KR101697690B1 - 초고온 고속 가열장치, 이를 이용한 유리 모서리 가공 장치 및 유리 모서리 가공 방법 - Google Patents

초고온 고속 가열장치, 이를 이용한 유리 모서리 가공 장치 및 유리 모서리 가공 방법 Download PDF

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    • C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
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    • B23K26/402—Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators

Abstract

초고온 고속 가열장치, 이를 이용한 유리 모서리 가공 장치 및 유리 모서리 가공 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판 모서리 가공 방법은 광이 통과할 수 있는 윈도우를 가지며 고내열 재질로 구현된 용기의 내부에 배치된 광 흡수체에 레이저 빔을 가하여 가열하는 단계, 및 상기 가열된 광 흡수체를 포함하는 상기 용기를 밀봉한 채로 유리 기판의 모서리에 접촉시키는 단계를 포함한다.

Description

초고온 고속 가열장치, 이를 이용한 유리 모서리 가공 장치 및 유리 모서리 가공 방법{HEATING DEVICE WITH HIGH TEMPERATURE AND HIGH SPEED, APPARATUS AND METHOD FOR CUTTING GLASS USING THE SAME}
본 발명은 유리 가공 방법에 관한 것으로, 특히, 초고온 고속 가열장치 및 이를 이용한 유리 모서리 가공 장치 및 유리 모서리 가공 방법에 관한 것이다.
유리 박판은 평판패널표시장치와 같은 여러 장치에서 많이 사용된다. 따라서 유리 박판을 절단하고 절단된 유리 박판의 모서리를 연삭 및/또는 연마하여 날카로운 구석을 제거하는 등의 가공이 필요하다.
종래기술에 따른 유리 가공 방법 중의 하나는 유리 박판을 고정하고, 유리 절단 기구 등을 이용하여 유리를 물리적으로 절단 및 가공하는 방법이다. 이 경우, 유리 가공 과정에서 많은 유리 파편 및 유리 분진(먼지)가 발생할 수 있다. 따라서, 이를 제거하기 위한 세정 및 건조와 같은 추가 과정이 필요하며, 이로 인하여 유리 가공 비용이 증가될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 종래의 유리 가공 방법의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 유리 가공 방법을 제안하기 위한 노력들이 있어 왔다.
대한민국 등록특허 제10-1405442호는 고주파 유도 가열장치를 이용해서 유리 박판의 모서리를 가공하는 유리 모서리 가공 방법 및 장지를 개시하고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1405442호에 개시된 방법으로, 유리 분진의 발생을 방지할 수 있으나, 코일에 전류가 흐르도록 하여 유리와 접촉하는 가열 부재를 가열함으로써, 가열부재를 초고온으로 가열하기는 쉽지 않으며, 또한 일정 온도까지 가열하는데 상당한 시간이 소요될 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-1405442호
본 발명이 이루고자 하는 고 에너지의 레이저를 이용하여 고속으로 초고온으로 가열할 수 있는 초고온 가열 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 상기 초고온 가열 장치를 이용하여 유리의 모서리를 가공할 수 있는 유리 모서리 가공 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고내열 재질로 구현되고 광이 통과할 수 있는 윈도우를 갖는 용기; 및 상기 용기 내에 배치되는 광 흡수체를 포함하며, 상기 용기는 밀봉되며, 상기 윈도우를 통해 상기 밀봉된 용기 내의 상기 광 흡수체에 레이저 빔이 가해짐으로써 상기 광 흡수체가 가열되는 초고온 가열장치가 제공된다.
실시예에 따라, 상기 광 흡수체의 가열 온도는 섭씨 1500도 이상이다.
실시예에 따라, 상기 용기의 고내열 재질은 융점이 섭씨 2000도 이상의 금속 또는 세라믹이다.
실시예에 따라, 상기 용기의 내부는 대기압보다 낮게 유지된다.
실시예에 따라, 상기 광흡수체는 흑연이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유리 기판이 장착되어 이동하는 기판 고정 장치; 고내열 재질로 구현되고 광이 통과할 수 있는 윈도우를 갖는 용기 내에 배치되는 광 흡수체를 포함하는 초고온 가열장치; 및 레이저 빔으로 상기 초고온 가열 장치 내의 상기 광 흡수체를 가열하는 광원 장치를 포함하며, 상기 용기는 밀봉된 상태로 유지되고, 상기 윈도우를 통해 상기 광 흡수체에 레이저 빔이 가해짐으로써 상기 광 흡수체가 가열되며, 상기 가열된 광 흡수체를 포함하는 상기 용기를 상기 이동하는 유리 기판의 모서리에 접촉시킴으로써 상기 유리 기판의 모서리를 절취하는 유리 모서리 가공 장치가 제공된다.
실시예에 따라, 상기 광 흡수체의 가열 온도는 섭씨 1500도 이상이고, 상기 용기의 고내열 재질은 융점이 섭씨 2000도 이상의 금속 또는 세라믹이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유리 기판의 모서리를 가공하는 방법으로서, 광이 통과할 수 있는 윈도우를 가지며 고내열 재질로 구현된 용기의 내부에 배치된 광 흡수체에 레이저 빔을 가하여 가열하는 단계; 및 상기 가열된 광 흡수체를 포함하는 상기 용기를 밀봉한 채로 유리 기판의 모서리에 접촉시키는 단계를 포함하는 유리 모서리 가공 방법이 제공된다.
실시예에 따라, 상기 광 흡수체의 가열 온도는 섭씨 1500도 이상이고, 상기 용기의 고내열 재질은 융점이 섭씨 2000도 이상의 금속 또는 세라믹이며, 상기 광흡수체는 흑연이다.
실시예에 따라, 상기 유리 기판의 모서리에 접촉시키는 단계는 상기 유리 기판을 기판 고정 장치에 장착하는 단계; 및 상기 기판 고정 장치를 이동시키거나 상기 용기를 이동시킴으로써, 상기 용기가 상기 유리 기판의 모서리를 따라 이동하며 접촉하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고 에너지의 레이저를 이용하여 밀봉된 용기 내의 광 흡수체를 빠른 시간 내에 초고온으로 가열할 수 있다.
이에 따라, 기존의 가열 방법(예컨대, 고주파 유도 가열 방법 등)에 비하여, 밀봉된 용기 내의 광 흡수체의 가열 온도가 훨씬 높아질 수 있으며, 가열 시간 역시 단축될 수 있다.
또한, 유리 모서리 가공 장치의 가공 품질이 떨어지거나, 혹은 가열 온도가 충분히 높지 못한 경우에 발생할 수 있는, 유리 절취의 품질 저하(예컨대, 유리 기판 모서리의 표면이 매끄럽지 않거나 굴곡이 생기는 등의 현상 발생)를 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 유리 기판의 가공 공정의 시간 및 비용은 단축되고 품질은 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고온 가열 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유리 모서리 가공 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 유리 모서리 가공 장치를 이용해 유리 기판을 절취하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유리 모서리 가공 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 유리 모서리 가공 방법에 의한 가공 전과 가공 후의 유리 기판의 모습을 나타내는 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되거나, 층이 다른 층 또는 기판과 결합 또는 접착된다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 층 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
상단, 하단, 상면, 하면, 전면, 후면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고온 가열 장치(10)를 나타내는 도면이다. 이를 참조하면, 초고온 가열 장치(10)는 용기(12) 및 상기 용기(12) 내부에 배치되는 광 흡수체(16)를 포함한다.
용기(12)는 고내열 재질로 구현되고 광이 통과할 수 있는 윈도우(14)를 갖는다. 일 실시예에서, 용기(12)는 내부에 광 흡수체(16)를 담을 수 있는 공간이 있고, 입구 부분을 제외한 나머지 부분은 고내열 재질로 구현된 길쭉한 형태의 용기일 수 있다.
상기 용기(12)의 입구 부분은 윈도우(14)가 형성되어 밀봉된다.
일 실시예에서, 용기(12)의 고내열 재질은 융점이 섭씨 2000도 이상의 금속 또는 세라믹일 수 있다. 예를 들어, 용기(12)의 고내열 재질은 텅스텐, 지르코니아(zirconia, zirconium oxide), 알루미나(alumina) 등 융점 2000도 이상의 내열 소재일 수 있다.
윈도우(12)는 빛(예컨대, 레이저)은 통과시키되, 공기 등의 기체 및 액체는 차단함으로써 용기(12)를 밀봉시키도록 형성된다. 윈도우(12)는 쿼츠(quartz), 사파이어(sapphire) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
용기(12)의 내부는 대기압보다 낮게 유지된다.
실시예에 따라, 용기(12)의 내부에 광 흡수체(16)가 배치된 후에 윈도우(14)를 형성하기 전에 용기(12) 내부의 기체를 제거할 수도 있다.
예를 들어, 용기(12)의 내부는 대기압의 1/10이하의 기압으로 유지될 수 있다. 또한, 밀봉된 용기(12)의 내부에는 아르곤 등 불활성 기체가 존재할 수 있다.
광 흡수체(16)는 흑연 계열의 물질일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유리 모서리 가공 장치(20)를 나타내는 도면이다. 도 3은 유리 모서리 가공 장치(20)를 이용해 유리 기판을 절취하는 모습을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유리 모서리 가공 방법을 나타내는 플로우차트이다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 유리 모서리 가공 방법에 의한 가공 전과 가공 후의 유리 기판의 모습을 나타내는 도면이다. 도 4의 유리 모서리 가공 방법은 도 2 및 도 3에 도시된 유리 모서리 가공 장치(20)에 의해 실행될 수 있다.
도 2 내지 도 5b를 참조하면, 유리 모서리 가공 장치(20)는 초고온 가열장치(10) 및 레이저 빔으로 초고온 가열 장치(10) 내의 상기 광 흡수체(16)를 가열하는 광원 장치(30)를 포함한다.
유리 모서리 가공 장치(20)는 또한, 유리 기판(110)을 장착시켜 고정하기 위한 기판 고정 장치(120)를 더 포함할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 유리 모서리 가공 장치(20)는 기판 고정 장치(120)에 고정된 유리 기판(110)을 이동시키기 위하여, 기판 고정 장치(120)에 연결되어 기판 고정 장치(120)를 이동시키는 기판 이동 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
광원 장치(30)는 용기(12)의 윈도우(14)를 통해 용기(120 내부의 광 흡수체(16)에 레이저 빔(35)을 가하여, 광 흡수체(16)를 가열한다(도 4의 S110).
일 실시예에서, 광원 장치(30)는 적외선 레이저(35)를 출력하는 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
광 흡수체(16)를 고 에너지의 레이저 빔(35)으로 가열함으로써, 광 흡수체(16)를 빠른 시간 내에 초고온으로 가열할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 흡수체(16)의 가열 온도는 섭씨 1500도 이상일 수 있다.
레이저 빔(35)에 의해 가열된 광 흡수체(16)를 포함하는 상기 용기(12)를 유리 기판(110)의 모서리에 접촉시킴으로써 상기 유리 기판(110)의 모서리를 면취 또는 절취할 수 있다(도 4의 S120).
유리 기판(110)의 모서리를 따라 용기(12)를 접촉시키기 위해, 유리 기판(110)이나 용기(12) 중 하나는 유리 기판(110)의 가공 동작 중에 이동이 가능하도록 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 유리 기판(110)을 기판 고정 장치(120)에 장착시키고, 상기 기판 고정 장치(120)를 이동시키거나 상기 용기를 이동시킴으로써, 상기 용기가 상기 유리 기판의 모서리를 따라 이동하며 접촉하는 단계를 포함하는 유리 모서리 가공 방법.
일 실시예에서, 상기 유리 기판(110)을 기판 고정 장치(120)에 장착시키고, 상기 기판 고정 장치(120)를 이동시킴으로써, 상기 용기(12)가 상기 유리 기판(110)의 모서리(111, 112, 113 또는 114)를 따라 이동하며 접촉되도록 할 수 있다.
또는, 상기 유리 기판(110)을 기판 고정 장치(120)에 장착시켜 고정시키고, 상기 용기(12)를 이동시킴으로써, 상기 용기(12)가 상기 유리 기판(110)의 모서리(111, 112, 113 또는 114)를 따라 이동하며 접촉되도록 할 수 있다.
이와 같이, 초고온으로 가열된 광 흡수체(16)를 포함한 용기(12)를 유리 기판(110)의 모서리(111, 112, 113 또는 114)에 접촉시킴으로써, 도 5b에 도시된 바와 같이, 유리 기판(110)의 모서리(예컨대, 111)를 얇은 띠(strip) 형태로 제거할 수 있다.
따라서, 유리 기판(110)의 모서리(111, 112, 113 또는 114)를 깔끔하게 가공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 고 에너지의 레이저를 이용하여 밀봉된 용기(12) 내의 광 흡수체(16)를 빠른 시간 내에 초고온으로 가열할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기존의 가열 방법(예컨대, 고주파 유도 가열 방법 등)에 비하여, 밀봉된 용기(12) 내의 광 흡수체(16)의 가열 온도가 훨씬 높아질 수 있으며, 가열 시간 역시 단축될 수 있다.
유리 모서리 가공 장치의 가공 품질이 떨어지거나, 혹은 가열 온도가 충분히 높지 못한 경우, 유리 기판(110)의 모서리(111, 112, 113 또는 114)의 표면이 매끄럽지 않거나 굴곡이 생기는 등 제대로 절취되지 않을 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 초고온의 장치를 이용하여 유리 기판(110)의 모서리(111, 112, 113 또는 114)를 절취함으로써, 유리 기판의 가공 품질 역시 향상될 수 있다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
초고온 가열 장치(10)
용기(12)
윈도우(14)
광 흡수체(16)
유리 모서리 가공 장치(20)
광원 장치(30)
유리 기판(110)
기판 고정 장치(120)

Claims (11)

  1. 고내열 재질로 구현되고 광이 통과할 수 있는 윈도우를 갖는 용기와, 상기 용기 내에 배치되는 광 흡수체를 포함하는 초고온 가열장치; 및
    레이저 빔으로 상기 초고온 가열 장치 내의 상기 광 흡수체를 가열하는 광원 장치를 포함하며,
    상기 용기는 밀봉된 상태로 유지되고, 상기 윈도우를 통해 상기 밀봉된 용기 내의 상기 광 흡수체에 상기 레이저 빔이 가해짐으로써 상기 광 흡수체가 가열되며,
    상기 가열된 광 흡수체를 포함하는 상기 용기를 유리 기판의 모서리에 접촉시킴으로써 상기 유리 기판의 모서리를 면취하는 유리 모서리 가공 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 용기의 내부는
    대기압보다 낮게 유지되는 것을 특징으로 하는 유리 모서리 가공 장치.
  5. 삭제
  6. 유리 기판이 장착되어 이동하는 기판 고정 장치;
    고내열 재질로 구현되고 광이 통과할 수 있는 윈도우를 갖는 용기 내에 배치되는 광 흡수체를 포함하는 초고온 가열장치; 및
    레이저 빔으로 상기 초고온 가열 장치 내의 상기 광 흡수체를 가열하는 광원 장치를 포함하며,
    상기 용기는 밀봉된 상태로 유지되고, 상기 윈도우를 통해 상기 광 흡수체에 레이저 빔이 가해짐으로써 상기 광 흡수체가 가열되며,
    상기 가열된 광 흡수체를 포함하는 상기 용기를 상기 이동하는 유리 기판의 모서리에 접촉시킴으로써 상기 유리 기판의 모서리를 면취하는 유리 모서리 가공 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 흡수체의 가열 온도는 섭씨 1500도 이상이고,
    상기 용기의 고내열 재질은 융점이 섭씨 2000도 이상의 금속 또는 세라믹인 것을 특징으로 하는 유리 모서리 가공 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 광 흡수체는
    흑연인 것을 특징으로 하는 유리 모서리 가공 장치.
  9. 유리 기판의 모서리를 가공하는 방법에 있어서,
    광이 통과할 수 있는 윈도우를 가지며 고내열 재질로 구현된 용기의 내부에 배치된 광 흡수체에 레이저 빔을 가하여 가열하는 단계; 및
    상기 가열된 광 흡수체를 포함하는 상기 용기를 밀봉한 채로 유리 기판의 모서리에 접촉시키는 단계를 포함하는 유리 모서리 가공 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광 흡수체의 가열 온도는 섭씨 1500도 이상이고,
    상기 용기의 고내열 재질은 융점이 섭씨 2000도 이상의 금속 또는 세라믹이며,
    상기 광 흡수체는 흑연인 것을 특징으로 하는 유리 모서리 가공 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 유리 기판의 모서리에 접촉시키는 단계는
    상기 유리 기판을 기판 고정 장치에 장착하는 단계; 및
    상기 기판 고정 장치를 이동시키거나 상기 용기를 이동시킴으로써, 상기 용기가 상기 유리 기판의 모서리를 따라 이동하며 접촉하는 단계를 포함하는 유리 모서리 가공 방법.
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