KR101194943B1 - 유리 시트의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 영역과 단부 영역을 구비하는 실질적으로 평평한 유리 시트를 생산하는 단계를 포함하는 유리 시트의 제조방법에 관한 것이고, 여기서 제1 영역 및 단부 영역은 모두 실질적으로 수직인 제1 방향이다. 본 방법은 또한 유리 시트의 제1 방향 영역이 제1 방향으로 유지되는 동안 유리 시트의 단부 영역을 제1 방향과 실질적으로 직교하는 제2 방향으로 유리 시트의 단부 영역을 비트는 단계를 포함하고, 유리 시트의 단부 영역은 실질적으로 수직한 방향이 된다. 본 방법은 또한 유리 시트의 단부 영역을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
Figure R1020077028742
유리 시트, 아치형, 사인파형, 열처리

Description

유리 시트의 제조방법{METHOD OF PRODUCING A GLASS SHEET}
본 발명은 고급 유리를 생산하는 방법에 관한 것이고, 특히 "LCD" 타입 패널에 사용될 수 있는 것과 같이 특수 유리 패널을 생산하는 방법에 관한 것이다. 여기서 유리 시트는, 형성 장치로부터 수직 하방으로 인발되고 생성된 판유리(pane)의 시청(viewing) 영역과의 접촉을 제거 및 감소시키고, 유리 변형을 방지하기 위해 순차적으로 처리된다.
노트북 및 개인용 데이터 보조품과 같은 전자장치를 포함하는 광범위한 영상 표시 수단에 액정 디스플레이(LCD)가 사용된다. 이러한 특수 어플리케이션은 LCD와 관련된 유리 패널이 경제적인 대량 생산이 가능하면서 지속적인 평면 표시특성을 유지할 것을 요구한다.
LCD 패널과 같은 제품을 위한 고급 평면 유리는 통상적으로 인발-방식 공정으로 제조된다. 여기서 연속적인 유리 리본 및 시트가 형성 장치로부터 하방으로 인발되고 유리 시트가 하방으로 인발될 때 각각의 유리 패널이 연속적인 유리 시트의 단부로부터 얻어진다. 물론, 시트 폭에 걸쳐 일정한 두께 및 광학 특성을 보장하기 유리 시트의 인발 비율은 정밀하게 유지된다.
프리스틴(pristine) 표면을 제공하는 경제적인 유리 시트 형성 공정이 달성 되기는 어렵다. 용융 인발 공정은 이러한 질 특성을 제공하고, LCD 패널의 형성에 이어 추가적인 마무리 및 연마 작업을 요구하는 플로트(float) 공정과 같은 산업에 이용되는 유리 시트 형성 공정들의 평균이 된다.
처리량이 증가할수록 온도 제어 및 유리 간결화와 같은 다른 중요한 공정에 나쁜 영향을 미치는 등 현재는 용융 인발 공정과 관련하여 생산율(유리 유동)을 증가시키는데 큰 제한이 있었다. 예를 들면, 주어진 시트 두께에 있어서, 유리 유동의 증가는 필수적으로 속도의 증가 및 이에 따른 물질의 빠른 냉각률을 야기한다. 이러한 변형된 열적 이력은 일반적으로 물질 내에 높은 스트레스를 유발하고, 따라서 유리의 높은 다짐작용 및 왜곡을 초래한다. 용융 인발 공정에 사용되는 흐름이 수직방향인 시스템 구조의 다른 제한은, 생산되는 동안 유리 리본의 열적 이력을 변화시킬 충분한 공간을 제공하기 어렵다는 것이다. 이는 일반적으로 시스템 또는 장치의 높이의 증가를 요구한다. 그러나, 전체 장치의 높이가 약간만 증가해도 설비투자비에 큰 영향을 미치고 여전히 다른 변화에 대한 유연성을 제한한다.
현재(current) 용융 인발 공정뿐만 아니라 LCD 패널과 같은 제품을 위한 유리 제조에 사용되는 다른 공정과 관련된 다른 문제는, 패널이 열처리 및 어닐링 될 때 각각의 LCD 패널을 저장하기 위한 큰 영역을 요구한다는 점이다. 통상적으로 유리 시트는 제조 공정 중에 상대적으로 짧은 시간 동안 열처리된다. 유리를 열처리하는 하나의 이유는 이어지는 공정 중에 유리의 다짐작용을 줄이기 위한 것이다. 통상적으로 LCD는, 비정질 실리콘(α-Si) 박막 트렌지스터(TFT) 또는 다결정-실리콘(poly-Si) TFT 타입이다. 많은 디스플레이 장치들이 현재 α-Si를 사용하고, 이 러한 공정은 450℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있고, 어닐링 시간은 약 2분 이하로 상대적으로 짧다. 그러나 poly-Si 공정이 선호된다. Poly-Si는 매우 높은 구동 전류 및 전자 이동도를 가지며, 화소의 응답시간을 증가시킨다. 또한 Poly-Si 공정을 사용하면 유리 기판에 직접 디스플레이 구동회로를 만들 수 있다. 대조적으로, α-Si는 통합 회로 패키징 기술을 사용하는 디스플레이 주변(periphery)에 부착되어야 하는 분리된 구동 칩을 요구한다. 가장 효율적인 α-Si 공정 방법은 적어도 800℃의 온도에서 수행된다. 이러한 공정은 매우 높은 전자 이동도(빠른 스위칭을 위함) 및 넓은 면적에 탁월한 TFT 균일성을 가지는 poly-Si 필름의 형성을 가능하게 한다. 다른 전자장치에 있어서, 통상적인 공정 단계 또한 공정을 견딜 수 있는 고온 기판을 요구한다. 가장 높은 레벨의 전자 구조는 게이트옥사이드(gate oxide) 및 도펀트(dopant) 작용의 어닐링을 요구한다. 이러한 공정은 600℃를 넘어서 이루어진다.
기판에 본딩되는 단결정 실리콘의 얇은 층을 사용하는 단결정 실리콘(x-Si) 조직 기술의 경우에 있어서도 고온 기판이 요구된다. 단결정 실리콘은 poly-Si에 의해 성취되는 것보다 큰 전자 이동도를 제공한다. 상기 본딩 단계는 종종 고온뿐만 아니라 상술한 게이트옥사이드(gate oxide) 및 도펀트(dopant) 작용 단계를 요구한다.
α-Si 부터 poly-Si까지, 그리고 최근의 x-Si에 이르기까지의 진화는 유리 기판의 사용의 중요한 해결과제를 제시하였다. 상술한 바와 같이, poly-Si 및 x-Si 코팅은 α-Si가 요구하는 것보다 매우 큰 600 내지 700℃ 범위의 공정 온도를 요구 한다. 따라서, 유리 기판은 상기한 온도에서 열적으로 안정해야 한다. 열적 안정성(즉, 열적 간결화 및 수축)은 특정 유리 구성의 고유의 점성 특성(왜곡점(strain point)으로 나타낸 바와 같이)과 제조 공정에서 결정되는 유리 시트의 열 이력 모두에 의존한다. poly-Si에 요구되는 것과 같은 고온 공정은 낮은 간결화를 보장하기 위해 예를 들면, 600℃에서 5시간으로 유리 기판의 긴 어닐링 시간이 요구할 수 있다.
용융 인발 공정의 수직적인 특성은 유리 형성 장치의 높이를 실질적으로 제한하고, 이에 따라 유리 시트의 인-라인 어닐링 수행 성능을 제한한다. 통상적으로 용융 인발 공정에서 디스플레이 유리의 어닐링은 유리 시트가 인발되는 것으로부터 각각의 인발 유리 패널의 하부에서 절단하고, 저장 선반에 다른 것들과 평행한 방향으로 패널을 쌓는 것에 의해 달성된다. 패널의 표면이 오염되는 것을 방지하기 위하여 각 패널은 각 패널의 외부 엣지에만 접촉하는 지지 핀들 또는 아암들 사이에 지지된다. 이러한 지지 방법은 얇은 패널의 지지수단 사이의 지지되지 않는 부분(span)을 가로질러 굽힘 또는 뒤틀림이 일어나기 쉽게 하는 결과를 초래한다. 또한, 이것은 지지되는 또는 인접한 패널들의 손상을 야기하지 않고 상기 방식으로 지지될 수 있는 패널의 최대 크기를 제한하거나, 패널이 중간 지점에서 지지될 것을 요구한다. 게다가 주어진 부피 내에 배치될 수 있는 패널의 수 또한 제한되고 비용을 높이고 공정 효율을 감소시킨다.
현재 생산 방식의 다른 결점은 각각의 유리 패널들을 별개로 절단하는 동안 발생된 유리 미립자에 의해 인발 유리 리본이 오염된다는 점이다. 이것은 통상적으 로 유리 리본이, 수직 방향으로 있거나 유리 리본이 형성되고 있는 위치에 상대적으로 아주 가깝게 위치하는 동안 발생한다. 또한, 인발 공정의 수직 특성에 기인하여, 공정 중에 발생하는 열은 가열된 공기가 유리 시트에 매우 근접한 공정 영역에서 빠르게 상향 유동할 때 굴뚝 효과를 일으킨다. 결과적으로 인발 유리는 잘린 유리 미립자에 의해 특히 오염되기 쉽다. 유리의 적어도 부분적인 인-라인 어닐링을 위해 인발될 때 및 수직에 가까운 인발 영역에서 떨어진 지역에서 유리 시트의 절단하기 위해 유리 시트가 인발될 때 이동하는 거리를 효과적으로 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 제1 영역과 단부 영역을 구비하는 실질적으로 평평한 유리 시트를 생산하는 단계를 포함하는 유리 시트의 제조방법에 관한 것이고, 여기서 제1 영역 및 단부 영역은 모두 실질적으로 수직인 제1 방향이다. 본 방법은 또한 유리 시트의 제1 영역이 제1 방향으로 유지되는 동안 제1 방향과 실질적으로 직교하는 제2 방향으로 유리 시트의 단부 영역을 비트는 단계를 포함하고, 유리 시트의 단부 영역은 실질적으로 수직한 방향이 된다. 본 방법은 또한 유리 시트의 단부 영역을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 본 방법은 단부 영역을 비튼 후에 유리 시트 세로축의 적어도 일부를 따라 아치형으로 유리 시트의 단부 영역을 굽히는 단계를 더 포함할 수 있다. 아치형상은 실질적으로 사인파 형상을 포함하는 것이 바람직하다.
본 방법은 단부 영역을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 분리된 유리 패널을 형성하기 위해 절단하기 전에 단부 영역이 열처리된다. 다른 실시예에서, 분리된 유리 패널을 형성하기 위해서 단부 영역이 절단된다. 그 후에, 유리 패널이 열처리 된다. 단부 영역이 열처리 되고, 분리된 유리 패널로 절단된 후에 유리 패널이 열처리 될 수 있다.
유리 시트를 제조하는 공정은 유리 시트에 한 쌍의 엣지 영역과 엣지 영역 사이에 위치하는 바디 영역을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 유리 시트를 비트는(방향 전환하는) 단계가 유리 시트의 바디 영역과의 접촉 없이 수행될 수 있다. 유리 시트를 비트는 단계는 유리 시트가 비틀려질 때, 공기 베어링으로 유리 시트 엣지 영역을 지지하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 단부 영역은 적어도 한 쌍의 엣지에 클램핑 메카니즘으로 클램핑에 의해 지지될 수 있다.
본 발명은 또한 한 쌍의 엣지 영역과 그들 사이의 바디 영역을 구비하는 실질적으로 평평한 유리 시트를 생산하는 단계를 포함하는 유리 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 유리 시트는 또한 제1 영역 또는 제2(단부) 영역을 포함하고 제1 영역 및 제2 영역 모두 제1 방향으로 이동한다. 본 방법은 또한 유리 시트의 제1 영역이 제1 방향으로 계속 이동하고 유리 시트의 제2 영역은 유리 시트의 제1 영역과의 부착을 유지하고 있는 동안 제2 영역이 제1 방향과 다른 제2 방향으로 이동하도록 유리 시트의 제2 영역을 방향 전환하는 단계 및 제2 영역을 방향 전환 한 후에 제2 영역이 제2 방향으로 계속 이동하는 동안 제2 영역의 세로축을 따라 유리 시트의 제2 영역을 아치형 형상으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 방향은 수직이고 제2 방향은 수평이다. 아치형 형상은 실질적으로 사인파 형상을 포함한다. 본 방법은 유리 시트의 제2 영역을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
유리 시트의 제2 영역을 방향 전환은 유리 시트의 제2 영역이 실질적으로 수직인 방향이 되도록 시트의 제2 영역을 방향 전환하는 단계를 포함할 수 있다. 유리 시트는 방향 전환하는 동안 유리 시트의 바디 영역과의 접촉 없이 지지될 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 유리 시트의 바디 영역과 접촉 없이 방향 전환이 이루어진다. 또한 방향 전환은 공기 베어링을 사용하여 유리 시트의 엣지 영역을 지지함에 의해 수행될 수 있다. 방향 전환 후에 유리 시트의 제2 영역은 클램핑 메카니즘으로 적어도 한 쌍의 엣지를 클램핑함으로써 지지될 수 있다. 클램핑 메카니즘 방식은 유리 시트와 함께 이동하면서 지지하는 복수개의 클램핑 메카니즘이 배열된 컨베이어를 포함할 수 있다.
본 방법은 분리된 유리 패널을 형성하기 위해 단부 영역을 절단하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 절단 후에 유리 패널은 열처리 될 수 있다.
본 발명은 제1 영역 및 제2(단부)영역을 구비하는 실질적으로 평평한 유리 시트를 생산하는 단계를 포함하는 유리 시트 제조방법에 관한 것이다. 여기서 제1 및 제2 영역은 모두 주어진 같은 방향이고 유리 시트를 나선형으로 회전하여 유리 시트의 제2 영역을 제1 방향과 다른 제2 방향으로 방향 전환할 수 있다. 본 발명의 방법에 따르면 제1 영역의 이동방향은 실질적으로 수직한 방향이다.
본 방법의 일 실시예에 따르면, 방향 전환 단계는 유리 시트의 바디 영역과의 접촉 없이 유리 시트를 지지하는 것을 포함한다. 방향 전환 이후에, 제2 영역이 열처리 될 수 있다. 본 방법은 클램핑 메카니즘으로 적어도 하나의 엣지를 클램핑하는 것에 의해 유리 시트를 지지하는 단계를 포함한다. 제2 영역의 이동방향이 실질적으로 수평방향으로 유지되는 동안 제2 영역이 아치형 형상으로 굽어질 수 있다. 분리된 유리 패널을 형성하기 위해 본 방법은 단부 영역을 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 유리 패널을 열처리하는 것이 필요할 수 있다.
여기에서 도시되고 서술되는 유리 패널을 제조하는 방법은 통상적으로 사용되는 것보다 제조 비용을 감소시키는 동시에 절단 공정에 관련한 오염을 감소 또는 제거할 수 있고, 열처리와 관련되어 요구되는 바닥 공간을 줄일 수 있고, 패널의 광학적 왜곡을 줄이는 동시에 유리 시트에 대한 충분하고 적당한 지지를 제공할 수 있다.
본 출원은 본 발명을 분명히 지시하고 명확히 청구하는 특허청구범위를 포함하고 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유리 패널 제조방법을 수행할 수 있는 예시적인 제조장치의 부분 개념도이다.
도 2는 도 1의 장치를 포함하는 오버플로우 유리 시트 인발 장치의 절단 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유리 시트에 나선형 회전을 형성하기 위한 장치의 사시도이다.
도 4는 제조장치에서 제조된 유리 시트의 방향 전환 또는 재성형하기 위해 사용되는 공기 베어링의 사시도이다.
도 5는 유리 시트를 지지하기 위해 사용되는 롤러 어셈블리의 사시도이다.
도 6은 유리 시트를 지지하기 위해 사용되는 복수개의 롤링 컨베이어 벨트의 사시도이다.
도 7은 유리 시트를 지지하기 위해 사용되는 클램핑 메카니즘의 사시도이다.
도 8은 도 7의 클램핑 메카니즘의 한 쌍의 턱의 단면도이다.
도 9는 유리 시트를 지지하기 위해 사용되는 복수개의 클램핑 메카니즘을 포함하는 트랙 어셈블리의 부분 개념도이다.
도 10은 유도된 사인파형 패턴을 가지는 수직 방향인 유리 시트의 사시도이다.
도 11은 단부 영역이 실질적으로 수평 방향이 되도록 유리 시트가 방향 전환 되는 본 발명에 따른 실시예의 측면도이다.
도 12는 유도된 사인파형 패턴을 가지는 수평 방향인 유리 시트의 사시도이다.
도 13a는 각각의 패널이 패널의 전장에 걸쳐 유도된 상향 굽힘을 구비하고, 더미 구조로 배열된 유리패널의 측면도이다.
도 13b는 각각의 패널에 처짐이 있고, 더미 구조로 배열된 유리패널의 측면도이다.
설명의 목적으로, 용어 "상부", "하부", "우측", "좌측", "배면", "정면", "수직", "수평", 및 이들의 파생어는 도 1에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예를 기준으로 한다. 그러나, 본 발명의 장치 및 방법은 이에 아주 특별히 대조적인 것을 제외하고는 다양한 방향 및 공정 순서에 의해 실시될 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 첨부된 도면에 도시되고 하기 설명에서 서술되는 특정 장치 및 공정은 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 개념에 대한 예시적인 실시예일 뿐임을 이해하여야 한다. 때문에, 청구항에서 표현되지 않은 한 여기에서 개시되는 실시예와 관련된 물리적 특성 및 특정 치수는 제한적으로 고려되어서는 안된다.
도면참조부호(20; 도 1)는 본 발명의 제조방법을 수행할 수 있는 제조장치를 지칭한다. 장치(20)는 유리 시트 형성장치(22), 유리 시트 방향 전환(reorientation) 유닛(24), 제1 열처리 구역(26), 및 절단 및 분리 구역(28)의 몇 가지 구성요소를 포함한다. 또한 본 장치는 제2 열처리 구역(30)을 포함할 수 있다. 유리 패널을 생산하는 방법은 최초에는 실질적으로 수직한 제1 방향(A)인 제1 영역(34) 및 단부 영역(36)을 구비하는 실질적으로 평평한 유리 시트(32)를 생산하는 단계를 포함한다. 유리 시트(32)는 한 쌍의 엣지 영역(38)과 그것들 사이에 위치하는 바디 영역(40)을 더 포함하여 형성되고, 엣지 영역(38)은 시트로부터 잘려진 유리 패널의 LCD 패널의 보는(viewing) 면과 같이 관련된 부품에 사용되었을 때 최종적으로 중요 영역을 포함하게 될 외부 영역에 배치된다. 본 방법은 또한 단부 영역(36)이 제1 방향(A)에 대해 각진 방향인 제2 방향(B)이 되도록 유리 시트 방향 전환 어셈블리(24)를 통해 유리 시트(32)를 비트는 단계를 포함한다. 도시된 바와 같이, 유리 시트가 변형된 제2 방향으로 이동 및 이를 따라 연장될 때, 유리 시트(32)의 제1 영역(34)은 제1 방향으로 유지되고 유리 시트(32)의 단부 영역(36)은 유리 시트(32)의 제1 영역(34)에 부착된 상태를 유지한다. 또한 도시된 바와 같이, 유리 시트(32)의 단부 영역(36)은 실질적으로 제1 영역(34)의 수직 방향과 다른 수직 방향이다. 다른 말로 표현하자면, 도 1에 도시된 바와 같이 엣지 영역(38)이 측면에 위치하는 유리 시트(32)가 실질적으로 수직한 위치로부터 방향 전환되는 동안, 여전히 수직한 방향을 유지하면서 그것의 엣지 영역(38)은 시트의 상 및 하부 영역에 위치한다. 물론 단부 영역(36)이 제1 방향으로부터 90°와 다른 각으로 방향 전환된다면, 도 1에 도시되듯이, 단부 영역(38)은 "측부들"(방향(A)에 있어서)과 "상부" 및 "하부" 사이의 중간 위치를 나타내게 된다.
유리 형성 장치(22)는 통상적으로 유리 제조의 오버플로우 용융 방법에 사용되고 도 2에 상세히 도시된다. 오버플로우 시트 제조 공정은 예를 들면, 미국등록특허 제3,338,696호 및 미국등록특허 제3,682,609에 서술되고 그 내용 전체가 참고로서 본원에 포함된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 장치(22)는 벽 영역(46)에 의해 그것의 세로방향 측면에 경계지어지는 상향 개방 채널(44)을 구비하는 웨지(wedge; 42)를 형성하는 오버플로우 홈통(trough) 부재를 포함한다. 이것은 반대편(in opposed) 길이방향-연장된 오버플로우 주둥이 또는 둑(48)으로 상부 길이를 종결한다. 둑(48)은 웨지 부재(42)의 표면을 형성하는 양쪽 외측 시트에 연결된다. 도시된 바와 같이, 웨지 부재(42)는 둑(48)과 연결되는 한 쌍의 실질적으로 수직인 형성 표면 영역(50) 및 직선인 유리 인발 라인을 형성하는 실질적으로 수평인 하부 꼭지점 또는 바닥(54)으로 종결되는 한 쌍의 하방으로 경사진 수렴 표면 영역(52)을 포함한다.
용융된 유리(56)는 채널(44)에 연결된 운송 통로(58) 수단에 의해 채널(44)로 유입된다. 채널(44)로의 유입은 단일 입력(single ended), 바람직하게는 이중 입력(double ended)이 될 수 있다. 오버플로우 둑(48) 위로 용융된 유리(56)의 자유면(62)의 오퍼플로우를 유도하고 체인선으로 도시된 분리된 흐름선이 양쪽 형성 표면 영역(50, 52)에서 유리 시트(32)의 최초-표면(virgin-surfaced)을 형성하도록 수렴하는 바닥(54)으로 하향하기 위해 한 쌍의 제한 댐(60)이 각 채널(44)의 단부에 근접한 오버플로우 둑(48) 위에 제공된다.
오버플로우 하향 인발 용융 공정에서, 당김 롤(64)이 웨지 부재(42)의 바닥(54)의 하류에 위치하고, 형성된 유리 리본이 수렴 형성 표면을 떠나는 비율을 조정하기 위해 사용되며 이는 완성된 시트의 설정된 두께를 결정한다. 적합한 당김 롤은 예를 들면, 미국특허출원 제2003/0181302호에 서술되고, 이의 전체적인 내용은 참고로서 본원에 포함된다. 당김 롤은 엣지 영역(38), 특히 시트의 모서리에 위치하는 두꺼운 비드(bead)의 내측 영역에서 유리 리본과 접촉하도록 설계되는 것이 바람직하다. 당김 롤과 접촉한 유리 엣지 영역(38)은 후에 시트에서 제거된다.
유리 시트 형성 장치(22)에서 인발된 유리 시트(32)는 유리 시트를 지지, 유도 및/또는 늘리기 위해 당김 롤 이후에 수직하게 하향하여 복수개의 추가적인 롤러 어셈블리(이하 "엣지 롤(66)"이라하고 아주 상세하게 설명된다)에 의해 방향 전환 어셈블리(24)로 유도될 수 있다. 유리 시트(32)의 방향 전환 및/또는 재성형은 유리 시트(32)가 탄력성이 생기는 온도 영역에 들어가는 동안 행해진다.
작동 중에, 유리 시트(32; 도 2)는 엣지 롤(66)에 의해 최초로 지지되고, 회전하는 동시에 수직한 제1 영역(34)에 대해 수직인 각으로 상방으로 굽혀진다. 이러한 나선 회전은, 유리 시트의 유동이 화살표(68, 도 1)로 지시되는 제1 방향에서 화살표(70, 도 1)로 지시되는 제2 방향으로의 방향 변화를 일어나게 할 수 있다. 즉, 제1 영역(34)의 횡단 축이 제2 단부 영역(36)의 횡단 축과 정렬이 어긋난다. 정렬이 어긋남이 의미하는 것은 제1 영역의 횡단축이 제2 영역(단부 영역)의 횡단축에 평행하지 않다는 것이다. 전체적인 방향의 변화는 예를 들면, 시트의 세로축의 기준 방향에 대한 실린더 및 롤러의 각에 특히 의존한다. 숙련된 기능공은 유리 시트를 비틀기(굽힘 및 회전) 위해 사용되는 각은, 이용 가능한 바닥공간 및 제조 설비의 레이아웃에 의존하여 변화될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 횡단축(35)은 횡단축(33)에 수직이고, 방향 전환 어셈블리(24)에서 나오는 유리 시트의 단부 영역(36)이 유리 시트(32)의 제1 영역(34)으로부터 실질적으로 직각으로 연장되도록 하고 유리 시트(32)의 제1 영역(34)의 면이 실질적으로 단부 영역(36)의 면과 평행하도록 유리 시트(32)가 비틀어진다. 바람직한 실시예에서, 유리 시트(32)의 표면(면)은 수직 방향이 되고 단부 영역은 이제 단부 영역(36)의 상부 및 하부 엣지 영역(38)을 형성한다.
도 3에 도시되는 일 실시예에서, 물질의 제1 표면(74)에 접촉하는 단일의 대-반경 중심 실린더(72)와 반대편의 시트의 제2 표면(78)에 접촉하고 중심 실린더의 적어도 일부를 동심으로 감싸도록 배치되는 소-반경 롤러(76) 사이로 통과하고 유 도될 때, 굽힘과 회전이 동시에 방향 전환 어셈블리(24)에 의해 수행되고 이는 나선 경로를 따르는 연성 물질(여기서는 유리)의 얇은 시트에 의해 실시된다. 대-반경 롤러의 회전 축(80)은 소-반경 롤러의 회전축과 평행하고 물질의 세로(또는 가로) 축에 대해 일정한 각을 갖는다.
도 3에 도시된 구조는 물질의 경로 방향의 변화를 효과적으로 달성한다. 예를 들면, 도 3에 도시된 것과 같이 중심 롤러 축(80)의 시트의 수직 세로 축(82)에 대한 각이 45℃인 경우, 수직 방향인 화살표(84)로 지시되는 제1 유동방향에서 실질적으로 수평인 화살표(86)로 지시되는 제2 유동방향으로 유동 방향의 변화가 90°발생한 것으로 보여진다. 게다가, 도시된 실시예에서 시트가 실린더 사이를 이동할 때 나선 회전 이전의 제1 표면에 수직인 벡터가 180°의 방향 변화를 겪는다. 다르게 서술되었지만, 시트(32)의 제2 단부 영역(36)은 시트(32)의 제1 수직 영역(34)에 대해 비틀어진다. 즉, 수직인 제1 영역(34)의 면은 실질적으로 단부 영역(36)의 면에 평행하지만 단부 영역(36)의 이동 방향은 제1 영역(34)의 이동 방향에 수직이다. 또한 단부 영역(36)은 단부 영역(36)의 넓은 쪽(즉, 면)이 수직이 되는 방향을 향하는 것이 바람직하다. 숙련된 기술자는 단부 영역이 제1 영역에 수직이 되지 않도록(즉, 단부 영역의 이동 방향이 제1 영역의 이동 방향에 수직이 되지 않도록) 유리 시트가 비틀려질 수 있어 단부 영역의 세로축이 예를 들면 25°, 50° 또는 100°일 수 있는 제1영역의 수직 세로축에 대한 각을 형성하게 됨을 알 수 있다. 보다 일반적으로 서술하면, 유리 시트(32)의 방향 전환 후에, 단부 영역(36)의 횡단 축(35)(즉, 단부 영역의 이동 방향(86)에 수직한 축)은 제1 영역(34)의 횡 단축(33)(즉, 제1 영역의 이동 방향(84)에 수직한 축)과 정렬(즉, 평행이)되지 않는다. 한편, 회전 요소 없이 구부러지는(즉, 비틀려지지 않는) 시트(32)의 경우, 횡단 축(33)은 횡단축(35)과 평행이 된다.
상기 실시예에서 서술되고 도 3에 도시된 방법은 몇몇 유리 제작 공정에 적합할 수 있는 반면, LCD 장치를 위한 유리 패널을 생산하는 공정에 있어서는 유리 표면의 내부 영역과의 접촉이 그 표면에 불순물을 첨가할 수 있으므로 이러한 패널에 대해서는 바람직한 방법이 아니다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유리 시트의 내부 바디 영역(40)과 접촉하지 않는 유리 시트(32)를 비틀기 위한 바람직한 방법은 상기 방법으로 대체될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 방향 전환 어셈블리(24)는 엣지 영역(38)을 지지하기 위해 공지된 공기 베어링에 대한 구조를 사용하는 공기 베어링(88)을 포함한다. 공기 베어링에 대한 예시적인 실시예가 도 4에 도시된다. 엣지 영역(38)은 시트가 나선 회전을 통해 이동될 때 공기 베어링(88)에 의해 지지 및 유도된다. 선택적으로, 엣지 영역(38)은 도 5에 도시되듯이 복수개의 엣지 롤 쌍과의 접촉에 의해 또는 도 6에 도시되는 이동 벨트 어셈블리에 의해 지지될 수 있다.
유리 시트(32)의 단부 영역(36)이 나선 회전으로부터 빠져나올 때, 단부 영역(38)은 단부 영역(38)의 상부 및 하부 엣지 영역을 형성하는 방향이 되고, 단부 영역(36)은 적어도 한 쌍의 엣지 영역에 의해 지지된다. 일실시예에서, 단부영역(36)에서 적어도 하나의 엣지 영역은 복수개의 클램핑 어셈블리(90; 도1)에 의해 지지되고 각 클램핑 어셈블리는 엣지 영역(38) 중 하나에 접한다. 예시적인 실시예에서, 클램핑 어셈블리(90)는 상부 엣지 영역에 체결된다. 예를 들면, 도 7에 도시되는 바와 같이, 각 클램핑 어셈블리(90)는 바디 영역(92) 및 바디 영역(90)에 실시가능하게 결합된 한 쌍의 가위 아암(94)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 각 아암(94)은 그것의 말단부(98)(바디 영역에 대하여)에 첨부된 턱(96)을 포함한다. 도 8에 잘 도시되는 바와 같이, 각 턱(96)은 서로 상호작용하는 적합한 탄성 및 연성 물질로 구성된 그립(100)을 포함한다. 그립(100)은 단부 영역(36)의 상부 엣지 영역(38)에 부착되고 수직인 방향으로 단부 영역(36)을 단단히 지지한다. 도 9에 도시되는 바와 같이, 각 클램핑 어셈블리(90)는 방향 화살표(106)에 의해 지시되는 방향으로 회전하는 트랙 어셈블리(104)를 지지하여 생산 라인을 따라 단부 영역(36)을 지지하는 연속-루프로부터 지지된다. 이해되겠지만, 롤러의 조합, 베어링, 공기 베어링, 롤링 어셈블리, 클램프, 컨베이어 벨트 등과 여기에서 더 서술되는 것을 포함하는 시트를 지지하기 위해 고려되는 수단을 제공하기 위해 어떠한 다양한 배치도 이용가능하다. 유사하게, 본 발명에 의한 지시에 따르면 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 배열을 이해하고 응용할 수 있을 것이다. 예를 들면, 연성 U-형상의 채널(미도시)이 엣지 영역(38)을 고정 및 유도하는데 사용될 수 있다. 연성 U-형상의 채널은 적어도 하나의 상부 또는 하부 엣지 영역, 바람직하게는 두 영역 모두를 고정하는데 사용될 수 있다.
트랙 어셈블리(104)는 도 10에 도시된 바와 같이, 단부 영역(36)의 세로축(87)을 따라 단부 영역(36)이 실질적으로 사인파형 패턴과 같은 아치형 형상이 유도되도록 형성될 수 있다. 유사한 형상을 따르는 트랙 어셈블리(104), 예측한 형상으로 배열되는 축을 구비하는 복수개의 롤러(66; 도 5), 및/또는 상술한 바와 같이 이러한 형상을 따르는 공기 베어링 레일(88; 도4) 또는 롤링 컨베이어 벨트(108; 도 6)에 의하는 것과 같이 다양한 방식으로 상기 패턴이 단부 영역(36)에 형성될 수 있다. 평평한 조건과 비교하였을 때 유리 시트(32)의 관성은 상기 굽힘 공정 단계에서 유발된 굽힘에 의해 극적으로 증가하고 넓은 표면 영역의 자체 지지를 증가시키고 유리 시트에 시트 처짐을 방지하는 추가적인 견고함을 제공한다. 아치형 웨이브-타입 형상의 곡선의 반경은 유리 시트의 관성을 증가시키기에 충분히 작고 영구적인 유리 형상에 영향을 피하기에 충분히 크다. 예를 들면, 약 0.7㎜의 두께와 2m 내지 3m의 폭을 가지는 유리 시트는 적어도 약 1m, 바람직하게는 약 2m, 보다 바람직하게는 약 5m, 가장 바람직하게는 약 10m의 반경을 갖는 사인파 형상으로 커브될 수 있다. 숙련된 기술자는 공지된 레어(110; lehr)와 같은 열처리 구역(26)을 이동할 때 아치형 형상이 형성됨을 이해할 수 있을 것이다.
유익하게도, 본 발명을 실시하는 것은 상술한 바와 같이 형성 웨지(42)의 작동 높이를 증가시킬 필요 없이 용융 인발 장치로부터 연속적인 유리 시트의 열처리를 가능하게 한다. 게다가, 유리 시트를 제조하는 통상적인 하방 인발 용융 공정 방식에서, 인발의 저면에 존재하는 일반적인 냉각기 온도에 대한 형성 웨지의 고온은 굴뚝 효과를 일으킨다. 인발의 저면에서 인발된 유리 시트(32)로부터 각 유리 패널을 절단하는 것은 통상적으로 행해진 것과 같이 인발 영역 안으로 상향 운동하는 유리 칩들을 생성하고 이러한 칩들은 유리 시트에 부착되고 오염시킨다. 유익하 게도 본 발명의 실시함으로써 각 유리 패널은 인발 영역에서 떨어진 지역에서 유리 시트로부터 절단될 수 있다. 유리 시트(32)가 제1 열처리를 받게 되면 레이저(112)와 같은 절단 장치가 단부 영역(36)으로부터 개별적 유리 패널(114)을 절단하기 위해 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 레이저(112)의 이동이 유리 시트의 이동과 함께 진행되어 형성 공정이 연속적이고 상대적으로 빠른 속도로 진행되도록 하는 방식으로 레이저(112)가 지지된다.
도 11에 도시된 본 발명에 따른 다른 실시예에서, 엣지 롤(66)은 유리 시트(32)의 단부 영역(36)을 제1 영역(34)에 대해 일반적으로 수직한 방향으로 구부리기 위해 사용되고, 이때, 단부 영역(36)은 일반적으로 수평이고 그래서 단부영역이 일반적으로 수평인 방향으로 이동할 때 유리 시트(32)의 축(87)을 따라 세로로 연장되는 아치형 경로(도 12)를 따라 단부 영역이 공기 베어링(88)에 의해 구부러진다. 상술한 바와 같이, 아치형상이 되는 굽은 단부 영역(36)은 엣지 영역 사이의 바디 길이(span)의 처짐을 방지하고 유리에 견고함을 증가시킨다. 아치형 형상은 실질적으로 사인파 형상인 것이 바람직하다. 이러한 사용에 적합한 지지의 다른 방법 및 장치는 일반적으로 직각인 방향으로 굽어지는 단부 영역(36) 또는 상술한 바와 같이 바람직하게는 사인파 형상인 아치형으로 굽혀진 단부 영역(36)으로 대체될 수 있다.
예를 들면, poly-Si 디스플레이 어플리케이션에 사용될 수 있는 변형점이 높은 유리 패널에 있어서, 추가적인 열처리가 요구될 수 있다. 이 경우에, 각 패널(114)이 유리 시트(32)의 단부 영역(36)으로부터 분리되면 패널(114)은 제2 레 어(lehr)를 포함하는 제2 열처리 구역(30)으로 이송되고 제2 열처리가 수행된다. 도 13a의 실시예에서, 각 유리 패널(114)은 열처리 사이클 동안 수직 더미(stack)에 서로 측방향으로 정렬된다. 이 패널들은 서로로부터 수직하게 분리되고 핀, 레일, 홈 또는 공지되었을 수 있는 다른 지지 장치(118)에 의해 그것의 엣지에 지지된다. 유익하게도, 유리 패널의 처짐 및 근접 패널과의 접촉을 방지하기 위해 상방향 굴곡 또는 커브는 유리 패널 내로 유도된다. 이러한 상방향 굴곡은 예를 들면, 수평으로 배열되는 지지수단(118) 사이의 거리를 상술한 바와 같이 지지될 패널의 길이 또는 폭보다 약간 작게 되도록 설계함에 의해 발생할 수 있다. 이러한 방식으로 굽힘을 조절함에 의해 즉, 도 13b(상향 곡선이 유발되지 않음)에서 분명하듯이 구속받지 않는 하향 처짐을 허용하는 것보다는 제어된 상향 굽힘을 유도하는 것에 의해, 도 13b에 도시된 구속되지 않은 구조에서 가능할 수 있는 매우 많은 수의 유리 패널이 패널 간의 접촉 없이 주어진 부피 내에 수직으로 배열될 수 있다. 예를 들면 그것의 엣지에 지지되는 1.5㎡ 유리 패널은 중력에 의해 15㎜ 만큼 하향 처짐을 겪을 수 있다. 그러나, 동일한 패널에서 발생한 2㎜의 상향 굴곡은 가능한 더미의 밀도를 크게 늘릴 수 있고 면 외부 굽힘을 약 1㎜로 제한한다.
제2 열처리 사이클 동안, 각 패널(114)의 온도는 그것의 적당한 어닐링의 위해 다시 상승할 수 있고 그 후에 온도의 감소가 제어된다. 물론, 여기에 사용되는 온도 진행의 변화뿐만 아니라 제2 열처리 단계 동안 수직으로 배열된 패널의 면들에 대해서와 같이 패널(114)의 다른 방향이 사용될 수 있다. 수직 또는 수평으로 쌓는 방법에 있어서, 제2 열처리 구역(30)은 패널의 구조가 레어 내에 고정되는 고 정 레어를 포함할 수 있고 패널 더미가 그룹으로 레어를 출입하는 일괄 방식보다는 연속적인 방식으로 어닐링이 수행될 수 있도록 패널은 컨베이어 벨트 또는 다른 종래의 운송 방법으로 제2 레어를 통해 운송되는 것이 바람직하다. 여기서 정의되는 열처리는 패널(114)의 온도가 인공적인 변경 또는 조작없이 주변 온도로 돌아갈 수 있도록 하는 것을 포함한다.
여기에서 도시되고 서술되는 LCD 유리 시트를 제조하는 방법은 통상적으로 사용되는 것보다 제조 비용을 감소시키는 동시에 절단 공정에 관련한 오염을 감소 또는 제거할 수 있고, 열처리와 관련되어 요구되는 바닥 공간을 줄일 수 있고, 패널의 광학적 왜곡을 줄이는 동시에 유리 시트에 대한 충분하고 적당한 지지를 제공할 수 있다.
상술한 상세한 설명에서, 본 기술분야의 당업자는 여기에 개시된 개념을 벗어나지 않으면서 발명에 대한 변형을 할 수 있음이 이해되어야한다. 이러한 변형은 청구항에서 다르게 서술하지 않는 한 하기 청구항에 포함되는 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 하기 청구항에 의해 정해져야 하고, 상세한 설명 및 도면에 의한 자세한 구조 및 작동으로 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다.
본 발명의 유리 시트 제조방법에 따르면 절단 공정과 관련한 오염을 감소 또는 제거할 수 있고, 열처리와 관련되어 요구되는 바닥 공간을 줄일 수 있으며, 패널의 광학적 왜곡을 줄이는 동시에 유리 시트에 대한 충분하면서 적당한 지지를 제 공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 유리 시트 형성장치(22)로부터 수직 하향하는 제1 이동 방향(A)으로 한 쌍의 엣지 영역(38)과 이들 사이에 위치하는 바디 영역(40)을 포함하는 연속적인 유리 시트(32)를 인발하는 단계; 및
    상기 유리 시트의 단부 영역(36)이 상기 제1 이동 방향과 다른 제2 이동 방향(B)으로 이동하도록 방향 전환 어셈블리(24)로 상기 유리 시트를 비틀어 방향 전환하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 엣지 영역은 상기 바디 영역과의 접촉 없이 상기 방향 전환 어셈블리에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 이동방향은 상기 제1 이동방향과 직교하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유리 시트의 상기 단부 영역(36)이 적어도 한 쌍의 엣지 영역(38)으로 지지되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 엣지 영역(38)은 비틀어져 방향 전환되는 동안 공기 베어링(88)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비틀어 방향 전환하는 단계 이후에 상기 유리 시트의 상기 단부 영역(36)을 아치형 형상으로 굽히는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조방법.
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  17. 유리 시트 형성 장치(22);
    유리 시트 방향 전환 어셈블리(24); 및
    유리 시트 이송 어셈블리;
    를 포함하고,
    상기 유리 시트 방향 전환 어셈블리는 나선형 회전으로 상기 유리 시트를 비틀어 방향 전환하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유리 시트 방향 전환 어셈블리(24)는 상기 유리 시트의 바디 영역(40)과 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 유리 시트 방향 전환 어셈블리(24)는 상기 유리 시트의 엣지 영역(38)을 지지하기 위한 공기 베어링(88)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 이송 어셈블리는 상기 유리 시트의 엣지 영역을 지지하기 위한 클램핑 어셈블리(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조장치.
KR1020077028742A 2005-05-10 2006-05-02 유리 시트의 제조방법 KR101194943B1 (ko)

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