KR101065790B1

KR101065790B1 - 편광필름 절단용 레이저 노즐장치

Info

Publication number: KR101065790B1
Application number: KR1020080095514A
Authority: KR
Inventors: 이석준; 이진관
Original assignee: (주)와이티에스
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2011-09-20
Also published as: KR20100036069A

Abstract

본 발명은 편광필름 절단용 레이저 노즐장치에 관한 것으로, 자동화된 레이저를 이용한 편광필름 절단시스템의 구성에서 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 이중 구조의 레이저 노즐을 통해 작업가스의 분사가 이루어지는 가운데 레이저 빔이 투사될 수 있도록 함으로써 편광필름의 절단면이 직각으로 절단될 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 이송라인 상이 일측에 설치되어 발진되어 레이저 반사경을 통해 수직의 하향으로 반사된 레이저 빔을 편광필름 상에 투사되도록 하는 편광필름 절단용 레이저 노즐장치에 있어서, 상부는 넓고 하부는 좁은 형태의 쐐기 형태로 이루어져 레이저 노즐본체의 하부에 나사 결합을 통해 결합되는 상부 레이저 노즐, 상부 레이저 노즐의 내부에 안착되어 수직의 하향으로 반사된 레이저 빔의 투사가 이루어지는 레이저 빔 투사렌즈, 상부 레이저 노즐의 내부에 안착된 레이저 빔 투사렌즈를 고정시키는 렌즈 고정링 및 상부 레이저 노즐의 후부에 나사결합을 통해 결합되어 상부 레이저 노즐을 통해 수직의 하향으로 레이저 빔을 투사하는 하부 레이저 노즐의 구성으로 이루어진다.

편광필름, 편광판, POL, 레이저, 레이저 노즐, 절단장치

Description

편광필름 절단용 레이저 노즐장치{Laser nozzle apparatus for cutting polaroid film}

본 발명은 편광필름 절단용 레이저 노즐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤 레이저 노즐을 이중으로 형성하되 이중 구조의 레이저 노즐을 통해 작업가스의 분사가 이루어지는 가운데 편광필름으로 레이저 빔의 투사가 이루어질 수 있도록 함으로써 편광필름의 절단면이 직각으로 절단될 수 있도록 함은 물론 투사되는 레이저 빔에 의한 가연소재료(편광필름 및 보호필름)의 산화가 방지될 수 있도록 한 편광필름 절단용 레이저 노즐장치에 관한 것이다.

일반적으로 최근 화상 정보의 전달 매체로써 표시장치의 대형화 및 고품질화에 많은 관심이 집중됨에 따라 지금까지 사용되어 왔던 CRT(Cathode Ray Tube)를 대신하는 각종 평판표시장치가 개발되어 보급되고 있음은 주지하는 바와 같다. 이러한 평판표시장치들 중의 하나인 액정표시장치는 화질의 색상 측면에서 CRT 이상의 수준으로 월등히 발전되어 세계시장을 지배하는 주력제품이 되고 있다.

전술한 바와 같은 액정표시장치를 이루는 일반적인 TFT-LCD 패널(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display Panel)의 일반적인 제조공정을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 개요로써 TFT-LCD 패널의 한 개 픽셀(R, G, B 3개의 서브 픽셀로 이루어진다)은 폭이 약 0.3mm 정도로 미세하다. 물론, 그 안에 들어가는 TFT (Thin Film Transistor)의 크기는 더 작다. 더군다나, 해상도가 1600 x 1200 수준이 되려면 그 픽셀의 수가 무려 192만 개가 되며 여기에 각 서브 픽셀까지 고려한다면 3배(R, G, B)를 해야 하므로 576만 개의 TFT가 필요하다. 그러므로, 전체 공정 자체의 정밀도도 높아야하는 공정으로 반도체 수준의 공정이 요구된다.

한편, 전술한 바와 같은 TFT-LCD 패널의 제조 공정은 크게 TFT 공정, 컬러 필터(CF) 공정, 셀(Cell) 공정, 모듈 공정으로 나뉘어 진행되는데, TFT 공정과 CF 공정을 거친 두 개의 글라스를 가지고 셀(Cell) 공정을 거쳐 한 개의 패널이 만들어지고, 셀(Cell) 공정을 거친 패널이 모듈 공정을 거쳐 실제로 모니터나 TV에 사용되어지는 TFT-LCD 패널 한 장이 만들어진다.

먼저, TFT(Thin Film Transistor, 박막 트랜지스터) 공정은 기본적인 전극을 형성하는 공정으로, 가장 기본이 되면서도 핵심적인 공정으로 각 셀의 전극을 만들어 주게 된다. 그 공정 순서로는 게이트 전극 생성, 절연막 및 반도체막 생성, 데이터 전극 생성, 보호막 생성, 화소 전극 생성의 5단계를 거치지만 각 단계마다 1회 이상의 패턴 공정이 필요하다. 이 패턴 공정이야말로 TFT-LCD 패널 제조공정의 핵심이라고도 부를 수 있는 공정으로 TFT 공정뿐만 아니라 CF 공정에도 유사한 패턴 공정이 필요하다.

전술한 바와 같은 패턴 공정은 그 하나만으로도 매우 정밀하고 복잡한 공정 이다. 한 장의 TFT-LCD 패널을 만들기 위해서 적어도 이 공정을 여러 번 거치게 된다. 물론, 그때그때 동일한 증착 재료와 공법을 사용하는 것은 아니지만 개략적인 공정은 비슷하다. 이러한 패턴 공정은 증착, 세정, 감광물질(Photo Registor, 이하 PR) 코팅, 노광, 현상, 식각(Etching 공정), PR 박리(Strip 공정) 및 검사의 순서로 이루어지고, TFT 공정에서만 5번 이상의 공정이 필요하다.

한편, TFT-LCD는 PDP나 OLED(유기 EL)처럼 각 셀이 스스로 발광하는 것이 아니라 백라이트에서 나오는 일정한 빛을 각 셀에 있는 액정의 배열을 조절하여 빛의 밝기를 조절한다. 백라이트 자체는 백색광이므로 액정의 배열을 변화시켜 빛의 양을 조절하지만 색을 구현하기 위한 R, G, B로 만들기 위해서 CF(Color Filter)가 중요한 역할을 하게 된다. 이러한 CF는 TFT-LCD 패널의 상판에 위치하며 TFT 공정과는 별도의 공정을 통해 만들어진다. CF 공정에서도 앞서 설명했던 패턴 공정이 필요하다.

전술한 CF(Color Filter) 공정은 BM(Black Matrix) 공정(증착, 세정, PR 코팅, 노광, 현상, 식각, 박리 순의 패턴 공정이 필요하다), 화소별 공정(이 패턴 공정은 앞서 했던 2가지 공정과는 약간 다른 공정으로 증착과 세정 과정이 필요없이 컬러를 갖는 감광물질을 도포하여 노광과 현상의 공정을 거치면 된다) 및 ITO 공정(Indium Tin Oxide : 투과성과 도전성이 좋으며 화학적, 열적 안정성이 우수한 투명 전극 재료)으로 이루어진다. 이외에도 패널의 타입(VA, IPS, TN 등)에 따라 몇 가지 공정이 더 추가되기도 한다.

그리고, 셀(Cell) 공정은 CF 공정과 TFT 공정에서 만들어진 2개의 글라스를 하나로 합치고 절단하는 공정으로, CF와 TFT 세정, 배향막(Polyamide) 인쇄, 러빙(Rubbing) 공정, 스페이서(Spacer) 산포, 합착(TFT 기판과 CF 기판을 정밀하게 합착), 절단(합착된 기판을 절단하여 각각의 패널로 분리), 액정 주입, 최종 검사의 순서로 이루어진다.

전술한 TFT-LCD 패널의 제조공정 중 모듈 공정은 완제품 패널을 만들기 위한 마지막 공정으로 셀(Cell) 공정으로 만들어진 패널에 편광필름(또는 편광판)과 PCB, 백라이트장치 등을 부착하는 최종 단계로, 세정, 편광필름 부착, TAB 부착, 탈포(Autoclave), PCB 부착, BLU(Back Light Unit) 조립, 검사의 순서로 이루어진다.

전술한 모듈 공정에서 패널의 상·하부에 부착되는 편광필름은 여러 방향으로 진동하면서 입사되는 빛을 한쪽 방향으로만 진동하는 빛(즉, 편광)이 되도록 하는 기능을 가지고 있는 것으로, 패널 상·하부의 편광필름은 보통 90도로 교차되어 부착된다. 이때, 편광필름에는 편광필름을 보호하기 위한 보호필름이 편광필름의 상·하부면 각각에 부착되어 있는데, 편광필름을 패널 상·하부면에 부착하기 위해서는 편광필름 상·하부면 상의 보호필름을 먼저 제거한 후 패널 상·하부면에 부착하여야 한다.

한편, 편광필름(Polaroid Film)이라 함은 입사광의 수직 또는 수평 편파를 구분하여 통과시키거나 차단시킬 수 있는 성질의 필름을 말하는 것으로, 노트북 컴퓨터와 모니터 등의 박막 트랜지스터 액정표시장치(TFT-LCD)나 카메라 특수 효과용 필터 및 입체영화용 안경 등에 사용되는 광학 필름이다. 액정표시장치(LCD) 모듈 의 백라이트에서 나오는 빛의 세기는 모든 방향으로 균등하나 편광필름은 이러한 빛 중에서 편광 축과 동일한 방향으로 진동하는 빛만 투과시키고 그 외는 흡수 또는 반사하여 특정 방향의 편광을 만드는 역할을 한다. 이 편광이 LCD 액정을 지날 때 화소별로 액정의 나열 방향을 전기적으로 조절함으로써 화소의 밝기가 변하게 된다.

전술한 바와 같은 편광필름은 패널 상·하부면에 부착하기 위해서는 편광필름을 패널의 크기에 대응되도록 일정크기의 편광판으로 절단하는 과정을 거치게 되는데, 종래의 기술에 따른 편광필름 절단장치는 슈터 커터라는 기계식 절단기를 사용하여 편광필름을 패널의 크기에 대응되도록 절단하는 구조로 이루어진다.

따라서, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 편광필름 절단장치의 경우 슈터 커터를 통해 편광필름을 절단하는 과정에서 필요 많은 양의 분진이 발생하기 때문에 발생된 분진을 처리하기 위한 별도의 처리과정을 필요로 한다. 이처럼 별도의 분진 처리과정을 필요로 하기 때문에 이에 따른 환경처리비용의 발생으로 인하여 생산원가가 상당 부분 올라가는 문제 및 생산량이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 편광필름 절단장치의 경우 슈터 커터를 통해 편광필름을 절단하게 되면 편광필름의 절단면이 균일하지 않아 편광필름의 절단면을 균일하게 연마하기 위한 연마공정을 필요로 하기 때문에 이에 따른 추가 공정으로 인하여 생산원가의 상승분 발생 및 생산량 저하 등의 문제가 발생하게 된다.

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 레이저를 이용한 절단시스템이 개 발되어 상용화되고는 있는데, 이러한 레이저를 이용한 절단시스템의 구성에서 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치를 구성하는 종래의 기술에 따른 레이저 노즐을 통해 편광필름을 절단하는 경우 도 1a 내지 도 1c 에 도시된 바와 같이 편광필름(10)의 절단면이 직각으로 절단되지 않는다는 문제가 있다. 즉, 절단품질이 저하되는 문제가 있다.

또한, 레이저 빔을 통한 절단시 발생되는 연소가스에 의해 편광필름(10)의 절단면 주위에 오염이 발생함은 물론 편광필름 상에 보호필름(20)이 융착되어 분리가 어렵게 되는 문제가 발생된다는 것이다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자동화된 레이저를 이용한 편광필름 절단시스템의 구성에서 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 이중 구조의 레이저 노즐을 통해 작업가스의 분사가 이루어지는 가운데 레이저 빔이 투사될 수 있도록 함으로써 편광필름의 절단면이 직각으로 절단될 수 있도록 한 편광필름 절단용 레이저 노즐장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 기술의 다른 목적으로는 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 레이저 빔의 투사를 통해 편광필름의 절단시 연소가스를 흡입 제거할 수 있는 구조를 형성함으로써 편광필름 절단면의 연소가스 분진에 의한 오염을 방지할 수 있도록 함에 있다.

본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 이중 구조의 레이저 노즐을 통해 작업가스의 분사가 이루어지는 가운데 레이저 빔이 투사될 수 있도록 하여 편광필름의 절단면이 직각으로 절단될 수 있도록 함으로써 편광필름을 보호하는 보호필름이 편광필름에 융착되지 않도록 하여 이격 분리가 용이하도록 함에 있다.

아울러, 본 발명에 따른 기술은 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 이중 구조의 레이저 노즐을 통해 작업가스의 분사가 이루어지는 가운데 레이저 빔이 투사될 수 있도록 함으로써 레이저 빔에 의한 가연소재료(편광필름 및 보호필름)의 산화가 방지될 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐장치는 이송라인 상이 일측에 설치되어 발진되어 레이저 반사경을 통해 수직의 하향으로 반사된 레이저 빔을 편광필름 상에 투사되도록 하는 편광필름 절단용 레이저 노즐장치에 있어서, 상부는 넓고 하부는 좁은 형태의 쐐기 형태로 이루어져 레이저 노즐본체의 하부에 나사 결합을 통해 결합되어지되 레이저 빔이 투사되도록 제 1 빔 투사공이 상하로 관통 형성되어 하부를 이루는 쐐기 형태의 제 1 빔 투사부, 제 1 빔 투사부의 외주면 상에 형성되는 나사 결합부, 제 1 빔 투사공의 상부를 형성하는 링 결합부 및 제 1 빔 투사공과 링 결합부의 경계 부분에 형성되는 렌즈 안착턱으로 이루어진 상부 레이저 노즐; 상부 레이저 노즐의 렌즈 안착턱 상에 안착되어 수직의 하향으로 반사된 레이저 빔이 투사되도록 하는 레이저 빔 투사렌즈; 링 결합부 상에 나사결합을 통해 결합되어 렌즈 안착턱에 안착된 레이저 빔 투사렌즈를 고정시키는 렌즈 고정링; 및 상부 레이저 노즐의 제 1 빔 투사공에 대응하여 동일 수직선 상에 상하로 관통 형성되는 제 2 빔 투사공이 형성되어지되 하부로 갈수록 점점 좁아지는 쐐기 형태로 형성되는 제 2 빔 투사부, 제 2 빔 투사공의 상부측 내주면 상에 형성되어 제 1 빔 투사부의 나사 결합부에 나사 결합을 통해 결합되는 너트 결합부, 너특 결합부와 제 2 빔 투사공 상에 단면 형태가 역삼각형의 형태로 형성되는 공간부 및 공간부 상에 작업가스의 공급이 이루어지도록 측방향의 내외로 관통된 작업가스 주입공으로 이루어진 하부 레이저 노즐을 포함한 구성으로 이루어진다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에서 하부 레이저 노즐의 공간부는 상부 레이저 노즐의 제 1 빔 투사부에 비해 크게 형성되어 하부 레이저 노즐을 상부 레이저 노즐의 하부에 결합시 제 1 빔 투사부의 외주면과 공간부의 내주면 사이에는 일정간격 이격된 구성으로 결합되어질 수 있다.

한편, 레이저 노즐장치에는 편광필름의 레이저 절단시 발생되는 연소가스를 흡입 제거하는 연소가스 흡입수단이 더 구성될 수 있다. 이때, 연소가스 흡입수단은 하부 레이저 노즐의 동일 수직선상의 하부 일정거리에 설치되어 편광필름의 레이저 절단시 발생되는 연소가스를 흡입 제거하는 연소가스 흡입관; 및 연소가스 흡입관이 연결되어 흡입압력을 발생시키는 석션(Suction) 펌프의 구성으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면 자동화된 레이저를 이용한 편광필름 절단시스템의 구성에서 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 이중 구조의 레이저 노즐을 통해 작업가스의 분사가 이루어지는 가운데 레이저 빔이 투사될 수 있도록 함으로써 편광필름의 절단면을 직각으로 절단할 수가 있다.

본 발명에 따른 기술의 다른 효과로는 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 레이저 빔의 투사를 통해 편광필름의 절단시 연소가스를 흡입 제거할 수 있는 구조를 형성함으로써 편광필름 절단면의 연소가스 분진에 의한 오염을 방지할 수가 있다.

본 발명에 따른 기술의 또 다른 효과로는 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 이중 구조의 레이저 노즐을 통해 작업가스의 분사가 이루어지는 가운데 레이저 빔이 투사될 수 있도록 하여 편광필름의 절단면이 직각으로 절단될 수 있도록 함으로써 편광필름을 보호하는 보호필름이 편광필름에 융착되지 않도록 하여 이격 분리를 용이하게 할 수가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 기술은 편광필름을 절단하기 위한 레이저 장치의 레이저 노즐을 이중으로 구성하되 이중 구조의 레이저 노즐을 통해 작업가스의 분사가 이루어지는 가운데 레이저 빔이 투사될 수 있도록 함으로써 레이저 빔에 의한 가연소재료(편광필름 및 보호필름)의 산화를 방지할 수가 있다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 편광필름 절단용 레이저 노즐장 치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐이 적용된 레이저를 이용한 편광필름(POL) 절단장치의 전체적인 구성을 보인 평면 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐이 적용된 레이저를 이용한 편광필름(POL) 절단장치의 전체적인 구성을 보인 측면 구성도, 도 4 은 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐이 적용된 레이저 절단장치를 확대하여 보인 측면 구성도이다.

도 2 내지 4 5 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 편광필름 흡착장치(14)가 적용된 레이저를 이용한 편광필름(POL) 절단시스템(100)의 구성을 살펴보면 롤 상태로 감겨진 편광필름(10)을 회전 가능하게 지지하여 연속적으로 풀어지는 가운데 공급이 이루어질 수 있도록 하는 와인더 장치(110), 와인더 장치(110)를 통해 공급되는 편광필름(10)을 다수의 롤러를 통해 방향전환시키는 가운데 컬링된 편광필름(10)을 평판상으로 펴는 댄싱롤러 장치(120), 댄싱롤러 장치(120)를 통해 평판상으로 펴진 편광필름(10)을 이송라인의 후위측 수평면으로 이송시키는 편광필름 이송장치(130), 편광필름 이송장치(130)를 통해 이송된 편광필름(10)을 진공흡착을 통해 고정시키는 편광필름 흡착장치(140), 편광필름 흡착장치(140)에 의해 진공흡착되어 고정된 편광필름(10)을 레이저의 투사를 통해 절단하여 편광판(20)으로 형성하는 레이저 장치(150), 레이저 장치(150)를 통해 일정크기로 절단 형성된 편광판(20)을 후위측 수평면 상으로 배출시키는 편광판 배출장치(160) 및 편광판 배출장치(160)를 통해 이송라인 상의 후위측으로 이송된 편광판(20)을 적층 배열하는 편광판 정렬장치(170)의 구성으로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명이 적용된 레이저를 이용한 편광필름 절단시스템(100)을 통한 편광필름(10)의 이송과정을 살펴보면 먼저, 롤 상태의 편광필름(10)을 와인더 장치(110)에 회전 가능하게 결합한 상태에서 댄싱롤러 장치(120)를 거쳐 편광필름 이송장치(130)에 걸은 다음, 편광필름 이송장치(130)의 구동을 통해 이송시키면 와인더 장치(110)에 결합된 롤 상태의 편광필름(10)은 풀어지면서 댄싱롤러 장치(120)를 경유하는 가운데 컬링된 상태의 편광필름(10)이 평판상으로 펴지게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 댄싱롤러 장치(120)를 통해 평판상으로 펴진 편광필름(10)은 편광필름 이송장치(130)를 통해 절단시스템(100) 전반을 제어하는 제어 컨트롤러(도시하지 않음)에 의해 설정된 크기로 이송되어 편광필름 흡착장치(140)로 안내된 후 편광필름(10)의 이송이 중지되고, 이에 따라 편광필름 흡착장치(140)는 그 상부에 위치된 편광필름(10)을 진공흡착을 통해 고정시키게 된다. 즉, 편광필름 흡착장치(140)에 의해 편광필름(10)이 고정되는 동안에는 편광필름(10)의 이송이 정지된다.

전술한 바와 같이 편광필름 흡착장치(140)의 상부로 편광필름(10)이 진공흡착을 통해 고정되면 레이저 장치(150)가 구동되어 설정된 크기로 편광필름(10)을 절단하게 된다. 즉, 레이저 장치(150)는 설정된 크기로 편광필름(10)을 절단하여 편광판(20)으로 형성하게 된다. 이처럼 편광필름(10)의 절단을 통해 편광판(20)으로 형성한 후에는 편광필름(10)과 편광판(20)의 진공흡착이 해제됨과 동시에 편광필름 흡착장치(140)로부터 공기(Air)가 토출되어 편광필름(10)과 편광판(20)을 플 로팅(Floating)시킴으로써 편광필름(10)과 편광판(20)의 이송이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

다음으로, 전술한 바와 같이 편광필름 흡착장치(140)로부터 토출되는 공기(Air)에 의해 편광필름(10)과 편광판(20)이 플로팅(Floating)된 상태에서 편광필름 이송장치(130)와 편광판 배출장치(160)의 구동이 이루어지게 되면 편광판(20)이 편광판 배출장치(160)에 의해 배출되는 가운데 편광필름 이송장치(130)에 의해 편광필름(10)이 편광필름 흡착장치(140)로 이송되어진다. 이때, 편광필름(10)과 편광판(20)을 이송하는 편광필름 이송장치(130)와 편광판 배출장치(160)는 동일한 속도로 구동되어 동일한 방향으로 이송되는 편광필름(10)과 편광판(20)의 간섭이 발생되지 않도록 한다.

전술한 바와 같이 편광필름 이송장치(130)와 편광판 배출장치(160)의 구동에 의해 편광필름(10)과 편광판(20)의 이송이 이루어지면 편광판(20)은 편광판 배출장치(160)에 의해 이송되어 편광판 정렬장치(170)로 정렬되고, 편광필름(10)은 편광필름 이송장치(130)에 의해 편광판(20)과 동일한 속도로 이송되어 편광필름 흡착장치(140)로 이송되어진다. 따라서, 레이저 장치(150)에 의해 편광필름(10)의 절단이 이루어진 다음 편광필름(10)과 편광판(20)의 이송은 동시에 이루어짐을 알 수 있다.

다음에서는 전술한 바와 같이 기술한 레이저를 이용한 편광필름 절단용 레이저 노즐장치에 대하여 상세하게 기술하기로 한다. 도 5 는 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐을 보인 단면 구성도, 도 6 은 본 발명에 따른 편광필름 절 단용 레이저 노즐을 통한 편광필름의 절단을 보인 단면 구성도이다.

도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같은 레이저 노즐장치(200)는 편광필름 흡착장치(140) 상에 고정된 편광필름(10)을 절단하기 위해 편광필름(10) 상에 레이저 빔을 투사하기 위한 것으로, 이러한 레이저 노즐장치(200)는 레이저 장치(150)의 레이저 하우징(152)의 하부 일측에 설치되어 반사경(도시하지 않음)에 의해 수직의 하향으로 반사되는 레이저 빔을 편광필름(10) 상에 투사하여 절단하게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 레이저 노즐장치(200)는 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 레이저 노즐본체(210)의 하부에 이중구조로 결합되어 레이저 빔의 투사와 함께 작업가스의 분사가 동시에 이루어질 수 있도록 한 구조로 이루어진다.

본 발명에 따른 레이저 노즐장치(200)를 보다 상세하게 설명하면 상부는 넓고 하부는 좁은 형태의 쐐기 형태로 이루어져 레이저 노즐본체(210)의 하부에 나사 결합을 통해 결합되는 상부 레이저 노즐(220), 상부 레이저 노즐(220)의 내부에 안착되어 수직의 하향으로 반사된 레이저 빔의 투사가 이루어지는 레이저 빔 투사렌즈(230), 상부 레이저 노즐(220)의 내부에 안착된 레이저 빔 투사렌즈(230)를 고정시키는 렌즈 고정링(240) 및 상부 레이저 노즐(220)의 후부에 나사결합을 통해 결합되어 상부 레이저 노즐(220)을 통해 수직의 하향으로 레이저 빔을 투사하는 하부 레이저 노즐(250)의 구성으로 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같이 상부 레이저 노즐(220)과 하부 레이저 노즐(150)의 이중 구조로 이루어진 본 발명에 따른 레이저 노즐장치(200)의 상부 레이저 노 즐(220)과 하부 레이저 노즐(250) 사이로 작업가스의 공급이 이루어져 편광필름(10)의 절단이 이루어질 수 있도록 하는 구성으로 이루어진다.

본 발명에 따른 기술을 더욱 상세하게 설명하면 먼저, 상부 레이저 노즐(220)은 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이 레이저 빔이 투사되도록 제 1 빔 투사공(222a)이 상하로 관통 형성되어 하부를 이루는 쐐기 형태의 제 1 빔 투사부(222), 제 1 빔 투사부(222)의 외주면 상에 형성되는 나사 결합부(224), 제 1 빔 투사공(222a)의 상부를 형성하는 링 결합부(226) 및 제 1 빔 투사공(222a)과 링 결합부(226)의 경계 부분에 형성되는 렌즈 안착턱(228)으로 이루어진다. 이때, 상부 레이저 노즐(220)의 형태는 상부는 넓고 하부는 좁은 쐐기 형태로 이루어져 레이저 노즐본체(210)의 하부에 링 결합부(226)를 통해 나사 결합되어진다.

전술한 바와 같은 상부 레이저 노즐(200)의 구성에서 제 1 빔 투사공(222a)는 상부 레이저 노즐(220)의 중심 하부에 상부로부터 하부로 갈수록 점점 협소해지는 형태로 상하 관통 형성된다. 이때, 제 1 빔 투사공(222a)의 상부에는 레이저 빔 투사렌즈(230)가 안착되는 렌즈 안착턱(228)이 형성되고, 렌즈 안착턱(228)의 상부로는 더 확장되어 렌즈 고정링(240)이 나사 결합될 수 있도록 내주면 상에 나사산이 형성된 링 결합부(226)가 형성되어진다. 아울러, 전술한 바와 같은 상부 레이저 노즐(220)은 링 결합부(226), 렌즈 안착턱(228) 및 제 1 빔 투사공(222a)이 동일 중심선상에 위치되어 상하로 관통된 구조로 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같은 상부 레이저 노즐(220)의 구성에서 제 1 빔 투사공(222a)이 형성된 상부 레이저 노즐(220)의 하부는 상부는 넓고 하부는 좁은 쐐기 형태의 제 1 빔 투사부(222)로 이루어진다. 이때, 제 1 빔 투사부(222)의 외주면상에는 후술하는 하부 레이저 노즐(250)을 결합 고정시키기 위한 나사산의 구조로 이루어진 나사 결합부(224)가 형성되어진다.

본 발명을 구성하는 레이저 빔 투사렌즈(230)는 레이저 장치(150)의 레이저 하우징(152) 내부에 설치된 레이저 빔 반사경(도시하지 않음)을 통해 수직의 하향으로 반사된 레이저 빔을 하향의 편광필름(10) 상에 투사하기 위한 것으로, 이러한 레이저 빔 투사렌즈(230)는 상부 레이저 노즐(220)의 제 1 빔 투사공(222a) 상부에 형성된 렌즈 안착턱(228) 상에 안착되어진다.

그리고, 본 발명을 구성하는 렌즈 고정링(240)은 레이저 빔 투사렌즈(230)는 상부 레이저 노즐(220)의 제 1 빔 투사공(222a) 상부에 형성된 렌즈 안착턱(228) 상에 안착된 레이저 빔 투사렌즈(230)를 고정시키기 위한 것으로, 이 렌즈 고정링(240)의 외주면에는 상부 레이저 노즐(220)의 링 결합부(226) 내주면 상에 형성된 나사산에 대응하는 나사산이 형성된 나사결합을 통해 링 결합부(226) 상에 결합됨으로써 렌즈 안착턱(228) 상에 안착된 레이저 빔 투사렌즈(230)를 고정시키게 된다.

다시 말해서, 상부 레이저 노즐(220)의 렌즈 안착턱(228) 상에 안착된 레이저 빔 투사렌즈(230)는 렌즈 안착턱(228)과 링 결합부(226)를 통해 레이저 빔 투사렌즈(230)의 상부로 결합되는 렌즈 고정링(240)을 통해 렌즈 안착턱(228) 상에 안착 고정되어지는 구조이다.

본 발명을 구성하는 하부 레이저 노즐(250)은 상부 레이저 노즐(210)의 제 1 빔 투사공(222a)에 대응하여 동일 수직선 상에 상하로 관통 형성되는 제 2 빔 투사공(252a)이 형성되어지되 하부로 갈수록 점점 좁아지는 쐐기 형태로 형성되는 제 2 빔 투사부(252), 제 2 빔 투사공(252a)의 상부측 내주면 상에 형성되어 제 1 빔 투사부(222)의 나사 결합부(224)에 나사 결합을 통해 결합되는 너트 결합부(254), 너특 결합부(254)와 제 2 빔 투사공(252a) 상에 단면 형태가 역삼각형의 형태로 형성되는 공간부(256) 및 공간부(256) 상에 작업가스의 공급이 이루어지도록 측방향의 내외로 관통된 작업가스 주입공(258)으로 이루어진다. 이때, 하부 레이저 노즐(250) 역시 상부로부터 하부로 갈수록 협소해지는 쐐기 형태로 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 하부 레이저 노즐(250)은 하부 내측 중심에 하부로 갈수로 협소해지는 제 2 빔 투사공(252a)이 형성되는 한편, 제 2 빔 투사공(252a)의 내측 상부로는 그 단면 형상이 역삼각형 형태의 공간부(256)가 형성되며, 공간부(256)의 상부로는 상부 레이저 노즐(220)의 나사 결합부(224)에 대응하여 내주면상에 나사산이 형성된 너특 결합부(254)가 형성된 구조로 이루어진다. 이때, 하부 레이저 노즐(250)의 공간부(256)측에는 외부의 작업가스가 공급되기 위한 작업가스 주입공(258)이 측방향으로 관통 형성된다.

물론, 전술한 바와 같이 구성된 하부 레이저 노즐(250)의 제 2 빔 투사공(252a)과 공간부(256) 및 너트 결합부(254)는 하부 레이저 노즐(250)의 중심부 동일 수직선상에 위치된다. 또한, 이러한 하부 레이저 노즐(250)의 제 2 빔 투사공(252a)과 공간부(256) 및 너트 결합부(254)는 상부 레이저 노즐(220)의 링 결합부(226), 렌즈 안착턱(228) 및 제 1 빔 투사공(222a)과 동일 중심선상의 수직선 상 에 위치된다.

한편, 전술한 바와 같이 구성된 하부 레이저 노즐(250)을 상부 레이저 노즐(220)의 제 1 빔 투사부(222)에 나사결합을 통해 결합하는 경우 하부 레이저 노즐(250)의 공간부(256)는 상부 레이저 노즐(220)의 제 1 빔 투사부(222)에 비해 크게 형성되어 하부 레이저 노즐(250)을 상부 레이저 노즐(220)의 하부에 결합시 제 1 빔 투사부(222)의 외주면과 공간부(256)의 내주면 사이에는 일정간격 이격된 구성으로 결합되어진다. 이는 작업가스 주입공(258)이 제 1 빔 투사부(222)에 의해 막히지 않도록 하기 위함이다.

그리고, 본 발명에 다른 레이저 노즐장치(200)에는 편광필름(10)의 레이저 절단시 발생되는 연소가스를 흡입 제거하는 연소가스 흡입수단이 더 구성되는데, 이러한 연소가스 흡입수단은 도 5 에 도시된 바와 같이 하부 레이저 노즐(250)의 동일 수직선상의 하부 일정거리에 설치되어 편광필름(10)의 레이저 절단시 발생되는 연소가스를 흡입 제거하는 연소가스 흡입관(260) 및 연소가스 흡입관(260)이 연결되어 흡입압력을 발생시키는 석션(Suction) 펌프(262)의 구성으로 이루어진다.

전술한 바와 같은 연소가스 흡입수단은 하부 레이저 노즐(250)의 동일 수직선상에 위치되어지되 편광필름(10)의 하부측에 위치되어 편광필름(10)의 절단시 발생되는 연소가스를 흡입하여 연소가스에 의한 분진이 절단되는 편광필름(10)의 절단면 주위에 오염되는 것을 방지하게 된다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이저 노즐장치(200)는 상부 레이저 노즐(220)의 렌즈 안착턱(228) 상에 레이저 빔 투사렌즈(230)를 안착시킨 다음, 렌즈 고정링(240)을 링 결합주(226)를 통해 나사결합하여 렌즈 안착턱(228) 상에 안착된 레이저 빔 투사렌즈(230)를 고정시킨다. 이처럼 렌즈 레이저 빔 투사렌즈(230)를 상부 레이저 노즐(220)에 고정시킨 후에는 하부 레이저 노즐(250)을 제 1 빔 투사부(222) 외주면 상의 나사 결합부(224)에 나사결합하여 상부 레이저 노즐(220)과 하부 레이저 노즐(250)이 상하로 결합된 이중 구조로 이루어지도록 한다. 또한, 이처럼 이중 구조로 결합된 상·하부 레이저 노즐(220, 250)을 노즐본체(210)의 하부에 결합하면 조립은 완성된다.

한편, 전술한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 레이저 노즐장치(20)를 통해 편광필름(10)을 절단하는 경우 레이저 하우징(152) 내부의 레이저 빔 반사경(도시하지 않음)을 통해 수직의 하부로 반사된 레이저 빔을 편광필름(10)의 상부면으로 투사하는 가운데 하부 레이저 노즐(250)의 작업가스 주입공(258)을 통해서는 작업가스가 주입되어 공간부(256)을 통해 하부 레이저 노즐(250)의 제 2 빔 투사공(252a)으로 분사되면서 편광필름(10)의 레이저 절단면에 분사되어진다.

전술한 바와 같이 하부 레이저 노즐(250)의 제 2 빔 투사공(252a)으로 레이점 빔의 투사가 이루어지는 가운데 편광필름(10)의 레이저 절단면에 분사되는 작업가스는 레이저 빔에 의해 가열 용융되는 재료를 절단면의 하부로 배출시켜 편광필름(10) 절단면을 깨끗하게 할 뿐만 아니라, 직각도를 향상시켜 편광필름(10)의 절단품질을 향상시키는 장점이 있다.

아울러, 전술한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 레이저 노즐장치(20)는 하부 레이저 노즐(250)의 제 2 빔 투사공(252a)을 통해 레이점 빔의 투사 가 이루어지는 가운데 작업가스의 분사가 동시에 이루어질 수 있도록 함은 물론, 연소가스의 흡입이 이루어질 수 있도록 함으로써 가연소재료인 편광필름(10)과 보호필름(20)의 산화를 방지하게 되는 장점도 있다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

도 1a 는 종래의 기술에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐에 의한 편광필름의 절단시 절단면의 형태를 보인 예시도.

도 1b 는 종래의 기술에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐에 의한 편광필름의 절단시 절단면의 형태를 보인 다른 예시도.

도 1c 는 종래의 기술에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐에 의한 편광필름의 절단시 절단면의 형태를 보인 또 다른 예시도.

도 2 는 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐이 적용된 레이저를 이용한 편광필름(POL) 절단장치의 전체적인 구성을 보인 평면 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐이 적용된 레이저를 이용한 편광필름(POL) 절단장치의 전체적인 구성을 보인 측면 구성도.

도 4 은 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐이 적용된 레이저 절단장치를 확대하여 보인 측면 구성도.

도 5 는 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐을 보인 단면 구성도.

도 6 은 본 발명에 따른 편광필름 절단용 레이저 노즐을 통한 편광필름의 절단을 보인 단면 구성도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

100. 절단장치 110. 와인더 장치

120. 댄싱롤러 장치 130. 편광필름 이송장치

140. 편광필름 흡착장치 150. 레이저 절단장치

152. 하우징 160. 편광판 배출장치

170. 편광판 정렬장치 180. 편광판 적재용 캐리어

200. 레이저 노즐장치 210. 노즐본체

220. 상부 레이저 노즐 222. 제 1 빔 투사부

222a. 제 1 빔 투사공 224. 나사 결합부

226. 링 결합부 228. 렌즈 안착턱

230. 레이저 빔 투가렌즈 240. 렌즈 고정링

250. 하부 레이저 노즐 252. 제 2 빔 투사부

252a. 제 2 빔 투사공 254. 너트 결합부

256. 공간부 258. 작업가스 주입공

Claims

이송라인 상이 일측에 설치되어 발진되어 레이저 반사경을 통해 수직의 하향으로 반사된 레이저 빔을 편광필름 상에 투사되도록 하는 편광필름 절단용 레이저 노즐장치에 있어서,

상부는 넓고 하부는 좁은 형태의 쐐기 형태로 이루어져 레이저 노즐본체의 하부에 나사 결합을 통해 결합되어지되 레이저 빔이 투사되도록 제 1 빔 투사공이 상하로 관통 형성되어 하부를 이루는 쐐기 형태의 제 1 빔 투사부, 상기 제 1 빔 투사부의 외주면 상에 형성되는 나사 결합부, 상기 제 1 빔 투사공의 상부를 형성하는 링 결합부 및 상기 제 1 빔 투사공과 링 결합부의 경계 부분에 형성되는 렌즈 안착턱으로 이루어진 상부 레이저 노즐;

상기 상부 레이저 노즐의 렌즈 안착턱 상에 안착되어 수직의 하향으로 반사된 레이저 빔이 투사되도록 하는 레이저 빔 투사렌즈;

상기 링 결합부 상에 나사결합을 통해 결합되어 상기 렌즈 안착턱에 안착된 레이저 빔 투사렌즈를 고정시키는 렌즈 고정링;

상기 상부 레이저 노즐의 제 1 빔 투사공에 대응하여 동일 수직선 상에 상하로 관통 형성되는 제 2 빔 투사공이 형성되어지되 하부로 갈수록 점점 좁아지는 쐐기 형태로 형성되는 제 2 빔 투사부, 상기 제 2 빔 투사공의 상부측 내주면 상에 형성되어 상기 제 1 빔 투사부의 나사 결합부에 나사 결합을 통해 결합되는 너트 결합부, 상기 너특 결합부와 제 2 빔 투사공 상에 단면 형태가 역삼각형의 형태로 형성되는 공간부 및 상기 공간부 상에 작업가스의 공급이 이루어지도록 측방향의 내외로 관통된 작업가스 주입공으로 이루어진 하부 레이저 노즐; 및

상기 하부 레이저 노즐의 동일 수직선상의 하부 일정거리에 설치되어 상기 편광필름의 레이저 절단시 발생되는 연소가스를 흡입 제거하는 연소가스 흡입관과 상기 연소가스 흡입관이 연결되어 흡입압력을 발생시키는 석션(Suction) 펌프로 이루어져 상기 편광필름의 레이저 절단시 발생되는 연소가스를 흡입 제거하는 연소가스 흡입수단을 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 편광필름 절단용 레이저 노즐장치.
제 1 항에 있어서, 상기 하부 레이저 노즐의 공간부는 상기 상부 레이저 노즐의 제 1 빔 투사부에 비해 크게 형성되어 상기 하부 레이저 노즐을 상부 레이저 노즐의 하부에 결합시 상기 제 1 빔 투사부의 외주면과 공간부의 내주면 사이에는 일정간격 이격된 구성으로 결합되는 것을 특징으로 하는 편광필름 절단용 레이저 노즐장치.
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