KR20160097054A - 레이저 빔을 이용한 유리 성형 장치 및 유리 성형 방법 - Google Patents

레이저 빔을 이용한 유리 성형 장치 및 유리 성형 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 빔을 이용한 유리 성형 장치 및 유리 성형 방법이 개시된다. 개시된 유리 성형 장치는, 성형하고자 하는 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 형상을 가지는 적어도 하나의 레이저빔을 상기 유리 소재의 특정 영역에 조사하여 가열시키는 레이저 조사장치; 및 상기 유리 소재가 적재되며, 상기 레이저 빔에 의해 가열된 유리 소재의 특정 영역을 진공 흡착하여 성형시키는 성형 몰드(forming mold);를 포함한다.

Description

레이저 빔을 이용한 유리 성형 장치 및 유리 성형 방법{Glass forming apparatus and glass forming method using laser beam}
본 발명은 유리 성형 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 레이저 빔을 이용하여 유리를 성형하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에는 유연한 디스플레이 장치의 개발에 따라 유리 소재를 일정한 모양으로 성형하는 방법에 대한 연구도 진행되고 있다. 예전에는 유리 소재의 부품을 생산하게 위해서는 주로 연마법을 이용하였으나, 이러한 연마법으로는 생산할 수 있는 유리 부품의 크기, 형태 등이 제약을 받을 뿐만 아니라 양산성이 크게 떨어지기 때문에 근래에는 GMP(Glass Molding Press) 방식의 직접 프레스 성형법이 많이 이용되고 있다.
GMP 방식을 이용한 유리 성형 방법은 크게 3단계로 이루어질 수 있다. 첫 번째 단계에서는 성형 챔버(forming chamber) 내에 질소 가스를 흘려준 후, 성형용 몰드와 유리 소재를 성형 온도까지 가열한다. 그리고, 두 번째 단계에서는 정밀 성형 및 서냉 과정으로서, 최적의 고온 고압 조건에서 성형 후 서냉 과정을 거친다. 이러한 서냉 과정은 GMP 공정에서 잔류 응력을 최소화하기 위한 필수적인 단계이다. 또한, 이 단계에서는 유리의 형상 왜곡을 억제하고 전사성을 높이기 위해 가압이 동시에 이루어져야 한다. 마지막으로, 세 번째 단계에서는 유리의 냉각이 이루어진 후 성형된 유리를 성형 챔버로부터 취출하게 된다. 이러한 GMP 방식의 유리 성형 공정은 유리를 성형 온도까지 올리기 위해 유리 전체를 가열하게 되고, 이에 따라 전기소모량 및 후처리를 위한 비용이 과도하게 소요되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 레이저 빔을 이용하여 유리를 성형하는 장치 및 방법을 제공한다.
일 측면에 있어서,
성형하고자 하는 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 형상을 가지는 적어도 하나의 레이저빔을 상기 유리 소재의 특정 영역에 조사하여 가열시키는 레이저 조사장치; 및
상기 유리 소재가 적재되며, 상기 레이저 빔에 의해 가열된 유리 소재의 특정 영역을 진공 흡착하여 성형시키는 성형 몰드(forming mold);를 포함하는 유리 성형 장치가 제공된다.
상기 레이저빔은 상기 유리 소재의 특정 영역을 유리 전이 온도(glass transition temperature)와 용융 온도(melting temperature) 사이의 온도로 가열시킬 수 있다.
상기 레이저 조사장치는 상기 적어도 하나의 레이저빔을 방출하는 적어도 하나의 레이저 광원을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 레이저 광원은 대략 2㎛ 이상의 파장을 가지는 레이저 빔을 방출할 수 있다. 그리고, 상기 레이저 조사장치는 입사된 레이저빔을 복수개로 분할하는 빔 분리기를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 조사장치는 상기 레이저 광원으로부터 방출된 레이저빔의 형상을 상기 유리 소재의 특정 영역에 대응하도록 조절하는 빔 성형기(Beam Shaper)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 레이저 조사장치는 상기 레이저 광원과 상기 빔 성형기 사이에 마련되는 것으로 상기 레이저빔의 에너지가 상기 유리 소재에 균일하게 전달되도록 하는 빔 호모지나이저(Beam Homogenizer)를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 빔의 단면 형상은 예를 들면, 라인 형상 또는 원 형상을 포함할하는 수 있다.
상기 성형 몰드는 상기 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 굴곡부 주위에 형성된 적어도 하나의 진공홀을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 성형 몰드의 내부에는 상기 진공홀과 연통하며, 외부의 진공 시스템과 연결된 어도 하나의 매니폴드가 형성될 수 있다.
다른 측면에 있어서,
성형 몰드에 유리 소재를 적재하는 단계;
성형하고자 하는 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 형상을 가지는 적어도 하나의 레이저빔을 상기 유리 소재의 특정 영역에 조사하여 가열시키는 단계; 및
상기 레이저빔에 의해 가열된 유리 소재의 특정 영역을 진공에 의해 상기 성형 몰드에 흡착시켜 상기 유리 소재를 성형하는 단계;를 포함하는 유리 성형 방법이 제공된다.
상기 레이저빔은 상기 유리 소재의 특정 영역을 유리 전이 온도와 용융 온도 사이의 온도로 가열할 수 있다. 상기 레이저 빔의 단면 형상은 예를 들면, 라인 형상 또는 원 형상을 포함할 수 있다.
상기 가열된 유리 소재의 특정 영역은 상기 성형 몰드에 흡착되기 전에 자체 하중에 의해 상기 성형 몰드 쪽으로 움직이는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 성형 몰드는 상기 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 굴곡부 주위에 형성된 적어도 하나의 진공홀을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 성형 몰드의 내부에는 상기 진공홀과 연통하며, 외부의 진공 시스템과 연결된 어도 하나의 매니폴드가 형성될 수 있다.
상기 레이저 빔이 경유하는 광경로 상에는 레이저빔의 형상을 상기 유리 소재의 특정 영역에 대응하도록 조절하는 빔 성형기가 마련될 수 있다. 그리고, 상기 레이저 빔이 경유하는 광경로 상에는 레이저빔의 에너지가 상기 유리 소재에 균일하게 전달되도록 하는 빔 호모지나이저가 더 마련될 수 있다.
또 다른 측면에 있어서,
적어도 하나의 레이저빔을 방출하는 적어도 하나의 레이저 광원;
상기 레이저 광원으로부터 방출되는 상기 레이저빔을 유리 소재의 일측 길이에 해당하는 길이를 갖는 라인빔으로 변환시켜 상기 유리 소재에 조사하는 광학계; 및
상기 유리 소재가 적재되며, 상기 라인빔에 의해 가열된 상기 유리 소재의 특정 영역을 진공 흡착하여 성형시키는 성형 몰드;를 포함하는 유리 성형장치가 제공된다.
또 다른 측면에 있어서,
적어도 하나의 레이저 광원으로부터 적어도 하나의 레이저빔을 방출시키는 단계;
상기 레이저빔을 유리 소재의 일측 길이에 해당하는 길이는 갖는 라인빔으로 변환시켜 상기 유리 소재에 조사하는 단계; 및
상기 라인빔에 의해 가열된 상기 유리 소재의 특정 영역을 성형 몰드를 이용하여 진공 흡착하여 성형시키는 단계;를 포함하는 유리 성형 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 레이저 조사장치를 이용하여 레이저빔을 유리 소재의 특정 영역에만 조사하여 유리 소재를 국부적으로 가열하고, 이러한 가열에 의해 무른 상태로 변한 유리 소재의 특정 영역을 성형 몰드 및 진공 흡착을 이용하여 이용하여 성형할 수 있다. 또한, 진공을 이용한 성형 몰드에 의한 성형 과정에서 유리 소재에 가해지는 압력을 최소화할 수 있으므로, 유리 소재가 깨지거나 휘는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 유리 소재의 성형하고자 하는 영역에만 레이저빔이 조사되어 가열됨으로써 유리 소재를 전체적으로 가열하여 성형하는 경우에 비해 열 손실이 줄일 수 있으므로 전기 소모량을 줄일 수 있고, 상온에서도 유리 소재의 성형이 가능해진다. 그리고, 별도의 후처리 공정 없이 간단한 시스템만으로 유리 소재의 성형이 가능하므로 저비용으로 대면적의 제품을 신속하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 유리 성형 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 유리 성형 장치에서, 성형 몰드에 적재된 유리 소재에 제1 및 제2 레이저빔이 주사되는 모습을 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 유리 성형 장치의 성형 몰드를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 성형 몰드의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1에 도시된 유리 성형 장치를 이용하여 유리 소재를 성형하는 과정을 도시한 것이다.
도 6은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 성형 공정을 통해 성형된 유리 소재를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 유리 성형 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 유리 성형 장치에서, 성형 몰드에 적재된 유리 소재에 제1 및 제2 레이저빔이 주사되는 모습을 도시한 것이다. 도 3은 도 1에 도시된 유리 성형 장치의 성형 몰드를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 성형 몰드의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 유리 성형 장치(100)는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)에 레이저빔을 조사하여 유리 소재(G)를 국부적으로 가열하는 레이저 조사장치(200)와, 유리 소재(300)가 적재되며 성형작업을 수행하는 성형 몰드(forming mold,300)를 포함한다. 레이저 조사장치(200)는 유리 소재(G)에 레이저빔을 조사함으로써 소정 온도, 예를 들면, 유리 전이 온도(glass transition temperature) 이상으로 가열시키는 역할을 한다. 구체적으로는, 레이저 조사장치(200)는 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역에 레이저빔을 조사함으로써 유리 소재(G)의 특정 영역(P)만 국부적으로 가열시킨다. 여기서, 유리 소재(G)는 예를 들면, 모바일 기기나 디스플레이 장치 등에 사용되는 투명한 유리 재질의 기판이 될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
이하에서는 유리 소재의 양측을 성형하기 위해 레이저 조사장치가 유리 소재의 양측에 각각 레이저빔을 조사하는 경우를 예로 들어 설명한다.
레이저 조사장치는 레이저 광원(210)과, 빔 분리기(220)와, 반사미러(230)를 포함할 수 있으며, 레이저 빔이 지나가는 광경로 상에는 빔 호모지나이저(beam homogenizer,241,242) 및 빔 성형기(beam shaper,251,252)가 더 마련될 수 있다.
레이저 광원(210)은 유리 소재(G)를 가열하기 위한 레이저 빔(L)을 방출한다. 레이저 광원(210)은 유리 소재(G)가 흡수하여 소정 온도로 가열될 수 있는 대략 2㎛ 이상의 파장을 가지는 레이저 빔(L)을 방출할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 레이저 광원(210)은 2㎛ ~ 15㎛ 파장의 레이저 빔(L)을 방출할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 재질에 따라 레이저 빔(L)의 파장은 다양하게 변경될 수 있다.
레이저 광원(210)으로부터 방출된 레이저 빔(L)은 빔 분리기(220)에 의해 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)으로 분할될 수 있다. 도 1에는 제1 레이저빔(L1)이 빔 분리기(220)를 투과하고, 제2 레이저빔(L2)은 빔 분리기(220)에서 유리 소재(G)쪽으로 반사하는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 그리고, 빔 분리기(220)를 투과한 제1 레이저빔(L1)은 반사미러(230)에 의해 반사되어 유리 소재(G)쪽으로 진행하게 된다.
반사미러(230)에 의해 반사된 제1 레이저빔(L1)은 제1 빔 호모지나이저(241)를 경유할 수 있다. 여기서, 제1 빔 호모지나이저(241)는 제1 레이저빔(L1)의 에너지가 유리 소재(G)에 균일하게 전달하도록 하는 역할을 한다. 그리고, 이러한 제1 빔 호모지나이저(241)를 통과한 제1 레이저빔(L1)은 제1 빔 성형기(251)를 경유할 수 있다. 여기서, 제1 빔 성형기(251)는 입사되는 제1 레이저 빔(L1)의 형상을 조절하는 역할을 한다. 구체적으로, 제1 빔 성형기(251)는 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)에 대응되는 형상으로 제1 레이저빔(L1)의 형상을 조절할 수 있다. 본 실시예에서와 같이 유리 소재(G) 양측의 특정 영역(P)을 성형하고자 하는 경우에는 제1 레이저빔(L1)은 제1 빔 성형기(251)에 의해 라인 형상의 빔으로 조절될 수 있다. 한편, 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)이 원 형상을 가지고 있다면, 제1 빔 성형기(251)는 제1 레이저빔(L1)을 원형의 단면을 가지는 빔으로 조절할 수 있다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것으로 제1 빔 성형기(251)는 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)에 대응하여 제1 레이저빔(L1)의 형상을 다양한 형상으로 조절할 수 있다. 이와 같이 제1 빔 성형기(251)를 통과한 제1 레이저빔(L1)은 유리 소재(G)의 우측 영역에 입사될 수 있다.
빔 분리기(220)에 의해 반사된 제2 레이저빔(L2)은 제2 빔 호모지나이저(242)를 경유할 수 있다.. 그리고, 이러한 제2 빔 호모지나이저(242)를 통과한 제2 레이저빔(L2)은 제2 빔 성형기(252)를 경유할 수 있다. 여기서, 제2 빔 성형기(252)는 입사되는 제2 레이저빔(L2)의 형상을 조절하는 역할을 한다. 제2 빔 호모지나이저(242) 및 제2 빔 성형기(252)는 전술한 제1 빔 호모지나이저(241) 및 제1 빔 성형기(251)와 동일한 역할을 하는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이와 같이 제2 빔 성형기(252)를 통과한 제2 레이저빔(L2)은 유리 소재(G)의 좌측 영역에 입사될 수 있다.
한편, 이상에서는 레이저 광원(210)으로부터 방출된 레이저 빔(L)이 빔 분리기(220)에 의해 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)으로 분할되는 경우가 설명되었다. 그러나, 빔 분리기(220)를 사용하지 않고 2개의 제1 및 제2 레이저 광원(미도시)을 이용하여 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)을 방출하는 것도 가능하다.
유리 소재(G)는 성형 몰드(300)에 적재되어 있다. 여기서, 성형 몰드(300)는 성형 과정에서 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)에 의해 가열된 유리 소재(G)의 특정 영역(P)을 진공에 의해 흡착하도록 마련되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 성형 몰드(300)는 그 상부에 오목부(310)가 형성되어 있으며, 이 오목부(310)의 양측에 라운드 형태의 굴곡부(310)가 형성되어 있다. 그리고, 굴곡부(310) 주위에는 진공홀(320)이 형성되어 있는데, 이 진공홀(320)은 유리 소재(G)의 가열된 특정 영역(P)을 진공에 의해 흡착시키기 위한 것이다. 그리고, 성형 몰드(300)의 내부에는 진공홀(320)과 연통하는 적어도 하나의 매니폴드(330)가 형성되어 있으며, 이러한 매니폴드(330)는 배기구(340)를 통해 외부의 진공 시스템(미도시)과 연결되어 있다.
이상의 유리 성형 장치(100)는 후술하는 바와 같이 유리 소재G) 양측의 특정 영역(P)을 성형하고자 하는 경우를 예로 들어 설명되었다. 따라서, 성형 하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)이 변함에 따라 유리 성형 장치(100)를 구성하는 레이저 조사장치(200) 및 성형몰드(300)는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들면, 레이저 조사장치(200)에서 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역이 분리되지 않은 하나의 영역인 경우에는 전술한 빔 분리기(220)는 사용할 필요가 없다. 또한, 유리 소재(G)의 특정영역이 라인 형상이 아닌 원형이나 다른 형상을 가지는 경우에는 빔 성형기(251,252)를 통해 레이저 빔(L1,L2)을 원형이나 다른 형상으로 조절하여 유리 소재(G)의 특정 영역에 조사할 수 있다. 그리고, 성형 몰드(300)는 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)에 대응하는 형상으로 오목부(310) 및 굴곡부(311)가 형성될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예에 따른 레이저빔을 이용한 유리 성형 장치(100)는 적어도 하나의 레이저빔(L1,L2)을 방출하는 적어도 하나의 레이저 광원(210)과, 레이저 광원(210)으로부터 방출되는 레이저빔(L1,L2)을 유리 소재(G)의 일측 길이에 해당하는 길이를 갖는 라인빔으로 변환시켜 유리 소재(G)에 조사하는 광학계와, 유리 소재(G)가 적재되며 라인빔에 의해 가열된 유리 소재(G)의 특정 영역을 진공 흡착하여 성형시키는 성형 몰드를 포함할 수 있다.
이하에서는 전술한 도 1 내지 도 4에 도시된 유리 성형 장치(100)를 이용하여 유리 소재를 성형하는 방법에 대해 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따라 도 1 내지 도에 도 4에 도시된 유리 성형 장치(100)를 이용하여 유리 소재(G)를 성형하는 과정을 도시한 것이다. 도 5a 내지 도 5c에는 유리 소재(G)의 양측을 성형하는 공정을 예시적으로 도시하고 있다.
도 5a를 참조하면, 성형 몰드(200)에 유리 소재(G)를 적재한 다음, 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)을 이용하여 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역(P), 즉 유리 소재(G)의 양측을 소정 온도로 가열한다. 이를 구체적으로 설명하면, 먼저 도 1에 도시된 레이저 조사장치(200)를 이용하여 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)을 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)에 조사한다. 여기서, 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)은 유리 소재(G)의 양측에 대응하는 라인 형상의 빔이 될 수 있다. 그리고, 이러한 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)은 대략 2㎛ 이상의 파장(보다 구체적인 예로서, 2㎛ ~ 15㎛ 파장)을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)의 조사는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)을 소정 온도 이상으로 가열시키는 역할을 한다. 구체적으로, 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)이 조사된 유리 소재(G)의 특정 영역(P)은 대략 유리 전이 온도(glass transition temperature)와 용융 온도(melting temperature) 사이의 온도로 가열될 수 있다. 이와 같이, 유리 소재(G)의 특정 영역(P)이 유리 전이 온도 이상으로 가열되게 되면 유리 소재(G)의 특정 영역(P)은 소정 점도를 가지는 무른 상태로 변화하게 된다. 성형용 레이저빔(L1,L2)의 조사에 의해 유리 소재(G)의 특정 영역(P)은 예를 들면 대략 645℃ ~ 675℃ 정도로 가열될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 유리 소재(G)의 재질에 따라 가열 온도는 다양하게 변형될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 제1 및 제2 레이저빔(L1,L2)의 조사에 의해 가열되어 무른 상태로 변한 유리 소재(G)의 특정 영역(P)은 자체 하중에 의해 성형 몰드(150)의 오목부(310) 바닥 쪽으로 내려올 수 있다. 이러한 단계는 자체 하중에 의한 성형 단계로 볼 수 있다. 하지만, 무른 상태로 변한 유리 소재(G)의 특정 영역(P)이 성형 몰드(150) 쪽으로 내려오지 않을 수도 있다.
도 5c를 참조하면, 성형 몰드(300)의 외부에 마련된 진공 시스템(미도시)을 구동시켜 무른 상태로 변한 유리 소재(G)의 특정 영역(P)을 진공에 의해 성형 몰드(150) 쪽으로 흡착시킨다. 구체적으로, 진공 시스템을 구동하게 되면 매니폴드(330)와 연결된 진공홀들(320)이 공기를 빨아들이게 되며, 이 과정에서 무른 상태로 변한 유리 소재(G)의 특정 영역(P)은 오목부(310)의 굴곡부(311) 주위 쪽으로 흡착될 수 있다. 이에 따라 유리 소재(G)는 성형 몰드(300)의 오목부(310)에 대응하는 형상으로 성형이 완료될 수 있다. 이러한 단계는 성형 몰드(300)의 진공 흡착에 의한 성형 단계로 볼 수 있다.
도 6에는 도 5a 내지 도 5d에서 설명된 성형 공정을 통해 성형이 완료된 유리 소재를 도시한 것이다. 도 6를 참조하면, 유리 소재(G')의 양측은 성형 몰드(300)의 오목부(310) 양측에 있는 굴곡부(311)에 대응하도록 라운드 형태의 굴곡된 형상을 가지고 있다. 한편, 이상에서는 유리 소재(G) 양측의 특정 영역(P)을 성형하는 공정에 대해 예시적으로 설명되었으며, 이외에도 유리 소재(G)의 다양한 영역을 레이저빔의 조사에 의해 국부적으로 성형할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 레이저 조사장치(200)를 이용하여 레이저빔(L1,L2)을 성형하고자 하는 유리 소재(G)의 특정 영역(P)에 조사하여 유리 소재(G)를 국부적으로 가열하고, 이러한 가열에 의해 무른 상태로 변한 유리 소재(G)의 특정 영역(P)을 자체 하중, 진공 흡착을 이용하여 유리 소재(G)를 원하는 형태로 성형할 수 있다. 또한, 진공을 이용한 성형 몰드(300)에 의한 성형 과정에서 유리 소재(G)에 가해지는 압력을 최소화할 수 있으므로, 유리 소재(G)가 깨지거나 휘는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 유리 소재(G)의 성형하고자 하는 영역(P)에만 레이저빔(L1,L2)이 조사되어 가열됨으로써 유리 소재(G)를 전체적으로 가열하여 성형하는 경우에 비해 열 손실이 줄일 수 있으므로 전기 소모량을 줄일 수 있고, 상온에서도 유리 소재의 성형이 가능해진다. 그리고, 별도의 후처리 공정 없이 간단한 시스템만으로 유리 소재(G)의 성형이 가능하므로 저비용으로 대면적의 제품을 신속하게 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 유리 성형 방법은, 적어도 하나의 레이저 광원(210)으로부터 적어도 하나의 레이저빔(L1,L2)을 방출시키는 단계와, 레이저빔(L1,L2)을 유리 소재(G)의 일측 길이에 해당하는 길이는 갖는 라인빔으로 변환시켜 유리 소재(G)에 조사하는 단계와, 라인빔에 의해 가열된 유리 소재(G)의 특정 영역을 성형 몰드(300)를 이용하여 진공 흡착하여 성형시키는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100.. 유리 성형 장치
200.. 레이저 조사장치
210.. 레이저 광원
220.. 빔 분리기
230.. 반사미러
241.. 제1 빔 호모지나이저
242.. 제2 빔 호모지나이저
251.. 제1 빔 성형기
252.. 제2 빔 성형기
300.. 성형 몰드
310.. 오목부
311.. 굴곡부
320.. 진공홀
330.. 매니폴드
340.. 배기구
G.. 유리 소재
L1.. 제1 레이저빔
L2.. 제2 레이저빔

Claims (21)

  1. 성형하고자 하는 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 형상을 가지는 적어도 하나의 레이저빔을 상기 유리 소재의 특정 영역에 조사하여 가열시키는 레이저 조사장치; 및
    상기 유리 소재가 적재되며, 상기 레이저 빔에 의해 가열된 유리 소재의 특정 영역을 진공 흡착하여 성형시키는 성형 몰드(forming mold);를 포함하는 유리 성형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 유리 소재의 특정 영역을 유리 전이 온도(glass transition temperature)와 용융 온도(melting temperature) 사이의 온도로 가열시키는 유리 성형 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 조사장치는 상기 적어도 하나의 레이저빔을 방출하는 적어도 하나의 레이저 광원을 포함하는 유리 성형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저 광원은 2㎛ 이상의 파장을 가지는 레이저빔을 방출하는 유리 성형 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저 조사장치는 입사된 레이저빔을 복수개로 분할하는 빔 분리기를 더 포함하는 유리 성형 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 레이저 조사장치는 상기 레이저 광원으로부터 방출된 레이저빔의 형상을 상기 유리 소재의 특정 영역에 대응하도록 조절하는 빔 성형기(Beam Shaper)를 더 포함하는 유리 성형 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 조사장치는 상기 레이저 광원과 상기 빔 성형기 사이에 마련되는 것으로 상기 레이저빔의 에너지가 상기 유리 소재에 균일하게 전달되도록 하는 빔 호모지나이저(Beam Homogenizer)를 더 포함하는 유리 성형 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 단면 형상은 라인 형상 또는 원 형상을 포함하는 유리 성형 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 몰드는 상기 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 굴곡부 주위에 형성된 적어도 하나의 진공홀을 포함하는 유리 성형 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 성형 몰드의 내부에는 상기 진공홀과 연통하며, 외부의 진공 시스템과 연결된 어도 하나의 매니폴드가 형성된 유리 성형 장치.
  11. 성형 몰드에 유리 소재를 적재하는 단계;
    성형하고자 하는 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 형상을 가지는 적어도 하나의 레이저빔을 상기 유리 소재의 특정 영역에 조사하여 가열시키는 단계; 및
    상기 레이저빔에 의해 가열된 유리 소재의 특정 영역을 진공에 의해 상기 성형 몰드에 흡착시켜 상기 유리 소재를 성형하는 단계;를 포함하는 유리 성형 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 상기 유리 소재의 특정 영역을 유리 전이 온도와 용융 온도 사이의 온도로 가열하는 유리 성형 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 2㎛ 이상의 파장을 가지는 유리 성형 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 단면 형상은 라인 형상 또는 원 형상을 포함하는 유리 성형 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 가열된 유리 소재의 특정 영역은 상기 성형 몰드에 흡착되기 전에 자체 하중에 의해 상기 성형 몰드 쪽으로 움직이는 단계를 더 포함하는 유리 성형 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 성형 몰드는 상기 유리 소재의 특정 영역에 대응하는 굴곡부 주위에 형성된 적어도 하나의 진공홀을 포함하는 유리 성형 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 성형 몰드의 내부에는 상기 진공홀과 연통하며, 외부의 진공 시스템과 연결된 어도 하나의 매니폴드가 형성된 유리 성형 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저 빔이 경유하는 광경로 상에는 레이저빔의 형상을 상기 유리 소재의 특정 영역에 대응하도록 조절하는 빔 성형기가 마련되는 유리 성형 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 레이저 빔이 경유하는 광경로 상에는 레이저빔의 에너지가 상기 유리 소재에 균일하게 전달되도록 하는 빔 호모지나이저가 더 마련되는 유리 성형 방법.
  20. 적어도 하나의 레이저빔을 방출하는 적어도 하나의 레이저 광원;
    상기 레이저 광원으로부터 방출되는 상기 레이저빔을 유리 소재의 일측 길이에 해당하는 길이를 갖는 라인빔으로 변환시켜 상기 유리 소재에 조사하는 광학계; 및
    상기 유리 소재가 적재되며, 상기 라인빔에 의해 가열된 상기 유리 소재의 특정 영역을 진공 흡착하여 성형시키는 성형 몰드;를 포함하는 유리 성형장치.
  21. 적어도 하나의 레이저 광원으로부터 적어도 하나의 레이저빔을 방출시키는 단계;
    상기 레이저빔을 유리 소재의 일측 길이에 해당하는 길이는 갖는 라인빔으로 변환시켜 상기 유리 소재에 조사하는 단계; 및
    상기 라인빔에 의해 가열된 상기 유리 소재의 특정 영역을 성형 몰드를 이용하여 진공 흡착하여 성형시키는 단계;를 포함하는 유리 성형 방법.
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