JP6530651B2

JP6530651B2 - ガラス基板の製造方法

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Publication number: JP6530651B2
Application number: JP2015131425A
Authority: JP
Inventors: 人志内田
Original assignee: Avanstrate Inc; Avanstrate Asia Pte Ltd
Current assignee: Avanstrate Inc; Avanstrate Asia Pte Ltd
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: JP2017014050A

Description

本発明は、ガラス基板の熱処理工程を含むガラス基板の製造方法に関する。

近年、ディスプレイパネルの分野では、画質の向上のために画素の高精細化が進展している。この高精細化の進展に伴って、ディスプレイパネルに用いるガラス基板にも寸法精度が高いことが望まれている。例えば、ディスプレイパネルの製造工程中に、ガラス基板が高温で熱処理されても寸法が変化しにくいように、熱収縮の小さいガラス基板が求められている。

一般に、ガラス基板の熱収縮率は、ガラスの歪点が高いほど小さくなる。このため、熱収縮率を抑制するために、歪点が高くなるようにガラス組成を変更する方法が知られている（特許文献１）。しかし、歪点が高くなるようにガラス組成を変更すると、熔解温度が高くなる傾向にあり、ガラス基板の製造が難しくなるという問題がある。

特表２０１４−５０３４６５

ガラス基板製造の困難性を招くことなく、ガラス基板の熱収縮を低減させる方法として、フュージョン法等により成形したシートガラスを切断することで得たガラス基板をオフラインにおいて熱処理（オフラインアニール処理）する方法がある。オフラインアニール処理において、加熱した気体（熱風）によりガラス基板を熱処理する方法があるが、ガラス基板の温度を昇温・降温させる際に、昇温速度・降温速度を速くするとガラス基板の熱収縮率が低減せず、ガラス基板の面方向（面内）で温度差が生じ、面方向（面内）で熱収縮率がばらついてしまい、昇温速度・降温速度を遅くするとガラス基板の生産効率が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、ガラス基板の生産効率を高めつつ、ガラス基板の面方向での熱収縮率のばらつきを低減することができるガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ディスプレイ用のガラス基板を４００℃〜６００℃の範囲にある熱処理温度で熱処理する熱処理工程を含むガラス基板の製造方法であって、
前記熱処理工程は、
互いに隣接する前記ガラス基板を距離的に所定間隔あけた平行状態を維持し、所定間隔をあけて配置された複数の前記ガラス基板の間の隙間に加熱された気体を送風しながら前記ガラス基板の平面方向の周囲から加熱及び冷却する熱処理炉に搬送する搬送工程と、
前記ガラス基板の熱収縮率の絶対値が１０ｐｐｍ以下になるよう前記ガラス基板の温度を前記熱処理温度に維持する維持時間を設定する維持工程と、
前記ガラス基板の熱収縮率の絶対値が１０ｐｐｍ以下になるよう、前記ガラス基板を搬送しながら前記ガラス基板の温度が前記熱処理温度から前記熱処理温度より５０℃から１５０℃より低い中間温度になるまで前記ガラス基板を冷却する冷却時間を、６０分〜１２０分の時間範囲内で設定して前記ガラス基板を冷却する冷却工程と、を備える、
ことを特徴とする。

前記ガラス基板には、ＩＧＺＯ、ＬＴＰＳから構成される半導体層が形成される、ことが好ましい。

前記ガラス基板の歪点は６５５℃以上である、ことが好ましい。

上述のガラス基板の製造方法によれば、ガラス基板の生産効率を高めつつ、ガラス基板の面方向での熱収縮率のばらつきを低減することができる。

本実施形態のガラス基板の製造方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態の熱処理工程で用いられる熱処理炉の内部構造を説明する図である。本実施形態の熱処理工程を説明する図である。本実施形態の熱処理工程でクランプに把持されたガラス基板を側方から見て示す図である。ガラス基板の温度履歴を示す図である。熱処理温度で維持する維持時間とガラス基板の熱収縮率の絶対値との関係を示した図である。冷却時間とガラス基板の熱収縮率の絶対値との関係を示した図である。加熱時間とガラス基板の熱収縮率の絶対値との関係を示した図である。

以下、本発明のガラス基板の製造方法について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のガラス基板の製造方法の流れを示すフローチャートである。製造されるガラス基板は、特に制限されないが、例えば縦寸法及び横寸法のそれぞれが５００ｍｍ〜３５００ｍｍであることが好ましい。ガラス基板の厚さは、０．１ｍｍ〜１．１ｍｍ、より好ましくは０．７５ｍｍ以下の極めて薄い矩形形状の板であることが好ましい。
まず、熔融されたガラスが、例えばフュージョン法あるいはフロート法等の公知の方法により、所定の厚さの帯状ガラスであるシートガラスが成形される（ステップＳ１）。
次に、成形されたシートガラスが所定の長さの素板であるガラス基板に採板される（ステップＳ２）。採板により得られたガラス基板は、搬送機構によりピンチング保持されつつ、熱処理炉に搬送され（ステップＳ３）、次工程のアニーリング（熱処理）工程（ステップＳ４）までレールに誘導されて搬送される。次に、この搬送されたガラス基板に対して熱処理を行なう（ステップＳ４）。このステップＳ３の処理およびステップＳ４の処理が本実施形態のアニーリング工程である。アニーリング工程の詳細については後述する。

熱処理後のガラス基板は切断工程に搬送され、製品のサイズに切断され、ガラス基板が得られる（ステップＳ５）。得られたガラス基板には、端面の研削、研磨およびコーナカットを含む端面加工が行われた後、ガラス基板は洗浄される（ステップＳ６）。洗浄されたガラス基板はキズ、塵、汚れあるいは光学欠陥を含む傷が無いか、光学的検査が行われる（ステップＳ７）。検査により品質の適合したガラス基板は、ガラス基板を保護する紙と交互に積層された積層体としてパレットに積載されて梱包される（ステップＳ８）。梱包されたガラス基板は納入先業者に出荷される。

このようなガラス基板として、以下のガラス組成のガラス基板が例示される。つまり、以下のガラス組成のガラス基板が製造されるように、熔融ガラスの原料が調合される。
ＳｉＯ₂５５〜８０モル％、
Ａｌ₂Ｏ₃８〜２０モル％、
Ｂ₂Ｏ₃ ０〜１２モル％、
ＲＯ０〜１７モル％（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量)。

ＳｉＯ₂は６０〜７５モル％、さらには、６３〜７２モル％であることが、熱収縮率を小さくするという観点から好ましい。
ＲＯのうち、ＭｇＯが０〜１０モル％、ＣａＯが０〜１５モル％、ＳｒＯが０〜１０％、ＢａＯが０〜１０％であることが好ましい。

また、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、及びＲＯを少なくとも含み、モル比（（２×ＳｉＯ₂）＋Ａｌ₂Ｏ₃）／（（２×Ｂ₂Ｏ₃）＋ＲＯ）は４．５以上であるガラスであってもよい。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの少なくともいずれか含み、モル比（ＢａＯ＋ＳｒＯ）／ＲＯは０．１以上であることが好ましい。

また、モル％表示のＢ₂Ｏ₃の含有率の２倍とモル％表示のＲＯの含有率の合計は、３０モル％以下、好ましくは１０〜３０モル％であることが好ましい。
また、上記ガラス組成のガラス基板におけるアルカリ金属酸化物の含有率は、０モル％以上０．４モル％以下であってもよい。
また、ガラス中で価数変動する金属の酸化物（酸化スズ、酸化鉄）を合計で０．０５〜１．５モル％含み、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３及びＰｂＯを実質的に含まないということは必須ではなく任意である。

本実施形態で製造されるガラス基板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板あるいは、有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板として好適である。さらに、本実施形態で製造されるガラス基板は、高精細ディスプレイに用いるＬＴＰＳ（Low-temperature poly silicon）・ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）・ＴＦＴディスプレイ用ガラス基板として特に好適である。

本実施形態における熔融ガラスからシートガラスを成形する方法として、フロート法やフュージョン法等が用いられるが、本実施形態のガラス基板のオフラインにおける熱処理を含むガラス基板の製造方法では、フュージョン法（オーバーダウンドロー法）において製造ライン上の徐冷装置を長くすることが困難である点から、フュージョン法に適している。本実施形態の熱処理により熱収縮率を低減する前のガラス基板の熱収縮率は、５００℃、１０分で熱処理した場合において、８０ｐｐｍ以下であり、より好ましくは４０ｐｐｍ〜６０ｐｐｍである。

（熱処理炉の構成）
本実施形態の熱処理工程（Ｓ４）は、図２に示す熱処理炉を用いて行われる。図２は、熱処理炉１の内部構造を説明する図である。搬送工程も、熱処理炉１を用いて行われる。
熱処理炉１は、ガラス基板Ｇが搬入されるよう開口された入口３と、炉１内を通過したガラス基板Ｇが搬出されるよう開口された出口５と、入口３と出口５とを炉１内で接続するように延びる搬送路７と、を有している。ガラス基板Ｇの搬送方向は、図２において左方から右方に向かう方向であり、矢印Ａで示す方向である。なお、図２では、便宜のため、入口３と出口５の間の熱処理炉１の部分を省略している。

ガラス基板Ｇは、熱処理炉１の上流側を、主表面が上下方向を向いた状態で搬送され、入口３において、図示されない吸着機構によって、主表面が吸着され支持されながら、主表面が搬送方向を向くよう立てられる。
ガラス基板Ｇは、出口５において、図示されない他の吸着機構によって、主表面が吸着され支持されながら、主表面が上下方向を向くよう寝かせられる（倒される）。寝かせられたガラス基板Ｇは、熱処理炉１の下流側において、主表面が上下方向を向いた状態で搬送される。

搬送路７は、搬送方向に３つに分けてなる３つの区間を有しており、ガラス基板Ｇが３つの区間を搬送されることで、ガラス基板Ｇに対し、昇温、キープ、降温の各熱処理が順に行われる。３つの区間は、温度、ガラス基板Ｇが搬送される時間等の熱処理条件は異なるが、装置構成は同様である。なお、図２には、昇温区間７ａ、降温区間７ｃの各一部が示され、後で参照する図３には、キープ区間７ｂの一部が示される。

熱処理炉１は、搬送路７上で複数のガラス基板Ｇを搬送する搬送ユニットと、搬送されるガラス基板Ｇに対し熱処理を行う熱処理ユニットと、を備える。

（ａ）搬送ユニット
搬送ユニットは、搬送工程を行うためのものであり、搬送されるガラス基板Ｇの搬送方向の両側に掛け渡された２本のチェーンベルト（搬送ベルト）２１（図３参照）と、チェーンベルト２１とともに搬送方向に移動する複数のバー２３と、バー２３に取り付けられた複数のクランプ２５と、駆動機構（図示せず）と、を有している。

チェーンベルト２１は、例えば、搬送方向の両端のそれぞれにおいて複数のローラに架け渡され、図２に示されるように駆動される。なお、図２には、便宜のため、搬送方向の上流側の複数のローラのうちの一部のローラのみを示す。チェーンベルト２１は、図３に示すように、搬送されるガラス基板Ｇの幅方向の両端のそれぞれと対応するよう１本ずつ設けられ（図３参照）、搬送工程の間、駆動機構によって駆動される。駆動機構は、チェーンベルト２１の搬送方向の両端が掛け渡される軸、および、軸を回転駆動させるためのモータを有しており、不図示の操作装置を操作することによって駆動および駆動停止される。図３は、本実施形態の搬送工程を説明する図である。図３では、チェーンベルト２１のうちの搬送方向に移動する部分を示し、搬送方向と反対方向に移動する部分を省略している。また、図３では、説明の便宜のため、クランプ２５の図示を省略し、バー２３およびガラス基板Ｇを、互いに間隔をあけた状態で示している。

バー２３は、例えば金属を材質とする板状部材である。バー２３は、搬送工程（Ｓ４）において、長手方向の両端が、搬送方向に移動するチェーンベルト２１の部分に載置され、チェーンベルト２１に追従するように搬送方向に移動する。バー２３には、クランプ２５が取り付けられており、熱処理炉１の入口３において、把持機構４によってガラス基板Ｇがクランプ２５に把持されることでガラス基板Ｇはバー２３に吊り下げられる。図４に、バー２３およびクランプ２５をより詳細に示す。図４は、クランプ２５に把持されたガラス基板Ｇを側方から見て示す図である。ガラス基板Ｇを吊り下げたバー２３は、搬送路７においてガラス基板Ｇを所定の間隔（ピッチ）で搬送するために、搬送路７の上流側の端に配置されたロード機構８によって、１本ずつ、互いに間隔をあけてチェーンベルト２１に載置される。これによって、ガラス基板Ｇは、バー２３を介してチェーンベルト２１に吊り下げられた状態で搬送（縦吊り搬送）される。ガラス基板Ｇの間隔は、狭いほど、生産性は高くなるが、熱風の熱がガラス基板Ｇによって奪われやすくなる。本実施形態の製造方法では、後述するようにガラス基板Ｇの面内での熱収縮率のバラつきを低減できることから、ガラス基板Ｇの間隔が狭い場合にも好適である。ガラス基板Ｇの間隔は、生産性およびガラス基板同士の接触防止の観点から、ガラス基板Ｇの間隔は、２０〜２００ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは５０ｍｍ〜１５０ｍｍである。なお、図２および図４では、説明の便宜のため、複数のガラス基板Ｇの間隔を詰めて示す。
ガラス基板Ｇを吊り下げたバー２３は、搬送路７の下流側の端に配置されたアンロード機構９によって、チェーンベルト２１から取り外され、熱処理炉１の出口５において、抜き取り機構６によってガラス基板Ｇはクランプ２５から抜き取られる。

クランプ２５は、ガラス基板Ｇの上端部を把持する部材である。クランプ２５は、特に制限されないが、例えば、バネ力によってガラス基板Ｇの両主表面を挟むバネクランプを採用することができる。１つのバー２３に取り付けられるクランプ２５の数は、１つであってもよいが、搬送中のガラス基板Ｇの姿勢をより安定させるために、２つ以上であることが好ましい。２つ以上のクランプ２５がバー２３に取り付けられている場合、クランプ２５は、バー２３に対し幅方向にスライドできるよう構成されていることが好ましい。金属材料で構成されたバー２３は、ガラス基板Ｇよりも熱膨張率が高く幅方向に延びやすい。このため、クランプ２５がバー２３に対して幅方向に移動することで、バー２３が熱膨張してもガラス基板Ｇの上端部に撓みや変形が生じるのを防止することができる。

（ｂ）熱処理ユニット
熱処理ユニットは、熱処理工程（Ｓ４）を行うためのものであり、搬送されるガラス基板Ｇの上方および下方のそれぞれに搬送方向に並ぶよう配置された複数のファン付きヒータ３１を有している。ファン付きヒータ３１は、搬送されるガラス基板Ｇに、予め設計された温度プロファイルが形成されるよう、図示しない制御装置によって制御される。

ファン付きヒータ３１は、ヒータで加熱された気体をファンで送風するよう、ヒータとファンが互いに隣接して配置された一体の装置であり、熱処理炉１内では、ヒータに対してファンを下方にして配置される。ファン付きヒータ３１のヒータには、例えば、バーナーヒータ、電気ヒータが用いられる。ファンは、熱処理工程の間、ヒータで加熱された空気を、図３に示されるように下方に向けて送風するよう駆動される。図３において、熱風が流れる向きを太い矢印で示す。熱処理炉１内の雰囲気中に粉塵が浮遊している場合であっても、このようなダウンフローの熱風によって大きな粉塵（例えば、最大長さが、数μｍ以上、０．５μｍ以上）は炉１の底部に運ばれて堆積する。また、小さな粉塵（例えば、最大長さ０．５μｍ未満）はフィルタ（図示せず）によって除去される。このため、粉塵が雰囲気中を浮遊し続けてガラス基板Ｇの表面に付着するのを抑えることができる。なお、フィルタは、熱風にさらされるため、耐熱性を有するフィルタが好ましい。フィルタは、例えば、後述するベルト２７の下方、ファン付きヒータ３１の上方に配置される。また、ダウンフローの熱風は、熱処理炉１内を循環する空気流を形成できる点で好ましい。熱風は、ガラス基板Ｇ間を下方に流れた後、熱処理炉１の底部に沿って熱処理炉１の図示されない側壁まで流れて、側壁に沿って上昇し、さらに熱処理炉１の天井に沿って流れることで、搬送路７の周りを循環する。

ファン付きヒータ３１は、発熱する領域の横方向（図２の紙面奥行き方向）長さが、搬送されるガラス基板Ｇの幅方向長さより長いことが好ましい。また、搬送方向に隣り合うファン付きヒータ３１の間隔は、搬送方向にわたって熱風の温度にムラが生じないよう調整される。

次に、ステップＳ４の熱処理について説明する。
ステップＳ３の処理で搬送されたガラス基板Ｇに対して、製造ラインから外れたオフラインで熱処理が行われる。切断装置により幅方向の端部（耳部）の切断された板状のガラス基板Ｇは必要に応じて表面等に付着した切断屑（パーティクル、カレット等）の除去が行われた後、図３に示すように、ガラス基板Ｇは、熱処理炉１の上流側を、複数の搬送ローラによって主表面が上下方向を向いた状態で搬送され、入口３において、図示されない吸着機構によって、主表面が吸着され支持されながら、主表面が搬送方向を向くよう立てられる。ガラス基板Ｇは、搬送機構により垂下されつつ熱処理炉１の入口側の所定位置まで搬送されてくる。熱処理炉１では、ファン付きヒータ３１を制御して、炉内の雰囲気温度が、熱処理温度になるよう処理する。ここで、熱処理温度とは、高精細ディスプレイに用いるＬＴＰＳ、ＩＧＺＯから構成される半導体層をガラス基板Ｇに形成する形成温度であり、具体的には４００℃〜６００℃の範囲の温度である。高精細ディスプレイを製造する際のガラス基板Ｇの加工処理温度は、ガラスの歪点（１０^１４．５ポワズの粘度に相当する温度、例えば６６１℃）より低い温度である。この加工処理温度より低い温度領域において、ガラス基板の熱収縮率が大きいと、ガラス基板は高精細ディスプレイを製造するためのガラス基板として適さない。このため、高精細ディスプレイを製造するガラス基板の加工処理温度と等しい温度領域である４００℃〜６００℃の範囲の熱処理温度において、ガラス基板Ｇを熱処理し、熱処理温度以下の温度領域において、熱収縮率が０〜１５ｐｐｍ、好ましくは０〜１０ｐｐｍ、より好ましくは０〜６ｐｐｍ、さらに好ましくは０〜３ｐｐｍとなるようにする。
なお、歪点はガラスの種類によって異なるが、ガラス基板Ｇは、熱収縮を小さくするために、歪点が高いガラス組成を有することが好ましく、ガラス基板Ｇのガラスの歪点は、６００℃以上であることが好ましく、より好ましくは６５５℃以上であり、例えば６６１℃である。

ガラス基板Ｇは、熱処理炉内に搬送されると、昇温区間（加熱区間）７ａにおいて室温（例えば、２５℃）から熱処理温度になるよう加熱される。図５は、ガラス基板Ｇの熱履歴を示す図である。ガラス基板Ｇは、昇温区間７ａ内で搬送されながら、室温から４００℃〜６００℃の範囲の熱処理温度Ｔｍ１になるまで加熱される。ガラス基板Ｇの温度を熱処理温度になるまで加熱する工程が、加熱工程である。昇温区間７ａでは、例えば、６．７℃／分以上〜６０℃／分以下の昇温速度Ｓ１、加熱時間１０分〜６０分で加熱する。

次に、ガラス基板Ｇは、搬送されながら維持区間７ｂに入り、維持区間７ｂにおいて４００℃〜６００℃の範囲の熱処理温度Ｔｍ１が維持される。加熱工程を経た後、維持工程では、ガラス基板Ｇの温度を熱処理温度Ｔｍ１で、維持時間６０分〜１５０分維持する。ガラス基板Ｇの温度を熱処理温度Ｔｍ１のまま維持し続ける工程が、維持工程である。維持工程では、ガラス基板Ｇの温度が４００℃〜６００℃の範囲で変化してもよく、ガラス基板Ｇの温度が一定でなくてもよい。

次に、ガラス基板Ｇは、搬送されながら降温区間（冷却区間）７ｃに入り、降温区間７ｃにおいて中間温度Ｔｍ２を経て室温まで冷却される。ガラス基板Ｇの温度を、熱処理温度Ｔｍ１から中間温度Ｔｍ２、中間温度Ｔｍ２から室温まで冷却する工程が、冷却工程である。降温区間では、熱処理温度Ｔｍ１から熱処理温度Ｔｍ１より５０℃〜１５０℃低い中間温度Ｔｍ２（例えば、４００℃）になるまでの区間と、中間温度Ｔｍ２から室温になるまでの区間とで、ガラス基板Ｇの降温速度を変化させて冷却する。具体的には、熱処理温度Ｔｍ１から中間温度Ｔｍ２までの降温区間では、０．８℃／分以上〜２．５℃／分以下の第1降温速度Ｓ３、冷却時間６０分〜１２０分で冷却する。中間温度Ｔｍ２から常温までの降温区間では、第1降温速度Ｓ３より速い第２降温速度Ｓ４で冷却する。第２降温速度Ｓ４は、第１降温速度Ｓ３より速い速度であれば任意である。降温区間においては、熱処理温度Ｔｍ１から中間温度Ｔｍ２までの第１降温速度を、中間温度Ｔｍ２から常温までの第２降温速度より速くすることにより、ガラス基板Ｇの生産効率性を高めつつ、ガラス基板Ｇの熱収縮率を低減することができる。

図中に示す温度は室温（常温）＜Ｔｍ２＜Ｔｍ１であり、Ｔｍ１＝熱処理温度（例えば、５００℃）、Ｔｍ２＝中間温度（例えば、４００℃）である。
加熱工程、維持工程、冷却工程における速度、時間の範囲を以下に示す。
（１）加熱工程：ｔ１−０＝１０分〜６０分、Ｔｍ１−室温＝４００℃〜６００℃、昇温速度Ｓ１は、（Ｔｍ１−室温）／（ｔ１−０）＝６．７℃／分〜６０℃／分。
（２）維持工程：ｔ２−ｔ１＝６０分〜１５０分、Ｔｍ１−Ｔｍ１＝０、速度Ｓ２＝（Ｔｍ１−Ｔｍ１）／（ｔ２−ｔ１）＝０℃／分、
（３）第１冷却工程：ｔ３−ｔ２＝６０分〜１２０分、Ｔｍ１−Ｔｍ２＝５０℃〜１５０℃、第１降温速度Ｓ３＝（Ｔｍ１−Ｔｍ２）／（ｔ３−ｔ２）＝０．８℃／分〜２．５℃／分
（４）第２冷却工程：ｔ４−ｔ３＞ｔ３−ｔ２、Ｔｍ２−室温＝３５０℃〜４５０℃、第２降温速度Ｓ４は、（Ｔｍ２−室温）／（ｔ４−ｔ３）＞第１降温速度Ｓ３。
ここで、室温は、２５℃に限定されず、例えば、０℃〜３０℃である。また、熱処理温度は、５００℃に限定されず、４００℃〜６００℃の任意の温度であり、中間温度は、４００℃に限定されず、熱処理温度−（５０℃〜１５０℃）の任意の温度である。また、昇温速度・降温速度は、ガラス基板Ｇ全体を昇温・降温する平均速度である。

熱処理炉５００内において、ガラス基板Ｇの平面方向の周囲（図２では、上方）からの熱風加熱によりガラス基板Ｇが加熱されると、ガラス基板Ｇにおいて、ファン付きヒータ３１に近い風上側部分とファン付きヒータ３１から遠い風下側部分とでは、温度のずれが生じる。このため、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値が小さくなるように、熱処理温度で維持する維持時間を、６０分〜１５０分、より好ましくは、９０分〜１２０分にする。熱処理温度で維持する時間を一定時間以上にすることにより、ガラス基板Ｇに加えられる熱量が多くなり、ガラス基板Ｇが熱収縮し、熱収縮率の絶対値が小さくなる。ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値を小さくすることにより、ガラス基板Ｇの面方向の熱収縮率のばらつきを抑制することができる。図６は、熱処理温度で維持する維持時間とガラス基板の熱収縮率の絶対値との関係を示した図である。ここでは、維持工程以外では、昇温工程の時間を１０分、降温工程を経ずに、熱処理温度から冷却している。同図に示すように、維持時間が６０分を過ぎるとガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値は３ｐｐｍ以下になり、維持時間が１２０分を過ぎるとガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値は１ｐｐｍ以下になる。ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値を３ｐｐｍ以下にすることにより、面方向の熱収縮のばらつきは３ｐｐｍ以下になり、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値を１ｐｐｍ以下にすることにより、面方向の熱収縮のばらつきは１ｐｐｍ以下になる。維持時間を６０分以上、９０分以上、１２０分以上にすることにより、面方向の熱収縮のばらつきを３ｐｐｍ以下、２ｐｐｍ以下、１ｐｐｍ以下にすることができる。維持時間を１２０分以上にすることにより、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値を１ｐｐｍ以下にすることができるが、維持時間が１５０分であっても、維持時間が１２０分と比べて、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値はほとんど変化しない。維持時間が１５０分より長くすると、熱処理効率が悪くなり、ガラス基板Ｇの生産効率が低下する。このため、熱処理温度で維持する維持時間を、６０分〜１５０分、より好ましくは、９０分〜１２０分にすることにより、ガラス基板Ｇの生産効率を高めつつ、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値を小さくして、面方向（面内）の熱収縮のばらつきを抑制することができる。

次に、ガラス基板Ｇを熱処理温度から中間温度まで冷却する冷却時間とガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値との関係を示す。図７は、冷却時間とガラス基板の熱収縮率の絶対値との関係を示した図である。ここでは、降温工程以外では、昇温工程の時間を１０分、維持工程を経ずに、熱処理温度から冷却している。同図に示すように、冷却時間が６０分を過ぎるとガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値は１ｐｐｍ以下になり、冷却時間が９０分を過ぎるとガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値はほぼ０ｐｐｍになる。冷却時間を６０分以上にすることにより、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値は１ｐｐｍ以下になり、面方向の熱収縮のばらつきを１ｐｐｍ以下にすることができる。冷却時間が１２０分であっても、冷却時間が９０分と比べて、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値はほとんど変化しない。冷却時間が１２０分より長くすると、熱処理効率が悪くなり、ガラス基板Ｇの生産効率が低下する。このため、熱処理温度から中間温度まで冷却する冷却時間を、６０分〜１２０分、より好ましくは、約９０分にすることにより、ガラス基板Ｇの生産効率を高めつつ、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値を小さくして、面方向の熱収縮のばらつきを抑制することができる。

次に、ガラス基板Ｇを室温（常温）から熱処理温度まで加熱する加熱時間とガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値との関係を示す。図８は、加熱時間とガラス基板の熱収縮率の絶対値との関係を示した図である。ここでは、昇温工程以外では、維持工程、降温工程を経ずに、熱処理温度から冷却している。同図に示すように、加熱時間が１０分、３０分、６０分のいずれであっても、ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値はほとんど変化しない。ガラス基板Ｇの熱収縮率の絶対値は、加熱時間によってほとんど変化しないため、加熱時間が短いほど、ガラス基板Ｇの生産効率は高くなる。室温から熱処理温度まで加熱する加熱工程では、ガラス基板Ｇの温度を熱処理温度まで高めることができれば、加熱時間は任意であり、例えば、加熱時間を、６０分以下、より好ましくは、１０分〜３０分にすることにより、ガラス基板Ｇの生産効率を高めることができる。

このような熱処理により、高精細液晶ディスプレイを製造するのに好適な熱収縮率を有するガラス基板を製造することができる。また、ガラス基板の熱収縮率を０〜１５ｐｐｍとすることができる。ガラス基板Ｇの熱収縮率は、０〜１０ｐｐｍとすることが好ましく、０〜６ｐｐｍとすることがより好ましい。このような熱収縮率が、ガラス基板のガラス組成と、熱処理の温度と熱処理時間を調整することにより達成することができる。また、ガラス基板の熱収縮に対して影響が小さい温度領域においては、処理時間を短くし、昇温速度・降温速度を速めることにより、ガラス基板の生産効率を高めることができる。

以上、本発明のガラス基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例等に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１熱処理炉
３入口
５出口
７搬送路
２１チェーンベルト（搬送ベルト）
２３バー
２５クランプ
２７ベルト
３１ファン付きヒータ
Ｇガラス基板

Claims

ディスプレイ用のガラス基板を４００℃〜６００℃の範囲にある熱処理温度で熱処理する熱処理工程を含むガラス基板の製造方法であって、
前記熱処理工程は、
互いに隣接する前記ガラス基板を距離的に所定間隔あけた平行状態を維持し、所定間隔をあけて配置された複数の前記ガラス基板の間の隙間に加熱された気体を送風しながら前記ガラス基板の平面方向の周囲から加熱及び冷却する熱処理炉に搬送する搬送工程と、
前記ガラス基板の熱収縮率の絶対値が１０ｐｐｍ以下になるよう前記ガラス基板の温度を前記熱処理温度に維持する維持時間を設定する維持工程と、
前記ガラス基板の熱収縮率の絶対値が１０ｐｐｍ以下になるよう、前記ガラス基板を搬送しながら前記ガラス基板の温度が前記熱処理温度から前記熱処理温度より５０℃から１５０℃より低い中間温度になるまで前記ガラス基板を冷却する冷却時間を、６０分〜１２０分の時間範囲内で設定して前記ガラス基板を冷却する冷却工程と、を備える、
ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
前記ガラス基板には、ＩＧＺＯ、ＬＴＰＳから構成される半導体層が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
前記ガラス基板の歪点は６５５℃以上である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス基板の製造方法。