KR20160107227A - 가요성 얇은 유리의 자유-형상 절단을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

소스 유리 시트를 제공하고, 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴을 설정하는 적어도 부분적으로 비-직선인 절단 선을 형성하고; 기계적인 스코어링 장치를 사용하여 개시 선에서 유리 시트를 스코어링하고; 원형 형상의 레이저 빔을 개시 선에서 시작하여 유리 시트에 적용하고, 절단 선을 따라 유리 시트에 대하여 레이저 빔을 연속적으로 이동시켜 절단 선에서 유리 시트의 온도를 실질적으로 일관된 온도로 올리고; 레이저 빔의 적용과 동시에 냉각 유체를 적용하여 절단 선을 따라 유리 시트에 파단을 전파시키기 위해 냉각 유체가 적어도 유리 시트의 온도를 낮추는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

가요성 얇은 유리의 자유-형상 절단을 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR FREE-SHAPE CUTTING OF FLEXIBLE THIN GLASS}

본 출원은 35 U.S.C. §119하에 2014년 1월 9일에 출원된 미국 가출원 제 61/925308 호를 우선권 주장하며, 그 내용은 본원에 참조로 포함된 전문에 의해 보증된다.

본 개시물은 가요성 얇은 유리를 자유-형태 형상으로 제작하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

가요성 플라스틱 기재를 절단하기 위한 종래의 제조 기술이 개발되어 왔으며, 플라스틱 기재는 하나 이상의 중합체 막으로 적층된 플라스틱 기반 재료를 사용한다. 이러한 적층 구조체는 주로 상대적으로 낮은 비용과 매우 신뢰할 수 있는 성능 때문에 광발전(PV) 장치, 유기 발광 다이오드(OLED), 액정 디스플레이(LCD) 및 패턴화된 박막 트랜지스터(TFT) 전자장치와 관련된 가요성 패키징에 일반적으로 사용된다.

상술한 가요성 플라스틱 기재가 널리 사용되고 있으나, 가요성 플라스틱 기재는 적어도 습기 차단재를 제공하고 매우 얇은 구조체(실제로, 구조체는 플라스틱 재료의 특성 때문에 비교적 두껍다)를 제공하는 것과 관련해서는 좋지 못한 특성을 나타낸다.

따라서, 당해 분야에서는, 예를 들어, PV 장치, OLED 장치, LCD, TFT 전자장치 등에 사용하기 위한 가요성 기재, 특히 습기 차단재를 제공하고 자유-형태 형상으로 형성되는 가요성 기재를 제작하기 위한 새로운 방법과 장치를 필요로 한다.

본 개시는 비교적 얇고 가요성인 유리 시트(약 0.3 mm 보다 작은 정도)를 사용하는 것과 유리 시트를 자유 형태 형상으로 절단하는 것과 관련이 있다.

가요성 유리 기재는 오늘날 사용중인 기존 가요성 플라스틱 기재에 비해 몇몇 기술적 이점을 제공한다. 한 가지 기술적 이점은 전자 장치의 야외 사용시 주요 열화 메커니즘인 우수한 습기 또는 가스 차단재의 역할을 하는 유리 기재의 능력이다. 다른 이점은 가요성 유리 기재가 하나 이상의 패키지 기재 층의 감소 또는 제거를 통해 최종 생성물의 전체 패키지 크기(두께) 및 무게를 감소시킬 가능성이다. 전자 디스플레이 산업에서 더욱 얇고 가요성인 기재 (약 0.3 mm 두께보다 작은 정도)에 대한 수요가 증가하기 때문에, 제조자는 적합한 가요성 기재를 제공하기 위한 수많은 도전에 당면해 있다.

초박형 유리 웹, 예를 들어 약 0.3 mm 두께 미만으로 측정되는 유리 웹의 연속 절단을 위한 기술이 존재하지만, 이러한 기술은 유리 웹을 특정 폭의 직선 스트립으로 절단하는 것에 관한 것이다. 그러나 유리 웹을 절단하기 위한 종래의 접근법은 임의로 자유 형태 형상으로 절단하는 능력을 제공하지 않는다.

PV 장치, OLED 장치, LCD, TFT 전자장치 등을 위한 가요성 유리 기재 제작시 중요한 도전 과제는 비교적 크고 얇은 유리 시트의 소스를, 엄격한 치수 공차, 우수한 에지 품질, 및 높은 에지 강도를 가지는 다양한 치수와 형상의 더 작은 개별 기재로 절단하는 것이다. 실제로, 요구되는 제조 요건은 연속적으로 소스 유리 시트에서 유리 부분을 절단 선의 중단 없이 자르는 것이며, 여기에서 절단 선은 적어도 몇 개의 다양한 반경의 둥근 구역(예를 들어, 둥근 모서리에 대하여)을 포함한다. 불규칙한(자유 형태) 형상의 연속적인 절단을 위한 기존의 기계 기술은 스코어링(스코어 휠과 함께) 및 기계적인 파괴(또는 스내핑)를 제공하지만, 이러한 기계 기술에 의해 얻은 에지 품질 및 강도는 정밀도가 요구되는 많은 응용에 충분하지 않다. 실제로 기계적 스코어링 및 파괴 처리는 공정 수율을 감소시키고 제조 사이클 시간을 증가시키는 유리 입자 및 제조 오류를 발생시킨다.

본 개시물의 하나 이상의 실시형태에 따르면, 레이저 절단 기술은 얇은 유리 시트를 자유 형태 형상으로 절단하는 데 사용된다. 레이저를 사용하는 유리 절단 기술은 알려져 있으나, 이러한 기술은 적어도 0.4mm 이상의 두께를 가지는 유리 시트를 절단하는 것에 관한 것이며, 이러한 기술은 레이저 스코어링 후에 기계적인 파괴(스코어 및 스냅)를 수반한다. 약 0.3mm 미만의 두께를 가지는 얇은 가요성 유리를 절단하는 것은, 특히 엄격한 치수 공차 및 높은 에지 강도가 제조 목표로 요구될 때, 상당한 어려움이 있다. 종래의 레이저 스코어 및 기계적인 파괴 공정은 약 0.3 mm 미만의 두께, 특히 약 0.2 mm 미만의 두께를 가지는 유리 시트에 신뢰할 수 있게 사용하는 것이 거의 불가능하다. 실제로, 약 0.3 mm 미만의 유리 시트의 상대적으로 얇은 프로파일 때문에, 시트의 강도는 매우 낮고(즉, 시트는 가요성이고), 레이저 스코어 및 스냅 절단 공정은 열적 좌굴(thermal buckling), 기계적인 변형, 공기 흐름, 내부 응력, 유리 휨, 및 다른 많은 요인에 의해 쉽게 악영향을 받는다.

대조적으로, 본 개시물의 실시형태는 얇은 가요성 유리의 자유 형태 형상을 야기하는 레이저 절단 기술을 제공하고, 이것에 의해 소스 유리 시트로부터 자유 형태 형상의 한 단계 완전 분리(one-step full separation)가 닫힌 윤곽을 포함하는 사실상 임의의 궤적을 따라 달성된다. 연속적인 절단 궤적은 최소 약 2mm부터 무한대(직선)의 곡률 반경을 가지는 절단 선의 임의의 수의 조합을 사용하여 설정될 수 있다.

신규한 방법론 및 장치는 레이저(예를 들어, CO2 레이저 빔) 및 냉각 유체(예를 들어 가스, 예를 들어 공기)의 동시 공급을 통해 소스 유리 시트에서 균열의 전파를 제공한다. 균열의 개시는 바람직하게는 원하는 절단 선의 경계 외부에 기계적인 도구를 사용하여 달성된다. 방법론 및 장치는 약 0.3 mm 미만, 예를 들어 약 0.03 mm 내지 0.3 mm 및/또는 약 0.05 mm 내지 0.2 mm의 두께를 가지는 얇고 매우 얇은 유리 시트에 적용할 수 있다. 특히, 더 얇은 유리 시트의 절단이 가능하고, 더 두꺼운 유리 시트(즉, 약 0.3 mm 초과)의 절단도 가능하다. 방법론은 약 0.3mm 미만의 소스 유리 시트로부터 원하는 형상의 한 단계 완전 분리를 위한 것이지만, 이 기술은 스코어 및 파괴 기술을 이용하여, 약 0.3mm 초과의 두께를 가지는 유리 시트로부터 형상화된 부분을 절단하는 것에 적합할 수 있다.

본 개시물의 실시형태의 장점은 (i) 얇고 매우 얇은 유리 시트로부터 높은 에지 품질과 정밀도의 자유 형태 유리 형상을 제조; (ii) 다양한 형상과 크기로 절단하는 유연성; (iii) 약 2mm의 최소 곡률 반경을 가지는 절단을 허용; (iv) 재생가능하며 효과적인 균열 개시 및 균열 종료; (v) 높은 에지 강도 및 깨끗한 절단 공정; (vi) 매우 간단하며 낮은 비용의 빔 성형 광학 기기, 빔 전달 광학 기기, 및 파워 레이저 소스; (vii) 넓은 범위의 유리 두께(매우 얇은 유리 시트를 포함)에의 적용을 포함한다.

다른 양태, 특징, 및 장점은 첨부 도면과 함께 본 개시물의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.

예시의 목적을 위해, 현재 제출되어 있는 도면에 도시된 형상이 있으나, 본 개시물에 개시하고 기술한 실시형태는 도시된 정확한 배열 및 수단에 한정되지 않는다고 이해해야 한다.
도 1은 본 개시물에 개시된 하나 이상의 절단 방법론 및 장치를 사용하여 제조된 얇은 유리 기재의 상면도이다;
도 2는 도 1의 유리 기재가 제조될 수 있는 소스 유리 시트의 상면도이다;
도 3은 유리 시트로부터 유리 기재를 절단하는 데 사용될 수 있는 장치의 개략도이다;
도 4는 유리 시트로부터 유리 기재를 절단하는 도 3의 장치를 이용하는 것과 관련하여 사용하기에 적합한 시간(또는 시작 점으로부터 절단 윤곽을 따른 거리) 대 속도 및 파워 곡선의 그래프이다;
도 5는 절단 공정 동안 유리 시트를 유지하기 위하여 도 3의 장치와 관련하여 사용하기에 적합한 지지 구조체의 개략적인 측면도이다; 그리고
도 6은 지지 유체, 진공 유체, 및/또는 냉각 유체의 효과를 보여주는, 지지 구조체 및 유리 시트의 더 국부적인 부분의 개략적인 측면도이다.

동일한 참조 번호가 동일한 구성요소를 나타내는 도면을 참조하면, 본 개시물에 개시된 하나 이상의 절단 방법론 및 장치를 사용하여 제조된 얇은 유리 기재(10)의 상면도가 도 1에 도시되어 있다. 유리 기재(10)의 많은 특징은 본 개시물의 개시 내용을 고려할 때 중요하다. 첫 번째, 유리 기재(10)(그리고 유리 기재가 절단되는 소스 유리 시트)는 약 0.3mm 미만, 예를 들어 약 0.03mm 내지 0.3mm, 및/또는 약 0.05mm 내지 0.2mm의 두께로 얇고/거나 매우 얇다. 이러한 두께는 기존의 자유-형태 형상 절단 기술과 연관해서 지금까지는 선호되지만 유용하지 않은 두께를 대표하는 것으로 고려되지만, 유리 기재(10)는 언급된 범위보다 얇고/거나 두꺼울 수 있다. 두 번째, 유리 기재(10)는 예를 들어 적어도 하나의 곡선 부분, 실제로는 최소 약 2mm부터 무한대(직선)의 하나 이상의 곡률 반경을 가지는 잠재적인 다수의 곡선 부분을 갖는 자유 형태 형상으로 고려된다. 예를 들어, 유리 기재(10)는 4개의 둥근 모서를 가지는 것으로 도시되어 있지만 예를 들어 둥근 모서리, 날카로운 모서리, 직선 베벨 모서리(straight beveled corners) 등이 혼합된 임의의 다른 형상이 이용될 수 있다. 세 번째, 유리 기재(10)는 요구되는 형상이 얇은 소스 유리 시트로부터 수득되는 한 단계 완전 분리 절단 방법론을 통해 형성된다.

이제, 도 1의 유리 기재(10)가 제조될 수 있는 소스 유리 시트(20)의 상면도인 도 2를 참조한다. 본 개시물에 개시된 신규한 방법론 및 장치는 레이저(예를 들어, CO2 레이저 빔) 및 냉각 유체(예를 들어, 가스, 예를 들어 공기)의 동시 공급을 사용하여 소스 유리 시트에서의 균열의 전파를 통해 유리 기재(10)를 절단하는 것을 제공한다. 일반적으로 이러한 배열은 유리 기재(10)를 유리 시트(20)로부터 분리하기 위해 원하는 절단 라인을 따르는 소스 유리 시트(20)에서의 균열의 전파를 제어한다. 균열의 개시, 전파 및 종료를 수행하기 위한 방법론 및 장치에 관한 더 자세한 논의는 본 개시물에서 후술한다.

공정의 개시 단계에서, 전술한 두께를 가지는 소스 유리 시트(20)는 (본 개시물에서 더 자세히 후술하는)적합한 지지 구조체 상에 지지되고, 폐쇄 패턴을 설정하는 자유 형태 절단 선(도 2에서 파선)이 형성되는데, 절단 선은 유리 기재(10)의 원하는 최종 형상을 둘러싼다.

본 개시물에서 더 자세히 후술하는 바와 같이, 절단 선의 시작 및 절단 선의 끝에 관해 다양한 옵션이 있다. 예를 들어, 도 2에 원으로 그려진 관심 영역에 도시된 바와 같이, 하나의 옵션은 절단 선의 시작 및 끝(52)이 일치하는 것이다(가장 왼쪽 그림 참조). 이 첫 번째 구성에서, 절단 선은 유리 기재(10)의 원하는 윤곽과 완전히 일치한다. 별법으로, 절단 선의 시작(30)은 절단 선의 끝(40)과 비교하여 다른 위치에서 있을 수 있다(가장 오른쪽 그림 참조). 이 두 번째 구성에서, 절단 선의 적어도 한 부분은 유리 기재(10)의 원하는 윤곽과 일치되지 않는다. 각 옵션의 의미는 본 개시물에서 후술한 것이지만, 이 시점에서는 절단 선의 시작/끝에 다양한 옵션이 있다는 것을 지적하는 정도로 충분하다.

절단 선을 정의하는 것과 관련하여 고려할 수 있는 추가의 파라미터는 버려지는 폭(waste width) W, 즉 절단 선으로부터 소스 유리 시트(20)의 외주까지 버려지는 재료의 폭(보통 절단 선으로부터 수직으로 측정)의 범위이다. 버려지는 폭 파라미터는 버려지는 폭(W)이 특정 단일 숫자 대신 범위로 표현될 수 있음에도 완성된 유리 기재(10)의 에지 품질에 상당한 영향을 미칠 수 있는 것으로 알려져 있다.

더 상세히 후술하는 바와 같이, 버려지는 폭 파라미터의 영향은 절단 공정 중 유리 시트(20)를 지지하는 구조체와 관련하여 생겨난다. 본 개시물에서 후술하는 바와 같이, 지지 구조체는 유리 시트(20)를 지지(또는 부유)하기 위해 유리 시트(20)에 가해지는 중력에 대항하는 공기 유동(아래에서부터)을 제공하는 공기 베어링 메커니즘을 포함할 수 있다. 공기 유동은 또한 버려지는 폭 W로 표현되는, 유리 시트(20)의 버려지는 부분에도 작용할 것이다(다시 아래에서부터). 특히, 버려지는 부분은 중력이 아닌 위로부터의 임의의 저항력 및 (본 개시물에서 자세히 후술하는)냉각 유체의 소스를 갖지 않을 수 있다. 일반적으로, 버려지는 폭(W)이 너무 작은 경우, 예를 들어 얇은 유리 두께에 대하여 약 5mm가 고려되면, 유리 시트(20)의 버려지는 부분은 상대적으로 가볍고, 절단 공정 동안 공기 유동에 의해 유도된 진동에 더욱 민감하다. 실제로, 절단 중 유리 시트(20)의 버려지는 부분의 진동은 유리 기재(10)의 절단된 에지에 결함을 형성시킬 수 있다. 버려지는 폭(W)이 너무 크고, 유리 시트(20)의 버려지는 부분이 상대적으로 무거워지는 경우, 무게는 절단 공정 동안 절단 구역에 있는 유리의 팽창을 방지하며, 이를 통해 균열의 전파에 영향을 미치는 외부 압축력이 생길 수 있다. 버려지는 폭(W)은 (약 0.1mm 두께의 유리 시트(20)의 경우)약 5 내지 50mm, 약 15 내지 40mm, 및/또는 약 20 내지 25 mm의 상대적으로 큰 범위 내에서 변할 수 있지만, 절단된 유리 기재(10)의 에지 품질에 악영향을 주지 않는 것으로 판정되었다.

완성된 유리 기재(10)의 적절한 절단 에지 품질을 얻는 것과 관련된 다른 중요한 파라미터는 유리 시트(20) 위 작은 길이에 걸친 균열의 개시이며, 이는 전술한 레이저 절단 기술을 이용하여 계속 진행하여 전파된다. 일반적으로, 유리 시트(20)는 기계적인 스코어링 장치, 예를 들어 스코어 휠을 사용하여 개시 선(초기 균열)에서 스코어링 된다. 균열 개시 및 균열의 후속 전파의 중요성을 인식하기 위해, 레이저 절단 기술의 상세한 논의가 먼저 제공될 것이다.

레이저는 유리 시트(20)의 국부적인 영역을 가열하고, 이어서 그 영역을 빠르게 냉각하는 데 사용하여 그 결과로 생긴 온도 구배를 통해 과도 인장 응력을 만든다. 전술한 초기 균열(개시 선)은 작은 초기 균열을 유리 시트(20)의 표면에 도입함으로써 만들어지며, 이는 이어서 국부적인 구역을 레이저를 통해 가열하고 그 구역을 냉각 유체에 의해 생성된 담금질 작용을 통해 냉각함으로써 전파되는 벤트(균열)로 변한다. 공정 동안 생성되는 인장 응력(σ)은 α*E*ΔT에 비례하며, 여기에서 α는 유리 시트(20)의 선형 열 팽창 계수이고, E는 유리 시트(20)의 탄성 계수이고, ΔT는 가열(레이저에 의한) 및 냉각(유체에 의한)에 의해 생성된 유리 시트(20) 표면의 온도 차이이다. 인장 응력은 유리 시트(20)의 분자 결합보다 높도록 제어된다. 주어진 α*E 인장 응력에서, σ는 유리 시트(20)를 레이저로 더 높은 온도로 가열함으로써 증가될 수 있다. 그러나 유리 시트(20)의 과열(변형점 초과)은 절단된 에지의 품질을 나빠지게 하고, 에지 강도를 낮추는 삭마 및 비가역적인 높은 잔류 응력을 야기할 것이다. 기술한 방법은 벤트의 깊이가 유리의 두께와 같은, 전신 유리 분리(full body glass separation)(절단)를 사용한다.

유리 시트(20) 상에 작은 길이(개시 선)에 걸친 균열의 개시에 관한 이슈로 다시 돌아오면, 기계적인 도구(스코어링 장치), 예를 들어 절단 휠은 유리 시트(20)의 표면에 충분한 깊이의 비교적 짧은 균열을 일으키는 데 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가장 왼쪽의 원으로 그려진 관심 영역의 그림은 초기 균열(52)이 절단 선의 시작에 위치할 수 있음을 보여주며, 절단 선은 원하는 유리 기재(10)의 원하는 윤곽과 완전히 일치한다. 별법으로, 가장 오른쪽의 원으로 그려진 관심 영역의 그림에 도시된 바와 같이, 초기 균열(52)은 다시 절단 선의 시작(30)인 원하는 윤곽의 경계 외부(즉, 최종 유리 기재(10)의 경계 외부)에 위치할 수 있다. 바로 아래에서 설명하는 이유와 같이, 초기 균열(52)을 배치함에 있어 후자의 방법을 선택하는 것이 바람직할 수 있다.

실제로, 균열(52)의 개시 위치에 관련하여 명심해야 할 중요한 이슈는 기계적인 동작에 의해 유리 시트(20)에 가해지는 기계적인 손상은 결함 또는 결함들의 짧은 선을 만든다는 것이며, 이는 절단 후 유리 기재(10)의 절단된 에지의 가장 취약한 부분 사이에 남는다. 다른 중요한 이슈는 유리 시트(20)의 가열 및 분리의 개시에 대한 레이저의 적용이 균열의 초기 전파를 야기한다는 것이고, 이는 초기 균열(52)로부터 일정한 거리 후에만 안정화 된다. 균열의 불안정한 부분의 길이(따라서 바람직하지 않은 에지 특성)는 많은 요인, 예를 들어 기계적인 결함의 크기, 레이저 빔 크기, 레이저 파워, 유리 시트(20)의 두께 등에 따라 변한다. 스코어 및 기계적인 파괴 공정이 절단에 사용될 때, 결함 개시 구역은 간단히 자르고 유리 폐기물로 버린다. 그러므로, 절단된 에지에서 결함을 감소기키기 위하여 (제거될 수 없는)균열의 불안정한 부분의 크기를 최소화하는 것이 바람직하다. 균열의 불안정한 부분의 크기를 최소화하는 한 방법은 본 개시물에서 후출하는 특정한 특성의 레이저 빔을 사용하는 것이다.

이제, 도 2 및 도 3을 살펴보면, 도 3은 유리 시트(20)으로부터 유리 기재(10)를 절단하는 데 사용할 수 있는 장치(100)의 개략도이다. 유리 시트(20)는 본 개시물에서 더 자세히 후술하는 지지 구조체(102)를 사용하여 지지될 수 있다. 레이저 빔(60)은 레이저 에너지의 소스(64), 폴딩 광학기기(66), 및 포커싱 광학기기(68)를 사용하여 구현될 수 있다. 레이저 빔(60)을 유리 시트(20)의 개시 선(초기 균열)에 적용하여 균열의 전파를 개시한다. 유리 시트(20)의 절단 선을 따른 레이저 빔(60)의 연속적인 이동은 절단 선에서 유리 시트(20)의 온도를 올린다(바람직하게는 실질적으로 일정한 온도). 동시에, 냉각 유체(62)는 레이저 빔(60)에 대하여 적용되고(노즐(70)을 통해), 그 결과 냉각 유체(62)는 절단 선을 따라 유리 시트(20)에 전술한 인장 응력을 유도하고 및 균열(즉, 파단 또는 벤트)을 전파하기 위해 유리 시트(20)에서 온도 차를 야기한다. 레이저 빔(60) 및 노즐(70)의 유리 시트(20)에 따른 이동은 임의의 공지된 이송 메커니즘을 통해 달성될 수 있다.

완성된 유리 기재(10)의 만족스러운 절단 에지 품질을 얻는 것과 관련된 다른 중요한 파라미터는 예를 들어 도 2(가장 오른쪽 그림)에서 절단 선의 종료(40)에서 볼 수 있는 유리 기재(10)의 주위 에지 부근에서의 균열 전파의 종료이다. 레이저 빔(60)이 유리 기재(10)의 에지에 접근하면, 레이저 빔(60)의 리딩 에지(leading edge)는 유리 기재(10)를 벗어나 이동하므로, 레이저 빔(60)의 에너지의 일부(즉, 레이저 빔(60)의 리딩 섹션)는 안정한 균열 전파에 필요한 인장 응력을 유지하는 데 기여하지 않는다. 레이저 빔(60)이 유리 기재(10)의 에지에 더 가까이 움직일수록, 더 많은 빔 에너지를 잃는다. 그 결과, 레이저 빔(60)에 의해 원래 유도됐던 균열 전파는 정지하고, 유리 기재(10)의 에지에 다다르지 않는다. 일반적으로, 균열 전파를 통해 분리되지 못한 유리의 남은 부분은 외부 힘, 예를 들어 수동으로 유리를 구부리거나 당겨서 완료되며, 이는 일반적으로 본래의 균열 전파 방향과 일치되지 않아 절단의 끝에서 "후크(hook)"를 발생시킨다. 많은 요인에 따라 달라지는 후크의 길이는 매우 바람직하지 않으므로, 만족스러운 절단 에지 품질을 얻기 위해서 최소화시켜야 한다.

이 두 가지 이슈(균열 개시 및 균열 종료)는 수 많은 요인을 통해서 다뤄졌다. 첫째, 레이저 빔 크기, 레이저 빔 형상, 및 냉각 유체 전달의 특정 조합은 균열 개시, 전파, 및 종료에 바람직한 방식으로 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 고려된 조합을 인식하기 위해, 기존의 레이저 빔 구성의 간단한 설명이 제공된다. 특히, 기존의 구성은 다양한 치수의 긴 레이저 빔과 뒤따르는 냉각 유체를 포함하며, 냉각 유체의 소스는 긴 레이저 빔과 오프셋 선형 관계(후행 구성(trailing configuration))에 있다. 이 기존의 구성(긴 레이저 빔 및 후행 냉각재)은 직선 레이저 절단(또는 스코어링)에 매우 효율적이나, 균열 전파의 방향을 바꿀 수 없고, 그에 따라 곡선 균열 전파가 불가능하다.

도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 곡선의 자유 형태 레이저 절단은 고리형, 원형, 링 모양의 냉각재 영역(62)(냉각재 소스 노즐(70)을 사용하여 얻음)으로 둘러싸인 둥근 모양의 레이저 빔(60)을 사용하여 얻을 수 있음이 밝혀졌다. 원형 레이저 빔(60)은 고리형 냉각재 영역(62)과 함께 미리 정의되거나 고유한 방향을 나타내지 않아서 균열을 어느 방향으로든 전파하는 데 사용될 수 있다(임의의 복잡한 빔 성형 기법을 사용하거나 노즐(70)의 이동을 위해 임의의 추가 이동 축을 제공해야 하지 않음). 레이저 절단 분야에서 고리형, 링-모양의 유체 유동을 만드는 노즐은 알려져 있으나, 이들은 지금까지 직선 레이저 절단 방법론이나 더 두꺼운 유리를 스코어링 및 파괴 방법을 통해 절단하는 것(부분적인 벤트가 생성된 후 기계적으로 파괴됨)에 적용되어 왔다. 대조적으로, 본 개시물의 실시형태는 얇은 유리 시트(20)의 전신 분리(또는 절단)를 위해서 링 노즐(70)을 사용한다. 추가로, 작은 직경의 레이저 빔이 자유 형태 레이저 절단에 대해서 알려져 있으나, 본 개시물의 실시형태는 고리형 유체 유동(레이저 빔(60)과 고정된 관계)을 위한 노즐(70)과 작은 둥근 레이저 빔(60)의 조합을 적용하며, 유체 유동은 다양한 고리형 냉각재 패턴을 달성하기 위해 변할 수 있다. 레이저 빔(60)의 직경은 약 1 내지 4mm, 바람직하게는 약 2mm이고 가우스 또는 플랫-톱 빔 파워 분포(Gaussian or flat-top beam power distribution)를 갖는다.

레이저 파워 소스(64)는 CO2 레이저 메커니즘을 이용하여 구현될 수 있으나, 다른 구현, 예를 들어 광섬유 레이저, Nd:YAG 레이저, 또는 다른 레이저 시스템이 가능하다. 이산화탄소 레이저는 10.6㎛의 파장으로 작동한다. 일반적으로, 본 개시물에 개시된 직경을 가지는 레이저 빔(60)을 사용하여 특정한 이로운 효과, 즉 (i) 균열 개시와 연관된 에지 결함의 최소화(빔 직경이 작을수록, 불안정한 균열 전파 구역이 작아짐); (ii) 균열을 유리 시트(20)의 거의 에지까지 전파할 수 있는 능력(즉, 유리 시트(20)의 에지 근처에서 균열의 종료가 일어나게 하여, 절단의 끝부분에서 후크를 방지); (iii) 작은 직경 빔으로도 상당히 높은 절단 속도를 유지하여, 비교적 짧은 가공 시간 및 높은 처리율을 가능하게 한다.

도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이, 초기 균열(52)(또는 초기 선)은 절단 선의 시작/끝에서 절단 선을 따라 유리 시트(20)의 표면에 적용될 수 있다(가장 왼쪽 그림 참조). 그러나 유리 기재(10)의 더 우수한 에지 품질 및 강도는 초기 균열(52)을 절단 선의 바깥 위치 및 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴 바깥에 위치시킴으로써 얻을 수 있음이 밝혀졌다(가장 오른쪽 그림 참조). 도시된 예에서, 절단 선은 모서리에서 절단 선 자체를 교차하기 때문에, 유리 기재(10)의 결과적인 형상은 날카로운 모서리일 수 있다.

다른 실시형태에서, 종료 선(54)은 유리 시트(20)의 표면에, 예를 들어 스코어링 등을 통해 적용될 수 있다. 종료 선(54)은 적어도 한 곳, 예를 들어 도 2의 가장 오른쪽 그림에 도시한 두 곳에서 절단 선을 가로질러 교차하는 방식으로 적용될 수 있다. 종료 선(54)은 유리 기재(10)의 모서리에 직선 챔퍼(chamfer)를 만드는 스코어 및 스냅 기술을 위한 자리로서 사용될 수 있다. 특히, 종료 선(54)을 따른 스코어 및 스냅은 균열 개시 영역(52) 및 종료(40)로부터 임의의 결함을 제거한다. 그러므로, 이 실시형태는 하기로 요약할 수 있다(순서대로): (i) 종료 선(54)에 적용하는 유리 시트(20)의 기계적인 스코어링(챔퍼 모서리를 위해), (ii) 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴 바깥의 유리 기재(20)의 에지에 있는 시작(30)에서 초기 균열(52)의 기계적인 개시(예를 들어, 스코어링), (iii) 시작(30) 및 초기 균열(52)의 자리에서 전신 분리를 위한 레이저 빔(60) 및 냉각 유체(62)의 (연속적인) 적용, 폐쇄 패턴 바깥에 있는 절단 선을 따라 연장, 제1 위치에서 종료 선(54)과 교차, 폐쇄 패턴 밖에 있는 절단 선을 따라 계속, 제2 위치에서 종료 선(54)과 교차, 폐쇄 패턴 바깥에 있는 절단 선을 따라 계속, 그리고 끝(40)에서 종료, (iv) 유리 폐기물을 제거하고 유리 기재(10)를 추출, 및 (v) 챔퍼형 모서리(또는 하나 초과의 종료 선(54)이 여러 위치에 적용되면 모서리들)의 기계적인(수동) 파괴를 적용.

완성된 유리 기재(10)의 만족스러운 절단 에지 품질을 얻는 것과 관련된 또 다른 중요한 파라미터는 레이저 빔(60)(및 노즐(70))이 절단 선을 따라 이동할 때 유리 시트(20)의 표면에서 온도를 제어하는 것이다. 실질적으로 일정한 온도가 바람직한 것으로 밝혀졌으나, 원하는 온도가 설정되면, 레이저 빔(60)이 비-직선인 절단 선을 가로지르는 동안 그러한 온도가 제어될 수 있는지 확인하는 단계를 수행해야 한다. 실제로, 절단 속도가 비교적 높은 경우 직선 절단 에지의 품질이 더 좋을 수도 있으나, 아치형 영역(예를 들어 모서리 등), 특히 작은 반경 구역으로의 균열 전파에는 절단 속도의 저감(즉, 절단 선 대 레이저 빔(60)의 상대 속도의 저감)이 필요하다. 절단 선의 곡선 부분(즉, 레이저 빔(60)의 상대 속도가 변하는 곳)에서 비교적 일정한 온도를 보장하기 위해, 레이저 빔(60)의 파워도 마찬가지로 변해야 한다(즉, 파워의 감소는 속도의 감소를 수반해야 한다). 절단 선에 대한 레이저 빔(60)의 속도와 파워 간의 제어 관계는 유리 표면의 일정한 온도 및 가열/냉각에 의해 유도된 일정한 응력장을 보장하기 위해 유지되어야 한다.

이제, 도 4를 참조하면, 이는 유리 시트(20)로부터 유리 기재(10)를 절단하는 데 도 3의 장치를 이용하는 것과 관련하여 사용하기에 적합한 속도 및 파워 곡선의 그래프이다. 예시된 도면에서, 상부 플롯은 Y-축을 따른 절단 선에 대한 레이저 빔(60)의 속도(예를 들어, 분당 미터) 및 X-축을 따른 시간(또는 시작 점으로부터의 거리)을 나타낸다. 하부 플롯은 Y-축을 따른 레이저 빔(60)의 파워 및 X-축을 따른 시간(또는 시작 점으로부터의 거리)을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 레이저 빔 이동 속도가 높아질수록 필요한 일관된 온도 및 응력을 유지하기 위해 더높은 레이저 파워가 요구되며, 반면 빔 이동 속도가 낮을수록 필요한 일관된 온도 및 응력을 유지하기 위해 더 낮은 레이저 파워가 요구된다. 도 4의 플롯은 도 2의 유리 시트(20)를 절단하기에 적합한 프로파일, 즉 세 모서리가 둥근 직사각형을 보여준다. 원하는 온도(및 절단 속도 및 레이저 파워 프로파일)는 많은 요인, 예를 들어 레이저 빔 직경, 유리 두께, 및 다른 유리 특성에 좌우된다. 한 예로서, Corning® Eagle XG® 유리(0.1mm 두께)로부터 형성된 유리 시트(20)를 위한 일반적인 절단 속도는 직선 절단을 위해서는 약 1 내지 2m/min의 범위이고, 약 2mm 반경의 모서리 절단을 위해서는 약 0.2 내지 0.4m/min의 범위일 수 있다. 모서리 반경이 커질수록 더 빠른 속도가 가능하다. Corning Eagle XG 유리의 유리 시트(20)를 절단하기 위해 필요한 레이저 파워는 약 5 내지 15W일 수 있다(이는 CO2 레이저 장치에 대해서는 상대적으로 낮은 파워 수준임). 도시된 바와 같이, 곡선 구역(예를 들어, 202)은 더 낮은 속도 및 파워를 나타내는 반면, 직선 구역(예를 들어, 200)은 더 높은 속도 및 파워를 나타낸다.

완성된 유리 기재(10)의 만족스러운 절단 에지 품질을 얻는 것과 관련된 또 다른 중요한 파라미터는 절단 공정 동안 유리 시트(20)를 (장치(100)의 절단 구역으로 들어가고 나가는) 수송하고 유리 시트(20)를 유지하는 기능을 제공하는 것이다. 이와 관련하여, 도 5를 참조하면, 이는 도 3의 장치(100)의 지지 구조체(102) 구현의 개략적인 측면도이다. 지지 구조체(102)가 바람직한 조합인 수송, 스코어링, 및 레이저 절단에 사용된다고 가정하면, 지지 구조체(102)의 표면 특성(특히, 유리 시트(20) 아래의 표면) 및 절단 동안 유리 시트(20)의 지지에 기여하는 메커니즘은 본 개시물에서 고려된 두께가 얇은 가요성 유리를 절단함에 있어 매우 중요하다.

균열 개시 및 종료 선의 생성을 위해 사용된 유리 시트(20)의 기계적 스코어링과 관련하여, 유리 시트(20) 아래에 있는 지지 구조체(102) 표면의 경도는 중요한 요인이다. 실제로, 표면이 너무 무르면, 유리 시트(20)는 스코어링 메커니즘(예를 들어, 스코어 휠)으로부터의 압력에 의해 구부러질 것이고, 이는 스코어링 메커니즘에 위해 발생되는 힘의 변동을 감소 및 야기하고, 일관되지 않은 균열 전파 및 불균일한 초기 균열 깊이를 야기한다. 따라서, 비교적 얇은 유리 시트(20)에는 스코어링 동안 비교적 단단한 표면으로 유리 시트(20)를 지지하여 유리 굴곡을 줄이고 스코어링 메커니즘으로부터 일관되고 반복적인 힘을 제공하는 것이 바람직하다. 다시, 같은 지지 구조체(102)가 기계적인 스코어링 공정 및 레이저 절단 공정(예를 들어, CO2 레이저 메커니즘으로)을 수행하기 위해 사용된다고 가정하면, 지지 구조체(102)의 표면은 레이저 빔(60)에 의해 생기는 비교적 높은 온도를 견딜 수 있어야 한다. 이러한 요건을 감안하여, 알루미늄 및/또는 스테인리스강이 유리 시트(20) 아래에 있는 지지 구조체(102)의 표면을 구현하는 데 사용되어야 한다.

유리 시트(20)를 기계적인 스코어링 및 레이저 절단을 위한 위치로 옮기고, 이어서(절단 공정이 끝난 후) 유리 기재(10)를 옮기기 위해, 공기 베어링 메커니즘이 지지 구조체(102)에 제공된다. 추가로, 레이저 절단 공정 동안 유리 시트(20)는 제자리에 유지되어야 한다. 분리된 공기 및 진공 구멍이 있는 시판하는 압력/진공 테이블을 사용할 수 있지만, 이 테이블은 표준 두께(즉, 적어도 약 0.4mm)의 유리에만 적합하다. 본 개시물의 얇은(또는 매우 얇은) 가요성 유리 시트(20)의 경우, 시판하는 압력/진공 테이블에 있는 분리된 공기 및 진공 포트가 유리 시트(20)의 국부적인 변형과 응력을 야기하고, 이는 기계적인 스코어링 및 레이저 절단 공정을 상당히 방해하고, 절단 선이 포트 중 하나에 가까울 때 종종 만족스러운 절단을 불가능하게 하거나, 에지 품질, 에지 강도 및/또는 에지 형상에 영향을 미친다. 따라서, 본 개시물에서 고려된 지지 구조체(102)는 일반적으로 시판하는 압력/진공 테이블이 아니다. 대신, 지지 구조체(102)의 다공성 표면은 바람직하게는 알루미늄 및/또는 스테인리스강 재료이고, 테이블은 (i) 유리 시트(20)(및 유리 기재(10))의 수송을 위한 공기-베어링 모드, (ii) (예를 들어, 스코어링 동안) 유리 시트(20)를 유지하기 위한 진공 모드(전체 테이블에 걸쳐), 및 (iii) 레이저 절단 동안 진공 모드와 결합된 공기-베어링 모드를 제공하고, 이로 인해 국부적인 진공이 진공 영역의 패턴을 통해 선택적으로 인가될 수 있고, 진공은 다공성 표면을 통해 제공된다.

공기 베어링 모드는 적어도 절단 선 부근 바람직하게는 더 큰 영역에 걸쳐 그리고 냉각 유체(62) 및 레이저 빔(60)의 반대편인 유리 시트(20)의 면(아래면)으로부터 지지 유체를 유리 시트(20)의 하나 이상의 개별 부분에 적용하는 것이 특징이다. 공기 베어링의 지지 유체는 표면의 다공성 및 변하는 압력 및 유동의 유체의 소스(도시하지 않음)에 의해 지지 구조체(102)의 표면으로부터 전달된다. 공기 베어링 모드는 레이저 빔(60)이 유리 시트(20)의 온도를 올리고 냉각 유체(62)가 지지 유체와 반대 방식으로 향할 때 유리 시트(20)를 지지 구조체(20)의 테이블의 표면으로부터 멀어지게 편향되도록 작동한다.

도 2 및 도 5에 예시된 것과 같이, 진공 모드는 불연속적인 구멍이 아닌 다양한 치수와 형상(예를 들어, 원형, 직사각형, 등)의 영역인 불연속적인 진공 구역(110)을 제공한다. 진공 구역(110)은 원하는 최종 형상을 둘러싸는 절단 선의 폐쇄 패턴 내에 위치하는 것이 가장 좋으며, 그 결과, 진공 구역은 레이저 빔(60)이 적용되는 동안 음의 유체 압력 및 음의 유체 유동을 유리 시트(20)에 인가하고, 지지 구조체(102)의 표면 쪽으로 유리 시트(20)를 편향 및 유지한다. (예시된 것과 같이)원형 진공 구역(110)의 크기는 직경이 5 내지 25mm일 수 있으나, 유리 기재(10)의 크기 및 형상에 따라 다른 치수가 가능하다. 불연속적인 진공 구역(110)의 수 및 위치 또한 유리 시트(20)의 크기 및 형상에 따라 달라진다. 진공 구역(110)의 수는 유리 시트(20)의 크기 대비 구역(110)의 크기에 따라 달라진다. 상대적으로 작은 진공 구역의 경우, 절단 공정 동안 유리 시트(20)를 유지하고 병진 운동 및/또는 회전을 피하기 위해 적어도 2개의 진공 구역이 필요할 수 있다. 별법으로, 하나 또는 두 개의 더 큰 진공 구역(110A)은 필요한 유지 기능을 제공하기에 충분할 수 있다.

진공 구역(110) 주변의 유리 시트(20)에 응력이 유도되므로, 진공 구역(110)은 레이저 절단 공정 및 그에 따른 유리 기재(10)의 에지 특성에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 진공 구역(110)은 유리 시트(20)의 특정 영역(구역(110)의 근방)을 지지 구조체(102)의 표면 쪽으로 편향시키는 경향이 있다. 진공 구역(110)의 영향을 다루기 위해, 절단 선이 진공 구역(110)의 경계로부터 최소 거리(D)(도 2 참조)에 위치하는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 유리 두께가 약 0.1mm일 때, 안전한 최소 거리(D)는 약 25 내지 50mm일 수 있다.

이제, 도 6을 참조하면, 이는 조합된 공기 베어링 및 진공 모드의 영향의 국부적인 측면도이다. 이러한 모드는 레이저 빔(60) 및 냉각 유체(62)에 의한 균열의 전파 동안 유리 시트(20)의 국부적인 방향 및 균형 잡힌 기계적 지지를 제공하기 위하여, 지지 유체(유동 및 정압), 진공 유체(유동 및 음압), 및/또는 냉각 유체(유동 또는 상대 정압)를 적용한다. 실제로, 이러한 유체 유동 소스의 일부 또는 전부는 유리 시트(20)의 변형에 전체적으로 그리고 국부적으로 영향을 미치는 방식으로 상호작용할 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 유리 시트(20) 아래로부터의 지지 유체와 유리 시트(20) 위로부터의 냉각 유체의 상호작용은, 균형 잡혀있다면, 절단 주변에 응력장을 형성하는, 레이저 빔(60) 주변의 오목한 영역(120)(기계적 변형)을 제공할 수 있다. 응력장은 균열 전파의 안정화를 돕는다.

특히, 냉각 유체는 주로 유리 시트(20)의 온도 차이를 유도하기 위해 제공되지만(레이저 빔(60)에 의한 가열과 반대로), 냉각 유체는 또한 유기 시트(20)의 오목 영역(120)(그에 따른 응력장)에 기여하는 기계적인 기능을 제공한다. 유사하게, 지지 유체의 주요 기능은 기계적 기능을 제공하는 것이나(유리 시트(20)에 대한 중력과 반대로), 지지 유체는 또한 유리 시트(20)의 열 차이에 기여하는 열 기능을 제공한다(레이저 빔(60)에 의한 가열과 반대로).

레이저의 속도와 파워는 유리 시트(20)의 바닥 표면의 열 상태에 좌우되며, 지지 유체에 의해 적어도 부분적으로 제공되는 냉각에 의해 영향을 받는다. 추가로, 유리 시트(20)의 바닥 면으로부터 지지 구조체(102)의 표면으로의 열 방산에 변동이 있으며, 이는 유리 시트(20)의 바닥 면과 지지 구조체(102)의 표면 간의 부유 간극(float gap)에 따라 변한다. 열 방산은 부유 간극이 0, 즉, 유리 시트(20)와 지지 구조체(102)의 표면이 접할 때 최대이다. 부유 간극은 지지 유체에 의해 주로 제어되나, 간극은 위에서부터 유리 시트(20)로 향하는 냉각 유체에 의해서도 영향을 받는다. 따라서, 간극이 커질수록 더 낮은 레이저 파워 및/또는 더 높은 속도가 요구될 수 있는 반면, 간극이 감소할수록 더 높은 레이저 파워 및/또는 더 낮은 속도가 요구될 수 있다.

지지 유체, 냉각 유체, 레이저 파워, 및 레이저 속도 간의 상호작용이 균형 잡혔을 때, 오목 영역(120)(및 응력장), 간극, 및 절단 주변의 유체의 냉각 효과는 균열 전파의 안정화를 돕고, 완성된 유리 기재(10)의 에지 특성 향상을 돕는다.

본 개시물의 개시내용은 특정 실시형태를 참고로 설명되어 있으나, 이러한 실시형태는 본 개시물의 실시형태의 원리 및 적용의 단지 예시로 이해되어야 할 것이다. 그러므로, 예시된 실시형태에 많은 수정이 이루어질 수 있고, 본 출원의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 다른 구성이 고안될 수 있음을 이해할 것이다. 예시적인 구성은 하기의 양태에서 설명된다.

제1 양태에 따라,

소스 유리 시트 -유리 시트는 0.3mm 이하의 두께임- 를 지지하고, 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴을 설정하는 적어도 부분적으로 비-직선인 절단 선을 형성하는 단계;

기계적인 스코어링 장치를 사용하여 개시 선에서 유리 시트를 스코어링하는 단계;

원형 형상의 레이저 빔을 개시 선에서 시작하여 유리 시트에 적용하고, 절단 선을 따라 유리 시트에 대하여 레이저 빔을 연속적으로 이동시켜, 절단 선에서 유리 시트의 온도를 실질적으로 일관된 온도로 올리는 단계;

레이저 빔의 적용과 동시에 냉각 유체를 적용하여 절단 선을 따라 유리 시트에 파단을 전파시키기 위해 냉각 유체가 적어도 유리 시트의 온도를 낮추는 단계; 및

원하는 형상의 유리 시트로부터 폐유리를 분리하는 단계

를 포함하는, 방법이 제공된다.

제2 양태에 따라, 레이저 빔 직경이 (i) 약 1mm 내지 약 4mm, 및 (ii) 2mm 중 하나인, 제1 양태의 방법이 제공된다.

제3 양태에 따라, (i) 개시 선이 절단 선 상에 그리고 절단 선의 일부분을 따라 적용되는 것; 및 (ii) 개시 선이 절단 선의 바깥 위치 및 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴 바깥에서 유리 시트에 적용되는 것 중 하나인, 제1 양태 또는 제2 양태의 방법이 제공된다.

제4 양태에 따라, 유리 시트에 종료 선을 스코어링하는 단계를 더 포함하며, 종료 선은 (i) 한 곳 및 (ii) 두 곳 중 하나에서 절단 선을 가로질러 교차하는, 제1 내지 제3 양태 중 어느 하나의 방법이 제공된다.

제5 양태에 따라, 종료 선이 절단 선을 두 곳에서 교차하고, 절단 선의 한 부분이 되고, 그 결과 절단 선의 한 부분은 최종 원하는 형상의 챔퍼드 모서리가 되는, 제4 양태의 방법이 제공된다.

제6 양태에 따라, 유리 시트에 대한 레이저 빔의 이동 속도를 맞춰 변화시키는 단계를 더 포함하고, 절단 선이 곡선인 경우에 비해 절단 선이 직선인 경우 속도가 더 높아지는, 제1 내지 제5 양태 중 어느 하나의 방법이 제공된다.

제7 양태에 따라, (i) 절단 선이 직선인 경우, 이동 속도가 약 1 내지 2 미터/분인 것, 및 (ii) 절단 선이 곡선인 경우, 이동 속도가 약 0.2 내지 0.4 미터/분인 것 중 하나인, 제6 양태의 방법이 제공된다.

제8 양태에 따라, 레이저 빔의 파워 레벨을 유리 시트에 대한 레이저 빔의 이동 속도의 함수로서 변화시키는 단계를 더 포함하고, 절단 선에서 유리 시트의 온도는 절단 선이 직선인지 또는 절단 선이 곡선인지 여부에 관계없이 실질적으로 일관된 온도로 유지되는, 제6 양태의 방법이 제공된다.

제9 양태에 따라

원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴 내에 하나 이상의 진공 구역을 적용하여 레이저 빔의 적용 동안 음 유체 압력 및 음 유체 유동을 유리 시트에 적용하고, 유리 시트를 지지 테이블에 편향 및 유지하는 단계; 및

냉각 유체 및 레이저 빔의 반대편 유리 시트의 한 면에서부터 절단 선 부근의 유리 시트의 하나 이상의 개별 부분에 지지 유체를 적용하여 레이저 빔이 유리의 온도를 올림에 따라 유리 시트를 테이블로부터 편향시키는 단계

를 더 포함하는, 제1 내지 제8 양태 중 어느 하나의 방법이 제공된다.

제10 양태에 따라, 각 진공 영역은 적어도 약 5mm 내지 25mm의 직경인, 제9 양태의 방법이 제공된다.

제11 양태에 따라, 냉각 유체의 유체 유동 및 압력 그리고 지지 유체의 유체 유동 및 압력을 제어하여 절단 선을 따라 유리 시트의 균형 잡힌 기계적 지지 및 유리 시트의 파단을 전파하도록 유리 시트의 냉각을 제공하는 단계를 더 포함하는, 제9 양태의 방법이 제공된다.

제12 양태에 따라, 하나 이상의 진공 구역은 절단 선으로부터 적어도 약 25 내지 50mm 떨어진, 제9 양태의 방법이 제공된다.

제13 양태에 따라, 절단 선으로부터 유리 시트의 가장 가까운 에지까지의 수직 거리는 각각 (i) 약 5 내지 50mm; (ii) 약 15 내지 40mm; 및 (iii) 약 20 내지 25mm 중 하나인, 제1 내지 제12 양태 중 어느 하나의 방법이 제공된다.

제14 양태에 따라, 냉각 유체는 유리 시트를 향해 레이저 빔에 대해 고리형으로 지향되는, 제1 내지 제13 양태 중 어느 하나의 방법이 제공된다.

제15 양태에 따라,

유리 시트를 원하는 형상으로 절단하기 위한 장치로서,

유리 시트를 지지하도록 동작하는 지지 테이블로서, 유리 시트는 0.3mm 이하이고, 유리 시트는 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴을 설정하도록 형성된 적어도 부분적으로 비-직선인 절단 선을 갖는, 지지 테이블;

개시 선에서 유리 시트를 스코어링 하도록 동작하는 기계적인 스코어링 장치;

개시 선에서 시작하여 유리 시트에 레이저 빔을 적용하도록 동작하고, 원형 형상의 레이저 빔을 절단 선을 따라 유리 시트에 대하여 연속적으로 이동시켜 절단 선에서 유리 시트의 온도를 실질적으로 일관된 온도로 올리는 레이저 소스;

절단 선을 따라 유리 시트에 파단을 전파시키기 위해 냉각 유체가 적어도 유리 시트의 온도를 낮춰 유리 시트로부터 폐유리가 분리되어 원하는 형상을 얻도록 레이저 빔의 적용과 동시에 냉각 유체를 적용하도록 동작하는 냉각 유체의 소스;

를 포함하는, 장치가 제공된다.

제16 양태에 따라, 레이저 빔의 직경이 (i) 약 1 mm 내지 약 4mm, 및 (ii) 2mm 중 하나인, 제15 양태의 장치가 제공된다.

제17 양태에 따라, 유리 시트에 대한 레이저 빔의 이동 속도를 변화시키도록 동작하는 이송 장치를 더 포함하고, 절단 선이 곡선인 경우에 비해 절단 선이 직선인 경우 속도가 더 높아지는, 제15 또는 제16 양태의 장치가 제공된다.

제18 양태에 따라, 레이저 빔의 파워 레벨을 유리 시트에 대한 레이저 빔의 이동 속도의 함수로서 변화시키도록 동작하는 전원 공급 장치를 더 포함하고, 절단 선에서 유리 시트의 온도는 절단 선이 직선인지 또는 곡선인 여부에 관계없이 실질적으로 일관된 온도로 유지되는, 제15 내지 제17 양태 중 어느 하나의 장치가 제공된다.

제19 양태에 따라, 지지 테이블은

원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴 내에 위치하고, 레이저 빔의 적용 동안 음 유체 압력 및 음 유체 유동을 유리 시트에 적용하고, 유리 시트를 지지 테이블에 편향 및 유지하도록 동작하는 하나 이상의 진공 영역; 및

냉각 유체 및 레이저 빔의 반대편 유리 시트의 한 면으로부터 절단 선 부근의 유리 시트의 하나 이상의 개별 부분에 지지 유체를 적용하여 레이저 빔이 유리의 온도를 올림에 따라 유리 시트를 테이블로부터 편향시키도록 동작하는 하나 이상의 지지 유체 소스를 포함하고,

냉각 유체의 유체 유동 및 압력 그리고 지지 유체의 유체 유동 및 압력을 제어하여 절단 선을 따라 유리 시트의 파단을 전파하도록 유리 시트의 균형 잡힌 기계적 지지 및 유리 시트의 냉각을 제공하는, 제15 내지 제18 양태 중 어느 하나의 장치가 제공된다.

제20 양태에 따라, 냉각 유체는 유리 시트를 향해 레이저 빔에 대해 고리형으로 지향되는, 제15 내지 제19 양태 중 어느 하나의 장치가 제공된다.

제21 양태에 따라, 절단 선은 절단 선으로부터 수직 방향으로 측정시 유리 시트의 외주로부터 멀어지는 최소의 버려지는 폭(waste width) W을 갖는, 제15 내지 제20 양태 중 어느 하나의 장치가 제공된다.

Claims (21)

1. 소스 유리 시트-유리 시트는 0.3mm 이하의 두께임-를 지지하고, 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴을 설정하는 적어도 부분적으로 비-직선인 절단 선을 형성하는 단계;
   기계적인 스코어링 장치를 사용하여 개시 선에서 유리 시트를 스코어링하는 단계;
   원형 형상의 레이저 빔을 개시 선에서 시작하여 유리 시트에 적용하고, 절단 선을 따라 유리 시트에 대하여 레이저 빔을 연속적으로 이동시켜, 절단 선에서 유리 시트의 온도를 실질적으로 일관된 온도로 올리는 단계;
   레이저 빔의 적용과 동시에 냉각 유체를 적용하여 절단 선을 따라 유리 시트에 파단(fracture)을 전파시키기 위해 냉각 유체가 적어도 유리 시트의 온도를 낮추는 단계; 및
   원하는 형상의 유리 시트로부터 폐유리를 분리하는 단계
   를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 레이저 빔의 직경은 (i) 약 1mm 내지 약 4mm, 및 (ii) 2mm 중 하나인, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, (i) 개시 선이 절단 선 상에 그리고 절단 선의 일부분을 따라 적용되는 것; 및 (ii) 개시 선이 절단 선의 바깥 위치 및 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴 바깥에서 유리 시트에 적용되는 것 중 하나인, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 시트에 종료 선을 스코어링하는 단계를 더 포함하며, 종료 선은 (i) 한 곳 및 (ii) 두 곳 중 하나에서 절단 선을 가로질러 교차하는, 방법.
5. 제4항에 있어서, 종료 선이 절단 선을 두 곳에서 교차하고, 절단 선의 한 부분이 되고, 그 결과 절단 선의 한 부분은 최종 원하는 형상의 챔퍼드(chamfered) 모서리가 되는, 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 시트에 대한 레이저 빔의 이동 속도를 변화시키는 단계를 더 포함하고, 절단 선이 곡선인 경우에 비해 절단 선이 직선인 경우 속도가 더 높아지는, 방법.
7. 제6항에 있어서, (i) 절단 선이 직선인 경우, 이동 속도가 약 1 내지 2 미터/분인 것, 및 (ii) 절단 선이 곡선인 경우, 이동 속도가 약 0.2 내지 0.4 미터/분인 것 중 하나인, 방법.
8. 제6항에 있어서, 레이저 빔의 파워 레벨을 유리 시트에 대한 레이저 빔의 이동 속도의 함수로서 변화시키는 단계를 더 포함하고, 절단 선에서 유리 시트의 온도는 절단 선이 직선인지 또는 절단 선이 곡선인지 여부에 관계없이 실질적으로 일관된 온도로 유지되는, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴 내에 하나 이상의 진공 구역을 적용하여 레이저 빔의 적용 동안 음 유체 압력 및 음 유체 유동을 유리 시트에 적용하고, 유리 시트를 지지 테이블에 편향 및 유지하는 단계; 및
   냉각 유체 및 레이저 빔의 반대편 유리 시트의 한 면에서부터 절단 선 부근의 유리 시트의 하나 이상의 개별 부분에 지지 유체를 적용하여 레이저 빔이 유리의 온도를 올림에 따라 유리 시트를 테이블로부터 편향시키는 단계
   를 더 포함하는, 방법.
10. 제9항에 있어서, 각 진공 영역은 적어도 약 5mm 내지 25mm의 직경인, 방법.
11. 제9항에 있어서, 냉각 유체의 유체 유동 및 압력 그리고 지지 유체의 유체 유동 및 압력을 제어하여 절단 선을 따라 유리 시트의 균형 잡힌 기계적 지지 및 유리 시트의 파단을 전파하도록 유리 시트의 냉각을 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
12. 제9항에 있어서, 하나 이상의 진공 구역은 절단 선으로부터 적어도 약 25 내지 50mm 떨어진, 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 절단 선으로부터 유리 시트의 가장 가까운 에지까지의 수직 거리는 각각 (i) 약 5 내지 50mm; (ii) 약 15 내지 40mm; 및 (iii) 약 20 내지 25mm 중 하나인, 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각 유체는 유리 시트를 향해 레이저 빔에 대해 고리형으로 지향되는, 방법.
15. 유리 시트를 원하는 형상으로 절단하기 위한 장치로서,
    유리 시트를 지지하도록 동작하는 지지 테이블로서, 유리 시트는 0.3mm 이하이고, 유리 시트는 원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴을 설정하도록 형성된 적어도 부분적으로 비-직선인 절단 선을 갖는, 지지 테이블;
    개시 선에서 유리 시트를 스코어링 하도록 동작하는 기계적인 스코어링 장치;
    개시 선에서 시작하여 유리 시트에 레이저 빔을 적용하도록 동작하고, 원형 형상의 레이저 빔을 절단 선을 따라 유리 시트에 대하여 연속적으로 이동시켜 절단 선에서 유리 시트의 온도를 실질적으로 일관된 온도로 올리는 레이저 소스;
    절단 선을 따라 유리 시트에 파단을 전파시키기 위해 냉각 유체가 적어도 유리 시트의 온도를 낮춰 유리 시트로부터 폐유리가 분리되어 원하는 형상을 얻도록 레이저 빔의 적용과 동시에 냉각 유체를 적용하도록 동작하는 냉각 유체의 소스;
    를 포함하는, 장치.
16. 제15항에 있어서, 레이저 빔의 직경은 (i) 약 1mm 내지 약 4mm, 및 (ii) 2mm 중 하나인, 장치.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 유리 시트에 대한 레이저 빔의 이동 속도를 변화시키도록 동작하는 이송 장치를 더 포함하고, 절단 선이 곡선인 경우에 비해 절단 선이 직선인 경우 속도가 더 높아지는, 장치.
18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저 빔의 파워 레벨을 유리 시트에 대한 레이저 빔의 이동 속도의 함수로서 변화시키도록 동작하는 전원 공급 장치를 더 포함하고, 절단 선에서 유리 시트의 온도는 절단 선이 직선인지 또는 곡선인 여부에 관계없이 실질적으로 일관된 온도로 유지되는, 장치.
19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 테이블은
    원하는 최종 형상을 둘러싸는 폐쇄 패턴 내에 위치하고, 레이저 빔의 적용 동안 음 유체 압력 및 음 유체 유동을 유리 시트에 적용하고, 유리 시트를 지지 테이블에 편향 및 유지하도록 동작하는 하나 이상의 진공 영역; 및
    냉각 유체 및 레이저 빔의 반대편 유리 시트의 한 면으로부터 절단 선 부근의 유리 시트의 하나 이상의 개별 부분에 지지 유체를 적용하여 레이저 빔이 유리의 온도를 올림에 따라 유리 시트를 테이블로부터 편향시키도록 동작하는 하나 이상의 지지 유체 소스를 포함하고,
    냉각 유체의 유체 유동 및 압력 그리고 지지 유체의 유체 유동 및 압력을 제어하여 절단 선을 따라 유리 시트의 파단을 전파하도록 유리 시트의 균형 잡힌 기계적 지지 및 유리 시트의 냉각을 제공하는, 장치
20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각 유체는 유리 시트를 향해 레이저 빔에 대해 고리형으로 지향되는, 장치.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 절단 선은 절단 선으로부터 수직 방향으로 측정시 유리 시트의 외주로부터 멀어지는 최소의 버려지는 폭(waste width) W을 갖는, 장치.

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