JP2014065624A - Method for manufacturing reinforced glass substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学強化処理工程後のマザーガラス基板を分割加工して、複数の強化ガラス基板を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a plurality of tempered glass substrates by dividing a mother glass substrate after a chemical tempering treatment step.
携帯電話、タブレットＰＣ等のタッチパネル部分は、液晶ディスプレイ等の画像表示部と、タッチセンサーと、強化ガラス基板からなるカバーガラスとを備えている。 Touch panel portions such as mobile phones and tablet PCs include an image display unit such as a liquid crystal display, a touch sensor, and a cover glass made of a tempered glass substrate.
近年、カバーガラスにタッチセンサー機能を併有させることにより、軽量化やコストダウンを図ることが検討されている。また、化学強化処理工程後のマザーガラス基板に対して、複数のセルをパターンニングした後、セル毎に分割加工すると、デバイスの生産効率が飛躍的に向上することが知られている。 In recent years, it has been studied to reduce the weight and cost by combining the touch sensor function with the cover glass. In addition, it is known that when a plurality of cells are patterned on the mother glass substrate after the chemical strengthening treatment step and then divided for each cell, the device production efficiency is dramatically improved.
しかし、図１に示すように、強化ガラス基板（化学強化処理工程後のマザーガラス基板）１の表面には、圧縮応力層２、３が存在し、内部には、その圧縮応力と均衡するように中間領域４が存在する。中間領域４には、引っ張り応力が内在している。強化ガラス基板１を分割加工するためには、中間領域４に分割加工のための起点を形成する必要があるが、中間領域４に内在する引っ張り応力によって強化ガラス基板が自己破壊する虞が生じる。よって、従来までは、強化ガラス基板１を適正に分割加工することは困難であると考えられていた。 However, as shown in FIG. 1, there are compressive stress layers 2 and 3 on the surface of the tempered glass substrate (mother glass substrate after the chemical tempering treatment step) 1, and the inside is in equilibrium with the compressive stress. The intermediate area 4 exists in the area. A tensile stress is inherent in the intermediate region 4. In order to divide the tempered glass substrate 1, it is necessary to form a starting point for the division process in the intermediate region 4, but there is a possibility that the tempered glass substrate is self-destructed due to the tensile stress inherent in the intermediate region 4. Therefore, until now, it was thought that it was difficult to appropriately divide the tempered glass substrate 1.
このような状況に鑑み、化学強化処理工程後のマザーガラス基板を分割加工して、複数の強化ガラス基板を作製する方法が鋭意開発されている。 In view of such a situation, a method of dividing a mother glass substrate after a chemical strengthening treatment step to produce a plurality of strengthened glass substrates has been intensively developed.
例えば、特許文献１には、マザーガラス基板に分割予定溝を形成した上で、イオン交換処理を行い、その後、分割予定溝に外力を加えて、複数の強化ガラス基板に分割加工することが記載されている。 For example, Patent Document 1 describes that a partitioning groove is formed in a mother glass substrate, and then ion exchange is performed, and then an external force is applied to the partitioning groove to perform split processing into a plurality of tempered glass substrates. Has been.
特許文献２には、イオン交換処理を行う前に、薄肉のマザーガラス基板に分割予定溝を形成すれば、イオン交換処理後に、マザーガラス基板を分割加工し易くなると共に、分割予定溝をＶ字形状にすれば、更に分割加工し易くなることが記載されている。 In Patent Document 2, if the groove to be divided is formed in the thin mother glass substrate before the ion exchange treatment, the mother glass substrate can be easily divided after the ion exchange treatment, and the groove to be divided is V-shaped. It is described that if the shape is made, it becomes easier to perform division processing.
しかし、上記分割予定溝は、先端の曲率が大きいため、分割加工時に、印加される引っ張り応力が、起点となるべき先端に集中し難く、分割加工に際し、大きな力が必要になり、結果として、意図しない方向に割れ易く、また分割面にカケを発生し易いという問題があった。 However, since the groove to be divided has a large curvature at the tip, it is difficult to concentrate the applied tensile stress on the tip to be the starting point during the division processing, and a large force is required for the division processing. There is a problem that it is easy to break in an unintended direction and easily generates cracks on the divided surface.
本発明は、上記に鑑み成されたものであり、その技術的課題は、強化ガラス基板を簡便に分割加工し得ると共に、分割加工時に、意図しないクラックが伸展し難い強化ガラス基板の分割加工方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above, and a technical problem thereof is a method for dividing a tempered glass substrate, in which a tempered glass substrate can be easily divided and an unintended crack is difficult to extend during the division process. Is to provide.
本発明者は、鋭意検討を行った結果、マザーガラス基板の表面にクラックを形成した上で、イオン交換処理した後、このクラックを起点にして、マザーガラス基板を分割加工することにより、上記技術的課題を解決し得ることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、マザーガラス基板に対して、板厚方向にクラックを形成するクラック形成工程と、前記マザーガラス基板をイオン交換処理する化学強化処理工程と、前記クラックに応力を印加して、イオン交換処理した後のマザーガラス基板を分割し、強化ガラス基板を得る分割加工工程と、を備えることを特徴とする。この方法によれば、クラックの先端の曲率が小さくなる。このクラックに沿って応力を加えると、印加する応力が小さくても、マザーガラス基板を適正に分割加工することができる。 As a result of intensive studies, the inventor has formed a crack on the surface of the mother glass substrate, and after performing an ion exchange treatment, the mother glass substrate is divided and processed using the crack as a starting point. It is found that the technical problem can be solved and is proposed as the present invention. That is, the method for producing a tempered glass substrate of the present invention includes a crack forming step for forming a crack in the thickness direction with respect to the mother glass substrate, a chemical strengthening treatment step for ion exchange treatment of the mother glass substrate, and the crack. And a dividing process step of dividing the mother glass substrate after the ion exchange treatment to obtain a tempered glass substrate. According to this method, the curvature at the tip of the crack is reduced. When stress is applied along the crack, the mother glass substrate can be appropriately divided even if the applied stress is small.
第二に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、クラックに圧縮応力を印加した状態でイオン交換処理することが好ましい。 Secondly, it is preferable that the manufacturing method of the tempered glass board | substrate of this invention performs an ion exchange process in the state which applied the compressive stress to the crack.
上記の通り、クラックの先端の曲率は小さいが、先端の曲率が小さくなると、化学強化処理工程で熱変形による応力がクラックの先端に集中し易くなり、マザーガラス基板が破損する虞が生じる。そこで、化学強化処理工程で、クラックに圧縮応力を印加すれば、化学強化処理工程で、熱膨張や変形によりマザーガラス基板が破損し難くなる。 As described above, the curvature at the tip of the crack is small. However, when the curvature at the tip is small, the stress due to thermal deformation tends to concentrate on the tip of the crack in the chemical strengthening process, and the mother glass substrate may be damaged. Therefore, if compressive stress is applied to the crack in the chemical strengthening treatment step, the mother glass substrate is hardly damaged due to thermal expansion or deformation in the chemical strengthening treatment step.
化学強化処理工程後の工程で、曲げや衝撃によるマザーガラス基板の破損を防止するために、圧縮応力層の圧縮応力値を２００ＭＰａ以上、特に４００ＭＰａ以上に規制することが好ましい。 In order to prevent the mother glass substrate from being damaged due to bending or impact in the step after the chemical strengthening treatment step, it is preferable to regulate the compressive stress value of the compressive stress layer to 200 MPa or more, particularly 400 MPa or more.
第三に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、マザーガラス基板を湾曲させて、クラックに圧縮応力を印加することが好ましい。このようにすれば、簡便な冶具によりクラックに圧縮応力を印加することができる。 Thirdly, it is preferable that the manufacturing method of the tempered glass board | substrate of this invention curves a mother glass board | substrate, and applies a compressive stress to a crack. If it does in this way, compressive stress can be applied to a crack with a simple jig.
第四に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、板厚方向のクラック深さが、マザーガラス基板の板厚の１０％以上８０％未満であることが好ましい。クラック深さをマザーガラス基板の板厚の１０％以上に規制すれば、分割加工に要する引っ張り応力を低減し得ると共に、分割面のカケを可及に抑制することができる。一方、クラック深さをマザーガラス基板の板厚の８０％未満に規制すれば、搬送による衝撃等によりクラックから破損に至る事態を回避し易くなる。 Fourthly, in the method for producing a tempered glass substrate of the present invention, the crack depth in the plate thickness direction is preferably 10% or more and less than 80% of the plate thickness of the mother glass substrate. If the crack depth is restricted to 10% or more of the thickness of the mother glass substrate, it is possible to reduce the tensile stress required for the dividing process and to suppress the cracking of the dividing surface as much as possible. On the other hand, if the crack depth is regulated to be less than 80% of the thickness of the mother glass substrate, it is easy to avoid a situation from cracking to breakage due to impact caused by conveyance or the like.
第五に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、板厚方向のメディアンクラック深さが、マザーガラス基板の板厚の５％以上６０％未満であることが好ましい。メディアンクラックの深さを適正に制御すれば、クラックの深さを適正範囲に制御し易くなる。スクライブホイールを用いて、クラックを形成する場合、図２に示すように、まずマザーガラス基板５の表面にメディアンクラック７が発生し、更にスクライブ時に生じるガラスを押し分ける力によって、メディアンクラック７から板厚方向に新たなクラックが伸張し、これらが一本のクラック６を構成することになる。ここで、クラック６全体からメディアンクラック７の深さを観察、測定することは容易である。 Fifthly, in the method for producing a tempered glass substrate of the present invention, the median crack depth in the plate thickness direction is preferably 5% or more and less than 60% of the plate thickness of the mother glass substrate. If the depth of the median crack is appropriately controlled, the crack depth can be easily controlled within an appropriate range. When forming a crack using a scribe wheel, as shown in FIG. 2, first, a median crack 7 is generated on the surface of the mother glass substrate 5, and further, a plate is formed from the median crack 7 by a force for pushing the glass generated during the scribe. New cracks extend in the thickness direction, and these constitute one crack 6. Here, it is easy to observe and measure the depth of the median crack 7 from the entire crack 6.
第六に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、スクライブホイールを転動させて、クラックを形成することが好ましい。この方法によれば、クラック深さを一定に制御し易くなる。結果として、分割加工時に、引っ張り応力が均等に加わり、分割面のカケを抑制し易くなる共に、クラックが直線状に伸展し易くなる。 Sixth, it is preferable that the manufacturing method of the tempered glass board | substrate of this invention rolls a scribe wheel, and forms a crack. According to this method, the crack depth can be easily controlled to be constant. As a result, tensile stress is evenly applied during the division process, and it becomes easy to suppress cracks on the division surface, and the cracks easily extend linearly.
第七に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、レーザー照射により、クラックを形成することが好ましい。この方法によれば、クラック深さを一定に制御し易くなる。結果として、分割加工時に、引っ張り応力が均等に加わり、分割面のカケを抑制し易くなる共に、クラックが直線状に伸展し易くなる。 Seventh, the method for producing a tempered glass substrate of the present invention preferably forms a crack by laser irradiation. According to this method, the crack depth can be easily controlled to be constant. As a result, tensile stress is evenly applied during the division process, and it becomes easy to suppress cracks on the division surface, and the cracks easily extend linearly.
第八に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、化学強化処理工程と分割加工工程の間に、マザーガラス基板の少なくとも一方の表面に導電性膜を形成する成膜工程を更に備えることが好ましい。このようにすれば、デバイスの生産効率を高めることができる。 Eighth, the method for producing a tempered glass substrate of the present invention may further include a film forming step of forming a conductive film on at least one surface of the mother glass substrate between the chemical strengthening treatment step and the split processing step. preferable. In this way, the device production efficiency can be increased.
第九に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、マザーガラス基板の板厚を２．０ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下にすることが好ましく、強化ガラス基板の板厚を２．０ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．６ｍｍ以下、特に０．５ｍｍ以下にすることが好ましい。板厚が大きいと、マザーガラス基板を湾曲させ難くなると共に、デバイスの軽量化に寄与し難くなる。 Ninthly, in the method for producing a tempered glass substrate of the present invention, the thickness of the mother glass substrate is preferably 2.0 mm or less, 0.7 mm or less, 0.6 mm or less, particularly 0.5 mm or less. The thickness of the substrate is preferably 2.0 mm or less, 0.7 mm or less, 0.6 mm or less, particularly 0.5 mm or less. When the plate thickness is large, it is difficult to bend the mother glass substrate and it is difficult to contribute to weight reduction of the device.
第十に、本発明の強化ガラス基板の製造方法は、強化ガラス基板が携帯情報端末の表示部を保護するカバーガラスに用いられることが好ましい。 10thly, it is preferable that the manufacturing method of the tempered glass board | substrate of this invention is used for the cover glass which a tempered glass board | substrate protects the display part of a portable information terminal.
本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まずマザーガラス基板の一方の表面に略算盤珠状のスクライブホイールを押し付けた状態で、スクライブホイールを転動させて、マザーガラス基板の一方の表面にスクライブラインを形成する。図２に示すように、まずマザーガラス基板５の表面にメディアンクラック７が発生し、更にスクライブ時に生じるガラスを押し分ける力によって、メディアンクラック７から板厚方向に新たなクラックが伸張し、これらが一本のクラック６を構成することになる。 First, a scribe wheel is rolled in a state in which a substantially abacus scribe wheel is pressed against one surface of a mother glass substrate to form a scribe line on one surface of the mother glass substrate. As shown in FIG. 2, first, median cracks 7 are generated on the surface of the mother glass substrate 5, and new cracks extend from the median cracks 7 in the plate thickness direction due to the force of pushing the glass generated during scribing. One crack 6 is formed.
クラック６は、ダイヤモンド圧子により形成されていてもよく、レーザー照射により形成されていてもよい。 The crack 6 may be formed by a diamond indenter or may be formed by laser irradiation.
板厚方向のクラック深さは、マザーガラス基板の板厚の１０％以上８０％未満、１３％以上６０％未満、特に１５％以上５０％未満であることが好ましい。クラック深さがマザーガラス基板の板厚の１０％未満になると、分割加工に要する引っ張り応力が過大になることに加えて、分割面のカケが発生し易くなる。一方、クラック深さがマザーガラス基板の板厚の８０％以上になると、搬送による衝撃等により、マザーガラス基板が破損し易くなる。 The crack depth in the thickness direction is preferably 10% or more and less than 80%, 13% or more and less than 60%, particularly 15% or more and less than 50% of the thickness of the mother glass substrate. When the crack depth is less than 10% of the thickness of the mother glass substrate, the tensile stress required for the dividing process becomes excessive, and in addition, cracks on the dividing surface are likely to occur. On the other hand, when the crack depth is 80% or more of the thickness of the mother glass substrate, the mother glass substrate is likely to be damaged due to impact caused by conveyance.
クラック深さを適正範囲に規制する観点から、板厚方向のメディアンクラック深さは、マザーガラス基板の板厚の５％以上６０％未満、６％以上４０％未満、特に７％以上２５％未満であることが好ましい。 From the viewpoint of regulating the crack depth within an appropriate range, the median crack depth in the plate thickness direction is 5% to less than 60%, 6% to less than 40%, particularly 7% to less than 25% of the thickness of the mother glass substrate. It is preferable that
化学強化処理工程と分割加工工程の間に、成膜工程を更に備える場合は、膜の形成を阻害しないように、膜を形成しない方の表面にクラック６を形成した方がよい。 In the case where a film forming process is further provided between the chemical strengthening process and the split processing process, it is better to form the crack 6 on the surface on which the film is not formed so as not to inhibit the film formation.
クラック６は、マザーガラス基板５の端面から離間した位置に形成されていることが好ましい。クラック６と端面の離間距離は５ｍｍ以上、特に１０ｍｍ以上が好ましい。クラック６がマザーガラス基板５の端面に形成されていると、マザーガラス基板５を化学強化処理工程に搬送する際に、衝撃等により端面を起点として、クラック６が板厚方向に伸張して、マザーガラス基板５が破損し易くなる。 The crack 6 is preferably formed at a position separated from the end surface of the mother glass substrate 5. The separation distance between the crack 6 and the end surface is preferably 5 mm or more, particularly preferably 10 mm or more. If the crack 6 is formed on the end surface of the mother glass substrate 5, when the mother glass substrate 5 is transported to the chemical strengthening treatment step, the crack 6 extends in the thickness direction starting from the end surface due to impact or the like, The mother glass substrate 5 is easily damaged.
強化ガラス基板を多面取りするために、クラック６を複数形成することが好ましく、格子状に交差させることも好ましい。 In order to take multiple surfaces of the tempered glass substrate, it is preferable to form a plurality of cracks 6, and it is also preferable to cross them in a lattice shape.
上記のクラック形成工程後に、マザーガラス基板をイオン交換処理する化学強化処理工程を行うことになる。 After the above-described crack forming step, a chemical strengthening treatment step for ion-exchange treatment of the mother glass substrate is performed.
本発明の強化ガラス基板の製造方法は、クラックに圧縮応力を印加した状態でイオン交換処理することが好ましい。上記の通り、クラックの先端の曲率は小さいが、先端の曲率が小さくなると、化学強化処理工程で熱変形による応力がクラックの先端に集中し易くなり、マザーガラス基板が破損する虞が生じる。そこで、化学強化処理工程で、クラックに圧縮応力を印加すれば、化学強化処理工程で、熱膨張や変形によりマザーガラス基板が破損する事態を防止し易くなる。 In the method for producing a tempered glass substrate of the present invention, it is preferable to perform an ion exchange treatment in a state where compressive stress is applied to the crack. As described above, the curvature at the tip of the crack is small. However, when the curvature at the tip is small, the stress due to thermal deformation tends to concentrate on the tip of the crack in the chemical strengthening process, and the mother glass substrate may be damaged. Therefore, if a compressive stress is applied to the crack in the chemical strengthening process, it is easy to prevent the mother glass substrate from being damaged due to thermal expansion or deformation in the chemical strengthening process.
クラックに圧縮応力を印加する方法として、マザーガラス基板を湾曲させることが好ましい。例えば、本実施形態では、図３に示す通り、マザーガラス基板に対して、クラックを形成した表面に押し付けバー８をクラックと平行方向に押し当てつつ、クラックが形成されていない表面の両端部に押し付けバー９をクラックと平行方向に押し当てることにより、マザーガラス基板５を湾曲させている。 As a method for applying compressive stress to the crack, it is preferable to curve the mother glass substrate. For example, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the pressing bar 8 is pressed against the mother glass substrate against the surface on which the crack is formed in a direction parallel to the crack, and at both ends of the surface where the crack is not formed. The mother glass substrate 5 is curved by pressing the pressing bar 9 in the direction parallel to the cracks.
押し付けバー８、９は、強化液で腐食しない耐腐食性金属（例えば、ステンレス等）であることが好ましい。また、押し付けバー８、９は、ステンレス繊維で表面被覆されていることが好ましい。このようにすれば、マザーガラス基板にサーマルクラックが発生し難くなる。 The pressing bars 8 and 9 are preferably made of a corrosion-resistant metal (for example, stainless steel) that does not corrode with the reinforcing liquid. Moreover, it is preferable that the pressing bars 8 and 9 are surface-coated with a stainless fiber. If it does in this way, it will become difficult to generate a thermal crack in a mother glass substrate.
押し付けバー８、９により、マザーガラス基板が撓む状態であれば、押し付けバー８、９の何れかを省略してもよく、両方を省略してもよい。 If the mother glass substrate is bent by the pressing bars 8 and 9, either the pressing bars 8 or 9 may be omitted, or both may be omitted.
図３では、押し付けバー８、９は、略水平方向に配置されているが、押し付けバー８、９により、マザーガラス基板を十分に固定できるのであれば、略水平方向に配置しなくてもよい。例えば、押し付けバー８、９が交差するように配置してもよい。但し、その場合、押し付けバー８をマザーガラス基板の中央部、押し付けバー９を端部近傍にそれぞれ配置し、押し付けバー８、９が点接触になるように配置することが好ましい。このようにすれば、マザーガラス基板がお椀状に湾曲するため、マザーガラス基板に格子状のクラックが形成されている場合であっても、すべてのクラックに圧縮応力を印加することができる。 In FIG. 3, the pressing bars 8 and 9 are arranged in a substantially horizontal direction. However, if the mother glass substrate can be sufficiently fixed by the pressing bars 8 and 9, the pressing bars 8 and 9 do not have to be arranged in a substantially horizontal direction. . For example, you may arrange | position so that the pressing bars 8 and 9 may cross | intersect. However, in that case, it is preferable to arrange the pressing bar 8 at the center of the mother glass substrate, the pressing bar 9 near the end, and the pressing bars 8 and 9 to be in point contact. In this way, since the mother glass substrate is curved like a bowl, even if lattice cracks are formed on the mother glass substrate, compressive stress can be applied to all the cracks.
その他の方法として、図４に示す通り、マザーガラス基板に対して、クラックを形成した表面に押し付けバー８をクラックと平行方向に押し当てつつ、相対する２辺の端部を固定具１０でそれぞれ固定することにより、マザーガラス基板を湾曲させる方法も好ましい。固定具１０は、押し付けバー８、９と同様にして、強化液で腐食しない耐腐食性金属（例えば、ステンレス等）であることが好ましく、ステンレス繊維で表面被覆されていることが好ましい。 As another method, as shown in FIG. 4, against the mother glass substrate, the pressing bar 8 is pressed against the surface on which the crack is formed in the direction parallel to the crack, and the two opposite ends are fixed with the fixture 10. A method of bending the mother glass substrate by fixing is also preferable. The fixing tool 10 is preferably made of a corrosion-resistant metal (for example, stainless steel) that does not corrode with the reinforcing liquid, and is preferably coated with a stainless steel surface in the same manner as the pressing bars 8 and 9.
上記の化学強化処理工程後に、クラックに応力を印加して、マザーガラス基板を分割し、強化ガラス基板を得る分割加工工程を行うことになる。また、化学強化処理工程と分割加工工程の間に、マザーガラス基板の少なくとも一方の表面に導電性膜を形成する成膜工程を更に設けることもできる。 After the chemical strengthening treatment step, stress is applied to the cracks to divide the mother glass substrate and perform a dividing process step for obtaining a tempered glass substrate. In addition, a film forming step for forming a conductive film on at least one surface of the mother glass substrate may be further provided between the chemical strengthening treatment step and the split processing step.
分割加工工程は、例えば、以下のようにして行うことが好ましい。図５は、マザーガラス基板を分割加工する際の実施形態の一例を説明するための断面概念図である。図５に示す通り、クラックを形成した表面が下方になるように、マザーガラス基板１１を定盤１２に載置すると共に、クラックが定盤１２の端部よりも１ｍｍ外側になるように、定盤１２に載置する。更に、マザーガラス基板１１の一部が定盤１２から食み出ると共に、クラックが定盤１２の端部の一辺と平行になるように、マザーガラス基板１１を載置する。次に、押さえ冶具１３により、定盤１２の端部に位置するマザーガラス基板１１の表面を押し当てた状態で、定盤１２から食み出たマザーガラス基板１１の両表面を折り曲げ冶具１４で把持して、この折り曲げ冶具１４を上方に向かって曲げると、クラックに引っ張り応力が印加されて、分割加工処理を行うことができる。複数のクラックを形成されている場合、クラックの間隔に整合するように、マザーガラス基板を移動させて、同様に分割加工処理を行うことが好ましい。 The division processing step is preferably performed as follows, for example. FIG. 5 is a conceptual cross-sectional view for explaining an example of an embodiment when dividing a mother glass substrate. As shown in FIG. 5, the mother glass substrate 11 is placed on the surface plate 12 so that the surface on which the crack is formed is downward, and the surface is fixed so that the crack is 1 mm outside the end of the surface plate 12. Place on board 12. Further, the mother glass substrate 11 is placed so that a part of the mother glass substrate 11 protrudes from the surface plate 12 and the crack is parallel to one side of the end of the surface plate 12. Next, in a state where the surface of the mother glass substrate 11 positioned at the end of the surface plate 12 is pressed by the holding jig 13, both surfaces of the mother glass substrate 11 protruding from the surface plate 12 are bent by the bending jig 14. When the bending jig 14 is gripped and bent upward, a tensile stress is applied to the crack, so that the division processing can be performed. In the case where a plurality of cracks are formed, it is preferable that the mother glass substrate is moved so as to be matched with the interval between the cracks, and the division processing is similarly performed.
押さえ冶具１３、折り曲げ冶具１４は、板状が好ましい。このようにすれば、クラック６に引っ張り応力を均等に印加し易くなる。また、マザーガラス基板と、押さえ冶具１３、折り曲げ冶具１４との接触を最小限にしたい場合、押さえ冶具１３、折り曲げ冶具１４は、棒状が好ましい。更に、クラック深さが大きい場合は、折り曲げ冶具１４を省略することもできる。 The holding jig 13 and the bending jig 14 are preferably plate-shaped. If it does in this way, it will become easy to apply a tensile stress to the crack 6 equally. Moreover, when it is desired to minimize the contact between the mother glass substrate, the pressing jig 13 and the bending jig 14, the pressing jig 13 and the bending jig 14 are preferably rod-shaped. Furthermore, when the crack depth is large, the bending jig 14 can be omitted.
得られる強化ガラス基板（及びマザーガラス基板）は、ガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ２ ４０〜７１％、Ａｌ２Ｏ３ ７〜２１％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１％、Ｎａ２Ｏ ７〜２０％、Ｋ２Ｏ ０〜１５％を含有することが好ましい。上記のように各成分の含有範囲を限定した理由を下記に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、特に断りがある場合を除き、％表示は質量％を指す。 The obtained tempered glass substrate (and mother glass substrate) is, as a glass composition, in mass%, SiO 2 40 to 71%, Al 2 O 3 7 to 21%, Li 2 O 0 to 1%, Na 2 O 7 to 20%, preferably contains K 2 O 0~15%. The reason for limiting the content range of each component as described above will be described below. In addition, in description of the containing range of each component,% display points out the mass% unless there is particular notice.
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは４０〜７１％、４０〜７０％、４０〜６３％、４５〜６３％、５０〜５９％、特に５５〜５８．５％である。ＳｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、ガラスの溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が低くなり過ぎて、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が少な過ぎると、ガラス化し難くなる。また熱膨張係数が高くなり、耐熱衝撃性が低下し易くなる。 SiO 2 is a component that forms a network of glass. The content of SiO 2 is preferably 40 to 71%, 40 to 70%, 40 to 63%, 45 to 63%, 50 to 59%, particularly 55 to 58.5%. When the content of SiO 2 is too large, it becomes difficult to melt and mold the glass, or the thermal expansion coefficient becomes too low, and it becomes difficult to match the thermal expansion coefficient with the surrounding materials. On the other hand, if the content of SiO 2 is too small, it becomes difficult to vitrify. In addition, the thermal expansion coefficient becomes high, and the thermal shock resistance tends to decrease.
Ａｌ２Ｏ３はイオン交換性能を高める成分である。また歪点やヤング率を高める効果もあり、その含有量は７〜２１％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、ガラスに失透結晶が析出し易くなってオーバーフローダウンドロー法による成形が困難になる。また熱膨張係数が低くなり過ぎて周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなったり、高温粘性が高くなり溶融し難くなる。Ａｌ２Ｏ３の含有量が少な過ぎると、十分なイオン交換性能を発揮できない虞が生じる。上記観点から、Ａｌ２Ｏ３の好適な上限範囲は、２０％以下、１９％以下、１８％以下、１７％以下、特に１６．５％以下であり、またＡｌ２Ｏ３の好適な下限範囲は、７．５％以上、８．５％以上、９％以上、１０％以上、１１％以上、特に１２％以上である。 Al 2 O 3 is a component that enhances ion exchange performance. It also has the effect of increasing the strain point and Young's modulus, and its content is 7 to 21%. When the content of Al 2 O 3 is too large, it is difficult to forming by the overflow down-draw method is easily devitrified crystal glass deposition. In addition, the thermal expansion coefficient becomes too low, and it becomes difficult to match the thermal expansion coefficient with the surrounding materials, or the high temperature viscosity becomes high and it becomes difficult to melt. When the content of Al 2 O 3 is too small, a possibility arises which can not exhibit a sufficient ion exchange performance. From the above viewpoint, the preferable upper limit range of Al 2 O 3 is 20% or less, 19% or less, 18% or less, 17% or less, particularly 16.5% or less, and the preferable lower limit range of Al 2 O 3 Is 7.5% or more, 8.5% or more, 9% or more, 10% or more, 11% or more, particularly 12% or more.
Ｌｉ２Ｏは、イオン交換成分であると共に、高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。さらにＬｉ２Ｏは、ヤング率を高める成分である。またＬｉ２Ｏはアルカリ金属酸化物の中では圧縮応力値を高める効果が高い。しかし、Ｌｉ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると液相粘度が低下してガラスが失透し易くなる。また熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。更に、低温粘性が低下し過ぎて応力緩和が起こり易くなると、かえって圧縮応力値が低くなる場合がある。よって、Ｌｉ２Ｏの含有量は、好ましくは０〜１％、０〜０．５％、０〜０．１％であり、実質的に含有しないこと、つまり０．０１％未満に抑えることが望ましい。 Li 2 O is an ion exchange component and a component that lowers the high-temperature viscosity to improve the meltability and moldability. Further, Li 2 O is a component that increases the Young's modulus. Li 2 O is highly effective in increasing the compressive stress value among alkali metal oxides. However, when the content of Li 2 O is too large, the liquidus viscosity is lowered and the glass is easily devitrified. In addition, the thermal expansion coefficient becomes too high, the thermal shock resistance is lowered, and it is difficult to match the thermal expansion coefficient with the surrounding materials. Furthermore, if the low-temperature viscosity is too low and stress relaxation is likely to occur, the compressive stress value may be lowered. Therefore, the content of Li 2 O is preferably 0 to 1%, 0 to 0.5%, and 0 to 0.1%, and is substantially not contained, that is, suppressed to less than 0.01%. desirable.
Ｎａ２Ｏは、イオン交換成分であると共に、高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。また、Ｎａ２Ｏは、耐失透性を改善する成分でもある。Ｎａ２Ｏの含有量は、好ましくは７〜２０％、１０〜２０％、１０〜１９％、１２〜１９％、１２〜１７％、１３〜１７％、特に１４〜１７％である。Ｎａ２Ｏの含有量が多くなり過ぎると、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成のバランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。一方、Ｎａ２Ｏの含有量が少ないと、溶融性が低下したり、熱膨張係数が低くなり過ぎたり、イオン交換性能が低下し易くなる。 Na 2 O is an ion-exchange component and a component that lowers the high-temperature viscosity and improves meltability and moldability. Na 2 O is also a component that improves devitrification resistance. The content of Na 2 O is preferably 7 to 20%, 10 to 20%, 10 to 19%, 12 to 19%, 12 to 17%, 13 to 17%, particularly 14 to 17%. When the content of Na 2 O is too large, the thermal expansion coefficient becomes too high, the thermal shock resistance is lowered, and it is difficult to match the thermal expansion coefficient with the surrounding materials. Moreover, there is a tendency that the strain point is excessively lowered, the balance of the glass composition is lacking, and the devitrification resistance is lowered. On the other hand, if a small amount of Na 2 O, lowered the melting property, become too coefficient of thermal expansion is low, the ion exchange performance tends to decrease.
Ｋ２Ｏは、イオン交換を促進する効果があり、アルカリ金属酸化物の中では応力深さを大きくする効果が高い成分である。また高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高める成分である。また、Ｋ２Ｏは、耐失透性を改善する成分でもある。Ｋ２Ｏの含有量は０〜１５％が好ましい。Ｋ２Ｏの含有量が多過ぎると、熱膨張係数が高くなり、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。さらに歪点が低下し過ぎたり、ガラス組成のバランスを欠き、かえって耐失透性が低下する傾向がある。よって、Ｋ２Ｏの好適な上限範囲は１２％以下、１０％以下、８％以下、特に６％以下である。 K 2 O has an effect of promoting ion exchange and is a component having a high effect of increasing the stress depth among alkali metal oxides. Moreover, it is a component which reduces a high temperature viscosity and improves a meltability and a moldability. K 2 O is also a component that improves devitrification resistance. The content of K 2 O is preferably 0 to 15%. When the content of K 2 O is too large, the thermal expansion coefficient becomes high, or the thermal shock resistance is lowered, the peripheral material and the coefficient of thermal expansion is hardly consistent. Furthermore, there is a tendency that the strain point is excessively lowered or the balance of the glass composition is lacking and the devitrification resistance is lowered. Therefore, the preferable upper limit range of K 2 O is 12% or less, 10% or less, 8% or less, particularly 6% or less.
アルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選ばれる１種以上）の合量が多くなり過ぎると、ガラスが失透し易くなることに加えて、熱膨張係数が高くなり過ぎて、耐熱衝撃性が低下したり、周辺材料と熱膨張係数が整合し難くなる。また、アルカリ金属酸化物Ｒ２Ｏの合量が多くなり過ぎると、歪点が低下し過ぎて、高い圧縮応力値が得られない場合がある。更に液相温度付近の粘性が低下し、高い液相粘度を確保することが困難となる場合がある。よって、Ｒ２Ｏの合量は、好ましくは２２％以下、２０％以下、特に１９％以下である。一方、Ｒ２Ｏの合量が少な過ぎると、イオン交換性能や溶融性が低下する場合がある。よって、Ｒ２Ｏの合量は、好ましくは８％以上、１０％以上、１３％以上、特に１５％以上である。 If the total amount of the alkali metal oxide R 2 O (R is one or more selected from Li, Na, and K) becomes too large, the glass tends to devitrify and the coefficient of thermal expansion becomes too high. As a result, the thermal shock resistance is lowered, and the thermal expansion coefficient is difficult to match with the surrounding material. On the other hand, if the total amount of the alkali metal oxide R 2 O is too large, the strain point is excessively lowered and a high compressive stress value may not be obtained. Furthermore, the viscosity in the vicinity of the liquidus temperature may decrease, and it may be difficult to ensure a high liquidus viscosity. Therefore, the total amount of R 2 O is preferably 22% or less, 20% or less, and particularly 19% or less. On the other hand, if the total amount of R 2 O is too small, the ion exchange performance and meltability may decrease. Therefore, the total amount of R 2 O is preferably 8% or more, 10% or more, 13% or more, particularly 15% or more.
上記成分以外にも、以下の成分を添加してもよい。 In addition to the above components, the following components may be added.
例えばアルカリ土類金属酸化物Ｒ’Ｏ（Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれる１種以上）は、種々の目的で添加可能な成分である。しかし、アルカリ土類金属酸化物Ｒ’Ｏが多くなると、密度や熱膨張係数が高くなったり、耐失透性が低下することに加えて、イオン交換性能が低下する傾向がある。よって、アルカリ土類金属酸化物Ｒ’Ｏの合量は、好ましくは０〜９．９％、０〜８％、０〜６％、特に０〜５％である。 For example, alkaline earth metal oxide R′O (R ′ is one or more selected from Mg, Ca, Sr, and Ba) is a component that can be added for various purposes. However, when the amount of the alkaline earth metal oxide R′O increases, the density and thermal expansion coefficient increase and the devitrification resistance decreases, and the ion exchange performance tends to decrease. Therefore, the total amount of the alkaline earth metal oxide R′O is preferably 0 to 9.9%, 0 to 8%, 0 to 6%, particularly 0 to 5%.
ＭｇＯは、高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、イオン交換性能を高める効果が高い。しかし、ＭｇＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなったり、ガラスが失透し易くなる。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０〜９％、特に１〜８％である。 MgO is a component that increases the meltability and moldability by lowering the viscosity at high temperature, and increases the strain point and Young's modulus. Among alkaline earth metal oxides, MgO has a high effect of improving ion exchange performance. However, when the content of MgO increases, the density and thermal expansion coefficient increase, and the glass tends to devitrify. The content of MgO is preferably 0 to 9%, in particular 1 to 8%.
ＣａＯは、高温粘度を低下させて溶融性や成形性を高めたり、歪点やヤング率を高める成分であり、アルカリ土類金属酸化物の中では、イオン交換性能を高める効果が高い。ＣａＯの含有量は０〜６％が好ましい。しかし、ＣａＯの含有量が多くなると、密度、熱膨張係数が高くなったり、ガラスが失透し易くなったり、更にはイオン交換性能が低下する場合がある。したがって、ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜４％、０〜３％、０〜２％、０〜１％、特に０〜０．１％である。 CaO is a component that lowers the high-temperature viscosity to increase meltability and moldability, and increases the strain point and Young's modulus. Among alkaline earth metal oxides, CaO is highly effective in increasing ion exchange performance. The content of CaO is preferably 0 to 6%. However, when the content of CaO is increased, the density and thermal expansion coefficient may be increased, the glass may be easily devitrified, and the ion exchange performance may be decreased. Therefore, the content of CaO is preferably 0 to 4%, 0 to 3%, 0 to 2%, 0 to 1%, particularly 0 to 0.1%.
ＳｒＯ及びＢａＯは、高温粘度を低下させて溶融性や成形性を向上させたり、歪点やヤング率を高める成分であり、その含有量は各々０〜３％が好ましい。ＳｒＯやＢａＯの含有量が多くなると、イオン交換性能が低下する傾向がある。また密度、熱膨張係数が高くなったり、ガラスが失透し易くなる。ＳｒＯの含有量は、好ましくは２％以下、１．５％以下、１％以下、０．５％以下、０．２％以下、特に０．１％以下である。またＢａＯの含有量は、好ましくは２．５％以下、２％以下、１％以下、０．８％以下、０．５％以下、０．２％以下、特に０．１％以下である。 SrO and BaO are components that lower the high temperature viscosity to improve the meltability and moldability, and increase the strain point and Young's modulus, and their contents are preferably 0 to 3% each. When the content of SrO or BaO increases, the ion exchange performance tends to decrease. Further, the density and thermal expansion coefficient are increased, and the glass is easily devitrified. The content of SrO is preferably 2% or less, 1.5% or less, 1% or less, 0.5% or less, 0.2% or less, particularly 0.1% or less. Further, the content of BaO is preferably 2.5% or less, 2% or less, 1% or less, 0.8% or less, 0.5% or less, 0.2% or less, particularly 0.1% or less.
ＺｒＯ２は、イオン交換性能を顕著に高めると共に、ヤング率や歪点を高くし、高温粘性を低下させる効果がある。また液相粘度付近の粘性を高める効果があるため、所定量含有させることで、イオン交換性能と液相粘度を同時に高めることができる。ただし、ＺｒＯ２の含有量が多くなり過ぎると、耐失透性が極端に低下する場合がある。よって、ＺｒＯ２の含有量は、好ましくは０〜１０％、０．００１〜１０％、０．１〜９％、０．５〜７％、０．８〜５％、１〜５％、２．５〜５％である。 ZrO 2 has the effect of significantly increasing the ion exchange performance, increasing the Young's modulus and strain point, and reducing the high temperature viscosity. Moreover, since there exists an effect which raises the viscosity of liquid phase viscosity vicinity, an ion exchange performance and a liquid phase viscosity can be improved simultaneously by containing predetermined amount. However, if the content of ZrO 2 is too large, the devitrification resistance may be extremely lowered. Therefore, the content of ZrO 2 is preferably 0 to 10%, 0.001 to 10%, 0.1 to 9%, 0.5 to 7%, 0.8 to 5%, 1 to 5%, 2 .5-5%.
Ｂ２Ｏ３は、液相温度、高温粘度、密度を低下させる効果を有すると共に、イオン交換性能、特に圧縮応力値を高める効果を有する。しかし、Ｂ２Ｏ３の含有量が多過ぎると、イオン交換によって表面にヤケが発生したり、耐水性が低下したり、液相粘度が低下する虞がある。また応力深さが低下する傾向にある。よって、Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜６％、０〜３％、０〜１％、０〜０．５％、特に０〜０．１％である。 B 2 O 3 has the effect of reducing the liquidus temperature, the high temperature viscosity, and the density, and also has the effect of increasing the ion exchange performance, particularly the compressive stress value. However, when the content of B 2 O 3 is too large, or scorch is generated on the surface by ion exchange, or water resistance is lowered, the liquidus viscosity may be decreased. In addition, the stress depth tends to decrease. Therefore, the content of B 2 O 3 is preferably 0 to 6%, 0 to 3%, 0 to 1%, 0 to 0.5%, particularly 0 to 0.1%.
ＴｉＯ２は、イオン交換性能を高める効果がある成分である。また高温粘度を低下させる効果がある。しかし、ＴｉＯ２の含有量が多くなり過ぎると、ガラスが着色したり、耐失透性が低下したり、密度が高くなる。特にディスプレイのカバーガラスとして使用する場合、ＴｉＯ２の含有量が多くなると、溶融雰囲気や原料を変更した時、透過率が変化し易くなる。そのため紫外線硬化樹脂等の光を利用して強化ガラス基板をデバイスに接着する工程において、紫外線照射条件が変動し易くなり、安定生産が困難となる。よって、ＴｉＯ２の含有量は、好ましくは１０％以下、８％以下、６％以下、５％以下、４％以下、２％以下、０．７％以下、０．５％以下、０．１％以下、特に０．０１％以下である。 TiO 2 is a component that has an effect of improving ion exchange performance. It also has the effect of reducing the high temperature viscosity. However, when the content of TiO 2 is too large, the glass is colored, the devitrification resistance is lowered, or the density is increased. In particular, when used as a cover glass for a display, if the content of TiO 2 is increased, the transmittance is likely to change when the melting atmosphere or the raw material is changed. Therefore, in the process of bonding the tempered glass substrate to the device using light such as an ultraviolet curable resin, the ultraviolet irradiation conditions are likely to fluctuate, making stable production difficult. Therefore, the content of TiO 2 is preferably 10% or less, 8% or less, 6% or less, 5% or less, 4% or less, 2% or less, 0.7% or less, 0.5% or less, 0.1% % Or less, particularly 0.01% or less.
ＳｎＯ２は、イオン交換性能を高める成分である。ＳｎＯ２の含有量は、好ましくは０〜３％、０．０１〜３％、０．０５〜１％、特に０．１〜０．９％である。ＳｎＯ２の含有量が多過ぎると、耐失透性が低下し易くなる。 SnO 2 is a component that enhances ion exchange performance. The content of SnO 2 is preferably 0 to 3%, 0.01 to 3%, 0.05 to 1%, particularly 0.1 to 0.9%. When the content of SnO 2 is too large, the devitrification resistance is liable to decrease.
Ｐ２Ｏ５は、イオン交換性能を高める成分であり、特に、応力深さを大きくする効果が高い成分である。しかし、Ｐ２Ｏ５の含有量が多くなると、ガラスが分相したり、耐水性や耐失透性が低下し易くなる。よって、Ｐ２Ｏ５の含有量は、好ましくは５％以下、４％以下、３％以下、特に２％以下である。 P 2 O 5 is a component that enhances the ion exchange performance, and is particularly a component that has a high effect of increasing the stress depth. However, when the content of P 2 O 5 is increased, the glass is phase-separated and the water resistance and devitrification resistance are liable to be lowered. Therefore, the content of P 2 O 5 is preferably 5% or less, 4% or less, 3% or less, and particularly 2% or less.
清澄剤としてＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｆ、ＳＯ３、Ｃｌの群から選択された一種又は二種以上を０．００１〜３％含有させてもよい。ただし、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３は環境に対する配慮から、使用は極力控えることが好ましく、各々の含有量を０．１％未満、更には０．０１％未満に制限することが望ましい。またＣｅＯ２は、透過率を低下させる成分であるため、その含有量を０．１％未満、更には０．０１％未満に制限することが望ましい。またＦは、低温粘性を低下させ、圧縮応力値の低下を招く虞があるため、その含有量を０．１％未満、特に０．０１％未満に制限することが好ましい。よって、好ましい清澄剤は、ＳＯ３とＣｌであり、ＳＯ３とＣｌの１者又は両者を、０．００１〜３％、０．００１〜１％、０．０１〜０．５％、更には０．０５〜０．４％添加することが好ましい。 As 2 O 3, Sb 2 O 3 as a fining agent, CeO 2, F, SO 3 , is selected from the group of Cl were one or two or more may be contained from 0.001 to 3%. However, As 2 O 3 and Sb 2 O 3 are preferably refrained from use as much as possible from the consideration of the environment, and it is desirable to limit the respective contents to less than 0.1%, and further less than 0.01%. CeO 2 is a component that lowers the transmittance, so it is desirable to limit its content to less than 0.1%, more preferably less than 0.01%. Further, since F may lower the low-temperature viscosity and cause a decrease in the compressive stress value, its content is preferably limited to less than 0.1%, particularly less than 0.01%. Thus, preferred fining agents are SO 3 and Cl, and one or both of SO 3 and Cl is 0.001 to 3%, 0.001 to 1%, 0.01 to 0.5%, It is preferable to add 0.05 to 0.4%.
Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ヤング率を高める成分である。しかし、原料自体のコストが高く、また多量に含有させると耐失透性が低下する。よって、それらの含有量は、好ましくは３％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％以下である。 Rare earth oxides such as Nb 2 O 5 and La 2 O 3 are components that increase the Young's modulus. However, the cost of the raw material itself is high, and if it is contained in a large amount, the devitrification resistance is lowered. Therefore, the content thereof is preferably 3% or less, 2% or less, 1% or less, 0.5% or less, particularly 0.1% or less.
Ｃｏ、Ｎｉ等のガラスを強く着色するような遷移金属元素は、強化ガラス基板の透過率を低下させる虞がある。特に、タッチパネルディスプレイ用途に適用する場合、遷移金属元素の含有量が多いと、タッチパネルディスプレイの視認性が損なわれる。具体的には、それらの含有量が０．５％以下、０．１％以下、特に０．０５％以下となるように、原料又はカレットの使用量を調整することが望ましい。 A transition metal element such as Co or Ni that strongly colors the glass may reduce the transmittance of the tempered glass substrate. In particular, when applied to touch panel display applications, if the content of the transition metal element is large, the visibility of the touch panel display is impaired. Specifically, it is desirable to adjust the amount of raw material or cullet used so that the content thereof is 0.5% or less, 0.1% or less, particularly 0.05% or less.
本発明に係る強化ガラス基板は、表面に圧縮応力層を有している。圧縮応力層の圧縮応力値は、好ましくは２００ＭＰａ以上、４００ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、特に６００ＭＰａ以上である。圧縮応力値が大きい程、強化ガラス基板の機械的強度が高くなる。一方、表面に極端に大きな圧縮応力が形成されると、表面にマイクロクラックが発生して、かえって強化ガラス基板の機械的強度が低下する虞がある。また、内部引っ張り応力が極端に高くなる虞がある。このため、圧縮応力層の圧縮応力値は１５００ＭＰａ以下、特に９００ＭＰａ以下が好ましい。なお、ガラス組成中のＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＺｎＯの含有量を増加させたり、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量を低減すれば、圧縮応力値が大きくなる傾向がある。また、イオン交換時間を短くしたり、イオン交換溶液の温度を下げれば、圧縮応力値が大きくなる傾向がある。 The tempered glass substrate according to the present invention has a compressive stress layer on the surface. The compressive stress value of the compressive stress layer is preferably 200 MPa or more, 400 MPa or more, 500 MPa or more, particularly 600 MPa or more. The greater the compressive stress value, the higher the mechanical strength of the tempered glass substrate. On the other hand, if an extremely large compressive stress is formed on the surface, microcracks may be generated on the surface, which may reduce the mechanical strength of the tempered glass substrate. In addition, the internal tensile stress may become extremely high. For this reason, the compressive stress value of the compressive stress layer is preferably 1500 MPa or less, particularly 900 MPa or less. If the content of Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , MgO, ZnO in the glass composition is increased or the content of SrO, BaO is decreased, the compressive stress value tends to increase. Further, if the ion exchange time is shortened or the temperature of the ion exchange solution is lowered, the compressive stress value tends to increase.
応力深さは、好ましくは１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、２５μｍ以上、３０μｍ以上、特に３５μｍ以上である。応力深さが大きい程、強化ガラス基板に深い傷が付いても、強化ガラス基板が割れ難くなると共に、機械的強度のばらつきが小さくなる。一方、圧縮応力層の厚みが大きい程、マザーガラス基板にクラックを形成し難くなる。このため、応力深さは、好ましくは６０μｍ以下、５０μｍ以下、特に３５μｍ以下である。なお、ガラス組成中のＫ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５の含有量を増加させたり、ＳｒＯ、ＢａＯの含有量を低減すれば、圧縮応力層の厚みが大きくなる傾向がある。また、イオン交換時間を長くしたり、イオン交換溶液の温度を上げれば、応力深さが大きくなる傾向がある。 The stress depth is preferably 10 μm or more, 15 μm or more, 20 μm or more, 25 μm or more, 30 μm or more, particularly 35 μm or more. As the stress depth increases, even if the tempered glass substrate is deeply scratched, the tempered glass substrate becomes difficult to break and the variation in mechanical strength becomes smaller. On the other hand, as the thickness of the compressive stress layer increases, it becomes difficult to form a crack in the mother glass substrate. For this reason, the stress depth is preferably 60 μm or less, 50 μm or less, and particularly 35 μm or less. If the content of K 2 O or P 2 O 5 in the glass composition is increased or the content of SrO or BaO is decreased, the thickness of the compressive stress layer tends to increase. Moreover, if the ion exchange time is lengthened or the temperature of the ion exchange solution is increased, the stress depth tends to increase.
内部引っ張り応力は、好ましくは１５０ＭＰａ以下、１２０ＭＰａ以下、１００ＭＰａ以下、７０ＭＰａ、５０ＭＰａ以下、特に３０ＭＰａ以下である。内部引っ張り応力が大きい場合、イオン交換処理後に、分割加工工程、面取り加工工程等を行うと、強化ガラス基板が自己破壊する虞がある。一方、内部引っ張り応力が極端に小さくなると、圧縮応力層の圧縮応力値、応力深さが低下する。よって、内部引っ張り応力は、好ましくは１ＭＰａ以上、５ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以上、特に１５ＭＰａ以上である。ここで、「内部引っ張り応力」は、次式によって計算される値である。 The internal tensile stress is preferably 150 MPa or less, 120 MPa or less, 100 MPa or less, 70 MPa, 50 MPa or less, particularly 30 MPa or less. When the internal tensile stress is large, the tempered glass substrate may be self-destructed if a dividing process, a chamfering process, or the like is performed after the ion exchange process. On the other hand, when the internal tensile stress becomes extremely small, the compressive stress value and the stress depth of the compressive stress layer are lowered. Therefore, the internal tensile stress is preferably 1 MPa or more, 5 MPa or more, 10 MPa or more, particularly 15 MPa or more. Here, “internal tensile stress” is a value calculated by the following equation.
内部引っ張り応力＝（圧縮応力値×応力深さ）／（板厚−応力深さ×２） Internal tensile stress = (compressive stress value x stress depth) / (plate thickness-stress depth x 2)
本発明に係る強化ガラス基板において、密度は２．６ｇ／ｃｍ３以下、特に２．５５ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。密度が小さい程、強化ガラスを軽量化することができる。なお、ガラス組成中のＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５の含有量を増加させたり、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２の含有量を低減すれば、密度が低下し易くなる。 In tempered glass substrate according to the present invention, the density is 2.6 g / cm 3 or less, particularly preferably 2.55 g / cm 3 or less. The smaller the density, the lighter the tempered glass. In addition, the content of SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 in the glass composition is increased, or the content of alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, ZnO, ZrO 2 , TiO 2 is decreased. As a result, the density tends to decrease.
本発明に係る強化ガラス基板において、熱膨張係数は、好ましくは８０×１０−７〜１２０×１０−７／℃、８５×１０−７〜１１０×１０−７／℃、９０×１０−７〜１１０×１０−７／℃、特に９０×１０−７〜１０５×１０−７／℃である。熱膨張係数を上記範囲に規制すれば、金属、有機系接着剤等の部材の熱膨張係数に整合し易くなり、金属、有機系接着剤等の部材の剥離を防止し易くなる。ここで、「熱膨張係数」は、ディラトメーターを用いて、３０〜３８０℃の温度範囲における平均熱膨張係数を測定した値を指す。なお、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の含有量を増加すれば、熱膨張係数が高くなり易く、逆にアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物の含有量を低減すれば、熱膨張係数が低下し易くなる。 In the tempered glass substrate according to the present invention, the thermal expansion coefficient is preferably 80 × 10 −7 to 120 × 10 −7 / ° C., 85 × 10 −7 to 110 × 10 −7 / ° C., 90 × 10 −7 to 110 × 10 −7 / ° C., particularly 90 × 10 −7 to 105 × 10 −7 / ° C. If the thermal expansion coefficient is regulated within the above range, it becomes easy to match the thermal expansion coefficient of a member such as a metal or an organic adhesive, and it becomes easy to prevent peeling of a member such as a metal or an organic adhesive. Here, the “thermal expansion coefficient” refers to a value obtained by measuring an average thermal expansion coefficient in a temperature range of 30 to 380 ° C. using a dilatometer. If the content of alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides in the glass composition is increased, the coefficient of thermal expansion tends to increase, and conversely the content of alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides is reduced. If it decreases, the thermal expansion coefficient tends to decrease.
本発明に係る強化ガラス基板において、歪点は、好ましくは５００℃以上、５２０℃以上、５３０℃以上、特に５５０℃以上である。歪点が高い程、耐熱性が向上し、強化ガラス基板を熱処理する場合、圧縮応力層が消失し難くなる。また、歪点が高い程、化学強化処理工程で応力緩和が生じ難くなるため、圧縮応力値を維持し易くなる。更に成膜工程で高品位な膜を形成し易くなる。なお、ガラス組成中のアルカリ土類金属酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５の含有量を増加させたり、アルカリ金属酸化物の含有量を低減すれば、歪点が高くなり易い。 In the tempered glass substrate according to the present invention, the strain point is preferably 500 ° C. or higher, 520 ° C. or higher, 530 ° C. or higher, particularly 550 ° C. or higher. As the strain point is higher, the heat resistance is improved, and when the tempered glass substrate is heat-treated, the compressive stress layer is hardly lost. In addition, the higher the strain point, the less the stress relaxation occurs in the chemical strengthening treatment step, and thus the compressive stress value is easily maintained. Further, it becomes easy to form a high-quality film in the film forming process. If the content of alkaline earth metal oxide, Al 2 O 3 , ZrO 2 , P 2 O 5 in the glass composition is increased or the content of alkali metal oxide is reduced, the strain point becomes higher. easy.
本発明の強化ガラス基板において、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１２８０℃以下、１２３０℃以下、１２００℃以下、１１８０℃以下、特に１１６０℃以下である。１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、成形設備への負担が軽減されて、成形設備が長寿命化し、結果として、強化ガラス基板の製造コストを低廉化し易くなる。なお、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２の含有量を増加させたり、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の含有量を低減すれば、１０４．０ｄＰａ・ｓにおける温度が低下し易くなる。 In the tempered glass substrate of the present invention, the temperature at 10 4.0 dPa · s is preferably 1280 ° C. or lower, 1230 ° C. or lower, 1200 ° C. or lower, 1180 ° C. or lower, particularly 1160 ° C. or lower. As the temperature at 10 4.0 dPa · s is lower, the burden on the forming equipment is reduced, the life of the forming equipment is prolonged, and as a result, the manufacturing cost of the tempered glass substrate is easily reduced. If the content of alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, ZnO, B 2 O 3 , TiO 2 is increased, or the content of SiO 2 , Al 2 O 3 is decreased, 10 4.0 The temperature at dPa · s tends to decrease.
本発明に係る強化ガラス基板において、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１６２０℃以下、１５５０℃以下、１５３０℃以下、１５００℃以下、特に１４５０℃以下である。１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、低温溶融が可能になり、溶融窯等のガラス製造設備への負担が軽減されると共に、泡品位を高め易くなる。よって、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低い程、強化ガラス基板の製造コストを低廉化し易くなる。なお、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当する。また、ガラス組成中のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＴｉＯ２の含有量を増加させたり、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の含有量を低減すれば、１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が低下し易くなる。 In the tempered glass substrate according to the present invention, the temperature at 10 2.5 dPa · s is preferably 1620 ° C. or lower, 1550 ° C. or lower, 1530 ° C. or lower, 1500 ° C. or lower, particularly 1450 ° C. or lower. The lower the temperature at 10 2.5 dPa · s, the lower the temperature melting becomes possible, and the burden on glass production equipment such as a melting kiln is reduced, and the bubble quality is easily improved. Therefore, the lower the temperature at 10 2.5 dPa · s, the easier it is to reduce the manufacturing cost of the tempered glass substrate. The temperature at 10 2.5 dPa · s corresponds to the melting temperature. Also, if the content of alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, ZnO, B 2 O 3 , TiO 2 in the glass composition is increased or the content of SiO 2 , Al 2 O 3 is reduced, The temperature at 10 2.5 dPa · s tends to decrease.
本発明に係る強化ガラス基板において、液相温度は、好ましくは１２００℃以下、１１５０℃以下、１１００℃以下、１０５０℃以下、１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、特に８８０℃以下である。なお、液相温度が低い程、耐失透性や成形性が向上する。また、ガラス組成中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３の含有量を増加させたり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を低減すれば、液相温度が低下し易くなる。 In the tempered glass substrate according to the present invention, the liquidus temperature is preferably 1200 ° C or lower, 1150 ° C or lower, 1100 ° C or lower, 1050 ° C or lower, 1000 ° C or lower, 950 ° C or lower, 900 ° C or lower, particularly 880 ° C or lower. . In addition, devitrification resistance and a moldability improve, so that liquidus temperature is low. Also, increase the content of Na 2 O, K 2 O, B 2 O 3 in the glass composition or reduce the content of Al 2 O 3 , Li 2 O, MgO, ZnO, TiO 2 , ZrO 2. In this case, the liquidus temperature tends to decrease.
本発明に係る強化ガラス基板において、液相粘度は、好ましくは１０４．０ｄＰａ・ｓ以上、１０４．４ｄＰａ・ｓ以上、１０４．８ｄＰａ・ｓ以上、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上、１０５．４ｄＰａ・ｓ以上、１０５．６ｄＰａ・ｓ以上、１０６．０ｄＰａ・ｓ以上、１０６．２ｄＰａ・ｓ以上、特に１０６．３ｄＰａ・ｓ以上である。なお、液相粘度が高い程、耐失透性や成形性が向上する。また、ガラス組成中のＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏの含有量を増加させたり、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２の含有量を低減すれば、液相粘度が高くなり易い。 In the tempered glass substrate according to the present invention, the liquid phase viscosity is preferably 10 4.0 dPa · s or more, 10 4.4 dPa · s or more, 10 4.8 dPa · s or more, 10 5.0 dPa · s or more. Or more, 10 5.4 dPa · s or more, 10 5.6 dPa · s or more, 10 6.0 dPa · s or more, 10 6.2 dPa · s or more, particularly 10 6.3 dPa · s or more. In addition, devitrification resistance and a moldability improve, so that liquid phase viscosity is high. Also, if the content of Na 2 O, K 2 O in the glass composition is increased or the content of Al 2 O 3 , Li 2 O, MgO, ZnO, TiO 2 , ZrO 2 is reduced, the liquidus viscosity Tends to be high.
以下、実施例に基づいて、本発明を説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は以下の実施例に何ら限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples. The following examples are merely illustrative. The present invention is not limited to the following examples.
先ず短辺寸法６７０ｍｍ、長辺寸法７２０ｍｍ、板厚０．７ｍｍに切り出してマザーガラス基板を用意し、マザーガラス基板の短辺方向に端部から２０ｍｍ離間した位置からスクライブを開始し、板端から２０ｍｍ離間した位置でスクライブを終了して、スクライブライン（クラック）を形成した。スクライブラインを５０ｍｍの間隔で２本形成した。スクライブラインの形成に際し、直径φ３ｍｍ、刃先角度１３０度の市販の超鋼製スクライブホイールを使用し、スクライブホイールを押し付ける加重を調整することにより、メディアンクラック深さを制御した。また、マザーガラス基板の概略組成は、質量％で、ＳｉＯ２ ５７％、Ａｌ２Ｏ３ １３％、Ｂ２Ｏ３ ２％、Ｌｉ２Ｏ ０．１％、Ｎａ２Ｏ １５％、Ｋ２Ｏ ４．６％、ＭｇＯ ２％、ＣａＯ ２％、ＺｒＯ２ ４％、ＳｎＯ２ ０．３％である。このようにして、クラック深さが相違する２水準の評価試料を作製した。なお、本実施例では、マザーガラス基板の板厚は０．７ｍｍであるが、更に薄い板厚でも、本発明を適用し得ることは言うまでもない。 First, a mother glass substrate is prepared by cutting out to a short side dimension of 670 mm, a long side dimension of 720 mm, and a plate thickness of 0.7 mm. The scribing was finished at a position 20 mm apart to form a scribe line (crack). Two scribe lines were formed at an interval of 50 mm. When forming the scribe line, a commercially available super steel scribe wheel having a diameter of 3 mm and a cutting edge angle of 130 degrees was used, and the median crack depth was controlled by adjusting the weight for pressing the scribe wheel. Moreover, the approximate composition of the mother glass substrate is mass%, SiO 2 57%, Al 2 O 3 13%, B 2 O 3 2%, Li 2 O 0.1%, Na 2 O 15%, K 2 O. It is 4.6%, MgO 2%, CaO 2%, ZrO 2 4%, SnO 2 0.3%. In this way, two-level evaluation samples with different crack depths were produced. In this embodiment, the mother glass substrate has a thickness of 0.7 mm, but it goes without saying that the present invention can be applied even with a thinner thickness.
続いて、マザーガラス基板に対して、クラックを形成した表面にステンレス繊維を巻き付けた押し付けバーをクラックと平行方向に押し当てつつ、クラックが形成されていない表面の両端部にステンレス繊維を巻き付けた押し付けバーをクラックと平行方向に押し当てることにより、マザーガラス基板を湾曲させた。この時、押し付けバーの作用により、マザーガラス基板の中央部は、両端部よりもクラックが形成された表面が約１ｍｍ凹んでいた。なお、２水準の評価試料を同様に湾曲させた。 Next, press against the mother glass substrate with stainless steel fibers wrapped around both ends of the surface where cracks are not formed while pressing the pressing bar with stainless steel fibers wound around the cracked surface in the direction parallel to the cracks. The mother glass substrate was curved by pressing the bar in the direction parallel to the cracks. At this time, due to the action of the pressing bar, the center portion of the mother glass substrate had a concave surface of about 1 mm from both ends. In addition, the two-level evaluation samples were similarly bent.
上記状態のマザーガラス基板を硝酸カリウム溶液に浸漬させて、化学強化処理を行うことにより、マザーガラス基板の表面に圧縮応力層を形成した。なお、圧縮応力層の圧縮応力値、応力深さは、折原製作所製の表面応力計ＦＳＭ−７０００Ｈにより観察される干渉縞の本数とその間隔から測定した値である。 The mother glass substrate in the above state was immersed in a potassium nitrate solution and subjected to a chemical strengthening process to form a compressive stress layer on the surface of the mother glass substrate. In addition, the compressive stress value and stress depth of the compressive stress layer are values measured from the number of interference fringes observed by a surface stress meter FSM-7000H manufactured by Orihara Seisakusho and the interval between the interference fringes.
（実験１）
化学強化処理工程の後に、マザーガラス基板から押し付けバーを取り外した後、クラックを形成した表面が下方になるように定盤に載置すると共に、分割加工を行う方のクラックが定盤の端部よりも１ｍｍ外側になり、分割加工を行わない方のクラックが定盤の面内になるように、定盤に載置した。更に、マザーガラス基板の一部が定盤から食み出ると共に、クラックが定盤の端部の一辺と平行になるように、マザーガラス基板を載置した。次に、押さえ冶具により、定盤の端部に位置するマザーガラス基板の表面を押し当てた状態で、定盤から食み出たマザーガラス基板の両表面を折り曲げ冶具で把持して、この折り曲げ冶具を上方に向かって曲げて、分割加工処理を行った。クラックの深さが１１７μｍ（板厚の１７％）であり、且つメディアンクラックの深さが５７μｍ（板厚の８％）である場合、分割加工を行う方のクラックに沿って、マザーガラス基板を分割加工することができた。この時、マザーガラス基板は、分割加工を行わない方のクラックから破損しなかった。
(Experiment 1)
After the chemical strengthening treatment process, after removing the pressing bar from the mother glass substrate, the cracked surface is placed on the surface plate so that the surface on which the crack is formed is at the bottom. It was placed on the surface plate so that the crack on the outside of the surface plate would be in the plane of the surface plate. Furthermore, the mother glass substrate was placed so that a part of the mother glass substrate protruded from the surface plate and the cracks were parallel to one side of the edge of the surface plate. Next, with the holding jig pressed against the surface of the mother glass substrate located at the edge of the surface plate, both surfaces of the mother glass substrate protruding from the surface plate are gripped by the bending jig, and this bending is performed. The jig was bent upward and divided processing was performed. When the depth of the crack is 117 μm (17% of the plate thickness) and the depth of the median crack is 57 μm (8% of the plate thickness), the mother glass substrate is placed along the crack to be divided. It was possible to divide and process. At this time, the mother glass substrate was not damaged from the crack that was not subjected to the division processing.
（実験２）
クラックの深さが２００μｍ（板厚の２８％）であり、且つメディアンクラックの深さが９０μｍ（板厚の１３％）であるマザーガラス基板に対して、実験１と同様の実験を行った。その結果、分割加工を行う方のクラックに沿って、マザーガラス基板を分割加工することができた。この時、マザーガラス基板は、分割加工を行わない方のクラックから破損しなかった。
(Experiment 2)
An experiment similar to Experiment 1 was performed on a mother glass substrate having a crack depth of 200 μm (28% of the plate thickness) and a median crack depth of 90 μm (13% of the plate thickness). As a result, the mother glass substrate could be divided and processed along the cracks to be divided. At this time, the mother glass substrate was not damaged from the crack that was not subjected to the division processing.
（実験３）
クラックの深さが２００μｍ（板厚の２８％）であり、且つメディアンクラックの深さが９０μｍ（板厚の１３％）であるマザーガラス基板に対して、折り曲げ冶具を用いずに、定盤から食み出たマザーガラス基板の両表面を手で掴んで、上方に向かって曲げて、分割加工処理を行った。その結果、分割加工を行う方のクラックに沿って、マザーガラス基板を分割加工することができた。この時、マザーガラス基板は、分割加工を行わない方のクラックから破損しなかった。
(Experiment 3)
For a mother glass substrate having a crack depth of 200 μm (28% of the plate thickness) and a median crack depth of 90 μm (13% of the plate thickness), without using a bending jig, The both surfaces of the mother glass substrate that protruded were grasped by hand and bent upward to perform division processing. As a result, the mother glass substrate could be divided and processed along the cracks to be divided. At this time, the mother glass substrate was not damaged from the crack that was not subjected to the division processing.
上記実験１〜３の結果を表１に示す。 The results of Experiments 1 to 3 are shown in Table 1.
表１に示す通り、本発明によれば、簡便な方法により、所定のクラックに沿って、マザーガラス基板を分割加工することができ、更に意図しないクラックが伸展し難くなる。 As shown in Table 1, according to the present invention, the mother glass substrate can be divided and processed along a predetermined crack by a simple method, and unintended cracks are difficult to extend.
１ 強化ガラス基板
２、３ 圧縮応力層
４ 中間領域
５ マザーガラス基板（化学強化処理工程前）
６ クラック
７ メディアンクラック
８、９ 押し付けバー
１０ 固定具
１１ マザーガラス基板（化学強化処理工程後）
１２ 定盤
１３ 押さえ冶具
１４ 折り曲げ冶具
1 Tempered glass substrate 2, 3 Compressive stress layer 4 Middle region 5 Mother glass substrate (before chemical strengthening treatment process)
6 Crack 7 Median crack 8, 9 Press bar 10 Fixing tool 11 Mother glass substrate (after chemical strengthening treatment process)
12 Surface plate 13 Holding jig 14 Bending jig
Claims (10)
前記マザーガラス基板をイオン交換処理する化学強化処理工程と、
前記クラックに応力を印加して、イオン交換処理した後のマザーガラス基板を分割し、強化ガラス基板を得る分割加工工程と、を備えることを特徴とする強化ガラス基板の製造方法。 A crack forming step for forming a crack in the thickness direction with respect to the mother glass substrate,
A chemical strengthening treatment step of ion exchange treatment of the mother glass substrate;
A method of manufacturing a tempered glass substrate, comprising: dividing a mother glass substrate after ion exchange treatment by applying stress to the crack to obtain a tempered glass substrate.
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