TW201536702A - 強化玻璃板的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明為強化玻璃板的製造方法，其包含：藉由化學強化處理將強化用玻璃板(G)製成強化玻璃原板(GG)的強化製程；以及沿著成為製品部分(GG1)與非製品部分(GG2)之交界的切斷預定線(CL)照射熔斷用雷射(L)，藉由將強化玻璃原板(GG)熔斷，切出製品部分(GG1)的熔斷製程。

Description

強化玻璃板的製造方法

本發明，是關於強化玻璃板的製造方法。

近年在急速普及的智慧型手機或者平板型PC等的攜帶型機器中，強化玻璃板被廣泛採用作為螢幕用的保護玻璃。於該強化玻璃板，作為強化層者，是在表背面的表層部形成作用有壓縮應力的壓縮應力層。又，在此等兩壓縮應力層之間，形成作用有拉伸應力的拉伸應力層。

作為用以切斷強化玻璃板的方法，有各種的方法，不過作為代表者，是利用割折的方法。在此種方法中，首先，使劃線刀輪沿著強化玻璃板的板面移動，而形成成為切斷之起點的切割線(scribe line)(請參照專利文獻1)。其後，藉由使彎曲力矩作用在切割線周邊，執行強化玻璃板的切斷。

於利用此種割折的方法中，形成切割線的態樣之一者，有被稱之為外切法的手法。此手法中，首先，是使劃線刀輪載搭在成為切割線始端之強化玻璃板的緣部。然後，使刀輪沿著強化玻璃板的板面行走移動至成為 切割線之終端的緣部為止之後，使刀輪從該緣部落下。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2013-227190號公報

根據該外切法，藉由載搭於緣部，由於可防止劃線刀輪的空轉，所以易於形成適合切斷之深度的切割線。又，切割線，由於是從強化玻璃板的端部至端部所形成，故具有易於確實地執行強化玻璃板之切斷的優點。然而另一方面，對於切割線之形成在採用外切法之情形時，具有如下必須解決的問題。

亦即，當受到劃線刀輪載搭到緣部時、或者是由緣部落下時之衝擊等，在成為強化玻璃板之外周端的端部，就容易發生可到達拉伸應力層之較深的龜裂。並且，當發生如此之較深的龜裂之情形時，龜裂受到作用於拉伸應力層的拉伸應力而進展，其結果會導致造成強化玻璃板破損的事態。

又，如此之問題，並不僅是在藉由外切法將切割線形成於強化玻璃板之情形，只要是在切割線的始端及終端之任一者，以位在緣部位置之方式，及於緣部地形成切割線之情況時，就會發生同樣的問題。再者，不是只有劃線刀輪，在利用其他手段以及於緣部來形成切割線之 情況時，也有同樣的問題。

因此，被期待能夠開發出一種即使及於緣部地形成切割線之情況下，也不會產生破損的強化玻璃板。本發明有鑑於如此之情事，其目的在於提供一種不會產生破損，適合於能夠及於緣部地形成切割線的強化玻璃板，來作為技術性課題。

為了解決上述課題所研創之本發明，是針對於強化玻璃板的製造方法，其特徵在於包含：藉由化學強化處理將強化用玻璃板製成強化玻璃原板的強化製程；以及沿著成為製品部分與非製品部分之交界的切斷預定線照射熔斷用雷射，藉由將上述強化玻璃原板熔斷，切出上述製品部分的熔斷製程。

依據如此之方法，依據該強化玻璃板的製造方法，在成為被切出之製品部分之外周端的端部之中，在藉由熔斷製程所形成的端部(以下，稱之為熔斷端部)，形成於表背面之表層部的壓縮應力層實質上被消弭。也就是，於熔斷端部，由在強化製程中的化學強化處理所形成的強化，實質上成為被解除的狀態。再者，跟隨著壓縮應力層的消弭，曾於兩壓縮應力層之間所形成的拉伸應力層亦實質上被消弭。藉此，在及於該製品部分的緣部形成切割線之情形時，只要以位在熔斷端部的緣部作為切割線的始端或者是終端，即使因衝擊等所起因而在熔斷端部產生 有較深的龜裂時，實質上就不存在有使該龜裂得以進展的拉伸應力。其結果，於製品部分不會產生破損，並能夠及於緣部地適合於形成切割線。又，如上述般地，於熔斷端部，由化學強化處理所形成的強化實質上被解除的因素，被推定是根據如以下所述的理由。亦即，在該強化玻璃板的製造方法中，於強化製程中，藉由化學強化處理而導致強化用的板玻璃所含有之相對直徑較小的離子，與相對直徑較大的離子交換，藉此使該板玻璃成為強化玻璃原板。然後，於熔斷製程中，對強化玻璃原板照射熔斷用雷射，將該強化玻璃原板熔斷。此時，吾人認為起因於熔斷用雷射的熱，而在該雷射之照射區域的近旁，從該強化玻璃原板釋放出以強化玻璃原板所含之相對直徑較大的離子為首之易於被釋出的各種離子或者原子。藉此推定，於所切出之製品部分的熔斷端部，藉由化學強化處理所形成的強化實質上被解除。

於上述的方法中，上述切斷預定線，為圍住上述製品部分的閉合環路為佳。

如此實施的話，對於成為所裁切出之製品部分之外周端的端部，能夠將其全周作為熔斷端部。因此，在對製品部分形成切割線時採用外切法之情形下，不管如何地形成切割線，皆可以使該切割線的始端及終端的雙方，位在熔斷端部上。其結果，不會在製品部分產生破損下，能夠形成：由適合於對該製品部分之切斷而進行之外切法所形成的切割線。

在上述的方法中，對包含上述熔斷用雷射之照射區域的區域，照射相較於該熔斷用雷射呈散焦的雷射為佳。

如此實施的話，於熔斷製程中，在呈散焦的雷射所照射的區域之中，以熔斷用雷射的照射區域為基準，在熔斷之進行方向前方側的區域中，藉由呈散焦之雷射的熱而可以將強化玻璃原板預熱。再者，在熔斷之進行方向後方側的區域中，藉由呈散焦之雷射的熱而能夠將強化玻璃原板徐徐冷卻。因此，可以防止起因於熔斷時之強化玻璃原板的急速加熱或者急速冷卻，而在該強化玻璃原板產生諸如破裂等事態的發生。

如以上所述，根據本發明，可以製得不會產生破損，能夠及於緣部地適合於形成切割線的強化玻璃板。

A‧‧‧壓縮應力層

B‧‧‧拉伸應力層

CL‧‧‧切斷預定線

D‧‧‧熔斷用雷射的照射區域

E‧‧‧呈散焦之雷射的照射區域

G‧‧‧強化用的板玻璃

GG‧‧‧強化玻璃原板

GGa‧‧‧表面

GGb‧‧‧背面

GG1‧‧‧製品部分

GG2‧‧‧非製品部分

L‧‧‧熔斷用雷射

MG‧‧‧熔融玻璃

第1圖是顯示本發明之實施形態之強化玻璃板的製造方法的斷面圖。

第2圖是顯示本發明之實施形態之強化玻璃板的製造方法的平面圖。

第3圖是顯示本發明之實施形態之強化玻璃板的製造 方法其作用效果的斷面圖。

第4圖是顯示本發明之實施形態之強化玻璃板的製造方法其作用效果的斷面圖。

第5a圖是用以說明本發明之實施形態之強化玻璃板的製造方法其作用效果的平面圖。

第5b圖是用以說明本發明之實施形態之強化玻璃板的製造方法其作用效果的平面圖。

第5c圖是用以說明本發明之實施形態之強化玻璃板的製造方法其作用效果的平面圖。

以下，參照附圖對於本發明之實施形態之強化玻璃板的製造方法進行說明。

本實施形態之強化玻璃板的製造方法，如第1圖及第2圖所示，是包含：藉由化學強化處理將強化用的板玻璃G製成強化玻璃原板GG的強化製程(第1圖)、以及沿著作為製品部分GG1與非製品部分GG2之交界的切斷預定線CL照射熔斷用雷射L，藉由將強化玻璃原板GG熔斷，而裁切出製品部分GG1的熔斷製程(第2圖)。

首先，執行強化製程。如第1圖所示，於強化製程中，藉由將強化用的板玻璃G浸漬於硝酸鉀熔融鹽(KNO₃)，來對該板玻璃G施以化學強化處理。

在此，作為該板玻璃的玻璃成份者，以質量% 計，以含有SiO₂：50~80%、Al₂O₃：5~25%、B₂O₃：0~15%、Na₂O：1~20%、K₂O：0~10%為理想。又，作為板玻璃G的厚度，以50μm~500μm為佳。再者，作為對板玻璃G進行強化的強化時間，以在15分鐘~16小時的範圍內為佳，在30分鐘~8小時的範圍內為更佳。除此之外，作為對板玻璃G進行強化時之溫度，以在350℃~550℃的範圍內為佳，在380℃~480℃的範圍內為更佳。

藉由化學強化處理，於板玻璃G之表背面Ga、Gb的表層部，強化用之板玻璃G所含有之相對地外徑較小的鈉離子(Na⁺)、以及硝酸鉀熔融鹽所含有相對地外徑較大的鉀離子(K⁺)進行交換。其結果，強化用的板玻璃G受到強化而成為強化玻璃原板GG。藉此，於強化玻璃原板GG的表背面GGa、GGb的表層部，形成作用有壓縮應力的壓縮應力層A，並且於兩壓縮應力層A之間，形成作用有拉伸應力的拉伸應力層B。又，作用於壓縮應力層A的壓縮應力，其值以調節成為300MPa~900MPa的範圍內為佳。

其次執行熔斷製程。如第2圖所示，於熔斷製程中，是使熔斷用雷射的照射區域D，沿著強化玻璃原板GG的切斷預定線CL朝向C方向移動。切斷預定線CL(於第2圖中僅圖示出一部分)，為描繪矩形的閉合環路，在強化玻璃原板GG之中，包圍著作為製品所使用之部位的製品部分GG1。又，該切斷預定線CL，是製品部分GG1與在強化玻璃原板GG之中作為要捨棄之非製品部 分GG2的交界。亦即，在本實施形態中，非製品部分GG2包圍著矩形的製品部分GG1。

熔斷用雷射L，其焦點無論是在強化玻璃原板GG的厚度範圍內、或是範圍外，都是以位在表面GGa或是背面GGb的近旁位置之方式聚光並照射於強化玻璃原板GG。再者，於本實施形態中，熔斷用雷射L的振盪形態為脈波振盪。在此，作為熔斷用雷射的脈波周期者，是以在10μs~10000μs的範圍內為佳。又，作為熔斷用雷射L之脈波寬幅者，是以在1μs~1000μs的範圍內為佳。又，包含上述條件，熔斷用雷射L對強化玻璃原板GG的照射條件，是可以與熔斷未強化之板玻璃之情形時採用相同的條件。因此，熔斷用雷射L的種類、波長、輸出、振盪形態等，可因應將強化玻璃原板GG熔斷的速度(加工速度)、或者強化玻璃原板GG的厚度、位於熔斷用雷射L之照射區域D的直徑(光束徑)等進行調整即可。又，在將熔斷用雷射L對強化玻璃原板GG的照射條件，設成與熔斷未強化之板玻璃之情形時為不同條件時，可將熔斷未強化之板玻璃之情形時之熔斷用雷射L的輸出為基準，以1.5倍以下的輸出為佳。

又，於熔斷製程中，對於包含熔斷用雷射L之照射區域D的照射區域E，是以相較於熔斷用雷射L呈散焦的雷射來進行照射。該呈散焦的雷射，其焦點是以位在從強化玻璃原板GG的表面或是背面間離一預定位置之方式來進行照射。又，於本實施形態中，呈散焦之雷射的 光軸，是相對於強化玻璃原板GG的表背面GGa、GGb呈傾斜，並且在俯視觀察下是朝向與切斷預定線CL正交的方向延伸。藉此，呈散焦之雷射的照射區域E，是形成為：朝向相對於切斷預定線CL正交的方向為長邊的橢圓形。又，呈散焦之雷射對強化玻璃原板GG的照射條件(呈散焦之雷射的種類、波長、輸出、振盪形態等)，是與熔斷用雷射L相同樣地，可以設成與將呈散焦之雷射照射於未強化之板玻璃之情形時為相同條件。

再者，於熔斷製程中，可將用以使藉由熔斷用雷射L的加熱所熔融的熔融玻璃MG飛散的輔助氣體AG，指向熔斷用雷射L的照射區域D來進行噴射。該輔助氣體AG，是沿著強化玻璃原板GG的面與切斷預定線CL正交，並且以從製品部分GG1側朝向非製品部分GG2側之方式進行噴射。

藉由以上所述，於熔斷製程中，利用將熔斷用雷射L照射於強化玻璃原板GG，而於照射區域D中，產生藉由熔斷用雷射L之加熱所形成的熔融玻璃。而且，藉由輔助氣體AG的壓力，使所產生的熔融玻璃，從製品部分GG1側朝向非製品部分GG2側飛散去除。藉此，將強化玻璃原板GG熔斷成製品部分GG1與非製品部分GG2。然後，當熔斷製程結束時，從強化玻璃原板GG裁出矩形的製品部分GG1。亦即，該製品部分GG1，作為其外周端的端部GG1c的全周是藉由熔斷所形成。

又，熔斷進行時，藉由呈散焦的雷射，在該 雷射的照射區域E當中，以熔斷用雷射L的照射區域D作為基準，在熔斷之進行方向(C方向)前方側的區域Ea中，強化玻璃原板GG受到呈散焦之雷射的熱而被預熱。再者，在熔斷之進行方向(C方向)後方側的區域Eb中，強化玻璃原板GG受到呈散焦之雷射的熱而徐徐冷卻。

以下，參照附圖，對於本發明之實施形態之強化玻璃板的製造方法的作用效果進行說明。

依據該強化玻璃板的製造方法，如第3圖所示，在成為被裁切出之製品部分GG1之外周端的端部GG1c中，已形成於表背面GG1a、GG1b之表層部的壓縮應力層A實質上被消弭。亦即，於端部GG1c，由在強化製程中的化學強化處理所形成的強化，實質上成為被解除的狀態。再者，跟隨著壓縮應力層A的消弭，曾於兩壓縮應力層A之間所形成的拉伸應力層B實質上亦被消弭。

又，如第3圖所示，於該強化玻璃板的製造方法中，壓縮應力層A與拉伸應力層B實質上被消弭的部位(實質上解除強化的部位)的寬度W，大致為200μm以上。又，所謂壓縮應力層A實質上被消弭(實質上所解除的強化)，其意是指於端部GG1c，作用於表背面GG1a、GG1b之表層部的壓縮應力的值在150MPa以下。

藉此，於該製品部分GG1形成切割線S之情形時，在將位在端部GG1c之緣部作為切割線S的始端Sa或者是終端Sb，即使因衝擊等所起因而在端部GG1c發生 有較深的龜裂，實質上並不存在有使該龜裂得以進展的拉伸應力。其結果，於製品部分GG1不會產生破損，並能夠及於緣部地適合於形成切割線S。

又，如上述般地，於端部GG1c，由化學強化處理所形成的強化實質上被解除的因素，被推定是根據如以下所述的理由。亦即，在該強化玻璃板的製造方法中，於強化製程中，藉由化學強化處理而導致強化用的板玻璃G所含有的鈉離子，與鉀離子交換，藉此使該板玻璃G成為強化玻璃原板GG。

然後，如第4圖所示，於熔斷製程中，對強化玻璃原板GG照射熔斷用雷射L，將該強化玻璃原板GG熔斷。此時，吾人認為起因於熔斷用雷射L的熱，而在該雷射L之照射區域D的近旁，從該強化玻璃原板GG釋放出以強化玻璃原板GG所含之鉀離子為首之易於被釋出的各種離子或者原子。藉此推定，於所裁切出之製品部分GG1的端部GG1c，藉由化學強化處理所形成的強化實質上被解除。

又，在該強化玻璃板的製造方法中，對於成為所裁切出之製品部分GG1外周端的端部GG1c，其全周是藉由熔斷所形成。因此，如於第5a圖~第5c圖(於此等圖面中，施以斜線的區域是被強化的區域)以白色箭頭所示，在對製品部分GG1形成切割線S時採用外切法之情形下，不管如何地形成切割線S，皆可以使該切割線S的始端Sa及終端Sb的雙方，位在實質上強化被解除的端 部GG1c。其結果，不會在製品部分GG1產生破損下，能夠形成：藉由適合於對該製品部分GG1之切斷而進行外切法所形成的切割線S。

再者，在該強化玻璃板的製造方法中，於熔斷製程中，在呈散焦的雷射所照射的區域E之中，以熔斷用雷射L的照射區域D為基準，在熔斷之進行方向(C方向)前方側的區域Ea中，藉由呈散焦之雷射的熱而可以將強化玻璃原板GG預熱。再者，在熔斷之進行方向(C方向)後方側的區域Eb中，藉由呈散焦之雷射的熱而能夠將強化玻璃原板GG徐徐冷卻。因此，可以防止起因於熔斷時之強化玻璃原板GG的急速加熱或者急速冷卻，而在該強化玻璃原板GG產生諸如破裂等事態的發生。

除此之外，強化用的板玻璃GG，在具有上述之理想的玻璃成份之情形時，可以容易兼備具有較高的離子交換性能與耐失透性等級。

又，對於強化玻璃原板GG，例如，作用於拉伸應力層B之拉伸應力的值為50MPa以上之情形時，龜裂受到該拉伸應力會容易進展。因此，在如此之情形時，若使用本實施形態之強化玻璃板的製造方法，可以更加適切地享有該效果。

在此，有關本發明之強化玻璃板的製造方法，是不受在上述之實施形態所說明的形態所侷限。

於上述的實施形態中，製品部分具有矩形形狀，並藉由熔斷而形成作為其外周端之端部的全周，並藉 此成為實質上對於端部全周解除強化之態樣。然而，並不侷限於此，例如，在構成矩形的四邊之中，亦可以只有任意的邊藉由熔斷而形成，作為只有沿著該任意的邊實質上解除強化之態樣。又，製品部分的形狀並不侷限於矩形者，而是可以製為任意的形狀。即使於此情形下，作為製品部分外周端之端部的全周當中，亦能夠只有一部分藉由熔斷而形成，並在實質上僅解除該一部分的強化。即使藉由此等態樣，對於藉由熔斷所形成的端部，只要以該端部的緣部作為切割線的始端或者終端，便不會在製品部分產生破損，能夠及於緣部地適合於形成切割線。

又，於上述的實施形態中，呈散焦之雷射的照射區域，雖是形成為：朝向相對於切斷預定線正交的方向為長邊的橢圓形，不過並非侷限於此，以朝向任意方向作為長邊之方式來形成亦可。又，該照射區域形成為圓形亦可。再者，於上述的實施形態中，在將熔斷用雷射或者呈散焦之雷射照射於強化玻璃原板之前，亦可以照射用以使強化玻璃原板的溫度上昇的加熱用雷射。如此實施的話，可以製得使作用於拉伸應力層的拉伸應力緩和之效果。

〔實施例〕

作為本發明的實施例，藉由與上述實施形態相同的態樣來執行強化製程與熔斷製程，而裁切出製品部分。然後，對於成為所裁切出之製品部分外周端的端部， 實質上其壓縮應力層與拉伸應力層已消弭，測量實質上被解除強化之部位的寬度。

作為強化用之板玻璃者，是使用日本電氣硝子公司製T2X-O。厚度為200μm。在強化製程中，是將強化用的板玻璃浸漬在420℃的硝酸鉀熔融鹽中3個小時。在熔斷製程中，是使用波長為10.6μm的二氧化碳雷射來作為熔斷用雷射。振盪形態為脈波振盪。又，輸出為12W、光束徑為120μm、脈波周期為1000μs、脈波寬幅為160μs。使該熔斷用雷射的照射區域相對於強化玻璃原板是以10mm/s的速度移動並將之熔斷。

對於此條件下所裁切出之製品部分，在測量實質上所解除之強化部位的寬度時，其寬度為348μm。其結果，可以推定依據本發明之強化玻璃板的製造方法，可以取得不會產生破損，能夠及於緣部地適合於形成切割線的強化玻璃板。

A‧‧‧壓縮應力層

B‧‧‧拉伸應力層

CL‧‧‧切斷預定線

D‧‧‧熔斷用雷射的照射區域

GG‧‧‧強化玻璃原板

GGa‧‧‧表面

GGb‧‧‧背面

GG1‧‧‧製品部分

GG2‧‧‧非製品部分

K⁺‧‧‧鉀離子

L‧‧‧熔斷用雷射

MG‧‧‧熔融玻璃

Claims (3)

1. 一種強化玻璃板的製造方法，其特徵為，包含：藉由化學強化處理將強化用玻璃板製成強化玻璃原板的強化製程；以及沿著成為製品部分與非製品部分之交界的切斷預定線照射熔斷用雷射，藉由將上述強化玻璃原板熔斷，切出上述製品部分的熔斷製程。
2. 如申請專利範圍第1項所述的強化玻璃板的製造方法，其中，上述切斷預定線，為圍住上述製品部分的閉合環路。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的強化玻璃板的製造方法，其中，對包含上述熔斷用雷射之照射區域的區域，照射相較於該熔斷用雷射呈散焦的雷射。