本發明涉及用于降低玻璃基板的熱收縮率的熱處理方法。
背景技術:
眾所周知,近年來,智能手機、平板型終端等移動終端迅速地普及,用于將移動終端薄型化及輕量化、進而高性能化等的技術開發競爭的激烈程度正在增加。因此,大多情況下在搭載于移動終端的液晶顯示器、有機el顯示器等平板顯示器(以下稱為fpd)的基板中也使用厚度薄的玻璃基板。
在fpd的制造工序中,通常實行在玻璃基板的表面形成薄膜狀的電路(電路圖案)的成膜處理,但是在成膜處理中處理對象的玻璃基板被曝露在高溫中。因此,在玻璃基板的熱收縮率大的情況下,無法在玻璃基板的表面形成規定精度的電路圖案,無法確保所需電特性的可能性增大。因此,fpd用的玻璃基板的熱收縮率低、熱尺寸穩定性優異是必不可少的。
為此,例如在專利文獻1中公開了出于改善玻璃基板的熱尺寸穩定性的目的而對玻璃基板實施熱處理。在專利文獻1中,在將熱處理對象的玻璃板直接載置于支撐構件(耐熱性玻璃陶瓷板)的上表面的狀態下對其實行熱處理。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開平5-330835號公報
技術實現要素:
發明要解決的課題
然而,專利文獻1所公開的方法中,在對薄玻璃基板實施熱處理的情況下,有時在熱處理后的玻璃基板的平面方向上產生較大的應變。若產生這種應變,則可能產生例如以下問題。
即,在fpd的制造工序中,為了提升生產效率而實現低成本化,一般進行的是在1大張玻璃基板上一并形成電路圖案等后從該大張玻璃基板切割出制品尺寸的多個玻璃基板的所謂多拼。此時,若在玻璃基板的平面方向存在較大應變,則在切割后在玻璃基板上產生與應變的釋放相伴的變形。其結果為:在將玻璃基板彼此貼合而制作面板時會在預先所形成的電路圖案間發生偏移而成為制品不良的原因。
本發明的課題在于利用用于降低玻璃基板的熱收縮率的熱處理來抑制玻璃基板上產生應變。
用于解決課題的手段
本申請發明人等在將玻璃基板直接載置于支撐構件上的狀態下進行熱處理并對此期間的玻璃基板的行為進行了觀察。其結果可知在熱處理后觀察到作為應變變大的玻璃基板的特征的干涉條紋。該干涉條紋由在玻璃基板的下表面的被支撐區域與支撐構件的上表面之間產生的空隙而產生。作為產生該空隙的主要原因,認為是由于玻璃基板的下表面的被支撐區域的周邊部(在支撐玻璃基板的下表面整體的情況下,尤其是玻璃基板的下表面與端面相交的交叉部)會掛住支撐構件的上表面而阻止玻璃基板仿形于支撐構件的上表面。為此,本申請發明人等基于此種見解提出了本申請發明。
即,為了解決上述課題而首創的本發明為一種玻璃基板的熱處理方法,其特征在于,其是在以支撐構件從下方支撐玻璃基板的狀態下進行用于降低上述玻璃基板的熱收縮率的熱處理的玻璃基板的熱處理方法,其中,至少在玻璃基板的下表面的被支撐區域的周邊部和與其相對的支撐構件的上表面之間配置低摩擦片,并且將低摩擦片的上表面的靜摩擦系數設為0.5以下,并將低摩擦片的上表面的表面粗糙度ra設為玻璃基板的下表面的表面粗糙度ra的5倍以上的大小。這里,“表面粗糙度ra”為基于jisb0601:2001規定的方法測定得到的值,“靜摩擦系數”為基于jisk7125:1999規定的方法測定得到的值。另外,“被支撐區域”為在玻璃基板的下表面中被低摩擦片支撐的區域,有時為玻璃基板的下表面整體,有時小于玻璃基板的下表面。
根據此種構成,玻璃基板的至少下表面的被支撐區域的周邊部與低摩擦片的上表面接觸。低摩擦片的上表面的靜摩擦系數小至0.5以下,因此玻璃基板的下表面的被支撐區域的周邊部被誘導成在低摩擦片上滑動且玻璃基板仿形于其支撐面(低摩擦片的上表面、或者低摩擦片及支撐構件的上表面)。其結果為:在玻璃基板的下表面的被支撐區域與其支撐面之間不易形成空隙,能夠抑制與熱處理相伴的應變的產生。
在此,若玻璃基板的下表面周邊部與低摩擦片的上表面過度密合,則存在產生在熱處理后無法剝離玻璃基板的問題的風險。為此,在本申請發明中,將低摩擦片的上表面的表面粗糙度ra設為玻璃基板的下表面的表面粗糙度ra的5倍以上的大小從而緩和兩者的密合狀態。由此,即使在熱處理后,也能將玻璃基板從低摩擦片剝離。
在上述的構成中,低摩擦片的厚度優選為0.01mm~2mm。這樣一來,低摩擦片的上表面不易受到支撐構件的上表面的狀態的影響。另外,不會存在因低摩擦片的熱容量變大而使熱處理時產生大能量損失的問題。
在上述的構成中,低摩擦片的靜摩擦系數優選為0.2以下。這樣一來,玻璃基板的下表面周邊部在低摩擦片的上表面更順利地滑動,因此玻璃基板容易仿形于該支撐面。
在上述的構成中,低摩擦片優選包含具有層狀晶體結構的無機物。這樣一來,摩擦系數容易降低,并且可以提高耐熱性。
在上述的構成中,低摩擦片優選被可剝離地敷設于支撐構件的上表面。這樣一來,即使在低摩擦片發生損傷的情況下,也能容易地替換低摩擦片。
在上述的構成中,可以在玻璃基板的下表面整體和與其相對的支撐構件的上表面之間設置低摩擦片而使得玻璃基板的下表面整體成為被支撐區域。這樣一來,支撐玻璃基板的支撐面整體由低摩擦片構成,因此玻璃基板更順利地仿形于該支撐面。
在上述的構成中,玻璃基板的下表面的周邊部可以從低摩擦片伸出而使得玻璃基板的下表面的除周邊部外的區域成為被支撐區域。這樣一來,可以利用玻璃基板的伸出部來進行玻璃基板的處理,因此玻璃基板向低摩擦片上的載置操作、從低摩擦片上的取出操作變得容易。
發明效果
如以上那樣,根據本發明,利用用于降低玻璃基板的熱收縮率的熱處理,可以抑制玻璃基板上產生應變。
附圖說明
圖1為表示本發明的實施方式的熱處理方法的實行時的玻璃基板的支撐狀態的圖,(a)為其俯視圖,(b)為(a)所示的a-a線向視剖視圖。
圖2的(a)~(b)為表示相對于圖1的低摩擦片的玻璃基板的周邊部的載置狀態的變化狀態的放大圖。
圖3為實施本發明的實施方式的熱處理方法時所使用的熱處理裝置的剖視圖。
圖4的(a)~(c)為用于說明玻璃基板的熱收縮率的測定步驟的圖。
具體實施方式
以下,參照添加的附圖對一個實施方式的玻璃基板的熱處理方法進行說明。
如圖1(a)和(b)所示,熱處理對象的玻璃基板1被載置于在支撐構件(載置器,setter)2的上表面2a配置的低摩擦片3的上表面3a。而且,通過在這種支撐狀態下將玻璃基板1引入熱處理裝置(熱處理爐)進行加熱,從而實行用于降低玻璃基板的熱收縮率的熱處理工序。需要說明的是,在熱處理工序之前可以設置清洗玻璃基板1的清洗工序。若設置這種清洗工序,則可以防止附著于玻璃基板1表面的異物隨著熱處理而燒結于玻璃基板1的表面。
以下,對玻璃基板1以及在熱處理工序中使用的低摩擦片3、支撐構件2及熱處理裝置10分別進行詳細敘述。
[玻璃基板]
玻璃基板1在俯視下呈矩形,其尺寸優選為500mm見方以上、更優選為700mm見方以上、進一步優選為1000mm見方以上、最優選為1300mm見方以上。一般而言,玻璃基板1的尺寸越大,在熱處理后的玻璃基板1中越容易產生應變。因此,越是尺寸大的玻璃基板1,越容易享有本實施方式的效果。需要說明的是,玻璃基板1不限于矩形,也可以是三角形或五角形以上的多角形、圓形(包括橢圓形)、不規則形狀等。
玻璃基板1的厚度為0.7mm以下、優選為0.5mm以下、更優選為0.4mm以下、最優選為0.3mm以下。通常,厚度越小,則自重越小,因此難以仿形于支撐構件2的上表面。因此,越是厚度薄的玻璃基板1,低摩擦片3越有效果。另外,玻璃基板1的厚度越小,越能提高對以玻璃基板1作為構成部件的制品(例如fpd)的薄型化或輕量化等的貢獻度。但是,若玻璃基板1的厚度太小,則無法使玻璃基板1確保所要求的最低限度的強度。因此,玻璃基板1的厚度優選為1μm以上、更優選為3μm以上、最優選為5μm以上。
玻璃基板1的應變點為650℃以上、優選為660℃以上、更優選為670℃以上、最優選為680℃以上。應變點越高,熱收縮率越容易降低。另一方面,若應變點過高,則玻璃基板1的生產率顯著降低,因此玻璃基板1的應變點優選為725℃以下、更優選為720℃以下、最優選為715℃以下。需要說明的是,在此所說的應變點是基于astmc336規定的方法測定得到的值。
具有上述的尺寸、厚度及應變點的玻璃基板1例如可以由硅酸鹽玻璃、二氧化硅玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、無堿玻璃等形成。在本實施方式中使用由在上述的各種玻璃中最難發生經時劣化的無堿玻璃形成的玻璃基板。在此,無堿玻璃是指實質上不包含堿成分(堿金屬氧化物)的玻璃,具體而言,是指堿成分的含量為3000ppm以下的玻璃。作為無堿玻璃,使用堿成分的含量優選為1000ppm以下、更優選為500ppm以下、最優選為300ppm以下的無堿玻璃。
玻璃基板1的下表面1b的表面粗糙度ra優選為2.0nm以下、更優選為1.0nm以下、進一步優選為0.5nm以下、最優選為0.2nm以下。需要說明的是,玻璃基板1的上表面1a的表面粗糙度ra可以與下表面1b相同或不同。
玻璃基板1例如通過溢流下拉法、流孔下引法、軋平法(rolloutmethod)、浮法(floatmethod)、上引法(updrawmethod)、再拉(redrawmethod)法來制造。在本實施方式中使用利用溢流下拉法制造的玻璃基板。
[低摩擦片]
在本實施方式中,低摩擦片3被配置在玻璃基板1的下表面1b整體和與其相對的支撐構件2的上表面2a之間。即,在本實施方式中,玻璃基板1的下表面1b整體成為玻璃基板1的被支撐區域。進而,低摩擦片3具有伸出到玻璃基板1的外側的伸出部3c。需要說明的是,低摩擦片3可以僅設置在玻璃基板1的下表面1b中的與周邊部1c(圖中的陰影部分)對應的區域。另外,伸出部3c可以省略。即,玻璃基板1的端面與低摩擦片3的端面可以為一面。當然,低摩擦片3的端面也可以位于玻璃基板1的端面的略靠近內側的位置。此時,玻璃基板1的被支撐區域小于玻璃基板1的下表面1b。
為了抑制與熱處理相伴的玻璃基板1的應變的產生,需要在玻璃基板1充分仿形于低摩擦片3的上表面3a的狀態下開始熱處理。因此,低摩擦片3的上表面3a的靜摩擦系數被設定為0.5以下。低摩擦片3的上表面3a的靜摩擦系數優選為0.4以下、更優選為0.3以下、特別優選為0.2以下。靜摩擦系數越小,越能抑制伴隨熱處理所產生的玻璃基板1的平面方向的應變。需要說明的是,低摩擦片3的下表面3b的靜摩擦系數并無特別限定,可以與上表面3a相同或不同。
在此,若低摩擦片3的上表面3a的表面平滑性過高,則低摩擦片3與玻璃基板1過度密合,有時在熱處理中玻璃基板1發生破裂、或者在熱處理后玻璃基板1貼附于低摩擦片3而無法將兩者分離。另外,在將玻璃基板1載置于低摩擦片3的上表面3a時,有時還會因接觸部位依次貼附而使玻璃基板1難以充分仿形于低摩擦片3的上表面3a。尤其對于在顯示器用途中使用的玻璃基板要求高表面平滑性,因此一般使用表面粗糙度ra極小的玻璃基板(例如ra為0.2nm左右),因而容易產生這種問題。為此,為了緩和低摩擦片3的上表面3a與玻璃基板1的下表面1b的密合,將低摩擦片3的上表面3a的表面粗糙度ra設定為玻璃基板1的下表面1b的表面粗糙度ra的5倍以上的大小。優選為10倍以上、更優選為20倍以上、最優選為50倍以上。
低摩擦片3的上表面3a的表面粗糙度ra優選為0.02μm以上。更優選為0.05μm以上、更進一步優選為0.1μm以上、進一步優選為0.2μm以上、最優選為0.5μm以上。通過設定在上述范圍內,可以抑制玻璃基板1與低摩擦片3的貼附。另一方面,若表面粗糙度ra過大,則靜摩擦系數變大,因此低摩擦片3的上表面3a的表面粗糙度ra優選為5μm以下。需要說明的是,低摩擦片3的下表面3b的表面粗糙度ra并無特別限定,可以與上表面3a相同或不同。
在將玻璃基板1的下表面1b的表面粗糙度ra設為ra1并且將支撐構件2的上表面2a的表面粗糙度ra設為ra2時,低摩擦片3的厚度優選大于ra1與ra2的合算值。更優選為ra1+ra2+10μm以上、進一步優選為ra1+ra2+50μm以上、最優選為ra1+ra2+100μm以上。通過設定為上述范圍,可以容易將玻璃基板1與支撐構件2分離,并且容易享有低摩擦片3的功能。另一方面,若低摩擦片3的厚度過大,則熱容量變大,熱處理時的能量損失增大。另外,還存在低摩擦片3的制作成本高漲的風險。因此,低摩擦片3的厚度優選為ra1+ra2+2000μm以下。具體而言,低摩擦片3的厚度優選為0.01mm~2mm。
低摩擦片3優選預先沒定成能夠從支撐構件2拆卸的形態。這樣一來,在低摩擦片3發生損傷的情況下可以容易地進行替換。其結果為容易抑制與低摩擦片3的損傷相伴的玻璃基板1的品質降低。具體而言,例如低摩擦片3不經由粘接層等而直接敷設在支撐構件2的上表面2a、同時設定低摩擦片3的下表面3b的表面粗糙度ra大于支撐構件2的上表面2a的表面粗糙度ra。
低摩擦片3優選由具有層狀的晶體結構的無機物構成。作為具有層狀晶體結構的無機物,包括例如石墨、氮化硼、二硫化鉬、滑石、云母等。其中,從容易廉價地制造成片狀的方面出發,優選使用石墨。構成低摩擦片3的上述無機物的純度優選以質量%計為99.0%以上。更優選為99.5%以上、進一步優選為99.8%以上、最優選為99.9%以上。純度越高,越能抑制因例如金屬等雜質而導致的對玻璃基板的擦傷。在本實施方式中,使用在上述的各種無機物中比較廉價、且大型化也容易的純度為99.9%的石墨。
在熱處理后的玻璃基板1中可以在不影響應變、熱收縮率的偏差的范圍減小低摩擦片3相對于玻璃基板1的大小。這樣一來,玻璃基板1的載置和取出操作變得容易。在考慮操作性的情況下,低摩擦片3的面積相對于玻璃基板1的下表面1b整體的面積的比例優選為0.5以上且1.0以下。更優選為0.6以上且不足1.0、進一步優選為0.7以上且不足1.0、最優選為0.7以上且0.9以下。
若如以上那樣地設定低摩擦片3的靜摩擦系數和表面粗糙度ra,則可以享有如下效果。即,如圖2(a)所示,玻璃基板1的下表面1b的周邊部1c(尤其是下表面1b與端面1d的交叉部1x)會掛住低摩擦片3的上表面3a,難以維持在玻璃基板1與低摩擦片3之間形成空隙c的狀態。即使暫時產生圖2(a)的狀態,玻璃基板1的下表面1b的周邊部1c也會沿低摩擦片3的上表面3a向外側(x方向)滑動,隨之玻璃基板1的下表面1b邊下降(y方向)邊接近于低摩擦片3。另外,玻璃基板1從圖2(a)的狀態進一步下降,從而即使玻璃基板1的下表面1b的周邊部1c開始與低摩擦片3的上表面3a發生面接觸,玻璃基板1的下表面1b的周邊部1c也會沿低摩擦片3的上表面3a向外側(x方向)滑動,隨之玻璃基板1的下表面1b邊下降(y方向)邊接近于低摩擦片3。由此,如圖2(b)所示,玻璃基板1準確地仿形于低摩擦片3的上表面3a。其結果為:在玻璃基板1的下表面1b與低摩擦片3的上表面3a之間難以形成空隙c,可以抑制與熱處理相伴的應變的發生。另外,如圖2(b)所示,即使在玻璃基板1仿形于低摩擦片3的狀態下進行熱處理,兩者也不會過度密合,因此在熱處理后也能容易將玻璃基板1從低摩擦片3分離。
[支撐構件]
支撐構件2是從下側支撐作為熱處理對象的玻璃基板1和低摩擦片3的構件,可以使用玻璃、陶瓷、金屬等具有耐熱性的材料。其中,作為支撐構件2,優選使用熱膨脹系數低且耐熱沖擊性高的晶體玻璃。
支撐構件2的厚度優選為0.5~4.0mm。更優選為0.5~3.5mm、更進一步優選為0.5~3.0mm、進一步優選為0.5~2.5mm、最優選為1.0~2.5mm。通過設定為上述范圍,支撐構件2發生熱變形的可能性低,并且支撐構件2的熱容量變大,在熱處理時也不會發生大能量損失。因此,可以精度良好且有效地進行玻璃基板1的熱處理。
[熱處理裝置]
實行熱處理的熱處理裝置優選使用不具備運送裝置的間歇式爐或單片式爐。這種爐由于使玻璃基板1在靜置狀態下受到熱處理,因此可以抑制與運送相伴的玻璃基板1的滑動。其結果為:在玻璃基板1的面內容易保持均勻的溫度分布,可以抑制熱收縮率的偏差、由溫度分布所導致的應變、形狀的劣化。另外,還可以降低在熱處理中因與爐內構件的碰撞所導致的破損的可能性。在本實施方式中使用如圖3所示那樣的間歇式爐的熱處理裝置10。
如圖3所示,熱處理裝置10具備:玻璃腔室11、在載置有玻璃架12的狀態下對玻璃腔室11進行升降移動的升降臺13、收容玻璃腔室11的爐壁14和從外部加熱玻璃腔室11的加熱器15。該熱處理裝置10配設在潔凈室內。總之,熱處理工序在潔凈室內實行。
玻璃腔室11呈下端開口的有蓋筒狀,在其內部具有熱處理空間s。該玻璃腔室11通過將石英玻璃一體成形而形成為有蓋筒狀,并通過無接縫的連續的面劃分形成有熱處理空間s。
玻璃架12具有在上下方向設置成多段狀的多個收容部16,各收容部16由豎直設置在升降臺上的至少一對柱部12a和可裝拆地安裝于柱部12a的擱板12b劃分形成。柱部12a和擱板12b均由石英玻璃形成。在本實施方式中,采用格子狀的框體作為擱板12b,在擱板12b的上表面設置多個銷狀突起。而且,橫姿態的玻璃基板1由具備低摩擦片3的支撐構件2從下側支撐(以下也將其稱為“組件”)、并且由銷狀突起從下側支撐。
升降臺13具有載置有玻璃架12的石英玻璃制載置部13a,在該載置部13a位于上升位置時,玻璃腔室11的下端開口部被阻塞,玻璃架12被配置在熱處理空間s內。另一方面,在載置部13a下降至下降位置時,對載置于載置部13a的玻璃架12進行組件的裝載和卸載。
爐壁14呈下端開口的有蓋筒狀,其整體由耐火物構成。在爐壁14的側部內壁面安裝有加熱器15。作為加熱器15,可以使用例如以鎳鉻系發熱體為代表的金屬系發熱體。
在熱處理裝置10中可以另行設置從外部冷卻玻璃腔室11的冷卻單元(例如送風機)。通過設置這種冷卻手段,可以有效地冷卻被加熱器15加熱的熱處理空間的氣氛。
接著,對通過具有以上構成的熱處理裝置實行的熱處理工序進行說明。在熱處理工序中依次實施升溫步驟、保溫步驟及降溫步驟。
在實施升溫步驟之前,使升降臺13的載置部13a位于下降位置,在玻璃架12的各收容部16裝載組件后,使升降臺13上升移動從而將玻璃架12配置在玻璃腔室11內的熱處理空間s。需要說明的是,組件對各收容部16的裝載(以及組件從熱處理后的各收容部16的卸載)例如利用能夠從下側支撐組件的自動夾板(robotfork)來進行。
升溫步驟為使玻璃基板1的溫度上升至規定溫度的步驟,在此,按照玻璃基板1以10℃/分鐘以上、優選15℃/分鐘以上、更優選為20℃/分鐘以上的升溫速度升溫的方式調整加熱器的輸出。但是,若玻璃基板1的升溫速度過快,則玻璃基板1發生破損等的可能性變高,因此升溫速度為100℃/分鐘以下、更優選為80℃/分鐘以下。
而且,在升溫步驟中,從外部對玻璃腔室11(玻璃腔室11內的熱處理空間s)加熱至玻璃基板1的溫度達到規定溫度為止。在將玻璃基板1的應變點設為t[單位:℃]時,對玻璃腔室11加熱至玻璃基板1的溫度優選為t℃以下、更優選為(t-10℃)以下、更進一步優選為(t-20℃)以下、進一步優選為(t-30℃)以下、特別優選為(t-40℃)以下、最優選為(t-50℃)以下為止。由此,可以盡可能地防止與熱處理相伴的玻璃基板1的形狀變化,并且可以降低玻璃基板1的熱收縮率。但是,若玻璃基板1未被充分加熱,則無法適當降低玻璃基板1的熱收縮率。因此,對玻璃腔室11加熱至玻璃基板1的溫度達到(t-200℃)以上為止。
在保溫步驟中,將被加熱至規定溫度的玻璃基板1在上述規定溫度的狀態下保持規定時間(具體為0.5~60分鐘)。由此,可以適當降低各個玻璃基板1的熱收縮率,并且可以降低玻璃基板1的相互之間的熱收縮率的偏差。
在降溫步驟中,使玻璃基板1的溫度緩緩下降。降溫速度優選為1℃/分鐘以上、更優選為5℃/分鐘以上、更進一步優選為10℃/分鐘以上。由此,可以縮短降溫步驟的處理時間,并且可以提高玻璃基板1的生產率。但是,若降溫速度過快,則無法充分降低玻璃基板1的熱收縮率,而且玻璃基板1的翹曲變大的可能性變高。因此,降溫速度優選為100℃/分鐘以下、更優選為80℃/分鐘以下。
需要說明的是,在玻璃基板1中殘留的應變以由應變產生的應力的形式利用以下所述的方法進行測定。玻璃基板1中的應變可以利用光學雙折射的測定、即正交的直線偏振波的光路差的測定來估算。將光路差設為r(nm),由應變產生的應力(準確而言為偏差應力)f(mpa)以f=r/(c×l)來表示。在此,l為偏振波通過的距離(cm),c(nm/cm)為由玻璃決定的比例常數,被稱作光彈性常數。
在熱處理后的玻璃基板1中由殘留的應變產生的最大應力優選為1mpa以下。更優選為0.8mpa以下、進一步優選為0.6mpa以下、最優選為0.5mpa以下。若為上述范圍,則即使進行分割切斷,也可以抑制玻璃基板1的變形。
以上,對本發明的實施方式的玻璃基板的熱處理方法進行了說明,但是本發明的實施方式并不限定于此,可以在不脫離本發明主旨的范圍實施各種變更。
實施例
當在支撐構件的上表面配置低摩擦片并在該低摩擦片的上表面載置有玻璃基板的狀態下實施熱處理的情況下(以下也將其稱為“實施例”)和當在支撐構件的上表面直接載置有玻璃基板的狀態下實施熱處理的情況(以下也將其稱為“比較例1和比較例2”)下,分別在熱處理前后進行了確認玻璃基板的平面方向的應變的確認試驗。
在實施確認試驗時,在實施例中準備4個包含支撐構件/低摩擦片/玻璃基板的組件,在比較例1和2中準備4個包含支撐構件/玻璃基板的組件。而且,對各組件實施了熱處理。
作為熱處理對象的玻璃基板通用于實施例、比較例1及比較例2。作為玻璃基板,使用厚度0.5mm且730mm×920mm的矩形的玻璃基板(具體而言,日本電氣硝子株式會社制的無堿玻璃基板oa-11)。玻璃基板的線性熱膨脹系數為37×10-7/℃(30~380℃)、應變點為685℃、光彈性常數為30nm/cm。另外,玻璃基板的下表面的表面粗糙度ra為0.2nm。需要說明的是,玻璃基板的上表面的表面粗糙度ra不直接影響確認試驗的結果,但是與玻璃基板的下表面為相同程度。
支撐構件的除表面粗糙度ra和靜摩擦系數以外的條件通用于實施例、比較例1及比較例2。作為支撐構件,使用厚度4mm且830mm×1020mm的矩形晶體玻璃板(具體而言,日本電氣硝子株式會社制的neoceramn-0)。該支撐構件的線性熱膨脹系數為-1×10-7/℃(30~750℃)。支撐構件的上表面的表面粗糙度ra在比較例1中為0.8μm、在比較例2中為0.5nm。支撐構件的上表面的靜摩擦系數在比較例1中為1.3、在比較例2中為0.8。需要說明的是,在比較例1、2中,將上述的晶體玻璃板的表面通過研磨進行調整后使用。實施例中的支撐構件的上表面的表面粗糙度ra和靜摩擦系數不直接影響確認試驗的結果,因此不進行測定,但是使用與比較例1相同程度的表面粗糙度ra和靜摩擦系數。
對于低摩擦片,使用了厚度200μm且730mm×920mm的矩形的石墨(純度99.9%以上)。低摩擦片的上表面的表面粗糙度ra為1.0μm、靜摩擦系數為0.1~0.2。需要說明的是,低摩擦片的下表面的表面粗糙度ra和靜摩擦系數不直接影響確認試驗的結果,但是與低摩擦片的上表面為相同程度。
熱處理條件通用于實施例、比較例1及比較例2。熱處理條件如下:使室溫程度的玻璃基板以10℃/分鐘的升溫速度升溫至650℃后,在650℃下保持3分鐘,之后,再以60℃/分鐘的降溫速度使玻璃基板降溫至室溫。需要說明的是,在試驗所使用的全部玻璃基板中,由熱處理前的應變產生的最大應力值為0.3~0.4mpa。
上述的確認試驗的試驗結果如表1所示。
【表1】
由表1可知:在實施例中,構成玻璃基板的支撐面的低摩擦片的上表面的靜摩擦系數為0.5以下,且低摩擦片的上表面的表面粗糙度ra為玻璃基板的表面粗糙度ra的5倍以上。另一方面,在比較例1中,構成玻璃基板的支撐面的支撐構件的上表面的靜摩擦系數超過0.5,且支撐構件的上表面的表面粗糙度ra為玻璃基板的表面粗糙度ra的5倍以上。另外,在比較例2中,構成玻璃基板的支撐面的支撐構件的上表面的靜摩擦系數超過0.5,且支撐構件的上表面的表面粗糙度ra不足玻璃基板的表面粗糙度ra的5倍。
其結果為:在實施例中,全部試樣中熱處理后的玻璃基板因應變產生的最大應力的值為0.3~0.4mpa,未觀察到由熱處理所導致的變化。與此相對,在比較例1中,熱處理后的玻璃基板的最大應力值為超過1.0mpa的較大的值。進而,在比較例2中,由于支撐構件的上表面的表面粗糙度ra不足玻璃基板的表面粗糙度ra的5倍,因此玻璃基板與支撐構件過度密合,在熱處理時產生玻璃基板與支撐構件的熱膨脹差時,因該熱膨脹差而導致玻璃基板發生破損(在熱處理中破損)。因此,本發明的熱處理方法可以說在抑制與熱處理相伴的應變的發生上有用。
根據上述的確認試驗,對伴隨熱處理玻璃基板發生何種程度的熱收縮、即玻璃基板的熱收縮率進行了評價。玻璃基板的熱收縮率按照以下的(1)-(5)所示的步驟進行測定、計算。
(1)如圖4(a)所示,作為玻璃基板的試樣,準備了160mm×30mm的條狀試樣g。
(2)使用粒度1000的耐水研磨紙,在條狀試樣g的長邊方向的兩端部分別從邊緣向長邊方向中央側位移20~40mm左右的位置處形成向短邊方向延伸的標記m。
(3)將形成有標記m的條狀試樣沿著長邊方向一分為二,制作試樣片ga、gb。
(4)只對兩試樣片ga、gb中的任一個試樣片(在此為試樣片gb)利用熱處理裝置進行熱處理。熱處理按照以5℃/分鐘的升溫速度從常溫升溫至500℃→在500℃下保持1小時→以5℃/分鐘的降溫速度降溫至常溫這樣的步驟來實施。
(5)對試樣片gb以上述方式實施熱處理后,將未進行熱處理的試樣片ga和實施了熱處理的試樣片gb并列配制,并利用激光顯微鏡讀取兩試樣片ga、gb中的標記m的位置偏移量δl1、δl2,基于下述的數式計算熱收縮率[單位:ppm]。需要說明的是,下述的數式中的l0為熱處理前的標記m間的間隔距離。
熱收縮率=[{δl1(μm)+δl2(μm)}×103]/l0(mm)
按照上述的步驟測定、計算的玻璃基板的熱收縮率均為10ppm左右的非常小的值。
綜上可以理解為:本發明在降低玻璃基板的熱收縮率且抑制與熱處理相伴的應變的發生上有用。
符號說明
1玻璃基板
1a上表面
1b下表面
1c周邊部
2支撐構件
2a上表面
3低摩擦片
3a上表面
3b下表面
3c伸出部
10熱處理裝置