KR102094556B1 - 레이져 폴리싱 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이져 폴리싱 시스템에 관한 것으로, 그 주된 목적은, 유리기판의 연마가공중 미세크랙과 분진을 최소화하여 연마 공정을 간단하게 구성할 수 있도록 함에 따라 추가비용 발생을 최소화하고, 그에 따라, 생산성을 향상시키며, 평판 유리의 국소적인 온도편차를 최소화함으로써, 미세 크랙이나 기포발생을 억제하고, 투사되는 빔의 단면을 편평하게(Flat) 형성하여 응력집중을 최소화함으로써, 레이져 빔이 투사되는 부위에 균열이 거의 없도록 하는 것이다.
이러한 목적으로 이루어진 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템은,
레이져 빔을 조사하여 유리기판을 연마하는 레이져 가공부와;
레이져 전처리 전에 상기 유리기판의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 구비되는 가열수단을 포함한다.
이에 따라, 유리기판의 연마가공중 미세크랙과 분진을 최소화하여 연마 공정을 간단하게 구성할 수 있도록 함에 따라 추가비용 발생을 최소화하고, 그에 따라, 생산성을 향상시키며, 평판 유리의 국소적인 온도편차를 최소화함으로써, 미세 크랙이나 기포발생을 억제하고, 투사되는 빔의 단면을 편평하게(Flat) 형성하여 응력집중을 최소화함으로써, 균열이 거의 없도록 하는 이점이 있다.

Description

레이져 폴리싱 시스템{A LASER POLISHING SYSTEM}

본 발명은 레이져 폴리싱 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열 수단에 의해 유리 생산 및 제조에 적합한 적정 온도로 예열된 유리 기판의 온도를 일정하게 제어하며 유리 엣지면의 연마를 가능하게 가열수단을 갖춘 레이져 폴리싱 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 IT기기산업의 발전에 기인하여 디스플레이 패널이나 액정 디스플레이와 같은 유리 기판(이하, "기판"이라 칭한다)을 휠 커터를 이용하여 소정 규격으로 절단한다.

그러나, 상기한 바와 같이, 휠 커터를 사용하게 되면, 기판의 상측에 가해지는 압력이 일정하지 않기 때문에 평판 기판의 절단면이 균일하지 않고, 절단면이 날카롭게 형성되거나 크랙이나 파열 부분이 발생하게 되고, 원형이나 다각형 등의 다양한 형태로 절단하는 것이 어렵게 된다.

이와 같이, 기판의 날카로운 절단면은 다음 공정으로의 이동시 스토퍼등에 부딪쳐 가장자리의 모서리부분이 깨질 수 있고, 그 모서리부분이 FPCB(Flexible Printed Circuit Board: 연성인쇄회로기판)와 접촉하면 단락(Short)이 발생하는등 취급시 악영향을 미치게되므로 그 날카로운 절단면을 무디게 하는 연마작업이 필요하게 된다.

따라서, 이 날카로운 절단면에 대해 기계적인 연마공정 또는 연삭공정을 통해 라운딩작업을 하고 있다.

그러나, 상기한 연마공정 같은 경우, 연마제를 별도로 구입해야 하고, 연마부위에 미세크랙이 발생하거나, 연마 공정시 발생하는 평판 유리의 분진을 처리하기 위해 공정상에 코팅이나 세정 절차가 개입되어야 하며, 연마시 발생되는 미세 크랙을 제거하기 위해 불산 등을 이용한 힐링공정을 추가되어야 하므로, 그에 따른 추가 비용이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 정밀전자제품의 조립시 상기한 미세 분진등은 제품의 불량을 야기함과 동시에 생산성을 저하시키는 치명적인 문제가 있었다.

이와 같은 기계적인 연마작업의 문제점을 해결하기 위해, 비접촉식으로 레이져빔을 투사하여 연마할 수 있도록 특허등록 제0381177호로 등록된 바가 있는 "유리의 연마방법"이 개시된 바가 있었다.

도 1a를 참조하면, 고정테이블(T)의 상측에 기판(G)이 고정되고, 이 고정테이블(T)과 소정간격 이격된 레이져 구동기구(S)에서 출력되는 레이져빔(B)이 기판(G)의 가장자리에 일정각도 조사되며, 그 레이져빔(B)의 열에 의해 기판(G)의 가장자리가 녹아 연마됨으로써, 기판(G)의 가장자리(C)를 라운드 처리하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이, 레이져빔의 열에 의해 평판 유리의 가장자리부분을 연마하는 경우에는, 레이져에서 유리 판으로 가해지는 에너지에 의해 레이져 조사 면적에서는 유리의 융점 이상으로 가열되나 조사면적 주변은 상온에 머물러 주변과의 온도 편차에 의해 깨짐이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 레이져는 발생 파장과 가공 부재가 갖는 광 흡수율에 따라서 서로 다른 레이져 가공원리가 적용되나, 기존의 방법들은 이에 대한 내용이 없어 실현이 불가능하다.

또한, 유리의 구성 성분이 국소가열에 의해 용출되거나, 외부 침투에 의해 산소 트랩이 일어남에 따라 기포가 발생하는 문제가 있었다.

또한, 레이져는 다양한 발진 모드를 갖고 있는데 일반적으로 도 1b와 같이 반달 형태의 가우시안 빔(Gaussian Beam)이 형성된다.

그러나, 투사되는 레이져빔과 기판의 온도차가 크면 단면상 모서리부분과 수직중심방향에 응력이 집중되며 균열(Crack)이 다발하는 문제가 있었다.(화살표 표시부위 참조)

나아가, 종래의 레이져 연마 기술에서, 레이져만 기판에 조사할 경우 유리는 100% 파손되는데, 그 이유는 레이져가 발생시키는 국부적인 열과 주변의 온도차에 의한 응력과, 가공을 위한 제어 도중에 유리 기판 및 구동부의 z-axis 제어 기술의 부재로 인해 발생하는 가공 불균일이 그 주원인이다.

본 발명은 상술한 바와 같은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 유리기판의 연마가공중 미세크랙과 분진을 최소화하여 연마 공정을 간단하게 구성할 수 있도록 함에 따라 추가비용 발생을 최소화하고, 그에 따라, 생산성을 향상시키도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 평판 유리의 국소적인 온도편차를 최소화함으로써, 미세 크랙이나 기포발생을 억제하도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 투사되는 빔의 프로파일을 제어하여 응력 집중을 최소화함으로써, 가공에 따른 유리 절단, 균열 등이 발생하지 않도록 하는데 있다.

이러한 목적으로 이루어진 본 발명은,

레이져 폴리싱 시스템에 관한 것으로,

레이져 빔을 조사하여 유리기판을 연마하는 레이져 가공부와;

상기 유리 기판의 온도를 제어할 수 있도록 구비되는 가열수단을 포함한다.

또한, 상기 레이져 가공부는,

레이져 빔을 발생시키는 레이져 광원과, 상기 레이져 광원의 레이져 빔 단부형상을 제어하는 빔 가공부와, 상기 빔 가공부에서 가공된 레이져 빔의 분할 경로 및 레이져 빔 단부의 크기를 조절하는 빔 형상 제어부와, 상기 빔 형상 제어부에서 조절된 레이져빔을 포커싱하는 포커싱 유니트로 이루어진다.

또한, 상기 레이져 가공부는,

상기 레이져 광원과 상기 빔가공부 사이에 구비되는 빔 분할기와, 상기 빔 분할기의 일측에 구비되어 분할되는 레이져 빔에 육안으로 확인이 가능하도록 색상을 부여하는 가이드 빔을 더 포함한다.

또한, 상기 레이져 가공부는,

상기 빔 형상 제어부를 통해 조사되는 레이져 빔의 경로를 용이하게 방향전환하도록 구비되는 반사경과, 상기 반사경을 통해 방향전환된 레이져 빔이 상기 포커싱 유니트에 차단 또는 전달되도록 제어하는 빔 셔터를 더 포함한다.

또한, 상기 레이져 가공부는,

상기 포커싱 유니트의 일측에 소정거리 떨어져 구비되며, 상기 포커싱 유니트로 조사되는 레이져 빔의 상태를 실시간으로 체크하여 상기 레이져 광원에 수신되는 전기신호를 전달하는 관찰광학계를 더 포함한다.

또한, 상기 가열수단은,

일측면에 유리기판의 입, 출이 용이하도록 도어를 갖춘 개구부가 구비되며, 상기 개구부와 하측면을 제외한 4면에 상기 레이져 빔이 조사되도록 적어도 하나 이상의 투시창이 구비되는 가열수단 본체로 이루어진다.

또한, 상기 가열수단은,

상기 가열수단 본체의 내측에 소정거리 이격되며, 상기 가열수단 본체와 동일 구성으로 적어도 하나 이상 더 구비되는 차폐용 가열수단을 더 포함한다.

또한, 상기 투시창은,

ZnSe(징크셀레나이드) 또는 석영중 어느 하나이다.

또한, 상기 차폐용 가열수단은,

내부 저면에 유리기판의 안착이 용이하도록 구비되는 기판안착부와, 상기 기판안착부의 저면으로 적어도 하나 이상의 석영관이 구비되고, 상기 석영관의 단부에 상기 유리기판 온도의 측정이 가능하도록 구비되는 광학식 온도센서를 포함한다.

또한, 상기 가열수단 본체와 상기 차폐부는,

각각의 내부에 일단이 구비되고 타단은 상기 가열수단 본체의 외부에 연결되는 적어도 하나 이상의 온도센서를 갖춘 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 레이져 폴리싱 시스템에 관한 것으로,

소정간격을 두고 순차적으로 유리 기판을 공급하는 공급부와;

상기 공급부에서 공급되는 유리 기판이 가열되며, 이송되도록 터널식으로 이루어진 제 1온도제어부와;

상기 제 1온도제어부에서 소정의 온도로 가열된 유리 기판의 가장자리를 전처리하는 레이져 가공부와;

상기 레이져 가공부에서 전처리가공이 완료되어 공급되는 유리 기판이 서냉되며, 적재부로 이송되도록 터널식으로 이루어진 제 2온도제어부를 포함한다.

또한, 상기 제 1온도제어부는,

양단이 개구된 터널식 본체와, 상기 터널식 본체의 길이방향으로 다수 구비된 온도측정수단과, 상기 터널식 본체의 하측 길이방향으로 이송되도록 구비되는 이송수단으로 이루어진다.

또한, 상기 터널식 본체는,

단열소재로 이루어지며 소정거리 이격된 사이에는 단열재가 구비되는 내, 외곽 케이스와, 상기 내곽 케이스 내부를 가열시켜 길이방향으로 다수 이송되는 유리기판을 가열시키도록 구비되는 열원으로 이루어진다.

또한, 상기 열원은,

열풍기 또는 전기 히터 또는 가열램프중 어느 하나이며;

상기 내, 외곽 케이스는,

뮬라이트 또는 알루미나중 어느 하나의 소재로 이루어진다.

또한, 상기 터널식 본체의 내곽 케이스는,

상기 유리기판의 오염을 방지하도록 방진 처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도측정수단은,

상기 터널식 본체를 통과하는 유리기판의 온도를 측정하기 위해 길이방향 등간격으로 다수 구비되는 열화상 카메라 또는 접촉 또는 비접촉 온도센서중 어느 하나로 이루어진 측정수단과, 상기 측정수단으로 부터 전달된 온도를 일정하게 유지하도록 제어하는 컨트롤러로 이루어진다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템에 의하면, 미세크랙과 분진을 최소화하여 연마 공정을 간단하게 구성할 수 있도록 함에 따라 추가비용 발생을 최소화하고, 그에 따라, 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 평판 유리의 국소적인 온도편차를 최소화함으로써, 레이져빔의 단면을 반달형태 뿐 아니라 편평하게(Flat) 형성하여 응력집중을 최소화함에 따라 레이져 빔이 투사되는 부위에 균열이 거의 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.

도 1a는 종래의 평면 유리 레이져 가공장치를 모식적으로 보인 사시도이고,
도 1b는 종래 가우시안 빔을 보인 단면도이고,
도 2a는 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템의 구성중 레이져 가공장치를 보인 도면이고,
도 2b는 도 2a "A"선을 확대하여 보인 것으로, 본 발명에 따른 레이져 발생장치의 구성중 가열수단의 구조를 보인 단면도이고,
도 3의 가)는 도 2a “B”선을 확대하여 보인 것으로써, 관찰광학계의 구성을 모식적으로 보인 도면이고, 나)는 관찰광학계의 다른 실시예를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템의 구성중 레이져 가공장치의 다른 실시예를 보인 도면이고,
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 가열수단 내에서 다양한 형태의 평판 유리 전처리 작업이 이루어지는 것을 모식적으로 보인 도면들이고,
도 9는 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템의 다른 실시예를 보인 것으로, 연속작업으로 이루어지는 양산형 모델의 작업순서를 보인 공정 프로세스 도면이고,
도 10은 제 1, 2이송부의 구성을 보인 도 9 "B"-"B"선에 따른 단면도이고,
도 11은 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템의 빔 가공부를 통해 가공방향에 따라 다르게 생산되는 빔의 형태를 모식적으로 보인 일측 단면도이고,
도 12는 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템의 다른 실시예로서, 롤 형태로 이루어진 플랙시블형의 유리 기판을 가공하는 작업순서를 보인 공정 프로세스도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템(10)(이하, "시스템"이라 칭한다)은 레이져 가공부(100)와 가열수단(200)을 포함한다.

레이져 가공부(100)는 레이져 광원(110)과 빔 분할기(120)와 빔 가공부(130)와 반사경(140)과 빔 형상 제어부(150)와 빔 셔터(160)와 포커싱 유니트(170)와 관찰 광학계(180)로 이루어진다.

레이져 광원(110)은 레이져 빔(L)을 발생시키며, 이 레이져 빔(L)은 빔 분할기(120)로 출사한다.

빔 분할기(120)(Beam Splitter)는 도시한 바와 같이, 상기한 레이져 광원(110)으로 부터 출사된 레이져 빔(L)이 직각방향으로 분할되는데, 이 빔 분할기(120) 일측에는 가이드 빔(121)이 구비되어 분할되는 레이져 빔(L)에 육안으로 확인이 가능하도록 한다.

다시 말해서, 레이져 빔(L)의 파장이 가시광 영역을 제외한 레이져는 보이지 않지만, 상기한 빔 분할기(121)에서 분할된 레이져 빔(L)에 가이드 빔(121)에서 부여되는 색상에 의해 빔 분할기(120)에서 출사되는 빛이 소정의 색상을 띄게 한다.

이와 같이, 출사된 레이져 빔(L)은 빔 가공부(130)로 출사되는데, 이 빔 가공부(130)는 레이져 빔(L)의 크기를 블럭 형태등으로 변형할 수 있고, 에너지 분포를 플랫 탑(Flat Top) 형태로 변환시킬 수 있다.

이와 같이 변환된 레이져 빔(L)은 빔 형상 제어부(150)를 통해 후술하는 작용에서 유리기판(1)의 가장자리에 평면으로 작용함으로써, 종래의 가우시안 빔(Gaussian Beam)에 의한 불균일한 빔 분포에 의한 균열 및 가공 편차를 최소화하였다.

빔 형상 제어부(150)는 상기한 빔 가공부(130)에서 출사된 레이져 빔(L)의 크기를 확대하거나 축소할 수 있도록 조절이 가능하며, 상기한 바와 같은 각 구성들에 의해 소정 색상을 구비하고 빔의 크기가 조절된 레이져 빔(L)은 반사경(114)을 통해 직각방향으로 반사되며, 포커싱 유니트(170)에 출사된다.

도 2a 일측에 모식적으로 도시한 포커싱 유니트(170)는, 내부에 교환식 f-렌즈 또는 f값 가변식 렌즈가 구비되며, 리니어 리볼버 또는 로터리 리볼버와 같이, X축으로 이동하여 f-렌즈를 교환(f₁~ f₄)하고, Z축으로 이동하여 Δf값(촛점계수: Focal Point)을 보상함으로써, 후술하는 작용에서 보다 선명한 레이져 빔(L)이 출사된다.

한편, 상기한 포커싱 유니트(170)와 반사경(150) 사이에는 빔 셔터(160)가 구비되는데, 이 빔 셔터(160)는 온(On)/오프(Off) 기능을 갖춘 구성으로써, 상기한 반사경(150)을 통해 출사되는 레이져 빔(L)을 차단 또는 통과시킨다.

나아가, 포커싱 유니트(170)의 일측에는 관찰광학계(180)가 구비된다.

도 3의 가)에 도시한 바와 같이, 관찰광학계(180)는 단일 배율의 관찰이 가능하도록 한 표준 현미경을 사용하여 CCD(181)와 조명 유닛(183)을 포함해 관찰 대상의 이미지를 CCD(181)에 전달하는 튜브 렌즈(185) 및 조명을 전달하는 미러(187) 와 대물렌즈(189) 등으로 구성할 수도 있다.

또한, 다수의 배율을 이용하여 다양한 관찰을 하고자 할 경우에는 다음과 같이 미러 및 스플리터를 이용하여 광학계를 구성할 수 있다.(도 3 가)와 나) 참조)

상기한 바와 같이, 유리기판(1)에 조사되는 레이져 빔(L)의 상태, 다시 말해서 유리 기판의 가공 면을 확인할 수 있도록 CCD와 광학계(현미경)를 구성한 것으로써, 이와 같은, 관찰광학계(180)에 의해 유리기판(1)의 상태와 가공 위치, 가공 조건을 정하게 되고 프로그램을 통해서 가공 위치와의 차이를 자동으로 계산하여 가공을 실시하게 되는 것이다.

이와 같은 레이져 가공부(100)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상술한 포커싱 유니트(170) 대신에 스캐너(175)를 적용해도 본 발명 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기한 포커싱 유니트(170)에서 출사되는 레이져 빔(L)은 유리기판(1)에 조사되는데, 이 유리기판(1)은 국소적으로 고온의 레이져 빔(L)이 접촉함으로써, 발생하는 균열(Crack)과 가공의 불균일을 예방하기 위해 가열수단(200) 내부에 구비된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 가열수단(200)은 가열수단 본체(210)와 차폐용 가열수단(230)로 이루어진다.

가열수단 본체(210)는 육면체 박스형 외형을 갖추고, 일측면에는 유리기판(1)의 입, 출이 용이하도록 도어(미도시)를 갖춘 개구부(미도시)가 구비되며, 상기 개구부와 하측면을 제외한 4면에 상기 레이져 빔이 조사되도록 적어도 하나 이상의 투시창(215)이 구비되어 있다.

상기한 투시창(215)은 ZnSe(징크셀레나이드)소재인데, 이 ZnSe(징크셀레나이드)는 장파장 레이져의 렌즈 모재로 주로 사용되는 재료로서, 주로 CO2 레이져의 보호용 Window로 사용하며, 광학에서는 CO2레이져 빔의 파장인 10600nm 광의 흡수율이 5% 이하의 소재이기 때문에 여기에 코팅을 하게 되면 미러나 렌즈로 사용할 수 있다.

상기한 바와 같은 투시창(215)은 상기한 포커싱 유니트(170)를 통해 출사되는 레이져 빔(L)이 통과하며 내부에 구비되는 유리기판(1)에 조사가 용이하도록 하는 위치에 구비하는게 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 가열수단(200)은, 상기한 가열수단 본체(210)의 내측에 소정거리 이격되며, 상기 가열수단 본체(210)와 동일 구성으로 적어도 하나 이상 더 구비되는 차폐용 가열수단(230)을 더 포함한다(차폐용 가열수단(230)은 다수개 구비되지만, 동일한 구성으로 이루어지므로 어느 하나의 구성에 대해서만 설명한다)

도시한 바를 참조하면, 차폐용 가열수단(230)은 내부 저면에 유리기판(1)의 안착이 용이하도록 기판안착부(231)가 구비되며, 이 기판안착부(231)의 저면으로 적어도 하나 이상의 투명관(233)이 구비될 수 있다.

기판안착부는(231)은 가열에 따른 열팽창률이 작고 고온에서 이상이 없는 석영관 또는 넥스트리마, 로박스 등과 같은 재료로 구성하는 것이 바람직하다.

기판 안착부의 소재로 예를 든 넥스트리마와 같은 세라믹 글라스 소재는 최대 950°C의 작동 온도를 갖고 있으므로, 고온에 강해 본 발명의 영역인 반도체와 디스플레이 공정에 사용되는 고온 챔버의 이너 라이닝(inner lining)과 열차단막에 적합하다.

이와 같은, 세라믹글라스 소재는 평판디스플레이 공정에서 산업용 오븐 외 모든 박막트랜지스터(TFT) 열처리 공정에 사용할 수 있으며, 디스플레이나 웨이퍼 생산 캐리어 플레이트에도 활용 가능하며, 가공 주기가 단축돼 비용을 절감할 수 있다.

이외에도, 내열유리로 대표되는 로박스와 히터용 석영관을 사용해도 본 발명 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

이 투명관(233)의 단부에 상기 유리기판(1) 온도의 측정이 가능하도록 광학식 온도센서(235)가 구비된다.

또한, 상술한 가열수단 본체(210)에 적어도 하나 이상 구비된 투시창(215)과 동일한 위치에 동일한 재질로 투시창(237)이 구비되어 레이져 빔(L)의 조사가 용이하도록 하였다.

한편, 가열수단 본체(210)와 차폐용 가열수단(230)에는, 온도센서(217)가 구비되는데, 이 온도센서(217)는 각각의 내부에 일단이 구비되고, 타단은 가열수단 본체(210)의 외부에 도시하지 않은 컨트롤러에 연결되어 가열수단 본체(210)와 차폐용 가열수단(230) 내부의 온도를 실시간으로 체크할 수 있도록 하였다.

이에 따라, 유리기판(1)의 온도와 레이져 빔(L)과의 온도 편차를 최소화하여 유리기판(1)의 전처리시 균열(Crack)을 방지하고 전처리 연마가 용이하도록 하였다.

이와 같은 가열수단 본체(210)와 차폐용 가열수단(230)는 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 다양한 형태로 변형하여 실시하여도 본 발명 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템의 다른 실시예를 보인 것으로, 연속작업으로 이루어지는 양산형 모델의 작업순서를 보인 공정 프로세스 도면이다(이하, 설명 편의상 일 실시예와 다른 부호를 붙여 설명한다)

본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템(10)은, 공급부(1000)와 제 1온도제어부(2000)와 레이져 가공부(3000)와 제 2온도제어부(4000)를 포함한다.

공급부(1000)는 소정간격을 두고 순차적으로 유리 기판(1)을 공급하는 공정으로서, 도시하지 않은 적재대에 다수 구비된 유리기판(1)을 소정의 간격으로 정량적으로 공급하도록 하는 것이다.

이 공급부(1000)에서 공급되는 유리 기판(1)은 제 1온도제어부(2000)를 통해 일방향으로 이송되며 가열된다.

제 1온도제어부(2000)는, 본체(2100)와 온도측정수단(2300)과 이송수단(2500)으로 이루어진다.

본체(2100)는 양단이 개구된 터널식으로 이루어지며, 뮬라이트 또는 알루미나중 어느 하나의 단열소재로 이루어진 내, 외곽 케이스(2110)(2130)가 소정거리 이격된 상태로 구비되며, 그 내부에 단열재(2111)가 충만되어 있다.

이 단열재(2111) 내부에는 다수의 열원(2150)이 구비되어 상기한 내곽 케이스(2110) 내부를 가열시켜 길이방향으로 다수 이송되는 유리기판(1)을 가열시키도록 하였다.

상기한 열원(2150)은 열풍기 또는 전기 히터 또는 가열램프중 어느 하나로 이루어져 본체(2100) 내부의 온도를 승온시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 내곽케이스(2110)의 내면에는 유약을 도포하거나 분진 방지 처리를 하여 후술하는 작용에서 일방향으로 진행되는 유리기판(1)의 오염을 방지하도록 하였다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본체(2100)의 길이방향으로 다수의 온도측정수단(2300)이 구비되는데, 이 온도측정수단(2300)은 측정수단(2310)과 컨트롤러(미도시)로 대별된다.

측정수단(2310)은, 상기한 터널식 본체(2100)를 통과하는 유리기판(1)의 온도를 측정하기 위해 길이방향 등간격으로 다수 구비되는 열화상 카메라 또는 접촉 또는 비접촉 온도센서중 어느 하나로 이루어진 구성이다.

컨트롤러(미도시)는 상기한 측정수단(2310)으로 부터 전달된 온도를 일정하게 유지하도록 제어하는 구성이다.

다시 말해서, 내곽케이스(2110) 내부의 온도가 후술하는 레이져 가공부(3000)에서 레이져 가공할 때 적정한 온도인지를 실시간으로 체크하여, 이 체크 신호를 도시하지 않은 컨트롤러에 전달함으로써, 상기한 열원(2150)이 자동으로 온도를 조절할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 이송수단(2500)은 상기한 제 1온도제어부(2000)와 후술하는 제 2온도제어부(4000)의 길이방향으로 구비되어 도시한 화살표 일방향으로 진행이 이루어지도록 체인 컨베어 또는 망사벨트 컨베어중 어느 하나로 이루어진다.

또한, 상기한 이송수단(2500)의 상측에 구비되어 유리 기판(1)을 이동하는 캐리지(2600)는 상술한 넥스트리마 또는 로 블럭등 열팽창에 따른 변화가 없어 균일한 가열, 냉각이 가능한 소재를 사용하여 유리 기판(1)을 보다 안정적으로 이송 및 구동할 수 있고 가공시 온도 저하와 불균일 온도 분포를 해소할 수 있다.

레이져 가공부(3000)는 상술한 일실시예의 레이져 가공부(100) 구성과 실질적으로 동일한 구성으로 이루어지므로 별도의 설명은 생략한다.

제 2온도제어부(4000) 레이져 가공부(3000)에서 연마작업이 완료되어 반출하기 위해 이송되는 과정에서 저온으로 서서히 서냉시키는 구조로 이루어지지만 실질적으로 상술한 제 1온도제어부(2000) 구성과 동일하므로 별도의 설명을 생략한다.

이와 같은 양산형 구조의 형태는 버퍼부 및 기판 캐리어용 카세트를 구비하여 배치식으로 용이하게 구성할 수도 있다.

계속해서, 도시한 바를 참조로 하여 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템(10)의 작용 효과를 설명한다.

우선, 공급부(1000)를 통해 소정 간격으로 유리기판(1)이 정량적으로 이송되고, 이 이송되는 유리기판(1)은 제 1온도제어부(2000)를 통과하며 서서히 가열되어 후술 공정인 레이져 가공부(3000)에서 레이져 가공이 용이하도록 하였다.

이와 같이, 소망하는 온도로 가열된 유리기판(1)은 레이져 가공부(3000)에서 연마작업이 이루어진다.

이 때, 레이져 가공부(3000)에서 발산되는 레이져 빔(L)의 온도와 상기한 제 1온도제어부(2000)를 통과한 유리기판(1)은 일정 온도 이상으로 가열되어 레이져 빔이 조사되는 영역에서 발생하는 가공 충격과 스트레스에 강해지기 때문에, 균열(Crack)이나 온도 불균형에 의한 파손이 방지된다.

즉, 상술한 레이져 가공부(100) 구성중 레이져 빔(L)의 크기를 블럭 형태등으로 변형할 수 있고, 에너지 분포를 플랫 탑(Flat Top) 형태로 변환시킬 수 있는 빔 가공부(130)에 의해 유리기판(1)의 가공부 형태에 따라, 빔 세기의 분포를 균일하게 맞추는 것이 가공 불균일과 이에 따른 응력 분포 불균일에 따른 균열(Crack), 파손(Breaking)을 방지할 수 있다.

예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 유리 기판(1)의 모서리 면을 수직방향으로 가공할 경우 모서리면은 직각형태이므로 가우시안 형태의 레이져 빔이 유리하지만, 모서리면이 경사형태일 경우에는 경사 방향에 따라 편평한(Flat)한 빔형태가 유리하며, 절단면을 가공하는 경우에도 Flat한 빔형태가 유리하다.

이와 같이, 레이져 가공이 완료된 유리기판(1)은 제 2온도제어부(4000)를 통과하며 서냉되며 반출, 적재된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템(10)에 의하면, 유리기판의 미세크랙과 분진을 최소화하여 연마 공정을 간단하게 구성할 수 있도록 함에 따라 추가비용 발생을 최소화하고, 그에 따라, 생산성을 향상시켰으며, 유리기판의 국소적인 온도편차를 최소화함과 동시에 레이져빔의 단면을 편평하게(Flat) 형성하여 응력집중을 최소화함에 따라 레이져 빔이 투사되는 부위에 균열이 거의 발생하지 않도록 하는 이점이 있다.

한편, 도 12에 도시한 것은 본 발명에 따른 레이져 폴리싱 시스템(10)의 다른 실시예로서, 롤 형태로 이루어진 플랙시블 유리기판을 롤 투 롤 방식으로 풀어서 가공할 수 있도록 하는 공급부(1000)의 다른 실시예를 보인 것으로, 코일형태로 이루어진 플렉시블 유리기판(1)을 언 코일링하면서 소망하는 길이로 컷팅한 뒤, 지속적으로 공급되도록 하는 것이다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형실시는 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.

1 : 유리기판 100 : 레이져 폴리싱 시스템
100 : 레이져 가공부 110 : 레이져 광원
120 : 빔 분할기 121 : 가이드 빔
130 : 빔 가공부 140 : 반사경
150 : 빔 형상 제어부 160 : 빔 셔터
170 : 포커싱 유니트 180 :관찰광학계
200 : 가열수단 210 : 가열수단 본체
211 :도어 213 :개구부
215 : 투시창 217 : 온도센서
230 : 차폐용 가열수단 231 : 기판안착부
233 : 석영관 235 : 광학식 온도센서
1000 : 공급부 2000 : 제 1온도제어부
2100 : 터널식 본체 2111 : 단열재
2110,2130 : 내, 외곽 케이스 2150 : 열원
2300 : 온도측정수단 2500 :이송수단
3000 : 레이져 가공부 4000 : 제 2온도제어부

Claims (16)

1. 레이져 빔을 조사하여 유리기판을 연마하는 레이져 가공부와;
   상기 유리 기판의 온도를 제어할 수 있도록 구비되는 가열수단을 포함하며,
   상기 레이져 가공부는,
   레이져 빔을 발생시키는 레이져 광원과,
   상기 레이져 광원의 레이져 빔 단부형상을 제어하는 빔 가공부와,
   상기 빔 가공부에서 가공된 레이져 빔의 분할 경로 및 레이져 빔 단부의 크기를 조절하는 빔 형상 제어부와,
   상기 빔 형상 제어부에서 조절된 레이져빔을 포커싱하는 포커싱 유니트와,
   상기 레이져 광원과 상기 빔가공부 사이에 구비되는 빔 분할기와,
   상기 빔 분할기의 일측에 구비되어 분할되는 레이져 빔에 육안으로 확인이 가능하도록 색상을 부여하는 가이드 빔과,
   상기 빔 형상 제어부를 통해 조사되는 레이져 빔의 경로를 용이하게 방향전환하도록 구비되는 반사경과,
   상기 반사경을 통해 방향전환된 레이져 빔이 상기 포커싱 유니트에 차단 또는 전달되도록 제어하는 빔 셔터와,
   상기 포커싱 유니트의 일측에 소정거리 떨어져 구비되며, 상기 포커싱 유니트로 조사되는 레이져 빔의 상태를 실시간으로 체크하여 상기 레이져 광원에 수신되는 전기신호를 전달하는 관찰광학계를 구비하고,
   상기 가열수단은,
   일측면에 유리기판의 입, 출이 용이하도록 도어를 갖춘 개구부가 구비되며, 상기 개구부와 하측면을 제외한 4면에 상기 레이져 빔이 조사되도록 적어도 하나 이상의 투시창이 구비되는 가열수단 본체와,
   상기 가열수단 본체의 내측에 소정거리 이격되며, 상기 가열수단 본체와 동일 구성으로 적어도 하나 이상 더 구비되는 차폐용 가열수단을 구비하고,
   상기 차폐용 가열수단은, 내부 저면에 유리기판의 안착이 용이하도록 구비되는 기판안착부와, 상기 기판안착부의 저면으로 적어도 하나 이상의 석영관이 구비되고, 상기 석영관의 단부에 상기 유리기판 온도의 측정이 가능하도록 구비되는 광학식 온도센서를 구비하고,
   상기 가열수단 본체와 상기 차폐용 가열수단은, 각각의 내부에 일단이 구비되고 타단은 상기 가열수단 본체의 외부에 연결되는 적어도 하나 이상의 온도센서를 갖춘 것을 특징으로 하는 레이져 폴리싱 시스템.
2. 소정간격을 두고 순차적으로 유리 기판을 공급하는 공급부와;
   상기 공급부에서 공급되는 유리 기판이 가열되며, 이송되도록 터널식으로 이루어진 제 1온도제어부와;
   상기 제 1온도제어부에서 소정의 온도로 가열된 유리 기판의 가장자리를 전처리하는 레이져 가공부와;
   상기 레이져 가공부에서 전처리가공이 완료되어 공급되는 유리 기판이 서냉되며, 적재부로 이송되도록 터널식으로 이루어진 제 2온도제어부를 포함하며,
   상기 제 1온도제어부는, 양단이 개구된 터널식 본체와, 상기 터널식 본체의 길이방향으로 다수 구비된 온도측정수단과, 상기 터널식 본체의 하측 길이방향으로 이송되도록 구비되는 이송수단으로 이루어지고,
   상기 터널식 본체는, 단열소재로 이루어지며 소정거리 이격된 사이에는 단열재가 구비되는 내, 외곽 케이스와, 상기 내곽 케이스 내부를 가열시켜 길이방향으로 다수 이송되는 유리기판을 가열시키도록 구비되는 열원으로 이루어지며,
   상기 내, 외곽 케이스는, 뮬라이트 또는 알루미나 중 어느 하나의 소재로 이루어지고,
   상기 터널식 본체의 내곽 케이스는, 상기 유리기판의 오염을 방지하도록 방진 처리되며,
   상기 온도측정수단은, 상기 터널식 본체를 통과하는 유리기판의 온도를 측정하기 위해 길이방향 등간격으로 다수 구비되는 열화상 카메라 또는 접촉 또는 비접촉 온도센서 중 어느 하나로 이루어진 측정수단과, 상기 측정수단으로 부터 전달된 온도를 일정하게 유지하도록 제어하는 컨트롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이져 폴리싱 시스템.
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