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KR101543930B1 - 강화 유리 기판을 스크라이빙 및 분리하기 위한 방법 - Google Patents

강화 유리 기판을 스크라이빙 및 분리하기 위한 방법 Download PDF

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KR101543930B1
KR101543930B1 KR1020137003838A KR20137003838A KR101543930B1 KR 101543930 B1 KR101543930 B1 KR 101543930B1 KR 1020137003838 A KR1020137003838 A KR 1020137003838A KR 20137003838 A KR20137003838 A KR 20137003838A KR 101543930 B1 KR101543930 B1 KR 101543930B1
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tempered glass
scoring blade
chemically tempered
scoring
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제임스 더블유. 브라운
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법은 제1표면, 제2표면, 제1에지 및 제2에지를 갖춘 강화 유리 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 각각의 제1 및 제2표면은 압축 응력 하에 그 표면에서 층의 깊이로 확장하는 강화 표면층, 및 인장 응력 하의 제1표면과 제2표면 사이의 중심 영역을 갖춘다. 더욱이, 상기 방법은 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 시작 오프셋 거리로 상기 제1에지로부터 오프셋되는 제1표면의 시작 위치에 스코어링 블레이드를 인가하고, 상기 스코어링 블레이드가 원하는 분리 라인을 따라 제1표면을 스코어하도록 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판을 이동시키는 단계를 포함한다. 그러한 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판의 이동은 상기 스코어링 블레이드가 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 종료 오프셋 거리로 강화 유리 기판의 제2에지로부터 오프셋되는 종료 위치에서 정지하도록 종료한다.

Description

강화 유리 기판을 스크라이빙 및 분리하기 위한 방법{METHODS FOR SCRIBING AND SEPARATING STRENGTHENED GLASS SUBSTRATES}
본 출원은 그 전체가 참조로 여기에 반영되는 2010년 7월 16일 출원된 "Methods for Scribing and Separating Strengthened glass substrates"으로 명칭된 미국 특허출원 제61/364,980호에 대한 우선권을 청구한다.
본 발명은 통상 유리 기판을 분리하기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 강화 유리 기판을 스크라이빙(scribing) 및 분리하기 위한 방법에 관한 것이다.
박막 유리 기판은 가전장치에 있어서 다양하게 응용될 수 있다. 예컨대, 유리 기판은 이동통신 단말기, 텔레비전 및 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이 장치, 및 다양한 다른 전자장치에 통합된 LCD 및 LED 디스플레이용 커버 시트로서 사용된다. 그와 같은 장치에 사용된 커버 시트는 대형의 유리 기판을 다수의 보다 작은 유리 기판으로 절단 또는 분리함으로써 형성된다. 예컨대, 유리 기판은 스크라이브-앤드-브레이크(scribe-and-break) 기술로 분리된다. 그러나, 스크라이브-앤드-브레이크 기술이 이온-교환 유리와 같은 강화 유리를 분리하는데 이용될 경우, 스크라이브 라인을 형성한다기 보다는 오히려 통제불능의 몸체 전체 분리 또는 파괴를 야기할 수 있다. 일반적으로, 통제불능 분리는 유리 기판의 완전한 파괴 또는 약화된 에지 특성을 야기한다. 더욱이, 그러한 강화 유리를 스코어(score)하기 위해 사용된 스코어링 장치(scoring device)는 그 강화 유리의 압축 표면을 뚫을 수 없기 때문에, 스크라이브 라인의 형성을 방해한다.
따라서, 스크라이브 라인을 형성하고 강화 유리 기판을 분리하기 위한 대안의 방법들이 필요하다.
본 발명은 강화 유리 기판을 스크라이빙(scribing) 및 분리하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 있어서, 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법은 제1표면, 제2표면, 제1에지 및 제2에지를 갖춘 강화 유리 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 각각의 제1 및 제2표면은 압축 응력 하에 그 표면에서 층의 깊이로 확장하는 강화 표면층, 및 인장 응력 하의 제1표면과 제2표면 사이의 중심 영역을 갖춘다. 더욱이, 상기 방법은 스코어링 블레이드(blade)의 직경보다 큰 시작 오프셋(offset) 거리로 상기 제1에지로부터 오프셋되는 제1표면의 시작 위치에 스코어링 블레이드를 인가하고, 상기 스코어링 블레이드가 원하는 분리 라인을 따라 제1표면을 스코어하도록 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판을 이동시키는 단계를 포함한다. 그러한 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판의 이동은 상기 스코어링 블레이드가 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 종료 오프셋 거리로 강화 유리 기판의 제2에지로부터 오프셋되는 종료 위치에서 정지하도록 종료한다.
다른 실시예에 있어서, 강화 유리 기판을 분리하는 방법은 강화 유리 기판을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 강화 유리 기판은 제1표면, 제2표면, 제1에지 및 제2에지를 포함한다. 각각의 제1표면 및 제2표면은 압축 응력 하에 그 표면에서 층의 깊이로 확장하는 강화 표면층, 및 인장 응력 하의 제1표면과 제2표면 사이의 중심 영역을 갖춘다. 더욱이, 상기 방법은 시작 위치가 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 시작 오프셋 거리로 제1에지로부터 오프셋되도록 제1표면의 시작 위치에 스코어링 블레이드를 인가하고, 스크라이브 라인을 형성하기 위해 스코어링 블레이드가 원하는 분리 라인을 따라 제1표면을 스코어하도록 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판을 이동시키는 단계를 포함한다. 그러한 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판의 이동은 상기 스코어링 블레이드가 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 종료 오프셋 거리로 강화 유리 기판의 제2에지로부터 오프셋되는 종료 위치에서 정지하도록 종료한다. 더욱이, 상기 방법은 강화 유리 기판을 분리하기 위해 스크라이브 라인을 따라 강화 유리 기판을 제어가능하게 절단하도록 스크라이브 라인에 대해 밴딩 모멘트(bending moment)를 인가하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 강화 유리 제품은 제1표면, 제2표면, 및 제1표면과 제2표면을 결합하는 적어도 하나의 에지를 포함한다. 각각의 제1표면 및 제2표면은 압축 응력하의 층의 깊이로 그 표면으로부터 확장하는 이온 교환 강화 표면층, 및 인장 응력 하의 제1표면과 제2표면 사이의 중심 영역을 갖춘다. 상기 적어도 하나의 에지는 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 시작 오프셋 거리로 강화 유리 기판의 제1에지로부터 오프셋되는 강화 유리 기판의 제1표면의 시작 위치에 스코어링 블레이드를 인가하고, 스코어링 블레이드가 원하는 분리 라인을 따라 제1표면을 스코어하도록 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판을 이동시키고, 대략 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 종료 오프셋 거리로 강화 유리 기판의 제2에지로부터 오프셋되는 종료 위치에서 상기 스코어링 블레이드가 정지하도록 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판의 이동을 종료하며, 강화 유리 기판을 분리하기 위해 스크라이브 라인을 따라 강화 유리 기판을 제어가능하게 절단하도록 스크라이브 라인에 대해 밴딩 모멘트를 인가함으로써 형성된다.
상기 방법의 추가의 특징 및 장점들이 이하 상세히 설명되며, 그 일부는 통상의 기술자라면 용이하게 알 수 있거나 이하의 상세한 설명, 청구항 뿐만 아니라 부가의 도면을 포함하는 본원에 기술된 실시예들을 실시함으로써 인식할 수 있을 것이다.
상기한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 다양한 실시예들을 기술하며 청구된 대상의 성격 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 구성을 제공하기 위한 것이라하는 것을 이해해야 한다. 수반되는 도면들은 다양한 실시예들을 좀더 잘 이해할 수 있게 하기 위해 제공되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 그 도면들은 여기에 기술한 다양한 실시예들을 나타내며, 설명과 함께 청구 대상의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 여기에 설명되고 기술된 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 화학적 강화 유리 기판의 개략 횡단면도를 나타낸다.
도 2는 여기에 설명되고 기술된 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 화학적 강화 유리 기판 내의 압축 및 인장 응력을 그래프로 나타낸다.
도 3은 여기에 설명되고 기술된 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 스크라이브되는 화학적 강화 유리 기판의 개략 상면도를 나타낸다.
도 4는 여기에 설명되고 기술된 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 스코어링 블레이드를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 여기에 설명되고 기술된 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따른 2개의 분리된 화학적 강화 유리 제품의 개략 사시도를 나타낸다.
이하, 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하고 그러한 스크라이브 라인의 형성에 의해 강화 유리 기판을 분리하기 위한 방법의 다양한 실시예들에 대한 상세한 설명이 이루어진다. 가능한 한 동일한 도면참조부호가 도면에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 사용될 것이다. 여기에 기술한 바와 같이, 일반적으로 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 방법은 강화 유리 기판의 제1에지로부터 오프셋되는 제1표면(예컨대, 상면)의 시작 위치에 스코어링 블레이드를 인가하는 단계를 포함한다. 스코어링 블레이드의 인가에 의해 생성된 스크라이브 라인이 인장 응력 하에 중심 영역으로 너무 깊이 확장하지 않도록 스코어링 블레이드의 스코어링 각도 뿐만 아니라 힘이 강화 유리 기판에 인가된다. 그러한 스크라이브 라인을 형성하기 위해 스코어링 블레이드가 제1표면을 스코어하도록 스코어링 블레이드 또는 유리 기판이 이동된다. 그러한 이동은 스코어링 블레이드가 강화 유리 기판의 제2에지에 도달하기 전에 종료될 것이다. 그 강화 유리 기판은 그러한 형성된 스크라이브 라인에 대한 기계적인 힘의 인가에 의해 분리될 것이다. 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하기 위한 방법, 강화 유리 기판의 분리 방법, 및 강화 유리 제품의 다양한 실시예들이 여기서 좀더 상세히 기술될 것이다.
도 1에는 예시의 강화 유리 기판(100)이 도시되어 있다. 그러한 강화 유리 기판(100)은 제1표면(110a), 제2표면(110b), 및 에지들(예컨대, 제1에지(111) 및 제2에지(113))을 갖춘다. 그러한 강화 유리 기판(100)은 유리 기판 내에 강화 표면층(112a, 112b) 및 중심 영역(114)을 생성하기 위해 이온-교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 것이다. 그러한 유리 기판은 제한하진 않으며, 이온-교환된 보로실리케이트, 알루미노실리케이트 유리, 및 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한 소다 림 실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 및 알루미노보로실리케이트 유리를 포함하는 다양한 유리 조성물로부터 형성될 것이다. 예로서 한정하진 않지만, 그러한 유리 기판은 Corning Gorilla® 유리가 될 것이다.
상기 강화 유리 기판(100)은 2개의 강화 표면층(112a, 112b), 및 중심 영역(114)을 포함한다. 상기 강화 표면층(112, 112b)은 강화 유리 기판(100)에 높은 강도를 제공하는 압축 응력 상태로 유지된다. 상기 중심 영역(114)은 서로 힘의 균형을 유지하도록 상기 강화 표면층의 압축 응력을 보상하기 위해 인장 응력 하에 있으며, 이에 따라 강화 유리 기판(100)이 깨지지 않는다. 도 2는 예시의 강화 유리 기판(100)의 응력 프로파일을 그래픽으로 나타낸 것이다. 상기 2개의 강화 표면층(112a, 112b)은 깊이(136)로 나타낸 바와 같이 층의 이온-교환 깊이(DOL)를 갖는다. 몇몇 실시예에서의 DOL은 강화 유리 기판의 총 두께의 1/30th보다 클 것이다.
그래프 라인(132a, 132b, 132c)은 그 유리 기판의 각기 다른 영역에서의 응력 프로파일을 나타낸다. 라인(134)은 제로(zero) 응력을 나타내고, 화살표(130)는 압축 응력 및 인장 영력의 증가/감소를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 예시의 강화 유리 기판(100)의 강화 표면층(112a, 112b)에서의 응력 프로파일은 상당한 압축 응력(예컨대, 강화 유리 기판(100)의 표면 근처에 약 600MPa 또는 그 이상) 하에 있다. 내부 인장 영역의 그 중심 인장은 압축 표면 응력의 증가(예컨대, 일 실시예에서 약 45MPa까지)에 따라 증가한다. 일반적으로, 중심 인장 응력의 크기는 유리 절단에 영향을 주고, 표면 압축 응력의 크기는 유리 기판의 강도를 결정한다.
여기에 기술한 실시예들은 강화 유리 기판(100)의 표면을 가로지르는 스코어링 블레이드를 인가 및 이동시킴으로써 스크라이브 라인을 기계적으로 형성하기 위해 그러한 스코어링 블레이드를 이용한다. 도 3은 강화 유리 기판(100) 및 이 강화 유리 기판에 인가된 스코어링 블레이드(120)를 개략적으로 나타낸다. 상기 강화 유리 기판(100)은 컴퓨터에 의해 제어되는 X, Y 브릿지 머신(도시하지 않음)에 위치될 것이다. 상기 브릿지 머신은 원하는 분리 라인(116)을 따라 스코어링 블레이드(120)의 이동을 제어할 것이다. 그러한 원하는 분리 라인(116)은 스코어링 블레이드가 이동 및 스크라이브 라인이 형성되는 라인이다. 다음에, 상기 강화 유리 기판(100)은 스크라이빙 공정 이후 기계적인 힘에 의해 스크라이브 라인에서 분리될 것이다. 또 다른 실시예에 있어서, 그러한 스코어링 블레이드(120)가 정지 상태를 유지한 채 이 스코어링 블레이드(120)에 대해 강화 유리 기판(100)을 이동시키는 이동 테이블 상에 상기 강화 유리 기판(100)이 탑재될 수 있다.
상기 스코어링 블레이드(120)는 상기 강화 유리 기판의 제1표면(110a)의 시작 위치(115)에 인가될 것이다. 또한, 상기 스코어링 블레이드(120)가 제2표면(110b)에 인가될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 상기 스코어링 블레이드(120)는 유리를 스코어하기 위한 소정 타입의 블레이드가 될 것이다. 예컨대, 상기 스코어링 블레이드(120)는 도 4에 도시한 바와 같은 스코어링 휠이 될 것이다. 그러나, 그러한 형태의 스코어링 블레이드(120)는 원형의 휠로 한정하지 않으며 다른 형태(예컨대, 직사각형)가 될 수 있다. 상기 스코어링 블레이드(120)는 예컨대 텅스텐 카바이드 또는 다이아몬드 폴리크리스탈라인과 같은 재료로 이루어질 것이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 스코어링 블레이드(120)는 스코어링 각도(θ)를 규정하는 각진 벽(122) 및 스크라이빙 에지(124)를 갖는다. 상기 스코어링 각도(θ)는 파괴 또는 몸체 전체 분리를 야기하지 않고 상기 강화 유리 기판을 상기 스크라이빙 블레이드가 효과적으로 절단할 수 있는 각도가 될 것이다. 스코어링 블레이드(120)의 지나친 날카로움은 인장 응력 하에 그 중심 영역(114) 내로 지나치게 깊이 들어가는 표면 흠(surface defect)/스크라이브 라인을 생성하여 강화 유리 기판의 몸체 전체 분리 또는 파괴를 야기할 것이다. 지나치게 무딘 스코어링 블레이드는 표면 결손을 형성하기 위해 강화 표면층을 뚫을 수 없게 될 것이다. 일 실시예에 있어서, 도 4에 나타낸 스코어링 각도(θ)는 그 중심 영역(114) 내로 지나치게 깊이 들어가지 않는 강화 유리 기판(100) 내의 표면 흠(125)을 형성하기 위해 약 100°과 130° 사이가 될 것이다.
상기 스코어링 블레이드(120)의 직경(d)은 비교적 작을 것이다. 큰 직경의 스코어링 블레이드는 강화 유리 기판(100)에 통제불능의 크랙을 생성할 것이다. 비록 좀더 큰 직경의 스코어링 블레이드가 사용될 지라도, 5mm 또는 그 이하의 직경(d)을 갖는 스코어링 블레이드는 강화 유리 기판(100)에 스크라이브 라인을 일정하게 형성할 것이다.
표면(110a/110b) 상에 스코어링 블레이드(120)의 인가는 임펙트 위치에 표면 흠(125; 도 1)을 생성한다. 강화 유리 기판의 표면 상에 형성된 표면 흠의 마이크로스코픽 평가(Microscopic evaluation)는 상기 임펙트 위치에 생성된 표면 흠이 그 임펙트 위치에서 그 임펙트 위치에 가장 가까운 에지(예컨대, 제1에지(111)) 및 이 에지에 대향하는 대향 에지(예컨대, 제2에지(113)) 모두로 확장하는 것을 보여주고 있다. 상기 스코어링 블레이드의 인가에 의해 생성된 표면 흠(125)의 평균 길이는 그 스코어링 블레이드(120)의 직경(d)에 약 1.5배인 것으로 측정된다. 상기 표면 흠(125)의 길이는 종료 위치(117)를 포함한 원하는 분리 라인(116)에 걸친 다른 위치들보다 시작 위치(115)에서 더 길다. 강화 유리 기판(100) 상의 스코어링 블레이드(120)의 최초 임펙트는 상기 표면 흠(125)의 길이가 원하는 분리 라인(116)에 걸친 다른 위치들보다 그 임펙트 위치에서 더 크도록 시작 위치에 순간적인 임펙트 힘의 증가를 야기할 것이다.
스크라이빙 공정 동안 강화 유리 기판의 에지에 또는 에지 근처에 스코어링 블레이드(120)를 인가하는 것은 표면 흠(125)이 그 에지에 도달하게 하고, 강화 유리 기판(100) 내에 "다수의" 크랙/벤트를 형성하게 하며, 이는 원하는 분리 라인으로 방향을 바꾸는 것을 통제할 수 없게 하거나 몸체 전체 분리를 야기하거나 강화 유리 기판(100)의 파괴를 야기할 것이다. 원하는 분리 라인(116)을 허용하는 "단일의" 크랙 또는 벤트는 강화 유리 기판(100)이 매끄러운 에지로 깔끔하게 분리될 수 있게 한다.
그러한 다수의 통제불능의 크랙들을 방지하기 위해, 시작 거리(DI)로 제1에지(111)로부터 오프셋되는 강화 유리 기판(100)의 제1표면(110a)의 시작 위치(115)에 스코어링 블레이드(120)가 인가될 것이다. 그러한 시작 거리(DI)는 시작 위치(115)에서 제1에지(111) 쪽으로 퍼지는 표면 흠(125)이 제1에지(111)에 도달하지 않도록 충분히 큰 거리여야 한다. 일반적으로, 그러한 시작 거리(DI)는 스코어링 블레이드의 직경(d)보다 커야 한다. 시작 거리(DI)로 제1에지(111)로부터 오프셋되는 시작 위치에 스코어링 블레이드(120)를 인가하는 것은 강화 유리 기판(100)의 중심 영역(114)에 개설되는 크랙 또는 크랙들이 형성되어 도달하는 것을 방지할 것이다. 그러한 시작 위치(115)가 강화 유리 기판(100)의 제1에지에 너무 가깝게 위치하면, 표면 흠(125)은 제1에지(111)에 도달하고 이는 제1에지(111)에 또는 그 근처에서 중심 영역(114)으로 표면 흠(125)이 들어가게 하여 개설 크랙(open crack)을 형성한다. 일 실시예에 있어서, 그러한 시작 거리(DI)는 스코어링 블레이드(120)의 직경(d)에 적어도 2배이고, 이는 시작 위치(115)에 생성된 그러한 표면 흠(125)이 제1에지(111)에 도달하는 것을 방지할 것이다.
초기 임펙트 및 이동 동안 제1표면(110a) 상의 스코어링 블레이드(120)의 임펙트 에너지는 표면 흠(125; 및 그에 따라 형성된 스크라이브 라인)이 강화 유리 기판(100)의 중심 영역(114)으로 너무 깊게 확장하지 않도록 제어가능하게 유지될 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 그러한 표혐 흠(125)은 인장 응력 하에 중심 영역(114)으로 부분적으로 확장할 것이다. 그러나, 그러한 강화 유리 기판(100)은 표면 흠(125)이 중심 영역(114)으로 최소한도로 들어갈 때 몸체 전체 분리를 방지하기에 충분히 단단해질 것이다. 표면 흠(125)이 중심 영역(114)으로 너무 깊이 들어가면, 몸체 전체 분리 또는 파괴가 발생할 것이다.
일반적으로, 제1표면(110a) 상의 스코어링 블레이드(120)의 임펙트 에너지는 강화 유리 기판(100)의 총 두께의 약 25%보다 크지 않도록 인가될 것이다. 이는 대다수의 표면 흠(125) 및 스크라이브 라인이 강화 표면층(112a 또는 112b) 내에 대부분 유지되는 것을 보장할 것이다. 그러한 임펙트 에너지는 강화 유리 기판 상의 스코어링 블레이드의 임펙트 부하 뿐만 아니라 강화 유리 기판 상의 초기 임펙트시의 스코어링 블레이드의 임펙트 속도 및 스코어링 동작 동안 스코어링 블레이드의 이동 속도에 의해 결정된다.
강화 유리 기판 상의 스코어링 블레이드의 초기 임펙트와 관련하여, 임펙트 힘 또는 부하가 증가함에 따라, 강화 유리 기판 상의 스코어링 블레이드의 임펙트 속도는 증가할 것이다. 그러한 임펙트 속도가 증가함에 따라, 임펙트 힘 또는 부하가 감소할 것이다. 고정된 부하 인가의 경우, 그 임펙트 에너지는 임펙트 속도의 증가에 따라 증가한다. 따라서, 고정된 부하 인가의 경우, 임펙트 속도는 표면 흠이 강화 유리 기판의 중심 영역으로 너무 깊게 확장(예컨대, 강화 유리 기판의 총 두께의 25% 이상 확장)하지 않도록 설정되어야 한다. 초기 임펙트시 스코어링 블레이드의 힘 및 속도 값은 유리 조성, 두께, 압축 응력, 및 강화 표면층의 DOL과 같은 강화 유리 기판의 특성에 좌우될 것이다. 표 1은 실험적인 테스트시의 최대 속도 및 임펙트 힘의 값과 중심 영역에서 30MPa의 인장 응력을 갖는 각기 다른 두께의 3개의 강화 유리 기판을 나타낸다. 표 2는 실험적인 테스트시의 최대 속도 및 임펙트 힘과 중심 영역에서의 22PM의 인장 응력을 갖는 각기 다른 두께의 3개의 강화 유리 기판을 나타낸다.
표 1 및 2에 목록된 값들은 단지 설명의 목적을 위한 것일 뿐 한정하려는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.
30MPa 중심 영역을 갖는 강화 유리 기판
유리 두께 임펙트 속도 인가된 부하
1.1mm 125mm/s 18N
0.7mm 100mm/s 16N
0.55mm 75mm/s 14N
22MPa 중심 영역을 갖는 강화 유리 기판
유리 두께 임펙트 속도 인가된 부하
1.1mm 100mm/s 18N
0.7mm 90mm/s 16N
0.55mm 50mm/s 14N
강화 유리 기판의 표면 상에서의 스코어링 블레이드 이동시의 임펙트 에너지와 관련하여, 스코어링 블레이드의 스코어링 속도(즉, 이동 속도)의 증가는 강화 유리 기판 표면 상의 스코어링 블레이드의 인가된 힘의 대응하는 증가를 필요로 할 것이다. 일반적으로, 스코어링 블레이드(120)의 이동 속도의 50% 증가는 강화 유리 기판의 분리를 가능하게 하기 위한 적절한 깊이를 갖는 스크라이브 라인을 달성하기 위해 임펙트 힘의 15% 증가를 필요로 할 것이다. 성공적인 스크라이브 라인 생성은 10mm/s와 1000mm/s 사이의 스크라이빙 속도에서 수행된다. 표 3은 30MPa의 중심 인장 영역을 갖는 0.7mm의 두꺼운 이온 교환 유리 샘플들에 있어서의 각기 다른 이동 속도 및 대응하는 임펙트 힘을 나타내는 다양한 깊이의 스크라이빙 크랙들을 나타낸다. 표 3에 제공된 값들은 설명을 위한 것이며 한정하려는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.
스코어링 속도 및 스코어링 힘 - 0.7mm 두꺼운 CT-30 유리
부하 스코어링 속도 중간값의 크랙 깊이
12N 250mm 109.5㎛
12N 500mm 100㎛
15N 250mm 117㎛
15N 500mm 109.5㎛
18N 250mm 125.5㎛
18N 500mm 111㎛
일 실시예에 있어서, 강화 유리 기판(100)의 제1표면(110a) 상의 스코어링 블레이드(120)의 임펙트의 힘 및 속도와 이동은 제어가능 공압 실린더의 사용에 의해 제어된다. 상기 힘은 상기 제어가능 공압 실린더의 압력 밸브에 의해 제어되고, 제1표면(110a) 상의 그 임펙트 속도는 상기 제어가능 공압 실린더의 유량을 제어함으로써 제어될 것이다. 또한 서보 모터 및 유압 실린더의 사용에 의해 스코어링 블레이드의 힘 및 속도를 제어하는 다른 방법들이 사용될 것이다. 도 3으로 다시 되돌아 가서, 스코어링 블레이드(120) 또는 강화 유리 기판은 상기 스코어링 블레이드(120)가 방향 A로 원하는 분리 라인(116)을 따라 강화 유리 기판(100)의 제1표면(110a)을 가로지르도록 이동함으로써, 원하는 분리 라인(116)을 확실히 가능하게 하는 스크라이브 라인을 형성한다. X, Y 브릿지 머신 또는 이동 테이블은 원하는 분리 라인을 따라 스코어링 블레이드(120)가 이동할 수 있도록 컴퓨터 제어될 수 있게 한다. 그러한 이동은 X, Y 브릿지 머신 또는 이동 테이블의 하나 또는 그 이상의 서보 모터에 의해 이루어질 것이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 스코어링 블레이드(120)는 종료 거리(DT)로 제2에지(113)로부터 오프셋되는 종료 위치에서 정지될 것이다. 그러한 종료 거리(DT)는 스크라이브 라인이 제2에지(113)에 도달하기 위해 스코어링 블레이드(120)의 최종 임펙트 위치를 통과하여 확장하지 않도록 충분히 클 것이다. 그러한 종료 거리(DT)는 스코어링 블레이드의 직경(d)보다 클것이다. 만약 표면 흠(125)이 제2에지(113)에 도달하면 통제불능의 크랙 또는 몸체 전체 분리가 발생할 것이다. 시작 위치(115)와 관련하여 상기 기술한 바와 같이, 표면 흠이 중심 영역(114)으로 확장할 수 있기 때문에 그러한 표면 흠(125)이 제2에지(113)에 도달할 경우 제2에지(113)에 또는 그 근처에 개설 크랙이 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 종료 거리(DT)는 스코어링 블레이드(120)의 직경에 적어도 약 1.5배이다.
상기 기술한 바와 같이 스크라이브 라인을 형성한 후, 그 스크라이브 라인에 대해 힘을 인가함으로써 강화 유리 기판(100)이 강화 유리 제품들로 분리될 것이다. 상기 힘은 스크라이브 라인에 대해 밴딩 모멘트를 인하가하도록 구성된 밴딩 머신에 의해 기계적으로 인가될 것이다. 또한, 상기 힘은 강화 유리 제품들을 강화 유리 기판으로부터 분리하기 위해 크랙이 스크라이브 라인을 따라 개설되도록 강화 유리 기판의 영역을 밀거나 당김으로써 인가될 것이다. 상기 강화 유리 기판을 분리하기 위해 기계적인 힘을 인가하기 위한 소정 다수의 방법들이 사용될 것이다.
도 5는 여기에 기술된 방법들을 이용하여 강화 유리 기판으로부터 분리되는 2개의 강화 유리 제품(140, 142)을 도시한다. 그러한 제1 및 제2강화 유리 제품(140, 142)은 제일 먼저 상술한 강화 유리 기판의 표면 상에 스크라이브 라인을 기계적으로 스코어링함으로써 형성되는 각각의 에지(119a, 119b)를 구비한다. 상기 스크라이브 라인을 형성한 이후, 강화 유리 기판을 2개의 강화 유리 제품(140, 142)으로 제어가능하게 절단하도록 기계적인 힘을 강화 유리 기판의 스크라이브 라인에 인가한다. 소정 수의 강화 유리 제품들이 강화 유리 기판으로부터 분리될 것이다. 상기 제어된 힘은 그러한 강화 유리 제품들이 미리 결정된 에지를 갖도록 스크라이브 라인을 따라 강화 유리 기판(100) 몸체 전체에 걸쳐 크랙을 개시한다.
예로서 한정하지 않으며, 30MPa 중심 영역, 750MPa의 강화 표면층, 및 27㎛의 DOL을 갖는 0.7mm의 두꺼운 이온-교환 강화 유리 기판이 상술한 방법들을 이용하여 분리된다. 100도의 각, 2mm 직경의 스코어링 휠은 스크라이빙 라인을 스코어하기 위해 500mm/s의 속도 및 18N의 스코어링 부하로 강화 유리 기판 상으로 이동한다. 상기 스코어링 휠은 약 5mm로 제1에지로부터 오프셋되는 시작 위치에 인가된다. 스코어링 휠의 이동은 약 4mm로 제2에지(제1에지에 대향하는)로부터 오프셋되는 종료 위치에서 정지한다. 상기 스크라이브 라인은 몸체 전체 분리 또는 통제불능의 크랙 또는 벤트 없이 형성된다. 다음에, 상기 스크라이브 라인에 대한 기계적인 힘에 의해 강화 유리 기판이 분리된다.
이제 보로실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 및 알루미노보로실리케이트 유리로 이루어진 강화 유리 기판과 같은 강화 유리 기판을 분리하기 위해 여기에 기술된 방법들이 사용된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 여기에 기술된 방법들은 강화 유리 기판이 스크라이브-앤드-브레이크 공정에 의해 분리될 수 있게 하며, 이때 스크라이브 라인은 스크라이빙 블레이드의 인가에 의해 기계적으로 형성된다. 상기 형성된 스크라이브 라인은 유리 기판의 에지와 접촉하지 않으며, 이에 따라 유리 에지에 대한 스크라이빙 블레이드의 임펙트로 인한 파괴, 인장 응력 하의 통제되지 않은 크랙으로 인한 무의식적인 분리, 및 임펙트 결손으로 인한 파괴를 방지한다. 여기에 기술된 스크라이브 라인을 갖는 강화 유리 기판은 강화 유리 제품들을 생성하기 위해 스크라이브 라인을 따라 강화 유리 기판에 힘의 인가에 의해 분리될 것이다.
청구 대상의 목적 및 범위를 벗어나지 않고 여기에 기술된 실시예들을 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자에게는 자명할 것이다. 따라서, 본 명세서는 부가된 청구항 및 그 동등물의 범위 내의 그와 같은 변형 및 변경이 제공된 여기에 기술된 다양한 실시예들의 변형 및 변경들을 커버할 것이다.

Claims (20)

  1. 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법으로서,
    제1표면, 제2표면, 제1에지 및 제2에지를 포함하는 화학적 강화 유리 기판을 제공하는 단계;
    상기 제1표면의 시작 위치에 스코어링 블레이드를 인가하는 단계;
    상기 스코어링 블레이드가 원하는 분리 라인을 따라 제1표면에 상기 화학적 강화 유리 기판의 총 두께의 25% 이하인 깊이를 갖는 스크라이브 라인을 스코어하도록 스코어링 블레이드 또는 화학적 강화 유리 기판을 이동시키는 단계; 및
    상기 스코어링 블레이드가 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 종료 오프셋 거리로 화학적 강화 유리 기판의 제2에지로부터 오프셋되는 종료 위치에서 정지하도록 상기 스코어링 블레이드 또는 화학적 강화 유리 기판의 이동을 종료하는 단계를 포함하며,
    상기 각각의 제1 및 제2표면은 압축 응력 하에 그 표면에서 층의 깊이로 확장하는 화학적 강화 표면층, 및 인장 응력 하의 제1표면과 제2표면 사이의 중심 영역을 갖추고,
    상기 시작 위치는 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 시작 오프셋 거리로 제1에지로부터 오프셋되는 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  2. 화학적 강화 유리 기판 분리 방법으로서,
    제1표면, 제2표면, 제1에지 및 제2에지를 포함하는 화학적 강화 유리 기판을 제공하는 단계;
    상기 제1표면의 시작 위치에 스코어링 블레이드를 인가하는 단계;
    스크라이브 라인을 형성하기 위해 상기 스코어링 블레이드가 원하는 분리 라인을 따라 제1표면에 상기 화학적 강화 유리 기판의 총 두께의 25% 이하인 깊이를 갖는 스크라이브 라인을 스코어하도록 스코어링 블레이드 또는 강화 유리 기판을 이동시키는 단계;
    상기 스코어링 블레이드가 스크라이브 라인에서 몸체 전체 분리를 방지하기 위해 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 종료 오프셋 거리로 화학적 강화 유리 기판의 제2에지로부터 오프셋되는 종료 위치에서 정지하도록 상기 스코어링 블레이드 또는 화학적 강화 유리 기판의 이동을 종료하는 단계; 및
    상기 스크라이브 라인의 형성 후, 화학적 강화 유리 기판을 분리하기 위해 스크라이브 라인을 따라 화학적 강화 유리 기판을 제어가능하게 절단하도록 스크라이브 라인에 대해 밴딩 모멘트를 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 각각의 제1 및 제2표면은 압축 응력 하에 그 표면에서 층의 깊이로 확장하는 화학적 강화 표면층, 및 인장 응력 하의 제1표면과 제2표면 사이의 중심 영역을 갖추고,
    상기 시작 위치는 스코어링 블레이드의 직경보다 큰 시작 오프셋 거리로 제1에지로부터 오프셋되는 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시작 오프셋 거리는 스코어링 블레이드의 직경에 적어도 2배이고,
    상기 종료 오프셋 거리는 스코어링 블레이드의 직경보다 1.5배 큰 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드에 의해 제1표면에 인가된 임펙트 에너지는 스크라이브 라인이 화학적 강화 유리 기판의 총 두께의 25% 이하인 깊이를 갖도록 인가되는 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드에 의해 제1표면에 인가된 임펙트 에너지는 15N과 18N 사이이고, 제1표면 상의 스코어링 블레이드의 임펙트 속도는 75mm/s와 125mm/s 사이인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드 또는 화학적 강화 유리 기판의 이동 속도는 10mm/s 이상인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드 또는 화학적 강화 유리 기판의 이동 속도는 100mm/s와 500mm/s 사이인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학적 강화 유리 기판의 총 두께는 0.55mm와 1.1mm 사이이고, 그 인장 응력은 22MPa와 45MPa 사이인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드의 직경은 2mm와 5mm 사이이고, 스코어링 블레이드의 스코어링 각도는 100°와 130° 사이인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학적 강화 표면층은 600MPa 이상의 압축 응력, 및 화학적 강화 유리 기판 두께의 1/30th보다 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판에 스크라이브 라인을 형성하는 방법.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 시작 오프셋 거리는 스코어링 블레이드의 직경에 적어도 2배이고,
    상기 종료 오프셋 거리는 스코어링 블레이드의 직경보다 1.5배 큰 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드에 의해 제1표면에 인가된 임펙트 에너지는 스크라이브 라인이 화학적 강화 유리 기판의 총 두께의 25% 이하인 깊이를 갖도록 인가되는 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
  13. 청구항 2에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드에 의해 제1표면에 인가된 임펙트 에너지는 15N과 18N 사이이고, 제1표면 상의 스코어링 블레이드의 임펙트 속도는 75mm/s와 125mm/s 사이인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
  14. 청구항 2에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드 또는 화학적 강화 유리 기판의 이동 속도는 10mm/s 이상인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
  15. 청구항 2에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드 또는 화학적 강화 유리 기판의 이동 속도는 100mm/s와 500mm/s 사이인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
  16. 청구항 2에 있어서,
    상기 화학적 강화 유리 기판의 총 두께는 0.55mm와 1.1mm 사이이고, 그 인장 응력은 22MPa와 45MPa 사이인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
  17. 청구항 2에 있어서,
    상기 스코어링 블레이드의 직경은 2mm와 5mm 사이이고, 스코어링 블레이드의 스코어링 각도는 100°와 130° 사이인 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
  18. 청구항 2에 있어서,
    상기 화학적 강화 표면층은 600MPa 이상의 압축 응력, 및 화학적 강화 유리 기판 두께의 1/30th보다 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 화학적 강화 유리 기판 분리 방법.
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