玻璃的3D成形制造技术

制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，所述方法包括如下步骤：(i)用激光沿着轮廓对玻璃坯件进行打孔并在玻璃坯件中形成多个打孔；(ii)沿着至少一个含打孔区域弯曲玻璃坯件，从而使得玻璃是曲面的，形成具有非平坦部分的玻璃制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】玻璃的3D成形相关申请本申请要求如下申请的优先权：2014年1月14日提交的美国申请第14/154,525号，2015年7月15日提交的美国临时申请第62/024724号，2014年7月15日提交的美国临时申请第62/024,581号，以及2013年12月17日提交的题为“PROCESSING3DSHAPEDTRANSPARENTBRITTLESUBSTRATE(加工3D形状的透明脆性基材)”的美国申请第61/917127号。这些申请的全部说明通过参考纳入本文。
技术介绍
本文一般地涉及玻璃片的3D成形(三维成形)，更具体地，涉及通过使用激光诱发的打孔来对玻璃片进行成形或弯曲。3D形状是非平坦形状，其中，玻璃形状表面上的至少一个区域不是平面，例如，弯曲形状或者波形。在常规基础上发表和发布的新产品在其中结合有一些形式的三维(3D)玻璃部件。一些例子包括曲面LCDTV屏幕，曲面智能手机和可穿戴配件(例如，手腕手机、手表)，它们是柔性或者具有弯曲形状。这类装置设计中的其他元素是后盖，其涉及从常规平坦玻璃盖板到不同类型的三维弯曲表面。这些创新对于由玻璃制造的这些3D部件的加工工艺带来新的挑战，其总是需要耐划痕性和抗冲击性。能够生产曲率半径大于10mm的3D(即，非平面)玻璃片或制品，但是所使用的工艺较为缓慢。甚至更具挑战的是形成3D碟状玻璃片或玻璃制品，其具有小曲率半径的部件，例如约为2mm。如今，为了实现这种情况，将玻璃加热至非常高的温度然后进行弯曲，但是为了实现非常小的弯曲半径，例如2mm角半径，温度过高并且引入表面缺陷。表面缺陷可能造成玻璃中的裂纹扩展，裂纹扩展是在表面缺陷位引发的。采用例如常规热成形模制的玻璃部件可能在玻璃材料中具有变形。此类部件对于许多手持式装置的使用是不合适的。这还降低了模制工艺的产率，因为许多模制的玻璃部件是不可用的。本文的任何引用并不承认构成现有技术。申请人明确保留质疑任何引用文件的准确性和针对性的权利。
技术实现思路
本文的至少一个实施方式涉及制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，所述方法包括如下步骤：(i)用激光沿着轮廓对玻璃坯件进行打孔，以及在玻璃坯件中形成多个打孔；(ii)沿着含有打孔的区域对玻璃坯件进行弯曲以形成三维形状，从而使得玻璃是曲面的。本文的一个实施方式涉及制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，所述方法包括如下步骤：(i)用激光沿着轮廓对玻璃坯件进行打孔，以及在玻璃坯件中形成多个打孔，所述打孔的直径小于5um并且长度是所述直径的至少20倍；(ii)沿着含有打孔的区域对玻璃坯件进行弯曲以形成三维形状，从而使得玻璃是曲面的。根据一些示例性实施方式，弯曲步骤包括对具有打孔的玻璃坯件进行加热，和/或至少向坯件的打孔区域施加真空。根据一些示例性实施方式，打孔小于2um，以及在一些实施方式中，直径小于1.5um，并且长度至少是所述直径的50倍。例如，打孔长度可以至少长200um(例如，200um至1.2mm)。根据一些示例性实施方式，经打孔的区域含有至少10个打孔/mm2，例如，至少20、至少30、至少40、至少50或者至少100个打孔/mm2。根据一些示例性实施方式，打孔步骤用激光线聚焦进行，并且玻璃厚度为0.1-5mm。根据一些示例性实施方式，弯曲包括将玻璃坯件弯曲成小于或等于5mm(例如，小于或等于2mm)的曲率半径。制造玻璃片的一个示例性方法包括以下步骤：(i)用激光线聚焦对玻璃片进行打孔以产生至少一个经打孔的分离轮廓，用于产生至少一个玻璃坯件；(ii)用激光线聚焦沿着另一轮廓对玻璃片进行打孔，以形成弯曲区域打孔；(iv)沿着经打孔的分离轮廓从玻璃片分离至少一个玻璃坯件，从而产生至少一个单体坯件；(v)沿着含弯曲区域打孔的区域对玻璃坯件进行弯曲。本文的一个实施方式涉及制造至少一个具有非平坦部分的玻璃制品的方法，所述方法包括如下步骤：(i)用激光线聚焦对玻璃片进行打孔以产生至少一个经打孔的分离轮廓，用于产生至少一个玻璃坯件；(ii)用激光线聚焦沿着另一轮廓对玻璃片进行打孔，以形成弯曲区域打孔；(iv)沿着经打孔的分离轮廓从玻璃片分离至少一个玻璃坯件，从而产生至少一个单体玻璃坯件；以及(v)沿着含弯曲区域打孔的区域对玻璃坯件进行弯曲。本文的一个实施方式涉及制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，所述方法包括如下步骤：(i)用激光线聚焦对玻璃片进行打孔以产生多个经打孔的分离轮廓，用于产生多个玻璃坯件；(ii)用激光线聚焦沿着其他轮廓对玻璃片进行打孔，以形成多个弯曲区域打孔；(iii)沿着经打孔的分离轮廓从玻璃片分离所述玻璃坯件并使得所述玻璃坯件相互分离，从而产生多个单体坯件，每个单体坯件含有弯曲区域打孔；(iv)放置单体坯件，并沿着含有弯曲区域打孔的区域来弯曲玻璃坯件，从而使得玻璃是曲面的。根据一些实施方式，包括曲面表面或者至少一个非平坦表面的玻璃制品具有多个在所述曲面表面或所述至少一个非平坦表面内延伸至少200微米的缺陷线或打孔，缺陷线或打孔的直径分别小于或等于约5微米。根据一些实施方式，相邻缺陷线或打孔之间的距离为7-50微米。根据一些实施方式，玻璃制品具有深度最高至小于或等于约100微米的表面下损坏。根据一些实施方式，玻璃制品的厚度约为10微米至5mm(例如，200微米至2mm)。在以下的详细描述中给出了本专利技术的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域技术人员而言是容易理解的，或通过实施文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了对本专利技术的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本专利技术的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。附图说明通过示例性实施方式更为具体的描述使得前述内容是更为清楚的，在所示附图中，对于所有不同视图，相似附图标记表示相同部件。附图不一定是成比例的，相反地，进行了突出强调来显示实施方式。图1显示根据一个实施方式的大的玻璃片10，其含有多个预切割或预加工区域20，每个会对应于单个玻璃制品；图2显示包含弯曲区域打孔的单体玻璃坯件的实施方式；图3A和3B显示位于模具体上的经打孔/单体玻璃坯件实施方式的两个视图；以及图4A和4B显示由单体和经打孔/单体玻璃坯件形成的弯曲玻璃制品的两个视图。图5A-5C显示具有改性玻璃的等间距缺陷线的断层线。图5A显示激光产生贯穿样品的断层线。图5B显示在分离后的具有缺陷线的边缘。图5C是分离边缘的照片。图6A和6B显示激光束焦线的定位，即对激光波长透明的材料由于沿着焦线的感应吸收的加工。图7A所示是根据一个实施方式的用于激光加工的光学组件。图7B-1至7B-4所示是通过将激光束焦线相对于基材的不同定位来对基材进行加工的各种可能性。图8所示是用于激光加工的光学组件的第二个实施方式。图9A和9B所示是用于激光加工的光学组件的第三个实施方式。图10是用于激光加工的光学组件的第四个实施方式的示意图。图11A-11C显示对于材料激光加工的不同激光强度状态。图7A显示未聚焦激光束，图7B显示具有球形透镜的浓缩激光束，以及图7C显示具有锥棱镜或衍射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，所述方法包括以下步骤：(i)用激光沿着轮廓对玻璃坯件进行打孔，以及在所述玻璃坯件中形成多个打孔；(ii)沿着至少一个含打孔区域弯曲所述玻璃坯件，从而使得所述玻璃是曲面的，形成具有所述非平坦部分的玻璃制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.17 US 61/917,127;2014.07.15 US 62/024,581;1.一种制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，所述方法包括以下步骤：(i)用激光沿着轮廓对玻璃坯件进行打孔，以及在所述玻璃坯件中形成多个打孔；(ii)沿着至少一个含打孔区域弯曲所述玻璃坯件，从而使得所述玻璃是曲面的，形成具有所述非平坦部分的玻璃制品。2.一种制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，所述方法包括以下步骤：(i)用激光沿着轮廓对玻璃坯件进行打孔，以及在玻璃坯件的至少一个区域中形成多个打孔，所述打孔的直径小于5um并且长度是所述直径的至少20倍；(ii)沿着所述至少一个含打孔的区域弯曲所述玻璃坯件，以形成所述非平坦部分。3.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述打孔的直径小于2um，并且长度至少是所述直径的50倍。4.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述打孔的直径小于2um，并且长度至少是200um长。5.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述至少一个含打孔的区域含有至少10个打孔每mm2。6.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，至少一个含打孔的区域含有至少50个打孔每mm2。7.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，用激光线聚焦进行所述打孔步骤。8.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述弯曲包括对具有所述打孔的所述玻璃坯件进行加热。9.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述弯曲包括至少向所述坯件的打孔区域施加真空。10.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述玻璃坯件的厚度为0.1-5mm。11.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述弯曲包括将所述玻璃坯件弯曲成1-10mm的曲率半径。12.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述弯曲包括将所述玻璃坯件弯曲成小于或等于5mm的曲率半径。13.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述弯曲包括将所述玻璃坯件弯曲成小于或等于2mm的曲率半径。14.如前述任一项权利要求所述的制造具有非平坦部分的玻璃制品的方法，其特征在于，所述激光是脉冲激光，所述激光的激光功率为10-100W并且以...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·尼伯，S·楚达，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US