JP2018104238A - ガラス板、及びガラス板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス板の端面に所定の微小うねりを形成することによって、端面からのガラス粉の発生を可及的に防止する。
【解決手段】本発明に係るガラス板１は、端面２に対して所定の加工が施された状態にあるガラス板１であって、端面２の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上である。
【選択図】図５

Description

本発明は、ガラス板、及びガラス板の製造方法に関する。

近年、液晶ディスプレイ等の生産効率に対する改善要請に応じるべく、当該ディスプレイ等に使用されるガラス基板の製造効率に対する改善要求が高まっている。ここで、ガラス基板の製造では、大型のガラス原板（成形原板）から一枚又は複数枚のガラス基板を切り出すことが行われている。これにより、所望の寸法のガラス基板を取得可能としている。

一方で、ガラス原板から切り出されたガラス基板の端面は、通常、切断面又は折割面となるため、微小な傷（欠陥）が存在することが多い。ガラス基板の端面に傷があると、その傷から割れ等が発生するため、これを防止するためにガラス基板の端面に対して研削加工（粗研磨加工）と研磨加工（仕上げ研磨加工）が施される（例えば、特許文献１を参照）。

国際公開ＷＯ２０１３／１８７４００号

ところで、液晶ディスプレイの生産工程においては、成膜工程や露光工程、エッチング工程などガラス基板に対して行われる各種工程が存在する。この際、ガラス基板は、例えば位置決めピンを端面に当接させることにより位置決めされる。しかしながら、端面と位置決めピンとの接触により、端面からガラス粉が発生することがあり、これによりガラス板の主表面（最も面積の大きい平坦な表面）に付着するおそれが生じる。ガラス粉の付着は、成膜不良ひいては断線不良を招くため、この種のガラス粉の発生は極力避ける必要がある。

端面に対して例えば上述の砥石を用いた研削加工を施した場合、加工後の端面は平坦化される。しかしながら、位置決めピンが硬度６０度程度のゴムやプラスチックからなり、位置決めピンが弾性変形するような場合には、加工後の端面があまりに平坦化されることで、位置決めピンと端面との接触面積が増加する。その結果、ガラス粉が発生し易くなるといった問題があった。

以上の事情に鑑み、ガラス板の端面に所定の微小うねりを形成することによって、端面からのガラス粉の発生を可及的に防止することを、本発明により解決すべき技術課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係るガラス板により達成される。すなわち、このガラス板は、端面に対して所定の加工が施された状態にあるガラス板であって、端面の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上である点をもって特徴付けられる。

このように、本発明では、端面の算術平均うねりＷａに着目し、この算術平均うねりＷａの値が満たすべき最小限の値を規定した。このような形態をなす端面であれば、例えばガラス板又はガラス板を要素とする製品の各製造工程時や工程間搬送時にピンなどの位置決め部材がガラス板の端面に接触する場合に、端面が有する微小うねり（詳細は後述する）の山部と主に接触するので、位置決め部材との接触面積を減らすことができる。これにより、ガラス粉の発生を抑制することが可能となる。

また、本発明に係るガラス板においては、端面の平均高さＷｃが５．０μｍ以上であってもよい。

このように、端面の平均高さＷｃを規定することによって、端面が有する微小うねりの山部と谷部の高低差が大きくなり、位置決め部材と微小うねりの谷部とが接触しにくくなる。これにより、位置決め部材との接触面積をさらに減らすことができ、ガラス粉の発生をより効果的に抑制することが可能となる。

また、本発明に係るガラス板においては、端面の平均長さＷｓｍが２０００μｍ以上であってもよい。

このように、端面の平均長さＷｓｍを規定することによって、微小うねりの周期が長くなる。このため、位置決め部材と接触する微小うねりの山部の数が減少するので、位置決め部材との接触面積をさらに減らすことができ、ガラス粉の発生をより効果的に抑制することが可能となる。

また、本発明に係るガラス板においては、端面のスキューネスＷｓｋが０より大きくてもよい。

このように、端面のスキューネスＷｓｋを規定することによって、微小うねりの形状を間接的に規定できる。すなわちスキューネスＷｓｋが正の値をとる場合には、微小うねりの山部は尖った形状をなす傾向にある。よって、スキューネスＷｓｋを０以上に規定することで、位置決め部材と端面が有する微小うねりの山部との接触面積を減らすことができる。これにより、位置決め部材との接触面積をさらに減らすことができ、ガラス粉の発生をより効果的に抑制することが可能となる。

また、本発明に係るガラス板は、端面に現れる微小うねりにおける一周期をＡ［ｍｍ］、山部と谷部との高低差をＢ［ｍｍ］とした場合、下記数式１の関係を満たすものであってもよい。

上記規定は、ガラス板の端面に現れる微小うねりの形状と位置決め用のピンとの当接状態との関係に着目してなされたものである。すなわち、ガラス板の端面を軸回転可能な砥石で加工した場合、図３に示すように、表面粗さＲａ等の粗さ曲線よりも凹凸の周期が長い微小うねり３が端面２に現れることがある。この微小うねり３は、例えば算術平均うねりＷａのうねり曲線と同等のオーダーで現れるもので、かつ凹凸形状（山部４と谷部５の形状）は砥石の外形形状に倣って略円弧状をなすことが多い。よって、例えば半径ｒ［ｍｍ］の位置決めピン６が、略円弧状をなす微小うねり３の隣り合う山部４，４と当接する状態を考えた場合、下記数式２に規定の関係を満たす限りにおいて、位置決めピン６は微小うねり３の谷部５と接することはない。なお、数式２における変数Ｂは、山部４と谷部５との高低差［ｍｍ］、変数Ｃは、位置決めピン６と山部４との接点Ｐ１，Ｐ１間の中点Ｐ２から位置決めピン６の中心点Ｐ３までの距離［ｍｍ］である。
ここで、位置決めピン６の半径ｒと周期Ａ、及び距離Ｃとの間には数式３に示す関係が成り立つ。なお、数式３における変数Ａは、微小うねり３の隣り合う山部４，４間の距離［ｍｍ］である。
数式３を変形すると、距離Ｃは、数式４の如く半径ｒと周期Ａの関数として表される。
数式４を数式２に代入して整理すると、数式５が得られる。
ここで、位置決めピン６の外径寸法（半径ｒの二倍）の代表的な大きさを例えば４００ｍｍとした場合、数式１が得られる。

このように、位置決めピンとの具体的な接触態様を考慮して、微小うねりを最適な形状にすることで、位置決めピンが微小うねりの谷部と接触する事態を可及的に防止できる。従って、ガラス粉の発生をより効果的に抑制することが可能となる。

また、前記課題の解決は、本発明に係るガラス板の製造方法によっても達成される。すなわち、この製造方法は、回転している加工具をガラス板の端面に接触させつつ端面に沿って相対移動させていくことにより、端面に所定の加工を施す端面加工工程を備えるガラス板の製造方法であって、端面の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上となるように、端面に対して砥石による所定の加工を施す点をもって特徴付けられる。

本発明では、端面の算術平均うねりＷａに着目し、この算術平均うねりＷａの値が満たすべき値となるように、端面に対して、回転する加工具による所定の加工を施すようにした。この方法によれば、本発明に係るガラス板と同様、ガラス板又はガラス板を要素とする製品の各製造工程時や工程間搬送時にピンなどの位置決め部材がガラス板の端面に接触する場合に、端面が有する微小うねりの山部が主に接触するので、位置決め部材との接触面積を減らすことができる。これにより、ガラス粉の発生を抑制することが可能となる。

以上に述べたように、本発明によれば、ガラス板の端面に所定の微小うねりを形成することによって、端面からのガラス粉の発生を可及的に防止することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るガラス板の端面加工装置の概略平面図である。 図１に示す砥石回転系の要部側面図である。 ガラス板の端面と位置決めピンとのうねり曲線オーダーにおける接触態様を説明するための図である。 他の形態に係るガラス板の端面と位置決めピンとのうねり曲線オーダーにおける接触態様を示す図である。 本発明に係るガラス板の端面と位置決めピンとのうねり曲線オーダーにおける接触態様を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５を参照して説明する。まず本実施形態に係る製造方法に使用する端面加工装置の概要について、図１及び図２に基づき説明する。

図１及び図２に示すように、端面加工装置１０は、ガラス板１の端面２に所定の加工を施すものであって、端面加工部としての砥石１１，１２を回転駆動するモータ１３と、スピンドル１４とを主に備える。スピンドル１４はモータ１３に連結されている。本実施形態では、モータ１３とスピンドル１４は共通の回転軸Ｙを有する。なお、スピンドル１４は、ベルト等を介してモータ１３の主軸と連結してもよい。

このような構成の端面加工装置１０は、特許文献１に記載されるような砥石１１（１２）の押圧力を制御する装置を備えてもよい。あるいは、端面加工装置１０は、加工時の砥石１１（１２）の位置を一定にする方式であってもよい。あるいは、これらの方式以外の端面加工装置１０を用いてもよい。

砥石１１（１２）は、図２に示すように、砥石取付け用フランジ２０を介してスピンドル１４に取り付けられている。詳述すると、砥石１１（１２）には嵌合穴２１が設けられており、砥石取付け用フランジ２０には嵌合凸部２２が設けられている。砥石１１（１２）の嵌合穴２１に砥石取付け用フランジ２０の嵌合凸部２２を嵌め合せることで、砥石１１（１２）が砥石取付け用フランジ２０に連結されると共に、砥石取付け用フランジ２０に対する砥石１１（１２）の芯出しを含む位置決めがなされるようになっている。

また、砥石取付け用フランジ２０には、嵌合凸部２２と反対の側に嵌合凹部２３が設けられている。この嵌合凹部２３はテーパ状をなしており、同じくテーパ状をなすスピンドル１４の先端部２４とテーパ嵌合可能とされている。よって、例えば後述する砥石１１（１２）と砥石取付け用フランジ２０とのサブアセンブリ２５を準備した後、このサブアセンブリ２５をスピンドル１４の先端部２４に取り付けることで、自動的に砥石１１（１２）のスピンドル１４に対する芯出し及び位置決めがなされるようになっている。

また、本実施形態では、ガラス板１の端面２に対して、二種類の加工（ここでは端面２の面取りを主たる目的とする研削加工と、端面２の微小な凹凸を均すことを主たる目的とする研磨加工）を施すため、それぞれに対応した砥石１１，１２が使用され得る。すなわち、研磨用の第二の砥石１２における砥粒の粒度は、研削用の第一の砥石１１における砥粒の粒度と同じか、それよりも大きい。研削用の第一の砥石１１における砥粒の粒度は、例えば＃１００〜＃１０００とすることができ、研磨用の第二の砥石１２における砥粒の粒度は、例えば＃２００〜＃２０００とすることができる。また、砥石１１，１２の直径は、例えば１００〜２００ｍｍである。

ガラス板１は、例えば図１に示すように矩形の板形状を有している。ガラス板１の厚み寸法は例えば０．０５ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜０．７ｍｍであることがより好ましい。もちろん、本発明を適用可能なガラス板１は上記形態には限定されない。例えば矩形以外の形状（例えば長方形以外の多角形）を有するガラス板や、厚み寸法が０．０５ｍｍ〜１０ｍｍを外れるサイズのガラス板に対しても本発明を適用し得る。

ガラス１の主表面（表面及び裏面）は、火造り面、すなわち、砥石等による加工が施されておらず、研磨痕を有さない成形したままの状態であることが好ましい。また、ガラス１の主表面の算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｒ １６８３：２０１４）は、１０ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以下であることがより好ましい。

ガラス板１は砥石１１，１２に対して所定の送り方向Ｘに沿って相対的に移動し得る。なお、図１では、ガラス板１が送り方向Ｘに移動し、砥石１１，１２は固定される場合を示しているが、もちろん、ガラス板１が固定され、砥石１１，１２が送り方向Ｘとは逆向きに移動してもよい。また、この際、ガラス板１と砥石１１，１２の何れか一方が移動し、他方が固定されていてもよく、双方が移動してもよい。

また、砥石１１，１２の回転方向は任意であるが、例えばガラス板１の送り方向Ｘと対向する向きに回転するよう、各砥石１１，１２の回転方向を定めるのがよい。図１でいえば、上側の砥石１１，１２は反時計回り、下側の砥石１１，１２は時計回りとなるよう、各砥石１１，１２の回転方向を定めるのがよい。

続いて、上述した端面加工装置１０を用いた場合のガラス委板の製造方法の一例を説明する。

すなわち、本実施形態に係る製造方法は、回転している砥石１１，１２をガラス板１の端面２に接触させつつ、その砥石１１，１２を端面２に沿って相対移動させていくことにより、端面２に所定の加工を施す端面加工工程を備える。この製造方法は、ガラス板１を準備する工程（ガラス板準備工程）をさらに備えてもよい。ガラス板１を準備する工程では、例えば、オーバーフローダウンドロー法といったダウンドロー法やフロート法等によって成形原板を得て、その成形原板からガラス板１を切り出す。必要に応じ、端面２の加工後には、ガラス板１の検査や梱包等が行われる。ガラス１の主表面（表面及び裏面）を火造り面とするとともにその算術平均粗さＲａを１０ｎｍ以下とする観点から、ガラス板１を準備する工程では、オーバーフローダウンドロー法を用いることが好ましい。

ガラス板１の端面２に所定の加工を施す工程（端面加工工程）は、砥石１１（１２）と砥石取付け用フランジ２０とのサブアセンブリ２５が所定の静的振れ及び動バランスとなるように準備するサブアセンブリ準備工程Ｓ１と、準備したサブアセンブリ２５を使用して上述した端面加工を実施する端面加工工程Ｓ２とを備える。また、ガラス板１の端面２に所定の加工を施す工程では、端面加工後における端面２の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上となるように端面加工を実施する。

（Ｓ１）サブアセンブリ準備工程
この工程では、砥石１１（１２）と砥石取付け用フランジ２０とのサブアセンブリ２５を、動バランスが所定の値以上、例えば６０ｇ・ｍｍ以上となるように準備する。なお、動バランスは所定の動的釣合測定装置を使用して測定することができる。

なお、この際、砥石１１（１２）と砥石取付け用フランジ２０の個々の動バランスは、特に問わない。サブアセンブリ２５の動バランスが６０ｇ・ｍｍ以上となる限りにおいて、任意の動バランスを示す砥石１１（１２）と、砥石取付け用フランジ２０を使用することが可能である。

（Ｓ２）端面加工工程
この工程では、準備工程Ｓ１で準備したサブアセンブリ２５を例えば図１に示す端面加工装置１０のスピンドル１４（図２を参照）に取り付けて、ガラス板１の端面２に上記所定の端面加工（研削加工と研磨加工）を施す。

ここで、図４に、動バランスが１０ｇ・ｍｍであるサブアセンブリ２５を用いた場合に得られたガラス板１’の端面２’のうねり曲線の一例、図５に、動バランスが８０ｇ・ｍｍであるサブアセンブリ２５を用いた場合に得られたガラス板１の端面２のうねり曲線の一例をそれぞれ示す。これらガラス板１，１’はともに、２２５０ｍｍ×２５００ｍｍの矩形状をなし、０．５ｍｍの厚みを有する。端面加工は、ガラス板１，１’の長辺の端面に対して図１に示す端面加工装置１０を用いて行った。端面加工では、研削用の第一の砥石１１を１組配置し、研磨用の第二の砥石１２を１組配置した。砥石１１（１２）と砥石取付け用フランジ２０とのサブアセンブリ２５の動バランスは、全て（研削用の第一の砥石１１及び研磨用の第二の砥石１２）で同じであった。

図４に示すように、動バランスが１０ｇ・ｍｍであるサブアセンブリ２５を用いた場合、得られた端面２’のうねり曲線には、山部４’と谷部５’との高低差が非常に小さい微小うねり３’が現れていた。この場合、端面２’の算術平均うねりＷａは２．５μｍ、平均高さＷｃは５μｍ、平均長さＷｓｍは２５００μｍであった。

これに対して、動バランスが８０ｇ・ｍｍであるサブアセンブリ２５を用いた場合、得られた端面２のうねり曲線には、図５に示すように、砥石１１（１２）の外形形状に倣った略円弧状が明確に反映された微小うねり３が現れていた。この場合、端面２の算術平均うねりＷａは２．８μｍ、平均高さＷｃは１０μｍ、平均長さＷｓｍは４０００μｍであった。また、端面２のスキューネスＷｓｋは、０より大きかった。

従って、これら端面２，２’と例えば断面真円状の位置決めピン６との接触状態を考えた場合、例えば図４に示す微小うねり３’はその谷部５’で位置決めピン６と接触する確率が高いのに対し、図５に示す微小うねり３、すなわち本発明に係る微小うねり３の場合、その山部４で位置決めピン６と高確率で接触する。

また、この際、位置決めピン６との接触面積を極力小さくする観点から、微小うねり３の形状及びサイズを示す各パラメータ（周期Ａ、山部４と谷部５との高低差Ｂ）は、上記数式１の関係を満たすことが望ましい。

また、端面２の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上である場合、端面２の平均高さＷｃは５．０μｍ以上で、平均長さＷｓｍは２０００μｍ以上、スキューネスＷｓｋは０を超えた値であることが望ましい。

このように、本発明では、端面２の算術平均うねりＷａに着目し、この算術平均うねりＷａの値が２．７μｍ以上となるよう、ガラス板１の端面２に砥石１１，１２の回転接触による所定の端面加工（研削加工、研磨加工）を施すようにした。このような形態をなす端面２であれば、例えばガラス板１又はガラス板１を要素とする製品（液晶ディスプレイなど）の各製造工程時や工程間搬送時に位置決めピン６などの位置決め部材がガラス板１の端面２に接触する場合に、端面２が有する微小うねり３の山部４が主に接触する。このため、ガラス板１の端面２と位置決め部材との接触面積を減らすことができ、ガラス粉の発生を抑制することが可能となる。

また、位置決めピン６との具体的な接触態様を考慮して、端面２の微小うねり３を数式１の関係を満たす形状にすることで、位置決めピン６が微小うねり３の谷部５と接触する事態を可及的に防止できる。従って、ガラス粉の発生をより効果的に抑制することが可能となる。

ガラス板１の端面２と位置決め部材との接触面積をさらに減らす観点から、端面２の算術平均うねりＷａは、３．０μｍ以上であることが好ましい。同様の観点から、端面２の平均高さＷｃは、５．０μｍ以上であることが好ましく、１５μｍ以上であることがより好ましい。また、端面２の平均長さＷｓｍは、２０００μｍ以上であることが好ましく、２５００μｍ以上であることがより好ましい。

一方、ガラス板１の端面２と位置決め部材との接触面積が減りすぎると、端面２が有する微小うねり３の山部４に過大な応力が発生し、ガラス板１が傷つくおそれがある。このため、端面２の算術平均うねりＷａは４．０μｍ以下であることが好ましい。また、端面２の平均高さＷｃは、２０μｍ以下であることが好ましい。端面２の平均長さＷｓｍは、６０００μｍ以下であることが好ましい。

本発明において、端面２の算術平均うねりＷａ、平均高さＷｃ及び平均長さＷｓｍは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に準拠して測定するものとする。また、算術平均うねりＷａ、平均高さＷｃ及び平均長さＷｓｍの測定では、ガラス板の端面について、ガラス板の一辺に沿って等間隔の１０箇所で測定を行う。算術平均うねりＷａは、１０箇所の測定結果の平均値を用いるものとし、平均高さＷｃ及び平均長さＷｓｍは、１０箇所の測定結果の最小値を用いるものとする。

また、本発明において、微小うねりにおける一周期Ａは、上述の方法で測定した平均長さＷｓｍを用いるものとし、山部と谷部との高低差Ｂは、上述の方法で測定した平均高さＷｃを用いるものとする。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、もちろん本発明に係るガラス板及びその製造方法はこの形態に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の形態をとることが可能である。

例えば、上記実施形態では、動バランスが所定の値以上、例えば６０ｇ・ｍｍ以上となる砥石１１（１２）と砥石取付け用フランジ２０とのサブアセンブリ２５を使用して、図１及び図２に示す端面加工を施すことで、端面２の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上となるガラス板１を得た場合を例示したが、もちろん、本発明に係る端面加工方法はこれには限られない。例えば動バランスの調整以外の手段で砥石１１，１２に所定の振動を加えた状態で上述した端面加工を施すことによっても、端面２の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上となるガラス板１を得ることができる。あるいは、ガラス板１に所定の振動を加えた状態で上述した端面加工を施すことによっても、端面２の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上となるガラス板１を得ることができる。

また、上記実施形態では、２つで１組の砥石１１（１２）を、ガラス板１を挟んで対向する位置に配置するとともに、粒度の異なる二種類（２組）の砥石１１，１２を搬送方向に並べて配置する場合を例示したが、もちろんこれ以外の配置態様をとることも可能である。例えば研削用の砥石１１及び研磨用の砥石１２を、それぞれ二組又は三組以上配置することも可能である。また、端面加工後の端面２について形状を含む所要の品質が確保され得る限りにおいて、例えば形状一種類の砥石１１（１２）を、一組又は複数組配置することも可能である。

また、以上の説明では、砥石１１（１２）の回転接触により端面２に所定の端面加工を施す場合に本発明を適用する場合を例示したが、本発明に係る端面加工方法はこれには限定されない。回転している加工具をガラス板１の端面２に接触させつつ端面２に沿って相対移動させていくことにより、端面２に所定の加工を施す限りにおいて、任意の端面加工方法を採用することが可能である。

また、さらにいえば、本発明に係るガラス板は上記端面加工方法によるものには限定されない。端面２の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上となる限りにおいて、任意の端面加工方法を適用して、本発明に係るガラス板を得ることが可能である。

１ ガラス板
２，２’ 端面
３，３’ 微小うねり
４，４’ 山部
５，５’ 谷部
６ ピン
１０ 端面加工装置
１１，１２ 砥石
１３ モータ
１４ スピンドル
２０ 砥石取付け用フランジ
２１ 嵌合穴
２２ 嵌合凸部
２３ 嵌合凹部
２４ 先端部
２５ サブアセンブリ
Ｘ 送り方向
Ｙ 回転軸

Claims (6)

1. 端面に対して所定の加工が施された状態にあるガラス板であって、
   前記端面の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上である、ガラス板。
2. 前記端面の平均高さＷｃが５．０μｍ以上である請求項１に記載のガラス板。
3. 前記端面の平均長さＷｓｍが２０００μｍ以上である請求項１又は２に記載のガラス板。
4. 前記端面のスキューネスＷｓｋが０より大きい請求項１〜３の何れか一項に記載のガラス板。
5. 前記端面に現れる微小うねりにおける一周期をＡ［ｍｍ］、山部と谷部との高低差をＢ［ｍｍ］とした場合、下記数式１の関係を満たす請求項１〜４の何れか一項に記載のガラス板。
   
6. 回転している加工具をガラス板の端面に接触させつつ前記端面に沿って相対移動させていくことにより、前記端面に所定の加工を施す端面加工工程を備えるガラス板の製造方法であって、
   前記端面加工工程において、前記端面の算術平均うねりＷａが２．７μｍ以上となるように、前記端面に対して前記砥石による前記所定の加工を施す、ガラス板の製造方法。