通过机械划线分离强化的玻璃片的方法
【专利说明】通过机械划线分离强化的玻璃片的方法
[0001]本申请根据35U.S.C.§120，要求2012年5月22日提交的美国申请序列第13/477391号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
[0002]背景
[0003]领域
[0004]本发明一般地涉及通过机械划线分离强化的玻璃片的方法，更具体地，涉及采用机械划线对强化的玻璃片进行分离的单步法。
技术背景
[0005]玻璃片用于各种工业，包括将玻璃用于覆盖显示器的电子工业。此类应用的例子包括液晶显示器(IXD)和发光二极管(LED)显示器，例如，电脑监视器、电视机和手持式装置。通常来说，以大的片材来生产玻璃，并采用机械划线轮或者激光器来进行划线。在划线之后，向玻璃片施加外部作用力，使得玻璃沿着划线裂开。当玻璃被分成较小的尺寸，玻璃划分物经受进一步加工，包括例如，边缘抛光和/或机械强化过程。
[0006]已经证实根据常规方法对玻璃进行加工是繁琐的。当通过施加作用力使得玻璃沿着划线裂开时，施加的作用力倾向于破坏玻璃部件，这可能增加废料率。此外，对于化学强化的玻璃，在划线之后将玻璃部件引入化学强化过程中降低了产率，因为相比于对较大的玻璃片进行加工，较小的玻璃部件要求增加操作者的干预。
[0007]因此，需要通过机械划线对强化的玻璃片进行分离的方法。
[0008]概述
[0009]根据各个实施方式，对强化的玻璃片进行分离的方法包括:将锯齿状划线轮布置在距离玻璃片的第一边缘的间隔开的、并且从玻璃片的顶表面向下偏移的位置，其中所述玻璃片是具有处于压缩应力的第一强化表面层和第二强化表面层的离子交换玻璃片。第一和第二强化表面层从离子交换玻璃片的表面延伸到层深度DOL，并且第一强化表面层和第二强化表面层之间的中心区域处于拉伸应力。所述方法还包括使得锯齿状划线轮以起始速度、以第一方向移动，使得锯齿状划线轮形成包括延伸进入第一强化表面层的表面压痕的裂纹起始位点；将所述锯齿状划线轮以第一方向从起始速度加速至划线速度，以使得划线从玻璃片划刻延伸进入大于DOL的中间裂纹深度；以及在划线到达玻璃片的第二边缘之前，使得锯齿状划线轮以第一方向停下。所述方法还包括将锯齿状划线轮布置在距离玻璃片的第三边缘的间隔开的、并且从玻璃片的顶表面向下偏移的位置；使得锯齿状划线轮以横向切割起始速度、以与第一方向横向的第二方向移动，使得锯齿状划线轮形成包括延伸进入第一强化表面层的表面压痕的横向切割裂纹起始位点；以及将所述锯齿状划线轮以第二方向从横向切割起始速度加速至横向切割划线速度，以使得横向切割划线从玻璃片划刻延伸进入横向切割中间裂纹深度。
[0010]根据其他实施方式，对强化的玻璃片进行分离的方法包括:将锯齿状划线轮布置在距离玻璃片的第一边缘的间隔开的、并且从玻璃片的顶表面向下偏移的位置，其中所述玻璃片是具有处于压缩应力的第一强化表面层和第二强化表面层的离子交换玻璃片。第一和第二强化表面层从离子交换玻璃片的表面延伸到层深度DOL，并且第一强化表面层和第二强化表面层之间的中心区域处于拉伸应力。所述方法还包括使得锯齿状划线轮以起始速度、以第一方向移动，使得锯齿状划线轮形成包括延伸进入第一强化表面层的表面压痕的裂纹起始位点；将所述锯齿状划线轮以第一方向从起始速度加速至划线速度，以使得划线从玻璃片划刻延伸进入大于DOL的中间裂纹深度；以及在划线到达玻璃片的第二边缘之前，使得锯齿状划线轮以第一方向停下。在划线时间内完成划线，所述划线时间是从锯齿状划线轮接触玻璃片开始测量到锯齿状划线轮停止，并且划线在划线时间之后生长穿过中心区域。所述方法还包括将锯齿状划线轮布置在距离玻璃片的第三边缘的间隔开的、并且从玻璃片的顶表面向下偏移的位置；使得锯齿状划线轮以横向切割起始速度、以与第一方向横向的第二方向移动，使得锯齿状划线轮形成包括延伸进入第一强化表面层的表面压痕的横向裂纹起始位点；以及将所述锯齿状划线轮以第二方向从横向切割起始速度加速至横向切割划线速度，以使得横向切割划线从玻璃片划刻延伸进入横向切割中间裂纹深度。
[0011]根据其他实施方式，对强化的玻璃片进行划线的方法包括:将锯齿状划线轮布置在距离玻璃片的第一边缘的间隔开的、并且从玻璃片的顶表面向下偏移的位置，其中所述玻璃片包括表面压缩层深度DOL和中心区域。所述方法还包括使得锯齿状划线轮以起始速度、以第一方向移动，使得锯齿状划线轮形成包括延伸进入表面压缩层的表面压痕的裂纹起始位点；将所述锯齿状划线轮以第一方向从起始速度加速至划线速度，以使得划线从玻璃片划刻延伸进入大于DOL的中间裂纹深度；以及在划线到达玻璃片的第二边缘之前，使得锯齿状划线轮以第一方向停下。在划线时间内完成划线，所述划线时间是从锯齿状划线轮接触玻璃片开始测量到锯齿状划线轮停止，并且划线在划线时间之后生长穿过中心区域。
[0012]在以下的详细描述中提出了本文中描述的实施方式的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。
[0013]应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式，用来提供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。
[0014]附图简要说明
[0015]图1示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，以第一方向对玻璃片进行机械划线的划线机制的透视图；
[0016]图2示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，以第二方向对玻璃片进行机械划线的划线机制的透视图；
[0017]图3示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，对玻璃片进行机械划线的划线机制的前视图；
[0018]图4示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，图3的锯齿状划线轮沿线B-B的右侧截面图；
[0019]图5示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，图1的机械划线过程沿线A-A的右侧截面图；
[0020]图6示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，在图5所示的时间之后的时间段的边缘破裂模式期间的图1的机械划线过程沿线A-A的右侧截面图；
[0021]图7示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，在图6所示的时间之后的时间段的图1的机械划线过程沿线A-A的右侧截面图；
[0022]图8示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，在图7所示的时间之后的时间段的图1的机械划线过程沿线A-A的右侧截面图；
[0023]图9示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，在图8所示的时间之后的时间段的图1的机械划线过程沿线A-A的右侧截面图；
[0024]图10示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，对玻璃片进行机械划线过程的俯视图；以及
[0025]图11示意性显示根据本文所示或所述的一个或多个实施方式，将玻璃片分离成多个玻璃制品的机械划线过程的俯视图。
[0026]发明详述
[0027]下面详细参考通过机械划线对强化的玻璃片进行分离的方法的实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。图1和2显示通过机械划线对强化的玻璃片进行分离的方法的一个实施方式。将机械划线器(此处为锯齿状划线轮)初始地布置在远离强化的玻璃片的边缘，并且其以形成裂纹起始位点的边缘破裂模式向玻璃片移动。机械划线器加速并沿着强化的玻璃片移动，并在到达玻璃片的第二边缘之前停止。当机械划线器沿着强化的玻璃片移动时，机械划线器形成划线，该划线延伸通过玻璃的厚度为中间裂纹距离。划线继续生长通过玻璃片的厚度形成通体裂纹(through-body crack)，并且还包括维持玻璃片的部分结构刚性的未分离的部分。然后将机械划线器布置成以与第一方向横向的第二方向对强化的玻璃片进行划线，形成横向切割划线，以及当横向切割划线生长通过玻璃片的厚度时，使得强化的玻璃片分成多个玻璃制品。下面将具体结合附图，更详细地描述对强化的玻璃进行分离的方法。
[0028]本文所用术语“脆性深度”指的是缺陷延伸进入玻璃片的深度，该深度导致玻璃充满能量地碎裂成许多小碎片，而没有进一步施加作用力。
[0029]化学强化的玻璃片主要是沿其厚度具有工程应力分布的玻璃基片，在化学强化过程中，玻璃片的表面部分经受高水平的压缩应力，而内部经受拉伸应力。采用为分离大玻璃片(例如用于IXD显示器基材的那些)开发的技术来给此类玻璃片划线时，通常导致玻璃产生裂纹。根据理论，当对离子交换的化学强化玻璃制品施加足以克服表面压缩应力和引起具有拉伸应力的制品内部产生中间裂纹的划线力时，裂纹会不受控制地扩展，导致制品自发破裂。但是，根据本文所揭示的实施方式，采用具有合适几何特点的锯齿状划线轮引发受控的机械损伤，这种机械损伤克服残余表面压缩应力，而不引起不合乎希望的玻璃片的分离或破裂。
[0030]参见图1，将强化的玻璃片90放置在桌80上。强化的玻璃片90可以是与桌80基本上接触的。但是，由于玻璃片90中的变化，玻璃片90的部分可能与支撑桌80是间隔开的。显示将划线机制100放置在靠近玻璃片90，使得划线机制100形成以第一方向91延伸的多条划线92。当在玻璃片91中以第一方向91形成多条划线92之后，对划线机制100进行布置以在与第一方向91是横向的第二方向93上形成多条横向切割