JP2015089861A

JP2015089861A - 薄板ガラスおよび薄板ガラスの製造方法

Info

Publication number: JP2015089861A
Application number: JP2013230462A
Authority: JP
Inventors: 翔伊東; Sho Ito
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-05-11
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: JP6136072B2

Abstract

【課題】薄板ガラスに対して、識別用のマークを簡単且つ確実に形成する。【解決手段】識別用のマークを有する薄板ガラス１である。薄板ガラス１の端面２には、マークとしての凹条溝３が辺方向に沿って延設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、識別用のマークを有する薄板ガラスの改良技術に関する。

周知のように、薄板ガラスは、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイの基板や、カバー部材などとして、種々の分野で利用されている。

この種の薄板ガラスには、製品種別やロット等を区別するために、強化ガラスに識別用のマークを形成する必要が生じる場合がある。

薄板ではない一般的な板ガラスにマークを形成する方法として、例えば、特許文献１には、板ガラスの端面に複数のドット状の凹部からなるコードパターン（薄板ガラスの板厚方向と辺方向の２方向に広がりをもつ２次元コード）を形成し、そのコードパターンをマークとして利用することが開示されている。

特開２０１１−７０２１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、２次元のコードパターンを形成する場合には、コードパターンを形成するために、端面の板厚方向にも十分な面積が必要であるが、薄板ガラスでは板厚方向の面積の確保ができず、適用が困難となる。

そこで、薄板ガラスの端面の板厚に応じて、コードパターンを構成する各ドット状の凹部を微小化して、コードパターンの面積を小さくすることも考えられるが、加工が困難になるばかりでなく、読み取り精度が低下するため、実用的ではない。

ここで、薄板ガラスは、上述のようにディスプレイに用いられる場合もあるため、薄板ガラスの表裏面の平面部分にマークを形成することは好ましくない。ディスプレイ用途の場合、薄板ガラスの表裏面の平面部分にマークがあると、マークで光が妨げられ、視認性の低下などのディスプレイの性能低下を招くためである。

本発明は、上記の実情に鑑み、薄板ガラスに対して、識別用のマークを簡単且つ確実に形成することを課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、識別用のマークを有する薄板ガラスであって、前記マークが、端面に辺方向に沿って延設された凹条溝で形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、マークとしての凹条溝が薄板ガラスの端面の辺方向に延びるため、板厚が薄くなっても、その形成領域を容易に確保できる。したがって、薄板ガラスに対して、マークを簡単且つ確実に形成することが可能となる。ここで、凹条溝は辺方向のある程度の範囲で少なくとも連続するため、マークの視認性が向上し、読み取り精度が低下するなどの不具合も防止することができる。

上記の構成において、前記凹条溝を通る前記端面の縦断面形状が、板厚方向の中心を境界として板厚方向に非対称であってもよい。

このようにすれば、端面の非対称性を利用して、薄板ガラスの表裏面を判別することができる。通常、ディスプレイ用途などの薄板ガラスでは、一方側の面が製品品質の保証された有効面とされるため、表裏面の判別ができるという点は有用である。

上記の構成において、前記凹条溝が、前記端面に並列に複数配列されていてもよい。

このようにすれば、凹条溝の本数などによっても、薄板ガラスを識別することが可能となる。

上記の構成において、前記凹条溝が、辺方向に沿って断続的に形成されていてもよい。

このようにすれば、凹条溝が途切れる箇所の個数などによっても、薄板ガラスを識別することが可能となる。

上記の構成において、前記凹条溝が、前記端面の辺方向の一端から他端まで連続的に形成されていてもよい。

このようにすれば、薄板ガラスの一辺のいずれの位置からでもマークの存在を確認でき、便利である。

上記の構成において、前記端面を含む端部の板厚は、前記端面に近づくに連れて薄くなるようにしてもよい。

このようにすれば、端部の形状変化によって、マークが形成されている辺（端面）を早期に発見することができる。

上記の構成において、前記薄板ガラスは、化学強化ガラスであってもよい。

上記の構成において、前記薄板ガラスの板厚が、０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましく、また、前記凹条溝の深さが、０．０５μｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。

上記課題を解決するために創案された本発明は、識別用のマークを有する薄板ガラスの製造方法であって、薄板ガラスの端面に対してレーザー光を照射し、前記端面に辺方向に沿って前記マークとしての凹条溝を延設することを特徴とする。

このような構成によれば、既に説明した識別用のマークを、薄板ガラスの端面に後加工により簡単に形成することができる。

上記課題を解決するために創案された本発明は、識別用のマークを有する薄板ガラスの製造方法であって、薄板ガラスの表面に対してレーザー光を照射して溶断し、溶断と同時に、溶断により形成された端面に辺方向に沿って前記マークとしての凹条溝を延設することを特徴とする。

このような構成によれば、既に説明した識別用のマークを、溶断と同時に、薄板ガラスの溶断により形成された端面（切断端面）に形成することができる。

上記の構成において、前記薄板ガラスを、前記凹条溝を形成する前に化学強化してもよいし、前記凹条溝を形成した後に化学強化してもよい。

以上のように本発明によれば、識別用のマークが薄板ガラスの端面の辺方向に延びるため、板厚が薄くなっても、マークの形成領域を容易に確保することができる。したがって、薄板ガラスに対して、識別用のマークを簡単且つ確実に形成することができる。

本発明の実施形態に係る薄板ガラスの一部を示す斜視図である。図１のＸ−Ｘ断面図である。（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態に係る薄板ガラスの変形例を示す断面図である。本実施形態に係る薄板ガラスの変形例を示す断面図である。本実施形態に係る薄板ガラスの凹条溝をレーザー加工によって形成する方法を説明するための斜視図である。本実施形態に係る薄板ガラスの凹条溝をレーザー加工によって形成する方法の他の一例を説明するための斜視図である。（ａ）は、本実施形態に係る薄板ガラスの凹条溝をレーザー溶断によって形成する方法を説明するための断面図であって、（ｂ）はその平面図である。本実施形態に係る薄板ガラスの凹条溝をレーザー溶断によって形成する過程を示す断面図である。本実施形態に係る薄板ガラスの凹条溝をレーザー溶断によって形成する過程を示す断面図である。本実施形態に係る薄板ガラスの凹条溝をレーザー溶断によって形成する過程を示す断面図である。本実施形態に係る薄板ガラスの凹条溝をレーザー溶断によって形成する過程を示す断面図である。（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る薄板ガラスの他の用途を説明するための断面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る薄板ガラス１は、識別用のマークとして、端面２に辺方向に沿って延設された一本の凹条溝３を備えている。この実施形態では、凹条溝３が、端面２の辺方向（図中の矢印Ｘ方向）の一端から他端まで連続している。

なお、凹条溝３は、辺方向に断続的に設けられていてもよい。また、凹条溝３は、薄板ガラス１の一辺のみに形成されていてもよいが、複数辺又は全周囲に形成されていてもよい。

図２に示すように、凹条溝３は、断面視で略円弧状をなし、薄板ガラス１の板厚方向のほぼ中心位置に設けられている。凹条溝３の板厚方向の両側には、凹条溝３が形成されていない端面部分４ａ，４ｂが設けられている。

薄板ガラス１の板厚Ｗ１は、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであることがより好ましい。凹条溝３の深さＷ２は、薄板ガラス１の板厚の０．１％〜７０％であることが好ましく、具体的には、例えば、０．０５μｍ〜１．０ｍｍであることが好ましく、０．１μｍ〜５００μｍであることがより好ましい。凹条溝３の幅（板厚方向の寸法）Ｗ３は、薄板ガラス１の板厚の０．１％〜９０％であることが好ましく、具体的には、例えば、５．０μｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。

凹条溝３を含む端面２の形状としては、その他にも種々の形態を採用し得る。例えば、図３（ａ）に示すように、凹条溝３が、表裏面のいずれか一方の面に偏って形成されていてもよい。

また、図３（ｂ）に示すように、凹条溝３の板厚方向の両側に位置する端面部分４ａ，４ｂが同一平面上に位置せず、一方側の端部部分４ｂが他方側の端面部分４ａよりも内側に窪んでいてもよい。これら端部部分４ａ，４ｂ間の面方向（表裏面に沿う方向）のずれ量Ｗ４は、０．１μｍ〜１．０ｍｍであることが好ましく、１μｍ〜５００μｍであることがより好ましい。

図３（ａ），（ｂ）の場合、薄板ガラス１の凹条溝３を含む端面２は、板厚方向の中心線Ｙを境界として、板厚方向（上下方向）で非対称となる。このようにすれば、凹条溝３によって、薄板ガラス１の表裏面を区別することができる。

また、図３（ｃ）に示すように、端面２の上下の角部が丸みを帯びていてもよい。図示例では、凹条溝３を含む端面２全体が、滑らかな湾曲面で構成されている。

また、図３（ｄ）に示すように、辺方向に延在する凹条溝３が、端面２に並列に複数配列（図示例では２列）されていてもよい。

また、図３（ｅ）に示すように、凹条溝３の板厚方向の両側に位置する端面部分４ａ，４ｂが板厚方向の中心側に撓んだ形状を呈していてもよい。

また、図４に示すように、薄板ガラス１は、強化ガラスであってもよい。この場合、薄板ガラス１の板厚方向における表面側及び裏面側には、圧縮応力（図中の矢印Ｂ）が印加された圧縮応力層５が形成されている。さらに、両側の圧縮応力層５の間には、引張応力（図中の矢印Ｃ）が印加された引張応力層６が形成されている。このような強化ガラスは、未強化の通常のガラス板と比較して、表層部に作用する引張応力に対して、破壊強度が大幅に高められる。なお、図３（ａ）〜（ｅ）に示した形態においても、同様に、薄板ガラス１を強化ガラスとしてもよい。

薄板ガラス１の強化方法としては、例えば、イオン交換法（化学強化法）や風冷強化法が採用される。前者を採用する場合には、薄板ガラス１のガラス組成として、質量％で、ＳｉＯ_２５０〜８０％、Ａｌ_２Ｏ_３５〜２５％、Ｂ_２Ｏ_３０〜１５％、Ｎａ_２Ｏ１〜２０％、Ｋ_２Ｏ０〜１０％を含有することが好ましい。上記のようにガラス組成範囲を規制すれば、イオン交換性能と耐失透性を高いレベルで両立し易くなるためである。

薄板ガラス１が強化ガラスである場合には、凹条溝３は引張応力層６に対応する位置の端面２に形成されていてもよい。薄板ガラス１の端面２であれば、引張応力層６に対応する位置であっても、作用する引張応力は小さくなっており、凹条溝３を形成してもそれだけで破壊に至る可能性が低いためである。

なお、強化ガラスの場合、薄板ガラス１の内部に作用する応力の関係から、端面２に凹条溝３を形成すると、図３（ｅ）に示したように、凹条溝３の板厚方向の両側に位置する端面部分４ａ，４ｂが板厚方向の中心側に引き寄せられるように変形する場合がある。

次に、以上のように構成された薄板ガラスの製造方法を説明する。

まず、薄板ガラス１を、オーバーフローダウンドロー法や、フロート法などの公知の方法で成形する。

次に、図５に示すように、成形された薄板ガラス１の端面２に一列の凹条溝３を形成する場合には、図外のレーザー照射器から薄板ガラス１の端面２にレーザー光Ｌを照射しながら、照射位置を薄板ガラス１の辺方向に走査する。レーザー光Ｌの照射によって、薄板ガラス１の端面２の一部が溶融及び除去されることにより、端面２の板厚方向中間部に、辺方向に沿って一列の凹条溝３が形成される。なお、薄板ガラス１とレーザー光Ｌの間に相対移動があれば、いずれを移動させてもよい。

また、図６に示すように、成形された薄板ガラス１の端面２に複数列の凹条溝３を形成する場合には、図外の一又は複数のレーザー照射器から複数のレーザー光Ｌを薄板ガラス１の端面２に照射しながら、それぞれの照射位置を薄板ガラス１の辺方向に走査する。単一のレーザー照射器を用いる場合には、レーザー照射器から出射されたレーザー光Ｌを、その光路上でハーフミラーなどを用いて複数のレーザー光に分光する。そして、複数のレーザー光Ｌの照射によって、薄板ガラス１の端面２の一部が溶融・除去されることにより、端面２の板厚方向中間部に、辺方向に沿って複数列の凹条溝３が形成される。ここで、レーザー光Ｌの照射エネルギーによる薄板ガラス１への悪影響を防止するために、複数のレーザー光Ｌの照射位置は、薄板ガラス１の辺方向にずらすことができる。その辺方向のずれ量ΔＺは、例えば、０．５ｍｍ〜５０ｍｍとすることができる。なお、薄板ガラス１とレーザー光Ｌの間に相対移動があれば、いずれを移動させてもよい。

更に、図７（ａ），（ｂ）に示すように、成形された薄板ガラス１をレーザー溶断しても、薄板ガラス１の溶断された端面２に凹条溝３を形成することができる。詳細には、同図（ａ）に示すように、レーザー照射器１１から薄板ガラス１の表面に上方から略鉛直にレーザー光Ｌを照射する。レーザー光Ｌの照射によって溶融した溶融ガラス部Ｍに対し、アシストガス噴射ノズル１２からアシストガスＧを噴射し、溶融ガラス部Ｍを飛散させて除去する。そして、同図（ｂ）に示すように、レーザー照射器１１とアシストガス噴射ノズル１２を、切断予定線Ｅに沿って図中の矢印方向に移動させることで、薄板ガラス１を切断予定線Ｅに沿ってフルカットする。この際、アシストガス噴射ノズル１２が配置された側の薄板ガラス１の溶断された端面２は、溶断時の熱により丸みを帯び、例えば、図３（ｃ）に示したような形状、すなわち、端面２の板厚方向の中間部に凹条溝３を有し、端面２の上下の角部が丸みを帯びた形状とすることができる。なお、薄板ガラス１とレーザー光Ｌの間に相対移動があれば、いずれを移動させてもよい。

ここで、アシストガス噴射ノズル１２の薄板ガラス１の表面に対する傾斜角度αは、例えば、２０°〜６５°であることが好ましい。アシストガスＧの噴射圧は、０．０１ＭＰａ〜０．５ＭＰａであることが好ましい。

図８〜図１１に基づいて、レーザー溶断によって、薄板ガラス１に凹条溝３が形成される原理を詳細に説明する。なお、薄板ガラス１は、レーザー光Ｌの照射部（切断線予定線Ｚ）を境界として、アシストガスＧの噴射元側となる製品部１ａと噴射先側となる非製品部１ｂとに切断するものとする。

図８に示すように、アシストガスＧを噴射しながら、薄板ガラス１の照射部に向かってレーザー光Ｌを照射すると、その照射熱によってガラスが溶融して溶融ガラス部Ｍ（図中のクロスハッチングを付した部分）が形成される。

図９に示すように、溶融ガラス部Ｍの表面側の一部が、アシストガスＧによって製品部１ａ側から非製品部１ｂ側の方向に肉寄せされ且つ溶融ガラス部Ｍの残りの一部が同方向に飛散することで、凹部Ｈが形成される。そして、凹部ＨにおけるアシストガスＧが行き当たる非製品部１ｂ側の溶断面Ｓ２は、溶融ガラス部Ｍの一部が肉寄せされることに起因して、アシストガスＧの噴射方向の傾きαと逆向きに傾斜する。

図１０に示すように、製品部１ａ側から非製品部１ｂ側に斜め方向に流れるアシストガスＧの噴流は、この傾斜した非製品部１ｂ側の溶断面Ｓ２と衝突することで、薄板ガラス１の厚み方向の中央部付近において湾曲し、その流れの方向が、傾斜した溶断面Ｓ２に沿って非製品部１ｂ側から製品部１ａ側の方向に変化する。

その後、アシストガスＧの噴流は、図１１に示すように、製品部１ａ側の溶断面Ｓ１と衝突して吹き返されることにより、その流れの方向が、製品部１ａ側から非製品部１ｂ側の方向に再び変化する。したがって、このようにアシストガスＧの流れが、薄板ガラス１の厚み方向の中央部付近で変化を伴いながら、薄板ガラス１の表面側から裏面側に亘って蛇行するように誘導されるため、製品部１ａ側の溶断面Ｓ１に、溶断と同時に、凹条溝３が形成される。

なお、以上の製造方法において、薄板ガラス１を強化処理する場合には、凹条溝３を形成する前に薄板ガラス１を強化してもよいし、凹条溝３を形成した後に薄板ガラス１を強化してもよい。強化方法としては、イオン交換法を用いるのが好ましい。

薄板ガラスとして、日本電気硝子株式会社製のＯＡ−１０Ｇ（無アルカリガラス）で、板厚が０．５ｍｍのものを用意した。この薄板ガラスの端面にフェムト秒レーザー（パルス幅：８００ｆｓ，周波数：２ｋＨｚ，出力：１Ｗ）を、辺方向に沿って走査速度１０ｍｍ／ｓで照射することで、薄板ガラスの端面に凹条溝を形成した。凹条溝の深さは１μｍ程度となり、凹条溝の幅は１５μｍとなった。

薄板ガラスとして、日本電気硝子株式会社製のＴ２Ｘ−１（化学強化ガラス）で、板厚が０．５５ｍｍのものを用意した。この薄板ガラスのＣＳ（圧縮応力値）は８００ＭＰａであり、そのＤＯＬ（圧縮応力層の深さ）は４０μｍである。この薄板ガラスの端面にＣＯ_２レーザー（パルス幅：１００μｓ，周波数：１００Ｈｚ，出力：１Ｗ）を、辺方向に沿って走査速度５ｍｍ／ｓで照射することで、薄板ガラスの端面に凹条溝を形成した。凹条溝の深さは１０μｍ程度となり、凹条溝の幅は１５０μｍとなった。

薄板ガラスとして、日本電気硝子株式会社製のＴ２Ｘ−０（化学強化ガラス）で、板厚が０．２ｍｍのものを用意した。この薄板ガラスのＣＳは６００ＭＰａであり、そのＤＯＬは１８μｍである。この薄板ガラスの表面に上方から略鉛直にＣＯ_２レーザー（パルス幅：１μｓ，周波数：１０ｋＨｚ，出力：３０Ｗ）を、切断予定線に沿って走査速度１００ｍｍ／ｓで照射することで溶断した。この際、アシストガスの噴射圧は１０ＭＰａとし、薄板ガラスの表面に対する傾斜角度は３０°とした。これにより、薄板ガラスの溶断端面に凹条溝を形成した。凹条溝の深さは１０μｍ程度となり、凹条溝の幅は７０μｍとなった。また、凹条溝３の板厚方向の両側に位置する端面部分が同一平面上に位置せず、一方側の端部部分が他方側の端面部分よりも内側に窪んだ。その端部部分間の面方向のずれ量は３μｍとなった。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、薄板ガラス１の表裏面が平面状である場合を説明したが、表裏面は曲面状であってもよい。

また、薄板ガラス１は、平面視で矩形状である場合を説明したが、円形や多角形など、矩形以外の他の形状であってもよい。

また、薄板ガラス１の端面２に凹条溝３を形成する加工方法として、レーザー加工を用いる場合を説明したが、ホイール研削などの機械加工を用いてもよい。

また、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、薄板ガラス１の端面２に凹条溝３を形成した後、その端面２を樹脂７でコーティングしてもよい。このようにすれば、凹条溝３に樹脂７が充填されるので、樹脂７と薄板ガラス１の接着力が向上し、薄板ガラス１の端面２を確実に保護することが可能となる。なお、同図（ａ）に示すように、薄板ガラス１の端面２を超えて表裏面の一部と端面２を包むように樹脂７をコーティングしてもよいが、同図（ｂ）に示すように、薄板ガラス１の端面２のみを樹脂７でコーティングしてもよい。

１薄板ガラス
２端面
３凹条溝
５圧縮応力層
６引張応力層
７樹脂
１１レーザー照射器
１２アシストガス噴射ノズル
Ｌレーザー光

Claims

識別用のマークを有する薄板ガラスであって、
前記マークが、端面に辺方向に沿って延設された凹条溝で形成されていることを特徴とする薄板ガラス。
前記凹条溝を通る前記端面の縦断面形状が、板厚方向の中心を境界として板厚方向に非対称であることを特徴とする請求項１に記載の薄板ガラス。
前記凹条溝が、前記端面に並列に複数配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄板ガラス。
前記凹条溝が、辺方向に沿って断続的に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄板ガラス。
前記凹条溝が、前記端面の辺方向の一端から他端まで連続的に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄板ガラス。
前記端面を含む端部の板厚が、前記端面に近づくに連れて薄くなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄板ガラス。
化学強化ガラスであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄板ガラス。
板厚が０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄板ガラス。
前記凹条溝の深さが、０．０５μｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の薄板ガラス。
識別用のマークを有する薄板ガラスの製造方法であって、
薄板ガラスの端面に対してレーザー光を照射し、前記端面に辺方向に沿って前記マークとしての凹条溝を延設することを特徴とする薄板ガラスの製造方法。
識別用のマークを有する薄板ガラスの製造方法であって、
薄板ガラスの表面に対してレーザー光を照射して溶断し、溶断と同時に、溶断により形成された端面に辺方向に沿って前記マークとしての凹条溝を延設することを特徴とする薄板ガラスの製造方法。
前記薄板ガラスが、前記凹条溝を形成する前に、化学強化されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の薄板ガラスの製造方法。
前記薄板ガラスが、前記凹条溝を形成した後に、化学強化されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の薄板ガラスの製造方法。