TW201406688A - 附膜之玻璃板之切斷方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種附膜之玻璃板之切斷方法。該方法係一面藉由對在第1主面上具備薄膜之玻璃板照射雷射光而將玻璃板之內部加熱，並且使雷射光掃描。此處，將雷射光之波長設為2500~3500nm，並且自第1主面側照射雷射光。藉由此種構成，無需去除薄膜之步驟或使附膜之玻璃板翻轉之步驟，可使用雷射光生產性良好地切斷附膜之玻璃板。

Description

附膜之玻璃板之切斷方法
本發明係關於一種附膜之玻璃板之切斷方法，尤其係關於一種利用基於雷射光之內部加熱之附膜之玻璃板之切斷方法。
通常，玻璃板之切斷係藉由利用金剛石等之硬質之滾輪或晶片，於主面機械地導入劃線，沿著該劃線施加彎折力而完成。於如上所述之方法中，由於劃線之導入，於玻璃板之切斷端面生成大量微細裂紋。因此，存在切斷端部無法獲得充分之強度之問題。
針對如上所述之問題，近年來，提出有如下方法：藉由雷射光之照射對玻璃板之內部進行加熱，並控制導入於玻璃板之初期裂紋之伸展，藉此切斷玻璃板(例如專利文獻1)。於此種使用雷射光之切斷(以下亦稱為「雷射切斷」)中，亦不會於切斷端面生成上述微細裂紋，而可獲得切斷端部之強度優異之玻璃板。
於行動電話或個人數位助理(PDA：Personal Data Assistance)等行動設備中，對顯示器之護罩或基板使用玻璃板。此種玻璃板上形成有透明導電膜或遮光膜等薄膜。就生產性之觀點而言，較佳為於大型之玻璃板上形成上述薄膜後進行切斷。即，較佳為對附膜之玻璃板進行雷射切斷。
於專利文獻2中，揭示有藉由CO2雷射而於去除形成於玻璃板之表面之保護層後切斷玻璃板之方法。
於專利文獻3中，揭示有自於下側形成有ITO(Indium Tin Oxide， 銦錫氧化物)膜之玻璃板之上側照射波長2.6~4.5μm之雷射光而切斷玻璃板之方法。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：國際公開第2010/126977號
專利文獻2：日本專利特開2008-273837號公報
專利文獻3：日本專利特開2011-183434號公報
發明者針對使用雷射光之附膜之玻璃板之切斷發現了以下課題。
如專利文獻2、3所揭示般，於切斷附膜之玻璃板之情形時，先前必需預先去除薄膜，或者使附膜之玻璃板翻轉而自與薄膜形成面相反側之面照射雷射光。如此，於先前之附膜之玻璃板切斷方法中，需要去除薄膜之步驟或使附膜之玻璃板翻轉之步驟，存在生產性較差之問題。
本發明係鑒於上述而完成者，其目的在於使用雷射光而生產性良好地切斷附膜之玻璃板。
本發明提供以下附膜之玻璃板之切斷方法。
(1)一種附膜之玻璃板之切斷方法，其包括如下步驟：一面藉由對在第1主面上包含薄膜之玻璃板照射雷射光而將上述玻璃板之內部加熱，並且使上述雷射光掃描；且將上述雷射光之波長設為2500~3500nm，並且自上述第1主面側照射上述雷射光。
(2)如(1)之附膜之玻璃板之切斷方法，其中 將上述薄膜中之上述雷射光之波長下之穿透率設為5%以上。
(3)如(2)之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述薄膜中之上述雷射光之波長下之穿透率設為100%以下。
(4)如(1)至(3)中任一項之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述薄膜設為遮光膜。
(5)如(4)之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述遮光膜設為黑矩陣膜。
(6)如(1)至(3)中任一項之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述薄膜設為透明導電膜。
(7)如(6)之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述透明導電膜設為ITO膜。
(8)如(1)至(7)中任一項之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述玻璃板設為強化玻璃板，該強化玻璃板包含：正面層及背面層，其等具有殘留壓縮應力；及中間層，其形成於該正面層及背面層之間，且具有內部殘留拉伸應力。
(9)如(8)之附膜之玻璃板之切斷方法，其中使用上述內部殘留拉伸應力CT(MPa)、上述正面層及上述背面層之厚度DOL(μm)、上述玻璃板之厚度t(μm)、楊氏模數Y(MPa)，將以下式表現之基於上述內部殘留拉伸應力CT之每單位面積的應變能量UCT(J/m2)設為2.5J/m2以上：UCT={CT2×(t-2×DOL)}/(2×Y)。
(10)如(9)之附膜之玻璃板之切斷方法，其中基於上述內部殘留拉伸應力CT之每單位面積之應變能量UCT為60J/m2以下。
(11)如(1)至(10)中任一項之附膜之玻璃板之切斷方法，其中 自上述雷射光之入射側對上述玻璃板之上述雷射光之照射區域吹送氣體而加以冷卻。
根據本發明，可使用雷射光而生產性良好地切斷附膜之玻璃板。
10‧‧‧強化玻璃板
12‧‧‧正面
13‧‧‧正面層
14‧‧‧背面
15‧‧‧背面層
17‧‧‧中間層
20‧‧‧雷射光
22‧‧‧照射區域
25‧‧‧透鏡
28‧‧‧冷卻噴嘴
30‧‧‧裂紋
33‧‧‧壓縮應力
35‧‧‧拉伸應力
37‧‧‧拉伸應力
40‧‧‧強化玻璃面板
41~44‧‧‧直線部
45‧‧‧切斷起始位置
46‧‧‧切斷結束位置
110‧‧‧非強化玻璃板
122‧‧‧照射區域
130‧‧‧裂紋
133‧‧‧壓縮應力
135‧‧‧拉伸應力
235‧‧‧切斷預定線
C1~C4‧‧‧拐角部
G2‧‧‧間隙
圖1係照射雷射光之前之強化玻璃板之剖面圖。
圖2係表示照射雷射光之前之強化玻璃板之殘留應力之分佈的模式圖。
圖3係用以說明強化玻璃板之切斷方法之立體圖。
圖4係沿著圖3之A-A線之剖面圖。
圖5係沿著圖3之B-B線之剖面圖。
圖6係表示自強化玻璃板切出強化玻璃面板之方法之一例之圖。
圖7係實施形態1之強化玻璃板之切斷方法所使用之冷卻噴嘴的剖面圖。
圖8係表示關於強化玻璃板之切斷結果之表。
圖9係表示關於非強化玻璃板之切斷結果之表。
圖10係表示關於強化玻璃板及非強化玻璃板之切斷結果之表。
圖11係用以說明使用雷射光切斷非強化玻璃板時作用之應力之圖。
圖12係表示使用雷射光切斷強化玻璃板時作用之應力之一例之圖。
圖13係表示使用雷射光切斷強化玻璃板時作用之應力之另一例之圖。
圖14係表示實施例1之切斷預定線之形狀之圖。
圖15係關於樣品1~21表示雷射波長λ、內部應變能量UCT、臨限 照射能量Ec、及用以導出兩者之各條件之表。
圖16A係表示圖15之表所示之臨限照射能量Ec之內部應變能量UCT依存性的圖表。
圖16B係表示圖15之表所示之臨限切斷指數Kc之內部應變能量UCT依存性的圖表。
圖17係關於樣品31~33及41~43表示雷射波長λ、內部應變能量UCT、照射能量E、用以導出兩者之各條件、黑色印記之有無、能否切斷、剖面性狀的表。
圖18係關於形成有薄膜之強化玻璃板之樣品13、51~56及61~67表示雷射波長λ、內部應變能量UCT、用以導出內部應變能量UCT之各條件、切斷條件、薄膜之種類(膜種類)、膜厚、薄膜之形成面、能否切斷、膜損傷之有無的表。
以下，一面參照圖式一面對應用有本發明之具體之實施形態進行詳細說明。然而，並非意在將本發明限定於以下實施形態。又，為了明確地說明，以下之記載及圖式被適當簡化。
(實施形態1)
首先，參照圖1~5對強化玻璃板之構造、及強化玻璃板之切斷方法進行說明。
首先，參照圖1、2對強化玻璃板之構造進行說明。圖1係照射雷射光之前之強化玻璃板10之剖面圖。於圖1中，箭頭之方向表示殘留應力之作用方向，箭頭之大小表示應力之大小。如圖1所示，強化玻璃板10包含正面層13及背面層15、以及設置於正面層13與背面層15之間之中間層17。於正面層13及背面層15，利用下述風冷強化法或化學強化法而殘留壓縮應力。又，作為其反作用，於中間層17殘留拉伸應力。
強化玻璃板10係利用例如風冷強化法或化學強化法等而製作。強化用之玻璃之種類根據用途而選擇。例如，於汽車用窗玻璃或建築用窗玻璃、PDP(Plasma Display Panel，電漿顯示面板)用之玻璃基板、覆蓋玻璃之情形時，作為強化用之玻璃，使用鹼鋁矽酸鹽玻璃或鈉鈣玻璃。
風冷強化法係使軟化點左右之溫度之玻璃自正面及背面急冷，使玻璃之正面及背面與內部之間產生溫度差，藉此形成殘留壓縮應力之正面層及背面層。風冷強化法適於強化較厚之玻璃。
化學強化法係對玻璃之正面及背面進行離子交換，將玻璃中所含之離子半徑較小之離子(例如Li離子、Na離子)置換成離子半徑較大之離子(例如K離子)，藉此形成殘留壓縮應力之正面層及背面層。化學強化法適於強化鹼鋁矽酸鹽玻璃或鈉鈣玻璃。
圖2係表示照射雷射光之前之強化玻璃板之殘留應力之分佈的模式圖。
如圖2所示，殘留於正面層13及背面層15之壓縮應力(>0)有自強化玻璃板10之正面12及背面14朝向內部逐漸變小之傾向。又，殘留於中間層17之拉伸應力(>0)有自玻璃之內部朝向正面12及背面14逐漸變小之傾向。
於圖2中，CS表示正面層13或背面層15中之最大殘留壓縮應力(表面壓縮應力)(>0)，CT表示中間層17中之內部殘留拉伸應力(中間層17之殘留拉伸應力之平均值)(>0)，DOL表示正面層13及背面層15之厚度，t表示強化玻璃板10之厚度。因此，中間層17之厚度成為t-2×DOL。
又，關於強化玻璃板之內部殘留拉伸應力CT(MPa)，通常對表面壓縮應力CS(MPa)及正面層13及背面層15之厚度DOL(μm)進行測定，並根據其測定值及強化玻璃板之厚度t1(μm)使用以下之式1而算出。
CT=(CS×DOL)/(t1-2×DOL)...式1
而且，基於內部殘留拉伸應力CT之每單位面積之應變能量(以下，簡稱為「內部應變能量」)UCT(J/m2)可使用楊氏模數Y(MPa)根據以下之式2而求出。
UCT={CT2×(t1-2×DOL)}/(2×Y)...式2
發明者對具有各種內部應變能量UCT之強化玻璃板調查切斷所需之雷射光之照射能量E之最小值(以下，稱為臨限照射能量)Ec。其結果發現如下情況：若設為強化玻璃板之內部應變能量UCT<2.5J/m2，則即便切斷條件相同，臨限照射能量Ec亦急遽(具體而言為數倍左右)上升，並且切斷精度亦變差。同時，發明者發現如下情況：若設為強化玻璃板之內部應變能量UCT≧2.5J/m2，則只要強化玻璃板之材質、厚度及雷射波長相同，臨限照射能量Ec即成為大致固定值，切斷精度亦提高。即，發明者發現如下情況：於切斷強化玻璃板之情形時，藉由設為內部應變能量UCT≧2.5J/m2，內部殘留拉伸應力所造成之裂紋伸展占主導地位，能以較小之照射能量精度良好地切斷。另一方面，若UCT過大，則會以玻璃內部之微小之泡等缺陷為起點而破裂。因此，若將最大泡尺寸設為通常之玻璃板之品質標準即數十μm，則較理想為UCT≦60J/m2。
即，認為於內部應變能量UCT=2.5J/m2左右產生切斷模式之轉換。具體而言，作為用以切斷強化玻璃板之裂紋伸展能量，於內部應變能量UCT<2.5J/m2之情形時，除內部應變能量以外，亦需要雷射光之照射能量，於內部應變能量UCT≧2.5J/m2之情形時，僅需要內部應變能量。而且，於UCT≧2.5J/m2之情形時，並非為了使裂紋伸展，相反地係為了抑制並控制裂紋之伸展而需要雷射光之照射能量。
此處，最大殘留壓縮應力CS或內部殘留拉伸應力CT、正面層13及背面層15之厚度DOL可利用強化處理條件進行調節。例如，最大殘 留壓縮應力CS或內部殘留拉伸應力CT、正面層13及背面層15之厚度DOL於風冷強化法之情形時，可利用玻璃之冷卻速度等進行調節。又，最大殘留壓縮應力CS、內部殘留拉伸應力CT、正面層13及背面層15之厚度DOL於化學強化法之情形時，由於將玻璃浸漬於處理液(例如KNO3熔鹽)中而進行離子交換，故而可利用處理液之濃度或溫度、浸漬時間等進行調節。再者，本實施形態之正面層13及背面層15具有相同之厚度DOL及最大殘留壓縮應力CS，但亦可具有不同之厚度或最大殘留壓縮應力。
圖3係用以說明強化玻璃板之切斷方法之圖。如圖3所示，對強化玻璃板10之正面12照射雷射光20，使雷射光20之照射區域22於強化玻璃板10之正面12上移動(掃描)，藉此對強化玻璃板10施加應力而切斷強化玻璃板10。
於強化玻璃板10之端部，於切斷起始位置預先形成有初期裂紋。初期裂紋之形成方法為一般之方法即可，利用例如切割器或銼刀、雷射而形成。再者，如上所述，於使用雷射光之內部加熱切斷中，無需於強化玻璃板10之正面12形成沿著切斷預定線之劃線(槽線)。
於強化玻璃板10之正面12上，雷射光20之照射區域22係自強化玻璃板10之端部朝向內側，沿著切斷預定線呈直線狀或曲線狀地移動。藉此，使裂紋30自強化玻璃板10之端部朝向內側伸展，從而切斷強化玻璃板10。
為了使雷射光20之照射區域22於強化玻璃板10之正面12上移動，可使支撐強化玻璃板10之保持器移動或旋轉，亦可使雷射光20之光源移動。又，亦可使設置於雷射光20之路徑中途之反射鏡旋轉。
於強化玻璃板10之正面12上，雷射光20之照射區域22係以與強化玻璃板10之厚度或最大殘留壓縮應力CS、內部殘留拉伸應力CT、 正面層13或背面層15之厚度DOL、雷射光20之光源之輸出等相應之速度移動。
作為雷射光20之光源並無特別限定，例如可列舉：UV(Ultraviolet，紫外線)雷射(波長：355nm)、綠光雷射(波長：532nm)、半導體雷射(波長：808nm、940nm、975nm)、光纖雷射(波長：1060~1100nm)、YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔鋁石榴石)雷射(波長：1064nm、2080nm、2940nm)、使用中紅外光參數振盪器之雷射(波長：2600~3450nm)等。雷射光20之振盪方式並無限制，可使用使雷射光連續振盪之CW(Continuous Wave，連續波)雷射、使雷射光斷續振盪之脈衝雷射中之任一者。又，雷射光20之強度分佈並無限制，可為高斯型，亦可為頂帽型。
自光源出射之雷射光20係於聚光透鏡等聚光，成像於強化玻璃板10之正面12。雷射光20之聚光位置係以強化玻璃板10之正面12為基準，可為雷射光源側，亦可為背面14側。又，若為加熱溫度不過高、即保持徐冷點以下之聚光面積，則雷射光20之聚光位置亦可在強化玻璃板10中。
雷射光20之光軸於強化玻璃板10之正面12，例如如圖3所示，可與正面12正交，亦可與正面12斜交。
將強化玻璃板10相對於雷射光20之吸收係數設為α(mm-1)、將強化玻璃板10之厚度設為t2(mm)，於強化玻璃板10與雷射光20滿足0<α×t2≦3.0之式之情形時，不僅可利用雷射光20之作用，亦可利用中間層17之殘留拉伸應力所造成之裂紋之伸展而切斷強化玻璃板10。即，藉由於上述條件下，以徐冷點以下之溫度對雷射光20之照射區域22中之中間層17進行加熱，可於中間層17產生小於內部殘留拉伸應力之值之拉伸應力或壓縮應力，藉此控制產生於強化玻璃板10之裂紋30之伸展，而藉由殘留拉伸應力所造成之裂紋30切斷強化玻璃板10。再者， 以徐冷點以下之溫度加熱中間層17之原因在於：若超過徐冷點而進行加熱，則於雷射光通過之短時間內玻璃亦達到高溫而成為容易產生黏性流動之狀態，故而由於該黏性流動，藉由雷射光而產生之應力得到緩和。再者，強化玻璃板10之厚度t之值t2(mm)與式1、2中之值t1(μm)僅單位不同。
若將入射至強化玻璃板10之前之雷射光20之強度設為I0，將於強化玻璃板10中僅移動距離L(mm)時之雷射光20之強度設為I，則根據朗伯-比爾定律之法則而下式成立。
I=I0×exp(-α×L)
藉由將α×t2設為大於0且3.0以下，雷射光20於強化玻璃板10之正面未被吸收而到達至內部為止，故而可充分加熱強化玻璃板10之內部。其結果，強化玻璃板10中產生之應力自圖1所示之狀態變化成圖4或圖5所示之狀態。
圖4係沿著圖3之A-A線之剖面圖，且為包含雷射光之照射區域之剖面圖。圖5係沿著圖3之B-B線之剖面圖，且為較圖4所示之剖面更後方之剖面。此處，所謂「後方」，係指雷射光20之掃描方向後方。於圖4及圖5中，箭頭之方向表示應力之作用方向，箭頭之長度表示應力之大小。
於雷射光20之照射區域22中之中間層17中，由於雷射光20之強度相當高，故而溫度與周邊相比較高，產生較圖1及圖2所示之殘留拉伸應力小之拉伸應力或壓縮應力。於產生較殘留拉伸應力小之拉伸應力或壓縮應力之部分，裂紋30之伸展得到抑制。為了確實地防止裂紋30之伸展，較佳為如圖4所示產生壓縮應力。
再者，如圖4所示，於雷射光20之照射區域22中之正面層13或背面層15中，產生較圖1及圖2所示之殘留壓縮應力大之壓縮應力，故而、裂紋30之伸展得到抑制。
為了與圖4所示之壓縮應力之均衡，於較圖4所示之剖面更後方之剖面，如圖5所示，於中間層17產生拉伸應力。該拉伸應力大於殘留拉伸應力，於拉伸應力達到特定值之部分形成有裂紋30。裂紋30係自強化玻璃板10之正面12貫穿至背面14為止，且圖3所示之切斷係所謂全切式切斷。
於該狀態下，若使雷射光20之照射區域22移動，則裂紋30之前端位置以追隨照射區域22之位置之方式移動。即，於圖3所示之切斷方法中，當切斷強化玻璃板10時，藉由產生於雷射光之掃描方向後方之拉伸應力(參照圖5)控制裂紋30之伸展方向，並使用產生於照射有雷射光之區域之壓縮應力(參照圖4)，一面抑制裂紋30之伸展一面予以切斷。即，使用藉由雷射光20之照射而產生之壓縮應力控制裂紋30之伸展。其結果，可抑制裂紋30偏離切斷預定線而自行伸展。
玻璃根據用途而要求較高之透明度，因此於使用雷射波長接近於可見光之波長區域之情形時，α×t2越接近於0越佳。然而，若α×t2過小則吸收效率變差，故而較佳為0.0005以上(雷射光吸收率0.05%以上)，更佳為0.002以上(雷射光吸收率0.2%以上)，尤佳為0.004以上(雷射光吸收率0.4%以上)。
玻璃根據用途反而要求較低之透明度，故而於使用雷射波長接近於可見光波長區域之情形時，α×t2越大越佳。然而，若α×t2過大，則雷射光之表面吸收變大，故而無法控制裂紋伸展。因此，α×t2較佳為3.0以下(雷射光吸收率95%以下)，更佳為0.1以下(雷射光吸收率10%以下)，尤佳為0.02以下(雷射光吸收率2%以下)。
強化玻璃板10之厚度t2(mm)係根據用途而設定，較佳為0.1~2.0mm。於化學強化玻璃之情形時，藉由將厚度t2(mm)設為2.0mm以下，可充分提高內部殘留拉伸應力CT。另一方面，若厚度t2(mm)未達0.1mm，則難以對玻璃實施化學強化處理。厚度t2(mm)更佳為0.3~ 1.5mm，尤佳為0.5~1.5mm。
吸收係數α由雷射光20之波長、強化玻璃板10之玻璃組成等決定。
例如1000nm左右之近紅外線波長區域中之吸收係數α係強化玻璃板10中之氧化鐵(包含FeO、Fe2O3、Fe3O4)之含量、氧化鈷(包含CoO、Co2O3、Co3O4)之含量、氧化銅(包含CuO、Cu2O)之含量越多則越大。即，藉由調節氧化鐵等之含量，可將α×t2之值調節至所期望之範圍。強化玻璃板10中之氧化鐵之含量取決於構成強化玻璃板10之玻璃之種類，於鈉鈣玻璃之情形時，例如為0.02~1.0質量%。惟氧化鐵等之含量越多，則強化玻璃板10之可見光區域之透明度降低。
1000nm左右之近紅外線波長區域中之吸收係數(α)係根據用途而設定。例如，於汽車用窗玻璃之情形時，吸收係數(α)較佳為0.3mm-1以下。又，於建築用窗玻璃之情形時，吸收係數(α)較佳為0.06mm-1以下。又，於顯示器用玻璃之情形時，吸收係數(α)較佳為0.02mm-1以下。
又，稀土類原子之吸收波長附近之吸收係數α係強化玻璃板10中之稀土類元素(例如Yb)之氧化物之含量越多則越大。
進而，3000nm左右之中紅外線波長區域中之吸收係數α係強化玻璃板10中之OH基之含量越多則越大。此處，OH基之含量不對可見光區域之透明度造成影響。
雷射光20之波長為250~5000nm即可，較佳為設為2500~3500nm。於雷射光20之波長為2500~3500nm(3000nm左右)之情形時，如上所述，可不使可見光區域之透明度降低而提高吸收係數α。其結果，可提高雷射光20之加熱效率。雷射光20之波長尤佳為設為2700~3200nm。
例如於雷射光之波長為1000nm左右之情形時，氧化鐵含量0.04 質量%之強化玻璃板之吸收率於板厚t2(mm)為1mm之情形時，約為2%(穿透率：約98%)。因此，雷射光之照射之加熱效率較差。又，由於吸收率隨Fe濃度而發生變化，故必需根據強化玻璃板之組成而大幅度變更雷射光之照射條件。
相對於此，例如於雷射光之波長為3000nm左右之情形時，無論氧化鐵含量為多少，強化玻璃板之吸收率於板厚為1mm之情形時均為約50%(穿透率：約50%)。因此，與波長為1000nm左右之情形相比，加熱效率提高，並且無需根據強化玻璃板之組成而大幅度變更雷射光之照射條件。
又，於波長為1000nm左右且吸收率約為2%之情形時，例如若切斷需要2W之吸收功率，則投入100W，而98W穿透。因此，若台板位於雷射光通過之切斷預定線下，則台板因雷射光而受損。因此，必需設法使台板較自強化玻璃板切出之強化玻璃面板小一圈等。又，亦必需對穿透之雷射光進行處理。進而，由於穿透率較高，故有時強化玻璃板之端面中之反射光造成不良影響。又，若雷射光之吸收率因形成於正面或背面之薄膜或附著於正面或背面之異物而提高，則有時吸收量之變化較大而造成不良影響。進而，於吸收率因Fe濃度而自2%向1%僅變化1%之情形時，亦必需使投入之功率自100W向200W而變更100W。
相對於此，於波長為3000nm左右且吸收率約為50%之情形時，若切斷需要2W之吸收功率，則投入4W，而2W穿透。如此，與波長為1000nm左右之情形相比，可使投入功率急遽減少，而提高加熱效率。除此以外，穿透光亦急遽減少，因此，即便台板位於雷射光通過之切斷預定線下，台板亦不會受損。因此，藉由將強化玻璃載置於較切斷之強化玻璃板大之台板上，可於更穩定之狀態下切斷。又，亦無需對穿透之雷射光進行處理。進而，強化玻璃板之端面之反射光之功 率亦較小，不易造成不良影響。又，即便雷射光之吸收率因形成於正面或背面之薄膜或附著於正面或背面之異物而提高，吸收量之變化亦較小，不易造成不良影響。進而，吸收率亦不會因Fe濃度而發生變動，而且，即便於假設吸收率自50%向40%而減少10%之情形時，亦僅使投入之功率自4W向5W變更1W即可。
此處，圖6係表示自強化玻璃板切出強化玻璃面板之方法之一例之圖。圖6係自上面觀察強化玻璃板10而得之圖。又，強化玻璃板10中所示之虛線表示用以使用上述所說明之切斷方法自強化玻璃板10切出強化玻璃面板40之切斷預定線235。強化玻璃面板40係包含具有特定之曲率半徑R之4個拐角部C1、C2、C3、C4及直線部41、42、43、44的四角形狀。再者，圖6所示之強化玻璃面板40之形狀為一例，於自強化玻璃板10切出其他任意形狀之強化玻璃面板40之情形時，亦可使用本實施形態之強化玻璃之切斷方法。
自強化玻璃板10切出強化玻璃面板40時，以通過切斷預定線235之方式掃描雷射光。具體而言，自位於直線部41之延長上之端面之切斷起始位置45開始雷射光之掃描。繼而，經由直線部41、拐角部C1、直線部42、拐角部C2、直線部43、拐角部C3、直線部44、拐角部C4，掃描雷射光至作為拐角部C4與直線部41之連接點之切斷結束位置46為止。此時，於切斷起始位置45、即強化玻璃板10之端部預先形成有初期裂紋。初期裂紋可利用例如切割器、銼刀、雷射而形成。
又，於本實施形態之強化玻璃板之切斷方法中，藉由向雷射光20之照射區域22吹送空氣而進行冷卻。圖7係實施形態1之強化玻璃板之切斷方法所使用之冷卻噴嘴的剖面圖。藉由圖7所示之冷卻噴嘴28向強化玻璃板10之正面12吹送氣體。如圖7所示，冷卻噴嘴28係以於內部使氣體(空氣或氮氣等)向箭頭方向流動之方式形成錐狀之空腔。此處，冷卻噴嘴28之軸係與雷射光之光軸一致，於透鏡25聚光之雷射 光20係通過冷卻噴嘴28之內部，自設置於冷卻噴嘴28之前端之直徑n之開口部出射。又，可與雷射光之照射區域之移動同步地(即以與雷射光相同之掃描速度)移動。藉由如上所述之構成，利用氣體使雷射照射部冷卻。藉由該冷卻，圖3所示之裂紋30之前端位置與雷射光20之照射區域22之間之距離縮短，切斷精度提高。
冷卻噴嘴28之開口部之直徑n、及冷卻噴嘴28之前端與強化玻璃板10之正面12之間隙G2可任意決定。此處，冷卻噴嘴28之開口部之直徑n越小，吹送至強化玻璃板10之氣體之流速越快，從而強化玻璃板10之正面12中之冷卻能力提高。又，冷卻噴嘴28之前端與強化玻璃板10之正面之間隙G2越小，則強化玻璃板10之正面12中之冷卻能力提高。
<參考例>
此處，參照圖8~10，對強化玻璃板之切斷方法與非強化玻璃板之切斷方法中裂紋之伸展方式不同之情況進行說明。圖8係表示關於強化玻璃板之切斷結果之表。圖9係表示關於非強化玻璃板之切斷結果之表。圖10係表示關於強化玻璃板(參考例)及非強化玻璃板(比較例)之切斷結果之表。圖10所示之切斷結果係相較圖8、圖9所示之切斷結果使雷射光之光點直徑變小之情形時之切斷結果。
參考例101~103、106~108係準備強化玻璃板，比較例104~105、109~110係準備非強化玻璃板。參考例101~103、106~108之強化玻璃板係以化學強化法使與比較例104~105、109~110之非強化玻璃板相同之尺寸形狀(矩形、長邊100mm、短邊60mm、板厚0.7mm)、相同之化學組成之玻璃板強化而製作。強化玻璃板具有內部殘留拉伸應力(CT)30.4MPa、最大殘留壓縮應力(CS)763MPa、壓縮應力層(正面層或背面層)之厚度(DOL)25.8μm。此處，內部應變能量UCT為4.04J/m2。
於參考例101~103、106~108、比較例104~105、109~110中，除玻璃板之種類(強化、非強化之區別)、光源之輸出及雷射光點直徑以外，於相同之條件下進行切斷實驗。
<共通之條件>
雷射光光源：光纖雷射(波長1070nm)
雷射光對玻璃板之入射角：0°
雷射光之聚光角：2.5°
雷射光之聚光位置：於光源側與玻璃板之正面相距23mm之位置
玻璃板之正面中之雷射光點直徑：1mm
玻璃板相對於雷射光之吸收係數α：0.09cm-1(0.009mm-1)
玻璃板之板厚t：0.07cm(0.7mm)
玻璃板之楊氏模數Y：74000MPa
α×t：0.0063
噴嘴之出口直徑：1mm
來自噴嘴之冷卻氣體(室溫之壓縮空氣)之流量：30L/min
目標切斷位置：與玻璃板之短邊平行之直線(與一條短邊之距離10mm、與另一條短邊之距離90mm)
切斷速度：2.5mm/s
於圖8、圖9所示之參考例101~103及比較例104~105中，將玻璃板之正面中之雷射光點直徑設為1mm。又，於圖10所示之參考例106~108及比較例109~110中，將玻璃板之正面中之雷射光點直徑設為0.1mm。
切斷後，利用顯微鏡觀察玻璃板之切斷面。於玻璃板之切斷面觀察到之條紋式樣表示斷續地伸展之裂紋之前端位置之經時變化。根據條紋式樣之各線之形狀可知裂紋伸展之情況。於圖8~10所示之顯微鏡照片中，以較粗之白線強調顯示條紋式樣之代表性之線。
又，目視觀察於玻璃板之切斷之中途中斷雷射照射及氣體冷卻時之裂紋之情況。
將各實驗結果示於圖8~10。於圖8~10中，將於玻璃板形成有裂紋之情形(可切斷之情形)表示為「○」，將於玻璃板未形成裂紋之情形(無法切斷之情形)表示為「×」。
圖8~10之切斷面之顯微鏡照片中之條紋式樣之線表示在某時間點之裂紋之前端位置。
圖8~10中之所謂「自行伸展」，係指於雷射照射等中斷後，裂紋朝向玻璃板之2條短邊中距離切斷位置更近之短邊伸展。
凸量及直線度誤差量表示切斷玻璃板時之誤差量。即，表示自上面側觀察玻璃板時，玻璃板之切斷線自切斷預定線(由圖表之X軸表示)偏移之量(由圖表之Y軸表示)。凸量及直線度誤差量(即Y軸之絕對值)越小，則玻璃板越沿著切斷預定線被切斷。
如圖9所示，關於比較例104~105之非強化玻璃板之切斷，根據切斷面之顯微鏡照片可知：玻璃板之板厚方向兩端部有較玻璃板之板厚方向中央部先裂開之傾向。又，若於切斷之中途中斷雷射照射及氣體冷卻，則裂紋之伸展停止。又，於非強化玻璃板之切斷中，需要較大之光源輸出。進而，於非強化玻璃板之切斷中，凸量及直線度誤差量變大。
相對於此，關於圖8所示之參考例101~103之強化玻璃板之切斷，根據切斷面之顯微鏡照片可知：玻璃板之板厚方向中央部有較玻璃板之板厚方向兩端部先裂開之傾向。其原因在於：本來於強化玻璃板之內部存在殘留拉伸應力，裂紋藉由該殘留拉伸應力而伸展。又，若於切斷之中途中斷雷射照射及氣體冷卻，則裂紋沿意料外之方向自行伸展。根據該結果可知：藉由雷射光之照射，殘留拉伸應力所致之裂紋之伸展得到抑制。又，於強化玻璃板之切斷中，凸量及直線度誤 差量較非強化玻璃板之切斷之情形小。於圖10所示之參考例106~108之強化玻璃板之切斷中亦成為同樣之結果。
又，如圖10所示，於使雷射光點直徑變小之情形(參考例106~108)時，可以較參考例101~103小之光源輸出切斷強化玻璃板。又，於參考例106~108中，與圖8所示之參考例101~103相比，凸量及直線度誤差量變小。即，於參考例106~108中，可較參考例101~103精度更佳地切斷強化玻璃板。又，如參考例106~108所示，越降低光源輸出，凸量及直線度誤差量越小。尤其於參考例108中，凸量成為極小之值，為15μm。
另一方面，於使雷射光點直徑變小之情形時，無法切斷非強化玻璃板。即，如比較例109所示，將光源之輸出設為200W之情形時，非強化玻璃板熔融而無法切斷。即，非強化玻璃之溫度成為徐冷點以上而無法切斷。又，如比較例110所示，將光源之輸出設為100W之情形時，非強化玻璃板未發生變化。由此，於使雷射光點直徑變小(例如未達板厚)之情形時，不論光源之輸出為多少，均無法切斷非強化玻璃板。
如此，於強化玻璃板之切斷方法與非強化玻璃板之切斷方法中，切斷之機制根本上不同，裂紋之伸展方式完全不同。因此，於強化玻璃板之切斷方法中，利用非強化玻璃板之切斷方法而獲得無法預測之效果。以下，對其原因進行說明。
例如，於非強化玻璃板之切斷方法中，使用雷射光與冷卻液兩者而於玻璃板中形成熱應力場，產生切斷所需之拉伸應力。更具體而言，對玻璃板照射雷射光而於玻璃板內部產生熱應力，針對藉由該熱應力而產生之壓縮應力，利用冷卻液進行急冷，產生拉伸應力而使裂紋伸展。因此，裂紋之伸展係僅藉由雷射光之照射能量進行，而必需將照射至玻璃板之雷射之功率(W)設定為較大。
於如上所述之方法中，形成於玻璃板之割斷龜裂之前端位置係由使玻璃板冷卻之冷卻液之位置而決定。其原因在於在冷卻液之位置上產生拉伸應力。因此，若於切斷之中途，中斷利用雷射光之加熱或利用冷卻液之冷卻，則裂紋之伸展停止。
圖11係用以說明使用雷射光切斷非強化玻璃板時作用之應力之圖。於圖11中，表示非強化玻璃板110之俯視圖、及產生於非強化玻璃板110之板厚中心部之應力之分佈。如圖11所示，若對非強化玻璃板110照射雷射光，則於雷射光之照射區域122中壓縮應力133發揮作用。該壓縮應力133係藉由雷射光之照射而產生之熱應力。而且，為了與該壓縮應力133均衡，而於照射區域122之掃描方向後方產生拉伸應力135。藉由該拉伸應力135作用於裂紋130，而將非強化玻璃板110切斷。
如圖11之圖表所示，於非強化玻璃板110中，內部殘留拉伸應力CT大致為零。因此，切斷非強化玻璃板110時作用於裂紋130之拉伸應力135係僅藉由雷射光之照射而產生。由此，為了增大拉伸應力135，必需提高雷射光之照射能量，或增大雷射光點直徑。因此，就非強化玻璃板110而言，難以切斷雷射光之吸收率較小之玻璃。
又，切斷非強化玻璃板110時，利用雷射光之照射能量與掃描速度控制裂紋之伸展。此時，若雷射光之照射能量小於切斷所需之照射能量，則裂紋之伸展停止。即，如圖11之曲線所示，為了使裂紋130伸展，必需使較裂紋130之伸展所需之拉伸應力S_th大之拉伸應力作用於裂紋130。由於在非強化玻璃板110中內部殘留拉伸應力CT大致為零，故必需僅利用雷射光之照射能量產生較該拉伸應力S_th之值大之拉伸應力。
相對於此，於強化玻璃板之切斷方法中，由於本來於玻璃板內部存在內部殘留拉伸應力，故無需如非強化玻璃板之切斷之情形般， 僅利用雷射光之照射能量產生較大之拉伸應力。又，於內部殘留拉伸應力為較裂紋之伸展所需之拉伸應力S_th大之拉伸應力之情形時，若稍微使力作用於強化玻璃板而產生裂紋，則因內部殘留拉伸應力而裂紋自行伸展。另一方面，由於內部殘留拉伸應力係整體上存在於玻璃板內部，故只要不控制裂紋之伸展，裂紋便沿意料外之方向伸展。
因此，於本實施形態之強化玻璃板之切斷方法中，使照射區域之中心之中間層產生較內部殘留拉伸應力之值小之拉伸應力或壓縮應力，而抑制內部殘留拉伸應力所致之裂紋之伸展。即，藉由照射雷射光，使強化玻璃板之中間層中之殘留拉伸應力小於裂紋之伸展所需之拉伸應力S_th，而控制裂紋之伸展。
圖12係表示使用雷射光切斷強化玻璃板時作用之應力之一例之圖。於圖12中，表示強化玻璃板10之俯視圖、及產生於強化玻璃板10之板厚中心部之應力之分佈。如圖12所示，若對強化玻璃板10照射雷射光，則於雷射光之照射區域22中壓縮應力33發揮作用。又，於照射區域22之掃描方向後方產生拉伸應力35。藉由對該拉伸應力35加上內部殘留拉伸應力，產生較裂紋之伸展所需之拉伸應力S_th大之拉伸應力並作用於裂紋30，藉此切斷強化玻璃板10。此時，藉由壓縮應力33而控制裂紋30之伸展。
如圖12之曲線所示，於強化玻璃板10存在內部殘留拉伸應力CT。因此，裂紋30之伸展所需之拉伸應力35亦可較小。換言之，可使藉由為了使較拉伸應力S_th(裂紋30之伸展所需之拉伸應力)大之拉伸應力作用於裂紋30所需之雷射光而產生之壓縮應力33變小。
此處，由於可使切斷強化玻璃板10時所需之壓縮應力33或拉伸應力35小於切斷非強化玻璃110時所需之應力，故可使雷射光之照射能量變小或使雷射光點直徑變小。因此，可提高切斷精度。又，即便為雷射光之吸收率較小之玻璃，亦可容易地切斷。
圖13係表示使用雷射光切斷強化玻璃板時作用之應力之另一例的圖。於圖13中，表示強化玻璃板10之俯視圖、及產生於強化玻璃板10之板厚中心部之應力之分佈。於圖13所示之強化玻璃板10中，內部殘留拉伸應力CT大於裂紋30之伸展所需之拉伸應力S_th。即，如圖13所示，若對強化玻璃板10照射雷射光，則於雷射光之照射區域22中產生較內部殘留拉伸應力CT之值小之拉伸應力37。此處，拉伸應力37係藉由雷射光之照射而產生之壓縮應力33與內部殘留拉伸應力CT之合力。又，於照射區域22之掃描方向後方產生拉伸應力35。於此情形時，藉由使較內部殘留拉伸應力CT之值小之拉伸應力37小於裂紋30之伸展所需之拉伸應力S_th，可抑制裂紋30之伸展。
於圖13所示之情形時，亦可使切斷強化玻璃板10時所需之較內部殘留拉伸應力CT之值小之拉伸應力37或拉伸應力35小於切斷非強化玻璃110時所需之應力，故可使雷射光之照射能量變小或使雷射光點直徑變小。因此，可提高切斷精度。又，即便為雷射光之吸收率較小之玻璃，亦可容易地切斷。
如上述已說明般，切斷強化玻璃板10時，藉由保持內部殘留拉伸應力CT、雷射光之照射能量及掃描速度之平衡，不會使裂紋30自行伸展而控制裂紋30之伸展。由此，若雷射光之照射能量過小，則較內部殘留拉伸應力CT之值小之拉伸應力37大於裂紋30之伸展所需之拉伸應力S_th，裂紋30之伸展不停止而自行伸展(圖13之情形)。
如此，於強化玻璃板之切斷方法與非強化玻璃板之切斷方法中，切斷之機制根本上不同，裂紋之伸展方式完全不同。因此，於本實施形態之強化玻璃板之切斷方法中，利用非強化玻璃板之切斷方法而獲得無法預測之效果。
實施例
以下，對本發明之具體之實施例進行說明。於實施例1中，對內 部應變能量UCT與可切斷之照射能量E之最小值即臨限照射能量Ec的關係進行說明。
<實施例1>
於實施例1中，對內部應變能量UCT不同之21個樣品1~21調查與臨限照射能量Ec之關係。再者，樣品18~21係非強化玻璃板。
圖14係表示實施例1之切斷預定線之形狀之圖。如圖14所示，實施例1之切斷預定線包含2個直線部、及構成曲柄形狀之2個拐角部(曲率半徑R=5mm)。
作為化學強化用之玻璃板，將使複數種原料混合而製備之玻璃原料熔解，並將熔解之熔融玻璃成形為板狀。使其徐冷至室溫左右之後，進行切斷、切削、雙面鏡面研磨，藉此製作具有特定厚度之50mm×50mm之玻璃板。玻璃原料係以玻璃板相對於雷射光之吸收係數α成為所期望之值之方式，改變氧化鐵(Fe2O3)之粉末相對於相同調配比之基材之添加量而進行調製。
各化學強化用玻璃板以氧化物基準之質量%表示含有SiO2：60.9%、Al2O3：12.8%、Na2O：12.2%、K2O：5.9%、MgO：6.7%、CaO：0.1%、SrO：0.2%、BaO：0.2%、ZrO2：1.0%，且以外加比例而含有特定量之氧化鐵(Fe2O3)。
各強化玻璃板係藉由將上述化學強化用玻璃板浸漬於KNO3熔鹽中，進行離子交換處理之後，使其冷卻至室溫左右而製作。KNO3熔鹽之溫度或浸漬時間等處理條件係以內部殘留拉伸應力CT成為所期望之值之方式設定。
強化玻璃板之內部殘留拉伸應力CT(MPa)係利用表面應力計FSM-6000(折原製作所製造)測定表面壓縮應力CS(MPa)及壓縮應力層(正面層及背面層)之厚度DOL(μm)，根據其測定值與強化玻璃板之厚度t1(μm)使用以下之式1而計算。
CT=(CS×DOL)/(t1-2×DOL)...式1
內部應變能量UCT(J/m2)係使用強化玻璃板之楊氏模數Y(MPa)根據以下之式2而求得。
UCT={CT2×(t1-2×DOL)}/(2×Y)...式2
關於每單位照射面積之雷射光之照射能量(J/mm2)，若將未由強化玻璃板反射而入射之有效雷射輸出設為Pe(W)，將雷射光之掃描速度設為v(mm/s)，將照射至強化玻璃板10之雷射光之光束直徑設為(mm)，可以Pe/(v×)表示。此處，有效雷射輸出Pe(W)可使用雷射輸出P(W)與強化玻璃板中之反射率r(%)而表示為Pe=P×(1-r/100)。然而，為了判斷切斷性，較佳為使用將其乘以光束直徑(mm)而得之每單位長度之雷射光之照射能量E(J/mm)。詳細之原因如下所述。將該照射能量E(J/mm)示於以下之式3。
E=Pe/v...式3
關於樣品1~11之照射能量E之臨限值即臨限照射能量Ec係藉由使照射能量E每次改變約1(J/mm)地重複進行切斷而求得。此時，雷射光之掃描速度v(mm/s)維持固定，僅使雷射輸出P(W)每次改變2.5W。
又，關於非強化玻璃板之樣品18~21之臨限照射能量Ec係藉由使照射能量E每次改變約4(J/mm)地重複進行切斷而求得。此時，雷射光之掃描速度v(mm/s)維持固定，僅使雷射輸出P(W)每次改變10W。
另一方面，關於樣品12~17之臨限照射能量Ec係藉由使照射能量E逐漸變化並重複進行切斷而求得。此時，雷射輸出P(W)維持固定，僅使雷射光之掃描速度v(mm/s)每次改變0.25mm/s。
圖15係關於樣品1~21表示雷射波長λ、內部應變能量UCT、臨限照射能量Ec、及用以導出兩者之各條件之表。自表之左列起依序表示雷射波長λ(nm)、樣品編號、強化玻璃板之楊氏模數Y(MPa)、線膨脹係數αL(K-1)、密度ρ(g/mm3)、比熱c(J/g/K)、厚度t(mm)、吸收係數 α(mm-1)、強化玻璃板中之反射率r(%)、表面壓縮應力CS(MPa)、正面層及背面層之厚度DOL(μm)、內部殘留拉伸應力CT(MPa)、內部應變能量UCT(J/m2)、雷射光之掃描速度v(mm/s)、雷射光之光束直徑(mm)、雷射輸出P(W)、有效雷射輸出Pe(W)、臨限照射能量Ec(J/mm)、臨限吸收能量Ea(J/mm)、臨限切斷指數Kc(N/mm)。
如圖15所示，關於樣品1~11、18~21，雷射光之光源利用光纖雷射(中心波段：1070nm)，關於樣品12~17，雷射光之光源利用使用中紅外光參數振盪器之Cr；ZnSe雷射(中心波段：2950nm)。
又，由於任一樣品之材質均相同，故如圖15所示，為楊氏模數Y=74000MPa、線膨脹係數αL=9.8×10-6K-1、密度ρ=2.48×10-3g/mm3、比熱c=0.918J/g/K而共通。
再者，如圖15所示，關於樣品1~11，設為光束直徑=0.1mm，關於樣品12~17，設為光束直徑=0.2mm。又，關於非強化玻璃板之樣品18，設為光束直徑=0.5mm，關於樣品19，設為光束直徑=0.8mm，關於樣品20，設為光束直徑=1.0mm，關於樣品21，設為光束直徑=2.0mm。
又，關於所有樣品，自雷射光照射側使用直徑1mm之噴嘴而吹送流量15L/min之空氣。此處，強化玻璃板與噴嘴前端之距離(間隙)係設為3mm。
圖16A係表示圖15之表所示之臨限照射能量Ec之內部應變能量UCT依存性之圖表。圖16A之橫軸為內部應變能量UCT(J/m2)，縱軸為臨限照射能量Ec(J/mm)。於圖16A中，˙標記表示樣品1~11、18~21(雷射波長λ=1070nm)，○標記表示樣品12~17(雷射波長λ=2950nm)。
如圖15、圖16A所示，於雷射波長λ=1070nm之情形時，若強化玻璃板之內部應變能量UCT≧2.5J/m2，則臨限照射能量Ec=9~15 J/mm而穩定(樣品1~10)。相對於此，若內部應變能量UCT<2.5J/m2，則急遽(具體而言為數倍左右)上升直至臨限照射能量Ec=56J/mm為止(樣品11)。伴隨該臨限照射能量Ec之上升，於樣品11中，切斷精度亦變差。根據該結果可知：於切斷強化玻璃板之情形時，藉由設為內部應變能量UCT≧2.5J/m2，可以較小之照射能量精度良好地切斷。
進而，無法對非強化玻璃板之樣品18進行切斷。即，若板厚t(=0.7mm)以下之光束直徑=0.5mm，則無法切斷非強化玻璃板之樣品。而且，關於光束直徑=0.8mm之樣品19，臨限照射能量Ec=83J/mm，關於光束直徑=1.0mm之樣品20，臨限照射能量Ec=76J/mm，關於光束直徑=2.0mm之樣品21，臨限照射能量Ec=65J/mm。即，隨著光束直徑之增大，臨限照射能量Ec逐漸減小。此處，光束直徑越大，雷射光之中心與裂紋之前端位置越遠，故而切斷精度降低。因此，於切斷強化玻璃板時，光束直徑較佳為設為板厚t以下，尤佳為設為板厚t之1/2以下。
根據圖16A之圖表認為於內部應變能量UCT=2.5J/m2左右產生切斷模式之轉換。具體而言，作為用以切斷強化玻璃板之裂紋伸展能量，認為於內部應變能量UCT<2.5J/m2之情形時，除內部應變能量以外，亦需要雷射光之照射能量(參照圖12)，於內部應變能量UCT≧2.5J/m2之情形時，僅需要內部應變能量(參照圖13)。
又，藉由使雷射波長λ自1070nm變更為2950nm，強化玻璃板之吸收係數α自0.011mm-1提高為0.59mm-1。因此，如圖15、12所示，於內部應變能量UCT≧2.5J/m2時，亦可自臨限照射能量Ec=9~15J/mm左右(樣品1~10)降低2位至臨限照射能量Ec=0.3~0.5J/mm(樣品12~15)。
如此，藉由將雷射波長設為3000nm左右，可不使透明度降低而 提高吸收係數α，可減少照射能量。因此，加熱效率提高。而且，無需根據強化玻璃板之組成而大幅度變更雷射光之照射條件。
進而，如上所述，可將強化玻璃載置於較切斷之強化玻璃板大之台板上，於更穩定之狀態下切斷。又，由於穿透光急遽減少，故亦無需該處理。進而，由於強化玻璃板之端面中之反射光亦急遽減少，故不易造成不良影響。
又，雷射波長λ為2950nm之情形亦與1070nm之情形相同，若內部應變能量UCT<2.5J/m2，則急遽上升直至臨限照射能量Ec=0.9~1.2J/mm左右或其以上為止(樣品16、17)。伴隨著該臨限照射能量Ec之上升，於樣品16、17中，切斷精度亦變差。根據該結果可知：於以雷射波長λ=2950nm切斷強化玻璃板之情形時，藉由設為內部應變能量UCT≧2.5J/m2，亦可以較小之照射能量精度良好地切斷。
此處，臨限照射能量Ec中用於切斷之能量係由強化玻璃板吸收之能量(以下，稱為臨限吸收能量)Ea。臨限吸收能量Ea(J/mm)可使用臨限照射能量Ec(J/mm)、吸收係數α(mm-1)、厚度t2(mm)，根據朗伯-比爾定律之法則而以下式表示。
Ea=Ec×exp(-α×t2)...式4
如圖15所示，關於臨限吸收能量Ea(J/mm)之值，即便將雷射波長λ為2950nm之情形與1070nm之情形進行比較，亦幾乎不存在差別。
為了排除強化玻璃板之厚度或材質所產生之影響而使之更一般化，對藉由利用臨限吸收能量Ea之內部加熱(溫度變化△T)而產生之熱應力(臨限壓縮應力)σc進行考察。該臨限壓縮應力σc係切斷所需之最小之壓縮應力。此處，臨限壓縮應力σc係因於以內部殘留拉伸應力CT為基準之情形時成為壓縮應力，故表現為「臨限壓縮應力」。然而，如圖12、圖13所示，考慮產生於強化玻璃板之板厚中心部之應力之情形時由內部殘留拉伸應力CT與臨限壓縮應力σc之合力表示，因 此亦有成為拉伸應力之情形。
如圖12、13所示，臨限壓縮應力σc具有高斯分佈般之分佈。該臨限壓縮應力σc之積分值(圖12、13中之斜線部之面積)決定可否切斷。若內部應變能量UCT相同，則認為臨限壓縮應力σc之積分值固定而不取決於強化玻璃板之厚度t、材質。由於臨限壓縮應力σc之分佈之寬度與光束直徑成比例，故可認為臨限壓縮應力σc之積分值亦與σc×成比例。
此處，為了簡化而設為即便進行內部加熱，強化玻璃板之板厚t亦不變化而於正面層13與背面層15之間被約束，藉此產生該臨限壓縮應力σc。即考慮兩端約束模型。
臨限壓縮應力σc(MPa)可使用楊氏模數Y(MPa)、線膨脹係數αL(K-1)、溫度變化△T(K)，而以下式5表示。
σc=Y×αL×△T...式5
又，因供給臨限吸收能量Ea而引起之強化玻璃板之溫度變化△T可根據△T=(臨限吸收能量)/(雷射照射部之強化玻璃板之熱容量)而求得。
此處，若將雷射照射面積設為S1(mm2)，則(臨限吸收能量)可使用將臨限吸收能量Ea(J/mm)除以(mm)所得之每單位面積之臨限吸收能量Ea/(J/mm2)，而以Ea×S1/(J)表示。
又，若將強化玻璃板中之加熱區域之面積設為S2(mm2)，則(雷射照射部之強化玻璃板之熱容量)可使用強化玻璃板之厚度t2(mm)、密度ρ(g/mm3)、比熱c(J/g/K)而以S2×t2×ρ×c(J/K)表示。
因此，溫度変化△T(K)可以下式6表示。
藉由將式6代入於式5，臨限壓縮應力σc(MPa)可以下式7表示。
此處，若為了簡化而認為S1/S2=固定，則與應求出之臨限壓縮應力σc之積分值成比例之σc×可以下式8表示。
將式8之Kc命名為臨限切斷指數。表示可切斷之臨限值之該臨限切斷指數Kc之值越小，則越容易切斷，臨限切斷指數Kc之值越大，則越難切斷。如此，切斷性可根據式3所表示之每單位長度之雷射光之照射能量E(J/mm)而進行判斷。
構成臨限切斷指數Kc之楊氏模數Y、線膨脹係數αL、密度ρ、比熱c均具有溫度依存性，但始終使用室溫之值作為指標。
將臨限切斷指數Kc(N/mm)示於圖15之最右列。
圖16B係表示圖15之表所示之臨限切斷指數Kc之內部應變能量UCT依存性的圖表。圖16B之橫軸為內部應變能量UCT(J/m2)，縱軸為臨限切斷指數Kc(N/mm)。於圖16B中，˙標記表示樣品1~11、18~21(雷射波長λ=1070nm)，○標記表示樣品12~17(雷射波長λ=2950nm)。
如圖15、圖16B所示，不論雷射波長λ為多少，若強化玻璃板之內部應變能量UCT≧2.5J/m2，則臨限切斷指數Kc=50N/mm左右而穩定(樣品1~10、12~15)。相對於此，若內部應變能量UCT<2.5J/m2，則臨限切斷指數Kc=150N/mm(樣品16)或達到200N/mm左右(樣品11、17)。進而，若為非強化玻璃板，則超過200N/mm(樣品18~21)。此處，光束直徑越小，臨限切斷指數Kc越大，若光束直徑為0.5mm以下，則無法切斷(樣品18)。
伴隨著該臨限切斷指數Kc之上升，切斷精度亦變差。根據該結果可知：於切斷強化玻璃板之情形時，藉由設為內部應變能量UCT≧2.5J/m2，可以較小之照射能量精度良好地切斷。又，光束直徑 越大，則雷射光之中心與裂紋之前端位置越遠，從而切斷精度降低。因此，光束直徑較佳為設為板厚t2(mm)以下，尤佳為設為板厚t2(mm)之1/2以下。
每單位照射面積之照射能量E(J/mm)下之切斷指數K可藉由將式4中之Ec以E替換，並且代入於式8中之Ea，而以下式9表示。此處，若切斷指數K為臨限切斷指數Kc以上，則可切斷。
K=E×exp(-α×t2)×(Y×αL)/(t2×ρ×c)...式9
進而，藉由將式3代入於式9而獲得以下之式10。
K=Pe/v×exp(-α×t2)×(Y×αL)/(t2×ρ×c)...式10
根據圖16B，若內部應變能量UCT≧2.5J/m2，則臨限切斷指數Kc為50N/mm左右，故而可以滿足切斷指數K≦150N/mm之照射能量E充分切斷。另一方面，根據圖16B，若內部應變能量UCT<2.5J/m2，則臨限切斷指數Kc成為150N/mm以上，故而以滿足切斷指數K≦150N/mm之照射能量E無法切斷或難以切斷。藉由設為內部應變能量UCT≧2.5J/m2，並且設為滿足切斷指數K≦150N/mm之照射能量E，可以較小之照射能量精度良好地切斷。藉由設為滿足切斷指數K≦100N/mm之照射能量E，可以更小之照射能量精度更良好地切斷。
<實施例2>
於實施例2中，調查雷射波長λ對提高雷射光之吸收率之薄膜或異物之影響。
圖17係關於樣品31~33及41~43表示雷射波長λ、內部應變能量UCT、照射能量E、用以導出兩者之各條件、作為相對於薄膜或異物者之黑色印記之有無、能否切斷、剖面性狀的表。具體而言，自表之左列起，依序表示雷射波長λ(nm)、樣品編號、楊氏模數Y(MPa)、強化玻璃板之厚度t(μm)、表面壓縮應力CS(MPa)、正面層及背面層之厚 度DOL(μm)、內部殘留拉伸應力CT(MPa)、內部應變能量UCT(J/m2)、雷射光之掃描速度v(mm/s)、光束直徑(mm)、雷射輸出P(W)、照射能量E(J/mm)、黑色印記之有無、能否切斷、剖面性狀。內部應變能量UCT及照射能量E係與實施例1同樣地導出。然而，為了簡便地評價，設為反射率r=0%。
如圖17所示，關於樣品31~33，雷射光之光源利用光纖雷射(中心波段：1070nm)，關於樣品41~43，雷射光之光源利用使用中紅外光參數振盪器之Cr：ZnSe雷射(中心波段：2950nm)。
如圖17所示，關於樣品31、41，對強化玻璃板之正面(雷射光入射側)及背面(雷射光出射側)均不標記黑色印記。關於樣品32、42，僅對正面標記黑色印記。關於樣品33、43，僅對背面標記黑色印記。黑色印記之標記係使用油性之簽字筆。
再者，如圖17所示，關於樣品31~33，設為光束直徑=0.1mm，關於樣品41~43，設為光束直徑=0.2mm。又，圖17中並未記載，但關於所有樣品，均自雷射光照射側使用直徑1mm之噴嘴而吹送流量15L/min之空氣。此處，強化玻璃板與噴嘴前端之距離(間隙)係設為3mm。
如圖17所示，若雷射波長λ=1070nm，則照射能量E=6J/mm(樣品31~33)，與此相對，若雷射波長λ=2950nm，則可降低至照射能量E=2J/mm(樣品41~43)。
無黑色印記之樣品31、41無論雷射波長多少均可切斷，剖面性狀亦為鏡面，即較良好。
於雷射波長λ=1070nm之樣品32中，由於對正面標記黑色印記，該部分中之雷射光之吸收率提高，於可切斷者之剖面產生缺陷。
又，於雷射波長λ=1070nm之樣品33中，由於對背面標記黑色印記，甚至無法切斷。
相對於此，於雷射波長λ=2950nm之樣品42、43中，無論是否標記黑色印記均可切斷，剖面性狀亦為鏡面，即較良好。
如此，藉由將雷射波長設為3000nm左右，雷射光之吸收率提高。因此可知：即便雷射光之吸收率由於形成於正面或背面之薄膜或附著於正面或背面之異物而提高，吸收率之變化比率亦較小，故而不易造成不良影響。
<實施例3>
於實施例3中，調查雷射波長λ於形成有薄膜之強化玻璃板之切斷中之影響。與實施例1同樣地，沿圖14所示之切斷預定線切斷。
圖18係關於形成有薄膜之強化玻璃板之樣品51~56及62~67表示雷射波長λ、內部應變能量UCT、用以導出內部應變能量UCT之各條件、切斷條件、薄膜之種類(膜種類)、膜厚、薄膜之形成面、能否切斷、膜損傷之有無的表。為了比較，亦一併顯示關於未形成薄膜之強化玻璃板之樣品61及實施例1之樣品13之結果。
具體而言，自圖18之表之左列起依序表示雷射波長λ(nm)、樣品編號、楊氏模數Y(MPa)、強化玻璃板之厚度t(μm)、表面壓縮應力CS(MPa)、正面層及背面層之厚度DOL(μm)、內部殘留拉伸應力CT(MPa)、內部應變能量UCT(J/m2)、雷射光之掃描速度v(mm/s)、光束直徑(mm)、雷射輸出P(W)、膜種類、膜厚(μm)、形成面、能否切斷、膜損傷。內部應變能量UCT係與實施例1同樣地導出。
如圖18所示，關於樣品13、51~56，雷射光之光源利用使用中紅外光參數振盪器之Cr：ZnSe雷射(中心波段：2950nm)，關於樣品61~67，雷射光之光源利用光纖雷射(中心波段：1070nm)。
關於樣品51，於正面(雷射光入射側之主面，以下相同)形成厚度15μm之黑矩陣(BM)膜，關於樣品52，於背面(雷射光出射側之主面，以下相同)形成厚度15μm之BM膜。又，關於樣品53，於正面形成厚 度1.2μm之BM膜，關於樣品54，於背面形成厚度1.2μm之BM膜。進而，關於樣品55，於正面形成厚度0.03μm之ITO膜，關於樣品56，於背面形成厚度0.03μm之ITO膜。
另一方面，關於樣品62，於正面形成厚度15μm之黑矩陣(BM)膜，關於樣品63，於背面形成厚度15μm之BM膜。又，關於樣品64，於正面形成厚度1.2μm之BM膜，關於樣品65，於背面形成厚度1.2μm之BM膜。進而，關於樣品66，於正面形成厚度0.03μm之ITO膜，關於樣品67，於背面形成厚度0.03μm之ITO膜。
又，與圖18中一併顯示之實施例1之樣品13同樣地，自雷射光照射側使用直徑1mm之噴嘴而吹送流量15L/min之空氣。此處，強化玻璃板與噴嘴前端之距離(間隙)係設為3mm。
作為比較而顯示之未形成薄膜之樣品13、61無論雷射波長為多少均可切斷。
關於照射有波長λ=2950nm之雷射光之附膜之樣品51~56，無論薄膜之種類、膜厚、形成面如何，均可切斷且亦未發現薄膜之損傷，較良好。
另一方面，照射有波長λ=1070nm之雷射光之附膜之樣品62~67之中，關於包含厚度15μm之BM膜之樣品62、63及包含厚度0.03μm之ITO膜之樣品66、67，確認到薄膜之損傷，並且甚至無法切斷。又，關於包含厚度1.2μm之BM膜之樣品64、64，可切斷但確認到薄膜之損傷。
如上所述，波長λ=3000nm左右之雷射光較波長λ=1070nm左右之雷射光於玻璃板中之吸收率高。因此，藉由使用波長為3000nm左右之雷射光，可不對薄膜造成損傷而以較低之照射能量切斷附膜之玻璃板。如上所述，該情況與薄膜之種類、膜厚、形成面無關。因此，可於玻璃板之正面形成薄膜，並直接自薄膜上照射雷射光而切斷 附膜之玻璃板。換言之，無需去除薄膜之步驟或使附膜之玻璃板翻轉之步驟，生產性優異。
又，對於照射有波長λ=2950nm之雷射光之附膜之樣品51(52)、53(54)、55(56)，測定薄膜中之波長λ=2950nm下之穿透率。測定係以使用Thermo Fisher Scientific公司製造之NICOLET6700之IR法進行。關於僅薄膜形成前之玻璃板中之波長λ=2950nm下之穿透率，對樣品51、53、55進行測定，結果分別為55.5%、58.8%、56.9%。關於薄膜形成後之附膜之玻璃板中之波長λ=2950nm下之穿透率，對樣品51、53、55進行測定，結果分別為5.5%、11.8%、51.3%。而且，關於求得之薄膜中之波長λ=2950nm下之穿透率(%)，由於無法直接測定，故而根據「薄膜形成後之穿透率/薄膜形成前之穿透率×100」之算式求出。對樣品51、53、55進行計算，結果薄膜中之波長λ=2950nm下之穿透率分別為9.9%、20.0%、90.2%。
此處，薄膜中之穿透率越小，越需增大雷射光之照射能量。即，若薄膜中之穿透率過小，則無法切斷玻璃板或損傷薄膜之虞變高。於波長λ=3000nm左右(例如為2500~3500nm，較佳為2700~3200nm)之雷射光之情形時，形成於玻璃板之薄膜中之穿透率較佳為5%以上。另一方面，薄膜中之穿透率越大，越能減小雷射光之照射能量，故而較佳，形成於玻璃板之薄膜中之穿透率之最大值較佳為100%。然而，由於測定方法之關係，有時亦成為接近100%之值。
再者，形成於玻璃板之薄膜並不限定於BM膜或ITO膜。亦可為除BM膜以外之遮光膜(例如白矩陣(WM)膜等)、除ITO膜以外之透明導電膜(例如ZnO或SnO2等)、保護膜、降反射膜、防眩膜、反射膜等薄膜。又，薄膜之材質亦無特別限定。即，可為金屬膜、有機膜、無機膜之任一者，亦可為該等之複合膜。進而，形成有薄膜之面亦無限定。即，薄膜可形成於玻璃板之正面、背面之任一者，亦可形成於兩 面。
進而，本實施例係對強化玻璃板進行調查，但即便為非強化玻璃板，不變的是波長λ=3000nm左右之雷射光之吸收率高於波長λ=1070nm左右之雷射光之吸收率。因此，即便為非強化玻璃板，藉由使用波長λ=3000nm左右之雷射光，亦可不對薄膜造成損傷而以較低之照射能量切斷附膜之玻璃板。又，可僅藉由雷射光照射而切斷玻璃板，亦可於藉由雷射光照射而於玻璃板中導入劃線後，對其施加彎折力而予以切斷。
以上，結合上述實施形態對本發明進行了說明，但毋庸置疑的是並不僅限定於上述實施形態之構成，而包含在本案申請專利範圍之請求項之發明之範圍內業者可完成之各種變形、修正、組合。
本申請案係主張以2012年7月9日提出申請之日本申請案特願2012-153400及2012年11月30日提出申請之日本申請案特願2012-261909為基礎之優先權，並將其揭示之所有內容引入本文。
產業上之可利用性
根據本發明，可使用雷射光而生產性良好地切斷附膜之玻璃板。
10‧‧‧強化玻璃板
12‧‧‧正面
13‧‧‧正面層
14‧‧‧背面
15‧‧‧背面層
17‧‧‧中間層
20‧‧‧雷射光
22‧‧‧照射區域

Claims (11)

  1. 一種附膜之玻璃板之切斷方法，其包括如下步驟：一面藉由對在第1主面上具備薄膜之玻璃板照射雷射光而將上述玻璃板之內部加熱，並且使上述雷射光掃描；且將上述雷射光之波長設為2500~3500nm，並且自上述第1主面側照射上述雷射光。
  2. 如請求項1之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述薄膜中之上述雷射光之波長下之穿透率設為5%以上。
  3. 如請求項2之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述薄膜中之上述雷射光之波長下之穿透率設為100%以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述薄膜設為遮光膜。
  5. 如請求項4之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述遮光膜設為黑矩陣膜。
  6. 如請求項1至3中任一項之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述薄膜設為透明導電膜。
  7. 如請求項6之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述透明導電膜設為ITO膜。
  8. 如請求項1至7中任一項之附膜之玻璃板之切斷方法，其中將上述玻璃板設為強化玻璃，該強化玻璃包含：正面層及背面層，其等具有殘留壓縮應力；及中間層，其形成於該正面層與背面層之間，且具有內部殘留拉伸應力。
  9. 如請求項8之附膜之玻璃板之切斷方法，其中 使用上述內部殘留拉伸應力CT(MPa)、上述正面層及上述背面層之厚度DOL(μm)、上述玻璃板之厚度t(μm)、楊氏模數Y(MPa)，將以下式表現之基於上述內部殘留拉伸應力CT之每單位面積的應變能量UCT(J/m2)設為2.5J/m2以上：UCT={CT2×(t-2×DOL)}/(2×Y)。
  10. 如請求項9之附膜之玻璃板之切斷方法，其中基於上述內部殘留拉伸應力CT之每單位面積之應變能量UCT為60J/m2以下。
  11. 如請求項1至10中任一項之附膜之玻璃板之切斷方法，其中自上述雷射光之入射側對上述玻璃板之上述雷射光之照射區域吹送氣體而加以冷卻。
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