KR20140072448A - 개선된 유리 커팅 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 유리 커팅 장치, 시스템 및 방법을 개시한다.
본 발명에 따른 유리 커팅 장치는 유리 상에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 헤드; 상기 레이저빔 헤드 내부에 제공되며, 상기 레이저빔을 평행하게 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및 상기 콜리메이팅 렌즈의 하부에 제공되며, 상기 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행 시준된 상기 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 해주는 액시콘 렌즈를 포함하되, 상기 유리는 상기 초점 영역 내에 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유리 커팅 장치는 유리 상에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 헤드; 상기 레이저빔 헤드 내부에 제공되며, 상기 레이저빔을 평행하게 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및 상기 콜리메이팅 렌즈의 하부에 제공되며, 상기 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행 시준된 상기 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 해주는 액시콘 렌즈를 포함하되, 상기 유리는 상기 초점 영역 내에 제공되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 개선된 유리 커팅 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 레이저빔을 이용한 커팅 장치의 레이저빔 헤드 내에서 볼록 렌즈 대신 액시콘 렌즈(axicon lens)를 사용하여 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 함으로써, 개별 또는 복수개의 유리가 한 번에 커팅될 수 있고, 유리의 커팅 효율의 증가 및 커팅 시간의 단축이 가능하며, 유리가 매끈하거나 균일한 커팅면을 갖도록 커팅되고, 유리 내에 홀 가공이 가능하며, 유리 커팅 시 불량 발생이 방지될 수 있고, 유리 커팅 장치의 구조가 단순화되고, 전체 부품 수가 감소되는 개선된 유리 커팅 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 통상의 액정디스플레이 패널(이하 "LCD"라 합니다)은 도면에 도시된 바와 같이 칼라필터를 가진 칼라기판과 전극패턴이 형성된 전극기판(TET기판)이 액정을 사이에 두고 상부 및 하부 2층으로 합착된 구조를 갖는다. 이러한 LCD의 상부 및 하부 칼라기판과 전극기판은 각각의 원판글라스를 필요한 크기 별로 각각 커팅하여 얻은 후 합착 구성하거나, 칼라기판과 전극기판의 원판 자체를 상호 합착한 다음 합착된 상태의 LCD 원판을 필요한 크기로 커팅하여 사용한다.
또한, 플라즈마 디스플레이 패널(이하 "PDP"라 합니다)의 경우, 상부 및 하부 글라스 패널을 미리 필요한 크기로 커팅하여 사용하는 것이 일반적이다. 따라서, 우선 상부 및 하부 글라스를 각각 커팅하여 상호 합착함으로 PDP 패널을 구성한다. 상술한 LCD 및 PDP는 물론 유기 발광소자(OLED) 등을 포함한 평판 디스플레이(이하 통칭하여 "FPD"라 합니다)의 상부 및 하부 글라스 원판을 커팅하는 방법 중의 하나로 다이아몬드휠을 이용해 커팅하고자 하는 영역을 따라 일정 깊이로 1차 커팅한 다음, 커팅 위치에 소정의 충격을 가함으로서 크랙을 유발시켜 커팅 완료하는 다이아몬드휠 커팅이 사용되고 있었다.
그러나, 이러한 다이아몬드휠 커팅을 사용하는 경우, 다이아몬드휠의 회전 및 커팅 시에 발생하는 미세유리조각이 사방으로 비산되어 일부는 오염 물질을 발생시키고 다른 일부는 커팅면을 중심으로 글라스 양측 커팅면에 달라붙어 불량 요인인 이물(foreign particles)을 형성하거나 크랙 또는 흠집 등을 발생시켜 연마공정 또는 세정공정과 같은 별도의 후처리 공정이 필수적으로 요구된다. 그에 따라 생산효율성이 저하됨은 물론 커팅면 품질이 크게 떨어지는 문제점이 발생하며, 또한 상기 후처리 공정 도중 수반될 수 있는 정전기 발생, 파손 등으로 인해 최종 FPD의 불량 발생 또는 품질 저하의 문제점이 발생한다.
상술한 다이아몬드휠 커팅이 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안의 하나로 레이저빔을 이용한 다수의 커팅 방법이 개발되어 왔다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래 기술에 따른 레이저빔을 이용한 커팅 장치 빛 방법을 도시한 도면이다. 이러한 종래 기술에 따른 레이저빔을 이용한 커팅 장치 및 방법(이하 "레이저 커팅 장치 및 방법"이라 합니다)은 예를 들어 김정현 등에 의해 2005년 10월 28일자에 "평판 디스플레이 글라스 판넬 레이저 커팅 방법 및 장치"라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2005-0103427호로 출원되어, 2007년 2월 27일에 등록된 대한민국 특허 제10-0690338호에 상세히 기술되어 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)는 FPD(40)의 상부기판(10)과 하부기판(20) 중 어느 하나(도 1a 참조) 또는 상부기판(10)과 하부기판(20)이 합착된 합착기판(30)(도 1b 참조)에 대하여 필요한 규격으로 정해진 커팅영역(C)을 따라 커팅한다. 이하에서는 상부기판(10), 하부기판(20), 및 합착기판(30)을 통칭하여 기판(32)으로 지칭하기로 한다. 이러한 기판(32)은 유리 또는 강화 유리(tempered glass)로 구현될 수 있다.
상술한 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)에서는, 상부 및 하부 기판(10,20) 또는 합착된 FPD(30)의 커팅영역(C)의 하부면에 레이저빔(103)을 반사하는 제 1 회광판(refelctor: 110)을 설치한 다음 커팅영역(C)의 상방에서 예를 들어 고출력 야그(YAG) 레이저빔(103)을 주사해 커팅영역(C)을 커팅시킨다.
좀 더 구체적으로, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)에서는, FPD(40)의 상부 및 하부 기판(10,20) 중 어느 하나 또는 합착된 기판(30)과 같은 기판(32)의 커팅 시 레이저빔 헤드(102)에서 출력된 레이저빔(103)을 커팅영역(C) 상으로 조사하여 기판 단면에서 기판의 흡수열에 따른 1차 열적스트레스가 발생함은 물론 제 1 회광판(110)에 의한 투과 빔의 반사로 인한 2차 열적스트레스 및 수회 반복 시 그 반복횟수에 따른 누적 열 스트레스가 발생하여 가공면이 우수하고 기판의 오염 우려가 없는 양호한 커팅면을 얻을 수 있다.
한편, 도 1c 및 도 1d는 각각 제 2 회광판을 추가로 구비한 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치를 도시한 도면이다.
도 1c 및 도 1d를 참조하면, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)는 레이저빔 헤드(102)의 하부면에 제 2 회광판(110a)을 추가로 포함한다. 이러한 제 2 회광판(110a)은 레이저빔(103)의 반사를 최대한 활용하기 위한 구성으로, 레이저빔(103)이 제 2 회광판(110a)에 형성된 관통부(112)를 통해 투과되어 제 1 회광판(110) 및 제 2 회광판(110a) 사이에서 왕복 운동하여 에너지의 누적과 열적 응력의 차이를 이용하여 기판(32)을 커팅한다. 이 경우, 제 2 회광판(110a)은 오목형으로 만들어 왕복하는 레이저빔(103)의 반사각을 좁혀 레이저빔(103)의 경로를 기판(32)에 집중시켜 에너지 흡수 효율을 높여 FPD(40)의 기판(32)을 보다 효율적으로 커팅할 수 있도록 한다.
상술한 레이저빔 헤드(102)는 레이저빔(103)이 상부 회강판(110a)의 관통부(112)로 투과되거나 또는 기판(32)의 커팅영역(C) 상으로 집중 조사되도록 하기 위해 콜리메이팅 렌즈(104)는 레이저빔(103)을 평행하게 조사되도록 해주고, 포커싱 렌즈(106)는 콜리메이팅 렌즈(104)에 의해 평행 조사되는 레이저빔(103)의 초점을 맞추기 위한 것이다.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)는 다음과 같은 문제를 갖는다.
좀 더 구체적으로 도 1e는 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치에서 조사되는 레이저빔에 의해 형성되는 초점 위치를 도시한 도면이고, 도 1f는 도 1e에 도시된 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치를 이용하여 커팅한 기판의 커팅 단면을 도시한 도면이다.
도 1e 및 도 1f를 참조하면, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)에서는, 레이저빔 헤드(102)에서 포커싱 렌즈(106)를 통해 방출되는 레이저빔(103)이 단일 초점(F)을 형성한다. 따라서, 예를 들어 단일 초점(F)의 위치(A)에서는 최소 빔 사이즈(S1)를 가지며, 그 상부 위치(B)에서는 최소 빔 사이즈(S1)보다 더 큰 빔 사이즈(S2)를 갖는다. 즉, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)에서는 레이저빔 헤드(102)로부터의 거리에 따라 빔 사이즈가 상이하다.
그에 따라, 도 1f에 도시된 바와 같이, 일정 두께를 갖는 유리와 같은 기판(32)을 커팅하기 위해, 레이저빔(103)의 초점(F)이 기판(32)의 하부 위치(A)에 위치되도록 하면, 기판(32)의 상부 위치(B)에서는 레이저빔(103)의 단위 면적당 광량(이하 "에너지 밀도"라 합니다)이 기판의 하부 위치(A)에서의 에너지 밀도보다 낮기 때문에 기판(32)의 양측 커팅면(34a,34b)의 단면을 매끈하거나 균일하게 형성하는 것이 실질적으로 어렵다는 문제가 발생한다. 그에 따라 원하는 사이즈로 커팅된 기판(32)의 에지 부분(즉, 커팅면(34a,34b))에서 불량이 발생하여 상술한 다이아몬드휠 커팅의 경우와 마찬가지로 연마공정 또는 세정공정과 같은 별도의 후처리 공정이 필수적으로 요구된다.
또한, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)에서는, 단일 초점(F)만을 형성하므로 복수의 가판(32)을 한 번에 커팅하는 것이 불가능하였다.
또한, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)에서는, 예를 들어 유리 또는 강화 유리로 구현되는 기판(32)에 홀(hole)을 가공하는 것이 실질적으로 불가능하였다.
또한, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)에서는, 레이저빔(103)의 반사를 활용하기 위해 제 1 회광판(110) 및/또는 제 2 회광판(110a)을 사용하여야 하므로 레이저 커팅 장치(100)의 구조가 복잡해지고, 전체 부품 수가 증가하므로 제조 비용이 증가한다.
또한, 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치(100)에서는, 제 2 회광판(110a)을 사용는 경우 도 1c 및 도 1d에 도시된 바와 같이 커팅영역(C)dl 증가하여 커팅 효율이 감소되어 커팅 시간이 증가된다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저빔을 이용한 커팅 장치의 레이저빔 헤드 내에서 볼록 렌즈 대신 액시콘 렌즈(axicon lens)를 사용하여 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 함으로써, 개별 또는 복수개의 유리가 한 번에 커팅될 수 있고, 유리의 커팅 효율의 증가 및 커팅 시간의 단축이 가능하며, 유리가 매끈하거나 균일한 커팅면을 갖도록 커팅되고, 유리 내에 홀 가공이 가능하며, 유리 커팅 시 불량 발생이 방지될 수 있고, 유리 커팅 장치의 구조가 단순화되고, 전체 부품 수가 감소되는 개선된 유리 커팅 장치, 시스템, 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 유리 커팅 장치는 유리 상에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 헤드; 상기 레이저빔 헤드 내부에 제공되며, 상기 레이저빔을 평행하게 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및 상기 콜리메이팅 렌즈의 하부에 제공되며, 상기 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행 시준된 상기 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 해주는 액시콘 렌즈를 포함하되, 상기 유리는 상기 초점 영역 내에 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 유리 커팅 시스템은 하나 이상의 유리가 장착되는 스테이지; 및 상기 하나 이상의 유리 상부에 제공되며, 상기 하나 이상의 유리를 커팅하기 위한 유리 커팅 장치를 포함하되, 상기 유리 커팅 장치는 상기 하나 이상의 유리 상에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 헤드; 상기 레이저빔 헤드 내부에 제공되며, 상기 레이저빔을 평행하게 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및 상기 콜리메이팅 렌즈의 하부에 제공되며, 상기 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행 시준된 상기 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 해주는 액시콘 렌즈를 포함하고, 상기 유리 커팅 시스템은 상기 스테이지에 제공되며, 상기 스테이지를 이동시키는 제 1 구동 장치 및 상기 레이저빔 헤드에 제공되며, 상기 레이저빔 헤드를 이동시키는 제 2 구동 장치 중 어느 하나 또는 양자를 추가로 포함하며, 상기 하나 이상의 유리는 상기 초점 영역 내에 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 유리 커팅 시스템은 하나 이상의 유리가 장착되는 스테이지; 및 상기 하나 이상의 유리 상부에 제공되며, 상기 하나 이상의 유리를 커팅하기 위한 복수의 유리 커팅 장치를 포함하되, 상기 복수의 유리 커팅 장치는 상기 하나 이상의 유리 상에 복수의 레이저빔을 조사하는 복수의 레이저빔 헤드; 상기 복수의 레이저빔 헤드 내부에 각각 제공되며, 상기 복수의 레이저빔을 평행하게 시준하기 위한 복수의 콜리메이팅 렌즈; 및 상기 복수의 콜리메이팅 렌즈의 하부에 각각 제공되며, 상기 복수의 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행 시준된 상기 복수의 레이저빔이 각각 복수의 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 복수의 다중 초점을 형성하도록 해주는 복수의 액시콘 렌즈를 포함하고, 상기 유리 커팅 시스템은 상기 스테이지에 제공되며, 상기 스테이지를 이동시키는 제 1 구동 장치 및 상기 복수의 레이저빔 헤드에 각각 제공되며, 상기 복수의 레이저빔 헤드를 이동시키는 복수의 제 2 구동 장치 중 어느 하나 또는 양자를 추가로 포함하며, 상기 하나 이상의 유리는 상기 복수의 초점 영역 내에 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 유리 커팅 방법은 a) 복수의 레이저빔이 각각 복수의 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 복수의 다중 초점을 형성하도록 상기 복수의 레이저빔을 조사하는 복수의 액시콘 렌즈를 구비한 복수의 레이저빔 헤드를 포함하는 복수의 커팅 장치를 제공하는 단계; b) 스테이지 상에 하나 이상의 유리를 상기 복수의 초점 영역 내에 제공되도록 위치시키는 단계; 및 c) 상기 복수의 레이저빔 헤드와 상기 스테이지를 상대 이동시켜 상기 복수의 레이저빔이 상기 하나 이상의 유리를 한 번에 커팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 5 특징에 따른 유리 커팅 방법은 a) 복수의 레이저빔이 각각 복수의 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 복수의 다중 초점을 형성하도록 상기 복수의 레이저빔을 조사하는 복수의 액시콘 렌즈를 구비한 복수의 레이저빔 헤드를 포함하는 복수의 커팅 장치를 제공하는 단계; b) 스테이지 상에 하나 이상의 유리를 상기 복수의 초점 영역 내에 제공되도록 위치시키는 단계; 및 c) 상기 복수의 레이저빔 헤드와 상기 스테이지를 상대 이동시켜 상기 복수의 레이저빔이 상기 하나 이상의 유리를 한 번에 커팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 개선된 유리 커팅 장치, 시스템, 및 방법을 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 개별 또는 복수개의 유리가 한 번에 커팅될 수 있다.
2. 유리의 커팅 효율의 증가 및 커팅 시간의 단축이 가능하다.
3. 유리가 매끈하거나 균일한 커팅면을 갖도록 커팅된다.
4. 유리 내에 홀 가공이 가능하다.
5. 유리 커팅 시 불량 발생이 방지된다.
6. 유리 커팅 장치의 구조가 단순화되고, 전체 부품 수가 감소된다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래 기술에 따른 레이저빔을 이용한 커팅 장치 빛 방법을 도시한 도면이다.
도 1c 및 도 1d는 각각 제 2 회광판을 추가로 구비한 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치를 도시한 도면이다.
도 1e는 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치에서 조사되는 레이점빔에 의해 형성되는 초점 위치를 도시한 도면이고, 도 1f는 도 1e에 도시된 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치를 이용하여 커팅한 기판의 커팅 단면을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치를 사용하여 커팅한 유리의 커팅 단면을 도시한 도면이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 커팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유리 커팅 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유리 커팅 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 1c 및 도 1d는 각각 제 2 회광판을 추가로 구비한 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치를 도시한 도면이다.
도 1e는 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치에서 조사되는 레이점빔에 의해 형성되는 초점 위치를 도시한 도면이고, 도 1f는 도 1e에 도시된 종래 기술에 따른 레이저 커팅 장치를 이용하여 커팅한 기판의 커팅 단면을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치를 사용하여 커팅한 유리의 커팅 단면을 도시한 도면이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 커팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유리 커팅 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유리 커팅 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치를 사용하여 커팅한 유리의 커팅 단면을 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치(200)는 유리(232) 상에 레이저빔(203)을 조사하는 레이저빔 헤드(202); 상기 레이저빔 헤드(202) 내부에 제공되며, 상기 레이저빔(203)을 평행하게 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈(204); 및 상기 콜리메이팅 렌즈(204)의 하부에 제공되며, 상기 콜리메이팅 렌즈(204)에 의해 평행 시준된 상기 레이저빔(203)이 초점 영역(FR)에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점(Fu,F,Fd)을 형성하도록 해주는 액시콘 렌즈(207)를 포함하되, 상기 유리(232)는 상기 초점 영역(FR) 내에 제공되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 유리(232)는 예를 들어 상술한 FPD(40)의 상부기판(10), 하부기판(20), 또는 합착기판(30)일 수 있다.
상술한 액시콘 렌즈(207)는 원뿔의 뾰족한 점을 포함하는 면을 표면 모양으로 갖는 렌즈로 원추 렌즈(conical lens)라고도 지칭된다. 이러한 액시콘 렌즈(207)를 사용하면, 레이저빔(203)이 초점 영역(FR)에 걸쳐 다중 초점(Fu,F,Fd)을 형성할 수 있다. 이 때, 다중 초점(Fu,F,Fd)의 각각의 위치(A,B,C)에서는 각각 레이저빔(203)이 최소 빔 사이즈(S1)를 가져, 모두 동일한 에너지 밀도를 갖는다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치(200)에서는, 액시콘 렌즈(207)에 의해 레이저빔(203)이 초점 영역(FR)에 걸쳐 다중 초점(Fu,F,Fd)이 형성되므로, 예를 들어 유리(232)의 하부 위치(A) 및 상부 위치(B)에 각각 초점(F) 및 초점(F1)이 형성될 수 있다(도 2b 참조). 여기서, 초점(F1)은 예를 들어 도 2a에 도시된 초점 영역(FR)의 상부 초점(Fu) 및 초점(F) 사이에 위치될 수 있다.
또한, 도 2b에 도시된 실시예에서는, 유리(232)의 하부 위치(A) 및 상부 위치(B)의 2개 위치에서 초점(F) 및 초점(F1)이 형성되는 것으로 예시적으로 도시되어 있지만, 당업자라면 유리(232)가 초점 영역(FR) 내의 임의의 위치에 제공되더라도 레이저빔(203)이 최소 빔 사이즈(S1)를 갖는다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 하부 위치(A) 및 상부 위치(B)에서는 각각 최소 빔 사이즈(S1)를 가지므로(도 2a 참조), 레이저빔(203)이 유리(232)의 하부 위치(A) 및 상부 위치(B)에서는 레이저빔(203)의 에너지 밀도가 균일하므로, 유리(232)의 양측 커팅면(234a,234b)의 단면이 매끈하거나 균일하게 형성될 수 있다. 그에 따라, 원하는 사이즈로 커팅된 유리(232)의 에지 부분(즉, 커팅면(234a,234b))에서 불량 발생이 방지된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 장치(200)에서는, 유리(232)가 초점 영역(FR) 내의 임의의 위치에 제공되더라도 유리(232) 상에 조사되는 레이저빔(203)의 에너지 밀도가 균일하므로, 유리(232) 내에 홀(hole) 가공이 가능하다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템(201)은 하나 이상의 유리(232a,...,232m)가 장착되는 스테이지(250); 및 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m) 상부에 제공되며, 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m)를 커팅하기 위한 유리 커팅 장치(200)를 포함하되, 상기 유리 커팅 장치(200)는 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m) 상에 레이저빔(203)을 조사하는 레이저빔 헤드(202); 상기 레이저빔 헤드(202) 내부에 제공되며, 상기 레이저빔(203)을 평행하게 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈(204); 및 상기 콜리메이팅 렌즈(204)의 하부에 제공되며, 상기 콜리메이팅 렌즈(204)에 의해 평행 시준된 상기 레이저빔(203)이 초점 영역(FR)에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점(Fu,F,Fd)을 형성하도록 해주는 액시콘 렌즈(207)를 포함하고, 상기 유리 커팅 시스템(201)은 상기 스테이지(250)에 제공되며, 상기 스테이지(250)를 이동시키는 제 1 구동 장치(252) 및 상기 레이저빔 헤드(202)에 제공되며, 상기 레이저빔 헤드(202)를 이동시키는 제 2 구동 장치(262) 중 어느 하나 또는 양자를 추가로 포함하며, 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m)는 상기 초점 영역(FR) 내에 제공되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 하나 이상의 유리의 참조부호 2321,...,232m은 232로 통칭될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 하나 이상의 유리(232a,...,232m)는 각각 예를 들어 상술한 FPD(40)의 상부기판(10), 하부기판(20), 또는 합착기판(30)일 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템(201)에서는 스테이지(250)에 제공되는 제 1 구동 장치(252) 및 레이저빔 헤드(202)에 제공되는 제 2 구동 장치(262) 중 어느 하나 또는 양자가 사용되어 스테이지(250)와 레이저빔 헤드(202)를 서로에 대해 상대 이동시킬 수 있다. 이 경우, 스테이지(250)와 레이저빔 헤드(202)의 상대 이동은 1) 스테이지(250)가 이동하고 레이저빔 헤드(202)가 정지하는 경우(즉, 제 1 구동 장치(252)가 작동하는 경우), 2) 스테이지(250)가 정지하고 레이저빔 헤드(202)가 이동하는 경우(즉, 제 2 구동 장치(262)가 작동하는 경우), 및 3) 스테이지(250) 및 레이저빔 헤드(202)가 모두 이동하는 경우(즉, 제 1 구동 장치(252) 및 제 2 구동 장치(262)가 함께 작동하는 경우)를 포함한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템(201)에서는 도 2a에 도시된 하나 이상의 유리(232a,...,232m)가 상부 초점(Fu) 및 하부 초점(Fd) 사이의 초점 영역(FR) 내에 위치된다. 이러한 초점 영역(FR) 내에서는 상술한 바와 같이 레이저빔(203)이 최소 빔 사이즈(S1)를 가져 모두 동일한 에너지 밀도를 갖는다. 따라서, 스테이지(250)와 레이저빔 헤드(202)가 서로 상대 이동하면서 레이저빔(203)이 하나 이상의 유리(232a,...,232m)를 한 번에 커팅할 수 있다. 그 결과, 유리(232)의 커팅 효율이 증가하고 커팅 시간의 단축된다.
도 2d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 커팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템(201)은 하나 이상의 유리(232a,...,232m)가 장착되는 스테이지(250); 및 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m) 상부에 제공되며, 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m)를 커팅하기 위한 복수의 유리 커팅 장치(200a,...,200n)를 포함하되, 상기 복수의 유리 커팅 장치(200a,...,200n)는 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m) 상에 복수의 레이저빔(203a,...,203n)을 조사하는 복수의 레이저빔 헤드(202a,...,202n); 상기 복수의 레이저빔 헤드(202a,...,202n) 내부에 각각 제공되며, 상기 복수의 레이저빔(203a,...,203n)을 평행하게 시준하기 위한 복수의 콜리메이팅 렌즈(204a,...,204n); 및 상기 복수의 콜리메이팅 렌즈(204a,...,204n)의 하부에 각각 제공되며, 상기 복수의 콜리메이팅 렌즈(204a,...,204n)에 의해 평행 시준된 상기 복수의 레이저빔(203a,...,203n)이 각각 복수의 초점 영역(FRa,...,FRn)에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 복수의 다중 초점(Fua,Fa,Fda;...;Fun,Fn,Fdn)을 형성하도록 해주는 복수의 액시콘 렌즈(207a,...,207n)를 포함하고, 상기 유리 커팅 시스템(201)은 상기 스테이지(250)에 제공되며, 상기 스테이지(250)를 이동시키는 제 1 구동 장치(252) 및 상기 복수의 레이저빔 헤드(202a,...202n)에 각각 제공되며, 상기 복수의 레이저빔 헤드(202a,...,202n)를 이동시키는 복수의 제 2 구동 장치(262a,...,262n) 중 어느 하나 또는 양자를 추가로 포함하며, 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m)는 상기 복수의 초점 영역(FRa,...,FRn) 내에 제공되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 하나 이상의 유리의 참조부호 2321,...,232m은 232로 통칭될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 또한, 하나 이상의 유리(232a,...,232m)는 각각 예를 들어 상술한 FPD(40)의 상부기판(10), 하부기판(20), 또는 합착기판(30)일 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템(201)에서는 복수의 유리 커팅 장치(200a,...,200n)가 2개인 것으로 예시적으로 도시되어 있지만, 당업자라면 복수의 유리 커팅 장치(200a,...,200n)가 3개 이상일 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템(201)에서는 스테이지(250)에 제공되는 제 1 구동 장치(252) 및 복수의 레이저빔 헤드(202a,...,202n)에 각각 제공되는 복수의 제 2 구동 장치(262a,...,262n) 중 어느 하나 또는 양자가 사용되어 스테이지(250)와 복수의 레이저빔 헤드(202a,...,202n)를 서로에 대해 상대 이동시킬 수 있다. 이 경우, 스테이지(250)와 레이저빔 헤드(202)의 상대 이동은 1) 스테이지(250)가 이동하고 복수의 레이저빔 헤드(202a,...,202n)가 정지하는 경우(즉, 제 1 구동 장치(252)가 작동하는 경우), 2) 스테이지(250)가 정지하고 복수의 레이저빔 헤드(202a,...202n)가 이동하는 경우(즉, 복수의 제 2 구동 장치(262a,...,262n)가 작동하는 경우), 및 3) 스테이지(250) 및 복수의 레이저빔 헤드(202a,...,202n)가 모두 이동하는 경우(즉, 제 1 구동 장치(252) 및 복수의 제 2 구동 장치(262a,...262n)가 함께 작동하는 경우)를 포함한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 커팅 시스템(201)에서는 도 2a에 도시된 하나 이상의 유리(232a,...,232m)가 복수의 상부 초점(Fua,...,Fun) 및 복수의 하부 초점(Fda,...,Fdn) 사이의 복수의 초점 영역(FRa,...,FRn) 내에 위치된다. 이러한 복수의 초점 영역(FRa,...,FRn) 내에서는 상술한 바와 같이 복수의 레이저빔(203a,...,203n)이 각각 최소 빔 사이즈(S1)를 가져 모두 동일한 에너지 밀도를 갖는다. 따라서, 스테이지(250)와 복수의 레이저빔 헤드(202a,...,202n)가 서로 상대 이동하면서 복수의 레이저빔(203a,...,203n)이 하나 이상의 유리(232a,...,232m)를 한 번에 커팅할 수 있다. 그 결과, 도 2d에 도시된 유리 커팅 시스템(201)은 복수의 유리 커팅 장치(200a,...,200n)의 수(예를 들어, n개)에 비례하여 유리(232)의 커팅 효율은 n배 증가하고 커팅 시간은 1/n로 단축된다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유리 커팅 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 3a를 도 2a 내지 도 2c와 함께 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유리 커팅 방법(300)은 a) 레이저빔(203)이 초점 영역(FR)에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점(Fu,F,Fd)을 형성하도록 상기 레이저빔(203)을 조사하는 액시콘 렌즈(207)를 구비한 레이저빔 헤드(202)를 포함하는 커팅 장치(200)를 제공하는 단계(310); b) 스테이지(250) 상에 하나 이상의 유리(232a,...,232m)를 상기 초점 영역(FR) 내에 제공되도록 위치시키는 단계(320); 및 c) 상기 레이저빔 헤드(202)와 상기 스테이지(250)를 상대 이동시켜 상기 레이저빔(203)이 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m)를 한 번에 커팅하는 단계(330)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유리 커팅 방법(300)에서, 상기 레이저빔 헤드(202)와 상기 스테이지(250)의 상기 상대 이동은 상기 스테이지(250)가 이동하고 상기 레이저빔 헤드(202)가 정지하는 경우, 상기 스테이지(250)가 정지하고 상기 레이저빔 헤드(202)가 이동하는 경우, 및 상기 스테이지(250) 및 상기 레이저빔 헤드(202)가 모두 이동하는 경우 중 어느 하나의 경우이다.
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유리 커팅 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 3b를 도 2a, 도 2b, 및 도 2d와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유리 커팅 방법(300)은 a) 복수의 레이저빔(203a,...203n)이 각각 복수의 초점 영역(FRa,...,FRn)에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 복수의 다중 초점(Fua,Fa,Fda;...;Fun,Fn,Fdn)을 형성하도록 상기 복수의 레이저빔(203a,...203n)을 조사하는 복수의 액시콘 렌즈(207a,...,207n)를 구비한 복수의 레이저빔 헤드(202a,...202n)를 포함하는 복수의 커팅 장치(200a,...200n)를 제공하는 단계(310); b) 스테이지(250) 상에 하나 이상의 유리(232a,...,232m)를 상기 복수의 초점 영역(FRa,...,FRn) 내에 제공되도록 위치시키는 단계(320); 및 c) 상기 복수의 레이저빔 헤드(202a,...202n)와 상기 스테이지(250)를 상대 이동시켜 상기 복수의 레이저빔(203a,...203n)이 상기 하나 이상의 유리(232a,...,232m)를 한 번에 커팅하는 단계(330)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유리 커팅 방법(300)에서, 상기 복수의 레이저빔 헤드(202a,...202n)와 상기 스테이지(250)의 상기 상대 이동은 상기 스테이지(250)가 이동하고 상기 복수의 레이저빔 헤드(202a,...202n)가 정지하는 경우, 상기 스테이지(250)가 정지하고 상기 복수의 레이저빔 헤드(202a,...202n)가 이동하는 경우, 및 상기 스테이지(250) 및 상기 복수의 레이저빔 헤드(202a,...202n)가 모두 이동하는 경우 중 어느 하나의 경우이다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
10: 상부기판 20: 하부기판 30: 합착기판 32: 기판
34a,34b,234a,234b: 커팅면 40: FPD 100: 레이저 커팅 장치
102,202,202a,202n: 레이저빔 헤드 103,203,203a,203n: 레이저빔
104,204,204a,204n: 콜리메이팅 렌즈 106: 포커싱 렌즈
110,110a: 회광판 112: 관통부 200,200a,200n: 유리 커팅 장치
201: 유리 커팅 시스템 207,207a,207n: 액시콘 렌즈
232,232a,232m: 유리 250: 스테이지
252,262,262a,262n: 구동 장치
34a,34b,234a,234b: 커팅면 40: FPD 100: 레이저 커팅 장치
102,202,202a,202n: 레이저빔 헤드 103,203,203a,203n: 레이저빔
104,204,204a,204n: 콜리메이팅 렌즈 106: 포커싱 렌즈
110,110a: 회광판 112: 관통부 200,200a,200n: 유리 커팅 장치
201: 유리 커팅 시스템 207,207a,207n: 액시콘 렌즈
232,232a,232m: 유리 250: 스테이지
252,262,262a,262n: 구동 장치
Claims (13)
- 유리 커팅 장치에 있어서,
유리 상에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 헤드;
상기 레이저빔 헤드 내부에 제공되며, 상기 레이저빔을 평행하게 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및
상기 콜리메이팅 렌즈의 하부에 제공되며, 상기 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행 시준된 상기 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 해주는 액시콘 렌즈
를 포함하되,
상기 유리는 상기 초점 영역 내에 제공되는
유리 커팅 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 유리는 FPD의 상부기판, 하부기판, 및 합착기판 중 어느 하나인 유리 커팅 장치. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 유리 커팅 장치는 상기 유리 내에 홀 가공이 가능한 유리 커팅 장치. - 유리 커팅 시스템에 있어서,
하나 이상의 유리가 장착되는 스테이지; 및
상기 하나 이상의 유리 상부에 제공되며, 상기 하나 이상의 유리를 커팅하기 위한 유리 커팅 장치
를 포함하되,
상기 유리 커팅 장치는
상기 하나 이상의 유리 상에 레이저빔을 조사하는 레이저빔 헤드;
상기 레이저빔 헤드 내부에 제공되며, 상기 레이저빔을 평행하게 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및
상기 콜리메이팅 렌즈의 하부에 제공되며, 상기 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행 시준된 상기 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 해주는 액시콘 렌즈
를 포함하고,
상기 유리 커팅 시스템은 상기 스테이지에 제공되며, 상기 스테이지를 이동시키는 제 1 구동 장치 및 상기 레이저빔 헤드에 제공되며, 상기 레이저빔 헤드를 이동시키는 제 2 구동 장치 중 어느 하나 또는 양자를 추가로 포함하며,
상기 하나 이상의 유리는 상기 초점 영역 내에 제공되는
유리 커팅 시스템. - 제 4항에 있어서,
상기 하나 이상의 유리는 각각 FPD의 상부기판, 하부기판, 및 합착기판 중 어느 하나인 유리 커팅 시스템. - 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
상기 스테이지 및 상기 레이저빔 헤드는 상기 제 1 구동 장치 및 상기 제 2 구동 장치 중 어느 하나 또는 양자에 의해 서로에 대해 상대 이동될 수 있는 유리 커팅 시스템. - 유리 커팅 시스템에 있어서,
하나 이상의 유리가 장착되는 스테이지; 및
상기 하나 이상의 유리 상부에 제공되며, 상기 하나 이상의 유리를 커팅하기 위한 복수의 유리 커팅 장치
를 포함하되,
상기 복수의 유리 커팅 장치는
상기 하나 이상의 유리 상에 복수의 레이저빔을 조사하는 복수의 레이저빔 헤드;
상기 복수의 레이저빔 헤드 내부에 각각 제공되며, 상기 복수의 레이저빔을 평행하게 시준하기 위한 복수의 콜리메이팅 렌즈; 및
상기 복수의 콜리메이팅 렌즈의 하부에 각각 제공되며, 상기 복수의 콜리메이팅 렌즈에 의해 평행 시준된 상기 복수의 레이저빔이 각각 복수의 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 복수의 다중 초점을 형성하도록 해주는 복수의 액시콘 렌즈
를 포함하고,
상기 유리 커팅 시스템은 상기 스테이지에 제공되며, 상기 스테이지를 이동시키는 제 1 구동 장치 및 상기 복수의 레이저빔 헤드에 각각 제공되며, 상기 복수의 레이저빔 헤드를 이동시키는 복수의 제 2 구동 장치 중 어느 하나 또는 양자를 추가로 포함하며,
상기 하나 이상의 유리는 상기 복수의 초점 영역 내에 제공되는
유리 커팅 시스템. - 제 7항에 있어서,
상기 하나 이상의 유리는 각각 FPD의 상부기판, 하부기판, 및 합착기판 중 어느 하나인 유리 커팅 시스템. - 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
상기 스테이지 및 상기 레이저빔 헤드는 상기 제 1 구동 장치 및 상기 복수의 제 2 구동 장치 중 어느 하나 또는 양자에 의해 서로에 대해 상대 이동될 수 있는 유리 커팅 시스템. - 유리 커팅 방법에 있어서,
a) 레이저빔이 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 다중 초점을 형성하도록 상기 레이저빔을 조사하는 액시콘 렌즈를 구비한 레이저빔 헤드를 포함하는 커팅 장치를 제공하는 단계;
b) 스테이지 상에 하나 이상의 유리를 상기 초점 영역 내에 제공되도록 위치시키는 단계; 및
c) 상기 레이저빔 헤드와 상기 스테이지를 상대 이동시켜 상기 레이저빔이 상기 하나 이상의 유리를 한 번에 커팅하는 단계
를 포함하는 유리 커팅 방법. - 제 10항에 있어서,
상기 레이저빔 헤드와 상기 스테이지의 상기 상대 이동은 상기 스테이지가 이동하고 상기 레이저빔 헤드가 정지하는 경우, 상기 스테이지가 정지하고 상기 레이저빔 헤드가 이동하는 경우, 및 상기 스테이지 및 상기 레이저빔 헤드가 모두 이동하는 경우 중 어느 하나인 유리 커팅 방법. - 유리 커팅 방법에 있어서,
a) 복수의 레이저빔이 각각 복수의 초점 영역에 걸쳐 동일한 빔 사이즈를 갖는 복수의 다중 초점을 형성하도록 상기 복수의 레이저빔을 조사하는 복수의 액시콘 렌즈를 구비한 복수의 레이저빔 헤드를 포함하는 복수의 커팅 장치를 제공하는 단계;
b) 스테이지 상에 하나 이상의 유리를 상기 복수의 초점 영역 내에 제공되도록 위치시키는 단계; 및
c) 상기 복수의 레이저빔 헤드와 상기 스테이지를 상대 이동시켜 상기 복수의 레이저빔이 상기 하나 이상의 유리를 한 번에 커팅하는 단계
를 포함하는 유리 커팅 방법. - 제 12항에 있어서,
상기 복수의 레이저빔 헤드와 상기 스테이지의 상기 상대 이동은 상기 스테이지가 이동하고 상기 복수의 레이저빔 헤드가 정지하는 경우, 상기 스테이지가 정지하고 상기 복수의 레이저빔 헤드가 이동하는 경우, 및 상기 스테이지 및 상기 복수의 레이저빔 헤드가 모두 이동하는 경우 중 어느 하나인 유리 커팅 방법.
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2012
- 2012-12-04 KR KR1020120139886A patent/KR20140072448A/ko not_active Application Discontinuation
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