KR100947264B1 - 레이저를 이용한 패턴형성장치 - Google Patents

레이저를 이용한 패턴형성장치 Download PDF

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박득일
류충엽
박대성
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주식회사 엘에스텍
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Abstract

레이저를 이용한 패턴형성장치가 개시된다. 패턴형성장치는 도광판상에 형성될, 단속적인 직선형상의 도광패턴에 대한 데이터를 저장하는 패턴저장부와, 패턴저장부를 독출하여 도광판에 형성될 도광패턴의 위치신호를 X-Y 구동부로 전송함과 동시에 도광패턴의 길이 정보에 기초하여 생성된 스위칭 신호를 레이저 발진부로 전송하는 제어부와, 제어부로부터 수신된 스위칭 신호에 기초하여, 헤더부의 이동과 동기화된 레이저빔을 출력하는 레이저 발진부와, 제어부로부터 전송된 위치신호에 기초하여, 헤더부와 상기 스테이지를 이동시키는 X-Y 구동부와, X-Y 구동부에 의해 도광판의 좌우방향의 제1 가이드레일을 따라 이동하며, 레이저 발진부에서 출력된 레이저빔을 수직하방으로 반사 및 집광함으로써, 도광판상에 도광패턴을 형성하는 헤더부와, X-Y 구동부에 의해 도광판의 전후방향으로 고정된 제2 가이드레일을 따라 이동하며, 복수개의 도광판을 고정시킬 수 있는 스테이지를 포함하며, 제어부는, 복수개의 도광판 각각에 대하여, 형성되는 도광패턴의 길이를 차등 제어함으로써, 레이저빔의 거리에 따른 출력특성에 의해 발생되는 도광판의 휘도 특성을 제어할 수 있다.

Description

레이저를 이용한 패턴형성장치{APPARATUS FOR FORMING PATTERN USING LASER}
본 발명은 액정표시장치, 조명간판, 핸드폰, 전화기, 개인휴대용정보단말기(PDA), 키보드, 계산기 등에서 사용되는 면광원 장치의 도광판 패턴 제조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수개의 도광판에 도광패턴을 형성하는 경우 도광패턴의 길이를 차등제어함으로써, 레이저빔의 출력특성에 의해 발생되는 도광판의 휘도특성을 제어하기 위한 레이저를 이용한 패턴형성장치에 관한 것이다.
통상적으로, 도광판(light guide panel)은 광원으로부터 스캐닝된 빛을 균일하게 산란 및 확산시키는 경로를 제공하는 플레이트로서, 액정 표시 소자와 같은 수광형 평판 표시 장치나, 조명 간판 등에 사용되는 면광원 장치에 적용되고 있다.
도 1은 종래의 면광원 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 면광원 장치(10)는 도광판(11)과, 도광판(11)의 하부에 설치된 반사판(12)과, 도광판(11)의 측벽에 설치된 광원(13)과, 광원(13)을 커버하는 커버 부재(14)를 포함한다. 광원(13)으로는 냉음극 형광 램프 또는 LED 등이 사용될 수 있다. 도광판(11)에는 투명한 아크릴 수지의 일면으로 입사되는 광 을 산란 및 확산시키기 위하여 비드(bead) 형상의 산화 티타늄(TiO2)과, 글라스 또는 아크릴 등을 포함하는 잉크를 이용하여서 인쇄한 다수의 도광 패턴부(15)가 형성되어 있다. 면광원 장치(10)는 광원(13)으로부터 조사된 광이 도광판(11)으로 입사되고, 입사된 광은 화살표로 표시한 바와 같이 도광판(11)을 통하여 도광된 다음에 반사판(12)과, 도광 패턴부(15)에 의하여 각 부위에서 비교적 균일한 조도를 가지며 반사하게 된다. 이후 반사된 빛은 확산판(16)을 통과하고 다시 프리즘시트(17)를 통과하여 전면으로 향하게 된다.
한편, 위와 같은 도광판(11)의 도광패턴(15)을 형성하는 방법으로 탄산가스(CO2) 레이저를 이용하는 방법이 있다. 하지만, 이러한 레이저의 경우 그 거리에 따라 출력 특성이 낮아지게 된다. 따라서, 동일한 도광패턴(15)의 길이정보에 기초하여 복수개의 도광판(11)을 동시에 제조하는 경우 도광판(11)마다 휘도 특성이 균일하지 않게 된다는 문제점이 있다.
또한, 도광판(11)에 형성될 각 도광패턴(15)에 대한 위치와 길이에 대한 정보는 통상적으로 패턴저장모듈(미도시)에 미리 저장하여 두고, 이 정보를 독출하여 도광패턴을 형성하게 되는데, 여러가지 요인들로 인해 도광판(11)에 형성된 도광패턴이 각 도광패턴의 가장자리를 따라 외관상 굽어 보이거나 틀어져 보이는 외관 틀어짐 현상이 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 레이저빔의 출력특성에 의해 발생되는 도광판의 휘도특성을 제어할 수 있는 레이저를 이용한 패턴형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 도광패턴의 생산성을 향상시킬 수 있는 레이저를 이용한 패턴형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 도광패턴에 나타나는 외관 틀어짐 현상을 제거할 수 있는 레이저를 이용한 패턴형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레이저를 이용한 패턴형성장치는, 도광판상에 형성될, 단속적인 직선형상의 도광패턴에 대한 데이터를 저장하는 패턴저장부와, 패턴저장부를 독출하여 도광판에 형성될 도광패턴의 위치신호를 X-Y 구동부로 전송함과 동시에 도광패턴의 길이 정보에 기초하여 생성된 스위칭 신호를 레이저 발진부로 전송하는 제어부와, 제어부로부터 수신된 스위칭 신호에 기초하여, 헤더부의 이동과 동기화된 레이저빔을 출력하는 레이저 발진부와, 제어부로부터 전송된 위치신호에 기초하여, 헤더부와 상기 스테이지를 이동시키는 X-Y 구동부와, X-Y 구동부에 의해 도광판의 좌우방향의 제1 가이드레일을 따라 이동하며, 레이저 발진부에서 출력된 레이저빔을 수직하방으로 반사 및 집광함으로써, 도광판상에 도광패턴을 형성하는 헤더부와, X-Y 구동부에 의해 도광판의 전후방향으로 고정된 제2 가이드레일을 따라 이동하며, 복수개의 도광판을 고정시킬 수 있는 스테이지를 포함하며, 제어부는, 복수개의 도광판 각각에 대하여, 형성되는 도광패턴의 길이를 차등 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스테이지는, 복수개의 도광판이 고정될 수 있는 스테이지인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 좌측 도광판에 형성되는 도광패턴의 길이와 우측 도광판에 형성되는 도광패턴의 길이를 차등 제어함으로써, 레이저빔의 거리에 따른 출력특성에 의해 발생되는 도광판의 휘도 특성을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 도광판에 형성될 도광패턴 각각에 대해, 패턴 저장부로부터 독출한 위치신호의 X좌표에 5um 내지 100um 사이의 임의의 랜덤값을 가산함으로써, 도광패턴이 형성되는 시작점을 변동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 도광판에 형성될 도광패턴 각각에 대해, 패턴 저장부로부터 독출한 길이정보에 5um 내지 100um 사이의 임의의 랜덤값을 가산함으로써, 도광패턴의 길이를 변동시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 복수개의 도광판에 도광패턴을 형성하는 경우 도광패턴의 길이를 차등제어함으로써, 레이저빔의 출력특성에 의해 발생되는 도광판의 휘도특성을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수개의 도광판을 스테이지에 고정시켜 도광패턴을 형성함으로써 도광패턴의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제조될 각 도광패턴의 시작점 및 길이를 미세한 크기만큼 변형시키는 방식으로 의도적으로 노이즈를 추가함으로써, 도광패턴에 나타나는 외관 틀어짐 현상을 제거할 수 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이저를 이용한 패턴형성장치에 대하여 가장 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저를 이용한 패턴형성장치의 전체 구성도로, 패턴저장부(210), 제어부(220), 레이저 발진부(230), X-Y 구동부(242, 244), 헤더부(250) 및 스테이지(260)를 포함하여 이루어진다.
도 2를 참조하면, 패턴저장부(210)는, 도광판(11)상에 형성될, 단속적인 직선형상의 도광패턴(11c)에 대한 데이터를 저장하고 있다. 구체적으로 도광패턴(11c)에 대한 데이터는 각 도광패턴(11c)의 위치신호(X좌표 및 Y좌표)와 길이정보를 포함할 수 있다.
제어부(220)는, 패턴저장부(210)로부터 독출한 각 도광패턴(11c)의 위치신호, 특히 각 도광패턴(11c)의 X좌표를 포함하는 위치신호를 제1구동부(242)로, 각 도광패턴(11c)의 Y좌표를 포함하는 위치신호를 제2구동부(244)로 전송한다. 또한, 제어부(220)는, 패턴저장부(210)로부터 독출한 도광패턴(11c)의 길이 정보에 기초 하여 레이저 발진부(230)를 발진시키기 위한 스위칭 신호를 생성하고, 생성된 스위칭 신호를 레이저 발진부(230)로 전송한다.
한편, 레이저 발진부(230)는, 제어부(220)로부터 수신된 스위칭 신호에 기초하여, 헤더부(250)의 이동과 동기화된 레이저빔을 출력한다.
X-Y 구동부(242, 244)는, 헤더부(250)를 제1 가이드레일(241)을 따라 수평방향(250a)으로 이동시키기 위한 제1구동부(242)와 스테이지(260)를 제2 가이드레일(243)을 따라 전후방향(260a)으로 이동시키기 위한 제2구동부(244)를 포함할 수 있다. 제1구동부(242) 및 제2구동부(244)는, 예를 들면 리니어 모터에 의해 구현될 수 있으나, 반드시 리니어 모터에 한정되는 것은 아니다.
헤더부(250)는, 제1 미러(231)에 의해 반사된 레이저빔을 수직하방으로 반사시키기 위한 제2 미러(251)와 제2 미러(251)에 의해 반사된 레이저빔을 도광판(11) 표면에 집광함으로써, 도광패턴(11c)을 형성하는 렌즈(252)가 일체로 구성되어 있다.
한편, 스테이지(260)는, 제2구동부(244)에 의해 도광판(11)의 전후방향(260a)으로 고정된 제2 가이드레일(243)을 따라 이동하며, 도광판(11)을 고정시킨다.
이상과 같은 구성을 가지는 패턴형성장치(200)를 이용하여 도광패턴을 형성하는 과정을 이하에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 제어부(220)는 패턴저장부(210)를 독출하여 도광판(11)에 형성될 도광패턴(11c)의 위치신호, 즉 각 도광패턴(11c)의 X좌표를 포함하는 위치 신호를 제1구동부(242)로, 각 도광패턴(11c)의 Y좌표를 포함하는 위치신호를 제2구동부(244)로 전송한다. 또한, 제어부(220)는, 패턴저장부(210)로부터 독출한 도광패턴(11c)의 길이 정보에 기초하여 레이저 발진부(230)를 발진시키기 위한 스위칭 신호를 생성하고, 생성된 스위칭 신호를 레이저 발진부(230)로 전송한다.
이후 레이저 발진부(230)는, 제어부(220)로부터 수신된 스위칭 신호에 기초하여, 헤더부(250)의 이동과 동기화된 레이저빔을 출력한다. 출력된 레이저빔은 제1 가이드레일(241)에 결합된 제1 미러(231)를 통해 헤더부(250)로 반사된다. 이후 헤더부(250)의 제2 미러(251) 및 렌즈(252)에서 반사 및 집광되어 도광판(11) 표면에 도광패턴(11c)을 형성하게 된다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 도광판을 고정시킬 수 있는 듀얼 스테이지를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 스테이지(260)에는 분리판(261)을 중심으로 좌측에 제1 도광판(11a)이, 우측에는 제2 도광판(11b)이 고정될 수 있다. 실시예에 따라서는 스테이지(260)에 고정되는 도광판의 갯수는 도 3에서 도시된 바와 같은 2개 외에도 3개 이상의 복수개로 구성할 수도 있을 것이다.
한편, 도 3에는, 헤더부(250)에서 반사 및 집광된 도광패턴(11c)이 도시되어 있다. 도광패턴(11c)은 복수개의 라인으로 구성되어 있으며, 각 라인에는 단속적인 직선 형상의 도광패턴들(11c)이 형성되어 있다. 도 3에서, 도면부호 L1은 제1 도광판(11a)에 형성된 각 도광패턴(11c)의 길이를, P1은 가로방향(250a)의 도광패턴(11c)간의 피치를, W1은 전후방향(260a)의 도광패턴(11c)간의 간격을 의미하며, 도면부호 L2는 제2 도광판(11b)에 형성된 각 도광패턴(11c)의 길이를, P2는 가로방향(250a)의 도광패턴(11c)간의 피치를, W2는 전후방향(260a)의 도광패턴(11c)간의 간격을 의미한다.
이와 같은 도광패턴(11c)은 그 길이에 따라 휘도특성이 달라지게 된다. 구체적으로, 광원이 양 측면에 배치되는 경우 광원에서 가까운 입광부는 휘도가 높게 나오고, 광원에서 먼 중앙부는 상대적으로 휘도가 낮게 나온다. 이러한 경우에, 도광패턴(11c)의 길이를 전체적으로 줄여주게 되면, 입광부의 휘도가 낮아지는 반면, 중앙부의 휘도는 상대적으로 높아지게 되어 도광판 전체의 휘도를 균일하게 만들 수 있다. 역으로, 광원에서 가까운 입광부는 휘도가 낮게 나오고, 광원에서 먼 중앙부는 상대적으로 휘도가 높게 나오는 경우에는, 도광패턴(11c)의 길이를 전체적으로 길게하면, 입광부의 휘도가 높아지는 반면, 중앙부의 휘도는 상대적으로 낮아지게 되어 도광판 전체의 휘도를 균일하게 만들 수 있다. 본 발명은 이러한 특성을 이용하여 도광판의 휘도특성을 제어하기 위한 것이다.
구체적으로, 제어부(220)는, 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 레이저 발진부(230)로부터의 거리가 먼 도광판(11b)의 도광패턴(11c)의 길이(L2)가 도광판(11a)의 도광패턴(11c)의 길이(L1)보다 상대적으로 짧아지도록 양 도광판(11a, 11b)의 도광패턴(11c)의 길이를 차등제어한다. 이와 같은 차등제어를 통해 복수개의 도광판을 제조하더라도 모든 도광판에 대해 전체적으로 휘도 특성을 균일하게 할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에서는 2개의 도광판(11a, 11b)에 도광패턴(11c)을 형성하는 것으로 기술하였으나, 반드시 2개에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상 의 도광판에 도광패턴(11c)을 형성하는 경우에도 적용될 수 있다.
한편, 제어부(220)는 패턴저장부(210)로부터 도광판(11a, 11b)에 형성될 각 도광패턴(11c)에 대한 위치와 길이에 대한 정보를 독출하여 도광패턴(11c)을 형성하게 되는데, 여러가지 요인들로 인해 도광판(11)에 형성된 도광패턴(11c)이 각 도광패턴(11c)의 가장자리를 따라 외관상 굽어 보이거나 틀어져 보이는 외관 틀어짐 현상이 발생한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 이러한 외관 틀어짐 현상을 제거하기 위하여 의도적으로 노이즈를 추가한다.
구체적으로, 제어부(220)는 도광판(11a, 11b)에 형성될 도광패턴(11c) 각각에 대해, 패턴 저장부(210)로부터 독출한 위치신호의 X좌표에 5um 내지 100um 사이의 임의의 랜덤값을 가산하여 제1 구동부(242)로 전송함으로써, 도광패턴(11c)이 형성되는 시작점을 변동시킨다. 또는, 제어부(220)는 도광판(11)에 형성될 도광패턴(11c) 각각에 대해, 패턴 저장부(210)로부터 독출한 길이정보(L1, L2)에 5um 내지 100um 사이의 임의의 랜덤값을 가산한 스위칭 신호를 생성하여 레이저 발진부(230)로 전송함으로써, 도광패턴의 길이를 변동시킨다. 위와 같이 의도적인 노이즈를 추가함으로써, 외관 틀어짐 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래 면광원 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저를 이용한 패턴형성장치의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 도광패턴을 도시한 도면이다.

Claims (5)

  1. 도광판상에 형성될, 단속적인 직선형상의 도광패턴에 대한 데이터를 저장하는 패턴저장부;
    상기 패턴저장부를 독출하여 상기 도광판에 형성될 도광패턴의 위치신호를 X-Y 구동부로 전송함과 동시에 상기 도광패턴의 길이 정보에 기초하여 생성된 스위칭 신호를 레이저 발진부로 전송하는 제어부;
    상기 제어부로부터 수신된 스위칭 신호에 기초하여, 헤더부의 이동과 동기화된 레이저빔을 출력하는 레이저 발진부;
    상기 제어부로부터 전송된 위치신호에 기초하여, 상기 헤더부와 스테이지를 이동시키는 X-Y 구동부;
    상기 X-Y 구동부에 의해 상기 도광판의 좌우방향의 제1 가이드레일을 따라 이동하며, 상기 레이저 발진부에서 출력된 레이저빔을 수직하방으로 반사 및 집광함으로써, 상기 도광판상에 도광패턴을 형성하는 헤더부; 및
    상기 X-Y 구동부에 의해 상기 도광판의 전후방향으로 고정된 제2 가이드레일을 따라 이동하며, 복수개의 도광판을 고정시킬 수 있는 스테이지를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 복수개의 도광판 각각에 대하여, 형성되는 도광패턴의 길이를 차등 제어함으로써, 상기 레이저빔의 거리에 따른 출력특성에 의해 발생되는 도광판의 휘도 특성을 제어하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지는, 복수개의 도광판이 고정될 수 있는 스테이지인 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 좌측 도광판에 형성되는 도광패턴의 길이와 우측 도광판에 형성되는 도광패턴의 길이를 차등 제어함으로써, 상기 레이저빔의 거리에 따른 출력특성에 의해 발생되는 도광판의 휘도 특성을 제어하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 도광판에 형성될 도광패턴 각각에 대해, 상기 패턴 저장부로부터 독출한 상기 위치신호의 X좌표에 5um 내지 100um 사이의 임의의 랜덤값을 가산함으로써, 도광패턴이 형성되는 시작점을 변동시키는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 도광판에 형성될 도광패턴 각각에 대해, 상기 패턴 저장부로부터 독출한 상기 길이정보에 5um 내지 100um 사이의 임의의 랜덤값을 가산함으로써, 도광패턴의 길이를 변동시키는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
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