DE112013002707T5

DE112013002707T5 - Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit

Info

Publication number: DE112013002707T5
Application number: DE112013002707.0T
Authority: DE
Inventors: c/o HAMAMATSU PHOTONICS K.K. Kawaguchi Daisuke; c/o ASAHI GLASS COMPANY LIMITED Nagasawa Ikuo
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; AGC Inc
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2015-03-12
Also published as: KR102082672B1; KR20150021507A; JP2013245153A; US20150075221A1; TW201404735A; CN104350016A; JP6009225B2; TWI600624B; WO2013180012A1

Abstract

Ein Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Schritt des Fokussierens und abtastenden Einstrahlens von Laserlicht in eine Zwischenschicht, wodurch ein erster umgewandelter Bereich entlang einer ersten vorgesehenen Schneidlinie gebildet wird, und einen Schritt des Ausübens einer äußeren Kraft, so dass sich ein Riss ausgehend von dem ersten umgewandelten Bereich als Ausgangspunkt in einer Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ausbreitet, wodurch die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zerteilt wird. In dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs wird in einem Fall, bei dem die Bruchzähigkeit der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Kc (MPa·√m) dargestellt ist, die Zugspannung, die in der Zwischenschicht vorliegt, durch CT (MPa) dargestellt ist, und die Breite des ersten umgewandelten Bereichs in der Dickenrichtung durch d1 (mm) dargestellt ist, der Wert von d1 auf kleiner als 2 × 103 × Kc 2/{π × (CT)2} eingestellt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit bzw. einer vorgespannten Glasplatte und insbesondere ein Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit bzw. einer vorgespannten Glasplatte mittels einer inneren Umwandlung durch Laserlicht.
Stand der Technik
In einer tragbaren Vorrichtung, wie z. B. einem Mobiltelefon oder einem persönlichen Datenassistenten („personal data assistance”, PDA), wird eine Glasplatte als eine Abdeckung oder ein Substrat einer Anzeige verwendet. Als Reaktion auf den Bedarf für eine Dickenverminderung und eine Gewichtsverminderung der tragbaren Vorrichtung wurde eine Glasplatte mit erhöhter Festigkeit als Glasplatte verwendet, um die Dicke und das Gewicht zu vermindern. Die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit umfasst eine Vorderflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, und eine Rückflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, sowie eine zwischen der Vorderflächenschicht und der Rückflächenschicht ausgebildete Zwischenschicht, in der eine Zugspannung vorliegt.
Im Allgemeinen wird die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch mechanisches Bilden einer Ritzlinie auf der Hauptoberfläche unter Verwendung einer harten Rolle oder eines Splitters, wie z. B. eines Diamanten, und Ausüben einer Biegekraft entlang der Ritzlinie geschnitten. Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren führt die Bildung der Ritzlinie zur Erzeugung einer Anzahl von feinen Rissen auf der Schnittkantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit. Als Ergebnis bestand das Problem einer unzureichenden Festigkeit an einem Schnittkantenabschnitt (sogenannte Kantenfestigkeit) trotz der Verwendung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit.
Die Patentdokumente 1 und 2 offenbaren ein Verfahren, bei dem Laserlicht mit einer Wellenlänge, die ein Halbleitersubstrat oder ein Glassubstrat durchdringt, innerhalb des Substrats fokussiert wird, ein umgewandelter Bereich (innerer Riss) innerhalb des Substrats gebildet wird und sich der Riss in der Dickenrichtung der Platte ausgehend von dem umgewandelten Bereich als Startpunkt ausbreitet, wodurch das Substrat geschnitten wird. Bei diesem Schneidverfahren wird die Oberfläche eines zu schneidenden Gegenstands nicht verkratzt und der umgewandelte Bereich wird nur innerhalb des zu schneidenden Gegenstands gebildet (nachstehend als Schneiden des inneren Umwandlungstyps bezeichnet). Bei dem Schneiden des inneren Umwandlungstyps ist es nicht erforderlich, eine Ritzlinie auf der Hauptoberfläche eines Substrats zu bilden und daher werden die vorstehend beschriebenen feinen Risse nicht an der Schnittkantenoberfläche gebildet und die Kantenfestigkeit wird verbessert. Das Patentdokument 3 offenbart ein Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit unter Verwendung des Schneidens des inneren Umwandlungstyps, bei dem der umgewandelte Bereich in einer Zwischenschicht ausgebildet wird, in der eine Zugspannung vorliegt.
Dokumentenliste
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP 2003-1458 A
Patentdokument 2: WO 2009/020004 A1
Patentdokument 3: WO 2010/096359 A1

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorliegenden Erfinder haben bezüglich des Schneidens einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit unter Verwendung einer inneren Umwandlung durch Laserlicht das folgende Problem gefunden.
Wenn eine Glasplatte mit erhöhter Festigkeit unter Verwendung einer inneren Umwandlung durch Laserlicht geschnitten wird, gibt es abhängig vom Gebrauch oder dergleichen Fälle, bei denen die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nur durch Bilden eines umgewandelten Bereichs durch das Einstrahlen von Laserlicht zerteilt wird, und Fälle, bei denen ein umgewandelter Bereich durch Einstrahlen von Laserlicht und dann Ausüben einer äußeren Kraft gebildet wird, wodurch die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zerteilt wird. D. h., es gibt die Fälle, bei denen die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nur durch Bilden eines umgewandelten Bereichs ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird und die Fälle, bei denen ein umgewandelter Bereich gebildet wird und dann eine äußere Kraft ausgeübt wird, wodurch die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zerteilt wird.
Beide Fälle können durch Verändern der Breite des umgewandelten Bereichs in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit charakteristisch genutzt werden. Insbesondere wenn die Breite des umgewandelten Bereichs groß eingestellt wird, kann die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zerteilt werden, ohne dass eine äußere Kraft ausgeübt wird. Wenn andererseits die Breite des umgewandelten Bereichs klein eingestellt wird, kann die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt werden.
Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass der kritische Wert der Breite des umgewandelten Bereichs, der im Grenzbereich zwischen dem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, und dem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, vorliegt, abhängig von der Zugspannung (nachstehend als innere Zugspannung bezeichnet) in der Zwischenschicht der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit variiert. Da in der Vergangenheit keine Kenntnisse darüber vorlagen, wie der kritische Wert der Breite des umgewandelten Bereichs abhängig von der inneren Zugspannung in der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit variiert, war es schwierig, den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, und den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, charakteristisch zu nutzen.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des vorstehend beschriebenen Problems gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit, das in einer geeigneten Weise den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, und den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, beim Schneiden des inneren Umwandlungstyps charakteristisch nutzen kann.
Technische Lösung
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit, die eine Vorderflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, und eine Rückflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, sowie eine zwischen der Vorderflächenschicht und der Rückflächenschicht ausgebildete Zwischenschicht, in der eine Zugspannung vorliegt, umfasst:
einen Schritt des Fokussierens und abtastenden Einstrahlens von Laserlicht in die Zwischenschicht, wodurch ein erster umgewandelter Bereich entlang einer ersten vorgesehenen Schneidlinie gebildet wird, und
einen Schritt des Ausübens einer äußeren Kraft, so dass sich ein Riss ausgehend von dem ersten umgewandelten Bereich als Ausgangspunkt in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ausbreitet, wodurch die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zerteilt wird,
wobei in dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs
in einem Fall, bei dem die Bruchzähigkeit der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch K_c (MPa·√m) dargestellt ist, die Zugspannung, die in der Zwischenschicht vorliegt, durch CT (MPa) dargestellt ist, und die Breite des ersten umgewandelten Bereichs in der Dickenrichtung durch d1 (mm) dargestellt ist, der Wert von d1 auf kleiner als 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²} eingestellt wird.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß der ersten Ausführungsform in dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs der erste umgewandelte Bereich nicht innerhalb eines vorgegebenen Abstands von einer Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gebildet.
In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt in dem Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorgegebene Abstand 0,5 mm.
In der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform ferner:
einen Schritt des Bildens eines funktionellen Dünnfilms, der aus einem elektronischen Material hergestellt ist, auf mindestens einer Hauptoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs und vor dem Schritt des Zerteilens der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit.
In der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß einer der ersten bis dritten Ausführungsform ferner:
einen Schritt des Fokussierens und abtastenden Einstrahlens von Laserlicht in die Zwischenschicht, wodurch ein zweiter umgewandelter Bereich entlang einer zweiten vorgesehenen Schneidlinie gebildet wird, welche die erste vorgesehene Schneidlinie schneidet, und des Zerteilens der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausbreiten eines Risses ausgehend von dem zweiten umgewandelten Bereich als Ausgangspunkt in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft nach dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs und vor dem Schritt des Zerteilens der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit umfasst,
wobei bei der Bildung des zweiten umgewandelten Bereichs
in einem Fall, bei dem die Breite des zweiten umgewandelten Bereichs in der Dickenrichtung durch d2 (mm) dargestellt ist, der Wert von d2 auf größer als 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²} eingestellt wird.
In der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß der fünften Ausführungsform der zweite umgewandelte Bereich bis zu einem Punkt einer Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ausgebildet.
In der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit, die eine Vorderflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, und eine Rückflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, sowie eine zwischen der Vorderflächenschicht und der Rückflächenschicht ausgebildete Zwischenschicht, in der eine Zugspannung vorliegt, umfasst:
einen Schritt des Fokussierens und abtastenden Einstrahlens von Laserlicht in die Zwischenschicht, wodurch ein umgewandelter Bereich entlang einer vorgesehenen Schneidlinie gebildet wird, und des Zerteilens der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausbreiten eines Risses ausgehend von dem umgewandelten Bereich als Ausgangspunkt in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit, ohne dass eine äußere Kraft ausgeübt wird,
wobei bei der Bildung des umgewandelten Bereichs
in einem Fall, bei dem die Bruchzähigkeit der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch K_c (MPa·√m) dargestellt ist, die Zugspannung, die in der Zwischenschicht vorliegt, durch CT (MPa) dargestellt ist, und die Breite des umgewandelten Bereichs der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit in der Dickenrichtung durch d (mm) dargestellt ist, der Wert von d auf größer als 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²} eingestellt wird.
In der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der umgewandelte Bereich zu einem Punkt einer Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ausgebildet.
In der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in dem Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß einer der ersten bis achten Ausführungsform die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit eine Glasplatte, bei der die Festigkeit durch ein chemisches Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit erhöht worden ist.
In der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt in dem Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gemäß der neunten Ausführungsform die Dicke der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit von 0,1 mm bis 2 mm.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, ein Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit bereitzustellen, das in einer geeigneten Weise den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, und den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, bei der inneren Umwandlung unter Verwendung von Laserlicht charakteristisch nutzen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit vor dem Einstrahlen von Laserlicht.
2 ist eine schematische Ansicht, welche die Verteilung einer Restspannung in der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit vor dem Einstrahlen von Laserlicht zeigt.
3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 und es handelt sich um eine Querschnittsansicht einer Schneidoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10.
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Verfahrens zum Schneiden der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 und es handelt sich um eine Querschnittsansicht der Schneidoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10.
5 ist eine Querschnittsansicht (Querschnittsansicht von einer Richtung senkrecht zu der Schneidoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 her betrachtet) in der Richtung der Schneidlinie V-V in der 4.
6 zeigt einen Kantenabschnitt einer Schneidoberfläche in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird.
7 zeigt einen Kantenabschnitt einer Schneidoberfläche in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird.
8 ist eine Ansicht einer oberen Oberfläche (Laserlicht-Einstrahlungsseite) der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10.
9 ist eine Tabelle, welche die charakteristischen Werte und Schneidergebnisse der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zeigt.
10 ist ein Graph, der die Abhängigkeit der inneren Zugspannung CT von einer kritischen Breite d_c eines umgewandelten Bereichs zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden spezifische Ausführungsformen, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt wird, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus sind für eine Verdeutlichung der Beschreibung die folgende Beschreibung und die Zeichnungen in geeigneter Weise vereinfacht.
(Ausführungsform 1)
Als erstes werden die Struktur einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit und ein Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit unter Verwendung einer inneren Umwandlung durch Laserlicht unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
Die Struktur der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Die 1 ist eine Querschnittsansicht einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 vor dem Einstrahlen von Laserlicht. In der 1 gibt die Richtung eines Pfeils die Einwirkungsrichtung einer Restspannung an und die Größe des Pfeils gibt die Intensität der Spannung an. Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 eine Vorderflächenschicht 13, eine Rückflächenschicht 15 und eine Zwischenschicht 17, die zwischen der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15 bereitgestellt ist. In der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15 liegt aufgrund des folgenden Verfahrens zur Erhöhung der Festigkeit durch Luftabschrecken oder eines chemischen Verfahrens zur Erhöhung der Festigkeit eine Druckspannung vor. Darüber hinaus liegt als Gegenwirkung dazu eine Zugspannung in der Zwischenschicht 17 vor.
Die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 wird z. B. unter Verwendung eines Verfahrens zur Erhöhung der Festigkeit durch Luftabschrecken oder eines chemischen Verfahrens zur Erhöhung der Festigkeit hergestellt. Die Art des Glases, das zur Erhöhung der Festigkeit verwendet wird, wird abhängig von dessen Verwendung ausgewählt. Beispielsweise wird Kalknatronglas als Glas zur Erhöhung der Festigkeit in dem Fall eines Kraftfahrzeugfensterglases, eines Gebäudefensterglases, eines Glassubstrats für einen Plasmabildschirm (PDP) und eines Abdeckungsglases verwendet.
Bei dem Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit durch Luftabschrecken wird Glas bei einer Temperatur in der Nähe des Erweichungspunkts ausgehend von der Vorderfläche und der Rückfläche her abgeschreckt und zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche des Glases und dem Inneren des Glases wird eine Temperaturdifferenz erzeugt, wodurch eine Vorderflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, und eine Rückflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, gebildet werden. Das Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit durch Luftabschrecken ist zur Erhöhung der Festigkeit eines dicken Glases bevorzugt.
Bei dem chemischen Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit werden Ionen auf der Vorderfläche und der Rückfläche eines Glases ausgetauscht und Ionen, die einen kleinen Ionenradius aufweisen (z. B. Li-Ionen und Na-Ionen), die in dem Glas enthalten sind, werden durch Ionen ersetzt, die einen großen Ionenradius aufweisen (z. B. K-Ionen), wodurch eine Vorderflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, und eine Rückflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, gebildet werden. Das chemische Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit ist zur Erhöhung der Festigkeit eines Kalknatronglases bevorzugt, das ein Alkalimetallelement enthält.
Die 2 ist eine schematische Ansicht, welche die Verteilung einer Restspannung in der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 vor dem Einstrahlen von Laserlicht zeigt.
Wie es in der 2 gezeigt ist, neigen die Druckspannungen (> 0), die in der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15 vorliegen, dazu, von der Vorderfläche 12 und der Rückfläche 14 her in die Richtung des Inneren der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 allmählich abzunehmen. Darüber hinaus neigt die Zugspannung (> 0), die in der Zwischenschicht 17 vorliegt, dazu, vom Inneren in die Richtung der Vorderfläche 12 und der Rückfläche 14 des Glases allmählich abzunehmen.
In der 2 stellt CS eine maximale Restdruckspannung (Oberflächendruckspannung) (> 0) in der Vorderflächenschicht 13 oder der Rückflächenschicht 15 dar, CT stellt eine innere Zugspannung (einen Durchschnittswert einer inneren Zugspannung in der Zwischenschicht 17) (> 0) in der Zwischenschicht 17 dar, DOL stellt Dicken der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15 dar und t stellt die Dicke der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 dar. Daher wird die Dicke der Zwischenschicht 17 durch t – 2 × DOL dargestellt.
Im Allgemeinen wird die innere Zugspannung CT der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Messen der Oberflächendruckspannung CS und der Dicken DOL der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15 und Einsetzen der Messwerte und der Dicke t der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit in die folgende Formel 1 bestimmt. CT = (CS × DOL)/(t – 2 × DOL) Formel 1
Die maximale Restdruckspannung CS, die innere Zugspannung CT und die Dicken DOL der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15 können durch die Bedingungen der Behandlung zur Erhöhung der Festigkeit eingestellt werden. Beispielsweise können in dem Fall des Verfahrens zur Erhöhung der Festigkeit durch Luftabschrecken die maximale Restdruckspannung CS, die innere Zugspannung CT und die Dicken DOL der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15 auf der Basis der Abkühlungsgeschwindigkeit und dergleichen des Glases eingestellt werden. Darüber hinaus können in dem Fall des chemischen Verfahrens zur Erhöhung der Festigkeit die maximale Restdruckspannung CS, die innere Zugspannung CT und die Dicken DOL der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15 auf der Basis der Konzentration oder der Temperatur einer Behandlungslösung, der Eintauchzeit und dergleichen eingestellt werden, da Ionen durch Eintauchen des Glases in die Behandlungslösung (z. B. geschmolzenes KNO₃-Salz) ausgetauscht werden.
Die Vorderflächenschicht 13 und die Rückflächenschicht 15 in der vorliegenden Ausführungsform weisen die gleiche Dicke DOL und die gleiche maximale Restdruckspannung CS auf, können jedoch verschiedene Dicken oder verschiedene maximale Restdruckspannungen aufweisen.
Die 3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Schneiden der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 und es handelt sich um eine Querschnittsansicht einer Schneidoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10. Wie es in der 3 gezeigt ist, wird Laserlicht 20 in einem Zustand abtastend eingestrahlt, in dem das Laserlicht 20 in der Zwischenschicht 17 der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 fokussiert ist. Dann wird ein umgewandelter Bereich 18 in der Zwischenschicht 17 gebildet. Der umgewandelte Bereich 18 wird in einer Band(Linien)-Form mit einer vorgegebenen Breite d in der Dicke der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 ausgebildet. Nachstehend wird der bandförmige umgewandelte Bereich, der durch einmaliges abtastendes Einstrahlen des Laserlichts gebildet wird, als umgewandelte Linie bezeichnet. D. h., der in der 3 gezeigte umgewandelte Bereich 18 ist durch eine umgewandelte Linie ausgebildet.
Die 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Verfahrens zum Schneiden der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 und es handelt sich um eine Querschnittsansicht der Schneidoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10. Wie es in der 4 gezeigt ist, wird in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 geschnitten wird, das Laserlicht 20 im Allgemeinen mehrmals abtastend eingestrahlt. Die 4 zeigt das Aussehen des vierten abtastenden Einstrahlens des Laserlichts 20. Wie es in der 4 gezeigt ist, ist der umgewandelte Bereich 18, in dem das Laserlicht 20 dreimal abtastend eingestrahlt worden ist, durch drei umgewandelte Linien ausgebildet (die rechte Seite in der Zeichnung). Ferner ist der umgewandelte Bereich 18, in dem das Laserlicht 20 viermal abtastend eingestrahlt worden ist, durch vier umgewandelte Linien ausgebildet (die linke Seite in der Zeichnung).
Die 5 ist eine Querschnittsansicht (Querschnittsansicht betrachtet von einer Richtung senkrecht zu der Schneidoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10) in der Richtung der Schneidlinie V-V in der 4. Wie es in der 5 gezeigt ist, weist der umgewandelte Bereich 18 nahezu keine Dicke in einer Richtung senkrecht zu der Schneidoberfläche auf.
Der umgewandelte Bereich 18, der durch das Einstrahlen des Laserlichts 20 gebildet worden ist, wie es in den 3 bis 5 gezeigt ist, ist ein innerer Riss und die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 wird durch das Ausbreiten in der Dickenrichtung ausgehend von beiden Kanten des inneren Risses in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 zerteilt. In einem Fall, bei dem die Breite d des umgewandelten Bereichs 18 in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 gering ist, breitet sich der umgewandelte Bereich 18 nicht aus, bis eine äußere Kraft ausgeübt wird. Wenn andererseits die Breite d des umgewandelten Bereichs 18 einen kritischen Wert d_c übersteigt (nachstehend als „der kritische Wert d_c des umgewandelten Bereichs 18” bezeichnet), breitet sich der innere Riss von dem umgewandelten Bereich 18 als Ausgangspunkt selbst dann aus, wenn keine äußere Kraft ausgeübt wird.
Im Allgemeinen wird in einem Fall, bei dem die Dicke eines Gegenstands, der geschnitten werden soll, bezüglich der Risslänge ausreichend größer ist, ein kritischer Spannungsintensitätsfaktor, d. h., die Bruchzähigkeit K_c (MPa·√m), durch die folgende Formel 2 ausgedrückt, wenn die Zugspannung durch σ_t (MPa) dargestellt wird und die Risslänge durch 2 × a_c (mm) dargestellt wird. K_c = σ_t × √(10^–3πa_c) Formel 2
Dabei kann, wenn die Zugspannung σ_t als die innere Zugspannung CT angenommen wird, die kritische Risslänge 2 × a_c durch die folgende Formel 3 ausgedrückt werden. 2 × a_c = 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²} Formel 3
Insbesondere haben die vorliegenden Erfinder, wie es nachstehend in den Beispielen beschrieben ist, experimentell gefunden, dass die kritische Risslänge 2 × a_c, die aus der Formel 3 bestimmt wird, nahezu der kritischen Breite d_c des umgewandelten Bereichs 18 entspricht. Dann ist es möglich, in einer geeigneten Weise den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, und den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, charakteristisch zu nutzen. D. h., in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, wird die Breite des umgewandelten Bereichs 18, der durch das Einstrahlen von Laserlicht gebildet wird, so eingestellt, dass sie größer ist als die kritische Risslänge 2 × a_c, die aus der Formel 3 bestimmt wird. Andererseits wird in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, die Breite des umgewandelten Bereichs 18, der durch das Einstrahlen des Laserlichts gebildet wird, so eingestellt, dass sie kleiner ist als die kritische Risslänge 2 × a_c, die aus der Formel 3 bestimmt wird.
Die 6 zeigt einen Kantenabschnitt einer Schneidoberfläche in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird. Wie es in der 6 gezeigt ist, ist der umgewandelte Bereich 18 zu einem Punkt der Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 ausgebildet, der die Schneidoberfläche schneidet. D. h., der umgewandelte Bereich 18 ist so ausgebildet, dass er die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit von einer Kantenoberfläche zu der anderen Kantenoberfläche durchdringt.
Die 7 zeigt einen Kantenabschnitt einer Schneidoberfläche in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird. Wie es in der 7 gezeigt ist, ist der umgewandelte Bereich 18 nicht zu einem Punkt der Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 ausgebildet, der die Schneidoberfläche schneidet. Insbesondere ist der umgewandelte Bereich 18 so ausgebildet, dass ein vorgegebenes Intervall L zwischen der Vorderkante des umgewandelten Bereichs 18 in der Längsrichtung und der Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 ausgebildet ist. Dies dient dazu, das Eindringen von Feuchtigkeit in den umgewandelten Bereich 18 von der Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 zu verhindern. Der Grund dafür ist, dass es dann, wenn sich der umgewandelte Bereich 18 in einen Öffnungsriss umwandelt und eine kleine Menge Feuchtigkeit in der Atmosphäre oder dergleichen eindringt, wahrscheinlich ist, dass sich der innere Riss ausbreitet, und Bedenken dahingehend bestehen, dass die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 unabsichtlich innerhalb einer kurzen Zeit zerteilt werden könnte.
D. h., wenn die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit einen Öffnungsriss umfasst, macht es der Einfluss von Feuchtigkeit schwierig, die Ausbreitung des Risses durch Einstellen der Breite des umgewandelten Bereichs 18 zu steuern bzw. zu kontrollieren. Insbesondere selbst dann, wenn die Breite des umgewandelten Bereichs 18 so eingestellt wurde, dass sie kleiner ist als die kritische Risslänge 2 × a_c, die aus der Formel 3 bestimmt worden ist, bestanden Bedenken, dass sich der Riss ausbreiten könnte und die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zerteilt werden könnte. In dem Schneidverfahren des inneren Umwandlungstyps, wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit geschnitten werden, ohne dass ein Öffnungsriss gebildet wird, und daher ist es möglich, die Ausbreitung des Risses durch Einstellen der Breite des umgewandelten Bereichs 18 effektiv zu steuern bzw. zu kontrollieren. Es ist schwierig, die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Bilden eines Öffnungsrisses unter Verwendung eines Schneidverfahrens zu schneiden, das von dem Schneidverfahren des inneren Umwandlungstyps verschieden ist.
In einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, ist es möglich, die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit z. B. durch Bilden des umgewandelten Bereichs 18 durch das Einstrahlen des Laserlichts, dann Bilden eines funktionellen Dünnfilms, der aus einem elektronischen Material hergestellt ist, auf mindestens einer Hauptoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10, und anschließend Ausüben einer äußeren Kraft zu zerteilen. Beispiele für den funktionellen Dünnfilm, der aus einem elektronischen Material hergestellt ist, umfassen einen transparenten leitenden Film, einen Metalldraht und dergleichen. Anstelle des funktionellen Dünnfilms, der aus einem elektronischen Material hergestellt ist, oder zusätzlich zu dem funktionellen Dünnfilm, der aus einem elektronischen Material hergestellt ist, können andere funktionelle Dünnfilme, wie z. B. ein Antifingerabdruckfilm, ein Antireflexionsfilm, ein Antistreufilm, ein Antistatikfilm und ein Lichtabschirmungsfilm gebildet werden. Die Dicke des funktionellen Dünnfilms ist nicht speziell beschränkt und beträgt z. B. 0,5 μm bis 100 μm.
In dem vorstehend beschriebenen Fall ist es möglich, den funktionellen Dünnfilm zu einem Punkt der Schneidkantenoberfläche zu bilden. Ferner ist es in einem Fall, bei dem der funktionelle Dünnfilm gebildet wird und dann die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zerteilt wird, ohne eine äußere Kraft auszuüben, erforderlich, den funktionellen Dünnfilm in einem Laserbestrahlungsteil zu entfernen, nachdem eine Maskierungsbehandlung oder dergleichen durchgeführt worden ist. Daher nimmt die Anzahl von Schritten zu und es ist nicht möglich, den funktionellen Dünnfilm zu einem Punkt der Schneidkantenoberfläche zu bilden. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die „Hauptoberfläche” auf die Vorderflächenschicht und die Rückflächenschicht.
In einem Fall, bei dem z. B. eine große Glasplatte mit erhöhter Festigkeit in der vertikalen und der horizontalen Richtung geschnitten wird und eine streifenförmige Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ausgeschnitten wird, ist es möglich, zuerst den umgewandelten Bereich 18 des Falls, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft in einer ersten Richtung zerteilt wird, zu bilden, und dann den umgewandelten Bereich 18 des Falls zu bilden, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft in einer zweiten Richtung zerteilt wird. D. h., es ist auch möglich, die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit in der zweiten Richtung, in die der Laser eingestrahlt worden ist, zu zerteilen, und zwar nach dem Einstrahlen in der ersten Richtung durch das Einstrahlen des Laserlichts, und dann die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft in der ersten Richtung, in welcher der Laser vor dem Bestrahlen in der zweiten Richtung eingestrahlt worden ist, zu zerteilen. Dabei wird die Produktivität verglichen mit einem Fall verbessert, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung zerteilt wird. Darüber hinaus wird die Handhabung verglichen mit einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung zerteilt wird, einfach.
Das Laserlicht 20 wird mit einer Geschwindigkeit abtastend eingestrahlt, die von der Dicke der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10, der maximalen Restdruckspannung CS, der inneren Zugspannung CT, der Dicken DOL der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15, der Ausgangsleistung einer Lichtquelle des Laserlichts 20 und dergleichen abhängig ist.
Als Laserlicht 20 wird Laserlicht mit einer Wellenlänge verwendet, die Glas mit erhöhter Festigkeit durchdringt (Ultraviolettbereich bis Infrarotbereich). Als Oszillationsverfahren des Laserlichts 20 ist ein Pulsoszillationsverfahren bevorzugt.
Die Wellenlänge des Laserlichts 20 beträgt vorzugsweise 200 nm bis 2000 nm. Wenn die Wellenlänge des Laserlichts 20 200 nm bis 2000 nm beträgt, ist es möglich, sowohl die Durchlässigkeit für das Laserlicht 20 als auch die Erwärmungseffizienz durch das Laserlicht 20 bereitzustellen. Die Wellenlänge des Laserlichts 20 beträgt mehr bevorzugt 532 nm bis 2000 nm und noch mehr bevorzugt 532 nm bis 1100 nm.
Die Dicke t der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 wird abhängig von deren Verwendung eingestellt und beträgt vorzugsweise 0,1 mm bis 2 mm. In dem Fall des Glases, dessen Festigkeit chemisch erhöht worden ist, kann dann, wenn die Dicke t 2 mm oder weniger beträgt, die innere Zugspannung CT ausreichend erhöht werden. Wenn die Dicke t andererseits weniger als 0,1 mm beträgt, ist es schwierig, ein Glas einer chemischen Behandlung zur Erhöhung der Festigkeit zu unterziehen. Die Dicke t beträgt vorzugsweise 0,3 mm bis 1,5 mm und noch mehr bevorzugt 0,5 mm bis 1,5 mm.
Ferner wird ein Verfahren zum Ausschneiden einer Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit aus der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit unter Bezugnahme auf die 8 beschrieben. Die 8 ist eine Ansicht einer oberen Oberfläche (Seite der Einstrahlung von Laserlicht) der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10.
Die dicke Linie, die innerhalb der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 gezeigt ist, gibt eine vorgesehene Schneidlinie 35 zum Ausschneiden einer Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40 aus der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Schneidverfahrens an.
Darüber hinaus gibt die Punktlinie, die innerhalb der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 gezeigt ist, eine Glashalteeinheit (Adsorptionstisch) 62 an, welche die Glasplatte 10 hält. Als Glashalteeinheit 62 kann ein Vakuumadsorptionstisch verwendet werden. Da die Energie des Laserlichts, das eingestrahlt wird, nahezu vollständig zur Bildung des umgewandelten Bereichs verbraucht wird, kann die Glashalteeinheit 62 an der Laserlichteinstrahlungsposition angeordnet werden, wie es in der 8 gezeigt ist. Daher kann die gesamte Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 durch den Glashalteabschnitt 62 gestützt werden.
Die Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40 weist eine rechteckige Form auf, die vier Eckenabschnitte C1, C2, C3 und C4, die einen vorgegebenen Krümmungsradius R aufweisen, und gerade Abschnitte 41, 42, 43 und 44 aufweist. Die Gestalt der Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40, die in der 8 gezeigt ist, ist ein Beispiel und das Verfahren zum Schneiden eines Glases mit erhöhter Festigkeit gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann selbst in einem Fall verwendet werden, bei dem die Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40 eine andere beliebige Gestalt aufweist, die aus der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 ausgeschnitten wird.
Wenn die Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40 aus der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 ausgeschnitten wird, ist es nicht erforderlich, das Laserlicht ausgehend von der Kante des Glases abtastend einzustrahlen. Beispielsweise wird das Laserlicht derart abtastend eingestrahlt, dass damit ausgehend von einer Position 46 begonnen wird, bei der es sich um einen Verbindungspunkt zwischen dem Eckenabschnitt C4 und dem geraden Abschnitt 41 handelt, dass es durch den geraden Abschnitt 41, den Eckenabschnitt C1, den geraden Abschnitt 42, den Eckenabschnitt C2, den geraden Abschnitt 43, den Eckenabschnitt C3, den geraden Abschnitt 44 und den Eckenabschnitt C4 verläuft und dann zu der Position 46 zurückkehrt. Die Startposition des abtastenden Einstrahlens (d. h., die Endposition des abtastenden Einstrahlens) ist nicht auf die Position 46 beschränkt, und kann auf eine beliebige Position auf der vorgesehenen Schneidlinie eingestellt werden.
Wenn die Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40 aus der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit 10 ausgeschnitten wird, ist es bevorzugt, die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zu zerteilen. Daher wird die Breite des umgewandelten Bereichs 18, der durch das Einstrahlen des Laserlichts gebildet wird, so eingestellt, dass sie größer ist als die kritische Risslänge 2 × a_c, die aus der Formel 3 bestimmt worden ist. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, das abtastende Einstrahlen des Laserlichts zu wiederholen. Dabei ist es möglich, jedes abtastende Einstrahlen in einer horizontalen Oberfläche durchzuführen und die Position des abtastenden Einstrahlens immer dann zu erhöhen, wenn das Laserlicht zu der Startposition des abtastenden Einstrahlens zurückkehrt. Es ist jedoch erforderlich, das abtastende Einstrahlen immer dann anzuhalten, wenn die Position des abtastenden Einstrahlens erhöht wird, und daher wird die Produktivität vermindert. Daher ist es mehr bevorzugt, das Laserlicht kontinuierlich abtastend einzustrahlen, während die Position des abtastenden Einstrahlens allmählich nach und nach erhöht wird (d. h., in einer spiralartigen Weise).
Nachdem die Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40 ausgeschnitten worden ist, wird das Laserlicht an vorgegebenen Positionen (z. B. bei den vier Punktlinien, die in der 8 gezeigt sind) in einem nicht benötigten Abschnitt, der sich außerhalb der Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40 befindet, abtastend eingestrahlt, wodurch der nicht benötigte Abschnitt geteilt wird, und die Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit 40 wird herausgenommen.
Beispiele
Nachstehend werden spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Beispiel 1 wird die Beziehung zwischen der inneren Zugspannung CT und der kritischen Breite d_c des umgewandelten Bereichs 18 beschrieben.
<Beispiel 1>
Im Beispiel 1 wurde das abtastende Einstrahlen des Laserlichts auf sieben Arten von Glasplattenproben mit chemisch erhöhter Festigkeit wiederholt, bis die Proben zerteilt waren, und die Breiten der umgewandelten Bereiche zum Zeitpunkt des Zerteilens der Proben wurden als kritische Breiten d_c der umgewandelten Bereiche gemessen.
Die 9 ist eine Tabelle, welche die charakteristischen Werte und Schneidergebnisse der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit beschreibt. Insbesondere gibt die Tabelle ausgehend von der linken Spalte die Probennummern, die Dicken t (mm) der Glasplatten mit erhöhter Festigkeit, die Dicken DOL (mm) der Vorderflächenschichten und der Rückflächenschichten, die Oberflächendruckspannungen CS (MPa), die inneren Zugspannungen CT (MPa), die Anzahl der Vorgänge des abtastenden Einstrahlens (ABTASTENDES EINSTRAHLEN, ANZAHL) und die kritischen Breiten d_c (mm) der umgewandelten Bereiche in dieser Reihenfolge an.
Die innere Zugspannung CT der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit wurde durch Messen der Oberflächendruckspannung CS und der Dicken DOL der Druckspannungsschichten (der Vorderflächenschicht und der Rückflächenschicht) unter Verwendung eines Oberflächenspannungsmessgeräts FSM-6000 (von Orihara Manufacturing Co., Ltd. hergestellt) und Einsetzen der Messwerte und der Dicke t der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit in die folgende Formel 1 gemessen. CT = (CS × DOL)/(t – 2 × DOL) Formel 1
Während dies nicht in der 9 gezeigt ist, wurde ein Nd:YAG-Pulslaser (zentrale Wellenlängenbande: 532 nm, Wiederholungsfrequenz: 15 kHz, Pulsbreite: 600 ps) als Lichtquelle des Laserlichts für alle Proben verwendet. Darüber hinaus wurde der Strahldurchmesser an dem Lichtkonzentrationspunkt des Laserlichts auf 1 μm eingestellt, die Ausgangsleistung des Laserlichts wurde auf 15 μJ eingestellt und die Geschwindigkeit des abtastenden Einstrahlens des Laserlichts wurde auf 150 mm/s eingestellt.
Als nächstes wird die kritische Breite d_c des umgewandelten Bereichs beschrieben. Wie es in der 9 gezeigt ist, nahm die kritische Breite d_c des umgewandelten Bereichs abrupt ab, als die innere Zugspannung CT zunahm.
Die 10 ist ein Graph, der die Abhängigkeit der inneren Zugspannung CT von der kritischen Breite d_c des umgewandelten Bereichs zeigt. In der 10 gibt die horizontale Achse die innere Zugspannung CT (MPa) an und die vertikale Achse gibt die kritische Breite d_c (mm) des umgewandelten Bereichs an. In der 10 sind die Datenpunkte der Proben Nr. 1 bis 7 durch Dreieckpunkte angegeben. Darüber hinaus gibt die Kurve die kritische Risslänge 2 × a_c an, die aus der vorstehend beschriebenen Formel 3 bestimmt worden ist, und die nachstehend als die kritische Breite d_c des umgewandelten Bereichs beschrieben wird. 2 × a_c = 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²} Formel 3
In jeder der Proben betrug die Bruchzähigkeit K_c 0,78 MPa·√m. Die Bruchzähigkeit K_c wurde unter Verwendung des Chevronprobenverfahrens („Chevron notched beam”-Verfahrens) gemessen (vgl. z. B. Seiten 137 bis 141, Int. J. Fracture, 16 (1980)). D. h., eine Kerbe des Chevron-Typs wurde in dem zentralen Abschnitt eines Prüfkörpers mit einer Dicke von 8 mm, einer Breite von 8 mm und einer Länge von 80 mm ausgebildet. Ein Vierpunkt-Biegetest wurde bei einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 0,005 mm/Minute unter Verwendung eines Festigkeitsprüfgeräts des Tensilon-Typs derart durchgeführt, dass stabile Brüche ausgehend von den Kerbenspitzen der Prüfkörper ausgingen, die in einem Abstand von 64 mm abgestützt waren. Der obere Abstand wurde auf 16 mm eingestellt. Die Messung wurde in einer trockenen N₂-Atmosphäre durchgeführt, um den Ermüdungseffekt in Glas aufgrund von Feuchtigkeit zu vermeiden.
Wie es in der 10 gezeigt ist, entspricht die kritische Risslänge 2 × a_c (die Kurve in der 10), die aus der Formel 3 bestimmt worden ist, in der die innere Zugspannung CT als Zugspannung verwendet wurde, nahezu der kritischen Breite d_c (dem Dreieckpunkt in der 10) des umgewandelten Bereichs 18. Folglich ist es möglich, den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, und den Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, charakteristisch zu nutzen. D. h., es wurde gefunden, dass es in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, erforderlich ist, die Breite des umgewandelten Bereichs 18, der durch das Einstrahlen von Laserlicht gebildet wird, so einzustellen, dass sie größer ist als die kritische Risslänge 2 × a_c = 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²}, die aus der Formel 3 bestimmt worden ist. Andererseits wurde gefunden, dass es in einem Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, erforderlich ist, die Breite des umgewandelten Bereichs 18, der durch das Einstrahlen von Laserlicht gebildet wird, so einzustellen, dass sie kleiner ist als die kritische Risslänge 2 × a_c = 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²}, die aus der Formel 3 bestimmt worden ist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, lag die tatsächlich gemessene kritische Breite d_c des umgewandelten Bereichs 18 extrem nahe an der kritischen Risslänge 2 × a_c, die aus der Formel 3 bestimmt worden ist. D. h., es wurde gefunden, dass es in den Formeln 2 und 3 nicht erforderlich ist, die Gegenwart der Vorderflächenschicht 13 und der Rückflächenschicht 15, in denen die Druckspannung vorliegt, zu berücksichtigen.
Die Erfindung ist mittels der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben worden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Aufbau der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt, und es ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung in verschiedenartiger Weise modifiziert, korrigiert und kombiniert werden kann, was durch den Fachmann im Bereich der Erfindung einfach ausgeführt werden kann.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-121508 , die am 29. Mai 2012 eingereicht worden ist und deren Inhalt unter Bezugnahme hier einbezogen wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß dem Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit in der vorliegenden Erfindung kann in einer geeigneten Weise der Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, und der Fall, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausüben einer äußeren Kraft zerteilt wird, bei einer inneren Umwandlung unter Verwendung von Laserlicht charakteristisch genutzt werden.
Bezugszeichenliste

10: Glasplatte mit erhöhter Festigkeit
12: Vorderfläche
13: Vorderflächenschicht
14: Rückfläche
15: Rückflächenschicht
17: Zwischenschicht
18: Umgewandelter Bereich
20: Laserlicht
35: Vorgesehene Schneidlinie
40: Glasscheibe mit erhöhter Festigkeit
41, 42, 43, 44: Gerader Abschnitt
46: Position
62: Glashalteeinheit
C1, C2, C3, C4: Eckenabschnitt

Claims

Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit, die eine Vorderflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, und eine Rückflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, sowie eine zwischen der Vorderflächenschicht und der Rückflächenschicht ausgebildete Zwischenschicht, in der eine Zugspannung vorliegt, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Fokussierens und abtastenden Einstrahlens von Laserlicht in die Zwischenschicht, wodurch ein erster umgewandelter Bereich entlang einer ersten vorgesehenen Schneidlinie gebildet wird, und einen Schritt des Ausübens einer äußeren Kraft, so dass sich ein Riss ausgehend von dem ersten umgewandelten Bereich als Ausgangspunkt in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ausbreitet, wodurch die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit zerteilt wird, wobei in dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs in einem Fall, bei dem die Bruchzähigkeit der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch K_c (MPa·√m) dargestellt ist, die Zugspannung, die in der Zwischenschicht vorliegt, durch CT (MPa) dargestellt ist, und die Breite des ersten umgewandelten Bereichs in der Dickenrichtung durch d1 (mm) dargestellt ist, der Wert von d1 auf kleiner als 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²} eingestellt wird.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach Anspruch 1, bei dem in dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs der erste umgewandelte Bereich nicht innerhalb eines vorgegebenen Abstands von einer Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit gebildet wird.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach Anspruch 2, bei dem der vorgegebene Abstand 0,5 mm beträgt.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen Schritt des Bildens eines funktionellen Dünnfilms, der aus einem elektronischen Material hergestellt ist, auf mindestens einer Hauptoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs und vor dem Schritt des Zerteilens der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen Schritt des Fokussierens und abtastenden Einstrahlens von Laserlicht in die Zwischenschicht, wodurch ein zweiter umgewandelter Bereich entlang einer zweiten vorgesehenen Schneidlinie gebildet wird, welche die erste vorgesehene Schneidlinie schneidet, und des Zerteilens der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausbreiten eines Risses ausgehend von dem zweiten umgewandelten Bereich als Ausgangspunkt in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ohne Ausüben einer äußeren Kraft nach dem Schritt des Bildens des ersten umgewandelten Bereichs und vor dem Schritt des Zerteilens der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit, wobei bei der Bildung des zweiten umgewandelten Bereichs in einem Fall, bei dem die Breite des zweiten umgewandelten Bereichs in der Dickenrichtung durch d2 (mm) dargestellt ist, der Wert von d2 auf größer als 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²} eingestellt wird.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach Anspruch 5, bei dem der zweite umgewandelte Bereich bis zu einem Punkt einer Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ausgebildet wird.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit, die eine Vorderflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, und eine Rückflächenschicht, in der eine Druckspannung vorliegt, sowie eine zwischen der Vorderflächenschicht und der Rückflächenschicht ausgebildete Zwischenschicht, in der eine Zugspannung vorliegt, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Fokussierens und abtastenden Einstrahlens von Laserlicht in die Zwischenschicht, wodurch ein umgewandelter Bereich entlang einer vorgesehenen Schneidlinie gebildet wird, und des Zerteilens der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch Ausbreiten eines Risses ausgehend von dem umgewandelten Bereich als Ausgangspunkt in der Dickenrichtung der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit, ohne dass eine äußere Kraft ausgeübt wird, wobei bei der Bildung des umgewandelten Bereichs in einem Fall, bei dem die Bruchzähigkeit der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit durch K_c (MPa·√m) dargestellt ist, die Zugspannung, die in der Zwischenschicht vorliegt, durch CT (MPa) dargestellt ist, und die Breite des umgewandelten Bereichs der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit in der Dickenrichtung durch d (mm) dargestellt ist, der Wert von d auf größer als 2 × 10³ × K_c ²/{π × (CT)²} eingestellt wird.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach Anspruch 7, bei dem der umgewandelte Bereich zu einem Punkt einer Kantenoberfläche der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit ausgebildet wird.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Glasplatte mit erhöhter Festigkeit eine Glasplatte ist, bei der die Festigkeit durch ein chemisches Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit erhöht worden ist.
Verfahren zum Schneiden einer Glasplatte mit erhöhter Festigkeit nach Anspruch 9, bei dem die Dicke der Glasplatte mit erhöhter Festigkeit von 0,1 mm bis 2 mm beträgt.