KR20100085610A - Apparatus for manufacturing pattern on light guide plate using laser, method for manufacturing pattern on light guide plate using laser and light guide plate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 패턴 가공장치, 레이저 패턴 가공방법 및 도광판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도광판 상에 나선 형상의 패턴을 가공할 수 있는 레이저 패턴 가공장치, 레이저 패턴 가공방법 및 나선 형상의 패턴이 형성된 도광판에 관한 것이다.The present invention relates to a laser pattern processing apparatus, a laser pattern processing method and a light guide plate, and more particularly, a laser pattern processing apparatus, a laser pattern processing method and a spiral pattern on which a spiral pattern can be processed on a light guide plate. It relates to a light guide plate.
일반적으로, LCD(liquid crystal display)에 사용되는 백라이트 유닛은 도광판 상에 균일한 휘도를 형성시키기 위해 발광된 빛을 균일하게 산란시키는 것이 바람직하기 때문에 도광판의 일면을 소정 형태의 패턴으로 가공한다. 도광판에 광학적 패턴 형성을 위하여 적용되는 제조방법으로는 스크린 인쇄 방식, 금형 가공 방식, V-커팅 방식 등이 있다.In general, a backlight unit used in a liquid crystal display (LCD) processes one surface of the light guide plate into a predetermined pattern because it is preferable to uniformly scatter the emitted light to form a uniform brightness on the light guide plate. Manufacturing methods applied for optical pattern formation on the light guide plate include screen printing, mold processing, V-cutting, and the like.
스크린 인쇄 방식은 역사가 깊어 안정되어 있지만, 공정이 복잡하고 인쇄 과정상 많은 불량을 유발시키고 있다. 금형 가공 방식은 광산란 기능을 가진 형상을 제작하여 도광판을 직접 사출하는 방법으로서, 대량 생산에는 적합한 장점이 있지 만, 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. V-커팅 방식은 도광판의 표면에 다이아몬드 툴을 이용하여 V자 형태의 그루브 패턴을 형성시키는 방법으로서, 모델 변경시 패턴, 금형, 스탬퍼 등의 설계 및 개발에 소요되는 기간을 단축시킬 수 있는 장점이 있으나, 가공시간이 길며 가공면의 거칠기로 인하여 빛이 균일하게 산란되지 않는 단점이 있다.Screen printing has a long history of stability, but the process is complicated and causes many defects in the printing process. The mold processing method is a method of directly injecting a light guide plate by manufacturing a shape having a light scattering function, but it is suitable for mass production, but there are many defects due to thermal deformation of the light guide plate, and an increase in the cost and duration of mold manufacturing is disadvantageous. In addition, when the pattern design is changed, the mold cannot be easily modified and the reproducibility of the pattern shape is deteriorated. The V-cutting method is a method of forming a V-shaped groove pattern using a diamond tool on the surface of the light guide plate. When the model is changed, the V-cutting method can shorten the time required for design and development of patterns, molds, and stampers. However, there is a disadvantage in that the processing time is long and light is not uniformly scattered due to the roughness of the processing surface.
최근에는 레이저를 이용하여 도광판에 패턴을 형성하는 방법이 널리 사용되고 있는데, 도 1은 종래의 레이저 패턴 가공장치의 일례를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 레이저 패턴 가공장치(1)는 테이블(11) 상에 도광판(W)이 놓여지고, 테이블(11)의 상측에는 레이저 발진기(12)가 배치된다. 레이저 발진기(12)에서 출사된 레이저빔은 레이저 헤드(16)로 입사되고, 레이저 헤드(16)로 입사된 레이저빔은 도광판(W)에 조사된다. 레이저 헤드(16)를 X축 방향으로 직선이동시키는 X축구동유닛(13)과 레이저 헤드(16)를 Y축 방향으로 직선이동시키는 Y축구동유닛(14)을 구비하여, 도광판(W) 상에 X축 방향 또는 Y축 방향의 직선 형상의 패턴을 가공한다.Recently, a method of forming a pattern on a light guide plate using a laser is widely used, but FIG. 1 is a view showing an example of a conventional laser pattern processing apparatus. As shown in FIG. 1, in the conventional laser
종래의 레이저 패턴 가공장치는 다수의 직선 형상의 패턴을 가공하기 위하여 레이저 헤드가 다수 회 직선왕복이동한다. 따라서 하나의 도광판에 패턴을 가공하는 시간이 길어지는 문제점이 있다.In the conventional laser pattern processing apparatus, the laser head is linearly reciprocated many times in order to process a plurality of linear patterns. Therefore, there is a problem in that the time for processing the pattern in one light guide plate is long.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저빔은 도광판의 중심부에서 가장자리부로 단일 횟수 직선이동하면서 도광판 자체를 회전시키면서 도광판에 패턴을 가공함으로써, 도광판의 패턴 가공시간을 현저히 줄일 수 있는 레이저 패턴 가공장치, 레이저 패턴 가공방법 및 도광판을 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve such a conventional problem, the laser beam by processing the pattern on the light guide plate while rotating the light guide plate itself while moving a single number of times linearly from the center of the light guide plate to the edge portion, significantly reducing the pattern processing time of the light guide plate The present invention provides a laser pattern processing apparatus, a laser pattern processing method, and a light guide plate.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레이저 패턴 가공장치는, 레이저빔을 이용하여 도광판에 패턴을 형성하는 레이저 패턴 가공장치에 있어서, 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기; 가공하자고 하는 도광판을 지지하는 기판 지지부; 상기 레이저 발진기로부터 입사된 레이저빔을 상기 도광판 측으로 조사하며, 상기 도광판의 가공면을 따라 직선이동하는 레이저 헤드; 및 상기 기판 지지부의 중심부를 관통하는 회전축을 회전중심으로 하여 상기 기판 지지부를 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the laser pattern processing apparatus of the present invention includes a laser pattern processing apparatus for forming a pattern on a light guide plate using a laser beam, the laser oscillator for generating a laser beam; A substrate support for supporting a light guide plate to be processed; A laser head that irradiates a laser beam incident from the laser oscillator to the light guide plate, and linearly moves along a processing surface of the light guide plate; And a rotation driving unit configured to rotate the substrate support with the rotation axis penetrating through the central portion of the substrate support.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레이저 패턴 가공방법은, 레이저빔을 이용하여 도광판에 패턴을 형성하는 레이저 패턴 가공방법에 있어서, 상기 도광판의 중심부를 관통하는 회전축을 회전중심으로 하여 상기 도광판을 회전시키는 단계; 상기 도광판이 회전하는 동안 상기 도광판에 레이저빔을 조사하면서, 상기 도광판의 중심부에서 상기 도광판의 가장자리부로 또는 상기 도광판의 가장자리부에서 상기 도광판의 중심부로 레이저빔을 직선이동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the laser pattern processing method of the present invention, in the laser pattern processing method for forming a pattern on the light guide plate using a laser beam, the rotation axis passing through the center of the light guide plate as the rotation center Rotating the light guide plate; Irradiating a laser beam to the light guide plate while the light guide plate is rotating, linearly moving the laser beam from the center of the light guide plate to the edge of the light guide plate or from the edge of the light guide plate to the center of the light guide plate. It is done.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 도광판은, 백라이트 유닛에 이용되는 도광판에 있어서, 레이저빔으로 가공되며, 각 부위에서 균일한 조도로 광을 확산 및 산란시킬 수 있도록 나선 형상의 패턴이 형성되며, 그 중심부가 상기 나선 형상의 패턴의 중심부와 일치하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the light guide plate of the present invention, in the light guide plate used in the backlight unit, is processed with a laser beam, and the spiral pattern is distributed so as to diffuse and scatter light with uniform illuminance at each site. And a central portion thereof coincides with a central portion of the spiral pattern.
본 발명의 레이저 패턴 가공장치, 레이저 패턴 가공방법 및 도광판에 따르면, 다수의 직선으로 패턴을 가공하지 않고, 하나의 곡선으로 패턴을 가공함으로써, 도광판의 패턴 가공시간을 절감할 수 있다.According to the laser pattern processing apparatus, the laser pattern processing method, and the light guide plate of the present invention, the pattern processing time of the light guide plate can be reduced by processing the pattern with one curve without processing the pattern with a plurality of straight lines.
또한 본 발명의 레이저 패턴 가공장치, 레이저 패턴 가공방법 및 도광판에 따르면, 도광판의 중심부에서는 가공 단면의 깊이가 깊고 도광판의 가장자리에서는 가공 단면의 깊이가 얕게 형성됨으로써, 가장자리부보다 중심부에서 높은 광효율이 필요한 도광판의 품질요구조건을 만족시킬 수 있다.In addition, according to the laser pattern processing apparatus, the laser pattern processing method, and the light guide plate of the present invention, since the depth of the processing cross section is deep at the center of the light guide plate and the depth of the processing cross section is shallow at the edge of the light guide plate, high light efficiency is required at the center of the light guide plate. It can satisfy the quality requirements of the light guide plate.
또한 본 발명의 레이저 패턴 가공장치, 레이저 패턴 가공방법 및 도광판에 따르면, 레이저빔의 광축과 도광판 사이의 각도를 수직이 아닌 예각으로 하여 패턴을 가공함으로써, 도광판의 가장자리부의 조도와 비교하여 도광판의 중심부의 조도를 상대적으로 높게 얻을 수 있다.In addition, according to the laser pattern processing apparatus, the laser pattern processing method and the light guide plate of the present invention, the pattern is processed by making the angle between the optical axis of the laser beam and the light guide plate at an acute angle rather than vertical, thereby comparing the roughness of the edge of the light guide plate to the center of the light guide plate. The illuminance of can be obtained relatively high.
이하, 본 발명에 따른 레이저 패턴 가공장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참 조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the laser pattern processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 레이저 패턴 가공장치의 제1실시예의 사시도이고, 도 3은 도 2의 레이저 패턴 가공장치에 의해 가공된 도광판의 단면도이고, 도 4는 도 2의 레이저 패턴 가공장치의 레이저 헤드의 사시도이고, 도 5는 도 4의 레이저 헤드의 정면도이고, 도 6은 도 4의 레이저 헤드의 반사미러와 집광렌즈가 도 4에 도시된 위치에서 일정 각도 회전된 상태를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 반사미러와 집광렌즈에 의해 가공된 도광판의 단면도이고, 도 8은 도 2의 레이저 패턴 가공장치의 "A" 부위의 확대한 것으로서, 도광판 정렬유닛의 사시도이고, 도 9는 도 2의 레이저 패턴 가공장치의 회전구동부의 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of the laser pattern processing apparatus of the present invention, FIG. 3 is a sectional view of a light guide plate processed by the laser pattern processing apparatus of FIG. 2, and FIG. 4 is a laser head of the laser pattern processing apparatus of FIG. 5 is a front view of the laser head of FIG. 4, FIG. 6 is a view illustrating a state in which the reflecting mirror and the condenser lens of the laser head of FIG. 4 are rotated at an angle in the position shown in FIG. 4, and FIG. 7. 6 is a cross-sectional view of the light guide plate processed by the reflective mirror and the condenser lens of FIG. 6, and FIG. 8 is an enlarged view of a portion “A” of the laser pattern processing apparatus of FIG. 2, and is a perspective view of the light guide plate alignment unit, and FIG. 9 is FIG. It is a perspective view of the rotation drive part of the laser pattern processing apparatus of this invention.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 패턴 가공장치(100)는 도광판에 나선 형상의 패턴을 가공할 수 있는 것으로서, 레이저 발진기(110)와, 기판 지지부(120)와, 레이저 헤드(130)와, 회전구동부(140)와, 도광판 정렬유닛(150)을 포함한다.2 to 9, the laser
상기 레이저 발진기(110)는 주로 PMMA 소재로 제작되는 도광판(W)의 가공에 적합하도록 적외선(infra-red) 파장의 레이저빔을 발생시키는 CO2 레이저 발진기가 사용된다. 레이저 발진기(110)로부터 발생되는 레이저빔(L)은 연속파(continuous wave) 레이저빔 또는 펄스발진된 레이저빔이 사용될 수 있으나, 연속파 레이저빔인 것이 바람직하다.The
상기 기판 지지부(120)는, 가공하자고 하는 도광판(W)을 지지한다. 도광판(W)과 접촉하는 기판 지지부(120)의 면에는 관통홀이 형성되어 있고, 관통홀을 통해 진공압이 형성되어 도광판(W)을 흡착, 고정할 수 있다.The
상기 레이저 헤드(130)는, 레이저 발진기(110)로부터 입사된 레이저빔(L)을 도광판(W) 측으로 조사하며, 반사미러(131)와, 집광렌즈(133)를 포함한다.The
상기 반사미러(131)는, 레이저빔(L)을 하측에 놓여진 도광판(W)의 가공면에 조사하도록 레이저빔(L)의 방향을 전환시킨다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 반사미러(131)에 의해 반사되어 도광판(W)으로 조사되는 레이저빔의 광축(L1)과 도광판(W)의 가공면 사이에 형성되는 각도(θ1)가 변경될 수 있도록, 반사미러(131)는 회전 가능하게 설치된다. 반사미러(131)를 고정하는 플레이트를 모터(미도시)의 회전축에 결합시켜 반사미러(131)를 회전시킬 수 있다.The
반사미러(131)가 회전되어 레이저빔의 광축(L1)과 도광판(W)의 각도가 예각으로 형성됨으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 레이저빔(L)이 도광판(W)에 수직으로 입사되는 경우의 패턴의 단면과 비교할 때, 패턴의 단면이 도광판(W)의 가장자리부를 향해 더 낮은 경사각을 가지도록 가공된다. 통상적으로 레이저빔(L)이 입사되는 반사미러(131)의 표면에는 반사율이 약 99.9% 인 반사막이 코팅된다.As the
상기 집광렌즈(133)는 반사미러(131)의 하측에 설치되어 반사미러(131)에서 반사된 레이저빔(L)을 집광하여 도광판(W)으로 조사한다. 집광렌즈(133)도 반사미러(131)와 같이 회전 가능하게 설치되며, 회전모터(미도시)에 연결되어 회전될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 반사미러(131)가 임의의 각도로 회전하면 반사미러(131)에서 반사된 레이저빔(L)이 집광렌즈(133)의 입사면에 수직으로 입사될 수 있도록, 집광렌즈(133)는 반사미러(131)와 동기적으로 회전된다.The
상기 레이저 헤드(130)는 직선구동부(160)에 장착되어 도광판(W)의 가공면을 따라 직선이동할 수 있다. 상기 직선구동부(160)는 리니어 모터 및 직선운동 가이드 레일의 조합에 의해 구현될 수 있거나, 회전모터, 롤러, 벨트 및 직선운동 가이드 레일의 조합에 의해 구현될 수 있거나, 회전모터, 볼스크류, 직선운동 가이드 레일의 조합체 등에 의해 구현될 수도 있다. 이러한 직선구동부에 관한 구성은 통상의 기술자에게 널리 알려진 것이므로 더이상의 상세한 설명은 생략한다.The
상기 회전구동부(140)는, 기판 지지부(120)의 하측에 설치되어 기판 지지부(120)의 중심부를 관통하는 회전축(C)을 회전중심으로 하여 기판 지지부(120)를 회전시킨다. 회전구동부(140)는 모터(141)와, 모터(141)의 출력축에 고정되는 구동롤러(143)와, 기판 지지부(120)의 회전축(C)에 고정되는 종동롤러(145)와, 구동롤러(143)와 종동롤러(145)에 감아 걸리는 벨트(147)를 포함한다. 회전구동부(140)는 이외에도 벨트를 사용하지 않고, 구동기어와 종동기어를 맞물리게 하는 조합체로 구현될 수도 있고, 모터(141)와 기판 지지부(120)의 회전축(C)을 직접 연결할 수도 있는 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.The
상기 도광판 정렬유닛(150)은, 도광판(W)과 기판 지지부(120)를 동일한 회전축을 회전중심으로 하여 회전시키기 위하여, 도광판의 중심부(W1)와 기판 지지부의 중심부(121)가 일치되도록 기판 지지부(120) 상에 놓여진 도광판(W)을 정렬한다. 도광판 정렬유닛(150)은 도광판(W)의 가장자리부(W2)와 접촉 또는 이격되는 접촉부재(151)와, 접촉부재(151)가 고정되며 접촉부재(151)를 직선왕복운동시키는 공압실린더(153)를 포함한다. 도광판(W)이 기판 지지부(120)에 놓여질 때는 공압실린 더(153)의 로드는 전진된 상태이고 도광판(W)과 접촉부재(151)는 접촉되지 않으나, 도광판(W)이 기판 지지부(120)에 놓여진 후에는 공압실린더(153)의 로드가 후퇴하여 도광판(W)의 각각의 가장자리부(W2)와 접촉부재(151)가 접촉되면서 도광판의 중심부(W1)와 기판 지지부의 중심부(121)가 일치되도록 도광판(W)이 정렬된다.The light guide
도 10은 본 발명의 도광판의 제1실시예의 평면도이고, 도 11은 본 발명의 도광판의 제2실시예의 평면도이고, 도 12는 도 3의 도광판 내부에서의 광의 진행경로를 나타내는 도면이고, 도 13은 도 7의 도광판 내부에서의 광의 진행경로를 나타내는 도면이고, 도 14 및 도 15는 본 발명의 레이저 패턴 가공방법의 제2실시예를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a plan view of a first embodiment of a light guide plate of the present invention, FIG. 11 is a plan view of a second embodiment of a light guide plate of the present invention, FIG. 12 is a view showing a traveling path of light in the light guide plate of FIG. 7 is a view showing a path of light traveling in the light guide plate of FIG. 7, and FIGS. 14 and 15 are views for explaining a second embodiment of the laser pattern processing method of the present invention.
이하, 도 2 내지 도 14를 참조하면서, 상술한 레이저 패턴 가공장치를 이용하여 도광판에 나선 형상의 패턴을 가공하는 본 발명의 레이저 패턴 가공방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the laser pattern processing method of the present invention for processing a spiral pattern on the light guide plate using the above-described laser pattern processing apparatus will be described with reference to FIGS. 2 to 14.
우선, 본 발명의 레이저 패턴 가공방법의 실시예들에 있어서, 나선 형상의 패턴이 전체적으로 원 형태로 가공되는 제1실시예에 대해 설명한다.First, in the embodiments of the laser pattern processing method of the present invention, a first embodiment in which a spiral pattern is processed in a circular shape as a whole will be described.
도광판(W)을 기판 지지부(120)에 안착시켜 도광판의 중심부(W1)와 기판 지지부의 중심부(121)가 일치되도록 도광판(W)을 정렬한 후, 도광판의 중심부(W1)를 관통하는 회전축(C)을 회전중심으로 하여 도광판(W)을 회전시킨다. 이때, 도광판(W)이 회전하는 동안 회전구동부(140)를 통해 도광판(W)의 회전 각속도를 일정하게 유지한다.The light guide plate W is seated on the
이후, 도광판(W)이 회전하는 동안 도광판(W)에 레이저빔(L)을 조사하면서, 도광판의 중심부(W1)에서 도광판의 가장자리부(W2)로 레이저빔(L)을 직선이동한다. 직선구동부(160)를 통해 레이저 헤드(130)를 도광판의 중심부(W1)에서 도광판의 가장자리부(W2)로 일정한 속도로 이동시킨다.Thereafter, while irradiating the laser beam L to the light guide plate W while the light guide plate W rotates, the laser beam L is linearly moved from the central portion W1 of the light guide plate to the edge portion W2 of the light guide plate. The
예를 들면, 도광판(W)이 약 300 RPM의 회전 각속도로 회전하는 동안, 레이저 헤드(130)는 약 400 mm/min의 속도로 도광판의 중심부(W1)에서 도광판의 가장자리부(W2)로 이동된다.For example, while the light guide plate W rotates at a rotational angular speed of about 300 RPM, the
이상과 같이, 도광판(W)이 회전하는 동안 도광판(W)에 레이저빔(L)을 조사하면서 도광판의 중심부(W1)에서 도광판의 가장자리부(W2)로 레이저빔(L)을 직선이동시키면, 도 10에 도시된 바와 같은 전체적으로 원 형태에 가까운 나선 형상의 패턴(CS)이 도광판(W)에 가공되고, 도 3에 도시된 바와 같은 가공 단면을 보이게 된다. 회전중심축(C)(또는 도광판의 중심부(W1))에서 가까운 위치에서는 선속도가 늦기 때문에 가공 단면의 깊이가 깊고, 회전중심축(C)(또는 도광판의 중심부(W1))에서 먼 위치로 갈수록 선속도가 빨라지기 때문에 가공 단면의 깊이가 점점 얕게 된다.As described above, when the laser beam L is linearly moved from the central portion W1 of the light guide plate to the edge portion W2 of the light guide plate while irradiating the laser beam L to the light guide plate W while the light guide plate W is rotating, As shown in FIG. 10, a spiral pattern CS which is almost circular in shape is processed in the light guide plate W, and the processed cross section as shown in FIG. 3 is displayed. Since the linear velocity is slow at the position close to the rotation center axis C (or the center W1 of the light guide plate), the depth of the cross section is deep, and the position is far from the rotation center axis C (or the center W1 of the light guide plate). As the linear velocity increases, the depth of the cross section becomes shallower.
이때, 반사미러(131)를 일정 각도 회전시켜 레이저빔의 광축(L1)과 도광판(W) 사이의 각도(θ1)가 수직이 아닌 예각으로 형성되면, 레이저빔(L)이 도광판(W)에 수직으로 입사되는 경우의 패턴의 단면과 비교할 때, 도 7에 도시된 바와 같이 패턴의 단면이 도광판의 가장자리부(W2)를 향해 더 낮은 경사각을 가지도록 가공된다.At this time, when the
일반적으로 평판 디스플레이는 패널의 가장자리부보다 중심부에서 더 높은 조도(照度)를 필요로 한다. 패널의 중심부에서의 조도가 상대적으로 높을 때 패널 전면적에 걸쳐 균일한 조도를 나타내는 것으로 사람의 눈에 인식된다.Flat panel displays generally require higher illuminance at the center than at the edges of the panel. It is perceived by the human eye to have a uniform illuminance over the entire panel area when the illuminance at the center of the panel is relatively high.
도 12를 참조하면, 레이저빔(L)이 도광판(W)에 수직으로 입사되어 패턴이 형성되는 경우 패턴에 의해 반사되는 광(FL)은 도광판(W)의 상측으로 직진하게 되고, 도광판의 중심부(W1)의 조도 및 도광판의 가장자리부(W2)의 조도가 큰 차이가 없게 된다. 반면에 도 13를 참조하면, 레이저빔(L)이 도광판(W)에 예각으로 입사되어 더 낮은 경사각을 가지도록 패턴이 형성되는 경우 패턴에 의해 반사되는 광(FL)은 도광판의 중심부(W1)로 진행하게 되어 도광판의 가장자리부(W2)의 조도와 비교하여 도광판의 중심부(W1)의 조도가 상대적으로 높게 된다.Referring to FIG. 12, when the laser beam L is incident perpendicularly to the light guide plate W and the pattern is formed, the light FL reflected by the pattern goes straight to the upper side of the light guide plate W. The roughness of W1 and the roughness of the edge portion W2 of the light guide plate do not have a large difference. On the other hand, referring to FIG. 13, when the laser beam L is incident to the light guide plate W at an acute angle to form a pattern having a lower inclination angle, the light FL reflected by the pattern is centered on the light guide plate W1. In this case, the illuminance of the central portion W1 of the light guide plate is relatively higher than that of the edge portion W2 of the light guide plate.
본 실시예와 같이 도광판(W)이 회전하는 동안 도광판(W)에 레이저빔(L)을 조사하면서 도광판의 중심부(W1)에서 도광판의 가장자리부(W2)로 레이저빔(L)을 직선이동시킬 수도 있지만, 도광판(W)이 회전하는 동안 도광판(W)에 레이저빔(L)을 조사하면서 도광판의 가장자리부(W2)에서 도광판의 중심부(W1)로 레이저빔(L)을 직선이동시킬 수도 있다. 상술한 바와 동일한 원리로 가공되므로 더이상의 상세한 설명은 생략한다.The laser beam L is linearly moved from the center portion W1 of the light guide plate to the edge portion W2 of the light guide plate while irradiating the laser beam L to the light guide plate W while the light guide plate W is rotating as in the present embodiment. Although the light guide plate W rotates, the laser beam L may be linearly moved from the edge portion W2 of the light guide plate to the center portion W1 of the light guide plate while irradiating the laser beam L to the light guide plate W. . Since the processing is the same principle as described above, further description will be omitted.
한편, 본 발명의 레이저 패턴 가공방법의 실시예들에 있어서, 나선 형상의 패턴이 전체적으로 타원 형태로 가공되는 제2실시예에 대해 설명한다.Meanwhile, in the embodiments of the laser pattern processing method of the present invention, a second embodiment in which the spiral pattern is processed in an elliptic shape as a whole will be described.
도광판(W)을 기판 지지부(120)에 안착시켜 도광판의 중심부(W1)와 기판 지지 부의 중심부(121)가 일치되도록 도광판(W)을 정렬한 후, 도광판의 중심부(W1)를 관통하는 회전축(C)을 회전중심으로 하여 도광판(W)을 회전시킨다. 이때, 도광판(W)이 회전하는 동안 회전구동부(140)를 통해 도광판(W)의 회전 각속도를 일정하게 유지한다.The light guide plate W is seated on the
이후, 도광판(W)이 90도 회전하는 동안 레이저빔(L)을 도광판의 가장자리부(W2)를 향하는 방향(R1)으로 제1거리만큼 직선이동한다. 도광판(W)의 회전과 레이저빔(L)의 직선이동이 이루어지는 동안, 도 14에 도시된 바와 같이 나선 형상의 패턴(ES) 궤적 중 타원의 단축(SA)상의 위치에서 장축(LA)상의 위치로 이동되는 곡선(ES1)이 가공된다.Thereafter, while the light guide plate W is rotated 90 degrees, the laser beam L is linearly moved by the first distance in the direction R1 toward the edge portion W2 of the light guide plate. During rotation of the light guide plate W and linear movement of the laser beam L, the position on the major axis LA at the position on the minor axis SA of the ellipse among the spiral pattern ES trajectories as shown in FIG. 14. Curve ES1 is moved to.
이후, 도광판(W)이 연속하여 한번 더 90도 회전하는 동안 레이저빔(L)을 도광판의 중심부(W1)를 향하는 방향(R2)으로 즉, 제1거리 이동할 때의 방향과 반대 방향으로 제1거리보다 짧은 제2거리만큼 직선이동한다. 도광판(W)의 회전과 레이저빔(L)의 반대 방향으로의 직선이동이 이루어지는 동안, 도 15에 도시된 바와 같이 나선 형상의 패턴(ES)의 궤적 중 타원의 장축(LA)상의 위치에서 단축(SA)상의 위치로 이동되는 곡선(ES2)이 가공된다.Subsequently, while the light guide plate W is continuously rotated once more by 90 degrees, the laser beam L is directed in a direction R2 toward the central portion W1 of the light guide plate, that is, in a direction opposite to the direction when the first distance moves. Linearly moves by the second distance shorter than the distance. During rotation of the light guide plate W and linear movement in the opposite direction of the laser beam L, as shown in FIG. 15, the axis is shortened at a position on the long axis LA of the ellipse among the trajectories of the spiral pattern ES. The curve ES2 which is moved to the position on SA is processed.
이후, 도광판(W)이 연속적으로 회전하는 동안 도광판의 가장자리부(W2)를 향하는 방향으로 레이저빔(L)을 제1거리만큼 직선이동하는 단계와, 도광판의 중심부(W1)를 향하는 방향으로 레이저빔(L)을 제2거리만큼 직선이동하는 단계를 반복한다. 이렇게 되면, 레이저빔(L)은 전체적으로 도광판의 중심부(W1)에서 도광판의 가장자리부(W2)로 이동하게 되고, 도광판(W) 전체에는 도 11에 도시된 바와 같은 전체적으로 타원 형태이면서 나선 형상의 패턴(ES)이 가공된다.Thereafter, the laser beam L is linearly moved by the first distance in the direction toward the edge portion W2 of the light guide plate while the light guide plate W is continuously rotated, and the laser is directed toward the central portion W1 of the light guide plate. The process of linearly moving the beam L by the second distance is repeated. In this case, the laser beam L is generally moved from the center portion W1 of the light guide plate to the edge portion W2 of the light guide plate, and the entire light guide plate W has an elliptical shape and a spiral pattern as shown in FIG. 11. (ES) is processed.
예를 들면, 도광판(W)이 약 300 RPM의 회전 각속도로 회전하는 동안, 레이저 헤드(130)는 약 6000 mm/sec의 속도로 도광판의 중심부(W1)에서 도광판의 가장자리부(W2)로 제1거리만큼 직선이동하고, 도광판의 가장자리부(W2)에서 도광판의 중심부(W1)로 제2거리만큼 직선이동하는 과정을 반복한다.For example, while the light guide plate W rotates at a rotational angular speed of about 300 RPM, the
본 실시예와 같이 전체적으로 도광판의 중심부(W1)에서 도광판의 가장자리부(W2)를 향하는 방향으로 레이저빔(L)을 직선이동하면서 타원 형태이면서 나선 형상의 패턴(ES)을 가공할 수도 있으나, 도광판(W)이 회전하는 동안 도광판의 중심부(W1)를 향하는 방향으로 레이저빔(L)을 제1거리만큼 직선이동하는 단계와, 도광판의 가장자리부(W2)를 향하는 방향으로 레이저빔을(L) 제1거리보다 짧은 제2거리만큼 직선이동하는 단계를 반복하면서 전체적으로 타원 형태이면서 나선 형상의 패턴(ES)을 가공할 수도 있다. 상술한 바와 동일한 원리로 가공되므로 더이상의 상세한 설명은 생략한다.As in the present embodiment, the elliptical shape and the spiral pattern ES may be processed while linearly moving the laser beam L in the direction from the central portion W1 of the light guide plate toward the edge portion W2 of the light guide plate. Linearly moving the laser beam L in the direction toward the center W1 of the light guide plate by the first distance while the W rotates, and directing the laser beam L in the direction toward the edge W2 of the light guide plate. While repeating the linear movement by the second distance shorter than the first distance, it is also possible to process the overall pattern of the elliptical spiral shape ES. Since the processing is the same principle as described above, further description will be omitted.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 패턴 가공장치 및 레이저 패턴 가공방법은, 다수의 직선으로 패턴을 가공하지 않고, 하나의 곡선으로 패턴을 가공함으로써, 도광판의 패턴 가공시간을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The laser pattern processing apparatus and the laser pattern processing method according to the present embodiment configured as described above can reduce the pattern processing time of the light guide plate by processing the pattern with one curve without processing the pattern with a plurality of straight lines. The effect can be obtained.
또한 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 패턴 가공장치 및 레이저 패턴 가공방법은, 도광판의 중심부에서는 가공 단면의 깊이가 깊고 도광판의 가장자리에서는 가공 단면의 깊이가 얕게 형성됨으로써, 가장자리부보다 중심부 에서 높은 광효율이 필요한 도광판의 품질요구조건을 만족시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the laser pattern processing apparatus and the laser pattern processing method according to the present embodiment configured as described above have a deep depth of the processing cross section at the center of the light guide plate and a shallow depth of the processing cross section at the edge of the light guide plate. The effect of satisfying the quality requirements of the light guide plate requiring high light efficiency can be obtained.
또한 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 레이저 패턴 가공장치 및 레이저 패턴 가공방법은, 레이저빔의 광축과 도광판 사이의 각도를 수직이 아닌 예각으로 하여 패턴을 가공함으로써, 도광판의 가장자리부의 조도와 비교하여 도광판의 중심부의 조도를 상대적으로 높게 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the laser pattern processing apparatus and the laser pattern processing method according to the present embodiment configured as described above, by comparing the roughness of the edge portion of the light guide plate by processing the pattern at an acute angle, not vertical, between the optical axis of the laser beam and the light guide plate Thus, the effect of obtaining a relatively high illuminance of the central portion of the light guide plate can be obtained.
한편 도 16은 본 발명의 레이저 패턴 가공장치의 제2실시예의 레이저 헤드 및 직선구동부의 확대도이다. 도 16에 있어서, 도 2 내지 도 9에 도시된 부재들과 동일한 부재번호에 의해 지칭되는 부재들은 동일한 구성 및 기능을 가지는 것으로서, 그들 각각에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.16 is an enlarged view of the laser head and the linear driving unit in the second embodiment of the laser pattern processing apparatus of the present invention. In FIG. 16, members referred to by the same reference numerals as the members shown in FIGS. 2 to 9 have the same configuration and function, and a detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 레이저 패턴 가공방법의 제1실시예에서는 도광판(W)의 회전 각속도가 일정하게 유지되는 조건에서 패턴이 가공되지만, 도광판(W)의 회전 각속도가 변경되면서 도광판(W)에 형성되는 나선 형상의 패턴의 임의의 위치에서의 선속도가 일정하게 유지되는 조건에서 패턴이 가공될 수 있다.In the first embodiment of the laser pattern processing method of the present invention, the pattern is processed under the condition that the rotational angular velocity of the light guide plate W is kept constant, but the spiral formed on the light guide plate W while the rotational angular velocity of the light guide plate W is changed. The pattern can be processed under the condition that the linear velocity at any position of the pattern of pattern is kept constant.
이 경우 패턴의 임의의 위치에서의 선속도가 동일하므로, 패턴의 가공 단면의 깊이 역시 동일하게 형성된다. 도광판의 중심부(W1)에서의 조도가 가장자리부(W2)의 조도보다 높게 하기 위해서는 도광판의 중심부(W1)로 갈수록 패턴의 가공 단면의 깊이가 깊어져야 하는데, 이와 같은 가공을 위하여 선속도가 동일한 환경에서는 도광판의 가장자리부(W2)에서 도광판의 중심부(W1)로 갈수록 레이저 헤 드(130)와 도광판(W) 사이의 거리가 가까워지도록 직선구동부(160)를 경사지게 배치한다. 도 16에 도시된 바와 같이 직선구동부(160)는 수평면(H)에 대하여 일정 각도(θ2)를 이루며 설치된다. 따라서, 레이저 헤드(160)는 도광판의 중심부(W1)로 직선이동할수록 레이저 헤드(130)와 도광판(W)과의 거리가 가까지게 되어 도광판의 중심부(W1)로 갈수록 패턴의 가공 단면의 깊이가 깊어지게 된다.In this case, since the linear velocity at any position of the pattern is the same, the depth of the processed cross section of the pattern is also formed the same. In order for the illuminance at the central portion W1 of the light guide plate to be higher than the illuminance at the edge portion W2, the depth of the processing cross section of the pattern must be deepened toward the central portion W1 of the light guide plate. In FIG. 3, the
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 패턴 가공장치 또는 본 발명의 레이저 패턴 가공방법을 이용하여 도광판에 패턴을 가공하게 되면, 나선 형상의 패턴이 형성된 도광판을 얻을 수 있다.10 and 11, when the pattern is processed on the light guide plate using the laser pattern processing apparatus of the present invention or the laser pattern processing method of the present invention, a light guide plate having a spiral pattern can be obtained.
상기 도광판(W)에는 각 부위에서 균일한 조도로 광을 확산 및 산란시킬 수 있도록 나선 형상의 패턴(CS,ES)이 형성되며, 도광판의 중심부(W1)가 나선 형상의 패턴의 중심부(P1)와 일치하게 된다.The light guide plate W is formed with a spiral pattern CS and ES so as to diffuse and scatter light with uniform illuminance at each portion, and the central portion W1 of the light guide plate is the central portion P1 of the spiral pattern. To match.
도광판의 패턴으로는 도 10에 도시된 바와 같이 전체적으로 원 형태이면서 나선 형상의 패턴(CS)이 가공될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 전체적으로 타원 형태이면서 나선 형상의 패턴(ES)이 가공될 수도 있다.As a pattern of the light guide plate, a circular pattern and a spiral pattern CS may be processed as shown in FIG. 10, or an elliptical pattern and a spiral pattern ES may be processed as shown in FIG. 11. It may be.
이때, 전체적으로 타원 형태인 나선 형상의 패턴(ES)의 가로와 세로의 비는 도광판(W)의 가로와 세로의 비에 비례하는 것이 바람직하다. 예컨대, 도광판(W)의 가로와 세로의 비가 4:3인 경우, 타원 형태인 나선 형상의 패턴(ES)의 가로와 세로의 비 역시 4:3으로 구성되어, 도광판(W) 전면에 가득 차게 패턴이 가공되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the ratio of the horizontal to the vertical of the spiral pattern ES having an elliptic shape as a whole is proportional to the ratio of the horizontal to the vertical of the light guide plate W. For example, when the ratio of the width and length of the light guide plate W is 4: 3, the ratio of the width and length of the elliptical spiral pattern ES is also 4: 3, so that the entire surface of the light guide plate W is filled. It is preferable that the pattern is processed.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described herein to various extents that can be modified.
도 1은 종래의 레이저 패턴 가공장치의 일례를 나타내는 도면이고,1 is a view showing an example of a conventional laser pattern processing apparatus,
도 2는 본 발명의 레이저 패턴 가공장치의 제1실시예의 사시도이고,2 is a perspective view of a first embodiment of a laser pattern processing apparatus of the present invention;
도 3은 도 2의 레이저 패턴 가공장치에 의해 가공된 도광판의 단면도이고,3 is a cross-sectional view of the light guide plate processed by the laser pattern processing apparatus of FIG.
도 4는 도 2의 레이저 패턴 가공장치의 레이저 헤드의 사시도이고,4 is a perspective view of a laser head of the laser pattern processing apparatus of FIG.
도 5는 도 4의 레이저 헤드의 정면도이고,5 is a front view of the laser head of FIG. 4,
도 6은 도 4의 레이저 헤드의 반사미러와 집광렌즈가 도 4에 도시된 위치에서 일정 각도 회전된 상태를 나타내는 도면이고,6 is a view illustrating a state in which the reflective mirror and the condenser lens of the laser head of FIG. 4 are rotated by an angle at the position shown in FIG.
도 7은 도 6의 반사미러와 집광렌즈에 의해 가공된 도광판의 단면도이고,7 is a cross-sectional view of the light guide plate processed by the reflective mirror and the condenser lens of FIG.
도 8은 도 2의 레이저 패턴 가공장치의 "A" 부위의 확대한 것으로서, 도광판 정렬유닛의 사시도이고,8 is an enlarged view of a portion “A” of the laser pattern processing apparatus of FIG. 2, and is a perspective view of the light guide plate alignment unit,
도 9는 도 2의 레이저 패턴 가공장치의 회전구동부의 사시도이고,9 is a perspective view of a rotation driving unit of the laser pattern processing apparatus of FIG.
도 10은 본 발명의 도광판의 제1실시예의 평면도이고,10 is a plan view of a first embodiment of a light guide plate of the present invention;
도 11은 본 발명의 도광판의 제2실시예의 평면도이고,11 is a plan view of a second embodiment of a light guide plate of the present invention;
도 12는 도 3의 도광판 내부에서의 광의 진행경로를 나타내는 도면이고,FIG. 12 is a diagram illustrating a path of light traveling through the light guide plate of FIG. 3.
도 13은 도 7의 도광판 내부에서의 광의 진행경로를 나타내는 도면이고,FIG. 13 is a view illustrating a traveling path of light in the light guide plate of FIG. 7;
도 14 및 도 15는 본 발명의 레이저 패턴 가공방법의 제2실시예를 설명하기 위한 도면이고,14 and 15 are views for explaining a second embodiment of the laser pattern processing method of the present invention,
도 16은 본 발명의 레이저 패턴 가공장치의 제2실시예의 레이저 헤드 및 직선구동부의 확대도이다.Fig. 16 is an enlarged view of the laser head and the linear driver of the second embodiment of the laser pattern processing apparatus of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 레이저 패턴 가공장치 110: 레이저 발진기100: laser pattern processing apparatus 110: laser oscillator
120: 기판 지지부 130: 레이저 헤드120: substrate support 130: laser head
131: 반사미러 133: 집광렌즈131: reflection mirror 133: condensing lens
140: 회전구동부 150: 도광판 정렬유닛140: rotation driving unit 150: light guide plate alignment unit
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