專利名稱：包括移動(dòng)光學(xué)組件的刻痕脆性材料的方法和裝置的制作方法
包括移動(dòng)光學(xué)組件的刻痕脆性材料的方法和， 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)是提交于2004年7月30日，指定申請(qǐng)?zhí)枮?0/903,701，發(fā)明名稱 為"刻痕脆性材料的方法和裝置"的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，并依據(jù)35 U.S.C. §120要求其優(yōu)先權(quán)。該申請(qǐng)的所有內(nèi)容特別引入本文以供參考。發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種斷裂薄板和其它脆性材料的方法，尤其是一種激光刻痕平 板玻璃的方法。 技術(shù)背景激光已被用于分離脆性材料板，尤其是平板玻璃，其通過(guò)^M謂的暗裂紋 擴(kuò)展穿透玻璃板從而將玻璃板斷裂為兩個(gè)較小的玻璃板。沿玻璃板厚度方向部 分延伸的該半裂紋實(shí)質(zhì)上起刻痕線的作用。該板隨后沿著刻痕線通過(guò)機(jī)械斷裂 分離為兩個(gè)較小的板。典型地，在玻璃板的一側(cè)表面制造小的亥喊戯喊。然后，激光指向刻痕 或劃痕的位置，隨后使用激光使其以部分裂紋的形式擴(kuò)展穿透玻璃板。激光隨 后在刻痕或劃痕的區(qū)域與玻璃板接觸，并同玻璃板彼此相對(duì)移動(dòng)，以使得激光 沿著刻痕線設(shè)好的路徑移動(dòng)?？稍诓Ａ軣崦嫔蟿偤锰幱诩す庀掠蔚奈恢脤?dǎo)入 流體冷卻劑流，以便在激光加熱玻璃板上的某一區(qū)i或后，加熱的區(qū)域得以迅速 冷卻。這樣，使用激 玻璃板的加熱和使用流體冷卻劑對(duì)玻璃板的冷卻在玻 璃板上產(chǎn)頓力，使得裂紋在激光和冷卻劑移動(dòng)的方向上擴(kuò)展。這些激光刻痕技術(shù)的發(fā)展在產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的斷裂纖方面有一些好的效果，使 其在制造液晶或其它平面顯示板基板時(shí)具有潛在的用途，其邊緣斷裂的質(zhì)量令 人滿意地非常高。 .激光刻痕的發(fā)展促進(jìn)了玻璃^t及加工在許多應(yīng)用中的〗頓，但是己知的方 法有許多缺點(diǎn)并且需要考慮許多額外的因素。例如，許多激光亥嗨裝置和方法 包括固定的光學(xué)系統(tǒng)，玻璃基板穿過(guò)固定激光束在兩個(gè)方向上平移。然而，通常形成較小玻璃基板的玻璃板相當(dāng)大。為了適當(dāng)?shù)仄揭撇ＡО逵糜诳毯郏圃?區(qū)域的設(shè)備尺寸可能大得無(wú)法接受。此外，從激光到玻璃的最佳距離也需要綜合考慮。因此，對(duì)材料進(jìn)行激光 刻痕所需激光光點(diǎn)的形狀和大小幾乎無(wú)變化的余地。激光束的一個(gè)現(xiàn)象是光束 沿光軸呈角發(fā)散。隨著到光束腰的距離增加，光束產(chǎn)生發(fā)散并且光束的光點(diǎn)大 小增加?？梢岳斫?，對(duì)于激光刻痕如果光束的光點(diǎn)大小優(yōu)化固定，并且由于光 學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，到激光的器距離產(chǎn)生變化，光束的光點(diǎn)大小也產(chǎn)生變化。這種 光點(diǎn)大小的變化對(duì)于激光束的加熱特性進(jìn)而激光刻痕裝置的亥喊能力具有有害 的影響。鵬依照具體實(shí)施方式
， 一種刻痕平板玻璃的方法，包括移動(dòng)光學(xué)組件，其適 合從輻射源引導(dǎo)電磁輻射。該方法也包括將電磁輻射照射到玻璃板上，在玻璃 板上形成延長(zhǎng)的加熱區(qū)域，其中在移動(dòng)過(guò)程中從輻身t源到玻璃板的距離基本上 是恒定的。依照另一個(gè)具體實(shí)施方式
， 一種亥U痕平板玻璃的驢，包括一電磁輻針源。 該裝置也包括一光學(xué)組件，其用于引導(dǎo)電磁輻射沖擊玻璃板，在玻璃板上形成 延長(zhǎng)的加熱區(qū)域，其中在刻痕過(guò)程中從輻射源到玻璃板的光束長(zhǎng)度基本上是恒 定的。附圖的簡(jiǎn)要描述通過(guò)參照附圖閱讀如下詳細(xì)描述可以更好地理解具體實(shí)施方式
。需要強(qiáng)調(diào) 的是，各種特征不必要按比例描繪。事實(shí)上，為了使論述清晰，尺寸可以任意 地增大或減小。圖la是依照具體實(shí)施方式
的激光刻痕裝置的透視圖。 圖lb圖la中玻璃板的透視圖，表明加熱區(qū)域、7轉(zhuǎn)躋IJ點(diǎn)和所產(chǎn)生裂紋間 的關(guān)系。圖2是依照具體實(shí)施方式
的多模激光束的強(qiáng)度分布圖。 圖3是依照具體實(shí)施方式
的多模激光束的強(qiáng)度分布圖。 圖4a是依照具體實(shí)施方式
的激光輸出的透視圖，描述了特定有 勉巨離的測(cè) 定和轉(zhuǎn)向鏡的放置。圖4b是依照具體實(shí)施方式
的激光刻痕裝置的頂視圖。圖5是依照具體實(shí)施方式
的激光刻痕裝置的頂視圖。 圖6是依照具體實(shí)施方式
的激光刻痕裝置的頂視圖。 詳細(xì)描述在下述詳細(xì)描述中，為說(shuō)明且非限制性的目的，歹咄了公開(kāi)了細(xì)節(jié)的具體 實(shí)施方式。然而，很明顯對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以從本申請(qǐng)所公開(kāi)內(nèi) 容中得到啟發(fā)，實(shí)現(xiàn)與本文所公開(kāi)細(xì)節(jié)不同的其它具體實(shí)施方案。這些具體實(shí) 施方案在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。此外，省略了對(duì)公知的裝置和方法的描述以避 免混淆對(duì)具體實(shí)施方式
的描述。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)具體實(shí)施方式
時(shí)，明確地考慮了這些方法和^a。
具體實(shí)施方式
涉及使用激光刻痕技術(shù)沿著所需分離線斷裂玻璃板的系統(tǒng)和 方法。激光沿著所需分離線有效地加熱玻璃板的固定加熱區(qū)域。所產(chǎn)生的》鵬 梯度在材料的表面層產(chǎn)生張應(yīng)力并且當(dāng)這些應(yīng)力超過(guò)材料的抗張強(qiáng)度時(shí)，材料 產(chǎn)生穿透材料至受壓區(qū)域的暗裂紋。值得注意的是，在刻痕期間激光器到激光 束所作用于的玻璃板的距離(這里指光束長(zhǎng)度)基本上是恒定的。結(jié)果，在刻 痕過(guò)程中，光束發(fā)散性或光束有效照j才點(diǎn)的尺寸基本保持恒定。在下述具體實(shí)施方式
中，用于加熱和隨后在玻璃tli:刻痕的電磁輻針源是 來(lái)自激光器的輻射射線。值得注意的是，這僅僅是一個(gè)例證性的電磁輻身t源。 可以預(yù)料其它輻躭源和其它的^l寸波長(zhǎng)也可使用。關(guān)于具體實(shí)施方式
的細(xì)節(jié)在附圖中列出。需要指出，同樣的附圖^H己指代 同樣的元件。如圖la和圖lb所示，在本發(fā)明的的玻璃斷裂系統(tǒng)中，玻璃板101具有上 表面102和下表面103 (未示出)。玻璃板101首先沿著玻璃板的一個(gè)ii^彖刻痕 或劃痕以在玻璃板101的一個(gè)邊緣上形成裂紋開(kāi)裂點(diǎn)104。隨后通過(guò)沿著預(yù)定的 刻痕路徑(所希望的分離線)移動(dòng)加熱區(qū)域106穿過(guò)玻璃板101使裂紋開(kāi)裂點(diǎn) 104形成裂紋105;例如虛線107所指示的。示例性地，ilil噴嘴109施加^4卩 劑108以增強(qiáng)應(yīng)力分布，從而增強(qiáng)裂紋擴(kuò)展。冷卻劑108示例性地為液體，或 氣溶膠(鄉(xiāng)因霧)，但是也可以為氣體。有益的冷卻介質(zhì)包括具有相對(duì)高熱容的 材料。從而熱容越高，熱量的消散越快，刻痕的速度越快。示例性地，冷卻劑 可以為水。作為選擇，冷卻劑可以是稱為惰性元素中的一種^ 、氖、氬、 氪、氤以及氡，或其組合"^其通過(guò)噴嘴109施加到玻璃l^i:。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，使用空氣增壓的容器(未示出)ffl3t噴嘴109將 冷卻劑108送到由激光束(在

圖1中以附圖f射己110表示)作用于玻璃板表面 106產(chǎn)生的橫向加熱區(qū)域106之后的上鵬表面102上。示例性地，噴嘴109 包括中心鵬，液體冷卻齊,如水通過(guò)其中噴射出去。中心通道被環(huán)形通道環(huán) 繞，增壓空氣流經(jīng)其中準(zhǔn)直液體并拆散液流產(chǎn)生氣溶膠。氣溶膠一般具有比氣 體大的熱容，因此與氣體相比能提供增強(qiáng)的冷卻效果。示例性地，液體通過(guò)中 心噴嘴以至少約3mVs的速率噴射出去，形成直徑為約4mm的準(zhǔn)直噴霧。選擇性地，噴嘴109是供纟誠(chéng)合的液體^i卩劑和空氣的混合物的超聲波噴 嘴。如果液體施加到玻璃表面，需要移除過(guò)量的液體以防止產(chǎn)生污點(diǎn)或其它對(duì) 玻璃表面102的污染，例如通過(guò)吸走過(guò)量液體來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。當(dāng)加熱區(qū)域106 在玻璃上移動(dòng)時(shí)，裂紋沿著加熱區(qū)域移動(dòng)的路徑移動(dòng)。在另一鎮(zhèn)擇性的^i卩方法中，噴嘴109與那些用以噴7乂切削操作的噴嘴 類似，其中集中的液流噴射到玻璃表面上。這些噴嘴的出口ilit直徑小至0.007 英寸。示例性地，噴嘴109離上玻璃表面102約0.25英寸至0.75英寸內(nèi)，并且 在玻璃表面上形成約2mm4mm寬的噴霧圖案。由于玻璃板101加熱區(qū)域106上的表面^Jt直接取決于表面暴露于激光束 的時(shí)間，對(duì)于相同的加熱區(qū)±或相對(duì)位移速率，采用具有細(xì)長(zhǎng)形狀(例如橢圓形 或矩形)而不是圓形痕跡的加熱區(qū)域可以延長(zhǎng)沿著預(yù)定的刻痕路徑107的表面 102上的每一個(gè)點(diǎn)的加熱時(shí)間。因此，當(dāng)激光束的功率密度固定，M于保持玻 璃板101所需加熱深度必不可少的從加熱區(qū)i跪緣到7襯卿點(diǎn)111的前緣的距 離1保持不變，還有加熱區(qū)域106沿位移方向上延伸時(shí)，加熱區(qū)域在玻璃表面上 允許的相對(duì)位移速率越大。如圖lb所示，本發(fā)明中的加熱區(qū)域具有非常細(xì)長(zhǎng)的形狀，長(zhǎng)軸b大于 30mm。有利的是長(zhǎng)軸b大于約50mm;更為有利的是大于約100mm。值得注意 的是，短車由"a"小于約7mm。加熱區(qū)域的長(zhǎng)李由"b"與預(yù)定的穿過(guò)玻璃板的刻 痕路徑的移動(dòng)方向重合。對(duì)于玻璃薄板(例如小于約lmm)，加熱區(qū)域的長(zhǎng)軸b 的最佳長(zhǎng)度與所需移動(dòng)的速度有關(guān)，在這一點(diǎn)上長(zhǎng)軸b優(yōu)選大于每秒鐘的所需 激光刻繊度的10%。因此，對(duì)于在0.7匪厚的玻璃上所需500mm/s的激光刻 痕速度，加熱區(qū)域的長(zhǎng)軸,應(yīng)當(dāng)至少50mm長(zhǎng)。有利的是，裂紋105只基本上延伸(距離d)至玻璃板101的部分深度，7以便裂紋作為刻痕線。隨后 紋105下施加一彎曲力矩使得玻璃板最終分離為較小的薄片?？梢允褂美绮捎酶鼮閭鹘y(tǒng)的機(jī)械表面刻痕方法斷裂玻璃板所使用的傳統(tǒng)的彎曲裝置(未示出)和技術(shù)施加該彎曲力矩。由于裂紋105是采 用激光刻痕技術(shù)而不是機(jī)械刻痕產(chǎn)生，在機(jī)械斷裂步驟過(guò)程中所產(chǎn)生的玻璃碎 片與傳統(tǒng)技術(shù)相比極大地最小化。用于玻璃斷裂操作的激光束應(yīng)當(dāng)能加熱將被切斷的玻璃表面。因此，激光 輻射1雄具有玻璃可以吸收的波長(zhǎng)。為此，輻射雌在紅外區(qū)域，波長(zhǎng)超過(guò)約 2.0 um。因]I:匕，通常在、波長(zhǎng)亍氐于約4.0 u m至5.0 u m時(shí)，玻璃變f導(dǎo)更易邀寸，并且在高于該波長(zhǎng)范圍時(shí)變得更為不易透射。因而，在紅外線波長(zhǎng)范圍內(nèi)，例 如高于2.0nm，玻璃變得更不易透射。因ltb(寸于具體實(shí)施方式
中的玻璃刻痕， 10.6微米(10,600nm)的C02激光器由于可加熱玻璃表面而工作良好。這與某 種其它激光器形it)(寸比，例如鄉(xiāng)波長(zhǎng)在1.0 " m至約1.1 u m之間，通常為1.06 u m的ND-YAG激光器。這些波長(zhǎng)在玻璃的邀寸范圍內(nèi)。從該描述中可以理解， 待刻痕材料的透射/吸收波長(zhǎng)決定了有用的激光。同樣地，刻t波長(zhǎng)被玻璃邀寸 但可以被陶瓷之類的脆性材料吸收(也就是不易透射材料)激光器適合于刻痕 這些脆性材料。因此，選擇激光使其匹酉己待亥i」痕材料的吸收特性。總之，關(guān)鍵 點(diǎn)是依據(jù)脆性材料選擇對(duì)于該材料不易邀寸的激光波長(zhǎng)。在具體實(shí)施方式
中，激光器是^l寸波長(zhǎng)為約9.0至約11.0um的C02激光 器。雖然大多數(shù)當(dāng)前的試驗(yàn)使用功率在約200W至約500W范圍內(nèi)的C02激光 器，但可以預(yù)料更高功率的激光器也可以成功地fOT，例如超過(guò)600W。需要強(qiáng) 調(diào)的是，參考的激光輸出規(guī)l^又僅是示例性的。除了J^激鵬擇的考慮因素， 選擇激光以使加熱過(guò)程提供光束長(zhǎng)度、穿 度和空間分布的平衡，這些因素 的結(jié)合可以盡可能精確地加熱點(diǎn)狀區(qū)域，但是不超過(guò)玻璃軟化點(diǎn)(Tg)。此外， 如果玻璃中存在輕微的裂縫，冷卻劑一側(cè)需要快速的最集中的急冷以推動(dòng)裂 紋。玻璃中形成的裂紋105 —直到達(dá)加熱區(qū)鄉(xiāng)口冷卻區(qū)域的交界面，即最大熱 梯度區(qū)域。裂紋的深度、形狀和方向由熱塑應(yīng)力的分布決定，該應(yīng)力又主要取 決于下述幾個(gè)因素激光束的功率密度，由激光束產(chǎn)生的加熱區(qū)域的尺寸和形狀；加熱區(qū)W卩材料的相對(duì)位移速率；施加到加熱區(qū)域的y賴剛的熱物理頓、質(zhì)量和施加的割牛；和待斷裂材料的熱物理機(jī)械性能，其厚度，和其表面狀態(tài)。激光器通^T激光振蕩進(jìn)行操作，而激光振蕩在由每一端上的反射器限定的 諧振腔中發(fā)生。參照光線穿過(guò)諧振腔的路徑可以很好地呈現(xiàn)穩(wěn)定諧振器的原理。 如果最初平行于激光腔的軸的光線在兩個(gè)反射器之間永遠(yuǎn)來(lái)回反射而不射出， 將達(dá)到穩(wěn)定性的柳艮。不滿足穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)附皆振器由于光線由軸向外發(fā)散而稱為非穩(wěn)定諧振器。 非穩(wěn)定諧振器有許多種類。 一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是與平面鏡相對(duì)的凸?fàn)钋蛎骁R。其 它的包括不同直徑的凹鏡(因此從較大鏡子反射的光沿著較小鏡子的邊緣射 出)，以及一對(duì)凸鏡。兩種類型附皆振器具有不同的優(yōu)點(diǎn)和不同的振蕩模式。穩(wěn)定諧振器將光沿 著激光軸集中，從該區(qū)域中有效地汲取能量，但是不能從遠(yuǎn)離軸的外部區(qū)域汲 取能量。所產(chǎn)生的光束在中央具有強(qiáng)度峰值，并且隨著與軸的距離的增加，強(qiáng) 度呈高斯下降。低增益和連續(xù)波的激光是其主要的類型。非穩(wěn)定諧振器傾向于在較大體積f敫光腔中傳播光。例如，輸出光束具有一 環(huán)形輪廓，峰值強(qiáng)度處于圍繞軸的一圓環(huán)內(nèi)。激光諧振器具有兩種截然不同的模式類型；橫模和縱模。光束的橫截面圖 中可以很清楚地顯示出橫向模式，也就是其強(qiáng)度圖形?？v向模式相應(yīng)于沿著激 光腔長(zhǎng)度方向不同附皆振，其在激光增益帶寬內(nèi)的不同頻率和波長(zhǎng)下產(chǎn)生。在 單一縱模下振蕩的單一橫模激光只在單一頻率下振蕩；在兩個(gè)縱模下振蕩的激 光同時(shí)以兩個(gè)分離的(但是通常間距很小)波長(zhǎng)振蕩。激光諧振器內(nèi)的電磁場(chǎng)的"形狀"取決于反射鏡曲率、距離、排出管的內(nèi) 徑和波長(zhǎng)。從激光器到表面102鏡面直線距離或波長(zhǎng)的微小調(diào)整會(huì)導(dǎo)致激光束 (其是一電磁場(chǎng))"糊犬"的巨大改變。已經(jīng)出現(xiàn)專門的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述光束的"形 狀"或空間能量分布，其中依據(jù)光束橫截面兩個(gè)方向上出現(xiàn)的零位數(shù)量來(lái)分類 橫向振動(dòng)模式。最低階的或振蕩主模被稱為TEMoo模，在其中央纟驢達(dá)到峰值。 該激光通常優(yōu)選用于許多工業(yè)應(yīng)用中。在一個(gè)軸上具有單一零位并且在垂直方 向上無(wú)零位的橫模依據(jù)方向?yàn)門EM(m或TEM10。 TEM(^或TEM,o模光束已經(jīng)用 于現(xiàn)有技術(shù)中以將激光能量均勻地傳送到玻璃表面。圖2所示的激光束(光束強(qiáng)度I對(duì)穿過(guò)光束的距離X)主要由圓環(huán)組成。因 此光束中心與至少一些激光束外部區(qū)域相比能量密度較低，并且可能完全達(dá)到零功率水平，在這種情況下激光束將達(dá)到100XTEM(^功率分布。該激光束為 雙模的。也就是說(shuō)其包括超過(guò)一種模式，例如TEMop禾口TEMoo模的組合，其中 中央?yún)^(qū)域的功率分布僅僅略低于外部區(qū)域。如果光束為雙模的，光束包括大于 50X的TEM^，其余的為TEMoo模。然而如上戶，，需要產(chǎn)^M光學(xué)功率分 布的多模激光器的穩(wěn)定性較差，并忠佳于校正和保持。由于非高斯激光束與高斯激光束相比可以提供增強(qiáng)的光束截面能量分布均 勻性，因此考慮^^使用非高斯激光束進(jìn)行激光刻痕操作。然而，具有高斯功 率分布的光束當(dāng)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)牟僮鲿r(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)所需的刻痕功能，并且單模高斯激 光具有經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定以及低維護(hù)成本的優(yōu)點(diǎn)。值得注意的是，特別低維護(hù)成本的 激光器為密封管激光器。這些激光器一般只對(duì)寸TEMoo模。根據(jù)具體實(shí)施方式
， 可以使用持續(xù)發(fā)射通常具有高斯功率分布的光束的單模激光器。該激光器的典 型模式功率分布示于圖3。示例性地，光束實(shí)質(zhì)上由TEMoo模組成。根據(jù)本文所述的具體實(shí)施方式
，激光器到玻璃板101的表面102的距離在 刻痕過(guò)程中基本保持固定。ffla圖4a可以理解保持該基本固定距離的原理。圖 4a顯示激光器401直接對(duì)寸光。如圖所示，光束110可通過(guò)鏡子402轉(zhuǎn)向。激 光束110包括在距激光器端面位置D。處的光束J3戮laser waist)。光束腰是光束最 窄或最小的橫截面，因此具有最大的光束密度(功萌單位面積)。光束從光束腰 403開(kāi)始以e/2的角度發(fā)散。因此隨著光束發(fā)散，光點(diǎn)直徑增加，纟驢減小。如 前所述，對(duì)于特定激光刻痕應(yīng)用的特定激光光點(diǎn)直徑的確定和基本固定是刻痕 成功的關(guān)鍵。在瑞利(Rayliegh)長(zhǎng)度404， (2嚴(yán)Do處，光點(diǎn)直徑太大而不能有效 地刻痕玻璃板IOI。根據(jù)具體實(shí)施方式
，激光器401到轉(zhuǎn)向鏡402將光束110轉(zhuǎn)向玻璃板101 的表面102處的距離沿著加熱路徑105長(zhǎng)度方向基本固定。值得注意的是，對(duì) 于典型的玻璃板101的材料特性，該距離加上基本固定的從鏡402至(J^fe 101 的表面102的距離為實(shí)現(xiàn)激光刻痕樹共最佳的光束110光點(diǎn)直徑。有利的是， 由于光束長(zhǎng)度在戶腿擇的最佳值上保持基本固定，光束形狀在玻璃板表面102 上以最佳光點(diǎn)直徑處保持基本固定，從而有助于加熱和玻璃刻痕。相反，在許 多激光移動(dòng)進(jìn)行刻痕的應(yīng)用中，光束長(zhǎng)度在刻痕過(guò)程中增加或減小。這可以改變激光束的發(fā)散，從而艦調(diào)整作用于鵬的光束no的輻射光點(diǎn)的尺寸(光 點(diǎn)直徑)來(lái)調(diào)整加熱區(qū)域106。也就是說(shuō)，由于光束長(zhǎng)度增加(減小)并且激光束110因此發(fā)散，光點(diǎn)直徑增加(減小)。增加的(減小的)光點(diǎn)直徑可依次不 希望有地卻減少(增加)加熱區(qū)域的加熱效率，例如增加(減少)加熱區(qū)域106 的大小至非最佳大小。需要注意如，原申請(qǐng)所述，在轉(zhuǎn)向鏡402和表面102間放置一個(gè)或多個(gè) 透鏡元件以產(chǎn)生有益的橢圓形或細(xì)長(zhǎng)形的光束110橫截面。例如如圖lb所示， 可以使用一個(gè)或多個(gè)柱面透鏡(未示出)形成光點(diǎn)形狀。上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了多方面的描述，可以理解本發(fā)明具體實(shí)施方案戶服的 多個(gè)特征可以單獨(dú)或組合使用。因此，本發(fā)明不局限于本文描述的特別,實(shí) 施方式。圖4b是根據(jù)具體實(shí)施方式
的刻痕裝置的頂視圖?？毯垩b置包括皿光束 110的激光器401。光束110射入反射表面(鏡)402和另一個(gè)反射表面(鏡) 403。鏡403使光束110轉(zhuǎn)向并轉(zhuǎn)而射入第一光學(xué)頭404。第一光學(xué)頭404包括 所示的鏡407，期每光束110導(dǎo)入另一個(gè)反射表面(鏡)40S，反射表面408將 光束110引向第二光學(xué)頭405。第二光學(xué)頭405包括轉(zhuǎn)向鏡402，期每光束110 轉(zhuǎn)向玻璃板101的表面102。第一光學(xué)頭404置于直線滑道(或?qū)к?409之上，在刻痕操作期間滑道 引導(dǎo)光學(xué)頭在方向410上移動(dòng)。在本具體實(shí)施方式
中，第一光學(xué)頭404和滑道 409包括一松弛環(huán)。直線滑道409可以包括，但并不一定局限于己知的導(dǎo)軌和伺 服控制的馬達(dá)或精密滾珠絲杠裝置?？蛇x擇地，直線滑道可以包括直線伺服馬 達(dá)和直線導(dǎo)軌系統(tǒng)。有利的是，這些己知的元件使光學(xué)頭以可控的方式直線移 動(dòng)，并且在與方向410相垂直的兩個(gè)方向上移動(dòng)很小。隨著對(duì)發(fā)明的描述愈發(fā) 明顯，光學(xué)頭404沿著直線滑道409相對(duì)光滑的直線移動(dòng)使得光束110沿著刻 痕路徑107精確直線運(yùn)動(dòng)。操作中，第一光學(xué)頭404沿滑道409平移，第二光學(xué)頭405在玻璃板101 上平移。第二光學(xué)頭405經(jīng)由一載體頭，1l^置(未示出)平移，這是本領(lǐng) 土或普通技術(shù)人員己知的。第一光學(xué)頭404的直線ilit基本上與第二光學(xué)頭405 的直線速度相同。最終，第一光學(xué)頭如虛線404，所示移動(dòng)至ij滑道409的遠(yuǎn)端； 并且由于第二光學(xué)頭405相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，第二光學(xué)頭同時(shí)到達(dá)刻痕長(zhǎng)度的端點(diǎn)(如虛線405'所示)。此外，如圖4b所示，第二光學(xué)頭404在自板101的表面102上移動(dòng)距離 L,。在第二光學(xué)頭404移動(dòng)期間，第一光學(xué)頭移動(dòng)IV2長(zhǎng)度，稱為松弛長(zhǎng)度。 為此，第二光學(xué)頭405移動(dòng)長(zhǎng)度L,。因此，增加或M^光束路徑使其等于長(zhǎng)度 L,以保持第一和第二光學(xué)頭同步，這需要第一光學(xué)頭404移動(dòng)距離IV2，如圖 4b的具體實(shí)施方式
所示的，排列。如隨具體實(shí)施方式
更為清楚的描述，可以 通過(guò)在松弛環(huán)中提供附加的光學(xué)頭和"環(huán)"來(lái)M^、松弛長(zhǎng)度?？梢岳斫?，由于第一光學(xué)頭和第二光學(xué)頭的相對(duì)直線速度基本相同，兩個(gè) 光學(xué)頭之間的距離也保持相同。該第一和第二光學(xué)頭之間實(shí)質(zhì)上的零相對(duì)速度 轉(zhuǎn)化為光束110從激光器401端面到轉(zhuǎn)向鏡402歷經(jīng)的實(shí)質(zhì)恒定的距離，這與 第二光學(xué)頭405沿著刻痕路徑107的位置無(wú)關(guān)。換句話說(shuō)，從激光器401到轉(zhuǎn) 向鏡402的光鄉(xiāng)巨離110無(wú)論第二光學(xué)頭405沿著刻痕路徑107的位置在哪實(shí) 質(zhì)上都是相同的。這可以很容易根據(jù)圖4b看出。因此，光束110從激光器401 到第二光學(xué)頭405的光束長(zhǎng)度與光束IIO，(虛線)到第二光學(xué)頭405，的光束長(zhǎng) 度相同，其橫穿刻痕路徑107的長(zhǎng)度。在圖4b所示的具體實(shí)施方式
中，由于第一光學(xué)頭404穿過(guò)松弛長(zhǎng)度并且第 二光學(xué)頭穿繊B離L"激光器401到第二光學(xué)頭405的距離基本上是恒定的； 由于第二光學(xué)頭穿過(guò)刻痕路徑107，第二光學(xué)頭405到玻璃板表面102的距離基 本上是恒定的。因此，從激光器401到表面102的光束長(zhǎng)度基本上是恒定的； 通過(guò)計(jì)算出加熱區(qū)域106的最佳光束形狀，使戶，擇的光束長(zhǎng)度確?；痉€(wěn)定 的沿著亥喊路徑的光束形狀和加熱區(qū)域。為了減少松弛長(zhǎng)度和由此松弛環(huán)組件必須移動(dòng)的距離，可加入額外的環(huán)。 圖5顯示并描述了減少松弛長(zhǎng)度到L,/4的具體實(shí)施方式
。需要注意圖5的具體 實(shí)施方式中的許多特征和圖4a和圖4b中戶鵬的特征是相同的。許多這些共有 的特征并未詳細(xì)描述以避免混淆該具體實(shí)施方式
的描述。操作中，光束110從激光器401處劃寸荊寸入鏡406，然后作用于第一光 學(xué)頭404的鏡407。隨后，光束110射到反射表面(鏡)503，然后到第三光學(xué) 頭501，其包括所示的反射表面(鏡)502。光束IIO由鏡502反射到鏡408， 然后射入第二光學(xué)頭404。如同圖4b所描述的具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
提供第二光學(xué)頭404在玻璃板101上的移動(dòng)。然而在本具體實(shí)施方式
中，松弛環(huán)分別包括第一和第三光學(xué)頭，404和503， 二者g滑道409在相同方向上同時(shí)移動(dòng)。松弛環(huán)組件 也與第二光學(xué)頭404的運(yùn)動(dòng)一致。為此，當(dāng)?shù)谝缓偷谌鈱W(xué)頭404和501分別 從其初始位置(實(shí)線)移動(dòng)到如404鄰501'所示的最紹立置時(shí)，第二光學(xué)頭404 也從其初始位置移動(dòng)到如404'所示的最纟維置。如前戶艦，光束110與光束110' 移動(dòng)相同的距離，因此具有相同的光束長(zhǎng)度和光束開(kāi)m。然而與圖4b中的具體實(shí)施方式
不同，圖5的具體實(shí)施方式
中的松弛長(zhǎng)度等 于(W4)。也就是依靠由第三光學(xué)頭501提供的附加環(huán)，松弛長(zhǎng)度減小。有利 的是，這允許第三光學(xué)頭以需要較少的面積和松弛長(zhǎng)度的松弛環(huán)穿越刻痕路徑 長(zhǎng)度"。值得注意的是，如圖4b的具體實(shí)施方式
中所述，刻痕過(guò)程和第二光學(xué)頭 405的相對(duì)移動(dòng)是基本相同的。更需注意的是，如同圖4b中的具體實(shí)施方式
， 光束IIO (110，)的光束長(zhǎng)度在沿著刻痕路徑107上的任意點(diǎn)是基本相同的。如 前所述，M過(guò)戶皿擇的提供最佳加熱區(qū)域106最佳的光束長(zhǎng)度產(chǎn)生最佳的刻 痕過(guò)程。最后，第二環(huán)的使用僅僅是示例性的。很明顯可以使用附加的光學(xué)頭 和導(dǎo)軌添加附加的環(huán)。每一個(gè)這樣的環(huán)將通過(guò)多一個(gè)環(huán)的松弛環(huán)的一半進(jìn)一步 縮繊公弛長(zhǎng)度。圖6題用于雙軸亥帳的激光刻痕體的頂視圖，雙軸對(duì)應(yīng)于x軸和前述具體實(shí)施方式
中的y軸。需要注意圖6的具體實(shí)施方式
中的許多特征和圖4a-圖5中戶艦的特征是相同的。許多這些棘的特征并未詳細(xì)描述以避免混淆對(duì) 該具體實(shí)施方式
的描述。射入到鏡601的光反射至U另一1it 604，其置于載體603的部分上并且延 導(dǎo)軌602的x方向直線移動(dòng)。在y方向上的刻痕如前皿行。在y方向上的刻 痕完成前或完成后，開(kāi)始在x方向上刻痕。在x方向上的刻痕受沿著S^反101表面的刻痕線605定位的影響。隨著y 方向上的刻痕，通過(guò)在x方向上移動(dòng)載體603并使第二光學(xué)頭405"(和鏡402") 保持在載體上基本固定的y位置上開(kāi)始在x方向上的刻痕。值得注意的是，與 前述具體實(shí)施方式
一致，沿著刻痕線605的刻痕長(zhǎng)度約等于第一光學(xué)頭404沿 直線滑道409移動(dòng)距離的兩倍。此外，如圖5的具體實(shí)施方式
所述，刻痕線605 的長(zhǎng)度約為第一光學(xué)頭沿滑道409移動(dòng)距離的四倍。值得注意的是，可以通過(guò)將第二光學(xué)頭405"移動(dòng)至U另一個(gè)y體并固定第 二光學(xué)頭的位置來(lái)調(diào)整刻痕線605的y位置。第一光學(xué)頭404和第二光學(xué)頭405" 的移動(dòng)產(chǎn)生上述確定長(zhǎng)度的刻痕線。下述說(shuō)明性而非限制性的實(shí)施例闡明了依照具體實(shí)施例的方法。實(shí)施例功率在約250和500瓦特之間的単模C(V激光穿過(guò)準(zhǔn)光器，基本準(zhǔn)直的光 束從其中射出。準(zhǔn)直光束隨后穿過(guò)組合透鏡，其使單一光束再發(fā)散為多個(gè)離散 光束。離散光束以細(xì)長(zhǎng)的形狀作用于玻璃板的表面，從而形成細(xì)長(zhǎng)的加熱區(qū)域， 在其中作用于加熱區(qū)域外部區(qū)域的光功率大于作用于細(xì)長(zhǎng)加熱區(qū)域的中央部分 的光功率。在加熱區(qū)域和玻璃板之間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中加熱區(qū)i或在玻璃板上 以至少約300mm/s的速率移動(dòng)。冷卻劑注入到,板上運(yùn)動(dòng)的加熱區(qū)域之后。 加熱區(qū)域在沿著平行于相X寸運(yùn)動(dòng)的方向上至少約30mm長(zhǎng)。很明顯對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種其它的調(diào)整和變 化而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，盡管本文公開(kāi)了用于玻璃板的一般刻 痕方法，但是其可以進(jìn)一步應(yīng)用于其它脆性材料，例如玻璃陶瓷。因此，本發(fā) 明意欲覆蓋在權(quán)利要求和其等同內(nèi)容范圍內(nèi)的本發(fā)明的調(diào)整和改變。
權(quán)利要求
1.一種刻痕平板玻璃的方法，該方法包括移動(dòng)光學(xué)組件，其適應(yīng)于引導(dǎo)源自輻射源的電磁輻射；將電磁輻射照射到玻璃板上，在玻璃板上形成細(xì)長(zhǎng)的加熱區(qū)域，其中從輻射源到玻璃板的距離在移動(dòng)過(guò)程中是基本恒定的。
2. 權(quán)禾腰求l的方法，其中照J(rèn)t進(jìn)一步包括反針源自輻針源的電磁輻射并聚焦電磁輻射到玻璃fei:。
3. 權(quán)禾腰求2的方法，其中輻針源是激光并且電磁輻射是光。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中輻針源是基本固定的。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中玻璃板是基本固定的。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中照射到玻璃板上的電磁輻射在移動(dòng)過(guò)程中沿著 玻璃板長(zhǎng)度方向平移。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中電磁輻射以至少約300mm/s的速率平移，從而 形成加熱的刻痕路徑。
8. 權(quán)利要求7的方法，進(jìn)一步包括用y賴附料接觸加熱的亥喊路徑。
9. 權(quán)利要求1的方法，其中光學(xué)組件沿著直線滑道,移動(dòng)。
10. 權(quán)利要求3的方法，其中進(jìn)一步包括校準(zhǔn)來(lái)自激光的光并將光引導(dǎo) 到光學(xué)組件上。
11. 權(quán)利要求l的方法，其中光包括多種本征模型。
12. 權(quán)利要求1的方法，其中通自光學(xué)組件移動(dòng)長(zhǎng)度提供可變的松弛 來(lái)保持距離基本恒定。 ''
13. 權(quán)利要求1的方法，其中細(xì)長(zhǎng)加熱區(qū)域在加熱區(qū)域的中央部分內(nèi)具 有最小溫度。
14. 權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包括在第一方向和第二 方向上進(jìn)行刻痕，其中第一方向與第一方向基本相互垂直。
15. —種刻痕玻璃板的^S包括 電磁輻針源；光學(xué)組件，其適應(yīng)于弓l導(dǎo)電磁輻射照射到玻璃板上，在玻璃板上形成細(xì)長(zhǎng) 的加熱區(qū)域，其中從輻針源到玻璃板的光束長(zhǎng)度在刻痕過(guò)程中基本恒定。
16. 權(quán)利要求15所述的裝置，其中光學(xué)組件進(jìn)一步包括松弛環(huán)，其包括第一光學(xué)頭和導(dǎo)軌，導(dǎo)軌在平移過(guò)程中引導(dǎo)第一光學(xué)頭； 以及，第二光學(xué)頭，其使電磁輻射指向玻璃板。
17. 權(quán)利要求16戶脫的體，其中松弛環(huán)進(jìn)一步包括第三光學(xué)頭和另一個(gè)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌在平移過(guò)程中弓l導(dǎo)第三光學(xué)頭。
18. 權(quán)利要求16戶腿的體，其中第二光學(xué)頭穿逝巨離L,并且第一光學(xué) 頭通過(guò)導(dǎo)軌移動(dòng)長(zhǎng)度0.5L,。
19. 權(quán)利要求17所述的，，其中第二光學(xué)頭穿逝巨離Li并且第一光學(xué) 頭和第三光學(xué)頭分別通過(guò)導(dǎo)軌移動(dòng)長(zhǎng)度0.25L,。
20. 權(quán)利要求16所述的裝置，其中第二光學(xué)頭適于在第一方向和第二方 向上移動(dòng)，第二方向基本與第一方向相垂直。
全文摘要
一種刻痕平板玻璃的方法，包括移動(dòng)光學(xué)組件，其適應(yīng)于引導(dǎo)源自輻射源的電磁輻射。該方法也包括使電磁輻射照射到玻璃板上，在玻璃板上形成細(xì)長(zhǎng)的加熱區(qū)域，其中從輻射源到玻璃板的距離在移動(dòng)過(guò)程中是基本恒定的。本文也描述了一種裝置。
文檔編號(hào)C03C15/00GK101258112SQ200680013907
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者H·E·梅內(nèi)格斯 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司