JPH08165133A - ガラス板の熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的とするところは、平坦性に優れ
た耐熱性材料からなる板状体の上に、複数枚のガラス板
を積層させた状態で載置して熱処理する場合、ガラス板
が板状体上で移動したり、ガラス板同士が移動するのを
防止する方法を提供することである。 【構成】 本発明のガラス板の熱処理方法は、平坦性に
優れた耐熱性材料からなる板状体の上に、複数枚のガラ
ス板を積層させた状態で載置した後、熱処理するガラス
板の熱処理方法において、熱処理する前に板状体とガラ
ス板の間、及びガラス板間を水あるいはアルコールで濡
らしておくことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器に用いられる
ガラス板を熱処理する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器産業の発達に伴い、各種
の電子機器、とりわけ液晶やエレクトロルミネセンス、
プラズマディスプレイといった表示装置あるいはイメー
ジセンサ等の基板用ガラスとして、肉厚０．０３〜１．
５ｍｍ程度のガラス板が多量に用いられるようになって
きている。

【０００３】これらの用途に用いられるガラス板は、そ
の上に薄膜電気回路を形成するため、成膜熱処理、パタ
ーニング等の処理を受ける。これらの処理は、ガラス板
を高温度下に曝す場合があり、そのためこの種のガラス
板には、熱的寸法安定性の良いことが要求される。

【０００４】例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔ
ｉｃ）及びＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅ
ｍａｔｉｃ）モードの液晶ディスプレイにおける透明導
電膜回路、ａ−ＳｉＴＦＴ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−Ｓｉ
Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ｐ−
ＳｉＴＦＴ（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ Ｔｈｉｎ ＦｉｌｍＴｒ
ａｎｓｉｓｔｏｒ）やその他の各種金属膜や絶縁膜等の
組み合わせによって形成された液晶ディスプレイの薄膜
電気回路やエレクトロルミネセンスの薄膜電気回路、プ
ラズマディスプレイの薄膜電気回路及びイメージセンサ
の薄膜電気回路等の製造工程において、ガラス板が高温
度の熱処理を受けると、ガラスの寸法が変化して所定寸
法を維持できなくなったり、更には回路パターンが所定
の設計よりずれたりする虞れがある。この回路パターン
のずれは、電気的な性能を維持できなくなるという致命
的な不良原因になり、用途によっては１００ｍｍ当たり
１μｍ以下の寸法変化も許されないことがある。

【０００５】またこのような用途のガラス板は、反りや
うねりが少なく、ガラス表面の平坦性が良いことも要求
される。すなわちガラス板の平坦性が悪いと、露光距離
が設計どおりにならなくなったり、液晶の２枚のガラス
板の間隔に差が生じて表示性能を損なうという本質的な
問題から、自動化された製造工程での機械的操作に適合
しないという付随的な問題まで様々な問題を引き起こ
し、用途によってはガラス板の全面に亙って数μｍ〜数
十μｍの平坦性が要求される。

【０００６】しかしながら公知の工業的な成形法によっ
て製造されたガラス板では、良好な熱的寸法安定性や平
坦性は有しておらず、そのためにガラスを成形した後、
これを平坦性に優れた耐熱性材料からなる板状体の上に
載置した状態で、熱処理炉に入れ、歪点付近から軟化点
付近の温度まで昇温し、一定時間保持した後、徐冷する
といった熱処理方法が一般に採られている。この熱処理
によってガラス板の寸法変化が予め飽和値近くまで進行
し、ガラス板の熱的寸法安定性が改善されると共にガラ
スの表面が軟化変形することによって平坦性が改善され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ガラス板の熱処理方法の場合、ガラス板を板状体の上に
載置した状態で搬送コンベアー等に載せて移動させる
際、ガラス板が板状体上で移動し、擦れることによっ
て、ガラス板の表面に多数の傷が付いたり、さらにガラ
ス板の位置がずれて、板状体からはみ出した状態で熱処
理されると、ガラス板に反りが発生することになる。

【０００８】また複数枚のガラス板を積層させた状態で
搬送コンベアー等に載せて移動させる際にも、ガラス板
同士が互いに擦れ合い、表面に傷が付いたり、ガラス板
同士の位置がずれて、熱処理時に反りが発生しやすくな
る。

【０００９】電子機器用のガラス板の場合、表面の傷
は、単に外観的に透明性が損なわれるといった問題のみ
ならず、薄膜電気回路が傷のために設計どおりに形成さ
れず、所望の電気性能が得られなかったり、断線したり
するといった致命的な不良を引き起こし、特に微細な薄
膜電気回路の場合、わずか数μｍの長さの傷ですら問題
となる。またこのような傷は、ガラス表面を研磨するこ
とによって除去することができるが、研磨コストがガラ
ス板の価格を大幅に上昇させるため好ましくない。

【００１０】またガラスの反りが大きい場合にも、薄膜
電気回路が設計どおりに形成されないという問題が生じ
る。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、平坦性に優れた耐熱性
材料からなる板状体の上に、複数枚のガラス板を積層さ
せた状態で載置して熱処理する場合、ガラス板が板状体
上で移動したり、ガラス板同士が移動するのを防止する
方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のガラス板の熱処
理方法は、平坦性に優れた耐熱性材料からなる板状体の
上に、複数枚のガラス板を積層させた状態で載置した
後、熱処理するガラス板の熱処理方法において、熱処理
する前に板状体とガラス板の間、及びガラス板間を水あ
るいはアルコールで濡らしておくことを特徴とする。

【００１３】また本発明の好ましい態様は、最上段に位
置するガラス板の上に、平坦性に優れた耐熱性材料から
なる板状体を載置してなることを特徴とする。

【００１４】さらに本発明においては、板状体が、耐熱
性結晶化ガラスからなることを特徴とし、さらにアルコ
ールが、エチルアルコールであることを特徴とする。

【００１５】本発明における加熱保持温度は、ガラスの
歪点即ちガラスの粘度が、１０^14.5ｐｏｉｓｅの温度付
近までの範囲である。通常、電子機器のガラス板として
使用される硼珪酸ガラスの場合、歪点は、約５００〜５
５０℃、軟化点は約７５０〜８００℃であり、また無ア
ルカリガラスの場合、歪点は、約６３０〜７５０℃、軟
化点は、約８４０〜９５０℃である。

【００１６】

【作用】本発明においては、板状体とガラス板の間や各
ガラス板間を水あるいはアルコールで濡らしておくが、
これらの液体の表面張力による吸引作用によってガラス
板の板状体の上での移動やガラス板同士の移動が防止さ
れる。そのため、複数枚のガラス板を板状体の上に積層
させた状態で載置し、これを搬送コンベアーに載せて移
動してもガラス板の表面に擦り傷が付くことはない。因
に、これらの液体は、ガラス板を炉に搬送する途中で徐
々に揮発し、熱処理工程において完全に蒸発する。

【００１７】また本発明において板状体とガラス板との
間や各ガラス板間を水あるいはアルコールで濡らす方法
としては、板状体やガラス板の上に液体をしずく状にし
て垂らしたり、液体を霧状にして吹き付ける方法が適当
であり、これらの作業は自動化することが可能である。

【００１８】つまり液体の代わりに、ガラス繊維シート
等を使用し、これを板状体とガラス板の間に挟み込むこ
とによって、ガラス板の位置ずれを防止することも可能
ではあるが、板状体の上にガラス繊維シートを載せる作
業あるいは取り除く作業を自動化することは非常に困難
である。

【００１９】因に本発明における液体は、必ずしも板状
体やガラス板の全面を濡らす必要はなく、部分的に濡れ
るようにすれば良い。

【００２０】本発明において使用する水は、通常の水道
水で良いが、水中には、無機質の不純物が含まれている
ため、熱処理後のガラス板表面に不純物に起因する染み
が発生することがある。このような場合には、ガラス板
の表面をポリッシュ研磨することが好ましい。

【００２１】さらにアルコールとしては、エチルアルコ
ール、メチルアルコール、グリセリン、エチレングリコ
ール等を使用することが可能であるが、安全性や炉内で
の発火性を考慮すると、エチルアルコールを使用するの
が望ましい。

【００２２】本発明において高純度のアルコールを使用
すると、液体中の不純物が少ないため、熱処理後のガラ
ス板表面に染みが発生し難いため、ポリッシュ研磨を行
う必要がない。

【００２３】また本発明で使用する板状体の材料として
は、耐熱性、生産コスト等を考慮すると、耐熱性結晶化
ガラスが最も好ましい。この耐熱性結晶化ガラスとして
は、３０〜３８０℃の温度範囲において、−２０〜２０
×１０^-7／℃の熱膨張係数を有するものが適しており、
より具体的には、重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５５〜７０
％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ２０〜３５％、Ｌｉ₂ Ｏ ３〜５％、
ＴｉＯ₂ １〜３％、ＺｒＯ₂ １〜４％、Ｐ₂ Ｏ₅
１〜５％、Ｎａ₂ Ｏ ０〜４％、Ｋ₂ Ｏ ０〜４％の組
成を有し、内部にβ−石英固溶体結晶あるいはβ−スポ
ジューメン結晶を析出してなるものが好適である。

【００２４】本発明において、最上段に位置するガラス
板の上にも上記した板状体を載置すると、ガラス板の反
りがより一層改善されると共に、熱処理時にガラス板の
上下の熱バランスが保たれ、良好に徐冷することが可能
となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明のガラス板の熱処理方法を実施
例及び比較例に基づいて詳細に説明する。

【００２６】（実施例１）重量百分率で、ＳｉＯ₂ ７
１．２％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ５．８％、Ｂ₂ Ｏ₃ １２．３
％、ＢａＯ ２．２％、ＣａＯ １．１％、Ｎａ₂ Ｏ
６．３％、Ｋ₂ Ｏ１．１％からなり、歪点が５３０℃、
軟化点が７７０℃で、２００×２５０×０．５ｍｍの寸
法を有するガラス板を３枚準備した。尚、これらのガラ
ス板は、リドロー法によって成形したもので、表面に
は、問題となるような傷はないが、熱的寸法安定性及び
平坦性が悪いガラス板である。

【００２７】また３５０×４３０×３ｍｍの寸法を有す
る耐熱性結晶化ガラス板（日本電気硝子株式会社製ネオ
セラムＮ−０）を準備し、この耐熱性結晶化ガラス板の
上に、高純度のエチルアルコールを０．５ｃｃ滴下し
た。

【００２８】次いで上記のガラス板を洗浄し、乾燥させ
た後、その１枚を上記の耐熱性結晶化ガラス板の上に載
置した。次いでこの載置したガラス板の上にも、エチル
アルコールを０．５ｃｃ滴下した後、更にガラス板を積
層し、これを繰り返すことによって、３枚のガラス板
を、耐熱性結晶化ガラス板の上に重なり合うようにして
載置した。

【００２９】その後、これを最高温度が５５０℃になる
ように設定されたトンネル炉内を移動する搬送コンベア
ーの上に載置し、所定の速度でトンネル炉内を移動させ
てから取り出し、全てのガラス板を再び洗浄した後、乾
燥させた。

【００３０】こうして徐冷した３枚のガラス板に、１０
０００ルクスのハロゲン光を当てて、その表面を観察し
たところ、いずれも表面の傷は、成形後の水準と同等で
あり、染みも存在しないことが確認された。またこれら
のガラス板の熱的寸法安定性を調べるため、３５０℃で
３時間熱処理を施したところ、１００ｍｍ当たり１μｍ
以内の良好な熱的寸法安定性を有しており、さらに触針
式反り測定機を使用してガラス板の反りを調べたとこ
ろ、５０μｍ以内の良好な平坦面を有していた。

【００３１】（実施例２）実施例１で使用したエチルア
ルコールを水道水に代え、後の条件は、全て同じように
設定し、ガラス板の熱処理を行った。これらのガラス板
の表面を観察したところ、表面の傷は、成形後の水準と
同等であったが、染みの存在が確認された。また熱的寸
法安定性と反りについても、実施例１と同等の値を示し
た。

【００３２】その後、これらのガラス板の両面をポリッ
シュ研磨し、再びそれらの表面を観察したところ、染み
は消失していた。

【００３３】（比較例）実施例１と同様のガラス板３枚
と耐熱性結晶化ガラス板を準備し、これらのガラス板を
洗浄し、乾燥させた後、各ガラス板を積層させた状態で
耐熱性結晶化ガラス板の上に載置し、これを実施例１と
同じ条件で搬送コンベアーに載置してトンネル炉内を移
動させてから取り出し、各ガラス板を再び洗浄し、乾燥
させた。

【００３４】こうして徐冷した３枚のガラス板の表面を
観察したところ、いずれのガラス板にも数μｍ〜数十μ
ｍの長さの傷が多数認められ、成形後の水準よりもかな
り悪かった。またこれらのガラス板の熱的寸法安定性と
反りを調べたところ、熱的寸法安定性については、実施
例のガラス板と同様、良好な値を示したが、反りについ
ては、上方に積層した２枚のガラス板に５０μｍ以上の
反りが認められた。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明のガラス板の熱処理
方法によると、ガラス板が板状体上で移動したり、ガラ
ス板同士が移動したりすることがないため、熱処理のた
めの搬送工程においてガラス板の表面に傷を付けたり、
反りを発生させることなく、良好に徐冷することが可能
である。

【００３６】また本発明は、徐冷のための熱処理に限定
されるものではなく、例えばガラス板の表面に各種の機
能膜を形成した後の熱処理にも応用することが可能であ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平坦性に優れた耐熱性材料からなる板状
   体の上に、複数枚のガラス板を積層させた状態で載置し
   た後、熱処理するガラス板の熱処理方法において、熱処
   理する前に、板状体とガラス板との間、及び各ガラス板
   間を水あるいはアルコールで濡らしておくことを特徴と
   するガラス板の熱処理方法。
2. 【請求項２】 最上段に位置するガラス板の上に、平坦
   性に優れた耐熱性材料からなる板状体を載置してなるこ
   とを特徴とする請求項１のガラス板の熱処理方法。
3. 【請求項３】 板状体が、耐熱性結晶化ガラスからなる
   ことを特徴とする請求項１及び２のガラス板の熱処理方
   法。
4. 【請求項４】 アルコールが、エチルアルコールである
   ことを特徴とする請求項１及び２のガラス板の熱処理方
   法。