JP2010234518A - ガラス基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上させた上で、ガラス基板の研磨後の端面と表面および／または裏面との境界部に適正な面取り部を確実に形成すると共に、ガラス基板の端面の面性状と、当該端面の表面側および／または裏面側の境界部の面性状との関係を適切化して、ガラス基板の欠損や破損を効果的に抑止し、且つ、ガラスパーティクル等の問題をも回避する。
【解決手段】ガラス基板１の研磨処理後の端面３と表面２ａおよび裏面２ｂとのそれぞれの境界部ｚの少なくとも一方に、上記の研磨処理とは異なる特定研磨処理を施すことにより面取り部４を形成すると共に、面取り部４の特定研磨面の十点平均粗さＲｚ₂が、端面３の研磨面の十点平均粗さＲｚ₁よりも小さく、且つ、面取り部４の特定研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₂が、端面３の研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₁よりも大きく設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面および裏面の外周端相互間に存する端面に、表面および裏面のそれぞれの外周端から板厚方向中央部にかけて外方に突出する研磨面が形成された後、さらに適所に研磨処理が施されてなるガラス基板およびその製造方法に関する。

周知のように、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用に代表されるフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用などのガラス基板は、ＦＰＤの大画面化などに伴って大板化が推進されているのが現状である。この種のＦＰＤ用等のガラス基板は、ダウンドロー法やフロート法等を用いてガラスメーカーで成形した後、所定の寸法に切断されて出荷されるが、そのガラス基板における表面と裏面との外周端相互間に存する切断後の端面は、破面である。そのため、後工程において欠損や破損が生じ易く、これを防止することを目的として、その端面に対して研磨による面取り加工を施すのが通例である。

この切断後のガラス基板の端面に対する面取り加工は、複数回（例えば２回）にわたる研磨処理により行われるのが有利とされている。その一例として、特許文献１（段落［０００５］、［０００９］等）によれば、先ず、回転軸と平行な外周面が粗度の大きい研磨面とされた補助研磨砥石を用いて、当該ガラス基板の端面の予備的な粗研磨（一次研磨）を行い、然る後、回転軸と平行な外周面が粗度の小さい凹状の研磨面とされた研磨砥石を用いて、前記粗研磨処理部の仕上げ研磨（二次研磨）を行うことが開示されている。

そして、同文献の段落［０００５］に記載された研磨手法は、一次研磨および二次研磨の双方共に、ガラス基板の端面に、外方に凸状となる断面円弧形状の研磨面が形成されるように研磨処理を行うものであるのに対し、同文献の段落［０００９］に記載された研磨手法は、一次研磨により、ガラス基板の端面に、外方に凸状となる断面円弧形状の研磨面が形成されるように粗研磨処理を行った後、二次研磨により、当該端面の両側角部（当該端面と表面および裏面とのそれぞれの境部）を仕上げ研磨するものである。また、同文献の段落［０００９］には、二次研磨として、上下一対の仕上げ研磨用の回転砥石を、一次研磨処理後のガラス基板の端面に、４５°の角度で傾斜させて圧接させることが記載されている。

一方、特許文献２によれば、熱強化処理が施された熱強化ガラス板の表面と裏面との外周端相互間に存する端面に、外方に凸状となる断面円弧形状の研磨面を形成するための研磨処理（一次研磨）を施した後、その研磨処理後の端面と表面および裏面とのそれぞれの境部に、さらに４５°程度の傾斜をもって平面状の研磨面を形成するための研磨処理（二次研磨）を施すことが開示されている。また、同文献には、上記の断面円弧形状の端面の表面最大凹凸は０．０５ｍｍ以下となるように仕上げられると共に、当該端面と表面および裏面との境部の表面凹凸は０．００７ｍｍ以下となるように仕上げられることも開示されている。

特開２００２−５９３４６号公報 特開平９−２７８４６６号公報

ところで、上記の特許文献１、２に開示された研磨手法のうち、先ず、ガラス基板の端面に、外方に凸状となる断面円弧形状の研磨面を形成すべく一次研磨処理を施した後、当該端面と表面および裏面とのそれぞれの境部に、平面状の研磨面を形成すべく二次研磨処理を施す手法によれば、以下に示すような問題を有していた。

すなわち、一次研磨処理を施してガラス基板の端面に、外方に凸状となる断面円弧状の研磨面を形成した場合には、表面および裏面と、研磨後の端面との境界は、長手方向に直線状に延びる形態とはならない。具体的には、図７に平面視で示すように、一次研磨後の断面円弧状の端面３ｂ１と、表面（または裏面）２ａ１との境界部ｚ１が、凹凸形状になると共に、この境界部ｚ１は、本来ならば直線ｚｘで示す位置に存在するものであるが、実際には表面（または裏面）２ａ１の中央側に偏倚して存在することになる。

このような現象は、ガラス基板１１の端面３ｂ１の研磨時に、砥石の砥粒が、本来の境界となるべき直線ｚｘよりも、表面（または裏面）２ａ１側に食い込むこと、および砥石の砥粒が、表面（または裏面）２ａ１側部分を剥離させることなどによって生じるものである。このような事態は、生産性の向上を図るべく、砥石をガラス基板の端面の長手方向に対して高速度で相対移動させる必要性があることによって一層顕著となって現れる。

然るに、特許文献１、２によれば、図８に縦断面で示すように、ガラス基板１１の表面（または裏面）２ａと端面３ｂ１との本来的に境界となるべき上記の直線ｚｘ近辺に、砥石の砥面６ｂ１が４５°程度の傾斜をもって接触したのでは、実際の境界部ｚ１に砥石の砥面６ｂ１が非接触となる。そのため、砥石が、この凹凸状の境界部ｚ１を研磨できなかったり、或いは境界部ｚ１の一部のみを研磨できるに留まるなどして、結果的には凹凸状の境界部ｚが完全に研磨されず、この境界部に特定の研磨面からなる面取り部を形成できないという事態を招く。このような事態は、生産性の向上を図るべく、砥石を本来的に境界となるべき上記の直線ｚｘ近辺の長手方向に対して高速度で相対移動させる必要性がある故に、研磨量を多くすることができない場合に一層顕著となって現れる。

そして、本発明者等は、鋭意努力を重ねた結果、上記の端面に対する研磨後のガラス基板に欠損や破損が発生するのは、上記の境界部ｚ１を起点として欠けやクラック等が発生し或いはそのクラック等が進展することに由来するものであることを知見した。そのため、特許文献１、２に開示された研磨手法では、端面研磨後の後処理工程において、ガラス基板の欠損や破損を回避することが極めて困難となる。

しかも、ガラス基板の端面研磨後に、当該端面と表面または裏面との実際の境界部が凹凸状になっていると、その部分からガラスチッピング或いはガラスパーティクルが剥離除去して、ガラス基板の有効面（ディスプレイ製造工程でパターン等の膜が形成される面）となるべき領域を有する表面に付着し、洗浄工程を経てもそれを除去できないという不具合を招く。また、端面の研磨時に発生してガラス基板の表面に付着したガラスパーティクル等が、洗浄工程において、端面と表面との凹凸状の境界部に滞留し易いと不具合をも招く。そして、これらが原因となって、乾燥工程において、ガラスパーティクル等が、ガラス基板の表面に付着した状態となり、ガラス基板の品位低下という致命的な欠陥をも招来する。

一方、特許文献２には、既述のように、端面の表面最大凹凸が０．０５ｍｍ以下となるように仕上げられ、当該端面と表面および裏面との境界部の表面凹凸が０．００７ｍｍ以下となるように仕上げられると記載されている。しかしながら、仮に、生産性を無視して境界部の研磨量を極めて多くして面取り部を形成したとしても、図９に示すように、端面が、粗さ曲線Ｙ（実線）で示すような粗面状態であり、境界部（面取り部）が、粗さ曲線Ｚ（破線）で示すような粗面状態であったのでは、後述するように意義のないものとなる。

この場合において、同文献に開示された研磨手法によれば、境界部の粗面状態を示す粗さ曲線Ｚが、端面の粗面状態を示す粗さ曲線Ｙよりも高低差が小さくなることは予測できるものの、その周期については、砥石の砥面の粗度、砥粒の軌道列数や軌道方向、その他の要素が複雑に影響を与えるものである。そのため、このような研磨手法では、境界部の粗面状態を示す粗さ曲線Ｚの周期は不明であって、端面の粗面状態を示す粗さ曲線Ｙの周期と図示のように同等、またはそれよりも短くなる可能性がある。

そのため、ガラス基板は、依然として本発明者等の知見に則して、この境界部を起点として欠けやクラック等が発生し、ガラス基板を欠損或いは破損に至らしめるおそれがあるという問題が残存すると共に、ガラスパーティクル等も依然として境界部に滞留等してガラス基板の品位を低下させるおそれがあるという問題が残存する。

本発明は、上記事情に鑑み、生産性を向上させた上で、ガラス基板の研磨後の端面と表面および／または裏面との境界部に適正な面取り部を確実に形成すると共に、ガラス基板の端面の面性状と、当該端面の表面側および／または裏面側の境界部の面性状との関係を適切なものとして、ガラス基板の欠損や破損を効果的に抑止し、且つ、ガラスパーティクル等の問題をも回避してガラス基板の品位向上を図ることを技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、表面と、裏面と、表面および裏面の外周端相互間に存する端面とを有し、該端面に対して研磨処理を施すことにより表面および裏面のそれぞれの外周端から板厚方向中央部にかけて外方に突出する研磨面が形成されたガラス基板に対して、前記研磨処理後の端面と前記表面および前記裏面とのそれぞれの境界部の少なくとも一方に、前記研磨処理とは異なる特定研磨処理を施すことにより特定研磨面からなる面取り部が形成されると共に、前記面取り部の特定研磨面の十点平均粗さＲｚ₂が、前記特定研磨処理が施されていない前記端面の研磨面の十点平均粗さＲｚ₁よりも小さく、且つ、前記面取り部の特定研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₂が、前記特定研磨処理が施されていない前記端面の研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₁よりも大きいことに特徴づけられる。ここで、上記の「表面および裏面のそれぞれの外周端から板厚方向中央部にかけて外方に突出する研磨面」としては、断面が略円弧状の研磨面（端面）や、端面の一部としてＣ面取り部が形成されている場合を挙げることができる。なお、表面粗さについては、東京精密社製サーフコム５９０Ａを用いて測定を行い、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１にて、十点平均粗さＲｚjis（Ｒｚ₁、Ｒｚ₂）、および粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ（ＲＳｍ₁、ＲＳｍ₂）を算出するものとする（以下、同様）。

このような構成によれば、先ずガラス基板の端面のみを研磨処理することによって、当該端面と表面および裏面とのそれぞれの境界部が、平面視で凹凸状をなし且つ表面の中央側および裏面の中央側に偏倚して形成されていても、これらの少なくとも一方の境界部、すなわち必要とされる境界部には、特定研磨処理が施されることにより特定研磨面からなる面取り部が完全な態様で形成されている。したがって、従来のように実際の境界部が平面視で凹凸状をなし且つ表面および裏面の中央側に偏倚しているにも拘わらず、本来存在すべき境界部の位置に４５°程度の傾斜をもって砥石を接触させていたが故に、実際の境界部に特定研磨面からなる面取り部を形成できないという不具合、特に生産性を高めた場合の当該不具合が効果的に回避される。詳述すると、境界部を起点として欠けやクラックが発生してガラス基板が欠損或いは破損すること、境界部からガラス片やガラスパーティクルが剥離除去すること、洗浄工程で境界部にガラスパーティクル等が滞留すること、および、乾燥工程でガラスパーティクル等がガラス基板の表面に付着して品位低下を招くこと等の不具合が回避される。しかも、境界部に形成された特定研磨面からなる面取り部の十点平均粗さが、特定研磨処理が施されていない端面の十点平均粗さよりも小さいのみならず、その面取り部の粗さ曲線要素の平均長さが、当該端面の粗さ曲線要素の平均長さよりも大きくされているので、上記と同様に、境界部を起点としてガラス基板が破損することや、境界部が原因となってガラスパーティクル等がガラス基板の品位を低下させる等の問題が回避される。

この場合、前記特定研磨面の十点平均粗さＲｚ₂およびＲｚ₁は、Ｒｚ₂≦１．５μｍであり、且つ、１．５≦Ｒｚ₁／Ｒｚ₂≦１０．０の関係を満たすことが好ましい。

このようにすれば、上記の境界部に形成された面取り部の特定研磨面に、研磨前に存在していた微小な欠けやクラック等が残存することを効率よく排除することができ、当該境界部を起点とするガラス基板の破損等がより確実に抑止されて端面周辺の破壊強度が上昇すると共に、当該境界部でのガラスパーティクルの発生や滞留等の問題もより一層効果的に回避される。特に、Ｒｚ₂≦１．５μｍとして当該面取り部を略鏡面とすることにより、端面の研磨処理後に残存した凹凸の大きい部分が除去され、応力集中が生じ易い境界部の特定研磨面からなる面取り部が平坦化される。そして、端面は面取り部に比して粗面であるため、端面から面取り部を経て表面および／または裏面に至る部位の面性状は、端面側から順に、粗面、研磨鏡面、成形面等の完全鏡面となって、徐々に粗さおよび平滑度が変化することから、効果的に応力集中が抑制され、端面周辺の破壊強度が著しく向上する。そして、Ｒｚ₁／Ｒｚ₂が１．５未満であると、面取り部の研磨が不十分であり、面取り部を形成したことによる端面周辺の破壊強度の上昇効果が少なくなる。これに対して、Ｒｚ₁／Ｒｚ₂が１０．０を超えると、面取り部の特定研磨処理に要する時間が長期化され、生産性が低下すると共に、面取り部と端面との粗さの差が大きくなり、この両面の境界に新たな応力集中による破損が誘起されるおそれがある。したがって、Ｒｚ₁／Ｒｚ₂が上記の数値範囲内にあれば、これらの不具合は生じない。

また、前記特定研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₂は、ＲＳｍ₂≧１００μｍの関係を満たすことが好ましい。

このようにした場合にも、上記と同様に、当該境界部に形成された面取り部の特定研磨面には、研磨前に存在していた微小な欠けやクラック等が適切に除去され、当該境界部を起点とするガラス基板の破損等、および当該境界部でのガラスパーティクルの発生や滞留等の問題がより一層効果的に回避される。特に、ＲＳｍ₂≧１００μｍであることにより、面取り部のうねりの凹凸の間隔（周期）が大きくなり、表面積が抑えられるため、ガラスパーティクルを多く含んだ研削液の残存量が減少し、後工程でガラスパーティクルが有効面（表面）に付着するという不具合が効果的に回避される。この場合、粗さ曲線要素の平均長さの比つまりＲＳｍ₁／ＲＳｍ₂は、０．１以上で且つ０．７以下であることが好ましい。すなわち、ＲＳｍ₁／ＲＳｍ₂が、０．１未満であると、うねりの凹凸の間隔が極めて小さい端面と、それが極めて大きい面取り部とが隣接した状態となり、両者の面性状の差が大きくなって、その両者の境界で面性状が急激に変化するため、その境界に新たな破損起点が発生する。これに対して、ＲＳｍ₁／ＲＳｍ₂が、０．７を超えると、端面と面取り部との間で、うねりの凹凸の間隔の差が小さくなり、結論的には特定研磨処理によって凹凸が効率よく除去されていないことになり、破壊強度の上昇効果が不十分となる。したがって、ＲＳｍ₁／ＲＳｍ₂が上記の数値範囲内にあれば、これらの不具合は生じない。

さらに、前記端面の長手方向と直交する断面において、表面側の境界部に形成される前記特定研磨面の表面側への接線と、前記表面とのなす角度α、および、裏面側の境界部に形成される前記特定研磨面の裏面側への接線と、前記裏面とのなす角度βは、それぞれ、１０°≦α≦３０°および１０°≦β≦３０°の関係を満たすことが好ましい。

すなわち、既述の図７および図８に示すように、端面の研磨処理のみを行うことにより、当該端面と表面および裏面とのそれぞれの境界部が、平面視で凹凸状をなし且つ表面の中央側および裏面の中央側に偏倚して形成されていても、上記の角度α、βが１０°以上で且つ３０°以下であれば、生産性を高めるべく僅かな研磨量で確実に特定研磨面からなる面取り部を形成することができる。この場合、上記の角度α、βが１０°よりも小さいと、面取り部における当該端面側の研磨領域が狭くなり、当該端面部と表面および裏面とのそれぞれの境界部に残存している欠けやクラック或いはチッピングの特定研磨による除去が不十分となる。これに対して、上記の角度α、βが３０°を超えると、境界部を含む態様で特定研磨処理を施すことが困難になる。したがって、角度α、βが上記の数値範囲内にあれば、このような不具合は生じない。このような観点から、角度α、βの下限値は１５°であって、上限値は２０°であることがより好ましい。

また、板厚Ｔおよび前記面取り部の長手方向と直交する方向の幅Ｗは、２００μｍ≦Ｔ≦１５００μｍおよび０．０７≦Ｗ／Ｔ≦０．３０の関係を満たすことが好ましい。

すなわち、例えばＦＰＤ用のガラス基板は、表示面の要求品位が高く、特にガラスパーティクルは表示画像形成時の表示不良を誘起するので、数μｍ〜数十μｍのガラスパーティクルの付着が問題となる。そのため、特に洗浄時にガラスパーティクルが発生し易い研磨後の端面と表裏面とのそれぞれの境界部の面取りによる微細化が重要となる。一方、本発明者等は、ガラス基板が端面周辺から破損する場合に、その破損起点（オリジン）が、端面のみを研磨した場合の当該端面と表裏面とのそれぞれの境界部周辺、特に境界部より端面側に１００μｍ以内（さらには５０μｍ以内）に集中していることを知見した。これは、その範囲内に欠けやクラック或いはチッピングが集中しているためであり、したがってこの範囲を優先的に特定研磨により除去する必要がある。その場合、Ｗ／Ｔが０．０７未満であると、面取り部の特定研磨が不十分であり、面取り部の形成による端面強度の上昇効果が少なくなる。これに対して、Ｗ／Ｔが０．３０を超えると、面取り部の形成に要する時間が長期化され、生産性が低下する。したがって、Ｗ／Ｔが上記の数値範囲内にあれば、このような不具合は生じない。このような観点から、より好ましくは、例えば板厚Ｔが７００μｍのＦＰＤ用（特にＬＣＤ用）のガラス基板の場合、上記の面取り部の幅Ｗは７０〜１４０μｍ（０．１０≦Ｗ／Ｔ≦０．２０）となる。さらに、端面のみを研磨した場合の当該端面と表裏面とのそれぞれの境界部を基準位置として、その後に形成される面取り部の長手方向と直交する方向の両端の位置関係は、その基準位置から端面側の面取り端までの寸法をＷ１とし、その基準位置から表裏面の中央側の面取り端までの寸法をＷ２とした場合、Ｗ１＞Ｗ２＞０とすることが好ましい。このようにすれば、上記の境界部を含み且つ破損を誘起し易い端面側の研磨量が増加することになるため、効率よく端面周辺の強度を上昇させることができる。このような観点から、より好ましくは、１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦９．０とされる。

なお、以上の構成を備えたガラス基板は、面取り部が全辺に亘って形成されていることが好ましいが、板厚の薄いガラス基板等については、面取り部の特定研磨処理の困難性を考慮して、コーナー部近傍を面取り部の形成箇所から除外してもよい。そして、端面の研磨後に面取り部の特定研磨処理を終えたガラス基板は、その後、搬送を伴って洗浄工程および検査工程に送られ、ガラスメーカーでは最終的に梱包される。また、梱包されたガラス基板は、例えばディスプレイメーカー等でＦＰＤを製造するパネル製造工程に移送されるが、この工程においてもガラス基板の搬送を伴う。これらの搬送過程においては、ガラス基板の端面と裏面との間に上記所定の面取り部を形成しておけば、当該ガラス基板が搬送ローラ等に載せられて搬送される際に、裏面と端面との境界部を起点として欠損や破損が生じるという事態が有効に回避される。

さらに、ガラス基板の端面と裏面との間のみならず、端面と表面との間にも上記所定の面取り部を形成しておくことが、既述のガラスパーティクル対策以外に、搬送の観点からも好ましい。すなわち、搬送過程においては、複数のフォークやピン等を用いてガラス基板を持ち上げ、移載することが行われるが、特に大板の場合には、ガラス基板が重量により撓み、端面の表面側および裏面側の双方に応力集中が生じて破損に至るおそれがある。また、ガラス基板が高温になる場合には、熱応力に起因して、最も強度が小さい端面周辺、特に端面と表裏面とのそれぞれの境界部に熱応力集中が生じ易く、破損の原因となり得る。これらの事情を勘案すれば、ガラス基板の端面と表面および裏面との双方の間に上記所定の面取り部を形成することの意義が大きくなる。

一方、上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、上述の本発明に係るガラス基板を製造する方法であって、ガラス基板の端面に対して粗研磨処理を施した後に仕上げ研磨処理を施すことにより表面および裏面のそれぞれの外周端から板厚方向中央部にかけて外方に突出する研磨面を形成し、然る後、前記端面と前記表面および前記裏面とのそれぞれの境界部の少なくとも一方に、前記仕上げ研磨処理よりも細かい粒度を有する研磨具を用いて特定研磨処理を施すことに特徴づけられる。

このような方法によれば、ガラス基板の端面を粗研磨と仕上げ研磨とによって効率よく短時間で例えば断面略円弧状等に研磨できると共に、その後の研磨として、さらにその端面をより細かい粒度の研磨具で同形状に研磨するのではなく、その端面と表面および裏面とのそれぞれの境界部の少なくとも一方に、より細かい粒度の研磨具で面取り部を形成するものである。そのため、端面と、面取り部と、表面および／または裏面との３種の面性状を、最適なものとして、端面強度を効率よく向上させることができる。そして、好ましくは、端面の粗研磨処理を行う研磨具と、端面の仕上げ研磨処理を行う研磨具と、特定研磨処理を行う研磨具とを、同一の経路上に配設しておくことにより、各研磨具が連続して相対的に直線移動しながら各研磨処理を行っていくことができ、各面取り処理を別々に行う場合と比較して、処理時間を大幅に短縮して生産性の向上を図ることが可能となる。さらに、好ましくは、特定研磨処理を行う研磨具をスプリング等の弾性体を用いて弾性支持した状態で、上述のガラス基板の境界部に圧接させることにより、面取り部の面性状を好適なものとすることができる。

さらに、上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、上述の本発明に係るガラス基板を製造する方法であって、前記特定研磨処理用の研磨具として、回転軸と直交する研磨面を有する回転研磨具を使用し、且つ前記研磨面の外周部の粗度を内周部の粗度よりも小さく形成すると共に、研磨処理後の端面とガラス基板の表面および裏面とのそれぞれの境界部の少なくとも一方に対して、前記回転研磨具がその長手方向に相対的に直線移動しながら前記回転軸廻りに回転することにより、前記研磨面の外周部および内周部の双方によって前記特定研磨面からなる面取り部を形成することに特徴づけられる。

このような方法によれば、回転研磨具の研磨面（砥面）が回転軸と直交し且つ該研磨面の外周部の粗度が内周部の粗度よりも小さくされているので、この回転研磨具を上述のガラス基板の境界部に対して相対的に直線移動させつつ回転軸廻りに回転させて該境界部の特定研磨処理を行う場合には、先ず研磨面における粗度の小さい外周部によって、当該境界部の微細削り（微細研磨）が行われていわゆる「ならし」効果が得られる。これにより、ガラス基板の境界部に対する特定面取り処理の初期段階において、不当な応力集中が抑制され、且つガラス基板のばたつきに起因する欠け（初期チッピング）やクラック等の発生が抑制された上で、当該境界部に初期段階に相当する面取り面が形成される。この後、次段階として、回転研磨具が相対的に直線移動することにより、研磨面における粗度の大きい内周部が、上記の初期段階に相当する面取り面に当接して、相対的な粗研磨が行われる。この相対的粗研磨によって、研磨の進行速度が高められるため、面取り処理時間が短縮されると共に、相対的粗研磨の開始時には当該境界部が微細研磨されて上述の「ならし」が行われていることから、欠けやクラック等の発生或いはそれらの伸展を招くことなく、円滑に相対的粗研磨が開始されて進行していく。この後、最終段階として、回転研磨具がさらに相対的に直線移動することにより、研磨面における上述の粗度の小さい外周部が、相対的粗研磨を施された面取り面に当接して、仕上げ研磨が行われる。これにより、回転研磨具の振動が研磨面の移動方向後端から面取り面に作用することによる該面取り面の後端への欠けやクラック等の発生が抑止されると共に、相対的粗研磨に起因して面取り面に残存した微小な研削粉或いはガラス粉が除去されることになる。このように、単一の回転研磨具の相対的な直線移動に伴って、微細研磨（ならし）と、相対的粗研磨と、仕上げ研磨とからなる一連の研磨処理が、ガラス基板の境界部に対して順次施されることにより、欠けやクラック等の発生を抑止しつつ短時間で特定面取り処理を行うことが可能となるため、装置の簡素化および面取り部周辺の良好な品位を確保した上で、大幅な生産性の向上が図られる。なお、回転研磨具とガラス基板とは、何れか一方または双方が直線移動すればよいが、ガラス基板の境界部の長手方向の寸法が、１０００ｍｍ以上という大型のガラス基板の場合には、ガラス基板を作業台上等に固定した状態で回転研磨具をその境界部の長手方向に移動させるのが有利であり、その逆の小型のガラス基板の場合には、回転研磨具を定置設置してガラス基板が研磨面を横切るように直線移動させるのが有利である。そして、好ましくは、回転研磨具をスプリング等の弾性体を用いて弾性支持した状態で、上述のガラス基板の境界部に圧接させることにより、面取り部の面性状を好適なものとすることができる。

以上のように本発明によれば、生産性の向上が図られた上で、ガラス基板の研磨後の端面と表面および／または裏面との境界部に適正な面取り部が確実に形成されると共に、ガラス基板の端面の面性状と、当該端面の表面側および／または裏面側の境界部に形成された面取り部の面性状との関係が適切化されて、ガラス基板の欠損や破損が効果的に抑止され、且つ、ガラスパーティクル等の問題も回避されてガラス基板の品位向上が図られる。

本発明の実施形態に係るガラス基板を端面の長手方向と直交する方向で切断した要部拡大縦断面図である。 ガラス原板を切断して得られたガラス基板と、そのガラス基板の端面部を研磨する研磨具とを示す概略図である。 端面研磨処理のみを行ったガラス基板の要部を示す縦断面図である。 端面処理後のガラス基板に対して面取り処理を行っている状態を示す概略正面図である。 端面処理後のガラス基板に対して面取り処理を行っている状態を示す概略平面図である。 面取り処理後のガラス基板の要部を示す概略平面図である。 従来の問題点を示すガラス基板の要部を示す概略平面図である。 従来の問題点を示すガラス基板の要部を示す縦断面図である。 従来の問題点を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態においては、ＬＣＤ用に代表されるＦＰＤ用のガラス基板を対象とする。

図１は、本実施形態に係るガラス基板１の要部を拡大した縦断面図である。なお、同図は、ガラス基板１の表面２ａ側部分の形態のみを図示しているが、裏面側部分も板厚方向中心線Ｘを挟んで対称となる形態をなしている。同図に示すように、このガラス基板１は、平面状の表面２ａと、縦断面が凸状の円弧形状をなす端面３と、表面２ａと端面３との間に形成された平面状の面取り部４とを有する。

ガラス基板１の端面３は、本実施形態では粗研磨処理が施された後に仕上げ研磨処理が施された研磨面であると共に、表面２ａは、成形面つまり未研磨面であり、且つ、面取り部４は、端面３の仕上げ研磨処理後に特定研磨処理が施された特定研磨面である。そして、面取り部４の特定研磨面の十点平均粗さＲｚ₂は、端面３の十点平均粗さＲｚ₁よりも小さく、且つ、面取り部４の特定研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₂は、端面３の研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₁よりも大きくされている。なお、表面２ａは、鏡面であることから、その十点平均粗さは、面取り部４の特定研磨面の十点平均粗さＲｚ₂よりも小さく、且つ、その粗さ曲線要素の平均長さは、面取り部４の特定研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₂よりも大きい。

この場合、面取り部４の特定研磨面の十点平均粗さＲｚ₂は、１．５μｍ以下であると共に、端面３の研磨面の十点平均粗さＲｚ₁との比であるＲｚ₁／Ｒｚ₂は、１．５以上で且つ１０．０以下である。また、面取り部４の特定研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₂は、１００μｍ以上であると共に、端面３の研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₁との比であるＲＳｍ₁／ＲＳｍ₂は、０．１以上で且つ０．７以下である。

さらに、図１に示す断面（端面３の長手方向と直交する断面）においては、面取り部４の表面２ａ側への接線Ａと表面２ａとのなす角度αは、１０°以上で且つ３０°以下（本実施形態では１８°）であると共に、図示しないが、裏面側の面取り部も、その裏面側への接線と裏面とのなす角度が、１０°以上で且つ３０°以下（本実施形態では１８°）である。

この場合、面取り部４は、端面３の研磨処理が行われたのみの状態での表面２ａと端面３との境界部ｚ周辺（図１に破線で示す部位）を、特定研磨処理により除去してなるものであり、その除去部は、境界部ｚから端面３側への幅Ｗ１が７０μｍで且つ境界部ｚから表面２ａ側への幅Ｗ２が３０μｍの領域である。なお、この境界部ｚの接線Ｂと表面２ａとのなす角度γは、本実施形態では２５°である。

さらに、このガラス基板１は、その板厚Ｔが、２００μｍ以上で且つ１５００μｍ以下であると共に、面取り部４の幅Ｗ（面取り部４の長手方向（辺に沿う方向）と直交する方向の寸法）と板厚Ｔとの比であるＷ／Ｔは、０．０７以上で且つ０．３０以下となるように設定されている。

以上のような構成を備えたガラス基板１は、以下のようにして製造される。

図２は、成形後におけるガラス原板の表面の四箇所にスクライブを入れ、且つそのスクライブ痕を起点としてガラス原板を折り割ることにより得られた略矩形のガラス基板１と、そのガラス基板１の折り割られた端面部３ａを研磨処理する研磨具５とを例示している。このガラス基板１の端面部３ａは、先ず第１の研磨具により粗研磨処理が行われ、次いで第２の研磨具により仕上げ研磨処理が行われる。第１の研磨具は、図２に示すように、正面視で凹状の略円弧形状をなす外周面に、メタルボンドで保持されたダイヤモンド砥粒層を取り付けてなる粗研磨用回転砥石ホイール（メタルボンドダイヤモンドホイール）である。そして、この第１研磨具を、ガラス基板１の端面部３ａに押し当てた状態で、第１研磨具をガラス基板１の端面部３ａの長手方向（辺に沿う方向）に相対移動させることにより粗研磨処理を行う。第２研磨具は、第１研磨具と同形状をなし、その外周面に、炭化珪素等の細かい砥粒をポリウレタン樹脂等で結合した仕上げ研磨用回転砥石ホイール（レジンボンドホイール）である。この第２研磨具は、ガラス基板１の粗研磨処理した端面部に押し当てられた状態で、上記と同様に相対移動することにより仕上げ研磨処理が行われ、その結果として図３に示すように、ガラス基板１に十点平均粗さＲzjisが約１〜３μｍの断面略円弧状の端面３が形成される。なお、ガラス基板１の端面３の形成は、上記のように二段階に亘る研磨処理に限らず、三段階以上に亘る研磨処理により行うようにしてもよい。

以上のようにして、ガラス基板１に断面略円弧状の端面３ｂが形成された場合には、その端面３ｂと表面２ａとの境界部ｚ、および端面３ｂと裏面２ｂとの境界部ｚが、平面視で既述の図７に符号ｚ１で示すような凹凸形状となる。このような形態となった後は、ガラス基板１の境界部ｚに、第３研磨具６を用いて特定研磨処理を施すことにより面取り部４を形成する。この第３研磨具６は、図４に示すように、回転軸６ａと直交する平面状の研磨面（砥面）６ｂを有し、この研磨面６ｂは、上記の第２研磨具よりも細かい砥粒で形成されている。なお、ガラス基板１は、端面３の周辺がせり出した状態で、作業台（定盤）７の上面にセットされる。

そして、ガラス基板１の表面２ａ側の境界部ｚと裏面２ｂ側の境界部ｚとに対して、同時に２つの第３研磨具６の研磨面６ｂを押し当てて回転させながら、第３研磨具６をガラス基板１の境界部ｚの長手方向に相対移動させることにより特定研磨処理が行われる。これにより、ガラス基板１の境界部ｚに残存していた多数のガラスチッピング等が除去される。この場合、２つの第３研磨具６の研磨面６ｂと、ガラス基板１の表面２ａおよび裏面２ｂとなす角度はそれぞれ１０°以上で且つ３０°以下（本実施形態では１８°）に設定される。好ましくは、第３研磨具６は、図５に示すように、中央部が円形の凹部であり、その凹部を取り囲むように、粗度が相対的に小さい内周側研磨部６ｂａと、粗度が相対的に大きい外周側研磨部６ｂｂとが配列され、この双方の研磨部６ｂａ、６ｂｂによってガラス基板１の境界部ｚが特定研磨処理を受ける。なお、２つの第３研磨具６は、相対移動方向に対して離隔して配置される。

そして、この特定研磨処理を終えることにより、図６（および図１）に示すように、ガラス基板１の表面２ａと端面３との間に境界部ｚを完全に除去してなる面取り部４が形成される。この面取り部４が形成されることにより、端面３の破壊強度が上昇すると共に、ガラスパーティクル或いはガラスチッピング等の問題も回避される。

本発明者等は、上述の図１に例示したガラス基板についての効果を確認すべく、本発明の実施例１〜５と比較例１〜３との対比を、以下に示すようにして行った。これらの実施例および比較例は何れについても、ガラス原板として、オーバーフローダウンドロー法で成形された日本電気硝子株式会社製ＯＡ−１０を用いた。

下記の表１に示す本発明の実施例１〜３および比較例１、２については、用いる試料として、板厚が７００μｍのガラス原板をスクライブ痕に沿って折り割り分割することにより、短辺寸法が１５００ｍｍおよび長辺寸法が１８００ｍｍのガラス基板を得た。また、同様に、実施例４、５および比較例３については、用いる試料として、板厚が５００μｍのガラス原板をスクライブ痕に沿って折り割り分割することにより、短辺寸法が５５０ｍｍおよび長辺寸法が６７０ｍｍのガラス基板を得た。そして、これらのガラス基板の端面部に対して、断面が凸状の円弧形状をなす端面を形成するための研磨処理と、その研磨後の端面と表面および裏面とのそれぞれの境界部に面取り部を形成するための特定研磨処理とを、以下に示す手順で行った。

本発明の実施例１〜３および比較例１、２については、先ず、ガラス基板を定盤上に載置して吸着固定した状態で、図２に示す形態をなす第１研磨具としての粗研磨用回転砥石（砥粒＃４００）の外周面を、ガラス基板の端面部に圧接させると共に、表１に示す研削速度で直線移動させることにより、断面略円弧形状の粗面である端面部を形成した。次いで、同様に、図２に示す形態をなす第２研磨具としての仕上げ研磨用回転砥石（砥粒＃１０００）の外周面を、ガラス基板の粗研磨後の端面部に圧接させると共に、表１に示す研削速度で直線移動させることにより、断面略円弧形状に仕上げ研磨された端面を形成した。また、本発明の実施例４、５および比較例３については、先ず、ガラス基板を表２に示す研削速度で直線移動させながら、定位置に固定配置された図２に示す形態をなす第１研磨具としての粗研磨用回転砥石（砥粒＃４００）の外周面を、ガラス基板の端面部に圧接させることにより、断面略円弧形状の粗面である端面部を形成した。次いで、同様に、ガラス基板を表２に示す研削速度で直線移動させながら、定位置に固定設置された図２に示す形態をなす第２研磨具としての仕上げ研磨用回転砥石（砥粒＃１０００）の外周面を、ガラス基板の粗研磨後の端面部に圧接させることにより、断面略円弧形状に仕上げ研磨された端面を形成した。

この後、ガラス基板の端面と表面および裏面とのそれぞれの境界部に対して、第３研磨具で特定研磨処理を行った。第３研磨具としては、円形の基盤上に、樹脂材料にダイヤモンド砥粒を分散させてなる平板状のダイヤモンド研磨板を固定したものを使用した。なお、上記の砥粒の大きさおよび表１、２に示す砥粒の大きさは、ＪＩＳ Ｒ６００１：１９９８に準拠している。

特定研磨処理の実行に際しては、ガラス基板の表面および裏面と面取り部の接線とのそれぞれがなす角度（図１の角度α：裏面側も同様）が１８°〜２２°になるように、適宜第３研磨具の角度を調整した上で、第３研磨具とガラス基板との接触面に研削液（研削水）を供給した。そして、所望の面取り寸法が得られるように、第３研磨具（研磨板）を周速２０００ｍ／ｍｉｎで回転させながら、表１、２に示すように異なる研削速度で直線移動させ、コーナー部近傍を除くガラス基板の全外周に亘り、特定研磨処理を行った。以上のようにして、実施例１〜３および実施例４、５のガラス基板を得た。

実施例１、２、４では、第３研磨具の砥粒が＃３０００、実施例３、５では、第３研磨具の砥粒が＃２０００であるのに対して、比較例１〜３では、第３研磨具による特定研磨処理を行わずに、ガラス基板の端面部に、第１研磨具による粗研磨処理および第２研磨具による仕上げ研磨処理を行うに留めた。また、全ての実施例においては、面取り寸法（面取り幅）が６０〜２００μｍの範囲内になるように、第３研磨具の移動速度や研削条件を選定し、試料であるガラス基板の全ての端面の表面および裏面との境界部に略平坦な面取り部を形成した。

なお、以上の実施例では、ガラス基板の端面部に略円弧状の研磨面を形成した後に、第３研磨具を使用して、端面の表面および裏面との境界部に面取り部を形成する方法を用いたが、ガラス基板を定盤上に吸着固定した状態で、同一の走行レール上に、第１研磨具、第２研磨具および第３研磨具を設置し、その走行レールに沿って同時に三種の研磨具を走行させることにより、連続的に研磨動作を完了させるようにしてもよい。このようにすれば、より短時間で全ての研磨処理が完了するため、加工効率を著しく上昇させることができ、且つ、各辺の寸法が１０００ｍｍ以上である大型サイズのガラス基板の研磨処理工程において、その取り扱いが容易となる。また、サイズの小さなガラス基板については、３種の研磨具をガラス基板の辺と平行になるように設置し、ガラス基板を搬送ベルト等の搬送手段を用いて搬送させながら連続して各研磨処理を行う方法を用いてもよい。

一方、実施例１〜５および比較例１〜３の各ガラス基板については、東京精密社製サーフコム５９０Ａを用いて、測定長５．０ｍｍにて粗さ測定を行い、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１にてガラス基板の端面および面取り部の十点平均粗さＲzjis（Ｒｚ₁、Ｒｚ₂）、および粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ（ＲＳｍ₁、ＲＳｍ₂）値の各粗さパラメータを算出した。この十点平均粗さＲｚ₁、Ｒｚ₂および粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₁、ＲＳｍ₂については、同一の条件で面取り処理を１０枚のガラス基板に施した上で、それぞれについて１０回測定し、その平均値を算出することによって評価した。その結果を下記の表１、２に示す。

研磨後のガラス基板の強度については、Orientec社製Tensilon ＲＴＡ−２５０を用いた三点曲げ試験法により破壊強度を測定した。曲げ試験のサンプルには、ガラス基板の端面部の辺の中央部を８０×１５ｍｍのサイズに切り出した試験片を用い、さらに、端面部の頂点（断面略円弧の頂点）を上にして荷重を負荷し、その破損時の荷重を測定し、下記の数１で示される式で計算することにより、破壊応力（端面強度）σを測定した。

なお、上記の数１で示される式中、Ｐは破壊荷重、Ｌは支点間距離、Ｂはサンプル幅、ｈはガラス厚みである。

下記の表１、２には、ガラス基板の破壊応力を記載しているが、これらは各実施例および各比較例のそれぞれの破壊応力を１０枚測定し、その最小値（最も強度が小さいもの）を示すものである。さらに、ガラス基板の表面に付着または残存したガラスパーティクルの付着特性を評価するために、各実施例および各比較例のそれぞれのガラス基板を洗浄および乾燥させた後に、ガラス基板の表面に残存したガラスシートあたりの表面のパーティクル値を測定した。パーティクル値は、日立ハイテクノロジーズ社製パーティクル測定装置ＧＩ−７２００を用いて１μｍ以上の粒子数の測定を行い、その数値を１平方メートル当りの個数に換算した。その結果を下記の表１、２に示す。また、各実施例および各比較例のそれぞれのガラス基板について、端面の表面および裏面との境界部分におけるチッピングによる段差の残存状態を、顕微鏡にて拡大観察した。その結果を下記の表１、２に示す。この場合、表１、２中、『○』はチッピング段差の存在が認められないものを示し、『△』は微小の段差の残存が観察されるものを示し、『×』は大きな段差の残存が観察されるものを示している。

なお、面取り部の特定研磨処理時におけるガラス基板の表面とこれに隣接する面取り部の表面側への接線とのなす角度α（図１参照）、およびガラス基板の裏面とこれに隣接する面取り部の裏面側への接線とのなす角βの実測値と、面取り部の幅Ｗの測定値とを、下記の表３に示す。

上記の表１、２によれば、本発明の実施例１〜５の何れもが、ガラス基板の端面の表面および裏面との境界部に、十点平均粗さが小さく鏡面に近いのは勿論のこと、十分な幅を有する面取り部が形成されており、比較例の場合のように面取り部を形成していないガラス基板に比して、著しく高い破壊強度（すなわち端面強度が１６０ＭＰａ超）を有することが確認された。また、各実施例の面取り部においては、チッピングによる研磨境界部の段差や微小クラックが確認されず、さらにはガラスパーティクルの付着等の全てにおいて良好または極めて良好な結果を示すことが確認された。

したがって、本発明の実施例に係るガラス基板は、後工程での破損を誘起し難く、極めて高強度なものになると共に、端面に起因するガラスパーティクルの発生が極めて少なく、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイさらには有機ＥＬ等のように、高解像度の表示ディスプレイに使用される場合でも、ガラス基板上に表示素子やデバイスを形成する際に発生する断線不良等を効果的に抑制することができる。

また、本発明の実施例の場合、研削速度を１００ｍｍ／ｍｉｎから４００ｍｍ／ｍｉｎまで増大させても、適宜研磨具の研磨板を選択して研削条件を設定すれば、同様の面取り部を効率よく得ることができ、工程の高効率化が可能となる。

一方、比較例では、研磨具の移動速度が２００ｍｍ／ｓｅｃや４００ｍｍ／ｓｅｃである場合のみならず、１００ｍｍ／ｓｅｃまで低速にしても、端面部の最低破壊強度は比較的低く、強度の低い端面部への搬送手段の接触や熱応力集中に起因して、破損を誘発するおそれがある。また、何れの比較例についても、パーティクル値は比較的高く、しかも境界部のチッピング段差が大きいため、例えば洗浄時および乾燥時や搬送時および梱包時等の工程において、境界部のチッピング部よりガラスパーティクルがガラス基板上に剥離付着して、表示素子やデバイスを形成する際に断線不良を起こすおそれがある。したがって、本発明の各実施例に係るガラス基板は、これらの比較例に係るガラス基板に比して、破壊強度とガラスパーティクルとの何れの点においても極めて優れていることが確認された。

１ ガラス基板
２ａ 表面
２ｂ 裏面
３ 端面
４ 面取り部
５ 研磨具（第１、第２研磨具）
６ 第３研磨具
６ａ 第３研磨具の回転軸
６ｂ 第３研磨具の研磨面（砥面）
６ｂａ 第３研磨具の研磨面（砥面）の内周部
６ｂｂ 第３研磨具の研磨面（砥面）の外周部
Ａ 面取り部の表面側への接線
ｚ 境界部

Claims (7)

1. 表面と、裏面と、表面および裏面の外周端相互間に存する端面とを有し、該端面に対して研磨処理を施すことにより表面および裏面のそれぞれの外周端から板厚方向中央部にかけて外方に突出する研磨面が形成されたガラス基板に対して、
   前記研磨処理後の端面と前記表面および前記裏面とのそれぞれの境界部の少なくとも一方に、前記研磨処理とは異なる特定研磨処理を施すことにより特定研磨面からなる面取り部が形成されると共に、
   前記面取り部の特定研磨面の十点平均粗さＲｚ₂が、前記特定研磨処理が施されていない前記端面の研磨面の十点平均粗さＲｚ₁よりも小さく、且つ、
   前記面取り部の特定研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₂が、前記特定研磨処理が施されていない前記端面の研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₁よりも大きい
   ことを特徴とするガラス基板。
2. 前記特定研磨面の十点平均粗さＲｚ₂およびＲｚ₁は、Ｒｚ₂≦１．５μｍであり、且つ、１．５≦Ｒｚ₁／Ｒｚ₂≦１０．０の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板。
3. 前記特定研磨面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍ₂は、ＲＳｍ₂≧１００μｍの関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板。
4. 前記端面の長手方向と直交する断面において、表面側の境界部に形成される前記特定研磨面の表面側への接線と、前記表面とのなす角度α、および、裏面側の境界部に形成される前記特定研磨面の裏面側への接線と、前記裏面とのなす角度βは、それぞれ、１０°≦α≦３０°および１０°≦β≦３０°の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガラス基板。
5. 板厚Ｔおよび前記面取り部の長手方向と直交する方向の幅Ｗは、２００μｍ≦Ｔ≦１５００μｍおよび０．０７≦Ｗ／Ｔ≦０．３０の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のガラス基板。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のガラス基板を製造する方法であって、ガラス基板の端面に対して粗研磨処理を施した後に仕上げ研磨処理を施すことにより表面および裏面のそれぞれの外周端から板厚方向中央部にかけて外方に突出する研磨面を形成し、然る後、前記端面と前記表面および前記裏面とのそれぞれの境界部の少なくとも一方に、前記仕上げ研磨処理よりも細かい粒度を有する研磨具を用いて特定研磨処理を施すことを特徴とするガラス基板の製造方法。
7. 請求項１〜５の何れかに記載のガラス基板を製造する方法であって、前記特定研磨処理用の研磨具として、回転軸と直交する研磨面を有する回転研磨具を使用し、且つ前記研磨面の外周部の粗度を内周部の粗度よりも小さく形成すると共に、研磨処理後の端面とガラス基板の表面および裏面とのそれぞれの境界部の少なくとも一方に対して、前記回転研磨具がその長手方向に相対的に直線移動しながら前記回転軸廻りに回転することにより、前記研磨面の外周部および内周部の双方によって前記特定研磨面からなる面取り部を形成することを特徴とするガラス基板の製造方法。

Images