KR101582711B1 - 유리기판의 평탄면 형성장치 - Google Patents

Abstract

생산성이 향상되고, 저비용으로 고품질의 유리기판을 얻을 수 있도록 한 유리기판의 평탄면 형성장치가 개시된다.
본 발명에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치는 표면층이 도포된 유리판이 내부로 반입되는 가압 챔버 및 상기 가압 챔버의 내부로 불확성 가스를 공급하여 상기 표면층을 가압하는 가스 공급부를 포함한다.

Description

유리기판의 평탄면 형성장치{Apparatus for forming flatness of glass substrate}

본 발명은 유리기판의 평탄면 형성장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리기판에 평탄면을 형성하는 유리기판의 평탄면 형성장치에 관한 것이다.

최근 디스플레이 장치로 각광받고 있는 PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes) 등에는 유리기판이 사용된다.

이 중에서, TFT LCD(Thin film Transistor Liquid Crystal Display)에 사용되는 유리기판은 TFT 어레이와 컬러필터에 부착되는 기판으로, TFT LCD 패널의 핵심소재로 사용된다. 따라서 유리기판은 육안으로는 구분이 불가능할 정도의 평탄한 표면과 열에 의한 변형이 없어야 하는 등의 고품질의 특성이 필요하다.

하지만, 유리기판이 생산되는 과정에서 유리기판 표면에는 용융 결함이 발생되고, 용융 결함은 유리기판이 디스플레이 장치에 사용되기 곤란한 문제점으로 작용한다. 따라서 종래에는 용융 결함을 제거하기 위해 유리기판 표면을 연마하여 유리기판에 일정 수준의 평탄도(waviness)가 확보되도록 한다. 이와 같이 유리기판 표면을 연마하는 장치에 대해서는 이미 "대한민국 등록특허 10-0952324호" 등에 개시된 바 있다. 상기 등록특허와 같이 종래에는 유리기판을 직접 연마하여 유리기판에 평탄면을 형성한다.

하지만, 비교적 경질(硬質) 재료에 속하는 유리기판을 직접 연마하여 요구되는 두께 및 평탄도를 얻기 위해서는, 고가의 패드와 슬러리(slurry)가 사용되어야 하므로, 생산비용이 높아지는 문제점이 있다.

또한, 유리기판을 직접 연마되는데 소요되는 시간 또한 지연되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-0952324호(2009. 08. 21. 공개)

본 발명의 목적은 생산성이 향상되고, 저비용으로 고품질의 유리기판을 얻을 수 있도록 한 유리기판의 평탄면 형성장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치는 표면층이 도포된 유리판이 내부로 반입되는 가압 챔버 및 상기 가압 챔버의 내부로 불활성 가스를 공급하여 상기 표면층을 가압하는 가스 공급부를 포함한다.

상기 가압 챔버는 하방으로 개방되는 용기 형상의 상부 챔버, 상기 상부 챔버에 체결되는 하부 챔버 및 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버의 사이에 설치되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 내부의 기밀이 유지되도록 하는 링 가스켓을 포함할 수 있다.

상기 가스 공급부는 상기 가압 챔버의 외부에 배치되는 가스 공급원, 상기 가스 공급원과 상기 가압 챔버의 내부에 연결되는 가스 공급관 및 상기 가압 챔버의 내부에 설치되어 상기 가스 공급관에 설치되는 가스 분사노즐을 포함할 수 있다.

상기 유리기판의 평탄면 형성장치는 상기 가스 분사노즐과 상기 유리판의 사이에 배치되어 상기 가스 분사노즐로부터 분사되는 상기 가스가 상기 가압 챔버의 내부에서 확산되어 상기 표면층에 도달하도록 하는 적어도 하나의 확산판을 더 포함할 수 있다.

상기 유리기판의 평탄면 형성장치는 상기 가압 챔버 내부에 배치되어 상기 유리판을 지지하는 유리판 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 유리판지지부는 테프론 패드일 수 있다.

상기 표면층은 0.1~70㎛의 두께를 가지고, 0.01~0.2㎛ 이하의 평탄도(Waviness)를 가지도록 상기 불확성 가스에 의해 가압될 수 있다.

본 발명에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치는 고품질의 유리기판을 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치는 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치는 생산비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치를 도 1에 표기된 "I"부를 나타낸 확대도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치에 표면층이 형성된 유리판이 안착되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시에에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치에서 가스가 공급되어 표면층이 가압되는 상태를 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치를 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치를 도 1에 표기된 "I"부를 나타낸 확대도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치(100)은 가압 챔버(110)를 포함한다. 가압 챔버(110)는 상부 챔버(111)와 하부 챔버(112)로 분리될 수 있다.

상부 챔버(111)는 상단이 폐쇄되고 하방으로 개방되는 용기 형상으로 마련된다. 상부 챔버(111)의 외벽에는 상부 플랜지(113)가 결합된다. 하부 챔버(112)는 평판 형태로 마련된다. 하부 챔버(112)의 외벽에는 상부 플랜지(113)에 대향되는 하부 플랜지(114)가 결합된다. 상부 챔버(111)에는 복수의 상부 체결공(113a)이 형성되며, 하부 챔버(112)에는 복수의 상부 체결공(113a)과 동축을 이루는 복수의 하부 체결공(114a)이 형성된다.

이러한 상부 챔버(111)와 하부 챔버(112)는 복수의 스크류(115)가 복수의 상부 체결공(113a)과 복수의 하부 체결공(114a)에 각각 삽입되고, 복수의 상부 너트(116)와 복수의 하부 너트(117)가 복수의 스크류(115)의 체결되어 그 내부가 폐쇄될 수 있다.

이때, 상부 플랜지(113)와 하부 플랜지(114)의 사이에는 링 가스켓(Ring Gasket;)이 설치된다. 링 카스켓(120)은 상부 챔버(111)와 하부 챔버(112) 내부의 기밀이 유지되도록 한다.

하부 챔버(112)의 상부면에는 유리판(10)을 지지하기 위한 유리판 지지부(130)가 설치된다. 유리판 지지부(130)는 유리판(10)을 점착 지지하는 테프론 패드(Taflon Pad)가 사용될 수 있다. 따라서 하부 챔버(112)로 반입된 유리판(10)은 유리판 지지부(130)에 견고하게 지지될 수 있다.

상부 챔버(111)에는 가스 공급부(140)가 연결된다. 가스 공급부(140)는 유리판(10)에 형성된 표면층(11)을 균일한 압력으로 가압하기 위한 불활성 가스(예를 들어, 질소 가스)를 가압 챔버(110)의 내부로 공급한다. 이러한 가스 공급부(140)는 가스 공급원(14), 가스 공급관(142) 및 가스 분사노즐(143)을 포함할 수 있다.

가스 공급원(14)은 가압 챔버(110)의 외부에 배치된다. 가스 공급원(14)은 불활성 가스가 수용된 탱크일 수 있다. 가스 공급관(142)은 일단부가 가스 공급원(14)에 연결되고, 타단부가 가압 챔버(110)의 내부로 연장된다. 도시되지 않았지만, 가스 공급관(142)의 관로에는 필터, 밸브, 질량 유량계(Mass Flow Controller) 등이 설치되어 불활성 가스의 필터링, 가스의 공급량이 조절될 수 있다.

가스 분사노즐(143)은 가스 공급관(142)의 타단부에 체결되어 가압 챔버(110)의 내부에 설치된다. 가스 분사노즐(143)은 가스 공급관(142)을 따라 공급되는 불활성 가스가 가압 챔버(110)의 내부에서 분사되도록 한다.

한편, 가압 챔버(110)의 내부에는 제 1확산판(151)과 제 2확산판(152)이 설치될 수 있다. 제 1확산판(151)과 제 2확산판(152)은 가스 분사노즐(143)로부터 분사되는 불활성 가스가 가압 챔버(110) 내부에서 균일한 분포로 확산되어 표면층(11)에 도달할 수 있도록 한다.

제 1확산판(151)과 제 2확산판(152)은 플레이트에 복수의 분사구가 형성되는 형태, 또는 격자모양의 메쉬 형태 등으로 구현될 수 있다. 이때, 제 1확산판(151)에 형성되는분사구는 대략 2mm 지름을 가질 수 있으며, 제 2확산판(152)에 형성되는 분사구는 제 1확산판(151)에 형성되는 분사구의 지름보다 작게 형성될 수 있다.

상술된 설명에서 확산판은 두 개로 설치되는 것으로 도시하고 있으나, 확산판의 개수는 얼마든지 증설될 수 있으며, 확산판에 형성되는 분사구는 유리판(10)에 근접될수록 그 지름이 점차 미세하게 형성될 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치의 동작에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치에 표면층이 형성된 유리판이 안착되는 상태를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 유리판(10)의 반입을 위해 상부 챔버(111)와 하부 챔버(112)가 분리되어 가압 챔버(110)가 개방된다. 개방된 가압 챔버(110)의 내부로 표면층(11)이 도포된 유리판(10)이 반입된다. 유리판(10)은 유리판 지지부(130)에 지지된다. 즉, 표면층(11)이 형성된 유리판(10)의 일면이 가스 분사노즐(143)을 향하고, 유리판(10)의 이면이 테프론 패드에 점착되어 유리판(10)은 하부 챔버(112)에 견고하게 지지될 수 있다.

이어, 복수의 상부 체결공(113a)과 복수의 하부 체결공(114a)이 동축을 이루도록 상부 챔버(111)와 하부 챔버(112)가 정렬된다. 그리고 상부 챔버(111)가 하부 챔버(112)에 안착된다.

이어, 복수의 상부 체결공(113a)과 복수의 하부 체결공(114a)에 스크류(115)가 각각 삽입된다. 그리고 각 스크류(115)의 상부에 상부 너트(116)가 체결되고, 각 스크류(115)의 하부에 하부 너트(117)가 체결된다. 각 스크류(115)에 상부 너트(116)와 하부 너트(117)가 각각 체결됨에 따라 상부 챔버(111)와 하부 챔버(112)가 견고하게 체결되며, 가압 챔버(110)의 내부가 폐쇄된다.

이때, 링 카스켓(120)은 가압 챔버(110) 내부의 기밀이 유지되도록 한다.

이어, 가스 공급부(140)는 표면층(11)을 가압하기 위한 불활성 가스를 공급한다.

도 4는 본 실시에에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치에서 가스가 공급되어 표면층이 가압되는 상태를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 상술된 바와 같이 가압 챔버(110)가 폐쇄된 상태에서, 불활성 가스는 가스 공급관(142)을 따라 가스 공급원(14)으로부터 가압 챔버(110)로 공급되며, 가스 분사노즐(143)에 의해 가압 챔버(110)의 내부로 분사된다.

이와 같이 가압 챔버(110)의 내부로 분사되는 불활성 가스는 제 1확산판(151)과 제 2확산판(152)에 의해 가압 챔버(110) 내부로 확산된다. 따라서 가압 챔버(110)의 내부에서 확산되는 불활성 가스는 균일한 분포로 표면층(11)을 가압한다.

이와 같이 가압 챔버(110)의 내부에서 균일한 분포로 확산된 불활성 가스는 표면층(11)을 가압하여 표면층(11)의 두께가 균일하도록 하며, 표면층(11)의 표면을 평탄화시킨다. 이때, 표면층(11)은 0.1~70㎛의 두께를 가질수 있으며, 0.01~0.2㎛ 이하의 평탄도(Waviness)를 가질 수 있다.

이어, 가압 챔버(110)는 도시되지 않은 경화챔버의 내부로 반입되고, 경화챔버의 내부에서 가압 챔버(110)가 가열됨에 따라 표면층(11)은 경화되고 유리판(10)에 견고하게 합착될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치(100)는 유리판(10)에 형성된 표면층의 전면적에 대하여 균일한 불활성 가스에 의해 가압되어 표면층(11)의 두께를 균일하게 하고, 표면층(11)에 평탄면을 형성할 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 유리기판의 평탄면 형성장치(100)는 유리판(10)을 직접 연마하는 방식에 비해, 평탄도가 향상된 유리기판을 간편한게 제조할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.

10 : 유리판 11 : 표면층
100 : 유리기판의 평탄면 형성장치
110 : 가압 챔버 111 : 상부 챔버
112 : 하부 챔버 113 : 상부 플랜지
114 : 하부 플랜지 115 : 스크류
116 : 상부 너트 117 : 하부 너트
120 : 링 가스켓 130 : 유리판 지지부
140 : 가스 공급부 141 : 가스 공급원
142 : 가스 공급관 143 : 가스 분사노즐
151 : 제 1확산판 152 : 제 2확산판

Claims (7)

1. 표면층이 도포된 유리판이 내부로 반입되는 가압 챔버;
   상기 가압 챔버의 내부로 불활성 가스를 공급하여 상기 표면층을 가압하는 가스 공급부;및
   상기 가스 공급부와 상기 유리판의 사이에 배치되며, 상기 불활성 가스가 상기 가압 챔버의 내부에서 확산되어 상기 표면층에 도달하도록 하는 제 1확산판과 제 2확산판을 포함하고, 그리고
   상기 제 2확산판에 형성되는 분사구는 상기 제 1확산판에 형성되는 분사구의 지름보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유리기판의 평탄면 형성장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가압 챔버는
   하방으로 개방되는 용기 형상의 상부 챔버;
   상기 상부 챔버에 체결되는 하부 챔버;및
   상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버의 사이에 설치되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 내부의 기밀이 유지되도록 하는 링 가스켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판의 평탄면 형성장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 가스 공급부는
   상기 가압 챔버의 외부에 배치되는 가스 공급원;
   상기 가스 공급원과 상기 가압 챔버의 내부에 연결되는 가스 공급관;및
   상기 가압 챔버의 내부에 설치되어 상기 가스 공급관에 설치되는 가스 분사노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판의 평탄면 형성장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 가압 챔버 내부에 배치되어 상기 유리판을 지지하는 유리판 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리기판의 평탄면 형성장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 유리판지지부는 테프론 패드인 것을 특징으로 하는 유리기판의 평탄면 형성장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 표면층은 0.1~70㎛의 두께를 가지고, 0.01~0.2㎛ 이하의 평탄도(Waviness)를 가지도록 상기 불활성 가스에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 유리기판의 평탄면 형성장치.

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