KR100675535B1 - 유리의 절단 방법 및 그 장치 - Google Patents

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나오유키 고바야시
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겐이치 오모리
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가부시끼가이샤 니혼 세이꼬쇼
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Abstract

자외선 영역의 레이저를 1 행정으로 조사하여 스크라이브선을 형성하는 경우, 유리 절단 후의 유리 굽힘 강도가 50MPa 이하 정도로, 액정 패널 유리 등으로서의 사용 중에 예기치 않게 할손되기 쉽다. 유리 (4) 의 절단해야 할 부분에, 펄스 레이저 (2) 를 1 행정의 상대 이동으로 조사하여 스크라이브선 (7) 을 형성한 후, 스크라이브선 (7) 에 브레이크력을 작용시켜서 절단하는 유리의 절단 방법으로서, 펄스 레이저 (2) 로서 자외선 영역을 사용하고, 각 조사 지점에서의 펄스수의 합계가 2667∼8000펄스수의 범위가 되도록 펄스 레이저 (2) 를 상대 이동시키면서 조사하여, 유리 (4) 두께의 1.8∼6.3% 의 깊이로 스크라이브선 (7) 을 형성한다.

Description

유리의 절단 방법 및 그 장치{GLASS CUTTING METHOD AND ITS APPARATUS}
본 발명은, 유리의 절단 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 자외선 영역의 펄스 레이저광을 사용하는 유리의 절단 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
종래의 일반적 유리의 절단 방법으로서, 도 11 에 나타내는 바와 같이 다이아몬드날, 초경날(super-hard blade) 등의 날 (61) 에 의해, 유리 (60) 의 표면에 스크라이브선 (절개선: 62) 을 형성하고, 그 후, 이면으로부터 브레이크력 (충격 분단력: 63) 을 부여하여 스크라이브선 (62) 을 따라서 유리 (60) 를 절단하는 방법이 알려져 있다.
또한, 레이저를 사용하는 유리의 절단 방법도 알려져 있다.
특허문헌 1 에 개시된 것은, 도 12 에 나타내는 바와 같이 유리 (60) 에 대하여 비교적 높은 흡수성을 갖는 적외선 레이저 (74) 를 타원형상으로 정형시켜서 조사하고, 레이저 조사부의 후측 근방을 냉매 (75: 수성 냉각제) 에 의해 냉각한다. 즉, 미리 유리 (60) 의 절단하고 싶은 부분에 초기 크랙을 수작업으로 제작하고, 그 부분부터 레이저 (74) 를 조사함과 함께, 조사부의 후측 근방을 액체 (또는 기체) 로 이루어지는 냉매 (75) 에 의해 냉각하면서, 양자를 유리 (60) 상에서 주사한다. 이것에 의해, 유리 (60) 내부의 열 변형에 의해 초기 크랙이 절 단하고자 하는 방향으로 진전하여, 블라인드 크랙을 깊이 방향에 발생시켜서 스크라이브선 (72: 표시선) 이 형성된다. 스크라이브선 (72) 의 형성 후, 유리 (60) 의 이면으로부터 브레이크력 (73) 을 작용시켜, 블라인드 크랙에 굽힘 모멘트를 부여함으로써, 유리 (60) 가 절단된다.
특허문헌 2 에 개시된 것은, 도 12 에 나타낸 적외선 레이저 (74) 를 대신하여 광자 에너지가 높은 자외선 레이저를 사용하는 것으로서, 1 개의 자외선 레이저를 렌즈로 집광하여, 유리 내부의 분자 결합을 직접 분단함으로써, 초기 크랙을 만들지 않고서 스크라이브선을 형성하는 방법이고, 냉매 (75) 가 개입되지 않는다. 또, 브레이크에는, 기계적 충격이 아니라 적외선 레이저를 사용하고 있다. 이 방법에 있어서는, 스크라이브선의 형성에 있어서 자외선 레이저에 의해 유리체를 승화시켜, 증발ㆍ비산시키기 때문에, 절삭 부스러기와 같은 후공정에서 장애가 되는 진애 등이 발생하기 어렵게 되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평9-150286호
특허문헌 2: 일본 공개특허공보 평5-32428호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
다이아몬드날, 초경날 등의 날 (61) 을 사용하는 절단 방법에 있어서는, 스크라이브시에 레터럴 크랙 (횡방향 크랙) 이나 마이크로 크랙을 발생시켜, 유리 강도를 크게 저하시키는 결점이 있고, 또, 파티클이나 활성화된 파유리 (cullet) 가 발생하여 유리 표면에 강고하게 부착되는 결점이 있어, 세정 공정이 필요하게 된다. 또, 날 (61) 은 소모품으로, 교환시마다 절단 장치가 정지한다는 결점도 있다.
이에 대하여, 적외선 레이저를 사용하는 절단 방법에 있어서는, 절단부의 마이크로 크랙의 발생이나 파티클의 발생은 비교적 억제되지만, 스크라이브선의 개시부에 초기 크랙을 만들어야 한다. 이 때문에, 절단 작업이 번잡할 뿐만 아니라, 예를 들어 교차하는 스크라이브선을 형성하고자 하는 경우, 1 개의 스크라이브선을 형성한 후, 다음으로 교차하는 스크라이브선을 형성하고자 하면, 교차하는 점에서 스크라이브선이 진전되기 어려워지기 때문에, 다시 교차하는 점에 초기 크랙을 만들지 않으면 안되어, 작업이 현저하게 번잡해진다. 또한, 초기 크랙을 스크라이브선으로 진전시키기 위한 레이저 강도와 냉각 조건의 선정이 매우 어렵다.
한편, 특허문헌 2 에 개시된 바와 같이 자외선 영역의 레이저를 사용하는 경우, 유리와 레이저를 상대 이동시키고, 레이저를 1 행정으로 조사하여 유리의 절단해야 할 부분에 필요한 스크라이브선을 형성하는 것이 작업 능률 및 절단면의 양호ㆍ균일함을 확보하는 데에 있어서 바람직하지만, 이와 같이 레이저를 1 행정으로 조사하여 스크라이브선을 형성하는 경우, 유리 절단 후의 유리 굽힘 강도가 50MPa 이하 정도로, 예를 들어 액정 패널 유리, 태양 전지 패널 유리로서 취급하는 중에 예기치 않게 할손(割損, crack damage)되기 쉽다는 기술적 과제가 존재하고 있었다.
본 발명자들은, 이 자외선 레이저를 사용하는 경우의 유리 강도의 향상에 관해서 검토하여, 유리 강도를 현저히 저하시키는 원인이, 유리를 1 방향으로 1 행정으로 이동시키면서 자외선 레이저를 조사할 때, 스크라이브 홈 내에 재용융 유리가 부착되거나, 저면에 톱니형상의 크랙이 발생함으로써 스크라이브 홈에 요철이 생기는 불균일(不整)상태에 있다는 것을 발견하였다.
또, 이 스크라이브 홈의 불균일상태는, 부적성 열 에너지의 부여에 원인이 있다는 것을 알아내었다. 특히, 특허문헌 2 에 개시된 것과 같이 종래 사용되고 있는 자외선 영역의 레이저는, 펄스폭이 짧은 것이라도 수십 나노초 (n: 10-9) 정도로, 여기자의 격자 진동에 의한 완화 시간, 약 100피코초 (p: 10-12) 이하에 비교하면 약 10배 이상 길기 때문에, 열 에너지로 변환되는 비율이 커진다. 그 결과, 스크라이브 홈에 요철의 불균일 상태가 생겨, 분단 후의 유리의 굽힘 강도가 50MPa 이하 정도로밖에 얻어지지 않는다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 이러한 종래의 기술적 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 구성은 다음과 같다.
청구항 1 의 발명은, 유리 (4) 의 절단해야 할 부분에, 펄스 레이저 (2) 를 1 행정의 상대 이동으로 조사하여 스크라이브선 (7) 을 형성한 후, 그 스크라이브선 (7) 에 브레이크력을 작용시켜서 절단하는 유리의 절단 방법으로서, 상기 펄스 레이저 (2) 로서 자외선 영역을 사용하고, 각 조사 지점에서의 펄스수의 합계가 2667∼8000펄스수의 범위가 되도록 그 펄스 레이저 (2) 를 상대 이동시키면서 조사하여, 유리 (4) 두께의 1.8∼6.3% 범위의 깊이로 상기 스크라이브선 (7) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 유리의 절단 방법이다.
유리 (4) 두께의 1.8∼6.3% 의 깊이로 스크라이브선 (7) 을 형성하면서, 목표 유리 강도: 120MPa 이상을 확보하기 위해, 유리 (4) 의 동일 지점에 대한 펄스 레이저 (2) 의 조사 펄스수의 합계를 최대로 8000펄스로 하고, 또한, 동 조사 펄스수의 합계를 최소로 2667펄스로 하였다.
청구항 2 의 발명은, 상기 펄스 레이저 (2) 의 펄스폭이 100피코초 미만인 것을 특징으로 하는 청구항 1 에 기재된 유리의 절단 방법이다.
청구항 3 의 발명은, 상기 펄스 레이저 (2) 가, Nd:YAG 레이저, Nd:YVO4 레이저 또는 Nd:YLF 레이저의 제 3 고조파, 제 4 고조파 또는 제 5 고조파인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2 에 기재된 유리의 절단 방법이다.
청구항 4 의 발명은, 상기 펄스 레이저 (2) 의 반복 주파수가 1MHz 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 또는 3 에 기재된 유리의 절단 방법이다.
청구항 5 의 발명은, 유리 (4) 의 절단해야 할 부분에, 펄스 레이저 (2) 를 1 행정의 상대 이동으로 조사하여 스크라이브선 (7) 을 형성한 후, 그 스크라이브선 (7) 에 브레이크력을 작용시켜 절단하는 유리의 절단 장치로서, 자외선 영역의 펄스 레이저 (2) 를 발생하는 레이저 발진 장치 (1) 와, 유리 (4) 를 탑재하여 이동하는 이동대 (5) 를 구비하고, 이동대 (5) 를 이동시키면서, 펄스 레이저 (2) 를 각 조사 지점에서의 펄스수의 합계가 2667∼8000펄스수의 범위가 되도록 조사하여, 유리 (4) 두께의 1.8∼6.3% 범위의 깊이로 스크라이브선 (7) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 유리의 절단 장치이다.
발명의 효과
독립 청구항 1 및 5 에 관련된 발명에 의하면, 유리의 절단해야 할 부분에 펄스 레이저를 조사하여 스크라이브선을 형성할 때, 펄스 레이저로서 자외선 영역을 사용하고, 유리의 각 조사 지점에서의 펄스수의 합계를 2667∼8000펄스수의 범위로 함과 함께, 유리 두께의 1.8∼6.3% 의 깊이로 스크라이브선을 형성한다.
이것에 의해, 자외선 영역의 적성 열 에너지의 펄스 레이저를 다수 회 조사하여 소정 깊이의 스크라이브선을 형성하게 되므로, 스크라이브 홈 내에 재용융 유리가 부착되거나, 저면에 톱니형상의 크랙이 발생하는 일이 양호하게 억제된다. 또한, 펄스 레이저를 1 행정의 상대 이동으로 조사하여 스크라이브선을 형성하기 때문에, 스크라이브선이 빠르고 또 정확하게 형성된다. 자외선 레이저는, 광자 에너지가 높고, 유리 내부의 분자 결합을 직접 분단하기 때문에, 초기 크랙을 만들지 않고서 스크라이브선을 능률적으로 형성할 수 있다. 그 결과, 절단 후의 유리 굽힘 강도를 현저히 높여, 액정 패널 유리, 태양 전지 패널 유리 등으로서 정상적으로 사용하는 중에 예기치 않게 할손되는 문제를 사실상 해소시킬 수 있다. 구체적으로는, 유리 굽힘 강도를 50MPa 이하 정도로부터 150MPa 이상 (약 3 배 이상) 으로 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 1 실시형태에 관련된 유리의 절단 방법에 사용하는 절단 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 1 실시형태에 관련된 유리의 절단부를 나타내는 단면도이 다.
도 3 은 본 발명의 1 실시형태에 관련된 펄스 레이저의 중첩 상태를 나타내는 설명도이다.
도 4 는 본 발명의 1 실시형태에 관련된 이동대 (moving stage) 속도-스크라이브 깊이 및 유리의 두께에 대한 스크라이브 깊이의 비율을 나타내는 선도이다.
도 5 는 본 발명의 1 실시형태에 관련된 이동대 속도, 조사 횟수, 조사 에너지 및 조사 에너지 밀도-유리의 굽힘 강도 특성을 나타내는 선도이다.
도 6 은 본 발명의 1 실시형태에 관련된 이동대의 속도를 80㎜/s 로 하여 스크라이브선을 형성하고, 브레이크력을 작용시켜서 스크라이브선을 따라서 절단한 유리 단면의 스크라이브선 부근의 현미경 사진을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 1 실시형태에 관련된 이동대의 속도를 160㎜/s 로 하여 스크라이브선을 형성하고, 브레이크력을 작용시켜서 스크라이브선을 따라서 절단한 유리 단면의 스크라이브선 부근의 현미경 사진을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 1 실시형태에 관련된 이동대의 속도를 240㎜/s 로 하여 스크라이브선을 형성하고, 브레이크력을 작용시켜서 스크라이브선을 따라서 절단한 유리 단면의 스크라이브선 부근의 현미경 사진을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 1 실시형태에 관련된 피코초 레이저 및 나노초 레이저의 주파수 (f), 반복 주기 (T) 및 펄스폭 (τ) 을 나타내는 설명도이다.
도 10 은 본 발명의 1 실시형태에 관련된 피코초 레이저 및 나노초 레이저에서의 절단에 의한 유리 굽힘 강도를 나타내는 도면이다.
도 11 은 종래의 절단 방법을 나타내는 사시도이다.
도 12 는 종래의 다른 절단 방법을 나타내는 사시도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명은, 펄스 레이저로서 자외선 영역을 사용하고, 각 조사 지점에서의 펄스수의 합계가 2667∼8000펄스의 범위가 되도록 펄스 레이저를 상대 이동시키면서 조사하여, 유리 두께의 1.8∼6.3% 의 깊이로 스크라이브선 (7) 을 형성하는 유리의 절단 방법과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1∼도 9 는, 본 발명에 관련된 유리의 절단 장치의 1 실시형태를 나타낸다. 도 1 중에 있어서 부호 1 은 레이저 발진 장치를 나타내고, 이 레이저 발진 장치 (1) 는, 펄스폭이 100피코초 미만 (예를 들어 도 9 의 (B) 에 나타내는 바와 같이 τ=15ps) 의 자외선 영역의 레이저로 이루어지는 펄스 레이저 (2) 를 사출시킨다. 펄스 레이저 (2) 의 반복 주파수는, 10MHz (10×106Hz) 이상 (예를 들어 도 9 의 (B) 에 나타내는 바와 같이 f=80MHz) 이다. 자외선 영역의 펄스 레이저 (2) 로는, Nd:YAG 레이저, Nd:YVO4 레이저 또는 Nd:YLF 레이저의 제 3 고조파, 제 4 고조파 또는 제 5 고조파를 사용할 수 있다. 이들 단파장의 자외선 영역의 레이저는, 1 광자의 에너지가 크고, 광화학적 분해 가공이 가능하여, 적정한 에너지 밀도로 적정한 조사 시간 및 횟수가 주어지면, 주위에 대한 열영향이 작고, 정밀 미세한 가공이 가능하다.
레이저 발진 장치 (1) 로부터 사출되는 펄스 레이저 (2) 는, 미러 (10) 에 의해 90°방향을 바꿔서, 빔 익스팬더 (11) 에 의해 빔 직경을 넓힌 후, 집광 렌즈 (3) 에 의해 집속되어, 평판형 유리 (4) 의 1 측 표면부의 절단해야 할 선형상 부분에 조사된다. 유리 (4) 는 이동대 (5) 위에 탑재되고, 이동대 (5) 는, 펄스 레이저 (2) 에 관해서 소정 속도로 소정 방향 (도 1 상에서 지면에 수직인 방향) 으로 연속적으로 상대 이동한다. 실제로는, 유리 (4) 를 탑재한 이동대 (5) 가 구동 장치 (도시 생략) 에 의해 구동되어, 펄스 레이저 (2) 에 대하여 도 2 상에서 X 방향으로 설정된 소정 속도에 의해 직선 이동한다. 또, 펄스 레이저 (2) 의 에너지 프로파일은, 평탄한 라인상 빔이어도 된다. 이러한 종류의 펄스 레이저 (2) 는, 펄스 레이저의 분할 중첩, 펄스 레이저의 만화경 (kaleidoscope) 에 의한 정형, 또는 키노폼 (Kinoform) 위상 제어판에 의한 정형에 의해 형성할 수 있다.
펄스 동작을 행하는 펄스 레이저 (2) 는, 이동대 (5) 상의 유리 (4) 를 스크라이브 방향 (X) 으로 1 행정 이동시키면서, 또한, 적당히 중첩하면서 조사시킨다. 즉, 도 3 에 나타내는 원형 빔으로 이루어지는 펄스 레이저 (2) 는, 소정 간격으로 중첩되어 소정의 중첩 횟수 (조사 횟수) 가 되도록, 스크라이브 방향 (X) 의 상대 이동 속도를 설정한다. 따라서, 펄스 레이저 (2) 의 조사에 의해 형성되는 스크라이브선 (7) 은, 유리 (4) 를 탑재한 이동대 (5) 가 X 방향으로 1 회 이동하는 것에 의해 필요한 깊이가 제공된다. 또, 펄스 레이저 (2) 는, 원형 빔을 대신하여 선형 빔, 타원형 빔 등으로 정형하여 사용할 수도 있다. 이 때, 선형 빔 또는 타원형 빔의 길이방향을, 스크라이브 방향 (X) 에 합치시킨다. 어느 형상의 경우에나 소정 간격으로 중첩되고 소정의 중첩 횟수가 되도록, 스크라이브 방향 (X) 의 상대 이동 속도를 설정한다.
펄스폭이 100피코초 미만인 이른바 피코초 레이저로 이루어지는 펄스 레이저 (2) 의 조사에 의하면, 1 개의 펄스 당 에너지 (J/Pulse) 가, 동일 자외선 영역의 이른바 나노초 레이저 (도 9 의 (A) 에 나타낸다) 에 비하여 매우 (약 1/1000배 정도) 작기 때문에, 조사된 지점의 펄스 레이저 (2) 가 유리 (4) 의 증산에 효과적으로 기여하여, 그 후의 유리 (4) 로의 열 확산이 적어, 유리 (4) 의 열 영향에 의한 용융이 억제된다.
여기서, 유리 (4) 에 실시될 스크라이브 깊이의 범위에 대해 검토한다. 스크라이브선 (7) 이 지나치게 얕게 형성되면, 브레이크력의 작용에 의해 통상적인 두께의 유리를 양호하게 절단할 수 없다. 이 때문에, 도 4 에도 나타낸 바와 같이, 브레이크 가능한 두께로서, 유리 (4) 의 두께에 대한 비율의 하한을 1.8% 로 한다. 한편, 유리 (4) 의 두께에 대한 스크라이브선 (7) 의 깊이의 비율은 상한을 6.3% 로 한다. 이것은, 후술하는 할손의 원인을 피하기 위해서이며, 불필요한 스크라이브 작업을 피하는 것도 된다.
도 1 에 나타내는 유리의 절단 장치를 사용하여, Nd:YAG 레이저를 발생하는 출력: 8W 의 레이저 발진 장치 (1) 로부터 펄스 레이저 (2) (파장: 355㎚) 를 실제로 사출시켜 유리 (4) 에 스크라이브선 (7) 을 형성한 후에 브레이크력을 작용시켜서, 스크라이브선 (7) 을 따라서 유리 (4) 를 절단하였다. 브레이크에는 기계적 충격력을 사용했지만, 브레이크 공정에서의 브레이크 수단에는 종래 공지된 수단을 채용할 수 있고, 기계적 충격, 액체 또는 기체로 이루어지는 냉매에 의한 냉 각, 적외선 레이저 조사 중 어떠한 것도 사용할 수 있다.
스크라이브선 (7) 의 형성에 있어서는, 펄스 레이저 (2) 를 집광 렌즈 (3) 에 의해 직경 24㎛ 로 집속하여, 유리 (4) 의 1 측 표면부에 원형상으로 조사하였다. 펄스 레이저 (2) 는, 도 9(B) 에 나타내는 바와 같이 펄스폭 (τ): 15ps, 반복 주파수 (f): 80MHz, 반복 주기 (T): 12.5ns 이다. 한편, 유리 (4) 는, 두께: 630㎛ 인 것을 사용하고, 유리 (4) 의 두께에 대하여 1.8% (약 11㎛)∼6.3% (약 40㎛) 의 범위가 되는 깊이의 스크라이브선 (7) 을 형성하였다. 또, 도 1 에 나타내는 장치는, 브레이크력을 부여하지 않기 때문에, 엄밀하게는 유리의 절단 장치 안의 스크라이브 장치이다.
또, 유리 (4) 를 탑재하는 이동대 (5) (스테이지) 의 속도는, 80∼720㎜/s 의 범위에서 80㎜/s 마다 변화시켰다. 그 결과를 도 5 에 나타내고, 브레이크력을 작용시켜 스크라이브선 (7) 을 따라서 절단한 단면의 현미경 사진 결과를 도 6, 도 7, 도 8 에 모식적으로 나타낸다.
이동대 (5) 의 속도: 80㎜/s 에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이 유리 (4) 의 표면 (4a) 에 형성한 스크라이브선 (7) 으로부터 유리 (4) 두께 방향의 내부로 연장되는 커다란 크랙 (A1, A2) 이 생기고, 이동대 (5) 의 속도: 160㎜/s 에서는, 도 7 에 나타내는 바와 같이 같은 방향으로 연장되는 작은 크랙 (B1, B2, B3) 이 생겼지만, 이동대 (5) 의 속도: 240㎜/s 이상에서는, 거의 도 8 에 나타낸 바와 같이, 유리 (4) 의 표면 (4a) 에 형성한 스크라이브선 (7) 의 주위에 크랙이 사실상 인정되지 않았다. 또, 도 6 에 의해, 이동대 (5) 의 속도: 80㎜/s 에서는, 110 ㎛ 정도 깊이의 스크라이브선 (7) 으로부터 200㎛ 정도의 깊이 방향의 크랙 (A1, A2) 이 발생되어 있음을 알 수 있다. 이 크랙 (A1, A2, B1, B2, B3) 이, 절단 후의 유리 (4) 의 파손 원인이 된다.
한편, 펄스 레이저 (2) 의 유리 (4) 에 대한 1 행정의 조사에 의해 스크라이브선 (7) 의 깊이: 1.8% 를 부여한 결과, 도 4 에 나타내는 바와 같이 이동대 (5) 의 속도: 720㎜/s 이고, 스크라이브선 (7) 의 깊이: 6.3% 를 부여한 결과, 도 4 에 나타내는 바와 같이 이동대 (5) 의 속도: 240㎜/s 였다. 이 유리 (4) 두께에 대한 스크라이브선 (7) 의 깊이 비율의 상한: 6.3% (이동대 (5) 의 속도: 240㎜/s) 은, 전술한 바와 같이 불필요한 스크라이브 작업을 피하기 위해서도 중요하지만, 도 5 에 나타내는 바와 같이 유리 (4) 의 굽힘 강도가 현저하게 감소하는 것을 피하는 데에 있어서 중요하다.
유리 (4) 의 굽힘 강도가 현저히 감소하는 원인으로, 스크라이브선 (7) 의 저면으로부터 유리 (4) 의 내부로 연장되는 크랙 (A1, A2, B1, B2, B3) 의 발생에 추가하여, 스크라이브 홈 내에 대한 재용융 유리의 부착이 있음이 실험 결과에 의해 확인되어 있다. 유리 (4) 의 동일 지점에 대한 펄스 레이저 (2) 의 조사 펄스수가 소정 횟수 (8000펄스) 를 초과하면 목표 유리 강도: 120MPa 를 확보할 수 없어, 예기치 않은 할손의 원인이 된다.
그래서, 이러한 펄스 레이저 (2) 의 상대적 1 행정의 조사에 의해 스크라이브선 (7) 의 깊이: 1.8%∼6.3% 를 부여하도록 이동대 (5) 의 속도: 240∼720㎜/s 를 변화시키고, 이들 속도: 240∼720㎜/s 에 대응하여 이동대 (5) 상의 유리 (4) 의 동일 지점에 조사되는 펄스 레이저 (2) 의 펄스수를 구한 결과, 도 5 에 나타내는 바와 같이 2667∼8000회의 범위가 되었다. 마찬가지로, 펄스 레이저 (2) 의 펄스수의 합계에 대응하는 조사 에너지는 0.333∼0.111(J/㎝) 가 되고, 조사 에너지 밀도 (D=N(조사 횟수)×e(1 펄스의 에너지 밀도)) 는 176∼58.7(J/㎠) 가 되었다. 조사 에너지는, 스크라이브선 (7) 의 단위 길이 당 조사된 에너지로, 펄스 레이저 (2) 의 빔 직경에 따른 폭의 스크라이브선 (7) 이 형성될 때, 펄스 레이저 (2) 의 빔 직경의 크기에 상관없이, 레이저 출력치와 이동대 (5) 의 속도에 의존하는 펄스수의 합계에 대응하는 값이다.
브레이크력을 작용시켜서 절단한 후의 유리 (4) 의 굽힘 강도는, 액정 패널 유리, 태양 전지 패널 유리 등과 같은 유리 기판으로서의 일반적 사용에 있어서 120MPa 이상인 것이 바람직한데, 도 5 에서 알 수 있듯이 펄스 레이저 (2) 의 조사 펄스수를 2667∼8000회의 범위 내로 설정하면, 120MPa 이상으로 하는 절단이 가능하다. 이와 같이, 목표 유리 강도: 120MPa 를 확보하기 위해, 펄스 레이저 (2) 의 동일 지점에 대한 조사 펄스수의 합계를 최대로 8000펄스로 하고, 또한, 브레이크를 가능하게 하기 위해 동 조사 펄스수의 최소를 2667펄스로 하였다. 이것을 도 5 중에 허용 범위로서 나타낸다.
그리고, 유리 (4) 의 동일 지점에 펄스 레이저 (2) 가 2667∼8000펄스수가 되도록 조사하여, 유리 (4) 두께의 1.8∼6.3% 범위의 깊이 (도 4 에 나타내는 허용의 범위) 로 스크라이브선 (7) 을 형성시킴으로써, 스크라이브선 (7) 의 홈 내에 재용융 유리가 부착되거나, 저면에 톱니형상의 크랙 (A1, A2, B1, B2, B3) 이 발생 하는 요철의 불균일상태가 양호하게 방지된다. 또, 이동대 (5) 의 속도를 240㎜/s 대신에 280㎜/s 로 설정하면, 유리 강도: 약 220MPa 가 얻어지기 때문에, 유리 굽힘 강도가 종래의 50MPa 이하 정도로부터 4 배 이상으로 향상된다. 그런데, 분단 후의 유리 굽힘 강도 (MPa) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이 이른바 피코초 레이저에 의해 스크라이브한 것에서는 45∼250MPa 의 범위에서 얻을 수 있지만, 이른바 나노초 레이저로 스크라이브한 것에서는 40∼50MPa 이다. 또, 종래의 수십 나노초 정도의 펄스폭을 가진 레이저를 사용하여, 동일하게 유리 (4) 두께의 1.8∼6.3% 깊이로 스크라이브선을 형성할 때의 펄스수의 합계는 3∼12펄스수 정도이다.
본 발명은, 2 층의 접합 유리에 한정되지 않고, 2 층 이상의 접합 유리에도 적용이 가능하다.

Claims (5)

  1. 유리 (4) 의 절단해야 할 부분에, 펄스 레이저 (2) 를 1 행정의 상대 이동으로 조사하여 스크라이브선 (7) 을 형성한 후, 그 스크라이브선 (7) 에 브레이크력을 작용시켜서 절단하는 유리의 절단 방법으로서,
    상기 펄스 레이저 (2) 로서 자외선 영역을 사용하고, 각 조사 지점에서의 펄스수의 합계가 2667∼8000펄스수의 범위가 되도록 그 펄스 레이저 (2) 를 상대 이동시키면서 조사하여, 유리 (4) 두께의 1.8∼6.3% 범위의 깊이로 상기 스크라이브선 (7) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 유리의 절단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 레이저 (2) 의 펄스폭이 100피코초 미만인 것을 특징으로 하는 유리의 절단 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펄스 레이저 (2) 가, Nd:YAG 레이저, Nd:YVO4 레이저 또는 Nd:YLF 레이저의 제 3 고조파, 제 4 고조파 또는 제 5 고조파인 것을 특징으로 하는 유리의 절단 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펄스 레이저 (2) 의 반복 주파수가, 1MHz 이상인 것을 특징으로 하는 유리의 절단 방법.
  5. 유리 (4) 의 절단해야 할 부분에, 펄스 레이저 (2) 를 1 행정의 상대 이동으로 조사하여 스크라이브선 (7) 을 형성한 후, 그 스크라이브선 (7) 에 브레이크력을 작용시켜 절단하는 유리의 절단 장치로서,
    자외선 영역의 펄스 레이저 (2) 를 발생하는 레이저 발진 장치 (1) 와, 유리 (4) 를 탑재하여 이동하는 이동대 (5) 를 구비하고,
    이동대 (5) 를 이동시키면서, 펄스 레이저 (2) 를 각 조사 지점에서의 펄스수의 합계가 2667∼8000펄스수의 범위가 되도록 조사하여, 유리 (4) 두께의 1.8∼6.3% 범위의 깊이로 상기 스크라이브선 (7) 을 형성하는 것을 특징으로 하는 유리의 절단 장치.
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