边缘强度测试方法及设备技术

本发明专利技术公开一种用于测试脆性材料薄片之设备。设备可包括多个总成，此些总成被组配来用于将3点弯曲负载选择性地施加在设备之测试区域中的材料薄片之边缘上；检测机制，检测机制光学地测量区域中之材料薄片中之应变；以及处理器，处理器通过计算将需要来产生材料薄片中之所测量应变的应力，而基于所测量应变来决定材料薄片中之应力。定材料薄片中之应力。定材料薄片中之应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】边缘强度测试方法及设备


[0001]相关申请案之交互参照
[0002]本申请案请求2019年5月15日申请之美国临时申请案第62/848091号、2019年5月24日申请之美国临时申请案第62/852677号及2020年1月10日申请之美国临时申请案第62/959559号在专利法下之优先权权益，此等美国临时申请案中之每一个之内容为本文之依据且以引用方式整体并入本文。
[0003]本公开内容大体关于用于测试玻璃及/或玻璃陶瓷之设备及测试玻璃及/或玻璃陶瓷之方法。

技术介绍

[0004]高性能显示设备诸如液晶显示器(liquid crystal display；LCD)及等离子体显示器通常使用在各种电子设备中，此等各种电子设备诸如手机、膝上型计算机、电子板、电视，及计算机监视器。当前销售的显示设备可使用一或多个高精度玻璃薄片，例如，作为用于电子电路组件之基板，或作为滤色器，仅例举若干应用。用于制作此类高质量玻璃基板之领先技术为熔合拉制工艺，此熔合拉制工艺由Corning Incorporated开发，且例如在美国专利第3,338,696号及第3,682,609中予以描述，此等美国专利以引用方式整体并入本文；然而，本文所描述之实施例适用于任何成形工艺，包括槽拉制、再伸延、浮法等等。
[0005]对于此等应用中之每一个，玻璃薄片通常按大小切割，且随后通过研磨及/或磨光将玻璃薄片之所得尖锐边缘磨成斜边。切割、边缘加工、研磨及其他处理步骤可引入玻璃薄片之表面及边缘处的瑕疵，诸如碎屑或裂缝。此等瑕疵可充当破裂源且藉此降低薄片之强度，尤其在玻璃经挠曲使得瑕疵经历拉伸应力的情况下。显示设备经历一些挠曲，因而此等瑕疵之存在可值得关注。可挠显示设备通过其特性可在制造过程期间或在使用中，在显示器基板(多个)中产生显著的应力。因而，当玻璃薄片经历充分大的应力时，可存在于玻璃薄片中的残余瑕疵可导致玻璃薄片中之裂缝。因为典型的显示器制造涉及切割玻璃以形成单独显示器，且已知切割沿着切割边缘产生玻璃中之多个瑕疵，所以基于玻璃基板的可挠显示设备在玻璃薄片经制作成最终产品之后可具有不可接受地高的破裂机率。
[0006]用以缓和玻璃薄片之边缘处之瑕疵的尝试已包括激光切割、研磨、磨光等等，全部试图移除或最小化当玻璃薄片按大小切割时产生的瑕疵。然而，此等方法中之许多为不令人满意的，因为技术不能将瑕疵移除得下降至预期应力所需要的大小或因为技术难以应用于此类薄玻璃薄片(小于约0.4mm厚)。可使用玻璃边缘之酸蚀刻，但此可使安置于基板上的显示设备降级。因而，一些水平的瑕疵将继续存在于所制造的玻璃薄片中，尤其在薄片之边缘处，且在工业中需要准确地测试此类玻璃薄片之边缘强度，以及使用此类玻璃薄片的面板或迭层结构之边缘强度，以便筛选出具有低于所要的边缘强度的玻璃薄片。
[0007]习知检验方法利用专门从事于对玻璃边缘样品进行V4PTB测量的超过一百位全职员工。即使在此大人力承诺的情况下，仅可测试总产量之一微小部分。此导致呈到达消费者的坏产品之形式的质量泄漏，此质量泄漏起源于低测试频率。另外，因为几乎所有分配资源
保证跟上质量要求，所以对于工艺优化研究而言几乎没有机会帮助改良产品质量。习知方法因此产生不确定情形，其中一个人可能正在制作不良产品，但不具有带宽以在此产品离开之前截获此产品或查明如何修理问题。然而，示范性实施例导致致力于边缘质量控制的时间量之大幅减少、测试的总玻璃对照所生产玻璃之大幅增加、测试的边缘周边之百分比之大幅增加，及用于在追求产品改良中使用的同时工艺反馈之手段。

技术实现思路

[0008]将描述示范性实施例，此等示范性实施例针对用于通过将边缘置于应力下，使得远离边缘的应力显著地小于其各别位置处之断裂强度而进行的玻璃边缘之断裂强度之连续测量的方法。另外，使用示范性实施例，边缘之两侧可在测量期间经受大致上相同的拉伸应力。另外，示范性实施例提供连续高速性质，此连续高速性质导致处理速率之至少30x增加、测试的样品边缘之数目之至少3x增加，及由测试的边缘之样品覆盖的玻璃薄片之群体大小之数个量级。此统计抽样之增加因而可保证较少缺陷泄漏给消费者且可适用于在线组态。
[0009]在一些实施例中，公开用于测试材料薄片之边缘强度之设备。设备包含多个总成，此些总成被组配来用于选择性地沿着设备之测试区域中的材料薄片之边缘施加3点弯曲负载，藉此此些总成可通过施加3点弯曲负载在测试区域中建立材料薄片上之负载条件，且通过不施加3点弯曲负载在测试区域中建立材料薄片上之无负载条件。设备亦包括检测机制，检测机制被组配来用于当材料薄片处于无负载条件下时及当材料薄片处于负载条件下时光学地测量测试区域中之材料薄片中之应变。负载条件是通过3点弯曲负载产生。设备亦包括处理器，处理器被组配来用于基于所测量应变决定材料薄片中之应力。
[0010]在用于测试材料薄片之设备之另一实施例中，设备可包括多个总成，此些总成被组配来用于使材料薄片沿着薄片之边缘穿过设备之测试区域连续地前进。此些总成进一步被组配来用于选择性地将3点弯曲负载施加在通过测试区域的材料薄片之边缘上。设备亦包括检测机制，检测机制被组配来用于光学地测量通过测试区域的薄片之表面上的应变，其中应变是由所施加负载产生。设备亦包括用于决定由所施加负载产生的通过测试区域的薄片中之应力，其中应力是基于所测量应变决定。测试区域上之所施加负载在测试区域之表面上产生应变，因为负载使材料薄片之测试区域弯曲。
[0011]亦公开一种沿着材料薄片之边缘测试薄片之边缘强度之方法。方法包含：将视觉标志之表面图案施加在沿着薄片之边缘的感兴趣区域中之薄片的表面上；在无任何3点弯曲负载施加至感兴趣区域的情况下获得感兴趣区域中之薄片之表面的第一光学影像；将3点弯曲负载施加至沿着薄片之边缘的感兴趣区域；在将3点弯曲负载正施加至感兴趣区域时获得感兴趣区域中之薄片之表面的第二光学影像；以及基于第一光学影像及第二光学影像来决定由3点弯曲负载之施加产生的沿着薄片之边缘的感兴趣区域中之表面上的应力。
[0012]根据一些实施例，公开使用包含测试区域的测试设备沿着材料薄片之边缘测试薄片之边缘强度的另一方法。方法包含：将视觉标志之表面图案施加在沿着薄片之边缘的感兴趣区域中之薄片之表面上；使材料薄片穿过测试设备连续地前进，其中在将3点弯曲负载施加至通过测试区域的薄片之部分时，使薄片之边缘穿过测试区域前进；在薄片之边缘在感兴趣区域到达测试区域之前正穿过测试区域连续地前进时，获得感兴趣区域中之薄片之
表面的第一光学影像；当感兴趣区域在3点弯曲负载正经施加时前进至测试区域中时，获得感兴趣区域中之薄片之表面的第二光学影像；以及基于第一光学影像及第二光学影像来决定由3点弯曲负载之施加产生的沿着所述薄片之所述边缘的所述感兴趣区域之表面上的应力。
[0013]本公开内容之其他特征及优点将在以下的详细描述中阐述，且在部分程度上，熟习此项技术者将根据描述而容易明白此等特征及优点，或通过实践如本文(包括随后的实施方式、专利技术权利要求书以及附图)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测试材料薄片之边缘强度之设备，所述设备包含：多个总成，被组配来用于选择性地沿着所述设备之测试区域中的所述材料薄片之边缘施加3点弯曲负载，藉此所述多个总成可通过施加所述3点弯曲负载在所述测试区域中建立所述材料薄片上之负载条件，且通过不施加所述3点弯曲负载在所述测试区域中建立所述材料薄片上之无负载条件；检测机制，被组配来用于当所述材料薄片处于所述无负载条件下时且当所述材料薄片处于所述负载条件下时光学地测量所述测试区域中的所述材料薄片中之应变，其中所述负载条件下的所述应变是通过所述3点弯曲负载产生；以及处理器，被组配来用于基于所述测量应变决定所述材料薄片中之应力。2.如权利要求1所述之设备，其中所述多个总成包含两个反向总成，其中所述两个反向总成中之第一者包含用于啮合所述薄片之第一侧的单个弓形构件且所述两个反向总成中之第二者包含用于啮合与所述第一侧相反的所述薄片之第二侧的两个隔开弓形构件，其中所述两个隔开弓形构件限定所述两个隔开弓形构件之间的所述测试区域。3.如权利要求2所述之设备，其中所述单个弓形构件在所述两个隔开弓形构件之间垂直地对准。4.如权利要求1所述之设备，其中所述检测机制包含第一对摄影机，所述第一对摄影机经定位以在所述两个隔开弓形构件之间的所述测试区域中获取所述薄片之所述第二侧之所述表面的一或多个影像，其中所述检测机制自使用所述第一对摄影机获取的所述薄片之所述第二侧之所述表面的所述影像光学地测量所述材料薄片中之所述应变。5.如权利要求2所述之设备，其中所述弓形构件为非旋转轴衬、圆柱形辊轮、皮带辊轮，或轴承辊轮。6.如权利要求1所述之设备，其中提供在所述测试区域中的所述薄片之所述表面上的图案促进光学地测量所述材料薄片中之所述应变。7.如权利要求4所述之设备，其中所述检测机制进一步包含第二对摄影机，所述第二对摄影机经定位以在除所述测试区域之外的区域处获取所述薄片之所述第二侧之所述表面的影像。8.如权利要求1所述之设备，其中所述检测机制包含至少一个摄影机，所述至少一个摄影机经定位以在所述两个隔开弓形构件之间的所述测试区域中获取所述薄片之垂直边缘表面的一或多个影像，其中所述检测机制自使用所述至少一个摄影机获取的所述薄片之所述垂直边缘表面之所述影像光学地测量所述材料薄片之所述应变。9.如权利要求8所述之设备，其中所述检测机制进一步包含至少一个额外摄影机，所述至少一个额外摄影机经定位以在除所述测试区域之外的区域处获取所述薄片之垂直边缘表面之影像。10.一种沿着材料薄片之边缘测试所述薄片之边缘强度的方法，所述方法包含：将视觉标志之表面图案施加在沿着所述薄片之所述边缘的感兴趣区域中之所述薄片之表面上；在无任何3点弯曲负载施加至所述感兴趣区域的情况下，在所述感兴趣区域中获得所
述薄片之所述表面之第一光学影像；将3点弯曲负载施加至沿着所述薄片之所述边缘的所述感兴趣区域；在所述3点弯曲负载正施加至所述感兴趣区域时，在所述感兴趣区域中获得所述薄片之所述表面之第二光学影像；以及基于所述第一光学影像及所述第二光学影像来决定由所述3点弯曲负载之所述施加产生的沿着所述薄片之所述边缘的所述感兴趣区域之所述表面上的应力。11.如权利要求10所述之方法，其中决定沿着所述薄片之所述边缘的所述感兴趣区域之所述表面上的应力之所述步骤包含：基于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：安钟平，加布里埃尔，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：