DE19918942B4

DE19918942B4 - Uses a thin glass pane

Info

Publication number: DE19918942B4
Application number: DE19918942A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr. Ostendarp; Holger Wegener
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: DE19918942A1

Abstract

Verwendung einer Glasscheibe mit einer Dicke ≤ 0,7 mm mit einem gegenüber einer Glasscheibe mit konventionell geschnittenen Kanten wenigstens um 40 % verringerten Biegeradius bei Biegung um eine Biegeachse quer zu zwei gegenüberliegenden Kanten, die mittels eines Laserschneideverfahrens hergestellt sind, als gebogenes Substratglas für Displayanwendungen.Use of a glass sheet with a thickness of ≤ 0.7 mm with a bending radius which is at least 40% reduced compared to a glass sheet with conventionally cut edges when bent about a bending axis transversely to two opposite edges, which are produced by means of a laser cutting process, as curved substrate glass for display applications.

Description

Die Erfindung betrifft Verwendungen einer Dünnglasscheibe.The invention relates to uses a thin glass pane.

Es sind flache Werkstücke aus Dünnglas bekannt, die aus beispielsweise im Ziehverfahren oder Floatverfahren hergestellten Flachgläsern mittels konventioneller Trennverfahren erhalten würden.There are flat workpieces thin glass known, for example, in the drawing process or float process manufactured flat glasses would be obtained by means of conventional separation processes.

Bisherige Trennverfahren für Dünnglas basieren darauf, mittels eines Diamanten oder eines Schneidrädchens zunächst eine Ritzspur im Glas zu generieren, um das Glas anschließend durch eine äußere mechanische Kraft entlang der so erzeugten Schwachstellen zu brechen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß durch die Ritzspur Partikel (Splitter) aus der Oberfläche gelöst werden, die sich auf dem Glas ablagern können und dort beispielsweise zu Kratzern führen können. Ebenfalls können sogenannte Ausmuschelungen an der Schnittkante entstehen, die zu einem unebenen Glasrand führen. Weiterhin führen die beim Ritzen entstehenden Mikrorisse in der Schnittkante zu einer verringerten mechanischen Beanspruchbarkeit, z. B. zu einer erhöhten Bruchgefahr beim Verbiegen des Glases. Diese Schwierigkeiten treten insbesondere bei Dünnglas auf, da bei der weiteren Bearbeitung aufgrund der geringen Dicke des Dünnglases Verbiegungen und damit mechanische Beanspruchung praktisch unvermeidbar sind. Entweder tritt daher ein erhöhter Anteil an Ausschuß auf, oder die Handhabungseinrichtungen für die Handhabung der getrennten Dünnglasscheiben müssen sehr aufwendig gestaltet werden.Previous separation processes for thin glass are based then, using a diamond or a cutting wheel Generate scratch marks in the glass to then pass through the glass an outer mechanical Force to break along the weak points thus created. adversely is in this process that by The scratch track particles (splinters) are detached from the surface that are on the glass can deposit and can lead to scratches, for example. So-called Shells on the cut edge arise that lead to an uneven Lead glass edge. Farther to lead the microcracks in the cutting edge that arise during scribing into one reduced mechanical strength, e.g. B. to an increased risk of breakage when bending the glass. These difficulties arise in particular with thin glass, because during further processing due to the small thickness of the thin glass Bends and thus mechanical stress are practically unavoidable are. Either there is therefore an increased proportion of committee, or the handling facilities for the handling of the separate thin glass panes have to be designed very complex.

Es ist auch bekannt, zur Verringerung der Bruchgefahr und zur Glättung der ansonsten scharfen Schnittkante konventionelle Schnittkanten von Dünngläsern in der Regel einer Kantenbearbeitung zu unterziehen. Hier wird vom endmaßgeschnittenen Glas im Randbereich Material entfernt, typischerweise 0,15 mm, und werden gleichzeitig die Kanten abgefast, um die vorwiegende Anzahl der vorher beim Schneiden entstandenen Mikrorisse zu beseitigen. Am Markt werden verschiedene Kantenbearbeitungsmaschinen angeboten. Die minimale, zu bearbeitende Glasdicke liegt hier bei 0,4 mm, aber auch bei 0,3 mm, dies jedoch nur mit geringer Prozeßstabilität.It is also known to reduce the risk of breakage and for smoothing the otherwise sharp cutting edge conventional cutting edges of thin glasses in usually undergo edge processing. Here is from cut to size glass Material is removed in the edge area, typically 0.15 mm, and at the same time the edges are chamfered by the predominant number of to eliminate microcracks previously created during cutting. At the Various edge processing machines are available on the market. The minimum glass thickness to be processed here is 0.4 mm, however even at 0.3 mm, but only with low process stability.

Bei Dünnglasapplikationen von < 0,3 mm werden daher bisher konventionell geschnittene Gläser als Endmaßschnitte ohne Kantenbearbeitung eingesetzt, was zu entsprechend negativen mechanischen Eigenschaften führt.With thin glass applications of <0.3 mm previously conventionally cut glasses as gauge blocks used without edge processing, leading to correspondingly negative mechanical properties leads.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein dünnes Flachglas-Werkstück zur Verfügung zu stellen, das trotz nur geringer oder gar keiner Kantenbearbeitung eine sehr gute Kantenqualität und eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist.It is an object of the invention thin flat glass workpiece available too make, despite little or no edge processing very good edge quality and has sufficient mechanical strength.

Diese Aufgabe wird durch die Verwendungen einer Dünnglasscheibe gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.This task is done through the uses a thin glass pane solved according to the independent claims.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß ein solches Werkstück eine hohe Biegefestigkeit um eine Biegeachse quer zu den lasergeschnittenen Kanten aufweist.Surprisingly, it has been shown that such workpiece high bending strength around a bending axis across the laser-cut edges having.

Die Biegefestigkeit ist ein wesentlicher Aspekt der mechanischen Festigkeit. Sie ist von großer Bedeutung für die Stabilität des Werkstückes, beispielsweise bei Erschütterungen, und auch für die Langzeitstabilität bei Biegebeanspruchungen, auch innerhalb des Endproduktes, z. B. des Displays.The flexural strength is essential Aspect of mechanical strength. It is of great importance for the stability of the workpiece, for example in the event of vibrations, and also for long-term stability for bending stresses, also within the end product, e.g. B. of the display.

Unter hoher Biegefestigkeit sollen hier die Biegefestigkeiten verstanden werden, die gegenüber denen von konventionell geschnittenen dünnen Flachgläsern erhöht sind.Under high bending strength here the flexural strengths are understood that compared to those of conventionally cut thin flat glasses.

Eine charakteristische Größe zur Beschreibung der Biegefestigkeit ist der Biegeradius, d. h. der minimale Radius, mit dem das Glas aufgerollt werden kann, ohne zu brechen. So zeigt sich die erhöhte Biegefestigkeit darin, daß der Biegeradius eines erfindungsgemäßen Werkstückes gegenüber dem eines konventionell geschnittenen Werkstückes gleicher Dicke um wenigstens 40 % verringert ist.A characteristic size for description the bending strength is the bending radius, d. H. the minimum radius, with which the glass can be rolled up without breaking. So shows the increased Flexural strength in that the Bending radius of a workpiece according to the invention compared to the a conventionally cut workpiece of the same thickness by at least Is reduced by 40%.

Das flache Werkstück aus Dünnglas, beispielsweise aus Borosilicatglas oder aus Kalk-Natron-Glas, kann aus mit üblichen Verfahren, beispielsweise mit Floatverfahren oder mit Ziehverfahren, beispielsweise Down-Draw-Verfahren, hergestellten Dünngläsern abgetrennt werden, und zwar mittels Laserstrahlschneidverfahren.The flat workpiece made of thin glass, for example made of Borosilicate glass or soda-lime glass, can be made with usual Processes, for example with float processes or with pull processes, for example, down-draw process, manufactured thin glasses separated by means of laser beam cutting processes.

Es weist wenigstens zwei gegenüberliegende lasergeschnittene Kanten auf. Sie können mit üblichen Laserstrahlschneideverfahren erzeugt werden, insbesondere mit Laserstrahlschneideverfahren, bei denen durch eine lokale Erwärmung entlang eine Trennlinie durch den fokussierten Laserstrahl in Verbindung mit einer Kühlung von außen eine thermomechanische Spannung bis über die Bruchfestigkeit des Werkstückes reduziert wird.It has at least two opposite laser cut edges. You can use common laser cutting techniques are generated, in particular with laser beam cutting processes those from local warming along a dividing line through the focused laser beam with a cooling from the outside a thermomechanical stress up to the breaking strength of the workpiece is reduced.

Laserschneideverfahren sind an sich bekannt, z. B. aus WO 96/20062, DE 197 15 537 A1 und aus DE 44 44 547 A1 . JP 1-215736 A beschreibt das Schneiden von Dünnglas mittels Laser und JP 59-88333 A beschreibt das Schneiden von Laminaten mittels Laser.Laser cutting processes are known per se, e.g. B. from WO 96/20062, DE 197 15 537 A1 and from DE 44 44 547 A1 , JP 1-215736 A describes the cutting of thin glass by laser and JP 59-88333 A describes the cutting of laminates by laser.

Vorzugsweise werden die Kanten der erfindungsgemäß verwendeten Dünnglasscheibe mit einem Laserstrahlschneideverfahren erzeugt, bei dem die lokale Erwärmung entlang einer Trennlinie durch einen Wärmestrahlungsfleck erzeugt wird, der eine erhöhte Strahlungsintensität in seinem Randbereich mit einem Temperaturmaximum an seinem hinteren Ende besitzt, wobei sein Randbereich mit erhöhter Strahlungsintensität auf einer V- oder U-förmigen Kurve liegt, die sich zum vorderen Ende des Wärmestrahlungsfleckes öffnet, und bei dem das lokale Temperaturmaximum örtlich im Scheitelpunkt der V- oder U-förmigen Kurve auf der Trennlinie unterhalb der Schmelztemperatur des Werkstückmaterials liegt.The edges of the thin glass pane used according to the invention are preferably produced using a laser beam cutting method, in which the local heating along a dividing line is generated by a thermal radiation spot which has an increased radiation intensity in its edge region with a temperature maximum at its rear end, its edge region having increased radiation intensity is a V or U-shaped curve that opens to the front end of the heat radiation spot, and in which the local Temperature maximum is located locally at the apex of the V- or U-shaped curve on the dividing line below the melting temperature of the workpiece material.

Das Werkstück weist eine Dicke von ≤ 0,7 mm auf. Bei größeren Dicken besitzen die Gläser ohnehin eine größere mechnische Festigkeit, so daß die Vorteile hinsichtlich der erhöhten Biegefestigkeit immer geringer werden. Eine untere Grenze der Dicke ist durch das Laserstrahlschneidverfahren nicht gegeben. Limitierend sind hier lediglich die Herstellverfahren von Dünn- und Dünnstglas.The workpiece has a thickness of ≤ 0.7 mm. For larger thicknesses own the glasses a bigger mechanical anyway Firmness so the Advantages in terms of increased Bending strength become less and less. A lower limit of thickness is not given by the laser beam cutting process. limiting are just the manufacturing processes for thin and ultra-thin glass.

Es ist besonders bevorzugt, daß die Glasscheibe eine Dicke von weniger als 0,4 mm insbesondere von ≤ 0,3 mm aufweist. In diesem Dickenbereich ist die lasergeschnittene Glasscheibe der konventionell geschnittenen besonders überlegen, da die Verbesserung der Kantenqualität und damit auch Erhöhung der Biegefestigkeit durch eine Kantennachbearbeitung, welche bei konventionell geschnittenen Werkstücken größerer Dicke möglich ist, bei Werkstücken dieser geringen Dicke nicht prozeßfähig ist.It is particularly preferred that the glass sheet has a thickness of less than 0.4 mm, in particular of ≤ 0.3 mm. In this thickness range, the laser-cut glass pane is the conventionally cut especially superior because of the improvement the edge quality and thus also increase the bending strength through an edge finishing, which at conventionally cut workpieces of greater thickness are possible, for workpieces this small thickness is not processable.

Um so wertvoller ist es, daß die Kantenqualität der erfindungsgemäß verwendeten Dünnglasscheibe so gut ist, daß auf jegliche Nachbearbeitung der lasergeschnittenen Kanten verzichtet werden kann. Die laserge schnittenen Kanten sind frei von Splittern, Ausmuschelungen und Mikrorissen, die sich bei nachfolgenden Prozessen in die Oberfläche des Glases fortpflanzen bzw. auf der Oberfläche ablagern könnten.It is all the more valuable that the edge quality of those used according to the invention Thin glass pane is so good that on no post-processing of the laser-cut edges can be. The laser-cut edges are free of splinters, Shell and micro cracks that occur in subsequent processes into the surface of the Propagate glass or could deposit on the surface.

Wenn erforderlich, beispielsweise zur Verringerung der Verletzungsgefahr an freiliegenden Kanten, können die lasergeschnittenen Kanten ebenfalls nachbearbeitet werden, z. B. durch Verwundung der Schnittkante mit einem Laser, einer Flamme oder durch mechanische Anfasung.If necessary, for example to reduce the risk of injury on exposed edges, can the laser-cut edges are also reworked, e.g. B. by wounding the cut edge with a laser, a flame or by mechanical chamfering.

Die erhöhte Biegefestigkeit soll an folgendem Beispiel demonstriert werden:
Ein 50 μm dickes Borosilicatglas, lasergeschnitten mit einer Laserstrahlleistung P < 500 W bei einer Vorschubgeschwindigkeit v < 20 m/min, wies einen Biegeradius, i. e. der minimale Radius, mit dem das Glas gewickelt werden kann, ohne zu brechen, von 50 mm auf, während der Biegeradius eines gleichen jedoch konventionell geschnittenen Glases 120 mm betrug.The following example demonstrates the increased flexural strength:
A 50 μm thick borosilicate glass, laser cut with a laser beam power P <500 W at a feed speed v <20 m / min, had a bending radius, ie the minimum radius with which the glass can be wound without breaking, of 50 mm, while the bending radius of the same but conventionally cut glass was 120 mm.

Die erfindungsgemäß erhöhte Biegefestigkeit ist für die verschiedensten Anwendungen vorteilhaft, weil

– die Langzeitstabilität bei Biegebeanspruchung erhöht ist
– die Anfälligkeit gegen Erschütterung und gegen Temperaturschwankungen herabgesetzt ist, was eine Verringerung des Verlustes beim Transport bedeutet
– das Aufwickeln der Gläser (im allgemeinen mit Dicken < 0,4 mm) und der Transport in Ronden und auch eine Verarbeitung als Rolle möglich ist.

The increased flexural strength according to the invention is advantageous for a wide variety of applications because

- The long-term stability under bending stress is increased
- The susceptibility to vibrations and temperature fluctuations is reduced, which means a reduction in loss during transport
- It is possible to wind up the glasses (generally with thicknesses <0.4 mm) and transport them in round blanks and also process them as rolls.

Aufgrund der erhöhten Biegefestigkeit und der hohen Kantenqualität auch bei sehr geringen Dicken ist das erfindungsgemäß verwendete Werkstück hervorragend geeignet für die verschiedensten Dünnglasanwendungen: z. B. für Flachbildschirme in verschiedenen technischen technologischen Ausfüahrungsformen wie STN (Super Twisted Nematic), reflective TFT (Thin Film Transistor), FED (Field Effect Display) und PALC (Plasma Addressed Liquid Cristal) gefertigt. Gemeinsames Merkmal ist die Verwendung besonders dünner Gläser, was entweder aufgrund des physikalischen Wirkprinzips notwendig oder aus Marktsicht (z. B. Forderung nach geringem Gewicht) sinnvoll ist.Due to the increased flexural strength and the high edge quality even in the case of very small thicknesses, this is used according to the invention workpiece excellent for the most diverse thin glass applications: z. B. for Flat screens in various technical and technological designs like STN (Super Twisted Nematic), reflective TFT (Thin Film Transistor), FED (Field Effect Display) and PALC (Plasma Addressed Liquid Cristal) manufactured. Common feature is the use of particularly thin glasses, what either necessary due to the physical principle of action or sensible from a market perspective (e.g. demand for low weight) is.

TFT-Displays bestehen derzeit aus zwei etwa 0,7 mm dicken Scheiben, während STN-Displays derzeit aus zwei etwa 0,3 mm dicken Scheiben bestehen. Insbesondere bei den letztgenannten Displays mit Scheibendicken von weniger als 0,4 mm ist die hier beschriebene Dünnglasscheibe gegenüber konventionell geschnittenen besonders vorteilhaft als Substratglas.TFT displays currently consist of two approximately 0.7 mm thick panes, while STN displays currently consist of two approximately 0.3 mm thick discs. Especially at the latter displays with pane thicknesses of less than 0.4 mm is the thin glass pane described here compared to conventional cut particularly advantageous as a substrate glass.

Generell geht der Trend zur Verwendung dünnerer Gläser, da bei vielen Anwendungen, z. B. Laptopdisplays, Handydisplays, tragbare Anzeigegeräte, das Gewicht eine entscheidende Rolle spielt. Bei den sogenannten "reflective TFT-Displays", eine TFT-Display-Variante können aufgrund des unterschiedlichen Funktionsprinzips dünnere Scheiben verwendet werden.Generally there is a trend towards using thinner glasses because in many applications, e.g. B. laptop displays, cell phone displays, portable Displays, weight plays a crucial role. In the so-called "reflective TFT displays", a TFT display variant can due to the different functional principle, thinner panes are used become.

PALC-Displays bestehen aus zwei mehr als 1 mm dicken Scheiben, beispielsweise 1,1 und 1,9 mm, zwischen denen sich eine dritte Scheibe aus sehr dünnen Glas, doch mit einer Dicke von höchstens 0,05 mm, vorzugsweise von ca. 0,03 mm befindet. Auch als eine solche Mittelscheibe ist die erfindungsgemäße Dünnglasscheibe sehr gut geeignet.PALC displays consist of two more as 1 mm thick slices, for example 1.1 and 1.9 mm, between which is a third pane of very thin glass, but with a thickness of at most 0.05 mm, preferably of about 0.03 mm. Even as such The thin glass pane according to the invention is very well suited to the middle pane.

Werkstücke aus Dünnstglas, z. B. mit einer Dicke von höchstens etwa 0,2 mm, sind auch hervorragend geeignet für die Verwendung als Auskoppelfenster für Laser.Workpieces made of very thin glass, e.g. B. with a thickness of at most about 0.2 mm, are also ideal for use as decoupling windows for lasers.

Die erfindungsgemäß verwendeten Dünnglasscheiben werden auch in Glastastaturen verwendet. Das Prinzip solcher resistiven Touch Panels besteht darin, daß eine von zwei beabstandeten elektrisch leitfähig beschichteten Glasscheiben sich durch die Fingerberührung lokal so stark verformt, daß eine punktuelle Kontaktierung der Schichten stattfindet. Hier wird durch die hohe Biegefestigkeit insbesondere die Langzeitstabilität bei der Biegebeanspruchung verbessert.The thin glass panes used according to the invention are also used in glass keyboards. The principle of such resistive Touch panels consist of one of two spaced apart electrically conductive coated glass panes yourself by touching your fingers locally deformed so much that a selective contacting of the layers takes place. Here is through the high flexural strength in particular the long-term stability in the Bending stress improved.

Weitere Anwendungsgebiete sind die Verwendung zur Herstellung von Glas-Metall-Laminaten, insbesondere Glas-Aluminium-Laminaten, sowie von Glas-Kunststoff-Laminaten, speziell von Verbunden aus Glas und Kunststoffolien.Other areas of application are Use for the production of glass-metal laminates, in particular glass-aluminum laminates, as well as glass-plastic laminates, especially of composites made of glass and plastic films.

Claims

Use a glass pane with a thickness of ≤ 0.7 mm with towards one at least a glass pane with conventionally cut edges bending radius reduced by 40% when bending around a bending axis across two opposite Edges made using a laser cutting process as a curved substrate glass for Display applications.

Use a glass pane with a thickness of ≤ 0.7 mm with towards one at least a glass pane with conventionally cut edges bending radius reduced by 40% when bending around a bending axis across two opposite Edges made using a laser cutting process as a curved substrate glass for reflective TFT displays.

Use a glass pane with a thickness of ≤ 0.7 mm with towards one at least a glass pane with conventionally cut edges bending radius reduced by 40% when bending around a bending axis across two opposite Edges made using a laser cutting process for curved Glass-plastic laminates.

Use a glass pane with a thickness of ≤ 0.7 mm with towards one at least a glass pane with conventionally cut edges bending radius reduced by 40% when bending by one bending axis across two opposite Edges made using a laser cutting process for curved Glass-metal laminates.

Use a glass sheet with a thickness <0.4 mm with a across from at least a glass pane with conventionally cut edges bending radius reduced by 40% when bending around a bending axis across two opposite Edges made using a laser cutting process as a curved substrate glass for Glass keyboards.

Use a glass sheet with a thickness <0.4 mm with a across from at least a glass pane with conventionally cut edges bending radius reduced by 40% when bending around a bending axis across two opposite Edges made using a laser cutting process as a curved substrate glass for STN displays.

Use a glass pane with a thickness ≤ 0.05 mm with towards one at least around a glass pane with conventionally cut edges 40% reduced bending radius when bending around a bending axis to two opposite edges, which are produced by means of a laser cutting process, as curved middle pane of PALC displays.

Use of a glass pane according to one of claims 1 to 7, whose laser-cut edges have not been reworked.

Use of a glass pane according to one of claims 1 to 7, whose laser-cut edges are chamfered.

Use of a glass pane according to one of claims 1 to 7, whose laser-cut edges are generated by means of a laser beam cutting process in which by local warming by the focused Laser beam combined with external cooling thermomechanical tension up to the breaking strength of the workpiece was induced, and in which local heating along a dividing line through a heat radiation spot was generated, the edge region with increased radiation intensity on a V- or U-shaped Curve lies, which opens to the front end of the heat radiation spot, and at which the local maximum temperature locally at the apex of the V- or U-shaped Curve on the dividing line below the melting temperature of the glass of the workpiece lies.