JP7003178B2 - 円盤状ガラス基板の製造方法、薄板ガラス基板の製造方法、導光板の製造方法及び円盤状ガラス基板 - Google Patents

Description

本発明は、円盤状ガラス基板の製造方法、薄板ガラス基板の製造方法、導光板の製造方法及び円盤状ガラス基板に関する。

ヘッドマウントディスプレイには、風景に画像を重ねて表示することによって拡張現実を提供できるものがある。この種のヘッドマウントディスプレイでは、透光性を有するガラス製の導光体が表示部に採用されることがある。

例えば、特許文献１には、ガラス板を備える導光体が開示されている。特許文献１に記載の通り、ヘッドマウントディスプレイは、頭部に装着されるため軽量化が求められるので、導光体に適用されるガラス板は、板厚が薄いことが望ましい。また、高解像度の画像を表示するために、例えば、ガラス板が有する２つの主表面の平行度、表面粗さなどにおいて高い表面品質のガラス板が望ましい。

国際公開第２０１７／０１８３７５号

しかしながら、一般的に、板厚が薄いガラス板（以下、「薄板ガラス基板」という。）を高い表面品質で安定して大量に生産することは困難である。

例えば、サイズが大きく高い表面品質の薄板ガラス基板を製造する場合、その材料となるガラス基板（以下、「ガラス素板」という。）のサイズも大きくなる。このような大型のガラス素板では、研削、研磨などの加工において加工の対象となる主表面に掛かる摩擦力が不均一になり易い。そのため、表面品質や板厚が不均一になり、ガラス素板を高い表面品質で高精度に薄く加工することが大型のガラス素板では特に困難である。

また、大型のガラス素板では、研削加工、研磨加工などを行うための各装置にガラス素板を設置するときや、それらの装置の間でガラス素板を運搬するときなど加工工程の前後でガラス素板を取り扱う間に、ガラス素板が破損する可能性も高い。そのため、大型で高い表面品質の薄板ガラス基板を製造する際の歩留りは、著しく低くなっている。

また例えば、矩形の薄板ガラス基板など角部を有する薄板ガラス基板を製造する場合、通常、角部を有するガラス素板を加工して製造される。この場合、特に角部の近傍で、研削、研磨などの加工において加工の対象となる面に掛かる摩擦力が不均一になり易い。そのため、高い表面品質で高精度に薄く加工することが、角部を有するガラス素板では極めて困難である。

仮に角部を有する薄板ガラス基板をそれよりもサイズが大きな薄板ガラス基板から切り出すとしても、大型の薄板ガラス基板の製造においては、上述の通り、表面品質や板厚が不均一になり易い。そのため、切り出された角部を有する薄板ガラス基板は、大型の薄板ガラス基板のどこ部分から切り出されるかによって表面品質や板厚にバラツキが生じる可能性が高い。また、大型の薄板ガラス基板の製造を製造する際の歩留りが著しく低いことも上述の通りである。このように、製造しようとする薄板ガラス基板をそれよりもサイズが大きな薄板ガラス基板から切り出したとしても、高い表面品質かつ高精度の板厚で安定して大量に生産することは極めて困難である。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する薄板ガラス基板を大量に安定して生産することを可能にする円盤状ガラス基板の製造方法などを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る円盤状ガラス基板の製造方法は、
１つ又は複数の薄板ガラス基板を切り出すための円盤状ガラス基板の製造方法であって、
円形の２つの主表面を有するガラス素板である円盤状ガラス素板を準備することと、
前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面の各々の外縁部を面取りすることと、
面取りされた前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面を両面研削装置で研削することと、
研削された前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面を両面研磨装置で研磨することとを含む。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る薄板ガラス基板の製造方法は、
円形の２つの主表面を有するガラス板である円盤状ガラス素板を準備することと、
前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面の各々の外縁部を面取りすることと、
面取りされた前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面を両面研削装置で研削することと、
研削された前記２つの主表面を両面研磨装置で研磨することと、
前記研磨することによって得られる円盤状ガラス基板から、複数の薄板ガラス基板を切り出すこととを含む。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る導光板の製造方法は、
円形の２つの主表面を有するガラス板である円盤状ガラス素板を準備することと、
前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面の各々の外縁部を面取りすることと、
面取りされた前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面を両面研削装置で研削することと、
研削された前記２つの主表面を両面研磨装置で研磨することと、
前記研磨することによって得られる円盤状ガラス基板から、複数の薄板ガラス基板を切り出すこととを含む。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る円盤状ガラス基板は、
１つ又は複数の薄板ガラス基板を切り出すための円盤状ガラス基板であって、
円形の２つの主表面と、
外周端面と、
前記２つの主表面の各々と前記外周端面との間を傾斜して接続する面取り面とを備え、
前記２つの主表面の間の距離が１００～３５０μｍであり、
前記２つの主表面の平行度が１．０μｍ未満である。

本発明によれば、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する薄板ガラス基板を大量に安定して生産することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る円盤状ガラス基板の斜視図である。 図１に示す円盤状ガラス基板の左端近傍における断面ＣＳ１を前方から見て拡大して示す図である。 本発明の一実施の形態に係る円盤状ガラス基板の製造方法に含まれる工程のフローチャートである。 一実施の形態に係る円盤状ガラス基板の製造方法にて最初に準備される円盤状ガラス素板の斜視図である。 図４に示す円盤状ガラス素板の左端近傍における断面ＣＳ２を前方から見て拡大して示す図である。 面取りされた円盤状ガラス素板の左端近傍における断面を前方から見て拡大して示す図である。 一実施の形態に係る両面研削装置の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る薄板ガラス基板の製造方法に含まれる工程のフローチャートである。 一実施の形態に係る薄板ガラス基板の製造方法に含まれる切出加工にて円盤状ガラス基板を切断する箇所の一例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る導光板の製造方法に含まれる工程のフローチャートである。 一実施の形態に係る導光板の製造方法により作製される導光板の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。全図を通じて同一の要素には同一の符号を付す。本発明の実施の形態の説明及び図面では上・下・前・後・左・右の用語を用いるが、これらは、方向を説明するために用いるのであって、本発明を限定する趣旨ではない。図において各部の寸法の比率は、分かり易くするため、適宜変更している。

（円盤状ガラス基板１００の構成）
本発明の一実施の形態に係る円盤状ガラス基板１００は、斜視図である図１、拡大断面図である図２に示すように、円盤状をなすガラス製の板厚が薄い板である。円盤状ガラス基板１００の屈折率は、好ましくは、１．６０以上である。

以下において、「薄板ガラス基板」は、板厚が薄いガラス板を意味する。

円盤状ガラス基板１００は、これよりもサイズが小さい１つ又は複数の薄板ガラス基板を切り出すための中間体である。切り出された薄板ガラス基板は、例えば、単体で或いは適宜複数を組み合わせることによって、導光板として用いられる。複数の切り出された薄板ガラス基板を組み合わせて導光板として用いられる場合、典型的には、切り出された薄板ガラス基板は積層して導光板として用いられる。導光体は、例えば、ヘッドマウントディスプレイなどの表示装置などに適用される。

円盤状ガラス基板１００は、２つの主表面１０１ａ，１０１ｂと、外周端面１０２ａと、面取り面１０３ａ，１０３ｂとを有する。図２は、図１の一点鎖線で囲まれた断面ＣＳ１を、図１に示す前方から見た拡大図である。断面ＣＳ１は、上下方向かつ左右方向に延びる面であって、主表面１０１ａ，１０１ｂの各々の直径方向に沿った断面である。図２に示す断面ＣＳ１は極めて薄いため、一点鎖線で囲まれた断面ＣＳ１が、概ね太い直線のように表れている。

２つの主表面１０１ａ，１０１ｂは、概ね、上下方向に並んだ円形の平面である。２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの各々の直径は、例えば、７０［ｍｍ（ミリメートル）］～２１０［ｍｍ］である。

２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの間の上下方向の長さ、すなわち外周端面１０２ａ及び面取り面１０３ａ，１０３ｂを除く円盤状ガラス基板１００の板厚は、例えば、５０［μｍ（マイクロメートル）］～５００［μｍ］である。なお、外周端面１０２ａ及び面取り面１０３ａ，１０３ｂを除く円盤状ガラス基板１００の板厚は、好ましくは１００［μｍ］～４００［μｍ］であり、より好ましくは１００［μｍ］～３５０［μｍ］である。

２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの平行度は、例えば、１．０［μｍ］未満であり、好ましくは０．９５［μｍ］以下であり、より好ましくは０．５［μｍ］以下である。２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの平行度は、０．０５［μｍ］以上であってもよい。

ここで、平行度は、いわゆるＴＴＶ（Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）と称される値であり、主表面１０１ａ，１０１ｂの一方を基準面として、板厚方向（本実施の形態では上下方向）に測定した円盤状ガラス基板１００の全面における長さの最大値と最小値との差である。

２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの粗さ（二乗平均平方根粗さ）Ｒｑは、例えば、０．４［ｎｍ］以下である。

外周端面１０２ａは、円盤状ガラス基板１００の半径方向の端を形成する面であって、概ね上下方向に僅かに延びる曲面である。詳細には、外周端面１０２ａは、上方又は下方から見て概ね円形をなし、側方から見て、上下方向が短く極めて細長い矩形をなす。ここで、側方は、上下方向に対して垂直な方向である。

面取り面１０３ａ，１０３ｂは、２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの各々と外周端面１０２ａとの間を傾斜して接続する面であって、上方又は下方から見て環状をなす。すなわち、上方の面取り面１０３ａは、上方の主表面１０１ａの外縁部１０４ａと外周端面１０２ａの上端部１０５ａとの間を傾斜して接続する環状の面である。下方の面取り面１０３ｂは、下方の主表面１０１ｂの外縁部１０４ｂと外周端面１０２ａの下端部１０６ａとの間を傾斜して接続する環状の面である。

本実施の形態では面取り面１０３ａ，１０３ｂは、側方から見て直線をなしている（図２参照）。また、面取り面１０３ａ，１０３ｂは、上述の通り「傾斜」しているので、２つの主表面１０１ａ，１０１ｂと外周端面１０２ａとのいずれとも交差している。本実施の形態に係る面取り面１０３ａ，１０３ｂは、２つの主表面１０１ａ，１０１ｂのそれぞれと外周端面１０２ａとのいずれに対しても鈍角をなして交差している（図２参照）。なお、面取り面１０３ａ，１０３ｂは、側方から見て曲線をなしてもよい。

これまで、本実施の形態に係る円盤状ガラス基板１００の構成について説明した。

本実施の形態に係る円盤状ガラス基板１００は、１つ又は複数の薄板ガラス基板を切り出すための中間体である。また、円盤状ガラス基板１００は、外周端面１０２ａ及び面取り面１０３ａ，１０３ｂを除く部分の板厚が１００［μｍ］～３５０［μｍ］、かつ、２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの平行度が１．０［μｍ］未満の、高い表面品質と高精度の板厚を有する。そのため、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する薄板ガラス基板を切り出すことができる。

また、円盤状ガラス基板１００は、面取り面１０３ａ，１０３ｂを備える。そのため、薄板ガラス基板を切り出す際に円盤状ガラス基板１００が破損する可能性が低くなり、面取り面１０３ａ，１０３ｂがない場合よりも高い歩留りで薄板ガラス基板を切り出すことができる。

さらに、円盤状ガラス基板１００は、面取り面１０３ａ，１０３ｂを備えるだけでなく、円盤状でもあるので、詳細後述するように、高い表面品質と高精度の板厚を有する比較的大型の薄板ガラス基板であっても、安定して高い歩留りで製造することができる。

従って、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する所望の形状の薄板ガラス基板を大量に安定して生産することが可能になる。

また、円盤状ガラス基板１００の屈折率が１．６０以上であり、２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの平行度が０．５［μｍ］以下であってもよい。これによれば、上述と同様の理由で、より高い表面品質かつ高精度の板厚を有する所望の形状の薄板ガラス基板を大量に安定して生産することが可能になる。

さらに、円盤状ガラス基板１００から切り出された薄板ガラス基板は、単体で又は積層などの方法で複数組み合わせて用いられる導光板であってもよい。これによれば、上述と同様の理由で、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する所望の形状の導光板を大量に安定して生産することが可能になる。

（円盤状ガラス基板１００の製造方法）
ここから、中間体である円盤状ガラス基板１００の製造方法について説明する。

円盤状ガラス基板１００の製造方法は、円盤状ガラス基板１００を製造するための方法であって、例えば、図３のフローチャートに示す工程を含む。

円盤状ガラス素板１０７ａが準備される（ステップＳ１）。

円盤状ガラス素板１０７ａは、中間体として製造される円盤状ガラス基板１００よりも板厚が厚い円盤状のガラス基板である。円盤状ガラス素板１０７ａの板厚ｔ１は、例えば、０．５［ｍｍ］～１．０［ｍｍ］である。円盤状ガラス素板１０７ａの屈折率は、好ましくは、１．６０以上である。板厚の精度や主表面１０１ｃ，１０１ｄの各々の品質は、円盤状ガラス基板１００よりも低い精度或いは品質であってもよい。

円盤状ガラス素板１０７ａは、斜視図である図４、拡大断面図である図５に示すように、２つの主表面１０１ｃ，１０１ｄと、外周端面１０２ｂとを有する。

図５は、図４の一点鎖線で囲まれた断面ＣＳ２を、図４に示す前方から見た拡大図である。断面ＣＳ２は、図１の断面ＣＳ１に対応するものであって、上下方向かつ左右方向に延びる面であって、主表面１０１ｃ，１０１ｄの各々の直径方向に沿っている。図４に示す断面ＣＳ２は極めて薄いため、一点鎖線で囲まれた断面ＣＳ２が、図１における断面ＣＳ１と同様に概ね太い直線のように表れている。

このような円盤状ガラス素板１０７ａは、適宜の成形加工により製造されるとよい。

詳細には例えば、円盤状ガラス素板１０７ａは、高屈折ガラスにより成形された角柱状のガラスの塊から円柱状のガラスを切り出した後に円盤状にスライスすることによって製造されてもよい。また例えば、円盤状ガラス素板１０７ａは、フロート法やダウンドロー法によって成形された大型のガラス板から所定のサイズに切り抜くことによって製造されてもよい。さらに例えば、円盤状ガラス素板１０７ａは、溶融したガラスを一対の金型でプレス成形することによって製造されてもよい。

ここで、円盤状ガラス素板１０７ａの主表面１０１ｃ，１０１ｄの各々の外縁を形成する外縁部１０４ｃ，１０４ｄには、面取りが施されていなくてよい。すなわち、円盤状ガラス素板１０７ａの主表面１０１ｃ，１０１ｄのそれぞれと外周端面１０２ｂとが、外縁部１０４ｃ，１０４ｄで交差している。言い換えると、外縁部１０４ｃ，１０４ｄのそれぞれは、円盤状ガラス素板１０７ａの主表面１０１ｃ，１０１ｄと外周端面１０２ｂとの概ね線状の境界となる部位であり、稜線を形成している。本実施の形態では、側方から見て、主表面１０１ｃ，１０１ｄの各々と外周端面１０２ｂとが概ね直角に交わっている（図５参照）。

なお、例えば、側方から見て、主表面１０１ｃ，１０１ｄが湾曲し、或いは、外周端面１０２ｂが上下方向に湾曲するなどにより、主表面１０１ｃ，１０１ｄの各々と外周端面１０２ｂとが鋭角をなして交わっていてもよい。

再び、図３を参照する。
円盤状ガラス素板１０７ａに対して面取りが行われる（ステップＳ２）。面取り工程（ステップＳ２）では、円盤状ガラス素板１０７ａの２つの主表面１０１ｃ，１０１ｄの各々の外縁部１０４ｃ，１０４ｄが面取りされる。

面取り工程（ステップＳ２）が行われることによって、円盤状ガラス素板１０７ａの主表面１０１ｃ，１０１ｄと外周端面１０２ｂとの境界となる外縁部１０４ｃ，１０４ｄが除去される。そして、拡大断面図である図６に示すように、円盤状ガラス素板１０７ｂの主表面１０１ｅ，１０１ｆのそれぞれと外周端面１０２ｃとを接続する面である面取り面１０３ｃ，１０３ｄが円盤状ガラス素板１０７ｂに形成される。

詳細には、上方の面取り面１０３ｃは、上方の主表面１０１ｅの外縁部１０４ｅと外周端面１０２ｃの上端部１０５ｂとの間を傾斜して接続する環状の面である。下方の面取り面１０３ｄは、下方の主表面１０１ｄの外縁部１０４ｆと外周端面１０２ｃの下端部１０６ｂとの間を傾斜して接続する環状の面である。

本実施の形態では、図６に示すように、側方から見て直線をなす面取り面１０３ｃ，１０３ｄが円盤状ガラス素板１０７ｂに形成される。

このような面取り工程（ステップＳ２）は、例えば、砥石を用いた研削などの機械的処理により行われる。砥石の研削面は、２つの主表面１０１ｃ，１０１ｄの各々に対して３０～６０度、好ましくは４５度の傾斜角で設定されるとよい。これにより、側方から見て主表面１０１ｅ，１０１ｆのそれぞれと面取り面１０３ｃ，１０３ｄとがなす角、及び、側方から見て外周端面１０２ｃと面取り面１０３ｃ，１０３ｄの各々とがなす角は、１２０～１５０度、好ましくは１３５度の鈍角に形成される。

ここで、図６は、面取り工程（ステップＳ２）が行われた後の円盤状ガラス素板１０７ｂ、すなわち面取りされた円盤状ガラス素板１０７ｂの左端近傍の断面を前方から見て拡大して示す図である。ここでの断面の円盤状ガラス素板１０７ｂにおける位置及び範囲は図示しないが、図２及び図５と同様に、上下方向かつ左右方向に延びる面であって、主表面１０１ｅ，１０１ｆの各々の直径方向に沿った断面である。

図６では、円盤状ガラス素板１０７ｂの拡大断面を実線で示している。また図６では、比較のため、ステップＳ１で準備された面取り前の円盤状ガラス素板１０７ａの拡大断面図（図５に示す拡大断面図に相当）を一点鎖線で示している。さらに図６では、比較のため、中間体として製造される円盤状ガラス基板１００の拡大断面図（図２に示す拡大断面図に相当）を点線で示している。

図６に示す円盤状ガラス素板１０７ａ，１０７ｂ、円盤状ガラス基板１００の各々の拡大図は、上述の通り、円盤状ガラス素板１０７ａ，１０７ｂ、円盤状ガラス基板１００の各々の全体において概ね同じ位置及び範囲を前方から見た断面を示す。すなわち、図６は、円盤状ガラス素板１０７ａ，１０７ｂの各々と円盤状ガラス基板１００との上下方向の中心を横切る面が互いに重なり、かつ、上下方向から見た主表面１０１ａ～１０１ｆの各々の中心が一致するように配置して、円盤状ガラス素板１０７ａ，１０７ｂの各々と円盤状ガラス基板１００との対応する部分を前方から見た場合の拡大断面を示す図である。

図６を見ると分かるように、円盤状ガラス素板１０７ｂの主表面１０１ｅ，１０１ｆの各々の直径と、外周端面１０２ｃの上下方向の長さとは、面取り工程（ステップＳ２）の結果、ステップＳ１で準備された円盤状ガラス素板１０７ａの主表面１０１ｃ，１０１ｄの各々の直径と、外周端面１０２ｂの上下方向の長さとのそれぞれよりも短くなる。

また、円盤状ガラス素板１０７ｂの外周端面１０２ｃと、その上端部１０５ｂ及び下端部１０６ｂとは概ね、図６に示すように、中間体である円盤状ガラス基板１００の外周端面１０２ａと、その上端部１０５ａ及び下端部１０６ａとのそれぞれと一致する。円盤状ガラス素板１０７ｂの上方及び下方の面取り面１０３ｃ，１０３ｄの一部は概ね、図６に示すように中間体である円盤状ガラス基板１００の上方及び下方の面取り面１０３ａ，１０３ｂとのそれぞれと一致する。

また、図６を参照して、面取りされた円盤状ガラス素板１０７ｂの外周端面１０２ｃ及び面取り面１０３ｃ，１０３ｄ以外の板厚をｔ１［ｍｍ］、面取りされた円盤状ガラス素板１０７ｂの外周端面１０２ｃの板厚をｔ２［ｍｍ］としたとき、次の式（１）が満たされる。
ｔ１×０．１５＜ｔ２＜ｔ１×０．４・・・・・式（１）

なお、面取り工程（ステップＳ２）は、機械的処理に限られず、エッチングなどの化学的処理により行われてもよい。側方から見て曲線をなす面取り面１０３ｃ，１０３ｄが形成されてもよい。

再び、図３を参照する。
面取りされた円盤状ガラス素板１０７ｂの２つの主表面１０１ｅ，１０１ｆに対して研削が行われる（ステップＳ３）。研削工程（ステップＳ３）は、主に、円盤状ガラス素板１０７ｂの板厚の調整、円盤状ガラス素板１０７ｂが有する２つの主表面１０１ｅ，１０１ｆの平坦度及び平行度の調整を目的として行われる。

研削工程（ステップＳ３）による取り代は、例えば、１２０［μｍ］～４００［μｍ］程度である。ここで、取り代とは、当該工程において除去される部分の上下方向の長さを意味する。

研削工程（ステップＳ３）では、例えば、面取りされた円盤状ガラス素板１０７ｂの２つの主表面１０１ｅ，１０１ｆが図７に示す両面研削装置１０８を用いて同時に研削が行われる。

図７は、両面研削装置１０８の構成を示す。この図を参照して、研削工程（ステップＳ３）で円盤状ガラス素板１０７ｂの主表面１０１ｅ，１０１ｆを研削する方法を説明する。

図７に示すように、両面研削装置１０８は、下定盤１０９と、上定盤１１０と、インターナルギア１１１と、太陽ギア１１２と、保持孔が設けられた概ね円盤状のキャリア１１３とを有する。

下定盤１０９の上面と上定盤１１０の下面との各面には、図示しないダイアモンドシートが平面的に接着されている。このダイアモンドシートの面が研削面となる。固定砥粒の粒子サイズは、例えば１０［μｍ］程度である。

インターナルギア１１１は、内面に歯形が設けられた概ね中空環状の部材である。太陽ギア１１２は、インターナルギア１１１の中心に配置された概ね円柱状の部材であって、外周面に歯形が設けられている。

キャリア１１３は、保持孔によって円盤状ガラス素板１０７ｂを保持する保持部材である。詳細には、円盤状ガラス素板１０７ｂは、その外周端面１０２ｃがキャリア１１３の保持孔を形成する壁面に概ね密着するように収容されることによって、図７に示すようにキャリア１１３に保持される。

また、キャリア１１３の外周面には歯が設けられている。円盤状ガラス素板１０７ｂを保持したキャリア１１３は、キャリア１１３の歯がインターナルギア１１１と太陽ギア１１２との間でそれぞれの歯と噛み合うように配置される。図７では、４つのキャリア１１３がインターナルギア１１１と太陽ギア１１２との間に配置される例を示す。

なお、両面研削装置１０８に配置されるキャリア１１３の数は、４つに限定されず、１つ、２つ、３つ、或いは５つ以上であってもよい。また、１つのキャリア１１３に保持される円盤状ガラス素板１０７ｂの数は、１つに限られず、複数であってもよい。

キャリア１１３に保持された円盤状ガラス素板１０７ｂは、下定盤１０９と上定盤１１０との間で予め定められた圧力で挟持される。そして、上定盤１１０と下定盤１０９とのいずれか一方、または、双方が移動動作をする。これにより、円盤状ガラス素板１０７ｂと各定盤１０９，１１０とが相対的に移動し、上述のダイアモンドシートに含まれる固定砥粒によって円盤状ガラス素板１０７ｂの２つの主表面１０１ｅ，１０１ｆが同時に研削される。

なお、固定砥粒に代えて、遊離砥粒が採用されてもよい。この場合、上述のダイアモンドシートに代わる研削用パッドと固定砥粒に代わる遊離砥粒を含む研削スラリとを用いて、上述の固定砥粒による場合と同様の方法により円盤状ガラス素板１０７ｂを研削することができる。

再び、図３を参照する。
研削工程（ステップＳ３）が行われた後の円盤状ガラス素板（図示せず）、すなわち研削された円盤状ガラス素板の２つの主表面に対して研磨が行われる（ステップＳ４）。研磨工程（ステップＳ４）は、研削時のキズや歪みの除去、鏡面化などを目的として行われる。

研磨工程（ステップＳ４）による取り代は、例えば、１０［μｍ］～１５０［μｍ］程度であり、好ましくは２０［μｍ］～１５０［μｍ］である。研磨工程（ステップＳ４）は後にも述べるように多段階で行われることが望ましく、これによって例えば、図１及び２を参照して上述した円盤状ガラス基板１００が作製されるとよい。

研磨工程（ステップＳ４）では、例えば、研削された円盤状ガラス素板の２つの主表面に対して両面研磨装置を用いて同時に研磨が行われる。

両面研磨装置は、下定盤１０９の上面と上定盤１１０の下面との各面にダイアモンドシートに代えて研磨パッドが取り付けられる点を除いて、上述の両面研削装置１０８と概ね同様の構成を備えるものであってよい。研磨パッドは、全体として円環形状の平板の部材であって、例えば、樹脂ポリッシャである。また、研磨工程（ステップＳ４）では、研磨砥粒を含む研磨スラリが用いられる。

簡明のため両面研磨装置を図示しないが、以下の研磨工程（ステップＳ４）に関する説明では、この工程（ステップＳ４）に利用される両面研磨装置の構成要素について、図７に示す両面研削装置１０８において対応する構成要素の参照符号を付している。

キャリア１１３は、上述の両面研削装置１０８と同様の方法で、研削された円盤状ガラス素板を保持する。研削された円盤状ガラス素板を保持したキャリア１１３は、キャリア１１３の歯がインターナルギア１１１と太陽ギア１１２との間でそれぞれの歯と噛み合うように配置される。キャリア１１３に保持された円盤状ガラス素板は、研磨パッドが設けられた下定盤１０９と上定盤１１０との間で予め定められた圧力で挟持される。そして、研磨スラリを供給しながら、上定盤１１０と下定盤１０９とのいずれか一方、または、双方が移動動作をする。これにより、研削された円盤状ガラス素板と各定盤１０９，１１０とが相対的に移動し、研磨スラリに含まれる遊離砥粒によって円盤状ガラス素板の２つの主表面が同時に研磨される。

本実施の形態に係る研磨工程（ステップＳ４）は、図３に示すように、第１研磨工程（ステップＳ４１）と第２研磨工程（ステップＳ４２）とを含む。

第１研磨工程（ステップＳ４１）は、主に、研削後の主表面に残留したキズや歪みの除去、或いは研削後の主表面の微小な凹凸（マイクロウェービネス、粗さなど）の調整を目的として行われる。第１研磨工程（ステップＳ４１）では、研削工程（ステップＳ３）が行われた後の円盤状ガラス素板の２つの主表面に対する研磨が、上述の通り、両面研磨装置を用いて行われる。第１研磨工程（ステップＳ４１）による取り代は、例えば、１０［μｍ］～１００［μｍ］程度である。

第１研磨工程（ステップＳ４１）では、例えば、粒径が１［μｍ］～２［μｍ］程度の酸化セリウム砥粒、ジルコニア砥粒などを遊離砥粒として含む研磨スラリが用いられる。

なお、第１研磨工程（ステップＳ４１）では、研磨パッドと研磨スラリとの少なくとも一方を変更して多段階で研磨を行うことが好ましい。すなわち、この場合、第１研磨工程（ステップＳ４１）の各段階で、両面研磨装置に適用される研磨パッドと研磨スラリとの組み合わせが互いに異なるとよい。このように、第１研磨工程（ステップＳ４１）を多段階で行うことで特に円盤状ガラス素板の平行度を０．０５［μｍ］～０．９５［μｍ］の範囲内に調整することが可能となり、その結果、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する円盤状ガラス基板１００を得ることが可能になる。

第２研磨工程（ステップＳ４２）は、主に、主表面の鏡面化、粗さの低減を目的として行われる。第２研磨工程（ステップＳ４２）では、第１研磨工程（ステップＳ４１）が行われた後の円盤状ガラス素板の２つの主表面に対する研磨が、上述の通り、両面研磨装置を用いて行われる。第２研磨工程（ステップＳ４２）による取り代は、例えば、１［μｍ］程度である。

第２研磨工程（ステップＳ４２）では、研磨スラリに含まれる遊離砥粒の種類及び粒子サイズ、樹脂ポリッシャの硬度が、第１研磨工程（ステップＳ４１）とは異なる。本実施の形態に係る第２研磨工程（ステップＳ４２）では、遊離砥粒として、例えば、スラリに混濁させたコロイダルシリカなどの粒径が１０［ｎｍ（ナノメートル）］～５０［ｎｍ］程度の微粒子が用いられる。

なお、第２研磨工程（ステップＳ４２）では、研磨スラリに含まれる遊離砥粒の種類及び粒子サイズ、研磨パッドの少なくとも１つが、第１研磨工程（ステップＳ４１）と異なっていればよい。すなわち、第１研磨工程（ステップＳ４１）と第２研磨工程（ステップＳ４２）とでは、両面研磨装置に適用される樹脂ポリッシャの硬度と研磨スラリとの組み合わせが互いに異なるとよい。

第２研磨工程（ステップＳ４２）を実施することによって、主表面の粗さ（二乗平均平方根粗さ）Ｒｑを０．４［ｎｍ］以下とすることができる。その結果、高い表面品質を有する円盤状ガラス基板１００を作製することが可能となり、ひいては円盤状ガラス基板１００から切り出すことで高い表面品質を有する薄板ガラス基板を作製することが可能になる。

円盤状ガラス素板１０７ｂの２つの主表面１０１ｅ，１０１ｆの各々に対して研削処理（ステップＳ３）と研磨処理（ステップＳ４）とを施すことによって、図１に示すような高精度な板厚の円盤状ガラス基板１００を作製することができる。作製される円盤状ガラス基板１００の板厚ｔ３は、外周端面１０２ａ及び面取り面１０３ａ，１０３ｂを除く部分において、例えば５０［μｍ］～５００［μｍ］であり、好ましくは１００［μｍ］～４００［μｍ］であり、より好ましくは１００［μｍ］～３５０［μｍ］である。

また、作製される円盤状ガラス基板１００は、直径が７０～２１０［ｍｍ］の大型のものであってもよい。そして、作製される円盤状ガラス基板１００は、２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの平行度が１．０［μｍ］未満の高い表面品質のものであり、好ましくは０．９５［μｍ］以下であり、より好ましくは０．５［μｍ］以下である。円盤状ガラス基板１００が有する２つの主表面１０１ａ，１０１ｂの平行度は、０．０５［μｍ］以上であってもよい。

研削工程（ステップＳ３）及び研磨工程（ステップＳ４）では、面取り工程（ステップＳ２）で形成された面取り面１０３ｃ，１０３ｄの各々の少なくとも一部が、ステップＳ３～Ｓ４の工程を行った後に残存する範囲の取り代で円盤状ガラス素板の主表面が研削及び研磨される。これにより、研磨すること（ステップＳ４）によって作製される円盤状ガラス基板１００に面取り面１０３ａ，１０３ｂを確実に設けることができる。

また、面取りされた円盤状ガラス素板１０７ｂの外周端面１０２ｃの板厚をｔ２［ｍｍ］、研磨すること（ステップＳ４）によって作製される円盤状ガラス基板１００の外周端面１０２ａ及び面取り面１０３ａ，１０３ｂ以外の板厚をｔ３［ｍｍ］としたとき（図６参照）、次の式（２）が満たされる。
ｔ３×０．５＜ｔ２・・・・・式（２）

再び、図３を参照する。
研磨処理（ステップＳ４）の後に、円盤状ガラス基板１００は、中性洗剤、純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などを用いて洗浄される。これにより、図１に示す円盤状ガラス基板１００が完成する。なお、円盤状ガラス基板１００の板厚など円盤状ガラス基板１００の形状及びサイズは、通常、洗浄処理（ステップＳ５）の前後でほぼ変わらない。

本実施の形態に係る円盤状ガラス基板１００の製造方法は、面取り工程（ステップＳ２）を含む。その後の加工工程（ステップＳ３～Ｓ５）の途中や加工工程（ステップＳ３～Ｓ５）の各々の前後で、割れなどによる円盤状ガラス素板の破損を抑えることができる。

また、研削工程（ステップＳ３）及び研磨工程（ステップＳ４）が面取り工程（ステップＳ２）の後に行われ、かつ、研削及び研磨の対象が円盤状であるので角部を含まない。これらにより、ステップＳ３～Ｓ４において円盤状ガラス素板１０７ｂの主表面１０１ｅ，１０１ｆの各々に掛かる摩擦力が均一になり易い。その結果、円盤状ガラス素板１０７ｂを高い表面品質で高精度に薄く加工することができる。

さらに、図１及び２を参照して上述したような高い表面品質かつ高精度の板厚を有する円盤状ガラス基板１００を作製することができる。すなわち、円盤状ガラス基板１００は、均一な板厚及び均一で高い表面品質を有するので、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する所望の形状或いはサイズの薄板ガラス基板を切り出すことができる。

さらに、面取り工程（ステップＳ２）を含むことで、作製された円盤状ガラス基板１００にも面取り面１０３ａ，１０３ｂが形成される。これにより、円盤状ガラス基板１００から薄板ガラス基板を切り出す際に円盤状ガラス基板１００が破損する可能性が低くなり、面取り面１０３ａ，１０３ｂがない場合よりも高い歩留りで薄板ガラス基板を切り出すことができる。

従って、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する所望の形状の薄板ガラス基板を大量に安定して生産することが可能になる。

また、上述のように、研削工程（ステップＳ３）及び研磨工程（ステップＳ４）が面取り工程（ステップＳ２）の後に行われ、かつ、研削及び研磨の対象が円盤状であるので角部を含まない。そのため、直径が７０～２１０ｍｍの大型で、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する円盤状ガラス基板１００を安定して高い歩留りで製造することができる。大型の円盤状ガラス基板１００からは、通常、小型の円盤状ガラス基板１００よりも多くの薄板ガラス基板を切り出すことができる。従って、大型の円盤状ガラス基板１００から薄板ガラス基板を切り出すことによって、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する薄板ガラス基板の安定的な大量生産をより容易にすることが可能になる。

（薄板ガラス基板１１４の製造方法）
ここから、薄板ガラス基板１１４の製造方法について説明する。

本実施の形態に係る薄板ガラス基板１１４の製造方法は、中間体である円盤状ガラス基板１００から複数の薄板ガラス基板１１４を製造するための方法であって、例えば図８のフローチャートに示す工程を含む。

本実施の形態に係る薄板ガラス基板１１４の製造方法では、図８に示すように、図３を参照して上に説明したステップＳ１～Ｓ５の後に、円盤状ガラス基板１００から複数の矩形の薄板ガラス基板１１４が切り出される（ステップＳ６）。言い換えると、切出加工（ステップＳ６）は、円盤状ガラス基板１００の製造方法により製造された円盤状ガラス基板１００に対して行われる。

ここで、図８では簡明のため、円盤状ガラス基板１００の製造方法におけるステップＳ１～Ｓ５と同様の工程を省略している。

詳細には、切出加工（ステップＳ６）では、図９に示すように、円盤状ガラス基板１００が同図の点線の直線に沿って切断される。これにより、図９で拡大して示すような矩形の薄板ガラス基板１１４が複数、円盤状ガラス基板１００から切り出される。

薄板ガラス基板１１４の製造方法によれば、上述の通り、ステップＳ１～Ｓ５の工程によって均一な板厚及び均一で高い表面品質を有する円盤状ガラス基板１００を作製することができる。このような円盤状ガラス基板１００であれば、切り出される場所によらず、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する複数の薄板ガラス基板１１４を得ることができる。また、矩形など角部を有する薄板ガラス基板１１４であっても、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する薄板ガラス基板１１４を得ることができる。

また、面取り工程（ステップＳ２）を含むことで、上述の通り、円盤状ガラス基板１００から薄板ガラス基板１１４を切り出す際に円盤状ガラス基板１００が破損する可能性が低くなる。そのため、ここで例示したような矩形など角部を有する薄板ガラス基板１１４であっても、面取り面１０３ａ，１０３ｂがない場合よりも高い歩留りで得ることができる。

従って、高い表面品質かつ高精度の板厚を有し、角部を有する薄板ガラス基板１１４を大量に安定して生産することが可能になる。

なお、切出加工（ステップＳ６）において、複数の矩形の薄板ガラス基板１１４が切り出される例を説明したが、円盤状ガラス基板１００から切り出される薄板ガラス基板１１４は１つであってもよい。また、切出加工（ステップＳ６）において、円盤状ガラス基板１００から切り出される１つ又は複数の薄板ガラス基板１１４の各々の形状及びサイズは、適宜変更されてもよく、例えば角部を有しない形状であってもよい。これによれば、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する所望の形状の薄板ガラス基板１１４を大量に安定して生産することが可能になる。

なお、ここで説明した薄板ガラス基板１１４の製造方法によって製造された薄板ガラス基板１１４が単体で導光板として利用されてもよい。この場合、ここで説明した薄板ガラス基板１１４の製造方法が、導光板の製造方法として採用されるとよい。これによれば、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する所望の形状の導光板を大量に安定して生産することが可能になる。

（導光板の製造方法）
ここから、導光板１１５の製造方法について説明する。

本実施の形態に係る導光板１１５の製造方法は、複数の薄板ガラス基板１１４を組み合わせて導光板１１５を製造するための方法であって、例えば図１０のフローチャートに示す工程を含む。

本実施の形態に係る導光板１１５の製造方法では、図１０に示すように、図８を参照して上に説明した切出加工（ステップＳ６）の後に、切り出された薄板ガラス基板１１４が積層される（ステップＳ７）。言い換えると、積層工程（ステップＳ７）は、薄板ガラス基板１１４の製造方法により製造された薄板ガラス基板１１４に対して行われる。

ここで、図１０では簡明のため、薄板ガラス基板１１４の製造方法におけるステップＳ１～Ｓ６と同様の工程を省略している。すなわち、導光板１１５の製造方法ステップＳ１～Ｓ５は、円盤状ガラス基板１００の製造方法におけるステップＳ１～Ｓ５のそれぞれと同様であってよい。

詳細には積層工程（ステップＳ７）では、薄板ガラス基板１１４が上下方向に、互いに隣接する薄板ガラス基板１１４を固定して積層され、これによって図１１に示すような導光板１１５が作製される。

なお、図１１では、４枚の薄板ガラス基板１１４が積層された例を示すが、積層工程（ステップＳ７）にて積層される薄板ガラス基板１１４の枚数は、適宜定められてよい。

導光板１１５の製造方法によれば、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する複数の薄板ガラス基板１１４を切り出し、それを積層することで導光板１１５を作製することができる。上述の通り、高い表面品質かつ高精度の板厚を有し、角部を有する薄板ガラス基板１１４を大量に安定して生産することが可能である。従って、高い表面品質かつ高精度の板厚を有し、角部を有する導光板１１５を大量に安定して生産することが可能になる。

なお、切出加工（ステップＳ６）において円盤状ガラス基板１００から切り出される薄板ガラス基板１１４は、上述の通り、所望の形状及びサイズであってもよい。これによれば、高い表面品質かつ高精度の板厚を有する所望の形状の導光板１１５を大量に安定して生産することが可能になる。

以上、本発明の一実施の形態及び変形例について説明したが、本発明は、これらに限られるものではない。例えば、本発明は、これまで説明した実施の形態及び変形例を適宜組み合わせた形態、その形態に適宜変更を加えた形態をも含む。

本発明は、ヘッドマウントディスプレイなどの表示装置に適用されるガラス基板など、高い表面品質を有する板厚の薄いガラス基板の大量生産に利用可能である。

１００ 円盤状ガラス基板
１０１ａ～１０１ｆ 主表面
１０２ａ～１０２ｃ 外周端面
１０３ａ～１０３ｄ 面取り面
ＣＳ１，ＣＳ２ 断面
１０４ａ～１０４ｆ 外縁部
１０５ａ～１０５ｂ 上端部
１０６ａ～１０６ｂ 下端部
１０７ａ～１０７ｂ 円盤状ガラス素板
１０８ 両面研削装置
１０９ 下定盤
１１０ 上定盤
１１１ インターナルギア
１１２ 太陽ギア
１１３ キャリア
１１４ 薄板ガラス基板
１１５ 導光板

Claims (11)

1. １つ又は複数の薄板ガラス基板を切り出すための円盤状ガラス基板の製造方法であって、
   円形の２つの主表面を有するガラス素板である円盤状ガラス素板を準備することと、
   前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面の各々の外縁部を面取りすることと、
   面取りされた前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面を両面研削装置で研削することと、
   研削された前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面を両面研磨装置で研磨することによって板厚が５０～５００μｍの円盤状ガラス基板を作製することとを含む
   ことを特徴とする円盤状ガラス基板の製造方法。
2. 前記円盤状ガラス基板の板厚は３５０μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
3. 前記研磨することでは、前記研削された円盤状ガラス素板の２つの主表面を研磨することによって、直径が７０～２１０ｍｍの円盤状ガラス基板を作製する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
4. 前記研磨することでは、前記研削された円盤状ガラス素板の２つの主表面を研磨することによって、二乗平均平方根粗さＲｑが０．４ｎｍ以下の円盤状ガラス基板を作製する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
5. 前記研磨することでは、前記研削された円盤状ガラス素板の２つの主表面を研磨することによって、平行度が１．０μｍ未満の円盤状ガラス基板を作製する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
6. 前記研磨することでは、前記研削された円盤状ガラス素板の２つの主表面を研磨することによって、平行度が０．５μｍ以下の円盤状ガラス基板を作製する
   ことを特徴とする請求項５に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
7. 前記面取りされた円盤状ガラス素板の外周端面及び面取り面以外の板厚をｔ１ミリメートル、
   前記面取りされた円盤状ガラス素板の外周端面の板厚をｔ２ミリメートル、
   としたとき、
   ｔ１×０．１５＜ｔ２＜ｔ１×０．４を満たす
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
8. 前記面取りされた円盤状ガラス素板の外周端面の板厚をｔ２ミリメートル、
   前記研磨することによって作製される円盤状ガラス基板の外周端面及び面取り面以外の板厚をｔ３ミリメートル、としたとき、
   ｔ３×０．５＜ｔ２ を満たす
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
9. 前記研削すること及び前記研磨することでは、前記面取り面の少なくとも一部が残存する範囲の取り代で、前記円盤状ガラス素板の前記２つの主表面が研削されて研磨される
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
10. 前記研磨することによる取り代は、１０～１５０μｍである
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。
11. 前記研磨することは、
    前記研削された円盤状ガラス素板の前記２つの主表面を前記両面研磨装置で研磨する第１研磨を施すことと、
    前記第１研磨が施された円盤状ガラス素板の前記２つの主表面を前記両面研磨装置で研磨する第２研磨を施すこととを含み、
    前記第１研磨と前記第２研磨とでは、それぞれの前記両面研磨装置に適用される研磨パッドと研磨スラリとの組み合わせが互いに異なる
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の円盤状ガラス基板の製造方法。

Images