KR102729423B1 - Array substrate, display panel having the same and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
레이저 장치는 제1 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생기, 및 상기 제1 레이저 빔을 변환하여 제2 레이저 빔을 방출하는 반전 모듈을 포함한다. 상기 반전 모듈은 제1 입사면, 제1 출사면 및 제1 반사면을 포함하는제1 프리즘, 및 상기 제1 출사면과 평행한 제2 입사면, 상기 제1 입사면과 평행한 제2 출사면 및 제2 반사면을 포함하는 제2 프리즘을 포함한다.The laser device includes a laser generator that generates a first laser beam, and a reverse module that converts the first laser beam to emit a second laser beam. The reverse module includes a first prism including a first incident surface, a first exit surface, and a first reflective surface, and a second prism including a second incident surface parallel to the first exit surface, a second exit surface parallel to the first incident surface, and a second reflective surface.
Description
본 발명은 레이저 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엑시머 레이저 열처리법(ELA)에 사용되는 레이저 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser device, and more particularly, to a laser device used in excimer laser annealing (ELA).
일반적으로 비정질 실리콘층(Amorphous Silicon Layer)을 다결정 실리콘층(Poly-crystal Silicon Layer)으로 결정화하는 방법으로는 고상 결정화법(Solid Phase Crystallization, SPC), 금속유도 결정화법(Metal Induced Crystallization, MIC), 금속유도측면 결정화법(Metal Induced Lateral Crystallization, MILC), 엑시머 레이저 열처리법(Excimer Laser Annealing, ELA) 등이 있다. 특히, 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode display, OLED) 또는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 의 제조 공정에서는 레이저 빔을 이용하여 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화하는 상기 엑시머 레이저 열처리법(ELA)을 사용한다.In general, the methods for crystallizing an amorphous silicon layer into a polycrystalline silicon layer include solid phase crystallization (SPC), metal induced crystallization (MIC), metal induced lateral crystallization (MILC), and excimer laser annealing (ELA). In particular, in the manufacturing process of organic light emitting diode displays (OLEDs) or liquid crystal displays (LCDs), the excimer laser annealing (ELA) is used to crystallize amorphous silicon into polycrystalline silicon using a laser beam.
이러한 엑시머 레이저 열처리법(ELA)에 사용되는 레이저 장치는 소스 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기를 포함한다. 상기 소스 레이저 빔은 가공되지 않은 최초의 레이저 빔으로서, 그 단면이 장축 및 단축을 가지는 직사각형 형상을 가지는 레이저 빔이다. 상기 소스 레이저 빔은 장축 방향 및 단축 방향으로 모두 가우시안 분포(Gaussian distribution)의 에너지 분포를 가진다. 상기 가우시안 분포는 평균을 중심으로 좌우 대칭인 정규 분포를 의미한다.The laser device used in this excimer laser annealing (ELA) method includes a laser generator that generates a source laser beam. The source laser beam is an unprocessed initial laser beam, and is a laser beam whose cross section has a rectangular shape with a long axis and a short axis. The source laser beam has an energy distribution of Gaussian distribution in both the long axis direction and the short axis direction. The Gaussian distribution means a normal distribution that is symmetrical on both sides about the mean.
그러나, 상기 레이저 장치의 복수개의 샷(Shot)간에 흔들림(shaking)이 발생하는 경우, 상기 소스 레이저 빔의 에너지 분포는 정규 분포를 벗어나게 되어 좌우 비대칭이 될 수 있다. 이 경우 다결정 실리콘층에 결정화 불량이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스 레이저 빔의 비대칭을 제거하기 위한 복잡한 광학계 들이 개발되고 있으나, 많은 수의 광학 렌즈를 필요로 하여 광 효율이 떨어지고, 공간상의 제약을 받으며, 빔 정렬(alignment)이 어려운 문제들이 있었다.However, when shaking occurs between multiple shots of the laser device, the energy distribution of the source laser beam may deviate from the normal distribution and become asymmetrical from left to right. In this case, crystallization defects may occur in the polycrystalline silicon layer. Accordingly, complex optical systems have been developed to remove the asymmetry of the source laser beam, but there have been problems such as requiring a large number of optical lenses, resulting in low optical efficiency, spatial constraints, and difficulty in beam alignment.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 구조를 가지고, 광 효율이 향상된 레이저 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention was conceived from this point, and the purpose of the present invention is to provide a laser device having a simple structure and improved optical efficiency.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레이저 장치는 제1 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생기, 및 상기 제1 레이저 빔을 변환하여 제2 레이저 빔을 방출하는 반전 모듈을 포함한다. 상기 반전 모듈은 제1 입사면, 제1 출사면 및 제1 반사면을 포함하는 제1 프리즘, 및 상기 제1 출사면과 평행한 제2 입사면, 상기 제1 입사면과 평행한 제2 출사면 및 제2 반사면을 포함하는 제2 프리즘을 포함한다. According to one embodiment of the present invention for realizing the above-described object, a laser device includes a laser generator for generating a first laser beam, and a reverse module for converting the first laser beam to emit a second laser beam. The reverse module includes a first prism including a first incident surface, a first exit surface, and a first reflecting surface, and a second prism including a second incident surface parallel to the first exit surface, a second exit surface parallel to the first incident surface, and a second reflecting surface.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 빔은 상기 제1 프리즘 및 상기 제2 프리즘을 차례로 통과하여 상기 제2 레이저 빔으로 가공될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first laser beam can be processed into the second laser beam by passing through the first prism and the second prism sequentially.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔은 동일 직선 상에 위치할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first laser beam and the second laser beam can be positioned on the same straight line.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘의 상기 제1 입사면에는 상기 제1 레이저 빔이 입사될 수 있다. 상기 제1 출사면은 상기 제1 입사면을 통해 입사된 레이저 빔의 일부를 반사하여 반사 레이저 빔을 형성하고, 일부를 투과하여, 투과 레이저 빔을 형성할 수 있다. 상기 제1 반사면은 상기 반사 레이저 빔을 반사할 수 있다. 상기 제2 프리즘의 상기 제2 입사면에는 상기 투과 레이저 빔과 상기 제1 반사면에서 반사된 상기 반사 레이저 빔이 입사될 수 있다. 상기 제2 출사면은 상기 투과 레이저 빔을 투과하고, 상기 반사 레이저 빔은 반사할 수 있다. 상기 제2 반사면은 상기 제2 출사면에서 반사된 상기 반사 레이저 빔을 반사할 수 있다. 상기 제2 반사면에서 반사된 상기 반사 레이저 빔은 다시 상기 제2 입사면에서 반사된 후 상기 제2 출사면을 통해 출사할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first laser beam can be incident on the first incident surface of the first prism. The first exit surface can reflect a portion of the laser beam incident through the first incident surface to form a reflected laser beam, and transmit a portion of the laser beam to form a transmitted laser beam. The first reflective surface can reflect the reflected laser beam. The transmitted laser beam and the reflected laser beam reflected from the first reflective surface can be incident on the second incident surface of the second prism. The second exit surface can transmit the transmitted laser beam and reflect the reflected laser beam. The second reflective surface can reflect the reflected laser beam reflected from the second exit surface. The reflected laser beam reflected from the second reflective surface can be reflected from the second incident surface again and then transmitted through the second exit surface.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘의 상기 제1 출사면은 상기 제1 입사면과 제1 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제1 반사면은 상기 제1 입사면과 제2 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제1 각도는 90도 보다 작은 예각이고, 상기 제2 각도는 90도 보다 크고 180도 보다 작은 둔각일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first exit surface of the first prism may be arranged to form a first angle with the first incident surface. The first reflection surface may be arranged to form a second angle with the first incident surface. The first angle may be an acute angle less than 90 degrees, and the second angle may be an obtuse angle greater than 90 degrees and less than 180 degrees.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 반사면은 제1 경사면과 제2 경사면을 포함할 수 있다. 상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면이 만나 모서리가 형성될 수 있다. 상기 모서리는 상기 제2 입사면과 제3 각도를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면은 서로 제4 각도를 이루도록 배치될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the second reflective surface may include a first inclined surface and a second inclined surface. The first inclined surface and the second inclined surface may meet to form a corner. The corner may be arranged to form a third angle with the second incident surface. The first inclined surface and the second inclined surface may be arranged to form a fourth angle with each other.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 각도는 90도 보다 작은 예각이고, 상기 제4 각도는 180도 보다 작을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the third angle may be an acute angle less than 90 degrees, and the fourth angle may be less than 180 degrees.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘은 서로 이격될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first prism and the second prism can be spaced apart from each other.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 장치는 상기 제1 프리즘과 상기 제2 프리즘 사이의 이격된 거리를 조정하기 위한 이동부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the laser device may further include a moving part for adjusting a distance between the first prism and the second prism.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 레이저 장치는 제1 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생기, 및 상기 제1 레이저 빔을 변환하여 제2 레이저 빔을 방출하는 반전 모듈을 포함한다. 상기 반전 모듈은 상기 제1 레이저 빔의 일부를 반사하여 반사 레이저 빔을 형성하고, 일부는 투과시켜 투과 레이저 빔을 형성하는 스플리터, 상기 스플리터를 투과한 상기 투과 레이저 빔을 반사하는 미러, 및 상기 미러에서 반사된 상기 투과 레이저 빔을 상기 스플리터를 향해 반사하는 프리즘을 포함한다. According to one embodiment of the present invention for realizing the above-described object, a laser device includes a laser generator which generates a first laser beam, and a reverse module which converts the first laser beam to emit a second laser beam. The reverse module includes a splitter which reflects a portion of the first laser beam to form a reflected laser beam and transmits a portion of the first laser beam to form a transmitted laser beam, a mirror which reflects the transmitted laser beam transmitted through the splitter, and a prism which reflects the transmitted laser beam reflected by the mirror toward the splitter.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 프리즘은 입사면 및 반사면을 포함하고, 상기 반사면은 서로 180도 보다 작은 소정 각도를 이루는 제1 경사면 및 제2 경사면을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the prism includes an incident surface and a reflective surface, and the reflective surface may include a first inclined surface and a second inclined surface forming a predetermined angle less than 180 degrees with respect to each other.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔은 서로 수직일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first laser beam and the second laser beam can be perpendicular to each other.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 레이저 장치는 제1 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생기, 및 상기 제1 레이저 빔을 변환하여 제2 레이저 빔을 방출하는 반전 모듈을 포함한다. 상기 반전 모듈은 제1 입사면, 제1 출사면 및 제1 반사면을 포함하는제1 프리즘과 상기 제1 출사면과 평행한 제2 입사면, 상기 제1 입사면과 평행한 제2 출사면 및 제2 반사면을 포함하는 제2 프리즘을 포함한다. 따라서, 상기 레이저 장치의 상기 반전 모듈은 상기 제1 및 제2 프리즘을 이용하여 간단한 구조를 통해 원점 반전 모듈을 구성할 수 있다. 따라서 광 효율이 향상될 수 있다. According to embodiments of the present invention, the laser device includes a laser generator that generates a first laser beam, and a reversing module that converts the first laser beam to emit a second laser beam. The reversing module includes a first prism including a first incident surface, a first exit surface, and a first reflecting surface, and a second prism including a second incident surface parallel to the first exit surface, a second exit surface parallel to the first incident surface, and a second reflecting surface. Therefore, the reversing module of the laser device can form an origin reversing module through a simple structure by using the first and second prisms. Therefore, the optical efficiency can be improved.
또한, 상기 제1 프리즘의 상기 제1 출사면과 상기 제2 프리즘의 상기 제2 입사면 사이의 거리를 조절하여, 후술하는 반사 레이저 빔과 투과 레이저 빔의 비율을 조절할 수 있다. In addition, by adjusting the distance between the first exit surface of the first prism and the second incident surface of the second prism, the ratio of the reflected laser beam and the transmitted laser beam described later can be adjusted.
또한, 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔은 동일 직선 상에 위치하게 되며, 이에 따라 상기 레이저 장치의 레이저 빔의 정렬이 용이하게 된다. In addition, the first laser beam and the second laser beam are positioned on the same straight line, thereby facilitating alignment of the laser beams of the laser device.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 레이저 장치의 반전 모듈의 개략적인 설명도이다.
도 3은 도 2의 레이저 장치의 반전 모듈의 제1 프리즘 및 제2 프리즘을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 레이저 장치의 반전 모듈의 구체적인 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 개략도이다.
도 6은 도 5의 레이저 장치의 반전 모듈의 개략적인 설명도이다.
도 7은 도 5의 레이저 장치의 반전 모듈의 프리즘을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 5의 레이저 장치의 반전 모듈의 구체적인 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 장치를 이용하여 제조한 박막 트랜지스터 및 이를 포함하는 표시 소자의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a laser device according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic illustration of the inversion module of the laser device of Figure 1.
FIG. 3 is a perspective view showing the first prism and the second prism of the inversion module of the laser device of FIG. 2.
Fig. 4 is a detailed explanation diagram of the inversion module of the laser device of Fig. 2.
Figure 5 is a schematic diagram of a laser device according to one embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic illustration of the inversion module of the laser device of Figure 5.
Fig. 7 is a perspective view showing a prism of the inversion module of the laser device of Fig. 5.
Fig. 8 is a detailed explanation diagram of the inversion module of the laser device of Fig. 5.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of a thin film transistor manufactured using a laser device according to embodiments of the present invention and a display element including the same.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 개략도이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a laser device according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 레이저 장치는 레이저 발생기(100), 반전 모듈(200) 및 레이저 광학계(300)를 포함한다. 상기 레이저 발생기(100)는 레이저 광을 발생시켜 레이저 광을 상기 레이저 발생기(100)의 외부에 조사한다. 상기 레이저 발생기(100)로부터 제1 방향(D1)으로 출사된 제1 레이저 빔(L1)은 상기 반전 모듈(200)을 거치며 상기 제1 방향(D1)을 따라 진행하는 제2 레이저 빔(L2)으로 가공된다. 상기 제2 레이저 빔(L2)이 상기 레이저 광학계(300)를 거쳐 상기 제1 방향(D1) 수직한 제3 방향(D3)으로 진행하는 출사광인 제3 레이저 빔(L3)으로 바뀌고, 상기 제3 레이저 빔(L3)은 상기 레이저 광학계(300)로부터 상기 제3 방향(D3)으로 이격되어 배치되는 스테이지(500)상에 배치된 피조사체(400)를 향하여 조사된다. Referring to FIG. 1, the laser device includes a laser generator (100), a reversing module (200), and a laser optical system (300). The laser generator (100) generates laser light and irradiates the laser light to the outside of the laser generator (100). A first laser beam (L1) emitted from the laser generator (100) in a first direction (D1) passes through the reversing module (200) and is processed into a second laser beam (L2) that travels along the first direction (D1). The second laser beam (L2) is changed into a third laser beam (L3) that is an emission light that travels in a third direction (D3) perpendicular to the first direction (D1) through the laser optical system (300), and the third laser beam (L3) is irradiated toward an object (400) placed on a stage (500) that is spaced apart from the laser optical system (300) in the third direction (D3).
상기 스테이지(500)는 평평한 상면을 포함하며, 상기 스테이지(500)의 상면에는 상기 피조사체(400)가 위치할 수 있다. 상기 상면은 상기 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(도 3의 D2 참조)이 형성하는 평면과 평행할 수 있다. 이 때, 상기 피조사체(400)는 상기 레이저 광학계(300)를 향하도록 배치되는데, 박막 트랜지스터 기판을 레이저 어닐링 하는 경우 상기 피조사체(400)는 기판 상에 형성된 비정질 실리콘(amorphous silicon) 층일 수 있다.The stage (500) above includes a flat upper surface, and the target object (400) can be positioned on the upper surface of the stage (500). The upper surface can be parallel to a plane formed by the first direction (D1) and a second direction (see D2 of FIG. 3) perpendicular to the first direction (D1). At this time, the target object (400) is positioned to face the laser optical system (300), and when laser annealing a thin film transistor substrate, the target object (400) can be an amorphous silicon layer formed on the substrate.
상기 레이저 광학계(300)는 일 방향 또는 서로 수직하는 양방향으로 이동할 수 있으며, 상기 레이저 광학계(300)가 이동함에 따라 상기 레이저 광이 상기 피조사체(300)의 전면(全面)을 스캔(scan)할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 레이저 광학계(300) 대신 상기 피조사체(400)가 배치된 상기 스테이지(500)를 상기의 일 방향의 반대 방향으로 이동시킬 수 있으며, 상기 레이저 광학계(300)와 상기 스테이지(500)를 모두 이동시킬 수도 있다.The above laser optical system (300) can move in one direction or in two directions perpendicular to each other, and as the laser optical system (300) moves, the laser light can scan the entire surface of the target object (300). However, the present invention is not limited thereto, and instead of the laser optical system (300), the stage (500) on which the target object (400) is placed can be moved in the opposite direction to the one direction, and both the laser optical system (300) and the stage (500) can be moved.
이와 같이 상기 레이저 장치는 상기 피조사체(400)에 상기 제3 레이저 빔(L3)을 조사하여 상기 피조사체(400)에 포함된 비정질 실리콘(amorphous silicon)을 다결정 실리콘(poly-crystalline silicon)으로 결정화하는데, 이에 대하여는 도 9를 참조하여 후술하기로 한다. 이하에서는 상기 레이저 발생기(100)로부터 출사되는 상기 제1 레이저 빔(L1)을 상기 제2 레이저 빔(L2)으로 변환하는 반전 모듈(200)에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.In this way, the laser device irradiates the object (400) with the third laser beam (L3) to crystallize amorphous silicon included in the object (400) into poly-crystalline silicon, which will be described later with reference to FIG. 9. Hereinafter, the inversion module (200) that converts the first laser beam (L1) emitted from the laser generator (100) into the second laser beam (L2) will be described in more detail.
도 2는 도 1의 레이저 장치의 반전 모듈의 개략적인 설명도이다. 도 3은 도 2의 레이저 장치의 반전 모듈의 제1 프리즘 및 제2 프리즘을 나타낸 사시도이다. 도 4는 도 2의 레이저 장치의 반전 모듈의 구체적인 설명도이다. Fig. 2 is a schematic explanatory drawing of the inversion module of the laser device of Fig. 1. Fig. 3 is a perspective view showing the first prism and the second prism of the inversion module of the laser device of Fig. 2. Fig. 4 is a specific explanatory drawing of the inversion module of the laser device of Fig. 2.
도 2 내지 4를 참조하면, 상기 반전 모듈(200)은 제1 프리즘(210), 제1 프리즘 구동부(220), 제2 프리즘(230), 제2 프리즘 구동부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 2 to 4, the inversion module (200) may include a first prism (210), a first prism driving unit (220), a second prism (230), a second prism driving unit (240), and a control unit (250).
상기 1 프리즘(210)은 제1 입사면(211), 제1 출사면(212) 및 제1 반사면(213)을 포함할 수 있다. 상기 제1 입사면(211)은 상기 제1 방향(D1)에 수직한 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 출사면(212)은 상기 제1 입사면(211)과 제1 각도(θ1)를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제1 반사면(213)은 상기 제1 입사면(211)과 제2 각도(θ2)를 이루도록 배치될 수 있다. The above first prism (210) may include a first incident surface (211), a first exit surface (212), and a first reflective surface (213). The first incident surface (211) may be arranged on a plane perpendicular to the first direction (D1). The first exit surface (212) may be arranged to form a first angle (θ1) with the first incident surface (211). The first reflective surface (213) may be arranged to form a second angle (θ2) with the first incident surface (211).
여기서 상기 제1 각도(θ1)는 90도 보다 작은 예각이고, 상기 제2 각도(θ2)는 90도 보다 크고 180도 보다 작은 둔각일 수 있다. Here, the first angle (θ1) may be an acute angle less than 90 degrees, and the second angle (θ2) may be an obtuse angle greater than 90 degrees and less than 180 degrees.
상기 제2 프리즘(230)은 제2 입사면(231), 제2 출사면(232) 및 제2 반사면(233)을 포함할 수 있다. The above second prism (230) may include a second incident surface (231), a second exit surface (232), and a second reflective surface (233).
상기 제2 입사면(231)은 상기 제1 프리즘(210)의 상기 제1 출사면(212)과 평행하게 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 출사면(212)과 상기 제2 입사면(231)은 상기 제1 방향(D1)으로 서로 이격되어 배치되며, 상기 제1 프리즘 구동부(220) 및 상기 제2 프리즘 구동부(240)에 의해, 상기 제1 출사면(212)과 상기 제2 입사면(231) 사이의 거리가 조절될 수 있다. The second incident surface (231) may be arranged parallel to the first exit surface (212) of the first prism (210). At this time, the first exit surface (212) and the second incident surface (231) are arranged spaced apart from each other in the first direction (D1), and the distance between the first exit surface (212) and the second incident surface (231) may be adjusted by the first prism driving unit (220) and the second prism driving unit (240).
상기 제2 출사면(232)은 상기 제1 프리즘(210)의 상기 제1 입사면(211)과 평행하게 배치될 수 있다. The above second exit surface (232) can be arranged parallel to the first incident surface (211) of the first prism (210).
상기 제2 반사면(233)은 제1 경사면(233a) 및 제2 경사면(233b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 경사면(233a)과 상기 제2 경사면(233b)은 제4 각도(θ4)를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제4 각도(θ4)는 180 보다 작은 각도일 수 있다. 상기 제1 경사면(233a)과 상기 제2 경사면(233b)이 만나 모서리(234)가 형성될 수 있다. 상기 모서리(234)는 상기 제2 입사면(231)과 제3 각도(θ3)를 이루도록 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제3 각도(θ3)는 90도 보다 작은 예각일 수 있다. The second reflective surface (233) may include a first inclined surface (233a) and a second inclined surface (233b). The first inclined surface (233a) and the second inclined surface (233b) may be arranged to form a fourth angle (θ4). The fourth angle (θ4) may be an angle smaller than 180. The first inclined surface (233a) and the second inclined surface (233b) may meet to form a corner (234). The corner (234) may be arranged to form a third angle (θ3) with the second incident surface (231). Here, the third angle (θ3) may be an acute angle smaller than 90 degrees.
상기 제1 프리즘 구동부(220)는 상기 제1 프리즘(210)에 연결되어, 상기 제1 프리즘(210)의 상기 제1 방향(D1)으로의 위치를 이동 시킬 수 있다. 상기 제2 프리즘 구동부(240)는 상기 제2 프리즘(230)에 연결되어, 상기 제2 프리즘(230)의 상기 제1 방향(D1)으로의 위치를 이동 시킬 수 있다. The first prism driving unit (220) is connected to the first prism (210) and can move the position of the first prism (210) in the first direction (D1). The second prism driving unit (240) is connected to the second prism (230) and can move the position of the second prism (230) in the first direction (D1).
상기 제어부(250)는 상기 제1 및 제2 프리즘 구동부(220, 240)를 제어할 수 있다. 상기 제어부(250)에 의해, 상기 제1 및 제2 프리즘 구동부(220, 240)를 구동하여, 상기 제1 및 제2 프리즘(210, 220)의 위치를 정렬할 수 있고, 상기 제1 프리즘(210)의 상기 제1 출사면(212)과 상기 제2 프리즘(230)의 상기 제2 입사면(231) 사이의 거리를 조절하여, 후술하는 반사 레이저 빔과 투과 레이저 빔의 비율을 조절할 수 있다. The above control unit (250) can control the first and second prism driving units (220, 240). By driving the first and second prism driving units (220, 240) by the control unit (250), the positions of the first and second prisms (210, 220) can be aligned, and the distance between the first exit surface (212) of the first prism (210) and the second incident surface (231) of the second prism (230) can be adjusted, thereby controlling the ratio of the reflected laser beam and the transmitted laser beam, which will be described later.
자세히 도시하지 않았으나, 상기 제1 프리즘 구동부(220) 및 상기 제2 프리즘 구동부(240)는 다양한 형태일 수 있다. 예를 들어 상기 제1 프리즘 구동부(220) 및 상기 제2 프리즘 구동부(240) 액추에이터(actuator)를 포함할 수 있다. 상기 액추에이터는 입력된 전기 신호에 따라 상기 제1 프리즘(210) 또는 상기 제2 프리즘(230)을 소정의 방향으로 이동시키는 동작을 수행하게 된다. 상기 액추에이터는 상기 제어부(250)에 의해 자동으로 제어되는 것으로 설명되었으나, 스위치의 온/오프(on/off) 조작에 의해 사용자에 의해 조절될 수도 있다. 한편, 상기 액추에이터는 다양한 방식으로 구동될 수 있는데, 단순하게는 회전식 모터에 의해 구동되는 선형(linear) 액추에이터를 예로 들 수 있다.Although not illustrated in detail, the first prism driving unit (220) and the second prism driving unit (240) may have various forms. For example, the first prism driving unit (220) and the second prism driving unit (240) may include an actuator. The actuator performs an operation of moving the first prism (210) or the second prism (230) in a predetermined direction according to an input electric signal. The actuator has been described as being automatically controlled by the control unit (250), but may also be controlled by the user by an on/off operation of a switch. Meanwhile, the actuator may be driven in various ways, and a linear actuator driven by a rotary motor may be taken as an example.
한편, 본 실시예에서는 상기 반전 모듈이 상기 제1 프리즘(210)과 상기 제2 프리즘(230)각각의 위치를 이동시킬 수 있는 제1 및 제2 프리즘 구동부(220, 240)를 포함하는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 제1 프리즘(210)과 상기 제2 프리즘(230) 사이의 상기 제1 방향(D1)으로의 거리를 조절할 수 있는 구성이면 무방하다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 프리즘들(210, 230) 중 어느 하나는 고정되고, 나머지 하나가 상기 제1 방향(D1)을 따라 이동할 수 있도록 구동부 및 제어부가 구성될 수도 있다. Meanwhile, in the present embodiment, the inversion module has been described as including first and second prism driving units (220, 240) capable of moving the positions of the first prism (210) and the second prism (230), respectively, but is not limited thereto. That is, any configuration capable of adjusting the distance between the first prism (210) and the second prism (230) in the first direction (D1) may be used. For example, the driving unit and the control unit may be configured such that one of the first and second prisms (210, 230) is fixed and the other one can move along the first direction (D1).
도 2를 다시 참조하면, 상기 제1 레이저 빔(L1)이 상기 제1 및 제2 프리즘(210, 230)을 차례로 통과하여, 상기 제2 레이저 빔(L2)으로 변환되는 광 경로가 도시되어 있다. Referring again to FIG. 2, an optical path is illustrated in which the first laser beam (L1) passes through the first and second prisms (210, 230) in sequence and is converted into the second laser beam (L2).
도 3을 다시 참조하면, 상기 반전 모듈(200)의 상기 제1 및 제2 프리즘(210, 230)을 통과하는 레이저 빔이 원점 대칭으로 반전되는 모양이 개략적으로 도시되어 있다. Referring again to FIG. 3, a shape in which a laser beam passing through the first and second prisms (210, 230) of the inversion module (200) is inverted symmetrically about the origin is schematically illustrated.
도 2 내지 4를 다시 참조하면, 상기 반전 모듈(220)의 상기 제1 프리즘(210)의 상기 제1 입사면(211)에 입사된 상기 제1 레이저 빔(L1)은 상기 제1 프리즘(210)의 내부를 지나 상기 제1 출사면(212)에 도달한다. 상기 제1 출사면(212)에서 일부는 반사되어 반사 레이저 빔으로 상기 제1 반사면(213)으로 진행하고, 일부는 상기 제1 출사면(212)을 투과하여 투과 레이저 빔으로 상기 제2 프리즘(230)의 상기 제2 입사면(231)로 진행한다. Referring again to FIGS. 2 to 4, the first laser beam (L1) incident on the first incident surface (211) of the first prism (210) of the inverting module (220) passes through the interior of the first prism (210) and reaches the first exit surface (212). Some of the beam is reflected at the first exit surface (212) and proceeds to the first reflection surface (213) as a reflected laser beam, and some of the beam passes through the first exit surface (212) and proceeds to the second incident surface (231) of the second prism (230) as a transmitted laser beam.
이때, 상기 제1 출사면(212)에서 투과 및 반사되는 상기 투과 레이저 빔 및 반사 레이저 빔의 비율은 상기 제1 출사면(212)과 상기 제2 입사면(231) 사이의 거리에 따라, 변화될 수 있으며, 도 4에서는 상기 투과 레이저 빔과 상기 반사 레이저 빔이 50%:50%으로 나뉘는 경우가 도시되어 있다. 상기 비율은 필요에 따라 가변적으로 변화 시킬 수 있다. At this time, the ratio of the transmitted laser beam and the reflected laser beam transmitted and reflected from the first exit surface (212) can be changed depending on the distance between the first exit surface (212) and the second incident surface (231), and Fig. 4 shows a case where the transmitted laser beam and the reflected laser beam are divided into 50%:50%. The ratio can be variably changed as needed.
상기 제1 반사면(213)에 도달한 상기 반사 레이저 빔은 상기 제1 반사면(213)에서 반사되어 상기 제1 출사면(212)을 지나 상기 제2 프리즘(230)의 상기 제2 입사면(231)으로 입사된다. 상기 제2 입사면(231)으로 입사된 상기 반사 레이저 빔은 상기 제2 출사면(232)에서 반사되어 상기 제2 반사면(233)으로 진행한다. 상기 제2 반사면(233)에 도달한 상기 반사 레이저 빔은 상기 제2 반사면(233)에서 반사되어, 상기 제2 입사면(231)으로 진행한다. 상기 제2 입사면(231)에 다시 도달한 상기 반사 레이저 빔은 상기 제2 입사면(231)의 내측에서 반사되어 상기 제2 출사면(232)을 통해 출사된다.The reflected laser beam that reaches the first reflection surface (213) is reflected by the first reflection surface (213), passes through the first exit surface (212), and is incident on the second incident surface (231) of the second prism (230). The reflected laser beam that is incident on the second incident surface (231) is reflected by the second exit surface (232) and proceeds to the second reflection surface (233). The reflected laser beam that reaches the second reflection surface (233) is reflected by the second reflection surface (233) and proceeds to the second incident surface (231). The reflected laser beam that reaches the second incident surface (231) again is reflected on the inner side of the second incident surface (231) and is emitted through the second exit surface (232).
이때, 상기 투과 레이저 빔은 상기 제2 입사면(231)을 통해 상기 제2 프리즘(230) 내부로 입사하여 상기 제2 출사면(232)으로 진행한다. 상기 제2 출사면(232)에 도달한 상기 투과 레이저 빔은 상기 제2 출사면(232)을 투과하여, 상기 제2 출사면(232)을 통해 출사한 상기 반사 레이저 빔과 혼합하여, 상기 제2 레이저 빔(L2)을 만든다.At this time, the transmitted laser beam enters the second prism (230) through the second incident surface (231) and proceeds to the second exit surface (232). The transmitted laser beam that reaches the second exit surface (232) passes through the second exit surface (232) and mixes with the reflected laser beam that is emitted through the second exit surface (232) to create the second laser beam (L2).
이때, 상기 제1 레이저 빔(L1)과 상기 제2 레이저 빔(L2)은 동일 직선 상에 위치하게 되며, 이에 따라 상기 레이저 장치의 레이저 빔의 정렬이 용이하게 된다. At this time, the first laser beam (L1) and the second laser beam (L2) are positioned on the same straight line, and thus, alignment of the laser beams of the laser device becomes easy.
도 4를 다시 참조하면, 설명의 편의를 위해 상기 제1 프리즘(210)에 입사하기 전의 상기 제1 레이저 빔(L1)의 좌측 상단에 녹색(G), 우측 상단에 노란색(Y), 좌측 하단에 청색(B), 우측 하단에 적색(R)이 배치되어 있는 것으로 가정한다 Referring again to Fig. 4, for convenience of explanation, it is assumed that green (G) is placed at the upper left, yellow (Y) at the upper right, blue (B) at the lower left, and red (R) at the lower right of the first laser beam (L1) before it enters the first prism (210).
상기 제2 프리즘(230)으로부터 출사되는 상기 투과 레이저 빔은 상기 제1 프리즘(210)에 입사하기 전의 상기 제1 레이저 빔(L1)의 색 분포와 동일 할 수 있다. 즉, 상기 투과 레이저 빔은 좌측 상단에 녹색(G), 우측 상단에 노란색(Y), 좌측 하단에 청색(B), 우측 하단에 적색(R)이 배치된다. The transmission laser beam emitted from the second prism (230) may have the same color distribution as the first laser beam (L1) before being incident on the first prism (210). That is, the transmission laser beam has green (G) arranged at the upper left, yellow (Y) arranged at the upper right, blue (B) arranged at the lower left, and red (R) arranged at the lower right.
반면, 상기 제2 프리즘(230)으로부터 출사되는 상기 반사 레이저 빔은 좌우 및 상하가 반전될 수 있다. 즉, 상기 반사 레이저 빔이 상기 제2 반사면(233) 및 상기 제2 입사면(231)에서 반사되면서, 좌우 및 상하가 반전될 수 있다. 즉, 상기 반사 레이저 빔은 좌측 상단에 적색(R), 우측 상단에 청색(B), 좌측 하단에 노란색(Y), 우측 하단에 녹색(G)이 배치된다. On the other hand, the reflected laser beam emitted from the second prism (230) can be reversed left and right and up and down. That is, the reflected laser beam can be reversed left and right and up and down while being reflected from the second reflection surface (233) and the second incident surface (231). That is, the reflected laser beam is arranged with red (R) at the upper left, blue (B) at the upper right, yellow (Y) at the lower left, and green (G) at the lower right.
이에 따라, 상기 투과 레이저 빔과 상기 투과 레이저 빔이 원점 대칭으로 반전된 상기 반사 레이저 빔이 혼합되므로, 상기 제1 레이저 빔(L1)의 에너지 분포가 균일하지 않은 경우에도, 상기 제2 레이저 빔(L2)의 에너지 분포가 대칭을 이루는 정규 분포를 갖도록 균일화 될 수 있다. Accordingly, since the transmitted laser beam and the reflected laser beam, which is the transmitted laser beam and is inverted with origin symmetry, are mixed, even if the energy distribution of the first laser beam (L1) is not uniform, the energy distribution of the second laser beam (L2) can be uniformized to have a symmetrical normal distribution.
즉, 상기 반사 레이저 빔은 상기 투과 레이저 빔과 비교하여 장축 방향(X)으로 반전되는 동시에 단축 방향(Y)으로 반전된다. 예를들어, 입사 레이저 빔이 우측 상단의 에너지 밀도가 높은 경우에, 상기 투과 레이저 빔은 입사 레이저 빔과 동일하게 우측 상단의 에너지 밀도가 높으며, 상기 반사 레이저 빔은 좌측 하단의 에너지 밀도가 상대적으로 높게 된다. 따라서, 상기 투과 레이저 빔과 상기 반사 레이저 빔이 혼합된 출사 레이저 빔은 중앙부의 에너지 밀도가 높아 에너지 분포가 대칭을 이루는 정규 분포를 가지게 된다. That is, the reflected laser beam is reversed in the major axis direction (X) and simultaneously in the minor axis direction (Y) compared to the transmitted laser beam. For example, when the incident laser beam has a high energy density at the upper right, the transmitted laser beam has a high energy density at the upper right, similar to the incident laser beam, and the reflected laser beam has a relatively high energy density at the lower left. Therefore, the output laser beam, which is a mixture of the transmitted laser beam and the reflected laser beam, has a normal distribution in which the energy distribution is symmetrical because the energy density at the center is high.
본 실시예에 따르면, 상기 레이저 장치의 상기 반전 모듈은 제1 및 제2 프리즘을 이용하여 간단한 구조를 통해 원점 반전 모듈을 구성할 수 있으며, 반전되지 않는 투과 레이저 빔과 반전되는 반사 레이저 빔의 비율을 상기 제1 및 제2 프리즘 간의 거리를 조절하여 용이하게 조절할 수 있다. According to the present embodiment, the inversion module of the laser device can form an origin inversion module through a simple structure using first and second prisms, and the ratio of a non-inverted transmission laser beam and a inverted reflection laser beam can be easily controlled by adjusting the distance between the first and second prisms.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 개략도이다. 도 6은 도 5의 레이저 장치의 반전 모듈의 개략적인 설명도이다. 도 7은 도 5의 레이저 장치의 반전 모듈의 프리즘을 나타낸 사시도이다. 도 8은 도 5의 레이저 장치의 반전 모듈의 구체적인 설명도이다. FIG. 5 is a schematic diagram of a laser device according to one embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of the inversion module of the laser device of FIG. 5. FIG. 7 is a perspective view showing a prism of the inversion module of the laser device of FIG. 5. FIG. 8 is a specific explanatory diagram of the inversion module of the laser device of FIG. 5.
도 5 내지 8을 참조하면, 상기 레이저 장치는 레이저 발생기(100), 반전 모듈(600) 및 레이저 광학계(300)를 포함한다. 상기 레이저 발생기(100)는 레이저 광을 발생시켜 레이저 광을 상기 레이저 발생기(100)의 외부에 조사한다. 상기 레이저 발생기(100)로부터 제1 방향(D1)으로 출사된 제1 레이저 빔(L1)은 상기 반전 모듈(200)을 거치며 제3 방향(D3)을 따라 진행하는 제2 레이저 빔(L2)으로 가공된다. 상기 제3 방향(D3)은 상기 제1 방향(D1)과 수직할 수 있다. 상기 제2 레이저 빔(L2)이 상기 레이저 광학계(300)를 거쳐 상기 제3 방향(D3)으로 진행하는 출사광인 제3 레이저 빔(L3)으로 바뀌고, 상기 제3 레이저 빔(L3)은 상기 레이저 광학계(300)로부터 상기 제3 방향(D3)으로 이격되어 배치되는 스테이지(500)상에 배치된 피조사체(400)를 향하여 조사된다. Referring to FIGS. 5 to 8, the laser device includes a laser generator (100), a reversing module (600), and a laser optical system (300). The laser generator (100) generates laser light and irradiates the laser light to the outside of the laser generator (100). A first laser beam (L1) emitted from the laser generator (100) in a first direction (D1) passes through the reversing module (200) and is processed into a second laser beam (L2) that travels along a third direction (D3). The third direction (D3) may be perpendicular to the first direction (D1). The second laser beam (L2) is changed into a third laser beam (L3), which is an emission light that passes through the laser optical system (300) in the third direction (D3), and the third laser beam (L3) is irradiated toward an object (400) placed on a stage (500) spaced apart from the laser optical system (300) in the third direction (D3).
상기 레이저 발생기(100), 상기 스테이지(500) 및 상기 피조사체(400)는 도 1의 레이저 장치의 구성들과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 상기 레이저 광학계(300)에 입사되는 상기 제2 레이저 빔(L2)이 상기 제1 방향(D1으로 진행되어 입사되는 점을 제외하면, 상기 레이저 광학계(300)는 도 1의 레이저 장치의 레이저 광학계와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다. The laser generator (100), the stage (500), and the target object (400) may be substantially the same as the configurations of the laser device of Fig. 1. In addition, except that the second laser beam (L2) incident on the laser optical system (300) is incident in the first direction (D1), the laser optical system (300) may be substantially the same as the laser optical system of the laser device of Fig. 1. Therefore, a repeated description is omitted.
상기 반전 모듈(600)은 스플리터(610), 미러(620), 프리즘(630)을 포함할 수 있다. The above inversion module (600) may include a splitter (610), a mirror (620), and a prism (630).
상기 스플리터(610)는 입사되는 제1 레이저 빔(L1)의 일부는 반사시켜 반사 레이저 빔을 만들고, 일부는 투과시켜 투과 레이저 빔을 만든다. 예를 들면, 상기 스플리터(610)는 입사되는 제1 레이저 빔(L1)의 50%는 반사시켜 반사 레이저 빔을 만들고, 상기 입사 레이저 빔(L1)의 나머지 50%는 투과시켜 투과 레이저 빔을 만들 수 있다. The splitter (610) reflects a portion of the incident first laser beam (L1) to create a reflected laser beam, and transmits a portion of the incident first laser beam to create a transmitted laser beam. For example, the splitter (610) can reflect 50% of the incident first laser beam (L1) to create a reflected laser beam, and transmit the remaining 50% of the incident laser beam (L1) to create a transmitted laser beam.
상기 미러(620)는 상기 스플리터(610)를 통과한 상기 투과 레이저 빔을 반사시켜, 상기 투과 레이저 빔이 상기 프리즘(630)으로 진행하게 할 수 있다. The above mirror (620) can reflect the transmitted laser beam that has passed through the splitter (610) and cause the transmitted laser beam to proceed to the prism (630).
상기 프리즘(630)은 입사면(631) 및 반사면(632)를 포함할 수 있다. 상기 반사면(632)는 제1 경사면(632a) 및 제2 경사면(632b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 경사면(632a)과 상기 제2 경사면(632b)은 상기 제1 및 제3 방향(D1, D3)을 따라 형성되는 단면 상에서 제5 각도(θ5)를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 제1 경사면(632a)과 상기 제2 경사면(632b)이 만나 모서리(633)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제5 각도(θ5)는 180도 보다 작을 수 있다. The prism (630) may include an incident surface (631) and a reflective surface (632). The reflective surface (632) may include a first inclined surface (632a) and a second inclined surface (632b). The first inclined surface (632a) and the second inclined surface (632b) may be arranged to form a fifth angle (θ5) on a cross-section formed along the first and third directions (D1, D3). The first inclined surface (632a) and the second inclined surface (632b) may meet to form a corner (633). Here, the fifth angle (θ5) may be less than 180 degrees.
상기 미러(630)에서 반사된 상기 투과 레이저 빔은 상기 프리즘(630)의 상기 입사면(631)을 통해 입사되고, 상기 반사면(632)에서 반사된 후, 상기 입사면(631)을 통해 다시 출사된다. 상기 입사면(631)을 통해 출사된 상기 투과 레이저 빔은 상기 스플리터(610)를 통과하여 상기 반사 레이저 빔과 혼합하여, 상기 제2 레이저 빔(L2)을 만든다.The transmitted laser beam reflected from the mirror (630) is incident through the incident surface (631) of the prism (630), reflected from the reflective surface (632), and then emitted again through the incident surface (631). The transmitted laser beam emitted through the incident surface (631) passes through the splitter (610) and is mixed with the reflected laser beam to create the second laser beam (L2).
이때, 상기 제1 레이저 빔(L1)과 상기 제2 레이저 빔(L2)은 서로 수직일 수 있다. At this time, the first laser beam (L1) and the second laser beam (L2) may be perpendicular to each other.
도 8을 다시 참조하면, 설명의 편의를 위해 상기 스플리터(610)에 입사하기 전의 상기 제1 레이저 빔(L1)의 좌측 상단에 녹색(G), 우측 상단에 노란색(Y), 좌측 하단에 청색(B), 우측 하단에 적색(R)이 배치되어 있는 것으로 가정한다 Referring back to Figure 8, for convenience of explanation, it is assumed that green (G) is placed at the upper left, yellow (Y) at the upper right, blue (B) at the lower left, and red (R) at the lower right of the first laser beam (L1) before it enters the splitter (610).
상기 스플리터(610)으로부터 출사되는 상기 반사 레이저 빔은 상기 스플리터(610)에 입사하기 전의 상기 제1 레이저 빔(L1)에 대해 상하 반전될 수 있다. 즉, 상기 반사 레이저 빔은 좌측 상단에 청색(B), 우측 상단에 적색(R), 좌측 하단에 녹색(G), 우측 하단에 노란색(Y)이 배치된다. The reflected laser beam emitted from the splitter (610) can be inverted upside down with respect to the first laser beam (L1) before being incident on the splitter (610). That is, the reflected laser beam is arranged with blue (B) at the upper left, red (R) at the upper right, green (G) at the lower left, and yellow (Y) at the lower right.
반면, 상기 스플리터(610)를 투과하여 상기 미러(620) 및 상기 프리즘(630)을 통해 출사되는 상기 투과 레이저 빔은 좌우가 반전될 수 있다. 즉, 상기 투과 레이저 빔은 좌측 상단에 노란색(Y), 우측 상단에 녹색(G), 좌측 하단에 적색(R), 우측 하단에 청색(B)이 배치된다. On the other hand, the transmission laser beam that passes through the splitter (610) and is emitted through the mirror (620) and the prism (630) can be reversed left and right. That is, the transmission laser beam is arranged with yellow (Y) at the upper left, green (G) at the upper right, red (R) at the lower left, and blue (B) at the lower right.
이에 따라, 상하 반전된 상기 반사 레이저 빔과 좌우 반전된 상기 투과 레이저 빔이 혼합되므로, 상기 제1 레이저 빔(L1)의 에너지 분포가 균일하지 않은 경우에도, 상기 제2 레이저 빔(L2)의 에너지 분포가 대칭을 이루는 정규 분포를 갖도록 균일화 될 수 있다. Accordingly, since the upside-down inverted reflected laser beam and the left-right inverted transmitted laser beam are mixed, even if the energy distribution of the first laser beam (L1) is not uniform, the energy distribution of the second laser beam (L2) can be uniformized to have a symmetrical normal distribution.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 레이저 장치는 제1 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생기, 및 상기 제1 레이저 빔을 변환하여 제2 레이저 빔을 방출하는 반전 모듈을 포함한다. 상기 반전 모듈은 제1 입사면, 제1 출사면 및 제1 반사면을 포함하는제1 프리즘과 상기 제1 출사면과 평행한 제2 입사면, 상기 제1 입사면과 평행한 제2 출사면 및 제2 반사면을 포함하는 제2 프리즘을 포함한다. 따라서, 상기 레이저 장치의 상기 반전 모듈은 상기 제1 및 제2 프리즘을 이용하여 간단한 구조를 통해 원점 반전 모듈을 구성할 수 있다. 따라서 광 효율이 향상될 수 있다. According to embodiments of the present invention, the laser device includes a laser generator that generates a first laser beam, and a reversing module that converts the first laser beam to emit a second laser beam. The reversing module includes a first prism including a first incident surface, a first exit surface, and a first reflecting surface, and a second prism including a second incident surface parallel to the first exit surface, a second exit surface parallel to the first incident surface, and a second reflecting surface. Therefore, the reversing module of the laser device can form an origin reversing module through a simple structure by using the first and second prisms. Therefore, the optical efficiency can be improved.
또한, 상기 제1 프리즘의 상기 제1 출사면과 상기 제2 프리즘의 상기 제2 입사면 사이의 거리를 조절하여, 후술하는 반사 레이저 빔과 투과 레이저 빔의 비율을 조절할 수 있다. In addition, by adjusting the distance between the first exit surface of the first prism and the second incident surface of the second prism, the ratio of the reflected laser beam and the transmitted laser beam described later can be adjusted.
또한, 상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔은 동일 직선 상에 위치하게 되며, 이에 따라 상기 레이저 장치의 레이저 빔의 정렬이 용이하게 된다. In addition, the first laser beam and the second laser beam are positioned on the same straight line, thereby facilitating alignment of the laser beams of the laser device.
다른 실시예에 따르면, 상기 레이저 장치는 제1 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생기, 및 상기 제1 레이저 빔을 변환하여 제2 레이저 빔을 방출하는 반전 모듈을 포함한다. 상기 반전 모듈은 상기 제1 레이저 빔의 일부를 반사하여 반사 레이저 빔을 형성하고, 일부는 투과시켜 투과 레이저 빔을 형성하는 스플리터, 상기 스플리터를 투과한 상기 투과 레이저 빔을 반사하는 미러, 및 상기 미러에서 반사된 상기 투과 레이저 빔을 상기 스플리터를 향해 반사하는 프리즘을 포함한다. 따라서, 상기 레이저 장치의 상기 반전 모듈은 하나의 스플리터, 하나의 미러 및 하나의 프리즘을 이용하여 간단한 구조를 통해 반전 모듈을 구성할 수 있다. 따라서 광 효율이 향상될 수 있다. According to another embodiment, the laser device includes a laser generator which generates a first laser beam, and a reversing module which converts the first laser beam to emit a second laser beam. The reversing module includes a splitter which reflects a portion of the first laser beam to form a reflected laser beam and transmits a portion of the first laser beam to form a transmitted laser beam, a mirror which reflects the transmitted laser beam transmitted through the splitter, and a prism which reflects the transmitted laser beam reflected by the mirror toward the splitter. Therefore, the reversing module of the laser device can be configured as a reversing module through a simple structure using one splitter, one mirror, and one prism. Therefore, the optical efficiency can be improved.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 장치를 이용하여 제조한 박막 트랜지스터 및 이를 포함하는 표시 소자의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of a thin film transistor manufactured using a laser device according to embodiments of the present invention and a display element including the same.
도 9를 참조하면, 기판(20) 상에는 불순물 이온의 확산 및 수분이나 외기의 침투를 방지하고, 평탄화된 표면을 제공하기 위한 버퍼층(31)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 기판(20)은 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판일 수 있다. 상기 버퍼층(31)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드 등과 같은 무기 절연 물질, 및/또는 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기 절연 물질을 함유할 수 있다. 상기 버퍼층(31)은 필수 구성 요소는 아니므로 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.Referring to FIG. 9, a buffer layer (31) may be formed on a substrate (20) to prevent diffusion of impurity ions and penetration of moisture or external air, and to provide a flat surface. At this time, the substrate (20) may be an insulating substrate made of glass, plastic, or the like. The buffer layer (31) may contain an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, or the like, and/or an organic insulating material such as polyimide, polyester, or acrylic. The buffer layer (31) is not an essential component, and may therefore be omitted depending on process conditions.
상기 버퍼층(31) 상에는 채널 영역(43)과 채널 영역(43)을 중심으로 양쪽에 각각 형성되어 있는 소스 및 드레인 영역(41, 42)을 포함하며 다결정 실리콘으로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 소스 및 드레인 영역(41, 42)은 n형 또는 p형의 불순물이 도핑되어 있으며 실리사이드층을 포함할 수 있다. 이하에서는 상기 반도체층(40)을 형성하는 방법에 대하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.On the buffer layer (31) above, a semiconductor layer (40) made of polycrystalline silicon is formed, which includes a channel region (43) and source and drain regions (41, 42) formed on both sides centered on the channel region (43). Here, the source and drain regions (41, 42) are doped with n-type or p-type impurities and may include a silicide layer. Hereinafter, a method of forming the semiconductor layer (40) will be described in more detail.
상기 기판(20) 상에 비정질 실리콘을 저압 화학 기상 증착 또는 플라스마 화학 기상 증착 또는 스퍼터링 방법 등으로 적층하여 비정질 실리콘 박막을 형성한다. 상기 실리콘은 결정 상태에 따라 비정질 실리콘과 다결정 실리콘으로 구분될 수 있는데, 상기 비정질 실리콘은 비교적 낮은 온도에서 박막으로 증착 가능한 장점이 있는 반면, 원자배열에 규칙이 없어 전기적 특성이 비교적 떨어지고 대면적화가 어려운 단점이 있다. 그러나 상기 다결정 실리콘은 전류의 흐름도가 비정질 실리콘에 비해 우수하며, 특히 결정립(grain)의 크기가 증가할수록 전기적 특성이 개선된다. 이때, 용융점이 낮은 유리 등의 절연 기판(20)을 활용하는 경우 상기 기판(20) 상에 비정질 실리콘 박막을 증착한 후, 이를 다결정 실리콘 박막으로 변화시켜 사용하게 되는데, 증착된 실리콘 박막의 결정화도(crystallinity)를 향상시키기 위하여 통상적으로 레이저 어닐링(laser annealing)에 의한 열처리 공정이 수반된다. On the above substrate (20), amorphous silicon is deposited using a low-pressure chemical vapor deposition, plasma chemical vapor deposition, sputtering, or the like to form an amorphous silicon thin film. The silicon can be classified into amorphous silicon and polycrystalline silicon depending on the crystal state. The amorphous silicon has the advantage of being able to be deposited as a thin film at a relatively low temperature, but has the disadvantage of having relatively poor electrical characteristics and being difficult to produce on a large area due to the lack of regulation in the atomic arrangement. However, the polycrystalline silicon has a superior current flow rate compared to amorphous silicon, and in particular, the electrical characteristics improve as the grain size increases. At this time, when an insulating substrate (20) such as glass having a low melting point is utilized, an amorphous silicon thin film is deposited on the substrate (20) and then changed into a polycrystalline silicon thin film for use. In order to improve the crystallinity of the deposited silicon thin film, a heat treatment process by laser annealing is typically performed.
상기 레이저 어닐링 공정에서는, 레이저 장치를 이용하여 초기에는 투과 렌즈를 예열한 다음, 상기 비정질 실리콘 박막에는 투과 렌즈가 일정한 온도에 도달하여 일정한 온도를 유지하고 있을 때에만 레이저 광이 조사되도록 하여 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화한다. 이로써, 다결정 실리콘 박막의 결정립을 균일하게 형성할 수 있어 이후에 완성되는 박막 트랜지스터(TFT)의 특성 또한 균일하게 유지할 수 있다.In the above laser annealing process, a laser device is used to initially preheat a transmission lens, and then laser light is irradiated onto the amorphous silicon thin film only when the transmission lens reaches a certain temperature and is maintained at a certain temperature, thereby crystallizing the amorphous silicon thin film into a polycrystalline silicon thin film. As a result, crystal grains of the polycrystalline silicon thin film can be formed uniformly, and the characteristics of the thin film transistor (TFT) completed thereafter can also be uniformly maintained.
한편, 상기 기판(20)의 상부에는 상기 반도체층(40)을 덮는 산화 규소(SiO2)나 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(32)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(32) 상부에는 상기 채널 영역(43)과 대응하도록 게이트 전극(50)이 형성되어 있다. 상기 게이트 절연막(32)의 상부에는 상기 게이트 전극(50)을 덮는 층간 절연막(33)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(32)과 상기 층간 절연막(33)은 상기 반도체층(40)의 상기 소스 및 드레인 영역(41, 42)을 노출하는 컨택홀들(C1, C2)을 구비하고 있다. 상기 층간 절연막(33)의 상부에는 상기 컨택홀(C1)을 통하여 상기 소스 영역(41)과 연결되어 있는 소스 전극(61)과 상기 게이트 전극(50)을 중심으로 상기 소스 전극(61)과 마주하며 상기 컨택홀(C2)을 통하여 상기 드레인 영역(42)과 연결되어 있는 드레인 전극(62)이 형성되어 있다. 상기 층간 절연막(33)은 보호막(34)으로 덮여 있는데, 상기 보호막(34)은 산화물, 질화물, 및/또는 산질화물을 포함하는 무기 절연 물질로 이루어지거나, 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 보호막(34)에는 상기 소스 전극(61)을 노출하는 컨택홀(C3)이 형성되어 있으며, 상기 보호막(34)의 상부에는 화소 전극(70)이 형성되어 상기 컨택홀(C3)을 통해 상기 소스 전극(61)과 연결되어 있다. 여기서 상기 화소 전극(70)은 상기 소스 전극(61) 대신 상기 드레인 전극(62)과 연결되도록 형성될 수도 있다. 상기 화소 전극(70)은 투명 전극 또는 반사형 전극일 수 있는데, 상기 화소 전극(70)이 투명 전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3을 포함할 수 있다. 또한, 상기 화소 전극(70)이 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 이루어진 제1 층, 및 이러한 제1 층 위에 형성되며 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3등을 포함하는 제2 층을 포함하는 다층 구조로 형성될 수 있다.Meanwhile, a gate insulating film (32) made of silicon oxide (SiO2) or silicon nitride (SiNx), etc., is formed on the upper portion of the substrate (20) to cover the semiconductor layer (40), and a gate electrode (50) is formed on the upper portion of the gate insulating film (32) to correspond to the channel region (43). An interlayer insulating film (33) is formed on the upper portion of the gate insulating film (32) to cover the gate electrode (50), and the gate insulating film (32) and the interlayer insulating film (33) have contact holes (C1, C2) that expose the source and drain regions (41, 42) of the semiconductor layer (40). On the upper part of the interlayer insulating film (33), a source electrode (61) connected to the source region (41) through the contact hole (C1) and a drain electrode (62) facing the source electrode (61) centered on the gate electrode (50) and connected to the drain region (42) through the contact hole (C2) are formed. The interlayer insulating film (33) is covered with a protective film (34), and the protective film (34) may be made of an inorganic insulating material including an oxide, a nitride, and/or an oxynitride, or may be made of an organic insulating material. A contact hole (C3) exposing the source electrode (61) is formed in the protective film (34), and a pixel electrode (70) is formed on the upper part of the protective film (34) and is connected to the source electrode (61) through the contact hole (C3). Here, the pixel electrode (70) may be formed to be connected to the drain electrode (62) instead of the source electrode (61). The pixel electrode (70) may be a transparent electrode or a reflective electrode, and when the pixel electrode (70) is used as a transparent electrode, it may include ITO, IZO, ZnO or In2O3. In addition, when the pixel electrode (70) is used as a reflective electrode, it may be formed as a multilayer structure including a first layer made of Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr and compounds thereof, and a second layer formed on the first layer and including ITO, IZO, ZnO or In2O3.
도시되지는 않았으나, 상기 화소 전극(70) 상에는 투명 전극 또는 반사형 전극일 수 있는 공통 전극(미도시) 및 유기 발광층을 포함하는 중간층(미도시)이 형성된다. 또한, 상기 공통 전극의 일부를 노출하여 화소를 정의하는 화소 정의막(미도시)이 상기 보호막(34) 상에 배치될 수 있다.Although not shown, a common electrode (not shown), which may be a transparent electrode or a reflective electrode, and an intermediate layer (not shown) including an organic light-emitting layer are formed on the pixel electrode (70). In addition, a pixel definition film (not shown) that defines a pixel by exposing a part of the common electrode may be placed on the protective film (34).
한편, 도 9에 도시된 박막 트랜지스터(TFT) 및 이를 포함하는 표시 소자(P)의 구조는 어디까지나 예시에 불과하며, 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다.Meanwhile, the structure of the thin film transistor (TFT) and the display element (P) including the same illustrated in FIG. 9 is merely an example and may be modified in various ways depending on the design.
본 발명의 레이저 장치를 이용하여 유기 발광 표시 장치 및 이를 포함하는 다양한 전자 기기들을 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰, 스마트폰, 비디오폰, 스마트패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 차량용 네비게이션, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 노트북, 헤드 마운트 디스플레이 등을 제조하는데 적용될 수 있다.Using the laser device of the present invention, organic light emitting display devices and various electronic devices including the same can be manufactured. For example, the present invention can be applied to manufacturing mobile phones, smart phones, video phones, smart pads, smart watches, tablet PCs, vehicle navigation devices, televisions, computer monitors, notebooks, head-mounted displays, etc.
이상에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.
100: 레이저 발생기 200, 600: 반전 모듈
210: 제1 프리즘 220: 제1 프리즘 구동부
230: 제2 프리즘 240: 제2 프리즘 구동부
250: 제어부 300: 레이저 광학계
400: 피조사체 500: 스테이지100: Laser generator 200, 600: Inverter module
210: 1st prism 220: 1st prism drive unit
230: Second prism 240: Second prism drive unit
250: Control unit 300: Laser optics
400: Subject 500: Stage
Claims (3)
상기 제1 레이저 빔을 변환하여 제2 레이저 빔을 방출하는 반전 모듈을 포함하고,
상기 반전 모듈은
상기 제1 레이저 빔의 일부를 반사하여 반사 레이저 빔을 형성하고, 일부는 투과시켜 투과 레이저 빔을 형성하는 스플리터;
상기 스플리터를 투과한 상기 투과 레이저 빔을 반사하는 미러; 및
상기 미러에서 반사된 상기 투과 레이저 빔을 상기 스플리터를 향해 반사하는 프리즘을 포함하는 레이저 장치.a laser generator for generating a first laser beam; and
It includes an inversion module that converts the first laser beam and emits a second laser beam,
The above inversion module
A splitter that reflects a portion of the first laser beam to form a reflected laser beam and transmits a portion of the first laser beam to form a transmitted laser beam;
a mirror that reflects the transmitted laser beam that has passed through the splitter; and
A laser device including a prism that reflects the transmitted laser beam reflected from the mirror toward the splitter.
상기 프리즘은 입사면 및 반사면을 포함하고, 상기 반사면은 서로 180도 보다 작은 소정 각도를 이루는 제1 경사면 및 제2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.In the first paragraph,
A laser device, characterized in that the prism includes an incident surface and a reflective surface, and the reflective surface includes a first inclined surface and a second inclined surface forming a predetermined angle less than 180 degrees with respect to each other.
상기 제1 레이저 빔과 상기 제2 레이저 빔은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 레이저 장치.In the second paragraph,
A laser device, characterized in that the first laser beam and the second laser beam are perpendicular to each other.
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