KR20140144390A

KR20140144390A - 레이저를 이용한 필름 절단장치 및 절단방법

Info

Publication number: KR20140144390A
Application number: KR20130066134A
Authority: KR
Inventors: 이세용; 신기봉; 배성호
Original assignee: (주)엔에스
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2014-12-19

Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 필름 절단장치 및 절단방법에 관한 것으로, 이 필름 절단장치는 레이저빔(B)을 발생시키는 레이저빔 공급부(3); 수광된 상기 레이저빔(B)을 절단 대상 필름(F)에 조사함으로써 상기 필름(F)을 절단하는 레이저 노즐부(5); 및 상기 레이저빔 공급부(3)에서 발생된 상기 레이저빔(B)을 상기 레이저 노즐부(5)로 투사되기 전에 틸팅시켜 경사지게 함으로써 상기 레이저빔(B)의 상기 필름(F)에 대한 입사각이 증대되도록 하는 레이저빔 틸팅부(7);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 따라서 본 발명에 의하면 레이저빔의 초점 상 에너지밀도가 일정한 동일 조건 하에서, 레이저빔 틸팅부에 의해 필름에 입사되는 레이저빔의 입사각도를 경사지게 함으로써 초점심도를 증대시킬 수 있으므로, 필름 절단 부분의 가공정도를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

레이저를 이용한 필름 절단장치 및 절단방법{Film Cutting Apparatus and Method Using a Laser}

본 발명은 레이저를 이용한 필름 절단장치 및 절단방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필름 절단을 위해 레이저빔 공급부에서 발생된 레이저빔을 레이저 노즐부(5)에서 필름으로 조사하기 전에, 레이저빔 틸팅부의 틸팅 광학계에 의해 틸팅시켜 경사지게 함으로써, 절단을 위해 필름으로 입사되는 레이저빔의 입사각은 물론 초점심도(DOF; Depth Of Focus)를 증대시키는 레이저를 이용한 필름 절단장치 및 절단방법에 관한 것이다.

일반적으로, 필름 특히, 액정패널에 적용되는 편광필름은 제조 시 롤 형태로 수납되며, 액정 등에 사용될 때 각종 절단기에 의해 필요한 사이즈별로 절단 즉, 재단된다.

그런데, 롤 형태로 수납된 필름은 재단 프레스 등의 기계식 절단기로 절단하는 경우, 절단된 면에 대해 면취 가공을 하여야 하고, 필름 롤을 절단하는 과정에서 많은 양의 분진이 발생하므로 이를 해결하기 위해 환경처리 비용 등이 추가되며, 이는 제조단가를 올리고 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 최근에는 레이저를 이용한 필름 절단장치가 제안되고 있다. 그런데, 이러한 레이저 필름 절단절단장치는 필름을 일정한 위치에 고정한 상태에서 레이저가 조사되는 헤드모듈 등 레이저 관련 부분이 필름을 절단하기 위해 종횡으로 이동하도록 되어 있다. 따라서, 절단 시 헤드모듈에 요동이 발생되는 등 외란으로 인해 절단 정도가 저하되는 문제점을 가지고 있었다.

특히, 필름의 재질이 단단해지고, 두께가 두꺼워지는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 필름(F)에 맺히는 초점(S;spot)의 에너지 밀도를 높이기 위해, 레이저 노즐의 집광용 렌즈로 초점거리(focal length)가 비교대상 렌즈(R)보다 상대적으로 짧은 초점렌즈(130)를 사용한다. 즉, 레이저빔은 에너지 밀도를 높이기 위해 초점(S)의 직경을 단축해야 하고, 초점(S)의 직경을 단축하기 위해서는 초점거리가 짧은 초점렌즈(130)를 집광용으로 사용하여야 한다.

그런데, 일반적으로 초점렌즈(130) 등과 같은 집광렌즈는 구면으로 되어 있기 때문에 중심 부분을 통과하는 빛과 외곽 부분을 통과하는 빛의 굴절방향이 달려져 일점에 초점을 모으지 못한다. 이러한 현상을 구면수차라고 하며, 이로 인해 초점(S)은 일정한 직경을 갖는 스팟 형태를 띤다. 이때, 도 2에 도시된 것처럼, 초점(S)은 초점거리에서 직경이 최소로 되며, 광축방향으로 일정 범위 내에서 동일한 초점으로 인정할 수 있는 직경을 갖는 구역(Z)이 존재한다. 이 구역(Z)의 광축방향 거리를 초점심도(DOF; Depth Of Focus)라고 한다.

이때, 초점의 직경은 회절한도 초점크기를 나타내는 다음 수학식 1에서 확인할 수 있듯이 초점거리에 비례하며, 초점심도(DOF)를 정의하는 수학식 2에서 확인되는 것처럼 초점심도에 비례한다.

여기에서, ω₀는 초점크기, λ는 레이저빔의 파장, f는 초점거리, M는 고유상수이다.

따라서, 도 2에서 확인할 수 있듯이, 렌즈(130)에 의해 집광된 레이저빔(B)은 비교대상 렌즈(R)에 의해 집광된 레이저빔(Br)보다 초점(S) 직경과 초점거리는 짧고, 그만큼 에너지 밀도는 높지만, 초점심도가 크게 단축되어 가공 시 발생하는 외란 특히, 광축방향 요동에 대해서 허용 가능한 범위가 크게 줄어 가공정도가 크게 저하된다. 따라서, 레이저빔(B)의 에너지 밀도를 높이려고 하면 절단되는 필름(F)의 가공정도가 저하되고, 반대로 가공정도를 높이고자 하면 에너지 밀도가 떨어지는 상반된 관계 속에서, 특정 초점렌즈(130)를 선택하여 레이저빔(B)의 초점거리를 고정한 상태에서는 더 이상 필름(F)의 가공정도를 높일 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 레이저를 이용한 필름 절단장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 필름을 절단하는 레이저 노즐의 초점렌즈가 특정된 상태에서 즉, 동일한 초점렌즈를 사용하여 필름을 절단할 때, 필름에 입사되는 레이저빔의 초점심도를 증대시켜 필름 절단 부분의 가공정도를 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 레이저빔을 발생시키도록 지지프레임 상에 설치된 레이저빔 공급부; 상기 레이저빔 공급부에서 방사되는 레이저빔을 받도록 상기 지지프레임 상에 설치되어, 수광된 상기 레이저빔을 절단 대상 필름에 조사함으로써 상기 필름을 절단하는 레이저 노즐부; 및 상기 레이저빔 공급부와 상기 레이저 노즐부 사이에 설치되어, 상기 레이저빔 공급부에서 발생된 상기 레이저빔을 상기 레이저 노즐부로 투사되기 전에 틸팅시켜 경사지게 함으로써 상기 레이저빔의 상기 필름에 대한 입사각이 증대되도록 하는 레이저빔 틸팅부;를 포함하여 이루어지는 레이저를 이용한 필름 절단장치를 제공한다.

또한, 상기 레이저빔 틸팅부는 광축을 중심으로 축 비대칭인 비대칭 렌즈를 포함하는 일련의 렌즈 조합으로 이루어진 틸팅 광학계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 비대칭 렌즈는 오목렌즈인 것이 바람직하다.

또한, 상기 레이저 노즐부는 상기 필름을 향한 출사 측에 배치되어, 상기 틸팅 광학계로부터 경사 상태로 입사되는 상기 레이저빔의 수차를 보정하는 일련의 렌즈 조합으로 이루어진 수차보정 렌즈열을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 레이저빔 공급부와 상기 레이저빔 틸팅부 사이에 설치되어, 상기 레이저빔 공급부에서 방사되는 상기 레이저빔의 직경을 조정하는 빔 익스팬더를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 레이저빔 공급부로부터 레이저빔이 발생되는 레이저빔 방사단계; 상기 레이저빔 방사단계에서 발생된 상기 레이저빔을 수광하여 레이저빔 틸팅부에 의해 틸팅시킴으로써, 광축과 경사진 상태로 레이저 노즐부에 투사되도록 하는 레이저빔 틸팅단계; 및 상기 레이저빔 틸팅단계에서 틸팅된 경사 레이저빔을 레이저 노즐부에서 집속하여 절단할 필름에 대해 입사각을 이루면서 입사되도록 조사하는 레이저빔 조사단계;를 포함하여 이루어지는 레이저를 이용한 필름 절단방법을 제공한다.

또한, 상기 레이저빔 틸팅단계에서 틸팅된 상기 경사 레이저빔을 상기 레이저빔 조사단계에서 집속하여 조사하기 전에, 수차보정 렌즈열에 의해 상기 경사 레이저빔의 수차를 보정하는 레이저빔 수차보정단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 레이저빔 방사단계에서 발생된 레이저빔을 상기 레이저빔 틸팅단계에서 틸팅시키기 전에, 빔 익스팬더에 의해 상기 레이저빔의 직경을 조정하는 레이저빔 직경조정단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 레이저를 이용한 필름 절단장치 및 그 방법에 따르면, 동일한 초점렌즈를 적용한 레이저 노즐에 의해 필름을 절단함으로써 초점거리 및 그에 따른 초점 상의 에너지밀도를 일정하게 유지한 동일한 조건 하에서, 레이저빔 틸팅부에 의해 필름에 입사되는 레이저빔의 입사각도를 경사지게 하여 초점심도를 증대시킬 수 있으므로, 필름 절단 부분의 가공정도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 레이저 필름 절단장치에서 필름에 대한 초점렌즈의 초점거리와 초점크기의 관계를 설명하는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 초점렌즈의 초점크기와 초점심도의 관계를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저를 이용한 필름 절단장치의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 레이저빔 틸팅부의 렌즈 조합을 보인 도면.
도 5는 도 3에 도시된 레이저빔 틸팅부의 일부와 레이저빔 노즐부의 렌즈 조합을 보인 도면.
도 6은 도 3에 도시된 레이저빔 틸팅부에 의해 경사진 레이저빔에 의한 초점심도 증대를 개념적으로 설명하는 도면.
도 7은 도 3에 도시된 빔 익스팬더의 렌즈 조합을 보인 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 필름 절단방법을 도시한 블록도.
도 9는 레이저빔의 틸팅에 의한 초점변위에 따른 에너지 분포의 변화를 광학전달함수로 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명에 따라 절단한 필름의 절단면을 보인 사진 및 그 단면도.
도 11은 종래의 필름 절단장치에 의해 절단한 필름의 절단면을 보인 사진 및 그 단면도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 필름 절단장치 및 그 방법을 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 필름 절단장치는 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 레이저빔 공급부(3), 레이저 노즐부(5), 그리고 레이저빔 틸팅부(7)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 레이저빔 공급부(3)은 레이저빔(B)을 발생시키는 부분으로, 도 3에 도시된 것처럼 지지프레임(11) 상에 수평으로 설치된다. 이때, 레이저빔 공급부(3)은 필름(F)의 종류나 절단 두께 등을 고려하여 CO₂ 레이저 등 적정한 레이저를 채용할 수 있다. 또한, 절단 대상인 필름(F)도 특히, 편광특성을 갖는 필름의 경우 최근에는 폴리비닐 알코올(PVA) 편광필름보다 광특성이 우수하고 저렴한 COP나 아크릴 필름이 널리 채용된다.

상기 레이저 노즐부(5)는 위 레이저빔 공급부(3)에서 방사되는 레이저빔(B)에 의해 최종적으로 필름(F)을 절단하는 부분으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저빔 공급부(3)에서 방사되는 레이저빔(B)을 수광하여 필름(F)을 절단 가공하기 적합한 위치에서 지지프레임(11) 상에 설치된다.

이를 위해, 레이저 노즐부(5)는 헤드모듈(13)에 의해 예컨대, 리니어 모터(15) 상에 설치되는 바, 절단 제어부로부터의 제어명령에 의해 리니어 모터(15)를 따라 화살표 방향으로 즉, 도면 상 좌우방향으로 이동한다. 또한, 레이저 노즐부(5)는 레이저빔 공급부(3)에서 방사되는 레이저빔(B)을 헤드모듈(13)의 수광부(17)를 통해 수광하는 바, 직각방향으로 이격된 레이저빔 공급부(3)에서 방사된 레이저빔(B)을 원활하게 수광하기 위해, 지지프레임(11)의 상판(19)에는 복수의 반사경(21)이 연속해서 배치되어 있다. 이와 같이, 레이저빔 공급부(3)에서 복수의 반사경(21)을 거쳐 수광부(17)로 입사된 레이저빔(B)은 레이저 노즐부(5)에 의해 집속되어 필름(F)에 조사됨으로써 필름(F)을 절단한다.

특히, 레이저 노즐부(5)는 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저빔 틸팅부(7)에서 투사되는 레이저빔(B)을 집속하는 초점렌즈(30)와 필름(F)을 향한 출사 측 말단에 배치되는 수차보정 렌즈열(31)로 이루어지는 바, 초점렌즈(30)은 집광렌즈라고도 하며, 알려진 것처럼 필름(F) 면에 초점을 맺는다. 또한, 수차보정 렌즈열(31)은 일련의 렌즈 조합으로 이루어져 틸팅 광학계(20)에서부터 경사진 상태로 입사되는 레이저빔(B)의 수차를 보정하는 역할을 한다. 본 실시예에서 수차보정 렌즈열(31)은 도시된 것처럼, 입사 측으로부터 차례로 볼록렌즈(33), 오목볼록렌즈(35), 및 오목렌즈(37)를 배치하여 구성할 수 있다.

상기 레이저빔 틸팅부(7)은 레이저빔(B)을 틸팅시켜 경사지게 함으로써 렌즈의 여타 변수가 동일한 조건 하에서 필름(F)에 입사되는 레이저빔(B)의 초점심도를 늘리는 부분으로, 도 3에 도시된 것처럼, 레이저빔 공급부(3)에서 발생된 레이저빔(B)을 레이저 노즐부(5)로 투사하기 전에 틸팅시키도록 레이저빔 공급부(3)과 레이저 노즐부(5) 사이에 설치된다. 더욱 바람직하게는, 레이저빔 틸팅부(7)은 도 3에 도시된 것처럼, 수광부(17)과 레이저 노즐부(5) 사이에서 헤드모듈(13) 상에 설치된다.

이에 따라, 레이저빔 틸팅부(7)에서 틸팅된 레이저빔(B)은 도 5에 도시된 바와 같이, 증대된 입사각을 갖도록 경사 상태로 필름(F)에 입사되는데, 이때 레이저빔(B)은 도 6에 도시된 것처럼, 기준빔(Br)에 비해 확연히 긴 초점심도(DOF)를 갖게 된다. 따라서, 레이저빔(B)은 절단 작업의 상하요동 허용폭이 증대되어, 그 만큼 절단면의 미관이 향상된다.

이와 같이, 레이저빔 틸팅부(7)은 수광부(17)을 통해 입사되는 레이저빔(B)을 틸팅시키기 위해, 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같은 틸팅 광학계(20)를 구비하는데, 이 틸팅 광학계(20)은 입사빔을 소정 각도로 꺾어 경사지게 할 수 있다면 그 어떤 렌즈의 배열도 채용이 가능한 바, 도시된 것처럼 집광렌즈(25), 수차보정렌즈(27), 및 틸팅렌즈(23)로 이루어진 일련의 렌즈 조합으로 구성할 수 있다. 이때, 집공렌즈(25)는 볼록렌즈로서 레이저빔 공급부(3)에서 투사되는 레이저빔(B)을 일차적으로 집속한다. 또, 수차보정렌즈(27)는 위 집광렌즈(25)에서 집속된 레이저빔(B)이 집속되면서 갖게 된 수차를 보정한다.

특히, 틸팅 광학계(20)을 위와 같이 구현함에 있어 중요한 것은 비대칭 렌즈(23)의 존재이다. 이 비대칭 렌즈(23)은 도 4에 도시된 것처럼 광축을 중심으로 축 비대칭인 렌즈로서, 예컨대, 도시된 것처럼 축 비대칭의 오목렌즈로 제작할 수 있다. 이때, 축 비대칭이라 함은 비대칭 렌즈(23)이 광축을 중심으로 축 대칭을 이루지 못하고 도시된 것처럼 렌즈의 두께에 편차가 있는 것을 말한다.

한편, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 필름 절단장치(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 빔 익스팬더(9)를 더 포함할 수 있다. 이 빔 익스팬더(9)는 도시된 것처럼, 레이저빔 공급부(3)와 레이저빔 틸팅부(7) 사이에 설치되는 것이 바람직한데, 따라서 레이저빔 공급부(3)에서 방사되는 레이저빔(B)의 직경을 임의로 조정할 수 있게 된다. 이를 위해, 빔 익스팬더(9)는 예컨대, 도 7에 도시된 것처럼, 입사 측으로부터 차례로 볼록렌즈(41), 오목렌즈(43), 그리고 볼록렌즈(45)를 배치하여 구성할 수 있다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저를 이용한 필름 절단방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 필름 절단방법은 도 8에 순차적으로 도시된 것처럼, 크게 레이저빔 방사단계(S10), 레이저빔 틸팅단계(S20), 및 레이저빔 조사단계(S30)를 포함하여 이루어지며, 레이저빔 수차보정단계(S40) 및 레이저빔 직경조정단계(S50)를 더 포함한다.

여기에서, 먼저 상기 레이저빔 방사단계(S10)은 레이저빔(B)을 방사하는 단계로서, 도 3 및 도 8에 도시된 것처럼, 레이저를 이용한 필름 절단장치(1) 일측에 설치된 레이저빔 공급부(3)에서 CO₂ 레이저 등 필름(F)에 절단에 적합한 종류 및 세기의 레이저빔(B)을 발생시킨다.

상기 레이저빔 틸팅단계(S20)은 위 레이저빔 방사단계(S10)에서 발생된 레이저빔(B)을 틸팅시키는 단계로서, 도 3 및 도 8에 도시된 것처럼, 레이저빔 공급부(3)에서 방사된 레이저빔(B)을 레이저빔 틸팅부(7)에 수광하여 도 4에 도시된 것처럼 일련의 렌즈 조합으로 이루어진 틸팅 광학계(20)에 의해 일정 각도로 틸팅시킴으로써 광축에 대해 경사지도록 한다. 이렇게 해서 틸팅된 경사 레이저빔(B)은 도 5에 도시된 바와 같이, 경사진 상태로 레이저 노즐부(5)에 투사된다.

상기 레이저빔 조사단계(S30)은 위 레이저빔 틸팅단계(S20)에서 틸팅된 경사 레이저빔(B)을 필름(F)에 조사하는 단계로서, 도 3 및 도 8에 도시된 것처럼, 레이저빔 틸팅부(7)에서 틸팅된 경사 레이저빔(B)을 레이저 노즐부(5)에서 초점렌즈(30)에 의해 집속하여 절단하고자 하는 필름(F)에 대해 조사한다.

이때, 경사 레이저빔(B)은 도 6에 도시된 것처럼, 필름(F)에 대해 입사각을 이루면서 입사되는 바, 경사가 거의 없이 필름(F)으로 입사되는 기준빔(Br)에 비해 초점심도(DOF)가 확연하게 길어진다. 이와 같이 초점심도가 길어지는 것은 도 9에 도시된 그래프에서도 확인할 수 있다. 이 그래프는 경사 상태로 입사된 레이저빔(B)의 에너지 분포를 광학전달함수(OTF;Optical Transfer Function)로 나타내는 바, 이론 상 초점(초점 이동거리 0인 지점)에 가까운 즉, 경사가 많이 진 레이저빔(B)일수록 동일한 비율로 설정한 초점심도의 길이가 그렇지 않은 레이저빔(Br)에 비해 더 길어진다. 예컨대, 도 2에서 동일직경 인정구역(Z)의 동일 인정 직경범위가 10%라고 하면, 도 9에 실선으로 도시된 경사 레이저빔(B) 그래프의 피크에서 10%를 잡은 지점의 초점변위값(D)이 점선으로 도시된 기준빔(Br) 그래프의 피크에서 10%를 잡은 지점의 초점변위값(Dr)보다 더 긴 것을 확인할 수 있다.

따라서, 경사 레이저빔(B)에 의해 필름(F)의 절단이 이루어지는 동안, 레이저 노즐부(5)의 상하요동에 대한 허용폭이 초점심도가 길어진 만큼 증대되므로, 필름 절단면에 대한 가공정도를 높일 수 있게 된다. 이는 도 10 및 도 11을 통해서 확인할 수 있는데, 도 10은 본 발명에 따라 경사진 상태로 입사되는 레이저빔(B)에 의해 절단한 필름(F)의 절단면(C)을 나타낸 사진 및 도면으로 절단면(C)의 폭이 약간 길고, 흄(fume) 발생이 거의 없다. 반대로, 종래의 일반적인 방식 데로 직각으로 입사되는 레이저빔(B)dp 의해 절단한 필름(F)은 도 11에 도시된 것처럼 절단면(Cr)의 폭이 상대적으로 짧고, 흄(H) 발생이 만연해 있음을 확인할 수 있다. 이는 동일한 가공조건에서 일반 필름 절단장치의 경우 도 11에 도시된 것처럼 흄(H)이 만연할 정도로 가공정도가 떨어지지만, 본 발명에 따른 필름 절단장치는 레이저 노즐부(5)의 상하 요동을 수용할 수 있을 정도로 초점심도가 깊어, 가공정도를 향상시킬 수 있기 때문이다.

한편, 상기 레이저빔 수차보정단계(S40)은 위 레이저빔 틸팅단계(S20)에서 틸팅된 경사 레이저빔(B)에 발생한 수차를 보정하는 단계로서, 도 5 및 도 8에 도시된 것처럼, 레이저빔 틸팅단계(S20)에서 틸팅되어 경사진 레이저빔(B)의 수차를 보정하는 바, 수차보정 렌즈열(31)에 의해 레이저빔(B)의 수차를 보정한 이후에, 레이저빔 조사단계(S30)에서 레이저 노즐부(5)를 통해 집속하여 필름(F)으로 조사한다.

또한, 상기 레이저빔 직경조정단계(S50)은 최초 레이저빔 공급부(3)에서 발생된 레이저빔(B)의 직경을 조정하는 단계로서, 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 절단 여건이나 절단 대상인 필름(F) 자체의 변화에 따라 레이저빔 방사단계(S10)에서 발생된 레이저빔(B)의 직경을 빔 익스팬더(9)에 의해 조정하며, 이때, 레이저빔(B)의 직경은 필름(F)의 종류 또는 두께 등 다양한 변수에 따라 조정되고, 이후 레이저빔 틸팅단계(S20)에서 틸팅된다.

1 : 필름 절단장치 3 : 레이저빔 공급부
5 : 레이저 노즐부 7 : 레이저빔 틸팅부
9 : 빔 익스팬더 11 : 지지프레임
13 : 헤드모듈 15 : 리니어 모터
17 : 수광부 19 : 상판
20 : 틸팅 광학계 21 : 반사경
23 : 비대칭 렌즈 25 : 집광렌즈
27 : 수차보정렌즈 30 : 초점렌즈
31 : 수차보정 렌즈열 B : 레이저빔
F : 필름 S : 초점

Claims

레이저빔(B)을 발생시키도록 지지프레임(11) 상에 설치된 레이저빔 공급부(3);
상기 레이저빔 공급부(3)에서 방사되는 레이저빔(B)을 받도록 상기 지지프레임(11) 상에 설치되어, 수광된 상기 레이저빔(B)을 절단 대상 필름(F)에 조사함으로써 상기 필름(F)을 절단하는 레이저 노즐부(5); 및
상기 레이저빔 공급부(3)과 상기 레이저 노즐부(5) 사이에 설치되어, 상기 레이저빔 공급부(3)에서 발생된 상기 레이저빔(B)을 상기 레이저 노즐부(5)로 투사되기 전에 틸팅시켜 경사지게 함으로써 상기 레이저빔(B)의 상기 필름(F)에 대한 입사각이 증대되도록 하는 레이저빔 틸팅부(7);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 필름 절단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저빔 틸팅부(7)은 광축을 중심으로 축 비대칭인 비대칭 렌즈(23)를 포함하는 일련의 렌즈 조합으로 이루어진 틸팅 광학계(20)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 필름 절단장치.
청구항 2에 있어서,
상기 비대칭 렌즈(23)은 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 필름 절단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 노즐부(5)는 상기 필름(F)을 향한 출사 측에 배치되어, 상기 틸팅 광학계(20)로부터 경사 상태로 입사되는 상기 레이저빔(B)의 수차를 보정하는 일련의 렌즈 조합으로 이루어진 수차보정 렌즈열(31)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 필름 절단장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저빔 공급부(3)와 상기 레이저빔 틸팅부(7) 사이에 설치되어, 상기 레이저빔 공급부(3)에서 방사되는 상기 레이저빔(B)의 직경을 조정하는 빔 익스팬더(9)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 필름 절단장치.
레이저빔 공급부(3)로부터 레이저빔(B)이 발생되는 레이저빔 방사단계(S10);
상기 레이저빔 방사단계(S10)에서 발생된 상기 레이저빔(B)을 수광하여 레이저빔 틸팅부(7)에 의해 틸팅시킴으로써, 광축과 경사진 상태로 레이저 노즐부(5)에 투사되도록 하는 레이저빔 틸팅단계(S20); 및
상기 레이저빔 틸팅단계(S20)에서 틸팅된 경사 레이저빔(B)을 레이저 노즐부(5)에서 집속하여 절단할 필름(F)에 대해 입사각을 이루면서 입사되도록 조사하는 레이저빔 조사단계(S30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 필름 절단방법.
청구항 6에 있어서,
상기 레이저빔 틸팅단계(S20)에서 틸팅된 상기 경사 레이저빔(B)을 상기 레이저빔 조사단계(S30)에서 집속하여 조사하기 전에, 수차보정 렌즈열(31)에 의해 상기 경사 레이저빔(B)의 수차를 보정하는 레이저빔 수차보정단계(S40);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 필름 절단방법.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 레이저빔 방사단계(S10)에서 발생된 레이저빔(B)을 상기 레이저빔 틸팅단계(S20)에서 틸팅시키기 전에, 빔 익스팬더(9)에 의해 상기 레이저빔(B)의 직경을 조정하는 레이저빔 직경조정단계(S50);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 필름 절단방법.