JP2009280452A - ガラス基板及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レーザースクライブ法を経て得られたガラス基板の端面の機械的強度を保持する技術を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明のガラス基板は、母ガラスを割断して形成された矩形状のガラス基板であり、該ガラス基板は炭酸ガスレーザーからのレーザー光を母ガラス板表層に照射することで該板表層を加熱し、その直後に加熱された部位に冷却水を浴びせることで形成されたスクライブ線に沿って折割することで得られた端面を有し、さらに該端面の部位の角部に面取りされた面を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザースクライブ法を経て得られるガラス基板の端面の機械的強度を保持させる技術に関する。

ガラスの切断方法として、炭酸ガスレーザーからの波長１０．６μｍのレーザー光をガラス板に照射することでガラス板表層を加熱し、その直後に加熱された部位に冷却水を浴びせること（当該手法でガラス板表層にスクライブ線を形成する方法を、以降で「レーザースクライブ法、又はレーザースクライブ」と呼ぶ場合がある）で、ガラス板表層にスクライブ線（以降、レーザースクライブ法で得られたスクライブ線を「レーザースクライブ線」と呼ぶ場合がある）を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至３）。当該方法でスクライブ線が形成されたガラス基板を折割すると、非特許文献１が掲載する日刊工業新聞の記事（２００４年６月３０日掲載）、相模新聞（２００４年９月２０日掲載）の記事によると、ダイヤモンドカッターを用いてスクライブ線を形成した場合とは異なり、研磨面取りや洗浄等の後工程を経ずに鏡面切断面が得られるとされている。
特表平８−５０９９４７号公報 特開２００５−３１４１９８号公報 特開２００７−２６１８８５号公報 株式会社レミのWebsite上の新聞掲載情報［平成２０年３月２８日検索］、インターネット＜http://www.lemi.jp/＞ 大和化成工業株式会社Website上の製品紹介「センラップ」［平成２０年５月１６日検索］、インターネット＜http://www.daiwa-rabin.co.jp/products/senrap/index.html＞ アイオン株式会社のWebsite上の製品紹介「クリスタルジスク」［平成２０年５月１６日検索］、インターネット＜http://www.aion-kk.co.jp/products/industrial/2_1_5_4.html＞ 株式会社レミのWebsiteの製品カタログ［平成２０年５月１６日検索］＜http://www.lemi.jp/pdf/catalog_j.pdf＞

レーザースクライブ法は、従来のダイヤモンドカッターや超硬ホイールカッターを使用してスクライブ線を得る方法よりもガラス基板にクラックや傷が生じがたい。従って、母ガラス（所定の形状のガラス基板を得るための当該ガラス基板よりも大面積のガラス板）にレーザースクライブ線を形成し、折割して得られたガラス基板は、その端面の機械的強度が強いものとすることができる。

当該レーザースクライブ法を経て得られたガラス基板は、研磨面取りや洗浄等の後工程を経ずに鏡面切断面が得られるものの、端面の部位の角部が意外にも耐衝撃性が低く、ガラス基板の搬送時や保管時に当該角部に物的な接触があると、当該角部にクラックや欠け等が生じやすく、結果としてガラス基板の端面の機械的強度を低下させることがあることがわかった。

本発明は、レーザースクライブ法を経て得られたガラス基板の端面の機械的強度を保持する技術を提供することを課題とする。

本発明のガラス基板は、母ガラスから割断されて形成された矩形状のガラス基板であり、該ガラス基板は炭酸ガスレーザーからのレーザー光を母ガラス板表層に照射することで該板表層を加熱し、その直後に加熱された部位に冷却水を浴びせることで形成されたスクライブ線に沿って折割することで得られ、該折割によって形成された端面の部位の角部に面取りされた面が形成されたものとなっていることを特徴とする。

レーザースクライブ線に沿って母ガラスを折割することで、母ガラスは割断され、鏡面切断された端面が形成される。そして該端面の角部に面取りされた面を形成することで、ガラス基板の角部の耐衝撃性を向上せしめる。レーザースクライブ法を経て得られたガラス基板は、ダイヤモンドカッターを用いてスクライブ線を形成した場合とは異なり、面取り面の領域を小さくすることができ、面取りの効率を向上させることができる。また、ガラス基板の端面の部位でない箇所、すなわち主面の面積を広く確保できるようになる。

そして、面取りされた面において、ガラス板表面（主面）と端面間の距離が３０〜５００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍとすることが好ましい。３０μｍ未満では、角部の耐衝撃性向上の効果が少ない場合があり、５００μｍ超では、主面の面積を面取り効率が低下することがある。

また、本発明のガラス基板は、さらには風冷強化や化学強化等、好ましくは化学強化によって板ガラスの機械的強度の向上がなされていることが好ましい。該 強化処理は、面取りされた面を形成された後になされることが好ましい。

本発明のガラス基板は、面内強度、端面強度及び角部の耐衝撃強度を著しく向上させることができ、また、面取り面の領域が少なく、ガラス基板の主面をその分だけ広く取ることができる。従って、本発明のガラス基板を有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ、ＰＤＰディスプレイ等のフラットディスプレイパネルのガラス基板として用いた場合、画像表示領域を広く確保することに効果を奏し、フラットディスプレイパネルが携帯電話、ＰＤＡ、ゲーム機等の携帯端末、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カーナビゲーションシステム等の表示素子ための領域が限定された物品に搭載されるときに効果を発揮する。

本発明のガラス基板は、好ましくは次の工程を有する方法によって得られる。
１）母ガラスの板表面に炭酸ガスレーザーからのレーザー光をガラス板に照射することでガラス板表層を加熱し、その直後に加熱された部位に冷却水を浴びせることでスクライブ線を形成する工程、
２）該スクライブ線に沿って折割する工程、
３）該端面の部位の角部に面取りされた面を形成する工程。

炭酸ガスレーザーからのレーザー光は、ガラス板表層にて吸収され、レーザー光に吸収した部位が発熱し、当該部位に局所的に圧縮応力が生じる。この圧縮応力が生じた状態で、冷却水等で当該部位を冷却すると、反対に引張応力が発生し、ガラス板表層に亀裂が生じる。当該亀裂を２次元的、好ましくは直線的に発生させることでレーザースクライブ線が形成される。

当該レーザースクライブ線を効率的に発生させるために、レーザースクライブ線を発生させる開始点には、ダイヤモンドカッター等で機械的に亀裂を生じさせておくことが好ましい。

また、面取りされた面を形成する工程において、角部の面取りを、酸化セリウム、酸化鉄、ダイヤモンド、炭化珪素等の研磨剤、好ましくは酸化セリウムの研磨剤を含む弾性体で行うことが好ましい。さらには、該弾性体を、ホイールのリム部に形成されているものとし、回転するホイールのリム部を端面の部位の角部にあてて研磨をすることが好ましい。

研磨剤を含む弾性体は、非特許文献２及び３に紹介されているようなものを使用できる、弾性体としては、合成ゴム、天然ゴム、ポリビニールアルコールからなるスポンジ等を使用することができる。

本発明で使用されるガラス基板は、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラスや、無アルカリガラス、硼ケイ酸塩ガラス等からなるものを使用でき、自動車用、建築用、表示装置用及び産業用ガラス等に通常用いられている板ガラスで、フロート法、デュープレックス法、ロールアウト法等に製造されるものを使用することが特に好ましい。ガラス種としては、クリアガラス、グリーンガラス、ブロンズガラス等の各種着色ガラスやＵＶ、ＩＲカットガラス、電磁遮蔽ガラス等の各種機能性ガラス、網入りガラス、低膨張ガラス、ゼロ膨張ガラス等防火ガラスに供し得るガラス、風冷強化ガラス、化学強化ガラス、合わせガラスを使用できる。前記した無機系のガラス以外にも、プラスチック製のガラス等も使用されうる。

ガラス基板の板厚は特に制限されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、特には０．２ｍｍ以上３．０ｍｍ以下、さらには、０．４ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。

矩形状のガラス基板（厚さ１．１ｍｍ、１８０ｍｍ×１００ｍｍ）は、３０枚作製された。

まず、フロート法で得られた厚さ１．１ｍｍのソーダ石化珪酸塩ガラスよりなる母ガラスに、株式会社ミレのレーザースクライバーシステム（詳細は、非特許文献４にて紹介されている）を用いて、レーザースクライブ線を形成し、折割を実施した。

その後、端面の部位の角部に、図１に示すようにホイールのリム部が酸化セリウム研磨剤を含む弾性体となっているホイール（センラップ弾性研磨ホイール；大和化成工業株式会社製）を押し当て、該ホイールを回転することで面取りされた面を形成した。得られたガラス基板の面取りされた面は、ガラス板表面（主面）と端面間の距離が１００μｍであった。その後、ガラスを化学強化してガラス基板を得た。得られたガラス基板は３０枚とも端面部にクラック、傷等は観察されなかった。

得られたガラス基板に対して下記評価を実施した。結果を表１に示す。
１）端面部の角部の耐衝撃性
端面部の角部の耐衝撃性評価方法を図２に示す。底面の直径１７ｍｍの円柱形状のステンレス製試験片６をガラス基板１の端面の部位２に接触させる。振り子の長さを４２０ｍｍ、振り子の重さを１Ｋｇ及び振り子の振り角度を２゜にした（株）上島製作所製アイゾット衝撃試験機を用いて試験片６に衝撃（最大荷重約３Ｎ）を加えた。当該試験を１５枚のガラス基板に行い、欠けが生じなければ「○」、欠けが１枚でも生じれば「×」として記録した。

２）４点曲げ端面強度試験
インストロン社製万能材料試験機Ｎ８８７１を使用し、ＪＩＳ Ｒ−１６０１（２００８年）に準拠し、下部支点間距離９０ｍｍ、上部荷重点間距離３０ｍｍ、クロスヘッド速度５ｍｍ／ｍｉｎとして、１５枚のガラス基板の４点曲げ強度を測定し、得られた値を平均して平均破壊応力を導き出した。さらにＪＩＳ Ｒ１６２５（１９９６年）に従って、ワイブルプロットを行い、０．１％破壊確率とワイブル係数を求めた。ワイブルプロットの結果は図３に示される。

比較例
端面の角部の面取りを実施しない以外は実施例１と同様の操作を行い、ガラス基板を３０枚得た。評価結果を表１に示す。

折割されたガラス板を面取りする工程の例を示す図である。 ガラス基板端面の角部の耐衝撃性を評価する方法を説明する図である。 実施例、比較例で得られたガラス基板の４点曲げ端面強度試験の結果をワイブルプロットしたものである。

符号の説明

１ ガラス基板
２ 端面の部位
３ リブ部が研磨剤を含む弾性体となっているホイール
４ 端面
５ 主面
６ ステンレス製の試験片
７ 振り子

Claims (5)

1. 母ガラスから割断されて形成された矩形状のガラス基板であり、該ガラス基板は炭酸ガスレーザーからのレーザー光を母ガラス板表層に照射することで該板表層を加熱し、その直後に加熱された部位に冷却水を浴びせることで形成されたスクライブ線に沿って折割することで得られた端面を有し、さらに該端面の部位の角部に面取りされた面を有することを特徴とするガラス基板。
2. 面取りされた面においてガラス板表面と端面間の距離が３０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板。
3. ガラス基板の製造方法であり、母ガラスの板表面に炭酸ガスレーザーからのレーザー光をガラス板に照射することでガラス板表層を加熱し、その直後に加熱された部位に冷却水を浴びせることでスクライブ線を形成する工程、該スクライブ線に沿って折割する工程、該端面の部位の角部に面取りされた面を形成する工程を有することを特徴とするガラス基板の製造方法。
4. 面取りされた面を形成する工程において、角部の面取りを、研磨剤を含む弾性体で行うことを特徴とする請求項３に記載のガラス基板の製造方法。
5. 面取りされた面を形成する工程の後にガラス基板の化学強化を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載のガラス基板の製造方法。

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