CN112088146A - 控制基板厚度的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制诸如玻璃带的基板的厚度的控制设备。所述控制设备包括激光总成和屏蔽总成。所述激光总成产生沿着光学路径在传播方向上行进的细长激光束。所述屏蔽总成包括选择性地安置在所述光学路径中的至少一个屏蔽件。所述屏蔽件被配置为减小所述细长激光束的区域的光学强度。所述屏蔽总成被配置为将所述细长激光束的强度分布从初始强度分布改变为目标强度分布。所需目标强度分布可由所述屏蔽件相对于所述光学路径的配置决定，并且可被选择以影响在所述基板的被确定为受益于厚度减小的部分处的温度变化。

Description

控制基板厚度的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119要求2018年3月6日提交的美国临时申请第62/63919735号的优先权的权益，该申请的内容是本申请的基础并全文以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开总体涉及用于制作诸如玻璃的基板的设备和方法。更特别地，本公开涉及用于在玻璃制作工艺中控制玻璃基板的厚度的设备和方法。

背景技术

对于各种应用，严密地控制所制造的基板的厚度可能是重要的。例如，已经实施并提出了各种程序来控制在可通过熔融下拉法和导致玻璃带厚度变化的其他玻璃制造方法制造的液晶显示器(liquid crystal display；LCD)玻璃(或用于其他显示器类型的玻璃)中发生的厚度变化。当在熔融下拉法中形成玻璃带时，热-机械和玻璃流动条件可能在玻璃带的整个或部分宽度上是不均匀的。通常，玻璃带在形成时的表面张力不足以完全消除玻璃带厚度上可能发生的变化。尽管变化可能为几微米的大小，但这种变化之后果对于例如显示器玻璃最终用途应用可能是显著的。

用于解决玻璃带厚度变化的常规技术需要在玻璃带的温度处于其软化点的位置处在玻璃带附近置放高导热率板。一排管配置在板的后方，每个管将冷却流体喷射至板上。目标是在玻璃带上产生垂直于玻璃行进方向的热梯度。这些热梯度由于向下的拉力而改变玻璃的局部粘度，并且因此改变局部厚度。自每个管的流体流动是可单独控制的。通过调整自管的流体流动，可控制板前文上的局部温度。此局部温度影响局部热损失，并且因此影响熔融玻璃的局部温度，此进而影响带的宽度上的最终厚度分布。例如，如果玻璃带的厚度迹线指示玻璃带宽度上的特定区域厚于所需厚度，则通过冷却玻璃带的与较厚区域相邻的区来校正厚度迹线(例如，通过经由与较薄区相对应的管递送冷却流体而不经由与较厚区域相对应的管递送冷却流体来冷却较薄区)。

尽管被广泛接受，但上述玻璃厚度控制技术可能无法产生满足严格厚度均匀性规格的高分辨率温度梯度。其他概念，诸如用在玻璃带上扫描的常规点型激光束加热玻璃带的小区段，成本过高，并且可能需要不适合高温环境的复杂机构，诸如与玻璃带产生相关联的那些机构。

因此，本文公开用于控制基板厚度的替代设备和方法，诸如在玻璃制造工艺中连续移动玻璃带。

发明内容

本公开的一些实施例涉及一种用于控制基板(诸如玻璃带)的至少一部分的厚度的控制设备。该控制设备包括激光总成和屏蔽总成。该激光总成被配置为产生沿着光学路径在传播方向上行进的细长激光束。该细长激光束在垂直于该传播方向的平面中具有形状，并且该细长激光束的该形状限定长轴。该屏蔽总成包括选择性地安置在该光学路径中的屏蔽件。该屏蔽件被配置为减小该细长激光束的区域的光学强度。该屏蔽总成被配置为将该细长激光束跨越该长轴的强度分布从初始强度分布改变为目标强度分布。在一些实施例中，该屏蔽总成产生该目标强度分布以具有一个或多个光学强度升高的区域和一个或多个光学强度减小的区域(包括零激光能量或功率)。光学强度升高的区域的激光能量或功率足以升高温度并减小处于粘性状态的基板(诸如玻璃带)的粘度。光学强度减小的区域的激光能量或功率不足以升高温度并减小处于粘性状态下的基板的粘度。在一些实施例中，该屏蔽总成包括两个或更多个屏蔽件和与每个屏蔽件相关联的致动器，用于将屏蔽件中的相应者铰接进出光学路径。

本公开的其他实施例涉及用于形成玻璃带的系统。该系统包括玻璃成形设备和控制设备。该玻璃成形设备设置为产生玻璃带。该控制设备包括激光总成和屏蔽总成。该激光总成被配置为产生沿着光学路径在传播方向上行进的细长激光束。该细长激光束在垂直于该传播方向的平面中具有形状。该细长激光束的该形状限定长轴。该屏蔽总成包括选择性地安置在光学路径中的屏蔽件(即，屏蔽总成允许或便于操作配置，其中屏蔽件安置或位于光学路径中，并且用于在光学路径中未安置或定位屏蔽件的其他操作配置)。屏蔽件被配置为减小细长激光束的区域的光学强度。该屏蔽总成被配置为将该细长激光束跨越该长轴的强度分布从初始强度分布改变为目标强度分布。该控制设备被配置为控制并引导具有该目标强度分布的该细长激光束至该玻璃带上，以减小该玻璃带的一部分的厚度。

本公开的其他实施例涉和一种用于控制基板(诸如玻璃带)的至少一个预选部分的厚度的方法。该方法包括产生在传播方向上行进的细长激光束。该细长激光束在垂直于该传播方向的平面中包括形状。该形状限定长轴。该细长激光束进一步包括跨越该长轴的强度分布。屏蔽该细长激光束的区域以将该强度分布从初始强度分布改变为目标强度分布。该目标强度分布包括第一区域和第二区域，其中该第二区域的光学强度小于该第一区域的光学强度。将具有该目标强度分布的该细长激光束引导到该基板上。在此方面，该第一区域对应于该基板的第一部分，并且该第二区域对应于该基板的第二部分，以引起该基板在该第一部分处的该厚度的减小。在一些实施例中，该方法进一步包括监测基板的厚度并相对于光学路径操纵屏蔽件，以产生随监测厚度而变的目标强度分布。

附加的特征和优点将在随后的详细描述中阐述，并且部分地对于本领域的技术人员而言从该描述显而易见，或通过实践本文描述的实施例(包括下文的详细描述、权利要求书，以及附图)而认识到。

应理解，前文的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施例，并且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的概述或框架。包括附图以提供对各种实施例的进一步理解，并且附图并入本说明书且构成本说明书的一部分。附图说明本文描述的各种实施例，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

图1为玻璃制造系统的一部分的示意性透视图，该玻璃制造系统包括根据本公开的原理的玻璃成形设备和控制设备，该系统操作以产生玻璃带；

图2为图1的控制设备和玻璃带的示意性俯视平面图；

图3A为由图1的控制设备产生的照射在玻璃带上的细长激光束的示意图；

图3B为示意性地展示平顶模式下的细长激光束的能量强度分布的图；

图4A为包括在激光总成中的光学组件的简化侧视图，该激光总成可与图1的控制设备一起使用并变换发射的激光束；

图4B为图4A的配置的简化侧视图；

图4C至图4E为传播穿过图4A和图4B的光学组件的激光束的简化横向表示；

图5为可与图1的控制设备一起使用的另一激光总成的示意性俯视平面图；

图6A为可与图1的控制设备一起使用的屏蔽总成的简化俯视平面图；

图6B为图6A的屏蔽总成的简化端视图，其包括多个屏蔽件；

图6C为图6B的屏蔽总成，其中多个屏蔽件以不同设置配置；

图6D为图6B和图6C的屏蔽总成，其中多个屏蔽件以不同设置配置；

图7A为图6A的屏蔽总成的一部分的放大的简化顶视图，并且描绘相对于细长激光束在第一定向上的屏蔽件；

图7B为图7A的配置的简化端视图，并且进一步描绘了连接至屏蔽件的致动器；

图8A和图8B说明图7A和图7B的部分，其中屏蔽件相对于细长激光束处于第二定向；

图9A为将细长激光束发射至玻璃带上的激光总成的示意性顶视图；

图9B为照射在具有图9A的配置的玻璃带上的细长激光束的示意性端视图；

图10A为本公开的控制设备的示意性俯视图，其将细长激光束发射至玻璃带上；

图10B为照射在具有图10A的配置的玻璃带上的细长激光束的示意性端视图；

图11A为本公开的控制设备的示意性俯视图，其将细长激光束发射至玻璃带上；

图11B为照射在具有图11A的配置的玻璃带上的细长激光束的示意性端视图；

图12A为本公开的控制设备的示意性俯视图，其将细长激光束发射至玻璃带上；

图12B为照射在具有图12A的配置的玻璃带上的细长激光束的示意性端视图；

图13为相对于玻璃带发射细长激光束的本公开的控制设备的示意性俯视图，该控制设备包括屏蔽总成；

图14A为相对于细长激光束且处于第一设置的图13的屏蔽总成的简化端视图；

图14B为处于第二设置的图14A的屏蔽总成的简化端视图；

图15为图13的控制设备的示意性顶视图，其包括处于第三设置的屏蔽总成；

图16A为本公开的控制设备的示意性顶视图，其将细长激光束发射至玻璃带上；

图16B描绘了具有图16A的配置的玻璃带所经历的温度变化量变曲线；

图17A为本公开的控制设备的示意性顶视图，其将细长激光束发射至玻璃带上；

图17B为照射在具有图17A的配置的玻璃带上的细长激光束的示意性端视图；

图18为本公开的控制设备的示意性顶视图，其将细长激光束发射至玻璃带上；

图19为安装在玻璃成形设备上的本公开的控制系统的示意性侧视图；

图20为本公开公开的方法的流程图；

图21至图24说明图20的方法的步骤；以及

图25为根据本公开公开的原理通过仿真基板厚度控制而产生的数据的曲线图。

具体实施方式

现在将详细参考用于控制诸如玻璃带的基板的厚度的设备和方法以及玻璃制造操作的各种实施例。只要有可能，在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。

例如，在产生诸如玻璃或塑料基板的基板的情况下，所产生的基板的厚度为不均匀的。非均匀性可为局部的，在这种情况下，当在整个宽度上观察时，非均匀性将存在于基板的稍微离散的部分处。另一方面，即使在一些情况下，在基板的整个宽度上也可存在多个非均匀性。

通常的情况为，在产生基板(诸如玻璃或塑料基板)时，如果不进行校正，则基板中的特定厚度非均匀性在继续产生基板时将继续展现。根据本公开的一些方面，识别且预先选择这些厚度非均匀性以引起注意，以使得可在随后产生的基板中基本上消除非均匀性。厚度非均匀性的校正通过在基板处于粘性状态的同时升高温度和减小存在非均匀性的基板部分的粘度来实现。结果，在随后产生的基板中使基板的每个非均匀部分的相应厚度均匀，如下文更详细描述的。

只要基板的粘度使得基板对施加应力的响应介于纯液体与弹性固体的行为之间，则认为基板处于粘性状态。每当基板的响应为弹性固体的响应时，基板的厚度被认为是“固定的”，如该术语在本文中使用和应用。

本公开的一些方面提供玻璃带产生系统，其中连续形成的玻璃带经受便于控制或校正厚度非均匀性的条件。尽管本文描述的系统、设备和方法可用于玻璃带或玻璃板，但本公开的系统、设备和方法也可与其他基板(诸如塑料基板)一起使用。就此而言，图1说明根据本公开的原理的系统20的一个实施例，其可用于形成具有宽度W和厚度T的玻璃带22。系统20包括大体用30指示的玻璃成形设备，以及大体在32处指示的控制设备。一般而言，玻璃成形设备30产生玻璃带22，并且控制设备32可操作以校正或解决玻璃带22的厚度T的非均匀性，诸如通过在玻璃带22上引导细长激光束34。如下文更详细地描述，控制设备32将细长激光束34格式化以在玻璃带22处具有或展现出目标强度分布，其跨越宽度W改变所施加的激光能量。

在一些非限制性实施中，玻璃成形设备30可为下拉玻璃成形设备。用于制造玻璃基板(诸如玻璃带22)和使用诸如玻璃成形设备30的设备的下拉玻璃成形工艺有时被称为熔合工艺、溢流工艺或溢流下拉工艺。玻璃成形设备30和控制设备32的示意图在本文中参考以下对关于控制玻璃基板(诸如玻璃带22)的厚度的方法和设备的方面、实施例和实例的描述。

成形体(例如，楔形物)50包括在图1中所说明的玻璃成形设备30的实施例中，其包括开放通道52(大体参考)和一对会聚成形表面54、56，其在下部顶点会聚，该下部顶点包括成形体50的根部58。熔融玻璃递送至开放信道52中且溢出其壁，从而分离成在成形表面54、56上流动的两个个别流或串流60、62。当熔融玻璃的分离流60、62到达根部58时，重新组合或熔化，以形成自根部58下降的单一粘性熔融玻璃带(即，玻璃带22)。大致在此时，玻璃带22处于粘性状态，并且根据本公开的一些方面，玻璃带22的厚度尚未固定，以使得玻璃带22的厚度可能更改。玻璃带22被拉离根部58，如箭头64所指示。例如，拉辊(未展示)或类似装置可位于根部58的下游，并且用于向玻璃带22施加张力。拉辊可充分定位在根部58下方，使得玻璃带22的厚度在该位置基本上固定。拉辊以规定的速率自根部58向下拉玻璃带22，该速率建立玻璃带22在根部58处形成时的厚度。本公开的各方面同样适用于其他基板(例如，玻璃带)形成技术，诸如单面溢流工艺或狭缝拉制工艺，这些基本工艺为本领域的技术人员公知的。

在图1所说明的方面中，控制设备32被配置为产生和发射细长激光束34，当细长激光束34以粘性状态被引导到玻璃基板上且由此更改玻璃基板的至少一个预选部分的厚度时，其足以升高温度且减小处于粘性状态的玻璃基板的至少一个预选部分(诸如处于粘性状态的玻璃带22)的粘度。如图1的方面所说明，细长轮廓激光束34在与成形体50的根部58相邻的位置处被引导到玻璃带22，其中玻璃带22处于粘性状态。然而，细长激光束34可在玻璃带22处于粘性状态的其他位置处被引导到玻璃带22。

在一个方面中且取决于玻璃基板的特性，处于粘性状态的玻璃基板的粘度将大于约100,000泊，但不会过大以至于基板的厚度将被固定。当厚度固定时粘度大于100,000泊但小于玻璃基板的粘度时，向玻璃基板施加热有效地减小玻璃基板在施加热时的粘度，并且热在玻璃基板中不会像在较低基板粘度下般耗散。

为了升高温度和减小玻璃带的至少一个预选部分的粘度，激光束的适当性主要取决于处于粘性状态的玻璃带的特性、激光束的波长和功率水平，以及目的是否为要更改玻璃基板的有限或大量预选部分的厚度。例如，根据一个方面，在玻璃基板包括单一层的情况下，可选择激光束的波长，使得激光束基本上被玻璃基板吸收且不容易穿过玻璃基板。

考虑到上述情况，图2以方框形式说明控制设备32的一个实施例。控制设备32包括激光总成100和屏蔽总成102。一般而言，激光总成100被配置为产生沿着传播方向104行进的细长激光束34(其外部范围由虚线表示)。屏蔽总成102包括(大体绘制为)安置在细长激光束34的光学路径中的一个或多个屏蔽件106，每个屏蔽件被配置为减小细长激光束34的一部分的光学强度。结果，通过屏蔽总成102将细长激光束34的光学强度分布自初始强度分布更改为目标强度分布。换句话说，由激光总成100产生的细长激光束34在屏蔽总成102之后或之上光学地具有或呈现初始强度分布(大体由图2中的区域108a识别)。通过屏蔽总成102将初始强度分布改变为目标强度分布。因此，所得目标强度分布在屏蔽总成102之后或的下光学地存在(通常由图2中的区域108b识别)。如下所述，选择细长激光束34的目标强度分布以更明显地影响被指定为具有厚度非均匀性的玻璃带22的部分。

如在本公开中所使用的，细长激光束34的“形状”是指在垂直于传播方向104的平面中细长激光束34的周边形状或范围。激光总成100被配置为产生细长激光束34，使得形状为细长的(例如，不为圆形)。例如，细长激光束34在垂直于传播方向104的平面中可具有椭圆形状，如图3A所示。其他细长形状也是可接受的，其可为或可不为或包括椭圆(例如，细长形状可为线或平面)。无论如何，并且通过图2和图3A之间的交互参照，细长激光束34在垂直于传播方向104的平面(原本进入图3A的页面的平面)中的细长形状限定了长轴110和与的正交的短轴112。细长激光束34的形状的宽度WL限定为沿着长轴110的尺寸，高度HL限定为沿着短轴112的尺寸。将理解，当在空间中传播时，细长激光束34可能经历发散，并且在一些实施例中，这种发散沿着长轴110更加明显。因此，宽度WL和可选地高度HL可依据参考点与激光总成100之间的距离而变化。然而，激光总成100相对于玻璃带22(或其他感兴趣的基板)设置和配置，使得在细长激光束34照射玻璃带22的点处，细长激光束34的宽度:高度(WL:HL)纵横比为4:1或更大，可选地为10:1或更大。在一些非限制性实施例中，细长激光束34在玻璃带22处的宽度WL可为约60至1000毫米(mm)，并且高度HL可为约1至4mm。其他尺寸也是可接受的。图2进一步反映了在一些实施例中，激光总成100被定位成使得在照射在玻璃带22(或其他感兴趣的基板)上的点处，细长激光束34的形状横跨玻璃带22的整个宽度W。例如，在细长激光束34自激光总成100(和/或自屏蔽总成102)分叉的情况下，激光总成100可位于距玻璃带22适当的距离处，使得在照射点处，细长激光束34的宽度WL可接近或可大于玻璃带22的宽度W。在其他实施例中，相对于玻璃带22的激光总成100的设置和/或激光总成100的配置可使得细长激光束34的宽度WL小于玻璃带22在照射点处的宽度W。

细长激光束34可沿着宽度WL具有各种能量分布量变曲线。一般而言，细长激光束34的能量分布量变曲线沿着宽度WL展现最大强度Imax(W)；宽度WL可限定为宽度方向上自具有Imax(W)e^-2强度的射束的侧上的点至具有Imax(W)e^-2强度的射束的相对侧上的点的线性距离，其中e为欧拉无理数。在一些实施例中，细长激光束34可具有非高斯能量分布量变曲线。例如，细长激光束34可沿着宽度WL具有平顶模式分布，如图3B中示意性所示。“平顶模式”意谓沿着给定方向的激光束的能量强度分布基本上为非高斯的且展现相对平坦的顶部，例如在美国专利第9,302,346号中所描述，其整个教示以引用的方式并入本文中。可用于本公开的能量分布量变曲线的其他实例包括但不限于高斯能量分布量变曲线、D模式能量分布量变曲线等。

激光总成100可采用适合于产生如上所述的细长激光束34的各种形式，并且包括至少一个激光源120。作为实例，激光源120可包括高强度红外激光产生器，诸如可自许多商业来源获得的类型的二氧化碳(CO₂)激光产生器。所产生的光的波长和CO₂激光产生器产生的功率为可变的，并且可选择以使得所产生的激光束足以升高温度且减小处于粘性状态的玻璃基板部分(诸如玻璃带22)的粘度，其足以校正玻璃基板的厚度变化。例如，波长为约9.4微米至约10.6微米且功率输出为数千瓦的激光束可适用于升高温度且减小处于粘性状态的玻璃基板部分(诸如玻璃带22)的粘度。然而，由于不同的玻璃基板会在不同波长下吸收不同程度的激光束，因此可使用在约9.4微米至约10.6微米范围之外的波长。例如，在其他实施例中，可使用的有用波长范围自约1微米至约11微米，其中激光束由各种不同的激光源产生，诸如光纤激光、固态激光、CO₂激光、量子级联激光、激光二极管等。在其他实施例中，激光源120包括两个或更多个激光产生器，每个激光产生器被配置为发射具有不同特性(例如，不同波长)的激光束。至少两个波长的组合可便于更精确地控制跨越玻璃基板上的温度。例如，细长激光束34可产生为自量子级联激光产生器所发射的波长约5微米的激光束与自CO₂激光产生器发射的波长为约10.6微米的激光束的组合，并且与单独发射激光束的CO₂激光产生器相比，能够在其厚度上更均匀地加热玻璃基板。在这种情况下，细长激光束34的量子级联激光束部分被厚玻璃基板层吸收，而细长激光束34的CO₂激光束部分在几十微米后完全耗尽。通过控制两个激光产生器的功率比，可产生各种温度分布。局部热分布将能够控制局部区域的热张力和压缩力，因此可改变玻璃局部形状。激光厚度控制的其他过程变量可包括激光曝光时间、能量峰值宽度、能量峰值高度、曝露的玻璃粘度、激光穿透深度和玻璃流密度/流速。例如，控制设备32可配置成使得细长激光束34在位置处照射玻璃带22上，在该处，玻璃带22具有粘度、温度、厚度或适于实现进入玻璃带22中的所需热通量深度的其他特性。在此选定位置处的细长激光束34的波长、尺寸、曝光时间等可更精确地产生所需的粘度梯度，以实现所需热分布且因此实现厚度变化。

无论确切构造如何，激光源120都发射源激光束122。在一些实施例中，激光源120的构造使得源激光束122具有圆形或不为细长的类似形状。利用这些和相关的实施例，激光总成100可并有用于将源激光束122修改为细长激光束34的各种设置。例如，在一些可选实施例中，激光总成100进一步包括配置在源激光束122的光学路径中的一个或多个光学组件124。适合于将圆形射束转换成细长射束形状的光学组件为本领域的技术人员已知，例如经配置以主要在一个轴上聚焦或扩展圆形激光束的一个或多个圆柱形和/或非球形透镜。在图4A和图4B的一个非限制性实例中，光学组件124可包括圆柱形平凹透镜130和圆柱形平凸透镜(例如，矩形圆柱体)132。源激光束122(自激光源120发射)入射至圆柱形平凹透镜130上且使其膨胀(识别为图4A和图4B中的中间激光束134)。中间激光束134入射至圆柱形平凸透镜142上且使其主要在一个方向上进一步扩展，从而产生细长激光束34。图4C至图4E提供了由光学组件132在垂直于传播方向104的平面中形成的激光束形状的简化表示(即，图4C说明在圆柱形平凹透镜130之后的源激光束122的形状；图4D说明在平凹透镜130之后且在圆柱形平凸透镜132之后的中间激光束134的形状；图4E说明在平凸透镜132之后的细长激光束34的形状)。

返回至图2，适合于变换圆形射束的其他光学组件也是可接受的(例如，一个或多个非球面透镜)。在其他实施例中，细长激光束34可通过两个或更多个重迭激光束的组合产生。图5中展示根据本公开的原理的另一实例激光总成140。激光总成140包括多个激光源，诸如激光源142a、142b、142c、142d，每个激光源发射源激光束(分别识别为144a、144b、144c、144d)。激光源142a、142b、142c、142d相对于彼此配置(例如，并排)且与玻璃带22(或其他基板)保持适当距离，使得源激光束144a、144b、144c、144d彼此重迭，以在玻璃带22处共同形成细长激光束34。尽管图5说明激光总成140包括四个激光源142a、142b、142c、142d，但任何其他数目，更大或更小，也是可接受的。对于图5的实例，多个激光源可采用适合于发射线型源激光束的各种形式，诸如射束扫描仪(例如，并有产生一个长而窄的激光束的旋转多面镜的激光源)。

返回至图2，屏蔽总成102通常被配置为通过选择性地将一个或多个屏蔽件或屏蔽体106插入光学路径中来更改细长激光束34跨越长轴110(图3A)的光学强度分布。有鉴于此，屏蔽总成102的一个实例在图6A和图6B中更详细地展示。屏蔽总成102包括一个或多个屏蔽件106、壳体150、一个或多个致动器152和控制器154。一个或多个屏蔽件106保持在壳体150内，并且选择性地由致动器152中的对应者而操纵进出细长激光束34的光学路径。致动器152的操作又由控制器154控制。利用此构造，屏蔽总成102可操作以产生细长激光束34所需的目标强度分布，如下文更详细描述的。

在图6A和图6B的非限制性实例中，一个或多个屏蔽件106包括第一屏蔽件106a、第二屏蔽件106b、第三屏蔽件106c、第四屏蔽件106d和第五屏蔽件106e。任何其他数目，无论大或小，都同样可接受。在提供两个或更多个屏蔽件106的情况下，屏蔽件106在大小、形状和/或材料方面可为类似或相同的，但无需如此。无论如何，在一些实施例中，每个屏蔽件106可为板(例如，矩形块)，其周边/边缘形状被选择成使得相邻的屏蔽件106彼此重迭(例如，第二屏蔽件106b与第一屏蔽件106a和第三屏蔽件106c重迭)，其方式为防止细长激光束34在配置在光学路径中时在相邻的屏蔽件106之间穿过。每个屏蔽件106的材料和构造被配置为部分或完全阻挡、吸收或散射激光束能量。例如，每个屏蔽件106(或至少每个屏蔽件106定位成面对进入的细长激光束34的表面)可由适于阻挡、吸收或散射激光束能量的金属、陶瓷或复合材料形成。此外，每个屏蔽件106的以其他方式定位以面对进入的细长激光束34的至少一个表面可具有小地形特征(例如，孔、肋等)，其散射细长激光束34且分散细长激光束34的能量。在一些非限制性实例中，每个屏蔽件106(或每个屏蔽件106的以其他方式定位成面向进入的细长激光束34的至少一个表面)可由闭孔或多孔金属或陶瓷(诸如氧化铝、不锈钢、钛、碳化硅等)形成。可自Kentek Corp.(Pittsfield，NH)以商品名

购得的激光屏蔽材料可用作屏蔽件106中的或多者。

壳体150可采用适合于在基板(例如，玻璃带22(图1))受到作用的环境中容纳和保持屏蔽件106(和可选地致动器152和其他可选组件)的各种形式。例如，在下文更详细描述的一些实施例中，壳体150可为或可类似于提供热和/或湿气保护的屏蔽件。

在一些实施例中，为每个屏蔽件106提供致动器152中的相应者。因此，图6B说明屏蔽总成102包括第一致动器152a、第二致动器152b、第三致动器152c、第四致动器152d和第五致动器152e，但对应于屏蔽件106的数目的任何其他数目同样可接受。在其他实施例中，致动器152中的单一致动器可与两个(或更多个)屏蔽件106相关联。每个致动器152可具有适于至少将对应屏蔽件150移动进出细长激光束34的光学路径的机械和/或气动设置。在图6B的非限制性实例中，每个致动器152被配置为升高和降低对应屏蔽件106(例如，第一致动器152a操作以升高和降低第一屏蔽件106a等)。作为参考点，在图6B的视图中，第一致动器152a至第五致动器152e中的每一者操作以将相应屏蔽件106a至106e定位在细长激光束34的光学路径中；在图6C的视图中，第二致动器152b和第四致动器152d操作以将对应第二屏蔽件106b和第四屏蔽件106d降低至细长激光束34的光学路径之外。换句话说，在图6C的配置中，细长激光束34的一部分被第一屏蔽件106a、第三屏蔽件106c和第五屏蔽件106e阻挡或以其他方式影响，并且细长激光束34的其他部分在第一屏蔽件106a与第三屏蔽件106c之间的位置(即，第二屏蔽件106b的位置，如果第二屏蔽件106b已位于光学路径中)和第三屏蔽件106c与第五屏蔽件106e之间的位置(即，第四屏蔽件106d的位置，如果第四屏蔽件106d已位于光学路径中)处自由地通过或以其他方式不受屏蔽总成102的影响。在一些实施例中，屏蔽总成102可配置成使得一个或多个屏蔽件106实现细长激光束34的部分阻挡。例如，在图6D的例示性配置中，第一屏蔽件106a和第五屏蔽件106e配置成包围或阻挡细长激光束34的整个高度HL，第二屏蔽件106b和第四屏蔽件106d完全配置在细长激光束34之外部(例如，无阻挡)，并且第三屏蔽件106c被配置成实现细长激光束34的部分阻挡(例如，第三屏蔽件106c沿着高度HL的一部分而非整体延伸)。

在一些可选实施例中，致动器152中的或多者进一步被配置为选择性地旋转对应屏蔽件106(例如，马达驱动的旋转、气动驱动的旋转等)。作为进一步解释，图7A和图7B说明隔离的屏蔽件106中的单一屏蔽件和致动器152中的对应者，以及细长激光束34的一部分和传播方向104。屏蔽件106的形状限定主平面160。在图7A和图7B的设置中，屏蔽件106被配置成使得主平面160与传播方向104基本上垂直(即，在真正垂直配置的5度内)。在可选实施例中，致动器152进一步被配置为选择性地旋转屏蔽件106，屏蔽件106可旋转至例如图8A和图8B的配置。如图所示，屏蔽件106已经旋转或配置成使得主平面160基本上不垂直于传播方向104而处于非垂直和非平行定向(相对于传播方向104)。图7A和图7B与图8A和图8B的比较显示，相对于传播方向104旋转屏蔽件106减小了屏蔽件106对细长激光束34呈现的阻碍的表面积或“大小”。详言的，当主平面160如图7A和图7B所示基本上垂直于传播方向104而配置时，由屏蔽件106呈现给细长激光束34的激光束阻挡区域(在图7A中大体以162表示)被最大化。旋转屏蔽件106使得主平面160基本上不垂直于传播方向104(如图8A和图8B所示)减小激光束阻挡区域(在图8A中大体在162'处表示)的大小。

返回至图6A至图6C，控制器154可为或包括计算机或类似计算机的装置(例如，可程序化逻辑控制器)，其电连接至每个致动器152。控制器154指示每个致动器152的操作，并且因此，指示每个屏蔽件106相对于细长激光束34的光学路径的位置(即，在细长激光束34的光学路径中，或在光学路径之外)。控制器154可经程序化或可利用识别屏蔽件106的所需配置的一个或多个算法对程序(例如，软件、硬件等)进行操作，如下文更详细描述的。在一些可选实施例中，控制器154可经电子程序化以控制其他组件的操作，诸如图2所示的激光源120。

返回至图2，在使用期间，控制设备32将具有目标强度分布的细长激光束34发射至玻璃带22上，其中该目标强度分布包括一个或多个具有相对高激光能量或光学强度的区域，以及一个或多个跨越细长激光束34的宽度WL的无(或相对低的)激光能量或光学强度的区域。具有相对高的激光能量或光学强度的区域影响温度的升高和玻璃带22的粘度的对应减小(足以导致厚度T减小)，而无(或相对低的)激光能量或光学强度的区域则不然。因此，尽管在一些实施例中，玻璃带22的整个宽度W可在细长激光束34的宽度WL(图3A)内，但玻璃带22的跨越宽度W的选定部分将受到相对较高的激光能量或光学强度，而玻璃带22的跨越宽度W和细长激光束34的宽度WL内的其他部分则不然。因此，目标强度分布对应于玻璃带22的所需选定部分，并且由屏蔽总成102赋予细长激光束34。

初始参考图9A进一步解释屏蔽总成102在将细长激光束34的光学强度分布(如最初由激光总成100产生)修改为目标强度分布时的操作，图9A原本表示激光总成100将细长激光束34发射至玻璃带22上。在图9A的表示中，上述屏蔽件106(第6图)不在细长激光束34的光学路径中。换句话说，由激光总成100产生的细长激光束34的强度分布在照射玻璃带22之后不会更改或改变。图9B为在图9A的情况下在玻璃带22上的细长激光束34的简化表示。图9B中的细长激光束34的阴影表示激光能量施加至玻璃带22上。在细长激光束34的形状内，在玻璃带22的所有区域处将激光能量施加至玻璃带22上。返回至图9A，通过迹线或曲线说明玻璃带22处的细长激光束34的强度分布170的表示。细长激光束34的强度分布170跨越细长激光束34的整个宽度WL为一致的，因此跨越玻璃带22的整个宽度W为一致的。因为在光学路径中无屏蔽件或障壁，因此图9A中所示的强度分布170为由激光总成100产生的细长激光束34的初始强度分布。初始强度分布170可具有宽的平坦平台形状；且如图9B所示，此初始强度分布170跨越玻璃带22的整个宽度W施加激光能量而无中断。

在图10A的说明中，屏蔽件106中的一者通过屏蔽总成102(通常参考)的操作插入到细长激光束34中。亦即，激光总成100的激光束输出和相对于玻璃带22的关系在图9A与图10A中为相同的，但不同于图9A的配置，屏蔽件106插入到图10A中的细长激光束34的光学路径中。作为非限制性实例且参考图6B和图6C的例示性屏蔽总成102，可操作屏蔽总成102以将第三屏蔽件106c定位在光学路径中，并且自光学路径中抽出第一屏蔽件106a、第二屏蔽件106b、第四屏蔽件106d和第五屏蔽件106e。返回至图10A，当细长激光束34沿着传播方向104(图2)行进且照射玻璃带22时，屏蔽件106阻挡细长激光束34的一部分(在图10A中示意性地表示为180)。屏蔽件106减小细长激光束34的区域的光学强度，使得在玻璃带22处，细长激光束34具有目标强度分布182。在184处识别出光学强度减小的区域。作为进一步澄清，应记得，图9A的初始强度分布170表示图10A中的细长激光束34在屏蔽件106之后或上游的光学强度分布；初始强度分布170与目标强度分布182的比较说明屏蔽件106在产生光学强度减小的区域184中的效果。图10B为在图10A的情况下在玻璃带22上的细长激光束34的简化表示。图10B中的细长激光束34的阴影表示激光能量施加至玻璃带22上；如图所示，光学强度减小的区域184为细长激光束34的光学强度跨越玻璃带22的宽度W的中断。

在一些实施例中，屏蔽件106在被遮断部分180处完全阻挡细长激光束34。图10B说明在这些情况下，在光学强度减小的区域184处无激光能量照射至玻璃带22上。在其他实施例中，一些激光能量可穿过和/或围绕屏蔽件106，一些激光能量在光学强度减小的区域184处到达玻璃带22。无论如何，玻璃带22处的目标强度分布182包括光学强度减小的区域184和一个或多个光学强度升高的区域(诸如图10A和图10B中识别的区域186)。与光学强度升高的区域186相比，细长激光束34的光学强度在光学强度减小的区域184处较小。在光学强度升高的区域186处施加至玻璃带22的激光能量升高温度且减小玻璃带22的粘度(在粘性状态下)，其足以减小玻璃带22的在光学强度升高的区域186处的部分的厚度。相反，激光能量(如果存在)在光学强度减小的区域184处施加至玻璃带22上，或不足以在光学强度减小的区域184处升高玻璃带22的温度，或在较小程度上(与光学强度升高的区域186相比)升高温度且减小玻璃带22在光学强度减小的区域184处的粘度，使得玻璃带22在光学强度减小的区域184处的厚度减小(如果存在)小于在光学强度升高的区域186处的厚度减小。

图10A为屏蔽总成102的配置的一个非限制性实例。图11A说明另一可能配置，其中屏蔽总成102(一般参考)已经操作以将识别为屏蔽件106b、106d的两个屏蔽件插入细长激光束34的光学路径中。亦即，激光总成100的激光束输出和相对于玻璃带22的关系在图9A与图11A中相同，但不同于图9A的配置，屏蔽件106b、106d插入图11A中的细长激光束34的光学路径中。作为非限制性实例且参考图6B和图6C的例示性屏蔽总成102，可操作屏蔽总成102以将第二屏蔽件106b和第四屏蔽件106d定位在光学路径中，并且自光学路径中抽出第一屏蔽件106a、第三屏蔽件106c和第五屏蔽件106e。无论如何，并且返回图11A，当细长激光束34沿着传播方向104(图2)行进时，屏蔽件106b、106d各自阻挡细长激光束34的一部分(分别在图11A中示意性地表示为190和192)。屏蔽件106b、106d各自减小细长激光束34的区域的光学强度，使得在玻璃带22处，细长激光束34具有目标强度分布194。对应的第一和第二光学强度减小的区域分别在196和198处识别。作为进一步澄清，应记得，图9A的初始强度分布170表示图11A中的细长激光束34在屏蔽件106b、106d之后或上游的光学强度分布；初始强度分布170与目标强度分布194的比较说明屏蔽件106b、106d在产生光学强度减小的区域196、198中的效果。另外，图11B为在图11A的情况下在玻璃带22上的细长激光束34的简化表示。图11B中的细长激光束34的阴影表示激光能量施加至玻璃带22上；如图所示，光学强度减小的区域196、198各自为细长激光束34跨越玻璃带22的宽度W的光学强度的中断。

玻璃带22处的目标强度分布194包括光学强度减小的区域196、198和一个或多个光学强度升高的区域(例如图11A和图11B中识别的区域200)。与光学强度升高的区域200相比，细长激光束34的光学强度在光学强度减小的区域196、198处较小。在光学强度升高的区域200处施加至玻璃带22的激光能量升高温度且减小玻璃带22的粘度(在粘性状态下)，其足以减小玻璃带22在光学强度升高的区域200处的部分的厚度。相反，如果存在，则在光学强度减小的区域196、198处施加至玻璃带22上的激光能量不足以升高玻璃带22的温度，或在较小程度上(与光学强度升高的区域200相比)升高温度且减小玻璃带22的粘度，使得玻璃带22在光学强度减小的区域196、198(如果存在)处的厚度减小小于在光学强度升高的区域200处的厚度减小。

如先前关于图7A至图8B所述，在一些实施例中，屏蔽总成102可被配置为便于一个或多个屏蔽件106相对于传播方向104的旋转。有鉴于此，图12A说明屏蔽总成102的另一可能配置，其高度类似于图11A的配置(即，第二屏蔽件106b和第四屏蔽件106d与细长激光束34的光学路径有关)，惟第四屏蔽件106d相对于传播方向104旋转除外。再次，当细长激光束34沿着传播方向104行进且照射在玻璃带22上时，屏蔽件106b、106d各自遮断细长激光束34的一部分(在图12A中分别示意性地表示为190和210)。屏蔽件106b、106d各自减小细长激光束34的区域的光学强度，使得在玻璃带22处，细长激光束34具有目标强度分布212。分别在196和214处识别出对应的第一和第二光学强度减小的区域。比较图11A和图12A显示，通过旋转第四屏蔽件106d，减小了对应光学强度减小的区域214的大小(相对于玻璃带22的宽度W)(与图11A中的光学强度减小的区域198相比)。另外，图12B为在图12A的情况下在玻璃带22上的细长激光束34的简化表示。图12B中的细长激光束34的阴影表示激光能量施加至玻璃带22上；如图所示，光学强度减小的区域196、214各自为细长激光束34跨越玻璃带22的宽度W的光学强度的中断，其中由第四屏蔽件106d产生的光学强度减小的区域214的大小小于由第二屏蔽件106b产生的光学强度减小的区域196的大小。

玻璃带22处的目标强度分布212包括光学强度减小的区域196、214和一个或多个光学强度升高的区域(例如图12A和图12B中识别的区域216)。与光学强度升高的区域216的相比，细长激光束34的光学强度在光学强度减小的区域196、214处较小。在光学强度升高的区域216处施加至玻璃带22的激光能量升高温度且减小玻璃带22的粘度(在粘性状态下)，其足以减小玻璃带22在光学强度升高的区域216处的厚度。相反，如果存在，则激光能量在光学强度减小的区域196、214处施加至玻璃带22上或不足以升高玻璃带22的温度，或在较小程度上(与光学强度升高的区域216相比)升高温度且减小玻璃带22的粘度，使得玻璃带22在光学强度减小的区域196、214(如果存在)处的厚度减小小于玻璃带22在光学强度升高的区域216处的厚度减小。

尽管屏蔽件106大体说明为板状，但其他构造也是可接受的。例如，图13中说明根据本公开的原理的另一控制设备250的部分。控制设备250包括如上所述的激光总成100和屏蔽总成252。与上文的描述相一致，激光总成100操作以发射细长激光束34，并且屏蔽总成252操作以减小细长激光束34的区域的光学强度。结果，细长激光束34在照射玻璃带22的点处具有目标强度分布。

屏蔽总成252包括壳体(或护罩)254和多个引脚256。壳体254可采用本公开中描述的任何形式，并且通常被配置为相对于激光总成100和玻璃带22安装，安装方式为使得引脚256位于细长激光束34的光学路径中。引脚256各自由吸收、阻挡或散射激光束能量的材料形成，如上所述。引脚256可以网格或数组样格式配置在壳体254内，例如作为第一列258和第二列260，但任何其他数目的行(大于或小于两行)也是可接受的。而且，安置在每个列258、260中的引脚256的数目可大于或小于图13的简化表示所反映的数目(例如，随每个引脚256的大小或直径而变)。无论如何，可相对于细长激光束34的光学路径选择性地操纵引脚256。例如，屏蔽总成252可包括托架(未展示)或以允许手动地将各个引脚256插入/移出壳体254中的方式支撑每个引脚256的类似构造。替代地或另外，屏蔽总成252可包括一个或多个机构(未展示)，其便于引脚256相对于壳体254的自动移动，以便选择性地将各个引脚256定位在光学路径内或外。作为进一步说明，在图14A的视图中可见的每个引脚256位于细长激光束34的光学路径中。另外参考图13，可理解，图14A展示第一列258的引脚256；第二列260的引脚256在图14A中隐藏。通过可选地包括两列(或更多列)引脚256，可增强在细长激光束34的所需区域处更完全地阻挡激光束能量的能力。例如，在第一列258的两个紧邻的引脚256之间不希望地“泄漏”的激光束能量可被原本紧接在第一列258的引脚256后方的第二列260的引脚256阻挡、吸收或散射。两列或更多列引脚256可提供如下所述的其他激光束强度控制选项。

在使用期间，屏蔽总成252的引脚256可被配置为实现所需目标强度分布。图14B提供屏蔽总成252的一个可能配置，其中几个引脚256已被移除(自第一和第二列258、260(图13)两者移除)，从而产生开放区段262。细长激光束34除了在开放区段262之外被引脚256阻挡(或耗散)。离开屏蔽总成252的细长激光束34的所得目标强度分布将具有与开放区段262相对应的光学强度升高的区域和与引脚256相对应的区域处光学强度减小的区域。因此，可选择引脚256的配置以产生所需目标强度分布。

引脚256的另一可能配置在图15中展示。第一列258和第二列260的引脚256已经在开放区段264处被移除，并且第一列258的每隔一个引脚256已经在部分开放区段266处被移除(例如，第二列260的引脚256在部分开放区段266处存在或不移除)。对于这种和类似构造，细长激光束34的光学强度不受开放区段264处的屏蔽总成252的影响或减小，在部分开放区段266处被部分减小(但未完全阻挡)，并且在所有其他区段基本上被完全遮断(即，比在部分打开区段266处更大程度地阻挡)。离开屏蔽总成252的细长激光束34的所得目标强度分布将在所有其他位置处具有与开放区段264对应的光学强度升高的区域，对应于部分开放区段266的中间光学强度区域，以及光学强度减少的区域(例如，零光学强度)。光强度区域之光强度将小于光强度升高区域之光强度，且大于光强度减小之区域之光强度。因此，通过在垂直于传播方向104的方向上自屏蔽总成252移除一些而非全部的引脚256，可以所需方式减小细长激光束34的强度，但不能被完全消除。

返回至图1，本公开的控制设备32可视情况包括一个或多个附加特征，其进一步便于跨越基板(诸如玻璃带22)的宽度控制厚度修改。例如，根据本公开的另一控制设备270的部分以及玻璃带22在图16A中以简化形式展示。控制设备270类似于控制设备32(图2)，并且包括如上所述的激光总成100和屏蔽总成102(一般参考)，以及冷却总成272。与上述描述相对应，激光总成100操作以发射细长激光束34，并且屏蔽总成102操作以减小细长激光束34的区域的光学强度(例如通过将一个或多个屏蔽件106插入光学路径中)。结果，细长激光束34在照射玻璃带22的点处具有目标强度分布(由迹线或曲线274表示)。冷却总成272用于将冷却介质流276引导到玻璃带22的一个或多个选定部分上，或在玻璃带22的方向上但实际上未照射在玻璃带22上，从而在如下所述的选定部分自玻璃带22提取热。作为澄清点，冷却介质流276在图16A中示意性地表示，并且并不一定暗示细长激光束34被冷却介质流276破坏或更改。

冷却总成272可采用适合于将冷却介质引导到玻璃带22上的各种形式。例如，冷却总成272可包括递送管280和流量控制器282。递送管280通常被设置用于以聚焦图案自施配端284引导冷却介质流276(诸如空气的气体、液体等)。例如，递送管280可为小直径管，其可在施配端处携带或不携带喷嘴。流量控制器282与冷却介质的源(未展示)(例如，加压空气源)流体连通，并且调整冷却介质自源至递送管280的递送。在一些实施例中。冷却总成272进一步可包括一个或多个机构或支撑件(未展示)，其可操作用于相对于玻璃带22选择性地定位施配端284(例如，升高或减小施配端284与玻璃带22之间的距离，使施配端284相对于玻璃带22的宽度W移动，等等)。尽管将冷却总成272绘示成由单一递送管280组成，但在其他实施例中，可提供两个或更多个递送管280。利用这些和相关的实施例，可为每个单独的递送管280提供单独的流量控制器282；或者，两个或更多个递送管280可连接至流量控制器282中的单一流量控制器。在其他实施例中，冷却总成272可配置在玻璃带22的相对侧(与激光总成100相对)；在相关实施例中，一个或多个冷却总成272可配置在玻璃带22的两侧。

在使用期间，细长激光束34以目标强度分布274被引导到玻璃带22上。尽管屏蔽总成102可实现多个不同的目标强度分布，但在图16A的实例中，目标强度分布274包括光学强度减小的区域290，以及第一光学强度升高的区域292、第二光学强度升高的区域294和第三光学强度升高的区域296。第一光学强度升高的区域、第二光学强度升高的区域和第三光学强度升高的区域分别在第一部分300、第二部分302和第三部分304处照射在玻璃带22上。冷却总成272同时操作以将冷却介质流276在第三部分304处引导到玻璃带22上(即，与第三光学强度升高的区域296对应的位置)。当细长激光束34用于通过第三光学强度升高的区域296升高玻璃带22的第三部分304的温度时，冷却介质流276同时冷却第三部分304。结果，与第一部分300和第二部分302相比，玻璃带22在第三部分304处经历的温度升高(如果存在)较小(在此处第一和第二光学强度升高的区域292、294照射玻璃带22)使得与第一部分300和第二部分302相比，玻璃带22在第三部分304处的粘度减小(如果存在)和对应厚度减小(如果存在)亦较小。图16B中的迹线或曲线306说明在图16A的配置下跨越玻璃带22的宽度W的温度升高。如图所示，由于冷却介质流276，第三部分304处的温度净升高小于第一部分300和第二部分302处的温度净升高。利用这些和类似的实施例，冷却总成272可操作以“微调”玻璃带22处的温度分布而无需重新设置屏蔽总成102。

在图17A中以简化形式说明根据本公开的原理的另一控制设备310的部分以及玻璃带22。控制设备310类似于控制设备32(图2)，并且包括如上所述的激光总成100和屏蔽总成102(一般参考)，以及强度总成312(一般参考)。与上文的描述相一致，激光总成100操作以发射细长激光束34，并且屏蔽总成102操作以通过将一个或多个屏蔽件(诸如图17A中识别的第一屏蔽件和第二屏蔽件314a、314b)插入光学路径中来减小细长激光束34的区域的光学强度。对应图17A的非限制性实施例，屏蔽总成102的设置或配置类似于上文关于图12A和图12B所述的屏蔽总成。此外，至少第二屏蔽件314b呈现反射激光束能量的表面(例如，反射镜)。

强度总成312包括反射体316。反射体316的至少一个表面由反射激光束能量的材料(例如，反射镜)形成。尽管反射体316被展示为大致平面的，但可使用其他形状或影响激光束的特性。强度总成312可进一步包括一个或多个机构或支撑件(未展示)，其可操作用于相对于屏蔽总成102选择性地定位反射体316(例如，朝向或远离屏蔽件，诸如第二屏蔽件314b，旋转等)。无论如何，强度总成312被配置为配置反射体316，以便反射由一个或多个屏蔽件(诸如图17A的配置中的第二屏蔽件314b)引导到其上的激光束能量，并且将如此反射的激光束能量引导到玻璃带22的所需部分，如大体图17A中的线318所示。

利用上述构造，控制设备310操作以将激光能量递送至具有目标强度分布的玻璃带22上，并且其实例通过图17A中的迹线或曲线320展示。对于图17A的非限制性配置(包括屏蔽总成102和强度总成312的设置)，目标强度分布320包括分别第一光学强度升高的区域、第二光学强度升高的区域和第三光学强度升高的区域322、324、326，以及光学强度减小的区域328(其中的一者在图17A中标出)。作为参考点，目标强度分布320表示细长激光束34(由屏蔽总成102修改)与所反射激光能量318的组合。如果无强度总成312，则目标强度分布将变为类似于图12A中所示的目标强度分布212。所反射激光能量318用于升高第一光学强度升高的区域322的强度(与第二和第三光学强度升高的区域324、326相比)。结果，与玻璃带22的由第二和第三光学强度升高的区域324、326照射的部分相比，玻璃带22在与第一光学强度升高的区域相对应的部分处经历更大的温度升高和粘度减小。图17B为在图17A的情况下玻璃带22上的激光能量的简化表示。图17B中的阴影表示细长激光束34施加在玻璃带22上；如图所示，光学强度减小的区域328各自为激光能量的光学强度跨越玻璃带22的宽度W的中断。

返回至图2，在一些实施例中，本公开的控制设备可包括单一激光总成和单一屏蔽总成(连同上述其他可选特征)，诸如如针对控制设备32所示的激光总成100和屏蔽总成102。在其他实施例中，可包括两个或更多个激光总成100和相应数目的屏蔽总成。例如，图18说明另一实施例控制设备350，其包括多个控制单元352，例如第一控制单元352a、第二控制单元352b、第三控制单元352c和第四控制单元352d。尽管说明四个控制单元352，但任何其他数目(更大或更小)也是可接受的。在一些实施例中，每个控制单元352可具有类似于待决发明中描述的控制设备中的或多者的类似构造，例如各自包括如上所述的激光总成100和屏蔽总成102(标记为第一控制单元352a)。每个控制单元352用于发射细长激光束，例如图18中识别的细长激光束354a、354b、354c、354d。控制单元352配置成使得细长激光束354a、354b、354c、354d各自照射玻璃带22的一部分，并且共同包围玻璃带的宽度W的整体(或接近整体)。每个控制单元352的操作(例如，每个屏蔽件或与相应屏蔽总成102相关联的其他激光阻挡体的配置)可由控制器356控制。在其他实施例中，每个控制单元352可包括专用控制器。无论如何，对于图18的可选构造，控制单元352可相对靠近玻璃带22安装，并且与每个激光总成100相关联的激光源120可以相对低的功率设定操作(与使用来自单一激光源的细长激光束包围玻璃带22的整个宽度W的其他实施例控制设备相比)。

返回至图1，控制设备32已经展示且描述为将细长激光束34引导到玻璃带22的侧或面上(即，图1中标记为360的侧或面)。在本公开的其他实施例中，可提供一个或多个附加控制设备，其将细长激光束发射至相对侧(即，与侧360相对)。这些替代构造的控制设备可使用待决申请中描述的任何形式，并且可相同或不同。此外，两个或更多个控制设备的操作可由公共控制器指示，或每个控制设备可具有专用控制器。

本公开的控制设备可以各种方式相对于相关基板安装。对于使用控制设备控制玻璃带厚度的非限制性实施例，可提供附加的可选组件。例如，图19说明根据本公开的原理的控制系统400相对于上文参考图1描述的玻璃成形设备30的一个例示性安装。再次，玻璃成形设备30可包括终止于根部58的成形体50，并且玻璃带22在方向62上被拉出。在一些构造中，玻璃成形设备30进一步包括绝缘壳体或盖件(muffle)402，并且如下所述，控制系统400可安装在绝缘壳体402上。

控制系统400可包括控制设备410，其可使用本公开中描述的任何形式。例如，控制设备410包括激光总成412和屏蔽总成414。激光总成412包括激光源和适于产生如上所述的细长激光束34的可选光学器件。屏蔽总成414包括两个或更多个激光束屏蔽体(例如，板、引脚等)，其中一者在416处示意性地展示。如上所述，每个屏蔽体416例如通过如上所述的相应致动器418而选择性地位于或不位于细长激光束34的光学路径中。此外，屏蔽总成414可包括壳体或护罩420，屏蔽体416和致动器418保持在壳体或护罩420内。与激光总成412相关联的总成(例如，将圆形激光束变换为细长激光束的光学系统等)也可选地位于护罩420内。

控制系统400可包括用于将控制设备410在靠近成形体50的位置处安装至现有绝缘壳体402，使得细长激光束34照射在根部58附近的玻璃带22上。作为参考点，尽管图19说明控制设备410，其配置成使得细长激光束34照射在根部58的稍下游的玻璃带22上，但其他安装配置也是可接受的，包括细长激光束34在根部58的稍上游照射在玻璃带22上(或结合至玻璃带22中的熔融玻璃流)。可理解，在正常玻璃成形条件下，当产生熔融玻璃时，此可选安装位置处的温度可能非常高。控制系统400可包括在此高热环境中保护激光总成412和其他组件(例如，致动器418)的特征。例如，护罩420可具有气密构造，并且包括护套422和窗口424。护套422可由展现出低热传递的材料形成，并且可选地形成连接至冷却流体流之内部通道(例如，护套422可为水冷护套)。如图所示，至少激光总成412的激光源可串联安装在护罩420上。窗口424由保持护罩420的气密构造且对激光束能量光学透明的材料形成。例如，在一些非限制性实施例中，窗口424可为硒化锌(ZnSe)材料。

另外或替代地，控制系统400进一步可包括托架430，托架430将护罩420连接或安装至玻璃成形设备30的绝缘壳体402上。作为参考，托架430可安装至绝缘壳体402中的预先存在的开口432；或者，开口432可作为安装过程的一部分而形成。无论如何，托架430可由与护套422的材料不同的材料(例如，不同的热传递特性)形成。因为托架430介于护罩420与绝缘壳体402之间(即，护罩420不直接接触绝缘壳体402)，因此限制了自绝缘壳体402至护罩420的热传导。相反，为了抵消可能的散热效应(即，由于存在开口432和控制系统400而导致的来自玻璃成形设备30的非所需热损失)，控制系统400可视情况包括一个或多个主动加热器组件434。主动加热器组件434可使用本领域已知的各种形式，例如金属加热组件(诸如铁-铬-铝(FeCrAl)合金、镍-铬(NiCr)合金等)、红外发射器(诸如卤素红外发射器)等。作为参考点，图19说明玻璃成形设备30可包括预组装至绝缘壳体402的加热器436。控制系统400的主动加热器组件434可为现有加热器436的补充且安装至现有加热器。或者，玻璃成形设备30可不具有预先存在的加热器436。无论如何，可选的主动加热器组件434安装在开口432中，并且操作以减轻可能的散热效应。

为了减轻窗口424上的冷凝，控制系统400可包括一个或多个湿度控制装置438，例如可更换的硅胶筒或可更换的水冷却筒。湿度控制装置438可相对靠近窗口424安装至托架430。此外，控制系统400可提供窗口424和湿度控制装置438的区域中的空气净化，诸如经由托架430的空气流动通道。

控制系统400仅为本公开的控制设备相对于诸如玻璃带22的基板的安装的一个非限制性实例。多种其他安装设置同样为可接受的，并且可包括或不包括以上关于控制系统400描述的一个或多个组件。

返回至图2且基于前文的描述，应理解，根据一些方面，提供一种控制基板(诸如玻璃带22)的至少一个预选部分的厚度的方法。该方法可包括产生细长激光束，将目标强度分布实现至细长激光束中，并且将具有目标强度分布的细长激光束引导到处于粘性状态的基板上，其中在细长激光束的位置处的基板厚度不固定。具有目标强度分布的至少一个区域具有足够的能量以升高温度且减小粘性状态下基板的至少一个预选部分的粘度，其足以改变基板的至少一个预选部分的厚度。因此，可使基板的至少一个预选部分达到所需的厚度。在一些实施例中，具有目标强度分布的两个或更多个区域具有足够的能量以升高温度且减小基板的粘度，使得细长激光束同时改变基板的两个或更多个预选部分的厚度。

图20包括展示控制基板(诸如玻璃带22)的厚度的本公开的方法的一个方面的框图。在步骤500，测量、确定或估计基板跨越基板宽度的宽度(例如，厚度分布)。例如，并且另外参考图21(其以其他方式说明在成形体50处形成且沿着方向62拉制的玻璃带22)，可在要施加细长激光束(未展示)的位置下游的位置处测量、确定或估计玻璃带22跨越玻璃带22的宽度W的厚度轮廓。在图21中，细长激光束的预期位置大体用550表示，并且厚度测量的一个可能位置大体由552指示。在一些实施例中，厚度测量迹线可在玻璃带22上进行以识别存在于玻璃带22中的厚度非均匀性。此外，作为实例，可在制造玻璃带22时实时监测玻璃带22的厚度分布。玻璃带22的厚度的监测或确定可通过本领域已知的各种技术来完成，诸如干涉测量、色度共焦测量、白光地形、白光干涉测量等。在相关基板为除了玻璃带之外的材料的情况下，可替代地使用适合于基板的特定组成和/或形式的其他厚度测量技术。

在步骤502，将如此确定的厚度迹线或轮廓信号发送至控制器154(图2)。控制器154可经程序化以分析厚度轮廓。在一些实施例中，可识别厚度轮廓中的任何厚度升高的区段(例如，厚度超过预定绝对值；一个区段处的厚度超过其他区段的厚度达预定值或百分比)，并且可使识别的区段的位置(和可选地，大小)与玻璃带22的跨越玻璃带22的宽度W的一个或多个区域相关。作为非限制性实例，在图21中展示在测量位置552处产生的假设厚度迹线或轮廓554。厚度迹线554终止于起点556和终点558。厚度迹线554可被解释为展现出具有可接受厚度的区段560，以及第一和第二厚度升高的区段562、564。作为参考点，起点556对应于玻璃带22的第一边缘570，并且终点558对应于相对的第二边缘572。厚度迹线554中的第一和第二厚度升高的区段562、564对应于跨越玻璃带22的宽度W(例如，其中第一厚度升高的区段562自起点556开始10毫米(mm)，第一目标区域574在宽度W的方向上自第一边缘570开始10mm)的第一目标区域574和第二目标区域576(在图21中用虚线画出)。基于上述分析，可指定或选择第一目标区域574和第二目标区域576，以有利于减小厚度。玻璃带22的跨越宽度W的所有其他区域(即，除了第一目标区域574和第二目标区域576之外)可被指定或选择为不需要减小厚度。

在步骤504，控制器154操作以根据在步骤502处进行的识别来设置屏蔽总成。作为非限制性实例且另外参考图6A至图6C的例示性屏蔽总成102，屏蔽件106a至106e的串联配置可与玻璃带22的宽度W相关，包括与第一边缘570对应的第一屏蔽件106a(即，细长激光束34的光学路径中第一屏蔽件106a的存在或不存在将影响第一边缘570处的细长激光束34的光学强度)，以及对应于第二边缘572的第五屏蔽件106e。因为屏蔽件106a至106e具有给定或已知的尺寸，因此可确定每个屏蔽件106a至106e相对于玻璃带22跨越宽度W的相应部分的关系。另外或替代地，每个屏蔽件106a至106e相对于所测量的厚度轮廓或迹线的相关性也是已知的或可确定的。例如，图22说明屏蔽件106a至106e与厚度迹线554之间的关系；如图所示，每个屏蔽件106a至106e对应于厚度迹线554的不同部分。从这些关系中的一者或两者，可接着确定屏蔽件106a至106e应如何相对于光学路径进行配置以在玻璃带22的选定部分处实现厚度减小。继续上述假设，并且返回至图6A至图6C和图21，可确定相对于玻璃带22的宽度W，第二屏蔽件106b对应于第一目标区域574，第四屏蔽件106d对应于第二目标区域576。另外，可确定相对于厚度迹线554，第二屏蔽件106b对应于第一厚度升高的区段562，第四屏蔽件106d对应于第二厚度升高的区段564段。基于这些确定中的一者或两者，屏蔽总成102在步骤504设置(例如，控制器154操作致动器152)，使得第二屏蔽件106b和第四屏蔽件106d自光学路径中移除，并且第一屏蔽件106a、第三屏蔽件106c和第五屏蔽件106e插入光学路径中(即图6C的配置)。

在步骤506，操作控制设备以将具有目标强度分布的细长激光束34发射至玻璃带22上。目标强度分布由在步骤504设置的屏蔽总成决定。继续上述假设，延长激光束34展示为照射在图23中的玻璃带22上。细长激光束34的目标强度分布由迹线580表示，并且包括第一强度升高的区域582、第二强度升高的区域584和强度减小的区域586(例如，最小或零激光束强度)。在细长激光束34的描绘中亦示意性地说明第一强度升高的区域582和第二强度升高的区域584。相对于玻璃带22的宽度W，第一强度升高的区域582和第二强度升高的区域584分别对应于第一目标区域574和第二目标区域576。换句话说，第一强度升高的区域582相对于第一边缘570的位置(或沿着宽度W的任何其他参考点)可与第一目标区域574相对于第一边缘570的位置相同，并且第二强度升高的区域584相对于第一边缘570的位置可与第二目标区域576的位置相同。在目标强度分布580的其余区域586处，细长激光束34在玻璃带22处的光学强度最小或为零(即，细长激光束34已被第一屏蔽件106a、第三屏蔽件106c和第五屏蔽件106e阻挡的位置)。结果，足以升高温度且减小玻璃带22的粘度的激光束能量施加在玻璃带22的原本对应于第一目标区域574和第二目标区域576的选定部分。

更特别地，可沿着玻璃带22指定激光束区590，并且在此处施加细长激光束34。激光束区590包围玻璃带22的整个宽度W，并且可被认为包括自第一边缘570至第二边缘572的一系列连续部分。通过进一步说明，图24识别在激光束区590上在宽度W的方向上延伸的假设的第一、第二、第三、第四和第五部分592至600。参考图23和图24，细长激光束34在玻璃带22上的照射可被描述为包括第一强度升高的区域582(其与第二部分594对准且向第二部分594施加激光能量)、第二强度升高的区域584(其与第四部分598对准且将激光施加至第四部分)，以及强度减小的区域586(其与第一部分592、第三部分596和第五部分600中的相应部分对准)。应理解，在一些实施例中，强度减小的区域586的特征在于完全无任何激光能量或激光功率；在这些情况下，无激光能量施加至第一部分592、第三部分596和第五部分600。图23中的细长激光束34的说明示意性地反映了这种情况。在其他实施例中，可应用一些最小位准的激光能量。无论如何，对于图23和图24的实例，第二部分594和第四部分598构成玻璃带22的预选部分，以接收足以升高温度和减小玻璃带22粘度的激光束能量。粘度的减小可导致玻璃带22的粘度减小。激光束区590的剩余部分592、596、600不接收激光束能量，其足以响应于将激光束34施加在玻璃带22上而升高温度且减小玻璃带22的粘度。

应理解，上述假设仅为可通过本公开的方法和设备解决或控制的过多的不同基板厚度非均匀性的场景中的一者。更一般而言，通过屏蔽总成的对应配置，可将适于解决跨越玻璃带22的宽度W的特定厚度轮廓的目标强度分布赋予细长激光束34。在此方面，目标强度分布中强度升高的区域的大小和位置(相对于宽度W)的分辨率或精度可随随屏蔽总成提供的屏蔽件的数目、大小和空间分布而变。无论如何，细长激光束34可相对于玻璃带22保持静止。在玻璃带22(或其他基板)移动的实施例中，诸如当玻璃带22在方向62上连续地被拉伸时，由细长激光束34作用的玻璃带22的区域最终将到达测量厚度的位置552。对应的经更新的厚度迹线可能不再展现厚度升高的区段。在其他情况下，经更新的厚度迹线可呈现一个或多个厚度升高的区段。控制器154(或控制控制器154的操作的其他计算机)可连续地接收经更新的厚度迹线，并且可经程序化以操作适当的死循环控制算法以实现屏蔽总成的新设置，并且因此实现细长激光束34中的新目标强度分布。

尽管图20的方法暗示对随屏蔽总成提供的屏蔽设备的自动控制。在其他实施例中，操作者可基于例如厚度信息手动配置屏蔽件。无论如何，本公开的控制设备和方法非常适合于解决基板中的厚度非均匀性，诸如在拉制操作(或其他玻璃带形成技术)中产生玻璃带的一部分。

例如，图25呈现模拟的结果，其中具有目标强度分布的细长激光束照射在具有厚度非均匀性的玻璃带(或“片”)上。厚度曲线610表示跨越宽度的各个位置处的玻璃带的厚度。作为参考点，图25中的“片的位置”轴线说明自玻璃板的边缘在宽度方向上的增量距离，自距边缘1500mm的位置开始且在距边缘1900mm的位置处结束。在图25中的表示中，厚度曲线610展示在施加细长激光束之后，玻璃带具有在约1650mm与约1710之间的一个厚度升高的区域，以及在约1800mm处开始的另一厚度升高的区域。仿真假设可将细长激光束施加至玻璃带上，并且配置成使得细长激光束的最左外部范围将在约1585mm的位置处照射玻璃带，并且细长激光束的最右外部范围将在约1825mm的位置处照射在玻璃带上(即，细长激光束具有约240mm的宽度)。进一步假设，细长激光束的激光能量密度足以将玻璃的温度升高摄氏7度(℃)，并且玻璃带的厚度分布的最厚部分的温度可升高4℃，以便实现与厚度分布的最薄部分大致匹配的厚度变化。为了仿真细长激光束的部分的屏蔽，将玻璃带分成5mm的部分，其对于细长激光束的入射能量打开或关闭。在612处识别对入射能量闭合的部分(即，表示被屏蔽件阻挡的细长激光束的部分)；在614处识别对入射能量开放的部分(即，表示照射在玻璃带上的细长激光束的部分)。玻璃带在闭合部分612处未经历温度变化，并且在开放区段614处经历7℃的温度升高。通过如图所示对闭合部分612和开放部分614进行图案化，仿真跨越玻璃带宽度的一部分上产生有效温度变化，由温度变化曲线616表示。如图所示，温度变化曲线616仿真厚度曲线610的对应区域，说明跨越玻璃带分配均匀能量密度的细长激光束可间歇地被“阻挡”，以便产生将用以消除现有厚度非均匀性的温度变化量变曲线。

根据前述说明，预期实施本公开的控制设备和方法的玻璃制造系统(例如，下拉玻璃成形设备)在用于制造玻璃时能够在厚度超过100毫米距离的情况下产生厚度均匀性小于1微米偏差的玻璃。

在不脱离所请目标的范围的情况下，可对本文描述的实施例进行各种修改和变化。因此，本说明书旨在涵盖本文描述的各种实施例的修改和变化，其限制条件为这些修改和变化落入所附权利要求书和其等效物的范围内。

Claims (20)

1.一种被配置为控制基板的至少一部分的厚度的控制设备，所述控制设备包括：

激光总成，所述激光总成被配置为产生沿着光学路径在传播方向上行进的细长激光束，所述细长激光束在垂直于所述传播方向的平面中具有形状，其中所述形状限定长轴；以及

屏蔽总成，所述屏蔽总成包括第一屏蔽件，所述第一屏蔽件选择性地安置在所述光学路径中，并且被配置为减小所述细长激光束的区域的光学强度；

其中所述屏蔽总成被配置为将所述细长激光束的跨越所述长轴的强度分布从初始强度分布改变为目标强度分布。

2.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述目标强度分布包括第一区域和第二区域，并且进一步其中所述第二区域的光学强度小于所述第一区域的光学强度。

3.如权利要求2所述的控制设备，其特征在于，所述第二区域的所述光学强度比所述第一区域的所述光学强度小至少10倍。

4.如权利要求3所述的控制设备，其特征在于，所述目标强度分布进一步包括第三区域，所述第二区域相对于所述长轴位于所述第一区域与所述第三区域之间，并且进一步其中所述第二区域的所述光学强度比所述第三区域的所述光学强度小至少10倍。

5.如权利要求3所述的控制设备，其特征在于，所述第二区域的所述光学强度为约0W/mm²。

6.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述激光总成包括激光源，所述激光源被配置为发射激光束，并且进一步包括光学器件，所述光学器件被配置为更改所述发射的激光束的形状。

7.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述屏蔽设备进一步包括控制器，所述控制器链接至所述第一屏蔽件并可操作以选择性地将所述第一屏蔽件移入和移出所述光学路径。

8.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述第一屏蔽件被配置为当安置在所述光学路径中时阻挡所述成形的激光束的区域。

9.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述第一屏蔽件的形状限定主平面，并且进一步其中当所述第一屏蔽件安置在所述光学路径中时，所述第一屏蔽件的所述主平面基本上垂直于所述传播方向。

10.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述第一屏蔽件的形状限定主平面，并且进一步其中当所述第一屏蔽件安置在所述光学路径中时，所述第一屏蔽件的所述主平面相对于所述传播方向倾斜。

11.如权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述屏蔽总成进一步包括第二屏蔽件，所述第二屏蔽件选择性地安置在所述光学路径中，并且被配置为减小所述细长激光束的一部分的光学强度，并且进一步其中所述屏蔽总成被配置为使得所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件都安置在所述光学路径中，所述第一屏蔽件影响所述细长激光束的不同于所述细长激光束受所述第二屏蔽件影响的区域的区域。

12.一种用于形成玻璃带的系统，所述系统包括：

玻璃成形设备，所述玻璃成形设备被配置为产生玻璃带；以及

控制设备，所述控制设备包括：

激光总成，所述激光总成被配置为产生沿着光学路径在传播方向上行进的细长激光束，所述细长激光束在垂直于所述传播方向的平面中具有形状，其中所述形状限定长轴，

屏蔽总成，所述屏蔽总成包括屏蔽件，所述屏蔽件选择性地安置在所述光学路径中，并且被配置为减小所述细长激光束的区域的光学强度，

其中所述屏蔽总成被配置为将所述细长激光束跨所述长轴的强度分布从初始强度分布改变为目标强度分布；

其中所述控制设备被配置为控制具有所述目标强度分布的所述细长激光束并将其引导到所述玻璃带上，以减小所述玻璃带的一部分的厚度。

13.一种控制基板的至少一个预选部分的厚度的方法，所述方法包括：

产生在传播方向上行进的细长激光束，所述细长激光束在垂直于所述传播方向的平面中包括形状，其中所述形状限定长轴，所述细长激光束进一步包括跨所述长轴的强度分布；

屏蔽所述细长激光束的区域以将所述强度分布从初始强度分布改变为目标强度分布，所述目标强度分布包括第一区域和第二区域，其中所述第二区域的光学强度小于所述第一区域的光学强度；以及

将具有所述目标强度分布的所述细长激光束引导到所述基板上，所述引导步骤包括使所述第一区域与所述基板的第一部分对应并使所述第二区域与所述基板的第二部分对应，以引起所述基板在所述第一部分处的所述厚度的减小。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述引导步骤进一步包括：所述第二部分的所述厚度保持基本上不变。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述产生步骤包括：

从激光源发射激光束；以及

光学地更改所述发射的激光束的形状以产生所述细长激光束。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述引导步骤包括以下步骤：升高温度并充分减小所述基板的所述第一部分的粘度以更改所述基板在所述第一部分处的所述厚度。

17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述细长激光束沿着光学路径行进，并且进一步其中屏蔽所述细长激光束的一部分的所述步骤包括：

操作屏蔽总成；

其中所述屏蔽总成包括第一屏蔽件和第二屏蔽件，所述第一屏蔽件可选择性地在第一位置处插入到所述光学路径中，并且所述第二屏蔽件可选择性地在第二位置处插入到所述光学路径中；

并且进一步其中所述第二位置处的所述第二屏蔽件产生具有所述目标强度分布的所述第二区域。

18.如权利要求17所述的方法，其进一步包括：

监测所述基板的厚度；以及

识别在与所述第一部分对应的位置处的所述基板中的厚度非均匀性和在与所述第二部分对应的位置处的所述基板中的厚度均匀性；

其中操作所述屏蔽总成的所述步骤包括依据所述识别的厚度操纵所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述操纵步骤包括将所述第一屏蔽件定位在所述光学路径之外并将所述第二屏蔽件定位在所述光学路径中。

20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述基板为玻璃带，所述玻璃带包括限定玻璃带宽度的相对边缘，并且进一步其中所述细长激光束沿着所述长轴的宽度不小于所述玻璃带宽度。

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