KR20110014596A - 만곡된 궤도를 갖는 레이저 스코어링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

만곡된 궤도를 갖는 레이저 스코어링 시스템 및 그 방법 Download PDF

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아나톨리 에이. 아브라모브
야웨이 선
퀴 우
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Abstract

레이저와 광학장치를 사용하여 유리 시트를 만곡된 궤도에 따라 스코어링하고 분리하는 시스템과 방법이 개시되었다. 시스템은 레이저 빔을 발생시키는 레이저, 초점 렌즈, 및 원뿔형 렌즈나 반사식 원추형 미러와 같은 원추형 광학 구성요소를 포함한다. 레이저는 만곡된 스코어 라인을 형성하기 위해 레이저 빔이 초점 렌즈와 원뿔형 렌즈를 통해 나아가게 하며, 상기 레이저 빔은 만곡된 스코어 라인을 형성하기 위해 상기 유리 시트 상에 투영되고, 상기 유리 시트가 이 스코어 라인을 따라서 분리될 수 있다. 선택적으로, 레이저는 레이저 빔을, 초점 렌즈를 통해 원추형 미러 쪽으로 나아가게 하고, 상기 레이저 빔이 유리 시트 쪽으로 반사되어 만곡된 스코어 라인을 형성한다.

Description

만곡된 궤도를 갖는 레이저 스코어링 시스템 및 그 방법{LASER SCORING WITH CURVED TRAJECTORY}
본 발명은 유리 시트를 만곡된 궤도에 따라 스코어링하고 분리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 만곡된 레이저 빔 프로파일을 생성하고 상기 레이저 빔을 유리 시트 상에 투영하는 레이저와 광학장치를 사용하는 본 발명의 시스템과 방법이 제시되며, 상기 레이저는 만곡된 스코어 라인을 유리 시트 상에 형성하고 상기 유리 시트가 이 스코어 라인을 따라서 스코어되고 분리된다.
종래에는 수개의 상이한 방법과 기술이 유리 시트를 절단하는데 사용되었다. 가장 폭넓게 사용되는 방법은 경질의 재료로 만들어진 휠을 사용하여 기계적으로 스코어링하고 유리를 스코어 라인을 따라서 절단하는 것이다. 기계적인 스크라이빙(scribing)과 절단(breaking) 처리 공정은 유리 표면상에 모이고 세정될 필요가 있는 부스러기를 발생시킨다. 따라서, LCD 산업분야에서와 같이, 고품질의 유리를 필요로 하는 유리 기술 분야는 유리 시트를 형성하는데 신뢰할만한 기계적 스크라이빙 기술을 사용할 수 없다.
폭넓게 사용되는 여러 방법에는 유리 시트를 스코어 및/또는 분리하는 레이저 사용법이 포함된다. 어느 한 기술로서, 레이저 빔이 유리를 스코어하도록 사용되고; 이때 상기 유리는 기계적인 분리 기술로 분리된다. 레이저 빔이 유리 시트를 가로질러 이동할 때, 온도 구배가 유리 시트의 표면상에서 발생하고, 상기 유리 시트의 표면은 약간의 거리를 두고 레이저 빔을 뒤따르는 쿨란트(가스 또는 액체)에 의해 강화된다. 특히 레이저로 유리 시트를 가열하고 상기 유리 시트를 쿨란트로 급격하게 냉각시키면 상기 유리 시트에 인장 응력이 발생한다. 인장 응력은 크랙(또는 스코어 구멍)을 유리 표면에 발생시킨다. 이러한 방식으로, 스코어 라인이 유리 시트를 따라서 형성된다. 유리 시트를 스코어 라인에 따라서 분리시킴으로써 유리 시트가 보다 작은 2개의 시트로 분리될 수 있다. 그러나 다른 한 기술이 유리를 스코어하는데 제 1 레이저 빔을 사용한다. 상이한 구성의 제 2 레이저 빔이 레이저 분리를 달성하기 위해 사용된다.
종래의 기술은 일반적으로 스코어링 속도를 향상시키기 위하여 세장형 레이저 빔을 사용한다. 스코어링 속도를 보다 빠르게 하는데 필요한 레이저 빔의 신장(elongation) 때문에, 이들 기술은 선형 스코어링 궤도로 한정된다.
따라서, 유리 시트를 만곡된 궤도에 따라서 절결하는 시스템과 방법에 대한 기술이 필요하다.
유리 시트를 만곡된 궤도에 따라서 스코어링하고 분리하도록, 본 발명의 시스템과 방법이 제공된다. 보다 상세하게는, 유리 시트를 분리시키는 본 발명의 방법이 제공되며, 상기 본 발명의 방법은 초점 렌즈를 실질적으로 유리 시트에 평행한 평면에 제공하는 단계와 위치시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 원뿔형 렌즈를 초점 렌즈와 유리 시트 사이에 제공하는 단계와 위치시키는 단계를 더 포함한다. 레이저 빔이 생성되어 초점 렌즈와 원뿔형 렌즈를 통해 나아가, 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 유리 시트 상에 형성하며, 만곡된 스코어 라인을 상기 유리 시트 상에 형성한다. 본 발명의 다른 한 특징에 따른, 본 발명의 방법은 유리 시트를 만곡된 스코어 라인에 따라서 분리시키는 단계를 포함한다.
또한, 시스템은, 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인에 따라서 분리시키도록 제공된다. 본 발명의 한 특징으로서, 일례의 시스템이 레이저 빔을 발생시키도록 구성된 레이저, 초점 렌즈, 및 원뿔형 렌즈를 포함한다. 초점 렌즈는 유리 시트와 실질적으로 평행한 평면에서 레이저와 유리 시트 사이에 위치될 수 있다. 평면의 기준면과 정점이 형성된 반대방향의 원추형 면을 구비한 원뿔형 렌즈는 초점 렌즈와 유리 시트 사이에 위치된다. 본 발명의 일 특징에 있어서, 원뿔형 렌즈는, 초점 렌즈와 마주한 평면의 기준면과, 유리 시트와 마주한 정점을 구비하여 위치된다. 레이저는 레이저 빔을 초점 렌즈와 원뿔형 렌즈를 통해 나아가게 하여, 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 발생시킨다. 만곡된 레이저 빔 프로파일은 만곡된 스코어 라인을 유리 시트에 생성하도록 유리 시트 상에 투영될 수 있다.
본 발명의 다른 한 특징에 있어서, 일례의 시스템은, 레이저 빔을 생성하도록 구성된 레이저, 초점 렌즈, 및 반사식 원추형 미러를 포함하도록, 제공된다. 초점 렌즈는 레이저와 반사식 원추형 미러 사이에 위치될 수 있다. 레이저는 레이저 빔이 초점 렌즈를 통해 반사식 원추형 미러 쪽으로 나아가도록 구성되어, 상기 레이저 빔이 원추형 미러로부터 유리 시트 쪽으로 반사되어 만곡된 스코어 라인을 상기 유리 시트 상에 형성한다.
본 발명의 다른 특징이 발명의 상세한 설명과 청구범위에 부분적으로 기재되어 있고, 상기 상세한 설명으로부터 부분적으로 알 수 있을 것이다. 상기 기재한 사항과 아래 기재한 바람직한 실시예는 단지 예시적인 것이며 개시된 및/또는 청구된 본 발명을 한정하려는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.
도 1은 원뿔형 렌즈를 사용하여, 유리 시트를 만곡된 궤도에 따라서 스코어링하고 분리하는 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 시스템에 의해 유리 시트 상에 형성된 일례의 환형 빔 스코어링 라인을 도시한 도면이다.
도 3은 원뿔형 렌즈를 사용하여, 유리 시트를 만곡된 궤도에 따라서 스코어링하고 분리하는 다른 한 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 시스템에 의해 유리 시트 상에 형성된 일례의 아치형 스코어링 라인을 도시한 도면이다.
도 5는 원추형 미러를 사용하여, 유리 시트를 만곡된 궤도에 따라서 스코어링하고 분리하는 다른 한 실시예의 시스템을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 시스템에 의해 유리 시트 상에 형성된 일례의 아치형 스코어링 라인을 도시한 도면이다.
도 7은 원추형 미러를 사용하여, 유리 시트를 만곡된 궤도에 따라서 스코어링하고 분리하는 다른 한 실시예의 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 아래 기재한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되었다. 결국, 당업자라면 본 명세서에 기재된 여러 실시예에 대한 여러 변경이 가능하고, 본 발명의 유리한 장점이 발생될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 여러 유리한 장점이 별도의 사항을 사용하지 않고도 본 발명의 여러 특징적인 사항을 선택함으로써 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 당업자라면 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 가능하고, 본 발명이 여러 환경에서도 바람직하게 적용가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 아래 기재는 본 발명을 단지 예시적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명이 아래 기재로 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, 단수 형태의 표현은 단수라 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 의미를 포함한다. 따라서, 예를 들면, 본 발명에서 "레이저 빔"은 명확하게 지시되지 않았다면 2개 이상의 상기 레이저 빔을 갖는 실시예를 포함한다.
본 발명에서 범위는 "대략" 어느 한 특정 값으로부터, 및/또는 "대략" 다른 하나의 특정 값까지로 본 명세서에서 표현되었다. 이러한 범위가 기재되었을 때, 다른 한 실시예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 하나의 특정 값까지를 포함한다. 이와 유사하게, 상기 기재한 바와 같이, 대략적인 값이 표현되었지만, 다른 한 실시예에서는 특정값이 된다는 것을 알 수 있을 것이다. 각각의 범위의 끝점은 다른 끝점과 관련하여 또는 다른 끝점과 무관하게 중요하다는 것을 알 수 있을 것이다.
상기 간략하게 기재한 바와 같이, 본 발명의 시스템과 방법이 유리 시트를 만곡된 궤도에 따라서 스코어링(scoring)하고 분리하도록 제공된다. 본 발명의 한 특징으로서, 시스템(100)은 레이저(110), 초점 렌즈(120) 및 원뿔형 렌즈(130)를 포함한다. 레이저는 하나 이상의 레이저 빔(112)을 생성하도록 구성된다. 본 발명의 일 특징에 있어서, 레이저는 CO2 레이저이다. 선택적으로, 광섬유 레이저, Nd:YAG 레이저, 또는 여러 레이저가 사용될 수 있다. 따라서, 다양한 레이저가 유리 시트를 스코어하고 분리하도록 사용되고, 본 발명의 특징은 임의의 특정 레이저나 임의의 특정 레이저 파장으로 한정되지 않는다는 것을 알 수 있다. 이와 유사하게, 레이저로 만들어진 레이저 빔은 가우스(Gaussian) 모드, D 모드, 플랫 탑(flat top) 모드 등과 같은 임의의 다양한 모드의 프로파일을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 초점 렌즈(120)는 유리 시트에 실질적으로 평행한 평면에서 레이저(110)와 유리 시트(140) 사이에 위치될 수 있다. 본 발명의 일 특징에 있어서, 초점 렌즈는 ZnSe 초점 렌즈이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 여러 특징에 따르면, 원뿔형 렌즈(130)는 평면의 기준면(132)과, 중앙 정점(136)이 형성된 원추형 면(134)을 포함한다. 원뿔형 렌즈는 초점 렌즈와 유리 시트 사이에 위치하며, 평면의 기준면(132)은 초점 렌즈(120)와 마주하고, 원추형 면(134)은 유리 시트(140)와 마주한다. 본 발명의 여러 특징에 따르면, 원뿔형 렌즈는 아래 보다 상세하게 기재된 바와 같이, 유리 시트로부터 소정의 거리(l)로 이격되어 있고, 상기 소정의 거리는 소정의 곡률 반경을 갖는 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일(150)을 만들도록 선택될 수 있다. 본 발명의 한 특징에 있어서, 원뿔형 렌즈(130)는 Axicon이다. 전형적인 원뿔형 렌즈(130)는 굴절률("n")과 도 1에서 α로 도시된, 원추형 면(134)의 기하학적 각도를 갖는다. 유리 상에 생성된 환형 레이저 빔 프로파일의 원추각(β)은 다음 방정식에 의해 결정된다:
nsin(α)=sin(α+β)
최종적인 환형 레이저 빔 프로파일의 직경(d)은 원뿔형 렌즈와 유리 시트(140) 사이의 거리(l)로 결정될 수 있다. 본 발명의 일 특징에 있어서, 직경은 다음 방정식에 의해 결정된다:
d=2/tan(β)
레이저(110)는, 레이저 빔(112)이 초점 렌즈(120)와 원뿔형 렌즈(130)를 통해 나아가 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일(150)을 생성하도록, 구성된다. 만곡된 레이저 빔 프로파일이, 도 2에 도시된 바와 같이, 유리 시트(140) 상에 투영되어, 만곡된 스코어 라인(116)을 유리 시트 상에 생성한다. 만곡된 스코어 라인의 폭(w)은 인풋 레이저 빔(112)의 어느 하나의 직경, 초점 렌즈의 초점 길이, 및 상기 초점 렌즈와 원뿔형 렌즈 사이의 작동 거리(l)를 변경시키거나, 또는 이들의 조합을 변경시킴으로써 선택될 수 있다. 본 발명의 일 특징에 있어서, 만곡된 스코어 라인의 폭은 다음 방정식에 의해 결정된다:
Figure pct00001
이 방정식에서 λ는 레이저 빔의 파장이고, f는 초점 렌즈의 초점 길이이고, 그리고 W는 인풋 레이저 빔의 반경이다.
본 발명의 일 특징에 있어서, 레이저(110), 초점 렌즈(120), 및 원뿔형 렌즈(130)는 공통 축선(a)을 따라서 동축으로 정렬된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저는, 레이저 빔(112)이 공통 축선을 따라서 나아가게 하여 실질적으로 환형인 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일(150)을 생성하도록, 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 실질적으로 환형의 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 환형의 스코어 라인(116)을 유리 시트(140) 상에 형성한다.
선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저(110)는 초점 렌즈와 원뿔형 렌즈의 공통 축선(a)과 평행하고, 이 축선으로부터 이격된 축선(b)을 따라서 레이저 빔(112)이 나아가 실질적으로 아치형인 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 만들도록 구성된다. 선택적으로, 원뿔형 렌즈는 초점 렌즈로부터 축방향으로 오프셋되고, 레이저 빔은 초점 렌즈의 축선을 따라서 투영되어 실질적으로 아치형인 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 생성한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 실질적으로 아치형 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 아치형 스코어 라인(117)을 유리 시트(140) 상에 생성한다. 아치형 스코어 라인의 길이는 레이저 빔(112)과 공통 축선(a) 사이의 오프셋 량을 변경시킴으로써, 레이저 빔과 원뿔형 렌즈 축선 사이의 오프셋(Δ)(도시 생략)을 변경시킴으로써 선택될 수 있다. 아치형 스코어 라인의 곡률 반경은 환형의 레이저 빔 프로파일의 직경을 결정하기 위해 상기 기재한 방정식을 사용하여 결정되며, 이 경우, 직경은 곡률 반경의 두배이다. 아치형 스코어 라인의 길이(η)는 다음 방정식에 의해 결정될 수 있다:
Figure pct00002
이 방정식에서, W는 인풋 레이저 빔의 반경이고, r은 아치형 스코어 라인의 계산된 곡률 반경이다.
본 발명의 다른 한 특징에 있어서, 원뿔형 렌즈는 초점 렌즈(도시 생략)에 대해 경사져(tilt), 상기 원뿔형 렌즈의 평면의 기준면(132)이 초점 렌즈(120)의 평면에 대해 경사진다. 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 타원형이고, 실질적으로 타원형 스코어 라인을 유리 시트 상에 형성한다. 본 발명의 다른 한 특징에 있어서, 레이저 빔이 초점 렌즈와 원뿔형 렌즈로부터 오프셋된다면, 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 타원의 세그먼트 즉, 상기 타원의 일부이다. 선택적으로, 원뿔형 렌즈는 초점 렌즈의 평면과 실질적으로 평행한 그 평면의 기준면(132)에 대해 위치될 수 있다. 유리 시트가 초점 렌즈의 평면에 대해 경사진 평면에 위치하도록 선택된 위치로 경사진다. 이러한 방식으로, 유리 시트 상의 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 타원형이고 실질적으로 타원형 스코어 라인을 발생시킨다.
본 발명의 다른 한 특징에 따라, 시스템(200)은 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저(110), 초점 렌즈(120) 및 반사식 원추형 미러(150)를 포함하여 제공된다. 원추형 미러는 평면의 베이스부(152)와, 중앙 정점(156)이 형성된 원추형 면(154)을 구비한다. 원추형 면의 적어도 일 부분은 반사가능하다. 원추형 미러는 반사면의 적어도 일부가 초점 렌즈와 마주하도록 위치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 원뿔형 렌즈(120)는 레이저(110)와 원추형 미러(150) 사이에 위치된다. 레이저는 하나 이상의 레이저 빔(112)을 만들고 상기 레이저 빔이 초점 렌즈를 통해 원추형 미러 쪽으로 나아가도록 구성되어, 상기 레이저 빔이 반사식 원추형 미러로부터 유리 시트 쪽으로 반사되어 도 6에 도시된 바와 같이, 만곡된 스코어 라인(118)을 유리 시트(140) 상에 만든다.
본 발명의 다른 한 특징에 따라, 시스템(300)이 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저(110), 초점 렌즈(120), 반사식 원추형 미러(150), 및 관통-구멍(166)을 구비한 환형 평면 미러(160)를 포함하여 제공된다. 이러한 일례의 시스템이 예를 들면, 환형의 스코어 라인을 유리 시트 상에 형성하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 레이저, 초점 렌즈, 및 원추형 미러는 동축으로 정렬될 수 있다. 평면 미러(160)는 초점 렌즈와 원추형 미러 사이에 위치하는 한편, 반사면(164)은 상기 원추형 미러의 원추형 면(154)과 마주한다. 평면 미러(160)는 실질적으로 평면이고 원추형 미러의 평면의 기준면(152)에 대해 경사져 위치할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저는 하나 이상의 레이저 빔(112)을 생성하고, 상기 레이저 빔이 초점 렌즈(120)를 통해, 평면 미러(160)의 관통-구멍(166)을 통해, 원추형 미러(154) 쪽으로 나아가도록 구성된다. 레이저 빔은 원추형 미러의 반사식 원추형 면(154)에서 반사되어, 평면 미러의 반사면(164) 쪽으로 나아간다. 레이저 빔은 유리 시트(140) 쪽으로 반사되어 환형의 스코어 라인을 유리 시트(도시 생략) 상에 형성한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저 빔이 상기 레이저 빔으로부터 원추형 미러로 투영되도록 평면 미러의 관통-구멍은 충분히 큰 소정의 직경을 가지지만, 원추형 미러로부터 반사된 실질적으로 모든 레이저 빔이 평면 미러의 반사면과 부딪치고 상기 반사면으로부터 유리 시트 쪽으로 반사되도록 충분히 작은 소정의 직경을 가질 수도 있다. 본 발명의 다른 한 특징에 있어서, 관통-구멍은 평면 미러에 대해 실질적으로 중앙에 형성된다. 그러나, 관통-구멍의 위치와 크기가 필요에 따라 변경될 수 있으며, 이는 단지 예시를 위한 것임을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 여러 특징에 따르면, 일례의 시스템은 원뿔형 렌즈나 원추형 미러가 장착될 수 있는 기계적 장치를 더 포함할 수 있다. 기계적 장치는 원뿔형 렌즈나 원추형 미러를 레이저 빔에 대해 또는 레이저 빔 경로 외측의 상이한 위치로 이동시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 가요성 스코어링 궤적이 달성될 수 있다.
사용시, 본 발명의 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같은 일례의 시스템을 사용하여, 유리 시트를 스코어링하고 분리하도록 제공된다. 본 발명의 일 특징에 있어서, 초점 렌즈는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유리 시트에 실질적으로 평행한 평면에 제공되고 위치된다. 원뿔형 렌즈가 평면의 기준면에 반대방향인 원추형 면을 구비하여 제공된다. 원뿔형 렌즈가 초점 렌즈와 유리 시트 사이에 위치하는 한편, 평면의 기준면이 초점 렌즈와 마주하고, 원추형 면이 유리 시트와 마주한다. 레이저 빔이 발생되어 초점 렌즈와 원뿔형 렌즈를 통해 나아가, 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 유리 시트 상에 생성한다. 만곡된 레이저 빔 프로파일은 만곡된 스코어 라인을 유리 시트 상에 형성한다.
본 발명의 일 특징에 있어서, 원뿔형 렌즈와 초점 렌즈는 공통 축선을 따라서 동축으로 위치될 수 있다. 레이저 빔이 공통 축선을 따라 나아가, 실질적으로 환형인 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 생성한다. 본 발명의 일 특징에 있어서, 복수의 레이저 빔은 공통 축선과 평행하고 상기 공통 축선으로부터 반경방향으로 이격된 축선을 따라서 나아가, 최종적인 환형의 레이저 빔 프로파일을 생성한다. 선택적으로, 소정의 직경을 갖는 단일의, 실질적으로 원형 레이저 빔은 공통 축선을 따라 나아가 최종적인 환형 레이저 빔 프로파일을 생성한다. 본 발명의 다른 한 특징에 있어서, 레이저 빔은 공통 축선과 평행하고, 상기 공통 축선으로부터 분리된 하나의 축선(또는 복수의 축선)을 따라서 나아가, 실질적으로 아치형인 만곡된 레이저 빔 프로파일을 발생시킨다.
본 발명의 여러 특징에 따르면, 원뿔형 렌즈가 유리 시트로부터 소정의 거리에 위치하고; 소정의 거리가 소정의 곡률 반경을 갖는 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 생성하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원뿔형 렌즈가 초점 렌즈 및 레이저 빔과 동축으로 정렬되어, 소정의 직경을 갖는 환형의 스코어링 라인이 유리 시트 상에 형성된다. 원뿔형 렌즈가 유리 시트에 보다 가깝게 이동하면, 환형의 스코어 라인의 직경이 감소될 것이고; 이와 유사하게, 원뿔형 렌즈가 유리 시트로부터 멀리 이동하면, 환형의 스코어 라인의 직경이 증가될 것이다. 이와 유사한 결과가 소정의 곡률 반경을 갖는 아치형 스코어 라인을 형성하도록 구성된, 도 3 및 도 4에 도시된 시스템에서 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 한 특징에 있어서, 원뿔형 렌즈가 초점 렌즈에 대해 경사지도록 위치하여, 상기 원뿔형 렌즈의 평면의 기준면이 상기 초점 렌즈의 평면에 대해 일정 각도로 위치된다. 레이저 빔이 초점 렌즈와 원뿔형 렌즈를 통해 나아가고, 실질적으로 타원형인 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 발생시킨다. 본 발명의 다른 한 특징에 있어서, 레이저는 경사진 원뿔형 렌즈의 축선으로부터 오프셋되어, 타원의 세그먼트를 형성하는 아치형 레이저 빔 프로파일을 생성한다. 타원의 곡률(또는 타원형 세그먼트)은 초점 렌즈에 대한 원뿔형 렌즈의 경사각을 조정함으로써 변경될 수 있다.
본 발명의 다른 한 특징에 따라, 상기 기재한 바와 같은 원추형 미러가 도 5에 도시된 바와 같이, 원뿔형 렌즈 대신에 제공될 수 있다. 레이저와 초점 렌즈는 서로 축방향으로 오프셋되고, 원추형 미러는 상기 초점 렌즈의 평면에 대해 경사져 위치될 수 있다. 레이저는 레이저 빔을 발생시키고, 초점 렌즈를 통해 원추형 미러로 나아가도록 구성된다. 빔은 미러의 반사식 원추형 면으로부터 유리 시트 쪽으로 반사되어, 아치형 레이저 빔 프로파일을 발생시킨다. 따라서, 아치형 스코어 라인이 유리 시트 상에 형성된다.
선택적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 원추형 미러는 그 평면의 기준면이 초점 렌즈의 평면과 실질적으로 평행하도록 위치될 수 있고, 상기 원추형 미러의 반사면은 초점 렌즈와 마주한다. 중앙 관통-구멍이 형성된 평면 미러는 초점 렌즈와 원추형 미러 사이에 위치하는 한편, 상기 평면 미러의 반사면은 상기 원추형 미러와 마주한다. 평면 미러는 원추형 미러의 평면 기준면에 대해 일정 각도로 위치하여, 상기 원추형 미러로부터 반사된 빔이 평면 미러에서 반사되어 원추형 미러로부터 멀리 나아 간다. 본 발명의 특징에 따라, 유리 시트는 초점 렌즈의 평면에 실질적으로 수직으로 위치될 수 있다. 이러한 특징에 있어서, 평면 미러가 초점 렌즈의 평면에 대해 대략 45도의 각도로 위치되어, 레이저 빔이 유리 시트 쪽으로 나아가도록 고려된다. 그러나, 유리 시트와 평면 미러는 서로에 대해 독립적으로 다양한 각도로 위치될 수 있고, 본 명세서에 기재된 특징이 상기 기재한 각도로 한정되지 않게 고려된다. 레이저는 레이저 빔을 발생시키고, 상기 레이저 빔이 초점 렌즈를 통해, 평면 미러의 관통-구멍을 통해, 원추형 미러의 반사식 원추형 면 쪽으로 나아가도록 구성된다. 레이저 빔은 원추형 미러로부터 평면 미러의 반사면 쪽으로 반사되고, 유리 시트 쪽으로 반사되어 환형의 레이저 빔 프로파일을 발생시킨다. 따라서, 환형의 스코어 라인이 유리 시트 상에 생성된다.
본 발명의 여러 특징에 따르면, 유리 시트는 레이저 빔에 의해 발생된 만곡된 스코어 라인에 따라 분리된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 환형의 스코어 라인이 형성된 이후에, 유리 시트가 스코어 라인에 따라 분리되어 상기 유리 시트의 환형부를 형성한다. 스코어 라인이 형성된 이후에, 유리 시트가 기계적으로 분리될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 선택적으로, 레이저는 레이저 빔을 2회 이상 유리 상에 투영하여, 유리 시트를 만곡된 스코어 라인에 따라 완전하게 분리시킨다.
결국, 본 발명이 임의의 특정 실시예에 대해서만 기재되어 있지만, 당업자라면, 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 첨부된 청구범위로 한정된 본 발명의 범주 내에서 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 유리 시트 분리 방법으로서,
    초점 렌즈를, 상기 유리 시트에 실질적으로 평행한 평면에 제공하고 위치시키는 단계;
    평면의 기준면과, 중앙 정점이 형성되고 상기 기준면에 반대 방향인 원추형 면을 갖는 원뿔형 렌즈를 제공하는 단계;
    상기 평면의 기준면이 상기 초점 렌즈와 마주하고 상기 정점이 상기 유리 시트와 마주한 상태에서, 상기 원뿔형 렌즈를 상기 초점 렌즈와 상기 유리 시트 사이에 위치시키는 단계;
    레이저 빔을 발생시키는 단계;
    최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일이 상기 유리 시트 상에서 발생하고, 만곡된 스코어 라인을 상기 유리 시트 상에 형성하기 위하여, 상기 레이저 빔을 상기 초점 렌즈와 상기 원뿔형 렌즈를 통해 나아가게 하는 단계; 및
    상기 유리 시트를 상기 만곡된 스코어 라인에 따라 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 분리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원뿔형 렌즈를 위치시키는 단계는 상기 초점 렌즈와 상기 원뿔형 렌즈를 공통 축선에 따라 동축으로 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔을 상기 초점 렌즈와 상기 원뿔형 렌즈를 통해 나아가게 하는 단계는 상기 레이저 빔을 상기 공통 축선에 따라 나아가게 하는 단계를 포함하고, 상기 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 환형인 것을 특징으로 하는 유리 시트 분리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 원뿔형 렌즈를 상기 초점 렌즈와 상기 유리 시트 사이에 위치시키는 단계는 상기 초점 렌즈와 상기 원뿔형 렌즈를 공통 축선에 따라 동축으로 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 레이저 빔을 상기 초점 렌즈와 상기 원뿔형 렌즈를 통해 나아가게 하는 단계는 상기 레이저 빔을 상기 공통 축선과 평행하고 상기 공통 축선으로부터 분리된 축선을 따라서 나아가게 하는 단계를 포함하고, 상기 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 아치형인 것을 특징으로 하는 유리 시트 분리 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 원뿔형 렌즈를 상기 초점 렌즈와 상기 유리 시트 사이에 위치시키는 단계는 상기 원뿔형 렌즈의 평면의 기준면이 상기 초점 렌즈의 평면에 대해 일정 각도로 위치하도록 상기 초점 렌즈에 대해 상기 원뿔형 렌즈를 경사지게 하는(tilt) 단계를 포함하고, 상기 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 타원형인 것을 특징으로 하는 유리 시트 분리 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 원뿔형 렌즈를 상기 초점 렌즈와 상기 유리 시트 사이에 위치시키는 단계는 상기 원뿔형 렌즈를 상기 유리 시트로부터 미리 결정된 거리로 위치시키는 단계를 포함하고, 상기 미리 결정된 거리는 미리 결정된 곡률 반경을 갖는 상기 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 생성하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 분리 방법.
  6. 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인에 따라 분리시키는 시스템으로서,
    레이저 빔을 생성하도록 구성된 레이저;
    상기 레이저와 상기 유리 시트 사이에 위치하고, 상기 유리 시트에 실질적으로 평행한 평면에 위치한 초점 렌즈; 및
    평면의 기준면과, 중앙 정점이 형성되고 상기 기준면에 반대 방향인 원추형 면을 가지며, 상기 평면의 기준면이 상기 초점 렌즈와 마주하고 상기 정점이 상기 유리 시트와 마주한 상태에서 상기 초점 렌즈와 상기 유리 시트 사이에 위치한 원뿔형 렌즈를 포함하고,
    상기 레이저는, 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 생성하고 만곡된 스코어 라인을 상기 유리 시트 상에 형성하도록 상기 만곡된 레이저 빔 프로파일을 상기 유리 시트 상에 투영하기 위해, 상기 레이저 빔이 상기 초점 렌즈와 상기 원뿔형 렌즈를 통해 나아가도록, 구성된 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 레이저, 상기 초점 렌즈 및 상기 원뿔형 렌즈는 공통 축선을 따라서 동축으로 정렬되고, 상기 레이저는 상기 레이저 빔이 상기 공통 축선을 따라서 나아가도록 구성되고, 상기 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 환형인 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 초점 렌즈와 상기 원뿔형 렌즈는 공통 축선을 따라서 동축으로 정렬되고 상기 레이저는 상기 레이저 빔이 상기 공통 축선과 평행하고 상기 공통 축선으로부터 분리된 축선을 따라서 나아가도록 구성되고, 상기 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 아치형인 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 원뿔형 렌즈는 상기 원뿔형 렌즈의 상기 평면의 기준면이 상기 초점 렌즈의 평면에 대해 일정 각도로 위치하도록 상기 초점 렌즈에 대해 경사지게 하고(tilt), 상기 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일은 실질적으로 타원형인 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 원뿔형 렌즈는 상기 유리 시트로부터 미리 결정된 거리로 위치하고, 상기 미리 결정된 거리는 미리 결정된 곡률 반경을 갖는 상기 최종적으로 만곡된 레이저 빔 프로파일을 생성하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  11. 청구항 6에 있어서
    상기 초점 렌즈는 ZnSe 초점 렌즈인 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  12. 청구항 6에 있어서
    상기 레이저는 CO2 레이저인 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  13. 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템으로서,
    레이저 빔을 생성하도록 구성된 레이저;
    초점 렌즈; 및
    반사식 원추형 미러를 포함하고,
    상기 초점 렌즈는 상기 레이저와 상기 반사식 원추형 미러 사이에 위치하고, 상기 레이저 빔이 상기 반사식 원추형 미러로부터 상기 유리 시트 쪽으로 반사되어 만곡된 스코어 라인을 상기 유리 시트 상에 형성하도록, 상기 레이저는 상기 레이저 빔이 상기 초점 렌즈를 통해 상기 반사식 원추형 미러 쪽으로 나아가도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 초점 렌즈는 상기 유리 시트에 실질적으로 수직인 평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 초점 렌즈는 ZnSe 초점 렌즈인 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 레이저는 CO2 레이저인 것을 특징으로 하는 유리 시트를 적어도 부분적으로 만곡된 라인을 따라서 분리시키는 시스템.
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