(57)【要約】【課題】熱処理炉内でガラス基板が割れることを抑制する。【解決手段】ガラス基板を熱処理炉において熱処理するディスプレイ用のガラス基板の製造方法は、保持装置を用いてガラス基板を保持する保持工程と、保持装置とガラス基板とが接触した状態でガラス基板を搬送することでガラス基板が振動することにより発生する弾性波を検出する検出工程と、検出された弾性波からガラス基板の損傷の有無を判定する判定工程と、損傷がないと判定されたガラス基板を熱処理炉に搬入して熱処理する熱処理工程とを備える。【選択図】図５
2017067545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形されたガラス基板を熱処理炉において熱処理するディスプレイ用のガラス基板の製造方法であって、
前記ガラス基板を保持する保持装置を用いて前記ガラス基板を保持する保持工程と、
前記ガラス基板から伝達される弾性波を検出して前記ガラス基板の損傷の有無を判定し、判定結果に基づいて前記熱処理炉に搬入するガラス基板を判定する判定工程と、
前記判定工程において損傷がないと判定されたガラス基板を前記熱処理炉に搬入して熱処理する熱処理工程とを備え、
前記保持装置は、
前記ガラス基板と接触して前記ガラス基板を保持する接触部と、
前記ガラス基板から伝達される弾性波を検出する検出部とを有し、
前記ガラス基板と前記接触部とが接触した状態で前記ガラス基板を搬送することで前記ガラス基板が振動することにより発生する弾性波を検出することを特徴とする、ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記保持装置は、前記接触部を前記熱処理炉内外で搬送する可動部を備え、
前記接触部と前記可動部との間には、前記可動部から前記接触部への弾性波の伝達を遮断する遮断部が設けられている、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記保持装置には、弾性波を発生させる弾性波発生部が設けられ、
前記判定工程では、前記弾性波発生部から生じた弾性波が前記ガラス基板に伝達された後、前記ガラス基板で反射された反射波を検出することにより、前記ガラス基板の損傷を判定する、請求項１又は２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
成形されたガラス板を保持する保持装置と、
前記保持装置により保持されたガラス基板が搬入され、搬入されたガラス基板に対し熱処理を行う熱処理炉と、を備えるディスプレイ用のガラス基板の製造装置であって、
前記保持装置は、
前記ガラス基板と接触して前記ガラス基板を保持する接触部と、
前記ガラス基板から伝達される弾性波を検出する検出部と、
前記検出部により検出された弾性波に基づいて前記ガラス基板の損傷の有無を判定する判定部と、
前記判定部により前記ガラス基板に損傷が無いと判定されたときに、前記接触部を前記熱処理炉に搬送する可動部と、
を備える、ガラス基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ用のガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイの分野では、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、ディスプレイに用いられるガラス板（ディスプレイ用ガラス基板）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、熱収縮率の小さいガラス基板が好ましい。
【０００３】
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。また、ガラス基板の熱収縮率は、ガラス基板が切り出されるガラス板の製造工程中の徐冷速度を小さくするほど小さくなることが知られている。しかし、徐冷速度を小さくするとガラス板の徐冷工程を行う徐冷炉を長くする必要があるが、製造ライン上の徐冷装置を長くすることは困難である。
【０００４】
そこで、製造ラインで作製された複数のガラス板に対し、オフラインにおいて時間をかけて熱処理を施すことで、熱収縮率をより低くすることが行われる。オフラインでの熱処理に関する技術として、例えば、主表面が進行方向を向くよう複数のガラス板を立てて、互いに間隔をあけて熱処理炉内を搬送させながら熱処理を行うことが知られている（特許文献１）。また、熱処理炉内で熱処理を行う際に、立てられたガラス板の上端側からガラス板間の隙間に熱風を送風することで、熱処理を行うことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０２２６３２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、部分的にクラックが入ったガラス基板に対して熱処理を行うと、ガラス基板が熱膨張、熱収縮することでクラックが進展し、ガラス基板が熱処理炉内で割れるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、ガラス基板を熱処理炉に投入する前に損傷を有するガラス基板を排除することにより、熱処理炉内でガラス基板が割れることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様は、成形されたガラス基板を熱処理炉において熱処理するディスプレイ用のガラス基板の製造方法であって、
前記ガラス基板を保持する保持装置を用いて前記ガラス基板を保持する保持工程と、
前記ガラス基板から伝達される弾性波を検出して前記ガラス基板の損傷の有無を判定し、判定結果に基づいて前記熱処理炉に搬入するガラス基板を判定する判定工程と、
前記判定工程において損傷がないと判定されたガラス基板を前記熱処理炉に搬入して熱処理する熱処理工程とを備え、
前記保持装置は、
前記ガラス基板と接触して前記ガラス基板を保持する接触部と、
前記ガラス基板から伝達される弾性波を検出する検出部とを有し、
前記ガラス基板と前記接触部とが接触した状態で前記ガラス基板を搬送することで前記ガラス基板が振動することにより発生する弾性波を検出することを特徴とする。
【０００９】
前記保持装置は、前記接触部を前記熱処理炉内外で搬送する可動部を備え、
前記接触部と前記可動部との間には、前記可動部から前記接触部への弾性波の伝達を遮断する遮断部が設けられていることが好ましい。
【００１０】
前記保持装置には、弾性波を発生させる弾性波発生部が設けられ、
前記判定工程では、前記弾性波発生部から生じた弾性波が前記ガラス基板に伝達された後、前記ガラス基板で反射された反射波を検出することにより、前記ガラス基板の損傷を判定することが好ましい。
【００１１】
本発明の他の態様は、成形されたガラス板を保持する保持装置と、前記保持装置により保持されたガラス基板が搬入され、搬入されたガラス基板に対し熱処理を行う熱処理炉と、を備えるディスプレイ用のガラス基板の製造装置であって、
前記保持装置は、
前記ガラス基板と接触して前記ガラス基板を保持する接触部と、
前記ガラス基板から伝達される弾性波を検出する検出部と、
前記検出部により検出された弾性波に基づいて前記ガラス基板の損傷の有無を判定する判定部と、
前記判定部により前記ガラス基板に損傷が無いと判定されたときに、前記接触部を前記熱処理炉に搬送する可動部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上述のディスプレイ用ガラス基板の製造方法およびガラス基板の製造装置によれば、ガラス基板から発生する弾性波を検出することによってガラス基板の損傷の有無を判定し、損傷を有するガラス基板を熱処理炉に投入する前に排除することにより、熱処理炉内でガラス基板が割れることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のガラス板の製造方法の工程の一例を示す図である。
【図２】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。
【図３】熱処理工程を説明する図である。
【図４】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板を側方から見て示す図である。
【図５】ガラス板を吸着した吸着装置の側面図である。
【図６】損傷を有するガラス基板を熱処理炉に投入する前に排除する除去システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態のディスプレイ用ガラス基板の製造方法について説明する。
本実施形態のディスプレイ用ガラス基板の製造方法は、成形されたガラス板に対し熱処理を行う熱処理工程を備えている。熱処理工程では、互いに間隔をあけて配置された複数のガラス板の間の隙間に加熱された気体（熱風）を送風し、かつ、ガラス板に対して気体が送風される方向の下流側（風下側）に配置された熱源によってガラス板を加熱する。この方法では、熱風を用いてガラス板を加熱しつつ、風下側から熱源によってガラス板を加熱するため、ガラス板の面内での温度差が低減され、ガラス板の面内に熱履歴の差が生じることが抑えられている。このため、ガラス板の面内での熱収縮率のバラつきが低減されている。このようなガラス板は、ディスプレイ用ガラス基板として適している。
【００１５】
（ガラス板の製造方法の概略説明）
図１は、本実施形態のガラス板の製造方法の工程の一例を示す図である。
ガラス板の製造方法は、成形工程（Ｓ１）と、徐冷工程（Ｓ２）と、採板工程（Ｓ３）と、熱処理工程（Ｓ４）と、切断工程（Ｓ５）と、端面加工工程（Ｓ６）と、洗浄工程（Ｓ７）と、検査工程（Ｓ８）と、梱包工程（Ｓ９）と、を備える。
【００１６】
成形工程（Ｓ１）では、熔融ガラスをシートガラスに成形する。成形方法には、フュージョン法（オーバーフローダウンドロー法）、フロート法等の公知の方法が用いられる。このうち、フュージョン法は、製造ラインに含まれる徐冷装置を長くすることが困難であることから、オフラインアニールを行う本実施形態の方法に適している。
徐冷工程（Ｓ２）では、成形されて搬送されるシートガラスの内部歪および反りが生じないよう、徐冷装置において冷却する。
採板工程（Ｓ３）では、徐冷されたシートガラスを所定の長さごとに切断して複数のガラス板を得る。ガラス板は、矩形形状に採板されることが好ましく、サイズは、特に制限されないが、例えば、縦長さおよび横長さがそれぞれ５００ｍｍ〜３５００ｍｍである。ガラス板の板厚は、例えば、０．１〜１．１ｍｍである。
熱処理工程（Ｓ４）では、後述する熱処理炉内で、ガラス板に対し熱処理を行う。なお、熱処理炉内では、熱処理工程（Ｓ４）が行われる間、ガラス板を搬送する搬送工程が合わせて行われる。
切断工程（Ｓ５）では、熱処理を行ったガラス板を所定のサイズに切断して複数のガラス基板を得る。ガラス基板は、矩形形状に切断されることが好ましく、サイズは、特に制限されないが、例えば、縦長さおよび横長さがそれぞれ５００ｍｍ〜３５００ｍｍである。
端面加工工程（Ｓ６）では、ガラス基板に対し、端面の研削、研磨およびコーナーカットを含む端面加工を行う。
洗浄工程（Ｓ７）では、ガラス基板を洗浄する。
検査工程（Ｓ８）では、洗浄されたガラス基板に対し、表面に傷、塵、汚れがないか、あるいは、気泡、異物等の内部欠陥がないか、光学的検査を行う。
梱包工程（Ｓ９）では、検査の結果、所望の品質に適合するガラス基板を梱包する。梱包されたガラス基板は納入先業者に出荷される。
【００１７】
（ガラス板製造装置）
本実施形態のガラス板製造装置は、上記説明した成形工程（Ｓ１）〜採板工程（Ｓ３）の各工程を行う装置として、成形装置、徐冷装置、切断装置を備えている。このうち、成形装置は、オーバーフローダウンドロー法による成形が行われる場合、熔融ガラスを成形するための成形体を有している。ガラス板製造装置は、さらに、後述する、熱処理工程を行う熱処理ユニット（熱処理装置）、搬送工程を行う搬送ユニット（搬送装置）、を備えている。
【００１８】
（ガラス板）
本実施形態で製造されるガラス板は、ディスプレイに用いられるディスプレイ用ガラス基板であり、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板、曲面ディスプレイ用ガラス基板である。また、本実施形態で製造されるガラス板は、例えば、ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素）等の酸化物半導体を使用した酸化物半導体ディスプレイ用ガラス基板、ＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）半導体を使用したＬＴＰＳディスプレイ用ガラス基板である。また、本実施形態で製造されるガラス板は、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板、有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板である。
【００１９】
本実施形態で製造されるガラス板は、熱収縮率は１０ｐｐｍ以下であることが、ディスプレイに用いられる点から好ましく、熱収縮率は６ｐｐｍ以下であることがより好ましく、３ｐｐｍ以下であることがより好ましく、２ｐｐｍ以下であることがより好ましい。ガラス板の熱収縮率を２ｐｐｍ以下にすることにより、ガラス板の面内の熱収縮のばらつきを２ｐｐｍ以下にすることができる。なお、本明細書において、熱収縮率のバラつきが低減されているという場合、ガラス板の面内の複数の位置で測定した熱収縮率がいずれも２ｐｐｍ以下であることを意味する。
ガラス板の歪点は、高精細なディスプレイ用ガラス基板とするために、６００℃〜７６０℃であることが好ましい。例えば、歪点は、６６１℃である。
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分の条件で熱処理した場合に、８０ｐｐｍ以下であり、より好ましくは４０ｐｐｍ〜６０ｐｐｍである。
【００２０】
このようなガラス板として、以下のガラス組成のガラス板が例示される。つまり、本実施形態の方法では、以下のガラス組成のガラス板が製造されるように、熔融ガラスの原料が調合される。
ＳｉＯ2  ５５〜８０モル％、 
Ａｌ2Ｏ3  ８〜２０モル％、 
Ｂ2Ｏ3  ０〜１２モル％、 
ＲＯ  ０〜１７モル％（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量)。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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、後述する保持装置４０（図５参照）によって、主表面が吸着され支持される。次に、保持装置４０によって、ガラス基板Ｇは主表面が搬送方向を向くよう立てられる。
【００２６】
このとき、後述するように、ガラス基板Ｇと接触部４１とが接触した状態でガラス基板Ｇを熱処理炉１内に搬送することでガラス基板Ｇが振動することにより弾性波が発生する本実施形態においては、弾性波を検出し、この弾性波を分析することにより、ガラス基板Ｇの損傷の有無が判定される。その結果、損傷が無いと判定されたガラス基板Ｇは、搬送路７へ搬入される。具体的には、保持装置４０によって保持されたガラス基板Ｇが後述するクランプ２５によって保持され、クランプ２５が取り付けられたバー２３がロード機構８によってチェーンベルト２１に掛けられる(図３、図４参照)。
一方、損傷が有ると判定されたガラス基板Ｇは、搬送路７へ搬入されずに保持装置４０によって熱処理炉１から除去される。
【００２７】
搬送路７を搬送されたガラス基板Ｇは、出口５において、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、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。
【００２８】
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。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。３つの区間７ａ〜７ｃ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。搬送路７には、ガラス基板Ｇの温度を測定する測定手段が、搬送方向の所定間隔ごとに設けられている。測定手段は、具体的に、ガラス基板Ｇの風上側の端部（上端部）および風下側の端部（下端部）の温度をそれぞれ測定する。測定手段には、例えば熱電対温度計が用いられる。
【００２９】
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。
【００３０】
（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の上方に搬送方向の両端に掛け渡された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（可動部）と、バー２３に取り付けられた複数のクランプ２５（保持装置）と、を有している。
【００３１】
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、熱処理工程（Ｓ４）の間、図示されない駆動機構によって駆動される。図３は、本実施形態の熱処理工程を説明する図である。なお、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。
【００３２】
搬送されるガラス基板Ｇを挟んでチェーンベルト２１と対向する位置には、熱処理炉１の底部を構成するベルト２７が、搬送方向の両端に掛け渡されている。ベルト２７は、熱処理工程（Ｓ４）の間は駆動されないが、必要に応じて不図示の操作装置を操作して駆動させることができる。ベルト２７には、例えば、厚み方向に貫通する開孔が面方向に並ぶよう形成されたメッシュベルトが用いられる。メッシュベルトを用いることによって、熱処理工程において送風されるダウンフローの熱風をメッシュベルトを通過させて下方に流すことができ、熱風の下方向への流れを安定させることができる。さらに、厚み方向に貫通する開孔を有しないベルトを用いた場合は、熱風がベルトに衝突することでベルト上の粉塵が舞い上がって、搬送中のガラス基板Ｇに付着するおそれがあるが、メッシュベルトを用いた場合は、ベルト表面に粉塵が溜まるおそれがないため、そのような粉塵による不都合の発生を抑えることができる。なお、ベルト２７の代わりに、駆動されない板状部材で、熱処理炉１の底部は構成されてもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
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（図２参照）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板同士の接触防止の観点から、２０〜２００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは５０〜１５０ｍｍ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。
【００３５】
クランプ２５は、ガラス板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。
【００３６】
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のバー２３への取り付け部は、ガラス基板Ｇの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のバー２３への取り付け部がバー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。
【００３７】
（保持装置の構成）
ここで、熱処理炉１の入口３において、ガラス基板Ｇを支持する保持装置４０について図５を用いて説明する。図５は、ガラス板Ｇを保持した保持装置４０の側面図である。保持装置４０は、接触部４１、アーム４２、検出部４３、遮断部４４等を備える。
接触部４１は、ガラス基板Ｇの上端部を把持する部材であり、アーム４２（可動部）により支持されている。接触部４１は、例えば、ガラス基板Ｇの一方の主表面を吸着して接触部４１のガラス基板Ｇとの接触面とガラス基板Ｇの主表面との間を真空に近い状態にすることでガラス基板Ｇを保持する吸着装置である。
接触部４１には、例えばＡＥ（Acoustic Emission）センサ等の検出部４３が設けられている。ガラス基板Ｇを接触部４１により保持した状態でガラス基板Ｇを熱処理炉１内へ搬送する際に、熱処理炉１内で発生した気流をガラス基板Ｇが受けることにより、ガラス基板Ｇが振動し、ガラス基板Ｇから弾性波が発生する。検出部４３はこの弾性波を検出し、検出信号を後述する制御部５０に出力する。ここで、検出部４３は、ガラス基板Ｇから接触部４１を通じて検出部４３に伝達される弾性波を検出するとともに、ガラス基板Ｇと検出部４３との間の気相空間を通じて検出部４３に伝達される弾性波も検出する。
【００３８】
なお、ガラス基板Ｇを熱処理炉１内に搬送する際に、ガラス基板Ｇを意図的に振動させることにより、ガラス基板Ｇから弾性波を発生させ、この弾性波を検出部４３により検出してもよい。例えば、アーム４２の加速度を変化させることで、ガラス基板Ｇが振動する（揺れる）ように、ガラス基板Ｇに所定の加速度を加えてもよい。すなわち、アーム４２を、弾性波を発生させる弾性波発生部として機能させ、弾性波発生部(アーム４２)から生じた弾性波が接触部４１からガラス基板Ｇに伝達された後、ガラス基板Ｇで反射された反射波を検出部４３で検出してもよい。
【００３９】
また、ガラス基板Ｇを熱処理炉１内に搬送する際に、ガラス基板Ｇを意図的に屈曲させることにより、ガラス基板Ｇから弾性波を発生させ、この弾性波を検出部４３により検出してもよい。例えば、それぞれ接触部４１を支持する複数のアーム４２を用いて、ガラス基板Ｇの複数個所を吸着し、ガラス基板Ｇの接触部４１による吸着箇所同士の距離が変化するように複数のアーム４２の移動を制御することでガラス基板Ｇを屈曲させてもよい。
弾性波が発生するようにガラス基板Ｇを意図的に振動または屈曲させることにより、アーム４２から発生する弾性波と、ガラス基板Ｇから発生する弾性波とを、検出時に区別することができ、弾性波を容易に検出することができる。
【００４０】
なお、接触部４１のアーム４２への取り付け部には、アーム４２から接触部４１への弾性波の伝達を遮断する遮断部４４が設けられていることが好ましい。遮断部４４として、例えば、カーボン、セラミック、アルミニウム等からなる多孔質構造又はハニカム構造の材料をアーム４２と接触部４１との間に設けてもよい。遮断部４４を設けることで、アーム４２から接触部４１への弾性波の伝達が遮断されるため、検出部４３ではガラス基板Ｇから接触部４１に伝達される弾性波のみが検出される。このため、ＳＮ比を改善することができる。
なお、アーム４２によってガラス基板Ｇを意図的に振動させる周波数は、遮断部４４によって遮断される周波数よりもはるかに小さい。このため、遮断部４４があってもガラス基板Ｇを振動させ、振動によってガラス基板Ｇから弾性波を発生させることができる。
【００４１】
（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と、複数のヒータ３３と、を有している。ファン付きヒータ３１およびヒータ３３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。
【００４２】
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（Ｓ４）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、最大長さ数μｍ以上の粉塵）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、熱風に曝されるため、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の下方でかつファン付きヒータ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。
【００４３】
熱風の送風は、上記説明した態様に制限されず、下記説明する態様で行ってもよい。
例えば、熱処理炉１の炉壁の外側に配置された下記熱風発生装置（図示せず）を用いて熱風の送風を行ってもよい。この熱風発生装置は、炉壁に設けられた送風口（図示せず）から炉１内に熱風を供給する装置である。熱風発生装置は、具体的に、ヒータと、ヒータで加熱された気体を送風するためのファンと、を備える装置であり、ヒータがファンの下流側に配置されていてもよく、ファンがヒータの下流側に配置されていてもよい。熱風発生装置を用いる場合、熱処理炉１の炉壁のうち、送風口が設けられた位置（例えば炉１の天井）と異なる位置（例えば炉１底部）に、炉１内に供給された熱風を炉１外に排出するための排気口（図示せず）が設けられる。送風口および排気口が設けられる位置は、炉１内を搬送されるガラス基板Ｇが熱風の流れの途中に配置されるよう調整される。このようにして熱風を送風する態様において、排気口から炉１外に排出された熱風は、熱風発生装置に戻され、炉１内および炉１外にわたって循環するようになっていてもよく、循環せずにそのまま大気中に放出されるようになっていてもよい。
また、例えば、熱処理炉１内または炉壁の外側に配置された下記熱風発生装置（図示せず）を用いて熱風の送風を行ってもよい。この熱風発生装置は、一方向に延びる形状の発熱体と、この発熱体を外側から、発熱体との間に隙間をあけて取り囲む筒状の部材と、を有する熱風発生装置を用いて、熱風の送風を行ってもよい。発熱体は、例えば、筒状の部材との間の隙間を、気体が軸方向に螺旋状に流れるような形状を有していてもよい。この熱風発生装置は、筒状の部材の一端から筒状の部材の内側に吸引された気体が、筒状の部材内を通る間に、発熱体と接触することで加熱され、熱風となって他端から排出される。
これらの態様において、熱風は、ガラス基板Ｇ間の隙間を、上下方向に流れる代わりに、側方向に流れてもよい。
【００４４】
ヒータ３３（熱源）は、ガラス基板Ｇを加熱できるものであればよく、例えば、バーナーヒータ、電磁波ヒータ、熱伝導ヒータ、熱風ヒータが用いられる。ヒータ３３は、熱風だけを用いて熱処理工程（Ｓ４）を行った場合にガラス基板Ｇの温度が最も低くなる部分に隣接する位置に配置されることが好ましい。このような位置にヒータ３３が配置されることで、ガラス基板Ｇの面内に温度差が生じることに起因して熱収縮率のバラつきが生じるのを効果的に抑えることができる。具体的に、ヒータ３３は、ガラス基板Ｇを介してファン付きヒータ３１と対向する位置、すなわち熱風の風下側に配置されることが好ましい。ヒータ３３は、例えば、搬送方向に移動するベルト２７の部分の下方に、搬送方向に間隔をあけて複数個が配置されている。
【００４５】
ファン付きヒータ３１およびヒータ３３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。また、搬送方向に隣り合うヒータ３３の間隔は、ガラス基板Ｇに伝達されるヒータ３３の放射熱が搬送方向にわたってムラが生じないよう調整される。
なお、ヒータ３３は、図２に示されるものに代えて、図３に示されるように搬送方向に沿って延びる形状のものが用いられてもよい。図３に、そのようなヒータ３３の一部の搬送領域の部分を示す。そのようなヒータ３３として、例えば、搬送方向に延びる形状の金属の板状部材に、搬送方向に沿って延びる電熱線が設けられたもの、あるいは、そのような板状部材を搬送方向に通電して発熱させるもの等が挙げられる。図３に示す形態のヒータは、ファン付きヒータ３１のヒータに適用してもよい。
【００４６】
（熱処理工程）
熱処理工程（Ｓ４）は、上記説明した熱処理炉１を用いて行われる。熱処理工程では、成形されたガラス基板Ｇに対し、ガラス基板Ｇの温度が好ましくは４００〜６００℃、より好ましくは４５０〜５５０℃となる範囲で熱処理を行う。具体的には、熱処理炉１内において、互いに間隔をあけて配置された複数のガラス基板Ｇの間の隙間に熱風を送風し、かつ、ガラス基板Ｇに対して熱風が送風される方向の下流側（風下側）に配置されたヒータ３３から放射される放射熱によってガラス基板Ｇを加熱する。熱処理工程（Ｓ４）が行われる間、熱処理炉１において、ガラス基板Ｇを互いに間隔をあけて搬送する搬送工程が並行して行われてもよい。搬送工程では、ガラス基板Ｇは、ガラス基板Ｇの主表面が搬送方向を向くようチェーンベルト２１に吊り下げられ、縦吊り搬送される。
【００４７】
上記温度範囲の熱処理はキープ区間で行われる。４００〜６００℃の温度範囲は、ＬＴＰＳ（低温度ポリシリコン）、ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素）から構成される半導体層をガラス基板上に形成するときの温度を含む範囲であり、この温度範囲においてガラス板の面内での熱収縮率のバラつきを低減できればよい。
キープ区間での熱処理は、具体的には、ガラス基板Ｇの温度を好ましくは４００〜６００℃の範囲内の所定の温度（キープ温度）に保持すること、より具体的には、ガラス基板Ｇの面内の温度差がキープ温度の範囲内に収まるようガラス基板Ｇの温度を保持することにより行われる。キープ温度は、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よう定められる。キープ温度の範囲の上限値と下限値との差は２０℃以内であることが好ましく、差がないことがより好ましい。例えば、キープ温度は、上限値と下限値との差が２０℃以下となる４５０〜５５０℃の範囲であり、より好ましくは、上限値と下限値との差が２０℃以下となる４８０〜５３０℃の範囲である。また、キープ区間の熱処理を行う時間（キープ時間）は、熱収縮率の低減を考慮して調整され、例えば６０分以上である。
【００４８】
キープ温度の範囲の上限値と下限値との差を２０℃以内にする方法の例として、熱風が熱処理炉１の搬送路７内に流れ込んだ時の熱風温度Ｔ１と、搬送路７から熱処理炉１内の底部に流れる時の熱風温度Ｔ２とを測定し、熱風温度Ｔ１と熱風温度Ｔ２の間に温度差が生じるのを抑制するように、ヒータ３３を加熱することが挙げられる。例えば、測定の結果、熱風温度Ｔ１が５２０℃、熱風温度Ｔ２が４９０℃であった場合、熱風温度Ｔ２より高い温度にヒータ３３の設定温度（例えば、５２０℃〜５３０℃）を設定し、熱風温度Ｔ２が５２０℃に近づくように、ヒータ３３の温度を制御することで上限値と下限値との差を２０℃以内にすることができる。
【００４９】
熱処理工程（Ｓ４）では、上記したキープ区間での熱処理のほか、キープ温度未満の熱処理が行われてもよい。キープ温度未満の熱処理は、昇温区間および降温区間で行われる。
昇温区間では、具体的に、ガラス基板Ｇをキープ温度に昇温する。昇温開始時点のガラス基板Ｇの温度は特に制限されず、例えば常温である。昇温速度は、区間を通じて略等速であることが好ましく、例えば６．７〜６０℃／分である。昇温時間は、熱収縮率の低減を考慮して調整され、例えば１０分以上である。
降温区間では、具体的に、ガラス基板Ｇの温度をキープ温度から、歪点−１００℃〜歪点−３００℃の範囲内の温度（例えば４００℃）に降温する。降温速度は、区間を通じて略等速であることが好ましく、例えば０．８〜２．５℃／分である。降温時間は、熱収縮率の低減を考慮して調整され、例えば６０分以上である。
【００５０】
熱処理工程（Ｓ４）が行われることによって、予め設計された温度プロファイルが、各ガラス板において再現される。温度プロファイルは、熱処理工程の経過時間に伴うガラス基板Ｇの温度変化を示すものであり、ガラス基板Ｇの面内の熱収縮率のバラつきを低減する観点から予め設計される。温度プロファイルは、特に制限されないが、例えば、キープ区間と対応する時間ではガラス基板Ｇの温度が最も高くかつ一定であるキープ温度に保持され、昇温区間と対応する時間では常温からキープ温度にかけて昇温され、降温区間と対応する時間ではキープ温度から徐々に降温される態様のものが挙げられ、温度を縦軸、熱処理工程の経過時間を横軸としたときに、略台形形状をなしている。降温時間は、昇温時間より長いことが好ましい。
【００５１】
ファン付きヒータ３１およびヒータ３３の温度は、上記温度プロファルが再現されるよう設定される。
熱処理工程（Ｓ４）は、例えば、昇温、キープ、降温の各区間の間で、熱風の風量を代えずに、熱風の温度を変えることにより行うことができる。熱風の温度は、ファン付きヒータ３１のヒータ温度の調整によって変えることができる。
【００５２】
熱風は、ガラス基板Ｇの端部から面内の中心に向かって送風されることが好ましい。これにより、ガラス基板Ｇの主表面のより広い領域の部分に熱を伝達させ、ガラス基板Ｇの面内の温度差を効果的に低減することができる。この理由から、ガラス基板Ｇは、熱風が流れる方向に対して、横（熱風が流れる方向と直交する方向）の寸法が縦（熱風が流れる方向）の寸法よりも短くなるよう、横長にして搬送されることが好ましい。このように搬送することで、同じ寸法のガラス基板Ｇを縦長にして搬送する場合と比べ、熱風の熱がガラス基板Ｇに奪われる縦長さを短くし、ガラス基板Ｇの風上側の部分と風下側の部分との間で生じる温度差を低減できる。
【００５３】
熱処理工程において、搬送方向に隣り合うガラス基板Ｇの間隔は、生産性およびガラス基板Ｇの搬送速度を考慮して調整される。図３において、ガラス基板Ｇの間隔を両方向矢印で示す。また、ガラス基板Ｇの搬送速度は、ガラス基板Ｇを安定した姿勢で搬送する観点から調整される。搬送速度は、区間の間で同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００５４】
本実施形態のガラス板の製造方法では、ガラス基板Ｇを熱処理炉１に投入する前に損傷を有するガラス基板Ｇを排除する。以下、損傷を有するガラス基板Ｇを排除する除去装置について説明する。
図６は、接触部４１、アーム４２および検出部４３を用いて損傷を有するガラス基板Ｇを熱処理炉１に投入する前に排除する除去システムを示すブロック図である。図６に示すように、除去システムは、接触部４１、アーム４２、検出部４３および制御部５０（判定部）を備える。
【００５５】
検出部４３は、ガラス基板Ｇが振動することにより発生する弾性波を検出し、検出信号を制御部５０に出力する。なお、検出信号をあらかじめ増幅器により増幅してから制御部５０に入力してもよい。また、バンドパスフィルターを用いて所定の帯域の弾性波の検査信号を制御部５０に入力してもよい。
【００５６】
接触部４１は制御部５０により制御され、ガラス基板Ｇの主表面との接触部を吸着することで保持し、あるいは吸着を解除することでガラス基板Ｇの保持を解除する。
アーム４２は制御部５０により制御され、ガラス基板Ｇをロード機構８へ搬送する。
【００５７】
制御部５０は、例えばコンピュータであり、検出部４３から入力された検出信号に基づき、ガラス基板Ｇの損傷の有無を判定する。
例えば、制御部５０は、損傷を有しないガラス基板Ｇから発生する弾性波と比較して、所定の波長の強度（振幅）が所定の閾値以下である場合に、ガラス基板Ｇが損傷を有していると判定してもよい。所定の閾値は、例えば既に割れたガラス基板Ｇから発生する弾性波と割れていないガラス基板Ｇから発生する弾性波とを比較することで求めることができる。
【００５８】
また、制御部５０には、ガラス基板Ｇが有していると熱処理炉１内でガラス基板Ｇが割れる可能性がある損傷の種類と、その損傷をガラス基板Ｇが有するときに発生する弾性波の特徴（波形、振動数の成分、振幅、発生時間、発生間隔など）とが対応付けて記憶されていてもよい。例えば、任意のガラス基板Ｇとガラス基板Ｇから発生する弾性波とを対応付けて記録し、その後、ガラス基板Ｇを熱処理炉１内で熱処理したときにガラス基板Ｇが割れた場合、割れたガラス基板Ｇに対応する弾性波の特徴を、損傷を有するガラス基板Ｇから発生する弾性波の特徴として制御部５０に記憶させればよい。
【００５９】
制御部５０は、検出部４３から入力された検出信号を例えばフーリエ解析することにより、検出された弾性波の特徴を解析し、この特徴が、制御部５０に記憶された弾性波の特徴と一致するか否かを判定する。検出された弾性波の特徴が制御部に記憶された弾性波の特徴と一致したとき、制御部５０はガラス基板Ｇが熱処理炉１内で割れる可能性がある損傷を有すると判定してもよい。
【００６０】
ガラス基板Ｇが損傷を有すると判定したとき、制御部５０は、アーム４２を制御してガラス基板Ｇを吸着した接触部４１を熱処理炉１の外部へ搬送する。その後、制御部５０は接触部４１を制御して熱処理炉１の外部で接触部４１によるガラス基板Ｇの吸着を解除する。熱処理炉１の外部に搬送されたガラス基板Ｇは、破砕してガラス原料として再利用される。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、損傷を有しているガラス基板Ｇを熱処理炉１へ搬送する前に除去することで、熱処理炉１内でガラス基板Ｇが割れることを抑制することができる。
【００６２】
以上、本発明のディスプレイ用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。
【００６３】
例えば、弾性波を発生させる弾性波発生部を接触部４１に設け、弾性波発生部から生じた弾性波が接触部４１からガラス基板Ｇに伝達された後、ガラス基板Ｇで反射された反射波を検出部４３で検出してもよい。
【００６４】
また、上記実施形態においては、熱処理炉１の搬送路７へガラス基板Ｇを搬入する前にガラス基板Ｇの損傷の有無を判定したが、本発明はこれに限らず、搬送路７を搬送中のガラス基板Ｇの損傷の有無を判定し、熱処理中に損傷が生じたガラス基板Ｇを排除してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  熱処理炉
４１  接触部
４２  アーム
４３  検出部
４４  遮断部
５０  制御部（判定部）
Ｇ  ガラス板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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