TW202335771A - 玻璃基板之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種玻璃基板之製造方法，其係由玻璃板(1)獲得所需形狀之玻璃基板者，且係對玻璃板(1)照射第1雷射光(L1)，而形成劃定所需形狀之玻璃基板之輪廓線(4a)的劃線(4)，且對由劃線(4)形成之輪廓線(4a)之至少一部分以玻璃板(1)不會分斷之條件照射第2雷射光(L2)，對由劃線(4)形成之輪廓線(4a)之至少一部分施加應力(9)，而沿著輪廓線(4a)將玻璃板(1)分斷，從而獲得所需形狀。
Description
本發明係關於一種玻璃基板之製造方法。
一直以來，關於玻璃基板之製造方法，已知有將玻璃板分斷而獲得所需形狀之技術。例如，專利文獻1、2所記載之發明中揭示了一種玻璃板之加工方法，其係藉由照射雷射光而於玻璃板形成龜裂，對玻璃板施加應力，而將玻璃板加工成所需形狀。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：國際公開第2021/100477號
專利文獻2：國際公開第2021/100480號
專利文獻3：日本專利特表2015-536896號公報
[發明所欲解決之問題]
專利文獻3所記載之發明揭示了一種藉由在雷射照射後暴露於OH環境中，而容易將玻璃板分斷之玻璃基板之加工方法。
然而，於使用OH環境之情形時，難以控制將玻璃板分斷所需之破斷應力。因此，存在分斷應力之範圍不均、或非有意地分斷之問題。
本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種能夠在不發生意外分斷之情況下將分斷應力控制得較低，從而能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面的玻璃基板之製造方法。
[解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，根據本發明之一形態，提供一種玻璃基板之製造方法，其係由玻璃板獲得所需形狀之玻璃基板者，且係對上述玻璃板照射第1雷射光，而形成劃定上述所需形狀之玻璃基板之輪廓線的劃線，對由上述劃線形成之上述輪廓線之至少一部分以上述玻璃板不會分斷之條件照射第2雷射光，對由上述劃線形成之上述輪廓線之至少一部分施加應力，沿著上述輪廓線將上述玻璃板分斷，從而獲得上述所需形狀。
[發明之效果]
根據本發明之一形態，提供一種能夠在不發生意外分斷之情況下將分斷應力控制得較低，從而能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面的玻璃基板之製造方法。
以下，參照圖式對用以實施本發明之方式進行說明。於各圖式中，對相同或對應之構成標註相同或對應之符號並省略說明。
關於用語之定義，於說明書中適當加以說明。關於未特別說明之用語，則以廣為人知之含義進行解釋。
[得出本實施方式之玻璃基板之製造方法之經過]
關於將玻璃板分斷而獲得所需形狀之玻璃基板之製造方法，已知藉由雷射將玻璃板分斷之方法。若該分斷時所需之破斷應力較高，則容易產生碎屑。因此，要求降低破斷應力。例如，於專利文獻3中，藉由在照射雷射之後，暴露於OH環境中，而進行玻璃板之分斷。然而，於使用OH環境之情形時，存在難以控制破斷應力，破斷應力之範圍不均、或分斷非有意地產生之問題。因此，難以以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。
因此，本發明人等反覆進行銳意研究，結果發明了如下之玻璃基板之製造方法，即，藉由在玻璃板形成劃線，並於由劃線形成之輪廓線上再一次以玻璃板不會分斷之條件照射雷射光，能夠在不發生意外分斷之情況下將分斷應力控制得較低。
[本實施方式之玻璃基板之製造方法之說明]
使用圖1A～圖1E對第1實施方式之玻璃基板之製造方法進行說明。
於圖1A所示之步驟中，準備玻璃板1。玻璃板1之材質不受限定，可無區別地使用無鹼玻璃及鹼玻璃。玻璃板1例如為鈉鈣玻璃、無鹼玻璃、化學強化用玻璃等。化學強化用玻璃於進行化學強化處理之後，例如被用作顯示器之覆蓋玻璃。玻璃板1亦可為風冷強化用玻璃。
如圖1A所示，玻璃板1具有正面側之第1主面1a與背面側之第2主面1b。第1主面1a與第2主面1b於玻璃板1之厚度方向上相對向。「主面」係指具有最大面積之面。再者，圖1A所示之玻璃板1為平板玻璃，但並不限定於此。
第1主面1a及第2主面1b之各者之俯視形狀例如為矩形。再者，第1主面1a及第2主面1b之各者之俯視形狀亦可為梯形、圓形、或橢圓形等，並無特別限定。
玻璃板1之厚度並無特別限制，於用於汽車導航等車載用顯示器裝置之覆蓋玻璃之情形時，為了有效地進行化學強化處理，通常較佳為5 mm以下，更佳為3 mm以下，基於強度之觀點而言，玻璃板1之厚度較佳為0.2 mm以上，更佳為0.8 mm以上，進而較佳為1 mm以上。
又，於由玻璃板1製造玻璃基板10(參照圖1E)之情形時，玻璃板1之尺寸可根據用途而適當選擇，例如於用作車載用顯示裝置之覆蓋玻璃之情形時，短邊之長度例如為50 mm以上500 mm以下，較佳為100 mm以上300 mm以下，長邊之長度例如為50 mm以上1500 mm以下，較佳為100 mm以上1200 mm以下。
如圖1B所示，照射第1雷射光L1，而於玻璃板1形成劃線4。此處，「劃線」係指藉由對玻璃板1照射雷射光L1，而於玻璃板1之厚度方向上連續地形成之點狀或線狀之改質部、或微小之龜裂。例如，於圖1B之剖面中，改質部顯現為虛線狀。改質部係玻璃之密度變化或折射率變化而成者。僅藉由形成劃線4，無法將玻璃板1分斷。於圖1B中，以虛線表示劃線4。於其他圖中亦同樣如此。
亦可於玻璃板1之厚度方向之至少一部分形成圖1B所示之劃線4。只要於玻璃板1之厚度方向上，以能夠發揮本實施方式之效果之長度形成劃線4即可。具體而言，劃線4較佳為相對於玻璃板1之厚度以50%以上之長度形成，更佳為以70%以上之長度形成，進而較佳為以80%以上之長度形成，進而更佳為以90%以上之長度形成。於本實施方式中，進而更佳為於玻璃板1之厚度整體形成劃線4。具體而言，劃線4只要相對於玻璃板1之厚度，具有90%以上之長度、較佳為95%以上之長度、進而較佳為98%以上之長度，便可視為於玻璃板1之厚度整體形成有劃線4。
劃線4劃定所需形狀之玻璃基板之輪廓線4a。「輪廓線」係指於主面1a、1b顯現之形成所需形狀之形狀線。藉由劃線4將玻璃板1分成複數個區域，獲得形成所需形狀之所需區域6與無用區域7。
再者，所需區域可位於輪廓線4a之內側及外側之任一者，又，輪廓線4a可為閉合之線，亦可為未閉合之線。
於圖1B中，自第1主面1a至第2主面1b與厚度方向平行地沿垂直方向形成劃線4，但亦可使劃線4以相對於玻璃板1之各主面1a、1b於厚度方向具有未達90°之角度之方式形成。此處，「角度」係指第1主面1a之法線N與劃線4所成之角度。於圖1中，劃線4與法線N平行，因此所成之角度為0°。所成之角度例如為0°～45°，較佳為超過0°～45°，更佳為1°～45°，進而較佳為3°～45°，並不加以限定。如此，如圖1B所示，劃線4可為相對於各主面1a、1b垂直之方向、即與玻璃板1之厚度方向平行之方向，或者亦可自相對於各主面1a、1b之垂直方向斜向傾斜。
第1雷射光L1之種類不受限定，例如較佳為使用波長區域為250 nm～3000 nm且脈衝寬度為10 fs～1000 ns之脈衝雷射光。由於波長區域為250 nm～3000 nm之雷射光以某種程度透過玻璃板1，故能夠於玻璃板1之內部產生非線性吸收，能夠於玻璃板1之內部形成自第1主面1a至第2主面1b之劃線4。波長區域較佳為260 nm～2500 nm。又，若為脈衝寬度為1000 ns以下之脈衝雷射光，則易於提高光子密度，能夠於玻璃板1之內部產生非線性吸收。脈衝寬度較佳為100 fs～100 ns。第1雷射光L1亦可輸出被稱為脈衝串(burst)之脈衝群。一個脈衝群具有複數個脈衝光，例如3～50個，各脈衝光具有未達10 ns之脈衝寬度。於一個脈衝群中，脈衝光之能量亦可逐漸減小。一個脈衝或一個脈衝群之能量係以能夠形成在玻璃板1之厚度方向上連續地形成之點狀或線狀之改質部、或龜裂之方式適當地進行設定。例如為10～5000 μJ，較佳為20～3000 μJ，更佳為30～2000 μJ。
又，第1雷射光L1較佳為於光軸方向上具有線狀之功率分佈。又，第1雷射光L1亦可使用於光軸方向上具有存在至少一個波峰之功率分佈之雷射。藉此，能夠於自第1主面1a至第2主面1b之厚度方向上精度良好地形成劃線4。
如圖1C所示，對由劃線4形成之輪廓線4a之至少一部分，以玻璃板1不會分斷之條件照射第2雷射光L2。如此，於本實施方式中，對玻璃板1照射第1雷射光L1而形成劃線4之後，於由劃線4形成之輪廓線4a上再一次照射第2雷射光L2。例如，第2雷射光L2較佳為對輪廓線4a之整體之長度照射50%以上之長度，更佳為照射70%以上之輪廓線4a之長度，進而較佳為照射80%以上之輪廓線4a之長度，進而更佳為照射90%以上之輪廓線4a之長度。於本實施方式中，進而更佳為對輪廓線4a之整體照射第2雷射光L2。具體而言，若將第2雷射光L2照射至90%以上之輪廓線4a之長度、較佳為照射至95%以上之輪廓線4a之長度、進而較佳為照射至98%以上之輪廓線4a之長度，則可看作對劃線4之長度整體照射第2雷射光L2。
如上所述，第2雷射光L2之照射被設為玻璃板1不會分斷之條件。作為雷射條件，第2雷射光L2主要被設為所照射之能量被玻璃板1之第1主面1a附近吸收，不會到達玻璃板1之厚度整體之條件。
關於第1雷射光L1與第2雷射光L2，雷射之種類不同。第2雷射光L2較佳為波長為780 nm以上之雷射，進而較佳為5000 nm以上之波長。又，第2雷射光L2較佳為波長為20000 nm以下之雷射。例如，可使用半導體雷射或光纖雷射、CO雷射、CO
2雷射，可更佳地使用CO
2雷射。
於本實施方式中，第2雷射光L2較佳為波長為5000 nm以上之雷射，光束直徑較佳為2 mm以上10 mm以下。又，光束直徑更佳為3 mm以上8 mm以下，進而較佳為5 mm以上7 mm以下。又，第2雷射光L2較佳為波長為5000 nm以上之雷射，掃描速度較佳為10 mm/s以上500 mm/s以下。又，掃描速度更佳為30 mm/s以上400 mm/s以下，進而較佳為50 mm/s以上300 mm/s以下。又，第2雷射光L2較佳為波長為5000 nm以上之雷射，玻璃板1所吸收之能量較佳為50 mJ/mm
2以上150 mJ/mm
2以下。又，能量更佳為55 mJ/mm
2以上130 mJ/mm
2以下，進而較佳為55 mJ/mm
2以上125 mJ/mm
2以下。較佳為使用滿足上述之光束直徑、掃描速度、及玻璃板1所吸收之能量之所有者之雷射。
如圖1D所示，於照射第2雷射光L2之側之玻璃板1之第1主面1a之無用區域7上施加應力9。應力9係自無用區域7之第1主面1a朝向第2主面1b之方向被施加。藉此，將應力9施加至由劃線4形成之輪廓線4a，沿著輪廓線4a將玻璃板1分斷。應力9例如為機械應力。機械應力之施加方法並無特別限定，例如可例示折斷、按壓、吸附等。又，應力9除了機械應力以外，亦可為施加熱應力之方法。作為熱應力，可例示熔斷。例如，藉由在自劃線4向無用區域7之方向偏移之位置進行熔斷，能夠自劃線4將玻璃板1分斷。
再者，被直接施加應力9之位置於例如圖1D之例中，為第1主面1a上之自輪廓線4a向無用區域7之側略微偏移之位置。然而，該應力9朝向產生了壓縮應力之輪廓線4a之部分，因此結果為應力被施加至輪廓線4a之至少一部分。直接施加應力9之位置亦可為更靠近輪廓線4a之位置，只要根據玻璃板1之素材、雷射光L1、L2之照射形態等各種條件來決定即可。
藉由以上，於本實施方式中，沿著劃線4將玻璃板1分斷，如圖1E所示，能夠獲得所需形狀之玻璃基板10。於玻璃基板10形成沿著劃線4之分斷面11。
如上所述，於本實施方式之玻璃基板10之製造方法中，將玻璃板1分斷時，於玻璃板1形成劃定輪廓線4a之劃線4。然後，對由劃線4形成之輪廓線4a之至少一部分以玻璃板1不會分斷之條件照射雷射光L2之後，於無用區域7上施加應力9，藉此沿著輪廓線4a將玻璃板1分斷。藉此，能夠在不發生意外分斷之情況下將玻璃板1之分斷所需之破斷應力控制得較低。能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。
[玻璃板1之分斷機制]
對玻璃板1之分斷機制進行說明。於本實施方式中，如圖1C所示，對由劃線4形成之輪廓線4a之至少一部分，以玻璃板1不會分斷之條件照射第2雷射光L2。此時，第2雷射光L2之照射能量被第1主面1a附近吸收，不到達劃線4之整體(玻璃板1之厚度方向上之整體)。藉此，僅對第1主面1a上之輪廓線4a之附近施加熱應力(與應力9不同)，熱應力不到達劃線4之整體。其結果，第1主面1a附近之構成劃線4之點狀之改質部或微小之龜裂相連，形成連結之改質部4b、或連結之龜裂。於被施加熱應力之第1主面1a附近之劃線4之部分產生壓縮應力，與之抗衡地，於未受到因第2雷射光L2而產生之熱應力影響之遠離第1主面1a附近之劃線4之部分產生拉伸應力。
如上所述，於照射第2雷射光L2之階段，第1主面1a附近之劃線4形成連結之改質部4b、或連結之龜裂。例如，劃線4之大部分於玻璃板1之厚度方向上保持為點狀之改質部、或微小之龜裂，圖1D所示之形成所需形狀之所需區域6與無用區域7亦可保持相連之狀態。另一方面，雖然連結之改質部4b或龜裂使得無用區域7與所需區域6之連結斷開，但無用區域7與所需區域6之間之摩擦亦可使無用區域7為不脫落而保留之狀態。再者，於本實施方式中，不管哪一種狀態均視為「未分斷」。因此，於圖1D之步驟中，只要未自外部對玻璃板1施加應力9，則無用區域7不被分斷，且不發生意外分斷。而且，於本實施方式中，藉由照射第2雷射光L2，能夠於由劃線4形成之輪廓線4a之附近產生壓縮應力，於除輪廓線4a以外之劃線4之部分產生拉伸應力。因此，能夠控制將玻璃板1分斷時所需之破斷應力、即施加至輪廓線4a之應力9使其較低。
於本實施方式中，能夠使將玻璃板1分斷時所需之破斷應力為12 MPa以下。較佳為能夠使破斷應力為10 MPa以下，更佳為能夠使破斷應力為8 MPa以下。再者，將玻璃板1分斷時之破斷應力能夠藉由平四點彎曲試驗等進行測定。例如，作為測定裝置，可應用島津Autograph AGS-X 10kN。
[劃線4之形成方法之說明]
使用圖2A～圖2C對利用第1雷射光L1形成劃線4之方法進行說明。圖2A～圖2C所示之X方向係形成玻璃板1之平面方向之一方向，Y方向係與X方向正交之形成該平面方向之一方向。如此，X方向及Y方向係相互正交之方向。如圖2A～圖2C所示，例如，X方向係玻璃板1之圖示橫向，Y方向係玻璃板1之縱深方向。又，Z方向係與X方向及Y方向之各者正交之玻璃板1之厚度方向。
圖2A係一面使第1雷射光L1之照射焦點在與Z方向平行之方向上錯開，一面分複數次照射之圖。藉此，能夠沿著玻璃板1之厚度方向形成點狀之改質部D1～D3。於圖2A中，僅圖示了3個改質部D1～D3，但藉由在玻璃板1之厚度整體形成該等改質部，能夠獲得自第1主面1a至第2主面1b之劃線4。
使雷射光L1不僅於Z方向上錯開，亦於平行方向上錯開，而沿著平面方向形成劃線4。例如，如圖2B所示，使雷射光L1之照射焦點於Y方向上錯開地朝向Y方向形成改質部D4～D6。如此，藉由使雷射光L1之照射焦點於Z方向上錯開，並且亦於平面方向上錯開而進行照射，能夠形成劃定所需形狀之玻璃基板之輪廓線4a的劃線4。作為所需形狀，例如本實施方式可應用於形成劃定自玻璃板1之外周端朝向內部凹陷之形狀即內曲(incurve)之輪廓線4a的劃線4，或其他外形之複雜形狀、玻璃板1之面內之貫通孔形成等所有形狀。
作為一例，可基於以下之參數，照射第1雷射光L1，而形成劃線4。
照射間距(x)＝速度(v)/脈衝頻率(f)・・・式(1)
脈衝能量(E)＝輸出(P)/脈衝頻率(f)・・・式(2)
利用基於式(1)及式(2)之製程參數，對玻璃板1照射第1雷射光L1。
又，如圖2C所示，藉由調整第1雷射光L1之照射條件，亦能夠對玻璃板1進行一次照射，而於玻璃板1之厚度方向之整體形成劃線4。
如圖2A～圖2C所示般形成之劃線4，即，沿厚度方向呈線狀或虛線狀延伸之改質部能夠以於平面方向上形成有複數條之狀態存在。各改質部係於平面方向上相隔而存在，改質部彼此之平面方向上之間隔(以下，記為照射間距等)例如為2 μm～25 μm，較佳為3 μm～20 μm。若為該範圍，則於在後續步驟中進行分斷之後，容易提高分斷面之品質。
進而，亦可於下述之輪廓線4a之至少一部分變更照射間距，亦可於輪廓線4a之一部分區域使照射間距小於其他區域。
例如，於輪廓線4a具有曲線部之情形時，亦可使曲線部處之照射間距小於直線部。藉由如此，能夠促進曲線部處之分斷，能夠提高分斷面之品質。
又，例如，亦可於相當於輪廓線4a之周長(整體之長度)之25%以下之長度的區間內，設置使照射間距為其他區域之70%以下之區域。藉由如此，能夠製作沿著輪廓線之分斷開始之起點，能夠提高分斷面之品質。
再者，關於輪廓線之長度，只要未作特別說明，則指沿著主面1a、1b之長度。因此，「輪廓線4a之至少一部分」係指沿著主面1a、1b之長度之一部分，沿著該長度方向存在曲線部及直線部。又，「輪廓線4a之周長」係指沿著主面1a、1b之整個長度。
[本實施方式之玻璃基板之製造方法之效果]
於本實施方式之玻璃基板之製造方法中，將玻璃板1分斷時，於玻璃板1形成劃定輪廓線4a之劃線4，對由劃線4形成之輪廓線4a之至少一部分在玻璃板不會分斷之條件下照射第2雷射光L2。然後，藉由進一步於無用區域7上施加應力9，而沿著輪廓線4a將玻璃板1分斷。藉此，能夠在不發生意外分斷之情況下將玻璃板1之分斷所需之破斷應力控制得較低。因此，能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。於本實施方式中，圖1E所示之玻璃基板10之沿著劃線4之分斷面11可為與厚度方向平行之面，亦可傾斜，或者即便為內曲等複雜形狀或貫通孔形狀等，亦能夠以所需之截面形狀高品質地獲得。
上述所例舉之效果於以下之其他實施方式中亦能同樣地發揮。
[其他實施方式之玻璃基板之製造方法]
圖3A～圖3E所示之實施方式之玻璃基板之製造方法係依據圖1A～圖1E所示之實施方式之玻璃基板之製造方法。
於圖3A中，準備玻璃板1。於圖3B中，對玻璃板1照射第1雷射光L1，形成劃定貫通孔之輪廓線4a之劃線4。然後，如圖3C所示，對由劃線4形成之輪廓線4a之至少一部分，以玻璃板1不會分斷之條件照射第2雷射光L2。於圖3D中，例如藉由對無用區域7施加機械應力9，而沿著貫通孔之輪廓線4a施加應力9，藉此，沿著貫通孔之輪廓線4a將玻璃板1分斷。藉此，能夠去除無用區域7，能夠獲得具有貫通孔15之玻璃基板20。
如此，於本實施方式中，能夠以閉曲線形成所需形狀之輪廓線4a，作為一例，能夠形成具有貫通孔15之玻璃基板20。閉曲線可形成1個，亦可形成複數個。又，閉曲線可為圓形，亦可為如橢圓形般具有複數個曲率半徑之自由曲線形狀。
[包含倒角加工之步驟的玻璃基板之製造方法之說明]
可包含對藉由上述實施方式之玻璃基板之製造方法而分斷之玻璃板1進一步進行倒角加工之步驟。
於圖4所示之步驟中，分別使用磨石對自圖1D將無用區域7分斷而獲得之玻璃板1之端面1c之與第1主面1a之間之角部、及玻璃板1之端面1c與第2主面1b之間之角部進行倒角加工。於倒角加工中，例如能夠使用球磨石18實施倒角加工。藉此，能夠以凹面形成倒角面19。又，對自圖3D將無用區域7分斷而獲得之貫通孔15之內壁面與各主面之角部，實施圖4所示之倒角加工，能夠形成凹面之倒角面。藉此，可獲得能夠謀求兼顧貫通孔15之視認性與孔內強度之玻璃基板30。
[使用彎曲玻璃之實施方式之玻璃基板之製造方法之說明]
於上述實施方式之玻璃基板之製造方法中，將平面板狀之玻璃板1分斷，但並不限定於此，例如，如以下所說明，亦可應用於彎曲玻璃之分斷。
圖5A～圖5E所示之實施方式之玻璃基板之製造方法係依據圖1A～圖1E所示之實施方式之玻璃基板之製造方法。於本實施方式中，如圖5A所示，使用彎曲玻璃21。彎曲玻璃21具有正面側之第1主面21a與背面側之第2主面21b。
於圖5B中，對彎曲玻璃21照射第1雷射光L1，而形成劃定所需形狀之輪廓線4a之劃線4。於圖5C中，對由劃線4形成之輪廓線4a，以彎曲玻璃41不會分斷之條件照射第2雷射光L2。繼而，於圖5D中，對由劃線4形成之輪廓線4a施加應力9，藉此，能夠沿著輪廓線4a將彎曲玻璃21分斷，能夠獲得由所需形狀構成之彎曲之玻璃基板40。
再者，於本實施方式中，平面板狀係指曲率半徑大於10000 mm之形狀，彎曲、曲面狀係指曲率半徑為10000 mm以下之形狀。
關於彎曲玻璃，曲率半徑較佳為50 mm以上，更佳為100 mm以上，進而較佳為200 mm以上。曲率半徑例如為10000 mm以下，較佳為5000 mm以下，更佳為3000 mm以下。
彎曲玻璃可為具有沿1個方向延伸之彎曲軸之形狀，亦可為具有沿複數個方向延伸之彎曲軸之形狀，亦可非可展面。
[包含將玻璃板彎曲成形之步驟之實施方式之玻璃基板之製造方法之說明]
於上述實施方式之玻璃基板之製造方法中，將平面板狀之玻璃板分斷，而獲得平板狀之玻璃基板，但並不限定於此，例如，如以下所說明，可包含彎曲成形之步驟。
圖6A～圖6E係與圖1A～圖1E相同之步驟。於圖6F中，將玻璃板1彎曲成形。藉此，能夠獲得具有彎曲成形之所需形狀之玻璃基板30。
再者，於上述中，在圖6A～圖6E中使用平板狀之玻璃板1，於最後之圖6F之步驟中進行彎曲成形，但彎曲成形之步驟亦可較圖6F更靠前。例如，亦可於對圖6A所示之平板狀之玻璃板1進行彎曲成形之後，實施圖6B以後之步驟。
又，於本實施方式中，可於圖6F之步驟中代替彎曲成形、或者於圖6F之步驟前後，包含對玻璃板進行強化處理之步驟或進行塗佈處理之步驟。藉此，能夠提高玻璃基板之分斷面或主面之強度。
[自一片玻璃板分斷出多個所需形狀之玻璃基板的實施方式之玻璃基板之製造方法之說明]
於上述實施方式之玻璃基板之製造方法中，能夠進行玻璃基板之切斷、及向玻璃基板之貫通孔之形成、玻璃基板之外周形狀之加工。於輪廓線4a為閉曲線之情形時，若使所需區域6為輪廓線4a之外側，則能於玻璃基板形成貫通孔。另一方面，若使所需區域6為輪廓線4a之內側，則能用於玻璃基板之外周形狀之加工。
於用於玻璃基板之外周形狀之加工之情形時，亦可用於自一片較大之玻璃板獲得複數個所需形狀之玻璃基板10。
例如如圖9A、圖9B所示，亦可於在一片玻璃板1形成複數條所需形狀之輪廓線4a之後，對形成有複數條之輪廓線4a依序照射雷射光L2，然後施加應力9，藉此將無用區域7分斷，獲得複數個所需形狀之玻璃基板10。藉由以此方式對複數個所需區域6一起實施各步驟，能夠有效率地獲得複數個所需形狀之玻璃基板10。
進而，藉由設計輪廓線4a之配置，能夠削減玻璃板1中之無用區域7之面積。又，亦可根據自1個較大之玻璃板內獲得之所需形狀之玻璃基板之位置，變更雷射光L1、L2之照射條件；或者藉由使玻璃基板略微變形等，而變更玻璃基板之局部應力之條件。藉由以此方式變更條件，能夠針對一個較大之玻璃板內之因位置而異之玻璃基板之剛性之差異使條件最佳化，獲得端面為高品質之所需形狀之玻璃基板10。
本實施方式之玻璃基板例如能夠應用於汽車用儀錶面板或汽車窗戶，進而能夠應用於平板、筆記型PC(Personal Computer，個人電腦)、智慧型手機等之觸控面板顯示器之覆蓋玻璃、或PC顯示器等之覆蓋玻璃等。關於本實施方式之玻璃基板，基於強度優異之方面而言，特別適於汽車相關所使用之玻璃、尤其是車載顯示器用之玻璃基板等。
下面，整理出上述實施方式之特徵點。
本實施方式之一形態提供一種玻璃基板之製造方法，其係由玻璃板1獲得所需形狀之玻璃基板者，且係對玻璃板1照射第1雷射光L1，而形成劃定所需形狀之玻璃基板之輪廓線4a的劃線4。繼而，對由劃線4形成之輪廓線4a之至少一部分以玻璃板1不會分斷之條件照射第2雷射光L2。然後，對由劃線4形成之輪廓線4a之至少一部分施加應力9，沿著輪廓線4a將玻璃板1分斷，從而獲得所需形狀。藉此，能夠在不發生意外分斷之情況下將分斷應力控制得較低，從而能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，較佳為於玻璃板1之厚度整體形成劃線4。藉此，於本實施方式中，能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，第1雷射光L1較佳為脈衝雷射。又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，第1雷射光L1較佳為於光軸方向上具有線狀之功率分佈。又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，第1雷射光L1較佳為於光軸方向上具有存在至少一個波峰之功率分佈。能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面，特別適於複雜形狀或貫通孔形成等。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，第2雷射光L2較佳為波長780 nm以上之雷射。藉此，能夠沿著劃線4以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，第2雷射光L2較佳為波長5000 nm以上之雷射，光束直徑較佳為2 mm以上10 mm以下。又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，第2雷射光L2較佳為波長5000 nm以上之雷射，掃描速度較佳為10 mm/s以上500 mm/s以下。又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，第2雷射光L2較佳為波長5000 nm以上之雷射，玻璃板所吸收之能量較佳為50 mJ/mm
2以上150 mJ/mm
2以下。藉此，能夠有效地降低玻璃板1之分斷所需之破斷應力。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，較佳為沿著由劃線4形成之輪廓線4a施加機械應力，而將玻璃板1分斷。藉此，能夠沿著輪廓線4a精度良好地分斷，從而能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，將玻璃板1分斷時之破斷應力較佳為12 MPa以下。藉此，能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，亦可由至少一個閉曲線形成所需形狀之輪廓線4a。藉此，能夠獲得具備由閉曲線構成之所需形狀之玻璃基板。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，玻璃基板亦可為具有至少一個曲率之曲面之彎曲玻璃。如此，即便為彎曲玻璃，亦能夠以所需之截面形狀高品質地形成分斷之面。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，亦可包含使用磨石對端面進行倒角加工之步驟。如圖4所示，例如，能夠使用球磨石18形成倒角面。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，亦可包含將玻璃板1彎曲成形之步驟。彎曲成形之步驟可在玻璃板1之分斷後，亦可在分斷之前。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，能夠包含對玻璃板1進行強化處理之步驟。又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，能夠包含對玻璃板1進行塗佈處理之步驟。藉此，能夠提高玻璃基板之強度。
又，根據本實施方式之玻璃基板之製造方法，玻璃基板較佳為車載顯示器用。關於本實施方式之玻璃基板，基於強度優異之方面而言，特別適於汽車相關所使用之玻璃、特別是車載顯示器用之玻璃基板等。
如以上所說明，本說明書中揭示了以下構成。
(1)一種玻璃基板之製造方法，其係由玻璃板獲得所需形狀之玻璃基板者，且係
對上述玻璃板照射第1雷射光，而形成用以劃定上述所需形狀之玻璃基板之輪廓線的劃線，
對由上述劃線形成之上述輪廓線之至少一部分，以上述玻璃板不會分斷之條件照射第2雷射光，
對由上述劃線形成之上述輪廓線之至少一部分施加應力，沿著上述輪廓線將上述玻璃板分斷，從而獲得上述所需形狀。
(2)如(1)所記載之玻璃基板之製造方法，其係於上述玻璃板之厚度整體形成上述劃線。
(3)如(1)或(2)所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述第1雷射光為脈衝雷射。
(4)如(1)至(3)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述第1雷射光於光軸方向上具有線狀之功率分佈。
(5)如(1)至(4)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述第1雷射光於光軸方向上具有存在至少一個波峰之功率分佈。
(6)如(1)至(5)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述第2雷射光為波長780 nm以上之雷射。
(7)如(1)至(6)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述第2雷射光為波長5000 nm以上之雷射，光束直徑為2 mm以上10 mm以下。
(8)如(1)至(7)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述第2雷射光為波長5000 nm以上之雷射，掃描速度為10 mm/s以上500 mm/s以下。
(9)如(1)至(8)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述第2雷射光為波長5000 nm以上之雷射，玻璃板所吸收之能量為50 mJ/mm
2以上150 mJ/mm
2以下。
(10)如(1)至(9)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其沿著由上述劃線形成之上述輪廓線施加機械應力，而將上述玻璃板分斷。
(11)如(1)至(10)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中將上述玻璃板分斷時之破斷應力為12 MPa以下。
(12)如(1)至(11)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中由至少一個閉曲線形成上述所需形狀之輪廓線。
(13)如(1)至(12)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述玻璃基板為具有至少一個曲率之曲面之彎曲玻璃。
(14)如(1)至(13)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其包含使用磨石對端面進行倒角加工之步驟。
(15)如(1)至(14)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其包含將上述玻璃板彎曲成形之步驟。
(16)如(1)至(15)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其包含對上述玻璃板進行強化處理之步驟。
(17)如(1)至(16)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其包含對上述玻璃板進行塗佈處理之步驟。
(18)如(1)至(17)中任一項所記載之玻璃基板之製造方法，其中上述玻璃基板用於車載顯示器。
[實施例]
以下，利用本發明之實施例及比較例對本發明之效果進行說明。再者，本發明不受以下實施例任何限定。
圖7A係表示本實施方式之評價試驗中之使用第1雷射光形成劃線4之俯視圖及前視圖。圖7A之上圖為俯視圖，下圖為前視圖。如圖7A所示，將縱50 mm×橫50 mm×厚度1.3 mm之玻璃板1供於評價試驗。如圖7A所示，以將玻璃板1之中央縱斷之方式，照射第1雷射光。藉此，如圖7A之上圖所示，於玻璃板1之表面形成有由劃線4構成之輪廓線4a。又，如圖7B之下圖所示，於玻璃板1之厚度整體形成有劃線4。
使用微微秒IR(Infrared，紅外線)雷射作為用以形成劃線4之第1雷射光L1。其照射條件如下所述。
振盪器：Rofin StarPico3
光學系統：Coherent Smart Cleave
掃描速度：187.5 mm/s
脈衝串數：4個脈衝串
照射頻率：37.5 kHz
照射間距：5 μm
脈衝能量：523 μJ
光波長：1064 nm
圖7B係表示本實施方式之評價試驗中之第2雷射光之照射之俯視圖。如圖7B所示，自第2雷射光L2之照射點P沿著輪廓線4a照射第2雷射光L2。再者，於圖7B中，將輪廓線4a與第2雷射光L2稍微錯開來圖示，但這是為了便於觀察兩者，實際上，第2雷射光L2之照射區域與輪廓線4a重合。再者，於圖7B中，將第2雷射光L2之照射點P散焦，但並不限定於此。即，亦可使開始之照射點P於玻璃板1上一致。
使用CO
2雷射作為第2雷射光L2。其照射條件如下所述。
振盪器：Rofin SR15i
聚光透鏡焦距：f＝340 mm
物鏡入射直徑：11.58 mm
光波長：10600 nm
圖7C係對本實施方式之評價試驗中之平四點彎曲試驗進行說明之前視圖。照射第2雷射光L2之後，將圖7C所示之玻璃板1供於平四點彎曲試驗，將玻璃板1分斷成2個。即，將玻璃板1載置於下桿13上，自玻璃板1之上方使上桿12下降而對玻璃板1之表面施加應力，測定分斷所需之平均破斷應力。
平四點彎曲試驗之測定條件如下所述。
測定裝置：島津Autograph AGS-X 10kN
上桿12之間隔：10 mm
下桿13之間隔：30 mm
上桿下降速度：1 mm/min
將上述之第1雷射光L1及平四點彎曲試驗之測定條件統一，改變第2雷射光L2之光束直徑、第2雷射光之掃描速度、及玻璃板所吸收之能量而實施各例1～11，測定平均破斷應力。各例各進行5次測定。將其測定結果示於表1及圖8。再者，於表1中，將光束直徑記為CO
2光束直徑，將玻璃板1所吸收之能量記為能量密度。
[表1]
| 表1 | |||||||||||
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | 例7 | 例8 | 例9 | 例10 | 例11 | |
| CO 2光束直徑(ϕ) | 6.58 | 6.58 | 6.58 | 6.07 | 6.07 | 5.55 | 5.55 | 5.55 | 5.55 | 5.55 | - |
| 能量密度[mJ/mm 2] | 58.10 | 64.55 | 66.39 | 63.11 | 64.92 | 62.79 | 63.75 | 64.46 | 110.49 | 123.75 | - |
| 掃描速度(mm/s) | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 50 | 50 | - |
| 破斷應力(Mpa) | 6.35 | 5.58 | 5.06 | 5.59 | 5.58 | 6.20 | 5.52 | 5.78 | 7.61 | 6.81 | 14.92 |
於例1中，以第2雷射光之光束直徑ϕ6.58、第2雷射掃描速度300 mm/s、玻璃板所吸收之能量58.10 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為6.35 Mpa。
於例2中，以第2雷射光之光束直徑ϕ6.58、第2雷射光之掃描速度300 mm/s、玻璃板所吸收之能量64.55 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為5.58 Mpa。
於例3中，以第2雷射光之光束直徑ϕ6.58、第2雷射光之掃描速度300 mm/s、玻璃板所吸收之能量66.39 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為5.06 Mpa。
於例4中，以第2雷射光之光束直徑ϕ6.07、第2雷射光之掃描速度300 mm/s、玻璃板所吸收之能量63.11 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為5.59 Mpa。
於例5中，以第2雷射光之光束直徑ϕ6.07、第2雷射光之掃描速度300 mm/s、玻璃板所吸收之能量64.92 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為5.58 Mpa。
於例6中，以第2雷射光之光束直徑ϕ5.55、第2雷射光之掃描速度300 mm/s、玻璃板所吸收之能量62.79 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為6.20 Mpa。
於例7中，以第2雷射光之光束直徑ϕ5.55、第2雷射光之掃描速度300 mm/s、玻璃板所吸收之能量63.75 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為5.52 Mpa。
於例8中，以第2雷射光之光束直徑ϕ5.55、第2雷射光之掃描速度300 mm/s、玻璃板所吸收之能量64.46 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為5.78 Mpa。
於例9中，以第2雷射光之光束直徑ϕ5.55、第2雷射光之掃描速度50 mm/s、玻璃板所吸收之能量110.49 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為7.61 Mpa。
於例10中，以第2雷射光之光束直徑ϕ5.55、第2雷射光之掃描速度50 mm/s、玻璃板所吸收之能量123.75 mJ/mm
2來實施。平均破斷應力為6.81 Mpa。
於例11中，在不照射第2雷射光的情況下實施。平均破斷應力為14.92 Mpa。
例1～例10為實施例，例11為比較例。根據例1～例10與例11之比較可知，藉由照射第2雷射光L2能夠降低玻璃板1之分斷所需之破斷應力。
根據例1～例10可知，第2雷射光L2較佳為波長為5000 nm以上之雷射，光束直徑較佳為設為2 mm以上10 mm以下。又，可知光束直徑更佳為3 mm以上8 mm以下，進而較佳為5 mm以上7 mm以下。
根據例1～例10可知，第2雷射光L2較佳為波長為5000 nm以上之雷射，掃描速度較佳為設為10 mm/s以上500 mm/s以下。又，可知掃描速度更佳為30 mm/s以上400 mm/s以下，進而較佳為50 mm/s以上300 mm/s以下。
根據例1～例10可知，第2雷射光L2較佳為波長為5000 nm以上之雷射，玻璃板所吸收之能量較佳為設為50 mJ/mm
2以上150 mJ/mm
2以下。又，可知能量更佳為55 mJ/mm
2以上130 mJ/mm
2以下，進而較佳為55 mJ/mm
2以上125 mJ/mm
2以下。
根據例1～例10可知，能夠使將玻璃板1分斷時之破斷應力為12 MPa以下。作為比較例之例11中，破斷應力為14 MPa以上。如例1～例10所示，藉由沿著由劃線4形成之輪廓線4a照射第2雷射光，能夠將破斷應力控制為12 MPa以下之較低之值。又，於例1～例10中，能夠使破斷應力為10 MPa以下，更佳為能夠使破斷應力為8 MPa以下。
對本發明詳細地且參照特定之實施形態進行了說明，但對於業者而言應明白能夠在不脫離本發明之精神及範圍的情況下加以各種變更或修正。本申請係基於2021年11月30日提出申請之日本專利申請(特願2021-193952)者，其內容係以參照之形式被引入至本文中。
1:玻璃板
1a:第1主面
1b:第2主面
1c:端面
4:劃線
4a:輪廓線
4b:改質部
6:所需區域
7:無用區域
9:應力
10:玻璃基板
11:分斷面
12:上桿
13:下桿
15:貫通孔
15a:端面
18:球磨石
19:倒角面
20:玻璃基板
21:彎曲玻璃
21a:第1主面
21b:第2主面
30:玻璃基板
40:玻璃基板
D1~D3:改質部
D4~D6:改質部
L1:第1雷射光
L2:第2雷射光
N:法線
P:照射點
[圖1]圖1A～圖1E係表示本實施方式之玻璃基板之製造方法之剖視圖。
[圖2]圖2A～圖2C係對本實施方式之利用第1雷射光形成劃線之方法進行說明之模式圖。
[圖3]圖3A～圖3E係表示用以形成貫通孔作為所需形狀之實施方式之玻璃基板之製造方法的剖視圖。
[圖4]圖4係用以說明對玻璃板之端面進行倒角加工之步驟之剖視圖。
[圖5]圖5A～圖5E係表示使用彎曲玻璃之實施方式之玻璃基板之製造方法的剖視圖。
[圖6]圖6A～圖6F係表示包含將玻璃板彎曲成形之步驟之實施方式之玻璃基板之製造方法的剖視圖。
[圖7]圖7A係表示本實施方式之評價試驗中之使用第1雷射光形成劃線之俯視圖及前視圖。圖7B係表示本實施方式之評價試驗中之第2雷射光之照射之俯視圖。圖7C係對本實施方式之評價試驗中之平四點彎曲試驗進行說明之前視圖。
[圖8]圖8係表示本實施方式之評價試驗之結果之圖。
[圖9]圖9A、圖9B係對自一片玻璃板分斷出多個玻璃基板之實施方式之玻璃基板之製造方法進行說明之模式圖。
1:玻璃板
1a:第1主面
1b:第2主面
4:劃線
4a:輪廓線
4b:改質部
6:所需區域
7:無用區域
9:應力
10:玻璃基板
11:分斷面
L1:第1雷射光
L2:第2雷射光
N:法線
Claims (18)
- 一種玻璃基板之製造方法，其係由玻璃板獲得所需形狀之玻璃基板者，且係 對上述玻璃板照射第1雷射光，而形成用以劃定上述所需形狀之玻璃基板之輪廓線的劃線， 對由上述劃線形成之上述輪廓線之至少一部分，以上述玻璃板不會分斷之條件照射第2雷射光， 對由上述劃線形成之上述輪廓線之至少一部分施加應力，沿著上述輪廓線將上述玻璃板分斷，從而獲得上述所需形狀。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其係於上述玻璃板之厚度整體形成上述劃線。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中上述第1雷射光為脈衝雷射。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中上述第1雷射光於光軸方向上具有線狀之功率分佈。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中上述第1雷射光於光軸方向上具有存在至少一個波峰之功率分佈。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中上述第2雷射光為波長780 nm以上之雷射。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中上述第2雷射光為波長5000 nm以上之雷射，光束直徑為2 mm以上10 mm以下。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中上述第2雷射光為波長5000 nm以上之雷射，掃描速度為10 mm/s以上500 mm/s以下。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中上述第2雷射光為波長5000 nm以上之雷射，玻璃板所吸收之能量為50 mJ/mm 2以上150 mJ/mm 2以下。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其係沿著由上述劃線形成之上述輪廓線施加機械應力，而將上述玻璃板分斷。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中將上述玻璃板分斷時之破斷應力為12 MPa以下。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其係由至少一個閉曲線形成上述所需形狀之輪廓線。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其中上述玻璃基板為具有至少一個曲率之曲面之彎曲玻璃。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其包含使用磨石對端面進行倒角加工之步驟。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其包含將上述玻璃板彎曲成形之步驟。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其包含對上述玻璃板進行強化處理之步驟。
- 如請求項1之玻璃基板之製造方法，其包含對上述玻璃板進行塗佈處理之步驟。
- 如請求項1至17中任一項之玻璃基板之製造方法，其中上述玻璃基板用於車載顯示器。
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-
2022
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