TW201843117A - 3d雷射穿孔熱下垂製程 - Google Patents

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湯瑪士 哈克
米歇爾瑪麗路易斯 梅爾弗雷德霍倫
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Abstract

在一些實施例中，一種形成玻璃製品的方法包含以下步驟：用形成複數個穿孔的雷射沿輪廓穿孔玻璃基板，使得輪廓將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。在穿孔之後，用模具將玻璃基板熱成形為非平面形狀，並將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。

Description

3D雷射穿孔熱下垂製程
本揭露書涉及具有開口的彎曲玻璃基板、包括這種玻璃基板的製品及相關處理。
在許多背景下希望使用彎曲的玻璃基板。一種此類背景是用作用於彎曲顯示器的覆蓋玻璃，其可被併入到電器、建築元件（如，牆壁、窗戶、模組化家具、淋浴門、鏡子等）、運載工具（如，自動車、飛行器、航海器及類似者）。形成這種彎曲玻璃基板的現有方法（諸如熱成形）具有包括光學畸變和表面標記的缺點。自動運載工具正在尋找薄玻璃來覆蓋內部控制台和儀表板。正在開發形成這些形狀的處理，同時切割內部隔間（亦即，煙灰缸、咖啡杯支架等）所需的孔。提取出圓形，方形，或矩形任一種的孔特別具有挑戰性，特別是以低成本。通常，在玻璃中切割一個孔需要具有3-5軸運動的鑽石孔鋸和研磨輪。這份揭露書提供了一種高速方法，以在3D下垂處理期間藉助於雷射或藉由真空及其他熱方式任一者來切割和釋放孔。
在一些實施例中，描述了在彎曲的玻璃基板中包含開口的製品及製造這種製品的方法。
在一些實施例中，一種形成玻璃製品的方法包含：用形成複數個穿孔的雷射沿輪廓穿孔玻璃基板，使得輪廓將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。在穿孔之後，根據一個或多個實施例的方法包括：利用模具將玻璃基板熱成形為非平面形狀，並將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：在分離第一部分之後，輪廓在玻璃製品中形成開口。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：在分離之前，藉由優先冷卻第一部分而使玻璃基板的第一部分相對於玻璃基板的第二部分收縮。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：優先冷卻第一部分包含使第一部分與冷卻裝置接觸。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：優先冷卻第一部分包含在第一部分處引導冷空氣。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：分離包含在將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離期間施加壓力。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：施加壓力用壓力施加裝置完成，且壓力施加裝置優先冷卻第一部分。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：藉由拉動施加壓力。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：藉由推動施加壓力。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離包含將玻璃基板的第一部分拉離模具。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：將玻璃基板的第一部分拉離模具用抽吸裝置完成。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離包含將玻璃基板的第一部分拉入模具中的凹槽中。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：在熱成形期間將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：在熱成形之後將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：在穿孔期間為平坦的玻璃基板。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：將玻璃基板熱成形包含藉由將玻璃基板加熱到玻璃基板在其自重下垂的溫度而將玻璃基板熱下垂到模具中。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：在熱成形之前將玻璃基板設置在犧牲玻璃基板上；利用模具將玻璃基板和犧牲玻璃基板熱成形為非平面形狀；將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離；及將玻璃基板與犧牲玻璃基板分離。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包含：在兩個相鄰穿孔之間的間隔從1μm到10μm。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：玻璃基板的第一部分的形狀從由圓形、卵形、矩形和三角形組成的群組中選擇。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：玻璃基板具有50μm到2mm的厚度。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：穿孔的深度從玻璃基板的厚度的5％到100％。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：皮秒雷射。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：一種製品，藉由形成玻璃製品的方法而形成，方法包含以下步驟：用形成複數個穿孔的雷射沿輪廓穿孔玻璃基板，使得輪廓將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。在穿孔之後，利用模具將玻璃基板熱成形為非平面形狀，並將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：運載工具內部系統，包含底座，底座包括彎曲表面的和設置在彎曲表面上的上述製品。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：運載工具內部系統，其中在分離第一部分之後，輪廓在玻璃基板中形成開口，且彎曲表面包含可經由開口接取的按鈕、旋鈕和通風口的任一者。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：運載工具內部系統，其中底座進一步包含顯示器。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包括：運載工具內部系統，其中顯示器經由開口為可見的。
在一些實施例中，前述段落的任一者的實施例可進一步包含：運載工具內部系統，其中顯示器經由第二部分為可見的。
在一些實施例中，前述段落的任何一個的實施例可進一步包括：運載工具內部系統，其中運載工具是自動車、航海器和飛行器的任何一個。
消費電子產品的下一波不僅包括軟體和硬體創新，而且還包括具有設計和功能吸引力的變化。新產品定期發布並發表，他們中包含三維（3D）玻璃部件的一些形式。一些例子包括彎曲的液晶電視螢幕，彎曲的智慧型手機和可穿戴的小配件（手腕手機、手錶等），其可為撓性的或具有彎曲的形狀。這些類型的裝置中的其他設計元素是已經從傳統的平板玻璃蓋板變成了不同風格的三維彎曲表面的背蓋。自動車內部也採用了彎曲或3D形狀的玻璃表面的趨勢。這些創新和趨勢為這些由玻璃製成的3D部件的製造處理帶來了新的挑戰，這些部分總是需要耐刮擦和抗衝擊。
由於大多數生產線被設計成處理平坦的二維部件，形成不同形狀的困難已經顯著增加。
增加從2D轉換到3D處理的複雜性的其他改變來自材料觀點。在三維部件中，曲線、彎曲和彎折變成機械應力積累的來源，這會在其被熱成形之後對部件的處理產生很大影響。
本申請案描述了用於切割和分離各種形狀的模製3D薄透明脆性基板的方法，其特別涉及強化或非強化的玻璃。該方法允許將3D部件（於此也稱為「塊」）切割並提取至其最終尺寸，且不需要處理後修整步驟。該方法可應用於強化（例如，化學離子交換，或熱回火）或未強化（原始玻璃）的3D部件。
處理以可控制的方式分離部件，具有可忽略的碎屑、最小缺陷以及對保留部件強度的邊緣的低的表面下損傷。
在一些實施例中，處理提供各種形狀的3D薄透明脆性基板的精確切割和分離。在一個或多個實施例中，基板可包括玻璃基板。在一個或多個實施例中，玻璃基板可為可任選地被強化的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃（諸如可從康寧公司獲得的商標名稱為Corning® Gorilla®玻璃的玻璃）。實施例的方法允許將一個或多個3D部件或具有3D表面的部件切割並提取到其最終尺寸，而不需要處理後修整步驟。
在一些實施例中，利用雷射且非常適合於對所選擇的雷射波長透明的材料。已經使用0.55mm厚的玻璃片（如，具有包括約69mol％SiO2 、約10.3mol％Al2 O3 、約15mol％Na2 O、約5.4mol％MgO和約0.17 mol％的SnO2 的標稱成分的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃）對方法作出驗證。
在處理中，使用超短脈衝雷射在玻璃基板中產生垂直缺陷線。一系列缺陷線產生斷層線，斷層線描繪形狀的期望輪廓並建立裂縫傳播的最小阻力的路徑，且沿著該路徑將形狀從其基板基體分離和分開。雷射分離方法可被調整和配置成能夠從母體玻璃基板中手動分離，部分分離或完全分離3D形狀。
在第一步驟中，用超短脈衝雷射束照射待處理的物體（如，玻璃基板），超短脈衝雷射束已經凝結成具有高能量密度的高深寬比的線焦點，高能量密度穿過玻璃基板的厚度。在高能量密度的體積內，材料經由非線性效應而改質。非線性效應提供了從雷射束向玻璃基板傳輸能量的機制，從而能夠形成缺陷線。重要的是要注意若沒有這種高光學強度，就不會觸發非線性吸收。在非線性效應的強度閾值以下，玻璃基板對於雷射輻射是透明的並保持其原始狀態。藉由在期望的線或路徑上掃描雷射，狹窄的斷層線（複數個幾微米寬的垂直缺陷線）界定了待與玻璃基板分離的部件的周邊或形狀。
在一些實施例中，脈衝持續時間可在1皮秒至100皮秒的範圍中，諸如大於約5皮秒且小於約20皮秒，且重複率可在約1kHz與4MHz之間的範圍中，諸如在約10kHz和650kHz之間的範圍中。除了以上述重複率的單個脈衝之外，脈衝可以在約1奈秒和約50奈秒之間（例如，10奈秒到30奈秒，諸如約20奈秒）的範圍中的持續時間所分離的兩個脈衝或更多脈衝（諸如3個脈衝，4個脈衝，5個脈衝，10個脈衝，15個脈衝，20個脈衝或更多個）的突發而產生，且突發重複頻率可在約1kHz和約200kHz之間的範圍中。脈衝雷射束可具有選擇的波長，使得玻璃基板在這個波長處是基本上透明的。在玻璃基板處所測得的平均雷射功率可大於40µ焦耳/mm基板的厚度，例如在40µ焦耳/mm基板的厚度和1000µ焦耳/mm基板的厚度之間，或在100和650µ焦耳/mm基板的厚度之間。
雷射束的焦線可具有在0.1mm至10mm之間的範圍中的長度，諸如約1mm，約2mm，約3mm，約4mm，約5mm，約6mm，約7mm，約8mm，或約9mm，或長度在約0.1mm和約1mm之間的範圍中且平均點直徑在約0.1微米和約5微米之間的範圍中。孔或缺陷線各自可具有在0.1微米至100微米之間的直徑，例如，0.25至5微米。
一旦產生了具有垂直缺陷的斷層線，可經由以下方式發生分離：1）在斷層線上或周圍的手動或機械應力；應力或壓力應產生將斷層線的兩側拉離並破壞仍然接合在一起的區域的拉力； 2）使用熱源，在斷層線周圍產生應力區，以使垂直缺陷線處於拉伸狀態，並引起部分或全部的自分離，及3）使用冷卻源藉由在玻璃基板中引入熱梯度而引起拉伸應力。應力導致3D形狀從母體玻璃基板分離。在所有情況下，分離還取決於處理參數，諸如雷射掃描速度、雷射功率、鏡頭的參數、脈衝寬度、重複率等。
根據本揭露書的用雷射切割透明材料也可於此被稱為鑽孔或雷射鑽孔或雷射處理。這些處理允許部件以可控的方式分離，並具有可忽略的碎屑，最小的缺陷和對邊緣的低的表面下損傷，保持玻璃基板或工件的強度。工件是受到於此揭露的雷射方法的材料或物體，且也可於此稱為母體玻璃基板。一個或多個部件或製品可與母體玻璃基板分離。部件或製品可包括（例如）用於具有彎曲表面的電話的玻璃蓋或用於自動車內部的玻璃（包括作為自動車內部顯示器或儀表板的蓋）。
本雷射方法非常適用於在線性強度狀態下對所選的雷射波長透明或基本透明的材料。在本揭露書的上下文內，當材料在雷射波長處的吸收小於約10％/mm材料深度或小於約5％/mm材料深度，或小於約2％/mm材料深度，或小於約1％/mm材料深度時，材料或製品對於雷射波長基本上是透明。本雷射方法可利用玻璃基板材料對線性功率狀態（低雷射強度（能量密度））的雷射波長的透明度。線性強度狀態中的透明度減少或防止了對基板的表面的損害以及遠離由聚焦雷射束所界定的高強度區域的表面下損傷。
如於此所使用的，表面下損傷是指根據本揭露書的與經受雷射處理的基板或材料分離的部件的周邊表面中的結構缺陷的最大尺寸（如，長度、寬度和直徑）。由於結構缺陷從周邊表面延伸，因此表面下損傷也可被認為是來自於根據本揭露書的雷射處理而發生的損害距周邊表面的最大深度。分離部件的周邊表面於此可被稱為分離部件的邊緣或邊緣表面。結構缺陷可能是裂縫或空隙，並代表促使與基板或材料分離的部件的斷裂或失效的機械弱點。藉由最小化表面下損傷的尺寸，本方法改善了分離部件的結構完整性和機械強度。
根據下面描述的方法，在單程中，可使用雷射來產生穿過材料的高度受控的完全或部分穿孔，具有非常少（＜75μm，通常＜50μm）的表面下損傷和碎屑產生。表面下損傷可限制在深度100μm或更小，或在深度75μm或更小，或在深度60μm或更小，或在深度50μm或更小，且切割可能僅產生低碎屑。這與典型地使用點聚焦雷射去燒蝕材料形成對比，其中通常需要多程才能完全穿透玻璃厚度，從燒蝕處理形成大量碎屑，且發生更多的表面下損傷＞100μm及邊緣碎裂。
因此，利用本發明的方法，可使用一個或多個高能量脈衝或一個或多個高能量脈衝的突發在透明材料中產生微觀的，亦即，（＜2μm和＞ 100nm的直徑，且在一些實施例中， ＜0.5μm且＞100nm的直徑）細長的缺陷線（於此也稱為成穿孔，孔或損傷軌道）。穿孔表示由雷射改質的基板材料的區域。雷射引發的改質破壞了基板材料的結構並構成機械弱點的位點。結構破壞包括壓實、熔化、材料逐出、重新配置和鍵結斷裂。穿孔延伸到基板材料的內部並具有與雷射的橫截面形狀（通常為圓形）一致的橫截面形狀。穿孔的平均直徑可在從0.1μm至50μm的範圍中，或在從1μm至20μm的範圍中，或在從2μm至10μm的範圍中，或在從0.1μm至5μm的範圍中。在一些實施例中，穿孔是「通孔」，其是從基板材料的頂部延伸到底部的孔或開放通道。在一些實施例中，穿孔可不是連續開放的通道並可包括藉由雷射從基板材料逐出的固體材料的區段。逐出的材料阻擋或部分阻擋穿孔所界定的空間。一個或多個開放通道（未被阻擋的區域）可分散在被逐出的材料的區段之間。開放通道的直徑可＜1000nm，或＜500nm，或＜400nm，或＜300nm，或在從10nm至750nm的範圍中，或在從100nm至500nm的範圍中。於此所揭露的實施例中圍繞孔的材料的破壞或修改區域（如，壓實，熔化，或以其他方式改變）優選具有＜50μm（如，＜10μm）的直徑。
個別穿孔可以幾百千赫的速率（例如，每秒數十萬個穿孔）產生。因此，隨著在雷射源和材料之間的相對運動，這些穿孔可被放置為彼此相鄰，且根據需要具有從亞微米到幾微米或甚至幾十微米的空間間隔。在沿斷層線的方向的相鄰缺陷線之間的距離可（例如）在從0.25μm到50μm的範圍中，或在從0.50μm到約20μm的範圍中，或在從0.50μm到約15μm的範圍中，或在從0.50μm至10μm的範圍中，或在從0.50μm至3.0μm的範圍中，或在從3.0μm至10μm的範圍中。選擇空間分離以便於切割。
除了線性強度狀態中的基板材料的透明度之外，雷射源的選擇進一步取決於在透明材料中誘導多光子吸收（MPA）的能力。MPA是同時吸收相同或不同頻率的多個光子，以便將材料從較低能態（通常是基態）激發到較高能態（激發態）。激發態可為激發的電子狀態或離子化狀態。在材料的較高能態與較低能態之間的能量差等於兩個或更多個光子的能量之和。MPA是一個非線性處理，通常比線性吸收弱幾個數量級。它與線性吸收的不同之處在於，MPA的強度取決於光強度的平方或更高的冪，因此使其成為非線性光學處理。在普通光強度下，MPA可忽略不計。若光強度（能量密度）非常高，諸如在雷射源（尤其是脈衝雷射源）的焦點區域中，則MPA變得可觀並在該區域內的材料中導致可量測的效果，在該區域中光源的能量密度足夠高。在焦點區域內，能量密度可為足夠高的，以導致離子化。
在原子級別時，單個原子的離子化具有離散的能量需求。常用於玻璃中的幾種元素（如，Si、Na、K）具有相對較低的離子化能量（5eV）。在沒有MPA現象的情況下，需要約248nm的波長來產生5eV時的線性離子化。在有MPA的情況下，在由能量5eV分離的狀態之間的離子化或激發可用長於248nm的波長完成。例如，具有532nm的波長的光子具有2.33eV的能量，所以例如在雙光子吸收（TPA）中，具有波長532nm的兩個光子能夠引起在能量4.66eV分離的狀態之間的躍遷。因此，例如，原子和鍵結可在雷射束的能量密度足夠高的材料的區域中被選擇性地激發或離子化，以誘導具有所需激發能量的一半的雷射波長的非線性TPA。
MPA可導致局部重新配置並分離激發的原子或鍵結與相鄰的原子或鍵結。結構或分子修改產生機械性地削弱材料並使其在施加機械應力或熱應力時更容易破裂或斷裂的結構缺陷（上文提及的缺陷線，損傷線，或穿孔）。藉由控制穿孔的位置，可精確地界定裂縫出現所沿著的輪廓或路徑，且可實現玻璃基板的精確微加工。由一系列穿孔界定的輪廓可視為斷層線並對應於材料中結構弱化的區域。斷層線界定了部件與材料分離的優選輪廓，並控制分離部件的形狀。在一個實施例中，微加工包括從由雷射處理的玻璃基板上分離部件，其中部件具有由斷層線確定的精確界定的形狀或周邊，斷層線界定透過由雷射引起的MPA效應而形成的穿孔的封閉輪廓。如於此所使用的，用詞封閉輪廓指的是由雷射線形成的穿孔路徑，其中路徑在某個位置處與其自身相交。內部輪廓是所形成的形狀完全由玻璃基板的外部部分包圍而形成的路徑。
在一個或多個實施例中，雷射是超短脈衝雷射（脈衝持續時間在100皮秒或更短）且可以脈衝模式或突發模式操作。在脈衝模式下，一系列名義上相同的單脈衝從雷射發射並被引導至基板。在脈衝模式下，雷射的重複率由在脈衝之間的時間間隔決定。在突發模式下，從雷射發射脈衝的突發，其中每個突發包括兩個或更多個（振幅相等或不同的）脈衝。在突發模式中，突發內的脈衝由第一時間間隔（其界定突發的脈衝重複率）而分離且突發藉由第二時間間隔（其界定突發重複率）而分離，其中第二時間間隔通常比第一時間間隔長得多。如於此所使用的（無論在脈衝模式還是突發模式的背景中），時間間隔指的是在脈衝或突發的相應部分之間的時間差（如，前沿到前沿，峰到峰，或後沿到後沿）。脈衝和突發重複率藉由雷射的設計而控制，且通常可藉由調整雷射的操作條件在限制內進行調整。典型的脈衝和突發重複率在kHz到MHz的範圍中。
雷射脈衝持續時間（脈衝模式中或突發模式中的突發內的脈衝）可為10-10 秒或更少，或10-11 秒或更少，或10-12 秒或更少，或10-13 秒或更少。在於此描述的示例性實施例中，雷射脈衝持續時間大於10-15 秒。
實施例的處理的一個特徵是由超短脈衝雷射所產生的缺陷線的高深寬比。高深寬比允許產生從基板材料的頂表面延伸到底表面的缺陷線。本發明的方法還允許形成在基板材料內延伸到受控深度的缺陷線。缺陷線可由單脈衝或單脈衝突發產生，且若需要的話，可使用附加脈衝或突發來增加受影響區域的延伸（如，深度和寬度）。
線焦點的產生可藉由將高斯雷射束發送到軸錐透鏡來執行，在這種情況下，產生被稱為高斯貝塞爾光束的光束輪廓。與高斯光束相比，此類光束繞射得更慢（如，可保持數百微米或毫米範圍中的單微米光斑尺寸，而不是幾十微米或更小）。因此，與僅使用高斯光束相比，焦點的深度或與材料的強烈相互作用的長度可能大得多。也可使用其他形式或緩慢繞射或非繞射光束，諸如艾里光束。
在一些情況下，所產生的斷層線不足以自發地將部件與基板材料分離，並且次要步驟可能是必需的。例如，若需要的話，可使用第二雷射來產生熱應力以分離它。在0.55mm厚的化學強化的鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃基板的情況下，可在產生缺陷線之後實現分離，例如，藉由施加機械力或藉由使用熱源（如，紅外雷射，例如，CO2 雷射），以產生熱應力並沿著斷層線迫使部件與基板材料分離。另一種選擇是使用紅外雷射來啟動分離，並接著手動完成分離。任選的紅外雷射分離可藉由發射10.6微米的聚焦連續波（cw）雷射並藉由控制其佔空比來調節功率而實現。使用焦點變化（亦即，散焦直至並包括聚焦光斑尺寸的程度）以藉由改變光斑尺寸來改變感應熱應力。散焦雷射束包括那些產生大於雷射波長大小的最小繞射受限光斑尺寸的光斑尺寸的雷射束。例如，對於CO2 雷射而言，可使用2mm至20mm，或2mm至12mm，或約7mm，或約2mm及/或約20mm的散焦光斑尺寸（1 / e2 直徑），例如，其繞射受限光斑尺寸在發射波長為10.6微米的情況下要小得多。
有幾種方法來產生缺陷線。形成焦線或線焦點的光學方法可採用多種形式，使用環形雷射束和球面透鏡，軸錐透鏡，繞射元件，或其他方法來形成高強度的線性區域。雷射的類型（皮秒、飛秒等）和波長（紅外線、綠色、紫外線等）也可改變，只要經由非線性光學效應（例如，非線性吸收，多光子吸收）達到足夠的光強度使焦點區域內的基板材料產生破裂，而產生基板材料的破裂。
在本申請中，使用超短脈衝雷射以一致的、可控制的和可重複的方式產生高深寬比的垂直缺陷線。以下和在2014年1月14日提交的美國申請案第14/154,525號中描述了能夠產生這種垂直缺陷線的光學裝置的細節，其全部內容藉由引用的方式而併入，如同於此完全闡述一樣。這個概念的實質是在光學透鏡組件中使用軸錐透鏡元件，以使用超短（皮秒或飛秒持續時間）貝塞爾光束來產生高深寬比無錐形微通道的區域。換句話說，軸錐透鏡將雷射束會聚在基板材料中的圓柱形和高深寬比（長的長度和小的直徑）的高強度區域中。由於聚光雷射束產生的高強度，雷射的電磁場與基板材料發生非線性相互作用，且雷射能量被轉移到基板上，以形成成為斷層線的組成部分的缺陷。然而，重要的是要認識到，在玻璃基板中雷射能量強度不高的區域（如，基板表面，圍繞中心會聚線的基板的體積）中，基板對於雷射是透明的，且沒有用於將能量從雷射轉移到基板的機構。結果，當雷射強度低於非線性閾值時，玻璃基板沒有發生任何反應。
在一些實施例中，製品可包括提供為片材的玻璃基板。在成形為於此描述的製品的一些實施例之後，玻璃可被加強。例如，玻璃基板可藉由熱強化、化學強化及機械強化的任一種，或藉由它們的組合而進行強化。在一些實施例中，強化玻璃基板具有從其基板的表面延伸至壓縮應力深度（或壓縮應力層或DOL的深度）的壓縮應力（CS）層。壓縮深度是壓縮應力轉換為拉伸應力的深度。玻璃基板內呈現拉伸應力的區域通常被稱為中心拉伸或CT層。
任何合適的材料都可用於玻璃基板。用以形成於此所述製品的玻璃基板可為非晶形的或結晶的。就這一點而言，用詞「玻璃」的使用是通用的，且意欲涵蓋超過嚴格非晶形的材料。根據一些實施例的非晶形玻璃基板可選自鈉鈣玻璃、鹼金屬鋁矽酸鹽玻璃、含鹼硼矽酸鹽玻璃和鹼金屬鋁硼矽酸鹽玻璃。結晶玻璃基板的示例可包括玻璃陶瓷，藍寶石或尖晶石。玻璃陶瓷的示例包括Li2 O-Al2 O3 -SiO2 系統（亦即LAS-系統）玻璃陶瓷、MgO-Al2 O3 -SiO2 系統（亦即MAS-系統）玻璃陶瓷、包括莫來石、尖晶石、α-石英、β-石英固溶體、花崗岩、二矽酸鋰、β-鋰輝石、霞石和氧化鋁的任一種或多種的晶相的陶瓷玻璃。
如於此所提到的，熱下垂是一種處理，其中玻璃基板被可控地加熱到一定溫度，使得玻璃基板變得可變形並且在其自身重量下下垂，直到其接觸模具並呈現其形狀。這個溫度可根據成分、尺寸、形狀、微結構、預處理和處理後處置等而變化。
在熱下垂處理期間以受控速率加熱玻璃基板的溫度斜坡輪廓可影響將3D形狀從母體玻璃基板分離出來的容易性和時機。加熱玻璃基板的速率決定了引入的內部熱應力，這又導致缺陷線的穿孔裂縫傳播，並與來自相鄰缺陷線的穿孔裂縫連接。連接的穿孔裂縫提供了對裂縫傳播阻力最小的路徑，且有助於由輪廓界定的玻璃基板的區域的破裂或分離。
如於此所提及的，熱成形是包括模具中的玻璃基板的熱下垂和冷卻以形成彎曲的3D玻璃製品的方法。冷卻玻璃基板的速率可用受控冷卻機構（諸如熱電偶，恆溫器，或其他控制裝置）小心地控制。
於此描述的一些實施例具有以下列出的許多優點的至少一個： i.處理產量 -與傳統的核心鑽孔和研磨處理相比，內部薄玻璃部件的雷射穿孔和下垂分離處理速度非常快。雷射穿孔處理在20秒內發生，而傳統的修整將是5分鐘。 ii.在最終尺寸下完全分離和提取 3D模製玻璃部件-所提出的方法允許完全切割和提取任意形狀（單個或多個）的模製玻璃部件。 iii.減少表面下損傷 -傳統的核心鑽孔會導致更多的應力和更深的（2X）的表面下裂縫，這會導致產品不合格率高於經受雷射切割處理者。由於在雷射與材料之間的超短脈衝相互作用，幾乎不存在熱相互作用，且因此具有最小的可能導致在表面處和表面區域中的不當的應力和微裂縫的熱影響區。另外，例如，將雷射束會聚成3D玻璃形狀的光學器件在基板的表面上產生直徑通常為2至5微米的缺陷線。 iv.產品品質 -所提出的方法生產具有相同齊平表面的高品質分離部件。 v.處理清潔度 -上述方法能夠以乾淨和受控的方式分離/切割3D玻璃形狀。使用傳統的燒蝕或熱雷射處理是非常具有挑戰性的，因為它們傾向於觸發熱影響區域，熱影響區域引起微裂縫並將玻璃或其他基板碎裂成幾個較小的碎屑。雷射脈衝的特性以及與所揭露的方法的材料的引起的相互作用可避免所有這些問題，因為它們發生在非常短的時間範圍中，且因為基板材料對雷射輻射的透明度使得引起的熱效應最小化。由於缺陷線是在物體內產生的，因此在切割步驟期間碎屑和顆粒物質的存在實際上被消除了。若存在由於產生的缺陷線而產生的任何微粒，微粒將被良好容納，直到部件分離。例如，在於此所述的基於雷射的方法切割和分離的表面上的顆粒可具有小於約3微米的平均直徑。 vi.設計靈活性 -目前的雷射處理方法允許遵循許多形式和形狀而切割/分離玻璃和其他基板。可使用於此所述的方法切割緊密的半徑（如，＜2mm或＜5mm），從而允許彎曲的邊緣。此外，由於缺陷線強烈地控制任何裂縫傳播的位置，這個方法對切割的空間位置給予很好的控制，並允許切割和分離小至幾百微米的結構和特徵。處理還能夠在堆疊的玻璃面板上產生垂直缺陷線。它要求材料對雷射波長基本上是透明的，對於這裡使用的雷射波長（1064nm）下的3D玻璃形狀就是這種情況。 vii.消除處理步驟 -製造部件（如，從進入的玻璃面板任意成形的玻璃板）到最終尺寸和形狀的處理涉及幾個步驟，包括切割面板、切割成尺寸、修整和邊緣成形、減薄部件至它們的目標厚度、拋光且甚至在某些情況下進行化學強化。消除這些步驟的任一步驟將會在處理時間和資本支出方面改善製造成本。所提出的方法可藉由（例如）減少碎屑和邊緣缺陷的產生來減少步驟的數量，從而潛在地消除對洗滌站和乾燥站的需求。此外，例如，可藉由將樣品直接切割成其最終尺寸、形狀和厚度來減少步驟的數量，從而消除修整線的需求。
與形成彎曲的3D玻璃製品有關的另外的揭露內容可在Marjanovic等人的標題為「Processing 3D Shaped Transparent Brittle Substrate」的US2015/0166394　A1中找到；其揭露內容藉由引用其全文的方式而併入。
圖式不需要按比例繪製。為了更好地說明概念，各種圖式的不同部分可能具有相對於其他部分未按比例繪製的部分。
第1A圖顯示了母體玻璃基板110的頂視圖。母體玻璃基板可被強化或未被強化、為非晶形的或結晶的且在入射雷射波長範圍或可見波長範圍中為光學透明的或幾乎透明的。
在一些實施例中，母體玻璃基板110可具有20μm，50μm，100μm，200μm，300μm，400μm，500μm，750μm，1mm，2mm，3mm， 5mm，7mm，10mm，15mm，或具有任何這兩個值作為端點的任何範圍。可使用其他厚度。例如，玻璃基板110可具有從約50μm至約2mm、從約50μm至約4mm及從約50μm至約6mm的範圍中的厚度。
在一些實施例中，母體玻璃基板110可具有矩形、圓形、三角形或其任何組合。
在一些實施例中，母體玻璃基板110在穿孔期間是平面。
第1B和1C圖顯示了具有穿孔圖案或輪廓120的母體玻璃基板110。在一些實施例中，輪廓120具有待與母體玻璃基板110分離的3D部件的期望形狀。輪廓120可具有矩形（如第1B圖所示）、彎曲形（如第1C圖所示）、圓形或其組合的任何形狀。
如於此所使用的，穿孔是指藉由引導在玻璃基板上的雷射束而形成至少垂直缺陷線或穿孔130在玻璃基板的厚度中。
在一些實施例中，穿孔圖案也被稱為由雷射束形成的輪廓120，其中穿孔路徑在某個位置與其自身相交。一系列垂直缺陷線或穿孔130產生輪廓120，輪廓120描繪所期望的形狀，並建立裂縫傳播阻力最小的路徑，沿著該路徑將形狀從母體玻璃基板分離和分開。
第2A和2B圖顯示了具有開口的最終彎曲3D玻璃製品的3D視圖200，開口是藉由將玻璃基板的第一部分220（也稱為「塊」）與玻璃基板的第二部分210分離而產生的。穿孔圖案或輪廓120界定了玻璃基板的第一部分220的形狀和邊界。
在一些實施例中，如於此所提到的，「開口」被界定為母體玻璃材料的缺失區域，其在所有側面上由玻璃基板的第二部分210界定。
在一些實施例中，輪廓120在第一部分220分離之後在玻璃基板的第二部分210中形成開口230。
第3圖顯示了具有輪廓120的玻璃基板的頂視圖300以及一系列垂直缺陷線或穿孔130的放大視圖。為了便於說明和解釋的目的，穿孔130被顯示為具有圓形橫截面。第3圖中所示的尺寸包括： i.穿孔尺寸（L）-是沿輪廓120的方向的穿孔的尺寸。在圓形穿孔排列成直線的情況下，穿孔尺寸的這個定義對應於穿孔130的直徑。分離距離（d）-是沿著輪廓120的方向存在於兩個相鄰穿孔130的圓周上的兩個最近點之間的固體玻璃材料的長度。 ii.間距（P）-是沿著輪廓120的方向的兩個相鄰穿孔130的中心點之間的距離。在一些實施例中，其中沿著輪廓的方向的所有穿孔均為圓形並具有相等的直徑，間距也可界定為分隔距離（d）和穿孔尺寸（L）之和。
第4圖顯示了由雷射束引起的在每個穿孔位置處的一系列穿孔130和徑向穿孔裂縫410的頂視圖。基板110中的穿孔裂縫410可被認為是微裂縫且通常起源於穿孔圓周上的任何給定點。穿孔裂縫410可被視為機械地削弱玻璃基板110並使其在機械應力或熱應力下更容易破裂或斷裂的結構缺陷。
基於雷射能量、持續時間、掃描率、強度等，可在玻璃基板中形成不同長度和深度的微裂縫或穿孔裂縫410的網絡。徑向穿孔裂縫410可在兩個相鄰穿孔130之間連結，從而產生用於裂縫傳播的最小阻力的連續路徑，如由第4圖中的連結420所示。沿著輪廓120的連結420界定待與玻璃基板的第二部分210分離的玻璃基板的第一部分220的形狀和邊界。徑向穿孔裂縫410可為平面的或非平面的。平面徑向穿孔裂縫沿著玻璃基板的給定平面而延伸，且非平面徑向穿孔裂縫沿著穿過玻璃基板的厚度的多個平面而延伸。
徑向穿孔裂縫損傷的量可能影響在熱下垂處理期間玻璃基板的第一部分220的分離時機。甚至在熱下垂處理之前，更深的徑向穿孔裂縫將導致分離。太小的徑向穿孔裂縫將根本不會分離。優化徑向穿孔裂縫損傷的關鍵在於在熱下垂處理的正確時間處延長徑向裂縫。
第5A-5C圖顯示了具有變化的穿孔130的深度D的玻璃基板110的橫截面圖500。穿孔130延伸到玻璃基板110的內部並具有與雷射束的橫截面形狀（通常為圓形）一致的橫截面形狀。在一些實施例中，穿孔130是「通孔」，其是從玻璃基板110的頂部延伸到底部的孔或開放通道，如第5C圖所示。在一些實施例中，穿孔可能不是連續開放的通道，且可包括藉由雷射束從玻璃基板材料逐出到不同深度的固體材料的部分，如第5A和5B圖所示。
在一些實施例中，缺陷線或穿孔130進入玻璃基板的內部的深度（D）為玻璃基板的總厚度的0.1％，玻璃基板的總厚度的5％ ，玻璃基板的總厚度的10％，玻璃基板的總厚度的20％，玻璃基板的總厚度的40％，玻璃基板的總厚度的60％，玻璃基板的總厚度的80％，玻璃基板的總厚度的100％，或具有任何這兩個值作為端點的任何範圍。
第6A-6C圖顯示沿著示例性矩形輪廓120的圓形（示例性）穿孔的間距（P）的各種排列。沿著輪廓120分離玻璃基板的第一部分的容易性和時機還可由穿孔的間距（P）確定。
在一些實施例中，穿孔130的間距（P）可為優化的距離632，如第6A圖所示。
在一些實施例中，穿孔130的間距（P）可更大634，如第6B圖所示。較大的間距634可能會延遲分離，或由於裂縫不能傳播並連接以形成連結420，所以根本不會發生分離。
在一些實施例中，穿孔130的間距（P）可更小636，如第6C圖所示。較小的間距634可能導致在熱下垂處理之前發生分離，由於來自兩個相鄰穿孔的穿孔裂縫可能容易地連結而形成可能發生分離的結構缺陷的連續路徑。
在一些實施例中，穿孔130或非圓形穿孔132的間距（P）為0.25μm，0.5μm，1μm，2μm，3μm，4μm，5μm，7μm，10μm，15μm，20μm， 30μm，50μm，100μm，或具有任何這兩個值作為端點的任何範圍。
在一些實施例中，沿著輪廓的方向，在穿孔130或非圓形穿孔132的圓周上的兩個最近點之間的分離距離（d）或空間是0.1μm，0.25μm， 0.5μm，1μm，2μm，3μm，4μm，5μm，7μm，10μm，15μm，20μm，30μm，50μm，或具有任何這兩個值作為端點的任何範圍。
在一些實施例中，分隔距離（d）在1μm至3μm、3μm至4μm、4μm至6μm、6μm至8μm、8μm至10μm、10μm至15μm的範圍中。
在一些實施例中，穿孔尺寸（L）或穿孔130的平均直徑為0.1μm，0.2μm，0.5μm，1μm，2μm，5μm，10μm，20μm，30μm，40μm，50μm，100μm，或具有任何這兩個值作為端點的任何範圍。
在一些實施例中，玻璃基板的第一部分的形狀為圓形、橢圓形、矩形、三角形或其組合。
在一些實施例中，穿孔具有非圓形橫截面132和間距638，如第6D圖所示。非圓形橫截面還可包括卵形、橢圓長方形、橢圓形、三角形、矩形或其任何組合。
在一些實施例中，輪廓120可由變化的橫截面、間距、分離距離和穿孔尺寸，或其組合的一系列穿孔形成，以產生玻璃基板的第一部分220的期望3D形狀。
第7A圖顯示了放置在非平面模具750上的雷射穿孔玻璃基板710和犧牲玻璃基板710的組件的橫截面圖。還描繪了在形成輪廓120的母體玻璃基板上的雷射穿孔的橫截面視圖。
在一些實施例中，玻璃基板710設置在犧牲玻璃基板720上。犧牲玻璃基板720優選地與玻璃基板710具有相同的尺寸和相同的材料，以最小化或消除在熱下垂或冷卻處理步驟期間由於熱膨脹係數不匹配而產生的應力。
在一些實施例中，玻璃基板710可在設置在犧牲玻璃基板720上之前被雷射穿孔。犧牲玻璃基板720和雷射穿孔玻璃基板710可在放入模具中之前組裝。或者，可在將犧牲玻璃基板720放置在模具750中之後，將穿孔玻璃基板710設置在犧牲玻璃基板720上。
在一些實施例中，玻璃基板710可在設置在犧牲玻璃基板720上之後但在放入模具750之前被雷射穿孔。可調整雷射穿孔處理參數以控制穿孔深度D，使得犧牲層玻璃基板720不會被雷射束損壞或燒蝕，同時在母體玻璃基板710中實現期望的穿孔深度D。
在一些實施例中，犧牲玻璃基板720和玻璃基板710的組件被加熱到使得玻璃基板和犧牲玻璃基板中的玻璃材料的黏度為107 泊，108 泊，109 泊，1010 泊，1011 泊，1012 泊，1013 泊，或具有任何這兩個值作為端點的任何範圍。可使用其他黏度。
在一些實施例中，玻璃基板和犧牲玻璃基板中的玻璃材料的黏度在108 至1012 泊的範圍中。
第7B圖顯示將雷射穿孔玻璃基板710和犧牲玻璃基板720的組件熱下垂，且在與玻璃基板710分離之後，將類似於玻璃基板的第一部分220的塊730拉離模具750。
犧牲玻璃基板的使用具有幾個優點，其中一些列在下面： i.防止玻璃基板的第一部分過早脫落。 ii.充當支撐結構以避免母體玻璃基板的優先扭結。 iii.強化模具的壽命，模具的更換或重新修整可能會很昂貴。 iv.保護模具表面免受生成的碎屑影響。 v.保留模具的原始表面以避免最終產品的結構和表面缺陷。
第8A圖顯示了直接放置在模具750上而沒有犧牲玻璃基板的玻璃基板710的橫截面圖800。第8B圖顯示了將玻璃基板710熱下垂到模具750中，並在從玻璃基板710分離之後將塊730拉離模具750。
在一些實施例中，玻璃基板的第一部分220在熱成形期間與玻璃基板的第二部分210分離。在兩個相鄰穿孔130之間的分離距離（d）可能會影響玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210的分離。若分離距離（d）太小，通常＜3μm，即使在熱下垂之前也可能發生分離。另一方面，若分離距離（d）太大，通常＞6μm，則分離可能花費太長時間或根本不會發生。分離距離（d）的最佳範圍通常為4-6μm，其中分離可能在熱下垂處理開始時發生。
在一些實施例中，藉由施加壓力，玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210分離。施加壓力由壓力施加裝置完成。施加以分離玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210分離的壓力可為正壓或負壓。在一些實施例中，用於將玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210分離的壓力可藉由推動或拉動來施加。
在一些實施例中，將玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210分離包含將玻璃基板的第一部分220（類似於塊730）拉離模具750，如第8B圖所示。
在一些實施例中將塊730（類似於玻璃基板的第一部分220）拉離模具可藉由抽吸裝置來完成。抽吸裝置可為利用真空產生抽吸的裝置。真空可藉由機械的機制、電池操作的機制、電子的機制或其任何組合來產生。在一些實施例中，抽吸裝置在與玻璃基板的第一部分接觸的一端處具有吸盤或尖端。在真空下，藉由抽吸或在抽吸裝置的尖端與玻璃基板的第一部分之間的負壓來保持塊730。
在一些實施例中，將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離包含將玻璃基板的第一部分拉入單凹槽模具950中的凹槽940中，如第9圖的圖式900所示。為了說明的清楚，虛線區域以放大的圖式表示。模具950可具有一部分切口以產生凹槽940，使得塊730（類似於玻璃基板的第一部分）可在從玻璃基板710分離之後被拉入凹槽940中。
在一些實施例中，藉由將玻璃基板的第一部分推離模具而將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
第10A圖顯示了具有佈置成矩形形狀的多個凹槽1040的示例性多凹槽模具1050的頂視圖1000。第10B圖中顯示沿著1-1'平面的模具1050的橫截面圖。
第10B圖顯示了從玻璃基板710的第二部分分離塊730的「從模具推離」方法。模具可基於最終產品的設計而設計為具有單個凹槽（諸如單凹槽模具950），或多個凹槽（諸如多凹槽模具1050）。可使用在與玻璃基板中的開口230的位置對應的位置處具有凹槽的多凹槽模具1050來形成最終3D彎曲玻璃製品。
在一些實施例中，模具1050中的凹槽1040可被認為是可藉由包括鑽孔（drilling）、CNC處理、雷射鑽孔、鑽孔（boring）或其他合適技術的各種方法產生的空腔。
在一些實施例中，可使用包括壓力施加腔室1060和（多個）頂出銷1070的壓力施加裝置1080將塊730從模具1050推開以與玻璃基板710分離。
在一些實施例中，（多個）頂出銷1070是可延伸且可縮回的。（多個）頂出銷1070可在熱下垂處理或熱成形處理期間縮回。在將第一部分從玻璃基板710的第二部分分離之後，（多個）頂出銷1070可延伸通過模具的厚度朝向玻璃基板，以推動塊730遠離模具1050。
在一些實施例中，壓力施加裝置1080的操作機制可為液壓的、氣動的、電子的、機械的或其組合。在一些實施例中，壓力施加裝置1080是便攜式獨立單元或是電池操作或電力操作的手持單元。
在一些實施例中，（多個）頂出銷1070可具有圓形、矩形、三角形橫截面，或其組合。
在一些實施例中，（多個）頂出銷1070可由選自金屬、陶瓷、聚合物、玻璃（多個）或其組合的材料製成。
第11A圖顯示了將塊730與玻璃基板710分離的「拉入模具中」方法。可經由真空腔室1160施加壓力。在真空下，可在冷卻處理期間藉由拉入冷卻模具1150中的凹槽1140中而將塊730與玻璃基板710分離。真空可在冷卻處理期間僅施加到塊730，導致塊730以比玻璃基板710的其餘部分更快的速率冷卻。差異冷卻速率導致塊730的尺寸收縮並變形成凹形，延伸徑向穿孔裂縫，使得在相鄰穿孔的穿孔裂縫之間形成連結。連結的穿孔裂縫可形成表示在玻璃基板710中的結構弱點的連續連結420，其允許沿著連結的穿孔裂縫的路徑發生分離。
在一些實施例中，可在熱下垂之前形成玻璃基板中的相鄰穿孔的穿孔裂縫410之間的連結420。若在熱下垂之前形成的連接未導致可從玻璃基板的第二部分210乾淨地滑出的玻璃基板的第一部分220（類似於塊730），在熱下垂期間仍可能發生分離。例如，連結可能具有一些粗糙度，在熱成形之前阻止分離。
在一些實施例中，真空腔室1160可為機械式、電子式、泵操作的，或電池操作的手持式真空裝置。一旦塊730被分離並被拉入冷卻模具1150的凹槽1140中，則塊730可被拉出模具。
第11B圖顯示了將玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210分離的「推入模具中」方法。壓力施加腔室1060和頂出銷1070也可用以將塊730推到凹槽1140中。
在一些實施例中，玻璃基板的第一部分在從玻璃基板的第二部分分離之前被優先冷卻以縮小尺寸。在玻璃基板的第一部分和第二部分之間的熱梯度在玻璃基板中引起拉伸應力並強化裂縫傳播。
在一些實施例中，優先冷卻玻璃基板的第一部分的速率可能影響分離時機、容易性和最終產品中的結構缺陷。優先冷卻塊730的速率可為每分鐘20℃，每分鐘40℃，每分鐘60℃，每分鐘100℃，每分鐘200℃，或具有任何這兩個值作為端點的任何範圍，或具有這些值作為下端點但沒有上限的開放式範圍。可使用其他速率。
第12A-12C圖顯示了從玻璃基板710分離塊730的「從模具中拉出」方法。第12A圖顯示了與塊730接觸的冷卻和壓力施加裝置1260。在一些實施例中，冷卻裝置和壓力施加裝置是分離的裝置，且可單獨或結合使用以將塊730與玻璃基板710分離。
在一些實施例中，優先地冷卻玻璃基板的第一部分藉由使第一部分與冷卻裝置接觸來完成。壓力施加裝置也可用作冷卻裝置以冷卻玻璃基板的第一部分。冷卻和壓力施加裝置1260可為水冷或氣冷真空裝置。
在一些實施例中，冷卻和壓力施加裝置1260與塊730接觸的尖端的尺寸小於塊730的尺寸。
在一些實施例中，壓力施加腔室1060（圖式中未顯示）可在其末端的相對端上附接到冷卻和壓力施加裝置1260，以協助將塊730拉離遠離模具。
第12B圖顯示了被冷卻和壓力施加裝置1260經由吸力而保持，同時被拉離模具1250的被分離塊730。在一些實施例中，冷卻和壓力施加裝置1260可將塊730推入在模具1250中的凹槽中（未顯示）。
在一些實施例中，在分離塊730之前，優先冷卻支撐玻璃基板的第一部分的模具的區域。模具1250可藉由使冷卻劑再循環穿過模具的厚度而被優先冷卻（未在第12A-12C圖中顯示）。再循環冷卻劑可為液體、氣體或溶劑、熱交換流體或其任何組合。
在一些實施例中，冷空氣流1280可經由冷卻裝置1270被引導到玻璃基板的第一部分。冷卻裝置1270可被保持在玻璃基板的第一部分（類似於塊730）附近，以便優先冷卻塊730。在玻璃基板710的第一部分和第二部分之間的熱梯度引起拉伸應力，導致穿孔裂縫410延伸，從而形成沿著輪廓連接裂縫的連結420，以導致塊730與玻璃基板710完全分離。
在一些實施例中，一旦與玻璃基板710完全分離，壓力施加裝置或壓力施加腔室可附接到冷卻裝置1270以推動或拉動玻璃基板的第一部分離開或進入模具1250中。
第13圖顯示了用於具有開口的3D玻璃製品的雷射穿孔和熱下垂處理的示例性處理流程圖。執行以下步驟： 步驟1310：用雷射沿輪廓120穿孔玻璃基板110； 步驟1320：在穿孔之後，用模具750將玻璃基板熱成形為非平面形狀；及 步驟1330：沿著輪廓120將玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210分離。
在一些實施例中，沿輪廓120穿孔玻璃基板110將玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210分離或描繪出。
在一些實施例中，沿輪廓120將玻璃基板的第一部分220與玻璃基板的第二部分210分離可在利用模具750將玻璃基板熱成形為非平面形狀之前，期間或之後發生。第13圖顯示作為示例的處理流程圖，其中在將玻璃基板熱成形為非平面形狀之後執行從玻璃基板的第二部分分離第一部分。
在一些實施例中，不需要且不執行相對於玻璃基板的第二部分210而優先冷卻玻璃基板的第一部分220。例如，在熱成形之後發生在玻璃基板冷卻之後發生的溫度變化足以導致玻璃基板的第一部分220相對於玻璃基板的第二部分210的分離。
第14圖是根據一個或多個實施例的具有運載工具內部系統的運載工具內部的透視圖。
第14圖顯示了包括運載工具內部系統1420、1440、1460的三個不同實施例的示例性運載工具內部1400。運載工具內部系統1420包括中央控制台底座1422，中央控制台底座1422具有彎曲表面1424，彎曲表面1424包括彎曲顯示器1426。運載工具內部系統1440包括儀表板底座1442，儀表板底座1442具有彎曲表面1444，彎曲表面1444包括彎曲顯示器1446。儀表板底座1442通常包括儀表板1448，儀表板1448還可包括彎曲顯示器。運載工具內部系統1460包括儀表板方向盤底座1462，儀表板方向盤底座1462具有彎曲表面1464和彎曲顯示器1466。在一個或多個實施例中，運載工具內部系統可包括底座，底座是扶手、中柱、座椅靠背、地板、頭枕、門板或包括彎曲表面的運載工具的內部的任何部分。
於此描述的彎曲顯示器的實施例可在運載工具內部系統1420、1440和1460的每一個中可互換地使用。
這份揭露書的態樣（1）涉及一種形成玻璃製品的方法，方法包含以下步驟：用形成複數個穿孔的雷射沿輪廓穿孔玻璃基板，使得輪廓將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離；在穿孔之後：利用模具將玻璃基板熱成形為非平面形狀；及將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
這份揭露書的態樣（2）涉及態樣（1）的方法，其中在分離第一部分之後，輪廓在玻璃製品中形成開口。
這份揭露書的態樣（3）涉及態樣（1）或態樣（2）的方法，進一步包含：在分離之前，藉由優先冷卻第一部分而使玻璃基板的第一部分相對於玻璃基板的第二部分收縮。
這份揭露書的態樣（4）涉及態樣（3）的方法，其中優先冷卻第一部分包含使第一部分與冷卻裝置接觸。
這份揭露書的態樣（5）涉及態樣（3）或態樣（4）的方法，其中優先冷卻第一部分包含在第一部分處引導冷空氣。
這份揭露書的態樣（6）涉及態樣（1）或態樣（2）的方法，其中分離包含在將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離期間施加壓力。
這份揭露書的態樣（7）涉及態樣（6）的方法，其中施加壓力用壓力施加裝置完成，且壓力施加裝置優先冷卻第一部分。
這份揭露書的態樣（8）涉及態樣（6）或態樣（7）的方法，其中藉由拉動施加壓力。
這份揭露書的態樣（9）涉及態樣（6）或態樣（7）的方法，其中藉由推動施加壓力。
這份揭露書的態樣（10）涉及態樣（1）或態樣（2）的方法，其中將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離包含將玻璃基板的第一部分拉離模具。
這份揭露書的態樣（11）涉及態樣（10）的方法，其中將玻璃基板的第一部分拉離模具用抽吸裝置完成。
這份揭露書的態樣（12）涉及態樣（1）或態樣（2）的方法，其中將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離包含將玻璃基板的第一部分拉入模具中的凹槽中。
這份揭露書的態樣（13）涉及態樣（1）至（5）中任一態樣的方法，其中在熱成形期間將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
這份揭露書的態樣（14）涉及態樣（1）至（13）中任一態樣的方法，進一步包含：在熱成形之後將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
這份揭露書的態樣（15）涉及態樣（1）至（14）中任一態樣的方法，其中玻璃基板在穿孔期間是平坦的。
這份揭露書的態樣（16）涉及態樣（1）至（15）中任一態樣的方法，其中將玻璃基板熱成形包含：藉由將玻璃基板加熱到玻璃基板在其自重下垂的溫度而將玻璃基板熱下垂到模具中。
這份揭露書的態樣（17）涉及態樣（1）至（16）中任一態樣的方法，進一步包含：在熱成形之前將玻璃基板設置在犧牲玻璃基板上；利用模具將玻璃基板和犧牲玻璃基板熱成形為非平面形狀；將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離；及將玻璃基板與犧牲玻璃基板分離。
這份揭露書的態樣（18）涉及態樣（1）至（17）中任一態樣的方法，其中在兩個相鄰穿孔之間的間隔從1μm到10μm。
這份揭露書的態樣（19）涉及態樣（1）至（18）中任一態樣的方法，其中玻璃基板的第一部分的形狀從由圓形、卵形、矩形和三角形組成的群組中選擇。
這份揭露書的態樣（20）涉及態樣（1）至（19）中任一態樣的方法，其中玻璃基板具有50μm到2mm的厚度。
這份揭露書的態樣（21）涉及態樣（1）至（20）中任一態樣的方法，其中穿孔的深度是玻璃基板的厚度的5％到100％。
這份揭露書的態樣（22）涉及態樣（1）至（21）中任一態樣的方法，其中雷射是皮秒雷射。
這份揭露書的態樣（23）涉及一種製品，製品藉由包含以下步驟的方法形成：用形成複數個穿孔的雷射沿輪廓穿孔玻璃基板，使得輪廓將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離；在穿孔之後：利用模具將玻璃基板熱成形為非平面形狀；及將玻璃基板的第一部分與玻璃基板的第二部分分離。
這份揭露書的態樣（24）涉及一種運載工具內部系統，包含：包括彎曲表面的底座；及設置在彎曲表面上的請求項23的製品。
這份揭露書的態樣（25）涉及態樣（24）的運載工具內部系統，其中在第一部分分離之後，輪廓在玻璃基板中形成開口，且彎曲表面包含可經由開口接取的按鈕、旋鈕和通風口的任一者。
這份揭露書的態樣（26）涉及態樣（24）或態樣（25）的運載工具內部系統，其中底座進一步包含顯示器。
這份揭露書的態樣（27）涉及態樣（26）的運載工具內部系統，其中顯示器經由開口為可見的。
這份揭露書的態樣（28）涉及態樣（26）的運載工具內部系統，其中顯示器經由第二部分為可見的。
這份揭露書的態樣（29）涉及態樣（24）至（28）中任一態樣的運載工具內部系統，其中運載工具是自動車、航海器和飛行器的任何一個。
於此參考附隨的圖式中所示的實施例詳細描述本揭露書的實施例，其中類似的元件符號用以表示相同或功能相似的元件。對「一個實施例」、「實施例」、「一些實施例」、「在某些實施例中」等的引用指示所描述的實施例可包括特定的特徵、結構或特性，但是每個實施例可能不一定包括特定的特徵、結構或特性。而且，此類片語不一定是指相同的實施例。此外，當結合實施例描述特定特徵、結構或特性時，無論有沒有明確描述，認為結合其它實施例影響這種特徵、結構或特性是熟悉本領域者的知識內。
於此列舉的數值範圍包括上限值和下限值，除非在特定情況下另有說明，否則範圍意欲包括其端點及該範圍內的所有整數和分數。當界定範圍時，請求項的範圍不限於所列舉的特定值。此外，當數量、濃度或其他值或參數給定為一個範圍、一個或多個優選範圍，或較佳上限值和較佳下限值的列表時，應該理解為具體揭露了由任何範圍上限或優選值及任何範圍下限或優選值的任何對所形成的範圍，不管這些對是否被單獨揭露。最後，當用詞「約」用於描述範圍的值或端點時，應理解揭露內容包括所提及的具體值或端點。無論範圍的數值或端點是否記載「約」，範圍的數值或端點都意欲包括兩個實施方式：一個由「約」修飾者，另一個未由「約」修飾者。
如於此所用，用詞「約」意指量、尺寸、配方、參數和其它數量和特性不是且不必是精確的，但是可根據需要而為大約及/或更大或更小、反映公差、轉換因子、四捨五入、量測誤差及類似者及熟悉本領域者已知的其他因素。
如於此所使用的，「包含」是開放式過渡片語。過渡片語「包含」之後的元件列表是非排他性列表，使得除了列表中具體列舉的元件之外的元件也可存在。
如於此所使用的用詞「或」是包含性的；更具體而言，片語「A或B」意指「A，B，或A和B兩者」。例如，排他性的「或」於此藉由諸如「A或B任一者」和「A或B之一者」的用詞來指定。
用以描述元件或部件的不定冠詞「一（a）」和「一（an）」意味著存在這些元件或部件中的一個或至少一個。儘管這些冠詞通常被採用來表示修飾後的名詞是單數名詞，但是除非在特定情況下另外說明，否則於此使用的冠詞「一（a）」和「一（an）」也包括複數。類似地，於此所用的定冠詞「該（the）」也表示修飾後的名詞可為單數或複數，再次地，除非在特定情況中另有說明。
用詞「其中」被用作開放式過渡片語，以引入結構的一系列特徵的敘述。
這些示例是對本揭露書的說明，但不是限制。在本領域中通常遇到且對熟悉本領域者顯而易見的各種條件和參數的其它合適的修改和適應落在本揭露書的精神和範圍中。
儘管於此已經描述了各種實施例，但是它們僅以示例的方式呈現，而不是限制。基於於此呈現的教導和指導，顯而易見的是，適應和修改意在落於所揭露的實施例的等效元件的含義和範圍中。因此，對於熟悉本領域者來說顯而易見的是，在不背離本揭露書的精神和範圍的情況下，可對於此揭露的實施例進行形式和細節上的各種改變。於此呈現的實施例的元件不一定相互排斥，而是可互換以滿足熟悉本領域者將理解的各種需求。
將理解於此使用的片語或用詞是為了描述的目的而不是限制的目的。本揭露書的廣度和範圍不應受任何上述示例性實施例限制，而應僅根據以下的申請專利範圍及其等效元件來界定。
100 110‧‧‧母體玻璃基板/基板
120‧‧‧輪廓
130‧‧‧缺陷線或穿孔
200‧‧‧3D玻璃製品的3D視圖
210‧‧‧玻璃基板的第二部分
220‧‧‧玻璃基板的第一部分
230‧‧‧開口
300‧‧‧頂視圖
400‧‧‧頂視圖
410‧‧‧穿孔裂縫
420‧‧‧連結
500‧‧‧橫截面圖
600 632‧‧‧距離
634‧‧‧間距
636‧‧‧間距
638‧‧‧間距
700 710‧‧‧玻璃基板
720‧‧‧犧牲玻璃基板
730‧‧‧塊
750‧‧‧模具
800‧‧‧橫截面圖
900‧‧‧圖式
940‧‧‧凹槽
950‧‧‧模具
1000‧‧‧頂視圖
1040‧‧‧凹槽
1050‧‧‧模具
1060‧‧‧壓力施加腔室
1070‧‧‧頂出銷
1080‧‧‧壓力施加裝置
1100 1140‧‧‧凹槽
1150‧‧‧冷卻模具
1160‧‧‧真空腔室
1200 1250‧‧‧模具
1260‧‧‧冷卻和壓力施加裝置
1270‧‧‧冷卻裝置
1280‧‧‧冷空氣流
1300 1310‧‧‧步驟
1320‧‧‧步驟
1330‧‧‧步驟
1400‧‧‧運載工具內部
1420‧‧‧運載工具內部系統
1422‧‧‧中央控制台底座
1424‧‧‧彎曲表面
1426‧‧‧彎曲顯示器
1440‧‧‧運載工具內部系統
1442‧‧‧儀表板底座
1444‧‧‧彎曲表面
1446‧‧‧彎曲顯示器
1448‧‧‧儀表板
1460‧‧‧運載工具內部系統
1462‧‧‧儀表板方向盤底座
1464‧‧‧彎曲表面
1466‧‧‧彎曲顯示器
併入於此的附隨的圖式形成說明書的一部分並顯示本揭露書的實施例。與實施方式一起，圖式進一步用於解釋熟悉相關技術者的原理並使相關技術者能夠製作和使用所揭露的實施例。這些圖式意欲為說明性的，而非限制性的。雖然在這些實施例的上下文中一般性地描述了本揭露書，但應理解並非意欲將本揭露書的範圍限制於這些特定實施例。在圖式中，類似的元件符號表示相同或功能類似的元件。
第1A圖顯示了母體玻璃基板。
第1B圖顯示具有矩形雷射穿孔圖案或輪廓的母體玻璃基板。
第1C圖顯示具有彎曲雷射穿孔圖案或輪廓的母體玻璃基板。
第2A圖顯示了彎曲的玻璃製品-具有開口的母體玻璃基板。
第2B圖顯示從母體玻璃基板分離之後的玻璃塊。
第3圖顯示了具有雷射穿孔圖案和穿孔尺寸的母體玻璃基板（放大圖）。
第4圖顯示在玻璃基板上的相鄰穿孔之間的連結穿孔裂縫（突出顯示）的頂視圖。
第5A-5C圖顯示了具有不同深度的穿孔的玻璃基板的橫截面圖。
第6A圖至第6C圖顯示了具有變化的間距尺寸的圓形穿孔。
第6D圖顯示了形成矩形輪廓的非圓形穿孔。
第7A和7B圖顯示使用犧牲玻璃基板的熱下垂和釋放方法。
第8A和8B圖顯示沒有犧牲玻璃基板的熱下垂和釋放方法。
第9圖顯示凹模具和分離的玻璃塊的橫截面圖。
第10A圖顯示凹模具的頂視圖。
第10B圖顯示了沿著平面1-1'的凹模具的橫截面圖，其中頂出銷釋放塊。
第11A圖顯示了用真空輔助釋放塊的凹模具的橫截面圖。
第11B圖顯示了用頂出銷以釋放塊的凹模具的橫截面圖。
第12A圖顯示了用冷卻抽吸裝置接觸塊的模具的橫截面圖。
第12B圖顯示了具有冷卻抽吸裝置的模具的橫截面圖，冷卻抽吸裝置將塊拉離模具。
第12C圖顯示了具有冷卻裝置以優先冷卻塊的模具的截面圖。
第13圖顯示了用於具有開口的3D玻璃製品的雷射穿孔和熱下垂處理的處理流程圖。
第14圖顯示了根據一個或多個實施例的具有運載工具內部系統的運載工具內部的透視圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (29)

  1. 一種形成一玻璃製品的方法，該方法包含以下步驟： 用形成複數個穿孔的一雷射沿一輪廓穿孔一玻璃基板，使得該輪廓將該玻璃基板的一第一部分與該玻璃基板的一第二部分分離；在穿孔之後：利用一模具將該玻璃基板熱成形為一非平面形狀；及將該玻璃基板的該第一部分與該玻璃基板的該第二部分分離。
  2. 如請求項1所述之方法，其中在分離該第一部分之後，該輪廓在該玻璃製品中形成一開口。
  3. 如請求項1所述之方法，進一步包含：在分離之前，藉由優先冷卻該第一部分而使該玻璃基板的該第一部分相對於該玻璃基板的該第二部分收縮。
  4. 如請求項3所述之方法，其中優先冷卻該第一部分包含使該第一部分與一冷卻裝置接觸。
  5. 如請求項3所述之方法，其中優先冷卻該第一部分包含在該第一部分處引導冷空氣。
  6. 如請求項1所述之方法，其中分離包含在將該玻璃基板的該第一部分與該玻璃基板的該第二部分分離期間施加壓力。
  7. 如請求項6所述之方法，其中施加壓力用一壓力施加裝置完成，且該壓力施加裝置優先冷卻該第一部分。
  8. 如請求項6所述之方法，其中藉由拉動施加該壓力。
  9. 如請求項6所述之方法，其中藉由推動施加該壓力。
  10. 如請求項1所述之方法，其中將該玻璃基板的該第一部分與該玻璃基板的該第二部分分離包含將該玻璃基板的該第一部分拉離該模具。
  11. 如請求項10所述之方法，其中將該玻璃基板的該第一部分拉離該模具用一抽吸裝置完成。
  12. 如請求項1所述之方法，其中將該玻璃基板的該第一部分與該玻璃基板的該第二部分分離包含將該玻璃基板的該第一部分拉入該模具中的一凹槽中。
  13. 如請求項1至5任一項所述之方法，其中在熱成形期間將該玻璃基板的該第一部分與該玻璃基板的該第二部分分離。
  14. 如請求項1至12任一項所述之方法，進一步包含：在熱成形之後將該玻璃基板的該第一部分與該玻璃基板的該第二部分分離。
  15. 如請求項1至12任一項所述之方法，其中該玻璃基板在該穿孔期間是平坦的。
  16. 如請求項1至12任一項所述之方法，其中將該玻璃基板熱成形包含：藉由將該玻璃基板加熱到該玻璃基板在其自重下垂的一溫度而將該玻璃基板熱下垂到該模具中。
  17. 如請求項1至12任一項所述之方法，進一步包含： 在熱成形之前將該玻璃基板設置在一犧牲玻璃基板上；利用該模具將該玻璃基板和該犧牲玻璃基板熱成形為該非平面形狀；將該玻璃基板的該第一部分與該玻璃基板的該第二部分分離；及將該玻璃基板與該犧牲玻璃基板分離。
  18. 如請求項1至12任一項所述之方法，其中在兩個相鄰穿孔之間的間隔是1μm到10μm。
  19. 如請求項1至12任一項所述之方法，其中該玻璃基板的該第一部分的形狀從由圓形、卵形、矩形和三角形組成的群組中選擇。
  20. 如請求項1至12任一項所述之方法，其中該玻璃基板具有50μm到2mm的一厚度。
  21. 如請求項1至12任一項所述之方法，其中該穿孔的深度是該玻璃基板的該厚度的5％到100％。
  22. 如請求項1至12任一項所述之方法，其中該雷射是一皮秒雷射。
  23. 一種製品，藉由一方法而形成，包含以下步驟： 用形成複數個穿孔的一雷射沿一輪廓穿孔一玻璃基板，使得該輪廓將該玻璃基板的一第一部分與該玻璃基板的一第二部分分離；在穿孔之後：利用一模具將該玻璃基板熱成形為一非平面形狀；及將該玻璃基板的該第一部分與該玻璃基板的該第二部分分離。
  24. 一種運載工具內部系統，包含： 一底座，包括一彎曲表面；及設置在該彎曲表面上的請求項23的該製品。
  25. 如請求項24所述之運載工具內部系統，其中在分離該第一部分之後，該輪廓在該玻璃基板中形成一開口，且該彎曲表面包含可經由該開口接取的一按鈕、一旋鈕和一通風口的任一者。
  26. 如請求項24所述之運載工具內部系統，其中該底座進一步包含一顯示器。
  27. 如請求項24所述之運載工具內部系統，其中該顯示器經由該開口為可見的。
  28. 如請求項24所述之運載工具內部系統，其中該顯示器經由該第二部分為可見的。
  29. 如請求項24所述之運載工具內部系統，其中該運載工具是一自動車、一航海器和一飛行器的任何一個。
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