(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、強度が高くても、切断しやすいマザーガラス基板及びガラス基板ならびにそのガラス基板の製造方法を得ることを目的とする。【解決手段】本発明に係るマザーガラス基板１は、切断部において切断することによってガラス基板を得るためのものである。そして、マザーガラス基板１は、化学強化処理が施された強化部４が、切断部の外側に設けられている。また、化学強化処理が施されていない非強化部３が、切断部に設けられている。【選択図】  図１
2008007360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断部において切断することによってガラス基板を得るためのマザーガラス基板であって、
化学強化処理が施された強化部が、前記切断部の外側に設けられ、
前記化学強化処理が施されていない非強化部が、前記切断部に設けられているマザーガラス基板。
【請求項２】
マザーガラス基板の切断部にマスクを形成する工程と、
前記マスクを形成したマザーガラス基板の表面に、化学強化処理を施す工程と、
前記化学強化処理を施したマザーガラス基板のマスクを除去する工程と、
前記マスクを除去したマザーガラス基板を前記切断部で切断する工程とを備えたガラス基板の製造方法。
【請求項３】
化学強化処理が施された強化部と、
基板端に設けられ、前記化学強化処理が施されていない非強化部とを備えるガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
マザーガラス基板及びガラス基板ならびにそのガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学強化ガラスは、薄くても充分な強度を保つことができるため、フラットパネルディスプレイ、タッチパネル等に使用される電子材料分野に用いられている。また、携帯電話や時計などのカバーガラスとしても用いられている。
【０００３】
例えば、フラットパネルディスプレイは、基板として、透明性、絶縁性、耐水性を持つガラスを用いることが多い。ガラスは本来、理論的にはかなりの強度を有するものである。しかし、実用的には、いとも簡単に脆性破壊を起こしてしまう。その原因として挙げられているのは、ガラス表面には引っ張り応力が存在することである。そのため、表面に何らかの形の欠陥が分布していると、その欠陥に応力が集中してしまい、そこが破壊開始点となり理論強度よりもかなり低い力で壊れてしまう。また、フラットパネルディスプレイは外部から圧力を受けることも多く、さらに、軽量薄型化が進み、それに伴い割れやすくなっている。従って、通常使用下においても、印加され得る引っ張り応力に対して充分に耐え得る割れ強度が要求されている。このため、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイのガラス基板に化学強化処理を施した化学強化ガラスを用いる提案がなされている（特許文献１）。
【０００４】
化学強化ガラスの製造方法としては、種々の方法が考えられている。例えば、小さなイオン半径の原子を大きなイオン半径の原子に置き換える方法、ガラスの粘性流動を利用して大きなイオン半径の原子を小さなイオン半径の原子に置き換える方法、熱膨張率の差を利用する方法、結晶を晶出させる方法、上述の方法を組み合わせる方法など多くの方法がある。
【０００５】
一般に、ソーダ・ライム系ガラスでは小さなイオン半径の原子を大きなイオン半径の原子に置き換える方法が数多く用いられる。その中でも、多くの化学強化ガラスは化学強化処理槽中に浸漬する、いわゆる浸漬法で製造されている。すなわち、ガラスを高温の化学強化処理液、例えば硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶液中に浸積する方法である。これにより、ガラス中のナトリウムイオン（Ｎａ+）を硝酸カリウム中のカリウムイオン（Ｋ+）と置換し、表層に圧縮応力層を形成する。これが、化学強化層である。また、ガラス中にリチウム（Ｌｉ）を含む場合の化学強化処理液としては、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）、または硝酸ナトリウムと硝酸カリウムの混合塩が多用される。
【０００６】
しかし、化学強化ガラスは、切断性が悪いという問題がある。例えば、フラットパネルディスプレイを製造する際、多数の表示装置のセルが作り込まれたマザーガラス基板から個々の表示装置セルに切断分離する必要がある。これは、タッチパネル等においても同様である。この切断には、ガラス表面にダイアモンド等の硬い刃でスクライブ線を入れ、後に加圧し破断していく方法が一般的である。しかし、ガラスを化学強化処理後に切断する場合、ガラス表面の化学強化層の影響で切断のための垂直クラックが内部に伝搬しにくい。このため、硬い表面を破って切断しなければならず、高い圧力をかける必要がある。このように、高い圧力をかけて切断するので、八の字型の水平クラックが増加する。また、分断時にスクライブ線に沿って分割されず、スクライブ線から外れて分割されるという問題も生じる。
【０００７】
このように、化学強化ガラスを切断分離することは難しく、分離されたセル端面（切断面）が直線にならない。これにより、静的な曲げによる割れ強度が、化学強化処理前のガラスよりも低くなる。つまり、化学強化処理を施すことにより、逆に割れ易くなってしまう。最初に商品サイズにガラスを切断した後に、化学強化処理を施した場合、このような問題が生じないが、生産性が低下してしまう。このように、化学強化処理を施すことによる切断性の低下は、生産時の歩留低下の主因となり、製品となった後も切断不良による破壊の問題などが発生している。
【特許文献１】特開２００１−１９２２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、強度が高くても、切断しやすいマザーガラス基板及びガラス基板ならびにそのガラス基板の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るマザーガラス基板は、切断部において切断することによってガラス基板を得るためのマザーガラス基板であって、化学強化処理が施された強化部が、前記切断部の外側に設けられ、前記化学強化処理が施されていない非強化部が、前記切断部に設けられているものである。これにより、強度が高くても、切断しやすくなる。
【００１０】
また、本発明に係るガラス基板の製造方法は、マザーガラス基板の切断部にマスクを形成する工程と、前記マスクを形成したマザーガラス基板の表面に、化学強化処理を施す工程と、前記化学強化処理を施したマザーガラス基板のマスクを除去する工程と、前記マスクを除去したマザーガラス基板を前記切断部で切断する工程とを備えたものである。これにより、切断面がきれいになり、エッジからの割れを抑えることができる。
【００１１】
そして、本発明に係るガラス基板は、化学強化処理が施された強化部と、基板端に設けられ、前記化学強化処理が施されていない非強化部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、強度が高くても、切断しやすいマザーガラス基板及びガラス基板ならびにそのガラス基板の製造方法を得ることを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施の形態に係るガラス基板の製造方法について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態にかかるガラス基板の製造方法を示す平面図である。
【００１４】
最初に、マザーガラス基板１の切断部に、金属膜２をマスクとして形成する。また、マスクとして形成する金属膜２は、マザーガラス基板１の切断部の上下両面に設けてもよいが、本実施の形態では上面のみに設ける。まず、マザーガラス基板１上にスパッタなどで金属膜２を成膜する。その後、金属膜２上に感光性樹脂であるレジストをスピンコートによって塗布し、塗布したレジストを露光、現像する写真製版工程（フォトリソグラフィープロセス）を行う。これにより、所望の形状にフォトレジストがパターニングされる。その後、金属膜２をエッチングし、フォトレジストパターンを除去する。これにより、所望の形状に金属膜２が形成される。本実施の形態では、マザーガラス基板１として、ソーダガラス（旭硝子社製ＡＳ）を用いる。また、ソーダガラスの厚さは、０．７ｍｍである。そして、ソーダガラス上に、マスクとしてクロム（Ｃｒ）を網目状に形成する。ここでは、Ｃｒが形成された部分が切断部となる。また、本実施の形態では、Ｃｒを網目状に形成したが、網目状に限られるわけではない。もちろん、マザーガラス基板１から複数枚採りをしない場合は、網目状にする必要はない。つまり、金属膜２は、所望の形状のガラス基板を得るために、切断する部分に形成すればよい。以上の工程により、図１（ａ）に示すように金属膜２がマザーガラス基板１上に形成される。
【００１５】
次に、金属膜２が形成されたマザーガラス基板１に化学強化処理を施す。ガラスは、特に引っ張り応力対して脆弱であり、外部から圧力がかかると割れてしまうことが多い。そこで、ガラス表面の圧縮応力を増加させるために、化学強化処理を施す。これにより、引っ張り応力に対して逆向きの力がかかり、割れにくくなる。なお、化学強化処理については後述する。この工程により、金属膜２によってマスクされた部分以外では、マザーガラス基板１の表面に化学強化処理が施される。
【００１６】
次に、マザーガラス基板１上の金属膜２を剥離する。本実施の形態では、ソーダガラス上のＣｒをエッチングによって除去する。以上の工程により、図１（ｂ）に示される破線部以外の部分に化学強化処理が施されたマザーガラス基板１が形成される。つまり、破線部が非強化部３、破線部以外の部分が強化部４となる。本実施の形態に係るマザーガラス基板１は以上のように処理されている。
【００１７】
次に、金属膜２があった部分でマザーガラス基板１を切断する。これにより、所望の形状の小片のガラス基板が得られる。具体的には、図１（ｂ）の破線部に沿ってマザーガラス基板１を切断する。この切断には、ホイールカッターを用いる。まず、ホイールカッターでガラス表面を引きかき、内部にクラック（割れ目）をつくる。そのクラックに沿って曲げモーメントや衝撃力、または熱応力などを作用させてクラックを成長させ分断する。ホイールカッターによりクラックを発生させた場合、垂直クラックと八の字型の水平クラックが形成される。また、きれいな切断面を得るためには水平クラックをできるだけ少なくし、垂直クラックをスムーズに成長させるような応力を与えることが必要である。
【００１８】
本実施の形態では、切断部には化学強化処理が施されていない非強化部３が形成される。つまり、化学強化処理が施された強化部４が、切断部の外側に設けられ、化学強化処理が施されていない非強化部３が、切断部に設けられている。従って、従来の化学強化ガラスのように、化学処理が施された硬い表面を破って切断する必要がない。このため、高い圧力で切断する必要がないので、従来に比べて水平クラックが減少する。つまり、きれいな切断面が得られ、ガラスのエッジ近傍のクラックから割れることが少なくなる。また、小片にしたガラス基板のエッジでも化学強化処理が施されていないガラス程度の強化は保てる。以上のような工程により、マザーガラス基板１は切断され、割れにくい小片のガラス基板が得られる。
【００１９】
図２は、本実施の形態にかかる小片にしたガラス基板の平面図である。エッジ部は、化学強化処理が施されていない、つまり非強化部３である。これは、上述のように、金属膜２によって切断部をマスクして化学強化処理を施したためである。また、エッジ部以外のガラス基板の表面には化学強化処理が施されている、つまり強化部４である。
【００２０】
次に、化学強化処理について説明する。化学強化ガラスは、ガラス表面に存在する引っ張り応力を圧縮応力に替えることにより破壊に対する強度を向上させるものである。具体的には、小さいイオン半径のアルカリイオン（リチウムイオンやナトリウムイオン）を含んだガラスを、そのガラス転移点以下の温度域（例えば４００℃）で大きなイオン半径のアルカリ溶融塩に浸漬する。これにより、ガラス表面で両者のイオン交換を行わせる。この結果、ガラス表面層では容積が増大し冷却後、圧縮応力が存在する状態となる。このように、ガラスに含まれるリチウムイオン（Ｌｉ+）やナトリウムイオン（Ｎａ+）よりもイオン半径が大きい陽イオンを持つ塩の溶液、もしくは溶融液にガラスを浸漬する工程を加えるだけで良く、非常に簡便である。さらにこの方法によれば、化学強化層の厚みは浸漬時間等の調整で簡便に行うことができる。また、ガラスの厚みが薄くても強化可能であり、異形や曲げガラスも強化可能である。
【００２１】
本実施の形態では、まず、Ｃｒによってマスクされたソーダガラスを４００℃以上の硝酸カリウム溶液中に１０時間浸漬させる。これにより、ソーダガラスの表面層のＮａ+がカリウムイオン（Ｋ+）に置換される。イオン半径はＮａ+よりＫ+の方が大きいので、ガラス表面には圧縮応力が存在する。また、化学強化層の厚みは１０μｍ〜２０μｍである。
【００２２】
次に、小片にしたガラス基板の割れ強度を比較する。また、割れ強度の測定には、静的加重と動的加重を用いることができる。また、静的加重には、一点押し付け法、三点曲げ法、四点曲げ法が挙げられる。ここで、それぞれの測定について説明する。一点押し付け法は、ガラス基板を台によって、四辺で支える。そして、ガラス基板の上から一点で加重を加え、ガラス基板が割れる時に加えた力を測定する方法である。三点曲げ法は、ガラス基板を二辺で支えて、ガラス基板の上から一辺で加重を加える。そして、ガラス基板が割れる時に加えた力を測定する方法である。四点曲げ法は、ガラス基板を二辺で支えて、ガラス基板の上から二辺で加重を加える。そして、ガラス基板が割れる時に加えた力を測定する方法である。動的加重は、ガラス基板を台によって、四辺で支える。そして、ガラス基板の上から、金属球を落下させ、ガラス基板が割れる時に加えた力を測定する方法である。それぞれの方法における主な割れの起点、割れやすさ等を表１にまとめる。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
一点押し付け法は、一点での押し付けによりガラス割れが生じるため、面内のストレスを起点に割れる。このため、化学強化処理を従来のようにマスクなしで施しても、本実施の形態のように施しても強度を保つことができる。また、主な割れの起点は、エッジ又は中央である。動的加重は、一点への衝撃によりガラス割れが生じるため、主な割れの起点は、ガラス基板の中央からである。このため、化学強化処理を従来のようにマスクなしで施しても、本実施の形態のように施しても強度を保つことができる。また、主な割れの起点は、ガラス基板の中央からなので、化学強化処理を施すことにより、これらの方法の中で、最も割れにくくなる。三点曲げ法、四点曲げ法は、曲げによりガラス割れが生じるため、主な割れの起点は、ガラス基板のエッジからである。このため、化学強化処理を従来のようにマスクなしで施しても、本実施の形態のように施してもこれらの方法の中で、最も割れやすくなる。
【００２５】
今回は、三点曲げ法により割れ強度を比較した。表２は、小片にしたガラス基板の割れ強度を比較したものである。表２では、化学強化処理なしのマザーガラス基板と、化学強化処理をマスクなしで施したマザーガラス基板と、本実施の形態に係るマザーガラス基板とをそれぞれ切断したガラス基板を比較している。ここでは、化学強化処理なしのマザーガラス基板を切断して小片にしたガラス基板を化学強化なしガラス、従来のようにマスクなしで化学強化処理を施したマザーガラス基板を切断して小片にしたガラス基板を従来のガラスとする。ここでは、従来のガラス、本実施の形態では、３００×４００×０．７ｍｍのソーダガラス（旭硝子社製ＡＳ）を、上述のように化学強化処理を施し、５０×８０ｍｍのサイズに切断した。なお、化学強化処理なしガラスも同様のサイズに切断した。そして、８０ｍｍの辺を横にセットした。これらの小片にしたガラス基板をそれぞれ約３０枚用いて、ガラス基板に割れが生じる加重（割れ強度）の平均値、最小値を測定した。
【００２６】
【表２】
2008007360.tif 000004
【００２７】
割れ強度を測定した結果、割れ強度の最小値は、３つのサンプルにおいてほとんど変化がない。これは、製造工程において、いくつかのガラスが切断よりもひどいダメージを受けたことによる。これにより、２５Ｎという低い値でも割れが生じたと考えられる。しかし、割れ強度の平均を比較すると、本実施の形態が最も高い値、つまり最も割れにくいことが分かった。割れモードは、エッジからの割れ（エッジ割れ）と面内からの割れ（面内割れ）の２つに分けられる。割れ強度が低い値だと、エッジ割れが生じている。また、割れ強度が約５０Ｎ以上になると、エッジ割れではなく、面内割れが生じている。本実施の形態では、割れ強度の平均が７０Ｎなので、化学強化なしガラスの割れ強度の平均５０Ｎと比較すると、面内割れの強度が上がっている。つまり、化学強化処理を施したことにより、ガラスの割れ強度が上がった。また、従来のガラスは、割れ強度の平均が３０Ｎであった。これは、エッジ割れの割合が多いためである。また、この値は、化学強化なしガラスの割れ強度の平均５０Ｎよりも低い値となっている。つまり、化学強化なしガラスよりもエッジ割れが多いことが分かる。従って、本実施の形態と異なり、化学強化処理を施す前よりも、逆に割れやすくなっている。これは、化学強化処理が施された部分を切断するため、上述のように水平クラックが増大し、切断面にクラックソースが生じているためである。
【００２８】
本実施の形態に係るマザーガラス基板によれば、切断性もよく、切断面がきれいな小片のガラス基板を得られる。このため、フラットパネルディスプレイ、タッチパネルのようなマザーガラス基板から複数枚採りを行う場合においても、切断性がよいため歩留低下等の問題が起こらない。また、切断面もきれいなので、製品となった後も、想定加重よりも小さな値でエッジから破壊することもない。ここで、フラットパネルディスプレイとは、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の平面型表示装置である。
【００２９】
また、ガラスの厚さを薄くしても十分な強度を有しているので、モバイル型パーソナルコンピュータ、携帯電話、小型液晶テレビの表示装置といった携帯型ディスプレイに用いることもできる。この場合でも、本実施の形態のように、切断部にマスクをしてから、化学強化処理を施すことにより、複数枚採りが可能になり、生産性が上がる。
【００３０】
また、本実施の形態に係るガラス基板の製造方法は、複数枚採りをする場合に限られるわけではない。単に化学強化ガラスを切断する場合でも、本実施の形態と同様の方法で切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１にかかるガラス基板の製造方法を示す平面図である。
【図２】実施の形態１にかかる小片にしたガラス基板の平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  マザーガラス基板、２  金属膜、３  非強化部、４  強化部
【図１】
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【図２】
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