JP7119022B2 - フレキシブル薄型ガラスの切断において高エッジ強度を生み出す方法および装置 - Google Patents
フレキシブル薄型ガラスの切断において高エッジ強度を生み出す方法および装置 Download PDFInfo
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Description
ソースガラスシートを支持し、所望の最終形状を画成するパターンを確立する自由な形の切断ラインを画成するステップ、
ガラスシートに円形形状のレーザビームを適用して、このレーザビームをガラスシートに対して切断ラインに沿って連続的に動かし、切断ラインの位置でガラスシートの温度を上昇させるステップ、
切断ラインに沿ってガラスシートで破断を伝播させるために冷却流体がガラスシートの温度を少なくとも減少させるよう、レーザビームの適用と同時に冷却流体を適用するステップ、
ガラスシートの切断エッジのB10エッジ強度が、少なくとも約300MPaから約500MPa、少なくとも約400~500MPa、および、より好適には少なくとも約450MPa、のうちの少なくとも1つになるように、(i)レーザビームのエネルギー密度、(ii)切断ラインに沿った、ガラスシートに対するレーザビームの速度、(iii)冷却流体の流量、および(iv)切断ラインの最小曲率半径、のうちの少なくとも1つを制御するステップ、および、
ガラスシートから不用のガラスを分離して、所望の形状を得るステップ、
を含む。
所望の最終形状を画成するパターンを確立する自由な形の切断ラインを含んでいるガラスシートを、支持するように動作する、支持台、
ガラスシートに円形形状のレーザビームを適用するように動作する、レーザ光源であって、このレーザビームをガラスシートに対し切断ラインに沿って連続的に動かして、切断ラインの位置でガラスシートの温度を上昇させる、レーザ光源、
切断ラインに沿ってガラスシートで破断を伝播させるために冷却流体がガラスシートの温度を少なくとも減少させるよう、レーザビームの適用と同時に冷却流体を適用するように動作する、冷却流体源、
ガラスシートの切断エッジのB10エッジ強度が、少なくとも約300MPaから約500MPa、少なくとも約400~500MPa、および、より好適には少なくとも約450MPa、のうちの少なくとも1つになるように、(i)レーザビームのエネルギー密度、(ii)切断ラインに沿った、ガラスシートに対するレーザビームの速度、(iii)冷却流体の流量、および(iv)切断ラインの最小曲率半径、のうちの少なくとも1つを制御するように動作する、コントローラ、
を備えている。
方法において、
ソースガラスシートを支持し、所望の最終形状を画成するパターンを確立する自由な形の切断ラインを画成するステップ、
前記ガラスシートに円形形状のレーザビームを適用して、該レーザビームを前記ガラスシートに対して前記切断ラインに沿って連続的に動かし、前記切断ラインの位置で前記ガラスシートの温度を上昇させるステップ、
前記切断ラインに沿って前記ガラスシートで破断を伝播させるために冷却流体が前記ガラスシートの温度を少なくとも減少させるよう、前記レーザビームの適用と同時に前記冷却流体を適用するステップ、
前記ガラスシートの切断エッジのB10エッジ強度が、少なくとも約300MPaから約500MPa、少なくとも約400~500MPa、および、より好適には少なくとも約450MPa、のうちの少なくとも1つになるように、(i)前記レーザビームのエネルギー密度、(ii)前記切断ラインに沿った、前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度、(iii)前記冷却流体の流量、および(iv)前記切断ラインの最小曲率半径、のうちの少なくとも1つを制御するステップ、および、
前記ガラスシートから不用のガラスを分離して、所望の形状を得るステップ、
を含むことを特徴とする方法。
前記ガラスシートが、(i)厚さ約0.05mm~約0.3mmの間、および(ii)厚さ約0.075mm~約0.250mmの間、のうちの一方であることを特徴とする実施形態1記載の方法。
前記エネルギー密度が、(i)約0.015J/mm未満、(ii)約0.014J/mm未満、(iii)約0.013J/mm未満、(iv)約0.012J/mm未満、(v)約0.011J/mm未満、(vi)約0.010J/mm未満、(vii)約0.009J/mm未満、および(viii)約0.008J/mm未満、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする実施形態2記載の方法。
前記エネルギー密度が、前記レーザビームの出力レベル(J/s)を、前記切断ラインに沿った前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度(mm/min)で割ったものになるように定義されることを特徴とする実施形態3記載の方法。
前記切断ラインに沿った、前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が、(i)約2000mm/min未満、(ii)約1900mm/min未満、(iii)約1800mm/min未満、(iv)約1700mm/min未満、(v)約1600mm/min未満、(vi)約1500mm/min未満、(vii)約1400mm/min未満、(viii)約1300mm/min未満、(ix)約1200mm/min未満、(x)約1100mm/min未満、および(xi)約1000mm/min未満、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする実施形態2から4いずれか1項記載の方法。
前記切断ラインに沿った前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が≦1100mm/minであり、かつアレスト性異常の数が<1であることを特徴とする実施形態5記載の方法。
前記冷却流体の流量が、(i)少なくとも約60lpm、(ii)少なくとも約70lpm、(iii)少なくとも約80lpm、(iv)少なくとも約90lpm、(v)少なくとも約100lpm、(vi)少なくとも約110lpm、(vii)少なくとも約120lpm、(viii)少なくとも約130lpm、および(ix)少なくとも約140lpm、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする実施形態2から4いずれか1項記載の方法。
前記流体が空気であることを特徴とする実施形態7記載の方法。
前記切断ラインの最小曲率半径が、(i)少なくとも約2mm、(ii)少なくとも約3mm、(iii)少なくとも約4mm、および(iv)少なくとも約5mm、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする実施形態2から8いずれか1項記載の方法。
前記レーザビームの直径が、(i)約1mmから約4mmの間、および(ii)2mm、のうちの一方であることを特徴とする実施形態1から9いずれか1項記載の方法。
前記冷却流体が前記ガラスシートに向けて前記レーザビームの周りに環状に導かれることを特徴とする実施形態1から10いずれか1項記載の方法。
ガラスシートを所望の形状に切断する装置において、
所望の最終形状を画成するパターンを確立する自由な形の切断ラインを含んでいる前記ガラスシートを、支持するように動作する、支持台、
前記ガラスシートに円形形状のレーザビームを適用するように動作する、レーザ光源であって、前記レーザビームを前記ガラスシートに対し前記切断ラインに沿って連続的に動かして、前記切断ラインの位置で前記ガラスシートの温度を上昇させる、レーザ光源、
前記切断ラインに沿って前記ガラスシートで破断を伝播させるために冷却流体が前記ガラスシートの温度を少なくとも減少させるよう、前記レーザビームの適用と同時に前記冷却流体を適用するように動作する、冷却流体源、
前記ガラスシートの切断エッジのB10エッジ強度が、少なくとも約300MPaから約500MPa、少なくとも約400~500MPa、および、より好適には少なくとも約450MPa、のうちの少なくとも1つになるように、(i)前記レーザビームのエネルギー密度、(ii)前記切断ラインに沿った、前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度、(iii)前記冷却流体の流量、および(iv)前記切断ラインの最小曲率半径、のうちの少なくとも1つを制御するように動作する、コントローラ、
を備えていることを特徴とする装置。
前記ガラスシートが、(i)厚さ約0.05mm~約0.3mmの間、および(ii)厚さ約0.075mm~約0.250mmの間、のうちの一方であることを特徴とする実施形態12記載の装置。
前記エネルギー密度が、(i)約0.015J/mm未満、(ii)約0.014J/mm未満、(iii)約0.013J/mm未満、(iv)約0.012J/mm未満、(v)約0.011J/mm未満、(vi)約0.010J/mm未満、(vii)約0.009J/mm未満、および(viii)約0.008J/mm未満、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする実施形態13記載の装置。
前記エネルギー密度が、前記レーザビームの出力レベル(J/s)を、前記切断ラインに沿った前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度(mm/min)で割ったものになるように定義されることを特徴とする実施形態14記載の装置。
前記切断ラインに沿った、前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が、(i)約2000mm/min未満、(ii)約1900mm/min未満、(iii)約1800mm/min未満、(iv)約1700mm/min未満、(v)約1600mm/min未満、(vi)約1500mm/min未満、(vii)約1400mm/min未満、(viii)約1300mm/min未満、(ix)約1200mm/min未満、(x)約1100mm/min未満、および(xi)約1000mm/min未満、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする実施形態13から15いずれか1項記載の装置。
前記切断ラインに沿った前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が、≦1100mm/minになるように制御され、かつアレスト性異常の数が<1であることを特徴とする実施形態16記載の装置。
前記冷却流体の流量が、(i)少なくとも約60lpm、(ii)少なくとも約70lpm、(iii)少なくとも約80lpm、(iv)少なくとも約90lpm、(v)少なくとも約100lpm、(vi)少なくとも約110lpm、(vii)少なくとも約120lpm、(viii)少なくとも約130lpm、および(ix)少なくとも約140lpm、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする実施形態13から17いずれか1項記載の装置。
前記流体が空気であることを特徴とする実施形態18記載の装置。
前記切断ラインの最小曲率半径が、(i)少なくとも約2mm、(ii)少なくとも約3mm、(iii)少なくとも約4mm、および(iv)少なくとも約5mm、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする実施形態13から19いずれか1項記載の装置。
前記レーザビームの直径が、(i)約1mmから約4mmの間、および(ii)2mm、のうちの一方であることを特徴とする実施形態12から20いずれか1項記載の装置。
前記冷却流体が前記ガラスシートに向けて前記レーザビームの周りに環状に導かれることを特徴とする実施形態12から20いずれか1項記載の装置。
20 ソースガラスシート
60 レーザビーム
62 冷却流体
64 レーザエネルギー供給源
70 ノズル
102 支持構造
Claims (12)
- 方法において、
ソースガラスシートを支持し、所望の最終形状を画成するパターンを確立する自由な形の切断ラインを画成するステップ、
前記ガラスシートに亀裂を開始するステップ、
前記ガラスシートの前記亀裂に円形形状であるとともに10.6μmの波長を有するレーザビームを適用して、該レーザビームを前記ガラスシートに対して前記切断ラインに沿って連続的に動かし、前記切断ラインの位置で前記ガラスシートの温度を上昇させるステップ、
前記切断ラインに沿って前記ガラスシートに前記亀裂を伝播させるために冷却流体が前記ガラスシートの温度を少なくとも減少させるよう、前記レーザビームの適用と同時に前記冷却流体を適用するステップ、
(i)前記レーザビームのエネルギー密度が0.015J/mm未満、(ii)前記切断ラインに沿った、前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が2000mm/min未満、(iii)前記冷却流体の流量が少なくとも60lpm、および(iv)前記切断ラインの最小曲率半径が少なくとも2mm、のうちの少なくとも1つになるように制御するステップ、および、
前記ガラスシートから不用のガラスを分離して、所望の形状を得るステップ、
を含み、
前記冷却流体が空気であり、
前記エネルギー密度は、レーザビームの出力レベルをレーザビームの速度で割ったものとして規定され、
前記ガラスシートが無アルカリのガラスを有することを特徴とする方法。 - 前記ガラスシートが、(i)厚さ0.05mm~0.3mmの間、および(ii)厚さ0.075mm~0.250mmの間、のうちの一方であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記エネルギー密度が、(i)0.014J/mm未満、(ii)0.013J/mm未満、(iii)0.012J/mm未満、(iv)0.011J/mm未満、(v)0.010J/mm未満、(vi)0.009J/mm未満、および(vii)0.008J/mm未満、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
- 前記切断ラインに沿った、前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が、(i)1900mm/min未満、(ii)1800mm/min未満、(iii)1700mm/min未満、(iv)1600mm/min未満、(v)1500mm/min未満、(vi)1400mm/min未満、(vii)1300mm/min未満、(viii)1200mm/min未満、(ix)1100mm/min未満、および(x)1000mm/min未満、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の方法。
- 前記切断ラインに沿った前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が≦1100mm/minであることを特徴とする請求項4記載の方法。
- 前記冷却流体の流量が、(i)少なくとも70lpm、(ii)少なくとも80lpm、(iii)少なくとも90lpm、(iv)少なくとも100lpm、(v)少なくとも110lpm、(vi)少なくとも120lpm、(vii)少なくとも130lpm、および(viii)少なくとも140lpm、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載の方法。
- 前記切断ラインの最小曲率半径が、(i)少なくとも3mm、(ii)少なくとも4mm、および(iii)少なくとも5mm、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする請求項1から6いずれか1項記載の方法。
- ガラスシートを所望の形状に切断する装置において、
所望の最終形状を画成するパターンを確立する自由な形の切断ラインを含んでいるとともに亀裂を有する前記ガラスシートを、支持するように動作する、支持台、
前記ガラスシートの前記亀裂に円形形状であるとともに10.6μmの波長を有するレーザビームを適用するように動作する、レーザ光源であって、前記レーザビームを前記ガラスシートに対し前記切断ラインに沿って連続的に動かして、前記切断ラインの位置で前記ガラスシートの温度を上昇させる、レーザ光源、
前記切断ラインに沿って前記ガラスシートに前記亀裂を伝播させるために冷却流体が前記ガラスシートの温度を少なくとも減少させるよう、前記レーザビームの適用と同時に前記冷却流体を適用するように動作する、冷却流体源、
(i)前記レーザビームのエネルギー密度が0.015J/mm未満、(ii)前記切断ラインに沿った、前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が2000mm/min未満、(iii)前記冷却流体の流量が少なくとも60lpm、および(iv)前記切断ラインの最小曲率半径が少なくとも2mm、のうちの少なくとも1つになるように制御するように動作する、コントローラ、
を備えており、
前記冷却流体が空気であり、
前記エネルギー密度は、レーザビームの出力レベルをレーザビームの速度で割ったものとして規定され、
前記ガラスシートが無アルカリのガラスを有することを特徴とする装置。 - 前記エネルギー密度が、(i)0.014J/mm未満、(ii)0.013J/mm未満、(iii)0.012J/mm未満、(iv)0.011J/mm未満、(v)0.010J/mm未満、(vi)0.009J/mm未満、および(vii)0.008J/mm未満、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする請求項8記載の装置。
- 前記切断ラインに沿った、前記ガラスシートに対する前記レーザビームの速度が、(i)1900mm/min未満、(ii)1800mm/min未満、(iii)1700mm/min未満、(iv)1600mm/min未満、(v)1500mm/min未満、(vi)1400mm/min未満、(vii)1300mm/min未満、(viii)1200mm/min未満、(ix)1100mm/min未満、および(x)1000mm/min未満、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする請求項8または9記載の装置。
- 前記冷却流体の流量が、(i)少なくとも70lpm、(ii)少なくとも80lpm、(iii)少なくとも90lpm、(iv)少なくとも100lpm、(v)少なくとも110lpm、(vi)少なくとも120lpm、(vii)少なくとも130lpm、および(viii)少なくとも140lpm、のうちの少なくとも1つになるように制御されることを特徴とする請求項8から10いずれか1項記載の装置。
- 前記レーザビームの直径が、(i)1mmから4mmの間、および(ii)2mm、のうちの一方であることを特徴とする請求項8から11いずれか1項記載の装置。
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