CN109311726A - 管理分离挠性玻璃带时裂纹尖端上的机械引发应力的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种管理分离挠性玻璃带时裂纹尖端上的机械应力的方法，所述方法包括将挠性玻璃带引导至包含切割装置的边缘修整设备。挠性玻璃带包含在第一边缘与第二边缘之间侧向延伸的第一宽表面和第二宽表面。随着挠性玻璃带移动，切割装置分离挠性玻璃带的第一边缘，以形成在裂纹尖端处与挠性玻璃带的中心部分相连的连续边缘修整部分条带。使用间隙测量装置检测第一边缘与中心部分之间间隙的宽度。向控制器提供指示间隙宽度的信号。使用间隙调整装置基于信号来调整第一边缘与中心部分之间间隙的宽度。

Description

管理分离挠性玻璃带时裂纹尖端上的机械引发应力的设备和 方法
相关申请的交叉引用
本申请依据35U.S.C.§119要求2016年6月3日提交的序列号为62/345146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。
技术领域
本说明书总体上涉及用于管理分离挠性玻璃带时裂纹尖端上的应力的设备和方法。
背景
玻璃制造设备通常用于形成各种玻璃产品，例如LCD板玻璃。挠性电子应用中的玻璃基材正变得更薄且更轻。厚度小于0.5mm、例如小于0.3mm、例如为0.1mm或甚至更薄的玻璃基材是某些显示应用所需的，特别是便携式电子装置，例如膝上型计算机、手持式装置等。为了实现这些较小的厚度，已知通过以下方法来制造玻璃带：使熔融玻璃向下流过成形楔，使用边缘辊来接触形成于玻璃带相反边缘部分处的珠形突起。在合格部分达到最终所需带厚度之后，通过沿着纵向方向切开带材来除去珠形突起。切开带材的方式会影响带材合格部分上的边缘强度，进而影响该带材用于所需目的的能力。因此，希望改善切开带材的方式，以在合格部分上得到牢固的边缘，以使得带材可用于所需应用中，例如用于便携式电子装置、膝上型计算机、手持式装置等。
发明简述
本发明的构思涉及在边缘修整部分除去方法中对分离挠性玻璃带时裂纹尖端上的机械引发应力进行管理。可利用边缘修整设备以连续的方式从挠性玻璃带的中心部分除去边缘修整部分。随后，在边缘修整部分的连续条带与挠性玻璃带中心部分保持连接的同时，收集边缘修整部分的连续条带，并且可消除对于处理相对较小件的薄挠性玻璃边缘修整部分的任意需要。
在边缘修整部分的除去过程中，特别是在激光切割加工的过程中，可希望控制切割位置处裂纹尖端上机械生成的应力，以使机械引发应力不会过度影响裂纹尖端的形成，进而改善边缘品质。换言之，相比于由物理边缘分离所带来的机械引发应力，(例如由激光束和冷却剂喷射体带来的)热应力应当是主要的驱动应力，其维持裂纹尖端的蔓延和稳定性。然而，希望边缘修整部分从挠性玻璃带中心合格部分的边缘分离能够抑制因例如边缘之间接触而导致的裂纹形成和蔓延所造成的边缘品质降低。此外，希望边缘分离能够避免因边缘彼此摩擦而产生颗粒，颗粒可藉此不希望地堆积在玻璃带的主表面上，从而可能会阻碍在玻璃带上生产出所述的结构。
根据第1方面，管理裂纹尖端上的机械引发应力的方法包括：
将挠性玻璃带引导至边缘修整设备，边缘修整设备包含切割装置，挠性玻璃带包含在第一边缘与第二边缘之间侧向延伸的第一宽表面和第二宽表面；
随着挠性玻璃带移动，切割装置分离挠性玻璃带的第一边缘，以形成在裂纹尖端处与挠性玻璃带的中心部分相连的边缘修整部分的连续条带；
检测第一边缘与中心部分之间的间隙的宽度；以及
控制间隙的宽度。
根据第2方面，提供方面1的方法，其中，分离还包括将激光束引至第一宽表面和第二宽表面中的至少一种上。
根据第3方面，提供方面2的方法，还包括将冷却喷射体引至第一宽表面和第二宽表面中的至少一种上，从而在紧邻激光束的位置处冷却挠性玻璃带。
根据第4方面，提供方面1～3中任一个的方法，其中，检测间隙的宽度的步骤包括在裂纹尖端下游预定距离处检测间隙的宽度。
根据第5方面，提供方面4的方法，其中，预定距离为裂纹尖端下游约30cm。
根据第6方面，提供方面5的方法，其中，使预定距离处的间隙的宽度保持低于约0.11mm。
根据第7方面，提供方面1～6中任一个的方法，其中，检测间隙的宽度包括使用激光位移传感器。
根据第8方面，提供方面1～7中任一个的方法，其中，控制间隙的宽度包括使裂纹尖端处的机械引发应力保持低于30MPa。
根据第9方面，管理裂纹尖端上的机械引发应力的设备包含：
传送组装件，所述传送组装件沿着传送方向引导挠性玻璃带；
边缘修整设备，所述边缘修整设备包含切割装置，所述切割装置接收所述挠性玻璃带，并且分离所述挠性玻璃带的第一边缘，以形成在裂纹尖端处与所述挠性玻璃带的中心部分相连的边缘修整部分连续条带；
间隙测量装置，所述间隙测量装置提供指示挠性玻璃带的第一边缘与中心部分之间间隙宽度的信号；以及
间隙调整装置，所述间隙调整装置基于信号调整边缘修整部分条带与中心部分之间的间隙的宽度。
根据第10方面，提供方面9的设备，其中，切割装置包含激光。
根据第11方面，提供方面10的设备，还包含紧邻激光的冷却流体喷射体。
根据第12方面，提供方面9～11中任一个的设备，其中，间隙调整装置检测裂纹尖端下游预定距离处的间隙的宽度。
根据第13方面，提供方面9～12中任一个的设备，其中，预定距离为裂纹尖端下游约30cm。
根据第14方面，提供方面13的设备，其中，使预定距离处的间隙的宽度保持低于约0.11mm。
根据第15方面，提供方面9～14中任一个的设备，其中，间隙测量装置包含激光位移传感器。
根据第16方面，提供方面9～15中任一个的设备，其中，裂纹尖端处的机械应力保持低于30MPa。
根据第17方面，一种挠性玻璃结构，所述挠性玻璃结构具有最大约0.3mm的厚度以及在连续激光切割处理中利用激光切割装置形成的切割边缘，所述挠性玻璃结构具有不超过每平方厘米约0.0015个颗粒的切割后颗粒密度，所述切割后颗粒密度按照颗粒密度测试#1确定。
根据第18方面，提供方面17的设备，其具有不超过每平方厘米约0.001个颗粒的切割后颗粒密度，所述切割后颗粒密度按照颗粒密度测试#1确定。
根据第19方面，提供方面17的设备，其具有不超过每平方厘米约0.0005个颗粒的切割后颗粒密度，所述切割后颗粒密度按照颗粒密度测试#1确定。
以下的详细叙述中披露了本发明的附加特征和优点，其中的部分内容对于本领域的技术人员而言，可以通过所述内容或者按文字描述和附图中的举例以及所附权利要求中所限定的内容实施这些实施方式而变得显而易见。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。
包括的附图提供了对本公开的原理的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图图示说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用以说明例如本文所述实施方式的原理和操作。应当理解的是，本说明书和附图中所披露的各种特征可以任意组合使用。
附图的简要说明
图1是根据一些实施方式的用于加工挠性玻璃带的设备的局部图；
图2是根据一些实施方式的沿图1的线2-2的截面图，其图示了具有向上延伸的凸状支承表面的切割支承部件；
图3图示了根据一些实施方式的用于加工挠性玻璃带的设备的示意图；
图4图示了用于一些实施方式中的间隙测量装置，包括图1的设备；
图5图示了用于一些实施方式中的间隙调整装置的示意图，包括图1的设备；以及
图6所示的图显示了裂纹尖端下游预定位置处的间隙宽度与裂纹尖端处外张所导致的相应机械引发应力之间的示例性关联、以及位于裂纹尖端下游两种不同距离处的间隙宽度之间的示例性关联。
发明详述
本文所述的实施方式总体上涉及通过在激光切割处理中对从挠性玻璃带中心合格部分除去的挠性玻璃边缘条带的侧向移动进行控制来管理分离挠性玻璃带时裂纹尖端上机械引发应力的设备和方法。如本文所述，可使用数字和分析模型来定义边缘条带的边缘与挠性玻璃带合格部分的边缘之间的间隙或“外张”与该间隙如何与裂纹尖端处机械引发应力相关之间的关系。通过使用该建模数据，提供了能够在稳态执行条件下连续测量间隙的测量系统。该测量可进而用于关闭转向控制循环，其能够定义裂纹尖端处以及激光分离大致下游处边缘条带相对于中心合格部分的侧向位置(即，外张或间隙的量)。
参考图1，图1图示了被传送通过玻璃加工设备12的挠性玻璃带10，图1只图示了玻璃加工设备12的一部分。可以连续方式将挠性玻璃带10从玻璃带源14(图3)传送通过玻璃加工设备12。玻璃带源14可以是成形工艺，或者可以是玻璃卷。挠性玻璃带10包含一对沿挠性玻璃带10的长度延伸的相反的第一边缘16和第二边缘18以及跨越第一边缘16和第二边缘18之间的中心部分20。在一些实施方式中，第一边缘16和第二边缘18可被覆盖在粘合带25中，所述粘合带25用于保护和遮蔽第一边缘16和第二边缘18免于接触。可随着挠性玻璃带10移动通过设备12，将粘合带25施用于第一边缘16和第二边缘18中的一者或两者。第一宽表面22和相反的第二宽表面24也跨越第一边缘16和第二边缘18之间，形成中心部分20的一部分。通常，粘合带25会被施用于已经切割的玻璃带10的边缘，即，珠形突起26、28已被除去。然而，也可将粘合带25施用于如图所示的具有珠形突起26、28的玻璃带10。
在(部分示于图3中的)使用下拉融合法形成挠性玻璃带10的实施方式中，第一边缘16和第二边缘18可包含珠形突起26和28，所述珠形突起26和28的厚度T1大于中心部分20中的厚度T2。中心部分20可以是“超薄的”，其厚度T2可为约0.3mm或更小，或者可不超过0.5mm，包括但不限于以下厚度，例如约0.01至约0.5、约0.01至约0.4、约0.01至约0.3mm、约0.01至约0.275mm、约0.01至约0.25mm、约0.01至约.225mm、约0.01至约0.2mm、约0.01至约.175mm、约0.01至约.15mm、约0.01至约.125mm、约0.01至约.1mm、约0.01至约.075mm、约0.01至约.05mm、约0.01至约.025mm、约0.025至约0.5mm、约0.05至约0.5mm、约0.075至约0.5mm、约0.1至约0.5mm、约0.125至约0.5mm、约0.15至约0.5mm、约0.175至约0.5mm、约0.2至约0.5mm、约0.225至约0.5mm、约0.25至约0.5mm、约0.275至约0.5mm、约0.025至约0.275mm、约0.5至约0.25mm、约0.75至约0.225mm、约0.1至约0.2mm、约0.125至约0.175mm，尽管可在其它实施方式中形成具有其它厚度的挠性玻璃带10。
使用传送系统30将挠性玻璃带10传送通过设备12(图1)。可提供侧向引导件32和34来使挠性玻璃带10取向在相对于机器或挠性玻璃带10行进方向36的正确的侧向位置中。例如，如示意性所示，侧向引导件32和34可包含接触第一和第二边缘16和18的辊38。可使用侧向引导件32和34向第一边缘16和第二边缘18施加相反的作用力40和42，所述作用力帮助提升挠性玻璃带10，并使其对齐行进方向36上的所需侧向取向。
进一步如图所示，侧向引导件32和34可接触粘合带25上的第一边缘16和第二边缘18，而不会接触挠性玻璃带10的中心部分20。藉此，可在保持挠性玻璃带10的中心部分20的相反的第一宽表面22和第二宽表面24的完好无损或合格表面的同时，避免不希望的划擦或其它表面污染，否则，所述划擦或其它表面污染可能在侧向引导件32和34接触中心部分20的第一宽表面22或第二宽表面24时产生。而且，侧向引导件32和34可在挠性玻璃带10绕着横向于挠性玻璃带10移动方向36的轴46弯曲时接触挠性玻璃带10。弯曲挠性玻璃带10可通过弯曲增加玻璃带10的刚性。因此，侧向引导件32和34可在弯曲条件下接触玻璃带10。因此，当与挠性玻璃带10横向对齐时，由侧向引导件32和34施加的作用力40和42不太可能弄弯或扰动玻璃带轮廓的稳定性。
设备12还可包含位于轴46下游的切割区50。在一个例子中，设备12可包含切割支承部件52，所述切割支承部件52配置成弯曲切割区50中的挠性玻璃带10，以提供具有弯曲取向的弯曲目标区段54。对切割区50中的目标区段54进行弯曲可帮助在切割程序中稳定挠性玻璃带10。所述稳定化可帮助在将第一边缘16和第二边缘18中的至少一者从挠性玻璃带10的中心部分20分离的程序过程中防止弄弯或扰动挠性玻璃带的轮廓。
切割支承部件52可包含非接触式支承部件，所述非接触式支承部件设计成在不接触挠性玻璃带10的第一宽表面22和第二宽表面24条件下支承玻璃带10。例如，参考图2，非接触式切割支承部件52可包含一个或更多个空气棒，所述空气棒配置成提供空气垫，以使挠性玻璃带10与切割支承部件52之间间隔开，从而防止挠性玻璃带10的中心部分20接触切割支承部件52。
简要参考图2，可使切割支承部件52具有多个配置成提供正压端口60的通道58，以迫使空气流62通过正压端口60流向弯曲目标区段54，从而产生用于对弯曲目标区段54进行非接触式支承的空气垫66。任选地，多个通道58可包含负压端口68，以将空气流71拽离弯曲目标区段54，从而产生抽吸以部分抵消正压端口64所产生的空气垫66的作用力。正压端口与负压端口的组合能够帮助在切割程序中稳定弯曲目标区段54。事实上，正压端口64能够帮助维持挠性玻璃带10中心部分20与切割支承部件52之间所需的空气垫66高度。同时，负压端口68能够帮助将挠性玻璃带10拉向切割支承部件52，以防止沿着移动方向36穿过切割支承部件52时，挠性玻璃带10产生起伏或使弯曲目标区段54的一些部分漂离目标区段54的其它部分。
在切割区50中提供弯曲目标区段54还能够提高整个切割区50中挠性玻璃带10的刚性。因此，如图1所示，任选的侧向引导件70、72可随着挠性玻璃带10通过切割区50中的切割支承部件52，接触弯曲条件下的挠性玻璃带10。因此，当随着挠性玻璃带10通过切割支承部件52而侧向对齐时，由侧向引导件70和72施加的作用力74和76不太可能弄弯或扰动玻璃带轮廓的稳定性。因此，可提供任选的侧向引导件70和72，以在沿着横向于挠性玻璃带10移动方向36的轴46的方向的适当侧向取向上对弯曲目标区段54进行微调。
如上所述，在切割区50中提供弯曲取向的弯曲目标区段54能够帮助在切割程序中稳定挠性玻璃带10。所述稳定化可帮助在分离第一边缘16和第二边缘18中的至少一者的程序过程中防止弄弯或扰动玻璃带的轮廓。而且，弯曲目标区段54的弯曲取向可提高弯曲目标区段54的刚性，以允许对弯曲目标区段54的侧向取向进行任选的微调调节。因此，在分离第一边缘16和第二边缘18中的至少一者的程序过程中，可有效地稳定挠性玻璃带10，使其适当地侧向取向，而不接触中心部分20的第一宽表面22和第二宽表面24。
可通过使目标区段54弯曲以沿轴46方向包含向上的凸状表面和/或向上的凹状表面来实现挠性玻璃带10弯曲目标区段54稳定性和刚性的增加。例如，如图2所示，弯曲目标区段54包含具有面朝上的凸状表面80的弯曲取向。本公开的例子可包括利用切割支承部件52的面朝上的凸状表面82(例如如图所示的空气棒)来支承弯曲目标区段54。提供具有面朝上的凸状支承表面82的切割支承部件52可类似地弯曲切割区50中的挠性玻璃带10，以实现所示的弯曲取向。
设备12还可包含多种边缘修整设备，所述修整设备配置成将玻璃带10的第一边缘16和第二边缘18与中心部分20分离。在一个例子中，如图3所示，边缘修整设备100可包括光学输送设备102，所述光学输送设备102用于辐射、进而加热弯曲目标区段54的一部分面朝上表面。在一个例子中，光学输送设备102可包含切割装置，例如所示的激光104，尽管在另一些例子中可提供其它辐射源。光学输送设备102还可包括圆形偏振镜106、扩束器108和光束整形设备110。
光学输送设备102还可包含用于对来自辐射源(例如激光104)的辐射束(例如激光束112)进行重新导向的光学元件，例如镜子114、116和118。辐射源可包含可配置成发射激光束的所示激光器104，所述激光束具有适用于加热挠性玻璃带10的波长和功率，加热位置是光束在挠性玻璃带10上入射的位置。在一种实施方式中，激光器104可包含CO2激光，尽管可在另一些例子中使用其它激光类型。
激光器104可初始发射具有大致圆形截面(即，与激光束的纵向轴成直角的激光束截面)的激光束112。光学输送设备102对激光束112进行转换，以使光束112在入射至玻璃带10上时具有显著拉长的形状。如图1所示，长形形状能够产生可包含所示椭圆形印记的细长辐射区120，尽管可在另一些例子中提供其它构造。椭圆形印记可定位在弯曲目标区段的面朝上的表面(凸状或凹状)上。
椭圆形印记的边界可确定为光束强度已降低至其峰值的1/e2时的位置。激光束112通过圆形偏振器106，并且随后经由扩束器108扩束。然后，扩束后的激光束112通过光束成形设备110，以形成在弯曲目标区段54的表面上生成椭圆形印记的光束。光束成形设备110可例如包含一个或更多个圆柱形透镜。然而，应当理解的是，可使用任意能够对激光器104发射的光束进行成形以在弯曲目标区段54上生成椭圆形印记的光学元件。
椭圆形印记可包含比短轴长得多的长轴。在一些实施方式中，例如，长轴比短轴长至少约十倍。然而，长形辐射区的长度和宽度取决于所需的分离速度、所需的初始裂纹尺寸、玻璃带厚度、激光功率等，且可根据需要改变辐射区的长度和宽度。
如图3进一步所示，示例性的边缘修整设备100还可包含冷却剂流体输送设备122，所述冷却剂流体输送设备122用于对弯曲目标区段54的面朝上表面的经过加热的部分进行冷却。冷却剂流体输送设备122可包含冷却剂喷嘴124、冷却剂源126和可将冷却剂输送至冷却剂喷嘴124的导管128。
参考图1～图3，冷却剂喷嘴124可配置成将冷却剂流体的冷却剂喷射体130输送至弯曲目标区段54的面朝上的表面。冷却剂喷嘴124可具有各种内径，以形成具有所需尺寸的冷却区132。对于长形的辐射区120，冷却剂喷嘴124的直径和后续冷却剂喷射体130的直径可随着具体工艺条件的需要而改变。在一些实施方式中，受到冷却剂立即冲击的玻璃带区域(冷却区132)的直径可小于辐射区120的短轴。然而，在某些其它实施方式中，基于工艺条件，例如玻璃带的移动速度、玻璃厚度、激光功率等，冷却区132的直径可大于长形辐射区120的短轴。事实上，冷却剂喷射体的(截面)形状可以是圆形以外的形状，可例如具有扇形形状，以使冷却区在玻璃带表面上形成线条而不是圆点。线形冷却区可具有取向，例如垂直于长形辐射区120的长轴。在某些情况下，其它形状可能是有益的。
在一个例子中，冷却剂喷射体130包含水，但可以是不会沾污或损坏挠性玻璃带10的弯曲目标区段54的面朝上表面的任意合适的冷却流体(例如液体喷射体、气体喷射体或它们的组合)。可将冷却剂喷射体130输送至挠性玻璃带10的表面，以形成冷却区132。如图所示，冷却区132可跟随在长形辐射区120之后，以使通过下文更详细描述的本公开的方面所形成的初始裂纹或裂纹尖端180蔓延。
光学输送设备102和冷却剂流体输送设备122加热和冷却的组合可有效地引发热应力以使第一边缘16和第二边缘18与中心部分20分离，同时最小化或消除中心部分20的相反边缘140、142中可由其它分离技术产生的不希望的残余应力、微裂纹或其它不良情况。而且，由于切割区50中弯曲目标区段54的弯曲取向，可适当定位并稳定玻璃带10，以在分离处理过程中促进第一边缘16和第二边缘18分别与第一边缘140和第二边缘142的精确分离。此外，由于面朝上的凸状支承表面的凸状表面形貌，边缘修整部分的连续条带176和178可(向着平面外的方向和/或沿着平面内的侧向方向)离开中心部分20，从而降低第一边缘16和第二边缘18会随后接触(从而损伤)中心部分20的第一宽表面22和第二宽表面24和/或高品质的相反边缘140、142的可能性。
参考图1和图4，玻璃加工设备12还包含间隙测量和调整设备160，其包含间隙测量装置162和间隙调整装置164。间隙测量装置162可由包含支承臂168的支承组装件166支承，所述支承臂168将间隙测量装置162定位在边缘修整部分176和中心部分20各自切割边缘172和140之间的间隙170的上方。在另一些实施方式中，间隙测量装置162可利用支承臂168定位在间隙170的下方。无论是位于间隙170的上方或下方，间隙测量装置都配置成对跨机器方向上(即，轴46的方向上(即，平面内侧向方向上))的边缘修整部分176和中心部分20的边缘之间的间隙170的宽度进行间歇或连续测量。合适的间隙测量装置162可包括可从日本基恩士股份有限公司(Keyence Corporation)购得的LJ系列激光位移传感器。应当注意的是，尽管可主要联系切割边缘172和140以及边缘修整部分176对间隙测量装置162和间隙调整装置进行描述，但它们的描述和操作可以相同的方式应用在切割边缘182和142以及边缘修整部分178上。
在切割区50下游形成裂纹尖端的位置处测量间隙170的宽度，其更清楚地示于图4中。在裂纹尖端180下游预定距离(例如约12cm(5英寸)或更多，例如约20cm(8英寸)或更多，例如约30.4cm(12英寸)或更多，例如约12至约38cm(约5英寸至约15英寸))处进行测量能够提供边缘修整部分176和中心部分20的切割边缘172和140之间可测量性更好的间隙170，因为间隙170可在裂纹尖端180下游的位置处变宽。在一些实施方式中，可希望在更靠近裂纹尖端180的位置处测量间隙170的宽度。
再次参考图1，间隙测量和调整设备160还包含控制器184(例如比例-积分-微分(PID)控制器)，所述控制器184接收来自间隙测量装置162的指示预定位置处间隙170宽度的信号或输入。接着，控制器184调整间隙调整装置164的定位，进而调整边缘修整部分176在跨机器方向上相对于中心部分20的定位。边缘修整部分176相对中心部分20的调整导致间隙测量装置162测得的间隙170的宽度发生变化，这反过来调整了裂纹尖端180处的外张量。可连续或间歇地重复该方法，以调整距离裂纹尖端预定距离处间隙170的宽度，其中，该调整使间隙量向储存于控制器184的存储器中的预定间隙宽度靠拢。预定间隙量可基于玻璃厚度、中心部分的宽度和/或其它工艺参数而改变。替代地或附加地，存储器可储存有查阅表，所述查阅表具有相当于具体所需的将会在下文中解释的机械引发应力水平的预定间隙。
简要参考图5，间隙调整装置164可包含对辊192(例如挟滚轮组的顶部辊，所述挟滚轮组还包含底部辊194)绕枢轴A的角位置进行控制的电机190。辊192可涂有橡胶，或者利用能够抓紧珠形突起26的顺应材料形成，并且可通过使辊192响应控制器184的指令而绕着枢轴A旋转来改变边缘修整部分176的侧向取向。改变挠性玻璃带18边缘修整部分176相对于中心部分20的侧向定位还会影响间隙测量装置162处间隙170的宽度以及裂纹尖端180处的外张度。在一些实施方式中，驱动顶部辊192，而底部辊194是通过与玻璃带18接触而旋转的空转辊。虽然图5显示了接触边缘修整部分176的辊192、194，但可在其它实施方式中使用类似的辊来接触中心部分20的边缘，以更加精确地控制间隙170的宽度。另外，虽然图5显示了玻璃带一个边缘部分(包括16、26、140、176)的辊192、194，但可在玻璃带的其它边缘部分(包括18、28、142178)使用类似的辊排布。
对间隙170的控制能够生产玻璃带中心部分20上的高品质边缘。在一些实施方式中，对间隙170的控制能够减小机械引发应力在裂纹尖端处的影响，从而允许热引发应力来使裂纹尖端蔓延，这会导致更高品质的边缘。替代地或附加地，对间隙170的控制能够减小由边缘修整部分176、178与中心部分20的边缘140、142的摩擦所产生的不希望的影响，即，因接触而对边缘140、142所造成的物理损伤和/或产生不希望地粘附于中心部分宽表面22、24的颗粒。
首先，对间隙170的控制能够减小机械引发应力在裂纹尖端处的影响。无意受限于理论，间隙的宽度或裂纹尖端180处的外张可提供因带材分离而导致的机械引发应力的指示。裂纹尖端180处的带材分离可几乎都是平面内分离，因为边缘修整部分176可维持在中心部分20的相同平面中，直至远离裂纹尖端180的下游。在一些实施方式中，间隙测量装置162位于裂纹尖端180下游约12英寸(约30.4cm)处，并且测量平面内分离。在另一些实施方式中，将边缘修整部分176几乎一进入裂纹尖端180的下游位置(例如裂纹尖端180的下游约25mm)就被移出中心部分20的平面，在这种情况中，对外张或间隙的控制对管理裂纹尖端处机械引发应力仍然具有益处，特别是使机械引发应力不会反过来影响边缘品质和/或有益地分离玻璃带并导致高边缘品质的热引发应力。
参考图6，图6是图示裂纹尖端180下游预定位置(例如12英寸)处的间隙宽度(单位为mm，沿着X轴)与因在裂纹尖端180处外张而产生的机械引发应力(单位为MPa，沿着左侧Y轴)之间的示例性关联的图。
在该例子中，图示了两条关于带材相反侧(顶部或第一宽表面22(即，激光束112和冷却剂喷射体130冲击的表面)和底部或第二宽表面24(即，空气流62冲击的表面))上的机械引发应力的图线，因为机械引发应力可在这些位置上有所不同，这至少部分取决于所使用的方法。图线200图示了当在裂纹尖端下游12英寸(约30.4cm)位置处测量幅材(web)分离(间隙170，单位为mm，如X轴上所示)时，挠性玻璃带10底部一侧处裂纹尖端处的机械引发应力(单位为MPa，左侧Y轴)。图线202图示了当在裂纹尖端下游12英寸(约30.4cm)位置处测量幅材分离(间隙170，单位为mm，如X轴上所示)时，挠性玻璃带10相反的顶部一侧处裂纹尖端处的机械引发应力(单位为MPa，左侧Y轴)。在该例子中，总体而言，沿着图线200的机械引发应力大于沿着图线202的机械引发应力，显示在裂纹尖端下游的相同位置处，挠性玻璃带10底部处的机械引发裂纹尖端应力大于挠性玻璃带10顶部处的机械引发裂纹尖端应力。因此，对于特定的机械引发应力，可识别预定位置处的目标间隙宽度。例如，为了保持约30MPa的目标应力，可发现应当使用间隙测量和调整设备160保持约100μm的间隙(约0.100mm，在裂纹尖端下游12英寸(30.4cm处测得))。可选择任意合适的目标应力，例如小于约100MPa，例如小于约70MPa，例如小于约50MPa，例如小于约30MPa，例如小于约25MPa。对于100微米厚的玻璃，发现保持机械引发应力小于约30MPa由激光分离生产出了高品质边缘。即，约30MPa或更小的机械引发应力允许(由激光和冷却剂喷射体产生的)热引发应力打开裂纹尖端180，从而生产出中心部分20上的高品质边缘140、142(合格幅材或所需的幅材)。当机械引发应力超过30MPa时，边缘140、142的品质降低，因为裂纹尖端处的机械引发应力开始压倒热引发应力。
此外，图6图示了裂纹尖端下游各种距离之间的关联。即，虽然间隙170的宽度是在裂纹尖端下游12英寸(约30.4cm)处测得的，但这只是基于所使用设备(用于测量间隙宽度的设备以及用于切断玻璃带的设备)的物理排布的方便之举，并不一定要这样。相反，可(例如基于毕达哥拉斯定理或有限元分析(FEA))关联下游特定位置处测得的间隙宽度。可例如使用FEA来预测裂纹尖端下游各距离处的间隙宽度与裂纹尖端处的机械引发应力之间的关系，如图6中所示。图线204图示了裂纹尖端下游15mm位置处的幅材分离(间隙170的宽度)(右侧Y轴)随裂纹尖端下游12英寸处幅材分离(X轴)的变化情况。即，来自于在裂纹尖端下游12英寸(30.4cm)处测得的0.064mm间隙宽度的机械引发应力(约20MPa)等同于来自于在裂纹尖端下游15mm处测得的0.003mm间隙宽度的机械引发应力。从图6可以发现，在裂纹尖端附近(15mm)测得的间隙距离显著小于在距离裂纹尖端更远距离(12英寸)处测得的间隙距离，但它们在裂纹尖端处机械引发相同的应力。再举一例，根据线200，在裂纹尖端下游12英寸(约30.4cm)距离处测得的约100微米(0.1mm)的间隙产生约30MPa的应力，但在裂纹尖端下游15mm距离处测得的间隙仅为约0.004mm(参见横跨图线200和204的垂直虚线)。因为在裂纹尖端附近保持充分的分离(以减少颗粒的产生，如下文所述)与增加裂纹尖端处的应力相平衡，对间隙分离量的研究主要集中在裂纹尖端附近。因此，尽管对裂纹尖端下游15mm处的间隙宽度感兴趣，但同样地，由于物理机器的制约，测量该位置处的间隙宽度可能是不实际的。因此，可对裂纹尖端下游不同距离处的间隙宽度进行测量，并将其与在更接近裂纹尖端的位置处(例如，裂纹尖端下游15mm处)测得的特定间隙宽度相关联。
第二，对间隙170的控制能够降低边缘修整部分176、178与中心部分20的边缘140、142摩擦而产生的影响。如上文所示，使边缘修整部分176与中心部分20侧向分离具有减少(例如，中心或合格部分的边缘中的)缺陷以及减少因激光分离后切割边缘之间的接触而产生的(不利地黏在例如中心或合格部分的宽表面上的)玻璃颗粒的优势。
电子显示产业对粒径在20微米级的颗粒感兴趣。即，显示像素的尺寸使得20微米级的颗粒会以不希望的方式显著影响像素性能。因此，通常测量玻璃基材的20微米级颗粒的密度。可使用任意合适的平面显示玻璃检查系统(例如可从德国圣客博士有限公司(Dr.Schenk GmbH)购得)来确定单位面积的颗粒密度。邻近中心部分20的切割边缘的颗粒密度最大，该部分应该不会在终端使用装置中使用。因此，直接在这些边缘处测量颗粒密度不一定是有利的。相反，参考图1且根据上文所描述的颗粒密度测试#1，更实用的是对区198中的颗粒密度进行测量，区198沿着箭头36的方向在玻璃带18的长度上延伸，且由虚线195和197定界。线195平行于中心部分20的第二边缘142，并且沿着朝着玻璃带中心的箭头199的方向与中心部分20的第二边缘142偏离20mm的距离。类似地，线197平行于第二边缘142，并且沿着箭头199的方向与第二边缘142偏离70mm的距离。因此，区198是沿着带材长度延伸的50mm宽的条带，在该区中对颗粒进行计数。对粒径为20微米级的颗粒进行计数，按照取样面积对数值进行归一化，以给出单位面积的颗粒密度。根据颗粒密度测试#1，通过在沿着带材长度的数厘米窗口长度上对区198中的(粒径为20微米级的)颗粒进行计数来测量每平方厘米的颗粒数量。然后，用(粒径为20微米级的)颗粒的数量除以取样面积(单位为cm)，以提供每平方厘米的颗粒数量。例如，如果在沿着幅材长度方向上由(如上所述相距5cm或50mm)线197、198和1000cm的长度定界的区域中计数到1000个(粒径为20微米级的)颗粒，则颗粒密度为每平方厘米0.2个颗粒。也可在与中心部分20的第一边缘140邻近的相似区中测量颗粒密度。本文所述的颗粒密度可利用购自德国圣客博士有限公司的具有颗粒计数能力的玻璃检查(GlassInspect)系统来测量。照相机的分辨率为20微米方块像素，其定向成使方块像素的边大致定向在跨幅材方向和幅材长度方向上。
通过按照如上文所述的方式控制间隙170，当将玻璃带切断成中心部分和边缘修整部分条带时，本发明人按照颗粒密度测试#1(在切断边缘修整部分后，即，在清洗之前)在区198中得到了小于每平方厘米约0.0015个颗粒、在一些实施方式中小于每平方厘米约0.001个颗粒、且在另一些实施方式中小于每平方厘米约0.0005个颗粒的颗粒密度，其中，测量了具有20微米或更大的粒径的颗粒。玻璃带的厚度为100微米，且中心部分的宽度(即，沿箭头199的方向从第一边缘142至第一边缘140的距离)为2600mm。
鉴于以上内容，对间隙170的量的控制是一种微妙的平衡。即，希望具有充足的间隙量，以防止边缘修整部分与中心部分的边缘产生摩擦，以及由物理接触而产生不希望的颗粒和/或边缘损伤。然而，如果间隙170的量太大，则裂纹尖端处的机械引发应力可能会不利地扰动热引发应力，导致中心部分上的差边缘品质。在一些实施方式中，希望以最小的间隙量来操作切断作业，即，所述间隙量正好足以产生最少量的不希望的颗粒，从而使裂纹尖端处的机械引发应力的量最小化。
在以上的详述中，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，以提供对本说明书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，在从本公开获益后，可以按照不同于本文所公开的具体细节的其他变化形式来实施本文所述的实施方式。另外，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种实施方式。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。
应当强调，本说明书的上述实施方式、特别是任意“优选的”实施方式，仅仅是可能实现的实施例，仅是为了清楚理解本说明书的各种原理而陈述的。可以在基本上不偏离本说明书的精神和各种原理的情况下，对上述实施方式进行许多改变和调整。在本文中，所有这些调整和改变都包括在本公开和所附权利要求的范围之内。
例如，虽然在本文中所描述的用于管理裂纹尖端处机械引发应力的方法和设备是用于使(可能包含珠形突起的)边缘部分与中心部分分离，但这种方法和设备也可用于在切断作业中分离合格区域本身的不同部分。例如，切断作业可使一个或更多个具有更小宽度的合格部分与具有更宽合格部分的带材的中心部分分离。即，由带材中心区域修整得到的“边缘”可包含或可不包含珠形突起，因此边缘修整部分的条带可以是用于制造其它装置(例如消费品电子装置、光伏装置或电化学储能装置)的带材本身的所需部分。

Claims (19)

1.一种管理裂纹尖端上的机械应力的方法，所述方法包括：
将挠性玻璃带引导至边缘修整设备，所述边缘修整设备包含切割装置，所述挠性玻璃带包含在第一边缘与第二边缘之间侧向延伸的第一宽表面和第二宽表面；
随着所述挠性玻璃带移动，所述切割装置分离所述挠性玻璃带的所述第一边缘，以形成在裂纹尖端处与所述挠性玻璃带的中心部分相连的边缘修整部分条带；
检测所述第一边缘与所述中心部分之间的间隙的宽度；以及
控制所述间隙的宽度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离还包括将激光束引至所述第一宽表面和所述第二宽表面中的至少一种上。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括将冷却喷射体引至所述第一宽表面和所述第二宽表面中的至少一种上，从而在紧邻所述激光束的位置处冷却所述挠性玻璃带。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述检测所述间隙的宽度的步骤包括在所述裂纹尖端下游预定距离处检测所述间隙的宽度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预定距离为所述裂纹尖端下游约30cm。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，使所述预定距离处的所述间隙的宽度保持低于约0.11mm。
7.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，检测所述间隙的宽度包括使用激光位移传感器。
8.如权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，控制所述间隙的宽度包括使所述裂纹尖端处的机械引发应力保持低于30MPa。
9.一种管理裂纹尖端上的机械引发应力的设备，所述设备包含：
传送组装件，所述传送组装件沿着传送方向引导挠性玻璃带；
边缘修整设备，所述边缘修整设备包含切割装置，所述切割装置接收所述挠性玻璃带，并且分离所述挠性玻璃带的第一边缘，以形成在裂纹尖端处与所述挠性玻璃带的中心部分相连的边缘修整部分连续条带；
间隙测量装置，所述间隙测量装置提供指示所述挠性玻璃带的所述第一边缘与所述中心部分之间间隙宽度的信号；以及
间隙调整装置，所述间隙调整装置基于所述信号调整所述边缘修整部分条带与所述中心部分之间的所述间隙的宽度。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述切割装置包含激光。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，还包含紧邻所述激光的冷却流体喷射体。
12.如权利要求9～11中任一项所述的设备，其特征在于，所述间隙调整装置检测所述裂纹尖端下游预定距离处的所述间隙的宽度。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述预定距离为所述裂纹尖端下游约30cm。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，使所述预定距离处的所述间隙的宽度保持低于0.11mm。
15.如权利要求9～11中任一项所述的设备，其特征在于，所述间隙测量装置包含激光位移传感器。
16.如权利要求9～15中任一项所述的设备，其特征在于，所述裂纹尖端处的机械应力保持低于30MPa。
17.一种挠性玻璃结构，所述挠性玻璃结构具有最大约0.3mm的厚度以及在连续激光切割处理中利用激光切割装置形成的切割边缘，所述挠性玻璃结构具有不超过每平方厘米约0.0015个颗粒的切割后颗粒密度，所述切割后颗粒密度按照颗粒密度测试#1确定。
18.如权利要求17所述的挠性玻璃结构，其特征在于，所述挠性玻璃结构具有不超过每平方厘米约0.001个颗粒的切割后颗粒密度，所述切割后颗粒密度按照颗粒密度测试#1确定。
19.如权利要求17所述的挠性玻璃结构，其特征在于，所述挠性玻璃结构具有不超过每平方厘米约0.0005个颗粒的切割后颗粒密度，所述切割后颗粒密度按照颗粒密度测试#1确定。
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