TW202035321A - 用於撓性薄玻璃的自由形式切割的方法及設備 - Google Patents

Abstract

本文提供多種方法與設備，用於：支撐厚度為0.3毫米（mm）或更薄的來源玻璃片；使用機械式刻劃裝置在起始線刻劃該玻璃片；於該起始線開始，將一氧化碳（CO）雷射束施加至該玻璃片，並且沿著切割線相對於該玻璃片連續地移動該雷射束，以將該玻璃片的溫度升高，而於該切割線提供應力，該應力足以切割該玻璃；以及從該玻璃片分離廢棄玻璃，以獲得期望形狀。

Description

用於撓性薄玻璃的自由形式切割的方法及設備

相關申請案的交互參照：本申請案依照專利法主張2019年1月29日提交的美國臨時申請案第62/798095號之優先權權益，本申請案仰賴該臨時申請案之內容，並且該臨時申請案之內容全體以引用形式併入本文。

本案揭示內容關於用於將撓性薄玻璃製造成自由形式（free-form）的形狀的方法和設備，並且更特定而言，用於提供其他材料層（例如一或多個聚合物層）的一些改良的保護。

已經開發了用於切割撓性聚合物（塑膠）基板的習知製造技術，其中塑膠基板運用積層了一或多個聚合物膜的塑膠基底材料。這些積層結構通常用於與光伏（PV）元件、有機發光二極體（OLED）、液晶顯示器（LCD）、和圖案化薄膜電晶體（TFT）電子產品相關的撓性封裝中，主要是因為它們的成本相對低，並且明顯在效能上是可靠的。

儘管已經廣泛地使用上述撓性塑膠基板，但是它們在至少提供濕氣阻障和提供非常薄的結構（確實，由於塑膠材料的性質所致，該等結構相對地厚）相關的方面展現不佳的特性。

因此，在本領域中需要用於製造撓性基板的新穎方法與設備，該撓性基板用於例如PV元件、OLED元件、LCD、TFT電子產品等，特別是其中基板要提供濕氣阻障且基板要形成為自由形式的形狀。

本案揭示內容關於運用相對薄、撓性的玻璃片（在小於約0.3毫米（mm）的量級），以及透過將玻璃片的一部分與另一部分分離而將玻璃片切割成自由形式的形狀。

根據本文揭示的實施例的撓性玻璃基板相較於習知用途中的既存撓性塑膠基板提供許多技術上的優點。一項技術優點是，玻璃基板作為良好的濕氣或氣體阻障的能力，這是電子裝置在戶外應用中的主要劣化機制。另一個優點是，撓性玻璃基板透過減少或消除一或多個封裝基板層而減少整體封裝尺寸（厚度）和最終產品的重量的潛力。隨著電子顯示器產業中對更薄、撓性基板（厚度在小於約0.3 mm的量級）的需求增加，製造商在提供適合的撓性基板方面面臨許多挑戰。

在製造用於PV元件、OLED元件、LCD、TFT電子產品等的撓性玻璃基板中的重大挑戰是，將相對大的薄玻璃片的來源切割成各種尺寸及形狀的較小的分立（discrete）基板，該基板要有嚴密尺寸公差、良好的邊緣品質、及高邊緣強度。確實，期望的製造參數是在不中斷切割線的情況下連續地將玻璃部件從來源玻璃片切下，其中切割線包括至少一些圓弧區段（例如，對於圓角而言），可能具有有差異的半徑。

儘管用於連續切割不規則（自由形式）形狀的既存機械技術提供用於刻劃（利用刻劃輪）和機械斷裂（或折斷），但是藉由這種機械技術達成的邊緣品質和強度不足以用於許多期望精確度的應用。確實，機械刻劃和斷裂方法會生成玻璃顆粒和製造的失效，而減少製程良率且增加了製造循環時間。

再者，切割厚度小於約0.3 mm的薄撓性玻璃展現了重大的挑戰，尤其是當嚴密的尺寸公差和高邊緣強度是期望的製造目標時。儘管已運用二氧化碳（CO₂ ）雷射切割技術以將非常薄的玻璃片切割成自由形式的形狀，但是既存的技術可能有一些缺點。

首先，許多既存的使用雷射的玻璃切割技術涉及切割厚度為至少0.4 mm及更厚的玻璃片，例如雷射刻劃之後接著機械斷裂（刻劃及折斷）。習知的雷射刻劃和機械斷裂製程幾乎不可能可靠地與厚度小於約0.3 mm、尤其是小於約0.2 mm的玻璃片一併運用。確實，由於小於約0.3 mm的玻璃片的相對薄的輪廓，玻璃片的剛度非常低（即，玻璃片是撓性的），並且雷射刻劃及折斷切割製程容易受到熱屈曲、機械變形、氣流、內部應力、玻璃翹曲、及許多其他因素不利地影響。

其次，儘管已經運用至少一種二氧化碳（CO₂ ）雷射切割技術以切割小於約0.3mm、包括圓角的玻璃片，但是這種玻璃對二氧化碳（CO₂ ）雷射的中至遠紅外光能量（9.2至11.2微米（μm）的波長）顯現相對高的吸收率。因此，當在切割製程中運用二氧化碳（CO₂ ）雷射時，玻璃基板的過度加熱是一個重大問題。既存的二氧化碳（CO₂ ）雷射技術竭盡所能且繁複地解決過度加熱問題，包括使雷射束的尺寸相對地大（大於1 mm）、使雷射束在切割的筆直區段上的移動速度相對地快（大於每秒1公尺）、及在切割線的筆直和圓角區段變化雷射束的速度和功率。

與此成對比，本文的實施例提出一氧化碳（CO）雷射切割技術，該技術導致薄的撓性玻璃的自由形式形狀，藉此沿著實際上任何軌道（包括封閉的輪廓）達成從來源玻璃片一步地（one-step）完全分離出自由形式形狀。可使用具有從最小約2 mm的曲率半徑到直線的任何數量的切割線的組合建立連續的切割軌道。

新穎的方法和設備提供用於透過一氧化碳（CO）雷射並且同時提供冷卻流體（例如氣體，例如空氣，與雷射加熱一起生成應力差，以沿著玻璃中所要的路徑驅動裂紋）而在來源玻璃片中傳播裂紋。透過使用機械工具或使用另一短脈衝雷射的雷射燒蝕達成裂紋的起始，較佳為是在期望的切割線的周邊外側。方法和設備可應用於厚度小於約0.3 mm、例如約0.03 mm至約0.3 mm、及/或約0.05 mm至約0.2 mm的薄及超薄玻璃片。值得注意的是，切割較薄的玻璃片是可行的，並且切割較厚的玻璃片（例如，大於約0.3 mm）也是可行的。

本文的實施例的優點包括：（i）以高邊緣品質和精確度從薄及超薄玻璃片產生自由形式的玻璃形狀；（ii）切割各種形狀和尺寸的靈活性；（iii）允許切割有最小約2mm的曲率半徑；（iv）可再現的且有效率的裂紋起始和裂紋終止； （v）高邊緣強度和乾淨的切割製程； （vi）非常簡單且低成本的射束塑形光學元件、射束傳輸光學元件、和功率雷射源；及/或（vii）應用於大範圍的玻璃厚度（包括超薄玻璃片）。

對於熟悉此技藝者而言，根據本文的敘述結合所附的圖式，會明瞭其他的態樣、特徵、和優點。

參考圖式，其中類似的元件符號表示類似的元件，在圖1中顯示使用本文揭示的一或多種切割方法和設備生產的薄玻璃基板10的頂視圖。當考慮本文的揭示內容時，玻璃基板10的許多特性是重要的。

首先，玻璃基板10（和來源玻璃片，玻璃基板10從來源玻璃片切割）是薄的及/或超薄的，厚度小於約0.3 mm，例如從約0.03 mm至約0.3 mm ，及/或從約0.05 mm至約0.2 mm。此外，如將在本文的下文中更詳細論述，已發現，當切割厚度為約0.1 mm或更薄的玻璃基板10時，特定的實施例顯現出顯著的優點。儘管這些厚度被認為是較佳的，並且代表了迄今為止無法與既存自由形式之形狀切割技術一併使用的厚度，但是玻璃基板10可比所提及的範圍更薄及/或更厚。

其次，玻璃基板10被認為是自由形式的形狀，例如具有至少一個彎曲部分，並且確實潛在地有複數個彎曲部分，其任何一處都具有一或多個曲率半徑，從最小約2 mm至無限大（這是直線）。例如，玻璃基板10顯示為具有四個圓角，然而可以運用任何其他形狀，例如具有圓角、銳角、直斜角、凹口等的混合。

第三，希望玻璃基板10是透過一步的完全分離切割方法而形成，其中從薄的來源玻璃片獲得期望的形狀。

現在參考圖2，圖2是來源玻璃片20的頂視圖，圖1的玻璃基板10可從來源玻璃片20形成。注意圖2中揭示的實施例是切割來源玻璃片20以形成玻璃基板10的兩種方法中的第一種，本文稍後會揭示替代的第二方法（請見圖5）。

圖2中揭示的新穎方法和設備提供用於切割玻璃基板10，這是透過下述方式達成：使用一氧化碳（CO）雷射束並且同時提供冷卻流體（例如氣體，例如空氣，與雷射加熱一起生成應力差，以沿著玻璃中所要的路徑驅動裂紋）而在來源玻璃片中傳播裂紋。一般而言，這種佈置導致來源玻璃片20中的裂紋沿著期望的切割線受控地傳播，以使玻璃基板10從玻璃片20分離。用於執行裂紋的起始、傳播、及終結的方法和設備的更詳細的論述將在本說明書的下文中提供。

作為製程的初始階段，將（具有前述厚度的）來源玻璃片20支撐在適合的支撐結構上，並且界定建立封閉圖案的自由形式切割線（圖2中的虛線），其中切割線環繞玻璃基板10的期望最終形狀。

切割線的起點和切割線的終點有許多選項。例如，一個選項是，切割線的起點和終點吻合（co-incident）。或者，對比於切割線的終點，切割線的起點30可在不同的點。

與在完成的玻璃基板10上達成適合的切割邊緣品質有關的重要參數是，在玻璃片20上的一小段長度上裂紋的起始，隨後使用上述的雷射切割技術傳播此裂紋。一般而言，使用機械刻劃裝置（例如刻劃輪）於起始線（在30處的初始裂紋）刻劃玻璃片20。為了更佳地了解和認識裂紋起始及後續裂紋傳播的重要性，首先將對雷射切割技術進行更詳細的論述。

雷射用於在局部區域加熱玻璃片20，隨後使用冷卻流體快速地冷卻此區域，以透過所得的溫度梯度產生短暫的拉伸應力。藉由在玻璃片20的表面上引入小的初始缺陷而產生上述初始裂紋（起始線），隨後初始裂紋轉換成開口（vent）（裂紋），開口是藉由以雷射加熱局部區域及以冷卻流體產生的淬泠（quench）作用冷卻該區域而傳播。在該製程期間產生的拉伸應力σ與α* E *ΔT成比例，其中α是玻璃片20的線性熱膨脹係數，E是玻璃片20的彈性模量，並且ΔT是玻璃片20表面上由加熱（來自雷射）及冷卻（來自流體）產生的溫度差。將拉伸應力控制為高於玻璃片20的分子鍵。對於給定的α* E拉伸應力而言，能夠藉由以雷射將玻璃片20加熱至更高的溫度而增加σ。所描述的方法使用全體（full body）玻璃分離（即切割），其中開口深度等於玻璃的厚度。用語「切割」在指涉玻璃時，在本文中是用於意味玻璃的全體分離。

前述雷射切割技術的關鍵問題是，避免玻璃片20過度加熱（超過其應變點）。確實，這種過度加熱可能導致明顯的燒蝕和不可逆的高殘餘應力，從而劣化切割邊緣的品質並且減少邊緣強度。在許多情況中，這樣導致的切割邊緣品質的劣化可能使此項目令最終使用者不滿意及/或無法用於商業上可行的產品上。

由於雷射束的光能量的特性和玻璃片20的特性，既存的二氧化碳（CO₂ ）雷射切割技術容易引發前述的過度加熱。在這方面，參考圖3，圖3是由二氧化碳（CO₂ ）雷射束（曲線200）所發射的光能量相對於由一氧化碳（CO）雷射束（曲線202）所發射的光能量的穿過玻璃片的光透射百分比的圖表示意圖，透射百分比與玻璃厚度（厚度範圍從0到100微米）呈函數關係。玻璃片具有通常用於顯示器玻璃應用的組成，例如由康寧®Eagle XG®玻璃形成的玻璃片，其大致上具有類似的透射特性。

圖3中的曲線200顯示穿過玻璃片透射的二氧化碳（CO₂ ）雷射束的光能量的百分比（Y軸），玻璃片範圍是0微米至300微米（X軸）。值得注意的是，曲線200是高度非線性的，在厚度超過約10微米處，玻璃片具有幾乎0%的光能量透射（和幾乎100%的吸收）。這種類型的非線性透射及/或吸收特性是特別有問題的，因為有傾向過度加熱玻璃片。

既存的二氧化碳（CO₂ ）雷射切割技術招致了顯著的成本、複雜度、和特殊的處理，以避免或最小化過度加熱問題。確實，二氧化碳（CO₂ ）雷射束產生的中遠紅外光能量的波長為9.2微米至11.2微米，並且雷射束的穿透深度可能為幾微米，而產生顯著的吸收。因此，高切割速度（每秒大於1公尺）、複雜的雷射功率控制方案、沿曲線切割的特殊處理、以及其他因素相結合而限制了二氧化碳（CO₂ ）雷射切割製程的尺寸控制能力。

確實，二氧化碳（CO₂ ）雷射束的上述特性要求在玻璃表面上具有相對較大的雷射束足跡。如前所述，在給定的玻璃厚度下，存在使玻璃破裂的最低玻璃溫度。由於二氧化碳（CO₂ ）雷射束的光能量的穿透深度只有幾微米，所以為了在嘗試使玻璃過度加熱的可能性減至最低的同時達到期望溫度，必須增加玻璃表面上的雷射束尺寸。例如，圓形二氧化碳（CO₂ ）雷射束可有約1.5毫米或更大的直徑。因此，玻璃片中的應力場為毫米量級，這對於其中與完美筆直的可接受偏差為小於幾百微米（例如小於100微米、或小於75微米、或小於50微米、或小於25微米、或小於10微米）的應用中的邊緣筆直度而言並非特別期望的。由如此大的應力場生成的破裂能夠在微小的外部影響下遊走，因此限制了切割尺寸控制能力。

超薄玻璃（小於約0.3毫米）高度可撓，因為撓性剛度與玻璃厚度的立方成正比。二氧化碳（CO₂ ）雷射束對玻璃基板的局部加熱可能會導致明顯的局部熱膨脹。值得注意的是，由於前文所述的二氧化碳（CO₂ ）雷射束的低穿透深度所致，這種熱膨脹對於玻璃厚度不會是均勻的。因此，在二氧化碳（CO₂ ）雷射切割製程期間發生非期望的玻璃變形（例如，熱屈曲、機械變形、玻璃翹曲），這改變了維持穩定的破裂程序所需的應力場。使這種玻璃變形的效應最小化的一種方法是，以相對高的速度切割玻璃片，例如大於每秒1公尺。然而，這樣高的速度可能導致其他非期望的處理特性（例如，雷射束相對於玻璃片移動的複雜速度及/或複雜的功率控制方案），特別是在沿著切割線的彎曲部分進行切割的方面。

再次轉向圖3，曲線202顯示的是，穿過範圍從0微米至300微米（X軸）的玻璃片透射的來自一氧化碳（CO）雷射束的光能量的百分比（Y軸）。值得注意的是，曲線202為高度線性，在範圍為0至300微米的整個厚度範圍內的多個厚度處，玻璃片具有顯著的光能量透射（及相對低的吸收率）。更特別的是，曲線202顯示玻璃片和一氧化碳（CO）雷射束的特性造成下述至少之一者：（i）至少對於約0.1mm或更薄的厚度而言，玻璃片對雷射束的光能量的吸收百分比為約80%或更低；（ii）至少對於約0.1mm或更薄的厚度而言，穿過玻璃片的雷射束的光能量的透射百分比為約20%或更大；（iii）至少對於約0.2mm或更薄的厚度而言，玻璃片對雷射束的光能量的吸收百分比為約90%或更低；（iv）至少對於約0.2mm或更薄的厚度而言，穿過玻璃片的雷射束的光能量的透射百分比為約10%或更大； （v）至少對於約0.3mm或更薄的厚度而言，玻璃片對雷射束的光能量的吸收百分比為約95%或更低；（vi）至少對於約0.3mm或更薄的厚度而言，穿過玻璃片的雷射束的光能量的透射百分比為約5%或更大。已經發現，這種類型的線性透射及/或吸收特性在切割玻璃片時控制製程參數特別有益。

商業上可得的一氧化碳（CO）雷射已經被二氧化碳（CO₂ ）雷射遠遠超越，因此一氧化碳（CO）雷射一般而言尚未用於玻璃切割技術中。但是，如上所述，玻璃片對一氧化碳（CO）雷射的光能量的吸收比對二氧化碳（CO₂ ）雷射的光能量的吸收小約一個數量級，這使得使用CO雷射切割玻璃違反直覺。值得注意的是，一氧化碳（CO）雷射的光能量的波長為約4至約6μm，一般是約5.3μm。

玻璃片對一氧化碳（CO）雷射的光能量的較低吸收造成體積加熱特性，已發現該特性對於切割超薄玻璃片而言是遠遠更佳的。確實，可使一氧化碳（CO）雷射束聚焦至較小的射束直徑（小於約1毫米），而不會在切割後在玻璃邊緣上生成殘留應力。較小的射束直徑改善切割製程期間的尺寸控制能力。再者，由於一氧化碳（CO）雷射產生的體積加熱特性，在切割製程期間，超薄玻璃片的變形量值會小得多。這進而容許不犧牲製程穩定性地以適中的速度（每秒小於1公尺）進行切割。甚至在切割線中的緊密曲線中，切割製程仍維持穩定。

現在參考圖2和4，後者說明用於在玻璃片20上執行一氧化碳（CO）雷射切割製程以生產玻璃基板10的系統。再一次，圖2及圖4中揭示的實施例是用於切割來源玻璃片20以形成玻璃基板10的兩種方法中的第一方法，特別是其中使用一氧化碳（CO）雷射及冷卻流體以生成應力來切割玻璃片20。替代的第二方法在本文稍後揭示（見圖5）。

可使用支撐結構102支撐玻璃片20，支撐結構102較佳為提供下述功能：在切割製程期間輸送玻璃片20（進出設備100的切割區域）及保持玻璃片20。為了達成這些功能，支撐結構102可包括下述一或多者：空氣軸承機構、壓力及/或真空機構等。

可以使用機械工具（刻劃裝置）（例如刻劃輪）在玻璃片20的表面中產生具足夠深度的相對短的裂紋30。如圖2所說明，初始裂紋30可置於期望輪廓的周邊外側（例如，在最終玻璃基板10的周邊外側）。或者，能夠使用短脈衝雷射產生裂紋/缺陷以起始裂紋。短脈衝雷射能夠是以下之一者：奈秒UV雷射、奈秒IR或可見光雷射、超短（小於10^-9 s）脈衝雷射等。基於雷射燒蝕的起始製程特別適合用於超薄玻璃，因為機械起始需要機械接觸及精確控制玻璃上的加載力。

可使用雷射能量源64、折疊式光學元件66、和聚焦光學元件68實施雷射束60，特別是一氧化碳（CO）雷射束。開始於起始線（初始裂紋30）將雷射束60施加到玻璃片20，而起始裂紋的傳播。雷射束60相對於玻璃片20沿著切割線的連續移動升高玻璃片20在切割線處的溫度（較佳為，實質上恆定的溫度）。同時，相對於雷射束60施加冷卻流體62（經由噴嘴70），使得冷卻流體62引發在玻璃片20中的溫度差，而誘導上述拉伸應力並且沿著切割線在玻璃片20中傳播裂紋（例如，破裂或開口）。雷射束60和噴嘴70相對於玻璃片20的移動可透過任何已知的傳輸機構達成。

自由形式的雷射切割可透過使用由環狀、圓圈、環形的冷卻劑區域62（使用冷卻劑源噴嘴70達成）所環繞的圓形雷射束60達成。圓圈雷射束60連同環狀冷卻劑區域62不會顯現任何預先界定或固有的走向，因此能夠用於沿著任何方向傳播裂紋（而不必使用任何複雜的射束塑形技術或針對噴嘴70的移動提供任何額外的運動軸）。此外，雖然小直徑的雷射束也已知用於自由形式的雷射切割，但是本文的實施例運用顯著減少的射束直徑：（i）小於1mm； （ii）小於約0.9mm；（iii）從0.8到0.9mm；及（iv）約0.85mm。

雷射功率源64是透過使用一氧化碳（CO）雷射機構實施，該雷射機構是在從約4微米至約6微米（例如約5微米）的波長操作。

因此，玻璃片20和雷射束60的特性使得玻璃片20對雷射束的光能量的吸收及/或透射百分比實質上呈線性且與上文所列的範圍相稱。

使用一氧化碳（CO）雷射束60的上述吸收及/或透射特性容許雷射束60相對於玻璃片20的有利移動速度，詳言之，是以下所述之至少一者：（i）小於每秒1公尺； （ii）小於每秒約0.9公尺； （iii）小於每秒約0.8公尺； （iv）小於每秒約0.7公尺；（v）小於每秒約0.6公尺；（vi）小於每秒約0.5公尺；（vii）小於每秒約0.4公尺；（viii）小於每秒約0.3公尺；或（ix）小於每秒約0.2公尺。

也已經發現，使用一氧化碳（CO）雷射束60的上述吸收及/或透射特性在完成的玻璃基板10上達成令人滿意的切割邊緣品質，這是因為，即使雷射束60橫越非筆直的切割線，在玻璃片20的切割線處也能達成實質恆定的溫度。

此外，在維持一或多個切割參數實質上恆定的同時，達成在玻璃片20的切割線處的上述實質上恆定的溫度，此些切割參數例如下述一或多者：（i）在整個切割線上雷射束60相對於玻璃片20的移動速度；（ii）在雷射束60相對於玻璃片20的移動期間及在整個切割線上的雷射束60的功率層級。甚至是當切割線包括一或多個筆直區段和一或多個半徑約2 mm或更高的彎曲區段時，這些參數中的至少一者、較佳兩者可維持實質上恆定。

現在參考圖5，圖5顯示替代性設備100A，替代性設備100A用於切割來源玻璃片20以形成玻璃基板10並且運用第二方法以切割來源玻璃片20以形成玻璃基板10。在此實施例中，使用一氧化碳（CO）雷射但無冷卻流體源來進行玻璃片20的切割。在此實施例中，玻璃片20的厚度為約100 μm或更小。就此而言，由於玻璃片20超薄，所以無需使用強制冷卻，因為玻璃片20顯現足以生成期望應力以傳播開口或裂紋的快速的表面對流熱損失。

設備100及100A兩者中所運用的具有類似元件符號的元件之細節不會再重複敘述。可透過使用雙軸（XY）光學掃描器實施雷射束60，更特定而言，一氧化碳（CO）雷射束，該雙軸（XY）光學掃描器運用旋轉光學鏡56、58，以使雷射束60沿著切割線移動。雷射束60沿著切割線相對於玻璃片20的連續移動升高玻璃片20的溫度（較佳為至實質上恆定的溫度），以在切割線提供足以切割玻璃片20的應力。光學掃描器的優點在於，其具有更為快速的加速和減速，所以能夠高速改變切割軌道（較小的轉角半徑）。如在圖2的實施例中，使用機械起始或基於雷射燒蝕的起始而生成起始裂紋。雷射束移動到起始裂紋30上，並且沿著界定的切割路徑。快速加熱和隨後的對流冷卻製程會生成拉伸應力，同時促進沿移動雷射束路徑的穿過裂紋的生長。

執行實驗驗證在適合的顯示器玻璃片上（特別是康寧®超薄玻璃片上）的前述一氧化碳（CO）雷射切割技術，該超薄玻璃片的標稱組成為（以莫耳%計）：69.1 SiO₂ ；10.19 Al₂ O₃ ；15.1 Na₂ O；0.01 K₂ O；5.48 MgO；0.01 Fe₂ O₃ ；0.01 ZrO₂ ；和0.1 SnO₂ 。玻璃基板20的厚度為35 μm。第一目標玻璃基板10的尺寸為105 mm×180 mm，轉角半徑為3 mm。第二目標玻璃基板10的尺寸為105 mm×180 mm，轉角半徑為3 mm。在每一情況中，以與圖4類似的設置方式運用一氧化碳（CO）雷射，該雷射是以20 kHz的重複頻率、20.6%的工作週期和20 W的功率運行。使用f = 750 mm MgF₂ 透鏡68將雷射束60聚焦到0.85 mm之直徑。使用雙軸振鏡掃描器以每秒0.33公尺的速度沿著切割路徑掃描雷射束60。達成具有卓越邊緣品質的玻璃基板10。

儘管已經參考特定實施例描述了本案揭示內容，但應理解，這些實施例僅僅為了說明本文實施例的原理和應用。因此，應理解，在不脫離本申請案的精神和範圍的情況下，可以對說明的實施例製作許多修飾，且可以設計其他的佈置方式。

根據本文的實施例的方法及/或設備可提供用於許多態樣，包括：支撐厚度為0.3 mm或更薄的來源玻璃片；使用機械刻劃裝置於起始線刻劃玻璃片；從起始線開始對玻璃片施加一氧化碳（CO）雷射束，並沿切割線相對於玻璃片連續移動雷射束，以升高玻璃片的溫度，而在切割線提供足以沿切割線切割玻璃片的應力；及從玻璃片分離廢棄玻璃以獲得期望形狀。

方法及/或設備的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：來源玻璃片之厚度小於約0.1 mm。

方法及/或設備的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：在施加雷射束的同時施加冷卻流體，使得冷卻流體至少充分降低玻璃片的溫度以提供應力，應力會沿著切割線在玻璃片中傳播破裂，以獲得期望形狀。

方法及/或設備的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：其中雷射束發射波長從約4微米至約6微米的光能量。

方法及/或設備的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：其中，玻璃片和雷射束的特性造成下述至少一者：（i）至少對於約0.1mm或更薄的厚度而言，玻璃片對雷射束的光能量的吸收百分比為約80%或更低；（ii）至少對於約0.1mm或更薄的厚度而言，穿過玻璃片的雷射束的光能量的透射百分比為約20%或更大；（iii）至少對於約0.2 mm或更薄的厚度而言，玻璃片對雷射束的光能量的吸收百分比為約90%或更低；（iv）至少對於約0.2mm或更薄的厚度而言，穿過玻璃片的雷射束的光能量的透射百分比為約10%或更大； （v）至少對於約0.3mm或更薄的厚度而言，玻璃片對雷射束的光能量的吸收百分比為約95%或更低；及（vi）至少對於約0.3 mm或更薄的厚度而言，穿過玻璃片的雷射束的光能量的透射百分比為約5%或更大。

方法及/或設備的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：其中，雷射束具實質上圓圈的形狀，具有下述其中一者之直徑：（i）小於1mm；（ii）小於約0.9mm；（iii）從0.8到0.9mm；（iv）約0.85mm。

方法及/或設備的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：其中雷射束相對於玻璃片的移動速度為以下至少一者：（i）小於每秒1公尺；（ii）小於每秒約0.9公尺；（iii）小於每秒約0.8公尺；（iv）小於每秒約0.7公尺；（v）小於每秒約0.6公尺；（vi）小於每秒約0.5公尺；（vii）小於每秒約0.4公尺；（viii）小於每秒約0.3公尺；或（ix）小於每秒約0.2公尺。

方法及/或設備的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：在整條切割線上，保持雷射束相對於玻璃片的恆定移動速度。

方法及/或裝置的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：在雷射束相對於玻璃片的移動期間以及在整個切割線上，保持雷射束的實質上恆定的功率層級。

方法及/或設備的前述態樣中的一或多個態樣可進一步包括：其中切割線包括一或多個筆直區段以及半徑小於約10mm一或多個彎曲區段。

如本文所用，用語「約」意味數量、尺寸、配方、參數、以及其他量與特性並非（且不需要）是精確的，而是可以如期望地是近似及/或更大或更小，反映公差、轉換因子、四捨五入、量測誤差、及類似因素，以及熟悉此技藝者已知的其他因素。當使用用語「約」描述範圍的值或端點時，應將此揭示內容理解為包括所指的特定值或端點。無論此說明書中範圍的數值或端點是否記載「約」，希望範圍的數值或端點包括兩個實施例：一個由「約」修飾，而一個未由「約」修飾。進一步理解的是，每一範圍的端點在與另一端點相關及獨立於另一端點的兩種情況中都是重要的。

希望如本文所使用的用語「實質上」及其變化形式是記敘所描述的特徵等於或近似等於一值或描述。例如，希望「實質上平坦」的表面是表示平坦的或近似平坦的表面。此外，希望「實質上」表示兩個值相等或近似相等。在一些實施例中，「實質上」可表示彼此相差約10%以內的值，諸如彼此相差約5%以內，或彼此相差約2%以內。

本文所使用的方向性用語——例如，上、下、右、左、前、後、頂、底、內、外——僅僅是參考所繪製的圖式而表示，並不希望其暗指絕對的走向。

如本文中所使用的用語「該」、「一」是指「至少一個」，且不應限於「僅只一個」，除非明確地相反地指出。因此，例如，除非上下文另外明確地指出，否則對「一部件」的參考對象包括具有兩個或更多個這樣的部件的實施例。

如本文所用，除非另外指出，否則用語「包含」和「包括」及其變化形式應解釋為同義且為開放式。後方跟隨著連接詞包含或包括的元件列表是非排他性的列表，使得除了列表中特定記載的那些元件之外，還可存在其他元件。

熟悉此技藝者會了解，在不脫離本案揭示內容的精神和範圍的情況下，可對本案揭示內容進行各種修飾和變化。因此，希望本案揭示內容涵蓋這樣的修飾和變化，只要它們落在所附的申請專利範圍及其等效例的範圍內即可。

10:玻璃基板 20:來源玻璃片 30:起點 56:旋轉光學鏡 58:旋轉光學鏡 60:雷射束 62:冷卻流體 64:雷射能量源 66:折疊式光學元件 68:聚焦光學元件 70:噴嘴 102:支撐結構 200:曲線 202:曲線

為了說明，在圖式中顯示了當前較佳的形式，然而應理解，本文揭示及描述的實施例不限於所示的精確佈置和工具手段。

圖1是使用本文揭示的一或多種切割方法和設備生產的薄玻璃基板的頂視圖；

圖2是來源玻璃片的頂視圖，圖1的玻璃基板可由該來源玻璃片生產；

圖3是二氧化碳（CO₂ ）雷射束相對於一氧化碳（CO）雷射束穿過玻璃的光透射百分比的圖表示意圖，該百分比與玻璃厚度（從0至300 μm的範圍的厚度）呈函數關係；

圖4是根據第一方法的可用於從玻璃片切割玻璃基板的設備的示意圖；及

圖5是根據第二方法的可用於從玻璃片切割玻璃基板的替代性設備的示意圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10:玻璃基板

20:來源玻璃片

30:起點

60:雷射束

62:冷卻流體

Claims (14)

1. 一種方法，包括： 支撐厚度為0.3毫米（mm）或更薄的一來源玻璃片； 使用一機械刻劃裝置或一雷射燒蝕製程於一起始線刻劃該玻璃片； 於該起始線開始，將一氧化碳（CO）雷射束施加至該玻璃片，並且沿著一切割線連續地相對於該玻璃片移動該雷射束，以將該玻璃片的溫度升高，而於該切割線提供應力，該應力足以沿著該切割線切割該玻璃片；以及 從該玻璃片分離廢棄玻璃，以獲得一期望形狀。
2. 如請求項1所述之方法，進一步包括：在施加該雷射束的同時施加一冷卻流體，使得該冷卻流體至少充分降低該玻璃片的溫度以提供應力，該應力會沿著該切割線在該玻璃片中傳播一破裂（fracture）。
3. 如請求項1所述之方法，其中該雷射束發射波長從約4微米至約6微米的光能量。
4. 如請求項1至3任一項所述之方法，其中該玻璃片和該雷射束的特性造成下述至少一者： （i）至少對於約0.1mm或更薄的厚度而言，該玻璃片對該雷射束的光能量的吸收百分比為約80%或更低； （ii）至少對於約0.1 mm或更薄的厚度而言，穿過該玻璃片的該雷射束的光能量的透射百分比為約20%或更大； （iii）至少對於約0.2mm或更薄的厚度而言，該玻璃片對該雷射束的光能量的吸收百分比為約90%或更低； （iv）至少對於約0.2mm或更薄的厚度而言，穿過該玻璃片的該雷射束的光能量的透射百分比為約10%或更大； （v）至少對於約0.3mm或更薄的厚度而言，該玻璃片對該雷射束的光能量的吸收百分比為約95%或更低；及 （vi）至少對於約0.3 mm或更薄的厚度而言，穿過該玻璃片的該雷射束的光能量的透射百分比為約5%或更大。
5. 如請求項1至3任一項所述之方法，其中該雷射束相對於該玻璃片的移動速度為以下至少一者：（i）小於每秒1公尺；（ii）小於每秒約0.9公尺；（iii）小於每秒約0.8公尺；（iv）小於每秒約0.7公尺；（v）小於每秒約0.6公尺；（vi）小於每秒約0.5公尺；（vii）小於每秒約0.4公尺；（viii）小於每秒約0.3公尺；或（ix）小於每秒約0.2公尺。
6. 如請求項1至3任一項所述之方法，進一步包括：在整個該切割線上，保持該雷射束相對於該玻璃片的實質上恆定的移動速度，其中該切割線包括一或多個筆直區段以及一或多個彎曲區段，該一或多個彎曲區段包括小於約10mm的半徑。
7. 如請求項1至3任一項所述之方法，進一步包括：在該雷射束相對於該玻璃片的移動期間以及在整個該切割線上，保持該雷射束的實質上恆定的功率層級，其中該切割線包括一或多個筆直區段以及一或多個彎曲區段，該一或多個彎曲區段包括小於約10 mm的半徑。
8. 一種用於將玻璃片切割成期望形狀的設備，包括： 一支撐桌，操作以支撐厚度為0.3 mm或更薄的一來源玻璃片； 一機械刻劃裝置或一雷射燒蝕裝置，操作以於一起始線刻劃該玻璃片； 一雷射來源，操作以於該起始線開始將一氧化碳（CO）雷射束施加至該玻璃片，並且沿著一切割線連續地相對於該玻璃片移動該雷射束，以將該玻璃片的溫度升高，而於該切割線提供應力，該應力足以切割該玻璃片，使得可從該玻璃片分離廢棄玻璃，以獲得一期望形狀。
9. 如請求項8所述之設備，進一步包括一冷卻流體來源，該冷卻流體來源操作以在施加該雷射束的同時施加一冷卻流體，使得該冷卻流體至少充分降低該玻璃片的溫度以提供應力，該應力會沿著該切割線在該玻璃片中傳播一破裂，使得可從該玻璃片分離廢棄玻璃，以獲得一期望形狀。
10. 如請求項8所述之設備，其中該雷射束發射波長從約4微米至約6微米的光能量。
11. 如請求項8至10任一項所述之設備，其中該玻璃片和該雷射束的特性造成下述至少一者： （i）至少對於約0.1mm或更薄的厚度而言，該玻璃片對該雷射束的光能量的吸收百分比為約80%或更低； （ii）至少對於約0.1mm或更薄的厚度而言，穿過該玻璃片的該雷射束的光能量的透射百分比為約20%或更大； （iii）至少對於約0.2mm或更薄的厚度而言，該玻璃片對該雷射束的光能量的吸收百分比為約90%或更低； （iv）至少對於約0.2mm或更薄的厚度而言，穿過該玻璃片的該雷射束的光能量的透射百分比為約10%或更大； （v）至少對於約0.3mm或更薄的厚度而言，該玻璃片對該雷射束的光能量的吸收百分比為約95%或更低；及 （vi）至少對於約0.3 mm或更薄的厚度而言，穿過該玻璃片的該雷射束的光能量的透射百分比為約5%或更大。
12. 如請求項8至10任一項所述之設備，其中該雷射束相對於該玻璃片的移動速度為以下至少一者：（i）小於每秒1公尺；（ii）小於每秒約0.9公尺；（iii）小於每秒約0.8公尺；（iv）小於每秒約0.7公尺；（v）小於每秒約0.6公尺；（vi）小於每秒約0.5公尺；（vii）小於每秒約0.4公尺；（viii）小於每秒約0.3公尺；或（ix）小於每秒約0.2公尺。
13. 如請求項8至10任一項所述之設備，其中在整個該切割線上，該雷射束相對於該玻璃片的移動速度是恆定的，其中該切割線包括一或多個筆直區段以及一或多個彎曲區段，該一或多個彎曲區段包括小於約10mm的半徑。
14. 如請求項8至10任一項所述之設備，其中在整個該切割線上，於該雷射束相對於該玻璃片的移動期間該雷射束的功率層級是實質上恆定的，其中該切割線包括一或多個筆直區段以及一或多個彎曲區段，該一或多個彎曲區段包括小於約10mm的半徑。

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