激光切割装置的制作方法

本发明涉及激光切割装置，更详细地，涉及能够提升工艺效率的激光切割装置。

背景技术：

诸如智能手机、数码相机、笔记本电脑、导航和智能电视等向用户提供图像的电子装置包括用于显示图像的显示装置。显示装置包括用于生成图像以显示图像的显示面板、以及布置在显示面板上方以保护显示面板的窗。

显示面板和窗可包括玻璃衬底。例如，显示面板可包括玻璃衬底和布置在玻璃衬底上的多个像素。另外，窗可包括强化玻璃衬底以保护显示面板免受刮擦。

这种玻璃衬底应切割成与显示装置的大小匹配。通常，为提高产量，玻璃衬底通过将由玻璃形成的大面积衬底切割为多个单位衬底来制造。

划线轮可用于切割衬底。随着划线轮与衬底接触并旋转而在母衬底上形成裂缝，然后形成有裂缝的部分被施压而被切断，从而能够制造出单位衬底。但是，利用轮的衬底切割方法因为其通过物理力来切割衬底，所以存在着切割面不均匀或不光滑的问题。

为解决这种问题，采用了利用激光(而不是轮)切割衬底的方法。在利用激光的情况下，在激光照射到衬底之后，随着衬底的由激光加热的部分冷却而形成裂缝。衬底可通过向形成有裂缝的部分施加预定的外力而被切割。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供能够提升工艺效率的激光切割装置。

根据本发明的实施方式的激光切割装置包括：激光模块，产生激光并朝着第一方向上射出激光；镜，朝着与第一方向交叉的第二方向反射上述激光；聚光透镜，使上述镜反射的激光在透过的同时使被聚光；旋转盘，在使从上述聚光透镜接收到的激光透过的同时改变激光的焦点；以及支承部，供接收透过上述旋转盘的激光的衬底布置于其上，并且上述激光的焦点位于衬底的内部。

激光具有300nm至1064nm的波长范围。

旋转盘包括：多个板，在使从上述聚光透镜接收到的上述激光透过的同时改变上述激光的焦点；以及多个开放部，布置在上述多个板之间并且由上述多个板之间的空的空间形成，并且透过上述开放部的上述激光具有第一焦点，并且透过上述多个板的上述激光在上述多个板中被折射而具有第二焦点。

上述第一焦点位于上述衬底内部的与上述衬底的上表面相邻的预定区域中，并且上述第二焦点位于上述衬底内部的与上述衬底的下表面相邻的预定区域中。

上述旋转盘以上述旋转盘的中心为轴旋转，并且在上述聚光透镜中被聚光的上述激光反复地透过上述多个板和上述多个开放部。

上述旋转盘在顺时针方向和逆时针方向中的任一个方向上旋转。

上述支承部移动上述衬底以使得上述激光从上述衬底的一侧提供至上述衬底的另一侧。

上述衬底的对应于上述第一焦点的部分处连续地形成有多个第一点，并且上述衬底的对应于上述第二焦点的部分处连续地形成有多个第二点，并且上述第一点和第二点是衬底的由上述激光在上述第一焦点和第二焦点所处的位置上加热的部分。

从上方查看时，上述第一点和第二点彼此重叠，并且上述衬底通过向将上述第一点和上述第二点冷却而形成的裂缝上施加外力而被切断。

激光切割装置具有以下特征即，上述多个板包括玻璃，上述旋转盘具有圆形形状，上述多个板具有扇形形状，并且上述多个板的上述扇形形状的两个半径的交点位于上述旋转盘的中心处。

根据本发明的实施方式的激光切割装置在无需在上下方向上被驱动的情况下在母衬底上形成具有彼此不同高度且与衬底平行地布置的多个裂缝，从而能够减少工艺时间并提升工艺效率。

附图说明

图1a和图1b是示意性示出根据本发明的实施方式的激光切割装置的结构的视图。

图2是用于根据斯涅耳定律说明光的折射的视图。

图3a和图3b是示出图1a和图1b中所示的旋转盘的平面结构的视图。

图4是示出通过图1a和图1b中所示的激光切割装置形成在衬底上的点的视图。

图5a和图5b是示出使用图1a和图1b中所示的激光切割装置切割母衬底的状态的视图。

图6是示出根据本发明的另一实施方式的激光切割装置的旋转盘的视图。

图7是利用图6中所示的旋转盘形成在衬底上的点的视图。

具体实施方式

参照下文中结合附图详细描述的实施方式，本发明的优点和特征以及实现所述优点和特征的方法将变得明确。但是，本发明不限定于下文中所公开的实施方式，而是可实现为彼此不同的多种形态。这些实施方式只是为了使本发明的公开完整并且为了将发明的范围完整地告知给本发明所属技术领域的技术人员而提供的，并且本发明仅由权利要求书的范围来定义。

当元件(elements)或层被称为位于其它元件或层“上方(on)”或“上(on)”时，不仅包括该元件或层直接位于其它元件上的情况，也包括中间插置有其它层或其它元件的情况。相反，当元件被称为“直接”位于另一元件“上”(directly on)时，表示在中间未插置其它元件或层。“和/或”包括所提及项中的每个及多于一个的所有组合。

可使用空间上相对的用语如“在……下方(below)”、“在……之下(beneath)”、“下部(lower)”、“在……上方(above)”、“上部(upper)”等以便容易地描述如附图中所示的一个元件或构成要素与其它元件或构成要素的相互关系。除了附图中所示的方向之外，空间上相对的用语应理解为还包括元件在使用或操作中的相互不同的方向的用语。在整篇说明书中相同的附图标记指代相同的构成要素。

应明确，虽然第一、第二等用于叙述多种元件、构成要素和/或部分，但这些元件、构成要素和/或部分并不受这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件、构成要素或部分与其它元件、构成要素或部分区分开。因此，应明确，在不背离本发明的技术思想的情况下，下文中提及的第一元件、第一构成要素或第一部分也可称为第二元件、第二构成要素或第二部分。

将参照本发明的理想示意性平面图及剖视图对本说明书中所描述的实施方式进行说明。因此，由于制造技术和/或容许误差等，示意图的形态可能发生变化。相应地，本发明的实施方式并不限于图示的特定形态，而也包括由制造工艺产生的形态的变化。因此，附图中所示的区域具有一般属性，并且附图中所示的区域的形状用于示例性地示出元件的区域的特定形态，并不旨在限制发明的范围。

在下文中，将参考附图对本发明的优选实施方式进行更详细的说明。

图1a和图1b是示意性示出根据本发明的实施方式的激光切割装置的结构的视图。图2是用于根据斯涅耳定律说明光的折射的视图。

参照图1a和图1b，根据本发明的实施方式的激光切割装置100包括激光模块200、镜300、聚光透镜400、旋转盘500和支承部700。

激光模块200产生激光R，并在第一方向D1上射出激光R。激光R可以是具有300nm至1064nm的波长范围的紫外线激光。但是并不限于此，并且二氧化碳激光、半导体激光或准分子激光等多种激光可用作激光。

镜300在第一方向D1上与激光模块200水平地布置，并且接收从激光模块200射出的激光R。镜300相对于第一方向D1倾斜地布 置，并且镜300的倾斜角度可设定为能够将在第一方向D1上行进的光改变成在与第一方向D1交叉的第二方向D2上行进的角度。示例性地，第一方向D1为水平方向，并且第二方向D2为朝下方向。

镜300反射从激光模块200接收到的激光R以使激光R的行进方向改变为第二方向D2。从镜300反射的激光R被提供至聚光透镜400。

聚光透镜400布置在镜300的下方，并且接收通过从镜300反射而在第二方向D2上行进的激光R。聚光透镜400起到在使光透过时朝着预定焦点处聚光的作用。因此，激光R在透过聚光透镜400时通过聚光透镜400朝着预定焦点处聚光。示例性地，凸透镜可用作聚光透镜400。

旋转盘500布置在聚光透镜400的下方，并且接收透过聚光透镜400的激光R。旋转盘500具有圆形形状。在下文中，将参照图1a和图1b对旋转盘500的具体形状进行详细说明。旋转盘500可改变透过聚光透镜400并被聚光的激光R的焦点。

具体地，旋转盘500包括多个开放部510和多个板520。开放部510布置在板520之间，并且实质上为空的空间。板520包括能够使光透过的物质。例如，板520可包括玻璃。

板520可通过改变透过板520的激光R的光学路径长度(optical path length)来改变激光R的焦点。光学路径长度定义为透过聚光透镜400的激光R的起始点与激光R的焦点之间的距离。光学路径长度变得越长，则激光R的焦点可越远离聚光透镜400，而光学路径长度变得越短，则激光R的焦点可越接近聚光透镜400。

在下文中，透过开放部510的激光R的焦点定义为第一焦点F1，并且透过板520的激光R的焦点定义为第二焦点F2。

在聚光透镜400中被聚光的光的焦点可设定为第一焦点F1。由于开放部510实质上为空的空间，因此，如图1a所示，透过开放部510的激光R的焦点也可设定为第一焦点F1。

板520将透过板520的激光R的光学路径长度改变成长于透过开放部510的激光R的光学路径长度。透过聚光透镜400提供至板520的激光R在板520中被折射，因此激光R的光学路径长度变得更长。 将在下文中参照图2对其原因进行说明。

参照图2，空气层AR中布置有玻璃G，并且第一光L1和第二光L2朝着玻璃G照射。在第一光L1和第二光L2直线行进而不被折射的情况下，如图2所示可行进成在虚焦点VF处相遇。

玻璃G的折射率大于空气层AR的折射率。在这种情况下，当第一光L1和第二光L2在透过玻璃G时根据斯涅尔定律折射。具体地，当第一光L1和第二光L2从玻璃G上方的空气层AR朝着玻璃G行进时，以玻璃G上方的空气层AR与玻璃G的界面为基准，第一光L1的折射角变得小于第一光L1的入射角。

当第一光L1和第二光L2从玻璃G提供至玻璃G下方的空气层AR时，以玻璃G与玻璃G下方的空气层AR的界面为基准，第一光L1的折射角变得大于第一光L1的入射角。同样地，第二光L2通过与第一光L1实质上相同的方式折射。

因此，如图2所示，因为透过玻璃G的第一光L1和第二光L2的光学路径长度变得更长，所以第一光L1和第二光L2可在位于虚焦点VF下方的实焦点RF处相遇。

再次参照图1a和图1b，透过板520的激光R的焦点可设定为相比于第一焦点F1更远离聚光透镜400的第二焦点F2。其结果，如图1b所示，第二焦点F2可位于第一焦点F1下方。

支承部700布置在旋转盘500的下方，并且衬底600布置在支承部700上。衬底600可以是用于显示面板的玻璃衬底或者用于窗的玻璃衬底。衬底600具有与第一方向D1平行的平面形状。第二方向D2可定义为与衬底600的平面垂直的方向。

透过聚光透镜400而被聚光的激光R的第一焦点F1可位于衬底600内部。例如，如图1a所示，在透过聚光透镜400之后透过开放部510的激光R的第一焦点F1可位于衬底600内部的与衬底600的上表面相邻的预定区域处。

第二焦点F2可位于第一焦点F1下方，并且第二焦点F2可位于衬底600的内部。例如，如图1b所示，在透过聚光透镜400之后透过板520的激光R的第二焦点F2可位于衬底600内部的与衬底600的 下表面相邻的预定区域中。

图3a和图3b是示出图1a和图1b中所示的旋转盘的平面结构的视图。

为便于说明，在图3a和图3b中透过旋转盘500的激光R的透过状态也被一同示出。

参照图3a和图3b，旋转盘500可具有圆形形状，并且可以旋转盘500的中心为轴进行旋转。示例性地，虽然旋转盘500可在顺时针方向上旋转，但是并不限于此，旋转盘500也可在逆时针方向上旋转。

旋转盘500的开放部510和板520可具有扇形形状，并且板520的扇形形状的两个半径的交点可位于旋转盘500的中心处。开放部510和板520可分别具有四分之一圆的形状。两个开放部510可具有彼此相同的大小，并且两个板520可具有彼此相同的大小。

虽然板520的数量被设定为两个并且开放部510的数量被设定为两个，但是板520的数量和开放部510的数量并不限于此，而是可设定为多种数量。

随着旋转盘500旋转，激光R可反复地透过开放部510和板520，其结果，激光R的焦点可反复地改变为第一焦点F1和第二焦点F2。

图4是示出通过图1a和图1b中所示的激光切割装置形成在衬底上的点的视图。图5a和图5b是示出使用图1a和图1b中所示的激光切割装置切割母衬底的状态的视图。

参照图4，布置有衬底600的支承部700可在平面上在与第一方向D1交叉的第三方向D3上移动。例如，支承部700可在第三方向D3上移动衬底600，以使得激光R从衬底600的一侧提供至衬底600的另一侧。

衬底600在第三方向D3上移动，并且透过旋转着的旋转盘500的激光R的焦点反复地改变为第一焦点F1和第二焦点F2。因为衬底600在第三方向D3上移动，所以第一点DT1根据第一焦点F1而形成在衬底600中，并且第二点DT2根据第二焦点F2而形成在衬底600中。

第一点DT1形成在衬底600的对应于第一焦点F1的部分处，并 且第二点DT2形成在衬底600的对应于第二焦点F2的部分处。第一点DT1和第二点DT2实质上为衬底600的由激光在激光R的第一焦点F1和第二焦点F2所处的位置上加热的部分，并且在上方查看时第一点DT1与第二点DT2布置成彼此重叠。

第一点DT1布置在衬底600内部的与衬底600的上表面相邻的预定区域中，并且排列在第三方向D3上。第一点DT1可连续地形成，并且可布置成彼此部分地重叠。

第二点DT2布置在衬底600内部的与衬底600的下表面相邻的预定区域中，并且排列在第三方向D3上。第二点DT2可连续地形成，并且可布置成彼此部分地重叠。

第一点DT1被冷却，并且裂缝(在下文中，称为第一裂缝)根据第一点DT1而形成在第三方向D3上。第二点DT2被冷却，并且裂缝(在下文中，称为第二裂缝)根据第二点DT2而形成在第三方向D3上。

第二裂缝位于第一裂缝下方，并且第一裂缝和第二裂缝在第三方向D3延伸。衬底600可通过向形成有第一裂缝和第二裂缝的部分处施加预定外力而被切断。相比于形成有一个裂缝的情况，衬底在形成有两个裂缝的情况下能够容易地被切断。

参照图5a和图5b，第一点DT1和第二点DT2可通过激光切割装置100形成在母衬底MS中，从而形成第一裂缝和第二裂缝。如图5a所示，第一裂缝和第二裂缝可将母衬底MS划分为四个区域。母衬底MS可沿着第一裂缝和第二裂缝被切割，从而制造出四个单位衬底US。

在不使用旋转盘500的情况下，需要反复地上下移动激光模块200、镜300和聚光透镜400以使激光R具有第一焦点F1和第二焦点F2。

由于激光模块200、镜300和聚光透镜400反复地上下移动，因此工艺时间可能变长。另外，由于激光R的焦点是在激光模块200、镜300和聚光透镜400移动时改变的，因此激光R的焦点可能不会准确地形成在期望位置上。

在本发明的实施方式中，激光模块200、镜300和聚光透镜400 被固定，并且在聚光透镜400与衬底600之间布置有改变激光R的焦点的旋转盘500。因此，能够缩短工艺时间，并且能够使激光R的焦点更加准确地布置在期望位置上。

其结果，根据本发明的实施方式的激光切割装置100能够在衬底切割工艺时通过减少工艺时间来提升工艺效率。

图6是示出根据本发明的另一实施方式的激光切割装置的旋转盘的视图。

除了旋转盘的结构之外，根据本发明的另一实施方式的激光切割装置具有与图1a和图1b中所示的激光切割装置100相同的结构。

参照图6，具有圆形形状的旋转盘500_1包括多个第一开放部510_1、多个第一板520_1和多个第二板530。第一开放部510_1是空的空间，并且第一板520_1和第二板530包括能够使光透过的物质。

第一开放部510_1布置在彼此相邻的第一板520_1与第二板530之间。示例性地，两个第一板520_1、两个第二板530和四个第一开放部510_1可布置在旋转盘500_1中。第一板520_1可以旋转盘500_1的中心为基准布置成彼此面对。第二板530可以旋转盘500_1的中心为基准布置成彼此面对。

旋转盘500_1的开放部510_1、第一板520_1和第二板530可具有扇形形状，并且扇形形状的两个半径的交点可位于旋转盘500_1的中心处。开放部510_1、第一板520_1和第二板530可分别具有八分之一圆的形状。四个开放部510可具有彼此相同的大小，两个第一板520_1可具有彼此相同的大小，并且两个第二板530可具有彼此相同的大小。

第一板520_1和第二板530可由具有彼此不同的折射率的物质形成以将激光的焦点设定得彼此不同。例如，第一板520_1将透过第一板520_1的激光的光学路径长度改变成长于透过开放部510_1的激光的光学路径长度。第二板530将透过第二板530的激光的光学路径长度改变成长于透过第一板520_1的激光的光学路径长度。

透过开放部510_1的激光的焦点设定为第一焦点。透过第一板520_1的激光的焦点设定为第二焦点。透过第二板530的激光的焦点 设定为第三焦点。

虽然未图示，但是第一焦点、第二焦点和第三焦点位于衬底的内部。第一焦点位于衬底内部的与衬底的上表面相邻的预定区域中，并且第三焦点位于衬底内部的与衬底的下表面相邻的预定区域中。第二焦点位于衬底内部的第一焦点与第三焦点之间的预定区域中。即，第二焦点布置在相比于第一焦点的更下方，并且第三焦点布置在相比于第二焦点的更下方。

图7是利用图6所示的旋转盘而形成在衬底上的点的视图。

参照图7，布置在支承部700_1上的衬底600_1在第三方向D3上移动，并且透过旋转着的旋转盘500的激光R的焦点反复地改变为第一焦点、第二焦点和第三焦点。第一点DT1_1根据第一焦点形成，第二点DT2_1根据第二焦点形成，并且第三点DT3根据第三焦点形成。

第一点DT1_1位于衬底600_1内部的与衬底600_1的上表面相邻的预定区域中，并且排列在第三方向D3上。第三点DT3位于衬底600_1内部的与衬底600_1的下表面相邻的预定区域中，并且排列在第三方向D3上。第二点DT2_1位于衬底600_1内部的第一点DT1_1与第三点DT3之间的预定区域中，并且排列在第三方向D3上。

第一点DT1_1、第二点DT2_1和第三点DT3分别连续地形成，并且分别布置成彼此部分地重叠。三个裂缝根据第一点DT1_1、第二点DT2_1和第三点DT3形成，从而能够切断衬底600_1。裂缝的数量越多，则衬底600_1能够越容易被切断。

在本发明的另一实施方式中，激光模块、镜和聚光透镜被固定，并且聚光透镜与衬底600_1之间布置有改变激光R的焦点的旋转盘500_1。因此，能够缩短工艺时间，并且能够使激光R的焦点更加准确地布置在期望位置上。

其结果，根据本发明的另一实施方式的激光切割装置能够在衬底切割工艺时通过减少工艺时间来提升工艺效率。

示例性地，虽然在本发明的实施方式中对形成两个焦点或三个焦点的激光切割装置进行了说明，但是焦点的数量可根据旋转盘的结构形成为较之更多个。例如，当多于两个种类的板布置在旋转盘上并且 多于两个种类的板彼此不同地改变光学路径长度时，可形成多于三个的焦点。

虽然在上文中参照实施方式进行了说明，但是本发明所属技术领域的技术人员可以理解，在不脱离随附的权利要求书中所记载的本发明的思想和范围的情况下，可对本发明进行各种修改与变型。另外，本发明中所公开的实施方式并不旨在限定本发明的技术思想，而应解释为随附的权利要求书及其等同范围内的所有技术思想均包括在本发明的权利范围内。

附图标记的说明

100：激光切割装置 200：激光模块

300：镜 400：聚光装置

500、500_1：旋转盘 600、600_1：衬底

700、700_1：支承部 510、510_1：开放部

520：板 520_1：第一板

530：第二板。