KR101833536B1 - 대면적 기재용 패터닝 장치 및 패터닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대면적의 기재를 패터닝하기 위한 패터닝 장치 및 패터닝 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쏠라 패널과 같은 대면적의 기재의 작업 공정 시간을 획기적으로 단축할 수 있고, 구성부품의 감소로 제작 비용을 절감할 수 있고, 가공 시 발생한 파티클을 효과적으로 제거할 수 있으며, 일정한 선폭과 진직도를 제공할 수 있어 양질의 제품을 생산할 수 있는 대면적 기재용 패터닝 장치 및 패터닝 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 패터닝할 대면적의 기재를 로딩하기 위한 로딩 유닛; 상기 패터닝할 대면적의 기재를 전달받고, 패터닝을 실행하는 패터닝 유닛; 패터닝된 상기 대면적의 기재를 전달받고 외부로 반송하기 위한 언로딩 유닛; 상기 로딩 유닛으로부터 패터닝할 기재를 패터닝 유닛으로 전달하고, 패터닝된 기재를 전달받아 상기 패터닝 유닛으로부터 언로딩 유닛으로 이송하는 캐리어 유닛; 상기 각 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛에 의해 상기 패터닝 유닛에서 기재의 해당 패터닝 라인에 상응하여 파티클 제거 유닛을 연동시키도록 제어하는 대면적 기재의 패터닝 장치를 제공한다.

Description

대면적 기재용 패터닝 장치 및 패터닝 방법{PATTERNING APPARATUS AND PATTERNING METHOD FOR A SUBSTRATE HAVING LARGE AREA}

본 발명은 대면적의 기재를 패터닝하기 위한 패터닝 장치 및 패터닝 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쏠라 패널과 같은 대면적의 기재의 작업 공정 시간을 획기적으로 단축할 수 있고, 구성부품의 감소로 제작 비용을 절감할 수 있고, 가공 시 발생한 파티클을 효과적으로 제거할 수 있으며, 일정한 선폭과 진직도를 제공할 수 있어 양질의 제품을 생산할 수 있는 대면적 기재용 패터닝 장치 및 패터닝 방법에 관한 것이다.

일반적으로 솔라 패널과 같은 기재에 서브 셀을 만들거나 연결하기 위하여 얇은 층을 패터닝(patterning)하기 위하여 레이저를 사용하는 기술은 잘 알려져 있다. 이러한 기술은 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐-주석 등의 낮은 전극 재질의 얇은 레이어를 유리판 위에 입히고 레이어를 전기적으로 고립시키도록 소정 간격으로 레이저 패터닝을 하는 것을 포함하고 있다.

그런 다음 무정형의 실리콘과 같은 전기를 생성하는 레이어가 전체 영역에 적용되어 두 번째 레이어를 형성하고, 첫 번째 레이어에서 최초 패터닝된 라인과 인접하고 평행한 라인을 패터닝 하기 위하여 레이저가 조사가 실시된다. 세 번째의 최상층 레이어는 알루미늄과 같은 금속층인 경우가 일반적이며, 전기적 전도성을 차단하기 위하여 다른 라인과 인접하며 평행한 라인을 패터닝 하기 위해 다시 레이저빔이 조사된다.

이러한 방법으로 패널 상에 형성되는 일련의 전기적 셀들에서, 각각의 셀 내에 기전력이 형성됨에 따라 전체 패널에서 전압이 생성되게 된다.

상기 패널 상의 각각의 레이어를 분할하기 위하여 소정 이상의 길이로 다수의 라인을 소정 깊이 패터닝한다.

한편, 솔라 패널과 같은 기재는 대면적화되고 있고, 이를 신속하고 정확하게 패터닝하기 위한 공정과 장치의 연구도 활발히 행해지고 있다.

이하 대면적의 솔라 패널을 패터닝하기 위한 종래의 예를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 솔라 패널을 패터닝하기 위한 종래의 일 예의 패터닝 장치의 구성 및 동작을 나타내는 도면이다.

유리, 금속, 폴리머 기질에 ITO 또는 다른 도체 및 반도체 물질이 코팅된 대면적의 솔라 패널(1)이 스테이지 시스템에 설치되고, X축을 따라 움직이게 된다. 다수의 평행한 라인들은 코팅된 면에 사각형의 패널의 X 방향의 긴 측면에 평행하도록 패터닝 된다.

레이저원(미도시)으로부터의 빔(2)은 광학 헤드를 통과하여 미러(미도시)들을 경유하고 렌즈(3)에 의해 솔라 패널(1)의 표면에 초점이 맞추어져 라인(4)을 패터닝 하게 된다.

코팅된 면에 패터닝된 라인의 열들은 X축 방향으로 평행하며, 도면에 나타낸 바와 같이 일렬로 형성된다. 빔이 패널의 X방향으로 끝까지 이동한 후에 광학 유닛(5)은 패터닝 라인 피치만큼 Y방향으로 이동하고, 패널은 X방향의 역방향으로 동일한 과정이 반복된다. 이러한 방법으로 패널 전체 영역에 걸쳐 다수의 라인이 패터닝 된다.

이러한 종래의 패터닝 장치에 따른 패터닝 공정을 광학 유닛(5)의 동작을 중심으로 살펴보면, 전체 라인 길이의 일부인 패널(1) 위의 라인들(4)의 섹션을 패터닝하기 위하여 첫 번째 방향(X)으로 레이저 광선을 움직이기 위하여 광학 유닛(5)을 이동시키고, 패터닝되는 라인으로 밴드(6)를 형성시키기 위해 첫 번째 방향(X)에 직각인 두 번째 방향(Y)으로 패널(1) 상에서 연속적으로 광학 유닛(5)을 이동시킨다.

광학 유닛(5)은 처리될 각 밴드의 라인을 패터닝하기 시작하는 시작위치를 이전 밴드에서의 패터닝된 라인 말단의 종점과 일치시킴으로써 모든 패터닝 라인들을 상호 연결하도록 위치되며, 패널(1)의 전체에 연속적인 패터닝된 라인을 형성시키기 위해 상기 공정들을 반복하여 다수의 평행한 패터닝 라인들의 밴드를 형성시키는 것을 포함한다.

이와 같은 종래 기술의 패터닝 장치 및 방법에 따르면, 대면적의 기재를 가공할 시 일정 범위의 라인을 반복 형성함으로써 일련으로 연결되는 하나의 최종 라인을 형성하기 때문에 그 작업 시간이 길어지는 문제점이 있다.

또한, 솔라 패널이 위치되는 스테이지를 구동하기 위한 구동 수단과 레이저를 조사하는 광학 유닛의 구동 수단이 필요로 되어 구성 부품 수가 증가하는 문제가 있을 뿐만 아니라, 두 구동 수단 간의 상호 제어 시스템이 필요로 되는 문제가 있다.

또한, 하나의 최종 라인을 형성하기 위하여 짧은 여러 선을 이용하기 때문에 라인의 폭이나 진직도가 일정하지 않아 제품의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 솔라 패널이 수평 상태로 놓인 상태에서 가공되기 때문에, 가공시 발생하는 파티클이 그 패널 상으로 튀게 되고, 이는 파티클로 인한 레이저 조사의 가공성에 문제를 야기하고, 결국 제품의 품질이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 대면적의 기재에 대한 패터닝 작업 공정 시간을 단축할 수 있고, 구성부품의 감소로 제작 비용을 절감할 수 있고, 가공 시 발생한 파티클을 효과적으로 제거할 수 있으며, 일정한 선폭과 진직도를 제공할 수 있어 신뢰성 있는 양질의 제품을 제공할 수 있는 대면적 기재의 패터닝 장치 및 패터닝 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 패터닝할 대면적의 기재를 로딩하기 위한 로딩 유닛; 상기 패터닝할 대면적의 기재를 전달받고, 패터닝을 실행하는 패터닝 유닛; 패터닝된 상기 대면적의 기재를 전달받고 외부로 반송하기 위한 언로딩 유닛; 상기 로딩 유닛으로부터 패터닝할 기재를 패터닝 유닛으로 전달하고, 패터닝된 기재를 전달받아 상기 패터닝 유닛으로부터 언로딩 유닛으로 이송하는 캐리어 유닛; 및 상기 각 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 대면적 기재의 패터닝 장치를 제공한다.

또한, 상기 제1 관점에 따른 본 발명은 상기 패터닝 유닛에 설치되어 패터닝 과정에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 제어 유닛은 상기 패터닝 유닛에서 기재의 해당 패터닝 라인에 상응하여 상기 파티클 제거 유닛을 연동시키도록 제어하는 것이 바람직하다.

상기 로딩 유닛 및 언로딩 유닛은 외부로부터 제공되는 대면적의 기재를 수평 상태로 안착 지지하는 안착 수단; 상기 안착 수단의 일단 측에서 회동가능하게 설치되고, 상기 안착 수단 상의 대면적의 기재를 클램핑(clamping)하는 틸팅/클램핑 수단; 및 상기 틸팅/클램핑 수단을 회동 구동시키는 구동 수단을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 안착 수단은 틀 형태를 가지며, 다수의 자유회전 지지 롤러를 갖는 다수의 프레임으로 구성되고, 상기 틸팅/클램핑 수단은 안착 프레임의 일단 측에 구비되고 상기 구동 수단에 의해 회전 구동하는 샤프트와, 일단이 상기 샤프트에 고정되는 리프트 프레임과, 상기 리프트 프레임에 구비되고 리트랙터블(retractable) 동작을 통해 기재의 가장자리를 클램핑(clamping)하는 파지 수단, 및 상기 파지 수단을 구동시키는 구동 수단을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 틸팅/클램핑 수단은 파지될 대면적 기재의 하단부를 지지하는 리트랙터블 동작 방식의 하부 지지 부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 캐리어 유닛은 가이드 레일; 상기 가이드 레일을 따라 이동되는 캐리어; 및 상기 캐리어에 리트랙터블 동작 방식으로 설치되고, 상호 연동하여 기재의 상하좌우 가장자리를 파지하는 파지 수단을 포함할 수 있다.

상기 캐리어는 상단 프레임과 하단 프레임이 상기 가이드 레일에 이동가능하게 결합하고, 상기 파지 수단을 지지하기 위한 다수의 지지 프레임이 구비되어 구성되고, 상기 파지 수단은 상기 지지 프레임에 전방으로 소정 거리 이동가능하게 결합하는 중앙 프레임과, 상기 중앙 프레임으로부터 상하 좌우 방향으로 연장하는 상하 및 좌우 연장 프레임과, 상기 상하 및 좌우 연장 프레임의 각 양단부에 설치되는 리트렉터블 동작 방식의 파지 부재를 포함할 수 있다.

상기 패터닝 유닛 대면적의 기재에 레이저를 조사하여 기재를 패터닝하기 위한 대면적 스캐너; 상기 대면적 스캐너에 대향하게 위치되고, 상기 캐리어 유닛을 통해 전달받은 기재를 고정 지지하는 기재 고정프레임; 및 상기 기재 고정 프레임에 구비되며, 기재의 가장자리를 클램핑하는 클램핑 수단을 포함할 수 있다.

상기 클램핑 수단은 상기 기재 고정 프레임의 적어도 양측 프레임에 소정 간격을 갖고 회동가능하게 설치되는 회동축; 일단부는 상기 회동축에 고정되고, 상기 일단부로부터 연장 절곡되는 절곡부를 갖는 클램핑 플레이트; 및 상기 회동축을 회동가능하게 구동시키는 구동 수단을 포함할 수 있다.

상기 패터닝 유닛은 상기 기재 고정 프레임에 고정되는 기재를 보조적으로 지지 홀딩하는 홀딩 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 패터닝 유닛은 상기 기재 고정 프레임의 적어도 상하부 프레임에 소정 간격을 갖고 구비되며, 리트랙터블 가능하게 설치되는 슬라이드 플레이트; 상기 슬라이드 플레이트의 일단에 설치되고, 고정되는 기재의 가장자리 단면을 접촉 지지하는 지지 부재; 및 상기 슬라이드 플레이트를 슬라이딩이동 가능하게 구동시키는 구동 수단을 포함할 수 있다.

상기 지지 부재는 중심축을 중심으로 자유 회전 가능하며, 신축성 재질로 이루어진 롤러로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 파티클 제거 유닛은 상기 기재 고정 프레임의 후방 양측에 종방향으로 설치되는 가이드 레일; 양단이 상기 가이드 레일에 이동가능하게 설치되는 파티클 흡입 덕트; 상기 가이드 레일에 따라 상기 파티클 흡입 덕트를 구동시키는 구동 수단; 및 상기 흡입 덕트의 양단 측에 튜브를 통해 흡입 덕트와 연통되고, 흡입력을 발생시키는 흡입 장치를 포함할 수 있다.

상기 파티클 흡입 덕트는 양단이 상기 가이드 레일에 이동가능하게 설치되고, 일면이 개방된 덕트 몸체; 및 상기 덕트 몸체에 복수의 흡입 통로를 형성하기 위하여 일면 개방부를 구획하기 위한 복수의 구획 부재를 포함할 수 있다.

상기 복수의 구획 부재는 상기 덕트 몸체의 양측부에서 외부로 연통되는 제1 흡입 통로를 형성하는 제1 구획 부재; 및 상기 덕트 몸체의 중앙부에서 양측으로 분지되어 상기 제1 구획 부재와의 사이에서 외부로 연통되는 제2 흡입 통로를 형성하는 제2 구획 부재를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 관점에 따르면, 대면적의 기재를 수평 상태로 이송받고, 이송된 기재를 파지하며, 소정 기울기를 갖는 틸팅 위치로 틸팅되도록 회동하는 틸팅/클램핑 유닛; 상기 틸팅/클램핑 유닛에 파지된 패터닝될 기재를 소정의 틸팅 상태로 파지하는 파지 유닛; 상기 파지 유닛에서 파지된 기재를 패터닝하도록 레이저빔을 조사하는 대면적 스캐너; 및 상기 각 유닛과 스캐너를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 대면적 기재의 패터닝 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 제3 관점에 따르면, 기재를 소정의 기울기를 갖는 틸팅 상태로 파지하는 파지 유닛; 상기 파지 유닛에 파지된 대면적의 기재를 패터닝하도록 레이저빔을 조사하는 대면적 스캐너; 패터닝될 기재를 파지하고 소정의 기울기를 갖는 틸팅 상태로 로딩하고 일측으로 이동하여 상기 파지 유닛으로 전달하며, 상기 파지 유닛에서 패터닝된 기재를 전달받아 타측으로 이동하여 기재를 언로딩하는 틸팅/클램핑 유닛; 상기 틸팅/클램핑 유닛을 구동시키는 구동 유닛; 및 상기 각 유닛 및 스캐너를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 대면적 기재의 패터닝 장치를 제공한다.

상기 제2 관점 및 제3 관점의 본 발명은 상기 패터닝 유닛의 일측에 상기 패터닝되는 기재에서 발생하는 파티클을 제거하기 위한 파티클 제거 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 제어 유닛은 상기 패터닝 유닛에서 기재의 해당 패터닝 라인에 상응하여 상기 파티클 제거 유닛을 연동시키도록 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제4 관점에 따르면, 대면적의 기재를 로딩 위치로 로딩하는 로딩 단계; 상기 로딩 위치로부터 패터링할 위치로 이송하는 이송 단계; 이송된 대면적의 기재를 패터닝하는 단계; 및 패터닝이 완료된 기재를 언로딩 위치로 이송하는 단계를 포함하는 대면적 기재의 패터닝 방법을 제공한다.

상기 패터닝 단계에서 패터닝이 실행될 때 상기 로딩 단계를 실행할 수 있다.

상기 패터닝 단계에서 대면적의 기재를 소정의 기울기를 갖는 틸팅된 상태에서 패터닝을 실행할 수 있다.

상기 제4 관점에 따른 본 발명은 상기 대면적 기재를 패터닝하는 단계에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 파티클 제거 단계는 패터닝되는 해당 패터닝 라인에 상응하는 위치에 연동하여 파티클을 제거할 수 있다.

상기 로딩 단계는 대면적의 기재를 소정 기울기를 갖는 틸팅된 상태의 로딩 위치로 로딩할 수 있다.

본 발명의 제5 관점에 따르면, 대면적의 기재를 수평 상태로 기재를 패터닝할 패터닝부로 이송하는 단계; 상기 패터닝부로 이송된 수평 상태의 대면적의 기재를 소정의 기울기를 갖는 틸팅 상태로 틸팅하는 단계; 틸팅된 상기 대면적의 기재를 그 틸팅된 위치에서 파지하는 단계; 상기 파지된 기재를 패터닝하는 단계; 패터닝된 기재를 수평 상태로 원위치시키는 단계; 및 상기 원위치시킨 기재를 반출하는 단계를 포함하는 대면적 기재의 패터닝 방법을 제공한다.

본 발명의 제6 관점에 따르면, 패터닝될 기재를 소정의 기울기를 갖는 틸팅 상태로 로딩하는 로딩 단계; 상기 틸팅 상태의 패터닝될 기재를 일측으로 이송시키는 이송 단계; 일측으로 이송된 상기 틸팅 상태의 기재를 패터닝하는 패터닝 단계; 및 상기 패터닝된 기재를 타측으로 반송시키는 반송 단계를 포함하는 대면적 기재의 패터닝 방법을 제공한다.

상기 제5 관점 및 제6 관점에 따른 본 발명은 상기 패터닝 단계에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 파티클 제거 단계는 파티클이 발생하는 해당 라인에 상응하는 위치에 연동하여 파티클을 제거하는 것이 바람직하다.

본 발명의 대면적 기재의 패터닝 장치 및 패터닝 방법에 따르면 다음과 같다.

첫째, 대면적의 기재에 대한 패터닝 작업 공정을 일련의 자동화 공정을 통해 구현함으로써 작업 시간을 단축할 수 있고, 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.

둘째, 쏠라 패널 등의 대면적 기재가 위치되는 스테이지 및 레이저 조사 유닛을 구동시키기 위한 유닛을 구비하지 않아 이를 구동 제어하기 위한 시스템과 같은 구성 요소의 감소로 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 가공 시 발생한 파티클이 패널 상으로 떨어지는 것을 최소 또는 방지하며 효과적으로 제거할 수 있어 제품의 신뢰성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 일정한 선폭과 진직도를 갖는 라인을 형성할 수 있어 신뢰성 있는 양질의 제품을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 솔라 패널을 패터닝하기 위한 종래의 일 예의 패터닝 장치의 구성 및 동작을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 대면적 기재의 패터닝 장치의 바람직한 실시 예의 구성을 나타내는 후방에서 바라본 구성도.
도 3은 본 발명의 대면적 기재의 패터닝 장치의 바람직한 실시 예의 구성을 나타내는 후방에서 바라본 사시도.
도 4는 본 발명의 대면적 기재의 패터닝 장치의 바람직한 실시 예를 구성하는 패터닝부를 나타내는 측면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 패터닝 장치를 구성하는 로딩 유닛 또는 언로딩 유닛의 구성부를 나타내는 정면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 로딩 유닛 또는 언로딩 유닛의 구성부를 나타내는 측면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 로딩 유닛 또는 언로딩 유닛의 안착 수단을 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 로딩 유닛 또는 언로딩 유닛의 구성을 나타내는 정면도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 캐리어 유닛의 구성을 나타내는 후면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 패터닝 유닛의 구성을 후방에서 바라본 구성도.
도 11은 본 발명의 패터닝 장치를 구성하는 파티클 제거 유닛의 구성을 나타내는 후방에서 바라본 구성도.
도 12는 본 발명의 패터닝 장치를 구성하는 파티클 제거 유닛의 구성을 나타내는 전방에서 바라본 구성도.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 대면적 기재의 패터닝 장치는 크게 외부로부터 제공된 패터닝할 대면적의 기재를 로딩하기 위한 로딩 유닛; 상기 패터닝할 대면적의 기재를 상기 패터닝부로부터 전달받고, 기재의 패터닝을 실행하는 패터링 유닛; 상기 패터닝된 대면적의 기재를 이송받고 외부로 반송하기 위한 언로딩 유닛; 상기 패터닝 유닛에 설치되어 패터닝 과정에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 유닛; 상기 대면적 기재를 로딩 유닛으로부터 패터링 유닛으로, 상기 패터닝 유닛으로부터 언로딩 유닛으로 전달하는 캐리어 유닛; 및 상기 각 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 대면적 기재의 패터닝 방법은 크게 대면적의 기재를 로딩 위치로 로딩하는 단계; 상기 로딩 위치로부터 패터링할 위치로 이송하는 단계; 이송된 대면적의 기재를 패터닝하는 단계; 및 패터닝이 완료된 기재를 언로딩 위치로 이송하는 단계를 포함한다.

상기 패터닝 단계에서 패터닝이 실행될 때 상기 로딩 단계를 실행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 대면적 기재를 패터닝하는 단계에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 패터닝 단계에서는 대면적의 기재를 소정의 기울기를 갖는 세워진 상태에서 패터닝을 실행하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 대면적 기재의 패터닝 장치의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 대면적 기재의 패터닝 장치의 바람직한 실시 예의 구성을 나타내는 후면도이고, 도 3은 본 발명의 대면적 기재의 패터닝 장치의 바람직한 실시 예의 구성을 나타내는 후방 사시도이며, 도 4는 본 발명의 대면적 기재의 패터닝 장치의 바람직한 실시 예를 구성하는 패터닝부를 나타내는 측면도이다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 대면적 기재의 패터닝 장치의 바람직한 실시 예의 구성은, 크게 패터닝할 대면적의 기재(10)를 로딩하기 위한 로딩 유닛(100); 상기 패터닝할 대면적의 기재(10)를 전달받고, 패터닝을 실행하는 패터닝 유닛(200); 상기 패터닝된 대면적의 기재(10)를 전달받고 외부로 반송하기 위한 언로딩 유닛(300); 상기 로딩 유닛(100)으로부터 패터닝할 기재를 패터닝 유닛(200)으로 이송하고, 패터닝된 기재를 상기 패터닝 유닛(200)으로부터 언로딩 유닛(300)으로 이송하는 캐리어 유닛(400); 및 상기 각 유닛을 제어하는 제어 유닛(미도시)을 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 패터닝 유닛(200)에 설치되어 패터닝 과정에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 유닛(500)(후술됨)을 더 포함할 수 있다. 상기 파티클 제거 유닛(400) 또한 제어 유닛에 의하여 제어된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 패터닝 장치를 구성하는 각 유닛에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

- 로딩 유닛(100)/ 언로딩 유닛(300)

먼저, 로딩 유닛(100)에 대하여 설명하며, 언로딩 유닛(300)은 로딩 유닛(100)의 구성과 동일하고 대칭되게 위치되는 구성이므로 언로딩 유닛(300)의 구성에 대해서는 생략 또는 간략히 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 패터닝 장치를 구성하는 로딩 유닛(100)(또는 언로딩 유닛(300))의 일부 구성을 나타내는 정면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 로딩 유닛(100)의 일부 구성을 나타내는 측면도이다. 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 로딩 유닛(100)의 안착 수단(110)을 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 로딩 유닛(100)의 구성을 나타내는 정면도이다.

도 5 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 로딩 유닛(100)(또는 언로딩 유닛(300))은, 외부로부터 제공되는 대면적의 기재를 수평 상태로 안착 지지하는 안착 수단(110); 상기 안착 수단(110)의 일단(후방단)에 그 일단을 축으로 회동가능하게 설치되고, 상기 안착 수단(110) 상의 대면적의 기재를 클램핑(clamping)하는 틸팅/클램핑 수단(120); 및 상기 틸팅/클램핑 수단(120)을 회동 구동시키는 구동 수단(130)을 포함한다.

상기 안착 수단(110)은 도 7에 나타낸 바와 같이 다수의 프레임(111)으로 구성된 틀 형태를 가지며, 각 틀에는 소정 간격으로 컨베이어 부재(112)가 설치되어 대면적의 기재가 안착 된다.

도 7에서 상기 컨베이어 부재는 자유 회전 롤러로 구성된 예를 나타내고 있으나, 대면적의 기재를 안정적으로 안착 지지할 수 있는 구성이라면 다른 구성으로도 구성될 수 있음은 당업자라면 충분히 이해할 수 있다.

상기 틸팅/클램핑 수단(120)은 안착 수단(110)의 프레임에 안착된 대면적의 기재(10)를 파지하여 소정의 틸팅(tilting) 위치, 소정의 기울기는 갖는 세워진 상태의 위치로 회동시키기 위한 구성으로서, 안착 수단(110)의 프레임의 일단(후방단) 측에 구비되고 상기 구동 수단(130)에 의해 회전 구동하는 샤프트(121); 일단(하방단)이 상기 샤프트(121)에 고정되는 리프트 프레임(122); 상기 리프트 프레임(122)에 구비되고 상기 안착 수단(110)의 프레임에 안착된 대면적의 기재를 리트랙터블(retractable) 동작을 통해 클램핑(clamping)하는 파지 수단(123); 및 상기 파지 수단(123)을 구동시키는 구동 수단을 포함한다.

상기 샤프트(121)는 상기 구동 수단(130)의 정역 구동에 의해 구동되어 그에 고정된 리프트 프레임(122)을 수평 상태로부터 소정의 틸팅(tilting)된 위치로 회동시킨다.

상기 파지 수단(123)은 리프트 프레임(122)의 양 측부에 리트렉터블(retractable) 가능한 방식(예를 들면, 유압방식의 구동 실린더에 의한 확장 수축)으로 설치되어 안착 수단(110)의 프레임에 안착된 대면적의 기재의 가장자리 면을 파지하며, 이와 동시에 기재(10)의 좌우 정렬을 행한다.

또한, 상기 틸팅/클램핑 수단(120)은 파지될 대면적 기재(10)의 하단부를 안정적으로 지지하기 위하여 하부 지지 부재(124)를 더 포함한다. 상기 하부 지지 부재(124)는 리프트 프레임(122)의 하부에 설치되고 리트랙터블 가능한 방식(예를 들면, 유압방식의 구동 실린더에 의한 확장 수축)으로 설치되어 파지 수단(123)에 의해 파지되는 기재(10)의 하단부를 지지함과 동시에 상하 정렬을 행한다.

상기 하부 지지 부재(124)는 리트랙터블 가능한 방식(예를 들면, 유압방식의 구동 실린더에 의한 확장 수축)으로 승강 가능하게 이루어지며, 상기 파지 수단(123)의 동작과 연동하게 동작하여, 파지 수단(123)에 의한 좌우 정렬과 동시에 하부 지지 부재(124)는 상하 정렬을 실행한다.

상기 파지 수단(123)과 하부 지지 부재(124)에 있어서, 파지될 기재(10)의 가장자리에 향하는 파지 부재(123)와 하부 지지 부재(124)의 대향 면은 안정적인 고정 및 지지를 위하여 고무 또는 실리콘과 같은 연질 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 파지 수단(123) 및 하부 지지 부재(124)는 기재(10)의 가장자리 면을 파지 고정하게 되는데, 이와 같이 가장자리 면을 파지하는 것은 제공되는 기재(10)의 표면에 형성되어 있는 막의 스크래치를 방지한다. 또한, 후술하겠지만 이러한 기재의 가장자리의 파지 방식이 적용되는 패터닝 유닛(200)에서도 비가공 면적을 최소화하고 레이저 가공시 간섭을 방지하여 작업성 및 가공성을 향상시키게 된다.

상기 파지 수단(123)과 하부 지지 부재(124)는 리트랙터블 가능한 방식의 예로서 유압 실린더 구동 방식의 일 예를 설명하고 있으나, 랙기어 등을 포함하는 모터 구동 방식을 채용할 수도 있다. 바람직하게는 동작의 신뢰성과 정확성을 고려하여 유압 실린더 구동 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

앞서 언급하였지만, 언로딩 유닛(300)도 로딩 유닛(100)과 동일한 구성이며 패터닝 유닛(200)을 중심으로 좌우 측에 대칭되게 위치되어 구성된다. 따라서, 언로딩 유닛(300)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

- 캐리어 유닛(400)

다음으로, 상기 로딩 유닛(100)으로부터 패터닝할 기재(10)를 패터닝 유닛(200)으로 이송하고, 패터닝된 기재를 상기 패터닝 유닛(200)으로부터 언로딩 유닛(300)으로 이송하는 캐리어 유닛(400)을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 캐리어 유닛(100)의 구성을 나타내는 후면도이다. 앞서 설명한 도 8도 함께 참조하여 설명한다.

상기 캐리어 유닛(400)은 가이드 레일(410); 상기 가이드 레일(410)을 따라 이동되는 캐리어(420); 상기 캐리어(420)에 리트랙터블 동작 가능하게 설치되고, 상호 연동하여 기재의 상하좌우 가장자리를 파지하는 파지 수단(430); 및 상기 가이드 레일(410)을 따라 캐리어(420)를 이동시키는 구동 수단(440)을 포함한다.

상기 가이드 레일(410)은 상기 로딩 유닛(100), 패터닝 유닛(200) 및 언로딩 유닛(300)의 전체 길이에 걸쳐 후방 상하 단부에 설치된다.

상기 캐리어(420)는 상단 프레임과 하단 프레임이 상기 가이드 레일(410)에 이동가능하게 결합하는 사각 틀 형태이고, 중앙부에는 상기 파지 수단(430)을 지지하기 위한 다수의 지지 프레임이 구비되어 구성된다.

상기 파지 수단(430)은 도 8에 잘 나타나 있는 바와 같이 상기 캐리어(420)의 중앙 지지 프레임에 전방(도면에 대하여 수직 방향의 전방)으로 소정 거리 이동가능하게 결합하는 중앙 프레임(431); 상기 중앙 프레임(431)으로부터 상하 좌우 방향으로 연장하는 상하 및 좌우 연장 프레임(432); 상기 좌우 연장 프레임(432)의 양단부에 설치되는 좌우 파지 부재(433); 상기 상하 연장 프레임(432)의 양단부에 설치되는 상하 파지 부재(434)를 포함한다.

상기 좌우 및 상하 파지 부재(433, 434)는 리트렉터블(retractable) 동작 가능한 방식(예를 들면, 유압방식의 구동 실린더에 의한 확장 수축)으로 설치되어 중앙 프레임(431)이 전방으로 소정 거리 이동한 후 상기 파지 부재(433, 434)의 수축 동작으로 로딩 유닛(100), 패터닝 유닛(200), 언로딩 유닛(300)에 있는 대면적의 기재를 전달받거나 전달하게 된다.

상기 파지 부재(433, 434)에 있어서, 파지될 기재(10)의 가장자리에 향하는 파지 부재(433, 434)의 대향 면은 안정적인 고정 및 지지를 위하여 고무 또는 실리콘과 같은 연질 재질의 소재가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 파지 부재(433, 434)는 리트랙터블 가능한 방식의 예로서 유압 실린더 구동 방식의 일 예를 설명하고 있으나, 랙기어 등을 포함하는 모터 구동 방식을 채용할 수도 있다. 바람직하게는 동작의 신뢰성과 정확성을 고려하여 유압 실린더 구동 방식을 채용하는 것이 바람직하다.

- 패터닝 유닛(200)

다음으로, 상기 패터닝할 대면적의 기재(10)를 로딩 유닛(100)으로부터 캐리어 유닛(400)을 통해 전달받고 패터닝을 실행하는 패터링 유닛(200)을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예의 패터닝 장치를 구성하는 패터닝 유닛(200)의 구성을 나타내는 후면도로서, 기재가 위치된 상태를 나타내는 구성도이다. 앞서 설명한 도 2도 함께 참조하여 설명한다.

상기 패터닝 유닛(200)은 대면적의 기재(10)에 레이저를 조사하여 기재를 패터닝하기 위한 대면적 스캐너(210)(도 2 참조); 상기 대면적 스캐너(210)에 대향하게 위치되고, 캐리어 유닛(400)을 통해 전달받은 기재를 고정 지지하는 기재 고정프레임(220); 및 상기 기재 고정 프레임(220)에 구비되며, 위치되는 기재의 가장자리를 클램핑하는 클램핑 수단(230)을 포함한다.

또한, 상기 패터닝 유닛(200)은 기재 고정 프레임(220)에 고정 지지되는 기재를 보조적으로 지지 홀딩할 수 있는 홀딩 수단(240)을 더 포함할 수 있다.

상기 대면적 스캐너(210)는 레이저 발생원으로부터 조사되는 레이저빔을 소정의 광학계를 통해 기재(10) 측으로 조사하는 공지된 레이저 스캐너를 이용한다. 따라서 레이저 스캐너의 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 기재 고정 프레임(220)은 대면적 스캐너(210)에 대향하여 소정 거리를 갖고 패터닝 장치의 후방 측에 고정 설치되는 소정 두께와 폭을 갖는 사각 프레임이다.

상기 기재 고정 프레임(220)의 더 후방 측에는 앞서 설명된 캐리어 유닛(400)이 이동하는 가이드 레일(410)이 설치된다.

상기 클램핑 수단(230)은 상기 기재 고정 프레임(220)의 적어도 양측 프레임에 소정 간격을 갖고 회동가능하게 설치되는 회동축(미도시); 일단부는 상기 회동축에 고정되고, 상기 일단부로부터 연장 절곡되는 절곡부를 갖는 클램핑 플레이트(231); 및 상기 회동축을 회동가능하게 구동시키는 구동 수단을 포함한다.

상기 패터닝 유닛(200)은 기재 고정 프레임(220)에 고정 지지되는 기재를 보조적으로 지지 홀딩할 수 있는 홀딩 수단(240)은, 상기 기재 고정 프레임(220)의 적어도 상하부 프레임에 소정 간격을 갖고 구비되며, 리트랙터블 가능하게 설치되는 슬라이드 플레이트(241); 상기 슬라이드 플레이트(241)의 일단에 설치되고, 고정 지지되는 기재의 가장자리 단면을 접촉 지지하는 지지 부재(242); 및 상기 슬라이드 플레이트(241)를 슬라이딩 이동가능하게 구동시키는 구동 수단을 포함한다.

상기 지지 부재(242)는 슬라이드 플레이트(241)의 일단부에서 중심축을 중심으로 자유 회전 가능하며, 신축성 재질(예를 들면, 고무나 실리콘)로 이루어진 롤러로 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 클램핑 수단(230)의 구동 수단과 홀딩 수단(240)의 구동 수단은 동일 구동 수단으로 구성되거나 별개의 구동 수단으로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 클램핑 수단(230)은 구동 수단의 동작에 의해 회동축이 회전하게 되면, 그 회동축과 일체로 클램핑 플레이트(231)가 회동하게 되어 그 클램핑 플레이트(231)의 절곡부는 기재 고정 프레임(220)에 위치되는 기재의 가장자리를 고정하게 된다.

이와 함께 상기 홀딩 수단(240)은 구동 수단의 동작에 의해 슬라이드 플레이트(241)가 기재 측으로 이동하게 되고, 슬라이드 플레이트(241)의 이동에 따라 그 일단부에 설치되는 지지 부재(242)는 기재의 가장자리 단면에 가압 접촉되어 고정 지지력을 더욱 확실하게 확보할 수 있다.

- 파티클 제거 유닛(500)

다음으로, 본 발명의 패터닝 장치를 구성하는 파티클 제거 유닛(500)의 구성을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 11은 본 발명의 패터닝 장치를 구성하는 파티클 제거 유닛의 구성을 나타내는 후방 구성도이고, 도 12는 본 발명의 패터닝 장치를 구성하는 파티클 제거 유닛의 구성을 나타내는 전방 구성도이다.

도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기 파티클 제거 유닛(500)은 패터닝 유닛(200)의 후방 양측에 설치되는, 구체적으로 상기 패터닝 유닛(200)의 기재 고정 프레임(220)의 후방 양측에 종방향으로 설치되는 가이드 레일(510); 양단이 상기 가이드 레일(510)에 이동가능하게 설치되는 파티클 흡입 덕트(520); 상기 파티클 흡입 덕트(520)를 가이드 레일(510)에 따라 구동시키는 구동 수단(미도시); 상기 흡입 덕트의 양단 측에 튜브를 통해 연통되고, 공기 흡입력을 발생시키는 흡입 장치(진공 흡입 장치)(530)를 포함한다.

상기 가이드 레일(510)은 상기 패터닝 유닛(200)의 양측의 전체 길이, 구체적으로 기재 고정 프레임(220)의 좌우 프레임의 대략 전체 길이에 걸쳐 설치된다.

상기 파티클 흡입 덕트(520)는 일면에 흡입구를 갖는 덕트 형태로 구성되며, 도면에서는 발생하는 파티클의 신속한 흡입을 위하여 복층형으로 구성된 형태이다. 구체적으로, 상기 파티클 흡입 덕트(520)는 양단부가 가이드 레일(541)에 이동가능하게 설치되고, 일면이 개방된 덕트 몸체(521); 상기 덕트 몸체(521)에 복수의 흡입 통로를 형성하기 위하여 일면 개방부를 구획하기 위한 복수의 구획 부재(522); 및 상기 복수의 구획 부재(522)에 의해 구획된 흡입 통로의 단부 연통구와 진공 흡입 장치(530)를 연결하는 연결 튜브(523)를 포함한다.

상기 복수의 구획 부재(522)는 덕트 몸체(521)의 양측부에서 외부로 연통되는 제1 흡입 통로를 형성하는 제1 구획 부재(522a), 및 상기 덕트 몸체(521)의 중앙부에서 양측으로 분지되어 제1 구획 부재(522a)와의 사이에서 외부로 연통되는 제2 흡입 통로를 형성하는 제2 구획 부재(522b)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 파티클 제거 유닛(500)에 있어서 패터닝 유닛(200)에 지지 고정되는 기재를 대면적 스캐너(210)가 상부로부터 하부로 패터닝할 때, 파티클 흡입 덕트(520)는 기재의 패터닝되는 위치에 대응하는 위치에 위치하도록 연동되어 패터닝 과정에서 발생하는 파티클을 신속하게 제거하게 된다.

- 제어 유닛

상기 제어 유닛은 각 유닛들의 전반적인 동작을 제어하고, 패터닝 깊이와 패터닝 라인 간의 간격 등을 제어하는 프로그램이 설치된 예를 들면 퍼스널 컴퓨터(PC)이다. 상기 제어 유닛은 입력 장치(예를 들면, 키보드 또는 마우스)를 통해 제어하고자 하는 요소를 입력할 수 있다.

다음으로, 상기한 본 발명에 따른 패터닝 장치의 동작을 설명한다. 설명에 앞서 본 발명은 기본 사상은 대면적의 기재를 일련의 연속된 공정을 통해 패터닝할 수 있도록 하여 작업 효율성과 생산성을 도모하도록 하기 위한 것으로서, 기본적으로 본 발명의 대면적 기재의 패터닝 방법은 대면적의 기재를 로딩 위치로 로딩하는 단계; 상기 로딩 위치로부터 패터링할 위치로 이송하는 단계; 이송된 대면적의 기재를 패터닝하는 단계; 및 패터닝이 완료된 기재를 언로딩 위치로 이송하는 단계를 포함한다.

여기에서, 상기 패터닝 단계에서 패터닝이 실행될 때 상기 로딩 단계를 실행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 패터닝 단계에서는 대면적의 기재를 소정의 기울기를 갖는 세워진 상태(틸팅된 상태)에서 패터닝을 실행한다. 한편, 상기 로딩 단계에서 대면적의 기재를 소정의 기울기를 갖는 틸팅된 상태의 로딩 위치로 로딩할 수 있다.

또한, 상기 대면적 기재를 패터닝하는 단계에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 단계를 더 포함할 수 있다.

이하 상기한 바람직한 실시 예에 따른 패터닝 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 외부로부터 수동 또는 자동으로 로딩 유닛(100)의 안착 수단(110) 상의 틸팅/클램핑 수단(120) 위에 대면적의 기재가 위치된다. 구동 수단에 의해 틸팅/클램핑 수단(120)의 파지 수단(123)이 구동되어 위치된 대면적 기재의 가장자리를 파지하고, 하부 지지 부재(124)에 의해 지지되면서 상하좌우 정렬된다.

상기 파지 수단(123)에 의해 파지된 기재는 구동 수단에 의해 틸팅/클램핑 수단(120)이 일단을 축(샤프트(121))으로 구동되어 소정의 기울기를 갖는 세워진 상태의 소정 위치로 틸팅된다.

소정 기울기로 틸팅된 상기 틸팅/클램핑 수단(120)의 대향 측에는 캐리어 유닛(410)이 위치되고, 상기 캐리어 유닛(410)의 파지 수단(430)은 전방으로 소정 거리 이동하여 틸팅/클램핑 수단(120)의 기재를 파지함과 동시에, 틸팅/클램핑 수단(120)의 파지 수단(123)은 파지 동작을 해제하며, 상기 캐리어 유닛(410)의 파지 수단(430)은 기재를 파지한 상태에서 원위치로 복귀된다.

상기 캐리어 유닛(410)의 파지 수단(430)은 중앙 프레임(431)이 전방으로 소정 거리 이동하고, 그 중앙 프레임(431)의 상하 좌우 양단부에 구비된 상하 및 좌우 파지 부재(433, 434)는 서로 연동하는 수축 동작을 통해 기재의 상하 좌우 가장자리를 파지한다.

상기 기재를 파지한 캐리어 유닛(410)은 구동 수단(440)에 의해 구동되어 가이드 레일(410)을 따라 패터닝 유닛(200) 측으로 이동된다. 상기 패터닝 유닛(200) 측으로 이동된 캐리어 유닛(410)은 패터닝 유닛(200)의 기재 고정 프레임(220)에 대향하여 위치되고, 다시 캐리어 유닛(410)의 파지 수단(430)은 기재를 파지한 상태에서 전방으로 소정 거리 이동하여 기재 고정 프레임(220)의 후면 측에 위치시킨다.

상기 기재 고정 프레임(220)의 후면 측에 위치된 기재(10)는 그 기재 고정 프레임(220)에 설치된 클램핑 수단(230) 및/또는 홀딩 수단(240)의 동작에 의해 클램핑 및 홀딩되고, 상기 캐리어 유닛(410)의 파지 수단(430)의 파지 동작은 해제된다.

상기 패터닝 유닛(200)의 기재 고정 프레임(220)에 지지 고정된 기재는 대면적 스캐너(210)에서 조사되는 레이저 빔에 의해 패터닝이 실행된다. 상기 대면적 스캐너(210)는 제어 유닛에 입력된 값에 응답하여 기재의 상부로부터 하부로 소정 폭과 깊이로 기재의 패터닝을 실행한다.

여기에서, 상기 패터닝 유닛(200)에 의해 기재가 패터닝되는 과정에서, 파티클이 발생하게 되는데, 상기 패터닝 유닛(200)의 기재 고정 프레임(220)의 후방 측에 위치되는 파티클 제거 유닛(500)은 패터닝되는 기재의 패터닝 라인에 대응하게 이동하여(가이드 레일(510)을 따라) 패터닝되는 해당 라인에서 발생하는 파티클을 바로바로 흡입 제거하게 된다.

또한, 상기 패터닝 유닛(200)에 의해 기재가 패터닝되는 동안, 상기 로딩 유닛(100)의 틸팅/클램핑 수단(120)은 패터닝될 새로운 기재를 파지하고 소정의 틸팅 위치로 되는 일련의 동작을 실행하여 그 상태로 대기한다.

계속해서, 상기 패터닝 유닛(200)에 의해 기재의 패터닝이 완료되면, 캐리어 유닛(400)이 패터닝 유닛(200)의 기재 고정 프레임(220)으로 패터닝될 기재를 전달하는 동작의 역순으로 패터닝 유닛(200)의 기재 고정 프레임(220)으로부터 패터닝된 기재를 전달받는다.

패터닝된 기재를 전달받은 상기 캐리어 유닛(400)은 가이드 레일(410)을 따라 언로딩 유닛(300) 측으로 이동한다. 상기 언로딩 유닛(330) 측으로 이동된 캐리어 유닛(400)은 앞서 설명한 기재 로딩 동작의 역순으로 패터닝된 기재를 언로딩 유닛(300)의 틸팅/클램핑 수단(120)으로 전달하고 상기 언로딩 유닛(300)의 틸팅/클램핑 수단(120)은 안착 위치(수평 위치)로 회전하며, 자동 또는 수동으로 패터닝된 기재를 외부로 반출한다.

여기에서, 상기 패터닝된 기재를 언로딩 유닛(300)의 틸팅/클램핑 수단(120)으로 전달한 캐리어 유닛(400)은 다시 가이드 레일(410)을 따라 로딩 유닛(100) 측으로 이동하고, 패터닝될 기재를 파지한 채 소정 틸팅 위치에서 대기하고 있는 로딩 유닛(100)의 틸팅/클램핑 수단(120)으로부터 앞서 설명한 동작을 통해 패터닝될 기재를 전달받아 패터닝 유닛(200) 측으로 이동하는 일련의 동작을 반복하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 패터닝 장치 및 패터닝 방법은 대면적의 기재에 대한 패터닝 작업 공정 시간을 단축할 수 있어 작업 효율성을 향상시킬 수 있으며, 종래 솔라 패널 등의 대면적 기재가 위치되는 스테이지 및 레이저 조사 유닛을 구동시키기 위한 유닛을 구비하지 않아 이를 구동 제어하기 위한 시스템과 같은 구성 요소의 감소로 제작 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 가공 시 발생한 파티클을 패터닝 형성 공정과 동시에 실행할 수 있어 패널 상으로 파티클이 떨어지는 것을 최소화하거나 방지하고 효과적으로 제거할 수 있어 제품의 신뢰성을 증대시킬 수 있고, 대면적 스캐너를 통한 유효한 작용 효과인 일정한 선폭과 진직도를 갖는 라인을 신속하고 정확하게 형성할 수 있어 신뢰성 있는 양질의 제품을 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 패터닝 장치와 패터닝 방법은 그 기술 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형될 수 있음은 당업자에게 자명한 것이다.

그 변형 예로서, 로딩 유닛과 언로딩 유닛을 생략하고, 로딩 유닛의 특징적 구성을 패터닝 유닛의 특징적 구성과 조합하여 이루어지는 장치로 구성할 수 있다.

다시 말해서, 본 발명의 변형 예의 패터닝 장치는 대면적의 기재를 수평 상태로 이송받고, 이송된 기재를 파지하며, 소정 기울기를 갖는 틸팅 위치로 틸팅되도록 회동하는 틸팅/클램핑 유닛; 상기 틸팅/클램핑 유닛에 파지된 패터닝될 기재를 소정의 틸팅 상태로 파지하는 파지 유닛; 상기 파지 유닛에서 파지된 기재를 패터닝하도록 레이저빔을 조사하는 대면적 스캐너; 및 상기 각 유닛과 대면적 스캐너를 제어하는 제어 유닛으로 구성될 수 있다.

여기에서, 본 발명의 변형 예는 상기 파지 유닛의 후방 측(대면적 스캐너의 반대측)에는 패터닝되는 기재에서 발생하는 파티클을 제거하기 위한 파티클 제거 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 변형 예에 따른 대면적 기재의 패터닝 방법은, 대면적의 기재를 수평 상태로 패터닝부로 이송하는 단계; 상기 패터닝부로 이송된 수평 상태의 대면적의 기재를 소정의 기울기를 갖는 틸팅 위치로 틸팅하는 단계; 틸팅된 상기 대면적의 기재를 그 틸팅된 위치에서 파지하는 단계; 상기 파지된 기재를 패터닝하는 단계; 패터닝된 기재를 수평 상태로 원위치시키는 단계; 및 상기 원위치시킨 기재를 반출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 변형 예의 패터닝 방법은 상기 패터닝 단계에서 패터닝되는 과정에서 파티클 발생 지점에 상응하여 파티클 제거 유닛을 연동되게 이동시켜 기재에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 단계를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 변형 예의 패터닝 장치는 소정의 기울기를 갖는 틸팅 상태로 파지하는 파지 유닛; 상기 파지 유닛에 파지된 대면적의 기재를 패터닝하도록 레이저빔을 조사하는 대면적 스캐너; 이송되는 패터닝될 기재를 파지하고 소정의 기울기를 갖는 틸팅 상태로 로딩하고 일측으로 이동하여 상기 파지 유닛으로 전달하고, 상기 파지 유닛에서 패터닝된 기재를 전달받아 타측으로 이동하여 기재를 언로딩하는 틸팅/클램핑 유닛; 상기 틸팅/클램핑 유닛을 구동시키는 구동 유닛; 및 상기 각 유닛과 스캐너를 제어하는 제어 유닛을 포함한다.

본 발명의 다른 변형 예에 따른 대면적 기재의 패터닝 방법은 패터닝될 기재를 소정의 기울기를 갖는 틸팅 상태로 로딩하는 로딩 단계; 상기 틸팅 상태의 패터닝될 기재를 일측으로 이송시키는 이송 단계; 일측으로 이송된 상기 틸팅 상태의 기재를 패터닝하는 패터닝 단계; 상기 패터닝된 기재를 타측으로 반송시키는 반송 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 변형 예의 패터닝 방법은 상기 패터닝 단계에서 패터닝되는 과정에서 파티클 발생 지점에 상응하여 파티클 제거 유닛을 연동되게 이동시켜 기재에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 단계를 더 포함한다.

상기한 변형 예 및 다른 변형 예의 구성요소에서 나타낸 각 유닛은 앞서 설명된 관련 유닛 또는 수단에 대응할 수 있으며, 그 동작을 구현하는 다른 구성요소로 대체될 수 있음은 자명한 것이다.

또한, 앞서 설명된 본 발명은 패터닝 장치는 캐리어 유닛을 하나 구비되는 것으로 설명 및 도시되고 있지만, 두 개의 캐리어 유닛을 구비하여 로딩 및 언로딩 측으로의 이송을 동시에 실행할 수 있도록 구성할 수 있다. 상기 설명에서 패터닝 단계를 실행할 때 로딩 단계를 실행함으로써 작업 시간을 단축할 수 있는데, 다른 예로서는 패터닝 단계 완료 후 로딩 위치로부터 패터닝할 위치로 이송시키는 단계와 패터닝된 기재를 언로딩 위치로 이송시키는 단계를 동시에 실행할 수 있다. 이와 같은 작업 공정은 작업 시간을 더욱 단축할 수 있게 된다.

상기 변형 예 및 다른 변형 예의 설명 이외에 대면적 기재의 패터닝 및/또는 파티클 제거 과정을 일련의 연속적인 자동화 공정을 통해 구현할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것임은 해당 기술 분야의 당업자라면 충분히 이해할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경의 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10: 기재
100: 로딩 유닛
110: 안착 수단
120: 틸팅/클램핑 수단
121: 샤프트
122: 리프트 프레임
123: 파지 수단
124: 하부 지지 부재
130: 구동 수단
200: 패터닝 유닛
210: 대면적 스캐너
220: 기재 고정 프레임
230: 클램핑 수단
240: 홀딩 수단
300: 언로딩 유닛
400: 캐리어 유닛
410: 가이드 레일
420: 캐리어
430: 파지 수단
500: 파티클 제거 유닛
510: 가이드 레일
520: 파티클 흡입 덕트
530: 진공 흡입 장치

Claims (32)

1. 패터닝할 대면적의 기재를 로딩하기 위한 로딩 유닛;
   상기 패터닝할 대면적의 기재를 전달받고, 패터닝을 실행하는 패터닝 유닛;
   패터닝된 상기 대면적의 기재를 전달받고 외부로 반송하기 위한 언로딩 유닛;
   상기 로딩 유닛으로부터 패터닝할 기재를 패터닝 유닛으로 전달하고, 패터닝된 기재를 전달받아 상기 패터닝 유닛으로부터 언로딩 유닛으로 이송하는 캐리어 유닛; 및
   상기 각 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하되,
   상기 로딩 유닛 및 언로딩 유닛은 외부로부터 제공되는 대면적의 기재를 수평 상태로 안착 지지하는 안착 수단;
   상기 안착 수단의 일단 측에서 회동가능하게 설치되고, 상기 안착 수단 상의 대면적의 기재를 클램핑(clamping)하는 틸팅/클램핑 수단; 및
   상기 틸팅/클램핑 수단을 회동 구동시키는 구동 수단을 포함하고,
   상기 안착 수단은 틀 형태를 가지며, 다수의 자유회전 지지 롤러를 갖는 다수의 프레임으로 구성되고,
   상기 틸팅/클램핑 수단은 안착 프레임의 일단 측에 구비되고 상기 구동 수단에 의해 회전 구동하는 샤프트와 일단이 상기 샤프트에 고정되는 리프트 프레임과 상기 리프트 프레임에 구비되고 리트랙터블(retractable) 동작을 통해 기재의 가장자리를 클램핑(clamping)하는 파지 수단 및 상기 파지 수단을 구동시키는 구동 수단을 포함하는 대면적 기재의 패터닝 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 패터닝 유닛에 설치되어 패터닝 과정에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 유닛을 더 포함하는
   대면적 기재의 패터닝 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어 유닛은 상기 패터닝 유닛에서 기재의 해당 패터닝 라인에 상응하여 상기 파티클 제거 유닛을 연동시키도록 제어하는
   대면적 기재의 패터닝 장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 틸팅/클램핑 수단은 파지될 대면적 기재의 하단부를 지지하는 리트랙터블 동작 방식의 하부 지지 부재를 더 포함하는
   대면적 기재의 패터닝 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 캐리어 유닛은
   가이드 레일;
   상기 가이드 레일을 따라 이동되는 캐리어; 및
   상기 캐리어에 리트랙터블 동작 방식으로 설치되고, 상호 연동하여 기재의 상하좌우 가장자리를 파지하는 파지 수단을 포함하는
   대면적 기재의 패터닝 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 캐리어는 상단 프레임과 하단 프레임이 상기 가이드 레일에 이동가능하게 결합하고, 상기 파지 수단을 지지하기 위한 다수의 지지 프레임이 구비되어 구성되고,
   상기 파지 수단은 상기 지지 프레임에 전방으로 소정 거리 이동가능하게 결합하는 중앙 프레임과, 상기 중앙 프레임으로부터 상하 좌우 방향으로 연장하는 상하 및 좌우 연장 프레임과, 상기 상하 및 좌우 연장 프레임의 각 양단부에 설치되는 리트렉터블 동작 방식의 파지 부재를 포함하는
   대면적 기재의 패터닝 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 패터닝 유닛
   대면적의 기재에 레이저를 조사하여 기재를 패터닝하기 위한 대면적 스캐너;
   상기 대면적 스캐너에 대향하게 위치되고, 상기 캐리어 유닛을 통해 전달받은 기재를 고정 지지하는 기재 고정프레임; 및
   상기 기재 고정 프레임에 구비되며, 기재의 가장자리를 클램핑하는 클램핑 수단을 포함하는
   대면적 기재의 패터닝 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 클램핑 수단은
    상기 기재 고정 프레임의 적어도 양측 프레임에 소정 간격을 갖고 회동가능하게 설치되는 회동축;
    일단부는 상기 회동축에 고정되고, 상기 일단부로부터 연장 절곡되는 절곡부를 갖는 클램핑 플레이트; 및
    상기 회동축을 회동가능하게 구동시키는 구동 수단을 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 패터닝 유닛은
    상기 기재 고정 프레임에 고정되는 기재를 보조적으로 지지 홀딩하는 홀딩 수단을 더 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 패터닝 유닛은
    상기 기재 고정 프레임의 적어도 상하부 프레임에 소정 간격을 갖고 구비되며, 리트랙터블 가능하게 설치되는 슬라이드 플레이트;
    상기 슬라이드 플레이트의 일단에 설치되고, 고정되는 기재의 가장자리 단면을 접촉 지지하는 지지 부재; 및
    상기 슬라이드 플레이트를 슬라이딩이동 가능하게 구동시키는 구동 수단을 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 지지 부재는 중심축을 중심으로 자유 회전 가능하며, 신축성 재질로 이루어진 롤러로 구성되는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
14. 제9항에 있어서,
    상기 패터닝 유닛에 설치되어 패터닝 과정에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 유닛을 더 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 파티클 제거 유닛은
    상기 기재 고정 프레임의 후방 양측에 종방향으로 설치되는 가이드 레일;
    양단이 상기 가이드 레일에 이동가능하게 설치되는 파티클 흡입 덕트;
    상기 가이드 레일에 따라 상기 파티클 흡입 덕트를 구동시키는 구동 수단; 및
    상기 흡입 덕트의 양단 측에 튜브를 통해 흡입 덕트와 연통되고, 흡입력을 발생시키는 흡입 장치를 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 파티클 흡입 덕트는
    양단이 상기 가이드 레일에 이동가능하게 설치되고, 일면이 개방된 덕트 몸체; 및
    상기 덕트 몸체에 복수의 흡입 통로를 형성하기 위하여 일면 개방부를 구획하기 위한 복수의 구획 부재를 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 구획 부재는
    상기 덕트 몸체의 양측부에서 외부로 연통되는 제1 흡입 통로를 형성하는 제1 구획 부재; 및
    상기 덕트 몸체의 중앙부에서 양측으로 분지되어 상기 제1 구획 부재와의 사이에서 외부로 연통되는 제2 흡입 통로를 형성하는 제2 구획 부재를 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
18. 대면적의 기재를 수평 상태로 이송받고, 이송된 기재를 파지하며, 소정 기울기를 갖는 틸팅 위치로 틸팅되도록 회동하는 틸팅/클램핑 유닛;
    상기 틸팅/클램핑 유닛을 회동 구동 시키는 구동 유닛;
    상기 틸팅/클램핑 유닛에 파지된 패터닝될 기재를 소정의 틸팅 상태로 파지하는 파지 유닛;
    상기 패터닝될 기재를 전달받고, 패터닝을 실행하는 패터닝 유닛;
    상기 파지 유닛에서 파지된 기재를 패터닝하도록 레이저빔을 조사하는 대면적 스캐너; 및
    상기 각 유닛과 스캐너를 제어하는 제어 유닛;을 포함하되,
    상기 틸팅/클램핑 유닛은 외부로부터 제공되는 대면적의 기재가 수평 상태로 안착되는 안착 프레임의 일단 측에 구비되고, 상기 구동 유닛에 의해 회전 구동하는 샤프트와 일단이 상기 샤프트에 고정되는 리프트 프레임과 상기 리프트 프레임에 구비되고 리트랙터블(retractable) 동작을 통해 기재의 가장자리를 클램핑(clamping)하는 파지 수단 및 상기 파지 수단을 구동시키는 구동 수단을 포함하는 대면적 기재의 패터닝 장치.
    
19. 삭제
20. 제18항에 있어서,
    상기 패터닝 유닛의 일측에 상기 패터닝되는 기재에서 발생하는 파티클을 제거하기 위한 파티클 제거 유닛을 더 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
21. 제20항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 패터닝 유닛에서 기재의 해당 패터닝 라인에 상응하여 상기 파티클 제거 유닛을 연동시키도록 제어하는
    대면적 기재의 패터닝 장치.
    
22. 로딩 유닛이 대면적의 기재를 로딩 위치로 로딩하는 로딩 단계;
    캐리어 유닛이 상기 로딩 위치로부터 패터닝할 위치로 이송하는 이송 단계;
    패터닝 유닛이 이송된 대면적의 기재를 패터닝하는 단계; 및
    언로딩 유닛이 패터닝이 완료된 기재를 언로딩 위치로 이송하는 단계를 포함하고,
    상기 로딩 유닛 및 언로딩 유닛은 외부로부터 제공되는 대면적의 기재를 수평 상태로 안착 지지하는 안착 수단;
    상기 안착 수단의 일단 측에서 회동가능하게 설치되고, 상기 안착 수단 상의 대면적의 기재를 클램핑(clamping)하는 틸팅/클램핑 수단; 및
    상기 틸팅/클램핑 수단을 회동 구동시키는 구동 수단을 포함하고,
    상기 안착 수단은 틀 형태를 가지며, 다수의 자유회전 지지 롤러를 갖는 다수의 프레임으로 구성되고,
    상기 틸팅/클램핑 수단은 안착 프레임의 일단 측에 구비되고 상기 구동 수단에 의해 회전 구동하는 샤프트와 일단이 상기 샤프트에 고정되는 리프트 프레임과 상기 리프트 프레임에 구비되고 리트랙터블(retractable) 동작을 통해 기재의 가장자리를 클램핑(clamping)하는 파지 수단 및 상기 파지 수단을 구동시키는 구동 수단을 포함하며,
    상기 로딩 단계는 상기 안착 수단에 의해 대면적의 기재를 수평 상태로 이송받고, 이송된 대면적의 기재를 상기 틸팅/클램핑 수단을 통해 파지하여, 소정 기울기를 갖는 틸팅된 상태의 로딩 위치로 로딩하는 대면적 기재의 패터닝 방법.
    
23. 제22항에 있어서,
    상기 패터닝 단계에서 패터닝이 실행될 때 상기 로딩 단계를 실행하는
    대면적 기재의 패터닝 방법.
    
24. 제22항에 있어서,
    상기 로딩 위치로부터 패터닝할 위치로 이송시키는 단계와 상기 패터닝이 완료된 기재를 언로딩 위치로 이송하는 단계를 동시에 실행하는
    대면적 기재의 패터닝 방법.
25. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 패터닝 단계에서 대면적의 기재를 소정의 기울기를 갖는 틸팅된 상태에서 패터닝을 실행하는
    대면적 기재의 패터닝 방법.
    
26. 제25항에 있어서,
    파티클 제거 유닛이 상기 대면적 기재를 패터닝하는 단계에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 단계를 더 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 방법.
    
27. 제26항에 있어서,
    상기 파티클 제거 단계는
    패터닝되는 해당 패터닝 라인에 상응하는 위치에 연동하여 파티클을 제거하는
    대면적 기재의 패터닝 방법.
    
    
28. 제22항에 있어서,
    상기 로딩 단계는 대면적의 기재를 소정 기울기를 갖는 틸팅된 상태의 로딩 위치로 로딩하는
    대면적 기재의 패터닝 방법.
    
29. 수평 상태로 패터닝부로 이송된 대면적의 기재를 틸팅/클램핑 유닛이 소정의 기울기를 갖는 틸팅 상태로 틸팅하는 단계;
    파지 유닛이 틸팅된 상기 대면적의 기재를 그 틸팅된 위치에서 파지하는 단계;
    패터닝 유닛이 상기 파지된 기재를 패터닝하는 단계;
    상기 틸팅/클램핑 유닛이 패터닝된 기재를 수평 상태로 원위치시키고, 상기 원위치된 기재를 반출하는 단계를 포함하고,
    상기 틸팅/클램핑 유닛은 외부로부터 제공되는 대면적의 기재가 수평 상태로 안착되는 안착 프레임의 일단 측에 구비되고, 구동 유닛에 의해 회전 구동하는 샤프트와 일단이 상기 샤프트에 고정되는 리프트 프레임과 상기 리프트 프레임에 구비되고 리트랙터블(retractable) 동작을 통해 기재의 가장자리를 클램핑(clamping)하는 파지 수단 및 상기 파지 수단을 구동시키는 구동 수단을 포함하는 대면적 기재의 패터닝 방법.
    
30. 삭제
31. 제29항에 있어서,
    파티클 제거 유닛이 상기 패터닝 단계에서 발생하는 파티클을 제거하는 파티클 제거 단계를 더 포함하는
    대면적 기재의 패터닝 방법.
    
32. 제31항에 있어서,
    상기 파티클 제거 단계는 파티클이 발생하는 해당 라인에 상응하는 위치에 연동하여 파티클을 제거하는
    대면적 기재의 패터닝 방법.

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