KR20140022980A - 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법 - Google Patents

강화유리 레이저 절단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛; 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 미리 설정된 패턴으로 강화 유리 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛; 상기 강화 유리 기판의 절단 예정 라인의 일 단부에 물리적 충격을 통하여 이니셜 크랙을 생성하는 이니셜 크랙 생성 유닛; 및 상기 레이저 광원 유닛, 스캐너 유닛 및 이니셜 크랙 생성의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법이 제공된다.

Description

강화유리 레이저 절단 장치 및 방법 {LASER CUTTING APPARATUS FOR TEMPERED GLASS AND METHOD FOR CUTTING TEMPERED GLASS}
본 발명은 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강화유리 기판의 에지라인과 이격된 위치에 이니셜 크랙 및 스크라이빙 라인을 생성하여 강화유리의 손상을 없애고, 강화유리 절단면의 품질을 개선시킬 수 있는 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근의 전자통신기술의 눈부신 발전에 힘입어 이들 각종 모바일 단말기들의 기능이 급속도로 향상되고 있는데, 휴대전화를 일례로 들면 최근 들어 이의 기능은 인터넷 접속은 물론 디지털 카메라가 장착되어 사진 및 동영상의 촬영과 이의 무선전송이 가능하고, 메모리 확대에 의해 일정관리나 문서의 편집/저장과 같은 소형 데이터베이스의 기능을 갖춘 제품이 출시되고 있다. 한편, 이 같은 이동통신 단말기의 디스플레이 화면은 우수한 콘트라스트(contrast)와 색 재현성을 제공하며 대량생산이 가능한 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD)로 구성되며, 최근에는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes : OLED)로 구성된다.
이러한 모바일 단말기(휴대폰, PDA), LCD TV, LCD 모니터, 네비게이션, MP3, PMP, 노트북 등과 같은 터치스크린 제품에 사용되는 디스플레이용 화면의 보호를 위해 보호필름이 사용되어 지고 있다. 디스플레이 제품을 사용하는 중에 화면에 문제가 발생하면 교체가 가능하지만, 비용이 많이 들고 번거롭기 때문에 이런 문제점을 최대한 방지하기 위해 보호필름을 많이 사용한다.
보호필름은 PVC, PE, 아크릴, PET 등의 수지로 된 플라스틱 재질의 투명기판 또는 필름이 사용되고 있지만, 이는 플라스틱 재질의 특성상 내열성 및 경도 등의 물성이 취약하고, 또한 최근에는 폴리우레탄 멀티코팅필름 등 더욱 강화된 플라스틱 보호필름이 출시되고 있지만, 이에 의하더라도 취약한 물성으로 인하여 소비자의 요구를 충족하지 못하고 있는 실정이다.
이를 해결하기 위하여, 박판의 강화 유리를 사용하게 되었으며, 강화 유리의 박판화와 강도증진이 다각도로 진행되고 있다. 강화 유리를 생산하는 방식은 물리적 강화와 화학적 강화로 구분될 수 있으며, 화학적 강화법은 이온교환을 통해 유리를 강화하는 것으로 박판유리와 복잡한 형상의 유리에 모두 강화 가능하며, 처리조작 중 변형의 우려가 거의 없고 정밀도가 높다.
그리고, 강도면에서 물리적 강화보다 우수하며, 화학강화처리 후 절단 및 면취가공 등이 가능한 장점이 있다. 유리의 화학강화는 알칼리를 함유한 가열된 유리를 용융 염욕에 담그고, 유리와 용융염사이의 이온 교환을 통하여 유리 표면의 화학구성을 개변시키며, 이는 유리 표면에 압축층을 형성시켜 유리의 강도를 향상시킨다.
한편, 도 1은 종래 기술에 따른 레이저 절단 장치의 개략 구성도이다. 도 1에 도시된 레이저 절단 장치는 휠(10), 레이저 유닛(20) 및 냉각 장치(30)로 구성된다. 휠(10)은 기계적으로 마이크로 크랙을 형성하며, 레이저 유닛(20)은 마이크로 크랙을 따라 레이저를 조사하여 가열한다. 그 다음에 냉각 장치(30)를 이용하여 레이저가 조사된 스크라이빙 라인을 따라 냉각 유체를 분사하여 2차 크랙을 유발하여 절단하게 된다.
그러나, 상술한 바와 같은 화학적으로 강화된 유리를 종래 기술에 따른 레이저 절단 장치를 이용하여 절단할 경우, 강화 유리의 에지 부분이 손상되거나 또는 강화 유리가 파열되는 문제로 인하여 레이저를 이용하여 가공이 어려웠다. 따라서, 화학적으로 강화처리 하기 전에 원하는 크기 또는 사용하려는 제품의 크기로 절단한 후에 강화처리하는 공정을 수행할 수밖에 없으며, 이러한 절단 공정의 한계로 인하여 사각형 등의 단순한 형태로 제작할 수밖에 없어 강화유리의 형태적 제약이 많았다.
또한, 절단 공정에 의해 유리 내에는 기계적 가공 등에 의한 변형 또는 스트레스(stress)가 존재할 수 있으므로 제품의 신뢰성에 나쁜 영향을 줄 수 있고, 절단 불량에 의해 폐기되는 부분이 있으므로 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-0562423호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 상세하게는 강화유리 기판의 에지라인과 이격된 위치에 이니셜 크랙 및 스크라이빙 라인을 생성하여 강화유리의 손상을 없애고, 강화유리 절단면의 품질을 개선시킬 수 있는 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛; 상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 미리 설정된 패턴으로 강화 유리 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛; 상기 강화 유리 기판의 절단 예정 라인의 일 단부에 물리적 충격을 통하여 이니셜 크랙을 생성하는 이니셜 크랙 생성 유닛; 및 상기 레이저 광원 유닛, 스캐너 유닛 및 이니셜 크랙 생성의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 강화유리 레이저 절단 장치가 제공된다.
상기 절단 예정 라인의 최외곽 라인은 상기 강화 유리 기판의 에지 라인과 미리 설정된 간격으로 이격된 채 형성된다.
상기 이니셜 크랙은 상기 강화 유리 기판의 에지 라인으로부터 미리 설정된 간격만큼 이격된 위치에 생성되며, 상기 강화 유리 기판의 압축층의 두께 보다 깊게 형성된다.
상기 이니셜 크랙의 깊이는 상기 강화 유리 기판의 전체 두께가 t일 때, 0.1t ~ 0.4t로 형성한다.
상기 강화 유리 기판을 지지하는 스테이지의 상부에 설치되며, 상기 스캐너 유닛 및 이니셜 크랙 생성유닛을 상기 스테이지 상에서 제1축 및 제2축 방향으로 이송하는 이송 유닛을 더 포함한다.
상기 이니셜 크랙 생성 유닛은 상기 이송 유닛에 설치되는 바디부; 상기 바디부의 일 단에 설치되며, 상기 강화 유리 기판에 크랙을 형성하는 크랙 생성 탐침부; 및 상기 바디부에 설치되며, 바디부를 상기 강화 유리 기판을 기준으로 상하 방향으로 구동시키는 바디 구동부를 포함한다.
상기 강화 유리 기판 상에 생성된 이니셜 크랙의 위치를 측정하고, 측정된 결과를 제어부로 전송하는 이니셜 크랙 위치 측정부를 더 포함한다.
상기 제어부는 상기 이니셜 크랙 위치 측정부로부터 수신한 이니셜 크랙의 위치와 상기 스캐너 유닛을 통하여 상기 강화 유리 기판 상에 조사될 초기 레이저 빔의 위치를 비교하여, 초기 레이저 빔의 조사 위치를 조절하여 상기 이니셜 크랙 위치와 일치되도록 제어한다.
상기 이니셜 크랙의 위치와 초기 레이저 빔의 조사 위치의 얼라인 여부를 촬영하기 위한 카메라 유닛을 더 포함한다.
상기 스캐너 유닛을 통하여 조사되는 레이저 빔이 상기 강화 유리 기판 상에 직접 조사되지 않도록 상기 이니셜 크랙이 생성된 강화 유리 기판 상에 배치되는 더미 기판을 더 포함하며, 상기 더미 기판에 레이저 빔을 조사하여 얼라인 여부를 판단하고, 얼라인을 조절한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 강화 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 설정하되, 상기 절단 예정 라인은 강화 유리 기판의 에지 라인으로부터 소정 간격 이격시켜 설정하는 단계; 상기 강화 유리 기판 상에 설정된 절단 예정 라인의 개시점에 상응하는 위치에 이니셜 크랙을 생성하는 단계; 상기 강화 유리 기판 상에 생성된 이니셜 크랙의 위치를 측정하는 단계; 상기 이니셜 크랙의 위치와 레이저 빔의 초기 조사 위치가 일치하는지 판단하는 단계; 및 판단한 결과, 양자가 불일치하는 경우에는 레이저 빔 초기 조사 위치를 조절하며, 양자가 일치하는 경우 상기 강화 유리 기판의 이니셜 크랙 위치를 개시점으로하여 절단 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사하는 단계를 포함하는 강화유리 레이저 절단방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 강화유리 기판의 에지라인과 이격된 위치에 이니셜 크랙 및 스크라이빙 라인을 생성하여 강화유리를 절단함으로써, 강화유리의 손상을 없애고, 강화유리 절단면의 품질을 개선시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 레이저 절단 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 강화 유리 기판의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 강화유리 레이저 절단방법을 이용하여 강화 유리 기판 상에 형성된 절단 예정 라인을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치의 부분 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치의 기능 블록도이다.
도 7은 본 발명의 따른 강화유리 레이저 절단방법을 이용하여 강화 유리 기판상에 생성되는 이니셜 크랙의 위치를 나타낸 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 강화 유리 기판 상에 생성되는 이니셜 크랙의 깊이를 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 강화유리 레이저 절단방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
일반적으로 강화 유리는 물리강화법에 의해 제조된 물리적 강화 유리와 화학강화법에 의해 제조되는 화학적 강화 유리로 구분된다. 물리적 강화 유리는 두께 5.0mm 이상의 유리를 550℃ 내지 700℃ 사이의 온도로 가열한 후 급냉시킴에 따라 유리의 내부 강도를 강화하는 방식으로, 유리문, 자동차용 유리 제조에 주로 사용되는 방법이다. 그러나, 이러한 고온에 의한 물리강화는 유리 표면층과 중심층 사이의 온도차가 거의 없는 3.0mm 이하의 박판유리에는 적용이 불가능하고, 열팽창 계수가 작은 유리의 경우에도 강화가 이루어지기 어려우며, 복잡한 형상을 갖는 유리의 경우에는 각 부위마다 온도차가 발생될 뿐만 아니라 고온가열 및 급냉에 의한 열처리로 인하여 변형 및 파손이 발생하기 쉽다.
한편, 화학적 강화 유리는 박판유리를 질산칼륨 등의 용액이 담긴 열처리로에서 3시간 이상 침지시킴에 따라 유리에 포함된 이온 반경이 작은 나트륨 이온과 질산칼륨 용액의 이온 반경이 큰 칼륨 이온을 서로 치환시켜 유리표면층에 압축응력을 발생시켜 유리를 강화하는 것으로, 주로 3.0mm 이하의 박판유리를 강화하는데 이용된다. 따라서, 모바일 단말기(휴대폰, PDA), LCD TV, LCD 모니터, 네비게이션, MP3, PMP, 노트북 등과 같은 터치스크린 제품에 사용되는 디스플레이 제품에 주로 사용된다.
도 2는 강화 유리 기판의 개략적인 단면도로서, 화학강화법에 의해 제조된 화학적 강화 유리의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 강화 유리 기판(50)은 압축층(52, 53)과 내부 신장층(51)을 포함한다. 강화 유리 기판(50)은 내부 영역에 존재하는 내부 신장층(51)과 강화 유리의 표면 즉, 내부 신장층(51)의 상부면과 하부면에 존재하는 압축층(52, 53)으로 구성된다. 압축층(52, 53)은 유리와 용융염사이의 이온 교환을 통하여 유리 표면의 화학구성이 개변되어 압축 스트레스 상태를 유지한다. 내부 신장층(51)은 힘의 균형을 유지하고 강화 유리가 분열되지 않도록 압축층의 압축 스트레스를 보상하도록 신장 스트레스 상태를 유지한다. 화학적 강화 유리 기판의 내손상성은이온 교환 강화 공정과 같은 강화 공정 동안 유리 기판 상에 형성된 압축층(52, 53)의 결과이다. 화학적 강화 공정은 유리 기판이 사용 온도에서 표면 압축 스트레스를 야기하도록 다른 크기의 이온으로 유리 기판의 표면층 내의 이온을 교환하는 단계를 포함한다.
여기에 기술된 방법의 실시예들에 의해 절단되는 강화 유리 기판은 이온 교환 화학적 강화 공정과 같은 강화 공정, 열 담금질(thermal tempering), 또는 적층 유리 구조로 강화된다. 본 실시예들이 화학적 강화 유리 기판과 관련하여 기술될 지라도, 다른 타입의 강화 유리 기판 절단에도 적용될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 강화유리 레이저 절단방법을 이용하여 강화 유리 기판 상에 형성된 절단 예정 라인을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3에는 강화 유리 원판을 4개의 단위 셀 기판으로 절단하기 위한 절단 예정 라인이 도시된다. 본 실시예의 경우, 4개의 단위 셀 기판으로 절단하는 것을 예로서 설명하고 있으나, 절단되는 단위 셀 기판의 개수는 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명에 따르면, 강화 유리 원판의 에지 라인(E1 ~ E4)과 미리 설정된 간격(a1 ~ a4)으로 이격되도록 절단 예정 라인(점선)의 테두리 라인이 형성되며, 절단 예정 라인의 크로스 라인은 일 측 테두리 라인에서 타측 테두리 라인으로 연장되어 형성된다. 강화 유리의 경우, 레이저 빔이 강화 유리 원판의 에지 라인 지점에 조사되면 강화 유리가 깨져서 원판 전체를 사용하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 레이저 빔이 강화 유리 원판의 에지 라인에 조사되지 않도록 절단 예정 라인을 강화 유리 원판의 에지 라인과 소정 간격 이격되게 형성시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치의 개략적인 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치의 부분 확대 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치는 레이저 광원 유닛(미도시), 스캐너 유닛(300), 이니셜 크랙 생성 유닛(400), 냉각 유닛(500), 이송 유닛(600) 및 스테이지(700)를 포함한다.
이니셜 크랙 생성 유닛(400)은 강화 유리 기판(50)의 절단 예정 라인의 일 측 단부에 물리적으로 충격을 가하여 이니셜 크랙을 생성하는 기능을 수행한다.
스캐너 유닛(300)은 레이저 광원 유닛에서 생성된 레이저 빔을 입력받아 강화 유리 기판 상의 절단 예정 라인으로 레이저 빔을 조사한다.
이송 유닛(600)은 스테이지(700)의 상부에 설치되며, 스캐너 유닛(300), 냉각 유닛(500) 및 이니셜 크랙 생성유닛(400)을 스테이지(700) 상에서 제1축 및 제2축(Y축 방향 및 X축 방향)방향으로 이송하는 기능을 수행한다.
본 실시예에서 이송 유닛(600)는 제1 이송 가이드(610), 제2 이송 가이드(620) 및 제2 이송 가이드 블록(630)을 포함한다. 제1 이송 가이드(610)는 스테이지(700)의 상부에 배치되고, 제1축 방향(본 실시예의 경우, Y축 방향)으로 연장되게 배치된다. 제2 이송 가이드(620)도 스테이지(700)의 상부에 배치되며, 제1축 방향과 교차되는 제2축 방향(즉, X축 방향)으로 연장되어 배치되고, 제1축 방향(Y축 방향)을 따라 이동 가능하게 제1 이송 가이드(610)에 결합된다. 제2 이송 가이드 블록(630)은 제2 이송 가이드(620)를 따라 제2축 방향(X축 방향)을 따라 이동 가능하게 제2 이송 가이드(620)에 결합된다. 이니셜 크랙 생성유닛(400), 스캐너 유닛(300) 및 냉각 유닛(500)은 제2 이송 가이드 블록(630)에 설치되어, 이송 유닛(600)의 동작에 따라 제1축 및 제2축(Y축 방향 및 X축 방향)방향을 따라 스테이지(600) 상부에서 이동된다.
냉각 유닛(500)은 강화 유리 기판(50)의 절단 예정 라인을 따라 냉각 유체를 분사하여 크랙을 형성시키며, 그 결과, 강화 유리 기판(50) 상에는 절단 예정 라인을 따라 스크라이빙 라인이 형성된다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치의 이니셜 크랙 생성유닛(400)은 바디부(410), 바디 구동부(420) 및 크랙 생성 탐침부(430)를 포함한다.
바디부(410)는 도 4에 도시된 이송 유닛(600)의 제2 이송 가이드 블록(630)에 설치되어, 이송 유닛(600)의 동작에 따라 제1축 및 제2축(Y축 방향 및 X축 방향)방향을 따라 스테이지(600) 상부에서 이동된다. 크랙 생성 탐침부(430)는 바디부(410)의 일 단에 설치되며, 단부가 뾰족한 형태로 형성된다. 크랙 생성 탐침부(430)는 강화 유리 기판의 압축층 보다 상대적으로 강한 강도를 갖는 재료로 형성된다.
바디 구동부(420)는 바디부(410)에 설치되며, 바디부(410)를 z축 방향 즉, 상하 방향으로 구동시키는 기능을 수행한다. 이송 유닛(600)에 의해 이니셜 크랙 생성유닛(400)이 강화 유리 기판의 절단 예정 라인의 개시점 즉, 이니셜 크랙의 위치하면, 바디 구동부(420)는 강화 유리 기판을 향하여 하방으로 이동하여 크랙 생성 탐침부(430)는 강화 유리 기판과 접촉하여 이니셜 크랙을 형성한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치의 기능 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단 장치는 레이저 광원 유닛(100), 광학 유닛(200), 스캐너 유닛(300), 이니셜 크랙 생성 유닛(400), 냉각 유닛(500), 이송 유닛(600), 스테이지(700), 이니셜 크랙 위치 측정부(800) 및 제어부(900)를 포함한다.
레이저 광원 유닛(100)은 레이저 빔을 생성하여 출력한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 광원 유닛(100)의 후단에 설치되어, 레이저 빔의 파워를 조절하여 출력하는 레이저 빔 파워 조절기(150)가 추가될 수 있다.
광학 유닛(200)는 레이저 광원 유닛(100)에서 출사된 레이저 빔의 광 경로를 조절하거나 또는 레이저 빔의 초점을 조절하는 기능을 수행한다.
광학 유닛(200)은 미러부(210)와 초점 렌즈부(230)로 구성되며, 미러부(210)는 레이저 광원 유닛(100) 또는 레이저 빔 파워 조절기(150)의 후단에 설치되어, 레이저 광원 유닛(100) 또는 레이저 빔 파워 조절기(150)로부터 입사된 레이저 빔을 스캐너 유닛(200)으로 반사시킨다. 초점 렌즈부(230)는 스캐너 유닛(200)의 후단 및 스테이지(600)의 상부에 설치되며, 스캐너 유닛(200)으로부터 입사된 레이저 빔을 기판(10) 상에 초점이 배치되도록 조절한다.
스캐너 유닛(300)은 레이저 광원 유닛(100) 또는 레이저 빔 파워 조절기(150)로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 원하는 패턴 형태로 기판 상으로 반사시킨다. 이때, 스캐너 유닛(300)은 레이저 빔 패턴 정보부(미도시)에 저장된 절단 예정 라인 및 스캐너 유닛의 레이저 빔 스캔 라인 정보에 기초하여 제어부의 제어 신호에 따라 구동된다.
스캐너 유닛(300)은 제1 스캐너부(미도시)와 제2 스캐너부(미도시)의 조합으로 구성되며, 제1 스캐너부는 레이저 광원 유닛(100)으로부터 입사되는 레이저 빔의 제1축 방향(예를 들면, x축)의 변위를 조절하고, 제2 스캐너부는 제1축 방향과 수직인 제2축 방향(예를 들면, y축)의 변위를 조절하는 기능을 수행한다. 제1 스캐너부는 제1 갈바노 미러와 이를 구동하기 위한 제1 갈바노 미러 구동부를 포함하며, 제2 스캐너부는 제2 갈바노 미러와 이를 구동하기 위한 제2 갈바노 미러 구동부를 포함한다.
냉각 유닛(500)은 강화 유리 기판(50)의 절단 예정 라인을 따라 냉각 유체를 분사하여 크랙을 형성시키며, 그 결과, 기판(50) 상에는 절단 예정 라인을 따라 스크라이빙 라인이 형성된다.
이송 유닛(600)은 스테이지(700)의 상부에 설치되며, 스캐너 유닛(300), 냉각 유닛(500) 및 이니셜 크랙 생성유닛(400)을 스테이지(700) 상에서 제1축 및 제2축(Y축 방향 및 X축 방향)방향을 이송하는 기능을 수행한다.
브레이킹 유닛(미도시)은 기판에 형성된 스크라이빙 라인을 따라 기판을 절단시키는 역할을 수행한다. 이러한 브레이킹 유닛은 레이저 절단 장치에 일체로 형성될 수도 있으나, 이와는 달리 별도의 장치로 설치될 수도 있다.
이러한 브레이킹 유닛은 기판 상에 형성된 스크라이빙 라인에 기계적인 외력을 가함으로써 파단시키는 형태로 구현되거나 또는 온도차에 의한 열적 변형을 이용함으로써 파단시키거나 또는 스크라이빙 라인을 따라 레이저를 조사함으로써 파단시킬수도 있다.
스테이지(700)는 강화 유리 기판(50)을 지지하며, 강화 유리 기판(50)을 소정 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성된다.
이니셜 크랙 위치 측정부(800)는 강화 유리 기판(50) 상에 생성된 이니셜 크랙의 위치를 측정하고, 측정된 결과를 제어부(900)로 전송한다.
제어부(900)는 이니셜 크랙 위치 측정부(800)로부터 수신한 이니셜 크랙의 위치와 스캐너 유닛(300)을 통하여 강화 유리 기판(50) 상에 조사될 초기 레이저 빔의 위치를 비교한다. 비교 결과, 초기 레이저 빔의 조사 위치가 강화 유리 기판 상에 생성된 이니셜 크랙 위치가 상이할 경우, 스캐너 유닛(300)에 제공되는 레이저 빔의 패턴 정보를 수정하거나 또는 스테이지의 위치를 조절하여 초기 레이저 빔의 조사 위치와 이니셜 크랙 위치를 일치시킨다.
한편, 이니셜 크랙의 위치와 초기 레이저 빔의 조사 위치가 얼라인 되었는 지를 촬영하기 위한 카메라 유닛을 추가로 구성할 수 있다. 이때, 스캐너 유닛(300)을 통하여 조사되는 레이저 빔이 강화 유리 기판 상에 직접 조사되지 않도록 더미 기판을 이니셜 크랙이 생성된 강화 유리 기판(50) 상에 배치한 후, 레이저 빔을 강화 유리 기판 상에 조사하여 얼라인 여부를 판단하고, 얼라인을 수행한다.
도 7은 본 발명의 따른 강화유리 레이저 절단방법을 이용하여 강화 유리 기판상에 생성되는 이니셜 크랙의 위치를 나타낸 개략도이며, 도 8a 및 도 8b는 강화 유리 기판 상에 생성되는 이니셜 크랙의 깊이를 나타낸 개략도이다.
도 7 내지 도 8b를 참조하면, 이니셜 크랙(A)은 강화 유리 기판의 에지 라인으로부터 미리 설정된 간격(a)만큼 이격되어 형성되며, 절단 예정 라인(L1)의 개시점에 형성된다.
그리고, 이니셜 크랙(A)의 깊이(d)는 상부 압축층(52)의 두께 보다는 깊게 형성되며, 내부 신장층(51)의 상부 영역까지 연장되게 형성된다. 강화 유리 기판의 전체 두께가 t일 때, 이니셜 크랙(A)의 깊이(d)는 0.1t ~ 0.4t로 형성되는 것이 바람직하다. 이니셜 크랙(A)의 깊이가 상부 압축층(52)의 두께 보다 얕을 경우에는 레이저 빔이 조사되어도 내부 신장층(51)으로 전달되지 않아서 강화 유리 기판에 스크라이빙 라인이 제대로 형성되지 않는다는 문제점이 있다. 한편, 이니셜 크랙(A)의 깊이가 내부 신장층(51)의 중심부 보다 더 깊게 형성될 경우에는 내부 신장층(51)이 견딜수 있는 충격범위를 벗어나므로 강화 유리 기판이 파열되는 문제점이 발생할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 강화유리 레이저 절단방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하여, 본 실시예에 따른 강화유리 레이저 절단방법을 살펴보면, 강화 유리 기판을 강화유리 레이저 절단 장치에 로딩한다(S10).
로딩된 강화 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 설정한다(S20). 이때, 절단 예정 라인은 강화 유리 기판의 에지 라인으로부터 소정 간격 이격시켜 형성시킨다.
강화 유리 기판 상에 설정된 절단 예정 라인의 개시점에 상응하는 위치에 이니셜 크랙을 생성하는 과정을 수행한다(S30). 그 다음에, 강화 유리 기판 상에 생성된 이니셜 크랙의 위치를 측정한다(S40).
그리고 나서, 이니셜 크랙의 위치와 레이저 빔의 초기 조사 위치가 일치하는지 판단하는 과정을 수행한다(S50). 판단한 결과, 양자가 불일치하는 경우에는 레이저 빔 초기 조사 위치를 조절하는 과정(S60)을 수행한 후, S50 과정을 다시 수행한다.
한편, S50 과정에서 이니셜 크랙의 위치와 레이저 빔의 초기 조사 위치가 일치할 경우에는 강화 유리 기판의 이니셜 크랙 위치를 개시점으로하여 절단 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사하는 과정을 수행한다(S70).
레이저 빔을 조사한 후 냉각 유닛을 통하여 냉각제를 분사하여 스크라이빙 라인을 형성한다(S80). 그리고 나서, 브레이킹 공정을 통하여 기판을 절단한다(S90).
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 강화유리 레이저 절단 장치 및 방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 레이저 광원 유닛
200 : 광학 유닛
300 : 스캐너 유닛
400 : 이니셜 크랙 생성 유닛
500 : 냉각 유닛
600 : 이송 유닛
700 : 스테이지
800 : 이니셜 크랙 위치 측정부
900 : 제어부

Claims (11)

  1. 강화유리 레이저 절단 장치에 있어서,
    레이저 빔을 생성하여 출력하는 레이저 광원 유닛;
    상기 레이저 광원 유닛으로부터 입사된 레이저 빔의 수직 변위와 수평 변위를 조절하여 레이저 광을 미리 설정된 패턴으로 강화 유리 기판 상으로 반사시키는 스캐너 유닛;
    상기 강화 유리 기판의 절단 예정 라인의 일 단부에 물리적 충격을 통하여 이니셜 크랙을 생성하는 이니셜 크랙 생성 유닛; 및
    상기 레이저 광원 유닛, 스캐너 유닛 및 이니셜 크랙 생성의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절단 예정 라인의 최외곽 라인은 상기 강화 유리 기판의 에지 라인과 미리 설정된 간격으로 이격된 채 형성되는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이니셜 크랙은 상기 강화 유리 기판의 에지 라인으로부터 미리 설정된 간격만큼 이격된 위치에 생성되며, 상기 강화 유리 기판의 압축층의 두께 보다 깊게 형성되는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 이니셜 크랙의 깊이는 상기 강화 유리 기판의 전체 두께가 t일 때, 0.1t ~ 0.4t로 형성하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 강화 유리 기판을 지지하는 스테이지의 상부에 설치되며, 상기 스캐너 유닛 및 이니셜 크랙 생성유닛을 상기 스테이지 상에서 제1축 및 제2축 방향으로 이송하는 이송 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 이니셜 크랙 생성 유닛은,
    상기 이송 유닛에 설치되는 바디부;
    상기 바디부의 일 단에 설치되며, 상기 강화 유리 기판에 크랙을 형성하는 크랙 생성 탐침부; 및
    상기 바디부에 설치되며, 바디부를 상기 강화 유리 기판을 기준으로 상하 방향으로 구동시키는 바디 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 강화 유리 기판 상에 생성된 이니셜 크랙의 위치를 측정하고, 측정된 결과를 제어부로 전송하는 이니셜 크랙 위치 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이니셜 크랙 위치 측정부로부터 수신한 이니셜 크랙의 위치와 상기 스캐너 유닛을 통하여 상기 강화 유리 기판 상에 조사될 초기 레이저 빔의 위치를 비교하여, 초기 레이저 빔의 조사 위치를 조절하여 상기 이니셜 크랙 위치와 일치되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 이니셜 크랙의 위치와 초기 레이저 빔의 조사 위치의 얼라인 여부를 촬영하기 위한 카메라 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스캐너 유닛을 통하여 조사되는 레이저 빔이 상기 강화 유리 기판 상에 직접 조사되지 않도록 상기 이니셜 크랙이 생성된 강화 유리 기판 상에 배치되는 더미 기판을 더 포함하며, 상기 더미 기판에 레이저 빔을 조사하여 얼라인 여부를 판단하고, 얼라인을 조절하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단 장치.
  11. 강화유리 레이저 절단방법에 있어서,
    강화 유리 기판 상에 절단 예정 라인을 설정하되, 상기 절단 예정 라인은 강화 유리 기판의 에지 라인으로부터 소정 간격 이격시켜 설정하는 단계;
    상기 강화 유리 기판 상에 설정된 절단 예정 라인의 개시점에 상응하는 위치에 이니셜 크랙을 생성하는 단계;
    상기 강화 유리 기판 상에 생성된 이니셜 크랙의 위치를 측정하는 단계;
    상기 이니셜 크랙의 위치와 레이저 빔의 초기 조사 위치가 일치하는지 판단하는 단계; 및
    판단한 결과, 양자가 불일치하는 경우에는 레이저 빔 초기 조사 위치를 조절하며, 양자가 일치하는 경우 상기 강화 유리 기판의 이니셜 크랙 위치를 개시점으로하여 절단 예정 라인을 따라 레이저 빔을 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 레이저 절단방법.
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