CN110582376A

CN110582376A - 用于光耦合的玻璃的边缘加工的设备和方法

Info

Publication number: CN110582376A
Application number: CN201880028098.8A
Authority: CN
Inventors: 韩明宝; 金燦圭; G·N·库德瓦; 李沈平; S·N·沙夫瑞尔
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-12-17
Also published as: TW201843008A; WO2018200913A1; JP2020517480A; KR20200002958A; US20210101245A1

Abstract

描述了对玻璃片的边缘进行精整的方法和设备。采用安装在芯轴上的两个研磨轮对玻璃片的边缘进行精整，从而在研磨轮与玻璃片的相对移动过程中，研磨轮的边缘对玻璃片的边缘进行斜面化。

Description

用于光耦合的玻璃的边缘加工的设备和方法

相关申请的交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2017年04月27日提交的美国临时申请系列第62/490869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。

技术领域

本公开的实施方式涉及对玻璃片的边缘进行加工的设备和方法。具体来说，本公开的实施方式涉及对玻璃片的边缘进行加工的设备和方法，以增加通过玻璃片的光耦合。

背景技术

在各种产品(例如导光板(LGP)，其用于边缘发光液晶显示器(LCD)装置的背光，将光均匀地部分不在显示面板上)的制造中，通过玻璃片的边缘的研磨和抛光来对玻璃片进行精整。用于此类装置的侧光式背光单元包括LGP，其通常由诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)之类的高透射塑料材料制造。与使用聚合物导光板(LGP)相关的问题已经限制了更薄的显示器的趋势。虽然此类塑料材料具有例如透光之类的优异性质，但是这些材料具有较差的机械性质，例如刚度、热膨胀系数(CTE)和水分吸收。具体来说，聚合物LGP缺乏超薄显示器所要求的尺度稳定性。当聚合物LGP经受热和湿度时，LGP会翘曲和膨胀，有损光机械性质。聚合物LGP的不稳定性要求设计者添加较宽的斜面和更厚的背光，具有空气间隙来补偿这种移动。

已经提供将玻璃片用作显示器的LGP替代方案，但是玻璃片必须具有合适的属性，从而在透射、散射和光耦合方面具有足够的光学性能。用于导光板的玻璃片必须符合诸如垂直度、直度和平坦度的边缘规格。康宁有限公司(Corning Incorporated)销售康宁Iris^TM玻璃作为PMMA以及用于LGP的其他透明塑料材料的替代品。Iris^TM玻璃是非常透明的，对于沿着LGP传播并由全内反射引导的光，在450-650nm可见光波长范围具有低至0.2dB/m或更低的吸收或散射损耗。此外，玻璃的CTE远低于合适塑料的CTE且更接近LCD显示器面板的CTE，这使得整合大尺寸平板TV电视机要容易得多。此外，优异的机械强度和刚度以及低CTE实现了LCD的斜面厚度的显著降低。

导光板的一个主要要求是发光二极管(LED)到导光板的有效光耦合。LED与LGP边缘之间的间隙减小有利于耦合，并且还在边缘上提供了最大的表面积以实现最多的光通过其发生耦合。这不同于聚焦于产生圆角化边缘、具有扩散表面以经受住冲击和脆片失效模式以及其他运输相关模式的常规显示器玻璃工艺。因此，本领域需要提供具有增加的光耦合效率的玻璃导光板的设备和方法。

发明内容

本公开的第一个方面属于通过对玻璃片的边缘进行研磨来对玻璃片的边缘进行精整的设备。在一个或多个实施方式中，此类设备包括工作台，在边缘经受研磨和抛光的时候，所述工作台支撑了玻璃片。X轴是工作台上的玻璃片平面的横向移动方向。Y轴是平面上垂直于X轴的纵向移动方向。Z轴是相对于平面垂直移动的方向。第一马达放置在平面的第一侧上。第一马达具有第一芯轴，其具有基本沿着X轴对齐的第一芯轴转轴。第二马达放置在平面的第二侧上。第二马达具有第二芯轴，其具有基本沿着X轴对齐的第二芯轴转轴。在第一芯轴上安装了第一研磨轮。第一研磨轮是基本碟形形状，具有周界边缘，采用第一研磨轮的周界边缘对玻璃片的第一边缘进行斜面化。在第二芯轴上安装了第二研磨轮。第二研磨轮是基本碟形形状，具有周界边缘，采用第二研磨轮的周界边缘对玻璃片的第二边缘进行斜面化。

本公开的第二个方面属于对玻璃片的边缘进行精整的方法。该方法包括在工作台上支撑玻璃片，一部分的玻璃片从工作台延伸出一段距离。玻璃片包括第一表面，与第一表面相反的第二表面，以及端表面。第一表面与端表面沿着第一边缘相交，以及第二表面与端表面沿着第二边缘相交。X轴是表面上的玻璃片平面的横向移动方向。Y轴是平面上垂直于X轴的纵向移动方向。Z轴是垂直于平面移动的方向。第一边缘与置于第一马达的第一芯轴轴上的至少一个基本碟形形状的第一研磨轮的周界边缘接触。第二边缘与置于第二马达的第二芯轴轴上的至少一个基本碟形形状的第二研磨轮的周界边缘接触。在第一和第二研磨轮与第一和第二边缘分别发生接触的过程中，产生第一和第二研磨轮与玻璃片之间的相对运动，从而对第一边缘和第二边缘进行斜面化。

附图说明

被纳入此说明书并构成说明书的一部分的附图说明说明了下述的数个方面。

图1A是根据本公开一个或多个实施方式的一部分玻璃片的示意图；

图1B和1C是根据本公开一个或多个实施方式的一部分玻璃片在边缘处理之后的示意图；

图2是根据一个或多个实施方式对玻璃片的边缘进行精整的设备侧视图，其显示了两个放置成对玻璃片的边缘进行研磨的研磨轮；

图3是根据本公开一个或多个实施方式的玻璃片的俯视图，其显示两个放置成对玻璃片的边缘进行处理的研磨轮；

图4是根据一个或多个实施方式对玻璃片的边缘进行精整的设备的透视图，其显示了两个放置成对玻璃片的边缘进行处理的研磨轮；

图5显示根据一个或多个实施方式，芯轴上的研磨轮的侧视图；

图6A显示根据一个或多个实施方式，处于研磨位置的边缘处理设备的研磨轮的侧视图；

图6B显示根据一个或多个实施方式，处于改变研磨轮的位置的边缘处理设备的研磨轮的侧视图；

图7的玻璃片的部分侧视图显示对玻璃片的边缘进行研磨的研磨轮；

图8是玻璃片的横截面图，其包括从固定装置延伸出的部分以及显示当向玻璃片的端部施加作用力时发生的偏斜；

图9显示根据本公开一个或多个实施方式的一部分的边缘精整设备的示意图；

图10显示根据本公开一个或多个实施方式的一部分的边缘精整设备的示意图；

图11显示根据本公开一个或多个实施方式的一部分的边缘精整设备的示意图；

图12显示根据本公开一个或多个实施方式的边缘精整设备的示意图；

图13是根据一个或多个实施方式的具有冷却系统的研磨轮的部分透视图；

图14显示导光板的一个示例性实施方式；以及

图15显示在玻璃导光板的两个相邻边缘处的光的总内反射。

具体实施方式

下面详细参考各个实施方式，这些实施方式的例子在所附的实施例和附图中示出。

在以下描述中，相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。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中的至少一个要素和它们的组合时，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，或者主要由它们组成，或者由它们组成。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，以及所述范围之间的任意范围。除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词“一个”或“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，在说明书和附图中揭示的各种特征可以任意和所有的组合方式使用。

本文描述了对玻璃片的边缘进行精整的方法和设备。在具体实施方式中沟通过研磨和抛光对玻璃片进行精整，从而提供的导光板可以用于根据本公开实施方式的背光单元。在具体实施方式中，提供的导光板具有与由PMMA制造的导光板相似或者更优的光学性质，并且其相比于PMMA导光板具有好得多的机械性质，例如刚度、热膨胀系数(CTE)以及高水分条件下的尺寸稳定性。

本公开的一些实施方式提供方法和设备在玻璃导光板上产生最小化的斜面，以实现最大化的光耦合效率。本公开的实施方式可以提供可用于较薄玻璃LED的LGP。例如，1.5毫米(mm)LED可以使用2mm厚的LGP，但是1.0mm LED使用1.1mm厚的LGP。因此，较薄LED的最佳耦合效率要求LGP上最小化的斜面。此外，斜面消除了分离过程中产生的悬臂卷曲，并且通过降低由于尖锐特征而导致失效的可能性来增强边缘可靠性。当玻璃的顶表面或底表面部分延伸超过边缘表面从而顶表面或底表面的局部区域不垂直于边缘表面时，发生悬臂卷曲。悬臂卷起会导致脆片和劈裂，并且具有悬臂卷起的区域更倾向于在冲击时发生损坏。

研究显示，当斜面厚度从50增加到200微米(微米，μm)，耦合效率降低约5％。使得斜面高度相对于厚度标准化，显示耦合效率在厚度上保持一致。但是，随着玻璃变得越来越薄，且LED厚度等于玻璃厚度，对于给定斜面高度/厚度比，耦合效率对于LED到LGP的间隙更为敏感。

提供给设备制造商(例如，电子显示器制造商)的薄玻璃片通常包括经过加工的边缘。也就是说，边缘经过研磨和形状处理(例如，斜面化)以消除由于切割工艺导致的可能降低玻璃强度的易于受损的锋利边缘和边缘瑕疵(碎片、裂纹等)。此类片材在片材的相反主表面之间的厚度通常等于或小于约2mm，以及厚度更优选等于或小于约0.7mm，以及在一些应用中厚度等于或小于约0.5mm。非常薄的玻璃片可以等于或小于0.3mm并且仍然提供本公开的益处。

已知玻璃的破裂可以追溯到初始瑕疵(例如，小裂纹)，以及破裂从这种初始瑕疵延伸。破裂会在非常短的时间段内发生，或者取决于制品中存在的应力，会在延长的时间段内逐渐发生。然而，每种破裂开始于瑕疵，瑕疵最常见于沿着玻璃片的边缘，并且最特别是之前经过划线和切割的边缘。为了消除边缘瑕疵，可以对板材边缘进行研磨和抛光使得仅留下最小的瑕疵，从而通过增加瑕疵传播所需的应力来提高片材强度。

此外，研磨过程自身很少是均匀的，因为当磨轮跨越玻璃边缘时，其位置可能具有某些飘动或变化。也就是说，磨轮可能移动靠近或者远离玻璃片，从而通过研磨轮施加的抵靠住板材的作用力可能同时根据时间和/或位置的变化而变化。这种位置变化可能导致从边缘去除的材料量的变化。该变化会导致不均匀的研磨以及产生的颗粒量的变化。更简单来说，斜面宽度可能发生变化，并且如果经受研磨的板材边缘是刚性的话，这种变化最为剧烈。

参见图1A至1C，显示在边缘精整之前和之后的玻璃片30的示例性端部分。图1A显示边缘精整之前的玻璃片30。玻璃片30包括第一表面31，与第一表面31相反的第二表面32，以及端表面33。第一表面31与端表面33沿着第一边缘43相交，以及第二表面32与端表面33沿着边缘44相交。图1B和1C显示边缘精整之后的玻璃片30。此处，边缘43、44经过斜面化，提供了第一斜面41和第二斜面42。第一表面31与第一斜面41在边缘46处相交，端表面33与第一斜面41在边缘47处相交，端表面33与第二斜面42在边缘48处相交，第二斜面42与第二表面32在边缘49处相交。玻璃片30的总厚度T_g包括第一斜面41的厚度T_C1、端表面33的厚度T_e和第二斜面42的厚度T_C2之和。

一些实施方式的第一斜面41的厚度T_C1与第二斜面42的厚度T_C2之和小于玻璃片30的总厚度T_g的约10％。在一些实施方式中，斜面41、42的厚度T_C1和T_C2之和小于玻璃片30的总厚度T_g的约5％。在一些实施方式中，斜面41、42的平均厚度T_C1和T_C2之和小于玻璃片30的总厚度T_g的约4％、3％、2.5％、2％、1.5％或1％。在一些实施方式中，斜面平均为20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm或90μm。在一些实施方式中，斜面的平均厚度是如下范围：约20至约80μm，或者约20至约50μm，或者约40至约80μm。

在第一斜面41和第二斜面42的研磨过程中产生的颗粒量(分别表征为斜面宽度W_C1和W_C2)应该最小化。斜面宽度定义为从玻璃片30的边缘表面33到第一表面31或第二表面32的斜面表面的长度，这取决于对哪个斜面进行测量。

一旦在玻璃片上产生了斜面，可以对所得到的额外边缘46、47、48、49进行抛光，以消除这些边缘处的锐角和形成弓形边缘。这可以通过例如磨光轮和合适的磨料糊料来完成。

如图2至4所示是用于对薄玻璃片30进行加工的设备100的实施方式。图2显示侧视图，图3显示俯视图，以及图4显示类似设备100的透视图。设备100包括工作台116，其也可以被称作支撑表面。X轴是在边缘加工过程中，工作台116和/或研磨轮横向移动的方向。Y轴是垂直于X轴的纵向移动方向。工作台116的平面位于X轴和Y轴形成的X-Y平面内。Z轴相对于工作台116的平面是垂直的。虽然也可以是替代构造，但是所示的实施方式提供的工作台116在X-Y平面中以水平方式支撑玻璃片30。在一些实施方式中，工作台116以垂直取向支撑玻璃片30，并且向上或向下移动。

设备100包括具有第一芯轴121的第一马达120。第一芯轴121取向成使得转轴122基本沿着X轴对齐。第一芯轴121放置在工作台116的平面的第一侧上。第二马达130包括第二芯轴131，其取向成使得转轴132基本沿着X轴对齐。第二芯轴131放置在工作台116的平面的第二侧上。工作台116的平面的第二侧与工作台116的平面的第一侧相反。例如，如果工作台116的平面水平取向的话，则第一芯轴121可以位于平面上方，而第二芯轴131可以位于平面下方。如这种方式所用，术语“基本沿着X轴”指的是转轴位于X轴的±20°、±10°、±5°、±4°、±3°、±2°或±1°内。

设备100包括(如图4所示的)支撑体110，其可以保持和/或移动第一马达120和/或第二马达130。支撑体110可以使得马达独立移动或者一起移动。在一些实施方式中，第一马达120位于第一支撑体110a上，第二马达130位于第二支撑体110b上，如图6A和6B所示。支撑体110可以包括(未示出的)Z轴马达，从而使得第一马达120或第二马达130以垂直于玻璃片30形成的主平面的方向移动。

第一研磨轮125连接到第一芯轴121，并且绕着芯轴121的转轴122转动。可以通过本领域技术人员所理解的任何合适组件将研磨轮连接到芯轴。第二研磨轮135连接到第二芯轴131，并且绕着芯轴131的转轴132转动。研磨轮可以安装在芯轴的端部或者沿着芯轴的长度安装。

第一研磨轮125和第二研磨轮135可以是相同类型的磨轮或者可以是不同的。在一些实施方式中，第一研磨轮125和第二研磨轮135是基于柔性氨基甲酸酯的轮。基于氨基甲酸酯的轮具有在交联氨基甲酸酯粘合剂中保持在一起的磨料元件(例如，保持在聚氨酯基质中的工业金刚石)。在一些实施方式中，基于氨基甲酸酯的轮的肖氏A规格硬度(ASTMD2240)是约80至约104，或者约84至约98。示例性研磨轮125如图5所示。研磨轮125可以是基本碟形形状的组件，具有内面126、外面127和周界边缘128。如这种方式所用，术语“基本碟形形状”指的是研磨轮具有大致碟形或鼓形形状组件外观，具有至少一个面和周界边缘。术语内面126指的是轮125更靠近马达的那面。周界边缘128提供了在斜面化过程中与玻璃片30接触的磨料表面。研磨轮对齐绕着X轴转动，采用周界边缘128对玻璃片30的边缘进行斜面化。在一些实施方式中，研磨轮使用包括凹陷中心区域的圆形轮边缘，基于磨轮的杯状形状，通常被称作“杯”轮。

通常，周界边缘128的研磨表面包括分散在合适基质或粘合剂(例如，树脂或金属粘结基质)中的作为切割媒介的金刚石颗粒。也可以使用其他切割媒介，例如碳化物颗粒。一些实施方式的研磨轮的磨料材料的平均粒度是如下范围：约200μm至约3μm，或者约150μm至约4μm，或者约120μm至约5μm，或者约100μm至约6μm，或者约60μm至约7μm，或者约50μm至约8μm，或者约25μm至约10μm。在一些实施方式中，研磨轮的砂砾是约P120至约P6000，或者约P180至约P3000，或者约P240至约P2500，或者约P360至约P2000，或者约P600至约P1500，或者约P800至约P1200，以FEPA标准计。

再次参见图2，被工作台116支撑的玻璃片30使得玻璃片30的一个部分26延伸超过工作台116。例如，玻璃片30可以放置成水平布置(如所示)，其中，可以将玻璃片30称作是从工作台116(也称作支撑元件或支撑表面)悬出的。但是，玻璃片30可以以任意角度固定成任意取向。例如，玻璃片30可以以垂直取向支撑。设备100还可以包括夹具元件117，其包括轨道、指状物、吊钩或者其他合适夹具元件将玻璃片30固定到工作台116。片材的另一种固定方法是通过在工作台116中包含真空吸盘，其保持玻璃片固定。可以单独使用真空，或者可以结合一种或多种夹具元件使用真空。通常来说，可以使用任意合适的方法将玻璃片30固定到工作台116，只要玻璃片30的一个部分26放置成从固定装置延伸出来即可。在一些实施方式中，在玻璃片30牢固附连的同时，延伸部分26能够相对于固定装置折曲。玻璃片30可以固定到固定装置，使得延伸部分26从固定装置延伸出预定距离L。

参见图7，研磨轮125、135接触玻璃片30，从而对边缘进行斜面化。研磨轮的圆形部分可以留下对应于研磨轮形状的略微圆化斜面。但是，玻璃片30与研磨轮的接触量足够小，从而斜面看上去是平坦的，或者来自摩擦的足够热量使得新鲜斜面化的边缘平坦化。图7所示的实施方式经过夸大，以显示(基于斜面的边缘测得的)斜面相对于端表面33的角度。第一研磨轮125可以形成第一斜面41，相对于端表面33具有第一角度α。第二研磨轮135放置成使得第二研磨轮的研磨表面形成相对于端表面33的第二角度β。第一和第二角度α、β可以是基本相同或者不同的角度。

参见图2，显示玻璃片30从页面平面移出的设备和方法的实施方式，以及参见图7，第一研磨轮125绕着转轴122转动并以作用力F1作用在第一表面31上。这个作用力F1进而可以在玻璃片30中产生偏斜δ1。也就是说，玻璃片30响应于施加的作用力发生弯曲。这可以在图8的帮助下大致看出来，显示了施加到玻璃片30的作用力F，从而引起偏斜δ形式的响应。弯曲量或者柔量(δ的大小)与许多变量有关，包括玻璃的材料性质(例如，杨氏模量)、从固定装置的伸出量以及作用力的大小。这些变量可以结合到一起并表征为刚度值k，其中，刚度等于施加的作用力处于所得到的偏斜大小。刚度k可以大致表示为：

式中，作用力F除以偏斜δ还与以下的参数成正比：玻璃片的弹性模量E乘以惯性矩I并除以玻璃片延伸超过固定装置的量L的三次方。

还可以显示出，通过磨轮去除的材料量与施加的作用力成正比。从上述等式可以看出，对于被刚性支撑体完成支撑的板材(没有延伸部分和在施加的作用力下在玻璃片的平面中没有偏斜)，刚度是无限的。在这种情况下，作用力(例如，通过磨轮施加到玻璃片上的作用力)的增加会导致材料去除量的相称增加，并且因而导致斜面宽度的增加。此类系统变得对于现实生活系统中经常观察到的研磨轮的位置的小的变化是令人讨厌的敏感的。这种灵敏度会高至1:1，其中，施加的作用力加倍导致去除材料的加倍。

另一方面，上述关系式还暗示了如果一部分的板材延伸超过固定装置(例如，超过工作台116)，则延伸部分的刚度降低且是有限的，并且板材可以挠曲。对于低的有限刚度，这种柔性导致减小的斜面宽度。换言之，相比于相对于刚性板材(例如，高刚度)的相同位置移动，由于磨轮与(展现出柔性的)具有低刚度的板材的接触的小的位置变化所导致的偏斜可以避免材料去除的大量增加。此外，如果玻璃片没有展现出柔性的话，斜面化加工设备的精度水平不需要高到尽可能高的情况。这可以降低设备成本，因为可以例如降低轴承精度。

本领域技术人员会理解的是，第二研磨轮130会呈现相似的情形设定。也就是说，考虑第二磨轮28b与第二边缘44接触且施加作用力F2。但是，由于F2施加的方向与F1相反，玻璃片30的延伸部分的位移发生的方向与第一研磨轮120所产生的偏斜相反。

根据本公开的实施方式，使用多个研磨轮产生斜面或者在被固定装置限制的玻璃片的端部的两个边缘上产生斜面，其中，玻璃片包括延伸超过固定装置的部分。部署了至少两个磨轮，并且布置成使得所述至少两个磨轮中的每一个分别在玻璃片的相对侧上啮合玻璃片的端部。每个轮绕着转轴转动并且沿着玻璃片的端部发生相对移动，从而沿着玻璃片的端部形成两个斜面。

例如，沿着玻璃片30的第一边缘43，通过第一研磨轮120形成斜面41。在一些实施方式中，斜面相对于端表面33的平面的角度α是如下范围：约20至约75度，或者约30至约70度，或者约40至约65度，或者约45至约65度，或者约50至约65度，或者约60度。类似地，第二研磨轮130在第二边缘44产生第二斜面42。在一些实施方式中，斜面角度β是如下范围：约20至约75度，或者约30至约70度，或者约40至约65度，或者约45至约65度，或者约50至约65度，或者约60度。

为了隔离研磨轮120、130的影响，研磨轮120、130放置成间隔预定距离D_e，如图9所示。对这个预定距离的大小进行选择，从而通过一个轮施加到玻璃片30的作用力不会影响其他轮的作用。也就是，通过一个杯轮产生的相对于玻璃片平面的偏斜没有引起玻璃片在其他杯轮影响区域内的偏斜。或许更简单来说，通过一个磨轮产生的相对于玻璃片平面的偏斜没有与通过其他磨轮产生的偏斜重叠。在一些实施方式中，磨轮的相邻面间隔至少约2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。

再次参见图6A和6B，第一马达120和/或第二马达130可以是在Z轴上可移动的，从而使得马达、芯轴和连接的研磨轮移动相互靠近或远离以及移动靠近或远离工作台。Z轴移动实现了对研磨轮125、135进行替换，以及向玻璃片30施加受控量的作用力。在一些实施方式中，第一马达120和/或第二马达130可以是在Z轴上可移动的，距离工作台的距离等于或大于约30mm、40mm、50mm、60mm、70mm或80mm。图6A显示第一马达120安装在与第二马达130支撑体110b分开的支撑体110a上。马达120、130处于加工位置，其中，会对通过研磨轮125、135的玻璃片进行边缘处理。图6B显示马达120、130，芯轴121、131，以及研磨轮125、135在Z轴上移动远离加工位置的设备。

第一马达120和第二马达130可以构造成以任意合适的速度运行。在一些实施方式中，马达构造成以如下速度范围运行：约600rpm至约3000rpm，或者约800rpm至约2500rpm，或者约1000rpm至约2400rpm，或者约1500rpm至约2200rpm。

参见图9，第一芯轴121与第二芯轴131间隔距离D_a，其足以防止第一研磨轮125与第二芯轴131接触或者第二研磨轮135与第一芯轴121接触。在一些实施方式中，第一芯轴121与第二芯轴131的间隔量大于或等于第一研磨轮125的半径r₁或者第二研磨轮135的半径r₂中较大的那个加上安全裕度。在一些实施方式中，安全裕度等于或大于约3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm。此外，研磨轮的厚度中点之间的距离D_c足以防止研磨轮的相邻面发生接触。

单个研磨轮的尺度可以发生变化。在一些实施方式中，研磨轮的半径是约25mm至约250mm，或者约50mm至约200mm，或者约75mm至约150mm，或者约100mm，或者约150mm，或者约200mm。

图9显示每个芯轴121、131具有单个研磨轮125、135的实施方式。显示芯轴121、131具有近似相同的长度；但是会理解的是，芯轴121、131的长度可以是不同的，并且可以控制芯轴121、131上的研磨轮125、135的位置以防止研磨轮之间发生接触。

在一些实施方式中，第一芯轴121和/或第二芯轴131还包括额外的研磨轮。图10显示第一芯轴121具有单个研磨轮125而第二芯轴131具有两个研磨轮135a、135b的实施方式。研磨轮135a、135b沿着第二芯轴131的长度间隔开，使得第一芯轴121上的研磨轮125位于研磨轮135a、135b之间。图11显示第一芯轴121具有两个研磨轮125a、125b并且第二芯轴131具有两个研磨轮135a、135b的另一个实施方式。研磨轮125a、125b沿着第一芯轴121的长度间隔开，研磨轮135a、135b沿着第二芯轴131的长度间隔开，使得芯轴上的研磨轮是交替的，从而研磨轮125a、125b中的至少一个位于研磨轮135a、135b之间，研磨轮135a、135b中的至少一个位于研磨轮125a、125b之间。

研磨轮的宽度可以发生变化以提供与玻璃片的足够接触长度。在图9的实施方式中，研磨轮125的宽度W_W1和研磨轮135的宽度W_W2分别大于或等于约25mm、28mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm。在图10的实施方式中，研磨轮125的宽度W_W1分别大于或等于约25mm、28mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm，研磨轮135a的宽度W_W2a与研磨轮135b的宽度W_W2b的总和大于或等于约25mm、28mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm。具有较大接触长度的轮在每单位面积上会比具有较小接触长度的其他方面一样的轮使用较小的作用力。

图12显示根据本公开一个或多个实施方式的设备100的示意图。研磨轮125连接到第一芯轴121和第一马达120，以及研磨轮135连接到第二芯轴131和第二马达130。第一马达120和第二马达130各自采用第一分别作用力变换器147和第二作用力变换器148连接到控制器145。作用力变换器是将作用力转化为电信号的组件。例如，示例性作用力具有4至20mA的电输出，这等于匹配变换器范围的0至100N的作用力范围。作用力变换器147、148可以是能够在预定范围内测量作用力的任意合适的作用力变换器。一些实施方式的作用力变换器以可操作方式连接到空气轴承，向马达120、130提供受控量的作用力，从而通过研磨轮125、135在玻璃片30上产生每单位面积受控量的作用力。在使用中，作用力变换器测量研磨轮在玻璃上的作用力，以及反馈回路可以调整空气轴承(或者其他作用力传递系统)来施加所需的作用力。换言之，第一马达120和第二马达130被推向工作台116的表面，从而如果马达如果高于工作台的表面的话，作用力转换器会向下推动马达。作用力转换器结合控制器145提供的反馈系统可以补偿单个研磨轮的柔性，从而可以使用具有不同芯材料的研磨轮。控制器145可以是任意合适的控制器、微控制器或者计算机，并且可以包括例如：电路、中央处理单元、显示单元和/或输入/输出单元。在一些实施方式中，作用力转换器构造成维持研磨轮抵靠住玻璃的压力是约10N、20N、30N、40N或50N，或者约5牛顿至约75牛顿，或者约10牛顿至约50牛顿。

工作台116或者连接到工作台的合适组件可以构造成使得玻璃片30以任意合适速度移动跨越研磨轮。以这种方式所使用的术语“跨越研磨轮”没有暗示组件的方向或者物理取向。相反地，该术语用于表示研磨轮相对于玻璃片的相对移动，从而通过研磨轮使得玻璃片的边缘变得斜面化。工作台116可以构造成以大于或等于约5m/分钟、10m/分钟、15m/分钟、20m/分钟、25m/分钟或30m/分钟的速率移动玻璃片。在一些实施方式中，工作台116构造成以约5m/分钟至约30m/分钟的速率移动玻璃片。

图13显示包括冷却系统170以防止玻璃片30或研磨轮过热的设备100的实施方式。显示的是第一马达120、第一芯轴121和研磨轮125，但是会理解的是，可以有两个马达、芯轴或者多个研磨轮。可以使用单个冷却系统170来冷却多个马达、芯轴和/或研磨轮，或者每个马达、芯轴和/或研磨轮可以具有分开的冷却系统。冷却系统170可以包括与第一芯轴121相邻的多个第一周界液体冷却喷嘴171。所述多个第一周界液体冷却喷嘴171可以对齐或放置成朝向研磨轮125的周界边缘128和/或朝向玻璃片引导冷却液体。在一些实施方式中，设备100包括多个第二周界液体冷却喷嘴，它们与第二芯轴相邻并且放置成朝向第二研磨轮的周界边缘和/或朝向玻璃片的边缘引导冷却液体。所述多个第一周界液体冷却喷嘴和多个第二周界冷却喷嘴可以共用单个冷却系统170，或者它们每一个可以具有分开的独立冷却系统。

在一个或多个实施方式中，冷却喷嘴布置在距离玻璃片的边缘和/或研磨轮125的周界边缘128如下距离范围：约10cm至约200cm，或者约40cm至约200cm，或者约80cm至约200cm，或者约100cm至约200cm，或者约150cm至约200cm。可以通过液体冷却剂管线172使得冷却液体流动到远端液体冷却喷嘴171。可以通过(未示出的)供给线来供给冷却系统170，所述供给线可以连接到(未示出的)冷却剂源，例如供应自来水的水龙头或连接到(未显示的)装有去离子水和/或去矿物质水的罐的泵。

在一个或多个实施方式中，冷却系统170被构造成在玻璃片的斜面化过程中被激活。所述多个周界液体冷却喷嘴可以包括任意合适数量的喷嘴，从而在研磨和/或抛光过程中提供足够的冷却。图13所示的实施方式具有两个喷嘴171，但是本领域技术人员会理解的是，可以使用更多或更少的喷嘴。例如，可以提供3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个周界液体冷却喷嘴。类似地，所述多个第二周界液体冷却喷嘴可以包括任意合适数量的喷嘴，从而在研磨过程中提供足够的冷却。

在斜面化过程中，远端液体冷却喷嘴171可以与玻璃片30的边缘或者研磨轮125的周界边缘128间隔开任意合适的距离。在运行过程中，远端液体冷却喷嘴171可以与玻璃片的边缘或者研磨轮125的周界边缘128间隔开如下距离：5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、50、cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm、125cm、150cm、200cm或者最高至500cm。每个冷却喷嘴171可以按需调节尺寸和形状，以获得所需的冷却效果。例如，冷却喷嘴171的开口的直径可以是0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、0.9mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm或者至10mm。对于冷却剂管线172和供给线中的每一个，可以使用常规聚氯乙烯(PVC)或者其他合适的塑料管或金属管。冷却液体可以包括水、冷水或者其他冷却液体。

如上文所述，本文所述的设备和方法可以用于制造玻璃导光板。图14显示导光板200的示例性实施方式，其可以通过本公开的方法和设备通过边缘研磨和抛光来精整玻璃片制造。玻璃片具有典型导光板的形状和结构，所述典型导光板包括玻璃片，其具有第一面210(其可以是正面)和与第一面相反的第二面(其可以是背面)。第一和第二面可以具有高度H和宽度W。在一个或多个实施方式中，第一和/或第二面具有小于0.6μm、0.4μm或0.2μm的平均粗糙度(Ra)，这是通过3D光学轮廓仪或表面形貌装置测得的。

玻璃片200在正面与背面之间具有厚度T，其中，厚度形成了4个边缘。玻璃片的厚度通常小于正面和背面的高度和宽度。在各种实施方式中，导光板的厚度小于正面和/或背面高度的1.5％。在一个或多个实施方式中，厚度T可以是约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或者约0.3mm。在一些实施方式中，导光板的厚度T是：约0.1mm至约2.5mm，或者约0.2mm至约2mm，或者约0.3mm至约1.5mm。一些实施方式的导光板的高度、宽度和厚度构造成和尺寸调节成用作LCD背光应用中的LGP。

在所示的实施方式中，第一边缘230是光注入边缘，其接收例如一个或多个发光二极管(LED)提供的光。在一些实施方式中，在透射中，光注入边缘在小于12.8度的半峰值全宽(FWHM)的角度内散射光。可以通过根据本文所述的设备和方法对第一边缘230进行研磨和抛光来获得光注入边缘。

玻璃片还包括与第一边缘230(光注入边缘)相邻的第二边缘240，以及与第二边缘240相反且与光注入边缘230相邻的第三边缘，其中，在反射中，第二边缘240和/或第三边缘260在小于12.8度的全半峰宽FWHM的角度内散射光。第二边缘240和/或第三边缘260在反射中可以包括小于6.4度的扩散角。玻璃片包括与第一边缘230相反的第四边缘250。

根据一个或多个实施方式，出于至少两个原因，LGP的4个边缘中的3个具有镜像抛光表面：LED耦合和两个边缘处的全内反射(TIR)。根据一个或多个实施方式，且如图15所示，注入到第一边缘230的光可以入射到与注入边缘相邻的第二边缘240以及与注入边缘相邻的第三边缘260，其中，第二边缘240与第三边缘260相反。在没有用氢氟酸进行蚀刻和/或对边缘进行浆料抛光的情况下，第二和第三边缘也可以在边缘处包括低的平均粗糙度Ra，其小于0.5微米、0.4微米、0.3微米或者0.2微米(这是通过光学轮廓仪测得的)，从而入射光从与第一边缘相邻的这两个边缘经历全内反射。

光可以从沿着第一边缘230布置的LED的阵列300注入到第一边缘230中。LED的位置可以距离第一边缘230小于0.5mm。根据一个或多个实施方式，LED的厚度或高度可以小于或等于玻璃片的厚度，以提供与导光板200的有效光耦合。根据一个或多个实施方式，这两个边缘240、260在反射中还可以包括小于6.4度的扩散角。

可对本文所述的材料、方法和制品作出各种改进和变化。考虑到本文揭示的材料、方法和制品的说明和实施，本文所述的材料、方法和制品的其它方面将是显而易见的。本说明书和实施例应视为示例。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公开进行各种修改和变动。

Claims

1.一种用于对玻璃片的边缘进行精整的设备，所述设备包括：

工作台，当边缘经受研磨和抛光时，所述工作台支撑玻璃片，其中，X轴是工作台上的玻璃片的平面上的横向移动方向，Y轴是垂直于X轴的平面上的纵向移动方向，Z轴是相对于平面的垂直移动方向；

第一马达，所述第一马达具有第一芯轴，所述第一芯轴具有置于平面的第一侧上的第一芯轴转轴，所述第一芯轴的轴基本沿着X轴对齐；

第二马达，所述第二马达具有第二芯轴，所述第二芯轴具有置于平面的第二侧上的第二芯轴转轴，所述第二芯轴的轴基本沿着X轴对齐；

安装在第一芯轴上的第一研磨轮，所述第一研磨轮是基本碟形形状，具有周界边缘，采用第一研磨轮的周界边缘对玻璃片的第一边缘进行斜面化；以及

安装在第二芯轴上的第二研磨轮，所述第二研磨轮是基本碟形形状，具有周界边缘，采用第二研磨轮的周界边缘对玻璃片的第二边缘进行斜面化。

2.如权利要求1所述的设备，其中，第一芯轴或第二芯轴中的一个或多个还包括额外的研磨轮。

3.如权利要求1-2中任一项所述的设备，其中，第一芯轴和第二芯轴构造成产生的斜面小于或等于玻璃片厚度的约5％。

4.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，第一研磨轮和第二研磨轮分别独立地具有约200μm至约3μm的平均粒度范围。

5.如权利要求1-4中任一项所述的设备，其中，第一研磨轮和第二研磨轮是基于柔性氨基甲酸酯的轮。

6.如权利要求1-5中任一项所述的设备，其中，第一芯轴与第二芯轴间隔大于或等于第一研磨轮或第二研磨轮的半径加上10mm。

7.如权利要求1-6中任一项所述的设备，其中，第一马达和第二马达分别能够在Z轴上移动，距离工作台等于或大于60mm的距离。

8.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中，工作台构造成使得玻璃片在与第一研磨轮和第二研磨轮相邻的平面中移动，所述平面由X轴和Y轴形成。

9.如权利要求8所述的设备，其中，工作台构造成以约5m/分钟至约30m/分钟的速率移动玻璃片。

10.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中，第一研磨轮和第二研磨轮分别具有足以提供大于或等于约25mm接触的厚度。

11.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中，朝向工作台推动第一马达和第二马达。

12.如权利要求11所述的设备，其还包括连接到第一马达和第二马达的作用力转换器或空气轴承中的一个或多个。

13.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中，第一马达和第二马达构造成以约600rpm至约3000rpm的速度运作。

14.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其还包括与第一芯轴相邻且放置成朝向第一研磨轮的周界边缘引导冷却液体的多个第一周界液体冷却喷嘴，以及与第二芯轴相邻且放置成朝向第二研磨轮的周界边缘引导冷却液体的多个第二周界液体冷却喷嘴。

15.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其还包括多个远端液体冷却喷嘴，它们放置成远离第一研磨轮和第二研磨轮，且放置成朝向玻璃片的边缘引导冷却液体。

16.一种对玻璃片的边缘进行精整的方法，所述方法包括：

在工作台上支撑玻璃片，一部分的玻璃片从工作台延伸出一段距离，所述玻璃片包括第一表面、与第一表面相反的第二表面和端表面，第一表面与端表面沿着第一边缘相交，而第二表面与端表面沿着第二边缘相交，其中，X轴是表面上的玻璃片的平面上的横向移动方向，Y轴是垂直于X轴的平面上的纵向移动方向，Z轴是垂直于平面的移动方向；

使得第一边缘与置于第一马达的第一芯轴轴上的至少一个第一研磨轮接触，所述第一研磨轮是基本碟形形状；

使得第二边缘与置于第二马达的第二芯轴轴上的至少一个第二研磨轮接触，所述第二研磨轮是基本碟形形状；以及

在第一和第二研磨轮与第一和第二边缘分别发生接触的过程中，产生第一和第二研磨轮与玻璃片之间的相对运动，从而对第一边缘和第二边缘进行斜面化。

17.如权利要求16所述的方法，其中，斜面小于或等于玻璃片厚度的约5％。

18.如权利要求16-17中任一项所述的方法，其中，工作台构造成以约5m/分钟至约30m/分钟的速率移动玻璃片。

19.如权利要求16-18中任一项所述的方法，其中，第一研磨轮和第二研磨轮各自分别具有足以提供大于或等于约25mm接触的厚度。

20.如权利要求16-19中任一项所述的方法，其还包括提供作用力从而朝向工作台推动第一马达和第二马达。