(57)【要約】【課題】本発明は、強化度の高い強化ガラス基板を目的の大きさに切断できる技術の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、板厚方向に相対向する板表面に圧縮応力が形成され、板厚方向内部側に引張応力が形成された強化ガラス基板であって、圧縮応力が形成された前記板表面の表面層の少なくとも一部を除去してなる切断予定溝が前記板表面の切断予定位置に沿って設けられ、前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値よりも小さい強化ガラス基板に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚方向に相対向する板表面に圧縮応力が形成され、板厚方向内部側に引張応力が形成された強化ガラス基板であって、圧縮応力が形成された前記板表面の表面層の少なくとも一部を除去してなる切断予定溝が前記板表面の切断予定位置に沿って設けられ、前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値よりも小さい強化ガラス基板。
【請求項２】
前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａ以下であり、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａを超える請求項１に記載の強化ガラス基板。
【請求項３】
前記切断予定溝の深さが、前記圧縮応力を形成した表面層の厚さの１０％以上である請求項１または２に記載の強化ガラス基板。
【請求項４】
前記切断予定溝の開口部の幅が、幅をｗ、強化ガラス基板の板厚をｔとした場合にｗ／ｔが０．２以上、０．７以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の強化ガラス基板。
【請求項５】
前記切断予定溝の深さが、強化ガラス基板の板厚の３５％以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の強化ガラス基板。
【請求項６】
前記切断予定溝が、前記板厚方向両側の板表面の対称位置に形成されてなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の強化ガラス基板。
【請求項７】
前記切断予定溝が、角溝、Ｕ字溝、Ｖ字溝のいずれかの形状である請求項１〜６のいずれか１項に記載の強化ガラス基板。
【請求項８】
前記強化ガラス基板が、化学強化ガラス基板である請求項１〜７のいずれか１項に記載の強化ガラス基板。
【請求項９】
前記切断予定溝が、ダイシング、レーザー加工、エッチングのいずれか１つにより加工されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の強化ガラス基板。
【請求項１０】
前記強化ガラス基板の板表面の圧縮応力が、１００ＭＰａ以上、１５００ＭＰａ以下である請求項１〜９のいずれか１項に記載の強化ガラス基板。
【請求項１１】
板厚方向に相対向する板表面に圧縮応力が形成され、板厚方向内部側に引張応力が形成された強化ガラス基板に対し、圧縮応力が形成された前記板表面の表面層の少なくとも表層部を除去してなる切断予定溝を、前記板表面の切断予定位置に沿って、前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値よりも小さくなるように形成する強化ガラス基板の溝加工方法。
【請求項１２】
前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａ以下であり、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａ超となるように形成する請求項１１に記載の強化ガラス基板の溝加工方法。
【請求項１３】
前記切断予定溝の深さを、前記圧縮応力を形成した表面層の厚さの１０％以上となるように形成する請求項１１または１２に記載の強化ガラス基板の溝加工方法。
【請求項１４】
前記切断予定溝の開口部の幅を、幅をｗ、強化ガラス基板の板厚をｔとした場合にｗ／ｔが０．２以上、０．７以下となるように形成する請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の強化ガラス基板の溝加工方法。
【請求項１５】
前記切断予定溝の深さを、板厚の３５％以下となるように形成する請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の強化ガラス基板の溝加工方法。
【請求項１６】
板厚方向に相対向する板表面に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の切断予定溝を形成し、その後、前記切断予定溝に沿って前記強化ガラス基板をその厚さ方向に切断する工程を有する強化ガラス基板の切断方法。
【請求項１７】
前記切断する工程を、レーザー切断により行う請求項１６に記載の強化ガラス基板の切断方法。
【請求項１８】
前記切断する工程を、カッターによるスクライビングにより行う請求項１６に記載の強化ガラス基板の切断方法。
【請求項１９】
前記切断する工程の後に、前記強化ガラス基板の切断部分端部を研磨する工程を有する請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の強化ガラス基板の切断方法。
【請求項２０】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の強化ガラス基板を切断予定溝に沿って切断してなるガラス板材を画像表示部に備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断予定溝を備えた強化ガラス基板及び強化ガラス基板の溝加工方法と強化ガラス基板の切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの液晶表示装置等に用いられているガラス基板またはそのカバーガラスは、近年、これら液晶表示装置等の薄型化と軽量化の要求から、ガラスの薄板化とともに曲げ応力、衝撃に対して高強度であることが求められている。
また、携帯端末やＰＤＡのガラス基板に限らず、タッチパネル用ガラス基板、液晶表示装置用前面カバーガラス、光学カバーガラス、太陽電池用カバーガラス、あるいは薄膜型太陽電池用ガラス基板等に適用されている如く、ガラスの一面側に反射防止膜（アンチ・リフレクション膜）を設けた構造、ガラスの一面及び両面側にＩＴＯ（インジウム・スズ酸化皮膜）などの透明導電膜を設けた構造、ガラスの一面側にアルカリバリア膜などの機能性薄膜を被覆した構造のガラス板材が種々利用されているが、これらいずれのガラス板材においても高強度化と薄板化の両立が要求されている。
【０００３】
ガラスは本来、理論的にはかなり高い強度を有するが、実用的には表面に何らかの形の欠陥部分が存在していると、その欠陥部分に応力が集中し、応力集中点が破壊開始点となり易く、ガラス本来の理論強度よりも低い力で破壊に至るおそれがある。
そこで、上述のガラス基板やカバーガラスとして、強化処理を施したガラス板材（ここでは、強化ガラス基板ともいう場合がある。）を用いることが提案されている。この強化ガラス基板は一般的に、化学強化ガラスと物理強化ガラスに分類されるが、化学強化ガラスとは、ガラス表面層の分子をイオン交換してガラス表面に大きな分子を形成し、ガラス表面層に圧縮応力を形成して強化したガラスであり、物理強化ガラスとは、ガラスを残留応力が残る温度まで加熱してからその表面を急冷することによりガラスの表面層に圧縮応力を形成して強化したガラスとして知られている。
【０００４】
前記強化ガラス基板は、化学強化ガラスと物理強化ガラスのいずれにしても、ガラスの板厚方向内部側には、ガラス表面層の圧縮応力とバランスするように引張応力が発生しているので、この強化ガラス基板を切断しようとすると、切断中に内部側の引張応力が開放される結果、切断しようとした位置から強化ガラス基板の面方向に複数のクラックが自走して強化ガラス基板が破壊する（以下「自走破壊」という。）性質を有している。
【０００５】
このため、強化ガラス基板の切断は容易にはできないとされている。他方、ガラス板材の生産性の観点から、強化ガラス基板を切断することによって、ガラス板材を複数枚取り出す、いわゆる多面取りすることも検討されている。強化ガラス基板を切断するための課題を解決することを目的とした技術の一例として、特許文献１に記載の如く化学強化したガラス基板に対し、ホイールカッターを回転させつつスクライブ線を形成する工程と、該スクライブ線に沿ってガラス基板を切断する際、ガラス基板に作用する圧力を変化させて切断する方法が提案されている。
特許文献１の記載によれば、通常のホイールカッターを用いて一定圧力で強化ガラス基板の表面を引っ掻き、クラック（割れ目）を作り、そのクラックに沿って曲げモーメントなどを与えてクラックを成長させようとしても、板厚方向の他に水平方向にも必然的にクラックが発生し、破壊に至るので、強化ガラス基板を正確に分断することはできないと記載されている。
特許文献１には、化学強化後のガラス基板を切断する場合、一例として、外周部に凹凸を交互に形成したホイールカッターを用い、ホイールカッターの凸部をガラス基板に接触させてスクライブ線を入れた後、凹部がガラス基板に接近するので、ガラス基板に形成する応力を変動させることができ、強化ガラス基板に面方向のクラックを生じさせないようにしながらガラス基板を切断できると記載されている。
【０００６】
また、特許文献２に記載の如く強化ガラス基板を製造する場合、ガラス基板表面のイオン交換を複数回行ってガラス基板表面より若干深い位置にイオンの第２の極大濃度領域を形成することで、ガラス基板に衝撃が作用した場合、複数に枝分かれするようにクラックを生じて割れるといった現象を抑制できる強化ガラス基板が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−７３８４号公報
【特許文献２】国際公開第１０／００５５７８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、近年、携帯端末やＰＤＡなどの液晶表示装置等に用いられているガラス基板、カバーガラスあるいはその他、上述の用途のガラスにおいては、更なる薄型化と更なる強化のために、極めて強化度の高い薄型の強化ガラス基板が要求されている。これはガラス基板表面の圧縮応力に対し、ガラス板厚方向中央位置に生じる引張応力値において、３０ＭＰａ程度、あるいはそれ以上の引張応力値となるような極めて高い残留応力を有する強化ガラス基板である。
【０００９】
ところで、特許文献１に記載されている凹凸部を有するホイールカッターを用いて、強化ガラス基板を切断する技術を利用する場合、化学強化層の厚み１０〜２０μｍ程度、例えば、内部に生じる引張応力値において２０〜２５ＭＰａ程度の強化ガラス基板であれば、特許文献１に記載の技術で切断できる可能性を有するが、化学強化層の厚みが２０μｍを超える強化ガラス基板、例えば、内部に生じる引張応力値が４０ＭＰａ、あるいは、それ以上の引張応力値の強化ガラス基板には適用できない問題がある。即ち、内部に生じる引張応力値が４０ＭＰａ以上の強化ガラス基板は、切断しようとしても容易にクラックが多数の方向に自走し、残留応力が大きい場合には粉々に破壊する可能性が高いガラス基板として認識されている。
また、特許文献２に記載の技術の如くガラス基板の表面の強度向上のためのイオン濃度領域を調整しようとすると、複数回のイオン交換工程が必要となるので、工程が複雑になり、それに対応する装置も必要になり、さらには強化ガラス基板の製造コストが高くなる問題がある。
【００１０】
以上の背景に基づき本発明は、内部に生じる引張応力値が大きい強化ガラス基板を目的の位置で確実に切断できる構造の強化ガラス基板とその切断技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は前記背景に鑑みなされたもので、板厚方向に相対向する板表面に圧縮応力が形成され、板厚方向内部側に引張応力が形成された強化ガラス基板であって、圧縮応力が形成された前記板表面の表面層の少なくとも一部を除去してなる切断予定溝が前記板表面の切断予定位置に沿って設けられ、前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値よりも小さい強化ガラス基板であることにより課題を解決した。
【００１２】
本発明において、前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａ以下であり、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａを超えることが好ましい。
本発明において、前記切断予定溝の深さが、前記圧縮応力を形成した表面層の厚さの１０％以上であることが好ましい。
本発明において、前記切断予定溝の開口部の幅が、幅をｗ、強化ガラス基板の板厚をｔとした場合にｗ／ｔが０．２以上、０．７以下であることが好ましい。
本発明において、前記切断予定溝の深さが、強化ガラス基板の板厚の３５％以下であることが好ましい。
本発明において、前記切断予定溝が前記板厚方向両側の板表面の対称位置に形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明において、前記切断予定溝が、角溝、Ｕ字溝、Ｖ字溝のいずれかの形状であることが好ましい。
本発明において、前記強化ガラス基板が化学強化ガラス基板であってもよい。
本発明において、前記切断予定溝が、ダイシング、レーザー加工、エッチングのいずれか１つにより加工されても良い。
本発明において、前記強化ガラス基板の板表面の圧縮応力が、１００ＭＰａ以上、１５００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明の強化ガラス基板の溝加工方法は、板厚方向に相対向する板表面に圧縮応力が形成され、板厚方向内部側に引張応力が形成された強化ガラス基板に対し、圧縮応力が形成された前記板表面の表面層の少なくとも表層部を除去してなる切断予定溝を、前記板表面の切断予定位置に沿って、前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値よりも小さくなるように形成する。
本発明の強化ガラス基板の溝加工方法は、前記切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａ以下であり、前記切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａ超となるように形成することが好ましい。
【００１５】
本発明の強化ガラス基板の溝加工方法は、前記切断予定溝の深さを、前記圧縮応力を形成した表面層の厚さの１０％以上となるように形成することが好ましい。
本発明の強化ガラス基板の溝加工方法は、前記切断予定溝の開口部の幅を、幅をｗ、強化ガラス基板の板厚をｔとした場合にｗ／ｔが０．２以上、０．７以下となるように形成することが好ましい。
本発明の強化ガラス基板の溝加工方法は、前記切断予定溝の深さを、板厚の３５％以下となるように形成することが好ましい。
本発明の強化ガラス基板の切断方法は、板厚方向に相対向する板表面に、先のいずれかに記載の切断予定溝を形成し、その後、前記切断予定溝に沿って前記板厚方向に切断する工程を有する。
本発明の強化ガラス基板の切断方法は、前記切断する工程をレーザー切断により実施できる。
本発明の強化ガラス基板の切断方法は、前記切断する工程をカッターによるスクライビングにより実施できる。
本発明の強化ガラス基板の切断方法は、前記切断する工程の後に前記強化ガラス基板切断部分端部を研磨する工程を備えることができる。
本発明の電子機器は、前記のいずれかの強化ガラス基板を切断予定溝に沿って切断してなるガラス板材を画像表示部に備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、板厚方向両側の板表面に切断予定溝を形成し、切断予定溝に対応する位置の板厚方向中心位置の引張応力を、切断予定溝から外れた位置に対応する板厚方向中心位置の引張応力よりも小さくすることにより、切断予定溝に対応する板厚方向内部側の引張応力を緩和しているので、強化ガラス基板の切断予定溝以外の部分の板厚方向の引張応力が大きい場合であっても、切断予定溝の位置に沿って強化ガラス基板をスクライブあるいはレーザー切断などの切断方法により、自走破壊することなく切断できる強化ガラス基板を提供できる。
【００１７】
従って、目的の大きさのガラス板材を強化ガラス基板から容易に複数枚得ることができ、ガラス板材の生産効率の向上に寄与する。また、切断予定溝の形成後、その直後か否か又はその加工した場所によらず、所望のタイミング、所望の場所で強化ガラス基板からガラス板材を採取できるので、切断場所の制約が少ない。
切断予定溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値を３０ＭＰａ以下とし、その切断予定溝形成部分以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力値が３０ＭＰａ超とすることより、自走破壊の確率をさらに低減でき、目的の大きさに切断容易な強化ガラス基板を提供できる。切断予定溝の深さを圧縮応力が作用する表面層の１０％以上とするか、切断予定溝の溝幅を、幅をｗ、強化ガラス基板の板厚をｔとした場合にｗ／ｔが０．２以上とすることで、切断予定溝の領域の引張応力をさらに低減することができ、目的の大きさに切断容易な強化ガラス基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は切断予定溝を設けた本発明に係る強化ガラス基板の第１実施形態を示すもので、図１（Ａ）は同強化ガラス基板斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す強化ガラス基板のＡ矢視図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）に示す強化ガラス基板のＢ矢視図。
【図２】図２は強化ガラス基板の表面側圧縮応力と内部側引張応力の関係を示す説明図。
【図３】図３は両面に切断予定溝を設けた強化ガラス基板の一部を示す側面図。
【図４】図４は同強化ガラス基板をブレイクする状態の一例を示す説明図。
【図５】図５は切断予定溝の第２の例を示す部分断面図。
【図６】図６は切断予定溝の第３の例を示す部分断面図。
【図７】図７は切断予定溝の第４の例を示す部分断面図。
【図８】図８は切断予定溝の第５の例を示す部分断面図。
【図９】図９は同強化ガラス基板に切断予定溝を形成している初期状態を示す斜視図。
【図１０】図１０は同強化ガラス基板に切断予定溝を形成している後半の状態を示す斜視図。
【図１１】図１１は同強化ガラス基板を切断後、電子機器に搭載した場合の一例を示す斜視図。
【図１２】図１２は強化ガラス基板の応力シミュレーション条件について説明するもので、図１２（Ａ）は解析面の位置を示す説明図、図１２（Ｂ）は圧縮応力形成前の応力状態を示す説明図、図１２（Ｃ）は圧縮応力形成後の状態を示す説明図、図１２（Ｄ）は切断予定溝を形成した状態を示す説明図、図１２（Ｅ）は切断予定溝の中央で強化ガラス基板の半分を除去した状態を示す説明図。
【図１３】図１３は強化ガラス基板切断後の３次元応力シミュレーションの条件における断面位置を示す説明図。
【図１４】図１４は強化ガラス基板切断後の３次元応力シミュレーションの結果の一例を示す説明図。
【図１５】図１５は実際に強化ガラス基板を切断した場合に得られた端面応力測定結果を示す写真。
【図１６】図１６は切断予定溝を形成した強化ガラス基板の応力シミュレーションの条件の一部を示す説明図。
【図１７】図１７は同強化ガラス基板のシミュレーションにより得た切断予定溝の溝幅と強化ガラス基板の板厚方向中心位置における応力値との相関関係を示すグラフ（矩形溝）。
【図１８】図１８は同強化ガラス基板の応力シミュレーションにおいて切断予定溝の深さを０．０２８ｍｍ、切断予定溝の溝幅を０．０２ｍｍとした場合の応力分布図（矩形溝）。
【図１９】図１９は同強化ガラス基板の応力シミュレーションにより得た切断予定溝の溝幅と強化ガラス基板の板厚方向中心位置における応力値との相関関係を示すグラフ（Ｖ溝）。
【図２０】図２０は同強化ガラス基板の応力シミュレーションにおいて切断予定溝の深さを０．０６ｍｍ、切断予定溝の溝幅を０．１２ｍｍとした場合の応力分布図（Ｖ溝）。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る強化ガラス基板の第１実施形態について説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に制限されるものではない。
図１（Ａ）は本実施形態の強化ガラス基板１を示すもので、本実施形態の強化ガラス基板１は、板厚方向両側の板表面２ａに複数の切断予定溝３を格子状に縦横に形成することにより形成されている。この実施形態において切断予定溝３は図１に示す如く行列状に縦横ともに所定の間隔で直線状に配列され、強化ガラス基板１を水平に設置した状態において板厚方向上下に位置する切断予定溝３、３は上下に位置合わせされている。なお、図１（Ａ）に示す如く強化ガラス基板１を水平に設置した場合、強化ガラス基板１の上側の面は表面、下側の面は裏面となるが、ここでは強化ガラス基板１の表面と裏面の構造と応力分布は対称であるとして、便宜的に表面と裏面の双方を板厚方向の板表面２ａと呼称する。実際には、表裏面の応力分布は、残留応力を形成する工程により対称とならない場合もある。
【００２０】
本実施形態の切断予定溝３は、図１（Ｂ）、（Ｃ）にも示す如く底面３ａと内側面３ｂ、３ｂからなる横断面輪郭逆台形状に形成され、内側面３ｂ、３ｂは溝底側よりも溝開口部側が幅広となるように傾斜され、各内側面３ｂが面取部を兼ねている。
本実施形態の切断予定溝３は強化ガラス基板１を切断しようとする切断予定位置に合致するように形成され、切断予定溝３に沿って後述の如く強化ガラス基板１を切断することにより、目的の縦横寸法の強化ガラス基板から作られるガラス板材５を得ることができるようになっている。なお、ここでは切断予定溝は直線としたが、直線に限られず、切り出すガラス板材の形状に応じて形成される。
【００２１】
本実施形態の強化ガラス基板１は、一例として化学強化ガラス基板であり、化学強化により板表面２ａに所定の深さで圧縮応力が形成され、板厚方向内部側には板表面２ａに形成された圧縮応力にバランスするように引張応力が形成されている。
図２に一例として化学強化ガラスに形成された圧縮応力と引張応力の状態を示す。図２に示す如く上面側の板表面２ａと下面側の板表面２ａに対し、いずれもほぼ同じ深さに圧縮応力が形成された表面層２ｂが形成され、板厚方向の残りの部分に引張応力が形成された芯材部２ｃが形成されている。
図２に示す如く化学強化ガラス基板の板厚方向に沿って応力分布の一例を示すと、板厚方向に貫く基準線Ｃを想定すると、芯材部２ｃの領域では板厚方向にほぼ一定値の引張応力が線分Ｄに示す如く作用している。これに対し、表面層２ｂの領域では表面層２ｂの内側（板厚方向中央に近い側）から表面層２ｂの外面側に向いて直線的に急激に圧縮応力値が線分Ｅで示す如く高くなる圧縮応力が形成されている。本願明細書では以下必要に応じて便宜的に、基準線Ｃに沿って板厚方向中心部の位置の引張応力値をＣＴ（センターテンション）、基準線Ｃに沿って表面層２ｂに存在する圧縮応力をＳＣ（サーフェイスコンプレッション）と略称する。
【００２２】
なお、化学強化ガラス基板において、概念的にはガラス基板の主面の中央あたりで板厚方向の基準線Ｃに沿う方向の圧縮応力と引張応力は打消合ってバランスする必要があるため、図２に符号ｄ１で示す領域面積を示す引張応力の積分値と符号ｄ２で示す両面側の領域面積を示す積分値の合計値は同等となる必要がある。他方で、ガラス基板の端部では実際にはもっと複雑な応力分布になっている。化学強化ガラス基板の板厚は、０．０５〜２ｍｍが好ましい。
また、化学強化ガラス基板の他に物理強化ガラスにおいても、概念的にはガラス基板の主面の中央あたりで表面側の圧縮応力と内部の引張応力がバランスする必要がある事情は同じであるが、物理強化ガラスにあっては、内部側の引張応力の分布が板厚方向に均等ではなく、板厚方向に中心部側が最も高く、ガラス基板表面に近づくにつれて徐々に下降する分布、いわゆる放物線状の分布となる。ガラス基板の端部では、化学強化ガラス基板と同様に実際には複雑な応力分布になっている。物理強化ガラス基板の板厚は、２〜２０ｍｍが好ましい。本発明は両方式の強化ガラス基板に適用することができるので、応力分布の状態について図２を基に説明した状態に限るものではなく、本発明では化学強化ガラス基板と物理強化ガラス基板のいずれについても適用できるのは勿論である。
【００２３】
図２に示す応力分布を有する強化ガラス基板１に対し、図３に示す如く表面層に切断予定溝３を形成すると、その応力状態は切断予定溝３を形成した部分の圧縮応力の所定領域が除去され、対になる切断予定溝３、３により挟まれた内部側領域に、図２に示す応力状態の場合に形成されていた引張応力よりも低い引張応力が形成された芯材部２ｃが存在する状態とされる。
図２に示す状態の引張応力よりも低い引張応力が、対になる切断予定溝３、３間に形成された図３に示す状態の強化ガラス基板１であるならば、対になる切断予定溝３、３の間に存在する芯材部２ｃにおいて、強化ガラス基板１をレーザー切断あるいはスクライブなどの手法により切断予定溝３に沿って切断することが可能となる。この際、強化ガラス基板１の自走破壊を防止することができる。
【００２４】
この切断を可能とするために本実施形態の強化ガラス基板１では、板厚方向両側の板表面２ａに切断予定溝３を形成し、板厚方向中心位置（強化ガラス基板１の平面視上下に位置合わせされた切断予定溝３、３の間の中心位置）の芯材部２ｃにおける引張応力の値を、平面視切断予定溝３が形成されていない強化ガラス基板１の他の領域であって、その領域における板厚方向中心位置の芯材部２ｃに形成された引張応力よりも小さくする構造とする必要がある。芯材部２ｃにおける引張応力の値を３０ＭＰａ以下とし、平面視切断予定溝３が形成されていない強化ガラス基板１の他の領域であって、その領域における板厚方向中心位置の芯材部２ｃに３０ＭＰａ超の引張応力が形成された構造とすることが好ましい。
【００２５】
ところで、発明者らの本発明に係る実験により、一般的な強化ガラス基板において板厚方向中心部に２５ＭＰａ以下の引張応力を形成した強化度の強化ガラス基板であれば、切断後に発生するクラックの数を無視すれば従来の切断技術において切断することは可能であることがわかっている。他方、発明者らの実験によると、そのクラックの数は強化ガラス基板の板厚によって変化するが、板厚方向中心部に３５ＭＰａ程度以上の引張応力、あるいは４０ＭＰａ以上の引張応力を形成した強化度の強化ガラス基板では、複数のクラックを発生させない切断はできないこともわかっている。これは、通常の切断方法が、表面の圧縮応力が作用している表面層を削って一気に内部側の引張応力を開放しようとした場合、複数のクラックが自走して強化ガラス基板が破壊する現象が起こるためである。
【００２６】
この点において本実施形態の強化ガラス基板１であるならば、たとえば、板厚方向両側の板表面２ａに切断予定溝３を形成し、板厚方向に並ぶ切断予定溝３、３間における板厚方向中心位置の引張応力を３０ＭＰａ以下とし、板厚方向中心位置であって強化ガラス基板１の面方向に切断予定溝３、３から外れた位置の引張応力を３０ＭＰａ超とすることにより、切断予定溝３に対応する芯材部２ｃ領域の引張応力を緩和しているので、切断予定溝３の形成後にいつでも切断予定溝３の位置に沿って強化ガラス基板１をスクライブあるいはレーザー切断などの切断方法により、自走破壊することなく切断ができる。
【００２７】
なお、一例として強化ガラス基板の表面に形成する圧縮応力の大小により板厚方向中心に形成される引張応力は例えば４０ＭＰａ、６０ＭＰａ、８０ＭＰａなどのように変わるが、例えば板厚方向中心部に４０ＭＰａ、６０ＭＰａ、８０ＭＰａの引張応力を生じた強化ガラス基板であっても、切断予定溝３、３間における板厚方向中心位置の引張応力を３０ＭＰａ以下とすることが好ましい。切断予定溝３、３間における板厚方向中心位置の引張応力は、２５ＭＰａ以下とすることがより好ましい。切断予定溝３、３間における板厚方向中心位置の引張応力は、２０ＭＰａ以下とすることがさらに好ましい。切断予定溝３、３間における板厚方向中心位置の引張応力は、１０ＭＰａ以下とすることがさらにいっそう好ましい。切断予定溝に対応する板厚方向中心位置の引張応力は低ければ低いほど自走破壊の可能性は下がる。
【００２８】
強化ガラス基板の板表面の圧縮応力は、その表面圧縮応力が大きいほど、表面強度が増加するが、その分、破壊時のクラックの密度（ガラスの細片密度）が大きくなるため、化学強化ガラス基板の場合で１００ＭＰａ以上、１５００ＭＰａ以下が好ましい。物理強化ガラス基板の場合には、圧縮応力が比較的小さい倍強度ガラスと呼ばれるものから通常の建築用の物理強化ガラスがあるため、表面圧縮応力は４０ＭＰａ以上、１５０ＭＰａ以下が好ましい。
【００２９】
なお、本発明は強化ガラス基板に切断予定溝を形成するものであり、強化ガラス基板を製作する前に切断予定溝を形成してから強化ガラス基板にする工程によって製作される場合の切断予定溝に対応する領域の残留応力分布は、本発明の強化ガラス基板または本発明の方法による強化ガラス基板の場合の残留応力とは異なる。
【００３０】
強化ガラス基板１を構成するガラス組成の一例として、モル％で、ＳｉＯ２ ５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３ ４〜１６％、Ｂ２Ｏ３ ０〜５％、Ｎａ２Ｏ ０．１〜２０％、Ｋ２Ｏ ０〜１５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０．５〜１３％含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯおよびＦを含有せず、且つモル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）の値が０．０５〜２である組成を挙げることができる。
【００３１】
強化ガラス基板１を切断する場合の具体方法として、切断予定溝３の底部にカッターによりスクライブ線を加工し、機械的なブレイク（「折り」ともいう。）操作により切断することができる。また、切断予定溝３の底面に沿ってレーザービームを走査して切断することもできる。
例えば一例として、焼結ダイヤ等のカッターホイールを用いて刃先荷重を正確に設定し、切断予定溝３の底部に沿ってスクライブラインを形成後、傾斜動作可能なテーブル上に強化ガラス基板１を固定し、スクライブラインに沿って曲げモーメントを与えて機械的にブレイクする方法を選択できる。図４にこの強化ガラス基板１をブレイクした状態の一例を示す。
また、レーザーによる切断ではレーザー出力を調節しながら低速で走査することで全幅切断が可能であるが、切断予定溝３の底面にブレードを用いて予備的に加工痕を形成し、レーザーによる切断の初期起点として利用し、強化ガラス基板１の切断予定溝３に沿って冷却処理を施すことで初期起点のクラックを伝搬させて切断することもできる。
【００３２】
ところで、本発明に係る強化ガラス基板の表面に形成する切断予定溝３の横断面輪郭形状は、図１〜図３に示した逆台形状に限らず、図５に示す如く矩形状横断面輪郭の角溝型の切断予定溝１０であっても良く、図６に示す如く底面を曲面１１ａとした蒲鉾型横断面輪郭のＵ字溝型の切断予定溝１１であっても良く、図７に示す如くＶ字状横断面輪郭のＶ溝型の切断予定溝１２であっても良く、図８に示す如くアール部１３ａを備えたＶ字溝型の切断予定溝１３であっても良い。
図５に示す切断予定溝１０を備えた強化ガラス基板１５であっても、図６に示す切断予定溝１１を備えた強化ガラス基板１６であっても、図７に示す切断予定溝１２を備えた強化ガラス基板１７であっても、図８に示す切断予定溝１３を備えた強化ガラス基板１８であっても、先に図１に示す切断予定溝３を備えた構成の強化ガラス基板１と同様に、自走破壊させることなく切断ができる特徴を備える。
【００３３】
また、図７、図８に示す強化ガラス基板１７、１８に形成されている切断予定溝１２、１３にあっては、溝内側面が強化ガラス基板１の基板表面２ａに対し斜めに接続するか、アール部１３ａを介して滑らかに接続するので、切断予定溝１２、１３を介して切断した後のガラス板材は、その外周端面を面取りした状態とされるので、従来の強化ガラス基板の面取りが容易にはできず、自走破壊する危険が高かったことを考慮すると、自走破壊させることなく目的の大きさ、形状に切断し、しかも端部の面取りを行ったガラス板材を得ることができる。
【００３４】
切断予定溝の深さについては、余りに大きくすると、強化ガラス基板における断面欠損が大きくなり、ハンドリング中に割れ易くなるおそれがある。この観点からは、強化ガラス基板の溝の深さは、板厚の３５％以下に留めることが好ましい。ハンドリング時にかかる外力を大きく想定する場合には、強化ガラス基板の溝の深さは、板厚の３０％以下に留めることがより好ましい。ハンドリング時の外力をさらに大きく想定する場合には、強化ガラス基板の溝の深さは、板厚の２０％以下に留めることがさらに好ましい。
【００３５】
なお、本発明においては、強化ガラス基板を切断後面取りする工程を形成しても差し支えないので、切断予定溝に沿って上述の強化ガラス基板１５、１６を切断後更に面取り加工を行っても良い。切断後の強化ガラス基板１５、１６は自走破壊するおそれを有しているので、低速で端面加工を行い、自走破壊しないように面取り加工することが好ましい。
【００３６】
図９と図１０は化学強化された溝切り加工をする前の強化ガラス基板である強化ガラス基板用素板２に対し、ダイシング装置２０により溝切り加工を行い、切断予定溝３を形成している状態の一例を示す斜視図である。
これらの図に示す如くドーナツ盤状のブレード２１を回転自在に備えたダイシング装置２０を用い、水平に回転自在な回転テーブル２２上に強化ガラス基板用素板２を設置し、強化ガラス基板用素板２を適切な方向に向けて回転テーブル２２を停止させ、回転中のブレード２１の周面を強化ガラス基板用素板２の表面に押し当てて低速加工することにより直線状に切断予定溝３を形成する。この走査を繰り返すことで、強化ガラス基板用素板２の上面に必要本数の切断予定溝３を形成する。この後、回転テーブル２２を９０度回転させて強化ガラス基板用素板２の向きを９０度変更し、図１０に示すように再度切断予定溝３を複数形成することにより、図１（Ａ）に示す格子状の切断予定溝３を設けた強化ガラス基板１を得ることができる。
【００３７】
ここでは表面に圧縮応力を形成した強化度の高い溝切り加工をする前の強化ガラス基板用素板２に切断予定溝３を形成するので、数万ｒｐｍで回転中のブレード２１を１０ｍｍ／秒以下、例えば、１〜５ｍｍ／秒程度の低速で走行移動させてダイシングすることが好ましい。ダイシング時に用いるブレードはメタルボンド砥石などからなるブレードを適用することができる。
円盤状のブレードにより強化ガラス基板用素板２に切断予定溝３を、低速でダイシングするならば、ブレードの先行刃が圧縮応力の作用している表面層を分断しつつ切断予定溝３を形成してゆくので、切断予定溝３の下側に位置する芯材部２ｃの引張応力を確実に低減できる。
なお、切断予定溝の加工は、ダイシングの他に、レーザー加工、エッチングなどの方法を適用できる。特に、レーザー加工する場合は、溝の表面付近の残留応力をレーザー加工する長さ方向に渡って緩和できるので、他の方法に比べて、自走破壊の可能性がより低くなるので好ましい。また、レーザー加工とエッチングをする場合には、その方法の特性として、溝に角部が発生しにくい傾向を示す。これは、外力に対する応力集中を低減する意味で好ましい。
【００３８】
前述の処理により切断予定溝３を形成してなる強化ガラス基板１を切断予定溝３に沿って切断して得たガラス板材は、携帯電話機器やＰＤＡなどの小型電子機器用として、あるいは、タッチパネル用ガラス基板、液晶表示装置用前面カバーガラス、光学カバーガラス、太陽電池用カバーガラス、あるいは薄膜型太陽電池用ガラス基板等に広く適用することができ、その他、ガラス板材の一面側に反射防止膜（アンチ・リフレクション膜）を設けた構造、ガラス板材の一面側にＩＴＯ（インジウム・スズ酸化皮膜）などに代表される透明導電膜を設けた構造、ガラス板材の一面側にアルカリバリア膜などの機能性被膜を形成した構造のガラス板材としても適用することができる。
【００３９】
例えば、図１１にノート型コンピュータ用の液晶パネル保護前面ガラスに適用した例を示す。この例のノート型コンピュータ（電子機器）３０は、キーボード３１、スライドセンサ３２を薄型の筐体３３に備え、内部に情報処理装置、画像処理装置などを備えた本体３５と、本体３５に対して折り畳み自在に接続された薄型パネル状の画像表示部３６を備え、この画像表示部３６に組み込まれた液晶表示パネルを保護するために液晶表示パネルの前面側に保護ガラスとして上述の強化ガラス基板１を切断してなるガラス板材３７が設けられている。
このノート型のコンピュータ３０のように液晶表示パネルの前面側に保護用として強化ガラス基板１を切断してなるガラス板材３７を適用することで、その内部側の液晶表示パネルおよびその周囲の電子部品を強度の高いガラス板材３７で保護できる。
【実施例】
【００４０】
「実施例１：強化ガラス基板に対する溝加工試験」
強化ガラス基板が、板厚方向中央部の比較的大きい引張応力を有する場合に、実際に溝加工が可能かどうかについて確認するために、溝加工のためのダイシングを行った。
まず、モル％で、ＳｉＯ２ （６４．３）％、Ａｌ２Ｏ３ （６．０）％、Ｎａ２Ｏ （１２．０）％、Ｋ２Ｏ （４．０）％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ （１１．２）％、ＺｒＯ２（２．５）％含有する組成となるように原料を調合し、溶融して板状に成形し、厚さ０．９７５ｍｍのガラス基板を得た。
得られたガラス基板を４２５℃のＫＮＯ３溶融塩中に５．５時間浸漬するイオン交換処理を行い、強化ガラス基板を製作した。この強化ガラス基板の表面層の圧縮応力値は７００ＭＰａ、圧縮応力層の厚みは５０μｍ、板厚方向中央部の引張応力は４０ＭＰａ、ヤング率は７８０００ＭＰａ、線膨張係数は９．１×１０−６であった。なお、切断試験に供したサンプルの大きさは、縦４００ｍｍ、横４００ｍｍであった。
【００４１】
この強化ガラス基板に、ダイシングにより溝間隔を縦１ｍｍ、横２０ｍｍで格子状に溝加工をした。ダイシングは、東京精密社Ａ−ＷＤ−２００Ｔのダイシング加工機を利用した。ブレードの幅を０．１５ｍｍ、ブレードの回転数を３３０００ｒｐｍ、送り速度を１ｍｍ／秒、加工深さを０．５ｍｍとして実験を行った。この場合、溝幅が０．１５ｍｍなので溝幅／板厚が０．２で、溝深さ／圧縮応力層の厚さが１０である。以下では、圧縮応力層の厚さを、ＤＯＬ（デプスオブレイヤー）とする。この条件で加工した結果、強化ガラス基板１０枚中７枚溝加工に成功した。これより、板厚方向中央部の比較的大きい引張応力を有する場合でも、実際に溝加工が可能であることが確認できた。他方、すべての強化ガラス基板でダイシングに成功できなかったので、溝加工にあたって安定した結果を得る条件を探索する目的で、次に示す応力シミュレーションを実施した。
【００４２】
「実施例２：強化ガラス基板の応力シミュレーションおよび切断試験」
前述の試験の結果に基づいて、切断予定溝の大きさを検討するために応力シミュレーションを行った。ここでは、実施した応力シミュレーション、その妥当性を確認するための強化ガラス基板の切断試験の結果、およびその試験結果とシミュレーションの結果との比較について説明する。
以下に、本発明に係る切断予定溝を備えた強化ガラス基板の応力シミュレーションの結果について説明するが、本願発明は以下のシミュレーション結果に限定されるものではない。
ＭＳＣ社製非線形構造解析プログラムＭＳＣ.ＭＡＲＣ ｖｅｒｓｉｏｎ２００５ｒ３を用いて強化ガラスの切断予定溝の有無に伴う強化ガラス基板に発生する応力のシミュレーションを行った。
【００４３】
シミュレーション条件として詳しくは、図１２（Ａ）に示す如く水平に設置した矩形板状の強化ガラス基板４０を想定し、図１２のＸ方向（左右方向）に幅を２等分する直線状の切断予定溝４１を強化ガラス基板４０の上面側と下面側の両方の板表面中央に設定し、これら切断予定溝４１に直交する断面４２に沿って応力を解析した。断面４２に沿って左右方向がＸ方向であり、断面４２に沿って上下方向がＹ方向、切断予定溝４１の延在方向がＺ方向に設定される。
板表面の圧縮応力（ＳＣ）８００ＭＰａ、板厚方向中央部の引張応力（ＣＴ）３５．３ＭＰａ、板表面の圧縮応力層の厚さ（ＤＯＬ）４０μｍ、板厚０．９ｍｍ、強化ガラス基板のヤング率８００００ＭＰａ、ポアソン比０．２に設定した。また、強化ガラス基板の板表面に仮想的に圧縮応力を形成するための線膨張係数は９．１×１０−６／℃とした。
図１２（Ｂ）に示す断面４２に沿って強化ガラス基板の上下の板表面を膨張させて上述のＳＣとＤＯＬとなるように設定した後、図１２（Ｄ）に示す如くガラス本体の上下の板表面に所定幅の切断予定溝を形成し、図１２（Ｅ）に示す如く切断予定溝の幅方向中央部分にて強化ガラス基板の半分を除去したモデルとして解析に用いた。
【００４４】
また、切断予定溝の形成位置に沿って切断予定溝を形成することなく強化ガラス基板を切断した後の応力負荷状態を３次元解析するため、図１３に示すモデルを作成した。
図１３に示す如く水平に設置した矩形板状の強化ガラス基板４５を想定し、図１３のＸ方向（左右方向）に幅を４等分する位置の１つに設けた直線状の切断予定溝４６を強化ガラス基板４５の上面側と下面側の両方の板表面中央に設定し、これら切断予定溝４６に直交する深さ半分の断面４８に沿って応力解析した。断面４８に沿って左右方向がＸ方向であり、断面４８に沿って上下方向がＹ方向、切断予定溝４１の延在方向がＺ方向に設定されている。この３次元解析では１／８モデルを使用した。具体的には、解析要素タイプとして６面体要素（ＭＳＣ．ＭＡＲＣでの要素タイプ７番）を利用した。
詳細条件は先の例と同等であり、板表面の圧縮応力（ＳＣ）８００ＭＰａ、板厚方向中央部の引張応力（ＣＴ）３５．３ＭＰａ、板表面の圧縮応力層の厚さ（ＤＯＬ）４０μｍ、板厚０．９ｍｍ、ガラスのヤング率８００００ＭＰａ、ポアソン比０．２に設定した。
【００４５】
切断予定溝４６に沿って強化ガラス基板４５を切断した場合に生じる最大主応力は、図１４に示す応力分布のようになった。図１４に示す強化ガラス基板の右端が、図１３に示す切断予定溝４６に沿った割断面に相当する。なお、図１４に示す如く強化ガラス基板４５に区画した断面４８は強化ガラス基板４５の厚さ半分の領域を示し、この領域についてシミュレーションしたが、このシミュレーションは厚さ方向に上下対称モデルであるので、シミュレーションの計算は断面４８の領域のみ行い、表示のみフルモデル化している。また、図１４では、発生する変形量を拡大して、切断面の角部の変形の特徴がわかるように表示している。
【００４６】
図１４に示す結果から、強化ガラス基板に切断予定溝を形成することなく、切断予定溝を形成するべき位置に沿って強制的に切断すると、強化ガラス基板の板表面に圧縮応力を形成した表面層の部分が切断面に対し直角方向に突き出るように角状に変形し、その部分の内側に約２００ＭＰａに達する応力集中を生じることが分かった。即ち、強化ガラス基板を特定の切断面に沿って切断すると、この角状の突き出し部分が切断面を挟む強化ガラス基板の両側から瞬時に生じるため、実際の強化ガラス基板をスクライブ等で割断しようとしてもこの突き出し部分の衝突が生じる結果、強化ガラス基板に衝撃を与え、強化ガラス基板を粉砕してしまう原因となることをこのシミュレーションで確認できた。なお、板厚方向中央部の引張応力（ＣＴ）が大きい場合には、前述のとおり、この角部の存在の有無によらず、自走破壊する。
【００４７】
次に、このシミュレーション結果が実際の強化ガラス基板の切断状態を正確に示しているか否かを検証するため、切断予定溝を形成していない強化ガラス基板を実際に割断する試験を行い、強化ガラス基板に発生する残留応力の測定を行った。
前記組成の強化ガラス基板の表面を鏡面に加工し、得られたガラス板の複屈折をオリンパス社製偏光顕微鏡ＢＸ５１によって測定した。さらに、レタデーション値は偏光顕微鏡にＨＩＮＤＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製複屈折イメージングシステムＡｂｒｉｏによって測定した。測定波長は５４６ｎｍである。その結果を図１５に示す。図１５に示す如く強化ガラス基板の切断面の角部において明るい光の集合した領域が主応力の高い応力集中領域であり、図１５の端面（切断面）の図の左右の角部の表面層に近い部分に明るい光の集合領域（応力集中領域）が形成されており、この応力集中領域の中に生じている最大応力は約２００ＭＰａに相当することが判明した。この図１５に示す結果は、先の図１４に示す切断時のシミュレーションの応力分布の結果とほぼ同じであることが確認できた。従って、上述の強化ガラスの応力シミュレーション結果の信憑性が極めて高いと言える。
【００４８】
次に、先に記載した条件に沿ってＭＳＣ社製非線形構造解析プログラムＭＳＣ.ＭＡＲＣ ｖｅｒｓｉｏｎ２００５ｒ３を用いて強化ガラス基板に矩形状の切断予定溝を形成した場合の応力シミュレーションを行った。
先に説明した図１２（Ｄ）に示す強化ガラス基板の板厚０．９ｍｍの切断予定溝加工後のモデルと同等モデルを図１６に示す如く選定し、横断面輪郭矩形状の切断予定溝の溝深さをＤと設定し、切断予定溝の幅をＡと設定し、上下の切断予定溝に挟まれた板厚方向中央位置の強化ガラス基板におけるＸ方向の応力を計算した。具体的には、溝深さＤを０．００４ｍｍ（ＤＯＬの９％）、０．０１４ｍｍ（ＤＯＬの３５％）、０．０２８ｍｍ（ＤＯＬの７０％）、０．０４２ｍｍ（ＤＯＬの１０６％）、０．０６３ｍｍ（ＤＯＬの１５８％）のそれぞれの場合について、切断予定溝の幅Ａの値を０．０２、０．２０、０．３９、０．７０、１．０２、１．６４ｍｍとして、板厚方向中央位置のＸ方向応力との相関関係を計算した。図１７に、その結果を示す。図１７のグラフの横軸には溝幅を板厚で基準化した値を示し、縦軸には溝加工前後の板厚中心位置のＸ方向応力の比を示す。
【００４９】
図１７に示す結果から、以下のことがわかった。第一に、溝加工による板厚中央部の引張応力の実用上の低減効果を得るには、少なくとも溝の深さを、表面層ＤＯＬの９％以上とすることが好ましい。この範囲にすることによって、溝幅を大きくすれば、溝加工前の板厚中央部の引張応力を少なくとも１０％程度低減できる。また、溝の深さを、ＤＯＬの３５％とすると、溝幅をある程度大きくすれば、溝加工前の板厚中央部の引張応力を５０％程度低減できる。さらに、溝の深さを、ＤＯＬの７０％とすると、溝幅を大きくすれば、溝加工前の板厚中央部の引張応力を９０％程度低減できる。さらにまた、溝の深さを、ＤＯＬの１０６％とすると、溝幅を大きくすれば、溝加工前の板厚中央部の引張応力を９５％程度低減できる。
【００５０】
第二に、溝加工による板厚中央部の引張応力の実用上の低減効果を得るには、溝幅を、溝幅Ａ／板厚が０．２以上、０．７以下にすることが好ましい。溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．２以上となることによって、溝深さをＤＯＬと同じにすると、溝加工前の板厚中央部の引張応力を２０％程度以上低減できる。溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．７以下となることによって、溝深さをＤＯＬの３５％としても、溝加工前の板厚中央部の引張応力を３０％程度低減できる。また、溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．６となることによって、溝深さをＤＯＬの３５％とすると、溝加工前の板厚中央部の引張応力を３０％程度低減できる。さらに、溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．５となることによって、溝深さをＤＯＬの７０％とすると、溝加工前の板厚中央部の引張応力を４０％程度低減できる。さらに、溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．５となることによって、溝深さをＤＯＬの１０６％とすると、溝加工前の板厚中央部の引張応力を５０％程度低減できる。さらにまた、溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．４となることによって、溝深さをＤＯＬの１０６％とすると、溝加工前の板厚中央部の引張応力を４０％程度低減できる。
【００５１】
以上の如く、強化ガラス基板に切断予定溝を形成することによって切断予定溝形成部に対応する板厚方向中央部分の引張応力を、切断予定溝形成部以外の部分に対応する板厚方向中央部分の引張応力よりも小さくできることを確認し、さらに切断予定溝の深さと幅の好的な範囲について設定できることがわかった。また、図１７に示す結果に基づけば、切断予定溝の深さと幅の範囲については、強化ガラス基板に求められるその他の条件、たとえば強化ガラス基板の強度の違いなどがあっても、それらを考慮して工業的に適宜決定できる。たとえば、図１７において、溝を形成する前の強化ガラス基板の板厚方向中央部の引張応力が６０ＭＰａの場合には、溝形成後の溝形成部分に対応する板厚方向中央部の引張応力を３０ＭＰａにするためには、縦軸の値を０．５として該当する関係を選択すればよい。すなわち、溝深さ／ＤＯＬが１．５８の場合には溝幅／板厚を０．４程度にすればよく、溝深さ／ＤＯＬが０．３５の場合には溝幅／板厚を１．１程度にすればよいことになる。
また、溝を加工する工程での歩留まりを上げることを優先するならば、溝の深さは、圧縮層の厚みを超えない、すなわち、溝深さ／ＤＯＬが１．０未満の条件で、所定の切断予定溝以外の部分の板厚方向中央部の引張応力の値に対して、溝に対応する部分の板厚方向中央部の引張応力が所定の割合になるような条件を選択することが好ましい。
【００５２】
図１８に、一例として切断予定溝の深さを０．０２８ｍｍ、溝幅を０．０２ｍｍとした場合のシュミュレーションによるＸ方向の引張応力分布の結果を示す。図１８の色の濃淡は、Ｘ方向の引張応力の大小を示す。具体的には、白っぽいほど引張応力が大きく、黒っぽいほど引張応力が小さい。溝部分の板厚方向中央部では、溝加工の無い部分の板厚中央に比べて引張応力が９０％程度まで低下している。また、図１８から、強化ガラス基板には、表面層に圧縮応力が生じ、これとバランスするように内部には引張応力が生じているが、図１８のような溝加工を行えば表面層の圧縮応力が低下し、これと同時に内部の引張応力も低下することがわかる。以上のように、図１８から、確かに、溝に対応する板厚方向中央の引張応力は、それ以外の部分に対応する板厚方向中央部の引張応力よりも、小さくなっていることが確認できた。
【００５３】
次に、先に説明した図１２（Ｄ）に示す解析モデルと同等モデルを選定し、Ｖ字状の切断予定溝（Ｖ溝底角４５゜）の深さを種々の値とした場合のシミュレーションを行った。具体的には、強化ガラス基板の板厚０．９ｍｍの切断予定溝加工において、溝深さをＤと設定し、溝深さＤを０．０６ｍｍ（ＤＯＬの１５０％）、０．１５ｍｍ（ＤＯＬの３７５％）、０．２５ｍｍ（ＤＯＬの６２５％）、０．３５ｍｍ（ＤＯＬの８７５％）の場合について、上下の切断予定溝に挟まれた板厚方向中央位置のＸ方向応力との相関関係を計算した。図１９にその結果を示す。図１９のグラフの横軸には溝幅を板厚で基準化した値を示し、縦軸には溝加工前後の板厚中心位置のＸ方向応力の比を示す。
【００５４】
Ｖ溝の場合、溝の深さに応じて溝の幅が大きくなるため、溝幅を板厚で基準化した値の減少が、図１７に示した矩形溝の場合の溝深さＤ／ＤＯＬ＝１．５８の場合に近い傾向を示す。いずれにしても、矩形溝の場合でも、Ｖ溝の場合でも、溝加工による板厚中央部の引張応力を低減する効果がある。ただし、Ｖ溝の場合には、矩形溝に比べて、同じ溝深さでも強化ガラス基板の表面の圧縮応力を除去する体積の割合が小さいため、その分、溝深さを大きくしないといけないことがわかる。溝加工による板厚中央部の引張応力の実用上の低減効果を得るには、溝幅を、溝幅Ａ／板厚が０．２以上、０．７以下にすることが好ましい。溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．２以上となることによって、溝加工前の板厚中央部の引張応力を２０％程度以上低減できる。溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．７となることによって、溝加工前の板厚中央部の引張応力を最大で９０％程度低減できる。また、溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．６となることによって、溝加工前の板厚中央部の引張応力を８０％程度低減できる。また、溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．５となることによって、溝加工前の板厚中央部の引張応力を７０％程度低減できる。さらに、溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．４となることによって、溝加工前の板厚中央部の引張応力を５０％程度低減できる。さらにまた、溝幅が、溝幅Ａ／板厚で０．３となることによって、溝加工前の板厚中央部の引張応力を４０％程度低減できる。
以上の如く、切断予定溝の深さと幅の好的な範囲について設定できる。また、図１９に示す結果に基づけば、切断予定溝の深さと幅の範囲については、強化ガラス基板に求められるその他の条件があっても、それらを考慮して適宜決定できる。
【００５５】
図２０に、一例として先に記載した条件のうち、溝深さ０．０６ｍｍ（この場合に溝幅は２倍の０．１２ｍｍ）の場合のシミュレーションのＸ方向の引張応力分布の結果を示す。図１８と同様に色の濃淡はＸ方向の引張応力の大小を示す。図２０から、矩形溝加工の場合と同様に、Ｖ溝部分の板厚方向中央部では、Ｖ溝加工の無い部分の板厚方向中央部に比べて応力が９０％程度まで低下している。その他の部分おいても、溝形状によらず矩形溝の場合とほぼ同様であることがわかった。
【００５６】
「実施例３」
モル％で、ＳｉＯ２ （６４．３）％、Ａｌ２Ｏ３ （６．０）％、Ｎａ２Ｏ （１２．０）％、Ｋ２Ｏ （４．０）％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ （１１．２）％、ＺｒＯ２（２．５）％含有する組成となるように原料を調合し、溶融して板状に成形し、厚さ０．９ｍｍのガラス基板を得た。
得られたガラス基板を４２５℃のＫＮＯ３溶融塩中に５．５時間浸漬するイオン交換処理を行い、強化ガラス基板を製作した。この強化ガラス基板の表面層の圧縮応力値は８００ＭＰａ、圧縮応力層の厚みは４０μｍ、板厚方向中央部の引張応力は３９ＭＰａ、ヤング率は７８０００ＭＰａ、線膨張係数は９．１×１０−６であった。
【００５７】
この溝切り前の強化ガラス基板に対し、東京精密社製、Ａ−ＷＤ−２００Ｔのダイシング加工機を用い、回転数３３０００ｒｐｍ、送り速度５ｍｍ／秒、ブレードはメタルボンド番手：＃６００、ブレード径φ６０ｍｍ、ブレード先端幅０．７０ｍｍで切断予定溝の溝加工を行ない、強化ガラス基板の上下対称位置に直線状の深さ０．０３ｍｍ、幅０．６ｍｍの切断予定溝を形成する。この強化ガラス基板の上面と下面の切断予定溝間の板厚方向中央部の引張応力を計測すると、約１８ＭＰａとなる。
この切断予定溝入りの強化ガラス基板に対し、三星ダイヤモンド工業製、焼結ダイヤからなる角度１３５度、ホイール直径３ｍｍ品を用い、刃先荷重１２Ｎ、速度１００ｍ／ｓにて切断予定溝の底面にスクライブ線を入れ、その後、ブレイクについて傾斜動作可能なテーブルに固定して曲げモーメントを与え、切断予定溝の底面のスクライブ線に沿って強化ガラス基板を機械的に切断することができる。
【００５８】
また、切断予定溝入りの強化ガラス基板に対し、ビーム波長１０．６μｍである三星ダイヤモンド工業製のＭＯＤＥＬ：ＭＳ９００Ｌの炭酸ガスレーザースクライブ装置を用いて、有効ビームパワー１２０Ｗ、冷却用ミスト発生ノズルからの吐出水量５ｃｃ／分、走行速度１５０ｍｍ／秒で走査することにより強化ガラス基板を切断予定溝に沿って自走破壊なくスクライブすることができる。この時、切断予定溝がメタルボンドブレード＃６００番手により加工されていることにより、微細な加工痕が切断予定溝底部に形成されている場合には、初期亀裂を生成させる手順を省略して、容易にスクライブすることができる。特に、溝加工がＶ溝形状である場合にこの効果が高い。
また、レーザースクライブした後に、傾斜動作可能なテーブルに固定して曲げモーメントを与え、切断予定溝の底面のスクライブ線に沿って強化ガラスを機械的に切断することができる。
また、このレーザースクライブ装置を用いて、有効ビームパワー８０Ｗ、走行速度を３０ｍｍ／秒で走査させることで、溝加工部に沿って自走破壊することなく、厚み方向を一度に割断させることができる。この時も、初期亀裂を生成させる手順を省いて割断させることが可能である。  
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の強化ガラス基板は、切断予定溝に沿って切断することにより、携帯電話機器やＰＤＡなどの小型電子機器用として、あるいは、タッチパネル用ガラス基板、液晶表示装置用前面カバーガラス、光学カバーガラス、太陽電池用カバーガラス、あるいは薄膜型太陽電池用ガラス基板、建築用ガラス板や自動車用ガラス板等に広く適用できる目的の大きさのガラス板材を提供できる。
【符号の説明】
【００６０】
１…強化ガラス基板、２…強化ガラス基板用素板、２ａ…板表面、２ｂ…表面層、２ｃ…芯材部、３…切断予定溝、３ａ…底面、３ｂ…内側面、１０、１１、１２、１３…切断予定溝、１５、１６、１７、１８…強化ガラス基板、２０…ダイシング装置、２１…ブレード、３０…コンピュータ（電子機器）、３６…画像表示部、３７…ガラス板材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図２０】
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