JP6724643B2 - Glass plate manufacturing method, glass article manufacturing method, glass plate, glass article, and glass article manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス物品およびガラス板等に関し、特に化学強化されたガラス物品およびガラス板等に関する。 The present invention relates to a glass article, a glass plate and the like, and particularly to a chemically strengthened glass article, a glass plate and the like.
例えば、電子機器のカバーガラス、建材用の窓ガラス、および車両用のガラス部材などの分野において、使用されるガラス物品に高い強度が求められる場合がある。そのような場合、ガラス物品のもととなるガラス基板に対して、しばしば、化学強化処理が適用される。 For example, in a field such as a cover glass of an electronic device, a window glass for a building material, and a glass member for a vehicle, a glass article used may be required to have high strength. In such cases, chemical strengthening treatments are often applied to the glass substrate from which the glass article is based.
化学強化処理は、ガラス基板をアルカリ金属を含む溶融塩中に浸漬させ、ガラス基板の表面に存在する原子径のより小さなアルカリ金属イオンを、溶融塩中に存在する原子径のより大きなアルカリ金属イオンと置換するプロセスである。 In the chemical strengthening treatment, a glass substrate is immersed in a molten salt containing an alkali metal, and alkali metal ions having a smaller atomic diameter present on the surface of the glass substrate are replaced with alkali metal ions having a larger atomic diameter present in the molten salt. Is the process of replacing.
化学強化処理により、ガラス基板の表面には、元の原子よりも原子径の大きなアルカリ金属イオンが導入される。このため、ガラス基板の表面に圧縮応力層が形成され、これによりガラス基板の強度が向上する。 By the chemical strengthening treatment, alkali metal ions having a larger atomic diameter than the original atoms are introduced into the surface of the glass substrate. Therefore, a compressive stress layer is formed on the surface of the glass substrate, which improves the strength of the glass substrate.
なお、一般に化学強化されたガラス物品は、
(I)大きな寸法のガラス素材を準備する工程、
(II)ガラス素材から、製品形状の複数のガラス基板を切断採取する工程、および
(III)採取されたガラス基板を化学強化処理する工程、
を経て製造される。
In addition, generally, glass articles chemically strengthened,
(I) a step of preparing a large-sized glass material,
(II) cutting and collecting a plurality of product-shaped glass substrates from a glass material, and (III) chemically strengthening the collected glass substrates,
Is manufactured through.
従来の製造方法では、(II)における切断後から(III)における化学強化処理の際に、最終形状の多くのガラス基板をハンドリングする必要がある。しかしながら、この段階では、ガラス基板は未だ化学強化処理されていないため、特に端面に傷がつきやすく、十分に慎重なハンドリングが要求される。例えば、最終形状のガラス基板を化学強化処理する際には、ガラス基板の溶融塩中での支持または把持の方法、あるいはガラス基板と使用冶具との接触などについても十分な対策が必要となる。 In the conventional manufacturing method, it is necessary to handle many glass substrates in the final shape after the cutting in (II) and the chemical strengthening treatment in (III). However, at this stage, since the glass substrate has not been chemically strengthened yet, the end face is particularly likely to be scratched, and sufficient careful handling is required. For example, when chemically strengthening the glass substrate in the final shape, sufficient measures must be taken regarding the method of supporting or holding the glass substrate in the molten salt, or the contact between the glass substrate and the jig used.
このように、従来の製造方法は、ガラス基板のハンドリングが煩雑であるという問題がある。また、最終的に得られるガラス物品における主に強度の品質の確保が難しく、ガラス物品の製造歩留まりがあまり高められないという問題がある。 As described above, the conventional manufacturing method has a problem that handling of the glass substrate is complicated. Further, there is a problem that it is difficult to secure strength quality mainly in the finally obtained glass article, and the production yield of the glass article cannot be increased so much.
一方、このような問題を回避するため、予め大きな寸法のガラス素材に対して化学強化処理を実施しておき、このガラス素材を切断することにより、化学強化されたガラス物品を製造する方法が考えられる。 On the other hand, in order to avoid such a problem, a method of manufacturing a chemically strengthened glass article by performing a chemical strengthening treatment on a glass material having a large size in advance and cutting the glass material is considered. To be
しかしながら、このような方法では、ガラス素材の表面が強化されているため、ガラス素材からガラス物品を切り出すことが難しくなるという問題がある。また、ガラス物品を切り出すことができたとしても、これにより得られるガラス物品は、化学強化されていない端面を有するため、十分な強度が得られないという問題が生じる。 However, such a method has a problem that it is difficult to cut a glass article from the glass material because the surface of the glass material is reinforced. Further, even if the glass article can be cut out, the glass article obtained thereby has an end face that is not chemically strengthened, so that there is a problem that sufficient strength cannot be obtained.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、傷による外観上の品質の低下が有意に抑制される上、良好な強度を有するガラス物品を得ることが可能な、ガラス物品およびガラス板の製造方法を提供することを目的とする。また、そのような製造方法により製造され得るガラス物品およびガラス板を提供することを目的とする。さらに、本発明では、そのようなガラス物品の製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and in the present invention, it is possible to obtain a glass article having good strength while significantly suppressing the deterioration of the appearance quality due to scratches. It is an object to provide a glass article and a method for manufacturing a glass plate. Moreover, it aims at providing the glass article and glass plate which can be manufactured by such a manufacturing method. Furthermore, this invention aims at providing the manufacturing apparatus of such a glass article.
本発明では、ガラス板の製造方法であって、
(1)相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有するガラス素材を準備する工程と、
(2)前記ガラス素材の前記第1の主表面にレーザを照射することにより、前記第1の主表面に、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が形成されるとともに、前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が形成される、工程と、
(3)前記内部ボイド列が形成された前記ガラス素材を化学強化処理する工程と、
を有する製造方法が提供される。
In the present invention, a method for manufacturing a glass plate,
(1) a step of preparing a glass material having a first main surface and a second main surface facing each other,
(2) By irradiating the first main surface of the glass material with a laser, an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged is formed on the first main surface, and the in-plane void is also formed. Forming a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the region toward the second main surface;
(3) a step of chemically strengthening the glass material on which the internal void rows are formed,
There is provided a manufacturing method having.
なお、この製造方法において、前記(1)の工程におけるガラス素材は、本製造方法を実施する者が製造したものであっても、第三者から購入したものであってもよい。 In this manufacturing method, the glass material in the step (1) may be manufactured by a person who carries out the manufacturing method or purchased from a third party.
また、本発明では、ガラス物品の製造方法であって、
前述の特徴を有するガラス板の製造方法により、ガラス板を製造する工程であって、前記ガラス板は、前記ガラス素材の前記第1の主表面に対応する第3の主表面、および前記ガラス素材の前記第2の主表面に対応する第4の主表面を有する、工程と、
前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列に沿って、前記ガラス板から、1または2以上のガラス物品を分離する工程と、
を有する、製造方法が提供される。
Further, in the present invention, a method of manufacturing a glass article,
A step of manufacturing a glass plate by the method for manufacturing a glass plate having the above-mentioned characteristics, wherein the glass plate is a third main surface corresponding to the first main surface of the glass material, and the glass material. Having a fourth major surface corresponding to the second major surface of
Separating one or more glass articles from the glass sheet along the in-plane void regions and the plurality of internal void rows;
A manufacturing method is provided, which comprises:
また、本発明では、ガラス板であって、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有し、
前記第1の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス板を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面の中央に、化学強化処理により形成された圧縮応力層を有する、ガラス板が提供される。
Further, in the present invention, a glass plate,
Having a first major surface and a second major surface opposite each other,
The first main surface has an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged,
There are a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the in-plane void region toward the second main surface,
A glass plate having a compressive stress layer formed by a chemical strengthening treatment in the center of a cut surface obtained when the glass plate is cut through the in-plane void region and the plurality of internal void rows is provided. It
また、本発明では、ガラス板であって、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有し、
前記第1の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス板を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、前記所定のアルカリ金属イオンの濃度が当該ガラス板のバルク濃度よりも高いプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンである、ガラス板が提供される。
Further, in the present invention, a glass plate,
Having a first major surface and a second major surface opposite each other,
The first main surface has an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged,
There are a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the in-plane void region toward the second main surface,
In a cut surface obtained when the glass plate is cut so as to pass through the in-plane void regions and the plurality of internal void rows, a predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface The concentration profile has a profile in which the concentration of the predetermined alkali metal ion is higher than the bulk concentration of the glass plate,
A glass plate is provided, wherein the predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces. It
また、本発明では、ガラス板であって、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有し、
前記第1の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス板を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、当該ガラス板の厚さの中央部分に比べて、前記第1の主表面の側および前記第2の主表面の側ほど前記所定のアルカリ金属イオンの濃度が高いプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記切断面において、前記濃度プロファイルにおける前記所定のアルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス板のバルク濃度よりも高い、ガラス板が提供される。
Further, in the present invention, a glass plate,
Having a first major surface and a second major surface opposite each other,
The first main surface has an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged,
There are a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the in-plane void region toward the second main surface,
In a cut surface obtained when the glass plate is cut so as to pass through the in-plane void regions and the plurality of internal void rows, a predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface The concentration profile has a profile in which the concentration of the predetermined alkali metal ion is higher toward the first main surface side and the second main surface side as compared with the central portion of the thickness of the glass plate,
The predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces,
A glass plate is provided in which the concentration of the predetermined alkali metal ion in the concentration profile is higher than the bulk concentration of the glass plate on the cut surface.
また、本発明では、ガラス板であって、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有し、
前記第1の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス板を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、前記第1の主表面の側および前記第2の主表面の側ほど前記所定のアルカリ金属イオンの濃度が高い、略放物線状のプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記切断面において、前記濃度プロファイルにおける前記所定のアルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス板のバルク濃度よりも高い、ガラス板が提供される。
Further, in the present invention, a glass plate,
Having a first major surface and a second major surface opposite each other,
The first main surface has an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged,
There are a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the in-plane void region toward the second main surface,
In a cut surface obtained when the glass plate is cut so as to pass through the in-plane void regions and the plurality of internal void rows, a predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface The concentration profile has a substantially parabolic profile in which the concentration of the predetermined alkali metal ion is higher toward the first main surface side and the second main surface side,
The predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces,
A glass plate is provided in which the concentration of the predetermined alkali metal ion in the concentration profile is higher than the bulk concentration of the glass plate on the cut surface.
また、本発明では、ガラス物品であって、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面と、両主表面を接合する少なくとも一つの端面とを有し、
前記端面において、化学強化処理により形成された圧縮応力層を有し、
前記端面に垂直な方向のクラック深さは、前記端面に垂直な方向の前記圧縮応力層の深さよりも浅い、ガラス物品が提供される。
Further, in the present invention, a glass article,
A first main surface and a second main surface facing each other, and at least one end surface joining both main surfaces;
On the end face, having a compressive stress layer formed by a chemical strengthening treatment,
A glass article is provided in which a crack depth in a direction perpendicular to the end face is shallower than a depth of the compressive stress layer in a direction perpendicular to the end face.
また、本発明では、ガラス物品であって、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面と、両主表面を接合する少なくとも一つの端面とを有し、
前記端面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、厚さ方向の中央部分に比べて、前記第1の主表面の側および前記第2の主表面の側ほど前記アルカリ金属イオンの濃度が高いプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記端面において、前記濃度プロファイルにおける前記所定のアルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス物品のバルク濃度よりも高い、ガラス物品が提供される。
Further, in the present invention, a glass article,
A first main surface and a second main surface facing each other, and at least one end surface joining both main surfaces;
In the end surface, the concentration profile of the predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface has the first main surface side and the second main surface side as compared to the central portion in the thickness direction. Has a profile in which the concentration of the alkali metal ion is higher toward the main surface of
The predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces,
A glass article is provided in which the concentration of the predetermined alkali metal ion in the concentration profile at the end face is higher than the bulk concentration of the glass article.
また、本発明では、ガラス物品であって、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面と、両主表面を接合する少なくとも一つの端面とを有し、
前記端面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、前記第1の主表面の側および前記第2の主表面の側ほど前記アルカリ金属イオンの濃度が高い、略放物線状のプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記端面において、前記濃度プロファイルにおける前記所定のアルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス物品のバルク濃度よりも高い、ガラス物品が提供される。
Further, in the present invention, a glass article,
A first main surface and a second main surface facing each other, and at least one end surface joining both main surfaces;
In the end face, the concentration profile of a predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface is such that the alkali metal ion is closer to the first main surface side and the second main surface side. Has a high parabolic profile with a high concentration of
The predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces,
A glass article is provided in which the concentration of the predetermined alkali metal ion in the concentration profile at the end face is higher than the bulk concentration of the glass article.
さらに、本発明では、ガラス物品の製造装置であって、
ガラス板から1または2以上のガラス物品を分離する分離手段を有し、
前記ガラス板は、前述の特徴を有するガラス板であり、
前記分離手段は、
前記ガラス板に、前記面内ボイド領域に沿った押し付け力を加えること、
前記ガラス板を、前記第1の主表面または前記第2の主表面が凸になるように変形させること、および
前記ガラス板に、前記面内ボイド領域に沿った熱応力による引張応力を加えること、から選択される一以上により、
前記ガラス板から、前記1または2以上のガラス物品を分離する、製造装置が提供される。
Furthermore, in the present invention, a glass article manufacturing apparatus,
A separating means for separating one or more glass articles from the glass plate,
The glass plate is a glass plate having the characteristics described above,
The separating means is
Applying a pressing force along the in-plane void region to the glass plate,
Deforming the glass plate so that the first main surface or the second main surface is convex, and applying tensile stress due to thermal stress along the in-plane void region to the glass plate By one or more selected from
A manufacturing apparatus is provided for separating the one or more glass articles from the glass plate.
本発明では、傷による外観上の品質の低下が有意に抑制される上、良好な強度を有するガラス物品を得ることが可能な、ガラス物品およびガラス板の製造方法を提供することができる。また、そのような製造方法により製造され得るガラス物品およびガラス板を提供することができる。さらに、本発明では、そのようなガラス物品の製造装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a glass article and a method for producing a glass plate that can significantly suppress the deterioration of the appearance quality due to scratches and can obtain a glass article having good strength. Moreover, the glass article and glass plate which can be manufactured by such a manufacturing method can be provided. Further, the present invention can provide an apparatus for manufacturing such a glass article.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法)
図1〜図10を参照して、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法について説明する。
(The manufacturing method of the glass article by one Embodiment of this invention)
A method for manufacturing a glass article according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、本発明の一実施形態によるガラス物品の製造方法(以下、「第1の製造方法」と称する)のフローを模式的に示す。 FIG. 1 schematically shows a flow of a method for manufacturing a glass article (hereinafter, referred to as “first manufacturing method”) according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、第1の製造方法は、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有するガラス素材を準備する工程(ガラス素材準備工程)(工程S110)と、
ガラス素材の第1の主表面にレーザを照射して、第1の主表面に面内ボイド領域を形成するとともに、ガラス素材の内部に内部ボイド列を形成する工程(レーザ照射工程)(工程S120)と、
ガラス素材を化学強化処理する工程(化学強化工程)(工程S130)と、
化学強化されたガラス素材であるガラス板から、前記面内ボイド領域および内部ボイド列に沿って、ガラス物品を分離する工程(分離工程)(工程S140)と、
を有する。
As shown in FIG. 1, the first manufacturing method is
A step of preparing a glass material having a first main surface and a second main surface facing each other (glass material preparation step) (step S110),
A step of irradiating the first main surface of the glass material with a laser to form an in-plane void region on the first main surface and forming an internal void row inside the glass material (laser irradiation step) (step S120) )When,
A step of chemically strengthening the glass material (chemical strengthening step) (step S130),
A step of separating a glass article from a glass plate which is a chemically strengthened glass material along the in-plane void region and an internal void row (separation step) (step S140),
Have.
以下、図2〜図10を参照して、各工程について説明する。なお、図2〜図10は、それぞれ、第1の製造方法の一工程を概略的に示した図である。 Hereinafter, each step will be described with reference to FIGS. 2 to 10 are diagrams schematically showing one step of the first manufacturing method.
(工程S110)
まず、相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有するガラス素材が準備される。
(Step S110)
First, a glass material having a first main surface and a second main surface facing each other is prepared.
ガラス素材のガラス組成は、化学強化が可能な組成である限り、特に限られない。ガラス素材は、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、またはアルカリアルミノシリケートガラス等であってもよい。 The glass composition of the glass material is not particularly limited as long as it can be chemically strengthened. The glass material may be, for example, soda lime glass, aluminosilicate glass, alkali aluminosilicate glass, or the like.
この段階において、ガラス素材は、化学強化処理がされていてもよいし、化学強化処理がされていなくてもよい。なお、ここでの化学強化処理は、後の工程S130で実施される化学強化処理とは異なるものであることに留意する必要がある。 At this stage, the glass material may be chemically strengthened or may not be chemically strengthened. It should be noted that the chemical strengthening process here is different from the chemical strengthening process performed in the subsequent step S130.
この点を明確にするため、以降、この段階での化学強化処理は、「予備的な化学強化処理」と称され、後の化学強化処理とは区別される。 In order to clarify this point, the chemical strengthening treatment at this stage is hereinafter referred to as “preliminary chemical strengthening treatment”, and is distinguished from the subsequent chemical strengthening treatment.
予備的な化学強化処理の回数は、1回でも2回以上でもよく、特に限定されない。予備的な化学強化処理を2回以上実施した場合、主表面に直交する方向における残留応力層のプロファイルを、予備的な化学強化処理を1回のみ実施した場合に得られるプロファイルと異なる状態にできる。 The number of preliminary chemical strengthening treatments may be once or twice or more, and is not particularly limited. When the preliminary chemical strengthening treatment is performed twice or more, the profile of the residual stress layer in the direction orthogonal to the main surface can be made different from the profile obtained when the preliminary chemical strengthening treatment is performed only once. ..
ガラス素材の厚さは、特に限られないが、例えば0.03mm〜6mmの範囲であってもよい。 The thickness of the glass material is not particularly limited, but may be in the range of 0.03 mm to 6 mm, for example.
ガラス素材は、板状で提供されても、ロール状で提供されてもよい。ロール状のガラス素材を使用した場合、板状のものに比べて、搬送が容易となる。なお、板状のガラス素材の場合、第1および第2の主表面は、必ずしも平坦である必要はなく、曲面状であってもよい。 The glass material may be provided in a plate shape or a roll shape. When a roll-shaped glass material is used, it can be transported more easily than a plate-shaped material. In the case of a plate-shaped glass material, the first and second main surfaces do not necessarily have to be flat and may be curved.
図2には、一例として、板状のガラス素材110の形態を模式的に示す。ガラス素材110は、平坦な第1の主表面112、平坦な第2の主表面114、および端面116を有する。 FIG. 2 schematically shows the form of the plate-shaped glass material 110 as an example. The glass material 110 has a flat first main surface 112, a flat second main surface 114, and an end surface 116.
(工程S120)
次に、板状のガラス素材110にレーザが照射される。これにより、ガラス素材110の第1の主表面112に、面内ボイド領域が形成される。また、この面内ボイド領域から下側、すなわち第2の主表面114の側に、複数の内部ボイド列が形成される。
(Step S120)
Next, the plate-shaped glass material 110 is irradiated with laser. Thereby, an in-plane void region is formed on the first main surface 112 of the glass material 110. A plurality of internal void rows are formed below the in-plane void region, that is, on the second main surface 114 side.
ここで、「面内ボイド領域」とは、複数の表面ボイドが所定の配置で配列されて形成された線状領域を意味する。また、「内部ボイド列」とは、ガラス素材の内部において、1または2以上のボイドが、第1の主表面から第2の主表面に向かって配列されて形成された線状領域を意味する。 Here, the “in-plane void region” means a linear region formed by arranging a plurality of surface voids in a predetermined arrangement. The "internal void row" means a linear region formed by arranging one or more voids in the glass material from the first main surface toward the second main surface. ..
以下、図3を用いて、「面内ボイド領域」および「内部ボイド列」の形態について、より詳しく説明する。図3には、ガラス素材に形成された面内ボイド領域および内部ボイド列を模式的に示す。 Hereinafter, the forms of the “in-plane void region” and the “internal void row” will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 schematically shows an in-plane void region and an internal void row formed in the glass material.
図3に示すように、このガラス素材110には、一つの面内ボイド領域130と、この面内ボイド領域130に対応する複数の内部ボイド列150とが形成されている。 As shown in FIG. 3, one in-plane void region 130 and a plurality of internal void rows 150 corresponding to the in-plane void region 130 are formed in the glass material 110.
前述のように、面内ボイド領域130は、複数の表面ボイド138が所定の配置で配列された線状領域を意味する。例えば、図3の例では、ガラス素材110の第1の主表面112に、複数の表面ボイド138が一定の方向(X方向)に配列されており、これにより面内ボイド領域130が形成される。 As described above, the in-plane void region 130 means a linear region in which the plurality of surface voids 138 are arranged in a predetermined arrangement. For example, in the example of FIG. 3, a plurality of surface voids 138 are arranged in a fixed direction (X direction) on the first main surface 112 of the glass material 110, whereby an in-plane void region 130 is formed. ..
各表面ボイド138は、第1の主表面112におけるレーザの照射位置に対応しており、例えば、1μm〜5μmの間の直径を有する。ただし、表面ボイド138の直径は、レーザの照射条件およびガラス素材110の種類等により変化する。 Each surface void 138 corresponds to a laser irradiation position on the first main surface 112, and has a diameter of, for example, 1 μm to 5 μm. However, the diameter of the surface void 138 changes depending on the laser irradiation conditions, the type of the glass material 110, and the like.
隣接する表面ボイド138同士の中心間距離Pは、ガラス素材110の組成および厚さ、ならびにレーザ加工条件等に基づいて、任意に定められる。例えば、中心間距離Pは、2μm〜10μmの範囲であってもよい。なお、表面ボイド138同士の中心間距離Pは、全ての位置で等しくなっている必要はなく、場所によって異なっていてもよい。すなわち、表面ボイド138は、不規則な間隔で配列されてもよい。 The center-to-center distance P between adjacent surface voids 138 is arbitrarily determined based on the composition and thickness of the glass material 110, laser processing conditions, and the like. For example, the center-to-center distance P may be in the range of 2 μm to 10 μm. The center-to-center distance P between the surface voids 138 does not have to be equal at all positions, and may be different depending on the location. That is, the surface voids 138 may be arranged at irregular intervals.
一方、内部ボイド列150は、前述のように、ガラス素材110の内部において、1または2以上のボイド158が、第1の主表面112から第2の主表面114に向かって配列されて形成された線状領域を意味する。 On the other hand, as described above, the internal void row 150 is formed by arranging one or more voids 158 in the glass material 110 from the first main surface 112 toward the second main surface 114. Means a linear region.
ボイド158の形状、寸法、およびピッチは、特に限られない。ボイド158は、例えば、Y方向から見たとき、円形、楕円形、矩形、または三角形等の形状であってもよい。また、Y方向から見たときのボイド158の最大寸法(通常の場合、内部ボイド列150の延伸方向に沿ったボイド158の長さに相当する)は、例えば、0.1μm〜1000μmの範囲であってもよい。 The shape, size, and pitch of the void 158 are not particularly limited. The void 158 may have a shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, or a triangle when viewed from the Y direction. The maximum dimension of the void 158 when viewed from the Y direction (corresponding to the length of the void 158 along the extending direction of the internal void row 150 in the normal case) is, for example, in the range of 0.1 μm to 1000 μm. It may be.
各内部ボイド列150は、それぞれに対応する表面ボイド138を有する。例えば、図3に示す例では、18個の表面ボイド138のそれぞれに対応した、合計18本の内部ボイド列150が形成されている。 Each inner void row 150 has a corresponding surface void 138. For example, in the example shown in FIG. 3, a total of 18 internal void rows 150 corresponding to each of the 18 surface voids 138 are formed.
なお、図3の例では、一つの内部ボイド列150を構成する各ボイド158は、ガラス素材110の厚さ方向(Z方向)に沿って配列されている。すなわち、各内部ボイド列150は、Z方向に延在している。しかしながら、これは単なる一例であって、内部ボイド列150を構成する各ボイドは、Z方向に対して傾斜した状態で、第1の主表面112から第2の主表面114まで配列されてもよい。 In the example of FIG. 3, the voids 158 forming one internal void row 150 are arranged along the thickness direction (Z direction) of the glass material 110. That is, each internal void row 150 extends in the Z direction. However, this is merely an example, and the voids forming the internal void row 150 may be arranged from the first major surface 112 to the second major surface 114 in a state of being inclined with respect to the Z direction. ..
また、図3の例では、各内部ボイド列150は、それぞれ、表面ボイド138を除き、合計3個のボイド158の配列で構成されている。しかしながら、これは単なる一例であって、各内部ボイド列150は、1つもしくは2つのボイド158、または4つ以上のボイド158で構成されてもよい。また、それぞれの内部ボイド列150において、含まれるボイド158の数は、異なっていてもよい。さらに、いくつかのボイド158は、表面ボイド138と連結され、「長い」表面ボイド138が形成されてもよい。 Further, in the example of FIG. 3, each internal void row 150 is configured by an array of a total of three voids 158, except for the surface voids 138. However, this is merely an example, and each internal void row 150 may be made up of one or two voids 158, or four or more voids 158. Further, the number of voids 158 included in each internal void row 150 may be different. Additionally, some voids 158 may be interlocked with surface voids 138 to form "long" surface voids 138.
さらに、各内部ボイド列150は、第2の主表面114で開口されたボイド(第2の表面ボイド)を有しても、有しなくてもよい。 Furthermore, each internal void row 150 may or may not have voids (second surface voids) opened at the second major surface 114.
なお、以上の説明から明らかなように、面内ボイド領域130は、実際に連続的な「線」として形成された領域ではなく、各表面ボイド138を結んだ際に形成される、仮想的な線状領域を表すことに留意する必要がある。 As is clear from the above description, the in-plane void region 130 is not a region that is actually formed as a continuous “line”, but a virtual one that is formed when the surface voids 138 are connected. It should be noted that it represents a linear region.
同様に、内部ボイド列150は、実際に連続的な「線」として形成された領域ではなく、各ボイド158を結んだ際に形成される、仮想的な線状領域を表すことに留意する必要がある。 Similarly, it should be noted that the internal void row 150 represents an imaginary linear region formed when the voids 158 are connected, rather than a region that is actually formed as a continuous “line”. There is.
さらに、一つの面内ボイド領域130は、必ずしも1本の「線」(表面ボイド138の列)として認識される必要はなく、一つの面内ボイド領域130は、相互に極めて接近した状態で配置された、平行な複数の「線」の集合体として形成されても良い。 Further, one in-plane void region 130 does not necessarily have to be recognized as one "line" (row of surface voids 138), and one in-plane void region 130 is placed in close proximity to each other. It may be formed as an aggregate of a plurality of parallel “lines”.
図4には、そのような複数の「線」の集合体して認識される面内ボイド領域130の一例を示す。この例では、ガラス素材110の第1の主表面112に、相互に平行な2本の表面ボイド列138A、138Bが形成されており、これらにより、一つの面内ボイド領域130が構成されている。両表面ボイド列138Aおよび138Bの距離は、例えば、5μm以下であり、3μm以下であることが好ましい。 FIG. 4 shows an example of the in-plane void region 130 recognized as an aggregate of a plurality of such “lines”. In this example, two parallel surface void rows 138A and 138B are formed on the first main surface 112 of the glass material 110, and these form one in-plane void region 130. .. The distance between both surface void rows 138A and 138B is, for example, 5 μm or less, and preferably 3 μm or less.
なお、図4の例では、面内ボイド領域130は、2本の表面ボイド列138Aおよび138Bで構成されているが、面内ボイド領域130は、より多くの表面ボイド列で構成されてもよい。 Note that, in the example of FIG. 4, the in-plane void region 130 is composed of two surface void arrays 138A and 138B, but the in-plane void region 130 may be composed of more surface void arrays. ..
以下、このような複数の表面ボイド列で構成される面内ボイド領域を、特に「マルチライン面内ボイド領域」と称する。また、図3に示したような、一つの表面ボイド列で構成される面内ボイド領域130を、特に「シングルライン面内ボイド領域」と称し、「マルチライン面内ボイド領域」と区別する。 Hereinafter, the in-plane void region composed of such a plurality of surface void rows is particularly referred to as “multi-line in-plane void region”. Further, the in-plane void region 130 composed of one surface void row as shown in FIG. 3 is particularly referred to as “single line in-plane void region”, and is distinguished from “multi-line in-plane void region”.
以上説明したような面内ボイド領域130および内部ボイド列150は、ガラス素材110の第1の主表面112に、レーザを照射することにより形成できる。 The in-plane void region 130 and the internal void row 150 described above can be formed by irradiating the first main surface 112 of the glass material 110 with a laser.
より具体的には、まず、ガラス素材110の第1の主表面112の第1の位置に、レーザを照射することにより、第1の主表面112から第2の主表面114にわたって、第1の表面ボイドを含む第1の内部ボイド列が形成される。次に、ガラス素材110に対するレーザの照射位置を変えて、ガラス素材110の第1の主表面112の第2の位置に、レーザを照射することにより、第1の主表面112から第2の主表面114にわたって、第2の表面ボイドを含む第2の内部ボイド列が形成される。この操作を繰り返すことにより、面内ボイド領域130、およびこれに対応する内部ボイド列150を形成することができる。 More specifically, first, by irradiating the first position of the first main surface 112 of the glass material 110 with a laser, the first main surface 112 and the second main surface 114 are covered with the first main surface 112. A first internal void row including surface voids is formed. Next, by changing the irradiation position of the laser on the glass material 110 and irradiating the laser on the second position of the first main surface 112 of the glass material 110, the second main surface 112 is changed from the first main surface 112 to the second main surface 112. A second array of internal voids is formed over the surface 114, the second row of internal voids including the second surface voids. By repeating this operation, the in-plane void region 130 and the internal void row 150 corresponding thereto can be formed.
なお、1回のレーザ照射で、第2の主表面114に十分に近接するボイド158を有する内部ボイド列が形成されない場合、すなわちボイド158の中で第2の主表面114に最近接のボイドが、依然として第2の主表面114から十分に遠い位置にある場合(例えば、第2の主表面114に最近接のボイドにおいて、第1の主表面112からの距離がガラス素材110の厚さの1/2以下の場合)など、実質的に同じ照射位置において、2回以上、レーザ照射が行われてもよい。ここで、「実質的に同じ(照射)位置」とは、2つの位置が完全に一致する場合の他、多少ずれている場合(例えば最大3μmのずれ)も含む意味である。 In addition, when the laser irradiation is performed once, an internal void row having voids 158 sufficiently close to the second main surface 114 is not formed, that is, the void closest to the second main surface 114 in the voids 158 is not formed. , If it is still far enough from the second major surface 114 (for example, in the void closest to the second major surface 114, the distance from the first major surface 112 is less than 1 of the thickness of the glass material 110). /2 or less), the laser irradiation may be performed twice or more at substantially the same irradiation position. Here, the "substantially the same (irradiation) position" is meant to include not only a case where the two positions are completely coincident with each other but also a case where the two positions are slightly deviated (for example, a displacement of 3 μm at maximum).
例えば、ガラス素材110の第1の主表面112に平行な第1の方向に沿って、複数回レーザ照射を行い、第1の面内ボイド領域130およびこれに対応する内部ボイド列150を形成した(第1のパス)後、第1のパスと略同じ方向および略同じ照射位置でレーザ照射を行う(第2のパス)ことにより、第1の面内ボイド領域130に対応した、より「深い」内部ボイド列150を形成してもよい。 For example, laser irradiation is performed a plurality of times along the first direction parallel to the first main surface 112 of the glass material 110 to form the first in-plane void region 130 and the internal void row 150 corresponding thereto. After (first pass), laser irradiation is performed in substantially the same direction and substantially the same irradiation position as in the first pass (second pass), so that a “deeper” corresponding to the first in-plane void region 130 is obtained. The internal void row 150 may be formed.
ガラス素材110の厚さにもよるが、内部ボイド列150を構成するボイド158のうち、第2の主表面114から最も近い位置にあるボイドの中心から、第2の主表面114までの距離は、0μm〜10μmの範囲であることが好ましい。 Depending on the thickness of the glass material 110, the distance from the center of the void closest to the second main surface 114 among the voids 158 forming the internal void row 150 to the second main surface 114 is , 0 μm to 10 μm is preferable.
このような処理に使用可能なレーザとしては、例えば、パルス幅がフェムト秒オーダ〜ナノ秒オーダ、すなわち1.0×10−15〜9.9×10−9秒の短パルスレーザが挙げられる。そのような短パルスレーザ光は、さらにバーストパルスであることが、内部ボイドが効率よく形成される点で好ましい。また、そのような短パルスレーザの照射時間での平均出力は、例えば30W以上である。短パルスレーザのこの平均出力が10W未満の場合には、十分なボイドが形成できない場合がある。バーストパルスのレーザ光の一例として、パルス数が3〜10のバーストレーザで1つの内部ボイド列が形成され、レーザ出力は定格(50W)の90%程度、バーストの周波数は60kHz程度、バーストの時間幅は20ピコ秒〜165ナノ秒が挙げられる。バーストの時間幅としては、好ましい範囲として、10ナノ秒〜100ナノ秒が挙げられる。 Examples of lasers that can be used for such processing include short pulse lasers having a pulse width of femtosecond order to nanosecond order, that is, 1.0×10 −15 to 9.9×10 −9 seconds. Such a short pulse laser beam is preferably a burst pulse because the internal voids are efficiently formed. Further, the average output during the irradiation time of such a short pulse laser is, for example, 30 W or more. When this average output of the short pulse laser is less than 10 W, sufficient voids may not be formed. As an example of the burst pulse laser light, one internal void train is formed by a burst laser having a pulse number of 3 to 10, the laser output is about 90% of the rating (50 W), the burst frequency is about 60 kHz, and the burst time is The width may be 20 picoseconds to 165 nanoseconds. As a time range of burst, a preferable range is 10 nanoseconds to 100 nanoseconds.
また、レーザの照射方法としては、カー効果(Kerr−Effect)に基づくビームの自己収束を利用する方法、ガウシアン・ベッセルビームをアキシコンレンズとともに利用する方法、収差レンズによる線焦点形成ビームを利用する方法などがある。いずれにしても、面内ボイド領域、内部ボイド列が形成できる限り、どのような方法でもよい。 As a laser irradiation method, a method of utilizing self-focusing of a beam based on the Kerr-effect, a method of using a Gaussian-Bessel beam together with an axicon lens, and a line focus forming beam by an aberration lens are used. There are ways. In any case, any method may be used as long as the in-plane void region and the internal void row can be formed.
例えば、バーストレーザ装置(特許文献2)を使用した場合、レーザの照射条件を適宜変更することにより、内部ボイド列150を構成する各ボイドの寸法、および内部ボイド列150に含まれるボイドの個数等をある程度変化させることができる。 For example, when a burst laser device (Patent Document 2) is used, the size of each void forming the internal void row 150, the number of voids included in the internal void row 150, and the like can be obtained by appropriately changing the laser irradiation conditions. Can be changed to some extent.
なお、以下の記載では、面内ボイド領域130と、該面内ボイド領域130に対応する内部ボイド列150とを含む平面(図3において、ハッチで示されている平面170)を、「仮想端面」と称する場合がある。この仮想端面170は、第1の製造方法により製造されるガラス物品の端面と実質的に対応する。 In the description below, a plane including the in-plane void region 130 and the internal void row 150 corresponding to the in-plane void region 130 (a plane 170 indicated by a hatch in FIG. 3) is referred to as a “virtual end face”. In some cases." The virtual end surface 170 substantially corresponds to the end surface of the glass article manufactured by the first manufacturing method.
図5には、一例として、工程S120により、ガラス素材110の第1の主表面112に、複数の面内ボイド領域130が形成された状態を模式的に示す。 FIG. 5 schematically shows, as an example, a state in which a plurality of in-plane void regions 130 are formed on the first main surface 112 of the glass material 110 by the step S120.
図5の例では、ガラス素材110の第1の主表面112に、横方向(X方向)に5本、および縦方向(Y方向)に5本、面内ボイド領域130が形成されている。また、図5からは視認できないが、各面内ボイド領域130の下側、すなわち第2の主表面114の側には、1または2以上のボイドが第2の主表面114に向かって断続的に配列された、複数の内部ボイド列が形成されている。 In the example of FIG. 5, five in-plane void regions 130 are formed on the first main surface 112 of the glass material 110 in the horizontal direction (X direction) and in the vertical direction (Y direction). Although not visible from FIG. 5, one or more voids are intermittent toward the second main surface 114 below each in-plane void region 130, that is, on the side of the second main surface 114. And a plurality of internal void rows arranged in a line.
4つの面内ボイド領域130、および対応する内部ボイド列によって囲まれる部分、すなわち4つの仮想端面によって囲まれた仮想的な部分を、ガラスピース160と称する。 A portion surrounded by the four in-plane void regions 130 and the corresponding inner void rows, that is, a virtual portion surrounded by four virtual end faces is referred to as a glass piece 160.
面内ボイド領域130の形状、さらにはガラスピース160の形状は、実質的に、工程S140後に得られるガラス物品の形状に対応する。例えば、図5の例では、ガラス素材110から、最終的に、16個の矩形状のガラス物品が製造される。また、前述のように、各面内ボイド領域130とこれに対応する内部ボイド列150を含む仮想端面は、工程S140後に製造されるガラス物品の一つの端面に対応する。 The shape of the in-plane void region 130 and the shape of the glass piece 160 substantially correspond to the shape of the glass article obtained after step S140. For example, in the example of FIG. 5, 16 rectangular glass articles are finally manufactured from the glass material 110. Further, as described above, the virtual end face including each in-plane void region 130 and the corresponding internal void row 150 corresponds to one end face of the glass article manufactured after step S140.
なお、図5に示した面内ボイド領域130、さらにはガラスピース160の配置形態は、単なる一例であって、これらは、最終ガラス物品の形状に応じて、所定の配置で形成される。 The arrangement form of the in-plane void region 130 and the glass piece 160 shown in FIG. 5 is merely an example, and these are formed in a predetermined arrangement according to the shape of the final glass article.
図6および図7には、想定される面内ボイド領域の別の形態の一例を模式的に示す。 6 and 7 schematically show an example of another form of the assumed in-plane void region.
図6の例では、各面内ボイド領域131は、略矩形状の一本の閉じた線(ループ)として配置され、コーナ部に曲線部分を有する。従って、面内ボイド領域131および内部ボイド列(視認されない)に取り囲まれたガラスピース161は、コーナ部に曲線部分を有する略矩形板状の形態となる。 In the example of FIG. 6, each in-plane void region 131 is arranged as one closed line (loop) having a substantially rectangular shape, and has a curved portion at a corner portion. Therefore, the glass piece 161 surrounded by the in-plane void region 131 and the internal void row (not visually recognized) has a substantially rectangular plate shape having curved portions at the corners.
また、図7の例では、各面内ボイド領域132は、略円形の一本の閉じた線(ループ)として配置される。従って、ガラスピース162は、略ディスク状の形態となる。 Further, in the example of FIG. 7, each in-plane void region 132 is arranged as a substantially circular closed line (loop). Therefore, the glass piece 162 has a substantially disc shape.
また、これらの例では、一つの仮想端面によって、ガラス物品の端面が形成されることになり、従って得られるガラス物品の端面は、いずれも一つとなる。 Moreover, in these examples, the end surface of the glass article is formed by one virtual end surface, and thus the end surface of the glass article obtained is one.
このように、面内ボイド領域130、131、132は、直線状、曲線状、または両者の組み合わせで形成されてもよい。また、ガラスピース160、161、162は、単一の仮想端面により囲まれても、複数の仮想端面により囲まれてもよい。 As described above, the in-plane void regions 130, 131, and 132 may be formed in a linear shape, a curved shape, or a combination of both. Further, the glass pieces 160, 161, 162 may be surrounded by a single virtual end face or a plurality of virtual end faces.
(工程S130)
次に、ガラス素材110が化学強化される。
(Step S130)
Next, the glass material 110 is chemically strengthened.
化学強化処理の条件は、特に限られない。化学強化は、例えば、430℃〜500℃の溶融塩中に、ガラス素材110を1分〜2時間の間、浸漬することにより実施されてもよい。 The conditions for the chemical strengthening treatment are not particularly limited. The chemical strengthening may be performed, for example, by immersing the glass material 110 in a molten salt at 430°C to 500°C for 1 minute to 2 hours.
溶融塩としては、硝酸塩が使用されてもよい。例えば、ガラス素材110に含まれるリチウムイオンを、より大きなアルカリ金属イオンに置換する場合、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ルビジウム、および硝酸セシウムのうちの少なくとも一つを含む溶融塩が使用されてもよい。また、ガラス素材110に含まれるナトリウムイオンを、より大きなアルカリ金属イオンに置換する場合、硝酸カリウム、硝酸ルビジウム、および硝酸セシウムのうちの少なくとも一つを含む溶融塩が使用されてもよい。さらに、ガラス素材110に含まれるカリウムイオンを、より大きなアルカリ金属イオンに置換する場合、硝酸ルビジウムおよび硝酸セシウムのうちの少なくとも一つを含む溶融塩が使用されてもよい。 Nitrate may be used as the molten salt. For example, when replacing lithium ions contained in the glass material 110 with larger alkali metal ions, a molten salt containing at least one of sodium nitrate, potassium nitrate, rubidium nitrate, and cesium nitrate may be used. Moreover, when replacing the sodium ion contained in the glass material 110 with a larger alkali metal ion, the molten salt containing at least one of potassium nitrate, rubidium nitrate, and cesium nitrate may be used. Furthermore, when the potassium ions contained in the glass material 110 are replaced with larger alkali metal ions, a molten salt containing at least one of rubidium nitrate and cesium nitrate may be used.
なお、溶融塩中には、さらに炭酸カリウムなどの塩を一種類以上追加してもよい。この場合、ガラス素材110の表面に、10nm〜1μmの厚さの低密度層を形成することができる。 Note that one or more salts such as potassium carbonate may be added to the molten salt. In this case, a low-density layer having a thickness of 10 nm to 1 μm can be formed on the surface of the glass material 110.
ガラス素材110を化学強化処理することにより、ガラス素材110の第1の主表面112および第2の主表面114に、圧縮応力層を形成することができ、これにより第1の主表面112および第2の主表面114の強度を高めることができる。圧縮応力層の厚さは、置換用のアルカリ金属イオンの侵入深さに対応する。例えば、硝酸カリウムを用いてナトリウムイオンをカリウムイオンに置換する場合、ソーダライムガラスでは圧縮応力層の厚さを8μm〜27μmとすることができ、アルミノシリケートガラスでは圧縮応力層の厚さを10μm〜100μmとすることができる。アルミノシリケートガラスの場合、アルカリ金属イオンが侵入する深さは、10μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましい。 By chemically strengthening the glass material 110, a compressive stress layer can be formed on the first main surface 112 and the second main surface 114 of the glass material 110, whereby the first main surface 112 and the first main surface 112 can be formed. The strength of the second main surface 114 can be increased. The thickness of the compressive stress layer corresponds to the penetration depth of the alkali metal ions for substitution. For example, when replacing sodium ions with potassium ions using potassium nitrate, the thickness of the compressive stress layer can be set to 8 μm to 27 μm in soda lime glass, and the thickness of the compressive stress layer can be set to 10 μm to 100 μm in aluminosilicate glass. Can be In the case of aluminosilicate glass, the depth at which alkali metal ions penetrate is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more.
前述のように、従来の化学強化されたガラス物品の製造方法では、
(I)大きな寸法のガラス素材を準備する工程、
(II)ガラス素材から、製品形状の多数のガラス基板を切断採取する工程、および
(III)採取されたガラス基板を化学強化処理する工程、
を経て、ガラス物品が製造される。
As described above, in the conventional method for producing a chemically strengthened glass article,
(I) a step of preparing a large-sized glass material,
(II) A step of cutting and collecting a large number of product-shaped glass substrates from a glass material, and (III) a step of chemically strengthening the collected glass substrates,
After that, a glass article is manufactured.
これに対して、第1の製造方法では、ガラス素材110を被処理体として、化学強化処理が実施される。この場合、従来のような、製品形状のガラス物品を化学強化処理する場合とは異なり、化学強化処理の際の被処理体のハンドリングが容易となる。 On the other hand, in the first manufacturing method, the chemical strengthening process is performed using the glass material 110 as the object to be processed. In this case, unlike the conventional case where a glass article having a product shape is chemically strengthened, the object to be processed is easily handled during the chemical strengthening.
例えば、仮にガラス素材110の端面116(図5参照)に傷が生じたとしても、この部分は、最終的なガラス物品には含まれない。また、化学強化処理の際に、例えば、ガラス物品としては利用されないガラス素材110の外周部を利用して、被処理体を支持または把持することが可能になる。 For example, even if the end surface 116 (see FIG. 5) of the glass material 110 is scratched, this portion is not included in the final glass article. Further, during the chemical strengthening treatment, for example, the outer peripheral portion of the glass material 110, which is not used as a glass article, can be utilized to support or grip the object to be treated.
従って、第1の製造方法では、従来に比べて、製造されるガラス物品における傷のない外観上および強度の品質の確保が容易となり、製造歩留まりを高めることが可能になる。 Therefore, according to the first manufacturing method, it becomes easier to secure the appearance without damage and the quality of strength of the glass article to be manufactured, as compared with the conventional method, and it is possible to increase the manufacturing yield.
ここで、第1の製造方法では、ガラス物品の形状とする前に、ガラス素材110に対して化学強化処理を実施するため、分離工程S140後に得られるガラス物品は、化学強化されていない端面を有する可能性がある。この場合、ガラス物品に十分な強度が得られなくなってしまう。 Here, in the first manufacturing method, since the glass material 110 is chemically strengthened before forming the shape of the glass article, the glass article obtained after the separating step S140 has an end surface that is not chemically strengthened. You may have. In this case, the glass article cannot have sufficient strength.
しかしながら、本願発明者らは、第1の製造方法の工程S130後、すなわち化学強化処理後のガラス素材110において、仮想端面(すなわち、切断されたガラス物品の端面)においても、化学強化処理により導入されたアルカリ金属イオン(以下、「導入イオン」と称する)が存在することを見出した。また、仮想端面の平滑度が高いため、端面の平滑度を向上させるための加工工程が省略可能であることを見出した。 However, the inventors of the present application introduced the glass material 110 after the step S130 of the first manufacturing method, that is, in the glass material 110 after the chemical strengthening treatment, by the chemical strengthening treatment even on the virtual end face (that is, the end face of the cut glass article). It was found that there are generated alkali metal ions (hereinafter referred to as "introduced ions"). Further, it has been found that since the smoothness of the virtual end face is high, the processing step for improving the smoothness of the end face can be omitted.
なお、後述するように、仮想端面では、第1の主表面112および第2の主表面114とは異なり、導入イオンは、面内で不均一な濃度分布を示し、ガラス素材110の厚さ方向の中央部分ほど、導入イオンの濃度は低下する。ただし、仮想端面全体に化学強化処理により導入されたアルカリ金属イオンが存在し、厚さ方向の中央部分においても、導入イオンは存在しており、その濃度はゼロではない。 As will be described later, on the virtual end face, unlike the first main surface 112 and the second main surface 114, the introduced ions show a non-uniform concentration distribution in the plane and the thickness direction of the glass material 110. The concentration of the introduced ions decreases toward the central portion of. However, the alkali metal ions introduced by the chemical strengthening treatment exist on the entire virtual end face, and the introduced ions also exist in the central portion in the thickness direction, and the concentration thereof is not zero.
この事実は、第1の製造方法では、工程S130での化学強化処理の際に、レーザ照射によりガラス素材110の表面に形成された微細な表面ボイド138、およびガラス素材110の内部に形成された微細なボイド158を介して、溶融塩がガラス素材110の内部に導入されていること、さらには導入された溶融塩と仮想端面との間で、置換反応が生じていることを示唆するものである。このような現象は、出願人が知る限りにおいては、これまで報告されていない。 This fact is that in the first manufacturing method, the fine surface voids 138 formed on the surface of the glass material 110 by laser irradiation and the inside of the glass material 110 were formed during the chemical strengthening treatment in step S130. This suggests that the molten salt is introduced into the glass material 110 through the fine voids 158, and further that a substitution reaction occurs between the introduced molten salt and the virtual end face. is there. As far as the applicant knows, such a phenomenon has not been reported so far.
また、この現象を裏付ける結果として、第1の製造方法、すなわち工程S110〜工程S140を経て製造されるガラス物品は、前述の(I)〜(III)の工程を経て製造された従来のガラス物品に比べて、遜色のない十分な強度を有することが確認されている。詳細は後述する。 Further, as a result of supporting this phenomenon, the glass article manufactured through the first manufacturing method, that is, step S110 to step S140, is a conventional glass article manufactured through the above-mentioned steps (I) to (III). It has been confirmed to have sufficient strength comparable to that of Details will be described later.
このように、第1の製造方法では、工程S130の後に、第1の主表面112、第2の主表面114、および各仮想端面が、いずれも化学強化されたガラス素材110を得ることができる。 As described above, in the first manufacturing method, after the step S130, the glass material 110 in which the first main surface 112, the second main surface 114, and each virtual end surface are chemically strengthened can be obtained. ..
(工程S140)
次に、化学強化されたガラス素材110、すなわちガラス板175から、ガラス物品が分離される。
(Step S140)
Next, the glass article is separated from the chemically strengthened glass material 110, that is, the glass plate 175.
図8には、ガラス板175から、合計16個のガラス物品180が分離された状態を模式的に示す。各ガラス物品180は、4つの端面186を有する。 FIG. 8 schematically shows a state in which a total of 16 glass articles 180 are separated from the glass plate 175. Each glass article 180 has four end faces 186.
ガラス板175からガラス物品180を分離する際には、前述の仮想端面が利用される。換言すれば、前述の仮想端面で囲まれたガラスピース160が、ガラス板175から分離されてガラス物品180となる。従って、ガラス物品180の各端面186は、前述の仮想端面の一つに対応する。 When separating the glass article 180 from the glass plate 175, the aforementioned virtual end face is used. In other words, the glass piece 160 surrounded by the virtual end face described above is separated from the glass plate 175 to form the glass article 180. Therefore, each end surface 186 of glass article 180 corresponds to one of the aforementioned virtual end surfaces.
前述のように、通常、化学強化処理されたガラス素材は、第1および第2の主表面が強化されているため、ガラス板175からガラス物品を分離することは難しいという問題がある。 As described above, the chemically strengthened glass material usually has a problem that it is difficult to separate the glass article from the glass plate 175 because the first and second main surfaces are strengthened.
しかしながら、第1の製造方法では、ガラス板175の仮想端面は、面内に、面内ボイド領域130、および対応する内部ボイド列150に含まれる、複数の表面ボイド138およびボイド158を有する。このため、ガラス板175からガラス物品180を分離する際には、これらのボイド138、158が、いわば「面内および内部に形成されたミシン目(perforation)」のような役割を果たす。従って、第1の製造方法では、仮想端面を利用することにより、ガラス板175からの分離を容易に行うことが可能になる。特に、面内ボイド領域130が「マルチライン面内ボイド領域」の場合、いっそう容易に、ガラス物品180を分離することができる。 However, in the first manufacturing method, the virtual end surface of the glass plate 175 has a plurality of surface voids 138 and voids 158 included in the in-plane void region 130 and the corresponding inner void row 150 in the surface. Therefore, when the glass article 180 is separated from the glass plate 175, these voids 138 and 158 function as if they were “perforations formed in the plane and inside”. Therefore, in the first manufacturing method, it is possible to easily separate from the glass plate 175 by using the virtual end face. In particular, when the in-plane void region 130 is a “multi-line in-plane void region”, the glass article 180 can be more easily separated.
ここで、前述のように、面内ボイド領域130は、複数のボイド138で構成され、内部ボイド列150は、複数のボイド158で構成される。これらの面内ボイド領域130および内部ボイド列150、さらにボイド138、158は、例えば、ガラス板の厚さ方向を貫通するように形成された貫通孔とは異なる。 Here, as described above, the in-plane void region 130 is composed of the plurality of voids 138, and the internal void row 150 is composed of the plurality of voids 158. The in-plane void region 130, the internal void row 150, and the voids 138 and 158 are different from, for example, a through hole formed so as to penetrate in the thickness direction of the glass plate.
また、前述のように、ガラス板175は、仮想端面にも化学強化処理が施されている。よって、得られるガラス物品180も、化学強化された端面186を有する。従って、第1の製造方法では、従来のガラス素材を化学強化処理してからガラス物品を分離する方法における問題、すなわち、化学強化されていない端面を有するため、ガラス物品に十分な強度が得られないという問題を回避することができる。 Further, as described above, the glass plate 175 is also chemically strengthened on the virtual end surface. Thus, the resulting glass article 180 also has chemically strengthened end faces 186. Therefore, the first manufacturing method has a problem in the conventional method of chemically strengthening a glass material and then separating the glass article, that is, since the glass article has an end surface that is not chemically strengthened, sufficient strength is obtained for the glass article. The problem of not being present can be avoided.
工程S140を実施するための具体的な方法は、特に限られない。例えば、機械的な方法または熱的な方法により、ガラス板175から、1または2以上のガラス物品180が分離されてもよい。 The specific method for carrying out step S140 is not particularly limited. For example, one or more glass articles 180 may be separated from glass plate 175 by mechanical or thermal methods.
図9には、第1の製造方法の工程S140において、ガラス板からガラス物品を分離する際に使用され得る装置の一例を模式的に示す。この装置200では、機械的な方法により、ガラス板175から、1または2以上のガラス物品180を分離することができる。 FIG. 9 schematically shows an example of an apparatus that can be used when separating a glass article from a glass plate in step S140 of the first manufacturing method. In this device 200, one or more glass articles 180 can be separated from the glass plate 175 by a mechanical method.
図9に示すように、この装置200は、台座210と、ローラ220とを有する。ローラ220は、制御器(図示されていない)からの指令により、XY平面内の任意の方向に沿って移動したり、回転したりすることができる。また、制御器によってローラ220の押し付け力や移動速度を同期して調整することができる。 As shown in FIG. 9, the device 200 includes a pedestal 210 and a roller 220. The roller 220 can move or rotate along an arbitrary direction in the XY plane according to a command from a controller (not shown). Further, the pressing force and the moving speed of the roller 220 can be adjusted in synchronization by the controller.
装置200を使用して、ガラス板からガラス物品を分離する際には、まず、台座210の上に、ガラス板175が載置される。なお、傷防止のため、台座210とガラス板175の間に、保護シート(図示されていない)を配置してもよい。 When separating the glass article from the glass plate using the apparatus 200, first, the glass plate 175 is placed on the pedestal 210. A protective sheet (not shown) may be arranged between the pedestal 210 and the glass plate 175 to prevent scratches.
次に、ローラ220が、その先端がガラス板175と接するようにして、ガラス板175上に設置される。この時に、傷防止のため、ガラス板175の上にさらに保護シート(図示されていない)を配置してもよい。 Next, the roller 220 is placed on the glass plate 175 such that the tip of the roller 220 contacts the glass plate 175. At this time, a protective sheet (not shown) may be further arranged on the glass plate 175 to prevent scratches.
この状態で、制御器からの指令を受信すると、ローラ220は、ガラス板175上を面内ボイド領域130に沿って移動する。ローラ220の先端は、その形状が稜角または半球状になっている。このため、ローラ220の押し付け力により、ガラス板175は、仮想端面に沿って分断される。この操作を、各面内ボイド領域130に沿って、繰り返し実施することにより、ガラス板175から、1または2以上のガラス物品180を分離することができる。 When a command from the controller is received in this state, the roller 220 moves on the glass plate 175 along the in-plane void region 130. The tip of the roller 220 has a ridge angle or a hemispherical shape. Therefore, the glass plate 175 is divided along the virtual end face by the pressing force of the roller 220. By repeating this operation along each in-plane void region 130, one or more glass articles 180 can be separated from the glass plate 175.
なお、図9の例では、各面内ボイド領域130は、直線状である。しかしながら、例えば、図6および図7に示したような曲線状の面内ボイド領域131、132に対しても、同様の操作により、ガラス板175から、1または2以上のガラス物品180を分離することができる。 In addition, in the example of FIG. 9, each in-plane void region 130 is linear. However, for example, with respect to the curved in-plane void regions 131 and 132 as shown in FIGS. 6 and 7, the same operation is performed to separate one or more glass articles 180 from the glass plate 175. be able to.
図10には、ガラス板からガラス物品を分離する際に使用され得る別の装置の一例を模式的に示す。この装置250では、機械的な方法により、ガラス板175から、1または2以上のガラス物品180を分離することができる。 FIG. 10 schematically shows an example of another device that can be used in separating a glass article from a glass plate. In this device 250, one or more glass articles 180 can be separated from the glass plate 175 by a mechanical method.
図10に示すように、この装置250は、変形可能なシート状部材260を介して、支持部材270に沿ってガラス板175を支持する構造を有する。 As shown in FIG. 10, the device 250 has a structure that supports a glass plate 175 along a support member 270 via a deformable sheet-shaped member 260.
装置250における支持部材270は、各面内ボイド領域が直線形状の場合は、一般的な円筒ロール状で良い。支持部材270上を搬送される際に、ガラス板175が湾曲し、面内ボイド領域に沿った曲げモーメントが作用する。この結果、面内ボイド領域が高速に分断される。次の工程で別方向に沿って分断することを繰り返す。また、図6および図7に示したような曲線状の面内ボイド領域131、132の場合は、支持部材270は平板状、または上側に凸に湾曲して、支持部材270に変形可能なシート状部材260を介してガラス板175の変形を支持部材270に沿わせ、面内ボイド領域に沿った曲げモーメントを作用させることで、ガラス板175から、1または2以上のガラス物品180を分離することができる。この場合、シート状部材260は予めガラス板175に十分な接着力で仮接着させておき、分離時にシート状部材260を延伸変形させることを併用することが好ましい。シート状部材260の材質は、分離するのに十分な延伸変形が可能な柔軟性がある材料、例えば、ゴム材料等が利用される。 The support member 270 in the apparatus 250 may be a general cylindrical roll shape when each in-plane void region has a linear shape. When transported on the support member 270, the glass plate 175 bends, and a bending moment along the in-plane void region acts. As a result, the in-plane void region is divided at high speed. In the next step, cutting along another direction is repeated. Further, in the case of the curved in-plane void regions 131 and 132 as shown in FIGS. 6 and 7, the supporting member 270 is a flat plate or is a sheet which is curved upwardly and is deformable into the supporting member 270. The one or more glass articles 180 are separated from the glass plate 175 by causing the deformation of the glass plate 175 to follow the support member 270 via the member 260 and applying a bending moment along the in-plane void region. be able to. In this case, it is preferable that the sheet-like member 260 is preliminarily adhered to the glass plate 175 with sufficient adhesive force in advance and the sheet-like member 260 is stretched and deformed at the time of separation. As the material of the sheet-shaped member 260, a flexible material capable of being stretched and deformed enough to be separated, for example, a rubber material or the like is used.
一方、熱的な方法により、ガラス板175から、1または2以上のガラス物品180を分離する場合には、「表面吸収方式」または「内部吸収方式」が使用されてもよい。 On the other hand, when separating one or more glass articles 180 from the glass plate 175 by a thermal method, a “surface absorption method” or an “internal absorption method” may be used.
このうち「表面吸収方式」では、熱源を用いて、ガラス板175の第1の主表面112を局部的に加熱し、熱応力を発生させることにより、ガラス板175からガラス物品180を分離する。熱源としては、例えば、比較的波長の長いレーザ(CO2レーザ等)、バーナ、またはヒータ線などが使用される。熱源からの熱を面内ボイド領域130に集中させることにより、面内ボイド領域130、さらには仮想端面に熱応力が生じ、これらの仮想端面に沿って、ガラス板175が破断される。これにより、ガラス物品180を分離することができる。 Among these, in the “surface absorption method”, the glass article 180 is separated from the glass plate 175 by locally heating the first main surface 112 of the glass plate 175 using a heat source to generate thermal stress. As the heat source, for example, a laser (CO 2 laser or the like) having a relatively long wavelength, a burner, a heater wire, or the like is used. By concentrating the heat from the heat source in the in-plane void regions 130, thermal stress is generated in the in-plane void regions 130 and further in the virtual end faces, and the glass plate 175 is broken along these virtual end faces. Thereby, the glass article 180 can be separated.
これに対して、「内部吸収方式」では、比較的波長の短いレーザ(COレーザ等)が使用される。このようなレーザをガラス板175に照射すると、レーザの熱は、ガラス板175の内部に吸収される。従って、面内ボイド領域130に沿ってレーザを照射することにより、仮想端面に局部的に内部応力を発生させ、他の部分から破断させることができる。その結果、ガラス板175からガラス物品180が分離される。 On the other hand, in the “internal absorption method”, a laser having a relatively short wavelength (CO laser or the like) is used. When the glass plate 175 is irradiated with such a laser, the heat of the laser is absorbed inside the glass plate 175. Therefore, by irradiating the laser along the in-plane void region 130, it is possible to locally generate internal stress on the virtual end face and break it from other portions. As a result, the glass article 180 is separated from the glass plate 175.
なお、以上の説明では、1枚のガラス板175から、1または2以上のガラス物品180を得る方法を例に、分離方法の実施形態を説明した。しかしながら、前述の方法(機械的方法、および「内部吸収方式」)は、複数のガラス板175を積層させて実施してもよい。この場合、一度により多くのガラス物品180を製造することができる。 In the above description, the embodiment of the separation method has been described by taking the method of obtaining one or two or more glass articles 180 from one glass plate 175 as an example. However, the above-described method (mechanical method and “internal absorption method”) may be performed by stacking a plurality of glass plates 175. In this case, more glass articles 180 can be manufactured at one time.
一般に、ガラス物品をガラス素材から分離する際には、ガラスカッターなどを用いて、ガラス素材が切断される。この場合、ガラス物品の端面は、凹凸を有する「荒れた」端面になりやすい。 Generally, when separating a glass article from a glass material, the glass material is cut using a glass cutter or the like. In this case, the end surface of the glass article tends to be a “rough” end surface having irregularities.
しかしながら、第1の製造方法では、ガラス物品180を分離する際に、ガラスカッターのような切断手段を必ずしも使用する必要がないため、ガラス物品180を分離した際に、比較的平滑な端面186を得ることができる。 However, in the first manufacturing method, when the glass article 180 is separated, it is not always necessary to use a cutting means such as a glass cutter. Therefore, when the glass article 180 is separated, a relatively smooth end surface 186 is formed. Obtainable.
ただし、特に平滑な端面186が必要ではない場合など、特定の場合には、ガラスカッター等を用いて、仮想端面に沿ってガラス板175を切断することにより、ガラス物品180を分離してもよい。この場合も、仮想端面の存在により、通常の切断に比べてより容易に、ガラス板175を切断することができる。 However, in particular cases, such as when the smooth end face 186 is not required, the glass article 180 may be separated by cutting the glass plate 175 along the virtual end face using a glass cutter or the like. .. Also in this case, the presence of the virtual end face allows the glass plate 175 to be cut more easily than in the case of normal cutting.
以上の工程により、1または2以上のガラス物品180を製造することができる。 Through the above steps, one or more glass articles 180 can be manufactured.
なお、得られたガラス物品180の端面186を保護するため、該端面186に、樹脂等の材料を塗布してもよい。 In addition, in order to protect the end surface 186 of the obtained glass article 180, a material such as a resin may be applied to the end surface 186.
第1の製造方法では、前述のような特徴により、ガラス物品180における外観上の品質の低下が有意に抑制される上、良好な強度を有するガラス物品180を得ることができる。 According to the first manufacturing method, due to the above-described characteristics, it is possible to significantly suppress the deterioration of the appearance quality of the glass article 180 and to obtain the glass article 180 having good strength.
以上、第1の製造方法を例に、ガラス物品を製造するための一製造方法について説明した。しかしながら、第1の製造方法は、単なる一例であって、ガラス物品を実際に製造する際には、各種変更が可能である。 Heretofore, one manufacturing method for manufacturing a glass article has been described by taking the first manufacturing method as an example. However, the first manufacturing method is merely an example, and various modifications can be made when actually manufacturing the glass article.
例えば、第1の製造方法の工程S130における化学強化処理は、必ずしも、ガラス素材110の第1の主表面112および第2の主表面114の両方に対して実施する必要はなく、一方の主表面には、化学強化処理を実施しない態様も考えられる。 For example, the chemical strengthening treatment in step S130 of the first manufacturing method does not necessarily have to be performed on both the first main surface 112 and the second main surface 114 of the glass material 110, but one main surface. In this case, a mode in which the chemical strengthening treatment is not performed may be considered.
また、例えば、工程S130の後であって工程S140の前に、ガラス板175に各種機能を付与する工程(追加工程)を実施しても良い。 Further, for example, after the step S130 and before the step S140, a step of adding various functions to the glass plate 175 (additional step) may be performed.
追加工程は、これに限られるものではないが、例えばガラス板175に表面に保護機能などの追加機能を追加したり、表面を改質したりするために実施されても良い。 The additional step is not limited to this, but may be performed, for example, to add an additional function such as a protective function to the surface of the glass plate 175 or to modify the surface.
そのような追加工程は、例えば、ガラス板175の第1の主表面112、第2の主表面および/または端面116(以下、これらをまとめて「露出面」という)に機能フィルムを貼付する工程、ならびに露出面の少なくとも一部に対して表面処理(表面改質を含む)を実施する工程等を有してもよい。 Such an additional step is, for example, a step of attaching a functional film to the first main surface 112, the second main surface and/or the end surface 116 of the glass plate 175 (hereinafter, these are collectively referred to as “exposed surface”). And a step of performing surface treatment (including surface modification) on at least a part of the exposed surface.
表面処理の方法としては、例えば、エッチング処理、成膜処理、および印刷処理等がある。成膜処理は、例えば、塗布法、浸漬法、蒸着法、スパッタリング法、PVD法、またはCVD法等を用いて実施されてもよい。なお、表面処理には、薬液を利用した洗浄も含まれる。 Examples of the surface treatment method include etching treatment, film forming treatment, and printing treatment. The film forming process may be performed using, for example, a coating method, a dipping method, a vapor deposition method, a sputtering method, a PVD method, a CVD method, or the like. The surface treatment also includes cleaning using a chemical solution.
表面処理により、例えば、低反射膜、高反射膜、IR吸収膜またはUV吸収膜等の波長選択膜、アンチグレア膜、アンチフィンガープリント膜、防曇膜、印刷、電子回路およびこれらの多層構成膜などが形成されてもよい。 By surface treatment, for example, a low reflection film, a high reflection film, a wavelength selection film such as an IR absorption film or a UV absorption film, an anti-glare film, an anti-fingerprint film, an anti-fog film, printing, an electronic circuit and a multi-layered film of these. May be formed.
さらに、工程S120の前もしくは後またはその両方、すなわち面内ボイド領域130の形成前もしくは後またはその両方の段階において、ガラス素材110の少なくとも一つの主表面に、溝を形成してもよい。 Furthermore, before or after step S120, or both, that is, before or after forming the in-plane void region 130, or both, a groove may be formed in at least one main surface of the glass material 110.
例えば、ガラス素材110の第1の主表面112に、面内ボイド領域130が既に形成されている場合、この面内ボイド領域130に沿って、溝を形成してもよい。あるいは、ガラス素材110の第1の主表面112に、面内ボイド領域130がまだ形成されていない場合、将来形成される面内ボイド領域130に沿って、溝を形成してもよい。 For example, when the in-plane void region 130 is already formed on the first main surface 112 of the glass material 110, the groove may be formed along the in-plane void region 130. Alternatively, if the in-plane void region 130 is not yet formed on the first main surface 112 of the glass material 110, a groove may be formed along the in-plane void region 130 that will be formed in the future.
溝の形状は、特に限られない。溝は、例えば、断面が略V字形状、略U字形状、略逆台形状、および略凹形状などであってもよい。また、これらの溝の形態において、溝の第1の主表面112または第2の主表面114の開口部分は、ラウンドしていてもよい。 The shape of the groove is not particularly limited. The groove may have, for example, a substantially V-shaped cross section, a substantially U-shaped cross section, a substantially inverted trapezoidal shape, and a substantially concave shape. In addition, in the form of these grooves, the opening portion of the first main surface 112 or the second main surface 114 of the groove may be round.
このような断面形態の溝を形成した場合、工程S140後に得られるガラス物品180において、端面186の第1の主表面112および/または第2の主表面114との接続部分が面取りまたはラウンド加工された状態となる。このため、ガラス物品180に対する後加工の工程が省略できる。 When the groove having such a cross-sectional shape is formed, in the glass article 180 obtained after step S140, the connection portion of the end surface 186 with the first main surface 112 and/or the second main surface 114 is chamfered or rounded. It will be in a state of being. Therefore, the post-processing step for the glass article 180 can be omitted.
溝の深さは、例えば、ガラス素材110の厚さの1/2未満である。溝の深さは、0.01mm以上であることが好ましい。 The depth of the groove is, for example, less than 1/2 of the thickness of the glass material 110. The depth of the groove is preferably 0.01 mm or more.
溝の形成手段は、例えば、砥石およびレーザ等であってもよい。特に、溝の精度および品質の点からは、レーザによる加工が好ましい。 The groove forming means may be, for example, a grindstone or a laser. In particular, laser processing is preferable in terms of groove accuracy and quality.
(本発明の一実施形態によるガラス板の製造方法)
次に、図11を参照して、本発明の一実施形態によるガラス板の製造方法について説明する。
(The manufacturing method of the glass plate by one Embodiment of this invention)
Next, with reference to FIG. 11, a method for manufacturing a glass plate according to an embodiment of the present invention will be described.
図11には、本発明の一実施形態によるガラス板の製造方法(以下、「第2の製造方法」と称する)のフローを模式的に示す。 FIG. 11 schematically shows a flow of the method for manufacturing a glass plate (hereinafter, referred to as “second manufacturing method”) according to the embodiment of the present invention.
図11に示すように、第2の製造方法は、
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有するガラス素材を準備する工程(ガラス素材準備工程)(工程S210)と、
ガラス素材の第1の主表面にレーザを照射して、第1の主表面に面内ボイド領域を形成するとともに、ガラス素材の内部に内部ボイド列を形成する工程(レーザ照射工程)(工程S220)と、
ガラス素材を化学強化処理する工程(化学強化工程)(工程S230)と、
を有する。
As shown in FIG. 11, the second manufacturing method is
A step of preparing a glass material having a first main surface and a second main surface facing each other (glass material preparing step) (step S210),
A step of irradiating the first main surface of the glass material with a laser to form an in-plane void region on the first main surface and forming an internal void row inside the glass material (laser irradiation step) (step S220) )When,
A step of chemically strengthening the glass material (chemical strengthening step) (step S230),
Have.
なお、図11から明らかなように、この第2の製造方法は、前述の図1に示した第1の製造方法において、工程S140の分離工程が省略されたものに相当する。 As is apparent from FIG. 11, the second manufacturing method corresponds to the first manufacturing method shown in FIG. 1 described above in which the separation step of step S140 is omitted.
すなわち、この第2の製造方法では、ガラス板として、前述の図5〜図7に示したような、1または2以上の仮想端面、すなわち面内ボイド領域およびこれに対応する内部ボイド列を有するガラス素材が製造される。 That is, in this second manufacturing method, the glass plate has one or more virtual end faces, that is, in-plane void regions and the corresponding internal void rows, as shown in FIGS. Glass material is manufactured.
換言すれば、本願において、「ガラス板」とは、ガラス素材からガラス物品が製造されるまでの工程における中間体、すなわち加工されたガラス素材を意味する。 In other words, in the present application, the “glass plate” means an intermediate in the process from the glass material to the production of the glass article, that is, the processed glass material.
このような「ガラス板」は、ガラス素材に加工を加える工程(例えば工程S210〜工程S230)と、ガラス板からガラス物品を分離する工程とが、別の者または別の場所で実施される場合、あるいは時間的に相応の間隔をあけて実施される場合に、有意である。 In such a "glass plate", when the step of processing the glass material (for example, step S210 to step S230) and the step of separating the glass article from the glass plate are performed by another person or another place. , Or when they are performed at appropriate intervals in time, it is significant.
なお、このような第2の製造方法においても、前述の第1の製造方法と同様の効果が得られることは、当業者には明らかであろう。すなわち、第2の製造方法で得られるガラス板は、仮想端面が化学強化されており、このガラス板からガラス物品を分離した際には、良好な強度を有するガラス物品を得ることができる。また、得られるガラス物品の品質の低下が有意に抑制される。 It will be apparent to those skilled in the art that the second manufacturing method as described above can also achieve the same effect as the first manufacturing method described above. That is, the glass plate obtained by the second manufacturing method has a virtual end face chemically strengthened, and when the glass product is separated from this glass plate, a glass product having good strength can be obtained. Moreover, the deterioration of the quality of the obtained glass article is significantly suppressed.
(本発明の一実施形態によるガラス物品)
次に、図12を参照して、本発明の一実施形態によるガラス物品について説明する。
(Glass article according to an embodiment of the present invention)
Next, with reference to FIG. 12, a glass article according to an embodiment of the present invention will be described.
図12には、本発明の一実施形態によるガラス物品(以下、「第1のガラス物品」と称する)を概略的に示す。 FIG. 12 schematically shows a glass article according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “first glass article”).
図12に示すように、第1のガラス物品380は、相互に対向する第1の主表面382および第2の主表面384と、両者を接続する端面386とを有する。なお、第1の主表面382は、ガラス素板の相互に対向する第1の主表面に対応し、第2の主表面384はガラス素板の相互に対向する第2の主表面に対応する。 As shown in FIG. 12, the 1st glass article 380 has the 1st main surface 382 and the 2nd main surface 384 which mutually oppose, and the end surface 386 which connects both. The first main surface 382 corresponds to the first main surfaces of the glass base plates that face each other, and the second main surface 384 corresponds to the second main surfaces of the glass base plates that face each other. ..
図12の例では、第1のガラス物品380は、略矩形状の主表面382、384を有し、4つの端面386−1〜386−4を有する。また、各端面386−1〜386−4は、第1のガラス物品380の厚さ方向(Z方向)と平行に延在する。 In the example of FIG. 12, the first glass article 380 has substantially rectangular main surfaces 382 and 384 and four end surfaces 386-1 to 386-4. Further, each of the end faces 386-1 to 386-4 extends parallel to the thickness direction (Z direction) of the first glass article 380.
しかしながら、これは単なる一例であって、第1のガラス物品380の形態として、各種形態が想定される。例えば、第1の主表面382および第2の主表面384は、矩形の他、円形、楕円形、三角形、または多角形の形状であってもよい。また、端面386の数は、第1の主表面382および第2の主表面384の形態に応じて、例えば、1つ、3つ、または4つ以上であってもよい。さらに、端面386は、Z方向から傾斜して(すなわちZ方向とは非平行な方向に)、延在してもよい。この場合、「傾斜」端面が得られる。 However, this is merely an example, and various forms are possible as the form of the first glass article 380. For example, the first main surface 382 and the second main surface 384 may have a rectangular shape, a circular shape, an elliptical shape, a triangular shape, or a polygonal shape. Further, the number of the end faces 386 may be, for example, one, three, or four or more depending on the form of the first main surface 382 and the second main surface 384. Furthermore, the end surface 386 may extend at an angle from the Z direction (that is, in a direction not parallel to the Z direction). In this case, a "tilted" end face is obtained.
第1のガラス物品380の厚さは、特に限られない。第1のガラス物品380の厚さは、例えば、0.03mm〜6mmの範囲であっても良い。 The thickness of the first glass article 380 is not particularly limited. The thickness of the first glass article 380 may be in the range of 0.03 mm to 6 mm, for example.
ここで、第1のガラス物品380は、第1の主表面382および第2の主表面384が化学強化されている。また、第1のガラス物品380は、端面386が化学強化されている。 Here, in the first glass article 380, the first main surface 382 and the second main surface 384 are chemically strengthened. In addition, the end surface 386 of the first glass article 380 is chemically strengthened.
ただし、主表面382、384と、端面386とでは、化学強化の状態、すなわち導入イオン(化学強化処理により導入されたアルカリ金属イオン)の分布の状態が異なっている。 However, the main surfaces 382 and 384 and the end surface 386 are different in the state of chemical strengthening, that is, the state of distribution of introduced ions (alkali metal ions introduced by the chemical strengthening treatment).
図13を用いて、このことについてより詳しく説明する。なお、ここでは、端面386は、主表面382、384と垂直な方向に延在していると仮定する。 This will be described in more detail with reference to FIG. Here, it is assumed that the end surface 386 extends in a direction perpendicular to the main surfaces 382 and 384.
図13には、第1のガラス物品380の一つの端面386(例えば386−1)での、厚さ方向(Z方向)における導入イオンの濃度プロファイルを模式的に示す。図13において、横軸は、厚さ方向の相対位置t(%)であり、第1の主表面382の側がt=0%に対応し、第2の主表面384の側がt=100%に対応する。縦軸は、導入イオンの濃度Cである。前述のように、導入イオンは、化学強化処理により導入されたアルカリ金属イオン、すなわち、ガラス物品の第1の主表面および第2の主表面に圧縮応力層を付与して、これらの主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンを意味する。 FIG. 13 schematically shows the concentration profile of introduced ions in the thickness direction (Z direction) at one end surface 386 (for example, 386-1) of the first glass article 380. In FIG. 13, the horizontal axis is the relative position t (%) in the thickness direction, the first main surface 382 side corresponds to t=0%, and the second main surface 384 side corresponds to t=100%. Correspond. The vertical axis represents the concentration C of introduced ions. As described above, the introduced ions impart a compressive stress layer to the alkali metal ions introduced by the chemical strengthening treatment, that is, the first major surface and the second major surface of the glass article, so that these major surfaces It means an alkali metal ion for increasing strength.
ここで、この濃度Cは、ガラス物品380の主表面382、384、および端面386−1〜386−4以外の部分、すなわちガラス物品380のバルク部分に含まれる、導入イオンと同種のアルカリ金属イオンの濃度(バルク濃度)を差し引いて算出している。このため、バルク濃度は、化学強化処理前のガラス素板の体積に対するアルカリ金属イオンの算術平均の濃度とほぼ同じである。 Here, this concentration C is an alkali metal ion of the same kind as the introduced ion, which is contained in the main surface 382, 384 of the glass article 380, and the portion other than the end faces 386-1 to 386-4, that is, the bulk portion of the glass article 380. It is calculated by subtracting the concentration (bulk concentration). Therefore, the bulk concentration is almost the same as the arithmetic average concentration of alkali metal ions with respect to the volume of the glass base plate before the chemical strengthening treatment.
なお、図13に示すような濃度プロファイルは、端面386−1の各面内位置(Y方向に沿った任意の位置)で測定され得る。しかしながら、ガラス物品380の同一の端面386−1内であれば、端面386−1のいかなる位置で評価しても、濃度プロファイルの傾向はほぼ同様である。 The density profile as shown in FIG. 13 can be measured at each in-plane position of the end face 386-1 (arbitrary position along the Y direction). However, within the same end surface 386-1 of the glass article 380, the tendency of the density profile is almost the same regardless of the position of the end surface 386-1.
図13に示すように、端面386−1では、厚さ方向に沿った導入イオンの濃度Cは、端面全体でバルク濃度より大きいプロファイルとなり、この例では略放物線状のプロファイルを示す。すなわち、導入イオンの濃度Cは、第1の主表面382の側(t=0%)および第2の主表面384の側(t=100%)で最大値Cmaxを示し、厚さ方向の中央部分(t=50%)で最小値Cminを示す傾向にある。ここで、最小値Cmin>0である。 As shown in FIG. 13, on the end face 386-1, the concentration C of introduced ions along the thickness direction has a profile larger than the bulk concentration on the entire end face, and in this example, shows a substantially parabolic profile. That is, the concentration C of introduced ions exhibits the maximum value C max on the first main surface 382 side (t=0%) and the second main surface 384 side (t=100%), and The minimum value C min tends to be exhibited in the central portion (t=50%). Here, the minimum value C min >0.
なお、導入イオンの濃度プロファイルの形状は、第1のガラス物品380の厚さおよび材質、ならびに製造条件(化学強化処理の条件など)等により変化するが、いずれの場合も、端面全体でバルク濃度より大きくなり、一例として、このような略放物線状のプロファイルが生じる。ただし、化学強化処理の方法などの影響により、第1の主表面382の側(t=0%)と、第2の主表面384の側(t=100%)とで、導入イオンの濃度Cが厳密に一致しないことは、しばしば認められている。すなわち、いずれかの主表面での濃度CのみがCmaxとなることは、よく起こる。また、ここでの略放物線状のプロファイルは、放物線の数学上の定義とは異なり、導入イオンの濃度Cが、厚さ方向の中央部分に対して、第1の主表面の側および第2の主表面の側で大きくなり、且つ、この濃度プロファイルにおける導入イオン濃度は、ガラス物品のバルク濃度よりも高いプロファイルをいう。このため、この略放物線状のプロファイルには、導入イオン濃度がガラス物品のバルク濃度よりも高いプロファイルであって、厚さ方向の中央部分で導入イオンCが比較的緩やかに変化する略台形形状のプロファイルを含む。 The shape of the concentration profile of the introduced ions changes depending on the thickness and material of the first glass article 380, the manufacturing conditions (chemical strengthening treatment conditions, etc.), etc. It becomes larger, and as an example, such a substantially parabolic profile is generated. However, due to the influence of the method of chemical strengthening and the like, the concentration C of the introduced ions on the side of the first main surface 382 (t=0%) and on the side of the second main surface 384 (t=100%). It is often accepted that the two do not exactly match. That is, it often happens that only the concentration C on any of the main surfaces becomes C max . Further, the substantially parabolic profile here is different from the mathematical definition of a parabola in that the concentration C of introduced ions is different from that of the central portion in the thickness direction on the first main surface side and the second main surface side. The introduced ion concentration in the concentration profile that increases on the main surface side is higher than the bulk concentration of the glass article. Therefore, this substantially parabolic profile is a profile in which the introduced ion concentration is higher than the bulk concentration of the glass article, and the introduced ion C has a relatively trapezoidal shape in which the introduced ion C changes relatively gently in the central portion in the thickness direction. Contains profiles.
ここで、シリコンイオンで規格化した導入イオンの濃度(原子比)、すなわち(導入イオンの濃度C)/(Siイオンの濃度)をCsとすると、バルクにおけるCsに対する対象端面におけるCsの最小値の比は、好ましくは1.6以上、より好ましくは1.8以上、さらに好ましくは2.2以上である。 Here, assuming that the concentration (atomic ratio) of introduced ions normalized by silicon ions, that is, (concentration C of introduced ions)/(concentration of Si ions) is Cs, the minimum value of Cs at the target end surface with respect to Cs in the bulk is calculated. The ratio is preferably 1.6 or more, more preferably 1.8 or more, still more preferably 2.2 or more.
第1の主表面382および第2の主表面384では、導入イオンの濃度は、面内で実質的に一定であり、このような端面386−1の濃度プロファイルは、特徴的である。また、このような化学強化状態の端面386を有する第1のガラス物品380は、これまでに認められていない。 At the first major surface 382 and the second major surface 384, the concentration of introduced ions is substantially constant in the plane, and such a concentration profile of the end face 386-1 is characteristic. In addition, the first glass article 380 having such a chemically strengthened end surface 386 has not been recognized so far.
例えば、ガラス素材から製品形状のガラス物品を切り出し、このガラス物品を化学強化処理した場合、得られるガラス物品の端面における導入イオンの濃度は、面内で実質的に一定となる。その場合、典型的には、図13において、破線で示すようなプロファイルが得られる。すなわち位置によらずC=Cmaxとなる。また、例えば、ガラス素材を化学強化処理してから、製品形状のガラス物品を切り出した場合、得られるガラス物品の端面には、導入イオンはほとんど検出されない。すなわちC≒0となる。 For example, when a product-shaped glass article is cut out from a glass material and the glass article is chemically strengthened, the concentration of introduced ions at the end surface of the obtained glass article is substantially constant in the plane. In that case, typically, a profile as shown by a broken line in FIG. 13 is obtained. That is, C=C max regardless of the position. In addition, for example, when a glass material having a product shape is cut out after chemically strengthening a glass material, introduced ions are hardly detected on the end surface of the obtained glass article. That is, C≈0.
第1のガラス物品380は、端面386がこのような特徴的な導入イオンの濃度プロファイルを有するため、従来の化学強化されたガラス素材を切り出して得られたガラス物品に比べて、良好な強度を有する。 Since the end surface 386 has such a characteristic concentration profile of introduced ions, the first glass article 380 has a better strength than the glass article obtained by cutting out the conventional chemically strengthened glass material. Have.
第1のガラス物品380の第1主表面382、第2の主表面384の表面圧縮応力は、例えば、200MPa〜1000MPaの範囲であり、好ましくは500MPa〜850MPaの範囲である。第1のガラス物品380の端面386−1〜386−4の表面圧縮応力は、最小値が0MPa超であり、例えば25MPa〜1000MPa以上であり、好ましくは50MPa〜850MPa、より好ましくは100MPa〜850MPaの範囲である。なお、表面圧縮応力の測定は、例えば、光弾性解析法を利用した折原製作所製の表面応力測定装置FSM−6000LEやFSM−7000Hなどを用いて実施することができる。 The surface compressive stress of the first main surface 382 and the second main surface 384 of the first glass article 380 is, for example, in the range of 200 MPa to 1000 MPa, preferably in the range of 500 MPa to 850 MPa. The surface compressive stress of the end faces 386-1 to 386-4 of the first glass article 380 has a minimum value of more than 0 MPa, for example, 25 MPa to 1000 MPa or more, preferably 50 MPa to 850 MPa, more preferably 100 MPa to 850 MPa. It is a range. The surface compressive stress can be measured using, for example, a surface stress measuring device FSM-6000LE or FSM-7000H manufactured by Orihara Manufacturing Co., Ltd., which utilizes a photoelastic analysis method.
なお、第1のガラス物品380は、第1の主表面382、第2の主表面384、および/または端面386に、1もしくは2以上の追加部材を備えても良い。 Note that the first glass article 380 may include one or more additional members on the first main surface 382, the second main surface 384, and/or the end surface 386.
そのような追加部材は、例えば、層、膜、およびフィルム等の形態で提供されても良い。また、そのような追加部材は、低反射特性および保護などの機能を発現させるため、第1の主表面382、第2の主表面384、および/または端面386に提供されても良い。 Such additional members may be provided in the form of, for example, layers, membranes, films and the like. Also, such additional members may be provided on the first major surface 382, the second major surface 384, and/or the end surface 386 to provide features such as low reflection properties and protection.
第1のガラス物品380は、例えば、電子機器(例えば、スマートフォン、ディスプレイなどの情報端末機器)、カメラやセンサのカバーガラス、建築用ガラス、産業輸送機用ガラス、および生体医療用ガラス機器等に適用することができる。 The first glass article 380 is used, for example, in electronic devices (for example, information terminal devices such as smartphones and displays), camera and sensor cover glasses, architectural glass, industrial transport glass, and biomedical glass devices. Can be applied.
(本発明の一実施形態によるガラス板)
次に、図14を参照して、本発明の一実施形態によるガラス板について説明する。
(Glass plate according to an embodiment of the present invention)
Next, with reference to FIG. 14, a glass plate according to an embodiment of the present invention will be described.
図14には、本発明の一実施形態によるガラス板(以下、「第1のガラス板」と称する)を概略的に示す。 FIG. 14 schematically shows a glass plate (hereinafter, referred to as “first glass plate”) according to an embodiment of the present invention.
図14に示すように、第1のガラス板415は、相互に対向する第1の主表面417および第2の主表面419と、両者を接続する4つの端面420(420−1〜420−4)とを有する。なお、第1の主表面417は、ガラス素板の相互に対向する第1の主表面に対応し、第2の主表面419はガラス素板の相互に対向する第2の主表面に対応する。 As shown in FIG. 14, the first glass plate 415 has a first main surface 417 and a second main surface 419 facing each other, and four end faces 420 (420-1 to 420-4) connecting the both. ) And. The first main surface 417 corresponds to the first main surfaces of the glass base plates that face each other, and the second main surface 419 corresponds to the second main surfaces of the glass base plates that face each other. ..
第1のガラス板415のガラス組成は、化学強化が可能な組成である限り、特に限られない。第1のガラス板415は、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、またはアルカリアルミノシリケートガラス等であってもよい。 The glass composition of the first glass plate 415 is not particularly limited as long as it can be chemically strengthened. The first glass plate 415 may be, for example, soda lime glass, aluminosilicate glass, alkali aluminosilicate glass, or the like.
第1のガラス板415の厚さは、特に限られないが、例えば0.1mm〜6mmの範囲であってもよい。 The thickness of the first glass plate 415 is not particularly limited, but may be in the range of 0.1 mm to 6 mm, for example.
第1のガラス板415の第1の主表面417および第2の主表面419の形状は、特に限られない。これらは、例えば、矩形状、円状、または楕円状等であっても良い。なお、第1の主表面417および第2の主表面419は、必ずしも平坦である必要はなく、曲面状であってもよい。 The shapes of first main surface 417 and second main surface 419 of first glass plate 415 are not particularly limited. These may be rectangular, circular, or elliptical, for example. It should be noted that first main surface 417 and second main surface 419 do not necessarily have to be flat, and may be curved.
第1のガラス板415は、第1の主表面112に、複数の面内ボイド領域431を有し、各面内ボイド領域431の下側(第2の主表面の側)には、対応する複数の内部ボイド列(視認されない)が形成されている。内部ボイド列は、第1のガラス板415の厚さ方向(Z方向)に平行に延在しても、厚さ方向に対して傾斜して延在してもよい。 The first glass plate 415 has a plurality of in-plane void regions 431 on the first main surface 112, and corresponds to the lower side (the side of the second main surface) of each in-plane void region 431. A plurality of internal void rows (not visible) are formed. The internal void row may extend parallel to the thickness direction (Z direction) of the first glass plate 415, or may extend obliquely with respect to the thickness direction.
各面内ボイド領域431、および対応する内部ボイド列によって囲まれる部分、すなわち仮想端面によって囲まれた部分は、ガラスピース461と称される。 The portion surrounded by each in-plane void region 431 and the corresponding inner void row, that is, the portion surrounded by the virtual end surface is referred to as a glass piece 461.
図14から明らかなように、第1のガラス板415は、前述の図5に示したガラス素材110に相当する。すなわち、第1のガラス板415は、ガラス素材からガラス物品が製造されるまで工程における中間体として利用され、換言すれば、所望の形状のガラス物品を分離する前のガラス素材として利用される。 As is clear from FIG. 14, the first glass plate 415 corresponds to the glass material 110 shown in FIG. 5 described above. That is, the first glass plate 415 is used as an intermediate in a process until a glass article is manufactured from a glass material, in other words, is used as a glass material before separating a glass article having a desired shape.
より具体的には、第1のガラス板415において、仮想端面に沿って、第1のガラス板415からガラスピース461を分離することにより、ガラス物品(ガラスピース461に相当する)を得ることができる。 More specifically, in the first glass plate 415, a glass article (corresponding to the glass piece 461) can be obtained by separating the glass piece 461 from the first glass plate 415 along the virtual end surface. it can.
このような第1のガラス板415は、ガラス素材から第1のガラス板415を製造する工程と、第1のガラス板415からガラス物品を分離する工程とが、別の者または別の場所で実施される場合、あるいは時間的に相応の間隔をあけて実施される場合に、有意である。 In such a first glass plate 415, a step of manufacturing the first glass plate 415 from a glass material and a step of separating the glass article from the first glass plate 415 are performed by another person or another place. It is significant when it is carried out, or when it is carried out at appropriate intervals in time.
ここで、図15〜図18を参照して、第1のガラス板415に含まれる面内ボイド領域431および内部ボイド列について、より詳しく説明する。 Here, the in-plane void region 431 and the internal void row included in the first glass plate 415 will be described in more detail with reference to FIGS.
図15には、図14に示した第1のガラス板415の第1の主表面417および断面を含むSEM写真の一例を示す。図15において、上側は、第1のガラス板415の第1の主表面417に対応し、下側は第1のガラス板415の断面に相当する。 FIG. 15 shows an example of the SEM photograph including the first main surface 417 and the cross section of the first glass plate 415 shown in FIG. In FIG. 15, the upper side corresponds to the first main surface 417 of the first glass plate 415, and the lower side corresponds to the cross section of the first glass plate 415.
第1のガラス板415の第1の主表面417には、水平方向に、2本の表面ボイドの列が形成されており、各列が、図14に示した面内ボイド領域431に対応する。この例では、各表面ボイドは、約2μmの直径を有し、隣接する表面ボイド間の距離Pは、約50μmである。 Two rows of surface voids are formed in the horizontal direction on the first main surface 417 of the first glass plate 415, and each row corresponds to the in-plane void region 431 shown in FIG. .. In this example, each surface void has a diameter of about 2 μm and the distance P between adjacent surface voids is about 50 μm.
各表面ボイドの周囲には、幅約1μm〜2μmの変質部(白っぽいリング状の領域)が形成されている。これは、第1のガラス板415の成分がレーザ照射の際に溶融し、その後凝固することにより形成された応力残留部であると思われる。 Around each surface void, an altered portion (a whitish ring-shaped region) having a width of about 1 μm to 2 μm is formed. This is considered to be a residual stress portion formed by melting the components of the first glass plate 415 during laser irradiation and then solidifying.
一方、第1のガラス板415の断面は、実質的に、一つの面内ボイド領域431およびこれに対応する内部ボイド列に沿って切断されており、従って、この断面は、第1のガラス板415の仮想端面に対応する。なお、手作業による切断のため、示された断面は、正確には左端の表面ボイドを含んでいない。しかしながら、図15においても、仮想端面の形態は実質的に把握できる。そこで、図15における断面部分についても、仮想端面と称することにする。 On the other hand, the cross section of the first glass plate 415 is substantially cut along one in-plane void region 431 and the corresponding internal void row, and thus this cross section is the first glass plate 415. 415 corresponding to the virtual end face. Note that due to manual cutting, the cross section shown does not include the leftmost surface void to be precise. However, also in FIG. 15, the form of the virtual end face can be substantially grasped. Therefore, the cross-sectional portion in FIG. 15 is also called a virtual end face.
図15において、示された仮想端面には、垂直方向に延在する3つの内部ボイド列が認められる。最も明確に視認できる中央の内部ボイド列を参照すると、この内部ボイド列には、複数の微細なボイドが、「ミシン目」のように断続的に配列されていることがわかる。内部ボイド例において、斜め方向に発生しているいくつかのヒゲ状のクラック、具体的には、中央の内部ボイド列で3つ見えるヒゲ状のクラックは、手作業による切断のためであり、内部ボイドではない。 In FIG. 15, in the shown virtual end face, three vertically extending internal void rows are recognized. When referring to the center internal void row which is most clearly visible, it can be seen that a plurality of fine voids are intermittently arranged like "perforations" in this internal void row. In the internal void example, some whisker-like cracks occurring in an oblique direction, specifically, the three whisker-like cracks that can be seen in the central inner void row are due to manual cutting, and Not a void.
図16には、第1のガラス板415の別の仮想端面におけるSEM写真の一例を示す。図16において、上側が第1のガラス板415の第1の主表面417の側に対応し、下側が第2の主表面419の側に対応する。 FIG. 16 shows an example of an SEM photograph of another virtual end face of the first glass plate 415. In FIG. 16, the upper side corresponds to the first main surface 417 side of the first glass plate 415, and the lower side corresponds to the second main surface 419 side.
この写真から、仮想端面には、第1の主表面417から第2の主表面419に向かって、多数のボイドが一列に形成されており、これにより1本の内部ボイド列が形成されていることがわかる。 From this photograph, a large number of voids are formed in a line on the virtual end face from the first main surface 417 to the second main surface 419, whereby one internal void line is formed. I understand.
図16の写真では、内部ボイド列を構成する各ボイドは、約0.5μm〜約1.5μmの最大長(縦方向の長さ)を有し、ボイドの形態は、略円形、略楕円形、および略長方形等となっている。また、隣接するボイドの間の隔壁の寸法は、0.2μm〜0.5μm程度である。 In the photograph of FIG. 16, each void forming the internal void row has a maximum length (longitudinal length) of about 0.5 μm to about 1.5 μm, and the voids have a substantially circular shape or a substantially oval shape. , And a substantially rectangular shape. The partition wall between adjacent voids has a dimension of about 0.2 μm to 0.5 μm.
図17および図18には、それぞれ、第1のガラス板415の仮想端面の別のSEM写真の一例を示す。 17 and 18 each show an example of another SEM photograph of the virtual end face of the first glass plate 415.
図17に示す例では、仮想端面に形成された一つの内部ボイド列は、寸法約0.5μm〜1.5μmのボイドで構成されている。ボイドの形態は、略円形または略楕円形である。また、隣接するボイドの間の隔壁の寸法は、0.1μm〜2μm程度である。 In the example shown in FIG. 17, one internal void row formed on the virtual end face is composed of voids having a size of about 0.5 μm to 1.5 μm. The form of the void is substantially circular or elliptical. The partition wall between adjacent voids has a size of about 0.1 μm to 2 μm.
一方、図18に示す例では、仮想端面に形成された一つの内部ボイド列は、寸法約3μm〜6μmの細長いボイドで構成されている。また、隣接するボイドの間の隔壁の寸法は、0.8μm程度である。 On the other hand, in the example shown in FIG. 18, one internal void row formed on the virtual end face is composed of an elongated void having a size of about 3 μm to 6 μm. The size of the partition wall between the adjacent voids is about 0.8 μm.
このように、第1のガラス板415の仮想端面に含まれる内部ボイド列、さらには、これを構成するボイド群の形態は、特に限られない。これらは、第1のガラス板415のガラス組成およびレーザの照射条件等により、様々に変化する。なお、ボイド群は、ボイド生成時の応力によって、内部ボイド列に沿ってマイクロクラックが発生し、ガラス素材が内面ボイド領域に沿って分離されない程度にボイド群がそのマイクロクラックでつながっていてもよい。これは、化学強化処理での溶融塩のガラス素材内部への浸透の点から好ましい。 As described above, the form of the internal void row included in the virtual end surface of the first glass plate 415, and further, the group of voids forming the internal void row is not particularly limited. These change variously depending on the glass composition of the first glass plate 415, laser irradiation conditions, and the like. Incidentally, the void group, due to the stress at the time of void generation, microcracks occur along the internal void rows, the void groups may be connected by the microcracks to the extent that the glass material is not separated along the inner surface void region. .. This is preferable from the viewpoint of the penetration of the molten salt into the glass material during the chemical strengthening treatment.
ただし、典型的には、内部ボイド列を構成するボイドの、内部ボイド列に沿った方向の寸法は、0.1μm〜1000μmの範囲であり、好ましくは、0.5μm〜100μm、より好ましくは0.5μm〜50μmの範囲である。また、内部ボイド列を構成するボイドの形状は、矩形、円形、および楕円形等である。さらに、隣接するボイドの間の隔壁の厚さは、通常、0.1μm〜10μmの範囲である。 However, typically, the dimension of the voids forming the internal void row in the direction along the internal void row is in the range of 0.1 μm to 1000 μm, preferably 0.5 μm to 100 μm, and more preferably 0 μm. It is in the range of 0.5 μm to 50 μm. The shape of the voids forming the internal void row is a rectangle, a circle, an ellipse, or the like. Further, the thickness of the partition wall between adjacent voids is usually in the range of 0.1 μm to 10 μm.
同様に、面内ボイド領域431を構成する表面ボイドの寸法も、第1のガラス板415のガラス組成およびレーザの照射条件等により、様々に変化する。 Similarly, the dimensions of the surface voids forming the in-plane void region 431 also vary depending on the glass composition of the first glass plate 415, the laser irradiation conditions, and the like.
ただし、典型的には、表面ボイドの直径は、0.2μm〜10μmの範囲であり、例えば、0.5μm〜5μmの範囲である。また、隣接する表面ボイドの中心間距離P(図3参照)は、1μm〜20μmの範囲であり、例えば、2μm〜10μmの範囲である。中心間距離Pが小さいほど、第1のガラス板415からガラス物品を分離することが容易となるが、レーザ照射の繰り返し回数が増えるため、加工速度の制約を受け、大出力の発振機が必要となる。 However, the diameter of the surface void is typically in the range of 0.2 μm to 10 μm, for example, in the range of 0.5 μm to 5 μm. The center-to-center distance P between adjacent surface voids (see FIG. 3) is in the range of 1 μm to 20 μm, for example, in the range of 2 μm to 10 μm. The smaller the center-to-center distance P, the easier it is to separate the glass article from the first glass plate 415, but since the number of repetitions of laser irradiation increases, the processing speed is restricted and a high-power oscillator is required. Becomes
再度図14を参照すると、第1のガラス板415において、第1の主表面417および第2の主表面419は、化学強化処理されている。なお、4つの端面420は、化学強化処理されていても、されていなくてもよい。また、第1のガラス板415において、各ガラスピース461の周囲、すなわち仮想端面は、化学強化されている。 Referring again to FIG. 14, in first glass plate 415, first main surface 417 and second main surface 419 are chemically strengthened. The four end surfaces 420 may or may not be chemically strengthened. In addition, in the first glass plate 415, the periphery of each glass piece 461, that is, the virtual end surface is chemically strengthened.
ただし、主表面417、419と、仮想端面とでは、化学強化の状態、すなわち導入イオンの分布の状態が異なっている。 However, the main surfaces 417 and 419 are different from the virtual end faces in the state of chemical strengthening, that is, the state of distribution of introduced ions.
すなわち、仮想端面では、導入イオンは、内部ボイド列の延在方向に沿って、前述の図13に示したような、略放物線状の濃度プロファイルを示す。 That is, on the virtual end face, the introduced ions exhibit a substantially parabolic concentration profile as shown in FIG. 13 described above along the extending direction of the internal void rows.
なお、図13に示すような濃度プロファイルは、仮想端面内での測定位置を変えてもあまり変化せず、同一の仮想端面内であれば、いかなる位置で評価しても、濃度プロファイルの傾向はほぼ同様である。 It should be noted that the density profile as shown in FIG. 13 does not change much even if the measurement position in the virtual end face is changed, and if the position is within the same virtual end face, the density profile does not tend to be evaluated at any position. It is almost the same.
第1のガラス板415において、第1の主表面417および第2の主表面419では、導入イオンの濃度は、面内で実質的に一定であり、このような仮想端面における導入イオンの濃度プロファイルは、特徴的である。また、このような化学強化状態の仮想端面を有する第1のガラス板415は、これまでに認められていない。 In the first main surface 417 and the second main surface 419 of the first glass plate 415, the concentration of the introduced ions is substantially constant in the plane, and the concentration profile of the introduced ions on such an imaginary end face is obtained. Is characteristic. Further, the first glass plate 415 having the virtual end face in such a chemically strengthened state has not been recognized so far.
なお、本願発明者らによれば、第1のガラス板415の仮想端面は、第1のガラス板415に対して、一般的な化学強化処理プロセスを実施した際に、第1の主表面417および第2の主表面419ととともに化学強化処理されることが認められている。 According to the inventors of the present application, the virtual end surface of the first glass plate 415 has a first main surface 417 when a general chemical strengthening treatment process is performed on the first glass plate 415. And with the second major surface 419 to be chemically strengthened.
従って、仮想端面は、第1のガラス板415のガラス素板の化学強化処理の際に、仮想端面に含まれる断続的なボイドを介して、溶融塩が第1のガラス板415の内部に導入され、さらに導入された溶融塩と仮想端面との間で、置換反応が生じることにより、化学強化されるものと考えられる。 Therefore, in the virtual end face, during the chemical strengthening treatment of the glass base plate of the first glass plate 415, the molten salt is introduced into the first glass plate 415 through the intermittent voids included in the virtual end face. It is considered that the substitution reaction occurs between the introduced molten salt and the virtual end surface, and the chemical strengthening occurs.
このような特徴を有する第1のガラス板415は、ガラス物品を提供する供給部材として利用することができる。特に、第1のガラス板415では、仮想端面が化学強化されているため、第1のガラス板415から得られるガラス物品は、化学強化された端部を有する。従って、第1のガラス板415を用いることにより、良好な強度を有するガラス物品を提供することが可能になる。また、第1のガラス板415は、化学強化する前から分離までガラス物品となる端面が出ておらず、ガラス物品にくらべて大きな板としてハンドリングできるので、ガラス板の表面および仮想端面に傷が付きにくく、強度の品質の低下が優位に抑えられる。 The 1st glass plate 415 which has such a characteristic can be utilized as a supply member which provides a glass article. In particular, since the virtual end surface of the first glass plate 415 is chemically strengthened, the glass article obtained from the first glass plate 415 has a chemically strengthened end portion. Therefore, by using the first glass plate 415, it is possible to provide a glass article having good strength. In addition, since the first glass plate 415 does not have an end surface to be a glass article from before chemical strengthening to separation, it can be handled as a larger plate than a glass article, so that the surface of the glass plate and the virtual end surface are not scratched. Difficult to attach, and the deterioration of strength is suppressed.
なお、第1のガラス板415は、第1の主表面417、第2の主表面419、および端面420の少なくとも一つに、1もしくは2以上の追加部材を備えても良い。 Note that the first glass plate 415 may include one or more additional members on at least one of the first main surface 417, the second main surface 419, and the end surface 420.
そのような追加部材は、例えば、層、膜、およびフィルム等の形態で提供されても良い。また、そのような追加部材は、低反射機能、高反射機能、IR吸収機能またはUV吸収等の波長選択機能、アンチグレア機能、アンチフィンガープリント機能、防曇機能、印刷、およびこれらの多層構成機能、並びに保護などの機能を発現させるため、第1の主表面417、第2の主表面419、および端面420の少なくとも一つに提供されても良い。 Such additional members may be provided in the form of, for example, layers, membranes, films and the like. Further, such an additional member includes a low reflection function, a high reflection function, a wavelength selection function such as IR absorption function or UV absorption function, an anti-glare function, an anti-fingerprint function, an anti-fog function, printing, and a multilayer structure function thereof. Also, it may be provided on at least one of the first main surface 417, the second main surface 419, and the end surface 420 in order to exert a function such as protection.
次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
以下の方法で、各種ガラス物品のサンプルを製造し、その特性を評価した。 By the following methods, samples of various glass articles were manufactured and their characteristics were evaluated.
(サンプルAの製造方法)
縦横の長さLが100mmで、厚さtが1.3mmのアルミノシリケートガラス製のガラス基板を準備した。なお、ガラス基板は、ガラス素材に相当する。ガラス基板は、Dragontrail(登録商標)の化学強化前の素板を用いた。このため、ガラス基板のガラス組成は、化学強化処理によって置換されるアルカリ金属成分を除けば、Dragontrailの場合と同様である。このガラス基板に一方の主表面の側からレーザを照射し、縦方向および横方向に、複数の面内ボイド領域を形成した。
(Method for manufacturing sample A)
A glass substrate made of aluminosilicate glass having a vertical and horizontal length L of 100 mm and a thickness t of 1.3 mm was prepared. The glass substrate corresponds to a glass material. As the glass substrate, a raw plate of Dragonrail (registered trademark) before being chemically strengthened was used. Therefore, the glass composition of the glass substrate is the same as in the case of Dragontrail except for the alkali metal component that is replaced by the chemical strengthening treatment. This glass substrate was irradiated with laser from one main surface side to form a plurality of in-plane void regions in the vertical and horizontal directions.
レーザには、ピコ秒オーダの短パルスレーザを出射できる、Rofin社(独国)のバーストレーザ(パルス数は3)を使用した。レーザの出力は、定格(50W)の90%とした。レーザの1つのバーストの周波数は60kHz、パルス幅は15ピコ秒、1つのバースト幅は66ナノ秒である。 As the laser, a burst laser (pulse number: 3) manufactured by Rofin (Germany) capable of emitting a short pulse laser of picosecond order was used. The laser output was 90% of the rating (50 W). The frequency of one burst of the laser is 60 kHz, the pulse width is 15 picoseconds, and the burst width is 66 nanoseconds.
また、レーザの照射回数は、各面内ボイド領域において、1回のみとした(従って、1パスのレーザ照射)。また、各面内ボイド領域において、隣接する表面ボイドの中心間距離Pは、5μmとした。 Further, the number of laser irradiations was set to only once in each in-plane void region (hence, laser irradiation in one pass). Further, in each in-plane void region, the center-to-center distance P between adjacent surface voids was set to 5 μm.
図19に示すように、ガラス基板800の第1の主表面802において、縦方向に2本の面内ボイド領域831を形成し、横方向に9本の面内ボイド領域832を形成した。縦方向の面内ボイド領域831同士の間隔Rは、60mmであり、横方向の面内ボイド領域832同士の間隔Qは、10mmとした。 As shown in FIG. 19, on first main surface 802 of glass substrate 800, two in-plane void regions 831 were formed in the vertical direction, and nine in-plane void regions 832 were formed in the horizontal direction. The interval R between the in-plane void regions 831 in the vertical direction was 60 mm, and the interval Q between the in-plane void regions 832 in the horizontal direction was 10 mm.
なお、レーザは、第1の主表面802に対して、垂直な方向に照射した。従って、面内ボイド領域831、832の下側に形成される内部ボイド列は、ガラス基板800の厚さ方向と略平行に延在する。 The laser was applied to the first main surface 802 in a direction perpendicular to the main surface 802. Therefore, the internal void rows formed below the in-plane void regions 831 and 832 extend substantially parallel to the thickness direction of the glass substrate 800.
次に、得られたガラス基板800に対して、化学強化処理を実施した。 Next, a chemical strengthening treatment was performed on the obtained glass substrate 800.
化学強化処理は、ガラス基板800全体を、硝酸カリウム溶融塩中に浸漬させることにより行った。処理温度は、435℃であり、処理時間は1時間とした。 The chemical strengthening treatment was performed by immersing the entire glass substrate 800 in a molten potassium nitrate salt. The processing temperature was 435° C., and the processing time was 1 hour.
次に、ガラス基板800を、それぞれの面内ボイド領域831、832に沿って押し割ることにより、1枚のガラス基板800の中央部分(図19の太枠部)から、合計8枚のサンプル880を採取した。各サンプル880は、長さ(図19の長さR参照)が約60mmであり、幅(図19の長さQ参照)が約10mmである。各サンプル880は、4つの端面がいずれも前述の仮想端面に相当する。各サンプルの端面の状態を目視により確認したところ、傷などの問題は確認されなかった。 Next, by pressing the glass substrate 800 along the in-plane void regions 831 and 832, a total of eight samples 880 from the central portion (thick frame portion in FIG. 19) of one glass substrate 800. Was collected. Each sample 880 has a length (see length R in FIG. 19) of about 60 mm and a width (see length Q in FIG. 19) of about 10 mm. Each of the four end faces of each sample 880 corresponds to the above-mentioned virtual end face. When the state of the end surface of each sample was visually confirmed, no problems such as scratches were confirmed.
このようにして製造されたサンプル880をサンプルAと称する。 The sample 880 manufactured in this manner is referred to as sample A.
(サンプルBの製造方法)
サンプルAにおいて使用したガラス基板と同様のガラス基板を、サンプルAと同様のレーザ条件で面内ボイド領域および内部ボイド列を形成後に切断し、長さ60mm、幅10mmの複数のサンプルを採取した。その後、各サンプルに対して、化学強化処理を実施し、サンプルBを製造した。化学強化処理の条件は、前述のサンプルAの場合と同様である。
(Method for manufacturing sample B)
A glass substrate similar to the glass substrate used in sample A was cut after forming in-plane void regions and internal void rows under the same laser conditions as in sample A, and a plurality of samples having a length of 60 mm and a width of 10 mm were collected. Then, each sample was subjected to a chemical strengthening treatment to manufacture sample B. The conditions for the chemical strengthening treatment are the same as in the case of Sample A described above.
なお、このサンプルBの製造方法では、一部のサンプルは、端面に傷が生じており、健全な状態ではないものが含まれることがわかった。そのため、目視で健全な状態のサンプルのみを選別して、サンプルBを準備した。この傷は、切断後のサンプルで化学強化処理をしたため、化学強化前の工程の途中のどこかで発生したものと予想される。 In addition, in the manufacturing method of this sample B, it was found that some of the samples had scratches on the end faces and were not in a healthy state. Therefore, only a sample in a healthy state was visually selected to prepare a sample B. Since the scratches were subjected to the chemical strengthening treatment on the sample after cutting, it is expected that the scratches occurred somewhere in the middle of the process before the chemical strengthening.
(サンプルCの製造方法)
サンプルAにおいて使用したガラス基板と同様のガラス基板を用いてサンプルCを製造した。サンプルCの場合は、レーザ照射を実施せず、ガラス基板に対して直接、化学強化処理を実施した。化学強化処理の条件は、前述のサンプルAの場合と同様である。
(Method for manufacturing sample C)
Sample C was manufactured using a glass substrate similar to the glass substrate used in Sample A. In the case of Sample C, the laser irradiation was not performed, and the chemical strengthening treatment was directly performed on the glass substrate. The conditions for the chemical strengthening treatment are the same as in the case of Sample A described above.
その後、化学強化処理されたガラス基板を、サンプルAと同様のレーザ条件で切断し、長さ60mm、幅10mmの複数のサンプルCを採取した。 Then, the chemically strengthened glass substrate was cut under the same laser conditions as the sample A, and a plurality of samples C having a length of 60 mm and a width of 10 mm were collected.
なお、このサンプルCの製造方法では、一部のサンプルは、端面に傷が生じており、健全な状態ではないものが含まれることがわかった。そのため、目視で健全な状態のサンプルのみを選別して、サンプルCを準備した。この傷は、化学強化処理後の切断の難しさに起因して発生したものと予想される。 In addition, in the manufacturing method of this sample C, it turned out that a part of samples have a flaw in the end surface and include those which are not in a healthy state. Therefore, only a sample in a healthy state was visually selected to prepare a sample C. It is expected that this scratch was caused by the difficulty of cutting after the chemical strengthening treatment.
(評価)
前述のように製造された各サンプルA〜Cを用いて、以下の評価を行った。
(Evaluation)
The following evaluation was performed using each sample AC manufactured as mentioned above.
(応力分布の評価)
各サンプルA〜Cの端面の応力分布を評価した。この応力は、主に化学強化処理によるものである。評価には、複屈折イメージング装置(abrio:米国CRi社製)を使用した。それぞれのサンプルにおいて、評価対象面は、長さ60mm、厚さ1.3mmの端面(以下、「第1の端面」と称する)とした。
(Evaluation of stress distribution)
The stress distribution on the end faces of the samples A to C was evaluated. This stress is mainly due to the chemical strengthening treatment. A birefringence imaging device (abrio: manufactured by CRi Inc., USA) was used for evaluation. In each sample, the evaluation target surface was an end surface having a length of 60 mm and a thickness of 1.3 mm (hereinafter, referred to as “first end surface”).
図20〜図22には、それぞれ、サンプルA〜Cの第1の端面において測定された、面内応力分布結果を示す。なお、これらの図は、白黒データのため、応力分布があまり明確ではないが、図の右側の中央領域では比較的小さな引張応力が発生し、図の左側の端部から右側に入った濃い領域では図の右側の中央領域よりも小さな引張応力が発生し、左上および左下のコーナ部近傍、並びに左側の端部では、色が濃い部分ほど、圧縮応力が大きくなっている(白色部よりも外側の領域)。 20 to 22 show in-plane stress distribution results measured on the first end faces of Samples A to C, respectively. In these figures, the stress distribution is not so clear because it is black and white data, but a relatively small tensile stress occurs in the center area on the right side of the figure, and the dark area entering from the end on the left side of the figure to the right side. In the figure, a tensile stress smaller than that in the central area on the right side of the figure occurs, and in the upper left and lower left corners, and on the left side edge, the darker the area, the greater the compressive stress (outside the white area). Area).
また、使用した装置では、評価対象面の情報のみならず、該評価対象面の奥行き方向(本評価では、Q=10mmの部分)の情報も含まれる。このため、この評価では、評価対象面から奥行き方向10mm分までの、いわば応力値が積分された結果が得られる。 In addition, the device used includes not only the information of the evaluation target surface but also the information of the depth direction of the evaluation target surface (Q=10 mm portion in this evaluation). For this reason, in this evaluation, a so-called integrated result of stress values up to 10 mm in the depth direction from the evaluation target surface is obtained.
図20に示すように、サンプルAでは、3つの外表面、すなわち上下2つの主表面と、幅10mm×厚さ1.3mmの端面(以下、「第2の端面」という)において、大きな圧縮応力が存在している。特に、「第2の端面」には、厚さ方向の位置によらず全体にわたって大きな圧縮応力が存在している。 As shown in FIG. 20, in sample A, a large compressive stress is applied to three outer surfaces, that is, two upper and lower main surfaces and an end face having a width of 10 mm and a thickness of 1.3 mm (hereinafter, referred to as “second end face”). Exists. In particular, the "second end face" has a large compressive stress throughout regardless of the position in the thickness direction.
また、図21に示すように、サンプルBの場合も、3つの外表面の全てにおいて、大きな圧縮応力が存在している。 Further, as shown in FIG. 21, also in the case of sample B, large compressive stress exists on all three outer surfaces.
一方、図22に示すように、サンプルCの場合は、上下2つの主表面には、大きな圧縮応力が存在しているものの、第2の端面の、特に厚さ方向の中心部分には、実質的に圧縮応力が存在していない。 On the other hand, as shown in FIG. 22, in the case of the sample C, although large compressive stress exists on the upper and lower two main surfaces, the second end surface, especially the central portion in the thickness direction, has a substantial compressive stress. There is no compressive stress.
このように、サンプルAの第2の端面には、厚さ方向全体にわたって、サンプルBの端面と同程度の圧縮応力が存在していることがわかった。 As described above, it was found that the second end surface of the sample A has the same compressive stress as that of the end surface of the sample B over the entire thickness direction.
(カリウムイオンの分析)
次に、各サンプルA〜Cを用いて、第1の端面におけるカリウムイオン濃度の分析を行った。具体的には、各サンプルの第1の端面を対象に、EDX法(エネルギー分散型X線分光法:Energy Dispersive X−ray Spectrometry)を用いたライン分析を実施した。
(Analysis of potassium ion)
Next, the samples A to C were used to analyze the potassium ion concentration at the first end face. Specifically, line analysis using the EDX method (energy dispersive X-ray spectroscopy: Energy Dispersive X-ray Spectrometry) was performed on the first end face of each sample.
図23〜図25には、それぞれのサンプルで得られた濃度分析の結果を示す。なお、これらの図において、横軸は、第1の端面における第1の主表面からの距離であり、この距離は、0(第1の主表面)から、1300μm(第2の主表面)まで変化する。また、縦軸(左軸)は、シリコンイオンで規格化したカリウムイオンの濃度(原子比)である。図23および図24においては、参考のため、右縦軸に、カリウムイオンの侵入深さのプロファイルを示している。この侵入深さは、EDX法により測定された、第1の端面に垂直な方向でのカリウムイオンの侵入深さを表している。すなわち、この値は、第1の端面において、前述のように定義される距離の方向に沿った各位置で測定された、第1の端面からの深さ方向におけるカリウムイオンの侵入深さを表している。 23 to 25 show the results of concentration analysis obtained for each sample. In these figures, the horizontal axis is the distance from the first main surface of the first end face, and the distance is from 0 (first main surface) to 1300 μm (second main surface). Change. The vertical axis (left axis) is the concentration (atomic ratio) of potassium ions normalized by silicon ions. 23 and 24, for reference, the right vertical axis shows the profile of the penetration depth of potassium ions. This penetration depth represents the penetration depth of potassium ions in the direction perpendicular to the first end face, measured by the EDX method. That is, this value represents the penetration depth of potassium ions in the depth direction from the first end face, measured at each position along the direction of the distance defined as described above on the first end face. ing.
なお、これらの分析は、各サンプルの第1の端面のいくつかの位置で実施したが、得られる結果は、ほぼ同じであった。 Note that these analyzes were performed at several positions on the first end face of each sample, but the obtained results were almost the same.
図23の結果から、サンプルAの場合、第1の端面におけるカリウムイオンの濃度は、第1の主表面から第2の主表面に沿って、略放物線状のプロファイルを示すことがわかる。すなわち、カリウムイオン濃度は、第1の主表面側および第2の主表面側では高く、両主表面の中間部分では、低くなる傾向にある。 From the results of FIG. 23, it is understood that in the case of Sample A, the concentration of potassium ions at the first end surface shows a substantially parabolic profile along the first main surface to the second main surface. That is, the potassium ion concentration tends to be high on the first main surface side and the second main surface side and low on the intermediate portion between both main surfaces.
ここで、サンプルAの製造に用いたガラス基板に元来含まれるカリウムイオン濃度(K/Si)は、バルク濃度で0.118、すなわち約0.12である。一方、図23のプロファイルにおいて、カリウムイオン濃度の最小値(深さ約650μmでの値)は、0.19〜0.20である。従って、サンプルAの場合、第1の端面には、全体にわたって、カリウムイオンが導入されていると言える。なお、このことは、カリウムイオンの侵入深さが第1の主表面からの距離にあまり依存しておらず、距離が650μmの位置においても、カリウムイオンが20μm程度まで導入されていることからも明らかである。ここで、K/Siのバルク濃度に対する、プロファイルのK/Siの最小値の比は、1.6である。 Here, the potassium ion concentration (K/Si) originally contained in the glass substrate used for manufacturing sample A is 0.118 in bulk concentration, that is, about 0.12. On the other hand, in the profile of FIG. 23, the minimum value of potassium ion concentration (value at a depth of about 650 μm) is 0.19 to 0.20. Therefore, in the case of Sample A, it can be said that potassium ions are introduced throughout the first end surface. This is because the depth of penetration of potassium ions does not depend much on the distance from the first main surface, and even at a position of 650 μm, potassium ions are introduced up to about 20 μm. it is obvious. Here, the ratio of the minimum value of K/Si of the profile to the bulk concentration of K/Si is 1.6.
図24には、サンプルBの場合の分析結果を示す。サンプルBの場合、第1の端面は、第1の主表面および第2の主表面と同様に、化学強化されている。従って、カリウムイオン濃度は、横軸の距離に依存せず、いずれの距離においても、ほぼ一定の高い値を示す。 FIG. 24 shows the analysis result in the case of sample B. In the case of sample B, the first end surface is chemically strengthened, like the first main surface and the second main surface. Therefore, the potassium ion concentration does not depend on the distance on the horizontal axis, and shows a substantially constant high value at any distance.
一方、図25に示すように、サンプルCの場合は、ガラス基板に対して化学強化処理を実施してから、サンプルを切り出しているため、第1の端面には、カリウムイオンがほとんど導入されていない。すなわち、カリウムイオン濃度は、横軸の距離によらず、ガラス基板に元来含まれていたカリウムイオンの濃度である0.12に等しくなっている。 On the other hand, as shown in FIG. 25, in the case of sample C, since the sample was cut out after the chemical strengthening treatment was performed on the glass substrate, most potassium ions were introduced into the first end face. Absent. That is, the potassium ion concentration is equal to 0.12, which is the concentration of potassium ions originally contained in the glass substrate, regardless of the distance along the horizontal axis.
このように、サンプルAでは、化学強化処理後にサンプルを採取しているにも関わらず、端面にカリウムイオンが導入されていることが確認された。 As described above, in sample A, it was confirmed that potassium ions were introduced into the end face, even though the sample was collected after the chemical strengthening treatment.
(強度評価)
次に、各サンプルA〜Cを用いて、4点曲げ試験による強度評価を行った。
(Strength evaluation)
Next, strength evaluation by a 4-point bending test was performed using each of the samples A to C.
4点曲げ試験は、以下の2通りの方法(平曲げ試験および縦曲げ試験)で実施した。 The 4-point bending test was carried out by the following two methods (a flat bending test and a vertical bending test).
(平曲げ試験)
図26には、平曲げ試験装置の構成を模式的に示す。
(Flat bending test)
FIG. 26 schematically shows the configuration of the flat bending test apparatus.
図26に示すように、平曲げ試験装置900は、1組の支点部材920と、1組の荷重部材930とを有する。支点部材920の中心間距離L1は、30mmであり、荷重部材930の中心間距離L2は、10mmである。支点部材920および荷重部材930は、試験に供されるサンプルの幅(10mm)に比べて、十分に長い全長(Y方向の長さ)を有する。 As shown in FIG. 26, the flat bending test apparatus 900 has a set of fulcrum members 920 and a set of load members 930. The center-to-center distance L1 of the fulcrum member 920 is 30 mm, and the center-to-center distance L2 of the load member 930 is 10 mm. The fulcrum member 920 and the load member 930 have a sufficiently long total length (length in the Y direction) as compared with the width (10 mm) of the sample used for the test.
試験の際には、2つの支点部材920の上に、サンプル910が水平に配置される。サンプル910は、それぞれの第2の端面918が、両支点部材920の中心から、等しい距離となるように配置される。また、サンプル910は、第1の主表面912または第2の主表面914が下向きになるようにして配置される。 During the test, the sample 910 is placed horizontally on the two fulcrum members 920. The sample 910 is arranged such that the respective second end surfaces 918 are equidistant from the centers of the fulcrum members 920. The sample 910 is arranged so that the first main surface 912 or the second main surface 914 faces downward.
次に、2つの荷重部材930が、両者の中心がサンプル910の中心と対応するようにして、サンプル910の上方に配置される。 Next, the two load members 930 are arranged above the sample 910 such that their centers correspond to the center of the sample 910.
次に、荷重部材930をサンプル910に押し付けることにより、サンプル910の上部から、サンプル910に荷重が印加される。ヘッド速度は、5mm/分である。試験の際の室内の温度は約23℃及び相対湿度は約60%である。このような試験により、サンプル910が破断した際の荷重から求められる最大引張応力を、平曲げ破断応力とする。 Next, by pressing the load member 930 against the sample 910, a load is applied to the sample 910 from the upper portion of the sample 910. The head speed is 5 mm/min. The room temperature during the test is about 23° C. and the relative humidity is about 60%. The maximum tensile stress obtained from the load when the sample 910 is broken by such a test is defined as the flat bending breaking stress.
(縦曲げ試験)
図27には、縦曲げ試験装置の構成を模式的に示す。
(Vertical bending test)
FIG. 27 schematically shows the configuration of the vertical bending test device.
図27に示すように、縦曲げ試験装置950は、1組の支点部材970と、1組の荷重部材980とを有する。支点部材970の中心間距離L1は、50mmであり、荷重部材980の中心間距離L2は、20mmである。支点部材970および荷重部材980は、試験に供されるサンプルの厚さ(1.3mm)に比べて、十分に長い全長(Y方向の長さ)を有する。 As shown in FIG. 27, the vertical bending test apparatus 950 has a set of fulcrum members 970 and a set of load members 980. The center-to-center distance L1 of the fulcrum member 970 is 50 mm, and the center-to-center distance L2 of the load member 980 is 20 mm. The fulcrum member 970 and the load member 980 have a sufficiently long total length (length in the Y direction) as compared with the thickness (1.3 mm) of the sample used for the test.
試験の際には、2つの支点部材970の上に、サンプル910が水平に配置される。サンプル910は、それぞれの第2の端面918が、両支点部材970の中心から、等しい距離となるように配置される。また、サンプル910は、第1の端面916が上向きになるようにして配置される。サンプル910は、倒れないように支持される。この支持において、サンプル910と支持するための部材との間で摩擦が発生しないようにする。 During the test, the sample 910 is placed horizontally on the two fulcrum members 970. The sample 910 is arranged such that the respective second end surfaces 918 are equidistant from the centers of the fulcrum members 970. The sample 910 is arranged so that the first end surface 916 faces upward. The sample 910 is supported so as not to fall. In this support, friction is prevented from occurring between the sample 910 and the supporting member.
次に、2つの荷重部材980が、両者の中心がサンプル910の中心と対応するようにして、サンプル910の上方に配置される。 Next, the two load members 980 are arranged above the sample 910 such that the centers of the two load members 980 correspond to the center of the sample 910.
次に、荷重部材980をサンプル910に押し付けることにより、サンプル910の上部から、サンプル910に荷重が印加される。ヘッド速度は、1mm/分である。試験の際の室内の温度は約23℃及び相対湿度は約60%である。このような試験により、サンプル910が破断した際の荷重から求められる最大引張応力を、縦曲げ破断応力とする。 Next, by pressing the load member 980 against the sample 910, a load is applied to the sample 910 from above the sample 910. The head speed is 1 mm/min. The room temperature during the test is about 23° C. and the relative humidity is about 60%. The maximum tensile stress obtained from the load when the sample 910 is broken by such a test is defined as the longitudinal bending breaking stress.
(試験結果)
図28には、サンプルA〜Cにおいて得られた平曲げ試験の結果(ワイブル分布図)をまとめて示す。図中の各サンプルでのワイブルプロットに対するフィッティングによる直線は、最小二乗法によって求めた。
(Test results)
FIG. 28 collectively shows the results of the flat bending test (Weibull distribution chart) obtained in Samples A to C. The straight line obtained by fitting the Weibull plot for each sample in the figure was obtained by the method of least squares.
図28に示すように、サンプルCでは、破断応力があまり高くはなく、良好な強度を示さないことがわかった。これに対して、サンプルAおよびサンプルBでは、ほぼ同等の良好な強度を示すことがわかった。 As shown in FIG. 28, it was found that in sample C, the breaking stress was not so high and the sample did not show good strength. On the other hand, it was found that the sample A and the sample B have almost the same good strength.
なお、一般に、ワイブル分布図において、直線の傾きは、サンプル間のばらつきと相関することが知られている。すなわち、サンプル間のばらつきが少ないほど、直線の傾きは急になると言える。 In addition, in the Weibull distribution diagram, it is generally known that the slope of a straight line correlates with the variation between samples. That is, it can be said that the smaller the variation between samples, the steeper the slope of the straight line.
図28に示す結果では、サンプルAの直線の傾きは、サンプルBに比べて急になっている。従って、サンプルAでは、サンプルBに比べて、サンプル間の強度のばらつきが少ないと言える。この理由は、サンプルAにおいて、その端部となる内部ボイド列が、化学強化工程中においてガラス自身で覆われているため、傷が付きにくく、強度のバラツキが少なくなるためである。 In the results shown in FIG. 28, the slope of the straight line of sample A is steeper than that of sample B. Therefore, it can be said that sample A has less variation in strength between samples than sample B. The reason for this is that in sample A, the internal void rows that are the end portions of the sample A are covered with the glass itself during the chemical strengthening process, so that scratches are less likely to occur and variations in strength are reduced.
次に、図29には、サンプルA〜Cにおいて得られた縦曲げ試験の結果(ワイブル分布図)をまとめて示す。図中の各サンプルでのワイブルプロットに対するフィッティングによる直線は、最小二乗法によって求めた。 Next, in FIG. 29, the results (Weibull distribution chart) of the longitudinal bending test obtained in Samples A to C are shown together. The straight line obtained by fitting the Weibull plot for each sample in the figure was obtained by the method of least squares.
図29に示すように、サンプルCでは、破断応力があまり高くはなく、良好な強度を示さないことがわかった。これに対して、サンプルAおよびサンプルBでは、良好な強度を示すことがわかった。サンプルAの破断応力がサンプルBの破断応力よりも若干低いのは、前述した第1の端面における化学強化処理によるカリウムイオン濃度の違いがあるためである。 As shown in FIG. 29, it was found that Sample C did not have a high breaking stress and did not exhibit good strength. On the other hand, it was found that Sample A and Sample B exhibit good strength. The breaking stress of sample A is slightly lower than the breaking stress of sample B because there is a difference in potassium ion concentration due to the chemical strengthening treatment on the first end face described above.
また、前述のように、サンプルAの直線の傾きは、サンプルBに比べて急になっていることから、サンプルAでは、サンプルBに比べて、サンプル間の強度のばらつきが少ないと言える。この理由は、サンプルAにおいて、その端部となる内部ボイド列が、化学強化工程中においてガラス自身で覆われているため、傷が付きにくく、強度のバラツキが少なくなるためである。 Further, as described above, since the slope of the straight line of sample A is steeper than that of sample B, it can be said that sample A has less variation in intensity between samples than sample B. The reason for this is that in sample A, the internal void rows that are the end portions of the sample A are covered with the glass itself during the chemical strengthening process, so that scratches are less likely to occur and variations in strength are reduced.
以上のように、サンプルAでは、ガラス基板の化学強化処理の際に、端面にカリウムイオンが導入されること、およびその結果として、サンプルAは、良好な強度を示すことが確認された。 As described above, it was confirmed that in the sample A, potassium ions were introduced into the end faces during the chemical strengthening treatment of the glass substrate, and as a result, the sample A exhibited good strength.
次に、本発明の他の実施例について説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
(他の実施例1) (Other Example 1)
(サンプルの準備)
サンプルとしては、前述のサンプルAを使用した。図23に示したように、このサンプルの場合、第1の端面では、第1の主表面からの距離によらず、アルカリ金属イオンの侵入深さは、ほぼ20μmで一定である。以下、本実施例に使用したサンプルを、特に「サンプルD」と称する。
(第1の端面の表面粗さの測定)
サンプルDの第1の端面の表面粗さ(算術平均粗さRa)を測定した。算術平均粗さRaは、JIS B0601(2013年)に準拠し、東京精密社製のSurfcom1400Dを用いて測定した。測定長さは、第1の端面の長手方向に沿って、8.0mmとした。λc輪郭曲線フィルターのカットオフ値は、0.8mmとした。測定速度は、0.3mm/秒とした。
(Sample preparation)
The sample A described above was used as a sample. As shown in FIG. 23, in the case of this sample, the penetration depth of the alkali metal ions at the first end face is constant at approximately 20 μm regardless of the distance from the first main surface. Hereinafter, the sample used in this example is particularly referred to as “sample D”.
(Measurement of surface roughness of the first end face)
The surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) of the first end surface of Sample D was measured. The arithmetic mean roughness Ra was measured using Surfcom1400D manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. according to JIS B0601 (2013). The measurement length was 8.0 mm along the longitudinal direction of the first end face. The cutoff value of the λc contour curve filter was 0.8 mm. The measurement speed was 0.3 mm/sec.
なお、測定は、12枚のサンプルDを用いて実施した。各サンプルとも、3箇所で測定を行った。 The measurement was performed using 12 samples D. Each sample was measured at three locations.
(第1の端面のクラック深さの測定)
以下の方法により、サンプルDにおける第1の端面のクラック深さを測定した。クラック深さの測定方向は、第1の端面に垂直な方向とした。
(Measurement of crack depth of the first end face)
The crack depth of the first end surface of Sample D was measured by the following method. The measurement direction of the crack depth was perpendicular to the first end face.
測定前にクラックの観察を容易にするため、サンプルDを、以下の条件でエッチングした。
(1)エッチング液の準備
エッチング液は、900mlの水に、46.0質量%のフッ化水素酸(HF)100mlと、36質量%の塩酸(HCl)1000mlを混合して調製した。
(2)エッチング処理
サンプルDを、(1)で準備したエッチング液に1分間浸漬させ、約3μmの当方性エッチングを実施した。
(3)ブラシ研磨
エッチング後に、サンプルDに対してブラシ研磨を行い残留物を除去した。
Sample D was etched under the following conditions in order to facilitate observation of cracks before measurement.
(1) Preparation of Etching Solution An etching solution was prepared by mixing 100 ml of water with 100 ml of 46.0 mass% hydrofluoric acid (HF) and 1000 ml of 36 mass% hydrochloric acid (HCl).
(2) Etching treatment Sample D was immersed in the etching solution prepared in (1) for 1 minute to perform isotropic etching of about 3 μm.
(3) Brush Polishing After etching, sample D was brush-polished to remove the residue.
クラック深さの測定には、走査型共焦点レーザ顕微鏡(LEXT OLS3000:オリンパス社製)を使用した。 A scanning confocal laser microscope (LEXT OLS3000: manufactured by Olympus) was used to measure the crack depth.
測定は、サンプルDの第1の端面において、略中央の領域(長手方向36mm×厚さ方向1.3mmの領域)で実施した。 The measurement was performed on the first end surface of Sample D in a substantially central region (a region of 36 mm in the longitudinal direction×1.3 mm in the thickness direction).
観察されたクラックのうち、最も深いクラックの深さを、そのサンプルDの見かけのクラック深さD0とした。ただし、実際のクラック深さ(D1と称する)は、このD0に、ブラシ研磨によって減少した長さ分を加えて算定した。この実際のクラック深さD1は、前述のエッチング処理による影響を含む値であることに留意する必要がある。 Among the observed cracks, the deepest crack depth was set as the apparent crack depth D 0 of the sample D. However, the actual crack depth (referred to as D 1 ) was calculated by adding to this D 0 the length reduced by brush polishing. It should be noted that this actual crack depth D 1 is a value that includes the effect of the above-described etching process.
(評価)
12枚のそれぞれのサンプルDに対して得られた、第1の端面の表面粗さおよびクラック深さD1の評価結果を、まとめて表1に示す。なお、表1には、参考のため、各サンプルDにおける第1の主表面の面内ボイド領域の表面ボイド間のピッチを合わせて示した。
(Evaluation)
Table 1 collectively shows the evaluation results of the surface roughness of the first end face and the crack depth D 1 obtained for each of the 12 samples D. For reference, Table 1 also shows the pitch between the surface voids in the in-plane void region of the first main surface in each sample D.
なお、表1に示したクラック深さD1は、第1の端面の観察対象領域において認められたクラックのうちの最大のものの値である。実際には、第1の端面(の未観察領域)に、より大きなクラック深さD1を有するクラックが存在する可能性がある。 The crack depth D 1 shown in Table 1 is the maximum value of the cracks observed in the observation target region of the first end surface. In fact, there may be a crack having a larger crack depth D 1 on (the unobserved region of) the first end face.
そこで、得られた結果は、サンプル数を12とし、第1の端面の長手方向36mm×厚さ方向1.3mmの領域で観察された、標準偏差が0.47μmの場合の、クラック深さD1の平均値を示しているとみなすことができる。 Therefore, the obtained results are as follows. When the number of samples is 12, the crack depth D when the standard deviation is 0.47 μm observed in the region of 36 mm in the longitudinal direction of the first end face and 1.3 mm in the thickness direction. It can be regarded as showing an average value of 1 .
従来の方法、例えば、#1000のダイアモンド砥石、またはそれ以上の粗いダイアモンド砥石によって、ガラスの端面を研削した場合、クラック深さは、ガラスの組成によらず、約7μm以上となることを示す実験データがある。 Experiments showing that the crack depth becomes about 7 μm or more regardless of the composition of the glass when the end surface of the glass is ground by a conventional method, for example, a #1000 diamond grindstone or a coarser diamond grindstone. There is data.
このことから、今回の結果は、従来のダイアモンド砥石により研磨された端面におけるクラックに比べて、第1の端面に存在するクラックでは、クラック深さが有意に抑制されていることを示している。 From this, the result of this time shows that the crack depth in the crack existing in the first end face is significantly suppressed as compared with the crack in the end face polished by the conventional diamond grindstone.
ここで、前述の特許文献1の図12に記載の端面のクラック深さは、今回、サンプルDで測定されたクラック深さの約10倍となっている。従って、特許文献1では、端面に垂直な方向のクラック深さは、その端面に垂直な方向におけるアルカリ金属イオンの侵入深さよりも深くなっているものと思われる。 Here, the crack depth of the end face described in FIG. 12 of Patent Document 1 described above is about 10 times the crack depth measured in Sample D this time. Therefore, in Patent Document 1, it is considered that the crack depth in the direction perpendicular to the end face is deeper than the penetration depth of alkali metal ions in the direction perpendicular to the end face.
このように、サンプルDの第1の端面における表面粗さは有意に小さくなっており、また、サンプルDの第1の端面に垂直な方向のクラック深さは、第1の端面におけるアルカリ金属イオンの侵入深さよりも浅いことがわかった。 As described above, the surface roughness of the first end surface of sample D is significantly reduced, and the crack depth in the direction perpendicular to the first end surface of sample D is equal to the alkali metal ion on the first end surface. It was found to be shallower than the penetration depth of.
この結果は、前述のサンプルAに対する強度評価の結果に整合するものと言える。また、第1の端面における表面粗さは、レーザ照射後、化学強化処理を行い、分離後であって、端面の研磨処理等を行っていないにも関わらず、端面が平滑で外観品質に優れると言える。 It can be said that this result is consistent with the result of the strength evaluation for the sample A described above. In addition, the surface roughness of the first end face is smooth and excellent in appearance quality after the laser irradiation, the chemical strengthening treatment, the separation, and the end face polishing treatment after separation. Can be said.
(他の実施例2)
前述の(サンプルAの製造方法)に示したような方法で、3種のサンプルE、FおよびGを製造した。
(Other Example 2)
Three kinds of samples E, F, and G were manufactured by the method as described in the above (manufacturing method of sample A).
ただし、サンプルEは、厚さtが0.5mmのガラス基板(ガラス素材)から製造した、また、サンプルFは、厚さtが0.85mmのガラス基板(ガラス素材)から製造した。これに対して、サンプルGは、厚さtが1.3mmのガラス基板(ガラス素材)から製造した。すなわち、サンプルGは、サンプルAと同じ方法により製造した。 However, sample E was manufactured from a glass substrate (glass material) having a thickness t of 0.5 mm, and sample F was manufactured from a glass substrate (glass material) having a thickness t of 0.85 mm. On the other hand, sample G was manufactured from a glass substrate (glass material) having a thickness t of 1.3 mm. That is, sample G was manufactured by the same method as sample A.
前述のように、これらのサンプルE〜Gは、製造の過程で、ガラス素材に対して化学強化処理を実施する工程を経ているが、いずれのサンプルの場合も、化学強化処理直後には、ガラス素材からサンプルが分離する現象は生じなかった。 As described above, these samples E to G have undergone the step of chemically strengthening the glass material in the process of manufacturing. The phenomenon that the sample separated from the material did not occur.
各サンプルE〜Gに対して、EPMA法(電子プローブ・マイクロ・アナライザー:Electron Probe Micro Analyzer)を用いて、前述の「第1の端面」におけるカリウムイオン濃度の分析を行った。 For each of the samples E to G, the potassium ion concentration in the above-mentioned “first end face” was analyzed using the EPMA method (Electron Probe Micro Analyzer).
分析は、第1の端面のうち、以下の3箇所で実施した:
ガラス素材の第1の主表面に対応するいずれかの位置、すなわち長さ60mmの一方の辺に対応するいずれかの位置(「測定領域1」という)、
ガラス素材の第1の主表面に対応する位置から、サンプルの厚さ方向(ガラス素材の第2の主表面に向かう方向)に沿って1/4だけ移動したいずれかの位置(「測定領域2」という)、および
ガラス素材の第1の主表面に対応する位置から、サンプルの厚さ方向に沿って1/2だけ移動したいずれかの位置(「測定領域3」という)。
The analysis was performed at the following three locations on the first end face:
Any position corresponding to the first main surface of the glass material, that is, any position corresponding to one side having a length of 60 mm (referred to as "measurement area 1"),
Any position that has moved by 1/4 along the thickness direction of the sample (direction toward the second main surface of the glass material) from the position corresponding to the first main surface of the glass material (“measurement area 2 ,) and any position moved by 1/2 along the thickness direction of the sample from the position corresponding to the first main surface of the glass material (referred to as “measurement area 3”).
以下の表2には、サンプルE〜Gの各測定領域で得られたカリウム濃度の分析結果を示す。 Table 2 below shows the analysis results of the potassium concentration obtained in each measurement region of Samples E to G.
なお、EPMA法で得られるCsの値は、前述のEDX法の結果とは異なる場合がある。しかしながら、プロファイルの評価にあたっての影響はない。 The value of Cs obtained by the EPMA method may be different from the result of the EDX method described above. However, there is no impact on the profile evaluation.
また、表2には、各測定領域におけるカリウムイオンの侵入深さの値を同時に示した。この侵入深さは、深さ方向(サンプルの幅方向)に沿った、第1の端面からのカリウムイオンの変化がなくなる侵入深さを表す。 In addition, Table 2 also shows the values of the penetration depth of potassium ions in each measurement region. This penetration depth represents the penetration depth along the depth direction (the width direction of the sample) at which there is no change in potassium ions from the first end surface.
さらに、表2には、測定領域3において計算された、バルクのCsに対する各測定領域のCsの比(以下、「Cs比」という)を示した。 Further, Table 2 shows the ratio of Cs of each measurement region to Cs of the bulk calculated in the measurement region 3 (hereinafter, referred to as “Cs ratio”).
表2の結果から、サンプルE〜Gでは、第1の端面全体にカリウムイオンが導入されていること、およびカリウムイオンの濃度は、厚さの中央部分から第1の主表面に向かって増加するプロファイルを示すことが確認された。さらに、第1の端面におけるカリウムイオンの濃度は、サンプルに元来含まれるカリウムイオン濃度(バルク濃度)よりも、1.8倍以上大きいことが確認された。 From the results of Table 2, in Samples E to G, potassium ions are introduced into the entire first end face, and the concentration of potassium ions increases from the central portion of the thickness toward the first main surface. It was confirmed to show a profile. Further, it was confirmed that the concentration of potassium ions on the first end face was 1.8 times or more higher than the concentration of potassium ions (bulk concentration) originally contained in the sample.
110 ガラス素材
112 第1の主表面
114 第2の主表面
116 端面
130、131、132 面内ボイド領域
138 表面ボイド
138A、138B 表面ボイド列
150 内部ボイド列
158 ボイド
160、161、162 ガラスピース
170 仮想端面
175 ガラス板
180 ガラス物品
186 端面
200 装置
210 台座
220 ローラ
250 装置
260 シート状部材
270 支持部材
380 第1のガラス物品
382 第1の主表面
384 第2の主表面
386(386−1〜386−4) 端面
415 第1のガラス板
417 第1の主表面
419 第2の主表面
420(420−1〜420−4) 端面
431 面内ボイド領域
461 ガラスピース
800 ガラス基板
802 第1の主表面
831、832 面内ボイド領域
880 サンプル
900 平曲げ試験装置
910 サンプル
912 第1の主表面
914 第2の主表面
918 第2の端面
920 支点部材
930 荷重部材
950 縦曲げ試験装置
916 第1の端面
918 第2の端面
970 支点部材
980 荷重部材
110 glass material 112 1st main surface 114 2nd main surface 116 end surface 130, 131, 132 in-plane void area 138 surface void 138A, 138B surface void row 150 internal void row 158 void 160, 161, 162 glass piece 170 virtual End surface 175 Glass plate 180 Glass article 186 End surface 200 Device 210 Pedestal 220 Roller 250 Device 260 Sheet member 270 Support member 380 First glass article 382 First main surface 384 Second main surface 386 (386-1 to 386-) 4) End surface 415 1st glass plate 417 1st main surface 419 2nd main surface 420 (420-1 to 420-4) End surface 431 In-plane void area 461 Glass piece 800 Glass substrate 802 1st main surface 831 , 832 in-plane void region 880 sample 900 flat bending test apparatus 910 sample 912 first main surface 914 second main surface 918 second end surface 920 fulcrum member 930 load member 950 longitudinal bending test apparatus 916 first end surface 918 fourth 2 end face 970 fulcrum member 980 load member
Claims (18)
(1)相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有するガラス素材を準備する工程と、
(2)前記ガラス素材の前記第1の主表面にレーザを照射することにより、前記第1の主表面に、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が形成されるとともに、前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が形成される、工程と、
(3)前記内部ボイド列が形成された前記ガラス素材を化学強化処理する工程と、
を有する製造方法。 A method of manufacturing a glass plate,
(1) a step of preparing a glass material having a first main surface and a second main surface facing each other,
(2) By irradiating the first main surface of the glass material with a laser, an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged is formed on the first main surface, and the in-plane void is also formed. Forming a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the region toward the second main surface;
(3) a step of chemically strengthening the glass material on which the internal void rows are formed,
And a manufacturing method.
前記面内ボイド領域の形成後に、前記第1の主表面および前記第2の主表面の少なくとも一つにおいて、前記面内ボイド領域に沿って溝を形成する工程、または
前記面内ボイド領域の形成前に、前記第1の主表面および前記第2の主表面の少なくとも一つにおいて、後に形成される面内ボイド領域に沿って溝を形成する工程、
を有する、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の製造方法。 Furthermore, in the step (2) above,
Forming a groove along the in-plane void region in at least one of the first main surface and the second main surface after forming the in-plane void region, or forming the in-plane void region First, a step of forming a groove along at least one of the first main surface and the second main surface along an in-plane void region formed later,
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
請求項1乃至4のいずれか一つに記載のガラス板の製造方法により、ガラス板を製造する工程であって、前記ガラス板は、前記ガラス素材の前記第1の主表面に対応する第3の主表面、および前記ガラス素材の前記第2の主表面に対応する第4の主表面を有する、工程と、
前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列に沿って、前記ガラス板から、1または2以上のガラス物品を分離する工程と、
を有する、製造方法。 A method of manufacturing a glass article, comprising:
It is the process of manufacturing a glass plate by the manufacturing method of the glass plate as described in any one of Claim 1 thru|or 4, Comprising: The said glass plate is a 3rd corresponding to the said 1st main surface of the said glass material. And a fourth major surface corresponding to the second major surface of the glass material, and
Separating one or more glass articles from the glass sheet along the in-plane void regions and the plurality of internal void rows;
And a manufacturing method.
前記ガラス板に、前記面内ボイド領域に沿った押し付け力を加えること、
前記ガラス板を、前記第3の主表面または前記第4の主表面が凸になるように変形させること、および
前記ガラス板に、前記面内ボイド領域に沿った熱応力による引張応力を加えること、
から選択される一以上により、前記1または2以上のガラス物品が得られる、請求項5に記載の製造方法。 In the step of separating the glass article,
Applying a pressing force along the in-plane void region to the glass plate,
Deforming the glass plate such that the third main surface or the fourth main surface is convex, and applying tensile stress due to thermal stress along the in-plane void region to the glass plate ,
The manufacturing method according to claim 5, wherein the one or more glass articles are obtained by one or more selected from the following.
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有し、
前記第1の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス板を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面の中央に、化学強化処理により形成された圧縮応力層が存在する、ガラス板。 A glass plate,
Having a first major surface and a second major surface opposite each other,
The first main surface has an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged,
There are a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the in-plane void region toward the second main surface,
A glass plate having a compressive stress layer formed by a chemical strengthening treatment in the center of a cut surface obtained when the glass plate is cut through the in-plane void region and the plurality of internal void rows.
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有し、
前記第1の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス板を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面における、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、前記所定のアルカリ金属イオンの濃度が当該ガラス板のバルク濃度よりも高いプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンである、ガラス板。 A glass plate,
Having a first major surface and a second major surface opposite each other,
The first main surface has an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged,
There are a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the in-plane void region toward the second main surface,
A predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface in a cut surface obtained when the glass plate is cut so as to pass through the in-plane void region and the plurality of internal void rows. The concentration profile has a profile in which the concentration of the predetermined alkali metal ion is higher than the bulk concentration of the glass plate,
The glass plate, wherein the predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces.
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有し、
前記第1の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス板を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、当該ガラス板の厚さの中央部分に比べて、前記第1の主表面の側および前記第2の主表面の側ほど前記所定のアルカリ金属イオンの濃度が高いプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記切断面において、前記濃度プロファイルにおける前記所定のアルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス板のバルク濃度よりも高い、ガラス板。 A glass plate,
Having a first major surface and a second major surface opposite each other,
The first main surface has an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged,
There are a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the in-plane void region toward the second main surface,
In a cut surface obtained when the glass plate is cut so as to pass through the in-plane void regions and the plurality of internal void rows, a predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface The concentration profile has a profile in which the concentration of the predetermined alkali metal ion is higher toward the first main surface side and the second main surface side as compared with the central portion of the thickness of the glass plate,
The predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces,
A glass plate in which the concentration of the predetermined alkali metal ion in the concentration profile is higher than the bulk concentration of the glass plate on the cut surface.
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面を有し、
前記第1の主表面には、複数のボイドが配列された面内ボイド領域が存在し、
前記面内ボイド領域から前記第2の主表面に向かって、1または2以上のボイドが配列された、複数の内部ボイド列が存在し、
当該ガラス板を前記面内ボイド領域および前記複数の内部ボイド列を通るように切断した際に得られる切断面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、前記第1の主表面の側および前記第2の主表面の側ほど前記所定のアルカリ金属イオンの濃度が高い、略放物線状のプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記切断面において、前記濃度プロファイルにおける前記所定のアルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス板のバルク濃度よりも高い、ガラス板。 A glass plate,
Having a first major surface and a second major surface opposite each other,
The first main surface has an in-plane void region in which a plurality of voids are arranged,
There are a plurality of internal void rows in which one or more voids are arranged from the in-plane void region toward the second main surface,
In a cut surface obtained when the glass plate is cut so as to pass through the in-plane void regions and the plurality of internal void rows, a predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface The concentration profile has a substantially parabolic profile in which the concentration of the predetermined alkali metal ion is higher toward the first main surface side and the second main surface side,
The predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces,
A glass plate in which the concentration of the predetermined alkali metal ion in the concentration profile is higher than the bulk concentration of the glass plate on the cut surface.
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面と、両主表面を接合する少なくとも一つの端面とを有し、
前記端面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、厚さ方向の中央部分に比べて、前記第1の主表面の側および前記第2の主表面の側ほど前記アルカリ金属イオンの濃度が高いプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記端面において、前記濃度プロファイルにおける前記所定のアルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス物品のバルク濃度よりも高い、ガラス物品。 A glass article,
A first main surface and a second main surface facing each other, and at least one end surface joining both main surfaces;
In the end surface, the concentration profile of the predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface has the first main surface side and the second main surface side as compared to the central portion in the thickness direction. Has a profile in which the concentration of the alkali metal ion is higher toward the main surface of
The predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces,
A glass article in which the concentration of the predetermined alkali metal ion in the concentration profile at the end face is higher than the bulk concentration of the glass article.
相互に対向する第1の主表面および第2の主表面と、両主表面を接合する少なくとも一つの端面とを有し、
前記端面において、前記第1の主表面から前記第2の主表面にわたる所定のアルカリ金属イオンの濃度プロファイルは、前記第1の主表面の側および前記第2の主表面の側ほど前記アルカリ金属イオンの濃度が高い、略放物線状のプロファイルを有し、
前記所定のアルカリ金属イオンは、前記第1の主表面および前記第2の主表面に圧縮応力層を付与して、両主表面の強度を高めるためのアルカリ金属イオンであり、
前記端面において、前記濃度プロファイルにおける前記所定のアルカリ金属イオンの濃度は、当該ガラス物品のバルク濃度よりも高い、ガラス物品。 A glass article,
A first main surface and a second main surface facing each other, and at least one end surface joining both main surfaces;
In the end face, the concentration profile of a predetermined alkali metal ion extending from the first main surface to the second main surface is such that the alkali metal ion is closer to the first main surface side and the second main surface side. Has a high parabolic profile with a high concentration of
The predetermined alkali metal ion is an alkali metal ion for imparting a compressive stress layer to the first main surface and the second main surface to increase the strength of both main surfaces,
A glass article in which the concentration of the predetermined alkali metal ion in the concentration profile at the end face is higher than the bulk concentration of the glass article.
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