 오버런가속단계에서 상기 레이저빔이 상기 제2구간에 진입하는 순간에 상기 레이저빔의 조사를 개시할 수 있다.

상기 제1구간과 제2구간은 서로 수직한 직선 구간을 포함할 수 있다.

상기 설정된 형상은 상기 전환지점을 사이에 두고 연결되는 제1구간과 제2구간을 포함할 수 있으며, 상기 균등가열화보정 단계는, 상기 제1구간을 따라 레이저빔을 등속으로 진행시키며 조사하여 커팅하는 단계; 상기 레이저빔의 상기 대상체에 대한 이동 속도와 위치를 추적하는 단계; 상기 전환지점에서 상기 레이저빔의 진행을 변속시키면서 상기 제2구간 쪽으로 방향을 바꾸고, 그 변속에 대응하여 레이저빔의 조사 펄스의 간격을 늘여서 단위 거리 당 같은 레이저 조사량이 되도록 제어하는 단계; 및 상기 레이저빔의 진행을 상기 등속이 되게 하여 상기 제2구간에 진입시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 설정된 형상은 상기 전환지점을 사이에 두고 연결되는 제1구간과 제2구간을 포함하며, 상기 균등가열화보정 단계는, 상기 제1구간을 따라 레이저빔을 등속으로 진행시키며 조사하여 커팅하는 단계; 상기 전환지점에서 상기 레이저빔의 진행을 변속시키면서 상기 제2구간 쪽으로 방향을 바꾸고 상기 레이저빔의 출력을 감소시키는 단계; 상기 레이저빔의 진행을 상기 등속이 되게 하여 상기 제2구간에 진입시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 전환지점에서 상기 레이저빔의 출력을 상기 제1구간과 제2구간의 80~90%로 감소시킬 수 있다.

상기 레이저빔은 일정 간격을 왕복하면서 조사되는 스윙 레이저빔을 포함할 수 있다.

상기 대상체는 일면에 편광층이 형성된 글라스 기판을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 대상체가 놓이는 스테이지; 상기 대상체에 대해 설정된 형상을 따라 레이저빔을 상대 이동시키며 조사하여 상기 설정된 형상으로 커팅하는 레이저유닛; 및, 상기 레이저빔의 진행 방향이 바뀌는 전환지점에서 변속에 따른 레이저빔의 열에너지 과잉 축적을 막기 위한 균등가열화보정을 수행하는 컨트롤러를 포함하는 레이저 커팅 장치를 제공한다.

상기 설정된 형상은 상기 전환지점을 사이에 두고 연결되는 제1구간과 제2구간을 포함할 수 있으며, 상기 컨트롤러는, 상기 레이저빔의 상기 대상체에 대한 이동 속도와 위치를 추적하는 트래킹부와, 상기 제1구간을 따라 상기 레이저빔을 등속으로 진행시키며 조사되게 하다가 상기 전환지점 이후에도 상기 제1구간 커팅 시의 진행 방향과 등속을 그대로 유지하며 상기 설정된 형상 밖으로 지나가게 한 후 감속시키고, 상기 레이저빔이 상기 제2구간에 진입할 수 있게 상기 설정된 형상 밖에서 방향을 바꾼 후, 상기 설정된 형상 밖에서 상기 레이저빔의 진행이 등속이 되게 가속시킨 후 상기 전환지점을 통해 상기 제2구간에 진입시키는 지시부를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 레이저빔의 상기 대상체에 대한 이동 속도와 위치를 추적하는 트래킹부와, 상기 전환지점에서 상기 레이저빔 진행의 변속에 대응하여 레이저빔의 조사 펄스의 간격을 늘여 단위 거리 당 같은 레이저 조사량이 되도록 제어하는 지시부를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 레이저빔의 상기 대상체에 대한 이동 속도와 위치를 추적하는 트래킹부와, 상기 전환지점에서 상기 레이저빔의 진행을 변속시키면서 상기 레이저빔의 출력을 감소시키는 지시부를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 커팅 장치 및 그것을 이용한 기판 커팅 방법에 의하면, 가감속 구간을 포함한 대상체의 전 영역에 대해 균일한 열 에너지를 가하면서 커팅이 이루어질 수 있으므로, 특정 구간이 과열되면서 제품이 열화되는 문제를 해소할 수 있게 된다. 따라서, 이를 사용하면 제품의 불량을 줄이고 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 커팅 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 레이저유닛에 구비된 레이저스윙기의 구조를 개략적으로 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 방법을 보인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 커팅 방법을 보인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 커팅 방법을 보인 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 레이저 커팅 장치에 의한 커팅 대상체의 변형 가능한 형상을 예시한 평면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 커팅 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 레이저유닛(200)에 구비된 레이저 스윙기(220)의 구조를 개략적으로 보인 도면이다.

일반적으로 유기발광표시장치(OLED)나 액정표시장치(LCD)와 같은 디스플레이 장치는 글라스 기판(10)을 베이스 기판으로 사용하며, 이 베이스 기판을 원하는 셀 단위로 커팅할 필요가 있다.

상기한 레이저 커팅 장치와 이하에 설명될 레이저 커팅 방법은 이러한 디스플레이 장치의 글라스 기판(10)을 셀의 모양으로 재단하는데 사용될 수 있다. 참조부호 11은 글라스 기판(10)의 일면에 형성된 편광층을 나타내며, 여기서는 편광층(11)이 일면에 마련된 글라스 기판(10)을 커팅 대상체로 예시하여 설명하기로 한다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 레이저 커팅 장치는 대상체인 글라스 기판(10)이 안착되는 스테이지(100)와, 상기 글라스 기판(10)에 레이저를 조사하여 설정된 형상(12)을 따라 커팅하는 레이저유닛(200), 그리고 상기 스테이지(100)와 레이저유닛(200)의 동작을 제어하는 컨트롤러(300) 등을 구비하고 있다.

상기 스테이지(100)는 X-Y평면 상에서 이동이 가능하다. 즉, 설정된 형상(12)을 따라 레이저빔을 조사하며 커팅 작업을 수행하려면 대상체인 글라스 기판(10)이 움직이던가 아니면 레이저유닛(200)이 움직이는 상대 이동이 있어야 하는데, 여기서는 스테이지(100)가 움직이면서 글라스 기판(10)을 이동시키게 된다. 물론, 반대로 스테이지(100)를 고정식으로 하고 레이저유닛(200)이 움직이도록 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 레이저유닛(200)은 레이저빔을 발생시키는 레이저생성기(210)와, 생성된 레이저빔을 일정 간격으로 왕복하게 만드는 레이저스윙기(220)을 포함한다.

상기 레이저생성기(210)에서 생성되는 레이저빔은 CO₂ 레이저, 그린 레이저, 적외선 레이저, 자외선 레이저 등이 될 수 있다.

상기 레이저스윙기(220)에는 도 2에 도시된 바와 같이 반사미러(221)가 X축 방향의 제1축(221a)을 따라 스윙되며 레이저빔(LB)을 일정 간격 내에서 왕복시킬 수 있고, 또한 Y축 방향의 제2축(221b)을 따라 스윙되며 레이저빔을 그와 수직되는 방향으로 왕복시킬 수도 있다. 이렇게 레이저빔(LB)을 스윙빔의 형태로 조사하게 되면, 대상체에 대해 더 촘촘하고 균일한 조사가 가능해진다. 즉, 레이저빔(LB)이 스윙빔 형태로 조사되면, 대상체인 글라스기판(10)이 움직이기 때문에 같은 곳에만 조사되는 것은 아니지만 같은 구간에 대해 레이저 조사가 몇 번은 중첩이 되면서 지나가므로 더 촘촘한 조사가 되는 것이다. 그리고, 레이저빔(LB)은 대상체에 조사가 되는 동안 연속적으로 출력이 이루어지는 것이 아니라, 펄스의 형태(도 4 참조)로 미소한 인터벌을 두고 조사되므로 이러한 스윙빔 형태가 그 인터벌을 적절히 메워서 레이저빔에 의한 커팅 효율을 높이는데 효과적일 수 있다.

상기 컨트롤러(300)은 대상체인 상기 글라스기판(10)에 대한 레이저빔(LB)의 위치와 이동 속도를 추적하는 트래킹부(301)와, 그 위치 및 이동 속도를 가지고 레이저빔(LB)의 조사와 글라스기판(10)의 움직임 즉, 스테이지(100)의 움직임을 지시하는 지시부(302)를 구비하고 있다. 따라서, 트래킹부(301)의 정보를 참고하여 지시부(302)가 스테이지(100)와 레이저유닛(200)에 대한 제어 명령을 내리며 커팅 작업을 진행하게 된다.

그런데, 문제는 설정된 형상(12)을 따라 글라스기판(10)을 커팅해 나갈 때, 레이저빔(LB)의 진행 방향이 바뀌어야 하는 전환지점(12c)에서 어쩔 수 없이 가감속이 일어난다는 점이다. 즉, 도 1과 같이 사각형 모양으로 설정된 형상(12)을 따라 커팅할 경우, 한 직선에서 그와 수직하게 연결된 다음 직선으로 이동하려면 감속-방향전환-가속의 과정을 거쳐야 한다. 따라서, 이러한 가감속이 일어나는 변속 구간에서는 다른 등속 이동 구간에 비해 레이저빔(LB)이 머무는 시간이 길어지므로 상대적으로 레이저 조사량이 많아지게 된다. 그러면 과열 현상에 의해 제품 품질이 열화되는 문제가 생길 수 있다.

이하에 설명되는 본 발명의 레이저 커팅 방법들은 이러한 변속이 일어나는 전환지점(12c)에서의 과열을 효과적으로 방지할 수 있는 균등가열화보정 방법을 제시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 커팅 방법을 묘사한 것이다.

여기서는, 대상체인 글라스기판(10)을 설정된 형상(12)으로 커팅할 때 제1구간(12a)에서 제2구간(12b)으로 90도 전환하는 경우를 예시한다. 제1구간(12a)과 제2구간(12b)은 서로 수직으로 연결된 직선 구간이며, 그 사이의 연결부인 전환지점(12c)는 꼭지점의 형태가 된다. 따라서, 레이저빔(LB)은 제1구간(12a)을 진행하면서 커팅하다가 그와 수직인 제2구간(12b)으로 90도 방향을 틀어서 진행해야 하는 상황이다.

만일, 상기 전환지점(12c) 부근에서 레이저빔(LB)의 이동 속도를 감속시켰다가 방향을 90도 틀어서 다시 가속시키게 되면, 상기한 바와 같이 상대적으로 레이저빔(LB)이 머무는 시간이 길어져서 문제가 생길 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 실시예에서는 다음과 같이 레이저 커팅이 진행된다.

먼저, 제1구간(12a)을 커팅할 때에는 레이저빔(LB)이 상기 제1구간(12a)의 형상을 등속으로 따라 가면서 커팅을 진행하게 된다. 직선 구간이므로 레이저빔(LB)을 스윙빔으로 조사하면서 등속 주행시키면 균일하고 촘촘한 조사가 이루어지면서 커팅이 이루어진다.

이후, 전환지점(12c)이 되면 제1구간(12a)을 주행하던 등속을 그대로 유지하면서 통과하여 레이저빔(LB)이 설정된 형상(12) 바깥으로 오버런하여 지나가게 한다(S1). 즉, 전환지점(12c) 전에 감속하는 것이 아니라, 제1구간(12a)을 주행하던 속도 그대로 레이저빔(LB)이 전환지점(12c)을 일단 통과하게 한 다음, 설정된 형상(12) 바깥에서 감속시키는 것이다. 그러면 설정된 형상(12)을 자르는 동안에는 변속 구간이 없기 때문에 과열에 의한 문제가 전혀 생기지 않게 된다. 그리고, 이렇게 변환지점(12c)에서 설정된 형상(12) 바깥으로 나가는 순간부터는 레어저유닛(200)을 오프(off)시켜서 글라스 기판(10)에 대한 레이저빔의 조사를 중단시킨다.

이어서, 제2구간(12b)으로 진입할 수 있도록 상기 설정된 형상(12) 바깥에서 레이저빔(LB)의 진행방향을 바꾼다(S2).

그리고는, 제2구간(12b)을 향해 레이저빔(LB)을 가속시켜서 전환지점(12c)에 이를 때에는 제1구간(12a)을 주행하던 속도에 도달하게 한다.

이후, 전환지점(12c)을 통과하는 순간 다시 레이저유닛(200)을 온(on)시켜서 레이저빔(LB) 조사를 개시하여 제2구간(12b)으로 진입시키고, 그 속도를 등속으로 유지하면서 제2구간(12b)을 계속 커팅해나간다.

이와 같이 설정된 형상(12) 바깥 영역으로 레이저빔(LB)을 오버런시킨 후, 그 바깥 영역에서 감속-방향전환-가속을 진행하고 나서 다시 설정된 형상(12)으로 진입시키기 때문에, 설정된 형상(12)을 커팅하는 동안에는 가감속과 같은 변속구간이 생기지 않게 된다.

따라서, 전환지점(12c)을 포함한 전체 커팅 영역에 대해 균일한 레이저 조사가 가능해지게 되어, 특정 부위의 과열 현상에 따른 제품 열화 문제를 해소할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 커팅 방법을 묘사한 것으로 레이저빔(LB)의 조사 펄스(P) 간격을 조정하는 균등가열화보정 방식을 제공한다.

마찬가지로 여기서도, 대상체인 글라스기판(10)을 설정된 형상(12)으로 커팅할 때 제1구간(12a)에서 제2구간(12b)으로 90도 전환하는 경우를 예시한다. 따라서, 레이저빔(LB)은 제1구간(12a)을 진행하면서 커팅하다가 그와 수직인 제2구간(12b)으로 90도 방향을 틀어서 진행해야 하는 상황이다.

먼저, 제1구간(12a)을 커팅할 때에는 레이저빔(LB)이 상기 제1구간(12a)의 형상을 등속으로 따라 가면서 커팅을 진행하게 된다. 직선 구간이므로 레이저빔(LB)을 스윙빔으로 조사하면서 등속 주행시키면 균일하고 촘촘한 조사가 이루어지면서 커팅이 이루어진다. 커팅 작업이 이루어지는 동안 상기 컨트롤러(300)의 트래킹부(301)는 레이저빔(LB)의 위치와 이동 속도를 계속 추적하며, 레이저빔(LB)의 조사 펄스(P) 간격 역시 이동 속도와 함께 일정하게 유지한다.

이후, 전환지점(12c)이 가까와지면 레이저빔(LB)의 이동 속도를 줄여서 감속하고 전환지점(12c)에서 방향을 90도 틀어 다시 상기 등속에 도달하도록 가속시킨다. 이와 동시에 컨트롤러(300)의 지시부(302)는 상기 트래킹부(301)에서 추적하고 있는 레이저빔(LB)의 위치와 이동 속도를 감안하여 변속 구간임을 감지하고 상기 감속과 가속 구간을 지나는 동안 레이저빔(LB)의 조사 펄스(P) 간격을 늘린다.

즉, 상기 전환지점(12c) 부근에서 레이저빔(LB)의 진행을 변속시키면서 방향을 전환하고, 대신 그 변속에 대응하여 레이저빔(LB)의 조사 펄스(P)의 간격을 늘여서 단위 거리 당 같은 레이저 조사량이 되도록 제어하는 것이다.

이어서, 제2구간(12b)으로 레이저빔(LB)을 진입시키고, 그 속도를 등속으로 유지하면서 제2구간(12b)을 계속 커팅해나간다.

이와 같이 감속-방향전환-가속의 변속 구간에서 레이저빔(LB)의 조사 펄스(P) 간격을 늘여 단위 거리당 같은 레이저 조사량이 되도록 제어함으로써, 전환지점(12c)을 포함한 전체 커팅 영역에 대해 균일한 레이저 조사가 가능해지게 할 수 있으며, 따라서 특정 부위의 과열 현상에 따른 제품 열화 문제를 해소할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 커팅 방법을 묘사한 것으로 레이저빔(LB)의 출력을 조정하는 균등가열화보정 방식을 제공한다.

마찬가지로, 대상체인 글라스기판(10)을 설정된 형상(12)으로 커팅할 때 제1구간(12a)에서 제2구간(12b)으로 90도 전환하는 경우를 예시하며, 레이저빔(LB)은 제1구간(12a)을 진행하면서 커팅하다가 그와 수직인 제2구간(12b)으로 90도 방향을 틀어서 진행해야 하는 상황이다.

먼저, 제1구간(12a)을 커팅할 때에는 레이저빔(LB)이 상기 제1구간(12a)의 형상을 등속으로 따라 가면서 커팅을 진행하게 된다. 직선 구간이므로 레이저빔(LB)을 스윙빔으로 조사하면서 등속 주행시키면 균일하고 촘촘한 조사가 이루어지면서 커팅이 이루어진다. 커팅 작업이 이루어지는 동안 상기 컨트롤러(300)의 트래킹부(301)는 레이저빔(LB)의 위치와 이동 속도를 계속 추적하며, 레이저빔(LB)은 커팅 작업을 위해 설정된 출력의 100%를 유지한다.

이후, 전환지점(12c)이 가까와지면 레이저빔(LB)의 이동 속도를 줄여서 감속하고 전환지점(12c)에서 방향을 90도 틀어 다시 상기 등속에 도달하도록 가속시킨다. 이와 동시에 컨트롤러(300)의 지시부(302)는 상기 트래킹부(301)에서 추적하고 있는 레이저빔(LB)의 위치와 이동 속도를 감안하여 변속 구간임을 감지하고 상기 감속과 가속 구간을 지나는 동안 레이저빔(LB)의 출력을 등속 구간인 상기 제1구간(12a)에 비해 80~90% 수준으로 감소시킨다.

즉, 상기 전환지점(12c) 부근에서 레이저빔(LB)의 진행을 변속시키면서 방향을 전환하고, 대신 그 변속에 대응하여 레이저빔(LB)의 출력을 감소시켜서 단위 거리 당 같은 레이저 조사량이 되도록 제어하는 것이다.

이와 같이 감속-방향전환-가속의 변속 구간에서 레이저빔(LB)의 출력을 감소시켜 단위 거리당 같은 레이저 조사량이 되도록 제어함으로써, 전환지점(12c)을 포함한 전체 커팅 영역에 대해 균일한 레이저 조사가 가능해지게 할 수 있으며, 따라서 특정 부위의 과열 현상에 따른 제품 열화 문제를 해소할 수 있게 된다.

한편, 상기한 실시예들에서는 설정된 형상(12)의 전환지점(12c)이 꼭지점 모양인 경우를 예시하였는데, 이것은 일 예이고 다양한 변형이 가능하며, 전환지점(12c)에서 레이저빔의 조사 펄스 간격을 늘이거나 출력을 줄이는 커팅 방식은 예를 들어 도 6과 같이 전환지점(12c)이 곡선형인 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 레이저 커팅 장치 및 그것을 이용한 기판 커팅 방법에 의하면, 가감속 구간을 포함한 대상체의 전 영역에 대해 균일한 열 에너지를 가하면서 커팅이 이루어질 수 있으므로, 특정 구간이 과열되면서 제품이 열화되는 문제를 해소할 수 있게 된다. 따라서, 이를 사용하면 제품의 불량을 줄이고 품질을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 스테이지 200: 레이저유닛
210: 레이저생성기 220: 레이저스윙기
300: 컨트롤러 301: 트래킹부
302: 지시부

Claims

스테이지에 대상체를 준비하는 단계;
상기 대상체에 대해 설정된 형상을 따라 레이저빔을 상대 이동시키며 조사하여 상기 설정된 형상으로 커팅하는 단계; 및,
상기 레이저빔의 진행 방향이 바뀌는 전환지점에서 변속에 따른 레이저빔의 열에너지 과잉 축적을 막기 위한 균등가열화보정을 수행하는 단계를 포함하는 레이저 커팅 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 설정된 형상은 상기 전환지점을 사이에 두고 연결되는 제1구간과 제2구간을 포함하며,
상기 균등가열화보정 단계는,
상기 제1구간을 따라 레이저빔을 등속으로 진행시키며 조사하여 상기 전환지점까지 커팅하는 단계;
상기 레이저빔을 상기 전환지점 이후에도 상기 제1구간 커팅 시의 진행 방향과 등속을 그대로 유지하며 상기 설정된 형상 밖으로 지나가게 한 후 감속시키는 오버런감속단계;
상기 레이저빔이 상기 제2구간에 진입할 수 있게 상기 설정된 형상 밖에서 방향을 바꾸는 오버런방향전환단계;
상기 레이저빔을 상기 설정된 형상 밖에서 상기 등속이 되게 가속시킨 후 상기 전환지점을 통해 상기 제2구간에 진입시키는 오버런가속단계를 포함하는 레이저 커팅 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 오버런감속단계와 상기 오버런방향전환단계 및 상기 오버런가속단계에서는 상기 레이저빔의 조사를 중지시키는 레이저 커팅 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 오버런감속단계에서 상기 레이저빔이 상기 제1구간을 벗어나는 순간에 상기 레이저빔의 조사를 중지시키고,
상기 오버런가속단계에서 상기 레이저빔이 상기 제2구간에 진입하는 순간에 상기 레이저빔의 조사를 개시하는 레이저 커팅 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제1구간과 제2구간은 서로 수직한 직선 구간을 포함하는 레이저 커팅 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 설정된 형상은 상기 전환지점을 사이에 두고 연결되는 제1구간과 제2구간을 포함하며,
상기 균등가열화보정 단계는,
상기 제1구간을 따라 레이저빔을 등속으로 진행시키며 조사하여 커팅하는 단계;
상기 레이저빔의 상기 대상체에 대한 이동 속도와 위치를 추적하는 단계;
상기 전환지점에서 상기 레이저빔의 진행을 변속시키면서 상기 제2구간 쪽으로 방향을 바꾸고, 그 변속에 대응하여 레이저빔의 조사 펄스의 간격을 늘여서 단위 거리 당 같은 레이저 조사량이 되도록 제어하는 단계;
상기 레이저빔의 진행을 상기 등속이 되게 하여 상기 제2구간에 진입시키는 단계를 포함하는 레이저 커팅 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 제1구간과 제2구간은 서로 수직한 직선 구간을 포함하는 레이저 커팅 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 설정된 형상은 상기 전환지점을 사이에 두고 연결되는 제1구간과 제2구간을 포함하며,
상기 균등가열화보정 단계는,
상기 제1구간을 따라 레이저빔을 등속으로 진행시키며 조사하여 커팅하는 단계;
상기 전환지점에서 상기 레이저빔의 진행을 변속시키면서 상기 제2구간 쪽으로 방향을 바꾸고 상기 레이저빔의 출력을 감소시키는 단계;
상기 레이저빔의 진행을 상기 등속이 되게 하여 상기 제2구간에 진입시키는 단계를 포함하는 레이저 커팅 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 전환지점에서 상기 레이저빔의 출력을 상기 제1구간과 제2구간의 80~90%로 감소시키는 레이저 커팅 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 제1구간과 제2구간은 서로 수직한 직선 구간을 포함하는 레이저 커팅 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저빔은 일정 간격을 왕복하면서 조사되는 스윙 레이저빔을 포함하는 레이저 커팅 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 대상체는 일면에 편광층이 형성된 글라스 기판을 포함하는 레이저 커팅 방법.
대상체가 놓이는 스테이지;
상기 대상체에 대해 설정된 형상을 따라 레이저빔을 상대 이동시키며 조사하여 상기 설정된 형상으로 커팅하는 레이저유닛; 및,
상기 레이저빔의 진행 방향이 바뀌는 전환지점에서 변속에 따른 레이저빔의 열에너지 과잉 축적을 막기 위한 균등가열화보정을 수행하는 컨트롤러를 포함하는 레이저 커팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 설정된 형상은 상기 전환지점을 사이에 두고 연결되는 제1구간과 제2구간을 포함하며,
상기 컨트롤러는,
상기 레이저빔의 상기 대상체에 대한 이동 속도와 위치를 추적하는 트래킹부와
상기 제1구간을 따라 상기 레이저빔을 등속으로 진행시키며 조사되게 하다가 상기 전환지점 이후에도 상기 제1구간 커팅 시의 진행 방향과 등속을 그대로 유지하며 상기 설정된 형상 밖으로 지나가게 한 후 감속시키고, 상기 레이저빔이 상기 제2구간에 진입할 수 있게 상기 설정된 형상 밖에서 방향을 바꾼 후, 상기 설정된 형상 밖에서 상기 레이저빔의 진행이 등속이 되게 가속시킨 후 상기 전환지점을 통해 상기 제2구간에 진입시키는 지시부를 포함하는 레이저 커팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 레이저빔의 상기 대상체에 대한 이동 속도와 위치를 추적하는 트래킹부와,
상기 전환지점에서 상기 레이저빔 진행의 변속에 대응하여 레이저빔의 조사 펄스의 간격을 늘여 단위 거리 당 같은 레이저 조사량이 되도록 제어하는 지시부를 포함하는 레이저 커팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
상기 레이저빔의 상기 대상체에 대한 이동 속도와 위치를 추적하는 트래킹부와,
상기 전환지점에서 상기 레이저빔의 진행을 변속시키면서 상기 레이저빔의 출력을 감소시키는 지시부를 포함하는 레이저 커팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 레이저빔은 일정 간격을 왕복하면서 조사되는 스윙 레이저빔을 포함하는 레이저 커팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 대상체는 일면에 편광층이 형성된 글라스 기판을 포함하는 레이저 커팅 장치.