KR20010049021A - 유리 기판 절단 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리 기판에 형성된 절단 경로의 절단 개시 시작점에 전자 가속기(electron acceleration)에 의하여 가속된 전자를 방출하여 유리 분자의 격자 구조를 깨뜨려 초기 크랙을 유발시킨 후 절단 경로를 따라서 레이저 빔 및 냉각 유체를 분사하여 유리 기판을 절단함으로써 초기 크랙 형성 불량에 따라 절단 경로를 벗어난 절단이 발생되는 것을 방지한 유리 기판 절단장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 유리 모기판과 직접 접촉되지 않으면서 유리 모기판의 절단 경로의 개시점에 초기 크랙을 정확하게 형성할 수 있도록 하여 정확하게 형성된 초기 크랙에 의하여 유리 모기판이 절단 경로를 따라서 정확하게 절단되도록 한다.

Description

유리 기판 절단 장치 및 그 방법{Apparatus for cutting glass substrate and method for cutting thereof}

본 발명은 유리 기판 절단장치 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 유리 기판에 형성된 절단 경로의 절단 개시 시작점에 전자 가속기(electron acceleration)에 의하여 가속된 전자를 방출하여 유리 분자의 격자 구조를 깨뜨려 초기 크랙을 유발시킨 후 절단 경로를 따라서 레이저 빔 및 냉각 유체를 분사하여 유리 기판을 절단함으로써 초기 크랙 형성 불량에 따라 절단 경로를 벗어난 절단이 발생되는 것을 방지한 유리 기판 절단장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근들어 매우 빠른 정보처리능력을 갖는 정보처리장치의 개발이 급속히 이루어지면서 정보처리장치에서 처리된 정보를 작업자가 인식할 수 있도록 인터페이스 역할을 하는 정보표시장치의 기술 개발 또한 급속히 진행되고 있는 바, 최근에는 보편적인 정보표시장치인 CRT 방식 정보표시장치와 대등한 정보표시능력을 갖으면서도 부피 및 중량이 획기적으로 감소된 액정표시장치의 기술 개발이 급속히 진행되고 있다.

이와 같은 액정표시장치는 투명한 2 장의 투명 기판 사이에 액정을 주입한 후, 액정이 주입된 투명 기판을 매우 미세한 구역으로 분할하고 각 구역별로 액정의 배열이 바뀌도록 하여 2 장의 투명 기판을 빛이 통과 또는 차단되도록 함과 동시에 투명 기판을 통과하는 빛의 많고 적음이 제어되도록 하고 빛이 2 장의 투명 기판을 통과한 후 RGB 화소를 통과하면서 빛이 각각 지정된 색으로 필터링되도록 하여 모자이크 형태로 정보가 시각적으로 확인될 수 있도록 하는 액정표시패널과, 액정표시패널에 균일한 광을 공급하는 백라이트 어셈블리 및 액정표시패널 및 백라이트 어셈블리를 수납하는 케이스로 구성된다.

이와 같은 액정표시패널의 투명 기판은 빛이 통과될 수 있으면서도 소정 강도를 갖는 유리 기판이 주로 사용되는데, 최근에는 생산성을 극대화 시키기 위하여 커다란 유리 모기판에 복수개의 액정표시패널을 동시에 형성하고, 유리 모기판으로부터 액정표시패널을 절단하여 분리하는 방법이 주로 사용되고 있다.

이와 같이 유리 모기판으로부터 분리되는 액정표시패널은 조립만 하면 액정표시장치가 완성되는 단계로 유리 모기판을 절단하는 과정에서의 불량이 발생할 경우 유리의 특성상 리페어 공정이 불가능하여 모두 불량처리됨으로, 유리 모기판으로부터 액정표시패널을 분리하는 공정은 매우 신중하면서도 중요한 공정중 하나이다.

종래에는 일반 유리를 절단하는 방법과 유사하게 다이아몬드 블레이드로 유리 모기판에 소정 깊이의 스크라이브 라인을 형성하고, 충격을 가하여 유리 모기판으로부터 액정표시패널을 분리하였지만 이와 같은 방법은 액정표시패널 절단 불량이 빈번하게 발생됨으로 최근에는 유리 모기판이 급속 가열 및 급속 냉각시키는 과정에서 크랙이 발생되는 유리의 특성을 이용한 절단 방법이 개시된 바 있다.

이때, 유리 모기판의 미소 면적을 급속 가열하는 수단으로는 레이저 빔이 주로 사용되고 급속 냉각 수단으로는 액체 질소 등의 저온 냉각 유체가 사용된다.

이와 같이 레이저 빔 및 냉각 유체를 사용하여 유리 모기판을 절단할 경우 절단 불량이 감소되지만 여전히 절단 불량의 요소가 존재하는 바, 불량 요소중 하나가 바로 유리 모기판중 가장 먼저 절단되는 절단 개시점에서의 불량이다.

이와 같은 절단 개시점에서의 불량은 유리 모기판 중 절단이 개시되는 시작점 부분이 레이저 빔에 의하여 충분히 가열되지 못하고 가열 온도 분포 또한 불균일한 상태에서 냉각 유체가 분사될 경우 불균일한 온도 분포에 의하여 크랙이 지정된 절단 경로를 벗어난 방향으로 형성되기 때문에 발생된다.

유리의 특성상 이와 같이 크랙의 방향이 일단 절단 경로를 벗어난 방향으로 결정된 후에는 크랙의 경로를 변경하는 것은 매우 어려워 필연적으로 절단 불량이 발생됨으로 이를 예방하기 위하여 절단 개시점은 다이아몬드 블레이드 등에 의하여 인위적인 크랙을 형성하는 방법이 사용된다.

그러나, 유리 모기판에 형성된 크랙이 유리의 분자와 분자의 사이의 결합을 깨뜨리면서 발생되는 것을 감안하였을 때, 다이아몬드 블레이드에 의하여 발생하는 초기 크랙을 정밀하게 형성할 수 없어 다분히 초기 크랙 불량의 요인으로 작용한다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 유리 기판중 절단이 개시되는 시작점에서의 초기 크랙이 매우 정밀하게 이루어지도록 함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 유리 기판 절단 장치의 개념도.

도 2는 도 1의 유리 기판 절단 장치와 유리 모기판의 평면 관계를 도시한 개념도.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 유리 기판 절단 장치의 작동 순서를 도시한 개념도.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 유리 기판 절단 장치는 유리 기판과 비접촉 및 상기 유리 기판의 온도를 상승시키지 않으면서 유리 기판의 분자와 분자 사이에 고에너지를 가하여 유리 기판에 형성된 절단 경로상에 미세 크랙을 발생시키는 제 1 크랙 발생 수단과, 유리 기판의 절단 경로를 따라서 유리 기판을 급속 가열하는 레이저 빔 발생장치, 급속 가열된 절단 경로상에 냉각 유체를 분사하여 절단 경로를 따라서 크랙이 발생되도록 하는 냉각 유체 분사장치를 포함하는 제 2 크랙 발생 수단과, 제 1 크랙 발생 수단, 제 2 크랙 발생 수단 및 유리 기판이 상대 운동하도록 하는 이송장치를 포함한다.

또한, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 유리 기판 절단 방법은 유리 기판의 상면으로부터 소정 거리 이격된 곳으로부터 유리 기판과 비접촉, 유리 기판을 비가열하면서 유리 기판의 절단 경로상에 제 1 크랙을 형성하고, 제 1 크랙이 형성된 유리 기판의 절단 경로를 따라서 급속 가열하고, 급속 가열된 절단 경로상에 냉각 유체를 분사하여 절단 경로상에 제 2 크랙을 발생시킨다.

이하, 본 발명에 의한 유리 기판 절단 장치 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명에 의한 유리 기판 절단 장치의 개념도이고, 도 2는 도 1의 유리 기판 절단 장치와 유리 모기판의 평면 관계를 도시하고 있으며, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 유리 기판 절단 장치의 작동 순서를 도시하고 있다.

첨부된 도 1 본 발명에 의한 유리 기판 절단 장치(100)는 전체적으로 보아 강한 양극 전위가 인가되며 유리 모기판(10)이 안착되는 베이스 기판(20), 베이스 기판(20)의 상부로 소정 거리 이격된 곳에 설치된 이송 플레이트(30), 베이스 기판(20)과 마주보는 일측면에 설치된 전자 가속장치(40), 전자 가속장치(40)와 인접한 이송 플레이트(30)에 설치된 제 1 레이저 빔 발생장치(50), 제 1 레이저 빔 발생장치(50)와 인접한 이송 플레이트(30)에 설치되어 냉각 유체가 분사되는 냉각 유체 분사장치(60), 냉각 유체 분사장치(60)와 인접한 곳에 설치된 제 2 레이저 빔 발생장치(70)로 구성된다.

보다 구체적으로 전자 가속기(40)는 유리 분자와 유리 분자의 결합을 깨뜨릴 정도의 에너지 레벨을 갖는 전자를 매우 빠른 속도로 가속하여 양극 전위가 걸린 베이스 기판(20)으로 고속 방출하는 역할을 한다.

이처럼 매우 빠른 속도를 갖으면서 베이스 기판(20)으로 방출된 전자(45)는 유리 모기판(10)에 형성된 절단 경로(80)중 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 절단이 개시되는 곳(12)에 방출되어 유리 모기판(10)에 매우 정밀한 크랙을 유발시킨다.

더욱이 이와 같은 전자 가속기(40)는 절단될 부분이 급격한 방향 전환하는 곳 예를 들어 절단될 액정표시패널중 응력이 집중된 액정표시패널의 모서리 등을 모따기하기 위하여 크랙의 방향을 변경시킬 때 매우 유용하게 사용될 수 있다.

이와 같은 전자 가속기(40)의 후방에는 앞서 간략하게 설명하였듯이 제 1 레이저 빔 발생장치(50)가 설치된다.

제 1 레이저 빔 발생장치(50)는 전자 가속기(40)에 의하여 절단 경로(80)중 초기 크랙이 발생된 절단 경로(80)상에 레이저 빔(55)을 주사하여 유리 모기판(10)을 급속 가열시키는 역할을 한다.

이와 같이 제 1 레이저 빔 발생장치(50)에 의하여 유리 모기판(10)이 급속 가열된 상태에서 제 1 레이저 빔 발생장치(50)의 후방에는 절단 경로(80)상에 냉각 유체(65)가 분사되도록 냉각유체 분사장치(60)가 설치되는 바, 냉각유체 분사장치(60)는 급속 가열에 따라 급속 팽창된 절단 경로(80)상의 유리 모기판(10)을 급속 냉각시켜 유리 모기판(10)이 매우 큰 열응력을 받도록 한다.

이와 같이 냉각유체 분사장치(60)에서 분사된 냉각 유체(65)는 앞서 전자 가속기(40)에 의하여 형성된 초기 크랙으로부터 큰 열응력을 받는 절단 경로(80)를 따라서 크랙의 방향이 결정하도록 스크라이브 라인이 형성되도록 한다.

이때, 스크라이브 라인은 유리 모기판(10)의 표면으로부터 소정 깊이를 갖는 크랙이다.

이와 같이 스크라이브 라인이 형성되도록 하는 제 1 레이저 빔 발생장치(50), 냉각 유체 분사장치(60)의 후방에는 제 2 레이저 빔 발생장치(70)가 설치된다.

제 2 레이저 빔 발생장치(70)는 절단 경로(80)상에 형성된 스크라이브 라인의 양쪽에 레이저 빔(75)이 주사되도록 한다.

이와 같이 절단 경로(80)의 양쪽에 주사되는 레이저 빔은 스크라이브 라인의 양쪽을 급속 가열하여 스크라이브 라인 양쪽에 해당하는 유리 기판(10)이 다시 한번 팽창되도록 한다.

이와 같이 팽창된 유리 모기판(10)은 스크라이브 라인에 다시 한번 열응력이 가해지도록 하여 유리 모기판(10)으로부터 액정표시패널이 절단되도록 한다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면 유리 모기판과 직접 접촉되지 않으면서 유리 모기판의 절단 경로의 개시점에 초기 크랙을 정확하게 형성할 수 있도록 하여 정확하게 형성된 초기 크랙에 의하여 유리 모기판이 절단 경로를 따라서 정확하게 절단되도록 하는 효과가 있다.

본 발명에서는 바람직하게 유리 기판을 절단하기 위하여 전자 가속기, 레이저 빔 발생장치 및 냉매를 사용한 실시예가 도시 및 설명되고 있지만 다르게는 전자 가속기에서 출사되는 전자의 에너지를 크게 할 경우 전자 가속기만으로도 유리 기판을 절단할 수 있다.

Claims (9)

1. 유리 기판과 비접촉 및 상기 유리 기판의 온도를 상승시키지 않으면서 상기 유리 기판의 분자와 분자 사이에 고에너지를 가하여 상기 유리 기판에 형성된 절단 경로상에 미세 크랙을 발생시키는 제 1 크랙 발생 수단과;

   상기 유리 기판의 상기 절단 경로를 따라서 상기 유리 기판을 급속 가열하는 레이저 빔 발생장치, 상기 급속 가열된 상기 절단 경로상에 냉각 유체를 분사하여 상기 절단 경로를 따라서 크랙이 발생되도록 하는 냉각 유체 분사장치를 포함하는 제 2 크랙 발생 수단과;

   상기 제 1 크랙 발생 수단, 상기 제 2 크랙 발생 수단 및 상기 유리 기판이 상대 운동하도록 하는 이송장치를 포함하는 유리 기판 절단 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 크랙 발생 수단은

   양극 전위가 인가되며 상기 유리 기판이 안착되는 베이스 기판과;

   상기 베이스 기판과 소정 거리 이격된 상부에 설치되며 상기 절단 경로상에 고속으로 가속된 전자를 방출하는 전자 가속기를 포함하는 유리 기판 절단 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전자는 상기 절단 경로의 절단 개시점으로 방출되는 유리 기판 절단 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 전자는 상기 절단 경로중 방향 전환이 이루어지는 곳으로 방출되어 크랙 방향을 변경시키는 유리 기판 절단 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 크랙 발생 수단은 상기 냉각 유체 분사장치의 후방에 설치되며 상기 절단 경로의 양쪽에 레이저 빔을 주사하는 또다른 레이저 발생 장치를 포함하는 유리 기판 절단 장치.
6. 유리 기판에 형성된 절단 경로상에 고에너지를 갖는 소정 분자를 출사하여 유리 분자와 분자 사이의 결합 구조를 깨뜨리면서 크랙이 유발되도록 하는 크랙 발생 수단과;

   상기 크랙 발생 수단, 상기 유리 기판중 어느 하나를 구동하여 상기 크랙 발생 수단에서 출사된 상기 분자가 상기 절단 경로를 따라 출사되도록 하는 이송장치를 포함하는 유리 기판 절단 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 분자는 소정 극성을 갖고 상기 유리 기판의 밑면에는 상기 분자의 극성과 반대 극성이 형성된 유리 기판 절단 장치.
8. 유리 기판의 상면으로부터 소정 거리 이격된 곳으로부터 상기 유리 기판과 비접촉, 상기 유리 기판을 비가열하면서 상기 유리 기판의 절단 경로상에 제 1 크랙을 형성하는 단계와;

   상기 제 1 크랙이 형성된 상기 유리 기판의 절단 경로를 따라서 급속 가열하는 단계와;

   상기 급속 가열된 상기 절단 경로상에 냉각 유체를 분사하여 상기 절단 경로상에 제 2 크랙을 발생시키는 단계를 포함하는 유리 기판 절단 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 크랙을 형성하는 단계는 상기 유리 기판의 밑면에 양극 전위를 인가하는 단계와, 상기 유리 기판의 상면으로부터 상기 양극 전위 방향으로 고속으로 가속된 전자를 방출하여 유리 분자와 유리 분자의 사이에 크랙을 발생시키는 단계를 포함하는 유리 기판 절단 방법.