激光劃片裝置的制作方法

本發明涉及一種激光劃片裝置。更具體而言，本發明涉及一種能夠在使用激光束切割脆性材料基板的時候容易地改變激光束的焦距的激光劃片裝置。

背景技術：

在某些情況下，通過使用一種切割物件的方法，使用激光束來精確地切割所要切割的該物件。這種通過使用激光束切割物件的方法還被用來切割脆性材料，如玻璃及金屬材料制成的板。

作為一個示例，通過利用激光束來切割用于例如液晶顯示裝置之類的平板顯示器的面板。在相關技術中，用于切割液晶顯示裝置的劃片裝置通過以下過程來切割基板：將由金剛石或硬質金屬制成的劃片輪以預定壓力壓靠在基板的表面，然后旋轉并移動劃片輪以在基板的表面上形成劃線，并且在基板上執行裂片過程。

相比之下，使用激光束的劃片裝置通過向基板發射激光束，并通過使用冷卻氣體或類似物冷卻基板，由此產生熱應力，而在基板中形成裂縫。作為替代方案，現已提出通過向基板依次發射不同的激光束來切割基板的方法。同時，在某些情況下，在通過使用激光束切割將構成液晶顯示裝置的兩片基板接合在一起的密封劑或者切割形成在基板上的黑色矩陣(matrix，基質)之后，使用劃片輪來切割基板。

然而，在待切割的基板不平整或者需要調節激光束的照射深度的情況下，存在著難以立即調節激光束的照射深度的問題。

作為一個示例，公布于2005年11月9日的題為“切割非金屬材料的裝置以及當切割非金屬材料時控制切割深度的方法(apparatusforcuttingnonmetallicmaterialandmethodofcontrollingcuttingdepthwhencuttingnonmetallicmaterial)”的韓國公開專利申請第10-2005-0106156號披露了一種構造，其測量到基板的距離，并通過使用用于調節發射激光束的發射裝置的高度的升降裝置來調節激光束的焦距。

然而，相關技術中的這種構造以機械方式控制用于發射激光束的發射裝置的高度，存在著響應速度低、因而難于提高基板切割速度的缺點。一個缺點是，如果基板切割速度提高，則難以將激光束發射到準確點(位置)。

技術實現要素：

本發明致力于提供一種激光劃片裝置，其能夠通過容易地改變激光束的焦距來迅即地控制高度。

本發明的一個示例性實施例提供了一種激光劃片裝置，其通過向基板發射激光束在基板上執行劃片(操作)，該激光劃片裝置包括：激光源，其產生激光束；以及激光發射單元，其接收來自激光源的激光束并將該激光束發射到基板，其中激光發射單元包括光學元件，該光學元件改變發射到基板的激光束的焦距。

在一個示例性實施例中，激光發射單元可包括：反射鏡，其反射從激光源沿預定方向傳播的激光束；可變焦反射鏡，其將由反射鏡反射的激光束反射到基板，并且通過改變反射面的曲率來改變焦距；以及聚光透鏡，其聚集由可變焦反射鏡反射的激光束。

可變焦反射鏡可具有由呈陣列(array)形式的多個微鏡形成的反射面，并且可通過改變該多個微鏡的位置或角度來改變反射面的曲率。

可變焦反射鏡可包括：壓力室，流體被供給到該壓力室中；反射面，其限定壓力室的一個表面；以及閥，其將流體供給到壓力室中，并且可根據壓力室中的流體的量或壓力來改變反射面的曲率。

在一個示例性實施例中，激光發射單元可包括：第二反射鏡，其將從激光源發出的激光束反射到基板；以及可變焦透鏡，其位于由第二反射鏡反射的激光束的光路中，并且改變焦點。

可變焦透鏡可由電活性聚合物(electroactivepolymer)制成。

根據本發明，其優點在于可以根據與待切割的物件(對象)的距離，或者根據激光束在待切割的物件中的照射深度，來迅即地控制激光束的焦距。

本發明的優點在于，因為不用機械地控制用于發射激光束的激光發射單元的高度來調節激光束的焦距，所以響應性高并且能夠快速和精確地切割物件。

因此，本發明的優點在于，通過根據與工件的距離來改變激光束的焦距，可以在例如基板的工件中形成具有均勻深度的劃片線。

上文的概要僅是示例性的，而非旨在成為任何方式的限制。除了上文描述的示例性方案、實施例和特征之外，通過參照附圖和下面的詳細描述，還將容易領會本發明其它的方案、實施例和特征。

附圖說明

圖1是示出根據本發明的第一示例性實施例的激光劃片裝置的視圖。

圖2是示出根據本發明的該第一示例性實施例的劃片裝置的可變焦反射鏡的一個示例的視圖。

圖3是示出根據本發明的該第一示例性實施例的劃片裝置的可變焦反射鏡的另一個示例性實施例的視圖。

圖4是示出根據本發明的第二示例性實施例的劃片裝置的視圖。

應理解的是，這些附圖并非必須按比例繪制，其呈現了闡示本發明基本原理的各個特征的一定程度上的簡化的表達。此處所披露的本發明的特定設計特征，例如包括特定尺寸、方向、位置和形狀，應部分地通過特別的預期應用及使用環境來確定。

在圖中，附圖標記在附圖的各幅圖片中始終表示本發明的相同或等同部件。

具體實施方式

以下將參照附圖詳細地描述本發明的示例性實施例。首先，對于表示各幅視圖中的構成元件的附圖標記，應注意的是，即使相同的構成元件在不同的圖中被示出，仍將以相同的附圖標記來表示它們。而且，在下文對本發明的描述中，如果認為對于本文中包含的公知配置或功能的詳細描述可能會使本發明的主題內容不清楚，則會省略該描述。而且，下文將描述本發明的示例性實施例，但本發明的技術主旨并不限于該實施例，而是可由本領域技術人員進行修改并以多種方式實施。

圖1是示出根據本發明的第一示例性實施例的激光劃片裝置的視圖。

根據本發明的第一示例性實施例的激光劃片裝置的特征在于包括可變焦反射鏡，該可變焦反射鏡改變焦點并反射激光束。

參照圖1，基板3被裝載到工作臺1上。在理想的情況下，基板3具有均勻平坦的表面，但該基板實際上可能具有輕微的高度差。可根據需要來改變發射的激光束的深度。本發明通過改變激光束的焦距來使激光束能夠被準確地發射到期望的部分。圖1中示出了一片基板3，但基板3可以是相結合的多個基板，其中當實際實施本發明時兩片基板被接合在一起。而且，被激光束照射的部分可以是基板表面上的一個點或基板中的一個點，或者在某些情況下可以是用于附接結合基板的密封劑。

根據本發明的該示例性實施例的激光劃片裝置包括：激光源20，其產生激光束；以及激光發射單元10，其接收來自激光源20的激光束并將該激光束發射到基板3。

可根據需要來選擇激光源20，可以使用各種激光源，例如co2激光器、yag激光器、脈沖激光器、和飛秒激光器。如有必要，在激光源20與激光發射單元10之間或者在激光發射單元10中可包括至少一個光學元件，例如擴束器和準直器。

激光發射單元10包括：反射鏡12，其沿預定方向反射從激光源20發出的激光束；可變焦反射鏡14，其反射由反射鏡12反射的激光束并且可改變其反射面的曲率；以及聚光透鏡16，其聚集由可變焦反射鏡14反射的激光束以便在預定位置形成焦點。

在本發明的該示例性實施例中，激光發射單元10可具有距離測量裝置18。距離測量裝置18可包括測量單元19。在該示例性實施例中，測量單元19可被構造為通過向基板3發射激光并隨后接收反射的激光來測量到基板3的距離。

激光發射單元10可被構造為能在基板3上方相對于基板3進行移動，使得在激光發射單元10被固定的狀態下，其上裝載基板3的工作臺1可進行移動，在其上裝載基板3的工作臺1被固定的狀態下，激光發射單元10可進行移動，或者激光發射單元10與工作臺1均可進行移動。

在該示例性實施例中，在激光發射單元10發射激光束之前，距離測量裝置18可測量到基板3的距離。亦即，距離測量裝置18可在激光發射單元10的處理方向上被設置在激光發射單元10的前方。

參照圖1，由距離測量裝置18測得的到基板3的距離為d1，將要被激光束照射的位置為p1。根據本發明的劃片裝置的控制單元(未示出)改變可變焦反射鏡14的反射面的曲率，從而使激光源20產生的激光束被發射到p1。

如圖1的右側所示，在要將激光束發射到基板3的位置p2時，到基板3的距離為d2。在此情況下，p2位于在比p1高的位置，p2處激光束的焦距需要短于p1處的焦距。劃片裝置的控制單元使得可變焦反射鏡14的反射面在p2處的曲率小于在p1處的曲率，使得由可變焦反射鏡14反射的激光束被發射到位置p2。

圖2是示出根據本發明的第一示例性實施例的劃片裝置的可變焦反射鏡的一個示例的視圖。

參照圖2，可變焦反射鏡14可包括基部板22和設置在基部板22上的多個微鏡24。該多個微鏡24設置為陣列的形式，且其角度或位置可被單獨地控制。隨著該多個微鏡24的位置被調節，可以改變被微鏡陣列反射的激光束的焦距。由韓國專利第10-1208273號披露的微鏡控制系統控制的微鏡陣列可被例舉為微鏡陣列的一個示例。

圖3是示出根據本發明的第一示例性實施例的劃片裝置的可變焦反射鏡的另一個示例性實施例的視圖。

參照圖3，可變焦反射鏡14包括：壓力室26；凸形的反射面28，其形成在壓力室26的一側；以及閥30，其將流體供給到壓力室26中。閥30可與壓力源(未示出)連接。反射面28可由柔性材料制成。將被供給到壓力室26中的流體可以是液相流體(例如水或油之類)或者氣體。基于通過閥30供給的流體的量或壓力，來控制反射面28的曲率。

將圖3a與圖3b進行對比，在圖3a中供給到壓力室26中的流體的量或壓力高于或大于圖3b中的流體的量或壓力。因此，在圖3a中反射面28的曲率大于圖3b中的曲率。

圖4是示出根據本發明的第二示例性實施例的劃片裝置的視圖。

根據本發明的第二示例性實施例的劃片裝置可包括激光發射單元10和激光源20，還可包括距離測量裝置18。激光發射單元10包括：第二反射鏡40，其將從激光源20傳播的激光束向下反射；以及可變焦透鏡42，其位于第二反射鏡40的光路中并改變焦點。

可變焦透鏡42被構造為能改變焦點。本發明的特征在于可變焦透鏡42通過改變透鏡的形狀來改變焦點。在該示例性實施例中，可變焦透鏡42可以是可變焦流體透鏡，其構造為使得其內部充滿流體，并且通過調節充滿其內部的流體的量來改變其形狀。替代性地，可變焦透鏡42可以是電活性聚合物(eap)，其形狀隨著施加到eap上的電壓而改變。在該示例性實施例中，通過在凝膠態中混合聚氯乙烯(pvc)與塑化劑來制造eap。使用eap制造的可變焦透鏡42的優點在于，可以隨著施加的電壓迅即地改變形狀，且可提高響應速度。

如上文所述，在說明書和附圖中已描述和闡示了這些示例性實施例。選擇并描述這些示例性實施例是為了說明本發明的一些特定的原理及其實際應用，從而使得本領域其他技術人員能夠做出并運用本發明的各種示例性實施例以及各種替代方案和改型。如前文的描述所顯現的，本發明的特定方面并不受這里所闡示的具體細節的限制，因此可以預見本領域技術人員能夠想到其它的改型和應用或其等同物。然而，在考慮說明書和附圖之后，本領域技術人員將容易領會本發明的許多改變、修改和變型及其它用途和應用。不背離本發明的主旨和范圍的所有這些改變、修改和改型以及其它用途和應用均視為被本發明所涵蓋，本發明僅由隨附的權利要求書所限定。