切割层叠强化玻璃基材的方法

文档序号:9437909阅读:507来源:国知局
切割层叠强化玻璃基材的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119,要求2012年11月21日提交的美国临时系列第 61/728, 918号的优先权,本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术领域
[0003] 本申请一般地涉及分离层叠强化玻璃基材的方法,更具体地,通过拉伸和压缩操 纵来分离层叠强化玻璃基材的方法。
【背景技术】
[0004] 玻璃制品,例如覆盖玻璃和玻璃底板等,同时用于消费者和商用电子器件,例如 IXD和LED显示器、电脑监测器以及自动取款机(ATM)等。部分此类玻璃制品可包括"触 摸"功能,这使得玻璃制品必须与各种物体(包括用户的手指和/或手写笔装置)接触,这 样,玻璃必须足够的牢固,以经受常规接触而不损坏。此外,此类玻璃制品还可结合到便携 式电子器件中,如移动电话、个人媒体播放器和平板电脑。在相关装置的运输和/或使用过 程中,结合到此类装置中玻璃制品容易损坏。因此,在电子器件使用的玻璃制品可能需要有 增强的强度,从而不仅能耐受来自实际应用的常规"触摸"接触,还能耐受在运输器件时可 能发生的偶然接触和冲击。

【发明内容】

[0005] 根据一个实施方式,切割层叠强化玻璃基材的方法包括:提供层叠强化玻璃基材, 所述层叠强化玻璃基材具有玻璃芯层和至少一层玻璃包覆层,所述玻璃芯层具有第一表面 部分和与第一表面部分相对的第二表面部分,所述至少一层玻璃包覆层与所述玻璃芯层的 第一表面部分或第二表面部分融合。所述玻璃芯层具有平均芯热膨胀系数CTEs,所述至少 一层玻璃包覆层具有平均包覆热膨胀系数CTEta,其小于平均芯热膨胀系数CTEs。该方法 还可包括:在层叠强化玻璃基材的边缘形成边缘缺陷,对层叠强化玻璃基材的所述至少一 层玻璃包覆层上的第一区域进行加热,以及对层叠强化玻璃基材的所述至少一层玻璃包覆 层上的第二区域进行加热。所述第一区域偏离所需分离线的第一侧,所述第二区域偏离所 需分离线的第二侧。该方法还可包括:使得在边缘缺陷处模拟(imitated)的裂纹沿着所需 分离线在层叠强化玻璃基材的第一和第二区域之间扩展。
[0006] 根据另一个实施方式,切割层叠强化玻璃基材的方法包括:提供层叠强化玻璃基 材,所述层叠强化玻璃基材具有玻璃芯层和至少一层玻璃包覆层,所述玻璃芯层具有第一 表面部分和与第一表面部分相对的第二表面部分,所述至少一层玻璃包覆层与所述玻璃芯 层的第一表面部分或第二表面部分融合。所述玻璃芯层具有平均芯热膨胀系数CTEs,所述 至少一层玻璃包覆层具有平均包覆热膨胀系数CTEta,其小于平均芯热膨胀系数CTEs。该 方法还可包括:形成第一降低的中心张力区,所述第一降低的中心张力区沿着所需分离线 延伸并与其偏移,以及形成第二降低的中心张力区,所述第二降低的中心张力区也沿着所 需分离线延伸。所述第一降低的中心张力区偏离所需分离线的第一侧,所述第二降低的中 心张力区偏移所需分离线的第二侧。第一和第二降低的中心张力区具有降低的张力CT1,其 小于沿着所需分离线的中心张力CT2。该方法还可包括使得裂纹沿着所需分离线在第一降 低的中心张力区和第二降低的中心张力区之间扩展。
[0007] 在以下的详细描述中提出了本文所述用于切割层叠强化玻璃基材的方法的其他 特征和优点,其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言,根据所作描述就容易看出, 或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认 识。
[0008] 应理解的是,前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式,用来提 供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方 式的进一步的理解,附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说 明了本文所述的各种实施方式,并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
【附图说明】
[0009] 图1示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的层叠强化玻璃基 材片的截面图;
[0010] 图2示意性显示用于制造图1的层叠强化玻璃基材片的熔合拉制法;
[0011] 图3显示根据本文所示和所示的一个或多个实施方式的示例性玻璃芯层组成和 示例性玻璃包覆层组成的热膨胀vs温度的关系图;
[0012] 图4A显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的层叠强化玻璃基材在所 需分离线附近的表面上的示例性温度曲线图;
[0013] 图4B是由根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图4A的温度曲线得到的 层叠强化玻璃基材的中心张力曲线图;
[0014] 图4C是由根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图4A的温度曲线得到的 层叠强化玻璃基材的压缩应力曲线图;
[0015] 图5示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的层叠强化玻璃基 材的表面上的第一和第二激光束;
[0016] 图6示意性显示用于切割根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的层叠强 化玻璃基材的系统;
[0017] 图7示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的层叠强化玻璃基 材的表面上的第一和第二激光束以及温度曲线、中心张力曲线和压缩应力曲线;
[0018] 图8示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的层叠强化玻璃基 材的表面上的拉长的第一和第二激光束以及温度曲线、中心张力曲线和压缩应力曲线;
[0019] 图9A和9B显示从根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的层叠强化玻璃基 材片分离的两个示例性层叠强化玻璃制品;以及
[0020] 图9C显示待通过沿着所需分离线施加第一和第二中心张力区进行切割的层叠玻 璃管。
【具体实施方式】
[0021] 下面详细参考用来切割层叠强化玻璃基材的方法的实施方式,其例子在附图中示 出。只要有可能,在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。如下文进 一步详述,实施方式提供了切割层叠强化玻璃基材的方法,该方法通过采用激光或者其他 快速且局部加热源来沿着所需分离线操纵中心张力和压缩应力,以提供可引导裂纹的最小 抵抗路径。由于玻璃芯层的中心张力以及融合层叠玻璃基材中的包覆压缩都与芯玻璃层和 玻璃包覆层的较低的凝固点之间的温差成瞬时反比,可以对中心张力和压缩应力的大小和 分布进行管理,以避免无引导的裂纹扩展并提供受控的破裂和稳定引导的裂纹生长。下面 将具体结合附图,更详细地描述用于切割层叠强化玻璃基材的各种方法。
[0022] 可以通过热回火和/或离子交换处理对玻璃制品进行强化。在此类情况下,可以 在玻璃制品形成之后使得玻璃制品经受额外的加工步骤,这些加工步骤会增加玻璃制品的 总成本。此外,进行这些加工步骤所需的额外处理会增加损坏玻璃制品的风险,这会降低制 造产率并会进一步增加生产成本和玻璃制品的最终成本。
[0023] 双融合拉制是用于生产强化玻璃基材的另一种方法。双融合拉制产生了三层层叠 强化的玻璃基材,其具有位于两层包覆层之间的芯层。当芯玻璃具有比包覆玻璃高的热膨 胀系数时,在包覆层中存在压缩应力,并且当层叠强化玻璃基材从退火点和应变点冷却至 较低温度时,其被芯层中天然存在的中心张力抵消平衡。通过压缩应力化的包覆层进行强 化提供了额外的抗损坏性。抗损坏包覆层和高中心张力芯的存在会使得层叠强化玻璃基材 难以通过常规方法,例如机械划线和分离法以及激光划线和分离法进行切割。
[0024] 现参见图1,示意性显示层叠强化玻璃基材100的截面图。如下文进一步详述,可 以在拉制过程的底部以及在拉制过程之后对层叠强化玻璃基材进行切割,以将层叠强化玻 璃基材分离成多个层叠强化玻璃制品。层叠强化玻璃基材100通常包括玻璃芯层102和一 对玻璃包覆层l〇4a、104b。应注意的是,在其他实施方式中,层叠强化玻璃基材可仅包括一 层玻璃包覆层,从而提供双层基材。
[0025] 仍参见图1,具有第一表面105和第二表面107的玻璃芯层102通常包括第一表面 部分103a和第二表面部分103b,所述第二表面部分103b与第一表面部分103a相对。将第 一玻璃包覆层l〇4a与玻璃芯层102的第一表面部分103a熔合,第二玻璃包覆层104b与玻 璃芯层102的第二表面部分103b熔合。玻璃包覆层104a、104b与玻璃芯层102融合,且在 玻璃芯层102和玻璃包覆层104a、104b之间不设置任意额外材料,例如粘合剂或涂层等。
[0026] 在本文所述的层叠强化玻璃基材100的实施方式中,玻璃芯层102是由具有平均 芯热膨胀系数CTEs的第一玻璃组合物形成的,玻璃包覆层104a、104b是由第二、不同的玻 璃组合物形成的,其具有平均包覆热膨胀系数CTEtlll。本文所用术语"CTE"指的是玻璃组 合物在约为20-300°C温度范围的平均的热膨胀系数。CTEs大于CTEta,这导致玻璃包覆层 104a、104b具有压缩应力,且无需进行离子交换或热回火。
[0027] 具体地,本文所述的层叠强化玻璃基材100可由熔合层叠法形成,例如美国专利 第4, 214, 886号所述的方法,其通过引用结合入本文。例如,参见图2,用于形成层叠玻璃制 品的层叠熔合拉制设备200包括上等压槽202,其位于下等压槽204的上方。上等压槽202 包括槽210,将熔融的玻璃包覆组合物206从熔融器(未显示)进料到其中。类似地,下等 压槽204包括槽212,将熔融的玻璃芯组合物208从熔融器(未显示)进料到其中。在本文 所述的实施方式中,熔融的玻璃芯组合物208的平均热膨胀系数CTEs大于熔融的玻璃包覆 组合物206的平均热膨胀系数CTE包覆。
[0028] 随着熔融玻璃芯组合物208填充槽212,所述熔融玻璃芯组
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