专利名称：移除玻璃板材边缘缺陷的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种移除玻璃板材边缘微小缺陷的装置及其方法，特别是涉及一种利用照射激光光线的高温度梯度差而在玻璃板材端面产成劈裂效应的装置及其方法。
背景技术：
目前在加工玻璃板材时，如加工应用在LCD面板的玻璃基板，在玻璃基板经过轮刀切割、裂片(breaking)后，在断面会有切割裂片过程产生的微裂纹(micro-crack)，此微裂纹会造成玻璃强度的降低。其改善方法，有利用相对较耗时的机械磨边(grinding)，其处理的速度约为10 80mm/s。另一种改善微裂纹方法，如中国台湾第1317667号专利所揭示，是利用于玻璃基板端面长边方向70度以内、板厚方向70度以内的激光光线照射玻璃基板端面，相对于玻璃基板速度为0. 1 200mm/s，同时以冷却气体对激光光线照射部，进行送风，使加热而熔融玻璃端面及其微裂纹，使平滑化玻璃基板的端面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移除玻璃板材边缘缺陷的装置及方法，以解决上述问题。为达上述目的，本发明揭露一种移除玻璃板材边缘缺陷的装置，其结构包含一用以承载玻璃板材的载台。一用以输出一激光光线的激光输出单元。一光路引导单元，配置于激光光线的光路上，用以引导激光光线成为一激光光束而照射于玻璃板材边缘的一端面， 该玻璃板材包括玻璃基板或镜片等片状材料。以及一控制单元，电性耦接激光输出单元和光路引导单元，用以控制激光输出单元的激光光线触发时程及能量密度，与控制光路引导单元对激光光束的照射路径及移动速度，以在端面劈裂出一层玻璃削屑，以达成移除玻璃板材边缘的缺陷，另可形成光滑面的端面。本发明还揭露一种移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其步骤包含以一激光光束照射于一玻璃板材端面；以及控制该激光光束的照射路径，使该激光光束依序走完该玻璃板材端面，该玻璃板材端面因该激光光束的照射与未照射之间的一高的温度梯度差，而在该端面产生劈裂出一层玻璃削屑，以达成移除玻璃板材边缘的缺陷。
图1为本发明的移除玻璃板材边缘微小缺陷的装置的实施例的系统方块示意图；图2为本发明的移除玻璃板材边缘微小缺陷的方法的步骤流程图；图3为图1的照射路径第一实施例的立体示意图；图4为图1的照射路径第二实施例的立体示意图；图5为本发明加设一送风喷嘴以提供玻璃板材冷却气体实施例的立体示意图；以及图6为本发明加设一送风喷嘴以提供玻璃板材端面冷却气体实施例的立体示意
4图。主要元件符号说明10 玻璃板材11 端面12 短边13 长边14 刻痕20 载台30 激光输出单元31 激光光线40 光路引导单元41 激光光束50 控制单元51 电讯信号60 送风喷嘴d 光斑直径g 冷却气体s 玻璃削屑t 照射路径tl，t2，t3，t4 路径t5, t6, t7, t8 路径ρ 间距步骤S10、步骤S20方法步骤
具体实施例方式在进行本发明研究开始时，先在玻璃板材端面上的缺陷放置玻璃粉，再利用激光光照射于玻璃板材端面，因激光光照射时会将玻璃粉喷开，或先利用激光光照射于玻璃板材端面，再放置玻璃粉，均无法移除玻璃板材边缘的缺陷，另外一种方法为利用激光光照射于玻璃板材端面成高温状态，再用外力压平，因当激光光线照射于玻璃板材端面移除激光光时，光线照射后的能量迅速降低，仍无法压平而将玻璃板材边缘的缺陷移除。兹将本发明实验成功说明如下。本发明利用激光光束照射于玻璃板材端面，以产生高的温度梯度差，进而在端面产生劈裂效应，以达成移除玻璃板材边缘的缺陷，另可使端面形成光滑面。兹配合附图将本发明诸实施例详细说明如下。如图1所示，本实施例的移除玻璃板材10边缘微小缺陷的装置包含一载台20， 可控制x，y，z轴方向运动，以承载玻璃板材10，其玻璃板材10可被固定于载台20上，并欲加工的端面11朝向外侧。一激光输出单元30，以输出一激光光线31。一光路引导单元40， 该光路引导单元40可为一扫描装置，配置于激光光线31的光路上，可应用该光路引导单元 40内的光学组件(图中未示出)，将激光光线31导引为激光光束41，激光光束41再照射于该玻璃板材10边缘的一端面11上。一控制单元50，电性耦接激光输出单元30和光路引导单元40，由控制单元50输出电讯信号51以控制该激光输出单元30的该激光光束31的触发时程及能量密度，控制单元50的输出电讯信号51也可控制该光路引导单元40的该重塑的激光光束41的照射路径t及移动速度。通过激光光束41的照射，可在该端面11产生劈裂出一层玻璃削屑s (如图5所示)，以达成移除玻璃板材边缘的缺陷，另可使该端面11形成一光滑面。如图2所示，本实施例中，移除玻璃板材10边缘微小缺陷的方法的步骤包含步骤 S10,以一激光光束41照射于一玻璃板材10端面11。以及步骤S20，控制该激光光束41的照射路径t，使该激光光束41依序走完该玻璃板材10端面11 (或者是走完要劈裂加工区域的起点至终点)，该玻璃板材10端面11因该激光光束41的照射与未照射之间的一高的温度梯度差，而在该端面11产生劈裂出一层玻璃削屑s (如图5所示)，使该端面11形成光滑加工面。而其劈裂方向为沿着该激光光束41的照射路径t的方向。再请参照图3，并同时参考图1所示，上述实施例中，一载台20，可控制χ，y，ζ轴方向运动，使得该激光光束41的照射路径t包含与该玻璃板材10端面11的一短边12形成多个平行线，每一平行线之间维持一间距P，而其照射路径t的走势依序为触发该激光光线31照射后，利用该光路引导单元40使该激光光束41行走平行该短边12的路径tl ；再停止该激光光线31的照射，并将该激光光束41的照射位置按照路径t2移动；再次触发该激光光线31的照射，并依路径t3移动，再停止照射并依路径t4移动，且重复此一照射及移动方式走完整个端面11区域(或者是走完要劈裂的起点至终点)。请参照图4，并同时参考图1所示，上述实施例中，该激光光束41的照射路径t包含与该玻璃板材10端面11的一长边13形成多个平行线，每一平行线之间维持一间距P， 而其照射路径t的走势依序为触发该激光光线31照射后，利用该光路引导单元40使该重塑激光光束41行走平行该长边13的路径t5 ；再使该激光光束31停止照射，并将该激光光束41的照射位置按照路径t6移动；再次触发该激光光束31的照射，并依路径t7移动，再停止照射并依路径伪移动，且重复此一照射及移动方式走完整个端面11区域。在上述实施中，该激光输出单元30所输出该激光光束31的输出波长最好为3至 12um波段之间，或更佳波长为9至12um波段之间。上述实施中，控制激光光束41的照射能量，使其劈裂出的该层玻璃削屑厚度可介于Ium至Imm之间。上述实施中，该激光光束41相对于该玻璃板材10端面11的速度大于500mm/s。上述实施中，玻璃板材10端面11的激光光束41照射路径t的间距ρ为(光斑直径(1/2 <间距ρ <光斑直径d，其中，光斑直径d为该重塑激光光束41的聚焦后光斑直径大小，该聚焦后光斑直径d以能量分布降低至最高部分的Ι/e2时的宽度，e为自然对数函数的底数。且该激光光束41的能量密度介于1\104至1\1061/(^2之间。请再参阅图5及图6所示，在本实施例中与前揭实施例的装置或施作步骤大部分相同，但更包含有设置一送风喷嘴60，该送风喷嘴60可对该玻璃板材10或者是对该重塑激光光束41照射后的该端面11区域输出冷却气体g，用于更提高该温度梯度差，进而提升劈裂速度。值得一提的是，如图2、图5所示，在施行步骤SlO之前，该玻璃板材10端面11可
6预刻一刻痕14，作为劈裂的起点或终点，当然也可同时预刻一起点及一终点。而该刻痕14 可利用机械式刀具或激光光线而刻成。本发明的特点在于，本发明利用激光光线在玻璃板材端面照射，玻璃板材吸收激光光线的热量后形成高温度梯度，产生的热胀冷缩形成一热应力，使玻璃板材端面劈裂一层玻璃屑，由此消除玻璃板材边缘表面上的微裂纹，使玻璃板材端面光滑平整，可以提升玻璃应力强度。综上所述，以上所述仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明权利要求文义相符，或依本发明权利要求所做的同等变化与修饰，皆为本发明权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种移除玻璃板材边缘缺陷的装置，包含载台，用以承载该玻璃板材；激光输出单元，用以输出一激光光线；光路引导单元，配置于该激光光束的光路上，用以引导该激光光束为一激光光束而照射于该玻璃板材边缘的一端面；以及控制单元，电性耦接该激光输出单元和该光路引导单元，用以控制该激光输出单元的该激光光线触发时程及能量密度，与控制该光路引导单元的该激光光束的照射路径及移动速度，在该端面产生劈裂出一层玻璃削屑，以达成移除玻璃板材边缘的缺陷。
2.如权利要求1所述移除玻璃板材边缘缺陷的装置，其中该激光输出单元输出该激光光线的输出波长为3至12um波段。
3.如权利要求1所述移除玻璃板材边缘缺陷的装置，该控制激光光线的照射能量，使其中该劈裂出的该层玻璃削屑厚度介于Ium至1mm。
4.如权利要求1所述移除玻璃板材边缘缺陷的装置，其中该光路引导单元为一扫描装置。
5.如权利要求1所述移除玻璃板材边缘缺陷的装置，其中载台可控制x，y，z轴方向运动，使得该激光光束的照射路径包含与该端面的一短边或一长边形成多个平行线，每一平行线之间具有一间距。
6.如权利要求1所述移除玻璃板材边缘缺陷的装置，还包含送风喷嘴，该送风喷嘴可对该玻璃板材输出冷却气体。
7.如权利要求1所述移除玻璃板材边缘缺陷的装置，还包含一送风喷嘴，该送风喷嘴可对该玻璃板材的该端面的该重塑激光光束照射后的区域输出冷却气体。
8.一种移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其步骤包含以一激光光束照射于一玻璃板材端面；以及控制该激光光束的照射路径，使该激光光束依序走完该玻璃板材端面，该玻璃板材端面因该激光光束的照射与未照射之间的一高的温度梯度差，而在该端面产生劈裂出一层玻璃削屑，以达成移除玻璃板材边缘的缺陷。
9.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其于该玻璃板材施予一冷却气体，以提高该温度梯度差。
10.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其中该玻璃板材端面在该激光光线照射后的区域同步施予一冷却气体，以提该高温度梯度差。
11.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘微小缺陷的方法，控制激光光束的照射能量， 使其中劈裂出的该层玻璃削屑介于Ium至1mm。
12.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其中在施行该激光光束照射于一玻璃板材端面步骤前，该玻璃板材端面可预刻一刻痕，作为劈裂的起点或终点。
13.如权利要求12所述移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其中该刻痕以机械式刀具或激光光线刻成。
14.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其中该激光光线的输出波长为3 至12um波段。
15.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘微小缺陷的方法，其中该激光光线相对于该玻璃板材端面的速度大于500mm/s。
16.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其中在该玻璃板材端面的该激光光线照射路径的间距< ((1/2 且>d，d为该重塑激光光束的聚焦后光斑直径大小，能量分布降低至最高部分的Ι/e2时的宽度，e为自然对数涵数的底数。
17.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘缺陷的方法，其中该激光光线的能量密度介于 IX IO4 至 lX106ff/cm2o
18.如权利要求8所述移除玻璃板材边缘缺陷的方法，经激光光束照射于一玻璃板材端面，以达成移除玻璃板材边缘的微小缺陷，并使该端面形成一光滑面。
19.如权利要求1所述移除玻璃板材边缘缺陷的装置，其中承载玻璃板材的载台，可控制X，1，Z轴方向运动，使得该激光光束的照射路径包含与该端面的一短边或一长边形成多个平行线，每一平行线之间具有一间距。
全文摘要
本发明公开一种移除玻璃板材边缘缺陷的装置及其方法，其装置包含一载台、一激光输出单元、一光路引导单元以及一控制单元。载台用以承载玻璃板材。激光输出单元用以输出一激光光线。光路引导单元用以引导激光光线成为一激光光束而照射于玻璃板材边缘的一端面。控制单元电性耦接激光输出单元和光路引导单元，用以控制激光光线的触发时程和激光光线的能量密度，以及控制激光光束的照射路径和移动速度，玻璃板材端面因激光光束的照射与未照射之间的高温度梯度差，而在端面产生劈裂出一层玻璃削屑，形成光滑面。
文档编号C03B33/08GK102531370SQ20101060745
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月17日
发明者刘松河, 李闵凯, 林于中 申请人:财团法人工业技术研究院