JP2008137354A

JP2008137354A - ガラス板の製造方法及びその装置

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Publication number: JP2008137354A
Application number: JP2006328417A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ohara; 一洋大原
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-12-05
Also published as: JP5164016B2

Abstract

【課題】ガラス板の上面側及び下面側からそれぞれ別個にドリルにより孔を穿設して最終的に貫通孔を形成するに際して、摩擦熱の影響によるクラックの発生のみならず、ドリルの芯ブレによるクラックの発生等を可及的に低減する。
【解決手段】切削液を供給しながらガラス板３の上面から上部ドリル１を厚み方向中間まで侵入させた後に該上部ドリル１を後退させ、然る後、切削液を供給しながらガラス板３の下面から下部ドリル２を侵入させて、該ガラス板３に貫通孔４を穿設する穿孔工程を含み、上部ドリル１のガラス板３の上面からの侵入深さは、ドリル胴部２ｘからドリル先端側に向かって縮径する下部ドリル２の最先端から最大外径部までの軸方向距離Ｌと、上部ドリル１が侵入した軸心上の下端位置からガラス板３の下面までの距離Ｈとが、Ｌ＞Ｈの関係を満たすようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス板の製造方法及びその装置に係り、詳しくは、ガラス板の上面側及び下面側からそれぞれ上部ドリル及び下部ドリルを侵入させて、ガラス板に貫通孔を穿設する技術に関する。

周知のように、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）などのフラットパネルディスプレイに使用されるガラス基板の中には、パネル内の排気やガス封入に使用することを目的として、当該ガラス基板のコーナー部等に貫通孔を形成するものがある。

詳述すると、ＰＤＰは、対向する前面ガラス基板と背面ガラス基板とにそれぞれ規則的に配列した一対の電極を設け、その間にＮｅ、Ｘｅ、Ｈｅ等を主体とするガスを封入した構造であって、それらの電極間に電圧を印加すると共に電極周辺の微小なセル内でプラズマ放電を起こし、紫外線を発生させることにより、各セル内の蛍光体が刺激されて発光する構成とされている。

この場合、前面ガラス基板には、プラズマ放電を起こすための表示電極、バス電極、前面誘電体層が形成されると共に、背面ガラス基板には、プラズマ放電の位置を定めるためのアドレス電極、背面誘電体層が形成され、且つその上に放電のセルを仕切るための隔壁が形成されて、そのセル内に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体が塗布される。

そして、このような構成を備えた前面ガラス基板と背面ガラス基板とを対向させて配置した状態で、その周囲を封着ガラスを用いて５００〜６００℃程度で気密封止することによりパネルを形成し、そのパネル内を排気して上述のＮｅ等のガスを封入することによりフラットパネルディスプレイ装置の製作が完了する。この場合、パネル内の排気及びガス封入のためには、背面ガラス基板または前面ガラス基板のいずれかの部分、通常は観察者の目に入り難いガラス基板のコーナー部分或いは周縁部分に、排気やガス封入を行うために十分な口径を有する貫通孔が形成される。

ディスプレイ装置用のガラス基板に、この種の貫通孔を形成する技術として、下記の特許文献１によれば、ガラス基板の下面から、第１ドリルをガラス厚さの１／３〜１／２まで侵入させた後にその第１ドリルを後退させ、然る後、ガラス基板の上面から第２ドリルを侵入させることにより、ガラス基板に貫通孔（排気孔）を形成することが開示されている。

特開平９−１１７８９６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示の技術は、ガラス基板の下面から第１ドリルを侵入させて所定深さまで非貫通の孔を形成した後、その上面から第２ドリルを侵入させて残余の部分に孔を形成することにより、貫通孔を形成するものであり、且つ、第１ドリルの侵入深さがガラス厚さの１／３〜１／２であることから、以下に示すような問題を招来していた。

即ち、この種のガラス基板に貫通孔を穿設するためのドリルは、金属製のドリル本体の表面にダイヤモンド砥粒を付着させたものであり、摩擦係数が大きいことから、不当に高温の摩擦熱が発生し、これに起因して孔の内周面やドリルの侵入方向前方等にクラックが生じやすくなる。しかも、この種のドリルは、駆動部に摺動部が存在しており、この摺動部に僅かな隙間が存在しているのが通例であるため、必然的に芯ブレが生じる。そのため、この種のドリルで穿孔をする際には、ドリルが僅かに偏心しながら回転することになり、これによっても孔の内周面やドリルの侵入方向前方等にクラックが生じるという事態を招く。

それにも拘わらず、上記の特許文献１に開示のように、先ず最初にガラス基板の下面から第１ドリルを侵入させて所定深さまで非貫通の孔を形成したのでは、切削液がその重量によって下方に落下し、第１ドリルと孔の内周面との間に切削液が適切に浸潤しなくなるため、高温の摩擦熱の発生を抑制することができず、クラックの発生を免れることができない。

しかも、第１ドリルの侵入深さがガラス厚さの１／３〜１／２であって、その残余部であるガラス厚さの１／２〜２／３と、第２ドリルの形状や径との間には、何ら因果関係がなく且つ相対関係についても何ら考慮がなされていない。そのため、第２ドリルの芯ブレ及び偏心回転に伴う振動に対する対策が講じられていないばかりでなく、第２ドリルの侵入方向前方に一旦生じたクラックを効果的に削除することができず、クラックの発生や残存を適切に回避することができない。

そして、以上のようにして生じたクラックが原因となって、ディスプレイを製造する際の熱処理工程で、貫通孔（排気孔）の周辺を起点としてガラス基板に破損が生じるという致命的な欠陥を招く。

本発明は、上記事情に鑑み、ガラス板の上面側及び下面側からそれぞれ別個にドリルにより孔を穿設して最終的に貫通孔を形成するに際して、摩擦熱の影響によるクラックの発生のみならず、ドリルの芯ブレによるクラックの発生、ドリルの形状や径及び侵入深さによるクラックの残存等を、可及的に低減することを技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係るガラス板の製造方法は、切削液を供給しながらガラス板の上面から上部ドリルを厚み方向中間まで侵入させた後に該上部ドリルを後退させ、然る後、切削液を供給しながらガラス板の下面から下部ドリルを侵入させて、該ガラス板に貫通孔を穿設する穿孔工程を含み、前記上部ドリルのガラス板の上面からの侵入深さは、ドリル胴部からドリル先端側に向かって縮径する下部ドリルの最先端から最大外径部までの軸方向距離Ｌと、上部ドリルが侵入した軸心上の下端位置からガラス板の下面までの距離Ｈとが、Ｌ＞Ｈの関係を満たすことに特徴づけられる。この場合、下部ドリルは、ドリル胴部（通例はドリルの最大外径部）からドリル先端側に向かって縮径する形状を呈している必要があるが、上部ドリルは、これと同種或いは同様の形状であってもよく、またはドリル先端部がフラットであってもよく、もしくはドリル先端部が凹状であってもよい。また、上記の「下部ドリルの最先端から最大外径部までの軸方向距離Ｌ」とは、最大外径部が軸方向長さを有している場合には、「下部ドリルの最先端から最大外径部の上端までの軸方向距離Ｌ」を意味する。

このような方法によれば、穿孔工程において先ず最初にガラス板の上面から上部ドリルを厚み方向中間まで侵入させることから、摩擦熱が発生し得る状態となるが、この間においては切削液が重力により上部ドリルと孔の内周面との間に十分に浸潤することになるため、適切な冷却効果を得ることができる。従って、ドリルに芯ブレが生じていても、摩擦熱の発生が抑制されることによる利点が優先されて、摩擦熱の発生に起因するクラックの発生確率が可及的に低減することになる。一方、上部ドリルのガラス板の上面からの侵入深さは、上記のＬ＞Ｈの関係を満たすことから、即ち先端側が縮径する下部ドリルの最先端から最大外径部までの軸方向距離Ｌが、上部ドリルにより穿設された孔の軸心上の下端位置からガラス板下面までの距離Ｈよりも長いことから、下部ドリルがガラス板の下面から侵入していく際には、下部ドリルの最大外径部がガラス板に入り込む前段階でその最先端が、上部ドリルにより既に穿設されている上側からの孔に到達する。この場合、下部ドリルの最先端がガラス板の上側からの孔に到達するまでの間は、下部ドリルに芯ブレが発生しているが、上側からの孔に到達した以降においては、下部ドリルの先端部はその孔に挿通されていくことになるため、過度な切削力が作用しなくなり、下部ドリルの芯ブレが抑止される。そして、下部ドリルが芯ブレを生じていた場合に発生していた小径の孔周辺或いは下部ドリルの侵入方向前方のクラックは、下部ドリルの芯ブレが抑止された後に下部ドリルの最大外径部周辺によって削除されていく。従って、下部ドリルによる孔の穿設時に切削液が重力によって落下することによる冷却不足が生じていても、下部ドリルの芯ブレが抑止されることによる利点が優先されて、クラックの発生或いはクラックの残存が可及的に低減することになる。

この場合、前記下部ドリルと上部ドリルとの最大外径は、実質的に同一であることが好ましい。

即ち、下部ドリルの最大外径が上部ドリルの最大外径よりも過度に小径である場合には、貫通孔の内周面の軸方向中間に段差が形成されることに起因してクラックや破損が生じるおそれがある。また、下部ドリルの最大外径が上部ドリルの最大外径よりも過度に大径である場合には、下部ドリルによる実質上の新たな貫通孔の穿設に起因してチッピングや欠けが発生するおそれがある。しかしながら、下部ドリルと上部ドリルとの最大外径が実質的に同一であれば、このような不具合は生じない。

そして、前記下部ドリルの先端部は、ドリル胴部に滑らかに連なる半球状部であることが好ましく、また前記上部ドリルの先端部も、ドリル胴部に滑らかに連なる半球状部であることが好ましい。

このようにすれば、下部ドリル及び上部ドリルの形状が良好なものとなり、ガラス板への下部ドリルの侵入時や上部ドリルの侵入時に、孔の内周面或いは侵入方向前方にクラックが発生し難くなる。

以上の構成において、ガラス板は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板であることが好ましい。

このようにすれば、フラットパネルディスプレイを製造する際の熱処理工程において、貫通孔（排気孔）を起点としてガラス基板に破損が生じるという事態を効果的に回避することができる。

一方、上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係るガラス板の製造装置は、切削液を供給しながらガラス板の上面から上部ドリルを厚み方向中間まで侵入させた後に該上部ドリルを後退させ、然る後、切削液を供給しながらガラス板の下面から下部ドリルを侵入させて、該ガラス板に貫通孔を穿設するように構成すると共に、前記上部ドリルのガラス板の上面からの侵入深さは、ドリル胴部からドリル先端側に向かって縮径する下部ドリルの最先端から最大外径部までの軸方向距離Ｌと、上部ドリルが侵入した軸心上の下端位置からガラス板の下面までの距離Ｈとが、Ｌ＞Ｈの関係を満たすように構成したことに特徴づけられる。

このような装置によれば、本欄の冒頭で述べた方法についての事項と、同一の事項が当てはまり、またその方法と同一の作用効果を得ることができる。

以上のように本発明に係るガラス板の製造方法及びその装置によれば、穿孔工程において先ず最初にガラス板の上面から上部ドリルを厚み方向中間まで侵入させることから、切削液が重力により上部ドリルと孔の内周面との間に十分に浸潤することになり、適切な冷却効果を得ることができる。従って、ドリルに芯ブレが生じていても、摩擦熱の発生が抑制されることによる利点が優先されて、摩擦熱の発生に起因するクラックの発生確率が可及的に低減することになる。更に、先端側が縮径する下部ドリルの最先端から最大外径部までの軸方向距離Ｌが、上部ドリルにより穿設された孔の軸心上の下端位置からガラス板下面までの距離Ｈよりも長いことから、下部ドリルがガラス板の下面から侵入していく際には、下部ドリルの最大外径部がガラス板に入り込む前段階でその最先端が、上部ドリルにより既に穿設されている上側からの孔に到達し、それ以降は下部ドリルの芯ブレが抑止される。そして、下部ドリルが芯ブレを生じていた場合に発生していた小径の孔周辺或いは侵入方向前方のクラックは、下部ドリルの芯ブレが抑止された後に下部ドリルの最大外径部周辺によって削除されていくため、下部ドリルによる孔の穿設時に切削液が重力によって落下することによる冷却不足が生じていても、下部ドリルの芯ブレが抑止されることによる利点が優先されて、クラックの発生或いはクラックの残存が可及的に低減することになる。また、下部ドリルが上部ドリルにより穿設された孔と貫通した後は、上部冷却水が下側からの孔に流れ込むことになり、下部ドリルの摩擦熱を抑える効果も得られる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るガラス板の製造装置の構成要素である２種のドリルの要部を示す概略正面図である。同図に示すように、ガラス板の製造装置は、主たる構成要素として、上下動可能に保持された上部ドリル１と、同じく上下動可能に保持された下部ドリル２とを備えている。上部ドリル１は、最大外径部である直径２ｍｍの円柱状をなすドリル胴部１ｘの下端に、先端に向かって漸次縮径するドリル先細り部１ａが滑らかに連なっている。また、下部ドリル２も同様に、最大外径部である直径２ｍｍの円柱状をなすドリル胴部２ｘの上端に、先端に向かって漸次縮径するドリル先細り部２ａが滑らかに連なっている。

そして、下部ドリル２は、この実施形態では、ドリル先細り部２ａが半径１ｍｍの半球状をなし、ドリル胴部２ｘとドリル先細り部２ａとの境界からドリル先細り部２ａの最先端までの軸方向距離Ｌが１ｍｍとされている。換言すれば、下部ドリル２の最先端から最大外径部２ｘまでの軸方向距離Ｌが１ｍｍとされている。尚、上部ドリル１のドリル先細り部１ａも、同様の半球状であることが好ましい。また、上部ドリル１及び下部ドリル２はいずれも、ドリル胴部１ｘ、２ｘとドリル先細り部１ａ、２ａとを一体化してなる金属製本体の表面にダイヤモンド砥粒を付着して形成されている。

次に、図２に基づいて、上部ドリル１と下部ドリル２とを使用して、ガラス板（この実施形態ではＰＤＰ用のガラス基板）のコーナー部に貫通孔（排気孔）を穿設する手順を説明する。

先ず、図２（ａ）に示すように、水平姿勢にあるガラス板３の上方に、ドリル先細り部１ａが下方を指向するように上部ドリル１を配置し、この上部ドリル１を下降させることにより切削液を供給しながら上部ドリル１のドリル先細り部１ａをガラス板３に上側から侵入させていく。そして、図２（ｂ）に示すように、上部ドリル１のドリル胴部１ｘがガラス板３に完全に侵入した時点で、上部ドリル１の下降を停止する。

この時点で、上部ドリル１がガラス板３に侵入した軸心上の下端位置からガラス板３の下面までの距離Ｈは、上述の下部ドリル２におけるドリル先細り部１ａの軸心方向寸法Ｌよりも短くなっている。また、このように上部ドリル１がガラス板３に侵入していく過程では、切削液が重力によってその侵入部に十分に浸潤することになるので、切削液の冷却作用によって摩擦熱の発生が抑制され、クラックが生じ難くなる。

この後は、図２（ｃ）に示すように、上部ドリル１を上昇させることにより、ガラス板３から上部ドリル１を抜脱させて退避位置まで移動させる。これにより、ガラス板３には、上方のみが開口する非貫通状態の上部孔４ａが形成された状態となる。

次に、図２（ｄ）に示すように、ガラス板３の下方に、ドリル先細り部２ａが上方を指向するように下部ドリル２を配置するが、この場合には、ガラス板３に既に形成されている上部孔４ａの軸心と下部ドリル２の軸心とを一致させる。そして、図２（ｅ）に示すように、下部ドリル２を上昇させることにより切削液を供給しながら下部ドリル２のドリル先細り部２ａをガラス板３に下側から侵入させていく。この時点では、下部ドリル２の芯ブレと切削液の重力による落下を原因とする冷却不足とが相俟って、ドリル先細り部２ａの周囲や侵入方向前方部位５にクラックが生じる。

そして、下部ドリル２が上昇し続けて更にガラス板３に侵入していくことにより、図２（ｆ）に示すように、ドリル先細り部２ａの先端が、ガラス板３の上部孔４ａの下端に到達する。この時点では、上述のＬ＞Ｈの関係が満たされていることから、下部ドリル２のドリル胴部２ｘ（最大外径部）は未だガラス板３には侵入していない。

このような状態から、下部ドリル２が上昇し続けることにより、図２（ｇ）に示すように、ドリル先細り部２ａがガラス板３の上部孔４ａに侵入していくことになるので、下部ドリル２は芯ブレを生じることなくガラス板３に侵入できる。しかも、ドリル胴部２ｘのガラス板３への侵入ひいては上部孔４ａへの侵入によって、既に上述の部位５等に形成されていたクラックが削除される。また、上部ドリル１により穿設された上部孔４ａと貫通（連通）することにより、上部冷却水が下側からの孔に流れ込むことになり、下部ドリル２の摩擦熱を抑えることができる。

そして、下部ドリル２の更なる上昇によって、下部ドリル２のドリル胴部２ｘがガラス板３の上面側に突き抜けた時点で、貫通孔（排気孔）４の穿設加工を終え、この後に下部ドリル２を下降させて図２（ｈ）に示す退避位置まで移動した時点で穿孔工程が完了する。

尚、上記実施形態は、ＰＤＰ用のガラス基板に貫通孔（排気孔）を形成する場合に本発明を適用したが、これ以外に、ＦＥＤ用或いはＥＬＤ用のガラス基板に貫通孔を形成する場合にも同様にして本発明を適用できるのは勿論のこと、その他、クラックの発生が問題となる貫通孔をガラス板に形成する必要がある場合には、それら全般に渡っても本発明を適用することが可能である。

本発明の効果を確認すべく、以下に示す試験ならびにその検討を行った。本発明の実施例、比較例１、比較例２、比較例３について、共通する項目として、横寸法が１００ｍｍで縦寸法が１００ｍｍであり且つ厚みが１．８ｍｍのＰＤＰ用のガラス基板を、それぞれ１００枚ずつ用意した。また、上部ドリル及び下部ドリルはいずれも、直径が２．０ｍｍのドリル胴部と、半径が１．０ｍｍの半球状をなすドリル先細り部とからなり、ドリル回転数が１５０００ｒｐｍ、ドリル侵入速度が０．５ｍｍ／秒の条件でガラス基板に排気孔を穿設した。更に、下部ドリルはいずれも、図１に示す軸方向距離Ｌを１．０ｍｍとした。

そして、本発明の実施例は、図２（ｂ）に示す距離Ｈを０．７ｍｍとして、Ｌ＞Ｈの関係を満たすようにした上で、ガラス基板の上面側を先行させて穿孔したものである。これに対して、比較例１は、図２（ｂ）に示す距離Ｈを０．７ｍｍとして、Ｌ＞Ｈの関係を満たしているものの、ガラス基板の下面側を先行させて穿孔したものである。また、比較例２は、図２（ｂ）に示す距離Ｈを１．２ｍｍとして、Ｌ＞Ｈの関係が満たされていない状態で、ガラス基板の上面側を先行させて穿孔したものである。更に、比較例４は、図２（ｂ）に示す距離Ｈを１．２ｍｍとして、Ｌ＞Ｈの関係が満たされていない状態で、ガラス基板の下面側を先行させて穿孔したものである。

上記のようにして排気孔を形成した計４００枚のガラス基板を、電気炉で１６０℃まで加熱し、それらを取り出した後に、水温２０℃の水を排気孔の周辺に吹きかけ、クラックが視認できるガラス基板の枚数を数えた。その結果を、下記の表１に示す。

上記の表１によれば、クラックを視認できたガラス基板の枚数は、本発明の実施例では２枚、比較例１では４枚、比較例２では５枚、比較例３では７枚であった。このような結果から言えることは、ガラス基板にクラックが全く発生しないということは有り得ないことから、ガラス基板へのクラックの発生確率（クラックを視認できる確率）が３％以下であれば、ディスプレイ製造工程では殆ど問題が生じないと解される。従って、比較例１〜３は、ディスプレイ製造工程で問題となり得るのに対して、本発明の実施例によれば、殆ど問題とならないことを確認するに至った。

本発明の実施形態に係るガラス板の製造装置の主たる構成要素である上部ドリル及び下部ドリルの要部を示す正面図。図２（ａ）〜（ｈ）は、本発明の実施形態に係るガラス板の製造方法における穿孔工程の実施状況を順を追って示す概略縦断正面図。

符号の説明

１上部ドリル
１ａ上部ドリルのドリル先細り部
１ｘ上部ドリルのドリル胴部
２下部ドリル
２ａ下部ドリルのドリル先細り部
２ｘ下部ドリルのドリル胴部
３ガラス板
４貫通孔（排気孔）

Claims

切削液を供給しながらガラス板の上面から上部ドリルを厚み方向中間まで侵入させた後に該上部ドリルを後退させ、然る後、切削液を供給しながらガラス板の下面から下部ドリルを侵入させて、該ガラス板に貫通孔を穿設する穿孔工程を含み、
前記上部ドリルのガラス板の上面からの侵入深さは、ドリル胴部からドリル先端側に向かって縮径する下部ドリルの最先端から最大外径部までの軸方向距離Ｌと、上部ドリルが侵入した軸心上の下端位置からガラス板の下面までの距離Ｈとが、Ｌ＞Ｈの関係を満たすことを特徴とするガラス板の製造方法。
前記下部ドリルと上部ドリルとの最大外径は、実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
前記下部ドリルの先端部は、ドリル胴部に滑らかに連なる半球状部であることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス板の製造方法。
前記上部ドリルの先端部は、ドリル胴部に滑らかに連なる半球状部であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガラス板の製造方法。
前記ガラス板は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のガラス板の製造方法。
切削液を供給しながらガラス板の上面から上部ドリルを厚み方向中間まで侵入させた後に該上部ドリルを後退させ、然る後、切削液を供給しながらガラス板の下面から下部ドリルを侵入させて、該ガラス板に貫通孔を穿設するように構成すると共に、
前記上部ドリルのガラス板の上面からの侵入深さは、ドリル胴部からドリル先端側に向かって縮径する下部ドリルの最先端から最大外径部までの軸方向距離Ｌと、上部ドリルが侵入した軸心上の下端位置からガラス板の下面までの距離Ｈとが、Ｌ＞Ｈの関係を満たすように構成したことを特徴とするガラス板の製造装置。