WO2014010599A1 - 積層板の製造方法 - Google Patents

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WO2014010599A1
WO2014010599A1 PCT/JP2013/068775 JP2013068775W WO2014010599A1 WO 2014010599 A1 WO2014010599 A1 WO 2014010599A1 JP 2013068775 W JP2013068775 W JP 2013068775W WO 2014010599 A1 WO2014010599 A1 WO 2014010599A1
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WO
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glass plate
tempered glass
film
tensile stress
laser beam
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PCT/JP2013/068775
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English (en)
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齋藤　勲
保真 加藤
孝弘 永田
Original Assignee
旭硝子株式会社
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/04—Cutting or splitting in curves, especially for making spectacle lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/07—Cutting armoured, multi-layered, coated or laminated, glass products
    • C03B33/074—Glass products comprising an outer layer or surface coating of non-glass material
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
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    • C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
    • C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a laminated board.
  • the tempered glass plate is one in which residual compressive stress is generated on the front and back surfaces of the glass plate and the front and back surfaces of the glass plate are strengthened.
  • the tempered glass plate has been manufactured by cutting the glass plate into a product size and then strengthening it.
  • warpage may occur due to a difference in thermal expansion between the film and the glass plate during the heat treatment for film formation or during the heat treatment for strengthening the glass plate. Warpage occurred at the edge of a glass plate with a film, and it was difficult to obtain the desired shape.
  • This invention was made in view of the said subject, Comprising: It aims at provision of the manufacturing method of the laminated board from which the desired shape is obtained.
  • a method for manufacturing a laminated board includes A method for producing a laminated plate having a tempered glass plate and a film supported by the tempered glass plate, A coating process for forming a film on a glass plate; A tempered glass comprising a surface layer and a back layer as a reinforced layer having a residual compressive stress that reinforces the front and back surfaces of the glass plate, and an intermediate layer formed between the surface layer and the back layer and having an internal residual tensile stress A strengthening process to produce a plate; Irradiate laser light locally on the tempered glass plate with film, move the irradiation position of the laser light on the tempered glass plate with film, and extend cracks that penetrate the tempered glass plate with film in the thickness direction And a cutting step of cutting the laminated plate from the tempered glass plate with the film, In the cutting step, the intermediate layer is locally heated by the laser light at a temperature below the annealing point, and a tensile stress or a compressive stress smaller
  • a method for manufacturing a laminated plate that can obtain a desired shape.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a stress distribution in a cross section along the line AA in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a stress distribution in a cross section along the line BB in FIG. 5. It is a figure which shows an example of the cutting-out position of the laminated board cut out from the tempered glass board with a film
  • the laminate has a tempered glass plate and a film supported by the tempered glass plate.
  • the film is disposed on one side of the tempered glass plate, but may be disposed on both sides, and the two films disposed on both sides may have different functions.
  • the manufacturing method of a laminated board has a coating process, a reinforcement
  • the order of the coating step and the strengthening step is not particularly limited, and either step may be performed first, or both steps may be performed simultaneously.
  • both processes are performed at the same time, when the glass plate heated in the coating process is cooled to room temperature, the glass plate is tempered to be strengthened.
  • the cutting process is performed after the coating process and the strengthening process.
  • the coating process forms a film on the glass plate.
  • the kind of glass of a glass plate is not specifically limited, For example, soda-lime glass, an alkali free glass etc. are mentioned.
  • the thickness of the glass plate is appropriately set according to the use of the glass plate, and is, for example, 0.1 to 25 mm. In the case of a tempered glass plate by physical strengthening, it is preferable that the thickness is 1.5 mm or more because a temperature difference is easily made between the front and back surfaces of the glass plate and the inside in the strengthening step.
  • the film formed on the glass plate may be, for example, a low reflection film (Anti Reflection Layer) having a fine uneven structure.
  • the low reflection film includes, for example, silica fine particles, and the silica fine particles are arranged so as to cover the surface of the glass plate.
  • a plurality of layers made of a plurality of silica fine particles may be laminated.
  • the silica fine particles are bonded together with a binder, and the binder fixes the silica fine particles on the glass plate.
  • the binder contains a metal oxide, for example, at least one metal oxide selected from the group consisting of silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, and tantalum oxide.
  • the film formation method may be either a wet method or a dry method (including a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, etc.), and is appropriately selected according to the type of the film.
  • a method for forming the low reflection film there is a method in which a coating liquid is applied on a glass plate and heat-treated.
  • the maximum temperature of the heat treatment is, for example, 200 ° C. to 1800 ° C.
  • the maximum temperature of the heat treatment is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 600 ° C. or higher.
  • the coating liquid for the low reflection film is prepared, for example, by mixing silica fine particles, a hydrolyzable metal compound, a catalyst for hydrolysis, water and a solvent, and hydrolyzing the metal compound.
  • the metal compound becomes a binder by heat treatment, and includes a metal alkoxide containing at least one metal element such as Si, Al, Ti, Zr, and Ta.
  • the coating liquid for the low reflection film may not contain silica fine particles.
  • the coating liquid may be selected from the group consisting of alkoxysilanes, hydrolysates of alkoxysilanes, and partial condensates of alkoxysilanes. It may be prepared by mixing at least one selected with water and a solvent.
  • the coating liquid application method is not particularly limited, and for example, a spin coating method, a roll coating method, a spray coating method, a dip coating method, a flow coating method, a screen printing method, or the like is used.
  • the film of the present embodiment is a low reflection film, but there are many kinds of films.
  • a low emission film laminated with a metal film (infrared reflection film) and a dielectric film) ( Low Emissivity Layer).
  • the metal film for example, a film mainly containing Ag, Al, Cu, Au, Pt, Cr, Ti or the like is used.
  • the dielectric film an oxide film such as ZnO, SnO 2 , or TiO 2 , a nitride film such as SiNx, or a metal oxynitride film such as silicon aluminum nitride (SiAlON) is used.
  • the low radiation film is formed by, for example, a sputtering method.
  • the strengthening method may be either a physical strengthening method such as an air cooling strengthening method or a chemical strengthening method such as an ion exchange method.
  • the air-cooling strengthening method rapidly cools the glass plate at the temperature near the softening point from both sides, and creates a temperature difference between the front and back surfaces of the glass plate and the inside of the glass plate. Residual compressive stress is generated, and the front and back surfaces of the glass plate are strengthened.
  • the rapid cooling in the air cooling strengthening method may be performed simultaneously with the coating process, or may be performed when the glass plate coated with the coating liquid is heated and then cooled to room temperature.
  • film formation and glass strengthening can be performed continuously by heating and quenching while a glass plate coated with a coating solution is horizontally transported by a plurality of transport rollers.
  • reheating for strengthening is not necessary, so that time and cost can be reduced.
  • a coating liquid may be apply
  • the glass at a temperature near the softening point is soft, and the glass can flow in a viscous manner so as to absorb the difference in thermal expansion between the glass and the film. Thereafter, when the glass plate is rapidly cooled, warpage occurs due to a difference in thermal expansion between the glass plate and a film formed on the glass plate. Warpage occurs at the end of a glass plate with a film. The central part of the glass plate with the film is pressed against the transport roll by gravity and becomes flat.
  • the front and back surfaces of a glass plate are ion-exchanged, and ions having a small ion radius (for example, Li ions and Na ions) contained in the glass are replaced with ions having a large ion radius (for example, K ions).
  • ions having a small ion radius for example, Li ions and Na ions
  • K ions for example, K ions
  • ion exchange is performed by immersing a glass plate in a high-temperature treatment solution.
  • a coating process for forming a film on the glass plate is performed.
  • the coating process in this case is preferably a heat treatment at a temperature not exceeding the temperature at which the strengthening is weakened.
  • the order of the coating process and the strengthening process is not particularly limited. However, when the coating process is performed after the tempering process, heating beyond the annealing point where viscous flow occurs in the tempered glass sheet may relieve the residual stress and weaken the strengthening. It is preferable to carry out the process.
  • Warpage occurs due to the difference in thermal expansion between the glass plate and the film in the process of cooling the heated glass plate for film formation. Warpage occurs at the end of a glass plate with a film. The central part of the glass plate with a film is pressed against a support such as a table by gravity and becomes flat.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a cross section of a tempered glass plate with a film used in the cutting step according to the first embodiment.
  • the direction of the arrow indicates the direction of action of residual stress in the tempered glass sheet
  • the size of the arrow indicates the magnitude of stress in the tempered glass sheet.
  • the tempered glass plate 10 includes a surface layer 13 and a back surface layer 15 as a reinforced layer having a residual compressive stress, and an intermediate layer 17 formed between the surface layer 13 and the back surface layer 15 and having a residual tensile stress.
  • the film 18 is supported on the back surface 14 of the tempered glass plate 10.
  • the end surface of the tempered glass plate 10 may be covered with a reinforcing layer extending from the end of the surface layer 13 and the end of the back surface layer 15. Further, the end face of the tempered glass plate 10 may not be covered with the tempered layer, and the end face of the intermediate layer 17 may be exposed at the end face of the tempered glass plate 10.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the residual stress distribution of the air-cooled tempered glass sheet.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a residual stress distribution of a chemically strengthened glass plate.
  • the residual compressive stress decreases as it goes from both ends in the thickness direction of the tempered glass plate 10, and a residual tensile stress is generated inside the tempered glass plate 10.
  • CS is the maximum residual compressive stress (surface compressive stress) (> 0) of the reinforcing layers 13 and 15 CT is an internal residual tensile stress (> 0) in the intermediate layer 17, DOL is the reinforcing layer 13, A thickness of 15 is shown respectively.
  • CS, CT, and DOL are the tempering conditions (in the case of air-cooled tempering method, the heating temperature and cooling rate of the glass plate, in the case of ion exchange method, the concentration and temperature of the processing solution, and the glass plate to the processing solution. The immersion time can be adjusted.
  • the surface compressive stress (CS) of the reinforcing layers 13 and 15 and the thickness (DOL) of the reinforcing layers 13 and 15 are measured by, for example, a surface stress meter FSM-6000 (manufactured by Orihara Seisakusho).
  • CT (CS ⁇ DOL) / (t ⁇ 2 ⁇ DOL) (1)
  • CS, CT, and DOL are measured with the film 18 attached.
  • the surface on which the film 18 is not formed is measured.
  • the measurement is performed by a microbirefringence imaging system Abrio (manufactured by HINDS Instruments).
  • CT (C1 ⁇ D1 / 2 + C2 ⁇ D2 / 2) / (t ⁇ D1 ⁇ D2) (2)
  • C1 represents the maximum residual compressive stress of the surface layer 13
  • D1 represents the thickness of the surface layer 13
  • C2 represents the maximum residual compressive stress of the back surface layer 15
  • D2 represents the thickness of the back surface layer 15.
  • CT CS / a (3)
  • a a constant determined by the temperature at the time of starting the cooling of the glass plate, the cooling rate of the glass, the thickness of the glass plate, and is usually in the range of 2.0 to 2.5.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the cutting process according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the irradiation position of the laser beam and the tip position of the crack in the tempered glass plate with a film.
  • the laminated plate 101 (see FIG. 8) is cut out from the tempered glass plate 10 with the film 18.
  • the laminated plate 101 to be cut out includes a part of the tempered glass plate 10 and a part of the film 18.
  • the tempered glass plate 10 with the film 18 is locally irradiated with the laser light 20, the irradiation position of the laser light 20 on the tempered glass plate 10 with the film 18 is moved, and the tempered glass plate 10 is moved in the plate thickness direction.
  • the crack 30 penetrating into the film is extended.
  • the crack 30 extends along the locus of the irradiation position of the laser beam 20 on the tempered glass plate 10.
  • the tempered glass plate 10 may move, the light source of the laser beam 20 may move, or both may move. Instead of moving the tempered glass plate 10, the tempered glass plate 10 may be rotated. Further, in order to move the irradiation position of the laser beam 20 on the tempered glass plate 10, a galvanometer mirror that reflects the laser beam from the light source toward the tempered glass plate 10 may be rotated.
  • the crack 30 penetrates the tempered glass plate 10 and the film 18 in the plate thickness direction, and the cutting of this embodiment is a so-called full cut cutting.
  • the scribe line may not be formed at the cutting position of the tempered glass plate 10 before the laser irradiation.
  • a scribe line may be formed, but it takes time to form the scribe line.
  • the tempered glass board 10 may be missing when forming the scribe line.
  • An initial crack may be formed at the cutting start position of the tempered glass plate 10.
  • the initial crack is formed by, for example, a cutter, a file, or a laser.
  • microcracks formed by grinding can be used as initial cracks.
  • the cutting start position and the cutting end position of the tempered glass plate 10 may be either the outer periphery of the tempered glass plate 10 or the inside of the tempered glass plate 10. Moreover, the shape of the cutting line of the tempered glass plate 10 may be various.
  • Laser light 20 is emitted from a light source, then condensed by an optical system such as a condenser lens, is incident on the front surface 12 of the tempered glass plate 10, and is emitted from the rear surface 14 of the tempered glass plate 10.
  • the film 18 may be supported on the surface (back surface 14) from which the laser light 20 is emitted in the tempered glass plate 10. Absorption of the laser beam 20 by the film 18 can be suppressed.
  • the tempered glass plate 10 While the laser beam 20 passes through the tempered glass plate 10, the tempered glass plate 10 absorbs part of the irradiation energy of the laser beam 20 as heat, and thermal stress is generated in the tempered glass plate 10. Using this thermal stress, cutting of the tempered glass plate 10 is controlled. At this time, the film 18 is also cut simultaneously. The film 18 absorbs part of the irradiation energy of the laser light 20 as heat and may be cut by the thermal stress, or may be cut by the thermal stress generated in the tempered glass plate 10.
  • the cutting mechanism of the tempered glass and the cutting of the non-tempered glass of the present embodiment are fundamentally different, and the way of crack extension is completely different.
  • the glass plate In cutting the non-strengthened glass plate, the glass plate is locally heated with laser light, and the irradiation position of the laser light on the glass plate is moved to form a temperature gradient along the moving direction. A tensile stress is generated in the vicinity of the rear of the irradiation position of the laser beam, and the crack extends due to this tensile stress.
  • the tip position of the crack follows the irradiation position of the laser light as the irradiation position of the laser light moves.
  • the extension of the crack is performed only by the irradiation energy of the laser beam. Therefore, if laser irradiation is interrupted in the middle of cutting, the extension of cracks stops.
  • the tensile stress is not generated by laser light as in the case of cutting of non-tempered glass. May be.
  • the crack extends by itself due to residual tensile stress.
  • the crack can extend in any direction. Further, when the crack extension speed reaches a certain speed, the crack branches.
  • CT internal residual tensile stress
  • the intermediate layer 17 is locally heated at a temperature equal to or lower than the annealing point by the laser light 20 while cutting the tempered glass plate 10 by extending the crack 30 due to the internal residual tensile stress CT.
  • a tensile stress or a compressive stress smaller than the internal residual tensile stress CT is locally generated in the intermediate layer 17 to suppress the extension of the crack 30 due to the internal residual tensile stress CT. That is, the extension speed of the crack 30 can be controlled by controlling the moving speed of the irradiation position of the laser beam 20. By controlling the extension speed of the crack 30, the direction in which the crack 30 extends can be determined, and the crack 30 can be prevented from branching.
  • the extension trajectory of the crack 30 can be controlled with high accuracy.
  • the reason why the intermediate layer 17 is heated at a temperature equal to or lower than the annealing point is that when the heating exceeds the annealing point, the thermal stress is relieved by the viscous flow of the glass plate.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a stress distribution in a cross section along the line AA in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a stress distribution in a cross section along the line BB in FIG.
  • the cross section in FIG. 7 is a cross section behind the cross section in FIG.
  • “rear” means the rear in the moving direction of the irradiation position of the laser light on the tempered glass plate (that is, the rearward direction of the crack in the tempered glass plate).
  • the direction of the arrow indicates the direction of the stress applied to the tempered glass sheet
  • the length of the arrow indicates the magnitude of the stress on the tempered glass sheet.
  • the laser-irradiated portion of the intermediate layer 17 is heated to a higher temperature than the other portions of the intermediate layer 17. Therefore, a tensile stress or a compressive stress smaller than the internal residual tensile stress CT is generated in the laser irradiated portion of the intermediate layer 17, and the extension of the crack 30 due to the internal residual tensile stress CT is suppressed. If compressive stress is generated as shown in FIG. 6, extension of the crack 30 can be reliably prevented. On the other hand, when a tensile stress smaller than the internal residual tensile stress CT is generated, the tip position of the crack 30 and the irradiation position of the laser beam 20 are close to each other, and the tip position of the crack 30 can be accurately controlled.
  • the vicinity of the rear part of the laser irradiation portion of the intermediate layer 17 is lower in temperature than the laser irradiation portion of the intermediate layer 17. Therefore, a tensile stress larger than the internal residual tensile stress CT is generated in the vicinity of the rear of the laser irradiation portion of the intermediate layer 17.
  • the crack 30 is formed in a portion where the tensile stress exceeds a predetermined value, and is concentrated in a portion where the tensile stress is large. Therefore, the tip position of the crack 30 does not deviate from the locus of the irradiation position of the laser beam 20.
  • the tip position of the crack 30 follows the irradiation position of the laser beam 20 as the irradiation position of the laser beam 20 moves, and does not pass the irradiation position of the laser beam 20.
  • the tip position of the crack 30 may partially overlap the irradiation position of the laser light 20 as long as it does not pass the irradiation position of the laser light 20.
  • the intermediate layer 17 is locally heated by the laser beam 20, and a tensile stress or a compressive stress smaller than the internal residual tensile stress CT is locally generated in the intermediate layer 17,
  • the extension of the crack 30 due to the internal residual tensile stress CT is suppressed. Therefore, the tip position of the crack 30 can be controlled with high accuracy, and the cutting accuracy can be improved.
  • the reinforcing layers 13 and 15 are heated by the laser light 20, so that the laser light 20 having a high internal transmittance is used.
  • ⁇ ⁇ M ( ⁇ is the absorption coefficient (cm ⁇ 1 ) of the tempered glass plate 10 with respect to the laser light 20) is 3. It is preferably 0 or less (that is, the internal transmittance of laser light is 5% or more).
  • ⁇ ⁇ M By setting ⁇ ⁇ M to 3.0 or less, most of the irradiation energy of the laser light 20 is prevented from being absorbed as heat in the vicinity of the surface 12 of the tempered glass plate 10, and a steep temperature gradient in the plate thickness direction. Can be prevented well. This prevents the laser irradiation portion of the surface layer 13 from becoming significantly hotter than the laser irradiation portion of the intermediate layer 17 and prevents a tensile stress larger than the internal residual tensile stress CT from being generated in the laser irradiation portion of the intermediate layer 17. Can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the tip position of the crack 30 from overtaking the irradiation position of the laser light 20.
  • ⁇ ⁇ M is more preferably 0.3 or less (laser light internal transmittance of 74% or more), further preferably 0.105 or less (laser light internal transmittance of 90% or more), and particularly preferably 0.02 or less. (Internal transmittance of laser beam is 98% or more).
  • the internal residual tensile stress CT is preferably 15 MPa or more so that the extension of the crack 30 is mainly performed by the residual tensile stress of the intermediate layer 17. Thereby, the position where the tensile stress reaches a predetermined value (that is, the tip position of the crack 30) and the irradiation position of the laser beam 20 are sufficiently close, and the cutting accuracy is improved.
  • the internal residual tensile stress CT is more preferably 30 MPa or more, and further preferably 40 MPa. When the internal residual tensile stress CT is 30 MPa or more, the crack 30 extends only by the residual tensile stress of the intermediate layer 17, and the tip position of the crack 30 and the irradiation position of the laser beam 20 become closer, so that the cutting accuracy is improved. Further improve.
  • a near infrared (hereinafter simply referred to as “near infrared”) laser having a wavelength of 800 to 1100 nm is used.
  • the near-infrared laser for example, a Yb fiber laser (wavelength: 1000 to 1100 nm), a Yb disk laser (wavelength: 1000 to 1100 nm), an Nd: YAG laser (wavelength: 1064 nm), a high-power semiconductor laser (wavelength: 808 to 980 nm) ).
  • These near-infrared lasers are high-powered and inexpensive, and it is easy to adjust ⁇ ⁇ M within a desired range.
  • a high-power and inexpensive near-infrared laser is used as the light source of the laser light 20, but any light source having a wavelength of 250 to 5000 nm may be used.
  • any light source having a wavelength of 250 to 5000 nm may be used.
  • UV laser wavelength: 355 nm
  • green laser wavelength: 532 nm
  • Ho: YAG laser wavelength: 2080 nm
  • Er YAG laser (2940 nm)
  • laser using a mid-infrared light parametric oscillator (wavelength: 2600) To 3450 nm).
  • the oscillation method of the laser beam 20 is not limited, and either a CW laser that continuously oscillates the laser beam or a pulse laser that oscillates the laser beam intermittently can be used.
  • the intensity distribution of the laser beam 20 is not limited, and may be a Gaussian type or a top hat type.
  • the absorption coefficient ⁇ increases as the content of iron (Fe), cobalt (Co), and copper (Cu) in the tempered glass plate 10 increases. Becomes larger. In this case, the absorption coefficient ⁇ increases in the vicinity of the absorption wavelength of the rare earth atom as the content of the rare earth element (for example, Yb) in the tempered glass plate 10 increases.
  • the adjustment of the absorption coefficient ⁇ uses iron from the viewpoint of glass transparency and cost, and cobalt, copper, and rare earth elements may not be substantially contained in the tempered glass plate 10.
  • the intensity of the laser beam 20 is attenuated according to Lambert-Beer's law. Therefore, the front surface 12 and the back surface 14 of the tempered glass plate 10 have the same or substantially the same laser power density (W / cm 2 ), that is, the same or substantially the same temperature.
  • the area of the laser beam 20 may be smaller than the area of the laser beam 20 on the surface 12. If the condensing position of the laser beam 20 is on the side opposite to the light source with respect to the tempered glass plate 10, the area of the laser beam 20 on the back surface 14 is smaller than the area of the laser beam 20 on the front surface 12. If the temperatures of the front surface 12 and the back surface 14 of the tempered glass plate 10 are approximately the same, the cracks 30 extend to the same extent on the front surface 12 and the back surface 14 of the tempered glass plate 10.
  • the condensing position of the laser beam 20 may be inside the tempered glass plate 10 or may be on the light source side with respect to the tempered glass plate 10 as shown in FIG.
  • the laser beam 20 may be formed in a circle having a diameter ⁇ smaller than the plate thickness t of the tempered glass plate 10.
  • the diameter ⁇ is, for example, 1 mm or less, preferably 0.5 mm or less.
  • the shape of the laser beam 20 on the surface 12 of the tempered glass plate 10 may be various, and may be, for example, a rectangle or an ellipse.
  • Examples of the use of the laminated plate cut out from the tempered glass plate 10 in the cutting step include FPD substrates and cover glasses for vehicle window glasses, architectural window glasses, liquid crystal displays, and cover glass for solar cell panels. It is done.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a cutout position of a laminated plate cut out from a tempered glass plate with a film.
  • membrane is shown with an oblique line.
  • the film is not shown because it is not visible due to the presence of the tempered glass plate.
  • the laminated plate 101 can be cut out from a portion of the tempered glass plate 10 with the film 18 without warping. As a warped portion, the end portion of the tempered glass plate 10 with the film 18 is cut out by a cutting process. Therefore, a laminated board having a desired shape can be obtained.
  • a plurality of laminated plates 101 are cut out from the tempered glass plate 10 with the film 18, so that the laminated plates 101 can be efficiently produced in large quantities.
  • the air cooling strengthening method since it is difficult to transport a small glass plate with a transport roll, it is effective to transport a large glass plate with a transport roll and cut it after air cooling strengthening.
  • FIG. 9 is a diagram showing a protection process according to the first embodiment.
  • the method for manufacturing a laminated plate may further include a step of protecting the cut surface of the laminated plate 101 with the resin 19. Instead of chamfering the cut surface of the laminate 101, the laminate 101 is less likely to break.
  • the resin 19 for example, a thermoplastic elastomer (for example, polyvinyl chloride) is used.
  • the resin 19 may be formed only on the cut surface of the laminated plate 101 as shown in FIG. 9A, or may be formed so as to protrude from the cut surface of the laminated plate 101 as shown in FIG. 9B. Good.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a cutting process according to the second embodiment. 10, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the cutting step of the present embodiment includes a step of locally blowing the gas 40 to the tempered glass plate 10 with the film 18, and the spray position of the gas 40 on the tempered glass plate 10 is interlocked with the irradiation position of the laser beam 20.
  • the irradiation position of the laser beam 20 may exist inside the spray position of the gas 40.
  • the spray position of the gas 40 may be in front of or behind the irradiation position of the laser beam 20.
  • the gas 40 blows off a deposit (for example, dust) on the tempered glass plate 10 to prevent the laser light 20 from being absorbed by the deposit and prevent the surface 12 of the tempered glass plate 10 from being overheated.
  • the gas 40 may be blown to the surface (front surface 12) opposite to the surface (back surface 14) that supports the film 18 of the tempered glass plate 10.
  • the gas 40 may be a cooling gas that locally cools the tempered glass plate 10 (for example, compressed air at room temperature). Since a rapid temperature gradient occurs along the moving direction of the irradiation position of the laser beam 20, the distance between the position where the tensile stress reaches a predetermined value (that is, the tip position of the crack 30) and the position of the laser beam 20 is as follows. Shorter. Therefore, since the position controllability of the crack 30 is improved, the cutting accuracy can be further improved.
  • a cooling gas that locally cools the tempered glass plate 10 (for example, compressed air at room temperature). Since a rapid temperature gradient occurs along the moving direction of the irradiation position of the laser beam 20, the distance between the position where the tensile stress reaches a predetermined value (that is, the tip position of the crack 30) and the position of the laser beam 20 is as follows. Shorter. Therefore, since the position controllability of the crack 30 is improved, the cutting accuracy can be further improved.
  • the nozzle 50 is formed in a cylindrical shape as shown in FIG. 10, for example, and the laser beam 20 may pass through the nozzle 50.
  • the central axis 51 of the nozzle 50 and the optical axis 21 of the laser light 20 may be arranged coaxially. The positional relationship between the spray position of the gas 40 and the irradiation position of the laser beam 20 is stabilized.
  • the tempered glass plate 10 may move, the nozzle 50 may move, or both may move.

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Abstract

　積層板の製造方法は、ガラス板上に膜を形成するコーティング工程と、ガラス板の表面及び裏面を強化し、強化ガラス板を作製する強化工程と、膜１８付きの強化ガラス板１０に局所的にレーザ光を照射し、膜１８付きの強化ガラス板１０におけるレーザ光２０の照射位置を移動させ、膜１８付きの強化ガラス板１０を板厚方向に貫通するクラック３０を伸展させる切断工程とを有する。コーティング工程及び強化工程の少なくとも一方は、熱処理を伴う工程である。切断工程は、レーザ光２０によって徐冷点以下の温度で強化ガラス板１０の中間層１７を局所的に加熱し、内部残留引張応力ＣＴよりも小さい引張応力、又は圧縮応力を中間層１７に局所的に発生させ、内部残留引張応力によるクラック３０の伸展速度を制御する。

Description

積層板の製造方法
　本発明は、積層板の製造方法に関する。
　ガラスを強化する強化法として、例えば風冷強化法等の物理強化法、イオン交換法等の化学強化法がある（例えば、特許文献１、２参照）。強化ガラス板は、ガラス板の表面や裏面に残留圧縮応力を生じさせ、ガラス板の表面や裏面を強化したものである。
　従来、強化ガラス板の切断が困難であり、強化ガラス板の製造は、ガラス板を製品サイズに切断した後、強化することにより行われていた。
日本国特開２０００－２９００３０号公報 日本国特公平６－６００３９号公報
　ところで、近年、低反射膜等の膜の付いた強化ガラス板が開発されている。
　しかしながら、膜形成のための熱処理時、又はガラス板を強化するための熱処理時に、膜とガラス板との熱膨張差によって反りが生じることがあった。反りは、膜付きのガラス板の端部で生じ、求める形状が得るのが困難だった。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、求める形状が得られる積層板の製造方法の提供を目的とする。
　上記課題を解決するため、一の態様による積層板の製造方法は、
　強化ガラス板と、該強化ガラス板で支持される膜とを有する積層板の製造方法であって、
　ガラス板上に膜を形成するコーティング工程と、
　ガラス板の表面及び裏面を強化し、残留圧縮応力を有する強化層としての表面層及び裏面層、並びに該表面層と裏面層の間に形成され、内部残留引張応力を有する中間層を含む強化ガラス板を作製する強化工程と、
　膜付きの強化ガラス板に局所的にレーザ光を照射し、膜付きの強化ガラス板におけるレーザ光の照射位置を移動させ、前記膜付きの強化ガラス板を板厚方向に貫通するクラックを伸展させ、前記膜付きの強化ガラス板から積層板を切り出す切断工程とを有し、
　該切断工程は、前記レーザ光によって徐冷点以下の温度で前記中間層を局所的に加熱し、前記内部残留引張応力よりも小さい引張応力、又は圧縮応力を前記中間層に局所的に発生させ、前記内部残留引張応力によるクラックの伸展速度を制御する。
　本発明によれば、求める形状が得られる積層板の製造方法が提供される。
第１実施形態による切断工程に供される膜付きの強化ガラス板の一例を示す断面図である。 風冷強化ガラス板の残留応力分布の一例を示す模式図である。 化学強化ガラス板の残留応力分布の一例を示す模式図である。 第１実施形態による切断工程の説明図である。 膜付きの強化ガラス板におけるレーザ光の照射位置と、クラックの先端位置との関係の一例を示す図である。 図５のＡ－Ａ線に沿った断面での応力分布の一例を示す模式図である。 図５のＢ－Ｂ線に沿った断面での応力分布の一例を示す模式図である。 膜付きの強化ガラス板から切り出される積層板の切り出し位置の一例を示す図である。 第１実施形態による保護工程を示す図である。 第２実施形態による切断工程の説明図である。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。
　［第１実施形態］
　積層板は、強化ガラス板と、強化ガラス板で支持される膜とを有する。膜は、強化ガラス板の片面に配設されるが、両面に配設されてもよく、両面に配設される２つの膜は互いに異なる機能を有してもよい。
　積層板の製造方法は、コーティング工程と、強化工程と、切断工程とを有する。コーティング工程と、強化工程との順序は特に限定されず、どちらの工程が先であってもよいし、両方の工程が同時に行われてもよい。両方の工程が同時に行われる場合、コーティング工程で加熱したガラス板を室温まで冷却するときに、ガラス板を急冷することで、ガラス板を強化する。切断工程は、コーティング工程及び強化工程の後に行われる。以下、各工程について説明する。
　コーティング工程は、ガラス板上に膜を形成する。ガラス板のガラスの種類は、特に限定されないが、例えばソーダライムガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。ガラス板の厚さは、ガラス板の用途に応じて適宜設定され、例えば０．１～２５ｍｍである。物理強化による強化ガラス板の場合、１．５ｍｍ以上であると強化工程においてガラス板の表面や裏面と内部との間に温度差を付けやすくなるため好ましい。
　ガラス板上に形成する膜は、例えば微細な凹凸構造を有する低反射膜（Anti Reflection Layer）であってよい。低反射膜は例えばシリカ微粒子を含み、シリカ微粒子がガラス板の表面を覆うように配列される。複数のシリカ微粒子からなる層が複数積層されてもよい。シリカ微粒子同士はバインダーで結合され、バインダーはシリカ微粒子をガラス板上に固定する。バインダーは金属酸化物を含み、例えばケイ素酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、及びタンタル酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属酸化物を含む。
　膜の形成方法は、湿式法、乾式法（真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等を含む）のいずれでもよく、膜の種類に応じて適宜選択される。低反射膜の形成方法としては、ガラス板上にコーティング液を塗布し、熱処理する方法がある。熱処理の最高温度は、例えば２００℃～１８００℃である。熱処理の最高温度は、好ましくは４００℃以上、より好ましくは６００℃以上である。
　低反射膜のためのコーティング液は、例えば、シリカ微粒子、加水分解可能な金属化合物、加水分解のための触媒、水及び溶媒を混合し、金属化合物を加水分解させて調製される。金属化合物は、熱処理によってバインダーとなるものであって、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＴａ等の少なくもとも１種の金属元素を含む金属アルコキシドを含む。このコーティング液をガラス板に塗布し、加熱すると、金属化合物の加水分解物の脱水縮合反応が行われ、また、揮発性成分の気化が行われ、低反射膜が形成される。
　尚、低反射膜のためのコーティング液は、シリカ微粒子を含まないものであってもよく、例えば、アルコキシシラン類、アルコキシシラン類の加水分解物、及びアルコキシシラン類の部分縮合物からなる群より選ばれる少なくとも１つと、水と、溶媒とを混合して調製されてもよい。
　コーティング液の塗布方法としては、特に限定されないが、例えばスピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法、フローコート法、スクリーン印刷法等が用いられる。
　尚、本実施形態の膜は、低反射膜であるが、膜の種類は多種多様であってよく、例えば金属膜（赤外線反射膜）と、誘電体膜とを積層してなる低放射膜（Low Emissivity Layer）であってよい。金属膜としては、例えばＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｔｉ等を主成分とする膜が用いられる。誘電体膜としては、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２等の酸化物膜、ＳｉＮｘ等の窒化物膜、酸窒化ケイ素アルニウム（ＳｉＡｌＯＮ）等の金属酸窒化物膜が用いられる。低放射膜は、例えばスパッタ法で形成される。
　強化工程は、ガラス板の表面や裏面に残留引張応力を生じさせ、ガラス板の表面や裏面を強化し、強化ガラス板を作製する。強化方法は、風冷強化法等の物理強化法、イオン交換法等の化学強化法のいずれでもよい。
　風冷強化法は、軟化点付近の温度のガラス板を両側から急冷し、ガラス板の表面や裏面と、ガラス板の内部との間に温度差をつけることで、ガラス板の表面や裏面に残留圧縮応力を生じさせ、ガラス板の表面や裏面を強化する。
　風冷強化法における急冷は、コーティング工程と同時に行われてよく、コーティング液を塗布したガラス板を加熱した後、室温まで冷却するときに行われてよい。例えば、コーティング液を塗布したガラス板を複数の搬送ローラで水平に搬送しながら加熱及び急冷を行うことで、膜形成、及びガラス強化を連続的に行うことができる。コーティング工程後に強化工程が行われる場合に比べて、強化のための再加熱が不要なので、時間やコストを低減することができる。コーティング液はガラス板の上面に塗布され、搬送ロールはガラス板を下方から支持してよい。
　ところで、軟化点付近の温度のガラスは柔らかく、ガラスと膜との熱膨張差を吸収するようにガラスが粘性流動できる。その後、ガラス板が急冷されると、ガラス板とガラス板上に形成された膜との熱膨張差によって反りが生じる。反りは、膜付きのガラス板の端部で生じる。膜付きのガラス板の中央部は重力で搬送ロールに押し付けられ、平坦になる。
　イオン交換法は、ガラス板の表面や裏面をイオン交換し、ガラスに含まれる小さなイオン半径のイオン（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）を大きなイオン半径のイオン（例えば、Ｋイオン）に置換する。これにより、ガラス板の表面や裏面に残留圧縮応力を生じさせ、ガラス板の表面や裏面を強化する。イオン交換法では、ガラス板を高温の処理液に浸漬してイオン交換を行う。
　イオン交換法の場合、ガラス板の両面（表面及び裏面）をイオン交換した後に、ガラス板上に膜を形成するコーティング工程が行われる。この場合のコーティング工程は、強化が弱まるような温度を超えない温度での熱処理が好ましい。尚、風冷強化法の場合、コーティング工程と強化工程との順序は特に限定されない。ただし、強化工程後にコーティング工程を実施する場合、強化ガラス板に粘性流動が生じるような徐冷点を超えて加熱すると、残留応力が緩和して強化が弱まる可能性があるため、コーティング工程後に強化工程を実施することが好ましい。
　強化工程の後で、コーティング工程が行われる場合も、膜形成のため加熱したガラス板を冷却する過程で、ガラス板と膜との熱膨張差によって反りが生じる。反りは、膜付きのガラス板の端部で生じる。膜付きのガラス板の中央部は、重力でテーブル等の支持体に押し付けられ、平坦になる。
　図１は、第１実施形態による切断工程に供される膜付きの強化ガラス板の断面の一例を示す図である。図１において、矢印の方向は強化ガラス板における残留応力の作用方向を示し、矢印の大きさは強化ガラス板における応力の大きさを示す。
　強化ガラス板１０は、残留圧縮応力を有する強化層としての表面層１３及び裏面層１５、並びに表面層１３と裏面層１５との間に形成され、残留引張応力を有する中間層１７を含む。強化ガラス板１０の裏面１４で、膜１８が支持される。
　強化ガラス板１０の端面は、表面層１３の端部及び裏面層１５の端部から延びる強化層で覆われていてよい。また、強化ガラス板１０の端面は強化層で覆われておらず、強化ガラス板１０の端面に中間層１７の端面が露出していてもよい。
　図２は、風冷強化ガラス板の残留応力分布の一例を示す模式図である。図３は、化学強化ガラス板の残留応力分布の一例を示す模式図である。
　図２及び図３に示すように、強化ガラス板１０の板厚方向両端から内部に向かうほど残留圧縮応力が小さくなり、強化ガラス板１０の内部には残留引張応力が生じている。
　図２及び図３において、ＣＳは強化層１３、１５の最大残留圧縮応力（表面圧縮応力）（＞０）、ＣＴは中間層１７における内部残留引張応力（＞０）、ＤＯＬは強化層１３、１５の厚さをそれぞれ示す。ＣＳやＣＴ、ＤＯＬは、強化処理条件（風冷強化法の場合にはガラス板の加熱温度や冷却速度等、イオン交換法の場合には処理液の濃度や温度、処理液へのガラス板の浸漬時間等）で調節可能である。
　強化層１３、１５の表面圧縮応力（ＣＳ）及び強化層１３、１５の厚さ（ＤＯＬ）は、例えば、表面応力計ＦＳＭ－６０００（折原製作所製）により測定される。
　化学強化ガラス板の場合、中間層１７の内部残留引張応力（ＣＴ）は、下記の数式（１）で算出される。
ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ－２×ＤＯＬ）・・・（１）
　ＣＳやＣＴ、ＤＯＬは、膜１８付きの状態で測定される。通常は、膜１８が形成されていない面を測定するが、膜１８が形成された面を測定する場合は、顕微複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏ（ＨＩＮＤＳ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製）により測定される。
　尚、表面層１３及び裏面層１５が異なる厚さ、異なる最大圧縮応力を有している場合、内部残留引張応力（ＣＴ）は、下記の数式（２）で算出される。
ＣＴ＝（Ｃ１×Ｄ１／２＋Ｃ２×Ｄ２／２）／（ｔ－Ｄ１－Ｄ２）・・・（２）
　上記式（２）中、Ｃ１は表面層１３の最大残留圧縮応力、Ｄ１は表面層１３の厚さ、Ｃ２は裏面層１５の最大残留圧縮応力、Ｄ２は裏面層１５の厚さを示す。
　物理強化ガラス板の場合、中間層１７の内部残留引張応力（ＣＴ）は、下記の数式（３）で算出される。
ＣＴ＝ＣＳ／ａ　　　（３）
　数式（３）において、ａはガラス板の冷却開始時の温度、ガラスの冷却速度、ガラス板の厚さなどで決まる定数であって、通常は２．０～２．５の範囲内である。
　図４は、第１実施形態による切断工程の説明図である。図５は、膜付きの強化ガラス板におけるレーザ光の照射位置と、クラックの先端位置との関係の一例を示す図である。
　切断工程では、膜１８付きの強化ガラス板１０から積層板１０１（図８参照）を切り出す。切り出される積層板１０１は、強化ガラス板１０の一部と膜１８の一部とを含む。
　切断工程では、膜１８付きの強化ガラス板１０に局所的にレーザ光２０を照射し、膜１８付きの強化ガラス板１０におけるレーザ光２０の照射位置を移動させ、強化ガラス板１０を板厚方向に貫通するクラック３０を伸展させる。強化ガラス板１０におけるレーザ光２０の照射位置の軌跡に沿って、クラック３０が伸展する。強化ガラス板１０におけるレーザ光２０の照射位置の移動のため、強化ガラス板１０が移動してもよいし、レーザ光２０の光源が移動してもよく、両者が移動してもよい。強化ガラス板１０の移動の代わりに、強化ガラス板１０の回転を行ってもよい。また、強化ガラス板１０におけるレーザ光２０の照射位置の移動のため、光源からのレーザ光を強化ガラス板１０に向けて反射するガルバノミラーを回転してもよい。
　クラック３０は強化ガラス板１０及び膜１８を板厚方向に貫通しており、本実施形態の切断は所謂フルカット切断である。
　強化ガラス板１０の切断位置には、レーザ照射前に、スクライブ線（溝線）が形成されなくてよい。スクライブ線が形成されてもよいが、スクライブ線の形成に手間がかかる。また、スクライブ線の形成時に、強化ガラス板１０が欠けることがある。
　強化ガラス板１０の切断開始位置には、初期クラックが形成されてよい。初期クラックは、例えばカッタやヤスリ、レーザで形成される。強化ガラス板１０の端面が砥石等で研削されたものである場合、研削によって形成されるマイクロクラックを初期クラックとして利用できる。
　強化ガラス板１０の切断開始位置や切断終了位置は、強化ガラス板１０の外周、強化ガラス板１０の内部のいずれでもよい。また、強化ガラス板１０の切断線の形状は、多種多様であってよい。
　レーザ光２０は、光源から出射された後、集光レンズ等の光学系で集光され、強化ガラス板１０の表面１２に入射し、強化ガラス板１０の裏面１４から出射する。強化ガラス板１０におけるレーザ光２０が出射する面（裏面１４）で膜１８が支持されてよい。膜１８によるレーザ光２０の吸収を抑えることができる。
　強化ガラス板１０の表面１２におけるレーザ光２０の強度をＩ０とし、強化ガラス板１０中を距離Ｌ（ｃｍ）だけ移動したときのレーザ光２０の強度をＩとすると、Ｉ＝Ｉ０×ｅｘｐ（－α×Ｌ）の式が成立する。この式は、ランベルト・ベールの法則と呼ばれるものである。αはレーザ光２０に対する強化ガラス板１０の吸収係数（ｃｍ－１）を表し、レーザ光２０の波長や強化ガラス板１０の化学組成等で決まる。αは紫外可視近赤外分光光度計等により測定される。
　レーザ光２０が強化ガラス板１０を通過する間に、強化ガラス板１０がレーザ光２０の照射エネルギーの一部を熱として吸収し、強化ガラス板１０に熱応力が生じる。この熱応力を利用して、強化ガラス板１０の切断を制御する。このとき、膜１８も同時に切断される。膜１８は、レーザ光２０の照射エネルギーの一部を熱として吸収し、その熱応力で切断してもよいし、強化ガラス板１０に生じる熱応力で切断してもよい。
　ところで、本実施形態の強化ガラスの切断と、非強化ガラスの切断とは、切断のメカニズムが根本的に異なり、クラックの伸展の仕方が全く異なる。
　非強化ガラス板の切断では、ガラス板をレーザ光で局所的に加熱すると共に、ガラス板におけるレーザ光の照射位置を移動させ、移動方向に沿って温度勾配を形成する。レーザ光の照射位置の後方近傍に引張応力が生じ、この引張応力でクラックが伸展する。クラックの先端位置は、レーザ光の照射位置の移動に伴い、レーザ光の照射位置に追従する。このように、クラックの伸展は、レーザ光の照射エネルギーのみで行われる。従って、切断の途中でレーザ照射を中断すると、クラックの伸展が止まる。
　これに対し、本実施形態の強化ガラスの切断では、元々ガラス板内部に存在する残留引張応力を利用するために、非強化ガラスの切断の場合のように、レーザ光で引張応力を発生させなくてもよい。また、強化ガラス板に何らかの力を作用させてクラックを発生させると、残留引張応力のためにクラックは自ら伸展する。また、ガラス板内部の残留引張応力はガラス板全体に存在しているのでクラックは任意の方向に伸展しうる。さらにクラックの伸展速度がある速度まで達するとクラックが分岐する。
　本発明者の知見によると、中間層１７の内部残留引張応力（ＣＴ）が３０ＭＰａ以上になると、中間層１７の残留引張応力のみで、強化ガラス板１０に形成されたクラックが自然に伸展する（自走する）。
　そこで、本実施形態では、内部残留引張応力ＣＴによるクラック３０を伸展させることで強化ガラス板１０を切断しつつ、レーザ光２０によって徐冷点以下の温度で中間層１７を局所的に加熱し、内部残留引張応力ＣＴよりも小さい引張応力、又は圧縮応力を中間層１７に局所的に発生させ、内部残留引張応力ＣＴによるクラック３０の伸展を抑制する。すなわち、レーザ光２０の照射位置の移動速度を制御することで、クラック３０の伸展速度を制御することができる。クラック３０の伸展速度を制御することにより、クラック３０の伸展する方向を定めることができ、また、クラック３０の分岐を防止できる。つまり、クラック３０の伸展速度を制御することにより、クラック３０の伸展の軌跡を高い精度で制御できる。尚、中間層１７を徐冷点以下の温度で加熱するのは、徐冷点を超えて加熱すると、ガラス板の粘性流動により熱応力が緩和されるからである。
　図６は、図５のＡ－Ａ線に沿った断面での応力分布の一例を示す模式図である。図７は、図５のＢ－Ｂ線に沿った断面での応力分布の一例を示す模式図である。図７の断面は、図６の断面よりも後方の断面である。ここで、「後方」とは、強化ガラス板におけるレーザ光の照射位置の移動方向後方（即ち、強化ガラス板におけるクラックの伸展方向後方）を意味する。図６及び図７において、矢印の方向は強化ガラス板における応力の作用方向を示し、矢印の長さは強化ガラス板における応力の大きさを示す。
　図６に示すように、中間層１７のレーザ照射部分は加熱され、中間層１７の他の部分よりも高温になる。そのため、中間層１７のレーザ照射部分では、内部残留引張応力ＣＴよりも小さい引張応力、又は圧縮応力が生じ、内部残留引張応力ＣＴによるクラック３０の伸展が抑制される。図６に示すように圧縮応力が生じていると、クラック３０の伸展を確実に防止できる。一方、内部残留引張応力ＣＴよりも小さい引張応力が生じていると、クラック３０の先端位置と、レーザ光２０の照射位置とが近くなり、クラック３０の先端位置を精度良く制御できる。
　これに対し、図７に示すように、中間層１７のレーザ照射部分の後方近傍は、中間層１７のレーザ照射部分よりも低温になる。そのため、中間層１７のレーザ照射部分の後方近傍に、内部残留引張応力ＣＴよりも大きい引張応力が生じる。クラック３０は引張応力が所定値を超える部分に形成され、引張応力の大きい部分に集中する。そのため、クラック３０の先端位置は、レーザ光２０の照射位置の軌跡から外れることはない。
　クラック３０の先端位置は、レーザ光２０の照射位置の移動に伴い、レーザ光２０の照射位置に追従し、レーザ光２０の照射位置を追い越さない。クラック３０の先端位置は、レーザ光２０の照射位置を追い越さない限り、レーザ光２０の照射位置と一部重なっていてもよい。
　このように、本実施形態によれば、レーザ光２０によって中間層１７を局所的に加熱し、内部残留引張応力ＣＴよりも小さい引張応力、又は圧縮応力を中間層１７に局所的に発生させ、内部残留引張応力ＣＴによるクラック３０の伸展を抑制する。従って、クラック３０の先端位置を精度良く制御することができ、切断精度を向上することができる。
　尚、図６に示すように、強化層１３、１５のレーザ照射部分は、加熱され、強化層１３、１５の他の部分よりも高温になる。そのため、強化層１３、１５のレーザ照射部分では、図１～図３に示す残留圧縮応力よりも大きい圧縮応力が生じ、クラック３０の伸展が抑制される。
　本実施形態では、強化層１３、１５だけでなく、中間層１７をレーザ光２０で加熱するため、内部透過率の高いレーザ光２０を使用する。強化ガラス板１０に入射してから出射するまでのレーザ光２０の移動距離をＭとすると、α×Ｍ（αはレーザ光２０に対する強化ガラス板１０の吸収係数（ｃｍ－１））が３．０以下である（即ち、レーザ光の内部透過率が５％以上である）ことが好ましい。
　α×Ｍを３．０以下とすることにより、レーザ光２０の照射エネルギーの大部分が強化ガラス板１０の表面１２近傍で熱として吸収されてしまうのを防ぎ、板厚方向に急激な温度勾配が生じるのを良好に防ぐことができる。これにより、表面層１３のレーザ照射部分が中間層１７のレーザ照射部分よりも著しく高温になるのを防ぎ、中間層１７のレーザ照射部分に内部残留引張応力ＣＴよりも大きな引張応力が生じるのを防ぐことができる。そのため、クラック３０の先端位置がレーザ光２０の照射位置を追い越すのを防ぐことができる。
　α×Ｍは、より好ましくは０．３以下（レーザ光の内部透過率７４％以上）、さらに好ましくは０．１０５以下（レーザ光の内部透過率９０％以上）、特に好ましくは０．０２以下（レーザ光の内部透過率９８％以上）である。
　レーザ光２０が強化ガラス板１０の表面１２に垂直に入射する場合、レーザ光２０の移動距離Ｍは、強化ガラス板１０の板厚ｔと同じ値（Ｍ＝ｔ）となる。一方、レーザ光２０は強化ガラス板１０の表面１２に斜めに入射する場合、スネルの法則に従って屈折する。屈折角をγとすると、レーザ光２０の移動距離Ｍは、Ｍ＝ｔ／ｃｏｓγの式で近似的に求められる。
　クラック３０の伸展は主に中間層１７の残留引張応力で行われるように、内部残留引張応力ＣＴは１５ＭＰａ以上であることが好ましい。これにより、引張応力が所定値に達する位置（即ち、クラック３０の先端位置）と、レーザ光２０の照射位置とが十分に近くなり、切断精度が向上する。内部残留引張応力ＣＴは、より好ましくは３０ＭＰａ以上、さらに好ましくは４０ＭＰａである。内部残留引張応力ＣＴが３０ＭＰａ以上であると、中間層１７の残留引張応力のみでクラック３０が伸展し、クラック３０の先端位置と、レーザ光２０の照射位置とがさらに近くなるので、切断精度がさらに向上する。
　レーザ光２０の光源としては、例えば波長が８００～１１００ｎｍの近赤外線（以下、単に「近赤外線」という）のレーザが用いられる。近赤外線レーザとしては、例えば、Ｙｂファイバーレーザ（波長：１０００～１１００ｎｍ）、Ｙｂディスクレーザ（波長：１０００～１１００ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長：１０６４ｎｍ）、高出力半導体レーザ（波長：８０８～９８０ｎｍ）が挙げられる。これらの近赤外線レーザは、高出力で安価であり、また、α×Ｍを所望の範囲に調整するのが容易である。
　尚、本実施形態では、レーザ光２０の光源として高出力で安価な近赤外線レーザが用いられるが、波長が２５０～５０００ｎｍの光源であればよい。例えば、ＵＶレーザ（波長：３５５ｎｍ）、グリーンレーザ（波長：５３２ｎｍ）、Ｈｏ：ＹＡＧレーザ（波長：２０８０ｎｍ）、Ｅｒ：ＹＡＧレーザ（２９４０ｎｍ）、中赤外光パラメトリック発振器を使用したレーザ（波長：２６００～３４５０ｎｍ）等が挙げられる。また、レーザ光２０の発振方式に制限はなく、レーザ光を連続発振するＣＷレーザ、レーザ光を断続発振するパルスレーザのいずれも使用可能である。また、レーザ光２０の強度分布に制限はなく、ガウシアン型であっても、トップハット型であってもよい。
　１０００ｎｍ付近（８００～１１００ｎｍ）の近赤外線レーザの場合、強化ガラス板１０中の鉄（Ｆｅ）の含有量、コバルト（Ｃｏ）の含有量、銅（Ｃｕ）の含有量が多くなるほど、吸収係数αが大きくなる。また、この場合、強化ガラス板１０中の希土類元素（例えばＹｂ）の含有量が多くなるほど、希土類原子の吸収波長付近で吸収係数αが大きくなる。吸収係数αの調節にはガラスの透明性、及びコストの観点から鉄が用いられ、コバルト、銅、及び希土類元素は強化ガラス板１０中に実質的に含まれていなくてよい。
　レーザ光２０の強度は、ランベルト・ベールの法則に従って減衰する。そこで、強化ガラス板１０の表面１２と裏面１４とで、レーザパワー密度（Ｗ／ｃｍ２）が同じか略同じになるように、つまり、温度が同じか略同じになるように、裏面１４におけるレーザ光２０の面積は、表面１２におけるレーザ光２０の面積よりも小さくてよい。強化ガラス板１０を基準として光源と反対側にレーザ光２０の集光位置があると、裏面１４におけるレーザ光２０の面積が、表面１２におけるレーザ光２０の面積よりも小さくなる。強化ガラス板１０の表面１２と裏面１４とで温度が同程度であると、強化ガラス板１０の表面１２と裏面１４とでクラック３０が同程度に伸展する。
　尚、レーザ光２０の集光位置は、強化ガラス板１０の内部でもよく、また、図６に示すように強化ガラス板１０を基準として光源側であってもよい。
　強化ガラス板１０の表面１２において、レーザ光２０は強化ガラス板１０の板厚ｔよりも小さい直径φの円形に形成されてよい。直径φを板厚ｔよりも小さくすることにより、ガラス板１０の加熱部分が大きくなりすぎず、切断面の一部（特に切断開始部分や切断終了部分）が僅かに湾曲するのを防ぐことができる。直径φは例えば１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下である。
　尚、強化ガラス板１０の表面１２におけるレーザ光２０の形状は、多種多様であってよく、例えば矩形、楕円形等でもよい。
　切断工程で強化ガラス板１０から切り出される積層板の用途としては、例えば、車両用窓ガラス、建築用窓ガラス、液晶ディスプレイ等のＦＰＤ用の基板やカバーガラス、太陽電池パネル用のカバーガラスが挙げられる。
　図８は、膜付きの強化ガラス板から切り出される積層板の切り出し位置の一例を示す図である。図８において、膜付きの強化ガラス板から切り出される積層板の部分を斜線で示す。図８において、膜は強化ガラス板の存在のために見えないので図示を省略する。
　切断工程では、膜１８付きの強化ガラス板１０のうち、反りのない部分から、積層板１０１を切り出すことができる。反りのある部分として、膜１８付きの強化ガラス板１０の端部は、切断工程で切除される。よって、求める形状の積層板を得ることができる。
　また、切断工程では、膜１８付きの強化ガラス板１０から、複数の積層板１０１を切り出すので、積層板１０１を効率良く大量に生産できる。風冷強化法の場合、小型のガラス板を搬送ロールで搬送するのは困難であるので、大型のガラス板を搬送ロールで搬送し、風冷強化後に切断することが有効である。
　図９は、第１実施形態による保護工程を示す図である。
　積層板の製造方法は、積層板１０１の切断面を樹脂１９で保護する工程をさらに有してよい。積層板１０１の切断面の面取りの代わりになり、積層板１０１が割れにくくなる。樹脂１９としては、例えば熱可塑性エラストマー（例えばポリ塩化ビニル）が用いられる。
　樹脂１９は、図９（ａ）に示すように積層板１０１の切断面のみに形成されてもよいし、図９（ｂ）に示すように積層板１０１の切断面からはみ出して形成されてもよい。
　［第２実施形態］
　図１０は、第２実施形態による切断工程の説明図である。図１０において、図４と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　本実施形態の切断工程は、膜１８付きの強化ガラス板１０に局所的にガス４０を吹き付ける工程を含み、強化ガラス板１０におけるガス４０の吹き付け位置を、レーザ光２０の照射位置と連動して移動させることで、強化ガラス板１０を切断する。図１０に示すように、ガス４０の吹き付け位置の内側に、レーザ光２０の照射位置が存在してよい。尚、ガス４０の吹き付け位置は、レーザ光２０の照射位置よりも前方又は後方でもよい。ガス４０は、強化ガラス板１０の付着物（例えばホコリ）を吹き飛ばして、付着物によるレーザ光２０の吸収を防止し、強化ガラス板１０の表面１２の過熱を防止する。ガス４０は、強化ガラス板１０の膜１８を支持する面（裏面１４）と反対側の面（表面１２）に吹き付けられてよい。
　ガス４０は、強化ガラス板１０を局所的に冷却する冷却ガス（例えば、室温の圧縮空気）であってもよい。レーザ光２０の照射位置の移動方向に沿って急激な温度勾配が生じるので、引張応力が所定値に達する位置（即ち、クラック３０の先端位置）と、レーザ光２０の位置との間の距離が短くなる。よって、クラック３０の位置制御性が高まるため、切断精度をさらに向上できる。
　ノズル５０は、例えば図１０に示すように筒状に形成され、ノズル５０の内部をレーザ光２０が通過してよい。ノズル５０の中心軸５１と、レーザ光２０の光軸２１とは同軸的に配置されてよい。ガス４０の吹き付け位置と、レーザ光２０の照射位置との位置関係が安定化する。
　強化ガラス板１０におけるガス４０の吹き付け位置の移動のため、強化ガラス板１０が移動してもよいし、ノズル５０が移動してもよく、両者が移動してもよい。
　以上、膜付き強化ガラス板の切断方法の第１～第２実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で、種々の変形及び置換が可能である。
　本国際出願は２０１２年７月１１日に出願された日本国特許出願２０１２－１５５８９４号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容をここに援用する。
１０　　強化ガラス板
１２　　表面
１３　　表面層
１４　　裏面
１５　　裏面層
１７　　中間層
１８　　膜
２０　　レーザ光
３０　　クラック
４０　　ガス
１０１　積層板

Claims (10)

  1. 　強化ガラス板と、該強化ガラス板で支持される膜とを有する積層板の製造方法であって、
    　ガラス板上に膜を形成するコーティング工程と、
    　ガラス板の表面及び裏面を強化し、残留圧縮応力を有する強化層としての表面層及び裏面層、並びに該表面層と裏面層の間に形成され、内部残留引張応力を有する中間層を含む強化ガラス板を作製する強化工程と、
    　膜付きの強化ガラス板に局所的にレーザ光を照射し、膜付きの強化ガラス板におけるレーザ光の照射位置を移動させ、前記膜付きの強化ガラス板を板厚方向に貫通するクラックを伸展させ、前記膜付きの強化ガラス板から積層板を切り出す切断工程とを有し、
    　該切断工程は、前記レーザ光によって徐冷点以下の温度で前記中間層を局所的に加熱し、前記内部残留引張応力よりも小さい引張応力、又は圧縮応力を前記中間層に局所的に発生させ、前記内部残留引張応力によるクラックの伸展速度を制御する、積層板の製造方法。
  2. 　前記切断工程は、前記膜付きの強化ガラス板から、複数の積層板を切り出す、請求項１に記載の積層板の製造方法。
  3. 　前記積層板の切断面を樹脂で保護する保護工程をさらに有する、請求項１又は２に記載の積層板の製造方法。
  4. 　前記ガラス板上に形成される膜は、微細な凹凸構造を有する低反射膜である、請求項１～３のいずれか一項に記載の積層板の製造方法。
  5. 　前記低反射膜は、シリカ微粒子を含む、請求項４に記載の積層板の製造方法。
  6. 　前記レーザ光の波長が２５０～５０００ｎｍである、請求項１～５のいずれか一項に記載の積層板の製造方法。
  7. 　前記中間層の内部残留引張応力が１５ＭＰａ以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の積層板の製造方法。
  8. 　前記中間層の内部残留引張応力が３０ＭＰａ以上である、請求項７に記載の積層板の製造方法。
  9. 　前記切断工程は、前記強化ガラス板に局所的にガスを吹き付ける工程を含み、前記強化ガラス板におけるガスの吹き付け位置を、前記レーザ光の照射位置と連動して移動させる、請求項１～８のいずれか一項に記載の積層板の製造方法。
  10. 　前記ガスは、前記レーザ光で加熱される前記強化ガラス板を冷却する冷却ガスである、請求項９に記載の積層板の製造方法。
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