TW201628985A - 使用磨料表面之薄玻璃基材中的機械式形成裂隙起始缺陷 - Google Patents

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Abstract

本案提供用於在玻璃基材中形成起始缺陷以促進將該玻璃基材分離成複數個基材之方法。該方法包括：提供該玻璃基材及使該玻璃基材之寬表面與磨料表面接觸，進而在該玻璃基材之該寬表面中形成起始缺陷之場區。起始缺陷之該場區具有在最外部起始缺陷之間的至少約三毫米之寬度。至少一個起始缺陷係利用雷射源來加熱。該至少一個起始缺陷係利用冷卻流體來冷卻，以使得裂隙自該至少一個起始缺陷起始，該裂隙延伸穿過該玻璃基材之厚度且跨於該玻璃基材傳播以將該玻璃基材分離成該複數個基材。

Description

使用磨料表面之薄玻璃基材中的機械式形成裂隙起始缺陷 【相關申請案之交互參照】
本申請案根據專利法主張2014年11月7日申請的美國臨時申請案序列號第62/076,539號之優先權權益，該臨時申請案之內容為本文之基礎且係以全文引用方式併入本文中。
本說明書總體上係關於薄玻璃基材之雷射分離，且更確切言之，係關於機械式形成裂隙起始缺陷以用於使用雷射分離技術分離薄玻璃基材之方法。
諸如用於平板顯示器及其他電子裝置中之彼等者的玻璃基材通常由大玻璃基材形成，該大玻璃基材經分段成併入個別裝置中之複數個較小玻璃基材。各種分離技術可用於將大玻璃基材分離成複數個較小玻璃基材，該等分離技術包括雷射切割技術。為藉由雷射切割分離玻璃基材，可使用單點劃線首先在玻璃基材中形成起始缺陷或裂口裂隙。為形成起始缺陷，使劃線與玻璃基材進行接觸，且隨後將正交於玻璃基材之表面的力施加於該劃線，從而將劃線壓入玻璃基材之表面中。施加 於劃線輪上之力產生部分地延伸穿過玻璃基材之厚度的起始缺陷。此後，將起始缺陷加熱且快速冷卻以自起始缺陷傳播貫通裂口以使玻璃基材分離。
雖然劃線可用於產生起始缺陷，但此等單點起始缺陷可需要起始缺陷與雷射之間的謹慎對準，以便在起始缺陷處局部地加熱。此可需要在機器橫貫方向或側向方向上精確控制玻璃基材以避免起始缺陷未對準。諸如空氣軸承之各種運送系統的使用可進一步使在起始缺陷形成位置與雷射源之間的對玻璃基材之側向移動控制複雜化。
因此，對用於在薄玻璃基材中產生裂隙起始缺陷以促進藉由雷射分離將薄玻璃基材分離成複數個個別玻璃基材的替代方法及設備存在需要。
本文所述的實施例係關於在薄玻璃基材之表面中形成裂隙起始缺陷而不擊穿薄玻璃基材或在薄玻璃基材中不起始不受控制的裂隙傳播並進而促進將薄玻璃基材分離成複數個個別基材之方法。可使孕鑲(impregnated)金剛石之襯墊或海綿在移動玻璃基材之前緣上進行接觸，以在該表面上達成一系列瑕疵，該等瑕疵隨後可藉由在開縫應用中之熱源來加以傳播，該等開縫應用需要玻璃基材及/或熱源之移動或平移。此等製程及設備可為經歷側向運動且支撐於空氣運送裝置上之腹板。
根據第一態樣，提供用於在玻璃基材中形成起始缺陷以促進將該玻璃基材分離成複數個基材之方法。該方法包括：提供玻璃基材及使玻璃基材之寬表面與磨料表面接觸，進而在該玻璃基材之該寬表面中形成起始缺陷之場區。起始缺陷之該場區具有在最外部起始缺陷之間的至少約三毫米之寬度。至少一個起始缺陷係利用雷射源來加熱。至少一個起始缺陷係利用諸如空氣噴流之冷卻流體來冷卻，以使得裂隙自至少一個起始缺陷起始，該裂隙延伸穿過玻璃基材之厚度且沿該玻璃基材傳播以將該玻璃基材分離成該複數個基材。
根據第二態樣，提供態樣1之方法，其中該接觸該玻璃基材之該寬表面的步驟包括使該玻璃基材之該寬表面與包括該磨料表面之磨料襯墊接觸。
根據第三態樣，提供態樣1或態樣2之方法，其中該磨料表面之寬度為至少約三毫米。
根據第四態樣，提供態樣1-3中任一態樣之方法，其中該磨料表面包含金剛石磨料粒子。
根據第五態樣，提供態樣4之方法，其中該等金剛石磨料粒子之直徑在約10μm與約250μm之間。
根據第六態樣，提供態樣1-5中任一態樣之方法，其中該接觸該玻璃基材之該寬表面的步驟包括使用缺陷起始器總成接觸該玻璃基材之該寬表面，該缺陷起始器總成包含在延伸組態與回縮組態之間移動磨料襯墊總成的致動器。
根據第七態樣，提供態樣6之方法，其中該致動器基於來自偵測器的信號而在該等延伸位置與回縮位置之間移動該磨料襯墊總成，該偵測器偵測該玻璃基材之位置。
根據第八態樣，提供態樣6或態樣7之方法，其中該磨料襯墊總成包含磨料襯墊，該磨料襯墊包括該磨料表面及背襯基材，該背襯基材包含泡沫材料。
根據第九態樣，提供態樣1-8中任一態樣之方法，其中該玻璃基材之厚度不超過約0.3mm。
根據第十態樣，提供態樣1-9中任一態樣之方法，其中藉由該磨料表面對該玻璃基材施加的力足以形成起始缺陷之該場區。
根據第十一態樣，提供態樣1-10中任一態樣之方法，其進一步包含：將該玻璃基材順應地支撐於空氣軸承上。
根據第十二態樣，處理可撓性玻璃基材之玻璃處理設備包括玻璃分離設備，該玻璃分離設備經配置以使用雷射源沿分離線分離該可撓性玻璃基材之一部分，該雷射源加熱該可撓性玻璃基材中之起始缺陷。切割支撐構件經配置以沿運送機路徑支撐該可撓性玻璃基材而不觸碰該可撓性玻璃基材。玻璃缺陷起始器總成包括具有磨料表面之磨料襯墊總成。該玻璃缺陷起始器總成包括致動器，該致動器在回縮組態中遠離該運送機路徑移動該磨料襯墊總成，且在延伸組態中朝向該運送機 路徑移動該磨料襯墊總成，以使該可撓性玻璃基材之寬表面與該磨料表面接觸，且在該可撓性玻璃基材之該寬表面中提供起始缺陷之場區。
根據第十三態樣，提供態樣12之設備，其中該磨料表面之寬度為至少約三毫米。
根據第十四態樣，提供態樣12或態樣13之設備，其中該磨料表面包含金剛石磨料粒子。
根據第十五態樣，提供態樣14之設備，其中該等金剛石磨料粒子之直徑在約10μm與約250μm之間。
根據第十六態樣，提供態樣12-15中任一態樣之設備，其中該致動器為氣動致動器。
根據第十七態樣，提供態樣12-16中任一態樣之設備，其包含偵測器，該偵測器偵測該可撓性玻璃基材之位置，且提供用於在該等延伸組態與回縮組態之間移動該磨料襯墊總成之信號。
根據第十八態樣，提供態樣17之設備，其進一步包含控制器，該控制器基於來自該偵測器之該信號而控制該致動器。
根據第十九態樣，提供態樣12-18中任一態樣之設備，其中該磨料襯墊總成包含磨料襯墊，該磨料襯墊包括背襯基材，該背襯基材包含泡沫材料。
根據第二十態樣，提供態樣12-19中任一態樣之設備，其中該玻璃分離設備進一步包含冷卻噴嘴， 該冷卻噴嘴經配置以提供冷卻流體之冷卻噴流來利用冷卻流體冷卻起始缺陷，以使得裂隙自該起始缺陷起始。
本揭示內容之其他特徵及優勢將在以下的詳述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐本文(包括後續實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解，前述的一般描述及以下詳述描述各種實施例，且意欲提供用於理解所請求標的之性質及特徵的概述或框架。隨附圖式係納入來提供對各種實施例之進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示本文所述的各種實施例，且與說明書一起用於解釋所請求標的之原理及操作。
T‧‧‧厚度
T1‧‧‧厚度
T2‧‧‧厚度
L‧‧‧長度
W‧‧‧寬度
100‧‧‧薄玻璃基材
102‧‧‧表面
114‧‧‧磨料材料
116‧‧‧磨料孕鑲表面
118‧‧‧磨料襯墊
120‧‧‧接觸區域
122‧‧‧場區
124‧‧‧局部化裂隙起始缺陷/裂隙起始缺陷
124a‧‧‧最外部起始缺陷
124b‧‧‧最外部起始缺陷
126‧‧‧前緣
130‧‧‧支撐件
150‧‧‧可撓性玻璃基材/玻璃基材
152‧‧‧玻璃處理設備/設備
156‧‧‧第一邊緣
158‧‧‧第二邊緣
160‧‧‧中心部分
166‧‧‧卷邊
168‧‧‧卷邊
170‧‧‧切割區帶
172‧‧‧切割支撐構件/非接觸切割支撐構件
174‧‧‧彎曲目標段
176‧‧‧第一寬表面/相對表面/表面
178‧‧‧第二寬表面/相對表面/表面
184‧‧‧玻璃缺陷起始器總成/缺陷起始器總成/邊緣起始器總成/上游缺陷邊緣起始器總成/上游缺陷起始器
186‧‧‧玻璃缺陷起始器總成/缺陷起始器總成/邊緣起始器總成/下游缺陷起始器總成/上游缺陷起始器
190‧‧‧玻璃切割設備
191‧‧‧缺陷起始器總成
192‧‧‧磨料襯墊總成
194‧‧‧磨料表面
195‧‧‧邊緣偵測器
196‧‧‧致動器
197‧‧‧控制器
201‧‧‧托架構件
202‧‧‧連接部分
204‧‧‧襯墊固持部分
205‧‧‧磨料襯墊
210‧‧‧致動器桿
212‧‧‧致動器桿
214‧‧‧氣缸
215‧‧‧管線
217‧‧‧管線
218‧‧‧磨料襯墊
220‧‧‧織物
222‧‧‧島狀物
224‧‧‧背襯基材
225‧‧‧磨料顆粒
230‧‧‧順應表面
232‧‧‧空氣墊
250‧‧‧裂隙起始缺陷
260‧‧‧雷射源
262‧‧‧射束
264‧‧‧束斑
266‧‧‧冷卻噴流
268‧‧‧冷卻噴嘴
270‧‧‧冷卻斑
271‧‧‧分離線
272‧‧‧裂隙傳播方向
274‧‧‧箭頭
第1圖示意地繪示根據本文所示及所述的一或多個實施例的利用磨料表面在薄玻璃基材中形成裂隙起始缺陷之方法；第2圖示意地繪示利用第1圖繪示的方法在玻璃基材之表面中形成的裂隙起始缺陷之場區；第3圖示意地繪示第2圖之裂隙起始缺陷之場區的放大圖；第4圖示意地例示根據本文所示及所述的一或多個實施例的玻璃處理設備之一部分之俯視圖； 第5圖示意地例示第4圖中所繪示的玻璃處理設備之側視圖；第6圖示意地例示根據本文所示及所述的一或多個實施例的與第5圖之玻璃處理設備一起使用的玻璃缺陷起始器總成；第7圖示意地例示根據本文所示及所述的一或多個實施例的玻璃缺陷起始器總成之磨料襯墊總成；第8圖示意地例示根據本文所示及所述的一或多個實施例的與第7圖之磨料襯墊總成一起使用的磨料襯墊；第9圖示意地繪示根據本文所示及所述的一或多個實施例的在薄玻璃基材之表面中形成的裂隙起始缺陷；以及第10及11圖示意地繪示根據本文所示及所述的一或多個實施例的用於自裂隙起始缺陷雷射分離玻璃基材之方法。
在以下詳細描述中，出於解釋且非限制之目的，闡述揭示特定細節之示例性實施例，以便提供對本揭示內容之各種原理的徹底理解。然而，已受益於本揭示內容之一般技藝人士應明白的是，本揭示內容可在脫離本文揭示的特定細節之其他實施例中實踐。此外，可省略對熟知裝置、方法及材料之描述，以便不模糊對本 揭示內容之各種原理之描述。最後，在任何可適用的情況下，相同元件符號指代相同元件。
本文中可將範圍表述為自「約」一個特定值，及/或至「約」另一特定值。當表述此範圍時，另一實施例包括自該一個特定值及/或至該另一特定值。類似地，當藉由使用先行詞「約」將值表述為近似值時，應理解，特定值形成另一實施例。應進一步理解，範圍中每一者之端點相對於另一端點而言及獨立於另一端點而言均有意義。
如本文所使用的方向性用詞-例如，上、下、右、左、前、後、頂部、底部-僅係參考所繪製之圖式而言，且不意欲暗示絕對定向。
除非另外明確地說明，否則絕不意欲將本文中所闡述的任何方法解釋為需要其步驟以特定順序進行。因此，在方法請求項實際上未敘述其步驟所遵循之順序或在發明申請專利範圍或說明書中未另外明確說明步驟應限於一特定順序的情況下，絕不意欲在任何態樣中推斷任何順序。此構成用於解釋的任何可能的非表述基礎，包括：相對於步驟或操作流程之佈置的邏輯事項；來源於語法組織或標點的普通含義；說明書中描述的實施例之數量或類型。
除非上下文另外明確指定，否則如本文所使用，單數形式「一」及「該」包括複數提及物。因此， 例如，除非上下文另外明確指示，否則提及一「組件」包括具有兩個或兩個以上此等「組件」之態樣。
現將詳細參考用於在薄玻璃基材中機械式形成裂隙起始缺陷之方法的實施例，該等實施例之實例例示於隨附圖式中。用於在玻璃基材之表面中形成裂隙起始缺陷之方法的一個實施例示意地繪示於第1圖中。該方法總體上包括使用磨料表面，諸如使用金剛石孕鑲襯墊或海綿之金剛石孕鑲表面以在玻璃基材之寬表面上產生瑕疵之場區。雷射束可用於在瑕疵上提供局部化熱源，該局部化熱源可用於在開縫製程中使裂隙傳播穿過玻璃基材。
適用於諸如平板顯示器、智慧型電話及類似物之電子裝置中的蓋玻璃可由厚度為0.2mm或更小之薄玻璃基材形成。此等薄玻璃基材通常形成為大玻璃材或玻璃帶，其隨後藉由雷射分離技術分段成複數個個別玻璃基材。如本文所使用，術語「玻璃基材」意欲包括例如個別片材及較長、連續玻璃帶，該玻璃帶可自滾軸捲繞及退繞。已判定的是，用於在薄玻璃基材中形成裂隙起始缺陷以促進雷射分離之習知技術可造成薄玻璃基材之不受控制分離、擊穿薄玻璃基材或甚至薄玻璃基材之劇變斷裂，此係歸因於用於形成裂隙起始缺陷之高正交力及歸因於在裂隙起始缺陷與玻璃基材上雷射加熱位置之中心之間所需的高程度對準。此外，在玻璃分離之開始期間的斷裂可造成需要重新開始製程，包括設置腹 板路徑，從而會造成顯著製造時間損失。因此，在薄玻璃基材中形成裂隙起始缺陷可為損失及高成本之來源。本文所述的為在玻璃基材中形成裂隙起始缺陷的緩和上述難題之方法及設備。
現參考第1圖，示意地繪示在薄玻璃基材100(亦即，具有不大於約0.3mm之厚度T的玻璃基材，該厚度包括但不限於例如以下厚度：約0.01-0.05mm、約0.05-0.1mm、約0.1-0.15mm及約0.15-0.3mm)之表面102中形成裂隙起始缺陷之場區的多個裂隙起始缺陷之方法。裂隙起始缺陷之場區係利用藉由磨料海綿或襯墊118之磨料孕鑲表面116運載的磨料材料114形成於玻璃基材100之表面102中。具有磨料材料114之磨料孕鑲表面116可與玻璃基材100之表面102進行接觸(例如，手動地及/或自動地接觸)以磨耗表面102之區域，進而產生裂隙起始缺陷之場區。
在本文所述的實施例中，磨料材料114可為金剛石粒子，其直徑等級在約10μm與約250μm之間，諸如在約20μm與約125μm之間，諸如不大於約125μm，諸如約40μm，以便形成裂隙起始缺陷，該等裂隙起始缺陷具有適於自其傳播裂隙之大小。舉例而言，適合的金剛石磨料表面可藉由自3M公司市售的400目(40μm黃色粒子)Diapad®提供。然而，應理解，磨料粒子之大小的此等值為示範性的，且具有較大或較小大 小之磨料材料亦可用於利用此方法在玻璃基材之表面中形成裂隙起始缺陷。
磨料表面116以一壓力接觸玻璃基材100之表面102，該壓力適於在玻璃基材100之表面102上引起裂隙起始缺陷之場區之局部化形成，而不引起對玻璃基材之過量破壞(亦即，不產生完全穿過玻璃基材100之厚度的孔)。在一個實施例中，磨料表面116可僅施加足夠力以在玻璃基材100上產生裂隙起始缺陷之場區，該等裂隙起始缺陷例如在以淺角度照射表面102時為可見的。維持藉由磨料表面116施加於表面102的壓力之此程度有助於緩和對玻璃基材100之過量破壞，該破壞可導致貫通孔之形成或替代地導致不受控制的裂隙傳播。雖然合乎需要的是維持施加於玻璃基材之表面102的壓力以緩和過量破壞，但應理解，藉以起始較深刮痕之壓力亦可用於在玻璃基材100中形成裂隙起始缺陷。然而，若過多壓力施加於表面102，則磨料表面116可在玻璃基材100上產生在玻璃基材100之側面之間不等的力，從而在玻璃基材100上產生可引起對玻璃基材100之破壞的扭矩。
磨料襯墊118之磨料表面116可接觸玻璃基材100，以提供具有寬度W及長度L之接觸區域120(第2及3圖中所示)，在該接觸區域內形成局部化裂隙起始缺陷124之場區122。在一些實施例中，局部化裂隙起始缺陷124之場區122可形成於玻璃基材100之前緣 126處且與之相交。在其他實施例中，局部化裂隙起始缺陷124之場區可與玻璃基材100之前緣126間隔形成，及/或在玻璃基材100之縱向或運送方向上持續超出前緣126。玻璃基材100之預期側向移動可用於決定裂隙起始缺陷124之場區122之寬度W。例如，裂隙起始缺陷124之場區122之寬度W(亦即，最外部起始缺陷124a與124b之間的寬度)可為至少約3mm，諸如至少約7mm，諸如至少約10mm或更大。維持接觸區域120之寬度W不少於約3mm，諸如不少於約7mm可相較於點起始缺陷而言，尤其當可發生玻璃基材100之一些側向移動時，增加對使用例如邊緣誘導瑕疵之起始事件之可預測性。裂隙起始缺陷124之場區122之長度L取決於磨料表面116與玻璃基材100之表面102接觸的時間，且可接近於前緣126(例如，小於約5mm)或在與該前緣顯著更遠(例如，25mm或更大，諸如50mm或更大)處終止，尤其在斷裂遠離前緣126起始之處終止。
玻璃基材100可經定位以使得玻璃基材的與磨料表面116之接觸區域120相對的區域受順應地支撐，諸如當玻璃基材100支撐於磨料表面116之下的空氣墊上或支撐在兩個處於張力下之支撐件(例如，輥)之間時的情況。此佈置展示於第1圖中，其中玻璃基材100定位於支撐件130上，以使得玻璃基材100之至少一部分支撐於支撐件130上方之空氣墊上。在此佈置中，玻璃基材100可受順應地支撐，以使得玻璃基材100可在 磨料表面116接觸玻璃基材100之表面102時撓曲。因此，應理解，片語「順應地支撐」意指：玻璃基材之至少一部分在形成裂隙起始缺陷時遠離裂隙起始機制自由地撓曲或回跳(recoil)。
在一些實施例中，玻璃基材100可在磨料表面116接觸玻璃基材100之表面102時順應地支撐於順應表面上。例如，順應表面可為泡沫襯墊或類似墊料，在磨料表面116接觸玻璃基材100之表面102時，玻璃基材100定位於該順應表面上。在另一實施例中，順應表面可為空氣軸承，諸如柏努利卡盤或類似空氣浮動裝置，玻璃基材100定位於該順應表面上，以便在磨料表面116接觸玻璃基材100之表面102時緩衝玻璃基材100。順應表面順應地支撐並緩衝玻璃基材100，且允許玻璃基材100在磨料表面116接觸玻璃基材100之表面102時稍微回跳，以使得藉由磨料材料引起的局部化起始缺陷之深度可得以最小化。順應表面、確切言之空氣軸承之示範性實施例示意地繪示於第4及5圖中，且在本文中進一步詳細描述。
現參考第2及3圖，磨料表面116可用於在玻璃基材100之表面102上的局部化區域中形成裂隙起始缺陷124之場區122，該局部化區域相應於磨料表面116之接觸區域120於表面102上之位置。更確切言之，藉由磨料表面116運載的磨料材料在接觸區域120內形成裂隙起始缺陷124之場區122。裂隙起始缺陷 124之表面密度(亦即，每單位寬度的裂隙起始缺陷數目)可藉由例如磨料表面116上的磨料粒子之密度及定位來控制。因此，磨料表面116上之較高磨料粒子密度可產生較高裂隙起始缺陷表面密度。例如，可提供每毫米寬度3個裂隙起始缺陷124或更大之密度。對給定接觸區域120而言，位於接觸區域120中的裂隙起始缺陷124中之任一者可用於使用雷射分離技術來起始分離裂口或裂隙，如將在本文中更詳細地描述。
參考第4圖，另一可撓性玻璃基材150係例示為經由玻璃處理設備152運送，第4圖僅例示該玻璃處理設備之一部分。可撓性玻璃基材150可經由玻璃處理設備152以連續方式自玻璃來源運送。可撓性玻璃基材150包括：一對相反第一邊緣156及第二邊緣158，該等邊緣沿可撓性玻璃基材150之長度延伸；以及中心部分160，該中心部分跨距在第一邊緣156與第二邊緣158之間。
在其中可撓性玻璃基材150使用下拉熔融製程形成的實施例中，第一邊緣156及第二邊緣158可包括具有厚度T1之卷邊166及168，該厚度T1大於中心部分160內之厚度T2。中心部分160可為「超薄的」，其具有約0.3mm或更小之厚度T2，包括但不限於例如以下厚度：約0.01-0.05mm、約0.05-0.1mm、約0.1-0.15mm及約0.15-0.3mm、0.3、0.29、0.28、0.27、0.26、0.25、0.24、0.23、0.22、0.21,0.2、 0.19、0.18、0.17、0.16、0.15、0.14、0.13、0.12、0.11、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06或0.05mm，儘管可在其他實例中形成具有其他厚度之可撓性玻璃基材150。
設備152可進一步包括切割區帶170。在一個實例中，設備152可包括切割支撐構件172，該切割支撐構件經配置以使可撓性玻璃基材150在切割區帶170中彎曲，以提供具有彎曲定向之彎曲目標段174。使目標段174在切割區帶170內彎曲可有助於加固及穩定可撓性玻璃基材150，以在切割程序期間達成改良位置控制。此穩定化可有助於抑制在切割程序期間對可撓性玻璃基材150之皺曲或干擾。在其他實施例中，切割支撐構件172可能不彎曲可撓性玻璃基材150，取而代之在實質上平面定向中提供並支撐可撓性玻璃基材150。
亦參考第5圖，切割支撐構件172可為非接觸支撐構件，該非接觸支撐構件經配置以支撐可撓性玻璃基材150而不觸碰可撓性玻璃基材150之第一寬表面176及第二寬表面178。例如，在第5圖中，非接觸切割支撐構件172可包括一或多個曲線型空氣棒，該等空氣棒經配置以提供空氣墊以在可撓性玻璃基材150與切割支撐構件172之間進行間隔，以便防止可撓性玻璃基材150之中心部分160接觸切割支撐構件172。空間亦可 促進在切割操作期間在可撓性玻璃基材150中形成局部機械變形。
玻璃處理設備152可包括一或多個玻璃缺陷起始器總成184及186。在所例示的實例中，玻璃缺陷起始器總成184可位於可撓性玻璃基材150下方或位於可撓性玻璃基材150之相對表面178，且玻璃起始器總成186可位於可撓性玻璃基材150上方或位於可撓性玻璃基材150之相對表面176，且處於玻璃切割設備190之上游。
亦參考第6圖，每一玻璃缺陷起始器總成184、186可具有延伸組態(藉由虛線例示)，其中具有磨料表面194之磨料襯墊總成192與可撓性玻璃基材150之表面176、178中之一者進行接觸。例如，玻璃缺陷起始器總成184可以延伸組態接觸表面178，雖然玻璃缺陷起始器總成186可以延伸位置接觸表面176。玻璃缺陷起始器總成184、186可包括致動器196，該致動器可用於將玻璃缺陷起始器總成184、186定位在其延伸(及回縮)位置。致動器196可利用預定力(例如，如使用適合負載偵測器或其他適合感測器所測定，該感測器諸如氣缸中之壓力偵測器)將磨料表面194置放成與玻璃基材150之表面176、178接觸。致動器196亦可將玻璃缺陷起始器總成184、186置放在其回縮位置，在該等回縮位置中，磨料襯墊總成192之磨料表面194與各別表面176、178分離且不與該等表面接觸。在一 些實施例中，致動器196可配置來將磨料襯墊總成192延伸預定距離。可使用任何適合的致動器，諸如馬達驅動偏心驅動機、線性致動器(諸如氣動致動器)等等。
缺陷起始器總成184及186可自動地及/或手動地(例如，基於使用者輸入)操作。例如，返回參考第5圖，邊緣偵測器195可用於提供指示玻璃處理設備152中之邊緣位置的信號。缺陷起始器總成184及186可基於來自邊緣偵測器之信號而置放於其延伸位置及回縮位置(例如，順序地或同時地)。任何其他適合的偵測器可用於提供用於控制邊緣起始器總成184及186之致動的信號(例如，向控制器197提供該信號)，以便形成或終止形成如上所述的裂隙起始缺陷之場區。另外，雖然例示一個上游缺陷邊緣起始器總成184及一個下游缺陷起始器總成186，但每一缺陷起始器總成184及186可表示位於可撓性玻璃基材150之相對邊緣處的一對邊緣起始器總成，以用於同時移除該等相對邊緣。另外，雖然例示上游缺陷起始器184及下游缺陷起始器186，但可僅存在一個(例如，一對)上游或下游邊緣起始器總成，或可存在兩對以上的缺陷起始器。
第7圖例示另一缺陷起始器總成191之示範性實施例，該缺陷起始器總成包括磨料襯墊總成192。磨料襯墊總成192包括托架構件201，該托架構件包括連接部分202(例如，用於連接至致動器)及襯墊固持部分204，用於固持磨料襯墊205。一對致動器桿210及 212自連接部分202向外延伸至氣缸214。氣缸214可用於經由空氣穿過管線215及217之輸入及輸出而如上所述在延伸位置與回縮位置之間延伸及回縮磨料襯墊總成192。
參考第8圖，示範性磨料襯墊218孤立地例示且包括織物220，該織物220具有積存金屬之離散島狀物222，該等離散島狀物具有嵌入島狀物222之頂表面中以界定磨料表面194之磨料顆粒225。磨料襯墊218可進一步包括背襯基材224，該背襯基材可由任何軟質、彈性材料(諸如泡沫)形成。有利地，磨料襯墊218可為彈性及順應的，從而如上所述可當將磨料表面194施加至玻璃基材時減少對玻璃基材之壓力。另外，襯墊材料可同時收集所移除玻璃粒子，同時提供起始缺陷之場區。示範性磨料襯墊之另外的細節描述於美國專利第6,372,001號中。
再次參考第5圖，在一個實施例中，在利用缺陷起始器總成184及186在玻璃基材150中形成裂隙起始缺陷之場區時，玻璃基材150定位於順應表面230上。順應表面230可如上所述包含泡沫材料，或替代地，順應表面230可為空氣軸承，如第5圖所繪示。在此實施例中，在缺陷起始器總成184及186(一對或兩對)與玻璃基材150進行接觸時，順應表面230(亦即，空氣軸承)將玻璃基材150支撐在空氣墊232上。在磨料表面194接觸玻璃基材150之表面176及/或178時，空氣墊 232可順應地支撐玻璃基材150，從而緩衝玻璃基材150且吸收施加於玻璃基材150之過量力，進而減少對玻璃基材150之非預期破壞。
雖然第5圖繪示用於順應地支撐玻璃基材之一個佈置，但應理解其他佈置為可能的。例如，在替代實施例中，玻璃基材150可藉由將玻璃基材定位於順應表面上或固持於一對支撐件(諸如輥)之間而受順應地支撐。在此等實施例中，玻璃基材150可受順應地支撐，以使得在磨料表面194衝擊玻璃基材150之表面176及/或178時，玻璃基材150撓曲，以使得藉由磨耗纖維引起的起始缺陷之深度得以最小化。
參考第9圖，示意地繪示藉由磨料表面194形成的示範性裂隙起始缺陷250，其例示為複數個裂隙起始缺陷之場區中的一個裂隙起始缺陷。裂隙起始缺陷250不延伸穿過玻璃基材150之厚度。然而，裂隙起始缺陷250之深度可取決於玻璃基材之厚度。例如，在一些實施例中，起始缺陷之深度為0.1 x T，其中T為玻璃基材150之厚度。裂隙起始缺陷250可具有8mm或更小之長度，且可自玻璃基材150之邊緣延伸。例如，在一些實施例中，裂隙起始缺陷之長度大於或等於約2mm，且小於或等於約8mm。在其他實施例中，裂隙起始缺陷具有約5mm之標稱長度。
現參考第10及11圖，利用本文所述的方法形成裂隙起始缺陷可用於在玻璃基材中、沿所欲分離線形 成且傳播貫通裂口(亦即，裂隙)，以使用雷射分離技術將薄玻璃基材分離成複數個基材。例如，在利用本文所述的方法之一在玻璃基材150之表面176及/或178中形成裂隙起始缺陷之後，雷射源260可用於藉由將雷射源260之射束262導引至玻璃基材150之表面176上而加熱裂隙起始缺陷250及圍繞裂隙起始缺陷250之玻璃體積。在第10及11圖所示的實施例中，雷射源260之射束262具有在玻璃基材150之表面176上之束斑264，該束斑具有足夠大尺寸以涵蓋裂隙起始缺陷250之至少一部分。束斑264定位於裂隙起始缺陷250上以加熱該缺陷。
一旦玻璃基材150已藉由雷射加熱達到必要溫度，即利用冷卻噴嘴268將諸如水、空氣或另一適合冷卻流體的冷卻流體之冷卻噴流266投射至裂隙起始缺陷250上。冷卻噴流266通常在玻璃基材150之表面176上形成冷卻斑270，該冷卻斑具有足夠大的尺寸以涵蓋裂隙起始缺陷250之至少一部分。圍繞裂隙起始缺陷250之玻璃之快速冷卻引起裂隙自裂隙起始缺陷發展，且傳播穿過玻璃基材150之厚度。為使裂隙在裂隙傳播方向272上於所欲分離線271上傳播，玻璃基材150可相對於冷卻噴流266及雷射源260之射束262、於藉由箭頭274指示的方向上移動，或替代地，冷卻噴流266及束斑264可沿所欲分離線271之線橫穿玻璃基材150之表面176，以使得裂隙沿所欲分離線271傳播，最終將薄玻璃基材150分離成複數個較小玻璃基材。
現應理解的是，本文所述的方法及設備可用於在薄玻璃基材中機械式形成裂隙起始缺陷之場區，以促進將玻璃基材雷射分離成複數個個別玻璃基材。用於形成本文所述的裂隙起始缺陷之技術促進以施加於玻璃基材之相對低量之正交力形成裂隙起始缺陷，且因而此等技術防止玻璃基材之不受控制的開裂或擊穿，尤其當玻璃基材具有小於約0.2mm之厚度如此。然而，亦應理解，本文所述的技術亦可有效地用於在具有大於約0.2mm之厚度的基材中形成裂隙起始缺陷。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離所請求標的之精神及範疇的情況下對本文所述的實施例做出各種修改及變化。因此，本說明書意欲涵蓋本文所述的各種實施例之修改及變化，前提是此等修改及變化在隨附發明申請專利範圍及其等效物之範疇內。
L‧‧‧長度
W‧‧‧寬度
100‧‧‧薄玻璃基材
102‧‧‧表面
120‧‧‧接觸區域
122‧‧‧場區
124‧‧‧局部化裂隙起始缺陷/裂隙起始缺陷
124a‧‧‧最外部起始缺陷
124b‧‧‧最外部起始缺陷
126‧‧‧前緣

Claims (11)

  1. 一種用於在一玻璃基材中形成一起始缺陷以促進將該玻璃基材分離成複數個基材之方法，該方法包含以下步驟：提供該玻璃基材；使該玻璃基材之一寬表面與一磨料表面接觸，進而在該玻璃基材之該寬表面中形成起始缺陷之一場區，其中起始缺陷之該場區具有在最外部起始缺陷之間的至少約三毫米之一寬度；利用一雷射源加熱至少一個起始缺陷；以及利用一冷卻流體冷卻已加熱的該至少一個起始缺陷，以使得一裂隙自該至少一個起始缺陷起始，該裂隙延伸穿過該玻璃基材之一厚度且沿該玻璃基材傳播以將該玻璃基材分離成該複數個基材。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該接觸該玻璃基材之該寬表面的步驟包括以下步驟：使用一缺陷起始器總成接觸該玻璃基材之該寬表面，該缺陷起始器總成包含在延伸組態與回縮組態之間移動一磨料襯墊總成的一致動器。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該致動器基於來自一偵測器的一信號而在該等延伸位置與回縮位置之間移動該磨料襯墊總成，該偵測器偵測該玻璃基 材之位置。
  4. 如請求項2所述之方法，其中該磨料襯墊總成包含一磨料襯墊，該磨料襯墊包括該磨料表面及一背襯基材，該背襯基材包含一泡沫材料。
  5. 如請求項1-4中任一項所述之方法，其中該玻璃基材之厚度不超過約0.3mm。
  6. 如請求項1-4中任一項所述之方法，其進一步包含以下步驟：將該玻璃基材順應地支撐於一空氣軸承上。
  7. 一種處理一可撓性玻璃基材之玻璃處理設備，該玻璃處理設備包含：一玻璃分離設備，經配置以使用一雷射源沿一分離線分離該可撓性玻璃基材之一部分，該雷射源加熱該可撓性玻璃基材中之一起始缺陷；一切割支撐構件，經配置以沿一運送機路徑支撐該可撓性玻璃基材而不觸碰該可撓性玻璃基材；以及一玻璃缺陷起始器總成，包含具有一磨料表面之一磨料襯墊總成，該玻璃起始器總成包括一致動器，該致動器在一回縮組態中遠離該運送機路徑移動該磨料襯墊總成，且在一延伸組態中朝向該運送機路徑移動該磨料襯墊總成，以使該可撓性玻璃基材之一寬表面與該磨料表面接觸，且在該可撓性玻璃基材之該寬 表面中提供起始缺陷之一場區。
  8. 如請求項7所述之設備，其中該磨料表面之寬度為至少約三毫米。
  9. 如請求項7所述之設備，其包含一偵測器，該偵測器偵測該可撓性玻璃基材之位置，且提供用於在該等延伸組態與回縮組態之間移動該磨料襯墊總成之一信號。
  10. 如請求項9所述之設備，其進一步包含一控制器，該控制器基於來自該偵測器之該信號而控制該致動器。
  11. 如請求項11-10中任一項所述之設備，其中該磨料襯墊總成包含一磨料襯墊，該磨料襯墊包括一背襯基材，該背襯基材包含一泡沫材料。
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