(57)【要約】      （修正有）【課題】測光源から遠ざかるほど、パターンの深さが深くなるようにパターンを形成することによって、多量の光を伝送することができるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置を提供する。【解決手段】出力信号に応じてレーザを発振し、光源が設置された位置をＹ軸の原点とするＸ軸及びＹ軸の平面からなる導光板にパターンを形成する出力部３０と、動作信号に応じて前記出力部３０を移動させるモーション部２０と、前記出力部３０及びモーション部２０を制御する制御システム１０とを備え、前記モーション制御部４及び前記出力制御部３が、１つのローカルバス２上に搭載され、リアルタイムに制御するように構成されるレーザ装置と、前記レーザ装置を用いたパターン形成方法。【選択図】図５
2009039783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力信号に応じてレーザを発振し、光源が設置された位置をＹ軸の原点とするＸ軸及びＹ軸の平面からなる導光板にパターンを形成する出力部と、
動作信号に応じて前記出力部を移動させるモーション部と、
前記出力部及びモーション部を制御する制御システムとを備えるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置において、
前記制御システムが、前記出力部の動作及びレーザの出力に対するプログラムを実行するプログラム部と、
該プログラム部と接続されて、導光板の特定Ｙ座標に対応するＸ軸の各１ラインのパターンデータを受信して処理するローカルバスと、
該ローカルバスから受信したデータを用いて前記モーション部を制御するモーション制御部と、
前記ローカルバスから受信したデータを用いて前記出力部を制御する出力制御部とを備え、
前記モーション制御部及び前記出力制御部が、前記１つのローカルバス上に搭載され、リアルタイムで制御するように構成されることを特徴とするバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置。
【請求項２】
前記ローカルバスが、ＰＣＩバスであることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置。
【請求項３】
出力信号に応じてレーザを発振し、導光板にパターンを形成する出力部と、動作信号に応じて前記出力部を移動させるモーション部とを備えるレーザ装置を用いて、光源が設置された位置をＹ軸の原点とするＸ軸及びＹ軸の平面からなる導光板にパターンを形成するバックライトユニット用導光板パターンの形成方法において、
ユーザにより設計・保存されたパターンデータを認識して読み出した後、作業順序に合うように整列させ、前記パターンデータをレーザ出力信号であるパルス信号に変換するデータ演算ステップと、
前記パルス信号のうち、導光板内のＹ軸の特定値に対応する各Ｘ軸のラインに対する加工データを、先入れ先出し方式によって順に受信して、前記モーション部及び前記出力部に各々動作信号及び出力信号を伝送して、前記出力部を移動させながら、各Ｘ軸ライン別にレーザデューティ値及びフォーカスを調節して、導光板の上端部から下端部まで、順にパターンを形成するパターンの形成ステップと
を含んでなることを特徴とするバックライトユニット用導光板パターンの形成方法。
【請求項４】
前記パターンの形成ステップが、
導光板のＹ軸の特定値に対応するＸ軸の１つのラインの加工に対するデータを受信して、前記モーション部及び前記出力部に信号を伝送する第１信号伝送ステップと、
前記出力部をＸ軸方向に等速運動するまで加速させて、レーザのデューティ及びフォーカスを調節してレーザ発振を準備する出力準備ステップと、
前記モーション部が、前記出力部を等速運動するようにした状態で、前記出力部が、レーザを発振して前記Ｘ軸の１つのラインパターンを形成するレーザ出力ステップと、
レーザ発振を止め、前記出力部の水平移動が停止するまで減速させながら、次のＹ軸の特定値に対応するＸ軸の１つのラインの加工に対するデータを前記モーション部及び前記出力部に伝送する第２信号伝送ステップと、
前記次のＹ軸特定値に対応するＸ軸の１つのラインのスタート位置に前記出力部を移動させるＹ軸移動ステップと
を含んでなることを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット用導光板パターンの形成方法。
【請求項５】
前記パターンの形成ステップが、前記レーザ出力ステップ以後に、次のＹ軸特定値に対応するＸ軸の１つのラインの加工に対するレーザデューティ値又はフォーカス値のうち、少なくともいずれか１つを補正し、Ｙ軸座標の変化にしたがって形成されるパターンの深さの変化の形状が、なだらかな曲線に形成されるよう補間する曲線補間ステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット用導光板パターンの形成方法。
【請求項６】
前記曲線補間ステップが、前記レーザデューティ値又はフォーカス値のうち、少なくともいずれか１つが、Ｂ−スプライン曲線補間方法によって制御されることを特徴とする請求項５に記載のバックライトユニット用導光板パターンの形成方法。
【請求項７】
前記Ｙ軸の特定値に対応するＸ軸の１つのラインにおける前記出力部の移動速度の変化サイクルは、装置が加速する加速区間、等速運動下で安定化する安定化区間、レーザ出力によるパターン形成作業を実行する等速区間、出力部が減速する前に等速運動下で安定化する逆方向安定化区間、及び出力部が減速する減速区間からなり、
前記第１信号伝送ステップ及び出力準備ステップは、前記加速区間及び前記安定化区間内で行われ、前記レーザ出力ステップは、前記等速区間内で行われ、前記第２信号伝送ステップ及びＹ軸移動ステップは、前記逆方向安定化区間及び減速区間内で行われることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のバックライトユニット用導光板パターンの形成方法。
【請求項８】
前記第１信号伝送ステップ及び出力準備ステップ、又は前記第２信号伝送ステップ及びＹ軸移動ステップが、各々１００ｎｓ以内で行われることを特徴とする請求項７に記載のバックライトユニット用導光板パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置を用いて導光板の表面にパターンを形成するパターン形成レーザ装置及びパターンの形成方法に関し、より詳しくは、１つのローカルバス上にモーション制御部及び出力制御部を共に搭載することによって、より多くの信号を早い時間内に処理することのできる制御システムを備えたレーザ装置と、これを用いることによって、より信頼性のある導光板を製造することができる一方、歩留まりの高いパターンの形成方法に関する。
【０００２】
フラットパネルディスプレイ分野において、最も広く商業化かつ実用化されている液晶表示装置は、自体発光ができないために、バックライトユニット（ｂａｃｋ ｌｉｇｈｔ  ｕｎｉｔ）と呼ばれる発光装置を必要としており、かつ、液晶表示装置の性能は、それ自体の特性だけでなく、前記バックライトユニットの性能に依存するところが大きい。
【０００３】
このようなバックライトユニットは、導光板、光学フィルム、ランプアッセンブリ、及びモールドフレームからなるが、このような液晶表示装置は、バックライトユニットのランプの位置によって、直下型（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｇｈｔ）とエッジ型（ｅｄｇｅ ｌｉｇｈｔ）とに分けられる。
【０００４】
直下型は、光源から発生された光を、拡散板を用いて均一化して液晶パネルに入射させる方式であり、エッジ型は、導光板の側面から発生された光を、導光板に反射させて液晶パネルに入射させる方式である。近年の技術的な傾向としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）モジュールの薄型化・軽量化傾向に歩調を合わせており、エッジ型がより好まれている。
【０００５】
このようなエッジ型のバックライトユニットでは、ランプアッセンブリを導光板の側面に設置して光を発散するランプと、ランプを覆う形に形成し、ランプから発散される光を導光板に反射させるランプ反射シートとからなる。
【０００６】
エッジ型を採用したバックライトユニットは、導光板上に均一の輝度を形成させるために、発光された光を均一に発散させることが望ましいため、導光板の一面に所定の形態のパターンを形成させなければならない。
【背景技術】
【０００７】
従来の導光板にパターンを形成する方法としては、ダイヤモンドを用いた機械的なＶノッチを形成する方法、印刷による方法、及びレーザを用いてパターンを形成する方法がある。
【０００８】
まず、ダイヤモンドによる機械的なカッティング方法は、その速度が相対的に遅いために生産性が下がり、加工面の荒さから光を均一に発散することができず、意図とするパターンの形態をそのまま再現する再現性が下がるという短所がある。
【０００９】
また、印刷による方法は、マスクパターンによる露光、現象を行った後、腐食液を使用する際、腐食液がマスクと導光板との間にしみ込むため、微細パターンの形成に問題があり、導光板が薄板の場合、再現性が下がるという問題がある。
【００１０】
したがって、近年は、レーザ装置を用いて導光板のパターンを形成する方法が多く用いられるようになった。
【００１１】
しかし、従来のレーザ装置は、バックライトユニットに適用される導光板パターンの形成の際、レーザの出力量をパターン形成の工程中、常に等しくなるように適用することによって、個別パターンの深さ及び形状を同一かつ一括的に形成する反面、個別のパターンのサイズ、個別のパターン間のＸ、Ｙ軸の間隔だけを調節するため、Ｙ軸の変位を調節する際、その変化量が大きい所では、輝度の下がる暗線発生の問題がある。
【００１２】
図１は、従来のレーザパターンの形成方法によって形成された導光板のパターン形状を示す図であり、図２は、従来の導光板パターンの形成システムを示す図である。
【００１３】
従来のエッジ型のバックライトユニットの導光板に形成されるパターンは、図１に示すように、光源から遠ざかるほど、すなわちＹ座標が大きくなるほど輝度が下がるため、これを補正するため、光源から遠ざかるほどバー（ｂａｒ）状の個別パターンのＸ軸の長さＣを拡大させ、個別パターン間のＸ軸の間隔（Ａ）及びＹ軸の間隔（Ｂ）を縮小させる形に形成されていた。
【００１４】
このために、Ｘ軸及びＹ軸の座標の変化にしたがって、レーザデューティ（ｄｕｔｙ）及びフォーカスも変化しなければならず、このようなパターンの形成方法を信頼性を保って実現させることが、導光板パターンの形成においては核心課題であると言えるであろう。
【００１５】
図２は、従来のレーザ方式による導光板パターンの形成装置１００´を示す図である。前述したとおり、従来のレーザ方式による導光板パターンの形成装置１００´は、Ｘ軸及びＹ軸の個別パターンサイズの変化に対応して、レーザ出力量を除いたレーザデューティを変化させる方法を取っている。
【００１６】
同図に示すように、動作信号によりＸ軸、Ｙ軸からなる導光板の平面上で移動するように、サーボモータやサーボドライブなどで構成されたモーション部２０´と、モーション部２０´の駆動により移動し、かつレーザを出力する出力部３０´と、モーション部２０´及び出力部３０´を制御する制御システム１０´とを備えてなる。
【００１７】
ここで、制御システム１０´は、出力部の動作及びレーザの出力に対するプログラムを保存するプログラム部１´と、モーション部２０´を制御するモーション制御部３´と、出力部３０´を制御する出力制御部４´と、モーション制御部３´及び入出力端子６´を搭載して、出力制御部４´と接続して、モーション制御部３´には動作制御信号を伝送し、かつ出力制御部４´にはレーザ出力信号を伝送するローカルバス２´と、出力制御部４´及びローカルバス２´と接続されてＹ軸位置の値の変化によって、レーザデューティ及びフォーカスを変更するように、変更信号をローカルバス２´に伝送する出力変化制御部５´とからなる。
【００１８】
ここで、出力制御部４´を除いた他の構成は、全てコンピュータ装置の内部に共に実装され、また、出力制御部４´のみ別途に外部装置を用いて構成される。したがって、１つのローカルバス２´で、モーション制御部３´及び出力制御部４´を一度に制御することができず、出力制御部４´の制御のために、別途に出力変化制御部５´を設けるようになった。
【００１９】
前記制御システム１０´の作動は、出力変化制御部５´によるパターン加工の作業中、出力制御部４´からフィードバックされるＹ軸座標値を確認し、Ｙ軸座標の変更時点になるとレーザデューティを可変するようローカルバス２´に信号を伝送し、前記ローカルバス２´が入出力端子６´を介して出力制御部４´に変化した出力信号を伝送する方法に従う。
【００２０】
しかし、このような従来の制御方法による場合は、レーザデューティの変化のため、別途に「出力変化制御部５´」を設けて出力変化制御部５´を介して、さらにローカルバス２´を経て、出力制御部４´にＹ軸座標の変化にともなって変化するレーザデューティに対する信号を受信する「出力変化の過程」を経なければならないため、レーザを発振するまでに、処理時間の遅延、すなわち出力部の運動の「休止期間」が発生する。これについての説明は、次のとおりである。
【００２１】
図３Ａは、全体的な作業のための出力部の移動経路を示す図であり、図３Ｂは、導光板の平面上の特定のＹ座標に対応するＸ軸ラインに沿って移動する出力部の移動速度を、時間に対して示すグラフである。
【００２２】
図３Ａに示すように、出力部３０´によるパターンの形成作業は、導光板の最上端部、すなわちＹ座標値が最小のＸ軸のパターンラインを形成し始め、正方向及び逆方向にジグザグ状の運動をしつつ、導光板の最下端部、すなわちＹ座標値が最大の地点までパターンを形成することによって行われる。
【００２３】
図３Ｂに示すように、Ｙ軸の特定座標に対応する出力部のＸ軸の１つのラインに対する移動速度の変化のサイクルは、装置が加速する加速区間（ｔ０−ｔ１）、等速運動下で安定化する安定化区間（ｔ１−ｔ２）、レーザの出力によりパターン形成作業がなされる等速区間（ｔ２−ｔ３）、出力部３０´が減速する前に等速運動下で安定化する逆方向安定化区間（ｔ３−ｔ４）、及び出力部が減速する減速区間（ｔ４−ｔ５）からなる。
【００２４】
ここで、等速運動をする正方向及び逆方向の安定化区間（ｔ１−ｔ２及びｔ３−ｔ４）を必要とするのは、一旦、出力部３０´からレーザが発振されてパターンを形成し始めると、一定出力のレーザが、導光板の表面に加えられなければならないため、出力部３０´が、レーザを発振する以前に、予め等速運動する区間を確保しなければならないからである。このような安定化区間（ｔ１−ｔ２）では、図３Ｂの円内に拡大表示しているとおり、出力部３０´の不規則な移動速度が、一定の等速運動速度に収束する。
【００２５】
そして、図２に示す従来の制御システム１０´を適用する場合、次のラインに対する加工のために、逆方向加速区間及び安定化区間（ｔ６−ｔ８）が、前記減速区間（ｔ４−ｔ５）に続かず、前述した「出力変化の過程」にともなう「休止期間」（ｔ５−ｔ６）が発生する。
【００２６】
前記「休止期間」（ｔ５−ｔ６）は、レーザデューティをライン別に変化させる頻度及びその変化幅の少ない小型の液晶表示装置用導光板の製作では発生しないが、レーザデューティの変化を多く必要とする大型の液晶表示装置の導光板の製造の際には、前記従来の制御システム１０´を使用する限り、その発生を避けることができない。
【００２７】
一般的に、加速区間は、約６０ｍｓ内外の時間を必要とし、安定化区間は、約１０ｍｓ内外の時間を必要とする。しかし、前記従来のシステムによる制御方法を適用した場合、出力変化の過程は、約１００ｍｓないし数秒を必要とするため、少なくとも３０ｍｓ以上の休止期間を必要とする。
【００２８】
前記出力変化の過程が遅れるもう１つの理由は、初期において、ユーザによって設計されたパターンのＣＡＤデータの容量が大きすぎ、どんなに処理速度の高いローカルバスを適用しても、パターンの形成を実行している間、データの整列（ソーティング）作業を行なうため、特定のＹ座標に対する１つのラインデータの値の読み出しに時間をかけざるを得ないためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、前記問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、測光源から遠ざかるほど、パターンの深さが深くなるようにパターンを形成することによって、従来の一律的なパターンの形成方法に比べ、多量の光を伝送することができるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置を提供することにある。
【００３０】
また、本発明の目的は、光源からの距離にしたがって、レーザの出力量を含むレーザデューティ値を変化させ、フォーカスを変化させる非均等加工を行なうことによって、光源から近い部位での光の反射を最小化すると共に、光源から遠く離れた部分に光を最小の損失で伝送することができるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置を提供することにある。
【００３１】
また、本発明の目的は、１つのローカルバス上に、モーション制御部及び出力制御部を共に搭載することによって、別途に出力変化制御部を設けなくてもレーザ出力の変化の過程を速かに処理できるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置を提供することにある。
【００３２】
また、本発明の目的は、出力部を運動の休止期間なく、リアルタイムで制御できるよう、データ入力の段階で、予め整列ステップを実行し、出力部がパターン形成作業を実行している間は、ローカルバスが、特定の１つのラインに対するデータのみを先入れ先出し方式により読み出して処理させることによって、迅速なパターンの形成を可能にするバックライトユニット用導光板パターンの形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
前記課題を解決するための本発明によるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置は、出力信号に応じてレーザを発振し、光源が設置された位置をＹ軸の原点とするＸ軸及びＹ軸の平面からなる導光板にパターンを形成する出力部と、動作信号に応じて前記出力部を移動させるモーション部と、前記出力部及びモーション部を制御する制御システムとを備え、前記制御システムが、前記出力部の動作及びレーザの出力に対するプログラムを実行するプログラム部と、該プログラム部と接続されて、導光板の特定Ｙ座標に対応するＸ軸の各１ラインのパターンデータを受信して処理するローカルバスと、該ローカルバスから受信したデータを用いて前記モーション部を制御するモーション制御部と、前記ローカルバスから受信したデータを用いて前記出力部を制御する出力制御部を備え、前記モーション制御部及び前記出力制御部が、前記１つのローカルバス上に搭載され、リアルタイムに制御するように構成される。
【００３４】
前記ローカルバスは、ＰＣＩバスであることが効率的であり、互換性を確保したシステムの提供において望ましい。
【００３５】
また、出力信号に応じてレーザを発振し、導光板にパターンを形成する出力部と、動作信号に応じて前記出力部を移動させるモーション部とを備えるレーザ装置を用いて、光源が設置された位置をＹ軸の原点とするＸ軸及びＹ軸の平面からなる導光板にパターンを形成する本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法は、ユーザにより設計・保存されたパターンデータを認識して読み出した後、作業順序に合うように整列させ、前記パターンデータをレーザ出力信号であるパルス信号に変換するデータ演算ステップと、前記パルス信号のうち、導光板内のＹ軸の特定値に対応する各Ｘ軸のラインに対する加工データを、先入れ先出し方式によって順に受信し、前記モーション部及び前記出力部に各々動作信号及び出力信号を伝送して、前記出力部を移動させながら、各Ｘ軸ライン別にレーザデューティ値及びフォーカスを調節して、導光板の上端部から下端部まで、順にパターンを形成するパターンの形成ステップとを含んでなる。
【００３６】
ここで、前記パターンの形成ステップが、導光板のＹ軸の特定値に対応するＸ軸の１つのラインの加工に対するデータを受信して、前記モーション部及び前記出力部に信号を伝送する第１信号伝送ステップと、前記出力部をＸ軸方向に等速運動するまで加速させて、レーザのデューティ及びフォーカスを調節してレーザ発振を準備する出力準備ステップと、前記モーション部が、前記出力部を等速運動するようにした状態で、前記出力部が、レーザを発振して前記Ｘ軸の１つのラインパターンを形成するレーザ出力ステップと、レーザ発振を止め、前記出力部の水平移動が停止するまで減速させながら、次のＹ軸の特定値に対応するＸ軸の１つのラインの加工に対するデータを前記モーション部及び前記出力部に伝送する第２信号伝送ステップと、前記次のＹ軸特定値に対応するＸ軸の１つのラインのスタート位置に前記出力部を移動させるＹ軸移動ステップとを含んでなることが、迅速かつ効率的な制御のために望ましい。
【００３７】
ここで、前記パターンの形成ステップが、前記レーザ出力ステップ以後に、次のＹ軸特定値に対応するＸ軸の１つのラインの加工に対するレーザデューティ値又はフォーカス値のうち、少なくともいずれか１つを補正し、Ｙ軸座標の変化にしたがって形成されるパターンの深さの変化の形状が、なだらかな曲線に形成されるよう補間する曲線補間ステップをさらに含むことが望ましい。
【００３８】
前記曲線補間ステップが、前記レーザデューティ値又はフォーカス値のうち、少なくともいずれか１つが、Ｂ−スプライン曲線補間方法によって制御されることが、なだらかな曲線状態のパターン深さの形成において望ましい。
【００３９】
また、前記Ｙ軸の特定値に対応するＸ軸の１つのラインにおける前記出力部の移動速度の変化サイクルは、装置が加速する加速区間、等速運動下で安定化する安定化区間、レーザ出力によるパターン形成作業を実行する等速区間、出力部が減速する前に等速運動下で安定化する逆方向安定化区間、及び出力部が減速する減速区間からなり、前記第１信号伝送ステップ及び出力準備ステップは、前記加速区間及び前記安定化区間内で行われ、前記レーザ出力ステップは、前記等速区間内で行われ、前記第２信号伝送ステップ及びＹ軸移動ステップは、前記逆方向安定化区間及び減速区間内で行われることが、休止期間なく出力部の動きの効率的な制御のためには望ましい。
【００４０】
また、前記第１信号伝送ステップ及び出力準備ステップ、又は前記第２信号伝送ステップ及びＹ軸移動ステップが、各々１００ｎｓ以内で行われることが望ましい。
【発明の効果】
【００４１】
以上で説明したように、本発明によるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置によれば、測光源から遠ざかるほど、パターンの深さが深くなるようにパターンを形成することによって、従来の一律的なパターンの形成方法に比べ、多量の光を伝送することができる。
【００４２】
また、光源からの距離にしたがって、レーザデューティ値及びフォーカスを変化させる非均等加工を行なうことによって、光源から近い部位での光の反射を最小化すると共に、光源から遠く離れた部分に光を最小の損失で伝達することができる。
【００４３】
また、１つのローカルバス上に、モーション制御部及び出力制御部を共に搭載することによって、別途に出力変化制御部を設けなくても、レーザ出力変化の過程を速かに処理することができる。
【００４４】
また、本発明によるバックライトユニット用導光板パターン形成方法によれば、出力部を運動の休止期間なく、リアルタイムで制御できるよう、データ入力の段階で、予め整列ステップを実行し、出力部がパターン形成作業を実行している間は、ローカルバスが、特定の１つのラインに対するデータのみを先入れ先出し方式により読み出して処理させることによって、迅速なパターンの形成を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照し、本発明によるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置、及びこれを用いたバックライトユニット用導光板パターンの形成方法について、詳細に説明する。
【００４６】
図４Ａは、本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法によって製造された導光板の断面図であり、図４Ｂは、それにともなうパターンの深さの形状を示すグラフである。
【００４７】
図４Ａに示すように、本発明によるバックライトユニット用導光板パターン形成方法によって製造された導光板は、光源から遠ざかるほど、すなわちＹ座標の増加にしたがって、形成されるパターンの深さが変化する形状を有するようにすることによって、光源から発生された光が反射されて同じ輝度を有するようにすることを特徴としている。
【００４８】
図４Ｂに示すように、前記図４Ａの導光板は、導光板のＹ軸の両端に光源を設置した場合において、導光板パターンの断面によって示されているパターンの深さＴの形状（ｐｒｏｆｉｌｅ、図４Ｂでは「Ａ」で表示。）は、Ｙ座標の増加にしたがって、全般的に放物線形状を描かなければならない。
【００４９】
ここで、同じＹ座標を有するＸ軸の１つのラインに形成されるパターンは、同じレーザデューティ及びフォーカスが適用されるため、前記同一ラインに形成される個別のパターン等の広さ、幅、及び個別パターン間のＸ軸の間隔は同じである。
【００５０】
前記導光板に形成されたパターンは、各Ｘ軸のラインごとに、パターンの深さが異ならなければならないため、各ラインごとに、レーザの出力量を均一に適用させる従来のレーザ装置を用いた加工方法では、製造に困難が生じる。
【００５１】
すなわち、パルス信号の短絡を制御することによって、個別パターンの２次元平面上の大きさを変化させるレーザデューティの変化と合わせて、各ライン別に形成されるパターンの深さを変化させなければならないため、レーザの出力量まで変化させなければならず、このため、レーザ装置内に、いっぺんに膨大な量のデータを処理する制御システムを必要とする。
【００５２】
また、前記放物線形状が正しく形成されない場合には画面の中央部に光源からの光が伝えられずに損失し、中央部の輝度が、周辺部に比べて下がる現象が発生するため、前記中央部の輝度の損失を防止するためには、レーザの出力量を含むレーザデューティ値及びフォーカスが、各パターンラインごとに適切に調整されなければならない。
【００５３】
図５は、前記課題を解決するための本発明によるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置を示す図である。
【００５４】
同図に示すように、本発明によるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置１００は、モーション部２０及び出力部３０を制御する制御システム１０と、出力信号によってレーザを発振して導光板にパターンを形成する出力部３０と、望ましくは、サーボモータ及びサーボドライブで構成され、動作信号に応じて出力部３０を動作させるモーション部２０とを備えて構成される。
【００５５】
また、本発明による制御システム１０は、出力部の動作及びレーザの出力に対するプログラムを実行するプログラム部１と、プログラム部１と接続されて導光板の特定Ｙ座標に対応するＸ軸の各１つのラインのパターンデータを受信して処理するローカルバス２と、ローカルバス２から受信したデータを用いてモーション部２０を制御するモーション制御部３と、ローカルバス２から受信したデータを用いて出力部３０を制御する出力制御部４とを備えて構成される。
【００５６】
プログラム部１は、各種制御データ及びプログラムを実行して、ユーザが設計したＣＡＤパターンデータを作業の順序に合うように整列させ、前記ＣＡＤパターンデータをレーザ出力信号であるパルス信号に変換する役割を果たし、かつコンピュータのＣＰＵとして構成される。
【００５７】
モーション制御部３及び出力制御部４は、望ましくは、ＰＣＩバス（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｂｕｓ）からなる同じローカルバス２上に、入出力端子５と共に搭載され、リアルタイムで制御するように構成される。ローカルバス２をＰＣＩバスとして活用するのは、ＰＣＩバスが、ローカルバス２として商用化され、ＣＰＵの種類が異なる場合でも、それに対応するブリッジ回路を備えさえすれば、いかなるＣＰＵとも接続することができる性質、すなわち互換性を確保しているためである。
【００５８】
前述したように、モーション制御部３及び出力制御部４を、１つのローカルバス２に搭載して制御システム１０を構成する場合は、先に説明した従来技術の問題点であった、出力変化の制御において、処理時間の遅延を防止する効果がある。
【００５９】
すなわち、前記制御システム１０の技術的特徴は、従来のように、別途に出力変化制御部５´を設けて、先の順序のＸ軸の１つのラインに対するパターン形成の作業が終了した後、次のＸ軸の１つのラインに対する作業を行うために、次のＸ軸ラインに対するレーザデューティ値及びフォーカスを調整する出力変化の過程を実行する場合の処理時間の遅延を防止するため、出力変化制御部５´を構成から排除して、１つのローカルバス２に、モーション制御部３及び出力制御部４を共に搭載して、出力信号の変化をローカルバス２内で一括的に処理できる制御システムを実現したことである。
【００６０】
前記のような構成を持つレーザ装置１００が、具体的に、いかなる作用をして処理速度を短縮できるかについて、以下において説明する本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法によって、説明することとする。
【００６１】
まず、図６を参照し、本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法によるＸ軸の１つのラインに対する出力部３０の移動速度の変化サイクルについて説明する。
【００６２】
前記出力部３０のＸ軸方向への移動速度の変化のサイクルは、装置が加速する加速区間（ｔ０−ｔ１）と、等速運動下で安定化する安定化区間（ｔ１−ｔ２）と、レーザの出力によるパターン形成作業がなされる等速区間（ｔ２−ｔ３）と、出力部３０の運動が減速する前に等速運動下で安定化する逆方向安定化区間（ｔ３−ｔ４）と、出力部３０が減速する減速区間（ｔ４−ｔ５）とからなる。
【００６３】
また、各Ｘ軸ラインに対する加工作業が終了すると、出力部３０がＹ軸へ移動するが、出力部３０のＹ軸への移動速度の変化は、先のＸ軸ラインの減速区間（ｔ４−ｔ５）以内に加速区間（ｔ０’−ｔ１’）を有し、次のＸ軸ラインの加工のための逆方向加速区間（ｔ５−ｔ６）以内に減速区間（ｔ１’−ｔ２’）を有する。
【００６４】
すなわち、出力部３０の運動が、Ｘ軸で減速する間、Ｙ軸方向へ移動し始め、出力部３０が、逆方向のＸ軸の水平運動のために加速する間、次のＸ軸のラインの加工のスタート位置に出力部３０が位置するように、Ｙ軸水平運動を減速して終了しなければならない。
【００６５】
言い換えると、出力部３０の正方向運動及び逆方向運動の間に、運動の休止期間なく、パターンの形成作業を行わなければならない。
【００６６】
前記出力部３０の移動を円滑に実行するためには、内部制御システム１０で、 次のＸ軸のパターンの１つのラインに対して変化したレーザデューティ値及びフォーカス値のデータを、速かに読み出して、リアルタイムでモーション部２０及び出力部３０を制御する過程を実行するべきである。
【００６７】
図７は、本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法を示すフローチャートである。
【００６８】
図７Ａに示すように、本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法は、データ演算ステップＳ１０と、パターン形成ステップＳ２０とからなる。
【００６９】
データ演算ステップＳ１０は、ユーザにより設計・保存されたパターンデータを、プログラム部１で認識して読み出し、作業順序に合うように整列させ、前記パターンデータをレーザ出力信号であるパルス信号に変換することによって実行され、本格的なパターン形成のステップＳ２０を実行する前に、データをパターンライン別に整列させて分割することによって、データの過負荷を防止するために行われる一種の予備ステップである。
【００７０】
図７Ｂに示すように、データ演算ステップＳ１０は、プログラム部１で実行され、プログラム部１が、ユーザにより設計・保存されたＣＡＤパターンデータを認識して読み出すロードステップＳ１１と、前記パターンデータを作業順序に合うように整列させる整列ステップＳ１２と、当該整列させたパターンデータをレーザ出力信号であるパルス信号に変換するパルス信号変換ステップＳ１３とを含んでなる。
【００７１】
整列ステップＳ１２は、本発明における技術的特徴の１つであり、これは、ロードステップＳ１０を介して読み出したＣＡＤパターンデータを、予め特定Ｙ座標に対応する各々のＸ軸の１つのラインデータを、順に整列させてライン別にデータを分割させることによって行われる。
【００７２】
これにより、後の工程のパターン形成ステップＳ２０では、先入れ先出し方式ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）により整列された順に、各々１つのライン別のデータのみを読み出してパターン形成作業を実行すればよいため、従来の一括データロード方式によるデータ容量過負荷現象を防止することができる。
【００７３】
ここで、整列ステップＳ１２を実行している際、ロードステップＳ１１で誤ったＣＡＤパターンデータを読み出した場合は、再度、これをロードステップＳ１１に戻すことができる。
【００７４】
パルス信号変換ステップＳ１３は、ロードされたＣＡＤパターンデータを実際に導光板にパターン形成をするために適用するパルス信号データに変換するステップである。この過程で、プログラム部１は、前記パターンデータとパルス信号データ間の誤差（ｏｆｆ ｓｅｔ）を計算して、これを補正し、ユーザは、作業条件に適合した新しい値を入力することができる。
【００７５】
ユーザが、新しい値を入力するのは、Ｙ軸座標値の変化にともなうレーザデューティ又はフォーカス値のうち、少なくとも１つのデータ、すなわち制御点を入力して入力値に合うようにレーザを発振させることによって、前記導光板に形成されるパターンの深さを調節するためである。
【００７６】
パターン形成ステップＳ２０は、前記パルス信号のうち、導光板内のＹ軸の特定座標に対応する各Ｘ軸ラインに対する加工データが、先入れ先出し方式によって順にローカルバス２に伝送され、また、ローカルバス２が、モーション制御部３及び出力制御部４に各々動作信号及び出力信号を伝送して出力部３０を移動させ、出力部３０が、レーザ出力量を含むレーザデューティ値及びフォーカスを調節して、導光板の上端部から下端部まで順にパターンを形成することによって行われる。
【００７７】
パターン形成ステップＳ２０は、発振されるレーザの出力量を含むレーザデューティ値を調節するにあたり、Ｙ軸の座標にしたがってレーザデューティ値を変化させることによって形成されるパターンの深さが、Ｙ軸座標の増加にしたがって変化するように行われる。
【００７８】
図７Ｃに示すように、パターン形成ステップＳ２０は、再び、第１信号伝送ステップＳ２１と、出力準備ステップＳ２２と、レーザ出力ステップＳ２３と、曲線補間ステップＳ２４と、第２信号伝送ステップＳ２５と、Ｙ軸移動ステップＳ２６とを含んでなる。
【００７９】
第１信号伝送ステップＳ２１は、ローカルバス２が、導光板の特定Ｙ座標に対応するＸ軸の１つのライン、例えば、最初の作業の場合は、予め整列されて準備されていたＹ座標値が、最小のＸ軸の第１ラインの加工に対するデータをプログラム部１から受信し、モーション制御部３及び出力制御部４を介してモーション部２０及び出力部３０に信号が伝送されることによって行われる。
【００８０】
前述のように、第１信号伝送ステップＳ２１で、ローカルバス２が、プログラム部１からＸ軸の１つのラインデータを受信する方式は、予め整列された各々のライン別データのうち、先入れ先出し方式によりラインデータ１つずつを読み出して行われる。
【００８１】
例えば、最初のラインに対するパターン形成作業を実行する場合、ローカルバス２は、最初のラインに対するレーザの出力量を含むレーザのデューティ（ｄｕｔｙ）値、及びフォーカス値などがプログラム部１から伝送される。
【００８２】
出力準備ステップＳ２２は、モーション制御部３が出力部３０をＸ軸方向に加速区間（ｔ１）を経て、等速運動をする安定化区間（ｔ２）に達するまで加速させて、出力制御部４が、レーザの出力量を含むレーザデューティ（ｄｕｔｙ）値及びフォーカスなどを調節してレーザ出力を準備することによって行われる。
【００８３】
ここで、第１信号伝送ステップＳ２１及び出力準備ステップＳ２２は、同時に行われ、加速区間及び安定化区間（ｔ０−ｔ２）以内で行われる。より望ましくは、加速区間（ｔ０−ｔ１）以内で行われ、その所要時間は、僅か１００ｎｓ以内、望ましくは数十ｎｓ以内で行われる。
【００８４】
このように、所要時間が少ないということは、先に説明したとおり、システム１００の構成において、１つのローカルバス２上に、モーション制御部３及び出力制御部４を共に搭載していることと、第１信号伝送ステップＳ２１で、先入れ先出し方式によりラインデータ１つずつのみを伝送することに起因している。
【００８５】
レーザ出力ステップＳ２３は、モーション部２０が、出力部３０の水平運動が等速区間（ｔ３）に進入した状態で行われ、出力部３０が、レーザを出力して前記Ｘ軸の１つのラインパターンを形成するステップである。すなわち、実質的に導光板の表面にレーザを発振させてパターンを形成するステップである。
【００８６】
曲線補間ステップＳ２４は、レーザ出力ステップＳ２３を終えて、出力制御部４が、次のＹ軸特定値に対応するＸ軸の１つのラインに対するレーザデューティ値又はフォーカス値のうち、少なくともいずれか１つを補正し、Ｙ軸座標の変化によって形成されるパターン深さの変化の形状が、なだらかな曲線に形成されるように補間するステップであり、これについては、下記にて詳細に説明することとする。
【００８７】
第２信号伝送ステップＳ２５は、次のＹ軸特定値に対応するＸ軸の１つのラインの加工に必要とするデータを、モーション部２０及び出力部３０に伝送するステップである。
【００８８】
Ｙ軸移動ステップＳ２６は、モーション部２０が、前記次の特定Ｙ座標に対応するＸ軸の１つのラインのスタート位置に出力部３０を移動させることによって行われる。ここで、出力部３０の運動は、前述したように、Ｙ軸移動における加速区間（ｔ０’−ｔ１’）及び減速区間（ｔ１’−ｔ２’）を有する。
【００８９】
第２信号伝送ステップＳ２５及びＹ軸移動ステップＳ２６は、同時に行われ、出力部３０のＸ軸移動において、逆方向安定化区間及び減速区間（ｔ３−ｔ５）以内で行われ、より望ましくは、減速区間（ｔ４−ｔ５）以内で行われ、その所要時間は、僅か１００ｎｓ以内、望ましくは数十ｎｓ以内で行われる。
【００９０】
このようにして、内部制御システム１０において、速かに次のＸ軸パターンの１つのラインに対して変化するレーザデューティ値及びフォーカス値データを読み出し、リアルタイムでモーション部２０及び出力部３０を制御する過程を経ることによって、図６に示すように、出力部３０の正方向運動と逆方向運動間に、運動休止期間のない、１つのラインに対するパターンの形成作業が行われる。
【００９１】
前記第１信号伝送ステップＳ２１ないしＹ軸移動ステップＳ２６は、Ｙ軸上の最後のパターンラインを形成するまで繰り返し行われ、新たなパターン作業を実行する場合は、再びデータ演算ステップＳ１０に戻り、最初からパターン形成作業を実行する。
【００９２】
このように形成されたパターンの深さ形状は、曲線形態をなすが、当該曲線形態をなだらかに制御するほど、より精密なパターンを形成することができ、精密なパターンを形成することによって、導光板のパターンで散乱していた光が、均一の輝度を表すことができる。
【００９３】
したがって、前記パターンの深さ形状が、なだらかな曲線を形成するようパターンの曲線を制御するための曲線補間方法を用いなければならない。このような役割を果たしているのが、前記レーザ出力ステップＳ２３以後に行われる曲線補間ステップＳ２４である。
【００９４】
曲線補間ステップＳ２４は、レーザデューティ値を各ライン別に変化するように制御することによって行われ、実質、補間した制御信号を伝送するのは出力制御部４である。出力制御部４は、前記データ演算ステップＳ１０によって設定されたレーザデューティ値又はフォーカス値などのパルス信号を制御点として、当該制御点に近似させた新しい制御信号を出力部３０に伝送して、前記パルス信号によってレーザを発振させる。
【００９５】
結果的に、曲線補間ステップＳ２４は、Ｙ軸座標の変化にしたがって形成されるパターン深さの変化の形状がなだらかな曲線に形成されるよう制御し、補間するステップである。
【００９６】
まず、前記曲線の補間方法のうち、漸進的曲線補間方法を適用した場合について説明する。前記漸進的変化法によると、Ｌ１を出力部３０の変化する最初のＹ座標値、Ｌ２を出力部３０の変化する２番目のＹ座標値、ＬａをＬ１位置で変化するレーザ出力量、ＬｂをＬ２位置で変化するレーザデューティ値、Ｒ１をＬ１からＬ２位置に移動するときのレーザ出力量の変化率とするとき、前記レーザ出力量の変化率は数式Ｒ１＝（Ｌａ−Ｌｂ）／（Ｌ２−Ｌ１）によって導き出され、Ａ１を現在の前記出力部のＹ軸座標、Ｓを適用されるレーザ出力量とするとき、Ｙ軸上の特定値に対応するＸ軸の１つのラインに適用される前記レーザ出力量は、数式Ｓ＝Ｒ１＊Ａ１によって導き出される。
【００９７】
図８Ａ及び図９Ａは、Ｙ軸（グラフ上のＸ軸）座標の増加にしたがって、漸進的曲線補間方法によって各々レーザ出力量を含むレーザデューティ値及びフォーカス値（グラフ上のＹ軸）が変化した結果を示すグラフである。
【００９８】
図８Ａ及び図９Ａに示すように、前記漸進的曲線補間方法を適用すると、曲線の形態がなだらかにつながらないため、パターンが形成されたとき、パターン上に境界線あるいは縞などが形成される虞がある。したがって、これを防止するため、曲線の形態をより一層なだらかにつながるように制御しなければならない。
【００９９】
したがって、本発明では、前記曲線補間方法として、Ｂ−スプライン（Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ）補間方法を用いることとする。
【０１００】
前記Ｂ−スプライン曲線補間方法は、曲線上の多数の制御点Ｐｏ、Ｐ１、Ｐ２・・・、Ｐｎに対する座標値、すなわちパターンの各ラインに対するレーザデューティ値を指定しておけば、出力制御部４における各ラインのパターン形成作業の実行時に、前記レーザデューティ値を指令することによって、結果的にＰｏ、Ｐ１、Ｐ２・・・、Ｐｎをつなぐ曲線がなだらかに形成されるように補正するために適用される。
【０１０１】
前記Ｂ−スプライン補間方法に適用される数式は、一般的なＢ−スプライン曲線に適用する公式であって、（ｎ＋１）個の制御点での各々ｋ番目の位置ベクトルＰｋを近似させるＢ−スプライン曲線は、（ｄ−１）次多項式において、ｄが２≦ｄ≦ｎ＋１範囲内で任意に選択される定数であるとするとき、数式１で表される。
【０１０２】
【数１】
2009039783.tif 000003
【０１０３】
ｕは、所定の範囲ｕｍｉｎ≦ｕ≦ｕｍａｘで定義されるパラメータであり、Ｎｋ，ｄ（ｕ）は、スプライン基底関数であり、数式２のような漸化式形態の数式で表わされる。
【０１０４】
【数２】
2009039783.tif 000004
【０１０５】
ここで、ｕｋは節点（ｋｎｏｔ）であり、ｕ０、ｕ２・・・、ｕｍは、ｍ＝ｎ＋ｄで、ｎ＋ｄ＋１個区間内の節点であり、このような節点が集まってノットベクトル（ｋｎｏｔ ｖｅｃｔｏｒ）を形成する。
【０１０６】
前記スプライン基底関数Ｎｋ，ｄ（ｕ）は、ｋ番目からｋ＋ｄ番目区間内の制御点間のｄ個区間で定義され、前記ｄ個区間に限って影響を与える曲線の局部制御が可能な関数である。
【０１０７】
仮に、ノットベクトル列の形成が非均一（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ）に形成される場合は、下のＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ：非均一有利化Ｂ−スプライン）で定義される数式を用いた補間方法を活用することができる。すなわち、ｎ＋１個の制御点が与えられるとき、数式３で表される数式である。
【０１０８】
【数３】
2009039783.tif 000005
【０１０９】
ここで、ωｋはｋ番目の制御点の加重値として定義され、当該加重値とスプライン基底関数とによって曲線の形態が変化する。
【０１１０】
前記数式を適用したＢ−スプライン曲線補間方法を用いて、デューティ値及びフォーカスを制御した結果は、各々図８Ｂ及び図９Ｂに示すとおりである。
【０１１１】
図８Ｂ及び図９Ｂにて点線で示しているように、前記Ｂ−スプライン曲線補間方法を活用すれば、各制御点をつないだ曲線には段差が形成されず、なだらかなパターンの形状を形成することができ、これにより、パターン上に境界線を形成することのないように、精密な制御を実行することができる。
【０１１２】
以上、本発明の好ましい実施例を参照して詳細に説明した。しかし、本発明の権利範囲は、前記実施例に限定されるものではなく、添付された特許請求の範囲内で、様々な形態の実施例として実現され得る。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野において通常の知識を有する者ならば、誰でも可能な、多様な変形可能範囲まで本発明の請求の範囲の権利範囲内にあるものとみなす。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】従来のレーザパターンの形成方法によって形成された導光板のパターン形状を示す図である。
【図２】従来の導光板パターン形成レーザ装置を示す図である。
【図３Ａ】従来のレーザ装置の出力部の移動経路を示す図である。
【図３Ｂ】従来の出力部の移動速度を時間に対して示すグラフである。
【図４Ａ】本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法により製造された導光板の断面図である。
【図４Ｂ】本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法により製造された導光板のパターンの深さの形状を示すグラフである。
【図５】本発明によるバックライトユニット用導光板パターン形成レーザ装置を示す図である。
【図６】本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法による出力部の移動速度を時間に対して示すグラフである。
【図７Ａ】本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法を示すフローチャートである。
【図７Ｃ】本発明によるバックライトユニット用導光板パターンの形成方法を示すフローチャートである。
【図８Ａ】Ｙ軸座標の増加にしたがって、漸進的曲線補間方法によってレーザデューティ値が変化した結果を示すグラフである。
【図８Ｂ】Ｙ軸座標の増加にしたがって、Ｂ−スプライン曲線補間方法によってレーザデューティ値が変化した結果を示すグラフである。
【図９Ａ】Ｙ軸座標の増加にしたがって、漸進的曲線補間方法によってレーザフォーカス値が変化した結果を示すグラフである。
【図９Ｂ】Ｙ軸座標の増加にしたがって、Ｂ−スプライン曲線補間方法によってレーザフォーカス値が変化した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１４】
１      プログラム部
２      ローカルバス
３      モーション制御部
４      出力制御部
５      入出力端子
１０      制御システム
２０      モーション部
３０      出力部
１００      レーザ装置
【図１】
2009039783.tif 000006
【図２】
2009039783.tif 000007
【図３Ａ】
2009039783.tif 000008
【図３Ｂ】
2009039783.tif 000009
【図４Ａ】
2009039783.tif 000010
【図４Ｂ】
2009039783.tif 000011
【図５】
2009039783.tif 000012
【図６】
2009039783.tif 000013
【図７Ａ】
2009039783.tif 000014
【図７Ｂ】
2009039783.tif 000015
【図７Ｃ】
2009039783.tif 000016
【図８Ａ】
2009039783.tif 000017
【図８Ｂ】
2009039783.tif 000018
【図９Ａ】
2009039783.tif 000019
【図９Ｂ】
2009039783.tif 000020