KR102526723B1 - 유리 제조 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
유리 제조방법은, a) 유리시트의 복수의 위치들에서 상기 유리시트의 복수의 스트레스 값들을 각각 구하는 단계와, b) 상기 유리 시트를 구비하는 편광-기반 디스플레이 장치가 빛의 투과를 차단하는 상태에 있을 때, 상기 편광-기반 디스플레이 장치에서 상기 복수의 위치들에서 복수의 빛샘률 값들을 각각 구하는 단계와, c) 상기 복수의 구해진 빛샘률 값에 기초하여 상기 복수의 구해진 스트레스 값들을 수정하는 단계와, d) 상기 복수의 수정된 스트레스 값들에 기초하여 유리 시트 제조 공정의 적어도 하나의 공정 조건을 조절하면서 상기 유리 시트 제조 공정에서 적어도 하나의 추가의 유리시트를 제조하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 유리 시트의 스트레스를 제어함으로써 유리시트의 품질을 효과적으로 개선하기 위한 유리 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 외부 광원을 이용하는 비발광형 디스플레이이다. LCD는 외부 광원으로부터 방출되는 입사 편광빔을 조정하기 위해 구성된 장치이다. LCD 내에서 LC 물질은 입사 편광빔을 선택적으로 회전시켜 빛을 조정한다. 회전 정도는 LC 물질내에서 개별적인 LC 분자들의 기계적인 방향에 상응한다. LC 물질의 기계적인 방향은 외부 전기장의 적용에 의해 조절된다. 이러한 현상은 통상적인 트위스티드 네마틱 (TN, twisted nematic) 액정셀을 참조하여 쉽게 이해된다.
통상적인 TN 액정셀은 두 기판들 및 그 사이에 배치된 액정 물질층을 포함한다. 편광막들(첫 번재 편광막과 두 번째 편광막은 서로에 대하여 90도 상호 직교하는 투과 방향을 갖는다)은 상기 기판들의 표면들상에 배치된다. 상기 입사 편광이 상기 편광막을 통해 통과할 때, 첫 번째 방향(예를 들어, 가로 또는 세로)으로 선형적으로 편광된다. 전기장이 적용되지 않는 경우, 상기 LC 분자들은 90°나선 형태로 배열되어 있다. 입사 선형적 편광이 상기 액정셀을 지날 때, 액정 물질에 의해 90°회전되며 두 번째 방향(예를 들어, 세로, 또는 가로)으로 편광된다. 상기 빛의 편광이 두 번째 막의 편광에 맞도록 액정 나선에 의해 회전되기 때문에, 상기 두 번째 편광막은 빛을 통과시킨다. 전기장이 액정층에 인가될 때, 상기 LC 분자들의 나선형 배열은 붕괴되고 입사 편광은 회전되지 않는다. 따라서, 상기 빛은 상기 두 번째 편광막에 의해 차단된다. 상기 설명된 액정셀은 전기장의 적용에 의해 조정되는 광 밸브(light valve)로서 기능을 한다. 또한 당업자들은 적용된 전기장의 특성에 의존하여 LC 셀이 가변 광 감쇠기로서 동작될 있음을 이해할 것이다. 능동 매트릭스 LCD(AMLCD)는 통상적으로 매트릭스내에 전술한 LC 셀들을 수백만 포함한다.
한편, 유리시트는 용융상태의 유리를 유리리본으로 성형한 후 냉각하고, 절단하여 얻어진다. 이렇게 제조된 유리시트를 더 작은 시트로 절단하여, 예컨대 상기와 같은 LCD의 전면 유리기판 및 후면 유리기판으로 사용한다. 그런데, 안타깝게도 제조 공정 상의 한계로 유리시트 내부에는 잔류응력(residual stress)이 남게 된다. 생성된 잔류응력은 유리시트를 원하는 크기의 더 작은 시트로 절단하는 과정에서 상기 더 작은 시트의 변형을 일으킨다. 이러한 비틀림은 유리시트의 크기가 증가될 때 악화된다. 이러한 상기 더 작은 시트의 비틀림 변형(distortion)은 예컨대 이러한 상기 더 작은 시트를 사용하여 제작된 LC 패널에서 빛샘 현상을 야기한다. 이러한 빛샘 현상으로 인하여, 화면 상에 부분적으로 색상이 나타나지 않거나 백색이 나타나는 등의 불량이 나타난다. 또한, 생성된 잔류응력은 LCD 장치의 전면 유리기판 및 후면 유리기판의 디멘젼에 불일치를 야기할 수 있다.
따라서, 유리시트의 잔류응력을 효과적으로 개선시킬 방법이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유리시트의 품질을 효과적으로 개선하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따르면, a) 유리시트의 복수의 위치들에서 상기 유리시트의 복수의 스트레스 값들을 각각 구하는 단계와, b) 상기 유리 시트를 구비하는 편광-기반 디스플레이 장치가 빛의 투과를 차단하는 상태에 있을 때, 상기 편광-기반 디스플레이 장치에서 상기 복수의 위치들에서 복수의 빛샘률 값들을 각각 구하는 단계와, c) 상기 복수의 구해진 빛샘률 값에 기초하여 상기 복수의 구해진 스트레스 값들을 수정하는 단계와, d) 상기 복수의 수정된 스트레스 값들에 기초하여 유리 시트 제조 공정의 적어도 하나의 공정 조건을 조절하면서 상기 유리 시트 제조 공정에서 적어도 하나의 추가의 유리시트를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 유리 시트 제조 공정에서, 글라스 리본을 형성하고 그리고 나서 상기 글라스 리본으로부터 글라스 시트를 분리하는 제조 장치와, 상기 유리 제조 공정의 적어도 하나의 공정 조건을 조절하도록 구성되는 조절 장치와,상기 유리 시트의 복수의 위치들에서 상기 유리 시트의 복수의 스트레스 값들을 각각 구하고, 상기 유리 시트를 구비하는 편광-기반 디스플레이 장치가 빛의 투과를 차단하는 상태에 있을 때, 상기 편광-기반 디스플레이 장치에서 상기 복수의 위치들에서 복수의 빛샘률 값들을 각각 구하고, 상기 복수의 구해진 빛샘률 값에 기초하여 상기 복수의 구해진 스트레스 값들을 수정하고, 상기 조절 장치를 제어하여, 상기 복수의 수정된 스트레스 값들에 기초하여 상기 적어도 하나의 공정 조건을 조절하도록 구성되는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조장치를 제공한다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명은 유리시트의 품질을 효과적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 유리 제조 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 절단한 성형 용기의 단면도이다.
도 3은 도 1의 성형 용기로부터 드로우된 글라스 리본을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 유리시트를 투과하는 빛의 복굴절 데이터를 측정하는 장비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 유리시트의 빛샘률 값을 얻는 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 유리시트의 수정 전 스트레스의 맵과 빛샘률의 맵을 보여주는 도면이다.
도 7은 유리시트의 수정된 스트레스의 맵을 얻는 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 일 실시예에서, 수정된 스트레스 값들에 기초하여 온도 분포를 조절한 결과를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 일 실시예에서 수정된 스트레스 값들에 기초하여 온도 분포를 조절한 결과를 종래의 방법에 따라 스트레스 값들에 기초하여 온도 분포를 조절한 결과와 비교하는 도면이다.
도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라 절단한 성형 용기의 단면도이다.
도 3은 도 1의 성형 용기로부터 드로우된 글라스 리본을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 유리시트를 투과하는 빛의 복굴절 데이터를 측정하는 장비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 유리시트의 빛샘률 값을 얻는 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 유리시트의 수정 전 스트레스의 맵과 빛샘률의 맵을 보여주는 도면이다.
도 7은 유리시트의 수정된 스트레스의 맵을 얻는 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 일 실시예에서, 수정된 스트레스 값들에 기초하여 온도 분포를 조절한 결과를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 일 실시예에서 수정된 스트레스 값들에 기초하여 온도 분포를 조절한 결과를 종래의 방법에 따라 스트레스 값들에 기초하여 온도 분포를 조절한 결과와 비교하는 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
유리 제조 장치가 유리시트를 제조하기 위해 제공될 수 있다. 유리 제조 장치는 제조장치, 조절장치 및 제어장치를 포함한다. 상기 제조장치는, 유리 시트 제조 공정에서, 유리 리본을 형성하고 그리고 나서 상기 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리한다. 상기 제조장치는 도 1 내지 도 3을 참조하여 후술할 퓨전 드로우 장치(101)을 포함할 수 있다. 상기 조절장치는 상기 유리 제조 공정의 적어도 하나의 공정 조건을 조절하도록 구성된다. 상기 조절장치는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술할 온도 조절 장치(221)을 포함할 수 있다.
도 1은 퓨전 드로우 장치(101)를 개략적으로 나타내지만, 업드로우, 슬롯(slot) 드로우 또는 다른 유리 성형 기술이 추가적인 실시예서 사용될 수 있다. 그러한 퓨전 드로우 공정 기술과 함께, 본 발명은 다수의 온도 조절 요소의 독립적인 조절 동작에 의해 적어도 주기적인 예컨대 연속적인, 유리리본의 열 응력 보상을 위한 방안을 제공한다. 예를 들어, 다수의 온도 조절 요소에 대한 파워 조절은 유리리본이 후술하는 탄성 영역으로 들어갈 때 응력 프로파일이 리본에 고착되기 전에 유리리본 내에서 응력 제어를 도울 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 공정 기술에 의해, 횡단 응력 프로파일의 미세한 튠(tune) 조절은 응력 집중 및/또는 최종 광학적 불연속성을 방지기 위해 실현될 수 있다.
도시한 바와 같이, 퓨전 드로우 장치(101)는 저장통(109)으로부터 배치 재료(batch material, 107)를 수용하도록 구성된 용융 용기(105)를 포함할 수 있다. 배치 재료(107)는 모터(113)에 의해 파워 공급되는 배치 이송 장치(111)에 의해 주입된다. 광학 컨트롤러(115)는 화살표(117)에 의해 나타난 바와 같이, 원하는 양의 배치 재료(107)를 용융 용기(105)로 주입하도록 모터(113)를 활성화시키도록 구성될 수 있다. 금속 프로브(119)는 스탠드파이프(123) 내의 용융유리(121)의 높이를 측정하기 위해 사용되고 연결선(125)을 통하여 컨트롤러(115)와 측정된 정보를 통신하는데 사용될 수 있다.
퓨전 드로우 장치(101)는 정제튜브와 같은 정제 용기(127)를 포함할 수 있고, 정제 용기(127)는 용융 용기(105)의 하류에 배치되며 제1 연결튜브(129)를 통하여 용융 용기(105)에 연결된다. 교반 챔버와 같은 혼합 용기(131)는 또한 정제 용기(127)의 하류에 위치시킬 수 있고 이송 용기(133)는 혼합 용기(131)의 하류에 배치할 수 있다. 도시한 바와 같이, 제2 연결튜브(135)는 정제 용기(127)를 혼합 용기(131)에 연결할 수 있고 제3 연결튜브(137)는 혼합 용기(133)를 이송 용기(133)에 연결할 수 있다. 도시한 바아 같이, 다운커머(139)는 이송 용기(133)로부터 드로우 장치까지 용융유리(121)를 이송하기 위해 배치될 수 있다. 도시된 퓨전 드로우 장치(140)를 포함하는 퓨전 드로우 장치(101)는 아래에서 더 자세히 나타난 바와 같이 유리리본으로 용융유리를 드로우하도록 구성된다. 일 실시예에서, 퓨전 드로우 장치(140)는 다운커머(139)로부터 용융유리를 수용하기 위해 유입구(141)가 제공된 성형용기(143)을 포함할 수 있다.
도시한 바와 같이, 용융 용기(105), 정제 용기(107), 혼합 용기(131), 이송 용기(133), 성형 용기(143)는 퓨전 드로우 장치(101)를 따라 차례로 배치될 수 있는 용융유리 스테이션의 일례들이다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따른 퓨전 드로우 장치(101)의 단면 사시도이다. 도시한 바와 같이, 성형 용기(143)는 성형 웨지(201)의 대향 끝부 사이에서 연장되어 있는 한 쌍의 아래로 기울어진 성형 표면부(203,205)를 포함하는 성형 웨지(201)를 포함한다. 한 쌍의 아래로 기울어진 성형 표면부(203,205)는 드로우 방향(207)을 따라 합류하여 루트(209)를 형성한다. 드로우 평면(211)은 루트(209)를 통과하여 뻗어있으며 유리리본(103)은 드로우 평면(211)을 따라 드로우 방향(207)에서 드로우될 수 있다. 도시한 바와 같이, 드로우 평면(211)은 루트(209)를 이분할 수 있으나, 드로우 평면(211)이 루트(209)에 대한 다른 방향으로 연장될 수도 있다.
유리리본을 퓨전 드로우하기 위한 퓨전 드로우 장치(101)는 성형 웨지(201)의 루트(209)로부터 리본을 드로우할 때, 유리리본(103)의 상응하는 에지(103a, 103b)와 접촉하도록 구성된 한 쌍의 에지 롤러를 포함하는 적어도 하나의 에지 롤러 어셈블리를 또한 포함할 수 있다. 한 쌍의 에지 롤러는 유리리본의 에지의 적절한 마무리를 쉽게 한다. 에지 롤러 마무리는 원하는 에지 특성을 제공하고, 한 쌍의 아래로 기울어진 성형 표면부(203,205)와 관련된 에지 디렉터(212)의 대향 표면으로부터 당김되는 용융유리의 에지부의 적절한 융합을 제공한다. 도 2에 나타난 바와 같이, 제1 에지 롤러 어셈블리(213a)는 제1 에지(103a)와 관련된다. 도 3은 유리리본(103)의 제2 에지(103b)와 관련된 제2 에지 롤러 어셈블리(213b)를 나타낸다. 각각의 에지 롤러 어셈블리(213a, 213b)는 서로 실질적으로 일치할 수 있으나, 한 쌍의 에지 롤러가 추가적인 실시예에서 서로 다른 특성을 가질 수도 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 일단 유리리본(103)의 에지(103a, 103b)가 형성되면, 유리리본(103)의 너비 "W"는 드로우 방향(207)과 실질적으로 수직인 방향으로 에지(103a, 103b)들 사이에 형성된다.
도 3에 나타난 바와 같이, 퓨전 드로우 장치(101)는 드로우 평면(211)의 드로우 방향(207)으로 유리리본(103)의 풀링을 쉽게 하기 위하여 각각의 개별적인 에지(103a, 103b)에 대한 제1 및 제2 풀 롤 어셈블리(301a, 301b)를 더 포함할 수 있다.
퓨전 드로우 장치(101)는 유리리본(103)이 별개의 유리시트(305)로 잘리도록 절단 장치(303)를 더 포함할 수 있다. 유리시트(305)는 액정 디스플레이(LCD)와 같은 다양한 디스플레이 장치에 병합하기 위해 더 작은 유리시트로 세분될 수 있다. 절단 장치는 유리리본(103)을 별개의 유리 시트(305)로 자르도록 구성된 레이저 장치, 기계적 스코링 장치, 트레벌링 앤빌 장치(traveling anvil machines) 및/또는 기타 장치를 포함할 수 있다.
도 2와 관련하여, 일 실시예에서, 용융유리(121)는 성형 용기(143)의 트로프(215) 내로 흐를 수 있다. 용융유리(121)는 그 후 상응하는 둑(217a, 217b)을 지나 동시에 흐를 수 있고 상응하는 둑(217a, 217b)의 외면(219a, 219b)를 지나 아래로 흐를 수 있다. 개별적인 용융유리의 스트림은 그후 아래로 기울어진 성형 표면부(203, 205)를 따라 성형 용기(143)의 루트(209)로 흐르며, 루트(209)에서 이 흐름은 유리리본(103)으로 수렴하고 융합된다. 유리리본(103)는 그후 드로우 방향(207)을 따라 드로우 평면(211)에서 루트(209)로부터 드로우된다.
도 3에서, 유리리본(103)은 점성 영역(307)로부터 셋팅 영역(309)으로 드로우 평면(211)의 드로우 방향(207)을 따라 루트(209)로부터 드로우된다. 셋팅 영역(309)에서, 유리리본(103)은 원하는 단면 프로파일로 점성 상태로부터 탄성 상태로 셋팅된다. 유리리본은 그 후 셋팅 영역(309)으로부터 탄성 영역(311)으로 드로우된다. 탄성 영역(311)에서, 점성 영역(307)으로부터의 유리리본의 프로파일은 유리리본의 특성으로 고착된다. 셋팅된 리본이 이 형상으로부터 벗어나 휘어질 수는 있으나, 내부 응력이 유리리본이 원래 셋팅 프로파일로 복귀되도록 할 수 있다.
도 2와 도 3에 나타난 바와 같이, 유리리본(103)을 제조하기 위한 일 실시예의 장치는 온도 조절 장치(221)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타난 바와 같이, 온도 조절 장치(221)는 드로우 방향(207)을 가로질러, 예컨대 드로우 방향과 수직으로 뻗어있는 적어도 하나의 온도 조절 축에 따라 각각의 횡 방향 위치들(225)에 배치될 수 있는 다수의 온도 조절 요소(223)을 포함할 수 있다.
도시한 바와 같이, 온도 조절 장치(221)는 제1 온도 조절 축(227a)과 제2 온도 조절 축(227b)으로서 상기 적어도 하나의 축을 제공할 수 있으나, 추가적인 실시예에서는 하나 또는 세개 또는 그 이상의 온도 조절 축이 제공될 수도 있다. 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 온도 조절 축(227a, 227b)은 실질적으로 직선 축을 각각 포함할 수 있으나, 추가적인 실시예에서는 곡선형 또는 다른 축 형상이 제공될 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 축(227a, 227b)은 실질적으로 서로 평행이나. 추가적인 실시예에서는 축들이 서로 기울어지게 형성될 수 있다.
온도 조절 축은 유리리본에 대한 다양한 높이로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 온도 조절축(227a, 227b)은 셋팅 영역(309)내에 배치된다. 추가적으로, 또는 이를 대신하여, 추가적인 실시예에서는 각각의 또는 적어도 하나의 온도 조절 축이 점성 영역(307) 내 및/또는 탄성 영역(311) 내에 배치될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 도 2에 도시한 것처럼, 다수의 온도 조절 요소(223)는 각각의 횡 방향 위치들(225)에 배치될 수 있으며, 온도 조절 요소는 유리리본(103)의 너비 "W"를 따라 유리리본(103)의 횡단 온도 프로파일을 조절하도록 구성된다. 도 2에 나타난 바와 같이, 각각의 온도 조절 축 위의 각각의 다수의 온도 조절 요소(223)는 각각의 온도 조절 축을 따라 일렬로 서로 떨어져 있을 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타난 바와 같이, 하나의 온도 조절 요소(223)는 유리리본(103)의 에지(103a)로부터 간격 "L1"인 위치(225)에 배치될 수 있고, 인접한 온도 조절 요소(223)는 에지(103a)로부터 간격 "L1"보다 더 큰 간격 "L2"의 위치에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서 온도 조절 요소(223)는 유리리본의 너비 "W"를 따라 서로로부터 동일하게 이격될 수 있다. 어떠한 실시예들에서는, 온도 조절 요소가 유리리본의 에지(103a, 103b)에 대하여 서로 다른 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 온도 조절 요소(223)는 유리리본의 중앙부보다 에지(103a, 103b) 근처에서 서로 더 가깝게 배치되어, 글라스 리본의 중앙부보다 에지에서 열의 더 큰 전달을 허용하도록 할 수 있다.
도시한 바와 같이, 온도 조절 요소(223)는 하나의 열(row)을 따라 서로 이격되어 있을 수 있으나, 추가적인 실시예에서는, 온도 조절 요소들의 매트릭스가 제공될 수 있다. 도시한 바와 같이, 온도 조절 요소(223)는 실질적으로 서로 일치할 수 있으나, 추가적인 실시예들에서는, 서로 다른 크기 또는 서로 다른 타입의 요소가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 온도 조절 요소 크기 및/또는 타입은 유리리본의 중앙부에 비하여 에지에서 더 큰 열 전달을 허용하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 온도 조절 요소(223)는 가열 코일을 포함할 수 있으며 열은 가열 코일을 통해 통과하는 전류로부터 전기 저항력에 의해 생성된다.
도 3에 도시한 바와같이, 유리 제조 장치는 제어 장치(323)을 추가적으로 포함할 수 있다. 제어 장치는 컨트롤러(325), 응력 감지 장치(313)을 포함할 수 있다. 제어 장치(323)는 조절 장치를 제어하여, 적어도 하나의 공정 조건을 조절한다.
응력 감지 장치(313)는 글라스 시트(305)의 스트레스 특성을 측정하도록 구성된다. 감지 요소(317)는 글라스 시트(305)의 복수의 위치에서 스트레스를 감지하기에 적합한 다양한 구성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 응력 감지 장치(313)는 편광을 사용하여 복수의 위치에서 스트레스를 구하도록 구성되는 장치를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 편광을 사용하여, 글라스 시트를 파괴하지 않고도 스트레스 특성을 구할 수 있다.
제어 장치(323)는, 후술할 유리 시트의 수정된 스트레스 특성 정보에 기초하여 온도 조절 요소들의 독립적인 조절 작동에 의하여 유리 리본(103)의 열 응력 보상을 적어도 주기적으로, 예컨대 연속적으로 수행하도록 구성된다.
컨트롤러(325)는 복수의 온도 조절 요소(223) 및 응력 감지 장치(313)과 통신할 수 있다. 예컨대, 도시한 바와 같이, 응력 감지 장치(313)은 통신선(319)를 통하여 컨트롤러(325)와 통신하도록 위치될 수 있다. 마찬가지로, 온도 조절 축(227a, 227b)과 관련된 복수의 온도 조절 요소(223)는 각 통신선(331, 333)을 통하여 컨트롤러(325)와 통신하도록 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 제어 장치(323)는 파워 조절과 그에 상응하여 유리시트의 수정된 스트레스 특성에 가해지는 임팩트 사이의 관계를 리스트화한 데이터베이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스는 이전의 파워 조절과 수정된 스트레스 특성에 가해지는 대응되는 임팩트의 확정된 리스트에 기반을 둘 수 있다. 일 실시예에서, 데이터베이스는 확정되고, 동일한 데이터베이스가 유리 리본 내의 수정된 스트레스를 보상하기 위한 향후 파워 조절을 위하여 사용될 수 있다. 추가적인 실시예에서는, 데이터베이스는 동적일 수 있고, 여기서, 데이터베이스는 새로운 데이터를 포함하기 위하여 시간이 지남에 따라 업데이트될 수 있다. 예컨대, 데이터베이스는 온도 조절 요소의 작동을 조절한 후의 수정된 스트레스 특성 정보에 기초하여, 파워 조절과 유리 시트의 수정된 스트레스 특성 사이의 관계를 조정하도록 구성될 수 있다.
추가적인 실시예에서는, 제어 장치(323)는 논리적으로 파워 조절을 실행하여, 유리 리본(103) 내의 수정된 스트레스 특성을 최소화할 수 있다. 예컨대, 온도 조절 요소 파워 이동 및 그에 따른 유리 리본 내의 수정된 스트레스 사이의 관계의 수학적 모델이 사용되어, 파워 조절을 실행할 수 있다.추가적인 실시예에서, 조절 장치(323)는 퍼지(fuzzy) 논리 컨트롤러를 선택적으로 포함할 수 있으나, 다른 실시예에서는 다른 조절 장치가 사용될 수도 있다.
일 실시예에서, 응력 감지 장치(313)는 유리시트들(305) 전체의 일부의 응력 특성 정보를 주기적으로 측정하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 측정 공정이 유리시트를 손상시키거나 파괴하는 경우라면, 유리시트들(305) 전체의 일부에 대하여 주기적으로 측정된 응력 특성 정보가 바람직하다. 그러한 실시예에서, 충분한 숫자의 시트가 상기 언급한 바와 같이, 유리시트를 파괴하게 되는 테스트로 인한 재료 손실을 최소화하는 반면 응력 특성 정보의 변화를 반영하기 위하여 주기적으로 검사된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 유리 시트는 매 24시간마다, 이를테면 매 4시간마다, 이를테면 매 시간마다 측정될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 60개의 유리시트 중 적어도 하나의 유리시트가 측정될 수 있으며, 이를 테면 240개의 유리시트 중 적어도 하나의 유리시트, 이를 테면 1440개의 유리시트 중 적어도 하나의 유리시트가 측정될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 특정 예에 따라, 유리시트의 측정 구간마다 다른 비율의 유리시트 또는 횟수로 측정될 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하여 유리 시트의 수정된 스트레스 특성을 얻는 방법을 이하에서 상세히 설명한다. 상기 방법은, a) 유리시트의 복수의 위치들에서 상기 유리시트의 복수의 스트레스 값들을 각각 구하는 단계와, b) 상기 유리 시트를 구비하는 편광-기반 디스플레이 장치가 빛의 투과를 차단하는 상태에 있을 때, 상기 편광-기반 디스플레이 장치에서 상기 복수의 위치들에서 복수의 빛샘률 값들을 각각 구하는 단계와, c) 상기 복수의 구해진 빛샘률 값에 기초하여 상기 복수의 구해진 스트레스 값들을 수정하는 단계를 포함한다.
도 4는 유리시트를 투과하는 빛의 복굴절 데이터를 측정하는 장비를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도시한 바와 같이, 광원(11)으로부터 출사된 빛이 45도 선형 편광판(12)을 통과한 뒤에 0도 광탄성 변조기(Photo elasticity Modulator)(13)를 통과하면서 빛의 진동 수에 따라서 위상이 변화한다. 위상이 변화된 빛이 glass 샘플(14)을 통과하면서 유리 샘플(14)의 내부 응력에 따라서 편광상태가 바뀌게 된다. 평광상태가 변화된 빛의 일부는 거울(15) 및 -45도 선형 편광판(16)을 통과한 뒤 제1 조도 센서 (photodiode)(17)에 의하여 조도가 측정되고, 나머지 일부는 거울(15)에 반사되고 0도 선형 편광판(18)을 통과한 뒤 조도 센서 2(19)에 의하여 빛의 조도가 측정된다. 측정 값들로부터 Mueller Matrix를 이용하여 빛의 지연 값(Retardation)과 광축 변화 값(Azimuth angle)을 계산하게 된다. 그러나, 본 발명의 빛의 지연 값 및 광축 변화 값이 도 4의 장치에만 의존하여 측정되어야 하는 것이 아님은 당업자라면 이해할 것이다. 오히려, 도 4는 유리시트의 빛의 지연 값 및 광축 변화 값을 측정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면에 불과하고, 그 외에 빛의 지연 값 및 광축 변화 값은 공지의 다른 방법으로 측정될 수 있다.
유리시트의 스트레스 값은 빛의 투과 시에 스트레스에 따라 발생하는 투과광의 지연 값(retardation) 및 광축 변화 값(azimuth angle)을 측정하고 이를 환산하여 얻을 수 있다.
먼저, 유리 시트의 복수의 위치에서 유리시트의 빛의 지연 값과 광축 변화 값(θ)을 얻는다.
아래 식 1은 빛의 지연 값과 주응력간의 관계를 보여주는 식이다. 아래 식 1을 이용하여 주응력 차이를 계산한다.
다음으로 아래 식 2으로부터 
를 계산한다.
온도 차이에 의하여 발생하는 스트레스는 대부분 y 방향에 직교하는 평면에 대하여 y 방향으로 작용하는 σyy이므로, 응력 제어도 σyy 위주로 수행될 수 있다
본 발명의 유리시트는 드로잉 공정(다운드로우 공정, 업드로우 공정, 등)으로 제조되는데, 이때 유리시트의 길이 방향(y 방향)은 단순힌 수직 방향이라기 보다는, 드로잉 공정에서 드로잉 된 방향(draw-wise direction)을 의미한다. 예컨대, 다운드로우 또는 퓨전 공정에서는 유리시트의 길이 방향(y 방향)은 수직 방향이고, 유리시트의 폭 방향(x 방향)은 수평 방향이다. 또한, 플로트 공정에서는, 유리 시트의 길이 방향은 수평 방향이다.
도 5는 유리시트의 빛샘률 값(L2)을 얻는 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다. 전술한 바와 같이 액정층에 전기장을 인가하면 이론적으로는 백라이트로부터 액정 패널을 투과하여 나오는 빛이 없어야 한다. 그러나, 모 유리시트의 스트레스로 인하여 더 작은 유리시트의 비틀림이 유발되고, 이 비틀림으로 인하여 빛이 새어 나오는 현상이 야기된다.
빛샘률은, 액정 패널이 광을 차단하는 상태에 있을 때, 백라이트의 광이 액정 패널을 투과하는 비율이다. 이러한 빛샘률 값은 물리적으로 구할 수도 있고, 빛의 지연 값(R1)과 광축 변화 값으로부터 환산하여 얻을 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
TN panel의 편광 조건하에서 빛샘률을 계산하는 식은 다음과 같다.
빛샘률 = 2 sin2(θ)cos2(θ)(1-cos(Retardation))
원 빛샘률 값의 노이즈를 제거하기 위하여 적절한 수단이 사용될 수 있다. 예컨대, 먼저 빛샘률 값(L1)을 복수의 위치에서 얻는다. 그리고 나서, 각 위치 및 인접 위치에서 빛샘률 값(L1)의 평균 값을 구하고, 그 평균 값을 각 위치에 대한 빛샘률 값(L2)으로 한다. 예컨대, 도 2에서와 같이, 9 포인트 무빙 윈도우(21) 내의 중심 포인트의 빛샘률 값(L1)과 이를 둘러싸는 8 포인트의 빛샘률 값들(L1)의 평균값을 그 중심 포인트의 빛샘률 값(L2)으로 할 수 있다.
도 6은 수정 전 스트레스(S2)의 맵과 빛샘률(L2)의 맵을 보여주는 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 스트레스 값들은 동일 종선 상의 위치들에서 동일한 값을 갖는 것으로 여겨질 수 있다. 여기서, 종선은 유리시트의 길이 방향을 따라 연장되는 가상의 선일 수 있고, 종선 상의 각 열의 위치들에서 유리 시트의 스트레스 값들을 얻는다. 동일 종선 상의 위치들에서 유리시트가 갖는 스트레스 값들의 평균 값을 각 열의 위치들의 스트레스 값(S2)으로 할 수 있다.
어떠한 실시예들에서, 어떠한 특정 지점에서, 빛샘률 값은 유리시트의 스트레스 값에 항상 비례하지는 않는다. 따라서, 단순하게 유리시트의 스트레스를 모두 제어하는 것은 효과가 낮을 수 있다. 그 보다는, 빛샘을 크게 유발 시키는데 관련 있는 스트레스만을 선별하여 제어함으로써 효과적으로 유리시트의 품질을 향상 시킬 수 있다.
다운드로우, 플로트 또는 기타 공정에서의 빛샘의 주원인은 크게, 경우에 따라, 수평 또는 수직온도 차이에 따른 stress 발생과 외부의 힘에 의한 physical한 요소에 기인한 온도차이에 따른 스트레스 발생에서 찾을 수 있다. 예컨대, 이론적으로 down draw 공정에서는 드로잉 방향인 수직 방향 (유리시트의 길이 방향)으로의 thermal history가 동일하여야 한다. 따라서, 본 명세서에서 기재된 몇몇의 실시예에서는, sheet 형성 zone에서의 수평 온도 profile 자동 제어에 의하여, 수평 방향 (유리시트의 폭 방향)에 따른 온도 차이에 따른 stress를 제어한다. 그러나, 실제 제조 현장에서는 설비 내부에서의 sheet 흔들림, flow의 변동 등에 의해서 국부적인 온도 편차가 발생할 수 있다. 이로 인하여, 수직 방향을 따라 스트레스 값이 균일하지 않고, 높은 스트레스가 island 형태로 국부 영역에 집중될 수 있다.
종래에는, 스트레스(σyy) 프로파일에 기초하여, 유리시트 제조 공정의 수평 온도를 제어할 수 있다. 그러나, 도 4의 점선 타원들을 비교하면, 큰 빛샘률 값을 보이는 위치임에도 σyy 값은 작게 표시될 수 있다. 따라서, 종래의 방법으로는, 빛샘률 개선 효과가 미미하다.
어떠한 실시예들에서는, 이와 같이 국부적으로 발생하는 큰 빛샘률 값을 해소하기 위하여, σyy 프로파일에 빛샘률 값에 따른 가중치를 주어, σyy 프로파일을 수정할 수 있고, 이에 의하여, 빛샘률 개선 효과를 증대시키고자 한다.
도 7은 유리시트의 수정된 스트레스(MS2)의 맵을 얻는 방법을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 7을 참조할 때, 어떠한 실시예들에서는, Down draw 공정에서 외부의 영향 및 공정 상의 변동에 의해서 발생하는 국부적인 island 형태의 빛샘률 집중 현상을 개선하기 위해서, data filtering 및 processing 기법을 개발하여 제시한다.
일 실시예로서, 먼저, 빛샘률 값(L2)에 따라 다른 가중치(W)를 스트레스 값들에 주어 평균화전 수정된 스트레스 값(MS1)들로 수정한다. 예컨대, 소정의 빛샘률 크기를 threshold로 설정하여, 빛샘률 값이 쓰레숄드보다 작은 지점은 0을 가중치로 주고, 빛샘률 값이 쓰레숄드보다 크거나 같은 지점은 1을 가중치로 줄 수 있다. 적절한 가중치(W)를 스트레스 값들에 곱하여 평균화전 수정된 스트레스 값(MS1)들로 수정할 수 있다.
또 다른 예로, 이진화 대신, 빛샘률 값이 쓰레숄드보다 작은 지점은 0을 가중치로 주고, 빛샘률 값이 쓰레숄드보다 크거나 같은 지점은 빛샘률 값과 비례하는 값을 가중치로 줄 수 있다. 그리고 나서, 가중치를 스트레스 값들에 곱하여 평균화전 수정된 스트레스 값들로 수정할 수 있다.
평균화전 수정된 스트레스 값이 얻어지면, 동일 종선 상의 지점들에서의 유리시트의 평균화전 수정된 스트레스 값들의 평균값들을 수정된 스트레스 값들로 수정할 수 있다. 이렇게 하여 얻어진 수정된 스트레스 값들을 제어 타겟으로 하여 유리시트 제조 공정을 수정하면, 빛샘률 값이 큰 영역에서의 stress 제어가 보다 효과적으로 이루어진다. 이는 빛샘률 집중 현상을 개선하기 위하여 사용될 수 있다.
이하에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여, 수정된 스트레스 값(MS2)들에 기초하여 온도 분포를 조절하는 방법이 기술될 것이다.
도 8은 도 7의 방법에 따라 수정된 스트레스(MS2)를 얻고, 그 수정된 스트레스 값(MS2)에 기초하여, 온도 분포를 조절한 결과를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 8의 왼쪽 그림은 수정 전 스트레스(S2) 맵 및 빛샘률(L2) 맵을 보여주고, 가운데 그림은 수정 된 스트레스(MS2)의 맵을 보여주며, 오른 쪽 그림은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 유리시트의 스트레스(S12)의 맵과 빛샘률(L12)의 맵을 보여준다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제어 후의 stress profile을 보면 빛샘률(L2)이 큰 위치에서의 stress profile이 대폭 감소됨을 확인할 수 있다.
실험예
본 발명의 실시예에서 개발된 빛샘률 개선 기술을 검증 하기 위해서 평가를 진행하였다. 기존의 stress 제어 기법도 빛샘률 개선에 어느 정도 효과가 있지만, 다음의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예의 방법을 적용한 결과, 두 개의 유리시트 제조 라인에서 수 주간 제조된 유리시트들의 최대 빛샘률 값의 평균과 산포가 획기적으로 개선됨을 확인할 수 있었다. 본 발명에서 개발한 빛샘률 기반하여 수정된 stress profile을 추출하고, 그 수정된 스트레스 프로파일을 빛샘 제어에 활용하면, 빛샘률 집중을 크게 개선하는 효과가 있다.
| 제조 공정 라인 | 최대 빛샘률 평균 | 최대 빛샘률 산포 | ||||
| 적용전 | 적용후 | 개선율 | 적용전 | 적용후 | 개선율 | |
| 1 | 2.32*10-5 | 1.19*10-5 | 49% | 1.32 | 0.25 | 81% |
| 2 | 1.54*10-5 | 1.08*10-5 | 29% | 0.41 | 0.22 | 46% |
도 9은 기존의 응력 제어 방법으로 스트레스 값에 기초하여 온도 분포를 조절한 결과와 본 발명의 실시예에서 수정된 스트레스 값들에 기초하여 온도 분포를 조절한 결과를 비교하여 보여주는 도면이다. 도시한 바와 같이, 종래의 응력 제어 방법으로 제조된 유리시트의 빛의 지연 값 맵(R22, 최대 빛의 지연 값: 1.26)과 빛샘률 맵(L22, 최대 빛샘률 2.91*10-5) 그리고 표 1에 나타난 제조 공정 라인 1에서 본 발명의 응력 제어 방법을 적용하여 제조된 하나의 샘플 유리시트의 빛의 지연 값 맵(R12, 최대 빛의 지연 값: 0.84)과 빛샘률 맵(L12, 최대 빛샘률: 0.80*10-5)을 보여주고 있다. 제어 이전의 국부적인 island 형태의 빛샘 집중 현상은 기존의 stress 제어 방법 적용 시에 개선에 한계가 있으나, 본 발명에서 제시한 제어 기법을 적용하여 상당 부분 개선을 할 수 있다.
본 발명의 방법은 LCD, OLED 등 디스플레이 장치용 유리시트 외에 기타 다양한 유리시트에 적용될 수 있다. 유리시트의 비틀림이 최종 제품의 품질에 중대한 영향을 미칠 수 있는 유리시트에 특히 유용하다. 앞에서는 특히 액정 패널의 빛샘 현상을 예를 들어 설명하지만, 본 발명이 빛샘률 개선에만 한정되는 것이 아님을 유의하여야 할 것이다. 빛샘률은 유리시트의 품질을 시각적으로 표현하기 위한 지표로 사용될 뿐이기 때문이다.
Claims (22)
- a) 유리 시트의 복수의 위치들에서 상기 유리 시트의 복수의 스트레스 값들을 각각 구하는 단계와,
b) 상기 유리 시트를 구비하는 편광-기반 디스플레이 장치가 빛의 투과를 차단하는 상태에 있을 때, 상기 편광-기반 디스플레이 장치에서 상기 복수의 위치들에서 복수의 빛샘률 값들을 각각 구하는 단계와,
c) 상기 복수의 구해진 스트레스 값들에 대하여 각각의 위치에서 가중치들을 주고, 여기서 상기 가중치들은 상기 구해진 빛샘률 값에 따라 달라지며, 각각의 위치에서의 상기 스트레스 값에 상기 가중치들을 곱하여 상기 복수의 구해진 스트레스 값들을 복수의 수정된 스트레스 값들로 수정하는 단계와,
d) 상기 복수의 수정된 스트레스 값들에 기초하여 유리 시트 제조 공정의 적어도 하나의 공정 조건을 조절하면서 상기 유리 시트 제조 공정에서 적어도 하나의 추가의 유리 시트를 제조하는 단계로서, 상기 유리 시트 제조 공정은 유리 리본이 드로우 방향으로 드로잉되고, 이후 상기 적어도 하나의 추가의 유리 시트로 잘라지는 드로우 공정을 포함하며, 여기서 상기 적어도 하나의 공정 조건은 상기 유리 리본의 드로우 방향을 가로질러 연장되는 상기 유리 리본의 폭을 따른 횡방향 온도 프로파일을 포함하며, 상기 유리 시트의 길이 방향은 상기 드로우 공정에서의 상기 드로우 방향인, 상기 유리 시트를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 위치들은 복수의 열의 위치들을 포함하고, 각 열의 위치들은 상기 유리 시트의 길이 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 단계 a)는 각 열의 위치들에서 스트레스 값들의 평균을 계산하는 것을 추가적으로 포함하고,
상기 단계 c)는, 상기 각 열의 위치들에서의 상기 평균을, 상기 구해진 스트레스 값들로 사용하여 상기 수정된 스트레스 값들로의 수정을 수행하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 스트레스 값들의 각각은 상기 유리 시트의 길이 방향으로의 스트레스 콤포넌트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 위치들은 복수의 열의 위치들을 포함하고, 각 열의 위치들은 상기 유리 시트의 길이 방향으로 배열되고,
상기 단계 c)는
각 열의 위치들에서의 상기 구해진 스트레스 값들을 평균화전 수정된 스트레스 값들로 수정하고,
각 열의 위치들에서 상기 평균화전 수정된 스트레스 값들의 평균을 계산하는 단계를 포함하고,
상기 단계 d)는 상기 평균을 각 열의 위치들에서 수정된 스트레스 값들로 사용하여 상기 적어도 하나의 공정 조건을 조절하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 단계 b)는 각 위치에서의 빛샘률 값들의 평균을 계산하는 것을 추가적으로 포함하고, 하나의 위치에서의 상기 빛샘률 값들의 상기 평균은 상기 하나의 위치와 상기 하나의 위치에 인접하는 적어도 하나의 다른 위치에 기초하며, 상기 단계 c)는 상기 평균을 각 위치에서의 구해진 빛샘률 값으로 사용하여 상기 수정된 스트레스 값들로의 수정을 수행하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 a)는
a1)상기 유리 시트의 상기 복수의 위치에서 복굴절 데이터를 얻는 단계와,
a2) 상기 복굴절 데이터로부터 상기 복수의 스트레스 값들을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 b)는,
상기 유리 시트의 상기 복수의 위치에서 복굴절 데이터를 얻는 단계와,
상기 복굴절 데이터로부터 상기 복수의 빛샘률 값들을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 복굴절 데이터는 상기 유리 시트의 상기 복수의 위치에서 빛의 지연 값 데이터와 광축 변화 값 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 편광-기반 디스플레이 장치는 트위스티드 네마틱 디스플레이 장치인 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
일 위치의 빛샘률 값이 다른 위치의 빛샘률 값보다 큰 두 위치를 비교할 때, 상기 일 위치의 가중치가 상기 다른 위치의 가중치보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 일 위치의 빛샘률 값이 기설정된 한계값보다 크거나 같고, 상기 다른 위치의 빛샘률 값이 상기 기설정된 한계값보다 작을 때, 상기 일 위치의 가중치는 상기 다른 위치의 가중치보다 큰 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 일 위치의 가중치는 그 위치의 빛샘률 값과 비례하고, 상기 다른 위치의 가중치는 0인 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 단계 d)는, 상기 유리 리본의 폭을 따라 위치되는 복수의 온도 조절부들의 독립적인 조절 동작에 의하여 상기 횡방향 온도 프로파일을 조절하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제18항에 있어서,
상기 단계 d)는 상기 복수의 온도 조절부 각각에 제공되는 파워를 독립적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 단계 d)는 상기 적어도 하나의 추가 유리 시트에 대하여 상기 적어도 하나의 공정 조건을 조절함으로써, 상기 적어도 하나의 추가의 유리 시트의 상기 복수의 수정된 스트레스 값들을 제어하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
e) 상기 단계 a) 내지 단계 d)를 반복하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조방법.
- 유리 시트 제조 공정에서, 유리 리본을 형성하고 그리고 나서 상기 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 제조 장치와,
상기 유리 제조 공정의 적어도 하나의 공정 조건을 조절하도록 구성되는 조절 장치와,
제어장치를 포함하며,
상기 제어장치는,
상기 유리 시트의 복수의 위치들에서 상기 유리 시트의 복수의 스트레스 값들을 각각 구하고,
상기 유리 시트를 구비하는 편광-기반 디스플레이 장치가 빛의 투과를 차단하는 상태에 있을 때, 상기 편광-기반 디스플레이 장치에서 상기 복수의 위치들에서 복수의 빛샘률 값들을 각각 구하고,
상기 복수의 구해진 스트레스 값들에 대하여 각각의 위치에서 가중치들을 주고, 상기 가중치들은 상기 구해진 빛샘률 값에 따라 달라지며, 각각의 위치에서의 상기 스트레스 값에 상기 가중치들을 곱하여 상기 복수의 구해진 스트레스 값들을 복수의 수정된 스트레스 값들로 수정하고,
상기 조절 장치를 제어하여, 상기 복수의 수정된 스트레스 값들에 기초하여 상기 적어도 하나의 공정 조건을 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유리 제조장치.
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