(57)【要約】【課題】面内での熱収縮率のバラつきが低減されたディスプレイ用ガラス基板を製造できるディスプレイ用ガラス基板の製造方法およびディスプレイ用ガラス基板製造装置を提供する。【解決手段】ディスプレイ用ガラス基板の製造方法は、成形された複数のガラス基板を熱処理温度まで昇温する前加熱工程と、前記熱処理温度に達した前記ガラス基板を前記熱処理炉内で順に搬送しながら、前記熱処理温度に保つ熱処理と、前記熱処理が行われた前記ガラス基板を徐冷する徐冷処理と、を行う熱処理工程と、を備え、前記前加熱工程では、前記ガラス基板の主表面の面内の温度差が低減されるよう前記ガラス基板の全面を均一に前加熱する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形された複数のガラス基板を熱処理温度まで昇温する前加熱工程と、
前記熱処理温度に達した前記ガラス基板を前記熱処理炉内で順に搬送しながら、前記熱処理温度に保つ熱処理と、前記熱処理が行われた前記ガラス基板を徐冷する徐冷処理と、を行う熱処理工程と、を備え、
前記前加熱工程では、前記ガラス基板の主表面の面内の温度差が低減されるよう前記ガラス基板の全面を均一に前加熱することを特徴とするディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記前加熱工程では、前記ガラス基板の表面と対向するよう配置される加熱領域を有する加熱手段を用いて前記前加熱を行う、請求項１に記載のディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記前加熱工程は、前記ガラス基板を前記熱処理炉に搬入させながら行われ、
前記前加熱工程では、前記ガラス基板を前記熱処理炉に搬入する搬入時間以下の時間で前記前加熱を行う、請求項１または２に記載のディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記熱処理工程では、複数の前記ガラス基板を互いに間隔をあけて搬送し、前記ガラス基板の間の隙間に加熱された気体を送風することで前記熱処理を行う、請求項１から３のいずれか１項に記載のディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【請求項５】
成形された複数のガラス基板を熱処理温度まで昇温する前加熱装置と、
前記熱処理温度に達した前記ガラス基板を前記熱処理炉内で順に搬送しながら、前記熱処理温度に保つ熱処理と、前記熱処理が行われた前記ガラス基板を徐冷する徐冷処理と、を行う熱処理装置と、を備え、
前記前加熱装置では、前記ガラス基板の主表面の面内の温度差が低減されるよう前記ガラス基板の全面を均一に前加熱することを特徴とするディスプレイ用ガラス基板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ用ガラス基板の製造方法、およびディスプレイ用ガラス基板製造装置に関する。
【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基板の寸法精度が高いことが望まれている。具体的には、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、ガラス基板の熱収縮率は小さいことが望ましい。
【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帯状のシートガラスを製造するとき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ためには、シートガラスの徐冷を行う徐冷炉を長くする必要があり、製造ラインの一部を構成する徐冷炉を長くすることは困難である。
【０００４】
そこで、シートガラスから採板された複数のガラス基板を、熱処理炉内で、オフラインで時間をかけて熱処理することで、熱収縮率をより小さくすることが行われる場合がある。オフラインでの熱処理に関する技術として、例えば、熱処理炉内で、主表面が進行方向を向くよう立てられた複数のガラス基板を、互いに間隔をあけて搬送しながら上部から下部に流れる熱風により熱処理を行うことが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０２２６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記したオフラインでの熱処理を行うと、ガラス基板の面内、特にガラス基板の上部と下部での熱収縮率のバラつきが発生する場合がある。特に、ディスプレイに用いられるガラス基板は、近年のディスプレイの大型化に伴ってサイズが大きくなっており、広い面内において熱収縮率がバラつくことを抑えられない場合がある。そこで、熱処理炉の長さを長くし、より長い時間をかけてガラス基板の熱処理を行うことが考えられるが、熱処理炉の長さを長くすることには限界があり、困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、面内での熱収縮率のバラつきが低減されたディスプレイ用ガラス基板を製造できるディスプレイ用ガラス基板の製造方法およびディスプレイ用ガラス基板製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、下記（１）〜（５）を提供する。
（１）成形された複数のガラス基板を熱処理温度まで昇温する前加熱工程と、
前記熱処理温度に達した前記ガラス基板を前記熱処理炉内で順に搬送しながら、前記熱処理温度に保つ熱処理と、前記熱処理が行われた前記ガラス基板を徐冷する徐冷処理と、を行う熱処理工程と、を備え、
前記前加熱工程では、前記ガラス基板の主表面の面内の温度差が低減されるよう前記ガラス基板の全面を均一に前加熱することを特徴とするディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【０００９】
（２）前記前加熱工程では、前記ガラス基板の表面と対向するよう配置される加熱領域を有する加熱手段を用いて前記前加熱を行う、上記（１）に記載のディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【００１０】
（３）前記前加熱工程は、前記ガラス基板を前記熱処理炉に搬入させながら行われ、前記前加熱工程では、前記ガラス基板を前記熱処理炉に搬入する搬入時間以下の時間で前記前加熱を行う、上記（１）または上記（２）に記載のディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【００１１】
（４）前記熱処理工程では、複数の前記ガラス基板を互いに間隔をあけて搬送し、前記ガラス基板の間の隙間に加熱された気体を送風することで前記熱処理を行う、上記（１）から上記（３）のいずれか１項に記載のディスプレイ用ガラス基板の製造方法。
【００１２】
（５）成形された複数のガラス基板を熱処理温度まで昇温する前加熱装置と、
前記熱処理温度に達した前記ガラス基板を前記熱処理炉内で順に搬送しながら、前記熱処理温度に保つ熱処理と、前記熱処理が行われた前記ガラス基板を徐冷する徐冷処理と、を行う熱処理装置と、を備え、
前記前加熱装置では、前記ガラス基板の主表面の面内の温度差が低減されるよう前記ガラス基板の全面を均一に前加熱することを特徴とするディスプレイ用ガラス基板製造装置。
【発明の効果】
【００１３】
上述のディスプレイ用ガラス基板の製造方法等によれば、面内での熱収縮率のバラつきが低減されたディスプレイ用ガラス基板を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。
【図２】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。
【図３】本実施形態の熱処理工程を説明する図である。
【図４】本実施形態の前加熱工程を説明する図である。
【図５】本実施形態の前加熱工程および熱処理工程を説明する図である。
【図６】図５の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、およびディスプレイ用ガラス基板製造装置について説明する。
本実施形態のディスプレイ用ガラス基板の製造方法は、前加熱工程と、熱処理工程とを備え、前加熱工程では、成形された複数のガラス基板を熱処理温度まで昇温し、熱処理工程では、熱処理温度に達したガラス基板を熱処理炉内で順に搬送しながら、熱処理温度に保つ熱処理と、熱処理が行われたガラス基板を徐冷する徐冷処理と、を行い、前記前加熱工程では、前記ガラス基板の主表面の面内の温度差が低減されるよう前記昇温を行うことを特徴とする。
本発明者の検討によれば、熱処理炉で熱処理を行う前に、ガラス基板を、面内の温度差が低減されるようガラス基板の全面を均一に前加熱することで、熱処理後のガラス基板の主表面の面内のバラつきが低減されることがわかった。このような知見に基づいて、本実施形態の方法では、熱処理を行う前にガラス基板の主表面の面内の温度差が低減されるようガラス基板の全面を均一に前加熱し、熱処理後のガラス基板の面内での熱収縮率のバラつきを低減している。
また、本実施形態の方法では、熱処理炉で熱処理を行う前に、ガラス基板を熱処理温度に昇温しておくことで、熱処理炉内で直ちに熱処理を行うことができ、熱処理後の徐冷時間を長くすることができる。本実施形態では、熱処理炉の長さを長くすることなく、徐冷時間を長くでき、このことによっても、熱処理後のガラス基板の面内での熱収縮率のバラつきを低減することができる。また、本実施形態の方法によれば、時間をかけてガラス基板を徐冷できることで、ガラス基板の熱収縮率の絶対値を小さくすることができる。
このような本実施形態の方法は、ディスプレイに用いられるサイズが比較的大きいガラス基板を製造する際に好適である。
【００１６】
（ガラス基板の製造方法の概略説明）
図１は、本実施形態のディスプレイ用ガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。
ガラス基板の製造方法は、成形工程（Ｓ１）と、徐冷工程（Ｓ２）と、採板工程（Ｓ３）と、前加熱工程（Ｓ４）と、熱処理工程（Ｓ５）と、切断工程（Ｓ６）と、端面加工工程（Ｓ７）と、洗浄工程（Ｓ８）と、検査工程（Ｓ９）と、梱包工程（Ｓ１０）と、を備える。
【００１７】
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、成形されたシートガラスの内部歪および反りが生じないよう、徐冷装置でシートガラスを搬送しながら冷却する。
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基板を得る。ガラス基板は、矩形形状に採板されることが好ましい。ガラス基板のサイズは、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４６０ｍｍ〜４５００ｍｍである。ガラス基板の板厚は、例えば、０．１〜１．１ｍｍである。
前加熱工程（Ｓ４）では、複数のガラス基板を、順に熱処理温度まで昇温する。
熱処理工程（Ｓ５）では、熱処理温度まで昇温されたガラス基板を、熱処理炉内で順に搬送しながら、熱処理温度に保つ熱処理と、熱処理が行われたガラス基板を徐冷する徐冷処理と、を行う。前加熱工程（Ｓ４）および熱処理工程（Ｓ５）については、後で説明する。
切断工程（Ｓ６）では、熱処理を行ったガラス基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い。ガラス基板のサイズは、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４６０ｍｍ〜４５００ｍｍである。
端面加工工程（Ｓ７）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（Ｓ８）では、ガラス基板を洗浄する。
検査工程（Ｓ９）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（Ｓ１０）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。
【００１８】
（ガラス基板製造装置）
本実施形態のガラス基板製造装置は、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、採板装置を備えている。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って成形を行うものである場合、熔融ガラスを成形するための成形体を有している。本実施形態のガラス基板製造装置は、さらに、前加熱工程（Ｓ４）および熱処理工程（Ｓ５）の各工程を行う装置として、後述する前加熱炉および熱処理炉を備えている。本実施形態のガラス基板製造装置は、さらに、切断工程（Ｓ６）〜梱包工程（Ｓ１０）の各工程を行う切断装置、端面加工装置、洗浄装置、検査装置、梱包装置を備えている。
【００１９】
（ガラス基板）
本実施形態で製造されるガラス基板は、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、カーブドパネル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基板は、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基板は、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。
【００２０】
本実施形態で製造されるガラス基板は、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。ガラス基板の熱収縮率を２ｐｐｍ以下にすることにより、ガラス基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、面内の熱収縮率のバラつきが低減されているという場合、ガラス基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。
ガラス基板の歪点は、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、３０ｐｐｍ以下であり、より好ましくは２５ｐｐｍ以下であり、より好ましくは１５ｐｐｍ以下である。
【００２１】
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、本実施形態の方法では、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。
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)。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
（前加熱炉および熱処理炉の構成）
本実施形態の前加熱工程（Ｓ４）は、図５に示す前加熱炉１１を用いて行われる。図５は、本実施形態の前加熱工程および熱処理工程を説明する図である。また、本実施形態の熱処理工程（Ｓ５）は、図２に示す熱処理炉１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。
【００２６】
前加熱炉１１は、ガラス基板Ｇを１枚ずつ熱処理温度まで昇温する装置である。前加熱炉１１は、熱処理炉１に対し、熱処理炉１内のガラス基板Ｇの搬送方向（図５中の右方向の矢印で示す）の上流側に隣接して配置されている。前加熱炉１１内には、ガラス基板Ｇを昇温するための加熱手段が配置されている。加熱手段には、ガラス基板Ｇの主表面の面内の温度差が低減されるようガラス基板の全面を均一に前加熱（予備加熱）することができるものが用いられる。この点で、加熱手段には、ガラス基板の表面（少なくとも一方の側の主表面）と対向するよう配置される加熱領域を有するものが好ましく用いられ、例えば、図４に示されるヒータ１３が用いられる。図４は、本実施形態の前加熱工程を説明する図である。なお、ガラス基板の全面とは、ガラス基板の少なくとも一方の側の主表面の全域をいい、好ましくは両側の主表面の全域をいう。本明細書では、ガラス基板の両側の面を、表面および裏面のいずれであるか区別することなくいずれの面も、主表面、あるいは、単に表面という。前加熱炉１１内においてヒータ１３を用いることにより、ガラス基板Ｇを急速加熱する。ヒータ１３は、ガラス基板Ｇの表面と対向して配置される板状の部材であり、ガラス基板Ｇの主表面を均等に昇温することができる。ヒータ１３は、ガラス基板Ｇと対向する表面の面積がガラス基板Ｇの主表面の面積より大きいことが好ましい。これにより、前加熱工程（Ｓ５）において、ガラス基板Ｇを、全面にわたって均等に昇温することができる。ヒータ１３は、図４に示されるように、ガラス基板Ｇを両側から挟むよう２箇所に配置され、互いに平行に間隔をあけて配置される。これによって、ガラス基板Ｇの全体を均等に昇温することができる。ヒータ１３は、電気ヒータ、近赤外線ヒータを用いることが好ましく、金属ヒータ、炭化ケイ素ヒータ、二珪化モリブデンヒータ、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ等が挙げられる。このようなヒータを、ガラス基板Ｇを両側から挟むよう面状に配置し、用いることが好ましい。特に、近赤外線ヒータはエネルギー密度が高く、急速加熱には好ましい。なお、前加熱炉１１には、ヒータ１３以外の加熱手段が備えられてもよい。また、熱処理炉１内にヒータ１３を設けて、熱処理炉１内においてガラス基板Ｇを急速加熱してもよい。前加熱工程（Ｓ４）では、ガラス基板Ｇの全面（好ましくは両主表面）を均一に加熱できればよく、熱処理炉１の外部での加熱に限定されず、熱処理炉１内において加熱してもよい。
【００２７】
前加熱炉１１の熱処理炉１との接続部分は、前加熱炉１１内のガラス基板Ｇが熱処理炉１内に搬送されるよう、開放されており、例えば図示されないシャッターによって仕切ることができる。この場合、前加熱工程（Ｓ４）が行われる間は、シャッターを閉じ、前加熱工程（Ｓ４）の終了後、シャッターを開けることで、ガラス基板を、熱処理炉１の入口４を通って熱処理炉１内に搬送することができる。
なお、前加熱炉１１は、図５に示されるものに制限されず、他の構成のものを用いることができる。例えば、図６に示されるように、熱処理炉上流側の端部に、ガラス基板Ｇの搬送方向と直交する方向に隣接して前加熱炉１１は設けられてもよい。この前加熱炉１１においても、熱処理炉１との接続部分は、前加熱炉１１内のガラス基板Ｇが熱処理炉に搬送されるよう、開放され、例えば上記シャッターによって仕切ることができる。図６に示す前加熱炉１１では、熱処理温度に昇温されたガラス基板は、ガラス基板を平面方向に移動させることで、熱処理炉１内に搬送される。
【００２８】
熱処理炉１は、熱処理温度に昇温されたガラス基板Ｇを搬入するための入口３と、炉１内を通過したガラス基板Ｇが搬出される出口（後述する区間７ｃの下流端）と、入口３と出口を接続するように延びる搬送路７と、を有している。入口３は、図５に示されるように、前加熱炉１１（図５を参照）と接続されている。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で示される。なお、図２では、便宜のため、入口３と出口の間の熱処理炉１の部分を省略している。
【００２９】
ガラス基板Ｇは、前加熱炉１１内から入口３を通って熱処理炉１内の後述する区間７ａ、７ｂ、７ｃへと搬送される。ガラス基板Ｇは、出口において、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。
【００３０】
搬送路７は、搬送方向に区切られた複数の区間７ａ，７ｂ，７ｃ（図５を参照）を有しており、ガラス基板Ｇがこれら複数の区間７ａ〜７ｃを順に搬送されることで、ガラス基板Ｇに対し、保温、徐冷、冷却の各処理が行われる。区間７ａ〜７ｃは、雰囲気温度、および、１枚のガラス基板Ｇの処理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。測定手段には、例えば熱電対温度計が用いられる。
【００３１】
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。
【００３２】
（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、を有している。
【００３３】
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掛け渡されている。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して１本ずつ設けられ、熱処理工程（Ｓ５）の間、図示されない駆動機構によって駆動される。図３は、熱処理工程（Ｓ５）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、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。
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（Ｓ５）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することで駆動される。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。ベルト２７の代わりに、駆動されない基板状部材で、熱処理炉１の底部は構成されてもよい。
【００３４】
バー２３は、例えば金属を材質とする基板状部材である。バー２３の長手方向の両端は、搬送工程において、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ととも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、ガラス基板Ｇをクランプ２５に把持させる機構（図示せず）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。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、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では、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の出口において、ガラス基板Ｇをクランプ２５から抜き取るための機構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】
（ｂ）熱処理ユニット
熱処理ユニットは、熱処理工程（Ｓ５）を行うためのものであり、搬送されるガラス基板Ｇの上方の位置に、搬送方向に沿って配置された複数のファン付きヒータ３１を有している。熱処理ユニットは、熱処理工程（Ｓ５）において発生するガラス基板Ｇの面内の温度差を小さくする観点から、さらに、複数のヒータ３３を有していることが好ましい。ヒータ３３は、搬送されるガラス基板Ｇの下方の位置に、搬送方向に沿って配置されている。以下、熱処理ユニットがヒータ３３を有している場合を例に説明する。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。温度プロファイルについては後述する。
【００３６】
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る。ファン付きヒータ３１は、熱処理炉１内で、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（Ｓ５）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。このようなダウンフローの熱風によって、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、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、堆積し、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の表面に付着することが抑えられる。なお、フィルタは、熱風に曝されるため、耐熱性を有していることが好ましい。フィルタは、例えば、後述するベルト２７の下方あるいはファン付きヒータ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に到達した後、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、熱処理炉１内で搬送路７の周りを循環する。
【００３７】
熱風の送風は、上記説明したファン付きヒータ３１を用いて行うことに制限されず、下記説明するように熱風発生装置（図示せず）を用いて行ってもよい。
例えば、熱処理炉１の炉壁の外側に配置された熱風発生装置を用いて熱風の送風を行ってもよい。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。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、を備えており、ヒータがファンの下流側に配置されていてもよく、ヒータがファンの上流側に配置されていてもよい。熱風発生装置を用いて熱風の送風を行う場合、熱処理炉１の炉壁のうち、送風口が設けられた炉壁の位置（例えば炉１の天井）と異なる炉壁の位置（例えば炉１の底部）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設定される。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外の空間にわたって循環するよう構成されていてもよく、循環せずにそのまま大気中に放出されるよう構成されていてもよい。
【００３８】
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他の熱風発生装置（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鞘部材と、を有している。発熱体は、例えば、鞘部材との間の隙間を、気体が鞘部材の延びる方向に螺旋状に流れるような形状を有している。この熱風発生装置では、鞘部材の延びる方向の一端から鞘部材内に吸引された気体が、発熱体と鞘部材との間の隙間を螺旋状に流れながら発熱体と接触することで加熱され、熱風となって鞘部材の他端から排出される。
【００３９】
以上、熱風が、ガラス基板Ｇ間の隙間を、図２の上下方向に流れるよう、熱処理ユニットが構成されている場合を例に説明したが、熱処理ユニットは、図２の熱風が側方向に流れるよう構成されてもよい。
【００４０】
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、上記説明したファン付きヒータ３１等によって発生させた熱風だけを用いて熱処理工程（Ｓ５）を行った場合に最も温度が低くなるガラス基板Ｇの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が配置されることによって、ガラス基板Ｇの面内で温度差が生じることで熱収縮率のバラつきが生じることが効果的に抑えられる。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。ヒータ３３は、熱風の流れが妨げられないよう構成されていてもよい。そのようなヒータとして、例えば、熱風が送風される方向と直交する平面方向に隙間を有するような形状を有する発熱体が挙げられる。このヒータは、平面視略Ｍ字形状を有する発熱体である。熱風は、この発熱体の形状によって形成される隙間を上下方向に通過することができる。このヒータは、発熱体の両端が図示されない電源に接続され、発熱体を電流が流れることで発熱する。
【００４１】
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ている。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の熱が搬送方向にわたってムラが生じないよう調整されている。
なお、ヒータ３３は、図２に示されるものに代えて、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。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。また、このような形態のヒータを、ファン付きヒータ３１のヒータに適用してもよい。
【００４２】
（前加熱工程および熱処理工程）
以下、本実施形態の前加熱工程（Ｓ４）および熱処理工程（Ｓ５）について説明する。
前加熱工程（Ｓ４）は、上記説明した前加熱炉１１を用いて行うことができる。前加熱工程（Ｓ４）は、成形された複数のガラス基板を熱処理炉の外部において順に熱処理温度まで昇温する。熱処理炉で熱処理が行われる前に、予めガラス基板を熱処理温度まで昇温しておくことで、熱処理炉内で直ちに熱処理工程（Ｓ５）を行うことができ、熱処理後に行われる徐冷を、時間をかけて行うことができる。すなわち、徐冷時間を長くすることができる。前加熱工程では、具体的に、ガラス基板の主表面の面内の温度差が低減されるようガラス基板の全面を均一に前加熱することで、熱処理温度まで昇温する。このような昇温を行うことにより、熱処理後のガラス基板において面内の熱収縮率のバラつきを低減することができることがわかった。この点で、前加熱工程では、ガラス基板の表面（少なくとも一方の側の主表面）と対向するよう配置される加熱領域を有する加熱手段を用いて昇温を行うことが好ましい。これにより、ガラス基板の主表面を全面にわたって均一に前加熱でき、熱処理後のガラス基板において、面内の熱収縮率のバラつきを効果的に低減できる。また、前加熱工程において、加熱手段はガラス基板の両側に配置されることが好ましい。これにより、ガラス基板の全体を均等に加熱でき、熱処理後のガラス基板において、面内の熱収縮率のバラつきをより効果的に低減できる。
前記前加熱工程は、前記ガラス基板を前記熱処理炉に搬入させながら行われ、ガラス基板を熱処理炉１に搬入する搬入時間以下の時間で昇温を行うことが好ましい。搬入時間とは、前加熱工程（Ｓ４）を開始するまでに行われるガラス基板を移動させる時間をいう。ガラス基板の搬入は、通常、比較的短い時間内で行われるため、生産性の観点から、そのような時間以下の時間（例えば２分以内）で昇温を行うこと、すなわち急速昇温を行うことが好ましい。このように昇温を急速に行うことで、前加熱工程の時間を短縮でき、生産効率が高くなる。昇温速度は、より好ましくは５０〜２５０℃／分である。昇温時間は、昇温速度を考慮して定められ、好ましくは１０分以下であり、より好ましくは５分以下である。
また、前加熱工程では、ガラス基板が熱処理温度に達した後、熱処理温度で保持することが好ましく、前加熱工程での熱処理温度を保持する保持時間は、前加熱炉１１へのガラス基板の搬入時間および搬出時間の合計より長いことが好ましい。ここでいう搬出時間は、前加熱工程（Ｓ４）の終了後、熱処理工程（Ｓ５）を開始するまでに行われるガラス基板を移動させるまでの時間をいう。前加熱炉１１へのガラス基板の搬入時間および搬出時間は、通常、比較的短い時間内で行われる。ここでは、ガラス基板の面内での熱収縮率のバラつきを低減できる点で、搬入時間および搬出時間の合計を超える時間（例えば５分以上）保持することが好ましい。
なお、前加熱工程（Ｓ４）は、前加熱炉１１以外の装置を用いて行ってもよい。例えば、炉を用いずに、ヒータ等の加熱手段を、前加熱工程を行う都度、ガラス基板と対向するよう配置し、前加熱工程後、加熱手段をガラス基板から離反させ、ガラス基板を熱処理炉１内に搬入することを繰り返し行なってもよい。
熱処理温度まで昇温されたガラス基板は、続けて、熱処理工程（Ｓ５）が行われる。
【００４３】
熱処理工程（Ｓ５）は、熱処理温度まで昇温されたガラス基板を熱処理炉内で順に搬送しながら、熱処理温度に保つ熱処理と、熱処理が行われたガラス基板を徐冷する徐冷処理と、を行う。熱処理工程は、上記説明した熱処理炉１を用いて行うことができる。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てガラス基板Ｇを加熱することで行われる。このとき、熱風を送風することと合わせて、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を加熱することが好ましい。
熱処理は、具体的に、熱処理炉１のキープ区間７ａ（図５を参照）で行われ、ガラス基板Ｇの温度が好ましくは４５０〜５５０℃、より好ましくは４８０〜５２０℃となる範囲で行われる。この温度範囲（熱処理温度）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基板の面内での熱収縮率のバラつきを低減できればよい。
【００４４】
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４９０〜５１０℃の範囲であり、より好ましくは、上限値と下限値との差が１６℃以下となる４９２〜５０８℃の範囲である。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３０分以上であり、熱収縮率をより小さくするためには、５０分以上が好ましく、８０分以上がより好ましい。
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。
【００４５】
徐冷処理は、具体的に、熱処理炉１の徐冷区間７ｂ（図５を参照）で行われ、ガラス基板Ｇの温度が既定の徐冷温度まで低下するよう徐冷する。徐冷温度としては、前記キープ温度より５０℃〜２００℃低くなる温度、好ましくは８０〜１６０℃低くなる温度、より好ましくは９０〜１２０℃低くなる温度となる範囲で行われる。この温度範囲での徐冷処理を時間をかけて行うことで、ガラス基板の面の熱収縮率のバラつきを特に抑制できることがわかった。このため、徐冷速度は遅いことが好ましく、例えば、２℃／分以下、好ましくは１．５℃／分以下である。徐冷処理を行う時間（徐冷時間）は、徐冷速度を考慮して調整され、例えば、３０〜１５０分である。
熱処理工程（Ｓ５）では、徐冷処理の後、さらに、ガラス基板の温度を常温にまで冷却する冷却処理を行ってもよい。冷却処理は、具体的に、熱処理炉１の冷却区間７ｃ（図５を参照）で行われる。冷却処理は、ガラス基板の面内の熱収縮率のバラつきの抑制に特に有効な徐冷処理の後に行われ、熱収縮率への影響が小さいため、生産効率を高める観点から、冷却速度は、徐冷速度より速いことが好ましく、冷却速度は、好ましくは１０℃／分以上、より好ましくは２０℃／分以上である。冷却処理を行う時間（冷却時間）は、冷却速度を考慮して調整され、徐冷時間より短いことが好ましく、例えば、２〜４０分である。
【００４６】
前加熱工程（Ｓ４）および熱処理工程（Ｓ５）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、各ガラス基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、前加熱工程と対応する時間（昇温時間）では、常温からキープ温度まで昇温され、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、徐冷区間と対応する時間ではキープ温度から所定の温度にかけて徐冷され、冷却区間と対応する時間では上記所定の温度から常温に冷却されるものが挙げられる。好ましい温度プロファイルでは、前加熱工程を行う時間が最も短く、次いで冷却時間が短くなっている一方で、徐冷時間が最も長くなっている。
【００４７】
本実施形態のガラス基板の製造方法では、熱処理炉内で熱処理を行う前に、予めガラス基板を熱処理温度まで昇温する。このとき、ガラス基板の面内の熱収縮率のバラつきが低減されるようガラス基板の全面を均一に昇温を行うことで、得られたガラス基板において面内の熱収縮率のバラつきが低減される。また、ガラス基板を予め熱処理温度まで昇温しておくことで、熱処理炉内で直ちに熱処理工程を開始できるため、ガラス基板を昇温するための区間を省略して熱処理炉を短くでき、熱処理炉の生産コストを低減することができる。また、熱処理炉内で直ちに熱処理を行うことができ、熱処理後の徐冷の時間を長くすることができる。この点でも、得られたガラス基板において面内の熱収縮率のバラつきが低減される。さらに、本実施形態の方法によれば、時間をかけてガラス基板を徐冷できることで、ガラス基板の熱収縮率の絶対値を小さくすることができる。また、本実施形態のガラス基板の製造方法によって製造されたガラス基板は、ガラス基板Ｇの温度が４５０〜５５０℃となる範囲で熱処理が行われた場合は、ＬＴＰＳ、ＩＧＺＯから構成される半導体層が主表面に形成されるときの熱収縮率が小さく、また、比較的大きいサイズのものであっても面内で熱収縮率がバラつくことが抑えられていることから、ディスプレイ用ガラス基板として適している。
【００４８】
（実験例）
オーバーフローダウンドロー法を用いて作製した、ＳｉＯ2  ６７．０モル％、Ａｌ2Ｏ3  １０．６モル％、Ｂ2Ｏ3  １１．０モル％、ＲＯ  １１．４モル％（ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量)のガラス組成を有する厚さ０．５ｍｍのシートガラスを、２２７０ｍｍ×２０００ｍｍのサイズの複数の矩形形状のガラス基板に採板し、上記説明した熱処理炉１内で、複数のガラス基板に対し下記条件で前加熱工程および熱処理工程を行った（実施例１、実施例２）。
（実施例１）
前加熱工程：常温から、５００℃まで２分で昇温
キープ区間：５００℃で６０分保持
徐冷区間：５００℃から４００℃まで６０分かけて徐冷
冷却区間：４００℃から常温まで３０分かけて冷却
ガラス基板間ピッチ：１００ｍｍ
【００４９】
また、実施例１のガラス基板を採板した同じシートガラスから採板したガラス基板を用いて、前加熱工程を行わず、搬送速度を調整することで熱処理炉１内で、３０分かけて昇温を行い、この点を除いて、実施例１と同様に熱処理工程を行った（比較例１）。比較例１，２では、熱風およびヒータ３３を用いてガラス基板の昇温を行ったため、３０分の時間を要した。
【００５０】
（熱収縮率の測定）
熱処理工程を行った実施例１，２および比較例１，２のガラス基板からそれぞれ９枚のガラス基板を切り出し、各ガラス基板について下記の要領で熱収縮率を測定した。
ガラス基板の長辺両端部にケガキ線を入れ、短辺中央部で半分に切断し、２つのガラスサンプルを得る。このうちの一方のガラスサンプルを、熱処理（５００℃に保持された炉内に投入し、３０分キープ後、炉外で取り出し）する。熱処理をしない他方のガラスサンプルの長さを計測する。さらに、熱処理したガラスサンプルと未処理のガラスサンプルとをつき合わせてケガキ線のずれ量を、レーザ顕微鏡等で測定して、ガラスサンプルの長さの差分を求めることでサンプルの熱収縮量を求める。この熱収縮量である差分と、熱処理前のガラスサンプルの長さを用いて、以下の式により熱収縮率が求める。このガラスサンプルの熱収縮率をガラス基板の熱収縮率とする。
熱収縮率（ｐｐｍ）＝（差分）／（熱処理前のガラスサンプルの長さ）×１０６ 
測定の結果、実施例１のガラス基板の熱収縮率はいずれも２〜３ｐｐｍであったのに対し、比較例１のガラス基板の熱収縮率は１〜５ｐｐｍの範囲に及んでいて、実施例１のガラス基板は面内でのバラつきが低減されていることが確認された。
【００５１】
（実施例２）
上記実施例１と同様の方法で、下記条件で前加熱工程および熱処理工程を行った。
前加熱工程：常温から、５００℃まで２分で昇温
キープ区間：５００℃で９０分保持
徐冷区間：５００℃から４００℃まで９０分かけて徐冷
冷却区間：４００℃から常温まで３０分かけて冷却
ガラス基板間ピッチ：１００ｍｍ
【００５２】
実施例２のガラス基板を採板した同じシートガラスから採板したガラス基板を用いて、前加熱工程を行わず、搬送速度を調整することで熱処理炉１内で、３０分かけて昇温を行い、この点を除いて、実施例２と同様に熱処理を行った（比較例２）。
熱収縮率の測定の結果、実施例２のガラス基板の熱収縮率はいずれも１〜２ｐｐｍであったのに対し、比較例２のガラス基板の熱収縮率は０〜４ｐｐｍの範囲に及んでいて、実施例２のガラス基板は面内でのバラつきが低減されていることが確認された。
【００５３】
以上、本発明のディスプレイ用ガラス基板の製造方法およびディスプレイ用ガラス基板製造装置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。
【符号の説明】
【００５４】
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
３３  ヒータ
Ｇ  ガラス基板
【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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