TW201313641A - 強化玻璃之切斷方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種強化玻璃之切斷方法，其特徵在於：其係切斷於板狀玻璃構件之表面形成有壓縮應力層之強化玻璃之方法，且包括以下步驟：於上述強化玻璃之較上述壓縮應力層更為內部側聚集雷射光而形成初始裂痕；及在形成初始裂痕後，藉由對上述強化玻璃進行內部加熱，使上述強化玻璃之經內部加熱之部位沿切斷預定線移動，而切斷上述強化玻璃；且於形成上述初始裂痕之步驟中，於上述強化玻璃之表面之俯視時之位置大致相同、且上述強化玻璃之厚度方向上之位置不同之至少2個部位形成初始裂痕。該強化玻璃之切斷方法之切斷精度優異。

Description

強化玻璃之切斷方法
本發明係關於一種於板狀玻璃構件之表面形成有壓縮應力層之強化玻璃之切斷方法。
先前，作為如玻璃基板般之脆性材料基板之切斷方法，廣泛進行有如下方法，即，使刀輪(cutter wheel)等一面壓接於脆性材料基板之表面一面滾動，而對脆性材料基板之表面形成大致垂直方向之裂痕，沿所形成之裂痕於垂直方向上施加機械推壓力而進行切斷。
然而，通常於使用刀輪進行脆性材料基板之切斷之情形時，有產生被稱為玻璃屑之小碎片，且因該玻璃屑而對脆性材料基板之表面造成傷痕的情況。又，有於切斷後之脆性材料基板之端部容易產生微裂痕，且因該微裂痕而產生脆性材料基板之碎裂的情況。因此，通常於切斷後，對脆性材料基板之表面及端部進行清洗及研磨，而去除玻璃屑或微裂痕等。
近年來，藉由CO2雷射光束等雷射光照射而以未達熔融溫度對脆性材料基板進行內部加熱來切斷脆性材料基板之方法不斷實用化。於該方法中，藉由對基板表面照射雷射光，且使該照射位置沿基板表面之切斷預定線移動，而切斷基板。於雷射光照射位置中，由於雷射光之一部分被基板材料吸收，基板內部之溫度與周圍相比成為高溫，故而藉由熱膨脹而使壓縮應力(熱應力)作用。作為其反作用， 於雷射光之照射位置之移動方向後方，拉伸應力沿與預定線正交之方向作用，而切斷基板。於該方法中，由於利用熱應力，故而無需使工具直接與基板接觸，從而切斷面成為微裂痕等較少之平滑之面，基板之強度得到維持。即，利用雷射光照射之切斷方法由於為非接觸加工，故而可抑制上述潛在性之缺陷之產生，且可抑制進行切斷時脆性材料基板產生之碎裂等損傷。利用雷射光照射之切斷方法例如於專利文獻1中有所揭示。
作為利用基板之內部加熱而切斷脆性材料基板之方法，亦存在如專利文獻2所記載之於基板之內部加熱中使用放電之方法。
於利用基板之內部加熱來切斷脆性材料基板之情形時，於成為切斷之開始點之部位預先形成初始裂痕可穩定地開始切斷。作為上述形成裂痕之方法，有如下方法，即利用刀輪等對基板表面形成初始裂痕；或如專利文獻1所記載般，藉由使波長區域與用於基板之內部加熱之雷射光不同之雷射光(例如YAG(Yttrium Aluminium Garnet，釔鋁石榴石)雷射光)聚集於基板表面附近，而於基板表面附近形成初始裂痕。
然而，若利用刀輪等對基板表面形成初始裂痕，則有產生與利用刀輪切斷脆性材料基板之情形相同之問題之虞。即，於初始裂痕之形成時，有產生被稱為玻璃屑之小碎片，且因該玻璃屑而對脆性材料基板之表面造成傷痕之情形。
與此相對，於專利文獻1記載之方法中，由於藉由雷射光之聚集而於基板表面附近形成初始裂痕，故而於初始裂痕之形成時無產生玻璃屑之虞。又，於專利文獻1記載之方法中，藉由縮小初始裂痕之尺寸而可使切斷精度提昇。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-260749號公報
[專利文獻2]日本專利特開2004-148438號公報
然而，本案發明者等人發現，於切斷對象為於板狀玻璃構件之表面形成有壓縮應力層之強化玻璃之情形時，若應用如專利文獻1所記載之方法般之於板狀玻璃構件之表面附近聚集雷射光而形成初始裂痕之方法，則有於初始裂痕之形成時強化玻璃之表面產生碎裂之虞。又，本案發明者等人發現，於初始裂痕之形成後，於利用內部加熱進行切斷時，有於強化玻璃中產生缺口等切斷精度下降成為問題之虞。
為解決上述先前技術中之問題，本發明之目的在於提供一種切斷精度優異之強化玻璃之切斷方法。
為達成上述目的，本發明提供一種強化玻璃之切斷方法，其係切斷於板狀玻璃構件之表面形成有壓縮應力層之強化玻璃之方法，且包括以下步驟：
於上述強化玻璃之較上述壓縮應力層更為內部側聚集雷射光而形成初始裂痕；及在形成初始裂痕後，藉由對上述強化玻璃進行內部加熱，使上述強化玻璃之經內部加熱之部位沿切斷預定線移動，而切斷上述強化玻璃；且
於形成上述初始裂痕之步驟中，將上述強化玻璃之厚度設為t時，以使該強化玻璃之厚度方向上之上述初始裂痕之合計長度成為0.2t~0.8t之方式，於上述強化玻璃之表面之俯視時之位置大致相同、且上述強化玻璃之厚度方向上之位置不同之至少2個部位形成初始裂痕。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，較佳為於上述初始裂痕之形成步驟中，使用波長區域為250~3000 nm、且峰值功率密度為1×1012~1×1016 W/m2之脈衝雷射光。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，較佳為於上述初始裂痕之形成步驟中，使用波長區域為250~3000 nm、且脈衝寬度為1000 ns以下之脈衝雷射光。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，較佳為於上述初始裂痕之形成步驟中，使雷射光自上述強化玻璃之端面入射，於上述強化玻璃之較上述壓縮應力層更為內部側聚集雷射光，而形成初始裂痕。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，較佳為於上述初始裂痕之形成步驟中，使至少2束雷射光同時聚集於上述強化玻璃之內部側，而於至少2個部位同時形成初始裂痕。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，較佳為上述強化玻璃之內部加熱使用雷射光之照射。
又，於本發明之強化玻璃之切斷方法中，較佳為上述強化玻璃之內部加熱使用放電。
藉由使用本發明，強化玻璃之切斷精度提昇。
以下，參照圖式對本發明進行說明。
圖1係表示強化玻璃之一構成例之示意圖。如圖1所示，強化玻璃10係於板狀玻璃構件之兩主面11a、11b形成有壓縮應力層12a、12b。此處，所謂壓縮應力層係藉由化學處理或熱處理而殘留有壓縮應力之層。
圖2係表示圖1之強化玻璃10中之殘留應力之厚度方向(板厚方向)之分佈的示意圖。如圖2所示，於存在於強化玻璃10之兩主面11a、11b之壓縮應力層12a、12b中，有殘留於表面附近之壓縮應力最高，隨著向內部而逐漸減小之傾向。於強化玻璃之較壓縮應力層12a、12b靠內部側13，殘留有作為相對於壓縮應力之反作用之拉伸應力。
於通常之化學強化玻璃之情形時，壓縮應力層12a、12b中之最大殘留壓縮應力S1、S2為100~1200 MPa，較佳為400~1000 MPa，更佳為500~900 MPa。
於通常之化學強化玻璃之情形時，壓縮應力層12a、12b之厚度D1、D2為5~100 μm，較佳為10~90 μm，更佳為20~80 μm。
作為於強化玻璃10之兩主面形成壓縮應力層12a、12b之方法，可列舉風冷強化法及化學強化法。
風冷強化法係於將形成強化玻璃10之板狀玻璃構件保持為軟化點附近之溫度之狀態下，對其兩主面11a、11b進行急冷，使兩主面11a、11b與內部側13之間產生溫度差，由此形成壓縮應力層12a、12b。風冷強化法適於在厚度較大之板狀玻璃構件上形成壓縮應力層。
化學強化法係對形成強化玻璃10之板狀玻璃構件之兩主面11a、11b進行離子交換，將玻璃中所含之離子半徑較小之離子(例如Li離子、Na離子)置換為離子半徑較大之離子(例如K離子)，由此形成壓縮應力層12a、12b。化學強化法適於在包括含有鹼金屬元素之鹼石灰玻璃之板狀玻璃構件上形成壓縮應力層。
形成強化玻璃10之板狀玻璃構件之厚度係根據強化玻璃10之用途等適當設定。例如強化玻璃10之厚度為0.1~2.0 mm。於化學強化玻璃之情形時，若厚度未達0.1 mm，則不易對板狀玻璃構件實施化學強化處理。另一方面，藉由使強化玻璃10之厚度為2.0 mm以下，而可使強化玻璃10充分薄板化及輕量化。強化玻璃10之厚度較佳為0.3~1.8 mm，更佳為0.5~1.5 mm。
強化玻璃10之組成係視其用途而選定。例如以氧化物基準例示下述組成之強化玻璃。
(組成1：以莫耳百分率表示)含有50~74%之SiO2、1~10%之Al2O3、6~14%之Na2O、3~15%之K2O、2~15%之MgO、0~10%之CaO、及0~5%之ZrO2，且SiO2與Al2O3之含量之合計為75%以下，Na2O與K2O之含量之合計Na2O+K2O 為12~25%，MgO與CaO之含量之合計MgO+CaO為7~15%。
(組成2：以莫耳百分率表示)含有61~66%之SiO2、6~12%之Al2O3、7~13%之MgO、9~17%之Na2O、及0~7%之K2O，於含有ZrO2之情形時，其含量為0.8%以下。
(組成3：以質量百分率表示)含有75.5~85.5%之SiO2、1~8%之MgO、0~7%之CaO、0~5%之Al2O3、及10~22.5%之Na2O，MgO之含量多於CaO之含量，MgO與CaO之含量之合計(MgO+CaO)為8%以下，MgO、CaO與Na2O之含量之合計為24.5%以下，MgO與CaO之含量(MgO+CaO)除以Na2O之含量所得之比為0.45以下。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，於強化玻璃10之較壓縮應力層12a、12b靠內部側(以下，於本說明書中稱為強化玻璃之內部側)13，利用透鏡等聚集雷射光而形成初始裂痕。
若使雷射光聚集於存在於強化玻璃10之兩主面11a、11b上之壓縮應力層12a、12b而形成初始裂痕，則因初始裂痕之形成所致之構造鬆弛而產生裂痕之自行延伸，裂痕會到達至強化玻璃之表面，結果強化玻璃之表面容易產生碎裂。又，即便於表面未產生碎裂之情形時，形成初始裂痕時亦有玻璃屑飛散而附著於強化玻璃之表面之虞。
於使雷射光聚集於強化玻璃10之內部側13而形成初始裂痕時，必須於強化玻璃10之俯視時之位置大致相同、且該強化玻璃10之厚度方向上之位置不同之至少2個部位形成初始裂痕。
圖3、4係表示強化玻璃10中之初始裂痕之位置之示意圖，圖3係自端面側觀察強化玻璃10之圖，圖4係俯視觀察強化玻璃10之主面11a之圖。
於圖3中，於強化玻璃10之內部側13，在該強化玻璃10之厚度方向上之位置不同之2個部位形成有初始裂痕20a、20b。
於圖4中，強化玻璃10之主面11a之俯視時之初始裂痕20a、20b之位置相同。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，於強化玻璃10之內部側13中，在該強化玻璃10之厚度方向上之位置不同之至少2個部位形成初始裂痕之原因如下所述。
如上所述，若於強化玻璃10之壓縮應力層12a、12b形成初始裂痕，則因初始裂痕之形成所致之構造鬆弛而產生裂痕之自行延伸，從而有強化玻璃之表面產生碎裂之虞。與此相對，於在強化玻璃10之內部側13形成有初始裂痕之情形時，由於初始裂痕之形成所致之構造鬆弛極小，故而不會產生裂痕之自行延伸，而不會產生強化玻璃之碎裂。
然而，於在強化玻璃10之內部側13僅形成1處初始裂痕之情形時，於藉由繼初始裂痕之形成後實施之內部加熱來切斷強化玻璃10時，由於以下原因，而有於強化玻璃10中產生缺口之虞。
於在強化玻璃10之內部側13僅形成1處初始裂痕之情形時，由於強化玻璃10之厚度方向上之初始裂痕之長度變短，故而為了藉由繼初始裂痕之形成後實施之內部加熱來 切斷強化玻璃10，而必須於該強化玻璃10之表面側、即接近壓縮應力層12a、12b之位置形成初始裂痕。
又，於在強化玻璃10之內部側13僅形成1處初始裂痕之情形時，由於強化玻璃10之厚度方向上之初始裂痕之長度較短，故而成為於自端面側觀察強化玻璃10之情形時的初始裂痕之截面積、與強化玻璃10之主面11a之俯視時的初始裂痕之截面積之間無顯著之差之狀態。
其結果，於對強化玻璃10進行內部加熱時，裂痕不沿該強化玻璃10之厚度方向擴展，裂痕沿該強化玻璃10之表面方向(主面11a、11b方向)擴展，而有於強化玻璃10中產生缺口之虞。
與此相對，於相對於強化玻璃10之內部側13，於強化玻璃10之厚度方向上之位置不同之至少2個部位形成初始裂痕之情形時，由於強化玻璃10之厚度方向上之初始裂痕之合計長度變長，故而自端面側觀察強化玻璃10之情形時的初始裂痕之截面積大於強化玻璃10之主面11a之俯視時的初始裂痕之截面積。
其結果，於對強化玻璃10進行內部加熱時，裂痕沿該強化玻璃10之厚度方向擴展，因此強化玻璃10之切斷精度優異。
再者，於圖3中，於強化玻璃10之內部側13之上端附近及下端附近形成有初始裂痕20a、20b，但形成初始裂痕之位置並不限定於此。
形成初始裂痕之位置只要為強化玻璃10之內部側13、且 初始裂痕彼此之強化玻璃10之厚度方向上之位置相互不同之位置即可。因此，初始裂痕可全部形成於接近強化玻璃10之內部側13之上端之位置，或形成於接近下端之位置，或形成於中央附近。又，初始裂痕亦可形成於接近強化玻璃10之內部側13之上端之位置及中央附近，或形成於接近下端之位置及中央附近。
於對強化玻璃10形成3處以上初始裂痕之情形時，亦可形成於接近強化玻璃10之內部側13之上端之位置、中央附近、及接近下端之位置。
於在接近強化玻璃10之內部側13之上端之位置、或接近下端之位置形成初始裂痕之情形時，裂痕之一部分亦可在壓縮應力層12a、12b中。
如圖2所示，由於殘留於壓縮應力層12a、12b中之壓縮應力於接近強化玻璃10之內部側13之位置極小，故而可認為即便形成於接近強化玻璃10之內部側13之上端之位置、或接近下端之位置的初始裂痕之一部分在壓縮應力層12a、12b中，由其造成之影響亦可忽視。
形成於強化玻璃10之內部側13之初始裂痕於強化玻璃10之厚度方向上之位置亦可相互靠近。又，即便於形成於強化玻璃10之內部側13之初始裂痕彼此連結，而成為乍一看似單一之初始裂痕的狀態之情形時，亦不脫離本發明之主旨。
由於形成於強化玻璃10之內部側13之初始裂痕成為利用內部加熱切斷強化玻璃10之起點，故而可認為強化玻璃10 之厚度方向上之初始裂痕之長度、更具體而言為強化玻璃10之厚度方向上之初始裂痕之合計長度越長，強化玻璃10之切斷精度越提昇。但，若相對於強化玻璃10之厚度而言，初始裂痕之合計長度過長，則初始裂痕會到達至強化玻璃10之表面(主面11a、11b)附近，故而有強化玻璃10之表面產生碎裂之虞。另一方面，若相對於強化玻璃10之厚度而言，初始裂痕之合計長度過短，則有如下之虞，即，藉由繼初始裂痕之形成後實施之內部加熱，成為強化玻璃10之切斷開始之裂痕之擴展並未開始，或即便於裂痕之擴展已開始之情形時，由於以下原因，強化玻璃10亦會產生缺口。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，於將強化玻璃10之厚度設為t(mm)時，使強化玻璃10之厚度方向上之初始裂痕之合計長度為0.2t~0.8t。
於形成於強化玻璃10之內部側13的初始裂痕之合計長度短於0.2t之情形時，有如下之虞，即，藉由繼初始裂痕之形成後實施之內部加熱，成為強化玻璃10之切斷開始之裂痕之擴展並未開始，或即便於裂痕之擴展已開始之情形時，由於以下原因，強化玻璃10亦會產生缺口。
於形成於強化玻璃10之內部側13的初始裂痕之合計長度短於0.2t之情形時，由於強化玻璃10之厚度方向上之初始裂痕之合計長度較短，故而為了藉由繼初始裂痕之形成後實施之內部加熱來切斷強化玻璃10，而必須於該強化玻璃10之表面側、即接近壓縮應力層12a、12b之位置形成初始 裂痕。
又，於形成於強化玻璃10之內部側13的初始裂痕之合計長度短於0.2t之情形時，由於強化玻璃10之厚度方向上之初始裂痕之合計長度較短，故而成為於自端面側觀察強化玻璃10之情形時的初始裂痕之截面積、與強化玻璃10之主面11a之俯視時的初始裂痕之截面積之間無顯著之差之狀態。
其結果，於對強化玻璃10進行內部加熱時，裂痕不沿該強化玻璃10之厚度方向擴展，裂痕沿該強化玻璃10之表面方向(主面11a、11b方向)擴展，而有於強化玻璃10中產生缺口之虞。
與此相對，於形成於強化玻璃10之內部側13的初始裂痕之合計長度為0.2t以上之情形時，自端面側觀察強化玻璃10之情形時的初始裂痕之截面積大於強化玻璃10之主面11a之俯視時的初始裂痕之截面積。
其結果，於對強化玻璃10進行內部加熱時，裂痕沿該強化玻璃10之厚度方向擴展，因此強化玻璃10之切斷精度優異。
另一方面，若形成於強化玻璃10之內部側13之初始裂痕之合計長度長於0.8t，則初始裂痕會到達至強化玻璃10之表面(主面11a、11b)之附近，而有強化玻璃10之表面產生碎裂之虞，因此，必須使初始裂痕之合計長度為0.8t以下。
形成於強化玻璃10之內部側13之初始裂痕之合計長度較 佳為0.25t~0.75t，更佳為0.3t~0.7t。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，關於形成於強化玻璃10之內部側13之初始裂痕，如圖4所示，強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯視時)之初始裂痕20a、20b之位置必須相同。於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕之目的在於：於利用繼而實施之內部加熱來切斷強化玻璃時將其設為切斷之起點。因此，若強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯視時)之初始裂痕之位置偏移，則有切斷精度下降之虞。
但是，於本發明之強化玻璃之切斷方法中，由於係聚集雷射光而形成初始裂痕，故而亦存在難以準確控制形成初始裂痕之位置之情形。因此，亦存在難以使強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯視時)之初始裂痕之位置完全一致之情形。
強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯視時)之初始裂痕之位置只要不會對利用繼而實施之內部加熱進行之強化玻璃之切斷精度造成不良影響，則並非必須完全一致，只要大致一致即可。
圖5係表示強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯視時)之初始裂痕之位置大致一致之情形時之一例的示意圖。
於圖5中，初始裂痕20a、20b存在於沿切斷預定線30略偏移之位置。此處，連結初始裂痕20a、20b之中心間之線存在於切斷預定線30上，且兩者之方向一致。只要初始裂 痕20a、20b為上述位置關係，則不會對利用內部加熱進行之強化玻璃之切斷精度造成不良影響。
如上所述，於本發明之強化玻璃之切斷方法中，由於係聚集雷射光而形成初始裂痕，故而亦存在難以準確控制形成初始裂痕之位置之情形。於圖5中，雖初始裂痕20a、20b之中心存在於切斷預定線30上，但由於係聚集雷射光而形成初始裂痕，故而亦存在初始裂痕之中心未存在於切斷預定線上之情形。然而，即便於上述情形時，初始裂痕之至少一部分亦必須存在於切斷預定線上。
又，即便於初始裂痕彼此之位置偏移之情形時，兩者之至少一部分亦必須重合。
形成於強化玻璃10之內部側13之初始裂痕由於成為利用內部加熱來切斷強化玻璃10之起點，故而較佳為形成於接近強化玻璃10之切斷預定線30之始點之位置。由於圖示之態樣係假定完全切斷(全切加工)強化玻璃之情形，故而切斷預定線30之始點為強化玻璃10之端部。
因此，強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯視時)之初始裂痕之位置較佳為自該強化玻璃10之端部起5 mm以內之位置。
但，若形成於接近強化玻璃10之切斷預定線30之始點之位置，則初始裂痕之位置靠近強化玻璃10之端部，故而所形成之初始裂痕到達至強化玻璃10之端面，而有強化玻璃10產生碎裂之虞。
因此，強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯 視時)之初始裂痕之位置較佳為自該強化玻璃10之端部離開0.2 mm以上。
再者，由於圖示之態樣係假定完全切斷(全切加工)強化玻璃10之情形，故而切斷預定線30之始點成為強化玻璃10之端部，但於切斷強化玻璃10之一部分之情形時，亦存在切斷預定線30之始點成為強化玻璃10之端部以外之情形。於此種情形時，強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯視時)之初始裂痕之位置較佳為自切斷預定線30之始點起5 mm以內之位置。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，為了聚集雷射光而於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕，較佳為使用波長區域為250~3000 nm、且峰值功率密度為1×1012~1×1016 W/m2之脈衝雷射光。
由於波長區域為250~3000 nm之雷射光以某種程度穿透上述組成之強化玻璃，故而於雷射光之功率密度較低之情形時，即便聚集雷射光，亦不會於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕。然而，若不斷提高功率密度至超過某閾值，則產生雷射光之非線性吸收。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，利用雷射光之非線性吸收，而於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕。
只要為峰值功率密度為1×1012~1×1016 W/m2之脈衝雷射光，則會產生波長區域為250~3000 nm之雷射光之非線性吸收，故而可於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕。
若峰值功率密度未達1×1012 W/m2，則無法利用波長區 域為250~3000 nm之雷射光之非線性吸收而於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕。
另一方面，若峰值功率密度超過1×1016 W/m2，則於聚集雷射光時，有強化玻璃10產生碎裂之虞。
脈衝雷射光之峰值功率密度較佳為1×1013~1×1015 W/m2。
再者，於本發明之強化玻璃之切斷方法中，使用以某種程度穿透上述組成之強化玻璃之波長區域之雷射光的原因在於：若使用可被強化玻璃吸收之波長區域之雷射光，則雷射光會被存在於強化玻璃之表面之壓縮應力層吸收，而無法於強化玻璃之內部側聚集雷射光，從而無法於強化玻璃之內部側形成初始裂痕。
作為以某種程度穿透上述組成之強化玻璃之波長區域之雷射光，更佳為使用波長區域為300~2000 nm之雷射光，進而更佳為使用波長區域為350~1500 nm之雷射光。
又，根據與上述相同之理由，於本發明之強化玻璃之切斷方法中，為了聚集雷射光而於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕，較佳為使用波長區域為250~3000 nm、且脈衝寬度為1000 ns以下之脈衝雷射光。
只要為脈衝寬度為1000 ns以下之脈衝雷射光，則會產生波長區域為250~3000 nm之雷射光之非線性吸收，故而可於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕。
脈衝雷射光之脈衝寬度更佳為500 ns以下，進而較佳為200 ns以下。
但，於本發明之強化玻璃之切斷方法中，為了於強化玻璃之內部側聚集雷射光而形成初始裂痕，亦可使雷射光自強化玻璃之端面入射，且使雷射光聚集於強化玻璃之內部側。
藉由使雷射光自強化玻璃之端面入射，可使至少2束雷射光同時聚集於強化玻璃之內部側，從而可於至少2個部位同時形成初始裂痕。
於本發明之強化玻璃之切斷方法中，藉由在按照上述流程於強化玻璃10之內部側13形成初始裂痕後，對強化玻璃進行內部加熱，而切斷該強化玻璃。更具體而言，藉由使強化玻璃之經內部加熱之部位沿切斷預定線移動，而切斷該強化玻璃。
作為對強化玻璃進行內部加熱之方法，如下所述，可較佳地使用利用放電之方法、或照射雷射光之方法。
圖6係表示藉由放電之強化玻璃之內部加熱、及由此切斷強化玻璃之示意圖。
於圖6中，放電電極100與對向電極200隔開特定間隔而隔離。作為切斷對象之強化玻璃10配置於放電電極100與對向電極200之間。放電電極100及對向電極200與交流電源300連接。但，亦可無對向電極200。
若自交流電源300施加高頻交流電流，則於放電電極100、與同該放電電極100對向之強化玻璃10之主面11a之間形成放電400。於使用對向電極200之情形時，於對向電極200、與同該對向電極200對向之強化玻璃10之主面11b 之間亦形成放電。放電電極100位於強化玻璃10之切斷預定線30之上方，且沿切斷預定線30朝箭頭方向移動。其中，此處所指之移動係放電電極100與強化玻璃10之相對移動，亦可為強化玻璃10而非放電電極100朝與箭頭相反之方向移動。
再者，於藉由內部加熱之強化玻璃之切斷開始時，放電電極100位於形成於強化玻璃10之內部側之初始裂痕(未圖示)之上方。
強化玻璃10之形成有放電400之部位、即放電電極100之正下方之部位藉由放電而被內部加熱，其溫度與周圍相比成為高溫，因此，藉由熱膨脹而使壓縮應力(熱應力)作用。作為其反作用，於放電電極100之移動方向後方，拉伸應力沿與切斷預定線30正交之方向作用，而對強化玻璃10形成裂痕40。若使放電電極100沿強化玻璃10之切斷預定線30朝箭頭方向移動，則強化玻璃10之經內部加熱之部位亦沿切斷預定線30移動，裂痕40遍及強化玻璃10之長度方向整體而擴展，從而切斷強化玻璃10。
於圖6所示之構成中，作為放電電極100及對向電極200，較佳為導電性優異、高熔點、且不易氧化之材料。作為此種材料之具體例，可列舉如金、鉑、鈀般之貴金屬或其合金，尤佳為鉑或鈀、或者其等之合金。
放電電極100與強化玻璃10之主面11a之間隔係只要可於放電電極100與強化玻璃10之主面11a之間形成放電400，便無特別限定，較佳為0 mm~10 cm，更佳為0 mm~10 mm，進而較佳為0.05 mm~5 mm。此處，所謂0 mm係指放電電極100與強化玻璃10之主面11a接觸之狀態。
對向電極200與強化玻璃10之主面11b之間隔亦與上述相同。
交流電源300只要可產生能夠形成放電400之高頻之交流電流，便無特別限定。作為具體例，例如可列舉使用有特士拉(Tesla)變壓器、馳回(fly back)變壓器、高輸出高頻產生器、高頻半導體斬波器般之共振變壓器之高頻交流電源。
交流電源300較佳為產生電壓為10 V~107 V、更佳為100 V~106 V、進而較佳為100 V~105 V、且頻率為1 kHz~10 GHz、更佳為10 kHz~1 GHz、進而較佳為100 kHz~100 MHz之高頻交流電流。
再者，為形成放電400，較佳為將放電電極100及對向電極200、以及位於兩者之間的強化玻璃10放置於壓力為1 Pa~100 MPa、更佳為1 kPa~1 MPa之氮氣環境、氬氣環境或六氟化硫環境下。
於圖6所示之構成中，亦可於較強化玻璃10之形成有放電400之部位、即放電電極100之正下方之部位靠沿著切斷預定線30之後方，冷卻強化玻璃10。藉由冷卻強化玻璃10，而促進作為因強化玻璃10之內部加熱而產生之熱應力之反作用的拉伸應力之作用。
此處，作為冷卻強化玻璃10之方法，可列舉對強化玻璃10之主面11a噴附氣體、液體、氣霧劑等冷卻劑之方法。
於圖6所示之構成中，藉由一面於該放電電極100與強化玻璃10之主面11a之間形成放電400，一面使該放電電極100沿強化玻璃10之切斷預定線30朝箭頭方向移動，而使強化玻璃10之經內部加熱之部位亦沿切斷預定線30移動。另一方面，於照射雷射光而對強化玻璃進行內部加熱之情形時，藉由對強化玻璃10之主面11a上、具體而言對該主面11a之切斷預定線30上照射雷射光，且藉由一面對強化玻璃10進行內部加熱，一面使雷射光之照射部位沿切斷預定線30朝箭頭方向移動，而使強化玻璃10之經內部加熱之部位沿切斷預定線30移動。
用於強化玻璃10之內部加熱之雷射光只要可藉由照射對強化玻璃10進行內部加熱，則並無特別限定。雷射光之波長為250~5000 nm對利用照射對強化玻璃10進行內部加熱而言較佳。雷射光之波長更佳為300~4000 nm，進而較佳為800~3000 nm。作為上述波長區域之雷射光之光源，例如可列舉UV(Ultraviolet，紫外線)雷射(波長：355 nm)、綠色雷射(波長：532 nm)、半導體雷射(波長：808 nm、940 nm、975 nm)、纖維雷射(波長：1060~1100 nm)、YAG雷射(波長：1064 nm、2080 nm、2940 nm)等。雷射光之振盪方式並無限制，可使用連續振盪雷射光之CW(Continuous Wave，連續波)雷射、及斷續振盪雷射光之脈衝雷射中之任一者。又，雷射光之強度分佈並無限制，可為高斯型，亦可為頂帽型。
再者，於利用雷射光照射對強化玻璃進行內部加熱之情 形時，亦可於較雷射光照射部位靠沿著切斷預定線30之後方，冷卻強化玻璃10。
近年來，於行動電話或PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理)等行動裝置中，為了提昇顯示器(包括觸控面板)之保護或美觀等，多數情況下使用覆蓋玻璃(保護玻璃)。又，作為顯示器之基板，廣泛使用有玻璃基板。
另一方面，行動裝置之薄型化、輕量化不斷發展，且用於行動裝置之玻璃之薄板化不斷發展。由於玻璃越薄，強度越低，故而為了彌補玻璃之強度不足，而開發有包括壓縮應力可殘留之表面層及背面層之強化玻璃。強化玻璃亦可用作汽車用窗玻璃或建築用窗玻璃。
本發明適合用於上述廣泛用途之強化玻璃之切斷。
[實施例]
以下，利用實施例等對本發明具體地進行說明，但本發明並不受該等例限定。
於本實施例中，設為切斷對象之強化玻璃如下所述。
尺寸：縱50 mm×橫50 mm×厚度0.9 mm
組成(以質量%表示)：SiO2 64.5%、Al2O3 6.0%、MgO 11.0%、Na2O 12.0%、K2O 4%、ZrO2 2.5%
壓縮應力層：最大殘留壓縮應力656 MPa、層厚67 μm
(實施例1)
於本實施例中，於強化玻璃之內部側，於該強化玻璃之厚度方向上之位置不同之2個部位(表面側、內側)聚集脈衝雷射光而形成初始裂痕。所使用之脈衝雷射光如下所述。
波長：532 nm
峰值功率密度：3.6×1014 W/m2(用於表面側)、3.0×1014 W/m2(用於內側)
脈衝寬度：13 ns
理論聚光直徑：5.7 μm
所形成之初始裂痕位於強化玻璃之俯視時之初始裂痕之位置相同且距強化玻璃之端部0.2 mm之位置。又，強化玻璃之厚度方向上之位置以自強化玻璃之表面至初始裂痕之下端為止的距離表示為0.15 mm(表面側)、0.75 mm(內側)。
強化玻璃之厚度方向上之初始裂痕之長度為0.14 mm(表面側)、0.20 mm(內側)。於將強化玻璃之厚度設為t(mm)時，初始裂痕之合計長度相當於0.38t。
其次，嘗試利用內部加熱進行強化玻璃之切斷。於強化玻璃之內部加熱中使用下述雷射光之照射。
光源：纖維雷射(中心波段：1070 nm)
光束直徑：0.2 mm
掃描速度：2.5 mm/sec(自強化玻璃之端面側沿切斷預定線掃描)
輸出：150~200 W
其結果，不會產生缺口等而能夠以優異之切斷精度切斷強化玻璃。
(實施例2)
以形成之初始裂痕(內側)之強化玻璃之厚度方向上之位 置與實施例1不同之方式改變聚集脈衝雷射光之位置，除此以外，實施與實施例1相同之流程。
所形成之初始裂痕位於強化玻璃之俯視時之初始裂痕之位置相同且距強化玻璃之端部0.2 mm之位置。又，強化玻璃之厚度方向上之位置以自強化玻璃之表面至初始裂痕之下端為止之距離表示為0.15 mm(表面側)、0.45 mm(內側)。
強化玻璃之厚度方向上之初始裂痕之長度為0.14 mm(表面側)、0.20 mm(內側)。於將強化玻璃之厚度設為t(mm)時，初始裂痕之合計長度相當於0.38t。
按照與實施例1相同之流程，嘗試利用內部加熱進行強化玻璃之切斷。
其結果，不會產生缺口等而能夠以優異之切斷精度切斷強化玻璃。
(比較例1)
僅於強化玻璃之內部側之1個部位(表面側)聚集脈衝雷射光而形成初始裂痕，除此以外，實施與實施例1相同之流程。
所形成之初始裂痕位於強化玻璃之俯視時之初始裂痕之位置相同且距強化玻璃之端部0.2 mm之位置。又，強化玻璃之厚度方向上之位置以自強化玻璃之表面至初始裂痕之下端為止之距離表示為0.15 mm。強化玻璃之厚度方向上之初始裂痕之長度為0.14 mm。
按照與實施例1相同之流程，嘗試利用內部加熱進行強 化玻璃之切斷。於將強化玻璃之厚度設為t(mm)時，初始裂痕之長度相當於0.16t。
其結果，於強化玻璃中產生缺口，切斷精度較低。
(比較例2)
於強化玻璃之內部側之5個部位聚集脈衝雷射光而形成初始裂痕。所使用之脈衝雷射光如下所述。
波長：532 nm
峰值功率密度：1.3×1014 W/m2
脈衝寬度：33 ns
理論聚光直徑：5.7 μm
所形成之初始裂痕位於強化玻璃之俯視時之初始裂痕之位置相同且距強化玻璃之端部0.2 mm之位置。又，強化玻璃之厚度方向上之位置以自強化玻璃之表面至初始裂痕之下端為止之距離表示分別為0.15 mm、0.3 mm、0.45 mm、0.6 mm、0.75 mm。強化玻璃之厚度方向上之初始裂痕之長度係連結5處裂痕而為0.74 mm。
於將強化玻璃之厚度設為t(mm)時，初始裂痕之長度相當於0.82t。
其結果，於製成初始裂痕後強化玻璃中產生缺口，而無法切斷。
已參照特定態樣對本發明詳細地進行了說明，但業者應當明白只要不脫離本發明之精神及範圍則可進行各種變更及修正。
再者，本申請案係基於2011年8月31日申請之日本專利 申請案(特願2011-189440)，並將其全部內容引用於此。
10‧‧‧強化玻璃
11a‧‧‧主面
11b‧‧‧主面
12a‧‧‧壓縮應力層
12b‧‧‧壓縮應力層
13‧‧‧內部側
20a‧‧‧初始裂痕
20b‧‧‧初始裂痕
30‧‧‧切斷預定線
40‧‧‧裂痕
100‧‧‧放電電極
200‧‧‧對向電極
300‧‧‧高頻交流電源
400‧‧‧放電
圖1係表示強化玻璃之一構成例之示意圖。
圖2係表示圖1之強化玻璃10中之殘留應力之厚度方向(板厚方向)之分佈的示意圖。
圖3係表示強化玻璃內部之初始裂痕之位置之示意圖。
圖4係表示俯視時之強化玻璃之初始裂痕之位置的示意圖。
圖5係強化玻璃10之俯視時(強化玻璃10之主面11a之俯視時)的初始裂痕之位置大致一致之情形時之一例的示意圖。
圖6係表示藉由放電之強化玻璃之內部加熱、及由此切斷強化玻璃之示意圖。
10‧‧‧強化玻璃
11a‧‧‧主面
11b‧‧‧主面
12a‧‧‧壓縮應力層
12b‧‧‧壓縮應力層
13‧‧‧內部側
20a‧‧‧初始裂痕
20b‧‧‧初始裂痕

Claims (7)

  1. 一種強化玻璃之切斷方法，其係切斷於板狀玻璃構件之表面形成有壓縮應力層之強化玻璃之方法，且包括以下步驟：於上述強化玻璃之較上述壓縮應力層更為內部側聚集雷射光而形成初始裂痕；及在形成初始裂痕後，藉由對上述強化玻璃進行內部加熱，使上述強化玻璃之經內部加熱之部位沿切斷預定線移動，而切斷上述強化玻璃；且於形成上述初始裂痕之步驟中，將上述強化玻璃之厚度設為t時，以使該強化玻璃之厚度方向上之上述初始裂痕之合計長度成為0.2t~0.8t之方式，於上述強化玻璃之表面之俯視時之位置大致相同、且上述強化玻璃之厚度方向上之位置不同之至少2個部位形成初始裂痕。
  2. 如請求項1之強化玻璃之切斷方法，其中於上述初始裂痕之形成步驟中，使用波長區域為250~3000 nm、且峰值功率密度為1×1012~1×1016 W/m2之脈衝雷射光。
  3. 如請求項1之強化玻璃之切斷方法，其中於上述初始裂痕之形成步驟中，使用波長區域為250~3000 nm、且脈衝寬度為1000 ns以下之脈衝雷射光。
  4. 如請求項1至3中任一項之強化玻璃之切斷方法，其中於上述初始裂痕之形成步驟中，使雷射光自上述強化玻璃之端面入射，於上述強化玻璃之較上述壓縮應力層更為內部側聚集雷射光，而形成初始裂痕。
  5. 如請求項1至4中任一項之強化玻璃之切斷方法，其中於 上述初始裂痕之形成步驟中，使至少2束雷射光同時聚集於上述強化玻璃之內部側，而於至少2個部位同時形成初始裂痕。
  6. 如請求項1至5中任一項之強化玻璃之切斷方法，其中上述強化玻璃之內部加熱使用雷射光之照射。
  7. 如請求項1至5中任一項之強化玻璃之切斷方法，其中上述強化玻璃之內部加熱使用放電。
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