(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線の照射によるガラス基板の面取り方法であって、面取りされるガラス基板面の少なくとも１部分を加熱して前記ガラス基板の面取される部分より高温に保持し、前記ガラス基板端面のレーザ光線照射によって、前記ガラス基板端面を溶融させ、
前記ガラス基板端面のレーザ光線照射における、レーザ光線照射部のエネルギ密度分布が最大の１／ｅ2となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面の前記ガラス基板端面の長手方向の幅をＷ（ｍｍ）、前記レーザ光線と前記ガラス基板との相対的な走査速度をＵ（ｍｍ／ｓ）としたとき、
０．０２≦Ｗ≦０．１５×Ｕ＋２
であり、
前記基板面の加熱手段が、前記ガラス基板の片面、または両面へのレーザ光線照射であることを特徴とするガラス基板の面取り方法。
【請求項２】
前記ガラス基板面のレーザ光線照射における、レーザ光線照射部のエネルギ密度分布が、最大の１／ｅ2となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面の前記ガラス基板の長手方向の幅をＡ（ｍｍ）、長手方向と直交する方向の幅をＢ（ｍｍ）、前記レーザ光線照射部のエネルギ密度が最大となる部分とガラス基板端面との最小距離をＣ（ｍｍ）、前記レーザ光線と前記ガラス基板との相対的な走査速度をＵ（ｍｍ／ｓ）、前記エネルギ密度が最大となる部分と前記ガラス基板端面のレーザ光線照射部のエネルギ密度が最大となる部分との基板長手方向の距離をＤ（ｍｍ）、としたとき、
Ｕ≦Ａ≦５×Ｕ、１≦Ｂ≦３０、Ｂ／３≦Ｃ≦２×Ｂ、およびＵ／５≦Ｄ≦２×Ｕ
であることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の面取り方法。
【請求項３】
前記ガラス基板端面のレーザ光線照射における、前記レーザ光線照射部の総ワット数／照射面積で定義される平均パワー密度をＰ（Ｗ／ｍｍ2）としたとき、
３Ｕ＋５≦Ｐ１≦８０Ｕ＋１００であることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板の面取り方法。
【請求項４】
前記ガラス基板面のレーザ光線照射における、前記レーザ光線照射部の総ワット数／照射面積で定義される平均パワー密度をＰ２（Ｗ／ｍｍ2）としたとき、前記ガラス基板面のレーザ光線照射が片面からの照射である場合、
０．０１Ｕ≦Ｐ２≦０．２Ｕ＋０．１
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板の面取り方法。
【請求項５】
前記ガラス基板端面のレーザ光線照射における、前記レーザ光線を走査する速度が、ガラス基板に対し、相対的に０．１〜２００ｍｍ／秒であること特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス基板の面取り方法。
【請求項６】
前記ガラス基板端面のレーザ光線照射における、前記レーザ光線の波長が、３〜１１μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板の面取り方法。
【請求項７】
前記ガラス基板端面のレーザ光線照射部に冷却気体を送風することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス基板の面取り方法。
【請求項８】
溶融ガラスを連続的に供給してフロート法によりガラス基板を製造するライン中で、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス基板の面取りを連続的に行うことを特徴とするガラス基板の面取り方法。
【請求項９】
レーザ光線を照射する請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラス基板の面取り方法を行うガラス基板の面取り装置であって、少なくとも１つのレーザ光線をガラスの端面に対し照射する機構と、少なくとも１つのレーザ光線を前記ガラス基板面に対し照射する機構と、を備えたことを特徴とするガラス基板の面取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板およびディスプレイ用ガラス基板、特にフラットパネルディスプレイ用ガラス基板やフォトマスクとして使用されるガラス基板の面取り方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガラス基板であって、特に液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイといったフラットパネルディスプレイ用ガラス基板や、住宅、ビル等の建造物の窓ガラス、また自動車、鉄道、航空機、船舶等、輸送機関等の車両用の窓ガラス等、開口部材としてのガラス基板など実に多くの分野にガラス基板が用いられている。このようなガラス基板は、フロート法、フュージョン法またはダウンドロー法を用いて溶融ガラスから成形される。また、一次成形されたガラス板をリドロー加工することによっても得られる。
【０００３】
特にフラットパネルディスプレイの製造プロセスにおいて、これらのガラス基板を搬送したり、位置決めする際、衝撃や機械的な外力によりガラス基板の端面から割れたり欠けたりすることが問題となっている。例えば、ガラス基板を製造装置に乗せるときや、位置あわせ用のピンに押し付けたときの衝撃でガラスが割れたり欠けたりすることがある。
【０００４】
上記課題を解決するために、ガラス基板の端面を面取りして曲げ強度や衝撃強度の向上を図ってきた。ガラス基板の面取りは、一般的に砥石でガラス基板の端面の角を取るか、端面そのものを丸く研磨することで行われている。これらの場合、ガラス基板の端面の曲げ強度や衝撃強度をより向上させるには、鏡面に近い状態で研磨することが望まれる。また、研削面からのパーティクル発生という観点からも、鏡面研磨することが望まれるが、それには多大な時間を要するため、適当な番手（例えば＃５００）までで面取りを終了させている。
【０００５】
さらに、本方法では、ガラス基板を厳重に固定して砥石による面取りを行うため、面取りに非常に時間がかかるという問題がある。さらに、研磨により除去されたガラス粉末や研磨スラリーなどでガラス基板が汚染されるので、洗浄を念入りに行う必要があった。
【０００６】
別の面取り方法として、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザを用いた面取り方法が提案されている（特許文献１〜５）。この方法は切断されたガラス基板のエッジを炭酸ガスレーザで溶融し丸くするので、非接触でしかも高速に面取りが可能であり、かつ研磨により除去されたガラス粉末や研磨スラリーなどでガラス基板が汚染されることもないが、特許文献に記載されていないガラス基板エッジ周辺に強い応力が残るという重大な問題があった。
【０００７】
前記応力としては、通常はガラス基板のエッジの長手方向に発生する引っ張り応力である場合が多く、ガラス基板のエッジ強度を低下させるだけでなく、面取りしたガラス基板を再切断する場合にはこの応力によってクラックの進展が乱され、切り線どおりに切断できないという問題があった。
【０００８】
特許第２６１２３２２号公報では、軟化温度直下まで加熱したガラス基板にレーザ光線照射で面取りを行う方法が提案されているが、本方法ではガラス基板全体を加熱保持する必要があり、現在の大型ガラス基板の面取りにおいては装置化が困難で、かつ加熱から徐冷までの時間がかかり過ぎる。また、表示パネル化したガラス基板の面取りにおいては、全体を加熱すると耐熱性の低い部材が破損してしまう虞があり好ましくない。
【０００９】
特開平２−４８４２３号公報には、ガラス基板のレーザ光線照射による面取り方法が開示されているが、残留応力の問題については全く記載がなく、また解決方法についても記載がない。
【００１０】
ＷＯ２００３／０１５９７６号公報では、ガラス基板を楕円状のレーザビームで予熱および加熱面取りを行い、さらに楕円レーザビームでアニールを行い残留応力を低減することが記載されている。しかしながら、本方法によってガラス基板の残留応力が実際に低減されたかどうかについては記載がない。
【００１１】
特許第３３８７６４５号公報では、液晶パネルのガラス基板端部の電極形成面側エッジに炭酸ガスレーザ光線を集光照射して短絡電極を除去するとともに、ガラス基板の角を溶融して糸面取りの処理を同時に行う方法が開示されている。しかしながら本方法では、ガラス基板のエッジ全体を曲面形状に加工する方法は記載されていない。また、残留応力の問題については全く考慮されておらず、その解決法についても開示されていない。
【００１２】
特許第３１２９１５３号公報では、ガラス基板を熱割断後面取りする方法が開示されている。しかしながら、本方法では基板面上方向からレーザ光線照射し熱割断を行い直ちに面取りを行っているが、前記熱割断では、クラック先端が基板端面に達するまでガラス基板は分離しない。したがって、基板分離前に面取りのための炭酸ガスレーザビームを行っても上面しか面取りすることができず、また、溶融温度でガラスを近接させてしまうと、割断面が再び融着されることが懸念される。そのため、本方法ではガラス基板のＲ面取りには使用できない。また、本発明においても残留応力の問題においては全く考慮されておらず、その解決法についても開示されていない。
【００１３】
【特許文献１】特許第２６１２３２２号公報
【特許文献２】特開平２−４８４２３号公報
【特許文献３】ＷＯ２００３／０１５９７６号公報
【特許文献４】特許第３３８７６４５号公報
【特許文献５】特許第３１２９１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、ガラス基板の端面をレーザにより面取りする方法において、残留応力を低減させて面取り後の前記ガラス基板を切断ができ、高強度な面取りができ、かつガラス基板の生産性を向上させることができるガラス基板の面取り方法および装置を提供することを目的とする。また、レーザによる面取りによりエッジからパーティクルの発生を低減させ、強度を向上させ、かつ面取り後に切断可能なガラス基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために本発明は、レーザ光線の照射によるガラス基板の面取り方法であって、面取りされるガラス基板面の少なくとも１部分を加熱して、前記ガラス基板の面取される部分より高温に保持し、前記ガラス基板端面のレーザ光線照射によって、前記ガラス基板端面を溶融させることを特徴とするガラス基板の面取り方法を提供する。
【００１６】
本発明において、前記基板面の加熱手段が、前記ガラス基板の片面、または両面へのレーザ光線照射であることが好ましい。また本発明において、前記ガラス基板端面のレーザ光線照射における、レーザ光線照射部のエネルギ密度分布が最大の１／ｅ２となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面の前記ガラス基板端面の長手方向の幅をＷ（ｍｍ）、前記レーザ光線と前記ガラス基板との相対的な走査速度をＵ（ｍｍ／ｓ）としたとき、０．０２≦Ｗ≦０．１５×Ｕ＋２であることが好ましい。
【００１７】
また本発明において、前記加熱手段が、前記ガラス基板の片面から、または両面からのガラス基板面内のレーザ光線照射である場合、前記ガラス基板面のレーザ光線照射における、レーザ光線照射部のエネルギ密度分布が、最大の１／ｅ2となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面の前記ガラス基板の長手方向の幅をＡ（ｍｍ）、長手方向と直交する方向の幅をＢ（ｍｍ）、前記レーザ光線照射部断面のエネルギ密度が最大となる部分とガラス基板端面との最小距離をＣ（ｍｍ）、前記レーザ光線と前記ガラス基板との相対的な走査速度をＵ（ｍｍ／ｓ）、前記エネルギ密度が最大となる部分と前記ガラス基板端面のレーザ光線照射部のエネルギ密度が最大となる部分との基板長手方向の距離をＤ（ｍｍ）、としたとき、Ｕ≦Ａ≦５×Ｕ、１≦Ｂ≦３０、Ｂ／３≦Ｃ≦２×Ｂ、およびＵ／５≦Ｄ≦２×Ｕであることが好ましい。
【００１８】
また本発明において、前記ガラス基板端面のレーザ光線照射における、前記レーザ光線照射部の総ワット数／照射面積で定義される平均パワー密度をＰ（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、３Ｕ＋５≦Ｐ１≦８０Ｕ＋１００、であることが好ましい。
【００１９】
また本発明において、前記加熱手段が、前記ガラス基板の片面からのガラス基板面のレーザ光線照射である場合、前記ガラス基板面のレーザ光線照射における、前記レーザ光線照射部の総ワット数／照射面積で定義される平均パワー密度をＰ２（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、０．０１Ｕ≦Ｐ２≦０．２Ｕ＋０．１であることが好ましい。
【００２０】
また本発明において、前記ガラス基板端面のレーザ光線照射における、前記レーザ光線を走査する速度が、ガラス基板に対し、相対的に０．１〜２００ｍｍ／秒であることが好ましい。
【００２１】
また本発明において、前記ガラス基板端面のレーザ光線照射における、前記レーザ光線の波長が、３〜１１μｍであることが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明において、前記ガラス基板端面のレーザ光線照射部に冷却気体を送風することが好ましい。
【００２３】
また、溶融ガラスを連続的に供給してフロート法によりガラス基板を製造するライン中で、本発明のガラス基板の面取りを連続的に行うことが好ましい。
【００２４】
本発明は、前記のガラス基板の面取り方法を行うガラス基板の面取り装置であって、少なくとも１つのレーザ光線をガラスの端面に対し照射する機構と、少なくとも１つのレーザ光線を前記ガラス基板面に対し照射する機構と、を備えたことを特徴とするガラス基板の面取り装置を提供する。
【００２５】
また本発明はガラス基板であって、ガラス基板端面が曲面、かつレーザで加工された面であり、前記ガラス基板面内の残留応力の平均最大主応力差が５ＭＰａ以上１３０ＭＰａ以下であり、ガラスの板厚をｄ（ｍｍ）とした場合、前記残留応力がガラス基板端面から０．１×ｄ（ｍｍ）以上２×ｄ（ｍｍ）以下の範囲に存在することを特徴とするガラス基板を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の方法および装置によれば、ガラス基板の端面をレーザにより面取りする方法において、残留応力を低減させて前記ガラス基板の切断ができ、高強度な面取りができ、かつガラス基板の生産性を向上させることができる。また、レーザによる面取りによりエッジからパーティクルの発生を低減させ、かつ強度を向上させ、かつ面取り後に切断可能なガラス基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下添付図面に従って、本発明のガラス基板の面取り方法、装置およびガラス基板の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２８】
本発明で面取りされる基板は、開口部材用ガラス基板およびディスプレイ用ガラス基板であって、本発明の方法において、レーザ光線を照射することによって表面が平滑化する温度にすることができれば、ガラス基板を構成するガラス材料は特に限定されない。したがって、本発明の方法はほとんど全てのガラス材料に適用可能である。好ましくは、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板やフォトマスクとして使用される厚さ０．０５〜７ｍｍのガラス基板に用いられる。特に好ましくは、歪点が６１０℃〜６９０℃かつ軟化点９３０℃〜１０００℃、厚さ０．０５〜１ｍｍの液晶用ガラス基板に用いられる。
【００２９】
本発明の方法で面取りされるガラス基板の端面は、多くの場合、ホイールやダイヤモンドのガラスカッターによりクラックを入れ、それを曲げ応力を用いて割断されたもの、または、板の一部に入れたクラックを、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザおよびバーナーなどでガラス基板を加熱する場合に発生する熱応力を利用してクラックを伸展させてガラスを割断させたものである。また、ダイヤモンドなどの砥粒を固定した円盤状のブレードによって切断したもの、前記種々の切断されたガラス端面を砥石によって研削したもの、フロート法やフュージョン法などで製造中のガラスの端面そのもの、またプレス法によって加工したガラスの端面であってもよい。
【００３０】
図１は本発明に係る面取り方法を説明する概略斜視図、図２は本発明に係る面取り方法を説明する概略平面図、および図３は本発明に係る面取り方法を説明する概略側面図である。
【００３１】
図１〜３に示すように、レーザ光線１２およびレーザ光線１４をガラス基板１の上下面５、６に対して照射しつつ、レーザ光線３をガラスの基板１の端面２に照射して、ガラス基板１の端面２の面取りを行う。レーザ光線１２、１４は両方あってもよいが、どちらか一方だけでもよい。本方法による面取りの原理は以下の通りである。
【００３２】
レーザ光線１２およびレーザ光線１４によってガラス基板１の面の所定箇所を加熱すると、加熱部が膨張することの反作用でガラス基板１の端面２には引張応力が発生する。発明者らは、この引張応力発生下でガラス基板１の端面２に、端面溶融のためのレーザ光線３を照射すると、溶融部が冷却された後の残留応力が低く抑えられることを見出した。特にガラス基板１の面の加熱部の温度がガラス基板１の最大温度となるように加熱することが好ましい。加えて、ガラス基板１の端面２が加熱されることによって、残留応力がさらに低減されることを見出した。さらに、レーザ光線３の端面２における照射部４の幅Ｗを狭くすることで、溶融部の厚みを薄くでき、残留応力を一層小さくすることができる。したがって、ガラス基板１が破壊に至ることも無く、ガラス基板１を再切断する際にも悪影響を与えない。
【００３３】
レーザ光線３は、ガラス基板１の端面２における、レーザ光線照射部４のエネルギ密度分布が最大の１／ｅ２となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面の前記ガラス基板１の端面２の長手方向の幅をＷ（ｍｍ）、前記レーザ光線３と前記ガラス基板１との相対的な走査速度をＵ（ｍｍ／ｓ）としたとき、０．０２≦Ｗ≦０．１５×Ｕ＋２であることが好ましい。前記幅Ｗは、前述のとおり小さい方が残留応力を小さくできるが、波動光学的な回折限界のため光の波長程度までしか小さくすることはできず、また作業性を鑑みると集光レンズとガラス基板との距離を十分に確保する必要があるため、前記幅Ｗはそれより大きくなる。したがって、実用的な観点から前記幅Ｗは２０μｍ以上であることが好ましい。また、前記幅Ｗが０．１５×Ｕ＋２より大きいと、ガラス基板１の残留応力の値が大きくなり、かつ残留応力層の厚みが厚くなるのでガラス基板１のエッジ強度を低下させる虞がある。前記幅Ｗが０．１５×Ｕ＋２より大きい条件で面取りされたガラス基板１を、ガラスカッターなどで形成したクラックを伸展させて切断する際には、クラックが切断予定線から外れてしまい正確に切ることができない虞がある。より好ましくは０．０２５≦Ｗ≦０．１５×Ｕ＋１．５、さらに好ましくは０．０３≦Ｗ≦０．１５×Ｕ＋１である。
【００３４】
レーザ光線１２および／またはレーザ光線１４は同様の条件で同様の効果をもたらすので、レーザ光線１２について説明するが、レーザ光線１２に関する記載は、レーザ光線１４、ならびにレーザ光線１２およびレーザ光線１４の記載とも読み替えるものとする。レーザ光線１２は、ガラス基板１の上下面５，６における、レーザ光線照射部１３のエネルギ密度分布が最大の１／ｅ２となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面の前記ガラス基板１の長手方向の幅をＡｍｍ、長手方向と直交する方向の幅をＢｍｍ、レーザ光線照射部１３のエネルギ密度が最大となる部分とガラス基板１の端面２との最小距離をＣ（ｍｍ）、前記レーザ光線３およびレーザ光線１２と前記ガラス基板１との相対的な走査速度をＵ（ｍｍ／ｓ）、前記レーザ光線照射部１３のエネルギ密度が最大となる部分と、ガラス基板１の端面２におけるレーザ光線照射部４のエネルギ密度が最大となる部分とのガラス基板１の端面２の長手方向の距離をＤｍｍ、としたとき、前記幅ＡはＵ≦Ａ≦５×Ｕであることが好ましい。前記幅Ａが前記相対的な走査速度Ｕより狭いと、端面２でのレーザ光線照射部４において、レーザ光照射部１３の膨張による引張応力が十分得られず、またレーザ光線１２により端面２のレーザ光線照射部４の温度上昇が起き難いため、最終的な残留応力低減効果が十分得られない虞がある。また、前記幅Ａが５×Ｕより大きいと、多くのレーザパワーを要するため製造コストが増加する。より好ましくは１．５×Ｕ≦Ａ≦４．５×Ｕ、さらに好ましくは２×Ｕ≦Ａ≦４×Ｕである。
【００３５】
前記幅Ｂは１≦Ｂ≦３０であることが好ましい。前記幅Ｂが１ｍｍより狭いと、ガラス基板Ｇの加熱が局所的となり、レーザ光線照射部１３においてガラス基板Ｇに構造緩和を起こしたり、場合によっては溶融させたりしてしまい、余計な変形や残留応力を発生させる虞がある。また、前記幅Ｂが３０ｍｍより大きいと、端面２でのレーザ光線照射部４において、レーザ光照射部１３の膨張による引張応力が十分得られず、最終的な残留応力低減効果が十分得られない虞がある。より好ましくは１．５≦Ｂ≦２８、さらに好ましくは２≦Ｂ≦２５である。
【００３６】
前記距離Ｃ、Ｄは、ガラス基板１の面を加熱するレーザ光線照射部１３の膨張による引張応力が、端面２のレーザ光線照射部４において、残留応力低減効果を生ずる距離であることが好ましい。
【００３７】
前記距離ＣはＢ／３≦Ｃ≦２×Ｂであることが好ましい。前記距離ＣがＢ／３より短いと端面２のレーザ光線照射部４の温度とレーザ光線照射部１３の温度差が小さくなるため、端面２のレーザ光線照射部４において、レーザ光照射部１３の膨張による引張応力が十分得られず最終的な残留応力低減効果が十分得られない虞がある。また、前記距離Ｃが２×Ｂより大きいと、端面２のレーザ光線照射部４において、レーザ光照射部１３の膨張による引張応力が十分得られず、最終的な残留応力低減効果が十分得られない虞がある。より好ましくはＢ／２≦Ｃ≦１．８×Ｂ、さらに好ましくはＢ×２／３≦Ｃ≦１．６×Ｂである。
【００３８】
前記距離ＤはＵ／５≦Ｄ≦２×Ｕであることが好ましい。前記距離ＤがＵ／５より短いと、端面２でのレーザ光線照射部４において、レーザ光照射部１３の膨張による引張応力が十分得られず、また、端面２のレーザ光線照射部４の温度上昇が得られ難くなるため、最終的な残留応力低減効果が十分得られない虞がある。また、前記距離Ｄが２×Ｕより長いと、端面２のレーザ光線照射部４において、レーザ光照射部１３の膨張による引張応力が十分得られず、最終的な残留応力低減効果が十分得られない虞がある。より好ましくはＵ／４≦Ｄ≦１．８×Ｕ、さらに好ましくはＵ／３≦Ｄ≦１．６×Ｕである。
【００３９】
また、レーザ光線３は、ガラス基板１の端面２における、前記レーザ光線照射部３の断面の総ワット数／照射面積で定義される平均パワー密度をＰ１（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、３Ｕ＋５≦Ｐ１≦８０Ｕ＋１００であることが好ましい。前記平均パワー密度Ｐ１が３Ｕ＋５よりも小さいと、ガラス基板１の端面２が十分に加熱できないので平滑な面が得られず面取りすることができない虞がある。また８０Ｕ＋１００より大きいとガラス基板１の端面２が加熱されすぎて余計に変形したり、特定の元素が昇華してガラスの品質が劣化したり、またガラスが蒸発してしまう虞がある。より好ましくは３．５Ｕ＋５≦Ｐ１≦７０Ｕ＋１００、さらに好ましくは４Ｕ＋５≦Ｐ１≦６５Ｕ＋１００である。
【００４０】
また、レーザ光線１２は、ガラス基板１の上面における、前記レーザ光線照射部１３の断面の総ワット数／照射面積で定義される平均パワー密度をＰ２（Ｗ／ｍｍ２）としたとき、０．０１Ｕ≦Ｐ２≦０．２Ｕ＋０．１であることが好ましい。前記平均のパワー密度Ｐ２が０．０１Ｕよりも小さいと、ガラス基板１の端面２のレーザ光線照射部４に引張応力が十分に発生せず、またレーザ光線照射部４の温度上昇が十分でないために、最終的な残留応力低減効果が十分得られない虞がある。またパワー密度Ｐ２が０．２Ｕ＋０．１より大きいとレーザ光線照射部１３においてガラスに構造緩和を起こしたり、場合によっては溶融させたりしてしまうため余計な変形や残留応力を発生させる虞がある。より好ましくは０．０２Ｕ≦Ｐ２≦０．１８Ｕ＋０．１、さらに好ましくは０．０４Ｕ≦Ｐ２≦０．１６Ｕ＋０．１である。
【００４１】
レーザ光線照射部１３および１５は前記条件を満たせば同一でなくともよく、またどちらか一方のみの照射でもよいが、ガラス基板に不要な変形を与えないために、両者はほぼ同一であることがさらに好ましい。
【００４２】
レーザ光線３は、ガラス基板１に対し速度０．１〜２００ｍｍ／秒で相対的に走査することが好ましい。０．１ｍｍ／秒よりも遅いと生産性が悪くなり、２００ｍｍ／秒より早いとパワーを得るために大出力のレーザ装置が必要になり現実的でなく、またガラス基板１の端面２が十分に加熱されず平滑な端面２が得られない虞がある。より好ましくは０．５〜１８０ｍｍ／秒、さらに好ましくは１〜１５０ｍｍ／秒である。
【００４３】
レーザ光線３、１２、１４は、波長３〜１１μｍのレーザを用いることが好ましい。波長が３ミクロンよりも短いと、ガラスがレーザ光線３を吸収せず、ガラス基板１の端面２を十分に加熱できない虞がある。また、前記波長が１１μｍより長い場合、レーザ装置の入手が困難であり現実的でない。より好ましくは波長４〜１０．９μｍ、さらに好ましくは波長９〜１０．８μｍである。
【００４４】
レーザ光源は、発振形態を特に限定されず、連続発振光（ＣＷ光）またはパルス発振光、連続発振光の変調光（連続発振光をＯＮ／ＯＦＦで変調し周期的に強度変化を与える）のいずれであってもよい。但し、パルス発振光および連続発振光の変調光の場合、レーザ光線３の相対的な走査速度Ｕが速いと、走査方向に面取り形状のムラを生じる虞がある。その場合、発振および変調の周波数は１ｋＨｚ以上が好ましく、より好ましくは５ｋＨｚ以上、さらに好ましくは１０ｋＨｚ以上である。
【００４５】
例えばＣＯ2レーザは、発振波長１０．６μｍのレーザ光線が最も一般的であり特に好ましい。この波長領域のレーザ光線３を照射した場合、ガラス基板１にレーザ光線３の大部分が吸収されて、レーザ光線３を照射した部位の温度を軟化点温度以上に上昇させることができる。
【００４６】
上記のようなレーザによって面取りを行うので、ガラス基板全体を加熱した場合に比べて加熱後の冷却が簡易で早く、効率の良い面取りが可能である。
【００４７】
また、レーザ光線３を、ガラス基板１に対しガラス基板の端面の厚み方向に収束するように照射するとよい。ガラス基板の端面の厚み方向に、レーザ光線３が発散している場合、ガラス基板１の端面２の部分が溶融により丸くなった後は、照射部４におけるガラス基板１の端面２の板厚方向端辺付近に対する光線の入射角が大きくなるので、レーザ光線３のエネルギを吸収しにくくなり、加熱が不十分になる。その結果、前記部分の溶融が不十分になりキズが残留し、エッジ強度低下に繋がる虞がある。
【００４８】
本発明においては、レーザ光線照射部４に冷却気体を送風してもよい。レーザ光線３の照射により溶融に至ったレーザ光線照射部４近傍のガラスが、冷却気体を送風されることにより直ちに冷却され、溶融に至ったガラス基板１の端面２から外気への脱熱が大きくなり、ガラス基板１の内部に伝導する熱量が相対的に大きく減少される。そのために、ガラス基板１の端面２近傍の溶融部の厚みは薄く抑えられ、また、残留応力も低く抑えられるので、ガラス基板１が破壊に至ることも無く、ガラス基板１を再切断する際にも悪影響を与えない
また、冷却気体の風速は、レーザ光線照射部４において、風速１ｍ／秒〜２００ｍ／秒であることが好ましい。前記風速が１ｍ／秒より小さいとガラス基板１の端面２から外気への脱熱が小さく、ガラス基板１内部に熱伝導しやすくなる。したがって、ガラス基板１の溶融部や応力発生部の体積が大きくなり、ガラス強度や切断特性に影響を及ぼす虞がある。前記風速が２００ｍ／秒より大きいと送風装置が大規模で実現が困難となり、かつ風圧でガラス基板１の位置がずれる虞がある。また、ガラス基板１の端面２からの外気への脱熱が大きくなるのでガラス基板１の端面２を溶融させるのにレーザパワーが大きくなり、高出力のレーザ装置が必要となり現実的でない。より好ましくは２〜１５０ｍ／秒であり、５〜１００ｍ／秒であることがさらに好ましい。
【００４９】
なお、冷却気体６は特に限定されないが、レーザ光線３によって燃焼や分解しない気体が好ましい。乾燥空気は環境および取り扱いの観点から特に好ましい。
【００５０】
本発明の方法では、ガラス基板１の面取り部に全く応力を発生しないようにすることは原理的に困難であるが、ガラス基板１の端面２に存在するクラックをレーザ光線照射により溶融し取り除いているために、従来の研削による面取りガラス基板１と同等の強度を確保でき、実用的に十分な強度を得ることができる。また、複屈折に代表される光学的な問題に関しても、通常の用途、例えばフラットパネルディスプレイに用いるには、ガラス端部まで画素が来ることは無いので問題とならない。必要であればガラス基板１全体を徐冷すれば残留応力を容易に取り除くこともできる。
【００５１】
本発明を利用した装置として、例えば、２つ以上のレーザ光線の発生装置より出射したレーザ光線を凸レンズやシリンドリカルレンズ等で所望の断面形状となるようにし、少なくとも１つをガラス基板１の端面２に対し所望の相対速度となるように照射する機構を備えるとともに、少なくとも１つをガラス基板１の面内の所定箇所に対して所望の相対速度となるように照射する機構を備えることで所望の面取りされたガラス基板が得られる装置を構成することができる。
【００５２】
図４は本発明によるガラス基板の面取り装置の例の概念図であり、（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）は平面図、（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）は側面図である。図４（ａ１）、（ａ２）は、レーザ光線照射装置７、１７は固定し、ガラス基板１をＨの方向に搬送させることでガラス基板１とレーザ光線３，１３を相対移動させる例である。図４（ａ）に示すように、本装置はガラス基板１を正確に位置決めした状態で搬送する装置（図示せず）、レーザ光線３、１３の発生装置（図示せず）、レーザ光線３、１３の断面形状を制御しガラス基板１の端面２および基板面内の所定箇所に照射するレーザ光線照射装置、レーザ光線３、１３を発生装置からレーザ光線照射装置まで伝送する装置（図示せず）、により構成される。なお、電源やレーザ光線３、１３の出力を制御する装置などの記載は省略した。このように、駆動部が少ないので装置は非常に簡単な構成となる。なお、面取りは１端面ごとに行ってもよいが、より効率よく、生産性よく面取りを行うため、図４（ａ１）、（ａ２）に示すように、ガラス基板１の搬送方向Ｈと平行な両端面２を同時に行うことも可能である。
【００５３】
図４（ｂ１）、（ｂ２）は、連続成形されるガラス基板１の製造装置にレーザ光線照射装置７、１７を固定してガラス基板１とレーザ光線３、１３を相対移動させる例である。このように、溶融ガラスを連続的に供給してフロート法やフュージョン法などの製造ライン中でガラス基板の面取りを連続的に行ってもよい。製造ライン中で面取りが行うことができると、従来のように連続成形するガラス基板製造ラインで一度ガラス基板を中間パレット等に積載し、次工程の面取ラインに再投入する工程を削減することができ、設備および工程の効率化が図れる。さらに、面取り前のガラス基板を取り扱う工程が減るため、面取り前の端面強度が弱いことに起因する割れや欠けを低減することができる。なお、面取りは１端面２ごとに行ってもよいが、図４（ｂ１）、（ｂ２）に示すように、ガラス基板１の移動方向Ｉと平行な両端面２を同時に行うことも可能である。
【００５４】
図４（ｃ１）、（ｃ２）は、ガラス基板１を固定して、レーザ光線照射装置７、１７を走査することでガラス基板１とレーザ光線３，１３を相対移動させる例である。面取りは１端面ごとに行ってもよいが、図４（ｃ１）、（ｃ２）に示すように、レーザ光線照射装置７、１７の搬送方向Ｊと平行な両端面２を同時に行うことも可能である。また、４端面を同時に行ってもよい。
【００５５】
このように、本発明の装置は、レーザ光線とガラス基板との相対運動は、ガラス基板を搬送して行ってもよく、レーザ光線照射装置を走査して行ってもよい。また、レーザ光線照射装置は複数あってもよく、複数のレーザ光線照射装置で同時に複数の端面の面取りを行ってもよい。また、装置の簡略化のため、ガラス基板端面を照射するレーザ光線照射装置とガラス基板面内を照射するレーザ光線照射装置は一体化させてもよい。
【００５６】
本発明では、ガラス基板１の端面２が曲面、かつレーザで加工された面であり、ガラス基板の面内の残留応力の平均の最大主応力差が５ＭＰａ以上１３０ＭＰａ以下であり、ガラスの板厚をｄ（ｍｍ）とした場合、前記残留応力がガラス端面から０．１×ｄ（ｍｍ）以上２×ｄ（ｍｍ）以下の範囲に存在するガラス基板を提供できる。前記最大主応力差を５ＭＰａより小さくするには、機械的に鏡面仕上げをする、もしくはレーザなどでガラス端面を溶融した後に徐冷する工程が必要となり、製造工程が増え、現実的でない。また１３０ＭＰａより大きいと、残留応力によりガラスが割れてしまう虞があり、この面取りしたガラス基板を再切断する場合にはこの残留応力によってクラックの進展が乱され、切り線どおりに切断できない虞がある。より好ましくは７ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下、さらに好ましくは１０ＭＰａ以上８０ＭＰａ以下である。
【００５７】
また、平均の最大主応力差が５ＭＰａ以上１３０ＭＰａ以下となる残留応力が存在する範囲が、ガラス端面より０．１×ｄ（ｍｍ）より小さいと製造が困難であり、２×ｄ（ｍｍ）より大きいと面取りしたガラス基板を再切断する場合にはこの応力によってクラックの進展が乱され、切り線どおりに切断できない虞がある。より好ましくは０．２×ｄ（ｍｍ）以上１．８×ｄ（ｍｍ）以下、さらに好ましくは０．３×ｄ（ｍｍ）以上１．５×ｄ（ｍｍ）以下である。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例により本発明をさらに詳説する。
図１〜３に示すように本実施例におけるガラス基板の面取りテストを実施した。テスト用ガラス基板１として、ホイールカッターにより割断した長さ１２０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの液晶ディスプレイ用ガラス基板（商品名ＡＮ１００、旭硝子株式会社製）を２枚用意した。
【００５９】
（例１）
テスト用ガラス基板１の端面２に、波長１０．６ミクロンの連続発振の炭酸ガスレーザ装置（レーザ発振形態はＣＷ光）、球面レンズおよびシリンドリカルレンズ（図示せず）を用いて、レーザ光線３を照射して面取りを行ったが、レーザ光線３を照射中にテスト用ガラス基板１は割れた。このときのテスト条件を表１に示す。なお、表中の英文字の意味は以下のとおりである。
・レーザ光線３の平均出力                              ：Ｑ（Ｗ）
・レーザ光線３のガラス基板１の端面２における断面の幅  ：Ｗ（ｍｍ）
・レーザ光線３のガラス基板１の端面２における断面の高さ：Ｈ（ｍｍ）
・平均パワー密度                                      ：Ｐ（Ｗ／ｍｍ２）
・レーザ光線３とガラス基板１との相対的な走査速度      ：Ｕ（ｍｍ／秒）  。
【００６０】
（例２）
次に、もう一つのレーザ装置（前記レーザ装置と同等品）を用意し、ガラス基板１の上面５の一部を加熱しながら、例１と同様にレーザ光線３を照射して面取りを行った。ガラス上面を加熱するレーザ装置は、レーザ光線１２の平均出力を７１（Ｗ）、レーザ光線１２のガラス基板１の上面５における照射部１３の平均パワー密度を０．９（Ｗ／ｍｍ２）、照射部１３の長手方向の幅を２０ｍｍ、照射部１３の長手方向と直交する方向の幅を５．８ｍｍ、照射部１３のエネルギ密度が最大となる部分とガラス基板端面との最小距離を３ｍｍ、照射部１３のエネルギ密度が最大となる部分とレーザ光線３のガラス基板１の端面３における照射部４のエネルギ密度が最大となる部分との基板長手方向の距離を１３ｍｍとなるようにして、ガラス基板１の上面５を加熱した。  テスト条件および結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
0005256658.tif 000002
【００６２】
ガラス基板１の端面２はパーティクルの発生がほとんど無く、また溶融により平滑化しされた略Ｒ面取りとなっているので端面強度が向上されている。また、面取り後のガラス基板１をホイールカッター（三星ダイヤモンド工業株式会社製Ｍ１５９）を用いて人手でスクライブ後手折りした結果、ガラス基板１はスクライブ痕に沿って割断できることを確認した。なお、本発明の方法に加えて、面取り実施時にガラス基板１の面取り端面２を風冷するとガラス基板面内の平均最大主応力差をより小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、製造上多くのプロセスを経るため、ガラスの強度が問題とされるガラス基板の端面を面取りすることが必要なガラス基板に広く適用することができる。特に、多くの製造プロセスを経る、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイといったフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に関わる面取り方法を説明する概略斜視図である。
【図２】本発明に係る面取り方法を説明する概略平面図である。
【図３】本発明に係る面取り方法を説明する概略側面図である。
【図４】本発明によるガラス基板の面取り装置の例の概念図であり、（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）は平面図、（ａ２）、（ｂ２）、（ｃ２）は側面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：ガラス基板、  ２：端面、  ３、１２、１４：レーザ光線、
４、１３、１５：照射部、
７、１７：レーザ光線照射装置。
Ｗ：ガラス基板の端面における、レーザ光線照射部のエネルギ密度分布が最大の１／ｅ2となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面のガラス基板の端面の長手方向の幅（ｍｍ）
Ａ：ガラス基板の面における、レーザ光線照射部のエネルギ密度分布が最大の１／ｅ2となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面のガラス基板の長手方向の幅（ｍｍ）
Ｂ：ガラス基板の面における、レーザ光線照射部のエネルギ密度分布が最大の１／ｅ2となる部分を繋いだ曲線で囲まれる面のガラス基板の端面の長手方向と直交する方向の幅（ｍｍ）
Ｃ：ガラス基板の端面における、レーザ光線照射部のエネルギ密度が最大となる部分とガラス基板端面との最小距離
Ｄ：ガラス基板の端面と面における、各レーザ光線照射部のエネルギ密度が最大となる部分のガラス基板断面方向の距離（ｍｍ）
Ｈ：レーザ光線３のガラス基板１の端面２における断面の高さ（ｍｍ）
Ｕ：レーザ光線とガラス基板との相対的な走査速度（ｍｍ／秒）
【図１】
0005256658.tif 000003
【図２】
0005256658.tif 000004
【図３】
0005256658.tif 000005
【図４】
0005256658.tif 000006