KR20130069011A - Polishing apparatus of amorphous material - Google Patents

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KR20130069011A
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김영섭
이효성
박원서
손익부
노영철
덕 정
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주식회사 코윈디에스티
광주과학기술원
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Abstract

PURPOSE: An amorphous member polishing device is provided to minimize thermal shock on the amorphous members and to localize thermal damage of wide range amorphous members generated by preheat. CONSTITUTION: An amorphous member polishing device comprises a laser beam generator (110) and a beam path conversion portion (120). The laser beam generator generates laser beam and emits the generated laser beam to the beam path conversion portion. The beam path conversion portion receives the laser beam coming out from the laser beam generation part and divides into laser beam (L1) for preheat and laser beam (L2) for grinding. The beam path conversion portion delivers the laser beam for preheat to a grinding part in order to preheat amorphous member and delivers the laser beam for grinding to the grinding part in order to grind the grinding part. [Reference numerals] (112) Controller

Description

비정질 부재 연마장치{Polishing apparatus of amorphous material}Amorphous apparatus of amorphous material

본 발명은 비정질 부재 연마장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강화유리를 포함한 각종 유리 등과 같은 비정질 부재를 레이저를 이용해서 연마하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an amorphous member polishing apparatus, and more particularly, to an apparatus for polishing an amorphous member such as various glass, including tempered glass using a laser.

최근 산업성장과 더불어 수많은 IT산업의 발달로 인해 유리 사용의 증가는 날로 늘고 있는 추세다. 하루가 다르게 발전하고 있는 스마트폰에서부터 초고층 건물의 외벽뿐만 아니라, 각종 산업에 쓰이는 첨단 광학부품에 이르기까지 유리 제품이 없는 생활은 상상이 어려울 정도로 유리 제품은 우리 생활에 널리 쓰이고 있다. With the recent industrial growth, the use of glass is increasing due to the development of numerous IT industries. From smartphones that are developing differently every day to the outer walls of skyscrapers, as well as advanced optical components used in various industries, glass products are widely used in our lives.

유리기판 등과 같은 비정질 부재를 절단 가공하는 방법에는 크게 두 가지 방법이 있는데, 접촉식 절단방법인 기계적인 절단방법과, 비접촉식 절단방법인 레이저를 이용한 절단방법이 그것이다. 접촉식 절단방법이란 다이아몬드 절단기 등과 같은 기구로 비정질 부재에 물리적인 힘을 가해 비정질 부재를 절단하는 방법이다. 비접촉식 절단방법은 직접적인 접촉을 통해 비정질 부재에 힘을 가하는 방식이 아니라 레이저 등과 같은 광 매질을 이용해 비정질 부재를 절단하는 방법이다. 근래에는 전자제품이나 가전제품의 비정질 부재 절단은 주로 피코초(picosecond) 레이저나 펨토초(femtosecond) 및 이산화탄소 레이저에 의해 이루어진다. 그러나, 레이저로 비정질 부재를 직접 가공할 경우 최적의 조건으로 비정질 부재를 절단한다 하더라도, 고배율 현미경으로 관찰하게 되면 비정질 부재의 절단 부위에서 미세한 크랙이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이는 레이저를 이용한 비접촉식 절단이라 할지라도 완전한 절단이 아닌 표면 흠집(scribing)을 이용한 절단 방식이기 때문이다.There are two main methods for cutting an amorphous member such as a glass substrate, such as a mechanical cutting method which is a contact cutting method and a cutting method using a laser which is a non-contact cutting method. The contact cutting method is a method of cutting an amorphous member by applying a physical force to the amorphous member with a mechanism such as a diamond cutter. The non-contact cutting method is a method of cutting an amorphous member using an optical medium such as a laser, rather than applying a force to the amorphous member through direct contact. In recent years, the cutting of an amorphous member of an electronic product or a home appliance is mainly performed by a picosecond laser, a femtosecond and a carbon dioxide laser. However, when the amorphous member is directly processed by a laser, even if the amorphous member is cut under the optimum conditions, it can be confirmed that when the microscope is observed under a high magnification microscope, fine cracks are generated at the cut portion of the amorphous member. This is because even a non-contact cutting using a laser is a cutting method using surface scratching, not a complete cutting.

한편, 전술한 접촉식 절단방법이나 비접촉식 절단방법으로 절단된 비정질 부재는 가장자리 부분에서 날카로운 모서리가 발생하는데, 이 모서리 부분은 외부 충격에 취약하며 품질이 불균등해지는 문제점 및 사용자의 안전상 문제점을 갖고 있다. 또한, 비정질 부재를 면취하지 않고 강화 처리할 경우 비정질 부재가 깨질 수도 있고, 비정질 부재의 외관상 미적 감각을 높이기 위한 목적으로 비정질 부재의 절단 후 비정질 부재에 대한 2차 가공을 요구하기도 한다. 이 때문에, 종래의 경우에는 비정질 부재의 날카로운 가장자리 부분에 대해 기계적인 연마공정 또는 연삭 공정을 통하여 라운딩 작업을 하고 있다. On the other hand, the amorphous member cut by the above-described contact cutting method or non-contact cutting method generates a sharp edge at the edge portion, this edge portion is vulnerable to external impact and has a problem of uneven quality and safety of the user. In addition, when the amorphous member is reinforced without chamfering, the amorphous member may be broken, and the secondary processing of the amorphous member may be required after cutting the amorphous member for the purpose of enhancing the apparent aesthetic sense of the amorphous member. For this reason, in the conventional case, the rounding operation is performed on the sharp edge portion of the amorphous member through a mechanical polishing process or a grinding process.

그러나, 전술한 방법은연마공정을 위해 연마제를 구입해야 하고, 비정질 부재에 미세 크랙이 발생하거나 연마 상태가 고르지 못하게 된 경우가 많다. 그리고, 연마공정시 발생되는 비정질 부재의 분진을 처리하기 위해 공정 상에 코팅이나, 세정 절차가 개입되어야 하므로, 그에 따른 추가비용이 발생한다. 또한, 정밀전자제품의 조립시 비정질 부재의 미세 분진은 비정질 부재의 오염을 야기하여 제품의 불량률을 증가시키고 생산성을 저하시킨다. However, the above-described method requires the purchase of an abrasive for the polishing process, and in many cases, fine cracks occur in the amorphous member or the polishing state becomes uneven. In addition, since a coating or cleaning procedure must be involved in the process to treat dust of the amorphous member generated during the polishing process, additional costs are incurred. In addition, the fine dust of the amorphous member in the assembly of the precision electronics causes contamination of the amorphous member to increase the defective rate of the product and lower the productivity.

비정질 부재의 제조과정 중 비정질 부재 표면에는 공정상의 미세먼지와 접촉하면서 우리 눈에 보이지 않을 정도로 작은 흠집인 딤플이 만들어지는데, 이러한 딤플은 비정질 부재 고유의 강도를 크게 떨어뜨릴 뿐만 아니라, LCD 강화 비정질 부재의 경우 불량 화소로 분류되어 LCD 강화 비정질 부재의 파기를 유발한다. 완성단계의 LCD 패널의 경우, 딤플에 의한 파기를 포함한 공정상의 제품 파기는 거의 최종 단계에서 이루어지기 때문에, 더 큰 금전적 손실과 생산량 저하로 인한 제품가격 상승을 초래할 수 있다. During the manufacturing of the amorphous member, the surface of the amorphous member is formed with dimples that are scratches that are small enough to be invisible to contact with the fine dust in the process, and this dimple not only greatly reduces the inherent strength of the amorphous member, but also the LCD-reinforced amorphous member. In this case, it is classified as a bad pixel, causing destruction of the LCD-reinforced amorphous member. In the case of the finished LCD panel, the process of product destruction, including the destruction by dimples, is almost done in the final stage, which can lead to higher financial losses and lower production prices.

등록특허 제10-0381177호(2001.07.04 공개)Registered Patent No. 10-0381177 (Published July 4, 2001)

본 발명의 과제는 비정질 부재에 대해 열 충격을 최소화할 뿐 아니라 예열로 인해 발생되는 광범위한 비정질 부재의 열적 손상을 국소화시키며 미세 크랙이 없는 안정적인 연마 가공을 가능하게 하며 구성을 단순화할 수 있는 비정질 부재 연마장치를 제공함에 있다. The object of the present invention is not only to minimize thermal shock to amorphous members, but also to localize the thermal damage of a wide range of amorphous members caused by preheating, to enable stable polishing processing without fine cracks, and to simplify the construction of amorphous members. In providing a device.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 비정질 부재 연마장치는, 비정질 부재에 대해 상대 이동하면서 비정질 부재를 연마하는 것으로, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생부; 및 레이저 빔 발생부로부터 출사된 레이저 빔을 제공받아 예열용 레이저 빔과 연마용 레이저 빔으로 분할하며, 예열용 레이저 빔을 비정질 부재로 전달한 후 연마 부위를 예열하고 연마용 레이저 빔을 연마 부위로 전달해서 연마하는 빔 경로 변환부를 포함한다. An amorphous member polishing apparatus according to the present invention for achieving the above object, the laser beam generating unit for generating a laser beam by polishing the amorphous member while moving relative to the amorphous member; And receiving the laser beam emitted from the laser beam generator and splitting it into a preheating laser beam and a polishing laser beam, transferring the preheating laser beam to the amorphous member, preheating the polishing portion, and transferring the polishing laser beam to the polishing portion. And a beam path converting section for polishing by grinding.

본 발명에 따른 비정질 부재 연마장치는, 예열을 통해 비정질 부재의 열 충격을 완화시킨 상태에서 비정질 부재를 연마 가공하므로, 비정질 부재에 대해 열 충격을 최소화할 뿐 아니라, 예열로 인해 발생되는 광범위한 비정질 부재의 열적 손상을 국소화시키며 미세 크랙이 없는 안정적인 연마 가공을 할 수 있다. Since the amorphous member polishing apparatus according to the present invention polishes the amorphous member in a state in which the thermal shock of the amorphous member is alleviated through preheating, the amorphous member polishing apparatus not only minimizes the thermal shock to the amorphous member, but also generates a wide range of amorphous members caused by preheating. It can localize thermal damage and can provide stable polishing without fine cracks.

또한, 비정질 부재 연마장치는 하나의 레이저 빔 발생부로부터 출사된 레이저 빔을 예열용 레이저 빔과 연마용 레이저 빔으로 분할한 후 비정질 부재를 예열 및 연마하므로, 비정질 부재 연마장치의 구성을 보다 단순화할 수 있다. In addition, the amorphous member polishing apparatus divides the laser beam emitted from one laser beam generator into a preheating laser beam and a polishing laser beam, and then preheats and polishes the amorphous member, thereby simplifying the construction of the amorphous member polishing apparatus. Can be.

본 발명에 따른 비정질 부재 연마장치는, 기계적 연마 방법과 달리, 레이저 빔을 이용하여 비정질 부재를 연마하므로, 연마 공정 중 분진이 발생하지 않아 비정질 부재의 오염이 방지될 수 있다. 따라서, 기계적 연마 방법에 의해 발생되는 비정질 부재의 크랙 발생이 없으며, 연마 공정단계와 연마 시간이 줄어들기 때문에 비용절감효과가 기대될 수 있다. Unlike the mechanical polishing method, the amorphous member polishing apparatus according to the present invention uses a laser beam to polish the amorphous member, so that dust does not occur during the polishing process, thereby preventing contamination of the amorphous member. Therefore, there is no crack of the amorphous member generated by the mechanical polishing method, and the cost reduction effect can be expected because the polishing process step and the polishing time are reduced.

또한, 본 발명에 따른 비정질 부재 연마장치는, 비정질 부재의 가장자리 부분을 연마하는데 사용될 수 있을 뿐 아니라, 완성 단계의 패널 등을 생산하는 과정에서 생긴 딤플이나 스크래치도 제거하는데 사용될 수 있다. 따라서, 제조 공정 중 불량으로 분류되었던 패널이 양산품으로서의 충분한 품질을 가질 수 있게 되므로, 생산량 향상이 도모될 수 있다. In addition, the amorphous member polishing apparatus according to the present invention can be used not only to polish the edge portion of the amorphous member, but also to remove dimples and scratches generated during the production of panels and the like in the completion stage. Therefore, the panel, which was classified as defective during the manufacturing process, can have sufficient quality as a mass production product, so that the yield can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 부재 연마장치에 대한 구성도.
도 2는 도 1에 있어서, 비정질 부재의 가장자리 부분을 예열하고 연마하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2에 있어서, 비정질 부재의 가장자리 부분에 조사되는 예열용 레이저 빔과 연마용 레이저 빔 각각의 형상을 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 있어서, 연마용 레이저 빔의 크기에 의해 연마된 비정질 부재의 단면을 도시한 도면.
도 5는 도 3에 있어서, 비정질 부재의 가장자리 부분에 조사되는 예열용 레이저 빔과 연마용 레이저 빔 각각의 형상에 대한 다른 예를 나타낸 도면.
도 6은 도 5에 있어서, 연마용 레이저 빔의 크기에 의해 연마된 비정질 부재의 단면을 도시한 도면. 1 is a block diagram of an amorphous member polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a process of preheating and polishing the edge portion of the amorphous member in FIG.
3 is a view showing the shape of each of the preheating laser beam and the polishing laser beam irradiated to the edge portion of the amorphous member in FIG.
4 is a cross-sectional view of the amorphous member polished by the size of the polishing laser beam in FIG.
5 is a view showing another example of the shape of each of the preheating laser beam and the polishing laser beam irradiated to the edge portion of the amorphous member in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the amorphous member polished by the size of the polishing laser beam in FIG. 5; FIG.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 부재 연마장치에 대한 구성도이다. 1 is a block diagram of an amorphous member polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 비정질 부재 연마장치(100)는 비정질 부재(10)에 대해 상대 이동하면서 비정질 부재(10)을 연마하는 작업을 수행한다. 즉, 비정질 부재 연마장치(100)가 위치 고정된 상태에서 비정질 부재(10)가 비정질 부재 연마장치(100)에 대해 이동하면서 위치 조정될 수 있으며, 위치 조정된 비정질 부재(10)를 비정질 부재 연마장치(100)에 의해 연마할 수 있다. 또는, 비정질 부재(10)이 위치 고정된 상태에서 비정질 부재 연마장치(100)가 이동하면서 비정질 부재(10)를 연마할 수 있다. Referring to FIG. 1, the amorphous member polishing apparatus 100 performs an operation of polishing the amorphous member 10 while moving relative to the amorphous member 10. That is, while the amorphous member polishing apparatus 100 is in a fixed position, the amorphous member 10 may be moved while being moved relative to the amorphous member polishing apparatus 100, and the positioned amorphous member 10 may be moved to the amorphous member polishing apparatus. It can grind by 100. Alternatively, the amorphous member 10 may be polished while the amorphous member polishing apparatus 100 moves while the amorphous member 10 is fixed in position.

비정질 부재 연마장치(100)는 레이저 빔 발생부(110)와, 빔 경로 변환부(120)를 포함한다. 레이저 빔 발생부(110)는 레이저 빔(L)을 발생시키며, 발생된 레이저 빔(L)을 빔 경로 변환부(120)로 출사한다. 빔 경로 변환부(120)는 레이저 빔 발생부(110)로부터 출사된 레이저 빔(L)을 제공받아서 예열용 레이저 빔(L1)과 연마용 레이저 빔(L2)으로 분할한다. 그리고, 빔 경로 변환부(120)는 예열용 레이저 빔(L1)을 비정질 부재(10)의 연마 부위로 전달해서 연마 부위를 예열하고 연마용 레이저 빔(L2)을 연마 부위로 전달해서 연마 부위를 연마한다. The amorphous member polishing apparatus 100 includes a laser beam generator 110 and a beam path converter 120. The laser beam generator 110 generates a laser beam L and emits the generated laser beam L to the beam path converter 120. The beam path converter 120 receives the laser beam L emitted from the laser beam generator 110 and divides the preliminary laser beam L1 and the polishing laser beam L2. The beam path converting unit 120 transfers the preheating laser beam L1 to the polishing portion of the amorphous member 10 to preheat the polishing portion, and transfers the polishing laser beam L2 to the polishing portion to provide the polishing portion. Polish

만일, 종래와 같이, 비정질 부재를 예열하지 않고 레이저 빔을 이용해 연마한다면, 레이저 빔이 조사된 부위에 다방향의 크랙이 발생될 수 있다. 이는 비정질 부재의 특성 및 레이저의 특성에 따라 차이가 있지만, 가공용 레이저 빔이 펄스당 수백 mJ ~ 수십μJ의 높은 에너지를 갖는 것이 일반적이어서, 이 가공용 레이저 빔에 의한 비정질 부재의 연마시 비정질 부재에 큰 열충격이 가해져 의도되지 않은 방향으로 크랙이 발생하기 때문이다. If the amorphous member is polished using a laser beam without preheating as in the related art, cracks in multiple directions may be generated at a portion to which the laser beam is irradiated. Although this varies depending on the characteristics of the amorphous member and the laser characteristics, it is common for the laser beam for processing to have a high energy of several hundred mJ to several tens of microJ per pulse, so that the amorphous member is large when polishing the amorphous member by the laser beam for processing. This is because thermal shock is applied to cause cracks in an unintended direction.

또한, 비정질 부재, 예컨대 유리의 열전도율은 0.65 kcal/m hr℃이고 금속의 열전도율은 45 kcal/m hr℃ 정도인데, 유리의 열전도율이 금속의 열전도율보다 작기 때문에 비정질 부재의 내부와 외부의 온도 차이가 커지게 된다. 비정질 부재가 강화유리로 된 경우, 내부에는 인장 응력이 작용하고 표면에는 압축 응력이 작용하게 된다. 이와 같이 열팽창계수가 서로 다른 2개의 유리층을 상온 상태에서 레이저 빔으로 가열시키면, 비정질 부재 표면과 비정질 부재 내부의 열팽창계수 차이로 인해, 비정질 부재 표면에는 인장력이 가해지고, 이와 반대로 비정질 부재 내부에는 압축력이 가해지게 된다. 이들 인장력과 압축력의 차이가 커지면서 비정질 부재에 변형이 발생되며, 그로 인해 비정질 부재가 깨지게 된다. In addition, the thermal conductivity of an amorphous member, such as glass, is 0.65 kcal / m hr ° C., and the thermal conductivity of metal is about 45 kcal / m hr ° C. Since the thermal conductivity of glass is smaller than that of metal, the temperature difference between the inside and the outside of the amorphous member is different. It becomes bigger. When the amorphous member is made of tempered glass, tensile stress is applied to the inside and compressive stress is applied to the surface. As such, when two glass layers having different thermal expansion coefficients are heated with a laser beam at room temperature, a tensile force is applied to the amorphous member surface due to a difference in thermal expansion coefficient between the amorphous member surface and the inside of the amorphous member. Compression force is applied. As the difference between these tensile and compressive forces increases, deformation occurs in the amorphous member, which causes the amorphous member to be broken.

그러나, 본 발명에서와 같이, 예열용 레이저 빔(L1)에 의해 비정질 부재(10)의 연마 부위를 소프트닝 포인트 근처의 온도까지 예열한 후 연마용 레이저 빔(L2)을 비정질 부재(10)의 연마 부위에 조사하게 되면, 비정질 부재(10)의 열충격이 완화될 수 있다. 즉, 비정질 부재(10)를 예열용 레이저 빔(L1)을 이용해 충분히 예열한 후 연마용 레이저 빔(L2)으로 연마하게 되면 비정질 부재(10)에 대해 열 충격이 최소화될 뿐 아니라 미세 크랙이 없는 안정적인 연마 가공을 할 수 있다. However, as in the present invention, after preheating the polishing portion of the amorphous member 10 by the preheating laser beam L1 to a temperature near the softening point, the polishing laser beam L2 is polished by the amorphous member 10. When the site is irradiated, the thermal shock of the amorphous member 10 may be alleviated. That is, when the amorphous member 10 is sufficiently preheated using the preheating laser beam L1 and then polished by the polishing laser beam L2, the thermal shock is not minimized on the amorphous member 10 and there is no fine crack. Stable polishing can be performed.

그리고, 하나의 레이저 빔 발생부(110)로부터 출사된 레이저(L)를 예열용 레이저 빔(L1)과 연마용 레이저 빔(L2)으로 분할한 후 비정질 부재(10)를 예열 및 연마하게 되므로, 비정질 부재 연마장치(100)의 구성을 보다 단순화할 수 있다. 이때, 예열용 레이저 빔(L1)에 의한 비정질 부재(10)의 예열 범위는 기존의 할로겐 램프나 전기적 아크 방전 및 열적 토치 등의 예열 범위에 비해 국소화시킬 수 있으므로, 비정질 부재(10) 내부로의 열적 손상을 최소할 수 있다. Since the laser beam L emitted from one laser beam generator 110 is divided into a preheating laser beam L1 and a polishing laser beam L2, the amorphous member 10 is preheated and polished. The structure of the amorphous member polishing apparatus 100 can be simplified more. At this time, the preheating range of the amorphous member 10 by the preheating laser beam L1 can be localized compared to the preheating range of a conventional halogen lamp, an electric arc discharge, and a thermal torch. Thermal damage can be minimized.

기계적 연마 방법과 달리, 본 발명에서는 레이저 빔(L)을 이용해서 비정질 부재(10)를 연마하게 되므로, 연마 공정 중 분진이 발생되지 않아 비정질 부재(10)의 오염이 방지될 수 있다. 따라서, 비정질 부재(10)의 오염으로 인한 제품 불량 발생률이 현저히 낮아질 수 있다. 또한, 연마 공정단계와 연마 시간이 줄어들 수 있기 때문에, 비용절감효과가 기대될 수 있다. Unlike the mechanical polishing method, in the present invention, since the amorphous member 10 is polished using the laser beam L, dust is not generated during the polishing process, thereby preventing contamination of the amorphous member 10. Therefore, the product failure rate due to contamination of the amorphous member 10 can be significantly lowered. In addition, since the polishing process step and the polishing time can be reduced, cost reduction effect can be expected.

한편, 레이저 빔 발생부(110)에서 출사되는 레이저 빔(L)은 이산화탄소(CO2) 레이저 빔일 수 있다. 이 실시 예의 경우, 레이저 빔 발생부(110)는 파장 = 10.6um, 반복율 = 5kHz 인 이산화탄소 레이저 빔을 발생시키도록 구성될 수 있다. 이산화탄소 레이저 빔은 열선(thermal ray)으로 비정질 부재(10)를 투과하지 못하고 충분히 흡수되어 비정질 부재(10)에 열을 가할 수 있는 특성을 가지고 있기 때문에, 비정질 부재(10)의 연마 정도를 높일 수 있다. Meanwhile, the laser beam L emitted from the laser beam generator 110 may be a carbon dioxide (CO 2 ) laser beam. In this embodiment, the laser beam generator 110 may be configured to generate a carbon dioxide laser beam having a wavelength of 10.6 um and a repetition rate of 5 kHz. Since the carbon dioxide laser beam does not penetrate the amorphous member 10 by a thermal ray and is sufficiently absorbed to heat the amorphous member 10, the degree of polishing of the amorphous member 10 may be increased. have.

레이저 빔 발생부(110)는 레이저 광원(111)과 컨트롤러(112) 및 빔 확대기(beam expander, 113)를 포함할 수 있다. 레이저 광원(111)은 레이저 빔(L)을 발생시켜 출사한다. 컨트롤러(112)는 레이저 광원(111)에서 레이저 빔(L)의 온/오프를 제어하고, 레이저 광원(111)으로부터 출사되는 레이저 빔(L)의 출력을 조절한다. 레이저 광원(111)과 컨트롤러(112)는 하나의 세트로 구성될 수 있다. The laser beam generator 110 may include a laser light source 111, a controller 112, and a beam expander 113. The laser light source 111 generates the laser beam L and emits it. The controller 112 controls the on / off of the laser beam L from the laser light source 111 and adjusts the output of the laser beam L emitted from the laser light source 111. The laser light source 111 and the controller 112 may be configured in one set.

빔 확대기(113)는 레이저 광원(111)으로부터 레이저 빔(L)을 제공받은 레이저 빔(L)의 직경을 확대함으로써, 비정질 부재(10)의 연마 부위에서 원활한 예열과 타이트한 포커싱이 이루어질 수 있게 한다. 레이저 빔 발생부(110)는 레이저 광원(111)에서 빔 확대기(113)로 레이저 빔(L)을 전달하고 빔 확대기(113)를 거친 레이저 빔(L)을 빔 경로 변환부(120)로 전달하기 위한 반사경(114)들을 포함할 수 있다. 여기서, 각각의 반사경(114)은 레이저 빔(L)을 전반사(total reflection)시키는 전반사 반사경으로 구성된다. The beam expander 113 enlarges the diameter of the laser beam L provided with the laser beam L from the laser light source 111, so that smooth preheating and tight focusing can be performed at the polishing portion of the amorphous member 10. . The laser beam generator 110 transmits the laser beam L from the laser light source 111 to the beam expander 113, and transmits the laser beam L that has passed through the beam expander 113 to the beam path converter 120. It may include reflectors 114 to. Here, each reflector 114 is composed of a total reflection reflector for total reflection of the laser beam (L).

빔 경로 변환부(120)는 빔 분할기(beam splitter, 121)와, 예열용 빔 가이드(122)와, 예열용 초점 렌즈(123)와, 연마용 빔 가이드(124)와, 연마용 초점 렌즈(125), 및 셔터(shutter, 126)를 포함할 수 있다. 빔 분할기(121)는 레이저 빔 발생부(110)로부터 조사된 레이저 빔(L)을 제공받아서 예열용 레이저 빔(L1)과 연마용 레이저 빔(L2)으로 분할한다. The beam path converting unit 120 includes a beam splitter 121, a preheating beam guide 122, a preheating focus lens 123, a polishing beam guide 124, and a polishing focus lens ( 125, and shutter 126. The beam splitter 121 receives the laser beam L irradiated from the laser beam generator 110 and divides it into a preheating laser beam L1 and a polishing laser beam L2.

예열용 빔 가이드(122)는 빔 분할기(121)를 거쳐 분할된 예열용 레이저 빔(L1)을 비정질 부재(10)의 연마 부위로 가이드 한다. 예열용 빔 가이드(122)는 다수의 반사경들로 구성될 수 있다. 반사경들은 예열용 레이저 빔(L1)이 비정질 부재(10)의 연마 부위에 도달할 수 있도록 배치된다. 예열용 초점 렌즈(123)는 예열용 레이저 빔(L1)을 포커싱하여, 포커싱된 예열용 레이저 빔(L1)이 비정질 부재(10)의 연마 부위에 조사될 수 있게 한다. The preheating beam guide 122 guides the preheating laser beam L1 split through the beam splitter 121 to the polishing portion of the amorphous member 10. The preheating beam guide 122 may be composed of a plurality of reflectors. The reflectors are arranged so that the preheating laser beam L1 can reach the polishing site of the amorphous member 10. The preheat focus lens 123 focuses the preheating laser beam L1 so that the focused preheating laser beam L1 can be irradiated to the polishing portion of the amorphous member 10.

연마용 빔 가이드(124)는 빔 분할기(121)를 거쳐 분할된 연마용 레이저 빔(L2)을 연마 부위로 가이드 한다. 연마용 빔 가이드(124)는 반사경으로 구성될 수 있다. 반사경은 연마용 레이저 빔(L2)이 비정질 부재(10)의 연마 부위에 도달할 수 있도록 배치된다. 연마용 초점 렌즈(125)는 연마용 레이저 빔(L2)을 포커싱하여, 포커싱된 연마용 레이저 빔(L2)이 비정질 부재(10)의 연마 부위로 조사될 수 있게 한다. The polishing beam guide 124 guides the polishing laser beam L2 split through the beam splitter 121 to the polishing site. The polishing beam guide 124 may be configured as a reflector. The reflecting mirror is disposed so that the polishing laser beam L2 can reach the polishing portion of the amorphous member 10. The polishing focus lens 125 focuses the polishing laser beam L2 so that the focused polishing laser beam L2 can be irradiated to the polishing site of the amorphous member 10.

셔터(126)는 연마용 레이저 빔(L2)을 비정질 부재(10)의 연마 부위로 전달 또는 차단시키는 기능을 할 뿐 아니라 이산화탄소 레이저의 취약점인 강한 초기 발진을 보완해 비정질 부재(10)에 손상을 입히는 것을 방지한다. 이를 위해, 셔터(126)는 빔 분할기(121)와 연마용 초점 렌즈(125) 사이에 배치되며, 연마용 레이저 빔(L2)을 비정질 부재(10)의 연마 부위로 전달 또는 차단시키도록 개폐 동작할 수 있다. 여기서, 셔터(126)의 개폐 동작은 레이저 빔 발생부(110)의 컨트롤러(112)에 의해 제어될 수 있다. The shutter 126 not only transmits or blocks the polishing laser beam L2 to the polishing portion of the amorphous member 10 but also compensates for the strong initial oscillation of the carbon dioxide laser, thereby damaging the amorphous member 10. Prevent coating. To this end, the shutter 126 is disposed between the beam splitter 121 and the polishing focus lens 125, and the opening and closing operation to transfer or block the polishing laser beam L2 to the polishing portion of the amorphous member 10. can do. Here, the opening and closing operation of the shutter 126 may be controlled by the controller 112 of the laser beam generator 110.

비정질 부재(10)의 연마 부위는 예열용 레이저 빔(L1)에 의해 먼저 예열된 후, 연마용 레이저 빔(L2)에 의해 연마될 필요가 있다. 이를 위해, 예열용 레이저 빔(L1)이 비정질 부재(10)의 연마 부위에 도달한 상태에서, 셔터(126)는 시간 지연을 두고 연마용 레이저 빔(L2)이 도달하도록 함으로써, 예열용 레이저 빔(L1)에 의한 예열 시간을 조절할 수 있게 한다. The polishing portion of the amorphous member 10 needs to be preheated first by the preheating laser beam L1 and then polished by the polishing laser beam L2. To this end, in a state in which the preheating laser beam L1 reaches the polishing portion of the amorphous member 10, the shutter 126 allows the polishing laser beam L2 to reach the time delay, thereby preheating the laser beam. It is possible to adjust the preheating time by (L1).

즉, 레이저 광원(111)이 온(On) 상태가 되면, 레이저 광원(111)으로부터 출사된 레이저 빔(L)은 빔 분할기(121)를 거쳐 예열용 레이저 빔(L1)과 연마용 레이저 빔(L2)으로 분할되어 각각 진행하게 된다. 이때, 예열용 레이저 빔(L1)은 비정질 부재(10)의 연마 부위에 도달해서 예열함과 동시에, 연마용 레이저 빔(L2)은 셔터(126)에 의해 차단되어 대기 상태를 유지한다. 이 상태에서, 설정시간 동안 비정질 부재(10)의 연마 부위에 대한 예열이 완료되면, 셔터(126)는 연마용 레이저 빔(L2)을 방출시키도록 제어됨으로써, 방출된 연마용 레이저 빔(L2)이 비정질 부재(10)의 연마 부위에 도달할 수 있게 한다. That is, when the laser light source 111 is turned on, the laser beam L emitted from the laser light source 111 passes through the beam splitter 121 and the preheating laser beam L1 and the polishing laser beam ( It is divided into L2) and proceeds respectively. At this time, the preheating laser beam L1 reaches and warms up the polishing portion of the amorphous member 10, and the polishing laser beam L2 is blocked by the shutter 126 to maintain the standby state. In this state, when the preheating of the polishing portion of the amorphous member 10 is completed for the set time, the shutter 126 is controlled to emit the polishing laser beam L2, thereby releasing the polishing laser beam L2. It is possible to reach the polishing site of the amorphous member 10.

빔 경로 변환부(120)는 빔 감쇠기(beam attenuator, 127)를 포함할 수 있다. 빔 감쇠기(127)는 빔 분할기(121)를 거쳐 분할된 연마용 레이저 빔(L2)의 출력을 조절한다. 따라서, 연마용 레이저 빔(L2)의 출력은 예열용 레이저 빔(L1)의 출력보다 정밀하게 조절될 수 있다. 빔 감쇠기(127)에서 연마용 레이저 빔(L2)의 출력 조절은 레이저 빔 발생부(110)의 컨트롤러(112)에 의해 제어될 수 있다. The beam path converter 120 may include a beam attenuator 127. The beam attenuator 127 adjusts the output of the polishing laser beam L2 split through the beam splitter 121. Therefore, the output of the polishing laser beam L2 can be adjusted more precisely than the output of the preheating laser beam L1. The output adjustment of the polishing laser beam L2 in the beam attenuator 127 may be controlled by the controller 112 of the laser beam generator 110.

도 2를 참조하여, 비정질 부재 연마장치(100)에 의해 비정질 부재(10)의 가장자리 부분(11)을 예열하고 연마하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예열용 레이저 빔(L1)은 비정질 부재(10)의 상면에 대해 수직으로 비정질 부재(10)의 가장자리 부분(11)에 조사되도록 위치 제어된다. 연마용 레이저 빔(L2)은 비정질 부재(10)의 상면에 대해 특정 각도로 기울어져 비정질 부재(10)의 가장자리 부분(11)에 조사되도록 위치 제어된다. 이때, 예열용 레이저 빔(L1)의 형태는 타원 형태일 수 있다. 다른 예로, 예열용 레이저 빔(L1)의 형태는 직사각형 형태일 수도 있으며, 그 빔의 크기는 연마용 레이저 빔(L2)과 비교해 상대적으로 무한히 크다. 연마용 레이저 빔(L2)의 형태는 원형 형태일 수 있다. 여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 연마용 레이저 빔(L2)은 예열용 레이저 빔(L1)의 조사 영역 내부에 조사되도록 위치 제어될 수 있다. Referring to FIG. 2, a process of preheating and polishing the edge portion 11 of the amorphous member 10 by the amorphous member polishing apparatus 100 will be described. As shown in FIG. 2, the preheating laser beam L1 is positioned to be irradiated to the edge portion 11 of the amorphous member 10 perpendicular to the upper surface of the amorphous member 10. The polishing laser beam L2 is positioned to be inclined at a specific angle with respect to the upper surface of the amorphous member 10 to irradiate the edge portion 11 of the amorphous member 10. In this case, the shape of the preheating laser beam L1 may be an ellipse. As another example, the shape of the preheating laser beam L1 may be rectangular, and the size of the beam is relatively infinitely larger than that of the polishing laser beam L2. The polishing laser beam L2 may have a circular shape. Here, as shown in FIG. 3, the polishing laser beam L2 may be positioned to be irradiated inside the irradiation area of the preheating laser beam L1.

전술한 바와 같이, 비정질 부재(10)의 가장자리 부분(11)에 대해 예열용 레이저 빔(L1)과 연마용 레이저 빔(L2)의 각 조사 위치가 제어된 상태에서, 예열용 레이저 빔(L1)에 의해 비정질 부재(10)의 가장자리 부분(11)이 예열되면, 연마용 레이저 빔(L2)을 이용하여 가장자리 부분(11)을 연마할 때, 비정질 부재(10)에서 발생되는 열적 스트레스가 완화된다. 이 상태에서, 연마용 레이저 빔(L2)에 의해 비정질 부재(10)의 가장자리 부분(11)이 소프트닝 포인트 이상으로 가열되면, 물리적 점성이 커지는 젤(gel)에 가까운 유체상태로 변화한다. As described above, the preheating laser beam L1 in a state where the irradiation positions of the preheating laser beam L1 and the polishing laser beam L2 are controlled with respect to the edge portion 11 of the amorphous member 10. When the edge portion 11 of the amorphous member 10 is preheated by this, when the edge portion 11 is polished using the polishing laser beam L2, the thermal stress generated in the amorphous member 10 is alleviated. . In this state, when the edge portion 11 of the amorphous member 10 is heated above the softening point by the polishing laser beam L2, it changes to a fluid state close to a gel in which the physical viscosity becomes large.

이때, 유체가 공기와 맞닿는 경계면에서 표면적을 가장 작게 하려는 힘, 즉 표면장력이 유체의 표면에 작용하게 되고 유체의 가장자리 부분으로 갈수록 유체 중심부와의 온도차에 의해 연속적으로 고체화된다. 고체화되어지는 부분에서는 유체 중심부 쪽으로 측면 압력이 점진적으로 작용하여 고체 부분과의 경계가 사라지며 유체가 냉각되는 과정에서 최소 체적을 가지려는 성질 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이, 비정질 부재(10)의 가장자리 부분(11)이 구형의 모양으로 형성될 수 있다. At this time, the force that minimizes the surface area at the interface where the fluid is in contact with the air, that is, the surface tension acts on the surface of the fluid and solidifies continuously by the temperature difference with the fluid center toward the edge of the fluid. In the part to be solidified, the lateral pressure gradually acts toward the center of the fluid so that the boundary with the solid part disappears and the property to have a minimum volume in the process of cooling the fluid, as shown in FIG. Edge portion 11 of the may be formed in a spherical shape.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 연마용 레이저 빔(L2)의 크기와 조사 각도가 조절되면, 비정질 부재(10)에 대한 1회 연마 가공만으로도, 도 6에 도시된 바와 같이, 비정질 부재(10)은 전면과 후면이 각각 균일한 면취각을 갖도록 동시에 가공될 수 있으므로, 가공 효율성이 높아질 수 있다. On the other hand, as shown in Figure 5, when the size and irradiation angle of the polishing laser beam (L2) is adjusted, only once polishing processing on the amorphous member 10, as shown in Figure 6, the amorphous member ( 10) can be processed at the same time so that the front and the back has a uniform chamfering angle, respectively, can increase the processing efficiency.

전술한 비정질 부재 연마장치(100)는 완성 단계의 패널, 예컨대 LCD 패널 등을 생산하는 과정에서 발생되는 딤플이나 스크래치도 제거하는데 사용될 수 있다. 이때, 비정질 부재 연마장치(100)는 딤플이나 스크래치 부분을 예열한 후 연마 가공함으로써, 크랙 발생 없이 딤플이나 스크래치를 제거할 수 있다. 따라서, 제조 공정 중 불량으로 분류되었던 패널이 양산품으로서의 충분한 품질을 가질 수 있게 되므로, 생산량 향상이 도모될 수 있다. The above-described amorphous member polishing apparatus 100 may be used to remove dimples or scratches generated in the process of producing a finished panel, such as an LCD panel. In this case, the amorphous member polishing apparatus 100 may remove dimples or scratches without generating cracks by preheating the dimples or scratches and then polishing them. Therefore, the panel, which was classified as defective during the manufacturing process, can have sufficient quality as a mass production product, so that the yield can be improved.

한편, 비정질 부재 연마장치(100)는 비정질 부재(10)의 가공시 비정질 부재(10)를 안착시켜 지지하는 안착부(미도시)를 포함하며, 안착부에는 열 발생 장치(미도시)가 추가될 수 있다. 열 발생 장치는 안착부에 안착된 비정질 부재(10)에 열을 가함으로써 예열용 레이저 빔(L1)에 의한 예열 작용을 보조하는 기능을 수행할 수 있다. On the other hand, the amorphous member polishing apparatus 100 includes a mounting portion (not shown) for mounting and supporting the amorphous member 10 during processing of the amorphous member 10, the heat generating device (not shown) is added to the mounting portion Can be. The heat generating device may perform a function of assisting a preheating action by the preheating laser beam L1 by applying heat to the amorphous member 10 seated on the seating portion.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

110..레이저 빔 발생부 111..레이저 광원
112..컨트롤러 113..빔 확대기
120..빔 경로 변환부 121..빔 분할기
126..셔터 127..빔 감쇠기
L1..예열용 레이저 빔 L2..연마용 레이저 빔110. Laser beam generator 111. Laser light source
112. Controller 113. Beam expander
120. Beam path converter 121. Beam splitter
126..Shutter 127 .. Beam attenuator
L1.Preheating laser beam L2.Polishing laser beam

Claims (6)

비정질 부재에 대해 상대 이동하면서 상기 비정질 부재를 연마하는 것으로,
레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생부; 및
상기 레이저 빔 발생부로부터 출사된 레이저 빔을 제공받아서 예열용 레이저 빔과 연마용 레이저 빔으로 분할하며, 상기 예열용 레이저 빔을 상기 비정질 부재의 연마 부위로 전달, 예열한 후 상기 연마용 레이저 빔을 상기 연마 부위로 전달한 후 연마하는 빔 경로 변환부;
를 포함하는 비정질 부재 연마장치. Polishing the amorphous member while moving relative to the amorphous member,
A laser beam generator for generating a laser beam; And
The laser beam emitted from the laser beam generator is divided into a preheating laser beam and a polishing laser beam, and the preheating laser beam is transferred to the polishing portion of the amorphous member, and the preheating laser beam is transferred. A beam path converting unit which transfers the polishing part to the polishing part and then polishes the polishing part;
Amorphous member polishing apparatus comprising a. 제1항에 있어서,
상기 빔 경로 변환부는:
상기 레이저 빔 발생부로부터 조사된 레이저 빔을 제공받아서 상기 예열용 레이저 빔과 상기 연마용 레이저 빔으로 분할하는 빔 분할기와,
상기 빔 분할기를 거쳐 분할된 상기 예열용 레이저 빔을 상기 연마 부위로 가이드 하는 예열용 빔 가이드와,
상기 예열용 레이저 빔을 포커싱하는 예열용 초점 렌즈와,
상기 빔 분할기를 거쳐 분할된 상기 연마용 레이저 빔을 상기 연마 부위로 가이드 하는 연마용 빔 가이드와,
상기 연마용 레이저 빔을 포커싱하는 연마용 초점 렌즈, 및
상기 연마용 레이저 빔을 상기 연마 부위로 전달 또는 차단시키도록 개폐 동작하는 셔터를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 부재 연마장치. The method of claim 1,
The beam path conversion unit:
A beam splitter which receives the laser beam irradiated from the laser beam generator and divides the preheated laser beam into the polishing laser beam;
A preheating beam guide for guiding the preheating laser beam split through the beam splitter to the polishing site;
A preheat focus lens for focusing the preheat laser beam;
A polishing beam guide for guiding the polishing laser beam split through the beam splitter to the polishing site;
A polishing focus lens for focusing the polishing laser beam, and
And an shutter that opens and closes to transfer or block the polishing laser beam to the polishing site. 제2항에 있어서,
상기 빔 경로 변환부는,
상기 빔 분할기를 거쳐 분할된 상기 연마용 레이저 빔의 출력을 조절하는 빔 감쇠기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 부재 연마장치. The method of claim 2,
The beam path conversion unit,
And a beam attenuator for adjusting the output of the polishing laser beam split through the beam splitter. 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔 발생부는:
레이저 빔을 발생시키는 레이저 광원과,
상기 레이저 광원에서 상기 레이저 빔을 온/오프 제어하고 상기 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저 빔의 출력을 조절하는 컨트롤러, 및
상기 레이저 광원으로부터 레이저 빔을 제공받아서 레이저 빔의 직경을 확대하는 빔 확대기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 부재 연마장치. The method of claim 1,
The laser beam generator is:
A laser light source for generating a laser beam,
A controller for controlling the laser beam on / off in the laser light source and adjusting the output of the laser beam emitted from the laser light source;
And a beam expander configured to receive a laser beam from the laser light source to enlarge a diameter of the laser beam. 제1항에 있어서,
상기 비정질 부재를 안착시켜 지지하는 안착부에 설치된 열 발생 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 비정질 부재 연마장치. The method of claim 1,
And a heat generating device provided in a seating portion for seating and supporting the amorphous member. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 빔은 이산화탄소 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 비정질 부재 연마장치. The method according to any one of claims 1 to 5,
And the laser beam is a carbon dioxide laser beam.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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