JP4631196B2 - ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置として、たとえば液晶表示装置を例に挙げると、液晶表示装置はガラス基板を有している。このガラス基板の強度を向上する方法としては、ガラス基板を溶融硝酸カリウム塩の溶液に浸漬して、ガラス表面のＮａイオンと溶融硝酸カリウム塩のＫイオンとを交換し、ガラス表面に圧縮層を形成して、ガラス基板の強度を向上させる、いわゆるイオン交換強化方法と呼ばれる化学強化法により、ガラス基板の高強度化を図る方法が挙げられる。
また、ガラス基板の端面を砥粒などを用いて仕上げ加工を行い、端面の傷の深さを低減させることにより、高強度化を図る方法も挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子機器、たとえば携帯機器に用いられる液晶表示装置用ガラス基板の製造工程では、主にコストの問題から端面の仕上げ加工に関しては、マザーガラスの状態でしか行われておらず、表示素子単体のガラス基板に切断するために、マザーガラスにスクライブブレイクを施しているため、表示素子のガラス基板の端面には、多くの傷が残留したままになっていることが多い。
そして、化学強化に関してもマザーガラスの状態で施されており、切断後のガラス基板の端面には化学強化が行われておらず、高強度のものが得られていない。
【０００４】
図２２は、従来の液晶表示装置の製造工程例を示している。
従来の液晶表示装置の製造工程では、各種工程を通過した図２３（Ａ）に示すマザーガラス１０００が、図２３（Ｂ）に示す短冊状のガラス板１００１に切断される。
図２３（B）と図２３（Ｃ）に示すように、ガラス板１００１は切断線１００２に沿って切断溝１００４が形成されて、その切断溝１００４に沿って折ることにより、それぞれ図２３（Ｄ）に示すようなガラス基板１００３に最終的に切断される。
このマザーガラス１０００からガラス板１００１に切断する工程は、図２２のステップＳＴ１０１０であり、ガラス板１００１から各ガラス基板１００３を切断する工程は図２２のステップＳＴ１０１４で示している。
【０００５】
図２３（Ｄ）のようにして各ガラス基板１００３を切断する方式は、図２３（Ａ）のマザーガラス１０００およびガラス板１００１に対していわゆるスクライブブレイク（ダイヤモンドホィールなどを用いてガラス表面に垂直な方向のクラックが引張歪層近くまで発生する程度に切り筋（スクライブライン）を入れておいて、その垂直クラックが成長することを利用してガラスを分割する方法）を施しているために、図２３（Ｄ）に示すようにガラス基板１００３の端面１００６には、多くの傷１００７やひび割れ１００８が存在している。このようにガラス基板１００３の端面１００６に対して多くの傷やひび割れが残留したままになっている。
一方、最近の携帯電話等の電子機器の普及や携帯機器の小型化の要求等により、より高強度のガラス基板やより薄い厚みのガラス基板の出現が求められている。
そこで本発明は上記課題を解消し、高強度のガラス基板が得られこのガラス基板の厚みが薄くできるガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、位置感知センサによりガラスの母材の第１端部を検出する検出ステップと、前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第１端部に、溝形成部により予備切断溝を形成する予備切断溝形成ステップと、前記切断部により、前記溝形成部で形成された前記ガラスの母材の前記予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、前記レーザ光により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第１端部の反対側の第２端部まで前記ガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る切断ステップとを有し、前記切断ステップにおいて、前記レーザ光の照射により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部に向けて切断しているときに、前記位置感知センサにより前記ガラスの母材の前記第２端部が検出されると、前記溝形成部により、前記ガラスの母材の前記第２端部に前記切断終了溝を形成することを特徴とするガラス基板の製造方法である。
【０００７】
請求項１では、予備切断溝形成ステップではガラスの母材の第１端部に予備切断溝を形成する。切断ステップでは、ガラスの母材の予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、レーザ光によりガラスの母材の第１端部から第１端部と反対側の第２端部までガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る。ガラスの母材の第１端部に予備切断溝を形成することにより、切断ステップにおいてレーザ光をガラスの母材の第１端部に照射する場合にその切断位置においてレーザ光による熱膨張や熱収縮による高い熱応力が発生しても、予備切断溝がその高い熱応力を吸収して、スムーズにレーザ光によるガラスの母材の切断を開始することができ、余分なクラックが入ったりするのを防ぐ。そして切断ステップにおいてレーザ光が予備切断溝に沿ってガラスの母材の第１端部から第２端部までガラスの母材を切断することにより所定のサイズのガラス基板を得る。この場合に、レーザ光によるガラスの母材の切断部分には熱膨張および熱収縮により高い熱応力が発生し、熱応力が分子間の結合力より大きくなった時に、非晶質ガラス分子構造が破壊されて、レーザ光によるガラスの母材の切断面の形成方向に沿ってクラックが形成される。このクラックの形成および進行方向はレーザ光の走査方向と同一、すなわちガラスの母材の平面に対して垂直方向となり、結果的にガラスの母材は切断されて所定のサイズのガラス基板を得ることができる。また、請求項１では、レーザ光の照射によりガラスの母材の切断を終了する前に、切断終了溝形成ステップにおいてガラスの母材の第２端部に切断終了溝を形成する。このように切断終了溝を形成することにより、レーザ光がガラスの母材の第２端部に達した時に、余計なクラックが形成されたりすることがなく、スムーズにガラスの母材の第２端部における切断を行うことができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のガラス基板の製造方法において、得られた前記ガラス基板の切断面に化学強化処理をする化学強化ステップを更に有する。請求項２では、得られたガラス基板の切断面に化学強化処理を化学強化ステップにおいて施す。これにより、ガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得た後に、ガラス基板の切断端面を仕上げ加工してから、ガラス基板に対して化学強化するので、得られる化学強化済みのガラス基板の切断面には傷やひび割れが存在せず、更に化学強化処理を切断面に施すことで、加傷に対する耐久性が向上するため、高強度のガラス基板を提供することができ、高強度にすることができる。ガラス基板の厚みが薄くできる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載のガラス基板の製造方法において、前記第１端部の前記予備切断溝と前記第２端部の前記切断終了溝は、機械加工により形成する。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２に記載のガラス基板の製造方法において、前記ガラス基板はソーダガラス基板であり、前記ソーダガラス基板は液晶表示装置に用いられる基板である。
【００１２】
請求項５の発明は、ガラスの母材の第１端部と、該第１端部の反対側の第２端部とを検出する位置感知センサと、前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第１端部に予備切断溝を形成するとともに、前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第２端部に切断終了溝を形成する溝形成部と、前記ガラスの母材の前記予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、前記レーザ光により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部まで前記ガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る切断部とを備え、前記レーザ光の照射により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部に向けて切断しているときに、前記位置感知センサにより前記ガラスの母材の前記第２端部が検出されると、前記溝形成部は、前記ガラスの母材の前記第２端部に前記切断終了溝を形成することを特徴とするガラス基板の製造装置である。
【００１３】
請求項５では、溝形成部がガラスの母材の第１端部に予備切断溝を形成する。切断部は、ガラスの母材の予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、レーザ光によりガラスの母材の第１端部から第１端部と反対側の第２端部までガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る。ガラスの母材の第１端部に予備切断溝を形成することにより、レーザ光をガラスの母材の第１端部に照射する場合にその切断位置においてレーザ光による熱膨張や熱収縮による高い熱応力が発生しても、予備切断溝がその高い熱応力を吸収して、スムーズにレーザ光によるガラスの母材の切断を開始することができ、余分なクラックが入ったりするのを防ぐ。そして、切断部は、レーザ光が予備切断溝に沿ってガラスの母材の第１端部から第２端部までガラスの母材を切断することにより所定のサイズのガラス基板を得る。この場合に、レーザ光によるガラスの母材の切断部分には熱膨張および熱収縮により高い熱応力が発生し、熱応力が分子間の結合力より大きくなった時に、非晶質ガラス分子構造が破壊されて、レーザ光によるガラスの母材の切断面の形成方向に沿ってクラックが形成される。このクラックの形成および進行方向はレーザ光の走査方向と同一、すなわちガラスの母材の平面に対して垂直方向となり、結果的にガラスの母材は切断されて所定のサイズのガラス基板を得ることができる。また、請求項５では、レーザ光の照射によりガラスの母材の切断を終了する前に、溝形成部がガラスの母材の第２端部に切断終了溝を形成することから、レーザ光の照射により第２端部を切断する際に余分なクラックが発生せずガラスの母材の切断をスムーズに終了することができる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載のガラス基板の製造装置において、前記溝形成部は、前記第１端部の前記予備切断溝と前記第２端部の前記切断終了溝を、機械加工により形成する。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項５に記載のガラス基板の製造装置において、前記ガラス基板はソーダガラス基板であり、前記ソーダガラス基板は液晶表示装置に用いられる基板である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の電子機器の一例として携帯電話を示しており、図１は携帯電話の正面図であり、図２は携帯電話の背面図である。
この携帯電話１０は、たとえば周波数域が０．８〜１．５（ＧＨｚ）のデジタル方式の携帯電話であり、図１と図２に示すように筐体１２、アンテナ１４、液晶表示装置３０、操作部１８、マイク２０、スピーカ２２等を有している。図１に示すように操作部１８は、各種の操作キーを有しており、通話ボタン１８Ａ、通話の切断ボタン１８Ｂ、テンキー等を有している。
【００１９】
筐体１２は、図１に示すフロント部２４と図２に示すリヤ部２６を有しており、リヤ部２６側には、バッテリ２８が着脱可能に固定することができる。アンテナ１４は筐体１２に対して出し入れ可能に取り付けられている。
【００２０】
図１の液晶表示装置３０は、電話機能に必要な各種の数字や漢字あるいはアルファベットの表示を行ったり、操作部１８による各種の操作のための表示案内、外部との通信の際に必要な表示内容を表示することができる。この液晶表示装置３０は、図２に示す回路基板４０からの指令により表示内容を表示する。
【００２１】
図３は、図１に示す液晶表示装置３０の構造例を示している。この液晶表示装置３０は、本発明のガラスの製造装置により作られたガラス基板９５を用いている。
この液晶表示装置３０は、たとえばカラー液晶表示装置であり、一例としてＳＴＮ（スーパー・ツイスティッド・ネマスチックの液晶）方式のものである。
しかし液晶表示装置３０は、この方式に限らず他の方式のものも勿論採用することができる。
【００２２】
図３においては、一方のガラス基板９５の内側には、カラーフィルタ６０が配置されている。このカラーフィルタ６０の上には透明電極６１、配向膜６２が配置されている。透明電極６１とカラーフィルタ６０の間には、絶縁膜６３が形成されている。
一方のガラス基板９５の外側には偏光板６４が設けられており、使用者Ｕはこの偏光板６４を介して液晶表示装置３０の表示を見ることができる。
配向膜６２ともう１つの配向膜６５の間には、液晶６６が設けられている。配向板６５と他方のガラス基板９５の間には透明電極６７が形成されている。透明電極６７および透明電極６１はそれぞれストライプ状に形成されており、透明電極６１の形成方向Ａと透明電極６７の形成方向Ｂは直交方向にある。ガラス基板５１の上には偏光板６８が設けられている。
【００２３】
バックライト等からの光Ｌは、この偏光板６８、他方のガラス基板９５および透明電極６７を介して液晶６６側に供給され、透明電極６１と透明電極６７に対して通電することで、使用者Ｕはこのバックライト等からの光Ｌを用いて液晶６６で表示する表示内容を見ることができる。
【００２４】
図４は、本発明のガラス基板の製造方法を含む液晶表示装置の製造工程例を示している。
図４に示す液晶表示装置の工程例では、ステップＳ１からステップＳ２４を有しており、このステップの中には、本発明のガラス基板の製造方法の予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１、切断終了溝形成ステップＳＴ１−２、および化学強化ステップＳＴ４を含んでいる。
図４のステップＳ１では、たとえばソーダガラスのようなガラスを、所定の大きさに切断し、ステップＳ２においてガラスのコーナをカットする。
ステップＳ３において、ポリウレタン等でできた回転式ステージにガラスを載せ、回転させておきその上から同様にポリウレタン等でできた平坦なステージを回転しながら押し当て、酸化セリウム（ＣｅＯ）等の含まれた水溶液を注入してガラス表層に水和層をつくりながらガラスを研磨し、ステップＳ４において、ガラス基板に対してアンダーコートを施す。
【００２５】
このようにして得られるガラスは図５（Ａ）に示すガラスの母材（マザーガラスともいう）８０である。ガラスの母材８０は、図４の切断加工段階の切断ステップＳＴ１のステップＳＴ２において、レーザ光Ｌを用いて図５（Ａ）のガラスの母材８０の状態から、図５（Ｂ）に示すように、複数の短冊状のガラス板９０に切断する。
次に、図４の切断ステップＳＴ１のステップＳＴ３において、ガラス板９０は、レーザ光Ｌにより図５（Ｂ）〜図５（Ｃ）に示すように、さらに小さい所定のサイズの複数のガラス基板９５がそれぞれ分離される。
図７（Ａ）に示すようにガラス基板９５の２つ又は３つ又は４つの切断面（端面）９６，９７には、傷やひび割れが存在していない。図４に示す切断加工段階は後で詳しく説明する。
【００２６】
次に、図４の化学強化ステップＳＴ４に移り、このように仕上げ加工を行ったガラス基板９５に対して化学強化処理を行う。ここで化学強化処理の一例について説明する。
このガラス基板９５は、一例として好ましくは次のような組成を有している。
ガラス基板９５は、重量％で、６２〜７５％のＳｉＯ2 、５〜１５％のＡｌ2Ｏ3 、４〜１０％のＬｉ2Ｏ、４〜１２％のＮａ2Ｏ、および５．５〜１５％のＺｒＯ2 を含有し、かつＮａ2Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比が０．５〜２．０、Ａｌ2Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比が０．４〜２．５である。
ガラス基板９５は、Ｎａイオンおよび／またはＫイオンを含有する処理浴でイオン交換処理して化学強化する。
【００２７】
化学強化用ガラスの組成の限定理由は次の通りである。
ＳｉＯ2 は、ガラス骨格を形成する主要成分であり、６２％未満であると化学的耐久性が悪化し、７５％を越えると溶融温度が高くなり過ぎる。従ってＳｉＯ2 の割合は、６２〜７５％に限定される。特に好ましくは６３〜７１％である。Ａｌ2Ｏ3 は、ガラス表面のイオン交換性能を向上させるため含有させるが、５％未満であるとこの効果が低下するとともに化学的耐久性が悪化し、１５％を越えると耐失透性が悪化する。従ってＡｌ2Ｏ3 の割合は、５〜１５％に限定される。特に好ましくは７〜１４％である。
【００２８】
Ｌｉ2Ｏは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中の主としてＮａイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化するための必須成分であるが、４％未満ではこのイオン交換性能が低下し、１０％を超えると耐失透性と化学的耐久性が共に悪化する。従ってＬｉ2Ｏの割合は、４〜１０％に限定される。特に好ましくは４〜７％である。
【００２９】
Ｎａ2Ｏは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中のＫイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化するための必須成分であるが、４％未満では耐失透性が劣化し、１２％を超えると化学的耐久性が劣化すると共にヌープ硬さが小さくなる。従ってＮａ2Ｏの割合は、４〜１２％に限定される。特に好ましくは６〜１１％である。
【００３０】
ＺｒＯ2 は、ヌープ硬さを大きくする効果がある上に、化学的耐久性を良化するために５．５％以上必要であるが、１５％を超えると溶融炉の底部に未溶解物として沈殿する傾向が強くなる。従ってＺｒＯ2 の割合は、５．５〜１５％に限定される。特に好ましくは６〜１２％である。ＺｒＯ2 が多いとガラスの耐失透性が通常は低下するものであるが、ＺｒＯ2 が５．５〜１５％と比較的に多量であるにも拘らず、本発明のガラスは耐失透性に優れている。
【００３１】
化学強化用ガラスにおいては、Ｎａ2Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比およびＡｌ2Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比も所定の範囲に限定される。すなわち、Ｎａ2Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比は、ヌープ硬さを高くし、優れた強度を得るために２．０以下にする必要があるが、０．５未満であると耐失透性が悪化するため、０．５〜２．０に限定される。特に好ましいＮａ2Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比は０．７〜１．８である。
【００３２】
また、Ａｌ2Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比は、優れた耐失透性とイオン交換性能を維持し、安定かつ高強度のガラスを得るために、０．４〜２．５に限定される。特に好ましいＡｌ2Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比は、０．６〜２．０である。その理由は、０．４未満であると、ガラスが不安定になり、一方、２．５を超えると、圧縮応力層が薄くなり抗折強度が低下するだけでなく、ヌープ硬さも低下するからである。
【００３３】
ガラス基板９５の仕上げ加工では、上述のように傷などが生じやすい。そしてこのような傷などを有する化学強化用ガラス基板９５をイオン交換処理しても、イオン交換によりガラス表面に形成された圧縮応用層が浅く、抗折強度が低いため、得られる化学強化ガラスが衝撃などにより破壊しやすくなる。したがってこのような破壊を引き起こさないガラス基板を得るためには、イオン交換によりガラス表面に形成される圧縮応力層を深くし、抗折強度を高める。
【００３４】
このガラス基板の化学強化方法は、特許第２８３７００５号公報に開示されている。
このようにして化学強化処理が施された図５（Ｃ）のガラス基板９５は、図４のステップＳ５において洗浄が施されて、ステップＳ６で所定のエッチング処理が行われて導体パターンが形成され、ステップＳ７でパターン検査が行われる。
【００３５】
次に、図４のステップＳ８において、ガラス基板９５に対して絶縁膜が塗布されてステップＳ９で絶縁膜が焼成される。ステップＳ１０においてガラス基板９５の絶縁膜の上に配向膜が塗布された後に、ステップＳ１１で配向膜が焼成される。
ステップＳ１２で配向膜をラビングする。つまり、ナイロン繊維等から成るラビング布を回転ローラなどに巻き付け、それを配向膜に回転させながら押しあてる事で配向膜の除電を行うという処理を行い、ステップＳ１３で異方性シール（異方性導電膜）の印刷を行い、ステップＳ１４でスペーサの塗布を行う。
ステップＳ１５では２枚のガラス基板９５，９５の重ね合わせ処理を行う。ステップＳ１６ではその重ね合わせて得られるガラス基板９５，９５を焼成し、ステップＳ１７で焼成検査を行う。
【００３６】
ステップＳ１８ではガラス基板９５，９５の間に液晶の注入を行い、ステップＳ１９で加圧しながら穴を塞ぎ、ステップＳ２０で液晶表示装置の洗浄を行う。
ステップＳ２１では、等方性処理、すなわち高温度中で一旦液晶の配向を崩した後に、低温度中で配向均一化を行う。ステップＳ２２では配向検査を行う。ライトボックスや気泡、黒点、色（ギャップ）、シミ、キズ、封孔、カケ等がないか外観検査する。
その後、液晶表示装置の電流特性調査をステップＳ２３で行った後に、ステップＳ２４において偏光板がガラス基板９５の外側に接着される。
以上のようにして、本発明のガラス基板、特にソーダガラス基板を用いた液晶表示装置が得られる。
【００３７】
図８は、図３と異なる液晶表示装置３０の別の構造例を示している。
図８の液晶表示装置３０は、いわゆるＴＦＴカラー液晶表示装置の構造例を示している。
ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のカラー液晶表示装置は、ＴＦＴ基板２１４０とカラーフィルタ基板２１５０を有している。本発明のガラス基板の実施の形態はＴＦＴ基板２１４０のガラス基板９５とカラーフィルタ基板２１５０のガラス基板９５である。
【００３８】
ＴＦＴ基板２１４０は、バックライト２１４１、偏光板２１４２、一方のガラス基板９５、ＴＦＴアレイ２１４３、配向膜２１４４を有している。
カラーフィルタ基板２１５０は、配向膜２１５１、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）電極２１５２、カラーフィルタ２１５３、他方のガラス基板９５、および偏光板２１５４を有している。配向膜２１５１と配向膜２１４４の間に液晶２１６０が配置されている。
このようなＴＦＴカラー液晶表示装置に用いるガラス基板としても、本発明のガラス基板は用いることができる。
【００３９】
次に、図４に示す切断加工段階の予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１および切断終了溝形成ステップＳＴ１−２について詳しく説明する。
図９は切断加工段階のステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１およびステップＳＴ１−２を示している。
図１０は、図９の予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１および切断終了溝形成ステップＳＴ１−２を実現するためのガラス基板の製造装置の好ましい実施の形態を示している。まずこのガラス基板の製造装置１００について説明する。
【００４０】
図１０のガラス基板の製造装置１００は、概略的にはベース１１０、ホルダー１１４、切断部１２０、溝形成部１３０、移動操作部１４０、そして冷却部１４４を有している。
ベース１１０は、たとえば金属により作られているプレートであり、ベース１１０の上には、上述した移動操作部１４０、切断部１２０およびホルダー１１４等が搭載されている。
ホルダー１１４は、ベース１１０の上面１１１側にガラスの母材８０を着脱可能に搭載するためのものである。従ってホルダー１１４は、ガラスの母材８０の一端部と他端部を着脱可能に固定するための部材１１５，１１５を有している。
【００４１】
移動操作部１４０は、ベース１１０の上面１１１に取り付けられており、移動操作部１４０は切断部１２０と溝形成部１３０および冷却部１４４を、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ移動して位置決めすることができるものである。Ｘ方向とＹ方向は直交しており、ベース１１０の上面１１１に平行である。
移動操作部１４０の構造について説明する。移動操作部１４０は、レール１５０，１５０、スライダ１５２、モータ１５４，１５６を有している。
レール１５０，１５０は、平行でありしかもベース１１０の上面１１１に対して平行になるように部材１５８により固定されている。
【００４２】
スライダ１５２のガイド部１６０，１６０はスライダ１５２の両端部に設けられており、ガイド部１６０，１６０はスライダ１５２をレール１５０，１５０に沿って移動可能である。レール１５０，１５０はＸ方向に平行である。スライダ１５２の長手方向はＹ方向に平行である。
スライダ１５２は、モータ１５４の作動により送りネジ１５５が回転することで、Ｘ方向に沿って移動して位置決め可能である。
【００４３】
切断部１２０は、スライダ１５２のレール１６０に沿ってＹ方向に移動可能になっている。モータ１５６が作動して送りネジ１６４が回転することにより、切断部１２０、溝形成部１３０および冷却部１４４は一体となって、Ｙ方向に沿ってレール１５０にガイドされながら移動可能である。
従って、切断部１２０、冷却部１４４および溝形成部１３０は、ガラスの母材８０に対してＸ方向およびＹ方向のいずれの方向にも移動して位置決めすることができる。
【００４４】
切断部１２０は、図１１にその詳しい構造を示している。
図１１を参照すると、切断部１２０は、レーザ装置１２０を有している。このレーザ装置１２０は、レーザ光Ｌを発生する装置であり、レーザ発振ユニット２１４、ミラー２１６、フォーカッシングレンズ群２１８、ハウジング２２０を有している。ハウジング２２０は、レーザ発振ユニット２１４、ミラー２１６およびフォーカッシングレンズ群２１８を収容している。レーザ発振ユニット２１４が発生するレーザ光Ｌは、ガラスの母材８０と平行方向であり、このレーザ光Ｌはミラー２１６により９０度下向きに曲げられる。下向きに曲げられたレーザ光Ｌは、フォーカッシングレンズ群２１８によりフォーカス調整が行われレーザ光（レーザビームとも呼ぶ）の強さを調整する。そしてレーザ光Ｌは、フォーカッシングレンズ群２１８からガラスの母材８０に対してたとえば垂直に照射されるようになっている。このフォーカッシングレンズ群２１８は、レーザ光Ｌの焦点距離を変更させるために、Ｚ方向にレンズを移動可能な構成になっている。
【００４５】
レーザ装置２１０は、図１０に示すように、モータ１５６の作動により送りネジ１６４の回転に伴ってレール１５０に沿ってＸ方向に移動して位置決め可能である。図１１に示すレーザ発振ユニット２１４が発生するレーザ光Ｌは、たとえばＣ０2レーザビームであり、その波長λは約１０．６μｍであり、その出力は５０Ｗ〜２１０Ｗである。
レーザ光Ｌの形状はたとえば望ましくは楕円形であり、レーザ光Ｌの形状を楕円形状とする場合には、その短軸と長軸の比は１：５０以上とするのが望ましい。また短軸の直径は１μｍ〜５００μｍの範囲が望ましく、長軸の直径は１０ｍｍ〜１００ｍｍとするのが望ましい。
【００４６】
またレーザ光Ｌがガラスの母材８０に対して走査する速度、すなわちレーザ光Ｌによる切断速度は、レーザ光Ｌのスポットの大きさをパラメータとすると、たとえば次のような数値が望ましい。
短軸の直径が１０ｍｍであり、長軸の直径が３０ｍｍの場合には、切断速度は２ｍｍ／ｓであり、短軸の直径が１ｍｍであり長軸の直径が３０ｍｍである場合には切断速度は３０ｍｍ／ｓであり、短軸の直径は１０μｍであり長軸の直径が７０μｍの場合には、切断速度が４００ｍｍ／ｓである。
【００４７】
図１０に示す冷却部１４４は、レーザ装置２１０と一体にＹ方向とＸ方向に移動するものである。この冷却部１４４は、冷却ユニット等とも呼んでおり、冷却部１４４はレーザ光Ｌが照射されているガラスの母材８０の切断線を冷却する役割を果たす。
冷却部１４４は、たとえば冷却流体貯蔵部２３０と冷却流体噴射管２４０を有している。冷却流体貯蔵部２３０には、冷却流体が貯蔵されており、冷却流体貯蔵部２３０からの冷却流体は、冷却流体噴射管２４０からレーザ光Ｌが照射されているガラスの母材８０の切断線に向けて噴射して冷却する。これによりレーザ光Ｌにより照射されて加熱されて切断されたガラスの母材８０の部分を直ちに冷却することができる。
冷却流体の種類としては、純水、冷却オイル、液体窒素、または液体ヘリウムを用いることができる。
【００４８】
図１０に示す溝形成部１３０は、図１２に示すような構造例を有している。
溝形成部１３０はたとえば図１２に示すようにレーザ装置２１０のハウジング２２０に取り付けられている。溝形成部１３０は本体２３０とアクチュエータ２３２、モータ２３４、回転刃２３６、アーム２３８を有している。アクチュエータ２３２は、本体２３０に対してアーム２３８を実線で示す水平位置からＪ方向に９０度下向けて向きを変更するためのアクチュエータである。モータ２３４はアーム２３８の先端に取り付けられており、モータ２３４が作動すると回転刃２３６がＲ方向に連続回転する。アクチュエータ２３２とモータ２３４は制御部２００の指令により制御される。
この溝形成部１３０の回転刃２３６を回転することにより、図１３に示すガラスの母材８０または図２０に示す短冊状のガラス板９０に対して、予備切断溝３００を形成したり切断終了溝３４０を形成する機能を有している。
【００４９】
図１１に示すように、レーザ装置２１０のハウジング２２０と一体に位置感知センサ２６０が設けられている。この位置感知センサ２６０は、ガラスの母材８０あるいは短冊状のガラス板９０の切断の開始点と終了点を検知するためのセンサであり、この位置感知センサ２６０がガラスの母材８０またはガラス板９０の切断の開始点あるいは終了点を検知すると検知信号を制御部２００に送るようになっている。
なお、図１０に示すように制御部２００は、冷却流体貯蔵部のアクチュエータ２３０Ａ、モータ１５４，１５６、図１１に示すレーザ発振ユニット２１４の動作の制御を行う。
【００５０】
次に、図９を参照して、予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１および切断終了溝形成ステップＳＴ１−２について順次説明する。
まず図９の予備切断溝形成ステップＳＴ１−１では、図１３に示すようにガラスの母材８０の一端部８０Ａ側に予備切断溝３００を形成する。予備切断溝３００は、ガラスの母材８０の切断しようとする切断計画線ＬＮに沿った位置である第１端部８０Ａの部分に対して、回転刃２３６により形成する。
【００５１】
回転刃２３６がガラスの母材８０の第１端部８０Ａに対して予備切断溝３００を形成する手順は、図１４に示している。
図１４（Ａ）に示す初期状態では、回転刃２３６は水平方向に保持されている。溝形成部１３０の回転刃２３６がＪ方向に９０度下向きに回転されると、回転刃２３６がガラスの母材８０の切断開始点Ｐ１に対して図１４（Ｂ）に示すように位置される。これにより回転刃２３６は切断開始点Ｐ１において回転することで、予備切断溝３００が図１４（Ｃ）のように形成される。
この場合に、図１４（Ａ）に示すように位置感知センサ２６０がガラスの母材の切断開始点Ｐ１を非接触でたとえば光学的に正確に検出する。このことから図１０の制御部２００は位置感知センサ２６０からの信号に基づいて、モータ１５４，１５６の動作を停止し、本体２３０は正しい位置に位置決めされる。
その後、図１４（Ｃ）に示すように、回転刃２３６は、再びＪ１方向に９０度回転されて水平状態に戻る。
上述した予備切断溝形成ステップＳＴ１−１を行うことにより、図１８（Ａ）のガラスの母材８０の状態から、図１８（Ｂ）に示すようにガラスの母材８０の第１端部８０Ａに対して所望の数の予備切断溝３００が形成される。
【００５２】
次に、図９の切断ステップＳＴ１の短冊レーザカットステップＳＴ２に移る。短冊レーザカットステップＳＴ２では、図１５（Ａ）と図１５（Ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの照射点ＬＰがガラスの母材８０の第１端部８０Ａの予備切断溝３００の切断開始点Ｐ１まで移動する。
そして図１６に示すように、レーザ光Ｌは切断計画線ＬＮに沿って切断線（切断溝ともいう）９２を形成していく。この切断線９２は、切断計画線ＬＮに沿って第１端部８０Ａから第２端部８０Ｂの直前付近までレーザ光Ｌにより加工して形成されていく。
【００５３】
このようにレーザ光Ｌを用いて切断線９２を形成していく場合に、冷却噴射管２４０から冷却媒体２４１を噴射する。レーザ光Ｌが照射されるとガラスの母材８０の切断線９２の付近は急速に加熱されて、局部的な熱膨張とともに高い応力集中が発生する。しかし、このように後続する流体噴射管２４０から冷却流体２４１を連続もしくは断続的に供給することにより、加熱されたガラスの母材８０の切断線９２の付近は急速に冷却できる。この時に冷却流体２４１は、ガラスの母材８０の加熱部分の温度に比べて非常に低い温度であり、冷却流体２４１はたとえば０．１秒〜０．３秒の間隔で断続的に供給することができる。
【００５４】
この結果、切断線９２の部分には熱膨張および熱収縮により高い熱応力が発生し、熱応力がガラスの分子間の結合力より大きくなった時に、非晶質ガラス分子構造が破壊されて、ガラスの母材８０の切断線９２に沿ってクラックが形成される。このクラックの生成および進行方向は、レーザ光Ｌの走査方向と同一点、すなわちガラスの母材８０の平面に対して垂直方向となり、結果的にガラスの母材８０は図１８（Ｃ）から図１９（Ａ）に示すように短冊状のガラス板９０が形成されていく。
【００５５】
次に図１７（Ａ）に示すように、位置感知センサ２６０がガラスの母材８０の第２端部８０Ｂを検知すると、図１７（Ｂ）と図１７（Ｃ）に示すように、再び回転刃２３６が水平方向から垂直下方向にＪ方向に回転される。回転刃２３６は、ガラスの母材８０の第２端部８０Ｂの切断終了点Ｐ２に対して切断終了溝３４０を形成する。この作業が図９に示す切断終了溝形成ステップＳＴ１−２である。
このように、切断終了溝３４０が形成されると、図１７（Ｃ）と図１７（Ｄ）に示すように回転刃２３６はＪ１方向に持ち上げられた後に、再びレーザ光Ｌが切断終了溝３４０までガラスの母材８０を切断する。
このようにすることで、図１９（Ａ）の状態から図１０（Ｂ）の状態のように順次複数個の短冊状のガラス板９０が形成できる。
【００５６】
ガラスの母材８０から所定個数の短冊状のガラス板９０が形成されると、図２０と図２１に示すように、図１９（Ｂ）の各短冊状のガラス板９０は、さらに小さなガラス板９５に切断される。
図２０と図２１は、１つの短冊状のガラス板９０が、複数個のガラス基板９５に切断される工程を示している。
図２０と図２１におけるガラス基板９５の形成工程では、図９に示す予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、単個レーザカットステップＳＴ３および切断終了溝形成ステップＳＴ１−２が行われる。
【００５７】
図２０（Ａ）と図２０（Ｂ）に示すように、短冊状のガラス板９０の第１端部９０Ａには所定の数の予備切断溝３００が等間隔で形成される。この予備切断溝３００に対応して、レーザ光Ｌにより切断線９２が形成されていく。そしてこの切断線９２がガラス板９０の図２０（Ｃ）に示すように第２端部９０Ｂの近くまで形成されると、切断終了溝３４０が形成される。図２０（Ｂ）に示す予備切断溝３００と切断終了溝３４０は、すでに述べたガラスの母材８０における予備切断溝３００と切断終了溝３４０の場合と同じく、図１０に示す溝形成部１３０の回転刃２３６により形成する。
そしてレーザ光Ｌにより切断溝９２を切断終了溝３４０まで形成することにより、図２０（Ａ）のガラス板９０から図２１（Ｂ）に示すガラス基板９５を形成することができる。
【００５８】
図２０と図２１に示す短冊状のガラス板９０に対する予備切断溝３００の形成、切断溝９２の形成および切断終了溝３４０の形成は、図１８と図１９に示すガラスの母材８０に対する予備切断溝３００、切断溝９２および切断終了溝３４０を形成する方法と同じ方法を採用する。従って短冊状のガラス板９０は、図１０に示すホルダー１１４の上において、図示しない部材によりホルダー１１４の上に固定する。
【００５９】
本発明のガラス基板の製造装置により実施するガラス基板の製造方法では、図１８、図１９に示すように、まずガラスの母材８０の第１端部８０Ａに対してあらかじめ予備切断溝３００を形成しておき、その予備切断溝３００に沿ってレーザ光Ｌを照射して切断溝９２を形成する。そして切断溝９２がガラスの母材８０の第２端部８０Ｂに達する前に、切断終了溝３４０を加工し、その後第２端部８０Ｂまでレーザ光Ｌを照射して切断する。
これによって、レーザ光Ｌがガラスの母材８０の第１端部８０Ａに対して照射されても、あらかじめ予備切断溝３００が形成されているので、第１端部８０Ａの付近に余分なクラックが発生せず、レーザ光Ｌはスムーズに切断溝９２を形成していくことができる。
そして切断終了溝３４０があらかじめ形成されているので、レーザ光Ｌの照射により形成されている切断溝９２は第２端部８０Ｂにおいても余計なクラックが発生せずスムーズに切断を終了することができる。
このような予備切断溝３００と切断終了溝３４０を形成するメリットは、図２０と図２１において短冊状のガラス板９０から個々のガラス基板９５を切断する場合においても同じである。
【００６０】
本発明のガラス基板の製造方法により作られたガラス基板は、図４の製造工程において、あらかじめ切断ステップＳＴ１においてガラスの母材をレーザ光を照射することで１つ１つのガラス基板に切断することから、各ガラス基板の切断面には傷やひび割れが存在せず、そのような状態で化学強化を行うことにより、高強度のガラス基板を得ることができる。従って強度が高くなった分、ガラス基板の厚みを薄くでき、厚みを薄くしたガラス基板を用いても、使用上耐えることができる。
このように製造工程のフローの中で、ガラス基板の切断の工程を、化学強化工程の前に持ってくることにより、高強度のたとえばソーダガラス基板を得ることができる。
なお、予備切断溝だけを形成し、切断終了溝を形成しなくてもよい。
【００６１】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上述した実施の形態のガラス基板は、たとえば液晶表示装置のガラス基板に用いているが、他の形式の表示装置、たとえば有機ＥＬ（有無電界発光）を用いた表示装置、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）などに用いることもできる。
このガラス基板を有する液晶表示装置を設けた電子機器の例としては、携帯電話以外に、携帯情報端末や、その他の種類の電子機器、たとえば携帯用オーディオプレーヤー、腕時計、デジタルカメラなどであっても勿論構わない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高強度のガラス基板が得られ、その分ガラス基板の厚みが薄くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス基板の製造方法により得られるガラス基板を有する液晶表示装置を備えた電子機器の一例を示す正面図。
【図２】図１の電子機器の背面図。
【図３】図１の液晶表示装置の構造例を示す斜視図。
【図４】本発明のガラス基板の製造方法を含む液晶表示装置の製造工程例を示す図。
【図５】ガラスの母材からガラス基板を得る工程例を示す斜視図。
【図６】図５の工程において切断溝により分離されたガラス基板の例を示す図。
【図７】切断されたガラス基板の切断面（端面）に対して化学強化処理を施す例を示す図。
【図８】本発明のガラス基板を有する液晶表示装置の別の構造例を示す斜視図。
【図９】本発明のガラス基板の製造方法の工程例を示す図。
【図１０】本発明のガラス基板の製造装置の例を示す斜視図。
【図１１】図１０のガラス基板の製造装置の切断部の構造例を示す図。
【図１２】ガラス基板の製造装置の溝形成部の構造例を示す図。
【図１３】ガラスの母材の第１端部に対して予備切断溝が形成されている状態を示す斜視図。
【図１４】ガラスの母材の第１端部に対して予備切断溝が形成される手順を示す図。
【図１５】予備切断溝が形成された後に、レーザ光の照射点と切断開始点を一致させる様子を示す図。
【図１６】予備切断溝に沿ってレーザ光により切断線が形成されている様子を示す図。
【図１７】レーザ光により形成される切断溝がガラスの母材の第２端部に近づき、第２端部に対して切断終了溝を形成する様子を示す図。
【図１８】ガラスの母材に対して予備切断溝とレーザ光による切断溝が形成されていく様子を示す図。
【図１９】ガラスの母材が短冊状のガラス板に切断された状態を示す斜視図。
【図２０】１つの短冊状のガラス板に対して予備切断溝とレーザ光による切断線を形成していく様子を示す斜視図。
【図２１】１つの短冊状のガラス板に対して切断終了溝を形成しそして個々のガラス基板に分離された様子を示す斜視図。
【図２２】従来の液晶表示装置の製造工程例を示す図。
【図２３】従来の液晶表示装置のガラス基板の製造工程例を示す図。
【符号の説明】
１０・・・携帯電話（電子機器）、３０・・・液晶表示装置、８０・・・ガラスの母材（マザーガラス）、８０Ａ・・・ガラスの母材の第１端部、８０Ｂ・・・ガラスの母材の第２端部、９０・・・短冊状のガラス板、９０Ａ・・・ガラス板の第１端部、９０Ｂ・・・ガラス板の第２端部、９２・・・切断線、９５・・・ガラス基板、１００・・・ガラス基板の製造装置、１２０・・・切断部、１３０・・・溝形成部、１４０・・・移動操作部、１４４・・・冷却部、２３６・・・回転刃、Ｌ・・・レーザ光、ＳＴ１−１・・・予備切断溝形成ステップ、ＳＴ１−２・・・切断終了溝形成ステップ、ＳＴ1・・・切断ステップ、ＳＴ２・・・短冊レーザカットステップ、ＳＴ３・・・単個レーザカットステップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
表示装置として、たとえば液晶表示装置を例に挙げると、液晶表示装置はガラス基板を有している。このガラス基板の強度を向上する方法としては、ガラス基板を溶融硝酸カリウム塩の溶液に浸漬して、ガラス表面のＮａイオンと溶融硝酸カリウム塩のＫイオンとを交換し、ガラス表面に圧縮層を形成して、ガラス基板の強度を向上させる、いわゆるイオン交換強化方法と呼ばれる化学強化法により、ガラス基板の高強度化を図る方法が挙げられる。
また、ガラス基板の端面を砥粒などを用いて仕上げ加工を行い、端面の傷の深さを低減させることにより、高強度化を図る方法も挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子機器、たとえば携帯機器に用いられる液晶表示装置用ガラス基板の製造工程では、主にコストの問題から端面の仕上げ加工に関しては、マザーガラスの状態でしか行われておらず、表示素子単体のガラス基板に切断するために、マザーガラスにスクライブブレイクを施しているため、表示素子のガラス基板の端面には、多くの傷が残留したままになっていることが多い。
そして、化学強化に関してもマザーガラスの状態で施されており、切断後のガラス基板の端面には化学強化が行われておらず、高強度のものが得られていない。
【０００４】
図２２は、従来の液晶表示装置の製造工程例を示している。
従来の液晶表示装置の製造工程では、各種工程を通過した図２３（Ａ）に示すマザーガラス１０００が、図２３（Ｂ）に示す短冊状のガラス板１００１に切断される。
図２３（B）と図２３（Ｃ）に示すように、ガラス板１００１は切断線１００２に沿って切断溝１００４が形成されて、その切断溝１００４に沿って折ることにより、それぞれ図２３（Ｄ）に示すようなガラス基板１００３に最終的に切断される。
このマザーガラス１０００からガラス板１００１に切断する工程は、図２２のステップＳＴ１０１０であり、ガラス板１００１から各ガラス基板１００３を切断する工程は図２２のステップＳＴ１０１４で示している。
【０００５】
図２３（Ｄ）のようにして各ガラス基板１００３を切断する方式は、図２３（Ａ）のマザーガラス１０００およびガラス板１００１に対していわゆるスクライブブレイク（ダイヤモンドホィールなどを用いてガラス表面に垂直な方向のクラックが引張歪層近くまで発生する程度に切り筋（スクライブライン）を入れておいて、その垂直クラックが成長することを利用してガラスを分割する方法）を施しているために、図２３（Ｄ）に示すようにガラス基板１００３の端面１００６には、多くの傷１００７やひび割れ１００８が存在している。このようにガラス基板１００３の端面１００６に対して多くの傷やひび割れが残留したままになっている。
一方、最近の携帯電話等の電子機器の普及や携帯機器の小型化の要求等により、より高強度のガラス基板やより薄い厚みのガラス基板の出現が求められている。
そこで本発明は上記課題を解消し、高強度のガラス基板が得られこのガラス基板の厚みが薄くできるガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、位置感知センサによりガラスの母材の第１端部を検出する検出ステップと、前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第１端部に、溝形成部により予備切断溝を形成する予備切断溝形成ステップと、前記切断部により、前記溝形成部で形成された前記ガラスの母材の前記予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、前記レーザ光により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第１端部の反対側の第２端部まで前記ガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る切断ステップとを有し、前記切断ステップにおいて、前記レーザ光の照射により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部に向けて切断しているときに、前記位置感知センサにより前記ガラスの母材の前記第２端部が検出されると、前記溝形成部により、前記ガラスの母材の前記第２端部に前記切断終了溝を形成することを特徴とするガラス基板の製造方法である。
【０００７】
請求項１では、予備切断溝形成ステップではガラスの母材の第１端部に予備切断溝を形成する。切断ステップでは、ガラスの母材の予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、レーザ光によりガラスの母材の第１端部から第１端部と反対側の第２端部までガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る。ガラスの母材の第１端部に予備切断溝を形成することにより、切断ステップにおいてレーザ光をガラスの母材の第１端部に照射する場合にその切断位置においてレーザ光による熱膨張や熱収縮による高い熱応力が発生しても、予備切断溝がその高い熱応力を吸収して、スムーズにレーザ光によるガラスの母材の切断を開始することができ、余分なクラックが入ったりするのを防ぐ。そして切断ステップにおいてレーザ光が予備切断溝に沿ってガラスの母材の第１端部から第２端部までガラスの母材を切断することにより所定のサイズのガラス基板を得る。この場合に、レーザ光によるガラスの母材の切断部分には熱膨張および熱収縮により高い熱応力が発生し、熱応力が分子間の結合力より大きくなった時に、非晶質ガラス分子構造が破壊されて、レーザ光によるガラスの母材の切断面の形成方向に沿ってクラックが形成される。このクラックの形成および進行方向はレーザ光の走査方向と同一、すなわちガラスの母材の平面に対して垂直方向となり、結果的にガラスの母材は切断されて所定のサイズのガラス基板を得ることができる。また、請求項１では、レーザ光の照射によりガラスの母材の切断を終了する前に、切断終了溝形成ステップにおいてガラスの母材の第２端部に切断終了溝を形成する。このように切断終了溝を形成することにより、レーザ光がガラスの母材の第２端部に達した時に、余計なクラックが形成されたりすることがなく、スムーズにガラスの母材の第２端部における切断を行うことができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のガラス基板の製造方法において、得られた前記ガラス基板の切断面に化学強化処理をする化学強化ステップを更に有する。請求項２では、得られたガラス基板の切断面に化学強化処理を化学強化ステップにおいて施す。これにより、ガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得た後に、ガラス基板の切断端面を仕上げ加工してから、ガラス基板に対して化学強化するので、得られる化学強化済みのガラス基板の切断面には傷やひび割れが存在せず、更に化学強化処理を切断面に施すことで、加傷に対する耐久性が向上するため、高強度のガラス基板を提供することができ、高強度にすることができる。ガラス基板の厚みが薄くできる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載のガラス基板の製造方法において、前記第１端部の前記予備切断溝と前記第２端部の前記切断終了溝は、機械加工により形成する。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２に記載のガラス基板の製造方法において、前記ガラス基板はソーダガラス基板であり、前記ソーダガラス基板は液晶表示装置に用いられる基板である。
【００１２】
請求項５の発明は、ガラスの母材の第１端部と、該第１端部の反対側の第２端部とを検出する位置感知センサと、前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第１端部に予備切断溝を形成するとともに、前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第２端部に切断終了溝を形成する溝形成部と、前記ガラスの母材の前記予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、前記レーザ光により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部まで前記ガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る切断部とを備え、前記レーザ光の照射により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部に向けて切断しているときに、前記位置感知センサにより前記ガラスの母材の前記第２端部が検出されると、前記溝形成部は、前記ガラスの母材の前記第２端部に前記切断終了溝を形成することを特徴とするガラス基板の製造装置である。
【００１３】
請求項５では、溝形成部がガラスの母材の第１端部に予備切断溝を形成する。切断部は、ガラスの母材の予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、レーザ光によりガラスの母材の第１端部から第１端部と反対側の第２端部までガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る。ガラスの母材の第１端部に予備切断溝を形成することにより、レーザ光をガラスの母材の第１端部に照射する場合にその切断位置においてレーザ光による熱膨張や熱収縮による高い熱応力が発生しても、予備切断溝がその高い熱応力を吸収して、スムーズにレーザ光によるガラスの母材の切断を開始することができ、余分なクラックが入ったりするのを防ぐ。そして、切断部は、レーザ光が予備切断溝に沿ってガラスの母材の第１端部から第２端部までガラスの母材を切断することにより所定のサイズのガラス基板を得る。この場合に、レーザ光によるガラスの母材の切断部分には熱膨張および熱収縮により高い熱応力が発生し、熱応力が分子間の結合力より大きくなった時に、非晶質ガラス分子構造が破壊されて、レーザ光によるガラスの母材の切断面の形成方向に沿ってクラックが形成される。このクラックの形成および進行方向はレーザ光の走査方向と同一、すなわちガラスの母材の平面に対して垂直方向となり、結果的にガラスの母材は切断されて所定のサイズのガラス基板を得ることができる。また、請求項５では、レーザ光の照射によりガラスの母材の切断を終了する前に、溝形成部がガラスの母材の第２端部に切断終了溝を形成することから、レーザ光の照射により第２端部を切断する際に余分なクラックが発生せずガラスの母材の切断をスムーズに終了することができる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載のガラス基板の製造装置において、前記溝形成部は、前記第１端部の前記予備切断溝と前記第２端部の前記切断終了溝を、機械加工により形成する。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項５に記載のガラス基板の製造装置において、前記ガラス基板はソーダガラス基板であり、前記ソーダガラス基板は液晶表示装置に用いられる基板である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の電子機器の一例として携帯電話を示しており、図１は携帯電話の正面図であり、図２は携帯電話の背面図である。
この携帯電話１０は、たとえば周波数域が０．８〜１．５（ＧＨｚ）のデジタル方式の携帯電話であり、図１と図２に示すように筐体１２、アンテナ１４、液晶表示装置３０、操作部１８、マイク２０、スピーカ２２等を有している。図１に示すように操作部１８は、各種の操作キーを有しており、通話ボタン１８Ａ、通話の切断ボタン１８Ｂ、テンキー等を有している。
【００１９】
筐体１２は、図１に示すフロント部２４と図２に示すリヤ部２６を有しており、リヤ部２６側には、バッテリ２８が着脱可能に固定することができる。アンテナ１４は筐体１２に対して出し入れ可能に取り付けられている。
【００２０】
図１の液晶表示装置３０は、電話機能に必要な各種の数字や漢字あるいはアルファベットの表示を行ったり、操作部１８による各種の操作のための表示案内、外部との通信の際に必要な表示内容を表示することができる。この液晶表示装置３０は、図２に示す回路基板４０からの指令により表示内容を表示する。
【００２１】
図３は、図１に示す液晶表示装置３０の構造例を示している。この液晶表示装置３０は、本発明のガラスの製造装置により作られたガラス基板９５を用いている。
この液晶表示装置３０は、たとえばカラー液晶表示装置であり、一例としてＳＴＮ（スーパー・ツイスティッド・ネマスチックの液晶）方式のものである。
しかし液晶表示装置３０は、この方式に限らず他の方式のものも勿論採用することができる。
【００２２】
図３においては、一方のガラス基板９５の内側には、カラーフィルタ６０が配置されている。このカラーフィルタ６０の上には透明電極６１、配向膜６２が配置されている。透明電極６１とカラーフィルタ６０の間には、絶縁膜６３が形成されている。
一方のガラス基板９５の外側には偏光板６４が設けられており、使用者Ｕはこの偏光板６４を介して液晶表示装置３０の表示を見ることができる。
配向膜６２ともう１つの配向膜６５の間には、液晶６６が設けられている。配向板６５と他方のガラス基板９５の間には透明電極６７が形成されている。透明電極６７および透明電極６１はそれぞれストライプ状に形成されており、透明電極６１の形成方向Ａと透明電極６７の形成方向Ｂは直交方向にある。ガラス基板５１の上には偏光板６８が設けられている。
【００２３】
バックライト等からの光Ｌは、この偏光板６８、他方のガラス基板９５および透明電極６７を介して液晶６６側に供給され、透明電極６１と透明電極６７に対して通電することで、使用者Ｕはこのバックライト等からの光Ｌを用いて液晶６６で表示する表示内容を見ることができる。
【００２４】
図４は、本発明のガラス基板の製造方法を含む液晶表示装置の製造工程例を示している。
図４に示す液晶表示装置の工程例では、ステップＳ１からステップＳ２４を有しており、このステップの中には、本発明のガラス基板の製造方法の予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１、切断終了溝形成ステップＳＴ１−２、および化学強化ステップＳＴ４を含んでいる。
図４のステップＳ１では、たとえばソーダガラスのようなガラスを、所定の大きさに切断し、ステップＳ２においてガラスのコーナをカットする。
ステップＳ３において、ポリウレタン等でできた回転式ステージにガラスを載せ、回転させておきその上から同様にポリウレタン等でできた平坦なステージを回転しながら押し当て、酸化セリウム（ＣｅＯ）等の含まれた水溶液を注入してガラス表層に水和層をつくりながらガラスを研磨し、ステップＳ４において、ガラス基板に対してアンダーコートを施す。
【００２５】
このようにして得られるガラスは図５（Ａ）に示すガラスの母材（マザーガラスともいう）８０である。ガラスの母材８０は、図４の切断加工段階の切断ステップＳＴ１のステップＳＴ２において、レーザ光Ｌを用いて図５（Ａ）のガラスの母材８０の状態から、図５（Ｂ）に示すように、複数の短冊状のガラス板９０に切断する。
次に、図４の切断ステップＳＴ１のステップＳＴ３において、ガラス板９０は、レーザ光Ｌにより図５（Ｂ）〜図５（Ｃ）に示すように、さらに小さい所定のサイズの複数のガラス基板９５がそれぞれ分離される。
図７（Ａ）に示すようにガラス基板９５の２つ又は３つ又は４つの切断面（端面）９６，９７には、傷やひび割れが存在していない。図４に示す切断加工段階は後で詳しく説明する。
【００２６】
次に、図４の化学強化ステップＳＴ４に移り、このように仕上げ加工を行ったガラス基板９５に対して化学強化処理を行う。ここで化学強化処理の一例について説明する。
このガラス基板９５は、一例として好ましくは次のような組成を有している。
ガラス基板９５は、重量％で、６２〜７５％のＳｉＯ2 、５〜１５％のＡｌ2Ｏ3 、４〜１０％のＬｉ2Ｏ、４〜１２％のＮａ2Ｏ、および５．５〜１５％のＺｒＯ2 を含有し、かつＮａ2Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比が０．５〜２．０、Ａｌ2Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比が０．４〜２．５である。
ガラス基板９５は、Ｎａイオンおよび／またはＫイオンを含有する処理浴でイオン交換処理して化学強化する。
【００２７】
化学強化用ガラスの組成の限定理由は次の通りである。
ＳｉＯ2 は、ガラス骨格を形成する主要成分であり、６２％未満であると化学的耐久性が悪化し、７５％を越えると溶融温度が高くなり過ぎる。従ってＳｉＯ2 の割合は、６２〜７５％に限定される。特に好ましくは６３〜７１％である。Ａｌ2Ｏ3 は、ガラス表面のイオン交換性能を向上させるため含有させるが、５％未満であるとこの効果が低下するとともに化学的耐久性が悪化し、１５％を越えると耐失透性が悪化する。従ってＡｌ2Ｏ3 の割合は、５〜１５％に限定される。特に好ましくは７〜１４％である。
【００２８】
Ｌｉ2Ｏは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中の主としてＮａイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化するための必須成分であるが、４％未満ではこのイオン交換性能が低下し、１０％を超えると耐失透性と化学的耐久性が共に悪化する。従ってＬｉ2Ｏの割合は、４〜１０％に限定される。特に好ましくは４〜７％である。
【００２９】
Ｎａ2Ｏは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中のＫイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化するための必須成分であるが、４％未満では耐失透性が劣化し、１２％を超えると化学的耐久性が劣化すると共にヌープ硬さが小さくなる。従ってＮａ2Ｏの割合は、４〜１２％に限定される。特に好ましくは６〜１１％である。
【００３０】
ＺｒＯ2 は、ヌープ硬さを大きくする効果がある上に、化学的耐久性を良化するために５．５％以上必要であるが、１５％を超えると溶融炉の底部に未溶解物として沈殿する傾向が強くなる。従ってＺｒＯ2 の割合は、５．５〜１５％に限定される。特に好ましくは６〜１２％である。ＺｒＯ2 が多いとガラスの耐失透性が通常は低下するものであるが、ＺｒＯ2 が５．５〜１５％と比較的に多量であるにも拘らず、本発明のガラスは耐失透性に優れている。
【００３１】
化学強化用ガラスにおいては、Ｎａ2Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比およびＡｌ2Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比も所定の範囲に限定される。すなわち、Ｎａ2Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比は、ヌープ硬さを高くし、優れた強度を得るために２．０以下にする必要があるが、０．５未満であると耐失透性が悪化するため、０．５〜２．０に限定される。特に好ましいＮａ2Ｏ／ＺｒＯ2 の重量比は０．７〜１．８である。
【００３２】
また、Ａｌ2Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比は、優れた耐失透性とイオン交換性能を維持し、安定かつ高強度のガラスを得るために、０．４〜２．５に限定される。特に好ましいＡｌ2Ｏ3 ／ＺｒＯ2 の重量比は、０．６〜２．０である。その理由は、０．４未満であると、ガラスが不安定になり、一方、２．５を超えると、圧縮応力層が薄くなり抗折強度が低下するだけでなく、ヌープ硬さも低下するからである。
【００３３】
ガラス基板９５の仕上げ加工では、上述のように傷などが生じやすい。そしてこのような傷などを有する化学強化用ガラス基板９５をイオン交換処理しても、イオン交換によりガラス表面に形成された圧縮応用層が浅く、抗折強度が低いため、得られる化学強化ガラスが衝撃などにより破壊しやすくなる。したがってこのような破壊を引き起こさないガラス基板を得るためには、イオン交換によりガラス表面に形成される圧縮応力層を深くし、抗折強度を高める。
【００３４】
このガラス基板の化学強化方法は、特許第２８３７００５号公報に開示されている。
このようにして化学強化処理が施された図５（Ｃ）のガラス基板９５は、図４のステップＳ５において洗浄が施されて、ステップＳ６で所定のエッチング処理が行われて導体パターンが形成され、ステップＳ７でパターン検査が行われる。
【００３５】
次に、図４のステップＳ８において、ガラス基板９５に対して絶縁膜が塗布されてステップＳ９で絶縁膜が焼成される。ステップＳ１０においてガラス基板９５の絶縁膜の上に配向膜が塗布された後に、ステップＳ１１で配向膜が焼成される。
ステップＳ１２で配向膜をラビングする。つまり、ナイロン繊維等から成るラビング布を回転ローラなどに巻き付け、それを配向膜に回転させながら押しあてる事で配向膜の除電を行うという処理を行い、ステップＳ１３で異方性シール（異方性導電膜）の印刷を行い、ステップＳ１４でスペーサの塗布を行う。
ステップＳ１５では２枚のガラス基板９５，９５の重ね合わせ処理を行う。ステップＳ１６ではその重ね合わせて得られるガラス基板９５，９５を焼成し、ステップＳ１７で焼成検査を行う。
【００３６】
ステップＳ１８ではガラス基板９５，９５の間に液晶の注入を行い、ステップＳ１９で加圧しながら穴を塞ぎ、ステップＳ２０で液晶表示装置の洗浄を行う。
ステップＳ２１では、等方性処理、すなわち高温度中で一旦液晶の配向を崩した後に、低温度中で配向均一化を行う。ステップＳ２２では配向検査を行う。ライトボックスや気泡、黒点、色（ギャップ）、シミ、キズ、封孔、カケ等がないか外観検査する。
その後、液晶表示装置の電流特性調査をステップＳ２３で行った後に、ステップＳ２４において偏光板がガラス基板９５の外側に接着される。
以上のようにして、本発明のガラス基板、特にソーダガラス基板を用いた液晶表示装置が得られる。
【００３７】
図８は、図３と異なる液晶表示装置３０の別の構造例を示している。
図８の液晶表示装置３０は、いわゆるＴＦＴカラー液晶表示装置の構造例を示している。
ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のカラー液晶表示装置は、ＴＦＴ基板２１４０とカラーフィルタ基板２１５０を有している。本発明のガラス基板の実施の形態はＴＦＴ基板２１４０のガラス基板９５とカラーフィルタ基板２１５０のガラス基板９５である。
【００３８】
ＴＦＴ基板２１４０は、バックライト２１４１、偏光板２１４２、一方のガラス基板９５、ＴＦＴアレイ２１４３、配向膜２１４４を有している。
カラーフィルタ基板２１５０は、配向膜２１５１、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）電極２１５２、カラーフィルタ２１５３、他方のガラス基板９５、および偏光板２１５４を有している。配向膜２１５１と配向膜２１４４の間に液晶２１６０が配置されている。
このようなＴＦＴカラー液晶表示装置に用いるガラス基板としても、本発明のガラス基板は用いることができる。
【００３９】
次に、図４に示す切断加工段階の予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１および切断終了溝形成ステップＳＴ１−２について詳しく説明する。
図９は切断加工段階のステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１およびステップＳＴ１−２を示している。
図１０は、図９の予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１および切断終了溝形成ステップＳＴ１−２を実現するためのガラス基板の製造装置の好ましい実施の形態を示している。まずこのガラス基板の製造装置１００について説明する。
【００４０】
図１０のガラス基板の製造装置１００は、概略的にはベース１１０、ホルダー１１４、切断部１２０、溝形成部１３０、移動操作部１４０、そして冷却部１４４を有している。
ベース１１０は、たとえば金属により作られているプレートであり、ベース１１０の上には、上述した移動操作部１４０、切断部１２０およびホルダー１１４等が搭載されている。
ホルダー１１４は、ベース１１０の上面１１１側にガラスの母材８０を着脱可能に搭載するためのものである。従ってホルダー１１４は、ガラスの母材８０の一端部と他端部を着脱可能に固定するための部材１１５，１１５を有している。
【００４１】
移動操作部１４０は、ベース１１０の上面１１１に取り付けられており、移動操作部１４０は切断部１２０と溝形成部１３０および冷却部１４４を、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ移動して位置決めすることができるものである。Ｘ方向とＹ方向は直交しており、ベース１１０の上面１１１に平行である。
移動操作部１４０の構造について説明する。移動操作部１４０は、レール１５０，１５０、スライダ１５２、モータ１５４，１５６を有している。
レール１５０，１５０は、平行でありしかもベース１１０の上面１１１に対して平行になるように部材１５８により固定されている。
【００４２】
スライダ１５２のガイド部１６０，１６０はスライダ１５２の両端部に設けられており、ガイド部１６０，１６０はスライダ１５２をレール１５０，１５０に沿って移動可能である。レール１５０，１５０はＸ方向に平行である。スライダ１５２の長手方向はＹ方向に平行である。
スライダ１５２は、モータ１５４の作動により送りネジ１５５が回転することで、Ｘ方向に沿って移動して位置決め可能である。
【００４３】
切断部１２０は、スライダ１５２のレール１６０に沿ってＹ方向に移動可能になっている。モータ１５６が作動して送りネジ１６４が回転することにより、切断部１２０、溝形成部１３０および冷却部１４４は一体となって、Ｙ方向に沿ってレール１５０にガイドされながら移動可能である。
従って、切断部１２０、冷却部１４４および溝形成部１３０は、ガラスの母材８０に対してＸ方向およびＹ方向のいずれの方向にも移動して位置決めすることができる。
【００４４】
切断部１２０は、図１１にその詳しい構造を示している。
図１１を参照すると、切断部１２０は、レーザ装置１２０を有している。このレーザ装置１２０は、レーザ光Ｌを発生する装置であり、レーザ発振ユニット２１４、ミラー２１６、フォーカッシングレンズ群２１８、ハウジング２２０を有している。ハウジング２２０は、レーザ発振ユニット２１４、ミラー２１６およびフォーカッシングレンズ群２１８を収容している。レーザ発振ユニット２１４が発生するレーザ光Ｌは、ガラスの母材８０と平行方向であり、このレーザ光Ｌはミラー２１６により９０度下向きに曲げられる。下向きに曲げられたレーザ光Ｌは、フォーカッシングレンズ群２１８によりフォーカス調整が行われレーザ光（レーザビームとも呼ぶ）の強さを調整する。そしてレーザ光Ｌは、フォーカッシングレンズ群２１８からガラスの母材８０に対してたとえば垂直に照射されるようになっている。このフォーカッシングレンズ群２１８は、レーザ光Ｌの焦点距離を変更させるために、Ｚ方向にレンズを移動可能な構成になっている。
【００４５】
レーザ装置２１０は、図１０に示すように、モータ１５６の作動により送りネジ１６４の回転に伴ってレール１５０に沿ってＸ方向に移動して位置決め可能である。図１１に示すレーザ発振ユニット２１４が発生するレーザ光Ｌは、たとえばＣ０2レーザビームであり、その波長λは約１０．６μｍであり、その出力は５０Ｗ〜２１０Ｗである。
レーザ光Ｌの形状はたとえば望ましくは楕円形であり、レーザ光Ｌの形状を楕円形状とする場合には、その短軸と長軸の比は１：５０以上とするのが望ましい。また短軸の直径は１μｍ〜５００μｍの範囲が望ましく、長軸の直径は１０ｍｍ〜１００ｍｍとするのが望ましい。
【００４６】
またレーザ光Ｌがガラスの母材８０に対して走査する速度、すなわちレーザ光Ｌによる切断速度は、レーザ光Ｌのスポットの大きさをパラメータとすると、たとえば次のような数値が望ましい。
短軸の直径が１０ｍｍであり、長軸の直径が３０ｍｍの場合には、切断速度は２ｍｍ／ｓであり、短軸の直径が１ｍｍであり長軸の直径が３０ｍｍである場合には切断速度は３０ｍｍ／ｓであり、短軸の直径は１０μｍであり長軸の直径が７０μｍの場合には、切断速度が４００ｍｍ／ｓである。
【００４７】
図１０に示す冷却部１４４は、レーザ装置２１０と一体にＹ方向とＸ方向に移動するものである。この冷却部１４４は、冷却ユニット等とも呼んでおり、冷却部１４４はレーザ光Ｌが照射されているガラスの母材８０の切断線を冷却する役割を果たす。
冷却部１４４は、たとえば冷却流体貯蔵部２３０と冷却流体噴射管２４０を有している。冷却流体貯蔵部２３０には、冷却流体が貯蔵されており、冷却流体貯蔵部２３０からの冷却流体は、冷却流体噴射管２４０からレーザ光Ｌが照射されているガラスの母材８０の切断線に向けて噴射して冷却する。これによりレーザ光Ｌにより照射されて加熱されて切断されたガラスの母材８０の部分を直ちに冷却することができる。
冷却流体の種類としては、純水、冷却オイル、液体窒素、または液体ヘリウムを用いることができる。
【００４８】
図１０に示す溝形成部１３０は、図１２に示すような構造例を有している。
溝形成部１３０はたとえば図１２に示すようにレーザ装置２１０のハウジング２２０に取り付けられている。溝形成部１３０は本体２３０とアクチュエータ２３２、モータ２３４、回転刃２３６、アーム２３８を有している。アクチュエータ２３２は、本体２３０に対してアーム２３８を実線で示す水平位置からＪ方向に９０度下向けて向きを変更するためのアクチュエータである。モータ２３４はアーム２３８の先端に取り付けられており、モータ２３４が作動すると回転刃２３６がＲ方向に連続回転する。アクチュエータ２３２とモータ２３４は制御部２００の指令により制御される。
この溝形成部１３０の回転刃２３６を回転することにより、図１３に示すガラスの母材８０または図２０に示す短冊状のガラス板９０に対して、予備切断溝３００を形成したり切断終了溝３４０を形成する機能を有している。
【００４９】
図１１に示すように、レーザ装置２１０のハウジング２２０と一体に位置感知センサ２６０が設けられている。この位置感知センサ２６０は、ガラスの母材８０あるいは短冊状のガラス板９０の切断の開始点と終了点を検知するためのセンサであり、この位置感知センサ２６０がガラスの母材８０またはガラス板９０の切断の開始点あるいは終了点を検知すると検知信号を制御部２００に送るようになっている。
なお、図１０に示すように制御部２００は、冷却流体貯蔵部のアクチュエータ２３０Ａ、モータ１５４，１５６、図１１に示すレーザ発振ユニット２１４の動作の制御を行う。
【００５０】
次に、図９を参照して、予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、切断ステップＳＴ１および切断終了溝形成ステップＳＴ１−２について順次説明する。
まず図９の予備切断溝形成ステップＳＴ１−１では、図１３に示すようにガラスの母材８０の一端部８０Ａ側に予備切断溝３００を形成する。予備切断溝３００は、ガラスの母材８０の切断しようとする切断計画線ＬＮに沿った位置である第１端部８０Ａの部分に対して、回転刃２３６により形成する。
【００５１】
回転刃２３６がガラスの母材８０の第１端部８０Ａに対して予備切断溝３００を形成する手順は、図１４に示している。
図１４（Ａ）に示す初期状態では、回転刃２３６は水平方向に保持されている。溝形成部１３０の回転刃２３６がＪ方向に９０度下向きに回転されると、回転刃２３６がガラスの母材８０の切断開始点Ｐ１に対して図１４（Ｂ）に示すように位置される。これにより回転刃２３６は切断開始点Ｐ１において回転することで、予備切断溝３００が図１４（Ｃ）のように形成される。
この場合に、図１４（Ａ）に示すように位置感知センサ２６０がガラスの母材の切断開始点Ｐ１を非接触でたとえば光学的に正確に検出する。このことから図１０の制御部２００は位置感知センサ２６０からの信号に基づいて、モータ１５４，１５６の動作を停止し、本体２３０は正しい位置に位置決めされる。
その後、図１４（Ｃ）に示すように、回転刃２３６は、再びＪ１方向に９０度回転されて水平状態に戻る。
上述した予備切断溝形成ステップＳＴ１−１を行うことにより、図１８（Ａ）のガラスの母材８０の状態から、図１８（Ｂ）に示すようにガラスの母材８０の第１端部８０Ａに対して所望の数の予備切断溝３００が形成される。
【００５２】
次に、図９の切断ステップＳＴ１の短冊レーザカットステップＳＴ２に移る。短冊レーザカットステップＳＴ２では、図１５（Ａ）と図１５（Ｂ）に示すように、レーザ光Ｌの照射点ＬＰがガラスの母材８０の第１端部８０Ａの予備切断溝３００の切断開始点Ｐ１まで移動する。
そして図１６に示すように、レーザ光Ｌは切断計画線ＬＮに沿って切断線（切断溝ともいう）９２を形成していく。この切断線９２は、切断計画線ＬＮに沿って第１端部８０Ａから第２端部８０Ｂの直前付近までレーザ光Ｌにより加工して形成されていく。
【００５３】
このようにレーザ光Ｌを用いて切断線９２を形成していく場合に、冷却噴射管２４０から冷却媒体２４１を噴射する。レーザ光Ｌが照射されるとガラスの母材８０の切断線９２の付近は急速に加熱されて、局部的な熱膨張とともに高い応力集中が発生する。しかし、このように後続する流体噴射管２４０から冷却流体２４１を連続もしくは断続的に供給することにより、加熱されたガラスの母材８０の切断線９２の付近は急速に冷却できる。この時に冷却流体２４１は、ガラスの母材８０の加熱部分の温度に比べて非常に低い温度であり、冷却流体２４１はたとえば０．１秒〜０．３秒の間隔で断続的に供給することができる。
【００５４】
この結果、切断線９２の部分には熱膨張および熱収縮により高い熱応力が発生し、熱応力がガラスの分子間の結合力より大きくなった時に、非晶質ガラス分子構造が破壊されて、ガラスの母材８０の切断線９２に沿ってクラックが形成される。このクラックの生成および進行方向は、レーザ光Ｌの走査方向と同一点、すなわちガラスの母材８０の平面に対して垂直方向となり、結果的にガラスの母材８０は図１８（Ｃ）から図１９（Ａ）に示すように短冊状のガラス板９０が形成されていく。
【００５５】
次に図１７（Ａ）に示すように、位置感知センサ２６０がガラスの母材８０の第２端部８０Ｂを検知すると、図１７（Ｂ）と図１７（Ｃ）に示すように、再び回転刃２３６が水平方向から垂直下方向にＪ方向に回転される。回転刃２３６は、ガラスの母材８０の第２端部８０Ｂの切断終了点Ｐ２に対して切断終了溝３４０を形成する。この作業が図９に示す切断終了溝形成ステップＳＴ１−２である。
このように、切断終了溝３４０が形成されると、図１７（Ｃ）と図１７（Ｄ）に示すように回転刃２３６はＪ１方向に持ち上げられた後に、再びレーザ光Ｌが切断終了溝３４０までガラスの母材８０を切断する。
このようにすることで、図１９（Ａ）の状態から図１０（Ｂ）の状態のように順次複数個の短冊状のガラス板９０が形成できる。
【００５６】
ガラスの母材８０から所定個数の短冊状のガラス板９０が形成されると、図２０と図２１に示すように、図１９（Ｂ）の各短冊状のガラス板９０は、さらに小さなガラス板９５に切断される。
図２０と図２１は、１つの短冊状のガラス板９０が、複数個のガラス基板９５に切断される工程を示している。
図２０と図２１におけるガラス基板９５の形成工程では、図９に示す予備切断溝形成ステップＳＴ１−１、単個レーザカットステップＳＴ３および切断終了溝形成ステップＳＴ１−２が行われる。
【００５７】
図２０（Ａ）と図２０（Ｂ）に示すように、短冊状のガラス板９０の第１端部９０Ａには所定の数の予備切断溝３００が等間隔で形成される。この予備切断溝３００に対応して、レーザ光Ｌにより切断線９２が形成されていく。そしてこの切断線９２がガラス板９０の図２０（Ｃ）に示すように第２端部９０Ｂの近くまで形成されると、切断終了溝３４０が形成される。図２０（Ｂ）に示す予備切断溝３００と切断終了溝３４０は、すでに述べたガラスの母材８０における予備切断溝３００と切断終了溝３４０の場合と同じく、図１０に示す溝形成部１３０の回転刃２３６により形成する。
そしてレーザ光Ｌにより切断溝９２を切断終了溝３４０まで形成することにより、図２０（Ａ）のガラス板９０から図２１（Ｂ）に示すガラス基板９５を形成することができる。
【００５８】
図２０と図２１に示す短冊状のガラス板９０に対する予備切断溝３００の形成、切断溝９２の形成および切断終了溝３４０の形成は、図１８と図１９に示すガラスの母材８０に対する予備切断溝３００、切断溝９２および切断終了溝３４０を形成する方法と同じ方法を採用する。従って短冊状のガラス板９０は、図１０に示すホルダー１１４の上において、図示しない部材によりホルダー１１４の上に固定する。
【００５９】
本発明のガラス基板の製造装置により実施するガラス基板の製造方法では、図１８、図１９に示すように、まずガラスの母材８０の第１端部８０Ａに対してあらかじめ予備切断溝３００を形成しておき、その予備切断溝３００に沿ってレーザ光Ｌを照射して切断溝９２を形成する。そして切断溝９２がガラスの母材８０の第２端部８０Ｂに達する前に、切断終了溝３４０を加工し、その後第２端部８０Ｂまでレーザ光Ｌを照射して切断する。
これによって、レーザ光Ｌがガラスの母材８０の第１端部８０Ａに対して照射されても、あらかじめ予備切断溝３００が形成されているので、第１端部８０Ａの付近に余分なクラックが発生せず、レーザ光Ｌはスムーズに切断溝９２を形成していくことができる。
そして切断終了溝３４０があらかじめ形成されているので、レーザ光Ｌの照射により形成されている切断溝９２は第２端部８０Ｂにおいても余計なクラックが発生せずスムーズに切断を終了することができる。
このような予備切断溝３００と切断終了溝３４０を形成するメリットは、図２０と図２１において短冊状のガラス板９０から個々のガラス基板９５を切断する場合においても同じである。
【００６０】
本発明のガラス基板の製造方法により作られたガラス基板は、図４の製造工程において、あらかじめ切断ステップＳＴ１においてガラスの母材をレーザ光を照射することで１つ１つのガラス基板に切断することから、各ガラス基板の切断面には傷やひび割れが存在せず、そのような状態で化学強化を行うことにより、高強度のガラス基板を得ることができる。従って強度が高くなった分、ガラス基板の厚みを薄くでき、厚みを薄くしたガラス基板を用いても、使用上耐えることができる。
このように製造工程のフローの中で、ガラス基板の切断の工程を、化学強化工程の前に持ってくることにより、高強度のたとえばソーダガラス基板を得ることができる。
なお、予備切断溝だけを形成し、切断終了溝を形成しなくてもよい。
【００６１】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上述した実施の形態のガラス基板は、たとえば液晶表示装置のガラス基板に用いているが、他の形式の表示装置、たとえば有機ＥＬ（有無電界発光）を用いた表示装置、プラズマディスプレイ、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）などに用いることもできる。
このガラス基板を有する液晶表示装置を設けた電子機器の例としては、携帯電話以外に、携帯情報端末や、その他の種類の電子機器、たとえば携帯用オーディオプレーヤー、腕時計、デジタルカメラなどであっても勿論構わない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高強度のガラス基板が得られ、その分ガラス基板の厚みが薄くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス基板の製造方法により得られるガラス基板を有する液晶表示装置を備えた電子機器の一例を示す正面図。
【図２】図１の電子機器の背面図。
【図３】図１の液晶表示装置の構造例を示す斜視図。
【図４】本発明のガラス基板の製造方法を含む液晶表示装置の製造工程例を示す図。
【図５】ガラスの母材からガラス基板を得る工程例を示す斜視図。
【図６】図５の工程において切断溝により分離されたガラス基板の例を示す図。
【図７】切断されたガラス基板の切断面（端面）に対して化学強化処理を施す例を示す図。
【図８】本発明のガラス基板を有する液晶表示装置の別の構造例を示す斜視図。
【図９】本発明のガラス基板の製造方法の工程例を示す図。
【図１０】本発明のガラス基板の製造装置の例を示す斜視図。
【図１１】図１０のガラス基板の製造装置の切断部の構造例を示す図。
【図１２】ガラス基板の製造装置の溝形成部の構造例を示す図。
【図１３】ガラスの母材の第１端部に対して予備切断溝が形成されている状態を示す斜視図。
【図１４】ガラスの母材の第１端部に対して予備切断溝が形成される手順を示す図。
【図１５】予備切断溝が形成された後に、レーザ光の照射点と切断開始点を一致させる様子を示す図。
【図１６】予備切断溝に沿ってレーザ光により切断線が形成されている様子を示す図。
【図１７】レーザ光により形成される切断溝がガラスの母材の第２端部に近づき、第２端部に対して切断終了溝を形成する様子を示す図。
【図１８】ガラスの母材に対して予備切断溝とレーザ光による切断溝が形成されていく様子を示す図。
【図１９】ガラスの母材が短冊状のガラス板に切断された状態を示す斜視図。
【図２０】１つの短冊状のガラス板に対して予備切断溝とレーザ光による切断線を形成していく様子を示す斜視図。
【図２１】１つの短冊状のガラス板に対して切断終了溝を形成しそして個々のガラス基板に分離された様子を示す斜視図。
【図２２】従来の液晶表示装置の製造工程例を示す図。
【図２３】従来の液晶表示装置のガラス基板の製造工程例を示す図。
【符号の説明】
１０・・・携帯電話（電子機器）、３０・・・液晶表示装置、８０・・・ガラスの母材（マザーガラス）、８０Ａ・・・ガラスの母材の第１端部、８０Ｂ・・・ガラスの母材の第２端部、９０・・・短冊状のガラス板、９０Ａ・・・ガラス板の第１端部、９０Ｂ・・・ガラス板の第２端部、９２・・・切断線、９５・・・ガラス基板、１００・・・ガラス基板の製造装置、１２０・・・切断部、１３０・・・溝形成部、１４０・・・移動操作部、１４４・・・冷却部、２３６・・・回転刃、Ｌ・・・レーザ光、ＳＴ１−１・・・予備切断溝形成ステップ、ＳＴ１−２・・・切断終了溝形成ステップ、ＳＴ1・・・切断ステップ、ＳＴ２・・・短冊レーザカットステップ、ＳＴ３・・・単個レーザカットステップ
Claims (7)
- 位置感知センサによりガラスの母材の第１端部を検出する検出ステップと、
前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第１端部に、溝形成部により予備切断溝を形成する予備切断溝形成ステップと、
前記切断部により、前記溝形成部で形成された前記ガラスの母材の前記予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、前記レーザ光により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第１端部の反対側の第２端部まで前記ガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る切断ステップとを有し、
前記切断ステップにおいて、前記レーザ光の照射により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部に向けて切断しているときに、前記位置感知センサにより前記ガラスの母材の前記第２端部が検出されると、前記溝形成部により、前記ガラスの母材の前記第２端部に前記切断終了溝を形成するガラス基板の製造方法。 - 得られた前記ガラス基板の切断面に化学強化処理をする化学強化ステップを更に有する請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記第１端部の前記予備切断溝と前記第２端部の前記切断終了溝は、機械加工により形成する請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
- 前記ガラス基板はソーダガラス基板であり、前記ソーダガラス基板は液晶表示装置に用いられる基板である請求項２に記載のガラス基板の製造方法。
- ガラスの母材の第１端部と、該第１端部の反対側の第２端部とを検出する位置感知センサと、
前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第１端部に予備切断溝を形成するとともに、前記位置感知センサで検出された前記ガラスの母材の前記第２端部に切断終了溝を形成する溝形成部と、
前記ガラスの母材の前記予備切断溝に沿ってレーザ光を照射して、前記レーザ光により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部まで前記ガラスの母材を切断して所定のサイズのガラス基板を得る切断部とを備え、
前記レーザ光の照射により前記ガラスの母材の前記第１端部から前記第２端部に向けて切断しているときに、前記位置感知センサにより前記ガラスの母材の前記第２端部が検出されると、前記溝形成部は、前記ガラスの母材の前記第２端部に前記切断終了溝を形成するガラス基板の製造装置。 - 前記溝形成部は、前記第１端部の前記予備切断溝と前記第２端部の前記切断終了溝を、機械加工により形成する請求項５に記載のガラス基板の製造装置。
- 前記ガラス基板はソーダガラス基板であり、前記ソーダガラス基板は液晶表示装置に用いられる基板である請求項５に記載のガラス基板の製造装置。
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