CN1735568A - 玻璃板切割机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用激光束的玻璃板切割机，该切割机可以解决一些问题，例如不平滑的玻璃截面和倾斜切割。通过使用本发明的玻璃板切割机，玻璃板被0.05－2焦耳/平方毫米的一第一二氧化碳激光束在一个沿着期望的切割线的20－200平方毫米的长椭圆形区域上进行照射，并且立即用水冷却以便形成一个划线，该划线随后进一步被一0.1－0.5焦耳/立方毫米的第二二氧化碳激光束在一个20－200平方毫米的区域内进行照射，从而获得一个优质的玻璃部件。

Description

玻璃板切割机
技术领域
本发明涉及一种在制造使用液晶、等离子和场致发射的显示面板过程中用一激光束切割玻璃板的机器，以及使用该切割机制造的显示面板。
背景技术
通常，玻璃板的切割方法主要包括使用非常坚硬的材料例如金刚石在玻璃板上划线，使玻璃板上产生一条划线(scribe line)，该玻璃板随后在机械压力的作用下进行破裂过程(brea king process)。
自从拉姆莱在1969年第9期第48卷《陶瓷通报》上首先报告了用一激光束切割一玻璃板的方法后，有很多相关的研究被完成和报道。
根据拉姆莱的研究，不是通过加热来切割玻璃材料的，而是通过一个激光束产生过热和膨胀以得到浅裂纹(在下文中，称为“划线”)并使上述裂纹扩散。随后，第3,932,726号美国专利公开了一种将未限定长度的玻璃板加工为预定长度玻璃板的方法。在第6,112,967号美国专利中公开了通过使一个激光束以“U”字形照射在目标材料上并随后冷却目标材料以产生浅划线的方法。进一步地，第5,609,284号美国专利公开了通过预先加热一玻璃板而产生一深划线的方法。
在为了产生划线而进行激光束照射之前，在玻璃板上机械地形成一个小裂纹，然后使之扩散(第6,252,197号美国专利)，或者通过使用脉冲激光束在基材上形成裂纹(第6,211,488号美国专利)。
最近，提出了使用激光切割作为半导体材料的单晶硅晶片的方法。
但是，上述激光束切割方法，其特征在于产生划线的划线过程使用激光束，而破裂过程使用一个机械压力，上述方法有一些缺点，例如可靠性低、由于借助机械压力完成破裂过程因而需要一个额外的抛光过程。
为了解决上述问题，公开了一种非金属材料例如玻璃板的激光切割方法(韩国专利申请第10-2000-0042313号)，该方法包括在非金属材料的一个切割起始点按照期望的方向形成起始裂纹，沿切割线照射一第一加热束以加热非金属材料，首先对第一加热束加热的部分进行冷却(quenching)以形成裂纹，向裂纹照射第二加热束以加热非金属材料，随后对第二加热束加热的部分进行冷却。
这就是说，上述方法特征在于，不仅起始裂纹的产生和划线过程，而且破裂过程都是通过使用激光束进行的。因此，玻璃板的切割效率可以提升到95％或更高。
但是，具有不规则的尺寸和形状的裂纹构成了整个切割部分的10％，因而玻璃板的该部分表面非常参差不齐，从而使终端产品的质量受到负面影响，所述裂纹被称为玻璃板的部分切割起始部位的锯齿纹。
尽管锯齿纹出现在玻璃板的起始切割时，切割部分在起始切割后变得光滑。因此，降低了玻璃板切割起始位置的线性切割特性，并且没有实现玻璃板的完整分离。
更进一步地，玻璃板切割部分平整度的下降，致使终端产品的外观和质量降低。同样，当板被分离时，可能产生小断片。
当玻璃板被等速率切割以解决上述问题时，在玻璃板起始切割部分所形成的锯齿纹的尺寸和数量可因激光输出条件的变化而减少，但是不能完全除掉锯齿纹。
由本发明人提交的用于克服上述问题的第10-2002-65542号韩国专利申请存在玻璃板切割条件不足的问题。
发明内容
在完成本发明之前，发明人为了避免在相关领域中所遇到的上述问题，针对切割非金属板时的划线过程及破裂过程的最佳条件进行了大量且深入的研究，从而得到了本发明所提供的在特定的划线和破裂条件下稳定切割非金属板的结果。
因此，本发明的目的之一是提供一种使用激光束的玻璃板切割机，该切割机的优势在于可以保证玻璃板切割部分具有更高质量。
为了实现本发明的上述目标，提供一种玻璃板切割机以便在玻璃板上产生一划线，随后破裂所述玻璃板，所述玻璃切割机包括一裂化单元、一照射单元、一冷却单元及一破裂单元；所述裂化单元用以在玻璃板的一个切割起始点提供一小裂纹；所述照射单元用以照射至少一激光束到玻璃板上以加热该玻璃板，所述激光束被玻璃板吸收，所述照射单元包括一第一二氧化碳激光束照射部件；所述冷却单元用以在至少一激光束照射之后通过使用冷却液体冷却玻璃板，所述冷却单元包括一第一冷却部件；所述破裂单元用以破裂玻璃板，其中当第一控制部件在20-200平方毫米的区域内将平面照射密度(plane irradiation density)控制在0.05-2焦耳/平方毫米范围内时，第一二氧化碳激光束照射部件和安放在第一二氧化碳激光束照射部件后面的第一冷却部件被用于产生划线。
更进一步地，本发明所述的玻璃板切割机其特征在于，所述破裂单元包括一第二二氧化碳激光照射部件，当第二控制部件在20-200平方毫米的区域内将体积照射密度(volume irradiation density)控制在0.1-0.5焦耳/立方毫米范围内时，所述第二照射部件被用于破裂玻璃板。
附图说明
通过下面结合附图所做的详细描述，本发明的上述及其他目的、特征和其他优点将变得更易理解，其中：
图1是根据本发明第一实施例的一个玻璃板切割机的示意性立体图；
图2是使用图1所示切割机的工作状态示意图；
图3是根据本发明第二实施例的一个玻璃板切割机的示意性立体图；以及
图4是使用图3所示切割机的工作状态示意图。
具体实施方式
根据本发明，提供了一种玻璃板切割机，该切割机包括一裂化单元、一照射单元、一冷却单元和一破裂单元。
所述裂化单元例如可以是由非常坚硬的材料，如钻石、石英、钢化玻璃等制成的开槽裂化器(notching cracker)，也可以是一种已知的装置，用以通过光线收集器收集Nd:YV04脉冲激光并随后发射所收集的激光；所述裂化单元用于在玻璃板的一切割起始点提供一个小裂纹。同样地，小裂纹具有0.5-5毫米的长度。
为了在玻璃板上产生一划线，所述照射单元包括一第一二氧化碳激光束照射部件，该部件使用一个二氧化碳激光器作为第一激光束，且所述冷却单元使用一液体包括空压水或水以及常规的液氮(conventionalcold nitrogen gas)。
更进一步地，所使用的水优选地包括纯净水，因为半导体例如液晶显示面板的薄膜晶体管(TFT)不能不纯净。
当冷却水残留在玻璃板上时，可以使用另外的真空抽吸机将水吸净。
第一二氧化碳激光束的照射是沿着所希望的玻璃板切割线在一长椭圆形内进行的，而不是以点的形式照射。对于椭圆形状的照射，根据单位时间和所述椭圆形的单位面积控制一个特定的照射密度，从而获得一个光滑、深刻和正常的划线。
在本发明中，照射第一二氧化碳激光束以便在20-200平方毫米的区域内将平面照射密度控制在0.05-2焦耳/平方毫米范围内。如果平面照射密度小于0.05焦耳/平方毫米，由于缺少能量将不能产生划线。尽管照射能量大会产生较深的划线，如果平面照射密度超过2焦耳/平方毫米，划线将具有一个之字形式样，该式样对下面的破裂过程有负面影响。
因此，平面照射密度优选地是在0.1-1焦耳/平方毫米的范围内以便产生一个更稳定的划线。
这样，产生划线所需的激光束照射量(K)根据下面的公式1计算：
公式1
K＝P×ε×L÷ν
其中P：激光振荡器的输出(瓦特)，
ε：激光振荡器的输出率及
ν：照射单元的传输率(毫米/秒)。
另外，平面照射密度(φ)是根据下面的公式2计算的：
公式2
φ＝P×ε×L÷(ν×A)
其中P：激光振荡器的输出(瓦特)，
ε：激光振荡器的输出率，
L：照射单元的传输长度(毫米)，
ν：照射单元的传输率(毫米/秒)，及
A：照射面积(平方毫米)。
照射量的单位是焦耳，平面照射密度用焦耳/平方毫米的单位表示。
这就是说，玻璃板最好是通过使激光束照射在玻璃板预定照射区域的延伸的椭圆形上而被切割，而不是如同在热切割过程中以一个点形式照射激光束，这样玻璃板所期望的切割线是处于低于熔点的温度中。因此，优选地通过使用一个或多个透镜使来自振荡器的激光束结合起来(combined)，从而使激光束形成椭圆形。
在本发明中，位于冷却单元后面的破裂单元包括一第二二氧化碳激光束照射部件，在2-200平方毫米的照射区域内第二控制部件将体积照射密度控制在0.05-0.5焦耳/立方毫米范围内时该破裂单元用于完成破裂步骤，从而完全地切断目标玻璃板。
在这种情况下，破裂步骤的激光照射密度应该是考虑到玻璃板体积的能量数量，因为所述激光照射密度用于切割整块玻璃板。
因此，体照射密度(δ)是根据下面的公式3计算的：
公式3
δ＝P×ε×L÷(ν×A×t)
其中P：激光振荡器的输出(瓦特)，
ε：激光振荡器的输出率，
L：照射单元的传输长度(毫米)，
ν：照射单元的传输率(毫米/秒)，
A：照射面积(平方毫米)，及
t：玻璃板厚度(毫米)。
体积照射密度的单位是焦耳/立方毫米。
如果体积照射密度小于0.05焦耳/立方毫米，可以正常地产生玻璃板划线。但是，玻璃板可能由于缺少能量而不能被切割。同时，如果体积照射密度超过0.5焦耳/立方毫米，可以正常地产生划线，但是玻璃板的比率截面(ratio section)会变得不平坦或者切割边缘是尖锐的锯齿状的，因而可能会割伤用户。更进一步地，所述玻璃板可能会在很大程度上偏离其预期切割线裂开。
优选地，将体积照射密度控制在0.1-0.3焦耳/立方毫米范围内可以得到一个稳定的破裂过程。
更进一步地，当第一激光束的照射面积小于20平方毫米时，玻璃板表面与内部的温度分布是不一致的，这样划线过程所需的能量被集中在玻璃板的一个狭窄区域上。因此，划线不是光滑的而是很锋利的之字形，划线部分变得很不平坦，例如贝壳一般。
玻璃板上这样之字形的划线导致了后续破裂过程中玻璃板的不规则裂开。
另一方面，当激光束照射面积超过200平方毫米时，玻璃板的很大区域都会被加热，因此，会形成之字形的划线。
因此，优选地使第一激光束照射在以玻璃板上的预期切割线为轴心的长椭圆形内。
同样地，在破裂过程中第二激光束照射面积小于20平方毫米会导致划线部分两侧的温度分布不均匀，从而产生一个不平坦的划线区。但是，如果照射面积超过200平方毫米，玻璃板将不规则地裂开。
为了在划线过程和破裂过程中控制激光照射量，应该调整包括传输率、照射面积和激光振荡器输出率这三个参数中的至少一个参数。
特别地，尽管玻璃板的切割起始部分可能产生不平坦的截面，但这在实际中并不会带来问题，所述不平坦的部分被称为比率截面的锯齿纹。但是，为了避免这样的现象，激光传输率最初是低的，随后加快速度，或者传输率以逐级的形式增加。
当激光束开始照射玻璃板时，与玻璃板内部不同，暴露在空气层中的玻璃板末端不能将激光束全部吸收。这是因为由于在接近玻璃板末端的折射使激光束的一部分转化为热量。因此，在玻璃板起始切割时，激光的传输率会降低。
更进一步地，对于热量传输，由激光束产生的热量不仅传输至非金属板的内部还传输到空气中。因此，非金属板例如玻璃板在起始切割时的切割条件与其起始切割之后的切割条件不同。
因此，应该使非金属板等候一段时间，以吸收起始切割时激光所放射的热量，以便使非金属板的切割条件与其起始切割之后的切割条件相近。
但是，非金属板起始切割时，只有传输率降低而激光的输出条件未发生变化时，单元时间内非金属板热容量增加。结果是，所述非金属板被融化，或可能要承受灼热，使得所述非金属板沿着与预期的切割线相垂直的方向裂开，或使非金属板的表层剥落。
因此，在玻璃板起始切割时，激光的传输率及其输出功率应该降低。
如果玻璃板全部是在传输率和激光输出降低的条件下切割的，产出率变得很差。同样，如果降低的传输率和激光输出即使在起始切割以后还保持不变，则与起始切割之后采用最优条件进行切割得到的截面相比，其所得到的切割截面的质量要逊色一些。
原因是玻璃板起始切割时激光束的热量传输条件和吸收条件与起始切割后是不同的。
因此，在起始切割后，在起始切割时降低的传输率和激光输出应该增加到原始的最优条件。
这样，传输率应该根据激光输出的变化进行调整。否则，传输率与激光输出之间的相互关系将被破坏，使非金属板被融化或根本不能被切割。
因此，进而需要一个同步过程以根据传输率的变化调整激光输出。
当玻璃板沿其切割线被分开时，体积照射密度在本发明所述范围内增加，这一方法可以作为不改变传输率而产生较少锯齿纹的一种替代方案。在这样的一个破裂过程变得稳定后，体积照射密度可以以连续的方式或一阶或多阶的方式减小。
另外，当通过改变传输率或输出率而减少锯齿纹时，破裂单元的体积照射密度在起始点与10-150毫米点之间的区域在起始切割时被第二控制部件减少到10-60％。特别地，在起始切割时当破裂单元的照射密度减少到10-60％时，第二控制部件用于控制起始切割的照射密度，并在起始切割后以连续曲线的形式或二阶或多阶的形式控制照射密度。
同时，用于本发明的激光束振荡器是用于划线过程和破裂过程的，该振荡器可以是例如一连续光束类型的振荡器或一脉冲类型的振荡器。特别地，考虑到低热量影响，优选使用连续光束类型的振荡器。
对于激光束至玻璃板的照射和传输，玻璃板可以被固定而激光束可以在被传输的同时进行照射。作为替换方案，激光束是固定的而玻璃板被安装在一个XY工作台上，此后，该工作台可以被移动。
用于液晶显示面板或等离子显示器的两个大型玻璃板被粘贴在一起，两者之见间隔一预先确定的缝隙，随后所述两玻璃板被切割为单独的单元板。在这种情况下，粘贴后的板可以按以下方式切割，首先切割两个板中的任何一个，翻转两个板，随后用激光束切割另一个板，或者首先切割两个板中的任何一个板，随后当两个板维持在原位置时用激光束切割另一个板。
下面，参照附图给出本发明的详细描述。
图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的玻璃板切割机，图2示出了使用图1的切割机在玻璃板上的工作状态。另外，图3示意性地示出了根据本发明第二实施例的玻璃板切割机，图4示出了使用图3的切割机在玻璃板上的工作状态。
对于切割机，裂化单元包括一个由非常坚硬的材料，例如金刚石、一锉刀或石英玻璃制成的开槽裂化器。更进一步地，裂化器使用一种已知方法包括用透镜收集二氧化碳激光或YAG脉冲激光的高能光束，和在所收集的激光的焦点处进行照射，所述激光被吸收到目标材料中。裂化器所形成的小裂纹长为0.5-5毫米。
在本发明中，使用了Nd:YVO4脉冲激光器，并设置了一个振荡器2和透镜3。
由振荡器2产生的激光束被透镜3收集并随后向一目标材料照射以获得一个刻有凹痕的部分21。
照射单元使用一第一二氧化碳激光束并向玻璃板照射该激光束以加热该玻璃板，照射的激光束呈椭圆形。
作为第一冷却部件，一第一冷却器通过对二氧化碳激光所加热的部分进行冷却以产生裂纹。一第一抽吸机11被设置在冷却器之后。
用于冷却被激光束加热部分的一种冷却材料是一种液体，例如高压水或水以及常用的液氮。
所述冷却材料被送入一冷却材料入口10并从一冷却材料出口9流出，从而冷却目标材料。
当冷却材料残留在非金属板上时，通过使用抽吸机移除该冷却材料，以便不对后面的过程造成不利影响。
第一抽吸机11包括一抽吸入口和一抽吸管12。
根据单位时间和所述椭圆形的单位面积控制激光束使其具有一特定的照射密度，从而产生一平滑且较深的划线。
作为照射单元的一光学加热设备，包括一输出控制器(未示出)，该控制器用于通过外部压力控制激光束的输出。
所述破裂单元使用一第二二氧化碳激光器，在该单元中照射的激光束呈圆形、半圆或管状，以便集中热量。
第二二氧化碳激光器的结构基本与第一二氧化碳激光器的结构相同。
所述破裂单元还可以包括一第二冷却器，该冷却器用于对被光学加热设备加热的部分进行冷却。
如图1和图2所示，根据本发明第一实施例此处示出了只带有光学加热设备的破裂单元。同样，如图3和图4所示，根据本发明第二实施例示出了具有光学加热设备和第二冷却器的破裂单元。
当使用进一步包括第二冷却器的破裂单元切割玻璃板时，切割截面变得更加平滑，同时还可以进一步提高切割效率。另外，切割截面不会被熔化从而减小了尺寸差错。
一个传输机(未示出)与一个传输控制器相连接以控制传输率，因此可以按照所期望的传输率传输机器。
另外，所述机器包括一同步单元以便对传输率和激光束的输出进行同步，因此尽管传输率发生了变化，可以在热容量方面控制目标材料。
上面大致对本发明进行了描述，通过参考特定的实施例和对比实施例可以获得对本发明的进一步的理解，除特别指明外，这里所提供的实施例只是出于说明的目的，而不是为了限制本发明。
实施例1
激光头的传输率设定为250毫米/秒。
一凸透镜收集来自Coherent公司的Nd:YVO4激光振荡器的第四高频激光(266微米、10千赫兹，1.8瓦)，该透镜的焦点从一玻璃板所期望切割线的起始端照射到约0.3毫米长处，以获得起始裂纹。
照射一第一二氧化碳激光束，同时平均输出为250瓦10千赫兹的脉冲振荡器的脉冲宽度被控制为两个脉冲中心间距的40％(以下称为“工作条件”，最大60％)。
显示在图3中的椭圆形的141.6平方毫米的照射面积是通过测量作为长轴的“a”和作为短轴的“b”而计算出来的。
随后，在3千克/平方厘米的气压下对水加压，并将水雾状喷出以产生划线。
在所述椭圆形中的平面照射密度经计算为0.386焦耳/平方毫米，划线有170微米深。最终，通过用显微镜观察，划线部分很整齐，没有不平坦的地方，且质量非常好。
实施例2
按照与实施例1相同的方式完成本例，除了第一二氧化碳激光束的工作条件和照射区域分别降低为13％和59.2平方毫米。至于结果，产生了合格的划线。
实施例3
按照与实施例1相同的方式完成本实施例，除了第一二氧化碳激光束的工作条件和照射区域分别增加为52％和162.9平方毫米，且平面照射密度维持在0.442焦耳/平方毫米。至于结果，产生了合格的划线。
实施例4
按照与实施例1相同的方式完成本实施例，除了传输率被降低为100毫米/秒，工作条件变为20％及照射椭圆形的短轴减小，因此平面照射密度增加到在0.758焦耳/平方毫米。更进一步地，冷却液改为纯净水。至于结果，划线是200微米深，这个深度可以被判定为优秀。据此，可以发现使用纯净水作为冷却液可使划线的深度增加。
实施例5
按照与实施例4相同的方式完成本实施例，除了第一二氧化碳激光束的传输率和工作条件分别增加到300毫米/秒和40％，且平面照射密度保持在0.393焦耳/平方毫米。至于结果，产生了合格的划线。
实施例6
按照与实施例5相同的方式完成本实施例，除了第一二氧化碳激光束的工作条件减少为32％，且平面照射密度保持在0.226焦耳/平方毫米。至于结果，产生了合格的划线。
实施例7
按照与实施例5相同的方式完成本实施例，除了传输率被进一步增加到450毫米/秒，而工作条件减少26％，平面照射密度是0.18焦耳/平方毫米。至于结果，产生了合格的划线。
对比实施例1
按照与实施例5相同的方式完成本实施例，除了传输率进一步增加到750毫米/秒，而工作条件减少到26％，平面照射密度是0.041焦耳/平方毫米。至于结果，没有产生划线。
这就是说，如果平面照射密度小于0.05焦耳/平方毫米，玻璃板不能被切割。
实施例8
按照与实施例5相同的方式完成本实施例，除了第一二氧化碳激光的振荡器被改变为连续光束型240W的二氧化碳激光振荡器以产生划线。
对于连续振荡器，通过振荡器的输出控制功能控制输出速率，连续振荡器的镜子和透镜系统与脉冲振荡器的相同。因此，照射形状是椭圆形，照射面积是68.1平方毫米，平面照射密度是0.496焦耳/平方毫米。
随后，玻璃板被人工机械地切割，可以观察到划线截面。对于结果，产生了170微米深的高质量的划线。
实施例9
按照与实施例8相同的方式完成本实施例，除了减小传输率、增大输出速率并将冷却剂改为水之外，平面照射密度改为1.747焦耳/平方毫米以增加划线深度。对于结果，产生了190微米深的划线。
更进一步地，划线是直线形的，且没有实际问题，但是在切割部分产生了指示限制形状的一个大波浪形状。因此，能量密度优选地处于2焦耳/平方毫米以内或更小的范围内。
实施例10
按照与实施例8同样的方式完成本实施例，除了提高输出速率以外，平面照射密度改为0.993焦耳/平方毫米以增加划线深度。作为结果，产生了一条非常好的190微米深的划线。
实施例11
在实施例6的条件下产生一条常规的划线，此后第二二氧化碳激光束以300毫米/秒的传输率照射，以切割一液晶显示板，所述显示板由以预定缝隙粘贴在一起的玻璃板构成，每块玻璃板具有0.7毫米的厚度。
来自具有两个震荡源的500瓦脉冲型二氧化碳激光振荡器的激光束以带有后沿的五边形照射，同时将工作条件控制到36％。
照射面积(79.8平方毫米)是通过测量显示在图2中的c、d和e部分并且大致按照正方形和三角形的面积之和计算激光束的照射面积。
由于玻璃板是在厚度方向被切割，作为按照玻璃单位体积计算的体积照射密度，其照射能量是0.125焦耳/立方毫米。至于结果，尽管显示了一个不平滑的切割截面，从玻璃板的起始端到50毫米处，也就是所说的锯齿纹，但实际上没有影响。在50毫米处之后显示出了光滑的切割截面。
实施例12
按照与实施例11相同的方式完成本实施例，除了第二激光束的工作条件被减小到28％。至于结果，锯齿纹出现在起始切割部分。但是，其他部分没有实际问题。
实施例13
按照与实施例11相同的方式进行本实施例，除了传输率减小到150毫米/秒，工作条件减少到23％。对于结果，因为体积照射密度增加了大约10％，为0.133焦耳/立方毫米，没有出现起始锯齿纹，在起始切割部分之后也没有问题。
实施例14
为了用高速传输确认实施例13的结果，传输率设定为300毫米/秒，工作条件改为50％，体积照射密度是0.158焦耳/立方毫米。没有任何问题被记录。
实施例15
按照与实施例14相同的方式完成本实施例，除了使用由1.2毫米厚的玻璃板制造的液晶显示面板，以代替0.7毫米厚的玻璃板，照射面积减少到59.6平方毫米，体积照射密度是0.14焦耳/立方毫米。没有任何问题被记录。
实施例16
按照与实施例15相同的方式完成本实施例，除了使用3毫米厚的单层玻璃板，且照射面积改为50.3平方毫米，传输率减少到100毫米/秒，工作条件改变到60％，体积照射密度增加到0.196焦耳/立方毫米。对于结果，尽管产生了具有大波浪形状的切割截面，但没有实际问题。
如果照射面积大幅度降低，当切割机被放置在一个划线的中心时很难传输和照射激光。优选地，照射面积是直径为5毫米的圆形，这就是说，20平方毫米或更多。
实施例17
按照与实施例11相同的方式完成本实施例，除了照射面积增加到115平方毫米。结果没有变化。
实施例18
按照与实施例17相同的方式完成本实施例，除了照射面积进一步增加到331.5平方毫米外。结果与实施例11的相似。
对比实施例2
按照与实施例11相同的方式完成本实施例，除了工作条件改变为60％，传输率和照射区域分别减少到100毫米/秒和56平方毫米，体积照射密度增加到0.638焦耳/立方毫米。至于结果，切割线与玻璃板上预期的切割线有很大的偏离。
对比实施例3
按照与实施例11相同的方式完成本实施例，除了工作条件增加到60％，照射面积增加到450平方毫米，体积照射密度减少到0.079焦耳/立方毫米。至于结果，由于能量短缺玻璃板没有被切割。
实施例19
按照与实施例11相同的方式完成本实施例，除了使用连续光束型240瓦二氧化碳激光振荡器代替脉冲型激光振荡器来照射第二二氧化碳激光，来自透镜B的光束照射到一圆形上。至于结果，切割出了由0.7毫米厚的玻璃板制成的液晶显示板。
输出速率是40％，该速率与实施例11相同。
实施例20
按照与实施例19相同的方式完成本实施例，除了输出速率增加到100％。至于结果，没有出现锯齿纹，且获得了一个良好比率的截面。
对比实施例4
按照与实施例19相同的方式完成本实施例，除了输出速率减少到20％，体积照射密度减少到0.044焦耳/立方毫米。至于结果，玻璃板根本没有被切割。
这就是说，如果体积照射密度小于0.5焦耳/立方毫米，可以发现玻璃板由于能量短缺而没有被切割。
当实施例1-10的划线过程的激光传输率与实施例11-20的破裂过程的激光传输率相匹配时，如图1所示，所有单元，包括起始裂化单元、照射单元的第一二氧化碳激光照射部件、冷却单元和破裂单元的第二二氧化碳激光照射部件都可以置于一个激光头中。
上述实施例和对比实施例的结果汇总在以下表1-4中。
表1
划线过程：脉冲型250瓦振荡器(100脉冲/秒、最大工作条件60％)
  实施例编号   工作条件   输出   传输率   照射   a   b   照射面积   平面照射密度   划线深度   冷却液体   划线质量   备注
％ 瓦 毫米/秒 焦耳 毫米 毫米 平方毫米 焦耳/平方毫米 微米
  1   40   167   250   55   82   2.2   141.6   0.386   170   空气/水   ◎
  2   13   54   250   13   58   1.3   59.2   0.212   124   空气/水   ◎
  3   52   217   250   72   83   2.5   162.9   0.442   165   空气/水   ◎
  4   20   83   100   71   85   1.4   93.4   0.758   200   水   ◎
  5   40   167   300   46   82   1.8   115.9   0.393   180   水   ◎
  6   32   133   300   38   85   2.5   166.8   0.226   160   水   ◎
  7   26   108   450   20   84   1.7   112.1   0.180   120   水   ◎
  C.1   15   63   750    7   87   2.6   177.6   0.041   0   水   -   未出现
◎：非常好，○：好，×：不好
表2
划线过程：连续光束型240瓦振荡器
  实施例编号   工作条件   输出   传输率   照射   a   b   照射面积   平面照射密度   划线深度   冷却液体   划线质量   备注
％ 瓦 毫米/秒 焦耳 毫米 毫米 平方毫米 焦耳/平方毫米 微米
  8   50   120   220   34   62   1.4   68.1   0.496   170   空气/水   ◎
  9   80   192   100   119   62   1.4   68.1   1.747   190   水   ○   大波浪
  10   100   240   220   68   62   1.4   68.1   0.993   130   水   ◎
表3
破裂过程：脉冲型240W振荡器(100脉冲/秒、最大工作条件60％)
  实施例编号   工作条件   输出   传输率   照射   c   d   e   照射面积   玻璃厚度   体积照射密度   截面质量   备注
％ 瓦 毫米/秒 焦耳 毫米 毫米 毫米 平方毫米 毫米 焦耳/立方毫米
  11   36   300   250   7.0   8.1   8.1   11.6   79.8   0.7   0.125   ○   起始锯齿纹
  12   28   233   250   5.5   7.1   8   11.7   70.3   0.7   0.111   ○   起始锯齿纹
  13   23   192   150   7.4   8.1   8   11.6   79.8   0.7   0.133   ◎
  14   50   417   300   8.1   7.4   8.1   11.7   73.3   0.7   0.158   ◎
  15   60   500   300   10.0   5.9   8   12   59.6   1.2   0.140   ◎
  16   60   500   100   29.5   5   8   11.8   50.3   3.0   0.196   ◎
  17   36   300   250   8.4   10   9   14   115.0   0.7   0.104   ○   起始锯齿纹
  18   60   500   250   22.0   17   17   22   331.5   0.7   0.095   ○   起始锯齿纹
  C.2   60   500   100   25.0   7   6   10   56.0   0.7   0.638   ×   划痕
  C.3   60   500   250   25.0   20   20   25   450.0   0.7   0.079   -   未切割
表4
破裂过程：连续光束型240瓦振荡器
  实施例编号   工作条件   输出   传输率   照射   光束直径   照射面积   玻璃厚度   体积照射密度   截面质量   备注
％ 瓦 毫米/秒 焦耳 毫米 平方毫米 毫米 焦耳/立方毫米
  19   40   96   250   3.2   8.3   54.1   0.7   0.084   ○   起始
  锯齿纹
  20   100   240   250   8.2   8.5   56.7   0.7   0.206   ◎
  C.4   20   48   250   1.5   8.0   50.2   0.7   0.044   -   未切割
工业实用性
如前所述，本发明提供一种玻璃板切割机，其特征在于第一和第二激光束的照射条件被约束在特定范围内，从而解决了一些问题，例如之字形的划线、不平滑的切割截面和倾斜切割。因此，可以稳定地切割粘贴在一起用于液晶显示面板或等离子显示器的双层玻璃板以及单层玻璃板，从而提高了切割过程的生产率(产品与原材料的比值)。更进一步地，最近开发的用于液晶显示器面板的厚度为0.5毫米或更小的薄玻璃板可以在本发明所述的激光照射条件下被稳定地切割。
尽管出于说明的目的公开了本发明的优选实施例，本领域普通技术人员应该理解在不背离权利要求中所公开的本发明的范围和主旨的条件下，可以对本发明进行各种修改、增加和替换。

Claims (11)

1.一种玻璃板切割机，所述切割机用于在玻璃板上产生划线并随后破裂该板，所述切割机包括：
一裂化单元，所述裂化单元用于在一玻璃板的切割起始点提供一小裂纹；
一照射单元，所述照射单元用于照射至少一激光束到玻璃板上从而加热玻璃板，该激光束被吸收到玻璃板中，所述照射单元包括一第一二氧化碳激光束照射部件；
一冷却单元，所述冷却单元用于在至少一激光束的照射后通过使用一冷却液体来冷却玻璃板，所述冷却单元包括一第一冷却部件；和
一破裂单元，所述破裂单元用于破裂玻璃板，
其中，第一二氧化碳激光束照射部件和位于第一二氧化碳激光束照射部件后部的第一冷却部件被用于产生划线，同时第一控制部件在20-200平方毫米的照射区域内将平面照射密度控制在0.05-2焦耳/平方毫米的范围内。
2.按照权利要求1所述的切割机，其特征在于，所述破裂单元包括一第二二氧化碳激光束照射部件，当第二控制部件在20-200平方毫米的照射区域内将体积照射密度控制在0.1-0.5焦耳/立方毫米的范围内时，所述破裂单元用于破裂玻璃板。
3.按照权利要求2所述的切割机，还包括一第二冷却部件，该部件借助于一冷却液体，且位于第二二氧化碳激光束照射部件后方。
4.按照前述权利要求1-3中的任意一个所述的切割机，其特征在于，所述第二控制部件用于在起始切割时，在玻璃板的切割起始点和10-150毫米的点之间的一区域内将破裂单元的体积密度减少到10-60％。
5.按照权利要求4所述的切割机，其特征在于，所述第二控制部件用于控制起始切割的照射密度，以及当起始切割时破裂单元的照射密度减小到10-60％时，在起始切割后以连续曲线的形式或两阶或多阶的形式控制照射密度。
6.按照权利要求1-5中的任意一个所述的切割机，其特征在于，通过调整所述照射单元的输出、照射区域和传输率中的至少一个参数控制平面照射密度或体积照射密度。
7.按照前述权利要求6所述的切割机，还包括一同步单元，该单元用于依据所述照射单元的传输率成比例地改变所述照射单元的输出，以便控制所述照射单元的输出和传输率。
8.按照权利要求1-5中的任意一个所述的切割机，其特征在于，所述冷却单元的冷却液体包括水。
9.按照权利要求1-5中的任意一个所述的切割机，还包括设置于所述冷却单元直接后部的冷却液体的真空抽吸机。
10.按照权利要求1-5中的任意一个所述的切割机，其特征在于，所述裂化单元包括由非常坚硬的材料制成的开槽裂化器，或一激光裂化器，所述激光裂化器通过一光线收集器收集Nd:YV04的脉冲激光，并随后发射所收集的激光。
11.一种显示面板，该显示面板是通过使用权利要求1-5的任意一个所述的切割机切割玻璃板而制成的。
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