用于分离玻璃片的方法和设备与流程

文档序号:18705126发布日期:2019-09-17 23:33
用于分离玻璃片的方法和设备与流程

本申请根据35U.S.C.§119要求于2017年1月27日提交的系列号为62/451,374的美国临时申请的优先权权益,本申请以该申请的内容为基础,并通过引用的方式将其全文纳入本文。



背景技术:

薄玻璃片已经用于许多光学、电子或光电装置,例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、太阳能电池、作为半导体装置基材、滤色器基材、电子装置(如手机和平板电脑)的盖板片等。厚度为几微米至几毫米的薄玻璃片可以通过多种方法来制造,例如浮法、熔合下拉法(美国纽约州康宁市的康宁股份幸运赛车官方网站开创的方法)、狭缝下拉法等。

在薄玻璃片的具体实例中,导光板(LGP)用于侧光式LCD显示器的背光以将光均匀地分布在显示器面板上,从而提供清晰、明亮的图像。用于这些装置的侧光式背光单元包括LGP,其通常由高透射性塑料材料制成,例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。更薄显示器的趋势受到与使用聚合物导光板(LGP)相关的挑战的限制。虽然这样的塑料材料具有优异的性质(例如光透射性),但是这些材料具有相对较差的机械性质,例如刚度、热膨胀系数(CTE)和吸湿性。特别地,聚合物LGP缺少超薄显示器所要求的尺寸稳定性。当聚合物LGP经受热和湿气时,LGP可翘曲并膨胀,这使光力学性能受损。聚合物LGP的不稳定性要求设计者增加更宽的边框和更厚的背光以及空气间隙来补偿这一变动。

虽然已经提出了将玻璃片作为LGP的替代方案来用于显示器,但是玻璃片需具有适当的属性以在透射、散射和光耦合方面获得足够的光学性能。用于导光板的玻璃片需满足诸如垂直度、平直度和平坦度之类的边缘规格。玻璃片通过机械刻划以形成“裂口(vent)”而被切割成适当尺寸来制造LGP,所述“裂口”是部分延伸到玻璃表面中的凹陷线。所述裂口起到分离线的作用,以通过在裂口线处向玻璃施加机械力而使玻璃片的裂纹受控扩展而变成两个离散的件。目前,对角线长达178cm的玻璃LGP可用于厚度为0.5mm至2.5mm的显示器。玻璃片边缘的垂直度是一种在断裂后可以沿着玻璃片长度变化的属性,变化高达+/-8度,这意味着从长度的一端到长度的另一端,玻璃片的边缘相对于玻璃片的主表面的角不是90度,而是玻璃片的边缘与玻璃片的主表面之间的角可在82度至98度之间变化。垂直度可通过边缘研磨和抛光过程得到改进,然而,这些过程需要额外的劳动力、时间和加工设备。因此,期望提供可分离出边缘垂直度得到改进的薄玻璃片的设备和方法。



技术实现要素:

本公开的第一个方面涉及一种构造用于分离玻璃片的设备,所述玻璃片具有第一主表面和第二主表面,在所述第一主表面和第二主表面之间限定了0.5mm至2.5mm的厚度,并且在第二主表面上具有沿着玻璃片的长度延伸的裂口线,所述设备包括:支架,其被构造成当将玻璃片放置在所述支架上时,其沿着玻璃片的长度在第一主表面上支承玻璃片;裂口条,其包含第一端和第二端,在所述第一端和第二端之间限定了裂口条长度,并且所述裂口条包含沿着裂口条长度延伸的接触表面,裂口条接触表面被构造用于当沿着裂口线将玻璃片分离成两片时,其在裂口线的第一侧上的与裂口线间隔的玻璃片的第二主表面上施加力,并且是沿着裂口线的长度来施加力,以使得沿着裂口线将玻璃片分离成两片,所述裂口条包括沿着裂口条长度的裂口条缓冲物,其与裂口条接触表面相邻;以及长夹条,其包含夹条长度和夹条缓冲物,所述夹条缓冲物被构造用于在与裂口线的第一侧相对的裂口线的第二侧上接触玻璃片,从而在裂口条接触表面接触玻璃片时施加抵消力。

本公开的第二个方面涉及一种被构造用于分离玻璃片的设备,所述玻璃片具有第一主表面和第二主表面,在所述第一主表面与第二主表面之间限定了厚度,所述厚度在0.5mm至2.5mm的范围内,并且所述玻璃片具有在第二主表面上沿着玻璃片的长度延伸的裂口线,所述设备包括:支架,其被构造用于在第一主表面上支承玻璃片;裂口条,其具有第一端和第二端,在所述第一端和第二端之间限定了裂口条长度,并且所述裂口条位于支架的第一侧上,并且被构造用于在玻璃片的第二主表面上施加力,所述裂口条具有刚度,从而在裂口条将力施加在玻璃片的第二主表面上以将玻璃片分离成两片时,裂口条弯曲;以及夹条,其位于支架的第二侧上并且被构造用于在玻璃片的第二主表面上施加力,所述裂口条具有裂口条缓冲物,并且所述夹条包含夹条缓冲物。

本公开的另一个方面涉及一种断裂玻璃片的方法,所述方法包括:将玻璃片放置在支架上,所述玻璃片具有第一主表面和第二主表面,所述第一主表面和第二主表面在它们之间限定了厚度,其在0.5mm至2.5mm的范围内,并且所述玻璃片在第二主表面上具有沿着玻璃片长度延伸的裂口线;利用裂口条接触表面在支架的第一侧上的玻璃片的第二主表面上施加力,以在裂口线处将玻璃片分离成两片,所述裂口条接触表面具有第一端和第二端,在所述第一端与第二端之间限定了裂口条长度;以及利用位于支架的第二侧上的夹条接触表面在玻璃片的第二主表面上施加力,其中,所述裂口条接触表面包括裂口条缓冲材料,其具有厚度和硬度,以在将裂口条压向第二主表面而将玻璃片分离成两片时,所述缓冲材料压缩某距离,从而相比于裂口条上不存在缓冲材料时的沿着裂口线的应力变化,减小了沿着裂口线的应力变化。

本公开的另一个方面涉及一种断裂玻璃片的方法,所述方法包括:将玻璃片放置在支架上,所述玻璃片具有第一主表面和第二主表面,所述第一主表面和第二主表面在它们之间限定了厚度,其在0.5mm至2.5mm的范围内,并且所述玻璃片在第二主表面上具有沿着玻璃片长度延伸的裂口线;利用位于支架的第一侧上的裂口条接触表面在玻璃片的第二主表面上施加力,以将玻璃片分离成两片,所述裂口条具有第一端和第二端,在所述第一端与第二端之间限定了裂口条长度;以及利用位于支架的第二侧上的夹条接触表面在玻璃片的第二主表面上施加力,使得当裂口条被压向第二主表面以将玻璃片分离成两片时,所述裂口条弯曲,以使得在裂口条的第一端附近施加在玻璃片的第二主表面上的力与在裂口条的第二端附近施加在玻璃片的第二主表面上的力不相同,从而使第一端与第二端之间的力发生变化,所述方法还包括:利用缓冲材料来缓冲裂口条接触表面,所述缓冲材料具有厚度和硬度,以使缓冲材料压缩某距离,从而相比于在裂口条接触表面上不使用缓冲材料的方法,第一端与第二端之间的力的变化有所减小。

附图说明

附图被纳入本说明书并构成本说明书的一部分,其说明了下述的数个方面。

图1是根据一个实施方式所述的用于分离玻璃片的设备的透视图;

图2A是图1所示的设备的侧视图;

图2B是示出了不具有缓冲物的裂口条的图1和2A的设备的端视图;

图3是根据一个实施方式所述的用于分离玻璃片的设备的透视侧视图;

图4是图3所示的设备的一部分的透视图;

图5是根据一个实施方式可以使用的裂口条的透视图;

图6是经受来自裂口条和夹条的力,并且在裂口条或夹条上没有缓冲物的玻璃片的应力分布示意图;

图7是经受来自裂口条和夹条的力,并且在裂口条或夹条上没有缓冲物的玻璃片的应力分布示意图;

图8是根据一个或多个实施方式,示出了代表各种建模场景的沿着裂口线的应力的数据的图;

图9是根据一个或多个实施方式,示出了代表各种场景的裂口条弯曲的数据的图;

图10例示了一种导光板的示例性实施方式;以及

图11例示了在玻璃导光板的两个相邻边缘处的光的全内反射。

具体实施方式

下面将详细说明各种实施方式,这些实施方式的例子在实施例和附图中示出。

在以下描述中,在附图所示的若干视图中,相同的附图标记表示相同或相应的部分。还应理解,除非另外说明,否则,术语如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等是方便性用语,不应视为限制性用语。此外,每当将一个组描述为包含一组要素和它们的组合中的至少一种时,应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式包含任何数量的这些所列要素,或者主要由任何数量的这些所列要素组成,或者由任何数量的这些所列要素组成。类似地,每当将一个组描述为由一组要素中的至少一个要素或它们的组合组成时,应将其理解为所述组可以单个要素或相互组合的形式由任何数量的这些所列要素组成。除非另有说明,否则,列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限,以及所述上限和下限之间的任意范围。除非另外说明,否则,本文所用的不定冠词“一个”、“一种”及其相应的定冠词“该”表示“至少一(个/种)”,或者“一(个/种)或多(个/种)”。还应理解的是,在说明书和附图中公开的各个特征可以任意的和所有的组合方式使用。

本文描述了用于分离玻璃片的方法和设备。在具体的实施方式中,在分离后,沿着经过分离的玻璃片的边缘的整个长度,玻璃片具有相对于玻璃片的主表面而言的优异的边缘的垂直度(“边缘垂直度”),该边缘垂直度为90°+/-3°、90°+/-2.5°、90°+/-2°、90°+/-1.5°、90°+/-1°、90°+/-0.9°、90°+/-0.8°、90°+/-0.7°、90°+/-0.7°、90°+/-0.6°、90°+/-0.5°、90°+/-0.9°、90°+/-0.3°或90°+/-0.2°,因而无需对边缘进行研磨或抛光。在一个或多个实施方式中,沿着经过分离的玻璃片的边缘的整个长度具有90°+/-3°、90°+/-2.5°、90°+/-2°、90°+/-1.5°、90°+/-1°、90°+/-0.9°、90°+/-0.8°、90°+/-0.7°、90°+/-0.7°、90°+/-0.6°、90°+/-0.5°、90°+/-0.9°、90°+/-0.3°或90°+/-0.2°的这样优异的垂直度,而无需在分离的边缘处沿着裂口线对长度为0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1m、1.5m、2m、2.1m、2.3m、2.4m和2.5m的玻璃片的边缘发生研磨或抛光。在一个或多个实施方式中,所述方法和设备被构造用于使玻璃片断裂,从而得到沿着边缘的整个长度的垂直度变化小于2度绝对值的垂直边缘,或者沿着边缘的整个长度的垂直度变化小于0.5度绝对值的垂直边缘。在具体的实施方式中,所提供的导光板的光学性质类似于或优于由PMMA制成的导光板的光学性质,并且相比于PMMA导光板,具有明显更佳的机械性质,例如刚度、热膨胀系数(CTE)和高湿条件下的尺寸稳定性。如本文所使用的,“分离出”和“分离”是指玻璃片沿着裂口线断裂成两片。

玻璃分离过程的测试和建模揭示,根据一个或多个实施方式,通过补偿对边缘垂直度产生不利影响的一个或多个因素,可以获得改善的边缘垂直度。对边缘垂直度产生不利影响的一个因素是在分离期间接触玻璃片的设备未对准。未对准可由多个问题中的一个或多个造成,这些问题可造成分离期间接触玻璃片的元件(例如裂口条、夹条、支架)相对于玻璃片主表面相对定位。根据一个或多个实施方式,裂口条是在裂口线处向玻璃施加机械力的元件,其使得玻璃片沿着裂口线分离。测试和建模表明,即使裂口条略微未对准也可导致应力沿着裂口线的长度不均匀地分布,并且不利地影响边缘垂直度。未对准可以是用于分离玻璃的设备的公差极限导致的,例如分离期间接触玻璃片的设备的部件(例如裂口条)的平坦度变化所导致的。这些公差极限还可以相似的方式影响其他分离元件(例如夹条或支架)。对边缘垂直度产生不利影响的第二个因素是分离元件(例如裂口条)的弯曲,结果导致裂口条所施加的力不均匀地分布以及沿着裂口线的长度具有不均匀的应力分布。例如,刚度相对较低的裂口条(或夹条或支架)在分离过程期间将弯曲得更多,这导致在分离期间沿着玻璃片长度的玻璃上的力分布不均匀,并且沿着裂口线具有不均匀的应力分布。增加裂口条的刚度和/或高度减少了弯曲,减少了分离期间玻璃片上的力的变化,并且减少了沿着裂口线的长度的应力可变性。由于分离元件的刚度不足导致的弯曲可类似地影响支架和/或夹条。可导致分离期间沿着裂口线的应力分布不均匀的第三个因素是玻璃片表面的固有可变性。该因素可以被称为玻璃形状误差。可导致分离期间玻璃片上的力分布不均匀以及分离过程期间沿着裂口线的应力分布不均匀的第四个因素是污染,例如,分离期间分离元件(例如裂口条、夹条、支架)与玻璃片之间的微粒。例如,灰尘颗粒或玻璃碎渣可存在于分离元件与玻璃片之间,这可导致沿着裂口线的长度具有不均匀的应力分布。根据本公开的实施方式,解决了这些因素中的一个或多个造成的影响,即,不均匀的力分布以及沿着裂口线的长度的不均匀的应力。根据一个或多个实施方式,增加分离期间接触玻璃片的裂口条或其他分离元件(例如夹条或支架)的刚度使得相比于使用刚度更低的分离元件的设备或方法,沿着裂口线的长度具有更加均匀的应力。在一个或多个实施方式中,在各分离元件(例如裂口条和夹条)的界面处提供缓冲形式的顺从性可以用于补偿机械未对准、分离元件的弯曲和/或污染。根据一个或多个实施方式,通过在分离元件与玻璃片的界面处提供缓冲物来提供顺从性。在一个或多个实施方式中,各分离元件(包括裂口条、夹具和弯曲支架)的相对位置使得在沿着裂口线分离玻璃片期间,沿着裂口线具有更均匀的应力分布,这进而改进了玻璃片的边缘垂直度。

现在参考图1-4,设备100被构造用于分离玻璃片,所述玻璃片具有第一主表面12和第二主表面14,所述第一主表面12和第二主表面14限定了它们之间的厚度“t”,并且在第二主表面14上具有沿着玻璃片10的长度“L”延伸的裂口线16,所述长度“L”在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间延伸。因此,在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间的裂口线16的长度L为至少约0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1m、1.5m、2m、2.1m、2.3m、2.4m或2.5m(仅是为了说明的目的,夸大了裂口线的宽度)。根据一个或多个实施方式,玻璃片的厚度t在约0.3mm至3mm的范围内,例如在约0.5mm至2.5mm的范围内,特别地,厚度t为约0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm。在一个或多个实施方式中,对玻璃片进行加工以提供导光板,这在下文有进一步论述。在一个或多个实施方式中,裂口线的深度是玻璃片的厚度的约1%至15%,例如是玻璃片的厚度的约2%至12%,例如是玻璃片的厚度的约3%至10%,例如是玻璃片的厚度的约4%至8%,更特别地,是玻璃片的厚度的约4%至6%,在具体的实施方式中,是玻璃片的厚度的约5%。

设备100包括支架102,其被构造用于在第一主表面12上支承玻璃片10。支架的形式可以是宽度为约0.1cm-5cm的长支承条,或者是可支承玻璃片10的第一主表面12的大部分表面区域的台90,如图1和2所示,其中断裂部分17延伸过支架102。根据一个或多个实施方式,第一表面的“大部分”是指大于50%、大于60%、大于70%、大于80%或大于90%的第一表面的表面区域。玻璃片10具有长度L,裂口线16沿着该长度L在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间延伸。设备100还包括裂口条104,其具有第一端106和第二端108,所述第一端106和第二端108在它们之间限定了裂口条长度,所述裂口条104位于支架102的第一侧103上,并且被构造用于在玻璃片10的第二主表面14上施加力(用箭头110表示)。具体参考图2A,如本领域所理解的,为了实现沿着裂口线16将玻璃片分离成两片,在裂口条104接触玻璃片10的第二主表面14的同时,向裂口条104施加力,从而沿着裂口线提供应力。在一个或多个实施方式中,在向裂口条104施加力时,与裂口条104接触的玻璃片10的部分在裂口条104施加力的方向上位移某距离,该距离被称为“偏离距离”151。偏离距离151是玻璃片的第一主表面12从裂口条104初始接触玻璃片10的第二主表面14时的初始位置行进到最终位置的范围,在该最终位置处,在裂口线16处获得了将玻璃片分离成两片的目标应力。限定玻璃片10的第一主表面12的偏离距离151的行进范围在裂口条104的裂口条接触表面113在玻璃片10的第一主表面12上的情况下来确定。目标应力是将沿着裂口线16引发和扩展裂纹以使玻璃片10分离成两片的裂口线处的应力值。

参考图2B,该图示出了根据一个或多个实施方式,保持待被分离的玻璃片的台90的端视图,该图例示了设备未对准和/或裂口条弯曲。图2B例示的裂口条204具有第一端206和第二端208,所述第一端206和第二端208在它们之间限定了裂口条的长度。玻璃片10(如图1和2A所示)具有断裂部分17,其延伸超过支架102。在一个或多个实施方式中,裂口条204的长度等于或大于玻璃片的长度“L”。如图2B所示,当裂口条104具有施加在裂口条上的力(用箭头110表示的力),并且在玻璃片的第二主表面14上施加有力时,设备的未对准和/或裂口条的弯曲可造成裂口条204沿着裂口条204的长度在第一端206与第二端208之间存在未对准,这可导致沿着裂口条的长度具有非均匀性111(用箭头表示)。相同的原理可适用于夹条和/或支架。非均匀性111是指在裂口条的一个部分或一端处(例如裂口条的第一端206/玻璃片的第一端21处)的裂口条与玻璃片的第二表面之间的空间与裂口条的另一部分或另一端处(例如裂口条的第二端208/玻璃片的第二端23处)的裂口条与玻璃片的第二表面之间的空间的差异。如下文将进一步解释的,这种非均匀性111是由于玻璃片的第一端21和玻璃片的第二端23处的裂口条与第二主表面14之间的空间差异所导致的,其使得沿着玻璃片的裂口线在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间具有不均匀的应力分布。这种沿着裂口线的长度的不均匀的应力分布将导致当玻璃片断裂时,在裂口线16处形成的边缘的垂直度发生变化。垂直度变化将发生在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间。应理解,图2B示出了裂口条204的第一端206上非均匀性111最大的情况,然而,这种情况仅例示了在将玻璃片断裂成两片的分离过程期间可发生的可变性的一种实例。裂口条的任意一端上的非均匀性111可以大于另一端上的非均匀性。或者,裂口条的第一端206与第二端208之间的非均匀性111可以大于裂口条的各端处的非均匀性111,例如,在由于刚度不足导致裂口条204在中间向上弯曲的情况中。根据一个或多个实施方式,裂口条所具有的刚度足以使得当沿着裂口线将玻璃片分离成两片时,裂口条的弯曲最小化以及沿着玻璃片的裂口线的长度的应力变化最小化,这将使非均匀性111降低。在一个或多个实施方式中,裂口条所具有的刚度足以使得当沿着裂口线将玻璃片分离成两片时,基本上消除裂口条的弯曲并且使沿着裂口线的长度的应力变化最小化,从而使得在分离期间沿着裂口线几乎没有应力变化。根据一个或多个实施方式,“使应力变化最小化”是指沿着裂口线的长度的应力变化是:小于25%应力变化、小于20%应力变化、小于15%应力变化、小于10%应力变化或小于5%应力变化。

垂直度是指分离后,玻璃片的第一主表面12与玻璃片的边缘之间的角度。当裂口条204所施加的力在裂口条的第一端206与第二端208之间是均匀的,从而从玻璃片的第一端21到玻璃片的第二端23具有均匀的力分布时,在裂口线处断裂玻璃片10后,边缘与第一主表面之间的角度将几乎没有变化,例如所述角度是90°+/-2°、90°+/-1°或者90°+/-0.5°或更小。然而,下文进一步论述的建模数据表明,当在裂口条204与玻璃片的第二主表面14之间不存在缓冲物时,沿着玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间的长度L具有较大的垂直度变化,在一些情况中,沿着玻璃片的长度具有90°+/-8°的垂直度。

根据本公开的一个或多个实施方式,图1、2A、3和4所示的设备100还包括夹条120,其位于支架102的第二侧105上并且被构造用于在玻璃片10的第二主表面14上施加力(用箭头130指示)。如图1和2A所示,裂口条104具有裂口条缓冲材料107,并且夹条120具有夹条缓冲物121。裂口条缓冲材料107和夹条缓冲物121被构造成当裂口条104在玻璃片10的第二主表面14上施加力以将玻璃片分离成两片时,组合位移是非均匀性111(示于图2B,用箭头表示)的1至3倍。如本文所使用的,夹条缓冲物121和裂口条缓冲材料107的位移是指当在夹条120上施加力(用箭头130指示)并且在裂口条104上施加箭头110指示的力时,夹条缓冲物121和裂口条缓冲材料107各自压缩的距离。这在下文将有进一步论述。

在一个或多个实施方式中,裂口条104可以指“长裂口条”,这表明裂口条的长度至少等于如上文所述的玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间的玻璃片的长度L。裂口条104具有沿着裂口条104的长度延伸的裂口条接触表面113。在一个或多个实施方式中,裂口条缓冲材料107提供了裂口条接触表面113,并且如附图所示,裂口条缓冲材料107触碰玻璃片。在一个或多个实施方式中,裂口条接触表面113被构造用于将力施加在裂口线的第一侧103上的与裂口线16间隔的玻璃片10的第二主表面14上,并且沿着裂口线的长度来施加该力,以造成沿着裂口线将玻璃片分离成两片。夹条120在本文中可以被称为“长夹条”,并且所述夹条具有夹条缓冲物121。夹条120具有夹条接触表面123,其被构造成在与裂口线16的第一侧103相对的裂口线16的第二侧105上,在第二主表面14处接触或直接触碰玻璃片10,以在裂口条接触玻璃片时施加抵消力。该抵消力抵消了由裂口条104施加的力,并且当玻璃片10沿着裂口线16断裂时,其在玻璃分离操作期间将夹条120稳固地保持在支架102上。夹条接触表面123可以是夹条缓冲物121的部分,或者在一个未示出的实施方式中,夹条缓冲物121可以是一种中间构件,并且夹条缓冲物可以提供触碰玻璃片10的第二主表面14的夹条接触表面123。

在一个或多个实施方式中,裂口条104(或长裂口条)的刚度被配置用于减少裂口条104的弯曲,当沿着裂口线16将玻璃片10分离成两片时,这将减少沿着裂口线的长度L的应力变化。在一个或多个实施方式中,相比于具有刚度较低的裂口条的设备,刚度增加的裂口条104将减少裂口条104的弯曲,减少非均匀性以及减少沿着裂口线的长度LB的应力变化。可以通过使用弹性模量较高的材料形成裂口条来增加刚度。也可通过增加裂口条的高度来增加刚度。

在一个或多个实施方式中,裂口条缓冲材料107和夹条缓冲物121各自具有某厚度和肖氏A硬度值(由ASTM D2240提供的硬度计来测量),以在将玻璃片分离成两片期间,相比于在不具有缓冲的情况下利用裂口条和/或夹条的方法或设备所获得的沿着裂口线的应力变化,在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间提供沿着裂口线16的长度L的有所减小的应力变化。如下文进一步所示,当不提供裂口条缓冲物时,在使用不具有缓冲物的长裂口条以及不具有夹条缓冲物的夹条来将玻璃片分离成两片期间,在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间,沿着裂口线具有相当大的应力变化。在图2A中,夹条缓冲物121的厚度表示为150,而裂口条缓冲材料107的厚度表示为152。在一个或多个实施方式中,对裂口条缓冲材料的厚度152进行专门设计,以使得在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间,沿着裂口线的应力变化相比于使用不具有缓冲物的裂口条的方法或设备所获得的沿着裂口线的应力变化显著减小。在一个或多个实施方式中,还对夹条缓冲物121的厚度150进行专门设计,以使得在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间,沿着裂口线的应力变化相比于使用不具有缓冲物的夹条的方法或设备所获得的沿着裂口线的应力变化显著减小。

在一个或多个实施方式中,裂口条缓冲材料107和夹条缓冲物121各自的肖氏A硬度在10至65的范围内,例如在10至65的范围内,例如在以下范围内:10至55、10至50、10至40、10至35、10至30、10至25、20至65、20至55、20至50、20至45、20至40、20至35、20至30、30至65、30至60、30至55、30至50、30至45或者30至40。在一个或多个实施方式中,裂口条缓冲材料107具有厚度152,并且夹条缓冲物121具有厚度152,其各自在1mm至10mm的范围内,例如在5mm至10mm的范围内。缓冲物厚度可以在以下范围内:1-10mm、1-9mm、1-8mm、1-7mm、1-6mm、1-5mm、1-4mm、1-3mm、1-2mm、2-10mm、2-9mm、2-8mm、2-7mm、2-6mm、2-5mm、2-4mm、2-3mm、3-10mm、3-9mm、3-8mm、3-7mm、3-6mm、3-5mm、3-4mm、4-10mm、4-9mm、4-8mm、4-7mm、4-6mm、4-5,mm、5-9mm、5-8mm、5-7mm、5-6mm、6-10mm、6-9mm、6-8mm、7-10mm或7-9mm。有限元分析建模数据和经验数据可用于确定优化的裂口条缓冲材料厚度152的数值和肖氏A硬度值,以及夹条缓冲物121的厚度150数值和肖氏A硬度值,以在玻璃分离操作期间沿着裂口线16更加均匀地分布应力。

在一个或多个实施方式中,裂口条缓冲物具有选定的肖氏A硬度,以使得裂口条缓冲材料107位移的距离等于或大于在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间的裂口线的各相对端之间的玻璃片的位移。在一个或多个实施方式中,夹条缓冲物121提供的位移使得沿着裂口线的应力分布地更加均匀,并且相比于使用不具有缓冲物的夹条的方法或设备在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间所获得的沿着裂口线的应力变化,其在玻璃片的第一端21与玻璃片的第二端23之间的应力变化有所减小。

现在参考图3和4,图3和4示出了设备100的一个示例性实施方式,其包括用于支承玻璃片(未示出)的台形式的支架102,具有裂口条缓冲材料107的裂口条104,以及具有夹条缓冲物121的夹条120。所述设备可包括夹条位置调节器160和裂口条位置调节器162,它们可调节裂口条104和夹条120各自的位置。如图4所示,所述设备可安装在框架170上,并且控制器180控制裂口条104和夹条120的运动。控制器180通过硬连线连接或无线连接与致动器(未示出)通信,这可致动裂口条104和夹条120的移动,以启动根据一个或多个实施方式所述的玻璃分离过程。根据一个或多个实施方式,裂口条104和夹条可通过液压力、气动力、发动机或伺服发动机来移动。控制器180可以是可控制裂口条104和夹条120的移动的任何合适的部件。例如,控制器180可以是计算机,其包括中央处理单元、内存、合适的电路和存储器。根据一个或多个实施方式,控制器180可控制其他功能,例如装载和卸载待被分离的玻璃基材。

图5示出了裂口条104的一个实施方式,其具有长度LB、高度HB和宽度WB,其中通过增加裂口条的高度尺寸HB来增加刚度。裂口条104包括多个切口109和增强区段117,可利用它们的尺寸和间距来提供所需的裂口条刚度和重量。通过增加高度HB或者使用刚度或弹性模量更高的材料可增加裂口条的刚度。

本公开的另一个方面涉及一种断裂玻璃片的方法,所述方法包括:将玻璃片放置在支架上,所述玻璃片具有第一主表面和第二主表面,所述第一主表面和第二主表面在它们之间限定了厚度,所述厚度为0.5mm至2.5mm,并且所述玻璃片在第二主表面上具有沿着玻璃片的长度延伸的裂口线;然后,利用位于支架的第一侧上的裂口条接触表面在玻璃片的第二主表面上施加力,以将玻璃片分离成两片。所述裂口条具有第一端和第二端,所述第一端和第二端在它们之间限定了裂口条的长度。所述方法还包括:利用位于支架的第二侧上的夹条接触表面在玻璃片的第二主表面上施加力,其中,所述裂口条接触表面由缓冲材料制成或者包含缓冲材料,所述缓冲材料的厚度和硬度使得当将裂口条压向第二主表面以将玻璃片分离成两片时,该缓冲材料压缩某距离而减小了沿着裂口线的应力变化。如本文进一步论述的,不具有缓冲物的裂口条沿着裂口线的长度具有大的应力变化。在具体的方法实施方式中,夹条具有夹条缓冲物。在一个或多个实施方式中,裂口条缓冲材料和夹条缓冲物各自的肖氏A硬度在10至65的范围内,例如10至55、10至50、10至40、10至35、10至30、10至25、20至65、20至55、20至50、20至45、20至40、20至35、20至30、30至65、30至60、30至55、30至50、30至45或者30至40。在方法的一个或多个实施方式中,裂口条缓冲物和夹条缓冲物各自的厚度在1mm至10mm的范围内,例如在5mm至10mm的范围内。缓冲物厚度可以在以下范围内:1-10mm、1-9mm、1-8mm、1-7mm、1-6mm、1-5mm、1-4mm、1-3mm、1-2mm、2-10mm、2-9mm、2-8mm、2-7mm、2-6mm、2-5mm、2-4mm、2-3mm、3-10mm、3-9mm、3-8mm、3-7mm、3-6mm、3-5mm、3-4mm、4-10mm、4-9mm、4-8mm、4-7mm、4-6mm、4-5,mm、5-9mm、5-8mm、5-7mm、5-6mm、6-10mm、6-9mm、6-8mm、7-10mm或者7-9mm。

本公开的另一个方面涉及一种断裂玻璃片的方法,所述方法包括:将玻璃片放置在支架上,所述玻璃片具有第一主表面和第二主表面,所述第一主表面和第二主表面在它们之间限定了厚度,所述厚度为0.5mm至2.5mm,并且所述玻璃片在第二主表面上具有沿着玻璃片的长度延伸的裂口线。所述方法包括:利用裂口条在位于支架的第一侧上的玻璃片的第二主表面上施加力,以在裂口线处将玻璃片分离成两片,所述裂口条具有裂口条接触表面。所述裂口条具有第一端和第二端,所述第一端和第二端在它们之间限定了裂口条的长度。所述方法还包括:利用位于支架的第二侧上的夹条接触表面,在玻璃片的第二主表面上施加力,使得当将裂口条压向第二主表面以将玻璃片分离成两片时,裂口条弯曲,以使得在裂口条的第一端附近的玻璃片的第二主表面上的力与在裂口条的第二端附近的玻璃片的第二主表面上的力不相同,从而使第一端与第二端之间具有力的变化。所述方法还包括:利用缓冲材料来缓冲裂口条接触表面,所述缓冲材料具有厚度和硬度,以使缓冲材料压缩某距离,而使得第一端与第二端之间的应力变化相比于使用不具有缓冲物的裂口条的方法或设备所获得的第一端与第二端之间的应力变化有所减小。在一个或多个实施方式中,裂口条缓冲材料和夹条缓冲材料各自的肖氏A硬度在10至65的范围内,例如10至55、10至50、10至40、10至35、10至30、10至25、20至65、20至55、20至50、20至45、20至40、20至35、20至30、30至65、30至60、30至55、30至50、30至45或者30至40。在方法的一个或多个实施方式中,裂口条缓冲物和夹条缓冲物各自的厚度在1mm至10mm的范围内,例如在5mm至10mm的范围内。缓冲物厚度可以在以下范围内:1-10mm、1-9mm、1-8mm、1-7mm、1-6mm、1-5mm、1-4mm、1-3mm、1-2mm、2-10mm、2-9mm、2-8mm、2-7mm、2-6mm、2-5mm、2-4mm、2-3mm、3-10mm、3-9mm、3-8mm、3-7mm、3-6mm、3-5mm、3-4mm、4-10mm、4-9mm、4-8mm、4-7mm、4-6mm、4-5,mm、5-9mm、5-8mm、5-7mm、5-6mm、6-10mm、6-9mm、6-8mm、7-10mm或者7-9mm。

利用由有限元分析获得的建模数据来例示根据本公开的一个或多个实施方式所述的原理。通过建模确定了,相比于使用刚度较低的裂口条或夹条以及/或者不具有缓冲物的裂口条和/或夹条的方法或设备所获得的沿着裂口线的长度的应力变化,调整裂口条和/或夹条的刚度,并且在一些实施方式中,向裂口条增加裂口条缓冲物和/或增加夹条缓冲物减小了沿着裂口线的长度的应力变化,并且改进了在裂口线处产生的边缘的垂直度。在一个或多个实施方式中,当分离时,沿着经过分离的玻璃片的边缘的整个长度的垂直度确定为90°+/-3°、90°+/-2.5°、90°+/-2°、90°+/-1.5°、90°+/-1°、90°+/-0.9°、90°+/-0.8°、90°+/-0.7°、90°+/-0.7°、90°+/-0.6°、90°+/-0.5°、90°+/-0.9°、90°+/-0.3°或90°+/-0.2°,因而无需对边缘进行研磨或抛光。确定的是,提供裂口条缓冲物,以及在一些实施方式中提供夹条缓冲物补偿了设备的未对准,并且在沿着裂口线引发裂纹之前产生了均匀的预载应力。建模数据还表明,根据一个或多个实施方式,增加裂口条刚度和夹条刚度,以及提供裂口条缓冲物和夹条缓冲物改进了边缘垂直度,并且降低了产量损失,所述产量损失是由于沿着裂口线的应力变化时出现边缘品质缺陷所致。建模还表明,向刚度不足的裂口条和/或夹条添加缓冲物对沿着裂口线提供均匀的应力几乎没有显著改进。建模还表明,相比于刚度较低的裂口条以及无缓冲物的情况,较高的裂口条刚度以及由缓冲物[例如10mm的30肖氏A硬度(由ASTM D2240提供的硬度计测得)缓冲材料]提供的中等量的顺从性显著地减少了由未对准以及裂口条和/或夹条的刚度不足产生的沿着裂口线长度的应力变化。

因此,根据本公开的一个或多个实施方式,增加裂口条和夹条中的至少一者的刚度确保了沿着裂口线的整个长度L施加更加均匀的应力,使得裂口条在裂口条长度上的变形不大于0.1mm。在一个或多个实施方式中,在与玻璃片的界面处的裂口条上的缓冲材料和/或在与玻璃片的界面处的夹条上的缓冲材料补偿了弯曲、机械对准误差和玻璃形状误差中的一种或多种。缓冲材料的合适的非限制性实例包括硅酮、聚氨酯和天然橡胶材料。

建模表明,具有本文所示的肖氏A硬度值范围的缓冲材料提供了一种顺从性材料,其通过吸收接触玻璃的机械元件的微小的未对准并产生了更均匀的预载应力而降低了精密机械公差的要求。对于图6-9所示的建模实验和数据,选择约20MPa的目标拉伸应力作为使裂纹引发和扩展的目标。裂纹引发的实际目标拉伸应力可通过实验确定,并且可取决于裂口深度和玻璃组成。在一个或多个实施方式中,需在片材的一端处引发裂纹,并且扩展到另一端。参考图2A,裂口线16到支架102的距离d3、夹条120到支架102的距离d1以及从裂口条104到支架的距离d2应在以下范围内:

d1=10mm至150mm

d2=10mm至300mm

d3=-2mm至5mm。

在一个或多个实施方式中,夹条到裂口线的距离应大致等于裂口线与裂口条之间的距离,以使得d2应是d1的两倍来符合这一情况。

在下文关于图6-9讨论的建模数据中,由弯曲和对准导致的总的非均匀性小于在裂口线处达到20MPa目标应力时玻璃的偏离距离。确定缓冲物厚度为1-10mm时,裂口条和夹条缓冲物的硬度范围为约10–65肖氏A硬度,以实现压缩,该压缩是弯曲/表面精整/裂口条与玻璃片的第二主表面之间的对准变化距离的2至3倍。本文中的有限元建模是基于计算所得出的目标值以及裂口条刚度、夹条刚度、缓冲物厚度和缓冲物硬度以及限制条件d1和d2所获得的玻璃偏离。

在图6至9中是当裂口条具有0.090mm的未对准时,厚度为5mm和10mm的夹条和裂口条上的30肖氏A缓冲物对裂口条的影响。作为建模数据的一般原理,由于裂口条弯曲和设备对准变化导致的非均匀性的组合应小于裂口线具有约20MPa的施加的目标应力时的玻璃的偏离。在图6-8中,建模数据是基于设备未对准导致的0.090mm的非均匀性以及裂口线经受约20MPa的力时玻璃偏离约0.1mm。建模表明,缓冲物位移应是裂口条弯曲和/或未对准导致的非均匀性(如图2B所示)的约1至3倍,以将缓冲物的压缩考虑到沿着裂口条表面的力的可变性中,相比于在裂口条上不使用缓冲物的方法或设备,这减小了沿着裂口线的应力可变性。在图6至9的建模实例中,相比于0.1mm的玻璃位移,根据缓冲物厚度缓冲物位移0.120至0.230平均值。图6示出了由于倾斜而具有0.090mm非均匀性的裂口条的模型,并且在裂口条104或夹条120上不具有缓冲物。如参考图例的应力分布可知,应力沿着玻璃片10的长度L是不均匀的。图7示出了具有裂口条缓冲材料107的裂口条104以及具有夹条缓冲物121的夹条120,裂口条缓冲材料107和夹条缓冲物121的厚度均为10mm并且具有30肖氏A硬度。相比于图6,沿着玻璃片10的长度L的应力分布沿着长度L更加均匀。

图8示出了各种情况的建模数据。基线表示理想条件:在分离期间,在裂口线处沿着玻璃的长度具有20MPa的目标应力。0.15θz表示由于0.15mm的倾斜导致的裂口条非均匀性,并且沿着裂口线的应力是不均匀的,其类似于0.09mmθz的图,所述0.09mmθz表示0.09mm的倾斜,两种情况均示出了沿着玻璃片长度的高的应力可变性。如图8所示,0.09mm的倾斜及5mm的30肖氏A缓冲物改进了沿着裂口线的应力可变性,0.03mm的倾斜及5mm的30肖氏A缓冲物改进了沿着玻璃片的长度的应力可变性,并且0.09mm的倾斜及10mm厚的30肖氏A缓冲物具有更好的结果,且0.03mm的倾斜及10mm厚的30肖氏A硬度的缓冲物具有最低的可变性。因此,显示出裂口条上的缓冲物,以及在一些实施方式中的夹条上的缓冲物可以大大地改进沿着经受分离的玻璃片的裂口线的应力可变性,所述分离通过在具有裂口线的基材的一侧上施加力,并且在相对的一侧上由支架支承来进行。

参考图9,模拟了各种构造以预测在850N载荷和2500N载荷下,采用各种夹条和裂口条位置的裂口条偏离(或弯曲)。图9中的建模数据是基于不倾斜的条,并且数据仅将条的弯曲考虑进去。在图9中,情况1是具有低刚度的条,并且条的宽度/高度/长度尺寸为40mm X 40mm X 2030mm;情况2是宽度/高度/长度尺寸为40mm X 40mm X 1860mm的低刚度条;情况3是宽度/高度/长度尺寸为40mm X 80mm X 1860mm的低刚度条;情况4是类似于图5所示并且长度为1860mm的高刚度条;并且情况5是类似于图5所示并且长度为2330mm的高刚度条。情况1-3是低刚度裂口条,并且由于它们的低刚度导致的弯曲而具有最高的裂口条偏离。情况1具有与情况2相似的高度和宽度尺寸,其由于条更长而弯曲,因而具有更高的偏离。情况3的裂口条高度比情况2的更大,其具有改进的刚度以及更低的由弯曲导致的偏离。情况4和5使用高刚度裂口条,其具有更低的由于弯曲导致的偏离,同时,由于情况5的裂口条比情况4的长度更长,因此其比情况4具有更高的偏离。

在本文所述方法和设备的一个或多个实施方式中,所述玻璃片是导光板,经过精整的边缘是光注入边缘,其在透射中,在小于12.8度的半峰全宽(FWHM)的角度内散射光。在玻璃片是导光板的所述方法的一个或多个实施方式中,经过精整的边缘在450nm的波长下具有至少95%的透光率。

在所述方法的一个或多个实施方式中,玻璃片是导光板,并且该导光板包含50摩尔%至80摩尔%的SiO2、0摩尔%至20摩尔%的Al2O3和0摩尔%至25摩尔%的B2O3,以及以重量计的小于50ppm的铁(Fe)浓度。

图10例示了可通过本公开的方法和设备制造的导光板的一个示例性实施方式,其具有通常的导光板的形状和结构,其包括具有第一面610(其可以是正面)以及与第一面相对的第二面(其可以是背面)的玻璃片。第一面和第二面具有高度H和宽度W。在一个或多个实施方式中,第一面和/或第二面的平均粗糙度(Ra)小于0.6nm。

玻璃片600具有在正面与背面之间的厚度T,其中厚度形成了四个边缘。玻璃片的厚度通常小于正面和背面的高度和宽度。在各个实施方式中,导光板的厚度小于正面和/或背面的高度的1.5%。在一个或多个实施方式中,厚度T可以是约3mm、约2.5mm、约2mm、约1.9mm、约1.8mm、约1.7mm、约1.6mm、约1.5mm、约1.4mm、约1.3mm、约1.2mm、约1.1mm、约1mm、约0.9mm、约0.8mm、约0.7mm、约0.6mm、约0.5mm、约0.4mm或约0.3mm。可对导光板的高度、宽度和厚度进行构造和确定尺寸以用作上文所述的LCD背光应用中的LGP。

参考图11,第一边缘630是接收例如由发光二极管(LED)提供的光的光注入边缘。在一些实施方式中,在透射中,光注入边缘在小于12.8度半峰全宽(FWHM)的角度内散射光。光注入边缘可以通过对第一边缘630进行研磨和抛光来获得。

玻璃片还包括与第一边缘630相邻的第二边缘640以及与第二边缘640相对且与第一边缘630相邻的第三边缘660,其中,在反射中,第二边缘640和/或第三边缘660在小于12.8度FWHM的角度内散射光。第二边缘640和/或第三边缘660可以具有小于6.4度的反射漫射角。玻璃片包括与第一边缘630相对的第四边缘650。

根据一个或多个实施方式,出于以下两个原因:LED耦合和全内反射(在两个边缘处的TIR),LGP的四个边缘中的三个边缘具有镜面抛光表面。根据一个或多个实施方式,并且如图11所例示的,注入到第一边缘630中的光可以入射在与注入边缘相邻的第二边缘640以及与注入边缘相邻的第三边缘660上,其中,第二边缘640与第三边缘660相对。第二边缘和第三边缘在边缘处还具有小于0.5μm、0.4μm、0.3μm或0.2μm的低平均粗糙度,从而无需用氢氟酸蚀刻边缘和/或对边缘进行浆料抛光,以使入射光从与第一边缘相邻的这两个边缘发生全内反射(TIR)。

可对本文描述的材料、方法和制品作出各种修改和变化。根据对本说明书的考虑和对本文中所公开的材料、方法和制品的实施,本文所述的材料、方法和制品的其他方面将是显而易见的。本说明书和实施例应视为示例性的。对本领域的技术人员而言,显而易见的是可以在不偏离本公开的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改和变动。

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