TW201411780A - 機能性基板之製造方法 - Google Patents

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Isao Saito
Takahiro Nagata
Yasumasa Kato
Akio Koike
Kenji Kitaoka
Jun Sasai
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

本發明提供一種實現足夠高之生產性之機能性基板之製造方法。於本發明之機能性基板之製造方法之切斷步驟中，藉由雷射光20以徐冷點以下之溫度對中間層17局部性地進行加熱，使中間層17中局部性地產生小於內部殘留拉伸應力CT之拉伸應力、或壓縮應力，從而控制由內部殘留拉伸應力所致之裂痕30之伸展速度。

Description

機能性基板之製造方法
本發明係關於一種機能性基板之製造方法。
作為強化玻璃之強化法，例如有風冷強化法等物理強化法、離子交換法等化學強化法。強化玻璃板係使玻璃板之正面及背面產生殘留壓縮應力、使內部產生殘留拉伸應力的強化玻璃板之正面及背面而成者。
觸控面板、液晶裝置、有機電致發光裝置及太陽電池等於強化玻璃板形成有包含導電層或電極層之機能層。先前，由於在內部產生有殘留拉伸應力，故而難以切斷強化玻璃板，於在強化玻璃板形成機能層之情形時，於將玻璃板切斷為製品尺寸並進行強化後，形成機能層。然而，由於被切斷為製品尺寸之玻璃板為小型，故而存在生產性顯著低之問題。因此，提出有於強化大型玻璃板並在大型強化玻璃板中形成機能層後，切斷為製品尺寸之方法(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-159094號公報
專利文獻1之方法係於進行大型玻璃板之化學強化處理時，藉由遮蔽切斷預定線而形成低強度區域，且藉由切斷低強度區域而防止由 強化玻璃板之殘留拉伸應力所致之破損。然而，以此方式形成低強度區域之方法必需形成遮罩之步驟與去除遮罩之步驟，不能說生產性足夠高。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種實現足夠高之生產性之機能性基板之製造方法。
為了解決上述問題，本發明之一態樣之機能性基板之製造方法之特徵在於包括：強化步驟，其係強化玻璃板之正面及背面，製作包含具有殘留壓縮應力之作為強化層之正面層及背面層、以及形成於該正面層與背面層之間且具有內部殘留拉伸應力之中間層的強化玻璃板；機能層形成步驟，其係於上述強化玻璃板之至少一面形成對玻璃板賦予附加機能之機能層；及切斷步驟，其係對上述強化玻璃板局部性地照射雷射光，使上述強化玻璃板上之雷射光之照射位置沿切斷預定線移動，而使於板厚方向上貫通上述強化玻璃板之裂痕伸展，從而自上述強化玻璃板切出機能性基板；且該切斷步驟係藉由上述雷射光以徐冷點以下之溫度對上述中間層局部性地進行加熱，使上述中間層局部性地產生小於上述內部殘留拉伸應力之拉伸應力或壓縮應力，而控制由上述內部殘留拉伸應力所致之裂痕之伸展速度。
根據本發明，提供一種實現足夠高之生產性之機能性基板之製造方法。
1‧‧‧第1透明電極膜
2‧‧‧第2透明電極膜
3‧‧‧透明膜
4‧‧‧間隔件
5‧‧‧空隙
6‧‧‧導電層
7‧‧‧保護層
10‧‧‧強化玻璃板
12‧‧‧正面
13‧‧‧正面層(強化層)
14‧‧‧背面
15‧‧‧背面層(強化層)
17‧‧‧中間層
18‧‧‧機能層
19‧‧‧樹脂
20‧‧‧雷射光
21‧‧‧光軸
30‧‧‧裂痕
31‧‧‧切斷預定線
40‧‧‧氣體
50‧‧‧噴嘴
51‧‧‧噴嘴之中心軸
60‧‧‧圖案
61‧‧‧X軸電極圖案
62‧‧‧Y軸電極圖案
63‧‧‧X軸信號配線
64‧‧‧Y軸信號配線
101‧‧‧機能性基板
CS‧‧‧最大殘留壓縮應力(表面壓縮應力)
CT‧‧‧內部殘留拉伸應力
DOL‧‧‧厚度
圖1(a)~1(c)係說明形成於強化玻璃板上之機能層之圖。
圖2係表示強化玻璃板之一例之剖面圖。
圖3係表示風冷強化玻璃板之殘留應力分佈之一例之模式圖。
圖4係表示化學強化玻璃板之殘留應力分佈之一例之模式圖。
圖5係本發明之第1實施形態之切斷步驟之說明圖。
圖6係表示具有機能層之強化玻璃板上之雷射光之照射位置與裂痕之前端位置之關係之一例的圖。
圖7係表示沿圖6之A-A線之剖面中之應力分佈之一例的模式圖。
圖8係表示沿圖6之B-B線之剖面中之應力分佈之一例的模式圖。
圖9(a)~(d)係表示關於自大型強化玻璃板切出機能性基板之步驟之一例的圖。
圖10(a)及10(b)係表示本發明之第1實施形態之保護步驟之圖。
圖11係本發明之第2實施形態之切斷步驟之說明圖。
以下，參照圖式對用以實施本發明之形態進行說明。於各圖式中，對相同或對應之構成標附相同或對應之符號而省略說明。
[第1實施形態]
機能性基板包含強化玻璃板及由強化玻璃板支持之機能層。機能層係配設於強化玻璃板之單面，但亦可配設於兩面，配設於兩面之2個機能層亦可具有互不相同之機能。
機能性基板之製造方法依序包括強化步驟、機能層形成步驟及切斷步驟。以下，對各步驟進行說明。
強化步驟係使玻璃板之正面及背面產生殘留拉伸應力，強化玻璃板之正面及背面，從而製作強化玻璃板。強化方法為離子交換法等化學強化法、風冷強化法等物理強化法中之任一者均可。
離子交換法係對玻璃板之正面及背面進行離子交換，將玻璃中所包含之離子半徑較小之離子(例如，Li離子、Na離子)取代為離子半 徑較大之離子(例如，K離子)。藉此，使玻璃板之正面及背面產生殘留壓縮應力，而強化玻璃板之正面及背面。於離子交換法中，將玻璃板浸漬於高溫處理液中而進行離子交換。
風冷強化法係對軟化點附近之溫度之玻璃板自兩側進行急冷，使玻璃板之正面及背面與玻璃板之內部之間存在溫度差，藉此使玻璃板之正面及背面產生殘留壓縮應力，而強化玻璃板之正面及背面。風冷強化法等物理強化法之強化處理所需之時間為數秒至數十秒，因此相較於利用離子交換法等之化學強化法，生產性非常優異，故而較佳。
機能層形成步驟係於玻璃板上之至少一面形成用於觸控面板、液晶裝置、有機電致發光裝置及太陽電池等用途之包含配線層或電極層之機能層。玻璃板之玻璃之種類並無特別限定，例如可列舉鹼石灰玻璃、無鹼玻璃等。玻璃板之厚度係根據玻璃板之用途而適當設定，例如為0.1~25mm。於利用物理強化之強化玻璃板之情形時，若為1.5mm以上，則於強化步驟中，易於使玻璃板之正面及背面與內部之間存在溫度差，故而較佳。
以下，對形成於觸控面板之情形時之強化玻璃板上之機能層進行說明。
圖1(a)係電阻膜方式之觸控面板之剖面圖，圖1(b)係靜電電容方式之觸控面板之剖面圖，圖1(c)係投影型靜電電容方式之觸控面板之電極圖案之俯視圖。
圖1(a)所示之電阻膜方式之觸控面板之構造係於強化玻璃板10上形成第1透明電極膜1，於透明膜3之表面形成第2透明電極膜2，且將第1透明電極膜1與第2透明電極膜2以對向之方式配置。於第1透明電極膜1與第2透明電極膜2之間配設有包含絕緣體之複數個間隔件4，且形成有空隙5。藉由設置此種機能層18，而可利用電壓變化之測定檢 測以手指或觸控筆(touch pen)等按壓之觸控面板之位置。
圖1(b)所示之靜電電容方式之觸控面板之構造係於強化玻璃板10上形成導電層6，且於導電層6之表面形成有保護層7。靜電電容方式之觸控面板有表面型靜電電容方式與投影型靜電電容方式。
於表面型靜電電容方式之情形時，藉由對處於強化玻璃板10之四角之電極施加電壓，而使觸控面板整體產生均勻之低壓電場。藉由設置如表面型靜電電容方式之觸控面板之機能層18，而可利用強化玻璃板10之四角之電極檢測手指或觸控筆等接觸表面時之靜電電容之變化，從而可檢測接觸位置之座標。
於投影型靜電電容方式之觸控面板之情形時，導電層6構成如圖1(c)所示之電極圖案。剖面構造係與圖1(b)同樣地，於強化玻璃板10上形成包含複數個任意之圖案60之透明電極層(導電層)6，且於表面形成包含絕緣體之保護層7。複數個任意之圖案60包含檢測X軸之位置之X軸電極圖案61及檢測Y軸之位置之Y軸電極圖案62。於X軸電極圖案61及Y軸電極圖案62分別設置有X軸信號配線63、Y軸信號配線64。藉由設置如投影型靜電電容方式之觸控面板之機能層18，若使手指或觸控筆接近表面，則X軸、Y軸各自之複數個透明電極間之靜電電容同時變化，藉由測定由該變化引起之電流量之比率，而可檢測接觸位置。
於第1實施形態中，第1透明電極膜1、第2透明電極膜2或導電層6係由例如多晶之ITO(Indium Tin Oxides，氧化銦錫)膜或銅等其他金屬之膜形成。透明膜3或保護層7包含例如樹脂膜或氧化矽膜等透明絕緣膜。
於機能層形成步驟中，重複進行成膜步驟或視需要重複進行圖案化步驟等，而於大型強化玻璃板10之表面形成機能層18。成膜步驟可使用濺鍍法、真空蒸鍍法、雷射剝蝕(laser ablation)法、離子鍍著 (ion plating)法、噴霧法、浸漬法、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法、絲網印刷法、噴墨印刷法、鍍敷塗裝法等，並無特別限定。
再者，機能層18係形成於大型強化玻璃板10，但較佳為形成於除用以切斷為製品尺寸之切斷預定線以外之區域。於在切斷預定線上無機能層18之情形時，無需切斷機能層18，因此可容易地決定切斷步驟中之條件設定。
又，機能層18並不限定於觸控面板構造，可為對強化玻璃板追加附加機能之膜，例如，可為低反射膜(Anti Reflection Layer)。
低反射膜具有微細之凹凸構造。低反射膜包含例如二氧化矽微粒子，且二氧化矽微粒子以覆蓋玻璃板之表面之方式排列。包含複數個二氧化矽微粒子之層亦可積層複數層。二氧化矽微粒子彼此以黏合劑結合，黏合劑將二氧化矽微粒子固定於玻璃板上。黏合劑包含金屬氧化物，例如包含選自由矽氧化物、鋁氧化物、鈦氧化物、鋯氧化物及鉭氧化物所組成之群中之至少1種金屬氧化物。
膜之形成方法為濕式法、乾式法(包括真空蒸鍍法、濺鍍法、CVD法等)中之任一者均可，根據膜之種類適當選擇。作為低反射膜之形成方法，有將塗佈液塗佈於玻璃板上並進行熱處理之方法。熱處理之最高溫度例如為200℃~500℃。再者，於經物理強化之強化玻璃板之情形時，若超過如產生黏性流動之徐冷點地加熱，則有可能殘留應力會緩和而使強化減弱，因此熱處理溫度較佳為低於徐冷點。於經化學強化之強化玻璃板之情形時，亦同樣地較佳為不超過如使強化減弱之溫度的溫度下之熱處理。
用於低反射膜之塗佈液係將例如二氧化矽微粒子、可水解之金屬化合物、用於水解之觸媒、水及溶劑加以混合，使金屬化合物水解而製備。金屬化合物係藉由熱處理而成為黏合劑者，包含含有Si、 Al、Ti、Zr及Ta等中之至少1種金屬元素之金屬烷氧化物。若將該塗佈液塗佈於玻璃板並進行加熱，則進行金屬化合物之水解物之脫水縮合反應，又，進行揮發性成分之氣化，從而形成低反射膜。
再者，用於低反射膜之塗佈液亦可不包含二氧化矽微粒子，例如，亦可將選自由烷氧基矽烷類、烷氧基矽烷類之水解物及烷氧基矽烷類之部分縮合物所組成之群中之至少1種、水、及溶劑加以混合而製備。
作為塗佈液之塗佈方法，並無特別限定，例如可使用旋塗法、輥塗法、噴塗法、浸塗法、流塗法、絲網印刷法等。
再者，雖然上述膜為低反射膜，但膜之種類可多種多樣，例如可為積層金屬膜(紅外線反射膜)與介電質膜而成之低放射膜(Low Emissivity Layer)。作為金屬膜，例如可使用以Ag、Al、Cu、Au、Pt、Cr、Ti等為主成分之膜。作為介電質膜，可使用ZnO、SnO2、TiO2等氧化物膜、SiNx等氮化物膜、氮氧化矽鋁(SiAlON)等金屬氮氧化物膜。低放射膜係利用例如濺鍍法形成。又，膜之種類可為防污膜(AFP膜，Anti Finger Protection)、金屬膜、BM膜(Black Matrix，黑色矩陣)、反射金屬膜(銀、錫、鋁)等。
圖2係表示具有供於本發明之第1實施形態之切斷步驟之機能層的大型強化玻璃板之剖面之一例的圖。於圖2中，箭頭之方向表示強化玻璃板中之殘留應力之作用方向，箭頭之大小表示強化玻璃板中之應力之大小。
強化玻璃板10包括具有殘留壓縮應力之作為強化層之正面層13及背面層15、以及形成於正面層13與背面層15之間且具有殘留拉伸應力之中間層17。利用強化玻璃板10之正面12或背面14支持機能層(於圖2中未圖示)。
強化玻璃板10之端面可由自正面層13之端部及背面層15之端部 延伸之強化層覆蓋。又，強化玻璃板10之端面亦可不被強化層覆蓋，而於強化玻璃板10之端面露出中間層17之端面。
圖3係表示風冷強化玻璃板之殘留應力分佈之一例之模式圖。圖4係表示化學強化玻璃板之殘留應力分佈之一例之模式圖。
如圖3及圖4所示，自強化玻璃板10之板厚方向兩端朝向內部，殘留壓縮應力變得越來越小，於強化玻璃板10之內部產生有殘留拉伸應力。
於圖3及圖4中，CS表示強化層13、15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(>0)，DOL表示強化層13、15之厚度。CS或CT、DOL能夠以強化處理條件(於風冷強化法之情形時為玻璃板之加熱溫度或冷卻速度等，於離子交換法之情形時為處理液之濃度或溫度、玻璃板於處理液中之浸漬時間等)進行調節。
強化層13、15之表面壓縮應力(CS)及強化層13、15之厚度(DOL)係例如藉由表面應力計FSM-6000(折原製作所製造)進行測定。
於化學強化玻璃板之情形時，中間層17之內部殘留拉伸應力(CT)係利用下述數式(1)算出。
CT=(CS×DOL)/(t-2×DOL)．．．(1)
再者，於正面層13及背面層15具有不同之厚度、不同之最大壓縮應力之情形時，內部殘留拉伸應力(CT)係利用下述數式(2)算出。
CT=(C1×D1/2+C2×D2/2)/(t-D1-D2)．．．(2)
上述式(2)中，C1表示正面層13之最大殘留壓縮應力，D1表示正面層13之厚度，C2表示背面層15之最大殘留壓縮應力，D2表示背面層15之厚度。
於物理強化玻璃板之情形時，中間層17之內部殘留拉伸應力(CT)係利用下述數式(3)算出。
CT=CS/a．．．(3)
於數式(3)中，a係由玻璃板之冷卻開始時之溫度、玻璃之冷卻速度、玻璃板之厚度等決定之常數，通常為2.0~2.5之範圍內。
圖5係本發明之第1實施形態之切斷步驟之說明圖。圖6係表示具有機能層之大型強化玻璃板上之雷射光之照射位置與裂痕之前端位置之關係之一例的圖。
於切斷步驟中，對強化玻璃板10局部性地照射雷射光20，而自具有機能層18之大型強化玻璃板10切出機能性基板101(參照圖9)。所切出之機能性基板101包含大型強化玻璃板10之一部分與機能層18之一部分。
於切斷步驟中，使具有機能層18之大型強化玻璃板10上之雷射光20之照射位置移動，而使於板厚方向上貫通強化玻璃板10之裂痕30伸展。裂痕30沿強化玻璃板10上之雷射光20之照射位置之軌跡伸展。為了使強化玻璃板10上之雷射光20之照射位置移動，既可使強化玻璃板10移動，亦可使雷射光20之光源移動，或亦可使兩者移動。亦可代替強化玻璃板10之移動而進行強化玻璃板10之旋轉。又，為了使強化玻璃板10上之雷射光20之照射位置移動，亦可旋轉將來自光源之雷射光朝向強化玻璃板10反射之檢流計鏡(galvanometer mirror)。
裂痕30於板厚方向上貫通強化玻璃板10，本實施形態之切斷係所謂之全切(full cut)切斷。
於強化玻璃板10之切斷位置上，在雷射照射前可不形成劃線(槽線)。雖然亦可形成劃線，但形成劃線會花費工夫。又，於形成劃線時，有時會使強化玻璃板10缺損。
可於強化玻璃板10之切斷開始位置形成初始裂痕。初始裂痕例如可利用切割器或銼刀、雷射形成。於利用磨石等對強化玻璃板10之端面進行有研磨之情形時，可將藉由研磨而形成之微裂痕用作初始裂 痕。
強化玻璃板10之切斷開始位置或切斷結束位置為強化玻璃板10之外周、強化玻璃板10之內部中之任一者均可。又，強化玻璃板10之切斷線之形狀可多種多樣。
雷射光20自光源出射後，由聚光透鏡等光學系統聚光，而入射至強化玻璃板10之正面12，並自強化玻璃板10之背面14出射。可利用強化玻璃板10中之雷射光20所出射之面(背面14)支持機能層18。於在切斷預定線上具有機能層之情形時，可抑制機能層18對雷射光20之吸收。
若將強化玻璃板10之正面12上之雷射光20之強度設為I0，將於強化玻璃板10中移動距離L(cm)時之雷射光20之強度設為I，則I=I0×exp(-α×L)之式成立。該式被稱為朗泊-比爾定律(Lambert-Beer law)。α表示強化玻璃板10對雷射光20之吸收係數(cm-1)，由雷射光20之波長或強化玻璃板10之化學組成等決定。α係藉由紫外可見近紅外分光光度計等進行測定。
於雷射光20通過強化玻璃板10期間，強化玻璃板10將雷射光20之照射能量之一部分以熱之形式吸收，從而於強化玻璃板10產生熱應力。利用該熱應力控制強化玻璃板10之切斷。此時，於在切斷預定線上形成有機能層之情形時，機能層18亦同時被切斷。機能層18將雷射光20之照射能量之一部分以熱之形式吸收，既可利用該熱應力切斷，亦可利用強化玻璃板10中所產生之熱應力切斷。
不過，本實施形態之強化玻璃之切斷與非強化玻璃之切斷之切斷機制根本上不同，裂痕之伸展方式完全不同。
於非強化玻璃板之切斷中，利用雷射光對玻璃板局部性地進行加熱，並且使玻璃板上之雷射光之照射位置移動，沿移動方向形成溫度梯度。於雷射光之照射位置之後方附近產生拉伸應力，藉由該拉伸 應力使裂痕伸展。裂痕之前端位置伴隨著雷射光之照射位置之移動，而追隨雷射光之照射位置。如此，裂痕之伸展係僅利用雷射光之照射能量進行。因此，若於切斷之中途中斷雷射照射，則裂痕之伸展停止。
相對於此，於本實施形態之強化玻璃之切斷中，由於利用原本存在於玻璃板內部之殘留拉伸應力，故而亦可並非如非強化玻璃之切斷之情形般利用雷射光產生拉伸應力。又，若對強化玻璃板作用若干力而使裂痕產生，則裂痕會因殘留拉伸應力而自行伸展。又，由於玻璃板內部之殘留拉伸應力存在於玻璃板整體，故而裂痕可沿任意方向伸展。進而，當裂痕之伸展速度達到某個速度時，裂痕分支。
根據本發明者之見解，若中間層17之內部殘留拉伸應力(CT)達到30MPa以上，則僅利用中間層17之殘留拉伸應力，便使形成於強化玻璃板10之裂痕自然地伸展(自行移動)。
因此，於本實施形態中，藉由使由內部殘留拉伸應力CT所引起之裂痕30伸展而切斷強化玻璃板10，並且藉由雷射光20以徐冷點以下之溫度對中間層17局部性地進行加熱，使中間層17局部性地產生小於內部殘留拉伸應力CT之拉伸應力或壓縮應力，從而抑制由內部殘留拉伸應力CT所致之裂痕30之伸展。即，藉由控制雷射光20之照射位置之移動速度，而可控制裂痕30之伸展速度。藉由控制裂痕30之伸展速度，而可規定裂痕30伸展之方向，又，可防止裂痕30之分支。亦即，藉由控制裂痕之伸展速度，能以高精度控制裂痕30之伸展軌跡。再者，以徐冷點以下之溫度加熱中間層17之原因在於，若超過徐冷點地加熱，則因玻璃板之黏性流動而導致熱應力緩和。
圖7係表示沿圖6之A-A線之剖面中之應力分佈之一例的模式圖。圖8係表示沿圖6之B-B線之剖面中之應力分佈之一例的模式圖。圖8之剖面係較圖7之剖面更靠後方之剖面。此處，所謂「後方」，意指強 化玻璃板上之雷射光之照射位置之移動方向後方(即，強化玻璃板上之裂痕之伸展方向後方)。於圖7及圖8中，箭頭之方向表示強化玻璃板中之應力之作用方向，箭頭之長度表示強化玻璃板中之應力之大小。
如圖7所示，中間層17之雷射照射部分被加熱，溫度較中間層17之其他部分升高。因此，於中間層17之雷射照射部分中，產生小於內部殘留拉伸應力CT之拉伸應力或壓縮應力，從而由內部殘留拉伸應力CT所致之裂痕30之伸展得以抑制。若如圖7所示般產生壓縮應力，則可確實地防止裂痕30之伸展。另一方面，若產生小於內部殘留拉伸應力CT之拉伸應力，則裂痕30之前端位置與雷射光20之照射位置變得接近，可精度良好地控制裂痕30之前端位置。
相對於此，如圖8所示，中間層17之雷射照射部分之後方附近之溫度較中間層17之雷射照射部分降低。因此，於中間層17之雷射照射部分之後方附近產生大於內部殘留拉伸應力CT之拉伸應力。裂痕30係形成於拉伸應力超過特定值之部分，且集中於拉伸應力較大之部分。因此，裂痕30之前端位置不會自雷射光20之照射位置之軌跡偏離。
裂痕30之前端位置伴隨著雷射光20之照射位置之移動而追隨於雷射光20之照射位置，且不會超越雷射光20之照射位置。裂痕30之前端位置只要不超越雷射光20之照射位置，則亦可與雷射光20之照射位置部分重疊。
如此，根據本實施形態，藉由雷射光20對中間層17局部性地進行加熱，使中間層17局部性地產生小於內部殘留拉伸應力CT之拉伸應力或壓縮應力，從而抑制由內部殘留拉伸應力CT所致之裂痕30之伸展。因此，可精度良好地控制裂痕30之前端位置，從而可提高切斷精度。
再者，如圖7所示，強化層13、15之雷射照射部分被加熱，溫度較強化層13、15之其他部分升高。因此，於強化層13、15之雷射照射部分中，產生大於圖2~圖4所示之殘留壓縮應力之壓縮應力，從而裂痕30之伸展得以抑制。
於本實施形態中，不僅利用雷射光20加熱強化層13、15，而且利用雷射光20加熱中間層17，故而使用內部透過率較高之雷射光20。若將自入射至強化玻璃板10起至出射為止之雷射光20之移動距離設為M，則較佳為α×M為3.0以下(即，雷射光之內部透過率為5%以上)。
藉由將α×M設為3.0以下，可防止雷射光20之照射能量之大部分於強化玻璃板10之正面12附近以熱之形式被吸收，從而可良好地防止於板厚方向上產生急遽之溫度梯度。藉此，可防止正面層13之雷射照射部分之溫度變得顯著高於中間層17之雷射照射部分，從而可防止於中間層17之雷射照射部分產生大於內部殘留拉伸應力CT之拉伸應力。因此，可防止裂痕30之前端位置超越雷射光20之照射位置。
α×M更佳為0.3以下(雷射光之內部透過率為74%以上)，進而較佳為0.105以下(雷射光之內部透過率為90%以上)，特佳為0.02以下(雷射光之內部透過率為98%以上)。
於雷射光20垂直地入射至強化玻璃板10之正面12之情形時，雷射光20之移動距離M成為與強化玻璃板10之板厚t相同之值(M=t)。另一方面，於雷射光20傾斜地入射至強化玻璃板10之正面12之情形時，按照斯奈爾定律(Snell's law)產生折射。若將折射角設為γ，則雷射光20之移動距離M由M=t/cosγ之式近似地求出。
為了主要利用中間層17之殘留拉伸應力進行裂痕30之伸展，內部殘留拉伸應力CT較佳為15MPa以上。藉此，拉伸應力達到特定值之位置(即，裂痕30之前端位置)與雷射光20之照射位置充分接近，而使切斷精度提高。內部殘留拉伸應力CT更佳為30MPa以上，進而較 佳為40MPa。若內部殘留拉伸應力CT為30MPa以上，則僅利用中間層17之殘留拉伸應力便使裂痕30伸展，且裂痕30之前端位置與雷射光20之照射位置進一步接近，因此切斷精度進一步提高。
作為雷射光20之光源，使用例如波長為800~1100nm之近紅外線(以下，簡稱為「近紅外線」)之雷射。作為近紅外線雷射，例如，可列舉Yb光纖雷射(ytterbium-doped fiber laser，摻鐿光纖雷射)(波長：1000~1100nm)、Yb盤形雷射(ytterbium-doped disk laser，摻鐿盤形雷射)(波長：1000~1100nm)、Nd：YAG(Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet，摻釹釔鋁石榴石)雷射(波長：1064nm)、高輸出半導體雷射(波長：808~980nm)。該等近紅外線雷射為高輸出且廉價，又，容易將α×M調整為所期望之範圍。
再者，於本實施形態中，使用高輸出且廉價之近紅外線雷射作為雷射光20之光源，但只要係波長為250~5000nm之光源即可。例如，可列舉UV(ultraviolet，紫外線)雷射(波長：355nm)、綠光雷射(波長：532nm)、Ho：YAG(Holmium-doped Yttrium Aluminium Garnet，摻鈥釔鋁石榴石)雷射(波長：2080nm)、Er：YAG(Erbium-doped Yttrium Aluminium Garnet，摻鉺釔鋁石榴石)雷射(2940nm)、使用中紅外光參數振盪器之雷射(波長：2600~3450nm)等。又，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、使雷射光間歇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，既可為高斯(Gaussian)型，亦可為頂帽(top hat)型。
於1000nm左右(800~1100nm)之近紅外線雷射之情形時，強化玻璃板10中之鐵(Fe)之含量、鈷(Co)之含量、銅(Cu)之含量越多，則吸收係數α越大。又，於此情形時，強化玻璃板10中之稀土類元素(例如Yb)之含量越多，則於稀土類原子之吸收波長附近，吸收係數α越 大。為了調節吸收係數α，就玻璃之透明性及成本之觀點而言使用鐵，鈷、銅及稀土類元素可實質上不包含於強化玻璃板10中。
雷射光20之強度按照朗泊-比爾定律而衰減。因此，於強化玻璃板10之正面12與背面14，為了使雷射功率密度(W/cm2)相同或大致相同、亦即使溫度相同或大致相同，背面14中之雷射光20之面積可小於正面12中之雷射光20之面積。若以強化玻璃板10為基準而於與光源為相反側具有雷射光20之聚光位置，則背面14中之雷射光20之面積小於正面12中之雷射光20之面積。若於強化玻璃板10之正面12與背面14中溫度為相同程度，則裂痕30於強化玻璃板10之正面12與背面14以相同程度伸展。
再者，雷射光20之聚光位置既可為強化玻璃板10之內部，又，亦可如圖7所示般以強化玻璃板10為基準而為光源側。
於強化玻璃板10之正面12，雷射光20可形成為直徑較強化玻璃板10之板厚t小之圓形。藉由使直徑小於板厚t以上，玻璃板10之加熱部分不會變得過大，而可防止切斷面之一部分(尤其是切斷開始部分或切斷結束部分)略微彎曲。直徑例如為1mm以下，較佳為0.5mm以下。
再者，強化玻璃板10之正面12上之雷射光20之形狀可多種多樣，例如亦可為矩形、橢圓形等。
作為於切斷步驟中自強化玻璃板10切出之機能性基板之用途，例如，可列舉觸控面板、液晶裝置、有機電致發光裝置及太陽電池等之基板或覆蓋玻璃。
圖9係表示關於自大型強化玻璃板10切出機能性基板101之步驟之一例的圖。圖9(a)為大型強化玻璃板10。首先，於強化步驟中，藉由對大型玻璃板實施上述物理強化或化學強化之強化處理而獲得大型強化玻璃板10。其次，於機能層形成步驟中，於經實施強化處理之大 型強化玻璃板10形成機能層18。於圖9(b)之例中，除切斷預定線31(記載於圖9(c)中)之附近以外，於9個部位形成機能層18。其次，於切斷步驟中，如圖9(c)所示般藉由上述方法沿切斷預定線31照射雷射光20。藉由經由以上步驟，而如圖9(d)所示般可獲得機能性基板101。再者，於圖9之例中，機能性基板101為矩形，但根據本實施形態，可切割成例如六邊形、圓形等任意之形狀。又，於圖9(b)中，自切斷預定線31留出空白而形成機能層18，但亦可使機能層18形成至切斷預定線31之邊緣。又，既可於強化玻璃板10之整個面上形成機能層18，於藉由雷射光20切斷強化玻璃板10時，同時切斷機能層18，亦可於切斷機能層18後藉由雷射光20切斷強化玻璃板10。
又，於切斷步驟中，由於自大型強化玻璃板10切出複數個機能性基板101，故而可高效且大量地生產機能性基板101。於風冷強化法之情形時，難以利用搬送輥搬送小型玻璃板，因此較為有效的是利用搬送輥搬送大型玻璃板，於風冷強化後進行切斷。
圖10係表示本發明之第1實施形態之保護步驟之圖。
機能性基板之製造方法可更包括以樹脂19保護機能性基板101之切斷面之步驟。代替機能性基板101之切斷面之倒角，而使機能性基板101不易破裂。作為樹脂19，例如可使用熱塑性彈性體(例如聚氯乙烯)。
樹脂19既可如圖10(a)所示般僅形成於機能性基板101之切斷面，亦可如圖10(b)所示般自機能性基板101之切斷面露出而形成。
[第2實施形態]
圖11係本發明之第2實施形態之切斷步驟之說明圖。於圖11中，對與圖5相同之構成標附相同之符號而省略說明。
本實施形態之切斷步驟包含對大型之附有機能層18之強化玻璃板10局部性地吹送氣體40之步驟，藉由使強化玻璃板10上之氣體40之 吹送位置與雷射光20之照射位置連動地移動，而將強化玻璃板10切斷。如圖11所示，可於氣體40之吹送位置之內側存在雷射光20之照射位置。再者，氣體40之吹送位置亦可較雷射光20之照射位置更靠前方或後方。氣體40將強化玻璃板10之附著物(例如灰塵)吹飛，防止附著物對雷射光20之吸收，且防止強化玻璃板10之正面12過熱。
氣體40亦可為將強化玻璃板10局部性地冷卻之冷卻氣體(例如，室溫之壓縮空氣)。由於沿雷射光20之照射位置之移動方向產生急遽之溫度梯度，故而拉伸應力達到特定值之位置(即，裂痕30之前端位置)與雷射光20之位置之間之距離縮短。由此，裂痕30之位置控制性提高，因此可進一步提高切斷精度。
噴嘴50係例如如圖11所示般形成為筒狀，雷射光20可通過噴嘴50之內部。噴嘴50之中心軸51與雷射光20之光軸21可同軸地配置。氣體40之吹送位置與雷射光20之照射位置之位置關係穩定化。
為了使強化玻璃板10上之氣體40之吹送位置移動，既可使強化玻璃板10移動，亦可使噴嘴50移動，或亦可使兩者移動。
以上，對自具有機能層之大型強化玻璃板切出機能性基板之切斷方法之第1~第2實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可進行各種變形及置換。
本申請案係基於2012年7月11日申請之日本專利申請案2012-155564者，將其內容以參照之形式引入本文中。
10‧‧‧強化玻璃板
18‧‧‧機能層
20‧‧‧雷射光
31‧‧‧切斷預定線
101‧‧‧機能性基板

Claims (10)

  1. 一種機能性基板之製造方法，其特徵在於包括：強化步驟，其係強化玻璃板之正面及背面，製作包含具有殘留壓縮應力之作為強化層之正面層及背面層、以及形成於該正面層與背面層之間且具有內部殘留拉伸應力之中間層的強化玻璃板；機能層形成步驟，其係於上述強化玻璃板之至少一面形成對玻璃板賦予附加機能之機能層；及切斷步驟，其係對上述強化玻璃板局部性地照射雷射光，使上述強化玻璃板上之雷射光之照射位置沿切斷預定線移動，而使於板厚方向上貫通上述強化玻璃板之裂痕伸展，從而自上述強化玻璃板切出機能性基板；且該切斷步驟係藉由上述雷射光以徐冷點以下之溫度對上述中間層局部性地進行加熱，使上述中間層中局部性地產生小於上述內部殘留拉伸應力之拉伸應力、或壓縮應力，而控制由上述內部殘留拉伸應力所致之裂痕之伸展速度。
  2. 如請求項1之機能性基板之製造方法，其中上述切斷步驟係自上述強化玻璃板切出複數個機能性基板。
  3. 如請求項1或2之機能性基板之製造方法，其更包括以樹脂保護上述機能性基板之切斷面之保護步驟。
  4. 如請求項1至3中任一項之機能性基板之製造方法，其中上述機能層係形成於除上述切斷預定線以外之區域。
  5. 如請求項1至4中任一項之機能性基板之製造方法，其中上述強化玻璃板係經物理強化之玻璃板。
  6. 如請求項1至5中任一項之機能性基板之製造方法，其中上述雷 射光之波長為250~5000nm。
  7. 如請求項1至6中任一項之機能性基板之製造方法，其中上述中間層之內部殘留拉伸應力為15MPa以上。
  8. 如請求項7之機能性基板之製造方法，其中上述中間層之內部殘留拉伸應力為30MPa以上。
  9. 如請求項1至8中任一項之機能性基板之製造方法，其中上述切斷步驟包含對上述強化玻璃板局部性地吹送氣體之步驟，且使上述強化玻璃板上之氣體之吹送位置與上述雷射光之照射位置連動地移動。
  10. 如請求項9之機能性基板之製造方法，其中上述氣體係將由上述雷射光加熱之上述強化玻璃板冷卻之冷卻氣體。
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