JP5177295B2

JP5177295B2 - 超薄板ガラス基板の製造方法

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Publication number: JP5177295B2
Application number: JP2011525851A
Authority: JP
Inventors: 裕黒岩; 盛輝大原
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: WO2011016352A1; EP2463249A1; TW201111308A; CN102471128B; KR20120046734A; JPWO2011016352A1; EP2463249A4; EP2463249B1; CN102471128A; US20120131955A1; US8443629B2

Description

本技術は、表示装置、電子ペーパー、タッチパネル、半導体集積回路、ＭＥＭＳ、有機ＥＬ照明装置等の製造に使用される、厚さ５０μｍ以下の超薄板ガラス基板の製造方法に関する。

厚さが１ｍｍ以下の薄板ガラス基板の製造方法は、フロート法、フュージョン法、スロットダウンドロー法、リドロー法が用いられてきた。

フロート法は、溶融スズの上に溶融ガラスを浮遊させ、溶融ガラスの幅方向両端部を保持しながら、溶融ガラスの幅を拡げてガラス基板を製造する。しかしながら、溶融スズの上での溶融ガラスの平衡厚さは４ｍｍ超であり、厚さが４ｍｍ以下の薄板ガラス基板を製造するには、溶融ガラスの幅方向両端部を更に強く引っ張って、溶融ガラスの幅を更に広げる必要があるため、薄板ガラス基板全体の厚さを均一にすることは極めて困難である。フロート法による薄板ガラス基板の厚さの限界は０．３ｍｍ程度である。

フュージョン法は、溶融ガラスを桶に注ぎ込み、桶から溶融ガラスを溢れ出させ、桶下方で一体化した溶融ガラスを引き下ろしながら薄板ガラス基板を製造する。薄板ガラス基板を製造するには、溶融ガラスを引き下ろす張力と溶融ガラスを保持する横方向への張力とをバランス良く調整させる必要がある。前記バランスが悪いと、板厚偏差が大きく、うねりがある薄板ガラス基板となる。フュージョン法による薄板ガラス基板の厚さの限界は、５０μｍ程度である。

スロットダウンドロー法は、溶融ガラスを桶に注ぎ込み、桶の底に形成されたスロットから出る溶融ガラスを冷却しながら重力および下方への張力で引き下ろしながら薄板ガラス基板を製造する。引き下ろす工程での温度領域は、低粘性の温度領域から固体に近い温度領域まで及ぶため、そのような広い温度領域で薄板ガラス基板の変形を制御することは困難である。スロットダウンドロー法による薄板ガラス基板の厚さの限界は０．１ｍｍ程度である。また、薄板ガラス基板の表面はスロットに接触するため、スロットの形状や材質の影響を受け易い。したがって、薄板ガラス基板の表面品質が悪くなり易いという欠点がある。

リドロー法は、ガラス基板を垂直に保持しながら下方に送り、下方に送られたガラス基板の下端を電気炉などの加熱工程で軟化点近傍まで加熱し、軟化したガラス基板を下方に延伸させることで、薄板ガラス基板を製造する。薄板ガラス基板の断面は、加熱前のガラス基板（以下、「プリフォーム」という。）の相似形となるため、プリフォームの寸法精度を高くすることで、薄板ガラス基板も高い寸法精度で製造することが可能である。
リドロー法の製造方法としては、１枚のプリフォームを加熱および延伸し、超薄板ガラス基板を製造する方法が特許文献１に記載されている。

日本国特表２００８−５０８１７９公報

「ガラス工学ハンドブック」、朝倉書店、１９９９年、Ｐ４１９

近年、電子デバイスを効率良く量産するため、長尺の薄板ガラス基板をロール状に巻き取って後工程（客先を含む）に供給することが考えられている。
しかしながら、特許文献１における製造方法はバッチ式を採用しており、プリフォームの長さに応じて、製造される超薄板ガラス基板の長さが制限される。例えば、長さ１ｍ、厚さ０．１ｍｍのプリフォームを厚さ１０μｍの超薄板ガラス基板に延伸させた場合、プリフォームの幅方向の断面形状の相似比を１０：１とすれば、長さ１００ｍの超薄板ガラス基板を製造するのが限界であり、長尺の超薄板ガラス基板を製造することは不可能である。
また、非特許文献１における製造方法は、加熱工程投入前の隣接するプリフォームの上端と下端とをバーナー等で加熱接合し、加熱接合されたプリフォームを加熱および延伸させることで、長尺の超薄板ガラス基板を製造している。しかし、板厚が薄いプリフォームの端部同士を加熱接合した場合、プリフォーム端部への部分加熱によって、プリフォーム端部の破損や変形が発生する恐れがある。また、プリフォーム端部同士の位置合わせやバーナー等による加熱条件を最適化しても、位置合わせや加熱接合のための工程時間が必要となり、生産性が低下する。

本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を重ね、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下の（１）〜（７）に関する。
（１）ガラス基板のプリフォームを保持しながら製造ラインに供給する供給工程と、該供給工程から供給された該プリフォームを軟化点近傍まで加熱する加熱工程と、該加熱工程で軟化したプリフォームを延伸させて超薄板ガラス基板にする延伸工程と、を備える超薄板ガラス基板の製造方法において、前記プリフォームが、ロール径１００ｍｍ〜１５００ｍｍの円筒状の第１の巻き取りロールに巻かれた、厚さＴｐ＝２０μｍ〜２５０μｍ、幅Ｗｐ＝１０ｍｍ〜２０００ｍｍ、長さ＝１ｍ〜５０００ｍであり、前記延伸工程によって製造される超薄板ガラス基板が、厚さＴｇ＝２μｍ〜５０μｍ、幅Ｗｇ＝０．３ｍｍ〜５００ｍｍ、長さ＝５ｍ〜５０００００ｍであり、前記延伸工程による前記プリフォームの厚さ方向の縮小率をＴｇ／Ｔｐ、幅方向の縮小率をＷｇ／Ｗｐとすると、Ｔｇ／Ｔｐ＝１／１２５〜１／２、Ｗｇ／Ｗｐ＝１／１２５〜１になることを特徴とする、超薄板ガラス基板の製造方法。
（２）前記プリフォームは、該プリフォームの片面または両面に、厚さ１０μｍ〜１０００μｍの第１の保護シートを重ねて前記第１の巻き取りロールに巻かれており、前記加熱工程に該プリフォームを投入する前に、該第１の保護シートを該プリフォームから剥離する保護シート剥離工程と、を更に備えることを特徴とする、（１）に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
（３）前記延伸工程は、一本または一対の延伸ロールで延伸する工程であり、前記加熱工程後の前記超薄板ガラス基板を一本の延伸ロールに接触させながら該超薄板ガラス基板を引っ張る、または、前記加熱工程後の前記超薄板ガラス基板を一対の延伸ロールで把持しながら該超薄板ガラス基板を引っ張ることを特徴とする、（１）または（２）に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
（４）前記加熱工程は、前記軟化したプリフォームの幅方向両端部を把持ロールで把持することを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか一項に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
（５）前記延伸工程後、前記超薄板ガラス基板をロール径５０ｍｍ〜２０００ｍｍの円筒状の第２の巻き取りロールに巻き取る工程と、を更に備えることを特徴とする、（１）〜（４）のいずれか一項に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
（６）前記延伸工程にて、前記延伸ロールと前記超薄板ガラス基板との間に厚さ１０μｍ〜１０００μｍの第２の保護シートを挿入させることを特徴とする、（３）〜（５）のいずれか一項に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
（７）前記延伸工程後、前記超薄板ガラス基板の片面または両面に厚さ１０μｍ〜１０００μｍの第３の保護シートを供給し、該超薄板ガラス基板と該第３の保護シートとを重ねて、前記第２の巻き取りロールで巻き取ることを特徴とする、（５）に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。

本発明によれば、円筒状のロールに巻かれた長尺のプリフォームをリドロー法で延伸することで、従来の短尺のプリフォームを用いたリドロー法より、生産性が高い、長尺の超薄板ガラス基板の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明における超薄板ガラス基板の製造方法の実施形態を示す概略断面図である。図２Ａは、図１の実施形態の幅延伸工程を示す概略正面図である。図２Ｂは、図２Ａの変形例を示す概略正面図である。

本発明の超薄板ガラス基板の製造方法の実施形態について図を用いて説明する。
図１には、本発明における超薄板ガラス基板の製造方法の実施形態を示す概略断面図が示されている。
図１に示す実施形態では、供給工程にて、第１の巻き取りロール２に巻き取られたプリフォーム１は搬送ロール３によって下方に繰り出される。その後、保護シート剥離工程にて、保護シート剥離ロール４によってプリフォーム１の片面または両面に密着している第１の保護シート５をプリフォーム１から剥離する。加熱工程にて、プリフォーム１は加熱炉６に投入され、軟化点近傍まで加熱されて軟化する。加熱炉６内で軟化したプリフォーム１は、延伸工程にて、延伸ロール７によって、下方に引っ張られて延伸し、超薄板ガラス基板９となる。前記超薄板ガラス基板９と延伸ロール７との間には、第２の保護シート８が挿入され、第２の保護シート８が超薄板ガラス基板９の表面と密着し、超薄板ガラス基板９の表面を保護する。最後に超薄板ガラス基板９は第２の巻き取りロール１０に巻き取られる。

本発明におけるプリフォーム１について説明する。
プリフォーム１の形状は特に制限されず、略矩形状であることが好ましい。プリフォーム１の厚さは２０μｍ〜２５０μｍであり、３０μｍ〜２００μｍであることが好ましく、４０μｍ〜１５０μｍであることがより好ましく、５０μｍ〜１００μｍ以下であることが更に好ましい。プリフォーム１の厚さが２０μｍ以上であれば、加熱炉６で軟化したプリフォーム１が延伸ロール７による引っ張りによって破断し難くなる。プリフォーム１の厚さが２５０μｍ以下であれば、プリフォーム１を破損せずにロール径が小さい第１の巻き取りロール２に巻き付けることができる。

プリフォーム１の幅は１０ｍｍ〜２０００ｍｍであり、２０ｍｍ〜１８００ｍｍであることが好ましく、３０ｍｍ〜１６００ｍｍであることがより好ましく、４０ｍｍ〜１４００ｍｍであることが更に好ましい。プリフォーム１の幅が１０ｍｍ以上であれば、加熱炉６で軟化したプリフォーム１が延伸ロール７による引っ張りによって破断し難くなる。プリフォーム１の幅が２０００ｍｍ以下であれば、超薄板ガラス基板製造装置を小型化できる、および、プリフォーム１を保護する第１の保護シート５のサイズを大型化する必要がなく、入手し易い。

プリフォーム１の長さは１ｍ〜５０００ｍであり、２ｍ〜４０００ｍであることが好ましく、３ｍ〜３０００ｍであることがより好ましく、５ｍ〜２０００ｍであることが更に好ましい。プリフォーム１の長さが１ｍ以上であれば、リドロー法によって製造される超薄板ガラス基板９の長さが長尺となり、生産性の改善効果が得られる。プリフォーム１の長さが５０００ｍ以下であれば、第１の巻き取りロール２に巻き取られたプリフォーム１のロール径が小さくなり、超薄板ガラス基板製造装置を小型化できる。

プリフォーム１の組成は特に制限されず、例えば従来知られているアルカリ金属酸化物を含有するガラス、無アルカリガラスと同様であってよい。中でも、得られる超薄板ガラス基板９の強度や化学的耐久性が優れる点で、無アルカリガラスであることが好ましい。
プリフォーム１を製造する方法も特に制限されず、従来知られている方法が挙げられる。例えば、フロート法、フュージョン法、スロットダウンドロー法、引上げ法を適用できる。

本発明における第１の巻き取りロール２について説明する。
第１の巻き取りロール２はプリフォーム１を巻き取るためのロールである。第１の巻き取りロール２の形状は円筒状であることが好ましい。ここで、円筒状とは、実質的に略円筒状である。第１の巻き取りロール２の幅の大きさは、プリフォーム１を保護するため、プリフォーム１の幅以上であれば特に制限されない。

第１の巻き取りロール２のロール径は１００ｍｍ〜１５００ｍｍであり、１５０ｍｍ〜１０００ｍｍであることが好ましく、２００ｍｍ〜８００ｍｍであることがより好ましく、３００ｍｍ〜５００ｍｍであることが更に好ましい。１００ｍｍ以上であれば、プリフォーム１の可撓性を失わずに、プリフォーム１を第１の巻き取りロール２に巻き取ることができる。第１の巻き取りロール２のロール径が１５００ｍｍ以下であれば、第１の巻き取りロール２に巻き取られたプリフォーム１のロール径が小さくなり、超薄板ガラス基板製造装置を小型化できる。

第１の巻き取りロール２の材質は、巻き取ったプリフォーム１の重量によって変形しない剛性であれば特に制限されない。

また、プリフォーム１は、プリフォーム１の片面または両面に、第１の保護シート５を重ねて第１の巻き取りロール２に巻かれている。したがって、プリフォーム１同士、または、プリフォーム１と第１の巻き取りロール２との接触によるプリフォーム１表面の傷付きを防ぐことができる。プリフォーム１表面に傷がある場合、超薄板ガラス基板９を製造中にプリフォーム１が破壊する恐れがある。

第１の保護シート５の厚さは１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、１２μｍ〜８００μｍであることがより好ましく、１５μｍ〜７００μｍであることが更に好ましく、２０μｍ〜６００μｍであることが最も好ましい。１０μｍ以上であれば、第１の保護シート５の強度が十分強くなり、プリフォーム１表面への傷付き防止の役割を果たすため好ましい。第１の保護シート５の厚さが１０００μｍ以下であれば、第１の巻き取りロール２に巻き取られたプリフォーム１のロール径が小さくなり好ましい。
更に、第１の保護シート５は、プリフォーム１を加熱炉６に投入する前に、プリフォーム１から剥離されることが好ましい。具体的には、加熱炉６近傍にて、第１の保護シート５が軟化、溶融、燃焼などの状態の変化が起こる前に、第１の保護シート５をプリフォーム１から剥離することが好ましい。

第１の保護シート５の材質は、プリフォーム１の表面を保護することができれば特に制限されず、例えば樹脂または紙が挙げられる。樹脂であれば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、これらの共重合体やフィラー等の添加剤を含有したものでもよい。紙であれば、例えば広く普及している木質紙、わら半紙、不燃紙、難燃紙が挙げられる。これらの紙に特殊加工を施したものでも良い。
なお、第１の保護シート５の構成は２層以上からなっていてもよい。この場合、第１の保護シート５の厚さは、全ての層の合計の厚さを意味するものとする。また、第１の保護シート５が２層以上からなる場合は、各々の層を形成する樹脂または紙の種類が異なってもよい。

プリフォーム１と第１の保護シート５とを第１の巻き取りロール２に巻き取る際、プリフォーム１と第１の保護シート５とは単に重ねただけでも良く、接着材等による接着力、または、固体分子間におけるファンデルワールス力に起因する密着力、のいずれかの力によって、プリフォーム１と第１の保護シート５とが一体化してもよい。ただし、プリフォーム１の表面を保護しつつ、第１の保護シート５をプリフォーム１から容易に剥離するために、プリフォーム１と第１の保護シート５とは、前記密着力で密着されていることが好ましい。

保護シート剥離工程は、プリフォーム１を破壊せずに、第１の保護シート５をプリフォーム１から容易に剥離することができれば特に制限されない。例えば、円筒状の剥離ロール４の曲面に接着材を塗布し、剥離ロール４の曲面を第１の保護シート５の表面に押し当て、第１の保護シート５をプリフォーム１から剥離しながら、剥離ロール４に巻き取る。あるいは、前記接着材の代わりに、密着力を有する材料を用いて、プリフォーム１から第１の保護シート５を剥離することもできる。

本発明における超薄板ガラス基板９について説明する。
超薄板ガラス基板９は、加熱炉６で軟化したプリフォーム１を、延伸ロール７によって下方に延伸することで製造することができる。超薄板ガラス基板９の断面形状は、加熱前のプリフォーム１の断面の大きさを縮小させた相似形状となる。

超薄板ガラス基板９の厚さは２μｍ〜５０μｍであり、３μｍ〜４０μｍであることが好ましく、５μｍ〜３０μｍであることがより好ましく、７μｍ〜２０μｍであることが更に好ましい。超薄板ガラス基板９の厚さが２μｍ以上であれば、延伸ロール７による引っ張りによって破断し難くなる。超薄板ガラス基板９の厚さは軽量化のために５０μｍ以下である。また５０μｍ以下にすることにより、曲げた際に応力によって割れる可能性を低く抑えることができる。より好ましくは３０μｍ以下である。さらに、超薄板ガラス基板９の厚さが５０μｍ以下であれば、本発明の製造方法以外（例えばフュージョン法）では製造が困難となり、３０μｍより薄いと、本発明の製造方法以外、例えばフュージョン法では製造不可となるので、本発明の優位性が保てる。

超薄板ガラス基板９の幅は０．３ｍｍ〜５００ｍｍであり、１ｍｍ〜４００ｍｍであることが好ましく、１０ｍｍ〜３５０ｍｍであることがより好ましく、１００ｍｍ〜３００ｍｍであることが更に好ましい。超薄板ガラス基板９の幅が０．３ｍｍ以上であれば、延伸ロール７による引っ張りによって破断し難くなる。超薄板ガラス基板９の幅が５００ｍｍ以下であれば、超薄板ガラス基板製造装置および超薄板ガラス基板９を使用する製品の製造装置を小型化できる。

超薄板ガラス基板９の長さは５ｍ〜５０００００ｍであり、１０ｍ〜２０００００ｍであることが好ましく、２０ｍ〜１０００００ｍであることがより好ましく、５０ｍ〜５００００ｍであることが更に好ましい。超薄板ガラス基板９の長さが５ｍ以上であれば、従来のリドロー法で用いられているプリフォームの加熱接合では不可能な、生産性の高い長尺の超薄板ガラス基板９が製造できる。超薄板ガラス基板９の長さが５０００００ｍ以下であれば、超薄板ガラス基板９の保管占有面積の縮小化や超薄板ガラス基板９を使用する製品の製造装置を小型化できる。

プリフォーム１の厚さをＴｐ、超薄板ガラス基板９の厚さをＴｇとして、延伸ロール７によるプリフォーム１の厚さ方向の縮小率をＴｇ／Ｔｐとすると、Ｔｇ／Ｔｐ＝１／１２５〜１／２であり、１／７５〜１／３であることが好ましく、１／５０〜１／４であることがより好ましく、１／２５〜１／５であることが更に好ましい。Ｔｇ／Ｔｐが１／１２５以上であれば、超薄板ガラス基板９が延伸ロール７による引っ張りによって破断し難くなる。Ｔｇ／Ｔｐが１／２以下であれば、超薄板ガラス基板製造装置および超薄板ガラス基板９を使用する製品の製造装置を小型化できる。

プリフォーム１の幅をＷｐ、超薄板ガラス基板９の幅をＷｇとして、延伸ロール７によるプリフォーム１の幅方向の縮小率をＷｇ／Ｗｐとすると、Ｗｇ／Ｗｐ＝１／１２５〜１であり、１／７５〜４／５であることが好ましく、１／５０〜２／３であることがより好ましく、１／２５〜１／２であることが更に好ましい。Ｗｇ／Ｗｐが１／１２５以上であれば、超薄板ガラス基板９が延伸ロール７による引っ張りによって破断し難くなる。Ｗｇ／Ｗｐが１以下であれば、超薄板ガラス基板製造装置および超薄板ガラス基板９を使用する製品の製造装置を小型化できる。

次に、本発明における供給工程、加熱工程、延伸工程および超薄板ガラス基板を巻き取る工程の各々について説明する。

本発明における供給工程について説明する。
本発明における供給工程は、プリフォーム１を保持しながら製造ラインへ供給する。プリフォーム１を保持する方向は制限されず、図１で示すようにプリフォーム１を垂直に保持しながら下方へ供給しても良いし、水平に保持しながら供給してもよい。また、プリフォーム１を破損せずに、加熱工程に搬送することができる工程であれば特に制限されない。例えば、図１に示すようなプリフォーム１両面を把持しながらプリフォーム１を搬送する搬送ロール３が挙げられる。

本発明における加熱工程について説明する。
本発明における加熱工程は、前記供給工程から送られたプリフォーム１を軟化点近傍まで加熱炉６で加熱して軟化させる。プリフォーム１を軟化点近傍まで加熱できる加熱炉であれば特に制限されず、例えば電気炉やガス炉が挙げられる。

本発明における延伸工程について説明する。
本発明における延伸工程は、一本または一対の延伸ロール７で延伸する工程であり、加熱工程後の超薄板ガラス基板９を一本の延伸ロール７に接触させながら超薄板ガラス基板９を引っ張る、または、加熱工程後の超薄板ガラス基板９を一対の延伸ロール７で把持しながら超薄板ガラス基板９を引っ張ることが好ましい。超薄板ガラス基板９が延伸ロールに接触または把持された状態で延伸ロール７が回転すると、延伸ロール７の回転トルクが超薄板ガラス基板に作用して超薄板ガラス基板が引っ張られ、その引っ張りに応じて加熱工程によって軟化したプリフォーム１が延伸されて超薄板ガラス基板９となる。
軟化したプリフォーム１は自由空間で延伸されるため、表面品位が良好な超薄板ガラス基板９を製造することができる。

延伸ロール７の形状は円筒状であることが好ましい。ここで、円筒状とは、実質的に略円筒状である。延伸ロール７の幅の大きさは、製造される超薄板ガラス基板９の幅以上の大きさであれば特に制限はなく、延伸ロール７のロール径の大きさも特に制限はない。
前記延伸ロール７は電気モータ等の駆動装置によって回転駆動する。

延伸工程の延伸ロール７が１本の場合、加熱炉６を通過した超薄板ガラス基板９の片面を延伸ロール７の曲面に接触させながら超薄板ガラス基板９を延伸ロール７側に曲げて、延伸ロール７を回転させる。延伸ロール７から超薄板ガラス基板９に作用する回転トルクによって、超薄板ガラス基板９が引っ張られ、その引っ張りに応じて加熱炉６で軟化したプリフォーム１が延伸されて超薄板ガラス基板９になる。延伸ロール７における超薄板ガラス基板９の曲げ方向は、所望のサイズの超薄板ガラス基板９が得られる方向であれば特に制限されない。

延伸工程の延伸ロール７が一対の場合、加熱炉６を通過した超薄板ガラス基板９を一対の延伸ロール７間に挿入する。一対の延伸ロール７の曲面を該超薄板ガラス基板の両面に接触させながら一対の延伸ロール７を回転させる。一対の延伸ロール７から超薄板ガラス基板９に作用する回転トルクによって、超薄板ガラス基板９が引っ張られ、その引っ張りに応じて加熱炉６で軟化したプリフォーム１が延伸されて超薄板ガラス基板９になる。
更に一対の延伸ロール７は、可変の間隙を持つ一対の延伸ロール７として動作する。この可変の間隙により、超薄板ガラス基板９の板厚の仕様変更に対応することができる。

また、加熱工程において、軟化したプリフォーム１の幅方向両端部を把持ロールで把持することが好ましい。リドロー法によって製造されるガラス基板は板厚を薄くできる反面、板幅が狭くなる問題がある。したがって、加熱工程で軟化したプリフォーム１の幅方向両端部を把持することで、軟化したプリフォーム１が延伸工程によって幅方向に収縮するのを抑制することができ、板幅が広い超薄板ガラス基板９を製造することができる。

把持ロールは、軟化したプリフォーム１が、その幅方向への収縮するのを抑制する構成であれば特に制限されない。図２Ａは、図１の実施形態の加熱炉６から延伸ロール７までの工程を拡大した概略正面図である。図２Ｂは、図２Ａの加熱炉６に一対の把持ロール１１を加えた、変形例の概略正面図である。一対の把持ロール１１は略円筒状の形状をしている。一対の把持ロール１１は加熱炉６内に設置され、加熱炉６で軟化したプリフォーム１の幅方向両端部を把持しながら、軟化したプリフォーム１をその幅方向外側に向かって回転する。軟化したプリフォーム１の幅方向に作用する回転トルクによって、軟化したプリフォーム１の延伸による幅方向への収縮を抑制することができ、板幅が広い超薄板ガラス基板９を製造することができる。

さらに延伸工程において、延伸ロール７と前記超薄板ガラス基板９との間に、第２の保護シート８を挿入させることが好ましい。延伸ロール７と超薄板ガラス基板９との間に、第２の保護シート８を挿入させることで、超薄板ガラス基板９表面に延伸ロール７による傷が付かないようにするためである。
延伸工程に用いる延伸ロール７が１本の場合、延伸ロール７の曲面と超薄板ガラス基板９の片面との間に第２の保護シート８が挿入される。延伸工程に用いる延伸ロール７が一対の場合、一対の延伸ロール７の曲面と前記超薄板ガラス基板９の両面との間に第２の保護シート８が挿入される。つまり、第２の保護シート８が超薄板ガラス基板９をその厚さ方向において挟む構成となる。

第２の保護シート８の幅および長さは、超薄板ガラス基板９の表面を保護することができる大きさであれば特に制限されず、超薄板ガラス基板９の幅および長さのそれぞれより大きいことが好ましい。

第２の保護シート８の厚さは１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、１２μｍ〜８００μｍであることがより好ましく、１５μｍ〜７００μｍであることが更に好ましく、２０μｍ〜６００μｍであることが最も好ましい。第２の保護シート８の厚さが１０μｍ以上であれば、第２の保護シート８の強度が十分強くなり、超薄板ガラス基板９表面への傷付きを防止する役割を果たすため好ましい。第２の保護シート８の厚さが１０００μｍ以下であれば、第２の巻き取りロール１０に巻き取られた超薄板ガラス基板９のロール径が小さくなり好ましい。

第２の保護シート８の種類は、延伸工程における超薄板ガラス基板９の熱によって燃焼、灰化、異臭等が発生しない耐熱性を有し、且つ、超薄板ガラス基板９の表面を保護することができれば特に制限されず、例えば耐熱樹脂または耐熱紙が挙げられる。耐熱樹脂であれば、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアラミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、各種液晶ポリマー樹脂等が挙げられる。また、これらの共重合体やフィラー等の添加剤を含有したものでもよい。耐熱紙であれば、ガラス繊維紙、セラミック紙、不燃紙、難燃紙、ポリエステル紙、合成樹脂混合紙、フッ素繊維紙が挙げられる。延伸工程における超薄板ガラス基板９の温度が十分に低い場合、耐熱性は無くてもよく、その場合、第１の保護シート５と同様の種類が使用できる。

なお、第２の保護シート８は２層以上からなっていてもよい。この場合、第２の保護シート８の厚さは、全ての層の合計の厚さを意味するものとする。また、第２の保護シート８が２層以上からなる場合は、各々の層を形成する樹脂または紙の種類が異なってもよい。

超薄板ガラス基板９と前記第２の保護シート８とを延伸ロール７にて重ねた際、超薄板ガラス基板９と第２の保護シート８とは単に重ねただけでも良く、接着材等による接着力、または、固体分子間におけるファンデルワールス力に起因する密着力、または、前記超薄板ガラス基板９の熱による熱融着力、のいずれかの力によって、超薄板ガラス基板９と第２の保護シート８とが一体化してもよい。

本発明における超薄板ガラス基板９を巻き取る工程について説明する。
本発明における超薄板ガラス基板９を巻き取る工程は、延伸工程によって得られた超薄板ガラス基板９を第２の巻き取りロール１０で巻き取る工程である。

第２の巻き取りロール１０の形状は円筒状であることが好ましい。ここで、円筒状とは、実質的に略円筒状である。第２の巻き取りロール１０の幅の大きさは、超薄板ガラス基板９を保護するため、超薄板ガラス基板９の幅以上の大きさであれば特に制限されない。

前記第２の巻き取りロール１０のロール径は５０ｍｍ〜２０００ｍｍであることが好ましく、６０ｍｍ〜１８００ｍｍであることがより好ましく、７０ｍｍ〜１５００ｍｍであることが更に好ましく、９０ｍｍ〜１２００ｍｍであることが最も好ましい。第２の巻き取りロール１０のロール径が５０ｍｍ以上であれば、超薄板ガラス基板９の可撓性を失わずに、超薄板ガラス基板９を第２の巻き取りロール１０に巻き取ることができるため好ましい。第２の巻き取りロール１０のロール径が２０００ｍｍ以下であれば、第２の巻き取りロール１０に巻き取られた超薄板ガラス基板９のロール径が小さくなり、超薄板ガラス基板製造装置および超薄板ガラス基板９を用いる製品の製造装置を小型化できるため好ましい。

第２の巻き取りロール１０の種類も特に制限されず、巻き取った超薄板ガラス基板９の重量によって変形しない剛性であることが好ましい。

延伸工程にて、延伸ロール７と超薄板ガラス基板９との間に第２の保護シート８を挿入しない場合、延伸工程後に、超薄板ガラス基板９の片面または両面に厚さ１０μｍ〜１０００μｍの第３の保護シート（不図示）を供給し、超薄板ガラス基板９と第３の保護シートとを重ねたまま、第２の巻き取りロール１０で巻き取ることが好ましい。超薄板ガラス基板９同士、または、超薄板ガラス基板９と第２の巻き取りロール１０との接触による、超薄板ガラス基板９表面の傷付きを防ぐことができるためである。また、超薄板ガラス基板９の更なる保護や使用上で必要であれば、延伸工程にて超薄板ガラス基板９の片面または両面に第２の保護シート８を重ねた後、更に第３の保護シートを重ねても良い。

第３の保護シートの厚さは１０μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、１２μｍ〜８００μｍであることがより好ましく、１５μｍ〜７００μｍであることが更に好ましく、２０μｍ〜６００μｍであることが最も好ましい。第３の保護シートの厚さが１０μｍ以上であれば、第３の保護シートの強度が十分強くなり、超薄板ガラス基板９表面への傷付きを防止する役割を果たすため好ましい。第３の保護シートの厚さが１０００μｍ以下であれば、第２の巻き取りロール１０に巻き取られた超薄板ガラス基板９のロール径が小さくなり好ましい。

第３の保護シートの種類は、超薄板ガラス基板９の表面を保護することができれば特に制限されない。例えば前記第１、第２の保護シート５、８と同様の樹脂または紙が挙げられる。
なお、前記第３の保護シートは２層以上からなっていてもよい。この場合、第３の保護シートの厚さは、全ての層の合計の厚さを意味するものとする。また、第３の保護シートが２層以上からなる場合は、各々の層を形成する樹脂または紙の種類が異なってもよい。

前記超薄板ガラス基板９と前記第３の保護シートとを前記第２の巻き取りロール１０に巻き取る際、前記超薄板ガラス基板９と第３の保護シートとは単に重ねただけでも良く、接着材等による接着力、または、固体分子間におけるファンデルワールス力に起因する密着力、のいずれかの力によって、超薄板ガラス基板と第３の保護シートとが一体化してもよい。ただし、超薄板ガラス基板９の表面を保護しつつ、第３の保護シートを超薄板ガラス基板９から容易に剥離するために、超薄板ガラス基板９と第３の保護シートとは、前記密着力で密着されていることが好ましい。

（実施例１）
初めに、厚さ１２０μｍ、幅１２０ｍｍ、長さ２ｍのプリフォーム（旭硝子株式会社製、ＡＮ１００）を用意し、純水洗浄、ＵＶ洗浄して表面を清浄化する。次に前記プリフォームの片面に、厚さ３０μｍの第１のＰＥＴフィルムを重ねて、プリフォームと第１のＰＥＴフィルムとを、ロール径１６０ｍｍの円筒状の第１巻き取りロールに巻き取り、プリフォームをロール状にする。第１の巻き取りロールから繰り出されたプリフォームを超薄板ガラス基板製造装置の供給工程に投入し、保護シート除去工程にて、プリフォームから第１のＰＥＴフィルムを剥離する。第１のＰＥＴフィルムが剥離されたプリフォームを、炉内を１０００℃に加熱した電気炉に投入し、軟化点近傍まで加熱して軟化させる。既に電気炉を通過した超薄板ガラス基板の両面を一対の延伸ロールで挟んで、一対の延伸ロールを回転させることで超薄板ガラス基板が引っ張られる。超薄板ガラス基板の引っ張りによって、加熱工程で軟化したプリフォームが延伸され、厚さ１０μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２００ｍの超薄板ガラス基板が得られる。延伸工程で超薄板ガラス基板を一対の延伸ロールで挟む際、超薄板ガラス基板と延伸ロールとの間に、厚さ３０μｍの第２のＰＥＴフィルムを挿入しながら挟むことで、超薄板ガラス基板の両面に第２のＰＥＴフィルムの表面が密着される。延伸工程後、超薄板ガラス基板をロール径１６０ｍｍの円筒状の第２の巻き取りロールに巻き取る。超薄板ガラス基板の両面に密着した第２のＰＥＴフィルムによって、超薄板ガラス基板表面が保護されるため、強度低下につながるような傷を抑制することができる。

（実施例２）
厚さ１００μｍ、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍのプリフォーム（旭硝子株式会社製、ＡＮ１００）を用意し、純水洗浄、ＵＶ洗浄して表面を清浄化する。次に前記プリフォームの片面に、厚さ３０μｍの第１のＰＥＴフィルムを重ねて、プリフォームと第１のＰＥＴフィルムとを、ロール径２００ｍｍの円筒状の第１巻き取りロールに巻き取り、プリフォームをロール状にする。第１の巻き取りロールから繰り出されたプリフォームを超薄板ガラス基板製造装置の供給工程に投入し、保護シート除去工程にて、プリフォームから第１のＰＥＴフィルムを剥離する。第１のＰＥＴフィルムが剥離されたプリフォームを、炉内を１０００℃に加熱した電気炉に投入し、軟化点近傍まで加熱して軟化させる。既に電気炉を通過した超薄板ガラス基板の片面を１本の延伸ロールに接触させて、一本の延伸ロールを回転させることで超薄板ガラス基板が引っ張られる。超薄板ガラス基板の引っ張りによって、加熱工程で軟化したプリフォームが延伸され、厚さ２０μｍ、幅１０ｍｍ、長さ２０００ｍの超薄板ガラス基板が得られる。延伸工程で超薄板ガラス基板の片面を一本の延伸ロールの曲面に接触する際、超薄板ガラス基板の片面と延伸ロールの曲面との間に、厚さ２０μｍの第２のＰＥＴフィルムを挿入しながら接触させることで、得られた超薄板ガラス基板の片面に第２のＰＥＴフィルムの表面が密着される。延伸工程後、前記超薄板ガラス基板をロール径１６０ｍｍの円筒状の第２の巻き取りロールに巻き取る。

（実施例３）
厚さ２００μｍ、幅１０００ｍｍ、長さ５０ｍのプリフォーム（旭硝子株式会社製、ＡＮ１００）を用意し、純水洗浄、ＵＶ洗浄して表面を清浄化する。次に前記プリフォームの片面に、厚さ５０μｍの第１のＰＥＴフィルムを重ねて、該プリフォームと該第１のＰＥＴフィルムとを、ロール径５００ｍｍの円筒状の第１巻き取りロールに巻き取り、プリフォームをロール状にする。第１の巻き取りロールから繰り出されたプリフォームを超薄板ガラス基板製造装置の供給工程に投入し、保護シート除去工程にて、プリフォームから第１のＰＥＴフィルムを剥離する。第１のＰＥＴフィルムが剥離されたプリフォームを、炉内を１０００℃に加熱した電気炉に投入し、軟化点近傍まで加熱して軟化させる。既に電気炉を通過した超薄板ガラス基板の両面を一対の延伸ロールで挟んで、該延伸ロールを回転させることで超薄板ガラス基板が引っ張られる。超薄板ガラス基板の引っ張りによって、加熱工程で軟化したプリフォームが延伸され、厚さ３０μｍ、幅１５０ｍｍ、長さ２０００ｍの超薄板ガラス基板が得られる。延伸工程で超薄板ガラス基板を一対の延伸ロールを挟む際、超薄板ガラス基板と延伸ロールとの間に、厚さ１０μｍの第２のＰＥＴフィルムを挿入しながら挟むことで、超薄板ガラス基板の両面に前記第２のＰＥＴフィルムの表面が密着される。延伸工程後、超薄板ガラス基板をロール径３００ｍｍの円筒状の第２の巻き取りロールに巻き取る。超薄板ガラス基板の両面に密着した第２のＰＥＴフィルムによって、超薄板ガラス基板表面が保護されるため、強度低下につながるような傷を抑制することができる。

（比較例）
厚さ５０μｍ、幅２００ｍｍ、長さ１ｍのプリフォーム（旭硝子株式会社製、ＡＮ１００）を用意し、純水洗浄、ＵＶ洗浄して表面を清浄化する。次に前記プリフォームの片面に、厚さ５０μｍの第１のＰＥＴフィルムを重ねて、該プリフォームと該第１のＰＥＴフィルムとを、ロール径５００ｍｍの円筒状の第１巻き取りロールに巻き取り、プリフォームをロール状にする。第１の巻き取りロールから繰り出されたプリフォームを超薄板ガラス基板製造装置の供給工程に投入し、保護シート除去工程にて、プリフォームから第１のＰＥＴフィルムを剥離する。第１のＰＥＴフィルムが剥離されたプリフォームを、炉内を１０００℃に加熱した電気炉に投入し、軟化点近傍まで加熱して軟化させる。既に電気炉を通過した超薄板ガラス基板の両面を一対の延伸ロールで挟んで、延伸ロールを回転させ、前記加熱工程で軟化したプリフォームを厚さ１μｍの超薄板ガラス基板になるように延伸させるが、延伸時に軟化したプリフォームは破断する。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２００９年８月７日出願の日本特許出願２００９−１８４５９２に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明の製造方法によって得られた超薄板ガラス基板は、表示装置、電子ペーパー、タッチパネル、半導体集積回路、ＭＥＭＳ、有機ＥＬ照明装置等に使用することができる。

１プリフォーム
２第１の巻き取りロール
３搬送ロール
４保護シート剥離ロール
５第１の保護シート
６加熱炉
７延伸ロール
８第２の保護シート
９超薄板ガラス基板
１０第２の巻き取りロール
１１把持ロール

Claims

ガラス基板のプリフォームを保持しながら製造ラインに供給する供給工程と、
該供給工程から供給された該プリフォームを軟化点近傍まで加熱する加熱工程と、
該加熱工程で軟化したプリフォームを延伸させて超薄板ガラス基板にする延伸工程と、
を備える超薄板ガラス基板の製造方法において、
前記プリフォームが、ロール径１００ｍｍ〜１５００ｍｍの円筒状の第１の巻き取りロールに巻かれた、厚さＴｐ＝２０μｍ〜２５０μｍ、幅Ｗｐ＝１０ｍｍ〜２０００ｍｍ、長さ＝１ｍ〜５０００ｍであり、
前記延伸工程によって製造される超薄板ガラス基板が、厚さＴｇ＝２μｍ〜５０μｍ、幅Ｗｇ＝０．３ｍｍ〜５００ｍｍ、長さ＝５ｍ〜５０００００ｍであり、
前記延伸工程による前記プリフォームの厚さ方向の縮小率をＴｇ／Ｔｐ、幅方向の縮小率をＷｇ／Ｗｐとすると、Ｔｇ／Ｔｐ＝１／１２５〜１／２、Ｗｇ／Ｗｐ＝１／１２５〜１になることを特徴とする、超薄板ガラス基板の製造方法。
前記プリフォームは、該プリフォームの片面または両面に、厚さ１０μｍ〜１０００μｍの第１の保護シートを重ねて前記第１の巻き取りロールに巻かれており、前記加熱工程に該プリフォームを投入する前に、該第１の保護シートを該プリフォームから剥離する保護シート剥離工程と、
を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
前記延伸工程は、一本または一対の延伸ロールで延伸する工程であり、
前記加熱工程後の前記超薄板ガラス基板を一本の延伸ロールに接触させながら該超薄板ガラス基板を引っ張る、
または、前記加熱工程後の前記超薄板ガラス基板を一対の延伸ロールで把持しながら該超薄板ガラス基板を引っ張る、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
前記加熱工程は、前記軟化したプリフォームの幅方向両端部を把持ロールで把持することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
前記延伸工程後、前記超薄板ガラス基板をロール径５０ｍｍ〜２０００ｍｍの円筒状の第２の巻き取りロールに巻き取る工程と、
を更に備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
前記延伸工程にて、前記延伸ロールと前記超薄板ガラス基板との間に厚さ１０μｍ〜１０００μｍの第２の保護シートを挿入させることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一項に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。
前記延伸工程後、前記超薄板ガラス基板の片面または両面に厚さ１０μｍ〜１０００μｍの第３の保護シートを供給し、該超薄板ガラス基板と該第３の保護シートとを重ねて、前記第２の巻き取りロールで巻き取ることを特徴とする、請求項５に記載の超薄板ガラス基板の製造方法。