用于柔性玻璃连续激光切割的设备和方法
【专利说明】用于柔性玻璃连续激光切割的设备和方法
[0001]本申请根据35U.S.C.§ 119要求2013年I月30日提交的美国临时申请系列号第61/758379的优先权权益，且基于其内容并通过引用将其内容整体结合于此。
技术领域
[0002]本发明涉及用于柔性玻璃连续激光切割的设备和方法。
【背景技术】
[0003]玻璃片已被用于显示装置的制造，例如液晶显示(IXD)电视、计算机显示器和手持装置。例如，在现代LCD电视机内，一块具有原始表面质量的薄玻璃片被用作薄膜晶体管(TFT)和其他电子装置的基底，另一块用作滤色镜的基底。进来，薄玻璃片也开始用作手持装置和电视机的屏幕的覆盖片。
[0004]薄玻璃片可以用熔融下拉工艺、浮法工艺、或者其他成型工艺从熔融玻璃制得。由于这些成型工艺在工业规模上是通常连续的，如此形成的立即退出成型设施的玻璃带在被运至各装置制造厂之前通常需要被切割成多个连续的段和/或离散的玻璃片。在玻璃成型生产线生产的被切割玻璃片通常具有可以在同一表面同时适应多个装置的制造的尺寸。在一定的时间点，这样的大玻璃片需要被切割成最终装置的较小尺寸。
【发明内容】
[0005]本构思涉及使用柔性玻璃带的机械变形以有助于经玻璃带扩展裂缝的柔性玻璃带的激光切割。该机械变形可以是浮动的局部凹陷或凹窝的形式，局部凹陷或凹窝是通过将加压气体引导至柔性玻璃带的一个或多个表面以施加用于切断柔性玻璃带的拉应力分布来形成。机械变形除由激光束引起的任意变形外，可以是其本身，并且可以有助于稳定裂纹扩展。
[0006]利用激光，例如C02激光，切割移动的玻璃带或幅材，一般涉及三个步骤:
1.借助例如在激光束前面的浸金刚石轮或划针在玻璃表面上产生小初始缺陷；
2.沿着期望的切割方向借助激光束加热玻璃表面；以及
3.局部地冷却激光加热的表面来引起该表面上的拉力以从初始缺陷扩展裂纹或局部孔隙。
[0007]冷却步骤一般用集中在已被激光加热的玻璃表面的水或空气/水混合物来完成。通过实验，本发明者发现若不用水射流或空气/水混合来冷却表面，而在玻璃被激光加热后仅用压缩空气流向下压玻璃，则可获得更可控的全深切割(“全体切割”)裂纹扩展。充足的空气压力在玻璃表面产生圆形凹陷或凹窝，这引起玻璃的张紧和裂纹的扩展。
[0008]凹陷借助施加使玻璃表面处于张紧状态的稳定的空气压力，使玻璃预先倾向于沿激光束的过程破裂，提高了玻璃的激光切割工艺的精度和一致性。水或空气/水喷雾从该工艺的免除，通过减少边缘波度显著地提高了边缘质量，当应用了过量的冷却液，超过了支持裂纹扩展所需最小量时，这是典型的。此外，空气流主要产生通过玻璃厚度的对称和单轴应力场，这促进垂直于玻璃表面方向的裂纹扩展，使边缘平面变化和扭梳纹最小化。它借助亦使裂纹扩展速度的变化最小化，提供超越了“传统”激光切割方法的优势，其中，借助将裂纹尖端从源于切割区域以外(尤其是其下游)的不同源头(珠边清除器，边缘贴合，气垫玻璃幅材料支承的不一致性，输入幅材形状，等等)的玻璃振动隔离开来使裂纹扩展速度的变化最小化，于是，实现工艺的整体鲁棒性和改善的边缘质量。当进行薄的、移动的幅材的连续激光切割时，这尤为重要。
[0009]根据第一方面，一种用于切割柔性玻璃带的方法包括:
将柔性玻璃带引导至包括激光器的柔性玻璃切割设备，柔性玻璃带包括第一宽面和第二宽面，第一宽面和第二宽面在柔性玻璃带的第一边缘和第二边缘间延伸；
引导发自激光器的激光束到柔性玻璃带的区域上；
使用激光束形成通过柔性玻璃带的裂纹；以及
使用激光束和柔性玻璃带内的局部机械变形沿柔性玻璃带扩展裂纹。
[0010]根据第二方面，提供方面I的方法，该方法进一步地包括在柔性玻璃带内在第一和第二边缘间形成初始缺陷。
[0011]根据第三方面，提供方面2的方法，其中局部机械变形在柔性玻璃带内于初始缺陷处形成。
[0012]根据第四方面，提供方面1-3任意一个的方法，其中局部凹陷借助引导加压气体至柔性玻璃带上而形成。
[0013]根据第五方面，提供了方面4的方法，该方法进一步地包括在柔性玻璃带上成形初始缺陷之后增大加压气体的压力。
[0014]根据第六方面，提供方面5的方法，其中加压气体是空气。
[0015]根据第七方面，提供方面1-6任意一个的方法，其中局部凹陷至少部分地形成于激光束导入的区域。
[0016]根据第八方面，提供方面1-7任意一个的方法，其中初始缺陷是形成在柔性玻璃带内的连续刻划线。
[0017]根据第九方面，提供方面1-8任意一个的方法，其中局部凹陷有大约0.1mm到大约Imm的深度。
[0018]根据第十方面，提供方面1-9任意一个的方法，其中局部凹陷有大约3mm到大约25mm的宽度。
[0019]根据第十一方面，一种用于切割柔性玻璃带的玻璃切割设备包括:
缺陷引发装置，其被布置和构造成在柔性玻璃带内形成初始缺陷。
光传送设备，其被布置和构造成引导辐射束至柔性玻璃带上以加热柔性玻璃带上包括了使用缺陷引发装置形成的初始缺陷的区域；以及
加压气体传送装置，其被布置和构造成使用加压气体在柔性玻璃带内于使用缺陷引发装置形成的初始缺陷处形成局部机械变形。
[0020]根据第十二方面，提供方面11的设备，其中加压气体是空气。
[0021]根据第十三方面，提供方面11或方面12任意一个的设备，其中加压气体传送装置被布置成至少部分地在辐射束被导入的区域形成局部凹陷。
[0022]根据第十四方面，提供方面11-13中的任何一个方面设备，其中，辐射束为激光束。
[0023]根据第十五方面，提供方面11-14任意一个的设备，其中缺陷引发装置在柔性玻璃带内形成连续刻划线。
[0024]根据第十六方面，提供方面11-15任意一个的设备，其中加压气体传送装置包括提供不同气体流量的喷嘴。
[0025]根据第十七方面，一种玻璃加工设备包括:
传送通路，沿此传送通路柔性玻璃带可以经玻璃加工设备被传送；以及
玻璃切割设备，其用于切割可以沿着传送通路被传送的柔性玻璃带，玻璃切割设备包括:
缺陷引发装置，其被布置和构造成在沿传送通路被传送的柔性玻璃带内形成初始缺陷；
光传送设备，其被布置和构造成引导辐射束至沿传送通路被传送的柔性玻璃带上以加热柔性玻璃带包括使用缺陷引发装置形成的初始缺陷的区域；以及
加压气体传送装置，其被布置和构造成使用加压空气在沿传送通路被传送的柔性玻璃带内于初始缺陷处形成局部机械变形。
[0026]根据第十八方面，提供方面17的设备，其中加压气体是空气。
[0027]根据第十九方面，提供方面17或方面18的设备，其中加压气体传送装置至少部分地在辐射束被导入的区域形成局部凹陷。
[0028]根据第二十方面，提供如方面17-19中的任何一个方面设备，其中，辐射束为激光束。
[0029]根据第二十一方面，提供了方面17-20任意一个的设备，其中缺陷引发装置在柔性玻璃带内形成连续刻划线。
[0030]根据第二十二方面，提供方面17-21任意一个的设备，其中加压气体传送装置包括提供不同气体流量的喷嘴。
[0031]根据第二十三方面，提供方面1-22任意一个的设备，其中使用缺陷引发装置在柔性玻璃带内形成一个或多个离散刻划线。
[0032]以下将详细阐述其它特征和优点，且本领域的技术人员部分从说明书中将容易地明白或根据通过文字说明和附图中示例时间本发明而部分认识到这些特征和优点。应当理解，以上的总体说明和以下的详细说明都只是本发明的示例，意在提供对要求保护的本发明的本质和特征的总体或构架的理解。
[0033]包括附图以提供本发明的原理的进一步理解，附图包含在该说明书中并构成该说明书的一部分。这些附图示出一个或多个实施例，且与说明书