TWI812769B - 玻璃板的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本方法中的雷射照射步驟是藉由將雷射光L照射至素玻璃板MG的第一表面MG1，而對所述第一表面MG1的表層SL及內部IL進行加熱，藉由伴隨著所述加熱而產生的熱衝擊，而使裂紋CR一面沿割斷預定線CL發展，一面沿素玻璃板MG的厚度方向發展至素玻璃板MG的第二表面MG2為止。

Description

玻璃板的製造方法
本發明是有關於一種藉由對素玻璃板（mother glass plate）照射雷射光而加以割斷，來製造規定形狀的玻璃板的方法。
眾所周知，液晶顯示器、有機電致發光（electroluminescent，EL）顯示器等平板顯示器（flat panel display，FPD）、有機EL照明、太陽電池的面板等之中所使用的各種玻璃板，是經過對素玻璃板進行切斷的步驟而構成為規定形狀。
例如在專利文獻1中，作為對素玻璃板進行切斷的技術，已揭示有雷射割斷。在所述雷射割斷中，首先，利用金剛石切割器（diamond cutter）等裂紋形成單元，在素玻璃板（厚度為0.2 mm以下的玻璃薄膜）形成初始裂紋。其次，沿設置於素玻璃板的割斷預定線照射雷射光而對所述素玻璃板進行加熱，利用自冷卻單元噴射的冷卻水等冷媒，使經加熱的部分冷卻。藉此，使素玻璃板產生熱衝擊（熱應力），而以初始裂紋為起點使裂紋沿割斷預定線（切斷預定線）發展，從而可切斷所述素玻璃板。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-116611號公報
[發明所欲解決之課題] 在專利文獻1的雷射割斷中，是使用CO2 雷射，故僅對素玻璃板的表層進行加熱。因此，是以厚度為0.2 mm以下的玻璃薄膜為對象。若藉由專利文獻1的雷射割斷來割斷厚度超過0.2 mm的素玻璃板，則有時無法割斷厚度方向的一部分，需要對素玻璃板賦予彎曲應力而加以折斷的步驟。
本發明是鑒於所述情況而完成的，目的在於提供一種玻璃板的製造方法，即使是厚的素玻璃板亦能夠割斷。 [解決課題之手段]
本發明是用以解決所述課題，其是一種玻璃板的製造方法，包括：初始裂紋形成步驟，在素玻璃板的第一表面形成初始裂紋；以及雷射照射步驟，藉由對所述第一表面照射雷射光，而以所述初始裂紋為起點使裂紋沿割斷預定線發展；所述玻璃板的製造方法中，所述雷射照射步驟是藉由將所述雷射光照射至所述素玻璃板，而對所述第一表面的表層及內部進行加熱，藉由伴隨著所述加熱而產生的熱衝擊，來使所述裂紋一面沿所述割斷預定線發展，一面沿所述素玻璃板的厚度方向發展至所述素玻璃板的第二表面為止。
根據所述結構，藉由雷射光，不但對素玻璃板（第一表面）的表層進行加熱，而且對內部亦進行加熱，從而可使自初始裂紋發展的裂紋在素玻璃板的整個厚度方向發展。因此，即使是厚的素玻璃板，亦可不對素玻璃板賦予彎曲應力，而沿割斷預定線使素玻璃板分離，因此可省略折斷步驟。又，由於藉由雷射光而使裂紋發展，故可抑制在切斷面產生微裂紋（micro crack），並且切斷面的表面粗糙度變得良好。
作為所述雷射光，可使用一氧化碳（CO）雷射光。CO雷射光的輸出高，且可穩定地照射至素玻璃板，因此可使裂紋沿割斷預定線穩定地發展。
本發明是用以解決所述課題，其是一種玻璃板的製造方法，包括：初始裂紋形成步驟，在素玻璃板的第一表面形成初始裂紋；以及雷射照射步驟，藉由對所述第一表面照射雷射光，而以所述初始裂紋為起點使裂紋沿割斷預定線發展；所述玻璃板的製造方法中，所述雷射照射步驟是藉由照射CO雷射光、Er雷射光、Ho雷射光或HF雷射光作為所述雷射光，來使所述裂紋一面沿所述割斷預定線發展，一面沿所述素玻璃板的厚度方向發展至所述素玻璃板的第二表面為止。
根據所述結構，照射CO雷射光、Er雷射光、Ho雷射光或HF雷射光，因此可藉由雷射光，不但對素玻璃板（第一表面）的表層進行加熱，而且對內部亦進行加熱。因此，可使自初始裂紋發展的裂紋在素玻璃板的整個厚度方向發展。其結果為，即使是厚的素玻璃板，亦可不對素玻璃板賦予彎曲應力，而沿割斷預定線使素玻璃板分離，因此可省略折斷步驟。又，由於藉由雷射光而使裂紋發展，故可抑制在切斷面產生微裂紋，並且切斷面的表面粗糙度變得良好。
可將所述雷射光設為圓形的雷射點而照射。此處，在所述專利文獻1的雷射割斷中，為了確保割斷所需的熱量，對素玻璃板的表面，呈直線形狀照射CO2 雷射（參照所述文獻的段落0057、段落0059及圖1）。因此，在現有的切斷方法中，難以將割斷預定線設為曲線，或自素玻璃板高效率地切出比較小的玻璃板。與此相對，在本發明中，是將雷射光設為圓形的雷射點而照射至素玻璃板，故可提高雷射光的掃描性。因此，即使在割斷預定線中包含曲線的情況下，亦能夠沿所述割斷預定線高精度地掃描雷射光。因此，可製造各式各樣的形狀的玻璃板。
在所述雷射照射步驟中，亦可使所述雷射光的照射位置的周圍冷卻。藉此，可在素玻璃板的雷射光的照射位置更顯著地產生熱衝擊。又，如後所述，根據條件，存在裂紋稍微偏離割斷預定線而發展的情況。此時，若使雷射光的照射位置的周圍冷卻，則可減少所述偏離。冷卻可自雷射光的照射位置的後方、前方及側方進行，但較佳為自後方進行。
在所述雷射照射步驟中，亦可利用平台支持所述素玻璃板，並且使所述平台冷卻。藉由如上所述使平台冷卻，可使載置於平台的素玻璃板的第二表面（與平台接觸的面）適當地冷卻。在本發明中，藉由利用雷射光的照射而進行的加熱、以及利用平台而進行的素玻璃板的冷卻，可在素玻璃板的雷射光的照射位置顯著地產生熱衝擊。
在所述雷射照射步驟中，亦可使所述割斷預定線的割斷結束點附近的所述平台的一部分冷卻。此處，在割斷結束點，裂紋難以發展，因此在素玻璃板的內部容易產生因裂紋的發展停止而引起的切割殘留部。藉由使平台的一部分冷卻而使素玻璃板的割斷結束點附近冷卻，可在割斷結束點促進裂紋的發展，從而可防止切割殘留部的產生。
在所述初始裂紋形成步驟中，亦可在所述素玻璃板的內側區域形成所述初始裂紋。此處，所謂素玻璃板的內側區域，是指由所述素玻璃板的緣部包圍的區域，不含所述緣部。藉此，在初始裂紋形成步驟中，即使在素玻璃板的緣部不形成初始裂紋，亦能夠自所述素玻璃板切出各式各樣的形狀的板玻璃。
在本發明的玻璃板的製造方法中，亦可在所述素玻璃板的熱應力σT （MPa）滿足以下的數式2的條件下實施所述雷射照射步驟，所述素玻璃板的熱應力σT （MPa）是通過以下的數式1而算出。 [數式1] 其中，E是素玻璃板的楊氏模量（Young's modulus）（MPa），α是素玻璃板的熱膨脹係數（/K），ν是素玻璃板的帕松比，ΔT是雷射光對素玻璃板的照射位置的溫度（K）與離開所述照射位置的位置的溫度（K）的差。 [數式2] 40＋60t≦σT ≦90＋60t 其中，t是素玻璃板的厚度（mm）。 [發明的效果]
根據本發明，即使是厚的素玻璃板，亦能夠割斷。
以下，一面參照圖式，一面對用以實施本發明的形態進行說明。圖1至圖3表示本發明的玻璃板的製造方法的第一實施方式。
本方法包括割斷步驟，所述割斷步驟割斷素玻璃板MG而形成一塊以上的玻璃板。素玻璃板MG是藉由對玻璃帶（glass ribbon）在寬度方向加以切斷而構成為矩形狀，所述玻璃帶是利用例如溢流下拉法（overflow downdraw method）等下拉法或浮法（float method），而呈帶狀連續成形。素玻璃板MG的厚度可設為0.05 mm～5 mm。自獲得如下的效果，即，即使是厚的素玻璃板MG亦能夠割斷的效果的觀點而言，素玻璃板MG的厚度較佳為超過0.1 mm，更佳為超過0.2 mm，進而更佳為0.3 mm以上。另一方面，素玻璃板MG的厚度較佳設為3 mm以下。
作為素玻璃板MG的材質，可舉出矽酸鹽玻璃、矽玻璃、硼矽酸玻璃、鈉玻璃（soda glass）、鈉鈣玻璃（soda lime glass）、鋁矽酸鹽玻璃（aluminosilicate glass）、無鹼玻璃等。此處，所謂無鹼玻璃，是指實質上不含鹼成分（鹼金屬氧化物）的玻璃，具體而言，是指鹼成分的重量比為3000 ppm以下的玻璃。本發明的鹼成分的重量比較佳為1000 ppm以下，更佳為500 ppm以下，最佳為300 ppm以下。素玻璃板MG亦可為化學強化玻璃，此時，可使用矽酸鋁玻璃（alumina silicate glass）。
割斷步驟包括在素玻璃板MG形成初始裂紋的步驟（初始裂紋形成步驟）、以及使初始裂紋發展的雷射照射步驟。
在初始裂紋形成步驟中，在載置於平台1的素玻璃板MG的第一表面MG1（以下亦簡稱為「表面」）的一部分，藉由裂紋形成構件2而形成初始裂紋。如圖1所示，在素玻璃板MG設定有曲線狀的割斷預定線CL。在割斷預定線CL，在其一端部設定有割斷開始點CLa，在其另一端部設定有割斷結束點CLb。割斷開始點CLa及割斷結束點CLb是設定於素玻璃板MG的緣部MGa（矩形狀的素玻璃板MG的一邊MGa的中途部）。裂紋形成構件2包括燒結金剛石切割器等尖端狀的劃線器（scriber），但並不限於此，亦可包括金剛石筆（diamond pen）、超硬合金切割器、砂紙（sand paper）等。
如圖1所示，在初始裂紋形成步驟中，裂紋形成構件2是自素玻璃板MG的上方下降而與素玻璃板MG的緣部MGa接觸。藉此，在割斷預定線CL的割斷開始點CLa形成初始裂紋。
在雷射照射步驟中，藉由雷射照射裝置3而將雷射光L照射至第一表面MG1的初始裂紋，並且沿割斷預定線CL進行掃描。詳細而言，雷射照射裝置3是能夠三維移動而構成，藉由在載置於平台1的素玻璃板MG的上方沿規定的方向移動，而沿割斷預定線CL將雷射光L自割斷開始點CLa掃描至割斷結束點CLb為止。藉此，如圖2所示，以初始裂紋為起點的裂紋CR沿割斷預定線CL發展。又，裂紋CR遍及素玻璃板MG的整個厚度方向發展，而發展至位於第一表面MG1的相反側的第二表面MG2為止。
自雷射照射裝置3照射的雷射光L較佳為CO雷射、Er雷射（Er：釔鋁石榴石（yttrium aluminum garnet，YAG）雷射）、Ho雷射（Ho：YAG雷射）或HF雷射。雷射光L既可為脈衝雷射光，亦可為連續雷射光。當使用CO雷射光作為雷射光時，其波長較佳設為5.25 μm～5.75 μm。
如圖2及圖3所示，雷射照射裝置3對素玻璃板MG的表面MG1，以形成圓形的雷射點SP的方式照射雷射光L。雷射光L的照射直徑（點徑）較佳為1 mm～8 mm，更佳為2 mm～6 mm。
當如先前般使用CO2 雷射光時，僅止於對素玻璃板MG（第一表面MG1）的表層SL（例如自表面MG1起深度10 μm左右為止的範圍）進行加熱，因此為了賦予割斷所需的熱量，必須沿割斷預定線CL將所述CO2 雷射光的照射形態設為長條狀（直線狀或橢圓狀）。而且，為了產生足以割斷的熱衝擊，必須藉由冷卻水等冷媒而使素玻璃板MG冷卻。
與此相對，在本實施方式的玻璃板的製造方法中，藉由使用高輸出且可穩定地照射的CO雷射光L等，而使得即便是圓形的雷射點SP，亦不但可對素玻璃板MG的表層SL進行加熱，而且連內部IL（例如自深度10 μm左右至深度3,000 μm左右為止的範圍）亦可進行加熱，從而能夠賦予充分的熱量，以產生使裂紋CR在厚度方向發展的熱衝擊（熱應力）。再者，在本發明中，所謂素玻璃板MG的表層SL，是指自所述素玻璃板MG的表面MG1起10 μm的深度為止的層。所謂素玻璃板MG的內部IL，是指自表面MG1起具有超過10 μm的深度的區域（參照圖3）。
以下的表1及表2表示對具有規定厚度的多種素玻璃板MG照射有CO雷射、CO2 雷射時的各素玻璃板MG的平均透過率。 [表1] [表2]
如表1及表2所示，CO雷射的波長在5.25μm -5.75 μm附近存在峰值，在所述波長的各種素玻璃板MG的平均透過率不為零。即，經照射的CO雷射在素玻璃板MG的表面未被全部吸收，其一部分在玻璃板的內部被吸收，剩餘部分透過素玻璃板MG。因此，藉由CO雷射，不但可對素玻璃板MG的表面進行加熱，而且連素玻璃板MG的內部亦可進行加熱。
另一方面，CO2 雷射的波長在10.6 μm附近存在峰值，在所述波長附近的各種素玻璃板MG的平均透過率為零。此時，經照射的CO2 雷射的大部分在素玻璃板MG的表面被吸收，在素玻璃板MG的內部不會被吸收。因此，藉由CO2 雷射，無法加熱至素玻璃板MG的內部為止。
在本實施方式的玻璃板的製造方法中，不但對素玻璃板MG的表層SL，而且連內部IL亦進行加熱，使裂紋CR在厚度方向發展，從而可不對素玻璃板MG賦予彎曲應力，而沿割斷預定線CL使素玻璃板MG分離，故可省略折斷步驟。又，能夠在不如先前般藉由冷媒而冷卻的情況下，切斷素玻璃板MG。再者，就促進裂紋CR的發展的觀點而言，較佳為如後述的第二實施方式，藉由自噴嘴噴射冷媒，而使雷射光L的照射部位及其周圍冷卻。就使雷射照射裝置3的結構簡化的觀點而言，較佳為不實施藉由冷媒的噴射而實現的雷射光L的照射部位及其周圍的冷卻，來進行切斷。
此外，藉由以形成圓形的雷射點SP的方式照射雷射光L，而使得即便將割斷預定線CL構成為曲線狀，亦可適當地切斷素玻璃板MG。藉此，可自素玻璃板MG切出各式各樣的形狀的玻璃板。
圖4表示本發明的玻璃板的製造方法的第二實施方式。在本實施方式中，與第一實施方式的不同點在於：在割斷步驟中，利用自冷卻裝置4噴射的冷媒R（例如空氣），來使雷射光L的照射部位（雷射點SP）的周圍冷卻。
冷卻裝置4是以追隨於雷射照射裝置3而移動的方式構成。冷卻裝置4自其噴嘴向雷射光L的照射部位（雷射點SP）及其周圍噴射冷媒R。作為冷媒R，除了空氣以外，亦可適當地使用He、Ar等惰性氣體或未氧化的N2 氣體。在本實施方式中，藉由利用冷媒R使雷射光L的照射部位及其周圍冷卻，可更顯著地產生用以使裂紋CR發展的熱衝擊。在使用CO雷射的情況下，CO雷射光會吸收水分，故CO雷射的輸出會因水分而衰減。因此，最好不使用水作為冷媒R。但是，在有效利用輸出的衰減的情況下，無此限制。
再者，雷射照射裝置3及冷卻裝置4亦可構成為一體。例如，亦可將冷卻裝置4的噴嘴的噴射口設為環狀，在所述環狀的噴射口的內側配置雷射照射裝置3。
此處，如後述實施例中所示，根據切斷條件，存在裂紋CR稍微偏離於割斷預定線CL而發展的情況。此時，若使雷射光L的照射部位（雷射點SP）的周圍冷卻，即可降低所述偏離。冷卻可自雷射光L的照射部位（雷射點SP）的後方、前方及側方進行，但就進一步降低偏離的觀點而言，較佳為如圖4所示，自後方進行。再者，所謂前方、後方及側方，是以雷射光L的掃描方向（行進方向）為基準。例如，所謂自前方進行冷卻，是指利用配置於較雷射點SP（雷射照射裝置3）更靠割斷結束點CLb側的冷卻裝置4進行冷卻。又，所謂自後方進行冷卻，是指利用配置於較雷射點SP（雷射照射裝置3）更靠割斷開始點CLa側的冷卻裝置4進行冷卻。
冷卻裝置4的噴嘴所實施的冷媒R的噴射範圍亦可不與雷射點SP重疊。即，冷媒R亦可噴射至與雷射點SP相離的位置。就進一步降低裂紋CR的偏離的觀點而言，冷卻裝置4的噴嘴所實施的冷媒R的噴射範圍與雷射點SP的距離是越短越好，冷媒R的噴射範圍更佳為與雷射點SP部分重疊或全部重疊。此處，噴嘴所實施的冷媒R的噴射範圍，是指自噴嘴噴射的冷媒R直接到達素玻璃板MG而冷卻的範圍，並排除如下的情況，即，與素玻璃板MG接觸而改變了流動方向的冷媒R間接到達雷射點SP而冷卻的情況。
就進一步降低裂紋CR相對於割斷預定線CL的偏離的觀點而言，較佳為雷射光L的掃描速度較低。例如當素玻璃板MG的材質為無鹼玻璃時，若厚度為0.4 mm以上，則雷射光L的掃描速度較佳設為3 mm/sec～15 mm/sec，若厚度未達0.4 mm，則掃描速度較佳設為3 mm/sec～100 mm/sec。再者，較佳的雷射光L的掃描速度根據素玻璃板MG的材質而發生變化，存在隨著熱膨脹係數增加而增加的傾向。又，較佳的雷射光L的掃描速度存在如下的傾向：隨著素玻璃板MG的厚度減少而增加。自噴嘴噴射的冷媒R的流量例如可設為10 l/min～50 l/min。
圖5表示本發明的玻璃板的製造方法的第三實施方式。在本實施方式中，冷卻裝置4的結構與第二實施方式不同。本實施方式的冷卻裝置4配置於平台1。冷卻裝置4包括配置於平台1的內部或下表面的冷媒管5。冷媒管5是配置成蛇行狀，以使平台1大範圍地冷卻。在本實施方式中，在雷射照射步驟中，藉由使包含氣體或液體的冷媒在冷媒管5內流通，而使平台1冷卻。藉此，使與平台1相接的素玻璃板MG的第二表面（背面）冷卻。在本實施方式中，在素玻璃板MG中，可使與平台1接觸的第二表面大致全面地冷卻，因此可促進厚度方向的裂紋CR的發展。
圖6表示本發明的玻璃板的製造方法的第四實施方式。在本實施方式中，冷卻裝置4的結構與第三實施方式不同。本實施方式的冷卻裝置4是以使平台1的一部分冷卻的方式而構成。冷卻裝置4是以使設定於素玻璃板MG的割斷預定線CL的割斷結束點CLb及其周邊區域CA冷卻的方式，配置於割斷結束點CLb的附近的平台1的一部分。此處，在割斷結束點CLb附近，對切斷區的玻璃進行加熱的區變少，藉由雷射光L而進行的加熱變得不充分。因此，難以施加僅使裂紋CR行進的熱衝擊，故容易產生切割殘留部。根據本實施方式，可在割斷結束點CLb促進裂紋CR的發展，從而可防止切割殘留部的產生。
圖7及圖8表示本發明的玻璃板的製造方法的第五實施方式。在本實施方式中，在初始裂紋形成步驟中，不但在素玻璃板MG的緣部MGa，而且在所述素玻璃板MG的表面MG1的內側區域形成初始裂紋。此處，所謂內側區域，是指由素玻璃板MG的緣部MGa（形成為矩形狀的素玻璃板MG的四邊）包圍的區域，在內側區域不含素玻璃板MG的緣部MGa。
如圖7所示，在素玻璃板MG的內側區域，設定有圓形的割斷預定線CL。此時，在初始裂紋形成步驟中，使割斷預定線CL上的任意點作為割斷開始點CLa而接觸裂紋形成構件2，形成初始裂紋。
如圖8所示，在雷射照射步驟中，對形成有初始裂紋的割斷開始點CLa照射CO雷射光L，並且沿割斷預定線CL掃描所述CO雷射光L，而到達割斷結束點CLb為止，從而可自矩形的素玻璃板MG切出圓形的玻璃板。
再者，本發明並不限定於所述實施方式的結構，並且不限定於所述作用效果。本發明能夠在不偏離本發明的主旨的範圍內進行各種變更。
在所述實施方式中，已揭示將雷射光設為圓形的雷射點而照射至素玻璃板的示例，但本發明並不限定於所述結構。雷射點例如亦可為橢圓形或長圓形、長方形、直線形。就提高雷射光的掃描性，製造曲線等各種形狀的玻璃板的觀點而言，較佳設為圓形的雷射點，但即便是圓形以外的形狀，只要所述形狀的長徑為10 mm以下，便能夠藉由如下的方式來切斷為自由的形狀：以長徑相對於割斷預定線不斷而成為切線方向的方式，安裝雷射光的角度調整機構。
在所述實施方式中，已揭示切斷構成為矩形的素玻璃板的示例，但本發明並不限定於所述結構。例如，在藉由溢流下拉法而使帶狀的玻璃帶連續地成形，將所述玻璃帶作為素玻璃板加以切斷的情況下，亦可使用本發明的製造方法。
在所述實施方式中，作為素玻璃板MG，已例示平板形狀（表面MG1為平坦面）的玻璃板，但本發明並不限定於所述結構，即使素玻璃板MG是彎曲形狀（至少表面MG1為彎曲面）的玻璃板，亦能夠適當地切斷（割斷）。 [實施例]
以下，對本發明的實施例進行說明，但本發明並不限定於所述實施例。
本發明者等使用雷射照射裝置，進行玻璃板的切斷試驗。所述試驗是在不同的條件（輸出、掃描速度、照射直徑）下對厚度不同的素玻璃板連續地照射CO雷射光，並沿構成為曲線狀的割斷預定線，將所述素玻璃板割斷成小片的玻璃板（實施例1～實施例30）。
實施例1～實施例11及實施例18～實施例20的玻璃板包含無鹼玻璃（日本電氣硝子股份有限公司的產品名OA-10G）。實施例12～實施例16及實施例21～實施例25的玻璃板包含鈉玻璃。實施例25～實施例30的玻璃板包含硼矽酸玻璃（borosilicate glass）。再者，在實施例1～實施例3中，藉由對雷射光的照射位置噴附冷卻空氣而進行割斷。
將實施例1～實施例30的試驗條件及試驗結果示於以下的表3～表8。在所述試驗中，以目視觀察玻璃板的切斷面（藉由割斷而產生的端面）的外觀品質，藉此評估其好壞。作為評估，將具有作為產品的端面外觀品質的示例設為「〇」（好），將外觀品質特別高的示例設為「◎」（最好）。 [表3] [表4] [表5] [表6] [表7] [表8]
如所述表3～表8所示，在實施例1～實施例30中，藉由使用CO雷射光，可良好地割斷素玻璃板。特別是在實施例4、實施例5、實施例7～實施例11、實施例13、實施例16、實施例18、實施例20、實施例23～實施例25、實施例27～實施例30中，可形成高外觀品質的割斷面，因此將端面外觀品質的評估設為「◎」。又，在實施例4～實施例30中，可不使用冷卻空氣，而良好地割斷各種熱膨脹係數的素玻璃板。
又，藉由下述數式1，而算出例如已切斷厚度為0.5 mm的素玻璃板時的熱應力σT （MPa）。將計算結果示於表9。 [數式1] 其中，E是素玻璃板的楊氏模量（MPa），α是素玻璃板的熱膨脹係數（/K），ν是素玻璃板的帕松比，ΔT是雷射光對素玻璃板的照射位置的溫度（K）與離開所述照射位置的位置的溫度（K）的差。 [表9]
如表9所示，為了在厚度為0.5 mm左右的素玻璃板獲得良好的切斷面，理想的是不論玻璃的種類，在切斷時使大約100 MPa左右的熱應力σT 作用至素玻璃板。
用以獲得適當的切斷面的熱應力σT 因各個素玻璃板的厚度而不同。本發明者等進行如下的試驗，即，藉由CO雷射而切斷厚度不同的多個素玻璃板，來確認素玻璃板的厚度與熱應力的關係。作為素玻璃板的試料，對無鹼玻璃、鈉玻璃、硼矽酸玻璃，實施所述切斷試驗。將切斷試驗中的素玻璃板的厚度與熱應力的關係示於圖9。在圖9所示的試驗條件下，均可獲得良好的切斷面。
根據所述試驗結果，本發明者等發現，當利用CO雷射切斷素玻璃板時，為了獲得良好的切斷面，理想的是以藉由所述數式1而算出的素玻璃板的熱應力σT （MPa）滿足下述數式2的方式，實施雷射照射步驟。 [數式2] 40＋60t≦σT ≦90＋60t 其中，t是素玻璃板的厚度（mm）。
再者，關於素玻璃板的溫度測定，在雷射光的照射位置、及與所述照射位置向前方僅相離10 mm的間隔位置，利用玻璃溫度測定用熱像儀（thermography）（歐普士（Optris）公司製 PI450G7）分別測定所述素玻璃板的上表面溫度。將雷射光的照射位置的溫度與離開所述照射位置的間隔位置的溫度的差設為所述溫度差ΔT。雷射光的照射過程中的素玻璃板的溫度藉由變更輸出及加工速度條件而發生變化。間隔位置的溫度與室溫為相同程度。
本發明者等藉由切斷試驗而發現如下的現象：根據素玻璃板的切斷位置等條件，當沿直線狀的割斷預定線使裂紋發展時，裂紋會稍微偏離於割斷預定線。因此，本發明者等實施試驗，用以測定呈直線狀切斷素玻璃板時的裂紋的偏離程度。
在所述試驗中，準備正方形狀（150 mm×150 mm）且具有0.5 mm的厚度的多個素玻璃板（實施例31～實施例45）。實施例31～實施例45的素玻璃板包含無鹼玻璃（OA-10G）。實施例31～實施例45的素玻璃板的熱膨脹係數是38×10-7 /K。
在所述試驗中，使CO雷射光（照射直徑6 mm，輸出38 W）的掃描速度、切斷位置、冷卻空氣的有無等條件不同而切斷各實施例31～實施例45的素玻璃板。又，關於各實施例31～實施例45，測定裂紋偏離於割斷預定線的量（mm）。
以下，一面參照圖10及圖11，一面對各實施例31～實施例45的素玻璃板的切斷位置進行詳細說明。
圖10表示實施例31～實施例33的素玻璃板的切斷位置。實施例31～實施例33的素玻璃板MG具有四條邊（第一邊至第四邊）MGa1～MGa4。割斷預定線CL是與第一邊MGa1大致平行地設定的直線。割斷預定線CL的割斷開始點CLa設定在與第一邊MGa1垂直的第二邊MGa2。割斷預定線CL的割斷結束點CLb設定在與第二邊MGa2大致平行的第三邊MGa3。
割斷預定線CL設定在與素玻璃板MG的第一邊MGa1以規定的距離D相離的位置。第一邊MGa1與割斷預定線CL的間隔距離D等於第二邊MGa2的長度L1的1/8的長度。
關於實施例31～實施例33，使CO雷射光的掃描速度不同，不使用冷卻空氣，而藉由與第一實施方式相同的形態來切斷素玻璃板MG。此時，裂紋CR稍微偏離於割斷預定線CL而呈曲線狀（圓弧狀）發展。
當裂紋CR的偏離產生時，判明在割斷預定線CL的中間位置MP（割斷預定線CL的一半長度的位置），其偏離量（自割斷預定線CL至裂紋CR為止的距離）最大。圖10中，利用符號DVmax表示實施例31～實施例33的割斷預定線CL的中間位置MP所對應的裂紋CR的最大偏離量。
圖11表示實施例34的素玻璃板的切斷位置。在所述實施例34中，割斷預定線CL的位置（自第一邊MGa1算起的距離D）與所述實施例31～實施例33不同。實施例34中的第一邊MGa1與割斷預定線CL的間隔距離D等於第二邊MGa2的長度L1的1/2的長度。
關於實施例35～實施例45，在與實施例31～實施例33的情況相同的切斷位置（參照圖10），進行素玻璃板的切斷。在實施例35～實施例45中，使CO雷射光的掃描速度不同，並且使用冷卻空氣，而切斷素玻璃板。關於實施例35～實施例45的冷卻空氣，將條件分成如下的情況，即，使所述冷卻空氣的噴射範圍與CO雷射光的雷射點部分重疊的情況、及朝向與雷射點相離的位置噴射的情況。又，關於實施例35～實施例45，將冷卻裝置的噴嘴相對於雷射照射裝置的位置分成前方、後方及側方，而進行素玻璃板的切斷。
以下的表10～表12表示各實施例31～45的雷射光的掃描速度、冷卻空氣的條件及裂紋的最大偏離量（DVmax）的測定值。表10～表12中的「冷卻空氣的位置」表示當朝向離開雷射點的位置噴射有冷卻空氣時，與素玻璃板接觸的冷卻空氣的噴射範圍與雷射點的間隔距離（mm）。 [表10] [表11] [表12]
如表10～12所示，當產生裂紋自割斷預定線的偏離時，越使雷射光的掃描速度降低，越可降低偏離量。又，當與素玻璃板的一邊（第一邊MGa1）平行的割斷預定線是與所述一邊充分相離而設定時（實施例34），可不產生裂紋的偏離而切斷素玻璃板。此外，在使用冷卻空氣而切斷素玻璃板的情況（實施例35～45），與不使用冷卻空氣的情況（實施例31～實施例33）相比，可降低裂紋的偏離量。
1:平台 2:裂紋形成構件 3:雷射照射裝置 4:冷卻裝置 5:冷媒管 CA:周邊區域 CL:割斷預定線 CLa:割斷開始點 CLb:割斷結束點 CR:裂紋 D:距離（間隔距離） DVmax:最大偏離量 IL:素玻璃板的內部 L:雷射光 L1:長度 MG:素玻璃板 MG1:第一表面 MG2:第二表面 MGa:緣部（一邊） MGa1:第一邊 MGa2:第二邊 MGa3:第三邊 MGa4:第四邊 MP:中間位置 R:冷媒 SL:素玻璃板（第一表面）的表層 SP:雷射點
圖1是表示第一實施方式的初始裂紋形成步驟的立體圖。 圖2是表示雷射照射步驟的立體圖。 圖3是素玻璃板的側視圖。 圖4是表示第二實施方式的雷射照射步驟的立體圖。 圖5是表示第三實施方式的雷射照射步驟的立體圖。 圖6是表示第四實施方式的雷射照射步驟的立體圖。 圖7是表示第五實施方式的初始裂紋形成步驟的立體圖。 圖8是表示雷射照射步驟的立體圖。 圖9是表示熱應力與玻璃板的厚度的關係的曲線圖。 圖10是表示實施例的素玻璃板的切斷條件的立體圖。 圖11是表示實施例的素玻璃板的切斷條件的立體圖。
1:平台
3:雷射照射裝置
CL:割斷預定線
CLa:割斷開始點
CLb:割斷結束點
CR:裂紋
MG:素玻璃板
MG1:第一表面
MGa:緣部(一邊)
L:雷射光
SP:雷射點

Claims (9)

  1. 一種玻璃板的製造方法，包括：初始裂紋形成步驟，在素玻璃板的第一表面形成初始裂紋；以及雷射照射步驟，藉由對所述第一表面照射雷射光，而以所述初始裂紋為起點使裂紋沿割斷預定線發展；所述玻璃板的製造方法的特徵在於：所述雷射照射步驟是藉由將所述雷射光照射至所述素玻璃板，而對所述第一表面的表層及內部進行加熱，藉由伴隨著所述加熱而產生的熱衝擊，而使所述裂紋一面沿所述割斷預定線發展，一面沿所述素玻璃板的厚度方向發展至所述素玻璃板的第二表面為止，其中在所述素玻璃板的熱應力σT(MPa)滿足以下的數式2的條件下實施所述雷射照射步驟，所述素玻璃板的熱應力σT(MPa)是藉由以下的數式1而算出，
    Figure 108128392-A0305-02-0030-1
     其中，E是素玻璃板的楊氏模量(MPa)，α是素玻璃板的熱膨脹係數(/K)，ν是素玻璃板的帕松比，△T是雷射光對素玻璃板的照射位置的溫度(K)與離開所述照射位置的位置的溫度(K)的差，[數式2]40+60t≦σT≦90+60t 其中，t是素玻璃板的厚度(mm)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的玻璃板的製造方法，其中所述雷射光是CO雷射光。
  3. 一種玻璃板的製造方法，包括：初始裂紋形成步驟，在素玻璃板的第一表面形成初始裂紋；以及雷射照射步驟，藉由對所述第一表面照射雷射光，而以所述初始裂紋為起點使裂紋沿割斷預定線發展；所述玻璃板的製造方法的特徵在於：所述雷射照射步驟是藉由照射CO雷射光、Er雷射光、Ho雷射光或HF雷射光作為所述雷射光，來使所述裂紋一面沿所述割斷預定線發展，一面沿所述素玻璃板的厚度方向發展至所述素玻璃板的第二表面為止，其中在所述素玻璃板的熱應力σT(MPa)滿足以下的數式2的條件下實施所述雷射照射步驟，所述素玻璃板的熱應力σT(MPa)是藉由以下的數式1而算出，
    Figure 108128392-A0305-02-0031-2
     其中，E是素玻璃板的楊氏模量(MPa)，α是素玻璃板的熱膨脹係數(/K)，ν是素玻璃板的帕松比，△T是雷射光對素玻璃板的照射位置的溫度(K)與離開所述照射位置的位置的溫度(K)的差，[數式2] 40+60t≦σT≦90+60t其中，t是素玻璃板的厚度(mm)。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的玻璃板的製造方法，其中將所述雷射光設為圓形的雷射點而照射。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的玻璃板的製造方法，其中在所述雷射照射步驟中，使所述雷射光的照射位置的周圍冷卻。
  6. 一種玻璃板的製造方法，包括：初始裂紋形成步驟，在素玻璃板的第一表面形成初始裂紋；以及雷射照射步驟，藉由對所述第一表面照射雷射光，而以所述初始裂紋為起點使裂紋沿割斷預定線發展；所述玻璃板的製造方法的特徵在於：所述雷射照射步驟是藉由將所述雷射光照射至所述素玻璃板，而對所述第一表面的表層及內部進行加熱，藉由伴隨著所述加熱而產生的熱衝擊，而使所述裂紋一面沿所述割斷預定線發展，一面沿所述素玻璃板的厚度方向發展至所述素玻璃板的第二表面為止，在所述雷射照射步驟中，利用平台支持所述素玻璃板，並且使所述平台冷卻。
  7. 一種玻璃板的製造方法，包括：初始裂紋形成步驟，在素玻璃板的第一表面形成初始裂紋；以及雷射照射步驟，藉由對所述第一表面照射雷射光，而以所述初始裂紋為起點使裂紋沿割斷預定線發展；所述玻璃板的製造方法的特徵在於：所述雷射照射步驟是藉由照射CO雷射光、Er雷射光、Ho 雷射光或HF雷射光作為所述雷射光，來使所述裂紋一面沿所述割斷預定線發展，一面沿所述素玻璃板的厚度方向發展至所述素玻璃板的第二表面為止，在所述雷射照射步驟中，利用平台支持所述素玻璃板，並且使所述平台冷卻。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述的玻璃板的製造方法，其中在所述雷射照射步驟中，使所述割斷預定線的割斷結束點附近的所述平台的一部分冷卻。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項、第6項、第7項中任一項所述的玻璃板的製造方法，其中在所述初始裂紋形成步驟中，將所述初始裂紋形成於所述素玻璃板的內側區域。
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