JP4805444B2 - ガラスシートの縁部を仕上げる方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスシート、特にフラットパネルディスプレイ用のガラスシートの縁部を仕上げるための方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイ用基板の製造プロセスには標準型製造装置で処理できる特定サイズのガラス基板が必要である。サイジング法は一般に、ガラスシートに機械的に切れ目を入れ、その後でこのガラスシートを前記切れ目に沿って曲げて割るため、ダイヤモンドやカーバイドの切れ目入れホイールをガラス表面上で引きずり、それによって分割エッジを形成するようになった機械式の切れ目入れ分割プロセスを使用している。このような機械式の切れ目入れ分割方法は通常、切れ目入れホイールの切削線から発達した約100ないし150マイクロメートルの深さの横割れを生ずる。これらの横割れはガラスシートの強度を低下させるので、ガラスシートの尖った縁部を研削して除かれている。ガラスシートの尖った縁部は、外周に丸みの付けられた溝を備え、この溝にダイヤモンド粒子を埋め込んだ金属研削砥石により摩滅される。ガラスシートを丸みの付けられた溝の方に向け、ガラスシートを丸みの付けられた溝に接触させ、ダイヤモンド砥石を毎分高速回転させることにより、半径は実際にガラスシートの縁部にこすりつけられる。しかしながら、このよな研削方法はガラス縁部を約100ないし200マイクロメートル以上除去することになる。したがって、ダイヤモンド砥石の研削工程が後続している機械式の切れ目入れ作業は莫大な量の破片と粒子を発生する。
【0003】
更に、縁部の仕上げ作業中に発生する粒子は、繰り返し洗浄しても引き続き問題となっている。例えば、ある場合には出荷以前にガラスシートの縁部から出る粒子の数は出荷後に得られる粒子の数より実際に少なかった。この理由は、ガラスシートの研削作業により研削面の縁部に沿って小片と浅割れと内層面破砕とを生じ、これらのすべてが粒子の貯蔵所となるためである。その後、これらの粒子は遅れて分解破砕し、汚染と引っ掻き傷を発生し、時々は後処理における破砕源となる。したがって、このような研削面は温度や湿度のような環境要因により粒子を発射することを意味する「活性」である。本発明はこれらの研削作業により発生する「横方向割れ」と「微小浅割れ」を減少させ、一層「不活性」な縁部を有するガラスシートを形成する方法に関する。
【0004】
レーザ式切れ目入れ技法は従来の機械式切れ目入れ方法により発生する横方向の割れを大幅に減少することができる。以前はこのようなレーザ式切れ目入れ技法はあまりにも遅く且つ製品製造の仕上げラインに適しないと考えられていた。しかしながら、最近の進歩によりこのような方法を製造ガラスの仕上げ用途に使用できるようになった。レーザ式切れ目入れ技法は代表的にガラスの縁部に発生する機械的浅割れで開始する。次に進路の決まった出力ビームを有するレーザが浅割れの上でガラス表面上の通路に沿って通過されてガラス表面に膨張を発生させ、続いて冷却剤で冷やしてガラス表面を張力状態にし、かくしてレーザの移動通路上でガラスを横切って割れを熱的に伝搬させる。このような熱処理は局部的な表面現象である。レーザの背後に向けられた冷却剤は制御された分裂を発生する。ガラスの中の応力の平衡により割れの深さが完全に貫通するのを抑制し、かくして横方向の割れの存在しない「切れ目状」の連続したクラックが作られる。このようなレーザ式切れ目入れ技法は、例えば米国特許第5、622、540号および米国特許第5、776、220号に記載されている。
【0005】
あいにく、レーザ式切れ目入れ技法により形成された非斜角の縁部は、レーザ式切れ目入れ作業中に作られた鋭い縁部のために斜角縁部のような永続性がない。故に、鋭い縁部は前述したようにさらに研削されるかまたは研磨されねばならない。代わりの方法では、レーザ式切れ目入れ技法により形成された扁平な鋭い縁部を平滑にするため、例えばポリマーのような軟らかい材料で作られた研磨砥石で縁部を研削してきた。しかしながら、この研磨法はしばしば、「エッジロール」として業界で公知の現象すなわち扁平面を有する縁部を仕上げる作業中に該扁平面がまくり上がって重複半径すなわち複合半径を作る現象を起こす。
【0006】
以上の点に鑑み、予測される縁部に沿った小片、浅割れ、及び内層面破砕を抑制するためのガラスシートの縁部の仕上げ法を開発することが望ましい。また、除去するガラスの量を少量にすることができ且つ縁部の品質を維持することができる方法を提供することが望ましい。更に、ガラスの強度と縁部の品質特性を減退させずに縁部の仕上げ速度を増大させる方法を開発することが望ましい。また、重複した半径を持たない縁部を作る方法を提供することが望ましい。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明はガラスシートの各縁部の全幅の縮小を35マイクロメートル以下にしながら該縁部の上と下を面取りして面取り面を形成し、該面取り面のそれぞれとそれに近接する前記ガラスシートの主要面との間の角度を40度未満、なるべくは凡そ30度になるようにする面取り工程を含むガラスシートの縁部を仕上げる方法に関する。更に、この方法は前記各面取り面と前記ガラスシートの元の縁部との交差により形成される各縁部に丸みを付ける工程を含む。このような一つの実施の形態は、ガラスシートの縁部を少なくとも1個のV形溝を持った研削面を有する少なくとも1個の回転中の研削砥石と、扁平な研磨面を有する1個の研磨砥石との上に移動させる工程を含み、前記研削面と前記研磨面は研削砥石および研磨砥石のそれぞれが前記ガラスシートの主要面に平行となるように方向づけられている。好適な実施の形態において、研削砥石の研削面のV形溝にダイヤモンド粒子が埋め込まれ、一方研磨砥石の研磨面は凹状の面取り部が形成されないほど十分に軟らかい。また、一つの好適な実施の形態において、各研削砥石は各研磨砥石の表面速度より速い表面速度を有する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は概してガラスシート、特にフラットパネルディスプレイ用ガラスシートの縁部を研削および研磨する方法を提供する。本発明によれば、ガラスシートが固定装置により適所に保持され且つ図1に示す搬送システムにより運ばれる。図1に示す本発明の好適な実施の形態において、ガラスシートの縁部を仕上げるため複数個の研削砥石と研磨砥石が使用されている。図1は搬送システムにより矢印15の方向に運ばれる参照番号10で総称されるガラスシートを示し、この搬送中にガラスシート10は組になった研削砥石20A、20Bと研磨砥石30A、30Bにより研削および研磨される。各研削砥石20A、20Bのそれぞれの主要面19、23と各研磨砥石30A、30Bのそれぞれの主要面33、29はガラスシート10の主要面16に平行に配置されている。図1に示す実施の形態において、研削砥石20A、20Bはそれぞれ反対方向に回転する。具体的には、研削砥石20Aは反時計方向に回転し、一方研削砥石20Bは時計方向に回転する。同様に、研磨砥石30A、30Bはそれぞれ反対方向に回転する。具体的には、研磨砥石30Aは反時計方向に回転し、一方研磨砥石30Bは時計方向に回転する。
【0009】
図1に示すように、研削砥石20Bの研削面21はガラスシート10の一方の縁部14に接触し、また研削砥石20Aの研削面22はガラスシート10の反対側の縁部12に接触する。同様に、研磨砥石30Aの研磨面32はガラスシート10の縁部12に接触し、また研磨砥石30Bの研磨面31はガラスシート10の縁部14に接触する。好適な実施の形態において、各研削砥石20A、20Bと各研磨砥石30A、30Bは同時に回転する。更に、好適な実施の形態において、対向する縁部12、14は同時に研削され、且つ研磨される。特に、縁部12、14のそれぞれは先ず各研削砥石20A、20Bの研削面22、21に接触し、そこで研削ずみの縁部が次に各研磨砥石30A、30Bにそれぞれ接触する。また、図1に示すように、各研削砥石20A、20Bは各研磨砥石30A、30Bから間隔がおかれ、研削砥石20Aと研磨砥石30Aは互いにガラスシート10の一方の縁部12の側に互いにすぐ近くに配置され、研磨砥石20Bと研磨砥石30Bはガラスシート10の別の縁部14の側に互いにすぐ近くに配置されている。
【0010】
更に、好適な実施の形態において、各研削砥石20A、20Bと各研磨砥石30A、30Bは静止しているが、ガラスシート10が矢印15の方向に動かされ、その結果縁部12、14のそれぞれが先ず研削され、次に研磨される。図2(A)(B)(C)は一方の縁部12が研削される状況を示し、また、図3(A)(B)(C)は縁部12が研削された後に研磨される状況を示している。図2(A)は研削砥石20Aの研削面22の部分断面図である。図に示すように、研削面22は外周に少なくとも1個のV形溝24を有し、このV形溝24の中心を通る放射状の線がV形溝24と角θを形成する。角θは好適な実施の形態において凡そ15度ないし40度の範囲にあり、最も好ましくは、凡そ30度が最も好適である。図2(A)は1個のV形溝24のみを示しているが、図1に示すように、研削砥石20A、20Bはそれぞれ複数個のV形溝24を有することができ、好適な実施の形態において、研削砥石20A、20Bのそれぞれは6個のV形溝24を有する。図2(A)に示すように、ガラスシート10の縁部12はV形溝24にアライメントされている。特に、縁部12は1対の角部12A、12Bの間に扁平部12Cを有する。図2(B)に示すように、1対の角部12A、12BのみがV形溝24と接触するが、扁平部12Cの中央部は研削砥石20Aの研削面22に接触しないように、縁部12がV形溝24に挿入される。角部12A、12BはV形溝24により面取りされるので、図2(C)に示すように、角部12A、12Bが転造されて1対の摩滅状の傾斜部12D、12Eとなる。また、図2(C)に示すように、丸みのついた傾斜部12D、12Eはそれぞれガラスシート10の上面と下面に対し角θを形成する。好適な実施の形態において、角θは凡そ15度ないし40度の範囲にあり、最も好ましくは、凡そ30度が最も好適である。図2(C)に示すように、縁部12の扁平部12Cの中央部は研削砥石20Aに接触しないので、研削以前の形状と同一である。
【0011】
研削ずみの縁部12は、図3(A)に示すように、次に研磨砥石30Aの研磨面32に接触する。図3(A)に示すように、研磨砥石30Aの研磨面32は実質的に扁平である。更に、研磨面32は、縁部12に凹状部ができるのが避けられるほど十分に軟らかい。図3(B)に示すように、研削ずみの縁部12が研磨砥石30Aの研磨面32に接触すると、研磨面32は研削ずみの縁部12に一致する形状に凹まされる。このようにして、研削された丸みのある傾斜面すなわち傾斜部12D、12Eが扁平部12Cと共に形成する鋭い中間面はそれぞれ、図3(C)に12F、12Gで示すように実質的に丸みがついている。ガラスシート10の縁部14は上述した方法と同じ方法で縁部12と同時に研削砥石20Bおよび研磨砥石30Bにより研削され且つ研磨される。
【0012】
別の態様において、本発明は凡そ3mm以下の厚さのあるガラスシート10の縁部12を仕上げる方法を提供する。この方法は、縁部12の全体の幅/厚さを凡そ35マイクロメートル以下だけ減小しながら面取り面すなわち傾斜面12D、12Eを形成するために、ガラスシート10の縁部12の上面16Aと下面16Bを面取りする工程を含んでいる。さらに、ガラスシート10の各傾斜面12D、12Eとそれに近接する主要面16A、16Bとの間の角θは凡そ40度未満である。次に、前記方法はさらに各傾斜面12D、12Eとガラスシート10の元の縁すなわち扁平部12Cとの交差によりできる縁部12の丸み付け工程を含んでいる。前記面取り工程はガラスシート10の縁部12の上面16Aと下面16Bを、少なくとも一つのV形溝24を持った研削面22を有する少なくとも一つの回転中の研削砥石20Aに接触させる工程を含み、この場合研削面22はガラスシート10の主要面16に平行である。さらに、前記丸み付け工程は面取り面すなわち傾斜面12D、12Eを有する縁部12の上面16Aと下面16Bを、縁部12に凹状の面取り部が形成されないよう十分に軟らかい研磨面32を持った少なくとも1個の回転中の研磨砥石30Aに、接触させる工程を含んでいる。各傾斜面12D、12Eとそれに近接するガラスシート10の主要面16A、16Bとにより形成される角θは、それぞれ、好ましくは凡そ30度である。
【0013】
したがって、本発明の縁部仕上げ方法はガラスシートの各縁部から凡そ35マイクロメートルより多くを除去することがなく、このため本方法では微小な割れの発生が少ないので、ガラスシートの強度および縁部の品質を改善することになる。さらに、各傾斜面により形成される角θは、研削装置の搬送の不正確さに起因するガラスシートの横方向移動も考慮して凡そ30度が好ましい。
【0014】
更に、本発明の縁部仕上げ方法は複数個の車輪18(図1参照)を有する搬送システムでガラスシート10を運搬する工程を含んでいる。この搬送システムは回転中の各研削砥石20A、20Bと各研磨砥石30A、30Bの間でガラスシート10を運搬する。更に、搬送工程は図1に一部分図示されている1組のベルト17により前記搬送システム上にガラスシート10を固定する工程を有する。更に、搬送工程はガラスシート10に所望の分割線に沿って少なくとも部分的な割れを作り、レーザにより局部加熱してガラスシート10を横切ってその割れを導き、レーザをガラスシート10の上で移動させて前記部分的割れを導いて所望の分割線に第2の部分的な割れを形成し、ガラスシート10をこの部分的な割れに沿って割ることによりガラスシート10を適切なサイズに最初に割る工程を含んでいる。好ましくは、研削砥石20A、20Bを研磨砥石30A、30Bより速く回転させる。好適な実施の形態において、各研削砥石は凡そ毎分2、850回転し、各研磨砥石は凡そ毎分2、400回転する。更に、回転中の各研削砥石20A、20Bの表面速度は各研磨砥石30A、30Bの表面速度より速い。また、好適な実施の形態において、ガラスシート10は凡そ毎分4.5ないし6mの速度で運搬される。好適な実施の形態において、各研削砥石20A、20Bの直径は各研磨砥石30A、30Bの直径より小さいかまたは等しい。
【0015】
好適な実施の形態において、本発明に使用される研削砥石20A、20Bはメタルボンド式(metal bonded)研削砥石であり、各砥石には6個の凹んだ溝があり、各溝にダイヤモンド粒子が埋め込まれている。ダイヤモンド粒子は凡そ400ないし800グリット(grit)、好ましくは約400グリットの大きさである。更に、本発明に使用される研削砥石20A、20Bの各溝の幅は凡そ0.7mmである。更に好ましくは、各研削砥石20A、20Bは249mm(9.84インチ)の直径と、約25.4mm(1インチ)の厚さを有する。ガラスシート10は毎分4.5ないし6mの送り速度で搬送される。更に、各研削砥石20A、20Bの表面速度は凡そ毎分2、201m(7、338フィート)であり、各研磨砥石30A、30Bの表面速度は凡そ毎分1、507m(5、024フィート)である。本発明に使用される各研磨砥石30A、30Bは適当なキャリヤ(carrier )材料例えば重合材料内に分散された研削材を有する。研削材は例えばAl23、SiC、軽石、ガーネットの研削材料からなる群より選んでもよい。好ましくは、研削材の粒度は180グリットに等しいかまたはそれより微細であり、より好ましくは220グリットに等しいかまたはそれより微細である。この種の適当な研磨砥石の例が例えば米国特許第5、273、558号に記載されており、この明細書が参考上ここに編入されている。適当な重合キャリヤ材料の例はブチルゴム、シリコーン、ポリウレタン、天然ゴムである。この特定の実施の形態に使用する研磨砥石の好適な系列はミネソタ州セントポールの3M社(Minnesota Mining and Manufacturing Company)から入手できるXI−737研削砥石である。適当な研磨砥石は例えばカリフォルニア州サンディエゴ、アージョンドライブ7754(7754 Arjons Drive)に在るクラテックス・マニュファクチャリング社(Cratex Manufacturing Co.,Inc.)やマサチューセッツ州ウォーセスターに在るノートン社(The Norton Company)から入手できる。また、各研磨砥石30A、30Bの好適な直径は凡そ8.0インチ(203mm)であり、厚さは約1インチ(25.4mm)である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による方法の概略図
【図2】図1に示す研削方法の部分断面図
【図3】図1に示す研磨方法の部分断面図
【符号の説明】
10 ガラスシート
12 縁部
12A 角部
12B 角部
12C 扁平部
12D 面取り面または傾斜面
12E 面取り面または傾斜面
12F 丸み
12G 丸み
14 縁部
16 主要面
16A 上面または主要面
16B 下面または主要面
17 ベルト
18 車輪
19 主要面
20A 研削砥石
20B 研削砥石
22 研削面
23 主要面
24 V形溝
29 主要面
30A 研磨砥石
30B 研磨砥石
31 研磨面
32 研磨面
33 主要面

Claims (10)

  1. 厚さ3mm以下のガラスシートの縁部を仕上げる方法において、
    前記ガラスシートの縁部の全幅を35マイクロメートル以下だけ減小しながら該縁部の上と下を面取りして面取り面を形成し、該面取り面のそれぞれとそれに近接する前記ガラスシートの主要面との間の角度を40度未満にする面取り工程と、
    前記各面取り面と前記ガラスシートの元の縁部との交差により形成される各縁部に丸みを付ける工程と、
    を含み、
    前記丸み付け工程が、面取り面を有する前記縁部の上と下を、凹状の面取り部が形成されないよう軟らかい研磨面を持った少なくとも1個の回転中の研磨砥石に接触させる工程を含み、
    前記面取り工程が、前記ガラスシートの上と下を、少なくとも1個のV形溝を持った研削面を有し且つ前記ガラスシートの主要面に平行である少なくとも1個の回転中の研削砥石に接触させる工程を含み、
    前記各研削砥石の回転速度が前記各研磨砥石の回転速度より速いことを特徴とする方法。
  2. 厚さ3mm以下のガラスシートの縁部を仕上げる方法において、
    前記ガラスシートの縁部の全幅を35マイクロメートル以下だけ減小しながら該縁部の上と下を面取りして面取り面を形成し、該面取り面のそれぞれとそれに近接する前記ガラスシートの主要面との間の角度を40度未満にする面取り工程と、
    前記各面取り面と前記ガラスシートの元の縁部との交差により形成される各縁部に丸みを付ける工程と、
    を含み、
    前記丸み付け工程が、面取り面を有する前記縁部の上と下を、凹状の面取り部が形成されないよう軟らかい研磨面を持った少なくとも1個の回転中の研磨砥石に接触させる工程を含み、
    前記面取り工程が、前記ガラスシートの上と下を、少なくとも1個のV形溝を持った研削面を有し且つ前記ガラスシートの主要面に平行である少なくとも1個の回転中の研削砥石に接触させる工程を含み、
    前記各研削砥石の表面速度が前記各研磨砥石の表面速度より速いことを特徴とする方法。
  3. 前記各面取り面と、近接する前記ガラスシートの主要面との間の角度が凡そ30度であることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
  4. 1対の角部の間に扁平部を有するフラットパネルディスプレイ用ガラスシートの縁部を仕上げる方法において、
    最初に、少なくとも1個のV形溝を持った研削面を有し且つ前記ガラスシートの主要面に平行である回転中の研削砥石に対し、前記縁部の扁平部の中央部を接触させず前記1対の角部のみを接触させることにより、該1対の角部を1対の摩滅状傾斜部に転造させ、該各摩滅状傾斜部がそれに近接する前記ガラスシートの主要面に対しなす角θを凡そ15度ないし40度の範囲になるようにする工程と、
    次に、前記前記ガラスシートの縁部を、実質的に扁平な研磨面を外周に有し且つ前記ガラスシートの主要面に平行である回転中の研磨砥石に接触させ、ここで前記研磨面は凹状の面取り部が形成されないほど軟らかであり、前記各摩滅状傾斜部と前記扁平部との界面に実質的に丸みが作られる工程と、
    を含み、
    前記各摩滅状傾斜部がそれに近接する前記ガラスシートの主要面に対しなす角θを凡そ15度ないし40度の範囲になるようにする工程が、前記縁部の全幅を35マイクロメートル以下だけ減小させ
    前記各研削砥石の回転速度が前記各研磨砥石の回転速度より速いことを特徴とする方法。
  5. 1対の角部の間に扁平部を有するフラットパネルディスプレイ用ガラスシートの縁部を仕上げる方法において、
    最初に、少なくとも1個のV形溝を持った研削面を有し且つ前記ガラスシートの主要面に平行である回転中の研削砥石に対し、前記縁部の扁平部の中央部を接触させず前記1対の角部のみを接触させることにより、該1対の角部を1対の摩滅状傾斜部に転造させ、該各摩滅状傾斜部がそれに近接する前記ガラスシートの主要面に対しなす角θを凡そ15度ないし40度の範囲になるようにする工程と、
    次に、前記前記ガラスシートの縁部を、実質的に扁平な研磨面を外周に有し且つ前記ガラスシートの主要面に平行である回転中の研磨砥石に接触させ、ここで前記研磨面は凹状の面取り部が形成されないほど軟らかであり、前記各摩滅状傾斜部と前記扁平部との界面に実質的に丸みが作られる工程と、
    を含み、
    前記各摩滅状傾斜部がそれに近接する前記ガラスシートの主要面に対しなす角θを凡そ15度ないし40度の範囲になるようにする工程が、前記縁部の全幅を35マイクロメートル以下だけ減小させ、
    前記各研削砥石の表面速度が前記各研磨砥石の表面速度より速いことを特徴とする方法。
  6. 前記角θが凡そ30度であることを特徴とする請求項4または5記載の方法。
  7. 少なくとも1個のV形溝を持った研削面を有し且つ前記ガラスシートの主要面に平行である少なくとも1個の回転中の第2研削砥石に対し、前記ガラスシートの第2縁部の扁平部を接触させず前記ガラスシートの第2縁部の1対の角部のみを同時に接触させることにより、該1対の角部を1対の摩滅状傾斜部に転造させ、該各摩滅状傾斜部がそれに近接する前記ガラスシートの主要面に対し凡そ15度ないし40度の範囲の角度を形成する工程と、
    次に、前記ガラスシートの第2縁部を、実質的に扁平な研磨面を外周に有し且つ前記ガラスシートの主要面に平行である回転中の第2研磨砥石に同時に接触させ、ここで前記研磨面は凹状の面取り部が形成されないほど軟らかであり、前記各摩滅状傾斜部と前記扁平部との界面に実質的に丸みが作られる工程と、を含むことを特徴とする請求項4または5記載の方法。
  8. 初め前記ガラスシートを前記各研削砥石と前記各研磨砥石の間の搬送システムにより搬送することを特徴とする請求項記載の方法。
  9. 前記各研削砥石が複数のV形溝を持った研削面を有することを特徴とする請求項記載の方法。
  10. 前記縁部の全幅を35マイクロメートル以下だけ減小させる工程を含むことを特徴とする請求項記載の方法。
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