TW201532988A - 在撓性薄玻璃中切割多個半徑的方法和設備 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於以下操作之方法及設備：沿彎曲切割線切割薄玻璃片，其中將曲線分割為複數個線段；應用雷射射束及沿切割線連續移動該雷射射束；與應用雷射射束同時應用冷卻流體，以便在玻璃片中沿切割線擴散裂紋；及在雷射射束自複數個線段之一者移動至複數個線段之下一者時改變一或更多個切割參數，其中該一或更多個切割參數包括以下之至少一者：(i)雷射射束之功率，(ii)移動之速度，(iii)冷卻流體之壓力，及(iv)冷卻流體之流動速率。

Description

在撓性薄玻璃中切割多個半徑的方法和設備 【相關申請案】
本申請案主張2014年2月20日提交之美國臨時申請案第61/942309號之優先權權益，本案依據該臨時申請案之內容且該臨時申請案以引用之方式全部併入本文。
本發明係關於在撓性薄玻璃中切割多個半徑的方法及設備。
已開發用於切割撓性塑膠基板的習知製造技術，其中塑膠基板採用具有一或更多個聚合物薄膜疊層的塑膠基底材料。該等疊層結構常見用於與光伏打(photovoltaic；PV)裝置、有機發光二極體(organic light emitting diodes；OLED)、液晶顯示器(liquid crystal displays；LCD)及圖案化薄膜電晶體(thin film transistor；TFT)電子設備關聯的撓性封裝，主要原因在於該等結構相對較低的成本及顯而易見的效能。
儘管前文所論及之撓性塑膠基板已投入廣泛使用，但是該等基板展現出與至少提供潮濕阻障層及提供非常薄的結構(實際上，由於塑膠材料之特性，該等結構相對較厚) 相關的不良特徵。
因此，本領域內需要製造撓性基板供例如PV裝置、OLED裝置、LCD、TFT電子設備等中使用的新方法及設備，特定言之為其中基板將提供潮濕阻障層且基板將被形成為一角處具有至少一個半徑的形狀的情形時。
本發明係關於採用相對較薄撓性玻璃片(近似小於約0.2mm)及將玻璃片切割成具有至少一個半徑的形狀(諸如自由形式形狀)。
撓性玻璃基板與如今使用之現有撓性塑膠基板相比提供若干技術優勢。一個技術優勢在於玻璃基板充當良好潮濕或氣體阻障層之能力，該阻障層為電子裝置之室外應用中的主要劣化機構。另一優勢在於撓性玻璃基板經由減少或消除一或更多個封裝基板層減小最終產品之總體封裝尺寸(厚度)及重量的潛能。隨著電子顯示器工業中對更薄撓性基板(近似小於約0.2mm厚度)的需要增加，製造商在提供適宜撓性基板方面面臨諸多挑戰。
儘管已存在連續切割超薄玻璃腹板(例如，量測小於約0.2mm厚度的玻璃腹板)的技術，但此類技術大體上係針對將玻璃腹板切割成特定寬度之直條。
製造用於PV裝置、OLED裝置、LCD、TFT電子設備等的撓性玻璃基板中的明顯挑戰係將相對較大的薄玻璃片源切割成具有嚴格尺寸公差、良好邊緣品質及高邊緣強度的各種尺寸及形狀之較小分離基板。實際上，所欲製造要求為， 在切割線不中斷的情況下連續從源玻璃片上切割玻璃部分，其中切割線包括至少一些圓形區段(例如，至少一個圓角)。儘管用於連續切割不規則(自由形式)形狀的現有機械技術提供用於劃刻(用劃刻輪)及機械斷裂(或折斷)，但是此類機械技術所達到的邊緣品質及強度尚不足以用於需要精確性及/或高邊緣強度的許多應用。實際上，機械劃刻與斷裂方法產生玻璃顆粒及製造故障，從而減少了製程產出率及增加了製造週期時間。
根據本文的一或更多個實施例，採用雷射切割技術將薄玻璃片切割成具有至少一個圓角或圓形部分的自由形式形狀。使用雷射的玻璃切割技術為已知，然而，此類技術大體上係針對切割具有至少0.4mm及更厚之厚度的玻璃片，且技術涉及在雷射劃刻後繼之以機械斷裂(劃刻與折斷)。切割具有小於約0.2mm(且甚至在捲帶形式中低至數十微米)之厚度的薄撓性玻璃存在明顯挑戰，特定言之當製造物件需要嚴格尺寸公差及高邊緣強度時。在小於約0.2mm之玻璃片厚度的情況下，幾乎不可能可靠地採用習知雷射劃刻與機械斷裂製程。實際上，由於小於約0.2mm之玻璃片之相對較薄的輪廓，薄片之剛度非常低(亦即，薄片為撓性)，且雷射劃刻與折斷切割製程容易受到熱挫曲、機械變形、氣流、內應力、玻璃彎曲及許多其他因素的不利影響。為了在習知切割製程後移除邊緣宏觀裂縫及改良邊緣強度，必須精細拋光切割邊緣以避免進一步裂縫及故障。此又增加了生產成本及降低了產出率。
相比之下，本文實施例呈現產生自由形式形狀之薄撓性玻璃的雷射切割技術，藉此為單步驟、連續、完全分離製程，在該製程中自源玻璃片獲得自由形式形狀。重要地，該切割技術甚至沿半徑產生高邊緣強度(至少大於約150MPa)。
新穎方法及設備提供用於經由雷射(例如，CO2雷射射束)及同時提供冷卻流體(例如，氣體，諸如空氣)之引發裂痕(例如，源玻璃片中的裂縫)之擴散。方法及設備適用於薄及超薄玻璃片，該玻璃片具有小於約0.2mm之厚度，例如，介於約0.02mm至0.2mm之間、介於約0.05mm至0.2mm之間及/或介於約0.1mm至0.2mm之間之厚度。值得注意的是，可能切割更薄玻璃片，且亦可能切割更厚玻璃片(亦即，大於約0.2mm)。
本文實施例之優勢包括：(i)減少裂縫擴散缺陷(諸如鋸齒及碎屑)及從而減少顆粒產生；(ii)減少表面劃痕，改良邊緣強度，及降低表面粗糙度(歸因於單步驟無觸摸製程)；(iii)增加產出率(消除了機械折斷及所得之不當裂縫及斷裂)；(iv)最佳化自由形式切割，包括低至約2mm的曲率半徑；(v)增加玻璃基板之強度(歸因於與具有容易產生碎屑的尖邊之劃割玻璃相比將至少一個圓邊添加至結構)；(vi)消除對修整(研磨及拋光)的需要；(vii)降低生產成本；(viii)增加切割邊緣之品質(諸如增加強度)；(ix)增加對切割製程的控制(歸因於與劃刻裂縫相比的熱控制裂縫擴散，在薄玻璃的情況下劃刻裂縫非常難以控制)；(x)改良製程能力，諸 如對薄玻璃的玻璃厚度差異調整的改良(歸因於與劃割相比使用了雷射分離，劃割僅良好適用於大於約0.5mm厚度，但並未良好適用於小於約0.5mm厚度之玻璃所經歷的厚度差異)；(xi)簡化切割裝備(雷射裝備可輕易購自商業供應商)；(xii)改良切割選項(例如，容許在源玻璃片上的任意處引發切割，並非僅僅自邊緣開始)；(xiii)改良切割結果，例如在完成雷射切割後容許與源玻璃片完全分離(此與劃刻不同，劃刻在自玻璃基板剝脫源玻璃片之廢區段時需要一或更多個中間步驟，從而在玻璃中產生額外應力)；(ixx)減少及/或消除邊緣污染(與機械劃刻相比，機械劃刻可使污染物嵌入玻璃邊緣中及/或玻璃表面上)；(xx)改良切割精確性及一致性；及(xxi)消除橫向裂縫(歸因於雷射切割邊緣增加了部分總體組件強度及預期壽命，從而滿足技術中的需要)。
熟習此項技術者將結合隨附圖式自本文之描述顯而易見其他態樣、特徵及優勢。
10‧‧‧玻璃基板
12‧‧‧圓形部分
14‧‧‧線段
16‧‧‧線段
18‧‧‧線段
20‧‧‧玻璃片
60‧‧‧雷射射束
62‧‧‧冷卻流體/冷卻劑區域
64‧‧‧雷射源
66‧‧‧折疊光學件
68‧‧‧聚焦光學件
70‧‧‧噴嘴
80‧‧‧控制器
92‧‧‧阻止特徵
100‧‧‧設備
102‧‧‧支撐結構
202‧‧‧壓板
204‧‧‧壓板
出於說明之目的，在圖式中圖示目前較佳之形式，然而，應理解，本文所揭示及描述之實施例不受限於所圖示之精確排列及工具。
第1圖係使用本文所揭示之一或更多個切割方法及設備所產生之薄玻璃基板之俯視圖；第2圖係源玻璃片之俯視圖，可自該源玻璃片生產第1圖之玻璃基板；第3圖係可用於自玻璃片切割玻璃基板的設備之示 意圖；第4A圖至第4B圖分別係使用習知雷射切割方法的給定半徑之切割邊緣之俯視圖及側視圖之數位影像；第5A圖至第5B圖分別係使用本文中的一或更多個實施例之切割方法的給定半徑之切割邊緣之俯視圖及側視圖之數位影像；第6A圖至第6B圖分別係用於測試玻璃基板之切割邊緣(具有一半徑)之邊緣強度的裝置之前視圖及側視圖之示意圖；第7圖係玻璃基板之切割邊緣之數位影像，該數位影像圖示產生自第6A圖至第6B圖之測試裝置的鏡面修整半徑之實例；以及第8圖係使用本文中的一或更多個實施例之方法指示非常高邊緣強度的邊緣強度(具有半徑的邊緣)之Weibull圖。
參看諸圖，其中相同元件符號代表相同元件，第1圖圖示使用本文所揭示之一或更多種切割方法及設備所產生的薄玻璃基板10之俯視圖。當考慮到本發明時，玻璃基板10之眾多特徵具有重要性。第一，玻璃基板10(及切割出該玻璃基板的源玻璃片)為薄及/或超薄，具有小於約0.2mm之厚度，例如介於約0.01mm至0.2mm之間，介於約0.05mm至0.2mm之間，及/或介於約0.1mm至約0.2mm之間。儘管認為該等厚度較佳，但玻璃基板10可比所論及之範圍更薄或更 厚。第二，認為玻璃基板10為自由形式形狀，例如具有至少一個彎曲部分，具有一或更多個曲率半徑，該曲率半徑為自最小約2mm至至多約20mm中的任一者。舉例而言，儘管玻璃基板可採用任何其他形狀，例如具有圓角、尖角、直斜角等之混合，但圖示具有四個圓角的玻璃基板10。第三，彎曲部分之邊緣強度非常高，諸如大於約150MPa、大於約200MPa、大於約300MPa及/或大於約400MPa。
現參看第2圖，該圖係源玻璃片20之俯視圖，可自該源玻璃片產生第1圖之玻璃基板10。本文所揭示之新穎方法及設備提供用於使用雷射(例如，CO2雷射射束)及同時提供冷卻流體(例如，氣體，例如空氣)經由引發的裂痕(例如，源玻璃片中的裂縫)之擴散來切割玻璃基板10。大體而言，此排列產生源玻璃片20中的裂縫沿所欲切割線的受控擴散，以便使玻璃基板10與玻璃片20分離。在此描述中稍後提供用於實施裂縫之引發、擴散及終止的方法及設備之更詳細論述。
在製程之初始階段時，在適宜支撐結構(稍後本文將更詳細地論述)上支撐源玻璃片20(具有前文所論及之厚度)，並界定自由形式的切割線(第2圖中的虛線)，該切割線建立封閉圖案，其中切割線限定玻璃基板10之所欲最終形狀。熟習此項技術者應將瞭解，自由形式切割線之特定形狀高度取決於玻璃基板10的特定所欲應用。舉例而言，儘管所圖示之切割線為封閉曲線，但不一定為此種情況。實際上，替代切割線可包括一或更多個彎曲區段及一或更多個其他區 段，該等其他區段包括玻璃片20之原始邊緣部分中的一些。在此情況下，切割線可與玻璃片20之原始邊緣部分中的一或更多者相交，藉此玻璃基板10可包括此類邊緣部分。
在第2圖之圓形部分12之一的放大圖中圖示與界定切割線相關的重要態樣。詳言之，非直線圓形部分12具有小於約20mm(諸如介於約1mm與約20mm之間)之半徑，且將圓形部分12分割為複數個連續線段14、16、18等。線段14、16、18可具有相同長度或不同長度。如本文稍後將更詳細地論述，該等線段14、16、18表示切割線中的部分，其中在雷射射束自線段之一者移動至線段之下一者時改變一或更多個切割參數。
對於切割線之開始及/或結束存在眾多選項。舉例而言，一個選項為切割線之開始與結束為一致的，藉此切割線與玻璃基板10之所欲輪廓完全重合。或者，切割線之開始與切割線之結束相比可處於不同點。舉例而言，切割線之開始及/或結束可處於玻璃片20之各別邊緣(該等邊緣並未與切割線重合)。在切割線開始處提供初始裂縫(或裂紋，或引發的裂痕)，尤其是玻璃片20上的短小長度(例如，約5mm至10mm長)。接著，使用前文所論及之雷射切割技術使初始裂縫延長及擴散。大體而言，使用機械劃刻裝置(例如，劃刻輪)或經由基於雷射的裂縫引發技術在初始裂縫處劃刻玻璃片20。為了瞭解裂縫引發及後續擴散之顯著性，將首先提供雷射切割技術之更詳細論述。
雷射射束係用於在局部區域內加熱玻璃片20及冷 卻流體源係用於快速冷卻彼區域，以便經由所得溫度梯度產生暫態拉伸應力。藉由在玻璃片20之表面上引入小初始裂痕產生前文所論及之初始裂縫，該初始裂縫隨後轉變成因經由雷射加熱局部區域及經由冷卻流體所產生的淬火動作冷卻彼區域而擴散的釋放口(裂縫)。在製程期間所產生的拉伸應力σ與α*E*△T成比例，其中α為玻璃片20之線熱膨脹係數，E為玻璃片20之彈性模數，及△T為玻璃片20之表面上因加熱(來自雷射)與冷卻(來自冷卻流體)而產生的溫度差。控制拉伸應力以便比玻璃片20之分子鍵更高。對於給定α*E拉伸應力，可經由雷射將玻璃片20加熱至更高溫度來增加σ。然而，過度加熱玻璃片20(處於應變點以上)將導致切除及不可逆的高殘餘應力，從而劣化切割邊緣之品質及降低邊緣強度。所描述之方法使用完全主體玻璃分離(切割)，其中釋放口深度等於玻璃厚度。
現參看第2圖與第3圖，第3圖係可用於自玻璃片20切割玻璃基板10的設備100之示意圖。可使用支撐結構102(稍後本文將更詳細地描述)支撐玻璃片20。舉例而言，可使用雷射能量源64、折疊光學件66及聚焦光學件68實施雷射射束60。熟習此項技術者應將瞭解，在光學件實施例之特定實例中存在許多變化。在初始裂縫處開始的雷射射束60對玻璃片20之應用引發裂縫擴散。雷射射束60相對於玻璃片20沿切割線之連續移動升高切割線處的玻璃片20之溫度。同時，相對於雷射射束60(經由噴嘴70)應用冷卻流體62，以使得冷卻流體62導致玻璃片20中的溫度差，以便誘 發前文所論及之拉伸應力及沿切割線擴散玻璃片20中的裂縫(亦即，裂紋或釋放口)。可經由任何已知輸送機構實現雷射射束60及噴嘴70相對於玻璃片20之移動。
已發現，可使用由環形、圓形、環狀冷卻劑區域62(使用冷卻劑源噴嘴70實現)圍繞的實質圓形之雷射射束60實現彎曲自由形式之雷射切割。圓形雷射射束60以及環形冷卻劑區域62並未展現出任何預界定或固有定向(如具有明顯橢圓雷射射束的情況)，且因此該雷射射束可用於在任何方向上擴散裂縫(無需使用任何複雜射束成形技術或提供用於噴嘴70之移動的任何額外運動軸)。儘管在雷射切割應用中產生環形、環狀流體流動的噴嘴為已知，但該等噴嘴迄今為止一直被應用於直線雷射切割方法，或經由劃刻與斷裂方法(其中在產生局部釋放口後產生機械斷裂)切割更厚的玻璃。相比之下，本文實施例採用環噴嘴70用於薄玻璃片20之完全主體分離(或切割)。另外，儘管亦已知小直徑雷射射束用於自由形式雷射切割，但本文實施例應用環形流體流動(與雷射射束60呈靜止關係)的噴嘴70與其他切割變數之組合，以實現優良邊緣特徵，包括高邊緣強度。對於小的實質圓形射束，雷射射束60之直徑可為約1-5mm，較佳地介於約2mm至4mm之間。對於小的適當非圓形射束，雷射射束60之深寬比可小於約2，且雷射射束60之直徑可小於約5mm。雷射射束60可具有高斯、非高斯或平頂射束功率分佈。
可使用CO2雷射機構實施雷射功率源64，然而，其他實施例為可能，例如纖維雷射、Nd：YAG雷射或其他雷射系 統。在10.6μm之波長處操作二氧化碳雷射。大體而言，使用具有本文所揭示之直徑的雷射射束60允許某些有利效果：(i)最小化與裂縫引發關聯的邊緣缺陷(射束直徑愈小，不穩定裂縫擴散區域愈小)；(ii)使裂縫幾乎擴散至玻璃片20之邊緣的能力(亦即，容許裂縫接近於玻璃片20之邊緣處時終止，從而避免切割末端處的彎鉤；及(iii)即使具有小直徑射束亦維持適當高的切割速度，從而產生相對較短的處理時間及高產量。
如上文所指出，在直線部分上以及在曲線部分上，玻璃基板10之非常理想的邊緣特徵為高邊緣強度。對於薄玻璃基板(小於約0.2mm)，大於約150MPa、大於約200MPa、大於約300MPa及/或大於約400MPa之高邊緣強度並非為習知可實現的，尤其是在曲線邊緣上。為了實現前文所論及之高邊緣強度，在雷射射束自複數個線段14、16、18等之一者移動至複數個線段之下一者時改變切割參數中的一或更多者。該等切割參數可包括以下之至少一者：(i)雷射射束之功率，(ii)移動之速度，及(iii)冷卻流體之壓力與流動速率之至少一者。
可經由控制器80控制該等切割參數，例如使用採用微處理器、記憶體及軟體碼的電腦系統實施該控制器。控制器控制雷射源64、噴嘴70及/或支撐結構102之某些特徵。舉例而言，控制器80可操作用以改變雷射射束60之功率，以使得線段14、16、18等之至少一者中的功率位準與線段之其他者中的功率位準相比為不同。舉例而言，關於功率位準 「不同」之定義可為至少約2%、至少約5%及/或至少約10%。在另一實施例中，控制器80可操作用以改變雷射射束60之功率，以使得所有線段14、16、18等中的功率位準皆不同。另外及/或替代地，控制器80可操作用以改變雷射射束60相對於玻璃片20的移動之速度，以使得線段14、16、18等之至少一者中的速度與線段之其他者中的速度相比為不同。舉例而言，關於速度「不同」之定義可為至少約2%、至少約5%及/或至少約10%。在另一實施例中，控制器80可操作用以改變雷射射束60相對於玻璃片20的移動之速度，以使得所有線段14、16、18等中的速度皆不同。另外及/或替代地，控制器80可操作用以改變冷卻流體62之壓力與流動速率之至少一者，以使得線段14、16、18等之至少一者中的壓力與流動速率之至少一者與線段之其他者中的壓力與流動速率之至少一者相比為不同。舉例而言，關於流動速率「不同」之定義可為至少約2%、至少約5%及/或至少約10%。在另一實施例中，控制器80可操作用以改變冷卻流體62之壓力與流動速率之至少一者，以使得所有線段14、16、18等中的壓力與流動速率之至少一者皆不同。另外及/或替代地，在雷射射束60移動穿過線段14、16、18等之至少一者時，與線段之其他者相比，控制器80可操作用以改變自支撐結構102的支撐流體之空氣壓力及/或流量之供應，從而調整支撐結構102上方的玻璃片20之飛動高度。
控制器80操作用以改變經由線段14、16、18的切割參數，以便在裂縫沿切割線擴散時控制玻璃片20內的溫度 及應力。切割參數之可變性產生切割邊緣之邊緣特徵方面的改良，該等邊緣特徵包括邊緣強度、剪應力、壓縮、扭曲鋸齒等。舉例而言，參看第4A圖至第4B圖，兩個圖分別係薄玻璃基板(約0.2mm)之給定半徑(小於約20mm)之切割邊緣之俯視圖及側視圖之數位影像。值得注意的是，在雷射射束60橫貫圓形部分時，在不改變貫穿切割線之任何線段的切割參數情況下產生切割邊緣。因此，眾多不良邊緣特徵明顯，該等不良邊緣特徵包括大剪應力、大壓縮、大扭曲鋸齒及明顯的阻止特徵92，其中所示尺寸為約105μm。比較而言，參看第5A圖至第5B圖，兩個圖分別係薄玻璃基板(約0.2mm)之給定半徑(小於約20mm)之切割邊緣之俯視圖及側視圖之數位影像。值得注意的是，在雷射射束60橫貫圓形部分時，藉由改變貫穿切割線之線段中的一或更多者的切割參數產生切割邊緣。因此，眾多理想邊緣特徵明顯，該等理想邊緣特徵包括低剪應力、低壓縮、低扭曲鋸齒及不明顯的任何阻止特徵，其中所示尺寸為約114.08μm。
與在經修整之玻璃基板10上實現滿意切割邊緣品質相關的另一重要參數集合係提供傳送玻璃片20(傳送至設備100之切割區域中及從設備100之切割區域中傳送出來)及在切割製程期間固持玻璃片20之功能。假定支撐結構102將用於傳送、劃刻及雷射切割(此為理想組合)，則支撐結構102之表面特性(尤其是玻璃片20下方的表面)及用於在切割期間支撐玻璃片20的機構對於切割本文所涵蓋之厚度的薄撓性玻璃十分重要。為了使用裂縫引發的機械劃刻機構， 支撐結構102之表面的硬度應相對較硬以避免撓曲。另外，支撐結構102之表面應能夠承受由雷射射束60產生的相對較高溫度。為了將玻璃片20移動至劃刻、雷射切割的位置，及隨後移動玻璃基板10(在完成切割製程後)，在支撐結構102中提供空氣軸承機構。可經由支撐結構102之多孔表面實現空氣軸承，其中該支撐台提供可變空氣軸承模式(軸承流體壓力及/或流動速率之可變性)。自支撐結構102之表面經由表面之孔隙及不同壓力與流量之流體源(未圖示)傳遞空氣軸承之支撐軸承流體。在雷射射束60升高玻璃片20之溫度且以與支撐流體相對的方式導引冷卻流體62時，空氣軸承模式操作用以偏移玻璃片20遠離支撐結構102之支撐台表面。
現參看第6A圖至第6B圖，兩個圖分別係用於使用新穎兩點彎曲方法測試玻璃基板10之邊緣強度的裝置之前視圖及側視圖之示意圖。習知兩點測試方法操作用以測試直邊之邊緣強度。然而，第6A圖至第6B圖所示之測試裝置操作用以測試圓邊12(例如，具有小於約20mm的半徑)之邊緣強度。測試裝置包括上壓板202及下壓板204，藉此在壓板202、204之間安置玻璃基板10。在圖示實例中，玻璃基板10包括橫側上的對稱圓形部分以及實質筆直的上邊緣與下邊緣，該等邊緣嚙合上壓板202及下壓板204。如第6B圖中最佳可見，使上壓板202與下壓板204朝向彼此移動，以便撓曲玻璃基板10及呈現大應力至玻璃基板10之圓形部分12之頂點。壓板202、204一直行進，直至玻璃基板10斷裂。
接下來，藉由檢驗圓形部分12之破裂邊緣識別斷裂 點。舉例而言，如第7圖所示，可使用適宜檢測設備檢驗圓形部分12之鏡面修整半徑。此需要採用一些估算玻璃之破裂應力的方法(習知或以其他方式)。舉例而言，使用顯微鏡獲得第7圖中的結果，藉此在散列標記之間量測約36μm之長度(亦即，用於決定樣本之破裂應力的鏡面半徑長度)。熟習此項技術者應將瞭解，此製程中的步驟係基於已知技術。
使用上述測試裝置，測試眾多玻璃基板10樣本。藉由使用上文所論述之切割製程切割130μm厚度之玻璃片製備玻璃基板樣本。在切割線之直線段中，切割參數包括：(i)3.8瓦特之雷射功率，(ii)860mm/m之速度，及(iii)100l/m之噴嘴氣流。如上文所論述，在切割線之彎曲部分中，在雷射射束自複數個線段14、16、18之一者移動至複數個線段之下一者時改變切割參數中的一或更多者。詳言之，在區段14中，切割參數包括：(i)3.0瓦特之雷射功率，(ii)300mm/m之速度，及(iii)100l/m之噴嘴氣流。在區段16中，切割參數包括：(i)3.0瓦特之雷射功率，(ii)350mm/m之速度，及(iii)100l/m之噴嘴氣流。在區段18中，切割參數包括：(i)3.0瓦特之雷射功率，(ii)325mm/m之速度，及(iii)100l/m之噴嘴氣流。
參看第8圖，在Weibull圖上呈現所得測試資料(其中Y軸為故障概率及X軸為以MPa為單位的最大彎曲應力)。Weibull圖圖示以MPa為單位的破裂應力，且資料點展示出對於所測試樣本，圓形部分之邊緣強度介於100MPa至700MPa之間。進一步地，將具有大於玻璃厚度的約50%之鋸齒的樣本指明為不良且指示需要調整切割製程。
儘管已參照特定實施例描述本發明，但應將理解，該等實施例僅用於說明本文中的實施例之原理及應用。因此，應將理解，可對說明性實施例實行眾多修改及可在不脫離本申請案之精神及範疇的情況下設計出其他排列。舉例而言，可根據以下態樣組合本發明之各種特徵。
根據第一態樣，本發明提供一種方法，該方法包含：支撐約0.2mm或更少之厚度的源玻璃片；界定具有小於約20mm之半徑之至少一個非直線部分的切割線，其中該切割線界定玻璃基板之所欲形狀；將切割線之非直線部分分割成複數個連續線段；在玻璃片中引發裂痕；將雷射射束應用於玻璃片，從裂痕處開始及沿切割線使雷射射束與玻璃片相對於彼此連續移動，以升高切割線處的玻璃片之溫度；與應用雷射射束同時應用冷卻流體，以使得冷卻流體至少降低玻璃片之溫度，以便在玻璃片中沿切割線擴散裂紋；在雷射射束自複數個線段之一者移動至複數個線段之下一者時改變一或更多個切割參數，其中一或更多個切割參數包括以下之至少一者：(i)雷射射束之功率，(ii)移動之速度，(iii)冷卻流體之壓力，及(iv)冷卻流體之流動速率；以及使廢玻璃與玻璃片分離以獲得所欲形狀之玻璃基板。
根據第二態樣，本發明提供態樣1之方法，其中以下之至少一者：雷射射束為實質圓形，該圓形具有以下之一者的雷射射 束之直徑：(i)介於約1mm至約5mm之間，及(ii)介於約2mm至約4mm之間；以及雷射射束為適當非圓形，該非圓形具有小於約2之深寬比及小於約5mm之直徑。
根據第三態樣，本發明提供態樣1或態樣2之方法，進一步包含改變雷射射束之功率，以使得線段之至少一者中的功率位準與線段之其他者中的功率位準相比為不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第四態樣，本發明提供態樣3之方法，進一步包含改變雷射射束之功率位準，以使得所有線段中的功率位準皆不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第五態樣，本發明提供態樣1至態樣4中任一者之方法，進一步包含改變雷射射束之功率位準，以使得切割線為直線時的功率位準與切割線為曲線時的功率位準相比更高，高出以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第六態樣，本發明提供態樣1至態樣5中任一者之方法，進一步包含改變雷射射束相對於玻璃片的移動之速度，以使得線段之至少一者中的速度與線段之其他者中的速度相比為不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第七態樣，本發明提供態樣6之方法，進一步包含改變雷射射束相對於玻璃片的移動之速度，以使得所有線段中的速度皆不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、 至少約5%及至少約10%。
根據第八態樣，本發明提供態樣1至態樣7中任一者之方法，進一步包含改變雷射射束相對於玻璃片的移動之速度，以使得切割線為直線時的速度與切割線為曲線時的速度相比更高，高出以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第九態樣，本發明提供態樣1至態樣8中任一者之方法，進一步包含改變冷卻流體之壓力與流動速率之至少一者，以使得線段之至少一者中的壓力與流動速率之至少一者與線段之其他者中的壓力與流動速率之至少一者相比為不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第十態樣，本發明提供態樣9之方法，進一步包含改變冷卻流體之壓力與流動速率之至少一者，以使得所有線段中的壓力與流動速率之至少一者皆不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第十一態樣，本發明提供態樣1至態樣10中任一者之方法，其中圍繞雷射射束朝向玻璃片環形導引冷卻流體。
根據第十二態樣，本發明提供一種設備，該設備包含：支撐台，操作用以支撐約0.2mm或更少之厚度的玻璃片，該玻璃片具有界定切割線，該切割線包括小於約20mm之半徑之至少一個非直線部分，其中將切割線之非直線部分 分割成複數個連續線段，且其中切割線界定玻璃基板之所欲形狀；裝置，操作用以劃刻玻璃片來產生初始裂痕；雷射源，操作用以將雷射射束應用於玻璃片，從初始裂痕處開始及沿切割線使雷射射束與玻璃片相對於彼此連續移動，以升高切割線處的玻璃片之溫度；冷卻流體源，操作用以與應用雷射射束同時應用冷卻流體，以使得冷卻流體至少降低玻璃片之溫度，以便在玻璃片中沿切割線擴散裂紋；控制器，操作用以在雷射射束自複數個線段之一者移動至複數個線段之下一者時改變一或更多個切割參數，其中一或更多個切割參數包括以下之至少一者：(i)雷射射束之功率，(ii)移動之速度，(iii)冷卻流體之壓力，及(iv)冷卻流體之流動速率。
根據第十三態樣，本發明提供態樣12之設備，其中以下之至少一者：雷射射束為實質圓形，該圓形具有為以下之一者的雷射射束之直徑：(i)介於約1mm至約5mm之間，及(ii)介於約2mm至約4mm之間；以及雷射射束為適當非圓形，該非圓形具有小於約2之深寬比及小於約5mm之直徑。
根據第十四態樣，本發明提供態樣12或態樣13之設備，其中控制器操作用以以下之一者：改變雷射射束之功率，以使得線段之至少一者中的功率 位準與線段之其他者中的功率位準相比為不同；以及改變雷射射束之功率位準，以使得所有線段中的功率位準皆不同。
根據第十五態樣，本發明提供態樣12至態樣14中任一者之設備，其中控制器操作用以以下之一者：改變雷射射束相對於玻璃片的移動之速度，以使得線段之至少一者中的速度與線段之其他者中的速度相比為不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%；以及改變雷射射束相對於玻璃片的移動之速度，以使得所有線段中的速度皆不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第十六態樣，本發明提供態樣12至態樣15中任一者之設備，其中控制器操作用以以下之一者：改變冷卻流體之壓力與流動速率之至少一者，以使得線段之至少一者中的壓力與流動速率之至少一者與線段之其他者中的壓力與流動速率之至少一者相比為不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%；以及改變冷卻流體之壓力與流動速率之至少一者，以使得所有線段中的壓力與流動速率之至少一者皆不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
根據第十七態樣，本發明提供態樣12至態樣16中任一者之設備，其中圍繞雷射射束朝向玻璃片環形導引冷卻流體。
根據第十八態樣，本發明提供一種設備，該設備包含：約0.2mm或更少之厚度的玻璃基板，該玻璃基板係雷射切割自源玻璃片，其中玻璃基板包括具有小於約20mm之半徑的至少一個非直線部分，及至少一個非直線部分之邊緣強度大於約150MPa，且並未藉由拋光強化該至少一個非直線部分。
根據第十九態樣，本發明提供態樣18之設備，其中至少一個非直線部分之邊緣強度大於約300MPa。
根據第二十態樣，本發明提供態樣18或態樣19之設備，其中至少一個非直線部分之邊緣強度大於約400MPa。
根據第二十一態樣，本發明提供態樣18至態樣20中任一者之設備，其中該鋸齒尺寸小於玻璃厚度的約50%。
10‧‧‧玻璃基板
12‧‧‧圓形部分
14‧‧‧線段
16‧‧‧線段
18‧‧‧線段
20‧‧‧玻璃片
60‧‧‧雷射射束
62‧‧‧冷卻流體/冷卻劑區域

Claims (11)

  1. 一種方法，包含以下步驟：支撐約0.2mm或更少之厚度的一源玻璃片；界定具有小於約20mm之一半徑之至少一個非直線部分的一切割線，其中該切割線界定一玻璃基板之一所欲形狀；將該切割線之該非直線部分分割成複數個連續線段；在該玻璃片中引發一裂痕；將一雷射射束應用於該玻璃片，從該裂痕處開始及沿該切割線使該雷射射束與該玻璃片相對於彼此連續移動，以升高該切割線處的該玻璃片之一溫度；與應用該雷射射束同時應用一冷卻流體，以使得該冷卻流體至少降低該玻璃片之該溫度，以便在該玻璃片中沿該切割線擴散一裂紋；在該雷射射束自該複數個線段之一者移動至該複數個線段之一下一者時改變一或更多個切割參數，其中該一或更多個切割參數包括以下之至少一者：(i)該雷射射束之一功率，(ii)該移動之一速度，(iii)該冷卻流體之一壓力，及(iv)該冷卻流體之一流動速率；以及使廢玻璃與該玻璃片分離以獲得該所欲形狀之該玻璃基板。
  2. 如請求項1所述之方法，其中以下之至少一者： 該雷射射束為實質圓形，該圓形具有為以下之一者的該雷射射束之一直徑：(i)介於約1mm至約5mm之間，及(ii)介於約2mm至約4mm之間；以及該雷射射束為適當非圓形，該非圓形具有小於約2之一深寬比及小於約5mm之一直徑。
  3. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：改變該雷射射束之該功率，以使得該等線段之至少一者中的該功率位準與該等線段之其他者的該功率位準相比為不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
  4. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：改變該雷射射束之一功率位準，以使得該切割線為直線時的該功率位準與該切割線為曲線時的該功率位準相比更高，高出以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
  5. 如請求項1或請求項3所述之方法，進一步包含以下步驟：改變該雷射射束相對於該玻璃片的該移動之該速度，以使得該等線段之至少一者中的該速度與該等線段之其他者中的該速度相比為不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
  6. 如請求項1或請求項4所述之方法，進一步包含以下步驟：改變該雷射射束相對於該玻璃片的該移動之一速度，以 使得該切割線為直線時的該速度與該切割線為曲線時的該速度相比更高，高出以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
  7. 如請求項1或請求項3所述之方法，進一步包含以下步驟：改變該冷卻流體之該壓力與流動速率之至少一者，以使得該等線段之至少一者中的該壓力與流動速率之至少一者與該等線段之其他者中的該壓力與流動速率之至少一者相比為不同，不同程度為以下之一者：至少約2%、至少約5%及至少約10%。
  8. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中圍繞該雷射射束朝向該玻璃片環形導引該冷卻流體。
  9. 一種設備，包含：一支撐台，操作用以支撐約0.2mm或更少之厚度的一玻璃片，該玻璃片具有一界定切割線，該切割線包括小於約20mm之一半徑之至少一個非直線部分，其中將該切割線之該非直線部分分割成複數個連續線段，且其中該切割線界定一玻璃基板之一所欲形狀；一裝置，操作用以劃刻該玻璃片來產生一初始裂痕；一雷射源，操作用以將一雷射射束應用於該玻璃片，從該初始裂痕處開始及沿該切割線使該雷射射束與該玻璃片相對於彼此連續移動，以升高該切割線處的該玻璃片之一溫度； 一冷卻流體源，操作用以與應用該雷射射束同時應用一冷卻流體，以使得該冷卻流體至少降低該玻璃片之該溫度，以便在該玻璃片中沿該切割線擴散一裂紋；一控制器，操作用以在該雷射射束自該複數個線段之一者移動至該複數個線段之一下一者時改變一或更多個切割參數，其中該一或更多個切割參數包括以下之至少一者：(i)該雷射射束之一功率，(ii)該移動之一速度，(iii)該冷卻流體之一壓力，及(iv)該冷卻流體之一流動速率。
  10. 一種設備，包含：一玻璃基板，該玻璃基板具有約0.2mm或更少之厚度，該玻璃基板係雷射切割自一源玻璃片，其中該玻璃基板包括具有小於約20mm之一半徑的至少一個非直線部分，及該至少一個非直線部分之一邊緣強度大於約150MPa，且並未藉由拋光強化該至少一個非直線部分。
  11. 如請求項10所述之設備，其中該鋸齒尺寸小於該玻璃厚度的約50%。
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