KR101438137B1 - 유리기판 절단장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서냉유리, 강화유리 및 코팅유리에 대하여 열적 방법을 통해 응력의 형성 또는 제거 및 형성을 이용하여 절단면이 깨끗하게 형성되어 후공정이 불필요하며, 직선 및 곡선 등 다양한 절단 패턴으로 유리기판을 용이하게 절단할 수 있는 유리 기판 절단장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유리기판 절단장치는, 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지며, 상기 유리 기판의 하면에 선 또는 면접촉 등의 직접 가열방식 또는 복사나 대류 등이 간접 가열방식을 통하여 상기 유리 기판 하면의 절단 패턴을 50℃ 이상 그리고 유리의 작업 온도(working temperature) 이하의 절단 온도로 국소 가열하는 하면 가열부; 상기 유리 기판의 하면 중 상기 하면 가열부와 접촉하는 부분에 근접한 부분을 냉각하는 하면 냉각부; 상기 유리 기판의 상측에 설치되며, 상기 유리 기판 상면의 절단 패턴을 상기 절단 온도로 국소 가열하는 상면 가열부; 상기 유리 기판의 상면 중 상기 상면 가열부와 접촉하는 부분에 근접한 부분을 냉각하는 상면 냉각부;를 포함한다.

Description

유리기판 절단장치 및 방법{THE APPARATUS FOR CUTTING THE THIN GLASS PLATE AND THE METHOD THEREFOR}

본 발명은 유리기판 절단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서냉유리, 강화유리 및 코팅유리에 대하여 열적 방법을 통해 응력의 형성 또는 제거 및 형성을 이용하여 절단면이 깨끗하게 형성되어 후공정이 불필요하며, 직선 및 곡선 등 다양한 절단 패턴으로 유리기판을 용이하게 절단할 수 있는 유리 기판 절단장치에 관한 것이다.

디스플레이(Display) 산업 분야 및 터치스크린 패널(Touch screen panel) 산업 분야 등 최근의 첨단 산업 분야에서는 매우 얇은 두께의 유리 기판을 널리 사용한다. 이러한 분야에서 사용되는 유리 기판은 주로 두께가 1mm 이하로 매우 얇으며, 대부분의 유리 기판은 화학 강화 등의 방법으로 강화된 상태로 사용된다.

또한 이러한 유리 기판은 공장에서 생산되는 원판 글라스를 다양한 크기와 형상으로 재단하여 사용하게 된다. 상기 유리기판을 원하는 형상 또는 크기로 자르기 위하여 종래에는 다이아몬드와 같은 경질 재료를 사용하여 유리 기판의 표면에 연속적으로 균열 또는 홈을 형성하며, 그 균열 또는 홈을 따라 유리 기판에 충격 또는 하중을 가하여 절단하는 방법이 사용되었다. 그런데 이러한 절단 방법은 절단과정에서 매우 미세한 칩 또는 파티클들이 발생하며, 절단면에 미세한 크랙이 발생하고 절단면이 매끈하지 못하며, 화학강화유리 절단시 강화의 크기외 깊이에 따라 임의의 방향으로 절단되는 문제점이 있다 .

한편 최근에는 레이저를 이용하여 화학강화처리된 유리기판을 절단하는 기술도 개발되어 있다. 이 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저빔(4)을 절단 대상인 유리 기판(1)에 절단 패턴(3)을 따라 순차적으로 조사하여 유리기판을 절단하게 된다. 그런데 이러한 레이저를 이용한 절단 방법도 유리 기판 절단후에 절단면을 세정하고, 연마하는 등의 후공정이 필수적으로 요구되는 등의 문제점을 여전히 내포하고 있다. 또한 레이저를 이용하여 절단하는 방법은 공정시간이 길어서 생산성이 저하되는 문제점도 있다.

따라서 강화처리된 유리 기판을 후공정의 추가 수행 필요없이 절단할 수 있는 절단 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 화학강화유리에 대하여 열적 방법을 통해 응력의 형성 또는 제거 및 형성을 이용하여 절단면이 깨끗하게 형성되어 후공정이 불필요하며, 직선 및 곡선 등 다양한 절단 패턴으로 유리기판을 용이하게 절단할 수 있는 유리 기판 절단장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 서냉유리에 대하여 열적 방법을 통해 응력의 형성 또는 제거 및 형성을 이용하여 절단면이 깨끗하게 형성되어 절단시 발생하는 절단면 결함을 제거하여 후공정이 필요없는 유리 기판 절단장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 코팅 유리에 대하여 열적 방법을 통해 응력의 형성 또는 제거 및 형성을 이용하여 절단면이 깨끗하게 형성되어 절단시 발생하는 절단면 결함 및 코팅면의 파괴, 손상을 제거할 수 있는 유리 기판 절단장치 및 방법을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리기판 절단장치는,

유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지며, 상기 유리 기판의 하면에 선 또는 면접촉하여 상기 유리 기판 하면의 절단 패턴을 50℃ 이상 그리고 유리의 작업 온도(working temperature) 이하의 절단 온도로 국소 가열하는 하면 가열부; 상기 유리 기판의 하면 중 상기 하면 가열부와 접촉하는 부분에 근접한 부분을 냉각하는 하면 냉각부; 상기 유리 기판의 상측에 설치되며, 상기 유리 기판 상면의 절단 패턴을 상기 절단 온도로 국소 가열하는 상면 가열부; 상기 유리 기판의 상면 중 상기 상면 가열부와 접촉하는 부분에 근접한 부분을 냉각하는 상면 냉각부;를 포함한다.

본 발명에서 상기 하면 가열부는, 상기 유리 기판이 상면에 장착되는 기판척; 상기 기판척을 관통하여 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상으로 상기 유리 기판의 하면을 가열하는 가열수단; 상기 가열수단을 상하 방향으로 이동시키는 상하 이동부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 가열수단은, 상기 상하 이동부에 고정되어 설치되며, 내부에 일정한 공간을 형성하는 가열 몸체; 상기 가열 몸체의 상부에 날카로운 첨부를 가지도록 형성되며, 상기 유리 기판의 하면과 접촉하여 가열하는 가열날; 상기 가열 몸체 내부 공간에 설치되어 상기 가열 몸체 및 가열날을 상기 절단온도로 가열하는 히터;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서, 상기 가열 몸체와 상기 상하 이동부 사이에는 상기 가열 몸체로부터 상기 상하 이동부로 전달되는 열을 차단하는 열차단 부재가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 기판척에는, 상기 유리 기판을 흡착 고정하기 위한 진공 흡착 수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 하면 냉각부는, 상기 유리 기판의 냉각 부위에 직접 접촉하거나 간접 접촉하여 상기 하면 가열부에 의한 가열부분과 온도차가 50℃ 이상으로 발생하도록 국소 냉각하는 것이 바람직하다.

또한 상기 상면 가열부는, 상기 하면 가열부의 상측에 판상으로 설치되는 상측 플레이트; 상기 상측 플레이트의 하측 표면에 상기 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지도록 설치되며, 상기 유리 기판의 상면을 상기 절단 패턴 형상으로 가열하는 가열수단; 및 상기 상측 플레이트를 상하 방향으로 승강시키는 플레이트 승강부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 유리기판 절단장치는, 상기 상면 가열부 및 하면 가열부에 인접하게 설치되며, 상기 상면 가열부 및 하면 가열부에 의하여 절단된 상기 유리 기판의 절단면을 열강화하는 열강화부;와 절단된 유리 기판을 상기 하면 가열부로부터 상기 열강화부로 반송하는 유리 기판 반송부;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에서 상기 열강화부는, 상기 유리 기판의 절단면을 감싼 상태에서 상기 유리 기판의 절단면을 연화점 이상으로 가열하는 절단면 가열부; 상기 절단면 가열부에 인접하게 설치되며, 상기 절단면 가열부에 의하여 가열된 상기 유리 기판의 절단면을 급속하게 냉각하는 냉각부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 열강화부는, 절단면이 상기 가열부 및 냉각부를 순차적으로 통과하도록 상기 유리 기판을 이동시키는 유리 기판 이동부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

한편 본 발명은, 1) 유리 기판을 기판척 상면에 로딩, 정렬 및 고정하는 단계; 2) 상면 가열부, 하면 가열부, 상면 냉각부 및 하면 냉각부를 유리 기판 표면과 절단 패턴을 따라 접촉시켜 국소 가열 및 냉각하는 단계; 3) 상기 유리 기판을 언로딩하는 단계;를 포함하는 유리기판 절단 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 1) 유리 기판을 기판척 상면에 로딩, 정렬 및 고정하는 단계: 2) 상기 상면 가열부 및 하면 가열부를 이용하여 상기 유리 기판을 절단 패턴을 따라 절단 온도로 국소 가열하는 단계; 3) 상기 상면 냉각부 및 하면 냉각부를 이용하여 상기 유리 기판의 가열 부분에 인접한 부분을 국소 냉각하는 단계; 4) 상기 유리 기판을 언로딩하는 단계;를 포함하는 유리 기판 절단 방법도 제공한다.

또한 본 발명은, 1) 유리 기판을 기판척 상면에 로딩, 정렬 및 고정하는 단계; 2) 상면 가열부, 하면 가열부, 상면 냉각부 및 하면 냉각부를 유리 기판 표면과 절단 패턴을 따라 접촉시켜 국소 가열 및 냉각하는 단계; 3) 상기 유리 기판에 대한 가열 및 냉각을 일시적으로 중단하는 단계; 4) 상기 상면 가열부, 하면 가열부, 상면 냉각부 및 하면 가열부를 이용하여 상기 유리 기판을 다시 국소 가열 및 냉각하는 단계; 5) 상기 유리 기판을 언로딩하는 단계;를 포함하는 유리기판 절단방법도 제공한다.

또한 본 발명은 1) 유리 기판을 기판척 상면에 로딩, 정렬 및 고정하는 단계: 2) 상기 상면 가열부 및 하면 가열부를 이용하여 상기 유리 기판을 절단 패턴을 따라 절단 온도로 국소 가열하는 단계; 3) 상기 유리 기판에 대한 가열을 일시적으로 중단하는 단계; 4) 상기 상면 가열부 및 하면 가열부를 이용하여 상기 유리 기판을 절단 패턴을 따라 재가열하는 단계; 5) 상기 상면 냉각부 및 하면 냉각부를 이용하여 상기 유리 기판의 가열 부분에 인접한 부분을 국소 냉각하는 단계; 6) 상기 유리 기판을 언로딩하는 단계;를 포함하는 유리 기판 절단 방법도 제공한다.

본 발명의 유리기판 절단장치에 의하여 물리적인 힘을 가하여 유리기판을 절단하지 않고, 열을 가하여 응력의 형성 및 제거를 통하여 유리기판을 절단하므로 기계적 응력보다 파괴속도와 크기가 빠르고 큰 열적 파괴응력의 전달로 절단면이 매우 매끈하고 깨끗하게 형성되어 최소한의 세정 및 연마 등의 후속 작업이 불필요한 장점이 있다.

또한 본 발명의 유리기판 절단장치는 가열선의 형태를 유리기판 절단패턴과 동일하게 형성하는 방법을 통하여 직선 또는 곡선 등의 다양한 절단패턴에 대한 절단작업을 빠른 시간 안에 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 유리기판 절단장치는 필요에 따라 절단면에 대하여 재강화 과정을 연속적으로 수행할 수도 있으므로 절단면 자체도 기존의 유리 기판과 동일한 정도의 강도를 가지는 장점도 있다.

도 1은 종래의 유리기판 절단 방법을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 절단장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상면면 가열부 및 상면 냉각부의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 차단부재의 형상을 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의일 실시예에 따른 가열수단의 구조를 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하면 가열부의 구조를 도시하는 도면이다.
도 7, 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열강화부의 구조를 도시하는 도면들이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 유리기판 절단장치(100)는, 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 하면 가열부(110), 상면 가열부(120), 상면 냉각부(150), 하면 냉각부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 하면 가열부(110)는 절단 작업 대상인 유리기판(1)의 절단 패턴 중 유리기판(1)의 하면에 대하여 공정 온도 즉, 50℃ 이상 그리고 유리의 작업 온도 이하의 온도로 국소 가열하여 응력을 제거 및 형성하는 구성요소이다. 여기에서 상기 유리 기판(1)은 서냉유리, 강화 유리, 코팅유리 등을 말하는 것으로서, 기판의 두께는 1 mm 이하로 매우 얇은 두께를 가진다. 또한 본 실시예에서 상기 '절단 패턴'이라 함은 상기 유리기판(1) 상에 가상으로 형성되는 형상으로서, 직선 또는 곡선으로 이루어지는 형상이며, 상기 유리기판에 이루어질 절단 작업의 형태를 정하는 선들의 조합을 말한다. 따라서 상기 절단 패턴을 따라 절단 작업을 진행하면, 상기 유리 기판(1)이 원하는 형태로 절단되는 것이다.

따라서 상기 하면 가열부(110)는, 상기 유리 기판(1)의 절단 패턴과 동일한 형상으로 형성되는 가열 날을 상기 유리기판(1)의 하면에 선 또는 면접촉 등의 직접 열전달 방식이나 복사나 대류를 통한 간접 열전달 방식을 통하여 유리기판을 절단 패턴대로 절단하는 것이다. 이를 위하여 본 실시예에서는 상기 하면 가열부(110)를 도 2에 도시된 바와 같이, 기판척(112), 가열수단(114) 및 상하 이동부(118)를 포함하여 구성할 수 있다.

먼저 상기 기판척(112)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유리 기판(1)이 그 상면에 장착되는 구성요소로서, 유리 기판(1)의 절단 작업이 이루어지는 동안 유리 기판을 안정적으로 취부하는 역할을 한다. 따라서 상기 기판척(112)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유리 기판(1)의 하면을 진공 흡착력으로 흡착하여 절단 공정 진행 중에 유리기판이 움직이지 않도록 고정하는 진공 흡착수단(111)이 구비되는 것이 바람직하다. 물론 상기 기판척(1)에는 기판의 로딩을 위한 리피트핀이나 기판의 얼라인을 위한 얼라인 수단 등이 더 구비될 수도 있을 것이다.

다음으로 상기 가열수단(114)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판척(112)을 관통하여 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 유리 기판(1)의 절단 패턴과 동일한 형상으로 상기 유리 기판의 하면을 가열하는 구성요소이다. 상기 가열수단(114)의 절단 패턴에 대한 국소 가열에 의하여 유리 기판(1)의 절단 패턴에 응력이 발생하는 것이다. 상기 가열수단(114)는 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 하측 플레이트(119)에 다수개가 설치될 수도 있다.

이를 위해 본 실시예에서는 상기 가열수단(114)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 가열 몸체(113), 가열날(115) 및 히터(116)를 포함하여 구성할 수 있다. 먼저 상기 가열 몸체(113)는, 상기 하측 플레이트(119)에 고정되어 설치되며, 내부에 일정한 공간을 형성하는 구성요소이다. 상기 가열 몸체(113)는 상기 하측 플레이트(119)에 고정되어 설치되므로, 상기 상하 이동부(118)에 의하여 상기 하측 플레이트(119)와 함께 상하 방향으로 승강하게 된다. 본 실시예에서 상기 가열 몸체(113)는 후술하는 히터(116)에 의하여 발생하는 열을 최대한 흡수하여 상기 가열날(115)을 통하여 유리 기판(1)의 절단 패턴에 전달한다. 따라서 상기 가열 몸체(113)는 열 전도율이 우수한 금속 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 가열날(115)과 함께 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 가열날(115)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가열 몸체(113)의 상부에 날카로운 첨부를 가지도록 형성되며, 상기 유리 기판(1)의 하면과 직접 접촉하여 가열하는 구성요소이다. 이때 상기 가열날(115)이 가열하는 부분은 가능하면 좁은 영역인 것이 바람직하므로, 상기 가열날(115)은 1mm 이하의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 상기 가열날(115)의 평면 형상은 도 5에 도시된 바와 같이, 절단 패턴의 형상과 동일한 형상으로 선 또는 폐곡선을 그리는 구조를 가지는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 히터(116)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 가열 몸체(113) 내부 공간에 설치되어 상기 가열 몸체(113) 및 가열날(115)을 상기 절단온도로 가열하는 구성요소이다. 즉 상기 히터(116)에 의하여 발생되는 열이 상기 가열 몸체(113)를 거쳐서 상기 가열날(115)을 가열하는 것이다. 이때 본 실시예에서는 상기 가열날(115)에 의한 가열 온도가 절단 온도를 유지하도록 제어되는데, 상기 절단 온도는 50℃ 이상 그리고 유리의 작업 온도(working temperature) 이하의 온도를 말하는 것으로서, 상기 유리 기판의 절단을 위한 응력 형성 또는 제거에 적합한 온도를 말한다. 여기에서 '작업 온도'는 유리의 점도를 나타내는 로그에타의 범위가 3 ~ 4 정도로부터 7.6 이하의 값을 가지는 온도를 말한다.

다음으로 상기 상하 이동부(118)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가열수단(114) 및 하측 플레이트(119)을 상하 방향으로 이동시키는 구성요소이다. 상기 가열수단(114), 그 중에서 상기 가열날(115)은 상기 유리 기판(1)과 직접 접촉하여 열을 가하는 구성요소이다. 그러나 상기 유리 기판(1)의 로딩 과정이나 언로딩 과정에서는 상기 유리 기판의 이동을 위하여 하측으로 이동한 상태로 대기하다가 가열할 시점에 상승하여 상기 유리 기판(1)과 접촉하게 된다. 따라서 상기 상하 이동부(118)가 상기 가열수단(114)을 상하 방향으로 정밀하게 승강시키는 것이다. 상기 상하 이동부(118)의 구조는 단순한 에어 실린더 또는 리니어 가이드 등 다양한 구조를 가질 수 있다.

다음으로 상기 하면 가열부(110)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가열 몸체(113)와 상기 하측 플레이트(119) 사이에는 상기 가열 몸체(113)로부터 상기 하측 플레이트(119)로 전달되는 열을 차단하는 열차단 부재(117)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 히터(116)에 의하여 발생되는 열을 효율적으로 관리하기 위한 것과 동시에 불필요한 구성요소들이 가열되는 것을 방지하는 위한 것이다.

다음으로 상기 하면 냉각부(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하면 가열부(110)에 인접하게 설치되어, 상기 하면 가열부(110)에 의하여 가열되는 부분에 바로 인접한 부분을 냉각하는 구성요소이다. 본 실시예에 따른 유리 기판 절단 장치(100)에서, 가열날(115)은 유리 기판(1)의 절단 패턴을 따라 약 50℃ 이상 그리고 유리의 작업온도 이하의 온도로 유리 기판을 가열하고, 상기 가열날(115)과 접촉하지 않는 인접 부분과의 온도차가 50 ~ 200℃ 정도의 급격한 온도차가 발생하며, 이러한 온도차에 의하여 기판이 절단되는 것이다. 이러한 온도차를 신속하고 안정적으로 발생시키기 위하여 상기 하면 냉각부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각 기체를 가열되는 부분과 인접한 부분에 분사하여 냉각시킴으로서 온도차를 더욱 크게 발생시키는 것이다. 구체적으로 상기 하면 냉각부(140)는 CDA(Clean Dry Air)를 외부에서 공급받아 국소적으로 분사하는 구조를 가질 수 있다.

물론 상기 하면 냉각부는 상기 기판척(110) 내에 형성되는 냉각유로로 구성될 수 있다. 이 냉각유로는 절단 패턴라인과 상응하게 형성되어 냉각매체가 순환되면서 상기 기판척 상에 로딩되어 있는 유리 기판을 냉각하는 것이다.

다음으로 상기 상면 가열부(120)는, 상기 유리 기판(1)의 상면 중 절단 패턴을 따라 절단 온도로 국소 가열하는 구성요소이다. 이를 위하여 본 실시예에서는 상기 상면 가열부(120)를 도 2에 도시된 바와 같이, 상측 플레이트(129), 가열수단(124) 및 플레이트 승강부(128)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기에서 상기 상측 플레이트(129)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하면 가열부(110)의 상측에 판상으로 설치되는 구성요소이다. 상기 가열 수단(124)들이 설치될 수 있는 공간을 제공하다.

다음으로 상기 가열수단(124)은 하나의 상측 플레이트(129)에 하나 또는 다수개가 설치될 수 있으며, 상기 유리 기판(1)의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지도록 설치되며, 상기 유리 기판(1)의 상면을 상기 절단 패턴 형상으로 가열하는 구성요소이다. 이렇게 상기 상면 가열부(120)의 가열수단(124)은 전술한 하면 가열부(110)의 그것과 실질적으로 동일한 구조를 가지므로 반복하여 설명하지 않는다.

다음으로 상기 플레이트 승강부(128)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상측 플레이트(129)를 상하 방향으로 승강시키는 구성요소이며, 정확하게 상하 방향으로 이동시킬 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있다.

다음으로 상기 상면 냉각부(150)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상면 가열부(120)에 의하여 가열되는 부분에 바로 인접한 부분을 냉각시키는 구성요소이다. 이를 위하여 상기 상면 냉각부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 기체 분사 박스(152)와 냉각 기체 공급부(154)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 냉각 기체 분사 박스(152)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상측 플레이트(129)의 하면에 상기 상면 가열부(120)와 인접하게 설치되며, 내부에 일정한 공간이 형성되고, 상기 상면 가열부(120)에 의한 가열 부위에 인접한 부분에 냉각 기체를 분사할 수 있는 반사홀(151) 또는 분사 노즐이 형성된다. 그리고 상기 냉각 기체 공급부(154)는 상기 상측 플레이트(129)를 관통하여 형성되는 냉각 기체 이동홀(153) 및 상기 상측 플레이트(129)의 상측에 설치되어 외부로 부터 공급되는 냉각 기체를 확산시켜 균일하게 하측으로 공급하는 공급 하우징(155)을 포함하여 구성될 수 있다.

물론 상기 상면 냉각부(150)는 전술한 하면 냉각부(140)와 동일한 구성을 가질 수도 있을 것이다.

다음으로 본 실시예에 따른 유리기판 절단장치(100)에는 열강화부(130)와 기판 반송부(도면에 미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 열강화부(130)는, 상기 상면 가열부(120) 및 하면 가열부(110)에 인접하게 설치되며, 상기 상면 가열부(120) 및 하면 가열부(110)에 의하여 절단된 상기 유리 기판(1)의 절단면을 열강화하는 구성요소이다.

이를 위하여 본 실시예에서는 상기 열강화부(130)를 도 8에 도시된 바와 같이, 절단면 가열부(131), 냉각부(132) 및 유리기판 이동부(133)를 포함하여 구성할 수 있다. 먼저 상기 절단면 가열부(131)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 유리 기판(1)의 절단면을 감싼 상태에서 상기 유리 기판(1)의 절단면을 연화점 이상으로 가열하는 구성요소이다. 따라서 상기 절단면 가열부(131)에는 상기 절단면(5)이 삽입될 수 있는 정도의 삽입홈(131a)이 형성되며, 열선 등이 설치되어 연화점 이상으로 가열할 수 있는 구조를 가진다.

다음으로 상기 냉각부(132)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 절단면 가열부(131)에 인접하게 설치되며, 상기 절단면 가열부(131)에 의하여 가열된 상기 유리 기판의 절단면(5)을 급속하게 냉각하는 구성요소이다. 상기 절단면 가열부(131)에 의하여 가열되었다가 상기 냉각부(132)에 의하여 급격하게 냉각되면서 상기 유리기판의 절단면(5)이 재강화되는 것이다.

한편 본 실시예에서는 상기 유리기판(1)이 고정된 상태에서 재강화 작업이 이루어질 수도 있지만, 유리기판을 수평으로 이동시키면서 진행될 수도 있다. 이 경우 상기 유리기판 이동부(133)가 상기 유리 기판(1)을 일정한 방향으로 수평이동시키면서 모든 절단면에 대한 재강화 작업이 이루어지는 것이다. 물론 상기 유리 기판(1)을 고정시킨 상태에서 상기 절단면 가열부(131)와 냉각부(132)가 수평 이동하면서 재강화 작업이 이루어질 수도 있을 것이다.

또한 재강화 과정에서 급격한 온도차에 의하여 유리 기판이 파손되는 것을 방지하기 위하여, 상기 유리기판 이동부(133)을 가열하는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 연화점과 200℃ 이하의 온도차가 발생하도록 상기 유리기판 이동부(133)를 가열하는 것이 바람직하다.

다음르로 상기 기판 반송부(도면에 미도시)는, 절단된 유리 기판(1)을 상기 하면 가열부(110)로부터 상기 열강화부(130)로 반송하는 구성요소로서, 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 상기 유리 기판의 상면을 진공 흡착하여 이동시키는 구조를 가질 수 있다.

이하에서는 본 실시예에 따른 유리 기판 절단 방법을 설명한다.

본 실시예에 따른 유리 기판 절단 방법은, 유리 기판(1)을 기판척(110) 상면에 로딩, 정렬 및 고정하는 단계로 시작된다. 즉, 절단 공정이 진행될 유리 기판(1)을 외부로부터 반입하고, 이를 상기 기판척(110) 상의 정확한 위치에 장착하는 것이다. 그리고 나서 정확한 위치에 로딩되면, 상기 유리 기판(1)의 하면을 진공 흡착하여 움직이지 않도록 고정하는 것이다.

다음으로는 상기 상면 가열부(120), 하면 가열부(110), 상면 냉각부(150) 및 하면 가열부(140)를 유리 기판 표면과 절단 패턴을 따라 접촉시켜 국소 가열 및 냉각하는 단계가 진행된다. 물론 이 단계에서 상기 상면 가열부(120)와 하면 가열부(110)를 먼저 접촉시켜 상기 유리 기판의 상하면 절단 패턴을 먼저 절단온도로 가열하고, 그 이후에 상기 상면 냉각부(150)와 하면 냉각부(140)를 상기 유리 기판에 접근시키거나 접촉시켜서 나중에 냉각시키는 방식으로 분리하여 공정을 진행할 수도 있을 것이다.

한편 상기 유리 기판에 대한 가열 공정을 전술한 바와 같이, 연속적으로 진행하지 않고, 1차적으로 상면 가열부(120)와 하면 가열부(110)를 상기 유리 기판(1)에 접촉 또는 접근시켜 가열한 상태에서, 가열 동작을 일시적으로 중단한 상태를 일정시간 유지하다가 다시 가열 동작을 진행하는 방식으로 진행할 수도 있다. 이렇게 가열 동작을 일시적으로 중단하는 것은, 상기 상면 가열부(120) 및 하면 가열부(110)에 의하여 전달되는 열이 상기 유리 기판에 깊숙이 전달되고 퍼지는 시간을 주기 위함이다.

전술한 바와 같이, 상기 유리 기판의 절단 패턴을 따라 절단 온도로 가열하고, 그에 인접한 부분을 국소 가열하여 급격한 온도차를 발생시키면 상기 유리 기판이 절단 패턴을 따라 절단된다. 그리고 나서 상기 유리 기판을 언로딩하는 단계가 진행된다.

1 : 유리 기판 2 : 레이저 발진부
3 : 레이저 빔 4 : 절단 패턴
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 유리기판 절단장치
110 : 하면 가열부 120 : 상면 가열부
130 : 열강화부 140 : 하면 냉각부
150 : 상면 냉각부

Claims (17)

1. 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지며, 상기 유리 기판의 하면에 선 또는 면접촉하여 상기 유리 기판 하면의 절단 패턴을 50℃ 이상 그리고 유리의 작업 온도(working temperature) 이하의 절단 온도로 국소 가열하는 하면 가열부;
   상기 유리 기판의 하면 중 상기 하면 가열부와 접촉하는 부분에 근접한 부분을 냉각하는 하면 냉각부;
   상기 유리 기판의 상측에 설치되며, 상기 유리 기판 상면의 절단 패턴을 상기 절단 온도로 국소 가열하는 상면 가열부;
   상기 유리 기판의 상면 중 상기 상면 가열부와 접촉하는 부분에 근접한 부분을 냉각하는 상면 냉각부;를 포함하는 유리 기판 절단장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하면 가열부는,
   상기 유리 기판이 상면에 장착되는 기판척;
   상기 기판척을 관통하여 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상으로 상기 유리 기판의 하면을 가열하는 가열수단;
   상기 가열수단을 상하 방향으로 이동시키는 상하 이동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가열수단은,
   상기 상하 이동부에 고정되어 설치되며, 내부에 일정한 공간을 형성하는 가열 몸체;
   상기 가열 몸체의 상부에 날카로운 첨부를 가지도록 형성되며, 상기 유리 기판의 하면과 접촉하여 가열하는 가열날;
   상기 가열 몸체 내부 공간에 설치되어 상기 가열 몸체 및 가열날을 상기 절단온도로 가열하는 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
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5. 제2항에 있어서, 상기 기판척에는,
   상기 유리 기판을 흡착 고정하기 위한 진공 흡착 수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 하면 냉각부는,
   상기 유리 기판의 냉각 부위에 직접 접촉하거나 간접 접촉하여 상기 하면 가열부에 의한 가열부분과 온도차가 50℃ 이상으로 발생하도록 국소 냉각하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 상면 가열부는,
   상기 하면 가열부의 상측에 판상으로 설치되는 상측 플레이트;
   상기 상측 플레이트의 하측 표면에 상기 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지도록 설치되며, 상기 유리 기판의 상면을 상기 절단 패턴 형상으로 가열하는 가열수단;
   상기 상측 플레이트를 상하 방향으로 승강시키는 플레이트 승강부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 상면 가열부 및 하면 가열부에 인접하게 설치되며, 상기 상면 가열부 및 하면 가열부에 의하여 절단된 상기 유리 기판의 절단면을 열강화하는 열강화부;
   절단된 유리 기판을 상기 하면 가열부로부터 상기 열강화부로 반송하는 유리 기판 반송부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 열강화부는,
   상기 유리 기판의 절단면을 감싼 상태에서 상기 유리 기판의 절단면을 연화점 이상으로 가열하는 절단면 가열부;
   상기 절단면 가열부에 인접하게 설치되며, 상기 절단면 가열부에 의하여 가열된 상기 유리 기판의 절단면을 급속하게 냉각하는 냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 열강화부는,
    절단면이 상기 가열부 및 냉각부를 순차적으로 통과하도록 상기 유리 기판을 이동시키는 유리 기판 이동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
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