KR20190077706A - 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법은, 비전센서부에 의해 대상물에 형성된 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 단계; 레이저 제어부에 의해 비전센서부에서 획득한 이미지를 분석하여 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 판단하는 단계; 레이저 제어부에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 상기 레이저 가변부에 전달하는 단계: 레이저 가변부에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부에 따라 레이저 빔의 강도, 파장의 크기 또는 펄스의 폭을 조절하는 단계; 레이저 조향부에 의해 레이저 제어부에서 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 전달받아 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 단계; 및 레이저 제어부에 의해 비전센서부에서 이미지를 전달받아 레이저 조향부와 상기 대상물 사이의 거리를 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법{Operation method of laser apparatus used in printing electronic system}
본 발명은 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄 전자 시스템을 이용하여 디스플레이 등에 프린팅 된 패턴 또는 라인을 연결하거나 수리할 뿐만 아니라 소결할 수 있는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법을 제공한다.
디스플레이 기기의 대면적화 노력은 전세계 디스플레이 업체들의 미래 생존 가능성을 결정지을 만큼 중요한 기술적 목표로 대두되고 있다. 이러한 대면적 디스플레이 구현 기술에서 생산성 증대 및 가격경쟁력 확보라는 관점에서 3m가 넘는 대면적 기판 상에 다양한 재료들의 패턴 형상을 완벽하게 구현한다는 것은 기술적으로 매우 어려운 문제이다. 이러한 현실에서 불량을 최대한 효율적으로 리페어(repair, 수리)할 수 있는 기술은 향후 대면적 디스플레이 기기 구현에 핵심이 되는 기술이라고 할 수 있다.
한편, 차세대 디스플레이 기기의 대면적화에도 불구하고 고해상도 구현을 위해 디스플레이 패널 회로 (TFT) 및 OLED 디스플레이 패널 회로(OTFT)의 형성에 있어 6μm 이하의 배선 및 배선간격 60μm 이하의 고집적 초미세 회로 배선이 요구되고 있다. 이러한 고집적 초미세 패턴 제품의 불량 개선을 위한 기존의 Laser CVD 수리 기술을 통한 re-routing bridge 수리배선 형성 방법은 기술적 한계에 도달한 상태이기 때문에 새로운 수리 방법을 통한 리페어 기술의 개발 요구가 절실한 상황이다.
또한, LCD 및 OLED 디스플레이 패널 내부 회로 배선 이외에도 베젤(bezel)이 좁은 디스플레이 기기 구현을 위해 베젤의 내부 선폭 및 배선 간격을 10μm 이하로 구현하려는 노력이 증대되고 있는 현실이다. 이러한 고집적 초미세 베젤 배선의 리페어 기술 개발에 대한 요구도 증대 되고 있다.
이러한 차세대 디스플레이 기기의 대면적화를 위해서 인쇄 전자 시스템을 이용하여 디스플레이 패널 회로 등을 형성하는 것이 제안되고 있다. 그런데, 기존의 인쇄 전자 시스템에서는 고집적 초미세 회로 배선을 수리하기 위해서 별도의 고온 진공 챔버(Vacuum chamber), 고온 히터 챔버(Heater chamber), 레이저 장비를 구비해야 하기 때문에 하나의 시스템에서 대형화된 LCD 및 OLED 디스플레이 패널 내부 회로인 고집적 초미세 회로를 수리할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 인쇄 전자 시스템에 적용할 수 있는 레이저 장치의 필요성이 커지고 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0015557호(발명의 명칭; 평판 디스플레이 기판 회로의 리페어 장치, 공개일자; 2008년 2월 20일)가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 인쇄 전자 시스템에 탑재하거나 장착할 수 있는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법을 제공한다.
본 발명은 인쇄 전자 시스템에 의해서 형성된 프린팅 패턴을 리페어하거나 소결할 수 있는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법을 제공한다.
본 발명은 레이저 소결(신터링)을 이용하여 전도성 잉크를 소결시켜서 통전이 가능한 수리 배선을 형성할 수 있는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치는, 레이저 빔을 발진시키는 레이저 생성부; 상기 레이저 생성부에서 발진된 레이저 빔의 강도 또는 파장을 가변시키는 레이저 가변부; 상기 레이저 가변부에서 가변되는 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기를 제어하는 레이저 제어부; 및 상기 레이저 가변부에서 나온 레이저 빔이 대상물을 향하도록 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 레이저 조향부;를 포함하며, 상기 레이저 제어부는 상기 대상물에 형성된 프린팅 패턴의 상태에 따라 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기를 제어할 수 있다.
상기 레이저 가변부는 상기 레이저 생성부에서 발진되는 레이저 빔을 확장하거나 레이저 빔의 강도 또는 파장을 최적화시킬 수 있다.
상기 레이저 가변부는, 적어도 1개 또는 2개의 콜리메이션 렌즈 및 상기 콜리메이션 렌즈의 전방에 배치된 마스크를 포함할 수 있다.
상기 레이저 조향부는 상기 레이저 가변부에서 나온 레이상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법은, 레이저 빔을 발진시키는 레이저 생성부; 상기 레이저 생성부에서 발진된 레이저 빔의 강도 또는 파장을 가변시키는 레이저 가변부; 상기 레이저 가변부에서 가변되는 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기를 제어하는 레이저 제어부; 상기 레이저 가변부에서 나온 레이저 빔이 대상물을 향하도록 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 레이저 조향부; 및 프린팅 패턴의 결함 여부, 패턴의 단선 여부 또는 패턴의 크기를 포함하는 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 비전센서부;를 포함하는 인쇄 전자 시스템에 있어서, 상기 비전센서부에 의해 대상물에 형성된 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 단계; 상기 레이저 제어부에 의해 상기 비전센서부에서 획득한 이미지를 분석하여 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 판단하는 단계; 상기 레이저 제어부에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 상기 레이저 가변부에 전달하는 단계: 상기 레이저 가변부에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부에 따라 레이저 빔의 강도, 파장의 크기 또는 펄스의 폭을 조절하는 단계; 상기 레이저 조향부에 의해 상기 레이저 제어부에서 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 전달받아 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 단계; 및 상기 레이저 제어부에 의해 상기 비전센서부에서 이미지를 전달받아 상기 레이저 조향부와 상기 대상물 사이의 거리를 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 비전센서부에 의해 대상물에 형성된 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 단계에서, 상기 비전센서부는 상기 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 상태에 대한 이미지를 획득하여 상기 레이저 제어부에 전달할 수 있다.
상기 레이저 가변부에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부에 따라 레이저 빔의 강도, 파장의 크기 또는 펄스의 폭을 조절하는 단계에서, 상기 레이저 가변부는 적어도 1개 또는 2개의 콜리메이션 렌즈 및 상기 콜리메이션 렌즈의 전방에 배치된 마스크를 포함하고, 상기 레이저 제어부는 상기 비전센서부에서 감지한 결과에 따라 상기 레이저 가변부의 상기 콜리메이션 렌즈 사이의 거리 또는 상기 마스크와 상기 콜리메이션 렌즈 사이의 거리를 조절할 수 있다.
상기 레이저 조향부에 의해 상기 레이저 제어부에서 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 전달받아 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 단계에서, 상기 레이저 조향부는 상기 레이저 가변부에서 나온 레이저 빔의 진행 방향을 가변하는 미러 또는 갈바노 스캐너, 상기 미러 또는 상기 갈바노 스캐너의 각도 또는 위치를 변경하기 위한 미러 구동부를 포함하며, 상기 레이저 제어부는 상기 미러 구동부의 작동 상태를 제어하여 레이저 빔의 진행 방향을 가변시킬 수 있다.
상기 레이저 제어부는 상기 미러 또는 상기 갈바노 스캐너의 반사 각도를 조절할 수 있다.
상기 레이저 제어부에 의해 상기 비전센서부에서 획득한 이미지를 분석하여 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 판단하는 단계에서, 상기 레이저 제어부는 상기 비전센서부에서 감지한 결과에 따라 상기 상기 레이저 조향부와 상기 대상물 사이의 거리 또는 높이를 조절할 수 있다.
상기 레이저 제어부는 상기 콜리메이션 렌즈를 구동하여 상기 마스크에 투사되는 레이저 빔 지름을 변경할 수 있다.
상기 레이저 가변부는 상기 대상물에 인쇄되는 프린팅 패턴의 크기, 형태, 결함 여부 또는 단선 여부에 따라 상기 레이저 생성부에서 발진되는 레이저 빔의 상태를 조절할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법은 레이저를 조사하여 디스플레이 기기의 고집적 초미세 패턴화로 인한 불량 배선 수리를 위해 불량부위에 직접 수리배선을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법은 배선의 수리 상태를 실시간으로 정확하게 모니터링할 수 있기 때문에 수리의 정확성을 높이고 끊어진 라인을 다시 수리해야 하는 번거로움을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법은 레이저 신터링을 이용하여 리페어 잉크를 소결시켜서 통전이 가능한 수리 배선을 신속하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법은 인쇄 전자 시스템에 탑재되거나 장착된 상태로 사용 가능하기 때문에 프린팅 패턴을 수리하거나 잉크를 소결하는데 소요되는 시간을 줄이고 유지 보수 작업의 편의성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치가 구비된 인쇄 전자 시스템을 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 인쇄 전자 시스템을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 정면도이다.
도 5는 도 4에 따른 레이저 장치의 측면도이다.
도 6은 도 4에 따른 레이저 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법을 설명하는 순서도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치가 구비된 인쇄 전자 시스템을 도시한 정면도, 도 3은 도 2에 도시한 인쇄 전자 시스템을 도시한 측면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 정면도, 도 5는 도 4에 따른 레이저 장치의 측면도, 도 6은 도 4에 따른 레이저 장치의 평면도, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법을 설명하는 순서도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치(100)는, 레이저 빔(laser beam)을 발진시키는 레이저 생성부(130), 상기 레이저 생성부(130)에서 발진된 레이저 빔의 강도 또는 파장을 가변시키는 레이저 가변부(120), 상기 레이저 가변부(120)에서 가변되는 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기를 제어하는 레이저 제어부(140) 및 상기 레이저 가변부(120)에서 나온 레이저 빔이 대상물(W)을 향하도록 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 레이저 조향부(102)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 레이저 제어부(140)는 상기 대상물(W)에 형성된 프린팅 패턴의 상태에 따라 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기를 제어할 수 있다.
상기 레이저 생성부(130)는 레이저(L1)를 발진시키는 부분으로서, 다양한 형태의 레이저를 생성할 수 있다. 예를 들면, 루비 레이저, He-Ne 레이저, 반도체 레이저, 색소 레이저 등 다양한 형태의 레이저 빔을 발진시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는 인쇄 전자 시스템에 적용되기 때문에, 레이저 생성부(130)는 인쇄 전자 시스템에 의해서 프린팅 된 패턴의 리페어(repair) 또는 프링팅 잉크의 소결(sinter)에 적합한 종류의 레이저 빔을 생성하는 것이 바람직하다.
상기 레이저 생성부(130)에서 발진된 레이저 빔은 레이저 빔의 진행 경로 상에 마련된 레이저 가변부(120)로 입력될 수 있다.
상기 레이저 가변부(120)는 상기 레이저 생성부(130)에서 발진되는 레이저 빔을 확장하거나 레이저 빔의 강도 또는 파장을 최적화시킬 수 있고, 레이저 생성부(130)에서 연속적으로 발진 또는 펄스 발진을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 레이저 가변부(120)는, 적어도 1개 또는 2개의 콜리메이션 렌즈(collimation lens, 125) 및 상기 콜리메이션 렌즈(125)의 전방에 배치된 마스크(126)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 가변부(120)는 마스크(126) 대신 포커싱 렌즈(Focusing lens)를 포함할 수도 있다. 즉, 레이저 가변부(120)는, 적어도 1개 또는 2개의 콜리메이션 렌즈(125) 및 콜리메이션 렌즈(125)의 전방에 배치된 포커싱 렌즈(126)를 통하여 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기를 최적화시킬 수 있다.
상기 레이저 가변부(120)는 인쇄 전자 시스템에 의해 대상물(W)에 프린팅(인쇄) 된 패턴 예를 들면, 고집적 초미세 회로 배선의 크기, 형태, 결함 여부 또는 단선 여부에 따라 발진되는 레이저 빔의 상태를 조절하는 부분으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)의 핵심 구성이라고 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 레이저 가변부(120)는 레이저 빔의 진행 방향을 따라 일정한 간격으로 이격 배치된 적어도 2개의 콜리메이션 렌즈(125) 및 레이저 빔의 진행 방향을 따라 콜리메이션 렌즈(125)의 앞쪽에 배치된 마스크(126)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 레이저 가변부(120)는 이격 배치된 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리를 조절하거나, 마스크(126)와 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리를 조절함으로써 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기, 펄스의 폭 등을 조절하거나 변경할 수 있다.
상기 레이저 가변부(120)는 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리를 조절하거나 마스크(126)와 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리를 조절하기 위한 거리 가변부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 콜리메이션 렌즈(125) 대신 가변 초점렌즈(미도시)가 사용될 수도 있다. 즉, 상기 콜리메이션 렌즈(125)와 같이 초점거리가 일정한 값으로 고정된 렌즈를 사용하는 것이 아니라 초점거리가 변하는 가변 초점렌즈를 사용할 수도 있다. 가변 초점렌즈를 사용하여 렌즈의 초점거리를 변화시킴으로써 레이저 가변부(120)에서 발사되는 레이저 빔의 강도, 파장의 크기 또는 펄스의 폭 등을 조절할 수 있다. 이때, 상기 레이저 가변부(120)는 가변 초점렌즈의 초점거리를 가변하기 위한 초점가변 구동부(미도시)를 더 구비할 수도 있다. 여기서, 상기 초점가변 구동부는 구동 모터(미도시)로 마련될 수 있다.
상기 구동모터 또는 상기 초점가변 구동부는 상기 레이저 제어부(140)에 의해서 작동되거나 작동되지 않을 수 있다.
상기 레이저 제어부(140)는, 상기 레이저 가변부(120)의 상기 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리를 조절하거나 상기 마스크(126)와 상기 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리를 조절하여 상기 대상물(W)에 형성된 프린팅 패턴을 리페어하거나 소결할 수 있다. 또한, 상기 레이저 제어부(140)는 상기 구동모터 또는 상기 초점가변 구동부를 선택적으로 작동시킴으로써 상기 대상물(W)에 형성된 프린팅 패턴을 리페어하거나 프린팅 잉크를 소결할 수 있다.
상기 레이저 가변부(120)의 마스크(126)는 상전사 마스크로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 콜리메이션 렌즈(125)는 레이저의 펄스 폭을 조절하는 것이 가능하다. 상기 레이저 제어부(140)에 의해서 콜리메이션 렌즈(125)를 구동시킴으로써 마스크(126)에 투사하는 레이저 빔 지름을 변경할 수 있고, 마스크(126)로 절출된 레이저 빔은 진원성이 높은 레이저 빔이 될 수 있다.
한편, 상기 레이저 조향부(102)는 상기 레이저 가변부(120)에서 나온 레이저 빔의 진행 방향을 가변하는 미러(102a) 또는 갈바노 스캐너(미도시)를 포함할 수 있다. 레이저 조향부(102)의 미러(102a) 또는 상기 갈바노 스캐너는 레이저 가변부(120)에서 나오는 레이저 빔의 진행 방향을 변경하여 대상물(W)을 향하도록 한다.
상기 레이저 조향부(102)는 미러(102a) 또는 상기 갈바노 스캐너의 각도 또는 위치를 변경하기 위한 미러 구동부(102b)를 포함할 수 있다.
또한, 레이저 조향부(102)는 진행 방향이 변경된 레이저 빔을 최종적으로 대상물(W)을 향해 발사시키는 렌즈(101)를 더 포함할 수 있다. 렌즈(101)는 fθ렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 렌즈(101)에서 최종적으로 발사는 레이저 빔(L2)은 대상물(W)을 향하게 된다.
여기서, 미러 구동부(102b)는 레이저 제어부(140)로부터 제어 신호를 받아서 미러(102a) 또는 상기 갈바노 스캐너의 반사 각도 등을 조절할 수 있다.
상기 레이저 조향부(102)는 레이저 가변부(120)에서 나온 레이저 빔을 고속으로 회전하는 미러(102a) 또는 상기 갈바노 스캐너와 렌즈(101)에서 대상물(W) 상의 스캔 영역에서 고속으로 위치 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는, 상기 대상물(W)에 형성된 프린팅 패턴의 결함 여부, 패턴의 단선 여부 또는 패턴의 크기를 감지하는 비전센서부(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 비전센서부(400)는 비전카메라(vision camera) 등으로 형성될 수 있으며, 대상물(W)에 형성되는 프린팅 패턴의 결함 유무 등에 대한 이미지를 획득하거나, 대상물(W)에 조사되는 레이저 빔의 상태 등에 대한 이미지를 획득할 수 있다.
상기 비전센서부(400)는 획득한 이미지 등의 데이터를 레이저 제어부(140)로 전송하고, 상기 레이저 제어부(140)는 상기 비전센서부(400)에서 감지한 결과에 따라 상기 레이저 조향부(102)와 상기 대상물(W) 사이의 거리를 조절하거나 상기 레이저 가변부(120)의 상기 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리 또는 상기 마스크(126)와 상기 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
도 1을 참조하면, 레이저 빔(L2)이 조사되는 대상물(W)은 플레이트(P) 위에 놓이게 되며, 플레이트(P)는 X축 및 Y축 방향으로 움직이면서 레이저 빔(L2)의 위치를 조절할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 6면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)가 인쇄 전자 시스템에 설치된 경우에 대해서 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는 인쇄 전자 시스템의 케이스(1) 내에 마련될 수 있다.
케이스(1)에는 개폐 가능한 도어(2)가 마련되고, 도어(2)에는 관측창(3)이 마련될 수 있다. 도어(2)는 케이스(1)의 내부를 볼 수 없는 불투명재질로 형성되고 관측창(3)은 케이스(1)의 내부를 볼 수 있도록 투명재질로 형성되는 것이 바람직하다. 작업자는 관측창(3)을 통해서 케이스(1)의 내부에 마련된 레이저 장치(100)의 작업 상태를 육안으로 관찰할 수 있다. 이때, 관측창(3)은 작업자의 눈을 보호할 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 케이스(1)의 좌측 하단에는 인쇄 전자 시스템(미도시) 또는 레이저 장치(100)에 전원을 공급하는 전원부(300)가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는 케이스(1)의 내부에 장착되는데, 장착 프레임(107)을 이용하여 케이스(1)의 내부에 장착될 수 있다. 즉, 장착 프레임(107)에 레이저 장치(100)가 결합되고, 장착 프레임(107)은 케이스(1)의 메인 프레임(미도시)에 결합될 수 있다.
한편, 레이저 장치(100)는, 대상물(W)과 레이저 조향부(102) 사이의 거리 즉, 레이저 조향부(102)의 높이를 조절할 수 있도록 수직 가이드 로드(105), 수직 가이드 로드(105)를 회전 지지하는 베어링(106) 및 높이 조절 핸들(104)을 더 포함할 수 있다. 이때, 레이저 장치(100)는 장착 프레임(107)에서 상하 방향으로 움직일 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 장착 프레임(107)은 케이스(1)에 상단 및 측단이 결합될 수 있다. 레이저 장치(100)의 레이저 가변부(120) 및 레이저 생성부(130)는 보호 케이스(200) 내부에 마련되고, 레이저 조향부(102)는 보호 케이스(200)의 외부에 마련될 수 있다.
보호 케이스(200)에는 수직 가이드 로드(105)의 외주면에 삽입되는 가이드 부시(108)가 마련될 수 있다. 수직 가이드 로드(105)의 외주면 및 가이드 부시(108)의 내주면에는 서로 맞물리는 나사산이 형성되는 것이 바람직하다. 작업자가 높이 조절 핸들(104)을 돌리게 되면 수직 가이드 로드(105)가 회전하게 되고 수직 가이드 로드(105)의 외주면에 형성된 나사산과 맞물리는 나사산이 내주면에 형성된 가이드 부시(108)가 수직 가이드 로드(105) 상에서 상하로 움직이게 되고, 이에 따라 레이저 장치(100)의 높이가 조절될 수 있다.
한편, 레이저 조향부(102)는 렌즈(101)와 연결되는 수직 경통부(110)를 더 포함할 수 있다. 또한, 높이 조절 핸들(104)에는 파지부(104a)가 돌출 형성될 수 있다.
도 4 내지 도 6에는 인쇄 전자 시스템에 장착되는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)의 보다 자세한 형태가 도시되어 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 장착 프레임(107)에는 케이스(1)와의 결합을 위해 나사 등 체결수단이 삽입되는 체결공(170a)이 형성될 수 있다. 또한, 장착 프레임(107)의 하단에는 베어링(106)을 지지하는 고정 로드(109)가 연결될 수 있는데, 고정 로드(109)의 하단은 베어링(106)과의 연결을 위해서 수평방향으로 절곡 형성되는 것이 바람직하다.
상기 레이저 조향부(102)의 일측에는 제어신호 또는 전기신호를 입력하기 위한 케이블 연결포트(103)가 마련될 수 있다.
상기 레이저 조향부(102)와 레이저 가변부(120) 사이에는 수평 경통부(123)가 마련될 수 있다. 즉, 레이저 조향부(102)와 레이저 가변부(120)는 수평 경통부(123)에 의해서 서로 연결될 수 있다.
상기 레이저 가변부(120)는 보호 케이스(200) 내부에 레이저 가변부(120)를 고정하는 지지부(124)를 포함할 수 있다. 지지부(124)의 하단은 보호 케이스(200)의 바닥에 고정되며 상단에는 레이저 가변부(120)의 연장 하우징(121)이 고정될 수 있다.
상기 레이저 조향부(102)와 레이저 가변부(120)는 수평 경통부(123)에 의해서 연결되는 반면에, 레이저 가변부(120)와 레이저 생성부(130)는 서로 연결되지 않고 이격된 상태로 보호 케이스(200)의 내부에 마련될 수 있다.
상기 레이저 생성부(130)에는 냉각을 위한 방열슬릿(135)이 복수개 형성될 수 있다. 레이저 생성부(130)의 앞단에는 레이저 로드(131)가 형성되고, 레이저 로드(131)의 앞단에 레이저 발진부(132)가 형성될 수 있다.
레이저 발진부(132)에서 나온 레이저 빔(L1)은 연장 하우징(121)을 통해 레이저 가변부(120)에 전달될 수 있다.
한편, 높이 조절 핸들(104) 대신 높이 조절 모터(미도시)가 마련될 수도 있다. 상기 높이 조절 모터는 레이저 제어부(140)에 의해서 작동이 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 레이저 제어부(140)는, 비전센서부(400)에서 획득된 대상물(W)의 이미지를 분석하여 렌즈(101)와 대상물(W) 사이의 거리를 계산하고, 그 계산된 결과에 따른 구동신호를 상기 높이 조절 모터에 전달하여 대상물(W)과 렌즈(101) 사이의 거리 또는 레이저 장치(100)의 높이를 조절할 수도 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치는, 인쇄 전자 시스템에 의해서 대면적 디스플레이 등 대상물에 프린팅 된 패턴에 레이저를 발사하여 패턴을 리페어하거나 프린팅 잉크를 소결할 수 있으며, 작업의 종류 또는 패턴의 결함 유무, 결함 상태 등에 따라 레이저의 강도, 파장의 크기 또는 펄스 폭 등을 가변할 수 있기 때문에, 하나의 인쇄 전자 시스템으로 다양한 작업을 할 수 있게 된다.
이하에서는 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치(100)의 작동 방법에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법을 설명하는 순서도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치(100)의 작동 방법은, 레이저 빔(L1)을 발진시키는 레이저 생성부(130); 레이저 생성부(130)에서 발진된 레이저 빔의 강도 또는 파장을 가변시키는 레이저 가변부(120); 레이저 가변부(120)에서 가변되는 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기를 제어하는 레이저 제어부(140); 레이저 가변부(120)에서 나온 레이저 빔이 대상물을 향하도록 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 레이저 조향부(102); 및 프린팅 패턴의 결함 여부, 패턴의 단선 여부 또는 패턴의 크기를 포함하는 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 비전센서부(400);를 포함하는 인쇄 전자 시스템에 있어서, 비전센서부(400)에 의해 대상물에 형성된 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 단계(1100); 레이저 제어부(140)에 의해 비전센서부(400)에서 획득한 이미지를 분석하여 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 판단하는 단계(1200); 레이저 제어부(140)에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 레이저 가변부(120)에 전달하는 단계(1300): 레이저 가변부(120)에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부에 따라 레이저 빔의 강도, 파장의 크기 또는 펄스의 폭을 조절하는 단계(1400); 레이저 조향부(102)에 의해 레이저 제어부(140)에서 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 전달받아 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 단계(1500); 및 레이저 제어부(140)에 의해 비전센서부(400)에서 이미지를 전달받아 레이저 조향부(102)와 대상물(W) 사이의 거리를 조절하는 단계(1600);를 포함할 수 있다.
상기 비전센서부(400)에 의해 대상물에 형성된 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 단계(1100)에서, 상기 비전센서부(400)는 상기 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 상태에 대한 이미지를 획득하여 상기 레이저 제어부(140)에 전달할 수 있다.
상기 레이저 제어부(140)는 비전센서부(400)에서 획득한 프린팅 패턴의 이미지(영상 포함)를 전달받고, 그 이미지를 분석하여 프린팅 패턴의 리페어(수리) 또는 소결(sintering)이 필요한지 판단할 수 있다.
또한, 사용자가 직접 레이저 제어부(140)에 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 작업에 대한 명령을 입력할 수도 있다. 사용자가 명령을 입력하는 경우에, 레이저 제어부(140)는 비전센서부(400)에서 획득한 이미지 분석 결과에 우선하여 사용자의 명령을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 레이저 제어부(140)는 대상물(W)에 인쇄된 프린팅 패턴에 단선 등 결함이 있는 경우에 이를 리페어하기 위해 필요한 레이저의 강도, 폭 또는 파장 등을 제어할 수 있다. 또한, 레이저가 대상물(W)에 인쇄된 프린팅 패턴을 소결하기에 적합한 강도, 폭 또는 파장 등을 가지도록 제어할 수 있다.
상기 레이저 제어부(140)는 리페어 또는 소결 작업에 따른 레이저의 강도, 폭 또는 파장 등의 정보 내지 명령을 레이저 가변부(120)로 전송할 수 있다.
상기 레이저 가변부(120)에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부에 따라 레이저 빔의 강도, 파장의 크기 또는 펄스의 폭을 조절하는 단계(1400)에서, 레이저 가변부(120)는 적어도 1개 또는 2개의 콜리메이션 렌즈(125) 및 콜리메이션 렌즈(125)의 전방에 배치된 마스크(126)를 포함하고, 레이저 제어부(140)는 비전센서부(400)에서 감지한 결과에 따라 레이저 가변부(120)의 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리 또는 마스크(126)와 상기 콜리메이션 렌즈(125) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
즉, 상기 레이저 가변부(120)는 레이저 제어부(140)에서 전달받은 정보 내지 명령 예를 들면, 프린팅 패턴의 리페어 위치, 크기, 소결 정도 등에 적합하도록 레이저의 상태를 가변할 수 있다. 레이저 가변부(120)의 작동에 대해서는 레이저 장치(100) 관련 부분에서 설명한 바와 같으므로 반복적인 내용은 생략한다.
상기 레이저 조향부(102)에 의해 상기 레이저 제어부(140)에서 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 전달받아 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 단계(1500)에서, 상기 레이저 조향부(102)는 상기 레이저 가변부(120)에서 나온 레이저 빔의 진행 방향을 가변하는 미러(102a) 또는 상기 갈바노 스캐너, 상기 미러(102a) 또는 상기 갈바노 스캐너의 각도 또는 위치를 변경하기 위한 미러 구동부(102b)를 포함하며, 상기 레이저 제어부(140)는 상기 미러 구동부(102b)의 작동 상태를 제어하여 레이저 빔의 진행 방향을 가변시킬 수 있다.
즉, 상기 레이저 제어부(140)는 미러 구동부(102b)에 제어 신호를 전달하고 제어 신호를 전달받은 미러 구동부(102b)가 상기 미러(102a) 또는 상기 갈바노 스캐너의 반사 각도를 조절할 수 있다.
한편, 상기 레이저 제어부(140)에 의해 상기 비전센서부(400)에서 획득한 이미지를 분석하여 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 판단하는 단계(1200)에서, 상기 레이저 제어부(140)는 상기 비전센서부(400)에서 감지한 결과에 따라 상기 상기 레이저 조향부(102)와 상기 대상물(W) 사이의 거리 또는 높이를 조절할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 레이저 조향부(102)는 대상물(W)를 향해 하강 또는 상승하면서 대상물(W)과의 거리 또는 높이를 조절할 수 있도록 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치(100)는, 대상물(W)과 레이저 조향부(102) 사이의 거리 즉, 레이저 조향부(102)의 높이를 조절할 수 있도록 수직 가이드 로드(105), 수직 가이드 로드(105)를 회전 지지하는 베어링(106) 및 높이 조절 핸들(104)을 더 포함할 수 있는데, 높이 조절 핸들(104) 대신 높이 조절 모터(미도시)가 마련될 수 있다. 이 때, 상기 높이 조절 모터는 레이저 제어부(140)로부터 제어 신호를 전달받을 수 있다. 이와 같이 구성하면, 레이저 제어부(140)는 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 작업에 필요한 정보를 제어 신호의 형태로 상기 높이 조절 모터에 전달할 수 있고, 전달 받은 제어 신호에 따라 상기 높이 조절 모터는 레이저 조향부(102)의 높이를 자동으로 조절할 수 있다.
한편, 레이저 제어부(140)는 콜리메이션 렌즈(125)를 구동하여 마스크(126)에 투사되는 레이저 빔 지름을 변경할 수 있다. 즉, 레이저 제어부(140)에 의해서 콜리메이션 렌즈(125)를 구동시킴으로써 마스크(126)에 투사하는 레이저 빔 지름을 변경할 수 있고, 마스크(126)로 절출된 레이저 빔은 진원성이 높은 레이저 빔이 될 수 있다.
상기 레이저 가변부(120)는 상기 대상물(W)에 인쇄되는 프린팅 패턴의 크기, 형태, 결함 여부 또는 단선 여부에 따라 상기 레이저 생성부(130)에서 발진되는 레이저 빔의 상태를 조절할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 레이저 장치
101: 렌즈
102: 레이저 조향부
120: 레이저 가변부
125: 콜리메이션 렌즈
126: 마스크
130: 레이저 생성부
140: 레이저 제어부
200: 보호 케이스
400: 비전센서부

Claims (8)

  1. 레이저 빔을 발진시키는 레이저 생성부; 상기 레이저 생성부에서 발진된 레이저 빔의 강도 또는 파장을 가변시키는 레이저 가변부; 상기 레이저 가변부에서 가변되는 레이저 빔의 강도 또는 파장의 크기를 제어하는 레이저 제어부; 상기 레이저 가변부에서 나온 레이저 빔이 대상물을 향하도록 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 레이저 조향부; 및 프린팅 패턴의 결함 여부, 패턴의 단선 여부 또는 패턴의 크기를 포함하는 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 비전센서부;를 포함하는 인쇄 전자 시스템에 있어서,
    상기 비전센서부에 의해 대상물에 형성된 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 단계;
    상기 레이저 제어부에 의해 상기 비전센서부에서 획득한 이미지를 분석하여 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 판단하는 단계;
    상기 레이저 제어부에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 상기 레이저 가변부에 전달하는 단계:
    상기 레이저 가변부에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부에 따라 레이저 빔의 강도, 파장의 크기 또는 펄스의 폭을 조절하는 단계;
    상기 레이저 조향부에 의해 상기 레이저 제어부에서 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 전달받아 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 단계; 및
    상기 레이저 제어부에 의해 상기 비전센서부에서 이미지를 전달받아 상기 레이저 조향부와 상기 대상물 사이의 거리를 조절하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비전센서부에 의해 대상물에 형성된 프린팅 패턴의 이미지를 획득하는 단계에서, 상기 비전센서부는 상기 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 상태에 대한 이미지를 획득하여 상기 레이저 제어부에 전달하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 가변부에 의해 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부에 따라 레이저 빔의 강도, 파장의 크기 또는 펄스의 폭을 조절하는 단계에서,
    상기 레이저 가변부는 적어도 1개 또는 2개의 콜리메이션 렌즈 및 상기 콜리메이션 렌즈의 전방에 배치된 마스크를 포함하고,
    상기 레이저 제어부는 상기 비전센서부에서 감지한 결과에 따라 상기 레이저 가변부의 상기 콜리메이션 렌즈 사이의 거리 또는 상기 마스크와 상기 콜리메이션 렌즈 사이의 거리 또는 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레이저 조향부에 의해 상기 레이저 제어부에서 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 전달받아 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 단계에서,
    상기 레이저 조향부는 상기 레이저 가변부에서 나온 레이저 빔의 진행 방향을 가변하는 미러 또는 갈바노 스캐너, 상기 미러 또는 상기 갈바노 스캐너의 각도 또는 위치를 변경하기 위한 미러 구동부를 포함하며,
    상기 레이저 제어부는 상기 미러 구동부의 작동 상태를 제어하여 레이저 빔의 진행 방향을 가변시키는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 레이저 제어부는 상기 미러 또는 상기 갈바노 스캐너의 반사 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 레이저 제어부에 의해 상기 비전센서부에서 획득한 이미지를 분석하여 프린팅 패턴의 리페어 또는 소결 여부를 판단하는 단계에서, 상기 레이저 제어부는 상기 비전센서부에서 감지한 결과에 따라 상기 상기 레이저 조향부와 상기 대상물 사이의 거리 또는 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 레이저 제어부는 상기 콜리메이션 렌즈를 구동하여 상기 마스크에 투사되는 레이저 빔 지름을 변경하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 가변부는 상기 대상물에 인쇄되는 프린팅 패턴의 크기, 형태, 결함 여부 또는 단선 여부에 따라 상기 레이저 생성부에서 발진되는 레이저 빔의 상태를 조절하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 시스템용 레이저 장치의 작동 방법.
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