KR20110133806A

KR20110133806A - 레이저 패턴 가공장치 및 이를 이용하는 레이저 패턴 가공방법

Info

Publication number: KR20110133806A
Application number: KR1020100053425A
Authority: KR
Inventors: 박영국; 최종률; 박정권; 정흥순; 하정호; 정종섭; 최병찬; 강현철
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사; 주식회사 한광옵토
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: KR101726193B1

Abstract

본 발명은 레이저패턴 가공방법 및 그의 가공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 레이저빔으로 도광판에 패턴을 형성시키되, 레이저발생기의 작업 효율을 극대화시키는 레이저패턴 가공방법 및 그의 가공장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 하나의 레이저발생기로부터 조사되는 레이저빔을 빔스위치를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드로 순차적으로 공급하거나, 또는 빔스플릿터를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드로 동시에 분할 공급함으로써, 도광판 가공을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 레이저발생기로부터 발생된 레이저빔을 복수개의 레이저헤드에 공급하도록 구성함에 따라, 가공장치 자체의 기계적 구성을 상대적으로 감소화시킬 수 있는 장점이 있는 효과가 있다.

Description

레이저 패턴 가공장치 및 이를 이용하는 레이저 패턴 가공방법{Apparatus marking pattern by using laser and method for marking pattern by using laser thereof}

본 발명은 레이저 패턴 가공방법 및 그의 가공장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 레이저빔으로 도광판에 패턴을 형성시키되, 레이저발생기의 작업 효율을 극대화시키는 레이저패턴 가공방법 및 그의 가공장치에 관한 것이다.

최근 정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device : FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device : PDP), 전기발광표시장치(electroluminescence display device : ELD), 전계방출표시장치(field emission display device : FED) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube : CRT)을 빠르게 대체하며 각광받고 있다.

이중에서도 액정표시장치는 동화상 표시에 우수하고 높은 콘트라스트비(contrast ratio)로 인해 노트북, 모니터, TV 등의 분야에서 가장 활발하게 사용되고 있는데, 액정표시장치는 자체 발광요소를 갖지 못하는 소자로 별도의 광원을 요구하게 된다.

이에 따라, 액정패널의 배면으로는 광원을 구비한 백라이트 유닛(backlight unit)이 마련되어 액정패널 전면을 향해 광을 조사하고 이를 통해서 비로소 식별 가능한 휘도의 화상이 구현된다.

한편, 일반적인 백라이트 유닛은 광원의 배열구조에 따라 사이드라이트(side light)방식과 직하형(direct type)방식으로 구분되는데, 사이드라이트방식은 하나 또는 한쌍의 광원이 도광판의 일측부에 배치되는 구조를 가지거나, 두개 또는 두쌍의 광원이 도광판의 양측부 각각에 배치된 구조를 가지며, 직하형방식은 수개의 광원이 광학시트의 하부에 배치된 구조를 갖는다.

여기서, 사이드라이트방식은 직하형방식에 비해 제작이 용이하며, 직하형에 비해 박형으로 무게가 가볍고 소비전력이 낮은 이점을 갖는다.

도 1은 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 일반적인 백라이트 유닛(20)은 광원인 램프(29a)와, 램프(29a)와 동일평면에 위치하여 적어도 일 측면이 램프(29a)와 대면되는 도광판(23) 그리고 도광판(23) 상부에 안착되는 다수의 광학시트(21)로 이루어진다.

그리고, 도광판(23)의 하부에는 도광판(23)의 하부면으로 빠져 나가는 빛을 반사시키기 위한 반사판(25)이 더욱 구성되며, 램프(29a)를 가이드 하는 램프가이드(29b)가 더욱 구비된다.

여기서, 도광판(23) 상부의 광학시트(21)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하여, 도광판(23)을 통과한 빛을 확산 또는 집광한다.

한편, 도광판(123)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴이 형성되는데, 패턴은 도광판(123) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(123)의 하부면에 인쇄방식, 사출방식 또는 V-커팅방식으로 형성한다.

인쇄방식은 역사가 깊어 안정되어 있지만, 공정이 복잡하고 인쇄 과정상 많은 불량을 유발시키고 있다. 이에 따른 원가 손실을 감안하여 기계적 가공방식에 의해 제작된 무인쇄 도광판이 개발되어 양산에 적용되고 있다.

사출방식은 광 산란 기능을 가진 형상을 제작하여 도광판을 직접 사출하는 방법으로, 금형에 형상을 새겨놓는 방법에 따라 레이저 가공, 샌드 블라스트, 부식, 전주 등으로 분류할 수 있다.

이러한 사출방식은 대량 생산에 적합하지만, 도광판의 열변형에 의한 불량이 많고, 금형 제작에 소요되는 비용 및 기간의 증가가 단점일 뿐만 아니라 패턴 설계가 변경될 경우 금형을 쉽게 수정할 수 없고, 패턴 형상의 재현성이 저하되는 단점을 가지고 있다.

따라서, 최근에는 V-커팅이 각광받고 있는데, V-커팅은 도광판의 표면에 레이저를 이용하여 V자 형태의 그루브 패턴을 형성시키는 방법이다. 그러나, 이러한 V-커팅은 가공시간이 길며, 가공면의 거칠기로 인하여 빛이 균일하게 산란되지 않는 단점이 있다.

이러한 V-커팅의 단점은 도광판의 크기가 커질수록 패턴 가공시간이 증가되므로, 이로 인하여 대형 도광판의 패턴 형성작업을 신속하게 수행할 수 없는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 도광판 패턴을 형성하는 과정에서, 순차 가공 모드 또는 동시 가공 모드를 제공하여, 도광판의 위치별 패턴 정보에 대응하도록 조절해 놓은 레이저빔을 복수개의 가공 지점에 순차 또는 동시 공급함에 따라 레이저빔의 효율적인 이용이 가능하고 대형의 도광판의 패턴 가공 작업을 신속하게 수행할 수 있는 레이저패턴 가공방법을 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 한 개의 레이저발생기를 사용하면서도 복수개의 지점에 레이저빔을 순차 또는 동시 공급할 수 있어, 작업 효율이 향상되고, 대형 도광판 작업을 수행할 수 있는 레이저패턴 가공장치를 제공하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 도광판에 패턴을 형성시키는 레이저 패턴 가공장치에 있어서, 레이저빔을 발생시키는 제 1 레이저발생기와; 상기 레이저빔을 제 1및 제 2 레이저헤드에 공급하는 빔스위치(beam switch) 또는 빔스플릿터(beam splitter)와; 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드를 이동시키는 제 1및 제 2 가이드레일과; 제 1 도광판을 이동시키는 도광판장착부를 포함하는 레이저 패턴 가공장치를 제공한다.

이때, 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드는 상기 빔스위치를 통해 상기 레이저빔을 순차적으로 공급받으며, 상기 제 1및 제 2 레이저헤드는 상기 빔스플릿터를 통해 상기 레이저빔을 분할하여 동시에 공급받는다.

또한, 상기 제 1 도광판의 일측에 도광판장착부에 안착된 제 2 도광판을 포함하며, 상기 제 2 가이드레일 및 상기 제 2 레이저헤드는 상기 제 2도광판에 대응하며, 상기 제 1및 제 2 레이저헤드는 반사미러와, 포커스렌즈를 포함한다.

그리고, 상기 빔스위치 또는 빔스플릿터 중 선택된 하나와 상기 제 1및 제 2 레이저헤드 각각의 사이에는 상기 레이저빔의 강도를 조절하는 광감쇠기(optical attenuator), 상기 레이저빔을 플랫탑 빔 또는 트렁케이티드 가우시안 빔으로 변환시키는 빔쉐이퍼(beam shaper), 상기 레이저빔을 평행광 형식으로 확대시키는 빔익스팬더(beam expander)가 위치하며, 상기 빔스위치 또는 빔스플릿터 중 선택된 하나와 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드 각각의 사이에 상기 레이저빔을 온/오프(on/off)시키는 AO모듈레이저(acousto-optic modulator)가 위치한다.

또한, 상기 빔스위치 또는 빔스플릿터 중 선택된 하나와 상기 제 1및 제 2 레이저헤드 각각의 사이에는 레이저빔 사이의 가공 간격을 조절하고 동시에 두 줄의 패턴을 동시 가공할 수 있는 바이프리즘 및 그 승강장치가 위치하며, 상기 제1 레이저발생기의 일측에는 레이저빔을 발생시키는 제 2 레이저발생기가 위치한다.

또한, 상기 제 1및 제 2 레이저발생기는 광증폭기를 포함하는 광능동소자, 상기 레이저빔의 세기를 측정 및 모니터링하고 보정하기 위한 파워미터모듈, 상기 레이저빔을 한쪽 편광 방향으로만 진행시킬 뿐만 아니라 반사되어 되돌아오는 레이저빔을 차단시키기 위한 광아이솔레이터를 포함한다.

또한, 본 발명은 레이저빔을 발생시키는 제 1 레이저발생기와; 상기 레이저빔을 제 1및 제 2 레이저헤드에 공급하는 빔스위치(beam switch) 또는 빔스플릿터(beam splitter)와; 상기 제 1및 제 2 레이저헤드를 이동시키는 제 1및 제 2 가이드레일과; 제 1 도광판을 이동시키는 도광판장착부를 포함하는 레이저패턴 가공장치를 이용한 레이저패턴 가공방법에 있어서, 패턴을 형성시키기 위한 상기 제 1 도광판이 상기 도광판장착부에 공급되는 단계와; 상기 제 1 도광판이 제어부로 제어되는 상기 도광판장착부에 의해 가공대기위치에 배치되는 단계와; 상기 제어부에 패턴 정보가 입력되는 단계와; 상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계와; 상기 가공이 끝난 상기 제 1 도광판을 공급위치로 복귀시키는 단계를 포함하는 레이저 패턴 가공방법을 제공한다.

이때, 상기 제 1 도광판의 일측에 제 2 도광판을 더욱 포함하며, 패턴을 형성시키기 위한 상기 제 1 도광판이 상기 도광판장착부에 공급되는 단계에서, 상기 제 2 도광판이 상기 도광판장착부에 공급되는 단계를 더욱 포함하며, 상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계는, 상기 패턴 정보에 따라 상기 제 1 및 제 2가이드레일과 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드 중 어느 하나가 상기 패턴 정보의 중심선 또는 상기 제 1도광판의 일측 상단부 또는 하단부의 가공대기위치로 배치되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 가속 후 등속상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 1 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판의 일측이 가공되는 동시에 상기 제 2 레이저헤드가 가속되는 단계와; 상기 제 2 레이저헤드가 가속 후 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 2 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판의 타측 부위가 가공되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 감속되어 정지되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 제 1 가이드레일이 다음 가공위치로 피치만큼 이동하여 상기 제 1 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계와; 상기 제 2 도광판이 가공되는 동시에, 상기 제 1 레이저헤드가 가속되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 가속 후 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 1 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판의 일측 부위에서 피치만큼 이동된 부위가 가공되는 단계와; 상기 제 2 레이저헤드가 감속되어 정지되는 단계와; 상기 제 2 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 제 2 가이드레일이 다음 가공위치로 피치만큼 이동하여 상기 제 2 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계는, 상기 제 1가이드레일과 상기 제 1 레이저헤드가 상기 제 1 도광판의 가공대기위치로 이동되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 가속 상태일 때, 상기 제 2 가이드레일과 상기 제 2 레이저헤드가 상기 제 2 도광판의 가공대기위치로 이동되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 1 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판이 가공되는 동시에, 상기 제 2 레이저헤드가 가속되는 단계와; 상기 제1 레이저헤드가 감속 또는 정지하면서, 상기 제 1 레이저헤드가 가속 후 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 2 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 2 도광판이 가공되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 감속되어 정지되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 제 1 가이드레일이 다음 가공위치로 피치만큼 이동하여 상기 제 1 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계와; 상기 제 2 도광판이 가공되는 동시에, 상기 제 1 레이저헤드가 가속되는 단계와; 상기 제 1 레이저헤드가 가속 후 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 1 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판의 일측 부위에서 피치만큼 이동된 부위가 가공되는 단계와; 상기 제 2 레이저헤드가 감속되어 정지되는 단계와; 상기 제 2 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 제 2 가이드레일이 다음 가공위치로 피치만큼 이동하여 상기 제 2 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계는, 상기 제 1및 제 2가이드레일과 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드가 상기 제 1및 제 2 도광판의 가공대기위치로 이동되는 단계와; 상기 레이저빔이 상기 빔스플릿터를 통해 상기 제 1및 제 2 레이저헤드로 분할 공급되어, 상기 제 1및 제 2 도광판이 가공되는 단계와; 상기 제 1및 제 2 가이드레일이 다음 가공위치로 이동하여, 상기 제 1및 제 2 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계는, 상기 제 1및 제 2 가이드레일과 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드가 상기 제 1도광판의 가공대기위치로 이동되는 단계와; 상기 제 1및 제 2 가이드레일의 중첩구간이 설정되는 단계와; 상기 레이저빔이 상기 빔스플릿터에 의해 분할되어, 상기 제 1및 제 2 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판을 가공하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 가이드레일이 상기 중첩구간을 향해 이동하는 단계와; 상기 제 1및 제 2 가이드레일의 이동과 상기 제 1도광판의 가공이 상기 중첩구간 진입 전까지 반복되는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제 1및 제 2 가이드레일이 상기 중첩구간이 진입된 경우, 상기 제 1 가이드레일이 상기 가공대기위치로 복귀하는 단계와; 상기 중첩구간에서 상기 제 2 가이드레일은 이동 및 상기 제 1 도광판의 가공을 반복하여, 상기 중첩구간의 가공이 이루어지는 단계와; 상기 중첩구간의 가공 완료 후, 상기 제 2 가이드레일이 상기 가공대기위치로 복귀되는 단계를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 도광판장착부가 이동하여 상기 도광판을 다음 가공위치에 대응한 피치만큼 이동시키는 단계를 포함한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 하나의 레이저발생기로부터 조사되는 레이저빔을 빔스위치를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드로 순차적으로 공급함으로써, 제 1및 제 2 도광판에 패턴을 형성하는 가공시간을 축소시켜, 작업 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

따라서, 패턴 가공 작업의 효율성을 향상시킬 수 있어, 도광판 가공을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따라 하나의 레이저발생기로부터 조사되는 레이저빔을 빔스플릿터를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드로 동시에 분할 공급함으로써, 도광판 가공을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있는 효과가 있다.

또한, 하나의 레이저발생기로부터 발생된 레이저빔을 복수개의 레이저헤드에 공급하도록 구성함에 따라, 가공장치 자체의 기계적 구성을 상대적으로 감소화시킬 수 있는 장점이 있는 효과가 있다.

도 1은 사이드라이트방식의 백라이트 유닛에 대한 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 구성을 좀더 자세히 설명하기 위한 블록도.
도 4는 레이저패턴 가공방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 협업식 레이저패턴 가공방법을 설명하기 위한 평면도.
도 6는 도 5의 흐름도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치의 또 다른 실시예의 평면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치를 개략적으로 도시한 평면도.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치의 또 다른 실시예의 평면도.
도 10은 도 9의 흐름도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

- 제 1 실시예 -

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 구성을 좀더 자세히 설명하기 위한 블록도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 레이저패턴 가공장치(100)는 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)이 안착된 테이블(101)의 일측에 레이저발생기(110)가 배치되며, 레이저발생기(110)의 레이저빔의 출구가 테이블(101)을 향하도록 설치된다.

이때, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(100)는 레이저발생기(110)의 레이저빔의 출구 전방에 빔스위치(beam switch : 130)를 위치시킨다. 빔스위치(130)는 레이저발생기(110)에서 나오는 레이저빔의 방향을 조절해주는 역할을 한다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

테이블(101) 상에 안착된 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)은 테이블(101) 상에 설치된 도광판장착부(163) 상에 각각 안착되며, 도광판장착부(163)에 안착된 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)은 테이블(101)의 길이방향(이하, "Y축 방향"이라 한다.)을 따라 일정한 간격을 두고 배치되어 있다.

이때, 도면상에 도시하지는 않았지만 도광판장착부(163)는 테이블(101)의 Y축 방향 또는 테이블(101)의 X축 방향 중 선택된 한 방향에 위치하는 도광판공급위치(미도시)로부터 도광판(123a, 123b)에 패턴을 형성하기 위한 가공대기위치(미도시)로 슬라이딩 이동 가능하다.

그리고, 각 도광판(123a, 123b)의 일측에는 테이블(101)의 X축 방향의 길이방향을 따라 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)이 각각 설치된다.

즉, 제 1 도광판(123a)의 일측에는 제 1 가이드레일(133a)이 위치하며, 제 2 도광판(123b)의 일측에는 제 2 가이드레일(133b)이 위치하며, 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)은 테이블(101) 상에 구비된 레일(171, 173)을 통해 테이블(101)의 Y축 방향을 따라 슬라이딩 이동하게 된다.

각각의 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)에는 레이저발생기(110)로부터 발생되는 레이저빔을 공급받는 제 1 및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)가 부착되어 있으며, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 각각 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)의 길이방향을 따라 테이블(101)의 X축 방향을 따라 슬라이딩 이동하게 된다.

이때, 제 1 및 제 2 가이드레일(133a, 133b)과 제 1 및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 제어부(150)에 의해 각각 제어되는 X축이동수단(미도시) 또는 Y축이동수단(미도시)을 포함하며, 여기서, X축이동수단(미도시) 또는 Y축이동수단(미도시)은 볼스크류, 벨트 또는 체인 등을 사용한 구동 메커니즘이나, 효율의 우수성, 일정한 속도의 보장, 위치 정밀도 및 반복 정밀도가 우수한 리니어 모터 및 가이드 장치로 구성될 수 있다.

따라서, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b) 각각에는 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)로부터 조사되는 레이저빔을 통해 패턴을 형성시키게 되며, 이때, 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)은 레일(171, 173)을 통해 각각 테이블(101)의 Y축 방향을 따라 슬라이딩 이동하며, 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)에 부착된 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 각각 테이블(101)의 X축 방향을 따라 슬라이딩 이동함에 따라, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)를 통해 형성되는 패턴을 제 1 및 제 2 도광판(123a, 123b)의 전면에 모두 형성할 수 있다.

그리고, 도면상에 도시하지는 않았지만 테이블(101)의 저면에는 집진용 덕트가 구비되어, 테이블(101)위에 설치된 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 레이저빔으로 패턴 성형시 발생하는 연기를 흡입하여 외부로 배출하도록 한다.

여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치(100)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명에 따른 레이저패턴 가공장치(100)는 도광판장착부(163) 상에 각각 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)이 안착되어 있으며, 이러한 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b) 상부에는 레이저빔을 발생시키는 레이저발생기(110)와, 빔스위치(beam switch : 130)와, 광감쇠기(optical attenuator : 141)와, 빔쉐이퍼(beam shaper : 145)와, 빔익스팬더(beam expander : 147)와, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)와, 제어부(150)가 위치한다.

여기에 AO모듈레이터(acousto-optic modulator : 143)가 포함될 수 있다.

레이저발생기(110)는 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)의 소재 가공에 적합한 CO₂ 레이저 등 적외선(infra-red) 파장을 갖는 레이저를 발생시킬 수 있고, 제어부(150)에 의해 제어되는데, RF 신호의 모듈레이션(modulation)되는 펄스반복률(pulse repetition rate), 펄스폭(pulse width), 듀티사이클(duty cycle)을 통하여 레이저빔이 제어되어 연속 발진하여 광감쇠기(141) 쪽으로 조사되도록 한다.

레이저발생기(110)는 광증폭기 등을 포함한 광능동소자(111)를 더 포함할 수 있다.

레이저발생기(110)는 광능동소자(111)로부터 출력된 레이저빔의 세기를 측정 및 모니터링하고 보정하기 위한 파워미터모듈(113)를 더 포함할 수 있다.

또한, 레이저발생기(110)는 레이저빔이 한쪽 편광 방향으로만 진행 되도록 하는 광아이솔레이터(115)를 더 포함할 수 있다. 광아이솔레이터(115)는 원거리에서 생긴 반사광이 레이저발생기(110)로 되돌아와서, 레이저발생기(110)의 동작을 불안정하게 하는 것을 방지하는 역할을 담당할 수 있다.

빔스위치(130)는 레이저발생기(110)에서 나온 레이저빔의 방향을 전환시켜, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)에 순차적으로 레이저빔을 공급하는 역할을 담당한다.

이러한, 빔스위치는(130)는 갈바노스캐너 또는 솔레노이드, 볼스크류, 벨트 또는 체인 등을 사용한 구동 메커니즘이나, 효율의 우수성, 일정한 속도의 보장, 위치 정밀도 및 반복 정밀도가 우수한 리니어 모터 및 가이드 장치로 구성될 수 있다.

빔스위치(130)와 제1 레이저헤드(135a)의 사이와, 빔스위치(130)와 제2 레이저헤드(135b) 사이에는, 레이저빔이 지나가는 방향을 따라 광감쇠기(141), AO모듈레이터(143), 빔쉐이퍼(145), 빔익스팬더(147)가 본 발명의 가공장치의 프레임에 각각 설치될 수 있다.

광감쇠기(141)는 레이저빔의 강도 또는 레이저빔의 출력 파워를 조절하는 역할을 담당한다. 이런 광감쇠기(141)는 감쇠량이 연속적으로 변하는 것에 병행하여 계단적으로 변하는 것을 조합시킨 가변감쇠기(tunable attenuator), 또는 감쇠를 일정하게 하는 고정감쇠기 중 하나가 될 수 있다.

AO모듈레이터(143)는 레이저발생기(110)로부터 발생되고 광감쇠기(141)를 빠져나온 레이저빔의 진로를 전환시킴에 따라, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)으로 조사되는 레이저빔이 온(on)/오프(off)되도록 하는 역할을 담당한다.

빔쉐이퍼(145)는 가우시안 빔(Gaussian beam) 형태의 레이저빔을 평행한 플랫탑 빔(flattop beam) 또는 트렁케이티드 가우시안 빔(truncated Gaussian beam)으로 변환시켜, 절삭표면을 매끄럽게 하거나 열손상을 방지하는 역할을 담당할 수 있다.

빔익스팬더(147)는 레이저빔을 일정 직경의 평행광 형식으로 확대시키는 역할을 담당한다. 빔익스팬더(147)는 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 패턴 형성을 위하여 사용되는 레이지빔의 이동 경로상에 설치될 수 있다.

제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 한 개의 레이저발생기(110)로부터 방출된 레이저빔을 빔스위치(130)를 통해 각각 순차적으로 공급받아 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b) 상에 조사하여 패턴 가공을 수행하는 역할을 담당한다.

제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 상측에 설치된 반사미러(137a, 137b)와, 하측에 설치되어 통과하는 레이저빔을 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)의 가공면에 포커싱하는 포커스렌즈(139)를 포함할 수 있다.

그리고, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 반사미러(137a, 137b)와 포커스렌즈(139) 사이에 레이저빔을 두 개로 분할하여 분할된 레이저빔의 간격을 조정하여, 동시에 두 개의 라인 가공이 가능한 바이프리즘(미도시) 및 그 승강장치(미도시)를 포함할 수 있다.

이때, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(100)는 하나의 레이저발생기(110)로부터 조사되는 레이저빔을 빔스위치(130)를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)로 순차적으로 공급함으로써, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 패턴을 형성하는 가공시간을 축소시켜, 작업 효율을 극대화시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치(100)는 레이저빔의 방향을 조절하는 빔스위치(130)를 구성함으로써, 하나의 레이저발생기(110)로부터 발생되는 레이저빔을 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)에 각각 순차적으로 공급할 수 있어, 제 1및 제 1 레이저헤드(135a, 135b)를 통해 순차적으로 제1 및 제 2 도광판(123a, 123b)에 패턴을 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(100)는 패턴 가공 작업의 효율성을 향상시킬 수 있어, 도광판(123a, 123b) 가공을 신속하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 레이저패턴 가공방법에 대해서 더욱 상세히 설명하고자 한다.

도 4는 레이저패턴 가공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 본 발명의 레이저패턴 가공방법은 제어부에 의해 이루어질 수 있다.

가공조건 세팅단계(S10)에서 제어부에서 제 1및 제 2 도광판의 가공에 대응한 주파수, 레이저파워 등과 같은 레이저 가공조건이 설정되고, 제 1및 제 2 가이드레일과 제 1및 제 2 레이저헤드 그리고 도광판장착부 별 오프셋 설정값과 이들의 이동속도 설정값 등이 설정된다.

가공조건 세팅단계(S10)가 완료되면, 제 1및 제 2 가이드레일과 제 1및 제 2 레이저헤드 그리고 도광판장착부는 미리 정해진 원점위치로 복귀(homing)된다.

이때, 그리고 도광판장착부를 도광판공급위치에 위치시킨다.

이후 본 발명의 제어부와 도광판 공급장치가 연동되는 도광판 공급단계(S20)가 수행된다.

도광판 공급단계(S20)에서, 도광판 공급장치는 도광판공급위치로부터 제 1 및 제 2 도광판을 잡아 들어 올린 다음 각각 도광판장착부에 올려놓는다.

이후, 도광판장착부 가공대기위치 이동단계(S30)에서, 도광판장착부는 도광판공급위치로부터 가공대기위치까지 이동하여, 가공대기위치에 제 1 및 제 2 도광판을 배치시킨다.

패턴 로딩단계(S40)에서, 제어부에서 입력된 패턴 정보의 분석이 이루어지고, 분석 결과에 따라 레이저 온/오프(on/off) 시간이 설정되며, 제 1및 제 2 가이드레일과 제 1및 제 2 레이저헤드 별 가공위치가 설정된다.

이후, 가공단계(S50)가 진행되며, 가공단계 완료 이후에는 도광판장착부의 도광판공급위치 복귀단계(S60)가 진행된다.

즉, 도광판장착부는 가공대기위치에서 패턴 가공이 끝난 제 1및 제 2 도광판을 도광판공급위치까지 이동시킨 후 정지 상태를 유지한다.

이런 경우, 도광판 공급장치는 각 도광판을 잡아 들어 올린 다음 작업 완료 영역으로 옮기고, 다시 도광판 공급단계(S20)로 돌아갈 수 있다.

여기서, 도 5및 도 6을 참조하여 가공단계(S50)에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 협업식 레이저패턴 가공방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 6는 도 5의 흐름도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)은 각각 테이블(도 2의 101) 상에 설치된 도광판장착부(163) 상에 안착되며, 각 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)의 일측에는 레일(171, 173)을 통해 Y축 방향을 따라 양방향(예: +Y축방향 또는 -Y축방향)으로 왕복이동하는 제 1 및 제 2 가이드레일(133a, 133b)이 위치한다.

그리고, 각 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)에는 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)의 길이방향을 따라 X축 방향을 따라 양방향(예: +X축방향 또는 -X축방향)으로 이동하는 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)가 설치되어 있다.

이에, 레이저발생기(110)로부터 조사된 레이저빔은 빔스위치(130)를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)로 순차적으로 공급되며, 레이저빔을 공급받은 제 1 및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 각각 대응되는 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b) 상에 패턴을 형성하게 된다.

이때, 각각의 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)의 전체 폭 보다 더 많은 거리를 왕복 이동한다.

이는 고속으로 왕복 구동되는 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)의 각 구간(A, B, C)별 속도가 일정하지 않고, 또한 각 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)로부터 조사되는 레이저빔의 출력특성(레이저빔의 강도를 포함) 또한 일정하지 않기 때문이다.

특히, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)의 등속 및 감속구간(B, C)의 경우에는 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)로부터 조사되는 레이저빔의 출력 특성이 더더욱 일정하지 않기 때문에, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)가 등속구간(A)에 위치될 때 레이저빔을 이용하여 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.

이에, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(100)는 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)를 각각 순차적으로 가속구간(B), 등속구간(A), 감속구간(C)에 위치하도록 하여, 제 1 레이저헤드(135a)가 등속구간(A)에 위치하면 제 2 레이저헤드(135b)는 가속 및 감속구간(B, C)에 위치하도록 하며, 제 1 레이저헤드(135a)가 가속 및 감속구간(B, C)에 위치하면 제 2 레이저헤드(153b)는 등속구간(A)에 위치하도록 한다.

그리고, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(100)는 하나의 레이저발생기(110)로부터 조사되는 레이저빔을 빔스위치(130)를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)로 순차적으로 공급되도록 하는 것이다.

즉, 등속구간(A)에 위치하는 제 1 레이저헤드(135a)로 레이저빔을 공급하여 제 1 도광판(123a)에 패턴을 형성한 후, 제 1 레이저헤드(135a)가 가속 및 감속구간(B, C)에 위치하게 되면 빔스위치(130)를 통해 제 1 레이저헤드(135a)에 공급되던 레이저빔을 등속구간(A)에 위치하는 제 2 레이저헤드(135b)에 공급하는 것이다.

이때, 제 1 레이저헤드(135a)에는 레이저빔이 공급되지 않으며, 레이저빔을 공급받은 제 2 레이저헤드(135b)는 제 2 도광판(123b)에 패턴을 형성한다.

그리고, 제 2 레이저헤드(135b)가 가속 및 감속구간(B, C)에 위치하게 되면, 빔스위치(130)를 통해 제 2 레이저헤드(135b)에 공급되던 레이저빔을 빔스위치(130)를 통해 다시 등속구간(A)에 위치하게 된 제 1 레이저헤드(133a)로 공급하여 제 1 도광판(123a)에 패턴을 형성하는 것이다.

이의 내용을 반복하여 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b) 전면에 패턴을 형성하게 된다.

따라서, 본 발명의 레이저패턴 가공장치(100)는 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)가 패턴을 형성하지 않는 가속 및 감속구간(B, C)에 따른 레이저빔의 공급 대기 시간을 축소시킬 수 있어, 작업 효율을 극대화할 수 있고, 도광판(123a, 123b) 가공을 신속하게 수행할 수 있게 된다.

이에 대해 도 6를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

한편, 설명에 앞서 도광판 가공이란, 레이저빔이 제 1 및 제 2 레이저헤드를 통해 도광판에 조사되어 패턴 가공을 수행하는 의미로 이해될 수 있다.

그리고 피치 이동이란 어느 하나의 라인 가공을 끝마치고 레이저빔 공급 대기 상태에서 제 1 및 제 2 레이저헤드의 위치가 Y축방향을 따라 다음의 라인 가공 위치로 이동하는 것을 의미할 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 패턴 정보에 따라 제 1및 제 2 가이드레일과 제 1및 제 2 레이저헤드가 가공대기위치로 이동한다(S51).

여기서, 제 1 가이드레일의 가공대기위치는 제 1 레이저헤드가 도광판의 좌측 하단부에 배치될 수 있는 위치일 수 있으며, 제 2 가이드레일의 가공대기위치는 제 2 레이저헤드가 도광판의 좌측 하단부에 배치될 수 있는 위치일 수 있다.

제 1 레이저헤드의 레이저빔 공급 대기시, 제 1 가이드레일은 Y축 방향으로 이동하게 된다(S52).

제 1 가이드레일 이동 후, 제 1 레이저헤드는 X축 방향으로 가속되고, 제 2 레이저헤드의 공급 대기시 제 2 가이드레일은 Y축 방향으로 이동하게 된다(S53a, S53b).

제 1 레이저헤드의 가속 이후, 제 1 레이저헤드는 X축 방향으로 등속 상태가 되어 레이저빔을 공급받아 도광판 패턴 정보에 대응하여 도광판을 가공하며, 제 2 레이저헤드는 X축 방향으로 가속된다(S54a, S54b).

가공을 마친 제 1 레이저헤드가 감속하는 대신, 제 2 레이저헤드는 제 1레이저헤드가 감속 상태가 되기 전에 X축 방향으로 등속 상태가 되어 레이저빔을 공급받아 도광판 패턴 정보에 대응하여 도광판을 가공하게 된다.

이때, 제 1 레이저헤드로는 레이저빔이 공급중지 되고, 제 1 레이저헤드는 레이저빔을 공급대기하게 된다.

그리고, 가공을 마친 제 1 레이저헤드는 감속하게 되고, 제 1 레이저헤드는 정지하게 된다. 그리고 제 1 가이드레일은 다음 가공위치로 미리 정해진 피치만큼 이동하여, 결과적으로 제 1 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시킨다(S55a, S55b).

이후, 가공을 마친 제 2 레이저헤드는 감속 및 정지하며, 이때 제 2 레이저헤드로는 레이저빔이 공급중지 되고, 제 2 레이저헤드는 레이저빔을 공급대기하게 된다.

그리고, 제 2 가이드레일은 다음 가공위치로 미리 정해진 피치만큼 이동하여, 결과적으로 제 2 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시킨다(S56).

S52단계부터 S56단계까지는 제 1 가이드레일과 제 2 가이드레일의 마지막 가공위치까지 반복된다(S57).

마지막 가공위치까지 패턴 가공이 완료될 경우, 제 1및 제 2 가이드레일은 제 1및 제 2 가이드레일과 제 1및 제 2 레이저헤드의 가공대기위치로 복귀한다 (S58).

또한, 패턴정보에 따른 피치 이동에 있어서, 제 1 및 제 2 가이드레일은 한 개 또는 복수개의 도광판의 가공대기위치로 이동하여 정지시키고, 제 1 및 제 2 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 제 1 및 제 2 가이드레일 대신 도광판장착부가 이동하여 도광판을 다음 가공 위치에 대응한 피치만큼 이동시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치의 또 다른 실시예로써, 도광판 상에 도광판의 단축 길이방향을 따라 패턴을 형성하는 경우의 협업식 레이저패턴 가공방법을 설명하기 위한 평면도이다.

설명에 앞서, 도광판은 광원의 위치에 따라 도광판 상에 형성하는 패턴의 방향을 다르게 형성한다.

즉, 광원이 도광판의 장축 길이방향에 위치할 경우에는 앞서 설명한 도 5와 같이 패턴을 도광판의 장축 길이방향을 따라 형성하며, 광원이 도광판의 단축 길이방향에 위치할 경우에는 패턴을 도광판의 단축 길이방향을 따라 형성하는 것이다. 이를 통해, 광원으로부터 발산된 빛을 도광판 전면에 걸쳐 보다 균일하게 퍼져나가게 할 수 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)은 각각 테이블(도 2의 101) 상에 설치된 도광판장착부(163) 상에 안착되며, 각 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)의 단축 가장자리의 일측에는 레일(171, 173)을 통해 Y축 방향을 따라 양방향(예: +Y축방향 또는 -Y축방향)으로 왕복이동하는 제 1 및 제 2 가이드레일(133a, 133b)이 위치한다.

이때, 제 1 레이저헤드(135a)는 제 1 가이드레일(133a)의 길이방향을 따라 왕복 이동하는 과정에서, 제 1 도광판(123a)의 단축 가장자리 폭에 대응하는 제 1 영역(P1)만을 왕복 이동하며, 제 2 레이저헤드(135b)는 제 2 가이드레일(133b)의 길이방향을 따라 왕복 이동하는 과정에서, 제 2 도광판(123b)의 단축 가장자리 폭에 대응하는 제 2 영역(P2)만을 왕복 이동한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치는 하나의 레이저발생기(110)로부터 조사되는 레이저빔을 빔스위치(130)를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)로 순차적으로 공급함으로써, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 패턴을 형성하는 가공시간을 축소시켜, 작업 효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 하나의 레이저발생기(110)로부터 발생된 레이저빔을 복수개의 레이저헤드(135a, 135b)에 공급하도록 구성함에 따라, 가공장치 자체의 기계적 구성을 상대적으로 감소화시킬 수 있는 장점이 있다.

-제 2 실시예

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치의 또 다른 실시예의 평면도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)은 각각 테이블(도 2의 101) 상에 설치된 도광판장착부(163) 상에 안착되며, 각 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)의 일측에는 레일(171, 173)을 통해 Y축 방향을 따라 양방향(예: +Y축방향 또는 -Y축방향)으로 왕복이동하는 제 1 및 제 2 가이드레일(133a, 133b)이 위치한다.

이때, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)이 안착된 테이블(도 2의 101)의 일측에 레이저발생기(110)가 배치되며, 레이저발생기(110)의 레이저빔의 출구가 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)을 향하도록 설치된다.

그리고, 레이저발생기(110)의 레이저빔의 출구 전방에 빔스플릿터(beam splitter : 180)를 위치시킨다.

빔스플릿터(180)는 레이저발생기(110)에서 조사된 레이저빔을 분할하여 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)에 각각 공급하는 역할을 담당한다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

이때 도면상에 도시하지는 않았지만, 빔스플릿터(180)와 제1 레이저헤드(135a)의 사이와, 빔스플릿터(180)와 제2 레이저헤드(135b) 사이에는, 레이저빔이 지나가는 방향을 따라 광감쇠기, AO모듈레이터, 빔쉐이퍼, 빔익스팬더가 본 발명의 가공장치의 프레임에 각각 설치될 수 있다.

그리고, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 상측에 설치된 반사미러와, 하측에 설치되어 통과하는 레이저빔을 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)의 가공면에 포커싱하는 포커스렌즈를 포함할 수 있다.

그리고, 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 반사미러와 포커스렌즈 사이에 레이저빔을 두 개로 분할하여 분할된 레이저빔의 간격을 조정하여 동시에 두 개의 라인 가공이 가능한 바이프리즘 및 그 승강장치를 포함할 수 있다.

따라서, 레이저발생기(110)로부터 조사된 레이저빔은 빔스플릿터(180)를 통해 제 1및 제 2레이저헤드(135a, 135b)로 분할 공급되며, 레이저빔을 공급받은 제 1 및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)는 각각 대응되는 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b) 상에 패턴을 형성하게 된다.

이로 인하여, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 동시에 패턴을 형성할 수 있어, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 패턴을 형성하는 가공시간을 축소시켜, 작업 효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예는 도 9에 도시한 바와 같이, 하나의 도광판(123)에 대해 두개의 레이저빔이 공급되어 복수개의 패턴을 동시에 가공되도록 할 수 있다.

즉, 도시한 바와 같이 하나의 도광판(123)에 대해 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)를 통해 동시에 도광판(123) 상에 패턴을 형성하는 것이다.

따라서, 하나의 도광판(123)에 대해 두개의 레이저빔이 공급되어 복수개의 패턴을 동시에 가공하도록 함에 따라, 전체 가공 시간을 축소시켜 작업 효율을 극대화시킬 수 있다.

특히, 하나의 레이저발생기(110)를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)에 레이저빔을 분할하여 공급함으로써, 가공장치 자체의 기계적 구성을 상대적으로 감소화시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 이렇게 하나의 도광판(123)에 동시에 패턴을 형성하는 경우, 제 1및 제 2 가이드레일(133a, 133b)은 서로 마주보면서 패턴 정보의 중심선(CL)을 향하여 이동하기 때문에, 패턴 중심선(CL) 근처에서 제 1 및 제 2 가이드레일(133a, 133b)의 간섭이 일어나는 중첩구간(Q)이 형성될 수 있다.

이런 중첩구간(Q)의 패턴 가공은 아래 도 10을 통해서 상세히 설명하는 단계들을 통해서 회피할 수 있다.

도 10은 도 9의 협업식 레이저패턴 가공방법을 설명하기 흐름도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 협업식 레이저패턴 가공방법은 가공조건 세팅단계(도 4의 S10), 도광판 공급단계(도 4의 S20), 도광판장착부 가공대기위치 이동단계(도 4의 S30), 패턴 로딩단계(도 4의 S40)를 거친 후 가공단계(S50)에서, 패턴 정보에 따라 제 1및 제 2 가이드레일과 제 1 및 제 2 레이저헤드가 가공대기위치로 이동한다(S81).

제어부는 패턴 정보를 이용하여 제 1및 제 2 가이드레일의 중첩구간을 설정한다(S82).

이후, 레이저발생기는 제 1 및 제 2레이저헤드가 이동할 때, 제 1 및 제 2 레이저헤드로 레이저빔을 공급하여, 동시에 패턴 정보에 대응하게 도광판에 패턴 가공을 진행한다(S83).

가공단계가 종료되고(S84) 중첩구간이 아닐 경우(S85), 레이저빔은 제 1 레이저헤드와 제 2 레이저헤드에 공급되지 않는 공급대기상태로 되고, 이때 제 1 가이드레일은 -Y피치, 제 2 가이드레일은 +Y피치만큼 이동한다(S86).

피치 이동이 종료될 경우(S87), 다시 가공단계(S83)로 돌아가서 패턴 가공과 피치 이동은 중첩구간 진입 전까지 계속된다.

제 1 및 제 2 가이드레일이 중첩구간에 진입한 경우, 중첩구간의 패턴 가공을 위해 제 1 가이드레일은 제 1 가이드레일의 가공대기위치로 복귀한다(S88).

제 2 가이드레일과 제 2 레이저헤드는 중첩구간에서 패턴 가공 및 피치 이동을 반복하여 중첩구간의 패턴 가공을 진행한다(S89).

중첩구간의 패턴 가공이 완료된 후, 제 2 가이드레일은 앞서 언급한 제 2 가이드레일의 가공대기위치로 복귀한다(S90).

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 레이저패턴 가공장치는 하나의 레이저발생기(110)로부터 조사되는 레이저빔을 빔스플릿터(180)를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)로 분할 공급함으로써, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 동시에 패턴을 형성할 수 있어, 제 1및 제 2 도광판(123a, 123b)에 패턴을 형성하는 가공시간을 축소시켜, 작업 효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 하나의 도광판(123)에 대해 두개의 레이저빔이 공급되어 복수개의 동일 패턴을 동시에 가공하도록 함에 따라, 전체 가공 시간을 축소시켜 작업 효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 하나의 레이저발생기(110)를 통해 제 1및 제 2 레이저헤드(135a, 135b)에 레이저빔을 분할하여 공급함으로써, 가공장치 자체의 기계적 구성을 상대적으로 감소화시킬 수 있는 장점이 있다.

발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

100 : 레이저패턴 가공장치, 101 : 테이블, 110 : 레이저발생기
123a, 123b : 제 1 및 제 2 도광판
130 : 빔스위치, 133a, 133b : 제 1및 제 2 가이드레일
135a, 135b : 제 1및 제 2 레이저헤드
163 : 도광판장착부
171, 173 : 레일180 : 빔스플릿터

Claims

도광판에 패턴을 형성시키는 레이저 패턴 가공장치에 있어서,
레이저빔을 발생시키는 제 1 레이저발생기와;
상기 레이저빔을 제 1및 제 2 레이저헤드에 공급하는 빔스위치(beam switch) 또는 빔스플릿터(beam splitter)와;
상기 제 1 및 제 2 레이저헤드를 이동시키는 제 1및 제 2 가이드레일과;
제 1 도광판을 이동시키는 도광판장착부
를 포함하는 레이저 패턴 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 레이저헤드는 상기 빔스위치를 통해 상기 레이저빔을 순차적으로 공급받는 레이저 패턴 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1및 제 2 레이저헤드는 상기 빔스플릿터를 통해 상기 레이저빔을 분할하여 동시에 공급받는 레이저 패턴 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 도광판의 일측에 도광판장착부에 안착된 제 2 도광판을 포함하며, 상기 제 2 가이드레일 및 상기 제 2 레이저헤드는 상기 제 2도광판에 대응하는 레이저패턴 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1및 제 2 레이저헤드는 반사미러와, 포커스렌즈를 포함하는 레이저 패턴 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 빔스위치 또는 빔스플릿터 중 선택된 하나와 상기 제 1및 제 2 레이저헤드 각각의 사이에는 상기 레이저빔의 강도를 조절하는 광감쇠기(optical attenuator), 상기 레이저빔을 플랫탑 빔 또는 트렁케이티드 가우시안 빔으로 변환시키는 빔쉐이퍼(beam shaper), 상기 레이저빔을 평행광 형식으로 확대시키는 빔익스팬더(beam expander)가 위치하는 레이저 패턴 가공장치.
제 1 항에 있어서,
상기 빔스위치 또는 빔스플릿터 중 선택된 하나와 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드 각각의 사이에 상기 레이저빔을 온/오프(on/off)시키는 AO모듈레이저(acousto-optic modulator)가 위치하는 레이저 패턴 가공장치.
제 1항에 있어서,
상기 빔스위치 또는 빔스플릿터 중 선택된 하나와 상기 제 1및 제 2 레이저헤드 각각의 사이에는 레이저빔 사이의 가공 간격을 조절하고 동시에 두 줄의 패턴을 동시 가공할 수 있는 바이프리즘 및 그 승강장치가 위치하는 레이저 패턴 가공장치
제 1항에 있어서,
상기 제1 레이저발생기의 일측에는 레이저빔을 발생시키는 제 2 레이저발생기가 위치하는 레이저 패턴 가공장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제 1및 제 2 레이저발생기는 광증폭기를 포함하는 광능동소자, 상기 레이저빔의 세기를 측정 및 모니터링하고 보정하기 위한 파워미터모듈, 상기 레이저빔을 한쪽 편광 방향으로만 진행시킬 뿐만 아니라 반사되어 되돌아오는 레이저빔을 차단시키기 위한 광아이솔레이터를 포함하는 레이저 패턴 가공장치.
레이저빔을 발생시키는 제 1 레이저발생기와; 상기 레이저빔을 제 1및 제 2 레이저헤드에 공급하는 빔스위치(beam switch) 또는 빔스플릿터(beam splitter)와; 상기 제 1및 제 2 레이저헤드를 이동시키는 제 1및 제 2 가이드레일과; 제 1 도광판을 이동시키는 도광판장착부를 포함하는 레이저패턴 가공장치를 이용한 레이저패턴 가공방법에 있어서,
패턴을 형성시키기 위한 상기 제 1 도광판이 상기 도광판장착부에 공급되는 단계와;
상기 제 1 도광판이 제어부로 제어되는 상기 도광판장착부에 의해 가공대기위치에 배치되는 단계와;
상기 제어부에 패턴 정보가 입력되는 단계와;
상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계와;
상기 가공이 끝난 상기 제 1 도광판을 공급위치로 복귀시키는 단계
를 포함하는 레이저 패턴 가공방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 도광판의 일측에 제 2 도광판을 더욱 포함하며, 패턴을 형성시키기 위한 상기 제 1 도광판이 상기 도광판장착부에 공급되는 단계에서, 상기 제 2 도광판이 상기 도광판장착부에 공급되는 단계를 더욱 포함하는 레이저 패턴 가공방법.
제 11항에 있어서,
상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계는,
상기 패턴 정보에 따라 상기 제 1 및 제 2가이드레일과 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드 중 어느 하나가 상기 패턴 정보의 중심선 또는 상기 제 1도광판의 일측 상단부 또는 하단부의 가공대기위치로 배치되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 가속 후 등속상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 1 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판의 일측이 가공되는 동시에 상기 제 2 레이저헤드가 가속되는 단계와;
상기 제 2 레이저헤드가 가속 후 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 2 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판의 타측 부위가 가공되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 감속되어 정지되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 제 1 가이드레일이 다음 가공위치로 피치만큼 이동하여 상기 제 1 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계와;
상기 제 2 도광판이 가공되는 동시에, 상기 제 1 레이저헤드가 가속되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 가속 후 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 1 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판의 일측 부위에서 피치만큼 이동된 부위가 가공되는 단계와;
상기 제 2 레이저헤드가 감속되어 정지되는 단계와;
상기 제 2 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 제 2 가이드레일이 다음 가공위치로 피치만큼 이동하여 상기 제 2 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계
를 포함하는 레이저 패턴 가공방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계는,
상기 제 1가이드레일과 상기 제 1 레이저헤드가 상기 제 1 도광판의 가공대기위치로 이동되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 가속 상태일 때, 상기 제 2 가이드레일과 상기 제 2 레이저헤드가 상기 제 2 도광판의 가공대기위치로 이동되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 1 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판이 가공되는 동시에, 상기 제 2 레이저헤드가 가속되는 단계와;
상기 제1 레이저헤드가 감속 또는 정지하면서, 상기 제 1 레이저헤드가 가속 후 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 2 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 2 도광판이 가공되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 감속되어 정지되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 제 1 가이드레일이 다음 가공위치로 피치만큼 이동하여 상기 제 1 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계와;
상기 제 2 도광판이 가공되는 동시에, 상기 제 1 레이저헤드가 가속되는 단계와;
상기 제 1 레이저헤드가 가속 후 등속 상태일 때, 상기 레이저빔이 상기 빔스위치를 통해 상기 제 1 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판의 일측 부위에서 피치만큼 이동된 부위가 가공되는 단계와;
상기 제 2 레이저헤드가 감속되어 정지되는 단계와;
상기 제 2 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 제 2 가이드레일이 다음 가공위치로 피치만큼 이동하여 상기 제 2 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계
를 포함하는 레이저 패턴 가공방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계는,
상기 제 1및 제 2가이드레일과 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드가 상기 제 1및 제 2 도광판의 가공대기위치로 이동되는 단계와;
상기 레이저빔이 상기 빔스플릿터를 통해 상기 제 1및 제 2 레이저헤드로 분할 공급되어, 상기 제 1및 제 2 도광판이 가공되는 단계와;
상기 제 1및 제 2 가이드레일이 다음 가공위치로 이동하여, 상기 제 1및 제 2 레이저헤드를 다음 가공위치에 대기시키는 단계
를 포함하는 레이저 패턴 가공방법.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 도광판이 상기 레이저빔에 의해 가공되는 단계는,
상기 제 1및 제 2 가이드레일과 상기 제 1 및 제 2 레이저헤드가 상기 제 1도광판의 가공대기위치로 이동되는 단계와;
상기 제 1및 제 2 가이드레일의 중첩구간이 설정되는 단계와;
상기 레이저빔이 상기 빔스플릿터에 의해 분할되어, 상기 제 1및 제 2 레이저헤드로 공급되어, 상기 제 1 도광판을 가공하는 단계와;
상기 제 1 및 제 2 가이드레일이 상기 중첩구간을 향해 이동하는 단계와;
상기 제 1및 제 2 가이드레일의 이동과 상기 제 1도광판의 가공이 상기 중첩구간 진입 전까지 반복되는 단계
를 포함하는 레이저 패턴 가공방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1및 제 2 가이드레일이 상기 중첩구간이 진입된 경우, 상기 제 1 가이드레일이 상기 가공대기위치로 복귀하는 단계와;
상기 중첩구간에서 상기 제 2 가이드레일은 이동 및 상기 제 1 도광판의 가공을 반복하여, 상기 중첩구간의 가공이 이루어지는 단계와;
상기 중첩구간의 가공 완료 후, 상기 제 2 가이드레일이 상기 가공대기위치로 복귀되는 단계
를 포함하는 레이저 패턴 가공방법.
제 13 항 내지 제 17 항 중 선택된 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 레이저헤드가 감속 또는 정지 상태일 때, 상기 도광판장착부가 이동하여 상기 도광판을 다음 가공위치에 대응한 피치만큼 이동시키는 단계를 포함하는 레이저 패턴 가공방법.