CN107709254A - 显示器用玻璃基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在制造热收缩率小的显示器用玻璃基板时，进行冷却直到通过成形步骤而成形的平板玻璃的宽度方向的中心部的温度达到300℃为止。此时，中央区域的冷却速度即所述中心部的温度小于450℃且为300℃以上的温度区域中的平均冷却速度小于所述冷却步骤中的所述温度区域以外的温度区域中的所述中央区域的平均冷却速度，所述中央区域是位于比平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的宽度方向内侧且包含所述中心部的区域。

Description

显示器用玻璃基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示器用玻璃基板的制造方法。
背景技术
在制造显示器的步骤中，显示器用玻璃基板会因热处理而进行热收缩。此时，如果玻璃基板的热收缩率大，则容易产生形成在玻璃基板表面的元件的配置偏移的间距偏移。因此，根据减少间距偏移的观点，对显示器用玻璃基板要求热处理时的热收缩率小。
作为减小玻璃基板的热收缩率的方法，可列举(1)通过对玻璃组成进行调整而使玻璃的应变点升高；(2)降低成形步骤后的平板玻璃的冷却速度等。例如，作为减小玻璃基板的热收缩率的技术，已知有以使应变点达到680℃以上的方式对玻璃组成进行改良的技术(专利文献1)。
而且，将冷却步骤分为第一冷却步骤、第二冷却步骤及第三冷却步骤，所述第一冷却步骤对平板玻璃进行冷却，直到成形后的平板玻璃的中央区域的温度达到缓冷点为止，所述第二冷却步骤对平板玻璃进行冷却，直到中央区域的温度从缓冷点达到应变点－50℃为止，所述第三冷却步骤对平板玻璃进行冷却，直到中央区域的温度从应变点－50℃达到应变点－200℃为止。此时，已知有如下技术，该技术使第一冷却步骤中的平均冷却速度比第三冷却步骤中的平均冷却速度更快，且使第三冷却步骤中的平均冷却速度比第二冷却步骤中的平均冷却速度更快(专利文献2)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特表2003-503301号公报
[专利文献2]日本专利第5153965号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
然而，根据专利文献1，如果以使应变点升高的方式对组成进行调整，则容易产生失透及难熔解的问题，因此，在使应变点升高的方面存在极限。而且，存在如下问题：当利用溢流下拉法制作玻璃基板时，如果在成形步骤后进行的冷却步骤中减小平板玻璃的冷却速度，则缓冷路径延长，缓冷装置的成本增大。
而且，根据专利文献2，存在如下问题：即便使第一冷却步骤中的平均冷却速度比第三冷却步骤中的平均冷却速度更快，且使第三冷却步骤中的平均冷却速度比第二冷却步骤中的平均冷却速度更快，在减小热收缩率的方面也存在极限而不充分。
手机等移动设备所搭载的显示器日益需要高精细化及低耗电化。因此，近年来，日益需要进一步减小于显示器的制造步骤中的热处理时所产生的玻璃基板的热收缩率。
因此，本发明的目的在于提供如下显示器用玻璃基板的制造方法，其在成形后进行的冷却步骤中，与现有相比能够减小玻璃基板的热收缩率。
[解决问题的技术手段]
本发明的第一态样为显示器用玻璃基板的制造方法。该制造方法包括：
成形步骤，其通过下拉法使熔融玻璃成形为平板玻璃；及
冷却步骤，其在使成形后的所述平板玻璃流动时，进行冷却直到与所述平板玻璃的流动方向正交的宽度方向的中心部的温度达到300℃为止。
在所述冷却步骤中，中央区域的冷却速度即所述中心部的温度小于450℃且为300℃以上的温度区域中的平均冷却速度，小于所述冷却步骤中的所述温度区域以外的温度区域中的所述中央区域的平均冷却速度，所述中央区域是位于比所述平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的所述宽度方向的内侧且包含所述中心部的区域。
优选所述冷却步骤包含：
第一冷却步骤，其在成形为所述平板玻璃之后，所述平板玻璃的所述宽度方向的中心部的温度为缓冷点以上时，以第一平均冷却速度对中央区域进行冷却，该中央区域是位于比所述平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的宽度方向内侧且包含所述中心部的区域；
第二冷却步骤，其在所述中心部的温度小于所述缓冷点且为450℃以上时，以第二平均冷却速度对所述中央区域进行冷却；及
第三冷却步骤，其在所述中心部的温度小于450℃且为300℃以上时，以第三平均冷却速度对所述中央区域进行冷却，
所述第三平均冷却速度小于所述第一平均冷却速度及所述第二平均冷却速度。
优选所述冷却步骤进而包含第四冷却步骤，该第四冷却步骤在所述中心部的温度小于300℃且为100℃以上时，以第四平均冷却速度对所述中央区域进行冷却，
所述第四平均冷却速度大于所述第三平均冷却速度。
而且，本发明的第二态样为用于按照特定的处理温度实施热处理而在表面形成薄膜的显示器用玻璃基板的制造方法。该制造方法包括：
成形步骤，其通过下拉法使熔融玻璃成形为平板玻璃；及
冷却步骤，其在使成形后的所述平板玻璃流动时，进行冷却直到与所述平板玻璃的流动方向正交的宽度方向的中心部的温度达到比所述处理温度低250℃的温度即(所述处理温度-250℃)为止。
在所述冷却步骤中，中央区域的冷却速度即所述中心部的温度小于比所述处理温度低100℃的温度即小于(所述处理温度-100℃)且为比所述处理温度低250℃的温度以上即(所述处理温度-250℃)以上的温度区域中的平均冷却速度，小于所述冷却步骤中的所述温度区域以外的温度区域中的所述中央区域的平均冷却速度，所述中央区域是位于比所述平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的所述宽度方向的内侧且包含所述中心部的区域。
优选所述冷却步骤包含：
第一冷却步骤，其在成形为所述平板玻璃之后，所述平板玻璃的宽度方向的中心部的温度为缓冷点以上时，以第一平均冷却速度对中央区域进行冷却，该中央区域是位于比所述平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的宽度方向内侧且包含所述中心部的区域；
第二冷却步骤，其在所述中心部的温度小于所述缓冷点且为比所述处理温度低100℃的温度以上即(所述处理温度－100℃)以上时，以第二平均冷却速度对所述中央区域进行冷却；及
第三冷却步骤，其在所述中心部的温度小于比所述处理温度低100℃的温度即小于(所述处理温度-100℃)且为比所述处理温度低250℃的温度以上即(所述处理温度-250℃)以上时，以第三平均冷却速度对所述中央区域进行冷却，
所述第三平均冷却速度小于所述第一平均冷却速度及所述第二平均冷却速度。
优选所述冷却步骤进而包含第四冷却步骤，该第四冷却步骤在所述中心部的温度小于比所述处理温度低250℃的温度即小于所述处理温度(℃)－250℃且为比所述处理温度低450℃的温度以上即所述处理温度(℃)－450℃以上时，以第四平均冷却速度对所述中央区域进行冷却，
所述第四平均冷却速度大于所述第三平均冷却速度。
在所述第一态样及第二态样中，所述第一平均冷却速度均优选大于所述第二平均冷却速度。
在所述第一态样及第二态样中，所述第三平均冷却速度均优选5.0℃/秒以下。
在所述第一态样及第二态样中，所述玻璃基板的热收缩率均优选为15ppm以下。
其中，所述热收缩率是使用实施以500℃保持30分钟的热处理后的玻璃基板的收缩量，根据以下的式子求出的值。
热收缩率(ppm)
＝{热处理后的玻璃基板的收缩量/热处理前的玻璃基板的长度}×106
在所述第一态样及第二态样中，所述玻璃基板的应变点均优选680℃以上。
[发明的效果]
根据所述显示器用玻璃基板的制造方法，与现有相比能够减小热收缩率。
附图说明
图1是表示本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法的步骤的一例的图。
图2是本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法中所使用的玻璃基板制造装置的一例的示意图。
图3是表示本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法中的成形装置的一例的剖视图。
图4是表示本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法中所使用的成形装置的一例的侧视图。
图5是表示本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法中所使用的控制装置的构成的一例的图。
图6是表示本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法的冷却步骤中所使用的温度分布的例子的图。
图7是表示本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法中的平板玻璃的沿着流动方向的温度历程的一例的图。
图8是显示器用玻璃基板的制造方法中所使用的平板玻璃的冷却步骤中的多个温度历程的例子的示意图。
具体实施方式
以下，对本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法进行说明。在本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法中，使用溢流下拉法而制造玻璃基板。另外，在本说明书中，(处理温度-X℃)表示较处理温度(℃)低X℃的温度(X为正数)。
(1)玻璃基板的制造方法的概要
首先，参照图1及图2，对显示器用玻璃基板制造方法中所含的多个步骤及多个步骤中所使用的玻璃基板制造装置100进行说明。图1是表示本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法的步骤的一例的图，图2是本实施方式的显示器用玻璃基板的制造方法中所使用的玻璃基板制造装置的一例的示意图。
如图1所示，玻璃基板制造方法主要包含熔融步骤S1、澄清步骤S2、成形步骤S3、及冷却步骤S4。
熔融步骤S1为使玻璃原料熔融的步骤。玻璃原料以达到所期望的组成的方式而经调制之后，投入到熔融装置11。玻璃原料在熔融装置11中熔融而成为熔融玻璃FG。根据玻璃的种类而调整熔融温度。在本实施方式中，以使熔融步骤S1中的熔融玻璃FG的最高温度达到1500℃～1650℃的方式进行加热。熔融玻璃FG经由上游管23而被送至澄清装置12。
澄清步骤S2为将熔融玻璃FG中的气泡除去的步骤。其后，在澄清装置12内除去气泡后的熔融玻璃FG经由下游管24而被送向成形装置40。
成形步骤S3是使熔融玻璃FG成形为片状玻璃即平板玻璃SG的步骤。具体来说，熔融玻璃FG连续供给到成形装置40中所含的成形体41(参照图3)之后，从成形体41溢流。溢流的熔融玻璃FG沿成形体41的表面流下。其后，熔融玻璃FG在成形体41的下端部合流而成形为平板玻璃SG。
冷却步骤S4是对平板玻璃SG进行冷却的步骤。玻璃片材经由冷却步骤S4而被冷却至接近于室温的温度。另外，根据冷却步骤S4中的冷却状态，决定玻璃基板的厚度(板厚度)、玻璃基板的翘曲量、及玻璃基板的平面应变的值。
另外，也可在冷却步骤S4之后设置切断步骤。例如，切断步骤为在切断装置90中，将温度接近于室温的平板玻璃SG切断为特定大小的步骤。
另外，在切断步骤中被切断为特定大小的平板玻璃SG，其后，经由端面加工等步骤而成为玻璃基板。玻璃基板经包装之后，被出货至面板厂商等。面板厂商在玻璃基板的表面形成元件而制造显示器。
另外，也可不在冷却步骤S4之后设置切断步骤。即，在冷却步骤S4中经冷却的平板玻璃SG也可直接经包装之后，被出货至面板厂商等。在该情形时，面板厂商在平板玻璃SG的表面形成元件之后，将平板玻璃SG切断为特定大小而进行端面加工，由此制造显示器。
以下，参照图3～图5对玻璃基板制造装置100中所含的成形装置40的构成进行说明。另外，在本实施方式中，所谓平板玻璃SG的宽度方向，是指平板玻璃SG的表面的面内方向中的与平板玻璃SG流下的方向(流动方向)交叉的方向，即水平方向。
(2)成形装置的构成
首先，图3及图4中表示成形装置40的概略构成。图3是成形装置40的剖视图。图4是成形装置40的侧视图。
成形装置40具有平板玻璃SG所通过的路径、与包围路径的空间。包围通路的空间例如由成形体室20、第一冷却室30、及第二冷却室80构成。
在本实施方式中，当平板玻璃SG从如下位置向下方流动时，沿着平板玻璃SG的流动方向的温度区域中，平板玻璃SG的中心部C(参照图4)的温度小于450℃且为300℃以上的温度区域中的平均冷却速度如下所述，小于冷却步骤S4中的中心部C的温度小于450℃且为300℃以上的温度区域以外的温度区域中的平均冷却速度，所述位置为熔融玻璃FG在成形体41的下端部41a合流而形成平板玻璃SG的位置。该内容将后述。另外，平均冷却速度与中心部C的温度小于450℃且为300℃以上的温度区域的平均冷却速度作比较的温度区域例如是上游侧与下游侧的温度差为至少10℃以上的温度区域。
另外，所谓平板玻璃SG的宽度方向的两端部，是指从平板玻璃SG的两侧端到向平板玻璃SG的宽度方向的内侧前进200mm的位置为止的宽度方向的范围内的区域，将两端部的宽度方向的内侧的区域称为平板玻璃SG的中央区域CA(参照图4)。平板玻璃SG的两端部R、L为包含制造后被切断除去的对象的部分的区域，与此相对，平板玻璃SG的中央区域CA为包含使板厚度均匀的对象的部分的区域。平板玻璃SG的中央区域CA处于平板玻璃SG的宽度方向的宽度中的从平板玻璃SG的宽度方向的中心算起的一半宽度例如85％以内的范围。所谓中心部C，是指平板玻璃SG的宽度方向的中心位置。所谓平均冷却速度，是指包含中心部C的中央区域CA的平均冷却速度，其是将已决定的温度区域中的相同宽度方向的位置处的流动方向的温度差，除以平板玻璃SG通过该温度区域的通过时间所得的值。在如小于450℃且为300℃以上的温度区域般表示为小于X1℃且为X2℃以上的温度区域中，中心部C的温度差被视为X1－X2(℃)，算出中心部C的平均冷却速度。中央区域CA的中心部C以外的部分的平均冷却速度也是将所述温度区域中的温度差除以通过时间所得的值。
成形体室20是使从所述澄清装置12所输送的熔融玻璃FG成形为平板玻璃SG的空间。
第一冷却室30是配置于成形体室20的下方，且用于对平板玻璃SG的厚度及翘曲量进行调整的空间。在第一冷却室30中，对平板玻璃SG的中心部C的温度高于缓冷点的状态下的平板玻璃SG进行冷却。平板玻璃SG的中心部C是平板玻璃SG的宽度方向的中心。
第二冷却室80是配置于成形体室20及第一冷却室30的下方，且用于对平板玻璃SG的翘曲、热收缩率及应变值进行调整的空间。在第二冷却室80中，通过第一冷却室30内的平板玻璃SG经由缓冷点、应变点而至少被冷却至低于应变点100℃的温度。然而，在第二冷却室80中，平板玻璃SG也可被冷却至室温附近的温度为止。另外，第二冷却室80的内部也可通过隔热构件80b而划分为多个空间。多个隔热构件80b在多个下降辊81a～81g各自之间，配置于平板玻璃SG的厚度方向的两侧。由此，可精度更优选地对平板玻璃SG进行温度管理。
而且，成形装置40例如包括成形体41、分隔构件50、冷却辊51、温度调整单元60、下降辊81a～81g、及加热器82a～82g。进而，成形装置40包括控制装置91(参照图5)。控制装置91对成形装置40中所含的各构成的驱动部进行控制。
以下，详细地对成形装置40中所含的各构成进行说明。
(2-1)成形体
成形体41设置在成形体室20内。成形体41通过使熔融玻璃FG溢流而使熔融玻璃FG成形为片状玻璃即平板玻璃SG。如图3所示，成形体41具有剖面形状呈大致五边形的形状(类似于楔形的形状)。大致五边形的前端相当于成形体41的下端部41a。
而且，成形体41在第一端部具有流入口42(参照图4)。在成形体41的上表面形成有槽43。流入口42与所述下游管24连接，从澄清装置12流出的熔融玻璃FG从流入口42流入到槽43。流入到成形体41的槽43的熔融玻璃FG从成形体41的一对顶部41b、41b溢流，且沿成形体41的一对侧面(表面)41c、41c流下。其后，熔融玻璃FG在成形体41的下端部41a合流而成为平板玻璃SG。
(2-2)分隔构件
分隔构件50是阻断热从成形体室20向第一冷却室30移动的构件。分隔构件50配置于熔融玻璃FG的合流点附近。而且，如图3所示，分隔构件50配置于在合流点合流的熔融玻璃FG(平板玻璃SG)的厚度方向两侧。分隔构件50例如为隔热材。分隔构件50将熔融玻璃FG的合流点的上侧环境及下侧环境分隔，由此，阻断分隔构件50的上侧与下侧之间的热移动。
(2-3)冷却辊
冷却辊51设置在第一冷却室30内。更具体来说，冷却辊51配置于分隔构件50的正下方。而且，冷却辊51配置于平板玻璃SG的厚度方向两侧，且配置于平板玻璃SG的宽度方向的两端部R、L的位置。配置于平板玻璃SG的厚度方向两侧的冷却辊51成对地进行动作。即，平板玻璃SG的宽度方向两端部由两对冷却辊51夹持。
例如，冷却辊51由通入到内部的空冷管或水冷管冷却。冷却辊51与平板玻璃SG的两端部R、L接触，通过热传导而对平板玻璃SG的两端部R、L进行急速冷却。与冷却辊51接触的平板玻璃SG的两端部R、L的粘度例如为109.0泊以上。
冷却辊51由冷却辊驱动马达390(参照图5)旋转驱动。冷却辊51也具有如下功能，即，对平板玻璃SG的两端部R、L进行冷却，并且使平板玻璃SG向下方下降。另外，冷却辊51对于平板玻璃SG的两端部R、L的冷却会对平板玻璃SG的宽度及平板玻璃SG的厚度的均匀化造成影响。
(2-4)温度调整单元
温度调整单元60是设置在第一冷却室30内，且将平板玻璃SG冷却至缓冷点附近为止的单元。温度调整单元60配置于分隔构件50的下方，且配置于第二冷却室80的顶板80a的上方。
温度调整单元60对平板玻璃SG进行冷却，直到平板玻璃SG的中心部C的温度达到缓冷点附近为止。其后，平板玻璃SG的中心部C在第二冷却室80内，经由缓冷点、应变点而被冷却至室温附近的温度为止。
温度调整单元60也可具有冷却单元61。在平板玻璃SG的宽度方向上配置多个(此处为3个)冷却单元61，及在该平板玻璃SG的流动方向上配置多个冷却单元61。具体来说，以与平板玻璃SG的两端部R、L的各表面相对向的方式而逐个地配置冷却单元61，且以与后述的中央区域CA(参照图4)的各表面相对向的方式而配置一个冷却单元61。
(2-5)下降辊
下降辊81a～81g设置在第二冷却室80内，且使通过第一冷却室30内的平板玻璃SG向平板玻璃SG的流动方向下降。下降辊81a～81g在第二冷却室80的内部，沿流动方向隔开特定间隔地配置。下降辊81a～81g在平板玻璃SG的厚度方向两侧(参照图3)、及平板玻璃SG的宽度方向的两端部R、L的位置(参照图4)配置着多个。即，下降辊81a～81g一边与平板玻璃SG的宽度方向的两端部R、L的位置接触，且与平板玻璃SG的厚度方向的两侧接触，一边使平板玻璃SG向下方下降。
下降辊81a～81g由下降辊驱动马达391(参照图5)驱动。优选下降辊81a～81g设置得越靠下游侧，则使下降辊81a～81g的周速度越大。即，多个下降辊81a～81g中，下降辊81a的周速度最小，下降辊81g的周速度最大。配置于平板玻璃SG的厚度方向两侧的下降辊81a～81g成对地进行动作，成对的下降辊81a、81a、…使平板玻璃SG向下方向下降。
(2-6)加热器
加热器82a～82g设置在第二冷却室80的内部，且对第二冷却室80的内部空间的温度进行调整。具体来说，加热器82a～82g在平板玻璃SG的流动方向及平板玻璃SG的宽度方向配置着多个。例如，在平板玻璃SG的流动方向上配置7个加热器，在平板玻璃的宽度方向上配置3个加热器。配置于宽度方向的3个加热器分别对平板玻璃SG的中央区域CA、与平板玻璃SG的两端部R、L进行温度控制。加热器82a～82g的输出由后述的控制装置91控制。由此，对通过第二冷却室80内部的平板玻璃SG附近的环境温度进行控制。通过加热器82a～82g对第二冷却室80内的环境温度进行控制，由此，对平板玻璃SG进行温度控制。而且，通过温度控制，平板玻璃SG从粘性区域经由粘弹性区域而向弹性区域变迁。如此，通过加热器82a～82g的控制，在第二冷却室80中，平板玻璃SG的温度从缓冷点附近的温度冷却至室温附近的温度为止。
另外，也可在平板玻璃SG的附近设置对环境温度进行检测的环境温度检测机构(在本实施方式中为热电偶)380(参照图5)。例如，热电偶380在平板玻璃SG的流动方向及平板玻璃SG的宽度方向配置着多个。热电偶380可对平板玻璃SG表面的温度进行检测。例如，热电偶380分别对平板玻璃SG的中心部C的温度、与平板玻璃SG的两端部R、L的温度进行检测。加热器82a～82g的输出基于热电偶380所检测出的环境温度而受到控制。
(2-7)切断装置
切断装置90将已在第二冷却室80内被冷却至室温附近的温度为止的平板玻璃SG切断为特定尺寸。由此，平板玻璃SG成为多个玻璃板。切断装置90由切断装置驱动马达392(参照图5)驱动。另外，切断装置90也可未必设置在第二冷却室80的正下方。而且，平板玻璃SG也可不由切断装置90切断，也可将平板玻璃SG卷绕为卷状而制作卷状的平板玻璃。
(2-8)控制装置
图5是表示控制装置91的构成的一例的图。
控制装置91包含CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，唯读存储器)、及硬盘等，对玻璃基板制造装置100中所含的各种设备进行控制。具体来说，如图5所示，控制装置91接收玻璃基板制造装置100中所含的各种传感器(例如热电偶380)或开关(例如主电源开关381)等的信号，对温度调整单元60、加热器82a～82g、冷却辊驱动马达390、下降辊驱动马达391、切断装置驱动马达392等进行控制。
(3)温度管理
在本实施方式的玻璃基板的制造方法的冷却步骤S4中，中央区域CA的冷却速度即中心部C的温度小于450℃且为300℃以上的温度区域中的平均冷却速度，小于冷却步骤S4中的中心部C的温度小于450℃且为300℃以上的所述温度区域以外的温度区域中的中央区域CA的平均冷却速度。即，在冷却步骤S4中，在中心部C的温度小于450℃且为300℃以上的温度区域中，中央区域CA中的平均冷却速度最小。以所述方式调整平均冷却速度，由此，可在玻璃基板的制造线上实现极低的热收缩率。在该情形时，使用所述冷却辊51、温度调整单元60、及加热器82a～82g而对平均冷却速度进行调整。当然，此时，将如图6所示的平板玻璃SG的宽度方向的温度分布TP1～TP10设为流动方向的各温度区域中的目标温度分布，对第一冷却室30及第二冷却室80的温度进行控制，由此，可对平板玻璃SG的厚度、翘曲量、及应变进行调整。
图6是对冷却步骤中的目标温度分布的一例即温度分布TP1～TP10进行说明的图。在温度分布TP1中，平板玻璃SG的中央区域CA的温度均匀，平板玻璃SG的两端部R、L低于中央区域CA的温度。以使平板玻璃SG达到所述温度分布TP1的方式，使用成形后的冷却辊51而对平板玻璃SG的两端部R、L进行冷却。在温度分布TP2～TP5中，一边降低平板玻璃SG整体的温度，一边使中央区域CA的温度分布从矩形形状成为向上凸起的大致抛物线形状，且逐步减小大致抛物线形状的凸起程度。在温度分布TP6中，使两端部R、L及中央区域CA中的温度固定。其后，在温度分布TP7～TP10中，形成向下凸起的大致抛物线形状的温度分布，一边降低平板玻璃SG整体的温度，一边增大使中央区域CA的温度分布向下凸起的程度。以使平板玻璃SG的温度达到如上所述的温度分布的方式，使用冷却单元61及加热器82a～82g而对第一冷却室30及第二冷却室80进行温度调整。
另外，在对第一冷却室30及第二冷却室80进行温度调整的情形时，平板玻璃SG的温度可使用平板玻璃SG的温度的实测值，而且，也可使用基于受到加热器82a～82g控制的平板玻璃SG的环境温度而通过模拟算出的值。
图7是表示本实施方式中的中心部C的平板玻璃SG的沿着流动方向的温度历程(温度的时间变化)的一例的图。在图7中，在时间点A，在成形体41的下端部41a形成平板玻璃SG。此时的平板玻璃SG的温度例如为1200℃。在时间点B，平板玻璃SG的温度达到缓冷点(玻璃粘度为1013泊时的温度例如775℃)，在时间点C，平板玻璃SG的温度达到450℃。在时间点D，平板玻璃SG的温度达到300℃，在时间点E，平板玻璃SG的温度达到200℃以下，该平板玻璃SG由切断装置90切断。此时，将从时间点A到时间点B为止的平板玻璃SG的温度区域(形成平板玻璃SG之后，缓冷点以上的温度区域)设为第一温度区域R1，将经过时间点B后直到时间点C为止的平板玻璃SG的温度区域(缓冷点小于450℃以上的温度区域)设为第二温度区域R2，将经过时间点C后直到时间点D为止的平板玻璃SG的温度区域(小于450℃且为300℃以上的温度区域)设为第三温度区域R3，将经过时间点D后直到时间点E为止的平板玻璃SG的温度区域(小于300℃且为100℃以上的温度区域)设为第四温度区域R4。此时，在第一～第四温度区域R1～R4中，第三温度区域R3中的第三平均冷却速度小于其他第一、第二、第四温度区域R1、R2、R4的第一、第二、第四平均冷却速度。第一温度区域R1中的平板玻璃SG的冷却步骤为第一冷却步骤，第二～第四温度区域R2～R4中的平板玻璃SG的冷却步骤分别为第二～第四冷却步骤。
在本实施方式中，即使在任意地划分温度区域R3以外的范围而决定温度区域(具有10℃以上的温度差的温度区域)的情形时，温度区域R3中的第三平均冷却速度也最小。
另外，考虑到可有效地减小热收缩率，优选第一温度区域R1中的第一平均冷却速度大于第二温度区域中的第二平均冷却速度。具体来说，根据有效地减小热收缩率的观点，为迅速进行第一温度区域R1中的玻璃的缓和，优选使第二～第四温度区域R2～R4的冷却速度比第一温度区域R1的冷却速度更慢。
而且，考虑到无需对冷却步骤S4的平板玻璃SG的路径的长度进行变更，及抑制玻璃基板的生产效率的降低，优选第四冷却步骤的第四温度区域R4中的第四平均冷却速度大于第三温度区域中的第三平均冷却速度。
而且，考虑到能够减小热收缩率，第三温度区域R3中的第三平均冷却速度优选为5℃/秒以下。而且，第三平均冷却速度的下限并无特别限制，但考虑到不对平板玻璃SG的路径的长度进行变更，或考虑到可抑制玻璃基板的生产效率的降低，所述第三平均冷却速度的下限例如优选为0.5℃/秒以上。进而，根据保持生产性且减小热收缩率的观点，第三平均冷却速度优选为1℃/秒～4.5℃/秒。
而且，第一温度区域R1中的第一平均冷却速度例如优选为5℃/秒～50℃/秒，更优选为15℃/秒～35℃/秒。第二温度区域R2中的第二平均冷却速度例如为5℃/秒以下，优选1℃/秒～5℃/秒，更优选为2℃/秒～5℃/秒。
而且，如本实施方式般，考虑到不延长平板玻璃SG的路径而降低热收缩率，优选中心部C的温度小于300℃且为100℃以上的第四温度区域R4中的第四平均冷却速度大于第三温度区域R3中的第三平均冷却速度。
图7所示的温度历程为中心部C处的温度历程，但对于偏离中心部C的中央区域CA的其他部分的宽度方向的相同位置的温度的时间历程来说，同样，第三温度区域R3中的平均冷却速度也最小。
第一温度区域R1～第四温度区域R4中的第一～第四平均冷却速度可通过对第一冷却室30及第二冷却室80的环境温度进行调整而获得，是比常温下的自然冷却更小的速度。
一般来说，玻璃为非晶质，对于高温的玻璃来说，其分子结构会因热而向最佳结构发生变化，即，进行热缓和而收缩。因此，为了制作热收缩率小的玻璃基板，优选以使平板玻璃SG的热缓和充分地进行的方式而缓慢地进行冷却。如果平板玻璃SG的冷却速度快，未充分地进行热缓和而对平板玻璃SG进行冷却，则在热缓和的途中，玻璃内的分子结构的变化会因高粘性而被抑制或阻止。因此，如果为了热处理而对由如上所述的平板玻璃SG获得的玻璃基板进行再加热，则对于热缓和的抑制或阻止被解除，从而会从热缓和的途中再次开始热缓和。
然而，玻璃具有速度不同的多种缓和，玻璃的缓和可由具有不同缓和速度的缓和的重合表示(以下，将缓和速度不同的缓和称为缓和的“成分”)。如上所述，作为玻璃的缓和成分，存在迅速进行热缓和而进行收缩的成分、平稳地进行热缓和而进行收缩的成分、进而以中间速度进行热缓和而进行收缩的成分等多种成分。因此，在冷却步骤中，优选设定如下温度历程，该温度历程使得热缓和在全部的所述成分中充分地进行。然而，如图4所示，冷却步骤S4中的平板玻璃SG的路径为从成形装置40的铅垂上方朝向下方的路径，且设置在建筑物等结构物内，因此，必需对建筑物等结构物进行改建、扩建等而延长路径，故而难以延长路径。因此，优选在现有的搬送路径中，适当地进行平板玻璃SG的温度历程，从而效率良好地减小冷却步骤S4中的玻璃基板的热收缩率。在本实施方式中，使第三温度区域R3中的平均冷却速度小于冷却步骤S4中的第三温度区域R3以外的温度区域中的平均冷却速度，由此，可效率良好地减小玻璃基板的热收缩率。该理由以如下方式假定。
图8是横轴表示时间、纵轴表示温度的冷却步骤S4中的平板玻璃SG在冷却步骤中的温度历程T1～T3(实线)的示意图。图中的时间点A、E对应于图7中的时间点A、E。此处，温度历程T1是本实施方式的温度历程的一例，温度历程T2是如下形态，即，在高温状态下，相对于温度历程T1而减小冷却速度，其后，相对于温度历程T1而增大冷却速度，其后，使冷却速度成为与温度历程T1同等的冷却速度，温度历程T3是如下形态，即，在高温状态下达到与温度历程T1同等的冷却速度，其后，相对于温度历程T1而减小冷却速度，其后，相对于温度历程T1而增大冷却速度。
对于温度历程T1、T3来说，所述平稳地进行热缓和而进行收缩的成分(将该成分称为成分X)无法追随高温状态下的冷却速度，在点P1处，与成分X相关的分子结构的变化因粘性而被抑制或阻止。对于温度历程T2来说，高温状态的冷却速度小，因此，在点P2处，与成分X相关的分子结构的变化因粘性而被抑制或阻止。
另一方面，对于温度历程T1来说，迅速进行热缓和而进行收缩的成分(将该成分称为成分Y)在点P3处无法追随冷却速度，在点P3处，与成分Y相关的分子结构的变化(热缓和)因粘性而被抑制或阻止。对于温度历程T2来说，成分Y在点P4处无法追随冷却速度，在点P4处，与成分Y相关的分子结构的变化(热缓和)因粘性而被抑制或阻止。对于温度历程T3来说，成分Y在点P5处无法追随冷却速度，在点P5处，与成分Y相关的分子结构的变化(热缓和)因粘性而被抑制或阻止。
对于如上所述的温度历程T1～T3来说，点P1、P2处的分子结构的变化(热缓和)被抑制或阻止时的温度在点P1、P2之间并无太大不同，但与成分Y相关的分子结构的变化受到抑制的点P3～P5处的温度大不相同。具体来说，点P3处的温度最低。因此，对于温度历程T1～T3来说，抑制或阻止热缓和的温度越低，则热缓和越快，因此，与成分Y相关的分子结构的变化被抑制或阻止的时间点的温度越低，则可使热收缩率越小。因此，温度历程T1～T3中，以最低温度抑制或阻止与成分Y相关的分子结构的变化的温度历程T1可在平板玻璃SG被切断之前，充分地进行热缓和，由此，可提供效率良好地减小了热收缩率的平板玻璃SG。
另外，能够以使平板玻璃SG的热收缩率达到特定的目标值的方式而设定第一～第四温度区域中的第一～第四平均冷却速度。例如，在多种冷却条件下，实际对平板玻璃SG的热收缩率进行测定，基于所获得的测定值而制成校准曲线。进而，能够以使平板玻璃SG的热收缩率达到特定的目标值的方式，使用制成的校准曲线，对所设定的平板玻璃SG的宽度方向的成为目标的温度分布TP1～TP10的沿着流动方向的温度分布进行调整，由此，设定第一～第四温度区域中的第一～第四平均冷却速度。
在本实施方式中，将第三温度区域R3的温度范围设为小于450℃且为300℃以上，但当应用在用于按照特定的处理温度实施热处理而在表面形成薄膜的显示器用玻璃基板时，也可将第三温度区域R3设为小于(处理温度-100℃)且为(所述处理温度-250℃)以上的温度区域。在该情形时，处理温度优选300℃以上，更优选为400℃以上。
例如，在玻璃基板的表面形成低温多晶硅TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)等TFT、或IGZO(铟、镓、锌、氧)等氧化物半导体所代表的薄膜。当形成该半导体等薄膜时，例如以300℃以上或400℃以上的处理温度而对玻璃基板进行热处理。因此，对于玻璃基板来说，可根据所述热处理的处理温度而决定第三温度区域R3的温度范围。另外，形成薄膜时的热处理的处理温度例如为300℃～700℃或400℃～650℃。
在所述情形时，当在形成平板玻璃SG之后，将中心部C的温度为缓冷点以上的温度区域设为第一温度区域R1，且将中心部C的温度小于缓冷点(处理温度(℃)－100℃)以上的温度区域设为第二温度区域R2时，优选第三温度区域R3中的第三平均冷却速度小于第一温度区域R1中的第一平均冷却速度及第二温度区域R2中的第二平均冷却速度。
而且，将中心部C的温度小于(处理温度(℃)－250℃)且为(处理温度(℃)－450℃以上的温度区域设为第四温度区域R4，考虑到不延长搬送路径而减小热收缩率，优选第四温度区域R4中的第四平均冷却速度大于第三温度区域R3中的第三平均冷却速度。
在本实施方式中，考虑到可提供适合作为显示器用玻璃基板的玻璃基板，优选在冷却步骤S4中决定如上所述的温度历程，由此，将玻璃基板的热收缩率设为15ppm以下。更优选为将玻璃基板的热收缩率设为10ppm以下。
而且，根据减小玻璃基板的热收缩率的观点，玻璃基板的应变点(玻璃粘度为1014.5泊时的温度)优选为680℃以上，更优选为700℃以上，进而优选为720℃以上。然而，如果以使应变点升高的方式对玻璃组成进行调整，则存在失透温度升高的倾向，因此，玻璃基板的应变点的上限优选780℃以下，更优选为760℃以下。
另外，失透温度优选为1280℃以下，根据兼顾热收缩率的减小与耐失透性的观点，优选为1100℃～1270℃，更优选为1150℃～1240℃。
(玻璃组成)
作为本实施方式所制造的玻璃基板的玻璃组成，例如以摩尔％显示而例示以下的玻璃组成。
包含
SiO2 55～80％、
B2O3 0～18％、
Al2O3 3～20％、
MgO 0～20％、
CaO 0～20％、
SrO 0～20％、
BaO 0～20％、
RO 5～25％
(其中，R为选自Mg、Ca、Sr及Ba的至少一种元素)、
R′2O 0～2.0％
(其中R′为选自Li、Na及K的至少一种元素)。
熔融玻璃中的价数变动的金属的氧化物的合计含有率并无特别限制，例如也可含有0.05～1.5％。而且，优选实质上不含有As2O3、Sb2O3及PbO。
(玻璃基板的应用例)
本实施方式的玻璃基板的制造方法所制造的玻璃基板尤其适合作为液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器等的显示器用玻璃基板或保护显示器的覆盖玻璃。使用显示器用玻璃基板的显示器中，除了包含显示器表面平坦的平板显示器之外，也包含有机EL显示器、液晶显示器即显示器表面弯曲的曲面显示器。玻璃基板优选用作高精细显示器用玻璃基板，例如用作液晶显示器用玻璃基板、有机EL(Electro-Luminescence，有机电致发光)显示器用玻璃基板、LTPS(Low Temperature Poly-silicon，低温多晶硅)薄膜半导体、或使用有IGZO(Indium、Gallium、Zinc、Oxide，铟镓锌氧化物)等氧化物半导体的显示器用玻璃基板。
可使用无碱玻璃或含有微量碱的玻璃作为显示器用玻璃基板。显示器用玻璃基板在高温时的粘性高。例如，具有102.5泊的粘性的熔融玻璃的温度为1500℃以上。另外，无碱玻璃为实质上不含有碱金属氧化物(R′2O)的组成的玻璃。所谓实质上不含有碱金属氧化物，是指除了自原料等混入的杂质之外，未添加碱金属氧化物作为玻璃原料的组成的玻璃，例如碱金属氧化物的含有量小于0.1质量％。
(热收缩率)
进行热处理而测定本实施方式中的热收缩率。
将玻璃基板切割为特定尺寸的长方形，在长边两端部划上刻划线，在短边中央部进行切断而一分为二，获得两个玻璃样本。对其中的一玻璃样本进行热处理(500℃、30分钟)。测量未进行热处理的另一玻璃样本的长度。进而，对照经热处理的玻璃样本与未处理的玻璃样本，利用激光显微镜等对刻划线的偏移量进行测定，求出玻璃样本的长度的差分，由此，可求出样本的热收缩量。使用该热收缩量即差分与热处理前的玻璃样本的长度，根据以下的式子而求出热收缩率。将该玻璃样本的热收缩率设为玻璃基板的热收缩率。
热收缩率(ppm)＝(差分)/(热处理前的玻璃样本的长度)×106
(实验例)
使用所述玻璃基板制造装置100及玻璃基板的制造方法，在以下的条件下制造实施例1～3及比较例的玻璃基板。玻璃的组成(摩尔％)为SiO2 70.5％、B2O3 7.2％、Al2O311.0％、K2O 0.2％、CaO 11.0％、SnO2 0.09％、Fe2O3 0.01％。玻璃的失透温度为1206℃，液相粘度为1.9×105dPa·s。玻璃的缓冷点为758℃，应变点为699℃。而且，平板玻璃SG的宽度设为1600mm，厚度设为0.7mm(实施例1、比较例1)、0.5mm(实施例2、比较例2)、0.4mm(实施例3、比较例3)。而且，用于在玻璃基板形成薄膜的热处理温度为550℃。
将平板玻璃SG的宽度方向的中心部C的温度为缓冷点以上时的平均冷却速度设为第一平均冷却速度，将中心部C的温度小于缓冷点且为450℃以上时的平均冷却速度设为第二平均冷却速度，将中心部C的温度小于450℃且为300℃以上时的平均冷却速度设为第三平均冷却速度。在实施例1～3中，第三平均冷却速度比第一平均冷却速度及第二平均冷却速度更慢。另一方面，在比较例1～3中，使第二平均冷却速度较实施例1～3的第二平均冷却速度更慢，且使第三平均冷却速度较实施例1～3的第三平均冷却速度更快，因此，比较例1～3的第二平均冷却速度较比较例1～3的第三平均冷却速度更慢。其结果，实施例1～3的热收缩率为15ppm以下，但比较例1～3的热收缩率超过15ppm。
根据所述内容，本实施方式的效果显而易见。
以上，详细地对本发明的玻璃基板的制造方法进行了说明，但本发明并不限定于所述实施方式及实施例，当然也可在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种改良或变更。
[附图的标记]
11 熔融装置
12 澄清装置
20 成形体室
30 第一冷却室
40 成形装置
41 成形体
51 冷却辊
60 温度调整单元
80 第二冷却室
80a 顶板
80b 隔热构件
81a～81g 下降辊
82a～82g 加热器
90 切断装置
91 控制装置
100 玻璃基板制造装置

Claims (10)

1.一种显示器用玻璃基板的制造方法，其包括：
成形步骤，其通过下拉法使熔融玻璃成形为平板玻璃；及
冷却步骤，其在使成形后的所述平板玻璃流动时，进行冷却直到与所述平板玻璃的流动方向正交的宽度方向的中心部的温度达到300℃为止，
在所述冷却步骤中，中央区域的冷却速度即所述中心部的温度小于450℃且为300℃以上的温度区域中的平均冷却速度小于所述冷却步骤中的所述温度区域以外的温度区域中的所述中央区域的平均冷却速度，所述中央区域是位于比所述平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的所述宽度方向的内侧且包含所述中心部的区域。
2.一种显示器用玻璃基板的制造方法，其是用于按照特定的处理温度实施热处理而在表面形成薄膜的显示器用玻璃基板的制造方法，其包括：
成形步骤，其通过下拉法使熔融玻璃成形为平板玻璃；及
冷却步骤，其在使成形后的所述平板玻璃流动时，进行冷却直到与所述平板玻璃的流动方向正交的宽度方向的中心部的温度达到比所述处理温度低250℃的温度为止，
在所述冷却步骤中，中央区域的冷却速度即所述中心部的温度小于比所述处理温度低100℃的温度且为比所述处理温度低250℃的温度以上的温度区域中的平均冷却速度，小于所述冷却步骤中的所述温度区域以外的温度区域中的所述中央区域的平均冷却速度，所述中央区域是位于比所述平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的所述宽度方向的内侧且包含所述中心部的区域。
3.根据权利要求1所述的显示器用玻璃基板的制造方法，其中所述冷却步骤包含：
第一冷却步骤，其在成形为所述平板玻璃之后，所述平板玻璃的所述宽度方向的中心部的温度为缓冷点以上时，以第一平均冷却速度对中央区域进行冷却，该中央区域是位于比所述平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的宽度方向内侧且包含所述中心部的区域；
第二冷却步骤，其在所述中心部的温度小于所述缓冷点且为450℃以上时，以第二平均冷却速度对所述中央区域进行冷却；及
第三冷却步骤，其在所述中心部的温度小于450℃且为300℃以上时，以第三平均冷却速度对所述中央区域进行冷却，
所述第三平均冷却速度小于所述第一平均冷却速度及所述第二平均冷却速度。
4.根据权利要求3所述的显示器用玻璃基板的制造方法，其中所述冷却步骤更包含第四冷却步骤，该第四冷却步骤在所述中心部的温度小于300℃且为100℃以上时，以第四平均冷却速度对所述中央区域进行冷却，
所述第四平均冷却速度大于所述第三平均冷却速度。
5.根据权利要求2所述的显示器用玻璃基板的制造方法，其中所述冷却步骤包含：
第一冷却步骤，其在成形为所述平板玻璃之后，所述平板玻璃的宽度方向的中心部的温度为缓冷点以上时，以第一平均冷却速度对中央区域进行冷却，该中央区域是位于比所述平板玻璃的宽度方向的两端部更靠所述平板玻璃的宽度方向内侧且包含所述中心部的区域；
第二冷却步骤，其在所述中心部的温度小于所述缓冷点且为比所述处理温度低100℃的温度以上时，以第二平均冷却速度对所述中央区域进行冷却；及
第三冷却步骤，其在所述中心部的温度小于比所述处理温度低100℃的温度且为比所述处理温度低250℃的温度以上时，以第三平均冷却速度对所述中央区域进行冷却，
所述第三平均冷却速度小于所述第一平均冷却速度及所述第二平均冷却速度。
6.根据权利要求5所述的显示器用玻璃基板的制造方法，其中所述冷却步骤更包含第四冷却步骤，该第四冷却步骤在所述中心部的温度小于比所述处理温度低250℃的温度且为比所述处理温度低450℃的温度以上时，以第四平均冷却速度对所述中央区域进行冷却，
所述第四平均冷却速度大于所述第三平均冷却速度。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的显示器用玻璃基板的制造方法，其中所述第一平均冷却速度大于所述第二平均冷却速度。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的显示器用玻璃基板的制造方法，其中所述第三平均冷却速度为5.0℃/秒以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示器用玻璃基板的制造方法，其中所述玻璃基板的热收缩率为15ppm以下，
其中，所述热收缩率是使用实施以500℃保持30分钟的热处理后的玻璃基板的收缩量，根据以下的式子求出的值，
热收缩率(ppm)
＝{热处理后的玻璃基板的收缩量/热处理前的玻璃基板的长度}×106。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的显示器用玻璃基板的制造方法，其中所述玻璃基板的应变点为680℃以上。
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