KR20240076741A - 이중 열원을 이용하여 유리를 성형하는 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 커브드 글라스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중 열원 및 회전형 금형을 이용하여 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 갖도록 유리를 성형하는 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 커브드 글라스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 근적외선 램프 및 레이저의 이중 열원을 사용하고 회전형 금형을 이용하여 유리 기판에 굴곡부를 형성할 수 있다. 특히, 본 발명을 이용하면 굴곡부의 곡률각이 90°를 초과하도록 성형할 수 있으며, 공정 조건을 최적화하여 품질이 우수한 커브드 글라스를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명은 엣지(측면부)에 표시부가 형성된 차세대 디스플레이 기기의 커버 유리 제작에 용이하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 근적외선 램프 및 레이저의 이중 열원을 사용하고 회전형 금형을 이용하여 유리 기판에 굴곡부를 형성할 수 있다. 특히, 본 발명을 이용하면 굴곡부의 곡률각이 90°를 초과하도록 성형할 수 있으며, 공정 조건을 최적화하여 품질이 우수한 커브드 글라스를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명은 엣지(측면부)에 표시부가 형성된 차세대 디스플레이 기기의 커버 유리 제작에 용이하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 이중 열원을 이용하여 유리를 성형하는 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 커브드 글라스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 근적외선 램프 및 레이저의 이중 열원 및 회전형 금형을 이용하여 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 갖도록 유리를 성형하는 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 커브드 글라스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
종래에는 전자기기의 디스플레이로서 전면부에 평판 디스플레이(flat panel display)를 적용한 구조가 사용되었으나, 최근에는 전면 뿐만 아니라 측면 또는 후면을 디스플레이부로 사용하는 기술이 상용화되고 있다. 측면을 디스플레이부로 활용하는 엣지 디스플레이(edge display)를 이용하면 베젤부를 줄이고 표시 영역을 극대화할 수 있으며, 엣지부에 다양한 사용자 인터페이스(UI)를 적용하여 사용자의 편의를 향상시킬 수 있고, 디자인적으로도 디스플레이 장치의 심미감을 높일 수 있다는 장점이 있다.
이러한 엣지 디스플레이의 개발에 따라, 디스플레이 소자를 보호하는 커버글라스 형상 또한 단순한 평판 형상이 아니라 측면과 이어지도록 굴곡된 엣지 형상으로 제조하기 위한 기술이 개발되고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허공보 제10-1523497호는 모바일 기기용 곡면 윈도우 글라스 제조방법에 관한 것으로, 유리 기판을 블로잉 몰드 또는 진공 몰드에 세팅한 후 가열시킴으로써 곡면 윈도우 글라스를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술의 경우 사용되는 몰드의 구조가 유리 기판에 90° 이하의 곡률각을 갖는 굴곡부를 형성하도록 설계되어 있으므로, 측면 및 후면을 모두 감싸는 형태의 커버 유리 제조에 적용할 수 없다는 한계가 있다. 또한, 유리 기판에서 굴곡부를 형성하고자 하는 영역 뿐만 아니라 유리 기판의 전 영역에 열이 가해지기 때문에, 평면부에 열흔과 같은 결함이 형성되어 균일도가 저하될 수 있다.
이러한 평면부의 결함 문제를 해결하기 위한 기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1893830호는 평판상 유리 기판의 가장자리를 따라 연속되는 성형 부분만을 선택적으로 열 변형할 수 있는 금형을 이용함으로써 평판 형상인 유리 기판의 가장자리에 엣지를 형성하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술에 의해 제조된 유리 기판 또한 굴곡부의 변형 각도가 최대 90°에 불과한 한계가 있다.
이에 따라, 차세대 디스플레이 장치에 적용하기 위해 측면 및 후면을 감쌀 수 있도록 굴곡부의 곡률각이 90°를 초과하는 커브드 글라스(curved glass)를 제조할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
이와 같은 상황에서, 본 발명의 발명자들은 유리 기판의 성형 시 근적외선과 레이저의 이중 열원을 사용하고 금형을 회전시킴으로써 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 갖는 커브드 글라스를 제조할 수 있으면서, 공정 조건 최적화에 따라 굴곡부 성형에 의한 결함을 최소화할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 갖도록 유리를 성형하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 갖도록 유리를 성형할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 갖는 커브드 글라스(curved glass)를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 커브드 글라스를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이중 열원 및 회전 금형 설계를 통해 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 갖도록 유리를 성형할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명의 유리 성형 방법은, 유리 기판의 평판부를 면접하여 지지하는 지지부 및 상기 지지부의 폭 방향 양 단부로부터 연장 형성되고 상기 유리 기판의 양 단부가 굴곡되도록 하는 성형부를 포함하는 하부 금형 상에 유리 기판을 위치시키는 로딩 단계; 상기 유리 기판에서 굴곡부를 형성하고자 하는 벤딩 예정 영역을 근적외선 램프로 가열하는 근적외선 가열 단계; 및 근적외선 램프로 가열된 벤딩 예정 영역에 레이저를 조사하여 가열하고, 하부 금형의 성형부를 따라 성형하여 굴곡부를 형성하는, 성형 단계를 포함하고, 이때 상기 하부 금형은 하부 금형의 길이 방향 중심축 또는 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 가지며, 상기 성형 단계에서 하부 금형을 회전시켜 성형을 수행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 로딩 단계 전, 금형 및 유리 기판을 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 예열 단계에서, 금형의 예열 온도는 상온 내지 1,000℃일 수 있다.
상기 예열 단계에서, 유리 기판의 예열 온도는 900℃ 이하일 수 있다.
상기 근적외선 가열 단계에서, 근적외선에 의해 벤딩 예정 영역이 200 내지 1,600℃로 가열될 수 있다.
상기 성형 단계에서, 레이저 조사에 의해 벤딩 예정 영역이 300 내지 2,000℃로 가열될 수 있다.
본 발명에서, 상기 하부 금형이 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 갖는 경우, 성형 단계에서 하부 금형의 최대 회전 각도가 90 내지 180°일 수 있다.
이때, 상기 하부 금형의 회전 각도가 0° 초과 20° 미만인 범위에서 회전 속도(a)는 1 내지 10°/sec이고, 회전 각도가 20° 이상 120° 미만인 범위에서 회전 속도(b)는 4 내지 20°/sec이며, 회전 각도가 120° 이상 최대 회전 각도 이하인 범위에서 회전 속도(c)는 1 내지 10°/sec일 수 있고, 상기 속도 a, b 및 c는 b>c≥a를 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 성형 단계는, 일측 성형부의 곡률 중심축인 제1 곡률 중심축을 기준으로 하부 금형을 회전시켜 유리 기판에 제1 굴곡부를 형성하는 단계; 회전 중심축을 타측 성형부의 곡률 중심축인 제2 곡률 중심축으로 전환하는 단계; 및 상기 제2 곡률 중심축을 기준으로 하부 금형을 회전시켜 유리 기판에 제2 굴곡부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전환 단계에서, 제1 곡률 중심축을 기준으로 한 회전 및 제2 곡률 중심축을 기준으로 한 회전이 동일한 위치에서 수행되도록, 하부 금형의 위치를 이동시켜 회전 중심축을 전환할 수 있다.
본 발명에서, 상기 하부 금형의 성형부는 하나 이상의 홀(hole)을 포함하며, 성형 단계에서 상기 성형부의 홀을 통해 유리 기판의 벤딩 예정 영역을 진공 흡착하는 방식으로 굴곡부를 형성할 수 있다.
본 발명의 성형 단계에서, 하부 금형의 성형부로부터 이격되는 방향으로 슬라이딩 가능하도록 구비되는 이동 금형을 이용하고, 상기 하부 금형의 성형부 및 이동 금형은 각각 하나 이상의 홀(hole)을 포함하며, 상기 성형부의 홀과 이동 금형의 홀에서 공기를 방출하는 에어 블로잉(air blowing)을 통해, 유리 기판의 벤딩 예정 영역에 굴곡부를 형성할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 유리 성형 방법을 수행할 수 있는 유리 성형 장치를 제공한다.
본 발명의 유리 성형 장치는, 유리 기판의 평판부를 면접하여 지지하는 지지부, 및 상기 지지부의 폭 방향 양 단부로부터 연장 형성되고 상기 유리 기판의 양 단부가 굴곡되도록 하는 성형부를 포함하는 하부 금형; 상기 하부 금형의 모서리부에 근적외선을 조사하여 유리 기판을 가열하도록 구성된 근적외선 램프 모듈; 및 상기 하부 금형의 모서리부에 레이저를 조사하여 유리 기판을 벤딩시키도록 구성된 레이저 모듈을 포함하며, 이때 상기 하부 금형은, 하부 금형의 길이 방향 중심축 또는 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 가질 수 있다.
본 발명에서, 상기 유리 성형 장치는 금형의 회전, 회전축의 전환 또는 회전 속도를 조절하기 위한 하나 이상의 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 유리 성형 장치는 냉각부, 센서부 및 공기 조절부로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 유리 성형 장치는 금형, 근적외선 램프 모듈, 레이저 모듈, 냉각부, 센서부, 또는 공기 조절부의 구동을 제어하기 위한 하나 이상의 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 유리 성형 방법을 이용하여 제조된 커브드 글라스(curved glass)를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 커브드 글라스를 커버 유리로 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에서, 상기 디스플레이 장치는 전면부 및 측면부에 표시부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 근적외선 램프 및 레이저의 이중 열원을 사용하고 회전형 금형을 이용하여 유리 기판에 굴곡부를 형성할 수 있다. 특히, 본 발명을 이용하면 굴곡부의 곡률각이 90°를 초과하도록 성형할 수 있으며, 공정 조건을 최적화하여 품질이 우수한 커브드 글라스를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명은 엣지(측면부)에 표시부가 형성된 차세대 디스플레이 기기의 커버 유리 제작에 용이하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 성형 방법의 공정 순서도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 성형 단계에 사용 가능한 레이저 광학 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 이중 열원을 이용한 유리 성형 방법의 열성형 공정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 하부 금형이 하부 금형의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 갖는 유리 성형 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 하부 금형이 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 갖는 유리 성형 장치를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 하부 금형의 회전 중심축을 전환하여 성형을 수행하는 공정을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에어 블로잉을 이용한 비접촉 성형 공정을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 커브드 글라스의 사진을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 금형 회전 시 회전 각도에 따라 유리가 벤딩되는 각도를 측정한 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 금형 회전 시 회전 각도에 따른 유리 벤딩 각도를 모식화한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서 회전 각도에 따라 회전 속도를 조절하여 제조된 커브드 글라스의 사진을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에서 회전 속도를 일정하게 유지하여 제조된 커브드 글라스의 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에서 성형 단계에 사용 가능한 레이저 광학 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 이중 열원을 이용한 유리 성형 방법의 열성형 공정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 하부 금형이 하부 금형의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 갖는 유리 성형 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 하부 금형이 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 갖는 유리 성형 장치를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따라 하부 금형의 회전 중심축을 전환하여 성형을 수행하는 공정을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 에어 블로잉을 이용한 비접촉 성형 공정을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 커브드 글라스의 사진을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 금형 회전 시 회전 각도에 따라 유리가 벤딩되는 각도를 측정한 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 금형 회전 시 회전 각도에 따른 유리 벤딩 각도를 모식화한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서 회전 각도에 따라 회전 속도를 조절하여 제조된 커브드 글라스의 사진을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에서 회전 속도를 일정하게 유지하여 제조된 커브드 글라스의 사진을 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면 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.
본 발명은 유리를 성형하는 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 커브드 글라스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에서는 근적외선 램프 및 레이저의 이중 열원을 사용하고 회전형 금형을 이용하여 유리 기판에 굴곡부를 형성할 수 있으며, 공정 조건을 최적화하여 품질이 우수한 커브드 글라스를 제조할 수 있다.
본 발명에서, 상기 커브드 글라스(curved glass)란 평판부, 및 상기 평판부의 폭 방향 단부에 형성된 굴곡부를 포함하는 3차원 유리를 의미하는 것으로, 바람직하게는 상기 평판부의 폭 방향 양 단부에 굴곡부가 형성된 것일 수 있다.
본 발명에서 "폭 방향", "두께 방향" 및 "길이 방향"은 본 발명의 장치 및 방법에서 위치 및 방향을 구분하여 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 설명에 있어서 사각 형상의 유리 기판을 기준으로 일 변의 방향을 "폭 방향"이라고 정의하였을 때, 상기 "폭 방향"의 변과 수직하는 다른 변의 방향을 "길이 방향"으로, 상기 유리 기판의 면과 수직하는 방향을 "두께 방향"으로 정의한다. 특히, 본 발명에서 "폭 방향"은 유리 기판의 양측에 굴곡부가 형성될 때 두 굴곡부를 가로지르는 방향을 의미한다.
본 발명의 커브드 글라스에서, 굴곡부의 곡률각은 90°를 초과할 수 있다. 다만, 상기 곡률각의 범위는 본 발명의 기술적 특징을 강조하여 설명하기 위한 것으로 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 유리 성형 방법 및 장치는 곡률각이 90° 이하인 커브드 글라스의 제조에도 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 유리 성형 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 성형 방법의 공정 순서도를 나타낸 것으로, 본 발명의 유리 성형 방법은 하부 금형 상에 유리 기판을 위치시키는 로딩(loading) 단계; 상기 유리 기판에서 굴곡부를 형성하고자 하는 벤딩 예정 영역을 근적외선 램프로 가열하는 근적외선 가열 단계; 및 근적외선 램프로 가열된 벤딩 예정 영역에 레이저를 조사하여 가열하고, 하부 금형의 성형부를 따라 성형하여 굴곡부를 형성하는 성형(forming) 단계를 포함할 수 있다. 이로써, 굴곡부의 곡률각이 90°를 초과하는 커브드 글라스의 제조가 가능하다.
먼저, 유리 기판을 하부 금형 상에 위치시키는 로딩 단계에 대해 설명한다.
본 발명에서 하부 금형은 유리 기판의 평판부를 면접하여 지지하는 지지부, 및 상기 지지부의 폭 방향 양 단부로부터 연장 형성되고 상기 유리 기판의 양 단부가 굴곡되도록 하는 성형부를 포함하는 것으로, 하부 금형에 2차원(2D) 형태의 유리 기판을 올려놓은 후 후속 공정을 통해 유리를 성형한다. 이 때, 상기 성형부는 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 갖는다.
본 발명에서 사용되는 유리 기판의 두께는 10nm 내지 10cm, 바람직하게는 100nm 내지 1cm, 예를 들어 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명에서, 상기 하부 금형에 유리 기판을 위치시키기 전에, 챔버, 금형 및/또는 유리 기판을 예열(pre-heating)하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 예열은 금형과 유리 기판의 가열 시작부터 성형 전까지의 공정 시간을 단축하기 위한 단계로서, 상기 금형 및 유리 기판의 예열 온도는 유리의 변형이 일어나기 전 고체 상태를 유지할 수 있는 변형 온도(strain temperature) 이하일 수 있으며, 상온 내지 1,000℃일 수 있다. 예를 들어, 소다라임 유리의 경우 예열 온도는 상온에서부터 최대 400℃가 적절할 수 있으며, 용융 실리카의 경우 예열 온도는 상온에서부터 최대 1,000℃가 적절할 수 있다.
본 발명에서, 상기 예열을 통해 로딩 직전 두 소재 사이의 온도차를 최소화하는 것이 바람직하다. 만약 유리 기판을 예열하지 않고 금형에 로딩하는 경우, 로딩 직후 유리 기판의 양 단부가 들뜨는 현상이 발생할 수 있다. 구체적으로, 상온 유리 기판을 예열된 금형에 로딩하면 유리 기판의 하부는 금형으로부터 전도열을 받고, 유리 기판의 상부는 챔버 내부의 대류열 및 복사열을 받게 된다. 이때 상부 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 상하부 길이 팽창의 차이로 인해 유리 기판이 열을 더 많이 받는 쪽으로 볼록하게 휘는 현상이 나타난다.
이 경우 유리 기판의 진공 고정이 불가능하여 세밀한 위치 고정이 어려운 문제가 있으며, 금형과 유리 기판의 온도 차이로 인하여 유리가 불가역적으로 변형되거나 깨지는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에 따라 금형 및 유리 기판을 예열한 후 로딩하는 경우, 상기 문제점들을 해결하여 유리가 휘거나 깨지는 것을 방지하고 공정의 편의성 및 정확성을 높일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 유리 기판을 로딩하기 전 챔버 및/또는 금형은 150 내지 400℃, 바람직하게 160 내지 380℃, 더 바람직하게 180 내지 350℃, 예를 들어 200 내지 300℃로 예열될 수 있다. 이와 같이 챔버 및/또는 금형을 예열함으로써 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 유리와의 온도차 조절을 통해 유리가 휘는 문제 없이 성형 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 유리 기판을 로딩하기 전 유리 기판은 900℃ 이하, 바람직하게 상온 내지 700℃, 더 바람직하게 50 내지 600℃, 예를 들어 100 내지 550℃로 예열될 수 있다.
예열 공정에는 유리를 예열하는 예열부와 성형이 이루어지는 성형부 사이의 거리, 및 유리의 이동 시 발생하는 열손실이 반영되기 때문에, 예열 직후 유리 기판의 온도는 금형의 온도와 같거나 그 이상인 것이 바람직하다.
예를 들어, 이동에 따른 열손실이 없을 경우 예열 직후 금형과 유리 기판의 온도차는 최소 0℃일 수 있으며, 이동에 따른 열손실이 있는 경우 온도차는 최대 350℃일 수 있다.
특히, 유리 기판의 열손실이 금형에 비하여 더 크기 때문에 일반적인 작업 형태에서 금형의 예열 온도 및 유리 기판 예열 온도의 차이는 200℃ 이상일 수 있으며, 바람직하게는 250 내지 350℃일 수 있다.
유리 기판 예열시, 고온이 오래 유지되는 경우 예열에 의해 유리가 변형될 수 있기 때문에 예열 온도가 유지되는 시간은 60분 이하로 조절하여야 하며, 구체적으로 10분 내지 50분 동안 유지할 수 있다. 또한, 상기 유리 기판의 예열은 전기로 등의 가열 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명에서, 로딩 직전 금형과 유리 기판의 온도차는 200℃ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 온도차는 용융 실리카 유리의 경우 200℃ 이하, 내열 유리의 경우 150℃ 이하, 소다라임 유리의 경우 60℃ 이하로 조절될 수 있다. 로딩 직전의 온도차가 상기 온도 범위를 초과하는 경우 유리가 쉽게 파손될 수 있다.
본 발명에서, 성형 시 유리의 이동을 방지하기 위해 고정 지그 또는 진공 흡입을 이용할 수 있으며, 장치 내부에는 외부로부터의 오염원 유입 또는 내부 열의 방출을 방지하기 위한 커버가 적용될 수 있다.
상기와 같이 하부 금형 상에 유리 기판을 위치시킨 후, 굴곡부를 형성하고자 하는 영역(즉, 벤딩 예정 영역)에 근적외선(near-infrared, NIR)을 조사하여 예열하는 단계를 수행한다. 이와 같은 공정을 수행하기 위해, 본 발명의 유리 성형 장치는 열원으로서 근적외선 램프 모듈을 포함할 수 있다.
상기 근적외선 가열 단계에서, 근적외선은 벤딩 예정 영역, 또는 벤딩 예정 영역 및 그 주위를 포함하는 일정 영역에 조사되며, 이로써 벤딩 예정 영역의 열 구배를 완화하여 응력 발생을 방지할 수 있다. 또한, 근적외선을 이용하는 경우 벤딩 예정 영역 이외의 영역에 열이 전달되더라도 성형 온도 이하이기 때문에 유리 성형의 치수 정밀도 저하, 열흔 등의 문제가 발생하지 않는 장점이 있다.
상기 근적외선 램프 모듈은 광 및 열의 방출을 위한 근적외선 램프를 포함하고, 유리에 광 및 열을 집중시키기 위한 반사판, 온도 하강을 위한 냉각부, 광 및 열의 방출 강도, 및/또는 시간 또는 각도 조절을 위한 제어부를 포함할 수 있다. 상기 근적외선 램프 모듈의 반사판은 근적외선 광의 반사 및 열의 흡수를 위해 표면 가공, 열처리 또는 코팅 처리된 것일 수 있다. 상기 근적외선 램프 모듈은 하나 이상 포함될 수 있으며, 직선 형태 뿐만 아니라 성형 형상 및 가열 방향에 적합한 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 근적외선 가열 단계를 수행함에 있어서, 장치 내부가 성형 시작을 위한 기준 온도에 도달하였을 때 근적외선 램프가 작동되고 가열이 시작될 수 있다. 가열은 유리의 종류 및 성형 형태에 따라 조절되어 수행될 수 있고, 가열 시간의 경과에 따라 램프의 전압 조절을 통해 출력을 0에서 100%까지 조절할 수 있다. 장치 내부의 온도는 유리의 예열을 위한 온도 범위에서, 장치의 내구성과 유리의 연화점을 기준으로 조절될 수 있다.
상기 근적외선 가열은 유리의 변형을 수행할 수 있는 온도 직전, 즉 유리의 전이 온도(transition temperature) 직전까지 수행될 수 있으며, 구체적으로 200 내지 1,600℃로 가열할 수 있다.
예를 들어, 소다라임 유리의 경우 근적외선으로 200 내지 800℃, 바람직하게 300 내지 700℃, 예를 들어 400 내지 500℃까지 가열할 수 있으며, 용융 실리카 유리의 경우 근적외선으로 800 내지 1,600℃, 바람직하게 1,000 내지 1,300℃, 예를 들어 1,000 내지 1,150℃까지 가열할 수 있다.
이때 근적외선 가열 온도가 너무 높아 금형이 과열되는 경우 유리 표면에 금형에 의한 덴트(dent)가 발생할 수 있기 때문에, 금형 온도는 근적외선 가열 온도를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같은 측면에서, 근적외선 가열에 의해 금형의 온도가 400℃보다 높아지지 않도록 조절하는 것이 바람직하며, 근적외선 램프 가열 시 금형은 내부 온도 기준으로 300 내지 400℃, 바람직하게 320 내지 380℃까지 가열될 수 있다.
본 발명에서, 벤딩 시 유리가 이동하는 것을 방지하기 위해 근적외선 가열 전 또는 후에 유리 기판을 진공으로 고정시키는 단계를 수행할 수 있다. 이때, 진공 고정을 위해서는 유리 기판이 금형에 완전히 밀착되도록 준비하여야 하므로, 로딩 단계에서 유리의 단부가 들뜨지 않도록 조절하는 것이 중요하다.
본 발명에서, 상기와 같이 근적외선 램프로 가열된 영역에 레이저를 조사하여 가열하고 성형하여 굴곡부를 형성할 수 있다. 상기 공정을 수행하기 위하여, 본 발명의 유리 성형 장치는 레이저 모듈을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같은 레이저 광학 시스템을 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 레이저 모듈은 레이저 발진을 위한 레이저 조사부를 포함하는 것으로, 콜리메이터(collimator), 미러, 성형 형상 및 라인에 맞게 레이저를 스캐닝하기 위한 스캐너(scanner) 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 이중 열원 시스템을 나타낸 것으로서, 먼저 근적외선으로 벤딩 예정 영역을 가열하여 연화점에 도달한 후, 상기 레이저 모듈을 이용하여 고속 가열을 수행한다. 이와 같이 레이저를 이용하는 경우 성형하고자 하는 영역을 선택적으로 가열할 수 있고, 고속 스캐너를 이용하여 빠르게 이동하면서 성형 온도까지 고속으로 가열할 수 있다. 따라서, 성형 온도의 도달 영역이 제한적이므로 주변부의 열 영향을 최소화할 수 있다.
상기 레이저를 이용한 가열은 근적외선 가열 직후부터 유리가 유동할 수 있는 연화 온도(softening temperature)까지 수행될 수 있으며, 구체적으로 300 내지 2,000℃, 예를 들어 500 내지 1,800℃로 가열될 수 있다.
예시적으로, 레이저 가열 시 연화 온도를 고려하면 소다라임 유리의 경우 최대 900℃까지 가열될 수 있으며, 용융 실리카 유리의 경우 최대 1,800℃까지 가열될 수 있다.
상기 레이저 빔의 파장은 1 내지 100μm, 바람직하게는 2 내지 15μm일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 유리 기판의 구체적인 성분, 재질, 두께 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명에서, 상기 레이저 모듈로는 스팟 레이저 빔(spot laser beam) 또는 라인 레이저 빔(line laser beam)을 방출하는 모듈을 이용할 수 있다.
상기 스팟 레이저 빔은 점 형태의 초점을 갖는 레이저 빔으로서, 초점의 크기는 굴곡부의 면적에 따라 달라질 수 있으며, 초점의 크기를 조절하기 위하여 빔 확대기(beam expander)가 사용될 수 있다. 또한, 레이저 빔으로서 스팟 레이저 빔을 사용하는 경우, 스팟 레이저 빔을 유리 기판의 길이 방향으로 이동시키기 위한 스팟 레이저 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 라인 레이저 빔은 레이저 빔의 단면의 형태가 가로와 세로 길이 중 일방이 상대적으로 긴 형태를 갖는 레이저 빔으로서, 초점의 단면이 선형을 나타낸다. 따라서, 라인 레이저 빔을 사용하는 경우 직선 형태의 초점을 갖는 레이저 빔이 유리 기판의 폭 방향 양 단부에 적용될 수 있으므로, 유리 기판의 양 단부를 빠르고 간편하게 가열시킬 수 있다. 본 발명에서, 레이저 빔으로서 라인 레이저 빔을 사용하는 경우, 라인 레이저 빔을 유리 기판의 폭 방향으로 이동시키기 위한 라인 레이저 이동부를 더 포함할 수 있다.
레이저 가열에 의해 벤딩 예정 영역이 성형 온도에 도달하면, 가열된 영역이 하부 금형의 성형부를 따라 벤딩되어 굴곡부가 형성될 수 있다.
다만, 가열 후 자중에 의해 벤딩되는 현상을 이용하는 경우 굴곡부의 곡률각이 90° 이하로 제한되는 바, 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 형성하기 위하여 본 발명에서는 하부 금형의 회전 또는 전환을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 성형 단계는 하부 금형의 회전 및 회전축 전환을 통해 수행될 수 있다. 금형이 회전 가능한 구조를 갖는 경우, 본 발명의 유리 성형 장치는 회전 또는 회전축 전환을 위한 하나 이상의 제어부 및/또는 구동부를 더 포함할 수 있으며, 회전 위치 및 각도는 성형하고자 하는 형태에 따라 다르게 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부 금형은 하부 금형의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 레이저 조사에 의해 가열된 영역이 중력에 의해 하부 금형의 성형부에 밀착되어 성형되도록 구성할 수 있다. 하부 금형을 90° 회전시키면 근적외선 가열 및 레이저 가열을 통해 연화된 영역이 중력에 의해 성형부를 감싸는 형태로 구부러지고, 굴곡부의 곡률각이 90°를 초과하게 된다. 이때, 상기 하부 금형의 최대 회전 각도는 90 내지 180°일 수 있다.
다만, 이 경우 유리 기판의 최단부는 성형부에 완전히 밀착되기 어렵기 때문에 곡률각을 정밀하게 조절하기 어렵다는 한계가 있다. 이에 따라, 금형 회전 후 성형부 방향으로 공기를 불어넣는 에어 블로잉(air blowing)을 통해 유리가 성형부에 더욱 밀착되도록 조절할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하부 금형은 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 것일 수 있다. 상기 곡률 중심축은 도 5에서 확인 가능한 바와 같이 성형부의 곡률을 결정하는 기준축을 의미한다. 이때, 상기 하부 금형의 최대 회전 각도는 90 내지 180°일 수 있다. 예를 들어, 하부 금형의 최대 회전 각도는 130° 이상, 바람직하게 140° 이상이면서, 180° 이하, 바람직하게 178° 이하일 수 있다.
이 경우, 본 발명의 성형 단계는, 일측 성형부의 곡률 중심축인 제1 곡률 중심축을 기준으로 하부 금형을 회전시켜 유리 기판에 제1 굴곡부를 형성하는 단계; 회전 중심축을 타측 성형부의 곡률 중심축인 제2 곡률 중심축으로 전환하는 단계; 및 상기 제2 곡률 중심축을 기준으로 하부 금형을 회전시켜 유리 기판에 제2 굴곡부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 금형의 회전 속도는 0.1 내지 20°/sec, 바람직하게 1 내지 10°/sec의 범위 내에서 조절될 수 있다.
바람직하게, 금형 회전 각도 및 속도를 조절함으로써 성형성을 향상시킬 수 있다. 금형 회전 시 초기 20° 까지는 성형이 급격하게 이루어지는 반면 이후에는 완만하게 이루어지며, 회전 각도에 따라 속도를 다르게 하여 성형 시 형태 불량, 각도 불량, 데미지 발생 등의 문제를 해결할 수 있다. 이 때, 회전 각도에 따른 회전 속도는 유리의 두께, 레이저 출력, 가열 시작 시 유리 온도를 고려하여 설정할 수 있다.
이와 같은 측면에서, 금형의 회전 시작점으로부터 회전 각도가 20° 미만인 범위까지는 속도를 1 내지 10°/sec, 구체적으로 1 내지 5°/sec, 예를 들어 1.5 내지 3°/sec로 낮게 조절하고, 회전 각도가 20° 이상인 경우 속도를 그보다 높이는 공정으로 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회전 각도가 120° 이상인 경우 성형에 대한 영향이 다소 높아지므로, 속도를 다시 낮춤으로써 성형성을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에서, 회전 각도가 0° 초과 20° 미만인 범위까지 회전 속도(a)는 1 내지 10°/sec로 조절할 수 있고, 회전 각도가 20° 이상 120° 미만인 범위에서 회전 속도(b)는 4 내지 20°/sec로 조절할 수 있으며, 회전 각도가 120° 이상에서부터 최대 회전 각도까지의 범위에서 회전 속도(c)는 1 내지 10°/sec로 조절할 수 있다. 이와 같이 단계별로 속도를 조절하는 경우, 단계별 속도는 b>c≥a인 것이 바람직하고, b>c>a인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 회전 각도가 0° 초과 20° 미만인 범위까지 회전 속도(a)는 1 내지 5°/sec, 바람직하게 1.5 내지 3°/sec로 조절할 수 있고, 회전 각도가 20° 이상 120° 미만인 범위에서 회전 속도(b)는 4 내지 15°/sec, 바람직하게 6 내지 10°/sec로 조절할 수 있으며, 회전 각도가 120° 이상에서부터 최대 회전 각도까지의 범위에서 회전 속도(c)는 1.5 내지 8°/sec, 바람직하게 2.5 내지 5°/sec로 조절할 수 있다. 이와 같이 단계별로 속도를 조절하는 경우, 단계별 속도는 b>c≥a인 것이 바람직하고, b>c>a인 것이 더 바람직하다.
관련하여, 본 발명의 실시예에서는 회전 시 속도를 약 3°/sec로 일정하게 유지한 경우 성형 각도가 불량하고 데미지가 발생한 반면, a를 약 2°/sec, b를 약 8°/sec, c를 약 3°/sec로 하여 회전 각도에 따라 속도를 다르게 조절한 경우 형태가 우수한 커브드 글라스가 제조된 것을 확인하였다.
이와 같이 하부 금형이 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 갖는 경우, 레이저 모듈의 위치가 고정된 상태에서 하부 금형을 회전시키는 방식으로 유리를 성형할 수 있다. 또한, 금형의 회전 및 회전 중심축의 전환을 통해 하나의 레이저 모듈로도 레이저 모듈의 위치를 고정시킨 상태에서 양 단부를 모두 성형할 수 있다.
구체적으로, 도 6과 같이 일측 성형부의 곡률 중심축인 제1 곡률 중심축을 기준으로 하부 금형을 회전시켜 유리 기판에 제1 굴곡부를 형성한 후, 제1 곡률 중심축을 기준으로 한 회전 및 제2 곡률 중심축을 기준으로 한 회전이 동일한 위치에서 수행되도록, 하부 금형의 위치를 이동시켜 회전 중심축을 전환한 다음, 제2 곡률 중심축을 기준으로 하부 금형을 회전시켜 유리 기판에 제2 굴곡부를 형성하는 단계를 통해 양 단부를 성형할 수 있다.
상기 하부 금형의 위치 이동을 통한 중심축 전환은, 먼저 하부 금형의 하단부를 중심축으로 하부 금형을 회전시켜 제1 곡률 중심축이 위치하던 곳에 제2 곡률 중심축이 위치하도록 한 후, 다시 제2 곡률 중심축을 회전하여 하부 금형의 수평을 맞춤으로서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 성형 시 하부 금형의 홀을 통한 진공 흡착을 더 수행할 수 있다. 이 경우, 하부 금형의 성형부는 진공 흡착을 위한 홀(hole)을 하나 이상 포함할 수 있으며, 진공 흡착을 통해 가열된 벤딩 예정 영역을 성형부에 흡착시키는 방식으로 성형 공정을 수행할 수 있다. 금형 내부에는, 상기 홀과 연결된 통로가 형성될 수 있다.
본 발명에서, 성형 시 금형의 에어 블로잉(air blowing)을 이용하여 비접촉 성형을 더 수행할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 유리 성형 장치는 하부 금형 양 단부의 성형부에 대응되는 형상의 이동 금형을 더 포함할 수 있으며, 상기 이동 금형은 성형부로부터 이격되는 방향으로 슬라이딩 가능하도록 구비될 수 있다.
도 7은 상기 에어 블로잉을 이용한 비접촉 성형 공정을 모식적으로 나타낸 것이다. 이 경우, 하부 금형 및 이동 금형은 각각 에어 블로잉을 위한 홀(hole)을 하나 이상 포함할 수 있으며, 하부 금형의 홀과 이동 금형의 홀에서 공기를 방출하는 에어 블로잉을 수행하여 벤딩 예정 영역에 굴곡부를 형성하는 비접촉 성형 공정을 수행할 수 있다. 이러한 열풍의 에어 블로잉은 유리와의 접촉을 최소화하는 동시에 형상을 고정시킬 수 있는 방식으로, 지그 자체의 온도, 에어 블로잉 압력 및 온도, 금형 및 유리의 간격이 미세하게 조절될 수 있다.
이와 같이, 레이저로 가열된 영역을 회전형 금형으로 성형함으로써 양 단부의 곡률각이 90°를 초과하도록 성형할 수 있고, 완료 후 금형으로부터 유리를 취출하여 커브드 글라스를 수득할 수 있다. 취출은 유리의 형태에 따라 하부 금형의 길이 방향, 폭 방향 또는 높이 방향으로 수행될 수 있으며, 필요에 따라 하부 금형의 길이, 폭 방향의 형태 제어를 통해 취출을 용이하게 할 수 있다. 또한, 취출 후 서냉하는 단계를 더 수행할 수 있다.
상술한 유리 성형 방법을 수행하기 위해, 본 발명에서는 유리 기판의 평판부를 면접하여 지지하는 지지부, 및 상기 지지부의 폭 방향 양 단부로부터 연장 형성되고 상기 유리 기판의 양 단부가 굴곡되도록 하는 성형부를 포함하는 하부 금형; 상기 하부 금형의 모서리부에 근적외선을 조사하여 유리 기판을 가열하도록 구성된 근적외선 램프 모듈; 및 상기 하부 금형의 모서리부에 레이저를 조사하여 유리 기판을 벤딩시키도록 구성된 레이저 모듈을 포함하며, 상기 하부 금형이 하부 금형의 길이 방향 중심축 또는 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 갖는 유리 성형 장치를 이용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 유리 성형 장치는 냉각부를 더 포함할 수 있다. 냉각부는 장치가 포함하는 모든 부품 및 모듈에 적용 가능하며, 공기 또는 수냉 라인을 이용하여 냉각시킬 수 있다. 상기 냉각부는 장치의 내부 또는 외부에 설치되어, 성형에 적합한 온도를 세팅하고 장치의 과열을 방지할 수 있다. 또한, 유리의 형상 복원 및 깨짐 방지를 위해 온도 모니터링을 통해 서냉 속도를 조절할 수 있다.
상기 유리 성형 장치는 온도 제어를 위한 센서부를 더 포함할 수 있다. 금형 및 장치 내부의 온도를 측정하는 것으로, 0 내지 1,500℃, 예를 들어 실온 내지 1,000℃ 범위의 온도 측정이 가능한 것을 이용할 수 있다. 센서부의 온도 분해능은 특별히 제한되지 않으며, 1℃, 5℃ 등 장치 내부의 설치 위치 및 도달 한계 온도에 따라 조절될 수 있다.
상기 유리 성형 장치는 공기를 주입하거나 진공 흡착을 수행하기 위한 공기 조절부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 공기 조절부는 성형 시 유리의 위치를 고정하고 형상 복원을 방지하는 진공 흡착부, 또는 유리의 형상 유지 또는 서냉을 위한 핫 또는 쿨 에어 블로잉 모듈일 수 있다.
상기 유리 성형 장치는 금형, 근적외선 램프 모듈, 레이저 모듈, 냉각부, 센서부, 또는 공기 조절부의 구동을 제어하기 위한 하나 이상의 제어부를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게 금형의 회전, 회전축의 전환 또는 회전 속도를 조절하기 위한 하나 이상의 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 성형된 유리는 평판부 및 상기 평판부의 폭 방향 양 단부에 형성되고 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 포함하는 커브드 글라스로서, 스마트폰이나 태블릿과 같은 디스플레이 장치의 커버 유리로 이용될 수 있고, 특히 차세대 디스플레이인 엣지 디스플레이를 적용한 디스플레이 장치에 이용될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 상기 커브드 글라스를 포함하는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. 특히, 본 발명에 의해 제조된 커브드 글라스는 전면부 및 측면부에 표시부를 갖는 엣지 디스플레이 뿐만 아니라, 후면부에 표시부를 추가로 적용한 디스플레이 장치에도 적용될 수 있다.
실시예
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위하여 일부 실험방법과 조성을 나타낸 것으로, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 제한되는 것은 아니다.
제조예 1: 근적외선 및 레이저를 이용한 유리 성형
회전 금형을 이용하고 근적외선 및 레이저의 이중 열원을 이용하여 유리 기판을 성형함으로써, 굴곡부의 곡률각이 180°인 커브드 글라스를 제조하였다.
먼저 유리 성형 장치의 챔버 및 금형을 260℃로 예열하고 두께 0.55mm의 평판(2D) 소다라임 유리를 550℃로 예열하였다. 다음으로, 예열된 유리를 금형에 로딩하고, 금형의 일측 모서리부에 대응되는 벤딩 예정 영역을 근적외선 램프로 내부온도 기준 360℃까지 가열하였다. 유리를 진공으로 고정하고, 벤딩 예정 영역에 레이저를 조사하여 700℃로 가열한 다음, 금형을 회전시켜 성형을 수행하였다.
성형 완료 후, 근적외선 램프의 전원을 끄고 유리를 취출하여 굴곡부를 갖는 커브드 글라스를 제조하고, 도 8에 제조된 유리의 측면 사진을 나타내었다.
실험예 1: 금형의 회전 속도에 따른 커브드 글라스의 성형성 분석
제조예 1의 유리 성형 공정에서, 금형의 회전 시 회전 각도에 따라 유리가 벤딩되는 각도를 측정하고, 결과 그래프 및 이를 모식화한 도면을 도 9 및 10에 각각 나타내었다. 그 결과, 금형 회전 시 초기 20°까지는 급격한 성형이 이루어지고, 이후에는 완만하게 성형되는 것을 확인하였다. 이에 따라, 본 발명의 공정에서 유리의 성형 속도와 금형의 회전 속도를 동기화하는 것이 필요함을 알 수 있었다.
이러한 결과를 바탕으로, 제조예 1의 방법에서 금형 회전 시 회전 각도에 따라 속도를 조절하여 공정을 수행하여 제조한 커브드 글라스(샘플 1), 및 회전 각도에 관계없이 일정 속도(약 3°/sec)로 회전하여 성형된 커브드 글라스(샘플 2)의 형상을 비교하여 회전 속도가 성형성에 미치는 영향을 확인하였다. 속도 조절 시, 회전 각도 20° 미만까지는 회전 속도를 약 2°/sec로 하고, 회전 각도 20°부터 회전 속도를 8°/sec로 높였다. 그 후, 회전 각도 120°부터 성형 종료(회전 각도 142°)까지 속도를 3°/sec로 낮추어 단계별 성형을 수행하였다.
도 11 및 12는 각각 상기 샘플 1 및 2의 사진을 나타낸 것으로, 샘플 1의 경우 굴곡부의 형태가 일정하고 표면에 결함이 관찰되지 않는 반면, 샘플 2의 유리는 굴곡부의 형태가 불균일하고 데미지가 관찰되었다. 이에 따라, 본 발명 적용시 금형의 회전 속도를 조절함으로써 커브드 글라스의 성형성을 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명의 내용의 특정부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.
Claims (19)
- 유리 기판의 평판부를 면접하여 지지하는 지지부 및 상기 지지부의 폭 방향 양 단부로부터 연장 형성되고 상기 유리 기판의 양 단부가 굴곡되도록 하는 성형부를 포함하는 하부 금형 상에 유리 기판을 위치시키는 로딩 단계;
상기 유리 기판에서 굴곡부를 형성하고자 하는 벤딩 예정 영역을 근적외선 램프로 가열하는 근적외선 가열 단계; 및
근적외선 램프로 가열된 벤딩 예정 영역에 레이저를 조사하여 가열하고, 하부 금형의 성형부를 따라 성형하여 굴곡부를 형성하는, 성형 단계
를 포함하는, 유리 성형 방법으로서,
상기 하부 금형이 하부 금형의 길이 방향 중심축 또는 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 가지며, 상기 성형 단계에서 하부 금형을 회전시켜 성형을 수행하는, 유리 성형 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 로딩 단계 전, 금형 및 유리 기판을 예열하는 단계를 더 포함하는, 유리 성형 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 예열 단계에서, 금형의 예열 온도가 상온 내지 1,000℃인, 유리 성형 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 예열 단계에서, 유리 기판의 예열 온도가 900℃ 이하인, 유리 성형 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 근적외선 가열 단계에서, 근적외선에 의해 벤딩 예정 영역이 200 내지 1,600℃로 가열되는, 유리 성형 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 성형 단계에서, 레이저 조사에 의해 벤딩 예정 영역이 300 내지 2,000℃로 가열되는, 유리 성형 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부 금형이, 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 가지며,
성형 단계에서 하부 금형의 최대 회전 각도가 90 내지 180°인, 유리 성형 방법.
- 제 7 항에 있어서,
하부 금형의 회전 각도가 0° 초과 20° 미만인 범위에서 회전 속도(a)가 1 내지 10°/sec이고,
회전 각도가 20° 이상 120° 미만인 범위에서 회전 속도(b)가 4 내지 20°/sec이며,
회전 각도가 120° 이상 최대 회전 각도 이하인 범위에서 회전 속도(c)가 1 내지 10°/sec이며,
상기 속도 a, b 및 c가 b>c≥a를 만족하는, 유리 성형 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 성형 단계가,
일측 성형부의 곡률 중심축인 제1 곡률 중심축을 기준으로 하부 금형을 회전시켜 유리 기판에 제1 굴곡부를 형성하는 단계;
회전 중심축을 타측 성형부의 곡률 중심축인 제2 곡률 중심축으로 전환하는 단계; 및
상기 제2 곡률 중심축을 기준으로 하부 금형을 회전시켜 유리 기판에 제2 굴곡부를 형성하는 단계
를 포함하는, 유리 성형 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 전환 단계에서,
제1 곡률 중심축을 기준으로 한 회전 및 제2 곡률 중심축을 기준으로 한 회전이 동일한 위치에서 수행되도록, 하부 금형의 위치를 이동시켜 회전 중심축을 전환하는, 유리 성형 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부 금형의 성형부가 하나 이상의 홀(hole)을 포함하며,
성형 단계에서 상기 성형부의 홀을 통해 유리 기판의 벤딩 예정 영역을 진공 흡착하는 방식으로 굴곡부를 형성하는, 유리 성형 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 성형 단계에서, 하부 금형의 성형부로부터 이격되는 방향으로 슬라이딩 가능하도록 구비되는 이동 금형을 이용하고,
상기 하부 금형의 성형부 및 이동 금형은 각각 하나 이상의 홀(hole)을 포함하며,
상기 성형부의 홀과 이동 금형의 홀에서 공기를 방출하는 에어 블로잉(air blowing)을 통해, 유리 기판의 벤딩 예정 영역에 굴곡부를 형성하는, 유리 성형 방법.
- 유리 기판의 평판부를 면접하여 지지하는 지지부, 및 상기 지지부의 폭 방향 양 단부로부터 연장 형성되고 상기 유리 기판의 양 단부가 굴곡되도록 하는 성형부를 포함하는 하부 금형;
상기 하부 금형의 모서리부에 근적외선을 조사하여 유리 기판을 가열하도록 구성된 근적외선 램프 모듈; 및
상기 하부 금형의 모서리부에 레이저를 조사하여 유리 기판을 벤딩시키도록 구성된 레이저 모듈
을 포함하는, 유리 성형 장치로서,
상기 하부 금형이, 하부 금형의 길이 방향 중심축 또는 성형부의 곡률 중심축을 기준으로 회전 가능한 구조를 갖는, 유리 성형 장치.
- 제 13 항에 있어서,
상기 유리 성형 장치가 냉각부, 센서부 및 공기 조절부로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는, 유리 성형 장치.
- 제 14 항에 있어서,
상기 유리 성형 장치가 금형, 근적외선 램프 모듈, 레이저 모듈, 냉각부, 센서부, 또는 공기 조절부의 구동을 제어하기 위한 하나 이상의 제어부를 더 포함하는, 유리 성형 장치.
- 제 13 항에 있어서,
상기 유리 성형 장치가 금형의 회전, 회전축의 전환 또는 회전 속도를 조절하기 위한 하나 이상의 제어부를 더 포함하는, 유리 성형 장치.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 유리 성형 방법으로 제조되어,
평판부, 및 상기 평판부의 폭 방향 양 단부에 형성되고 곡률각이 90°를 초과하는 굴곡부를 포함하는, 커브드 글라스(curved glass).
- 제 17 항의 커브드 글라스를 포함하는 디스플레이 장치.
- 제 18 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치가 전면부 및 측면부에 표시부를 포함하는, 디스플레이 장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20220157357 | 2022-11-22 | ||
| KR1020220157357 | 2022-11-22 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20240076741A true KR20240076741A (ko) | 2024-05-30 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230163320A KR20240076741A (ko) | 2022-11-22 | 2023-11-22 | 이중 열원을 이용하여 유리를 성형하는 방법 및 장치, 이를 이용하여 제조된 커브드 글라스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240076741A (ko) |
-
2023
- 2023-11-22 KR KR1020230163320A patent/KR20240076741A/ko unknown
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