KR101511638B1 - 유리기판 절단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학강화유리에 대하여 열적 방법을 통해 응력의 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, 화학강화된 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지며, 상기 유리 기판의 하면에 선접촉하여 상기 유리 기판 하면의 절단 패턴을 연화점 이상의 온도로 국소 가열하는 하면 가열부; 및 상기 유리 기판의 상측에 설치되며, 상기 유리 기판 상면의 절단 패턴을 연화점 이상의 온도로 국소 가열하는 상면 가열부;를 포함한다.

Description

유리기판 절단장치{THE APPARATUS FOR CUTTING THE THIN GLASS PLATE}

본 발명은 유리기판 절단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학강화유리에 대하여 열적 방법을 통해 응력의 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 못한 문제점이 있다 .

한편 최근에는 레이저를 이용하여 강화처리된 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 제거 및 형성을 이용하여 절단면이 깨끗하게 형성되어 후공정이 불필요하며, 직선 및 곡선 등 다양한 절단 패턴으로 유리기판을 용이하게 절단할 수 있는 유리 기판 절단장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리기판 절단장치는, 화학강화된 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지며, 상기 유리 기판의 하면에 선접촉하여 상기 유리 기판 하면의 절단 패턴을 왜점 이상의 온도로 국소 가열하는 하면 가열부; 및 상기 유리 기판의 상측에 설치되며, 상기 유리 기판 상면의 절단 패턴을 왜점 이상의 온도로 국소 가열하는 상면 가열부;를 포함한다.

그리고 본발명에서 상기 하면 가열부는, 상기 유리 기판이 상면에 장착되어 이동되는 이동 지그; 상기 이동 지그의 표면에 상기 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지도록 설치되며, 상기 이동 지그 상면보다 상측으로 돌출되게 형성되는 가열선; 및 상기 가열선에 전원을 인가하여 상기 가열선을 왜점 이상의 온도로 가열하는 전원 공급부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 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 상측 플레이트의 하면보다 하측으로 돌출되게 형성되는 가열선; 상기 가열선에 전원을 인가하여 상기 가열선을 왜점 이상의 온도로 가열하는 전원 공급부; 및 상기 상측 플레이트를 상하 방향으로 승강시키는 플레이트 승강부;를 포함하는 것이 바람직하다.

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

또한 상기 열강화부는, 상기 유리 기판의 절단면을 감싼 상태에서 상기 유리 기판의 절단면을 연화점 이상으로 가열하는 절단면 가열부; 및 상기 절단면 가열부에 인접하게 설치되며, 상기 절단면 가열부에 의하여 가열된 상기 유리 기판의 절단면을 급속하게 냉각하는 냉각부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 열강화부에는, 절단면이 상기 가열부 및 냉각부를 순차적으로 통과하도록 상기 유리 기판을 이동시키는 유리 기판 이동부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 유리기판 절단장치에 의하여 물리적인 힘을 가하여 유리기판을 절단하지 않고, 열을 가하여 응력의 형성 및 제거를 통하여 유리기판을 절단하므로 절단면이 매우 매끈하고 깨끗하게 형성되어 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 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 유리기판 절단장치는 절단면에 대하여 재강화 과정을 연속적으로 수행하므로 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 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하면 가열부의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열강화부의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열강화부의 구조를 도시하는 사시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 유리기판 절단장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하면 가열부(110)와 상면 가열부(120)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 왜점 이상의 온도로 국소 가열하여 응력을 제거 및 형성하는 구성요소이다. 여기에서 상기 유리 기판(1)은 화학 강화된 유리기판을 말하는 것으로서, 기판의 두께는 0.7 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 가열선(112)을 상기 유리기판(1)의 하면에 선접촉하여 유리기판을 절단 패턴대로 절단하는 것이다.

이를 위하여 본 실시예에서는 상기 하면 가열부(110)를 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 지그(111), 가열선(112) 및 전원 공급부(도면에 미도시)를 포함하여 구성할 수 있다. 먼저 상기 이동 지그(111)는 상기 유리 기판(1)이 그 상면에 장착되는 구성요소로서, 상기 가열선(112)이 취부되는 공간을 제공하는 기능도 수행한다. 본 실시예에서 상기 이동 지그(111)는 상기 가열선(112)이 취부된 상태에서 가열선에 의하여 발생되는 열에 의하여 손상되거나 파손되지 않아야 하므로, 내열성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 가열선(112)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이동 지그(111)의 표면에 상기 유리 기판(1)의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지도록 설치되며, 상기 이동지그(111) 상에 장착된 유리 기판(1)의 하면을 절단 패턴을 따라 가열하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 가열선(112)은 상기 이동지그(111)의 상면에 일정한 홈을 따라 삽입되되, 그 상부는 상기 이동지그(111)의 상면보다 약간 상측으로 돌출되게 형성된다. 따라서 상기 이동지그(111)의 상면에 장착된 유리기판(1)의 하면과 상기 가열선(112)이 접촉되는 것이다.

본 실시예에서 상기 가열선(112)은 두께가 1mm 이하로 매우 얇게 형성되는 것이, 유리기판(1)에 대하여 국소적인 가열작업이 가능하여 급격한 온도차를 유리 표면에 발생시킬 수 있어서 바람직하다. 구체적으로 상기 가열선(112)은 후술하는 바와 같이, 약 400℃ 이상의 온도로 가열되고 열선이 닿지 않는 가열선과 인접한 부분과의 온도차가 150 ~ 200℃ 정도의 급격한 온도차가 발생하며, 이러한 온도차는 가열선을 따라 균일하게 유지된다. 따라서 가열선을 따라 유리 기판이 매끈하게 절단되는 것이다. 한편 본 실시예에서 상기 가열선(112)은 텅스텐 등의 열선 혹은 밴드히터 등으로 구성될 수 있다.

다음으로 상기 전원 공급부는 상기 가열선(112)에 전원을 인가하여 상기 가열선(112)을 왜점 이상의 온도로 가열하는 구성요소이다. 본 실시예에서 말하는 '왜점'은 약 390 ~ 500℃ 정도의 온도로 유리 기판이 절단되는 온도를 말합니다. 구체적으로 열선에 직류 전원 10 ~ 20V, 5 ~ 20A 의 전류를 공급하면 열선에 의하여 이 온도가 발생한다. 상기 전원 공급부는 가열선(112)에 필요한 전원을 인가하는 일반적인 구조를 가질 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

다음으로 상기 상면 가열부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유리 기판(1)의 상측에 설치되며, 상기 하면 가열부(110)와 대응되는 위치에서 상기 유리 기판(1) 상면의 절단 패턴을 연화점 이상의 온도로 국소 가열하는 절단하는 구성요소이다. 이를 위하여 본 실시예에서 상기 상면 가열부(120)는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 상측 플레이트(121), 가열선(122), 전원 공급부(도면에 미도시) 및 플레이트 승강부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 상측 플레이트(121)는 상기 하면 가열부(110)의 상측에 판상으로 설치되는 구성요소로서, 상기 가열선(122)이 취부되는 공간을 제공한다. 물론 상기 가열선(122)이 상측 플레이트(121) 없이 일정한 형태를 유지할 수 있는 재료로 이루어진다면, 상기 상측 플레이트(121)는 불필요한 구성요소이므로 생략될 수도 있다.

그리고 상기 상측 플레이트(121)는 상기 가열선(122)이 취부되는 구성요소이므로, 내열성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 가열선(122)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상측 플레이트(121)의 하측 표면에 상기 상측 플레이트(121)의 하면보다 하측으로 돌출되게 형성되며, 상기 유리 기판(1)의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지도록 형성된다. 결국 상기 하면 가열부(110)의 가열선(112)과 상면 가열부(120)의 가열선(122)이 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유리 기판(1)의 절단 패턴을 상하 양면에서 국소 가열하여 절단 패턴을 따라 정확하게 절단작업이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 전원 공급부는 상기 가열선(122)에 전원을 인가하여 상기 가열선(122)을 연화점 이상의 온도로 가열하는 구성요소로서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다음으로 상기 플레이트 승강부(123)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상측 플레이트(121)를 상하 방향으로 승강시키는 구성요소이다. 상기 상측 플레이트(123)는 상기 유리 기판(1)이 상기 이동 지그(111)에 로딩되는 과정에서는 간섭이 발생하지 않도록 상측으로 이동하고, 상기 유리기판(1)을 절단하는 과정에서는 하강하여 상기 가열선(122)이 상기 유리기판(1)의 상면에 접촉되어야 한다.

따라서 상기 플레이트 승강부(123)가 제어부의 제어에 의하여 상기 상측 플레이트(121)를 상하 방향으로 구동시키는 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 5에 도시된 바와 같이, 절단면 가열부(131), 냉각부(132) 및 유리기판 이동부(133)를 포함하여 구성할 수 있다. 먼저 상기 절단면 가열부(131)는, 도 4에 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 5에 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.

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

Claims (6)

1. 화학강화된 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지며, 상기 유리 기판의 하면에 선접촉하여 상기 유리 기판 하면의 절단 패턴을 왜점 이상의 온도로 국소 가열하는 하면 가열부;
   상기 유리 기판의 상측에 설치되며, 상기 유리 기판 상면의 절단 패턴을 왜점 이상의 온도로 국소 가열하는 상면 가열부;를 포함하는 유리 기판 절단장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 하면 가열부는,
   상기 유리 기판이 상면에 장착되어 이동되는 이동 지그;
   상기 이동 지그의 표면에 상기 유리 기판의 절단 패턴과 동일한 형상을 가지도록 설치되며, 상기 이동 지그 상면보다 상측으로 돌출되게 형성되는 가열선;
   상기 가열선에 전원을 인가하여 상기 가열선을 왜점 이상의 온도로 가열하는 전원 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
3. 제2항에 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 상측 플레이트의 하면보다 하측으로 돌출되게 형성되는 가열선;
   상기 가열선에 전원을 인가하여 상기 가열선을 왜점 이상의 온도로 가열하는 전원 공급부;
   상기 상측 플레이트를 상하 방향으로 승강시키는 플레이트 승강부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 절단장치.
4. 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.
5. 제4항에 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.
6. 제5항에 있어서,
   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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