(57)【要約】【課題】本発明の目的は、端面強度を向上させ、かつ、端面強度のバラツキを低減すると共に、端面におけるパーティクルの発生を効果的に抑制することができるガラス基板の製造方法およびガラス基盤を提供することである。【解決手段】本発明に係るガラス基板の製造方法は、ガラス基板の端面を研削し、かつ、研削された端面をエッチング処理する端面処理工程を含む。端面処理工程において、エッチング処理後におけるガラス基板の端面の粗さは、Ｒｓｍ値で１０μｍ以上かつ３５μｍ以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の端面を研削し、かつ、研削された端面をエッチング処理する端面処理工程を含むガラス基板の製造方法において、
前記端面処理工程において、エッチング処理後における前記端面の粗さは、Ｒｓｍ値で１０μｍ以上かつ３５μｍ以下である、
ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記端面処理工程において、前記端面のクラックの内部にエッチング薬液を浸透させて、前記端面をエッチング処理する、
請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記端面処理工程において、前記端面の凹状のクラックの先端の曲率半径を大きくするように、前記端面をエッチング処理する、
請求項２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記端面処理工程において、前記エッチング薬液の粘度は、４×１０-1Ｐａ・ｓ以下である、
請求項２または３に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
研削加工後にエッチング処理された端面を備え、
前記端面の粗さが、Ｒｓｍ値で１０μｍ以上かつ３５μｍ以下である、
ガラス基板。
【請求項６】
各辺１０００ｍｍ以上の長さを有し、かつ、厚みが１．５ｍｍ未満である表示装置用ガラス基板である、
請求項５に記載のガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板の製造方法、および、ガラス基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の画像表示用機器に用いられるガラス基板の製造工程では、成形されたガラス基板は、所定の大きさに切断された後、搬送時の衝撃等による欠けや割れを防ぐために切断端面が面取り加工される。面取り加工されたガラス基板の端面には、微小な凹凸が形成されており、極微小なガラス片、いわゆるガラスパーティクルや、研磨粒子等の異物が付着する。これらの異物を除去するために、特許文献１（特開２００２−１６０１４７号公報）では、ガラス基板の端面を鏡面加工する処理が行われ、特許文献２（特開２００７−５１０１７号公報）では、ガラス基板の端面をエッチングして、端面の凹凸に付着した異物を除去する処理が行われている。また、特許文献３（特開２００５−１６２５１９号公報）では、ガラス基板の端面を酸性溶液でエッチングする処理等によって、ガラス基板の端面に形成されている鋭角な凸部をなめらかにする処理が行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ガラス基板の端面に形成された微小な凹凸を除去するために、ガラス基板の端面を完全に鏡面加工する処理は、時間やコストがかかるという問題があった。また、従来のエッチング処理方法では、エッチング処理後の端面強度が低く、また、端面強度のバラツキが大きいという問題があった。また、エッチング処理後における時間経過に伴うパーティクルの発生を十分に抑制することができない、という問題もあった。
【０００４】
本発明の目的は、端面強度を向上させ、かつ、端面強度のバラツキを低減すると共に、端面におけるパーティクルの発生を効果的に抑制することができるガラス基板の製造方法およびガラス基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、ガラス基板の端面を研削し、かつ、研削された端面をエッチング処理する端面処理工程を含む。端面処理工程において、エッチング処理後におけるガラス基板の端面の粗さは、Ｒｓｍ値で１０μｍ以上かつ３５μｍ以下である。
【０００６】
本発明に係るガラス基板の製造方法は、オーバーフロー・ダウンドロー法等により製造され、かつ、所定の大きさに切断されたガラス基板の切断面である端面を処理する端面処理工程を含む。具体的には、端面にＲ面取り等の研磨加工を施した後、端面に対して等方性のエッチング処理を行う。エッチング処理前の端面は、種種のサイズのクラックが形成された凹凸形状を有している。一方、エッチング処理後の端面は、エッチング処理によって小さいサイズのクラックが大きいサイズのクラックに変化するので、Ｒｓｍ値が比較的大きい、すなわち、周期性が増加した凹凸形状を有している。すなわち、エッチング処理後の端面では、表面に形成された凹部は広くて浅い形状を有している。これにより、小さいサイズのクラックを多数有する端面と比較して、エッチング処理後の端面におけるガラスパーティクルの発生を効果的に抑制する。また、エッチング処理後の端面にガラスパーティクル等の異物が付着した場合でも、端面を洗浄することで異物を容易に除去することができる。さらに、エッチング処理後の端面は凹凸の周期性が大きく、かつ、凹部先端の曲率半径も大きいので、ガラス基板の端面の強度が十分に確保されると共に、端面強度のバラツキが十分に低減される。
【０００７】
本発明に係るガラス基板の製造方法では、端面処理工程において、端面のクラックの内部にエッチング薬液を浸透させて、端面をエッチング処理することが好ましい。本発明では、エッチング処理によって端面に形成されたクラックを大きくして、その結果として広くて浅い凹部が端面に形成されるように、端面の小さいクラックの奥深くまで浸透させることができるエッチング薬液を用いることが好ましい。
【０００８】
本発明に係るガラス基板の製造方法では、端面処理工程において、端面の凹状のクラックの先端の曲率半径を大きくするように、端面をエッチング処理することが好ましい。
【０００９】
本発明に係るガラス基板の製造方法では、端面処理工程において、エッチング薬液の粘度は、４×１０-1Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。本発明では、ガラス基板の端面のクラックの奥深くまでエッチング薬液を浸透させるために、エッチング薬液の粘度が増粘剤等によって適切に調整されている。
【００１０】
本発明に係るガラス基板は、研削加工後にエッチング処理された端面を備える。ガラス基板の端面の粗さは、Ｒｓｍ値で１０μｍ以上かつ３５μｍ以下である。
【００１１】
本発明に係るガラス基板は、各辺１０００ｍｍ以上の長さを有し、かつ、厚みが１．５ｍｍ未満である表示装置用ガラス基板であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るガラス基板の製造方法およびガラス基板は、端面強度を向上させ、かつ、端面強度のバラツキを低減すると共に、端面におけるパーティクルの発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係るガラス板製造装置の全体構成図である。
【図２】本実施例に係るガラス基板の端面粗さと強度との関係を表すグラフである。
【図３】本実施例に係るガラス基板の端面粗さと端面に付着したパーティクル数との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態＞
（１）ガラス板製造装置の全体構成
最初に、本発明に係るガラス基板の製造方法が行われるガラス板製造装置１００の全体構成について、図１を参照しながら説明する。ガラス板製造装置１００は、主として、溶解槽２００と、清澄槽３００と、成形装置４００と、洗浄槽５００とから構成される。溶解槽２００では、ガラスの原料が溶解されて、溶融ガラスが生成される。溶解槽２００で生成された溶融ガラスは、清澄槽３００へ送られる。清澄槽３００では、溶融ガラスに含まれる気泡の除去が行われる。清澄槽３００で気泡が除去された溶融ガラスは、成形装置４００へ送られる。成形装置４００では、オーバーフロー・ダウンドロー法によって、溶融ガラスからガラス板が連続的に成形されて、所定の大きさに切断される。成形装置４００で成形および切断されたガラス板は、切断・加工装置４５０に送られる。切断・加工装置４５０では、ガラス板は所定の大きさのガラス基板に切断され、後述するようにガラス基板の端面処理が行われた後、洗浄槽５００へ送られる。洗浄槽５００では、ガラス基板の表面の洗浄処理が行われる。洗浄槽５００で洗浄されたガラス基板は、製品として出荷される。ガラス基板は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板として用いられる。
【００１５】
本実施形態では、成形装置４００で成形され所定の大きさに切断されたガラス基板は、洗浄槽５００に送られる前に、切断・加工装置４５０において、その切断端面が処理される。次に、本発明に係るガラス基板の製造方法に特徴的な処理である、ガラス基板の端面処理について詳細に説明する。
【００１６】
（２）ガラス基板の端面処理
成形装置４００で成形および切断されたガラス板は、切断・加工装置４５０に送られ、ガラス板の四辺が切断されて、所定の大きさのガラス基板に加工される。すなわち、ガラス基板は、ガラス板の切断により形成された４つの端面を有する。ガラス基板の厚みは１．５ｍｍ未満である。
【００１７】
従来から、ガラス基板の搬送時の衝撃等による欠けや割れを防ぐために、ガラス基板の端面をＲ面やＣ面に研削加工する面取りが行われている。この面取り加工によって、ガラスパーティクルや研磨粒子等の異物が端面から発生する。具体的には、ガラス基板の端面には、ガラス基板の研削加工に由来する微小な凹凸が形成されているので、端面に対して振動等が加わることで、その微小な凹凸に応力がかかり、ガラスパーティクルとして端面から脱落し、パーティクル発塵となる。このように、ガラス基板の研削・研磨加工面である端面から経時的なガラスパーティクルの発塵があると、その後において、ガラスパーティクルがガラス基板の表面等に付着する。その結果、後工程におけるガラス基板の洗浄の簡素化を妨げたり、ガラス基板へのキズ形成の原因となったりしている。
【００１８】
本発明者によって、上記面取り工程の後に実施するガラス基板の端面エッチングについて検討が行われ、後述する方法でエッチングを行うことで、経時的なガラスパーティクルの発塵を抑えると共に、大型のガラス基板の辺方向において、ムラなく発塵の発生を低下させることができることがわかった。
【００１９】
具体的には、本発明のガラス基板の端面処理工程において、ガラス基板を面取り加工した後に、ガラス基板の４辺に形成された端面をエッチング薬液でエッチング処理して、端面の粗さをＲｓｍ値で１０μｍ以上かつ３５μｍ以下にする。
【００２０】
本実施形態において、ガラス基板の端面をエッチング処理するために用いられるエッチング薬液は、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸からなる群から選択される１種または２種以上の物質を含む水溶液が用いられる。エッチング薬液は、特に、フッ酸を主成分として含むことが好ましい。また、本実施形態において、エッチング薬液は、エッチング処理が行われる温度において、粘度が４×１０-1Ｐａ・ｓ以下である。この粘度範囲を達成するために、エッチング薬液は、増粘剤が添加されて粘度が調整されている。増粘剤としては、マグネシウム化合物、界面活性剤、凝集剤、吸水ポリマー、消泡剤、尿素、天然の糖類および接着剤等からなる群から選択される１種または２種以上の物質が用いられる。なお、増粘剤の水に対する溶解度が低い場合には、エタノール等の有機溶媒をさらに添加して、エッチング薬液が調整されてもよい。
【００２１】
本実施形態において、端面のＲ面取り加工およびエッチング処理が行われたガラス基板は、その後、洗浄槽５００において端面および表面が洗浄されて、最終的に製品として出荷される。
【００２２】
（３）特徴
本実施形態では、ガラス基板の端面をエッチング処理して、端面の粗さをＲｓｍ値で１０μｍ以上かつ３５μｍ以下にすることで、ガラス基板の端面に形成されたクラックのサイズを均一にする等方性エッチングが行われる。通常、エッチング処理前のガラス基板の端面は、種種のサイズのクラックを有する。本実施形態では、ガラス基板の端面に等方性エッチングを施すことで、クラックサイズの大小に関係なく、端面のクラックのサイズが大きくなる。これにより、エッチング処理の進行に伴って、隣り合うクラック同士が一体化する等して、ガラス基板の端面の凹凸の周期性が大きくなり、端面の凹部は広くて浅い形状になる。これにより、エッチング処理されたガラス基板の端面にガラスパーティクル等の異物が付着した場合でも、端面のクラックのサイズが比較的大きいので、端面を洗浄することで異物を容易に除去することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、小さいサイズのクラックを多数有するエッチング処理前の端面と比較して、エッチング処理後の端面は、小さいサイズのクラックの欠けや割れに起因するガラスパーティクルの発生が効果的に抑制される。すなわち、エッチング処理によって、時間経過に伴ってガラス基板の端面から発生する異物の量を抑えることができる。これにより、ガラス基板の端面より発塵し、ガラス基板の表面に付着するパーティクルの発生を抑制することができる。つまり、ガラス基板の表面の清浄度が向上するので、パネルメーカーやデバイスメーカーでの受け入れ工程などの、後工程で必要な洗浄工程を簡略化することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、ガラス基板の端面をエッチング処理して、クラックにエッチング薬液を浸透させることで、クラックのサイズを大きくし、かつ、ガラス基板の端面の凹部を広くて浅い形状にしている。具体的には、ガラス基板の端面の粗さをＲｓｍ値で１０μｍ以上かつ３５μｍ以下の範囲内に調整することで、端面の凹凸の周期性を増加させている。これにより、ガラス基板の端面の強度を十分に確保することができると共に、端面強度のバラツキを十分に低減することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、ガラス基板の端面をエッチング処理するために、粘度が４×１０-1Ｐａ・ｓ以下のエッチング薬液が用いられる。エッチング薬液の粘度が低いほど、ガラス基板の端面のクラックの奥深くまでエッチング薬液が浸透しやすいので、小さいサイズのクラックであっても、等方性エッチングを効率的に行うことができる。その結果、ガラス基板の端面を所望の形状にすることができる。
【００２６】
＜実施例＞
以下、本実施形態に基づいて、ガラス基板の端面の粗さを表すＲｓｍ値と、ガラス基板の強度、および、時間の経過に伴いガラス基板の端面に付着したパーティクルの数との関係について測定した実施例について、次の表１を参照しながら説明する。
【００２７】
【表１】
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本実施例では、ガラス基板の端面をＲ面取り加工した後に、エッチング薬液を染み込ませたロールをガラス基板の端面に押し当てて端面にエッチング処理を施したガラス基板を９枚作成した。なお、エッチング処理に用いたエッチング薬液はフッ酸系の薬液であり、その使用温度範囲は４５℃〜５５℃であった。また、エッチング薬液は、その使用温度範囲における粘度が１×１０-2Ｐａ・ｓ〜１×１０-1Ｐａ・ｓとなるように、増粘剤で粘度があらかじめ調整された。以下、これらの９枚のガラス基板を、試料１〜９という。試料１〜９は、表１に示されるように、互いに異なる端面粗さ（Ｒｓｍ値）を有するように、端面のエッチング処理が行われた。図２は、試料１〜９の「端面のＲｓｍ値（μｍ）」を横軸に採り、試料１〜９の端面の「平均強度（Ｎ／ｍｍ2）」および「０．０１％強度（Ｎ／ｍｍ2）」を縦軸に採ったグラフである。「平均強度」は、ガラス基板の端面に荷重を負荷して破損した時点における荷重（破壊応力）についての複数回の測定結果の平均値である。「０．０１％強度」は、測定対象であるガラス基板の０．０１％が破損する破壊応力である。一般的に、「０．０１％強度」が「平均強度」に比べて小さいほど、ガラス基板の端面強度のバラツキが大きい。図３は、試料１〜９の「端面のＲｓｍ値（μｍ）」を横軸に採り、試料１〜９の「端面のパーティクル数」を縦軸に採ったグラフである。「端面のパーティクル数」は、エッチング処理後に、それぞれ２日、１週間または１ヶ月保管した時点における試料１〜９の端面に付着していたパーティクル（微粒子状の異物）の数である。なお、端面粗さの測定には、凹凸の詳細な形状を測定するために、レーザ顕微鏡（オリンパス製ＯＬＳ３１００）を使用した。
【００２８】
なお、表１には、比較例１および比較例２に関する測定データも含まれる。比較例１は、端面をＲ面取り加工して、その後はエッチング処理を施していないガラス基板に関する。比較例２は、端面をＲ面取り加工した後に、研磨ホイールを用いた研磨加工を行い、その後はエッチング処理を施していないガラス基板に関する。
【００２９】
表１、図２および図３から、以下のことが分かる。図２は、ガラス基板の端面のＲｓｍ値が大きいほど、ガラス基板の端面強度が高い傾向を示している。すなわち、ガラス基板の端面のＲｓｍ値は、強度の観点からは、高いほど好ましい。一方、図３は、ガラス基板の端面のＲｓｍ値が大きいほど、時間の経過に伴ってガラス基板の端面からガラスパーティクルが発塵してしまうことを抑制する結果を示している。
【００３０】
本実施例では、ガラス基板の端面のＲｓｍ値を１０μｍ以上にすることで、比較例１および比較例２と比較して、端面強度のバラツキを軽減する効果が確認できた。表１の試料１〜９では、エッチング処理後２日が経過した時点では、ガラス基板の端面のＲｓｍ値に関わらず、ガラス基板の端面において検出されるガラスパーティクルの数は低く抑えられた。エッチング処理後の時間経過に伴って、ガラス基板の端面において検出されたガラスパーティクルの数が次第に増加する傾向を示した。しかし、検出された値は、いずれも許容の範囲内であり、後工程の洗浄で十分除去可能なレベルであった。
【００３１】
また、ガラス基板の端面のＲｓｍ値が１５μｍ以上となるようエッチングを行った試料５〜９では、エッチング処理後１ヶ月を経過した時点においても、ガラス基板の端面において検出されたガラスパーティクルの数は１０未満に抑えられると共に、端面強度の向上、および、端面強度のバラツキの低減といった、極めて良好な結果が得られた。
【００３２】
なお、比較例１の測定データと比べると、ガラス基板の端面のＲｓｍ値は１１μｍ以上であることが好ましく、比較例２の測定データと比べると、ガラス基板の端面のＲｓｍ値は１２μｍ以上であることがより好ましいことが分かった。
【００３３】
＜変形例＞
（１）変形例Ａ
本実施形態では、ガラス基板の端面をエッチング処理するために酸性のエッチング薬液が用いられるが、アルカリ性のエッチング薬液が用いられてもよい。
【００３４】
（２）変形例Ｂ
本実施形態では、ガラス基板の端面をエッチング処理するために、粘度が４×１０-1Ｐａ・ｓ以下のエッチング薬液が用いられるが、粘度が異なる複数種類のエッチング薬液が用いられてもよい。この場合、粘度が低いエッチング薬液を用いて端面をエッチング処理した後、粘度が高いエッチング薬液を用いて端面をエッチング処理してもよい。最初に、粘度が低いエッチング薬液を用いることで、主として、端面に形成される小さいサイズのクラックを大きくするエッチング処理を行う。次に、粘度が高いエッチング薬液を用いることで、端面のクラックのサイズを均一にするエッチング処理を行う。
【００３５】
（３）変形例Ｃ
本実施形態では、ガラス基板の端面のエッチング処理前に、ガラス基板の端面をＲ面取りする研削加工が行われるが、エッチング処理前に、Ｒ面取り加工し、その後、研磨ホイールを用いて研磨加工を行ってもよい。研磨ホイールによる研磨加工によって、端面のクラックの深さを所定値以内に抑えることができるので、その後の工程において、端面のエッチング処理をより効果的に行うことができ、端面強度の向上を図ることができる。
【００３６】
（４）変形例Ｄ
本実施形態では、ガラス基板の端面の研削加工によって端面にＲ面取り形状を形成したが、研削加工によってＣ面取り形状を形成し、同様のエッチング処理を行っても良い。
【００３７】
（５）変形例Ｅ
本実施形態では、Ｇ５．５サイズ（１３００ｍｍ×１５００ｍｍ）のガラス基板を用いて端面処理を行った。薬液を用いての端面のエッチング処理工程では、辺方向の処理バラツキが問題となるが、パラメータとしてＲｓｍ値を用いることで、端面の粗さを測定するだけで、ガラス基板の辺方向でエッチングムラが生じているかを把握することができる。従って、本実施形態によれば、Ｇ５サイズ（１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）以上のガラス基板であっても、破壊検査を行うことなく、エッチング処理のフィードバックが可能になる。
【００３８】
（６）変形例Ｆ
本実施形態では、０．５ｍｍ厚さのガラス基板を用いてエッチング処理を行ったが、端面の厚さは、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ厚さの薄型基板であっても、同様の効果を奏する。特に、薄型基板に対して本発明を適用することで、端面強度のバラツキの軽減、および、端面強度の向上を図り、端面のクラックに起因する割れを効果的に減少させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係るガラス基板の製造方法およびガラス基板は、端面強度を向上させ、かつ、端面強度のバラツキを低減すると共に、端面におけるパーティクルの発生を効果的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００    ガラス板製造装置
２００    溶解槽
３００    清澄槽
４００    成形装置
４５０    切断・加工装置
５００    洗浄槽
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２００２−１６０１４７号公報
【特許文献２】特開２００７−５１０１７号公報
【特許文献３】特開２００５−１６２５１９号公報
【図１】
2013075808.tif 000004
【図２】
2013075808.tif 000005
【図３】
2013075808.tif 000006