CN102741179A - 用于激光刻划和分割玻璃基板的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种在具有压应力表面层和内部拉应力层的强化玻璃基板上形成刻划凹痕的方法。在一实施例中，形成第一和第二凹坑以部分露出内部拉应力层。可通过以第一刻划速度在强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流来沿第一刻划方向产生第一刻划凹痕。可通过以大于第一刻划速度的第二刻划速度在强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流来沿第二刻划方向产生与第一刻划凹痕相交的第二刻划凹痕。各凹坑可垂直于刻划方向。在另一实施例中，第一刻划凹痕可在产生第二刻划凹痕之前在相交位置处熔合。

Description

用于激光刻划和分割玻璃基板的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月30日提交的题为“Methods for Scribing andSeparating Glass Substrates（用于刻划和分割玻璃基板的方法）”的美国专利申请序列号第12/627,172、2010年4月9日提交的题为“Methods of Forming ScribeVents in Strengthened Glass Substrates（用于在强化玻璃基板上形成刻划凹痕的方法）”美国专利申请序列号第61/322,478的优先权，其全文以参见的方式纳入本文。

背景

领域

本说明书总体涉及用于分割强化玻璃基板的方法，更具体地涉及用于形成刻划凹痕以分割强化玻璃基板的方法。

技术背景

薄玻璃基板在消费电子设备中有各种应用。例如，玻璃基板可用作包含在移动电话、诸如电视机或电脑显示器的显示装置以及各种其它电子装置中的LCD或LED显示器的盖板。这些装置中使用的盖板可通过使用各种激光切割技术将大玻璃基板截断或分割成多个较小玻璃基板而形成的。例如，玻璃基板可通过刻划-折断技术来分割。但是，当刻划-折断技术用于分割诸如离子交换玻璃之类的强化玻璃基板时，可能会发生失控的整体分割而不是形成刻划线。失控的分割通常产生与刻划-折断工艺相比较差的边缘特征。此外，基板沿分割线的整体分割防止在单个强化玻璃基板上形成另外的交叉凹痕。

此外，需要用于形成刻划凹痕并分割加固比例基板的替代方法。

发明内容

在一实施例中，一种在具有压应力表面层和内部拉应力层的强化玻璃基板上形成相交刻划凹痕的方法，包括：形成穿过所述压应力表面层的第一凹痕和第二凹坑以部分露出所述内部拉应力层。第一凹坑可垂直于第一刻划方向并从强化玻璃基板的第一边缘偏移。第二凹坑可垂直于第二刻划方向并从强化玻璃基板的第二边缘偏移。该方法还包括通过以第一刻划速度在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流来沿第一刻划方向产生穿过所述压应力表面层的第一刻划凹痕。第一刻划凹痕开始于所述第一凹坑并终止于从所述强化玻璃基板的边缘偏移的第一终点位置。可通过以类似于或大于或等于第一刻划速度的第二刻划速度在强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流来沿第二刻划方向产生穿过压应力表面层的第二刻划凹痕。所述第二刻划凹痕可开始于所述第二凹坑、在相交位置与第一刻划凹痕相交、并终止于从所述强化玻璃基板的边缘偏移的第二终点位置。

在另一实施例中，一种在具有压应力表面层和内部拉应力层的强化玻璃基板上形成相交刻划凹痕的方法，包括：通过在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流来沿第一刻划方向产生穿过所述压应力表面层的第一刻划凹痕。可在相交位置处融合所述第一刻划凹痕。该方法还包括通过在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流来沿第二刻划方向产生穿过所述压应力表面层的第二刻划凹痕。第二刻划凹痕可在相交位置处横穿所述第一刻划凹痕。

在又一实施例中，一种在具有压应力表面层和内部拉应力层的强化玻璃基板上形成刻划凹痕的方法，包括：形成穿过所述压应力表面层的凹坑以部分露出所述内部拉应力层。凹坑可垂直于刻划方向并从强化玻璃基板的第一边缘偏移。该方法还可包括通过在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流而形成穿过所述压应力表面层的刻划凹痕，使得所述刻划凹痕在所述凹坑处开始并终止于从所述强化玻璃基板的第二边缘偏移的终点位置。

将在以下详细描述中阐述该方法的附加特征和优点，这些特征和优点在某种程度上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的实施例可认识到。

应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者描述了各种实施例，并且它们旨在提供用于理解所要求保护主题的本质和特性的概观或框架。所包括的附图用于提供对各实施例的进一步理解，且被结合到本说明书中并构成其一部分。附图示出本文所述的各个实施例，并与本描述一起用于说明所要求保护主题的原理和操作。

附图的简要描述

图1A和1B示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的断开边缘凹坑、激光束的椭圆束斑以及入射到强化玻璃基板上冷却射流的冷却斑；

图2示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的图1A或1B的激光束、冷却射流和强化玻璃基板的剖视图；

图3示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的椭圆束斑和冷却斑的相对定位；

图4示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的刻划凹痕和凹痕前部的剖视图；

图5示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的完成的刻划凹痕的立体图；

图6示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的强化玻璃基板的表面上激光屏蔽件的立体图；

图7示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例沿第一方向的多个离开边缘凹坑和所需分割线的俯视图；

图8示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例沿第一和第二刻划方向的两个离开边缘凹坑和相交的所需分割线的俯视图；

图9示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的在相交位置相交的第一和第二刻划凹痕的立体图；

图10A示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的沿第一刻划方向的第一刻划凹痕的侧视图；

图10B示意性地示出与沿第一刻划方向的第一刻划凹痕相交的沿第二刻划方向的第二刻划凹痕的侧视图；

图10C示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例的与沿第一刻划方向的第一刻划凹痕相交的沿第二刻划方向的第二刻划凹痕的侧视图；以及

图11示意性地示出根据本文所示和所述至少一个实施例沿第一刻划方向和第二刻划方向的多个离开边缘凹坑和所需分割线的俯视图。

具体实施方式

现将详细参照形成部分穿过强化玻璃基板厚度的刻划凹痕的各实施例，在附图中示出了各实施例的示例。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。如本文所述，用于在强化玻璃基板上形成刻划凹痕的方法总体包括形成穿过压应力表面层的垂直凹坑，使得该凹坑从强化玻璃基板的第一边缘偏移。玻璃的受压层下方的露出的内部拉应力层有利于在激光刻划过程期间的凹痕起始。然后将激光源的束斑沿所需分割线引导到受压层上。将由冷却射流形成的冷却斑引导到受压层上，使得冷却斑靠近束斑的尾缘定位。然后通过使激光源和冷却射流平移或通过使强化玻璃基板平移而使冷却斑和束斑沿所需分割线行进，直到束斑定位在偏离强化玻璃基板的第二边缘的终点位置为止，由此形成部分穿过强化玻璃基板厚度延伸的凹痕。形成的刻划凹痕从偏移凹坑延伸到终点位置。可通过以第一刻划速度形成第一刻划凹痕并以大于第一刻划速度的第二刻划速度形成相交的第二刻划凹痕来形成相交的刻划凹痕。在另一实施例中，第一刻划凹痕在形成第二刻划凹痕之前在相交位置处熔合。本文将更详细描述用于在强化玻璃基板上形成刻划凹痕的各实施例以及用于将强化玻璃基板分割成多片的各种实施例。

参照图1A、2和5，示意性地示出用于形成部分穿过强化玻璃基板100的厚度延伸的受控裂缝或刻划凹痕109的示例性系统。该系统通常包括用于沿所需分割线104加热强化玻璃基板100的激光源150和用于沿所需分割线104引导骤冷强化玻璃基板100的被加热表面的冷却射流105的喷嘴160。由于施加束斑102和冷却斑106造成的强化玻璃基板的温度变化使得沿着所需分割线104沿垂直于所需分割线104方向产生拉伸应力，由此形成部分穿过强化玻璃基板100的厚度延伸的凹痕109。完成的刻划凹痕109沿所需分割线104定位，强化玻璃基板100可通过施加机械力而分割。如下文更详细描述的，刻划凹痕109起始于从强化玻璃基板100的第一边缘114偏移的凹坑112处并终止于从强化玻璃基板100的第二边缘116偏移的终止位置处。

在本文所述的各实施例中，强化玻璃基板100具有第一表面130、第二表面132、边缘（例如第一边缘114和第二边缘116）和厚度h。应当理解，强化玻璃基板可具有诸如圆形的其它形状。强化玻璃基板可通过离子交换工艺化学加固以形成延伸到深层（DOL）的压应力表面层111和强化玻璃基板内的内部拉应力层115。强化玻璃基板可由各种玻璃成分形成，包括但不限于硼硅酸玻璃、铝矽酸盐和铝硼硅酸盐玻璃。

强化玻璃基板100可通过使用机械或真空卡吸牢固地保持在该系统内。真空卡吸可通过在真空板上间隔开一定距离的一系列真空孔来实现。但是，由孔产生的应力梯度可扭曲应力场，足以影响强化玻璃基板的激光刻划过程。可通过使用紧密间隔的孔或多孔板使来自真空抽吸的应力梯度最小，因为两者减小保持玻璃所需的真空量。

激光源150可操作以发出具有适于赋予强化玻璃基板100以热能的波长的光束，使得激光能通过玻璃厚度h被强烈吸收，由此加热强化玻璃基板。例如，激光源150通常发射具有红外范围波长的激光束101。适当的激光源包括波长从约5μm至约6μm的CO激光器、波长从约2.6μm至约3.0μm的HF激光器、或者波长约2.9μm的铒YAG激光器。在本文所述的是实施例中，激光源是CO₂激光器，该CO₂激光器产生具有约9.4μm至约10.6μm波长的红外光束。CO₂激光源可以是以连续方波模式运行的RF-激励激光源。在一实施例中，激光源150运行以产生TEM₀₀模式的输出光束，使得激光源150的激光束101具有高斯强度分布。或者，激光源可运行以产生TEM₀₁模式的输出光束，使得输出光束具有“D”或平模式强度分布。激光源的输出功率可根据所需刻划速度、所刻划的玻璃的成分和压应力表面层的深度从约20瓦至大于500瓦。

为了避免强化玻璃基板100的表面过热（可能造成玻璃从强化玻璃基板表面的消融或气化或者使切割边缘弱化的残余应力），由激光源发出的光束101可用各种光学元件（未示出）成形，使得光束101在强化玻璃基板100的表面上具有椭圆束斑102。例如，在一实施例中，一对圆柱形透镜（未示出）设置在从激光源150发出的激光束101的路径上。或者，用于使激光束成形以形成椭圆束斑的圆柱形透镜和/或其它光学元件与激光源150一体形成。圆柱形透镜使激光束101成形，使得入射在强化玻璃基板表面上的束斑呈大致椭圆形状，如图1A所示。尽管本文所述的束斑可呈椭圆形，但应当理解各实施例并不限于此，因为束斑可具有其它形状，包括圆形、方形、矩形等。

参照图3，椭圆束斑102通常具有宽度b的副轴124和长度a的主轴125副轴124跨越椭圆束斑102的中点延伸，如图3所示。在一实施例中，副轴124的宽度b大致与形成的冷却斑106的直径相同，其中冷却射流与强化玻璃基板的表面接触。

主轴125在椭圆束斑102的前缘120与尾缘122之间具有长度a，如图3所示。椭圆束斑102的长度a可大致控制激光产生的凹痕的深度。激光束斑越长，凹痕越深。如果长度a固定，则刻划速度v的增加产生更浅的凹痕。相反，刻划速度v越慢，形成的凹痕越深。对于激光刻划强化玻璃基板，应当控制凹痕深度，使得凹痕增长足够慢以完成激光刻划操作。这意味着激光束的长度对于给定强化玻璃基板厚度应当根据所需的刻划速度固定。

关于激光束101的激光功率，可用于加热强化玻璃基板的激光功率可受瞬时和平均功率密度的限制。瞬时功率密度可定义为瞬时激光功率P_inst除以束斑的面积。平均功率密度I_平均可定义为激光功率P除以激光束斑大小和激光束单位时间经过的面积之和：

方程(1).

加热强化玻璃基板而不产生应力松弛的最大可能激光功率密度取决于诸如热容、热扩散系数和激光波长下的光吸收率、玻璃软化点等。如果I_平均设为等于I_最大，推导出下式：

方程(2).

因此，当长度a可固定成实现所需凹痕深度时，椭圆束斑的宽度b可控制成实现所需平均功率密度。更具体地，方程（2）说明：1）给定固定激光功率和最大允许激光功率密度，则椭圆束斑的宽度b应当随着激光刻划速度的减小而增加，2）因为激光刻划速度随着层深的增加而减小，所以激光束宽度b应当相应增加，以及3）如果激光刻划速度保持恒速，则激光功率的增加需要激光束宽度b的增加。随着玻璃厚度和层深的增加，需要加热的玻璃体积量也增加。由于功率密度限于一定值，所以为了增加激光功率，椭圆束斑的宽度b应当增加。

应当注意，在刻划过程中也存在由于热扩散造成的热损失。热扩散降低由于激光加热的局部玻璃温度。由于热损失与局部温度梯度成比例，所以为了在传播的凹痕前部上产生所需的拉伸应力，可能必须在骤冷之前或其间降低凹痕前部位置的温度梯度。这可通过使用较宽椭圆束斑来加热与凹痕前部相邻的强化玻璃基板的体积来实现。或者，在一实施例中，强度分布具有沿副轴均匀分布的激光束可用于降低温度梯度并增加凹痕前部的温度。通常，强化玻璃基板越厚，凹痕越深且沿宽度b的激光束越宽。

参照图2和3，冷却射流105通常包括从喷嘴160射出并引导到强化玻璃基板100的表面上的加压流体流。加压流体可包括液体，诸如水、乙醇、液氮和/或化学冷却剂。或者，冷却射流105可包括压缩气体，诸如压缩空气、压缩氮气、压缩氦气或类似压缩气体。冷却射流也可包括液体和压缩气体的混合物（即，包括压缩去离子水和空气或氮气的雾射流）。在本文描述的实施例中，冷却射流是去离子水。一般而言，实心流水射流由于在小面积上的集中冷却对于形成浅凹痕是有效的，而雾射流可产生更深的凹痕并具有更宽的处理窗。雾射流可施加到更大面积上并去除强化玻璃基板表面上很多热量。

冷却射流105从喷嘴端部的孔口（未示出）射出。冷却射流入射到强化玻璃基板表面上位置处形成的冷却斑106具有大于喷嘴160内孔口的直径d_j。喷嘴160相对于刻划方向110（即，切割轴线）定位在激光源150后面。在本文所述的实施例中，喷嘴160相对于强化玻璃基板100的表面130以一定角度定向，使得冷却射流105相对于强化玻璃基板的表面以小于90度的角度α入射到强化玻璃基板表面上。在一实施例中，冷却射流105可与平移的束斑102配合地平移。在另一实施例中，强化玻璃基板100可安装在平移台上，该平移台能够使强化玻璃基板100在光束101和冷却射流105下平移。可将冷却射流105在与椭圆束斑相邻的区域上引导到强化玻璃基板100的表面上。

参照图1A-5，用于形成包括部分延伸穿过强化玻璃基板100的厚度h延伸的凹痕的刻划凹痕的方法可包括首先在强化玻璃基板100的第一表面130（即，压应力表面层111的表面）上引入凹坑112，以形成刻划凹痕初始点。凹坑112从强化玻璃基板的第一边缘114偏移凹坑偏移距离d_def。凹坑112可以是例如机械地形成或通过激光消融形成的初始裂缝。偏移距离d_def可取决于所需刻划速度、所刻划玻璃的成分以及压应力表面层111的深度。在一实施例中，偏移距离d_def约为6mm。在其它实施例中，偏移距离可在约3mm至约10mm范围内。如下文更详细所述的，凹痕源自凹坑并沿着强化玻璃基板100相对于激光束和冷却射流的相对运动传播。

凹坑112可以是垂直于刻划方向和所需分割线的初始裂缝。凹坑112的垂直定向可获得优于平行于刻划方向凹坑的增加的机械可重复性。例如，凹坑112的垂直定向可防止在刻划过程期间形成整体凹痕。但是，在某些实施例中，可能理想的是提供如图1B所示平行于刻划方向的凹坑112′，取决于正在分割的强化玻璃基板的成分和物理裂开机构。

凹坑112可通过施加金刚石划线器完全机械地形成，但也可利用其它机械装置，诸如机械刻划轮、研磨轮、硬质合金片、刻刀等。凹坑112的深度应当等于或稍大于层深，从而露出内部拉应力层。应当注意何时形成凹坑以确保凹坑不延伸到内部拉应力层内太深。因此，机械装置不应太尖锐且施加的力不应太大而使形成的凹坑进入强化玻璃基板体积内太深。由尖锐机械装置的应用产生的深中线裂缝可能刺穿到内部拉应力层太深，并在激光刻划过程期间造成整体裂缝。仅部分露出内部拉应力层的具有多个侧向和径向裂缝和浅中线裂缝的凹坑可通过使用钝头机械装置来实现。选择的机械装置类型可取决于强化玻璃基板的特征，诸如玻璃的强度。在强化玻璃基板的表面上曳拉的锥形金刚石尖端通常产生更多侧向裂缝和更少的中线裂缝。刻划轮可能产生深中线裂缝，该深中线裂缝可能在激光刻划过程期间使强化玻璃基板完全分割。

作为示例而非限制，使用空气致动缸对具有30μm、760MPa受压应力层和21MPa内部拉应力层的1.1mm厚的离子交换强化玻璃基板的表面施加锥形金刚石划线器。强化玻璃基板是铝矽酸盐玻璃，包括69.17mol% SiO₂、8.53mol% Al₂O₃、0mol% B₂O₃、13.94mol% Na₂O、1.17mol% K₂O、6.45mol% MgO、0.54mol% CaO以及0.19mol% SnO₂。锥形金刚石尖端具有约105°的角。空气致动缸以约9牛顿的力、约5mm/s的刻划速度和约12°的曳拉角将金刚石尖端施加到强化玻璃基板的表面。该过程产生部分露出内部拉应力层的垂直凹坑。金刚石尖端和刻划过程的性质可能取决于强化玻璃基板的性质（例如玻璃基板的厚度、受压应力层的厚度和压缩应力等）。根据强化玻璃基板的性质，可利用具有约90°至130°范围内角度的锥形金刚石尖端、约5至约20牛顿的施加力。作为另一实例而非限制，锥形金刚石尖端可具有120°锥角并以5°的曳拉角、3mm/s的速度以及13N的施加力施加到强化玻璃基板。

在形成凹坑112之后，将来自激光源150的光束101引导到强化玻璃基板100的表面上，使得光束在凹坑112处入射到所需分割线104上。光束首先引导到基板上，使得凹坑112定位在光束101的椭圆束斑102内，而椭圆束斑102的主轴125基本上与所需分割线104共线。当激光源150的光束定位在强化玻璃基板100的表面130上时，光束赋予压应力表面层111以辐射热能，由此沿所需分割线104加热强化玻璃基板。玻璃表面被加热到的最大温度T_最大大致小于玻璃的应变点T_g，从而避免加热期间的应力松弛以及冷却射流骤冷之后产生不合要求的残余应力。强化玻璃基板的温度可通过调节各种参数来控制，各种参数包括例如激光源的功率和激光束在强化玻璃基板上沿所需分割线行进的速度v，如上所述。在光束101初始定位在所需分割线104上之后，椭圆束斑102沿强化玻璃基板100的表面130在所需分割线104上以刻划速度v行进，直到达到从第二边缘116偏移的终点位置113为止，由此沿所需分割线104在凹坑112与终点位置113之间加热强化玻璃基板的表面。椭圆束斑可通过激光源150相对于强化玻璃基板100移动而在表面上平移。或者，椭圆束斑可通过将强化玻璃基板100相对于激光源150和喷嘴160移动而平移。

为了在强化玻璃基板的表面130上形成刻划凹痕109，用从喷嘴160射出的冷却射流105冷却或骤冷强化玻璃基板的被加热的表面。由于骤冷造成的温度变化致使在强化玻璃基板的表面上沿垂直于所需分割线104方向产生拉伸应力。参照图4，这些拉伸应力造成凹痕前部140沿着所需分割线104沿刻划方向110在强化玻璃基板的表面下方传播，并停止在第二边缘116前的终点位置113附近。终点位置113从第二边缘116偏移的距离可为终点距离d_term。在本文所述的实施例中，凹痕109可在基板表面下延伸到小于强化玻璃基板厚度h的四分之一的深度d。在一实施例中，深度d约为强化玻璃基板厚度h的约15%。为了沿强化玻璃基板的表面开始并传播凹痕109，应当通过加热并随后冷却强化玻璃基板的表面来超过温度变化阈值ΔT_TH，从而产生足以进行凹痕开始并传播的拉伸应力。

更具体地，用激光源150加热强化玻璃基板并用冷却射流105骤冷强化玻璃基板的被加热表面产生在强化玻璃基板的表面上垂直于所需分割线104的拉伸应力。如果拉伸应力超过形成强化玻璃基板100的材料的临界拉伸应力σ_TH，则预存在的裂缝或凹痕109可在强化玻璃基板上传播。由于加热和冷却循环激光产生的拉伸应力可由下式估算：

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{TH}}=\frac{1}{2}\mathrm{\α}\·E\·\mathrm{\ΔT},$ 方程(3)

其中α是热膨胀系数，E是杨氏模量，而ΔT是激光束和冷却射流骤冷循环的温降。使用方程（3），激光加热和冷却射流骤冷循环期间可产生的最大拉伸应力对于任何类型的玻璃不会超过约100至约200Mpa。该值显著小于通过离子交换过程产生的表面压力（例如>500MPa）。因此，激光刻划过程不会产生足够的拉伸应力以传播完全封围在受压层内的刻划凹痕。而是，强化玻璃基板上的刻划过程是间接过程。

参照图4，上述拉伸应力致使凹痕前部140在所需分割线上沿刻划方向110沿着强化玻璃基板的表面130传播。如图4所示，凹痕前部140在强化玻璃基板100的表面130下行进。由于凹痕109在玻璃表面下方的开出，表面压应力被释放，且当凹痕前部在强化玻璃基板内传播时在凹痕前部140后面会发生凹痕109穿透玻璃表面。

当凹痕前部140在表面130下方且在压应力表面层111内行进时，可能需要高效且持续的骤冷来产生拉伸应力，以在压应力表面层或附近传播刻划凹痕109。骤冷效率可取决于冷却射流105冲击速度，喷嘴160提供的冷却射流105的体积流量，以及冷却射流105相对于加热过的强化玻璃基板100的温度梯度。在一实施例中，冷却射流105（例如水）的温度冷却到刚高于0℃的稳定温度。冷却射流105的温度和流率应当在整个过程中保持稳定以实现适当的刻划凹痕深度。

定量地，在理想系统中，强化玻璃基板表面上冷却射流的特征残余冷却时间等于d_j/v，其中d_j为冷却射流芯的直径，而v为刻划速度。冷却射流芯107是冷却斑106的中心区域，在该区域冷却射流冲击强化玻璃基板的表面。假设凹痕前部位于强化玻璃基板内层深l处，可使用一维热传导模型估算骤冷效应到达层深值l所需的时间。该模型预测特征时间为l/4D，其中D为强化玻璃基板的热扩散率。因此，冷却射流的直径d_j可通过下式定量地估算：

$d_j\≈\frac{l^2}{4D}\·v,$ 方程(4).

以上方程示出冷却射流直径d_j与强化玻璃基板的层深之间的关系。冷却时间应当随着层深的增加而相应增加。

冷却斑106可位于椭圆束斑102的尾缘122附近。参照图1A-3，在本文所述的一实施例中，喷嘴160定向成使得冷却斑106定位在强化玻璃基板100的表面130上所需分割线104上且在椭圆束斑102内。更具体地，所示实施例的喷嘴160定向成使得冷却斑106位于椭圆束斑102内椭圆束斑的中心与椭圆束斑的尾缘122之间，从而冷却斑与尾缘间隔开的距离为z，如图3所示。在该位置，冷却斑106在强化玻璃基板的表面上由于激光源加热造成的最高温度处或附近。因而，由于强化玻璃基板通过最高温度处或附近的冷却射流骤冷，产生的温度变化ΔT（假设玻璃板被加热到刚好低于应变温度T_g）超过温度变化阈值ΔT_TH，由此便于最初从凹坑112传播的凹痕109的形成。尽管各图示出位于椭圆束斑内并分开距离z的冷却斑，但冷却斑也可直接位于尾缘122上或靠近尾缘部分在椭圆束斑外，或在椭圆束斑后几毫米。例如，对于较厚强化玻璃基板，冷却斑可更朝向椭圆束斑靠近定位或在椭圆束斑内。对于较薄强化玻璃基板，冷却斑可定位在椭圆束斑内。一般而言，强化玻璃基板越薄，冷却射流到T_最大位置的距离越短。

参照图1A、2和5，在冷却射流105和冷却斑106相对于椭圆束斑102适当定向之后，冷却射流和激光源沿强化玻璃基板100的表面130在所需分割线104上沿刻划方向行进，在凹坑112处开始并终止于终点位置113。在强化玻璃基板的表面被加热到最高温度并在最高温度处或附近被骤冷时，刻划凹痕109沿所需分割线104从凹坑112传播到终点位置113。冷却射流/激光源和强化玻璃基板100以刻划速度v相对于彼此行进，刻划速度v又是沿所需分割线104的凹痕传播速度。刻划速度v通常选择成在仍然允许强化玻璃基板的表面被加热到刚好低于玻璃应变温度的同时避免强化玻璃基板的表面过热。确保刻划凹痕109在凹坑与终点位置之间延伸而不是从第一边缘至第二边缘延伸防止不受控的整体凹痕传播和对强化玻璃基板100的损坏。在形成刻划凹痕109之后，可在凹痕的一侧或两侧上对强化玻璃基板100施加弯曲力矩（例如用手），由此沿刻划凹痕109机械地将强化玻璃基板分开。

在一实施例中，该系统可操作使得束斑在第一边缘之前且第二边缘之后开始沿所需分割线行进，使得束斑横向于第一边缘和第二边缘。为了形成仅定位在凹坑与终点之间的刻划凹痕，且不从第一边缘延伸到第二边缘，当由激光束产生的束斑在凹坑之前和终止位置之后入射在强化玻璃基板上时冷却射流可以“关闭”模式运行，当束斑在凹坑上且在凹坑与终点位置之间入射到强化玻璃基板上时，冷却射流可以“开启”模式运行。因此，在强化玻璃基板的表面上仅从凹坑至终点位置提供冷却斑。这样操作的冷却射流防止强化玻璃基板在凹坑之前和终点位置之后骤冷，这由此防止凹痕在这些位置开出，并产生从凹坑向终点位置延伸的刻划凹痕。

在另一实施例中，冷却射流可以连续打开模式运行，从而在强化玻璃基板的表面上从第一边缘至第二边缘提供冷却斑。在该实施例中，当激光束在凹坑之前和终点位置之后入射到强化玻璃板上时光源可以较低功率等级运行，且当激光束在凹坑与终点位置之间入射到强化玻璃基板上时光源以较高功率等级运行。低功率等级可以是关闭模式（即，零辐射），或者某些足够低的功率等级使得激光束不将强化玻璃基板加热到足以开出凹痕的温度。较高功率等级可以是运行以如上所述开出凹痕的功率等级。这样运行的激光源在凹痕与终点位置之间而不在强化玻璃基板的边缘处提供受控凹痕传播。

防止凹痕朝向第二边缘延伸穿过终点位置还可通过在终点位置附近以增加的功率等级运行激光源来实现，从而凹痕传播超过强化玻璃基板的平移速度。在激光刻划操作中，激光产生的凹痕可通常以与激光束和冷却射流相对于强化玻璃基板的相对运动相同的速度传播。但是，增加激光源的激光功率会使凹痕超过强化玻璃基板的平移速度，从而凹痕传播到激光束斑提供的激光加热过的区域。当凹痕前部140进入激光加热过的区域时，其通过增加功率的激光源结合冷却射流骤冷并一起停止前进。因此，凹痕传播可通过在终点位置附近增加激光源的功率来受控制地停止。

防止凹痕在第一边缘与凹坑之间以及在终点位置与第二边缘之间开出也可通过当激光束位于第一边缘与凹坑之间和终点位置与第二边缘之间时高速平移强化玻璃基板、而当激光束位于凹坑与终点位置之间时低速平移玻璃基板来实现。这可描述为强化玻璃基板与激光束之间相对运动的速度曲线。高速应当是快得足以防止凹痕开出的玻璃平移速度，而低速应当是能够使凹痕开出以形成刻划凹痕的玻璃平移速度（即，刻划速度v）。通过在凹坑之前且在终点之后加速玻璃平移，刻划凹痕可仅形成在凹坑与终点位置之间。

参照图6，本文所述方法的各实施例也可利用激光屏蔽件141、142以在屏蔽区域防止束斑和冷却斑到达强化玻璃基板的表面，该屏蔽区域位于强化玻璃基板的在玻璃基板的边缘与相应凹坑和终点之间的强化玻璃基板的边界上。例如，屏蔽区域可从凹坑延伸到第一边缘114以及从终点位置113延伸到第二边缘116。激光屏蔽件141、142可包括诸如金属材料之类的材料，该材料能够防止激光辐射进入和加热屏蔽区域内的强化玻璃基板。在图6所示的实施例中，第一激光屏蔽件141构造成在第一边缘114处施加到强化玻璃基板100，使得第一屏蔽表面141覆盖第一屏蔽区域。类似地，第二激光屏蔽件142构造成在第二边缘116处施加至强化玻璃基板100，使得第二屏蔽表面143覆盖第二屏蔽区域。应当理解，也可利用其它激光屏蔽件构造。例如，激光屏蔽件可构造为附连至强化玻璃基板100的扁平金属板（例如，仅在第一边缘和第二边缘处屏蔽强化玻璃基板的顶表面）。当强化玻璃基板相对于束斑和冷却射流平移时，激光屏蔽件141、142防止凹痕在第一和第二屏蔽区域开出，由此使刻划凹痕能够从凹坑延伸到终点。

在另一实施例中，薄导热涂层可沉积在强化玻璃基板100的边缘上作为激光屏蔽件。例如，薄导热涂层可以是通常用于形成触敏屏上触点的金属电极材料。导热涂层可使用掩膜施加至强化玻璃基板100。该材料也可提供上述热屏蔽效果。

本文以上所述的方法可用于在强化玻璃基板上形成一个或多个凹痕，便于使用刻划-折断技术来将这种强化玻璃基板分割成多个较小的片。例如，图7-11以图形示出用于使用本文所述凹痕形成方法将强化玻璃基板100分割成多片的方法。

参照图7，示出强化玻璃基板100包括上表面或第一表面130。通过将第一垂直凹坑112a在第一表面130上引入强化玻璃基板100的表面而将强化玻璃基板100分割成多片，第一垂直凹坑112a如上所述从第一边缘114偏移。第一垂直凹坑112a可使用机械刻划，诸如金刚石尖头或碳化物点或轮或者通过激光消融形成在强化玻璃基板100的表面上。诸如第二垂直凹坑112b和第三垂直凹坑112c的多个另外的垂直凹坑也可施加至第一表面130以产生另外的刻划凹痕，由此能够将强化玻璃基板100分割成多片。可将任何数量的另外凹坑引入第一表面130。

凹痕然后可使用本文以上描述的一种或多种凹痕形成技术在强化玻璃基板100上沿着延伸穿过第一垂直凹坑112a到达第一终点位置113a的第一所需分割线104a开出。例如，在一实施例中，将CO₂激光器的椭圆束斑引导到第一垂直凹坑112a上，使得椭圆束斑的主轴大致对准在第一所需分割线104a上。还将冷却射流引导到强化玻璃基板上，使得冷却射流的冷却斑定位在束斑的尾缘附近。

然后沿第一所需分割线104a在强化玻璃基板的表面上方引导椭圆束斑和冷却斑，由此在强化玻璃基板上开出部分延伸穿过强化玻璃基板厚度的第一凹痕，并如上所述形成第一刻划凹痕。一般而言，强化玻璃基板100上的第一凹痕通常延伸穿过少于强化玻璃基板厚度h的四分之一。

类似地，可沿开始于第二垂直凹坑112b并终止于第二终点位置113b的第二所需分割线104b形成第二刻划凹痕，并沿开始于第三垂直凹坑112c并终止于第三终点位置113c的第三所需分割线104c形成第三刻划凹痕，如上文关于形成第一刻划凹痕所述那样。

一旦已在强化玻璃基板100上已形成第一、第二和第三刻划凹痕，则可通过对其施加弯曲力矩而沿各刻划凹痕将强化玻璃基板机械地分割成多片。例如，一旦通过围绕第一刻划凹痕对强化玻璃基板100施加弯曲力矩而沿第一刻划凹痕分割强化玻璃基板，则可通过围绕第二刻划凹痕和第三刻划凹痕将形成的各片分割成更小的片。这样，可将强化玻璃基板100分成四个分开的片。应当理解，可形成更多或更少的刻划凹痕以将强化玻璃基板分成更多或更少分开的片。

如本文所述形成刻划凹痕的方法还可用于交叉刻划强化玻璃基板。为了交叉刻划强化玻璃基板，可在强化玻璃基板块上形成两个相交刻划凹痕。激光交叉刻划涉及沿一方向进行激光刻划，然后沿第二方向进行激光刻划。

参照图8，可在第一边缘114附近引入第一垂直凹坑112a，且可在第三边缘117附近引入第二垂直凹坑112b。第一和第二垂直凹坑112a、112b分别定位在第一和第二所需分割线104a、104b上。第一和第二所需分割线104a、104b在相交位置170处彼此相交。如上所述，激光束和冷却射流可在强化玻璃基板100的表面上平移以开出分别终止于第一和第二终点位置113a和113b的刻划凹痕109a和109b，如图9所示。第一和第二终点位置113a和113b分别靠近第二和第四边缘116和119。尽管强化玻璃基板100示出为方形构造，但也可能有例如圆形构造之类的其它构造。在这些圆形构造中，可能没有分开的边缘，诸如第一、第二、第三和第四边缘。为了便于讨论而非限制，各边缘在此描述为第一、第二、第三和第四边缘。

参照图9，玻璃基板的交叉刻划要求在第二激光刻划过程期间第二刻划凹痕109b在相交位置170处横穿第一刻划凹痕109a。由于第一刻划过过程期间形成的第一刻划凹痕109a处的不连续性，第二刻划过程期间相交位置170处的局部玻璃基板温度高于沿第二所需分割线104b的其它区域。因为温度在相交位置170处较高，第二凹痕109b在相交位置处将行进到第一刻划凹痕109a下并更深入内部拉应力层。这致使凹痕前部140（图4）处更高的拉力。凹痕前部140处的较高温度和局部热膨胀可导致在相交位置170附近比在沿第二所需分割线104b的其它区域更深的凹痕增长。

作为示例而非限制，图10A示意性地示出形成在1.1mm厚的、通过离子交换过程化学加固的铝矽酸盐玻璃基板上第一刻划凹痕109a的剖视图。受压应力层的深度约为34μm且受压应力约为620MPa。内部拉应力层内的中心拉力约为21MPa。图10A所示的第一刻划凹痕109a通过以20kHz的频率运行、且输出功率为182W的CO₂激光束产生。以162mm/s的刻划速度平移激光束和冷却射流。CO₂激光束产生具有42mm的长度a和2.5mm的宽度b的椭圆束斑。冷却射流是16sccm流率的水。形成的第一刻划凹痕109a具有约155μm的凹痕深度d_i。

图10B示出由与第一刻划凹痕109a相同的刻划过程产生的第二刻划凹痕109b′的剖视图。第一刻划凹痕109a的位置由标以109a的箭头指示。示意性图示示出首先沿第二刻划凹痕109b′机械折断强化玻璃基板。因此，第一刻划凹痕109a示出为进出纸面。第二刻划凹痕109b′在相交位置170′之外的区域具有约158μm的凹痕深度d₂′。但是，在相交位置170′处，第二刻划凹痕109b′以约175μm的凹痕深度d_ai′在第一刻划凹痕109a下方行进。

在一实施例中，可通过在第二刻划过程期间增加刻划速度，使得第二刻划过程期间的刻划速度大于第一刻划过程期间的刻划速度来使相交位置170处的凹痕深度d_2i最小。当第二刻划凹痕109b在相交位置170处与第一刻划凹痕109a相交时，第二刻划凹痕109b在相交位置170处的凹痕深度d_ai可类似于第一刻划凹痕109a的凹痕深度d₁。

图10C示出相交刻划凹痕109a和109b的示例，其中刻划速度在第一刻划过程期间大于第一刻划过程期间。第一刻划凹痕109a如上所述产生，且其位置由标以109a的箭头指示。在该示例中，第二刻划过程期间的刻划速度约为172mm/s。由于较高的刻划速度，在相交位置170之外区域的第二刻划凹痕109b的凹痕深度d₂约为143μm。如图10C所示，相交位置170处第二刻划凹痕109b的凹痕深度d_ai约为154μm，小于第一刻划凹痕109a的凹痕深度d_i的155μm。因此，通过相交位置170处第二刻划凹痕109b的更浅凹痕深度d_ai来避免相交位置170处不受控的整体分割。

在另一实施例中，可通过在形成第二刻划凹痕109b之前首先在相交位置170处融合第一刻划凹痕109a而使第二刻划凹痕109b在相交位置170处的凹痕深度d_ai最小。通过融合第一刻划凹痕109a，在第二刻划过程期间，第二凹痕109b可在相交位置170处经受更少的扰动。

通过在激光束和冷却射流的凹痕准备过程期间产生凹痕准备线可在相交位置170处融合第一刻划凹痕109a。凹痕准备线可与第二所需分割线104b对准（图8），使得激光束和冷却射流在形成第二刻划凹痕109b时遵从相同路径。凹痕准备过程期间激光束和冷却射流的平移速度大于第一和第二刻划过程期间的刻划速度。例如，在一实施例中，平移速度在凹痕准备过程期间比第一和第二刻划过程期间快10%或更多。

由于第一刻划凹痕109a形成的相交位置170处的不连续性，在凹痕准备过程期间玻璃材料会在相交位置170处过热，从而软化或熔融玻璃材料。这样，第一刻划凹痕109a可在相交位置170处融合。激光束和冷却射流可在凹痕准备过程期间仅在相交位置处运行或沿第二所需分割线104b持续运行。可通过形成第一和/或第二刻划凹痕的激光束或者使用分割激光束来进行凹痕准备过程。

在完成凹痕准备过程之后，可使用用于形成第一刻划凹痕109a的相同激光刻划过程来形成第二刻划凹痕109b。第二刻划凹痕109b将横穿在相交位置170处融合或密封的第一刻划凹痕109a。凹痕准备过程可使在相交位置处第二刻划凹痕109b的凹痕深度d_2i最小以减少整体分割的发生。

例如而非限制，使用上述凹痕准备过程方法分割化学加固的铝硅酸盐玻璃基板，其在36μm深的受压应力层（层深）内具有约625MPa的受压应力和约21MPa的中心拉力。强化玻璃基板的尺寸是370mm×470mm。CO₂激光器在20kHz下以18%的工作循环和181W的激光功率运行。激光束构造成产生具有41mm的长度a和2.5mm的宽度b的椭圆束斑。冷却射流是由具有150μm孔和14sccm流率的喷嘴形成的水射流。第一刻划过程期间的刻划速度约为162mm/s。进行凹痕准备过程以在第二刻划过程之前产生凹痕准备线。凹痕准备过程期间激光束和冷却射流的平移速度为180mm/s。在凹痕准备过程后，在第二刻划过程期间产生第二刻划凹痕，其中第二刻划过程期间的刻划速度为162mm/s。强化玻璃基板被成功地交叉刻划。

现参照图11，在强化玻璃基板内可形成多个相交的刻划凹痕。可在强化玻璃基板的第三边缘117上形成垂直离开边缘凹坑（112d-112f)以形成与第一组刻划凹痕相交的第二组刻划凹痕，第一组刻划凹痕包括在相应交点170a-170i处的上述第一、第二和第三刻划凹痕。应当理解，第一和第二组刻划凹痕可包括任何数量的刻划凹痕。可形成从第三边缘117偏移的第四凹坑112d、第五凹坑112e和第六凹坑112f。如上所述，可通过例如机械刻划或激光消融来形成凹坑。凹坑112d-112f可定位在第四、第五和第六所需分割线104d-f上并垂直于第四、第五和第六所需分割线104d-f，第四、第五和第六所需分割线104d-f分别在相交位置170a-170i处与第一、第二和第三所需分割线140a-c相交。尽管示出第四、第五和第六所需分割线104d-f垂直于第一、第二和第三所需分割线140a-c，但各实施例并不限于此。例如，所需分割线可倾斜或弯曲以形成所需形状的分割的玻璃片。可分别在第四、第五和第六凹坑112d-f与第四、第五和第六终点位置113d-f之间产生第四、第五和第六刻划凹痕。

可根据上述交叉刻划方法形成第一和第二组刻划凹痕。例如，可如上所述形成第一组刻划凹痕（即，第一、第二和第三刻划凹痕）。在形成第一组刻划凹痕之后，可通过第二刻划过程形成第二组刻划凹痕（即，第四、第五和第六刻划凹痕），第二刻划过程具有比第一刻划过程的刻划速度快的刻划速度。在另一实施例中，可在形成第二组刻划凹痕之前利用凹痕准备过程。可使用单个激光束和冷却射流，或者使用多个激光束和冷却射流来形成每个刻划凹痕。例如，激光束和射流的数量可等于所需刻划凹痕的数量，使得每个刻划凹痕通过相应的激光束和冷却射流形成。

现在应当理解，本文所述的方法可用于分割诸如由硼硅酸盐玻璃制成的强化玻璃基板之类的强化玻璃基板，以及由铝硅酸盐玻璃制成的强化玻璃基板（包括离子交换加固的铝硅酸盐玻璃）。本文所述的方法能够通过刻划-折断工艺分割强化玻璃基板，其中，在玻璃基板的表面上形成不与玻璃基板的边缘接触的刻划凹痕。施加有具有本文所述刻划凹痕的强化玻璃基板可通过沿刻划凹痕对玻璃基板施加力来分割。本文所述的方法也能够通过形成相交刻划凹痕来交叉刻划强化玻璃基板。

对本领域的技术人员显而易见的是，可在不背离本发明的精神和范围的情况下对本文所述的实施例作出各种修改和变化。因此，这意味着说明书覆盖本文所述各种实施例的修改和变化，这种修改和变化在所附权利要求书及其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种在具有压应力表面层和内部拉应力层的强化玻璃基板上形成相交刻划凹痕的方法，所述方法包括：

形成穿过所述压应力表面层的第一凹坑以部分露出所述内部拉应力层，其中所述第一凹坑从所述强化玻璃基板的第一边缘偏移；

形成穿过所述压应力表面层的第二凹坑以部分露出所述内部拉应力层，其中所述第二凹坑从所述强化玻璃基板的第二边缘偏移；

通过以第一刻划速度在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流而沿第一刻划方向形成穿过所述压应力表面层的第一刻划凹痕，其中所述第一刻划凹痕在所述第一凹坑处开始并终止于从所述强化玻璃基板的边缘偏移的第一终点位置；以及

通过以大于或等于所述第一刻划速度的第二刻划速度在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流而沿第二刻划方向形成穿过所述压应力表面层的第二刻划凹痕，其中所述第二刻划凹痕在所述第二凹坑处开始、在相交位置处与所述第一刻划凹痕相交、并终止于从所述强化玻璃基板的边缘偏移的第二终点位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述第一凹坑垂直于所述第一刻划方向；以及

所述第二凹坑垂直于所述第二刻划方向。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二刻划速度使得在所述相交位置之外区域，所述第二刻划凹痕在所述强化玻璃基板内的深度比所述第一刻划凹痕的深度更浅。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二刻划速度比所述第一刻划速度快约2%至约10%之间。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：对沿所述强化玻璃基板的在所述边缘与所述第一和第二凹坑之间以及与所述第一和第二终点位置之间的边界定位的所述强化玻璃基板的屏蔽区域施加一个或多个激光屏蔽件，其中所述激光屏蔽件防止所述激光束和所述冷却射流在所述屏蔽区域入射到所述强化玻璃基板的表面上。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述激光束在所述强化玻璃基板的表面上辐照椭圆束斑；

当所述激光束和所述冷却射流在所述强化玻璃基板的表面上平移时，所述冷却射流产生在所述椭圆束斑内的冷却斑；以及

由所述椭圆束斑产生的热和由所述冷却射流提供的骤冷形成在所述强化玻璃基板的所述压应力表面层下方传播的凹痕前部。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述椭圆束斑包括所述压应力表面层上的主轴和副轴，使得所述主轴与刻划方向对齐；以及

所述椭圆束斑的所述副轴的宽度b由下式确定：

其中：

a是所述椭圆束斑的所述主轴的长度；

P是所述激光束的功率；

I_最大是允许的最大可能激光功率密度；以及

v是所述强化玻璃基板的表面上所述激光束和所述冷却射流的刻划速度。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述冷却射流以小于环境温度的稳定温度运行；以及

由所述冷却射流形成的冷却斑的直径d由下式确定：

$d=\frac{l^2}{4D}\·v$

其中：

l是层深值；

D是所述强化玻璃基板的热扩散系数；以及

v是所述强化玻璃基板的表面上所述激光束和所述冷却射流的刻划速度。

9.一种在具有压应力表面层和内部拉应力层的强化玻璃基板上形成相交刻划凹痕的方法，所述方法包括：

通过在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流来沿第一刻划方向产生穿过所述压应力表面层的第一刻划凹痕；

在相交位置处融合所述第一刻划凹痕；以及

通过在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流来沿第二刻划方向产生穿过所述压应力表面层的第二刻划凹痕，其中所述第二刻划凹痕在所述相交位置处横穿所述第一刻划凹痕。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：形成穿过所述压应力表面层的第一凹坑和第二凹坑以部分露出所述内部拉应力层，其中：

所述第一凹坑垂直于所述第一刻划方向并从所述强化玻璃基板的第一边缘偏移，且所述第二凹坑垂直于所述第二刻划方向并从所述强化玻璃基板的第二边缘偏移；

所述第一刻划凹痕开始于所述第一凹坑并终止于从所述强化玻璃基板的边缘偏移的第一终点位置；以及

所述第二刻划凹痕开始于所述第二凹坑并终止于从所述强化玻璃基板的边缘偏移的第二终点位置。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：对沿所述强化玻璃基板的在所述边缘与所述第一和第二凹坑之间以及与所述第一和第二终点位置之间的边界定位的所述强化玻璃基板的屏蔽区域施加一个或多个激光屏蔽件，其中所述激光屏蔽件防止所述激光束和所述冷却射流在所述屏蔽区域入射到所述强化玻璃基板的表面上。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

在所述相交位置处融合所述第一刻划凹痕还包括通过在产生所述第二刻划凹痕之前沿所述第二刻划方向在所述强化玻璃基板的表面上平移所述激光束和所述冷却射流来产生凹痕准备线；以及

所述第二刻划凹痕与所述凹痕准备线大致对齐。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述凹痕准备线产生期间所述激光束和所述冷却射流的平移速度大于所述第二刻划凹痕产生期间所述激光束和所述冷却射流的刻划速度。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述凹痕准备线产生期间所述激光束和所述冷却射流的平移速度比所述第一和第二刻划凹痕产生期间所述激光束和所述冷却射流的刻划速度快约10%。

15.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述激光束在所述强化玻璃基板的表面上辐照椭圆束斑；

当所述激光束和所述冷却射流在所述强化玻璃基板的表面上平移时，所述冷却射流产生在所述椭圆束斑内的冷却斑；以及

在产生所述第一和第二刻划凹痕期间，由所述椭圆束斑产生的热和由所述冷却射流提供的骤冷形成在所述强化玻璃基板的所述压应力表面层内在所述表面下方传播的凹痕前部。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：

所述椭圆束斑包括所述压应力表面层上的主轴和副轴，使得所述主轴与刻划方向对齐；以及

所述椭圆束斑的所述副轴的宽度b由下式确定：

其中：

a是所述椭圆束斑的所述主轴的长度；

P是所述激光束的功率；

I_最大是允许的最大可能激光功率密度；以及

v是所述强化玻璃基板的表面上所述激光束和所述冷却射流的刻划速度。

17.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述冷却射流以低于环境温度的稳定温度运行；以及

由所述冷却射流形成的冷却斑的直径d由下式确定：

$d=\frac{l^2}{4D}\·v$

其中：

l是层深值；

D是所述强化玻璃基板的热扩散系数；以及

v是所述强化玻璃基板的表面上所述激光束和所述冷却射流的刻划速度。

18.如权利要求9所述的方法，其特征在于：形成所述第一和第二凹坑包括对所述强化玻璃基板的表面施加角度在约90°至130°范围内的锥形金刚石刻划尖端。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：以5至20牛顿的力、约1°至约20°范围内的曳拉角将所述锥形金刚石尖端施加到所述强化玻璃基板的表面。

20.一种在具有压应力表面层和内部拉应力层的强化玻璃基板上形成刻划凹痕的方法，所述方法包括：

形成穿过所述压应力表面层的凹坑以部分露出所述内部拉应力层，其中所述凹坑垂直于刻划方向并从所述强化玻璃基板的第一边缘偏移；以及

通过在所述强化玻璃基板的表面上平移激光束和冷却射流而形成穿过所述压应力表面层的刻划凹痕，其中所述刻划凹痕在所述凹坑处开始并终止于从所述强化玻璃基板的第二边缘偏移的终点位置。

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