JP5332085B2 - フラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板に関し、詳しくは作業台上に載置された状態で所定の処理が施されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板に関する。

周知のように、近年の表示デバイスの多様化に伴って、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤともいう）が普及されるに至っているが、この種のＦＰＤ用のガラス基板には、その製造工程の中で熱処理が施されるのが通例である。そして、かかる熱処理を施す場合には、平坦な載置面を有するセッターを用い、そのセッター上に熱処理されるガラス基板を載置した状態で、加熱炉内に搬送する手法が採用されている。

また、ＦＰＤ用のガラス基板には、その製造方法等に起因して反りが生じる場合があり、このようなガラス基板の反りに対しては、種々の対策が講じられているのが実情である。その具体例としては、例えば下記の特許文献１には、液晶ディスプレイ用のガラス基板の表裏面に、膜厚の異なる化学強化処理層を形成することで予め反りを付与し、ガラス基板の両端部を支持して搬送する際に、ガラス基板が撓んで落下するのを防止する手法が開示されている。また、下記の特許文献２には、直接的にはＦＰＤ用のガラス基板に関するものではないが、ＦＰＤ用のガラス基板の表面側に配置されて利用されるフィルターガラス基板の反り量を１．０％以下に設定することで、フィルターガラス基板の反りによる表示品位の低下を防止する手法が開示されている。

特開２００２−３２８３６２号公報 特開２００２−９１３２６号公報

ところで、上記のＦＰＤ用のガラス基板の熱処理工程において、加熱炉内に搬入する前と、加熱炉内から搬出した後で、ガラス基板がセッターに対して位置ずれを来たすという事態が生じる場合があった。そして、このような事態が生じた場合には、ガラス基板に適正な熱処理が施されなかったり、或いはガラス基板に擦り傷等の破損が生じるなどの不具合が生じていた。

このような問題は、セッターにガラス基板を載置したときのガラス基板の載置状態が不安定な場合、すなわちセッターに載置したときのガラス基板の反りが不適正な場合に起こり得る。具体的には、セッター上にガラス基板を載置した状態で、ガラス基板の反りが大き過ぎると、セッター上でのガラス基板の姿勢が不安定になることから、セッターを搬送する際の振動や、ガラス基板の加熱による撓み等によってガラス基板が動き、結果として熱処理前後でセッターに対してガラス基板が位置ずれを来たすことになる。

一方、セッター上にガラス基板を載置した状態で、ガラス基板の反りが小さ過ぎたり、或いは反りが全くなくなると、ガラス基板とセッターとの間に、薄い空気の層が介在してしまうことから、セッターにガラス基板を載置する際や、セッターを搬送する際等にガラス基板がセッター上を滑り、この場合にも上記と同様にセッターに対してガラス基板が位置ずれを来たすことになる。

なお、上記の問題は、セッター上にガラス基板を載置して熱処理を施す場合に限らず、ガラス基板を所定の作業台の上に載置した状態で、冷却、電極の形成、露光などの各種処理を施す場合であっても同様に生じ得る。すなわち、作業台が可動式、非可動式を問わず、作業台上に載置されたガラス基板が、当該処理工程の間で位置ずれを来たせば、ガラス基板に、処理不良や、擦り傷等の破損が同様に生じることになる。

したがって、セッター等の作業台にガラス基板を載置した状態でのガラス基板の反りは、大き過ぎても小さ過ぎても問題となるが、このような観点から、ガラス基板の反りに対する対策が何ら講じられていないのが実情である。すなわち、上記の特許文献１、２のいずれもが、このような観点からガラス基板の反りに対する有効な対策を開示するものではない。具体的には、上記の特許文献１には、予めガラス基板に反りを付与することが開示されているに過ぎない。一方、上記の特許文献２には、ガラス基板の反り量を１．０％以下、特に好ましくは０．６％以下に設定することが開示されているが、この反り量は、ＦＰＤ用のガラス基板に対する規定ではなく、その前面に配置されるフィルターガラス基板に対する規定である。そして、仮にＦＰＤ用のガラス基板に１．０％或いは０．６％の反り量を付与した場合には、ＦＰＤ用のガラス基板としては反りが大きくなり過ぎて、熱処理等の各種処理に支障が生じ、製品として用に供し得なくなるという致命的な問題が生じ得る。特にプラズマディスプレイ用のガラス基板であっては、上記したセッターに対するガラス基板の位置ずれの問題が著しく、その対策が望まれている。

本発明の課題は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板としての機能を損なわない範囲内で、かかるガラス基板を作業台上に載置したときの反り量を適正に設定することで、作業台に対するガラス基板の位置ずれを抑制することにある。

上記課題を解決するために創案された本発明は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造方法であって、平坦な載置面を有するセッター上に、反り量が０．００３％以上０．０５０％以下のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板を載置した後、この状態の前記ガラス基板に加熱炉内で熱処理を施す基板処理工程を含むことに特徴づけられる。なお、ここでいう反り量は、セッター上にガラス基板を載置した状態で、ガラス基板の長軸方向の寸法をＬとし、セッターの表面からガラス基板の裏面までの最大離反距離をｈとした場合に、ｈ／Ｌ（％）で表される数値とする。

このような方法によれば、作業台としてのセッター上に載置したフラットパネルディスプレイ用のガラス基板には、上記数値範囲の反り量の反りが付与されていることから、セッター上での位置ずれを的確に抑制することができる。したがって、セッター上でガラス基板に対して熱処理を好適に実行することが可能となると共に、ガラス基板に擦れ傷等の破損が生じる確率を可及的に低減することが可能となる。なお、上記数値範囲の反り量の反りであれば、精密な電極等をガラス基板に形成する際にも、その反りが原因となって、処理不良を招くことがないので、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板としての製品価値を良好に維持することができる。

すなわち、ガラス基板の反り量が、０．００３％未満となると、ガラス基板が平坦になり過ぎ、ガラス基板とセッターとの間に薄い空気層が介在することになり、ガラス基板がセッター上を滑って位置ずれを来たすおそれがある。一方、ガラス基板の反り量が、０．０５０％を超えると、ガラス基板が湾曲し過ぎ、セッター上での姿勢が不安定になって位置ずれを来たし易くなる。またこの場合には、仮にセッター上で位置ずれが生じなかったとしても、ガラス基板に対して精密な電極等を形成する際には、その反りが原因となって、各種精密処理を適正に行うことができず、処理不良を招くおそれがある。そして、このような事態が生じた場合には、ガラス基板がセッター上で位置ずれを来たした場合と同様に、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板としての製品価値が低下し、ひいては製品としての用に供し得ないことになる。したがって、ガラス基板の反り量を上記数値範囲に設定することで、このような問題を好適に回避することができる。また、本発明は、特にガラス基板の板厚が１ｍｍ〜３ｍｍ、大きさが３００ｍｍ〜５０００ｍｍ×７００ｍｍ〜５０００ｍｍのプラズマディスプレイ用のガラス基板に好適である。

上記の方法において、前記ガラス基板が、前記セッター上に載置された状態で、前記加熱炉内に搬送されるようにしてもよい。

すなわち、セッターに対するガラス基板の位置ずれが規制されることから、加熱炉内にガラス基板を搬入する前と、加熱炉内からガラス基板を搬出した後とで、セッターに対するガラス基板の位置が実質的に同一に維持される。したがって、ガラス基板に対して熱処理が適正に施されると共に、ガラス基板に不当な擦れ傷等の破損が生じる確率を低減することができる。

上記の方法において、前記基板処理工程の前に、フロートバス内で溶融ガラスを板状のガラス基板元材に成形する成形工程と、前記フロートバスの後側処理位置に配設された徐冷炉内で前記ガラス基板元材を冷却する冷却工程とを含み、該冷却工程で、前記ガラス基板元材の表面側冷却温度を、その裏面側冷却温度よりも低く設定することで、前記基板処理工程における反り量に対応する反りを付与するようにしてもよい。

このようにすれば、徐冷炉内の冷却温度を調節するという極めて簡便な手法によって、基板処理工程における反り量に対応する反りをガラス基板に簡単且つ的確に付与することが可能となる。

この場合、前記表面側冷却温度と前記裏面側冷却温度との温度差を、５℃〜２５℃に設定することが好ましい。

以上のように本発明に係るフラットパネルディスプレイ用のガラス基板によれば、反り量を上記の数値範囲に設定したことにより、セッター等の作業台上でのガラス基板の位置ずれが的確に抑制される。したがって、作業台上でガラス基板に対して行われる所定の処理を適正に実行することが可能となると共に、ガラス基板に擦れ傷等の破損が生じる確率を可及的に低減することが可能となる。また、上記数値範囲内の反り量の反りであれば、ガラス基板に精密な電極等を形成するような精密処理を施す際にも、その反りによって精密処理が阻害されることもないので、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板に要求される機能を好適に確保することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るＦＰＤ用のガラス基板の一例を示す概略図である。同図に示すように、このＦＰＤ用のガラス基板１は、その板厚が３．０ｍｍ以下の矩形状の板状体であって、本実施形態ではプラズマディスプレイ用のガラス基板として利用されるものである。そして、このガラス基板１は、平坦な載置面を有する作業台２上に載置された状態で、この作業台２に対して僅かに反るようになっている。このガラス基板１の反りは、ガラス基板１の長軸方向の寸法をＬ、作業台２の表面からガラス基板１の裏面までの最大離反距離をｈとした場合に、ｈ／Ｌ（％）で表される反り量で規定すると、０．００３％≦ｈ／Ｌ≦０．０５０％になるように設定されている。なお、ガラス基板１は、上記数値範囲の反り量を満たす限り、薄肉円筒の周方向一部分をなすように、一方向に対してのみ円弧状に湾曲した形状を呈しているものに限らず、お椀状に湾曲した形状を呈しているものや、一方向に凹凸が連続するようにＳ字状に湾曲した形状を呈しているもの等であってもよい。

なお、最大離反距離ｈは、作業台２上に載置されたガラス基板１と、作業台２との隙間を隙間ゲージで測定することによって求められる。具体的には、この最大離反距離ｈは、次のようにして規定される。例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ガラス基板１が、作業台２の載置面に載置された状態で、上方に凸となるように一方向に対してのみ円弧状に湾曲した形状を呈する場合の最大離反距離ｈは、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ガラス基板１の表裏面を上下逆向けにして作業台２の載置面上に載置したときの作業台２の載置面からガラス基板１の表面までの最大離反距離ｈ’によって規定される。この最大離反距離ｈ’は、同図に示すように、作業台２上に表面側を下方に向けて載置されたガラス基板１と、作業台２との隙間を隙間ゲージ３で測定することによって求められる。すなわち、上記反り量（ｈ／Ｌ）の数値範囲は、この最大離反距離ｈ’に基づいて決定される。

また、ガラス基板１が作業台２の載置面に載置された状態で、上方に凸となるようにお椀状に湾曲した形状を呈する場合（図３（ａ）及び（ｂ））や、一方向に凹凸が連続するようにＳ字状に湾曲した形状を呈する場合（図５（ａ）及び（ｂ））の最大離反距離ｈも、上記の場合と同様にして、ガラス基板１の表裏面を上下逆向けにして作業台２の載置面上に載置したときの作業台２の載置面からガラス基板１の表面までの最大離反距離ｈ’によって規定される（図４（ａ）及び（ｂ）、又は図６（ａ）及び（ｂ）参照）。

そして、上記数値範囲の反り量の反りが付与されたガラス基板１は、その反りでもって作業台２との間で良好な接触状態を維持することができる。そのため、作業台２上でのガラス基板１の位置ずれの発生を的確に抑制することが可能となる。このことは、ガラス基板１に熱処理を施す際に、特に有利となる。すなわち、ＦＰＤ用のガラス基板１に熱処理を施す場合には、セッターと呼ばれる作業台２上にガラス基板１を載置した状態で加熱炉内に搬送するのが通例であるが、ガラス基板１に上記数値範囲の反り量の反りを付与すれば、セッター２に対するガラス基板１の位置ずれが規制され、加熱炉内にガラス基板１を搬入する前と、加熱炉内からガラス基板１を搬出した後で、セッター２に対するガラス基板１の位置が実質的に同一に維持される。したがって、ガラス基板１に対して熱処理が適正に施されると共に、ガラス基板１に不当な擦れ傷等の破損が生じることも回避することができる。

また、この数値範囲の反り量の反りであれば、ガラス基板１に精密な電極等を形成する精密処理において、所定の構成膜を成膜する場合であっても、ガラス基板に反りがない場合と同様に構成膜の膜厚差が生じ難く、ＦＰＤ用のガラス基板として求められる機能を好適に維持することができる。もっとも、ガラス基板に反りがない場合には、ガラス基板が作業台に対して位置ずれを来たし易くなる。

上記数値範囲の反りが付与されたガラス基板１の製造方法の一例を以下に説明する。

まず、ガラス溶解窯でガラス原料を溶融することで溶融ガラスとし、その溶融ガラスをフロートバス（錫バス）に搬入し、フロート法により板状に成形する。フロートバスで板状に成形されたガラス基板元材は、徐冷炉に搬入され、不要な歪が除去される。その後、所定の大きさに切断されると共に、研磨等の処理を施すことでガラス基板が製作される。そして、この製造工程の中で、高温のガラス基板元材を冷却する徐冷炉において、特にフロートバスに面する側の徐冷炉の入り口付近でガラス基板元材の表面側（フロートバスの錫に接触していない面側）を冷却する雰囲気温度（以下、表面側冷却温度という）を、ガラス基板元材の裏面側（フロートバスの錫に接触している面側）を冷却する雰囲気温度（以下、裏面側冷却温度という）よりも低く設定することで、ガラス基板元材から製作されるガラス基板１に上記数値範囲の反り量が付与される。具体的には、例えば表面側冷却温度（約６００℃）と、裏面側冷却温度（約６１０℃）とに約１０℃程度の温度差を付与することによって、ガラス基板１に上記数値範囲の反り量が付与される。なお、かかる温度差を５℃〜２５℃の範囲内で調節することで、ガラス基板１の反り量を上記数値範囲内で調節することができる。すなわち、温度差を大きくすれば、ガラス基板１の反り量も大きくなる。

以上のように、本発明の実施形態に係るＦＰＤ用のガラス基板１によれば、反り量を上記の数値範囲に設定したことにより、セッター等の作業台２上でのガラス基板１の位置ずれを的確に抑制される。そのため、作業台２上で行われる所定の処理を適正に実行することができると共に、ガラス基板に不当に擦り傷等の破損が生じる確率を低減することができる。しかも、上記数値範囲内の反り量の反りであれば、ガラス基板１に精密な電極等を形成するような各種精密処理を施す場合であっても、処理不良を来たすこともないので、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板に要求される機能を好適に確保することができる。

なお、上記実施形態では、プラズマディスプレイ用のガラス基板に本発明を適用したものを説明したが、これ以外に、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等の各種画像表示機器用のガラス基板等についても、同様にして本発明を適用することが可能である。

本発明の実施例１〜６として、反り量が０．００３％、０．００４％、０．００５％、０．０１５％、０．０１７％、０．０５０％に設定されたガラス基板をそれぞれ１０枚ずつ作製し、比較例１、２として、反り量が０．００２％、０．０５２％に設定されたガラス基板をそれぞれ１０枚ずつ作製した。なお、各ガラス基板には、日本電気硝子株式会社製のＰＰ−８Ｃを使用した。また、各ガラス基板の大きさは１０００ｍｍ×１０００ｍｍであって、その板厚は１．８ｍｍである。

そして、各ガラス基板を、大きさ１２００ｍｍ×１２００ｍｍのセッター上に載置して、コンベア式加熱炉内に搬入して熱処理を行って、加熱炉内に搬入する前のセッターに対するガラス基板の位置を基準として、加熱炉内から搬出されたガラス基板のセッターに対する移動距離を、各試料１０枚の平均値として求めた。なお、熱処理は、室温から１０分掛けて５５０℃まで昇温して５５０℃で１０分間保温した後、１０分掛けて室温まで冷却するという温度条件によって行った。また、上記の熱処理に加えて、各ガラス基板にレジスト膜をコータ塗布し、設定膜厚に対する膜厚の最大差の百分率を、各試料１０枚の平均値として求めた。これらの結果を以下の表１に示す。

上記の表１によれば、ガラス基板の反り量が０．００３％未満であると、ガラス基板の移動距離が大きくなっていることが確認できる。このように移動距離が大きくなると、ガラス基板に、熱処理不良や擦れ傷の発生等の不具合が生じるおそれがある。また、反り量が、０．０５０％を超えると、レジスト膜の膜厚にばらつきが大きくなることが確認できる。このようにレジスト膜の膜厚にばらつきが大きいと、ＦＰＤ用のガラス基板として所定の素子を精密に形成することが困難となる。これに対して、ガラス基板の反り量が、０．００３％以上０．０５０％以下であると、ガラス基板の移動距離とレジスト膜の膜厚のばらつきが共に小さく、ＦＰＤ用のガラス基板として好適であることが確認できる。特にガラス基板の反り量が、０．００５％以上０．０１５以下であれば、ガラス基板の移動距離とレジスト膜の膜厚のばらつきが両者バランスよく小さくなるので好ましい。

（ａ）は、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイ用のガラス基板を示す斜視図であって、（ｂ）はその縦断面図である。 （ａ）は、図１のガラス基板の反り量の規定する際の載置状態を示す斜視図であって、（ｂ）はその縦断面図である （ａ）は、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の別の例を示す斜視図であって、（ｂ）はその縦断面図である。 （ａ）は、図３のガラス基板の反り量の規定する際の載置状態を示す斜視図であって、（ｂ）はその縦断面図である （ａ）は、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の別の例を示す斜視図であって、（ｂ）はその縦断面図である。 （ａ）は、図５のガラス基板の反り量の規定する際の載置状態を示す斜視図であって、（ｂ）はその縦断面図である。

符号の説明

１ フラットパネルディスプレイ用のガラス基板
２ 作業台（セッター）
３ 隙間ゲージ

Claims (3)

1. フロートバス内で溶融ガラスを板状のガラス基板元材に成形する成形工程と、
   前記フロートバスの後側処理位置に配設された徐冷炉内で前記ガラス基板元材を冷却する冷却工程と、
   前記ガラス基板元材から得られる前記ガラス基板に熱処理を施す基板処理工程とを含み、
   前記冷却工程で、前記ガラス基板元材の表面側冷却温度をその裏面側冷却温度よりも低く設定することで、前記基板処理工程前の前記ガラス基板の反り量が０．００３％以上０．０５０％以下となるように、前記ガラス基板元材に対応する反りを付与し、
   前記基板処理工程で、平坦な載置面を有するセッター上に、反り量が０．００３％以上０．０５０％以下の前記ガラス基板を載置した後、この状態の前記ガラス基板に加熱炉内で熱処理を施すことを特徴とするフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造方法。
2. 前記基板処理工程で、前記ガラス基板が、前記セッター上に載置された状態で、前記加熱炉内に搬送されることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造方法。
3. 前記冷却工程で、前記表面側冷却温度と前記裏面側冷却温度との温度差が、５℃〜２５℃に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造方法。
   

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