專利名稱：玻璃板切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在制造使用液晶、等離子和場致發(fā)射的顯示面板過程中用一激光束切割玻璃板的機(jī)器，以及使用該切割機(jī)制造的顯示面板。
背景技術(shù)：
通常，玻璃板的切割方法主要包括使用非常堅(jiān)硬的材料例如金剛石在玻璃板上劃線，使玻璃板上產(chǎn)生一條劃線(scribe line)，該玻璃板隨后在機(jī)械壓力的作用下進(jìn)行破裂過程(brea king process)。
自從拉姆萊在1969年第9期第48卷《陶瓷通報(bào)》上首先報(bào)告了用一激光束切割一玻璃板的方法后，有很多相關(guān)的研究被完成和報(bào)道。
根據(jù)拉姆萊的研究，不是通過加熱來切割玻璃材料的，而是通過一個(gè)激光束產(chǎn)生過熱和膨脹以得到淺裂紋(在下文中，稱為“劃線”)并使上述裂紋擴(kuò)散。隨后，第3,932,726號美國專利公開了一種將未限定長度的玻璃板加工為預(yù)定長度玻璃板的方法。在第6,112,967號美國專利中公開了通過使一個(gè)激光束以“U”字形照射在目標(biāo)材料上并隨后冷卻目標(biāo)材料以產(chǎn)生淺劃線的方法。進(jìn)一步地，第5,609,284號美國專利公開了通過預(yù)先加熱一玻璃板而產(chǎn)生一深劃線的方法。
在為了產(chǎn)生劃線而進(jìn)行激光束照射之前，在玻璃板上機(jī)械地形成一個(gè)小裂紋，然后使之?dāng)U散(第6,252,197號美國專利)，或者通過使用脈沖激光束在基材上形成裂紋(第6,211,488號美國專利)。
最近，提出了使用激光切割作為半導(dǎo)體材料的單晶硅晶片的方法。
但是，上述激光束切割方法，其特征在于產(chǎn)生劃線的劃線過程使用激光束，而破裂過程使用一個(gè)機(jī)械壓力，上述方法有一些缺點(diǎn)，例如可靠性低、由于借助機(jī)械壓力完成破裂過程因而需要一個(gè)額外的拋光過程。
為了解決上述問題，公開了一種非金屬材料例如玻璃板的激光切割方法(韓國專利申請第10-2000-0042313號)，該方法包括在非金屬材料的一個(gè)切割起始點(diǎn)按照期望的方向形成起始裂紋，沿切割線照射一第一加熱束以加熱非金屬材料，首先對第一加熱束加熱的部分進(jìn)行冷卻(quenching)以形成裂紋，向裂紋照射第二加熱束以加熱非金屬材料，隨后對第二加熱束加熱的部分進(jìn)行冷卻。
這就是說，上述方法特征在于，不僅起始裂紋的產(chǎn)生和劃線過程，而且破裂過程都是通過使用激光束進(jìn)行的。因此，玻璃板的切割效率可以提升到95％或更高。
但是，具有不規(guī)則的尺寸和形狀的裂紋構(gòu)成了整個(gè)切割部分的10％，因而玻璃板的該部分表面非常參差不齊，從而使終端產(chǎn)品的質(zhì)量受到負(fù)面影響，所述裂紋被稱為玻璃板的部分切割起始部位的鋸齒紋。
盡管鋸齒紋出現(xiàn)在玻璃板的起始切割時(shí)，切割部分在起始切割后變得光滑。因此，降低了玻璃板切割起始位置的線性切割特性，并且沒有實(shí)現(xiàn)玻璃板的完整分離。
更進(jìn)一步地，玻璃板切割部分平整度的下降，致使終端產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量降低。同樣，當(dāng)板被分離時(shí)，可能產(chǎn)生小斷片。
當(dāng)玻璃板被等速率切割以解決上述問題時(shí)，在玻璃板起始切割部分所形成的鋸齒紋的尺寸和數(shù)量可因激光輸出條件的變化而減少，但是不能完全除掉鋸齒紋。
由本發(fā)明人提交的用于克服上述問題的第10-2002-65542號韓國專利申請存在玻璃板切割條件不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容
在完成本發(fā)明之前，發(fā)明人為了避免在相關(guān)領(lǐng)域中所遇到的上述問題，針對切割非金屬板時(shí)的劃線過程及破裂過程的最佳條件進(jìn)行了大量且深入的研究，從而得到了本發(fā)明所提供的在特定的劃線和破裂條件下穩(wěn)定切割非金屬板的結(jié)果。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種使用激光束的玻璃板切割機(jī)，該切割機(jī)的優(yōu)勢在于可以保證玻璃板切割部分具有更高質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目標(biāo)，提供一種玻璃板切割機(jī)以便在玻璃板上產(chǎn)生一劃線，隨后破裂所述玻璃板，所述玻璃切割機(jī)包括一裂化單元、一照射單元、一冷卻單元及一破裂單元；所述裂化單元用以在玻璃板的一個(gè)切割起始點(diǎn)提供一小裂紋；所述照射單元用以照射至少一激光束到玻璃板上以加熱該玻璃板，所述激光束被玻璃板吸收，所述照射單元包括一第一二氧化碳激光束照射部件；所述冷卻單元用以在至少一激光束照射之后通過使用冷卻液體冷卻玻璃板，所述冷卻單元包括一第一冷卻部件；所述破裂單元用以破裂玻璃板，其中當(dāng)?shù)谝豢刂撇考?0-200平方毫米的區(qū)域內(nèi)將平面照射密度(plane irradiation density)控制在0.05-2焦耳/平方毫米范圍內(nèi)時(shí)，第一二氧化碳激光束照射部件和安放在第一二氧化碳激光束照射部件后面的第一冷卻部件被用于產(chǎn)生劃線。
更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的玻璃板切割機(jī)其特征在于，所述破裂單元包括一第二二氧化碳激光照射部件，當(dāng)?shù)诙刂撇考?0-200平方毫米的區(qū)域內(nèi)將體積照射密度(volume irradiation density)控制在0.1-0.5焦耳/立方毫米范圍內(nèi)時(shí)，所述第二照射部件被用于破裂玻璃板。


通過下面結(jié)合附圖所做的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其他目的、特征和其他優(yōu)點(diǎn)將變得更易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)玻璃板切割機(jī)的示意性立體圖；圖2是使用圖1所示切割機(jī)的工作狀態(tài)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)玻璃板切割機(jī)的示意性立體圖；以及圖4是使用圖3所示切割機(jī)的工作狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種玻璃板切割機(jī)，該切割機(jī)包括一裂化單元、一照射單元、一冷卻單元和一破裂單元。
所述裂化單元例如可以是由非常堅(jiān)硬的材料，如鉆石、石英、鋼化玻璃等制成的開槽裂化器(notching cracker)，也可以是一種已知的裝置，用以通過光線收集器收集Nd:YV04脈沖激光并隨后發(fā)射所收集的激光；所述裂化單元用于在玻璃板的一切割起始點(diǎn)提供一個(gè)小裂紋。同樣地，小裂紋具有0.5-5毫米的長度。
為了在玻璃板上產(chǎn)生一劃線，所述照射單元包括一第一二氧化碳激光束照射部件，該部件使用一個(gè)二氧化碳激光器作為第一激光束，且所述冷卻單元使用一液體包括空壓水或水以及常規(guī)的液氮(conventionalcold nitrogen gas)。
更進(jìn)一步地，所使用的水優(yōu)選地包括純凈水，因?yàn)榘雽?dǎo)體例如液晶顯示面板的薄膜晶體管(TFT)不能不純凈。
當(dāng)冷卻水殘留在玻璃板上時(shí)，可以使用另外的真空抽吸機(jī)將水吸凈。
第一二氧化碳激光束的照射是沿著所希望的玻璃板切割線在一長橢圓形內(nèi)進(jìn)行的，而不是以點(diǎn)的形式照射。對于橢圓形狀的照射，根據(jù)單位時(shí)間和所述橢圓形的單位面積控制一個(gè)特定的照射密度，從而獲得一個(gè)光滑、深刻和正常的劃線。
在本發(fā)明中，照射第一二氧化碳激光束以便在20-200平方毫米的區(qū)域內(nèi)將平面照射密度控制在0.05-2焦耳/平方毫米范圍內(nèi)。如果平面照射密度小于0.05焦耳/平方毫米，由于缺少能量將不能產(chǎn)生劃線。盡管照射能量大會產(chǎn)生較深的劃線，如果平面照射密度超過2焦耳/平方毫米，劃線將具有一個(gè)之字形式樣，該式樣對下面的破裂過程有負(fù)面影響。
因此，平面照射密度優(yōu)選地是在0.1-1焦耳/平方毫米的范圍內(nèi)以便產(chǎn)生一個(gè)更穩(wěn)定的劃線。
這樣，產(chǎn)生劃線所需的激光束照射量(K)根據(jù)下面的公式1計(jì)算公式1K＝P×ε×L÷ν其中P激光振蕩器的輸出(瓦特)，
ε激光振蕩器的輸出率及ν照射單元的傳輸率(毫米/秒)。
另外，平面照射密度(φ)是根據(jù)下面的公式2計(jì)算的公式2φ＝P×ε×L÷(ν×A)其中P激光振蕩器的輸出(瓦特)，ε激光振蕩器的輸出率，L照射單元的傳輸長度(毫米)，ν照射單元的傳輸率(毫米/秒)，及A照射面積(平方毫米)。
照射量的單位是焦耳，平面照射密度用焦耳/平方毫米的單位表示。
這就是說，玻璃板最好是通過使激光束照射在玻璃板預(yù)定照射區(qū)域的延伸的橢圓形上而被切割，而不是如同在熱切割過程中以一個(gè)點(diǎn)形式照射激光束，這樣玻璃板所期望的切割線是處于低于熔點(diǎn)的溫度中。因此，優(yōu)選地通過使用一個(gè)或多個(gè)透鏡使來自振蕩器的激光束結(jié)合起來(combined)，從而使激光束形成橢圓形。
在本發(fā)明中，位于冷卻單元后面的破裂單元包括一第二二氧化碳激光束照射部件，在2-200平方毫米的照射區(qū)域內(nèi)第二控制部件將體積照射密度控制在0.05-0.5焦耳/立方毫米范圍內(nèi)時(shí)該破裂單元用于完成破裂步驟，從而完全地切斷目標(biāo)玻璃板。
在這種情況下，破裂步驟的激光照射密度應(yīng)該是考慮到玻璃板體積的能量數(shù)量，因?yàn)樗黾す庹丈涿芏扔糜谇懈钫麎K玻璃板。
因此，體照射密度(δ)是根據(jù)下面的公式3計(jì)算的公式3δ＝P×ε×L÷(ν×A×t)其中P激光振蕩器的輸出(瓦特)，ε激光振蕩器的輸出率，L照射單元的傳輸長度(毫米)，ν照射單元的傳輸率(毫米/秒)，A照射面積(平方毫米)，及
t玻璃板厚度(毫米)。
體積照射密度的單位是焦耳/立方毫米。
如果體積照射密度小于0.05焦耳/立方毫米，可以正常地產(chǎn)生玻璃板劃線。但是，玻璃板可能由于缺少能量而不能被切割。同時(shí)，如果體積照射密度超過0.5焦耳/立方毫米，可以正常地產(chǎn)生劃線，但是玻璃板的比率截面(ratio section)會變得不平坦或者切割邊緣是尖銳的鋸齒狀的，因而可能會割傷用戶。更進(jìn)一步地，所述玻璃板可能會在很大程度上偏離其預(yù)期切割線裂開。
優(yōu)選地，將體積照射密度控制在0.1-0.3焦耳/立方毫米范圍內(nèi)可以得到一個(gè)穩(wěn)定的破裂過程。
更進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)谝患す馐恼丈涿娣e小于20平方毫米時(shí)，玻璃板表面與內(nèi)部的溫度分布是不一致的，這樣劃線過程所需的能量被集中在玻璃板的一個(gè)狹窄區(qū)域上。因此，劃線不是光滑的而是很鋒利的之字形，劃線部分變得很不平坦，例如貝殼一般。
玻璃板上這樣之字形的劃線導(dǎo)致了后續(xù)破裂過程中玻璃板的不規(guī)則裂開。
另一方面，當(dāng)激光束照射面積超過200平方毫米時(shí)，玻璃板的很大區(qū)域都會被加熱，因此，會形成之字形的劃線。
因此，優(yōu)選地使第一激光束照射在以玻璃板上的預(yù)期切割線為軸心的長橢圓形內(nèi)。
同樣地，在破裂過程中第二激光束照射面積小于20平方毫米會導(dǎo)致劃線部分兩側(cè)的溫度分布不均勻，從而產(chǎn)生一個(gè)不平坦的劃線區(qū)。但是，如果照射面積超過200平方毫米，玻璃板將不規(guī)則地裂開。
為了在劃線過程和破裂過程中控制激光照射量，應(yīng)該調(diào)整包括傳輸率、照射面積和激光振蕩器輸出率這三個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)。
特別地，盡管玻璃板的切割起始部分可能產(chǎn)生不平坦的截面，但這在實(shí)際中并不會帶來問題，所述不平坦的部分被稱為比率截面的鋸齒紋。但是，為了避免這樣的現(xiàn)象，激光傳輸率最初是低的，隨后加快速度，或者傳輸率以逐級的形式增加。
當(dāng)激光束開始照射玻璃板時(shí)，與玻璃板內(nèi)部不同，暴露在空氣層中的玻璃板末端不能將激光束全部吸收。這是因?yàn)橛捎谠诮咏ＡО迥┒说恼凵涫辜す馐囊徊糠洲D(zhuǎn)化為熱量。因此，在玻璃板起始切割時(shí)，激光的傳輸率會降低。
更進(jìn)一步地，對于熱量傳輸，由激光束產(chǎn)生的熱量不僅傳輸至非金屬板的內(nèi)部還傳輸?shù)娇諝庵小Ｒ虼?，非金屬板例如玻璃板在起始切割時(shí)的切割條件與其起始切割之后的切割條件不同。
因此，應(yīng)該使非金屬板等候一段時(shí)間，以吸收起始切割時(shí)激光所放射的熱量，以便使非金屬板的切割條件與其起始切割之后的切割條件相近。
但是，非金屬板起始切割時(shí)，只有傳輸率降低而激光的輸出條件未發(fā)生變化時(shí)，單元時(shí)間內(nèi)非金屬板熱容量增加。結(jié)果是，所述非金屬板被融化，或可能要承受灼熱，使得所述非金屬板沿著與預(yù)期的切割線相垂直的方向裂開，或使非金屬板的表層剝落。
因此，在玻璃板起始切割時(shí)，激光的傳輸率及其輸出功率應(yīng)該降低。
如果玻璃板全部是在傳輸率和激光輸出降低的條件下切割的，產(chǎn)出率變得很差。同樣，如果降低的傳輸率和激光輸出即使在起始切割以后還保持不變，則與起始切割之后采用最優(yōu)條件進(jìn)行切割得到的截面相比，其所得到的切割截面的質(zhì)量要遜色一些。
原因是玻璃板起始切割時(shí)激光束的熱量傳輸條件和吸收條件與起始切割后是不同的。
因此，在起始切割后，在起始切割時(shí)降低的傳輸率和激光輸出應(yīng)該增加到原始的最優(yōu)條件。
這樣，傳輸率應(yīng)該根據(jù)激光輸出的變化進(jìn)行調(diào)整。否則，傳輸率與激光輸出之間的相互關(guān)系將被破壞，使非金屬板被融化或根本不能被切割。
因此，進(jìn)而需要一個(gè)同步過程以根據(jù)傳輸率的變化調(diào)整激光輸出。
當(dāng)玻璃板沿其切割線被分開時(shí)，體積照射密度在本發(fā)明所述范圍內(nèi)增加，這一方法可以作為不改變傳輸率而產(chǎn)生較少鋸齒紋的一種替代方案。在這樣的一個(gè)破裂過程變得穩(wěn)定后，體積照射密度可以以連續(xù)的方式或一階或多階的方式減小。
另外，當(dāng)通過改變傳輸率或輸出率而減少鋸齒紋時(shí)，破裂單元的體積照射密度在起始點(diǎn)與10-150毫米點(diǎn)之間的區(qū)域在起始切割時(shí)被第二控制部件減少到10-60％。特別地，在起始切割時(shí)當(dāng)破裂單元的照射密度減少到10-60％時(shí)，第二控制部件用于控制起始切割的照射密度，并在起始切割后以連續(xù)曲線的形式或二階或多階的形式控制照射密度。
同時(shí)，用于本發(fā)明的激光束振蕩器是用于劃線過程和破裂過程的，該振蕩器可以是例如一連續(xù)光束類型的振蕩器或一脈沖類型的振蕩器。特別地，考慮到低熱量影響，優(yōu)選使用連續(xù)光束類型的振蕩器。
對于激光束至玻璃板的照射和傳輸，玻璃板可以被固定而激光束可以在被傳輸?shù)耐瑫r(shí)進(jìn)行照射。作為替換方案，激光束是固定的而玻璃板被安裝在一個(gè)XY工作臺上，此后，該工作臺可以被移動。
用于液晶顯示面板或等離子顯示器的兩個(gè)大型玻璃板被粘貼在一起，兩者之見間隔一預(yù)先確定的縫隙，隨后所述兩玻璃板被切割為單獨(dú)的單元板。在這種情況下，粘貼后的板可以按以下方式切割，首先切割兩個(gè)板中的任何一個(gè)，翻轉(zhuǎn)兩個(gè)板，隨后用激光束切割另一個(gè)板，或者首先切割兩個(gè)板中的任何一個(gè)板，隨后當(dāng)兩個(gè)板維持在原位置時(shí)用激光束切割另一個(gè)板。
下面，參照附圖給出本發(fā)明的詳細(xì)描述。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的玻璃板切割機(jī)，圖2示出了使用圖1的切割機(jī)在玻璃板上的工作狀態(tài)。另外，圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的玻璃板切割機(jī)，圖4示出了使用圖3的切割機(jī)在玻璃板上的工作狀態(tài)。
對于切割機(jī)，裂化單元包括一個(gè)由非常堅(jiān)硬的材料，例如金剛石、一銼刀或石英玻璃制成的開槽裂化器。更進(jìn)一步地，裂化器使用一種已知方法包括用透鏡收集二氧化碳激光或YAG脈沖激光的高能光束，和在所收集的激光的焦點(diǎn)處進(jìn)行照射，所述激光被吸收到目標(biāo)材料中。裂化器所形成的小裂紋長為0.5-5毫米。
在本發(fā)明中，使用了Nd:YVO4脈沖激光器，并設(shè)置了一個(gè)振蕩器2和透鏡3。
由振蕩器2產(chǎn)生的激光束被透鏡3收集并隨后向一目標(biāo)材料照射以獲得一個(gè)刻有凹痕的部分21。
照射單元使用一第一二氧化碳激光束并向玻璃板照射該激光束以加熱該玻璃板，照射的激光束呈橢圓形。
作為第一冷卻部件，一第一冷卻器通過對二氧化碳激光所加熱的部分進(jìn)行冷卻以產(chǎn)生裂紋。一第一抽吸機(jī)11被設(shè)置在冷卻器之后。
用于冷卻被激光束加熱部分的一種冷卻材料是一種液體，例如高壓水或水以及常用的液氮。
所述冷卻材料被送入一冷卻材料入口10并從一冷卻材料出口9流出，從而冷卻目標(biāo)材料。
當(dāng)冷卻材料殘留在非金屬板上時(shí)，通過使用抽吸機(jī)移除該冷卻材料，以便不對后面的過程造成不利影響。
第一抽吸機(jī)11包括一抽吸入口和一抽吸管12。
根據(jù)單位時(shí)間和所述橢圓形的單位面積控制激光束使其具有一特定的照射密度，從而產(chǎn)生一平滑且較深的劃線。
作為照射單元的一光學(xué)加熱設(shè)備，包括一輸出控制器(未示出)，該控制器用于通過外部壓力控制激光束的輸出。
所述破裂單元使用一第二二氧化碳激光器，在該單元中照射的激光束呈圓形、半圓或管狀，以便集中熱量。
第二二氧化碳激光器的結(jié)構(gòu)基本與第一二氧化碳激光器的結(jié)構(gòu)相同。
所述破裂單元還可以包括一第二冷卻器，該冷卻器用于對被光學(xué)加熱設(shè)備加熱的部分進(jìn)行冷卻。
如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例此處示出了只帶有光學(xué)加熱設(shè)備的破裂單元。同樣，如圖3和圖4所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例示出了具有光學(xué)加熱設(shè)備和第二冷卻器的破裂單元。
當(dāng)使用進(jìn)一步包括第二冷卻器的破裂單元切割玻璃板時(shí)，切割截面變得更加平滑，同時(shí)還可以進(jìn)一步提高切割效率。另外，切割截面不會被熔化從而減小了尺寸差錯(cuò)。
一個(gè)傳輸機(jī)(未示出)與一個(gè)傳輸控制器相連接以控制傳輸率，因此可以按照所期望的傳輸率傳輸機(jī)器。
另外，所述機(jī)器包括一同步單元以便對傳輸率和激光束的輸出進(jìn)行同步，因此盡管傳輸率發(fā)生了變化，可以在熱容量方面控制目標(biāo)材料。
上面大致對本發(fā)明進(jìn)行了描述，通過參考特定的實(shí)施例和對比實(shí)施例可以獲得對本發(fā)明的進(jìn)一步的理解，除特別指明外，這里所提供的實(shí)施例只是出于說明的目的，而不是為了限制本發(fā)明。
實(shí)施例1激光頭的傳輸率設(shè)定為250毫米/秒。
一凸透鏡收集來自Coherent公司的Nd:YVO4激光振蕩器的第四高頻激光(266微米、10千赫茲，1.8瓦)，該透鏡的焦點(diǎn)從一玻璃板所期望切割線的起始端照射到約0.3毫米長處，以獲得起始裂紋。
照射一第一二氧化碳激光束，同時(shí)平均輸出為250瓦10千赫茲的脈沖振蕩器的脈沖寬度被控制為兩個(gè)脈沖中心間距的40％(以下稱為“工作條件”，最大60％)。
顯示在圖3中的橢圓形的141.6平方毫米的照射面積是通過測量作為長軸的“a”和作為短軸的“b”而計(jì)算出來的。
隨后，在3千克/平方厘米的氣壓下對水加壓，并將水霧狀噴出以產(chǎn)生劃線。
在所述橢圓形中的平面照射密度經(jīng)計(jì)算為0.386焦耳/平方毫米，劃線有170微米深。最終，通過用顯微鏡觀察，劃線部分很整齊，沒有不平坦的地方，且質(zhì)量非常好。
實(shí)施例2按照與實(shí)施例1相同的方式完成本例，除了第一二氧化碳激光束的工作條件和照射區(qū)域分別降低為13％和59.2平方毫米。至于結(jié)果，產(chǎn)生了合格的劃線。
實(shí)施例3
按照與實(shí)施例1相同的方式完成本實(shí)施例，除了第一二氧化碳激光束的工作條件和照射區(qū)域分別增加為52％和162.9平方毫米，且平面照射密度維持在0.442焦耳/平方毫米。至于結(jié)果，產(chǎn)生了合格的劃線。
實(shí)施例4按照與實(shí)施例1相同的方式完成本實(shí)施例，除了傳輸率被降低為100毫米/秒，工作條件變?yōu)?0％及照射橢圓形的短軸減小，因此平面照射密度增加到在0.758焦耳/平方毫米。更進(jìn)一步地，冷卻液改為純凈水。至于結(jié)果，劃線是200微米深，這個(gè)深度可以被判定為優(yōu)秀。據(jù)此，可以發(fā)現(xiàn)使用純凈水作為冷卻液可使劃線的深度增加。
實(shí)施例5按照與實(shí)施例4相同的方式完成本實(shí)施例，除了第一二氧化碳激光束的傳輸率和工作條件分別增加到300毫米/秒和40％，且平面照射密度保持在0.393焦耳/平方毫米。至于結(jié)果，產(chǎn)生了合格的劃線。
實(shí)施例6按照與實(shí)施例5相同的方式完成本實(shí)施例，除了第一二氧化碳激光束的工作條件減少為32％，且平面照射密度保持在0.226焦耳/平方毫米。至于結(jié)果，產(chǎn)生了合格的劃線。
實(shí)施例7按照與實(shí)施例5相同的方式完成本實(shí)施例，除了傳輸率被進(jìn)一步增加到450毫米/秒，而工作條件減少26％，平面照射密度是0.18焦耳/平方毫米。至于結(jié)果，產(chǎn)生了合格的劃線。
對比實(shí)施例1按照與實(shí)施例5相同的方式完成本實(shí)施例，除了傳輸率進(jìn)一步增加到750毫米/秒，而工作條件減少到26％，平面照射密度是0.041焦耳/平方毫米。至于結(jié)果，沒有產(chǎn)生劃線。
這就是說，如果平面照射密度小于0.05焦耳/平方毫米，玻璃板不能被切割。
實(shí)施例8按照與實(shí)施例5相同的方式完成本實(shí)施例，除了第一二氧化碳激光的振蕩器被改變?yōu)檫B續(xù)光束型240W的二氧化碳激光振蕩器以產(chǎn)生劃線。
對于連續(xù)振蕩器，通過振蕩器的輸出控制功能控制輸出速率，連續(xù)振蕩器的鏡子和透鏡系統(tǒng)與脈沖振蕩器的相同。因此，照射形狀是橢圓形，照射面積是68.1平方毫米，平面照射密度是0.496焦耳/平方毫米。
隨后，玻璃板被人工機(jī)械地切割，可以觀察到劃線截面。對于結(jié)果，產(chǎn)生了170微米深的高質(zhì)量的劃線。
實(shí)施例9按照與實(shí)施例8相同的方式完成本實(shí)施例，除了減小傳輸率、增大輸出速率并將冷卻劑改為水之外，平面照射密度改為1.747焦耳/平方毫米以增加劃線深度。對于結(jié)果，產(chǎn)生了190微米深的劃線。
更進(jìn)一步地，劃線是直線形的，且沒有實(shí)際問題，但是在切割部分產(chǎn)生了指示限制形狀的一個(gè)大波浪形狀。因此，能量密度優(yōu)選地處于2焦耳/平方毫米以內(nèi)或更小的范圍內(nèi)。
實(shí)施例10按照與實(shí)施例8同樣的方式完成本實(shí)施例，除了提高輸出速率以外，平面照射密度改為0.993焦耳/平方毫米以增加劃線深度。作為結(jié)果，產(chǎn)生了一條非常好的190微米深的劃線。
實(shí)施例11在實(shí)施例6的條件下產(chǎn)生一條常規(guī)的劃線，此后第二二氧化碳激光束以300毫米/秒的傳輸率照射，以切割一液晶顯示板，所述顯示板由以預(yù)定縫隙粘貼在一起的玻璃板構(gòu)成，每塊玻璃板具有0.7毫米的厚度。
來自具有兩個(gè)震蕩源的500瓦脈沖型二氧化碳激光振蕩器的激光束以帶有后沿的五邊形照射，同時(shí)將工作條件控制到36％。
照射面積(79.8平方毫米)是通過測量顯示在圖2中的c、d和e部分并且大致按照正方形和三角形的面積之和計(jì)算激光束的照射面積。
由于玻璃板是在厚度方向被切割，作為按照玻璃單位體積計(jì)算的體積照射密度，其照射能量是0.125焦耳/立方毫米。至于結(jié)果，盡管顯示了一個(gè)不平滑的切割截面，從玻璃板的起始端到50毫米處，也就是所說的鋸齒紋，但實(shí)際上沒有影響。在50毫米處之后顯示出了光滑的切割截面。
實(shí)施例12按照與實(shí)施例11相同的方式完成本實(shí)施例，除了第二激光束的工作條件被減小到28％。至于結(jié)果，鋸齒紋出現(xiàn)在起始切割部分。但是，其他部分沒有實(shí)際問題。
實(shí)施例13按照與實(shí)施例11相同的方式進(jìn)行本實(shí)施例，除了傳輸率減小到150毫米/秒，工作條件減少到23％。對于結(jié)果，因?yàn)轶w積照射密度增加了大約10％，為0.133焦耳/立方毫米，沒有出現(xiàn)起始鋸齒紋，在起始切割部分之后也沒有問題。
實(shí)施例14為了用高速傳輸確認(rèn)實(shí)施例13的結(jié)果，傳輸率設(shè)定為300毫米/秒，工作條件改為50％，體積照射密度是0.158焦耳/立方毫米。沒有任何問題被記錄。
實(shí)施例15按照與實(shí)施例14相同的方式完成本實(shí)施例，除了使用由1.2毫米厚的玻璃板制造的液晶顯示面板，以代替0.7毫米厚的玻璃板，照射面積減少到59.6平方毫米，體積照射密度是0.14焦耳/立方毫米。沒有任何問題被記錄。
實(shí)施例16按照與實(shí)施例15相同的方式完成本實(shí)施例，除了使用3毫米厚的單層玻璃板，且照射面積改為50.3平方毫米，傳輸率減少到100毫米/秒，工作條件改變到60％，體積照射密度增加到0.196焦耳/立方毫米。對于結(jié)果，盡管產(chǎn)生了具有大波浪形狀的切割截面，但沒有實(shí)際問題。
如果照射面積大幅度降低，當(dāng)切割機(jī)被放置在一個(gè)劃線的中心時(shí)很難傳輸和照射激光。優(yōu)選地，照射面積是直徑為5毫米的圓形，這就是說，20平方毫米或更多。
實(shí)施例17按照與實(shí)施例11相同的方式完成本實(shí)施例，除了照射面積增加到115平方毫米。結(jié)果沒有變化。
實(shí)施例18按照與實(shí)施例17相同的方式完成本實(shí)施例，除了照射面積進(jìn)一步增加到331.5平方毫米外。結(jié)果與實(shí)施例11的相似。
對比實(shí)施例2按照與實(shí)施例11相同的方式完成本實(shí)施例，除了工作條件改變?yōu)?0％，傳輸率和照射區(qū)域分別減少到100毫米/秒和56平方毫米，體積照射密度增加到0.638焦耳/立方毫米。至于結(jié)果，切割線與玻璃板上預(yù)期的切割線有很大的偏離。
對比實(shí)施例3按照與實(shí)施例11相同的方式完成本實(shí)施例，除了工作條件增加到60％，照射面積增加到450平方毫米，體積照射密度減少到0.079焦耳/立方毫米。至于結(jié)果，由于能量短缺玻璃板沒有被切割。
實(shí)施例19按照與實(shí)施例11相同的方式完成本實(shí)施例，除了使用連續(xù)光束型240瓦二氧化碳激光振蕩器代替脈沖型激光振蕩器來照射第二二氧化碳激光，來自透鏡B的光束照射到一圓形上。至于結(jié)果，切割出了由0.7毫米厚的玻璃板制成的液晶顯示板。
輸出速率是40％，該速率與實(shí)施例11相同。
實(shí)施例20按照與實(shí)施例19相同的方式完成本實(shí)施例，除了輸出速率增加到100％。至于結(jié)果，沒有出現(xiàn)鋸齒紋，且獲得了一個(gè)良好比率的截面。
對比實(shí)施例4按照與實(shí)施例19相同的方式完成本實(shí)施例，除了輸出速率減少到20％，體積照射密度減少到0.044焦耳/立方毫米。至于結(jié)果，玻璃板根本沒有被切割。
這就是說，如果體積照射密度小于0.5焦耳/立方毫米，可以發(fā)現(xiàn)玻璃板由于能量短缺而沒有被切割。
當(dāng)實(shí)施例1-10的劃線過程的激光傳輸率與實(shí)施例11-20的破裂過程的激光傳輸率相匹配時(shí)，如圖1所示，所有單元，包括起始裂化單元、照射單元的第一二氧化碳激光照射部件、冷卻單元和破裂單元的第二二氧化碳激光照射部件都可以置于一個(gè)激光頭中。
上述實(shí)施例和對比實(shí)施例的結(jié)果匯總在以下表1-4中。
表1劃線過程脈沖型250瓦振蕩器(100脈沖/秒、最大工作條件60％)

◎非常好，○好，×不好表2劃線過程連續(xù)光束型240瓦振蕩器

表3破裂過程脈沖型240W振蕩器(100脈沖/秒、最大工作條件60％)


表4破裂過程連續(xù)光束型240瓦振蕩器


工業(yè)實(shí)用性如前所述，本發(fā)明提供一種玻璃板切割機(jī)，其特征在于第一和第二激光束的照射條件被約束在特定范圍內(nèi)，從而解決了一些問題，例如之字形的劃線、不平滑的切割截面和傾斜切割。因此，可以穩(wěn)定地切割粘貼在一起用于液晶顯示面板或等離子顯示器的雙層玻璃板以及單層玻璃板，從而提高了切割過程的生產(chǎn)率(產(chǎn)品與原材料的比值)。更進(jìn)一步地，最近開發(fā)的用于液晶顯示器面板的厚度為0.5毫米或更小的薄玻璃板可以在本發(fā)明所述的激光照射條件下被穩(wěn)定地切割。
盡管出于說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解在不背離權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和主旨的條件下，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改、增加和替換。
權(quán)利要求
1.一種玻璃板切割機(jī)，所述切割機(jī)用于在玻璃板上產(chǎn)生劃線并隨后破裂該板，所述切割機(jī)包括一裂化單元，所述裂化單元用于在一玻璃板的切割起始點(diǎn)提供一小裂紋；一照射單元，所述照射單元用于照射至少一激光束到玻璃板上從而加熱玻璃板，該激光束被吸收到玻璃板中，所述照射單元包括一第一二氧化碳激光束照射部件；一冷卻單元，所述冷卻單元用于在至少一激光束的照射后通過使用一冷卻液體來冷卻玻璃板，所述冷卻單元包括一第一冷卻部件；和一破裂單元，所述破裂單元用于破裂玻璃板，其中，第一二氧化碳激光束照射部件和位于第一二氧化碳激光束照射部件后部的第一冷卻部件被用于產(chǎn)生劃線，同時(shí)第一控制部件在20-200平方毫米的照射區(qū)域內(nèi)將平面照射密度控制在0.05-2焦耳/平方毫米的范圍內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的切割機(jī)，其特征在于，所述破裂單元包括一第二二氧化碳激光束照射部件，當(dāng)?shù)诙刂撇考?0-200平方毫米的照射區(qū)域內(nèi)將體積照射密度控制在0.1-0.5焦耳/立方毫米的范圍內(nèi)時(shí)，所述破裂單元用于破裂玻璃板。
3.按照權(quán)利要求2所述的切割機(jī)，還包括一第二冷卻部件，該部件借助于一冷卻液體，且位于第二二氧化碳激光束照射部件后方。
4.按照前述權(quán)利要求1-3中的任意一個(gè)所述的切割機(jī)，其特征在于，所述第二控制部件用于在起始切割時(shí)，在玻璃板的切割起始點(diǎn)和10-150毫米的點(diǎn)之間的一區(qū)域內(nèi)將破裂單元的體積密度減少到10-60％。
5.按照權(quán)利要求4所述的切割機(jī)，其特征在于，所述第二控制部件用于控制起始切割的照射密度，以及當(dāng)起始切割時(shí)破裂單元的照射密度減小到10-60％時(shí)，在起始切割后以連續(xù)曲線的形式或兩階或多階的形式控制照射密度。
6.按照權(quán)利要求1-5中的任意一個(gè)所述的切割機(jī)，其特征在于，通過調(diào)整所述照射單元的輸出、照射區(qū)域和傳輸率中的至少一個(gè)參數(shù)控制平面照射密度或體積照射密度。
7.按照前述權(quán)利要求6所述的切割機(jī)，還包括一同步單元，該單元用于依據(jù)所述照射單元的傳輸率成比例地改變所述照射單元的輸出，以便控制所述照射單元的輸出和傳輸率。
8.按照權(quán)利要求1-5中的任意一個(gè)所述的切割機(jī)，其特征在于，所述冷卻單元的冷卻液體包括水。
9.按照權(quán)利要求1-5中的任意一個(gè)所述的切割機(jī)，還包括設(shè)置于所述冷卻單元直接后部的冷卻液體的真空抽吸機(jī)。
10.按照權(quán)利要求1-5中的任意一個(gè)所述的切割機(jī)，其特征在于，所述裂化單元包括由非常堅(jiān)硬的材料制成的開槽裂化器，或一激光裂化器，所述激光裂化器通過一光線收集器收集Nd:YV04的脈沖激光，并隨后發(fā)射所收集的激光。
11.一種顯示面板，該顯示面板是通過使用權(quán)利要求1-5的任意一個(gè)所述的切割機(jī)切割玻璃板而制成的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種采用激光束的玻璃板切割機(jī)，該切割機(jī)可以解決一些問題，例如不平滑的玻璃截面和傾斜切割。通過使用本發(fā)明的玻璃板切割機(jī)，玻璃板被0.05－2焦耳/平方毫米的一第一二氧化碳激光束在一個(gè)沿著期望的切割線的20－200平方毫米的長橢圓形區(qū)域上進(jìn)行照射，并且立即用水冷卻以便形成一個(gè)劃線，該劃線隨后進(jìn)一步被一0.1－0.5焦耳/立方毫米的第二二氧化碳激光束在一個(gè)20－200平方毫米的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行照射，從而獲得一個(gè)優(yōu)質(zhì)的玻璃部件。
文檔編號C03B33/10GK1735568SQ200380108297
公開日2006年2月15日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者柳基龍, 金春澤, 安敏榮, 金美池 申請人:羅潤澤系統(tǒng)公司