KR100832801B1

KR100832801B1 - 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치

Info

Publication number: KR100832801B1
Application number: KR1020070042720A
Authority: KR
Inventors: 민성욱; 김창현
Original assignee: (주)하드램
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2008-05-27

Abstract

본 발명은 레이저커팅장치에 관한것으로, 광을 발생하는 광원과, 상기 광원에서 발생한 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 갈바노미터스캐너와, 상기 갈바노미터스캐너에서 반사되는 광경로를 조절하는 다수의 반사면을 가지는 폴리곤스캐너 및 상기 폴리곤스캐너를 구동하는 스핀들모터와, 상기 폴리곤스캐너의 경면 기울기에 의한 광경로의 오차보정을 위한 보정광학계와, 상기 보정광학계를 통과한 광을 기판으로 안내하는 광학유닛과, 상기 폴리곤스캐너의 반사면에서 반사된 광의 유효 광경로 중 초기 광경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부 및 광경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부로 이루어진 광로인식부와, 상기 광로인식부에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원을 제어하는 제어부와, 상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부로 제공하는 외부정보부로 구성된 것을 특징으로 하여, 광 경로의 미세한 조절을 통하여 요구되는 규격에 맞추어 섬세하고 신속한 절단작업을 수행할 수 있도록 하여 제품의 생산성과 작업성을 향상시키는 발명이다

레이저, 폴리곤스캐너, 갈바노미터스캐너, 보정광학계

Description

폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치{Laser cutting device using polygon mirror}

도 1의 (a) 및 (b)는 종래기술에 의한 기판의 절단상태를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치를 나타내는

사시도,

도 3은 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 사용되는

폴리곤스캐너와 갈바노미터스캐너의 결합구조에 대한 상세도,

도 4는 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 사용되는

폴리곤스캐너와 스핀들모터에 대한 구성도,

도 5는 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 사용되는

보정광학계의 일 예를 나타내는 평면도,

도 6은 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 사용되는

보정광학계의 다른 예를 나타내는 평면도,

도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 기판의 절단상태를 나타내는 사시도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 기판 100 : 광원

101 : 콜리메이팅렌즈 102 : 촛점렌즈

103 : 폴리곤스캐너 104 : 스핀들모터

105 : 이미징렌즈 106 : 반사미러

108, 109 : 제1 및 제2수광부 110 : 제어부

120 : 외부정보원 130 : 스테이지

140 : 지지프레임 150 : 베이스 프레임

160 : 조정유닛 170 : 솔레노이드

200 : 갈바노미터스캐너 201 ; 반사부

202 : 구동부 203 : 전반사미러

300 : 보정광학계 301, 302, 303 : 보정렌즈

304, 305 : 프리넬렌즈

본 발명은 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 관한 것으로, 레이저 및 레이저의 경로를 조절하는 스캐너(scanner) 및 보정광학계를 이용하여 레이저에 의해 기판이나 글라스를 절단할 수 있도록 구성하여, 광 경로의 미세한 조절을 통하여 기판 또는 글라스를 요구되는 패턴 및 규격에 맞추어 정밀하고 신속한 절단작업 을 수행할 수 있도록 하여 제품의 생산성과 작업성을 향상시키는 발명이다

현재 정보화시대의 도래에 따라 텔레비젼 등 AV 기기, OA용의 모니터로 사용되는 각종 표시장치 등에 있어 고선명화와 동시에 대형화가 요구되고 이를 위해 PDP, S/M(Shadow Mask), PCB, C/F(Color Filter), LCD, 반도체 등의 수요가 꾸준히 증대되고 있다.

이에 대한 일 예로, LCD의 경우 종래의 다른 표시 장치와 비교하여 슬림화 및 경량화를 실현하여 좁은 공간에도 용이하게 설치할 수 있고 풀칼라표시를 실현하는 등의 장점이 있어 최근 산업의 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다.

이러한 LCD는 액정표시패널, 구동회로 및 백라이트 등으로 구성되는데, 액정표시패널의 제조과정에 있어 공지된 프로세스에 의해 전기배선이 형성된 유리기판을 소정의 사이즈로 절단하는 공정이 필요하다. 또한, X-Y 매트릭스상으로 제공된 전기배선을 갖는 액정표시패널에 있어서는 정전기에 의한 불량을 피하기 위해 단락된 전기배선을 절연하기 위해 기판을 절단하는 공정이 필요하게 된다.

또한 음극선관(CRT) 디스플레이, LCD, 플라즈마 디스플레이, 일렉트로 루미네슨스 디스플레이(이하, EL 디스플레이라 한다), 또는 발광 다이오드(LED) 디스플레이등의 표시장치에 대해서도 대화면을 제공하기 위한 개발 및 실용화가 진행되고 있는데, 액정표시패널의 화면 사이즈가 커지면, 액정표시패널의 제조공정에서 신호선의 단선, 화소결함 등에 의한 불량율이 급격히 증가 되고 액정표시패널의 가격을 상승시키는 문제도 있다.

따라서, 이러한 문제들을 해결하도록, 액정표시패널을 구성하는 한 쌍의 기판중 적어도 하나의 기판에 대해, 복수의 소형 기판들을 측면에서 접속하여 하나의 대형 기판으로 구성하는 과정이 개발되어 왔는데, 구체적으로 복수의 소형 기판을 제작하여 그것들을 서로 측면에서 접속하여 하나의 대형 액티브 매트릭스기판을 제조한 후, 칼라 필터가 제공된 하나의 대형 기판(즉, 대향기판)을 액티브 매트릭스기판에 부착하여 제조하는 것이다.

이러한 대화면 액정표시패널의 작업공정 역시 기판 사이의 이음을 감추기위해 액티브 매트릭스기판들 사이의 접속면을 고정밀도로 절단하여 기판 사이의 접속영역을 최소화시켜야 한다. 따라서 상기에서 언급한 PDP, S/M(Shadow Mask), PCB, C/F(Color Filter), LCD, 반도체 등의 제조에 있어서, 유리기판의 정확한 접속면의 절단 여부가 고정밀도의 관점에서 중요하게 인식되어 왔으며 이를 위한 수 많은 방법과 장치가 종래에 개시되어 왔는바, 이에 종래 기술에 의한 기판의 절단 방법을 첨부한 도면에 의해 알아본다.

도 1의 (a) 및 (b)는 종래기술에 의한 기판의 절단상태를 나타내는 사시도이 다. 상기 도면을 참조하면, 종래 액정표시소자용 유리기판의 절단은 도 1의 (a)에서 도시하는 바와 같이, 액정표시소자의 상하판(1a, 1b)을 합착 후 다이아몬드커터등의 물리적 접촉에 의한 절단도구로 절단선 A1을 따라 상판(1b)을 절단 후 연속하여 절단선 A2를 따라 하판(1a)을 절단한다.

그 결과 도 1의 (b)에서 나타내는 것과 같은 형태로 상기 두 기판(1a, 1b)이 절단되는데 도면에서 절단면을 확대하여 보면 도시한 바와 같이 절단면이 고르지 않아 절단면에 대하여 연마(grinding)공정을 추가로 수행하게 된다. 그러나 이러한 공정을 수행함에 있어, 절단시에 발생하는 유리조각이 기판의 표면에 붙게 되면 기판에 불량을 야기할 뿐 아니라 이를 제거하기 위한 별도의 공정이 필요하게 되고, 절단불량에 의해 기판이 파손되는 경우가 있어 수율의 저하를 초래하기도 하며, 연마공정 중에 정전기가 발생하기도 하는 등 여러 가지 문제점을 내포하고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저 및 레이저의 경로를 조절하는 스캐너 및 보정광학계를 이용하여 레이저를 통해 기판이나 글라스를 절단할 수 있도록 구성하여, 요구되는 패턴 또는 규격에 맞추어 정밀하고 신속하게 절단작업을 수행할 수 있도록 하여 제품의 생산성과 작업성을 향상시키는 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 광을 발생하는 광원과, 상기 광원에서 발생한 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 갈바노미터스캐너와 상기 갈바노미터스캐너에서 반사되는 광경로를 조절하는 다수의 반사면을 가지는 폴리곤스캐너 및 상기 폴리곤스캐너를 구동하는 스핀들모터와, 상기 폴리곤스캐너의 경면 기울기에 의한 광경로의 오차보정을 위한 보정광학계와, 상기 보정광학계를 통과한 광을 기판으로 안내하는 광학유닛과, 상기 폴리곤스캐너의 반사면에서 반사된 광의 유효 광경로 중 초기 광경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부 및 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부로 이루어진 광로인식부와, 상기 광로인식부에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원을 제어하는 제어부와, 상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부로 제공하는 외부정보부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 사용되는 폴리곤스캐너와 갈바노미터스캐너의 결합구조에 대한 상세도이며, 도 4는 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 사용되는 폴리곤스캐너와 스핀들모터에 대한 구성도이다. 도 5는 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 사용되는 보정광학계의 일 예를 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치에 사용되는 보정광학계의 다른 예를 나타내는 평면도이며, 도 7의 (a) 및(b)는 본 발명에 의한 기판의 절단상태를 나타내는 사시도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명은 광을 발생하는 광원(100)과, 상기 광원에서 발생한 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 갈바노미터스캐너(200)와 상기 갈바노미터스캐너(200)에서 반사되는 광경로를 조절하는 다수의 반사면을 가지는 폴리곤스캐너(103) 및 상기 폴리곤스캐너(103)를 구동하는 스핀들모터(104)와, 상기 폴리곤스캐너(103)의 경면 기울기에 의한 광경로의 오차보정을 위한 보정광학계(300)와, 상기 보정광학계(300)를 통과한 광을 기판(10)으로 안내하는 광학유닛(105, 106)과, 상기 폴리곤스캐너(103)의 반사면에서 반사된 광의 유효 광경로 중 초기 광경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광부(108)와 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부(109)로 이루어진 광로인식부(108, 109)와, 상기 광로인식부(108, 109)에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원(100)을 제어하는 제어부(110)와, 상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부(110)로 제공하는 외부정보부(120)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 광원(100)은 점광의 레이저 광을 출사하는 레이저 다이오드를 사용하여 실시함이 타당한데, 광원(100)에 채용되는 레이저 다이오드는 반도체 소자이므로, 온도가 내려가면 광 출력이 증가하는 반면, 온도가 올라가면 광 출력이 떨어지게 되어 온도변화에 따른 레이저 출력의 변동과 구동전류를 지속적으로 감시하여 고효율의 레이저 출력이 유지되도록 제어하는 광원 드라이버(111)를 제어부(100)에 장착하여 실시할 수 있다.

상기 광원 드라이버(111)는 반전 앰프(Amp)와, 버퍼(Buffer)를 구비하고 상기 제어부(110)에 의해 제어 및 작동되어 레이저 광의 강도를 일정하게 유지시키는 회로로 공지되어 있다.

상기 광원(100)에서 출사된 광을 광축에 대해 평행광 또는 수렴광으로 만들어주는 콜리메이팅렌즈(101)가 광원(100)에서 출사된 광 경로 상에 설치되고, 콜리메이팅렌즈(101)를 통과한 레이저 광을 수평방향의 선형으로 결상시키는 촛점렌즈(102)는 광의 경로 상에 설치함이 타당한데, 상기 콜리메이팅렌즈(101)와 촛점렌즈(102)는 광원(100)과 갈바노미터스캐너(200) 사이의 레이저 경로 상에 차례로 배치된다.

도 2 및 도 3에서 도시하는 바와 같이, 상기 갈바노미터스캐너(200)는 광원에서 발생한 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사함으로써 광 경로를 조절하여 상기 광을 폴리곤스캐너(103)로 유도하는데, 상기 광을 반사하도록 회전가능하게 장착된 미러부(201)와, 상기 미러부(201)를 지지하며 상기 미러부(201)를 회동시키는 구동부(202)로 구성된 통상적인 갈바노미터스캐너를 장착하여 상기 제어부(110)에 의해 그 구동이 제어되도록 실시함이 타당하다. 또한 상기 갈바노미터스캐너(200)의 일 예로 미러부(201)의 설치위치를 조절할 수 있도록 상기 광원(100)에서 발생된 광의 수직경로를 변경시키는 전반사미러(203)를 구비하여 실시할 수 있다.

상기 촛점렌즈(102)를 통과한 광은 전반사미러(203)를 거치며 그 경로가 수직으로 굴절되며 상기 전반사미러(203)의 설치각도에 따라 굴절정도를 조정할 수 있으며, 전반사미러(203)에서 굴절된 광은 원하는 패턴형성을 위해 계산된 위치에 용이하게 투사될 수 있도록 상기 제어부(120)에 의해 회동이 제어되는 미러부(201)로 투과된 후 회동하는 미러부(201)에 의해 반사되어 적절한 굴절률로 폴리곤스캐너(103)로 입사한다.

상기 갈바노미터스캐너(200)로부터 입사된 광을 재차 반사시키는 폴리곤스캐너(103)는 그 둘레면이 다각면으로 형성되어 고속으로 회전되게 되며, 그 회전에 따른 반사면의 각도 변화에 따라 상기 광원(100)에서 출사되는 레이저 광을 반사하는 각도가 상이하게 되어 있다. 따라서, 회전하는 폴리곤스캐너(103)의 반사면에서 상이한 방향으로 반사되는 레이저 광이 연속됨으로써, 주주사방향(A)으로 스캔된다.

이러한 폴리곤스캐너(103)는 6개의 반사면이 등간격으로 배치되어 있으며, 스핀들모터(104)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 스핀들모터(104)는 지지프 레임(140)에 결합되어 제어부(110)에 의해 정속으로 회전하도록 제어된다.

이때 스핀들모터(104)의 중심축과 폴리곤스캐너(103)의 회전축이 일치하지 않는 경우 폴리곤스캐너(103)의 회전시 경면 기울기가 발생하게 되고 이는 폴리곤스캐너(103)에 의해 반사되는 광 경로에 영향을 미치어 작업 정밀도를 훼손하는 원인이 되므로 이를 방지하기 위해 폴리곤스캐너(103)의 출력단에 광 경로의 오차보정을 위한 보정광학계(300)를 장착하여 실시함이 타당하다.

상기 보정광학계(300)는 일반적인 워블프리(Wobble-Free)광학계를 사용할 수 있으며, 도 5에서 도시하는 바와 같이 본 발명에서는 상기 보정광학계(300)에 대한 일 예로 전, 후면이 각각 소정곡률의 네거티브곡면을 가지는 3개의 보정렌즈(301, 302, 303)로 구성하여 실시할 수 있다.

이때 상기 보정렌즈 중, 전방렌즈(301)와 중앙렌즈(302)의 전, 후면 좌우 곡률반경(r1, r2), (r3, r4)은 상, 하 곡률반경과 동일한 치수로 하고, 후방렌즈(303)의 경우 전면 좌우 곡률 반경(r5)과 상하 곡률 반경은 같고 후면의 좌우 곡률반경(r6)과 상하 곡률반경은 서로 다르게 형성하여 전방렌즈(301)의 전, 후면, 중앙렌즈(302)의 전, 후면, 후방렌지(303)의 전면까지는 구면이고, 후방렌즈(303)의 후면은 원환표면(Toric Surfac)으로 형성하여 실시할 수 있다.

상기의 네가티브 곡면으로 이루어진 3매의 보정렌즈(301, 302, 303)는 광속의 주사속도를 일정하게 하고, 광속의 주사방향과 수직으로 미세이동 하는 오차를 보정하는 역학을 하며, 특히 보정광학계(300)의 후방렌즈(303) 후면의 좌우 곡률(r6)은 상하 곡률 반경과 서로 다르게 형성되어, 상기 후방렌즈(303)의 좌우곡률(r6)은 주사방향으로의 광속주사 속도를 일정하게 하는데 기여하고 상하곡률은 폴리곤스캐너(103)의 경면 기울기에 의해 발생하는 광속의 이동을 방지하는데 기여하여 광 경로의 오차를 방지하고 광의 정확한 결상을 요구하는 자유도를 향상시켜준다.

또한, 상기 보정렌즈(301, 302, 303)의 제1면에서 6면은 네가티브 곡면으로 형성되므로, 주사방향의 초점거리 f1과, 주사방향과 수직인 방향으로의 초점거리 f2의 비를 3.0＜f1＜f2＜4.0의 범위에 오도록 설계하고, 상기 전방렌즈(301)의 후면 곡률반경(r2)을 중앙렌즈(302)의 전면 곡률 반경(r3)보다 크게 형성하여 광속을 효과적으로 집속할 수 있도록 형성하여 실시할 수 있다.

상기 보정광학계(300)의 또 다른 예로써 도 6에서 도시하는 바와 같이, 평탄면과 요철면을 가지는 한쌍의 프리넬렌즈(304, 305)를 상기 평탄면이 상기 폴리곤스캐너(103)를 향하도록 배치하여 실시할 수 있다.

상기 구성에 의한 보정광학계(300)는 평탄면과 요철면으로 구성된 1개 이상 의 프레넬 렌즈(304) (305)를 그 평탄면이 폴리곤스캐너(103)측으로 향하도록 나란히 설치하여, 광원(100)에서 발생한 광이 콜리메이팅렌즈(101) 및 촛점렌즈(102)를 통과하여 평행광을 형성한 후 폴리곤스캐너(103)에 의해 반사되면, 전방에 평탄면이 위치한 프레넬렌즈(304, 305)가 광의 투과율을 향상시키고 주사속도를 일정하게 하여 선형적인 초점 궤적을 형성시키며 특히 프레넬렌즈(304, 305)를 광학유닛(105, 106)과 근접하여 설치하는 경우 폴리곤스캐너(103)의 경면기울기에 의해 발생하는 흔들림을 보정하게 된다.

상기 광학유닛(105, 106)은 이미징렌즈(105)와, 반사미러(106)로 구성되는데, 상기 이미징렌즈(105)는 상기 주주사방향(A)으로 주사되는 스캔되는 광을 상기 기판(10)에 초점이 맞추어지도록 결상시킨다. 상기 반사미러(106)는 상기 이미징렌즈(105)에서 결상되는 광을 소정 경로로 반사시킴으로써, 상기 기판(10)으로 결상되도록 실시한다.

상기 광로인식부(108, 109)는 제1수광부(108)와, 제2수광부(109)를 구비한다. 상기 제1수광부(108)는 상기 폴리곤스캐너(103)에서 반사되는 광의 유효 광경로 중에서 초기 광경로를 갖는 광을 수광하여 초기 동기신호를 인식하기 위한 것으로서, 포토 다이오드를 사용하여 실시할 수 있다. 제1수광부(108)에서 수광된 신호는 상기 제어부(110)로 전달되고, 상기 제2수광부(109)는 상기 폴리곤스캐너(103)에서 반사되는 광의 유효 광경로 중 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하여 마지막 동기신호를 인식하기 위한 것으로서 역시 포토 다이오드를 사용하여 실시할 수 있다. 이 제2수광부(109)에서의 수광신호는 제어부(110)로 전달된다.

상기 제어부(110)는 상기 광원 드라이버(111)와, 상기 모터 구동드라이버(113)와, 스테이지(130)를 구동시키는 스테이지 구동드라이버(115) 및 조정유닛 구동드라이버(117)를 구비하며, 상기 제어부(110)는 외부 정보원(120)에서 제공되는 절단정보를 근거로 상기 광원(100)의 온/오프 제어는 물론 그 온/오프 시간을 제어하되 상기 제1 및 제2수광부(108, 109)에서 전달되는 동기신호를 기초로 하여 상기 광원 드라이버(111)를 제어한다.

또한, 제어부(110)는 상기 광원(100)의 구동제어시 상기 스핀들모터(103) 및 상기 구동부(202)는 정속도의 회전을 유지하도록 모터 구동드라이버(113)와 스테이지 구동드라이버(115)는 제어부(110)에 의해 제어되는 것으로서, 특히 스테이지 구동드라이버(115)는 스테이지(130)를 주주사방향(A)과 그 주주사방향(A)에 직교하는 부주사방향(B)으로 선택적으로 구동시킨다.

상기 스테이지(130)는 기판(10)이 지지되는 작업대로서, 상기 제1 및 제2수광부(108, 109)에서 수광된 동시신호를 근거로 하여, 상기 스테이지(130)에 놓인 기판(10)이 스캔위치에 놓이도록 스테이지(130)는 구동드라이버(115)에 의해 주주사 방향(A) 및 부주사방향(B)으로 구동제어된다.

상기 외부 정보원(120)은 절단패턴를 프로그래밍할 수 있는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 따라서 상기 컴퓨터는 미리 설정 또는 저장된 데이터를 절단패턴으로 프로그래밍하여 상기 제어부(110)로 공급한다. 상기 스테이지(130)에 놓이는 기판(10)은 반도체 웨이퍼, LCD, PDP 패널, PCB 등일 수 있으며, 본 실시예의 경우, 액정 디스플레이패널(LCD) 즉, 유리기판(이하 유리기판(10)이라 함)을 나타낸다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 폴리곤스캐너(103)의 회전축을 미세 조정하여 상기 폴리곤스캐너(103)의 반사면 각도를 조정하는 조정유닛(160)을 구비하여 실시할 수 있다. 상기 조정유닛(160)은 상기 지지프레임(140)이 놓이는 베이스 프레임(150)과, 상기 지지프레임(140)과 베이스 프레임(150) 사이에 설치되는 솔레노이드(170)로 구성하여 실시함이 타당하며, 상기 베이스 프레임(150)은 지지프레임(140)과 소정 거리 이격하여 지지하도록 결합한다.

상기 솔레노이드(170)는 상기 제어부(110)에 의해 제어되는 솔레노이드 구동드라이버(115)에 의해 구동제어되어 상기 지지프레임(140)의 지지각도를 변경하도록 한다. 이러한 솔레노이드(170)는 구동시 지지프레임(140)의 어느 한쪽이 베이스 프레임(150)에 대해 더 멀어지도록 함으로써, 폴리곤스캐너(103)의 자세를 조정할 수 있도록 폴리곤스캐너(103)의 회전중심에서 가능한 멀리 벗어난 지점에 위치되는 것이 타당하다.

상기와 같이 폴리곤스캐너(103)의 자세를 조정유닛(160)에 의해 조정하게 되면, 폴리곤스캐너(103)의 반사면의 상하 각도를 조정하여 스캐닝되는 광의 방향을 부주사방향으로 더욱 정밀하게 미세 조정할 수 있게 된다.

상기 구성에 의하면, 광원(100)에서는 일정한 파워로 레이저 광을 출사하고, 광원(100)에서 출사되는 레이저 광의 파워는 상기 드라이버(111)에 의해 제어된다. 또한 출사된 광의 파워는 상기 제1 및 제2수광부(108, 109)에 의해서 모니터링됨으로서, 제어부(100)는 모니터링된 출사광의 파워를 근거로 상기 드라이버(111)를 제거하게 된다.

출사된 광은 상기 콜리메이팅렌즈(101)와 촛점렌즈(102)를 통과하여 폴리곤스캐너(103)의 반사면으로 결상되는데, 상기 촛점렌즈(102)는 통상적인 실린드리컬렌즈(cylindrical lens) 또는 텔레센트릭렌즈(telecentric lens)를 사용하여 실시함이 타당하다. 이때, 폴리곤스캐너(103)는 고속으로 정속 회전하면서, 입사되는 광을 주주사 방향(A)으로 반사하여 스캔광을 형성하고 상기 보정광학계(300)는 스캔광의 오차를 보정하게 된다.

상기 스캔광은 이미징렌즈(105)를 통과하여 소정의 경로를 경유하는데, 상기 제1수광부(108)에서는 유효 광경로를 갖는 광경로 중에서 초기 광을 수광함으로써, 동기신호를 상기 제어부(110)로 전달한다. 그리고 제2수광부(109)에서는 유효 광경로의 마지막 광을 수광함으로써, 동기신호를 상기 제어부(110)로 전달한다. 상기 제어부(110)에서는 상기 각 수광부(108,109)에서 전달된 동기신호를 근거로 하여, 상기 스테이지(130), 광원(100) 및 조정유닛(160)을 구동제어함으로써, 기판(10)을 원하는 위치에서 절단하게 된다.

전술한 바와 같이 갈바노스캐너(140)와 폴리곤스캐너(103) 및 보정 광학계(300)를 이용하여 레이저에 의해 유리기판(10)의 절단작업을 수행 시, 도 7에서 도시하는 바와 같이 섬세하게 합착된 상하판(10a, 10b)이 절단면 A1 및 A2에 따른 레이저의 조사에 의해 매끄럽게 절단되고 절단면 지점에 형성되는 TAB, TCP 또는 FPC등이 접착 결합 시 끊어짐을 방지할 수 있도록 형성되어 정밀한 절단작업을 수행하게 되므로 제품의 품질을 향상시키며 가공 단계를 단축시켜 비용도 절감되는 이점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 레이저 및 레이저의 경로를 조절하는 스캐너(scanner) 및 보정광학계를 이용하여 기판이나 글라스를 절단할 수 있도록 구성하여, 요구되는 패턴 또는 규격에 맞추어 정밀하게 절단작업을 수행할 수 있도록 하여 제품의 생산성과 작업성을 향상시키는 탁월한 효력을 발휘하는 발명이다.

Claims

광을 발생하는 광원과, 상기 광원에서 발생한 광을 소정의 굴절각을 이루도록 반사하는 갈바노미터스캐너와 상기 갈바노미터스캐너에서 반사되는 광경로를 조절하는 다수의 반사면을 가지는 폴리곤스캐너 및 상기 폴리곤스캐너를 구동하는 스핀들모터와, 상기 폴리곤스캐너의 경면 기울기에 의한 광경로의 오차보정을 위한 보정광학계와, 상기 보정광학계를 통과한 광을 기판으로 안내하는 광학유닛과, 상기 폴리곤스캐너의 반사면에서 반사된 광의 유효 광경로 중 초기 광경로를 갖는 광을 수광하는 제1수광 및 마지막 광경로를 갖는 광을 수광하는 제2수광부로 이루어진 광로인식부와, 상기 광로인식부에서 수신한 동기신호에 의해 상기 광원을 제어하는 제어부와, 상기 기판에 수행할 작업정보를 상기 제어부로 제공하는 외부정보부로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치.
제 1항에 있어서,

상기 갈바노미터스캐너는 회전가능하게 장착되어 상기 광원에서 발생된 광을 반사하는 미러부와,

상기 미러부를 지지하며 상기 미러부를 회동시키는 구동부와,

상기 광원에서 발생된 광의 수직경로를 변경시키는 전반사미러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치.
제 1항에 있어서,

상기 보정광학계는 전, 후면이 각각 소정곡률의 네거티브곡면을 가지는 3개의 보정렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치.
제 1항에 있어서,

상기 보정광학계는 평탄면과 요철면을 가지는 한쌍의 프리넬렌즈를 구비하되 상기 프리넬렌즈의 평탄면이 상기 폴리곤스캐너를 향하여 평행하게 장착되는 것을 특징으로 하는 폴리곤미러를 적용한 레이저커팅장치.