CN102284791A - 利用激光的膜片卷切割设备 - Google Patents

Abstract

一种利用激光的膜片卷切割设备，包括：激光束源，其被固定至框架；头部模块，其被安装至所述框架，以能够独立于所述激光束源移动，并具有用于接收从激光束源供应的激光束的激光接收单元以及用于将激光束发射至膜片卷的激光喷嘴；以及光束准直构件，其被安装至所述框架，以被设置在所述激光束源和所述头部模块的激光接收单元之间。

Description

利用激光的膜片卷切割设备

相关申请的互相参引 

本申请要求分别于2010年6月15日和2011年5月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2010-0056611和10-2011-0045795的优先权，所述韩国专利申请的全文在此以引用的方式纳入本文。 

技术领域

示例性实施方案涉及一种利用激光的膜片卷(filmroll)切割设备，并且更具体地，涉及一种利用激光切割偏光膜片卷的膜片卷切割设备。 

背景技术

通常，液晶显示器包括作为主要部件的液晶面板，该液晶面板由一对透明绝缘基底组成，每个基底都具有液晶层和电场，该电场产生被插在彼此相向的液晶层之间的电极。液晶分子的取向通过改变产生电极的电场之间的电场来人工地调整。在这一过程中，使用变化的光透射可以显示各种图像。 

允许液晶显示器的液晶取向的改变可视的偏光胶卷被分别设置在液晶面板的上下表面处。该液晶显示器根据设置在液晶面板的上下表面处的偏光膜片的透射轴线的布置以及根据液晶的布置特征，确定光透射的程度。 

通过本领域中公知方法生产的卷型偏光膜片应根据对应的液晶显示器的尺寸由机械切割机器(例如，冲切机或超音波切割机)来切割。 

然而，在使用机械切割机器(诸如，冲切机或超音波切割机)来切割偏光膜片卷的情况下，切割表面是被斜切的，产生大量的导致额外的工序和环境成本的灰尘。这使得生产成本上升且生产率下降。为了解决这一问题，目前已研发了一种利用激光切割偏光膜片卷的装置。 

通常，利用激光切割膜片卷(诸如，偏光膜片卷)的膜片卷切割 设备被配置为使得膜片卷切割设备的整个激光相关的系统切割膜片卷，同时在膜片卷的长度和/或宽度方向上移动。 

常规膜片卷切割设备存在的问题是：在激光相关系统整体地移动时，切割的精确性和高速工作性能降低。为了解决这一问题，可切割膜片卷的激光切割装置，仅头部模块是移动的，而激光束源固定，如韩国公开的专利申请No.2010-0035448和2010-0035449中所公开的。 

然而，在切割膜片卷的同时激光束源被固定且头部模块移动的常规激光切割装置中，由于激光束源和头部模块之间的间隙L增加，发射光束到达膜片卷表面的角度变化，这使得光束的强度变化。因此，如果使用常规激光切割装置，膜片卷的切割表面会具有不同的状态，这降低了切割过程的可靠性。另外，使用常规激光切割装置切割的膜片(片材)很容易弯曲。 

发明内容

示例性实施方案旨在解决现有技术的问题，因此示例性实施方案旨在提供一种具有改进结构的利用激光的膜片卷切割设备，在该改进的结构中，激光束源被固定并且头部模块可移动，并且该设备可保持发射激光束角度的一致，即使头部模块和激光束源之间的间隙发生变化。 

在一方面，示例性实施方案提供一种利用激光的膜片卷切割设备，其包括：激光束源，其被固定至框架；头部模块，其被安装至所述框架，以能够独立于所述激光束源移动，并具有用于接收从激光束源供应的激光束的激光接收单元以及用于将激光束发射至膜片卷的激光喷嘴；以及光束准直构件，其被安装至所述框架，以被设置在所述激光束源和所述头部模块的激光接收单元之间。 

优选地，根据示例性实施方案的利用激光的膜片卷切割设备还包括一个或多个设置在所述激光束源和所述激光接收单元之间的光学反射单元，其中所述光束准直构件被设置在所述光学反射单元之间。 

优选地，所述光学反射单元包括偏光激光控制单元，用于改变由所述激光束源输出的激光束的线性偏光成分的角度，以及其中所述光束准直构件被设置在所述激光束源和所述偏光激光控制单元之间。 

优选地，所述光束准直构件可包括：凸透镜单元，由所述激光束源输出的激光束通过该凸透镜单元会聚；以及凹透镜单元，用于将穿过凸透镜单元的激光束转换为平行光束。 

优选地，所述凸透镜单元被容纳在第一壳体中，所述凹透镜单元被容纳在第二壳体内，以及其中所述第一壳体通过旋拧与所述第二壳体联结。 

优选地，所述凸透镜单元具有一对凸透镜片，该对凸透镜片分别具有彼此间隔且彼此面对的平坦表面。 

优选地，所述凹透镜单元具有一对凹透镜片，该对凹透镜片分别具有彼此间隔且彼此面对的平坦表面。 

优选地，所述胶皮卷是偏光膜片卷或用于三维图像显示装置的图案相位差膜片卷。 

根据示例性实施方案的利用激光的膜片卷切割设备可均匀地处理膜片卷(或偏光膜片卷)，以具有均匀的切割表面，由此提高切割过程的可靠性和切割膜片(或切割偏光膜片)的质量。 

附图说明

从参照附图对实施方案进行的以下描述中会明白本发明的其他目的和方面。这些附图示出了根据示例性实施方案利用激光的膜片卷切割设备。然而，应理解，本发明并不限于在附图中描绘的部件或器件。在附图中： 

图1是示出常规激光切割单元的光学反射单元和激光接收单元之间的激光束变化的示意图； 

图2是示出根据一个示例性实施方案的利用激光的膜片卷切割系统的示意图； 

图3是示出根据一个示例性实施方案的利用激光的膜片卷切割设备的示意性立体图； 

图4是示出图3中光束准直构件的实例的示意图； 

图5是示意性示出图4中光束准直构件的整体配置的截面图； 

图6是示意性示出图4中光束准直构件的另一实例的截面图； 

图7是根据示例性实施方案的激光系统的布置的示意图；以及 

图8是图7中第三光学反射单元和激光接收单元之间产生的平行光束的示意图。 

具体实施方案

在下文详细描述中使用的术语是为了方便，并不旨在限制本发明。诸如“右”、“左”、“上表面”和“下表面”的术语表示在附图中所指的相应方向。诸如“向内”、“向外”的术语分别表示指向或远离各指定设备、系统或构件的几何中心的方向。诸如“前”、“后”、“上”、“下”的术语及其相关词语或短语表示术语所指的附图中的位置和取向，并不旨在限制本发明。这些术语包括上述的词语及它们的派生词和同义词。 

示例性实施方案将参照附图来描述。 

图2是示出根据示例性实施方案的膜片卷切割系统的示意图。 

参考图2，膜片卷切割系统1包括：展开装置10，用于旋转地支撑和供应偏光膜片卷，该偏光膜片卷被绕成卷状态；跳动(dancer)装置20，用于使由展开装置10供应的偏光膜片卷F展开变平，并在偏光膜片卷F停止或移动时将偏光膜片卷F的张力控制至一预定水平；横进给(infeed)装置30，用于以给定速度始终如一地传送被跳动装置20展开的偏光膜片卷并确定偏光膜片卷在行进方向上的精确尺寸；标记检查装置40，用于标记并检查由横进给装置30传送的偏光膜片卷上的切割部分(例如，宽度方向上的切割线或标记线)；激光切割机器50，用于通过激光束沿标记检查装置40标记的标记线来切割偏光膜片卷F；输出装置60，用于输出由激光切割机器50切割偏光膜片卷F获得的偏光膜片；以及，包装装置70，用于在偏光膜片已被传送并放入包装容器后来包装由输出装置60输出的偏光膜片。 

展开装置10、跳动装置20、横进给装置30、标记检查装置40、输出装置60以及包装装置70可采用偏光膜片卷切割系统1的通常配置，且在此不对它们进行详细描述。 

在该实施方案中描述的膜片卷F是用于显示装置的偏光膜片卷或者是用于三维图像显示装置的图案相位差膜片(patterned retarder)卷。然而，膜片卷F可以包括包装、工业材料、含有乙烯基的化合物 和其他片材型膜片，如本领域内技术人员所公知的。 

图3是示出根据示例性实施方案的利用激光的膜片卷切割设备的示意图。图3还可以是图2中激光切割机器50的概念图。 

参考图3，膜片卷切割设备100包括：被安装至框架110的激光束源122；光学反射组件124，被安装至框架110以改变从激光束源122发射的光束的方向；以及，被安装至移动块118的头部模块125，该移动块被安装为能够通过安装至框架110的线性电机111在膜片卷的宽度和/或长度方向上进行往复运动，并且该头部模块具有朝向膜片卷F照射激光束的激光喷嘴129和可从光学反射组件124的端部接收激光束的激光接收单元127。 

激光束源122使用公认的可用于膜片卷F的厚度范围的CO₂激光，使得不会出现切口或不完美的标记。然而，应充分理解，可以使用在本领域内已知的或将研发的任何类型的光束产生装置来作为激光束源122。 

光学反射组件124由多个反射器组成，且包括：第一光学反射单元126，其被安装在激光束源122的端部，以改变由激光束源122发射的光束的方向；第二光学反射单元128，其被设置为与第一光学反射单元126正交；以及，第三光学反射单元121，其被安装为与头部模块125的激光接收单元127相对应。因此，头部模块125的激光接收单元127被设置在与第三光学反射单元121相同的线上。为此，即使头部单元125在沿着线性电机111的膜片卷F的宽度方向上移动，通过第三光学反射单眼121输出的激光束可以稳定地被传送到头部模块125的激光接收单元127。 

第一光学反射单元126用作偏光激光控制单元，其改变由激光束源122输出的光束的线性偏光成分的角度。为此，第一光学反射单元126具有一个反射器，通过该反射器，从激光束源122输出的光束B的线性偏光成分从竖直状态相对于竖直线倾斜一个预定的偏光角度。 

第二光学反射单元128用作光束传送单元，其将由第一光学反射单元126输出的激光束传送至激光喷嘴129。第二反射单元128具有一个反射器，该反射器将从第一光学反射单元126输出的光束B传送至第三光学反射单元121。 

第三光学反射单元121具有水平反射器，该水平反射器将由激光束源122输出的激光束反射至水平方向。 

被安装至头部模块125的激光接收单元127具有一个竖直反射器，其将由第三光学反射单元121反射的激光束反射至朝向激光喷嘴129的竖直方向。 

根据这一实施方案的利用激光的膜片卷切割设备100包括光束准直构件180，其设置在激光束源122和第三光学反射单元121之间，以将由激光束源122输出的光束校准为平行光束。 

头部模块125被设置为与联结至线性电机111的移动块118垂直，使得激光喷嘴129朝向膜片卷F定向。如有必要，头部模块125可被配置为不仅在膜片卷F的宽度方向上移动，还在其长度方向上移动，如本领域内技术人员所易见的。 

框架110包括基底框架112、被联结至基底框架112的多个支撑框架114，以及一个被安装至支撑框架114的主框架116.一个用于传送与膜片卷F分离的偏光膜片的传送器(未示出)被设置在主框架116的内部空间中。另外，前述激光切割机器的主要部件被安装至主框架116的上表面处。 

一个用于传送膜片卷的传送装置(未示出)和一个用于吸收待被固定的切割膜片卷的真空吸收装置被安装至所述框架。另外，一个用于移除在切割膜片卷时产生的副产品的副产品移除装置(未示出)被安装至框架110。 

图4是图3中光束准直构件的实例的示意图。 

参考图4，光束准直构件180包括凸透镜单元182和凹透镜单元184，由激光束源122输出的激光束通过凸透镜单元182会聚，所述凹透镜单元184被设置为远离凸透镜单元182一预定距离，并将穿过凸透镜单元182的激光束的路径改变为发散方向，使得会聚的光束变成平行光束。 

图5是示意性示出图4中光束准直构件的整体配置的截面图。 

参考图5，光束准直构件180包括第一壳体181和第二壳体183，这两个壳体具有通过旋拧彼此联结的中空管道形状。 

第一壳体181具有设置在其任一端的外周表面处的第一联结单元 185，以便通过旋拧与第二壳体183的第二联结单元187联结。第一壳体181容纳具有两个凸表面的凸透镜单元182的凸透镜。为此，第一壳体181具有接收在内孔上突出的凸透镜的第一插入部分81。凸透镜的两面分别通过一对第一固定螺母186被调整，该对第一固定螺母186分别被成形为在其外侧上具有一螺纹，使得在第一壳体181的内孔上形成的螺纹83与之相联结。 

第二壳体183具有在其一端的内周表面处形成的第二联结单元187，使得第二联结单元187通过旋拧与第一壳体181的第一联结单元185联结。第二壳体183容纳具有两个凹表面的凹透镜单元184的凹透镜。为此，第二壳体183具有接收在第二壳体183的内孔上突出的凹透镜的第二插入部分85。凹透镜的两面分别通过一对第二固定螺母188调整，所述第二固定螺母外侧上形成有一螺纹，使得在第二壳体183的内孔上形成的第二螺纹与之相联结。 

尽管已阐释了第一壳体181的第一联结单元185具有凸形螺纹，第二壳体183的第二联结单元187具有凹形螺纹，但是它们可以以相反的方式来配置，如本领域内技术人员所公知的。 

图6是示意性示出图4中光束准直构件的另一实例的截面图。图6中以与图5中相同的参考标记来表示的部件表示具有相同功能的相同构件。 

参考图6，根据改进实施方案的光束准直构件280包括：凸透镜单元285，其具有一对凸透镜片282和284，该对凸透镜片分别具有相互间隔且相互面对的平坦表面；以及，凹透镜单元287，其具有一对凹透镜片286和288，该对凹透镜片分别具有相互间隔且相互面对的平坦表面。 

换句话说，根据这一实施方案的光束准直构件280包括设置在第一壳体281的第一插入部分202和第二壳体283的第二插入部分204中的间隙保持突出物206和208，以保持凸透镜片282、284之间和凹透镜片286、288之间的间隙。 

由激光束源122输出的具有预定发散角度的光束B在穿过凸透镜单元182时将它们的路径改变至会聚方向，并随后在穿过凹透镜单元184时将它们的路径朝发散方向改变，以变成平行光束。 

图7是示出根据示例性实施方案的激光系统布置的示意图，图8是示出在图7中的第三光学反射单元和激光接收单元之间产生的平行光束的示意图。 

如图7和8所示，由激光束源122输出的激光束在穿过光束准直构件180时改变为平行光束，并且平行光束在第三光学反射单元121和激光接收单元127处以相同强度传送。因此，激光束可以保持相同的强度，而不管第三光学反射单元121和被安装至远离第三光学反射单元121移动的头部模块125的激光接收单元127之间的距离L有多大。因此，膜片卷F的切割表面可以被一致地处理，这可以提高切割质量和切割过程的可靠性。 

换句话说，如图1所示，不具有光束准直构件的常规激光系统根据距离L以不同程度来处理膜片卷，因为光束B1的强度根据水平反射器和竖直反射器之间的距离L变化。然而，如果激光系统采用光束准直构件，如本公开内容所述的，光束B的强度并不会根据第三光学反射单元121和激光接收单元127之间的距离L变化，因此，膜片卷的切割表面可以被均匀地处理。另外，根据示例性实施方案的利用激光的膜片卷切割设备100处理膜片卷，以具有被均匀处理的切割表面，这防止了切割膜片或膜片卷的边缘弯曲，由此提高了切割膜片的质量。 

以上描述和附图阐释了本发明的优选实施方案，应理解，在不偏离权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种变型、组合和/或替代。具体地，本领域内技术人员应理解，本发明可以通过使用在本发明范围内的其他元件、材料和部件来实施，以具有不同的特定形状、结构、布置或比例。本领域内技术人员还应理解，本发明可被用于特别适于本发明原理内的特定环境或操作条件的结构、布置、比例、材料和部件的多种变型。同时，在本申请中描述的特征可以单独使用或与其他特征组合使用。例如，任何关于一个实施方案描述的特征可一起使用和/或作为在另一实施方案中描述的其他特征的替代。因此，公开的技术方案并不限制本发明，而是为了全方面地阐释本发明；本发明的范围由所附权利要求书来限定而并不限于在此的详细描述。 

本领域内普通技术人员应理解，在本发明的范围内可以对本发明 做出各种变化和变型。这些变化和变型中的一部分已经在此讨论，但其他变化对于本领域内普通技术人员来说是明显的。 

参考标记

1：膜片卷切割系统   10：展开装置 

20：跳动装置        30：横进给装置 

40：标记检查装置    50：激光切割机器 

60：输出装置        70：包装装置 

110：框架           111：线性电机 

112：基底框架       114：支撑框架 

116：主框架         118：移动块 

122：激光束源 

124：光学反射组件   125：头部模块 

127：激光接收单元   129：激光喷嘴 

180：光束准直构件 。 

Claims (9)

1.一种利用激光的膜片卷切割设备，包括：

激光束源，其被固定至框架；

头部模块，其被安装至所述框架，以能够独立于所述激光束源移动，并具有用于接收从激光束源供应的激光束的激光接收单元以及用于将激光束发射至膜片卷的激光喷嘴；以及

光束准直构件，其被安装至所述框架，以被设置在所述激光束源和所述头部模块的激光接收单元之间。

2.权利要求1的利用激光的膜片卷切割设备，还包括一个或多个设置在所述激光束源和所述激光接收单元之间的光学反射单元，

其中所述光束准直构件被设置在所述光学反射单元之间。

3.权利要求2的利用激光的膜片卷切割设备，

其中所述光学反射单元包括偏光激光控制单元，用于改变由所述激光束源输出的激光束的线性偏光成分的角度，以及

其中所述光束准直构件被设置在所述激光束源和所述偏光激光控制单元之间。

4.权利要求1的利用激光的膜片卷切割设备，其中所述光束准直构件包括：

凸透镜单元，由所述激光束源输出的激光束通过该凸透镜单元会聚；以及

凹透镜单元，用于将穿过凸透镜单元的激光束转换为平行光束。

5.权利要求4的利用激光的膜片卷切割设备，

其中所述凸透镜单元被容纳在第一壳体中，所述凹透镜单元被容纳在第二壳体内，以及

其中所述第一壳体通过旋拧与所述第二壳体联结。

6.权利要求4的利用激光的膜片卷切割设备，其中所述凸透镜单元具有一对凸透镜片，该对凸透镜片分别具有彼此间隔且彼此面对的平坦表面。

7.权利要求4的利用激光的膜片卷切割设备，其中所述凹透镜单元具有一对凹透镜片，该对凹透镜片分别具有彼此间隔且彼此面对的平坦表面。

8.权利要求1的利用激光的膜片卷切割设备，其中所述胶皮卷是偏光膜片卷。

9.权利要求1的利用激光的膜片卷切割设备，其中所述膜片卷是用于三维图像显示装置的图案相位差膜片卷。

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