KR102154261B1 - 적층식 강화 유리 기판의 컷팅 방법 - Google Patents

적층식 강화 유리 기판의 컷팅 방법 Download PDF

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Abstract

적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하는 방법들이 개시된다. 제 1 및 제 2 표면 부분들을 가진 유리 코어 층, 및 유리 코어 층의 제 1 표면 부분 또는 제 2 표면 부분에 용융된 적어도 하나의 유리 클래딩 층을 가진 적층식 강화 유리 기판을 제공하는 단계를 포함한 방법이 개시된다. 유리 코어 층은 클래딩 열 팽창 계수보다 낮은 코어 열 팽창 계수를 가진다. 방법은 적층식 강화 유리 기판 상에 에지 결함을 형성하는 단계, 적어도 하나의 유리 클래딩 층 상의 적층식 강화 유리 기판의 제 1 및 제 2 영역들을 가열하는 단계를 더 포함한다. 제 1 및 제 2 영역들은 원하는 분리 라인의 제 1 및 2 측면들로부터 각각 오프셋된다. 방법은 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 에지 결함에서 모사된 균열을 전파시키는 단계를 더 포함한다.

Description

적층식 강화 유리 기판의 컷팅 방법{METHODS OF CUTTING A LAMINATE STRENGTHENED GLASS SUBSTRATE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2012년 11월 21일에 출원된 미국 가출원 제61/728,918호의 우선권 주장 출원이며, 이때 상기 출원의 내용은 전반적으로 본원에 병합된다.
본 출원은 일반적으로 적층식 (laminate) 강화 유리 기판들을 분리하는 방법, 보다 구체적으로 장력 및 압력 조종에 의해 적층식 강화 유리 기판들을 분리하는 방법에 관한 것이다.
유리 물품들, 예를 들면, 커버 유리들, 유리 백플레인들 (backplanes) 등은 소비자 및 상업용 전자 디바이스들 모두, 예를 들면, LCD 및 LED 디스플레이들, 컴퓨터 모니터들, ATM들 (automated teller machines) 등에서 활용된다. 이러한 유리 물품들 중 일부는 사용자의 손가락 및/또는 스타일러스 디바이스들을 포함한 다양한 객체들에 의해 유리 물품이 접촉되는 것을 필요로 하는 "터치" 기능성을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 유리는 손상 없이 상시 접촉을 이겨내도록 충분히 강해야 한다. 게다가, 상기와 같은 유리 물품들은 또한 휴대용 전자 디바이스들, 예를 들면 모바일 텔레폰들, 개인용 미디어 플레이어들 및 태블릿 컴퓨터들에 통합될 수 있다. 이러한 디바이스들에 통합된 유리 물품들은 이송 및/또는 결합 디바이스의 사용 동안 손상받기 쉬울 수 있다.
이에 따라서, 전자 디바이스들에 사용된 유리 물품들은 실제 사용으로부터 일상적인 "터치" 접촉뿐만 아니라, 디바이스가 이송 중일 시에 일어날 수 있는 부수적인 접촉 및 충격을 이겨낼 수 있도록 향상된 강도를 필요로 할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 적층식 강화 유리 기판을 컷팅하는 방법은, 제 1 표면 부분 및 상기 제 1 표면 부분과 마주하는 제 2 표면 부분을 갖춘 유리 코어 층, 및 상기 유리 코어 층의 제 1 표면 부분 또는 제 2 표면 부분에 용융된 적어도 하나의 유리 클래딩 층을 가진 적층식 강화 유리 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 유리 코어 층은 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층은 상기 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore보다 낮은 평균 클래딩 열 팽창 계수 CTEcladding를 가진다. 상기 방법은 상기 적층식 강화 유리 기판의 에지에서 에지 결함을 형성하는 단계, 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층 상의 적층식 강화 유리 기판의 제 1 영역을 가열하는 단계, 및 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층 상의 적층식 강화 유리 기판의 제 2 영역을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 영역은 원하는 분리 라인의 제 1 측면으로부터 오프셋되며, 그리고 상기 제 2 영역은 상기 원하는 분리 라인의 제 2 측면으로부터 오프셋된다. 상기 방법은 상기 적층식 강화 유리 기판의 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 원하는 분리 라인을 따라 에지 결함에서 모사된 균열을 전파시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따라서, 적층식 강화 유리 기판을 컷팅하는 방법은, 제 1 표면 부분 및 상기 제 1 표면 부분과 마주하는 제 2 표면 부분을 갖춘 유리 코어 층, 및 상기 유리 코어 층의 제 1 표면 부분 또는 제 2 표면 부분에 용융된 적어도 하나의 유리 클래딩 층을 가진 적층식 강화 유리 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 유리 코어 층은 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층은 상기 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore보다 낮은 평균 클래딩 열 팽창 계수 CTEcladding를 가진다. 상기 방법은 원하는 분리 라인을 따라 뻗어나가고 상기 원하는 분리 라인으로부터 오프셋되는 제 1 감소형 중앙 장력 존 (reduced central tension zone)을 형성하는 단계 및 상기 원하는 분리 라인을 따라 뻗어나가는 제 2 감소형 중앙 장력 존 역시 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 감소형 중앙 장력 존은 상기 원하는 분리 라인의 제 1 측면으로부터 오프셋되며, 그리고 상기 제 2 감소형 중앙 장력 존은 상기 원하는 분리 라인의 제 2 측면으로부터 오프셋된다. 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존들은 상기 원하는 분리 라인을 따른 중앙 장력 CT2보다 낮은 감소형 장력 CT1을 가진다. 상기 방법은 상기 제 1 감소형 중앙 장력 존과 상기 제 2 감소형 중앙 장력 존 사이의 원하는 분리 라인을 따라 균열을 전파시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본원에서 기술된 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하는 방법들의 추가 특징들 및 이점들은 다음의 설명에서 설명될 것이고, 다음의 설명은 기술 분야의 통상의 기술자에게 있어 부분적으로 손쉽게 명확해지거나, 또는 상세한 설명, 이후의 첨부된 도면들뿐만 아니라 청구항을 포함하여, 본원에 기술된 바와 같이 실시예들을 실시함으로써, 인지될 수 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 상술된 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 다는 다양한 실시예들을 기술하고 있으며, 그리고 청구된 주제 내용의 특징 및 특성을 이해시키기 위한 개요 또는 틀을 제공하는 것으로 의도된다. 첨부된 도면들은 다양한 실시예들의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 그리고 이러한 명세서의 일부에 병합되고, 상기 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 예시하되, 청구된 주제 내용의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공하는 기술 내용과 함께 예시한다.
도 1은 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따른 적층식 강화 유리 기판 시트의 단면을 개략적으로 도시하고;
도 2는 도 1의 적층식 강화 유리 기판 시트를 만드는 용융 인발 공정을 개략적으로 도시하고;
도 3은 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 대표적인 유리 코어 층 조성물 및 대표적인 유리 클래딩 층 조성물에 대한 열 팽창 대 온도를 나타낸 그래프이고;
도 4a는 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 원하는 분리 라인 주위에서 적층식 강화 유리 기판의 표면 상에 대표적인 온도 프로파일을 도시하는 그래프이고;
도 4b는 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 도 4a에 도시된 온도 프로파일로부터 얻어진 적층식 강화 유리 기판의 중앙 장력 프로파일을 도시하는 그래프이고;
도 4c는 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 도 4a에 도시된 온도 프로파일로부터 얻어진 적층식 강화 유리 기판의 압축 응력 프로파일을 도시하는 그래프이고;
도 5는 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 적층식 강화 유리 기판의 표면 상에 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 개략적으로 도시하고;
도 6은 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 적층식 강화 유리 기판을 컷팅하는 시스템을 개략적으로 도시하고;
도 7은 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 온도 프로파일, 중앙 장력 프로파일, 및 압축 응력 프로파일과 함께, 적층식 강화 유리 기판의 표면 상에 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 개략적으로 도시하고;
도 8은 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 온도 프로파일, 중앙 장력 프로파일, 및 압축 응력 프로파일과 함께, 적층식 강화 유리 기판의 표면 상에 장형의 (elongated) 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 개략적으로 도시하고;
도 9a 및 9b는 본원에서 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예들에 따라서, 적층식 강화 유리 기판 시트로부터 분리된 2 개의 대표적인 적층식 강화 유리 물품들을 도시하며; 그리고
도 9c는 제 1 및 제 2 중앙 장력 존들의 적용에 의해, 원하는 분리 라인을 따라 컷팅된 적층식 유리 튜브를 도시한다.
참조 번호는 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하는 방법들의 실시예들에 대해 상세하게 만들어질 것이며, 실시예들의 예시는 첨부된 도면에서 예시된다. 가능하다면, 동일 참조 번호는 도면 전체를 통하여 동일 또는 유사한 부분을 지칭하도록 사용될 것이다. 이하에서 보다 상세하게 기술된 바와 같이, 실시예들은, 원하는 분리 라인을 따라 중앙 장력 및 압축 응력들을 조종하여, 균열이 안내될 수 있는 최소의 내성 경로 (least-resistance path)를 제공하기 위해, 레이저들 또는 다른 고속 및 국부 가열 소스들을 사용함으로써, 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하는 방법들을 제공한다. 용융 적층식 유리 기판들에서 유리 코어 층 및 클래딩 압축의 중앙 장력 모두가 코어 유리 층 및 유리 클래딩 층의 설정 점들의 하한치 간의 온도 차에 순간적으로 반비례하기 때문에, 중앙 장력 및 압축 응력 크기들, 및 프로파일들은, 안내 없는 균열 전파를 피하고 제어된 파열 및 안정적인 안내 균열 성장을 제공하기 위해 관리될 수 있다. 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하는 다양한 방법들은 첨부된 도면들을 특별하게 참조하여 보다 상세하게 본원에서 기술될 것이다.
유리 물품들은 열 템퍼링 (thermal tempering) 및/또는 이온 교환 처리에 의해 강화될 수 있다. 상기와 같은 경우들에서, 유리 물품은 유리 물품이 형성된 후에 추가 공정 단계들을 거칠 수 있으며, 그리고 이러한 추가 공정 단계들은 유리 물품의 전반적인 비용을 증가시킬 수 있다. 게다가, 이러한 공정 단계들을 수행하는데 필요한 추가적인 핸들링은 유리 물품의 손상 위험을 증가시킬 수 있고, 이는 제조 수율을 감소시키며, 그리고 생산 비용 및 유리 물품의 최종 비용을 더 증가시킬수 있다.
이중 용융 인발 (double fusion draw)은 강화 유리 기판들을 만들어 내는 또 다른 방법이다. 이중 용융 인발은 2 개의 클래딩 층들 사이에 위치한 코어 층을 가진 3 개 층 적층식 강화 유리 기판을 생성한다. 코어 유리가 클래딩 유리보다 높은 열 팽창 계수를 가질 시에, 압축 응력은 클래딩 층들에 존재하며, 그리고 적층식 강화 유리 기판이 어닐링 및 변형점 (strain point)으로부터 낮은 온도로 냉각될 시에, 코어 층에서 자연스럽게 발생된 중앙 장력에 의해 카운터-밸런싱된다 (countered-balanced). 압축 응력된 클래딩 층들을 통한 강도는 추가적인 손상 내성을 제공한다. 중앙 장력 코어가 높은, 손상 내성 클래딩 층의 존재는 통상적인 방법들, 예를 들면, 기계장치 긋기 (mechanical scribe) 및 분리 방법들, 및 레이저 긋기 및 분리 방법들에 의한 컷팅에 대하여 적층식 강화 유리 기판의 도전 과제를 만들 수 있다.
이제 도 1을 참조해 보면, 적층식 강화 유리 기판 (100)은 단면으로 개략적으로 도시된다. 보다 상세하게 이하에서 기술된 바와 같이, 적층식 강화 유리 기판들은 적층식 강화 유리 기판을 복수의 적층식 강화 유리 물품들로 분리하기 위해 인발 공정 이후뿐만 아니라, 인발 공정의 바닥에서 컷팅될 수 있다. 적층식 강화 유리 기판 (100)은 일반적으로 유리 코어 층 (102) 및 유리 클래딩 층들 (104a, 104b) 쌍을 포함한다. 주목해야 하는 바와 같이, 다른 실시예들에서, 적층식 강화 유리 기판은 하나의 유리 클래딩 층만을 포함하여, 2 개 층 기판을 제공할 수 있다.
도 1을 여전하게 참조해 보면, 제 1 표면 (105) 및 제 2 표면 (107)을 갖는 유리 코어 층 (102)은 일반적으로 제 1 표면 부분 (103a), 및 상기 제 1 표면 부분 (103a)과 마주하는 제 2 표면 부분 (103b)을 포함한다. 제 1 유리 클래딩 층 (104a)은 유리 코어 층 (102)의 제 1 표면 부분 (103a)에 용융되며, 그리고 제 2 유리 클래딩 층 (104b)은 유리 코어 층 (102)의 제 2 표면 부분 (103b)에 용융된다. 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)은 유리 코어 층 (102)과 유리 클래딩 층들 (104a, 104b) 사이에 배치된 임의의 추가 물질들, 예를 들면, 접착제들, 코팅 층 등 없이 유리 코어 층 (102)에 용융된다.
본원에서 기술된 적층식 강화 유리 기판 (100)의 실시예들에서, 유리 코어 층 (102)은 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore를 갖는 제 1 유리 조성물로 형성되며, 그리고 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)은 평균 클래딩 열 팽창 계수 CTEcladding을 갖는 서로 다른 제 2 유리 조성물로 형성된다. 용어 "CTE"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 평균화된 유리 조성물의 열 팽창 계수를 의미한다. CTEcore는, 이온 교환 없이, 또는 열적 탬퍼링 없이, 압축하여 응력을 받는 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)을 초래하는 CTEcladding보다 크다.
구체적으로, 본원에서 기술된 적층식 강화 유리 기판들 (100)은, 참조로서 본원에서 병합되는 미국 특허 제4,214,886호에 기술된 공정 등의 용융 적층 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면 도 2를 참조해 보면, 적층식 유리 물품을 형성하는 적층식 용융 인발 장치 (200)는 하부 아이소파이프 (204) 상에 위치된 상부 아이소파이프 (202)를 포함한다. 상부 아이소파이프 (202)는, 용융 유리 클래딩 조성물 (206)이 용융기 (미도시)로부터 공급되는 트러프 (trough) (210)를 포함한다. 이와 유사하게, 하부 아이소파이프 (204)는, 용융 유리 코어 조성물 (208)이 용융기 (미도시)로부터 공급되는 트러프 (212)를 포함한다. 본원에서 기술된 실시예들에서, 용융 유리 코어 조성물 (208)은 용융 유리 클래딩 조성물 (206)의 평균 열 팽창 계수 CTEcladding보다 큰 평균 열 팽창 계수 CTEcore을 가진다.
용융 유리 코어 조성물 (208)이 트러프 (212)를 채울 시에, 용융 유리 코어 조성물 (208)은 트러프 (212)에 넘쳐 흐르고, 하부 아이소파이프 (204)의 외부 성형 표면들 (216, 218) 상에 흐른다. 하부 아이소파이프 (204)의 외부 성형 표면들 (216, 218)은 루트 (220)에서 수렴한다. 이에 따라서, 외부 성형 표면들 (216, 218) 상에 흐르는 용융 유리 코어 조성물 (208)은 하부 아이소파이프 (204)의 루트 (220)에서 다시 합류하여, 적층식 유리 물품의 유리 코어 층 (102)을 형성한다.
이와 동시에, 용융 유리 클래딩 조성물들 (206)은 상부 아이소파이프 (202)에 형성된 트러프 (210)에 넘쳐 흐르고, 상부 아이소파이프 (202)의 외부 성형 표면들 (222, 224) 상에 흐른다. 용융 유리 클래딩 조성물 (206)은 상부 아이소파이프 (202)에 의해 외부 방향으로 편향되고, 그 결과 용융 유리 클래딩 조성물 (206)은 하부 아이소파이프 (204) 주위에 흐르고, 하부 아이소파이프의 외부 성형 표면들 (216, 218) 상에 흐르는 용융 유리 코어 조성물 (208)과 접촉하여, 용융 유리 코어 조성물에 용융되며, 그리고 유리 코어 층 (102) 주위의 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)을 형성한다.
상술된 바와 같이, 용융 유리 코어 조성물 (208)은 일반적으로 용융 유리 클래딩 조성물 (206)의 평균 클래딩 열 팽창 계수 CTEcladding보다 큰 평균 열 팽창 계수 CTEcore를 가진다. 이에 따라서, 유리 코어 층 (102) 및 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)이 냉각될 시에, 유리 코어 층 (102) 및 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)의 열 팽창 계수의 차는 압축 응력들이 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)에서 전개되도록 한다. 압축 응력은 이온-교환 처리 또는 열 탬퍼링 처리 없이 최종 적층식 유리 물품의 강도를 증가시킨다. 유리 코어 층 (102) 및 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)에 대한 유리 조성물들은 명칭 "High CTE Potassium Borosilicate Core Glasses and Glass Articles Comprising the Same"인 미국 특허 출원 제61/604,869호 및 명칭 "Low CTE Alkali-Free BoroAluminosilcate Glass Compositions and Glass Articles Comprising the Same"인 미국 특허 출원 제61/604,839호에 기술된 유리 조성물들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않으며, 이때 상기 미국 출원 둘 다는 코닝 사에 양도되고 전반적으로 참조로서 본원에 병합된다.
표 1은 이하에서 대표적인 방식으로 활용된 유리 조성물들을 나열한다.
Figure 112015057002903-pct00001
현재, 유리 조성물들 (A, C, D, E, F, G, H 및 I)을 가진 유리들이 유리 명들 또는 번호들 2317, 0317, Eagle 2000®, 2318, 7761, 2319, 2816, 및 2916 각각 하에 코닝 사로부터 얻어질 수 있으며, 그리고 유리 조성물들 (B 및 J)을 가진 유리들은 또한 코닝 사에 의해 제조된다.
도 1에 도시된 적층식 강화 유리 기판 (100)을 다시 참조해 보면, 적층식 유리 물품의 유리 코어 층 (102)은 상대적으로 높은 평균 열 팽창 계수를 가진 유리 조성물 예를 들면, 75x10-7/℃ 이상인 열 팽창 계수를 가진, 본원에서 기술된 유리 조성물들로 형성된다. 적층식 강화 유리 기판 (100)의 유리 클래딩 층들 (104a, 104b)은 용융 형성에 이은 적층식 유리 물품을 냉각할 시에, 클래딩 층들에 압축 응력의 전개를 용이하게 하기 위해, 낮은 평균 열 팽창 계수를 가진 유리 조성물들로 형성된다.
보다 구체적으로, 주어진 클래딩 및 코어 두께 비에 있어서, 유리 클래딩 층 (104a, 104b) 조성물과 유리 코어 층 (102) 조성물 사이에 CTE의 차이가 있으며, 그리고 설정 점들 (예를 들어, 유리 변형점을 약 5℃ 초과) 정도에서 낮은 온도 (예를 들여, 실내 온도)까지 유리 클래딩 층들 (104a, 104b) 및 유리 코어 층 (102)의 차후적인 냉각이 있다. 유리 코어 층 (102) 조성물이 유리 클래딩 층 (104a, 104b) 조성물보다 높은 CTE를 가질 시에, 압축 응력 (CS)은 유리 클래딩 층 (104a, 104b)에 존재하며, 그리고 적층식 강화 유리 기판 (100)이 냉각될 시에, 유리 코어 층 (102)에 자연스럽게 발생된 중앙 장력 (CT)에 의해 카운터-밸런싱된다. 유리 클래딩 층 (104a, 104b) 압축 응력 (CS)은 식 (1)로 기술될 수 있다:
Figure 112015057002903-pct00002
유리 코어 층 (102) 내의 중앙 장력 (CT)은 식 (2)로 기술될 수 있다:
Figure 112015057002903-pct00003
Ecore 및 Eclad 각각은 코어 및 클래딩 유리들의 탄성 모듈러스이고; Vcore 및 Vclad각각은 코어 및 클래딩 유리들의 포아송비이고; T*은 섭씨로 코어 및 클래딩 유리들의 설정 점들의 하한치이고 (설정 점은 유리 변형점을 5℃ 초과로 정의됨); αcore 및 αclad 각각은 설정 점 T*으로부터, 25℃가 코어 및 클래딩 유리들 각각에 대해 상기의 식에 사용되는 실내 온도까지의 평균 열 팽창 계수이고; hcore는 코어의 절반 두께이며; 그리고 hclad는 클래딩 두께이다.
식 (1) 및 (2)는 실내 온도 (즉, 25℃)에서 주어진 유리 조성물 쌍으로부터 달성 가능한 응력 레벨의 특징을 가지기 위해 제공된다. 주목해야 하는 바와 같이, 유리 조성물이 실내 온도와 T* 사이에 있는 또 다른 온도 T로 설정될 시에, CS 및 CT 둘 다는 비례적으로 감소할 것이다. 이에 따라서, 식 (1) 및 (2)는 다음과 같이 일반화될 수 있다:
Figure 112015057002903-pct00004
CS 및 CT가 서로 밸런싱되어야 하기 때문에, 식 (5)가 제공된다:
Figure 112015057002903-pct00005
식 (3) 및 (4)로부터 CS 및 CT는 도 3의 그래프에 예시되는 국부적인 온도 변화로 순간적으로 변화될 수 있다. 도 3은 열 팽창 대 유리 코어 층 조성물 (330) 및 유리 클래딩 층 조성물 (332)에 대한 온도를 나타낸다. 곡선 (330)용 데이터는 유리 A에 대응하며, 그리고 곡선 (332)용 데이터는 유리 B에 대응한다. 이해하여야 하는 바와 같이, 이러한 유리 조성물들은 예시들로서 단지 사용될 수 있으며, 그리고 다른 유리 조성물들도 활용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 응력은, 온도가 T* (예시 A-B 유리 조성물 쌍의 513℃)까지 올라갈 시에 음영 구역 (334)에 비례한다. 이에 따라서, CS 및 CT 크기들 및 프로파일들은 라인 주위에 적용된 선택 및 제어 온도 패턴을 통해 원하는 분리 라인을 따라, 그리고 원하는 분리 라인 주위에서 조종될 수 있다. 이러한 접근법은 현존하는 방법들과는 다르며, 유리 조성물 쌍은 균일하게 가열되거나, 또는 최대 파워가 컷 라인을 따라 정확하게 위치되는 원하는 분리 라인 상에서 직접 가열된다.
예시적인 온도 프로파일 (160), 해당 중앙 장력 프로파일 (170) 및 압축 응력 프로파일 (180)이 도 4a-4c 각각에 도시된다. 도 4a는, 수평 축이 원하는 분리 라인 (x=0)으로부터 이격되고 수직 축이 온도인, 원하는 분리 라인에 걸친 온도 프로파일 (160)을 도시한다. 예시적인 예시에서, 클래딩 유리 층의 표면의 제 1 영역 (162a) 및 제 2 영역 (162b)은 최대 온도 T1으로 가열된다. 제 1 영역 (162a) 및 제 2 영역 (162b) 둘 다가 오프셋 거리 R1만큼 원하는 분리 라인으로부터 오프셋된다. 짧은 R1은 균열 전파를 보다 안정적으로 이룰 수 있으며, 컷팅 라인을 따라 그대로 있게 될 것이다. 일부 실시예들에서, R1은 3mm 미만이다. 다른 실시예들에서, R1은 1.5mm 미만이다. 여전히 다른 실시예들에서, R1은 0.75mm 미만이다. 이에 따라서, 원하는 분리 라인 상에 직접 있는 유리 클래딩 층의 구역은 최대 온도 T1까지 가열되는 것이 아니라, 오히려 최대 온도 T1보다 낮은 온도 T2까지 가열된다. 제 1 영역 (162a), 제 2 영역 (162b), 및 원하는 분리 라인의 외부 구역은 주위 온도 T0 근방에 있을 수 있어, T2<T1, 및 T1>T0이 된다.
도 3, 및 식 (3) 및 (4)에 대해 상술된 바와 같이, 국부적인 온도의 변화는 유리 코어 층 내에서 CT를 순간적으로 변화시킨다. 도 4b는 도 4a에 도시된 온도 프로파일에 따르고 적층식 강화 유리 기판에 적용된 중앙 장력 프로파일 (170)을 도시한다. 수평 축은 원하는 분리 라인 (x=0)으로부터 이격되며, 그리고 수직 축은 CT이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 영역 (162a)에 대응하는 제 1 감소형 중앙 장력 존 (172a) 및 제 2 영역 (162b)에 대응하는 제 2 감소형 중앙 장력 존 (172b)은 제 1 및 제 2 영역들 (162a, 162b)에서의 국부적인 가열로 인해, 원하는 분리 라인에서의 중앙 장력 (CT2)보다 작은 중앙 장력 (CT1)을 가진다. 적층식 강화 유리 기판의 잔류 구역은 본래 중앙 장력 (CT0)을 가지고, 그 결과 CT2>CT1 및 CT1<CT0이 된다.
도 4c는 도 4b에 도시된 중앙 장력 프로파일 (170)에 따른 압축 응력 프로파일 (180)을 도시한다. 수평 축은 원하는 분리 라인 (x=0)으로부터 이격되며, 그리고 수직 축은 CS이다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 제 1 영역 (162a)에 대응하는 제 1 감소형 압축 응력 존 (182a) 및 제 2 영역 (162b)에 대응하는 제 2 감소형 압축 응력 존 (182a)은, 제 1 및 제 2 영역들 (162a, 162b)에서의 국부적인 가열로 인해, 원하는 분리 라인에서 압축 응력 (CS2)보다 크기가 낮은 압축 응력 (CS1)을 가진다. 적층식 강화 유리 기판의 잔류 구역은 본래 압축 응력 (CS0)을 가지고, 그 결과 CS2>CS1 및 CS1<CS0이다.
상술된 바와 같이 적층식 강화 유리 기판의 표면을 가열시키는 것은 CT1을 갖는 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존들 (172a, 172b)을 형성하여, 원하는 분리 라인을 따라 또는 상기 원하는 분리 라인 근방에서 전파되는 균열에 대한 경계를 제공하는데, 이는 CT2를 갖는 적층식 강화 유리 기판의 영역이 균열 전파에 대해 바람직하고 최소의 내성 경로일 수 있기 때문이다. 다시 말해서, 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존 (172a, 172b)의 하한치 CT1은 원하는 분리 라인을 따라 전파 균열을 안내한다. 이에 따라서, CT1 및 CT2 (이와 유사하게, 제 1 및 제 2 영역들에서의 압축 응력 (CS1) 및 원하는 분리 라인에서의 압축 응력 (CS2)에 대응함)는 소정의 임계치 미만으로 CT2를 낮춤으로써, 불완전한 균열 전파를 피하는 것이 최적화될 수 있다. CT1은 원하는 분리 라인과는 다른 임의의 방향으로 균열이 발생되는 것을 피하기 위해, 원하는 분리 라인 주위에서 현저하게 낮은 중앙 장력 밴드들 (center-tension bands)을 가지도록 제어될 수 있다. CT1은, 국부적인 온도가 대략적으로 코어 및 클래딩 유리들의 설정 점들의 하한치에 이르게 될 시에, 일부 실시예들에서 제로만큼 낮아질 수 있다. CT2는 결함이 없는 에지 품질을 위해 소정의 임계치 (예를 들어, 25MPa) 미만이 되도록 제어될 수 있다 (그러나, 균열 자기 (self)-전파에 대해서는 충분함). 온도에 관하여, T2의 하한치는 벤트 (vent)를 형성하기 위해 초기 결함의 전파를 유지하는 것을 필요로 하는 응력에 의해 정의될 수 있고; 상한치는 코어 및 클래딩 유리들의 변형점들의 하한치 이하일 수 있다.
타깃 오프셋 R1 및 중앙 장력들 CT1, CT2은 최적의 가열 소스 파라미터들로 달성될 수 있다. 상술된 바와 같이 국부적으로 열을 가할 수 있는 임의의 디바이스는 본원에 기술된 실시예들에 따른 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하기 위해 사용될 수 있다. 가열 소스들이 레이저들의 정황에 기술되었지만, 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 국부적인 가열은 또한 일부 실시예들에서, 적층식 강화 유리 기판의 표면에 적용되는 얇은 가열 소자들에 의해 제공될 수 있다.
이제, 도 5를 참조해 보면, 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟 (154a, 154b)과 함께 적층식 강화 유리 기판 (100)의 표면 (105)이 도시된다. 상술된 바와 같이, 적층식 강화 유리 기판 (100)의 표면 (105)은 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)과는 다른 가열 소스들에 의해 가열될 수 있다. 에지 결함 (112)은 균열에 대한 시작 위치를 제공하기 위해, 적층식 강화 유리 기판 (100)의 제 1 에지 (108)에 적용된다. 에지 결함 (112)은 레이저 절제에 의해 또는 다른 방법들에 의해 스코어링 블레이드 (scoring blade) 등을 이용하여 기계적으로 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)은 원하는 분리 라인 (110)에 인접한 제 1 및 제 2 영역들 (162a, 162b)을 각각 가열하기 위해 사용된다.
이제, 도 6을 참조해 보면, 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)은 하나 이상의 레이저 소스들 (150)에 의해 발생된 하나 이상의 레이저 빔들 (152)에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 레이저 소스 (150)는 CO2 레이저 소스이다. 적층식 강화 유리 기판 (100) 및/또는 하나 이상의 레이저 소스들 (150)은 이동될 수 있고 (translated), 그 결과 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)은 적층식 강화 유리 기판 (100)의 표면 (105)을 횡단한다. 일부 실시예들에서, 단일 레이저 빔 (152)은 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)을 형성하기 위해 빔 분할기 (splitter)를 사용하여 분할된다. 다른 실시예들에서, 단일 레이저 빔 (152)은 제 1 영역 (162a) 및 제 2 영역 (162b) 상에 순차적으로 스캐닝된다. 레이저 빔 (152)의 동작 파라미터들은 파워 레벨, 빔 형상, 파장, 펄스 주파수, 및 스캔 속도를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 레이저 빔 (152)의 파라미터들은 원하는 온도 프로파일을 달성하기 위해 설정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 별개의 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)은 적층식 강화 유리 기판 (100)의 표면 (105)에 걸쳐 전진한다. 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)은 타원형 빔 스팟들을 형성하기 위해 국부적으로 레이저 빔 (152)을 고속으로 스캐닝함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 초점 맞춤 광학기들 (미도시)은 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)의 원하는 형상 및 크기를 형성하기 위해 사용된다. 다른 실시예들에서, 이하에서 기술되고 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a', 154b')은 적층식 강화 유리 기판 (100)의 전체 표면 (105)을 횡단하는 장형 빔 스팟들일 수 있다.
냉각 노즐 (140)로부터의 냉각 제트 (cooling jet) (142)는 일부 실시예들에서 에지 결함 (112)에서 벤트 형성을 조장하기 위해 에지 결함 (112)에 적용될 수 있다. 냉각 제트 (142)는 액체 또는 가스일 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 제트 (142)는 탈이온화된 물 (dionized water)이다. 냉각 제트 (142)는 해당 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존 (172a, 172b)을 형성하기 위해, 제 1 및 제 2 영역들 (162a, 162b)을 가열하는 동안 또는 가열 후 바로 적용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 냉각 제트가 활용되지 않는다.
이제 도 7을 참조해 보면, 2 개의 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b) (또는 다른 가열 소스)로 가열된 적층식 강화 유리 기판 (100)의 표면 (105)에는 상기 표면 상에서 중첩된 해당 온도 프로파일 (160), 중앙 장력 프로파일 (170) 및 압축 응력 프로파일 (180)이 도시된다. 주목해야 하는 바와 같이, 온도 프로파일 (160), 중앙 장력 프로파일 (170), 및 압축 응력 프로파일 (180)의 배치는 표면 (105)의 임의의 특정 위치에 대응하지 않으며, 그리고 이들은 단지 예시적인 목적을 위해 제공될 뿐이다. 온도 프로파일 (160), 중앙 장력 프로파일 (170), 및 압축 응력 프로파일 (180)은 적층식 강화 유리 기판 (100)의 제 1 에지 (108)로부터 제 2 에지 (109)까지 뻗어나간다.
파선은 원하는 분리 라인 (110)을 나타낸다. 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)은, 원하는 분리 라인 근방에서 적층식 강화 유리 기판 (100)의 온도를 증가시키기 위해, 화살표 A에 의해 나타난 바와 같이, 표면 (105)에 걸쳐 동시에 또는 순차적으로 전진해 나간다. 열은, 약간 짧지만 원하는 분리 라인 (110)으로부터의 유한한 거리에서 타깃이 되고, 그 결과 온도는 2 개의 측면들 상에서 원하는 분리 라인 (110)으로부터의 약간 짧은 거리에서 대칭적으로 최대에 이르게 된다. 이에 따라서, 온도 프로파일 (160)이 얻어질 수 있다. 해당 CT 및 CS 프로파일들 (170, 180) 역시 얻어질 수 있다. 적층식 강화 유리 기판 (100)의 중앙 장력은 실제 컷팅 라인에서 국부적인 최대치 (CT2)를 가지고, 온도가 최대로 되는 국부적인 최소치 (CT1)로 감소되며, 그리고 그 후 가열된 존들로부터 떨어져 열 처리 (CT0) 되기 전 원래 레벨로 증가한다.
CT에 대해 비례할 시에, 내부 탄성 에너지 및 응력 세기 요인 둘 다 역시 원하는 분리 라인에서 국부적인 최대치를 가진다. 상술된 바와 같이, 원하는 분리 라인 (110)은 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존들 (172a, 172b)에 의해 경계가 일어날 시에, 균열 전파에 대해 바람직하고 최소의 내성 경로일 것이다. 스루우 (through)-벤트 에지 결함 (112)은 일 측 에지 (108)로부터 타 측 에지 (109)까지 균열 전파를 개시하기 위해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 냉각 제트 (142)는 균열 전파를 더 조장하기 위해 에지 결함 (112)에 적용될 수 있다. 도 8은 하나 이상의 스캐닝된 레이저 빔들에 의해 형성된 제 1 장형 레이저 빔 스팟 (154a) 및 제 2 장형 빔 스팟 (154b)을 도시한다. 제 1 장형 레이저 빔 스팟 (154a) 및 제 2 장형 빔 스팟 (154b)은 현저하게 타원형으로 된 형상의 레이저 빔에 의해, 또는 고속 스캐닝 속도를 가진 하나 이상의 레이저 빔들에 의해 형성될 수 있으며, 이때 다수의 스캐닝 통과는 짧은 시간 프레임, 예를 들면 몇 초로 수행된다. 제 1 및 제 2 장형 레이저 빔 스팟들 (154a, 154b)은 적층식 강화 유리 기판 (100)의 표면 (105) 상에서 제 1 및 제 2 레이저 라인들을 정의할 수 있다.
균열은 에지 결함 (112)에서 개시되며, 그리고 그 후 제 1 감소형 중앙 장력 존과 제 2 감소형 중앙 장력 존 (172a, 172b) 사이에서 전파된다. 이러한 방식으로, 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존들 (172a, 172b)은 적층식 강화 유리 기판 (100) 내에서 전파될 시에 균열을 안내한다.
일부 실시예들에서, 차폐 구성요소 (shield component) (미도시)는 원하는 분리 라인 (110) 상에 적용될 수 있다. 차폐 구성요소는 원하는 분리 라인 (110) 상에서 적층식 강화 유리 기판 (100)의 표면 (105)에 레이저 복사 (또는 가열 소스에 의존하는 다른 에너지)가 입사되지 못하도록 할 수 있다. 차폐 구성요소는 가열 소스에 의해 제공된 에너지로부터 표면 (105)을 차폐하는 얇은 물질 부분으로 구성될 수 있다.
본원에 기술된 컷팅 방법들은, 임의적인 에지들, 예를 들면 만곡된 에지들을 가진 물품들을 포함한 적층식 강화 유리 물품들로 적층식 강화 유리 기판 시트들을 컷팅하기 위해 활용될 수 있다. 도 9a 및 9b는 적층식 강화 유리 기판 시트로부터 컷팅된 적층식 강화 유리 물품들의 2 개의 비제한적 예시들을 개략적으로 도시한다. 적층식 강화 유리 물품들은 예를 들면 전자 디바이스용 커버 유리로 제공될 수 있다.
본원에서 기술된 방법들은 적층식 강화 유리 기판 시트들을 컷팅하는 것에 제한되지 않는다. 도 9c를 참조해 보면, 적층식 유리 튜브 (194)로서 구성된 적층식 강화 유리 기판이 도시된다. 적층식 유리 튜브 (194)는 유리 코어 층 (102')을 둘러싸는 내부 유리 클래딩 층 (104b') 및 외부 유리 클래딩 층 (104a')을 포함한다. 적층식 유리 튜브 (100')는 외부 유리 클래딩 층 (104a')의 표면 주위의 원하는 분리 라인 (110')을 따라 컷팅될 수 있다. 상술된 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존들은 열 에너지의 가함에 의해 원하는 분리 라인 (110')에 인접하여 적용될 수 있다. 일 예시에서, 적층식 유리 튜브 (100')는, 2 개의 레이저 빔들이 외부 유리 클래딩 층 (104a')에 입사되고 원하는 분리 라인 (110')으로부터 오프셋될 시에 회전된다. 그 후, 균열은 원하는 분리 라인 (110')을 따라 전파될 수 있다.
본원에서 기술된 컷팅 방법들은 유리 물품들의 크기 조정을 위해 분리하는데 사용될 수 있을 뿐만 아니라 (예를 들어, 도 9a 및 9b에 도시된 유리 물품들 (190, 192)), 상류 적층식 강화 유리 기판 제조, 예를 들면, 인발의 바닥 (bottom of draw, BOD)에서의 유리 분리, 및 인발된 적층식 강화 유리 기판의 수직 비드 분리 (vertical bead separation, VBS)에도 사용될 수 있다.
코어-클래딩 조성물 예시들
이하에서는 도 4a에 도시된 바와 같이, 온도 프로파일 (및 최종 중앙 장력 및 압축 응력 프로파일들)을 달성하기 위해 CT 및 CS 상에 국부적인 온도의 영향을 예시하는 3 개의 코어-클래딩 유리 조성물 쌍들이 있다.
코어-클래딩 조성물 예시 1
제 1 비제한적 예시에서, 유리 코어 층은, 10.4x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.22의 포아송비, 98x10-7/℃의 평균 CTE, 및 T* = 581℃를 가진 유리 C이다. 유리 클래딩 층은 10.3x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.23의 포아송비, 36.1x10-7/℃의 평균 CTE 및 T* = 671℃를 가진 유리 D이다. 유리 코어 층의 두께는 0.526mm이며, 그리고 유리 클래딩 층의 두께는 0.0478mm이다. 표 1은 이러한 제 1 코어-클래딩 쌍에 대한 CS 및 CT의 변화 온도 T의 효과를 이하에서 예시한다:
Figure 112015057002903-pct00006
표 1에 도시된 바와 같이, 온도 T의 증가는 예시 1의 코어-클래딩 조성물 쌍에서 CS 및 CT를 감소시킨다.
코어-클래딩 조성물 예시 2
제 2 비제한적 예시에서, 유리 코어 층은, 10.4x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.21의 포아송비, 83.6x10-7/℃의 평균 CTE 및 T* = 564℃를 가진 유리 E이다. 유리 클래딩 층은, 10.0x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.23의 포아송비, 28.0x10-7/℃의 평균 CTE, 및 T* = 463℃을 가진 유리 F이다. 유리 코어 층의 두께는 0.38mm이며, 그리고 유리 클래딩 층의 두께는 0.076mm이다. 표 2는 이러한 제 2 코어-클래딩 쌍 예시에 대한 CS 및 CT의 변화 온도 T의 효과를 이하에서 예시한다:
Figure 112015057002903-pct00007
표 2에 도시된 바와 같이, 온도 T의 증가는 예시 2의 코어-클래딩 조성물 쌍에서 CS 및 CT를 감소시킨다.
코어-클래딩 조성물 예시 3
제 3 비제한적 예시에서, 유리 코어 층은, 10.4x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.21의 포아송비, 81.4x10-7/℃의 평균 CTE 및 T* = 604℃를 가진 유리 G이다. 유리 클래딩 층은 10.9x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.23의 포아송비, 43.5x10-7/℃의 평균 CTE, 및 T* = 635℃를 가진 유리 H이다. 유리 코어 층의 두께는 0.38mm이며, 그리고 유리 클래딩 층의 두께는 0.076mm이다. 표 3은 이러한 제 3 코어-클래딩 쌍 예시에 대한 CS 및 CT의 변화 온도 T의 효과를 이하에서 예시한다:
Figure 112015057002903-pct00008
표 3에 도시된 바와 같이, 온도 T의 증가는 예시 3의 코어-클래딩 조성물 쌍에서 CS 및 CT를 감소시킨다.
적층식 강화 유리 기판 컷팅 예시들
본원에서 기술된 실시예들에 따른 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하는 2 개의 비제한적 예시들이 이하에서 제공된다.
컷팅 예시 1
제 1 비제한적 컷팅 예시에서, 적층식 강화 유리 기판 시트는 유리 A의 유리 코어 층, 및 재인발 공정에 의해 형성된 유리 E의 2 개의 유리 클래딩 층들을 가진다. 유리 A는 10.6x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.21의 포아송비, 91.1x10-7/℃의 평균 CTE 및 T* = 556℃을 가진다. 유리 E는 10.4x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.206의 포아송비, 80.9x10-7/℃의 평균 CTE, 및 T* = 565℃을 가진다. 유리 코어 층의 두께는 0.38mm이며, 그리고 유리 클래딩 층의 두께는 0.076mm이다. 표 4는 이러한 예시에 대한 CS 및 CT의 변화 온도 T의 효과를 이하에서 예시한다:
Figure 112015057002903-pct00009
CO2 레이저 빔은 대략 1.5mm의 직경에 대해 초점이 맞춰진다. 레이저 빔은 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들을 형성하는 2 개의 평행 라인들 상에서 순차적으로 스캐닝된다. 2 개의 레이저 빔 스팟들은 대략 1.5mm의 오프셋 R1 만큼 분리되고, 이때 길이는 대략 230mm이다. CO2 레이저는 40 kHz의 주파수 및 230 W의 파워에서 동작된다. 레이저 빔은 갈보 스캐너 (galvo scanner)를 이용하여, 30 m/s의 속도로 적층식 강화 유리 기판의 표면 상에서 스캐닝된다.
에지 결함은, 컷팅 경로를 따라 다이아몬드 긋기 (diamond scribe)를 이용하여, 적층식 강화 유리 기판 시트의 에지 상에서 생성된다. 적층식 강화 유리 기판 시트는 컷팅 테이블에 위치하고, 이때 에지 결함은 고속 스캐닝 레이저 빔에 의해 형성된 2 개의 평행 레이저 빔 스팟들 사이에 위치한다. 레이저는 턴 오프되기 전에 약 1 초 동안 표면에 입사된다. 물의 냉각 제트는 약 0.5 초 미만의 시간 동안 레이저를 턴 오프한 직후 에지 결함에서 스위칭 온된다. 완전한 몸체 균열은 에지 결함의 부위에서 발생되며, 그리고 원하는 분리 라인을 따라 제어 가능하게 전파된다.
컷팅 예시 2
제 2 비제한적 컷팅 예시에서, 적층식 강화 유리 기판 시트는 유리 I의 유리 코어 층 및 유리 J의 2 개의 유리 클래딩 층들을 가진다. 유리 I는 10.9x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.24의 포아송비, 42.0x10-7/℃의 평균 CTE, T* = 632℃를 가진다. 유리 J는 10.0x106 psi의 탄성 모듈러스, 0.206의 포아송비, 35.0x10-7/℃의 평균 CTE, 및 T* = 629℃를 가진다. 유리 코어 층의 두께는 0.375mm이며, 그리고 유리 클래딩 층의 두께는 0.275mm이다. 표 5는 이러한 예시에 대한 CS 및 CT의 변화 온도 T의 효과를 이하에서 예시한다:
Figure 112015057002903-pct00010
CO2 레이저 빔은 대략 1.5mm의 직경에 대해 초점이 맞춰진다. 레이저 빔은 제 1 및 제 2 레이저 빔 스팟들을 형성하는 2 개의 평행 라인들 상에서 순차적으로 스캐닝된다. 2 개의 레이저 빔 스팟들은 대략 1.0mm의 오프셋 R1 만큼 분리되고, 이때 길이는 대략 230mm이다. CO2 레이저는 40 kHz의 주파수, 및 약 230 W 및 약 260 W의 파워에서 동작된다. 레이저 빔은 갈보 스캐너 (galvo scanner)를 이용하여, 30 m/s의 속도로 적층식 강화 유리 기판의 표면 상에서 스캐닝된다. 레이저 빔은 갈보 스캐너를 이용하여, 30 m/s의 속도로 적층식 강화 유리 기판의 표면 상에서 스캐닝된다.
에지 결함은, 컷팅 경로를 따라 다이아몬드 긋기를 이용하여, 적층식 강화 유리 기판 시트의 에지 상에서 생성된다. 적층식 강화 유리 기판 시트는 컷팅 테이블에 위치하고, 이때 에지 결함은 고속 스캐닝 레이저 빔에 의해 형성된 2 개의 평행 레이저 빔 스팟들 사이에 위치한다. 레이저는 턴 오프되기 전에 약 1.5 초 동안 표면에 입사된다. 물의 냉각 제트는 약 0.2 초 미만의 시간 동안 레이저를 턴 오프한 직후 에지 결함에서 스위칭 온된다. 완전한 몸체 균열은 에지 결함의 부위에서 발생되며, 그리고 원하는 분리 라인을 따라 제어 가능하게 전파된다.
이제 이해하여야 하는 바와 같이, 본원에 기술된 방법들은, 원하는 분리 라인에 인접하여 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존들을 만들어 내기 위해, 유리 클래딩 층의 표면에 온도 프로파일을 적용함으로써, 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하기 위해 사용될 수 있다. 제 1 및 제 2 감소형 중앙 장력 존들은 최소의 내성 경로를 제공함으로써, 적층식 강화 유리 기판의 에지에서 개시되는 전파 균열을 안내한다. 본원에서 기술된 컷팅 방법들은 형상화된 유리 물품들을 적층식 강화 유리 기판 시트들로부터 제어 가능하게 컷팅하고, 나아가 제조, 예를 들면, 인발 바닥 분리, 및 수직 비드 분리 동안에 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하기 위해 활용될 수 있다. 이로써, 적층식 강화 유리 기판들을 컷팅하는 본원에서 개시된 방법들 및 장치들은 공지된 방법들 및 장치들에 대안물로 사용될 수 있다.
기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 다양한 변형 및 변화들은 청구된 주제 내용의 권리 범위 및 기술 사상으로부터 벗어남 없이 본원에서 기술된 실시예들로 구현될 수 있다. 이로써, 의도된 바와 같이, 상기와 같은 변형 및 변화가 첨부된 청구항 및 이들의 균등물의 권리 범위 내에 있는 경우, 본 명세서는 본원에 기술된 다양한 실시예들의 변형 및 변화를 포함한다.

Claims (20)

  1. 적층식 강화 유리 기판을 컷팅하는 방법에 있어서,
    유리 코어 층 및 적어도 하나의 유리 클래딩 층을 포함한 적층식 강화 유리 기판을 제공하는 단계로서,
    상기 유리 코어층은 제 1 표면 부분, 및 상기 제 1 표면 부분과 마주한 제 2 표면 부분을 가지고;
    상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층은 상기 유리 코어 층의 제 1 표면 부분 또는 제 2 표면 부분에 용융되고, 상기 유리 코어 층은 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층은 상기 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore보다 낮은 평균 클래딩 열 팽창 계수 CTEcladding를 가지는, 적층식 강화 유리 기판 제공 단계;
    상기 적층식 강화 유리 기판의 에지에서 에지 결함을 형성하는 단계;
    상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층 상의 적층식 강화 유리 기판의 제 1 영역을 가열하는 단계로서, 상기 제 1 영역은 원하는 분리 라인의 제 1 측면으로부터 오프셋되는, 가열 단계;
    상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층 상의 적층식 강화 유리 기판의 원하는 분리 라인의 제 1 측면으로부터 오프셋된 제 1 영역 및 상기 원하는 분리 라인의 제 2 측면으로부터 오프셋된 제 2 영역을 동시에 가열함으로써, 중앙 장력 프로파일이 상기 유리 코어 층 내에서 얻어질 수 있는 단계로서, 상기 중앙 장력 프로파일은 상기 원하는 분리 라인에서 국부적 최대치를 가진 중앙 장력 CT2를 가지고 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에서는 국부적 최소치를 가진 중앙 장력 CT1로 감소되는, 얻는 단계; 및
    상기 적층식 강화 유리 기판의 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 원하는 분리 라인을 따라 균열을 전파시키는 단계로서, 상기 균열은 상기 에지 결함에서 개시되는, 전파 단계를 포함하는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법은, 상기 에지 결함에서 냉각 제트를 적용하는 단계를 더 포함하는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역들에서 상기 적층식 강화 유리 기판의 온도는 상기 유리 코어 층의 변형점 (strain point)보다 낮으며, 그리고 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층의 변형점보다 낮은, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  4. 적층식 강화 유리 기판을 컷팅하는 방법에 있어서,
    유리 코어 층 및 적어도 하나의 유리 클래딩 층을 포함한 적층식 강화 유리 기판을 제공하는 단계로서,
    상기 유리 코어 층은 제 1 표면 부분, 및 상기 제 1 표면 부분과 마주한 제 2 표면 부분을 가지고;
    상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층은 상기 유리 코어 층의 제 1 표면 부분 또는 제 2 표면 부분에 용융되고, 상기 유리 코어 층은 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore를 가지며, 그리고 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층은 상기 평균 코어 열 팽창 계수 CTEcore보다 낮은 평균 클래딩 열 팽창 계수 CTEcladding를 가지는, 적층식 강화 유리 기판 제공 단계;
    상기 적층식 강화 유리 기판의 에지에서 에지 결함을 형성하는 단계;
    원하는 분리 라인을 따른 중앙 장력 CT2보다 낮은 감소형 중앙 장력 CT1을 가진 제 1 감소형 중앙 장력 존(reduced central tension zone)을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층 상의 적층식 강화 유리 기판의 제 1 영역을 가열하는 단계로서, 상기 제 1 영역은 원하는 분리 라인의 제 1 측면으로부터 오프셋되는, 가열 단계;
    상기 원하는 분리 라인을 따른 중앙 장력 CT2보다 낮은 감소형 중앙 장력 CT1을 가진 제 2 감소형 중앙 장력 존을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층 상의 적층식 강화 유리 기판의 제 2 영역을 가열하는 단계로서, 상기 제 2 영역은 원하는 분리 라인의 제 2 측면으로부터 오프셋되고, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역과 동시에 가열되는, 가열 단계; 및
    상기 제 1 감소형 중앙 장력 존과 상기 제 2 감소형 중앙 장력 존 사이의 원하는 분리 라인을 따라 균열을 전파시키는 단계를 포함하며, 그리고
    상기 중앙 장력 CT2 및 상기 중앙 장력 CT1을 가진 중앙 장력 프로파일은 상기 유리 코어 층 내에서 얻어질 수 있고,
    상기 균열은 상기 에지 결함에서 개시되고, 상기 원하는 분리 라인을 따라 상기 균열을 전파하는 단계는 상기 제 1 영역을 가열하고 상기 제 2 영역을 가열함으로써 형성된, 상기 제 1 감소형 중앙 장력 존과 상기 제 2 감소형 중앙 장력 존 사이의 균열을 전파하는 단계를 포함하고, 그리고
    상기 제 1 및 제 2 영역에서 상기 적층식 강화 유리 기판의 온도는 상기 원하는 분리 라인을 따른 적층식 강화 유리 기판의 온도보다 높고,
    상기 원하는 분리 라인 CT2을 따른 중앙 장력은 가열로 인해 25MPa 미만으로 감소되며, 그리고
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 각각은 3mm 미만의 오프셋 거리 R1만큼 상기 원하는 분리 라인으로부터 오프셋되는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법은, 상기 제 1 감소형 중앙 장력 존 및 상기 제 2 감소형 중앙 장력 존을 형성한 다음에 상기 에지 결함에서 냉각 제트를 적용하는 단계를 더 포함하는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법은, 상기 적층식 강화 유리 기판의 제 1 및 제 2 영역들을 가열하기에 앞서, 상기 원하는 분리 라인을 따라 차폐 구성요소를 적용하는 단계를 더 포함하며,
    상기 차폐 구성요소는 상기 원하는 분리 라인을 따라 상기 적층식 강화 유리 기판의 표면에 열 에너지가 가해지는 것을 방지하는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  7. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 영역들에서 상기 적층식 강화 유리 기판의 온도는 상기 유리 코어 층의 변형점보다 낮으며, 그리고 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층의 변형점보다 낮은, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  8. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층의 표면 상의 제 1 레이저 스캔 라인을 따라 하나 이상의 레이저 빔들을 앞뒤로 스캐닝함으로써 가열되며; 그리고
    상기 제 2 영역은 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층의 표면 상의 제 2 레이저 스캔 라인을 따라 상기 하나 이상의 레이저 빔들을 앞뒤로 스캐닝함으로써 가열되는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  9. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층의 표면 상에 제 1 레이저 빔 스팟을 전진시킴으로써 가열되며, 그리고
    상기 제 2 영역은 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층의 표면 상에 제 2 레이저 빔 스팟을 전진시킴으로써 가열되는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  10. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 적층식 강화 유리 기판의 전체 길이를 따라 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층의 표면 상에 제 1 장형 레이저 빔 스팟을 적용시킴으로써 가열되며, 그리고
    상기 제 2 영역은 상기 적층식 강화 유리 기판의 전체 길이를 따라 상기 적어도 하나의 유리 클래딩 층의 표면 상에 제 2 장형 레이저 빔 스팟을 적용시킴으로써 가열되는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  11. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층식 강화 유리 기판은 적층식 유리 튜브로 구성되는, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  12. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오프셋 거리 R1은 1.5mm 미만인, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
  13. 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오프셋 거리 R1은 0.75mm 미만인, 적층식 강화 유리 기판 컷팅 방법.
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