KR100419793B1

KR100419793B1 - 유리의엣지를마무리하는방법및장치

Info

Publication number: KR100419793B1
Application number: KR1019970047217A
Authority: KR
Inventors: 부르스 헐버트 래더; 쥬니어 쉐이퍼 해롤드 고든; 다니엘 듀앤 스트롱
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 1996-09-16
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 2004-06-23
Also published as: KR19980024634A; JPH10180604A; US5816897A; US5975992A

Abstract

본 발명은 유리판의 엣지를 마무리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 유리판은 바람직한 크기로 절단되며, 그후, 유리판의 엣지는, 예를 들면, 상기 유리판에 적어도 대략적으로 수직인 방향으로 놓인 회전 연마휠일에 대해 상기 유리판의 엣지를 접촉시키고 이동시키는 것과 같은 엣지 연마 방법을 이용하여 다듬어진다.

Description

유리의 엣지를 마무리하는 방법 및 장치

본 발명은 유리판 (glass sheet)의 엣지 (edge)를 마무리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

통상적인 유리 마무리 기술은 두꺼운 판 유리를 제조하는 기술을 위해, 우선적으로는 자동차 산업을 위해 폭넓게 개발되어 왔다. 통상적인 상기 마무리 기술은 통상적으로 기계적인 새김 및 쪼갬 (breaking) 공정을 이용하는데, 상기 공정에서는 다이아몬드 또는 카바이드 (carbide) 새김 휠일 (scoring wheel)이 유리판을 기계적으로 새기기 위해 유리판 표면을 가로지르고, 그 후, 상기 유리판은 유리판을 쪼개는 새김선을 따라 구부려지며, 그것에 의해 절단 엣지가 형성된다. 결과적으로 유리판의 엣지는 둥글려진 그루브 사이에 다이아몬드 입자를 갖는 외부 구면상에서 둥글려진 그루브를 갖는 금속 숫돌차 (grinding)를 이용하여 통상적으로 원순화된다. 상기 둥글려진 그루브에 대하여 유리판을 이동시키고, 높은 rpm에서 상기 다이아몬드 휠일을 회전시킴으로써, 둥글림은 사실상 상기 유리판의 엣지에 주입된다. 상기 방법은 예를 들면, 자동차 창의 원순화된 옛지를 만드는데 통상적으로 사용되며, 이러한 목적에 대해 상기 방법은 완벽하게 적합하다.

편평한 판넬 디스플레이 기판 (panel display substrate)은 자동차 산업에서 사용되는 것보다 더 얇은 유리판을 필요로하며, 상기 제품과 상당히 다른 생산성 및 견고성 (robustness)을 필요로 한다. 기계적인 새김 및 쪼갬 기술은 선을 절단하는 새김 휠일로부터 발산하는 약 100 내지 150 마이크론 (microns)의 측면 크랙 (lateral crack)을 만든다. 본래, 상기 측면 크랙은 상술된 다이아몬드 휠일 분쇄 (grinding) 방법에 의해 제거되어야 한다. 그러나, 그렇게 하는 것은 약 100 내지 200 마이크론 또는 그 이상의 유리판 엣지의 제거를 포함한다. 결과적으로, 다이아몬드 휠일 분쇄 단계 (및 또는 기계적인 새김 단계)는 많은 양의 파편 및 입자를 만든다.

부가하여, 반복된 세척 단계에도 불구하고, 마무리과정 중에 생긴 입자들은 계속해서 문제가 된다. 예를 들면, 몇몇 경우에 있어서, 시핑 (shipping) 이전의 기판의 입자수는 일정 시간후에 계속해서 일어나는 입자수보다 사실상 더 작다. 이는 유리판의 분쇄가 분쇄된 표면의 엣지를 따라 칩 (chip), 터진 금 (check) 및 프랙쳐 (fracture)를 만들며, 이들 모두가 입자를 위한 저장소로 작용하기 때문이다. 상기 입자들은 이후에 계속적으로 쪼개져서 오염 및 부서짐을 일으키고, 때때로 이후 공정에서 쪼개짐의 원인으로 작용한다. 결론적으로, 상기 분쇄된 표면은 "활동적 (active)"이며, 이는 온도 및 습도와 같은 환경 요인으로 입자를 발생시키는 것을 의미한다. 본 발명은 분쇄하고, 그 후 더 "비활동적"인 엣지를 갖는 유리판을 제조함으로써 발생되는 상기 "측면 크랙" 및 "마이크로-체킹(micro-checking)"를 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다.

레이저 새김 기술은 통상적인 기계적 새김으로 기인된 측면 크랙을 매우 감소시킬 수 있다. 본래, 상기 레이저 새김 방법은 너무 느리고, 마무리선 (finishing line)을 만드는 생산에 부적합하다고 판단되었다. 그러나, Corning Incorporated사에 의한 최근 개발품은 생산 유리 마무리 장치에서 상기 방법의 사용을 가능하게 했다. 레이저 새김은 통상적으로 유리의 엣지에 위치한 기계적인 크랙에서 시작한다. 형상화된 출력 빔 (beam)을 갖는 레이저는 결과적으로 상기 크랙 위로 작동되어 표면상에 발생하는 팽창을 만든 후, 표면에 장력 (tension)을 주는 냉각제 퀀치 (coolant quench)를 사용하고, 그것에 의해 레이저의 이동 경로내에서 상기 유리판을 가로지르는 크랙을 열적으로 전개시킨다. 이러한 가열은 부분적인 표면 현상이다. 레이저의 후면을 향하는 냉각제는 조절된 쪼개짐 (splitting)을 일으킨다. 유리판내의 스트레스 (stress) 평형은 모든 방법으로 깊은 크랙을 저지하며, 그것에 의해 측면 크랙이 없는 '새김과 유사한 (score-like)" 연속적 크랙을만든다.

불행히도, 레이저로 새겨진 엣지는 단독으로 레이저 새김 공정 동안에 생성되는 날카로운 엣지로 인해, 경사진 (beveled) "분쇄" 엣지와 같은 내구성이 없다. 그러므로, 통상적으로 사용되는 분쇄 방법과 같은 기계적인 다이아몬드 휠일을 의존하지 않고 상기 날카로운 엣지를 제거시키는 공정을 고안해내는 것이 바람직하다.

본 발명은 유리판의 활동도를 운반하는 입자의 레벨을 최소화하하고 동시에 마무리 공정에 동안 유리 입자 생성을 감소시키면서 유리판을 마무리하기 위한 방법에 관한 것이다. 한 실시예는 적어도 하나의 회전 연마휠일 (rotaing polishing wheel) 위로 상기 유리판의 엣지를 이동시키는 것을 포함하며, 상기 휠일은 휠일의 회전 방향이 반평행으로 유리판의 엣지를 가로지르도록 유리판을 향한다. 바꾸어 말하면, 유리판면 및 연마휠일은 서로 평행하지 않다.

가장 바람직한 실시예에서, 본 명세서에서 사용된 연마휠일은 중합체 물질내에 분산된 연마용 메디아 (abrasive media)의 혼합물로 구성되며, 충분히 부드러운 듀로미터 (durometer) 등급을 가져서, 심지어 90°의 각도로 유리판의 상기 엣지에 접촉될 때조차도, 만일 전통적인 금속 숫돌차가 사용된다면 일어나는 경우와 같이, 엣지 코너는 그에 주어진 오목한 표면을 갖는 엣지 코너보다 오히려 더 원순화된다. 바람직하게, 상기 휠일은 50 이상의 쇼어 A 경도를 가지며, 더 바람직하게는 상기 쇼어 경도는 70 이상이고, 가장 바람직하게는 80 이상이다. 상기 경도는 예를들면, 중합체 캐리어 물질의 다공성 및 거품 양을 변화시킴으로써 성취될 수 있다. 상기 연마휠일의 경도는 분쇄 및 엣지 작동에 통상적으로 사용되는 금속 숫돌차의 경도보다 훨씬 작은 것이 바람직하다. 상기 금속 숫돌차는 50 또는 그이상의 브리넬 (Brinell) 경도를 나타낸다. 비교하면, 중합체 캐리어 물질 내에 분산된 연마용 메디아로 구성된 본 명세서에서 사용된 휠일은 10 미만의 브리넬 경도를 나타내며, 더 바람직하게는 5 미만이다.

한 실시예에서, 유리판 및 연마휠일은 서로 향하여서, 상기 유리판은 휠일의 회전 방향 및 상기 유리판의 엣지상의 연마된 표면을 형성하기에 충분한 각도로 상기 유리판의 엣지와 접촉된 휠일의 외부 구면에 일반적으로 수직인 방향으로, 더 바람직하게는 실질적으로 수직인 방향으로 상기 휠일을 가로질러서 이동된다. 그러나, 중합체 캐리어 물질내에 분산된 연마용 메디아로 구성된 휠일을 사용함으로써, 상기 연마용 휠일에 의해 접촉된 유리판의 엣지 코너는 원순화되고, 또는 오목한 표면 보다는 오히려, 볼록한 표면을 얻는다.

절단면에서, 유리판상의 각 엣지는 한 쌍의 엣지 코너 사이에 위치된 상대적으로 편평한 영역에 의해 한정된다. 바람직하게는, 유리판의 각 엣지 코너는 두 방향으로 회전하는 연마휠일에 의해 접촉된다. 예를 들면, 유리판의 엣지의 한 코너는 첫 번째 방향으로 회전하는 제 1 연마휠일과 접촉되고 가로질러 이동될 수 있으며, 그후, 동일한 엣지 코너는 제 1 회전 연마휠일의 방향과 반대 방향으로 회전하는 제 2 연마휠일을 가로질러 이동된다. 결과적으로 상기 공정은 반복되어, 양 엣지 코너는 양 방향으로 회전하는 연마휠일에 의해 접촉되며 연마된다.

상기 공정은 엇갈린 연마휠일의 군 사이 및 이에 반하여 상기 유리판의 엣지를 동시에 이동시킴으로써 가장 쉽게 성취된다. 상기 연마휠일을 엇갈리게함으로써, 유리판은 휠일과 함께 위치되고 접촉되어, 엣지의 양 코너는 동시에 연마될 수 있다. 가장 바람직한 실시예에서, 유리판은 제 1의 복수의 선택적 역-회전(counter rotation, 즉, 인접 휠일이 서로 반대 방향으로 회전함) 연마휠일 사이 및 이에 반하여 연마될 수 있으며, 유리판의 한 엣지는 한 방향으로 회전하는 휠일과 접촉하고, 유리판의 다른 엣지는 다른 방향으로 회전하는 휠일과 접촉하여, 양 엣지의 동시 처리를 촉진시킨다. 회전 휠일은 바람직하게는 약 30°및 60°사이의 각도로 휠일의 접촉을 가능하도록 엇갈리며, 상기 각도는 더 바람직하게는 40°및 50°이고, 가장 바람직하게는 유리판의 주 표면과 함께 약 45°사이이다. 가장 바람직하게는, 상기 연마휠일의 회전 방향은 결과적으로 반대 방향의 회전 휠일의 동일한 세트를 통하여 유리판을 되돌리거나, 또는 제 1 세트의 방향과 반대 방향으로 회전하는 역-회전 연마휠일의 제 2 세트에 의해 역전된다. 물론, 인접 휠일이 같은 방향으로 회전하는 다른 설계도 또한 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용된 바람직한 연마휠일은 중합체 물질내에 분산된 산화 연마용 메디아를 포함한다. 상기 연마용 메디아는 예를 들면, Al₂O₃, SiC, 석돌 (pumice), 또는 가넷 (garnet) 연마용 물질로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 연마휠일의 넓이는 각 휠일의 연마 표면을 효과적으로 지시한다. 결과적으로, 상기 연마휠일의 넓이는 적어도 1/2 인치 또는 그이상이 바람직하며, 가장 바람직하게는 약 3/4 인치 넓이이다. 바람직하게, 연마용 메디아의 입자 크기는 220 그릿 (grit) 이하이며, 더 바람직하게는 320 그릿 이하이고, 가장 바람직하게는 400 그릿 이하이며, 2 내지 50%이 고체 증량제 (loading)로 채워지고, 더 바람직하게는 10 내지 20%의 고체 증량제로 채워진다. 상기 연마용 메디아는 중합체 물질과 같은 적절한 캐리어 물질내에 분산된다. 적절한 중합체 캐리어 물질의 예는 고무 (예를 들면, 부틸고무 (butylrubber) 또는 천연고무 (natural rubber)), 실리콘 (silicon), 폴리우레탄 (polyurethane)을 포함한다.

본 발명의 또다른 목적은 유리판을 중합체 물질내에 분산된 상술된 형태의 분쇄 메디움을 포함하는 이동 연마 표면에 접촉시킴으로써 유리판의 엣지를 연마시키는 것에 관한 것이다. 바람직하게, 유리판의 엣지는 연마 표면의 이동방향에 수직인 방향으로 연마 표면을 가로지르는 유리판의 옛지를 가로질러 이동된다. 상술된 연마용 연마휠일의 사용에 부가하여, 예를 들면, 상기 표면은 적절한 벨트 (belt) 설계에 의해 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 벨트는 옷감 또는 중합체 벨트상의, 더 바람직하게는 예를 들면, 공기가 고무막 내부에 트랩 (trap)된 물질과 비슷한 내부관과 같은 부드러운 후면 물질상의 연마 표면을 지지함으로써 성취될 수 있다.

엣지 처리 단계에 앞서, 상기 유리판은 레이저 새김 공정을 이용하여 마무리된 크기로 바람직하게 절단된다. 예를 들면, 한 실시예에서, 부분적인 크랙 또는 닉 (nick)이 유리판의 한쪽 면에 형성되어, 레이저에 의해 부분적으로 가열시킨 유리판을 가로질러 상기 크랙을 유도하며, 상기 레이저의 이동은 바람직한 분리선내에서 연속적인 부분적 크랙을 형성시킨다. 결과적으로 상기 유리판은 상기 부분적 크랙을 따라 쪼개진다.

본 발명의 방법은 유리 제품을 주형화하는데 선행 기술의 방법보다 많은 장점을 갖는다. 예를 들면, 유리판의 엣지를 분쇄하는 것보다 유리판의 엣지를 연마시킴으로써, 엣지 마무리 공정 동안에 입자의 생성이 매우 감소된다. 기계적인 새김보다는 레이저 새김 기술을 사용함으로써, 연속적인 엣지 마무리 단계는 기계적 새김에 의해 발생된 측면 크랙을 제거하기 위해 통상적으로 필요한 50 내지 200 마이크론의 제거를 필요로 하지 않는다. 더군다나, 본 발명의 엣지 마무리 기술은 유리판에 더 매끄러운 엣지 마무리를 만들어서, 유리판의 엣지에 의해 활동도를 운반하는 어떤 입자를 최소화시킨다. 예를 들면, 본 발명의 방법을 사용함으로써, 0.00008 인치 미만의 평균 표면 거칠기 (Ra)를 갖는 연마된 엣지 코너가 달성되었다.

더군다나, 휠일을 엇갈리게하고, 특히 상술된 각도로, 동시에 유리판의 엣지 코너를 접촉시킴으로써, 균형된 분쇄력이 높은 마무리 압력을 허용하는 유리판상에 주어지며, 그것에 의해 특히, 얇은 유리판, 즉, 1mm 미만의 두께를 갖는 유리판을 위해 마무리 시간을 최소화시킨다. 예를 들면, 본 발명은 0.7, 0.5 및 0.4 밀리미터 유리판에 대해 주장될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공정의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 공정의 측면도이다.

도 3은 도 1 및 2에 도시된 공정을 이용하여 달성된 최종 엣지에 대한 개략도이다.

도 4는 직각의 새김선 (score line)이 유리판의 반대면에서 형성되는 본 발명에 따른 레이저 새김 기술 (laser scoring technique)에 대한 개략도이다.

도 5는 본 발명에 따른 선택적 공정에 대한 개략도이다.

도 1 및 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하며, 여기서 복수의 역 회전 연마휠일들 (10A 및 10B)은 유리판 분리 작업후에 유리판을 연마시키는데 이용된다. 상기 도시된 실시예에서, 연마휠일 (10A)은 시계방향으로 회전하며, 연마휠일 (10B)은 반시계 방향으로 회전한다. 연마휠일 (10A 및 10B)은 각각 축 (spindle, 14A 및 14B) 상에서 회전한다. 연마휠일 (10C 및 10D)은 축 (14C 및 14D)상에서 회전한다 (도시하지 않음). 연마휠일 (10A 및 10B) 위에 위치한 유리판 (12)은 연마휠일 (10A 및 10B)에 반하여 접촉되며, 거기서 화살표 (A)가 지시하는 방향으로 휠일에 수직으로 이동된다.

본 발명에서 사용된 연마휠일은 상기 휠일의 회전 방향이 상기 유리판 엣지를 반평행으로 가로지르도록 바람직하게 유리판으로 향한다.

이것은 상기 유리판면 및 연마휠일면을 서로 평행하지 않도록 향하게 함으로써 수행된다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 연마휠일 및 유리판면 사이의 각도는 실질적으로 수직, 즉, 바람직하게는 약 90°이다. 그러나, 유리판 및 연마휠일면 사이의 더 작은 각도도 또한 이용될 수 있다. 그러나, 바람직하게, 연마휠일 및 유리판면 사이의 각도는 적어도 10°이며, 더 바람직하게는 30°이상이고, 심지어 더 바람직하게는 45°이상이다. 가장 바람직하게는, 상기 유리판 및 연마휠일은 서로 향하여, 상기 유리판은 휠일의 회전 방향에 일반적으로 수직인, 더 바람직하게는 실질적으로 수직인 방향으로 상기 휠일을 가로질러 이동되며, 상기 유리판이 엣지상의 연마된 표면을 형성하기에 충분한 각도로 접촉된다.

도 1 및 2에 도시된 실시예에서, 축 굴대 (spindle shaft, 14A 및 14B)는 평행하며, 도 2에서 도시된 바와 같이, 유리판 (12)의 옛지가 충분히 연마되도록하는 범위내에서 두 휠일 사이의 각공간 (angled space, 16)을 제공하기에 적합한 거리만큼 서로 떨어져 있다. 유리판 (12)은 각공간 (16)내에 세로로 위치하며, 유리판의 주 표면 및 각공간 (16)의 대략 반정도상에 있는 연마휠일 사이의 접촉각을 만든다. 바람직한 실시예에서, 휠일 (10A 및 10B)의 연마된 각 표면 및 연마된 유리판 (12)의 주 표면 사이의 접촉각은 도 2에서 도시된 바와 같이, 30°및 60°사이이며, 더 바람직하게는 40°및 50°사이이고, 가장 바람직하게는 약 45°이다. 상기 연마각은 실린더형의 연마휠일, 즉, 편평한 연마 외부 구면을 갖는 연마휠일을 사용하고, 유리판면이 유리판면에 평행하지 않고 유리판 엣지에 평행하도록 상기 휠일을 적절하게 위치시킴으로써 수행될 수 있다. 선택적으로, 이는 외부 구면이 바람직한 연마각을 주기에 적절한 각도로 벌어진 연마휠일을 사용함으로써 성취될 수 있다 (이 경우에 있어서, 연마휠일면 및 유리판면은 서로 평행일 수 있다). 선택적으로, 및 가장 바람직하게는, 이는 도시된 실린더형의 회전 연마휠일을 사용하고, 휠일면 및 유리판면이 도 1에서 도시된 바와 같이, 서로 대략적으로 수직이 되도록 그들을 향하게 함으로써 수행된다.

역 회전 연마휠일이 상기 각범위 내에서 유리판의 엣지와 접촉하기 위해 연마되고, 상기 역 회전 휠일이 도 1에서 도시된 바와 같이 내부로 (죄측 휠일 (10A)은 시계방향, 우측휠일 (10B)은 반시계방향으로) 회전할 때, 경사진 엣지 코너(17A 및 17 B)가 도 3에서 도시된 바와 같이 상기 유리판에 주어질 것이다. 충분히 탄력적인 물질로 연마 물질을 형성시킴으로써, 사면 코너 영역 (17A 및 17B)은 도 3에서 도시된 바와 같이, 한 쌍의 둥근 사면 코너에 의해 사면 코너 (17A)에 대해서는 코너 (18A 및 18B), 및 사면 코너 (17B)에 대해서는 코너 (18C 및 18D)로 한정될것이다. 결과적으로, 바람직한 연마휠일은 볼록 연마휠일이 사실상 다소 볼록한 사면 코너 (사면 코너의 모양이 내부로 꺽이는 점이 없다는 것을 뜻함)를 형성하기에 충분히 탄력적이다. 엇갈린 연마휠일 (10A 및 10B)을 내부로 회전시킴으로써 연마시킨 후, 결과적으로 생긴 엣지의 분석은 때때로 내부 사면 코너 (18C 및 18D)의 작은 원순화를 보이는데, 이는 상기 내부로 회전하는 휠일이 외부사면 코너 (18A 및 18B)를 우선적으로 연마시키려는 경향이 있기 때문이다. 그러나, 이와 같은 잠재적인 문제는 상기 연마휠일을 외부로 (예를 들면, 반시계방향으로 회전하는 휠일 (10C) 및 시계방향으로 회전하는 휠일 (10D)을 참조) 회전하도록 전환시키고, 그것에 의해 내부 사면 코너 (18C 및 18D)에 더 원순화된 모양을 줌으로써 쉽게 교정된다. 이와 같이, 한 바람직한 실시예에서 유리판의 각 옛지의 각 코너 (17A 및 17B)는 내부로 회전하는 연마휠일 및 외부로 회전하는 연마휠일과 접하고 연마된다. 가장 바람직한 실시예에서, 상기 유리판의 각 옛지의 각 엣지 코너 (17A 및 17B)는 복수 쌍의 엇갈린 내부로 회전하는 연마휠일과 접하고 연마된후, 유리판의 각 엣지의 엣지 코너 (17A 및 17B)는 복수 쌍의 엇갈린 외부로 회전하는 연마휠일과 접하고 연마된다. 본 명에서에서 사용된 바와 같이, 연마휠일의 내부 회전은 상기 회전 휠일이 첫 번째로 엣지의 외부 부분 및 두 번째로 엣지의 내부 부분과 접하는 방향을 의미한다. 바꾸어 말하면, 도 1을 참조하여, 엇갈린 연마휠일 위에 위치한 유리판 (12)에 대해, 내부로 회전하는 휠일은 유리판 (12)에 대하여 휠일 (10A 및 10B)의 방향으로 회전하고, 이에 반하여, 외부로 회전하는 휠일은 유리판 (12)에 대하여 휠일 (10C 및 10D)로 지시된 방향으로 회전한다.

유리판이 연마휠일 (10A 및 10B) 사이의 각 영역으로 세로로 끼워진다고 가정하면, 같은 지름을 갖는 엇갈린 연마휠일을 사용하여 각 연마휠일에 의해 같은 각으로 접촉된 유리가 만들어질 것이다. 선택적으로, 만일 유리판 (17A 및 17B)의 각 옛지상에 다른 엣지를 형성하는 것을 원한다면, 상기 유리판 (12)은 그것이 공간 (16)으로 들어갈 때, 세로로 약간의 거리만큼의 각도를 가질 수 있다. 선택적으로, 하나의 지름을 갖는 연마휠일 (10A) 및 또다른 지름을 갖는 연마휠일 (10B)을 사용함으로써 같은 효과가 달성될 수 있다.

유리판 (12)의 엣지 (17A 및 17B)를 둥근 연마휠일과 접촉시킴으로써, 유리판 (12)상에 오목한 코너가 형성될 것이다. 그러나, 과거에 사용된 다이아몬드가 점적된 금속 연마휠일보다 부드러운 연마휠일을 사용함으로써, 상술되고 도 3에서 도시된 바와 같이, 매우 바람직하게 경사진 모양이 엣지 (17A 및 17B) 모두에 주어질 수 있다는 사실을 알게 되었다. 상기 경사진 모양은 그것이 상대적으로 편평한 경사진 엣지 영역을 갖고, 상기 엣지 영역의 경계가 오목하게 원순화된 코너(18A, 18B, 18C 및 18D)로 한정되고, 그 모든 표면이 0.00010 인치 미만의, 더 바람직하게는 0.000008 인치 미만의 표면 거칠기로 이루어진다는 점에서 독특하다. 바람직한 연마휠일은 충분히 부드러워서 상기 모양의 형성을 촉진시키는 연마 공정 동안에 약간 변형한다.

본 발명에서 사용된 바람직한 연마휠일은 중합체 물질내에 분산된 산화 연마용 메디아를 포함한다. 상기 연마용 메디아는, 예를 들면, Al₂O₃, SiC, 석돌, 또는가넷 연마용 물질로 이루어진 군으로부터 선택될 것이다. 바람직하게, 상기 연마용 메디아의 입자 크기는 220 그릿 이하이며, 더 바람직하게는 320 그릿 이하이고, 가장 바람직하게는 400 그릿 이하이며, 약 2 내지 50% 고체 중량체, 더 바람직하게는 10 내지 20% 고체로 채워진다. 상기 연마용 메디아는 중합체 물질과 같은 적절한 캐리어 물질내에서 분산된다.

적절한 중합체 캐리어 물질의 예는 부틸고무, 실리콘, 폴리우레탄. 천연고무이다. 이와 같은 연마휠일은, 예를 들면, 캘리포니아, 샌디에고, 아존스 드라이브 7754에 있는 Cratex Manufacturing Co., Inc. 또는 워세스터, 매스에 있는 The Norton Company; 또는 미네소타, 폴 거리에 있는 Minnesota Mining and Manufacturing Company로부터 얻어질 수 있다.

상기 유리판의 엣지가 연마되기 전에, 상기 유리판은 적절한 판 크기로 바람직하게 분리된다. 본 발명에서, 레이저 새김 기술이 상기 목적을 위해 바람직하게 사용되었다. 상기 레이저 새김 기술은, 예를 들면, 미국 특허출원 제 08/573,474, 08/308,276, 및 08/521,616, 및 08/573,471호에서 개시되었으며, 본 명세서에 참조로 삽입하였다.

도 4는 유리판내에서 수직 절단시키는 바람직한 유리 절단 시스템을 도시하며, 여기서, 상기 유리판 (12)은 우선 상기 유리판의 한 엣지를 따라 한쪽 면상에서 닉되고 새겨져서, 유리판 (12)의 한 엣지에서 크랙 개시점 (crack initiation point, 19)을 형성한다. 상기 크랙 개시점 (19)은 결과적으로 바람직한 분리선을 따라 유리판 (12)을 가로지르는 제 1 레이저 (26)의 이동에 의해 크랙 (20)을 형성시키는데 이용된다. 상기 레이저는 바람직한 분리선을 따라 부분적인 영역에서 상기 유리판을 효과적으로 가열한다. 상기 국부적으로 가열된 영역에서 결과적으로 생긴 유리판의 열팽창은 레이저가 움직인 경로를 따라 상기 트랙이 전개되도록 하는 스트레스를 만든다.

결과적으로 유리판 (12)은 유리판의 반대면의 한 엣지 상에서 닉되고 새겨져서 유리판 (12)의 한 엣지에서 크랙 개시점 (19a)을 형성시킨다. 상기 크랙 개시점 (19a)은 결과적으로 크랙 (20a)을 형성하는데 이용되며, 상기 크랙 (20a)은 바람직한 분리선을 따라 유리판 (12)을 가로지르는 레이저 (26a)의 이동에 의해, 크랙 (20)과 수직이고 반대면에 있다. 상기 방법에서, 뚫린 크랙 (20) 및 뚫린 크랙 (20a)의 경로는 서로를 절단시키지만, 상기 두 뚫린 크랙들은 유리판의 반대면상에 있다. 물론, 유리판의 양면은 닉될 수 있고, 원한다면 동시에 레이저가 새겨질 수 있다. 바람직하게, 물 냉각제는 워터 제트 (water jet, 28 및 28a)를 통하여, 상기 스트레스 분포를 강화시키고, 그것에 의해 크랙 전개를 강화시키는데 적용된다.

크랙 (20 및 20a)은 유리판 (12)의 단지 부분적인 깊이로 바람직하게 확장될 수 있다. 그러므로 상기 유리판의 더 작은 판으로의 최종적인 분리는 크랙 (20 및 20a) 아래로 밴딩 모멘트 (bending moment)를 적용시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 벤딩은 통상의 벤딩 장치 (도시하지 않음) 및 더 통상적인 기계적인 표면 새김을 이용하는 공정에서 유리판을 자르는데 사용되는 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 크랙 (20 및 20a)은 기계적인 새김 기술보다 레이저 유리 새김 기술을 이용하여 제조되기 때문에, 기계적인 자르기 단계 동안에 유리 칩 (chip)의 형성은 과거의 기술과 비교해서 매우 최소화된다. 크랙 (20 및 20a)은 유리판 반대면상에 형성되기 때문에, 레이저 새김선이 절단시키는 곳에서 관찰되는 "힐링 (healing)" 현상이 없으며, 양질 및 더 일정한 조각 엣지를 만든다.

유리 자르기 작업을 위해 이용된 레이저 빔은 절단된 상기 유리의 표면을 가열시켜야 한다. 결론적으로, 상기 레이저 광선 (radiation)은 바람직하게 상기 유리에 의해 흡수될 수 있는 파장이다. 이와 같은 것이 발생하기 위해, 상기 광선은 바람직하게, 9 내지 11㎛의 파장을 갖는 CO₂레이저 빔; 또는 5 내지 6㎛의 파장을 갖는 CO 레이저, 또는 2.6 내지 3.0㎛의 파장을 갖는 HF 레이저, 또는 약 2.9㎛의 파장을 갖는 에르븀 (erbium) YAG 레이저와 같은 22㎛ 이상의 파장을 갖는 적외선 영역내에 있어야 한다. 상기 물질의 표면이 가열될 때, 그 최대 온도는 상기 물질의 소프트닝 포인트 (softening point)를 초과하지 않아야 한다. 만일 상기 물질의 소프트닝 포인트가 초과된다면, 상기 유리판이 냉각된 후, 잔류 열 스트레스가 남아서 크랙을 만든다.

바람직하게, TEM₀₁, TEM_01*, TEM₁₀모드 (mode) 또는 그들의 혼합물의 성분을 갖는 레이저 빔이 레이저 에너지를 유리 표면에 전달하기 위해 사용된다. 상기 레이저 빔은 단지 가우시안 굴절 분포 (Gaussian power distribution)를 갖는 빔보다 더 단일한 에너지를 전달한다. 결과적으로, 더 큰 레이저 새김 속도는 만일 상기 레이저가 단지 가우시안 굴절 분포를 갖는다고 가정할 때보다 더 낮은 굴절을 이용하여 성취될 수 있다. 더군다나, 작동 가능한 윈도우 (window)에서 상기 레이저 새김 공정은 확장되며, 넓은 범위의 레이저 굴절을 이용할 수 있다. 유리판에 부딪치는 레이저의 확장된 빔 스팟 (spot)은 20mm 보다 큰, 더 바람직하게는 30mm 보다 크고, 가장 바람직하게는 50mm 보다 큰 가장 긴 디멘션 (dimension)을 갖는 빔 스팟을 가져야 한다. 최대 초당 750mm의 레이저 새김 속도는 약 100mm의 가장 긴 디멘션을 갖는 빔 스팟을 이용하여 성취된다.

도 5는 유리판 엣지를 연마시키기 위해 연마휠일이 유리판에 평행하게 배열된 본 발명에 따른 선택적 실시예를 도시한다. 이 경우에 있어서, 연마휠일은 바람직하게 중합체 물질내에서 분산된 산화 연마용 메디아를 포함하는 상술한 형태이다. 상기 종류의 적절한 연마용 연마휠일의 예는, 예를 들면, 미국 특허 제 5,273,558호에서 설명되며, 본 명세서에서 참조로 삽입된다. 상기 특별한 실시예에 사용하기 위한 한 바람직한 연마휠일 족 (family)은 미네소타 포울 거리의 Minnesota Mining and Manufacturing Company로부터 구입가능한 XI-737 숫돌차이다.

도 5에 도시된 실시예에서, 숫돌차 (10)는 유리판 (12)과 평행하게 배열된다. 숫돌차 (10)는 바람직하게 휠일 (10)의 외부 구면 중심에서 우묵하게 들어간 그루브 (30)를 갖는다. 상기 그루브는, 예를 들면, 상기 휠일에 적절한 그루브를 뚫기 위해 휠일 (10)을 유리판과 접촉시킴으로써 형성된다. 상기 그루브 (30)가 일단 형성되면, 유리판 (12)의 엣지는 따라서 연마될 수 있다.

상술한 3M에 의해 제공된 XI-737 휠일을 사용하여, 상기 그루브가 휠일 (10)에 형성된 후, 유리판 (12)의 엣지가 연마될수록 상기 그루브 (30)는 더 깊어질 것이다. 그러므로, 휠일 (10)은 주기적으로 다듬어져야 할 것이다. 바람직하게, 상기 휠일은 그루브 (30)가 바람직한 최소 깊이로 패여질 때까지 단지 다듬어진다. 예를 들면, 한 실시예에서, 상기 휠일은 0.7mm 두께의 유리판 엣지를 연마시키는데 사용되었다. 상기 그루브가 약 0.35mm (상기 그루브는 약 0.35의 반지름을 가짐)까지 최초로 형성된 후, 대략적으로 약 150 조각의 유리가 엣지 연마되었다. 150개의 판을 연마시킨 후, 상기 휠일에서의 그루브는 약 6mm 깊이이며, 결과적으로 약 4mm 깊이로 거꾸로 다듬어지며, 그 후, 또다른 150 조각의 유리판이 엣지 연마될 수 있다.

휠일 (10)은 원한다면 휠일 (10)로부터 물질을 제거시키는 다이아몬드 다듬기 도구 (diamond dressing tool, 34)에 대해 휠일 (10)을 회전시킴으로써 다듬어진다. 상기 제거된 물질은 진공 (32)에 의한 제조 공정으로부터 바람직하게 제거된다.

Claims

유리판의 엣지를 중합체 캐리어 물질내에 분산된 연마용 메디어로 구성된 적어도 하나의 회전 연마휠일에 접촉시키는 단계를 포함하되, 상기 연마 휠은 상기 엣지상에 오목한 모서리가 형성되지 않도록 충분히 부드러운 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 유리판의 적어도 하나의 엣지 코너가 상기 연마 휠일에 접촉하여 가로 지르도록 상기 유리판을 상기 적어도 하나의 연마휠일 위로 이동시키는 단계를 포함하되, 상기 연마휠일은 휠일면이 유리판면과 교차하도록 향하고, 상기 연마휠일은 충분히 부드러워 상기 엣지 코너에서 둥근 엣지를 형성하도록 중합체 물질내에 분산된 산화 연마용 메디아로 구성된 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 유리의 엣지는 한쌍의 엣지 코너로 한정되며, 상기 이동단계는 각각의 엣지 코너를 적어도 하나의 연마휠일에 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 연마휠일은 회전하며, 첫 번째 방향 및 상기 첫 번째 방향과 다른 두 번째 방향으로 상기 유리판의 엣지를 가로질러 엣지 코너에 접촉하는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 두 번째 방향이 첫 번째 방향과 실질적으로 반대인 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리 하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 이동단계가 복수의 엇갈린 연마휠일 사이 및 이에 대하여 상기 유리판을 이동시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 휠일의 적어도 하나의 엣지 코너를 연마시키고, 상기 휠일의 다른 하나는 상기 유리판 엣지의 적어도 다른 엣지 코너를 동시에 연마시키는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 이동단계가 첫 번째 연마휠일을 상기 유리판의 첫 번째 엣지 코너를 접촉시키는 한 방향으로 회전시키고 두 번째 연마휠일을 상기 유리판의 또 다른 엣지 코너를 접촉시키는 다른 방향으로 동시에 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 이동 단계에서 상기 유리판이 복수의 역-회전 연마휠일 위로 이동되고, 상기 복수의 역-회전 연마휠일은 내부로 회전하는 역-회전 휠일 및 외부로 회전하는 역-회전 휠일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 연마휠일은 실질적으로 편평하거나 실린더형의 연마표면을 가지며, 상기 연마 표면은 상기 유리판의 주 표면에 대해 30°내지 60°의 각도로 상기 유리판과 접촉되는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 유리판의 엣지는 한쌍의 엣지 코너 영역으로 한정되며, 상기 이동단계는 상기 각각의 엣지 코너 영역을 적어도 하나의 연마휠일에 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 접촉단계에서의 상기 적어도 하나의 연마휠일은 중합체 물질내에 분산된 산화 연마용 메디아를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 연마용 메디아는 Al₂O₃, SiC, 가넷, 석돌 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 연마용 메디아의 입자 크기가 220 그릿 이하임을 특징으로 하는 마무리하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 중합체 물질이 고무, 실리콘, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 연마휠일은 50 이상의 쇼어 경도를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 숫돌차는 약 80 이상의 쇼어 경도를 가짐을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 이동 단계에서 한 방향으로 회전하는 복수의 연마휠일은 상기 유리판의 하나의 엣지를 접촉시키고, 동시에 상기 첫 번째 휠일과 같은 방향으로 회전하는 복수의 연마휠일은 상기 유리판의 다른 엣지를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 접촉 단계 이전에는, 원하는 분리선을 따라 상기 유리판 내에 적어도 부분적인 크랙을 형성시켜 상기 유리판을 일정한 크기로 절단시키는 단계와; 레이저에 의한 부분적인 가열에 의해 상기 유리판을 가로질러 상기 크랙을 유도시키는 단계와; 상기 유리판을 가로질러 레이저를 이동시켜서 상기 부분적인 크랙을 유도시키고, 원하는 분리선에 두 번째 부분적인 크랙을 형성시키는 단계; 및 상기 부분적인 크랙을 따라 상기 유리판을 쪼개는 단계를 더 포함하는 것을특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 상기 연마휠일은 한쌍의 사면 엣지 코너 영역을 상기 엣지에 포함시키기에 충분히 부드러우며, 각각의 상기 사면 엣지 코너 영역은 두 개의 볼록하게 둥근 코너 영역 사이에 위치된 통상적으로 편평한 사면영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제18항의 방법에 따라 제조된 편평한 판넬 디스플레이용 유리 기판.
중합체 물질내에 분산된 산화 연마용 메디아를 포함하는 이동하는 연마 표면에 상기 유리판 엣지를 접촉시키며, 상기 연마 표면 및 상기 유리판의 주 표면 사이의 접촉각은 30°내지 60°이고, 상기 유리판을 상기 연마표면위로 이동시키며, 상기 연마표면은 캐리어 물질내에 분산된 220 그릿 미만의 입자 크기를 갖는 분쇄 메디움을 포함하고, 상기 연마는 상기 유리판의 면을 가로지르는 방향으로 이동하는 단계를 포함하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 연마용 메디어는 Al₂O₃, SiC, 가넷, 석돌 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 중합체 물질은 고무, 실리콘 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 유리판의 엣지를 마무리하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 이동 단계에서의 상기 연마 표면은 상기 유리판면에 일반적으로 수직 방향으로 이동함을 특징으로 하는 방법.
한쌍의 주 평행 표면 및 상기 유리판의 주 표면에 일반적으로 수직인 엣지 표면을 포함하고, 한 쌍의 사면 엣지 코너 영역이 상기 엣지 표면을 한정시키며, 상기 각각의 사면 엣지 코너 영역은 두 개의 볼록하게 둥근 코너 영역 사이에 위치된 통상적으로 편평한 사면 영역을 포함하는 편형한 판넬 디스플레이에 사용하기 위한 유리 기판.
제24항에 있어서, 상기 사면 엣지 코너 영역은 0.00001 인치 Ra 미만의 표면 거칠기를 가짐을 특징으로 하는 유리 기판.