KR101282127B1 - 레이져를 이용한 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치는, 적어도 두 겹으로 겹쳐진 도광판들, 상기 도광판들 사이에 개재된 보호필름, 상기 도광판들과 상기 보호필름의 측면에 레이져를 조사하는 레이져헤드, 상기 레이져헤드로 설정된 크기와 주파수를 갖는 레이져를 공급하는 레이져발진부, 및 상기 레이져헤드를 일방향으로 일정한 속도로 움직여서 상기 레이져헤드에서 조사된 레이져가 상기 도광판들의 측면에 순차적으로 그루브를 형성하도록 하는 구동부를 포함한다.
따라서, 레이져헤드가 여러 겹으로 겹쳐진 도광판의 측면을 일정한 속도로 지나면서 측면에 레이져를 조사하여 빠르고 정밀하고 미세한 그루브를 도광판에 용이하게 형성할 수 있다. 아울러, 보호필름을 갖는 도광판들을 겹친 상태에서, 그 측면에 레이져를 이용하여 그루브를 형성하고, 보호필름에 도달하는 레이져의 크기와 도광판에 도달하는 레이져를 크기를 주기적으로 가변시킴으로써, 보호필름이 과도하게 변형되는 것을 방지하면서 도광판에는 그루브를 용이하게 형성할 수 있다.

Description

레이져를 이용한 가공장치{PROCESSING DEVICE USING LASER}

본 발명은 레이져를 이용한 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이져를 이용하여 평판표시장치의 백라이트유닛에 사용되는 도광판(LGP: light guide panel)의 측면에 단면형태가 "U"자 혹은 "V"의 모양의 연속적인 형태의 형상을 만들어내는 레이져를 이용한 가공장치에 관한 것이다.

백라이트유닛의 일부를 구성하는 도광판은 주로 투명 아크릴판을 사용하고, 그 표면에는 여러 가지 방법을 이용하여, 패턴을 형성하여 도광판 전체에 대해서 휘도를 균일하도록 하여 전체화면의 밝기를 고르게 분포되도록 한다.

이러한 도광판의 표면에 패턴을 형성하는 방법으로는 인쇄가공방법, 절삭가공방법, 및 레이져가공방법이 사용된다.

인쇄가공방법은 도광판용 기재상에 패턴이 형성되지 않은 부분을 마스킹하고, 그 위에 패턴을 인쇄하고, 식각액으로 인쇄된 부분을 식각하여 패턴을 형성한다.

그런데, 이러한 방법에 의하면, 마스크와 마스크 하부의 도광판 사이로 식각액이 스면들어 불량이 발생할 수 있어 숙련된 작업이 요구되며 불량한 패턴으로 인하여 휘도가 저하되는 문제점이 있다.

또한, 절삭가공방법은 V형 커터를 이용하여 도광판에 V형 노치(그루브)를 기계적으로 가공하는 것이나, 가공시간이 길어 생산성이 떨어지고, 미세한 패턴을 형성하는 것이 어려우며, 마찰면적의 증가로 치수의 변형이 발생된다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 최근에는 레이져를 이용한 가공방법이 도입되고 있다.

최근의 백라이트유닛의 광원은 도광판의 측면을 따라 LED을 일정한 간격으로 배치 함으로서 도광판의 일부 측면 전체에 고르게 빛이 입사하게 된다.

그러나, LED의 광원은 점광원의 형태로 LED의 일정한 발산각을 가지는데, 이때, 발산각의 한계로 LED와 LED 사이에 어두운 부분이 존재 하게 된다.

또한, 이러한 한계로 LED와 LED 간격을 넓히지 못해 LED의 개수를 줄여 소비 전력을 줄이는 데에도 디스플레이가 대형화됨에 따라 도광판도 커지고, 무거워질 뿐만 아니라 레이저 가공시 잘 손상되는데, 특히 측면을 레이저 가공하기 위해서는 보통 누워있는 상태의 넓고 무겁고 잘 깨지는 도광판을 세워서 배치하고 측면을 레이저 가공하여야 하므로 효율도 떨어지고 수득률도 떨어지는 어려움이 있었다.
또한 도광판들을 보호하기 위한 보호필름을 갖는 도광판들을 겹친 상태에서, 그 측면에 레이져를 이용하여 그루브를 형성할 때, 보호필름이 과도하게 변형되어 재 활용이 불가능한 문제점이 있었다.

도광판 측면에 형성된 그루브를 통해 LED 광원에서 가지는 일정한 발산각을 넓힘으로 LED의 간격을 늘리고, LED 개수를 줄여 소비전력을 낮을 수 있다.

또한, 발산각을 넓혀 도광판에 입사되는 광원을 넓게 퍼트려서 전체적인 백라이트유닛의 밝기도 높일 수 있다.
또한, 여러 장의 도광판을 세워서 배치하여 도광판의 측면이 위로 가게 한 상태에서 레이져를 조사하여 빠르고 정밀하고 미세한 그루브를 무겁고 잘 깨지는 도광판을 움직이지 않고도 효율좋게 가공할 수 있는 레이져를 이용한 가공장치를 제공하는 것이다.
보호필름을 갖는 도광판들을 겹친 상태에서, 그 측면에 레이져를 이용하여 그루브를 형성하고, 보호필름에 도달하는 레이져의 크기와 도광판에 도달하는 레이져를 크기를 주기적으로 가변시킴으로써, 보호필름이 과도하게 변형되는 것을 방지하면서 도광판에는 그루브를 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치는, 적어도 두 겹으로 겹쳐져 측면이 위로 가게 배치된 도광판들과, 상기 도광판들 사이에 개재된 보호필름의 측면 위에 배치되어 레이져를 조사하는 레이져헤드;
상기 레이져헤드로 설정된 크기와 주파수를 갖는 레이져를 공급하는 레이져발진부; 및
상기 레이져헤드를 일방향으로 일정한 속도로 움직여서 상기 레이져헤드에서 조사된 레이져가 상기 도광판들의 측면에 순차적으로 그루브를 형성하도록 상기 레이져헤드가 설치되는 무빙프레임; 및 상기 무빙프레임이 전후 또는 좌우로 움직이도록 가이드하는 레일을 구비하며,
상기 도광판을 지날 경우에는 레이져의 강도가 높고, 상기 보호필름을 지날 경우에는 레이져의 강도가 낮아지도록, 상기 레이져발진부가 레이져를 주기적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 도광판을 지날 경우에는 레이져의 강도가 높고, 상기 보호필름을 지날 경우에는 레이져의 강도가 낮아지도록, 상기 레이져발진부가 레이져를 주기적으로 제어한다.

상기 레이져헤드가 움직이는 속도에 따라서 상기 레이져발진부가 레이져를 발진하는 주기를 조절한다.

상기 레이져발진부에서 조사된 레이져의 폭을 조절하는 빔조절부, 상기 빔조절부에서 조사된 레이져를 설정된 방향으로 반사시키는 반사부, 및 상기 반사부에서 조사된 레이져의 경로길이에 따라서 그 강도를 조절하여 상기 레이져헤드로 전달하는 거리조절부를 더 포함한다.

상기 보호필름과 상기 도광판들을 상하로 움직여서, 상기 레이져헤드와 상기 도광판들 사이의 거리를 조절하는 상하위치조절부를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치는, 테이블;
상기 테이블 상에 적어도 두 겹으로 겹쳐져 측면이 위로 가게 배치된 도광판들과, 상기 도광판들 사이에 개재된 보호필름의 측면 위에 배치되어 레이져를 조사하는 레이져헤드;
상기 레이져헤드로 설정된 크기와 주파수를 갖는 레이져를 공급하는 레이져발진부; 및
상기 테이블을 전후 좌우 상하로 움직여서 상기 레이져헤드에서 조사된 레이져가 상기 도광판들의 측면에 순차적으로 그루브를 형성하도록 상기 레이져헤드가 설치되는 무빙프레임; 및 상기 무빙프레임이 전후 또는 좌우로 움직이도록 가이드하는 레일로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도광판의 입광부(광원이 입사되는 측면)에 일정한 간격으로 “U”자 또는”V”자의 그루브(Groove)를 Laser로 가공하는 장치의 발명이다.

앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 레이져를 이용한 가공장치에서, 레이져헤드가 여러 겹으로 겹쳐진 도광판의 측면을 일정한 속도로 지나면서 측면에 레이져를 조사하여 빠르고 정밀하고 미세한 그루브를 도광판에 용이하게 형성할 수 있다.

아울러, 보호필름을 갖는 도광판들을 겹친 상태에서, 그 측면에 레이져를 이용하여 그루브를 형성하고, 보호필름에 도달하는 레이져의 크기와 도광판에 도달하는 레이져를 크기를 주기적으로 가변시킴으로써, 보호필름이 과도하게 변형되는 것을 방지하면서 도광판에는 그루브를 용이하게 형성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치에 의해서 가공된 도광판의 일부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치에 의해서 가공될 도광판과 보호필름이 겹쳐진 상태를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치에서 발생되는 레이져의 강도를 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 레이져를 이용한 가공장치에 대해서 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 레이져를 이용한 가공장치는 레이져발진부(100), 빔조절부(110), 반사부(120), 거리조절부(130), 레이져헤드(140), 무빙프레임(160, 180) 및 가이드레일(170, 190)을 포함하여 구성된다.

상기 레이져발진부(100)는 일정한 강도의 레이져를 생성시키는 소스로써, 본 발명의 실시예에서는 CO₂ 를 사용하고 100W의 용량을 갖고 있으며, 주파수(wave length)는 10.6㎛ 이다.

상기 빔조절부(110)는 상기 레이져발진부(100)에서 생성된 레이져의 폭을 일정하게 조절하고, 그 레이져를 상기 반사부(120)로 전달한다. 상기 반사부(120)는 상기 빔조절부(110)에서 보내진 레이져를 설정된 방향으로 반사시킨다.

상기 거리조절부(130)는, 상기 반사부(120)에서 반사된 레이져를 상기 레이져헤드(140)로 전달하되, 경로거리에 따라서 그 강도를 조절한다.

좀 더 상세하게 설명하면, 상기 거리조절부(130)는 제1거리조절부(130a), 및 제2거리조절부(130b)를 포함한다. 상기 제1거리조절부(130a)는 상기 반사부(120)로부터의 길이에 따라서 레이져의 강도를 보상하여, 상기 제2거리조절부(130b)로 일정한 레이져를 공급한다.

아울러, 상기 제2거리조절부(130b)는 상기 제1거리조절부(130a)로부터의 길이에 따라서 레이져의 강도를 보상하여 상기 레이져헤드(140)로 일정한 레이져를 공급한다.

상기 무빙프레임(160, 180)은 제1무빙프레임(160)과 제2무빙프레임(180)으로 구성되고, 상기 가이드레일(170, 190)은 제1가이드레일(170)과 제2가이드레일(190)로 구성된다.

상기 제2무빙프레임(180)은 상기 제1무빙프레임(160) 위에 설치된다. 여기서, 상기 제1무빙프레임(160)은 상기 제1가이드레일(170)을 따라서 x축 방향(도 1에서 상하방향)으로 움직이고, 상기 제2무빙프레임(180)은 상기 제1무빙프레임(160) 위에서 제2가이드레일(190)을 따라서 y축 방향(도 1에서 좌우방향)으로 움직인다. 따라서, 상기 제2무빙프레임(180)은 x-y축 방향(평면)으로 움직이는 구조를 갖는다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1거리조절부(130a)는 상기 제1무빙프레임(160) 위에 설치되어 상기 제1무빙프레임(160)과 함께 움직이고, 상기 제2거리조절부(130b)와 상기 레이져헤드(140)는 상기 제2무빙프레임(180)과 함께 움직인다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치의 개략적인 측면도이다.

도 2를 참조하면, 하부에 테이블(195)이 구비되고, 상기 테이블(195) 위에 도광판들(150)이 서로 겹쳐진 상태로 장착된다.

아울러, 상기 레이져헤드(140)와 상기 도광판들(150) 사이에 거리를 조절하기 위해서, 상기 테이블(195)의 하부에는 상하위치조절부(200)가 구비된다.

상기 레이져헤드(140)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, y축 방향으로 움직이면서, 상기 도광판들(150)의 측면을 따라서 레이져를 조사하고, 그 조사된 부분에 그루브(도 3의 300)가 연속적으로 형성된다.

아울러, 상기 레이져헤드(140)는 상기 도광판들(150)의 측면을 따라서 반복적으로 레이져를 조사하여, 여러 라인의 그루브(300)를 형성한다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 레이져헤드(140)의 x축 스트로크는 약 900mm이고, 속도는 최고 2m/sec이고, 경로오차는 ±1㎛이고, 직진도는 ±5㎛이며, 설비의 사양은 변경될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치에 의해서 가공된 도광판의 일부 사시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 도광판(150)의 측면에 설정된 간격을 두고 그루브(300)들이 형성되고, 상기 그루브(300) 안에 미세한 발광소자 등이 배치된다. 본 발명의 실시예에서는 상기 도광판(150)과 상기 그루브(300)에 대해서 설명하며, 상기 발광소자에 대한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치에 의해서 가공될 도광판과 보호필름이 겹쳐진 상태를 도시한 평면도이다.

도 4를 참조하면, 도광판(150)은 제1도광판(150a), 제2도광판(150b), 및 제3도광판(150c)을 포함하고, 각 도광판들(150) 사이에는 보호필름들(400a, 400b, 400c)이 개재된다.

상기 보호필름들(400)은 상기 도광판(150)의 표면을 보호하는 기능을 수행하는데, 상기 보호필름(400)이 부착된 상태에서 상기 도광판들(150)을 레이져로 가공한다. 따라서, 보호필름(400)을 부착한 상태로 상기 그루브(300)를 레이져로 신속하게 생성하므로, 생산성이 향상된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이져를 이용한 가공장치에서 발생되는 레이져의 강도를 도시한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 가로축은 상기 레이져헤드(140)가 움직인 경로의 길이를 나타내고, 세로축은 상기 레이져헤드(140)에서 발사되는 레이져의 강도를 나타낸다.

도시한 바와 같이, 일정한 속도로 움직이는 상기 레이져헤드(140)에서 발사되는 레이져의 강도는 주기적으로 높아지고 낮아지는 것을 반복한다.

본 발명의 실시예에서, 레이져가 상기 도광판(150)을 지날 경우에 레이져의 강도가 높고, 레이져가 상기 보호필름(400)을 지날 경우에 레이져의 강도가 낮다. 따라서, 레이져로 소모되는 에너지를 절약할 수 있고, 보호필름이 과도하게 손상되는 것을 미연에 방지한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 레이져헤드(140)가 전후좌우로 움직이고, 상기 테이블이 상하로 움직이고 있으나, 상기 레이져헤드는 정지되어 있고, 상기 테이블이 전후좌우 또는 상하로 움직일 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 레이져발진부
110: 빔조절부
120: 반사부
130: 거리조절부
130a, 제1거리조절부
130b: 제2거리조절부
140: 레이져헤드
150: 도광판들
150a, 150b, 150c: 제1,2,3도광판
160: 제1무빙프레임
170: 제1가이드레일
180: 제2프레임
190: 제2가이드레일
195: 테이블
200: 상하위치조절부
300: 그루브
400: 보호필름
400a, 400b, 400c: 제1,2,3보호필름

Claims (7)

1. 적어도 두 겹으로 겹쳐져 측면이 위로 가게 배치된 도광판들과, 상기 도광판들 사이에 개재된 보호필름의 측면 위에 배치되어 레이져를 조사하는 레이져헤드;
   상기 레이져헤드로 설정된 크기와 주파수를 갖는 레이져를 공급하는 레이져발진부; 및
   상기 레이져헤드를 일방향으로 일정한 속도로 움직여서 상기 레이져헤드에서 조사된 레이져가 상기 도광판들의 측면에 순차적으로 그루브를 형성하도록 상기 레이져헤드가 설치되는 무빙프레임; 및 상기 무빙프레임이 전후 또는 좌우로 움직이도록 가이드하는 레일을 구비하며,
   상기 도광판을 지날 경우에는 레이져의 강도가 높고, 상기 보호필름을 지날 경우에는 레이져의 강도가 낮아지도록, 상기 레이져발진부가 레이져를 주기적으로 제어하되, 상기 보호필름과 상기 도광판들을 상하로 움직여서, 상기 레이져헤드와 상기 도광판들 사이의 거리를 조절하는 상하위치조절부; 를 더 포함하며,
   상기 레이져헤드가 움직이는 속도에 따라서 상기 레이져발진부가 레이져를 발진하는 주기를 조절하는 것을 특징으로 하는 레이져를 이용한 가공장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 레이져발진부에서 조사된 레이져의 폭을 조절하는 빔조절부;
   상기 빔조절부에서 조사된 레이져를 설정된 방향으로 반사시키는 반사부; 및
   상기 반사부에서 조사된 레이져의 경로길이에 따라서 그 강도를 조절하여 상기 레이져헤드로 전달하는 거리조절부; 를 더 포함하는 레이져를 이용한 가공장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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