KR20220137875A

KR20220137875A - 유리판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20220137875A
Application number: KR1020227019661A
Authority: KR
Inventors: 타카히데 후지이; 히사토시 아이바; 츠요시 오쿠노
Original assignee: 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2022-10-12
Also published as: WO2021157289A1; CN114829311A; US20230052059A1; JP2021123509A; CN114829311B; TW202136162A

Abstract

본 방법은 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)에 초기 크랙(CR1)을 형성하는 초기 크랙 형성 공정과, 마더 유리판(MG)에 레이저광(L)을 조사함으로써 초기 크랙(CR1)을 기점으로 해서 크랙(CR2)을 할단 예정선(CL)을 따라서 진전시키는 레이저 조사 공정을 구비한다. 레이저 조사 공정은, 레이저광(L)을 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)에 조사함으로써 이 제 2 표면(MG2)의 표층(SL) 및 내부(IL)를 가열하고, 이 가열에 따르는 열충격에 의해 크랙(CR2)을 할단 예정선(CL)을 따라서 진전시키면서, 마더 유리판(MG)의 두께 방향의 전체로 진전시킨다.

Description

유리판의 제조 방법

본 발명은, 마더 유리판에 레이저광을 조사해서 할단함으로써 소정 형상의 유리판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이미 알고 있는 바와 같이, 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 디스플레이, 유기 EL 조명, 태양전지의 패널 등에 사용되는 각종 유리판은, 마더 유리판을 절단하는 공정을 거쳐서 소정 형상으로 구성된다.

예를 들면 특허문헌 1에는, 마더 유리판을 절단하는 기술로서 레이저 할단이 개시되어 있다. 이 레이저 할단에서는, 우선, 다이아몬드 커터 등의 크랙 형성 수단에 의해 마더 유리판(두께가 0.2㎜ 이하인 유리 필름)에 초기 크랙을 형성한다. 다음에, 마더 유리판에 설정되는 할단 예정선을 따라서 레이저광을 조사해서 당해 마더 유리판을 가열하고, 냉각 수단으로부터 분사되는 냉각수 등의 냉매에 의해서 가열된 부분을 냉각한다. 이것에 의해, 마더 유리판에 열충격(열응력)을 발생시켜, 초기 크랙을 기점으로 해서 크랙을 할단 예정선(절단 예정선)을 따라서 진전시킴으로서 당해 마더 유리판을 절단할 수 있다.

일본 특허공개 2011-116611호 공보

특허문헌 1에 따른 레이저 할단에서는, CO₂ 레이저를 사용하기 때문에 마더 유리판의 표층만이 가열된다. 이 때문에, 두께가 0.2㎜ 이하인 유리 필름을 대상으로 한다. 특허문헌 1에 따른 레이저 할단에 의해서 두께가 0.2㎜를 상회하는 마더 유리판을 할단하려고 하면, 두께 방향의 일부가 할단되지 않아, 마더 유리판에 굽힘응력을 부여해서 브레이킹하는 공정이 필요하게 되는 경우가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 두꺼운 마더 유리판이여도 할단하는 것이 가능한 유리판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것이고, 마더 유리판의 제 1 표면에 초기 크랙을 형성하는 초기 크랙 형성 공정과, 상기 마더 유리판에 레이저광을 조사함으로써 상기 초기 크랙을 기점으로 해서 크랙을 할단 예정선을 따라서 진전시키는 레이저 조사 공정을 구비하는 유리판의 제조 방법에 있어서, 상기 레이저 조사 공정은, 상기 레이저광을 상기 마더 유리판의 제 2 표면에 조사함으로써 상기 제 2 표면의 표층 및 내부를 가열하고, 상기 가열에 따르는 열충격에 의해서 상기 크랙을 상기 할단 예정선을 따라서 진전시키면서, 상기 마더 유리판의 두께 방향의 전체로 진전시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 레이저광에 의해서 마더 유리판(제 2 표면)의 표층 뿐만 아니라 내부도 가열함으로써, 초기 크랙으로부터 진전시키는 크랙을 마더 유리판의 두께 방향의 전체로 진전시킬 수 있다. 이 때문에, 두꺼운 마더 유리판이여도, 마더 유리판에 굽힘응력을 부여하지 않고 할단 예정선을 따라서 마더 유리판을 분리할 수 있으므로, 브레이킹하는 공정을 생략할 수 있다. 또한, 레이저광에 의해서 크랙을 진전시키므로, 절단면에 마이크로 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있음과 아울러 절단면의 표면 거칠기가 양호하게 된다.

상기 레이저광으로서는 CO 레이저광을 사용할 수 있다. CO 레이저광은, 출력이 높아 안정되게 마더 유리판에 조사할 수 있기 때문에, 할단 예정선을 따라서 크랙을 안정적으로 진전시킬 수 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것이고, 마더 유리판의 제 1 표면에 초기 크랙을 형성하는 초기 크랙 형성 공정과, 상기 마더 유리판에 레이저광을 조사함으로써 상기 초기 크랙을 기점으로 해서 크랙을 할단 예정선을 따라서 진전시키는 레이저 조사 공정을 구비하는 유리판의 제조 방법에 있어서, 상기 레이저 조사 공정은, 상기 레이저광으로서 CO 레이저광, Er 레이저광, Ho 레이저광 또는 HF 레이저광을 상기 마더 유리판의 제 2 표면에 조사함으로써 상기 크랙을 상기 할단 예정선을 따라서 진전시키면서, 상기 마더 유리판의 두께 방향의 전체로 진전시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, CO 레이저광, Er 레이저광, Ho 레이저광 또는 HF 레이저광을 조사하므로, 레이저광에 의해 마더 유리판(제 2 표면)의 표층 뿐만 아니라 내부도 가열할 수 있다. 이 때문에, 초기 크랙으로부터 진전시키는 크랙을 마더 유리판의 두께 방향의 전체로 진전시킬 수 있다. 그 결과, 두꺼운 마더 유리판이여도 마더 유리판에 굽힘응력을 부여하지 않고 할단 예정선을 따라서 마더 유리판을 분리할 수 있으므로, 브레이킹하는 공정을 생략할 수 있다. 또한, 레이저광에 의해서 크랙을 진전시키므로, 절단면에 마이크로 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있음과 아울러 절단면의 표면 거칠기가 양호하게 된다.

상기 초기 크랙 형성 공정 및 상기 레이저 조사 공정에서는, 상기 마더 유리판의 상기 제 1 표면을 지지 부재에 의해 지지해도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 제 1 표면만을 지지 부재에 의해서 지지함으로써 제 2 표면에 지지 부재 그 밖의 부재를 접촉시키지 않고 마더 유리판을 절단할 수 있다. 따라서, 제 2 표면을 품질 보증면으로 했을 경우에, 당해 품질 보증면을 상처낼 일이 없어 고품위한 유리판을 제조할 수 있다.

상기 레이저광을 원형의 레이저 스폿으로서 조사할 수 있다. 여기에서, 상술의 특허문헌 1에 따른 레이저 할단에서는, 할단에 필요한 열량을 확보하기 위해서 마더 유리판의 표면에 대하여, CO₂ 레이저를 직선형상으로 조사한다(동 문헌의 단락 0057, 0059 및 도 1 참조). 이 때문에, 종래의 절단 방법에서는, 할단 예정선을 곡선으로 하거나, 비교적 작은 유리판을 마더 유리판으로부터 효율적으로 잘라내거나 하는 것이 곤란했다. 이것에 대하여, 본 발명에서는 레이저광을 원형의 레이저 스폿으로서 마더 유리판에 조사하므로, 레이저광의 주사성을 높일 수 있다. 따라서, 할단 예정선에 곡선이 포함될 경우에도, 당해 할단 예정선을 따라서 레이저광을 정밀도 좋게 주사하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 다양한 형상의 유리판을 제조할 수 있다.

상기 레이저 조사 공정에서는, 상기 레이저광의 조사 위치의 주위를 냉각해도 좋다. 이것에 의해, 마더 유리판에 있어서의 레이저광의 조사 위치에 열충격을 한층 현저하게 발생시킬 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 조건에 따라서는 할단 예정선으로부터 크랙이 약간 빗나가서 진전될 경우가 있다. 이 경우에, 레이저광의 조사 위치의 주위를 냉각하면 이 빗나감을 저감할 수 있다. 냉각은 레이저광의 조사 위치의 후방, 전방 및 측방으로부터 행할 수 있지만, 후방으로부터 행하는 것이 바람직하다.

상기 레이저 조사 공정에서는, 상기 마더 유리판을 정반으로 지지함과 아울러 상기 정반을 냉각해도 좋다. 이와 같이 정반을 냉각함으로써, 정반에 적재되는 마더 유리판의 제 1 표면(정반에 접촉하는 면)을 적합하게 냉각할 수 있다. 본 발명에서는, 레이저광의 조사에 의한 가열과, 정반에 의한 마더 유리판의 냉각에 의하여, 마더 유리판에 있어서의 레이저광의 조사 위치에 열충격을 현저하게 발생시킬 수 있다.

상기 레이저 조사 공정에서는, 상기 할단 예정선의 할단 종료점 부근의 상기 정반의 일부를 냉각해도 좋다. 여기에서, 할단 종료점에서는 크랙이 진전되기 어렵기 때문에, 마더 유리판의 내부에서 크랙의 진전이 정지하는 것에 의한 미절단부가 발생하기 쉽다. 정반의 일부를 냉각해서 마더 유리판의 할단 종료점 부근을 냉각함으로써 할단 종료점에서 크랙의 진전을 촉진할 수 있어, 미절단부의 발생을 방지할 수 있다.

상기 초기 크랙 형성 공정에서는, 상기 초기 크랙을 상기 마더 유리판의 내측 영역에 형성해도 좋다. 여기에서, 마더 유리판의 내측 영역이란, 당해 마더 유리판의 가장자리부에 둘러싸인 영역을 말고, 당해 가장자리부를 포함하지 않는다. 이것에 의해, 초기 크랙 형성 공정에 있어서, 마더 유리판의 가장자리부에 초기 크랙을 형성하지 않더라도, 당해 마더 유리판으로부터 다양한 형상의 유리판을 잘라내는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 유리판의 제조 방법에서는, 상기 레이저 조사 공정을, 이하의 수식 1로 산출되는 상기 마더 유리판의 열응력 σ_T(㎫)가 이하의 수식 2를 만족하는 조건에서 실시해도 좋다.

[수 1]

단, E는 마더 유리판의 영률(㎫), α는 마더 유리판의 열팽창계수(/K), ν는 마더 유리판의 포와송비, ΔT는 마더 유리판에 대한 레이저광의 조사 위치에 있어서의 온도(K)와, 상기 조사 위치로부터 떨어진 위치에 있어서의 온도(K)의 차이다.

[수 2]

단, t는 마더 유리판의 두께(㎜)이다.

본 발명에 의하면, 두꺼운 마더 유리판이여도 할단하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 마더 유리판의 사시도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 초기 크랙 형성 공정을 나타내는 사시도이다.
도 3은 레이저 조사 공정을 나타내는 사시도이다.
도 4는 레이저 조사 공정을 나타내는 사시도이다.
도 5는 마더 유리판의 측면도이다.
도 6은 제 2 실시형태에 따른 초기 크랙 형성 공정을 나타내는 사시도이다.
도 7은 레이저 조사 공정을 나타내는 사시도이다.
도 8은 제 3 실시형태에 따른 레이저 조사 공정을 나타내는 사시도이다.
도 9는 제 4 실시형태에 따른 레이저 조사 공정을 나타내는 사시도이다.
도 10은 제 5 실시형태에 따른 초기 크랙 형성 공정을 나타내는 사시도이다.
도 11은 레이저 조사 공정을 나타내는 사시도이다.
도 12는 열응력과 유리판의 두께의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 유리판의 제조 방법의 제 1 실시형태를 나타낸다.

본 방법은, 마더 유리판(MG)을 할단해서 한 장 이상의 유리판을 형성하는 할단 공정을 구비한다. 마더 유리판(MG)은, 예를 들면 오버플로우 다운드로우법과 같은 다운드로우법이나, 플로트법에 의해 띠 형상으로 연속 성형된 유리 리본을 폭 방향으로 절단함으로써 직사각형상으로 구성된다. 마더 유리판(MG)의 두께는 0.05∼5㎜로 할 수 있다. 두꺼운 마더 유리판(MG)이여도 할단 가능한 효과를 얻는 관점으로부터, 마더 유리판(MG)의 두께는 0.1㎜를 상회하는 것이 바람직하고, 0.2㎜를 상회하는 것이 보다 바람직하고, 0.3㎜ 이상이 더욱 보다 바람직하다. 한편, 마더 유리판(MG)의 두께는 3㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

마더 유리판(MG)의 재질로서는, 규산염 유리, 실리카 유리, 붕규산 유리, 소다 유리, 소다라임 유리, 알루미노규산염 유리, 무알칼리 유리 등을 들 수 있다. 여기에서, 무알칼리 유리란, 알칼리 성분(알칼리 금속 산화물)이 실질적으로 포함되어 있지 않은 유리이며, 구체적으로는, 알칼리 성분의 중량비가 3000ppm 이하인 유리이다. 본 발명에 있어서의 알칼리 성분의 중량비는, 바람직하게는 1000ppm 이하이며, 보다 바람직하게는 500ppm 이하이며, 가장 바람직하게는 300ppm 이하이다. 마더 유리판(MG)은 화학 강화 유리라도 좋고, 이 경우, 알루미노실리케이트 유리를 사용할 수 있다.

본 실시형태에서는, 직사각형상의 마더 유리판(MG)을 예시하고 있지만, 마더 유리판(MG)의 형상은 본 실시형태에 한정되지 않는다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 마더 유리판(MG)은 제 1 표면(MG1)과, 제 2 표면(MG2)과, 제 1 내지 제 4 변(MGa∼MGd)으로 이루어지는 가장자리부를 포함한다. 본 실시형태에서는, 제 2 표면(MG2)을 제품으로 되는 면(품질 보증면)으로 하고, 제 1 표면(MG1)을 비제품면(비보증면)으로 했을 경우의 제조 방법에 대하여 설명한다.

할단 공정은, 초기 크랙 형성 공정과 레이저 조사 공정을 구비한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 초기 크랙 형성 공정에 있어서 마더 유리판(MG)은 지지 부재로서의 정반(1)에 적재된다. 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)은 상방을 향하고 있고, 제 2 표면(MG2)은 정반(1)에 지지되어 있다. 이 경우에 있어서, 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)과 정반(1) 사이에 발포 시트 등에 의해 구성되는 보호 시트를 개재시켜도 좋다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 초기 크랙 형성 공정에서는, 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)의 일부에 크랙 형성 장치(2)에 의해서 초기 크랙(CR1)을 형성한다. 크랙 형성 장치(2)는 소결 다이아몬드 커터 등의 첨단 형상의 스크라이버에 의해 구성되지만, 이것에 한정하지 않고, 다이아몬드 펜, 초경합금 커터, 샌드페이퍼 등에 의해 구성되어도 좋다. 초기 크랙 형성 공정에 있어서, 크랙 형성 장치(2)는 마더 유리판(MG)의 상방으로부터 하강해서 마더 유리판(MG)의 가장자리부의 제 1 변(MGa)에 접촉한다.

초기 크랙(CR1)이 형성되면, 마더 유리판(MG)은 반전되어서 다시 정반(1)에 적재된다. 이 상태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)은 상방을 향하고 있고, 제 1 표면(MG1)은 정반(1)에 지지되게 된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 마더 유리판(MG)에는 곡선 형상의 할단 예정선(CL)이 가상적으로 설정되어 있다. 할단 예정선(CL)에는, 그 일단부에 할단 개시점(CLa)이 설정되고, 그 타단부에 할단 종료점(CLb)이 설정되어 있다. 할단 개시점(CLa) 및 할단 종료점(CLb)은 마더 유리판(MG)의 가장자리부에 형성된다. 구체적으로는, 할단 개시점(CLa)은 마더 유리판(MG)에 있어서의 가장자리부의 제 1 변(MGa)의 중도부에 설정된다. 할단 종료점(CLb)은 마더 유리판(MG)에 있어서의 가장자리부의 제 3 변(MGc)의 중도부에 설정된다. 또한, 할단 개시점(CLa)의 위치는 제 1 표면(MG1)에 형성된 초기 크랙(CR1)의 위치와 일치하고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사 공정에서는, 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)에 대하여 레이저 조사 장치(3)에 의해서 레이저광(L)을 제 1 표면(MG1) 측의 초기 크랙(CR1)에 일치하도록 조사함과 아울러, 할단 예정선(CL)을 따라서 당해 레이저광(L)을 주사한다. 상세하게는, 레이저 조사 장치(3)는 3차원적으로 이동할 수 있게 구성되어 있고, 정반(1)에 적재된 마더 유리판(MG)의 상방을 소정의 방향으로 이동함으로써 레이저광(L)을 할단 예정선(CL)을 따라서 할단 개시점(CLa)으로부터 할단 종료점(CLb)까지 주사한다. 이것에 의해, 도 4에 나타내는 바와 같이, 초기 크랙(CR1)을 기점으로 하는 크랙(CR2)이 할단 예정선(CL)을 따라서 진전된다. 또한, 크랙(CR2)은 마더 유리판(MG)의 두께 방향의 전체에 걸쳐 진전되고, 제 1 표면(MG1)의 반대측에 위치하는 제 2 표면(MG2)까지 진전된다.

레이저 조사 장치(3)로부터 조사되는 레이저광(L)은 CO 레이저, Er 레이저(Er: YAG 레이저), Ho 레이저(Ho: YAG 레이저) 또는 HF 레이저인 것이 바람직하다. 레이저광(L)은 펄스 레이저광이여도 좋고, 연속 레이저광이여도 좋다. 레이저광으로서 CO 레이저광을 사용할 경우, 그 파장은 5.25∼5.75㎛로 되는 것이 바람직하다.

도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사 장치(3)는 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)에 대하여 원형의 레이저 스폿(SP)이 형성되도록 레이저광(L)을 조사한다. 레이저광(L)의 조사 지름(스폿 지름)은 1∼8㎜가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2∼6㎜이다. 레이저광(L)은 디포커스된 상태에서 마더 유리판(MG)에 조사되어도 좋다.

종래와 같이 CO₂ 레이저광을 사용할 경우, 마더 유리판(MG)(제 2 표면(MG2))의 표층(SL)(예를 들면 제 2 표면(MG2)으로부터 깊이 10㎛ 정도까지의 범위)을 가열하는 것에 머문다. 이 때문에, 제 1 표면(MG1)에 형성된 초기 크랙(CR1)을 제 2 표면(MG2)까지 진전시키는 것은 곤란하고, 그 결과, 초기 크랙(CR1)을 할단 예정선(CL)을 따라서 진전시키는 하는 것도 곤란하다. 또, 초기 크랙(CR1)을 제 2 표면(MG2) 형성할 경우이면, 당해 CO₂ 레이저광의 조사 양태를 할단 예정선(CL)을 따라서 장척 형상(직선 형상 또는 타원 형상)으로 하거나, 냉각수 등의 냉매에 의해 마더 유리판(MG)을 냉각하거나 함으로써, 할단에 충분한 열충격을 발생시키는 것이 가능해진다.

이것에 대하여, 본 실시형태에 따른 유리판의 제조 방법에서는, 고출력으로 안정되게 조사 가능한 CO 레이저광(L) 등을 사용함으로써, 원형의 레이저 스폿(SP)이여도 마더 유리판(MG)의 표층(SL) 뿐만 아니라 내부(IL)(예를 들면 깊이 10㎛ 정도부터 깊이 3,000㎛ 정도까지의 범위)까지 가열할 수 있어, 열충격(열응력)을 발생시키기 위해서 충분한 열량을 마더 유리판(MG)에 부여할 수 있다. 이 때문에, 제 1 표면(MG1)에 형성된 초기 크랙(CR1)이 제 2 표면(MG2)까지 진전된다. 또한, 할단 예정선(CL)을 따라서 레이저광(L)을 주사시키는 것에 따라, 초기 크랙(CR1)은 할단 예정선(CL)을 따라 진전된다. 또, 본 발명에 있어서 마더 유리판(MG)의 표층(SL)이란, 당해 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)으로부터 10㎛의 깊이까지의 층을 말한다. 마더 유리판(MG)의 내부(IL)란, 제 2 표면(MG2)으로부터 10㎛를 초과하는 깊이를 갖는 영역을 말한다(도 5 참조).

이하의 표 1 및 표 2는 소정의 두께를 갖는 복수종의 마더 유리판(MG)에 CO 레이저, CO₂ 레이저를 조사했을 경우에 있어서의, 각 마더 유리판(MG)의 평균 투과율을 나타낸다.

표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, CO 레이저의 파장은 5.25-5.75㎛ 부근에 피크가 있고, 이 파장에서의 각종 마더 유리판(MG)의 평균 투과율은 제로는 아니다. 즉, 조사된 CO 레이저는 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)에서 모두 흡수되지 않고, 그 일부가 마더 유리판(MG)의 내부에서 흡수되고, 잔부가 마더 유리판(MG)을 투과한다. 이 때문에, CO 레이저에 의하면, 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2) 뿐만 아니라 마더 유리판(MG)의 내부까지 가열할 수 있다.

한편, CO₂ 레이저의 파장은 10.6㎛ 부근에 피크가 있고, 이 부근에서의 각종 마더 유리판(MG)의 평균 투과율은 제로이다. 이 경우, 조사된 CO₂ 레이저는, 그 대부분이 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)에서 흡수되어, 마더 유리판(MG)의 내부에서 흡수될 일이 없다. 이 때문에, CO₂ 레이저에서는 마더 유리판(MG)의 내부까지 가열할 수 없다.

본 실시형태에 따른 유리판의 제조 방법에서는, 마더 유리판(MG)의 표층(SL) 뿐만 아니라 내부(IL)까지 가열해서 크랙(CR2)을 두께 방향으로 진전시킴으로써, 마더 유리판(MG)에 굽힘응력을 부여하지 않고 할단 예정선(CL)을 따라서 마더 유리판(MG)을 분리할 수 있으므로, 브레이킹하는 공정을 생략할 수 있다. 또한, 마더 유리판(MG)을 종래와 같이 냉매에 의해 냉각하지 않고 절단하는 것이 가능해진다. 또, 크랙(CR2)의 진전을 촉진하는 관점에서는, 후술의 제 2 실시형태와 같이, 노즐로부터 냉매를 분사함으로써 레이저광(L)의 조사 부위 및 그 주위를 냉각하는 것이 바람직하다. 레이저 조사 장치(3)의 구성을 간소화하는 관점에서는, 냉매의 분사에 의한 레이저광(L)의 조사 부위 및 그 주위의 냉각을 실시하지 않고 절단하는 것이 바람직하다.

추가하여, 원형의 레이저 스폿(SP)이 형성되도록 레이저광(L)을 조사함으로써, 할단 예정선(CL)이 곡선 형상으로 구성되어 있었다고 해도 마더 유리판(MG)을 적합하게 절단할 수 있다. 이것에 의해, 보다 다양한 형상의 유리판을 마더 유리판(MG)으로부터 잘라낼 수 있다.

도 6 및 도 7은, 본 발명에 따른 유리판의 제조 방법의 제 2 실시형태를 나타낸다. 상기 제 1 실시형태에서는, 초기 크랙 형성 공정에 있어서 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)을 지지 부재(정반(1))에 의해 지지한 상태에서 제 1 표면(MG1)에 초기 크랙(CR1)을 형성했지만, 본 실시형태에서는 제 1 표면(MG1)을 지지 부재에 의해 지지한 상태에서, 당해 제 1 표면(MG1)에 초기 크랙(CR1)을 형성한다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 초기 크랙 형성 공정은 반송 장치(4)에 의한 마더 유리판(MG)의 반송의 도중에 실행된다. 반송 장치(4)는 복수의 반송 롤러(4a)에 의해 구성되지만, 이 구성에 한하지 않고, 반송 벨트 기타의 장치에 의해 구성되어도 좋다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 반송 롤러(4a)의 하방 위치에는 상기 제 1 실시형태와 같은 크랙 형성 장치(2)가 배치되어 있다. 초기 크랙 형성 공정에서는, 반송 롤러(4a)에 의해 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)을 지지한 상태에서, 당해 제 1 표면(MG1)의 일부(예를 들면 가장자리부의 제 1 변(MGa))에 크랙 형성 장치(2)에 의해, 초기 크랙(CR1)을 형성한다. 마더 유리판(MG)은 반송 롤러(4a)에 의해 소정 위치까지 반송된 후, 정반(1)(지지 부재)에 적재된다. 정반(1)은 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)을 지지한다(도 7 참조).

도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 레이저 조사 공정에서는, 레이저 조사 장치(3)에 의한 레이저광(L)의 조사 부위(레이저 스폿(SP))의 주위를 냉각 장치(5)로부터 분사되는 냉매(R)(예를 들면 공기)에 의해 냉각한다.

냉각 장치(5)는 레이저 조사 장치(3)에 추종해서 이동하도록 구성된다. 냉각 장치(5)는 그 노즐로부터 냉매(R)를 레이저광(L)의 조사 부위(레이저 스폿(SP)) 및 그 주위를 향해서 분사한다. 냉매(R)로서는, 공기 이외에 He, Ar 등의 불활성 가스나 산화하지 않는 N₂ 가스가 적합하게 사용된다. 본 실시형태에서는 레이저광(L)의 조사 부위 및 그 주위를 냉매(R)에 의해 냉각함으로써 크랙(CR2)을 진전시키기 위한 열충격을 한층 현저하게 발생시킬 수 있다. CO 레이저를 사용할 경우, CO 레이저광은 수분을 흡수하기 때문에 수분에 의해 CO 레이저의 출력이 감쇠한다. 따라서, 물은 냉매(R)로서 사용하지 않는 편이 좋다. 단, 출력의 감쇠를 유효 이용할 경우는 이것에 한정되지 않는다.

또, 레이저 조사 장치(3)와 냉각 장치(5)는 일체로 구성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 냉각 장치(5)의 노즐의 분사구를 환상으로 하고, 그 환상의 분사구의 내측에 레이저 조사 장치(3)를 배치해도 좋다.

여기에서, 절단 조건에 따라서는 할단 예정선(CL)으로부터 크랙(CR2)이 약간 빗나가서 진전될 경우가 있다. 이 경우에, 레이저광(L)의 조사 부위(레이저 스폿(SP))의 주위를 냉각하면, 이 빗나감을 저감할 수 있다. 냉각은 레이저광(L)의 조사 부위(레이저 스폿(SP))의 후방, 전방 및 측방으로부터 행할 수 있지만, 빗나감을 더욱 저감하는 관점에서는, 도 7과 같이 후방으로부터 행하는 것이 바람직하다. 또, 전방, 후방 및 측방이란, 레이저광(L)의 주사 방향(진행 방향)을 기준으로 한다. 예를 들면, 전방으로부터 냉각을 행한다는 것은, 레이저 스폿(SP)(레이저 조사 장치(3))보다도 할단 종료점(CLb) 측에 배치된 냉각 장치(5)를 사용해서 냉각을 행하는 것을 의미한다. 또한, 후방으로부터 냉각을 행한다는 것은, 레이저 스폿(SP)(레이저 조사 장치(3))보다도 할단 개시점(CLa) 측에 배치된 냉각 장치(5)를 사용해서 냉각을 행하는 것을 의미한다.

냉각 장치(5)의 노즐에 의한 냉매(R)의 분사 범위는 레이저 스폿(SP)과 중복하지 않아도 좋다. 즉, 냉매(R)는 레이저 스폿(SP)으로부터 떨어진 위치에 분사되어도 좋다. 크랙(CR2)의 빗나감을 더욱 저감하는 관점에서는, 냉각 장치(5)의 노즐에 의한 냉매(R)의 분사 범위와 레이저 스폿(SP)의 거리는 짧을수록 바람직하고, 냉매(R)의 분사 범위는 레이저 스폿(SP)과 일부 또는 전부가 중복되어 있는 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 노즐에 의한 냉매(R)의 분사 범위는, 노즐로부터 분사된 냉매(R)가 마더 유리판(MG)에 직접 도달해서 냉각하는 범위를 의미하고, 마더 유리판(MG)과 접촉해서 흐름 방향이 바뀐 냉매(R)가 간접적으로 레이저 스폿(SP)에 도달해서 냉각할 경우를 제외한다.

할단 예정선(CL)에 대한 크랙(CR2)의 빗나감을 더욱 저감하는 관점에서는, 레이저광(L)의 주사 속도가 낮은 쪽이 바람직하다. 예를 들면 마더 유리판(MG)의 재질이 무알칼리 유리일 경우, 두께가 0.4㎜ 이상이면 레이저광(L)의 주사 속도는 3∼15㎜/sec로 하는 것이 바람직하고, 두께가 0.4㎜ 미만이면 주사 속도는 3∼100㎜/sec로 하는 것이 바람직하다. 또, 바람직한 레이저광(L)의 주사 속도는, 마더 유리판(MG)의 재질에 따라 변화하고, 열팽창계수가 증가하는 것에 따라서 증가하는 경향이 있다. 또한, 바람직한 레이저광(L)의 주사 속도는, 마더 유리판(MG)의 두께가 감소하는 것에 따라서 증가하는 경향이 있다. 노즐에서 분사되는 냉매(R)의 유량은, 예를 들면 10∼50l/min으로 할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 유리판의 제조 방법의 제 3 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태에서는 냉각 장치(5)의 구성이 제 2 실시형태와 상이하다. 본 실시형태에 따른 냉각 장치(5)는 정반(1)에 구비되어 있다. 냉각 장치(5)는 정반(1)의 내부 또는 하면에 배치되는 냉매관(6)을 갖는다. 냉매관(6)은 정반(1)을 광범위하게 냉각하도록, 사행 형상으로 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 레이저 조사 공정에 있어서 기체 또는 액체로 이루어지는 냉매를 냉매관(6)에 유통시킴으로써 정반(1)을 냉각한다. 이것에 의해, 정반(1)에 접하는 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)이 냉각된다. 본 실시형태에서는, 마더 유리판(MG)에 있어서 정반(1)에 지지되는 제 1 표면(MG1)을 거의 전면적으로 냉각할 수 있기 때문에, 두께 방향의 크랙(CR2)의 진전을 촉진할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 유리판의 제조 방법의 제 4 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태에서는 냉각 장치(5)의 구성이 제 3 실시형태와 상이하다. 본 실시형태에 따른 냉각 장치(5)는 정반(1)의 일부를 냉각하도록 구성된다. 냉각 장치(5)는 마더 유리판(MG)에 설정되는 할단 예정선(CL)의 할단 종료점(CLb) 및 그 주변영역(CA)을 냉각하도록, 할단 종료점(CLb)의 근방의 정반(1)의 일부에 구비되어 있다. 여기에서, 할단 종료점(CLb) 부근에서는 절단 에리어의 유리를 가열하는 에리어가 적어져, 레이저광(L)에 의한 가열이 불충분해진다. 그 때문에 크랙(CR2)을 진행시키는 것만의 열충격을 가하는 것이 어렵기 때문에 미절단부가 발생하기 쉽다. 본 실시형태에 의하면, 할단 종료점(CLb)에서 크랙(CR2)의 진전을 촉진할 수 있고, 미절단부의 발생을 방지할 수 있다.

도 10 및 도 11은, 본 발명에 따른 유리판의 제조 방법의 제 5 실시형태를 나타낸다. 본 실시형태에서는 초기 크랙 형성 공정에 있어서, 마더 유리판(MG)의 가장자리부(제 1 변(MGa))가 아니라, 당해 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)의 내측 영역에 초기 크랙(CR1)이 형성된다. 여기에서, 내측 영역이란 마더 유리판(MG)의 가장자리부(4변(MGa∼MGd))에 의해 둘러싸여 있는 영역을 말하고, 마더 유리판(MG)의 가장자리부(제 1 변(MGa) 내지 제 4 변(MGd))은 내측 영역에는 포함되지 않는다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 마더 유리판(MG)의 내측 영역에 원형의 할단 예정선(CL)이 설정되어 있다. 이 경우, 초기 크랙 형성 공정에서는, 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)에 있어서 할단 예정선(CL) 상의 임의의 점에 크랙 형성 장치(2)(예를 들면 스크라이버)를 접촉시켜 초기 크랙(CR1)을 형성한다. 그 후, 마더 유리판(MG)을 반전시켜 제 2 표면(MG2)을 상방으로 향하게 하여, 제 1 표면(MG1)을 정반(1)에 지지시킨다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 레이저 조사 공정에서는, 마더 유리판(MG)의 제 2 표면(MG2)에 있어서 제 1 표면(MG1) 측의 초기 크랙(CR1)과 일치하는 할단 개시점(CLa)에 CO 레이저광(L)을 조사함과 아울러, 할단 예정선(CL)을 따라서 당해 CO 레이저광(L)을 주사하여 할단 종료점(CLb)까지 도달시킴으로써 크랙(CR2)을 원형으로 진전시킨다. 이것에 의해, 직사각형의 마더 유리판(MG)으로부터 원형의 유리판을 잘라낼 수 있다.

또, 본 발명은 상기 실시형태의 구성에 한정되는 것은 아니고, 상기한 작용 효과에 한정되는 것도 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.

상기 실시형태에서는, 레이저광을 원형의 레이저 스폿으로서 마더 유리판에 조사하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 레이저 스폿은, 예를 들면 타원형이나 장원형, 장방형, 직선형이라도 좋다. 레이저광의 주사성을 높이고, 곡선 등의 다양한 형상의 유리판을 제조하는 관점에서는, 원형의 레이저 스폿으로 하는 것이 바람직하지만, 원형 이외여도 그 형상의 장경이 10㎜ 이하이면 할단 예정선에 대하여 장경을 끊임없이 접선 방향으로 되도록 레이저광의 각도 조정 기구를 붙임으로써 자유로운 형상으로 절단하는 것이 가능하게 된다.

상기 제 2 실시형태에서는, 반송 장치(4)의 반송 롤러(4a)에 의해 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)을 지지한 상태에서, 당해 제 1 표면(MG1)에 초기 크랙(CR1)을 형성하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 정반(1)에 의해 마더 유리판(MG)의 제 1 표면(MG1)을 지지한 상태에서, 정반(1)의 하방측으로부터 크랙 형성 장치(2)(스크라이버 등)에 의해 당해 제 1 표면(MG1)에 초기 크랙(CR1)을 형성해도 좋다. 이 경우에 있어서, 초기 크랙(CR1)이 형성되는 마더 유리판(MG)의 부분은, 정반(1)으로부터 노출되어 있는 것이 바람직하다. 정반(1)은, 예를 들면 복수의 구성 부재에 의해 구성되어도 좋고, 격자상으로 구성되어도 좋고, 개구부를 구비한 것이라도 좋다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명자들은 레이저 조사 장치를 사용하여 유리판의 절단 시험을 행하였다. 이 시험은 두께가 상이한 복수의 마더 유리판에 상이한 조건(출력, 주사 속도, 조사 지름)에서 연속적으로 CO 레이저광을 조사하여, 곡선 형상으로 구성되는 할단 예정선을 따라서 당해 마더 유리판을 소편의 유리판으로 할단했다. 이 절단 시험에 있어서, 마더 유리판의 시료로서는 무알칼리 유리, 소다 유리, 붕규산 유리가 사용되었다. 절단 시험에서는 CO 레이저광을 사용함으로써 모든 마더 유리판을 양호하게 할단할 수 있었다.

또한, 예를 들면 두께가 0.5㎜인 마더 유리판을 절단했을 경우에 있어서의 열응력 σ_T(㎫)를 하기의 수식 1에 의해 산출했다. 계산 결과를 표 3에 나타낸다.

[수 1]

표 3에 나타내는 바와 같이, 두께가 0.5㎜ 정도인 마더 유리판에서 양호한 절단면을 얻기 위해서는, 유리의 종류에 의하지 않고, 절단시에 약 100㎫ 정도의 열응력 σ_T를 마더 유리판에 작용시키는 것이 바람직하다.

적절한 절단면을 얻기 위한 열응력 σ_T는 마더 유리판의 두께마다 상이하다. 본 발명자들은 두께가 상이한 복수의 마더 유리판을 CO 레이저에 의해 절단하는 시험을 행하고, 마더 유리판의 두께와 열응력의 관계를 확인했다. 절단 시험에 있어서의 마더 유리판의 두께와 열응력의 관계를 도 12에 나타낸다. 도 12에 나타내는 시험 조건에서는, 모두, 양호한 절단면을 얻을 수 있었다.

이 시험 결과로부터, 본 발명자들은 CO 레이저로 마더 유리판을 절단할 경우에 양호한 절단면을 얻기 위해서는, 상기 수식 1에 의해 산출되는 마더 유리판의 열응력 σ_T(㎫)가 하기의 수식 2를 만족하도록, 레이저 조사 공정을 실시하는 것이 바람직하다고 하는 것을 찾아냈다.

[수 2]

단, t는 마더 유리판의 두께(㎜)이다.

또, 마더 유리판의 온도 측정에 대해서는, 레이저광의 조사 위치와, 당해 조사 위치로부터 전방으로 10㎜만큼 떨어진 이간 위치에 있어서, 당해 마더 유리판의 상면 온도를 유리온도 측정용 서모그래피(Optris사제 P I450G7)로 각각 측정했다. 레이저광의 조사 위치에 있어서의 온도와, 당해 조사 위치로부터 떨어진 이간 위치에 있어서의 온도의 차를, 상기 온도차(ΔT)라고 했다. 레이저광의 조사 중에 있어서의 마더 유리판의 온도는, 출력과 가공속도 조건을 변경함으로써 변화시켰다. 이간 위치의 온도는 실온과 같은 정도였다.

1 : 정반(지지 부재)
4a : 반송 롤러(지지 부재)
CL : 할단 예정선
CR1 : 초기 크랙
CR2 : 크랙
IL : 마더 유리판의 내부
L : 레이저광
MG : 마더 유리판
MG1 : 제 1 표면
MG2 : 제 2 표면
SL : 마더 유리판(제 2 표면)의 표층
SP : 레이저 스폿

Claims

마더 유리판의 제 1 표면에 초기 크랙을 형성하는 초기 크랙 형성 공정과, 상기 마더 유리판에 레이저광을 조사함으로써 상기 초기 크랙을 기점으로 해서 크랙을 할단 예정선을 따라서 진전시키는 레이저 조사 공정을 구비하는 유리판의 제조 방법에 있어서,
상기 레이저 조사 공정은, 상기 레이저광을 상기 마더 유리판의 제 2 표면에 조사함으로써 상기 제 2 표면의 표층 및 내부를 가열하고, 상기 가열에 따르는 열충격에 의해서 상기 크랙을 상기 할단 예정선을 따라서 진전시키면서, 상기 마더 유리판의 두께 방향의 전체로 진전시키는 것을 특징으로 하는 유리판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저광은 CO 레이저광인 유리판의 제조 방법.
마더 유리판의 제 1 표면에 초기 크랙을 형성하는 초기 크랙 형성 공정과, 상기 마더 유리판에 레이저광을 조사함으로써 상기 초기 크랙을 기점으로 해서 크랙을 할단 예정선을 따라서 진전시키는 레이저 조사 공정을 구비하는 유리판의 제조 방법에 있어서,
상기 레이저 조사 공정은, 상기 레이저광으로서 CO 레이저광, Er 레이저광, Ho 레이저광 또는 HF 레이저광을 상기 마더 유리판의 제 2 표면에 조사함으로써 상기 크랙을 상기 할단 예정선을 따라서 진전시키면서, 상기 마더 유리판의 두께 방향의 전체로 진전시키는 것을 특징으로 하는 유리판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초기 크랙 형성 공정 및 상기 레이저 조사 공정에서는, 상기 마더 유리판의 상기 제 1 표면을 지지 부재에 의해서 지지하는 유리판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저광을 원형의 레이저 스폿으로서 조사하는 유리판의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 레이저 조사 공정에서는, 상기 레이저광의 조사 위치의 주위를 냉각하는 유리판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 조사 공정에서는, 상기 마더 유리판을 정반으로 지지함과 아울러, 상기 정반을 냉각하는 유리판의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 레이저 조사 공정에서는, 상기 할단 예정선의 할단 종료점 부근의 상기정반의 일부를 냉각하는 유리판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초기 크랙 형성 공정에서는, 상기 초기 크랙을 상기 마더 유리판의 내측 영역에 형성하는 유리판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 조사 공정을, 이하의 수식 1로 산출되는 상기 마더 유리판의 열응력 σ_T(㎫)가 이하의 수식 2를 만족하는 조건에서 실시하는 유리판의 제조 방법.
[수 1]

[단, E는 마더 유리판의 영률(㎫), α는 마더 유리판의 열팽창계수(/K), ν는 마더 유리판의 포와송비, ΔT는 마더 유리판에 대한 레이저광의 조사 위치에 있어서의 온도(K)와, 상기 조사 위치로부터 떨어진 위치에 있어서의 온도(K)의 차이다.]
[수 2]

[단, t는 마더 유리판의 두께(㎜)이다.]