KR20170023223A - 패널의 에지 폴리싱 장치 및 방법 - Google Patents

패널의 에지 폴리싱 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

패널의 에지 폴리싱 장치 및 방법이 개시된다. 패널의 강성을 강화하기 위해 패널의 에지를 고속으로 회전하는 연마휠로 폴리싱하는 장치로서, 연마 대상 패널을 로딩하는 테이블과, 스핀들 모터를 포함하는 구동부와, 컵휠 형태로 형성되고, 스핀들 모터의 구동축에 결합되며, 고속으로 회전하는 원판면이 패널의 에지에 접촉하여 패널의 에지를 폴리싱하는 연마휠과, 구동부가 x축 및 z축 방향으로 각각 이동하고 c축을 중심으로 회전하도록 구동부를 지지하는 지지부와, 패널의 에지가 곡선 구간일 경우, 연마휠이 에지에 접촉하는 지점에서 에지의 접선이 연마휠의 원판면에 포함되도록 구동부를 c축을 중심으로 회전시키는 제어부를 포함하는 패널의 에지 폴리싱 장치는, 종래에 이형 패널의 연마에 주로 사용해 오던 그루브 휠 타입의 연마휠 대신 컵휠 타입의 연마휠을 사용함으로써, 이형 LCD 또는 글래스 패널의 강성을 효과적으로 강화시킬 수 있다.

Description

패널의 에지 폴리싱 장치 및 방법{Apparatus and method for polishing edge of panel}
본 발명은 패널의 에지 폴리싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, 솔라셀(solar cell) 등의 제조 과정에서 글래스(glass) 패널을 가공하여 기재로 사용하고 있으며, 이를 위해 글래스 패널 등을 절단하고, 절단된 에지(edge) 부위를 연마하며, 연마 후 에지 부위를 검사하는 공정 등이 수행된다.
종래에는, 글래스 패널을 연마하기 위해, 절단된 패널을 지지 테이블 상에 로딩(loading)하고 소정의 방향으로 테이블을 이동시켜 패널의 에지가 연마용 휠을 통과하도록 하거나, 로딩된 패널에 연마휠을 근접시켜 연마휠이 에지에 접촉하도록 함으로써 패널의 에지를 연마한 후, 테이블에 적재된 패널을 언로딩하는 공정을 수행하였다.
그러나, 종래의 패널 연마 공정에 있어서는, 글래스 패널의 절단면(에지)에 칩핑(chipping)이나 마이크로 크랙(micro crack) 등의 결함이 발생하였으며, 이는 글래스 패널의 강도를 저하시키는 요인으로 작용하였다.
따라서, 연마 공정 이후에 글래스 패널의 강성을 원래 수준으로 회복시키거나, 또는 그 이상으로 향상시키고자 하는 요청이 있으며, 이에 세륨옥사이드(CeO2) 재질의 연마휠로 에지를 폴리싱(polishing)하는 방법이 사용되었다.
한편, 최근 스마트폰, 태블릿PC 뿐만 아니라 휴대용 게임기, 무인 자동차, 드론, 로봇 등에 다양한 형태의 표시화면이 적용됨에 따라, 종래의 직사각형 형태의 정형(定形) LCD 대신에 모서리가 라운드 처리된 형상, 원형, 타원형 등 다양한 형상의 이형(異形) LCD 패널이 적용되고 있다.
종래에는, LCD 또는 글래스 패널의 강성 강화를 위해, 직사각형 형태의 에지를, 즉 직선 부분에 연마휠을 접촉시켜 연마를 진행하는 폴리싱이 진행되었다. 그러나 전술한 바와 같이 다양한 형태의 이형 패널이 등장하면서 직선 부분이 아닌 부분(이형 부분)에 대한 에지 폴리싱(Edge Polishing)의 요구가 증대되고 있다.
이형 부분에 대한 에지 폴리싱 과정에서는, 패널의 에지가 연마휠과 한 점에서 접촉된 상태로 폴리싱이 진행되게 된다. 그러나 폴리싱용 연마휠의 재질 특성상 마모가 잘되기 때문에, 종래 이형 패널 연마에 사용되던 그루브 휠(Groove Wheel)을 사용하게 되면 에지와 한 점에서 접촉된 그루브 부위에 편마모가 심하게 발생될 수 있어, 결과적으로 전체 패널의 폴리싱 품질이 떨어지는, 즉 패널의 강성 강화가 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
한편, 대한민국 공개특허 10-2013-0010707호에는 연마휠을 회전시키는 스핀들 모터의 작동에 연동하여 연마수 분사 노즐을 회전시킴으로써, 연마과정에서 연마수 공급장치가 연마휠에 간섭되지 않도록 하는 기술이 개시되어 있으며, 일본 공개특허 86-065762호에는 1관절형의 수평 회동아암 수단(제1의 아암, 제2의 아암, 제1∼제3축)을 구비한 윤곽 트레이스 수단을 이용하여 연마 유니트가 연마대상 판상체 끝면의 법선방향으로 향하도록 위치제어하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허 10-2013-0010707호 특허문헌 2 : 일본 공개특허 86-065762호
본 발명은, 연마휠의 마모 문제가 상대적으로 적은 컵휠(Cup Wheel)을 이용하여 이형 LCD 또는 글래스 패널의 강성을 강화시킬 수 있는 패널의 에지 폴리싱 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 패널의 강성을 강화하기 위해 패널의 에지를 고속으로 회전하는 연마휠로 폴리싱하는 장치로서, 연마 대상 패널을 로딩하는 테이블과, 스핀들 모터를 포함하는 구동부와, 컵휠(cup wheel) 형태로 형성되고, 스핀들 모터의 구동축에 결합되며, 고속으로 회전하는 원판면이 패널의 에지에 접촉하여 패널의 에지를 폴리싱하는 연마휠과, 구동부가 x축 및 z축 방향으로 각각 이동하고 c축을 중심으로 회전하도록 구동부를 지지하는 지지부와, 패널의 에지가 곡선 구간일 경우, 연마휠이 에지에 접촉하는 지점에서 에지의 접선이 연마휠의 원판면에 포함되도록 구동부를 c축을 중심으로 회전시키는 제어부를 포함하는 패널의 에지 폴리싱 장치가 제공된다.
테이블은 패널을 로딩한 상태에서 y축 방향으로 이동하고, 제어부는 연마휠이 에지의 접선 방향으로 이동하도록 구동부를 x축 방향으로 이동시키고 테이블을 y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
패널의 에지가 직선 구간일 경우, 제어부는, 연마휠이 에지에 접촉하는 지점에서 에지가 연마휠의 원판면에 포함되도록 구동부를 c축을 중심으로 회전시키고, 연마휠이 에지에 접촉한 상태에서 에지를 따라 이동하도록 구동부를 x축 방향으로 이동시키거나 테이블을 y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
패널의 에지가 직선 구간일 경우 연마휠은 에지가 원판면에 포함되도록 하는 기본 각도만큼 회전된 상태로 유지되며, 패널의 에지가 직선에서 곡선으로 변경되는 구간일 경우 구동부의 회전 각도는 기본 각도에 연마휠의 원판면이 에지의 접선을 포함할 때의 각도를 합산하여 산출될 수 있다.
연마휠의 원판면은 외주원과 내주원을 가지는 도넛(donut) 형태로 형성되고, 제어부는 원판면의 내주원이 에지에 접하도록 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시킬 수 있다.
제어부는, 폴리싱 과정에서 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시켜 연마휠의 마모량을 보정할 수 있다. 이 경우, 마모량 보정을 위한 구동부의 이동량은 하기 수학식에 따라 산출될 수 있다.
z=w×cosθ, x=z×tanθ
여기서, θ는 연마휠이 에지에 접하는 각도이고, w는 연마휠의 마모량이고, z는 구동부를 z축 방향으로 이동시키는 이동량이고, x는 구동부를 x축 방향으로 이동시키는 이동량임.
마모량은 연마휠의 재질에 따라 미리 설정된 단위 연마 시간당 마모 정도 데이터의 형태로 획득되며, 제어부는 단위 연마 시간의 도과에 따라 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 패널의 강성을 강화하기 위해 패널의 에지를 고속으로 회전하는 연마휠로 폴리싱하는 방법으로서, (a) 연마 대상 패널을 테이블에 로딩하는 단계, (b) 구동부에 결합되어 고속으로 회전하는 컵휠(cup wheel) 형태의 연마휠의 원판면을, 패널의 에지에 접촉시키는 단계, 및 (c) 연마휠이 에지에 접촉된 상태로 패널의 에지를 따라 연마휠을 이동시켜 패널의 에지를 폴리싱하는 단계를 포함하되, 단계 (c)는, 패널의 에지가 곡선 구간일 경우, 연마휠이 에지에 접촉하는 지점에서 에지의 접선이 연마휠의 원판면에 포함되도록 구동부를 c축을 중심으로 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
테이블은 패널을 로딩한 상태에서 y축 방향으로 이동하고, 단계 (c)는, 연마휠이 에지의 접선 방향으로 이동하도록 구동부를 x축 방향으로 이동시키고 테이블을 y축 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
패널의 에지가 직선 구간일 경우, 단계 (c)는, 연마휠이 에지에 접촉하는 지점에서 에지가 연마휠의 원판면에 포함되도록 구동부를 c축을 중심으로 회전시키고, 연마휠이 에지에 접촉한 상태에서 에지를 따라 이동하도록 구동부를 x축 방향으로 이동시키거나 테이블을 y축 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
패널의 에지가 직선 구간일 경우 연마휠은 에지가 원판면에 포함되도록 하는 기본 각도만큼 회전된 상태로 유지되며, 패널의 에지가 직선에서 곡선으로 변경되는 구간일 경우 구동부의 회전 각도는 기본 각도에 연마휠의 원판면이 에지의 접선을 포함할 때의 각도를 합산하여 산출될 수 있다.
연마휠의 원판면은 외주원과 내주원을 가지는 도넛(donut) 형태로 형성되고, 단계 (b)는 원판면의 내주원이 에지에 접하도록 연마휠을 패널의 에지에 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
단계 (c) 이후에, (d) 폴리싱 과정에서 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시켜 연마휠의 마모량을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 마모량 보정을 위한 구동부의 이동량은 하기 수학식에 따라 산출될 수 있다.
z=w×cosθ, x=z×tanθ
여기서, θ는 연마휠이 에지에 접하는 각도이고, w는 연마휠의 마모량이고, z는 구동부를 z축 방향으로 이동시키는 이동량이고, x는 구동부를 x축 방향으로 이동시키는 이동량임.
마모량은 연마휠의 재질에 따라 미리 설정된 단위 연마 시간당 마모 정도 데이터의 형태로 획득되며, 단계 (d)는 단위 연마 시간의 도과에 따라 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래에 이형 패널의 연마에 주로 사용해 오던 그루브 휠 타입의 연마휠 대신 컵휠 타입의 연마휠을 사용함으로써, 이형 LCD 또는 글래스 패널의 강성을 효과적으로 강화시킬 수 있고, 폴리싱 과정에서 이형 부분에 연마휠이 점 접촉하더라도 편마모 문제가 발생하지 않도록 할 수 있으며, 연마휠의 마모량을 보정해 가면서 폴리싱이 진행되므로 강성 강화 폴리싱의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 타입별 연마휠을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패널의 에지 폴리싱 장치를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널의 에지가 직선 구간일 경우 폴리싱이 진행되는 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패널의 에지가 곡선 구간일 경우 폴리싱이 진행되는 상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 패널의 각 에지 부분에서 구동부의 회전 각도를 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마휠이 패널의 에지에 접한 상태를 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마휠의 마모량을 보정하는 메커니즘을 나타낸 개념도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널의 에지 폴리싱 방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패널의 에지 폴리싱 장치를 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널의 에지가 직선 구간일 경우 폴리싱이 진행되는 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패널의 에지가 곡선 구간일 경우 폴리싱이 진행되는 상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이형 패널의 각 에지 부분에서 구동부의 회전 각도를 나타낸 개념도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마휠이 패널의 에지에 접한 상태를 나타낸 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연마휠의 마모량을 보정하는 메커니즘을 나타낸 개념도이다. 도 2 내지 도 7을 참조하면, 패널(1), 테이블(10), 구동부(20), 스핀들 모터(22), 연마휠(30), 지지부(40), 제어부(50)가 도시되어 있다.
본 실시예는, 이형 LCD 패널 및/또는 글래스 패널의 강성을 강화시키기 위해 패널의 에지를 세륨옥사이드(CeO2) 등의 재질로 폴리싱하는 기술에 관한 것이다.
에지 폴리싱은, 세륨옥사이드(CeO2) 등의 재질로 연마휠을 제작하고 이를 고속으로 회전시키면서 패널의 에지에 접촉시키는 과정으로 이루어지며, 연마휠의 재질만 변경되었을 뿐 종래의 에지 연마, 에지 그라인딩 등의 공정과 동일한 방법으로 진행된다.
이하, 연마, 그라인딩, 폴리싱, 강성 강화 등의 용어는 모두 동일한 방식의 공정을 의미하는 것으로 해석된다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 강성 강화를 위한 폴리싱 공정에만 한정되는 것은 아니며, 종래의 에지 연마나 에지 그라인딩 공정에도 마찬가지로 적용될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서 사용되는 연마휠은 컵휠 타입의 연마휠이다. 패널의 에지 폴리싱에 사용되는 연마휠은 도 1에 도시된 것처럼, 컵휠(cup wheel), 그루브휠(groove wheel), 멀티휠(multi wheel) 등의 타입이 사용된다.
컵휠이나 멀티휠은 외주면 전체를 연마재로 구성하므로 장시간 사용이 가능한 반면 이형 패널과 같이 복잡한 형상을 정밀하고 미세하게 가공하는 것은 어렵다는 단점이 있으며, 그루브휠은 홀이나 홈 등 복잡한 형상을 미세하게 가공할 수 있는 반면 연마재의 마모에 따라 장시간 사용이 곤란하고 연마휠을 자주 교체해야 한다는 단점이 있다.
본 실시예는 컵휠 타입의 연마휠을 사용하여 이형 LCD 패널이나 글래스 패널의 에지를 폴리싱하는 것을 특징으로 한다.
컵휠을 사용하여 폴리싱을 진행하므로 휠 교체 없이 장시간 연마가 가능하며, 다만 모서리의 라운드 형상과 같이 종래의 정형 패널에는 없었던 형상을 폴리싱하기 위해 컵휠의 스핀들 뭉치에 회전축을 추가로 설치한 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 이형 부분에서 연마휠이 패널에 한 점에서 접촉된 상태로 폴리싱이 진행될 수 있다. 또한, 연마 과정에서 연마휠에 편마모가 생기지 않도록 제어하는 것도 중요하다.
컵휠을 이용하여 이형 패널을 폴리싱하기 위해, 본 실시예에서는 스핀들 뭉치에 회전축(c축)을 설치해서, 도 3에 도시된 것처럼, 패널의 에지와 연마휠의 정중앙이 법선의 각(90도)이 되도록, 즉 곡선 형상인 에지의 접선이 연마휠의 면 내에 포함되도록 스핀들 뭉치를 회전시키면서 폴리싱을 진행할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 에지 폴리싱 장치는, LCD 또는 글래스 패널의 강성을 강화하기 위해 패널의 에지를 고속으로 회전하는 연마휠로 폴리싱하는 장치로서, 기본적으로 테이블(10), 구동부(20), 연마휠(30), 지지부(40), 제어부(50)로 이루어질 수 있다.
테이블(10)은 연마 대상 패널(1)을 로딩하는 구성요소로서, 패널(1)을 올려 놓기 위한 평판이나 적재된 패널(1)을 고정시키기 위한 진공 흡착 라인 등을 포함하여 구성될 수 있다.
구동부(20)는 스핀들 모터(22), 구동축, 기어, 인코더 등을 포함하는 전술한 '스핀들 뭉치'에 해당하는 구성요소로서, 구동축에는 후술하는 연마휠(30)이 결합되어 스핀들 모터(22)에 의한 구동력에 의해 연마휠(30)이 고속으로(예를 들면, 3,000rpm) 회전하게 된다.
연마휠(30)은 패널(1)의 에지에 접촉하여 에지를 폴리싱하는 구성요소로서, 전술한 것처럼 세륨옥사이드(CeO2) 재질로 이루어지며, 컵휠 타입으로 구성될 수 있다. 세륨옥사이드 재질 외에도 폴리싱에 의해 패널(1)의 강도를 향상시킬 수 있는 다양한 재질의 연마휠이 사용될 수도 있음은 물론이다.
컵휠 타입의 연마휠(30)은 외주면(도 3의 'P' 참조)과 원판면(도 3의 'F' 참조)을 가지게 되는데, 본 실시예에서는 고속으로 회전하는 컵휠의 원판면을 패널(1)의 에지에 접촉시킴으로써 패널(1)의 에지가 폴리싱되며, 그 결과 패널(1)의 강성이 향상될 수 있다.
지지부(40)는 도 2에 도시된 것처럼 구동부(20)를 잡고 있는 구조물로서, 구동부(20)가 가로 방향(x축) 및 세로 방향(z축)으로 각각 이동이 가능하도록 구성된다. 나아가, 본 실시예에 따른 지지부(40)는 구동부(20) 전체를 c축을 중심으로 회전시킬 수 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
연마휠(30)을 패널(1)의 에지에 접촉시켜 전체 에지를 가공하기 위해서는, 3차원 공간(x, y z축) 내에서 연마휠(30)을 패널(1)에 대해 상대적으로 이동시킬 수 있어야 하는데, 이를 위해 본 실시예에 따른 폴리싱 장치는 구동부(20)를 x축 방향 및 z축 방향으로 이동시킬 수 있고, 패널(1)이 적재된 테이블(10)을 y축 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 구동부(20)를 x축 방향으로 이동시키고 테이블(10)을 y축 방향으로 이동시켜 연마휠(30)의 평면 상에서의 위치를 잡고, 구동부(20)를 z축 방향으로 이동시켜 연마휠(30)이 원하는 지점에서 패널(1)에 접촉되도록 할 수 있다. 물론, 연마휠(30)의 포지셔닝(positioning)이 반드시 예시된 순서로 이루어져야 하는 것은 아니며, 다른 축 방향으로 먼저 이동할 수도 있고, 각 축 방향으로 동시에 이동할 수도 있으며, 후술하는 c축을 중심으로 회전하는 것과 동시에 이동하는 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 구동부(20)는 지지부(40)에 의해 지지된 상태로 c축을 중심으로 회전가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다. c축은 연마휠(30)이 패널(1)의 에지에 접하는 각도를 조절하기 위한 회전축으로서, 도 2에 도시된 것처럼 연마휠(30)의 중심점을 통과하는 연직 방향의 축일 수 있다. 이에 따라 패널(1)의 곡선 에지를 연마할 경우 구동부(20) 자체를 c축을 중심으로 회전시켜 연마휠(30)이 에지에 접하는 각도를 조절할 수 있게 된다.
물론, c축을 반드시 예시된 대로만 설정해야 하는 것은 아니며, 구동부(20) 자체를 회전시켜 연마휠(30)이 패널(1)의 에지에 접하는 각도를 조절할 수 있는 범위 내에서 다양한 방식으로 설정할 수 있다. 나아가, 구동부(20)를 c축을 중심으로 회전시킴과 동시에 전술한 x축 및/또는 z축 방향으로 구동부(20)를 이동시켜 연마휠(30)이 에지에 접하는 각도를 조절할 수 있는 범위 내에서 다양한 방식으로 c축을 설정할 수도 있다.
제어부(50)는 지지부(40)에 거치되어 있는 구동부(20)를 x축, z축 방향으로 이동시키고, c축을 중심으로 회전시키는 역할을 하는 구성요소로서, 패널(1)의 에지 형태 및 연마휠(30)의 위치에 관한 정보를 획득하는 부분(예를 들면, 메모리나 하드디스크), 제어신호를 생성, 전송하는 부분(예를 들면, 마이크로 프로세서), 제어신호에 따라 구동부(20)를 이동, 회전시키는 부분(예를 들면, LM이나 구동모터)을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 폴리싱 장치의 제어부(50)는 폴리싱 대상이 되는 패널(1)의 에지가 곡선 구간일 경우, 도 4에 도시된 것처럼, 곡선 형태의 에지의 접선이 연마휠(30)의 원판면에 포함되도록 구동부(20)를 c축을 중심으로 회전시킬 수 있다.
그 결과, 본 실시예에 따른 연마휠(30)은 패널(1)의 에지에 법선의 각도(수직)로 접촉하게 되며(구체적으로는, 연마휠(30)이 접촉한 지점과 연마휠(30)의 중심을 잇는 선과, 연마휠(30)이 접촉한 지점에서 에지의 접선이 90도를 이루도록 접촉), 이형 형상에 대해서도 효과적으로 폴리싱이 이루어지게 된다.
이 상태에서 에지 폴리싱이 진행되도록 하기 위해서는 연마휠(30)이 패널(1)의 에지에 접촉한 상태로 에지를 따라 진행해야 하는데, 이를 위해 본 실시예에 따른 구동부(20)는 x축 방향으로 이동하고 테이블(10)은 y축 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
즉, 연마휠(30)이 패널(1)의 에지에 접촉한 상태에서 구동부(20)를 x축 방향으로, 테이블(10)을 y축 방향으로 각각 또는 동시에 이동시켜 연마휠(30)이 패널(1)의 에지에 대해 접선 방향으로 상대적으로 이동하도록 할 수 있다.
이동 결과 연마휠(30)이 에지에 접하는 각도가 변경될 경우 연마휠(30)을 다시 c축을 중심으로 회전시켜(그리고 필요한 경우 구동부(20)를 x축, z축 방향으로 이동시켜), 연마휠(30)이 패널(1)의 에지에 법선의 각도로 접촉하도록 하는 것이다.
패널(1)의 에지가 직선 구간일 경우에는 처음 1회만 구동부(20)를 c축을 중심으로 회전시키고, 그 결과 에지가 연마휠(30)의 원판면에 포함되는 각도를 이루면(연마휠(30)이 에지와 법선 각도로 접촉하면), 그 상태로 연마휠(30)을 에지를 따라 x축 방향 및/또는 y축 방향으로 이동시켜, 에지 폴리싱이 진행되도록 할 수 있다.
패널(1)의 에지가 직선 구간일 경우에는 (구동부(20)를 c축을 중심으로 회전시켜) 연마휠(30)이 에지에 접하는 각도를 실시간으로 변경할 필요가 없으므로, 연마휠(30)은 에지를 이루는 직선이 원판면 내에 포함되도록 하는 상태로 유지되면 된다.
즉, 도 5에 도시된 것처럼 에지가 직선 구간일 때에는 각 직선 구간별로 구동부(20)를 회전시켜야 하는 기본 각도가 매칭될 수 있다. 예를 들면, 에지 A에 대해서는 구동부(20)를 (c축을 중심으로) 0도 회전시켜 그 상태로 에지를 연마하면 되고, 에지 B에 대해서는 구동부(20)를 90도, 에지 C에 대해서는 구동부(20)를 180도, 에지 D에 대해서는 구동부(20)를 270도 회전시켜 그 상태로 에지를 연마하면 된다. 전술한 0도, 90도, 180도, 270도가 각 에지별 기본 각도로 매칭될 수 있다.
패널(1)의 에지가 직선에서 곡선으로 변경되는 구간일 경우, 구동부(20)의 회전 각도는 기본 각도에 연마휠(30)의 원판면이 에지의 접선을 포함할 때의 각도를 합산하여 산출될 수 있다.
예를 들면, 도 5의 AR1 구간의 경우, 지점 AR1에서의 접선이 에지 A에 대해 30도의 각도를 이룬다면, 연마휠(30)을 에지 A에 대한 기본각도인 0도에 지점 AR1의 접선의 각도인 30도를 합산한 각도인 30도만큼 c축을 중심으로 회전시키면, 연마휠(30)의 원판면이 에지의 접선을 포함하게 된다.
도 5의 AR2 구간의 경우, 지점 AR2에서의 접선이 에지 A에 대해 70도의 각도를 이룬다면, 연마휠(30)을 에지 A에 대한 기본각도인 0도에 지점 AR2의 접선의 각도인 70도를 합산한 각도인 70도만큼 c축을 중심으로 회전시키면, 연마휠(30)의 원판면이 에지의 접선을 포함하게 된다.
도 5의 AR3 구간의 경우, 지점 AR3에서의 접선이 에지 B에 대해 45도의 각도를 이룬다면, 연마휠(30)을 에지 B에 대한 기본각도인 90도에 지점 AR3의 접선의 각도인 45도를 합산한 각도인 135도만큼 c축을 중심으로 회전시키면, 연마휠(30)의 원판면이 에지의 접선을 포함하게 된다.
나머지 곡선 구간들도 마찬가지로 기본 각도에 접선의 각도를 합산하여 연마휠(30)의 원판면이 에지의 접선을 포함할 때의 각도를 산출할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 에지 폴리싱 장치는 직선 및 이형 구간에 대한 c축 회전각 산출을 위해, 패널(1)의 각 에지에 따라 기본 각도를 두고(도 5의 경우, 에지 A 0도, 에지 B 90도, 에지 C 180도, 에지 D 270도), 여기에 각각의 곡선 구간 포인트 별로 패널(1)의 에지와 연마휠(30)의 정중앙이 법선을 이루는 각도를 더해서 산출할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 에지 폴리싱 장치는 컵휠 타입의 연마휠(30)에 편마모가 발생하지 않고 전체적으로 마모되면서 직선구간 및 이형구간을 1패스(Path)로 폴리싱하기 위해, 도 6의 (a)에 도시된 것처럼 패널(1)의 에지가 컵휠의 안쪽 끝에 접하도록 연마휠(30)의 위치를 티칭할 수 있다.
컵휠의 연마부에 편마모가 발생할 경우, 마모된 부분과 마모되지 않은 부분에 미세한 단차가 발생하게 되므로, 연마휠(30)을 에지를 따라 이동시키는 과정에서, 특히 곡선 구간에서 구동부(20)를 회전시키는 과정에서 단차 부분이 에지에 접촉할 수 있으며, 이에 따라 연마휠이나 패널이 파손되는 등 폴리싱 품질이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 폴리싱용 연마휠의 경우 연마휠에 편마모가 발생하지 않고 균일하게 전체적으로 마모되도록 폴리싱을 수행하는 것이 매우 중요하다.
이를 위해 본 실시예에 따른 연마휠(30)은, 도 6에 도시된 것처럼 외주원과 내주원을 가지는 도넛(donut) 형태의 원판면을 가진다고 할 때, 원판면의 내주원(도 6의 'I' 참조)이 에지에 접하도록 연마휠(30)을 포지셔닝하는 것이 좋다. 연마휠(30)의 적절한 포지셔닝을 위해 전술한 바와 같이 구동부(20)를 x축 및/또는 z축 방향으로 이동시킬 수 있다.
원판면의 내주원이 에지에 접하도록 연마휠(30)이 포지셔닝 되었을 경우에는 도 6의 (a)와 같이 연마휠(30)이 고르게 마모되면서 연마가 진행되지만, 그렇지 않을 경우에는 도 6의 (b)와 같이 연마휠(30)에 편마모가 발생할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 에지 폴리싱 장치는 연마휠(30)이 마모가 되더라도 연마휠(30)과 패널(1) 간의 상대적 위치가 항상 동일하게 유지된 상태로 폴리싱이 진행되도록, 연마휠(30)의 마모량을 보정할 수 있다. 연마휠(30)의 마모량을 보정하기 위해, 도 7에 도시된 것처럼 연마휠(30)을 x축 및 z축으로 동시에 이동시켜, 연마휠(30)이 그 마모된 만큼 구동축의 방향(도 7의 'w' 방향)으로 이동하도록 할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 제어부(50)는, 폴리싱 과정에서 연마휠(30)이 마모되는 것을 보정하기 위해 구동부(20)를 x축 및 z축 방향으로 동시에 이동시켜 연마휠(30)의 마모량이 보정되도록 할 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 것처럼, 폴리싱 과정에서 연마휠(30)이 w만큼 마모되었다고 할 때, 구동부(20)를 z축 방향으로 w×cosθ(θ는 연마휠(30)이 에지에 접하는 각도)만큼 이동시키고, x축 방향으로 z×tanθ만큼 이동시켜 마모량이 보정되도록 할 수 있다.
연마휠(30)의 마모량은 그 재질에 따라 단위 연마 시간당 마모 정도 데이터로 얻어질 수 있는데, 이 마모 데이터를 이용하여 연마 시간이 도과함에 따라 구동부(20)가 자동적으로 x축 및 z축 방향으로 전술한 이동량만큼 이동되도록 설정할 수 있다.
예를 들어, 연마휠(30)의 마모량이 10μm/m라고 할 때, 연마휠(30)이 1분당 10μm씩 θ각도로 이동하도록 구동부(20)를 x축 및 z축 방향으로 이동하도록 설정할 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 마모량 보정이 반드시 연마휠의 마모량 데이터를 받아 구동부의 이동량을 설정하는 것에 한정되는 것은 아니며, 폴리싱 과정에서 연마휠이 마모된 정보를 센싱하고, 센싱된 데이터에 근거하여 구동부를 실시간으로 이동시키는 방식 등 다양한 방식으로 마모량의 보정이 이루어질 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패널의 에지 폴리싱 방법을 나타낸 순서도이다.
본 실시예는 전술한 폴리싱 장치를 이용하여 LCD 패널 또는 글래스 패널의 에지를 폴리싱하는 공정에 관한 것이다.
이를 위해, 먼저 연마 대상 패널(1)을 테이블(10) 상에 로딩하고(S100), 구동부(20)에 결합되어 고속으로 회전하는 컵휠 형태의 연마휠(30)을 패널(1)의 에지에 접촉시켜(S200) 에지 폴리싱이 이루어지도록 한다.
컵휠 타입의 연마휠(30)의 경우 원판면이 패널(1)의 에지에 접하도록 연마휠(30)을 포지셔닝할 수 있음은 전술한 바와 같다. 이 과정에서 원판면의 내주원이 에지에 접하도록 연마휠(30)을 포지셔닝하여 연마휠(30)의 편마모를 방지하는 것이 좋다(S210). 이러한 연마휠(30)의 적절한 포지셔닝을 위해 구동부(20)를 x축 및 z축 방향으로 이동시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.
다음으로, 연마휠(30)이 에지에 접촉된 상태로 연마휠(30)을 에지를 따라 이동시킴으로써 패널(1)의 에지가 전체적으로 폴리싱되도록 한다(S300).
패널(1)의 에지가 직선 구간일 경우에는 에지가 원판면에 포함되도록 연마휠(30)의 방향을 잡고(구동부(20)를 c축을 중심으로 회전시킴), 이 상태에서 에지를 따라 연마휠(30)이 이동하도록 할 수 있다(S320).
패널(1)의 에지가 곡선 구간일 경우에는 연마휠(30)이 에지에 접촉하는 지점에서 에지의 접선이 연마휠(30)의 원판면에 포함되도록 방향을 잡고(구동부(20)를 c축을 중심으로 회전시킴), 이 상태에서 에지의 접선 방향으로 연마휠(30)이 이동하도록 할 수 있다(S310). 이동 결과 연마휠(30)이 에지에 접하는 각도가 변경될 경우 에지의 접선이 연마휠(30)의 원판면에 포함되도록 방향을 다시 잡고 연마휠(30)을 이동시킬 수 있다.
에지를 따라 연마휠(30)이 이동하도록 하기 위해, 즉 에지에 대한 연마휠(30)의 상대적인 위치를 변경하기 위해, 구동부(20)를 x축 방향으로 이동시키고 테이블(10)을 y축 방향으로 이동시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.
한편, 폴리싱 과정에서 연마휠(30)이 마모될 경우 구동부(20)를 x축 및 z축 방향으로 동시에 이동시켜 연마휠(30)이 마모된 만큼 연마휠(30)이 그 마모된 방향(θ)으로 이동하도록 함으로써 마모량을 보정할 수 있다(S400).
예를 들면, 연마휠(30)의 마모량이 w라고 할 때, 구동부(20)를 z축 방향으로 w×cosθ만큼 이동시키고 x축 방향으로 z×tanθ만큼 이동시켜 마모량이 보정되도록 할 수 있다.
연마휠(30)의 마모량이 단위 연마 시간당 마모 정도 데이터로 획득될 경우에는, 단위 연마 시간이 지남에 따라 구동부(20)가 자동으로 x축 및 z축 방향으로 이동하여 마모량(w)이 보정되도록 할 수 있음은 전술한 바와 같다(S410).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 패널 10 : 테이블
20 : 구동부 22 : 스핀들 모터
30 : 연마휠 40 : 지지부
50 : 제어부

Claims (16)

  1. 패널의 강성을 강화하기 위해 패널의 에지를 고속으로 회전하는 연마휠로 폴리싱하는 장치로서,
    연마 대상 패널을 로딩하는 테이블과;
    스핀들 모터를 포함하는 구동부와;
    컵휠(cup wheel) 형태로 형성되고, 상기 스핀들 모터의 구동축에 결합되며, 고속으로 회전하는 원판면이 상기 패널의 에지에 접촉하여 상기 패널의 에지를 폴리싱하는 연마휠과;
    상기 구동부가 x축 및 z축 방향으로 각각 이동하고 c축을 중심으로 회전하도록 상기 구동부를 지지하는 지지부와;
    상기 패널의 에지가 곡선 구간일 경우, 상기 연마휠이 상기 에지에 접촉하는 지점에서 상기 에지의 접선이 상기 연마휠의 원판면에 포함되도록 상기 구동부를 상기 c축을 중심으로 회전시키는 제어부를 포함하는 패널의 에지 폴리싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테이블은 상기 패널을 로딩한 상태에서 y축 방향으로 이동하고, 상기 제어부는 상기 연마휠이 상기 에지의 접선 방향으로 이동하도록 상기 구동부를 상기 x축 방향으로 이동시키고 상기 테이블을 상기 y축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 패널의 에지가 직선 구간일 경우, 상기 제어부는, 상기 연마휠이 상기 에지에 접촉하는 지점에서 상기 에지가 상기 연마휠의 원판면에 포함되도록 상기 구동부를 상기 c축을 중심으로 회전시키고, 상기 연마휠이 상기 에지에 접촉한 상태에서 상기 에지를 따라 이동하도록 상기 구동부를 상기 x축 방향으로 이동시키거나 상기 테이블을 상기 y축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패널의 에지가 직선 구간일 경우 상기 연마휠은 상기 에지가 상기 원판면에 포함되도록 하는 기본 각도만큼 회전된 상태로 유지되며, 상기 패널의 에지가 직선에서 곡선으로 변경되는 구간일 경우 상기 구동부의 회전 각도는 상기 기본 각도에 상기 연마휠의 원판면이 상기 에지의 접선을 포함할 때의 각도를 합산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연마휠의 원판면은 외주원과 내주원을 가지는 도넛(donut) 형태로 형성되고, 상기 제어부는 상기 원판면의 내주원이 상기 에지에 접하도록 상기 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시키는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 폴리싱 과정에서 상기 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시켜 상기 연마휠의 마모량을 보정하는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마모량 보정을 위한 상기 구동부의 이동량은 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 장치.
    z=w×cosθ
    x=z×tanθ
    여기서, 상기 θ는 상기 연마휠이 상기 에지에 접하는 각도이고, 상기 w는 상기 연마휠의 마모량이고, 상기 z는 상기 구동부를 z축 방향으로 이동시키는 이동량이고, 상기 x는 상기 구동부를 x축 방향으로 이동시키는 이동량임.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마모량은 연마휠의 재질에 따라 미리 설정된 단위 연마 시간당 마모 정도 데이터의 형태로 획득되며, 상기 제어부는 단위 연마 시간의 도과에 따라 상기 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시키는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 장치.
  9. 패널의 강성을 강화하기 위해 패널의 에지를 고속으로 회전하는 연마휠로 폴리싱하는 방법으로서,
    (a) 연마 대상 패널을 테이블에 로딩하는 단계;
    (b) 구동부에 결합되어 고속으로 회전하는 컵휠(cup wheel) 형태의 연마휠의 원판면을, 상기 패널의 에지에 접촉시키는 단계; 및
    (c) 상기 연마휠이 상기 에지에 접촉된 상태로 상기 패널의 에지를 따라 상기 연마휠을 이동시켜 상기 패널의 에지를 폴리싱하는 단계를 포함하되,
    상기 단계 (c)는, 상기 패널의 에지가 곡선 구간일 경우, 상기 연마휠이 상기 에지에 접촉하는 지점에서 상기 에지의 접선이 상기 연마휠의 원판면에 포함되도록 상기 구동부를 c축을 중심으로 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 테이블은 상기 패널을 로딩한 상태에서 y축 방향으로 이동하고,
    상기 단계 (c)는, 상기 연마휠이 상기 에지의 접선 방향으로 이동하도록 상기 구동부를 상기 x축 방향으로 이동시키고 상기 테이블을 상기 y축 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 패널의 에지가 직선 구간일 경우, 상기 단계 (c)는, 상기 연마휠이 상기 에지에 접촉하는 지점에서 상기 에지가 상기 연마휠의 원판면에 포함되도록 상기 구동부를 상기 c축을 중심으로 회전시키고, 상기 연마휠이 상기 에지에 접촉한 상태에서 상기 에지를 따라 이동하도록 상기 구동부를 상기 x축 방향으로 이동시키거나 상기 테이블을 상기 y축 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 패널의 에지가 직선 구간일 경우 상기 연마휠은 상기 에지가 상기 원판면에 포함되도록 하는 기본 각도만큼 회전된 상태로 유지되며, 상기 패널의 에지가 직선에서 곡선으로 변경되는 구간일 경우 상기 구동부의 회전 각도는 상기 기본 각도에 상기 연마휠의 원판면이 상기 에지의 접선을 포함할 때의 각도를 합산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 연마휠의 원판면은 외주원과 내주원을 가지는 도넛(donut) 형태로 형성되고, 상기 단계 (b)는 상기 원판면의 내주원이 상기 에지에 접하도록 연마휠을 상기 패널의 에지에 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 단계 (c) 이후에,
    (d) 폴리싱 과정에서 상기 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시켜 상기 연마휠의 마모량을 보정하는 단계를 더 포함하는 패널의 에지 폴리싱 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 마모량 보정을 위한 상기 구동부의 이동량은 하기 수학식에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 방법.
    z=w×cosθ
    x=z×tanθ
    여기서, 상기 θ는 상기 연마휠이 상기 에지에 접하는 각도이고, 상기 w는 상기 연마휠의 마모량이고, 상기 z는 상기 구동부를 z축 방향으로 이동시키는 이동량이고, 상기 x는 상기 구동부를 x축 방향으로 이동시키는 이동량임.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 마모량은 연마휠의 재질에 따라 미리 설정된 단위 연마 시간당 마모 정도 데이터의 형태로 획득되며, 상기 단계 (d)는 단위 연마 시간의 도과에 따라 상기 구동부를 x축 및 z축 방향으로 각각 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패널의 에지 폴리싱 방법.
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