采用弯曲轨迹的激光划线制造技术

本发明专利技术揭示了使用激光器和光学装置、沿着弯曲的轨迹对玻璃片划线和分离的系统和方法。所述系统包括产生激光束的激光器，聚焦透镜，以及锥形光学部件，例如锥形透镜或锥形反射镜。所述激光器使激光束投射通过聚焦透镜和锥形透镜，形成弯曲的划线，将划线投射在玻璃片上，形成弯曲的划线，可以沿着所述划线分离玻璃片。任选地，所述激光器使激光束投射通过聚焦透镜射向锥形镜，激光束从锥形镜反射到玻璃片，形成弯曲的划线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及沿着弯曲的轨迹对玻璃片划线和分离的系统和方法。更具体来说，本 专利技术提供了一些系统和方法，用来使用激光器和光学装置产生弯曲的激光束轮廓，将其投 射在玻璃片上，在玻璃片上形成的弯曲的划线，沿着所述划线可以对该玻璃片进行划线和 分离。
技术介绍
在过去，人们采用一些不同的方法和技术来切割玻璃片。最广泛使用的方法是机 械划线法，该方法使用硬质材料制成的滚轮划线，并且沿着划线折断玻璃。该机械划线和折 断工艺会产生碎屑，碎屑会聚集在玻璃表面上，需要进行充分的清洁。因此，需要高玻璃质 量的玻璃
(例如LCD工业)无法可靠地使用机械划线技术形成玻璃片。其它的广泛采用的方法包括用激光对玻璃片划线和/或分离。在一种技术中，使 用激光束划玻璃；然后通过机械分离技术来分离玻璃。当激光束在玻璃片上移动时，它在玻 璃片的表面上产生温度梯度，在激光束之后一段距离处跟随的冷却剂(例如气体或液体) 提高了所述温度梯度。具体来说，激光对玻璃片的加热以及冷却剂对玻璃片的快速冷却在 玻璃片中产生了拉应力。该拉应力会在玻璃表面中形成裂纹(或划痕裂口)。通过这种方 式，沿着玻璃片产生了划线。然后可以通过沿着划线分离所述玻璃片，将玻璃片分成两个较 小的片材。另一种技术使用第一激光束来划玻璃。使用具有不同构型的第二激光束完成激 光分离。常规的技术通常使用细长的激光束提供加快的划线速度。由于需要实现较快的划 线速度而使得激光束拉长，这些技术仅限于划直线轨迹。因此，本领域需要用来沿着弯曲轨迹切割玻璃片的系统和方法。专利技术概述本专利技术提供了用来沿着弯曲的轨迹对玻璃片划线和分离的系统和方法。更具体来 说，本专利技术提供了用来分离玻璃片的方法，该方法包括提供聚焦透镜，将所述聚焦透镜设置 在基本上平行于玻璃片的平面内。该方法还可以包括提供锥形透镜，将所述锥形透镜设置 在聚焦透镜和玻璃片之间。可以产生激光束，使其投射通过所述聚焦透镜和锥形透镜，在玻 璃片上产生形成的弯曲的激光束轮廓，由此在玻璃片上产生弯曲的划线。根据另一个方面， 所述方法可以包括沿着所述弯曲的划线分离玻璃片。本专利技术还提供了用来沿着至少部分弯曲的线条分离玻璃片的系统。在一个方面， 一种示例性的系统可以包括构造成产生激光束的激光器、聚焦透镜和锥形透镜。所述聚焦透镜可以设置在激光器和玻璃片之间，位于基本平行于玻璃片的平面之内。所述锥形透镜 可以具有平底面，以及相对的限定顶点的锥形面，可以设置在所述聚焦透镜和玻璃片之间。 在一个方面，所述锥形透镜以其平底面对着聚焦透镜，其顶点对着玻璃的方式设置。所述激 光器可以使激光束投射通过聚焦透镜和锥形透镜，产生形成的弯曲的激光束轮廓。可以将 所述弯曲的激光束轮廓投射在玻璃片上，在玻璃片上产生弯曲的划线。根据另一个方面，提供了一种示例性的系统，其包括构造成产生激光束的激光器， 聚焦透镜，以及锥形反射镜。所述聚焦透镜可以设置在激光器和锥形反射镜之间。所述激 光器可以构造成使激光束投射通过聚焦透镜，射向锥形反射镜，使得激光束从锥形镜反射 到玻璃片，在玻璃片上形成弯曲的划线。在以下详细描述、和任一权利要求中部分地提出了本专利技术的另外一些方面，它们 部分源自详细描述，或可以通过实施本专利技术来了解。应理解，前面的一般性描述和以下的详 细描述都只是示例和说明性的，不构成对所揭示和/或要求保护的本专利技术的限制。附图简要说明附图被结合在本说明书中，并构成说明书的部分，附图说明了本专利技术的一些方面， 并与描述部分一起用来说明本专利技术的原理。图1显示一种示例性的系统，其使用锥形透镜，沿着弯曲的轨迹对玻璃片划线和 分离。图2显示使用图1的系统在玻璃片上形成的示例性的环形光束划线。图3显示另一种示例性的系统，其使用锥形透镜，沿着弯曲的轨迹对玻璃片划线 和分离。图4显示使用图3的系统在玻璃片上形成的示例性的弓形划线。图5显示另一种示例性的系统，其使用锥形镜，沿着弯曲的轨迹对玻璃片划线和 分离。图6显示使用图5的系统在玻璃片上形成的示例性的弓形划线。图7显示另一种示例性的系统，其使用锥形镜，沿着弯曲的轨迹对玻璃片划线和 分离。详述提供以下对本专利技术的描述，作为按其最佳的目前已知的实施方式来揭示本专利技术的 内容。因此，相关领域的技术人员会认识并理解，可以对本文所述的各实施方式进行许多变 化，而且仍能获得本专利技术的有益的结果。还显而易见的是，本专利技术所需的有益结果中的一部 分可以通过选择本专利技术的一些特征而不利用其他的特征来获得。因此，本领域技术人员会 认识到，对本专利技术的许多更改和修改都是可能的，在某些情况下甚至是希望的，并且是本发 明的一部分。因此，提供的以下描述作为对本专利技术原理的说明而不构成对本专利技术的限制。如本文中所用，单数形式的“一个”，“一种”和“该”包括复数的谈到的事物，除非 文本中有另外的明确表示。因此，例如，提到“激光束”包括具有两种或更多种这类激光束 的实施方式，除非文本中有另外的明确表示。在本文中，范围可以表示为从“约” 一个具体值和/或到“约”另一个具体值。表 述这样的范围时，另一实施方式包括从一个具体值和/或至另一个具体值。类似地，用先行 词“约”将数值表达为近似值时，应该理解，具体值构成另一实施方式。应该进一步理解，各范围的端点不管与另一个端点相关还是与该另一个端点无关，都是有意义的。如上文简述，本专利技术提供了用来沿着弯曲的轨迹对玻璃片划线和分离的系统和方 法。在一个方面，所述系统100包括激光器110，聚焦透镜120和锥形透镜130。激光器构 造成产生一束或多束激光束112。在一个方面，所述激光器是CO2激光器。任选地，可以使 用光纤激光器，Nd: YAG激光器或其它的激光器。因此，考虑可以使用各种激光器对玻璃片 划线和分离，本专利技术的方面不限于任意特定的激光器或任意特定的激光波长。类似地，所述 激光器产生的激光束可以为任意的各种型式轮廓，包括高斯型，D型，平顶型等。如图1所示，所述聚焦透镜120可以设置在激光器110和玻璃片140之间，位于基 本平行于玻璃片的平面之内。在一个方面，所述聚焦透镜是聚焦透镜。从图1可以看 到，根据各个方面，所述锥形透镜130具有平底面132以及具有中央顶点136的锥形面134。 所述锥形透镜可以以平底面132对着聚焦透镜120，锥形面134对着玻璃片140的方式设置 在聚焦透镜和玻璃片之间。根据各个方面，所述锥形透镜与玻璃片间隔预定的距离1，对该 距离进行选择，以产生形成的具有预定的曲率半径的弯曲的激光束轮廓150，在下文中将更 进一步进行讨论。在一个方面，所述锥形透镜130是Axicon。常规的锥形透镜130具有折 射率(“n”)，以及图1中以α表示的锥形面134的几何角度。在玻璃上产生的环形激光 束轮廓的锥角β可以通过以下公式确定nsin(a ) = sin(a +β )形成的环形激光束轮廓的直径d可以通过锥形透镜和玻璃片140之间的距离1确 定。在一个方面，直径可以通过以下公式确定d = 21tan(3)。所述激光器110可以构造成使激光束112投射通过聚焦透镜120和锥形透镜130， 产生形成的弯曲的激光束轮廓150。可以将所述弯曲的激光束轮廓投射在玻璃片140上，在 玻璃片上产生弯曲的划线116，如图2所示。可以通过改变以下参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离玻璃片的方法，该方法包括：　　提供聚焦透镜，将聚焦透镜设置在基本上平行于所述玻璃片的平面内；　　提供锥形透镜，该锥形透镜具有平底面以及限定中央顶点的相反的锥形面；　　以平底面对着聚焦透镜，所述顶点对着玻璃片的方式将所述锥形透镜设置在所述聚焦透镜和玻璃片之间；　　产生激光束；　　使所述激光束投射通过所述聚焦透镜和锥形透镜，在玻璃片上产生形成的弯曲的激光束轮廓，其中所述弯曲的激光束轮廓在玻璃片上形成弯曲的划线；以及　　沿着所述弯曲的划线分离玻璃片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/125,9562008年4月30日1.一种分离玻璃片的方法，该方法包括提供聚焦透镜，将聚焦透镜设置在基本上平行于所述玻璃片的平面内；提供锥形透镜，该锥形透镜具有平底面以及限定中央顶点的相反的锥形面；以平底面对着聚焦透镜，所述顶点对着玻璃片的方式将所述锥形透镜设置在所述聚焦 透镜和玻璃片之间；产生激光束；使所述激光束投射通过所述聚焦透镜和锥形透镜，在玻璃片上产生形成的弯曲的激光 束轮廓，其中所述弯曲的激光束轮廓在玻璃片上形成弯曲的划线；以及沿着所述弯曲的划线分离玻璃片。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置锥形透镜的步骤包括将所述聚焦 透镜和锥形透镜沿着公共轴共轴设置，所述使激光束投射的步骤包括使激光束沿着所述公 共轴投射，其中所述形成的弯曲的激光束轮廓基本上是环形的。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置锥形透镜的步骤包括将所述聚焦 透镜和锥形透镜沿着公共轴共轴设置，所述使激光束投射的步骤包括使激光束沿着平行于 所述公共轴并且与所述公共轴隔开的轴投射，其中所述形成的弯曲的激光束轮廓基本上是 弓形的。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置锥形透镜的步骤包括使锥形透镜 相对于聚焦透镜倾斜，使得锥形透镜的平底面相对于聚焦透镜的平面成一角度，其中所述 形成的弯曲的激光束轮廓基本为椭圆形。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置锥形透镜的步骤包括将锥形透镜 设置成与玻璃片相距预定的距离，对所述预定的距离进行选择，以产生具有预定曲率半径 的形成的弯曲的激光束轮廓。6.一种用来沿着至少部分弯曲的线条分离玻璃片的系统，其包括构造成产生激光束的激光器；聚焦透镜，其设置在所述激光器和玻璃片之间，所述聚焦透镜设置在基本平行于玻璃 片的平面内；锥形透镜，其具有平底面和相反的限定中央顶点的锥形面，所述锥形透镜以所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·A·阿布拉莫夫，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US