KR100643502B1 - 면발광 기판 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시소자에 사용되는 백라이트 장치에 있어서, 그 백라이트 장치에 사용되는 면발광 램프 기판을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 면발광 램프에 사용되는 면발광 램프 기판을 신속하면서도 효율적으로 대량 생산할 수 있는 면발광 기판 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 면발광 램프 기판의 형상을 가지는 금형부; 상기 금형부에 로딩되는 기판을 면발광 램프 기판의 형상으로 성형하는 기판 성형부; 상기 금형부와 기판을 소정 온도로 가열하는 가열부; 를 포함하여 구성되는 면발광 기판 제조장치를 제공한다.
엘시디, 백라이트 장치, 면발광, 면발광 램프 기판

Description

면발광 기판 제조장치 및 그 제조방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING FLAT BACK-LIGHT AND METHOD THEREOF}
도 1은 면발광 램프 기판의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동로의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 금형부의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조방법의 공정을 설명하는 공정도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 면발광 램프 기판
100 : 본 발명의 제1 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치
200 : 본 발명의 제2 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치
110, 210 : 금형부 120, 220 : 기판 성형부
130, 230 : 가열부 140, 240 : 이동부
150, 250 : 로딩부 160, 260 : 배출부
170, 270 : 챔버
본 발명은 액정표시소자에 사용되는 백라이트 장치에 있어서, 그 백라이트 장치에 사용되는 면발광 램프 기판을 제조하는 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 면발광 램프에 사용되는 면발광 램프 기판을 신속하면서도 효율적으로 대량 생산할 수 있는 면발광 기판 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치에서 각광받고 있는 엘시디(LCD) 소자는 자체적으로 발광하지 못하는 비발광소자이기 때문에 별도의 광원을 제공하는 백라이트 장치를 포함하고 있다.
이러한 백라이트 장치(backlight device)는 직하형과 에지형으로 분류할 수 있다. 이 분류 방식은 램프의 위치에 따른 구분이다. 에지형은 투명도광판의 측단면에 램프를 위치시키고 도광판의 한 면을 통해 반사, 확산시킨다. 즉, 빛을 다중 반사시킴으로써 얻은 면광원을 엘시디의 셀(cell)로 비추는 방식이다. 그리고 직하형은 램프를 엘시디 셀의 직하부에 위치시키고 램프의 전면에는 확산판을 배치하고, 광원의 배면에는 반사판을 배치하여 광원으로부터 발산된 빛을 반사, 확산시키는 방식이다.
에지형은 휘도 균일도는 높지만 휘도가 낮은 문제점이 있다. 따라서 대면적의 엘시디 소자에는 사용하기 어렵다. 따라서 현재는 직하형이 많이 사용되고 있다.
특히 최근에는 엘시디 소자의 크기가 대형화되면서 백라이트 장치를 면발광 램프로 구성하는 기술이 개시되고 있다. 이러한 면발광 램프는 넓은 면적에 균일한 광을 조사할 수 있기 때문에 고휘도, 고휘도균일도를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이러한 면발광 램프를 제조하기 위해서는 면발광 램프를 이루는 면발광 램프 기판이 필요하다. 여기서 '면발광 램프 기판(1)'이라 하면 도 1에 도시된 바와 같이 반원형 돌출부(2)가 다수개 평행하게 구비된 유리 기판을 말하는 것으로서, 각각의 돌출부에 전극이 형성되고 독립적으로 발광하게 된다.
그러나 아직까지 이러한 면발광 램프 기판을 대량생산할 수 있는 제조장치 및 제조방법의 개발이 저조하여 면발광 램프 기판을 원활하게 제공하지 못하는 상황이다.
본 발명의 목적은 인라인 상에서 연속적으로 신속하게 면발광 램프 기판을 제조할 수 있는 면발광 기판 제조장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 면발광 램프 기판을 신속하고 효율적으로 제조할 수 있는 면발광 기판 제조방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 면발광 램프 기판의 형상을 가지 는 금형부; 상기 금형부에 로딩되는 기판을 면발광 램프 기판의 형상으로 성형하는 기판 성형부; 상기 금형부와 기판을 소정 온도로 가열하는 가열부; 를 포함하여 구성되는 면발광 램프 기판 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명의 면발광 램프 기판 제조장치는, 금형부를 기판의 로딩 위치에서 기판의 배출 위치로 이동시키는 이동부가 더 포함됨으로써, 인라인 상태에서 면발광 램프 기판을 제조할 수 있다.
이때 이동부는, 기판의 로딩 위치에서 기판의 배출 위치를 연결하는 이동로; 상기 금형부를 취부하여, 상기 이동로 상을 왕복하는 이동부재; 를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한 이동부에는 이동부재를 이동시킬 수 있는 동력을 제공하는 동력부가 더 마련되는 것이, 금형부를 신속, 정확하게 이동시킬 수 있어서 바람직하다.
그리고 이동로는, 원형 또는 타원 형상으로 형성되며, 기판의 로딩 위치와 배출 위치가 인접하도록 마련되는 것이, 장치가 차지하는 면적을 줄일 수 있어서 바람직하다.
또한 본 발명에서, 상기 가열부는, 기판의 성형에 필요한 온도로 가열하는 본 가열부; 금형부를 소정 온도로 유지하는 예열부; 를 포함하여 구성되는 것이 기 판을 효율적으로 성형할 수 있어서 바람직하다.
이때 예열부는, 금형부의 온도가 상온 ~ 200℃로 유지되도록 가열하며, 본 가열부는 기판의 온도가 600±300℃로 유지되도록 가열하는 것이 바람직하다.
또한 기판 성형부는, 상기 금형부의 소정 부분에 형성되는 진공 흡착공; 상기 진공 흡착공에 연결되어 기체를 흡입하는 흡입부재; 를 포함하여 구성될 수 있으며,
상기 금형부와 대응되는 형상을 가지며, 상기 금형부와 마주보는 위치에 마련되고 상기 금형부에 로딩되는 기판을 가압하여 기판을 성형하는 성형판; 상기 성형판을 구동시키는 구동부재; 를 포함하여 구성될 수 있으며,
상기 금형부의 소정 부분에 형성되는 진공 흡착공; 상기 진공 흡착공에 연결되어 기체를 흡입하는 흡입부재; 상기 금형부와 대응되는 형상을 가지며, 상기 금형부와 마주보는 위치에 마련되고 상기 금형부에 로딩되는 기판을 가압하여 기판을 성형하는 성형판; 상기 성형판을 구동시키는 구동부재; 를 포함하여 구성될 수도 있다.
또한 본 발명에서는, 상기 금형부에 인접한 위치에 마련되며, 상기 금형부에 기판을 공급하는 로딩부를 더 포함시킴으로써 기판의 로딩이 자동적으로 신속하게 이루어지도록 한다.
이때 로딩부는, 기판을 탑재할 수 있는 탑재부재; 기판의 로딩 위치에 마련되며, 상기 탑재 부재에 탑재되는 기판을 들어올릴 수 있는 승강부재; 를 포함하여 구성될 수도 있으며,
기판을 탑재할 수 있는 로봇암; 상기 로봇암을 구동시키는 구동부; 를 포함하여 구성될 수도 있다.
또한 본 발명에서는, 기판을 탑재할 수 있는 탑재부재; 상기 탑재부재를 구동시킬 수 있는 구동부; 를 포함하며, 상기 금형부에 로딩되어 있는 기판을 외부로 배출하는 배출부가 더 마련되도록 함으로써, 성형된 기판의 배출 작업이 자동적으로 신속하게 이루어지도록 한다.
그리고 본 발명에서 금형부에는, 외부에서 공급되는 기판을 고정시키는 고정부재가 더 마련되는 것이 기판을 금형부에 견고하게 고정시킴으로써 성형과정에서 금형부로부터 기판이 이탈되지 않도록 하여 바람직하다.
이때 고정부재는, 상기 금형부의 소정 부분에 마련되는 다수개의 진공흡착공일 수도 있으며,
상기 금형부의 소정 부분에 마련되는 정전척일 수도 있으며,
상기 금형부의 외주부에 마련되며, 기판을 잡고 고정시킬 수 있는 기판 고정부일 수도 있다.
또한 본 발명은,
1) 기판을 금형부에 로딩하는 단계;
2) 상기 금형부에 로딩된 기판을 면발광 램프 형상으로 성형하는 단계;
3) 상기 금형부에 로딩된 기판을 외부로 배출하는 단계;
를 포함하는 면발광 램프 기판 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는, 상기 1) 단계 수행 전에 상기 금형부를 소정 온도로 예열하는 금형부 예열 단계가 더 포함되도록 함으로써, 기판 제조시간을 단축시킨다.
이때 상기 금형부를 상온 ~ 200℃의 온도로 예열하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 1) 단계는, a) 기판을 상기 금형부에 근접한 위치로 접근시키는 단계; b) 상기 기판을 금형부에 고정시키는 단계; 의 소단계로 이루어진다.
이때 상기 b) 단계에서는, 상기 기판을 진공흡착하여 금형부에 고정시킬 수도 있으며,
기판을 정전기를 이용하여 금형부에 고정시킬 수도 있으며,
상기 기판의 측부와 결합하여 기판을 금형부에 결합시키는 기판 고정부를 사용하여 기판을 금형부에 고정시킬 수도 있다.
그리고 상기 2) 단계는,
c) 기판을 성형온도로 가열하는 본 가열 단계;
d) 가열된 기판을 가압하여 면발광 램프 형상으로 성형하는 성형 단계;
e) 성형된 기판을 서서히 냉각시키는 풀림 단계;
의 소단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
2) 단계에서는, 기판을 소정의 예열 온도로 가열하는 기판 예열 단계를 더 수행함으로써 기판의 성형이 보다 효율적으로 이루어지도록 한다.
그리고 d) 단계에서는,
성형온도로 가열된 기판을 기판의 배면에서 진공으로 흡입하여 면발광 램프 기판 형상으로 성형할 수도 있으며,
성형온도로 가열된 기판을 상기 금형부와 대응되는 형상의 성형부로 가압하여 면발광 램프 기판 형상으로 성형할 수도 있으며,
성형온도로 가열된 기판을, 그 배면에서 진공으로 흡입하고, 그 정면에서 성형부로 가압하여 면발광 램프 기판 형상으로 성형할 수도 있다.
그리고 3) 단계는,
f) 상기 금형부에서 상기 기판을 분리하는 단계;
g) 분리된 기판을 외부로 토출하는 단계;
의 소단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때 f) 단계는, 상기 금형부에 형성된 기체 주입구를 이용하여 상기 금형부 와 기판 사이에 소정 기체를 주입함으로써 기판을 분리할 수도 있으며,
상기 금형부에 부착되어 있는 기판의 외주부를 잡고, 상기 금형부로부터 이격되도록 힘을 가함으로써 기판을 분리할 수도 있다.
그리고 본 발명에서는 성형된 기판에서 불필요한 외주부를 절단하여 제거하는 여분 절단 단계를 더 포함하도록 함으로써 정확한 규격의 면발광 기판을 제조하도록 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
< 실시예 1 >
본 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 금형부(110), 기판 성형부(120), 가열부(130)를 포함하여 구성된다.
여기에서 금형부(110)는 도 1에 도시된 면발광 램프 기판(1)과 대응되는 형상을 가지는 구성요소이다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 단면의 형상이 반원형인 그루브(112)가 길게 형성되어 있으며, 이때 그루브(112)는 다수개가 서로 평행하고 인접되게 형성된다. 이러한 금형부(110)는 이후에 면발광 램프 기판을 성형할 때 면발광 램프 기판의 형상을 성형하는 틀로 사용된다.
이 금형부(110)에는 외부에서 공급되는 기판(10)을 고정시키는 고정부재가 더 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 성형되기 위해 외부에서 금형부로 공급되는 기판(10)을 금형부(110)의 정확한 위치에 고정시키는 역할을 하는 고정부재를 더 마련시키는 것이다.
이때 이 고정부재는 진공 흡착공(114)으로 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 그루브(112)의 중앙 부분에 일정 간격으로 이격되어 다수개의 진공 흡착공(114)이 형성되는 것이다. 이 진공 흡착공(114)은, 유리 기판(10)을 금형부(110)에 로딩할 때 유리 기판을 금형부에 고정시키는 역할을 할 뿐만 아니라, 유리 기판을 성형할 때 유리 기판을 흡착하여 면발광 램프 형상을 성형하는 기판 성형부의 역할을 수행할 수도 있다. 이때 진공 흡착공(114)은, 그루브(112)의 중앙 부분 뿐만 아니라 금형부(110)의 외주 부분에도 형성되는 것이, 유리 기판의 안정적인 고정을 위하여 바람직하다. 이 진공 흡착공(114)은 기판의 로딩 과정에서 기판의 고정을 위해서 사용될 뿐만 아니라 기판을 금형부(110)에서 분리시키는 과정에서도 사용될 수 있다. 즉, 진공 흡착공(114)을 진공 펌프(도면에 미도시) 뿐만아니라 가스 공급 펌프(도면에 미도시)에도 연결되도록 마련하고, 기판의 성형이 완료된 후 기판을 금형부에서 분리시키는 공정 수행시에 이 진공 흡착공(114)을 통해 기체를 공급하면 그 압력에 의하여 유리 기판과 금형부의 접촉면이 분리되어 기판이 금형부로부터 용이하게 분리되는 것이다.
그리고 고정 부재의 다른 방식으로는, 금형부(110)의 측부에 유리 기판(10)을 기계적으로 고정시킬 수 있는 기판 고정부(116)를 더 마련하는 방식도 가능하다. 즉, 유리 기판(10)이 삽입될 수 있는 크기의 홈을 가지는 고정구가 금형부(110)의 양측에 마련되고 그 고정구가 수평 방향으로 이동할 수 있도록 하는 것이다. 그러면 유리 기판(10)이 금형부(110)에 접근하는 동안에는 고정구가 외측으로 이동하여 있다가 유리 기판(10)이 금형부(110)에 완전히 접근하고 나서 고정구가 내측으로 이동하여 유리 기판의 측부와 결합하여 유리 기판을 고정시키는 것이다.
그리고 고정 부재의 또 다른 구현방식으로는 진공 흡착공(114)과 기판 고정부(116)를 동시에 형성시킬 수도 있다. 이 방식에 의하면 유리 기판을 보다 안정적으로 고정시킬 수 있으며 진공 흡착공의 진공도를 낮게 하여 운영할 수 있는 장점이 있다.
그리고 고정부재의 또 다른 방식으로는 고정부재를 정전척으로 구성하는 방식이 가능하다. 이 방식은 금형부의 내부에 정전력을 발생시키는 정전척(도면에 미도시)을 내장시키고 기판을 금형부에 고정시키는 경우에는 전원을 인가하여 기판을 금형부에 고정시키는 것이다. 물론 이 경우에도 기판 고정부를 부가적으로 마련하여 기판의 효과적으로 고정시킬 수 있다.
다음으로 기판 성형부(120)는 전술한 금형부(110)에 로딩되는 유리 기판을 면발광 램프 기판의 형상으로 성형하는 구성요소이다. 여기서 면발광 램프 기판 형상이라 함은 도 1에 도시된 바와 같이 다수개의 돌출부가 평행하게 형성되는 형상을 말하는 것이다.
본 실시예에서는 이러한 기판 성형부를 구성하는 세가지 방식을 개시한다.
우선 600±300℃의 고온으로 가열되어 경성이 사라진 유리 기판을 배면에서 강한 흡입력으로 흡입하여 면발광 램프 기판 형상을 성형하는 방식이 있다. 이 방식을 구현하기 위해서는 기판 성형부를 진공 흡착공(114)과 흡입부재(도면에 미도시)로 마련하는 것이 바람직하다. 여기에서 진공 흡착공은 금형부의 그루브 소정 부분에 다수개 형성되는 작은 구멍이며, 흡입부재는 이 진공 흡착공의 후면에 연결되어 기체를 흡입하는 진공펌프를 말한다. 즉, 강력한 흡입력을 가지는 진공펌프를 이용하여 유리 기판(10)의 배면에서 유리 기판(10)을 흡착하여 금형부(110)에 형성되어 있는 그루브(112)와 동일한 형상을 성형하는 것이다. 이 경우에는 하나의 진공 흡착공을 이용하여 기판의 로딩 작업과 기판 성형 작업을 모두 수행할 수 있으므로 장치의 구조가 단순해지는 장점이 있다.
기판 성형부의 두번째 구성방식은, 기판 성형부(120)를 성형판(122)과 구동부재(124)로 구성하는 것이다. 이 방식은 600±300℃의 고온으로 가열된 유리 기판의 전면을 기계적인 방법으로 가압하여 금형부에 형성되어 있는 그루브 형상과 대응되는 형상으로 성형하는 것이다. 여기에서 성형판(122)은 금형부(110)의 형상과 대응되는 형상을 가지며, 금형부(110)와 마주보는 위치에 마련된다. 그리고 구동부재(124)는 이 성형판(122)을 금형부(110) 방향으로 전진과 후진 운동을 할 수 있도록 구동시키는 구성요소이다. 따라서 성형판(122)이 유리 기판(10)에 접근하여 유리 기판과 접촉된 후에도 계속하여 전진하여 성형판(122)의 돌출부(122a)와 금형부(110)의 그루브(112)가 서로 맞물려 그 사이에서 유리 기판이 성형되도록 하는 것이다. 이 방식은 진공펌프를 구비하지 않고 단순한 기계적 형상을 가지는 성 형판만으로 기판을 성형할 수 있는 장점이 있다.
또한 이 방식에 있어서는 전술한 바와 같이, 기판의 성형을 하나의 과정으로 완료할 수도 있지만, 여러 단계로 나누어서 단계적으로 진행할 수도 있다. 즉, 성형판(122)과 유리 기판이 접촉된 후 성형판(122)의 전진운동이 단계적으로 진행되도록 제어하는 것이다. 따라서 성형판(122)이 유리 기판을 소정 깊이 만큼 전진한 후 잠시 멈춘 상태로 대기하다가, 다시 소정 깊이만큼 전진한 후 잠시 멈춘 상태를 대기하는 과정을 반복해 가면서 단계적으로 성형하는 것이다. 이러한 단계적 성형이 가능하게 하기 위해서는 상술한 성형판(122)이 유리기판과 접촉한 상태에서 함께 수평방향으로 이동하면서 유리기판을 가압할 수 있어야 하므로 성형판(122)이 금형부(110)처럼 순환되도록 구성하여야 한다. 이렇게 단계적으로 성형하게 되면 성형과정에서 급격한 성형으로 인한 기판의 파손 및 유리 기판의 비균일성 등을 방지할 수 있는 장점이 있다.
기판 성형부의 세번째 구성방식으로는 전술한 두 방식을 조합한 복합형이 있다. 즉, 유리 기판의 배면에서 유리 기판을 흡착함과 동시에 유리 기판의 정면에서 기계적으로 가압하여 성형하는 방식이다. 이 방식을 구현하기 위해서는 기판 성형부를 진공 흡착공, 흡입부재, 성형판, 구동부재로 구성하는 것이 바람직하다. 이때 진공 흡착공, 흡입부재, 성형판, 구동부재의 구조 및 기능은 전술한 바와 동일하다. 이 방식을 이용하면 보다 정확한 형상으로 면발광 램프 기판을 성형할 수 있는 장점이 있다.
다음으로 금형부(110)와 기판(10)을 가열하는 가열부(130)가 마련된다. 이 가열부(130)는 유리 기판을 가열하여 기판이 소정 형상으로 자유롭게 성형될 수 있도록 하는 것이다. 즉, 유리 기판을 유리의 녹는 점 근방의 온도로 가열하여 유리 기판이 유연성을 가지도록 하고, 그러한 상태에서 면발광 램프 기판의 형상으로 성형하는 것이다.
이러한 가열부(130)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이 면발광 램프 기판 제조장치의 곳곳에 다수개가 마련되는 것이 바람직하다. 이는 면발광 램프 기판 제조장치내부의 전체적인 온도를 소정 온도 이상으로 유지함으로써 금형부가 소정 온도 이상으로 예열되어 있는 상태를 유지하도록 하기 위한 것이다. 물론 면발광 램프 기판 제조장치의 벽면 내부에 가열부가 내장되도록 하여, 전체적으로 열이 발생하도록 할 수도 있다.
또한 가열부(130)를 본 가열부와 예열부로 나누어 구비시킬 수도 있다. 본 실시예에서 사용하는 기판 재료인 유리는 600±300℃로 가열하여야 경성이 사라져서 자유롭게 성형할 수 있다. 따라서 기판을 성형하는 단계에서는 매우 높은 온도로 가열할 필요가 있다. 그러나 다른 공정에서는 이렇게 높은 온도로 유지할 필요가 없다. 오히려 다른 단계에서 이렇게 높은 온도가 유지되면 기판이 쉽게 변형되므로 그 취급이 어려워지는 단점이 있다. 그러므로 본 실시예에서는 가열부를 본 가열부와 예열부로 나누어 마련한다. 여기에서 본 가열부는 기판의 성형에 필요한 높은 온도로 기판을 가열하는 구성요소이며, 예열부는 금형부 또는 기판을 성형에 필요한 온도보다 낮은 온도에서 유지되도록 가열하는 구성요소이다.
따라서 기판을 성형하는 지점에서만 600±300℃의 고온으로 가열할 수 있는 본 가열부를 마련하고 나머지 다른 지점에서는 금형부를 상온 ~ 200℃ 정도로 유지할 수 있도록 가열하는 예열부로 구성하는 것이 바람직하다.
그리고 본 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치(100)에는 금형부(110)를 기판의 로딩 위치에서 배출 위치로 이동시킬 수 있는 이동부(140)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이동부(140)를 설치하게 되면 금형부(110)가 면발광 램프 제조 공정의 시작 위치인 기판 로딩 위치에서 종료 위치인 기판 배출 위치까지 자동적으로 이동하면서 공정이 수행되므로 공정의 자동화를 이룰 수 있는 장점이 있다. 즉, 기판 로딩 위치에서 기판(10)을 금형부(110)에 로딩시켜주면 금형부(110)가 이동로(142)를 따라 이동하면서 각종 공정이 수행되고 기판 배출 위치에서 완성된 면발광 램프 기판이 배출된다.
이때 이동부(140)는 이동로(142)와 이동부재(144)로 이루어지는 것이 바람직하다. 이동로(142)는 기판의 로딩 위치에서 기판의 배출 위치를 연결하는 이동 레일 구조를 가지는 구성요소이며, 이동부재(144)는 그 이동 레일과 결합되며, 또한 금형부(110)와 결합하여 그 이동로 상을 이동하는 구성요소이다.
그리고 이 이동부(140)에는 이동부재(144)를 이동시킬 수 있는 동력을 제공하는 동력부(도면에 미도시)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 물론 이동부재를 작업자가 직접 이동시킬 수도 있지만 별도의 동력을 사용하여 정확한 속도와 효율성을 제고하기 위한 것이다.
본 실시예에서는 이 이동로(142)를 여러가지 방식으로 구현한다.
우선 첫번째로는 이동로(142)를, 금형부(110)를 취부한 상태에서 기판 로딩위치에서 출발하여 다시 기판 로딩 위치로 돌아오는 직선 순환형으로 마련한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 기판이 바닥면 방향을 향해서 이동하면서 공정을 수행하고 상측을 향해서 이동하여 다시 기판 로딩 위치로 돌아오는 형태인 직선 순환형으로 마련될 수 있다. 이러한 직선 순환형은 도 3에 도시된 바와 같이 이동로를 면발광 램프 기판 제조장치의 하측에 마련할 수도 있다. 이렇게 이동로를 면발광 램프 기판 제조장치의 하측에 마련하는 경우에는 기판이 자중에 의하여 금형부에 고정되므로, 기판을 금형부에 로딩하는 작업이 상측에 마련되는 경우보다 용이해지는 장점이 있다.
또한 이동로의 두번째 구현방식으로는, 이동로(142a)를, 도 4에 도시된 바와 같이 원형 또는 타원형으로 마련하고, 금형부(110)를 취부한 상태에서 순환되는 원형 순환형으로 마련될 수도 있다. 이러한 원형 순환형에서는 기판의 로딩 위치와 기판 배출 위치가 서로 인접하게 마련되거나 기판의 로딩과 배출이 한 장소에서 이루어질 수 있으므로 기판의 로딩 및 배출이 효율적으로 이루어질 수 있으며, 더 나아가서는 기판의 로딩 작업과 배출 작업이 하나의 구성요소에 의하여 이루어질 수 있는 장점이 있다.
그리고 본 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치(100)에는 로딩부(150)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 로딩부(150)는 금형부(110)의 로딩 위치에 마 련되며, 금형부(110)에 공정이 처리될 기판을 공급하는 역할을 한다. 물론 작업자가 직접 기판을 금형부에 로딩시킬 수도 있지만, 작업의 효율성 제고를 위해서 자동적으로 기판을 로딩시키는 별도의 로딩부(150)를 마련하는 것이다.
본 실시예에서는 이 로딩부를 두가지 방식으로 구성한다. 우선 로딩부를 탑재부재(152)와 승강부재(154)로 구성하는 것이다. 여기서 탑재부재(152)는 기판을 탑재할 수 있는 탑재면을 가져서 기판을 탑재하며 탑재된 기판을 로딩 위치로 운반하는 역할을 한다. 이 탑재부재(152)는 도 2에 도시된 바와 같이 콘베이어 구조로 마련될 수 있다. 그리고 승강부재(154)는 탑재 부재(152)에 의하여 로딩 위치로 운반된 기판(10)을 들어 올려서 금형부(110)에 고정시키는 구성요소이다. 본 실시예에서는 이 승강부재(154)를 도 2에 도시된 바와 같이 다수개의 핀 형상으로 구성시키며, 승강핀을 상하 방향으로 이동시키면서 기판을 들어올릴 수 있도록 한다. 물론 이동부(140)가 하측에 마련되는 경우에는 이 승강부재(154)가 탑재부재(152)에 의하여 이동된 기판(10)을 들어서 하측에 있는 금형부(110)에 내려 놓는 역할을 하게 된다.
로딩부의 두번째 구현 방식으로는, 로딩부를 로봇 구조로 구성하는 방식이 있다. 즉, 로딩부(110)를 기판을 탑재할 수 잇는 로봇암(도면에 미도시)과 그 로봇암을 상하 좌우 방향으로 구동시킬 수 있는 구동부(도면에 미도시)를 가지는 로봇으로 구성하는 것이다.
그리고 본 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조방치에는 배출부(160)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 이 배출부(160)의 구조 및 기능은 로딩부(150)의 구조 및 기능과 동일하므로 중복하여 설명하지 않는다.
그리고 본 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치(100)는 그 내부를 소정 온도 이상으로 유지할 필요성이 있으므로 내부와 외부를 차단시키는 챔버(170)를 형성시키고 구성요소를 그 내부에 구비시키는 것이 바람직하다. 물론 로딩부(150)와 배출부(160)는 이 챔버(170)의 내부와 외부에 걸쳐서 마련될 수 있다.
< 실시예 2 >
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치의 구조를 나타내는 도면이다. 이 경우에도 각 구성요소의 구조 및 기능은 전술한 제1 실시예에서의 각 구성요소의 그것과 동일하다. 다만, 이동부가 면발광 램프 기판 제조장치의 하측에 마련된다. 이렇게 이동부가 하측에 마련되고, 그에 따라 금형부도 하측에 마련되는 경우에는 기판을 금형부에 로딩하는 작업이 용이해지는 장점이 있으며, 유리 기판이 자중에 의하여 하측으로 처지는 현상이 발생하므로 기판의 성형 작업도 용이해지는 장점이 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조장치를 사용하여 면발광 램프 기판을 제조하는 면발광 램프 기판 제조방법을 설명한다. 도 6은 본 실시예 따른 면발광 램프 기판 제조방법을 각 공정을 나타내는 공정도이다.
본 실시예에 따른 면발광 램프 기판 제조방법에서는 금형부(110)가 항상 예열된 상태로 구동된다. 따라서 면발광 램프 기판을 제조하기 위해서는 최초로 금형부를 소정 온도로 가열하는 금형부 예열 단계(P110)가 필요하다. 이 단계에서는 금형부(110)를 상온 ~ 200℃로 가열한다. 이러한 금형부(110) 예열은 면발광 램프 기판 제조장치의 특정 부분에서 이루어질 수도 있지만, 면발광 램프 기판 제조장치 내부의 전체적인 온도를 전술한 예열온도로 유지함으로써 금형부(110)가 항상 예열된 상태를 유지하도록 할 수 있다. 이렇게 금형부(110)를 예열하는 이유는 금형부(110)가 예열된 상태에서 유리 기판(10)을 성형하게 함으로써 기판 성형에 소요되는 시간을 획기적으로 단축하기 위한 것이다.
다음으로는 기판(10)을 금형부(110)에 로딩하는 기판 로딩 단계(P120)가 진행된다. 이 기판 로딩 단계는 기판 로딩 위치에 위치된 금형부(110)에 공정이 처리될 기판(10)을 공급하는 단계이다. 이 단계는 기판을 외부에서 기판 로딩 위치로 이동시키고 기판을 상승 또는 하강 시켜서 금형부에 접근시키는 단계;와 접근된 기판을 금형부에 고정시키는 단계;로 이루어질 수 있다.
이때 기판을 금형부에 고정시키는 단계는 여러가지 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 기판을 진공흡착하여 금형부의 전면에 고정시킬 수도 있고, 정전력을 이용하여 기판을 금형부의 전면에 고정시킬 수도 있으며, 별도의 기판 고정부를 이용하여 기판을 기계적으로 금형부의 전면에 고성시킬 수도 있다. 물론 전술한 여러가지 방식을 두가지 이상 복합하여 기판을 고정시킬 수도 있다. 이렇게 복합한 방식은 기판을 보다 확실하게 금형부에 고정시킴으로써 공정이 진행되는 동안 기판이 금형부에서 이탈되지 않도록 할 수 있는 장점이 있다.
다음으로는 로딩된 기판을 소정의 예열 온도로 예열하는 기판 예열 단계(P130)가 진행되는 것이 바람직하다. 이 단계는, 외부에서 공급되어 금형부에 로딩된 기판은 그 온도가 낮기 때문에 그 온도를 예열 온도로 상승시키기 위하여 가열하는 단계이다. 이 단계는 별도의 장치를 사용하지 않고, 면발광 램프 기판 제조장치 내부의 온도를 소정 온도 이상으로 유지함으로써 자연스럽게 기판을 예열할 수도 있다.
다음으로는 금형부에 로딩된 기판을 면발광 램프 형상으로 성형하는 성형 단계가 진행된다. 이 성형단계는 본 가열 단계(P140)와 성형 단계(P150) 및 풀림 단계(P160)의 소단계로 나누어서 진행되는 것이 바람직하다. 먼저 예열 온도를 유지하고 있는 기판을 경성이 없어지는 성형온도로 가열하는 본 가열 단계가 진행된다. 이 단계에는 유리 기판을 600±300℃ 이상으로 가열하여 용융 직전 상태로 만들어서 여러가지 형상으로 자유롭게 성형할 수 있는 상태로 만드는 것이다. 이렇게 유리 기판이 성형 가능한 상태로 가열되면 가열된 기판을 가압하여 면발광 램프 형상으로 성형하는 성형 단계(P150)가 진행된다.
이때 이 성형 단계는 여러가지 방식으로 진행될 수 있다. 우선 기판의 배면에서 유리 기판을 흡착함으로써 기판에 압력을 가하여 성형하는 방식이 있다. 이 경우에는 금형부의 그루브에 진공흡착공을 형성시키고 그 진공 흡착공을 통하여 유리 기판을 강하게 흡착하는 것이다.
성형 단계의 다른 방식으로는, 가열된 기판의 전면을 성형부로 가압하여 성형하는 방식이 가능하다. 이 방식에서는 유리 기판의 전면에서 금형부와 대응되는 형상을 가진 성형부로 가압하여 면발광 램프 기판을 성형하는 것이다.
또한 기판의 배면에서는 기판을 흡착하고 전면에서는 성형부로 가압하는 방식으로 성형할 수도 있다.
성형이 완료되면 성형된 기판을 서서히 냉각시키는 풀림 단계(P160)가 진행된다. 이 풀림 단계는 성형된 유리 기판의 온도를 급격히 하강시키지 않고 서서히 하강 시킴으로써 기판의 변형 또는 파손을 방지하고자 하는 것이다. 이때 기판이 냉각되는 온도는 금형부의 예열 온도 정도이다. 즉, 그 이하의 온도로 냉각시키는 것은 아니다.
이렇게 해서 기판의 성형이 완료되면 기판을 외부로 배출하는 기판 배출 단계(P170)가 진행된다. 이 단계는 금형부에서 기판을 분리하는 단계;와 분리된 기판을 외부로 토출하는 단계;의 소단계로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서 기판을 금형부로부터 분리하는 단계에서는, 금형부에 형성되어 있는 진공 흡착공을 통해서 기체를 주입하여 기판을 금형부로부터 분리할 수도 있고, 기판의 외주부를 잡고, 금형부 반대방향으로 기판에 힘을 가함으로써 기판을 분리할 수도 있다.
그리고 나서 분리된 기판을, 배출부를 이용하여 외부로 토출하는 것이다.
다음으로는 성형된 기판의 양불을 판단하는 기판 검사 단계(P180)가 진행된다. 이 단계에서는 성형된 기판이 정상적으로 제조되었는지 여부를 판단한다.
다음으로는 성형된 기판에서 불필요한 부분을 제거하는 여분 절단 단계(P190)가 진행된다. 이 단계에서는 기판의 성형 과정에서 불필요하게 형성된 부분을 제거한다. 특히 진공 흡착공을 이용하여 기판을 성형하는 경우 진공 흡착공이 있는 위치에 형성되는 돌출부 등을 제거하는 작업이 수행된다.
본 발명의 면발광 램프 기판 제조장치 및 제조방법에 의하면 면발광 기판을 인 라인 상태로 제조하여 기판의 대량 생산에 적합하고, 하나의 기판을 제조하는 공정시간이 짧아지는 장점이 있다.

Claims (35)

  1. 면발광 램프 기판의 형상을 가지는 금형부;
    상기 금형부에 로딩되는 기판을 면발광 램프 기판의 형상으로 성형하는 기판 성형부;
    상기 금형부와 기판을 소정 온도로 가열하는 가열부;
    를 포함하여 구성되는 면발광 램프 기판 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금형부를 기판의 로딩 위치에서 기판의 배출 위치로 이동시키는 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이동부는,
    기판의 로딩 위치에서 기판의 배출 위치를 연결하는 이동로;
    상기 금형부를 취부하여, 상기 이동로 상을 왕복하는 이동부재;
    상기 이동부재를 이동시키는 동력을 제공하는 동력부;를
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이동로는,
    원형 또는 타원 형상이며, 기판의 로딩 위치와 배출 위치가 인접하도록 마련 되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가열부는,
    기판의 성형에 필요한 온도로 가열하는 본 가열부;
    금형부를 소정 온도로 유지하는 예열부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 예열부는,
    상기 금형부의 온도가 상온 ~ 200℃로 유지되도록 가열하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 본 가열부는,
    상기 기판의 온도가 600±300℃로 유지되도록 가열하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판 성형부는,
    상기 금형부의 소정 부분에 형성되는 진공 흡착공;
    상기 진공 흡착공에 연결되어 기체를 흡입하는 흡입부재;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판 성형부는,
    상기 금형부와 대응되는 형상을 가지며, 상기 금형부와 마주보는 위치에 마련되고 상기 금형부에 로딩되는 기판을 가압하여 기판을 성형하는 성형판;
    상기 성형판을 구동시키는 구동부재;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 기판 성형부는,
    상기 금형부의 소정 부분에 형성되는 진공 흡착공;
    상기 진공 흡착공에 연결되어 기체를 흡입하는 흡입부재;
    상기 금형부와 대응되는 형상을 가지며, 상기 금형부와 마주보는 위치에 마련되고 상기 금형부에 로딩되는 기판을 가압하여 기판을 성형하는 성형판;
    상기 성형판을 구동시키는 구동부재;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금형부에 인접한 위치에 마련되며, 상기 금형부에 기판을 공급하는 로딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 로딩부는,
    기판을 탑재할 수 있는 탑재부재;
    기판의 로딩 위치에 마련되며, 상기 탑재 부재에 탑재되는 기판을 들어올릴 수 있는 승강부재;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 로딩부는,
    기판을 탑재할 수 있는 로봇암;
    상기 로봇암을 구동시키는 구동부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 금형부에는,
    기판을 탑재할 수 있는 탑재부재;
    상기 탑재부재를 구동시킬 수 있는 구동부;
    를 더 포함하며,
    상기 금형부에 로딩되어 있는 기판을 외부로 배출하는 배출부가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 금형부에는,
    외부에서 공급되는 기판을 고정시키는 고정부재가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 고정부재는,
    상기 금형부의 소정 부분에 마련되는 다수개의 진공흡착공인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 고정부재는,
    상기 금형부의 소정 부분에 마련되는 정전척인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 고정부재는,
    상기 금형부의 외주부에 마련되며, 기판을 잡고 고정시킬 수 있는 기판 고정부인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조장치.
  19. 1) 기판을 금형부에 로딩하는 단계;
    2) 상기 금형부에 로딩된 기판을 면발광 램프 형상으로 성형하는 단계;
    3) 상기 금형부에 로딩된 기판을 외부로 배출하는 단계;
    를 포함하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 1) 단계 수행 전에 상기 금형부를 소정 온도로 예열하는 금형부 예열 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 금형부 예열 단계에서는,
    상기 금형부를 상온 ~ 200℃의 온도로 예열하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 1) 단계는,
    a) 기판을 상기 금형부에 근접한 위치로 접근시키는 단계;
    b) 상기 기판을 금형부에 고정시키는 단계;
    의 소단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 b) 단계는,
    상기 기판을 진공흡착하여 금형부에 고정시키는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 b) 단계는,
    상기 기판을 정전기를 이용하여 금형부에 고정시키는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 b) 단계는,
    상기 기판의 측부와 결합하여 기판을 금형부에 결합시키는 기판 고정부를 사 용하여 기판을 금형부에 고정시키는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  26. 제19항에 있어서, 상기 2) 단계는,
    c) 기판을 성형온도로 가열하는 본 가열 단계;
    d) 가열된 기판을 가압하여 면발광 램프 형상으로 성형하는 성형 단계;
    e) 성형된 기판을 서서히 냉각시키는 풀림 단계;
    의 소단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 2) 단계는,
    상기 c) 본 가열 단계 수행 전에, 상기 기판을 소정의 예열 온도로 가열하는 기판 예열 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 d) 단계는,
    성형온도로 가열된 기판을 기판의 배면에서 진공으로 흡입하여 면발광 램프 기판 형상으로 성형하는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 d) 단계는,
    성형온도로 가열된 기판을 상기 금형부와 대응되는 형상의 성형부로 가압하여 면발광 램프 기판 형상으로 성형하는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 d) 단계는,
    성형온도로 가열된 기판을, 그 배면에서 진공으로 흡입하고, 그 정면에서 성형부로 가압하여 면발광 램프 기판 형상으로 성형하는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  31. 제19항에 있어서, 상기 3) 단계는,
    f) 상기 금형부에서 상기 기판을 분리하는 단계;
    g) 분리된 기판을 외부로 토출하는 단계;
    의 소단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 f) 단계는,
    상기 금형부에 형성된 기체 주입구를 이용하여 상기 금형부와 기판 사이에 소정 기체를 주입함으로써 기판을 분리하는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 f) 단계는,
    상기 금형부에 부착되어 있는 기판의 외주부를 잡고, 상기 금형부로부터 이격되도록 힘을 가함으로써 기판을 분리하는 단계인 것을 특징으로 하는 면발광 램 프 기판 제조방법.
  34. 제19항에 있어서,
    성형된 기판에서 불필요한 외주부를 절단하여 제거하는 여분 절단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
  35. 제19항에 있어서,
    성형된 기판의 양불을 판단하는 기판 검사 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 면발광 램프 기판 제조방법.
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