專利名稱：采用彎曲軌跡的激光劃線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沿著彎曲的軌跡對(duì)玻璃片劃線和分離的系統(tǒng)和方法。更具體來說，本 發(fā)明提供了一些系統(tǒng)和方法，用來使用激光器和光學(xué)裝置產(chǎn)生彎曲的激光束輪廓，將其投 射在玻璃片上，在玻璃片上形成的彎曲的劃線，沿著所述劃線可以對(duì)該玻璃片進(jìn)行劃線和 分離。
背景技術(shù)：
在過去，人們采用一些不同的方法和技術(shù)來切割玻璃片。最廣泛使用的方法是機(jī) 械劃線法，該方法使用硬質(zhì)材料制成的滾輪劃線，并且沿著劃線折斷玻璃。該機(jī)械劃線和折 斷工藝會(huì)產(chǎn)生碎屑，碎屑會(huì)聚集在玻璃表面上，需要進(jìn)行充分的清潔。因此，需要高玻璃質(zhì) 量的玻璃技術(shù)領(lǐng)域(例如LCD工業(yè))無法可靠地使用機(jī)械劃線技術(shù)形成玻璃片。其它的廣泛采用的方法包括用激光對(duì)玻璃片劃線和/或分離。在一種技術(shù)中，使 用激光束劃玻璃；然后通過機(jī)械分離技術(shù)來分離玻璃。當(dāng)激光束在玻璃片上移動(dòng)時(shí)，它在玻 璃片的表面上產(chǎn)生溫度梯度，在激光束之后一段距離處跟隨的冷卻劑(例如氣體或液體) 提高了所述溫度梯度。具體來說，激光對(duì)玻璃片的加熱以及冷卻劑對(duì)玻璃片的快速冷卻在 玻璃片中產(chǎn)生了拉應(yīng)力。該拉應(yīng)力會(huì)在玻璃表面中形成裂紋(或劃痕裂口)。通過這種方 式，沿著玻璃片產(chǎn)生了劃線。然后可以通過沿著劃線分離所述玻璃片，將玻璃片分成兩個(gè)較 小的片材。另一種技術(shù)使用第一激光束來劃玻璃。使用具有不同構(gòu)型的第二激光束完成激 光分離。常規(guī)的技術(shù)通常使用細(xì)長(zhǎng)的激光束提供加快的劃線速度。由于需要實(shí)現(xiàn)較快的劃 線速度而使得激光束拉長(zhǎng)，這些技術(shù)僅限于劃直線軌跡。因此，本領(lǐng)域需要用來沿著彎曲軌跡切割玻璃片的系統(tǒng)和方法。發(fā)明概述本發(fā)明提供了用來沿著彎曲的軌跡對(duì)玻璃片劃線和分離的系統(tǒng)和方法。更具體來 說，本發(fā)明提供了用來分離玻璃片的方法，該方法包括提供聚焦透鏡，將所述聚焦透鏡設(shè)置 在基本上平行于玻璃片的平面內(nèi)。該方法還可以包括提供錐形透鏡，將所述錐形透鏡設(shè)置 在聚焦透鏡和玻璃片之間。可以產(chǎn)生激光束，使其投射通過所述聚焦透鏡和錐形透鏡，在玻 璃片上產(chǎn)生形成的彎曲的激光束輪廓，由此在玻璃片上產(chǎn)生彎曲的劃線。根據(jù)另一個(gè)方面， 所述方法可以包括沿著所述彎曲的劃線分離玻璃片。本發(fā)明還提供了用來沿著至少部分彎曲的線條分離玻璃片的系統(tǒng)。在一個(gè)方面， 一種示例性的系統(tǒng)可以包括構(gòu)造成產(chǎn)生激光束的激光器、聚焦透鏡和錐形透鏡。所述聚焦透鏡可以設(shè)置在激光器和玻璃片之間，位于基本平行于玻璃片的平面之內(nèi)。所述錐形透鏡 可以具有平底面，以及相對(duì)的限定頂點(diǎn)的錐形面，可以設(shè)置在所述聚焦透鏡和玻璃片之間。 在一個(gè)方面，所述錐形透鏡以其平底面對(duì)著聚焦透鏡，其頂點(diǎn)對(duì)著玻璃的方式設(shè)置。所述激 光器可以使激光束投射通過聚焦透鏡和錐形透鏡，產(chǎn)生形成的彎曲的激光束輪廓。可以將 所述彎曲的激光束輪廓投射在玻璃片上，在玻璃片上產(chǎn)生彎曲的劃線。根據(jù)另一個(gè)方面，提供了一種示例性的系統(tǒng)，其包括構(gòu)造成產(chǎn)生激光束的激光器， 聚焦透鏡，以及錐形反射鏡。所述聚焦透鏡可以設(shè)置在激光器和錐形反射鏡之間。所述激 光器可以構(gòu)造成使激光束投射通過聚焦透鏡，射向錐形反射鏡，使得激光束從錐形鏡反射 到玻璃片，在玻璃片上形成彎曲的劃線。在以下詳細(xì)描述、和任一權(quán)利要求中部分地提出了本發(fā)明的另外一些方面，它們 部分源自詳細(xì)描述，或可以通過實(shí)施本發(fā)明來了解。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳 細(xì)描述都只是示例和說明性的，不構(gòu)成對(duì)所揭示和/或要求保護(hù)的本發(fā)明的限制。附圖簡(jiǎn)要說明附圖被結(jié)合在本說明書中，并構(gòu)成說明書的部分，


了本發(fā)明的一些方面， 并與描述部分一起用來說明本發(fā)明的原理。圖1顯示一種示例性的系統(tǒng)，其使用錐形透鏡，沿著彎曲的軌跡對(duì)玻璃片劃線和 分離。圖2顯示使用圖1的系統(tǒng)在玻璃片上形成的示例性的環(huán)形光束劃線。圖3顯示另一種示例性的系統(tǒng)，其使用錐形透鏡，沿著彎曲的軌跡對(duì)玻璃片劃線 和分離。圖4顯示使用圖3的系統(tǒng)在玻璃片上形成的示例性的弓形劃線。圖5顯示另一種示例性的系統(tǒng)，其使用錐形鏡，沿著彎曲的軌跡對(duì)玻璃片劃線和 分離。圖6顯示使用圖5的系統(tǒng)在玻璃片上形成的示例性的弓形劃線。圖7顯示另一種示例性的系統(tǒng)，其使用錐形鏡，沿著彎曲的軌跡對(duì)玻璃片劃線和 分離。詳述提供以下對(duì)本發(fā)明的描述，作為按其最佳的目前已知的實(shí)施方式來揭示本發(fā)明的 內(nèi)容。因此，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)并理解，可以對(duì)本文所述的各實(shí)施方式進(jìn)行許多變 化，而且仍能獲得本發(fā)明的有益的結(jié)果。還顯而易見的是，本發(fā)明所需的有益結(jié)果中的一部 分可以通過選擇本發(fā)明的一些特征而不利用其他的特征來獲得。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì) 認(rèn)識(shí)到，對(duì)本發(fā)明的許多更改和修改都是可能的，在某些情況下甚至是希望的，并且是本發(fā) 明的一部分。因此，提供的以下描述作為對(duì)本發(fā)明原理的說明而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。如本文中所用，單數(shù)形式的“一個(gè)”，“一種”和“該”包括復(fù)數(shù)的談到的事物，除非 文本中有另外的明確表示。因此，例如，提到“激光束”包括具有兩種或更多種這類激光束 的實(shí)施方式，除非文本中有另外的明確表示。在本文中，范圍可以表示為從“約” 一個(gè)具體值和/或到“約”另一個(gè)具體值。表 述這樣的范圍時(shí)，另一實(shí)施方式包括從一個(gè)具體值和/或至另一個(gè)具體值。類似地，用先行 詞“約”將數(shù)值表達(dá)為近似值時(shí)，應(yīng)該理解，具體值構(gòu)成另一實(shí)施方式。應(yīng)該進(jìn)一步理解，各范圍的端點(diǎn)不管與另一個(gè)端點(diǎn)相關(guān)還是與該另一個(gè)端點(diǎn)無關(guān)，都是有意義的。如上文簡(jiǎn)述，本發(fā)明提供了用來沿著彎曲的軌跡對(duì)玻璃片劃線和分離的系統(tǒng)和方 法。在一個(gè)方面，所述系統(tǒng)100包括激光器110，聚焦透鏡120和錐形透鏡130。激光器構(gòu) 造成產(chǎn)生一束或多束激光束112。在一個(gè)方面，所述激光器是CO2激光器。任選地，可以使 用光纖激光器，Nd: YAG激光器或其它的激光器。因此，考慮可以使用各種激光器對(duì)玻璃片 劃線和分離，本發(fā)明的方面不限于任意特定的激光器或任意特定的激光波長(zhǎng)。類似地，所述 激光器產(chǎn)生的激光束可以為任意的各種型式輪廓，包括高斯型，D型，平頂型等。如圖1所示，所述聚焦透鏡120可以設(shè)置在激光器110和玻璃片140之間，位于基 本平行于玻璃片的平面之內(nèi)。在一個(gè)方面，所述聚焦透鏡是聚焦透鏡。從圖1可以看 到，根據(jù)各個(gè)方面，所述錐形透鏡130具有平底面132以及具有中央頂點(diǎn)136的錐形面134。 所述錐形透鏡可以以平底面132對(duì)著聚焦透鏡120，錐形面134對(duì)著玻璃片140的方式設(shè)置 在聚焦透鏡和玻璃片之間。根據(jù)各個(gè)方面，所述錐形透鏡與玻璃片間隔預(yù)定的距離1，對(duì)該 距離進(jìn)行選擇，以產(chǎn)生形成的具有預(yù)定的曲率半徑的彎曲的激光束輪廓150，在下文中將更 進(jìn)一步進(jìn)行討論。在一個(gè)方面，所述錐形透鏡130是Axicon。常規(guī)的錐形透鏡130具有折 射率(“n”)，以及圖1中以α表示的錐形面134的幾何角度。在玻璃上產(chǎn)生的環(huán)形激光 束輪廓的錐角β可以通過以下公式確定nsin(a ) = sin(a +β )形成的環(huán)形激光束輪廓的直徑d可以通過錐形透鏡和玻璃片140之間的距離1確 定。在一個(gè)方面，直徑可以通過以下公式確定d = 21tan(3)。所述激光器110可以構(gòu)造成使激光束112投射通過聚焦透鏡120和錐形透鏡130， 產(chǎn)生形成的彎曲的激光束輪廓150。可以將所述彎曲的激光束輪廓投射在玻璃片140上，在 玻璃片上產(chǎn)生彎曲的劃線116，如圖2所示?？梢酝ㄟ^改變以下參數(shù)中的任一個(gè)來選擇彎曲 的劃線的寬度w 輸入的激光束112的直徑，聚焦透鏡的焦距，以及聚焦透鏡和錐形透鏡之 間的工作距離χ，或者可以通過改變這些參數(shù)的任意組合。在一個(gè)方面，彎曲的劃線的寬度 可以通過以下公式確定
γ π%
權(quán)利要求
1.一種分離玻璃片的方法，該方法包括提供聚焦透鏡，將聚焦透鏡設(shè)置在基本上平行于所述玻璃片的平面內(nèi)；提供錐形透鏡，該錐形透鏡具有平底面以及限定中央頂點(diǎn)的相反的錐形面；以平底面對(duì)著聚焦透鏡，所述頂點(diǎn)對(duì)著玻璃片的方式將所述錐形透鏡設(shè)置在所述聚焦 透鏡和玻璃片之間；產(chǎn)生激光束；使所述激光束投射通過所述聚焦透鏡和錐形透鏡，在玻璃片上產(chǎn)生形成的彎曲的激光 束輪廓，其中所述彎曲的激光束輪廓在玻璃片上形成彎曲的劃線；以及沿著所述彎曲的劃線分離玻璃片。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置錐形透鏡的步驟包括將所述聚焦 透鏡和錐形透鏡沿著公共軸共軸設(shè)置，所述使激光束投射的步驟包括使激光束沿著所述公 共軸投射，其中所述形成的彎曲的激光束輪廓基本上是環(huán)形的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置錐形透鏡的步驟包括將所述聚焦 透鏡和錐形透鏡沿著公共軸共軸設(shè)置，所述使激光束投射的步驟包括使激光束沿著平行于 所述公共軸并且與所述公共軸隔開的軸投射，其中所述形成的彎曲的激光束輪廓基本上是 弓形的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置錐形透鏡的步驟包括使錐形透鏡 相對(duì)于聚焦透鏡傾斜，使得錐形透鏡的平底面相對(duì)于聚焦透鏡的平面成一角度，其中所述 形成的彎曲的激光束輪廓基本為橢圓形。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置錐形透鏡的步驟包括將錐形透鏡 設(shè)置成與玻璃片相距預(yù)定的距離，對(duì)所述預(yù)定的距離進(jìn)行選擇，以產(chǎn)生具有預(yù)定曲率半徑 的形成的彎曲的激光束輪廓。
6.一種用來沿著至少部分彎曲的線條分離玻璃片的系統(tǒng)，其包括構(gòu)造成產(chǎn)生激光束的激光器；聚焦透鏡，其設(shè)置在所述激光器和玻璃片之間，所述聚焦透鏡設(shè)置在基本平行于玻璃 片的平面內(nèi)；錐形透鏡，其具有平底面和相反的限定中央頂點(diǎn)的錐形面，所述錐形透鏡以所述平底 面對(duì)著所述聚焦透鏡，所述頂點(diǎn)對(duì)著所述玻璃片的方式設(shè)置在所述聚焦透鏡和玻璃片之 間，其中，所述激光器構(gòu)造成使所述激光束投射通過所述聚焦透鏡和錐形透鏡，產(chǎn)生形成 的彎曲的激光束輪廓，并使所述彎曲的激光束輪廓投射在玻璃片上，在玻璃片上形成彎曲 的劃線。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器、聚焦透鏡和錐形透鏡沿著公共 軸共軸對(duì)準(zhǔn)，激光器構(gòu)造成沿著所述公共軸投射激光束，所述形成的彎曲的激光束輪廓基 本是環(huán)形的。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦透鏡和錐形透鏡沿著公共軸共軸 對(duì)準(zhǔn)，激光器構(gòu)造成使激光束沿著平行于所述公共軸并且與所述公共軸隔開的軸投射，所 述形成的彎曲的激光束輪廓基本是弓形的。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所錐形透鏡相對(duì)于聚焦透鏡是傾斜的，使得錐形透鏡的平底面相對(duì)于聚焦透鏡的平面成一角度，所述形成的彎曲的激光束輪廓基本為 橢圓形。
10.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述錐形透鏡設(shè)置成與玻璃片相距預(yù)定的 距離，對(duì)所述預(yù)定的距離進(jìn)行選擇，以產(chǎn)生具有預(yù)定曲率半徑的形成的彎曲的激光束輪廓。
11.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦透鏡是聚焦透鏡。
12.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器是CO2激光器。
13.一種用來沿著至少部分彎曲的線條分離玻璃片的系統(tǒng)，其包括 構(gòu)造成產(chǎn)生激光束的激光器；聚焦透鏡； 錐形反射鏡；其中，所述聚焦透鏡設(shè)置在所述激光器和錐形反射鏡之間，所述激光器構(gòu)造成使激光 束投射通過聚焦透鏡，射向所述錐形反射鏡，使得激光束從錐形反射鏡反射到玻璃片，在玻 璃片上形成彎曲的劃線。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦透鏡設(shè)置在基本垂直于所述玻 璃片的平面內(nèi)。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦透鏡是聚焦透鏡。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器是(X)2激光器。
全文摘要
本發(fā)明揭示了使用激光器和光學(xué)裝置、沿著彎曲的軌跡對(duì)玻璃片劃線和分離的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括產(chǎn)生激光束的激光器，聚焦透鏡，以及錐形光學(xué)部件，例如錐形透鏡或錐形反射鏡。所述激光器使激光束投射通過聚焦透鏡和錐形透鏡，形成彎曲的劃線，將劃線投射在玻璃片上，形成彎曲的劃線，可以沿著所述劃線分離玻璃片。任選地，所述激光器使激光束投射通過聚焦透鏡射向錐形鏡，激光束從錐形鏡反射到玻璃片，形成彎曲的劃線。
文檔編號(hào)C03B33/033GK102066034SQ200980124672
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者A·A·阿布拉莫夫, Y·孫, 鄔起 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司