(57)【要約】【課題】高強度ガラス基板のブレーク加工において、ブレークラインがスクライブ線からずれることがなく、しかも、ブレーク面にチッピングやシャークティースが発生せずに鏡面加工が実現できる高強度ガラス基板のブレーク方法を提供することを目的とする。【解決手段】高強度ガラス基板１の割断予定線１０に沿ってレーザスクライブによりスクライブ線１０を形成した高強度ガラス基板１をスクライブ線１０が裏面になるようにブレークテーブル２上に支持し、高強度ガラス基板１のスクライブ線１０とは反対側の面のスクライブ線１０に対応する位置に柔軟性を有する樹脂４２を押圧してスクライブ線１０を均一に抑えた状態で、スクライブ線１０の初亀裂１１に圧力を印加する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度ガラス基板の一主面に割断予定線に沿ってスクライブ線を形成した高強度ガラス基板を前記スクライブ線を形成した面が裏面になるようにブレークテーブル上に支持し、前記高強度ガラス基板のスクライブ線とは反対側の面の前記スクライブ線に対応する位置に柔軟性を有する樹脂を押圧して、前記スクライブ線の初亀裂に圧力を印加することを特徴とする高強度ガラスのブレーク方法。
【請求項２】
柔軟性を有する樹脂が中空パイプ状であることを特徴とする請求項１に記載の高強度ガラスのブレーク方法。
【請求項３】
ブレークテーブルの少なくとも表面が柔軟性を有する樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の高強度ガラスのブレーク方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスマートフォンやタブレット端末、ノートパソコン、タッチテーブルのスクリーンやテレビのスクリーンなどに使用されるフラットパネルディスプレイ用ガラス、特にガラス表面を化学強化したアルミノケイ酸ガラスやフロートガラスに熱処理を加えて風冷強化したガラス（以下これらを高強度ガラスと総称する）を加工する高強度ガラス基板のブレーク方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近ガラス基板の割断において、過去１世紀にわたって使用されてきたダイヤモンドチップによる機械的方法に代わって、レーザビーム照射による熱応力スクライブ方法（以下レーザスクライブと略記する）が使用されるようになってきた。レーザスクライブによれば、機械的方法に固有の欠点、すなわちマイクロクラック発生によるガラス強度の低下、割断時のカレット発生による汚染、適用板厚の下限値の存在などが一掃できる。
【０００３】
レーザスクライブにおいては一般に、ガラスを局所的に加熱し、気化、溶融やクラックが発生しない程度のレーザ光照射を行なう。この時ガラス加熱部は熱膨張しようとするが周辺ガラスからの反作用にあい十分な膨張ができず、この加熱領域には圧縮応力が発生する。周辺の非加熱領域でも、加熱部からの膨張に押されてさらに周辺に対して歪みが発生し、その結果圧縮応力が発生する。こうした圧縮応力は加熱中心点を原点とした半径方向のもので、加熱が発生後ほとんど音速でガラス板全域に伝播する。ところで物体に圧縮応力がある場合には、その直交方向にはポアソン比に比例した引っ張り応力が発生する。
【０００４】
引張り応力の存在位置に亀裂がある場合にはこの亀裂先端では応力拡大が発生し、この拡大された応力が材料の破壊靱性値を超えると亀裂が拡大する。すなわち、亀裂先端から加熱中心に向かって亀裂が進展するという制御された割断が生じることになる。したがって、レーザ照射点を先行走査することで、亀裂を延長させていくことができる。
【０００５】
ガラス基板のレーザスクライブはこの原理を使用しており、引張り応力の最大点付近に冷却を行なうと、このときガラスの収縮によって増幅される引張り応力が割断強化に役立ち、加熱と冷却の併用によって割断が効率よく実現できることが提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１によれば、加熱用レーザ光としてはＣＯ２レーザ光が使用される。ＣＯ２レーザ光のビームスポットにおけるエネルギーの９９％は、ガラス板６の深さ３．７μｍのガラス表面層において吸収され、ガラス板の全厚さにわたって透過しない。これは、ＣＯ2レーザ波長におけるガラスの吸収係数が著しく大きいことによる。この結果、加熱はガラス板の表面層のみで発生し、この加熱領域では圧縮応力が発生する。
【０００６】
この加熱領域から外れた位置にある冷却点で冷却を行なうと引張り応力が発生し、この冷却点から後方に初亀裂を出発点とする表面スクライブが発生する。このスクライブの深さは、ソーダガラスなどでは通常１００μｍ程度である。しかしながら、ガラス板は脆性が強く、このスクライブ線にあわせて曲げ応力を印加し機械的に割断することが容易である。この曲げ応力の印加によって割断するプロセスをブレークと称する。レーザビームは走査方向の方向に走査される。この方法は従来方法である機械的方法に比較すれば数多くの長所があり、フラットパネルディスプレイ装置の生産に徐々に応用されるようになって来た。
【０００７】
曲げ応力の印加によって割断するプロセスをブレーク方法としては、割断予定線に沿って予めスクライブ線を形成したガラス基板をスクライブ線の両側で均等に支持し、支持されたガラス基板の主面に対して垂直に、かつ、スクライブ線が付けられた面と反対側からスクライブ線に沿って加圧刃を圧接させて、ガラス基板に予め付けられたスクライブ線に沿って折り割る方法（特許文献２参照）や、ガラス基板の切断したい位置を受け治具から突出させて固定し、ガラス基板の突出部にブレークアクチュエータを作用させて折り割る方法（特許文献３、特許文献４）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３０２７７６８号明細書
【特許文献２】特開平５-３１９８４６号公報
【特許文献３】実公平２−４０９９号公報
【特許文献４】特開２００６−３１９８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、近年、スマートフォンやタブレット端末、ノートパソコン、タッチテーブルのスクリーンやテレビのスクリーンなどのフラットパネルディスプレイ用ガラスとして、ガラス表面の硬度を増すためにガラスの表裏面を化学強化した高強度ガラスが活用されている。このような高強度ガラスとしては、例えばコーニング社のゴリラガラス、ＩＯＸ−ＦＳガラス、旭硝子社のドラゴントレイルガラス（いずれも商品名）などが知られている。
【００１０】
特許文献２〜４によるブレーク方法は、通常のソーダガラスによるガラス基板のブレーク加工には問題はないが、高強度ガラスの場合には、スクライブ線に対してブレークラインが逸れてしまったり、ブレーク面にチッピングやシャークティースが発生してガラス強度が低下してしまうなど、ブレーク後のガラス基板の品質が低下してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するもので、高強度ガラス基板のブレーク加工において、ブレークラインがスクライブ線からずれることがなく、しかも、ブレーク面にチッピングやシャークティースが発生せずに鏡面加工が実現できる高強度ガラス基板のブレーク方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、高強度ガラス基板の割断予定線に沿ってレーザスクライブによりスクライブ線を形成した高強度ガラス基板をスクライブ線が裏面になるようにブレークテーブル上に支持し、高強度ガラス基板のスクライブ線とは反対側の面のスクライブ線に対応する位置に柔軟性を有する樹脂を押圧してスクライブ線を均一に押さえた状態で、スクライブ線の初亀裂に圧力を印加することによりスクライブ線に沿って亀裂を進行させて高強度ガラスをブレークするものである。
上記構成によれば、高強度ガラス基板のブレーク加工において、ブレークラインがスクライブ線からずれることがなく、しかも、ブレーク面にチッピングやシャークティース、カレットなどが発生せずに鏡面加工が実現できる。
【００１３】
また、本発明は、高強度ガラス基板のスクライブ線とは反対側の面のスクライブ線に対応する位置を押圧する柔軟性を有する樹脂を中空パイプ状に形成したものである。上記構成によれば、ガラス基板の表裏面に多少凹凸があってもブレードとブレークテーブルでガラス基板１を狭持したときの締め付け力のバラつきを小さくすることができるとともに、スクライブ線とブレードの位置決め精度も緩めることができる。
【００１４】
また、本発明は、ブレークテーブルの少なくとも表面を柔軟性を有する樹脂で形成したものである。上記構成によれば、ガラスをスクライブ線を中心に横に引っ張る力が発生するので、ブレークラインがスクライブ線から逸れなくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高強度ガラス基板のブレーク加工において、ブレークラインがスクライブ線からずれることがなく、しかも、ブレーク面にチッピングやシャークティース、カレットなどが発生せずに鏡面加工が実現できる。また、ガラス基板の表裏面に多少凹凸があってもブレードとブレークテーブルでガラス基板１を狭持したときの締め付け力のバラつきを小さくすることができるとともに、スクライブ線とブレードの位置決め精度も緩めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る高強度ガラスのブレーク装置におけるガラス基板設置位置調整時の様子を説明する概念的側面図
【図２】図１におけるカメラ方向からブレークブレードおよびブレードシリンダを見たときの正面図
【図３】本発明の実施例に係る高強度ガラスのブレーク方法における高強度ガラス設置位置調整時のガラス基板撮影位置を示す平面図
【図４】本発明の実施例に係る高強度ガラスのブレーク方法におけるガラス基板のブレーク位置調整時の様子を説明する概念的側面図
【図５】図４におけるカメラ方向からブレークブレードおよびブレードシリンダを見たときの図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は図５（ａ）のＡ―Ａ’線断面
【図６】図５（ａ）の平面図
【図７】本発明の実施例に係る高強度ガラスのブレーク方法におけるガラス基板のブレーク時の様子を説明する概念的側面図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は図５（ａ）のＢ―Ｂ’線断面
【図８】本発明の実施例に係る高強度ガラスのブレーク方法によりブレークしたガラス基板のブレーク面を示す写真
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、高強度ガラス基板の割断予定線に沿ってレーザスクライブによりスクライブ線を形成した高強度ガラス基板をスクライブ線が裏面になるようにブレークテーブル上に支持し、高強度ガラス基板のスクライブ線とは反対側の面のスクライブ線に対応する位置に柔軟性を有する樹脂を押圧してスクライブ線を均一に押さえた状態で、スクライブ線の初亀裂に圧力を印加することによりスクライブ線に沿って亀裂を進行させて高強度ガラスをブレークするものである。
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は本発明の実施例に係る高強度ガラスのブレーク装置における高強度ガラス設置位置調整時の様子を説明する説明する概念的側面図である。高強度ガラスからなるガラス基板１は基板保持用のブレークテーブル２上に載置される。ブレークテーブル２の少なくとも表面はある程度柔軟性を有するアクリルなどの樹脂で形成されていることが好ましく、金属などの剛性を有するものは好ましくない。ガラス基板１は一主面に予めレーザスクライブなどによりスクライブ線１０が形成されており、このスクライブ線１０が形成された面がガラス基板１の裏面側になるように、すなわち、スクライブ線１０がブレークテーブル２の上面に接するように載置される。ブレークテーブル２の上方にはブレークテーブル２に載置されているガラス基板１を撮影するカメラ３が配置されている。カメラ３は、図１の紙面に垂直な方向、すなわち、ガラス基板１のスクライブ線１０の長さ方向に少なくとも２台配置されている。
【００１９】
カメラ３の後方における所定の距離Ｚの位置に、カメラ３と連動してＸ−Ｘ’方向に移動可能なブレークブレード４が設けられている。ブレークブレード４は、ブレード保持部４１の先端部に柔軟性を有する樹脂製のブレード４２が設置されて構成される。ブレード４２はフレキシブルな樹脂、例えば、ウレタンゴムを中空パイプ状に形成して構成され、ガラス基板１に密着させた時にガラス基板１に対して粘着性が小さくなるように表面処理を施したり、ガラス基板１に対して粘着性の低い薄いシート、たとえば、厚さ０.１ｍｍ程度のテフロン（登録商標）シートで覆うようにして構成される。ブレークブレード４はその上部に設けられたブレードシリンダ５により下方に押し付けられるように構成されている。
【００２０】
図２は、図１においてカメラ３方向からブレークブレード４およびブレードシリンダ５を見たときの正面図である。ブレークブレード４は図１の紙面に対して垂直な方向に伸びており、図２に示すように、ガラス基板１のスクライブ線１０の延長方向に長く構成されている。ブレード４２は、ブレード保持部４１の長さ方向の両端に設けられたピン（図示省略）を中空部に挿入することによりブレード保持部４１に保持される。
【００２１】
ブレード保持部４１の長さ方向に一致したブレード４２の長さ方向は、複数のカメラ３を結んだ直線の方向であるカメラ３の配列方向に平行であり、ブレークブレード４およびカメラ３は、図１における矢印Ｘ―Ｘ’方向、すなわち、ブレード４２の長さ方向とカメラ３の配列方向に直交する方向に移動させたとき、互いに平行移動する。ブレードシリンダ５は、ブレークブレード４をその長さ方向において均一に押圧するように作用し、カメラ３と同様に、ブレークブレード４の長さ方向、すなわち、ガラス基板１のスクライブ線１０の長さ方向に少なくとも２台設置され、それらを結んだ直線の方向はブレード４２の上方においてブレード４２の長さ方向と一致している。
【００２２】
ブレークブレード４の端部に隣接して、ブレークブレード４の長さ方向の一直線上に初亀裂押圧シリンダ６が設けられている。なお、図２においてはブレークブレード４と初亀裂押圧シリンダ６は離間して図示しているが、ブレークブレード４の端部はガラス基板１に形成されているスクライブ線１０の初亀裂１１の直上位置にまでは伸びないが限りなく近いことが望ましく、ブレークブレード４と初亀裂押圧シリンダ６は隙間なく配列されていることが好ましい。
【００２３】
初亀裂押圧シリンダ６は、カメラ３およびブレードシリンダ５が図２の紙面に垂直な方向に移動するとき、カメラ３およびブレードシリンダ５と連動して図２の紙面に垂直な方向に移動する。したがって、複数のカメラ３、ブレークブレード４、ブレードシリンダ５および初亀裂押圧シリンダ６は全て一体的に配列されており、図１の矢印Ｘ―Ｘ’方向に一体となって移動する。これらの群が矢印Ｘ―Ｘ’方向に移動した時に、ブレード４２の長さ方向と複数のカメラ３を結んだ直線の方向であるカメラ３の配列方向とは平行関係が保たれた状態で移動する。
【００２４】
次に動作を説明する。
まず、図１に示すように、カメラ３をブレークテーブル２に載置されているガラス基板１の撮影位置に移動させて、ガラス基板1に形成されているスクライブ線１０の位置を撮影する。この時の撮影位置を図３に示す。撮影位置には複数のカメラ３を結んだ直線方向であるカメラ３の配列方向に対応する直線が基準線８として示されており、ブレークテーブル２にガラス基板１を載せてガラス基板１のスクライブ線１０がこの基準線としての直線８と一致するようにガラス基板１の位置を調整する。前述したように、ブレークブレード４およびカメラ３は、図１における矢印Ｘ―Ｘ’方向、すなわち、ブレード４２の長さ方向とカメラ３の配列方向に直交する方向に移動させたとき互いに平行移動するので、ガラス基板１のスクライブ線１０がこの基準線としての直線８と一致するようにガラス基板１の位置を調整することにより、ガラス基板１のスクライブ線１０はブレード保持部４１の長さ方向、すなわち、ブレード４２の長さ方向に平行な位置に調整される。
【００２５】
つぎに、図１においてブレークブレード４を矢印Ｘ’方向に移動させて図４に示すようにブレークブレード４をブレークテーブル２上のガラス基板１のスクライブ線１０の直上に位置させる。この場合、カメラ３とブレークブレード４とは所定の距離Ｚだけ離間しているので、ブレークブレード４の矢印Ｘ’方向への距離Ｚだけ移動させることによりブレークブレード４の位置はガラス基板1のスクライブ線１０の直上位置に対応した位置に移動される。
【００２６】
図５（ａ）は図４のカメラ３方向からブレークブレード４、ブレードシリンダ５および初亀裂押圧シリンダ６を見たときの正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ―Ａ’線断面側面図である。このとき、ブレード４２は図４に示すようにガラス基板１の直上位置でスクライブ線１０に対向した位置にあるが、スクライブ線１０の初亀裂１１に対応する位置には伸びていない。
【００２７】
図６は図５（ａ）の平面図である。複数のブレードシリンダ５を結んだ直線方向であるブレードシリンダ５の配列方向は、ガラス基板１のスクライブ線１０と一致している。一方、ブレード４２はガラス基板1のスクライブ線１０の全長にわたる位置に対応している。また、初亀裂押圧シリンダ６はスクライブ線１０の初亀裂１１の直上に位置している。
【００２８】
この状態でブレードシリンダ５によりブレークブレード４を下方に押してブレークブレード４のブレード４２をガラス基板１に押圧すると、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ブレード４２はガラス基板１の表面（上面）側でガラス基板1を下方に押し付ける力が働く。これによりガラス基板１のスクライブ線１０はガラス基板１の反対側の面側で押圧されることになる。したがって、ガラス基板１のスクライブ線１０は開く方向に予備的な力が加えられる。前述したように、ブレード４２はフレキシブルな樹脂の中空パイプ状に構成されており、ブレークテーブル２はフレキシブルな樹脂製であるので、ガラス基板1の表裏面に多少凹凸があってもブレード４２とブレークテーブル２でガラス基板１を狭持したときの締め付け力のバラつきを小さくすることができるとともに、スクライブ線１０とブレード４２の位置決め精度も緩めることができる。こうしてガラス基板１のスクライブ線１０はその長さ方向および幅方向においてブレード４２およびブレークテーブル１０間で均一に押圧狭持される。
【００２９】
ガラス基板1のスクライブ線１０がブレード４２で押圧されてスクライブ線１０が開く方向に予備的な力が加えられている状態で初亀裂押圧シリンダ６によりガラス基板１の初亀裂１１を押圧すると、ガラス基板１には初亀裂１１を起点としてスクライブ線１０に沿って亀裂が進行する。この亀裂はスクライブ線１０に沿って進行するとともに、ガラス基板1がブレード４２で押圧されてスクライブ線１０が開く方向に予備的な力が加わっているので、ガラス基板1の厚さ方向にも進行する。したがって、ガラス基板１は亀裂のスクライブ線１０に沿った方向およびガラス基板１の厚さに沿った方向への損耗により割断が進行し、やがて初亀裂１１とは反対側の端部まで割断が達してブレークされる。こうしてブレークされたガラス基板１のブレーク面には図８に示すようにチッピングやシャークティースはほとんど存在しない。また、カレットなどの残渣も一切発生しない。
【００３０】
なお、ブレード４の材料としてウレタンゴムなどの柔軟性を有する樹脂を使用した場合、ガラス基板１を強く押圧するとその粘着性によりブレイク後のガラス基板１から剥がしにくく分離ができない場合があるが、ウレタンゴムを表面処理したり、粘着性の小さい薄いシート、たとえば厚さ０.１ｍｍ程度のテフロン（登録商標）シートを覆うなどの処理を施せばガラス基板１からの剥離は容易になる。
【００３１】
本実施の形態によリブレークされたガラス基板１のブレーク面を詳細に観察したところ、ブレーク面の直角度はスクライブ線１０に対して偏差が５０μｍ以内であり、またチッピングは１０μｍ以下でシャークティースは観察されなかった。したがって、いわゆる鏡面加工が行われたと言える。
【００３２】
なお、比較のために、ブレード４を使用せずに、ガラス基板１をブレークテーブル２上に載置して初亀裂１１を初亀裂押圧シリンダ６で押圧してブレークを試みたところ、ブレークはある程度進行後に止まって筋が入ってしまったり、ブレークラインがスクライブ線１０から外れてしまい、ブレークを完了することはできなかった。したがって、安定したブレークを行うには、ブレード４の使用は不可欠であることが確認された。
【００３３】
以上のように、本発明によれば、高強度ガラス基板のブレーク加工において、ブレークラインがスクライブ線からずれることがなく、しかも、ブレーク面にチッピングやシャークティースが発生せずに鏡面加工が実現できる高強度ガラス基板のブレーク方法を提供することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明による高強度ガラスのブレーク方法は、近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイや携帯電話、携帯端末などの表示装置用に用いられているガラス表面に強化層を形成した高強度ガラスの鏡面割断に適用して好適である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ガラス基板
２  ブレークテーブル
３  カメラ
４  ブレークブレード
５  ブレードシリンダ
６  初亀裂押圧シリンダ
８  基準線
１０  スクライブ線
１１  初亀裂
４１  ブレード保持部
４２  ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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