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KR20120041075A - 레이저패턴 가공장치 - Google Patents

레이저패턴 가공장치 Download PDF

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KR20120041075A
KR20120041075A KR1020100102669A KR20100102669A KR20120041075A KR 20120041075 A KR20120041075 A KR 20120041075A KR 1020100102669 A KR1020100102669 A KR 1020100102669A KR 20100102669 A KR20100102669 A KR 20100102669A KR 20120041075 A KR20120041075 A KR 20120041075A
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KR
South Korea
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laser
axis
guide plate
light guide
pattern
Prior art date
Application number
KR1020100102669A
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English (en)
Inventor
박종인
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 레이저패턴 가공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 레이저빔으로 도광판에 패턴을 형성시키되, 레이저발생기의 작업 효율을 극대화시키는 레이저패턴 가공장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 레이저헤드 내부에 XY 스캐너를 더욱 구비하는 것이다. 이를 통해, 도광판 상에 다수개의 패턴 라인을 동시에 형성할 수 있다.
따라서, 도광판 패턴 가공 작업의 효율성을 향상시킬 수 있어, 도광판 가공을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

Description

레이저패턴 가공장치{Apparatus marking laser pattern}
본 발명은 레이저 패턴 가공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 레이저빔으로 도광판에 패턴을 형성시키되, 레이저발생기의 작업 효율을 극대화시키는 레이저패턴 가공장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device : FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device : PDP), 전기발광표시장치(electroluminescence display device : ELD), 전계방출표시장치(field emission display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.
이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인해 노트북, 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.
이에 따라, 액정패널의 배면으로는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.
한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트(side light)방식과 직하형(direct type)방식으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.
여기서, 사이드라이트방식은 직하형방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.
도 1은 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 백라이트 유닛(20)은 광원인 램프(29a)와, 램프(29a)와 동일평면에 위치하여 적어도 일 측면이 램프(29a)와 대면되는 도광판(23) 그리고 도광판(23) 상부에 안착되는 다수의 광학시트(21)로 이루어진다.
그리고, 도광판(23)의 하부에는 도광판(23)의 하부면으로 빠져 나가는 빛을 반사시키기 위한 반사판(25)이 더욱 구성되며, 램프(29a)를 가이드 하는 램프가이드(29b)가 더욱 구비된다.
여기서, 도광판(23) 상부의 광학시트(21)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하여, 도광판(23)을 통과한 빛을 확산 또는 집광한다.
한편, 도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴이 형성되는데, 패턴은 도광판(123) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식, 사출방식 또는 V-커팅방식으로 형성한다.
인쇄방식은 역사가 깊어 안정되어 있지만, 공정이 복잡하고 인쇄 과정상 많은 불량을 유발시키고 있다. 이에 따른 원가 손실을 감안하여 기계적 가공방식에 의해 제작된 무인쇄 도광판이 개발되어 양산에 적용되고 있다.
사출방식은 광 산란 기능을 가진 형상을 제작하여 도광판을 직접 사출하는 방법으로, 금형에 형상을 새겨놓는 방법에 따라 레이저 가공, 샌드 블라스트, 부식, 전주 등으로 분류할 수 있다.
이러한 사출방식은 대량 생산에 적합하지만, 도광판의 열변형에 의한 불량이 많고, 금형 제작에 소요되는 비용 및 기간의 증가가 단점일 뿐만 아니라 패턴 설계가 변경될 경우 금형을 쉽게 수정할 수 없고, 패턴 형상의 재현성이 저하되는 단점을 가지고 있다.
따라서, 최근에는 V-커팅이 각광받고 있는데, V-커팅은 도광판의 표면에 레이저를 이용하여 V자 형태의 그루브 패턴을 형성시키는 방법이다. 그러나, 이러한 V-커팅은 가공시간이 길며, 가공면의 거칠기로 인하여 빛이 균일하게 산란되지 않는 단점이 있다.
이러한 V-커팅의 단점은 도광판의 크기가 커질수록 패턴 가공시간이 증가되므로, 이로 인하여 대형 도광판의 패턴 형성작업을 신속하게 수행할 수 없는 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 도광판 패턴을 형성하는 과정에서, 도광판의 위치별 패턴 정보에 대응하도록 조절해 놓은 레이저빔을 복수개의 가공 지점에 동시 공급함에 따라 레이저빔의 효율적인 이용이 가능하고 대형의 도광판의 패턴 가공 작업을 신속하게 수행할 수 있는 레이저패턴 가공방법을 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 작업 효율이 향상되고, 대형 도광판 작업을 수행할 수 있는 레이저패턴 가공장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 도광판에 패턴을 형성시키는 레이저패턴 가공장치에 있어서, 레이저빔을 발생시키는 레이저발생기와; 상기 레이저빔을 공급받아 상기 도광판을 향해 조사하는 레이저헤드와; 상기 레이저헤드 내부에 포함되며, 상기 레이저빔을 고속으로 원하는 위치에 조사하여, 패턴을 형성하는 XY 스캐너와; 상기 레이저헤드를 이동시키는 가이드레일과; 상기 도광판을 이동시키는 도광판장착부를 포함하며, 상기 XY스캐너는 상기 레이저헤드가 상기 가이드레일을 통해 슬라이딩 이동하는 과정에서 복수개의 패턴 라인을 형성하는 레이저패턴 가공장치를 제공한다.
이때, 상기 XY 스캐너는 X축 갈바노거울과 Y축 갈바노거울로 이루어지며, 상기 X축 갈바노거울은 X축 반사거울과 상기 X축 반사거울을 회전시키기 위한 X축 구동장치로 이루어지며, 상기 Y축 갈바노거울은 Y축 반사거울과 상기 Y축 반사거울을 회전시키기 위한 Y축 구동장치로 이루어지며, 상기 X축 반사거울은 상기 X축 구동장치를 통해 회전축이 X축 방향으로 회전되며, 상기 Y축 반사거울은 상기 Y축 구동장치를 통해 회전축이 상기 X축에 수직한 Y축 방향으로 회전된다.
그리고, 상기 레이저헤드는 반사거울과 포커스렌즈를 포함하며, 상기 레이저발생기와 상기 레이저헤드 사이에는 상기 레이저빔의 강도를 조절하는 광감쇠기(optical attenuator), 상기 레이저빔을 플랫탑 빔 또는 트렁케이티드 가우시안 빔으로 변환시키는 빔쉐이퍼(beam shaper), 상기 레이저빔을 평행광 형식으로 확대시키는 빔익스팬더(beam expander)가 위치한다.
이때, 상기 레이저발생기와 상기 레이저헤드 사이에 상기 레이저빔을 온/오프(on/off)시키는 AO모듈레이저(acousto-optic modulator)가 위치하며, 상기 레이저발생기는 광증폭기를 포함하는 광능동소자, 상기 레이저빔의 세기를 측정 및 모니터링하고 보정하기 위한 파워미터모듈, 상기 레이저빔을 한쪽 편광 방향으로만 진행시킬 뿐만 아니라 반사되어 되돌아오는 레이저빔을 차단시키기 위한 광아이솔레이터를 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 레이저헤드 내부에 XY 스캐너를 더욱 구비함으로써, 도광판 상에 다수개의 패턴 라인을 동시에 형성할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 도광판 패턴 가공 작업의 효율성을 향상시킬 수 있어, 도광판 가공을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있는 효과가 있다.
도 1은 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 레이저패턴 가공장치를 이용한 레이저패턴 가공방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 도 2의 본 발명의 레이저패턴 가공장치의 구성을 좀더 자세히 살펴보기 위한 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저헤드의 구조를 좀더 자세히 살펴보기 위한 블록도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 레이저패턴 가공장치(100)는 도광판(123)이 안착된 테이블(101)의 일측에 레이저발생기(110)가 배치되며, 레이저발생기(110)의 레이저빔의 출구가 테이블(101)을 향하도록 설치된다.
테이블(101) 상에 안착된 도광판(123)은 테이블(101) 상에 설치된 도광판장착부(163) 상에 안착된다.
이때, 도면상에 도시하지는 않았지만 도광판장착부(163)는 도면상에 정의한 테이블(101)의 Y축 방향 또는 테이블(101)의 X축 방향 중 선택된 한 방향에 위치하는 도광판공급위치(미도시)로부터 도광판(123)에 패턴을 형성하기 위한 가공대기위치(미도시)로 슬라이딩 이동 가능하다.
그리고, 도광판(123)의 일측에는 테이블(101)의 X축 방향의 길이방향을 따라 가이드레일(133)이 설치된다. 가이드레일(133)은 테이블(101) 상에 구비된 레일(171, 173)을 통해 테이블(101)의 Y축 방향을 따라 슬라이딩 이동하게 된다.
가이드레일(133)에는 레이저발생기(110)로부터 발생되는 레이저빔을 공급받는 레이저헤드(135)가 부착되어 있으며, 레이저헤드(135)는 가이드레일(133)의 길이방향을 따라 테이블(101)의 X축 방향을 따라 슬라이딩 이동하게 된다.
이때, 가이드레일(133)과 레이저헤드(135)는 제어부(150)에 의해 각각 제어되는 X축이동수단(미도시) 또는 Y축이동수단(미도시)을 포함하며, 여기서, X축이동수단(미도시) 또는 Y축이동수단(미도시)은 볼스크류, 벨트 또는 체인 등을 사용한 구동 메커니즘이나, 효율의 우수성, 일정한 속도의 보장, 위치 정밀도 및 반복 정밀도가 우수한 리니어 모터 및 가이드 장치로 구성될 수 있다.
따라서, 도광판(123)에는 레이저헤드(135)로부터 조사되는 레이저빔을 통해 패턴이 형성되며, 이때, 가이드레일(133)은 레일(171, 173)을 통해 테이블(101)의 Y축 방향을 따라 슬라이딩 이동하며, 가이드레일(133)에 부착된 레이저헤드(135)는 테이블(101)의 X축 방향을 따라 슬라이딩 이동함에 따라, 레이저헤드(135)를 통해 형성되는 패턴을 도광판(123)의 전면에 모두 형성할 수 있다.
그리고, 도면상에 도시하지는 않았지만 테이블(101)의 저면에는 집진용 덕트가 구비되어, 테이블(101)위에 설치된 도광판(123)에 레이저빔으로 패턴 성형시 발생하는 연기를 흡입하여 외부로 배출하도록 한다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 레이저패턴 가공방법에 대해서 더욱 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 도 2의 레이저패턴 가공장치를 이용한 레이저패턴 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 본 발명의 레이저패턴 가공방법은 제어부에 의해 이루어질 수 있다.
가공조건 세팅단계(S10)에서 제어부에서 도광판(도 2의 123)의 가공에 대응한 주파수, 레이저파워 등과 같은 레이저 가공조건이 설정되고, 가이드레일과 레이저헤드 그리고 도광판장착부 별 오프셋 설정값과 이들의 이동속도 설정값 등이 설정된다.
가공조건 세팅단계(S10)가 완료되면, 가이드레일과 레이저헤드 그리고 도광판장착부는 미리 정해진 원점위치로 복귀(homing)된다.
이때, 그리고 도광판장착부를 도광판공급위치에 위치시킨다.
이후 본 발명의 제어부와 도광판 공급장치가 연동되는 도광판 공급단계(S20)가 수행된다.
도광판 공급단계(S20)에서, 도광판 공급장치는 도광판공급위치로부터 도광판을 잡아 들어 올린 다음 도광판장착부에 올려놓는다.
이후, 도광판장착부 가공대기위치 이동단계(S30)에서, 도광판장착부는 도광판공급위치로부터 가공대기위치까지 이동하여, 가공대기위치에 도광판을 배치시킨다.
패턴 로딩단계(S40)에서, 제어부에서 입력된 패턴 정보의 분석이 이루어지고, 분석 결과에 따라 레이저 온/오프(on/off) 시간이 설정되며, 가이드레일과 레이저헤드 별 가공위치가 설정된다.
이후, 가공단계(S50)가 진행된다. 이때, 본 발명의 레이저패턴 가공장치는 동시에 다수개의 패턴 라인 가공이 가능한 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 레이저패턴 가공단계의 작업의 효율성을 향상시킬 수 있어, 도광판 가공단계를 신속하게 수행할 수 있다.
가공단계 완료 이후에는 도광판장착부의 도광판공급위치 복귀단계(S60)가 진행된다. 즉, 도광판장착부는 가공대기위치에서 패턴 가공이 끝난 도광판을 도광판공급위치까지 이동시킨 후 정지 상태를 유지한다.
이런 경우, 도광판 공급장치는 도광판을 잡아 들어 올린 다음 작업 완료 영역으로 옮기고, 다시 도광판 공급단계(S20)로 돌아갈 수 있다.
여기서, 본 발명의 레이저패턴 가공장치는 다수개의 패턴 라인을 동시에 가공할 수 있어, 레이저패턴 가공단계의 작업의 효율성을 향상시킬 수 있는데, 이는 레이저헤드 내부에 XY스캐너를 더욱 구비하기 때문이다. 이에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 4는 도 2의 본 발명의 레이저패턴 가공장치의 구성을 좀더 자세히 살펴보기 위한 블록도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저패턴 가공장치(100)는 도광판장착부(163) 상에 도광판(123)이 안착되어 있으며, 이러한 도광판(123) 상부에는 레이저빔을 발생시키는 레이저발생기(110)와, 광감쇠기(optical attenuator : 141)와, , 빔쉐이퍼(beam shaper : 145)와, 빔익스팬더(beam expander : 147)와, 레이저헤드(135)와, 제어부(150)가 위치한다.
여기에 AO모듈레이터(acousto-optic modulator : 143)가 포함될 수 있다.
레이저발생기(110)는 도광판(123)의 소재 가공에 적합한 CO2 레이저 등 적외선(infra-red) 파장을 갖는 레이저를 발생시킬 수 있고, 제어부(150)에 의해 제어되는데, RF 신호의 모듈레이션(modulation)되는 펄스반복률(pulse repetition rate), 펄스폭(pulse width), 듀티사이클(duty cycle)을 통하여 레이저빔이 제어되어 연속 발진하여 광감쇠기(141) 쪽으로 조사되도록 한다.
레이저발생기(110)는 광증폭기 등을 포함한 광능동소자(111)를 더 포함할 수 있다.
레이저발생기(110)는 광능동소자(111)로부터 출력된 레이저빔의 세기를 측정 및 모니터링하고 보정하기 위한 파워미터모듈(113)를 더 포함할 수 있다.
또한, 레이저발생기(110)는 레이저빔이 한쪽 편광 방향으로만 진행 되도록 하는 광아이솔레이터(115)를 더 포함할 수 있다. 광아이솔레이터(115)는 원거리에서 생긴 반사광이 레이저발생기(110)로 되돌아와서, 레이저발생기(110)의 동작을 불안정하게 하는 것을 방지하는 역할을 담당할 수 있다.
그리고, 레이저발생기(110)와 레이저헤드(135) 사이에는 레이저빔이 지나가는 방향을 따라 광감쇠기(141), AO모듈레이터(143), 빔쉐이퍼(145), 빔익스팬더(147)가 본 발명의 가공장치의 프레임에 각각 설치될 수 있다.
광감쇠기(141)는 레이저빔의 강도 또는 레이저빔의 출력 파워를 조절하는 역할을 담당한다. 이런 광감쇠기(141)는 감쇠량이 연속적으로 변하는 것에 병행하여 계단적으로 변하는 것을 조합시킨 가변감쇠기(tunable attenuator), 또는 감쇠를 일정하게 하는 고정감쇠기 중 하나가 될 수 있다.
AO모듈레이터(143)는 레이저발생기(110)로부터 발생되고 광감쇠기(141)를 빠져나온 레이저빔의 진로를 전환시킴에 따라, 도광판(123)으로 조사되는 레이저빔이 온(on)/오프(off)되도록 하는 역할을 담당한다.
빔쉐이퍼(145)는 가우시안 빔(Gaussian beam) 형태의 레이저빔을 평행한 플랫탑 빔(flattop beam) 또는 트렁케이티드 가우시안 빔(truncated Gaussian beam)으로 변환시켜, 절삭표면을 매끄럽게 하거나 열손상을 방지하는 역할을 담당할 수 있다.
빔익스팬더(147)는 레이저빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 역할을 담당한다. 빔익스팬더(147)는 도광판(123)에 패턴 형성을 위하여 사용되는 레이지빔의 이동 경로상에 설치될 수 있다.
레이저헤드(135)는 레이저발생기(110)로부터 방출된 레이저빔을 공급받아 도광판(123) 상에 조사하여 패턴 가공을 수행하는 역할을 담당한다.
레이저헤드(135)는 상측에 설치된 반사거울(137)과, 하측에 설치되어 통과하는 레이저빔을 도광판(123)의 가공면에 포커싱하는 포커스렌즈(139)를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(100)의 레이저헤드(135)는 반사거울(137)과 포커스렌즈(139) 사이에 레이저빔이 고속으로 원하는 위치에 조사되도록 하여, 동시에 다수개의 라인 가공이 가능한 XY스캐너(210, 220)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 도광판(123)에 패턴을 형성하는 가공시간을 축소시켜, 작업 효율을 극대화시킬 수 있다.
XY스캐너(210, 220)는 2개의 갈바노거울로 이루어지는 소위 갈바노스캐너(galvano scanner)이다. 갈바노거울은 2개의 반사거울(211, 221)과 각각 반사거울(211, 221)을 회전시키기 위한 구동장치(213, 223)로 이루어진다.
2개의 반사거울(211, 221)은 각각의 구동장치(213, 223)를 통해 개별적으로 회전되어, 레이저빔을 서로 평행하지 않은 2축 방향으로 주사하여, 포커스렌즈(139)를 통해 도광판(123) 상의 여러 원하는 위치에 레이저빔을 연속적으로 조사하게 된다.
이에, 레이저헤드(135)가 가이드레일(도 2의 133)을 따라 슬라이딩 이동하는 과정에서 도광판(123) 상에 다수의 패턴을 동시에 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 레이저패턴 가공장치는 1회의 레이저헤드(135)의 이동만으로도 도광판(123) 상에는 동시에 다수개의 패턴 라인 가공이 가능한 것이다.
따라서, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(100)는 패턴 가공 작업의 효율성을 향상시킬 수 있어, 도광판(123) 가공을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저헤드의 구조를 좀더 자세히 살펴보기 위한 블록도이다.
도시한 바와 같이, 도광판(123)이 도광판장착부(163) 상에 안착되어 있으며, 이러한 도광판(123) 상부에 레이저헤드(135)가 위치한다.
레이저헤드(135)는 앞서 언급한 바와 같이 레이저빔을 발생시키는 레이저발생기(도 4의 110)와, 광감쇠기(도 4의 141)와, 빔쉐이퍼(도 4의 145)와, 빔익스팬더(도 4의 147) 그리고 AO모듈레이터(도 4의 143)를 거친 레이저빔을 공급받아 도광판(123) 상에 조사하는 역할을 담당한다.
레이저헤드(135)는 반사거울(137)과 XY스캐너(210, 220) 그리고 포커스렌즈(139)로 이루어지며, 이때, XY스캐너(210, 220)는 X축 갈바노거울(210)과 Y축 갈바노거울(220)로 이루어지며, X축 갈바노거울(210)은 X축 반사거울(211)과 X축 반사거울(211)을 회전시키기 위한X축 구동장치(213)로 이루어지며, Y축 갈바노거울(220)은 Y축 반사거울(221)과 Y축 반사거울(221)을 회전시키기 위한 Y축 구동장치(223)로 이루어진다.
따라서, X축 반사거울(211)은 거울의 회전축이 X축 방향으로 되도록 배치되고, Y축 반사거울(221)은 거울의 회전축이 Y축 방향으로 되도록 배치된다. 이에, X축 반사거울(211)에 의해 레이저빔을 도광판(123) 상의 X축 방향으로 주사할 수 있고, Y축 반사거울(221)에 의해 레이저빔을 도광판(123) 상의 Y축 방향으로 주사할 수 있다.
따라서, 레이저헤드(135) 내부로 전달된 레이저빔은 X축 갈바노거울(210)에 의해 위치된 X축 반사거울(211)을 통해 굴절시킨 다음, Y축 갈바노거울(220)에 의해 위치된 Y축 반사거울(221)을 통해 굴절시킴으로써, 레이저빔을 제어부(도 4의 150)에 입력된 경로에 따라 도광판(123) 상에 조사되도록 유도시킨다.
이에, XY스캐너(210, 220)를 통과한 레이저빔은 포커스렌즈(139)에 의해 한 곳으로 집중된 후, 도광판장착부(163) 상에 안착된 도광판(123) 상에 조사된다.
여기서, X축 갈바노거울(210)과 Y축 갈바노거울(220)은 각각에 설치된 X축과 Y축 구동장치(213, 223)를 통해 X축 반사거울(211)과 Y축 반사거울(213)의 반사 방향을 변화시킬 수 있다.
또한, XY스캐너(210, 220)에는 도광판(123) 상에 형성할 패턴에 대한 레이저빔의 이동 경로가 입력된 제어부(도 4의 150)에 의해 제어된다.
따라서, 이와 같은 구성을 갖는 XY스캐너(210, 220)를 이용한 레이저패턴 가공장치(도 4의 100)는 XY스캐너(210, 220)에 의해 레이저빔을 제어부(도 4의 150)에 입력된 경로에 따라 도광판(123) 상에 조사시킴으로써, 도광판(123) 상의 소정 부위에 패턴을 형성시키게 된다.
이때, 레이저헤드(135)는 패턴이 형성될 라인을 따라 슬라이딩 이동하면서, 도광판(123) 상에 패턴을 형성하게 되는데, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치(도 4의 100)는 XY 스캐너(210, 220)를 통해 레이저빔을 원하는 위치에 고속으로 조사되도록 할 수 있어, 1회의 레이저헤드(135)의 슬라이딩 이동 시에도 다수개의 패턴 라인을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(도 4의 100)는 패턴 가공 작업의 효율성을 향상시킬 수 있어, 도광판(123) 가공을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
즉, 일반적으로 도광판(123)에 패턴을 형성하고자 할 시, 1회의 레이저헤드(135)의 슬라이딩 이동시 하나의 패턴 라인 밖에 형성하지 못하였다.
이에 반해, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(도 4의 100)는 1회의 레이저헤드(135)의 슬라이딩 이동시 다수개의 패턴 라인을 동시에 형성할 수 있으므로, 도광판(123)에 패턴을 형성하는 가공시간을 축소시켜, 작업 효율을 극대화시킬 수 있는 것이다.
특히, 고속으로 구동되는 레이저헤드(135)는 각 구간별(가속, 등속, 감속구간) 속도가 일정하지 않아, 레이저헤드(135)로부터 조사되는 레이저빔의 출력특성 또한 일정하지 않다.
따라서, 레이저헤드(135)의 가속 및 감속구간에서는 패턴을 형성하지 않는 레이저빔의 공급대기시간이 발생하게 된다.
즉, 레이저헤드(135)의 슬라이딩 이동으로 인해 도광판(123) 상에 하나의 패턴 라인을 형성한 뒤, 이웃하여 또 다른 패턴 라인을 형성하기 위해서는 레이저헤드(135)의 가속 및 감속구간에 따른 일정시간 대기하였다가 패턴 가공 공정을 진행해야 한다.
이에 반해, 본 발명은 레이저헤드(135)의 1회의 슬라이딩 이동시 다수개의 패턴 라인을 동시에 형성할 수 있으므로, 패턴 가공 대기 시간을 줄일 수 있어 작업 효율을 보다 극대화할 수 있고, 도광판(123) 가공을 신속하게 수행할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(도 4의 100)는 레이저헤드(135) 내부에 XY 스캐너(210, 220)를 더욱 구비함으로써, 다수개의 패턴 라인을 동시에 형성할 수 있으므로, 패턴 가공 대기 시간을 줄일 수 있어 작업 효율을 보다 극대화할 수 있고, 도광판(123) 가공을 신속하게 수행할 수 있게 된다.
발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 레이저패턴 가공장치
110 : 레이저발생기, 111 : 광능동소자, 113 : 파워미터모듈, 115 :
123 : 도광판
130 : 빔스위치, 135 : 레이저헤드, 137 : 반사거울, 139 : 포커스렌즈
141 : 광감쇠기, 143 : AO모듈레이터, 145 : 빔쉐이퍼, 147 : 빔익스팬더
150 : 제어부, 163 : 도광판장착부
210 : X축 갈바노거울, 211 : X축 반사거울, 213 : X축 구동장치
220 : Y축 갈바노거울, 221 : Y축 반사거울, 223 : Y축 구동장치

Claims (7)

  1. 도광판에 패턴을 형성시키는 레이저패턴 가공장치에 있어서,
    레이저빔을 발생시키는 레이저발생기와;
    상기 레이저빔을 공급받아 상기 도광판을 향해 조사하는 레이저헤드와;
    상기 레이저헤드 내부에 포함되며, 상기 레이저빔을 고속으로 원하는 위치에 조사하여, 패턴을 형성하는 XY 스캐너와;
    상기 레이저헤드를 이동시키는 가이드레일과;
    상기 도광판을 이동시키는 도광판장착부
    를 포함하며, 상기 XY스캐너는 상기 레이저헤드가 상기 가이드레일을 통해 슬라이딩 이동하는 과정에서 복수개의 패턴 라인을 형성하는 레이저패턴 가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 XY 스캐너는 X축 갈바노거울과 Y축 갈바노거울로 이루어지며, 상기 X축 갈바노거울은 X축 반사거울과 상기 X축 반사거울을 회전시키기 위한 X축 구동장치로 이루어지며, 상기 Y축 갈바노거울은 Y축 반사거울과 상기 Y축 반사거울을 회전시키기 위한 Y축 구동장치로 이루어지는 레이저패턴 가공장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 X축 반사거울은 상기 X축 구동장치를 통해 회전축이 X축 방향으로 회전되며, 상기 Y축 반사거울은 상기 Y축 구동장치를 통해 회전축이 상기 X축에 수직한 Y축 방향으로 회전되는 레이저패턴 가공장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저헤드는 반사거울과 포커스렌즈를 포함하는 레이저패턴 가공장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저발생기와 상기 레이저헤드 사이에는 상기 레이저빔의 강도를 조절하는 광감쇠기(optical attenuator), 상기 레이저빔을 플랫탑 빔 또는 트렁케이티드 가우시안 빔으로 변환시키는 빔쉐이퍼(beam shaper), 상기 레이저빔을 평행광 형식으로 확대시키는 빔익스팬더(beam expander)가 위치하는 레이저패턴 가공장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저발생기와 상기 레이저헤드 사이에 상기 레이저빔을 온/오프(on/off)시키는 AO모듈레이저(acousto-optic modulator)가 위치하는 레이저패턴 가공장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저발생기는 광증폭기를 포함하는 광능동소자, 상기 레이저빔의 세기를 측정 및 모니터링하고 보정하기 위한 파워미터모듈, 상기 레이저빔을 한쪽 편광 방향으로만 진행시킬 뿐만 아니라 반사되어 되돌아오는 레이저빔을 차단시키기 위한 광아이솔레이터를 포함하는 레이저패턴 가공장치.
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