KR101388181B1 - 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법 - Google Patents

유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101388181B1
KR101388181B1 KR1020120097428A KR20120097428A KR101388181B1 KR 101388181 B1 KR101388181 B1 KR 101388181B1 KR 1020120097428 A KR1020120097428 A KR 1020120097428A KR 20120097428 A KR20120097428 A KR 20120097428A KR 101388181 B1 KR101388181 B1 KR 101388181B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glass substrate
laser beam
unit
laser
tempered glass
Prior art date
Application number
KR1020120097428A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140030808A (ko
Inventor
민성욱
송치영
Original Assignee
(주)하드램
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)하드램 filed Critical (주)하드램
Priority to KR1020120097428A priority Critical patent/KR101388181B1/ko
Publication of KR20140030808A publication Critical patent/KR20140030808A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101388181B1 publication Critical patent/KR101388181B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/09—Severing cooled glass by thermal shock
    • C03B33/091—Severing cooled glass by thermal shock using at least one focussed radiation beam, e.g. laser beam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
    • C03B33/082—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/027—Scoring tool holders; Driving mechanisms therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/03—Glass cutting tables; Apparatus for transporting or handling sheet glass during the cutting or breaking operations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/023—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor the sheet or ribbon being in a horizontal position
    • C03B33/037—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/10—Glass-cutting tools, e.g. scoring tools
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명은 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛; 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔을 스테이지 상에 로딩된 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 따라 조사하는 스캐너 헤드; 및 상기 레이저 광원 유닛과 스캐너 헤드의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 스캐너 헤드는 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 원하는 패턴 형태로 상기 유리 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛; 상기 스캐너 유닛의 후단에 설치되며, 상기 스캐너 유닛으로부터 입사된 레이저 빔을 상기 유리 기판 상에 초점이 배치되도록 조절하는 초점 렌즈부; 및 상기 초점 렌즈부의 높이를 조절하여, 상기 레이저 빔의 초점 깊이를 조절하는 초점 렌즈 구동부를 포함하는 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법이 제공된다.

Description

유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법 {LASER CUTTING APPARATUS FOR GLASS SUBSTRATE AND METHOD FOR CUTTING GLASS SUBSTRATE}
본 발명은 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강화유리 기판 절단시 레이저 빔의 초점 깊이를 조절하여 스크라이빙 라인을 형성함으로써 강화유리 기판이 손상되거나 파열되는 것을 방지할 수 있는 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
이동통신 단말기의 디스플레이 화면은 우수한 콘트라스트(contrast)와 색 재현성을 제공하며 대량생산이 가능한 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD)로 구성되며, 최근에는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes : OLED)로 구성된다. 또한, 이동통신 단말기는 디스플레이 화면 즉, 액정표시장치나 유기발광다이오드를 보호하기 위하여 윈도우 플레이트를 포함한다. 윈도우 플레이트는 주로 유리로 형성되며, 최근 이동통신 단말기의 박형화, 터치 스크린 적용 등으로 인하여 윈도우 플레이트 역시 점차 박형화되어 가고 있는 추세이다. 이러한 박형화된 윈도우 플레이트를 커팅하기 위하여 종래에는 샌드 블러스트 등의 방법을 적용하였다.
도 1은 종래 기술에 따른 이동통신 단말기용 유리 기판 절단 방법의 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 우선 유리 원판의 양면에 보호 필름을 부착하는 과정을 수행한다(S1). 그 다음에 단위셀 형태에 따라 보호필름을 커팅하는 과정을 수행한다(S2). 그리고 나서, 보호 필름을 마스크로 삼아 샌드 블러스트 과정을 수행한다(S3). 샌드 블러스트 과정을 통하여 원하는 형태의 다수의 단위셀을 얻은 후, 절단면을 매끄럽게 하기 위한 연마과정을 수행한다(S4). 그리고 나서, 보호 필름을 제거한다(S5). 이와 같이 샌드 블러스트를 이용하여 유리 기판을 커팅하면, 단위 셀을 일정간격 이격시켜야 하므로, 유리 원판의 손실을 가져오게 된다. 또한, 절단면이 매끄럽지 않아서 연마 공정을 일정 두께 이상 수행해야 하므로, 전체 절단 시간도 상당히 길어지는 문제점이 있었다.
한편, 최근에는 디스플레이용 화면의 보호를 위해 보호필름을 사용하지 않고, 박판의 강화 유리를 사용하게 되면서, 강화 유리의 박판화와 강도증진이 다각도로 진행되고 있다. 강화 유리를 생산하는 방식은 물리적 강화와 화학적 강화로 구분될 수 있으며, 화학적 강화법은 이온교환을 통해 유리를 강화하는 것으로 박판유리와 복잡한 형상의 유리에 모두 강화 가능하며, 처리조작 중 변형의 우려가 거의 없고 정밀도가 높다.
화학적으로 강화된 유리를 종래 기술에 따른 레이저 절단 장치를 이용하여 절단할 경우, 강화 유리의 에지 부분이 손상되거나 또는 강화 유리가 파열되는 문제로 인하여 레이저를 이용하여 가공이 어려웠다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 화학적으로 강화처리 하기 전에 원하는 크기 즉, 단위 셀 크기로 절단(S20)한 후, 각 단위 셀 유리에 강화 처리를 수행(30)하여 디스플레이 장치에 사용되는 강화유리를 제조하였다. 그러나, 이와 같은 방식은 제조 공정이 복잡해지고, 그로 인하여 제조 원가 및 제조 시간이 증가한다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0439310호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강화유리 기판 절단시 레이저 빔의 초점 깊이를 조절하여 스크라이빙 라인을 형성함으로써 강화유리 기판이 손상되거나 파열되는 것을 방지할 수 있는 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛; 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔을 스테이지 상에 로딩된 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 따라 조사하는 스캐너 헤드; 및 상기 레이저 광원 유닛과 스캐너 헤드의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 스캐너 헤드는 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 원하는 패턴 형태로 상기 유리 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛; 상기 스캐너 유닛의 후단에 설치되며, 상기 스캐너 유닛으로부터 입사된 레이저 빔을 상기 유리 기판 상에 초점이 배치되도록 조절하는 초점 렌즈부; 및 상기 초점 렌즈부의 높이를 조절하여, 상기 레이저 빔의 초점 깊이를 조절하는 초점 렌즈 구동부를 포함하는 유리 기판 레이저 절단 장치가 제공된다.
상기 유리 기판은 강화유리 기판이며, 상기 강화유리 기판은 표면 상에 배치되는 압축층과 상기 압축층 사이에 배치되는 내부 신장층으로 구성된다.
상기 초점 구동 렌즈부는 상기 레이저 빔의 초점 깊이를 상기 강화유리 기판의 내부 신장층에 위치하도록 조절한다.
상기 유리 기판을 지지하며, 상기 유리 기판을 이동시키는 스테이지; 및
상기 스테이지의 이동속도를 측정하고, 측정된 결과를 상기 제어부로 전송하는 스테이지 속도 측정부를 더 포함한다.
상기 제어부는 상기 스테이지 속도 측정부에서 수신한 결과를 기초로 상기 유리 기판의 절단 예정 라인으로 조사될 레이저 빔의 조사 속도를 조절한다.
상기 스캐너 유닛은 레이저 빔의 변위를 조절하는 갈바노 미러와, 상기 갈바노 미러를 구동하기 위한 갈바노 미러 구동부를 포함하며, 상기 제어부 상기 갈바노 미러 구동부의 동작을 제어하여, 상기 갈바노 미러의 회전 속도를 조절함으로써, 상기 레이저 빔의 조사 속도를 조절한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유리 기판 레이저 절단 장치를 이용한 유리 기판 레이저 절단 방법으로서, 상기 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 설정하는 단계; 상기 절단 예정 라인을 따라 레이저 빔을 제1 방향으로 1차 조사하는 단계; 및 상기 레이저 빔이 1차 조사된 절단 예정 라인을 따라 상기 레이저 빔을 제2 방향으로 2차 조사하는 단계;를 포함하며 상기 유리 기판은 강화유리 기판이며, 상기 강화유리 기판은 표면 상에 배치되는 압축층과 상기 압축층 사이에 배치되는 내부 신장층으로 구성되며, 상기 레이저 빔의 초점 깊이는 상기 강화유리 기판의 내부 신장층에 위치하는 유리 기판 레이저 절단 방법이 제공된다.
상기 1차 조사하는 단계에서의 상기 레이저 빔의 초점 깊이와 상기 2차 조사하는 단계에서의 상기 레이저 빔의 초점 깊이는 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서와 같이, 강화유리 기판 절단시 레이저 빔의 초점 깊이를 강화유리의 내부 신장층에 위치되도록 조절하여 스크라이빙 라인을 형성함으로써 강화유리 기판이 손상되거나 파열되는 것을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 대형 강화유리 기판 절단시 스캐너 헤드와 스테이지를 동시에 작동시키며, 이때 스테이지의 이동 속도에 따라 스캐너 헤드의 구동 속도를 조절하여 절단 예정 라인 상에 레이저 빔이 균일하게 조사되도록 하여 강화유리 기판의 절단면 품질이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 유리 기판 절단 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 디스플레이 장치용 강화유리 기판 제조 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 강화 유리 기판의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 동작 원리를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 개략적인 구성도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 유리 기판 레이저 절단 장치를 이용한 유리 기판 절단 방법의 일 예를 나타낸 도이다,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 유리 기판 레이저 절단 장치를 이용한 유리 기판 절단 과정을 나타낸 측면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 기능 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
강화 유리는 물리강화법에 의해 제조된 물리적 강화 유리와 화학강화법에 의해 제조되는 화학적 강화 유리로 구분된다. 물리적 강화 유리는 두께 5.0mm 이상의 유리를 550℃ 내지 700℃ 사이의 온도로 가열한 후 급냉시킴에 따라 유리의 내부 강도를 강화하는 방식으로, 유리문, 자동차용 유리 제조에 주로 사용되는 방법이다. 그러나, 이러한 고온에 의한 물리강화는 유리 표면층과 중심층 사이의 온도차가 거의 없는 3.0mm 이하의 박판유리에는 적용이 불가능하고, 열팽창 계수가 작은 유리의 경우에도 강화가 이루어지기 어려우며, 복잡한 형상을 갖는 유리의 경우에는 각 부위마다 온도차가 발생될 뿐만 아니라 고온가열 및 급냉에 의한 열처리로 인하여 변형 및 파손이 발생하기 쉽다.
한편, 화학적 강화 유리는 박판유리를 질산칼륨 등의 용액이 담긴 열처리로에서 3시간 이상 침지시킴에 따라 유리에 포함된 이온 반경이 작은 나트륨 이온과 질산칼륨 용액의 이온 반경이 큰 칼륨 이온을 서로 치환시켜 유리표면층에 압축응력을 발생시켜 유리를 강화하는 것으로, 주로 3.0mm 이하의 박판유리를 강화하는데 이용된다. 따라서, 모바일 단말기(휴대폰, PDA), LCD TV, LCD 모니터, 네비게이션, MP3, PMP, 노트북 등과 같은 터치스크린 제품에 사용되는 디스플레이 제품에 주로 사용된다.
도 3은 강화 유리 기판의 개략적인 단면도이다.
강화 유리 기판(10)은 압축층(12, 13)과 내부 신장층(11)을 포함한다. 강화 유리 기판(10)은 내부 영역에 존재하는 내부 신장층(11)과 강화 유리의 표면 즉, 내부 신장층(11)의 상부면과 하부면에 존재하는 압축층(12, 13)으로 구성된다. 압축층(12, 13)은 유리와 용융염사이의 이온 교환을 통하여 유리 표면의 화학구성이 개변되어 압축 스트레스 상태를 유지한다. 내부 신장층(11)은 힘의 균형을 유지하고 강화 유리가 분열되지 않도록 압축층의 압축 스트레스를 보상하도록 신장 스트레스 상태를 유지한다. 화학적 강화 유리 기판의 내손상성은 이온 교환 강화 공정과 같은 강화 공정 동안 유리 기판 상에 형성된 압축층(12, 13)의 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 동작 원리를 나타낸 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 개략적인 구성도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는 레이저 광원 유닛(100) 및 스캐너 헤드(400)를 포함한다.
레이저 광원 유닛(100)은 레이저 빔을 생성하여 출력한다. 스캐너 헤드(400)는 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사된 레이저 빔을 스테이지 상에 로딩된 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 따라 조사시킨다.
스캐너 헤드(400)는 반사 미러부(210), 초점 렌즈부(230), 초점 렌즈 구동부(250) 및 스캐너 유닛(300)으로 구성된다.
반사 미러부(210)는 레이저 광원 유닛(100)의 후단에 설치되며, 레이저 광원 유닛(100)에서 생성되어 출력되는 레이저 빔을 스캐너 헤드(300)으로 반사시킨다.
스캐너 유닛(300)은 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 원하는 패턴 형태로 기판 상으로 반사시킨다. 이때, 스캐너 유닛(300)은 레이저 빔 패턴 정보부(미도시)에 저장된 절단 예정 라인 및 스캐너 유닛의 레이저 빔 스캔 라인 정보에 기초하여 제어부의 제어 신호에 따라 구동된다. 스캐너 유닛(300)은 제1 스캐너부(310)와 제2 스캐너부(320)의 조합으로 구성되며, 제1 스캐너부(310)는 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사되는 레이저 빔의 제1축 방향의 변위를 조절하고, 제2 스캐너부(320)는 제1축 방향과 수직인 제2축 방향의 변위를 조절하는 기능을 수행한다. 제1 스캐너부(310)는 제1 갈바노 미러(311)와 이를 구동하기 위한 제1 갈바노 미러 구동부(312)를 포함하며, 제2 스캐너부(320)는 제2 갈바노 미러(321)와 이를 구동하기 위한 제2 갈바노 미러 구동부(322)를 포함한다.
초점 렌즈부(230)는 스캐너 유닛(300)의 후단 및 스테이지(600)의 상부에 설치되며, 스캐너 유닛(300)으로부터 입사된 레이저 빔을 기판(10) 상에 초점이 배치되도록 조절한다.
초점 렌즈 구동부(250)는 초점 렌즈부(230)의 높이를 조절하여, 레이저 빔(b)의 초점 깊이(d)를 조절하는 기능을 수행한다.
본 실시예에서 절단될 유리 기판은 화학적 강화유리 기판으로서, 화학적 강화유리 기판(10)은 표면 상에 배치되는 압축층(12, 13)과 압축층 사이에 배치되는 내부 신장층(11)으로 구성된다.
본 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치를 이용하여 화학적 강화유리 기판 절단 시, 스캐너 헤드(400)를 통하여 기판(10) 상에 조사되는 레이저 빔(b)의 초점 깊이(d)는 기판의 t1 지점을 지나서 기판의 t2 위치 즉, 내부 신장층(11) 영역에 존재하도록, 초점 렌즈 구동부(250)를 제어한다.
강화유리 기판의 경우 표면상에 존재하는 압축층(12, 13)은 유리 표면의 화학구성이 개변되어 압축 스트레스 상태이며, 내부 신장층(11)은 압축층의 압축 스트레스를 보상하도록 신장 스트레스 상태하에 있다. 따라서, 기판 상에 조사되는 레이저 빔의 초점 깊이를 신장 스트레스하에 있는 내부 신장층에 위치하도록 하면, 기판의 내부 영역에서 표면 방향으로 전달되어 스크라이빙 라인이 형성된다. 이와 같이 기판의 내부 영역에서 표면 방향으로 크랙이 전달되어 스크라이빙 라인을 형성하는 경우는 크랙이 기판 표면으로부터 내부 영역으로 전달되는 경우보다 레이저 빔의 에너지가 상대적으로 적게 소모되며, 강화유리 기판이 파열되거나 파손될 확률이 낮아지게 된다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 유리 기판 레이저 절단 장치를 이용한 유리 기판 절단 방법의 일 예를 나타낸 도이며, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 유리 기판 레이저 절단 장치를 이용한 유리 기판 절단 과정의 측면도이다. 본 실시예의 경우 유리 기판은 강화유리 기판이 사용된다.
도 6a 내지 도 6e를 참조하여 강화유리 기판을 절단하는 방법을 살펴보면, 강화유리 기판(10) 상에 절단 예정 라인(L1, L2)을 설정한다(도 6a).
스캐너 헤드는 절단 예정 라인(L1)을 따라 레이저 빔을 기판의 일측 에지에서 타측 에지 방향(즉, 좌측 에지에서 우측 에지 방향)으로 조사한다(도 6b). 이때, 스캐너 헤드(400)는 도 7a에 도시된 바와 같이 레이저 빔(b)의 초점 깊이(d1)를 강화유리 기판(10)의 내부 신장층(11)에 위치하도록 조절하고, 레이저 빔(b)을 절단 예정 라인을 따라 좌측 에지에서 우측 에지 방향으로 조사한다.
그리고 나서, 스캐너 헤드는 절단 예정 라인(L1)을 따라 도 6b 공정과 반대 방향 즉, 기판의 우측 에지에서 좌측 에지 방향으로 레이저 빔을 조사한다(도 6c). 이때, 스캐너 헤드(400)는 도 7b에 도시된 바와 같이 레이저 빔(b)의 초점 깊이(d2)를 강화유리 기판(10)의 내부 신장층(11)에 위치하도록 조절하고, 레이저 빔(b)을 절단 예정 라인을 따라 좌측 에지에서 우측 에지 방향으로 조사한다. 이때, 초점 깊이(d2)는 이전 공정(도 6b)에서의 초점 깊이(d2)와는 상이하게 설정한다. 본 실시예의 경우, 초점 깊이 d2가 초점 깊이 d1 보다 더 깊게 설정되었으나, 양자의 순서가 바뀔수도 있다.
도 6d는 절단 예정 라인(L2)를 따라 레이저 빔을 강화유리 기판 상에 왕복으로 조사하되, 도 6b와 도 6c에서와 같이 레이저 빔의 초점 깊이를 상이하게 조절하여 조사하여 스크라이빙 라인(S2)을 형성한다.
그리고 나서, 브레이킹 공정을 수행하면, 도 6e에 도시된 바와 같이 강화유리 기판은 단위 셀 기판으로 절단된다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 기능 블록도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는 레이저 광원 유닛(100), 스캐너 헤드(400), 냉각 유닛(500), 스테이지(600), 스테이지 속도 측정부(700) 및 제어부(800)를 포함하며, 스캐너 헤드(400)는 광학 유닛(200)과 스캐너 유닛(300)을 포함한다.
레이저 광원 유닛(100)은 레이저 빔을 생성하여 출력한다. 광학 유닛(200)는 레이저 광원 유닛(100)에서 출사된 레이저 빔의 광 경로를 조절하거나 또는 레이저 빔의 초점을 조절한다. 스캐너 유닛(300)은 레이저 광원 유닛(100) 또는 레이저 빔 파워 조절기(150)로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 원하는 패턴 형태로 기판 상으로 반사시킨다. 위 실시예에서 살펴본 바와 같이, 스캐너 헤드(400)는 레이저 빔의 초점 깊이를 강화유리 기판의 내부 신장층에 위치하도록 초점을 조절하여 강화유리 기판에 조사한다.
본 실시예는 대형 강화유리 기판을 절단하기 위한 것으로서, 스캐너 헤드(400) 뿐만 아니라 강화유리 기판(10)을 지지하고 있는 스테이지(600)가 동시에 구동되어 절단 시간을 단축시키기 위한 실시예이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 스캐너 헤드(400)의 레이저 빔 조사 영역(Sn)은 한정되어 있으며, 스캐너 헤드(400)의 레이저 빔 조사 영역을 벗어나는 부분은 스테이지(600)를 이동시켜서 강화유리 기판(10)을 스캐너 헤드(400)의 레이저 빔 조사 영역으로 이동시킨다.
한편, 스테이지(600)는 이동 개시지점 및 완료지점에서의 이동 속도와 이동 중간 구역에서 이동 속도에 있어서 차이가 발생한다. 즉, 이동 중간 구역에서 스테이지는 등속 상태를 유지하나, 이동 개시지점 및 완료지점에서는 가감속 상태하에 있으므로 이동 속도에 있어서 차이가 발생하게 된다. 스캐너 헤드(400)에서 조사되는 레이저 빔의 조사속도를 동일하게 유지할 경우, 스테이지의 이동 속도의 차이로 인하여 강화유리 기판의 절단 예정 라인의 영역별로 조사되는 레이저 빔의 에너지 크기는 달라지게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 이러한 스테이지 이동 속도의 차이로 인한 레이저 빔의 에너지 분포 불균일을 해소하기 위하여, 스테이지 속도 측정부(700)는 스테이지의 이동속도를 측정하고, 측정된 결과를 제어부(800)로 전송한다.
제어부(800)는 스테이지 속도 측정부(700)에서 수신한 결과를 기초로 강화유리 기판의 절단 예정 라인으로 조사될 레이저 빔의 조사 속도를 조절한다. 제어부(800)는 스캐너 유닛(300)의 갈바노 미러 구동부(미도시)의 동작을 제어하여 갈바노 미러의 회전 속도를 조절함으로써 스캐너 유닛(300)에서 조사되는 레이저 빔의 조사 속도를 조절한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 레이저 광원 유닛
200 : 광학 유닛
300 : 스캐너 유닛
400 : 스캐너 헤드
500 : 냉각 유닛
600 : 스테이지
700 : 스테이지 속도 측정부
800 : 제어부

Claims (9)

  1. 유리 기판 레이저 절단 장치에 있어서,
    레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛;
    상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔을 스테이지 상에 로딩된 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 따라 조사하는 스캐너 헤드;
    상기 레이저 광원 유닛과 스캐너 헤드의 동작을 제어하는 제어부; 및
    상기 유리 기판을 지지하며, 상기 유리 기판을 이동시키는 스테이지; 및
    상기 스테이지의 이동속도를 측정하고, 측정된 결과를 상기 제어부로 전송하는 스테이지 속도 측정부;를 포함하며, 상기 스캐너 헤드는,
    상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 원하는 패턴 형태로 상기 유리 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛;
    상기 스캐너 유닛의 후단에 설치되며, 상기 스캐너 유닛으로부터 입사된 레이저 빔을 상기 유리 기판 상에 초점이 배치되도록 조절하는 초점 렌즈부; 및
    상기 초점 렌즈부의 높이를 조절하여, 상기 레이저 빔의 초점 깊이를 조절하는 초점 렌즈 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 기판은 강화유리 기판이며, 상기 강화유리 기판은 표면 상에 배치되는 압축층과 상기 압축층 사이에 배치되는 내부 신장층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 기판은 강화유리 기판이며, 상기 강화유리 기판은 표면 상에 배치되는 압축층과 상기 압축층 사이에 배치되는 내부 신장층으로 구성되며,
    상기 초점 렌즈 구동부는 상기 레이저 빔의 초점 깊이를 상기 강화유리 기판의 내부 신장층에 위치하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스테이지 속도 측정부에서 수신한 결과를 기초로 상기 유리 기판의 절단 예정 라인으로 조사될 레이저 빔의 조사 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스캐너 유닛은 레이저 빔의 변위를 조절하는 갈바노 미러와, 상기 갈바노 미러를 구동하기 위한 갈바노 미러 구동부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 갈바노 미러 구동부의 동작을 제어하여, 상기 갈바노 미러의 회전 속도를 조절함으로써, 상기 레이저 빔의 조사 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
  7. 청구항 1, 2, 3, 5 또는 6 중 어느 한 항에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치를 이용한 유리 기판 레이저 절단 방법으로서,
    상기 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 설정하는 단계;
    상기 절단 예정 라인을 따라 레이저 빔을 제1 방향으로 1차 조사하는 단계; 및
    상기 레이저 빔이 1차 조사된 절단 예정 라인을 따라 상기 레이저 빔을 제2 방향으로 2차 조사하는 단계;를 포함하며,
    상기 유리 기판은 강화유리 기판이며, 상기 강화유리 기판은 표면 상에 배치되는 압축층과 상기 압축층 사이에 배치되는 내부 신장층으로 구성되며, 상기 레이저 빔의 초점 깊이는 상기 강화유리 기판의 내부 신장층에 위치하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 1차 조사하는 단계에서의 상기 레이저 빔의 초점 깊이와 상기 2차 조사하는 단계에서의 상기 레이저 빔의 초점 깊이는 상이한 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 방법.
KR1020120097428A 2012-09-04 2012-09-04 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법 KR101388181B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120097428A KR101388181B1 (ko) 2012-09-04 2012-09-04 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120097428A KR101388181B1 (ko) 2012-09-04 2012-09-04 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140030808A KR20140030808A (ko) 2014-03-12
KR101388181B1 true KR101388181B1 (ko) 2014-04-30

Family

ID=50643174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120097428A KR101388181B1 (ko) 2012-09-04 2012-09-04 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101388181B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101652895B1 (ko) * 2015-04-01 2016-09-02 (주)하드램 레이저를 이용한 기판 에지 폴리싱 장치 및 방법
CN106271111A (zh) * 2016-09-26 2017-01-04 华中科技大学 一种多焦点激光分离夹层玻璃方法及装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101664360B1 (ko) * 2014-07-09 2016-10-12 (주)하드램 강화유리 하이브리드 절단 장치 및 방법
KR101676716B1 (ko) * 2014-11-19 2016-11-17 주식회사 에스에프에이 글래스 절단 장치 및 그 방법
CN106141446B (zh) * 2015-04-24 2020-09-25 英属开曼群岛商纳诺股份有限公司 脆性物件切断装置及其切断方法
KR101796198B1 (ko) * 2015-08-31 2017-11-09 주식회사 이오테크닉스 레이저 가공장치 및 이를 이용한 레이저 가공방법
KR102503846B1 (ko) * 2015-10-30 2023-02-27 삼성디스플레이 주식회사 레이저 절단 장치
CN111108072B (zh) * 2017-09-27 2022-06-17 三星钻石工业股份有限公司 玻璃基板的切断装置、切断方法和存储介质
CN109570778B (zh) * 2018-12-29 2021-05-04 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种硬脆性材料的激光加工方法及激光加工系统
US11640944B2 (en) * 2021-05-04 2023-05-02 STATS ChipPAC Pte. Ltd. Semiconductor device and method of forming a slot in EMI shielding layer using a plurality of slot lines to guide a laser
CN115521054A (zh) * 2022-10-25 2022-12-27 深圳市益铂晶科技有限公司 一种化学钢化玻璃的激光裂片方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100824962B1 (ko) 2006-10-25 2008-04-28 주식회사 코윈디에스티 극초단파 레이저를 이용한 기판의 절단 장치 및 방법
JP2009072829A (ja) 2007-09-21 2009-04-09 Icu Research & Industrial Cooperation Group 超短パルスレーザービームを利用した基板切断装置及びその切断方法
WO2009128316A1 (ja) 2008-04-15 2009-10-22 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板の加工方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100824962B1 (ko) 2006-10-25 2008-04-28 주식회사 코윈디에스티 극초단파 레이저를 이용한 기판의 절단 장치 및 방법
JP2009072829A (ja) 2007-09-21 2009-04-09 Icu Research & Industrial Cooperation Group 超短パルスレーザービームを利用した基板切断装置及びその切断方法
WO2009128316A1 (ja) 2008-04-15 2009-10-22 三星ダイヤモンド工業株式会社 脆性材料基板の加工方法
KR20110006678A (ko) * 2008-04-15 2011-01-20 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 취성 재료 기판의 가공 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101652895B1 (ko) * 2015-04-01 2016-09-02 (주)하드램 레이저를 이용한 기판 에지 폴리싱 장치 및 방법
CN106271111A (zh) * 2016-09-26 2017-01-04 华中科技大学 一种多焦点激光分离夹层玻璃方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140030808A (ko) 2014-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101388181B1 (ko) 유리 기판 레이저 절단 장치 및 방법
KR20140022980A (ko) 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법
KR20140022981A (ko) 기판 에지 보호유닛을 포함한 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법
US8383983B2 (en) Substrate cutting apparatus and method of cutting substrate using the same
KR100455633B1 (ko) 레이저 할단(割斷) 방법, 레이저 할단 장치 및 액정장치의 제조 장치
TWI658015B (zh) 在撓性薄玻璃中切割多個半徑的方法和設備與以其製造之玻璃基板
US9174307B2 (en) Substrate cutting apparatus and method for cutting substrate using the same
CN109570778B (zh) 一种硬脆性材料的激光加工方法及激光加工系统
WO2012172960A1 (ja) ガラス板の切断方法
JP5102846B2 (ja) 脆性材料基板の面取り加工方法および面取り加工装置
CN104339088A (zh) 用于在透明材料内执行激光成丝的系统
JP2009072829A (ja) 超短パルスレーザービームを利用した基板切断装置及びその切断方法
CN101844275A (zh) 基板切割方法
WO2007119740A1 (ja) スクライブ方法、スクライブ装置、及びこの方法または装置を用いて割断した割断基板
JP2015112644A (ja) 基板切断方法
JP2009220142A (ja) レーザー加工装置及びレーザー加工方法
TWI695748B (zh) 雷射劃刻裝置
JP7216637B2 (ja) ガラス層のためのパターン化された機能性コーティングの製造装置及び製造方法
KR20140022983A (ko) 레이저 빔 흡수유닛을 이용한 레이저 절단 장치 및 방법
KR20140022982A (ko) 기판 절단용 냉각 장치 및 이를 포함한 레이저 절단 시스템
JP7037168B2 (ja) ガラス基板の残留応力低減方法及びガラス基板の残留応力低減装置
KR101652895B1 (ko) 레이저를 이용한 기판 에지 폴리싱 장치 및 방법
KR101311898B1 (ko) 빔의 형태 및 에너지 분포 조절이 가능한 레이저 커팅 장치
KR101083432B1 (ko) Ｃｏ2 레이저를 이용한 도광판 패턴 형성 장치
KR101431217B1 (ko) 레이저 유리 기판 절단 시스템 및 이를 이용한 유리 기판 절단 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180416

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190416

Year of fee payment: 6