KR101083432B1

KR101083432B1 - Ｃｏ2 레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치

Info

Publication number: KR101083432B1
Application number: KR1020100005304A
Authority: KR
Inventors: 민성욱
Original assignee: (주)하드램
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2011-11-14
Also published as: KR20110085487A

Abstract

본 발명은 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치에 관한 것으로서, CO₂레이저 광을 생성하여 출력하는 레이저 광원부; 상기 레이저 광원부의 출력측에 배치되어, 상기 레이저 광원부로부터 출사된 상기 CO₂ 레이저 광을 입사받으며, 입사된 CO₂ 레이저 광의 굴절각을 조절하여 수평 또는 수직 변위를 변경시켜, 소정 방향으로 주사시키는 스캐너부; 상기 스캐너부의 출력측에 배치되어, 상기 스캐너부를 통하여 출사되는 CO₂ 레이저 광을 스테이지 상에 배치된 도광판에 수직 방향으로 입사되도록, 상기 CO₂ 레이저 광의 경로를 변경시키는 광학부; 상기 스캐너부와 상기 광학부로 구성된 레이저 헤드 유닛이 장착되며, 상기 레이저 헤드 유닛을 제1축 및 제2축 방향으로 이동시키도록, 상기 스테이지 상에 설치된 갠트리부; 상기 도광판에 형성될 패턴 정보를 미리 저장하여 특정 포맷으로 변환시키는 패턴 데이터 처리부; 및 상기 레이저 광원부, 상기 스캐너부 및 상기 갠트리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치가 제공된다.

Description

ＣＯ2 레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치 {APPRATUS FOR FORMING PATTERN FOR LIGHT GUIDE PLATE USING CO2 LASER}

본 발명은 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스캐너부를 이용하여 대면적 도광판의 패턴을 보다 신속하게 가공하고, 고품질로 가공하기 위한 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 경량, 박형, 저전력구동, 풀-컬러, 고해상도 구현 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 확대되고 있는 실정이다. 이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광의 투과량이 조절되어 액정표시장치의 패널에 원하는 화상을 표시한다. 이와 같은 액정 표시 장치는 자체적으로 발광을 하지 못하기 때문에 백라이트 유닛과 같은 광원이 필요하게 된다.

이러한 백라이트 유닛은 광원, 반사판, 도광판, 확산판, 프리즘 시트 및 보호 시트 등으로 구성되며, 백라이트 유닛의 상부에는 액정 패널이 설치된다. 광원로부터 방출된 가시광은 도광판의 입사면으로 진행하게 되는데, 도광판의 하부면에는 가시광의 진행방향을 상부 방향 즉, 액정 패널측으로 변환시키기 위하여 미세한 도트 패턴과 같은 각종 패턴이 형성되어 있어서, 광 손실을 줄임과 동시에 반사판과 함께 광을 상부면 쪽으로 안내하게 된다.

이러한 도광판에 패턴을 형성하는 방법으로는 다이아몬드를 이용한 기계적인 V-노치(V-notch)를 형성시키는 방법, 인쇄 방법, 레이저를 이용하여 패턴을 형성하는 방법 등이 있다. 다이아몬드에 의한 기계적인 커팅방식은 그 속도가 상대적으로 느려서 생산성이 떨어지고, 가공면의 거칠기로 인하여 빛이 균일하게 산란되지 못하며, 의도하는 패턴 형태를 그대로 재현하는 재현성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 인쇄 방법은 마스크 패턴에 의한 노광, 현상을 수행한 후, 부식액을 사용할 때, 부식액이 마스크와 도광판 사이로 스며들어 미세패턴을 형성하는데 문제가 있고, 도광판이 박판인 경우에 재현성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 최근에는 레이저 장치를 이용하여 도광판의 패턴을 형성하는 방법을 사용하는 경우가 많아지고 있다.

그러나 종래의 레이저 장치는 백라이트 유닛에 적용되는 도광판 패턴 형성 시, 레이저 유닛에서 조사되는 광이 1 라인으로 조사되어 가공 속도가 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 스캐너를 이용하는 경우에는 가공 속도가 빨라지는 장점은 있었으나, 스캐너의 필드 사이즈 내에서 중앙 영역은 도광판에 수직으로 조사되는데 반하여, 외곽 영역은 도광판에 대하여 기울어진 상태로 입사되어 패턴의 단면 형상이 균일하지 않아 도광판의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 도광판의 패턴 형성 속도를 증진시키는 동시에, 제품의 신뢰도를 높일 수 있는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, CO₂레이저 광을 생성하여 출력하는 레이저 광원부; 상기 레이저 광원부의 출력측에 배치되어, 상기 레이저 광원부로부터 출사된 상기 CO₂ 레이저 광을 입사받으며, 입사된 CO₂ 레이저 광의 굴절각을 조절하여 수평 또는 수직 변위를 변경시켜, 소정 방향으로 주사시키는 스캐너부; 상기 스캐너부의 출력측에 배치되어, 상기 스캐너부를 통하여 출사되는 CO₂ 레이저 광을 스테이지 상에 배치된 도광판에 수직 방향으로 입사되도록, 상기 CO₂ 레이저 광의 경로를 변경시키는 광학부; 상기 스캐너부와 상기 광학부로 구성된 레이저 헤드 유닛이 장착되며, 상기 레이저 헤드 유닛을 제1축 및 제2축 방향으로 이동시키도록, 상기 스테이지 상에 설치된 갠트리부; 상기 도광판에 형성될 패턴 정보를 미리 저장하여 특정 포맷으로 변환시키는 패턴 데이터 처리부; 및 상기 레이저 광원부, 상기 스캐너부 및 상기 갠트리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치가 제공된다.

상기 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치는 상기 레이저 헤드 유닛의 스테이지 상의 위치를 감지하며, 감지된 위치 정보를 상기 제어부로 전송하는 위치 측정부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 패턴 데이터 처리부로부터 수신한 패턴 정보와 상기 위치 측정부로부터 수신한 상기 레이저 헤드 유닛의 위치 정보에 따라, 상기 레이저 광원부의 출력과 상기 스캐너부 및 상기 갠트리부의 동작을 제어하여 상기 도광판에 패턴을 형성할 수 있다.

상기 스캐너부는 갈바노 스캐너를 포함하며, 상기 갈바노 스캐너는 상기 CO₂레이저 광을 반사하도록 회전가능하게 설치되는 갈바노 미러; 및 상기 갈바노 미러를 지지하면서 회동시키는 갈바노 미러 구동부를 포함한다.

상기 광학부는, 상기 스캐너부의 출력측에 배치되어, 상기 스캐너부를 통하여 출사되는 CO₂레이저 광의 초점이 상기 도광판 상에 맺히도록 조절하는 이미징 렌즈; 및 상기 이미징 렌즈의 후단에 배치되며, 상기 이미징 렌즈를 투과한 CO₂레이저 광이 상기 도광판에 수직 방향으로 입사되도록 집속시키는 텔레센트릭 렌즈부를 포함한다.

상기 텔레센트릭 렌즈부는, 상기 이미징 렌즈의 후단에 배치되며, 입사된 CO₂레이저 광을 발산시키는 음의 굴절력을 갖는 제1 렌즈; 상기 제1 렌즈의 후단에 배치되며, 양의 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈에 의해 발산된 광을 일차적으로 집속시키며, 적어도 일 면이 비구면으로 된 제2 렌즈; 및 상기 제2 렌즈의 후단에 배치되며, 양의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈에 의해 집속된 광을 재차 집속시켜, 상기 CO₂레이저 광이 상기 도광판에 수직 방향으로 입사되도록 집속시키는 제3 렌즈를 포함한다.

상기 갠트리부는, 상호 나란하게 이격된 한 쌍의 제1 가이드; 상기 한 쌍의 제1 가이드에 각각 결합되어, 상기 제1 가이드를 따라 이동하는 한 쌍의 슬라이더; 상기 한 쌍의 슬라이더에 결합되어, 상기 슬라이더와 함께 이동하는 제2 가이드; 상기 제2 가이드에 결합되어, 상기 제2 가이드를 따라 이동하는 헤드를 포함한다.

상기 도광판은 다수의 스캐너부 필드 영역으로 분할되며, 상기 각 스캐너부 필드 영역 내에서 제1축 방향으로의 이동은 상기 스캐너부를 이용하여, 상기 CO₂레이저 광을 상기 제1축 방향으로 주사하면서 이동하고, 제2축 방향으로의 이동 및 다음 스캐너 필드 영역으로의 이동은 상기 갠트리부를 이용하여 상기 레이저 헤드 유닛을 이동하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 레이저 광원부의 출력측에 배치되며, 상기 레이저 광원부로부터 입사된 CO₂레이저 광을 적어도 2개 이상의 광으로 분할하여 반사하는 광 분할부를 더 포함하며, 상기 스캐너부는 적어도 2개 이상 설치되며, 상기 광학부는 상기 스캐너부의 개수에 상응하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 도광판의 패턴 형성 속도를 증진시키는 동시에, 제품의 신뢰도를 높일 수 있게 된다. 그 결과, 도광판의 제조 단가를 낮출 수 있으며, 도광판을 포하는 액정표시장치의 단가도 낮출 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치의 개략적인 기능 블록도 및 구성도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 구성 중 갠트리부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 텔레센트릭 렌즈 유닛의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치를 이용하여 도광판에 패턴을 형성하는 과정을 도시한 도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치의 개략적인 기능 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치의 개략적인 기능 블록도 및 구성도이다. 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 구성 중 갠트리부를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 텔레센트릭 렌즈 유닛의 개략적인 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치는 레이저 광원부(100), 스캐너부(200), 광학부(300), 갠트리부(500), 위치 측정부(550), 패턴 데이터 처리부(600), 스테이지(700) 및 제어부(800)를 포함한다.

레이저 광원부(100)의 출력측에 스캐너부(200)가 배치되어, 레이저 광원부(100)에서 출력된 레이저 광원은 스캐너부(200)로 입사된다. 광학부(300)는 스캐너부(200)의 출력측에 배치되어, 스캐너부(200)를 통하여 출사되는 레이저 광원을 스테이지(700) 상에 배치된 도광판(10)에 수직으로 입사되도록 레이저 광의 경로를 변경시킨다. 스캐너부(200)와 광학부(300)로 이루어진 레이저 헤드 유닛(400)은 도광판(10)이 배치된 스테이지(700)의 상부에 배치되며, 이러한 레이저 헤드 유닛(400)은 제1축 및 제2축 방향 즉, x축 및 y축 방향으로 이동 가능하도록, 스테이지(700)의 상부에 설치된 갠트리부(500)에 장착된다. 위치 측정부(550)는 갠트리부(500)에 장착된 레이저 헤드 유닛(400)의 스테이지(700) 상의 위치를 감지한다. 패턴 데이터 처리부(600)는 도광판(10)에 형성될 패턴 정보를 미리 저장하여 특정 포맷으로 변환시켜 제어부(800)로 전송하며, 제어부(800)는 패턴 데이터 처리부(600)로부터 수신한 패턴 정보와 위치 측정부(550)로부터 수신한 레이저 헤드 유닛(400)의 위치 정보에 따라 레이저 광원부(100)와 스캐너부(200)의 동작을 제어하게 된다.

이하에서는 각 구성별로 구조 및 기능을 상세히 살펴본다.

본 실시예에서 레이저 광원부(100)는 레이저 광을 생성하여 출력하는 광원으로서, CO₂ 레이저 광을 생성하여 출력하는 광원을 사용한다. 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았으나, 레이저 광원에서 출력된 CO₂ 레이저 광을 광 가이드부(미도시)는 레이저 광원부(100)에서 출사된 레이저 광을 스캐너부(200)로 유도하는 광 가이드부(미도시)가 사용될 수도 있다. 이러한 광 가이드부로는 렌즈, 반사미러 등이 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 광섬유가 사용될 수도 있다.

스캐너부(200)는 갈바노 스캐너(210)로 이루어지며, 갈바노 스캐너(210)는 레이저 광원부(100)로부터 출사된 CO₂ 레이저 광을 입사받으며, 입사된 CO₂ 레이저 광의 굴절각을 조절하여 수평 또는 수직 변위를 변경시켜, 광학부(300)를 통하여 도광판(10)에 소정 방향 즉, x축 또는 y축 방향으로 주사된다. 갈바노 스캐너(210)는 갈바노 미러(211) 및 갈바노 미러 구동부(212)로 구성된다. 갈바노 미러(211)는 입사된 CO₂레이저 광을 반사하도록 회전가능하게 설치되며, 갈바노 미러 구동부(212)는 갈바노 미러(211)를 지지하면서 회동시킨다.

광학부(300)는 이미징 렌즈(310)와 텔레센트릭 렌즈부(320)를 포함한다.

이미징 렌즈(310)는 스캐너부(200)의 출력측에 배치되어, 스캐너부(200)를 통하여 출사되는 CO₂레이저 광의 초점이 스테이지(700) 상에 배치된 도광판(10) 상에 놓여지도록 조절한다.

텔레센트릭 렌즈부(320)는 이미징 렌즈(310)의 후단에 배치되며, 이미징 렌즈(310)를 투과한 CO₂레이저 광이 도광판(10)에 수직 방향으로 입사되도록 집속시킨다. 스캐너부(200)를 통하여 도광판(10)으로 주사되는 CO₂레이저 광의 주사 영역인 스캐너부 필드 영역은 한정되어 있으며, 스캐너부 필드 영역의 중앙부의 경우에는 CO₂레이저 광이 대체로 도광판(10)에 수직되게 입사되어 패턴을 형성하지만, 스캐너부 필드 영역의 가장자리에 인접한 영역의 경우에는 CO₂레이저 광이 도광판(10)에 소정 각도로 기울어진 상태로 입사되어 패턴이 형성된다. 광학부(300)의 텔레센트릭 렌즈부(320)는 이렇게 CO₂레이저 광이 도광판(10)에 소정 각도록 기울어진 상태로 입사되는 것을 방지함으로써, 스캐너부 필드 영역 내에서 형성되는 도광판 패턴이 균일함을 유지할 수 있도록 한다. 텔레센트릭 렌즈부(320)의 세부 구성은 이하의 도 3에서 보다 상세히 설명한다.

갠트리부(500)는 도광판(10)이 배치된 스테이지(700)의 상부에 배치되어, 갠트리부(500)에 장착되는 유닛을 스테이지(700)의 상부에서 제1축 및 제2축 방향 즉, x축 및 y축 방향으로 이동시킨다. 본 실시예의 스캐너부(200)와 광학부(300)로 이루어진 레이저 헤드 유닛(400)은 갠트리부(500)에 장착되어, 스테이지(700)의 상부에서 x축 및 y축 방향으로 이동된다.

도 4를 참조하여 갠트리부(500)를 살펴보면, 상호 나란하게 이격된 한 쌍의 제1 가이드(510)와, 한 쌍의 제1 가이드(510)에 각각 결합되어 제1 가이드(510)를 따라 이동하는 한 쌍의 슬라이더(520)와, 한 쌍의 슬라이더(520)에 결합되어 슬라이더(520)와 함께 이동하는 제2 가이드(530)와, 제2 가이드(530)에 결합되어 제2 가이드(530)를 따라 이동하는 헤드(540)를 포함한다. 헤드(540)에는 레이저 헤드 유닛(400)이 장착되며, 헤드(540)의 이동에 따라 레이저 헤드 유닛(400)도 이동된다.

위치 측정부(550)는 갠트리부(500)의 헤드(540)에 장착되어 레이저 헤드 유닛(400)의 스테이지(700) 상의 위치를 감지하며, 감지된 위치 정보를 제어부(800)로 전송한다. 레이저 헤드 유닛(400)의 패턴 데이터 처리부(600)는 도광판(10)에 형성될 패턴 정보를 미리 저장하여 특정 포맷으로 변환시켜 제어부(800)로 전송하며, 제어부(800)는 패턴 데이터 처리부(600)로부터 수신한 패턴 정보와 위치 측정부(550)로부터 수신한 레이저 헤드 유닛(400)의 위치 정보에 따라 레이저 광원부(100)와 스캐너부(200)의 동작을 제어하게 된다.

도 3를 참조하여 텔레센트릭 렌즈부(320)를 살펴보면, 텔레센트릭 렌즈부(320)는 제1 렌즈(321), 제2 렌즈(322) 및 제3 렌즈(323)로 구성된다. 제1 렌즈(321)는 레이저 광원측에서 입사된 광을 발산시키는 음의 굴절력을 갖는 렌즈이며, 제2 렌즈(322)는 양의 굴절력을 갖는 렌즈로서, 제1 렌즈(321)에 의해 발산된 광을 일차적으로 집속시키며, 적어도 일 면이 비구면으로 된 비구면렌즈이다. 또한, 제3 렌즈(323)는 양의 굴절력을 갖는 렌즈로서, 제2 렌즈(322)에 의해 집속된 광을 재차 집속시켜 레이저 광의 광축에 대해 평행하게 즉, 도광판에 대하여 수직방향으로 진행하도록 한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치를 이용하여 도광판에 패턴을 형성하는 과정을 도시한 도이다.

도 5를 참조하면, 갠트리부(500)에 장착된 레이저 헤드 유닛(400)은 스테이지(미도시) 상에 놓여진 도광판(10)의 상부에서 x축 및 y축 방향으로 이동되면서, 패턴 데이터 처리부(600)에서 전송되는 패턴 정보에 따라 레이저 광원부(100)에서 출력되는 CO₂레이저를 도광판(10)에 조사하여, 소정 형태 및 깊이로 패턴을 형성한다. 도광판(10)은 스캐너부(200)의 CO₂레이저 광의 주사 영역인 다수의 스캐너부 필드 영역(A₁, A₂,...,A_n)으로 분할된다. 각 스캐너부 필드 영역 내에서 x축 방향으로의 이동은 스캐너부(200)를 이용하여 CO₂레이저를 x축으로 주사하면서 이동하고, y축 방향으로의 이동은 갠트리부(500)를 이용하여 레이저 헤드 유닛(400)을 이동함으로써 수행된다. 그리고 나서, 그 다음 스캐너 필드 영역으로의 이동할 경우에는, 갠트리부(500)를 이용하여 레이저 헤드 유닛(400)을 x축 방향으로 이동함으로써 이루어진다.

그리고 위치 측정부(550)는 갠트리부(500)에 장착되어 레이저 헤드 유닛(400)의 스테이지 상의 위치를 감지하며, 감지된 위치 정보를 제어부(800)로 전송한다. 레이저 헤드 유닛(400)의 패턴 데이터 처리부(미도시)는 도광판(10)에 형성될 패턴 정보를 미리 저장하여 특정 포맷으로 변환시켜 제어부로 전송한다. 도광판(10)에 형성될 패턴은 전체적으로 균일하게 형성되는 것이 아니라, 광원에서 멀어질수록 패턴 간의 간격을 조밀하게 하거나, 패턴의 크기를 크게 하거나, 또는 패턴의 깊이를 깊게하여, 액정 패널방향으로 광을 균일하게 반사시킬 수 있다.

제어부(800)는 패턴 데이터 처리부(600)로부터 수신한 패턴 정보와 위치 측정부(550)로부터 수신한 레이저 헤드 유닛(400)의 위치 정보에 따라 레이저 광원부(100)의 출력을 조절하고, 갠트리부(500)의 이동을 지시하게 된다.

즉, 제어부는 레이저 헤드 유닛(400)의 위치 정보로 A₁영역에서의 도광판 패턴 형성의 완료 시점을 판단한다. A₁영역에서의 도광판 패턴 형성이 완료되면, 제어부는 레이저 헤드 유닛(400)을 갠트리부(500)를 이용하여 x축 방향으로 이동하여 A₂영역으로 이동시킴과 동시에 A₂영역에 해당하는 패턴 정보를 패턴 데이터 처리부(600)로부터 수신하여 이에 맞게 레이저 광원부(100)의 출력과 스캐너부(200)의 동작을 제어하여 도광판에 패턴을 형성하게 된다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치의 개략적인 기능 블록도이다. 도 6에 도시된 제2 실시예는 복수개의 스캐너부를 이용하여 복수의 영역에서 도광판 패턴을 형성할 수 있는 장치를 제공한다는 점이 제1 실시예와 상이하며, 나머지 구성은 유사한 바 이하에서는 상이한 구성을 위주로 상술한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치는 레이저 광원부(100), 광 분할부(150), 제1 스캐너부(230), 제2 스캐너부(240), 제1 광학부(350), 제2 광학부(300), 갠트리부(500), 위치 측정부(550), 패턴 데이터 처리부(600), 스테이지(700) 및 제어부(800)를 포함한다.

광 분할부(150)는 레이저 광원부(100)의 출력측에 배치되며, 레이저 광원부(100)로부터 입사된 레이저 광을 스캐너부의 개수에 상응한 개수로 분할하여 반사한다. 본 실시예의 경우, 스캐너부(200)는 제1 스캐너부(230)와 제2 스캐너부(240) 2개로 구성되나, 이는 설명을 위한 것으로 스캐너부의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.

광 분할부(150)를 통하여 분할된 CO₂레이저 광은 제1 스캐너부(230) 및 제2 스캐너부(240)로 각각 입사된다. 각 스캐너부는 갈바노 스캐너로 이루어지며, 갈바노 스캐너는 CO₂ 레이저 광을 입사받으며, 입사된 CO₂ 레이저 광의 굴절각을 조절하여 수평 또는 수직 변위를 변경시켜, 광학부(300)를 통하여 도광판(10)에 소정 방향 즉, x축 또는 y축 방향으로 주사된다.

광학부(300)는 제1 광학부(350)와 제2 광학부(360)로 구성되며, 스캐너부(200)의 출력측에 배치되어, 각 스캐너부를 통하여 출사되는 CO₂레이저 광을 스테이지(700) 상에 배치된 도광판(10)에 수직으로 입사되도록 CO₂레이저 광의 경로를 변경시킨다.

위의 구성을 통하여 본 실시예에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치를 이용하면, 도광판의 여러 영역에 패턴 형성을 동시에 수행할 수 있으므로, 패턴 형성 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100 : 레이저 광원부
200 : 스캐너부
300 : 광학부
400 : 레이저 헤드 유닛
500 : 갠트리부
600 : 패턴 데이터 처리부
700 : 스테이지
800 : 제어부

Claims

CO₂레이저 광을 생성하여 출력하는 레이저 광원부;
상기 레이저 광원부의 출력측에 배치되어, 상기 레이저 광원부로부터 출사된 상기 CO₂ 레이저 광을 입사받으며, 입사된 CO₂ 레이저 광의 굴절각을 조절하여 수평 또는 수직 변위를 변경시켜, 소정 방향으로 주사시키는 스캐너부;
상기 스캐너부의 출력측에 배치되어, 상기 스캐너부를 통하여 출사되는 CO₂ 레이저 광을 스테이지 상에 배치된 도광판에 수직 방향으로 입사되도록, 상기 CO₂ 레이저 광의 경로를 변경시키는 광학부;
상기 스캐너부와 상기 광학부로 구성된 레이저 헤드 유닛이 장착되며, 상기 레이저 헤드 유닛을 제1축 및 제2축 방향으로 이동시키도록, 상기 스테이지 상에 설치된 갠트리부;
상기 도광판에 형성될 패턴 정보를 미리 저장하여 특정 포맷으로 변환시키는 패턴 데이터 처리부; 및
상기 레이저 광원부, 상기 스캐너부 및 상기 갠트리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 도광판은 다수의 스캐너부 필드 영역으로 분할되며, 상기 각 스캐너부 필드 영역 내에서 제1축 방향으로의 이동은 상기 스캐너부를 이용하여, 상기 CO₂레이저 광을 상기 제1축 방향으로 주사하면서 이동하고, 제2축 방향으로의 이동 및 다음 스캐너 필드 영역으로의 이동은 상기 갠트리부를 이용하여 상기 레이저 헤드 유닛을 이동하여 수행되는 것을 특징으로 하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 헤드 유닛의 스테이지 상의 위치를 감지하며, 감지된 위치 정보를 상기 제어부로 전송하는 위치 측정부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 패턴 데이터 처리부로부터 수신한 패턴 정보와 상기 위치 측정부로부터 수신한 상기 레이저 헤드 유닛의 위치 정보에 따라, 상기 레이저 광원부의 출력과 상기 스캐너부 및 상기 갠트리부의 동작을 제어하여 상기 도광판에 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 스캐너부는 갈바노 스캐너를 포함하며,
상기 갈바노 스캐너는 상기 CO₂레이저 광을 반사하도록 회전가능하게 설치되는 갈바노 미러; 및
상기 갈바노 미러를 지지하면서 회동시키는 갈바노 미러 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 광학부는,
상기 스캐너부의 출력측에 배치되어, 상기 스캐너부를 통하여 출사되는 CO₂레이저 광의 초점이 상기 도광판 상에 맺히도록 조절하는 이미징 렌즈; 및
상기 이미징 렌즈의 후단에 배치되며, 상기 이미징 렌즈를 투과한 CO₂레이저 광이 상기 도광판에 수직 방향으로 입사되도록 집속시키는 텔레센트릭 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치.
제4항에 있어서,
상기 텔레센트릭 렌즈부는,
상기 이미징 렌즈의 후단에 배치되며, 입사된 CO₂레이저 광을 발산시키는 음의 굴절력을 갖는 제1 렌즈;
상기 제1 렌즈의 후단에 배치되며, 양의 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈에 의해 발산된 광을 일차적으로 집속시키며, 적어도 일 면이 비구면으로 된 제2 렌즈; 및
상기 제2 렌즈의 후단에 배치되며, 양의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈에 의해 집속된 광을 재차 집속시켜, 상기 CO₂레이저 광이 상기 도광판에 수직 방향으로 입사되도록 집속시키는 제3 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 갠트리부는,
상호 나란하게 이격된 한 쌍의 제1 가이드;
상기 한 쌍의 제1 가이드에 각각 결합되어, 상기 제1 가이드를 따라 이동하는 한 쌍의 슬라이더;
상기 한 쌍의 슬라이더에 결합되어, 상기 슬라이더와 함께 이동하는 제2 가이드;
상기 제2 가이드에 결합되어, 상기 제2 가이드를 따라 이동하는 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치.
삭제
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광원부의 출력측에 배치되며, 상기 레이저 광원부로부터 입사된 CO₂레이저 광을 적어도 2개 이상의 광으로 분할하여 반사하는 광 분할부를 더 포함하며,
상기 스캐너부는 적어도 2개 이상 설치되며, 상기 광학부는 상기 스캐너부의 개수에 상응하게 설치되는 것을 특징으로 하는 CO₂레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치.