CN107108323A - 使用研磨表面在薄玻璃基材中机械形成裂纹引发缺陷 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于在玻璃基材中形成引发缺陷以促进将所述玻璃基材分离成多块基材的方法。所述方法包括提供所述玻璃基材并使所述玻璃基材的宽阔表面与研磨表面接触，从而在所述玻璃基材的宽阔表面中形成引发缺陷场。所述引发缺陷场具有在最外部的引发缺陷之间为至少约三毫米的宽度。用激光源加热至少一个引发缺陷。用冷却流体冷却所述至少一个引发缺陷，以从所述至少一个起始缺陷处引发裂纹，所述裂纹贯穿所述玻璃基材的厚度并且沿着所述玻璃基材扩展以将所述玻璃基材分离成多块基材。

Description

使用研磨表面在薄玻璃基材中机械形成裂纹引发缺陷
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119，要求2014年11月7日提交的美国临时申请系列第62/076,539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
本说明书一般涉及薄玻璃基材的激光分离，更具体而言，涉及使用激光分离技术，机械形成用于分离薄玻璃基材的裂纹引发缺陷的方法。
背景技术
玻璃基材，例如用于平板显示器和其他电子装置中的玻璃基材，通常由大玻璃基材经分割成多块并入单个装置中的较小的玻璃基材形成。可以使用各种分离技术，包括激光切割技术，将大玻璃基材分成多块较小的玻璃基材。为了通过激光切割来分离玻璃基材，首先可以使用单点划线器在玻璃基材中形成引发缺陷或裂孔裂纹(vent crack)。为了形成引发缺陷，使划线器与玻璃基材接触，然后向划线器施加与玻璃基材表面垂直的力，从而将划线器按入玻璃基材的表面。施加在划线轮上的力产生了部分贯穿玻璃基材厚度的引发缺陷。其后，加热引发缺陷并迅速冷却以扩展从引发缺陷出来的贯穿裂孔而分离玻璃基材。
虽然划线器可以用于形成引发缺陷，但是这样的单点引发缺陷可能要求引发缺陷和激光之间准确对准，以在引发缺陷处局部加热。这可能要求在机器横向或侧向位置上准确控制玻璃基材以避免未对准引发缺陷。使用各种传送系统(例如空气轴承)可能进一步造成在引发缺陷形成位置与激光源之间的玻璃基材的侧向移动控制复杂化。
因此，需要替换性的方法和设备用于在薄玻璃基材中造成裂纹引发缺陷，以促进通过激光分离将薄玻璃基材分离成多块单独的玻璃基材。
发明内容
本文描述的实施方式涉及用于在薄玻璃基材表面中形成裂纹引发缺陷而不刺穿所述薄玻璃基材或在所述薄玻璃基材中引起不可控的裂纹扩展，并由此促进所述薄玻璃基材分离成多块单独基材的方法。可使包含金刚石的衬垫或海绵在移动的玻璃基材前缘上进行接触以在表面上获得一系列的瑕疵，接着该瑕疵可通过切割应用中的热源而扩展，该切割应用要求玻璃基材和/或热源移动或平移。这样的方法和设备可以为进行侧向移动且支撑在空气传送装置上的网(web)。
根据第一个方面，提供了一种用于在玻璃基材中形成引发缺陷以促进将所述玻璃基材分离成多块基材的方法。所述方法包括提供玻璃基材并使所述玻璃基材的宽阔表面与研磨表面接触，从而在所述玻璃基材的宽阔表面中形成引发缺陷场。所述引发缺陷场具有在最外部的引发缺陷之间为至少约三毫米的宽度。用激光源加热至少一个引发缺陷。用冷却流体(例如空气喷射)冷却所述至少一个引发缺陷，以从所述至少一个引发缺陷处引发裂纹，所述裂纹贯穿所述玻璃基材的厚度并且沿着所述玻璃基材扩展以将所述玻璃基材分离成多块基材。
根据第二个方面，提供了第一个方面的方法，其中，接触所述玻璃基材的宽阔表面的步骤包括使所述玻璃基材的宽阔表面与包含研磨表面的研磨衬垫接触。
根据第三个方面，提供了第一或第二个方面的方法，其中所述研磨表面的宽度为至少约三毫米。
根据第四个方面，提供了第1-3个方面中任一个方面的方法，其中，所述研磨表面包括金刚石研磨颗粒。
根据第五个方面，提供了第四个方面的方法，其中，所述金刚石研磨颗粒的直径在约10μm至约250μm之间。
根据第六个方面，提供了第1-5个方面中的任一个方面的方法，其中，接触所述玻璃基材的宽阔表面的步骤包括使用缺陷引发器组件接触所述玻璃基材的宽阔表面，所述缺陷引发器组件包括在延伸和回缩位置之间移动研磨衬垫的致动器。
根据第七方面，提供了第六方面的方法，其中，基于从检测所述玻璃基材位置的检测器中发出的信号，所述致动器在延伸和回缩位置之间移动研磨衬垫。
根据第八个方面，提供了第六个方面或第七个方面的方法，其中，所述研磨衬垫组件包括研磨衬垫，所述研磨衬垫包含研磨表面和背衬基材，所述背衬基材包含泡沫材料。
根据第九个方面，提供了第1-8个方面中任一个方面的方法，其中所述玻璃基材的厚度为不大于约0.3mm。
根据第十个方面，提供了如第1-9个方面中任一个方面的方法，其中通过研磨表面向所述玻璃基材施加的力足以形成所述引发缺陷场。
根据第十一个方面，提供了第1-10个方面中任一个方面的方法，其还包括将所述玻璃基材顺从性地支撑在空气轴承上。
根据第十二个方面，一种对挠性玻璃基材进行加工的玻璃加工设备包括玻璃分离设备，设置所述玻璃分离设备以使用在所述挠性玻璃基材中加热引发缺陷的激光源，沿着分离线分离挠性玻璃基材的一部分。设置切割支撑元件以沿着传送器路径支撑所述挠性玻璃基材而不触碰所述挠性玻璃基材。玻璃缺陷引发器组件包括具有研磨表面的研磨衬垫组件。所述玻璃缺陷引发器组件包括致动器，所述致动器在回缩构造中远离传送器路径移动所述研磨衬垫组件，而在延伸构造中向着传送器路径移动所述研磨衬垫组件，从而使所述挠性玻璃基材的宽阔表面与所述研磨表面接触并在所述挠性玻璃基材的宽阔表面中提供引发缺陷场。
根据第十三个方面，提供了第十二个方面的设备，其中，所述研磨表面的宽度为至少约三毫米。
根据第十四个方面，提供了第十二个方面或第十三个方面设备，其中，所述研磨表面包括金刚石研磨颗粒。
根据第十五个方面，提供了第十四个方面的设备，其中，所述金刚石研磨颗粒的直径在约10μm至约250μm之间。
根据第十六个方面，提供了第12-15方面中任一个方面的设备，其中，所述致动器为气动致动器。
根据第十七个方面，提供了第12-16个方面中任一个方面的设备，其包括检测器，所述检测器检测挠性玻璃基材的位置并提供信号以用于在延伸和回缩构造之间移动研磨衬垫组件。
根据第十八个方面，提供了第17个方面的设备，其还包括控制器，所述控制器基于来自所述检测器的信号控制所述致动器。
根据第十九个方面，提供了第12-18个方面中任一个方面的设备，其中，所述研磨衬垫组件包括研磨衬垫，所述研磨衬垫包含背衬基材，所述背衬基材包含泡沫材料。
根据第二十个方面，提供了第12-19个方面中任一个方面的设备，其中，所述玻璃分离设备还包括冷却喷嘴，设置该冷却喷嘴以提供冷却流体的冷却喷射，从而用冷却流体冷却引发缺陷而使得裂纹从所述引发缺陷处引发。
在以下的详细描述中给出了本公开的其他特征和优点，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本公开而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式且都旨在提供用于理解所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理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各种实施方式，且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图的简要说明
图1示意性地描述了根据本文示出及描述的一个或多个实施方式，用于在具有研磨表面的薄玻璃基材中形成裂纹引发缺陷的方法；
图2示意性地描述了使用图1描述的方法在玻璃基材的表面中形成的裂纹引发缺陷场；
图3示意性地描述了图2的裂纹引发缺陷场的放大图；
图4示意性地描述了根据本文示出及描述的一个或多个实施方式的玻璃加工设备的一部分的俯视图；
图5示意性地示出了图4描述的玻璃加工设备的侧视图；
图6示意性地示出了根据本文示出和描述的一个或多个实施方式，与图5的玻璃加工设备一起使用的玻璃缺陷引发器组件；
图7示意性地示出了根据本文示出和描述的一个或多个实施方式，玻璃缺陷引发器组件的研磨衬垫组件；
图8示意性地示出了根据本文示出和描述的一个或多个实施方式，与图7的研磨衬垫组件一起使用的研磨衬垫；
图9示意性地描述了根据本文示出和描述的一个或多个实施方式，在薄玻璃基材的表面中形成的裂纹引发缺陷；
图10和图11示意性地描述了根据本文示出和描述的一个或多个实施方式，用于从裂纹引发缺陷处激光分离玻璃基材的方法。
详述
在以下的详述中，出于解释而非限制的目的，给出了说明具体细节的示例性实施方式，以提供对本发明的各种原理的充分理解。但是，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在从本说明书获益后，可以按照不同于本文所述具体细节的其他实施方式实施本发明。另外，本文可能省去对众所周知的装置、方法和材料的描述，以免干扰对本发明的各种原理的描述。最后，在任何适用的情况下，相同的附图标记表示相同的元件。
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。表述这样的范围时，另一种实施方式包括自所述一个具体值始和/或至所述另一具体值止。类似地，用先行词“约”将数值表示为近似值时，应理解该具体值构成另一个实施方式。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。
本文所用的方向术语，例如上、下、左、右、前、后、顶、底，仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来暗示绝对的取向。
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，在任何方面，当方法权利要求实际上没有陈述其步骤应遵循的顺序时，或者当权利要求或描述中没有另外具体说明所述步骤应限于特定顺序时，不应推断出任何特定顺序。这适用于解释上的任何可能的非表达性基础，包括：涉及步骤或操作流程的安排的逻辑问题；由语法组织或标点派生的明显含义问题；说明书中描述的实施方式的数量或类型问题。
如本文所用，单数形式的“一个”、“一种”和“该”/“所述”包括复数指代形式，除非文中另有明确说明。因此，例如，提到的一种“组件”包括具有两种或更多种这类组件的方面，除非文本中有另外的明确表示。
下面详细参考用于在薄玻璃基材中机械性地形成裂纹引发缺陷的方法的实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。用于在玻璃基材的表面中形成裂纹引发缺陷的方法的一个实施方式示意性地描述于图1中。所述方法主要包括使用研磨表面，例如包含金刚石的衬垫或海绵的含金刚表面，以在所述玻璃基材的宽阔表面上形成裂纹场。可以使用激光束以在瑕疵上提供局部的热源，该热源可用于在切割过程中使裂纹扩展通过玻璃基材。
用于电子装置(例如平板显示器、智能手机等)中的防护玻璃，可以由厚度为0.2mm或以下的薄玻璃基材形成。这些薄玻璃基材通常作为大型玻璃片或玻璃带形成，其随后通过激光分离技术被分割成数个单独的玻璃基材。如在本文中所使用的，术语“玻璃基材”意为包括例如可从辊卷起和铺开的单独的片和较长的、连续的玻璃带。已经确定的是，由于用于形成裂纹引发缺陷的正交力大并且由于要求裂纹引发缺陷与玻璃基材上激光加热位置的中心之间高度对准，用于在薄玻璃基材中形成裂纹引发缺陷以促进激光分离的常规技术可能导致薄玻璃基材的不可控的分离；刺穿薄玻璃或甚至造成薄玻璃基材的灾难性的破裂。另外，在玻璃分离开始期间的破裂可造成需要重新开始该过程，包括设置网路径(webpath)，这可导致显著的制造时间的损失。因此，在薄玻璃基材中形成裂纹引发缺陷可能是成本损失和成本高的原因。本文描述了减小了前述困难的，用于在玻璃基材中形成裂纹引发缺陷的方法和设备。
现在参考图1，示意性地描述一种用于在薄玻璃基材100(即厚度T不大于约0.3mm的玻璃基材，所述厚度T包括但不限于例如约0.01-0.05mm、约0.05-0.1mm、约0.1-0.15mm和约0.15-0.3mm)的表面102中形成裂纹引发缺陷场中的多个裂纹引发缺陷的方法。所述裂纹引发缺陷场用研磨材料114在玻璃基材100的表面102中形成，所述研磨材料114由研磨海绵或衬垫118的含磨粒的表面116运载。可使具有研磨材料114的含磨粒的表面116与玻璃基材100的表面102接触(例如，手动和/或自动接触)以研磨表面102的场，从而建立裂纹引发缺陷场。
在本文描述的实施方式中，研磨材料114可以为金刚石颗粒，其直径等级在约10μm至约250μm之间，例如在约20μm至约125μm之间，例如不大于约125μm，例如约40μm，以形成尺寸适于从其处扩展裂纹的裂纹引发缺陷。作为实例，合适的金刚石研磨表面可以由商购自3M公司的400目(40μm颗粒；黄色)提供。然而，应理解，这些研磨颗粒的尺寸数值是示例性的，并且还可以使用具有更大或更小尺寸的研磨材料以在用于本方法的玻璃基材的表面中形成裂纹引发缺陷。
使用压力使研磨表面116与玻璃基材100的表面102接触，所述压力适于在玻璃基材的表面102上造成局部形成裂缝初始缺陷区域，而不造成玻璃基材的过分损坏(即不形成完全穿过玻璃基材100厚度的孔。在一个实施方式中，研磨面116可以仅施加足够的力以在玻璃基材100上产生裂缝初始缺陷区域，所述裂缝初始缺陷区域在例如以较小的角度照射表面102时是可见的。维持由研磨面116施加于表面102的这一程度的压力有助于减轻玻璃基材100的过度损坏，所述过度损坏可以导致贯穿孔的形成，或者不可控的裂缝扩展。虽然期望维持施加于玻璃基材的表面102上的压力以减轻过度损坏，但是应理解的是，也可以使用引发更深刻痕的压力以在玻璃基材100中形成裂纹引发缺陷。然而，如果向表面102施加过大的压力，则研磨表面116可能在玻璃基材100上产生在玻璃基材100的各侧面之间不相等的力，从而在玻璃基材100上产生扭矩，该扭矩可造成玻璃基材100的损坏。
研磨衬垫118的研磨表面116可以接触玻璃基材100以提供宽度为W且长度为L的接触区域120(在图2和图3中示出)，局部裂纹引发缺陷124的场122形成于所述接触区域内。在一些实施方式中，局部裂纹引发缺陷124的场122可以形成于玻璃基材100的前缘126并与之相交。在其他实施方式中，局部裂纹引发缺陷124的场可以与玻璃基材100的前缘126间隔开和/或在玻璃基材100的纵向或传送方向持续超出所述前缘126。预计的玻璃基材100的侧向移动可以用于确定裂纹引发缺陷124的场122的宽度W。例如，裂纹引发缺陷124的场122的宽度W(即在最外部引发缺陷124a和124b之间的宽度)可以为至少约3mm，例如至少约7mm，例如至少约10mm或更大。相较于点引发缺陷，将接触区域120的宽度W维持在不小于约3mm，例如不小于约7mm，可增加使用例如边缘诱导瑕疵引发事件的可预测性，尤其是当玻璃基材100可以发生一些侧向移动时。裂纹引发缺陷124的场122的长度L取决于研磨表面116与玻璃基材100的表面102接触的时间，所述长度L可以在接近于前缘126处终止(例如小于约5mm)或者可以在与所述前缘126显著更远处终止(例如25mm或以上，例如50mm或以上)，尤其是在断裂发生于远离前缘126处终止。
可以设置玻璃基材100的位置以使得与研磨表面116的接触区域120相对的玻璃基材的区域得到顺从性地支撑，例如当将玻璃基材100支撑在研磨表面116下方的气垫上或者在张力下将其支撑在两个支撑物(例如辊)之间。这样的构造示于图1，其中，玻璃基材100位于支撑物130上以使得玻璃基材100的至少一部分支撑于支撑物130上方的气垫上。在这一排列中，玻璃基材100可以得到顺从性地支撑，以在研磨表面116接触玻璃基材100的表面102时，玻璃基材100可挠曲。因此，应理解，短语“顺从性地支撑”意为在裂纹引发缺陷形成时，玻璃基材的至少一部分摆脱了裂纹引发机制而自由地挠曲或弹回。
在一些实施方式中，当研磨表面116接触玻璃基材100的表面102时，玻璃基材100可以顺从性地支撑在顺从表面上。例如，所述顺从表面可以为泡沫衬垫或类似的垫，当研磨表面116接触玻璃基材100的表面102时，玻璃基材100位于所述泡沫衬垫或类似的垫上。在另一个实施方式中，所述顺从表面可以为空气轴承，例如伯努力吸盘或类似的气浮装置，当研磨表面116接触玻璃基材100的表面102时，玻璃基材100位于所述空气轴承上以缓冲玻璃基材100。所述顺从表面顺从性地支撑并缓冲玻璃基材100并且在研磨表面116接触玻璃基材100的表面102时，使玻璃基材100轻微回弹以使得由研磨材料造成的局部引发缺陷的深度可以最小化。顺从表面，尤其是空气轴承的示例性的实施方式，示意性地示出于图4和图5，并且在本文中进一步详细描述。
现在参考图2和图3，可以使用研磨表面116在玻璃基材100的表面102上的局部区域中形成裂纹引发缺陷124的场122，该场122相当于在表面102上研磨表面116的接触区域120的位置。更具体而言，由研磨表面116运载的研磨材料在接触区域120内形成了裂纹引发缺陷124的场122。裂纹引发缺陷124的表面密度(即，每个单位宽度中裂纹引发缺陷的数目)可以通过例如研磨表面116上的研磨颗粒的密度和位置控制。因此，在研磨表面116上较高的研磨颗粒密度可获得较高的裂纹引发缺陷表面密度。例如，可以提供每个毫米宽度中3个或更多裂纹引发缺陷124的密度。如将在本文中更具体描述的，对于给定的接触区域120而言，可以使用位于接触区域120中的裂纹引发缺陷124中的任何一个以使用激光分离技术引发分离裂孔或裂纹。
参考图4，其示出了被传送通过玻璃加工设备152的另一块挠性玻璃基材150，图4仅示出了该挠性玻璃基材150的一部分。该挠性玻璃基材150可以以连续的方式从玻璃源传送通过玻璃加工设备152。该挠性玻璃基材150包括：一对处于相对位置的第一边缘156和第二边缘158，二者沿着挠性玻璃基材150的长度延伸；以及横跨第一边缘156和第二边缘158的中心部分160。
在使用下拉熔合法形成挠性玻璃基材150的实施方式中，第一边缘156和第二边缘158可以包括厚度为T1的珠(bead)166和168，所述厚度T1大于中心部分160内的厚度T2。中心部分160可以是“超薄”的，其厚度T2为约0.3mm或更小，包括但不限于以下厚度，例如，约0.01-0.05mm、约0.05-0.1mm、约0.1-0.15mm和约0.15-0.3mm、0.3、0.29、0.28、0.27、0.26、0.25、0.24、0.23、0.22、0.21、0.2、0.19、0.18、0.17、0.16、0.15、0.14、0.13、0.12、0.11、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、或0.05mm，虽然在其他实例中可以形成具有其他厚度的挠性玻璃基材150。
设备152还可以包括切割区170。在一个实例中，设备152可以包括切割支撑元件172，设置该切割支撑元件172以在切割区170中弯曲挠性玻璃基材150而提供具有弯曲取向的弯曲目标段174。在切割区170内弯曲目标段174可有助于使挠性玻璃基材150硬化并稳定之，以在切割工序期间改善位置控制。这样的稳定可有助于在切割工序期间抑制挠性玻璃基材150皱缩或受到扰动。在其他实施方式中，切割支撑元件172可以不弯曲挠性玻璃基材150，而是在基本上平面取向上提供并支撑挠性玻璃基材150。
另外，参考图5，切割支撑元件172可为非接触式的支撑元件，设置其用于支撑挠性玻璃基材150而不触碰挠性玻璃基材150的第一宽阔表面176和第二宽阔表面178。例如，在图5中，非接触式的切割支撑元件172可包括一个或多个弯曲的空气棒，设置该空气棒以提供空气垫而在挠性玻璃基材150与切割支撑元件172之间间隔开，从而防止挠性玻璃基材150的中心部分160接触切割支撑元件172。该间隔还可有助于在切割操作期间在挠性玻璃基材150中形成局部机械变形。
玻璃加工设备152可以包括一个或多个玻璃缺陷引发器组件184和186。在示意性的实例中，玻璃缺陷引发器组件184可以位于挠性玻璃基材150的表面178的下方或与之相对的地方；玻璃引发器组件186可以位于挠性玻璃基材150的表面176的上方或与之相对的地方，并且可以位于玻璃切割设备190的上游。
另外，参考图6，每个玻璃缺陷引发器组件184、186可以具有延伸的构造(用虚线示出)，在该延伸的构造中，使具有研磨表面194的研磨衬垫组件192与挠性玻璃基材150的表面176、178中的一个接触。例如，在该延伸的构造中，玻璃缺陷引发器组件184可以接触表面178；同时，在延伸的位置中，玻璃缺陷引发器组件186可以接触表面176。玻璃缺陷引发器组件184、186可以包括致动器196，所述致动器196可用于将玻璃缺陷引发器组件184、186置于其延伸(及回缩)位置。致动器196可以用预先确定的力(例如，使用合适的负载检测器或其他合适的感应器，如气缸中的压力检测器确定)将研磨表面194放置成与玻璃基材150的表面176、178接触。致动器196还可以将玻璃缺陷引发器组件184、186置于它们的回缩位置中，在该回缩位置中，研磨衬垫组件192的研磨表面194与各表面176、178分离并不与它们接触。在一些实施方式中，可以设置致动器196以将研磨衬垫组件192延伸一个预先确定的距离。可以使用任何合适的致动器，例如电机驱动的偏心驱动器、线性致动器(如气动致动器)等。
可以自动和/或手动(例如基于用户输入)操作缺陷引发器组件184和186。例如，再次参考图5，边缘检测器195可以用于提供玻璃加工设备152中边缘位置的信号指示。基于来自边缘检测器的信号，可以将缺陷引发器组件184和186(例如依次或同时地)置于其延伸和回缩位置。可以使用任何其他合适的检测器以(例如向控制器197)提供用于控制边缘引发器组件184和186致动的信号，从而形成或停止形成如上文所述的裂纹引发缺陷场。另外，虽然示出了一个上游缺陷边缘引发器组件184和一个下游缺陷引发器组件186，但是每个缺陷引发器组件184和186可以表示一对边缘引发器组件，所述一对边缘引发器组件位于挠性玻璃基材150相对的边缘以同时移除该相对的边缘。另外，虽然示出了上游和下游的缺陷引发器184和186，但是可以仅具有一个(例如一对)上游或下游边缘引发器组件，或者可以具有多于两对的缺陷引发器。
图7示出了另一个缺陷引发器组件191的示例性实施方式，该缺陷引发器组件191包含研磨衬垫组件192。研磨衬垫组件192包括托架元件201，所述托架元件201包括连接部分202(例如，用于连接致动器)和用于支持研磨衬垫205的衬垫支持部分204。一对致动器杆210和212从连接部分202中延伸出来到气缸214。气缸214可经由空气通线215和217的输入和输出，用于在上文所述的延伸和回缩位置之间延伸和回缩研磨衬垫组件192。
参考图8，其独立地示出了示例性的研磨衬垫218，所述研磨衬垫218包括织物220，所述织物220具有沉积金属的离散的岛状物222，所述沉积金属使研磨颗粒225嵌入岛状物222的顶部表面，从而限定了研磨表面194。研磨衬垫218还可以包括背衬基材224，所述背衬基材224可由任何柔软、有弹性的材料(例如泡沫)形成。有利的是，研磨衬垫218可以是有弹性的及顺从性的，这可在如上文所述的研磨表面194施加于玻璃基材上时，减少对玻璃基材的压力。此外，衬垫材料在提供引发缺陷的场的同时可同时收集除去的玻璃颗粒。示例性的研磨衬垫的其他细节描述于第6,372,001号美国专利。
再次参考图5，在一个实施方式中，当裂纹引发缺陷场在具有缺陷引发器组件184和186的玻璃基材150中形成时，玻璃基材150位于顺从表面230上。如上文所述，顺从表面230可以包括泡沫材料，或者作为替换，顺从表面230可以为如在图5中所示的空气轴承。在这一实施方式中，当缺陷引发器组件184和186(一对或两对)接触玻璃基材150时，顺从表面230(即空气轴承)将玻璃基材150支撑于气垫232上。当研磨表面194接触玻璃基材150的表面176和/或178时，气垫232可顺应性地支撑玻璃基材150，从而缓冲玻璃基材150并吸收施加在玻璃基材150上的过多的力，由此降低对玻璃基材150的非预期的损坏。
虽然图5示出了一个用于顺从性地支撑玻璃基材的排列，但是应理解其他排列也是可能的。例如，在一个替代性的实施方式中，通过将玻璃基材放置在顺从表面上或支持于一对支撑物(例如辊)之间，可以顺从性地支撑玻璃基材150。在这些实施方式中，玻璃基材150可以得到顺从性地支撑，以在研磨表面194冲击玻璃基材150的表面176和/或178时，玻璃基材150可挠曲，从而使得由研磨纤维造成的引发缺陷的深度最小化。
参考图9，其示意性地示出了通过研磨表面194形成的示例性的裂纹引发缺陷250，其作为具有多个裂纹引发缺陷的场的一个裂纹引发缺陷示出。该裂纹引发缺陷250没有贯穿玻璃基材150的厚度。然而，裂纹引发缺陷250的深度可以取决于玻璃基材的厚度。例如，在一些实施方式中，引发缺陷的深度为0.1x T，其中T为玻璃基材150的厚度。裂纹引发缺陷250的长度可以为8mm或以下，并且可以从玻璃基材150的边缘延伸出来。例如，在一些实施方式中，裂纹引发缺陷的长度为大于或等于约2mm并且小于或等于约8mm。在其他实施方式中，裂纹引发缺陷的标称长度为约5mm。
现参考图10和11，使用本文描述的方法形成的裂纹引发缺陷可以用于在玻璃基材中沿着所需的分离线形成并扩展通过裂孔(即裂纹)，以使用激光分离技术将薄玻璃基材分离成多块基材。例如，在使用本文描述的方法之一在玻璃基材150的表面176和/或178中形成裂纹引发缺陷后，可以使用激光源260加热裂纹引发缺陷250，并且通过将激光源260的光束262指向玻璃基材150的表面176上，加热围绕在裂纹引发缺陷250周围的玻璃体积。在图10和11示出的实施方式中，激光源260的光束262在玻璃基材150的表面176上具有束斑264，所述束斑264具有足够大的尺寸以涵盖裂纹引发缺陷250的至少一部分。束斑264位于裂纹引发缺陷250上以加热该缺陷。
一旦玻璃基材150通过激光加热达到了必要的温度，则用冷却喷嘴268将冷却流体(例如水、空气或其他合适的流体)的冷却喷射266投射到裂纹引发缺陷250上。冷却喷射266通常在玻璃基材150的表面176上形成冷却斑270，所述冷却斑270具有足够大的尺寸以涵盖裂纹引发缺陷250的至少一部分。快速冷却围绕在裂纹引发缺陷250周围的玻璃造成了裂纹从裂纹引发缺陷处扩大并扩展通过玻璃基材150的厚度。为了使裂纹以裂纹扩展方向272在所需的分离线271上扩展，可以相对冷却喷射266和激光源260的光束262，以箭头274所指示的方向移动玻璃基材150，或者，作为替代，冷却喷射266和束斑264可以沿着所需的分离线271穿过玻璃基材150的表面176，以使得裂纹沿着所需的分离线271扩展，从而最终将薄玻璃基材150分离成多块较小的玻璃基材。
应理解，本文中描述的方法和设备可以用于在薄玻璃基材中机械地形成裂纹引发缺陷场，以促进将玻璃基材激光分离成多块单独的玻璃基材。本文中描述的用于形成裂纹引发缺陷的技术有助于用相对较小量的正交力施加在玻璃基材上而形成裂纹引发缺陷，由此，这样的技术避免了玻璃基材的不可控的裂纹或刺穿，尤其是当玻璃基材的厚度小于约0.2mm时。然而，应理解，本文描述的技术还可以有效地用于在厚度大于约0.2mm的基材中形成裂纹引发缺陷。
本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离要求专利权的主题的精神和范围的情况下，对本文所述的实施方式进行各种修改和变动。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各种实施方式的修改和变化形式，只要这些修改和变化形式落在所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (19)

1.一种用于在玻璃基材中形成引发缺陷以促进将所述玻璃基材分离成多块基材的方法，所述方法包括：
提供所述玻璃基材；
使所述玻璃基材的宽阔表面与研磨表面接触，从而在所述玻璃基材的宽阔表面中形成引发缺陷场，其中所述引发缺陷场具有在最外部的引发缺陷之间为至少约三毫米的宽度；
用激光源加热至少一个引发缺陷；和
用冷却流体冷却已经被加热了的所述至少一个引发缺陷，以从所述至少一个起始缺陷处引发裂纹，所述裂纹贯穿所述玻璃基材的厚度并且沿着所述玻璃基材扩展以将所述玻璃基材分离成多块基材。
2.如权利要求1所述的方法，其中，接触所述玻璃基材的宽阔表面的步骤包括使所述玻璃基材的宽阔表面与包含研磨表面的研磨衬垫接触。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述研磨表面的宽度为至少约三毫米。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述研磨表面包括金刚石研磨颗粒。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述金刚石研磨颗粒的直径在约10μm至约250μm之间。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，接触所述玻璃基材的宽阔表面的步骤包括使用缺陷引发器组件接触所述玻璃基材的宽阔表面，所述缺陷引发器组件包括在延伸和回缩构造之间移动研磨衬垫组件的致动器。
7.如权利要求6所述的方法，其中，基于从检测所述玻璃基材位置的检测器中发出的信号，所述致动器在延伸和回缩位置之间移动研磨衬垫组件。
8.如权利要求6或权利要求7所述的方法，其中，所述研磨衬垫组件包括研磨衬垫，所述研磨衬垫包含研磨表面和背衬基材，所述背衬基材包含泡沫材料。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述玻璃基材的厚度为不大于约0.3mm。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其还包括将所述玻璃基材顺从性地支撑在空气轴承上。
11.一种对挠性玻璃基材进行加工的玻璃加工设备，其包括：
玻璃分离设备，设置所述玻璃分离设备以使用在所述挠性玻璃基材中加热引发缺陷的激光源，沿着分离线分离挠性玻璃基材的一部分；
切割支撑元件，设置所述切割支撑元件以沿着传送器路径支撑所述挠性玻璃基材而不触碰所述挠性玻璃基材；和
玻璃缺陷引发器组件，其包括具有研磨表面的研磨衬垫组件，所述玻璃引发器组件包括致动器，所述致动器在回缩构造中远离传送器路径移动所述研磨衬垫组件，而在延伸构造中向着传送器路径移动所述研磨衬垫组件，从而使所述挠性玻璃基材的宽阔表面与所述研磨表面接触并在所述挠性玻璃基材的宽阔表面中提供引发缺陷场。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述研磨表面的宽度为至少约三毫米。
13.如权利要求11或权利要求12所述的设备，其中，所述研磨表面包括金刚石研磨颗粒。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述金刚石研磨颗粒的直径在约10μm至约250μm之间。
15.如权利要求11-14中任一项所述的设备，其中，所述致动器为气动致动器。
16.如权利要求11-15中任一项所述的设备，其包括检测器，所述检测器检测挠性玻璃基材的位置并提供信号以用于在延伸和回缩构造之间移动研磨衬垫组件。
17.如权利要求16所述的设备，其还包括控制器，所述控制器基于来自所述检测器的信号控制所述致动器。
18.如权利要求11-17中任一项所述的设备，其中，所述研磨衬垫组件包括研磨衬垫，所述研磨衬垫包含背衬基材，所述背衬基材包含泡沫材料。
19.如权利要求11-18中任一项所述的设备，其中，所述玻璃分离设备还包括冷却喷嘴，设置所述冷却喷嘴以提供冷却流体的冷却喷射，从而用冷却流体冷却引发缺陷而使得裂纹从所述引发缺陷处引发。
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