用于低能量分離玻璃帶的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種從移動(dòng)的玻璃帶分離玻璃板的方法，其中玻璃帶包括加厚的厚邊部分。該方法包括在厚邊部分使用激光引發(fā)的燒蝕來(lái)弱化該帶的厚邊部分，以克服穿過(guò)厚邊部分不受控制地開(kāi)裂的可能性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于低能量分離玻璃帶的方法
[0001]根據(jù)35 U.S.C.§ 120，本申請(qǐng)要求在2011年11月28日提交的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)第13/305158號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，本文根據(jù)該專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容并且該專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容以全文引用的方式并入到本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種低能量分離玻璃帶的方法，并且具體涉及一種分離玻璃帶的方法，其中玻璃帶包括非平行的主表面。

【背景技術(shù)】
[0003]利用下拉工藝，諸如熔融下拉工藝或狹槽拉制工藝而生產(chǎn)的玻璃板通常始于從熔融玻璃材料生產(chǎn)玻璃帶，玻璃帶從成型體下降。玻璃帶隨后在特定位置被切割或分離為各個(gè)玻璃板，在此特定位置，該帶的玻璃被充分冷卻，并且粘度達(dá)到了使該帶進(jìn)入彈性狀態(tài)。更簡(jiǎn)言之，其中發(fā)生分離的玻璃帶的部分被認(rèn)為是固體的。然而，隨著玻璃帶從成型體下降，帶寬度具有減細(xì)的傾向并且?guī)У倪吘壊糠旨雍?。這些加厚的邊緣部分通常被稱(chēng)作厚邊?？邕@些加厚部分分離玻璃帶被證明是困難的并且導(dǎo)致較大能量釋放，能量可能向上朝向其中玻璃從粘性材料轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥怨腆w的玻璃的區(qū)域中傳播。這種能量釋放可能導(dǎo)致形成殘余應(yīng)力和所得到的玻璃板的可能變形。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]從下拉過(guò)程形成的玻璃帶常規(guī)地分離玻璃板通常包括對(duì)加厚厚邊之間的玻璃進(jìn)行機(jī)械刻劃，之后通過(guò)自動(dòng)機(jī)械工具作業(yè)來(lái)便于彎曲斷裂。玻璃帶的厚邊部分并未被刻劃，這是因?yàn)椋捎诤穸茸兓捅砻娌贿B續(xù)性，沿著分離線難以生成一致的開(kāi)孔裂縫。它們抵抗彎曲，沿著分離線并無(wú)瑕疵。必須施加更大的彎曲來(lái)通過(guò)從刻劃的中部傳播裂縫而發(fā)生完全分離。在分離時(shí)刻所導(dǎo)致的較大能量釋放可能造成板和帶在破裂之后立即進(jìn)行顯著運(yùn)動(dòng)。如果擾動(dòng)到達(dá)帶的粘彈性區(qū)域(其中構(gòu)成該帶的玻璃形成材料從液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài))，這種運(yùn)動(dòng)可能轉(zhuǎn)變?yōu)槭┘拥綆е械臍堄鄳?yīng)力。此外，由于在厚邊區(qū)域中并無(wú)開(kāi)孔(刻痕)來(lái)引導(dǎo)分離，裂縫傳播的軌跡可以通過(guò)厚邊而改變(例如，變成非線性)。遺憾的是，厚邊的機(jī)械刻劃通常是不可能的，這歸因于厚邊部分的可變玻璃厚度和玻璃不受控制地開(kāi)裂的較高幾率。
[0005]因此，本文描述了一種利用由納米第二激光脈沖所造成的玻璃燒蝕效果的方法和設(shè)備。
[0006]在一實(shí)施例中,本發(fā)明公開(kāi)了一種分尚玻璃板與玻璃帶并且從玻璃帶移除玻璃板的方法，包括:在下拉過(guò)程中生產(chǎn)玻璃帶，玻璃帶包括粘性液體部分和彈性固體部分，玻璃帶的彈性固體部分還包括中央部分和鄰近中央部分的邊緣部分，中央部分具有基本上平行的主表面，邊緣部分包括與中央部分的第一主表面和第二主表面相一致的第一主表面和第二主表面，邊緣部分的第一主表面和第二主表面沿著帶的長(zhǎng)度在縱向延伸，并且其中邊緣部分的第一主表面和第二主表面并不平行。利用來(lái)自第一位置的第一激光器的激光束照射邊緣部分的第一主表面，激光束為脈沖式激光束，脈沖式激光束形成在邊緣部分的第一主表面上的第一激光光斑，脈沖式激光束穿過(guò)玻璃帶厚度的至少一部分形成缺陷通道。使激光在垂直于邊緣部分的外邊緣的方向上橫移。在第二位置重復(fù)照射邊緣部分的第一主表面使得第二激光光斑并不與第一激光光斑重疊。然后，沿著穿過(guò)缺陷通道延伸的線來(lái)分離玻璃帶以形成玻璃板。
[0007]在某些實(shí)施例中，分離包括沿著第一路徑利用不同于第一激光器的第二激光器來(lái)加熱玻璃帶的中央部分。由第一激光器造成的損壞用作第二激光器的引發(fā)缺陷。
[0008]該方法還可包括利用冷卻流(例如，氣體、液體或其組合)來(lái)冷卻熱的第二路徑以形成跨中央部分的至少一部分延伸的裂縫。
[0009]分離可包括使玻璃帶彎曲以形成與裂縫相交的跨第一主表面上的拉應(yīng)力。
[0010]在某些實(shí)施例中，自脈沖式激光束的光波長(zhǎng)在約355nm至約532nm的范圍。脈沖式激光束的重復(fù)率可以在約1kHz與約200kHz之間的范圍。脈沖式激光束可以具有等于或小于約25ns的脈沖持續(xù)時(shí)間。第一激光器可以是Nd: YAG或Nd = YVO4激光器。第二激光器為CO2激光器。在某些實(shí)施例中，玻璃帶持續(xù)移動(dòng)。舉例而言，可以在下拉過(guò)程諸如熔融下拉過(guò)程中形成玻璃帶。
[0011]本發(fā)明的額外特征和優(yōu)點(diǎn)在下文的詳細(xì)描述中陳述，并且通過(guò)該描述對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)踐如本文所描述的發(fā)明(包括下文的詳細(xì)描述、權(quán)利要求以及附圖)而認(rèn)識(shí)。
[0012]應(yīng)了解前文的總體描述和下文本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述旨在提供用來(lái)理解所要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特征的概觀或框架。包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且附圖構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的部分。附圖示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理和操作。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為用于形成玻璃帶的示例性熔融拉制系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖2為可以與圖1的熔融拉制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)地使用的示例性熔融拉制機(jī)(FDM)的示意圖；
[0015]圖3為包括圖2的FDM的一部分的行進(jìn)式砧機(jī)(TAM)的側(cè)視圖；
[0016]圖4為如從玻璃帶的端部觀察的玻璃帶和用于在玻璃帶中形成刻痕的激光系統(tǒng)的局部截面圖；
[0017]圖5為與用于在玻璃帶的厚邊部分中產(chǎn)生缺陷通道的激光系統(tǒng)組合地使用的機(jī)械刻劃系統(tǒng)的局部截面圖；
[0018]圖6為用于在玻璃帶的厚邊部分中產(chǎn)生缺陷通道的激光系統(tǒng)組合地使用的激光刻劃系統(tǒng)的局部截面圖；
[0019]圖7為示出玻璃帶的厚邊部分和圖6的激光器系統(tǒng)形成的缺陷通道的特寫(xiě)的截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]在下文的詳細(xì)描述中，出于解釋目的而不是限制目的，陳述了公開(kāi)具體細(xì)節(jié)的示例實(shí)施例以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)于受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯然，本發(fā)明可以在偏離于本文所公開(kāi)的具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例中實(shí)踐。此外，可能省略熟知的裝置、方法和材料的描述以便不混淆本發(fā)明的描述。最后，在任何可能的情況下，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。
[0021]圖1示出了用于形成玻璃板的熔融玻璃制造系統(tǒng)10的示例性實(shí)施例，熔融玻璃制造系統(tǒng)10包括熔爐12、精煉容器14、攪拌容器16、接納容器18、下降管20、入口 22和成型體24，薄、連續(xù)移動(dòng)的玻璃帶26從成型體24下降。玻璃制造系統(tǒng)10還包括用于輸送形成熔融玻璃的材料的各種其它容器或管道，包括熔化器至精煉容器連接管28、精煉容器至攪拌容器連接管30、以及攪拌容器至接納容器連接管32。雖然，熔爐和成型體通常由陶瓷材料形成，諸如在熔爐12的情況下包括氧化鋁或氧化鋯的瓷磚，但各種容器和在它們之間的管路常常包括鉬或其合金。盡管下文的描述涉及示例性熔融下拉過(guò)程，諸如在圖1中示出的過(guò)程，但本發(fā)明同樣可適用于下拉玻璃制造過(guò)程的其它變型，諸如單側(cè)溢流過(guò)程或狹槽拉制過(guò)程，這些過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的并且將不再詳細(xì)描述。
[0022]根據(jù)圖1的示例性熔融過(guò)程，熔爐12具備配合料36，如箭頭38所示，其由熔爐熔化以產(chǎn)生形成玻璃的材料(在下文中熔融玻璃40)。熔融玻璃40從熔爐12通過(guò)熔爐至精煉容器連接管28輸送到精煉容器14。在精煉容器14中加熱熔融玻璃到超過(guò)熔爐溫度的溫度，由此在熔融玻璃40內(nèi)包含的多價(jià)氧化物精煉材料釋放氧，氧穿過(guò)熔融玻璃上升并且通過(guò)精煉容器14內(nèi)的熔融玻璃的自由表面逸出。這種高溫釋放氧幫助移除通過(guò)熔化批材料而生成的熔融玻璃內(nèi)的小氣泡。
[0023]熔融玻璃40然后從精煉容器14通過(guò)精煉容器至攪拌容器連接管30流入到攪拌容器16內(nèi)，在攪拌容器16中，旋轉(zhuǎn)的攪拌器混合并且均化熔融玻璃以確保熔融玻璃的均勻稠度。然后來(lái)自攪拌容器16的均化的熔融玻璃通過(guò)攪拌容器至接納容器連接管32流動(dòng)并且被收集在接納容器18中并且然后通過(guò)下降管20和入口被發(fā)送到成型體24。成型體24將熔融玻璃形成為玻璃帶。
[0024]成型體24包括定位于成型體的上表面中的敞開(kāi)的通道42和一對(duì)對(duì)置會(huì)聚的成型表面44，在圖2中最佳地看出，這對(duì)對(duì)置的會(huì)聚成型表面44在成型體的底部或根部46處會(huì)聚。被供應(yīng)到成型體的熔融玻璃流入到敞開(kāi)的通道42內(nèi)并且從其壁溢出，從而分成兩個(gè)個(gè)別的熔融玻璃流動(dòng)，其在會(huì)聚成型表面44上流動(dòng)。當(dāng)單獨(dú)的熔融玻璃流到達(dá)根部46時(shí)，它們重新組合或熔融，以形成單個(gè)玻璃帶，單個(gè)玻璃帶從成型體的根部下降。牽拉輥48沿著帶的邊緣接觸粘性玻璃帶并且輔助在向下路徑中以具有一定方向和速度的速度向量V牽拉該帶。額外的從動(dòng)和/或非從動(dòng)輥也可以接觸該帶的邊緣以輔助引導(dǎo)帶并且維持帶的寬度，對(duì)抗自然發(fā)生的表面張力效果，這種自然發(fā)生的表面張力效果否則會(huì)減小帶寬度。
[0025]一旦下降的帶冷卻經(jīng)歷玻璃轉(zhuǎn)變溫度范圍并且其一部分從粘性液體變?yōu)閺椥怨腆w時(shí)，可以從帶的彈性固體部分生產(chǎn)玻璃板。利用持續(xù)移動(dòng)的玻璃帶來(lái)生產(chǎn)玻璃板通常涉及首先在玻璃帶26的彈性固體部分中刻劃玻璃帶，并且跨刻痕上施加拉應(yīng)力以形成裂縫，并且然后驅(qū)動(dòng)該裂縫穿過(guò)帶的厚度?？毯劭梢酝ㄟ^(guò)任何常規(guī)方法形成。例如，可以通過(guò)使帶接觸刻劃輪、劃線器或?qū)纬杀砻鎿p壞的任何其它合適的研磨性構(gòu)件來(lái)產(chǎn)生刻痕。通過(guò)在使玻璃帶的刻劃側(cè)跨刻痕線處于張力下的方向上使玻璃帶彎曲來(lái)施加隨后的拉應(yīng)力。然后張力驅(qū)動(dòng)在刻痕線處形成的裂縫穿過(guò)玻璃帶26的厚度，由此分離玻璃板與玻璃帶。
[0026]由于玻璃帶是具有粘性部分、粘彈性部分和彈性部分的持續(xù)移動(dòng)的玻璃帶，在拉制的過(guò)程中期間必須小心以防止在帶內(nèi)引起的擾動(dòng)(諸如在切割過(guò)程中)向上傳播到粘彈性區(qū)域，在粘彈性區(qū)域中，這種擾動(dòng)可能變得凍結(jié)到帶內(nèi)成為厚度缺陷。隨著帶持續(xù)向下移動(dòng)，并且粘性部分從粘性液體變?yōu)閺椥怨腆w，粘性部分被持續(xù)地更新并且彈性部分持續(xù)地被移除使得粘性部分、粘彈性部分和彈性部分描述了在帶上的限定的空間區(qū)域，這些區(qū)域可以在離成型體的距離(通常，當(dāng)成型體包括熔融過(guò)程時(shí)，離成型體的根部的距離)、溫度或粘度方面進(jìn)行描寫(xiě)。在其中玻璃從粘性材料轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥怨腆w的粘彈性區(qū)域中玻璃帶的移動(dòng)(例如振動(dòng))也可能導(dǎo)致應(yīng)力凍結(jié)到玻璃帶內(nèi)。這種應(yīng)力隨后可能表現(xiàn)為最后從玻璃帶切割的最終玻璃板中的翹曲。即，玻璃板可能并不平坦，而是替代地表現(xiàn)出產(chǎn)生玻璃板偏離平面的彎曲成弓形或其它變形。例如，玻璃板可能表現(xiàn)為跨玻璃板的寬度或長(zhǎng)度的波紋。
[0027]遺憾的是，用于從持續(xù)移動(dòng)的玻璃帶來(lái)生產(chǎn)玻璃板的大部分拉制過(guò)程產(chǎn)生沿著玻璃帶的長(zhǎng)度在縱向伸展的加厚的邊緣部分。這些加厚的邊緣部分或厚邊使得難以跨玻璃帶的整個(gè)寬度刻劃玻璃帶。因此，刻痕通常在厚邊之間跨玻璃帶的內(nèi)部“品質(zhì)區(qū)域”中產(chǎn)生使得刻痕止于離帶的極端外邊緣的特定有限距離處。玻璃帶的品質(zhì)區(qū)域?yàn)閹У膬?nèi)部，其基本上平坦，具有基本上質(zhì)樸的表面。品質(zhì)區(qū)域?yàn)樽罱K銷(xiāo)售給終端使用者的玻璃帶的區(qū)域并且形成裝置、諸如存在于平板計(jì)算機(jī)、手機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、電視或包括顯示面板的其它裝置的顯示面板的一部分。
[0028]在刻痕的終點(diǎn)與玻璃帶的邊緣之間的距離取決于玻璃帶的寬度和帶的厚邊部分的寬度。為了傳播裂縫并且分離玻璃板與玻璃帶，通過(guò)使玻璃帶抵靠凸出或墊襯裝置彎曲而跨刻痕產(chǎn)生拉應(yīng)力，凸出或墊襯裝置接觸玻璃帶的刻劃表面相反的玻璃帶表面。然而，由于玻璃帶的厚邊部分未被刻劃，裂縫必須不僅通過(guò)品質(zhì)區(qū)域中的玻璃厚度傳播，而且必須也進(jìn)一步在寬度方向上跨帶的未刻劃的厚邊部分傳播。這需要額外的能量輸入到帶內(nèi)(例如，通過(guò)產(chǎn)生比厚邊部分不存在并且刻痕跨帶的整個(gè)寬度上延伸的情況下原本需要的更多的彎曲)。當(dāng)帶斷裂時(shí)，過(guò)量能量可能會(huì)影響的玻璃帶的粘彈性區(qū)域，如先前所描述那樣。此外，在厚邊區(qū)中的分離線可能偏離于刻痕線的延伸，這歸因于缺少來(lái)自刻痕線的引導(dǎo)，從而發(fā)生偏離于預(yù)期分離線的裂縫偏離。
[0029]因此，圖2示出了成型體24和從成型體下降的玻璃帶26。示出了行進(jìn)式砧機(jī)(TAM) 50。TAM50以速度向量S移動(dòng)，速度向量S與玻璃帶的速度向量V在從最頂部位置到最底部位置的一定范圍或沖程上相同或基本上相同。簡(jiǎn)言之，TAM50從TAM沖程的最上部或頂部的原始位置向TAM沖程底部的最下部位置以往復(fù)運(yùn)動(dòng)隨著玻璃帶向下移動(dòng)。最下部位置基本上與從待移除玻璃板的點(diǎn)重合，在完成其作用后，TAM返回到原始位置。在機(jī)械刻劃操作中，TAM50包括背襯桿和刻劃裝置，借助于圖3最佳地看出。
[0030]圖3為玻璃帶26的邊緣視圖，其描繪了 TAM50、背襯桿52和刻劃裝置54?？虅澭b置54包括刻劃構(gòu)件56，諸如刻劃輪、劃線器或磨料。在TAM50隨著玻璃帶26下降時(shí)，背襯桿52接觸玻璃帶26的第一主表面62。刻劃裝置54然后在朝向玻璃帶26的方向上延伸使得刻劃構(gòu)件56與玻璃帶26的第二表面70接觸?？虅澭b置54然后在側(cè)向跨玻璃帶橫移(垂直于向量V)，從而跨玻璃帶26的總寬度的至少一部分形成刻痕線72。當(dāng)完成了刻痕線72之后，刻劃裝置54和/或刻劃構(gòu)件56脫離玻璃帶并且刻劃裝置和/或刻劃構(gòu)件56在遠(yuǎn)離玻璃帶26的方向上收回。應(yīng)當(dāng)指出的是刻痕線72優(yōu)選地形成于玻璃帶的品質(zhì)區(qū)域中。即，跨附圖標(biāo)記74所標(biāo)注的厚邊區(qū)域之間的帶的寬度(參看圖2)。
[0031]自動(dòng)機(jī)械76包括安裝到框架80上并且與真空源(未圖示)流體連通的多個(gè)吸盤(pán)78。當(dāng)TAM50沿著向量S下降時(shí)，通過(guò)使框架80移動(dòng)使吸盤(pán)78接觸玻璃帶并且保持到玻璃帶上從而使自動(dòng)機(jī)械76與玻璃帶26接合。當(dāng)完成刻痕72時(shí)，自動(dòng)機(jī)械76使框架80移動(dòng)使得在玻璃帶中產(chǎn)生彎曲，這跨刻痕72引起拉應(yīng)力。即，包括刻痕的玻璃帶的表面(第二主表面70)跨刻痕置于張力下，同時(shí)使對(duì)置的表面(第二主表面62)壓縮。然后拉應(yīng)力又驅(qū)動(dòng)裂縫從刻痕72穿過(guò)玻璃帶的厚度，從而完全分離玻璃板與帶。在刻劃期間，在刻劃位置處的玻璃帶可以具有從約350°C至約500°C范圍的溫度。這種溫度可以根據(jù)獲得溫度的位置而不同。例如，在帶的中央品質(zhì)部分內(nèi)的溫度可以具有比帶的更厚的厚邊邊緣(350°C至約500°C )更冷的溫度(例如，350°C，400°C )。
[0032]在分離玻璃板時(shí)，TAM50與玻璃帶(在遠(yuǎn)離玻璃帶的方向上收回背襯墊52)脫離并且移動(dòng)到TAM原始位置以準(zhǔn)備另一循環(huán)。
[0033]在圖4所示的替代實(shí)施例中，刻劃裝置54的刻劃構(gòu)件56可以用激光器82和可選地冷卻裝置84替換，冷卻裝置84使冷卻流體86，諸如冷卻氣體、液體或其組合(薄霧)接觸玻璃帶26。激光器跨預(yù)期的刻劃路徑利用激光束88來(lái)加熱玻璃帶，激光束88加熱玻璃帶的窄區(qū)域，激光束撞擊該玻璃帶的窄區(qū)域。然后利用冷卻流體來(lái)冷卻加熱過(guò)的路徑，在玻璃帶中形成較大張力，這產(chǎn)生刻痕。
[0034]替代地，在某些實(shí)施例中，可能直接由激光束88引起完全主體切割，而無(wú)需冷卻流體接觸玻璃帶。完全主體切割表示其在玻璃帶中產(chǎn)生分離，而無(wú)需產(chǎn)生初始刻痕線。例如，具有最大600瓦功率的密封管CO2激光器和具有最大1500瓦功率的快速軸向流動(dòng)CO2激光器用于完全主體玻璃分離。激光完全分離過(guò)程的橫移速度取決于玻璃類(lèi)型和厚度，并且一般而言，該過(guò)程可以通過(guò)增加第二激光束的長(zhǎng)度和功率來(lái)從50mm/sec增大至100mm/sec的橫移速度。然而，即使利用完全主體刻劃方法，跨玻璃帶的厚邊部分從玻璃帶分離玻璃板是有問(wèn)題的，這歸因于跨厚邊部分的厚度的變化。
[0035]由于通過(guò)上述方法在玻璃帶的厚邊部分中并未產(chǎn)生刻痕，由自動(dòng)機(jī)械76產(chǎn)生的彎曲必須足夠大以在玻璃帶內(nèi)引起足夠的能量來(lái)造成品質(zhì)區(qū)域中形成的裂縫穿過(guò)厚邊部分74傳播。當(dāng)玻璃板與玻璃帶分離時(shí)釋放這種能量時(shí),引起可以在玻璃帶中可向上行進(jìn)到玻璃帶的粘彈性區(qū)域內(nèi)的擾動(dòng)。因此，本發(fā)明公開(kāi)了減小從連續(xù)玻璃帶分離玻璃板所需的能量的方法和設(shè)備。
[0036]現(xiàn)參考圖5，示出了用于將自激光源104的激光束102導(dǎo)向和聚焦到玻璃帶26上的激光系統(tǒng)100。激光系統(tǒng)100在具有較大焦深(DOF)的聚焦區(qū)中形成具有較小光斑大小的光束。較小束光斑大小提供足夠的能量密度來(lái)通過(guò)燒蝕引起玻璃損壞。另一方面，較大的DOF獲得對(duì)于玻璃厚邊區(qū)內(nèi)的玻璃厚度變化更寬容的過(guò)程。激光源應(yīng)具有高束品質(zhì)，例如低M2。優(yōu)選地，M2等于或小于1.2，并且更優(yōu)選地至少1.05。激光系統(tǒng)100還可包括透鏡系統(tǒng)106，透鏡系統(tǒng)106具有使激光束102聚焦的聚焦透鏡。優(yōu)選地，激光系統(tǒng)100可以包括在聚焦透鏡前方的可選的束擴(kuò)展器105使得束光斑大小可以在聚焦透鏡前方改變。因此，有效DOF可以被控制并且擴(kuò)展到從至少50至1000微米的范圍。激光源104具有足以引起玻璃在第一主表面(“后”表面)上燒蝕并且然后在玻璃基板的主體內(nèi)傳播呈小通道形式的裂縫的輸出功率，其包括互鎖縫隙。例如，發(fā)現(xiàn)14-34瓦的平均輸出功率，至少5kW的峰值功率，是足夠的。激光源104應(yīng)通常能以脈沖式輸出模式操作使得由激光源104所生成的束102包括離散激光脈沖。激光系統(tǒng)100可以合并到TAM50內(nèi)使得激光系統(tǒng)100隨著TAM50沿著向量S行進(jìn)。
[0037]優(yōu)選地，激光源104在激光的上升時(shí)間以下脈動(dòng)，以得到短脈沖時(shí)間(例如，在半峰全寬(FffHM)測(cè)量，小于25納秒，例如15-22納秒)，在約355nm與532nm之間范圍的波長(zhǎng)，具有等于或小于約18瓦的能量。因此，激光源可以包括(例如)二極管泵浦的q開(kāi)關(guān)固態(tài)Nd = YAG激光器或Nd = YVO4激光器。優(yōu)選532nm波長(zhǎng)，因?yàn)槠湓试S在玻璃的“背”表面高效地開(kāi)始裂縫，并且最重要地是，在朝向激光源104的方向上推進(jìn)裂縫穿過(guò)玻璃厚度，從引發(fā)點(diǎn)至少0.5-1.5mm的顯著的距離，而不移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)。532nm波長(zhǎng)通常在與玻璃相互作用方面比例如1064nm波長(zhǎng)更高效，并且532nm波長(zhǎng)穿過(guò)玻璃的厚度產(chǎn)生比355nm波長(zhǎng)的束更多損壞。脈沖重復(fù)率優(yōu)選地在1kHz至約200kHz的范圍，例如從40-100kHz的范圍。
[0038]由激光源104發(fā)出的激光束102通過(guò)透鏡系統(tǒng)106朝向玻璃帶26導(dǎo)向，透鏡系統(tǒng)106使激光聚焦使得聚焦區(qū)的中心位于離第一主表面62 —定距離處，該距離等于光學(xué)系統(tǒng)的DOF的大約一半。光學(xué)部件的焦點(diǎn)首先相對(duì)于厚邊的最薄部段確定，并且然后束橫移，朝向厚邊的更厚區(qū)域使得玻璃帶26的背表面近似保留在光學(xué)系統(tǒng)的焦深內(nèi)，盡管厚邊厚度變化。優(yōu)選地，由激光束102造成的缺陷始于帶上從兩個(gè)對(duì)置基本上平面的表面轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)不同的非平行表面(帶的厚邊部分)的點(diǎn)。如果厚邊的厚度變化超過(guò)D0F，束可以在玻璃帶內(nèi)部在第一主表面62與第二主表面70之間聚焦。束腰直徑可以在4-18微米的范圍，取決于聚焦光學(xué)器件。優(yōu)選地，激光束102的縱向軸線108基本上垂直于(在+/-3度內(nèi))帶的總平面(由虛線110表示)。例如，激光束102的縱向軸線108應(yīng)在垂直于帶的總平面±5度內(nèi)。也就是說(shuō)，激光束應(yīng)基本上垂直于帶的中央品質(zhì)區(qū)域的表面(其平行于帶的總平面)。優(yōu)選地，激光束102在厚邊的最薄部分在離第一主表面62的不超過(guò)DOF的一半的點(diǎn)(在那里開(kāi)始燒蝕過(guò)程)聚焦。束腰直徑可以在約4μπι至18μπι的范圍，取決于聚焦光學(xué)器件。也就是說(shuō)，優(yōu)選地，激光束102在第一主表面62處聚焦。然而，在某些實(shí)施例中，激光束可以相對(duì)于激光束的方向在第一主表面62后方聚焦。例如，激光束102可以在玻璃帶外側(cè)但靠近第一主表面62的“空間”中聚焦。仍更一般而言，激光束102應(yīng)被聚焦使得對(duì)于激光束的任何側(cè)向(寬度方向)位置，激光束的焦點(diǎn)優(yōu)選地在離第一主表面62在+/-D0F/2內(nèi)(例如，25-500微米；通常90-200微米)，即在圖7所示的范圍D內(nèi)。
[0039]撞擊表面70的激光束102在玻璃帶的主體內(nèi)形成細(xì)長(zhǎng)的缺陷通道116，其從靠近玻璃帶26的第一主表面62的區(qū)域或者在第一主表面62的區(qū)域在朝向第二主表面70的方向上延伸。缺陷通道116包括中央核心區(qū)域和一系列互連的裂縫。在引發(fā)點(diǎn)，這個(gè)“通道”的典型直徑在起始位置與束腰直徑相當(dāng)，但可能由于側(cè)向裂縫而更大。例如，通道的完全側(cè)向范圍可能> 15微米，而在此特定情況下計(jì)算的束腰直徑為約6-9微米。在初始凹陷出現(xiàn)之后的“通道”的第一部分具有幾乎恒定的大小。第二部分變成錐形，并且開(kāi)裂消失，但較大直徑的熱影響區(qū)域仍是能注意到的。在某些情形下，細(xì)長(zhǎng)缺陷可以從第一主表面62附近或者第一主表面62處延伸到與第二主表面70 —樣遠(yuǎn)。即，在某些情況下，細(xì)長(zhǎng)缺陷可以延伸穿過(guò)玻璃基板的整個(gè)厚度。應(yīng)當(dāng)指出的是如先前所公開(kāi)的通道為在玻璃中的一系列互連的縫隙，其可區(qū)別于在鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的敞開(kāi)的通道。在鉆進(jìn)過(guò)程中，在獲得敞開(kāi)通道的位置，束腰移動(dòng)穿過(guò)玻璃的厚度，從而形成具有恒定孔直徑的實(shí)際通道或隧道，該恒定孔直徑由束腰直徑限定和控制。根據(jù)本文所描述的實(shí)施例，激光束的焦點(diǎn)優(yōu)選地在形成通道116期間不變。通道朝向激光源的傳播由在聚焦區(qū)內(nèi)的能量支持，其相對(duì)較長(zhǎng)并且均勻。然而，取決于在激光束撞擊點(diǎn)的玻璃厚度，焦點(diǎn)的位置可以相對(duì)于第一主表面62調(diào)整。
[0040]優(yōu)選地，激光束102最初入射于玻璃帶的第一主表面62和第二主表面70彼此平行、靠近厚邊部分的最薄部分處。激光束102然后在朝向玻璃帶的外邊緣的方向上在厚邊部分72上橫移，使得在厚邊部分74內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)缺陷通道116。優(yōu)選地，缺陷通道116并不重疊，替代地在厚邊部分中每一個(gè)上形成一系列離散(單獨(dú))缺陷通道，缺陷通道系列落在厚邊部分的至少一部分上延伸的線上。
[0041]一旦在玻璃帶的每個(gè)厚邊部分中產(chǎn)生足量的缺陷通道之后，在玻璃帶上執(zhí)行先前所描述的刻劃過(guò)程。缺陷通道的數(shù)量應(yīng)足以在常規(guī)刻劃之前弱化厚邊，而不破壞厚邊。由于在厚邊內(nèi)的空氣間隙防止通道穿過(guò)厚邊的“頂”半部傳播，保持厚邊的完整性。即，如圖15所示，刻劃裝置54并且更具體而言刻劃構(gòu)件56與缺陷通道116處的第二主表面70上的玻璃帶26接合，以跨玻璃帶的品質(zhì)區(qū)域產(chǎn)生刻痕72。
[0042]替代地，如圖6所示，激光源82產(chǎn)生撞擊玻璃帶26的第二主表面70的激光束88。第二激光源82可以是例如CO2激光器。優(yōu)選地，激光束88始于玻璃帶的邊緣外側(cè)并且首先在厚邊部分上橫移，撞擊缺陷通道并且在朝向玻璃帶的相反邊緣的方向上行進(jìn)，在玻璃帶26的第二表面70上橫移(即，在玻璃帶的品質(zhì)區(qū)域內(nèi))，從而沿著刻痕線加熱玻璃帶。優(yōu)選地，通過(guò)激光束88形成于第二表面70上的束光斑118為細(xì)長(zhǎng)束光斑。在由激光束88形成刻痕時(shí)，冷卻射流可以用來(lái)沿著刻痕72冷卻玻璃帶。
[0043]無(wú)論使用機(jī)械刻劃裝置還是激光來(lái)在玻璃帶的品質(zhì)區(qū)域中產(chǎn)生刻痕，優(yōu)選地刻痕遵循形成在一個(gè)或多個(gè)厚邊部分74中形成的多個(gè)缺陷通道的路徑的線。
[0044]當(dāng)完成了由激光束102產(chǎn)生的缺陷通道116時(shí)，并且在完成了由激光束88 (或刻劃構(gòu)件56)執(zhí)行的刻劃操作之后，例如經(jīng)由自動(dòng)機(jī)械76通過(guò)使玻璃帶彎曲而在激光束88所產(chǎn)生的刻痕上產(chǎn)生拉應(yīng)力。彎曲引起的拉應(yīng)力使刻劃形成的瑕疵延伸，從而使裂縫穿過(guò)玻璃帶的厚度并且跨玻璃帶的寬度延伸使得裂縫與激光束102所形成的缺陷通道相交。在厚邊區(qū)域中所產(chǎn)生的缺陷通道弱化該厚邊部分并且減小了從玻璃帶完全分離玻璃板所需的能量。
[0045]應(yīng)當(dāng)指出的是，用于在玻璃帶的厚邊部分中產(chǎn)生缺陷通道的方法并不限于具有非平行主表面的玻璃，而是也可以用于具有平行主表面的玻璃，諸如并不包括厚邊部分的個(gè)別玻璃板或玻璃帶。此外，如上文所指出的那樣，本文所描述的方法并不限于包括持續(xù)地移動(dòng)的玻璃帶的過(guò)程，而是可以用于其中玻璃帶或玻璃板并不移動(dòng)的過(guò)程中。
[0046]優(yōu)選地以不同的量值在一個(gè)厚邊或兩個(gè)厚邊上形成瑕疵，使得裂縫弓I發(fā)將始終從一端并且跨整個(gè)板寬度傳播以避免分離引起的開(kāi)裂(并不遵循刻痕的開(kāi)裂)并且實(shí)現(xiàn)良好的邊緣品質(zhì)。例如，在一種情形下，瑕疵在一個(gè)邊緣部分形成，因?yàn)椴Ａ澢苑蛛x玻璃板，裂縫在厚邊部分處引發(fā)并且然后傳播通過(guò)刻痕線和另一厚邊。在第二情形下，在兩個(gè)厚邊部分形成瑕疵，瑕疵具有類(lèi)似量值(例如，裂縫深度)。在玻璃帶彎曲時(shí)，裂縫從兩個(gè)厚邊部分引發(fā)并且朝向帶的中心傳播。最后在第三情形下，在兩個(gè)厚邊部分處但以顯著不同的量值形成瑕疵。當(dāng)使帶彎曲時(shí)，裂縫以最大量值從具有瑕疵的厚邊部分引發(fā)并且然后沿著刻痕線傳播到相反的厚邊部分。較小量值的瑕疵仍減小在相反厚邊部分分離玻璃帶的能量。這些情形中的每種情形是從玻璃帶分離玻璃板的可接受的方法。
[0047]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出各種修改和變化。因此，本發(fā)明旨在涵蓋本發(fā)明的這些修改和變型，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求和其等效物的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分尚玻璃板與玻璃帶并且從玻璃帶移除玻璃板的方法，包括: 在下拉過(guò)程中生產(chǎn)玻璃帶，所述玻璃帶包括粘性液體部分和彈性固體部分，所述玻璃帶的所述彈性固體部分還包括中央部分和鄰近所述中央部分的邊緣部分，所述中央部分具有基本上平行的第一主表面與第二主表面，所述邊緣部分包括與所述中央部分的所述第一主表面和第二主表面相一致的第一主表面和第二主表面，所述邊緣部分的所述第一主表面和第二主表面沿著所述帶的長(zhǎng)度在縱向延伸，并且其中所述邊緣部分的所述第一主表面和第二主表面并不平行； 利用來(lái)自第一位置的第一激光器的激光束照射所述邊緣部分的所述第一主表面，所述激光束為脈沖式激光束，所述脈沖式激光束形成在所述邊緣部分的所述第一主表面上的第一激光光斑，所述脈沖式激光束穿過(guò)所述玻璃帶厚度的至少一部分形成缺陷通道； 使所述激光在垂直于所述邊緣部分的外邊緣的方向上橫移； 在第二位置重復(fù)照射所述邊緣部分的所述第一主表面使得所述第二激光光斑并不與所述第一激光光斑重疊；以及 沿著穿過(guò)所述缺陷通道延伸的線來(lái)分離所述玻璃帶以形成玻璃板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分離包括沿著第一路徑用不同于所述第一激光器的第二激光器來(lái)加熱所述玻璃帶的中央部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括，利用冷卻流來(lái)冷卻加熱的第二路徑以形成在跨所述中央部分的至少一部分延伸的裂縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述分離包括使所述玻璃帶彎曲以與所述裂縫相交跨所述第一主表面形成拉應(yīng)力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，自所述脈沖式激光束的光的波長(zhǎng)在約355nm至約532nm的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述脈沖式激光束的重復(fù)率在約10kHz與約200kHz之間的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述脈沖式激光束的脈沖持續(xù)時(shí)間等于或小于約25ns。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一激光器為d:YAG或制:￥￥04激光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二激光器為C02激光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述玻璃帶持續(xù)移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述下拉過(guò)程為熔融下拉過(guò)程。
【文檔編號(hào)】B23K26/38GK104254499SQ201280068079
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月28日
【發(fā)明者】A·A·阿布拉莫夫, J·H·于, N·周 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司