KR20050100733A

KR20050100733A - Device for cutting of nonmetal

Info

Publication number: KR20050100733A
Application number: KR1020040025806A
Authority: KR
Inventors: 류도현; 이창복; 방규용
Original assignee: 주식회사 탑 엔지니어링
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-20
Also published as: WO2005099979A1; TW200602147A; TWI275440B

Abstract

본 발명은 유리 재질을 포함하는 비금속 재료를 안정적으로 절단할 수 있는 절단장치에 관한 것으로서, 특히 TFT-LCD, PDP, OLED와 같은 디스플레이 모듈의 제작에 있어서의 글라스 절단시 기판 손상을 최소화함과 더불어 고속·정밀 절단이 가능하여 제품 생산성 및 수율을 높일 수 있도록 한 새로운 비금속재 절단장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a cutting device capable of stably cutting a non-metal material including a glass material, in particular to minimize the damage to the substrate during the glass cutting in the manufacture of display modules such as TFT-LCD, PDP, OLED It is to provide a new non-metal cutting device that enables high speed and precision cutting to increase product productivity and yield.

이를 위해, 본 발명은 자외선영역의 단파장 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생장치와; 상기 레이저빔 발생장치에서 발생된 단파장 레이저빔의 빔경로를 조사(照射)하고자 하는 부위로 안내하는 광학계와; 상기 광학계를 통해 안내된 단파장 레이저빔을 집광하여 절단하고자 하는 비금속재 기판 상의 원하는 지점에 조사하는 조사구(照射具;torch)와; 상기 기판과 레이저빔이 상대 운동하도록 하여 상기 기판의 절단작업이 이루어지도록 하는 상대이동수단;을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치가 제공된다.To this end, the present invention comprises a laser beam generating device for generating a short wavelength laser beam in the ultraviolet region; An optical system for guiding the beam path of the short wavelength laser beam generated by the laser beam generator to a portion to be irradiated; A torch for irradiating a desired point on the nonmetallic substrate to be focused by cutting the short wavelength laser beam guided through the optical system; And a relative movement means for cutting the substrate so that the substrate and the laser beam move relative to each other. A non-metallic material cutting device is provided.

Description

비금속재 절단장치{Device for Cutting of nonmetal}Device for Cutting of Nonmetal

본 발명은 평판표시장치 제조용 기판 절단 장치에 관한 것으로, 특히 TFT-LCD, PDP, OLED 등의 평판표시장치 제조용 글라스 기판의 절단시 기판 손상없이 안정적으로 고속·정밀 절단이 가능하도록 하여 제품 생산성 및 수율 향상을 도모할 수 있도록 한 새로운 글라스 기판 절단장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate cutting device for manufacturing a flat panel display device. In particular, when cutting a glass substrate for manufacturing a flat panel display device such as TFT-LCD, PDP, OLED, etc., it is possible to stably high-speed and precise cutting without damaging the substrate, thereby improving product productivity and yield. The present invention relates to a new glass substrate cutting device that can be improved.

일반적으로, TFT-LCD, PDP, OLED와 같은 평판표시장치들을 제조하는 과정에서 셀(Cell)공정의 합착공정 후에 원판의 글라스를 각 모듈의 크기에 맞게 절단할 필요가 있다.In general, in the process of manufacturing flat panel display devices such as TFT-LCD, PDP, and OLED, it is necessary to cut the glass of the disc to fit the size of each module after the cell process bonding process.

이러한 절단을 위한 기존의 방법에는 이러한 글라스의 절단방법에는 다이아본드 휠과 같은 기계적 수단을 이용하는 절단방법이 있는데, 이 경우는 장비 설치면적이 넓고 공정이 복잡해서 생산성이 저하되는 단점이 있다.Existing methods for such cutting include a cutting method using a mechanical means such as a diamond bond in the cutting method of the glass. In this case, the equipment installation area is large and the process is complicated, resulting in a decrease in productivity.

그리고, 기존의 다른 절단 방법으로는 스크라이브 라인이 시작되는 지점에 1차 마이크로 크랙을 형성하고 CO2레이저를 이용하여 가열빔을 글라스에 조사하여 가열한 후, 냉각장치(Quencher)를 이용하여 가열된 글라스 부분을 급속 냉각하여 순간적인 열변형에 의한 2차 크랙을 유발하여 절단하는 레이저 절단방법이 주로 사용된다.In another conventional cutting method, primary microcracks are formed at the point where the scribing line starts, the glass is heated using a quencher after irradiating the glass with a heating beam using a CO 2 laser. A laser cutting method is mainly used in which a part is rapidly cooled and cut by causing secondary cracks due to instantaneous thermal deformation.

상기한 두가지 절단 방법중, 레이저 절단방법을 위한 종래의 장치 구성을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.Of the two cutting methods described above, a conventional apparatus configuration for a laser cutting method is as follows.

종래의 레이저 절단장치는, 절단하고자 하는 글라스 기판을 지지하는 지지대(혹은 테이블)과, 상기 기판에 절단방향과 일치하는 보조크랙을 형성하는 보조크랙커와, 절단 예정선을 따라 가열빔을 조사하여 상기 기판을 가열하는 가열광학기구와, 상기 가열광학기구에 의하여 가열된 부분에 켄칭(quenching)을 하여 크랙을 발생시키는 냉각장치로 구성된다. Conventional laser cutting device, a support (or table) for supporting a glass substrate to be cut, an auxiliary cracker for forming an auxiliary crack in accordance with the cutting direction on the substrate, and irradiating a heating beam along the cutting schedule line A heating optical device for heating the substrate, and a cooling device for quenching the portion heated by the heating optical device to generate cracks.

이러한 기존의 레이저 절단장치에 의해 글라스 절단은, 휠에 의한 보조크랙 형성 과정, 상기 보조크랙을 따른 가열과정, 냉각장치가 동방향으로 이동하면서 He와 같은 냉매를 분사하여 급속 냉각을 통한 절단 크랙 형성과정, 스크라이브용 레이저빔을 재(再)조사(照射) 및 재냉각 과정을 거쳐 이루어진다.Glass cutting by such a conventional laser cutting device, the formation of the cutting crack by rapid cooling by spraying a coolant, such as He while the auxiliary crack forming process by the wheel, the heating process along the auxiliary crack, the cooling device moves in the same direction Process, the scribe laser beam is subjected to re-irradiation and re-cooling process.

그리고, 이러한 기존의 레이저 절단장치의 보다 자세한 구성 및 동작에 대해서는 한국공개특허공보 2002-88258호를 참고하면 되므로 여기서는 구체적인 설명은 생략한다.And, for more detailed configuration and operation of such a conventional laser cutting device, refer to Korea Patent Publication No. 2002-88258, so a detailed description thereof will be omitted.

그러나, 상기한 기존의 레이저 절단 장치는 1차적으로 마이크로 크랙을 발생시키는 크랙 발생수단과, 레이저빔 발생장치, 냉각장치와 같은 불안정한 구성품이 많이 구비되어야 하므로 절단장치의 시스템 구성이 복잡해지는 단점이 있었다.However, the conventional laser cutting device described above has a disadvantage in that the system configuration of the cutting device is complicated because a crack generating means for generating micro cracks and unstable components such as a laser beam generator and a cooling device should be provided primarily. .

이와 더불어 기존의 레이저 절단 방식은 1차 크랙에서 진전되는 글라스 커팅라인이 완전하게 직진으로 형성되지 않아 생산성에 있어서 제품 수율을 저하시키게 되는 문제점이 있다.In addition, the conventional laser cutting method has a problem that the glass cutting line that is advanced in the primary crack is not formed in a straight line to reduce the product yield in productivity.

특히, 기존의 레이저 절단 방식은 가열 및 급냉각 단계에서 글라스 커팅 속도가 제한되어 저속으로 커팅작업이 진행되어야 함에 따라, 생산성이 너무 낮아 사실상 평판표시장치 생산 현장에 적용하기에는 부적합한 문제점이 있었다.In particular, the conventional laser cutting method has a problem that the glass cutting speed is limited in the heating and quenching step to be cut at a low speed, so productivity is too low to be practically applied to a flat panel production site.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, TFT-LCD, PDP, OLED와 같은 디스플레이 모듈의 제작에 있어서의 글라스 절단시 기판 손상을 최소화함과 더불어 고속·정밀 절단이 가능하여 제품 생산성 및 수율을 높일 수 있도록 한 새로운 기판 절단장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, minimize the damage to the substrate during the glass cutting in the production of display modules such as TFT-LCD, PDP, OLED, high-speed, precise cutting products It is an object of the present invention to provide a new substrate cutting device that can increase productivity and yield.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자외선영역의 단파장 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생장치와; 상기 레이저빔 발생장치에서 발생된 단파장 레이저빔의 빔경로를 조사(照射)하고자 하는 부위로 안내하는 광학계와; 상기 광학계를 통해 안내된 단파장 레이저빔을 집광하여 절단하고자 하는 비금속재 기판 상의 원하는 지점에 조사하는 조사구와; 상기 기판과 레이저빔이 상대 운동하도록 하여 상기 기판의 절단작업이 이루어지도록 하는 상대이동수단;을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 평판표시장치용 기판 절단장치가 제공된다.The present invention to achieve the above object, the laser beam generating device for generating a short wavelength laser beam in the ultraviolet region; An optical system for guiding the beam path of the short wavelength laser beam generated by the laser beam generator to a portion to be irradiated; An irradiating tool for concentrating a short wavelength laser beam guided through the optical system and irradiating a desired point on a non-metal substrate to be cut; Relative movement means for causing the substrate and the laser beam to move relative to the cutting operation of the substrate is provided, the substrate cutting apparatus for a flat panel display device is provided.

이 때, 상기 레이저빔 발생장치는, Nd-YAG 매질의 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기에 여기용 광원을 제공하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔의 파장을 단파장으로 변환시키는 파장변환기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In this case, the laser beam generator includes a laser oscillator of a Nd-YAG medium, a laser diode that provides an excitation light source to the laser oscillator, and a wavelength converter for converting the wavelength of the laser beam generated by the laser oscillator into a short wavelength. Characterized in that configured to include.

그리고, 상기 파장변환기는 크리스탈임을 특징으로 한다.And, the wavelength converter is characterized in that the crystal.

또한, 상기 조사구를 통해 조사되는 레이저빔의 파장대는 200nm 내지 400 nm(nanometer) 임을 특징으로 한다.In addition, the wavelength range of the laser beam irradiated through the irradiation port is characterized in that 200nm to 400nm (nanometer).

그리고, 상기 레이저빔의 주파수는 수 KHz 내지 수십 KHz 이내의 범위대에 속함을 특징으로 한다.And, the frequency of the laser beam is characterized in that it belongs to the range within a few KHz to several tens of KHz.

특히, 상기 레이저빔의 주파수는 10KHz 이상임이 바람직하며, 10KHz 내지 30KHz 이내의 범위대임이 보다 바람직하다. 물론, 상기 레이저빔의 주파수는 그 상황에 따라 상기 30KHz 이상일 수도 있다.In particular, the frequency of the laser beam is preferably 10KHz or more, more preferably in the range of 10KHz to 30KHz. Of course, the frequency of the laser beam may be greater than or equal to 30 KHz depending on the situation.

이하, 본 발명에 따른 평판표시장치 제조용 기판 절단장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a substrate cutting apparatus for manufacturing a flat panel display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 평판표시장치 제조용 기판 절단장치의 일실시예에 따른 구성을 나타낸 것으로서, 베이스(1) 중앙부에 글라스 기판(도시는 생략함)을 지지하는 테이블(2)이 구비되고, 상기 테이블(2) 양측에는 전후방향 안내컬럼(4)이 구비되며, 상기 전후방향 안내칼럼(4)상에는 리니어모터 및 이동자(5;Mover)가 각각 구비된다.1 is a view illustrating a structure according to an embodiment of a substrate cutting apparatus for manufacturing a flat panel display device according to an embodiment of the present invention, and a table 2 supporting a glass substrate (not shown) is provided at the center of the base 1. Front and rear direction guide columns 4 are provided on both sides of the table 2, and linear motors and movers 5 are provided on the front and rear direction guide columns 4, respectively.

그리고, 상기 각 이동자(5)에는 조사구(6)의 좌우방향으로의 이동을 안내하게 되는 좌우방향 안내컬럼(3)이 장착되며, 상기 좌우방향 안내컬럼(3)상에는 전후방향 안내컬럼(4)에 설치된 리니어모터 및 이동자(5)와는 별도의 리니어모터 및 이동자가 각각 구비된다.Then, each of the movers 5 is mounted with a left and right guide column 3 for guiding the movement in the left and right direction of the irradiation port 6, the front and rear direction guide column (4) on the left and right guide column (3) In addition to the linear motor and the mover (5) installed in the) is provided with a linear motor and the mover, respectively.

또한, 상기 좌우방향 안내컬럼(3) 상의 이동자에는 조사구(6)를 장착하기 위한 조사구 마운트 블록(7)이 장착되고, 상기 조사구 마운트 블록(7)에는 자외선영역의 단파장 레이저빔을 집광하여 글라스 기판의 소정 위치로 조사하게 되는 조사구(6)(照射具;torch)가 장착된다.In addition, a mover mounting block 7 for mounting the irradiation port 6 is mounted on the mover on the left and right guiding column 3, and the irradiation hole mounting block 7 collects a short wavelength laser beam in an ultraviolet region. The irradiation tool 6 (torch) which irradiates to a predetermined position of a glass substrate is mounted.

한편, 본 실시예의 기판 절단장치는, 상기 조사구(6)측으로 레이저빔을 안내해주는 광학계(11)와, 자외선영역의 단파장 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생장치(10)가 구비된다.On the other hand, the substrate cutting device of this embodiment is provided with an optical system 11 for guiding a laser beam to the irradiation port 6 side, and a laser beam generator 10 for generating a short wavelength laser beam in the ultraviolet region.

한편, 상기 조사구(6)는 절단 속도 향상을 위해 적어도 둘 이상 구비됨이 바람직하며, 이 경우 상기 조사구(6) 측으로 레이저빔을 안내해주는 광학계(11)의 광경로 상에는 빔경로를 나누어줌으로써 각각의 조사구(6)를 통해 레이저빔이 조사될 수 있도록 하는 분광기(分光器)가 구비된다.On the other hand, at least two irradiation holes 6 are preferably provided to improve cutting speed. In this case, by dividing the beam paths on the optical path of the optical system 11 for guiding the laser beam to the irradiation hole 6 side. A spectrometer is provided which allows the laser beam to be irradiated through each irradiation port 6.

또한, 상기한 구성에 의하면 테이블(2) 상에 올려진 기판은 가만히 있는 상태에서 조사구(6)의 상대운동 및 자외선영역의 단파장 레이저빔에 의해 기판의 절단이 이루어지는 것으로 되어 있으나, 상기 기판과 레이저빔이 상대 운동하도록 하여 상기 기판의 절단작업이 이루어지도록 하는 상대이동수단의 구성은 전술한 예에 한정되지 않는다. According to the above-described configuration, the substrate placed on the table 2 is cut while the substrate is cut by the relative movement of the irradiation aperture 6 and the short wavelength laser beam in the ultraviolet region. The configuration of the relative movement means for causing the laser beam to move relative to the cutting operation of the substrate is not limited to the above-described example.

즉, 전술한 구성과는 달리, 조사구(6)는 가만히 있는 상태에서 기판이 올려진 테이블(2)이 전후 및 좌우 방향으로 움직이면서 글라스 기판의 절단작업이 수행될 수도 있음은 물론이다.That is, unlike the above-described configuration, it is a matter of course that the cutting tool 6 may be cut while the table 2 on which the substrate is placed moves in the front and rear and left and right directions while the irradiation tool 6 is still.

한편, 상기에서 레이저빔 발생장치(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, Nd-YAG 매질의 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기에 여기용 광원을 제공하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔의 파장을 단파장으로 변환시키는 파장변환기를 포함하여 구성된다.On the other hand, the laser beam generator 10, as shown in Figure 2, the laser oscillator of the Nd-YAG medium, a laser diode for providing an excitation light source to the laser oscillator, and the laser oscillator And a wavelength converter for converting the wavelength of the laser beam into short wavelengths.

그리고, 상기 Nd-YAG 매질을 통해 나온 장파장의 레이저빔은 파장변환 기능을 수행하는 크리스탈을 통해 200nm 내지 400 nm(nanometer) 의 자외선 영역의 단파장으로 변환된다.In addition, the long-wavelength laser beam from the Nd-YAG medium is converted into a short wavelength in the ultraviolet region of 200 nm to 400 nm (nanometer) through a crystal that performs a wavelength conversion function.

한편, 상기 레이저빔의 주파수는 10KHz 이상을 이루되, 10KHz 내지 30KHz 범위내에 들도록 함이 바람직하다.On the other hand, the frequency of the laser beam is more than 10KHz, preferably within the range of 10KHz to 30KHz.

참고로, YAG는 레이저빔 발생을 위한 발진기를 만들때 Yttrium(이트륨), Aluminum(알루미늄), Garnet(가넷)을 사용하는 방법이고, 여기에 네오디뮴(Nd: neodymium, 원자번호 60, 원자량144.2)을 첨가한 것이 Nd-YAG이다.For reference, YAG is a method using Yttrium, Aluminum, and Garnet when creating an oscillator for generating a laser beam. Here, Neodymium (Nd: neodymium, atomic number 60, atomic weight 144.2) is used. Addition is Nd-YAG.

상기와 같이 구성된 본 발명의 기판 절단장치를 이용한 평판표시장치의 글라스 기판 절단 과정은 다음과 같다.The glass substrate cutting process of the flat panel display device using the substrate cutting device of the present invention configured as described above is as follows.

TFT-LCD, PDP, OLED와 같은 디스플레이장치들을 제조하는 공정에 있엇, 기판을 합착한 후에 기판을 절단하는 기판 절단 공정이 수행된다.In the process of manufacturing display devices such as TFT-LCD, PDP, OLED, a substrate cutting process of cutting the substrate after bonding the substrates is performed.

상기의 기판은 글라스의 원판 기판상에 다수의 디스플레이 단위 셀로 형성되어 있으며, 이러한 다수의 셀을 각각으로 절단할 필요가 있다.The substrate is formed of a plurality of display unit cells on the original substrate of the glass, it is necessary to cut each of these cells.

이를 위해, 먼저 외부에서 글라스 기판이 반송로봇등에 의해 기판이 반입되어 탑재 가능한 테이블(2) 상에 놓인다.To this end, first, the glass substrate is externally placed on the table 2 into which the substrate is loaded and mounted by a transport robot or the like.

이 때, 테이블(2)에 놓이는 기판은 테이블(2) 내에 설치된 지지대(미도시) 혹은 테이블(2)에 형성된 다수의 진공홀에 의해 테이블(2) 상에 수평상태로 고정되어 안정된 상태로 지지된다.At this time, the substrate placed on the table 2 is fixed in a horizontal state on the table 2 by a support (not shown) installed in the table 2 or a plurality of vacuum holes formed in the table 2 to be supported in a stable state. do.

이어, 상기와 같이 테이블(2) 상에 고정된 기판이 소망하는 형태로 절단될 수 있도록 조사될 레이저빔과 기판과의 상대위치를 교정한다.Then, the relative position of the laser beam to be irradiated with the substrate is corrected so that the substrate fixed on the table 2 as described above can be cut into a desired shape.

이러한 교정은 기판 상에 형성된 위치 교정용 마크를 화상인식장치(예;비젼카메라)가 인식하여 그 위치를 확인하고, 기판을 탑재하고 있는 테이블(2)에 대해 레이저빔이 조사되는 조사구(6)를 상대적으로 이동시켜 상대위치를 교정한다.This calibration is performed by an image recognition device (e.g., a vision camera) that recognizes a mark for position correction formed on a substrate, confirms its position, and irradiates a laser beam to the table 2 on which the substrate is mounted. Move) to adjust the relative position.

그리고, 레이저빔의 위치 확인은 더미용 글라스에 테스트 레이저빔을 조사하여 이로 인해 형성된 글라스 상의 레이저빔 흔(痕)을 비젼카메라등의 화상인식장치를 이용하여 그 위치를 파악하거나, 또는 레이저빔이 조사되는 조사구(6)를 그 하부에 설치된 화상인식장치를 이용하여 조사구(6)의 위치를 인식함으로써 파악할 수 있다.The position of the laser beam is determined by irradiating a test laser beam to the dummy glass, and detecting the position of the laser beam trace on the glass formed by using an image recognition device such as a vision camera, or the laser beam The irradiated opening 6 to be irradiated can be grasped | ascertained by recognizing the position of the irradiating opening 6 using the image recognition apparatus provided in the lower part.

한편, 상기와 같이 기판과 레이저빔의 상대위치를 교정한 후에는 기판과 레이저빔을 상대 운동시켜 기판을 원하는 형상으로 절단한다. On the other hand, after correcting the relative position of the substrate and the laser beam as described above, the substrate is cut into a desired shape by relative movement of the substrate and the laser beam.

즉, Nd-YAG를 매질로 하는 레이저 발진기에서 생성된 레이저빔은 설치된 광학계(11)를 통해 레이저빔의 집광부인 조사구(6)로 제공되어져 기판상의 소정 위치로 조사되는데, 이 때 본 실시예에서는 상기 기판을 탑재한 테이블(2)은 이동하지 않고 고정되어 있고, 조사구(6)가 이동하게 되며, 이는 결국 레이저빔의 이동에 의해 기판이 절단되는 결과로 나타난다.That is, the laser beam generated by the laser oscillator using Nd-YAG as a medium is provided to the irradiation port 6, which is a light collecting part of the laser beam, through the installed optical system 11, and irradiated to a predetermined position on the substrate. The table 2 on which the substrate is mounted is fixed without moving, and the irradiation port 6 is moved, which results in the substrate being cut by the movement of the laser beam.

여기서, 레이저 발진기에서 생성된 레이저빔은 레이저 다이오드를 광원으로 하며, 생성된 레이저빔은 다수의 거울등으로 이루어진 광학계(11)를 거치면서 그 경로를 바꾸어 가며 레이저빔 집광부인 조사구(6)로 제공되는데, 상기 조사구(6)와 상기 조사구(6) 쪽으로 레이저빔을 보내는 광학계(11)상의 밀러들은 동시에 평행 이동됨에 따라 조사구(6)의 위치 변화에 무관하게 기판상에 자외선 영역의 단파장 레이저빔이 조사됨으로써 바라는 형상으로 기판이 절단될 수 있는 것이다.Here, the laser beam generated by the laser oscillator is a laser diode as a light source, and the generated laser beam passes through the optical system 11 made of a plurality of mirrors and changes its path to the irradiation hole 6 which is the laser beam condenser. Millers on the optics 11 which send the laser beam towards the irradiating opening 6 and the irradiating opening 6 are simultaneously moved in parallel so that irradiation of the ultraviolet region on the substrate is independent of the change of the position of the irradiating opening 6. The substrate can be cut into a desired shape by irradiating a short wavelength laser beam.

이 때, 광원인 다이오드에서 발생되는 광의 파장이 Nd-YAG 매질로 제공되어 이득매질에서 여기(勵起)시켜 1000nm대의 레이저를 발진시킨다. 이렇게 발진된 레이저를 파장변환용 크리스탈에 통과시켜 200nm 내지 400nm대의 단파장으로 발진시켜 사용한다.At this time, the wavelength of light generated from the diode, which is a light source, is provided to the Nd-YAG medium to excite in the gain medium to oscillate the laser in the 1000 nm band. The laser thus oscillated is passed through a wavelength conversion crystal and oscillated at a short wavelength of 200 nm to 400 nm.

이렇게 레이저를 단파장으로 변환하여 사용하는 이유는, 자외선 영역대의 단파장을 사용함으로써 절단하려는 글라스 기판등의 비금속 재질에 레이저빔이 조사될 때 장파장에서 유발되는 열변형에 의한 제품 파손을 최소화 할 수 있기 때문이다.The reason why the laser is converted to a short wavelength is to use the short wavelength in the ultraviolet region because the damage of the product due to the heat deformation caused by the long wavelength can be minimized when the laser beam is irradiated to the non-metallic material such as the glass substrate to be cut. to be.

이와 더불어, 상기 레이저빔의 에너지를 높이기 위하여 광학적으로는 광공진기를 이용한 Q-스위칭이 이루어지며, Q-스위칭을 통해 수 ns(nanosecond) 내지 수십 ns 이하의 초단 펄스를 발생시킨다.In addition, Q-switching is optically performed using an optical resonator to increase the energy of the laser beam, and ultrashort pulses of several ns (nanoseconds) to several tens of ns or less are generated through Q-switching.

또한, 절단속도를 높이기 위하여 수십KHz 이상의 주파수를 생성시켜 레이저빔을 조사하는데, 이렇게 하면 조사구(6)의 이동속도가 빠르거나 테이블(2)의 이동속도가 빨라도 깨끗한 절단이 이루어지기 때문이다.In addition, the laser beam is irradiated by generating a frequency of several tens of KHz or more in order to increase the cutting speed, because clean cutting is performed even if the moving speed of the irradiation hole 6 is fast or the moving speed of the table 2 is fast.

한편, 실제 글라스 기판 절단시, 전후방향으로 기판상의 단위 셀에 대한 절단이 이루어질 때에는 리니어모터의 작용에 의해 좌우방향 안내컬럼(3)이 전후방향 안내컬럼(4)의 안내를 받아 전후방향으로 이동하는 동안 상기 조사구(6)를 통해 레이저빔이 조사되어 전후방향으로의 기판 절단이 이루어지게 된다.On the other hand, when the actual glass substrate is cut, when the unit cell on the substrate is cut in the front-rear direction, the left-right guide column 3 is moved by the linear guide column 4 by the front-rear guide column 4 by the action of the linear motor. While the laser beam is irradiated through the irradiation hole 6, the substrate is cut in the front-rear direction.

그리고, 좌우방향으로의 기판 절단이 이루어질 때에는 좌우방향 안내컬럼(3)상에 구비된 리니어모터의 작용에 의해 조사구 마운트 블록(7) 및 이에 장착된 조사구(6)가 좌우방향 안내컬럼(3)의 안내를 받아 좌우방향으로 이동하는 동안 상기 조사구(6)를 통해 레이저빔이 조사되어 전후방향으로의 기판 절단이 이루어지게 된다.When the substrate is cut in the left and right directions, the irradiation hole mount block 7 and the irradiation hole 6 mounted thereon are moved by the action of the linear motor provided on the left and right direction guide columns 3. The laser beam is irradiated through the irradiation hole 6 while moving in the left and right direction under the guidance of 3), thereby cutting the substrate in the front-rear direction.

이와 같이, 자외선 영역의 단파장 레이저빔이 전후방향 이동 및 좌우방향 이동을 교대로 반복함에 따라 글라스 기판상의 각 셀들은 완전히 개별적으로 분리(singulation)된다.As described above, as the short-wavelength laser beam in the ultraviolet region alternates between forward and backward movements and left and right movements, each cell on the glass substrate is completely individually singulated.

이하에서는 레이저빔의 에너지를 높이기 위해 광학적으로 행하는 Q-스위칭 및 이에 적용되는 광공진기 등에 대해 참고적으로 살펴본다. Hereinafter, the Q-switching optically performed to increase the energy of the laser beam and the optical resonator applied thereto will be described.

정상적인 발진상태에서 레이저 매질의 이득은 출력 축출분을 포함하는 손실을 겨우 넘기는 정도의 작은 값이 된다. 이 때, 반전분포량을 문턱값 이상으로 크게 하여 더욱 강력한 레이저빔을 얻을 수 있다.Under normal oscillation, the gain of the laser medium is small enough to just exceed the loss that includes the output extraction. At this time, the inverted distribution amount is increased to a threshold value or more to obtain a more powerful laser beam.

이를 살펴보면, 반전분포량을 발진 문턱값 이상으로 크게 하기 위해 광공진기(resonator)의 손실을 크게 한다. 즉, Q값은 작아진다.Looking at this, the loss of the resonator is increased in order to increase the inversion distribution amount above the oscillation threshold. That is, the Q value becomes small.

이와 같이 인위적으로 Q값을 작게 했다가 반전분포량이 어느 정도 큰 값을 가질 때 Q값을 다시 크게 하면 이득계수가 발진 문턱값보다 훨씬 커져 강력한 레이저빔이 발진 있다. 이러한 기술을 Q-스위치라 한다.In this way, when the Q value is artificially reduced and the inversion distribution has a certain value, when the Q value is increased again, the gain coefficient is much larger than the oscillation threshold, thereby causing a powerful laser beam. This technique is called a Q-switch.

한편, 상기의 광공진기에 대해 설명하면, 유도 방출에 의한 빔의 증폭만으로는 효율적인 레이저빔을 만들 수 없으므로 빔을 공진(resonate)시킬 수 있는 평행한 거울을 사용한다.On the other hand, when the optical resonator is described, a parallel mirror capable of resonating a beam is used because an amplification of the beam by induced emission alone does not produce an efficient laser beam.

그리고, 반전분포가 계속되는 상태에 유도 방출이 일어나고 반사거울에 의해 빔이 레이저 매질 구간으로 되돌려지면 빔이 증폭되어지는데 빔이 두장의 거울 사이를 왕복하는 시간이 광파의 진동주기의 정수배로 되면 정재파(standing wave)가 생겨 유도 방출이 급격히 증가하는 바, 이러한 구조를 갖는 것을 광공진기(resonator)라고 하며 비로소 레이저빔이 나오게 된다.Induction emission occurs while the inversion distribution continues, and the beam is amplified when the beam is returned to the laser medium section by the reflection mirror. Since a standing wave is generated and the induced emission is rapidly increased, the structure having such a structure is called a resonator and a laser beam comes out.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 기판 절단공정시 고속 절단이 가능하여 제품 생산성을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention as described above, it is possible to obtain a high-speed cutting in the substrate cutting process to increase the product productivity.

또한, 기판을 절단하는 과정에서 고속이면서도 고정밀 절단이 가능하여 기판의 불량 발생을 현저히 감소시킬 수 있는 효과도 얻을 수 있다.In addition, it is possible to obtain a high speed and high precision cutting in the process of cutting the substrate, thereby significantly reducing the occurrence of defects of the substrate.

특히, 기판이 대형화되더라도 기판 절단 과정에서 안정성을 확보할 수 있고, 작업소요 시간도 단축시킬 수 있게 되는 등 전술한 효과를 얻을 수 있다.In particular, even if the substrate is enlarged, it is possible to secure the stability in the substrate cutting process, it is possible to obtain the above-described effects, such as to reduce the time required for work.

도 1은 본 발명의 평판표시장치 제조용 기판 절단장치의 일실시예에 따른 구성을 보여주는 도면1 is a view showing a configuration according to an embodiment of a substrate cutting device for manufacturing a flat panel display device of the present invention

도 2는 도 1의 자외선영역의 단파장 레이저빔 발생장치 구성도FIG. 2 is a configuration diagram of a short wavelength laser beam generator in the ultraviolet region of FIG. 1.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 베이스 2 : 테이블1: Base 2: Table

3 : 좌우방향 안내컬럼 4 : 전후방향 안내컬럼3: left and right direction guide column 4: front and rear direction guide column

5 : 이동자 6 : 조사구5: mover 6: probe

7 : 조사구 마운트 블록 10 : 레이저빔 발생장치7: irradiation hole mounting block 10: laser beam generator

11: 광학계11: optical system

Claims

자외선영역의 단파장 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생장치와; A laser beam generator for generating a short wavelength laser beam in the ultraviolet region;

상기 단파장 레이저빔을 집광하여 절단하고자 하는 비금속재 기판 상의 원하는 지점에 조사하는 조사구(照射具)와;An irradiation tool for concentrating the short wavelength laser beam and irradiating a desired point on a non-metal substrate to be cut;

상기 기판과 레이저빔이 상대 운동하도록 하여 상기 기판의 절단작업이 이루어지도록 하는 상대이동수단;을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.And relative moving means for cutting the substrate so that the substrate and the laser beam move relative to each other.

제 1 항에 있어서, The method of claim 1,

상기 레이저빔 발생장치는,The laser beam generator,

Nd-YAG 매질의 레이저 발진기와;A laser oscillator in Nd-YAG medium;

상기 레이저 발진기에 여기용 광원을 제공하는 레이저 다이오드와;A laser diode for providing an excitation light source to the laser oscillator;

상기 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔의 파장을 단파장으로 변환시키는 파장변환기;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.And a wavelength converter for converting the wavelength of the laser beam generated by the laser oscillator into a shorter wavelength.

제 2 항에 있어서, The method of claim 2,

상기 파장변환기는 크리스탈임을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.The wavelength converter is a non-metal cutting device, characterized in that the crystal.

제 1 항에 있어서, The method of claim 1,

상기 조사구를 통해 조사되는 레이저빔의 파장대는 200 내지 400 nm 임을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.Non-metallic cutting device, characterized in that the wavelength range of the laser beam irradiated through the irradiation hole is 200 to 400 nm.

제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, The method according to claim 1 or 4,

상기 레이저빔의 최소 주파수는 10KHz 임을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.Non-metal cutting device, characterized in that the minimum frequency of the laser beam is 10KHz.

제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, The method according to claim 1 or 4,

상기 레이저빔의 주파수는 수KHz 내지 수십KHz 임을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.Non-metal cutting apparatus, characterized in that the frequency of the laser beam is a few KHz to several tens of KHz.

제 1 항에 있어서, The method of claim 1,

상기 레이저빔이 고에너지를 갖도록 상기 레이저빔을 광학적으로 Q-스위칭시켜 초단 펄스화하는 광공진기가 더 구비됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.And an optical resonator for optically Q-switching the laser beam so as to have a high energy so that the laser beam has a high energy.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 레이저빔 발생장치에서 발생된 단파장 레이저빔의 빔경로를 조사(照射)하고자 하는 부위로 안내하는 광학계가 더 구비됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.And an optical system for guiding the beam path of the short wavelength laser beam generated by the laser beam generator to a portion to be irradiated.

글라스 기판을 지지하는 테이블과;A table supporting the glass substrate;

상기 테이블 양측에 구비되는 전후방향 안내컬럼과;A front and rear direction guide column provided at both sides of the table;

상기 전후방향 안내컬럼의 안내를 받아 전후방향으로 이동가능한 좌우방향 안내컬럼과;A left and right guide column movable in the front and rear directions by receiving the guide column;

상기 좌우방향 안내컬럼을 따라 좌우방향으로 이동가능하도록 설치되며 집광된 레이저빔을 글라스 기판의 소정 위치로 조사하게 되는 적어도 둘 이상의 조사구와;At least two irradiation holes installed to be movable in the horizontal direction along the horizontal guide column and irradiating the focused laser beam to a predetermined position on the glass substrate;

상기 조사구 측으로 레이저빔을 안내해주는 광학계와;An optical system for guiding a laser beam to the irradiation port side;

상기 광학계를 통해 조사구 측으로 안내되는 자외선영역의 단파장 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생장치를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.And a laser beam generator for generating a short wavelength laser beam in an ultraviolet region guided to the irradiation port side through the optical system.

제 9 항에 있어서,The method of claim 9,

상기 전후방향 안내컬럼 및 좌우방향 안내컬럼 상에는 리니어모터 및 이동자가 구비됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.Non-metal cutting device characterized in that the linear motor and the mover is provided on the front and rear direction guide column and the left and right direction guide column.

제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,The method according to claim 9 or 10,

상기 좌우방향 안내컬럼 상의 이동자에는 조사구를 장착하기 위한 조사구 마운트 블록이 장착됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.Non-metal material cutting device characterized in that the irradiator mounting block for mounting the irradiator is mounted on the mover on the left and right guide column.

제 9 항에 있어서,The method of claim 9,

상기 조사구 측으로 레이저빔을 안내해주는 광학계의 광경로 상에는 빔경로를 나누어줌으로써 각각의 조사구를 통해 레이저빔이 조사될 수 있도록 하는 분광기(分光器)가 구비됨을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.And a spectrometer for dividing the beam path on the optical path of the optical system for guiding the laser beam to the irradiation port so that the laser beam can be irradiated through each irradiation hole.

제 9 항에 있어서, The method of claim 9,

상기 레이저빔 발생장치는,The laser beam generator,

Nd-YAG 매질의 레이저 발진기와;A laser oscillator in Nd-YAG medium;

제 13 항에 있어서, The method of claim 13,

제 9 항에 있어서, The method of claim 9,

제 9 항 또는 제 15 항에 있어서, The method according to claim 9 or 15,

상기 레이저빔의 주파수는 수KHz 내지 수십KHz 이내의 범위대임을 특징으로 하는 비금속재 절단장치.Non-metal cutting device, characterized in that the frequency of the laser beam ranges from a few KHz to several tens of KHz.

제 9 항에 있어서,The method of claim 9,