TWI515085B - Glass substrate and glass substrate manufacturing method - Google Patents

Description

玻璃基板及玻璃基板之製造方法

本發明係有關於一種玻璃基板及玻璃基板之製造方法，尤其關於一種藉由磨石來研磨端面之玻璃基板及玻璃基板之製造方法。

例如，液晶顯示器或電漿顯示器、有機電致發光等薄型顯示器裝置，正在不斷進行大型畫面之開發。用於薄型顯示器裝置之玻璃基板係1片母板加工成複數個，且於各加工步驟結束時，切斷成各畫面之大小。該母板係一邊之長度具有例如2.2 m~3 m。

又，玻璃基板之端面若存在棱或微小之凹凸，則易於產生裂痕，因此，例如將端面研磨加工成倒角形狀或半圓形狀，使端面之表面光滑(例如，參照專利文獻1)。又，於玻璃基板之端面研磨步驟中，對磨石與玻璃基板之端面之接觸部分，供給冷卻液(冷卻劑)，抑制玻璃基板之發熱。進而，於端面研磨加工中，由於來自經研磨部分之玻璃屑變成細微之粒子飛散，因此，藉由研磨後之清洗步驟來將附著於玻璃基板之玻璃屑去除。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2009-203141號公報

先前之玻璃基板係未考慮玻璃屑之產生量(飛散量)等，而將端面之研磨形狀(研磨後之剖面形狀)研磨成倒角形狀或半圓形狀，但存在相應於磨石所接觸之端面之接觸面積及形狀，玻璃屑之產生量(飛散量)增大，或者研磨時冷卻液供給之冷卻並不充分時因發熱而使玻璃基板中產生表面灼傷導致變色之虞。

若玻璃屑尤其附著於玻璃基板之主平面，則存在無法藉由清洗步驟來充分去除玻璃屑之情形。因此，在玻璃基板之端面研磨步驟中，抑制玻璃屑之飛散量為重要之課題。

因而，本發明係鑒於上述情況研製而成者，目的在於提供一種解決上述課題之玻璃基板及玻璃基板之製造方法。

為解決上述課題，本發明具有如下所述之方法。

(1)　本發明係一種藉由磨石來研磨端面之玻璃基板，其特徵在於：由上述磨石研磨之端面係包含形成於上述端面之上部之上部曲面、形成於上述端面之下部之下部曲面、以及形成於上述上部曲面與上述下部曲面之中間之中間部曲面，且上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面各自具有任意之曲率半徑，且至少上述上部曲面以及上述中間部曲面之曲率半徑不同。

(2)　本發明之上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面係藉由改變相鄰之曲面之曲率半徑而形成連續之曲面。

(3)　本發明之上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面係形成近似於大致橢圓形狀之輪廓形狀之連續之曲面。

(4)　本發明之上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面係分別具有小於該玻璃基板之厚度之曲率半徑。

(5)　本發明係於上述上部曲面與上述中間部曲面之交界處形成有第1凹部，且於上述下部曲面與上述中間部曲面之交界處形成有第2凹部。

(6)　本發明之上述第1、第2凹部，分別以在板厚方向上具有特定之間隔之方式，延伸形成於與玻璃基板之主平面平行之方向上。

(7)　本發明之上述玻璃基板係一邊為2.2 m以上之四邊形。

(8)　本發明之上述玻璃基板之端面係平均粗糙度Ra為0.3 μm以下。

(9)　本發明之上述玻璃基板之厚度係為0.05~2.8 mm。

(10)　本發明係一種藉由磨石來研磨端面之玻璃基板之製造方法，其特徵在於：於上述磨石之外周，形成與形成於上述端面之上部之上部曲面、形成於上述端面之下部之下部曲面、及形成於上述上部曲面與上述下部曲面之中間之中間部曲面對應之曲面，使上述磨石一面旋轉，一面以沿著上述玻璃基板之端面之方式進行相對移動，對上述玻璃基板之端面，以使上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面分別具有任意之曲率半徑之方式進行加工。

(11)　本發明係以上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面藉由改變各曲率半徑而形成連續之曲面之方式進行加工。

根據本發明，可藉由將由磨石研磨之端面形狀之上部曲面、下部曲面、及中間部曲面之曲率半徑選擇為任意之大小，而減少玻璃基板之端面接觸於磨石之接觸面積，從而抑制研磨時之玻璃屑產生量及發熱量。

以下，參照圖式，對用以實施本發明之形態進行說明。

[實施例1]

圖1A係表示本發明之玻璃基板之一實施例之縱剖面圖。如圖1A所示，玻璃基板10係為例如液晶顯示器或電漿顯示器、有機電致發光等薄型顯示器裝置中所用之四邊形狀之大型玻璃面板。玻璃基板10之厚度t(圖1A中稱為玻璃基板10之上下方向尺寸)較佳為0.05 mm~2.8 mm。又，玻璃基板10之主平面，較佳為一邊為2.2 m以上之四邊形。

玻璃基板10之端面12係研磨成近似於大致橢圓形狀之曲面。端面12係包含形成於端面12之上部之上部曲面12a、形成於端面12之下部之下部曲面12b、及形成於上部曲面12a與下部曲面12b之中間之中間部曲面12c。

本實施例中之各曲面12a~12c係藉由上部曲面12a之曲率半徑R1、下部曲面12b之曲率半徑R2、及中間部曲面12c之曲率半徑R3而形成為連續之近似於大致橢圓形狀之曲面。再者，橢圓係以相距長邊軸上之2點之距離之合計變為固定之方式，各曲率半徑進行變化，此處，為便於說明，而可藉由使上述曲率半徑R1~R3變化來描繪連續之曲線。

又，本實施例係設為虛擬橢圓形狀之長邊a=0.7 mm，且短邊b=0.6 mm。長邊a係與玻璃基板10之厚度t相同。各曲率半徑R1~R3係小於該玻璃基板10之厚度t，且具有R1≦R2、R2≦R3、或上述R1=R2、R3>R2、R3>R1之關係。

圖1A之斜線所示之部分係藉由研磨而切除之研磨區域20。亦即，上述各曲面12a~12c之左側為需要研磨之研磨區域20，上述各曲面12a~12c之右側為研磨後之玻璃基板10。

又，作為研磨玻璃基板10之端面12時之條件，設為研磨量x=0.15 mm、厚度t=0.7 mm、自端面12至研磨緣部為止之X方向之距離c=0.23 mm。又，於玻璃基板10之端面12之端面研磨步驟中，較佳為平均粗糙度Ra為0.3 μm以下。

又，玻璃基板10之端面12之對於上部曲面12a之切線S1與對於下部曲面12b之切線S2之角度α係設定為60°。再者，角度α係為磨石30之離隙角，且可設定為任意之角度。

又，於玻璃基板10之端面12上，由於上述厚度t大於短邊b，因此，自X方向之中心線上之端面12之中心O起至上述切線S1、S2與基板10之主平面14分離之交界處P為止之距離c成為0.23 mm，小於如先前般使端面12成為倒角形狀或者半圓形之情形。藉此，端面研磨步驟時產生之玻璃屑之飛散方向移動至端面12側，從而可減少玻璃基板10之主平面14上之玻璃屑附著量。

又，於將端面12研磨成橢圓形狀之情形時，相較先前之研磨成倒角形狀或半圓形狀者，與磨石之接觸面積減少，故研磨時之發熱得到抑制。進而，於將端面12研磨成橢圓形狀之情形時，相應於上述距離c變小之程度，玻璃屑飛散方向相較主平面14移動至端面側(背離主平面14之方向)，使得對於主平面14之玻璃屑附著量減少。

因此，本實施例，不僅可抑制端面研磨步驟時朝主平面14側之玻璃屑飛散量，而且亦可抑制端面12之發熱。

圖1B係表示端面研磨步驟中磨石與玻璃基板之端面之相對位置關係之縱剖面圖。如圖1B所示，玻璃基板10之端面12係藉由使磨石30旋轉而進行研磨。磨石30係包含金剛石磨粒，且藉由旋轉軸40而可旋轉地得到支持。又，磨石30係包含具有如滑車般之與玻璃基板10之端面12相接之凹曲面的加工槽，且包括與玻璃基板10之端面12之曲面形狀對應之凹曲面32、配設於凹曲面32之上方之上緣部34、及配設於凹曲面32之下方之下緣部36。

凹曲面32係形成為與玻璃基板10之端面12之研磨形狀對應之橢圓形狀之凹曲面。亦即，凹曲面32係藉由與上部曲面12a對應之曲率半徑R1、與下部曲面12b對應之曲率半徑R2、及與中間部曲面12c對應之曲率半徑R3而形成為連續之橢圓形狀。

再者，上述金剛石磨粒之磨石30係藉由放電加工而將凹曲面32之形狀加工成任意之形狀。因此，可藉由一面使磨石30旋轉，一面使凹曲面32接觸於玻璃基板10之端面12，而將玻璃基板10之端面12之形狀研磨成任意之形狀。

圖2係示意性表示端面研磨步驟中使用之研磨裝置之平面圖。如圖2所示，於端面研磨步驟中，使玻璃基板10以載置之狀態吸附保持於研磨裝置之吸附台50之上表面。玻璃基板10與磨石30係以一對磨石30接觸於玻璃基板10之左右兩側之端面12之方式進行位置對準。

又，各磨石30之高度位置(Y方向位置)係結合玻璃基板10之端面12之高度位置(Y方向位置)進行調整。亦即，如圖1A所示，以磨石30之凹曲面32之中心之高度位置與玻璃基板10之端面12之中心O之高度位置保持一致之方式進行設定。

一對磨石30係一面分別受到旋轉驅動，一面沿X1方向、X2方向進給，研磨玻璃基板10之左右兩側之端面12。又，端面研磨時，對磨石30之凹曲面32與玻璃基板10之端面12之接觸部分供給冷卻液(冷卻劑)，緩解研磨造成之發熱。繼而，若該研磨步驟結束，則使玻璃基板10轉動90度，對其他二邊之端面12進行研磨。

再者，於使玻璃基板10轉動時，既可使該玻璃基板10藉由空氣吸引而保持著吸附狀態與吸附台50一起進行轉動，或者，亦可藉由空氣噴出而使玻璃基板10上升，僅使玻璃基板10轉動90度，使位置對準後吸附該玻璃基板10。

如此般，端面研磨步驟係藉由磨石30而將玻璃基板10之四個方向之各端面12研磨成任意之形狀。又，端面研磨步驟中產生之玻璃屑，將沿著磨石30之旋轉方向飛散，故沿著背離各端面12之方向飛散，使得主平面14之附著量減少。

[先前之研磨方法]

此處，對先前之研磨方法進行說明。

圖3係用以說明先前之玻璃基板之研磨方法1之縱剖面圖。如圖3所示，先前之玻璃基板之研磨方法1係將玻璃基板10之端面12研磨成倒角形狀。該研磨方法1之研磨條件係與上述實施例之情形相同，設為研磨量x=0.15 mm、厚度t=0.7 mm、倒角角度α=52°。又，端面12之外側面與倒角之角係形成為曲率半徑R4、R5之曲面。

然而，由於使端面12成為倒角形狀，故而，自端面12起至研磨緣部為止之X方向之距離成為c=0.29 mm，故大於上述實施例之情形。藉此，在磨石30進行之端面研磨步驟中，朝主平面14側之玻璃屑飛散量將增大，於由冷卻液之冷卻不充分時，存在端面12因發熱而產生表面灼傷之虞。

圖4係用以說明先前之玻璃基板之研磨方法2之縱剖面圖。如圖4所示，先前之玻璃基板之研磨方法2係將玻璃基板10之端面12研磨成半圓形狀。該研磨方法2之研磨條件係與上述實施例之情形相同，設為研磨量x=0.15 mm、厚度t=0.7 mm、角度α=60°。又，端面12之曲率半徑R6係為玻璃基板10之厚度(t=0.7 mm)之一半。

然而，由於使端面12成為半圓形狀，因此，自端面12起至研磨緣部為止之X方向之距離成為c=0.25 mm，故大於上述實施例之情形。藉此，在磨石30進行之端面研磨步驟中，朝主平面14側之玻璃屑飛散量將增大，於由冷卻液之冷卻不充分時，存在端面12因發熱而產生表面灼傷之虞。

此處，對變形例進行說明。

[變形例1]

圖5係用以說明本發明之玻璃基板之變形例1之縱剖面圖。如圖5所示，變形例1係將磨石30之切線S1、S2對於形成為橢圓形狀之端面12的角度α設定為α=52°。再者，變形例2中之其他條件係與上述條件相同。

變形例1之情形亦與上述實施例之情形相同，在將端面12研磨成橢圓形狀時，由於與先前之倒角形狀或半圓形狀者相比，與磨石之接觸面積減少，因而，使研磨時之發熱得到抑制。進而，在將端面12研磨成橢圓形狀時，相應於上述距離c變小之程度，玻璃屑飛散方向較主平面14更朝端面側移動，使得對於主平面14之玻璃屑附著量減少。

因此，本變形例1，不僅可抑制端面研磨步驟時朝主平面14側之玻璃屑飛散量，而且亦可抑制端面12之發熱。

[變形例2]

圖6係用以說明本發明之玻璃基板之變形例2之縱剖面圖。如圖6所示，變形例2係將磨石30之切線S1、S2對於形成為橢圓形狀之端面12的角度α設定為α=72°。又，變形例2中，研磨量x=0.15 mm、厚度t=0.7 mm係與上述條件相同。另一方面，距離c及長邊a與短邊b之比雖與上述實施例之情形不同，但較佳為0.5≦b/a≦2.0。

於變形例2中，短邊b係設定為小於上述實施例及變形例1。因此，在將端面12研磨成橢圓形狀之情形時，與先前之倒角形狀或半圓形狀者相比，與磨石之接觸面積減少，因此，使研磨時之發熱得到抑制。進而，上述距離c變得小於上述實施例及變形例1者，相應地，玻璃屑飛散方向較主平面14更朝端面側移動，使得對於主平面14之玻璃屑附著量減少。

[變形例3]

圖7係用以說明本發明之玻璃基板之變形例3之縱剖面圖。圖8係表示變形例3之磨石與玻璃基板之端面之相對位置關係之縱剖面圖。

如圖7所示，變形例3之玻璃基板10係於端面12包含具有3個不同曲率半徑之曲面12a~12c，且於各曲面12a~12c之交界處，形成有第1凹部12d及第2凹部12e。各曲面12a~12c之曲率半徑R1~R3係分別設定為小於玻璃基板10之厚度t之值，且處於R1≦R2、R2≦R3、或者R1＜R2＜R3之關係。

第1凹部12d係設置於上部曲面12a與中間部曲面12c之交界處，第2凹部12e係設置於中間部曲面12c與下部曲面12b之交界處。

如圖8所示，磨石30之切線S1、S2對於變形例3之端面12的角度α係設定為α=90°。又，自端面12起至研磨緣部為止之X方向之距離成為c=0.137 mm，小於上述實施例之情形。再者，研磨量x=0.15 mm及厚度t=0.7 mm係與上述條件相同。

因此，相應於上述距離c變小之程度，玻璃屑飛散方向相較主平面14移動至端面側，使得對於主平面14之玻璃屑附著量減少。

由此，本變形例3，不僅相較實施例及變形例1、2可抑制端面研磨步驟時朝主平面14側之玻璃屑飛散量，而且亦可抑制端面12之發熱。

又，變形例3之端面12係包含內側凹陷之第1凹部12d與第2凹部12e，因此，藉由旋轉之磨石30進行研磨時產生之玻璃屑將蓄積於凹部12d、12e中，從而藉由相較凹部12d、12e突出至外側之上部曲面12a以及下部曲面12b，而使玻璃屑飛散至主平面14之情形得到抑制。再者，蓄積於凹部12d、12e中之玻璃屑係於後續之清洗步驟中去除。

上部曲面12a以及下部曲面12b之曲率半徑R1、R2，如上所述既可為不同之半徑，或者，亦可為相同之半徑。於曲率半徑R1、R2為相同之半徑(R1=R2)之情形時，上部曲面12a與下部曲面12b形成為上下方向上對稱。又，凹部12d、12e係分別以在板厚方向具有特定間隔之方式，延伸形成於與玻璃基板10之主平面14平行之X方向上。因此，可在研磨結束後，根據凹部12d、12e之位置，測定(檢查)端面研磨步驟時磨石30與玻璃基板10之高度調整之偏差。

又，於變形例3中，磨石30之切線S1、S2對於端面12之角度α係設定為α=90°之較大值，因此，玻璃屑之飛散方向相較主平面14成為端面側，故而，由此亦使朝主平面14之玻璃屑飛散量得到抑制。

如此般，玻璃基板10之端面12，包含曲率半徑各不相同之3個曲面12a~12c之組合，且於各曲面12a~12c之交界處，形成有凹部12d、12e，故而，可減少端面研磨步驟中主平面14之玻璃屑附著量。

[產業上之可利用性]

上述實施例係以對薄型顯示器裝置中使用之玻璃基板之端面進行研磨之情形為例進行了說明，但不僅限於此，若為厚度t相對較薄(例如，厚度t=0.05 mm~2.8 mm)之玻璃基板，則當然可應用本發明。

雖詳細地且又參照特定之實施態樣說明了本申請案，但業者當知，在不脫離本發明之精神與範圍之情況下可追加各種變更或修正。

本申請案係基於2010年6月21日申請之日本專利申請(日本專利特願2010-140254)者，且其內容在此作為參照而引用。

10．．．玻璃基板

12．．．端面

12a．．．上部曲面

12b．．．下部曲面

12c．．．中間部曲面

12d．．．第1凹部

12e．．．第2凹部

14．．．主平面

20．．．研磨區域

30．．．磨石

32．．．凹曲面

34．．．上緣部

36．．．下緣部

40．．．旋轉軸

50．．．吸附台

a．．．橢圓形狀之長邊

b．．．橢圓形狀之短邊

c．．．距離

R1、R2、R3、R4、R5、R6．．．曲率半徑

S1、S2．．．切線

P．．．交界處

t．．．玻璃基板之厚度

x．．．研磨量

X1、X2．．．方向

α．．．角度

圖1A係表示本發明之玻璃基板之一實施例之縱剖面圖。

圖1B係表示端面研磨步驟中之磨石與玻璃基板之端面之相對位置關係之縱剖面圖。

圖2係示意性表示端面研磨步驟中使用之研磨裝置之平面圖。

圖3係用以說明先前之玻璃基板之研磨方法1之縱剖面圖。

圖4係用以說明先前之玻璃基板之研磨方法2之縱剖面圖。

圖5係用以說明本發明之玻璃基板之變形例1之縱剖面圖。

圖6係用以說明本發明之玻璃基板之變形例2之縱剖面圖。

圖7係用以說明本發明之玻璃基板之變形例3之縱剖面圖。

圖8係表示變形例3之磨石與玻璃基板之端面之相對位置關係的縱剖面圖。

10．．．玻璃基板

12．．．端面

12a．．．上部曲面

12b．．．下部曲面

12c．．．中間部曲面

14．．．主平面

20．．．研磨區域

a．．．橢圓形狀之長邊

b．．．橢圓形狀之短邊

c．．．距離

R1、R2、R3．．．曲率半徑

S1、S2．．．切線

P．．．交界處

x．．．研磨量

α．．．角度

Claims (11)

1. 一種玻璃基板，其係藉由磨石來研磨端面之玻璃基板，其特徵在於：由上述磨石研磨之端面係包含形成於上述端面之上部之上部曲面、形成於上述端面之下部之下部曲面、以及形成於上述上部曲面與上述下部曲面之中間之中間部曲面，上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面各自具有任意之曲率半徑，且，上述上部曲面以及上述中間部曲面之曲率半徑不同，上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面係分別具有小於該玻璃基板之厚度之曲率半徑。
2. 如請求項1之玻璃基板，其中上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面係藉由改變相鄰之曲面之曲率半徑而形成連續之曲面。
3. 如請求項2之玻璃基板，其中上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面係形成近似於大致橢圓形狀之輪廓形狀之連續之曲面。
4. 如請求項1之玻璃基板，其中將上述上部曲面之曲率半徑設為R1，上述下部曲面之曲率半徑設為R2，上述中間部曲面之曲率半徑設為R3時，各曲率半徑R1~R3具有R1≦R2、R2≦R3，或R1=R2、R3>R2、R3>R1之關係。
5. 如請求項4之玻璃基板，其中於上述上部曲面與上述中間部曲面之交界處形成有第1凹部，且於上述下部曲面與上述中間部曲面之交界處形成有第2凹部。
6. 如請求項5之玻璃基板，其中上述第1、第2凹部係分別以在板厚方向上具有特定之間隔之方式，延伸形成於與玻璃基板之主平面平行之方向上。
7. 如請求項1至6中任一項之玻璃基板，其中上述玻璃基板係一邊為2.2m以上之四邊形。
8. 如請求項1至6中任一項之玻璃基板，其中上述玻璃基板之端面係平均粗糙度Ra為0.3μm以下。
9. 如請求項1至6中任一項之玻璃基板，其中上述玻璃基板之厚度係為0.05mm~2.8mm。
10. 一種玻璃基板之製造方法，其係藉由磨石來研磨端面之玻璃基板之製造方法，其特徵在於：於上述磨石之外周，形成與形成於上述端面之上部之上部曲面、形成於上述端面之下部之下部曲面、及形成於上述上部曲面與上述下部曲面之中間之中間部曲面對應之曲面，使上述磨石一面旋轉，一面以沿著上述玻璃基板之端面之方式進行相對移動，對上述玻璃基板之端面，以使上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面分別具有任意之曲率半徑之方式進行加工，上述上部曲面以及上述中間部曲面之曲率半徑不同，上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面係 分別具有小於該玻璃基板之厚度之曲率半徑。
11. 如請求項10之玻璃基板之製造方法，其中以上述上部曲面、上述下部曲面、及上述中間部曲面藉由改變相鄰之曲面之曲率半徑而形成連續之曲面之方式進行加工。