KR100381165B1 - 유리 절단 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 절단 장치 및 그 방법에 관한 것으로써, 특히 가공하고자 하는 유리에 단파장 레이저빔 혹은 폭인 좁은 CO2 레이저빔을 사용하여 새김선을 형성하고, 상기 유리로 조사되는 레이저빔을 광역 또는 협역으로 구성하여 열응력을 유발하는 한편, 상기 유리의 구간을 분할하여 각 구간별로 절단을 제어하며, 상기 유리를 기화성이 강한 냉각제를 사용하여 냉각시하고 냉각제제거수단을 사용하여 냉각제를 제거한 후, 상기 유리를 재가열을 통해 분단(Thermal) 시켜 완전 절단시킴으로써,
절단면의 품질을 향상시키고 절단부위의 시작부와 끝단부 모서리부의 품질 역시 향상시키며 상기 유리의 모서리를 연마하는 한편, 상기 유리의 절단 속도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

유리 절단 장치 및 그 방법{A Glass Cutting Device and a Method}
본 발명은 유리를 절단하기 위해 고안된 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 레이저와 냉각제를 이용하여 유리를 절단함에 있어서, 그 빔 형상과 절단방법을 달리하여 가공속도 및 품질향상을 꾀할 수 있는 유리 절단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
유리를 가공하고자 절단하기 위한 대표적인 장치로는 레이저 유리 절단 장치가 있으며, 상기 레이저 유리 절단 장치는 타원이나 U자, V자 형태의 레이저빔을 이용하여 유리표면을 가열한 후 곧바로 액체나 기체를 투입하여 유리를 절단한다.
도 1에 도시된 온도 구배에 의한 유리 절단 방법(1967년, DE 1244346)은 레이저(1a)를 이용한 비접촉식 유리 절단 기술로서, 용융온도 이하로 유리(2a)를 가열한 후 냉각제(3a)를 사용하여 냉각시킨다. 도 1a는 상기 유리 절단 방법에 의해 절단된 유리(2a')를 도시하고 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 유리관(2b)에 금을 그어주고 레이저(1b)를 이용하여 타원형상의 레이저빔으로 유리관을 가열한 후 물에 적신 면포(3b)로 냉각하여 상기 유리관(2b)을 절단하는 방법(1981년, RU 857025)도 알려져 있으나. 당시에는 실제 유리와 관련된 제조 산업에의 적용 가능성이 희박하여 널리 사용되지 않았다. 도 2a는 상기 유리 절단 방법에 의해 절단된 유리(2b')를 도시하고 있다.
그러나, 최근 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), EL(Electro Luminescent)등으로 대표되는 평판표시장치(FPD; Flat Panel Display)에서의 유리 가공 기술의 중요성이 높아짐에 따라 이러한 비접촉식 유리 절단 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.
도 3에 도시된 유리 절단 방법(WO 9320015)에서는 레이저로 유리(2c)를 절단하기 전에 유리(2c)를 가열하여 절단 속도를 향상시켜 주는 방법과 타원형상의 레이저빔을 조사하는 레이저(1c)를 이용하여 상기 유리(2c)를 가열한 후, 유체 냉매(3c)로 가열한 부위를 냉각하여 상기 유리(2c)를 절단하는 방법은 소개하였다.
또한, 그 후에 출원된 레이저 유리 절단 방법(WO 96200062)은 상기의 내용을 좀 더 개선하여 절단속도와 절단면의 품질을 향상시키는 방법을 소개하였다.
도 4에 도시된 레이저 유리 절단 방법(US 5984159)에서는 U자와 V자 형상의레이저빔을 조사하는 레이저(1d)와 타원형태의 냉각제(3d)를 사용하여 유리(2d)를 곡선 형태로 절단하기 용이한 방법을 설명하였다.
상기와 같은 종래 레이저 유리 절단 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
종래 레이저 유리 절단 장치는 타원이나 U자, V자 형태의 레이저빔을 유리로 조사하여 유리 표면을 가열한 후 후방의 일정거리에 액체나 기체를 투입하여 냉각시킴으로서 유리를 절단한다.
먼저 유리(2)를 절단하기 전, 절단하고자 하는 선을 따라 새김선을 긋는다. 종래의 새김선 형성 방법은 다이아몬드 휠(4)을 사용하여 절단하고자 하는 유리(2)의 시작부나 끝단부에 새김선을 도 5에 도시된 바와 같이 긋는다.
그러나, 이러한 경우 상기 다이아몬드 휠(4)의 날과 유리(2) 표면이 접촉함으로써 장시간 사용 시, 상기 다이아몬드 휠(4) 날의 위치가 변하여 절단면의 진직도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 십자 형태의 절단선이 교차되는 부분에서의 절단면 품질이 좋지 않으며 상기 다이아몬드 휠(4) 날을 주기적으로 교체해 주어야 하는 문제점이 있다.
그 후, 상기 새김선이 형성된 유리(2)로 레이저(1)를 이용하여 레이저빔을 조사함으로서 상기 유리(2)를 가열하고, 냉각제(3)를 이용하여 상기 가열된 유리(2)를 절단한다.
그러나, 종래의 레이저 유리 절단 장치의 경우 유리의 새김선을 따라 일정한 크기의 에너지를 가지는 레이저빔을 조사한 후 일정한 유량의 냉각제를 이용하여유리를 냉각시키며, 동일한 절단 속도로 유리를 절단한다. 따라서, 유리의 시작과 끝 모서리가 유리의 중앙부와 동일하게 가열되며 동일한 냉각 온도에 의해 절단됨으로 열충격이 집중되어 절단된 유리(2')의 절단면이 도 7a에 도시된 바와 같이 불규칙하게 형성된다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 레이저 유리 절단 장치에 있어 상기 냉각제(3)에 액체가 포함될 경우, 도 7b에 도시된 바와 같이 유리 절단 후에 상기 액체가 유리(2')에 묻어 있어 장비의 노화를 촉진하는 한편, 제조 공정상에 치명적인 결함을 가져온다는 문제점이 있다.
그 외에도 종래 레이저 유리 절단 장치는 상기 다이아몬드 휠(4)과 레이저(1) 및 냉각제(3)가 도 8에 도시된 바와 같이 일직선상에 고정되어 있어 직선 형상으로만 유리의 절단이 용이하고, 상기 유리를 곡선 형태로 절단하고자 해도 그 곡률반경이 작을 경우에는 절단이 안 되는 문제점이 있다.
마지막으로 종래 레이저 유리 절단 장치는 유리의 두께가 0.5㎜이상으로 두꺼울 경우 레이저빔과 냉각제로 유리 표면에 균열을 발생시킨 후 굽힘력을 가하여 상기 유리의 절단되지 않은 면을 부러뜨리는 방법을 사용하는데, 이 경우 절단면의 상태가 고르지 못하고 모서리가 날카로운 형태로 부러진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 유리를 절단하기 전 새김선을 형성함으로서 상기 유리가 균열 없이 절단되도록 하는 한편 절단속도를 향상시키며, 유리 구간별로 절단을 제어함으로서 모서리와 중앙부를 동일하게 절단시키고, 절단이 효율적으로 이루어지지 않은 유리를 재차 레이저빔을 사용하여 절단하도록 하는 유리 절단 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
도 1과 도 1a는 종래 유리 절단 장치의 제1 예와 그 절단예가 도시된 사시도,
도 2와 도 2a는 종래 유리 절단 장치의 제2 예와 그 절단예가 도시된 사시도,
도 3은 종래 유리 절단 장치의 제3 예가 도시된 사시도,
도 4는 종래 유리 절단 장치의 제4 예가 도시된 사시도,
도 5와 도 6은 종래 유리 절단 장치의 다이아몬드 휠이 도시된 사시도,
도 7과 도 7a와 도 7b는 종래 유리 절단 장치와 그 절단예가 도시된 사시도,
도 8은 종래 유리 절단 장치의 구성요소가 도시된 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 유리 절단 장치로 인해 유리에 맺힌 상이 도시된 평면도,
도 10과 도 11은 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 새김선 빔발생부가 도시된 사시도,
도 12와 도 12a는 본 발명에 따른 유리 절단 장치와 그 절단예가 도시된 사시도,
도 13과 도 14는 본 발명에 따른 유리 절단 장치가 도시된 사시도,
도 15는 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 구성요소가 도시된 평면도,
도 16은 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 구성요소가 도시된 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
11 : 유리 12 : 새김선 빔발생부
13 : 제1 절단 빔발생부 14 : 냉각수단
15 : 제2 절단 빔발생부
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 유리 절단 장치의 특징에 따르면, 가공하고자 하는 유리로 새김선을 형성하기 위하여 레이저빔을 조사하는 제1 빔발생부와, 상기 유리에 형성된 새김선을 따라 상기 유리가 가열되도록 상기 유리로 1차 레이저빔을 조사하는 제2 빔발생부와, 상기 제2 빔발생부에 의해 가열된 유리를 냉각시켜 상기 유리를 1차 절단하는 냉각수단과, 상기 냉각수단에 의해 형성된 유리의 절단선을 따라 유리가 2차 절단되도록 상기 유리로 2차 레이저빔을 조사하는 제3 빔발생부로 구성된다.
특히, 상기 유리 절단 장치는 상기 유리 절단부위의 시작부와 끝단부가 상기 유리 중앙부와 동일하게 절단되도록 상기 레이저빔 에너지의 크기를 조절하는 펄스발생기와, 상기 냉각수단에 사용되는 냉각제의 유량을 조절하는 유량조절기와, 상기 레이저빔의 집속거리가 조절되도록 상기 빔발생부와 상기 유리 사이의 거리를 조절하는 구동부와, 상기 펄스발생비, 상기 유량조절기 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 유리 절단 장치는 가공하고자 하는 유리(11)로 새김선을 형성하기 위하여 단파장 레이저빔을 조사하는 새김선 빔발생부(12)와, 상기 새김선이 형성된 유리(11)를 가열하기 위하여 1차로 레이저빔을 조사하는 제1 절단 빔발생부(13)와, 상기 가열된 유리(11)가 절단되도록 상기 유리(11)를 냉각하는 냉각수단(14)과, 상기 냉각된 유리를 완전 절단하는 제2 절단 빔발생부(15)로 구성된다.
상기 새김선 빔발생부(12), 제1 절단 빔발생부(13), 냉각수단(14), 제2 절단 빔발생부(15)로 인해 가공하고자 하는 유리(11)에 맺힌 레이저빔의 상은 도 9에 도시된 바와 같다.
상기 새김선 빔발생부(12)는 단파장 레이저빔(12a)을 이용하여 비접촉식 식각가공으로 상기 가공하고자 하는 유리(11)에 새김선을 형성한다. 상기 새김선이 형성된 유리(11)로 상기 제1 절단 빔발생부는(13) 상기 유리 절단 진행방향에 따라 선단영역과 후단영역으로 구분되며 상기 선단영역이 후단영역에 비해 넓도록 구성된 레이저빔(13a)을 조사한다.
여기서 상기 제1 절단 빔발생부(13)의 레이저빔(13a)은 레이저용 렌즈의 조합에 의하여 키홀(Key Hole) 형태로 발생되어 상기 유리(11)로 조사되어, 상기 유리(11)를 가열한다. 만일, 일자 형상의 레이저빔을 사용할 경우 유리(11)의 절단 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 키홀 형 레이저빔(13a)은 절단 진행방향에 따라 선단영역이 후단영역에 비해 넒은 범위를 가지므로 열방사로 인해 상기 유리(11)로 급속한 열충격 없이 열을 조사하게 된다. 후단영역의 빔은 선단영역에 인접하여 상기 유리(11)에 국부적으로 열에너지를 조사하므로 상기 유리(11)에 열응력이 작용하는 것을 배가 할 수 있다.
상기 냉각수단(14)에서 상기 유리(11)를 냉각하는 냉각제(14a)는 상기 유리(11)의 냉각 효과를 증대시킬 수 있도록 장공형으로 상기 키홀 형 레이저빔(13a)이 통과한지 0.1~0.5초 후에 상기 유리(11)에 분사된다. 상기 냉각제(14a)가 분사된 후 상기 유리(11)에는 냉각제(14a)가 분사된 중심부에 과냉영역이 그리고 그 주변에는 냉각영역이 형성된다.
상기 제2 절단 빔발생부(15)는 상기 냉각수단(14)에 의하여 1차 단면 방향으로 일부 절단된 유리(11)로 레이저빔(15a)을 조사하여 상기 유리(11)가 가열되어 완전하게 절단되도록 상기 유리(11)를 2차 절단한다.
상기 유리(11)의 새김선은 도 10에 도시된 바와 같이 새김선 빔발생부(12)에서 조사되는 유리(11)에 흡수가 잘되는 단파장 레이저빔의 의해 상기 유리(11) 절단부위의 시작부와 끝단부에 형성된다. 특히, 본 발명은 유리와 접촉하지 않는 비접촉식 유리 절단 장치이므로 장시간 사용해도 새김선 형성 시 진직도가 떨어질 염려가 없으며 절단선이 교차되는 부분에도 적용되며 특히 교차부의 절단에 유리하다.
또한, 상기 단파장 레이저빔은 100㎚~600㎚ 사이의 파장을 가지는 레이저빔이며, 파장이 짧을수록 상기 유리(11)에 흡수가 잘 되므로 효과가 높다. 만일, 파장이 600㎚ 이상으로 길어질 경우 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 유리(11) 표면에 물감을 덧칠하여 상기 단파장 레이저빔이 잘 흡수되도록 한다.
이렇듯, 단파장 레이저빔을 이용하여 초기 새김선을 형성하면 유리(11)의 가공부 혹은 절단부는 균열에 의한 새김선이 아닌, 유리 가공부 분자의 고리를 끊는 상태의 새김선을 가지게 되므로 후에 상기 유리(11)를 절단하는 과정에서도 진직도의 유지가 가능하다. 또한, 본 방법을 사용하여 레이저로 절단된 모서리를 새김선 발생부(12)를 이용하여 초점 또는 일정면으로 조사한다. 따라서, 상기 유리(11)의 모서리는 연마된다.
만일, 유리(11)를 가열하는 레이저를 이용하여 초기 새김선을 형성하고자 하면 열충격으로 인하여 상기 유리(11)에는 균열로 인한 새김선이 형성된다. 따라서, 상기와 같이 유리(11)를 가열하는 레이저를 사용하여 새김선을 형성하고자 할 경우, 폭이 좁은 CO2 레이저빔을 사용한다.
또한, 상기 유리(11)가 가열된 후 상기 유리(11)가 1차 절단되도록 냉각하기 위한 냉각제로 기화성이 강한 냉각제를 사용함으로써, 기존의 기체 냉각제에 비해 냉각 효과를 향상시킴과 동시에 냉각 후 냉각제의 잔류물이 공기 중에서 곧바로 기화되어 남아있지 않도록 한다.
상기 기화성이 강한 고체 냉각제로는 액체탄산을 공기중에 분무할 때 발생하는 고체탄산입자(드라이아이스)와 같이 액체 상태의 물질을 공기중에 분무했을 때 고체 상태로 변화되는 물질을 사용한다.
만일, 상기 냉각제가 바로 기화되지 않는 액체 냉각제일 경우 본 발명에서는 도 12에 도시된 바와 같이 냉각수단(14)에 이어 추가적인 냉각제제거수단(14')을 이용하여 유리 표면에 남아있는 액체 냉각제를 가열함으로써, 상기 유리(11)의 1차 절단과 동시에 남아있는 액체 냉각제를 증발 제거시킨다.
도 12a는 상기와 같은 과정을 통해 1차 절단된 후 액체 냉각제가 제거된 유리(11')를 도시한다. 또한, 상기 냉각제제거수단(14')으로는 추가적인 빔발생부나 열풍기(Air Heater) 및 강력 흡입 기구가 사용될 수 있다.
그 외에도 상기 냉각제로 휘발성이 강한 액체와 열전도계수가 높은 기체를 혼합하여 사용함으로써 상기 유리(11)의 절단속도를 향상시키기도 한다.
그 후, 본 발명에서는 상기 제1 절단 빔발생부(13)와 냉각수단(14)을 이용하여 상기 유리(11) 표면에 균열을 발생시켜 1차 절단한 후, 적정한 크기의 에너지를 가지는 레이저빔을 조사하는 제2 절단 빔발생부(15)를 사용하여 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 유리(11)를 2차로 절단한다. 여기서, 상기 제2 절단 빔발생부(15)는 상기 냉각제제거수단(14')을 대체할 수 있다.
상기 제2 절단 빔발생부(15)를 사용함으로써, 상기 1차 절단된 유리(11)는 열로 인해 자체적으로 분단(Thermal Break)되며, 그 단면이 깨끗하게 절단된다. 이러한 2차 절단을 통해 LCD, EL, FED 등에 사용되는 경질유리(Borosilicate, Aluminosilicate)나 PDP 혹은 모니터에 사용되는 두께가 두꺼운 유리가 효과적으로 절단된다.
마지막으로, 본 발명에 따른 유리 절단 장치는 상기 새김선 빔발생부(12)와제1 절단 빔발생부(13), 냉각수단(14)의 위치를 유리 절단 진행방향에 대해 좌우로 조절할 수 있는 위치 구동장치(12b,13c,14b)를 도 14에 도시한 바와 같이 설치하였다
따라서 상기 빔발생부(12,13)에서 조사되는 레이저빔(12a,13a)과 냉각수단(14)에서 분사되는 냉각제(14a)는 도 15에 도시된 바와 같이 절단하고자 하는 곡선의 곡률반경에 따라 각각 필요한 위치를 가열, 냉각할 수 있으며 그에 따라 상기 유리(11)를 곡선 형상으로 절단하기 용이하도록 하고 있다.
그 외에도, 본 유리 절단 장치는 절단 품질을 향상시키기 위해 상기 유리(11) 절단부위의 시작부와 중앙부, 그리고 끝단부의 구간을 3회에서 필요에 따라 최고 5회까지 분할한 후, 각각 조사되는 레이저빔의 에너지 크기와, 분사되는 냉각제의 분사량과, 절단 속도 및 레이저 집속거리(Focus Length)를 제어하여 상기 유리(11)를 절단함으로써 상기 유리(11)의 시작부와 끝단부 품질을 향상시킨다.
상기와 같이 레이저빔의 크기와 냉각제를 구간별로 제어하기 위하여 본 발명의 유리 절단 장치는 도 16에 도시된 바와 같이, 레이저빔 에너지 크기를 변화시키는 펄스발생기(16)와, 상기 냉각수단에 사용되는 냉각제의 유량을 조절하는 유량조절기(17)와, 상기 레이저빔을 조사하는 빔발생부와 유리 사이의 거리를 조절할 수 있는 구동부(18)와, 상기 펄스발생기(16), 유량조절기(17) 및 구동부(18)의 출력값들을 변화시키도록 신호를 주고받아 상기 각 장치들(16,17,18)을 제어할 수 있는 제어부(19)로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 가공하고자 하는 유리로 단파장 레이저빔을 조사하여 새김선을 형성한다.
그 후, 상기 유리의 시작부와 끝단부 및 중앙부의 구간을 3회 또는 필요에 따라 최고 5회까지 분할하여 상기 형성된 새김선을 따라 각 분할된 구간별로 다른 에너지 크기를 가지는 레이저빔을 각각의 거리에서 조사한다.
상기 레이저빔이 상기 유리를 통과한 후, 상기 유리는 상기 분할된 구간별로 다른 유량의 냉각제에 의하여 냉각된다.
여기서, 상기 냉각제는 기화성이 강한 고체 냉각제가 사용되거나, 액체 냉각제가 사용된다. 만일, 액체 냉각제가 사용되었을 경우, 냉각제를 가열하는 냉각제제거수단이 사용되어 상기 유리에 남아있는 액체 냉각제를 증발 제거시킨다.
또한, 상기 레이저빔들을 조사하는 빔발생부와, 유리를 냉각시키는 냉각수단은 유리의 절단 진행방향에 따라 좌우로 이동하며 상기 유리를 곡선 형상으로도 원활하게 절단한다.
그 후, 상기와 같이 1차 절단된 유리로 다시 레이저빔을 조사하여 2차 절단시킴으로서, 상기 유리가 완전히 절단되도록 한다. 상기 레이저빔은 상기 냉각된 유리를 가열함으로서 상기 유리를 분단(Thermal Break)시키는 역할을 수행한다.
여기서, 상기 유리를 2차로 절단시키는 빔발생부는 상기 유리에 잔류하는 냉각제를 제거하는 역할을 수행하기도 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 유리 절단 장치 및 그 방법은 가공하고자 하는 유리에 단파장 레이저빔 혹은 폭인 좁은 CO2 레이저빔을 사용하여 새김선을 형성하고, 상기 유리로 조사되는 레이저빔을 광역 또는 협역으로 구성하여 효율적인 열응력을 유발하는 한편, 상기 유리의 구간을 분할하여 각 구간별로 절단을 제어하며, 상기 유리를 기화성이 강한 냉각제를 사용하여 냉각시키고 냉각제제거수단을 사용하여 냉각제를 제거한 후, 상기 유리를 재가열을 통해 분단(Thermal Break) 시켜 완전 절단시킴으로써,
절단면의 품질을 향상시키고 절단부위의 시작부와 끝단부 모서리부의 품질 역시 향상시키며 상기 유리의 모서리를 연마하는 한편, 상기 유리의 절단 속도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 가공하고자 하는 유리로 새김선을 형성하기 위하여 레이저빔을 조사하는 제1 빔발생부와; 상기 유리에 형성된 새김선을 따라 상기 유리가 가열되도록 상기 유리로 1차 레이저빔을 조사하는 제2 빔발생부와; 상기 제2 빔발생부에 의해 가열된 유리의 부위를 냉각시켜 상기 유리를 1차 절단하는 냉각수단과; 상기 냉각수단에 의해 형성된 유리의 절단선을 따라 유리가 2차 절단되도록 상기 유리로 2차 레이저빔을 조사하는 제3 빔발생부를 포함하여 구성되며,
    상기 제1 빔밸상부는 상기 유리에 흡수가 잘 되도록 100~600㎚ 사이의 파장을 가지는 단파장 레이저빔을 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  2. 삭제
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단파장 레이저빔이 600㎚ 이상의 파장을 가질 경우 상기 유리에 물감을 덧칠하여 상기 단파장 레이저빔의 흡수가 잘 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 빔발생부는 상기 유리 절단부위의 시작부와 끝단부가 상기 유리의 중앙부와 동일하게 가열되게끔 상기 유리의 구간에 따라 다른 크기의 에너지를 가지는 레이저빔을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 빔발생부에서 상기 유리로 조사되는 레이저빔의 모양은 상기 유리 절단 진행방향에 따라 선단영역과 후단영역으로 구분되며 상기 선단영역은 후단영역에 비해 넓도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  6. 제1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 빔발생부의 레이저빔은 키홀(Key Hole) 모양인 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단에 사용되는 냉각제는 기화성이 강한 고체 냉각제로 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고체 냉각제는 액체 상태의 물질을 공기 중에 분무했을 때 고체 상태로 변환되는 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 물질은 고체탄산입자로 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 절단 장치는 냉각수단에 의해 냉각된 유리의 표면에 남아있는 냉각제를 증발 제거시키는 제4 빔발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 절단 장치는 냉각수단에 의해 냉각된 유리의 표면에 남아있는 냉각제를 증발 제거시키는 열풍기(Air Heater)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 절단 장치는 냉각수단에 의해 냉각된 유리의 표면에 남아있는 냉각제를 흡입하는 흡입장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 절단 장치는 상기 유리가 곡선 형상으로 절단 가능하게끔 상기제1,2 빔발생부와, 상기 냉각수단이 상기 유리 절단 진행방향에 대해 좌우방향으로 이동 가능하도록 하는 위치 구동장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  14. 가공하고자 하는 유리를 가열하기 위하여 상기 유리로 레이저빔을 조사하는 빔발생부와; 상기 가열된 유리를 절단하기 위하여 상기 유리를 냉각하는 냉각수단을 포함하여 구성된 유리 절단 장치에 있어서,
    상기 유리 절단부위의 시작부와 끝단부가 상기 유리 중앙부와 동일하게 절단되도록 상기 유리의 구간별로 상기 레이저빔 에너지의 크기를 조절하는 펄스발생기와; 상기 냉각수단에 사용되는 냉각제의 유량을 조절하는 유량조절기와; 상기 레이저빔의 집속거리가 조절되도록 상기 빔발생부와 상기 유리 사이의 거리를 조절하는 구동부와; 상기 펄스발생기, 상기 유량조절기 및 상기 구동부를 제어하는 제어부롤 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
  15. 가공하고자 하는 유리로 레이저빔을 조사하여 새김선을 긋는 제1 단계와; 상기 유리를 가열 냉각하여 1차로 절단하는 제2 단계와; 상기 1차 절단된 유리의 절단선을 따라 레이저빔을 조사하여 상기 유리를 2차로 절단하는 제3 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 제1 단계의 레이저빔은 100~600㎚사이의 파장을 가지는 단파장 레이저인 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 레이저빔이 600㎚ 이상의 파장을 가질 경우 상기 유리에 물감을 덧칠하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 단계는 상기 유리를 냉각 후, 상기 유리에 남아있는 냉각제가 증발 제거하는 냉각제제거단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 상기 유리로 레이저빔을 조사함에 따라 상기 유리에 남아있는 냉각제가 가열 제거되는 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.
  20. 가공하고자 하는 유리 절단부위의 시작부, 중앙부, 끝단부의 구간을 분할하는 제1 단계와; 상기 유리의 분할된 구간별로 다른 에너지 크기를 가지는 레이저빔을 각각의 거리에서 조사하여 상기 유리를 가열하는 제2 단계와; 상기 가열된 유리를 상기 구간별로 냉각제의 유량을 달리하여 냉각하여 상기 유리를 절단하는 제3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040046421A (ko) * 2002-11-27 2004-06-05 주식회사 이오테크닉스 레이저를 이용한 취성재료 절단장치 및 방법
KR100495051B1 (ko) * 2002-04-25 2005-06-14 엘지전자 주식회사 유리 절단 방법 및 장치
KR100497568B1 (ko) * 2002-08-31 2005-06-23 주식회사 에쎌텍 취성재료 절단용 레이저장치
KR101438137B1 (ko) * 2013-11-26 2014-09-12 김광식 유리기판 절단장치 및 방법
KR101511638B1 (ko) 2013-09-24 2015-04-13 김광식 유리기판 절단장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100408534B1 (ko) * 2001-05-21 2003-12-06 로체 시스템즈(주) 비금속 재료의 절단방법 및 절단장치
KR100786179B1 (ko) * 2002-02-02 2007-12-18 삼성전자주식회사 비금속 기판 절단 방법 및 장치
KR100393890B1 (en) * 2002-10-25 2003-08-06 Rorze Systems Corp Method and device for cutting non-metallic panel by laser beam using synchronization technology
KR100693164B1 (ko) * 2006-06-05 2007-03-14 엘지전자 주식회사 유리절단용 컷팅헤드와 이를 이용한 유리절단장치
TWI545374B (zh) * 2012-08-16 2016-08-11 鴻海精密工業股份有限公司 液晶顯示模組及其製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251138A (ja) * 1984-05-28 1985-12-11 Hoya Corp ガラスの切断方法
KR20000051015A (ko) * 1999-01-18 2000-08-16 김순택 비금속 재료의 절단방법 및 그 장치
JP2000233936A (ja) * 1999-02-10 2000-08-29 Mitsuboshi Diamond Kogyo Kk ガラス切断装置
KR100300420B1 (ko) * 1999-02-02 2001-09-22 김순택 유리의 절단장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60251138A (ja) * 1984-05-28 1985-12-11 Hoya Corp ガラスの切断方法
KR20000051015A (ko) * 1999-01-18 2000-08-16 김순택 비금속 재료의 절단방법 및 그 장치
KR100300418B1 (ko) * 1999-01-18 2001-09-22 김순택 비금속 재료의 절단방법 및 그 장치
KR100300420B1 (ko) * 1999-02-02 2001-09-22 김순택 유리의 절단장치
JP2000233936A (ja) * 1999-02-10 2000-08-29 Mitsuboshi Diamond Kogyo Kk ガラス切断装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100495051B1 (ko) * 2002-04-25 2005-06-14 엘지전자 주식회사 유리 절단 방법 및 장치
KR100497568B1 (ko) * 2002-08-31 2005-06-23 주식회사 에쎌텍 취성재료 절단용 레이저장치
KR20040046421A (ko) * 2002-11-27 2004-06-05 주식회사 이오테크닉스 레이저를 이용한 취성재료 절단장치 및 방법
KR101511638B1 (ko) 2013-09-24 2015-04-13 김광식 유리기판 절단장치
KR101438137B1 (ko) * 2013-11-26 2014-09-12 김광식 유리기판 절단장치 및 방법

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