CN114981221A - 玻璃板以及玻璃板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
玻璃板的制造方法包括:初始裂纹形成工序,在母玻璃板(MG)形成初始裂纹;以及割断工序,利用由激光(L)的照射区域(SP)的加热以及冷却区域(CP)的冷却产生的热应力,以初始裂纹为起点使裂纹(CR)在沿着割断预定线(CL)方向以及母玻璃板(MG)的厚度方向上发展。在割断工序中,激光(L)在照射区域(SP)对母玻璃板(MG)的表层(SL)以及内部(IL)进行加热,并且将照射区域(SP)中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差(ΔT)设为575℃以上。
Description
技术领域
本发明涉及向母玻璃板照射激光并进行割断,从而制造规定形状的玻璃板的方法。
背景技术
如公知的那样,在液晶显示器、有机EL显示器等显示器、有机EL照明、太阳能电池的面板等中使用的各种玻璃板经过将母玻璃板切断的工序而构成为规定形状。
例如,在专利文献1中作为将母玻璃板切断的技术而公开有激光割断。在该激光割断中,首先,利用金刚石刀具等裂纹形成机构在母玻璃板(厚度为0.2mm以下的玻璃膜)形成初始裂纹。接下来,沿着在母玻璃板设定的割断预定线照射激光而将母玻璃板加热,并利用从冷却机构喷射的冷却水等冷媒将已加热的部分冷却。由此,在母玻璃板产生热应力(热冲击),以初始裂纹为起点使裂纹沿着割断预定线(切断预定线)发展,从而能够将母玻璃板切断。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-116611号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1的激光割断中,由于使用CO2激光,因此仅加热母玻璃板的表层。因此,无法在母玻璃板的内部作用足够的热应力,割断后的玻璃板的端面(割断面)的品质有可能变差。即,随着母玻璃板变厚,有时在割断后的玻璃板的端面形成微裂纹等缺陷,可能产生端面及其附近的强度降低这样的问题。
本发明的课题在于提供由割断面构成的端面及其附近的强度高的玻璃板。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题而做出的本发明为一种玻璃板的制造方法,包括:初始裂纹形成工序,在母玻璃板形成初始裂纹;以及割断工序,利用由激光的照射区域的加热以及冷却区域的冷却产生的热应力,以初始裂纹为起点使裂纹在沿着割断预定线的方向以及所述母玻璃板的厚度方向上发展,所述玻璃板的制造方法的特征在于,在割断工序中,激光在照射区域对母玻璃板的表层以及内部进行加热,并且将照射区域中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT设为575℃以上。
如此一来,由于在利用激光不仅将母玻璃板的表层加热成高温而且连内部也加热成高温之后骤冷,因此在供激光入射的一侧的玻璃板的表面的缘部以及玻璃板的割断后的端面形成压缩应力层。此时,若将激光的照射区域中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT管理为575℃以上,则能够可靠地形成最大压缩应力值高的压缩应力层。其结果是,仅通过将母玻璃板割断,就提高玻璃板的端面及其附近的强度。
在上述的结构中,优选的是,激光为CO激光、Er激光、Ho激光或者HF激光。
若选择这种激光,则不仅能够高效地加热母玻璃板的表层,而且能够高效地加热内部,因此容易在供激光入射的一侧的玻璃板的表面的缘部以及玻璃板的割断后的端面形成压缩应力层。
在上述的结构中,优选的是,利用冷媒冷却冷却区域。
冷却区域也可以进行放置冷却(环境的作用下的自然冷却),但利用冷媒积极冷却冷却区域的方案能够增大激光的照射区域中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT的值。即,若利用冷媒冷却冷却区域,则能够增大形成于玻璃板的表面的缘部以及端面的压缩应力层的最大压缩应力值。
为了解决上述的课题而做出的本发明为一种玻璃板,其具有第一表面、第二表面以及将第一表面与第二表面相连的端面,所述玻璃板的特征在于,端面由割断面构成,在第一表面的缘部以及端面具有压缩应力层。
如此一来,端面由割断面构成,因此成为缺陷(裂纹)少的平滑面。另外,在第一表面的缘部以及端面形成压缩应力层,因此玻璃板的端面及其附近的强度提高。
在上述的结构中,优选的是,压缩应力层从第一表面的缘部到端面连续。
如此一来,也在第一表面的缘部与端面的边界部即角部形成压缩应力层。因此,能够抑制以角部为起点的破损。
在上述的结构中,优选的是,压缩应力层的最大压缩应力值为0.1MPa以上。
如此一来,第一表面的缘部以及端面的强度充分提高。
在上述的结构中,优选的是,玻璃板由无碱玻璃构成。
即,根据本发明,即使是无碱玻璃那样的无法化学强化的玻璃板,也能够提高第一表面的缘部以及端面的强度。
在上述的结构中,优选的是,玻璃板的板厚为0.05~5mm。
若是具有这种数值范围的板厚的玻璃板,则容易在端面形成压缩应力层。
在上述的结构中,优选的是,压缩应力层的沿着端面的厚度方向尺寸为25~50μm。
如此一来,压缩应力层的厚度得到充分确保,因此能够适当维持端面的强度。
在上述的结构中,优选的是,压缩应力层的沿着第一表面的宽度方向尺寸为1~5mm。
如此一来,压缩应力层的宽度得到充分确保,因此适当维持第一表面的缘部的强度。
发明效果
根据本发明,能够提供由割断面构成的端面及其附近的强度高的玻璃板。
附图说明
图1是示出第一实施方式的玻璃板的俯视图。
图2是图1所示的玻璃板的A-A剖视图。
图3是示出第二实施方式的初始裂纹形成工序的立体图。
图4是示出第二实施方式的割断工序的立体图。
图5是母玻璃板的侧视图。
图6是示出第三实施方式的割断工序的立体图。
图7是示出第四实施方式的割断工序的立体图。
图8是示出第五实施方式的割断工序的立体图。
图9是示出第六实施方式的初始裂纹形成工序的立体图。
图10是示出第六实施方式的割断工序的立体图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是,对在各实施方式中对应的构成要素标注相同的附图标记,从而有时省略重复的说明。在各实施方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下,关于该结构的其他部分,能够应用在先说明了的其他实施方式的结构。另外,不仅是在各实施方式的说明中明示的结构的组合,只要在组合上不特别产生障碍,则即使未明示,也能够将多个实施方式的结构彼此局部地组合。
(第一实施方式)
如图1以及图2所示,在第一实施方式中,例示玻璃板G。本实施方式的玻璃板G具有第一表面G1、第二表面G2以及将第一表面G1与第二表面G2相连的端面G3。
玻璃板G的形状没有特别限定,但在本实施方式中为矩形形状。
玻璃板G的板厚优选为0.05~5mm,更优选为0.3~1.0mm。
玻璃板G例如由硅酸盐玻璃、二氧化硅玻璃、硼硅酸玻璃、钠玻璃、钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃等构成,但在本实施方式中由无碱玻璃构成。即,玻璃板G不是化学强化了的玻璃。此处,无碱玻璃是指实质上不含碱成分(碱金属氧化物)的玻璃,具体而言,是指碱成分的重量比为3000ppm以下的玻璃。本发明中的碱成分的重量比优选为1000ppm以下,更优选为500ppm以下,最优选为300ppm以下。
玻璃板G的与四边对应的各端面G3由割断后的面(以下,割断面)构成。各端面G3是与第一表面G1以及第二表面G2大致正交的平坦的平面,无裂纹。这里,无裂纹的意思是指如下表面性状:以接触式的表面粗糙度测定器(例如东京精密公司制的SURFCOM1400D)对端面G3的表面粗糙度Ra进行测定的情况下,小于检测下限,表面粗糙度Ra无法测定。
第一表面G1的缘部G1a以及端面G3具有压缩应力层C。
如图1所示,在俯视玻璃板G的情况下,压缩应力层C沿着第一表面G1的缘部G1a的整个周围形成为框缘状。换言之,压缩应力层C未形成于除缘部G1a以外的第一表面G1的中央部G1b。通过这种压缩应力层C,玻璃板G的端面G3及其附近的强度提高。这里,第一表面G1为后述的激光L的入射面。
如图2所示,在剖视玻璃板G的情况下,压缩应力层C在第一表面G1的缘部G1a的表层部沿着第一表面G1延伸到端面G3。其结果是,压缩应力层C从第一表面G1的缘部G1a到端面G3连续。即,也在第一表面G1的缘部G1a与端面G3的边界部即角部G4形成有压缩应力层C。由此,能够抑制以角部G4为起点的破损。例如,若以第一表面G1露出的状态用作罩玻璃,则能够有效地抑制以角部G4为起点的破损。需要说明的是,在本实施方式中,压缩应力层C仅形成于第一表面G1侧,未形成于第二表面G2侧。
压缩应力层C的最大压缩应力值(第一表面G1的压缩应力层的压缩应力值以及端面G3的压缩应力层的压缩应力值中的最大值)优选为0.1MPa以上,更优选为0.3MPa以上,进一步优选为0.5MPa以上,最优选为0.7MPa以上。需要说明的是,压缩应力层C的最大压缩应力值的上限值例如为5MPa、4MPa、3MPa、2MPa或者1MPa。这里,最大压缩应力值通过以下方式而测定,即,将玻璃板G切断等而制作截面试样,并使用Photonic-lattice公司制的WPA-micro来观测该截面式样的内部应力分布。
压缩应力层C的沿着端面G3的厚度方向尺寸(最大值)H优选为25~50μm,更优选为40~50μm。压缩应力层C的沿着第一表面G1的宽度方向尺寸(最大值)W优选为1~5mm,更优选为1~3mm。
(第二实施方式)
如图3~图5所示,在第二实施方式中,例示玻璃板G的制造方法。
本实施方式的玻璃板G的制造方法包括将母玻璃板MG切断而形成一张以上的玻璃板的切断工序。母玻璃板MG通过在将由例如溢流下拉法这样的下拉法、浮法连续成形为带状的玻璃带在宽度方向上切断之后去除耳部而构成为矩形形状。
切断工序包括在母玻璃板MG形成初始裂纹的初始裂纹形成工序以及在母玻璃板MG作用热应力而使初始裂纹发展的割断工序。
在初始裂纹形成工序中,利用裂纹形成构件2在载置于平台1的母玻璃板MG的第一表面MG1的一部分形成初始裂纹。如图3所示,在母玻璃板MG设定有直线状的割断预定线CL。在割断预定线CL中,在其一端部设定有割断开始点CLa,在其另一端部设定有割断结束点CLb。割断开始点CLa以及割断结束点CLb设定于母玻璃板MG的角部MGa(矩形形状的母玻璃板MG中的一边MGa的中途部)。裂纹形成构件2由烧结金刚石刀具等尖端状的刻划器构成,但并不限定于此,也可以由金刚石笔、硬质合金刀具、砂纸等构成。
如图3所示,在初始裂纹形成工序中,裂纹形成构件2从母玻璃板MG的上方下降而与母玻璃板MG的第一表面MG1的缘部接触。在本实施方式中,裂纹形成构件2与母玻璃板MG的第一表面MG1的缘部中的角部MGa(缘部与端面的边界部)接触。由此,在割断预定线CL的割断开始点CLa形成初始裂纹。
如图4所示,在割断工序中,利用激光照射装置3向第一表面MG1的初始裂纹照射激光L,并且将该激光L沿着割断预定线CL进行扫描。详细而言,激光照射装置3构成为能够三维地移动,在载置于平台1的母玻璃板MG的上方沿规定的方向移动,从而将激光L沿着割断预定线CL从割断开始点CLa扫描到割断结束点CLb。由此,激光L的照射区域SP被加热,并且该被加热的照射区域SP沿着割断预定线CL移动。另一方面,在本实施方式中,将母玻璃板MG的第一表面MG1放置冷却(环境的作用下的自然冷却)。即,母玻璃板MG的除照射区域SP以外的部分成为通过散热而被冷却的冷却区域。在由这种照射区域SP的加热以及冷却区域的冷却产生的热应力的作用下,以初始裂纹为起点的裂纹CR沿着割断预定线CL发展。另外,裂纹CR在母玻璃板MG的整个厚度方向的范围内发展,并发展至位于第一表面MG1的相反侧的第二表面MG2。
从激光照射装置3照射的激光L优选为CO激光、Er激光(Er:YAG激光)、Ho激光(Ho:YAG激光)或者HF激光。激光L既可以为脉冲激光,也可以为连续激光。在作为激光而使用CO激光的情况下,其波长优选为5.25~5.75μm。
如图4以及图5所示,激光照射装置3对母玻璃板MG的第一表面MG1以形成圆形的照射区域(激光斑)SP的方式照射激光L。激光L的照射直径(光斑直径)优选为1~8mm,更优选为2~6mm。
在如以往那样使用CO2激光的情况下,停留在对母玻璃板MG(第一表面MG1)的表层SL(例如从第一表面MG1起到深度10μm左右的范围)进行加热。因此,有时无法赋予足以产生使裂纹沿厚度方向发展的热应力的热量。
与此相对,在本制造方法所含的割断工序中,通过使用高输出且能够稳定地照射的CO激光L等,从而即使是圆形的照射区域SP,也不仅加热母玻璃板MG的第一表面MG1侧的表层SL,而且能够加热到内部IL。因此,能够赋予足以产生使裂纹CR沿厚度方向发展的热应力的热量。这里,母玻璃板MG的表层SL是指从母玻璃板MG的第一表面MGI起到10μm的深度的层,母玻璃板MG的内部IL是指从第一表面MG1起具有超过10μm的深度的区域(参照图5)。
因而,在割断工序中,使用CO激光L等,从而母玻璃板MG在不仅表层SL被加热成高温而且连内部IL也被加热成高温之后,通过放置冷却而骤冷。在这种加热骤冷的作用下,在将母玻璃板MG割断而得到的玻璃板G形成压缩应力层C(参照图1以及图2)。该压缩应力层C如在第一实施方式中已说明的那样形成于入射了激光L的玻璃板G的第一表面G1的缘部G1a与玻璃板G的割断后的端面G3。
割断工序在如下条件下实施:除了如上述那样激光L在照射区域SP中将母玻璃板MG的表层SL以及内部IL加热,而且照射区域SP中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT为575℃以上。如此一来,能够提高形成于玻璃板G的压缩应力层C的最大压缩应力值(例如0.1MPa以上)。其结果是,仅通过将母玻璃板MG割断,就能够提高玻璃板G的端面(割断面)G3及其附近的强度。需要说明的是,在矩形形状的玻璃板G的四边的各端面G3形成压缩应力层C的情况下,在玻璃板G的与四边对应的各个位置利用上述的割断方法将母玻璃板MG割断。
照射区域SP中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT优选为600℃以上。
在本实施方式中,由于将母玻璃板MG通过放置冷却而冷却,因此第一表面MP1的大致整体成为冷却区域。因此,在激光L的照射区域SP以及从照射区域SP起向后方分离10mm的分离位置分别测定第一表面MG1的温度(上表面温度),从而对照射区域SP中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT进行计算。这里,后方是以激光L的扫描方向(行进方向)为基准。更确定而言,后方的意思是指比照射区域SP靠割断开始点CLa侧。第一表面MP1的温度例如能够使用玻璃温度测定用热成像仪(Optris公司制PI450G7)来测定。需要说明的是,在第一表面MG1通过放置冷却而被冷却的情况下,只要从照射区域SP分离规定距离以上,则第一表面MP1的温度不论在任何位置测定都是大致相同。因而,距照射区域SP的分离距离并不限定于从照射区域SP起向后方10mm,能够设定为可以忽略激光L的加热的影响的任意的距离。
割断工序优选为在由下述的数学式1算出的母玻璃板MG的热应力σT为100MPa以上的条件下实施。
[数学式1]
其中,E为母玻璃板的杨氏模量(MPa),α为母玻璃板的热膨胀系数(/℃),v为母玻璃板的泊松比,ΔT为激光的照射区域中的母玻璃板的温度(℃)与冷却区域中的母玻璃板的温度(℃)之差。
若在热应力σT为100MPa以上的条件下实施割断工序,则在母玻璃板MG作用足够的热应力,因此能够更可靠地提高形成于玻璃板G的压缩应力层C的最大压缩应力值。割断工序更优选为在热应力σT为105MPa以上的条件下实施。
这里,根据数学式1可知,若增大ΔT则热应力σT的值变大。ΔT的值能够通过提高照射区域SP中的最高温度和/或降低冷却区域中的最低温度从而变大。作为提高照射区域SP中的最高温度的方法,例如可以举出降低激光L的扫描速度或者增加激光L的输出(W)。另一方面,作为降低冷却区域中的最低温度的方法,例如可以举出利用冷媒等积极冷却冷却区域(参照后述的第三实施方式等)。需要说明的是,通过冷媒等的供给积极冷却冷却区域的结构不是必须的,如本实施方式那样,即使不进行冷媒等的供给而将冷却区域放置冷却也能够进行母玻璃板MG的割断。
(第三实施方式)
如图6所示,在第三实施方式中,例示玻璃板G的制造方法。在本实施方式中,在割断工序中利用从冷却装置4喷射的冷媒R(例如空气)冷却激光L的照射区域SP附近的冷却区域CP这点与第二实施方式不同。
冷却装置4构成为追随激光照射装置3而移动。冷却装置4从其喷嘴将冷媒R朝向激光L的照射区域SP及其周围的冷却区域CP喷射。作为冷媒R,除空气以外,适当使用He、Ar等非活性气体、不氧化的N2气体。在本实施方式中,在由激光L带来的照射区域SP的加热以及由冷媒R带来的冷却区域CP的冷却的作用下,能够更加显著地产生用于使裂纹CR发展的热应力。在使用CO激光的情况下,CO激光吸收水分,因此在水分的作用下CO激光的输出衰减。因而,不将水用作冷媒R较佳。但是,在有效利用激光L的输出的衰减的情况下没有此限制。
需要说明的是,激光照射装置3与冷却装置4也可以一体地构成。例如,也可以是,将冷却装置4的喷嘴的喷射口设为环状,并在该环状的喷射口的内侧配置激光照射装置3。
这里,根据切断条件,裂纹CR从割断预定线CL稍微偏离地发展。在这种情况下,若将激光L的照射区域SP的周围冷却,则能够减少该偏离。冷却能够从激光L的照射区域SP的后方、前方以及侧方进行,但在进一步减少偏离的观点中,优选为如图6那样从后方进行。需要说明的是,前方、后方以及侧方以激光L的扫描方向(行进方向)为基准。例如,从前方进行冷却的意思是指使用配置于比照射区域SP(激光照射装置3)靠割断结束点CLb侧的位置的冷却装置4来进行冷却。另外,从后方进行冷却的意思是指使用配置于比照射区域SP(激光照射装置3)靠割断开始点CLa侧的位置的冷却装置4来进行冷却。
从冷却装置4的喷嘴喷射冷媒R的冷却区域CP也可以不与激光L的照射区域SP重叠。即,冷媒R也可以向与激光斑SP分离的位置喷射。在进一步减少裂纹CR的偏离的观点中,冷却区域CP与照射区域SP的距离越短则越优选,冷却区域CP更优选为与照射区域SP一部分或者全部重叠。这里,由喷嘴喷射冷媒R的冷却区域CP的意思是从喷嘴喷射出的冷媒R直接到达母玻璃板MG并进行冷却的范围,将与母玻璃板MG接触而流动方向改变的冷媒R间接到达照射区域SP并进行冷却的情况除外。
在进一步减少裂纹CR相对于割断预定线CL的偏离的观点中,优选为激光L的扫描速度低的方案。例如在母玻璃板MG的材质为无碱玻璃的情况下,若厚度为0.4mm以上,则激光L的扫描速度优选为3~15mm/sec,若厚度小于0.4mm,则扫描速度优选为3~100mm/sec。需要说明的是,优选的激光L的扫描速度根据母玻璃板MG的材质而变化,并处于随着热膨胀系数增加而增加的倾向。另外,优选的激光L的扫描速度处于随着母玻璃板MG的厚度减小而增加的倾向。从喷嘴喷射的冷媒R的流量例如能够设为10~501/min。
在冷却区域CP不与照射区域SP重叠的情况下,在激光L的激光斑即照射区域SP以及冷媒R的喷射斑即冷却区域CP中,分别测定母玻璃板MG的第一表面MG1的温度(上表面温度),从而对照射区域SP中的最高温度与冷却区域CP中的最低温度之差ΔT进行计算。
在冷却区域CP与照射区域SP重叠的情况下,对于照射区域SP中的最高温度而言,在照射区域SP内测定母玻璃板MG的第一表面MG1的最高温度。另一方面,对于冷却区域CP中的最低温度而言,在冷却区域CP中的、除与照射区域SP重叠的部分以外的位置(例如,从照射区域SP起向后方分离10mm的分离位置)测定母玻璃板MG的第一表面MG1的最低温度。由此,对照射区域SP中的最高温度与冷却区域CP中的最低温度之差ΔT进行计算。
冷却区域CP中的最低温度优选为5℃以下,更优选为0℃以下。
(第四实施方式)
如图7所示,在第四实施方式中,例示玻璃板G的制造方法。在本实施方式中,冷却装置4的结构与第三实施方式不同。本实施方式的冷却装置4配备于平台1。冷却装置4具有配置于平台1的内部或者下表面的冷媒管5。冷媒管5配设为蜿蜒状,以使得大范围地将平台1冷却。在本实施方式中,在割断工序中,通过使由气体或者液体构成的冷媒在冷媒管5中流通,从而将平台1冷却。由此,与平台1接触的母玻璃板MG的第二表面(背面)MG2被冷却。在本实施方式中,在母玻璃板MG中,能够将与平台1接触的第二表面MG2的大致整个面冷却,因此能够促进厚度方向的裂纹CR的发展。
此时,通过母玻璃板MG的第二表面MG2的冷却从而第一表面MG1的大致整个面也同样被冷却。因此,第一表面MG1的大致整个面成为冷却区域。因而,在激光L的照射区域SP以及从照射区域SP起向后方例如分离10mm的分离位置,分别测定母玻璃板MG的第一表面MG1的温度(上表面温度),从而对照射区域SP中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT进行计算。
(第五实施方式)
如图8所示,在第五实施方式中,例示玻璃板G的制造方法。在本实施方式中,冷却装置4的结构与第四实施方式不同。本实施方式的冷却装置4构成为将平台1的一部分冷却。冷却装置4配备于割断结束点CLb的附近的平台1的一部分,以使得将在母玻璃板MG设定的割断预定线CL的割断结束点CLb及其周边区域CA冷却。这里,在割断结束点CLb附近,将切断区域的玻璃加热的区域变少,由激光L带来的加热变得不充分。因此,难以施加仅使裂纹CR发展的热应力,因此容易产生切割剩余。根据本实施方式,在割断结束点CLb能够促进裂纹CR的发展,能够防止切割剩余的产生。
需要说明的是,在本实施方式中,在照射区域SP到达周边区域CA之前,母玻璃板MG通过放置冷却而被冷却,因此能够通过与第二实施方式相同的方法对照射区域SP中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT进行计算。另一方面,在照射区域SP到达周边区域CA之后,母玻璃板MG被冷却装置4冷却,因此能够通过与第四实施方式相同方法对照射区域SP中的最高温度与冷却区域(周边区域CA)中的最低温度之差ΔT进行计算。
(第六实施方式)
如图9以及图10所示,在第六实施方式中,例示玻璃板G的制造方法。在本实施方式中,在初始裂纹形成工序中,不是在母玻璃板MG的角部MGa,而是在母玻璃板MG的第一表面MG1的中央部形成初始裂纹。这里,中央部是指母玻璃板MG的被包含角部MGa(形成为矩形形状的母玻璃板MG的四边)的缘部包围的区域,母玻璃板MG的缘部不包含在中央部中。
如图9所示,在母玻璃板MG的中央部设定有圆形的割断预定线CL。在该情况下,在初始裂纹形成工序中,将割断预定线CL上的任意点作为割断开始点CLa而使裂纹形成构件2接触,并形成初始裂纹。
如图10所示,在割断工序中,向形成有初始裂纹的割断开始点CLa照射CO激光L,并且将CO激光L沿着割断预定线CL扫描,并到达割断结束点CLb,从而能够从矩形的母玻璃板MG切出圆形的玻璃板。
需要说明的是,在为CO激光L等情况下,以形成圆形的照射区域SP的方式照射,从而割断预定线CL即使构成为直线状、曲线状,也能够适当切断母玻璃板MG。由此,能够从母玻璃板MG切出更多样形状的玻璃板。因而,也能够设定矩形等其他形状的割断预定线CL,并从矩形的母玻璃板MG切出矩形等其他形状的玻璃板。
本发明并不限定于上述的实施方式的结构,也并不限定于上述的作用效果。本发明能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。
在上述的实施方式中,示出在母玻璃板的第一表面形成初始裂纹并且向母玻璃板的第一表面照射激光从而将母玻璃板割断的例子,但本发明并不限定于该结构。例如,也可以是,在母玻璃板的第二表面形成初始裂纹并且向母玻璃板的第一表面照射激光从而将母玻璃板割断。即,形成初始裂纹的面与照射激光的面(激光的入射面)也可以相互不同。
在上述的实施方式中,示出将激光作为圆形的激光斑而向母玻璃板照射的例子,但本发明并不限定于该结构。激光斑例如也可以是椭圆形、长圆形、长方形、直线形。在提高激光的扫描性,并制造曲线等各种形状的玻璃板的观点中,优选为圆形的激光光斑,但即使是圆形以外的形状,只要该形状的长轴为10mm以下,就能够以相对于割断预定线使长轴不断成为切线方向的方式操作激光的角度调整机构从而切断为自由的形状。
在上述的实施方式中,例示出作为母玻璃板而设为平板形状(第一表面以及第二表面为平坦面)的母玻璃板,但本发明并不限定于该结构,即使母玻璃板呈弯曲形状(至少第一表面为弯曲面),也能够适当切断(割断)。
实施例
以下,对本发明的实施例进行说明,但本发明并不限定于该实施例。
本发明人等使用激光照射装置进行了玻璃板的切断试验。在该试验中,在照射区域中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT不同的条件下向母玻璃板连续地照射CO激光,并沿着构成为直线状的割断预定线,将母玻璃板割断为小片的玻璃板(实施例1~2)。
实施例1~2的玻璃板由板厚为0.5mm的无碱玻璃(日本电气硝子株式会社的产品名OA-10G)构成。在实施例1~2中,通过向激光的照射区域吹送冷却空气从而进行了割断。即,冷却区域具有与照射区域重叠的部分。在实施例1中,将冷却空气的温度设为20℃,在实施例2中,将冷却空气的温度设为0℃。
在以下的表1中示出实施例1~2的试验结果。在该试验中,根据上述的数学式1算出在割断时作用于母玻璃板的热应力,并且测定出形成于割断后的玻璃板的压缩应力层的最大压缩应力值。需要说明的是,照射区域中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT通过对照射区域中的母玻璃板的上表面的最高温度进行测定,并且在冷却区域中的、除与照射区域重叠的部分以外的位置(从照射区域分离的分离位置)测定母玻璃板的上表面的最低温度从而计算出。母玻璃板的上表面的温度使用Optris公司制的PI450G7而测定出。激光的照射条件是,(1)激光的种类:CO激光,(2)激光的输出:56W,(3)激光的扫描速度:20mm/s,(4)激光的照射直径:6mm。形成于玻璃板的第一表面的缘部以及割断后的端面的压缩应力层的最大压缩值通过使用Photonic-lattice公司制的WPA-micro而测定出。
[表1]
实施例1 | 实施例2 | |
杨氏模量E(GPa) | 73 | 73 |
热膨胀系数α(×10<sup>-7</sup>/℃) | 38 | 38 |
泊松比v | 0.2 | 0.2 |
ΔT(℃) | 600 | 650 |
σ<sub>T</sub>(MPa) | 104 | 112 |
压缩应力层的最大压缩应力值(MPa) | 0.5 | 0.7 |
如上述的表1所示,通过将照射区域SP中的最高温度与冷却区域中的最低温度之差ΔT设为575℃以上,从而在割断时作用于母玻璃板的热应力σT变大为100MPa以上。另外,这种较大的热应力σT作用于母玻璃板,因此在所得到的玻璃板的第一表面的缘部以及割断后的端面形成的压缩应力层的最大压缩值成为0.1MPa以上。另外,在与实施例1相比ΔT较大的实施例2中,能够确认热应力σT以及压缩应力层的最大压缩值均变大。
需要说明的是,为了进行比较,将激光的种类从CO激光变更为CO2激光而进行了玻璃板的切断试验。在该情况下,厚度方向的一部分无法割断,需要向母玻璃板赋予弯曲应力而进行折断,在端面的一部分形成有微裂纹。另外,即使观察切断面,也无法确认到压缩应力层。
附图标记说明
G 玻璃板
G1 第一表面
G2 第二表面
G3 端面(割断面)
C 压缩应力层
1 平台
CL 割断预定线
CR 裂纹
IL 母玻璃板的内部
L 激光
MG 母玻璃板
MG1 第一表面
MG2 第二表面
SL 母玻璃板(第一表面)的表层
SP 照射区域(激光斑)
CP 冷却区域。
Claims (10)
1.一种玻璃板的制造方法,包括:初始裂纹形成工序,在母玻璃板形成初始裂纹;以及割断工序,利用由激光的照射区域的加热以及冷却区域的冷却产生的热应力,以所述初始裂纹为起点使裂纹在沿着割断预定线的方向以及所述母玻璃板的厚度方向上发展,
所述玻璃板的制造方法的特征在于,
在所述割断工序中,所述激光在所述照射区域对所述母玻璃板的表层以及内部进行加热,并且将所述照射区域中的最高温度与所述冷却区域中的最低温度之差ΔT设为575℃以上。
2.根据权利要求1所述的玻璃板的制造方法,其中,
所述激光为CO激光、Er激光、Ho激光或者HF激光。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃板的制造方法,其中,
利用冷媒冷却所述冷却区域。
4.一种玻璃板,其具有第一表面、第二表面以及将所述第一表面与所述第二表面相连的端面,
所述玻璃板的特征在于,
所述端面由割断面构成,
在所述第一表面的缘部以及所述端面具有压缩应力层。
5.根据权利要求4所述的玻璃板,其中,
所述压缩应力层从所述第一表面的缘部到所述端面连续。
6.根据权利要求4或5所述的玻璃板,其中,
所述压缩应力层的最大压缩应力值为0.1MPa以上。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的玻璃板,其中,
所述玻璃板由无碱玻璃构成。
8.根据权利要求4~7中任一项所述的玻璃板,其中,
所述玻璃板的板厚为0.05~5mm。
9.根据权利要求4~8中任一项所述的玻璃板,其中,
所述压缩应力层的沿着所述端面的厚度方向尺寸为25~50μm。
10.根据权利要求4~9中任一项所述的玻璃板,其中,
所述压缩应力层的沿着所述第一表面的宽度方向尺寸为1~5mm。
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