KR102082672B1

KR102082672B1 - 강화 유리판의 절단 방법

Info

Publication number: KR102082672B1
Application number: KR1020147033584A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 가와구치; 이쿠오 나가사와
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤; 에이지씨 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2020-03-02
Also published as: TW201404735A; US20150075221A1; WO2013180012A1; JP6009225B2; KR20150021507A; JP2013245153A; CN104350016A; DE112013002707T5; TWI600624B

Abstract

본 발명의 제1 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 중간층에 레이저광을 집광하여 주사함으로써, 제1 절단 예정선을 따라 제1 개질 영역을 형성하는 스텝과, 외력을 가함으로써, 강화 유리판의 두께 방향으로 제1 개질 영역을 기점으로 한 크랙을 신전시켜 강화 유리판을 분단하는 스텝을 구비하는 것이다. 그리고, 제1 개질 영역을 형성하는 스텝에 있어서, 강화 유리판의 파괴 인성을 K_c(㎫·√m), 중간층에 잔류하는 인장 응력을 CT(㎫), 두께 방향에 있어서의 제1 개질 영역의 폭을 d1(㎜)이라고 했을 경우, d1의 값을 2×10³×Kc²/{π×(CT)²}보다 작게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

강화 유리판의 절단 방법{METHOD FOR CUTTING TOUGHENED GLASS PLATE}

본 발명은 강화 유리판의 절단 방법에 관한 것으로, 특히 레이저광에 의한 내부 개질을 이용한 강화 유리판의 절단 방법에 관한 것이다.

휴대 전화나 휴대 정보 단말기(PDA: Personal Data Assistance) 등의 휴대 기기에서는 디스플레이의 커버나 기판에 유리판이 사용되고 있다. 휴대 기기에 있어서의 박형화·경량화의 요구로부터, 유리판에 대해서도 강도가 높은 강화 유리판을 사용함으로써, 박형화·경량화가 도모되게 되어 왔다. 여기서, 강화 유리판은 압축 응력이 잔류하는 표면층 및 이면층과, 당해 표면층 및 이면층 사이에 형성되고 인장 응력이 잔류하는 중간층을 갖고 있다.

강화 유리판의 절단은 통상 다이아몬드 등의 경질의 롤러나 칩에 의해 주면에 기계적으로 스크라이브선을 도입하고, 당해 스크라이브선을 따라 절곡력을 가함으로써 이루어진다. 이러한 방법에서는 스크라이브선의 도입에 의해 강화 유리판의 절단 단부면에 다수의 미세 크랙이 생성되게 된다. 따라서, 강화 유리판임에도 불구하고, 절단 단부의 강도(소위 에지 강도)가 충분하지 않다는 문제가 있었다.

그런데, 특허문헌 1, 2에는 반도체 기판이나 유리 기판을 투과하는 파장의 레이저광을 그 기판들 내부에 집광하고, 당해 기판 내부에 개질 영역(내부 크랙)을 형성하여, 이 개질 영역을 기점으로 한 크랙을 판 두께 방향으로 신전시켜서 기판을 절단하는 방법이 개시되어 있다. 이 절단 방법은 피절단물의 표면에 상처 입히는 일 없이, 피절단물의 내부에만 개질 영역을 형성하는 방법이다(이하, 내부 개질 방식 절단이라고 함). 내부 개질 방식 절단에서는 기판의 주면에 스크라이브선을 도입할 필요가 없기 때문에, 절단 단부면에 상술한 미세 크랙이 도입되는 일도 없어, 에지 강도가 향상된다. 특허문헌 3에는 인장 응력이 잔류하는 중간층에 개질 영역을 형성하는 내부 개질 방식 절단을 사용한 강화 유리의 절단 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 2003-1458호 공보 국제 공개 제2009/020004호 국제 공개 제2010/096359호

발명자는 레이저광에 의한 내부 개질을 이용한 강화 유리판의 절단에 관하여, 이하의 과제를 발견하였다.

강화 유리판을 레이저광에 의한 내부 개질에 의해 절단할 때, 용도 등에 따라 레이저광을 조사해서 개질 영역을 형성하는 것에 의해서만 강화 유리판을 분단하는 경우와, 레이저광을 조사해서 개질 영역을 형성한 후, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우가 있다. 즉, 전혀 외력을 가하지 않고서 개질 영역의 형성에 의해서만 강화 유리판을 분단하는 경우와, 개질 영역의 형성 후에 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우가 있다.

강화 유리판의 두께 방향에 있어서의 개질 영역의 폭을 변화시킴으로써, 양자를 구분해서 사용할 수 있다. 구체적으로는 개질 영역의 폭을 크게 하면, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단할 수 있다. 한편, 개질 영역의 폭을 작게 하면, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단할 수 있다.

발명자는, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우와, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우의 경계에 위치하는 개질 영역 폭의 임계치가, 강화 유리판의 중간층 내부의 인장 응력(이하, 내부 인장 응력)에 따라서 변화하는 것을 알아내었다. 종래에는 개질 영역 폭의 임계치가 강화 유리판의 내부 인장 응력에 따라서 어떻게 변화하는지 알려져 있지 않았기 때문에, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우와, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우를 구분해서 사용하는 것이 어려웠다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 내부 개질 방식 절단에 있어서, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우와, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우를 적절하게 구분해서 사용 가능한 강화 유리판의 절단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은,

압축 응력이 잔류하는 표면층 및 이면층과, 당해 표면층 및 이면층 사이에 형성되고 인장 응력이 잔류하는 중간층을 갖는 강화 유리판의 절단 방법이며,

상기 중간층에 레이저광을 집광하여 주사함으로써, 제1 절단 예정선을 따라 제1 개질 영역을 형성하는 스텝과,

외력을 가함으로써, 상기 강화 유리판의 두께 방향으로 상기 제1 개질 영역을 기점으로 한 크랙을 신전시켜 상기 강화 유리판을 분단하는 스텝

을 구비하고,

상기 제1 개질 영역을 형성하는 스텝에 있어서,

상기 강화 유리판의 파괴 인성을 K_c(㎫·√m), 상기 중간층에 잔류하는 인장 응력을 CT(㎫), 상기 두께 방향에 있어서의 상기 제1 개질 영역의 폭을 d1(㎜)이라고 했을 경우, d1의 값을 2×10³×Kc²/{π×(CT)²}보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제2 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 상기 제1 형태에 있어서,

상기 제1 개질 영역을 형성하는 스텝에 있어서, 상기 강화 유리판의 단부면으로부터 소정의 거리 이내에는 상기 제1 개질 영역을 형성하지 않는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제3 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 상기 제2 형태에 있어서,

상기 소정의 거리가 0.5㎜인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제4 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 상기 제1 내지 3 중 어느 한 형태에 있어서,

상기 제1 개질 영역을 형성하는 스텝 후, 상기 강화 유리판을 분단하는 스텝 전에,

상기 강화 유리판의 적어도 한쪽 주면 상에 전자 재료를 포함하는 기능성 박막을 형성하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제5 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 상기 제1 내지 3 중 어느 한 형태에 있어서,

상기 중간층에 레이저광을 집광하여 주사함으로써, 상기 제1 절단 예정선과 교차하는 제2 절단 예정선을 따라 제2 개질 영역을 형성하고, 외력을 가하지 않고서 상기 강화 유리판의 두께 방향으로 상기 제2 개질 영역을 기점으로 한 크랙을 신전시켜 상기 강화 유리판을 분단하는 스텝을 더 구비하고,

상기 제2 개질 영역을 형성할 때,

상기 두께 방향에 있어서의 상기 제2 개질 영역의 폭을 d2(㎜)라고 했을 경우, d2의 값을 2×10³×Kc²/{π×(CT)²}보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제6 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 상기 제5 형태에 있어서,

상기 강화 유리판의 단부면까지 상기 제2 개질 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제7 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은,

상기 중간층에 레이저광을 집광하여 주사함으로써, 절단 예정선을 따라 개질 영역을 형성하고, 외력을 가하지 않고서 상기 강화 유리판의 두께 방향으로 상기 개질 영역을 기점으로 한 크랙을 신전시켜 상기 강화 유리판을 분단하는 스텝을 구비하고,

상기 개질 영역을 형성할 때,

상기 강화 유리판의 파괴 인성을 K_c(㎫·√m), 상기 중간층에 잔류하는 인장 응력을 CT(㎫), 상기 강화 유리판의 두께 방향에 있어서의 상기 개질 영역의 폭을d(㎜)라고 했을 경우, d의 값을 2×10³×Kc²/{π×(CT)²}보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제8 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 상기 제7 형태에 있어서,

상기 강화 유리판의 단부면까지 상기 개질 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제9 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 상기 제1 내지 8 중 어느 한 형태에 있어서,

상기 강화 유리판이 화학 강화법에 의해 강화된 것인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제10 형태에 관한 강화 유리판의 절단 방법은, 상기 제9 형태에 있어서,

상기 강화 유리판의 두께가 0.1 내지 2㎜인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의해, 레이저광에 의한 내부 개질에 있어서, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우와, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우를 적절하게 구분해서 사용 가능한 강화 유리판의 절단 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 레이저광을 조사하기 전의 강화 유리판의 단면도이다.
도 2는 레이저광을 조사하기 전의 강화 유리판의 잔류 응력의 분포를 나타내는 모식도이다.
도 3은 강화 유리판(10)의 절단 방법을 설명하기 위한 도면이고, 강화 유리판(10)의 절단면에 있어서의 단면도이다.
도 4는 강화 유리판(10)의 절단 방법을 설명하기 위한 도면이고, 강화 유리판(10)의 절단면에 있어서의 단면도이다.
도 5는 도 4의 V-V 절단선에 의한 단면도(강화 유리판(10)의 절단면에 수직인 방향으로부터 본 단면도)이다.
도 6은 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우의 절단면의 한쪽 단부를 도시하고 있다.
도 7은 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우의 절단면의 한쪽 단부를 도시하고 있다.
도 8은 강화 유리판(10)을 상면(레이저광 조사측)으로부터 본 도면이다.
도 9는 강화 유리판의 특성값 및 절단 결과를 나타내는 표이다.
도 10은 개질 영역의 임계 폭 d_c의 내부 인장 응력 CT 의존성을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 적용한 구체적인 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명이 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명을 명확히 하기 위해서, 이하의 기재 및 도면은 적절히 간략화되어 있다.

(실시 형태 1)

먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 강화 유리판의 구조 및 레이저광에 의한 내부 개질에 의한 강화 유리판의 절단 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 도 1, 도 2를 참조하여 강화 유리판의 구조에 대해서 설명한다. 도 1은 레이저광을 조사하기 전의 강화 유리판(10)의 단면도이다. 도 1에 있어서, 화살표의 방향은 잔류 응력의 작용 방향을 나타내고, 화살표의 크기는 응력의 크기를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 강화 유리판(10)은 표면층(13) 및 이면층(15)과, 표면층(13)과 이면층(15) 사이에 형성된 중간층(17)을 갖는다. 표면층(13) 및 이면층(15)에는 하기 풍냉 강화법이나 화학 강화법에 의해 압축 응력이 잔류하고 있다. 또한, 그 반작용으로서, 중간층(17)에는 인장 응력이 잔류하고 있다.

강화 유리판(10)은 예를 들어 풍냉 강화법이나 화학 강화법 등으로 제작된다. 강화용 유리의 종류는 용도에 따라서 선택된다. 예를 들어, 자동차용 창 유리나 건축용 창 유리, PDP(Plasma Display Panel)용 유리 기판, 커버 유리인 경우, 강화용 유리로는 소다 석회 유리가 사용된다.

풍냉 강화법은 연화점 부근 온도의 유리를 표면 및 이면부터 급냉하여, 유리의 표면 및 이면과 내부 사이에 온도 차를 생기게 함으로써 압축 응력이 잔류하는 표면층 및 이면층을 형성한다. 풍냉 강화법은 두꺼운 유리를 강화하기에 적합하다.

화학 강화법은 유리의 표면 및 이면을 이온 교환하고, 유리에 포함되는 작은 이온 반경의 이온(예를 들어, Li 이온, Na 이온)을 큰 이온 반경의 이온(예를 들어, K 이온)으로 치환함으로써, 압축 응력이 잔류하는 표면층 및 이면층을 형성한다. 화학 강화법은 알칼리 금속 원소를 포함하는 소다 석회 유리를 강화하기에 적합하다.

도 2는 레이저광을 조사하기 전의 강화 유리판(10)의 잔류 응력의 분포를 도시하는 모식도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 표면층(13) 및 이면층(15)에 잔류하는 압축 응력(＞0)은 강화 유리판(10)의 표면(12) 및 이면(14)으로부터 내부를 향해서 서서히 작아지는 경향이 있다. 또한, 중간층(17)에 잔류하는 인장 응력(＞0)은 유리의 내부로부터 표면(12) 및 이면(14)을 향해서 서서히 작아지는 경향이 있다.

도 2에 있어서, CS는 표면층(13)이나 이면층(15)에 있어서의 최대 잔류 압축 응력(표면 압축 응력)(＞0), CT는 중간층(17)에 있어서의 내부 인장 응력(중간층(17)의 내부 인장 응력의 평균값)(＞0), DOL은 표면층(13) 및 이면층(15)의 두께, t는 강화 유리판(10)의 두께를 각각 나타낸다. 따라서, 중간층(17)의 두께는 t-2×DOL이 된다.

또한, 강화 유리판의 내부 인장 응력 CT는 통상 표면 압축 응력 CS 및 표면층(13) 및 이면층(15)의 두께 DOL을 측정하여, 그 측정값과 강화 유리판의 두께 t로부터 이하의 식 1을 사용해서 산출한다.

CT=(CS×DOL)/(t-2×DOL)…식 1

여기서, 최대 잔류 압축 응력 CS나 내부 인장 응력 CT, 표면층(13) 및 이면층(15)의 두께 DOL은 강화 처리 조건으로 조절 가능하다. 예를 들어, 최대 잔류 압축 응력 CS나 내부 인장 응력 CT, 표면층(13) 및 이면층(15)의 두께 DOL은 풍냉강화법의 경우, 유리의 냉각 속도 등으로 조절 가능하다. 또한, 최대 잔류 압축 응력 CS, 내부 인장 응력 CT, 표면층(13) 및 이면층(15)의 두께 DOL은 화학 강화법의 경우, 유리를 처리액(예를 들어, KNO₃ 용융염)에 침지해서 이온 교환하므로, 처리액의 농도나 온도, 침지 시간 등으로 조절 가능하다. 또한, 본 실시 형태의 표면층(13) 및 이면층(15)은 동일한 두께 DOL 및 최대 잔류 압축 응력 CS를 갖지만, 상이한 두께나 최대 잔류 압축 응력을 가져도 좋다.

도 3은 강화 유리판(10)의 절단 방법을 설명하기 위한 도면이며, 강화 유리판(10)의 절단면에 있어서의 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 강화 유리판(10)의 중간층(17)에 레이저광(20)을 집광시킨 상태에서 레이저광(20)을 주사한다. 이에 의해, 중간층(17)에 개질 영역(18)이 형성된다. 개질 영역(18)은 강화 유리판(10)의 두께 방향으로 소정의 폭 d를 갖는 띠(선) 형상으로 형성된다. 이하에서는, 1회의 레이저광의 주사에 의해 형성되는 띠 형상의 개질 영역을 개질 라인이라고 한다. 즉, 도 3에 도시한 개질 영역(18)은 하나의 개질 라인으로 구성되어 있다.

도 4는 강화 유리판(10)의 절단 방법을 설명하기 위한 도면이며, 강화 유리판(10)의 절단면에 있어서의 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 강화 유리판(10)을 절단하는 경우, 통상 레이저광(20)의 주사를 복수회 행한다. 도 4는 4회째의 레이저광(20)의 주사를 행하고 있는 도중의 모습을 도시하고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 레이저광(20)의 주사가 3회 행해진 개질 영역(18)은 3개의 개질 라인으로 구성되어 있다(도면 우측). 한편, 레이저광(20)의 주사가 4회 행해진 개질 영역(18)은 4개의 개질 라인으로 구성되어 있다(도면 좌측).

도 5는 도 4의 V-V 절단선에 의한 단면도(강화 유리판(10)의 절단면에 수직인 방향으로부터 본 단면도)이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 개질 영역(18)은 절단면에 수직인 방향으로는 대부분 두께를 갖고 있지 않다.

도 3 내지 도 5에 도시한 레이저광(20)의 조사에 의해 형성된 개질 영역(18)은 내부 크랙이고, 강화 유리판(10)의 두께 방향에 있어서의 당해 내부 크랙의 양단부가 당해 두께 방향으로 신전됨으로써, 강화 유리판(10)이 분단된다. 강화 유리판(10)의 두께 방향에 있어서의 개질 영역(18)의 폭 d가 작은 경우, 외력을 가하지 않으면 개질 영역(18)은 신전되지 않는다. 한편, 개질 영역(18)의 폭 d가 임계치 d_c(이하, 「개질 영역(18)의 임계 폭 d_c」라고 함)를 초과하면, 외력을 가하지 않아도 개질 영역(18)을 기점으로 한 내부 크랙이 신전된다.

일반적으로 크랙 길이에 대하여 피절단물의 두께가 충분히 큰 경우, 임계 응력 확대 계수, 즉 파괴 인성 K_c(㎫·√m)는 인장 응력을 σ_t(㎫), 크랙 길이를 2×a_c(㎜)라고 하면, 다음의 식 2로 나타낼 수 있다.

K_c=σ_t×√(10^-3πa_c)…식 2

여기서, 인장 응력 σ_t를 내부 인장 응력 CT라고 가정하면, 임계 크랙 길이 2×a_c는 다음 식 3으로 나타낼 수 있다.

2×a_c=2×10³×Kc²/{π×(CT)²}…식 3

상세하게는 실시예에서 후술하는 바와 같이, 발명자들은 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c가 개질 영역(18)의 임계 폭 d_c에 거의 대응하고 있는 것을 실험적으로 알아내었다. 이에 의해, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우와, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우를 적절하게 구분해서 사용할 수 있다. 즉, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우, 레이저광 조사에 의해 도입하는 개질 영역(18)의 폭을 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c보다 크게 한다. 한편, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우, 레이저광 조사에 의해 도입하는 개질 영역(18)의 폭을 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c보다 작게 한다.

도 6은 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우의 절단면의 한쪽 단부를 도시하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 개질 영역(18)을 절단면과 교차하는 강화 유리판(10)의 단부면까지 형성한다. 즉, 개질 영역(18)을 한쪽 단부면으로부터 다른 쪽 단부면까지 관통해서 형성한다.

한편, 도 7은 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우의 절단면의 한쪽 단부를 도시하고 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 개질 영역(18)을 절단면과 교차하는 강화 유리판(10)의 단부면까지 형성하지 않는다. 구체적으로는 개질 영역(18)의 길이 방향의 선단부와 강화 유리판(10)의 단부면이 소정의 간격 L이 되도록 개질 영역(18)을 형성한다. 이것은 강화 유리판(10)의 단부면으로부터 개질 영역(18)에 수분이 침입하는 것을 방지하기 위해서이다. 개질 영역(18)이 개구되는 크랙이 되어, 대기 중 등의 미량의 수분이 침입하면, 내부 크랙이 신전되기 쉬워져, 의도하지 않게 단시간에 강화 유리판(10)이 분단되어버릴 우려가 있기 때문이다.

즉, 개구되는 크랙을 갖고 있으면, 수분의 영향에 의해 개질 영역(18)의 폭을 규정하는 것에 의한 크랙 신전의 제어가 어려워진다. 구체적으로는, 개질 영역(18)의 폭을 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c보다 작게 해도, 크랙이 신전되어 분단되어버릴 우려가 있었다. 내부 개질 방식 절단 방법으로는, 상술한 바와 같이 개구되는 크랙을 도입하지 않고서 절단할 수 있기 때문에, 개질 영역(18)의 폭을 규정함으로써, 효과적으로 크랙 신전을 제어할 수 있다. 또한, 내부 개질 방식 이외의 절단 방법에 의해, 개구되는 크랙을 도입하지 않고서 절단하기는 어렵다.

외력을 가해서 강화 유리판(10)을 분단하는 경우, 예를 들어 레이저광 조사에 의해 개질 영역(18)을 형성한 후, 강화 유리판(10) 중 적어도 어느 한쪽 주면 상에 전자 재료를 포함하는 기능성 박막을 형성하고, 그 후, 외력을 가해서 분단할 수 있다. 여기서, 전자 재료를 포함하는 기능성 박막으로는, 예를 들어 투명 도전막이나 금속 배선 등을 들 수 있다. 또한, 전자 재료를 포함하는 기능성 박막 대신에, 또는 이에 더하여 지문 방지막, 반사 방지막, 비산 방지막, 대전 방지막, 차광막 등의 다른 기능성 박막을 형성해도 좋다. 또한, 기능성 박막의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 0.5㎛ 내지 100㎛이다.

상기와 같을 경우, 기능성 박막을 절단 단부면까지 형성할 수 있다. 한편, 기능성 박막을 형성한 후, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우, 레이저 조사부의 기능성 박막은, 마스크 처리 등을 실시한 후에 제거할 필요가 있다. 따라서, 공정 수가 많아지는 데다가 절단 단부면까지 기능성 박막을 형성할 수 없다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「주면」이란, 표면층 및 이면층을 나타내는 것이다.

또한, 예를 들어 대형의 강화 유리판을 세로 및 가로 방향으로 절단하여 직사각형의 강화 유리판을 잘라내는 경우 등에서는, 먼저 제1 방향으로는 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우의 개질 영역(18)을 형성하고, 이어서 제2 방향으로는 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우의 개질 영역(18)을 형성해도 좋다. 즉, 나중에 레이저 조사한 제2 방향에 대해서 레이저광 조사와 함께 분단한 후, 먼저 레이저 조사한 제1 방향에 대해서 외력을 가해서 분단하도록 해도 좋다. 이에 의해, 종횡 방향 모두 외력을 가하지 않고서 분단하는 경우보다 생산성이 향상된다. 또한, 종횡 방향 모두 외력을 가해서 분단하는 경우보다 핸들링이 용이해진다.

레이저광(20)은 강화 유리판(10)의 두께나, 최대 잔류 압축 응력 CS, 내부 인장 응력 CT, 표면층(13)이나 이면층(15)의 두께 DOL, 레이저광(20)의 광원 출력 등에 따른 속도로 주사된다.

레이저광(20)은 강화 유리에 대하여 투과하는 파장(자외 내지 적외 영역)의 레이저광을 이용한다. 레이저광(20)의 발진 방식은 펄스 발진 방식이 바람직하다.

레이저광(20)의 파장은 200 내지 2000㎚인 것이 바람직하다. 레이저광(20)의 파장을 200 내지 2000㎚로 함으로써, 레이저광(20)의 투과율과, 레이저광(20)에 의한 가열 효율을 양립할 수 있다. 레이저광(20)의 파장은, 보다 바람직하게는 532 내지 2000㎚, 더욱 바람직하게는 532 내지 1100㎚이다.

강화 유리판(10)의 두께 t는 용도에 따라서 설정되지만, 0.1 내지 2㎜인 것이 바람직하다. 화학 강화 유리의 경우, 두께 t를 2㎜ 이하로 함으로써, 내부 인장 응력 CT를 충분히 높일 수 있다. 한편, 두께 t가 0.1㎜ 미만이 되면, 유리에 화학 강화 처리를 실시하기는 어렵다. 두께 t는, 보다 바람직하게는 0.3 내지 1.5㎜, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.5㎜이다.

또한, 도 8을 참조하여, 강화 유리판으로부터 강화 유리 패널을 잘라내는 방법에 대해서 설명한다. 도 8은 강화 유리판(10)을 상면(레이저광 조사측)으로부터 본 도면이다.

강화 유리판(10)의 내부에 나타내는 굵은 선은 상기에서 설명한 절단 방법을 사용하여, 강화 유리판(10)으로부터 강화 유리 패널(40)을 잘라내기 위한 절단 예정선(35)을 나타내고 있다.

또한, 강화 유리판(10)의 내부에 나타내는 점선은 유리판(10)을 보유 지지하는 유리 보유 지지부(흡착 테이블)(62)이다. 유리 보유 지지부(62)로는 진공 흡착 테이블을 사용할 수 있다. 조사하는 레이저광의 에너지는 개질 영역의 형성에 의해 대부분 소비되기 때문에, 도 8에 도시한 바와 같이 레이저광의 조사 위치에 유리 보유 지지부(62)가 위치하고 있어도 좋다. 그로 인해, 강화 유리판(10) 전체를 유리 보유 지지부(62)에 의해 지지할 수 있다.

강화 유리 패널(40)은 소정의 곡률 반경 R을 갖는 4개의 코너부(C1, C2, C3, C4) 및 직선부(41, 42, 43, 44)를 갖는 사각 형상이다. 또한, 도 8에 도시하는 강화 유리 패널(40)의 형상은 일례이고, 다른 임의의 형상의 강화 유리 패널(40)을 강화 유리판(10)으로부터 잘라내는 경우에도, 본 실시 형태에 따른 강화 유리의 절단 방법을 사용할 수 있다.

강화 유리판(10)으로부터 강화 유리 패널(40)을 잘라낼 때는 유리 단부로부터 레이저광을 주사할 필요는 없다. 예를 들어, 코너부(C4)와 직선부(41)의 접속점인 위치(46)로부터 직선부(41), 코너부(C1), 직선부(42), 코너부(C2), 직선부(43), 코너부(C3), 직선부(44), 코너부(C4)를 경유해서 위치(46)로 복귀되도록 레이저광을 주사한다. 또한, 주사 개시 위치(즉, 주사 종료 위치)는 위치(46)에 한정되지 않고 절단 예정선 상의 임의인 위치에 설정할 수 있다.

여기서, 강화 유리판(10)으로부터 강화 유리 패널(40)을 잘라낼 때에는, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 것이 바람직하다. 따라서, 레이저광 조사에 의해 도입하는 개질 영역(18)의 폭을 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c보다 크게 한다. 그러기 위해서는 레이저광의 주사를 반복할 필요가 있다. 그 때, 1회마다 주사를 수평면 내에서 행하고, 주사 개시 위치로 복귀될 때마다 주사 위치를 올리도록 해도 좋다. 그러나, 주사 위치를 올릴 때 주사를 멈출 필요가 있어, 생산성이 떨어지다. 그로 인해, 항상 조금씩 주사 위치를 올리면서(즉, 나선 형상으로) 연속해서 주사하는 것이 보다 바람직하다.

강화 유리 패널(40)을 잘라낸 후, 강화 유리 패널(40)의 외측에 위치하는 불필요부의 소정 위치(예를 들어 도 8에 표시된 4개의 점선)에 레이저광을 주사시켜,이 불필요부를 분할하고, 강화 유리 패널(40)을 취출한다.

[실시예]

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명한다. 실시예 1에서는 내부 인장 응력 CT와 개질 영역(18)의 임계 폭 d_c의 관계를 설명한다.

<실시예 1>

실시예 1에서는 7종류의 화학 강화 유리판의 샘플에 대해서, 분단될 때까지 레이저광 조사의 주사(스캔)를 반복하여, 분단된 시점에서의 개질 영역의 폭을 개질 영역의 임계 폭 d_c로서 측정하였다.

도 9는 강화 유리판의 특성값 및 절단 결과를 나타내는 표이다. 구체적으로는 표의 좌열부터 순서대로 샘플 번호, 강화 유리판의 두께 t(㎜), 표면층 및 이면층의 두께 DOL(㎜), 표면 압축 응력 CS(㎫), 내부 인장 응력 CT(㎫), 스캔 횟수(SCAN TIMES), 개질 영역의 임계 폭 d_c(㎜)가 나타나 있다.

강화 유리판의 내부 인장 응력 CT는 표면 응력계 FSM-6000(오리하라세이사꾸쇼 제조)으로 표면 압축 응력 CS 및 압축 응력층(표면층 및 이면층)의 두께 DOL을 측정하여, 그 측정값과, 강화 유리판의 두께 t로부터 이하의 식 1을 사용해서 계산하였다.

CT=(CS×DOL)/(t-2×DOL)…식 1

또한, 도 9에는 나타나 있지 않지만, 모든 샘플에 대해서 레이저광의 광원은 Nd: YAG펄스 레이저(중심 파장대: 532㎚, 반복 주파수: 15㎑, 펄스 폭: 600ps)로 하였다. 또한, 레이저광의 집광점에서의 빔 직경은 1㎛로 설정하고, 레이저광의 출력은 15μJ, 레이저광의 주사 속도는 150㎜/s로 하였다.

이어서, 개질 영역의 임계 폭 d_c에 대해서 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이 내부 인장 응력 CT가 커짐에 따라서, 급격하게 개질 영역의 임계 폭 d_c는 작아졌다.

도 10은 개질 영역의 임계 폭 d_c의 내부 인장 응력 CT 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 10의 횡축은 내부 인장 응력 CT(㎫), 종축은 개질 영역의 임계 폭 d_c(㎜)를 나타내고 있다. 도 10에 있어서, 샘플 No.1 내지 7의 데이터 점은 삼각 표시로 나타나 있다. 또한, 곡선은 이하에 나타내는 상술한 식 3에 의해 산출되는 임계 크랙 길이 2×a_c를 개질 영역의 임계 폭 d_c로 나타낸 것이다.

2×a_c=2×10³×Kc²/{π×(CT)²}…식 3

여기서, 모든 샘플에 대해서 파괴 인성 K_c=0.78㎫·√m이었다. 파괴 인성 K_c는 셰브론 노치법(예를 들어, Int.J.Fracture, 16(1980), P.137 내지 141을 참조)에 의해 측정하였다. 즉, 두께 8㎜, 폭 8㎜, 길이 80㎜의 시험편의 중앙부에 셰브론형 노치를 형성하였다. 텐실론형 강도 시험 장치를 사용하여, 스판 64㎜에 지지한 시험편의 노치 선단부로부터 안정 파괴가 일어나도록 크로스헤드 속도 0.005㎜/분으로 4점 굽힘 시험을 행하였다. 위 스판은 16㎜로 하였다. 또한, 수분에 의한 유리의 피로 효과를 피하기 위해서, 건조 N₂ 분위기 중에서 측정을 행하였다.

도 10에 도시한 바와 같이, 인장 응력으로서 내부 인장 응력 CT를 사용한 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c(도 10에 있어서의 곡선)가 개질 영역(18)의 임계 폭 d_c(도 10에 있어서의 삼각 표시)에 거의 대응하고 있다. 이에 의해, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우와, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우를 적절하게 구분해서 사용할 수 있다. 즉, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우, 레이저광 조사에 의해 도입하는 개질 영역(18)의 폭을 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c=2×10³×Kc²/{π×(CT)²}보다 크게 하면 되는 것을 알았다. 한편, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우, 레이저광 조사에 의해 도입하는 개질 영역(18)의 폭을 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c=2×10³×Kc²/{π×(CT)²}보다 작게 하면 되는 것을 알았다.

이와 같이, 실측된 개질 영역(18)의 임계 폭 d_c는, 식 3에 의해 산출된 임계 크랙 길이 2×a_c와 매우 잘 일치하였다. 즉, 식 2 및 식 3에 있어서는, 압축 응력이 잔류하는 표면층(13) 및 이면층(15)의 존재를 고려할 필요가 없는 것을 알아내었다.

이상, 본 발명을 상기 실시 형태에 입각해서 설명했지만, 상기 실시 형태의 구성에만 한정되는 것이 아니라, 본원 특허 청구 범위의 청구항 발명의 범위 내에서 당업자라면 할 수 있는 각종 변형, 수정, 조합을 포함하는 것은 물론이다.

본 출원은 2012년 5월 29일자로 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2012-121508)에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

본 발명의 강화 유리판의 절단 방법에 의하면, 레이저광에 의한 내부 개질에 있어서, 외력을 가하지 않고서 강화 유리판을 분단하는 경우와, 외력을 가해서 강화 유리판을 분단하는 경우를 적절하게 구분해서 사용하는 것이 가능하다.

10: 강화 유리판
12: 표면
13: 표면층
14: 이면
15: 이면층
17: 중간층
18: 개질 영역
20: 레이저광
35: 절단 예정선
40: 강화 유리 패널
41, 42, 43, 44: 직선부
46: 위치
62: 유리 보유 지지부
C1, C2, C3, C4: 코너부

Claims

압축 응력이 잔류하는 표면층 및 이면층과, 당해 표면층 및 이면층 사이에 형성되고 인장 응력이 잔류하는 중간층을 갖는 강화 유리판의 절단 방법이며,
상기 중간층에 레이저광을 집광하여 주사함으로써, 제1 절단 예정선을 따라 제1 개질 영역을 형성하는 스텝과,
외력을 가함으로써, 상기 강화 유리판의 두께 방향으로 상기 제1 개질 영역을 기점으로 한 크랙을 신전시켜 상기 강화 유리판을 분단하는 스텝
을 구비하고,
상기 제1 개질 영역을 형성하는 스텝에 있어서,
상기 강화 유리판의 파괴 인성을 K_c(㎫·√m), 상기 중간층에 잔류하는 인장 응력을 CT(㎫), 상기 두께 방향에 있어서의 상기 제1 개질 영역의 폭을 d1(㎜)이라고 했을 경우, d1의 값을 2×10³×Kc²/{π×(CT)²}보다 작게 하고,
상기 강화 유리판의 단부면으로부터 0.5㎜ 이내에는 상기 제1 개질 영역을 형성하지 않는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 절단 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 개질 영역을 형성하는 스텝 후, 상기 강화 유리판을 분단하는 스텝 전에,
상기 강화 유리판의 적어도 한쪽 주면 상에 전자 재료를 포함하는 기능성 박막을 형성하는 스텝을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 절단 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 개질 영역을 형성하는 스텝 후, 상기 강화 유리판을 분단하는 스텝 전에,
상기 중간층에 레이저광을 집광하여 주사함으로써, 상기 제1 절단 예정선과 교차하는 제2 절단 예정선을 따라 제2 개질 영역을 형성하고, 외력을 가하지 않고서 상기 강화 유리판의 두께 방향으로 상기 제2 개질 영역을 기점으로 한 크랙을 신전시켜 상기 강화 유리판을 분단하는 스텝을 더 구비하고,
상기 제2 개질 영역을 형성할 때,
상기 두께 방향에 있어서의 상기 제2 개질 영역의 폭을 d2(㎜)라고 했을 경우, d2의 값을 2×10³×Kc²/{π×(CT)²}보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 절단 방법.
제3항에 있어서,
상기 강화 유리판의 단부면까지 상기 제2 개질 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 절단 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강화 유리판이 화학 강화법에 의해 강화된 것인 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 절단 방법.
제5항에 있어서,
상기 강화 유리판의 두께가 0.1 내지 2㎜인 것을 특징으로 하는 강화 유리판의 절단 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제