(57)【要約】  薄いフレキシブルガラス基板上の照射領域に対する亀裂先端の位置を監視するように構成されるフィードバックループを利用して前記ガラス基板を切断する方法。フィードバックループを含むプロセスコントローラは、亀裂先端と照射領域の間の距離に基づいて、レーザビームパワー、レーザ速度または冷却流体速度のうちの少なくとも一つを制御する。
2018506489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料を切断する方法であって、
レーザビームによって所定の切断経路に沿って前記脆性材料を加熱するステップであって、該レーザビームが該脆性材料の表面上に照射領域を形成するステップと、
前記加熱するステップの後に冷却流体によって前記所定の切断経路に沿って前記脆性材料を冷却し、それにより、亀裂を該切断経路に沿って伝播させるステップと、
前記照射領域の基準箇所に対する前記亀裂の前記先端の前記位置を検出し、該亀裂の先端の位置と該基準箇所との間の距離を計算するステップと、
前記計算された距離を所定の設定距離と比較するステップと、
前記計算された距離と前記所定の設定距離との間の差に応じて、前記レーザビームのパワー、前記照射領域の横断速度、または前記冷却流体の横断速度のうちの少なくとも一つを修正するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記基準箇所は前記照射領域の中間点である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の設定距離は、約０ミリメートルから約５０ミリメートルまでの範囲内である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記脆性材料の厚さは約０．３ミリメートル以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記脆性材料はガラス基板である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記亀裂の前記先端の前記位置を前記検出するステップは、前記亀裂を撮像するステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記亀裂の前記先端の前記位置を前記検出するステップは、照明源によって前記亀裂を照らすステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記亀裂の前記先端の前記位置を前記検出するステップは、ライン照明によって前記亀裂を照らし、該亀裂の前記先端からの反射を検出するステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記亀裂の前記先端の前記位置を前記検出するステップは、ライン照明によって前記亀裂を照らし、該亀裂の前記先端における分岐を検出するステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年１１月２０日に出願された米国仮出願第６２／０８２３８３号明細書の合衆国法典第３５巻第１１９条による優先権の利益を主張し、その内容に依拠し、その全体を参照によって本明細書に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般に、脆性材料を切断することに関し、特に、亀裂先端位置を監視および／または制御するためにフィードバックループを利用する、薄いガラス基板の分割に関する。
【背景技術】
【０００３】
比較的厚いガラス板のレーザ切断はよく知られており研究されているが、非常に薄いガラス板の加工は、主に、例えばレーザによって加熱時のガラス板の厚さ内に発生する急速な熱の均等化の結果により、新たな課題を提起している。例えば０．７ｍｍ以上の厚さを有するガラス板に適用される典型的なレーザ切断作業では、所定の経路に沿ってガラスを加熱するためにレーザビームが使用される。加熱された経路には冷却流体が吹き付けられ、結果として生じる応力場により、小さな亀裂などの既に存在している傷が、ガラスを横断するように延長および伝播する可能性がある。一般に、かかる処理は、産業的用途が目的とする速度で必要な引張応力場を生じるために、入射するレーザビームによって生じる熱およびその後の冷却が入射面の下方に十分に広がることができないため、ガラス基板中を部分的にのみ延びる亀裂を生成するために使用される。その結果が、表面の少なくとも大部分を横断するが、ガラスの厚さを貫通しない亀裂であるスコアラインである。最終的な分割は、そのスコアラインに垂直な引張応力をかけることによって、例えば曲げによって行われる。結果として生じる引張応力により、部分的な亀裂がガラスの厚さの残りを貫通し、それにより、ガラスを完全に分割する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄いガラス板、例えば、約０．３ミリメートル（ｍｍ）以下の厚さを有する基板は、加熱およびその後の冷却がガラス基板の厚さを通って速やかに広がるため、切断作業中に異なるように挙動し、亀裂伝播によって生成される形成直後のエッジ面に鏡面仕上げを生成するためには異なる技術を必要とする。重要なのは、０．１メートル／秒以上の亀裂伝播速度では、速度と応力強度との関係は約４０の傾きを有するため、応力強度が１ｘ変化することは、亀裂速度が４０ｘ変化することに等しい。
【０００５】
その結果、エッジ品質および分割には、亀裂先端の速度が制御されることを保証することが重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、薄いフレキシブルガラス基板（例えば、約０．３ミリメートル以下の厚さを有するガラス基板）を切断するためのレーザ切断装置、およびその装置を使用する方法を説明する。この装置は、ガラス基板の主要な表面に入射するレーザビームによって生成される照射領域に対する亀裂先端位置に基づくフィードバックループを採用する。高速画像取得装置は、リアルタイムで入射レーザビームによって生成される照射領域に対する亀裂先端の位置を撮像し、その情報をプロセスコントローラに供給する。デジタル画像は、プロセスコントローラ、例えば、コンピュータまたはその他の適切なデータ処理機器で処理される。あるいは、この画像は、例えば、再構成可能なフィールドプログラマブルゲートアレイ技術を使用してこの画像が撮られる箇所にて処理されることができる。照射領域に対する亀裂先端位置に応じて、プロセスコントローラは、レーザに制御信号を、レーザビーム誘導機器に位置信号を送信してよい。制御信号は、例えば、レーザへの制御電圧を変化させることによってレーザパワーを変調してよく、それにより、亀裂の先端は、照射領域がガラス基板上の所定の切断経路を横断するときに照射領域から略一定の距離を置いて伝播することができる。かかる技術は、強度を制限する亀裂の凹凸を僅かしか示さないまたは全く示さないレーザ切断エッジを生成することができる。
【０００７】
一実施形態では、ガラス、ガラスセラミックまたはセラミック材料などの脆性材料を切断する方法が開示され、レーザビームによって所定の切断経路に沿って前記脆性材料を加熱するステップであって、当該レーザビームが当該脆性材料の表面上に照射領域を形成し、当該脆性材料が当該照射領域にて加熱されるステップと、この加熱するステップの後に冷却流体によって前記所定の切断経路に沿って前記脆性材料を冷却し、それにより、亀裂を当該切断経路に沿って伝播させるステップと、前記照射領域の基準箇所に対する前記亀裂の先端の位置を検出し、当該亀裂先端位置と当該基準箇所との間の距離を計算するステップと、この計算された距離を所定の設定距離と比較するステップと、当該計算された距離と当該所定の設定距離との間の差に応じて、前記レーザビームのパワー、前記照射領域の横断速度または前記冷却流体の横断速度のうちの少なくとも一つを修正するステップとを含む。前記脆性材料の厚さは、約０．３ミリメートル以下でよい。例えば、前記脆性材料の厚さｔは、約０．３ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．２５ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．２ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．１５ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、または約０．０５ミリメートルからの範囲内でよく、これらの間の全ての範囲および部分的な範囲を含む。一例において、前記基準箇所は前記照射領域の中間点である。しかしながら、その他の例では、前記基準箇所は、前記照射領域の前端、前記照射領域の後端、またはそれらの間の任意の点であることができる。前記所定の設定距離は、約０ミリメートルから約５０ミリメートルまでの範囲内、例えば、約０ミリメートルから約４５ミリメートルまで、約０．０５ミリメートルから約４０ミリメートルまで、約０．０５ミリメートルから約３０ミリメートルまで、約０．０５ミリメートルから約２５ミリメートルまでの範囲内であることができ、それらの間の全ての範囲および部分的な範囲を含む。
【０００８】
亀裂の先端を検出するステップは、照明源によって前記亀裂を照らすステップを含むことができる。特定の例では、前記照明源は、暗視野照明によって前記亀裂を照らす。前記照明源は、ライン照明によって前記亀裂を照らしてよい。
【０００９】
亀裂の先端を検出するステップは、撮像装置によって前記亀裂を撮像するステップを含んでよい。
【００１０】
別の実施形態では、脆性材料を切断する方法が説明され、脆性材料の表面に入射するレーザビームによって当該脆性材料の当該表面上の所定の切断経路に沿って当該脆性材料を加熱するステップを含む。この脆性材料は、ガラス基板、ガラスセラミック基板、またはセラミック基板でよい。当該脆性材料の厚さは、約０．３ミリメートル以下であってよく、例えば、当該脆性材料の当該厚さは、約０．３ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．２５ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．２ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．１５ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、または約０．０５ミリメートルからの範囲内でよく、これらの間の全ての範囲および部分的な範囲を含む。前記レーザビームは、前記脆性材料の前記表面上に、移動する照射領域を形成し、当該脆性材料がこの照射領域にて加熱される。当該方法は、前記脆性材料の前記表面に入射する冷却流体によって前記切断経路に沿って当該脆性材料を冷却するステップであって、当該冷却流体が、前記移動する照射領域から遅れる冷却領域を生成し、亀裂を前記切断経路に沿って伝播させるステップと、前記移動する照射領域の基準箇所に対する前記亀裂の先端の位置を検出し、この亀裂先端位置と当該基準箇所との間の距離を計算するステップとをさらに含んでよい。当該方法は、前記計算された距離を所定の設定距離と比較するステップと、当該計算された距離と当該所定の設定距離との間の差に応じて、前記レーザビームのパワー、前記ガラス基板の前記表面に対する前記照射領域の横断速度、または前記冷却流体の横断速度のうちの少なくとも一つを修正するステップとをさらに含んでよい。前記基準箇所は、前記照射領域の中間点でよい。しかしながら、その他の例では、前記基準箇所は、前記照射領域の前端、前記照射領域の後端、またはそれらの間の任意の点であることができる。前記所定の設定距離は、約０ミリメートルから約５０ミリメートルまでの範囲内、例えば、約０ミリメートルから約４５ミリメートルまで、約０．０５ミリメートルから約４０ミリメートルまで、約０．０５ミリメートルから約３０ミリメートルまで、約０．０５ミリメートルから約２５ミリメートルまでの範囲内であることができ、それらの間の全ての範囲および部分的な範囲を含む。
【００１１】
前記亀裂先端を検出するステップは、暗視野照明を使用するステップを含んでよく、ライン照明によって前記亀裂を照らすステップ、および前記亀裂先端からの当該照明の反射を検出するステップを含んでよい。
【００１２】
さらに別の実施形態では、ガラス基板を切断する方法が開示され、レーザビームによって所定の切断経路に沿って前記脆性材料を加熱するステップであって、前記レーザビームが、当該脆性材料の表面上に、移動する照射領域を生成し、当該脆性材料が当該照射領域にて加熱されるステップを含む。当該方法は、この加熱するステップの後に冷却流体によって前記所定の切断経路に沿って前記脆性材料を冷却し、それにより、亀裂を当該切断経路に沿って伝播させるステップと、前記移動する照射領域の基準箇所に対する前記亀裂の先端の位置を検出し、当該亀裂先端位置と当該基準箇所との間の距離を計算するステップと、この計算された距離を所定の設定距離と比較するステップと、当該計算された距離と当該所定の設定距離との間の差に応じて、前記レーザビームのパワー、前記レーザビームの横断速度、または前記冷却流体の横断速度のうちの少なくとも一つを修正するステップをさらに含んでよい。
【００１３】
前記脆性材料の厚さは、約０．３ミリメートル以下であってよく、例えば、当該脆性材料の当該厚さは、約０．３ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．２５ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．２ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、約０．１５ミリメートルから約０．０５ミリメートルまでの範囲内、または約０．０５ミリメートルからの範囲内でよく、これらの間の全ての範囲および部分的な範囲を含む。
【００１４】
複数の例において、前記亀裂先端の位置を検出するステップは、ラインレーザによって前記亀裂を照らし、前記亀裂先端における分岐を検出するステップを含むことができる。
【００１５】
本明細書に記載の実施形態のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明において述べられ、部分的には、その説明から当業者にはすぐに明らかになり、または以下の詳細な説明、請求項、および添付の図面を含む、本明細書に記載の実施形態を実施することによって認識されるだろう。
【００１６】
上記概要および以下の詳細な説明は両方とも、請求される発明の性質および特質を理解するための概観および構想を提供することが意図される実施形態を提示していると理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本開示の様々な実施形態を示し、本明細書とともに、その原理および作用を説明する一助となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】例示的な一実施形態に係るレーザ切断装置の斜視図である。
【図２】破壊面における強度劣化異常（矢印）を示す従来のレーザ切断法によって生成された形成直後のエッジの写真である。
【図３】本開示の一実施形態に係る、伝播亀裂を撮像するために使用される例示的な撮像系の概略図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る、伝播亀裂を撮像するために使用される別の例示的な撮像系の概略図である。
【図５】本開示の一実施形態に係る、伝播亀裂を撮像するために使用されるさらに別の例示的な撮像系の概略図である。
【図６】本開示の一実施形態に係る例示的なフィードバックループである。
【図７】フィードバック制御のない切断法に関する伝播亀裂の先端と照射領域の基準箇所との距離（縦軸）と、亀裂の伝播距離（横軸）とを示すプロット図である。
【図８】短い距離にわたって変化する亀裂先端の離間を示す図７のプロット図の小部分の拡大図である。
【図９】様々なプログラム化された離間距離に関するフィードバック制御による切断法に関する伝播亀裂の先端と照射領域の基準箇所との距離（縦軸）と、亀裂の伝播距離（横軸）とを示すプロット図である。
【図１０】照射領域における基準箇所からの亀裂先端離間の関数としてのレーザ制御電圧のプロット図である。
【図１１】ガラスエッジ強度に対するフィードバック制御されたレーザ切断法の利益を示す破損強度の関数としての破損確率のプロット（ワイブルプロット）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
これから、本開示の実施形態が詳細に参照され、その複数の例が、添付の図面に示される。可能な場合は常に、同一または類似の部分を示すために、図面を通して同一の参照番号が使用される。
【００１９】
以下の開示は、ガラス基板の切断を説明するが、本明細書に記載の方法は、脆性材料の切断に対してより広く適用可能であり、ガラス材料の切断に限定されるべきではないことが認識されるだろう。
【００２０】
約０．３ミリメートルよりも大きな厚さを備えるガラス基板は、レーザによるスコアリングおよび分割法を用いてレーザ切断されてよい。かかる方法では、所定の切断経路に沿ってガラス基板を加熱するためにレーザが使用され、続いて、加熱された切断経路に沿って流体クエンチングが行われる。流体クエンチングの前の加熱は、基板の破壊強度を越える引張応力を基板内に誘発し、それにより、切断経路に沿って亀裂を伝播させる。ガラス基板をスコアリングするためにレーザ加熱および流体クエンチングが使用される場合、生成された亀裂は、ガラス基板の全厚さ内に部分的にのみ延び、スコアラインを生成する。これは、少なくとも部分的には、レーザによってガラス基板の表面に導入された熱がガラスの厚さ内を伝導によって移動するのに必要な時間に起因する。比較的厚いガラスに関しては、ガラス基板の表面に誘発される応力は、基板の厚さ内を十分に広がらない可能性がある。典型的には、ガラスは、まず、レーザを使用してスコアリングされ、次に、このスコアに垂直な引張応力を誘発する曲げモーメントをガラス基板に印加することによって、手で、またはその他の機械的手段によって割られる。引張応力は、基板の厚さの残りを貫通するように亀裂を伝播させ、それにより、ガラス基板を個別の片に分割する。
【００２１】
ガラス基板の厚さが、例えば０．３ミリメートル以下の厚さに減少されると、加熱状況下の基板の挙動は、より厚いガラスの挙動とは著しく異なる。例えば、ガラスの剛性は、ガラスの厚さの三乗（厚さ３）に比例し、座屈はガラスの厚さの二乗（厚さ２）に比例するため、レーザ加熱下では、座屈は厚さとともに変化し、したがって、レーザビームから要求される必要な平均パワー、およびパワー変調は、厚さとともに変化するだろう。さらに、レーザによって誘発される熱は、熱伝導時間が減少するために、ガラスの厚さ内で速やかに平衡化されることができる。すなわち、ガラスの厚さの減少により、結果的に、ガラス表面積対体積比が減少し、基板の表面の熱が基板の厚さ内を伝わる時間が、ガラスの厚さ内の温度の急速な平衡化を促進するのに十分な程度まで減少する。ガラス内の急速な熱平衡化とガラスからの急速な放射熱損失の組み合わせにより、結果的に、フルボディ亀裂伝播となる。本明細書で使用されるように、フルボディ亀裂伝播とは、ガラス基板の全厚さを貫通する亀裂を指し、この亀裂は、ガラス基板を横断するように伝播する。ガラス基板の主要な表面の全体にわたるフルボディ亀裂は、結果的に、ガラス基板を完全に分割する。例えば、一つのガラス基板は、第一のフルボディ切断の後、二つのガラス基板になる。
【００２２】
理想的には、フルボディ亀裂は、レーザビームおよびクエンチング流体がガラス基板を横断するときに、切断経路に沿うレーザビームの相対運動およびそこに入射するクエンチング（冷却）流体の運動と着実に同期して前進する。しかしながら、１）薄いフレキシブルガラスは容易に変形するため、レーザ加熱工程時に生じる過渡応力が座屈を生じる可能性がある、２）座屈により、レーザビームおよび亀裂先端の周囲の応力分布が変化する、および３）ガラスが薄く、応力集中係数が亀裂先端で高いため、亀裂先端の周囲の外部応力場の変化により、亀裂先端で引張応力が容易に歪む可能性があるということを含む、少なくとも幾つかの理由により、前進する亀裂は、本明細書にて説明したような薄いフレキシブルガラスのレーザ切断時は、一定の速度ではほとんど伝播しない。さらに、ガラス基板の片側のガラス切断位置における熱接触部、例えば支持部材により、亀裂先端における引張応力の大きさ、ひいては、切断速度が変化する可能性がある。
【００２３】
レーザパワーのミスマッチによる不安定な亀裂伝播、冷却流体の稠度などの冷却処理パラメータにおける変化（効果的な冷却は、着実な、均一な冷却に依存する）、レーザ切断速度、およびその他の要因は、独立してまたは組み合わせて、亀裂伝播（切断工程）の亀裂停止または失速を生じる可能性がある。亀裂停止は、亀裂前端が、典型的にはレーザ加熱スポット内に位置する圧縮応力領域まで進むと発生する。亀裂先端がレーザビームによって生成された圧縮領域まで進むと、亀裂先端は停止し、失速し、またはレーザ加熱スポットの周りの応力場の複雑な形状により、切断方向から僅かに逸脱する可能性がある。これにより、切り口に亀裂停止が生じる可能性がある。レーザビームおよびクエンチング流体が亀裂失速または停止位置から離れると、引張応力が亀裂停止箇所で発展し、その停止位置から亀裂伝播が再開する。
【００２４】
亀裂停止、および亀裂停止によって形成直後のエッジ面に形成された関連するハックルおよび分岐部分により、レーザ切断エッジのエッジ強度が劣化する可能性がある。亀裂停止は、亀裂失速と同様に、亀裂に垂直で亀裂を伝播させる引張が不十分であるときに発生し、その影響は亀裂停止の影響と類似である。したがって、分割した基板片のエッジ強度を最大にするために、このような強度を制限する欠点の発生を取り除くまたは減少することが望ましい。
【００２５】
亀裂失速または亀裂停止を防止するために、亀裂先端の位置を監視し、かつ前進する亀裂先端とガラス基板に入射するレーザビームによって生成される照射領域との間の距離を監視するように構成されるフィードバックループを含む方法が以下に説明される。実際の距離とプロセスコントローラのメモリに格納される所定の距離との差によって生成されるエラー信号が、次に、レーザパワー（例えば、レーザ駆動電圧を制御することによる）、ガラス基板の表面上にレーザビームによって生成される照射領域の移動速度、およびガラス基板上の加熱された切断経路上の冷却流体噴射の移動速度のうちの少なくとも一つを制御するために使用されてよい。さらに、またはその代わりに、このコントローラは、照射領域の長さ、レーザビームの強度プロファイル、レーザビームの方向、または切断の品質に影響を及ぼす任意のその他の適切かつ制御可能なプロセスパラメータを制御してよい。強度プロファイルが意味するのは、レーザビームの長手軸に垂直な方向のレーザビームを横断する距離の関数としてのレーザビームの強度である。例えば、レーザビームの長手軸に垂直な円形断面を有するレーザビームに関しては、強度プロファイルは、その円形断面の直径を横断する距離の関数としての強度である。典型的には、レーザパワーは、制御が最も容易なパラメータである。
【００２６】
ここで図１を参照すると、装置１０が示されており、ガラス基板１６に向かうレーザビーム１４を生成するためのレーザ１２と、任意でレーザビーム誘導装置１８および／またはレーザビーム修正器２０と、冷却流体供給部（図示せず）によって供給される冷却流体２４を放射するためのノズル組立体２２と、プロセスコントローラ２６と、所定の切断経路３２に沿ってガラス基板に伝播する亀裂３０を照らすように構成される光源２８と、撮像装置３４とを含む。装置１０は、レーザビーム１４に対してガラス基板１６を移動させ、レーザビーム１４とガラス基板１６の間の相対運動を展開するためのガラス基板搬送機器（図示せず）も含んでよい。
【００２７】
一部の実施形態では、薄いガラスリボンがガラス延伸作業において延伸されるとき、または巻き取られたガラスリボンが、あるスプール（例えば、繰り出しスプール）から別のスプール（例えば、巻き取りスプール）へ搬送されるときのいずれかにおいて、本明細書に記載のガラス切断方法は、そのリボンに適用されてよい。例えば、ガラスリボンのエッジ部は、延伸作業または巻き取り作業時に取り除かれる場合がある。したがって、本明細書に記載のガラス切断方法は、少なくとも約８４ミリメートル／秒から約２５０ミリメートル／秒までの範囲内の切断速度が可能である。
【００２８】
レーザ１２は、ガラス基板の主要な表面３８に向かってレーザビーム１４を当てることによってガラス基板１６上に照射領域３６を生成するのに適している。レーザ１２によって生成されるレーザ光は、ガラスを加熱するために、ガラスによって十分に吸収される波長であるべきである。シリカ系ガラスに関しては、適切なレーザは、１０．６マイクロメートルの公称波長でレーザ光を生成するＣＯ２レーザであるが、その他のレーザ源および波長が可能である。無線周波数励起ＣＯ２レーザの典型的な立ち上がりおよび立ち下がり時間は、約１００マイクロ秒（μｓ）、すなわち０．１ミリ秒（ｍｓ）であって、例えば約１ミリ秒内の出力パワーの速やかな変化を容易にする。
【００２９】
レーザビーム誘導装置１８は、例えば、一つ以上の検流計制御されたミラー、音響光学変調器または偏向器（ＡＯＭ／ＡＯＤ）、または圧電アクチュエータに取り付けられたミラー、またはそれらの組み合わせでよい。レーザビーム誘導装置１８は、ガラス基板１６の表面上のレーザビーム１４を誘導するために使用されてよく、それにより、レーザ１２の動きを生じることを必要とすることなく、レーザビームによって生成されるガラス基板上の照射領域とガラス基板との間の相対運動を作り出す。例えば、以下により詳細に説明される特定の実施形態において、ガラス基板１６は静止していてよく、ガラス基板の主要な表面をレーザビームに横断させるために、レーザビーム１４は、誘導装置１８を使用して誘導される。照射領域は、ガラス基板表面に入射するレーザビームのフットプリントに対応する。レーザビーム誘導装置は、少なくとも１ラジアン毎秒またはそれより速い応答時間が可能であるべきである。結果として生じる線形の誘導速度は、レーザビーム路長が約２分の１メートルであると仮定すると、約数メートル毎秒である。レーザ切断速度が典型的には１メートル毎秒未満であるため、この要求事項は、市販の機器によって容易に満足されることができる。
【００３０】
一部の実施形態では、ガラス基板を動かし、ガラスと静止した照射領域との間の相対運動を生じるように、エアベアリング、ローラに取り付けられたテーブルなどの搬送機器を採用することがより現実的である場合がある。ガラス基板は、例えば、エアベアリングテーブルなどの平らな支持面上を平行移動させてよい。この支持面は、チャネルを含むことができ、ガラス基板は、切断経路３２がチャネル上にあるように配置される。かかる配置において、レーザビームは、ガラス基板が移動する間、静止したままでよい。このような配置は、例えば、ガラス基板が継続的に移動しているリボンである工程で使用されてよい。複数の例において、ガラスリボンのエッジ部は、ガラスリボンがレーザビームに対して横断されるときに取り除かれる場合がある。例えば、延伸されたガラスリボンは、延伸工程時にガラスの収縮によって形成される厚くなったエッジ部を含んでいる場合がある。ビードと呼ばれるこのような厚くなったエッジ部は、取り除かれる場合がある。
【００３１】
さらに別の実施形態では、ガラス基板およびレーザが静止していてよいが、レーザビームは、レールまたは類似の装置（図示せず）に沿ってガラス基板の表面上を往復する移動ヘッドを含む誘導装置１８に向けられている。このレーザビームは、直接、または一つ以上のミラーを介して、移動ヘッドにレーザビームを向けるように構成されることができ、移動ヘッド上のミラーが、次に、レーザビームをガラス基板上へ向け直す。したがって、レーザビームとガラス基板の相対運動は、移動ヘッドによって作り出される。レーザビームとガラス基板の間の相対運動を作り出すこのような方法は、当技術ではよく知られており、さらなる説明は必要ない。
【００３２】
レーザビーム修正器２０は、ガラス基板１６上に細長い照射領域を生成するために、レーザビームの典型的には円形の断面プロファイルを細長い断面プロファイルに修正するために使用されることができる。レーザビーム修正器２０は、例えば、ガラス基板上に細長いレーザビーム断面および細長い照射領域を生成するように構成される、円柱レンズなどの一つ以上のレンズを含んでよく、照射領域の長軸は、切断経路３２に平行である。一例として、一方の軸においてレーザビームを拡張するために平凹レンズが使用されることができ、第二の垂直軸においてレーザビームを集束するために、平凹レンズに直交する光軸を有する別の円柱レンズが使用されることができる。典型的には、ガラス基板に入射するレーザビーム（およびその結果生じる照射領域）は、長さが数十ミリメートルであり、幅が約２ミリメートル未満である。レーザビーム形状は、市販のレーザビームプロファイリング装置を使用して、またはレーザアライメントペーパ、例えばＺＡＰ−ＩＴ（登録商標）社からのレーザアライメントペーパによって測定されることができる。レーザアライメントペーパを使用するために、アライメントペーパは、レーザビームの経路内に配置され、一時的にレーザをオンにする。アライメントペーパ上にレーザによって生成された焦げ跡がマイクロメータによって測定されることができる。レーザビーム修正器２０は、ポリゴンスキャナでもよく、その場合、扁平なガウス分布を有するレーザビームプロファイルを得ることができる。あるいは、短軸と長軸の両方において平らな強度分布を有する矩形のレーザビームを発生させるために、非対称な非球面レンズが使用されることができる。
【００３３】
レーザビーム１４が切断経路３２に沿ってガラス基板を横断すると、ガラス基板１６は、ガラス基板表面３８上にレーザビーム１４によって生成される照射領域３６内で速やかに加熱される。照射領域内に生じる加熱により、照射領域内でガラス基板の膨張が生じる。ノズル組立体２２は、切断経路の上方で横断方向に関して照射領域の後方に位置し、冷却流体２４は、切断経路に沿って加熱されたガラスに向けられる。冷却流体は、気体、液体、またはその両方の組み合わせ（例えば、霧またはエアロゾル）でよい。冷却流体によって生じる速やかな冷却により、ガラス基板内に引張応力が作り出される。加熱および冷却が、ガラス内の既存の傷、例えば、小さな意図的に導入された亀裂の箇所で開始されると、加熱および冷却によって生じる引張応力は、レーザビームおよび冷却流体が後に続く切断経路に沿って亀裂先端にて既存の亀裂を前進させる。
【００３４】
残念なことに、少なくとも上記に記載の理由により、亀裂失速および／または亀裂停止が発生する可能性があり、切断経路に沿って横断するときの亀裂前端の進行におけるこれらの逸脱により、ガラスの形成直後のエッジ面に凹凸が生成される可能性がある。図２は、亀裂停止によって生じた凹凸４０を示すガラス基板１６の切り口の写真である。このガラス基板は、シリカ系ガラスからなり、１００マイクロメートルの厚さと約３５×１０−７／℃の熱膨張率を有していた。ガラス基板を表面３８（図１）にて加熱するために、３８ミリメートル長と１．５ミリメートル幅の寸法を有するＣＯ２レーザビームが使用され、加熱された切断経路に沿ってガラス基板を冷却するために、水の霧が使用された。霧の噴射とレーザビームの後縁の間の距離は約５ミリメートルだった。約４０ワットのレーザパワーおよび２８０ミリメートル毎秒のレーザ切断速度がこの処理では使用された。凹凸４０は、停止時の亀裂前端の形状を表す。かかる凹凸は、切断作業によって作り出される個々のガラス板の強度を低減する可能性があり、結果的に生じる個別のガラス基板の形成直後のエッジ面が、例えば曲げによって引張り状態におかれると、この凹凸から亀裂が生じる可能性があり、ガラス基板が割れる可能性がある。この凹凸は、亀裂前端の分岐を含む可能性がある。したがって、このような弱体化したエッジは、川下製品、特にガラス基板が曲げを受ける可能性のある川下製品に組み込まれる場合に不利である。
【００３５】
本明細書に記載のように、亀裂停止および亀裂失速の影響は、ガラス基板の表面上にレーザビームによって生成される照射領域に対する亀裂先端の位置に基づき、切断工程においてフィードバック制御ループを採用することによって最小化されるまたは取り除かれることができる。亀裂先端の位置は、亀裂先端の近傍で撮られたビデオ画像のリアルタイムの処理によって決定されることができる。したがって、装置１０は、亀裂先端が撮像装置３４によって撮像されるように、前進する亀裂を十分に照らすように構成される光源２８をさらに含む。光源２８は、例えばレーザ１２とは別のレーザでよく、光源２８からの光は、切断経路と平行な方向に延在する線へ延長されている。光源２８からの延長された光４１は、切断経路３２に向けることができ、ＣＯ２レーザビームと重複してよい。光源２８からの光は、前進する亀裂によって反射され、撮像装置３４が亀裂を撮像することを可能にする。図３に示すように、光源２８は、光を、ガラス基板の表面３８に対して傾けて切断経路に向けてよい。別の実施形態では、図４に示すように、光源２８からの光は、亀裂３０から反射され、投影スクリーン４２に入射してよく、撮像装置３４は、投影スクリーンから亀裂を撮像する。撮像装置３４は撮像センサを含んでよく、撮像センサは、切断経路の光源とは反対側に位置する。すなわち、亀裂３０と平行な基板表面３８に垂直に延在し、亀裂３０と交差する平面４４の反対側である。図５に示すさらに別の実施形態では、光源２８および撮像装置３４（例えば、撮像センサ）は、切断経路が、暗視野照明によって照らされるように、図５に示すように、切断経路３２と同じ側（平面４４の同じ側）にあってよい。本明細書で使用されるように、暗視野照明は、亀裂または表面欠陥などの異常がない場合に、ガラス基板の表面３８から反射される光源からの光が、反射光が撮像装置の集束レンズに入ることができない角度で表面３８から反射されるときに発生する。すなわち、撮像装置は、暗闇を「見る」。しかしながら、異常は、通常の反射角度（異常がない場合の反射角度）とは別の角度で光の反射（例えば、散乱）を生じ、散乱光が、撮像装置によって観察されるようになっている。亀裂先端の箇所でかつ切断方向に沿って矩形領域の暗視野照明を作り出すために、例えば、ＬＥＤ線光源が使用されることができる。すなわち、一つまたは複数のＬＥＤ源からの線状の光によって亀裂を照らす光源である。この撮像系は、次に、亀裂３０から反射された光のみを捕捉する。さらに別の実施形態では、亀裂先端の箇所、および切断経路に沿う進行は、切断経路に沿って配列される一つ以上の音響検出器を使用して決定されることができる。
【００３６】
レーザ切断時に照射領域３６に対する亀裂先端位置を検出することは、適切な画像取得能力および処理能力を必要とする。例えば、４００ミリメートル／秒の切断速度では、１ミリメートルの亀裂先端の移動は、フィードバックループが約２ミリ秒（ｍｓ）以下の範囲内で応答することを必要とする。これは、したがって、例えば、約１ミリ秒以内の画像取得およびレーザ応答を必要とする。亀裂先端の撮像は、亀裂先端の進行が決定されることができるようにリアルタイムで生じる。例えば、亀裂先端の連続的な画像は、高頻度で撮られることができ、亀裂先端の箇所の比較的高い空間分解能の追跡を生じる。現在の最先端の画像処理ユニットは、最大１００万フレーム毎秒が可能である。１ミリ秒の時間遅延は、画像処理ユニットが、毎秒１０００画像フレームを取得して処理することを必要とし、十分に現在の画像取得および処理技術の実現可能な範囲内である。
【００３７】
撮像装置は、照明領域の位置、より具体的には、照明領域内の基準箇所を特定するためにも使用されてよい。例えば、照明領域の位置は、レーザビーム誘導装置上の位置センサを使用して決定されることができる。ガラス基板上の照明領域の位置をレーザビーム誘導装置からの情報と相関させることにより、照明領域、またはその任意の一部が決定されることができる。同様に、位置情報は、搬送機器がガラス基板を移動させるために使用される場合、搬送機器上または搬送機器内に位置する位置センサから得ることができる。
【００３８】
レーザビームによって生成される照射領域が静止しており、ガラス基板が、静止しているレーザビームに対して移動される場合、照射領域の位置、より具体的には、照射領域内の基準箇所の位置は、前述のレーザアライメントペーパを使用して決定されることができる。この構成では、基準箇所は既知の箇所であり、移動せず、亀裂先端の位置のみが監視されればよい。
【００３９】
亀裂先端が撮像装置３４によって得られると、亀裂先端の位置は、プロセスコントローラ２６にて撮像装置の出力をフィルタリングすることによって検出されてよく、取得した画像の強度マップを生成し、この出力に閾値検出フィルタを適用する。例えば、画像強度出力は、プロセスコントローラ２６への、例えば、プロセスコントローラ２６に格納される所定の閾値入力と比較されることができる。プロセスコントローラのメモリに格納される所定の閾値強度値を超過する画像強度は、次に、亀裂先端の位置を指定するために使用されることができる。
【００４０】
照射領域箇所に関する位置情報と亀裂先端の箇所に関する位置情報は両方とも、プロセスコントローラ２６に提供されることができる。プロセスコントローラ２６は、次に、照射領域の選択された部分（例えば、基準箇所）と亀裂先端との距離Ｄを計算するために、およびその計算された距離を、例えば入力チャネルを介してプロセスコントローラに提供される、またはプロセスコントローラのメモリ内に維持される所定の距離の設定点と比較するために、格納された命令セットを使用することができる。照射領域内の任意の基準位置が、亀裂先端と照射領域との間の距離を決定するために使用されることができるが、例えば、照射領域の前端、照射領域の後端、またはそれらの間の任意の点、照射領域の中間点は、基準箇所として一貫して決定し使用するのに最も容易である可能性がある。
【００４１】
亀裂先端と照射領域の基準箇所との間の差が計算されると、プロセスコントローラ２６は、計算された実際の距離と設定線の距離との間の距離に比例するエラー信号を生成し、レーザパワー、レーザビームの横断速度または冷却流体の横断速度のうちの少なくとも一つを制御するためにエラー信号を使用する。例えば、図１を参照すると、レーザ１２は、制御線５０を介してプロセスコントローラ２６によって制御されてよく、レーザビーム誘導装置１８は、制御線５２を介して制御されることができ、レーザビームのサイズおよび／または形状は、例えば、レーザビームの形状を調整するために使用されるレンズの向きを変更するために使用されることができる制御線５４を介して制御されることができ、冷却流体２４は、例えばノズル組立体２２の横断速度を制御するために使用されることができる制御線５６によって制御されることができる。それに加えて、またはその代わりに、ノズル組立体２２は、冷却流体と照射領域の間の相対位置が変化されることができるように取り付けられてよい。例えば、レーザビームが静止しており、脆性材料がレーザビームに対して移動する実施形態では、切断経路に沿う方向の照射領域と冷却流体との間の距離がプロセスコントローラ２６によって変化させられるように、ノズル組立体２２は移動可能でよい。プロセスコントローラ２６によって制御される可能性のあるその他のプロセスパラメータは、これらの制御線またはその他の制御線の機能を介するレーザビームおよび／またはガラス基板の誘導方向を含むことができる。
【００４２】
照射領域に対する亀裂先端位置を使用する例示的なフィードバックループが図６に示されている。レーザパワー、冷却速度およびレーザ切断速度、並びにその他の処理条件は、フィードバックループの係合前に予め設定される。切断工程が開始すると、撮像装置３４は、亀裂先端の位置を検出するために、およびローパスフィルタを介してプロセスコントローラに画像データを供給するために使用される。プロセスコントローラ２６は、コンピュータまたはスタンドアロンの制御インターフェースであることができ、亀裂先端の位置を、プロセスコントローラに入力されている所定かつ所望の亀裂先端位置と比較する。比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラが、本明細書に記載の実施形態とともに使用されてよい。プロセスコントローラ２６は、例えば、１）必要に応じてレーザビームパワーを調整するためのレーザへの信号、および／または２）必要に応じて亀裂先端から離れるようにまたは亀裂先端へ向かって後方にレーザを移動させるレーザビーム誘導ユニットへの信号を発生および提供してよい。亀裂先端がレーザビームから遅れ過ぎている場合、レーザパワーは、より高く調整されることができ、および／またはレーザビームは、亀裂先端に向かって戻るように誘導されてよい。その一方、亀裂先端がレーザビームの後端に近づき過ぎている場合は、レーザパワーは低減されることができ、および／またはレーザビームは、亀裂先端から離れるように誘導されてよい。類似の移動は、冷却ノズル、および脆性材料の表面への冷却流体の入射面積によって行われてよい。
【実施例】
【００４３】
図７は、フィードバック制御のない切断装置における切断経路に沿う距離の関数としての加熱レーザビーム（すなわち、レーザビーム１４）の基準位置（照射領域の中間）に対する亀裂先端位置のプロット図である。このプロット図は、亀裂が切断経路に沿って進行したときの亀裂先端と基準箇所との間の距離における劇的な変化を示す。図８は、ほんの２ミリメートルの伝播距離（例えば、横のｘ軸における２０８ミリメートルと２１０ミリメートルの間）にわたる最大６ミリメートルの亀裂先端の離間における変化を示す図７の一部の高分解能のプロット図である。１００マイクロメートル厚のリドローされたアルミノボロシリケートガラスが本例では使用された。Ｓｙｎｒａｄ社製の１００ＷのＣＯ２レーザであるＦｉｒｅｓｔａｒ  ｔ−１００モデルが使用された。レーザ出力パワーは４０ワットであり、切断速度は６０ミリメートル／秒だった。レーザビームは、ＰＲＩＭＥＳ社からのＢｅａｍ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  ＨＱによって測定されたときはガラス上で３８ミリメートル長×１．５ミリメートル幅の細長い形状を有していた。その長さ寸法は切断経路と平行だった。冷却流体は本例では適用されなかった。
【００４４】
図９は、フィードバック開始の瞬間（横のｘ軸における０位置）からの亀裂先端進行の関数としての照射領域の基準箇所（照射領域の中間）に対する亀裂先端位置のプロット図である。このデータは、亀裂先端の約５０ミリメートルの伝播の後の一貫した亀裂先端から基準箇所への離間を示す。また、このデータは、底部から頂部にかけて（プロット図の右側の複数の曲線を参照）、０ミリメートルの離間から１６ミリメートルの離間までを示す。この例におけるフィードバック制御は、ＣＯ２レーザに供給される制御電圧を変化させ、それによってレーザビームの出力パワーを変化させることによって行われた。１００マイクロメートル厚さのリドローされたアルミノボロシリケートガラスが本例では使用された。Ｓｙｎｒａｄ社製の１００ＷのＣＯ２レーザであるＦｉｒｅｓｔａｒ  ｔ−１００モデルが使用された。切断速度は４０ミリメートル／秒だった。レーザビームは、ＰＲＩＭＥＳ社からのＢｅａｍ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  ＨＱによって測定されたときはガラス上で３８ミリメートル×１．５ミリメートルの細長い形状を有していた。亀裂先端位置の撮像は、図５に示す暗視野照明技術を使用して行われた。ビデオ画像取得は、イーサネットに基づくエリアスキャンビデオカメラ（ＤＡＬＳＡ  Ｇｅｎｉｅ  ＨＭ６４０）を使用して１０００Ｈｚのフレームレートで行われた。冷却流体は本例では適用されなかった。
【００４５】
図１０は、プロセスコントローラに入力される亀裂先端離間の設定の関数としてのレーザ制御電圧のプロット図である。このデータは、亀裂先端位置の設定（亀裂先端から基準箇所までの距離）とその相対位置を維持するのに必要な電圧の間の略線形の関係を示す。
【００４６】
別の例では、２０ミリメートル×１００ミリメートルの寸法および１３０ミリメートルの厚さを有するＣｏｒｎｉｎｇ（登録商標）Ｗｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラスを切断するために、フィードバック制御された切断法を使用するＣＯ２レーザ切断システムが使用された。このシステムは、Ｃｏｈｅｒｅｎｔ社製のＣＯ２レーザ（Ｅ−１５０モデル）を使用した。レーザの出力は、２．７ミリメートル×３６ミリメートルの寸法を有する楕円形に成形された。このガラスは、機械加工されたスロットを有する平行移動ステージ上を平行移動された。スロット幅は６．３５ミリメートルであり、形成直後のガラスエッジのスロット底部との接触を避けるために６．３５ミリメートルの深さを有した。レーザ切断は、スロットの中心線に沿ってガラス基板上で行われた。外径１／８インチ（３．１８ミリメートル）および内径１／１６インチ（１．５９ミリメートル）の冷却空気ノズルが、レーザビームの中心から約８ミリメートル離して設置された。ノズルを介した空気流は、約２０立方センチメートル毎分に設定された。図５に示すような亀裂先端撮像系が使用された。画像は、Ｂａｓｌｅｒ  Ａｃｅ  ＡＣＡ２０００−３４０ｋｍ  Ｃａｍｅｒａ  ｌｉｎｋカメラによって撮られた。画像取得率は、予め設定された関心領域に向けられたカメラによって２８００Ｈｚに設定された。亀裂先端位置は、レーザビームの中心から６ミリメートルに設定された。
【００４７】
図１１は、亀裂先端位置のフィードバック制御がない状態とフィードバック制御がある状態の両方で切断された、ガラス基板のサンプルに関するメガパスカル単位の破損におけるエッジ強度のワイブルプロット図である。フィードバック制御なしで切断された合計３３個のサンプル（正方形、左）がテストされ、フィードバック制御された切断法からの５０個のサンプル（菱形、右）が試験された。これらのサンプルは、二点曲げ試験における破損をテストされ、サンプルは、長い方の縁（１００ミリメートルの縁）が二つの平行なプレートに垂直に配置された状態でこれらのプレートに対して別々に手作業で固定された。次に、これらの平行なプレート間の距離が減少され、それにより、サンプルの破損が生じるまで１００ミリメートルの縁に沿って各サンプルの曲げ半径を減少した。破損時の応力は、曲げ半径情報から計算された。このデータは、フィードバック制御がない切断と比較してエッジ強度において略４００％の増加を示す。例えば、フィードバック制御がない切断は、１０％の破損確率において約２６０メガパスカル（ＭＰａ）のエッジ強度を得た一方で、本明細書に記載のフィードバック制御を使用した切断は、同一の破損確率において約１０００メガパスカルのエッジ強度を得た。
【００４８】
当業者には、本開示の精神および範囲から逸脱することなく本開示の実施形態に対して様々な修正および変更がなされることができることが明らかになるだろう。したがって、本開示は、かかる修正および変更が添付の請求項およびそれらの均等物の範囲内であれば、それらを包含することが意図されている。
【００４９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５０】
実施形態１
脆性材料を切断する方法であって、
レーザビームによって所定の切断経路に沿って前記脆性材料を加熱するステップであって、該レーザビームが該脆性材料の表面上に照射領域を形成するステップと、
前記加熱するステップの後に冷却流体によって前記所定の切断経路に沿って前記脆性材料を冷却し、それにより、亀裂を該切断経路に沿って伝播させるステップと、
前記照射領域の基準箇所に対する前記亀裂の先端の位置を検出し、該亀裂の先端の位置と該基準箇所との間の距離を計算するステップと、
前記計算された距離を所定の設定距離と比較するステップと、
前記計算された距離と前記所定の設定距離との間の差に応じて、前記レーザビームのパワー、前記照射領域の横断速度、または前記冷却流体の横断速度のうちの少なくとも一つを修正するステップと、
を含む方法。
【００５１】
実施形態２
前記基準箇所は前記照射領域の中間点である、実施形態１に記載の方法。
【００５２】
実施形態３
前記所定の設定距離は、約０ミリメートルから約５０ミリメートルまでの範囲内である、実施形態１に記載の方法。
【００５３】
実施形態４
前記脆性材料の厚さは約０．３ミリメートル以下である、実施形態１に記載の方法。
【００５４】
実施形態５
前記脆性材料の前記厚さは、約０．１５０ミリメートル以下である、実施形態４に記載の方法。
【００５５】
実施形態６
前記脆性材料はガラス基板である、実施形態１に記載の方法。
【００５６】
実施形態７
前記脆性材料はセラミックを含む、実施形態１に記載の方法。
【００５７】
実施形態８
前記亀裂の前記先端の前記位置を前記検出するステップは、照明源によって前記亀裂を照らすステップを含む、請求項１に記載の方法。
【００５８】
実施形態９
前記亀裂の前記先端の前記位置を前記検出するステップは、前記亀裂を撮像するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【００５９】
実施形態１０
脆性材料を切断する方法であって、
前記脆性材料の表面に入射するレーザビームによって該脆性材料の表面上の所定の切断経路に沿って該脆性材料を加熱するステップであって、該レーザビームが該脆性材料の該表面上に移動する照射領域を形成するステップと、
前記脆性材料の前記表面に入射する冷却流体によって前記切断経路に沿って該脆性材料を冷却するステップであって、該冷却流体が、前記移動する照射領域から遅れる冷却領域を生成し、亀裂を該切断経路に沿って伝播させるステップと、
前記移動する照射領域の基準箇所に対する前記亀裂の先端の位置を検出し、該亀裂の先端の位置と該基準箇所との間の距離を計算するステップと、
前記計算された距離を所定の設定距離と比較するステップと、
前記計算された距離と前記所定の設定距離との間の差に応じて、前記レーザビームのパワー、該レーザビームの横断速度、または前記冷却流体の横断速度のうちの少なくとも一つを修正するステップと、
を含む方法。
【００６０】
実施形態１１
前記基準箇所は前記照射領域の中間点である、実施形態１０に記載の方法。
【００６１】
実施形態１２
前記所定の設定距離は、約０ミリメートルから約５０ミリメートルまでの範囲内である、実施形態１０に記載の方法。
【００６２】
実施形態１３
前記脆性材料の厚さは、約０．３ミリメートル以下である、実施形態１０に記載の方法。
【００６３】
実施形態１４
前記脆性材料の前記厚さは、約０．１５０ミリメートル以下である、実施形態１３に記載の方法。
【００６４】
実施形態１５
前記脆性材料はガラス基板である、実施形態１０に記載の方法。
【００６５】
実施形態１６
前記脆性材料はセラミックを含む、実施形態１０に記載の方法。
【００６６】
実施形態１７
前記亀裂の前記先端の前記位置を前記検出するステップは、ライン照明によって前記亀裂を照らし、該亀裂の前記先端からの反射を検出するステップを含む、実施形態１０に記載の方法。
【００６７】
実施形態１８
脆性材料を切断する方法であって、
レーザビームによって所定の切断経路に沿って前記脆性材料を加熱するステップであって、該レーザビームが該脆性材料の表面上に移動する照射領域を生成するステップと、
前記加熱するステップの後に冷却流体によって前記所定の切断経路に沿って前記脆性材料を冷却し、それにより、亀裂を該切断経路に沿って伝播させるステップと、
前記移動する照射領域の基準箇所に対する前記亀裂の先端の位置を検出し、該亀裂の先端の位置と該基準箇所との間の距離を計算するステップと、
前記計算された距離を所定の設定距離と比較するステップと、
前記計算された距離と前記所定の設定距離との間の差に応じて、前記レーザビームのパワー、該レーザビームの横断速度または前記冷却流体の横断速度のうちの少なくとも一つを修正するステップと、
を含む方法。
【００６８】
実施形態１９
前記脆性材料の厚さは０．３ミリメートル以下である、実施形態１８に記載の方法。
【００６９】
実施形態２０
前記亀裂の前記先端の前記位置を前記検出するステップは、ラインレーザによって前記亀裂を照らし、該亀裂の前記先端における分岐を検出するステップを含む、実施形態１８に記載の方法。
【符号の説明】
【００７０】
１０  装置
１２  レーザ
１４  レーザビーム
１６  ガラス基板
１８  レーザビーム誘導装置
２０  レーザビーム修正器
２２  ノズル組立体
２４  冷却流体
２６  プロセスコントローラ
２８  光源
３０  亀裂
３２  切断経路
３４  撮像装置
３６  照射領域
３８  表面
４０  凹凸
４１  光
４２  投影スクリーン
４４  平面
５０，５２，５４，５６  制御線
Ｄ  距離
【図１】
2018506489.tif 000003
【図２】
2018506489.tif 000004
【図３】
2018506489.tif 000005
【図４】
2018506489.tif 000006
【図５】
2018506489.tif 000007
【図６】
2018506489.tif 000008
【図７】
2018506489.tif 000009
【図８】
2018506489.tif 000010
【図９】
2018506489.tif 000011
【図１０】
2018506489.tif 000012
【図１１】
2018506489.tif 000013
【国際調査報告】
2018506489.tif 000014
2018506489.tif 000015