KR101104078B1 - 취성기판의 브레이킹 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 취성기판의 브레이킹 장치 및 그 방법에 관한 것으로서,

상기 브레이킹 장치는 외부로부터 공급되는 에어를 가열하는 제1 히터, 상기 제1 히터에 의해 가열된 1차 가열 에어에 증기를 공급하는 증기 공급장치, 상기 1차 가열 에어와 증기가 서로 혼합된 것을 가열하는 제2 히터 및, 상기 제2 히터에 의해 가열된 2차 가열 에어를 취성기판으로 분사하는 노즐부를 포함하는 것를 포함하고, 상기 브레이킹 방법은 외부로부터 공급되는 에어를 가열하여 80℃~250℃범위의 1차 가열 에어를 생성하는 1차 가열 에어 생성단계, 상기 1차 가열된 에어를 증기와 혼합하는 혼합단계, 상기 혼합된 에어와 증기를 80℃~250℃까지 가열하여 증기 함량이 1~10중량%인 2차 가열 에어를 생성하는 2차 가열 에어 생성단계, 및 상기 2차 가열 에어를 취성기판의 표면에 분사하는 분사단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 2차 가열 에어의 온도와 2차 가열 에어에 포함된 증기의 잠열에 의해 취성기판의 스크라이빙 라인에 고열이 급속히 전달되므로 스크라이빙 라인의 크랙 확산효과가 향상될 뿐만 아니라, 분사되는 2차 가열 에어에 10중량% 이하의 증기만이 포함되어 있어 브레이킹 공정시 취성기판에 물방울이 생기는 경우가 없으므로 크랙 확산이 균일하게 되어 제품 불량을 줄일 수 있다는 이점이 있다.

취성기판, 브레이킹, 스크라이빙, 에어, 증기, 히터, 노즐

Description

취성기판의 브레이킹 장치 및 그 방법{BREAKING APPARATUS FOR GLASS PANEL AND METHOD THEREOF}

본 발명은 취성기판의 브레이킹 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 취성기판의 스크라이빙 라인에 증기를 포함하는 가열 에어를 분사시킴으로써 크랙 확산의 촉진 및 브레이킹 능력의 향상을 도모하기 위한 취성기판의 브레이킹 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 평판형 디스플레이로 이용되는 LCD나 유기EL패널, 무기EL패널, 투과형 프로젝터 기판, 반사형 프로젝터 기판 등은 유리와 같은 취성의 마더 글래스 패널(MOTHER GLASS PANEL, 이하, '취성기판'이라 함)로부터 소정 크기로 절단된 단위 글래스 패널을 사용한다.

여기서 상기 취성기판의 절단은, 기판의 표면에 절단 예정선을 따라 다이아몬드와 같은 재질의 스크라이빙 휠을 가압 이동시켜 스크라이빙 라인을 형성하는 스크라이빙 공정과, 상기 취성기판을 가압하여 휨 모멘트를 가하거나 스크라이빙 라인의 크랙(바람직하게는 '수직크랙'을 말한다. 이하 같다) 주위를 가열 또는 냉각시켜 절단하는 브레이킹 공정으로 이루어지며, 상기 스크라이빙 공정을 수행하는 장치를 통상 스크라이빙 장치 또는 스크라이버라 부르고, 상기 브레이킹 공정을 수행하는 장치를 브레이킹 장치라 부른다. 상기 스크라이빙 장치와 브레이킹 장치는 서로 조합되어 일체로 구성될 수도 있고, 각각 별개로 구성될 수도 있다.

한편, 대한민국 공개특허번호 제2005-0095912호(이하, '종래기술'이라 함)에 는 스크라이빙 장치에 의해 취성기판에 형성된 스크라이빙 라인에 대하여 증기를 분사함으로써 스크라이빙 라인의 크랙을 취성기판의 두께방향으로 확산시키는 브레이킹 장치가 개시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 종래기술의 스크라이빙 장치는 취성기판(1)이 얹혀지는 테이블(31), 상기 테이블(31)의 양측에 서로 평행하게 설치된 가이드 레일(32, 33), 상기 가이드 레일(32, 33)에 각각 슬라이드 가능하게 설치된 슬라이더(34, 35), 상기 슬라이더(34, 35)를 가이드 레일(32, 33)을 따라 슬라이드 시키는 리니어 모터(37, 38), 상기 슬라이더(34, 35)의 상단부 사이에 수평하게 설치된 가이드 바(36), 상기 가이드 바(36)에 슬라이드 가능하게 설치된 스크라이빙 헤드(20)를 포함한다.

또한, 제어부로서는, 리니어 모터 37과 38을 구동시키는 제1 드라이버(41)와 제2 드라이버(42), 스크라이빙 헤드 구동용 모터(45)를 구동시키는 제3 드라이버(47), 상기 제1 내지 제3 드라이버(41, 42, 47)를 제어하는 컨트롤러(44), 상기 가이드 레일(32)의 근방에 설치되며 슬라이더(34)의 위치를 검출하는 슬라이더 센서(43)를 포함한다.

여기서, 미설명된 구성부호 46은 상기 스크라이빙 헤드 구동용 모터(45)에 의해 회전되는 볼나사로서, 상기 스크라이빙 헤드(20)는 볼나사(46)의 회전에 의해 가이드 바(36)를 따라 왕복 이동한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 스크라이빙 헤드(20)는 다시 가압수단(미도시)을 구비한 헤드 본체부(22), 상기 헤드 본체부(22) 아래쪽에 설치되며 스크라이빙 휠(21)을 구비하는 휠 홀더(27)를 포함하고 있다.

한편, 브레이킹 장치는 취성기판(1)에 형성된 스크라이빙 라인의 크랙을 확산시켜 브레이킹하기 위한 것으로서, 상기 종래기술에서는 취성기판(1)에 형성된 스크라이빙 라인에 취성기판(1)을 팽창시키는 온도를 구비한 증기를 분사함으로써 스크라이빙 라인의 크랙을 취성기판(1)의 두께방향으로 확산시키는 증기발생장치(52)를 사용하고 있다.

여기서 상기 증기발생장치(52)는, 상기 헤드 본체부(22)에 부착된 본체부(52a), 증기가 통과하는 플렉시블 호스(flexible hose, 52b), 상기 휠 홀더(27)에 일체로 부착된 노즐 헤드(52c), 증기를 취성기판(1)을 향하여 분사하는 노즐부(52d)를 포함한다. 여기서, 상기 호스(52b)의 일측 단부는 본체부(52a)에 연결되며 타측 단부는 노즐 헤드(52c)에 접속되어 있다.

또한, 상기 노즐부(52d)에는 원 형상, 타원 형상, 사각형 형상 또는 슬릿 형 상의 증기분사구(蒸氣噴射口)가 형성되어 있으며, 상기 휠 커터(21)에 의하여 형성되는 스크라이빙 라인에 증기를 분사한다.

이하, 전술한 종래기술의 스크라이빙 장치를 이용한 스크라이빙 공정 및 브레이킹 공정을 간단히 설명한다.

먼저, 스크라이빙 공정은 취성기판(1)의 절단예정선(스크라이빙 예정 라인을 말한다, 이하 같다)을 따라 스크라이빙 휠(21)을 이동시켜 스크라이빙 라인을 형성하는 것으로, 상기 테이블(31)에 취성기판(1)이 얹혀진 후 상기 컨트롤러(44)의 제어에 의해 제3 드라이버(47)가 스크라이빙 헤드 구동용 모터(45)를 구동시키고, 상기 스크라이빙 헤드 구동용 모터(45)의 구동에 따라 스크라이빙 헤드(20)가 스크라이빙 시작점으로부터 절단예정선을 따라 이동하면, 상기 스크라이빙 헤드(20)에 설치된 스크라이빙 휠(21)이 취성기판(1)을 가압하면서 이동하여 스크라이빙 라인을 형성한다.

이와 같이, 취성기판(1)에 대한 스크라이빙 공정이 실시된 후에는 브레이킹 공정이 실시된다.

종래기술의 브레이킹 공정은, 먼저 노즐부(52d)의 증기분사구를 통해 전술한 스크라이빙 공정을 통해 형성된 스크라이빙 라인에 대하여 증기를 분사하고, 상기 분사된 증기가 모세현상(毛細現象)에 의해 마이크로미터 단위의 개구를 갖는 스크라이빙 라인의 크랙 내로 침투하도록 하는 것으로 이루어진다. 이와 같이 하면, 고온의 증기에 의해 취성기판(1)의 스크라이빙 라인이 형성된 부분의 부피가 팽창되는 동시에, 분사된 증기가 모세현상(毛細現象)에 의해 마이크로미터 단위의 개구 를 갖는 스크라이빙 라인의 크랙 내로 침투한 후 부피 팽창되어 크랙이 취성기판(1)의 배면 쪽으로 확산됨으로써 스크라이빙 라인을 따라 기계적인 굽힘모멘트를 가하지 않아도 취성기판(1) 스스로 브레이킹된다.

이와 같은 종래기술에 따른 브레이킹 장치에 따르면, 통상적으로 증기발생장치(52)의 본체부(52a) 내부에 일정한 공간을 차지하는 챔버를 구비하는데, 상기 챔버의 일측에는 압축 에어를 이용하여 챔버 내로 물을 주입하기 위한 노즐이 설치되고, 상기 노즐을 포함한 챔버의 주위에는 상기 노즐에 의해 분사된 미세한 물방울을 가열하여 증기 상태로 변화시키는 히터가 설치된다.

따라서, 상기 압축 에어에 의해 챔버 내로 유입되는 물은 노즐을 통과하면서 미세한 수적으로 되며, 상기 수적들은 히터장치에 의해 가열된 챔버 내에서 증기로 상변화된 후 상기 노즐부(52d)의 증기분사구를 통해 스크라이빙 라인에 분사된다.

그러나, 종래기술의 경우에는 비록 노즐과 챔버 주위에 히터가 설치되어 있다고는 하나, 외부로부터 상온의 물과 압축 에어가 계속적으로 노즐 내로 공급된 후 순간적으로 통과하기 때문에 노즐을 통과하여 분사되는 미세한 물방울의 온도를 충분히 높이기가 쉽지 않았다.

따라서, 종래기술의 브레이킹 장치에 의하면, 상기 미세한 물방울의 기화(Vaporizing)가 완벽하지 않아 취성기판의 표면에 물방울이 발생하여 얼룩이 발생하거나 스크라이빙 라인의 크랙 확산이 균일하지 않게 된다는 문제가 있었다.

구체적으로, 이와 같은 크랙 확산의 불균일과 얼룩은 취성기판 표면에 발생된 물방울의 온도가 증기의 온도에 비해 낮은 것에 기인한다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 취성기판의 스크라이빙 라인에 고열을 급속히 전달함으로써 스크라이빙 라인의 크랙 확산효과를 향상시키고, 물방울이 생기는 경우를 차단함으로써 크랙 확산을 균일하게 하며 얼룩 등의 제품 불량을 줄일 수 있는 취성기판의 브레이킹 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 취성기판의 브레이킹 장치는,

외부로부터 공급되는 에어를 가열하는 제1 히터;

상기 제1 히터에 의해 가열된 1차 가열 에어에 증기를 공급하는 증기 공급장치;

상기 1차 가열 에어와 증기가 서로 혼합된 것을 가열하는 제2 히터; 및

상기 제2 히터에 의해 가열된 2차 가열 에어를 취성기판으로 분사하는 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 취성기판의 브레이킹 방법은,

외부로부터 공급되는 에어를 가열하여 1차 가열 에어를 생성하는 1차 가열 에어 생성단계;

상기 1차 가열된 에어를 증기와 혼합하는 혼합단계;

상기 혼합된 에어와 증기를 가열하여 증기 함량이 1~10중량%인 2차 가열 에어를 생성하는 2차 가열 에어 생성단계; 및

상기 2차 가열 에어를 취성기판의 표면에 분사하는 분사단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 1차 가열 에어의 온도는 80℃~250℃의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차 가열 에어의 온도는 80℃~250℃의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 2차 가열 에어의 온도와 2차 가열 에어에 포함된 증기의 잠열에 의해 취성기판의 스크라이빙 라인에 고열이 급속히 전달되므로 스크라이빙 라인의 크랙 확산효과가 향상된다.

또한, 본 발명에 따르면, 브레이킹 공정시 분사되는 2차 가열 에어에 10중량% 이하의 증기만이 포함되어 있어 취성기판에 물방울이 생기는 경우가 없으므로 크랙 확산이 균일하게 되고 얼룩이 없는 등 제품 불량을 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 취성기판의 브레이킹 장치(1000)는, 증기 공급장치(100), 외부에서 공급되는 에어(50)를 가열하는 제1 히터(200), 상기 제1 히터(200)에 의해 가열된 1차 가열 에어(210)와 증기 공급장치(100)로부터 공급되는 증기(110)가 서로 혼합된 것(220)을 가열하는 제2 히터(300) 및, 상기 제2 히터(300)에 의해 가열된 2차 가열 에어(310)를 취성기판(400)의 스크라이빙 라인에 분사하는 노즐부(500)를 포함한다.

상기 증기 공급장치(100)는 보일러식 또는 전술한 노즐-히터식 등 공지된 통상의 증기 공급장치가 사용될 수 있다.

상기 제1 히터(200)와 제2 히터(300)로는 전기가열방식이나 화력가열방식 모두 가능하다.

도 2에 도시된 종래기술과 마찬가지로, 상기 브레이킹 장치(1000)는 스크라이빙 장치와 함께 이동하면서 스크라이빙과 브레이킹을 연속적으로 수행할 수 있으나, 브레이킹 장치가 스크라이빙 장치와는 별도로 이동하는 방식도 물론 가능하다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 취성기판의 브레이킹 방법을 설명한다.

먼저, 외부에서 공급되는 에어를 제1 히터(200)에서 80℃~250℃로 가열하여 1차 가열 에어를 생성한다(S10 단계). 1차 가열 에어의 온도범위를 상기의 범위로 하는 것은, 후술하는 바와 같이, 목표로 하는 2차 가열 에어의 온도를 용이하게 얻도록 함과 동시에 후속적으로 혼합되는 증기가 냉각되어 물방울이 되는 것을 방지 하기 위함이다.

다음, 상기 1차 가열된 에어를 증기 공급장치(100)로부터 공급되는 증기와 혼합한다(S20 단계).

다음, 상기 혼합된 에어와 증기를 80℃~250℃까지 가열하여 증기 함량이 1~10중량%인 2차 가열 에어를 생성한다(S30 단계).

만일, 1차 가열 에어를 증기와 혼합하여 가열하는 대신 초기 공급되어 상대적으로 차가운 에어와 증기를 바로 혼합하여 가열한다면, 가열전 혼합하는 도중에 증기가 냉각되어 물로 상변화함으로써 취성기판의 표면에 물방울이 생길 수 있다.

또한, 상기 2차 가열 에어의 온도가 지나치게 낮으면 취성기판의 표면에 물방울이 발생할 수 있는 한편, 온도가 지나치게 높으면 취성기판에 열적 손상(thermal damage)을 일으킬 수 있으므로 에어와 증기가 혼합된 2차 가열 에어의 온도는 80℃~250℃의 온도범위에서 적당히 선택되는 것이 좋다.

그리고, 상기 증기함량의 범위를 1~10중량%로 한 것은, 증기가 지나치게 작을 경우 잠열에 의한 가열효과가 미미하고, 지나치게 클 경우 취성기판의 표면에 물방울이 생길 수 있기 때문이다.

마지막으로, 상기 증기가 포함된 2차 가열 에어를 노즐부(500)를 통해 취성기판의 스크라이빙 라인에 분사한다(S40 단계).

이와 같이 하면, 가열된 증기가 상대적으로 차가운 취성기판의 표면에 접촉할 때 순간적으로 상변화에 따른 잠열을 취성기판에 전달할 수 있어 취성기판 표면의 온도를 급상승시킬 수 있다. 이때, 상기 2차 가열 에어 중에 포함된 증기의 양이 1~10중량%에 불과하고 에어는 여전히 고온의 상태에 있기 때문에 물방울이 생기는 경우는 없다.

결국, 2차 가열 에어의 온도와 2차 가열 에어에 포함된 증기의 잠열에 의해 취성기판의 스크라이빙 라인에 고열이 급속히 전달되므로 스크라이빙 라인의 크랙 확산효과가 크게 향상된다.

또한, 브레이킹 공정시 취성기판에 물방울이 생기는 경우가 없으므로 크랙 확산이 균일하게 되고 얼룩이 없는 등 제품 불량을 줄일 수 있다.

도 1은 종래기술의 스크라이빙 장치를 나타내는 도면이다.

도 2는 종래기술의 브레이킹 장치를 나타내는 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 취성기판의 브레이킹 장치를 나타내는 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 취성기판의 브레이킹 방법을 나타내는 순서도이다.

* 주요 구성부호의 설명 *

100... 증기 공급장치

200... 제1 히터

300... 제2 히터

400... 취성기판

500... 노즐부

Claims (4)

1. 외부로부터 공급되는 에어를 가열하는 제1 히터;

   상기 제1 히터에 의해 가열된 1차 가열 에어에 증기를 공급하는 증기 공급장치;

   상기 1차 가열 에어와 증기가 서로 혼합된 것을 가열하는 제2 히터; 및

   상기 제2 히터에 의해 가열된 2차 가열 에어를 취성기판으로 분사하는 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 취성기판의 브레이킹 장치.
2. 외부로부터 공급되는 에어를 가열하여 1차 가열 에어를 생성하는 1차 가열 에어 생성단계;

   상기 1차 가열된 에어를 증기와 혼합하는 혼합단계;

   상기 혼합된 에어와 증기를 가열하여 증기 함량이 1~10중량%인 2차 가열 에어를 생성하는 2차 가열 에어 생성단계; 및

   상기 2차 가열 에어를 취성기판의 표면에 분사하는 분사단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 취성기판의 브레이킹 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 1차 가열 에어의 온도는 80℃~250℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 취성기판의 브레이킹 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 2차 가열 에어의 온도는 80℃~250℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 취성기판의 브레이킹 방법.

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