專利名稱：移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種移除玻璃板材邊緣微小缺陷的裝置及其方法，特別是涉及一種利用照射激光光線的高溫度梯度差而在玻璃板材端面產(chǎn)成劈裂效應的裝置及其方法。
背景技術：
目前在加工玻璃板材時，如加工應用在LCD面板的玻璃基板，在玻璃基板經(jīng)過輪刀切割、裂片(breaking)后，在斷面會有切割裂片過程產(chǎn)生的微裂紋(micro-crack)，此微裂紋會造成玻璃強度的降低。其改善方法，有利用相對較耗時的機械磨邊(grinding)，其處理的速度約為10 80mm/s。另一種改善微裂紋方法，如中國臺灣第1317667號專利所揭示，是利用于玻璃基板端面長邊方向70度以內、板厚方向70度以內的激光光線照射玻璃基板端面，相對于玻璃基板速度為0. 1 200mm/s，同時以冷卻氣體對激光光線照射部，進行送風，使加熱而熔融玻璃端面及其微裂紋，使平滑化玻璃基板的端面。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置及方法，以解決上述問題。為達上述目的，本發(fā)明揭露一種移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，其結構包含一用以承載玻璃板材的載臺。一用以輸出一激光光線的激光輸出單元。一光路引導單元，配置于激光光線的光路上，用以引導激光光線成為一激光光束而照射于玻璃板材邊緣的一端面， 該玻璃板材包括玻璃基板或鏡片等片狀材料。以及一控制單元，電性耦接激光輸出單元和光路引導單元，用以控制激光輸出單元的激光光線觸發(fā)時程及能量密度，與控制光路引導單元對激光光束的照射路徑及移動速度，以在端面劈裂出一層玻璃削屑，以達成移除玻璃板材邊緣的缺陷，另可形成光滑面的端面。本發(fā)明還揭露一種移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其步驟包含以一激光光束照射于一玻璃板材端面；以及控制該激光光束的照射路徑，使該激光光束依序走完該玻璃板材端面，該玻璃板材端面因該激光光束的照射與未照射之間的一高的溫度梯度差，而在該端面產(chǎn)生劈裂出一層玻璃削屑，以達成移除玻璃板材邊緣的缺陷。


圖1為本發(fā)明的移除玻璃板材邊緣微小缺陷的裝置的實施例的系統(tǒng)方塊示意圖；圖2為本發(fā)明的移除玻璃板材邊緣微小缺陷的方法的步驟流程圖；圖3為圖1的照射路徑第一實施例的立體示意圖；圖4為圖1的照射路徑第二實施例的立體示意圖；圖5為本發(fā)明加設一送風噴嘴以提供玻璃板材冷卻氣體實施例的立體示意圖；以及圖6為本發(fā)明加設一送風噴嘴以提供玻璃板材端面冷卻氣體實施例的立體示意
4圖。主要元件符號說明10 玻璃板材11 端面12 短邊13 長邊14 刻痕20 載臺30 激光輸出單元31 激光光線40 光路引導單元41 激光光束50 控制單元51 電訊信號60 送風噴嘴d 光斑直徑g 冷卻氣體s 玻璃削屑t 照射路徑tl，t2，t3，t4 路徑t5, t6, t7, t8 路徑ρ 間距步驟S10、步驟S20方法步驟
具體實施例方式在進行本發(fā)明研究開始時，先在玻璃板材端面上的缺陷放置玻璃粉，再利用激光光照射于玻璃板材端面，因激光光照射時會將玻璃粉噴開，或先利用激光光照射于玻璃板材端面，再放置玻璃粉，均無法移除玻璃板材邊緣的缺陷，另外一種方法為利用激光光照射于玻璃板材端面成高溫狀態(tài)，再用外力壓平，因當激光光線照射于玻璃板材端面移除激光光時，光線照射后的能量迅速降低，仍無法壓平而將玻璃板材邊緣的缺陷移除。茲將本發(fā)明實驗成功說明如下。本發(fā)明利用激光光束照射于玻璃板材端面，以產(chǎn)生高的溫度梯度差，進而在端面產(chǎn)生劈裂效應，以達成移除玻璃板材邊緣的缺陷，另可使端面形成光滑面。茲配合附圖將本發(fā)明諸實施例詳細說明如下。如圖1所示，本實施例的移除玻璃板材10邊緣微小缺陷的裝置包含一載臺20， 可控制x，y，z軸方向運動，以承載玻璃板材10，其玻璃板材10可被固定于載臺20上，并欲加工的端面11朝向外側。一激光輸出單元30，以輸出一激光光線31。一光路引導單元40， 該光路引導單元40可為一掃描裝置，配置于激光光線31的光路上，可應用該光路引導單元 40內的光學組件(圖中未示出)，將激光光線31導引為激光光束41，激光光束41再照射于該玻璃板材10邊緣的一端面11上。一控制單元50，電性耦接激光輸出單元30和光路引導單元40，由控制單元50輸出電訊信號51以控制該激光輸出單元30的該激光光束31的觸發(fā)時程及能量密度，控制單元50的輸出電訊信號51也可控制該光路引導單元40的該重塑的激光光束41的照射路徑t及移動速度。通過激光光束41的照射，可在該端面11產(chǎn)生劈裂出一層玻璃削屑s (如圖5所示)，以達成移除玻璃板材邊緣的缺陷，另可使該端面11形成一光滑面。如圖2所示，本實施例中，移除玻璃板材10邊緣微小缺陷的方法的步驟包含步驟 S10,以一激光光束41照射于一玻璃板材10端面11。以及步驟S20，控制該激光光束41的照射路徑t，使該激光光束41依序走完該玻璃板材10端面11 (或者是走完要劈裂加工區(qū)域的起點至終點)，該玻璃板材10端面11因該激光光束41的照射與未照射之間的一高的溫度梯度差，而在該端面11產(chǎn)生劈裂出一層玻璃削屑s (如圖5所示)，使該端面11形成光滑加工面。而其劈裂方向為沿著該激光光束41的照射路徑t的方向。再請參照圖3，并同時參考圖1所示，上述實施例中，一載臺20，可控制χ，y，ζ軸方向運動，使得該激光光束41的照射路徑t包含與該玻璃板材10端面11的一短邊12形成多個平行線，每一平行線之間維持一間距P，而其照射路徑t的走勢依序為觸發(fā)該激光光線31照射后，利用該光路引導單元40使該激光光束41行走平行該短邊12的路徑tl ；再停止該激光光線31的照射，并將該激光光束41的照射位置按照路徑t2移動；再次觸發(fā)該激光光線31的照射，并依路徑t3移動，再停止照射并依路徑t4移動，且重復此一照射及移動方式走完整個端面11區(qū)域(或者是走完要劈裂的起點至終點)。請參照圖4，并同時參考圖1所示，上述實施例中，該激光光束41的照射路徑t包含與該玻璃板材10端面11的一長邊13形成多個平行線，每一平行線之間維持一間距P， 而其照射路徑t的走勢依序為觸發(fā)該激光光線31照射后，利用該光路引導單元40使該重塑激光光束41行走平行該長邊13的路徑t5 ；再使該激光光束31停止照射，并將該激光光束41的照射位置按照路徑t6移動；再次觸發(fā)該激光光束31的照射，并依路徑t7移動，再停止照射并依路徑偽移動，且重復此一照射及移動方式走完整個端面11區(qū)域。在上述實施中，該激光輸出單元30所輸出該激光光束31的輸出波長最好為3至 12um波段之間，或更佳波長為9至12um波段之間。上述實施中，控制激光光束41的照射能量，使其劈裂出的該層玻璃削屑厚度可介于Ium至Imm之間。上述實施中，該激光光束41相對于該玻璃板材10端面11的速度大于500mm/s。上述實施中，玻璃板材10端面11的激光光束41照射路徑t的間距ρ為(光斑直徑(1/2 <間距ρ <光斑直徑d，其中，光斑直徑d為該重塑激光光束41的聚焦后光斑直徑大小，該聚焦后光斑直徑d以能量分布降低至最高部分的Ι/e2時的寬度，e為自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)。且該激光光束41的能量密度介于1\104至1\1061/(^2之間。請再參閱圖5及圖6所示，在本實施例中與前揭實施例的裝置或施作步驟大部分相同，但更包含有設置一送風噴嘴60，該送風噴嘴60可對該玻璃板材10或者是對該重塑激光光束41照射后的該端面11區(qū)域輸出冷卻氣體g，用于更提高該溫度梯度差，進而提升劈裂速度。值得一提的是，如圖2、圖5所示，在施行步驟SlO之前，該玻璃板材10端面11可
6預刻一刻痕14，作為劈裂的起點或終點，當然也可同時預刻一起點及一終點。而該刻痕14 可利用機械式刀具或激光光線而刻成。本發(fā)明的特點在于，本發(fā)明利用激光光線在玻璃板材端面照射，玻璃板材吸收激光光線的熱量后形成高溫度梯度，產(chǎn)生的熱脹冷縮形成一熱應力，使玻璃板材端面劈裂一層玻璃屑，由此消除玻璃板材邊緣表面上的微裂紋，使玻璃板材端面光滑平整，可以提升玻璃應力強度。綜上所述，以上所述僅記載本發(fā)明為呈現(xiàn)解決問題所采用的技術手段的實施方式或實施例而已，并非用來限定本發(fā)明專利實施的范圍。即凡與本發(fā)明權利要求文義相符，或依本發(fā)明權利要求所做的同等變化與修飾，皆為本發(fā)明權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，包含載臺，用以承載該玻璃板材；激光輸出單元，用以輸出一激光光線；光路引導單元，配置于該激光光束的光路上，用以引導該激光光束為一激光光束而照射于該玻璃板材邊緣的一端面；以及控制單元，電性耦接該激光輸出單元和該光路引導單元，用以控制該激光輸出單元的該激光光線觸發(fā)時程及能量密度，與控制該光路引導單元的該激光光束的照射路徑及移動速度，在該端面產(chǎn)生劈裂出一層玻璃削屑，以達成移除玻璃板材邊緣的缺陷。
2.如權利要求1所述移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，其中該激光輸出單元輸出該激光光線的輸出波長為3至12um波段。
3.如權利要求1所述移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，該控制激光光線的照射能量，使其中該劈裂出的該層玻璃削屑厚度介于Ium至1mm。
4.如權利要求1所述移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，其中該光路引導單元為一掃描裝置。
5.如權利要求1所述移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，其中載臺可控制x，y，z軸方向運動，使得該激光光束的照射路徑包含與該端面的一短邊或一長邊形成多個平行線，每一平行線之間具有一間距。
6.如權利要求1所述移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，還包含送風噴嘴，該送風噴嘴可對該玻璃板材輸出冷卻氣體。
7.如權利要求1所述移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，還包含一送風噴嘴，該送風噴嘴可對該玻璃板材的該端面的該重塑激光光束照射后的區(qū)域輸出冷卻氣體。
8.一種移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其步驟包含以一激光光束照射于一玻璃板材端面；以及控制該激光光束的照射路徑，使該激光光束依序走完該玻璃板材端面，該玻璃板材端面因該激光光束的照射與未照射之間的一高的溫度梯度差，而在該端面產(chǎn)生劈裂出一層玻璃削屑，以達成移除玻璃板材邊緣的缺陷。
9.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其于該玻璃板材施予一冷卻氣體，以提高該溫度梯度差。
10.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其中該玻璃板材端面在該激光光線照射后的區(qū)域同步施予一冷卻氣體，以提該高溫度梯度差。
11.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣微小缺陷的方法，控制激光光束的照射能量， 使其中劈裂出的該層玻璃削屑介于Ium至1mm。
12.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其中在施行該激光光束照射于一玻璃板材端面步驟前，該玻璃板材端面可預刻一刻痕，作為劈裂的起點或終點。
13.如權利要求12所述移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其中該刻痕以機械式刀具或激光光線刻成。
14.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其中該激光光線的輸出波長為3 至12um波段。
15.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣微小缺陷的方法，其中該激光光線相對于該玻璃板材端面的速度大于500mm/s。
16.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其中在該玻璃板材端面的該激光光線照射路徑的間距< ((1/2 且>d，d為該重塑激光光束的聚焦后光斑直徑大小，能量分布降低至最高部分的Ι/e2時的寬度，e為自然對數(shù)涵數(shù)的底數(shù)。
17.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，其中該激光光線的能量密度介于 IX IO4 至 lX106ff/cm2o
18.如權利要求8所述移除玻璃板材邊緣缺陷的方法，經(jīng)激光光束照射于一玻璃板材端面，以達成移除玻璃板材邊緣的微小缺陷，并使該端面形成一光滑面。
19.如權利要求1所述移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置，其中承載玻璃板材的載臺，可控制X，1，Z軸方向運動，使得該激光光束的照射路徑包含與該端面的一短邊或一長邊形成多個平行線，每一平行線之間具有一間距。
全文摘要
本發(fā)明公開一種移除玻璃板材邊緣缺陷的裝置及其方法，其裝置包含一載臺、一激光輸出單元、一光路引導單元以及一控制單元。載臺用以承載玻璃板材。激光輸出單元用以輸出一激光光線。光路引導單元用以引導激光光線成為一激光光束而照射于玻璃板材邊緣的一端面?？刂茊卧娦择罱蛹す廨敵鰡卧凸饴芬龑卧?，用以控制激光光線的觸發(fā)時程和激光光線的能量密度，以及控制激光光束的照射路徑和移動速度，玻璃板材端面因激光光束的照射與未照射之間的高溫度梯度差，而在端面產(chǎn)生劈裂出一層玻璃削屑，形成光滑面。
文檔編號C03B33/08GK102531370SQ20101060745
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權日2010年12月17日
發(fā)明者劉松河, 李閔凱, 林于中 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院