KR20200041003A - 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치 및 이를 이용한 라미네이팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치는, 내부공간이 선택적으로 진공 상태가 되도록 하는 진공챔버; 상기 진공챔버의 내부공간에 배치되며 함몰 형성된 안착홈에 합착 대상물인 윈도우가 안착되는 윈도우 지그; 상기 윈도우 지그의 하측에 배치되어 상기 윈도우의 표면에 패널을 합착할 수 있도록 승강 이동가능하게 설치되는 승강 플레이트; 상기 진공챔버 내에 배치되며, 상기 승강 플레이트의 상면에 설치되며 상부를 향하는 진공흡착홀이 형성되고 이 진공흡착홀을 통해 고진공이 작용된 상태에서 상기 패널이 상기 윈도우에 합착되도록 하는 진공흡착 가압패드; 상기 진공흡착 가압패드의 진공흡착홀에 제1 진공을 작용하는 제1 진공통로; 및, 상기 진공챔버 내에 제2 진공을 작용하는 제2 진공통로를 포함하는 것을 특징으로 하므로, 진공흡착 가압패드에 진공흡착홀이 형성되고 진공챔버에서의 진공도보다 높은 진공도의 진공을 적용하여 패널을 미리 흡착함으로써 진공챔버 내에 진공의 작용에 따른 공기의 급격한 흐름에도 불구하고 패널의 위치를 안정적으로 고정되게 함으로써 라미네이팅 위치 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 진공 공급속도를 빠르게 할 수 있어 공정시간이 줄어들게 되므로 생산속도를 높일 수 있다는 이점이 있다.

Description

진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치 및 이를 이용한 라미네이팅 방법{LAMINATING APPARATUS COMPRISING VACUUM SUCTION PRESS PAD AND LAMINATING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치 및 이를 이용한 라미네이팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가압패드에 진공흡착홀을 형성하여 패널을 고정함으로써 안정된 위치에서 라미네이팅 작업이 이루어지도록 함과 동시에 작업시간을 단축시킬 수 있도록 한 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치 및 이를 이용한 라미네이팅 방법에 관한 것이다.

최근 들어 LCD, PDP, FED, ELD, OLED 등의 평판표시장치는 대면적이면서도 박형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 우수한 성능을 나타내고 있으며, 이와 같은 경향의 평판표시장치의 제조과정 중에는 패널과 윈도우를 합착시키는 라미네이팅 공정이 포함된다.

종래기술에 따르면 상기 라미네이팅 공정은 윈도우와 패널을 지그에 안착시키고 롤러를 이용하여 합착시키는 방법에 의해 수행되어 왔으나, 최근의 곡면(curved) 평판표시장치와 같이 표면이 굴곡을 이루는 부분에까지 완전한 합착을 달성하기 어렵다는 문제와 함께 대면적의 모든 표면에 롤러로 가압하는 것은 많은 시간이 소요된다는 단점도 있었다.

그리고, 이러한 기술적 배경에 가지고서 특허등록 제10-1653597호 '체적가변 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치 및 이를 이용한 라미네이팅 방법'(등록일자: 2016.08.29.)이 제안되기에 이르렀다.

상기 특허에서는, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 개방된 진공챔버(100) 내에 클램퍼(500)에 그립된 패널(2)을 상측으로 굴곡시켜 윈도우 지그(200)의 안착홈(210)에 안착된 윈도우(1)에 접촉되게 한 다음(도 1a), 진공챔버(100)를 닫고 내부의 진공도를 점차 높여줌으로써 체적가변 가압패드(400)가 팽창하여 패널(2)의 중앙 부분부터 윈도우(1)에 합착되도록 하고(도 1b), 체적가변 가압패드(400) 내측에 형성된 공기주머니(410)가 더 큰 팽창률로 팽창함으로써 패널(2)의 테두리 부분에까지 합착이 이루어지도록 하여(도 1c) 패널(2)과 윈도우(1)의 라미네이팅을 수행하는 방법이 제안되고 있다.

그러나, 상기 특허에서 제안된 방법은 대면적의 곡면을 갖는 평판표시장치에 적합한 라미네이팅 공정을 신속하게 수행하게 해준다는 장점을 제공하는 반면, 체적가변 가압패드(400)의 정확한 거동을 이끌어 내기 위한 공기주머니(410)의 형상 및 그 성형 방법이라는 난제를 내포할 뿐 아니라, 도 1b 및 도 1c의 과정에서 클램퍼(500)가 패널(2)에 대한 그립을 해제할 때 체적가변 가압패드(400)에 의한 지지력 부족으로, 그리고 원하는 진공도를 달성하는 과정에서 갑작스런 공기의 흐름으로 인해 윈도우(1)에 대한 정렬위치가 어긋나게 되는 문제가 있다.

이에 따라, 높은 정렬도가 요구되는 평판표시장치에 있어서 상기 특허가 제안하는 방법은 제품불량을 야기할 수 있다는 문제가 있다.

그리고, 상기 현상 중 공기의 흐름을 작게 하기 위해 진공도 달성 속도를 제한하게 되면 전체 공정시간(Tact Time)이 길어지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 진공챔버 내의 진공 환경에서도 가압패드 상에서 패널을 흡착할 수 있도록 하여 패널의 위치 고정에 대한 안정성을 높이고 진공챔버의 진공도 달성 시간을 단축시켜 전체 공정시간을 크게 절감할 수 있는 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치 및 이를 이용한 라미네이팅 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 내부공간이 선택적으로 진공 상태가 되도록 하는 진공챔버; 상기 진공챔버의 내부공간에 배치되며 함몰 형성된 안착홈에 합착 대상물인 윈도우가 안착되는 윈도우 지그; 상기 윈도우 지그의 하측에 배치되어 상기 윈도우의 표면에 패널을 합착할 수 있도록 승강 이동가능하게 설치되는 승강 플레이트; 상기 진공챔버 내에 배치되는 것으로, 상기 승강 플레이트의 상면에 설치되고 상부를 향하는 진공흡착홀이 형성되며 이 진공흡착홀을 통해 제1 진공이 작용된 상태에서 상기 패널이 상기 윈도우에 합착되도록 하는 진공흡착 가압패드; 상기 진공흡착 가압패드의 진공흡착홀에 상기 제1 진공을 작용하는 제1 진공통로; 및 상기 진공챔버 내에 제2 진공을 작용하는 제2 진공통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치를 제공한다.

여기서, 상기 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치는 상기 윈도우 지그와 상기 진공흡착 가압패드 사이에 상기 패널이 배치될 수 있도록 상기 패널의 양측 단부를 파지하는 복수의 클램프를 포함할 수도 있다.

이 경우, 평면에서 바라볼 때 상기 진공흡착 가압패드는 사각형의 형상으로 이루어지며, 상기 진공흡착홀은 최소한 상기 사각형의 중앙과 모서리 부분 근방에 형성되는 구성을 취할 수도 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 복수의 클램프로 패널을 파지하고 상기 클램프 각각이 일정 거리 상호 근접하는 방향으로 이동하여 상기 패널의 중앙 영역이 하측으로 절곡되도록 하는 단계(S1); 상기 패널을 진공챔버 내의 진공흡착 가압패드의 상부로 이동한 후 하강하여 상기 패널의 중앙부가 진공흡착홀에 접촉하도록 하고 상기 진공흡착홀에 제1 진공을 작용하여 패널을 상기 진공흡착 가압패드에 진공 흡착하는 단계(S2); 상기 진공챔버의 상부 부분 또는 하부 부분이 하강 또는 상승 이동하여 밀폐하고 진공챔버 내부에 제2 진공을 작용하는 단계(S3); 및 상기 진공흡착 가압패드(400)를 상승시켜서 상기 패널(2)을 윈도우(1) 측에 가압하고 진공흡착 가압패드로부터 제1 진공을 해제하는 단계(S4)를 포함한 것을 특징으로 하는 라미네이팅 방법을 제공한다.

여기서, 상기 S2 단계에서, 진공흡착 가압패드 내부의 중앙에 있는 진공흡착홀을 통해 작용된 제1 진공에 의해 패널과 진공흡착 가압패드의 중앙부가 우선적으로 흡착되고, 복수의 클램프가 패널의 양측단 방향으로 벌어지게 한 후 진공흡착 가압패드 내부의 양측에 있는 진공흡착홀을 통해 작용된 제1 진공에 의해 상기 패널과 진공흡착 가압패드의 양측이 흡착되는 구성을 취할 수도 있다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 진공흡착 가압패드에 진공흡착홀이 형성되고 진공챔버에서의 진공도보다 높은 진공도의 진공을 적용하여 패널을 미리 흡착함으로써 진공챔버 내에 진공의 작용에 따른 공기의 급격한 흐름에도 불구하고 패널의 위치를 안정적으로 고정되게 함으로써 라미네이팅 위치 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 진공 공급속도를 빠르게 할 수 있어 공정시간이 줄어들게 되므로 생산속도를 높일 수 있다는 이점이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 라미네이팅 장치 및 그 작동을 설명하기 위한 정단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치를 나타내는 정단면도,
도 3은 도 2의 일부를 확대한 정단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진공흡착 가압패드와 진공챔버를 나타내는 평단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치를 포함하는 공정 라인을 나타내는 평면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 라미네이팅 방법을 나타내는 순서도,
도 7 및 도 8은 도 3에 후속하는 작용을 설명하기 위한 정단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 라미네이팅 장치(1000)는, 내부공간(1150)이 선택적으로 진공 상태가 되도록 하는 진공챔버(1100), 상기 진공챔버(1100)의 내부공간(1150)에 배치되며 함몰 형성된 안착홈(1210)에 합착 대상물인 윈도우(1)가 안착되는 윈도우 지그(1200), 상기 윈도우 지그(1200)의 하측에 배치되어 상기 윈도우(1)의 표면에 패널(2)(또는 광학 시트, 이하 합쳐서 '패널'이라 한다)을 합착할 수 있도록 승강 이동가능하게 설치되는 승강 플레이트(1300) 및, 상기 진공챔버(1100) 내에 배치되는 것으로 승강 플레이트(1300)의 상면에 설치되고 상부를 향하는 진공흡착홀(1410)이 형성되며 이 진공흡착홀(1410)을 통해 제1 진공이 작용된 상태에서 상기 패널(2)이 윈도우(1)에 합착되도록 하는 진공흡착 가압패드(1400)를 포함한다.

진공흡착 가압패드(1400)의 진공흡착홀(1410)에는 상기 제1 진공을 작용하는 제1 진공통로(1611, 1612)가 연결되고, 상기 진공챔버(1100) 내에는 제2 진공을 작용하는 제2 진공통로(1620)가 연결된다.

윈도우 지그(1200)와 진공흡착 가압패드(1400) 사이에 패널(2)이 배치될 수 있도록 상기 패널(2)의 양측 단부를 파지하는 복수(도면에서는 한 쌍)의 클램프(1500)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 패널(2)을 클램프(1500)로 파지하여 진공챔버(1100)의 외부로부터 내부로 이동시킬 수 있다.

상기 진공챔버(1100)는 상하로 분리 가능하도록 상부 챔버(1110)와 하부 챔버(1120)로 구성되어 공정에 따라 개폐함으로써 윈도우(1)나 패널(2)을 인입 및 인출가능하도록 하는 것이 바람직하다.

도 4에 도시한 바와 같이, 평면에서 바라볼 때, 진공흡착 가압패드(1400)는 사각형의 형상으로 이루어지며, 진공흡착홀(1410)은 최소한 상기 사각형의 중앙과 모서리 부분 근방에 형성되어 패널(2)을 균형있게 흡착하는 것이 바람직하다.

도 5에 도시한 바와 같이, 클램프(1500)는 패널 얼라인먼트 스테이지(1700)에서 패널(2)을 파지한 후 진공챔버(1100) 내로 이동한다.

또한, 복수의 클램프(1500)가 상호 일정 거리 근접하도록 이동하여 패널(2)의 중앙 영역을 아래 방향으로 절곡시킨다(도 3 참조).

이어서, 클램프(1500)가 진공챔버(1100) 내로 이동한 후 하강 이동하여, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 진공통로(1611)에 의해 진공흡착 가압패드(1400) 내부의 중앙에 있는 진공흡착홀을 통해 작용된 제1 진공에 의해 절곡된 패널(2)의 중앙 하측 부위가 진공흡착 가압패드(1400)의 진공흡착홀(1410)에 접촉하게 된다.

한편, 승강 플레이트(1300)의 하부에는 도 2에 도시된 바와 같이 승강 플레이트(1300)를 상하 이동시키는 승강 구동부(1900)가 설치된다.

도 2를 참조하면, 진공흡착 가압패드(1400)는 진공흡착홀(1410)이 구비된 유연한 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 그러나, 유사한 물성을 가진 다른 소재가 채택될 수 있음은 물론이다.

윈도우 지그(1200)가 오목한 곡면 형상의 안착홈(1210)를 포함하고, 진공흡착 가압패드(1400)의 상면이 이에 대응하는 볼록한 형상을 가지면 윈도우(1)와 패널(2)의 합착을 통해 커브드 패널 조립체가 생산될 수 있다.

이하, 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 윈도우와 패널의 라미네이팅 방법을 설명한다.

먼저, 포크(1710) 등에 의해 트레이(미도시)에 재치된 패널(2)이 패널 얼라인먼트 스테이지(1700)로 이동한다.

이어서, 패널 로더(1720)에 설치된 복수의 클램프(1500)가 상기 패널 얼라인먼트 스테이지(1700)로 이동하여 패널(2)의 양단을 파지하게 된다.

패널(2)을 향한 클램프(1500)의 이동은 제1 구동모터(1721)와 제1 이송나사(1722) 등에 의해 이루어질 수 있다.

다음, 클램프(1500) 각각이 일정 거리 서로 근접하는 방향으로 이동하여 상기 패널(2)의 중앙 영역이 하측으로 절곡되도록 한다(S1).

클램프(1500)의 근접 이동은 복수의 클램프(1500)가 이동하는 가이드(1730)를 설치하고 실린더(미도시)나 구동모터(미도시)와 이송나사 등을 이용하여 수행될 수 있다.

이어서, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 클램프(1500)가 패널(2)의 양측단을 파지한 상태에서 진공챔버(1100) 내의 진공흡착 가압패드(1400)의 상부로 이동한 후 하강하여 패널(2)의 중앙부가 진공흡착홀(1410)에 접촉하도록 하고 상기 진공흡착홀(1410)에 제1 진공을 적용하여 패널(2)을 진공흡착 가압패드(1400)에 진공 흡착한다(S2).

이 경우, 제1 진공통로(1611)에 의해 진공흡착 가압패드(1400) 내부의 중앙에 있는 진공흡착홀(1410)을 통해 작용된 제1 진공에 의해 패널(2)의 중앙부와 진공흡착 가압패드(1400)의 중앙부가 우선적으로 흡착되고, 복수의 클램프(1500)가 패널(2)의 양측단 방향으로 벌어지게 한 후 제1 진공통로(1612)에 의해 진공흡착 가압패드(1400) 내부의 양측에 있는 진공흡착홀(1410)에 공급된 제1 진공에 의해 패널(2)의 양측을 흡착 가능하도록 하여 주름지거나 들뜬 부분 없이 패널(2)이 전체적으로 진공흡착 가압패드(1400)에 밀착되도록 하는 것이 바람직하다.

이어서, 복수의 클램프(1500)가 상승한 후 패널 얼라인먼트 스테이지(1700)측으로 복귀 이동한다.

다음, 진공챔버(1100)의 상부 챔버(1110) 또는 하부 챔버(1120)가 하강 또는 상승 이동하여 서로 밀폐하고 진공챔버(1100) 내부에 상기 제1 진공보다 약한 정도의 제2 진공을 작용한다(S3, 도 7 참조).

상기 제2 진공의 환경에서, 진공흡착 가압패드(1400)를 상승시켜서 패널(2)을 윈도우(1)측에 가압하여 합착하고 진공흡착 가압패드(1400)로부터 제1 진공을 해제한다(S4, 도 8 참조).

이에 따라, 패널(2)이 윈도우(1)에 합착된 후에는 진공흡착 가압패드(1400)로부터 용이하게 분리될 수 있게 된다.

참고로, 윈도우(1)는 도 5에 도시된 바와 같이 포크(1810)에 의해 트레이(미도시)로부터 윈도우 얼라인먼트 스테이지(1800)에 안착되며 윈도우 로더(1820)를 이용하여 진공챔버(1100) 내로 이동시켜서 윈도우지그(도 3의 1200)에 설치된다.

이는 제2 구동모터(1821)와 제2 이송나사(1822)에 의한 왕복운동에 의해 이루어지며, 진공챔버(1100) 쪽으로의 접근은 수평 가이드부(미도시) 등을 통해 이루어질 수 있다.

도 3에서, 윈도우지그(1200)에 대한 윈도우(1)의 고정은 상기 제1 진공을 동일하게 작용하는 제3 진공통로(1630)와 윈도우지그(1200) 내에 형성된 윈도우 흡착홀(1250)에 의한 흡착력에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 도 8에서 윈도우(1)와 패널(2)의 합착이 완료되면, 제2 진공통로(도 3의 1620)에 의한 제2 진공이 해제되고, 이어 상부 챔버(1110)와 하부 챔버(1120)가 개방되며, 언로더(도 5의 1860)를 통해 진공챔버(1100)로부터 합착된 제품을 인출한다.

이는 언로더(1860)를 구성하는 제3 구동모터(1861)와 제3 이송나사(1862)에 의한 왕복운동에 의해 이루어진다.

이와 같이, 진공흡착 가압패드(1400)로부터 작용하는 제1 진공에 의해 진공흡착 가압패드(1400) 위에 위치한 패널(2)은 진공챔버(1100)에 제2 진공이 작용될 때 발생하는 갑작스런 공기의 흐름으로 인해 정렬된 위치에서 벗어나는 것이 방지되어 우수한 합착 품질을 유지할 수 있고, 진공공급 속도를 줄일 필요가 없어 공정시간이 줄어드는 것도 방지할 수 있다.

진공흡착 가압패드(1400)로부터 패널(2)에 작용하는 제1 진공의 진공도는 제2 진공의 진공도보다 작거나 같아도 효과가 발휘되기는 하나, 제1 진공도가 제2 진공도보다 크도록 설정하여 흔들림 방지를 확실하게 유도하는 것이 바람직하다.

기술되지 않은 구성부호 1650은 진공펌프를, 1660은 진공 저장부(reservoir)를 각각 나타낸다.

본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

1... 윈도우
2... 패널
1000... 라미네이팅 장치
1100... 진공챔버
1110... 상부 챔버
1120... 하부 챔버
1150... 내부공간
1200... 윈도우 지그
1210... 안착홈
1250... 윈도우 흡착홀
1300... 승강 플레이트
1400... 진공흡착 가압패드
1410... 진공흡착홀
1611, 1612... 제1 진공통로
1620... 제2 진공통로
1630... 제3 진공통로

Claims (5)

1. 내부공간이 선택적으로 진공 상태가 되도록 하는 진공챔버;
   상기 진공챔버의 내부공간에 배치되며 함몰 형성된 안착홈에 합착 대상물인 윈도우가 안착되는 윈도우 지그;
   상기 윈도우 지그의 하측에 배치되어 상기 윈도우의 표면에 패널을 합착할 수 있도록 승강 이동가능하게 설치되는 승강 플레이트;
   상기 진공챔버 내에 배치되는 것으로, 상기 승강 플레이트의 상면에 설치되고 상부를 향하는 진공흡착홀이 형성되며 이 진공흡착홀을 통해 제1 진공이 작용된 상태에서 상기 패널이 상기 윈도우에 합착되도록 하는 진공흡착 가압패드;
   상기 진공흡착 가압패드의 진공흡착홀에 상기 제1 진공을 작용하는 제1 진공통로; 및
   상기 진공챔버 내에 제2 진공을 작용하는 제2 진공통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 윈도우 지그와 상기 진공흡착 가압패드 사이에 상기 패널이 배치될 수 있도록 상기 패널의 양측 단부를 파지하는 복수의 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치.
3. 제2항에 있어서,
   평면에서 바라볼 때, 상기 진공흡착 가압패드는 사각형의 형상으로 이루어지며, 상기 진공흡착홀은 최소한 상기 사각형의 중앙과 모서리 부분 근방에 형성되는 것을 특징으로 하는 진공흡착 가압패드를 구비한 라미네이팅 장치.
4. 복수의 클램프로 패널을 파지하고 상기 클램프 각각이 일정 거리 상호 근접하는 방향으로 이동하여 상기 패널의 중앙 영역이 하측으로 절곡되도록 하는 단계(S1);
   상기 패널을 진공챔버 내의 진공흡착 가압패드의 상부로 이동한 후 하강하여 상기 패널의 중앙부가 진공흡착홀에 접촉하도록 하고 상기 진공흡착홀에 제1 진공을 작용하여 패널을 상기 진공흡착 가압패드에 진공 흡착하는 단계(S2);
   상기 진공챔버의 상부 부분 또는 하부 부분이 하강 또는 상승 이동하여 밀폐하고 진공챔버 내부에 제2 진공을 작용하는 단계(S3); 및
   상기 진공흡착 가압패드(400)를 상승시켜서 상기 패널(2)을 윈도우(1) 측에 가압하고 진공흡착 가압패드로부터 제1 진공을 해제하는 단계(S4)를 포함한 것을 특징으로 하는 라미네이팅 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 S2 단계에서, 진공흡착 가압패드 내부의 중앙에 있는 진공흡착홀을 통해 작용된 제1 진공에 의해 패널과 진공흡착 가압패드의 중앙부가 우선적으로 흡착되고, 복수의 클램프가 상기 패널의 양측단 방향으로 벌어지게 한 후 진공흡착 가압패드 내부의 양측에 있는 진공흡착홀을 통해 작용된 제1 진공에 의해 상기 패널과 진공흡착 가압패드의 양측이 흡착되는 것을 특징으로 하는 라미네이팅 방법.

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