KR102176561B1

KR102176561B1 - 기판들의 두께 제어

Info

Publication number: KR102176561B1
Application number: KR1020197023987A
Authority: KR
Inventors: 필립 로버트 르블랑; 코레이 로버트 유스타니크
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2020-11-10
Also published as: US20140123703A1; US8904822B2; JP2015536895A; KR20190099098A; CN104768883B; JP6158342B2; TWI588305B; KR20150083098A; CN104768883A; TW201420822A; KR102013426B1; WO2014074384A1

Abstract

예를 들어, 유리 기판과 같은, 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께는 제어된다. 레이저 빔은 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분으로 지향되고, 그에 따라 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도가 증가하고 점성이 줄어듦으로써, 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분은 원하는 두께를 충분히 달성하도록 한다. 레이저 빔은 발생된 후, 레이저 빔이 반사 표면으로부터 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분으로 반사되는, 반사 표면으로 지향될 수 있다. 기판은 예를 들어, 다운드로우 유리 형성 공정으로 생성된 유리 리본을 포함할 수 있고, 레이저 빔은 유리 리본의 사전선택된 복수의 부분들 상으로 지향될 수 있다.

Description

기판들의 두께 제어{THICKNESS CONTROL OF SUBSTRATES}

본 출원은 2012년 11월 6일에 출원된 미국 출원 제13/669994호의 우선권 주장 출원이며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조로서 본 발명에 전반적으로 포함된다.

본 발명 개시는 기판들의 두께의 제어에 관련된 방법들 및 장치에 관한 것이고, 특히, 유리 제조 공정들에서 유리 기판의 사전선택된 부분들의 두께를 제어하는 것에 관한 방법들 및 장치에 관한 것이다.

다양한 적용물들을 위해, 제조된 기판의 두께의 직접 제어는 매우 중요할 수 있다. 예를 들어, 다양한 절차들은, 유리 리본의 두께에서 변화를 야기하는 퓨전 다운드로우 (fusion downdraw) 방법에 의해 제조된 액정 표시 장치 (liquid crystal display, LCD)의 유리에서 발생할 수 있는 두께 변화들을 제어하기 위해 구현되고, 제안되어왔다. 열적-기계적 및 유리 유동 상태들은, 유리 리본이 퓨전 다운드로우 방법으로 형성됨으로 인해, 유리 리본의 너비의 전체 또는 일 부분들에 걸쳐 고르지 못할 수 있다. 전형적으로, 유리 리본이 형성되는 동안, 유리 리본에서의 표면 장력은 유리 리본의 두께에서 발생할 수 있는 변형물들을 전적으로 제거하기에 부적합하다. 비록 변형물들은 단지 몇 미크론들 (microns) 크기에 불과할 수 있으나, 그와 같은 변형물의 결과들은 예를 들면, LCD 유리에 관련하여 중요할 수 있다. 두께 변화들을 제어하는 것을 위한 하나의 기술은 Steven R.Burdette의 미국 특허 제8196431호에서 개시되어 있다.

예를 들면, 플라스틱 또는 유리 기판과 같은, 기판을 생성하는 경우, 생성되는 기판의 두께는 불균일적일 수 있다. 본원에서 그러한 두께 불균일성들은 수리를 위해서 식별되었고, 사전선택되었으며, 그로 인해 불균일성들은 차후에 생성되는 기판에서 근본적으로 제거될 수 있다. 두께 불균일성들의 교정은, 기판이 점성 상태에 있는 동안에, 불균일성이 존재하는 기판의 일부의 온도를 증가시키고, 점성을 감소시킴으로써 성취된다. 그 결과, 기판의 불균일한 부분 각각의 개개의 두께는 차후에 생성된 기판에서 균일하게 만들어진다.

제 1 양태에 따르면, 방법은 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 제어하도록 제공된다. 방법은 레이저 빔을 발생시키는 단계 및 레이저 빔을 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 지향하는 단계를 포함하고, 상기 기판의 적어도 일 부분의 두께는 고정되지 않으며, 레이저 빔은 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 줄임으로써, 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 충분히 변화시키기에 적합한 에너지를 가지며, 그에 따라 기판의 사전선택된 적어도 일 부분은 원하는 두께를 달성한다.

제 1 양태의 제 1 실시예에서, 기판은 유리 기판을 포함한다.

제 1 양태의 제 2 실시예에서, 기판은 다운드로우 유리 형성 공정으로 생성된 유리 리본을 포함한다.

제 1 양태의 제 2 실시예의 제 1 예시에서, 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 레이저 빔을 지향하는 단계는, 레이저 빔을, 레이저 빔이 발생되는 레이저 빔 발생기로부터, 레이저 빔을 반사 표면으로부터 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분으로 반사시키는, 반사 표면으로 지향하는 단계를 포함한다. 이러한 제 1 예시의 일 표현에 따르면, 레이저 빔은 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 복수의 부분들 상에 반사될 수 있고, 유리 리본의 사전선택된 복수의 부분들은 유리 리본의 전체 너비에 실질적으로 걸쳐 배열될 수 있다. 레이저 빔이 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 복수의 부분들 상에 지향되는 경우, 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 복수의 부분들의 각각에서 레이저 빔의 개개의 체류 시간은 선택적으로 제어되어 질 수 있다.

제 1 양태의 제 2 실시예의 제 2 예시에서, 유리 기판은 적어도 두 개의 유리 층들을 포함하고, 두 개의 유리 층들 중 적어도 한 개는 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분을 포함한다. 이러한 제 2 예시의 일 표현에 따르면, 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분은 적어도 두 개의 유리 층들 중 적어도 두 개의 각각에 존재할 수 있다. 레이저 빔의 파장은, 적어도 두 개의 유리 층들의 각각에 존재하는 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분에서 흡수되는 에너지의 개개의 양이, 적어도 두 개의 유리 층들의 각각에 존재하는 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분에서 온도를 증가시키고, 점성을 감소시킴으로써, 적어도 두 개의 유리 층들의 각각에 존재하는 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분이 개개의 원하는 두께를 충분히 달성하도록 하기에 적합하게, 사용될 수 있다.

제 1 양태는 단독으로 또는 전술한 제 1 양태의 실시예들 및 예시들의 어느 하나나 어느 조합과 조합하여 제공될 수 있다.

제 2 양태에 따르면, 제어 장치는 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 제어하도록 구성된다. 제어 장치는, 레이저 빔이 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 지향될 때, 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 감소시키기에 적합한 에너지를 가진, 레이저 빔을 발생시키고, 방사하도록 구성된 레이저 발생기를 포함하고, 그에 따라, 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께는 변화한다. 제어 장치는, 레이저 발생기에 의해 발생되고 방사된 레이저 빔을, 레이저 발생기로부터 수신하고, 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 반사시키도록 구성된, 반사 표면을 포함하는 반사 장치 또한 포함한다. 레이저 발생기 및 반사 장치는, 레이저 발생기에 의해 발생되고, 방사되며, 반사 장치의 반사 표면에 의해 반사된 레이저 빔이 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 반사되도록, 기판에 대하여 배열된다.

제 2 양태의 제 1 실시예에서, 제어 장치는 기판을 포함하는 유리 리본을 생성하도록 구성된 다운드로우 유리 형성 장치와 작동적으로 결합된다.

제 2 양태의 제 1 실시예의 제 1 예시에서, 반사 장치는, 레이저 빔의 수신 및 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분의 위치에 대한 반사 장치의 반사 표면의 자세를 조정하도록 구성된, 조절 메커니즘을 포함하고, 그에 따라 레이저 빔은 반사 표면으로부터 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 반사될 수 있다. 이러한 제 1 예시의 일 표현에 따르면, 조절 메커니즘은 갈바노미터를 포함할 수 있다. 이러한 제 1 예시의 제 2 표현에 따르면, 조절 메커니즘은, 사전선택된 기간 동안, 반사 장치의 반사 표면에서 레이저 빔의 수신 및 레이저 빔의 반사에 대한 다양한 복수의 자세들로, 반사 장치의 반사 표면을 조정하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 레이저 빔은 개개의 사전선택된 기간들 동안, 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 복수의 부분들 상에 지향될 수 있고, 그에 따라 유리 리본의 사전선택된 부분들의 각각에서 유리 리본의 두께를 제어한다.

제 2 양태의 제 1 실시예의 제 2 예시에서, 제어 장치는, 레이저 빔이, 반사 장치의 반사 표면으로부터 다운드로우 유리 형성 장치의 유리 형성 웨지의 루트에 인접한 점성 상태인 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분에서의 유리 리본 상에, 지향될 수 있도록, 다운드로우 유리 형성 장치에 대하여 위치된다.

제 2 양태는 단독으로 또는 전술한 제 2 양태의 실시예들 및 예시들의 어느 하나나 어느 조합과 조합하여 제공될 수 있다.

상기 및 다른 양태들, 실시예들 및 예시들은 다음의 상세한 설명이, 첨부한 도면을 참조하여 읽혀졌을 때, 더 이해되고, 이하;
도 1은 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 제어하도록 구성된 장치의 개략적인 사시도; 및
도 2는 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 제어하는 것의 방법들 및 장치가 적용된 장치의 양태를 도시하는 블록 선도.

양태들, 실시예들 및 예시들은 확실한 양태들, 실시예들 및 예시들을 보여주는 수반된 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 가능하면, 동일한 참조 번호는 도면 전반에서 동일 또는 유사한 부분을 참조하도록 사용된다. 양태들, 실시예들 및 예시들은 많은 상이한 형태에서 대표되는 것이고, 본원에 명시된 특정 양태들, 실시예들 및 예시들에 한정되는 것으로 해석될 수 없음은 이해되어야 한다.

예를 들면, 플라스틱 또는 유리 기판과 같은, 기판을 생성하는 경우, 생성되는 기판의 두께는 불균일적일 수 있다. 불균일성은 국소적일 수 있고, 이와 같은 경우 불균일성은 기판의 너비에 걸쳐 보이듯이 단지 기판의 다소 별개의 부분에 존재할 수 있다. 한편, 심지어 어떤 경우에, 복수의 불균일성들은 기판의 전체 너비에 걸쳐 존재할 수 있다.

예를 들어, 보통, 플라스틱 또는 유리 기판과 같은, 기판을 생성하는 경우, 기판이 계속하여 생성될 시에, 기판에서의 특정 두께 불균일성들은, 교정되지 않으면, 계속하여 나타날 것이다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 그러한 두께 불균일성들은 수리를 위해서 식별되었고, 사전선택되었으며, 그로 인해 불균일성들은 차후에 생성되는 기판에서 근본적으로 제거될 수 있다. 두께 불균일성들의 교정은, 기판이 점성 상태에 있는 동안에, 불균일성이 존재하는 기판의 일부의 온도를 증가시키고, 점성을 감소시킴으로써 성취된다. 그 결과, 기판의 불균일한 부분 각각의 개개의 두께는, 이하에서 상세히 설명되는 것과 같이, 차후에 생성된 기판에서 균일하게 만들어진다.

응력의 가함에 대한 기판의 응답이 순수 액체와 탄성적인 고체의 행동 중간에 있도록 기판에 점성이 있는 한, 기판은 점성 상태에 있는 것으로 간주된다. 기판의 응답이 탄성적인 고체의 응답일 때마다, 기판의 두께는 본원에 사용되고 적용된 용어와 같이 "고정"된 것으로 간주된다.

본원에 포함된 개시내용은, 예를 들면, 플라스틱 및 유리 기판들과 같은, 다양한 기판들에 적용되고, 그것의 두께들은, 기판들이 점성 상태에 있을 때에, 기판들에 교정 측정 (corrective measure)들을 적용함으로써 제어된다. 도면들은 유리 기판들에 대한 두께 제어와 같은 목적으로 사용될 수 있는 장치 및 방법들의 양태를 도시한다. 도면의 도 1을 참조하면, 일반적으로 10으로 표시되고, 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 제어하도록 구성되는, 제어 장치의 실시예가 개략적으로 도시된다. 도 1의 양태에서, 제어 장치 (10)는, 일반적으로 20으로 표시되고, 유리 리본 (44)을 생성하도록 구성되는, 다운드로우 유리 형성 장치의 실시예와 작동적으로 결합된다. 유리 리본 (44)과 같은 유리 기판을 제조하고, 다운드로우 유리 형성 장치 (20)와 같은 장비를 사용하기 위한 다운드로우 유리 형성 공정들은 때때로 퓨전 공정들, 오버플로우 공정들 또는 오버플로우 다운드로우 공정들에 참조된다. 제어 장치 (10) 및 다운드로우 유리 형성 장치 (20)의 개략적인 표시는, 예를 들면 유리 리본 (44)와 같은, 유리 기판의 두께의 제어에 관한 방법들 및 장치의 후술할 양태들, 실시예들 및 예시들의 설명들에 대한, 본원에 참조된다.

도 1에 도시된 다운드로우 유리 형성 장치 (20)의 실시예는, 벽들 (25 및 26)에 의해 길이방향 측면이 경계되어 지는, 개수로 (24)를 포함하는 형성 웨지 (forming wedge, 22)를 포함한다. 벽들 (25 및 26)은 그것의 상부 규모에서 종료하되, 서로 마주보며 길이방향으로 연장된 오버플로우 위어 (overflow weir, 27 및 28)들 각각 내에서 종료한다. 오버플로우 위어들 (27 및 28)은 한 쌍의 서로 마주보며 실질적으로 수직인 형성 표면들 (30)과 일체형을 이루고, 다음으로, 한 쌍의 서로 마주보며 아래쪽으로 기울어 수렴하는 형성 표면들 (32)과 일체형을 이룬다. 한 쌍의 아래쪽으로 기울어 수렴하는 표면들 (32)은, 형성 웨지 (22)의 루트 (root, 34)를 포함하는 수평면상의 상당히 낮은 정점 (apex)에서 종료한다. 용융 유리는, 개수로 (24)와 유체 연통을 이루는 전달 통로 (38)의 수단에 의해, 개수로 (24) 안으로 전달된다. 한 쌍의 댐들 (40)은, 용융 유리의 분리된 유체들로서, 용융 유리의 자유 표면 (42)의 오버플로우를 오버플로우 위어들 (27 및 28) 상에 유도하도록, 개수로 (24)의 각 말단에 인접하여 오버플로우 위어들 (27 및 28) 상부에 제공된다. 전달 통로 (38)에 인접한 개수로 (24)의 말단에 위치한 한 쌍의 댐들 (40)은 도 1에서 보여진다. 용융 유리의 분리된 유체들은, 한 쌍의 서로 마주보며 실질적으로 수직인 형성 표면들 (30) 및 한 쌍의 서로 마주보며 아래쪽으로 기울어 수렴하는 형성 표면들 (32)을 거쳐, 도 1에서 파선으로 표시된, 용융 유리의 분리된 유체가 유리 리본 (44)을 형성하도록 수렴하는, 루트 (34)로 흘러 내린다. 대략 이 지점에서 유리 리본은 점성 상태이고, 유리 리본 (44)의 두께는 고정되지 아니하기 때문에, 유리 리본의 두께는 본원에 설명된 양태들에 따라 변화될 수 있다.

폴링 롤 (pulling roll, 46)들은 형성 웨지 (22)의 루트 (34)의 하류에 위치되고, 유리 리본에 장력을 가하기 위하여, 유리 리본 (44)의 양 측면에서 측면 에지들 (48)과 맞물린다. 폴링 롤들 (46)은, 유리 리본의 두께가 그 위치에서 근본적으로 고정될 수 있는, 루트 (34)의 충분한 아래에 배치된다. 폴링 롤들 (46)은, 루트 (34)에서 유리 리본이 형성되는 동안 유리 리본의 두께를 정하는, 규정된 속도로 유리 리본 (44)을 아래쪽으로 인발시킨다.

도 1에 도시된 양태에서, 제어 장치 (10)는, 레이저 빔 (13)이 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 지향될 때, 예를 들면, 점성 상태인 유리 리본 (44)과 같이, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 감소시키기에 적합한 레이저 빔 (13)을 발생시키고, 방사하도록 구성된 레이저 발생기 (12)를 포함하고, 그에 따라 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께가 변화한다. 도 1의 양태에서 도시된 것처럼, 레이저 빔 (13)은, 유리 리본이 점성 상태에 있는, 형성 웨지 (22)의 루트 (34)에 인접한 위치에서 유리 리본 (44)에 지향된다. 그러나, 레이저 빔 (13)은, 유리 리본이 점성 상태에 있는, 다른 위치에서 유리 리본에 지향될 수 있다.

일 양태에서, 그리고 유리 기판의 특성에 따라, 점성 상태인 유리 기판의 점성 (viscosity)는 대략 100,000 포이즈 (poise) 보다 클 수 있으나, 기판의 두께가 고정될 크기만큼 클 필요는 없다. 대략 100,000 포이즈 보다 크고, 두께가 고정된 유리 기판의 점성보다는 작은 점성들에서 유리 기판으로 열의 가함은, 하부 기판 점성들에서 발생하듯이, 유리 기판 내의 열이 가해지고, 열이 소멸되지 않은 지점에서 유리 기판의 점성을 효과적으로 감소시킨다.

유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 감소시키는 목적을 위한 레이저 빔의 적합성은 점성 상태인 유리 리본의 특성이 주요 요소 (function)이고, 레이저 빔의 파장 및 파워 레벨 (power level), 그리고 유리 기판의 사전선택된 제한 또는 대량의 부분들의 두께를 변화시키는 목적인지 여부이다. 예를 들어, 일 양태에 따르면, 싱글 층을 포함하는 유리 기판에서, 레이저 빔의 파장은, 레이저 빔이 유리 기판에 의해 실질적으로 흡수되고, 유리 기판을 손쉽게 관통하지 못하도록, 선택된다. 다른 양태에 따르면, 예를 들어, 유리 기판의 싱글 층의 몇 밀리미터의 단지 단일한 부분의 두께가 제어되어지고, 레이저 빔이 점성 상태인 유리 기판의 단일한 부분에 상대적으로 정지되고, 고정된다면, 레이저 빔의 파워는, 유리 기판의 복수의 부분들의 두께들이 제어되어지고, 레이저 빔이 복수의 부분들 상에 연속적이고 빠르게 회전되어야 할 때 사용되는, 파워보다 낮을 수 있다. 추가적으로, 레이저의 주기 속도는 대략 50Hz보다 크거나 같다면, 레이저는 진동하거나 연속적일 수 있다.

예시처럼, 레이저 발생기 (12)는, 수많은 상업적인 출처로부터 이용가능한 타입인 이산화탄소 (CO₂) 레이저 발생기와 같은, 고휘도 적외선 레이저 발생기를 포함할 수 있다. CO₂ 레이저 발생기들에 의해 생성된 빛의 파장들 및 발생된 파워는 가변적이고, 발생된 레이저 빔이, 유리 리본 (44)와 같이, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 감소시킴으로써, 유리 기판 내에 위치된 두께 변화들을 충분히 교정하기에 적합하도록, 선택될 수 있다. 예를 들어, 대략 9.4 마이크로미터 (micrometer) 내지 10.6 마이크로미터의 파장 및 수천 와트 (watt)의 출력을 가지는 레이저 빔은, 유리 리본 (44)과 같은, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 감소시키기에 적절할 수 있다. 그러나, 상이한 유리 기판들은 상이한 파장들에서 상이한 온도들을 가지는 레이저 빔들을 흡수할 것이기 때문에, 대략 9.4 마이크로미터 내지 대략 10.6 마이크로미터 범위 이외의 파장들도 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 양태에서 제어 장치 (10)는, 레이저 발생기 (12)에 의해 발생되고, 방사되는 레이저 빔 (13)을 레이저 발생기로부터 수신하고, 예를 들어 유리 리본 (44)과 같은, 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 반사하도록 구성된 반사 표면 (15)을 포함하며, 일반적으로 14로 표시되는, 반사 장치 또한, 포함할 수 있다. 그러므로, 반사 장치는 빔 조향 및/또는 빔 스캐닝 디바이스로써 기능할 수 있다. 도 1에서, 레이저 빔 (13)은, 이하 더 상세히 설명되는 것과 같이, 반사 표면 및 점성 상태인 유리 리본 (44)의 사전선택된 부분들의 위치를 통해, 레이저 빔 (13)의 수신에 대하여 만들어진 반사 표면 (15)의 자세의 증대하는 조정의 결과로서, 점성 상태인 유리 리본 (44)의 사전선택된 복수의 부분들로 반사된 레이저 빔 (17)으로서, 발전되게 도시된다. 그러나, LCD 유리에 사용되기 적합한 유리 기판과 같은, 유리 기판들에 대하여 발생할 수 있는 두께 변화들은 단지 매우 작은 영역에 존재할 수 있고, 그래서 국소적일 수 있음이 본원에서 유의된다. 유리 기판에 부딪치는 레이저 빔 스폿 (spot) 또한, 매우 작으므로, 유리 기판의 인접한 부분들에 즉시적으로 영향 주는 일 없이, 국소적인 두께 변화들은 처리될 수 있다. 따라서, 레이저 빔들은 높은 공간 해상도에서 국소적인 가열을 제공할 수 있다.

비록 다른 타입의 거울이 다른 예시들에서 사용될 수 있어도, 일 예시에서 반사 표면 (15)은 금 코팅된 거울을 포함할 수 있다. 금 코딩된 거울들은 적외선 레이저들에 대한 우수하고 일관된 반사율을 제공하는 목적을 위한 특정 적용물들 하에 바람직할 수 있다. 추가적으로, 금 코팅된 거울들의 반사율은 사실상 입사각과는 관계없고, 그래서, 금 코팅된 거울들은 스캐닝이나 레이저 빔-조향 거울들로서 특히 유용하다.

도 1에 도시된 실시예에서, 반사 장치 (14)는, 레이저 빔 (13)의 수신 및 예를 들면, 유리 리본 (44)와 같이, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 위치에 대한, 반사 장치 (14)의 반사 표면 (15)의 자세를 조정하도록 구성된 조절 메커니즘 또한, 포함한다. 그에 따라, 레이저 빔 (13)은, 반사 표면 (15)으로부터 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에, 반사된 레이저 빔들 (17)로 반사될 수 있다. 일 예시에 따르면, 조절 메커니즘 (16)은, 반사 표면 (15)이 갈바노미터에 의해 유리 리본 (44)에 관한 축을 따라 회전될 수 있도록, 반사 표면 (15)과 작동적으로 결합되는, 갈바노미터 (galvanometer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사 표면 (15)은, 갈바노미터 모터에 의해 구동되고, 이중 화살표 (19)에 의해 도시된 것처럼 축 (18a)을 중심으로 회전되는, 회전축 (18) 상에 올려질 수 있다.

도 1의 실시예에서 도시된 것처럼, 반사 장치 (14)는 다운드로우 유리 형성 장치 (20)에 대하여 위치되고, 그에 따라, 레이저 빔 (13)은, 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께가 고정되기 이전에, 반사 장치 (14)의 반사 표면 (15)으로부터 점성 상태인 유리 리본 (44)의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 지향될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 반사된 레이저 빔들 (17)은, 용융 유리의 분리된 유체들이 점성 상태인 유리 리본 (44)을 형성하도록 수렴하는 위치이나, 유리 리본의 두께가 아직 고정되어 지지 않은 위치인, 형성 웨지 (22)의 루트 (34)에 실질적으로 인접한 유리 기판으로 지향된다. 그러나, 반사된 레이저 빔들 (17)은 루트 (34)에 실질적으로 인접한 유리 리본 (44)으로 지향될 필요가 없고, 유리 리본이 점성 상태에 있는 어느 위치에서의 유리 리본으로 지향될 수 있다. 유리 기판의 사전선택된 부분이 점성 상태에 있고, 그 두께가 고정되어 지지 않은 위치에서, 유리 기판의 사전선택된 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 줄임으로써, 유리 기판의 사전선택된 부분은, 유리 기판의 사전선택된 부분의 두께가 유리 기판의 사전선택된 부분에서 실질적으로 균일해지도록, 예를 들면, 열적-기계적인 영향 및 유리 기판의 사전선택된 부분에 존재하는 다른 힘들 하에, 흐르는 경향이 있을 것이다.

당해 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 이해되는 것처럼, 도 1에서 도시된 다운드로우 유리 형성 장치 (20)는, 유리 리본 (44)의 열적 환경 (thermal environment)을 제어하기 위해, 미도시된, 포위부 (enclosures) 내에 전형적으로 포함된다. 또한, 유리 리본의 열적 환경을 제어하기 위해 폴링 롤들 (46)의 위치에서 제공되는, 미도시된, 포위부 또한 존재한다. 그러나, 제어 장치 (20)는 다운드로우 유리 형성 장치 (20)를 위한 포위부 바로 하부 및 폴링 롤들 (46)을 위한 포위부 상부에 위치될 수 있다. 여하튼, 레이저 발생기 (12) 및 반사 장치 (14)는 기판 또는 유리 리본 (44)에 대하여 배열되고, 그에 따라, 레이저 발생기 (12)에 의해 발생되고, 방사되며, 반사 장치 (14)의 반사 표면 (15)에 의해 반사되는 레이저 빔 (13)은, 유리 리본이 점성 상태에 있는 위치에서, 유리 리본 (44)의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 반사된다.

전술한 설명을 기초로, 일 양태에 따르면, 예를 들면, 유리 리본 (44)과 같은, 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 제어하도록 제공된 방법은 이해될 것이다. 방법은 레이저 빔을 발생시키는 단계 및 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 레이저 빔을 지향하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 기판의 적어도 일 부분의 두께는 고정되지 않는다. 레이저 빔은 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 줄임으로써, 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 충분히 변화시키기에, 적합한 에너지를 가진다. 그 결과, 기판의 사전선택된 적어도 일 부분이 원하는 두께를 달성하도록 야기될 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 레이저 빔을 지향하는 단계는, 레이저 빔을 레이저 빔이 발생되는 레이저 빔 발생기로부터, 레이저 빔을 점성 상태인 기판의 사전선택된 적어도 일 부분으로 반사시키는 반사 표면으로 지향하는 단계를 포함한다. 상기 양 양태에서, 레이저 빔은 점성 상태인 기판의 사전선택된 복수의 부분들 상에 지향될 수 있고, 기판의 사전선택된 복수의 부분들은 예를 들어, 도 1에 도시된 것처럼, 유리 리본 (44)에 대한, 기판의 전체 너비에 걸쳐 배열될 수 있다. 추가적으로, 이하에서 더 상세히 설명되는 것처럼, 예시적 실시예에서, 점성 상태인 기판의 사전선택된 복수의 부분들의 각각에서 레이저 빔의 체류 시간은 선택적으로 제어될 수 있다. 상기 모든 양태의 예시들에서, 기판은 유리 리본 (44)와 같이, 다운드로우 유리 형성 공정으로 생성된 유리 리본을 포함할 수 있다.

도 2는 제어 장치 (10)와 연동하여 기능하는 작동 장치의 양태를 도시하는 블록 선도를 포함하고, 여기서 화살표을 가진 실선들은 레이저 빔들을 표시하며, 파선은 전기적인 제어 신호들을 표시한다. 레이저 파워 제어 유닛 (50)은, 레이저 발생기 (12)에서 발생된 레이저 빔 (13)의 파장 및 파워가 사전선택된 값들을 포함하도록, 레이저 발생기 (12)의 작동을 제어한다. 추가적으로, 레이저 발생기 (12)가 레이저 빔 (13)을 발생시키는 동안, 레이저 파워 제어 유닛 (50)은 시간 간격들을 제어할 수 있다. 결국, 제어 컴퓨터 (52)는, 레이저 발생기 (12)가 사전선택된 시간 간격들 동안 사전선택된 파장 및 파워 특성들을 가지는 레이저 빔 (13)을 발생시키도록 하는, 레이저 파워 제어 유닛 (50)의 작동을 적당하게 제어하도록 제공된다. 동시에, 제어 컴퓨터 (52)는 조절 메커니즘 (16)의 기능을 제어하고, 갈바노미터가 사용되는 특정 예시에서 갈바노미터의 모터의 기능을 제어하기 위하여, 반사 장치 (14)와 작동적으로 결합된다. 따라서, 제어 컴퓨터 (52)는, 두께들이 제어되도록, 반사 표면 및 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 부분들의 위치들을 통해, 레이저 빔 (13)의 수신에 대한 반사 표면 (15)의 자세 및 위치선정을 조정할 수 있다.

예시적 실시예에 따라, 조절 메커니즘 (16)은, 사전선택된 기간들 동안, 반사 장치 (14)의 반사 표면 (15)을, 반사 장치 (14)의 반사 표면 (15)에서 레이저 빔 (13)의 수신 및 레이저 빔의 반사에 대하여 변화하는 복수의 자세들로 조정하도록 구성될 수 있음을, 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 설명된 양태들, 실시예들 및 예시들에 기초하여 이해되어야 한다. 그 결과, 예를 들어, 도 1에서 반사된 레이저 빔들 (17)로 도시된 것처럼, 레이저 빔 (13)은 개개의 사전선택된 기간들 동안, 유리 기판의 너비에 걸쳐 점성 상태인 유리 리본 (44)의 사전선택된 복수의 부분들 상에 지향될 수 있고, 그에 따라 사전선택된 부분들의 각각에서 유리 기판의 두께를 제어한다. 특히, 도 2에서 도시된 양태를 참조하면, 제어 컴퓨터 (52)는, 예를 들어, 경험에 기초하여 결정되어지거나 그 외에 유리 리본의 사전선택된 부분의 두께들이 다양한 규모로 제어되도록 요구될 경우에 다양할 수 있는 사전선택된 기간들 동안, 반사된 레이저 빔들 (17)이 유리 리본 (44)의 사전선택된 부분들로 지향되는 것과 같은 방식으로, 조절 메커니즘 (16)이 반사 표면 (15)의 자세를 제어하도록 하기 위하여 프로그램되어 질 수 있다.

예를 들어, 유리 리본 (44)과 같은, 기판들의 생성과 관련되어 발생할 수 있는 두께의 불균일성들은 다양한 정황에서 생길 수 있다. 예를 들어, 불균일성은 기판의 단일한 국소 부분에 위치될 수 있고, 더욱이 불균일성은 기판의 인접한 부분들의 두께들에 대하여 존재하거나 기판 그 자체의 단일한 국소 부분에 대하여 존재할 수 있다. 어느 경우든, 점성 상태인 기판의 단일한 부분으로, 최종 생성된 기판 내에서 기판의 단일한 부분의 두께가 설정한 두께를 달성하도록 하는 목적을 위한 적절한 에너지 레벨 및 파장에서의 레이저 빔 (13)을, 연속적으로 반사하는 반사 장치 (14)를 제공하는 것이 단지 필요하다. 이것은 반사 장치 (14)의 조절 메커니즘 (16)이 조절 메커니즘 (16)의 반사 표면 (15)의 자세 및 위치선정을 제어하도록 하며, 파워 제어 유닛 (50)이 레이저 발생기 (12)에 의해 생성된 레이저 빔 (13)의 에너지 레벨 및 파장을 제어하도록 하는, 컴퓨터 (52)를 프로그램함으로써 성취될 수 있다. 또 다른 예시로써, 두께 불균일성들이 존재하는 부분이 기판 내에서 둘 이상 별개의 부분들로 존재할 수 있다. 이 경우, 컴퓨터 (52)는, 반사 장치 (14)의 조절 메커니즘 (16)이 반사 표면 (15)의 자세 및 위치선정을 제어하도록 하기 위하여, 프로그램될 수 있고, 그에 따라 반사된 빔 (17)은 불균일성들이 존재하는 기판의 둘 이상 부분들에 접하여 연속적으로 놓여질 수 있다. 또한, 컴퓨터는, 상기 둘 이상 부분들의 두께들이 최종 생성된 기판 내에서 개개의 원하는 두께들을 달성하게끔 변화되도록 하기 위해, 파워 제어 유닛 (50)이 레이저 발생기 (12)에 의해 생성된 레이저 빔 (13)의 에너지 레벨 및 파장을 제어하도록, 프로그램될 수 있다. 추가적으로, 컴퓨터 (52)는, 불균일한 부분들의 두께들이 적절하게 변화될 수 있도록, 조절 메커니즘 (16)의 작동을 통하여, 부분들의 각각의 점성을 적합하게 감소시키기에 필요한 기간 동안, 기판의 둘 이상 불균일한 부분들의 각각에 체류하는 반사된 빔 (17)을 야기하도록 프로그램될 수 있다. 또한 예시로써, 기판에 존재하는 두께에 있어 불균일성은, 유리 리본 (44)의 측면 에지 (48)에 존재하는 어느 비드 (bead)들을 포함한, 기판의 전체에 걸쳐 배치될 수 있다. 다시, 컴퓨터 (52)는, 기판이 생성될 때, 기판의 상기 부분에서 개개의 원하는 두께들의 달성을 초래할 정도로 기판의 상기 부분들의 점성들을 감소시키기 위해 요구되는 기간에, 두께 교정들이 이루어지는 기판의 부분들에 레이저 빔이 체류하는 동안, 파워 제어 유닛 (50)의 제어를 통해, 레이저 발생기 (12)가 적당한 세기 및 파장의 레이저 빔 (13)을 제공하도록 하고, 반사 장치 (14)의 매개를 통해, 레이저 빔 (13)이 기판에 걸쳐 앞뒤로 연속적으로 회전하도록 하기 위해, 적당하게 프로그램될 수 있다.

컴퓨터 (52)를 적당히 프로그램하도록 요구되는 정보 및 데이터의 발전은 다양한 방법들로 성취될 수 있다. 예를 들어, 두께 측정 추적은, 기판 내에 존재하는 두께 불균일성들을 검증하는 목적을 위해 생성되어 진 기판 상에서 수행되어질 수 있다. 다음에 컴퓨터 (52)는 측정 추적을 기초로 하여 적당하게 프로그램되어 질 수 있다. 또한 예시로써, 기판이 생성되는 동안 기판의 두께 윤곽은 실시간으로 모니터링될 수 있고, 그러한 모니터링으로 인해 발전된 정보는, 두께 불균일성들이 나타난 기판의 부분들이 원하는 두께들을 달성하도록 하기 위해, 적당한 폐루프 제어 알고리즘에 따라 컴퓨터가 반사 장치 (14) 및 레이저 파워 제어 유닛 (50)을 조정하도록 할 수 있게, 컴퓨터 (52)로 피드백 (feed back)되어 질 수 있다.

추가적인 양태에 따르면, 유리 리본 (44)과 같은 유리 기판은, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분을 포함하는 적어도 한 개의 유리 층들과 함께, 적어도 두 개의 유리 층들을 포함할 수 있다. 사전선택된 적어도 일 부분이 적어도 두 개의 유리 층들 중 적어도 두 개의 각각에 존재하는 경우, 사용되는 레이저 빔의 파장은, 적어도 두 개의 유리 층의 각각에 존재하는 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분에서 흡수된 에너지 개개의 양이, 적어도 두 개의 유리 층들의 각각에 존재하는 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분에서 온도를 증가시키고, 점성을 감소시킴으로써, 적어도 두 개의 유리 층들의 각각에 존재하는 유리 리본의 사전선택된 적어도 일 부분이 개개의 원하는 두께를 충분히 달성하도록 하기에 적합한, 그러한 파장이다. 유리 층의 각각에서 레이저 빔이 흡수되고 투과되는 규모는, 유리 층들의 특성들뿐만 아니라 레이저 빔의 파장에 의존하고, 그 결과 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 부분들이 가열되고, 그것의 점성들이 감소되는 규모들도 의존한다. 그러므로, 레이저 빔 파장들은, 유리 층들의 특성들에 의존함에 따라, 레이저 빔들이 둘 이상 유리 층들의 사전선택된 모든 부분들에 도달하여, 그것의 두께들이 변화되도록 선택되어 질 수 있다. 그 결과, 기판의 사전선택된 부분들이 유리 기판의 사전선택된 부분들의 점성들을 감소시킴으로써, 사전선택된 부분들의 두께들을 충분히 변화시키기에 요구되는 만큼, 서로 다르게 가열될 것이고, 그에 따라 원하는 두께를 달성한다.

아래에 명시된 청구항의 사상 및 범위를 벗어남 없이, 다양한 수정들 및 변화들이 만들어질 수 있음은 당해 기술분야의 숙련된 자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 본원에서 설명된 다양한 양태들, 실시예들 및 예시들은 예를 들어, 슬롯 드로우 (slot draw), 업 드로우 (up draw) 및 플로트 (float) 공정들과 같은, 다른 유리 형성 공정들에 의해 생성되는 유리 기판들에 적용될 수 있다.

Claims

유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 제어하도록 구성된 제어 장치에 있어서,
레이저 빔을 발생시키고 방사하도록 구성된 레이저 발생기 - 상기 레이저 빔은, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 지향될 때, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 온도를 증가시키고, 점성을 감소시킴으로써, 상기 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 두께를 변화시키기에 적합한 에너지를 가지며, 상기 레이저 빔의 파장은 상기 유리 기판에 의해 흡수되어 상기 유리 기판을 관통하지 않도록 구성됨 -; 및
상기 레이저 발생기에 의해 발생되고 방사된 상기 레이저 빔을, 상기 레이저 발생기로부터 수신하고, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 반사하도록 구성된 반사 표면을 포함하는 반사 장치를 포함하고,
상기 레이저 발생기 및 상기 반사 장치는 상기 유리 기판에 대하여 배열되어, 상기 반사 표면에 의해 반사되는 레이저 빔이 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 반사되는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 유리 기판을 포함하는 유리 리본을 생성하도록 구성된 다운드로우 유리 형성 장치와 작동적으로 결합되는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 반사 장치는, 상기 레이저 빔의 수신에 대하여 상기 반사 장치의 반사 표면의 자세 및 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분의 위치를 조정하도록 구성된 조절 메커니즘을 포함하고, 그에 따라 상기 레이저 빔은 상기 반사 표면으로부터 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분 상에 반사될 수 있는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 조절 메커니즘은 갈바노미터 (galvanometer)로 구성되는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 조절 메커니즘은, 사전선택된 기간들 동안, 상기 반사 장치의 반사 표면을, 상기 반사 장치의 반사 표면에서 상기 레이저 빔의 수신 및 상기 레이저 빔의 반사에 대하여 다양한 복수의 자세로 조정하도록 구성되고, 그에 따라 상기 레이저 빔은, 개개의 사전선택된 기간들 동안, 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 복수의 부분들 상에 지향되어, 상기 유리 기판의 사전선택된 부분들의 각각에서 유리 기판의 두께를 제어할 수 있는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어 장치는 상기 다운드로우 유리 형성 장치에 대하여 위치되고, 그 결과 상기 레이저 빔은 상기 반사 장치의 반사 표면으로부터 다운드로우 유리 형성 장치의 유리 형성 웨지의 루트에 인접한 점성 상태인 유리 기판의 사전선택된 적어도 일 부분에서의 유리 기판 상에 지향될 수 있는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 발생기로부터 방사된 레이저 빔의 파장은 가변되는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 발생기로부터 방사된 레이저 빔의 파워는 가변되는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 빔과 상기 레이저 발생기로부터 방사된 차후 레이저 빔 사이의 시간 간격을 제어하도록 구성된 레이저 파워 제어 유닛을 더욱 포함하는, 기판들의 두께 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레이저 빔의 에너지 레벨을 제어하도록 구성된 레이저 파워 제어 유닛을 더욱 포함하는, 기판들의 두께 제어 장치.