KR100895830B1 - 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법 - Google Patents

평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법 Download PDF

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전양근
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미야자와히데키
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Abstract

본 발명은 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법에 관한 것으로, 연삭 및 연마되는 면취량을 최소화하여 발생되는 분진량 최소화하고, 레이저를 이용하여 유리 기판을 절단할 경우 발생되는 이점 즉, 경면의 에지면, 절단된 유리 기판의 양호한 진직도와 직각도를 최대한 유지할 수 있으며, 1차 연삭 공정 및 2차 라운딩 연마 공정을 통하여 에지면 영역에 다량으로 발생하는 미세칩(Chip)을 대부분 제거하며, 유리 기판의 균일한 면취 품질을 보장할 수 있는 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 유리 기판 에지면의 상·하 모서리부를 한 쌍의 상·하측 컵 휠을 통하여 연삭 가공함으로써 챔퍼면을 형성하는 제 1 차 공정과, 가공되지 않은 에지면에 의하여 발생된 날카로운 경계선을 한 쌍의 상·하측 폴리싱 휠 또는 필름 벨트를 통하여 둥근 형상이 되도록 연마하는 제 2 차 공정을 기본 공정으로 하며, 상기 제 1 차 공정에 있어서, 챔퍼면과 유리 기판의 측면이 이루는 각도는 10도 이상 45도 이하가 되도록 챔퍼면을 연삭 가공하고, 상기 제 2 차 공정에 있어서, 라운드부는 125㎛이상의 곡률 반지름을 갖도록 연마 가공하는 것을 특징으로 한다.
유리 기판, 에지

Description

평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법{METHOD FOR CUTTING THE EDGE OF THE FLAT DISPLAY GLASS SUBSTRATE}
본 발명은 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법으로서, 보다 상세하게는 컵 휠(Cup-Wheel)을 이용한 연삭 공정과 폴리싱 휠(Polishing-Wheel) 또는 필름 벨트(Film belt)를 이용한 연마 공정을 통하여 챔퍼면(Chamfered planes) 및 라운딩 처리된 모서리부를 갖는 유리 기판 에지로 가공하여 가공 공정시 발생될 수 있는 균열 및 분진을 최소화하고, 레이저로 절단된 유리 기판이 갖는 장점 즉, 진직도와 직각도의 정밀함을 최대한 유지할 수 있도록 하여 에지의 강도 및 품질을 향상시킬 수 있는 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 평판 디스플레이 유리 기판의 절단 및 면취 공정은 다음과 같은 방식으로 수행된다.
먼저, 기계적 절단 방식이 있다. 상기 방식은 다이아몬드 또는 카바이드 눈새김 휠이 유리 표면을 가로질러 끌림으로써 유리판에 눈금이 기계적으로 새겨지게 되고, 그 후 상기 눈금을 따라 유리판이 휘어짐으로써 절단되어 절단 가장자리가 생성된다. 통상적으로 상기와 같은 기계적 절단 방식은 약 100 내지 150㎛ 깊이의 측방향 균열을 만들게 되며, 상기 균열은 눈새김 휠의 절삭선으로부터 발생한다. 상기 측방향 균열은 유리 기판의 강도를 저하시키기 때문에 유리 기판의 날카로운 모서리부를 연삭하여 제거해줘야 한다.
다음으로, 레이저를 통한 비접촉 절단 방식이 있다. 상기 방식은 레이저가 유리 기판의 가장자리에 새긴 금(check)을 지나 유리 표면상의 소정 경로를 따라 움직임으로써 유리 표면을 팽창시키면, 냉각기가 그 뒤를 따라 움직이면서 상기 표면을 인장시킴으로써, 레이저의 진행 경로를 따라 균열을 열적으로 전파시켜 유리 기판을 절단시킨다.
상기 레이저에 의한 절단 방식은 상기 기계적 절단 방식에 비하여 다음과 같은 장점을 갖는다.
1) 절단된 유리 기판 에지는 경면(鏡面)의 에지면을 갖게 되어 기계식 절단에 비하여 분진이 적게 발생되고, 절단된 유리 기판의 진직도와 직각도 등의 사이즈 편차가 작다.
2) 기계식 절단의 경우 발생하는 측방향 균열을 대폭 줄일 수 있어 유리 기판 에지의 강도 및 품질을 높일 수 있게 된다.
상기와 같은 기계식 또는 레이저로 절단된 유리 기판의 절단부는 날카로운 모서리부가 발생된다. 상기의 날카로운 모서리부는 외부 충격에 취약하며 품질이 비균질한 문제점이 있다. 따라서 상기의 날카로운 모서리부는 연삭 또는 연마 공정을 통하여 면취 처리되어야 한다.
종래의 경우는 일반적으로 상기 날카로운 모서리부의 가공 즉, 면취를 위하여 에지면 전체를 일정 깊이의 절입량을 주어 에지면 전체를 라운드 형상으로 가공하는 R-edge 방식이 사용되어졌다.
그러나 상기의 R-edge 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.
모서리부 전체에 걸쳐 절입량을 주며 가공함에 따라, 다양한 크기의 분진 (Particle)이 발생되어 유리 기판 오염의 가능성이 높아지며, 레이저를 이용하여 유리 기판을 절단할 경우 발생되는 상기의 이점을 유지하지 못하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연삭 및 연마되는 면취량을 최소화하여 발생되는 분진량 최소화하고, 레이저를 이용하여 유리 기판을 절단할 경우 발생되는 이점 즉, 경면의 에지면, 절단된 유리 기판의 양호한 진직도와 직각도를 최대한 유지할 수 있는 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법을 제공하는 것이다.
또한, 1차 연삭 공정 및 2차 라운딩 연마 공정을 통하여 에지면 영역에 다량으로 발생하는 미세칩(Chip)을 대부분 제거하며, 유리 기판의 균일한 면취 품질을 보장할 수 있는 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법을 제공하는 것이다.
또한, 에지면 가공에 있어서 구체적인 가공 조건을 제시하여, 최적의 에지면 가공을 구현할 수 있는 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법은, 유리 기판 에지면의 상·하 모서리부를 한 쌍의 상·하측 컵 휠을 통하여 연삭 가공함으로써 챔퍼면을 형성하는 제 1 차 공정과, 제 1 차 공정에 의하여 형성된 챔퍼면과 가공되지 않은 에지면에 의하여 발생된 날카로운 경계선을 한 쌍의 상·하측 폴리싱 휠 또는 필름 벨트를 통하여 둥근 형상이 되도록 연마하 는 제 2 차 공정을 기본 공정으로 하며, 제 1 차 공정에 있어서, 챔퍼면과 유리 기판의 측면이 이루는 각도는 10도 이상 45도 이하가 되도록 챔퍼면을 연삭 가공하고, 상기 제 2 차 공정에 있어서, 라운드부는 125㎛이상의 곡률 반지름을 갖도록 곡률로 연마 가공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법에 의하면, 레이저를 통하여 절단된 글래스 기판 에지면의 장점 즉, 경면(鏡面)의 에지면, 양호한 진직도 및 직각도 등을 최대한 유지하면서 에지면의 가공이 가능한 현저한 효과가 있다.
또한, 연삭 및 연마되는 면취량을 최소화하여 발생되는 분진량 감소시키고, 1차 연삭 공정 및 2차 라운딩 연마 공정을 통하여 에지면 영역에 다량으로 발생하는 미세칩(Chip)을 대부분 제거하여, 유리 기판의 균일한 면취 품질을 보장할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 외부 충격에 대한 내구성이 강하고, 균열 및 칩 발생을 최소화할 수 있는 구체적인 가공 조건을 제시하여, 최적의 에지면 가공을 구현할 수 있는 현저한 효과가 있다.
이하에서 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1 (a) 는 본 발명에 따른 평판 디스플레이 유리 기판의 에지의 챔퍼면(12, 13) 형성 단계로서 연삭 가공 방법을 나타낸 사시도이고, 도 1 (b) 는 라운딩 처리 단계로서 폴리싱 휠을 통한 연마 가공 방법을 나타낸 사시도이고, 도 1 (c) 는 필름 벨트를 통한 연마 가공 방법을 나타낸 사시도이다.
도 2 (a), (b) 및 (c) 는 도 1 (a), (b) 및 (c) 각각의 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공을 위한 장치의 전체적인 모습을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저를 통하여 절단된 글래스 기판 에지면(11)의 경면을 최대한 유지하면서 에지면(11)의 최소 면취를 구현하기 위한 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법은 기본적으로, 진입될 글래스 기판의 에지면(11)을 기준으로 일정한 각도를 가지며 상기 에지면(11)의 상·하측에 구비된 한 쌍의 컵 휠(20, 21)과, 상기 컵 휠(20, 21)로부터 소정의 거리로 이격된 곳에 상기 컵 휠(20, 21)과 동일한 방식으로 상·하측에 구비된 한 쌍의 폴리싱 휠(30, 31) 또는 필름 벨트(40, 41)를 글래스 기판의 진입 전에 회전 가동시키는 제 1 단계; 및
일정한 속도를 유지하며 진입된 상기 유리 기판 에지면(11)은 상·하 모서리부를 갖고 있다. 상기 상·하 모서리부는 상기 한 쌍의 상·하측 컵 휠(20, 21)을 통과하며 연삭 가공되는 제 2 단계를 거친다.
상기 상·하 모서리부는 상기 연삭 가공을 통하여 한 쌍의 챔퍼면(12, 13)이 형성되어, 상기 챔퍼면(12, 13)과 연삭 가공되지 않은 에지면(11) 간에는 날카로운 경계선 한 쌍(50, 51)이 발생된다. 상기 날카로운 경계선(50, 51)은 상기 한 쌍의 상·하측 폴리싱 휠(30, 31) 또는 필름 벨트(40, 41)를 통하여 둥근 형상이 되도록 연마하는 제 3 단계를 통하여 최종적으로 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공이 완료된다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법은 상기 주요 공정을 근본으로 하여, 보다 바람직한 에지면(11) 가공을 위한 세부적인 가공 조건 및 방법을 제시한다.
먼저, 도 3 (a) 및 (b) 를 참조하면, 가공을 위하여 진입되는 유리 기판 에지면 연삭 및 연마는 다음과 같은 순서에 의하여 진행된다.
유리 기판이 일정한 가공 속도를 유지하며 가공 유닛(컵 휠 / 폴리싱 휠 또는 필름 벨트)에 진입하면 상부 에지에 대한 연삭을 먼저 수행한다. 유리 기판의 고정 방식은 보편적으로 하면(下面)을 흡착 테이블(Work Table)에 흡착하는 방식이 사용된다. 상부 에지가 아닌 하부 에지가 먼저 가공될 경우에는 유리 기판이 흡착 테이블로부터 이탈할 가능성이 높아지므로 가공을 위하여 진입된 유리 기판은 상부 에지가 최초로 상측 컵 휠(20)에 도달되어 가공이 시작되고, 상기 상부 에지 가공을 통하여 연삭 가공이 시작된 유리 기판의 에지는 연이어 하측 컵 휠(21)과 만나게 된 후, 결과적으로 상·하부 에지가 동시에 연삭 가공 진행되도록 한다.
상기 하측 컵 휠(21)을 통하여 연삭 가공된 에지면은 연이어 폴리싱 휠(30, 31) 또는 필름 벨트(40, 41)와 같은 연마 유닛으로 진입한다.
연마 공정 역시 상기 연삭 공정과 마찬가지로 유리 기판 상부 에지가 먼저, 상기 상측 폴리싱 휠(30) 또는 필름 벨트(40)를 통하여 연마 가공이 시작되고, 상기 상부 에지 가공을 통하여 연마 가공이 시작된 유리 기판의 에지는 연이어 상기 하측 폴리싱 휠(31) 또는 필름 벨트(41)와 만나게 되어 결과적으로 상·하부 에지가 동시에 연마 가공 진행된다.
다음으로, 상기 컵 휠(20, 21)을 통하여 연삭되는 상·하부 에지의 불량률을 최소화하기 위한 챔퍼면(12, 13)의 각도는 다음과 같다.
상기 연삭 공정을 통하여 형성되는 경사면 즉, 챔퍼면(12, 13)은 유리 기판의 측면(14, 15)과 이루는 각도(θ)에 따라 균열 및 칩(Chip)의 발생 확률이 달라진다.
상기 각도(θ)를 10도 이하가 되도록 가공할 경우에는 연삭되는 절입량이 증가되는 만큼 유리 기판의 상·하면으로 전달되는 힘이 과도해지고 이에 따라 칩(Chip)의 발생량도 많아지게 된다.
상기 각도(θ)를 45도 이상이 되도록 가공할 경우에는 유리 기판과 컵 휠(20, 21)이 닿는 각도가 높아져서 유리 기판의 가공면 즉, 에지면(11)으로 가해지는 압력이 높아진다. 이에 따라 유리 기판의 에지에 균열 및 칩 등의 발생률이 증가되어 외부 충격에 취약해 진다.
따라서, 챔퍼면(12, 13)과 유리 기판의 측면이 이루는 각도를 10도 보다는 높고 45도 보다는 낮도록 가공함으로써, 발생되는 칩의 양을 최소화하고 에지의 강도 및 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
유리 기판 에지의 품질과 관련하여, 상기 챔퍼면(12, 13)과 유리 기판의 측면이 이루는 각도(θ) 외에 연마 공정시 형성되는 라운드부가 갖게 되는 반지름(R) 인자(factor) 역시 중요한 가공 조건을 이룬다.
도 4 는 연마 공정을 통하여 형성된 라운드부의 곡률 반지름에 따른 인장 응력을 나타낸 실험 데이터이다. 유리 기판이 외부 충격을 받아 깨지는 과정을 미시적으로 관찰하면, 파손시 순간적인 팽창이 발생하는 과정을 거쳐 최종적으로 깨지게 된다. 이때 상기 팽창 및 이에 따른 파손과 관련된 인자(factor)로서 인장 응력을 측정함으로써 외부 충격에 대한 유리 기판의 충격에 대한 내성 정도를 알 수 있다. 즉, 깨짐 시 발생되는 상기 인장 응력이 작은 유리 기판일수록 더 높은 강도를 갖는 유리 기판이 된다.
따라서, 연삭 공정을 거치며 발생된 에지의 날카로운 경계선(50, 51)은 도 4 에 나타난 바와 같이, 적어도 125㎛ 이상의 반지름 곡률을 갖는 라운드를 갖도록 연마되어야, LCD 유리 공정시 발생되는 충격을 견딜만한 인장력을 갖는 둥근 형상의 유리 기판을 제조할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법에 있어서, 상기 컵 휠(20, 21)은 컵(Cup) 형태의 휠(Wheel)로 구성되고, 에지 가공 장치에 고정된 채 회전 운동을 하며 에지면(11)의 면취 공정을 수행한다.
상기 에지면(11)과 맞닿아 면취 공정을 수행하는 상기 컵 휠의 내측면은 연삭 숫돌이 부착된다.
또한, 상기 필름 벨트(40, 41)는 연마재를 고정시킨 연마 필름을 사용해, 연마중에도 필름 보내기가 가능하여 항상 새로운 연마용 입자면에서 연마할 수 있어 일정한 연마 능력을 기대할 수 있다.
또한, 상기 폴리싱 휠(30, 31)은 상기 날카로운 경계선(50, 51)에 평면의 사면이 형성되지 않도록 충분히 부드러운 연마면을 가진 폴리싱 휠(30, 31)을 통하여 라운드부를 형성한다.
상기 라운드부의 반지름 길이는 상기 폴리싱 휠(30, 31) 또는 필름 벨트(40, 41)가 상기 날카로운 경계선(50, 51)에 접촉되는 정도(강약)를 조작함으로서 조절이 가능해진다.
즉, 연마 가공을 통하여 형성되는 라운드부의 반지름 길이를 증가시킬 경우에는 상기 연마 유닛이 상기 날카로운 경계선(50, 51)에 더 높은 압력을 가하며 접촉되도록 상기 연마 유닛의 작동 위치를 설정하고, 라운드부의 반지름 길이를 감소시킬 경우에는 상기와 반대로 조작한다.
또한, 상기에서는 한 쪽 방향의 에지면에 대한 가공 방법 및 장치를 설명 및 도시하였으나 상기 일측의 에지면에 대향하는 반대쪽 에지면도 상기한 바와 동일한 방법 및 구성 요소를 통하여 가공되도록 에지면 가공 장치를 구성하여 양쪽 에지면이 동시에 가공되어질 수 있도록 할 수도 있음은 물론이다.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
도 1 (a) 는 본 발명에 따른 평판 디스플레이 유리 기판의 에지의 챔퍼면 형성 단계로서 연삭 가공 방법을 나타낸 사시도, 도 1 (b) 는 라운딩 처리 단계로서 폴리싱 휠을 통한 연마 가공 방법을 나타낸 사시도, 도 1 (c) 는 필름 벨트를 통한 연마 가공 방법을 나타낸 사시도.
도 2 (a), (b) 및 (c) 는 도 1 (a), (b) 및 (c) 각각의 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공을 위한 장치의 전체적인 모습을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4 는 연마 공정을 통하여 형성된 라운드부의 반지름에 따른 인장력을 나타낸 실험 데이터이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
1 : 유리 기판 11 : 가공되지 않은 에지면
12, 13 : 챔퍼면 20, 21 : 컵 휠
30, 31 : 폴리싱 휠 40, 41 : 필름 벨트

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 레이저를 통하여 절단된 글래스 기판 에지면의 경면을 최대한 유지하면서 에지면의 최소 면취를 구현하기 위한 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법으로서,
    진입될 글래스 기판의 에지면을 기준으로, 상기 에지면의 상·하측에 구비된 한 쌍의 컵 휠과, 상기 컵 휠로부터 소정의 거리로 이격된 곳의 상·하측에 구비된 한 쌍의 폴리싱 휠 또는 필름 벨트를 글래스 기판의 진입 전에 회전 가동시키는 제 1 단계와;
    일정한 속도를 유지하며 진입된 상기 유리 기판 에지면의 상·하 모서리부를 상기 한 쌍의 상·하측 컵 휠에 접촉시켜 연삭 가공함으로써 챔퍼면을 형성하고,
    상기 챔퍼면 형성에 있어서, 상기 챔퍼면과 유리 기판의 측면이 이루는 각도는, 상기 제 1 단계에서 한 쌍의 컵 휠에 부여된 각도의 조절을 통하여, 10°보다는 높고 45°보다는 낮도록 연삭 가공하는 제 2 단계; 및
    상기 제 2 단계를 통하여 발생된 날카로운 경계선을 상기 한 쌍의 상·하측 폴리싱 휠 또는 필름 벨트를 통하여 연마 가공함으로써 라운드부를 형성하고,
    상기 라운드부는 적어도 125㎛ 이상의 곡률 반경을 갖도록 라운드 연마가공하는 제 3 단계를 포함하고,
    상기 제 2 단계는
    일정한 속도를 유지하며 진입된 상기 유리 기판의 상부 에지가 상기 상측 컵 휠에 도달되어 먼저 연삭 가공이 시작되는 제 2-1 단계; 및
    상기 제 2-1 단계를 통하여 연삭 가공이 시작된 에지면은 연이어 상기 하측 컵 휠과 만나게 되고 결과적으로 상·하부 에지가 동시에 연삭 가공 진행되는 제 2-2 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는
    상기 유리 기판의 상부 에지가 상기 상측 폴리싱 휠 또는 필름 벨트에 도달되어 먼저 가공이 시작되는 제 3-1 단계; 및
    상기 제 3-1 단계를 통하여 연마 가공이 시작된 에지면은 연이어 상기 하측 폴리싱 휠 또는 필름 벨트와 만나게 되고 결과적으로 상·하부 에지가 동시에 연마 가공 진행되는 제 3-2 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 유리 기판의 에지 가공 방법.
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