KR101144092B1 - 패턴 형성 장치 - Google Patents
패턴 형성 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101144092B1 KR101144092B1 KR1020107021967A KR20107021967A KR101144092B1 KR 101144092 B1 KR101144092 B1 KR 101144092B1 KR 1020107021967 A KR1020107021967 A KR 1020107021967A KR 20107021967 A KR20107021967 A KR 20107021967A KR 101144092 B1 KR101144092 B1 KR 101144092B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light guide
- guide plate
- pattern
- laser
- forming apparatus
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
- G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0065—Manufacturing aspects; Material aspects
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
- G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
도광판용 패턴형성장치가 개시된다. 상기 패턴형성장치는 도광판에 다수의 패턴화된 도광 패턴부를 형성하기 위한 도광판용 패턴형성장치에 있어서, 도광판에 형성될 패턴에 대한 데이터가 입력된 패턴 설계 시스템; 패턴 설계 시스템과 연결되어 도광판에 형성될 각 패턴의 좌표값과 일치하는 위치 신호를 전송하는 제어 시스템; 제어 시스템으로부터 전달받은 위치 신호에 따라 기계적으로 상하좌우로 이동하는 XY 이동부와, XY 이동부와 결합되어 레이저 시스템으로부터 스캐닝되는 레이저빔을 도광판으로 반사시키는 헤더부를 포함하는 헤더 이동부; 헤더 이동부의 동작과 동기화된 펄스 신호에 의하여 레이저 빔을 출력하는 하나 이상의 레이저 시스템; 및 헤더부 내에 위치하며, 하나 이상의 레이저 시스템으로부터 출력되고 헤더 이동부를 경유한 레이저빔을 각각 반사 및 집광하기 위한 두 개 이상의 광학부를 포함하며, 광학부에서 동시에 출력된 두 개 이상의 레이저빔들은 각각 도광판의 가공면 상에서 소정의 거리를 두고 다 초점으로 집광되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 액정표시소자, 키패드, 전화기, 조명용 면광원 등의 백라이트에 사용되는 패턴형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저빔을 여러 개로 분리하여 다수개의 집광된 레이저빔을 생성하고, 상하좌우로 이동 가능한 헤더 이동부를 이용하여 레이저 빔을 스캐닝함으로써, 도광 패턴을 형성하기 위한 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.
도광판을 사용한 면광원 장치로는 냉음극 형광 램프(cdd cathode fluorescent lamp, CCFL) 또는 LED를 배치하는 방식이 널리 사용되고 있다. 이러한 면광원 장치는 한국특허 출원번호 제1994-33115호, 제2001-25870호, 제2001-53844호, 제2002-26023호, 제2002-28919호, 제2003-03466호, 제2004-73443호, 제2005-12556호, 제2006-32631호, 제2006-135207호 등에 개시되어 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 광을 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.
상기와 같이 구성된 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.
그런데, 인쇄 방식으로 형성된 도광 패턴부(15)는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
도광 패턴부(15)를 형성하기 위한 잉크의 제조 및 인쇄 공정이 매우 복잡하고, 인쇄된 부분중 일부가 탈락되거나 얼룩지는 등의 불량율이 높다. 이에 따른 도광 패턴부(15)의 수율은 대략 80 내지 90％ 정도로 낮은 편이다. 또한, 인쇄 방식의 도광판(11)은 인쇄 패턴을 제거한 이후에 재사용하는 것이 불가능하므로, 재활용이 불가하여 공해를 유발하므로 친환경적이지 않은 단점이 있다.
특히, 도광 패턴부(15)는 인쇄된 잉크물 자체의 광반사를 이용하는 방식이므로, 잉크물 자체의 광흡수 현상이 불가피하게 발생하게 된다. 이러한 광흡수 현상은 면광원 장치의 광효율을 떨어뜨린다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 무인쇄 방식을 적용하였다. 무인쇄 방식으로는 금형을 이용한 사출 성형 방식을 들 수 있다.
또한, 상술한 방식은 패턴의 최적화 작업을 위해 수십 회 이상의 금형(51)의 수정 작업이 반복되어야 한다. 따라서, 개발 비용이 상승하는 단점을 가진다. 또한, 금형(51)의 제작 기간이 길어짐에 따라서, 제품 기종이 매우 급변한 개발 요구를 충족시키기 어렵다. 또한 제품의 두께가 두꺼워 지는 경우 사출 후 냉각시간이 수분대로 길어지는 문제를 가지므로 생산성이 또한 떨어지며, 반대로 제품의 두께가 매우 얇고 면적이 넓은 경우에는 완벽한 사출이 이루어지지 않아 패턴 미성형 등의 불량이 발생한다.
상기한 문제점을 개선하기 위하여 레이저를 사용하여 도광 패턴부를 가공하는 방법이 있다. 레이저를 사용하는 경우 재료의 두께 편차에 영향을 받지 않고, 원하는 치수대로 일정한 가공이 가능하며, 금형이나 마스크 등의 부수적인 장치가 필요하지 않다. 또한 패턴에 별도의 물질이 도포되지 않으므로 재활용가능하여 친환경적이다. 하지만 모든 패턴을 한 번에 하나씩 레이저가공으로 성형해야 하기 때문에 가공시간이 매우 길어지는 단점이 있어 생산성이 떨어지는 문제를 가진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동시에 다수 개의 패턴을 도광판 상에 가공하기 위한 도광판용 패턴형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 상세한 설명
상기 목적으로 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 도광판용 패턴형성장치가 개시되는데, 상기 패턴형성장치는 도광판에 다수의 패턴화된 도광 패턴부를 형성하기 위한 도광판용 패턴형성장치에 있어서, 도광판에 형성될 패턴에 대한 데이터가 입력된 패턴 설계 시스템; 패턴 설계 시스템과 연결되어 도광판에 형성될 각 패턴의 좌표값과 일치하는 위치 신호를 전송하는 제어 시스템; 제어 시스템으로부터 전달받은 위치 신호에 따라 기계적으로 상하좌우로 이동하는 XY 이동부와, XY 이동부와 결합되어 레이저 시스템으로부터 스캐닝되는 레이저빔을 상기 도광판으로 반사시키는 헤더부를 포함하는 헤더 이동부; 헤더 이동부의 동작과 동기화된 펄스 신호에 의하여 레이저 빔을 출력하는 하나 이상의 레이저 시스템; 및 헤더부 내에 위치하며, 하나 이상의 레이저 시스템으로부터 출력되고 헤더 이동부를 경유한 레이저빔을 각각 반사 및 집광하기 위한 두 개 이상의 광학부를 포함하며, 광학부에서 동시에 출력된 두 개 이상의 레이저빔들은 각각 도광판의 가공면상에서 소정의 거리를 두고 다 초점으로 집광되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 도광판에 성형되는 도광패턴은 두 개 이상의 점으로 된 점쌍, 두 개 이상의 점선으로 된 점선쌍 또는 두 개 이상의 직선으로 된 직선쌍의 그루브로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패턴형성장치는 도광판이 레이저빔의 국부적인 가열에 의해 휘는 것을 방지하기 위한, 도광판의 하면에 설치된 진공부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패턴형성장치는 도광판에 도광 패턴부가 형성되면서 발생되는 연기를 제거하기 위한, 도광판의 상면에 설치된 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 도광 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 각 그루브 쌍의 길이가 점차적으로 길게 형성되거나, 광원으로부터 멀어질수록 각 그루브 쌍간의 피치가 점차적으로 좁게 형성되거나, 광원으로부터 멀어질수록 각 그루브 쌍의 길이가 점차적으로 길고, 각 그루브 쌍간의 피치가 점차적으로 좁게 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 도광 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 그루브 쌍간의 폭이 점차적으로 좁게 형성되거나, 광원으로부터 멀어질수록 각 그루브 쌍의 길이가 점차적으로 길게 형성되거나, 각 그루브 쌍간의 피치가 좁게 형성되거나, 각 그루브 쌍간의 폭이 좁게 형성된 것을 혼용한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패턴형성장치는 그루브쌍을 형성시키는 레이저빔의 초점간 거리가 도광판상 가공 위치에 따라 가변 될 수 있도록 제어시스템으로부터 전달된 광학부 위치조절신호에 따라 광학부의 위치를 조절하기 위한 광학부 위치조절 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패턴형성장치는 레이저 시스템으로부터 나온 레이저빔을 두 개 이상의 레이저빔으로 스플리트하기 위한 하나 이상의 빔스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패턴형성장치는 제어시스템으로부터 전달된 레이저빔조절신호에 따라 레이저 시스템에서 나오는 레이저빔의 세기를 도광판상 가공 위치에 따라 가변 될 수 있도록 하여, 그루브의 깊이를 도광판의 위치에 따라 조절하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 면광원 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 적용한 면광원 장치를 도시한 분리사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판상에 도광 패턴부를 형성시키기 위한 패턴형성장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헤더 이동부의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헤더 이동부의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 헤더부의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
(실시예)
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 도광판용 패턴형성장치에 대하여 가장 바람직한 실시예를 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.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 적용한 면광원 장치를 도시한 분리 사시도이다.
도 2를 참조하면, 면광원장치(200)에는 도광판(210)이 마련되어 있다. 도광판(210)의 아랫면에는 도광패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광판(210)의 하부에는 입사되는 빛을 상부로 반사시킬 수 있는 반사판(220)이 설치되어 있다. 도광판(210)의 측벽에는 도광판(210)으로 빛을 스캐닝하는 적어도 하나 이상의 광원(240)이 설치되어 있다. 도광판(210) 상부에는 빛을 산란 및 확산시키는 확산판(230)이 더 설치되어 있다.
광원(240)에서 출광된 빛은 도광판(210)의 측면으로 입사되고 도광판(210) 내로 입사된 빛은 전반사 효과에 의해 도광판(210) 내부를 도광하여 이동한다. 도광된 광 중 도광 패턴에 닿은 빛은 전반사 임계각을 초과하는 입사각에 의해 도광판(210) 외부로 출사된다. 이렇게 도광 패턴에서 출사된 빛은 반사판(220)를 거치고 다시 도광판(210)을 관통한 후 도광판 상면의 확산판(230)을 통과하여 전면으로 방사되는 원리를 가진다. 이때 도광 패턴부(250)는 광원(240)에서 가까운 부위는 밀도가 낮게 광원에서 먼 부분은 밀도가 높게 배치되어 균일한 면광원을 이루게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판상에 도광 패턴부를 형성시키기 위한 패턴형성장치(300)의 구성도로, 패턴 설계 시스템(310), 제어시스템(320), 레이저 시스템(330a, 330b), 헤더 이동부(340), 배기부(370), 진공부(380), 및 도광판(210)에 대하여 휨을 방지하는 휨방지수단(380, 391)을 포함한다.
헤더 이동부(340)는 XY방향으로 기계적으로 이동 가능한 XY 이동부(350) 및 XY 이동부(350)와 결합되어 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)으로부터 스캐닝되는 레이저빔을 도광판(210)으로 반사시키는 헤더부(360)로 이루어지며, 헤더부(360)는 두 개 이상으로 입사되는 레이저 빔을 원하는 각도로 반사 및 집광하기 위해 미러와 렌즈를 포함한 광학부(361, 362)를 포함한다.
또한 헤더부(360)는 공간적인 제약을 해소하기 위하여 광학부를 수 개씩 나누어 두 개 이상으로 이루어질 수도 있다.
도 3을 참조하면, 도광판(210)은 플레이트(390) 상에 안착되어 있다. 도광판(210) 상에 도광 패턴부(250)가 형성될 면(250a)은 레이저빔이 스캐닝되는 헤더 이동부(340)를 향하도록 위치하고 있다. 도광판(210)에 있어서, 도광 패턴부(250)의 각 패턴은 레이저 시스템(330a, 330b)을 이용하여 레이저 빔을 스캐닝하여 형성시킬 수 있으며, 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)에서 나온 레이저빔을 하나 이상의 광학부를 이용하여 반사 및 집광을 거친다.
이때 레이저 시스템이 두 개인 경우 레이저빔이 두 개의 광학부에 의해 두 개로 반사 및 집광되고, 레이저 시스템이 네 개인 경우 네 개의 광학부에 의해 레이저 빔을 네 개까지 반사 및 집광할 수 있다. 이때 각 레이저빔들은 광학부 내의 각 미러에 의하여 필요한 각도로 반사되고, 다시 이렇게 반사된 빔을 렌즈를 사용하여 원하는 직경을 가지는 레이저 빔 스팟으로 만들게 된다. 이때, 레이저 빔의 스캐닝은 미러부와 렌즈부로 이루어진 광학부를 다수 개 가진 헤더부(360)가 XY 이동부(350)에 의해 XY방향으로 이동함에 따라 이루어진다. XY 이동부(350)는 제어시스템(320)에서 위치신호를 받아 XY 방향으로 가이드 레일을 구동하여 헤더부(360)를 이동시킨다.
하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)은 이때 위치신호와 동기되는 스위칭신호를 제어시스템(320)으로부터 받아 레이저 빔을 출력한다. 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)에서 출력된 하나 이상의 레이저빔은 헤더 이동부(340)의 헤더부(360)까지 이동하며 헤더부(360) 내에서 각각의 광학부(361,362)에 의해 분리 및 집광된 후 도광판(210)에 각각 출력된다. 이때 헤더부(360)에는 광학부의 위치를 조절할 수 있는 광학부 위치조절장치(도 4의 365)를 추가로 설치할 수 있다. 광학부 위치조절장치(도 4의 365)는 제어시스템(320)으로부터 위치신호를 받아 헤더부(360)내의 각 광학부(361, 362)의 위치를 다시 조절한다. 광학부 위치조절장치(365)에 의해 각 레이저 빔은 초점간의 거리가 조절되면서 도광판에 각각 출력된다.
이하 헤더 이동부(340)를 좀 더 상세히 기술한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헤더 이동부의 구성도로, XY 이동부(350)의 설명을 위해 도 3의 광학부(361, 362)는 간략히 도시하였으며, 도 3의 2개의 레이저 시스템이 4개로 확장된 경우를 도시한 것이다. 한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더 이동부의 구성도로, 빔 스플리터를 추가한 경우를 예시하고 있다.
도 4를 참조하면, 헤더 이동부(340)에는 전술한 바와 같이 XY 방향으로 기계적으로 이동가능한 XY 이동부(350)와, 일측에 설치된 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b, 330c, 330d)으로부터 출력되는 하나 이상의 레이저 빔을 도광판(210)으로 반사 및 집광시키도록 XY 이동부(350)와 결합되는 헤더부(360)를 포함하고 있다.
XY 이동부(350)에는 X축 방향으로 배치되는 수평 가이드 레일(404)이 설치되며, 수평 가이드 레일(404)에는 헤더부(360)가 결합된다. 수평 가이드 레일(404)에는 레이저 빔의 수와 같은 개수의 미러(331a, 331b, 331c, 331d)를 가지는 제 1 미러부(331)가 설치되어 있으며, 헤더부(360)는 수평 가이드 레일(404)을 따라 이동가능 하도록 결합되어 있다. 즉, 수평 가이드 레일(404)에는 헤더부(360)가 수평 가이드 레일(404)을 따라 수평 운동 가능하도록 수평 리니어 모터(미도시)가 설치되어 있다. 수평 리니어 모터(미도시)는 헤더부(360)와 연결된 수평 운동 공급원이다.
한편, 헤더부(360)는 빔 각도 조절을 위한 미러부(361a, 362a, 363a, 364a), 집광을 위한 렌즈부(361b, 362b, 363b, 364b)로 이루어진 광학부(361, 362, 363, 364)가 레이저 빔의 수와 같은 개수만큼 결합되어 있고, 광학부들(361, 362, 363, 364) 각각의 위치를 수직가이드 레일 방향으로 각각 조절할 수 있는 광학부 위치조절장치(365)를 포함하고 있으며, 광학부 위치조절장치(365)는 제어시스템(320)으로부터 받은 위치제어신호에 따라 스텝모터 등의 수단으로 복수 개의 광학부(361, 362, 363, 364) 각각을 수직가이드 레일 방향으로 미세하게 위치 가변하는 것이 가능하다.
수평 가이드 레일(404)의 양 단에는 복수 개의 수직 가이드 레일(407)이 설치되어 있다. 수직 가이드 레일(407)에는 적어도 하나 이상의 수직 리니어 모터(408)가 설치되어 있으며, 수평 가이드 레일(404)은 수직 리니어 모터(408)에 의하여 수직 가이드 레일(407)을 따라 수직 운동 가능하다.
이처럼, 적어도 하나의 헤더부(360)는 수평 리니어 모터(미도시)의 동력에 의하여 수평 가이드 레일(404)을 따라 수평 운동 가능하고, 수평 가이드 레일(404)은 수직 리니어 모터(408)에 의하여 수직 가이드 레일(407)을 따라 수직 운동 가능하다. 이때, 레이저 시스템(330a, 330b)에 전달되는 광 출력 신호나, 수평 리니어 모터(미도시)에 전달되는 수평 이송 신호나, 수직 리니어 모터(408)에 전달되는 수직 이송 신호, 광학부 위치조절 이송 신호는 제어시스템(320)으로부터 전송된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 상기와 같은 구조를 가지는 헤더 이동부(340)의 동작을 더욱 상세히 기술하기로 한다.
제어시스템(320)의 이송 신호에 의하여 기계적으로 이송되는 헤더부(360)의 이동 속도와 동기화된 펄스 신호가 제어시스템(320)을 통하여 레이저 시스템(330a, 330b)으로 전달되고, 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)으로부터 각각 레이저 빔이 출력된다.
이렇게 출력된 하나 이상의 레이저 빔은 수평 가이드 레일(404)의 일측에 고정된 두 개 이상의 미러를 가진 제1 미러부(331)에 도달된다. 제1 미러부(331)에 도달된 하나 이상의 레이저 빔은 제1 미러부(331)에 의하여 직각으로 반사되어서 각각 헤더부(360)에 도달하게 된다.
헤더부(360)에 도달한 복수 개의 레이저 빔은 각각 광학부로 입사되고 각 광학부 내의 각 미러부(361a, 362a, 363a, 364a)에 의하여 원하는 각도로 반사된다. 이후, 반사된 레이저빔들은 각각의 렌즈부(361b, 362b, 363b, 364b)를 통하여 집광되고, 집광된 레이저빔들은 도광판(210)의 스캐닝면(250a)에 도달되어 도광 패턴부(250)를 형성하게 된다. 이때, 각 광학부(361, 362, 363, 364)는 광학부 위치조절장치(365)에 의해 수직가이드 레일 방향으로 미세 위치조정이 이루어짐으로써 원하는 초점거리를 가진 레이저빔 쌍을 얻을 수 있다. 이때 도시하지는 않았지만 제 1미러부(331)도 또한 별도의 미러위치조절장치에 의해 광학부(361, 362, 363, 364)의 위치와 동기되게 수직 가이드 레일방향으로 미세조정이 이루어질 수도 있다. 헤더부(360)는 수평 리니어 모터(미도시)에 의하여 가공 작업 영역의 수평 방향으로 이동하게 됨에 따라, 레이저 빔의 쌍은 도광판(210)의 수평 방향으로 출력되어서 그루브 쌍으로 이루어진 도광 패턴부(250)를 형성시킨다.
한편, 수평 가이드 레일(404)의 양단부에는 수직 가이드 레일(407)이 결합되어 있으므로, 헤더부(360)가 수평가이드 레일(404)을 따라 이동하면서 그루브 쌍으로 이루어진 도광패턴부(250)를 형성하고 나면 제어시스템(320)으로부터 수직 이송 신호를 전달받은 수직 리니어 모터(408)의 동력에 의하여 수직 가이드 레일(407)을 따라 수평 가이드 레일(404)이 수직 방향으로 이동하고, 각 광학부의 위치가 광학부위치조절장치(365)에 의해 수직가이드 레일(407) 방향으로 미세조정이 이루어지고, 다시 헤더부(360)가 수평가이드 레일(404)을 따라 이동하면서 그루브 쌍으로 이루어진 도광패턴부(250)를 형성하고 다시 수직 이송신호를 전달받은 수직 리니어 모우터(408)의 동력에 의하여 수직 가이드 레일(407)을 따라 수평 가이드 레일(404)이 수직 방향으로 다시 이동하는 방식으로, 레이저 빔은 도광판(210)의 전면에 걸쳐 출력되어서 도광 패턴부(250)를 형성시킬 수가 있다.
또한, 도광 패턴부(250)는 상술한 비접촉식 방식에 의하여 가공하여서, 빛의 산란 및 확산을 효과적으로 할 수 있도록 마이크로 렌즈부의 역할을 하고 있다.
이에 대해서 더욱 상세하게 설명하면, 도광판(210)에는 두 개 이상의 그루브의 쌍으로 이루어진 다수의 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)는 비접촉식 방식, 레이저 장치로부터 출력된 레이저 빔에 의하여 가공되어 있다.
도광 패턴부(250)는 광원(240)으로부터 도광판(210)으로 도광되는 빛을 효과적으로 확산 및 산란시킬 수 있도록 도광판(210)의 전 영역에 걸쳐서 형성되어 있다. 즉, 도광 패턴부(250)는 소정 깊이의 그루브로 이루어진 도트형이나, 소정 깊이의 단속적인 그루브로 이루어진 점선형이나, 연속적인 그루브로 이루어진 직선형일 수가 있다. 또한, 도광 패턴부(250)는 광원(240)으로부터 멀어질수록 광 확산 및 산란율을 높이기 위하여 크기가 점차적으로 커지거나, 또는 도광 패턴간의 피치가 점차적으로 작아질 수도 있을 것이다.
그루브 쌍 하나에서의 그루브 개수는 레이저 시스템의 개수와 일치하게 이루어진다. 하지만, 도 5에서처럼 하나의 레이저시스템(330a)에서 나온 레이저 빔을 다시 하나 이상의 빔 스플리터(501, 502, 503, 504) 등을 이용하여 두 개 이상으로 스플리트 한 경우 레이저 시스템(330a)의 수의 정수배를 갖는 레이저 빔의 개수가 가능하다. 이렇게 진행하는 경우 레이저 시스템(330a) 하나로 여러 개의 빔을 나누어 진행하는 것도 가능하다. 이때 하나의 레이저 시스템(330a)에서 스플리트되어 나오는 여러 개의 빔을 각각의 제어수단으로 제어하면 레이저 시스템의 수를 하나로 사용하는 것이 가능하여 진다. 또한 두 개의 레이저시스템을 사용하고 각각 두 개 이상으로 스플리트 하는 방법 또한 장비의 효용성을 생각하여 사용할 수 있다.
빔 스플리터(500)와 같은 수단을 추가로 사용하지 않은 경우에서 레이저 시스템의 개수가 두 개인 경우 두 개의 그루브가 하나의 쌍으로 하여 도광 패턴부가 형성되고 레이저 시스템의 수가 네 개인 경우 네 개의 그루브가 하나의 쌍으로 하여 도광 패턴부가 형성된다. 만약 레이저 빔이 두 개이고 그루브의 형상이 직선인 경우 두 개의 직선이 나란한 쌍으로 하여 도광 패턴부가 형성된다. 이때 두 그루브간의 거리는 100～2000 마이크로 미터의 범위가 바람직하다.
즉, 레이저 장치에 의하여 가공되는 도광 패턴부(250)의 각 그루브의 선폭은 약 50 내지 500 마이크로미터 정도가 바람직하며, 각 그루브의 깊이는 10 내지 400 마이크로미터 정도이다. 여기서, 레이저 빔이 도광판(210)의 스캐닝면(250a)중 일부 영역에 국부적으로 스캐닝되면, 스캐닝면(210)에는 레이저 빔의 폭 이상으로 가열 반응이 점차적으로 확대되고, 이러한 가열 반응이 심화될 경우에는 휨 현상같은 도광판(210)의 변형이 발생하게 된다.
휨 현상은 도광판(210)의 주변부에서 심하게 발생하게 되는데, 그 결과로 레이저 빔의 입사각이 바뀌게 되어서 정교한 패턴을 형성시키는 것이 어렵게 된다. 이를 방지하기 위하여, 도광판(210)에는 휨 방지 수단이 설치되어 있다. 즉, 도광판(210)이 안착된 플레이트(390)에는 도광 패턴부(250)가 형성되는 영역과 반대되는 도광판(210)의 일면을 완전하게 흡착할 수 있도록 진공부(380)가 마련되어 있다.
진공부(380)에는 플레이트(390) 내부를 통하여 도광판(210)을 진공 흡착가능하도록 진공 통로부(391)가 다수개 설치되어 있다. 진공부(380)는 기계식 진공 펌프나, 운동량 이송식 진공 펌프나, 유입식 진공 펌프와 같은 펌프 시스템으로서, 펌프의 펌핑력에 의하여 진공 통로부(391)를 통하여 도광판(210)의 아랫면을 진공 흡착하는 것이 가능하다고 할 수 있다. 이렇게 도광판(210)을 휨 방지 수단으로 고정시킨 상태에서 레이저 빔을 스캐닝하여 도광 패턴부(250)를 형성시킬 수가 있다. 이에 따라, 레이저 빔의 국부적인 가열로 인한 휨 현상을 미연에 방지할 수가 있을 것이다.
한편, 도광판(210)상에 레이저 빔의 스캐닝에 의한 식각 방법은 아크릴 수지로 된 도광판(210)의 표면을 강한 에너지로 가열하는 방식이므로, 증발되는 아크릴 수지재로 인하여 연기가 발생하게 된다. 이러한 연기는 도광판(210)상에 도광 패턴부(250)를 형성하는 스캐닝 과정중에 레이저 빔의 흡수 또는 산란 현상을 발생시키게 된다. 이에 따라, 도광판(210)으로 스캐닝되는 레이저 빔의 에너지를 감소시키게 되어서 소망하는 패턴의 도광 패턴부(250)의 가공을 방해하게 된다.
이러한 현상을 제거하기 위하여 도광판(210)에는 배기부(370)가 설치되어 있다. 배기부(370)는 도광판(210)의 스캐닝면(250a)으로부터 증발되는 도광판(210)의 원소재인 아크릴 수지의 연기를 흡입 및 배출하여 연기로 인하여 레이저 빔의 흡수 또는 산란되는 현상을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더부의 구성도로,미러(361a, 362a)와 렌즈(361b, 362b)로 이루어진 광학부의 위치를 각각 조절하기 위한 광학부 위치조절장치(365)의 작동 방식을 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 헤더부(360)로 입사된 각각의 레이저 빔은 헤더부(360) 내의 각 광학부(361, 362)에서 미러(361a, 362a)에 반사된 후, 렌즈(361b, 362b)에 의해 집광된 후, 도광판(210)의 지점(2501, 2502)에 스캐닝된다. 이와 별도로, 각 광학부(361, 362)에는 그루브쌍을 이루는 레이저빔의 초점간 거리가 위치에 따라 가변될 수 있도록 제어시스템(320)으로부터 전달된 광학부 위치조절신호에 따라 광학부(361, 362)의 미세위치를 조절하기 위한 광학부 위치조절장치(365)가 추가된 것을 개념도로서 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 미러(361a, 362a)와 렌즈(361b, 362b)로 이루어진 광학부(361, 362)는 광학부 위치조절장치(365)에 의해 도면부호 362-1과 같은 상태로 수직가이드 레일 방향으로 조절하여, 레이저 빔을 도광판(210)의 새로운 스캐닝면(2503)에 집광함으로써, 레이저빔의 초점간 거리가 위치에 따라 가변될 수 있도록 할 수 있다. 이때 더욱 정확한 광의 집속을 위해서 수평 가이드 레일(404)에 위치하는 제 1 미러부(331)에 광학부 위치조절장치(365)와 동기되는 미러 위치조절장치를 추가하는 것도 가능하다.
또한 제 1 미러부(331)를 수평 가이드 레일(404)의 일측에 위치하는 것 외에 미러부를 나누어 수평 가이드 레일(404)의 양단에 두어 다수 개의 레이저 시스템과 광학부의 배치를 위한 공간적인 여유를 더 가지게 하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 각각의 광학부에 의해 원하는 위치로 집속함으로써 하나의 그루브 쌍에서 각 그루브 간의 간격을 원하는 크기로 정한다. 이때 각각의 광학부를 미세 이동가능하게 함으로써 각 그루브 쌍에서 각 그루브 간의 간격을 도광판 상의 위치에 따라 다르게 조절할 수 있다. 이것은 각 광학부(361, 362)의 위치를 제어시스템(320)에서 위치신호와 동기되는 초점위치 신호를 받아 기계적인 모터의 구동으로 조절함으로써 구현 가능하다.
이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여 전술한 도광패턴형성장치에 의해 제조된 도광 패턴부의 형상에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 도광판(210)의 아랫면에는 입사되는 빛을 보다 효과적으로 산란 확산시킬 수 있도록 도광판(210)의 전 영역에 걸쳐서 단속적인 형상의 도광 패턴부(250)가 레이저가공에 의하여 형성되어 있다. 그루브의 쌍으로 이루어진 도광 패턴부(250)는 일정한 피치를 가지고 이격된 불연속적인 형상의 집합체로서 광원(240)으로부터 멀어질수록 일정한 설계 규칙에 의하여 형성되어 있다. 이하, 그루브 쌍의 피치(P)는 광원이 배치된 방향과 수직 방향에서의 각 그루브 쌍간의 간격이고, 그루브 쌍의 길이(L)는 광원이 배치된 방향과 수평 방향으로 각 그루브 쌍의 크기이고, 그루브쌍의 폭(W)은 광원이 배치된 방향과 수평 방향으로 각 그루브 쌍간의 간격을 의미한다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 도광판(210) 상에는 그 일면에 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)는 다수개의 불연속적인 쌍 점선 모양의 그루브 형상이며, 각 그루브 쌍은 일정 피치로 떨어져 있다. 그리고, 도광 패턴부(250)는 광원(240)과의 상대적인 위치 관계에 의한 일정한 설계 규칙에 따라 도광판(210)의 스캐닝면상에 형성되어 있다.
즉, 도광판(210)의 일측벽에는 광원(240)이 설치되어 있다. 도광 패턴부(250)는 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서는 광원(240)의 길이 방향을 따라 도광판(210)의 다른 영역에서보다 그루브의 길이(L1)가 짧은 상태에서 단속적으로 다수 개 형성되어 있다.
이와 반대로, 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광판(210)상의 그루브 쌍의 길이(L2)는 광원(240)으로부터 인접한 영역에서의 그루브 쌍의 길이(L1)보다 길도록 형성되어 있다.
한편, 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 그루브 쌍간의 피치(P1)는 광원(240)으로부터 가장 멀리 떨어진 도광판(210)의 그루브 쌍간의 피치(P2)와 실질적으로 동일하다.
도광판(210)의 양 측벽에 광원(240)이 각각 설치된 경우라면, 도광판(210)의 중앙부가 광원(240)으로부터 가장 멀리 떨어진 부분이다. 따라서, 도광판(210)의 중앙부에서의 도광 패턴부(250)의 각 그루브 쌍의 길이는 도광판(210)의 전 영역에 걸쳐서 가장 길게 형성되고, 반면에, 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 도광 패턴부(250)의 그루브는 가장 짧게 형성되어 있다.
이처럼, 도광판(210)에는 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광 패턴부(250)의 각 그루브가 가변하여 점차적으로 길게 형성되어 있으며, 각각의 그루브는 광원(240)이 설치되는 방향을 따라 불연속적인 점선 모양으로 형성되어 있다.
이에 따라, 도광판(210)의 일측벽에 설치된 광원(240)으로부터 멀어지더라도 도광 패턴부(250)의 단속적인 직선 형상의 그루브는 그 길이가 점차적으로 길어지게 되어서 도광량을 증가시키게 되고, 광원(240)으로부터 멀어짐에 따른 휘도 저하를 방지할 수가 있다. 따라서, 도광판(210)의 전 영역에 걸쳐서 균일한 휘도를 얻을 수 있다.
이러한 단속적인 직선 형상의 그루브로 된 도광 패턴부(250)는 전술한 바 있는 도광 패턴부를 형성하기 위한 장치에 의한 기계적인 구동으로 용이하게 형성가능하다.
즉, 도광판(210)의 X축 방향인 광원(240)이 설치되는 길이 방향을 따라 이동가능한 헤더부(360)는 일정한 속도로 이동하면서 레이저 시스템(330)으로부터 출력된 레이저 빔을 도광판(210)에 반사시켜서 소망하는 위치에 도광 패턴부(250)의 각 그루브의 형성을 가능하게 한다.
이때, 도광판(210)에 형성되는 각 그루브의 길이는 서로 다르게 형성되어 있는데, 이는 헤더부(360)의 기계적인 제어가 아닌 제어시스템(320)에 입력된 각 패턴의 좌표값과 상응하는 위치 신호에 대한 전기적 스위칭 신호를 제어함에 따라서 용이하게 가공하는 것이 가능하다.
이처럼, 헤더부(360)의 이동이 도광판(210)의 수평 방향으로 이루어지는 것과 연관하여, 도광판(210)상에 형성된 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 단속적인 직선 형상이므로, 암선이나 휘선의 발생없이 형성시키는 것이 가능하다고 할 것이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도광판(210) 상에는 스캐닝면에 단속적인 직선 형상의 그루브로 된 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 도광판(210)의 일측벽에 설치된 광원(240)과의 상대적인 위치 관계에 따라 일정한 설계 규칙에 의하여 도광판(210)의 스캐닝면 상에 형성되어 있다.
도광 패턴부(250)의 각 그루브는 도광판(210)의 가공 영역에 걸쳐서 그 간격을 가변하여 형성되어 있다. 즉, 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브간의 피치(P3)는 광원(240)으로부터 상대적으로 거리가 먼 중앙부에서의 각 그루브간의 피치(P4)보다 넓게 형성되어 있다.
또한, 광원(240)과 인접한 영역으로부터 도광판(210)의 중앙부로 갈수록 각 그루브간의 피치는 점차적으로 좁아지도록 형성되어 있다. 한편, 도광판(210)의 주변부에서의 그루브의 길이(L3)나, 중앙부에서의 그루브의 길이(L4)는 실질적으로 동일하다고 할 것이다.
이처럼, 도광판(210)에는 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광 패턴부(250)의 각 그루브간의 피치는 가변하여 점차적으로 좁게 형성되어 있으며, 각각의 그루브는 광원(240)이 설치되는 방향으로 따라 단속적인 직선 형상으로 형성되어 있다.
이에 따라, 광원(240)으로부터 멀어지더라도 도광 패턴부(250)의 그루브간의 간격이 보다 조밀하게 되어서 도광량을 증가시키게 되어 휘도 저하를 방지할 수가 있다. 이러한 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 전술한 도광 패턴부를 형성하기 위한 시스템에 의하여 가공됨은 물론이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도광판(210)상에는 레이저 빔에 의하여 단속적인 직선 형상의 그루브로 된 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 광원(240)으로부터 거리에 따라 길이를 달리하거나, 그 피치를 달리하고 있다.
즉, 도광판(210)의 일측벽에 설치된 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브의 길이(L5)는 광원(240)으로부터 상대적으로 거리가 먼 도광판(210)의 중앙부에서의 각 그루브의 길이(L6)보다 짧게 형성되어 있다. 반면에, 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브간의 피치(P5)는 도광판(210)의 중앙부에서의 각 그루브간의 피치(P6)보다 넓게 형성되어 있다.
또한, 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부로부터 도광판(210)의 중앙부로 갈수록 각 그루브의 길이는 점차적으로 길어지도록 형성되어 있으며, 각 그루브간의 피치는 점차적으로 좁아지도록 형성되어 있다.
이처럼, 도광판(210)에는 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광 패턴부(250)의 각 그루브의 길이와, 각 그루브간의 피치는 가변하여 형성되어 있으며, 각각의 그루브는 광원(240)이 설치되는 방향을 따라 단속적인 직선 형상으로 형성되어 있다.
이러한 형상의 도광 패턴부(250)는 전술한 도광 패턴부를 형성하기 위한 시스템의 헤더부(360)가 도광판(210)상의 스캐닝면을 수평 방향으로 일정속도로 이동하면서 각 그루브의 길이나, 각 그루브간의 피치에 대한 전기적인 신호를 전달받으면서 시간제어에 의하여 소망하는 패턴으로 가공이 가능하다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 도광판(210)에는 그 일면에 단속적인 직선 형상의 그루브로 된 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 도광판(210)의 일측벽에 설치된 광원(240)과의 상대적인 위치 관계에 따라 일정한 설계 규칙에 의하여 도광판(210)의 스캐닝면상에 형성되어 있다.
도광 패턴부(250)의 각 그루브는 도광판(210)의 가공 영역에 걸쳐서 각 간격을 가변하여 형성되어 있다. 즉, 광원(240)과 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브간의 폭(W7)은 광원(240)으로부터 상대적으로 거리가 먼 중앙부에서의 각 그루브간의 폭(W8)보다 넓게 형성되어 있다. 또한, 광원(240)과 인접한 도광판(210)의 주변부로부터 도광판(210)의 중앙부로 갈수록 각 그루브간의 폭은 점차적으로 좁아지도록 형성되어 있다.
한편, 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브의 길이(L7)나, 각 그루브간의 피치(P7)는 중앙부에서의 각 그루브의 길이(L8)나, 각 그루브간의 피치(P8)와 실질적으로 동일하다고 할 것이다. 이러한 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 전술한 도광 패턴부를 형성하기 위한 시스템에 의하여 가공됨은 물론이다.
상술한 도광판(210)에는 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광 패턴부(250)의 각 그루브간의 폭은 가변하여 점차적으로 좁게 형성되어 있으며, 각각의 그루브는 광원(240)이 설치되는 방향으로 따라 단속적인 직선 형상으로 형성되어 있다.
이에 따라, 광원(240)으로부터 멀어지더라도 도광 패턴부(250)의 그루브간의 폭이 보다 조밀하게 되어서 도광량을 증가시키게 되어 휘도 저하를 방지할 수가 있다. 이러한 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 전술한 레이저 시스템에 의하여 가공됨은 물론이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면으로, 각 그루부간 90도의 위상 차이를 가진 형태이다.
도 11을 참조하면, 도광 패턴부(250)는 각 그루부(G1, G2)간 0도에서 90도까지의 위상차(△)를 가지고 형성될 수도 있다. 상술한 도광 패턴부(250)의 형상은 이에 한정되지 않고, 광원(240)으로부터 전면으로 반사, 확산 및 산란시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 또한, 전술한 실시예에 있어서, 도광 패턴부(250)는 광원(240)으로부터 멀어질수록 각 그루브의 길이나, 각 그루브간의 폭이나, 각 그루브간의 피치를 가변시키는 구조를 혼용하여 도광량의 산란 특성이 조절되어서 균일한 휘도를 얻을 수가 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 광학적인 구성에 의하여 레이저빔을 다수 개로 스플리트하고, 각 스플리트된 레이저 빔을 광학부로 각각 집속하여 다중의 레이저 빔을 생성한 후, 생성된 다수 개의 레이저 빔을 도광판의 가공면상에 다초점으로 집광함으로써 동시에 다수 개의 패턴을 도광판 상에 가공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 적용한 면광원 장치를 도시한 분리사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판상에 도광 패턴부를 형성시키기 위한 패턴형성장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헤더 이동부의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헤더 이동부의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 헤더부의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
(실시예)
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 도광판용 패턴형성장치에 대하여 가장 바람직한 실시예를 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.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판을 적용한 면광원 장치를 도시한 분리 사시도이다.
도 2를 참조하면, 면광원장치(200)에는 도광판(210)이 마련되어 있다. 도광판(210)의 아랫면에는 도광패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광판(210)의 하부에는 입사되는 빛을 상부로 반사시킬 수 있는 반사판(220)이 설치되어 있다. 도광판(210)의 측벽에는 도광판(210)으로 빛을 스캐닝하는 적어도 하나 이상의 광원(240)이 설치되어 있다. 도광판(210) 상부에는 빛을 산란 및 확산시키는 확산판(230)이 더 설치되어 있다.
광원(240)에서 출광된 빛은 도광판(210)의 측면으로 입사되고 도광판(210) 내로 입사된 빛은 전반사 효과에 의해 도광판(210) 내부를 도광하여 이동한다. 도광된 광 중 도광 패턴에 닿은 빛은 전반사 임계각을 초과하는 입사각에 의해 도광판(210) 외부로 출사된다. 이렇게 도광 패턴에서 출사된 빛은 반사판(220)를 거치고 다시 도광판(210)을 관통한 후 도광판 상면의 확산판(230)을 통과하여 전면으로 방사되는 원리를 가진다. 이때 도광 패턴부(250)는 광원(240)에서 가까운 부위는 밀도가 낮게 광원에서 먼 부분은 밀도가 높게 배치되어 균일한 면광원을 이루게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광판상에 도광 패턴부를 형성시키기 위한 패턴형성장치(300)의 구성도로, 패턴 설계 시스템(310), 제어시스템(320), 레이저 시스템(330a, 330b), 헤더 이동부(340), 배기부(370), 진공부(380), 및 도광판(210)에 대하여 휨을 방지하는 휨방지수단(380, 391)을 포함한다.
헤더 이동부(340)는 XY방향으로 기계적으로 이동 가능한 XY 이동부(350) 및 XY 이동부(350)와 결합되어 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)으로부터 스캐닝되는 레이저빔을 도광판(210)으로 반사시키는 헤더부(360)로 이루어지며, 헤더부(360)는 두 개 이상으로 입사되는 레이저 빔을 원하는 각도로 반사 및 집광하기 위해 미러와 렌즈를 포함한 광학부(361, 362)를 포함한다.
또한 헤더부(360)는 공간적인 제약을 해소하기 위하여 광학부를 수 개씩 나누어 두 개 이상으로 이루어질 수도 있다.
도 3을 참조하면, 도광판(210)은 플레이트(390) 상에 안착되어 있다. 도광판(210) 상에 도광 패턴부(250)가 형성될 면(250a)은 레이저빔이 스캐닝되는 헤더 이동부(340)를 향하도록 위치하고 있다. 도광판(210)에 있어서, 도광 패턴부(250)의 각 패턴은 레이저 시스템(330a, 330b)을 이용하여 레이저 빔을 스캐닝하여 형성시킬 수 있으며, 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)에서 나온 레이저빔을 하나 이상의 광학부를 이용하여 반사 및 집광을 거친다.
이때 레이저 시스템이 두 개인 경우 레이저빔이 두 개의 광학부에 의해 두 개로 반사 및 집광되고, 레이저 시스템이 네 개인 경우 네 개의 광학부에 의해 레이저 빔을 네 개까지 반사 및 집광할 수 있다. 이때 각 레이저빔들은 광학부 내의 각 미러에 의하여 필요한 각도로 반사되고, 다시 이렇게 반사된 빔을 렌즈를 사용하여 원하는 직경을 가지는 레이저 빔 스팟으로 만들게 된다. 이때, 레이저 빔의 스캐닝은 미러부와 렌즈부로 이루어진 광학부를 다수 개 가진 헤더부(360)가 XY 이동부(350)에 의해 XY방향으로 이동함에 따라 이루어진다. XY 이동부(350)는 제어시스템(320)에서 위치신호를 받아 XY 방향으로 가이드 레일을 구동하여 헤더부(360)를 이동시킨다.
하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)은 이때 위치신호와 동기되는 스위칭신호를 제어시스템(320)으로부터 받아 레이저 빔을 출력한다. 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)에서 출력된 하나 이상의 레이저빔은 헤더 이동부(340)의 헤더부(360)까지 이동하며 헤더부(360) 내에서 각각의 광학부(361,362)에 의해 분리 및 집광된 후 도광판(210)에 각각 출력된다. 이때 헤더부(360)에는 광학부의 위치를 조절할 수 있는 광학부 위치조절장치(도 4의 365)를 추가로 설치할 수 있다. 광학부 위치조절장치(도 4의 365)는 제어시스템(320)으로부터 위치신호를 받아 헤더부(360)내의 각 광학부(361, 362)의 위치를 다시 조절한다. 광학부 위치조절장치(365)에 의해 각 레이저 빔은 초점간의 거리가 조절되면서 도광판에 각각 출력된다.
이하 헤더 이동부(340)를 좀 더 상세히 기술한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헤더 이동부의 구성도로, XY 이동부(350)의 설명을 위해 도 3의 광학부(361, 362)는 간략히 도시하였으며, 도 3의 2개의 레이저 시스템이 4개로 확장된 경우를 도시한 것이다. 한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더 이동부의 구성도로, 빔 스플리터를 추가한 경우를 예시하고 있다.
도 4를 참조하면, 헤더 이동부(340)에는 전술한 바와 같이 XY 방향으로 기계적으로 이동가능한 XY 이동부(350)와, 일측에 설치된 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b, 330c, 330d)으로부터 출력되는 하나 이상의 레이저 빔을 도광판(210)으로 반사 및 집광시키도록 XY 이동부(350)와 결합되는 헤더부(360)를 포함하고 있다.
XY 이동부(350)에는 X축 방향으로 배치되는 수평 가이드 레일(404)이 설치되며, 수평 가이드 레일(404)에는 헤더부(360)가 결합된다. 수평 가이드 레일(404)에는 레이저 빔의 수와 같은 개수의 미러(331a, 331b, 331c, 331d)를 가지는 제 1 미러부(331)가 설치되어 있으며, 헤더부(360)는 수평 가이드 레일(404)을 따라 이동가능 하도록 결합되어 있다. 즉, 수평 가이드 레일(404)에는 헤더부(360)가 수평 가이드 레일(404)을 따라 수평 운동 가능하도록 수평 리니어 모터(미도시)가 설치되어 있다. 수평 리니어 모터(미도시)는 헤더부(360)와 연결된 수평 운동 공급원이다.
한편, 헤더부(360)는 빔 각도 조절을 위한 미러부(361a, 362a, 363a, 364a), 집광을 위한 렌즈부(361b, 362b, 363b, 364b)로 이루어진 광학부(361, 362, 363, 364)가 레이저 빔의 수와 같은 개수만큼 결합되어 있고, 광학부들(361, 362, 363, 364) 각각의 위치를 수직가이드 레일 방향으로 각각 조절할 수 있는 광학부 위치조절장치(365)를 포함하고 있으며, 광학부 위치조절장치(365)는 제어시스템(320)으로부터 받은 위치제어신호에 따라 스텝모터 등의 수단으로 복수 개의 광학부(361, 362, 363, 364) 각각을 수직가이드 레일 방향으로 미세하게 위치 가변하는 것이 가능하다.
수평 가이드 레일(404)의 양 단에는 복수 개의 수직 가이드 레일(407)이 설치되어 있다. 수직 가이드 레일(407)에는 적어도 하나 이상의 수직 리니어 모터(408)가 설치되어 있으며, 수평 가이드 레일(404)은 수직 리니어 모터(408)에 의하여 수직 가이드 레일(407)을 따라 수직 운동 가능하다.
이처럼, 적어도 하나의 헤더부(360)는 수평 리니어 모터(미도시)의 동력에 의하여 수평 가이드 레일(404)을 따라 수평 운동 가능하고, 수평 가이드 레일(404)은 수직 리니어 모터(408)에 의하여 수직 가이드 레일(407)을 따라 수직 운동 가능하다. 이때, 레이저 시스템(330a, 330b)에 전달되는 광 출력 신호나, 수평 리니어 모터(미도시)에 전달되는 수평 이송 신호나, 수직 리니어 모터(408)에 전달되는 수직 이송 신호, 광학부 위치조절 이송 신호는 제어시스템(320)으로부터 전송된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 상기와 같은 구조를 가지는 헤더 이동부(340)의 동작을 더욱 상세히 기술하기로 한다.
제어시스템(320)의 이송 신호에 의하여 기계적으로 이송되는 헤더부(360)의 이동 속도와 동기화된 펄스 신호가 제어시스템(320)을 통하여 레이저 시스템(330a, 330b)으로 전달되고, 하나 이상의 레이저 시스템(330a, 330b)으로부터 각각 레이저 빔이 출력된다.
이렇게 출력된 하나 이상의 레이저 빔은 수평 가이드 레일(404)의 일측에 고정된 두 개 이상의 미러를 가진 제1 미러부(331)에 도달된다. 제1 미러부(331)에 도달된 하나 이상의 레이저 빔은 제1 미러부(331)에 의하여 직각으로 반사되어서 각각 헤더부(360)에 도달하게 된다.
헤더부(360)에 도달한 복수 개의 레이저 빔은 각각 광학부로 입사되고 각 광학부 내의 각 미러부(361a, 362a, 363a, 364a)에 의하여 원하는 각도로 반사된다. 이후, 반사된 레이저빔들은 각각의 렌즈부(361b, 362b, 363b, 364b)를 통하여 집광되고, 집광된 레이저빔들은 도광판(210)의 스캐닝면(250a)에 도달되어 도광 패턴부(250)를 형성하게 된다. 이때, 각 광학부(361, 362, 363, 364)는 광학부 위치조절장치(365)에 의해 수직가이드 레일 방향으로 미세 위치조정이 이루어짐으로써 원하는 초점거리를 가진 레이저빔 쌍을 얻을 수 있다. 이때 도시하지는 않았지만 제 1미러부(331)도 또한 별도의 미러위치조절장치에 의해 광학부(361, 362, 363, 364)의 위치와 동기되게 수직 가이드 레일방향으로 미세조정이 이루어질 수도 있다. 헤더부(360)는 수평 리니어 모터(미도시)에 의하여 가공 작업 영역의 수평 방향으로 이동하게 됨에 따라, 레이저 빔의 쌍은 도광판(210)의 수평 방향으로 출력되어서 그루브 쌍으로 이루어진 도광 패턴부(250)를 형성시킨다.
한편, 수평 가이드 레일(404)의 양단부에는 수직 가이드 레일(407)이 결합되어 있으므로, 헤더부(360)가 수평가이드 레일(404)을 따라 이동하면서 그루브 쌍으로 이루어진 도광패턴부(250)를 형성하고 나면 제어시스템(320)으로부터 수직 이송 신호를 전달받은 수직 리니어 모터(408)의 동력에 의하여 수직 가이드 레일(407)을 따라 수평 가이드 레일(404)이 수직 방향으로 이동하고, 각 광학부의 위치가 광학부위치조절장치(365)에 의해 수직가이드 레일(407) 방향으로 미세조정이 이루어지고, 다시 헤더부(360)가 수평가이드 레일(404)을 따라 이동하면서 그루브 쌍으로 이루어진 도광패턴부(250)를 형성하고 다시 수직 이송신호를 전달받은 수직 리니어 모우터(408)의 동력에 의하여 수직 가이드 레일(407)을 따라 수평 가이드 레일(404)이 수직 방향으로 다시 이동하는 방식으로, 레이저 빔은 도광판(210)의 전면에 걸쳐 출력되어서 도광 패턴부(250)를 형성시킬 수가 있다.
또한, 도광 패턴부(250)는 상술한 비접촉식 방식에 의하여 가공하여서, 빛의 산란 및 확산을 효과적으로 할 수 있도록 마이크로 렌즈부의 역할을 하고 있다.
이에 대해서 더욱 상세하게 설명하면, 도광판(210)에는 두 개 이상의 그루브의 쌍으로 이루어진 다수의 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)는 비접촉식 방식, 레이저 장치로부터 출력된 레이저 빔에 의하여 가공되어 있다.
도광 패턴부(250)는 광원(240)으로부터 도광판(210)으로 도광되는 빛을 효과적으로 확산 및 산란시킬 수 있도록 도광판(210)의 전 영역에 걸쳐서 형성되어 있다. 즉, 도광 패턴부(250)는 소정 깊이의 그루브로 이루어진 도트형이나, 소정 깊이의 단속적인 그루브로 이루어진 점선형이나, 연속적인 그루브로 이루어진 직선형일 수가 있다. 또한, 도광 패턴부(250)는 광원(240)으로부터 멀어질수록 광 확산 및 산란율을 높이기 위하여 크기가 점차적으로 커지거나, 또는 도광 패턴간의 피치가 점차적으로 작아질 수도 있을 것이다.
그루브 쌍 하나에서의 그루브 개수는 레이저 시스템의 개수와 일치하게 이루어진다. 하지만, 도 5에서처럼 하나의 레이저시스템(330a)에서 나온 레이저 빔을 다시 하나 이상의 빔 스플리터(501, 502, 503, 504) 등을 이용하여 두 개 이상으로 스플리트 한 경우 레이저 시스템(330a)의 수의 정수배를 갖는 레이저 빔의 개수가 가능하다. 이렇게 진행하는 경우 레이저 시스템(330a) 하나로 여러 개의 빔을 나누어 진행하는 것도 가능하다. 이때 하나의 레이저 시스템(330a)에서 스플리트되어 나오는 여러 개의 빔을 각각의 제어수단으로 제어하면 레이저 시스템의 수를 하나로 사용하는 것이 가능하여 진다. 또한 두 개의 레이저시스템을 사용하고 각각 두 개 이상으로 스플리트 하는 방법 또한 장비의 효용성을 생각하여 사용할 수 있다.
빔 스플리터(500)와 같은 수단을 추가로 사용하지 않은 경우에서 레이저 시스템의 개수가 두 개인 경우 두 개의 그루브가 하나의 쌍으로 하여 도광 패턴부가 형성되고 레이저 시스템의 수가 네 개인 경우 네 개의 그루브가 하나의 쌍으로 하여 도광 패턴부가 형성된다. 만약 레이저 빔이 두 개이고 그루브의 형상이 직선인 경우 두 개의 직선이 나란한 쌍으로 하여 도광 패턴부가 형성된다. 이때 두 그루브간의 거리는 100～2000 마이크로 미터의 범위가 바람직하다.
즉, 레이저 장치에 의하여 가공되는 도광 패턴부(250)의 각 그루브의 선폭은 약 50 내지 500 마이크로미터 정도가 바람직하며, 각 그루브의 깊이는 10 내지 400 마이크로미터 정도이다. 여기서, 레이저 빔이 도광판(210)의 스캐닝면(250a)중 일부 영역에 국부적으로 스캐닝되면, 스캐닝면(210)에는 레이저 빔의 폭 이상으로 가열 반응이 점차적으로 확대되고, 이러한 가열 반응이 심화될 경우에는 휨 현상같은 도광판(210)의 변형이 발생하게 된다.
휨 현상은 도광판(210)의 주변부에서 심하게 발생하게 되는데, 그 결과로 레이저 빔의 입사각이 바뀌게 되어서 정교한 패턴을 형성시키는 것이 어렵게 된다. 이를 방지하기 위하여, 도광판(210)에는 휨 방지 수단이 설치되어 있다. 즉, 도광판(210)이 안착된 플레이트(390)에는 도광 패턴부(250)가 형성되는 영역과 반대되는 도광판(210)의 일면을 완전하게 흡착할 수 있도록 진공부(380)가 마련되어 있다.
진공부(380)에는 플레이트(390) 내부를 통하여 도광판(210)을 진공 흡착가능하도록 진공 통로부(391)가 다수개 설치되어 있다. 진공부(380)는 기계식 진공 펌프나, 운동량 이송식 진공 펌프나, 유입식 진공 펌프와 같은 펌프 시스템으로서, 펌프의 펌핑력에 의하여 진공 통로부(391)를 통하여 도광판(210)의 아랫면을 진공 흡착하는 것이 가능하다고 할 수 있다. 이렇게 도광판(210)을 휨 방지 수단으로 고정시킨 상태에서 레이저 빔을 스캐닝하여 도광 패턴부(250)를 형성시킬 수가 있다. 이에 따라, 레이저 빔의 국부적인 가열로 인한 휨 현상을 미연에 방지할 수가 있을 것이다.
한편, 도광판(210)상에 레이저 빔의 스캐닝에 의한 식각 방법은 아크릴 수지로 된 도광판(210)의 표면을 강한 에너지로 가열하는 방식이므로, 증발되는 아크릴 수지재로 인하여 연기가 발생하게 된다. 이러한 연기는 도광판(210)상에 도광 패턴부(250)를 형성하는 스캐닝 과정중에 레이저 빔의 흡수 또는 산란 현상을 발생시키게 된다. 이에 따라, 도광판(210)으로 스캐닝되는 레이저 빔의 에너지를 감소시키게 되어서 소망하는 패턴의 도광 패턴부(250)의 가공을 방해하게 된다.
이러한 현상을 제거하기 위하여 도광판(210)에는 배기부(370)가 설치되어 있다. 배기부(370)는 도광판(210)의 스캐닝면(250a)으로부터 증발되는 도광판(210)의 원소재인 아크릴 수지의 연기를 흡입 및 배출하여 연기로 인하여 레이저 빔의 흡수 또는 산란되는 현상을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더부의 구성도로,미러(361a, 362a)와 렌즈(361b, 362b)로 이루어진 광학부의 위치를 각각 조절하기 위한 광학부 위치조절장치(365)의 작동 방식을 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 헤더부(360)로 입사된 각각의 레이저 빔은 헤더부(360) 내의 각 광학부(361, 362)에서 미러(361a, 362a)에 반사된 후, 렌즈(361b, 362b)에 의해 집광된 후, 도광판(210)의 지점(2501, 2502)에 스캐닝된다. 이와 별도로, 각 광학부(361, 362)에는 그루브쌍을 이루는 레이저빔의 초점간 거리가 위치에 따라 가변될 수 있도록 제어시스템(320)으로부터 전달된 광학부 위치조절신호에 따라 광학부(361, 362)의 미세위치를 조절하기 위한 광학부 위치조절장치(365)가 추가된 것을 개념도로서 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 미러(361a, 362a)와 렌즈(361b, 362b)로 이루어진 광학부(361, 362)는 광학부 위치조절장치(365)에 의해 도면부호 362-1과 같은 상태로 수직가이드 레일 방향으로 조절하여, 레이저 빔을 도광판(210)의 새로운 스캐닝면(2503)에 집광함으로써, 레이저빔의 초점간 거리가 위치에 따라 가변될 수 있도록 할 수 있다. 이때 더욱 정확한 광의 집속을 위해서 수평 가이드 레일(404)에 위치하는 제 1 미러부(331)에 광학부 위치조절장치(365)와 동기되는 미러 위치조절장치를 추가하는 것도 가능하다.
또한 제 1 미러부(331)를 수평 가이드 레일(404)의 일측에 위치하는 것 외에 미러부를 나누어 수평 가이드 레일(404)의 양단에 두어 다수 개의 레이저 시스템과 광학부의 배치를 위한 공간적인 여유를 더 가지게 하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 각각의 광학부에 의해 원하는 위치로 집속함으로써 하나의 그루브 쌍에서 각 그루브 간의 간격을 원하는 크기로 정한다. 이때 각각의 광학부를 미세 이동가능하게 함으로써 각 그루브 쌍에서 각 그루브 간의 간격을 도광판 상의 위치에 따라 다르게 조절할 수 있다. 이것은 각 광학부(361, 362)의 위치를 제어시스템(320)에서 위치신호와 동기되는 초점위치 신호를 받아 기계적인 모터의 구동으로 조절함으로써 구현 가능하다.
이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여 전술한 도광패턴형성장치에 의해 제조된 도광 패턴부의 형상에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 도광판(210)의 아랫면에는 입사되는 빛을 보다 효과적으로 산란 확산시킬 수 있도록 도광판(210)의 전 영역에 걸쳐서 단속적인 형상의 도광 패턴부(250)가 레이저가공에 의하여 형성되어 있다. 그루브의 쌍으로 이루어진 도광 패턴부(250)는 일정한 피치를 가지고 이격된 불연속적인 형상의 집합체로서 광원(240)으로부터 멀어질수록 일정한 설계 규칙에 의하여 형성되어 있다. 이하, 그루브 쌍의 피치(P)는 광원이 배치된 방향과 수직 방향에서의 각 그루브 쌍간의 간격이고, 그루브 쌍의 길이(L)는 광원이 배치된 방향과 수평 방향으로 각 그루브 쌍의 크기이고, 그루브쌍의 폭(W)은 광원이 배치된 방향과 수평 방향으로 각 그루브 쌍간의 간격을 의미한다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 도광판(210) 상에는 그 일면에 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)는 다수개의 불연속적인 쌍 점선 모양의 그루브 형상이며, 각 그루브 쌍은 일정 피치로 떨어져 있다. 그리고, 도광 패턴부(250)는 광원(240)과의 상대적인 위치 관계에 의한 일정한 설계 규칙에 따라 도광판(210)의 스캐닝면상에 형성되어 있다.
즉, 도광판(210)의 일측벽에는 광원(240)이 설치되어 있다. 도광 패턴부(250)는 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서는 광원(240)의 길이 방향을 따라 도광판(210)의 다른 영역에서보다 그루브의 길이(L1)가 짧은 상태에서 단속적으로 다수 개 형성되어 있다.
이와 반대로, 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광판(210)상의 그루브 쌍의 길이(L2)는 광원(240)으로부터 인접한 영역에서의 그루브 쌍의 길이(L1)보다 길도록 형성되어 있다.
한편, 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 그루브 쌍간의 피치(P1)는 광원(240)으로부터 가장 멀리 떨어진 도광판(210)의 그루브 쌍간의 피치(P2)와 실질적으로 동일하다.
도광판(210)의 양 측벽에 광원(240)이 각각 설치된 경우라면, 도광판(210)의 중앙부가 광원(240)으로부터 가장 멀리 떨어진 부분이다. 따라서, 도광판(210)의 중앙부에서의 도광 패턴부(250)의 각 그루브 쌍의 길이는 도광판(210)의 전 영역에 걸쳐서 가장 길게 형성되고, 반면에, 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 도광 패턴부(250)의 그루브는 가장 짧게 형성되어 있다.
이처럼, 도광판(210)에는 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광 패턴부(250)의 각 그루브가 가변하여 점차적으로 길게 형성되어 있으며, 각각의 그루브는 광원(240)이 설치되는 방향을 따라 불연속적인 점선 모양으로 형성되어 있다.
이에 따라, 도광판(210)의 일측벽에 설치된 광원(240)으로부터 멀어지더라도 도광 패턴부(250)의 단속적인 직선 형상의 그루브는 그 길이가 점차적으로 길어지게 되어서 도광량을 증가시키게 되고, 광원(240)으로부터 멀어짐에 따른 휘도 저하를 방지할 수가 있다. 따라서, 도광판(210)의 전 영역에 걸쳐서 균일한 휘도를 얻을 수 있다.
이러한 단속적인 직선 형상의 그루브로 된 도광 패턴부(250)는 전술한 바 있는 도광 패턴부를 형성하기 위한 장치에 의한 기계적인 구동으로 용이하게 형성가능하다.
즉, 도광판(210)의 X축 방향인 광원(240)이 설치되는 길이 방향을 따라 이동가능한 헤더부(360)는 일정한 속도로 이동하면서 레이저 시스템(330)으로부터 출력된 레이저 빔을 도광판(210)에 반사시켜서 소망하는 위치에 도광 패턴부(250)의 각 그루브의 형성을 가능하게 한다.
이때, 도광판(210)에 형성되는 각 그루브의 길이는 서로 다르게 형성되어 있는데, 이는 헤더부(360)의 기계적인 제어가 아닌 제어시스템(320)에 입력된 각 패턴의 좌표값과 상응하는 위치 신호에 대한 전기적 스위칭 신호를 제어함에 따라서 용이하게 가공하는 것이 가능하다.
이처럼, 헤더부(360)의 이동이 도광판(210)의 수평 방향으로 이루어지는 것과 연관하여, 도광판(210)상에 형성된 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 단속적인 직선 형상이므로, 암선이나 휘선의 발생없이 형성시키는 것이 가능하다고 할 것이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도광판(210) 상에는 스캐닝면에 단속적인 직선 형상의 그루브로 된 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 도광판(210)의 일측벽에 설치된 광원(240)과의 상대적인 위치 관계에 따라 일정한 설계 규칙에 의하여 도광판(210)의 스캐닝면 상에 형성되어 있다.
도광 패턴부(250)의 각 그루브는 도광판(210)의 가공 영역에 걸쳐서 그 간격을 가변하여 형성되어 있다. 즉, 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브간의 피치(P3)는 광원(240)으로부터 상대적으로 거리가 먼 중앙부에서의 각 그루브간의 피치(P4)보다 넓게 형성되어 있다.
또한, 광원(240)과 인접한 영역으로부터 도광판(210)의 중앙부로 갈수록 각 그루브간의 피치는 점차적으로 좁아지도록 형성되어 있다. 한편, 도광판(210)의 주변부에서의 그루브의 길이(L3)나, 중앙부에서의 그루브의 길이(L4)는 실질적으로 동일하다고 할 것이다.
이처럼, 도광판(210)에는 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광 패턴부(250)의 각 그루브간의 피치는 가변하여 점차적으로 좁게 형성되어 있으며, 각각의 그루브는 광원(240)이 설치되는 방향으로 따라 단속적인 직선 형상으로 형성되어 있다.
이에 따라, 광원(240)으로부터 멀어지더라도 도광 패턴부(250)의 그루브간의 간격이 보다 조밀하게 되어서 도광량을 증가시키게 되어 휘도 저하를 방지할 수가 있다. 이러한 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 전술한 도광 패턴부를 형성하기 위한 시스템에 의하여 가공됨은 물론이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 도광판(210)상에는 레이저 빔에 의하여 단속적인 직선 형상의 그루브로 된 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 광원(240)으로부터 거리에 따라 길이를 달리하거나, 그 피치를 달리하고 있다.
즉, 도광판(210)의 일측벽에 설치된 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브의 길이(L5)는 광원(240)으로부터 상대적으로 거리가 먼 도광판(210)의 중앙부에서의 각 그루브의 길이(L6)보다 짧게 형성되어 있다. 반면에, 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브간의 피치(P5)는 도광판(210)의 중앙부에서의 각 그루브간의 피치(P6)보다 넓게 형성되어 있다.
또한, 광원(240)으로부터 인접한 도광판(210)의 주변부로부터 도광판(210)의 중앙부로 갈수록 각 그루브의 길이는 점차적으로 길어지도록 형성되어 있으며, 각 그루브간의 피치는 점차적으로 좁아지도록 형성되어 있다.
이처럼, 도광판(210)에는 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광 패턴부(250)의 각 그루브의 길이와, 각 그루브간의 피치는 가변하여 형성되어 있으며, 각각의 그루브는 광원(240)이 설치되는 방향을 따라 단속적인 직선 형상으로 형성되어 있다.
이러한 형상의 도광 패턴부(250)는 전술한 도광 패턴부를 형성하기 위한 시스템의 헤더부(360)가 도광판(210)상의 스캐닝면을 수평 방향으로 일정속도로 이동하면서 각 그루브의 길이나, 각 그루브간의 피치에 대한 전기적인 신호를 전달받으면서 시간제어에 의하여 소망하는 패턴으로 가공이 가능하다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 도광판(210)에는 그 일면에 단속적인 직선 형상의 그루브로 된 도광 패턴부(250)가 형성되어 있다. 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 도광판(210)의 일측벽에 설치된 광원(240)과의 상대적인 위치 관계에 따라 일정한 설계 규칙에 의하여 도광판(210)의 스캐닝면상에 형성되어 있다.
도광 패턴부(250)의 각 그루브는 도광판(210)의 가공 영역에 걸쳐서 각 간격을 가변하여 형성되어 있다. 즉, 광원(240)과 인접한 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브간의 폭(W7)은 광원(240)으로부터 상대적으로 거리가 먼 중앙부에서의 각 그루브간의 폭(W8)보다 넓게 형성되어 있다. 또한, 광원(240)과 인접한 도광판(210)의 주변부로부터 도광판(210)의 중앙부로 갈수록 각 그루브간의 폭은 점차적으로 좁아지도록 형성되어 있다.
한편, 도광판(210)의 주변부에서의 각 그루브의 길이(L7)나, 각 그루브간의 피치(P7)는 중앙부에서의 각 그루브의 길이(L8)나, 각 그루브간의 피치(P8)와 실질적으로 동일하다고 할 것이다. 이러한 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 전술한 도광 패턴부를 형성하기 위한 시스템에 의하여 가공됨은 물론이다.
상술한 도광판(210)에는 광원(240)으로부터 멀어질수록 도광 패턴부(250)의 각 그루브간의 폭은 가변하여 점차적으로 좁게 형성되어 있으며, 각각의 그루브는 광원(240)이 설치되는 방향으로 따라 단속적인 직선 형상으로 형성되어 있다.
이에 따라, 광원(240)으로부터 멀어지더라도 도광 패턴부(250)의 그루브간의 폭이 보다 조밀하게 되어서 도광량을 증가시키게 되어 휘도 저하를 방지할 수가 있다. 이러한 도광 패턴부(250)의 각 그루브는 전술한 레이저 시스템에 의하여 가공됨은 물론이다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 도광 패턴부의 형상을 도시한 도면으로, 각 그루부간 90도의 위상 차이를 가진 형태이다.
도 11을 참조하면, 도광 패턴부(250)는 각 그루부(G1, G2)간 0도에서 90도까지의 위상차(△)를 가지고 형성될 수도 있다. 상술한 도광 패턴부(250)의 형상은 이에 한정되지 않고, 광원(240)으로부터 전면으로 반사, 확산 및 산란시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 또한, 전술한 실시예에 있어서, 도광 패턴부(250)는 광원(240)으로부터 멀어질수록 각 그루브의 길이나, 각 그루브간의 폭이나, 각 그루브간의 피치를 가변시키는 구조를 혼용하여 도광량의 산란 특성이 조절되어서 균일한 휘도를 얻을 수가 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 광학적인 구성에 의하여 레이저빔을 다수 개로 스플리트하고, 각 스플리트된 레이저 빔을 광학부로 각각 집속하여 다중의 레이저 빔을 생성한 후, 생성된 다수 개의 레이저 빔을 도광판의 가공면상에 다초점으로 집광함으로써 동시에 다수 개의 패턴을 도광판 상에 가공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (12)
- 도광판에 다수의 패턴화된 도광 패턴부를 형성하기 위한 도광판용 패턴형성장치에 있어서,
상기 도광판에 형성될 패턴에 대한 데이터가 입력된 패턴 설계 시스템;
상기 패턴 설계 시스템과 연결되어 상기 도광판에 형성될 각 패턴의 좌표값과 일치하는 위치 신호를 전송하는 제어 시스템;
상기 제어 시스템으로부터 전달받은 위치 신호에 따라 기계적으로 상하좌우로 이동하는 XY 이동부와, 상기 XY 이동부와 결합되어 레이저 시스템으로부터 스캐닝되는 레이저빔을 상기 도광판으로 반사시키는 헤더부를 포함하는 헤더 이동부;
상기 헤더 이동부의 동작과 동기화된 펄스 신호에 의하여 레이저 빔을 출력하는 하나 이상의 레이저 시스템; 및
상기 헤더부 내에 위치하며, 상기 하나 이상의 레이저 시스템으로부터 출력되고 상기 헤더 이동부를 경유한 레이저빔을 각각 반사 및 집광하기 위한 두 개 이상의 광학부를 포함하며,
상기 도광 패턴부에 그루브쌍을 형성시키는 상기 레이저빔의 초점간 거리가 도광판상 가공 위치에 따라 가변 될 수 있도록 상기 제어시스템으로부터 전달된 광학부 위치조절신호에 따라 상기 광학부의 위치를 독립적으로 각각 조절하기 위한 광학부 위치조절 장치를 포함하며,
상기 광학부에서 동시에 출력된 두 개 이상의 레이저빔들은 각각 상기 도광판의 가공면 상에서 소정의 거리를 두고 다 초점으로 집광되는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제1항에 있어서,
상기 도광판에 성형되는 도광패턴은 두 개 이상의 점으로 된 점쌍, 두 개 이상의 점선으로 된 점선쌍 또는 두 개 이상의 직선으로 된 직선쌍의 그루브로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제1항에 있어서,
상기 패턴형성장치는 상기 도광판이 레이저빔의 국부적인 가열에 의해 휘는 것을 방지하기 위한, 상기 도광판의 하면에 설치된 진공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제1항에 있어서,
상기 패턴형성장치는 상기 도광판에 도광 패턴부가 형성되면서 발생되는 연기를 제거하기 위한, 상기 도광판의 상면에 설치된 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제2항에 있어서,
상기 도광 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 각 그루브 쌍의 길이가 점차적으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제2항에 있어서,
상기 도광 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 각 그루브 쌍간의 피치가 점차적으로 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제2항에 있어서,
상기 도광 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 각 그루브 쌍의 길이가 점차적으로 길고, 각 그루브 쌍간의 피치가 점차적으로 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제2항에 있어서,
상기 도광 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 그루브 쌍간의 폭이 점차적으로 좁게 형성된 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제2항에 있어서,
상기 도광 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 각 그루브 쌍의 길이가 점차적으로 길게 형성되거나, 각 그루브 쌍간의 피치가 좁게 형성되거나, 각 그루브 쌍간의 폭이 좁게 형성된 것을 혼용한 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 패턴형성장치는 상기 레이저 시스템으로부터 나온 레이저빔을 두 개 이상의 레이저빔으로 스플리트하기 위한 하나 이상의 빔스플리터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 패턴형성장치는 상기 제어시스템으로부터 전달된 레이저빔조절신호에 따라 상기 레이저 시스템에서 나오는 레이저빔의 세기를 상기 도광판상 가공 위치에 따라 가변 될 수 있도록 하여, 그루브의 깊이를 도광판의 위치에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2008/002354 WO2009131261A1 (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Apprtus for forming pattern on light guide panel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100133399A KR20100133399A (ko) | 2010-12-21 |
| KR101144092B1 true KR101144092B1 (ko) | 2012-05-24 |
Family
ID=41216979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020107021967A KR101144092B1 (ko) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | 패턴 형성 장치 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110011840A1 (ko) |
| KR (1) | KR101144092B1 (ko) |
| CN (1) | CN101983354A (ko) |
| WO (1) | WO2009131261A1 (ko) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2809184T3 (es) * | 2010-03-17 | 2021-03-03 | Mitsubishi Chem Corp | Dispositivo de fuente de luz superficial, elemento de guía de luz utilizado para el dispositivo de fuente de luz superficial, y procedimiento de producción del elemento de guía de luz |
| JP6022223B2 (ja) * | 2012-06-14 | 2016-11-09 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
| JP5940906B2 (ja) * | 2012-06-19 | 2016-06-29 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
| JP6844901B2 (ja) * | 2017-05-26 | 2021-03-17 | 株式会社ディスコ | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| JP7018082B2 (ja) * | 2020-02-18 | 2022-02-09 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | 描画装置及び描画方法 |
| CN113441780A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-09-28 | 叶雨泓 | 一种组合面加球点面的微纳米结构扩散板定位加工装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030210539A1 (en) * | 2002-05-11 | 2003-11-13 | Ls Tech Co., Ltd. | Surface light source apparatus, and method and apparatus for manufacturing the same |
| KR100754899B1 (ko) * | 2006-05-12 | 2007-09-04 | (주)하드램 | 하나의 레이저 헤드로 서로 다른 내용을 동시다발적으로마킹하는 대면적 레이저 마킹장치 및 방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004102088A (ja) * | 2002-09-12 | 2004-04-02 | Nitto Denko Corp | 光学フィルムの製造方法及び液晶表示装置 |
| JP2006168260A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Kofu Casio Co Ltd | 導光板成形用金型の製造方法、導光板成形用金型、および導光板 |
-
2008
- 2008-04-25 KR KR1020107021967A patent/KR101144092B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2008-04-25 CN CN200880128454XA patent/CN101983354A/zh active Pending
- 2008-04-25 WO PCT/KR2008/002354 patent/WO2009131261A1/en active Application Filing
- 2008-04-25 US US12/933,549 patent/US20110011840A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030210539A1 (en) * | 2002-05-11 | 2003-11-13 | Ls Tech Co., Ltd. | Surface light source apparatus, and method and apparatus for manufacturing the same |
| KR100754899B1 (ko) * | 2006-05-12 | 2007-09-04 | (주)하드램 | 하나의 레이저 헤드로 서로 다른 내용을 동시다발적으로마킹하는 대면적 레이저 마킹장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110011840A1 (en) | 2011-01-20 |
| KR20100133399A (ko) | 2010-12-21 |
| CN101983354A (zh) | 2011-03-02 |
| WO2009131261A1 (en) | 2009-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101144091B1 (ko) | 도광판과, 이를 제조하는 방법과, 이를 제조하기 위한 장치 | |
| KR101144092B1 (ko) | 패턴 형성 장치 | |
| US9707641B2 (en) | Laser micromachining optical elements in a substrate | |
| KR100881140B1 (ko) | 나노패턴 형성장치 및 이를 이용한 나노패턴 형성방법 | |
| US20110038975A1 (en) | Apparatus for forming pattern on light guide plate | |
| KR100952202B1 (ko) | 도광판용 패턴형성장치 | |
| KR100809583B1 (ko) | 레이저 패턴 가공장치 | |
| KR101235557B1 (ko) | 복수의 레이저를 이용한 도광판 가공장치 | |
| KR20120041075A (ko) | 레이저패턴 가공장치 | |
| KR100465014B1 (ko) | 도광판용 패턴형성장치 | |
| KR100423952B1 (ko) | 비대칭 도광패턴부를 가지는 면광원 장치 | |
| KR100460790B1 (ko) | 단속적인 패턴이 형성된 도광판을 가지는 면광원장치 | |
| KR100646137B1 (ko) | 백라이트 유닛용 도광판 | |
| KR100413837B1 (ko) | 도광판의 패턴형성방법 | |
| KR20130118160A (ko) | 액정표시장치용 세레이션 도광판 및 이를 이용한 백라이트 유닛 | |
| KR20100066251A (ko) | 프리즘 시트 또는 도광판의 패턴제조방법 | |
| KR101088354B1 (ko) | 멀티 포커스 렌즈를 이용한 도광판 레이저 가공장치 | |
| KR100952201B1 (ko) | 레이저를 이용한 패턴형성장치 | |
| CN112130422B (zh) | 直写曝光机 | |
| KR100904039B1 (ko) | 멀티헤드 레이저 다이렉트 이미징 시스템 | |
| KR20040100042A (ko) | 레이저를 이용한 스크라이빙 장치 | |
| KR101085240B1 (ko) | 도광판의 패턴 형성장치 및 그 방법 | |
| KR100340007B1 (ko) | 이미지 센서용 도광판 | |
| JP2007074530A (ja) | 照明装置、及びこれを用いた画像読取装置 | |
| WO2010044497A1 (en) | Laser switching apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150504 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160503 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |