玻璃板切割機的製作方法
2023-10-07 15:21:29 2
專利名稱：玻璃板切割機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在製造使用液晶、等離子和場致發射的顯示面板過程中用一雷射束切割玻璃板的機器，以及使用該切割機製造的顯示面板。
背景技術：
通常，玻璃板的切割方法主要包括使用非常堅硬的材料例如金剛石在玻璃板上劃線，使玻璃板上產生一條劃線(scribe line)，該玻璃板隨後在機械壓力的作用下進行破裂過程(brea king process)。
自從拉姆萊在1969年第9期第48卷《陶瓷通報》上首先報告了用一雷射束切割一玻璃板的方法後，有很多相關的研究被完成和報導。
根據拉姆萊的研究，不是通過加熱來切割玻璃材料的，而是通過一個雷射束產生過熱和膨脹以得到淺裂紋(在下文中，稱為「劃線」)並使上述裂紋擴散。隨後，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雷射束以「U」字形照射在目標材料上並隨後冷卻目標材料以產生淺劃線的方法。進一步地，第5,609,284號美國專利公開了通過預先加熱一玻璃板而產生一深劃線的方法。
在為了產生劃線而進行雷射束照射之前，在玻璃板上機械地形成一個小裂紋，然後使之擴散(第6,252,197號美國專利)，或者通過使用脈衝雷射束在基材上形成裂紋(第6,211,488號美國專利)。
最近，提出了使用雷射切割作為半導體材料的單晶矽晶片的方法。
但是，上述雷射束切割方法，其特徵在於產生劃線的劃線過程使用雷射束，而破裂過程使用一個機械壓力，上述方法有一些缺點，例如可靠性低、由於藉助機械壓力完成破裂過程因而需要一個額外的拋光過程。
為了解決上述問題，公開了一種非金屬材料例如玻璃板的雷射切割方法(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切割起始點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，隨後對第二加熱束加熱的部分進行冷卻。
這就是說，上述方法特徵在於，不僅起始裂紋的產生和劃線過程，而且破裂過程都是通過使用雷射束進行的。因此，玻璃板的切割效率可以提升到95％或更高。
但是，具有不規則的尺寸和形狀的裂紋構成了整個切割部分的10％，因而玻璃板的該部分表面非常參差不齊，從而使終端產品的質量受到負面影響，所述裂紋被稱為玻璃板的部分切割起始部位的鋸齒紋。
儘管鋸齒紋出現在玻璃板的起始切割時，切割部分在起始切割後變得光滑。因此，降低了玻璃板切割起始位置的線性切割特性，並且沒有實現玻璃板的完整分離。
更進一步地，玻璃板切割部分平整度的下降，致使終端產品的外觀和質量降低。同樣，當板被分離時，可能產生小斷片。
當玻璃板被等速率切割以解決上述問題時，在玻璃板起始切割部分所形成的鋸齒紋的尺寸和數量可因雷射輸出條件的變化而減少，但是不能完全除掉鋸齒紋。
由本發明人提交的用於克服上述問題的第10-2002-65542號韓國專利申請存在玻璃板切割條件不足的問題。
發明內容
在完成本發明之前，發明人為了避免在相關領域中所遇到的上述問題，針對切割非金屬板時的劃線過程及破裂過程的最佳條件進行了大量且深入的研究，從而得到了本發明所提供的在特定的劃線和破裂條件下穩定切割非金屬板的結果。
因此，本發明的目的之一是提供一種使用雷射束的玻璃板切割機，該切割機的優勢在於可以保證玻璃板切割部分具有更高質量。
為了實現本發明的上述目標，提供一種玻璃板切割機以便在玻璃板上產生一划線，隨後破裂所述玻璃板，所述玻璃切割機包括一裂化單元、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切割起始點提供一小裂紋；所述照射單元用以照射至少一雷射束到玻璃板上以加熱該玻璃板，所述雷射束被玻璃板吸收，所述照射單元包括一第一二氧化碳雷射束照射部件；所述冷卻單元用以在至少一雷射束照射之後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，其中當第一控制部件在20-200平方毫米的區域內將平面照射密度(plane irradiation density)控制在0.05-2焦耳/平方毫米範圍內時，第一二氧化碳雷射束照射部件和安放在第一二氧化碳雷射束照射部件後面的第一冷卻部件被用於產生劃線。
更進一步地，本發明所述的玻璃板切割機其特徵在於，所述破裂單元包括一第二二氧化碳雷射照射部件，當第二控制部件在20-200平方毫米的區域內將體積照射密度(volume irradiation density)控制在0.1-0.5焦耳/立方毫米範圍內時，所述第二照射部件被用於破裂玻璃板。
通過下面結合附圖所做的詳細描述，本發明的上述及其他目的、特徵和其他優點將變得更易理解，其中圖1是根據本發明第一實施例的一個玻璃板切割機的示意性立體圖；圖2是使用圖1所示切割機的工作狀態示意圖；圖3是根據本發明第二實施例的一個玻璃板切割機的示意性立體圖；以及圖4是使用圖3所示切割機的工作狀態示意圖。
具體實施例方式
根據本發明，提供了一種玻璃板切割機，該切割機包括一裂化單元、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硬的材料，如鑽石、石英、鋼化玻璃等製成的開槽裂化器(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脈衝雷射並隨後發射所收集的雷射；所述裂化單元用於在玻璃板的一切割起始點提供一個小裂紋。同樣地，小裂紋具有0.5-5毫米的長度。
為了在玻璃板上產生一划線，所述照射單元包括一第一二氧化碳雷射束照射部件，該部件使用一個二氧化碳雷射器作為第一雷射束，且所述冷卻單元使用一液體包括空壓水或水以及常規的液氮(conventionalcold nitrogen gas)。
更進一步地，所使用的水優選地包括純淨水，因為半導體例如液晶顯示面板的薄膜電晶體(TFT)不能不純淨。
當冷卻水殘留在玻璃板上時，可以使用另外的真空抽吸機將水吸淨。
第一二氧化碳雷射束的照射是沿著所希望的玻璃板切割線在一長橢圓形內進行的，而不是以點的形式照射。對於橢圓形狀的照射，根據單位時間和所述橢圓形的單位面積控制一個特定的照射密度，從而獲得一個光滑、深刻和正常的劃線。
在本發明中，照射第一二氧化碳雷射束以便在20-200平方毫米的區域內將平面照射密度控制在0.05-2焦耳/平方毫米範圍內。如果平面照射密度小於0.05焦耳/平方毫米，由於缺少能量將不能產生劃線。儘管照射能量大會產生較深的劃線，如果平面照射密度超過2焦耳/平方毫米，劃線將具有一個之字形式樣，該式樣對下面的破裂過程有負面影響。
因此，平面照射密度優選地是在0.1-1焦耳/平方毫米的範圍內以便產生一個更穩定的劃線。
這樣，產生劃線所需的雷射束照射量(K)根據下面的公式1計算公式1K＝P×ε×L÷ν其中P雷射振蕩器的輸出(瓦特)，
ε雷射振蕩器的輸出率及ν照射單元的傳輸率(毫米/秒)。
另外，平面照射密度(φ)是根據下面的公式2計算的公式2φ＝P×ε×L÷(ν×A)其中P雷射振蕩器的輸出(瓦特)，ε雷射振蕩器的輸出率，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雷射束照射在玻璃板預定照射區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點形式照射雷射束，這樣玻璃板所期望的切割線是處於低於熔點的溫度中。因此，優選地通過使用一個或多個透鏡使來自振蕩器的雷射束結合起來(combined)，從而使雷射束形成橢圓形。
在本發明中，位於冷卻單元後面的破裂單元包括一第二二氧化碳雷射束照射部件，在2-200平方毫米的照射區域內第二控制部件將體積照射密度控制在0.05-0.5焦耳/立方毫米範圍內時該破裂單元用於完成破裂步驟，從而完全地切斷目標玻璃板。
在這種情況下，破裂步驟的雷射照射密度應該是考慮到玻璃板體積的能量數量，因為所述雷射照射密度用於切割整塊玻璃板。
因此，體照射密度(δ)是根據下面的公式3計算的公式3δ＝P×ε×L÷(ν×A×t)其中P雷射振蕩器的輸出(瓦特)，ε雷射振蕩器的輸出率，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於0.05焦耳/立方毫米，可以正常地產生玻璃板劃線。但是，玻璃板可能由於缺少能量而不能被切割。同時，如果體積照射密度超過0.5焦耳/立方毫米，可以正常地產生劃線，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。更進一步地，所述玻璃板可能會在很大程度上偏離其預期切割線裂開。
優選地，將體積照射密度控制在0.1-0.3焦耳/立方毫米範圍內可以得到一個穩定的破裂過程。
更進一步地，當第一雷射束的照射面積小於20平方毫米時，玻璃板表面與內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狹窄區域上。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致了後續破裂過程中玻璃板的不規則裂開。
另一方面，當雷射束照射面積超過200平方毫米時，玻璃板的很大區域都會被加熱，因此，會形成之字形的劃線。
因此，優選地使第一雷射束照射在以玻璃板上的預期切割線為軸心的長橢圓形內。
同樣地，在破裂過程中第二雷射束照射面積小於20平方毫米會導致劃線部分兩側的溫度分布不均勻，從而產生一個不平坦的劃線區。但是，如果照射面積超過200平方毫米，玻璃板將不規則地裂開。
為了在劃線過程和破裂過程中控制雷射照射量，應該調整包括傳輸率、照射面積和雷射振蕩器輸出率這三個參數中的至少一個參數。
特別地，儘管玻璃板的切割起始部分可能產生不平坦的截面，但這在實際中並不會帶來問題，所述不平坦的部分被稱為比率截面的鋸齒紋。但是，為了避免這樣的現象，雷射傳輸率最初是低的，隨後加快速度，或者傳輸率以逐級的形式增加。
當雷射束開始照射玻璃板時，與玻璃板內部不同，暴露在空氣層中的玻璃板末端不能將雷射束全部吸收。這是因為由於在接近玻璃板末端的折射使雷射束的一部分轉化為熱量。因此，在玻璃板起始切割時，雷射的傳輸率會降低。
更進一步地，對於熱量傳輸，由雷射束產生的熱量不僅傳輸至非金屬板的內部還傳輸到空氣中。因此，非金屬板例如玻璃板在起始切割時的切割條件與其起始切割之後的切割條件不同。
因此，應該使非金屬板等候一段時間，以吸收起始切割時雷射所放射的熱量，以便使非金屬板的切割條件與其起始切割之後的切割條件相近。
但是，非金屬板起始切割時，只有傳輸率降低而雷射的輸出條件未發生變化時，單元時間內非金屬板熱容量增加。結果是，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，雷射的傳輸率及其輸出功率應該降低。
如果玻璃板全部是在傳輸率和雷射輸出降低的條件下切割的，產出率變得很差。同樣，如果降低的傳輸率和雷射輸出即使在起始切割以後還保持不變，則與起始切割之後採用最優條件進行切割得到的截面相比，其所得到的切割截面的質量要遜色一些。
原因是玻璃板起始切割時雷射束的熱量傳輸條件和吸收條件與起始切割後是不同的。
因此，在起始切割後，在起始切割時降低的傳輸率和雷射輸出應該增加到原始的最優條件。
這樣，傳輸率應該根據雷射輸出的變化進行調整。否則，傳輸率與雷射輸出之間的相互關係將被破壞，使非金屬板被融化或根本不能被切割。
因此，進而需要一個同步過程以根據傳輸率的變化調整雷射輸出。
當玻璃板沿其切割線被分開時，體積照射密度在本發明所述範圍內增加，這一方法可以作為不改變傳輸率而產生較少鋸齒紋的一種替代方案。在這樣的一個破裂過程變得穩定後，體積照射密度可以以連續的方式或一階或多階的方式減小。
另外，當通過改變傳輸率或輸出率而減少鋸齒紋時，破裂單元的體積照射密度在起始點與10-150毫米點之間的區域在起始切割時被第二控制部件減少到10-60％。特別地，在起始切割時當破裂單元的照射密度減少到10-60％時，第二控制部件用於控制起始切割的照射密度，並在起始切割後以連續曲線的形式或二階或多階的形式控制照射密度。
同時，用於本發明的雷射束振蕩器是用於劃線過程和破裂過程的，該振蕩器可以是例如一連續光束類型的振蕩器或一脈衝類型的振蕩器。特別地，考慮到低熱量影響，優選使用連續光束類型的振蕩器。
對於雷射束至玻璃板的照射和傳輸，玻璃板可以被固定而雷射束可以在被傳輸的同時進行照射。作為替換方案，雷射束是固定的而玻璃板被安裝在一個XY工作檯上，此後，該工作檯可以被移動。
用於液晶顯示面板或等離子顯示器的兩個大型玻璃板被粘貼在一起，兩者之見間隔一預先確定的縫隙，隨後所述兩玻璃板被切割為單獨的單元板。在這種情況下，粘貼後的板可以按以下方式切割，首先切割兩個板中的任何一個，翻轉兩個板，隨後用雷射束切割另一個板，或者首先切割兩個板中的任何一個板，隨後當兩個板維持在原位置時用雷射束切割另一個板。
下面，參照附圖給出本發明的詳細描述。
圖1示意性地示出了根據本發明第一實施例的玻璃板切割機，圖2示出了使用圖1的切割機在玻璃板上的工作狀態。另外，圖3示意性地示出了根據本發明第二實施例的玻璃板切割機，圖4示出了使用圖3的切割機在玻璃板上的工作狀態。
對於切割機，裂化單元包括一個由非常堅硬的材料，例如金剛石、一銼刀或石英玻璃製成的開槽裂化器。更進一步地，裂化器使用一種已知方法包括用透鏡收集二氧化碳雷射或YAG脈衝雷射的高能光束，和在所收集的雷射的焦點處進行照射，所述雷射被吸收到目標材料中。裂化器所形成的小裂紋長為0.5-5毫米。
在本發明中，使用了Nd:YVO4脈衝雷射器，並設置了一個振蕩器2和透鏡3。
由振蕩器2產生的雷射束被透鏡3收集並隨後向一目標材料照射以獲得一個刻有凹痕的部分21。
照射單元使用一第一二氧化碳雷射束並向玻璃板照射該雷射束以加熱該玻璃板，照射的雷射束呈橢圓形。
作為第一冷卻部件，一第一冷卻器通過對二氧化碳雷射所加熱的部分進行冷卻以產生裂紋。一第一抽吸機11被設置在冷卻器之後。
用於冷卻被雷射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並從一冷卻材料出口9流出，從而冷卻目標材料。
當冷卻材料殘留在非金屬板上時，通過使用抽吸機移除該冷卻材料，以便不對後面的過程造成不利影響。
第一抽吸機11包括一抽吸入口和一抽吸管12。
根據單位時間和所述橢圓形的單位面積控制雷射束使其具有一特定的照射密度，從而產生一平滑且較深的劃線。
作為照射單元的一光學加熱設備，包括一輸出控制器(未示出)，該控制器用於通過外部壓力控制雷射束的輸出。
所述破裂單元使用一第二二氧化碳雷射器，在該單元中照射的雷射束呈圓形、半圓或管狀，以便集中熱量。
第二二氧化碳雷射器的結構基本與第一二氧化碳雷射器的結構相同。
所述破裂單元還可以包括一第二冷卻器，該冷卻器用於對被光學加熱設備加熱的部分進行冷卻。
如圖1和圖2所示，根據本發明第一實施例此處示出了只帶有光學加熱設備的破裂單元。同樣，如圖3和圖4所示，根據本發明第二實施例示出了具有光學加熱設備和第二冷卻器的破裂單元。
當使用進一步包括第二冷卻器的破裂單元切割玻璃板時，切割截面變得更加平滑，同時還可以進一步提高切割效率。另外，切割截面不會被熔化從而減小了尺寸差錯。
一個傳輸機(未示出)與一個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器。
另外，所述機器包括一同步單元以便對傳輸率和雷射束的輸出進行同步，因此儘管傳輸率發生了變化，可以在熱容量方面控制目標材料。
上面大致對本發明進行了描述，通過參考特定的實施例和對比實施例可以獲得對本發明的進一步的理解，除特別指明外，這裡所提供的實施例只是出於說明的目的，而不是為了限制本發明。
實施例1雷射頭的傳輸率設定為250毫米/秒。
一凸透鏡收集來自Coherent公司的Nd:YVO4雷射振蕩器的第四高頻雷射(266微米、10千赫茲，1.8瓦)，該透鏡的焦點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雷射束，同時平均輸出為250瓦10千赫茲的脈衝振蕩器的脈衝寬度被控制為兩個脈衝中心間距的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」而計算出來的。
隨後，在3千克/平方釐米的氣壓下對水加壓，並將水霧狀噴出以產生劃線。
在所述橢圓形中的平面照射密度經計算為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，且質量非常好。
實施例2按照與實施例1相同的方式完成本例，除了第一二氧化碳雷射束的工作條件和照射區域分別降低為13％和59.2平方毫米。至於結果，產生了合格的劃線。
實施例3
按照與實施例1相同的方式完成本實施例，除了第一二氧化碳雷射束的工作條件和照射區域分別增加為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。至於結果，產生了合格的劃線。
實施例4按照與實施例1相同的方式完成本實施例，除了傳輸率被降低為100毫米/秒，工作條件變為20％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。更進一步地，冷卻液改為純淨水。至於結果，劃線是200微米深，這個深度可以被判定為優秀。據此，可以發現使用純淨水作為冷卻液可使劃線的深度增加。
實施例5按照與實施例4相同的方式完成本實施例，除了第一二氧化碳雷射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。至於結果，產生了合格的劃線。
實施例6按照與實施例5相同的方式完成本實施例，除了第一二氧化碳雷射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。至於結果，產生了合格的劃線。
實施例7按照與實施例5相同的方式完成本實施例，除了傳輸率被進一步增加到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。至於結果，產生了合格的劃線。
對比實施例1按照與實施例5相同的方式完成本實施例，除了傳輸率進一步增加到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。至於結果，沒有產生劃線。
這就是說，如果平面照射密度小於0.05焦耳/平方毫米，玻璃板不能被切割。
實施例8按照與實施例5相同的方式完成本實施例，除了第一二氧化碳雷射的振蕩器被改變為連續光束型240W的二氧化碳雷射振蕩器以產生劃線。
對於連續振蕩器，通過振蕩器的輸出控制功能控制輸出速率，連續振蕩器的鏡子和透鏡系統與脈衝振蕩器的相同。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。
隨後，玻璃板被人工機械地切割，可以觀察到劃線截面。對於結果，產生了170微米深的高質量的劃線。
實施例9按照與實施例8相同的方式完成本實施例，除了減小傳輸率、增大輸出速率並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。對於結果，產生了190微米深的劃線。
更進一步地，劃線是直線形的，且沒有實際問題，但是在切割部分產生了指示限制形狀的一個大波浪形狀。因此，能量密度優選地處於2焦耳/平方毫米以內或更小的範圍內。
實施例10按照與實施例8同樣的方式完成本實施例，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。作為結果，產生了一條非常好的190微米深的劃線。
實施例11在實施例6的條件下產生一條常規的劃線，此後第二二氧化碳雷射束以300毫米/秒的傳輸率照射，以切割一液晶顯示板，所述顯示板由以預定縫隙粘貼在一起的玻璃板構成，每塊玻璃板具有0.7毫米的厚度。
來自具有兩個震蕩源的500瓦脈衝型二氧化碳雷射振蕩器的雷射束以帶有後沿的五邊形照射，同時將工作條件控制到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部分並且大致按照正方形和三角形的面積之和計算雷射束的照射面積。
由於玻璃板是在厚度方向被切割，作為按照玻璃單位體積計算的體積照射密度，其照射能量是0.125焦耳/立方毫米。至於結果，儘管顯示了一個不平滑的切割截面，從玻璃板的起始端到50毫米處，也就是所說的鋸齒紋，但實際上沒有影響。在50毫米處之後顯示出了光滑的切割截面。
實施例12按照與實施例11相同的方式完成本實施例，除了第二雷射束的工作條件被減小到28％。至於結果，鋸齒紋出現在起始切割部分。但是，其他部分沒有實際問題。
實施例13按照與實施例11相同的方式進行本實施例，除了傳輸率減小到150毫米/秒，工作條件減少到23％。對於結果，因為體積照射密度增加了大約10％，為0.133焦耳/立方毫米，沒有出現起始鋸齒紋，在起始切割部分之後也沒有問題。
實施例14為了用高速傳輸確認實施例13的結果，傳輸率設定為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。
實施例15按照與實施例14相同的方式完成本實施例，除了使用由1.2毫米厚的玻璃板製造的液晶顯示面板，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。
實施例16按照與實施例15相同的方式完成本實施例，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。對於結果，儘管產生了具有大波浪形狀的切割截面，但沒有實際問題。
如果照射面積大幅度降低，當切割機被放置在一個劃線的中心時很難傳輸和照射雷射。優選地，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。
實施例17按照與實施例11相同的方式完成本實施例，除了照射面積增加到115平方毫米。結果沒有變化。
實施例18按照與實施例17相同的方式完成本實施例，除了照射面積進一步增加到331.5平方毫米外。結果與實施例11的相似。
對比實施例2按照與實施例11相同的方式完成本實施例，除了工作條件改變為60％，傳輸率和照射區域分別減少到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。至於結果，切割線與玻璃板上預期的切割線有很大的偏離。
對比實施例3按照與實施例11相同的方式完成本實施例，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。至於結果，由於能量短缺玻璃板沒有被切割。
實施例19按照與實施例11相同的方式完成本實施例，除了使用連續光束型240瓦二氧化碳雷射振蕩器代替脈衝型雷射振蕩器來照射第二二氧化碳雷射，來自透鏡B的光束照射到一圓形上。至於結果，切割出了由0.7毫米厚的玻璃板製成的液晶顯示板。
輸出速率是40％，該速率與實施例11相同。
實施例20按照與實施例19相同的方式完成本實施例，除了輸出速率增加到100％。至於結果，沒有出現鋸齒紋，且獲得了一個良好比率的截面。
對比實施例4按照與實施例19相同的方式完成本實施例，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。至於結果，玻璃板根本沒有被切割。
這就是說，如果體積照射密度小於0.5焦耳/立方毫米，可以發現玻璃板由於能量短缺而沒有被切割。
當實施例1-10的劃線過程的雷射傳輸率與實施例11-20的破裂過程的雷射傳輸率相匹配時，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雷射照射部件、冷卻單元和破裂單元的第二二氧化碳雷射照射部件都可以置於一個雷射頭中。
上述實施例和對比實施例的結果匯總在以下表1-4中。
表1劃線過程脈衝型250瓦振蕩器(100脈衝/秒、最大工作條件60％)
◎非常好，○好，×不好表2劃線過程連續光束型240瓦振蕩器
表3破裂過程脈衝型240W振蕩器(100脈衝/秒、最大工作條件60％)
表4破裂過程連續光束型240瓦振蕩器
工業實用性如前所述，本發明提供一種玻璃板切割機，其特徵在於第一和第二雷射束的照射條件被約束在特定範圍內，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，可以穩定地切割粘貼在一起用於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率(產品與原材料的比值)。更進一步地，最近開發的用於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明所述的雷射照射條件下被穩定地切割。
儘管出於說明的目的公開了本發明的優選實施例，本領域普通技術人員應該理解在不背離權利要求中所公開的本發明的範圍和主旨的條件下，可以對本發明進行各種修改、增加和替換。
權利要求
1.一種玻璃板切割機，所述切割機用於在玻璃板上產生劃線並隨後破裂該板，所述切割機包括一裂化單元，所述裂化單元用於在一玻璃板的切割起始點提供一小裂紋；一照射單元，所述照射單元用於照射至少一雷射束到玻璃板上從而加熱玻璃板，該雷射束被吸收到玻璃板中，所述照射單元包括一第一二氧化碳雷射束照射部件；一冷卻單元，所述冷卻單元用於在至少一雷射束的照射後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，所述破裂單元用於破裂玻璃板，其中，第一二氧化碳雷射束照射部件和位於第一二氧化碳雷射束照射部件後部的第一冷卻部件被用於產生劃線，同時第一控制部件在20-200平方毫米的照射區域內將平面照射密度控制在0.05-2焦耳/平方毫米的範圍內。
2.按照權利要求1所述的切割機，其特徵在於，所述破裂單元包括一第二二氧化碳雷射束照射部件，當第二控制部件在20-200平方毫米的照射區域內將體積照射密度控制在0.1-0.5焦耳/立方毫米的範圍內時，所述破裂單元用於破裂玻璃板。
3.按照權利要求2所述的切割機，還包括一第二冷卻部件，該部件藉助於一冷卻液體，且位於第二二氧化碳雷射束照射部件後方。
4.按照前述權利要求1-3中的任意一個所述的切割機，其特徵在於，所述第二控制部件用於在起始切割時，在玻璃板的切割起始點和10-150毫米的點之間的一區域內將破裂單元的體積密度減少到10-60％。
5.按照權利要求4所述的切割機，其特徵在於，所述第二控制部件用於控制起始切割的照射密度，以及當起始切割時破裂單元的照射密度減小到10-60％時，在起始切割後以連續曲線的形式或兩階或多階的形式控制照射密度。
6.按照權利要求1-5中的任意一個所述的切割機，其特徵在於，通過調整所述照射單元的輸出、照射區域和傳輸率中的至少一個參數控制平面照射密度或體積照射密度。
7.按照前述權利要求6所述的切割機，還包括一同步單元，該單元用於依據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.按照權利要求1-5中的任意一個所述的切割機，其特徵在於，所述冷卻單元的冷卻液體包括水。
9.按照權利要求1-5中的任意一個所述的切割機，還包括設置於所述冷卻單元直接後部的冷卻液體的真空抽吸機。
10.按照權利要求1-5中的任意一個所述的切割機，其特徵在於，所述裂化單元包括由非常堅硬的材料製成的開槽裂化器，或一雷射裂化器，所述雷射裂化器通過一光線收集器收集Nd:YV04的脈衝雷射，並隨後發射所收集的雷射。
11.一種顯示面板，該顯示面板是通過使用權利要求1-5的任意一個所述的切割機切割玻璃板而製成的。
全文摘要
本發明提供了一種採用雷射束的玻璃板切割機，該切割機可以解決一些問題，例如不平滑的玻璃截面和傾斜切割。通過使用本發明的玻璃板切割機，玻璃板被0.05－2焦耳/平方毫米的一第一二氧化碳雷射束在一個沿著期望的切割線的20－200平方毫米的長橢圓形區域上進行照射，並且立即用水冷卻以便形成一個劃線，該劃線隨後進一步被一0.1－0.5焦耳/立方毫米的第二二氧化碳雷射束在一個20－200平方毫米的區域內進行照射，從而獲得一個優質的玻璃部件。
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 優先權日2003年1月6日
發明者柳基龍, 金春澤, 安敏榮, 金美池 申請人:羅潤澤系統公司