KR102235509B1 - 유리노즐 제조방법 - Google Patents

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KR102235509B1
KR102235509B1 KR1020190131678A KR20190131678A KR102235509B1 KR 102235509 B1 KR102235509 B1 KR 102235509B1 KR 1020190131678 A KR1020190131678 A KR 1020190131678A KR 20190131678 A KR20190131678 A KR 20190131678A KR 102235509 B1 KR102235509 B1 KR 102235509B1
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조광우
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Abstract

본 발명의 일실시예는 유리노즐에서 잉크가 젯팅(Jetting)되는 단부 형상이 매끄럽게 형성될 수 있는 유리노즐 제조방법을 제공한다. 여기서, 유리노즐 제조방법은 일방향으로 갈수록 지름이 작아지는 유리관을 마련하는 단계와, 유리관의 일방향 단부를 레이저빔을 이용하여 가절단하는 단계와, 유리관의 내측으로 유체를 주입하여 유리관의 일방향으로 압력이 가해지도록 하고, 압력에 의해 레이저빔에 의해 가절단된 부분에 크랙이 발생되어 전파되도록 함으로써 유리관의 일방향 단부가 유리관으로부터 분리되도록 하는 단계를 포함한다.

Description

유리노즐 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING GLASS NOZZLE}
본 발명은 유리노즐 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유리노즐에서 잉크가 젯팅(Jetting)되는 단부 형상이 매끄럽게 형성될 수 있는 유리노즐 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 유기발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Device) 디스플레이, 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 글라스 등이 적용되는 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)는 멀티미디어의 발달과 함께 실용화되고 있다. 그리고, 평판표시장치 중 일부에는 증착 방법, 식각 방법 등을 통해 기판 상에 소자들 및 배선들을 포함하는 표시패널을 박막 형태로 제조한다.
이러한 소자들 및 배선들은 세밀하게 형성되고 있으며, 이를 위해, 레이저화학기상증착(LCVD: Laser Chemical Vapor Deposition) 기술을 기반으로 하는 공정, EHD(Electrohydrodynamic) 기술을 기반으로 하는 공정 등이 이용되고 잇다.
LCVD를 기반으로 하는 공정은 챔버 등에 미세 분말의 금속 성분을 아르곤 가스와 혼합하여 공급하고, 패터닝할 부분에 레이저를 조사하여 금속분말이 녹아 증착되도록 하여 배선을 패터닝한다.
그리고, EHD를 기반으로 하는 공정은 전기장을 이용하여 도전성 잉크가 젯팅되도록 하여 배선을 패터닝한다.
도 1은 노즐에서 EHD 방식을 이용하여 잉크를 젯팅하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, EHD 방식을 이용한 젯팅방식에서는 노즐(10)에 양극의 전압이 인가되어 노즐(10) 및 기판(20) 사이에 전기력이 발생되도록 한다. 노즐(10)에서 젯팅되는 잉크로는 배선을 형성하고, 전기력에 영향을 받을 수 있는 도전성 잉크(30)가 사용된다. 노즐(10) 및 기판(20) 사이에 발생되는 전기력(40)에 의해 도전성 잉크(30)는 노즐(10)의 단부에서 액형상이 변형되고(도 1의 (a) 및 (b) 참조), 도전성 잉크(30)의 젯팅이 시작되도록 하는 문턱전압이 인가되면 잉크가 젯팅된다(도 1의 (c) 참조). 젯팅된 잉크(31)는 기판(20) 상에 패터닝되어 배선을 형성하게 된다.
노즐(10)에 전압이 인가되지 않는 경우에는 노즐공(11)에 맺히는 도전성 잉크(30)의 액형상은 노즐공(11)의 하측으로 볼록한 형상이 될 수 있다. 이러한 볼록한 액형상은 도전성 잉크(30)의 표면에 작용하는 표면장력 및 중력에 영향을 받아 형성되는 것으로, 노즐공(11)의 하측에 노출되어 자연스러운 곡면(Meniscus)을 가지도록 형성되도록 하는 것이 정밀한 배선 패터닝에 유리하다. 따라서, 잉크의 액형상이 자연스러운 곡면을 가지도록 노즐공(11)의 단부가 매끄럽게 형성되도록 하는 것은 매우 중요하다.
한편, 도 2는 종래 기술에 따라 유리관을 절단하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 종래에는 유리관(60)을 고정 장치(70)로 고정한 상태에서 칼날(80)이 내려와 유리관(60)의 외부 표면을 긁어서 절단 기준 홈을 만든 후 충격을 가하여 절단한다. 통상 이 경우, 유리관(60)의 절단된 단면은 균일하지 못하고 표면 거칠기도 높게 된다. 따라서, 유리관(60)의 절단된 단면의 표면 거칠기를 감소시키고 균일성을 향상하기 위하여, 불꽃을 절단면에 가하여 절단면을 녹인 후 다시 경화시키는 공정을 추가하게 된다. 한편, 이와 같은 추가 공정 진행은 생산성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.
종래의 유리관 절단방법에서는 칼날에 의한 절단 과정에서 절단면이 깨지게 되면서 유리관 길이의 치수 공차를 유발하게 된다. 또한, 불꽃을 이용하여 절단면을 녹인 후 다시 경화시키는 공정을 거친다고 하더라도 절단면의 균일성이 완전하지 못하고 표면 거칠기도 높은 문제점이 있다.
이와 같이 절단면의 높은 표면 거칠기는 잉크의 액형상이 자연스러운 곡면으로 형성되지 못하도록 하는 요인이 되며, 이에 따라 정밀한 배선 패터닝이 어렵게 되는 문제점을 야기할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제2008-0057571호(2008.06.25. 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유리노즐에서 잉크가 젯팅(Jetting)되는 단부 형상이 매끄럽게 형성될 수 있는 유리노즐 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 일방향으로 갈수록 지름이 작아지는 유리관을 마련하는 마련단계; 상기 유리관의 일방향 단부를 레이저빔을 이용하여 가절단하는 가절단단계; 그리고 상기 유리관의 내측으로 유체를 주입하여 상기 유리관의 일방향으로 압력이 가해지도록 하고, 상기 압력에 의해 상기 레이저빔에 의해 가절단된 부분에 크랙이 발생되어 전파되도록 함으로써 상기 유리관의 일방향 단부가 상기 유리관으로부터 분리되도록 하는 분리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가절단단계에서, 상기 레이저빔은 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 지름 이상의 길이를 가지는 스팟 사이즈를 가지고, 상기 유리관의 중심축에 수직한 방향을 따라 초점이 형성되는 베셀빔일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가절단단계에서, 상기 레이저빔은 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가지고, 상기 레이저빔이 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 조사되는 동안, 상기 유리관은 중심축을 기준으로 회전될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가절단단계에서, 상기 레이저빔은 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가지고, 상기 레이저빔을 조사하는 조사부는 고정된 상기 유리관의 원주방향을 따라 이동하면서 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 상기 레이저빔을 조사할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가절단단계에서, 상기 레이저빔은 상기 유리관의 중심축에 수직하게 조사되고, 상기 분리단계에서 상기 유리관의 일방향 단부가 상기 유리관으로부터 분리되어 생성되는 노즐공은 상기 유리관의 중심축과 수직한 젯팅면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 가절단단계에서, 상기 레이저빔은 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가지고, 상기 레이저빔은 상기 유리관의 일방향에서 상기 유리관의 중심축과 경사각도를 이루면서 조사되고, 상기 레이저빔이 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 조사되는 동안, 상기 유리관은 중심축을 기준으로 회전될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분리단계에서 상기 유리관의 일방향 단부가 상기 유리관으로부터 분리되어 생성되는 노즐공은 상기 유리관의 중심축과 상기 경사각도를 이루는 젯팅면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 분리단계에서, 상기 유체는 상기 유리관의 일방향으로 펄스 이동하면서 상기 유리관의 일방향 단부에 가해지는 압력이 주기적으로 증감되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유체는 1,000 내지 10,000 cPs 의 점도를 가지는 용액일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액은 실리콘 오일(Silicone oil), 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylates), 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylates), 지방족 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic Urethane Acrylates), 아크릴 폴리올(Acryl polyol) 및 글리세롤(Glycerol) 중 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가절단단계에서 사용되는 레이저빔은 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 지름 이상의 길이를 가지는 스팟 사이즈를 가지고, 유리관의 중심축에 수직한 방향을 따라 초점이 형성되는 베셀빔일 수 있다. 베셀빔에서는 절단영역 내에서 에너지 강도가 균일하므로, 베셀빔의 절단영역을 유리관의 지름만큼 연장하면 유리관의 지름 방향 전체에 걸쳐 균일한 에너지를 공급하면서 유리관을 절단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 유리관의 내측으로 유체를 주입하여 유리관의 일방향으로 압력이 가해지도록 하고, 압력에 의해 레이저빔에 의해 가절단된 부분에 크랙이 발생되어 전파되도록 함으로써 가절단된 부분이 유리관으로부터 분리(Breaking)되도록 할 수 있다. 특히, 가절단된 부분이 절단될 때, 유리관으로 주입된 유체는 가절단된 부분을 통해 외측으로 분사되면서 부산물들을 제거하여 절단면의 표면 거칠기는 낮아지고, 노즐공의 표면은 더욱 깨끗하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 유체는 유리관의 일방향으로 펄스 이동하면서 유리관의 일방향 단부에 가해지는 압력이 주기적으로 증감되도록 할 수 있다. 이에 따라, 유리관의 일방향으로 유체 압력이 증감되어, 가절단된 부분에 상대적으로 큰 유체 압력이 가해졌을 때, 가절단된 부분에서는 짧은 시간에 크랙의 발생 및 전파가 이루어질 수 있고, 이를 통해, 가절단된 부분이 더욱 효과적으로 분리될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 노즐에서 EHD 방식을 이용하여 잉크를 젯팅하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 유리관을 절단하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정에서 가절단단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정 중 가절단단계에서 레이저빔 전달계(Delivery System)를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정 중 가절단단계에서 엑시콘렌즈에 입사되는 레이저빔의 단면 형태를 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정에서 유리관 내부에서 유체의 압력 상태를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리노즐 제조공정의 가절단단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리노즐 제조공정의 가절단단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리노즐 제조공정의 가절단단계를 설명하기 위한 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정에서 가절단단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 유리노즐 제조방법은 마련단계(S110), 가절단단계(S120) 그리고 분리단계(S130)를 포함할 수 있다.
마련단계(S110)는 일방향(A1)으로 갈수록 지름이 작아지는 유리관(200)을 마련하는 단계일 수 있다.
유리관(200)은 일부분이 가열되면서 양측으로 당겨짐에 따라 가열된 일부분이 양측으로 늘어남과 동시에 가늘어져서 생길 수 있다.
도 4를 참조했을 때, 유리관(200)의 끝단(211)은 이렇게 늘어나면서 가늘어진 부분일 수 있다. 끝단(211)은 막힌 상태이거나, 또는 지름이 아주 작은 상태일 수 있다.
가절단단계(S120)는 유리관(200)의 일방향 단부(210)를 레이저빔(L)을 이용하여 가절단하는 단계일 수 있다. 가절단단계(S120)에서 유리관(200)의 일방향 단부(210)에 레이저빔(L)이 조사되면, 레이저빔(L)이 조사되는 부분은 가절단될 수 있다.
가절단된 부분(201)은 레이저빔(L)에 의해 적어도 일부분이 절단되거나, 또는 유리관(200)에서 레이저빔(L)이 조사되지 않은 다른 부분보다 약한 결합상태를 가질 수 있다. 나아가, 가절단된 부분(201)은 유리소재의 특성상, 레이저빔(L)이 조사된 부분에서 용융과 응고가 아주 짧은 시간차로 이루어지게 되어 레이저빔(L)이 조사된 부분이 완전하게 절단되지는 않고 약하지만 서로 붙은 상태를 유지하는 상태를 가질 수 있다.
가절단단계(S120)에서 사용되는 레이저빔(L)은 유리관(200)으로부터 분리하고자 하는 부분의 지름(D) 이상의 길이를 가지는 스팟 사이즈(SS)를 가지고, 유리관(200)의 중심축(CA)에 수직한 방향을 따라 초점이 형성되는 베셀빔일 수 있다.
베셀빔은 유리관(200)을 절단할 수 있는 정도의 에너지 강도를 균일하게 유지할 수 있다. 베셀빔에 의한 절단영역은 스팟 사이즈(SS)에 대응되는 부분일 수 있으며, 해당 부분에서 유리관(200)의 지름(D)만큼 길게 연장하여 형성될 수 있다.
베셀빔에서는 절단영역 내에서 에너지 강도가 균일하므로, 베셀빔의 절단영역을 유리관(200)의 지름만큼 연장하면 유리관(200)의 지름 방향 전체에 걸쳐 균일한 에너지를 공급하면서 유리관(200)을 절단할 수 있다.
도 5를 참조하면, 베셀빔(B)은 볼록 엑시콘 렌즈(300)를 이용하여 성형될 수 있다. 볼록 엑시콘 렌즈(300)는 전체적으로 원기둥 형상으로 형성되며, 평면 형상으로 형성된 입사면(301)과, 입사면(301)의 반대측으로 돌출된 원추 형상으로 형성된 출사면(302)을 각각 구비할 수 있다.
볼록 엑시콘 렌즈(300)의 입사면(301)으로 입사된 가우시안 형태의 에너지 분포를 가지는 레이저빔(L)은, 광축(C)을 따라 진행하면서 볼록 엑시콘 렌즈(300)의 출사면(302)의 돌출된 원추 형상의 꼭지점을 향해 진행방향이 굴절된다. 이와 같이 원추 형상의 꼭지점을 향해 진행방향이 굴절되면서 출사면(302) 근처에 베셀빔(B)이 형성될 수 있다.
볼록 엑시콘 렌즈(300)의 출사면(302)의 원추 형상의 각도를 변경하면, 베셀빔(B)의 절단영역을 변경할 수 있다. 절단해야 하는 유리관(200)의 지름이 변경될 경우, 출사면(302)의 원추 형상의 각도가 다른 볼록 엑시콘 렌즈로 교체함으로써, 변경된 유리관(200)에서 절단하고자 하는 지점의 지름 이상의 길이의 절단영역을 가지는 베셀빔(B)이 성형될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정 중 가절단단계에서 레이저빔 전달계(Delivery System)를 설명하기 위한 예시도이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정 중 가절단단계에서 엑시콘렌즈에 입사되는 레이저빔의 단면 형태를 나타낸 사진인데, 도 7의 (a)는 할로우 코어 파이버를 사용하지 않은 경우의 레이저빔의 단면 형태이고, 도 7의 (b)는 할로우 코어 파이버를 사용한 경우의 레이저빔의 단면 형태이다.
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레이저빔(L)이 조사되는 조사부(400) 및 볼록 엑시콘 렌즈(300) 사이의 레이저빔 경로상에는 할로우 코어 파이버(Hollow Core Fiber)(500)가 더 구비될 수 있다.
볼록 엑시콘 렌즈(300)로 입사되는 가우시안 형태의 빔인 레이저빔(L)의 형태에 따라 볼록 엑시콘 렌즈(300)를 거치면서 생성되는 베셀빔(B)의 형태도 바뀔 수 있다. 특히, 볼록 엑시콘 렌즈(300)로 입사되는 레이저빔(L)의 형태가 원형에 가까울수록 베셀빔(B)의 초점이 더욱 정확해질 수 있다. 할로우 코어 파이버(500)는 조사부(400)에서 조사되는 가우시안 형태의 빔인 레이저빔(L)의 단면 형태가 원형에 가까워지도록 할 수 있다. 이를 통해, 볼록 엑시콘 렌즈(300)를 거치면서 생성되는 베셀빔(B)이 고품질로 유지될 수 있으며, 베셀빔(B)에 의해 가절단된 부분(201)의 가공 정밀도는 더욱 향상될 수 있다.
분리단계(S130)는 유리관(200)의 내측으로 유체(FL)를 주입하여 유리관(200)의 일방향으로 압력이 가해지도록 하고, 압력에 의해 레이저빔(L)에 의해 가절단된 부분(201)에 크랙이 발생되어 전파되도록 함으로써 가절단된 부분(201)이 유리관(200)으로부터 분리(Breaking)되도록 하는 단계일 수 있다.
유리관(200)은 일방향(A1)으로 갈수록 지름이 작아지기 때문에, 유체(FL)가 유리관(200)의 일방향(A1)으로 공급되면, 일방향(A1)으로 갈수록 유리관(200)에는 더욱 큰 압력이 가해지게 된다. 그러면, 유리관(200)에서 가장 응력이 작은 가절단된 부분(201)에서 유체(FL)에 의한 압력에 의해 제일 먼저 크랙이 발생하게 되고, 이러한 크랙은 가절단된 부분(201)을 따라 전파되어 결과적으로 가절단된 부분(201)이 절단되게 된다. 그리고 이를 통해, 유리관(200)의 일방향 단부(210)는 유리관(200)으로부터 분리되게 된다.
특히, 유체(FL)는 유리관(200)의 축방향으로 압력을 가하기 때문에, 유리관(200)은 축방향에 수직한 단면에 대해 동일한 크기의 압력을 받게 된다. 따라서, 유체(FL)에 의한 압력은 가절단된 부분(201) 전체에 동시에 가해지게 되고, 이를 통해, 가절단된 부분(201)에서는 동시에 동일한 크기의 크랙이 발생되고 전파되어 가절단된 부분(201)은 동시에 절단될 수 있다.
가절단된 부분(201)을 기준으로 일방향 단부(210)가 유리관(200)으로 분리됨에 따라, 유리노즐(220)을 얻을 수 있으며, 이때, 가절단된 부분(201)은 노즐공(221)이 될 수 있다.
이러한 방법에 의해 생성되는 노즐공(221)은 유리관(200)의 중심축(CA)과 수직한 젯팅면(222)을 가질 수 있다.
그리고, 가절단된 부분(201)이 절단될 때, 유리관(200)으로 주입된 유체(FL)는 가절단된 부분(201)을 통해 외측으로 분사되게 된다. 가절단된 부분(201)이 절단될 때에는 절단과 동시에 부산물들이 발생될 수 있는데, 이러한 부산물들은 분사되는 유체(FL)에 의해 제거될 수 있으며, 이를 통해, 절단면의 표면 거칠기가 낮아지고 노즐공(221)의 표면은 더욱 깨끗하게 형성될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유리노즐 제조공정에서 유리관 내부에서 유체의 압력 상태를 설명하기 위한 그래프인데, 도 8에서 보는 바와 같이, 분리단계(S130)에서 유체(FL)는 유리관(200)의 일방향(A1)으로 펄스 이동하면서 유리관(200)의 일방향 단부(210)에 가해지는 압력이 주기적으로 증감되도록 할 수 있다.
즉, 유체(FL)는 일정한 크기의 압력으로 증감이 반복될 수 있으며, 이러한 압력은 유리관(200)의 일방향(A1)으로 가해질 수 있다. 유체(FL)는 외부로부터 유리관(200)의 일방향(A1)으로 주기적으로 압력을 받고, 이를 통해 유리관(200)의 일방향으로의 압력의 변화를 일으킬 수 있다.
유리관(200)의 일방향(A1)으로 유체(FL) 압력이 증감되어, 가절단된 부분(201)에 상대적으로 큰 유체 압력이 가해졌을 때, 가절단된 부분(201)에서는 짧은 시간에 크랙의 발생 및 전파가 이루어질 수 있고, 이를 통해, 가절단된 부분(201)이 더욱 효과적으로 분리될 수 있다.
유리관(200)의 내측으로 주입되는 유체(FL)는 용액일 수 있다.
그리고, 용액은 1,000 내지 10,000 cPs 의 점도를 가질 수 있으며, 실리콘 오일(Silicone oil), 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylates), 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylates), 지방족 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic Urethane Acrylates), 아크릴 폴리올(Acryl polyol) 및 글리세롤(Glycerol) 중 어느 하나 이상일 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리노즐 제조공정의 가절단단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 가절단단계에서, 레이저빔(L1)은 유리관(200)으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점(F)이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가질 수 있다.
그리고, 레이저빔(L1)은 유리관(200)의 중심축(CA)에 수직하게 조사될 수 있다.
레이저빔(L1)이 유리관(200)으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 조사되는 동안, 유리관(200)은 중심축(CA)을 기준으로 회전될 수 있다.
이를 통해, 베셀빔이 아니라 하나의 지점에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지빔을 이용하더라도 유리관(200)에서 분리하고자 하는 부분에 원주방향을 따라 가절단이 이루어지도록 할 수 있다.
이러한 방법에 의해 생성되는 노즐공은 유리관(200)의 중심축(CA)과 수직한 젯팅면을 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리노즐 제조공정의 가절단단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 10에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 가절단단계에서, 레이저빔(L1)은 유리관(200)으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점(F)이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가질 수 있다.
여기서, 레이저빔(L1)은 유리관(200)의 중심축(CA)에 수직하게 조사될 수 있다.
그리고, 레이저빔(L1)을 조사하는 조사부(400)는 고정된 유리관(200)의 원주방향을 따라 이동하면서 유리관(200)으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 레이저빔(L1)을 조사할 수 있다.
이를 통해, 베셀빔이 아니라 하나의 지점에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지빔을 이용하더라도 유리관(200)에서 분리하고자 하는 부분에 원주방향을 따라 가절단이 이루어지도록 할 수 있다.
이러한 방법에 의해 생성되는 노즐공은 유리관(200)의 중심축(CA)과 수직한 젯팅면을 가질 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리노즐 제조공정의 가절단단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 11에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 가절단단계에서, 레이저빔(L1)은 유리관(200)으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점(F)이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가질 수 있다.
여기서, 레이저빔(L1)은 유리관(200)의 일방향에서 유리관(200)의 중심축(CA)과 경사각도(θ)를 이루면서 조사될 수 있다.
그리고, 레이저빔(L1)이 유리관(200)으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 조사되는 동안, 유리관(200)은 중심축(CA)을 기준으로 회전될 수 있다.
이를 통해, 베셀빔이 아니라 하나의 지점에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지빔을 이용하더라도 유리관(200)에서 분리하고자 하는 부분에 원주방향을 따라 가절단이 이루어지도록 할 수 있다.
이러한 방법에 의해 생성되는 유리노즐(220a)의 노즐공(221a)은 유리관(200)의 중심축(CA)과 경사각도(θ)를 이루는 젯팅면(222a)을 가질 수 있다. 이러한 젯팅면(222a)은 더욱 넓은 면적을 가질 수 있으며, 이를 통해, 잉크가 노즐공(221a)의 하측에 노출되어 자연스러운 곡면(Meniscus)을 가지질 수 있어 정밀한 배선 패터닝에 유리할 수 있다.
한편, 레이저빔(L1)이 유리관(200)의 일방향에서 유리관(200)의 중심축(CA)과 경사각도(θ)를 이루면서 입사될 수 있도록, 레이저빔(L1)이 조사되는 조사부와 유리관(200)의 사이에 할로우 코어 파이버가 더 구비될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 유리관 201: 가절단된 부분
220,220a: 유리노즐 221,221a: 노즐공
222,222a: 젯팅면 300: 볼록 엑시콘 렌즈
400: 조사부 500: 할로우 코어 파이버

Claims (10)

  1. 일방향으로 갈수록 지름이 작아지는 유리관을 마련하는 마련단계;
    상기 유리관의 일방향 단부를 레이저빔을 이용하여 가절단하는 가절단단계; 그리고
    상기 유리관의 내측으로 유체를 주입하여 상기 유리관의 일방향으로 압력이 가해지도록 하고, 상기 압력에 의해 상기 레이저빔에 의해 가절단된 부분에 크랙이 발생되어 전파되도록 함으로써 상기 유리관의 일방향 단부가 상기 유리관으로부터 분리되도록 하는 분리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가절단단계에서,
    상기 레이저빔은 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 지름 이상의 길이를 가지는 스팟 사이즈를 가지고, 상기 유리관의 중심축에 수직한 방향을 따라 초점이 형성되는 베셀빔인 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가절단단계에서,
    상기 레이저빔은 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가지고,
    상기 레이저빔이 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 조사되는 동안, 상기 유리관은 중심축을 기준으로 회전되는 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가절단단계에서,
    상기 레이저빔은 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가지고,
    상기 레이저빔을 조사하는 조사부는 고정된 상기 유리관의 원주방향을 따라 이동하면서 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 상기 레이저빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가절단단계에서, 상기 레이저빔은 상기 유리관의 중심축에 수직하게 조사되고,
    상기 분리단계에서 상기 유리관의 일방향 단부가 상기 유리관으로부터 분리되어 생성되는 노즐공은 상기 유리관의 중심축과 수직한 젯팅면을 가지는 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가절단단계에서,
    상기 레이저빔은 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 초점이 형성되는 가우시안 형태의 에너지 분포를 가지고,
    상기 레이저빔은 상기 유리관의 일방향에서 상기 유리관의 중심축과 경사각도를 이루면서 조사되고,
    상기 레이저빔이 상기 유리관으로부터 분리하고자 하는 부분의 표면에 조사되는 동안, 상기 유리관은 중심축을 기준으로 회전되는 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분리단계에서 상기 유리관의 일방향 단부가 상기 유리관으로부터 분리되어 생성되는 노즐공은 상기 유리관의 중심축과 상기 경사각도를 이루는 젯팅면을 가지는 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분리단계에서,
    상기 유체는 상기 유리관의 일방향으로 펄스 이동하면서 상기 유리관의 일방향 단부에 가해지는 압력이 주기적으로 증감되도록 하는 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유체는 1,000 내지 10,000 cPs 의 점도를 가지는 용액인 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용액은 실리콘 오일(Silicone oil), 에폭시 아크릴레이트(Epoxy Acrylates), 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylates), 지방족 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic Urethane Acrylates), 아크릴 폴리올(Acryl polyol) 및 글리세롤(Glycerol) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유리노즐 제조방법.
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