KR101405824B1 - 유리 기판의 스크라이브 방법 - Google Patents

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미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤
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Abstract

<과제> 표면이 강화된 강화유리에 대하여 스크라이브(scribe) 홈을 형성할 때에, 풀 컷(full cut)을 방지하여, 유리 기판을 용이하게 소망의 형상으로 분단할 수 있도록 한다.
<해결 수단> 이 스크라이브 방법은, 압축 응력을 가지게 한 강화층을 표면에 가지는 강화유리를 스크라이브하는 방법이고, 제1 공정과, 제2 공정을 포함한다. 제1 공정은, 스크라이브 예정 라인의 주사(走査) 개시 측의 유리 기판 단면(端面)으로부터 소정 거리 내측에 있어서의 강화유리의 표면에 초기 균열을 형성한다. 제2 공정은, 주사 개시 측 및 주사 종료 측의 단부(端部) 영역을 제외하고, 초기 균열로부터 스크라이브 예정 라인을 따라, 레이저광을 조사(照射)하여 가열하는 것과 함께, 가열된 영역을 냉각하여, 스크라이브 예정 라인을 따라 균열을 진전(進展)시킨다.

Description

유리 기판의 스크라이브 방법{SCRIBE METHOD FOR GLASS SUBSTRATE}
본 발명은, 유리 기판의 스크라이브(scribe) 방법, 특히, 표면에 강화층이 형성된 강화유리를 스크라이브하는 유리 기판의 스크라이브 방법에 관한 것이다.
유리 기판에, 분단을 위한 스크라이브 홈을 형성하는 방법으로서, 레이저광을 이용하여 형성하는 방법이 있다. 이 경우는, 스크라이브 예정 라인을 따라 레이저광을 조사(照射)하여 기판의 일부를 용해, 증발시키는 것에 의하여, 스크라이브 홈이 형성된다. 그러나, 이 방법에서는, 용해, 증발된 기판의 일부가 기판 표면에 부착하여, 품질의 열화(劣化)를 수반하는 경우가 있다. 또한, 용해, 증발된 부분에서 형성된 자흔은 기판 단면(端面) 강도가 저하하는 원인이 된다.
그래서, 다른 스크라이브 홈 형성 방법으로서, 특허 문헌 1 또는 2에 나타난 바와 같은 방법이 있다. 여기에서는, 유리 기판의 스크라이브 홈의 기점으로 되는 장소에 초기 균열이 형성되고, 이 초기 균열에 레이저광이 조사된다. 이것에 의하여, 레이저 조사 부분에 열응력(熱應力)이 생기고, 균열이 진전(進展)하여 스크라이브 홈이 형성된다.
또한, 특허 문헌 3에는, 분단된 기판의 단면(斷面)에 있어서의 직각도(直角度) 및 직진성(直進性)을 개선하기 위한 레이저 스크라이브 방법이 나타나 있다. 여기에서는, 스크라이브 예정 라인을 따라 기판에 스크라이브 홈을 형성할 때에, 스크라이브 예정 라인의 종단(終端) 근방에, 스크라이브 홈을 형성하지 않는 영역을 형성하도록 한 것이다.
특허 문헌 1 : 일본국 공개특허공보 특개평3－489호 특허 문헌 2 : 일본국 공개특허공보 특개평9－1370호 특허 문헌 3 : 일본국 재공표특허공보 WO2007/094348호
그런데, 최근의 FPD(플랫 패널 디스플레이(flat panel display)) 업계에서는, 기판 단면(端面)의 강도가 중요시되기 때문에, 유리 기판으로서, 표면에 강화층이 형성된 화학 강화유리가 주로 이용되고 있다. 이 화학 강화유리는, 이온 교환 처리에 의하여 표면에 압축 응력을 가지게 한 층(강화층)을 가지고 있어, 최근에는, 특히 단면(端面) 강도가 요구되는 터치 패널 등의 커버 유리에 이용되고 있다.
이와 같은 강화유리는, 내구성이 높아 흠집이 생기기 어렵다. 따라서, 강화유리의 단면(端面)에 안정적으로 초기 균열을 형성하여, 스크라이브 홈을 형성하는 것은 매우 곤란하다. 예를 들어, 초기 균열의 깊이가 얕은 경우는, 스크라이브 홈이 형성되지 않는다. 또한 반대로 초기 균열이 너무 깊으면, 스크라이브 예정 라인을 따라 초기 균열을 진전시킬 수 없어, 소망의 스크라이브 홈을 형성할 수 없다.
또한, 이와 같은 강화유리는, 표면에 강한 압축 응력을 가지고, 내부에는 인장 응력(引張應力)을 가지고 있다. 이 때문에, 강화유리에 대하여, 종래의 방법으로 레이저광을 조사하여, 스크라이브 홈을 형성하면, 주로 레이저광의 주사(走査) 개시 측에 있어서의 기판 단면(端面)에 형성된 스크라이브 홈(균열)을 기점으로서, 두께 방향의 전체에 걸쳐 균열이 진전하는 경우가 많다. 이와 같이 기판의 전(全) 깊이에 걸쳐 균열이 형성되면, 스크라이브 라인을 따라 기판이 자연적으로 분리되어 버린다(이하, 스크라이브에 의하여 기판이 완전하게 분단되는 것을 「풀 컷(full-cut)」이라고 한다). 이와 같은 상황에서는, 크로스 스크라이브 공정, 즉, 앞의 스크라이브 라인과 직교하는 스크라이브 라인을 따라 스크라이브 홈을 형성하는 공정이 매우 곤란하게 된다.
본 발명의 과제는, 표면이 강화된 강화유리에 대하여, 비교적 용이하게, 또한 안정하게 소망의 스크라이브 홈을 형성할 수 있도록 하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는, 표면이 강화된 강화유리에 대하여 스크라이브 홈을 형성할 때에, 풀 컷을 방지하고, 유리 기판을 용이하게 소망의 형상으로 분단할 수 있도록 하는 것에 있다.
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제4 발명에 관련되는 유리 기판의 스크라이브 방법은, 압축 응력을 가지게 한 강화층을 표면에 가지는 강화유리를 스크라이브하는 방법이고, 제1 공정과, 제2 공정을 포함한다. 제1 공정은, 스크라이브 예정 라인의 주사 개시 측의 유리 기판 단면(端面)으로부터 소정 거리 내측에 있어서의 강화유리의 표면에 강화층을 넘는 깊이의 초기 균열을 형성한다. 제2 공정은, 주사 개시 측의 단부(端部) 영역을 제외하고, 초기 균열로부터 스크라이브 예정 라인을 따라, 레이저광을 조사하여 가열하는 것과 함께, 가열된 영역을 냉각하여, 스크라이브 예정 라인을 따라 균열을 진전시킨다.
여기에서는, 강화유리의 표면에 초기 균열이 형성되고, 그 후, 초기 균열에 레이저광이 조사되어 가열되고, 나아가 가열된 영역이 냉각된다. 이것에 의하여, 초기 균열이 스크라이브 예정 라인을 따라 진전한다. 이 때, 스크라이브 예정 라인의 주사 개시 측의 유리 기판 단면(端面)으로부터 소정 거리 내측에 있어서의 강화유리의 표면에 초기 균열이 형성되고, 이 초기 균열로부터 레이저광의 조사가 개시된다. 즉, 레이저광의 주사 개시 측의 유리 단면(端面)으로부터 초기 균열까지의 단부 영역에는, 레이저광에 의한 가열 및 가열 영역의 냉각 처리는 이루어지지 않는다.
이상과 같이, 레이저광의 주사 개시 측의 단부 영역에는 레이저광이 조사되지 않기 때문에, 종래 방법을 이용하여 강화유리를 스크라이브한 경우에 발생하고 있던 기판의 자연 분리를 피할 수 있다. 따라서, 예를 들어 크로스 스크라이브 등의 후의 가공 공정이 용이하게 된다.
또한, 제4 발명에 관련되는 유리 기판의 스크라이브 방법은, 강화유리의 표면에 있어서, 스크라이브 예정 라인의 주사 개시 측의 단부 영역에는 레이저광을 반사하는 반사막이 형성되어 있다. 그리고, 제2 공정은, 반사막이 형성된 강화유리의 표면에 대하여 레이저광을 조사하여 가열하고 가열된 영역을 냉각하는 처리를 실행한다.
레이저광을 조사하지 않는 영역을 형성하는 경우, 레이저 발진의 온, 오프 제어를 광학계 등의 이동에 동기(同期)시키는 것에 의하여 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 본 발명과 같이, 레이저광을 조사하지 않는 영역에 반사막을 형성하는 것에 의하여, 보다 용이하게 제2 공정을 실시할 수 있다. 덧붙여, 반사막으로서는, 레이저광을 반사하는 금속 패턴막, ITO(Indium Tin Oxide)막 등을 생각할 수 있다.
제6 발명에 관련되는 유리 기판의 스크라이브 방법은, 제4 발명의 스크라이브 방법에 있어서, 제2 공정에서는, 스크라이브 예정 라인의 주사 종료 측의 유리 기판 단면(端面)으로부터 소정 거리 내측까지의 단부 영역에 있어서, 레이저광 조사에 의한 가열 및 가열 영역의 냉각을 정지한다.
여기에서는, 주사 개시 측의 단부 영역에 더하여, 주사 종료 측의 단부 영역에 관해서도 레이저광은 조사되지 않는다. 이 때문에, 보다 확실히 기판의 자연 분리를 피할 수 있다.
제7 발명에 관련되는 유리 기판의 스크라이브 방법은, 제6 발명의 스크라이브 방법에 있어서, 강화유리의 표면에 있어서, 스크라이브 예정 라인의 주사 개시 측의 단부 영역에는 레이저광을 반사하는 반사막이 형성되어 있다. 그리고, 제2 공정은, 반사막이 형성된 강화유리의 표면에 대하여 레이저광을 조사하여 가열하고 가열된 영역을 냉각하는 처리를 실행한다.
여기에서는, 상기 마찬가지로, 레이저광을 조사하지 않는 영역에 반사막을 형성하는 것에 의하여, 보다 용이하게 제2 공정을 실시할 수 있다.
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제9 발명에 관련되는 유리 기판의 스크라이브 방법은, 제4 발명의 스크라이브 방법에 있어서, 제1 공정에서는, 초기 균열은 강화유리의 전 두께의 5.4%를 넘지 않는 깊이이다.
여기에서는, 안정하게 소망의 스크라이브 홈을 형성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는, 표면이 강화된 강화유리에 대하여, 비교적 용이하게, 안정하게 소망의 스크라이브 홈을 형성할 수 있다.
또한, 다른 견지(見地)에 관련되는 발명에서는, 표면이 강화된 강화유리에 대하여 스크라이브 홈을 형성할 때에, 풀 컷을 방지하여, 유리 기판을 용이하게 소망의 형상으로 분단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 스크라이브 방법을 실시하기 위한 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 스크라이브 방법을 실시하기 위한 장치의 개략 구성도.
도 3은 종래 방법에 의하여 스크라이브를 실시한 경우에, 기판이 자연적으로 분리되는 상태를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 스크라이브 방법을 실시한 경우의 평가를 도시하는 도면.
도 5는 두께가 0.55mm의 강화유리에 대한 초기 균열 형성을 위한 누름 하중과 초기 균열의 관계 및 스크라이브 결과를 도시하는 도면.
도 6은 초기 균열이 형성된 강화유리의 일부의 확대 단면도.
도 7은 두께가 0.7mm의 강화유리에 대한 초기 균열 형성을 위한 누름 하중과 초기 균열의 관계 및 스크라이브 결과를 도시하는 도면.
도 8은 두께가 1.1mm의 강화유리에 대한 초기 균열 형성을 위한 누름 하중과 초기 균열의 관계 및 스크라이브 결과를 도시하는 도면.
［장치 구성］
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 방법을 실시하기 위한 스크라이브 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 스크라이브 장치(1)는, 예를 들어, 머더(mother) 유리 기판을, FPD(플랫 패널 디스플레이)에 사용되는 복수의 유리 기판으로 분단하기 위한 장치이다. 여기서의 유리 기판은, 표면에 강화층이 형성된 화학 강화유리가 주로 이용되고 있다. 전술과 같이, 이 화학 강화유리는, 이온 교환 처리에 의하여 표면에 압축 응력을 가지게 한 강화층을 가지고 있다.
스크라이브 장치(1)는, 레이저 빔을 유리 기판(G)을 향하여 조사하는 조사부(2)와, 냉각부(3)와, 도시하지 않는 이동부를 구비하고 있다. 냉각부(3)는, 도시하지 않는 냉매원으로부터 공급되는 냉매를, 노즐(4)을 통하여 분사하여 냉각 스폿(spot)(CP)을 형성한다. 이동부는, 조사부(2) 및 냉각부(3)의 노즐(4)을, 유리 기판(G)에 설정된 스크라이브 예정 라인(SL1 ~ SL5)을 따라, 유리 기판(G)과의 사이에서 상대 이동시킨다.
조사부(2)는, 레이저 빔(LB)을 조사하는 레이저 발진기(예를 들어, CO2 레이저)를 가지고, 이 레이저 빔(LB)을, 광학계를 통하여 유리 기판(G) 상에 빔 스폿(LS)으로서 조사한다.
덧붙여, 여기에서는 도시하고 있지 않지만, 유리 기판(G)의 단부에 스크라이브의 기점으로 되는 초기 균열을 형성하기 위한 초기 균열 형성 수단이 설치되어 있다. 초기 균열 형성 수단으로서는, 압자(壓子)나 커터 휠(cutter wheel) 등의 기계적 툴이 이용되지만, 레이저 어브레이션(laser ablation) 가공에 의하여 초기 균열을 형성하는 것도 가능하다.
［스크라이브 방법］
－제1 실시 형태-
우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 커터 휠 등의 초기 균열 형성 수단을 이용하여 유리 기판(G)의 단부에 스크라이브의 기점으로 되는 초기 균열(TR)이 형성된다. 이 때, 초기 균열의 깊이는, 강화유리의 표면에 형성된 압축 응력을 가지는 강화층이 제거되는 정도의 깊이로 한다. 구체적으로는, 초기 균열의 깊이를, 강화층의 두께의 1.14배 이상 1.67배 이하의 깊이로 한다.
다음으로, 유리 기판(G)에 대하여, 조사부(2)로부터 레이저 빔(LB)이 조사된다. 이 레이저 빔(LB)은 빔 스폿(LS)으로서 유리 기판(G) 상에 조사된다. 그리고, 조사부(2)로부터 출사(出射)되는 레이저 빔(LB)이, 스크라이브 예정 라인(SL)을 따라 유리 기판(G)과 상대적으로 이동시켜진다. 유리 기판(G)은 빔 스폿(LS)에 의하여 유리 기판(G)의 연화점(軟化點)보다도 낮은 온도로 가열된다. 또한, 냉각 스폿(CP)을 빔 스폿(LS)의 이동 방향 후방(後方)에 있어서 추종시킨다.
이상과 같이 하여, 레이저 빔(LB)의 조사에 의하여 가열된 빔 스폿(LS)의 근방에는 압축 응력이 생기지만, 그 직후에, 냉매의 분사에 의하여 냉각 스폿(CP)이 형성되기 때문에, 수직 크랙(crack)의 형성에 유효한 인장 응력이 생긴다. 이 인장 응력에 의하여, 유리 기판(G)의 단부에 형성된 초기 균열(TR)을 기점으로서 스크라이브 예정 라인(SL)을 따른 수직 크랙이 형성되어, 소망의 스크라이브 홈이 형성된다.
－제2 실시 형태-
우선, 도 2에 도시하는 바와 같이, 4변 단부 영역에 레이저광을 반사하는 반사막(RC1 ~ RC4)이 형성된 유리 기판(G)을 준비한다. 반사막(RC1)은, 스크라이브 예정 라인(SL1, SL2)을 따라 스크라이브 홈을 형성하는 처리(이하, 스크라이브 처리라고 기재한다)를 실행할 때에, 레이저광의 조사의 주사 개시 측의 단부 영역에 형성되어 있다. 반사막(RC2)은, 스크라이브 예정 라인(SL1, SL2)을 따라 스크라이브 처리를 실행할 때에, 레이저광의 조사의 주사 종료 측의 단부 영역에 형성되어 있다. 또한, 반사막(RC3)은, 스크라이브 예정 라인(SL3, SL4, SL5)을 따라 스크라이브 처리를 실행할 때의, 레이저광의 조사의 주사 개시 측의 단부 영역에 형성되고, 반사막(RC4)은 스크라이브 예정 라인(SL3, SL4, SL5)을 따라 스크라이브 처리를 실행할 때의, 레이저광의 조사의 주사 종료 측의 단부 영역에 형성되어 있다. 덧붙여, 주사 개시 측의 단부 영역에 형성되는 반사막(RC1, RC3)은 3mm ~ 5mm의 폭이 바람직하다. 또한, 주사 종료 측의 단부 영역에 형성되는 반사막(RC2, RC4)은 8mm ~ 20mm의 폭이 바람직하다.
다음으로, 커터 휠 등의 초기 균열 형성 수단을 이용하여 유리 기판(G)의 단부에 스크라이브의 기점으로 되는 초기 균열(TR)을 형성한다. 이 때, 초기 균열의 위치는, 반사막에 인접하여 그 내측이다. 또한, 초기 균열의 깊이는, 강화유리의 표면에 형성된 압축 응력을 가지는 강화층이 제거되는 정도의 깊이로 한다. 구체적으로는, 초기 균열의 깊이를, 강화층의 두께의 1.14배 이상 1.67배 이하의 깊이로 한다.
다음으로, 유리 기판(G)에 대하여, 조사부(2)로부터 레이저 빔(LB)이 조사된다. 이 레이저 빔(LB)은 빔 스폿(LS)으로서 유리 기판(G) 상에 조사된다. 그리고, 조사부(2)로부터 출사되는 레이저 빔(LB)이, 각 스크라이브 예정 라인(SL1 ~ SL5)을 따라 유리 기판(G)과 상대적으로 이동시켜진다.
　이 때, 주사 개시 측 및 주사 종료 측의 단부 영역에는, 반사막(RC1 ~ RC4)이 형성되어 있기 때문에, 이들 단부 영역에서는 레이저 빔(LB)은 반사되어 유리 기판(G)에는 조사되지 않는다. 따라서, 이들 반사막(RC1 ~ RC4)이 형성된 영역에서는, 유리 기판(G)은 가열되지 않는다.
반사막(RC1 ~ RC4)이 형성되어 있지 않은 영역에서는, 유리 기판(G)은 빔 스폿(LS)에 의하여 유리 기판(G)의 연화점보다도 낮은 온도로 가열된다. 또한, 냉각 스폿(CP)을 빔 스폿(LS)의 이동 방향 후방에 있어서 추종시키는 것에 의하여, 가열된 영역이 냉각된다.
이상과 같이 하여, 레이저 빔(LB)의 조사에 의하여 가열된 빔 스폿(LS)의 근방에는 압축 응력이 생기지만, 그 직후에 냉매의 분사에 의하여 냉각 스폿(CP)이 형성되기 때문에, 수직 크랙의 형성에 유효한 인장 응력이 생긴다. 이 인장 응력에 의하여, 유리 기판(G)의 단부에 형성된 초기 균열(TR)을 기점으로서 스크라이브 예정 라인(SL)을 따른 수직 크랙이 형성되어, 소망의 스크라이브 홈이 형성된다. 그리고, 레이저 빔(LB)이 조사되지 않는 단부 영역에서는, 균열이 진전하지 않거나, 혹은 균열이 진전한다고 하여도 얕은 영역뿐이다.
이상과 같은 스크라이브 방법에서는, 초기 균열로부터 균열이 유리 기판(G)의 전 깊이로 진전할 일은 없어, 기판이 자연적으로 분단되는 것을 방지할 수 있다.
［유리 기판의 분단에 관한 검증］
＜종래예에 의한 실험예＞
도 3에, 종래의 방법, 즉 반사막을 형성하는 것 없이, 스크라이브 예정 라인의 개시단(開示端)으로부터 종료단(終了端)까지 레이저 가열 및 냉각을 행한 경우의 예를 도시하고 있다. 기판은, 전체 두께가 0.7mm이고, 강화층의 두께가 18μm인 강화유리이다. 또한, 레이저 빔의 조건은, 레이저 출력이 200W, 주사 속도는 200mm/sec이다. 덧붙여, 도 3에서는, 유리 기판의 단부 영역은 나타나지 않고 있다.
도 3(a)는 스크라이브 직후의 상태이다. 여기에서는, 스크라이브 라인(스크라이브 홈)은, 기판의 전 깊이에 걸쳐 진전하고 있지 않은 상태(이하, 이 상태를 「하프(half) 컷」이라고 기재한다)이며, 도면에서는 얇은 라인으로 나타나 있다.
도 3(b)는 스크라이브 처리로부터 5초 후의 상태이다. 여기에서는, 스크라이브의 개시점 측(도면의 우측)으로부터 도면의 중앙 부근까지 스크라이브 라인이 풀 컷(도면에서는 진한 라인으로 나타나 있다)되어 있다.
도 3(c)는 스크라이브 처리로부터 20초 후의 상태이다. 여기에서는, 도면에서 나타나 있는 모든 부분에서, 스크라이브 라인이 풀 컷(도면에서는 진한 라인으로 나타나 있다)되어 있다.
이와 같이, 스크라이브 예정 라인의 개시단으로부터 종료단까지의 모든 것에 걸쳐 레이저 가열 및 냉각을 행한 경우는, 기판이 자연적으로 분단된다(풀 컷된다).
＜실시예 및 비교예＞
도 4에, 제2 실시 형태에 의한 스크라이브 방법에서 스크라브 처리를 한 예를 포함하는 검증 결과를 도시하고 있다. 여기에서는, 대상으로 하는 유리 기판은 도 3에서 도시한 비교예와 마찬가지이다. 또한, 레이저 빔의 조건도 도 3에서 도시한 비교예와 마찬가지이다.
도 4에 있어서, 「기판 Edge Start」는 스크라이브(주사) 개시 측의 기판 단부를 의미하고, 「기판 Edge End」는 스크라이브(주사) 종료 측의 기판 단부를 의미하고 있다. 또한, 「차폐(遮蔽)」는 반사막을 의미하고 있다. 나아가, 「n/5」는, 스크라이브 처리를 5회 행하여, 풀 컷이 되지 않고 하프 컷의 스크라이브 처리가 n회 달성된 것을 나타내고 있다.
또한, 이들 예에서는, 초기 균열은 스크라이브(주사) 개시 측의 기판 단면으로부터 10mm 내측으로 들어간 위치에 형성하였다.
나아가, 차폐의 조건은 이하와 같다.
「기판 Edge Start」： 초기 균열을 차폐하면, 균열이 진전하지 않기 때문에, 초기 균열을 차폐하지 않도록, 스크라이브(주사) 개시 측의 기판 단면(端面)으로부터 5mm의 범위를 차폐하였다.
「기판 Edge End」： 스크라이브(주사) 종료 측의 기판 단면(端面)으로부터 10mm의 범위를 차폐하였다. 덧붙여, 종료 측의 차폐에 관해서는, 폭이 5mm 정도인 경우, 균열이 자연적으로 단면부까지 진전하여 버려, 그것으로부터 풀 컷이 되어 버리는 경우가 있다. 그래서, 풀 컷이 되지 않는 스크라이브(주사)의 종료 측의 차폐 폭은, 8mm 이상이 바람직하다.
반사막으로서는, 이 도 4의 실험에서는, 알루미늄 테이프를 기판 표면에 첨부하는 것으로 대응하였다.
이상과 같은 조건에서, 유리 기판의 단부로부터 단부까지 전 라인에 걸쳐 레이저 빔을 조사하였다.
＜실험예 및 비교예의 정리＞
도 4의 검증으로부터 명백한 바와 같이, 적어도 스크라이브 개시 측의 단부 영역에 대하여 레이저 빔이 조사되지 않도록 한(레이저 빔을 반사하도록 한) 경우는, 40%의 확률로 하프 컷의 스크라이브를 실현할 수 있었다. 그리고, 스크라이브 개시 측에 더하여 스크라이브 종료 측도 차폐한 경우는, 100%의 확률로 하프 컷의 스크라이브를 실현할 수 있었다.
한편, 스크라이브 개시 측을 차폐하지 않고, 스크라이브 종료 측만을 차폐한 경우는, 하프 컷의 스크라이브를 실현할 수 있는 확률은 20%로 감소한다. 또한, 양방의 단부 영역에 있어서 차폐하지 않는 경우는, 도 3에서도 도시하였지만, 하프 컷의 스크라이브는 되지 못하고, 풀 컷이 되어 버린다.
［초기 균열에 관한 고찰］
다음으로, 초기 균열의 깊이에 관한 실험예를 이하에 나타낸다.
＜실험예 1＞
도 5에, 전체 두께가 0.55mm이고, 강화층의 두께가 18μm인 강화유리에 대하여 스크라이브 홈을 형성한 실험예 1을 도시하고 있다. 구체적으로는, 도 5는, 초기 균열 형성 시의 공구(압자)의 유리에 대한 압압(押壓, 내리누르는 것) 하중과 그 때의 홈 깊이의 관계를 도시하는 것과 함께, 그 후의 레이저 가열 및 냉각 처리에 의한 스크라이브 결과를 도시하고 있다.
이 경우의 가열 처리를 위한 레이저 출력은 200W, 가공 속도는 230mm/sec이다. 또한, 냉각 조건은, 빔 후단(後端)에 있어서 높이 4mm의 위치에 냉각 노즐을 배치하여, 냉각수 및 에어를 빔 스폿으로 가열된 부분에 토출하고 있다.
이 실험예 1로부터, 초기 균열의 홈 깊이가 19 ~ 30μm(강화층의 두께의 1.05 ~ 1.67배)이면, 스크라이브 예정 라인을 따라 소망의 스크라이브 홈이 형성되는 것을 알 수 있다. 그리고, 홈 깊이가 19μm 미만에서는 균열이 확실히 진전하지 않고(불안정하다), 또한 30μm를 넘으면 쪼개짐이 발생하여 스크라이브 예정 라인 이외에 균열이 형성되는 것을 알 수 있다.
덧붙여, 초기 균열의 홈 깊이의 예를 도 6에 도시하고 있다. 이 도 6에 도시하는 바와 같이, 소정의 면적이 확보되어 있는 가장 깊은 부분까지의 깊이를 「홈 깊이 」라고 하고 있고, 일부 첨예적으로 심부(深部)까지 도달하고 있는 균열에 괸해서는 무시하고 있다.
［실험예 2］
도 7에, 전체 두께가 0.7mm이고, 강화층의 두께가 21μm인 강화유리에 대하여 스크라이브 홈을 형성한 실험예 2를 도시하고 있다. 도면의 횡축(橫軸)과 종축(縱軸)의 관계는 도 5와 마찬가지이다. 또한, 이 경우의 가열 처리를 위한 레이저 출력은 200W, 가공 속도는 170mm/sec이다. 또한, 냉각 조건은 실험예 1과 마찬가지이다.
이 실험예 2로부터, 초기 균열의 홈 깊이가 약 24 ~ 50μm(강화층의 두께의 1.14 ~ 2.38배)이면, 스크라이브 예정 라인을 따라 소망의 스크라이브 홈이 형성되는 것을 알 수 있다. 그리고, 홈 깊이가 24μm 미만에서는 균열이 확실히 진전하지 않고(불안정하다), 또한 50μm를 넘으면 쪼개짐이 발생하여 스크라이브 예정 라인 이외에 균열이 형성되는 것을 알 수 있다. 덧붙여, 누름 하중이 약 6 ~ 24N이면, 홈 깊이가 50μm를 넘어도 소망의 스크라이브 홈이 형성되지만, 홈 깊이에만 착목(着目)하면, 초기 균열의 홈 깊이는 약 24 ~ 50μm가 타당하다.
［실험예 3］
도 8에, 전체 두께가 1.1mm이고, 강화층의 두께가 34μm인 강화유리에 대하여 스크라이브 홈을 형성한 실험예 3을 도시하고 있다. 도면의 횡축과 종축의 관계는 도 5와 마찬가지이다. 또한, 이 경우의 가열 처리를 위한 레이저 출력은 200W, 가공 속도는 170mm/sec이다. 또한, 냉각 조건은 실험예 1과 마찬가지이다.
이 실험예 3으로부터, 초기 균열의 홈 깊이가 약 24 ~ 60μm(강화층의 두께의 0.71 ~ 1.76배)이면, 스크라이브 예정 라인을 따라 소망의 스크라이브 홈이 형성되는 것을 알 수 있다. 그리고, 홈 깊이가 너무 얕은 경우는 균열이 진전하지 않고, 또한 60μm를 넘으면 균열 진전이 불안정한 것을 알 수 있다. 덧붙여, 실험예 2와 마찬가지로, 누름 하중이 약 6N ~ 24N이면, 홈 깊이가 60μm를 넘어도 소망의 스크라이브 홈이 형성되지만, 홈 깊이에만 착목하면, 초기 균열의 홈 깊이는 약 24 ~ 60μm가 타당하다.
［정리］
이상으로부터, 스크라이브 예정 라인을 따라 소망의 스크라이브 홈을 형성하기 위해서는, 초기 균열의 깊이는 강화유리의 강화층의 두께의 1.14배 이상 1.67배 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 초기 균열의 깊이는, 유리판 두께가 0.55mm에서는 30μm(5.5%) 이하인 것, 유리판 두께가 0.7mm에서는 50μm(7.1%) 이하인 것, 유리판 두께가 1.1mm에서는 60μm(5.4%) 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있다. 이것은, 초기 균열의 깊이는, 유리의 판 두께의 5.4% 이하인 것이 바람직한 것을 나타내고 있다.
［특징］
(1) 제2 실시 형태에서는, 스크라이브 라인의 주사 개시 측 및 주사 종료 측의 단부 영역에 대하여 레이저광이 조사되지 않도록 하고 있기 때문에, 기판의 하프 컷을 실현할 수 있어, 기판의 자연 분리를 피할 수 있다. 따라서, 크로스 스크라이브 등의 후의 가공 공정이 용이하게 된다.
(2) 제2 실시 형태에 있어서, 레이저 빔이 조사되지 않도록 하기 위한 수단으로서, 기판의 양단부 영역에 반사막을 형성하고 있기 때문에, 레이저 빔의 비조사 영역을 용이하게 형성할 수 있다.
(3) 초기 균열을 형성할 때에, 초기 균열의 깊이를 강화유리의 강화층의 두께의 1.14배 이상 1.67배 이하로 하고 있기 때문에, 안정하게 소망의 스크라이브 홈을 형성할 수 있다.
(4) 초기 균열의 깊이를, 강화유리의 전 두께의 5.4% 이하로 하고 있기 때문에, 의도하지 않은 방향으로 균열이 진전하는 것을 억제할 수 있다.
［다른 실시 형태］
본 발명은 이상과 같은 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위를 일탈하는 것 없이 여러 가지의 변형 또는 수정이 가능하다.
상기 제2 실시 형태에서는, 기판에 반사막을 형성하여 레이저 빔의 비조사 영역을 형성하였지만, 각 단부 영역에 있어서 레이저 발진을 오프로 하여 레이저 빔의 비조사 영역을 형성하도록 하여도 무방하다.
1 : 스크라이브 장치
G : 유리 기판
LB : 레이저 빔
LS : 빔 스포트
SL1 ~ SL5 : 스크라이브 예정 라인
CP : 냉각 스포트
RC1 ~ RC4 : 반사막

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 압축 응력을 가지게 한 강화층을 표면에 가지는 강화유리를 스크라이브하는 유리 기판의 스크라이브 방법이고,
    스크라이브 예정 라인의 주사(走査) 개시 측의 유리 기판 단면(端面)으로부터 소정 거리 내측에 있어서의 강화유리의 표면에, 강화층을 넘는 깊이의 초기 균열을 형성하는 제1 공정과,
    상기 주사 개시 측의 단부(端部) 영역을 제외하고, 상기 초기 균열로부터 스크라이브 예정 라인을 따라, 레이저광을 조사하여 가열하는 것과 함께, 가열된 영역을 냉각하여, 스크라이브 예정 라인을 따라 균열을 진전시키는 제2 공정
    을 포함하고,
    상기 강화유리의 표면에 있어서, 스크라이브 예정 라인의 주사 개시 측의 단부 영역에는 레이저광을 반사하는 반사막이 형성되어 있고,
    상기 제2 공정은, 상기 반사막이 형성된 강화유리의 표면에 대하여, 레이저광을 조사하여 가열하고 가열된 영역을 냉각하는 처리를 실행하는,
    유리 기판의 스크라이브 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 공정에서는, 스크라이브 예정 라인의 주사 종료 측의 유리 기판 단면(端面)으로부터 소정 거리 내측까지의 단부 영역에 있어서, 레이저광 조사에 의한 가열 및 가열 영역의 냉각을 정지하는, 유리 기판의 스크라이브 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 강화유리의 표면에 있어서, 스크라이브 예정 라인의 주사 개시 측 및 주사 종료 측의 단부 영역에는 각각 레이저광을 반사하는 반사막이 형성되어 있고,
    상기 제2 공정은, 상기 반사막이 형성된 강화유리의 표면에 대하여, 레이저광을 조사하여 가열하고 가열된 영역을 냉각하는 처리를 실행하는, 유리 기판의 스크라이브 방법.
  8. 삭제
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제1 공정에서는, 초기 균열은 강화유리의 전 두께의 5.4%를 넘지 않는 깊이인, 유리 기판의 스크라이브 방법.
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