KR20040021295A - 레이저빔을 이용한 유리 절단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른면, 레이저빔을 이용한 유리기판의 절단방법은 절단하고자 하는 유리기판을 준비하는 제1단계와, 유리기판의 가장자리로부터 소정거리 이격된 유기기판 상면 내에 초기 크랙을 형성하는 제2단계와, 상기 초기 크랙이 형성된 부위로부터 절단방향으로 가열 및 냉각하여 열충격을 가하는 제3단계를 포함한다.

Description

레이저빔을 이용한 유리 절단방법{G1ass cutting method utilizing a laser beam}

본 발명은 비금속 재료의 절단방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 레이저 빔을 이용한 열충격에 의해 유리를 절단하는 유리 절단방법에 관한 것이다.

화상표시장치의 기판은 비금속 물질인 유리 또는 세라믹 등이 이용된다. 이러한 기판으로 사용되는 유리는 다이아몬드 소오(saw)나 열충격을 가하여 절단하는 방법이 이용되어 왔다.

상기 열충격에 의해 절단하는 방법이 미국특허인 US5,609,284호에 개시되어있다. 이 방법은 절단부위를 가열하고 절단부위를 급냉각시킴으로써 마이크로 크랙을 발생시켜 절단하는 것이다.

그러나 상술한 바와 같이 열충격을 이용하여 유리를 절단하는 방법은 열전도율이 좋지 않은 유리의 특성을 이용한 것으로, 유리의 절단되는 부위를 짧은 시간내에 가열하고 가열된 부위를 급냉시킴으로써 이들 부위의 열팽창량 차이에 의한 마이크로 크랙을 형성하여 절단하는 방법이다. 상술한 미세한 크랙의 성장은 재료에 존재하는 응력에 의하여 결정된다.

이러한 응력은 레이저빔과 냉각에 의해 절단되는 유리의 내부에 생성되는 열적인 인장응력과 절단하려는 유리의 크기, 절단되는 유리의 밴딩여부, 재료의 구속등과 관련된 외부적인 응력의 복합적인 힘의 조합에 의해 결정된다.

상기 열적인 인장응력은 유리를 절단하는 주요 응력이 된다. 이 열적인 인장응력은 레이저빔의 파워, 레이저빔의 초점 형상, 초점부위에서의 에너지 밀도 분포, 절단속도, 냉각조건등에 의하여 그 값이 결정된다. 상기 변수중 열응력 유발을 위한 온도구배 형성에 가장 중요한 영향을 주는 인자로는 열응력인데, 이 열응력을 감안하여 종래에는 레이저 빔 초점의 단면을 변화시키는 방안이 제시되었다.

한편, 상기와 같이 레이저빔을 이용한 열충격에 의한 유리 기판의 절단시 절단방향 한정과 초기 절단의 원활한 시작을 위하여 초기 크랙(initial)을 만들어 주어야 하는데, 이 초기 크랙은 절단 시작 부위에 미세한 마이크로 크랙(micro-crack)으로 이루어져야 한다. 상기 마이크로 크랙으로 이루어지지 않고 두께 방향으로 절단((full-cutting)되는 경우 열충격에 의한 절단시 에러가 발생되는 문제점이 있다. 특히 유리 기판을 교차하여 절단하는 경우 절단패턴에 대한 유연성 등에 큰 영향을 미치게 되며, 코너부에서 절단품질이 떨어져 기판의 가장자리에서 30mm 이격된 안쪽 영역에서만 열충격에 의한 절단품질을 높일 수 있었다. 이러한 문제점은 절단 끝단부에서도 동일하게 발생한다.

상술한 바와 같은 절단 품질의 저하는 기판 소재의 손실을 발생시키며 생산성의 향상을 도모하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 것으로서, 유리기판 절단부의 초기 크랙시 두께 방향으로 모두 절단되는 것을 방지하여 절단되는 기판의 품질 저하를 방지할 수 있는 레이저빔을 이용한 유리 절단 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1는 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 유리기판 절단 방법을 도시한 블록도,

도 2는 절단되는 유리 기판의 사시도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레이저빔을 이용한 유리 절단방법은,

절단하고자하는 유리기판을 준비하는 제1단계와, 유리기판의 가장자리로부터 소정거리 이격된 유기기판 상면 내에 초기 크랙을 형성하는 제2단계와,

상기 초기 크랙이 형성된 부위로부터 절단방향으로 가열 및 냉각하여 열충격을 가하는 제3단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 제2단계에 있어서, 초기 크랙 형성부위는 기판의 가장자리로부터 5mm 이상 떨어지도록 함이 바람직하며, 제 3단계에 있어서 절단 끝단부가 기판의 가장자리로부터 소정간격 이격된 위치에 위치되도록 유리 기판의 가열 및 냉각을 제어함이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 유리 기판의 절단방법은 유기 전계발광 표시장치, 액정표시장치 등의 기판으로 이용되는 유리기판을 절단하는 것을 예로 들어 설명한다.

상기 절단방법을 실시하기 위해서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 절단하고자 하는 유리기판(10)을 준비하는 제1단계(100)를 수행한다. 상기 유리기판(10)의 준비가 완료되면 유리기판의 절단패턴을 결정한 후 절단 시작 부위에 초기크랙(20)을 형성하는 제2단계(200)를 수행한다. 상기 제2단계를 수행함에 있어서, 상기 초기 크랙(20)의 형성위치는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 유리 기판의 가장자리로부터 소정간격(L) 이격된 유리기판의 상면에 위치시킨다. 바람직하게는 절단되는 유리기판(10)의 가장자리로부터 5mm 이상 이격된 위치에 형성함이 바람직하다. 이때에 상기 초기 크랙(20)은 다이아몬드 휠 또는 레이저 빔을 이용하여 형성하게 되는데, 유리기판(10)의 두께 방향으로 완전히 절단(full-cutting)되지 않도록 함이 바람직하다.

이 상태 상기 유리 기판(10)의 초기 크랙의 형성부위로부터 점진적으로 레이저빔을 이용하여 가열하는 단계를 수행하고, 후속적으로 가열된 절단부를 급냉시키는 제3단계를 수행하여 상기 절단부에 열충격을 가함으로써 마이크로 크랙을 형성한다. 이 단계에서 상기 열충격이 가하여져 1차적으로 마이크로 크랙이 형성된 부위를 점진적으로 가열하는 단계를 수행함과 아울러 냉각수 또는 냉각가스를 이용하여 급냉시키는 단계를 수행하여 상기 절단부에 2차적인 열충격을 가할 수 있다.

한편, 상기 절단부위의 끝단부는 유리기판(10)의 가장자리로부터 소정간격 이격되도록 하거나 상기와 같이 유리기판(10)의 가장자리로부터 5mm 이격된 위치에 마이크로 크랙을 형성하여 두께 방향으로 완전히 절단되지 않도록 함이 바람직하다.

상기와 같이 유리기판을 절단하는 방법에 있어서, 유리기판의 절단부가 교차되는 경우에는 교차되는 절단부위의 초기 크랙(20)을 상기와 같이 형성한다.

상술한 바와 같은 방법에 의한 레이저빔을 이용한 유리기판의 절단방법은 초기 크랙부위가 두께 방향으로 완전하게 절단되지 않음으로써 열충격에 의한 기판의 절단시 절단부위가 왜곡되게 절단되는 것을 방지할 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 레이저빔을 이용한 유리기판의 절단방법은 절단부의 시작부위와 끝단부에 형성하는 초기 크랙을 유리기판의 가장자리로부터 이격된 위치에 형성함으로써 초기 열충격에 의해 절단되는 절단부위가 두께 방향으로 완전하게 절단되어 발생되는 절단부의 왜곡을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 절단하고자 하는 유리기판을 준비하는 제1단계와, 유리기판의 가장자리로부터 소정거리 이격된 유기기판 상면 내에 초기 크랙을 형성하는 제2단계와,

   상기 초기 크랙이 형성된 부위로부터 절단방향으로 가열 및 냉각하여 열충격을 가하는 제3단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용한 유리기판의 절단방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2단계에 있어서, 초기 크랙 형성부위는 기판의 가장자리로부터 5mm 이상 이격된 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 유리기판의 절단방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제 3단계에 있어서 절단 끝단부가 기판의 가장자리로부터 소정간격 이격된 위치에 위치되도록 유리 기판의 가열 및 냉각을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저빔을 이용한 유리 기판의 절단방법.