CN101209515A - 激光切割设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光切割设备，其包括一具有一承载面的承载装置，一相对所述承载装置设置并位于该承载装置的承载面一侧的激光切割装置，以及分别设于所述激光切割装置的相对两侧的预切割装置及冷却装置，其中，所述预切割装置包括多个可切换使用的预切割单元。所述激光切割设备的预切割装置可通过切换使用不同的预切割单元来执行多种不同的激光切割工艺，以满足不同厚度及材质的脆性材料基板的切割需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光切割设备，尤其涉及一种可用于对脆性材料基板进行切割的激光切割设备。
背景技术
随着显示技术的不断发展，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film TransistorLiquid Crystal Display，TFT-LCD)等液晶显示装置已广泛应用于消费领域，其有望取代传统阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示装置。TFT-LCD等液晶显示装置通常由上下两块玻璃板，收容于该两块玻璃板间的液晶及若干电路组成。所述液晶可以在电场作用下改变排列方式来实现TFT-LCD的显示功能。为了形成不同尺寸的液晶显示面板，通常需要对较大尺寸的玻璃基板进行切割。
激光切割设备通常包括承载盘，刀轮，激光器，以及冷却器。采用该种激光切割设备切割玻璃基板时，通常是先将待切割的玻璃基板固持于承载盘上，然后用刀轮在玻璃基板表面形成预切割线，随后利用激光器发射激光束沿该预切割线加热所述玻璃基板，再经由冷却器喷射冷却流体冷却玻璃基板表面。该玻璃基板会因急剧产生的温度差而产生应力变化，该应力变化使先前由刀轮在玻璃基板表面形成的预切割线位置产生向下成长的裂纹，进而使整个玻璃基板开裂。而此种激光切割设备基本上只能经由上述切割工艺来执行对单一的或少数几种不同材料或厚度的基板进行切割。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可执行多种切割工艺的激光切割设备，以满足不同厚度及材质的脆性材料基板的切割需求。
下面将以具体实施例说明一种可执行多种切割工艺的激光切割设备。
一种激光切割设备，其包括一具有一承载面的承载装置，一相对所述承载装置设置并位于该承载装置的承载面一侧的激光切割装置，以及分别设于所述激光切割装置的相对两侧的预切割装置及冷却装置，其中，所述预切割装置包括多个可切换使用的预切割单元。
与现有技术相比，所述激光切割设备的预切割装置包括多个可切换使用的预切割单元，通过切换使用不同的预切割单元，可执行多种不同的激光切割工艺，以满足不同厚度及材质的脆性材料基板的切割需求。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的激光切割设备采用激光预切割单元进行预切割的工作状态示意图。
图2是本发明实施例所提供的激光切割设备采用刀轮预切割单元进行预切割的工作状态示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。
请参见图1，本发明实施例所提供的激光切割设备100，其包括一承载装置110，一激光切割装置120，一预切割装置130，以及一冷却装置140。
所述承载装置110具有一承载面112，用于承载待切割的脆性材料基板200。该脆性材料基板200的材质可为陶瓷、玻璃或石英等脆性材料。通常，该承载装置110可沿垂直于其承载面112的Z轴方向移动，还可在平行于该承载面112的X-Y平面内平动或/及转动。
所述激光切割装置120相对该承载装置110设置，并且位于该承载装置110的承载面112一侧。该激光切割装置120包括一激光源122及一聚光装置124。该激光源122可为一二氧化碳激光器，用于产生一激光束照射并加热所述脆性材料基板200。所述聚光装置124用于将所述激光源122发射出的激光束聚集至所述脆性材料基板200，以提高加热效率。通常，所述激光源122发射出的激光束经由该聚光装置124聚集后以非聚焦方式照射并加热所述脆性材料基板200。优选的，该激光切割装置120还包括一光束偏转器126，用于调整所述激光源122发射出的激光束的方向，以减小该激光切割装置120的体积，使所述激光切割设备100的整体结构紧凑。该光束偏转器126可为反射镜或棱镜。更优选的，该激光切割装置120还包括一光遮断器128，该光遮断器128可作为一光开关，可用于阻断所述激光源122发射出的激光束照射至所述待切割的脆性材料基板200，使得在工作过程中无需直接开启或关闭所述激光源122，以避免该激光源122关闭后重新开启时，因需预热而影响生产效率。。
所述预切割装置130位于该激光切割装置120的一侧，用于在所述脆性材料基板200上沿一预定方向A形成一预切割线220。该预切割装置130包括可切换使用的激光预切割单元132及刀轮预切割单元134。
所述激光预切割单元132包括一激光源1322及一聚光装置1324。该激光源1322可为一紫外激光器，用于产生一紫外光束照射并沿所述预定方向A预切割所述脆性材料基板200。所述聚光装置1324位于所述承载装置110的承载面112一侧，用于将所述激光源1322发射出的激光束聚集至所述脆性材料基板200，以提高预切割效率。所述激光源1322发射出的激光束经由该聚光装置1324聚集后，一般以聚焦方式照射并沿所述预定方向A对所述脆性材料基板200进行预切割。该聚光装置1324可沿垂直于所述承载装置110的承载面112的Z轴方向移动，从而可调节所述激光束的会聚点的位置或照射至该脆性材料基板200上的光斑大小。通常，该激光预切割单元132还包括一导引元件1326，如滑轨、滑杆或螺杆等；该导引元件1326沿垂直于所述承载面112的Z轴方向延伸。所述聚光装置1324与该导引元件1326活动连接，即，该聚光装置1324可在该导引元件1326上移动。优选的，该激光预切割单元132还包括一光束偏转器1321，用于调整所述激光源1322所产生的激光束的方向，以减小该激光预切割单元132的体积，使所述激光切割设备100的整体结构更加紧凑。该光束偏转器1121可为反射镜或棱镜。更优选的，该激光预切割单元132还包括一光遮断器1323，该光遮断器1323可作为一光开关，可用于阻断所述激光源1322发射出的激光束照射至所述待切割的脆性材料基板200，使得在工作过程中无需直接开启或关闭所述激光源1322，以避免该激光源1322关闭后重新开启时，因需预热而影响生产效率。
所述刀轮预切割单元134位于所述承载装置110的承载面112一侧，其包括一刀轮1342及一支撑座1344。该刀轮1342可为钻石刀轮或钨钢刀轮，其装载于所述支撑座1344上。该支撑座1344可带着刀轮1342沿平行于所述承载装置110的承载面112的X轴方向移动。通常，该刀轮预切割单元134也包括一导引元件1346，如滑轨、滑杆或螺杆等；该导引元件1346沿平行于所述承载面112的X轴方向延伸。所述支撑座1344与该导引元件1346活动连接，即，该支撑座1344可带着所述刀轮1342在该导引元件1346上移动。所述导引元件1346的一端靠近所述激光预切割单元132的导引元件1326设置，以使得所述刀轮1342对脆性材料基板200进行预切割的初始切割位置可与采用所述激光预切割单元132对脆性材料基板200进行预切割的初始切割位置大致处于同一位置。
当然，可以理解的是，该预切割装置130还可包括其他的预切割单元，以适用于其他不同厚度或材质的脆性材料基板的预切割。
所述冷却装置140位于所述激光切割装置120的与所述预切割装置130相对的另一侧，其用于提供冷却流体以冷却被该激光切割装置120所加热的脆性材料基板200，以使该脆性材料基板200沿所述预切割线220产生裂纹成长并开裂。该冷却装置140包括一第一流道142，一第二流道144，以及一与该第一流道142及第二流道144均连通的喷嘴146。该喷嘴146位于所述承载装置110的承载面112一侧。该第一流道142及第二流道144可分别提供一第一冷却流体及一第二冷却流体。该第一冷却流体可为冷却液体，如冷却水、液态氮或液态氦等。该第二冷却流体可为低温(通常为0℃以下)的无尘干燥空气、气态氮、气态氦或其混合物等气体。通常，该冷却装置140还包括一第一阀门141及一第二阀门143，其分别设置于所述第一流道142及第二流道144上，分别用于切换该第一流道142及第二流道144的导通与关闭状态。当然，可以理解的是，使用过程中可同时开通第一阀门141及第二阀门143，也可只开通其中的一个阀门。优选的，该冷却装置140的喷嘴146与激光切割装置130照射至所述脆性材料基板200的激光束与刀轮1342，以及激光预切割单元132照射至该脆性材料基板200的激光束大致位于同一平面内，即X-Z平面内。
当然，可以理解的是，该冷却装置140还可包括更多的流道，从而可提供更多不同的冷却流体及冷却流体组合，以满足更多种不同激光切割工艺的需求。
使用该激光切割设备100切割所述脆性材料基板200时，通常先根据该脆性材料基板200的材质及厚度等选择所要采用的预切割单元，例如，若该脆性材料基板200为一般厚度的玻璃或陶瓷等材料，则可采用激光预切割单元132进行预切割；若该脆性材料基板200为较厚的陶瓷或石英等材料，则可采用刀轮预切割单元134进行预切割。
具体地，若采用激光预切割单元132进行预切割，则可由所述承载装置110将该脆性材料基板200移至靠近所述预切割装置130的一侧，且使该脆性材料基板200与所述刀轮预切割单元134沿Z轴方向保留一定间距。当然，可以理解的是，应使该刀轮预切割单元134的支撑座1344在其导引元件1346上移动至远离所述激光预切割单元134的导引元件1326的位置，以免该刀轮预切割单元134影响切割过程。之后，将激光预切割单元132的激光源1322及光遮断器1323均开启，使该激光源1322发射出的激光束经所述光束偏转器1321偏转后射入所述聚光装置1324，并沿所述导引元件1326移动该聚光装置1324，以使激光束经由该聚光装置1324聚焦至所述脆性材料基板200的一侧部边缘，然后由所述承载装置110带着该脆性材料基板200沿所述预定方向A相反的方向移动，随后启动激光切割装置120及冷却装置140进行切割。
请一并参见图2，若采用刀轮预切割单元134进行预切割，所述激光切割设备100的工作流程与上述采用激光预切割单元134进行预切割时基本相同，不同之处在于：需将激光预切割单元132的光遮断器1323关闭，并使其聚光装置1324在所述导引元件1326上移至远离所述承载装置110的承载面112的位置，而使刀轮预切割单元134的支撑座1344带着刀轮1342在所述导引元件1346上移动至靠近所述激光预切割单元134的导引元件1326的位置，之后由所述承载装置110将所述脆性材料基板200的一侧部边缘移至与所述刀轮1342相接触，然后可按照与采用激光预切割单元132进行预切割时相同的切割步骤进行切割。
当然，可以理解的是，若所述脆性材料基板200为超薄玻璃等材料时，可无需使用激光切割装置120，即，可关闭该激光切割装置120的光遮断器128以阻断所述激光源122发射出的激光束照射至所述待切割的脆性材料基板200，而直接采用激光预切割单元132完成切割。
本发明实施例所提供的激光切割设备100可通过切换使用不同的预切割单元来执行多种不同的激光切割工艺，以满足不同厚度及材质的脆性材料基板的切割需求。并且，所述激光预切割单元132的聚光装置1324及刀轮预切割单元134的支撑座1344均采用可移动的设置，可使该激光切割设备100的整体结构更加紧凑。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，如适当变更预切割装置130中的预切割单元的数量及结构，冷却装置140的流道的数量等，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (13)
1.一种激光切割设备，其包括：承载装置，该承载装置具有一承载面；激光切割装置，其相对所述承载装置设置并位于所述承载装置的承载面一侧；以及预切割装置及冷却装置，其分别设于所述激光切割装置的相对两侧；其特征在于，所述预切割装置包括多个可切换使用的预切割单元。
2.如权利要求1所述的激光切割设备，其特征在于，所述多个可切换使用的预切割单元包括激光预切割单元及刀轮预切割单元。
3.如权利要求2所述的激光切割设备，其特征在于，所述激光预切割单元包括一激光源及一聚光装置，该聚光装置设置在所述承载装置的承载面一侧且可沿垂直于所述承载装置的承载面的方向移动，用于聚集所述激光源发射出的激光束。
4.如权利要求3所述的激光切割设备，其特征在于，所述激光源为紫外激光器。
5.如权利要求3所述的激光切割设备，其特征在于，所述激光预切割单元还包括一第一导引元件，该第一导引元件位于所述承载装置的承载面一侧且沿垂直于该承载面的方向延伸；所述聚光装置与该第一导引元件活动连接，其可在该第一导引元件上移动。
6.如权利要求5所述的激光切割设备，其特征在于，所述第一导引元件为滑轨、滑杆或螺杆。
7.如权利要求2至6任一项所述的激光切割设备，其特征在于，所述刀轮预切割单元包括一刀轮及一支撑座，该刀轮与支撑座设置在所述承载装置的承载面一侧；所述刀轮固持于该支撑座上，该支撑座可沿平行于所述承载装置的承载面的方向移动。
8.如权利要求7所述的激光切割设备，其特征在于，所述刀轮为钻石刀轮或钨钢刀轮。
9.如权利要求7所述的激光切割设备，其特征在于，所述刀轮预切割单元还包括一第二导引元件，该第二导引元件位于所述承载装置的承载面一侧且沿平行于该承载面的方向延伸；所述支撑座与该第二导引元件活动连接，其可在该第二导引元件上移动。
10.如权利要求1所述的激光切割设备，其特征在于，所述冷却装置包括多个流道及一个与该多个流道均连通的喷嘴，该多个流道用以提供冷却流体，该喷嘴用于喷射所述多个流道提供的冷却流体。
11.如权利要求10所述的激光切割设备，其特征在于，所述冷却装置还包括多个阀门，其分别设置于所述多个流道上，用于切换该多个流道的导通与关闭状态。
12.如权利要求7所述的激光切割设备，其特征在于，所述激光切割装置包括一激光源及一聚光装置，该聚光装置用于聚集所述激光源发射出的激光束。
13.如权利要求12所述的激光切割设备，其特征在于，所述激光源为二氧化碳激光器。
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