[发明专利]具有减小的残余应力的对玻璃片进行热边缘精整的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及对玻璃片的热边缘精整，更具体来说涉及：首先对玻璃片的边缘进行加热拉张，然后对边缘进行激光精整，然后在激光精整操作之后对边缘进行退火，激光精整之前和之后的操作结合起来用于减少沿所述边缘的残余拉伸应力。

背景技术

至少一种现有的对用于液晶显示器(LCD)的玻璃片进行精整的方法需要施涂用于表面保护的涂层，机械切割工艺，例如刻划轮进行机械刻划，以及精整工艺，例如磨光。在历史上，这些工艺都是湿法工艺，需要对玻璃片进行清洗以除去在机械刻划和磨光过程中产生的玻璃碎屑造成的污染。人们需要能够在边缘精整过程中略去对玻璃片的清洗，在成形过程之后，在精整过程中略去相关的步骤。

人们已知能够清洁地切割玻璃片的方法，例如使用激光进行玻璃刻划和分离，以及/或者使用激光切割玻璃。例如，参见美国专利第U.S.6,713,730；U.S.6,204,472；U.S.6,327,875；U.S.6,407,360；U.S.6,420,678；U.S.6,541,730和U.S.6,112,967号。但是，热工艺(包括使用激光束进行玻璃刻划或玻璃切割的工艺)会在玻璃中产生很高的残余应力，这是因为在此过程中，玻璃被局部加热至高于其应变点的温度。人们不希望存在这些应力，因为它们会导致玻璃在随后的加工、运输和使用过程中发生破坏。另外，这些应力会阻碍随后的将玻璃切割成较小尺寸的操作。人们可以使用辐射加热器，通过局部加热处理(退火)工艺减少残余应力。但是，玻璃的光学性质限制了通过辐射加热器可以达到的应力释放。

已知可以使用激光器对已经用机械精整技术倒角的玻璃片的边缘进行烧制抛光。例如，美国专利第6,521,862号揭示了使用激光使得表面划痕平整化。但是，美国专利第6,521,862号中优选的激光束使用9.25微米的辐射，以尽可能减小激光束的透入深度，因为仅需要表面精整。需要注意的是，美国专利第6,521,862号没有揭示使用激光为玻璃的切割表面提供圆化的(倒角的)边缘，也没有揭示如何或者是否释放了残余应力。另外，激光束会聚到边缘，激光束经过数次，因此该方法无法用于连续的玻璃成形工艺。

WO 03015976描述了使用椭圆形激光点对玻璃边缘进行倒角。但是，该激光点以一定的角度施加于边缘的角上，而不是垂直于边缘，另外，所述激光点的峰值功率直接置于角上，因此激光必须通过每个角(即需要至少通过两次)。WO 03015976还揭示了可以使用第二激光束进行边缘退火，但是并未报道应力减小的程度。其中仅仅报道了边缘不会因为倒角操作发生裂纹。需要注意的是，所述倒角法仅仅使得边缘的角圆化，没有使得边缘形成单独的满半径。

美国专利第4,682,003号描述了使用激光使得激光切割的玻璃的边缘圆化。但是，其没有揭示任何用来释放残余应力的方法。另外，边缘没有完全圆化，而是仅仅对角进行倒角。

因此，人们需要用于玻璃的清洁的边缘精整的方法和设备，其中沿精整的玻璃边缘的残余拉伸应力减小。

发明内容

本发明涉及对玻璃片或陶瓷片之类的脆性片材的切割边缘进行的清洁的精整，该精整工艺包括激光前操作和激光后操作，这些操作结合起来用来减小沿边缘的残余拉伸应力。这通过较少的边缘精整步骤完成，无需在边缘精整工艺中采用特别的工艺或步骤。本发明体系还提供了能够与玻璃片连续制造工艺(例如用于LCD的连续制造工艺)相容的可重复的均一的工艺。

在本发明的一个方面，用来对包括至少一个边缘的脆性片材(例如玻璃片和陶瓷片)进行热边缘精整的方法包括以下步骤：对包括一条材料的片材的至少一个边缘进行加热，所述材料条沿着边缘延伸，但是位于所述边缘之内侧。所述方法还包括相对于边缘处的温度升高所述条的温度，用激光束之类的热学加热源处理所述边缘以对边缘进行圆化和精整，然后对所述边缘和材料条进行退火，以减小边缘精整过程中产生的应力。

在本发明的另一个方面，一种用来对玻璃片和陶瓷片之类的片材的边缘进行热边缘精整的方法包括以下步骤：通过对边缘进行预热，同时使得位于片内的离开边缘的一个区域的温度高于所述边缘的温度，沿所述边缘对片材进行加热拉张。所述方法还包括将所述边缘激光精整成不尖锐的形状。