JP7052279B2

JP7052279B2 - 赤外線吸収ガラス及びその製造方法

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Publication number: JP7052279B2
Application number: JP2017193960A
Authority: JP
Inventors: 武志乾; 大介大川
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2017-10-04
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2037-10-04
Also published as: JP2019064883A

Description

本発明は、ガラス及びその製造方法に関する。

デジタルカメラ等においては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像デバイスが用いられている。これらの固体撮像デバイスは、広範囲の受光感度を有しているので、人間の視感に合わせるため、赤外域の光を除去する必要がある。そのため、固体撮像デバイスには赤外線を吸収する樹脂フィルム、赤外線を吸収する膜、赤外線を反射する膜を表面に設けたガラスや赤外線吸収ガラスが用いられている。

これらのガラスは、母材を分割することにより所望の大きさにされる。従来、母材の分割は、ダイシングブレードを用いて行われていた。しかしながら、この方法の場合、切断面において面方向に延びるマイクロクラックが生じる傾向があった。そのため、ガラスに割れが生じ易いという問題があった。

この問題を解決するための方法として、下記の特許文献１には、母材の内部に改質領域を形成し、改質領域に沿って母材を分割する製造方法が開示されている。

国際公開第２０１５／０４６０８８号

特許文献１に記載の製造方法においては、面方向に延びるマイクロクラックは生じ難い。しかしながら、分割されたガラスの端縁部が、周期が短い波状の形状となる傾向にあり、波状の凹凸を起点としてガラスに割れが生じ易くなるおそれがあった。特に、赤外線吸収ガラスの場合、割れが生じ易いという問題が顕著であった。

本発明の目的は、破損し難いガラス及びその製造方法を提供することである。

本発明のガラスは、対向し合う第１の主面及び第２の主面と、第１の主面及び第２の主面を接続する側面とを有し、厚み方向において、側面の５０％以上に改質部が設けられており、改質部が第１の主面及び第２の主面に至っていないことを特徴とする。

第１の主面の端縁部である第１の端縁部が、平面視において波状の形状を有し、第１の端縁部の波状の形状における波数の平均値が、１ｍｍ^－１以下であることが好ましい。

本発明の他の局面におけるガラスは、対向し合う第１の主面及び第２の主面と、第１の主面及び第２の主面を接続する側面とを有し、第１の主面の端縁部である第１の端縁部が、平面視において波状の形状を有し、第１の端縁部の波状の形状における波数の平均値が、１ｍｍ^－１以下であることを特徴とする。

第２の主面の端縁部である第２の端縁部が、平面視において波状の形状を有し、第１の端縁部の波状の形状及び第２の端縁部の波状の形状の両方における波数の平均値が、１ｍｍ^－１以下であることが好ましい。

厚み方向において、側面の５０％以上に改質部が設けられており、改質部が第１の主面及び第２の主面に至っていないことが好ましい。

厚み方向において、側面の６０％以上に改質部が設けられており、改質部が第１の主面及び第２の主面に至っていないことがより好ましい。

厚み方向における側面の中心と、厚み方向における改質部の中心とが同じ位置であることが好ましい。

厚みが０．３ｍｍ以下であることが好ましい。

ガラスが赤外線吸収ガラスであることが好ましい。

曲げ強度が１００ＭＰａ以上であることが好ましい。

本発明のガラスの製造方法は、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有するガラスの母材を用意する工程と、母材にレーザー光を照射することにより、母材の内部に改質部を設ける工程と、改質部が設けられている部分に沿い母材を割断する工程とを備え、改質部を設ける工程において、改質部が第１の主面及び第２の主面に至らないように、かつ、改質部を母材の厚み方向における５０％以上に設けることを特徴とする。

改質部を設ける工程において、改質部を母材の厚み方向における６０％以上に設けることが好ましい。

改質部を設ける工程において、母材の厚み方向における母材の中心と母材の厚み方向における改質部の中心とが同じ位置になるように、改質部を設けることが好ましい。

ガラスが、赤外線吸収ガラスであることが好ましい。

本発明によれば、破損し難いガラス及びその製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態のガラスを示す模式的斜視図である。本発明の第１の実施形態のガラスを示す模式的拡大平面図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法の一例を説明するための模式的断面図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法の一例を説明するための模式的断面図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

（ガラス）
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のガラスを示す模式的斜視図である。図１に示すように、ガラス１０は、対向し合う第１の主面１ａ及び第２の主面１ｂと、第１の主面１ａ及び第２の主面１ｂを接続する側面１ｃとを有する。側面１ｃには、改質部２が設けられている。ここで、改質部とは、レーザー光の照射等により、ガラスの屈折率や構造等に変化が生じた部分をいう。なお、ガラス１０は赤外線吸収ガラスである。赤外線吸収ガラスは、一般的には割れが生じ易い。

本実施形態においては、改質部２は、厚み方向において側面１ｃに設けられており、第１の主面１ａ及び第２の主面１ｂには至っていない。これにより、改質部２が設けられた部分に沿って母材を割断してガラス１０を得る際に、改質部２を起点としてクラックが発生し、発生したクラックは母材の厚み方向に延びるため、第１の端縁部１ｄ及び第２の端縁部１ｅにおける面方向に延びるマイクロクラックの発生を抑えることができる。なお、上記面方向とは、第１の主面１ａまたは第２の主面１ｂが延びる方向である。

また、改質部２を厚み方向において側面１ｃの５０％以上に設けることで、改質部２と、第１の主面１ａや第２の主面１ｂとの距離が短くなる。よって、分割されたガラスの端縁部が、周期が長い波状の形状となり易く、波状の凹凸を起点としたガラスの割れの発生を抑制することができる。従って、一般的には割れが生じ易い赤外線吸収ガラスであっても、破損を抑制することができる。

なお、改質部２は、厚み方向において、側面１ｃの６０％以上に設けられていることが好ましい。それによって、ガラス１０をより破損し難くすることができる。改質部２は、厚み方向において、側面１ｃの９９％以下に設けられていることが好ましい。改質部２が第１の主面１ａまたは第２の主面１ｂに至っている場合には、第１の主面１ａまたは第２の主面１ｂにクラックが発生し易くなり、ガラス１０が破損し易くなる。

厚み方向における側面１ｃの中心と、厚み方向における改質部２の中心とが同じ位置であることが好ましい。それによって、ガラス１０をより確実に破損し難くすることができる。なお、厚み方向における側面１ｃの中心と、厚み方向における改質部２の中心とは異なる位置であってもよい。

図２は、第１の実施形態のガラスを示す模式的拡大平面図である。ガラス１０は、母材を割断することにより作製されている。そのため、図２に示すように、第１の主面１ａの端縁部である第１の端縁部１ｄは、平面視において波状の形状を有する。ここで、図２中の矢印Ａで示すような１組の凹凸を１つの波とし、単位長さ当たりの波の数を波数（ｍｍ^－１）とする。本実施形態においては、第１の端縁部１ｄの波数の平均値は１ｍｍ^－１以下である。このように、第１の端縁部１ｄにおいて凹凸の間隔が長く、第１の端縁部１ｄの形状が直線に近いため、ガラス１０の割れの起点となる部分が生じ難い。

さらに、図１に示す第２の主面１ｂの端縁部である第２の端縁部１ｅも、平面視において波状の形状を有し、第２の端縁部１ｅの波数の平均値は１ｍｍ^－１以下である。従って、ガラス１０はより一層破損し難い。

第１の端縁部１ｄ及び第２の端縁部１ｅの波数の平均値は０．８ｍｍ^－１以下であることが好ましく、０．５ｍｍ^－１以下であることがより好ましい。それによって、第１の端縁部１ｄ及び第２の端縁部１ｅの形状をより一層直線に近づけることができ、ガラス１０はより一層破損し難い。

ガラス１０の厚みは０．３ｍｍ以下、０．２ｍｍ以下、特に０．１８ｍｍ以下であることが好ましい。また、ガラス１０が赤外線吸収ガラスであることが好ましい。この場合には、一般的には割れが生じ易いにも関わらず、破損し難くすることができるため、本発明の構成が特に好適である。

以下、赤外線吸収ガラスを構成する材料の詳細について説明する。

赤外線吸収ガラスとしては、例えば、硫リン酸塩系ガラス、フツリン酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス等からなるガラス板が挙げられる。特に、ＣｕＯを含有した硫リン酸塩系ガラス、フツリン酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラスが好ましく用いられる。

硫リン酸塩系ガラスとしては、赤外線吸収ガラスとして用いられる公知のガラス組成を
用いることができるが、具体的には、質量％でＰ_２Ｏ_５２０％～７０％、ＳＯ_３１％～２５％、ＺｎＯ１０％～５０％、Ｒ_２Ｏ１％～３０％（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか）の基本組成を含有するガラスを用いることができる。

フツリン酸塩系ガラスとしては、赤外線吸収ガラスとして用いられる公知のガラス組成を用いることができるが、具体的には、アニオン％でＦ^－５％～７０％Ｏ^２－３０％～９５％であり、カチオン％でＰ^５＋２０％～５０％、Ａｌ^３＋０．２％～２０％、Ｒ^＋１％～３０％（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか）、Ｒ’^２＋１％～５０％（Ｒ’はＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれか）の基本組成を含有するガラスを用いることができる。

リン酸塩系ガラスとしては、赤外線吸収ガラスとして用いられる公知のガラス組成を用いることができるが、具体的には、重量％でＰ_２Ｏ_５２０％～７０％、Ａｌ_２Ｏ_３１％～２０％、Ｒ_２Ｏ０％～３０％（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋのいずれか）、Ｒ’Ｏ０％～４０％(Ｒ’はＺｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのいずれか)の基本組成を含有するガラスを用いることができる。

上記各ガラスにおけるＣｕＯの含有量は、基礎ガラス１００質量部に対して、０．１質量部～１５質量部であることが好ましく、０．５質量部～１０質量部であることがより好ましく、２質量部～８質量部であることがさらに好ましい。ＣｕＯの含有量が少なすぎると、赤外線吸収性能が不十分となる場合があり、ＣｕＯの含有量が多すぎると、可視光透過率が低下する場合や、ガラス化しない場合がある。

（製造方法）
以下、第１の実施形態に係るガラス１０の製造方法の一例を説明する。

図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法の一例を説明するための模式的断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るガラスの製造方法の一例を説明するための模式的断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）並びに図４（ａ）及び（ｂ）における方向ｚは厚み方向を示す。方向ｘ及び方向ｙは面方向のそれぞれの方向を示す。図３（ａ）及び（ｂ）はｘ方向から見た断面図であり、図４（ａ）及び（ｂ）は、ｘ方向に垂直なｙ方向から見た断面図である。

図３（ａ）に示すように、ガラスの母材２０を用意する。次に、図３（ｂ）に示すように、母材２０を分割する部分に沿いレーザー光Ｌを走査させて照射する。なお、焦点の位置が母材２０の内部となるように、レーザー光Ｌを照射する。これにより、母材２０の内部に改質部２を設ける。改質部２は、母材２０の厚み方向ｚにおける５０％以上に設ける。本実施形態においては、改質部２は、厚み方向ｚにおいて１つ設けている。なお、照射強度、照射時間、集光幅、走査回数を調整することで、改質部２を、母材２０の厚み方向ｚにおいて５０％以上設けることができる。また、レーザー光Ｌを複数回走査させて改質部２を設けてもよく、レーザー光Ｌの１回の走査により改質部２を設けてもよい。

改質部２は、母材２０の厚み方向ｚにおける６０％以上に設けることがより好ましい。図３（ｂ）においては、ｙ方向に延びる改質部２を示しているが、ｘ方向に延びる改質部２も同様に設ける。

一方で、図４（ａ）に示すように、母材２０の割断に用いる支持体２１を用意する。支持体２１の構成は特に限定されないが、支持体２１は、樹脂フィルムと、樹脂フィルム上に設けられた粘着剤層とを有する。次に、支持体２１の粘着剤層に母材２０を貼り付ける。

次に、押圧部材２２を、母材２０における改質部２が設けられた領域と平面視において重なるように、支持体２１側に配置する。なお、押圧部材２２は母材２０を割断するための部材であり、ｙ方向に直線状に延びているブレード２３を有する。次に、押圧部材２２を母材２０側に移動させることにより、支持体２１側から母材２０を押圧する。具体的には、母材２０における改質部２が設けられた領域を、支持体２１を介して間接的に、ブレード２３によって押圧する。これにより、図４（ｂ）に示すように、改質部２に沿い厚み方向ｚに母材２０を割断する。同様に、各改質部２に沿い母材２０を割断する。

本実施形態においては、上記のように母材２０を割断しているため、ｘ方向またはｙ方向に延びるマイクロクラックは生じ難い。そのため、ガラス１０が破損し難くなる。

改質部２は母材２０の厚み方向ｚにおいて６０％以上に設けられている。これにより、母材２０の両主面と改質部２との距離を効果的に短くすることができる。もっとも、改質部２を厚み方向ｚにおいて５０％以上に設けた場合においても、母材２０の両主面と改質部２との距離を十分に短くすることができる。加えて、母材２０における厚み方向ｚにおいて、両主面と改質部２との間の領域以外は、全て改質部２となっている。よって、より一層安定的に割断することができる。これにより、図１に示す、割断後の第１の端縁部１ｄ及び第２の端縁部１ｅにおける上記波数を小さくすることができる。よって、第１の端縁部１ｄ及び第２の端縁部１ｅの形状を、改質部２が延びる直線に近い形状とすることができる。従って、割れの起点となる部分が生じ難く、ガラス１０はより一層破損し難い。

改質部２を設ける工程においては、改質部２は、厚み方向ｚにおける母材２０の中心と厚み方向ｚにおける改質部２の中心とが同じ位置になるように、改質部２を設けることがより好ましい。それによって、母材２０の両主面と改質部２との距離をより確実に短くすることができる。従って、ガラス１０の破損をより確実に生じ難くすることができる。

＜実施例及び比較例＞
（実施例１）
厚み０．１０ｍｍの母材にレーザー光を照射することにより、母材の内部に改質部を設けた。改質部は、母材の厚み方向における５０％に設けた。次に、改質部が設けられた領域に沿い、母材を割断した。これにより、主面が６ｍｍ×６ｍｍの大きさであり、厚みが０．１０ｍｍである赤外線吸収ガラスを得た。

（実施例２）
改質部を母材の厚み方向における６０％に設けたこと以外においては、実施例１と同様に赤外線吸収ガラスを作製した。

（比較例）
改質部を母材の厚み方向における３０％に設けたこと以外においては、実施例１と同様に赤外線吸収ガラスを作製した。

下記の表１に、実施例１、実施例２及び比較例の赤外線吸収ガラスについて曲げ強度試験を行った結果を示す。

表１に示すように、実施例１及び実施例２における曲げ強度は１００ＭＰａ以上となっており、比較例よりも高いことがわかる。このように、実施例１及び実施例２においては、赤外線吸収ガラスが破損し難い。

１ａ…第１の主面
１ｂ…第２の主面
１ｃ…側面
１ｄ…第１の端縁部
１ｅ…第２の端縁部
２…改質部
１０…ガラス
２０…母材
２１…支持体
２２…押圧部材
２３…ブレード

Claims

対向し合う第１の主面及び第２の主面と、前記第１の主面及び前記第２の主面を接続する側面とを有し、
厚み方向において、前記側面の６０％以上に改質部が設けられており、
前記改質部が前記第１の主面及び前記第２の主面に至っておらず、
ＣｕＯを含有し、
曲げ強度が１００ＭＰａ以上である、赤外線吸収ガラス。
前記第１の主面の端縁部である第１の端縁部が、平面視において凹凸形状を有し、
前記凹凸形状における１組の凹凸を１つの波とし、単位長さ当たりの波の数を波数（ｍｍ^－１）としたときに、前記第１の端縁部の凹凸形状における波数の平均値が、１ｍｍ^－１以下である、請求項１に記載の赤外線吸収ガラス。
前記第２の主面の端縁部である第２の端縁部が、平面視において凹凸形状を有し、
前記第１の端縁部の凹凸形状及び前記第２の端縁部の凹凸形状の両方における波数の平均値が、１ｍｍ^－１以下である、請求項２に記載の赤外線吸収ガラス。
厚み方向における前記側面の中心と、厚み方向における前記改質部の中心とが同じ位置である、請求項１～３のいずれか一項に記載の赤外線吸収ガラス。
厚みが０．３ｍｍ以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の赤外線吸収ガラス。
対向し合う第１の主面及び第２の主面を有し、ＣｕＯを含有するガラスの母材を用意する工程と、
前記母材にレーザー光を照射することにより、前記母材の内部に改質部を設ける工程と、
前記改質部が設けられている部分に沿い前記母材を割断する工程とを備え、
前記改質部を設ける工程において、前記改質部が前記第１の主面及び前記第２の主面に至らないように、かつ、前記改質部を前記母材の厚み方向における６０％以上に設け、
赤外線吸収ガラスの曲げ強度が１００ＭＰａ以上である、赤外線吸収ガラスの製造方法。
前記改質部を設ける工程において、前記母材の厚み方向における前記母材の中心と前記母材の厚み方向における前記改質部の中心とが同じ位置になるように、前記改質部を設ける、請求項６に記載の赤外線吸収ガラスの製造方法。