具有激光切割边缘的玻璃制品及其制造方法与流程

文档序号:13560611阅读:309来源:国知局
具有激光切割边缘的玻璃制品及其制造方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请依据35u.s.c.§119要求2015年5月15日提交的序列号为62/162373的美国临时申请的优先权,本申请以其内容为基础,并通过参考将其全文纳入本文。

本公开总体上涉及玻璃制品和包含这些玻璃制品的显示装置,更具体而言,涉及具有至少一个激光切割边缘的玻璃光导及其制造方法。

背景

液晶显示器(lcd)被广泛用于各种电子产品中,例如手机、笔记本电脑、电子平板电脑、电视机和计算机显示器。对于更大的高分辨率平板显示器的日益增长的需求推动了对用于显示器的大的高品质玻璃基材的需求。例如,玻璃基材可用作lcd中的导光板(lgp),光源可耦合至该导光板。lcd装置的厚度和/或屏幕尺寸可受到光导的发光表面和/或光入射表面的尺寸和/或性质的影响。

目前的光导经常由聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)制造。然而,pmma具有相对较高的热膨胀系数(例如比玻璃约大一个数量级),这可能在设计lcd装置时需要在光源(led)与光导之间具有更大的空间。该间隙可降低从光源耦合至光导的光效率,并且/或者需要更大的边框来遮挡显示器的边缘。而且,由于其相对较弱的机械强度,可能难以由pmma制造足够大并且足够薄以满足目前消费者需求的光导。因此,pmma光导可因边框遮挡或无法制造用于所需显示器尺寸的足够大的板材而对可用于显示图像的发光表面面积产生限制。

已提出将玻璃光导用作pmma的替代物,因为玻璃光导具有低光衰减、低热膨胀系数和高机械强度。然而,玻璃基材的光入射表面面积可受到玻璃切割方法的影响。例如,可利用机械划刻技术来切割玻璃以提供穿孔短线,玻璃可沿着这些短线以相对笔直的线断裂,但是,该方法可导致玻璃边缘发生显著损坏,例如破碎、开裂和/或板材断裂。经常在主表面与边缘之间的相交区域处(例如在90°尖锐拐角附近)观察到玻璃边缘中的缺陷。为了提高可靠性并减少缺陷,可对玻璃边缘进行精整,所述精整经常通过引入可消除所有或一部分玻璃受损部分的斜面来进行。例如,在0.7mm厚玻璃板的情况下,可打磨或抛光掉约0.2mm的厚度,以在侧边的每一个角落上产生这样的斜面。

尽管该技术可改善玻璃的可靠性,但从光学角度考虑,其可产生不利效果,因为斜面可减小光导边缘处可用于将来自光源的光线耦合入光导的表面积。例如,0.7mm厚玻璃板中0.2mm的斜面可导致耦合效率相比于平坦而非斜面化的边缘降低约14%或更多。因此,减少光入射边缘的斜面化将会是有利的,因为这可允许光导更薄,从而允许总lcd装置更薄。还会有利的是提供改进的方法,以对导光板的边缘进行精整,以增加可用于与光源耦合的光入射边缘的表面积。

发明概述

在各种实施方式中,本公开涉及诸如导光板的玻璃制品,其包含第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度;以及至少一个侧边,所述侧边包含厚度为玻璃制品厚度的约35%或更小的激光烧蚀区域。本公开还涉及玻璃制品,其包含第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度;以及至少一个侧边,所述侧边包含高度为玻璃制品厚度的约15%或更小的斜面。本文还公开了包含这些玻璃制品的显示装置。

在某些实施方式中,侧边可包含非激光烧蚀或非斜面化区域。根据各种实施方式,激光烧蚀区域的光入射表面的散射参数可小于0.1,而非激光蚀刻区域的光入射表面的散射参数可小于约0.2。在一些非限制性的实施方式中,斜面化和非斜面化区域的光入射表面的散射参数可小于约0.1。在另一种实施方式中,包含光导的显示装置还可包含耦合至至少一个侧边的光源,例如发光二极管(led)。根据各种实施方式,光源可在邻近非激光烧蚀区域或非斜面化区域的位置处耦合至至少一个侧边。

还公开了用于制造这些玻璃制品或导光板的方法,所述方法包括提供玻璃板,所述玻璃板具有第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度;使玻璃板与激光在第一表面上沿着预定路径接触,以形成缺陷线;以及使玻璃板沿着缺陷线分离成两个或更多个部分,以形成包含至少一个侧边的玻璃制品,所述侧边包含厚度小于或等于所述玻璃板厚度的约35%的激光烧蚀区域。

本文还公开了用于制造玻璃制品的方法,所述方法包括提供玻璃板,所述玻璃板具有第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度;使玻璃板与激光在第一表面上沿着预定路径接触,以形成凹槽;以及使玻璃板沿着凹槽分离成两个或更多个部分,以形成包含至少一个侧边的玻璃制品,所述侧边包含高度小于或等于所述玻璃板厚度的约15%的斜面。

在各种实施方式中,预定路径可包括可垂直于玻璃板相邻侧边的直线。根据另一些实施方式中,缺陷线可包含延伸至玻璃板中小于或等于玻璃板厚度的约35%的深度的激光烧蚀孔和/或多条沿基本上垂直的方向从第一表面延伸至第二表面的瑕疵线。在另一些实施方式中,使玻璃板分离成两个或更多个部分可包括在缺陷线或凹槽之上或周围施加机械应力或热应力。

在以下的详细描述中提出了本公开的附加特征和优点,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即容易理解,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方法而被认识。

应当理解的是,前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了本公开的各种实施方式且都旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所包含的附图供进一步理解本公开,附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本公开的各种实施方式,并与描述一起用来解释本公开的原理和操作。

附图的简要说明

结合以下附图能够进一步理解以下详细描述,其中,在可能的情况下,相同的附图标记表示相同的组件,应当理解的是附图不一定按比例绘制。

图1例示了具有侧边的玻璃制品,所述侧边包含两个机械形成的斜面;

图2是图1的玻璃制品的光耦合效率随斜面高度而变化的图线;

图3a例示了一种玻璃制品的包含激光烧蚀区域的侧边;

图3b是根据本公开的各种实施方式的包含激光烧蚀区域的玻璃制品的sem剖面图;

图4例示了根据本公开的某些实施方式的包含激光烧蚀区域的玻璃制品;

图5是图4的玻璃制品的光耦合效率随激光烧蚀区域的厚度而变化的图线;

图6a~b例示了根据本公开的某些实施方式的包含激光烧蚀区域的玻璃制品;

图7a~b是图6a~b的玻璃制品的光耦合效率随激光烧蚀区域的厚度而变化的图线;

图8是光耦合效率随散射参数西格玛而变化的图线;

图9a~b例示了根据本公开的各种实施方式的具有包含一个激光切割斜面的侧边的玻璃制品;以及

图10a~c例示了根据各种实施方式的用于制造玻璃制品的方法。

发明详述

玻璃制品

本文公开了玻璃制品,其包含第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度;以及至少一个侧边,所述侧边包含厚度为玻璃制品厚度的约35%或更小的激光烧蚀区域。示例性的玻璃制品可包括但不限于玻璃导光板。本公开还涉及玻璃制品,其包含第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度;以及至少一个侧边,所述侧边包含高度为玻璃制品厚度的约15%或更小的斜面。本文还公开了包含这些玻璃制品的显示装置。

玻璃制品或导光板可包含任何本领域已知的用于显示器和其它类似装置中的材料,包括但不限于:铝硅酸盐、碱性铝硅酸盐、硼硅酸盐、碱性硼硅酸盐、铝硼硅酸盐、碱性铝硼硅酸盐以及其它合适的玻璃。在某些实施方式中,玻璃制品可具有小于或等于约3mm的厚度,例如约0.3mm~约2mm、约0.7mm~约1.5mm或约1.5mm~约2.5mm范围内的厚度,包括它们之间的所有范围和子范围。适用于导光板的市售可得的玻璃的非限制性例子包括例如购自康宁股份有限公司(corningincorporated)的eagleiristm、lotustm玻璃。

玻璃制品可包含第一表面和相反的第二表面。在某些实施方式中,这些表面可以是平面的或基本上平面的,例如基本上平坦和/或水平。在各种实施方式中,第一和第二表面可平行或基本上平行。玻璃制品还可包含至少一个侧边,例如至少两个侧边、至少三个侧边或至少四个侧边。举一个非限制性的例子,玻璃制品可包含具有四个边缘的矩形或正方形玻璃板,尽管可设想其它形状和构造,它们也落入本公开的范围。

图1例示了一种玻璃制品,例如导光板,其包含通过机械划刻-断裂技术并随后进行抛光而产生的斜面。所例示的玻璃制品100可包含第一表面105、第二表面110和侧边115。玻璃制品100的厚度t在第一和第二表面之间延伸。在进行机械划刻和断裂之后,可通过打磨和/或抛光除去侧边115上的边缘缺陷,以产生机械形成的斜面120。这些斜面120可具有高度h。斜面120的示例性高度h可为玻璃制品总厚度t的至少约25%。例如,在0.7mm厚玻璃板的情况下,可使用高度约为0.2mm的斜面来修正侧边115两角处的缺陷。可以任意合适的角度切割斜面120,例如约30°~约60°范围内、诸如约45°的角度。

可将诸如led这样的光源140耦合至侧边115。光源可具有高度h,其可为玻璃制品总厚度t的至少约50%,例如至少约60%、至少约70%、至少约80%、至少约90%,或者玻璃制品厚度t的100%。在一些实施方式中还可使用具有超出玻璃制品厚度t的高度h的光源。可在表面上包含与光源150邻近或毗邻的反射器150(反射器150毗邻图1中所示的第二表面110),以覆盖光源140与侧边115之间的间隙(间隙宽度=d)。根据非限制性的实施方式,光源可与玻璃制品的侧边相隔距离d,所述距离d可在例如约0.01mm~约2mm的范围内,例如约0.04mm~约1.8mm、约0.5mm~约1.5mm、约0.6mm~约1.2mm或约0.8mm~约1mm,包括它们直接的所有范围和子范围。

图2是图1中所示玻璃制品的光耦合效率随斜面高度(有和没有反射器)而变化的图线。该图解模型包括一些假设:0.7mm的玻璃厚度t;0.5mm的光源(led)高度h;0.04mm的间隙宽度d;45度的斜面;玻璃折射率(nd)=1.497;以及反射器具有99%的反射和朗伯散射。如图2所示,随着斜面高度h的增加,光耦合效率下降。对于没有斜面化侧边(高度=0)的光导,光耦合效率可高达91%(有反射器)或88%(无反射器)。研究显示,高度为0.2mm的边缘斜面化使光耦合效率降低11%(有反射器)或14%(无反射器)。因此,图2说明,为了减少边缘缺陷而进行的斜面化可导致不希望的光损失。具有减少的光损失的替代性的边缘精整方法可有利地提供显示性能得到改善的更大和/或更薄的显示器。

根据图3a中所示的第一种实施方式,其图示了包含激光烧蚀区域225的玻璃制品200的侧边215的剖面图。激光烧蚀区域225可包含例如多个激光烧蚀孔或损伤轨迹230。可利用高能量密度激光通过非线性效应对激光烧蚀区域225中的玻璃进行改性。沿着预定的线或路径进行激光扫描可进而产生缺陷线,该缺陷线可限定要从玻璃板上分离的一个或更多个玻璃片的边界或形状。在某些实施方式中,激光烧蚀区域可不延伸穿过玻璃制品200的整个厚度t。例如,激光烧蚀区域225的厚度t1可小于玻璃制品厚度t的约35%,例如小于厚度t的约30%、小于厚度t的约25%或者小于厚度t的约20%,包括它们之间的所有范围和子范围。在各种实施方式中,玻璃制品200的厚度t可小于或等于约3mm,例如在约0.3mm~约2mm、约0.7mm~约1.5mm或约1.5mm~约2.5mm的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围。因此,在某些实施方式中,激光烧蚀区域225的厚度t1可小于或等于约1mm,例如在约0.05mm~约0.9mm、约0.1mm~约0.8mm、约0.2mm~约0.7mm、约0.3mm~约0.6mm或约0.4mm~约0.5mm的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围内。在一些实施方式中,激光烧蚀区域的厚度t1可例如线性变化、随机变化等。因此,厚度t2也会随着t1而相应变化。

侧边215的其余部分可包含未激光蚀刻区域235,例如不包含激光烧蚀孔和/或非线性改性的区域。该区域235可具有任意厚度t2,使得t1+t2=t。例如,非激光蚀刻区域235的厚度t2可大于玻璃制品厚度t的约65%,例如大于厚度t的约70%、大于厚度t的约75%或者大于厚度t的约80%,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,厚度t2可小于约2mm,例如在约0.25mm~约1.5mm、约0.5mm~约1.2mm或约0.8mm~约1mm的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围。尽管图3a中所示的激光烧蚀区域225毗邻第一表面205,且非激光烧蚀区域235毗邻第二表面210,但应当理解的是,可不受限制地互换这些取向和标记,本文将表面称为“第一”和“第二”表面仅仅是出于讨论目的。

图3b是包含0.7mm厚康宁iristm玻璃的玻璃制品的侧边的剖面扫描电子显微镜(sem)图像。如上文参考图3a所述,侧边可包含激光烧蚀区域225和非激光烧蚀区域235。如图3b所证实的那样,已利用强激光能量通过非线性效应将激光烧蚀区域改性至预定深度。在所示的实施方式中,激光烧蚀区域的厚度t1为0.24mm,而玻璃基材的总厚度t为0.7mm。因此,如图所示,t1/t=0.34,例如t1小于或等于总厚度t的约35%。在某些实施方式中,激光烧蚀区域225的光入射表面可具有小于约0.2、例如小于约0.15或小于约0.1的散射参数(西格玛)。类似地,非激光烧蚀区域235的光入射表面可具有小于约0.1、例如小于约0.05或更低的散射参数(西格玛)。西格玛散射参数可与区域的表面粗糙度成正比,并且还可表示投影平面上高斯分布的宽度。在某些实施方式中,非激光烧蚀区域235的散射参数可小于激光烧蚀区域225的散射参数,因此具有相对更平滑的光入射表面。当通过沿着利用激光产生的缺陷线使玻璃板开裂或折断来使玻璃板分离成两个(或更多个)部分时,可产生非激光烧蚀区域235的相对更平滑的表面。

一种示例性的玻璃制品200的附加示意图示于图4。该玻璃制品可具有在第一表面205与第二表面210之间延伸的厚度t以及侧边215。侧边215可包含具有厚度t1的激光烧蚀区域225。可将具有高度h的光源(例如led)240耦合至侧边215,并将其定位于第一表面205与第二表面210之间的中央,尽管可使用任意替代性的取向,如下文中更加详细描述的那样。第一反射器245和/或第二反射器250可定位于毗邻第一表面205和/或第二表面210,以覆盖光源240与侧边215之间的间隙(间隙宽度=d)。合适的反射器可包括覆盖全部可视光谱(约420~700nm)的宽波段反射器。本文中,第一反射器可称为“正面”反射器,表示第一表面是发光表面,第二反射器可称为“背面”反射器。然而,应当理解的是,可不受限制地互换这些取向和标记,本文将这些反射器称为“第一”/“正面”以及“第二”/“背面”反射器仅仅是出于讨论目的。

图5是图4中所示玻璃制品的光耦合效率随(只具有背面反射器或具有正面和背面反射器的)激光烧蚀区域的厚度而变化的图线。该图解模型包括一些假设:0.7mm的玻璃厚度t;0.5mm的光源(led)高度h;0.04mm的间隙宽度d;led沿着侧边中央对齐;玻璃折射率(nd)=1.497;具有99%的反射的朗伯反射器;以及激光烧蚀区域具有高斯函数散射且西格玛=0.36。如图5所示,随着激光烧蚀区域厚度t1的增加,光耦合效率降低。对于没有激光烧蚀区域(厚度=0)的光导,光耦合效率可高达91.5%(具有正面和背面反射器)或91%(只有背面反射器)。显示到达0.24mm深度的侧边的激光烧蚀(参见例如图3b)使光耦合效率降低了2.43%(具有正面和背面反射器)或2.38%(只有背面反射器)。因此,图5显示,相比于侧边上的斜面化区域(参见例如图2),激光烧蚀区域可导致光耦合效率改善至少约8.6%。

当使光源边缘与非激光烧蚀边缘235对齐(例如使光源240的边缘与第二表面250对齐,如图6a中示例性所示),或者使光源边缘与激光烧蚀区域225对齐(例如使光源240的边缘与第二表面250对齐,如图6b中示意性所示)时,观察到略有不同的结果。当然,应当理解的是,激光烧蚀区域可邻接第一表面(图6a)或第二表面(图6b),且光源可与第一表面(未图示)或第二表面(如图所示)对齐。表i显示了实验结果,比较了led光耦合自这两个区域时耦合效率上的差异。如下表i所示,当光源与非激光烧蚀区域235对齐时,光耦合效率损失(相比于具有“镜面”侧边(例如无激光烧蚀区域)的光导)为2.52%(无正面反射器)或1.71%(具有正面反射器)。这些结果除了其它事项以外还证明,使用正面反射器可增强耦合效率。此外,当光源与激光烧蚀区域(无正面反射器)对齐时,光耦合效率损失增加至3.33%,表明光源与非激光烧蚀(更平滑)区域的对齐可增强耦合效率。

表i:具有激光烧蚀边缘的lgp的耦合效率损失

*具有0.24mm激光烧蚀侧边区域的0.7mm厚iristm玻璃;与侧边相隔0.04mm的0.5mmled光源

图7a~b是只具有背面反射器(图7a)或具有正面和背面反射器(图7b)的激光烧蚀区域的光耦合效率随该激光烧蚀区域厚度而变化的图线。这两张图线对光源对齐导光板侧边的激光烧蚀区域和光源对齐导光板侧边的非激光烧蚀区域进行了比较。这些图解模型包括一些假设:0.7mm的玻璃厚度t;0.5mm的光源(led)高度h;0.04mm的间隙宽度d;玻璃折射率(nd)=1.497;具有99%的反射的朗伯反射器;以及激光烧蚀区域具有高斯函数散射且西格玛=0.36。对于图7a~b,观察到光源位置可影响耦合效率。例如,在0.24mm的激光烧蚀区域厚度下,光源对齐非激光烧蚀区域相比于光源对齐激光烧蚀区域,耦合效率改善了3.1%(只具有背面反射器,图7a)和2.8%(具有背面和正面反射器,图7b)。

图7a~b中所示的结果暗示侧边的表面性质(例如平滑度或粗糙度)可有意义地影响耦合效率。图8是显示光耦合效率随散射参数(西格玛)而变化的图线,散射参数与玻璃表面的粗糙度成正比。该图解模型包括一些假设:2mm的玻璃厚度t;1.5mm的光源(led)高度h;以及1.4mm的间隙宽度d。如图8所示,随着西格玛(或表面粗糙度)的增加,光耦合系数通常下降。然而,在0<西格玛<0.2的区域中,耦合效率的损失不像在曲线其余部分中观察到的那么大。因此,可能有益的是沿着侧边表面使用小于0.2的西格玛散射参数。在一些实施方式中,激光烧蚀区域的散射参数可小于约0.2,例如小于约0.15,或小于约0.1。类似地,非激光烧蚀区域的散射参数可小于约0.1或甚至小于约0.05。

还可使用激光切割技术来提供具有斜面的玻璃制品,如图9a~b所示。下面,对用于生产这些玻璃制品(例如导光板)的方法进行讨论。与图4和图6a~b的玻璃制品类似,玻璃制品300可包含第一表面305、第二表面310和在它们之间延伸的厚度t以及侧边315。侧边315的一部分可包含斜面360,其可毗邻第一表面或第二表面(图示的是斜面360毗邻第一表面305)。斜面360可具有宽度w2和高度h2。在一些实施方式中,斜面360的宽度w2可对应于或正比于利用激光形成的预定路径的宽度。例如,在一些实施方式中,宽度w2可小于约10微米,例如小于约8微米或小于约5微米(例如小于约5、4、3、2或1微米)。在各种实施方式中,宽度w2可等于利用激光形成的缺陷线的宽度的约一半。在附加的实施方式中,宽度w2可以是玻璃制品总厚度t的至少约10%,例如为厚度t至少约15%、至少约20%、至少约25%或至少约30%,包括它们之间的所有范围和子范围。在一些实施方式中,斜面360的高度h2可对应于或正比于利用激光形成的预定路径的深度。斜面的高度h2可例如小于玻璃制品厚度t的约30%,例如小于厚度t的约25%、小于厚度t的约20%、小于厚度t的约15%、小于厚度t的约10%或者小于厚度t的约5%,包括它们之间的所有范围和子范围。例如,斜面的高度h2可小于约1mm,例如在约0.05mm~约0.9mm、约0.1mm~约0.8mm、约0.2mm~约0.7mm、约0.3mm~约0.6mm或约0.4mm~约0.5mm的范围内,包括它们之间的所有范围和子范围内。

下表ii显示了图9a~b中所示的玻璃制品耦合至光源(led)时的光耦合效率。光源与侧边的非斜面化区域对齐(例如在图9a所图示的实施方式中,光源边缘与第二表面310对齐)。当然,应当理解的是,斜面化区域可邻接第一表面(如图所示)或第二表面(未图示)。如下表ii所示,当光源与非斜面化区域对齐时,光耦合效率损失(相比于具有“镜面”侧边(例如无激光烧蚀区域)的光导)为6.93%(无正面反射器)或5.32%(具有正面反射器)。因此,如同激光烧蚀导光板那样,使用正面反射器也可增强耦合效率,且相比于机械形成的斜面(参见例如图2),激光切割斜面可减少光损失。

值得注意的是,相比于机械斜面化的玻璃光导的光耦合效率损失(具有背面反射器时为11%,或不具有背面反射器时为14%),激光切割斜面化的玻璃光导的光耦合效率损失减少了将近一半。无意受限于理论,认为该改善可由于以下原因导致:(a)相对于两个机械形成的斜面,在某些实施方式中只存在一个激光切割斜面;和/或(b)相对于机械划刻、断裂和抛光技术,在激光切割过程中产生了微不足道的缺陷和/或表面损伤。因此,在一些实施方式中,本文所公开的玻璃导光板可只包含一个斜面,该斜面毗邻第一表面或第二表面,从而将耦合效率的损失降到最小,否则第二个斜面的存在可能导致耦合效率的损失。

此外,相比于激光烧蚀导光板(led与非激光烧蚀区域对齐),光效率的损失要增大超过2倍。无意受限于理论,据认为额外的光损失可由于以下原因导致:(a)斜面化区域360;和/或(b)取决于用于分离(例如断裂)玻璃板的方法而可在光导中形成的扭曲羽纹365。扭曲羽纹可在例如激光划线后使用机械力使玻璃板断裂时形成,如下文详述。

表ii:具有激光切割斜面化边缘的lgp的耦合效率损失

*具有0.165mm厚、0.085mm宽的激光切割斜面的0.7mm厚iristm玻璃;与侧边相隔0.04mm的0.5mmled光源

**具有0.24mm激光烧蚀侧边区域的0.7mm厚iristm玻璃;与侧边相隔0.04mm的0.5mmled光源

方法

本文还公开了用于制造玻璃制品或导光板的方法,所述方法包括提供玻璃板,所述玻璃板具有第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度;使玻璃板与激光在第一表面上沿着预定路径接触,以形成缺陷线;以及使玻璃板沿着缺陷线分离成两个或更多个部分,以形成包含至少一个侧边的玻璃制品,所述侧边包含厚度小于或等于所述玻璃板厚度的约35%的激光烧蚀区域。

本文还公开了用于制造玻璃制品或导光板的方法,所述方法包括提供玻璃板,所述玻璃板具有第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度;使玻璃板与激光在第一表面上沿着预定路径接触,以形成凹槽;以及使玻璃板沿着凹槽分离成两个或更多个部分,以形成包含至少一个侧边的玻璃制品,所述侧边包含高度小于或等于所述玻璃板厚度的约15%的斜面。

下面,参考图10a~c对用于制造图4和图6a~b所示的玻璃制品的方法进行讨论。可提供玻璃板400,其具有第一表面、相反的第二表面和在它们之间延伸的厚度以及至少一个侧边。可通过例如在静止玻璃板的表面上沿着预定路径470(虚线)移动激光来使玻璃板的第一或第二表面与激光接触。或者,可使激光静止,而使玻璃板沿着预定路径移动。如图所示,预定路径470可以是基本上垂直于至少一个相邻侧边475的直线,但是,也可设想其它预定路径,包括非线性路径。而且,可在表面上描绘超过一种预定路径,以形成更加复杂的形状和/或将玻璃板400分离成多于两个部分。与激光(例如超短脉冲激光)的接触可包括沿着预定路径的单一激光脉冲,或者可使用多个脉冲来增加激光烧蚀区域的深度和/或宽度。脉冲可具有例如短于一秒、例如短于一纳秒或短于一皮秒的持续时间。适用于激光烧蚀和切割玻璃的非限制性的示例性方法和激光公开于例如美国申请号14/145525、14/530457、14/535800、14/535754、14/530379、14/529801、14/529520、14/529697、14/536009、14/530410和14/530,244、国际申请号pct/ep14/055364、pct/us15/130019和pct/us15/13026中,上述全部文献通过引用全文纳入本文。

利用激光沿着预定路径470对玻璃板400进行辐照可产生激光烧蚀区域,可利用高能量密度激光通过非线性效应对该区域进行改性。在预定路径上进行扫描可产生窄缺陷线480(宽度=w),其限定后续步骤中要分离的形状。如图10a所示,缺陷线480可具有适合实现所需光学性能和/或分离或断裂曲线的任意宽度w。在一些实施方式中,宽度w可在约1微米~约10微米的范围内,例如约2微米~约9微米、约3微米~约8微米、约4微米~约7微米或约5微米~约6微米,包括它们之间的所有范围和子范围。参考图10c,激光可沿着预定路径将玻璃板改性至任意所需的深度,以形成具有厚度t1的激光烧蚀区域。此外,激光可产生多条沿基本上垂直的方向沿着预定路径470从第一表面延伸至第二表面的瑕疵线。从而,预定路径和/或缺陷线可描绘出所需的形状,且沿着缺陷线的垂直瑕疵线可建立对于通过裂纹蔓延或任意其它机械或热分离技术进行分离的阻力最小的路径。根据一些实施方式,激光不会或基本上不改变玻璃板在侧边处的总厚度t。

缺陷线480一旦形成,分离可通过在缺陷线之上或附近施加人工和/或热应力来发生。可施加例如足够量的人工或机械应力或压力来在垂直瑕疵线上产生张力,从而导致沿着缺陷线发生断裂。可使用任意合适的热源来施加热应力,以在缺陷线之上或附近产生应力区,从而在垂直瑕疵线上形成张力,并且引发玻璃板的局部或全面自分离。用于分离玻璃板的方法可单独或组合实施,且用于分离方法的参数(例如作用力、温度等)可随着涉及激光的各种工艺参数(例如激光扫描速度、激光功率、脉冲宽度、重复率、脉冲时间等)而变化。

玻璃板400可由此分离成两个或更多个部分(图10b中所示的两个部分485、490)。参考部分485,该玻璃部分可具有长度l和侧边415。侧边415可包含具有宽度w1的激光烧蚀区域425。激光烧蚀区域的宽度w1可随着例如缺陷线宽度w和/或分离方法而变化。在一些(未图示的)实施方式中,例如,如果基本上所有的缺陷线都结合入侧边415作为激光烧蚀区域425,则w1≈w。在另一些实施方式中,例如,如果一部分缺陷线构成侧边415的激光烧蚀区域425,则w1<w。在另一些(如图所示的)实施方式中,例如,在基本上沿着缺陷线的中间发生断裂的情况下,2*w1≈w。

所得到的玻璃制品500(485)的一部分的透视图示于图10c中,其具有侧边515,所述侧边515具有如参考图4所述的激光烧蚀区域525。激光烧蚀区域525具有沿着玻璃制品总厚度t部分延伸的厚度t1,以及沿着玻璃制品总长度l(未图示总长度)部分延伸的宽度w1。在一些实施方式中,本文所述的方法可用于制造具有基本上相同的侧边515的两个玻璃制品。

本文还公开了用于形成图9a的玻璃制品的方法,尽管未图示于附图中。图9a的玻璃制品可按照例如上文参考图10a~b所述的程序来制备。然而,与基本上不改变玻璃制品侧边处厚度t的激光烧蚀方法相反的是,用于形成图9a的玻璃制品的方法包括在玻璃制品的侧边315中形成斜面360。因此,使玻璃板表面沿着预定路径与激光接触可导致沿着该预定路径形成缺口或凹槽。与图10a的缺陷线类似的是,凹槽可具有宽度,且可伸入足以形成厚度为w2且高度为h2的斜面的深度(参考图9a)。

用于将缺口或凹槽激光切割入玻璃板的合适的激光可包括例如co2激光、uv激光和在大于约3微米的波长下操作的红外激光。这些激光在例如美国专利申请号14/145525、14/530457、14/535800、14/535754、14/530379、14/529801、14/529520、14/529697、14/536009、14/530410和14/530,244、国际申请号pct/ep14/055364、pct/us15/130019和pct/us15/13026中有所描述,上述全部文献通过引用全文纳入本文。合适的切割技术可包括例如co2激光划刻技术,其利用co2激光将玻璃快速加热至玻璃应变点、玻璃应变点附近或高于玻璃应变点的温度。在迅速的激光加热后,可进行使用例如固体水或水雾喷射的迅速淬火处理。迅速的加热和淬火处理可在玻璃板中产生可利用下式估计的拉伸应力(σ):

其中,α为热膨胀系数,e为杨氏模量,δt是从激光束和冷却喷射淬火循环的温度下降。可使用用于显示器玻璃的该处理产生的拉伸应力在一些例子中可高达约100mpa。

在激光划刻处理后,可进行机械分离(断裂)或后续的激光分离,例如co2激光分离步骤。在一些实施方式中,可采用划刻-断裂技术。因为断裂应力可与裂纹深度直接关联,在一些实施方式中,切入玻璃表面的凹槽的深度可为玻璃厚度的至少约10%,例如大于玻璃厚度的约15%或大于玻璃厚度的约20%,例如大于玻璃厚度的约25%或大于玻璃厚度的约30%。然而,当激光切割玻璃板时,使玻璃板断裂的难易度与使所得到的玻璃制品的斜面高度最小化之间的竞争性考量应当取得平衡。机械分离玻璃板时的另一个考量是使扭曲羽纹的产生最少化,所述扭曲羽纹可由施加至缺口或凹槽的拉伸应力产生。扭曲羽纹可显著影响导光板的耦合效率(如上表ii所示)。因此,根据各种实施方式,本文所公开的玻璃光导可包含扭曲羽纹,或者可基本上不含扭曲羽纹。

根据各种实施方式,玻璃制品的第一和/或第二表面可被多个光提取特征图案化。如本文所用,术语“图案化”旨在表示多个元素和/或特征以任意给定的图案或设计存在于玻璃制品的表面上,它们可以是例如随机的或排列的、重复的或非重复的。例如,在光提取特征的情况下,这些特征可作为例如构成粗糙表面的纹理特征分散在整个第二表面上。

在各种实施方式中,存在于玻璃制品的第一和/或第二表面上的光提取特征可包含光散射位点。例如,可对玻璃制品的第一表面进行纹理化、蚀刻、涂覆、损伤和/或粗糙化以产生光提取特征。这些方法的非限制性例子包括例如用激光损伤表面、用酸蚀刻表面以及用tio2涂覆表面。在某些实施方式中,激光可用于将孔切入玻璃板中,以及用于损伤第一和/或第二表面,以产生光提取特征。根据各种实施方式,提取特征可图案化成合适的密度,以产生基本上均匀的照度。光提取特征可产生光的表面散射和/或体积散射,这取决于特征在玻璃表面中的深度。可利用例如产生提取特征时所用的处理参数对这些特征的光学特征进行控制。

可按照本领域已知的任意方法对玻璃制品进行处理,以产生光提取特征,例如共同待审和共同拥有的国际专利申请号pct/us2013/063622中所描述的方法,该文献通过引用全文纳入本文。例如,可对玻璃板进行打磨和/或抛光,以实现所需的厚度和/或表面品质。随后,可任选地对玻璃进行清洁,并且/或者对将要进行蚀刻的玻璃表面施加除去污染物的处理,例如使表面暴露在臭氧中。

还可利用例如离子交换对玻璃板进行化学强化。在离子交换处理过程中,玻璃板表面或其附近的玻璃板内的离子可被例如来自于盐浴中的更大的金属离子置换。更大的离子结合入玻璃中,可通过在近表面区域中产生压缩应力来强化玻璃板。可在玻璃板中心区域内产生相应的拉伸应力,以平衡该压缩应力。

可通过例如将玻璃浸入熔融盐浴中一段预设的时间来进行离子交换。示例性的盐浴包括但不限于kno3、lino3、nano3、rbno3以及它们的组合。熔融盐浴的温度和处理时间可变化。本领域技术人员有能力根据所需应用决定时间和温度。举一个非限制性的例子,熔融盐浴的温度可在约400℃~约800℃、例如约400℃~约500℃的范围内,预定的时间段可在约4~约24小时、例如约4小时~约10小时的范围内,尽管其它温度和时间的组合也可以考虑。一个非限制性的例子是,可在例如约450℃下将玻璃浸入kno3浴中约6小时,以得到能够引入表面压缩应力的富含k的层。

举一个非限制性的实施方式,可使将要蚀刻的表面暴露在酸浴中,所述酸浴是例如冰乙酸(gaa)与氟化铵(nh4f)的混合物,二者的比例例如在约1:1~约9:1范围内。蚀刻时间可在例如约30秒~约15分钟的范围内,且蚀刻可在室温或升高的温度下进行。诸如酸浓度/比例、温度和/或时间这样的处理参数可影响所得到的提取特征的尺寸、形状和分布。本领域技术人员有能力改变这些参数,以实现所需的表面提取特征。

如本文所用,术语“光耦合”旨在表示光源被定位在玻璃制品的边缘,以将光引入导件。当光被注入玻璃制品(例如玻璃导光板)中时,根据某些实施方式,光被捕获并由于全内反射(tir)而在导光板中反弹,直至其撞击第一或第二表面上的光提取特征。如本文所用,术语“发光表面”旨在表示从导光板向观察者发射光的表面。例如,第一或第二表面可以是发光表面。类似地,术语“光入射表面”旨在表示耦合至光源(例如led)的表面,以使光进入光导。例如,导光板的侧边可以是光入射表面。

本文所公开的玻璃制品和导光板可用于各种显示装置中,包括但不限于lcd或其它用于电视、广告、汽车以及其它产业中的显示器。用于lcd中的传统背光单元可包含各种组件。可使用一个或更多个光源,例如发光二极管(led)或冷阴极荧光灯(ccfl)。常规的lcd可采用内装有色彩转换磷光体以产生白光的led或ccfl。根据本公开的各种方面,采用本文所公开的玻璃制品的显示装置可包含至少一个发射诸如近uv光(约300~400nm)的蓝光(uv光,约100~400nm)的光源。本文所述的导光板和装置还可用于任意合适的照明应用,例如但不限于照明设备等。

应理解,多个公开的实施方式可涉及与特定实施方式一起描述的特定特性、要素或步骤。还应理解,虽然以涉及某一特定实施方式的形式描述,但特定特征、要素或步骤可以多种未说明的组合或排列方式与替代性实施方式互换或组合。

还应理解的是,本文所用术语“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”,不应局限为“仅一个(一种)”,除非明确有相反的说明。因此,例如,提到“一个光源”包括具有两个或更多个这种光源的例子,除非文本中有另外的明确表示。类似地,“多个(种)”旨在表示“多于一个(种)”。因此,“多个瑕疵线”包括两个或更多个这样的瑕疵线,例如三个或更多个这样的瑕疵线等。

本文中,范围可以表示为从“约”一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这种范围时,例子包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地,当使用先行词“约”表示数值为近似值时,应理解,具体数值构成另一方面。还应理解的是,每个范围的端点值在与另一个端点值相结合以及独立于另一个端点值的情况下都是有意义的。

本文所用的术语“几乎”、“基本上”以及它们的变体旨在表示所描述的特征等于或约等于一个数值或描述。例如,“基本上呈平面”的表面旨在表示呈平面或基本上呈平面的表面。

除非另有表述,否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此,当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序,都不旨在暗示该任意特定顺序。

虽然会用过渡语“包含”来公开特定实施方式的各种特征、元素或步骤,但是应理解的是,这暗示了包括可采用过渡语“由……构成”或“基本上由……构成”描述在内的替代实施方式。因此,例如包含a+b+c的方法的暗含的替代性实施方式包括方法由a+b+c构成的实施方式和方法基本上由a+b+c构成的实施方式。

对本领域技术人员显而易见的是,可以在不偏离本公开的范围和精神的情况下对本公开进行各种修改和变动。因为本领域的技术人员可以想到所述实施方式的融合了本公开精神和实质的各种改良组合、子项组合和变化,应认为本公开包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

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