玻璃基板的制造方法

专利名称：玻璃基板的制造方法
技术领域：
本发明涉及玻璃基板的制造方法。
背景技术：
在液晶显示器或等离子显示器等平板显示器(以下称FPD)所使用的玻璃基板中，主流为例如厚度为0.5mm 0.7mm，尺寸为300 X 400mm 2850 X 3050mm的玻璃基板。作为Fro用玻璃基板的制造方法，已知溢流下拉法。在溢流下拉法中，通过在成型炉内使熔融玻璃从熔融玻璃的成型体的上部溢出，从而由熔融玻璃成型薄板玻璃，将成型的薄板玻璃退火，并切割。然后，被切割的薄板玻璃再按照客户的标准切割成预定的尺寸，并进行清洗、端面抛光等，从而作为FDP用玻璃基板进行交付。在Fro用玻璃基板中，特别是液晶显示装置用的玻璃基板，由于在其表面形成有半导体元件，所以优选完全不含有碱金属成分，或者即使含有也是不会对半导体元件等造成影响的程度的微量。另外，如果玻璃基板中存在气泡则会成为显示坏点的原因，因此存在气泡的玻璃基板不能用作FPD用玻璃基板。因此，要求气泡不能残留在玻璃基板中。另外，如果在玻璃基板中存在玻璃组成的不均(玻璃组成不是均匀的)，则会产生例如被称为波筋的条纹状缺陷。该波筋，是由于玻璃组成的不均质而导致的熔融玻璃的粘度不同，而在成型时的熔融玻璃的表面形成微细的表面凹凸，并且这些表面凹凸也残存于玻璃基板。因此，在将该玻璃基板作为液晶面板用的玻璃基板，并组装成液晶面板时，在单元间隙产生误差，或者成为引起显示不均的原因。因此，需要在玻璃基板的制造阶段不引起波筋等玻璃组成的不均。在制造如上所述的玻璃基板时，一直以来，对玻璃基板进行通电加热。作为这样的通电加热的一个例子，已知使用多个电极对的玻璃熔融炉的高频通电加热。例如，在日本特开平04-367519号公报中，公开了如下技术:各电极对分别与各自的电源连接，并且通过分别控制各电源，来按照电极对分别控制多对电极。在使用这样的通电加热的熔解槽中，为了使熔融玻璃的粘度和对流达到期望的状态，一直以来，如例如日本特开平03-103328号公报中所述那样，借助热电对测定熔融玻璃的温度。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平04-367519号公报专利文献2:日本特开平03-103328号公报

发明内容
发明所要解决的课题

例如，由于在熔解槽内为高温，所以热电对在比较短的时间内劣化，从而不能测定出准确的温度。另外，在使玻璃原料熔解的装置的结构上，限制了能够设置热电对的位置，因此，能够利用热电对来测定温度的位置受到限制。因此，本发明解决了熔融玻璃的通电加热中的上述课题，提供能够将熔融玻璃的粘度和对流维持在期望的状态的玻璃基板的制造方法。用于解决课题的技术方案作为本发明的一个方式的玻璃基板的制造方法包括将玻璃的原料熔解而生成熔融玻璃的熔解工序。所述熔解工序包括:将所述熔融玻璃配置于一对电极间并施加电压，从而使电流在所述熔融玻璃中流过并产生焦耳热的工序；测定所述电流的值和所述电压的值并计算所述熔融玻璃的电阻率的工序；以及基于所述计算出的电阻率，对所述焦耳热进行控制的工序。对上述焦耳热进行控制的工序也可以包括以下工序。(I)在所述熔融玻璃的粘度和对流成为期望的状态时，测定所述电流的值和所述电压的值并计算所述熔融玻璃的电阻率，并将计算出的电阻率设定为电阻率的目标值的工序。(2)比较所述计算出的电阻率与所述电阻率的目标值的工序。(3)以使所述计算出的电阻率与所述电阻率的目标值的差值处于预定的范围内的方式维持或增减所述电流的值的工序。在上述(I)的工序中，也可以利用热电对等温度测定构件对所述熔融玻璃的温度进行测定，使熔融玻璃的粘度和对流达到期望的状态。发明的效果计算出熔融玻璃的电阻率，并基于该电阻率的值对在熔融玻璃产生的焦耳热进行控制，由此能够将熔融玻璃的粘度和对流维持在期望的状态，从而能够解决利用以往的热电对等温度测定构件的情况下的问题。


图1是示出本实施方式的玻璃基板的制造方法的工序的一个例子的图。图2是示意地示出进行从熔解至切割的工序的装置的一个例子的剖视图。图3是对在熔解工序中使用的熔解槽的一个例子进行说明的立体图。图4是对熔解槽中的玻璃原料的投入进行说明的俯视图。图5的(a)和(b)是各电极对间的电流流经的区域的说明图。图6是示出计算电阻率并对焦耳热进行控制的工序的一个例子的图。图7是示出根据电阻率计算温度并对焦耳热进行控制的工序的一个例子的图。图8是示意地对熔解槽内部的熔融玻璃的对流进行说明的剖视图。图9是对以往的熔解槽内部的熔融玻璃的对流进行说明的图。
具体实施例方式以下，对本实施方式的玻璃基板的制造方法进行说明。图1是示出本发明的玻璃基板的制造方法的工序的一个例子的图。

玻璃基板的制造方法主要具有熔解工序(ST1)、澄清工序(ST2)、均匀化工序(ST3)、供给工序(ST4)、成型工序(ST5)、退火工序(ST6)以及切割工序(ST7)。除此之外，具有磨削工序、抛光工序、清洗工序、检查工序以及包装工序等，并将在包装工序中层叠的多个玻璃基板搬送给订货方的作业人员。熔解工序(STl)在熔解槽中进行。在熔解工序中，通过向储存于熔解槽的熔融玻璃的液面的多个部位间歇地分散投入玻璃原料，从而制作出包括液面在内的表层的温度均匀化的熔融玻璃。进而，使熔融玻璃从流出口朝向后续工序流动，所述流出口设于熔解槽的内壁中的俯视观察呈长方形的熔解槽的长度方向上对置的内壁中的一个内壁的底部。这里，使位于表层下方的下层的熔融玻璃的温度在熔解槽的长度方向上均匀，并尽可能地缩小熔融玻璃在熔解槽的长度方向上的温度差。因此，用于加热熔融玻璃的下层的热量形成为，熔解槽的长度方向的两端部的热量比熔解槽的长度方向的中央部的热量多。其原因是熔融玻璃的热在熔解槽的长度方向的两端部比中央部更容易被夺走。由此，不会在下层熔融玻璃中产生由于熔融玻璃在熔解槽的长度方向的温度分布而导致的对流，从而使熔融玻璃的下层的温度分布均匀化，并且使熔融玻璃从流出口流向后续工序。在本实施方式中，所谓熔融玻璃的“表层”表示包括从液面朝向熔解槽的底部的深度的5%以下的范围内的液面的区域，所谓熔融玻璃的“下层”表示表层以外的区域。另外，所谓设有流出口的“底部”是上述下层的一部分，表示靠近熔解槽的底面的区域。在本实施方式中，所谓“底部”是在熔解槽的深度方向上距离底面的深度在液面与熔解槽的底部之间的深度的1/2以下的区域。以遍及熔解槽的熔融玻璃的液面的80%以上的方式全面地投入玻璃原料。玻璃原料的投入方法也可以采用翻转收纳玻璃原料的料斗以向熔融玻璃分散投入玻璃原料的方式。另外，玻璃原料的投入方法也可以是利用传送带搬送玻璃原料进行分散投入的方式，或者大致全面地同时投入的方式。另外，玻璃原料的投入方法也可以是借助螺旋给料机分散投入玻璃原料的方式，或者大致全面地同时投入的方式。在后述的实施方式中，通过利用料斗的投入方法来投入玻璃原料。当在熔解槽的电极间施加电压使`电流流过熔融玻璃时，熔融玻璃产生焦耳热。若增加该焦耳热则熔融玻璃的温度能上升，若减少该焦耳热则熔融玻璃的温度能下降。除了通过通电对该熔融玻璃加热之外，也可以辅助地使用燃烧器的火焰的热来熔解玻璃原料。向玻璃原料添加澄清剂。作为澄清剂已知Sn02、As203、Sb203等，但不特别限定。但是，从降低环境负荷的观点出发，优选使用SnO2 (氧化锡)作为澄清剂。至少在澄清槽中进行澄清工序(ST2)。在澄清工序中，澄清槽内的熔融玻璃升温。在该过程中，澄清剂因还原反应而放出氧，之后成为作为还原剂发挥作用的物质。熔融玻璃中所含有的包括o2、co2或SO2的气泡吸收了因澄清剂的还原反应所产生的O2而成长，并上浮至熔融玻璃的液面而消失。澄清工序在钼金或钼合金制的容器内部进行。然后，在澄清工序中，使熔融玻璃的温度降低。在该过程中，由澄清剂的还原反应获得的还原剂发生氧化反应。由此，残存于熔融玻璃的气泡中的O2等气体成分被再次吸收到熔融玻璃中，从而消灭了气泡。澄清剂的氧化反应及还原反应是通过控制熔融玻璃的温度而进行的。澄清工序也可以采用负压脱泡方式，即在澄清槽中制造负压氛围气，从而使存在于熔融玻璃中的气泡在负压氛围气中成长并脱泡。该情况在不使用澄清剂时有效。在后述的实施方式中，使用氧化锡作为澄清剂。
在均匀化工序(ST3)中，利用搅拌器搅拌通过从澄清槽延伸的配管而供给至搅拌槽内的熔融玻璃，由此进行玻璃成分的均匀化。由此，能够降低作为波筋等的原因的玻璃组成的不均。此外，搅拌槽可以设置一个，也可以设置两个。在供给工序(ST4 )中，将熔融玻璃通过从搅拌槽延伸的配管而供给至成型装置。在成型装置中，进行成型工序(ST5 )及退火工序(ST6 )。在成型工序(ST5 )中，将熔融玻璃成型为薄板玻璃，形成薄板玻璃的流动。成型可以采用溢流下拉法或浮式法。在后述的本实施方式中，采用溢流下拉法。在退火工序(ST6)中，成型并流动的薄板玻璃被退火而成为所期望的厚度，以不产生内部应变进而不产生翘曲。在切割工序(ST7 )中，在切割装置中，将从成型装置供给的薄板玻璃切割为预定的长度，由此获得板状的玻璃板。被切割的玻璃板进而被切割成预定的尺寸，从而制作成目标尺寸的玻璃基板。此后，进行玻璃基板的端面的磨削、抛光，进行玻璃基板的清洗，进而检查是否存在气泡和波筋等异常缺陷，然后，将检查合格品的玻璃板作为最终产品进行包装。图2是示意地示出进行本实施方式的熔解工序(STl) 切割工序(ST7)的装置的一个例子的图。如图2所示，该装置主要具有熔解装置100、成型装置200以及切割装置300。熔解装置100具有·熔解槽101、澄清槽102、搅拌槽103、玻璃供给管104、105、106。在图2所示的熔解装置101中，使用料斗IOld进行玻璃原料的投入。在澄清槽102中，调整熔融玻璃MG的温度，利用澄清剂的氧化还原反应进行熔融玻璃MG的澄清。进而，在搅拌槽103中，利用搅拌器103a搅拌熔融玻璃MG而使熔融玻璃MG均匀化。在成型装置200中，通过使用成型体210的溢流下拉法，由熔融玻璃MG成型出薄板玻璃SG。图3是说明本实施方式的熔解槽101的概略结构的立体图。在本实施方式中，熔解槽101设计为制作包括液面的表层的温度均匀化的熔融玻璃。向储存于熔解槽101的熔解玻璃MG的液面IOlc全面地投入玻璃原料。在俯视观察呈长方形的熔解槽101的长度方向上对置的一对内壁中，在一个内壁的底部设有流出口 104a。熔解槽101使熔融玻璃MG从流出口 104a朝向后续工序流动。熔解槽101具有由耐火砖等耐火物构成的内壁110。熔解槽101具有由内壁110包围的内部空间。熔解槽101的内部空间被分成液槽IOla和上部空间101b。液槽IOla对熔融玻璃MG加热并收纳熔融玻璃MG，所述熔融玻璃MG是熔解被投入到内部空间的玻璃原料而形成的。上部空间IOlb为气相，其形成于熔融玻璃MG上方，供玻璃原料投入。在上部空间IOlb的与熔解槽101的长度方向平行的内壁110，设有使混合了燃料和氧气等的燃烧气体燃烧从而发出火焰的燃烧器112。燃烧器112通过火焰对上部空间IOlb的耐火物进行加热而使内壁110成为高温。通过成为高温的内壁110的辐射热以及成为高温的气相氛围气来加热玻璃原料。在熔解槽101的与设有流出口 104a的内壁110相反的一侧的内壁110设有通向上部空间IOlb的原料投入窗IOlf。图4所示的收纳玻璃原料的料斗IOld穿过该原料投入窗IOlf而进出于上部空间101b。料斗IOld按照来自计算机118的指示在熔融玻璃MG的液面上向前后左右移动。计算机118向未图示的料斗动作机构传送指示，以便通过控制单元116使料斗IOld动作。图4是说明熔解槽101中的玻璃原料的投入的俯视图。
如图4所示，向储存于熔解槽101的熔融玻璃MG的液面全面地投入玻璃原料。由此，制作出包括液面的表层的温度均匀化的熔融玻璃MG。熔解槽101具备料斗动作机构。料斗动作机构根据计算机118的指示，在料斗IOld收纳玻璃原料的状态下，使料斗IOld移动至目标区域，并使料斗IOld上下翻转。料斗IOld投入玻璃原料的区域及投入的时间间隔以在熔融玻璃MG的液面IOlc上不会不存在玻璃原料的方式进行预先设定。因此，在熔解槽101内部，由于向熔融玻璃MG的液面的大致整个面投入玻璃原料，所以玻璃原料始终覆盖熔融玻璃MG的液面101c。这样，以玻璃原料始终覆盖液面IOlc的方式向熔解槽投入玻璃原料的原因之一是为了使熔融玻璃MG的热不通过液面IOlc放射至气相的上部空间101b。由此，熔融玻璃MG的包括液面的表层的温度均匀化，其温度维持恒定，其水平方向的温度分布平坦化。另一个原因是为了使玻璃原料中的SiO2 (二氧化硅)等熔解性低(熔解温度高)的原料高效地熔解以防止SiO2等原料有熔解残余。SiO2等熔解温度高的原料在与其他成分例如B2O3 (三氧化二硼)等原料混合的状态下，能够在比单独熔解的情况下的熔解温度低的温度下熔解。为了利用原料的这种性质，间歇地分散投入玻璃原料，以使玻璃原料始终存在于熔融玻璃MG的液面IOlc上并覆盖液面101c。由此，B2O3等原料与难熔的SiO2等原料成分一起熔解，因此能够防止SiO2等原料有熔解残余。对此，在仅向熔融玻璃的液面的一部分区域投入玻璃原料的情况下，存在如下情况:难熔的SiO2等原料成分发生熔解残余，由于熔融玻璃的对流，作为异质料而浮游到远离玻璃原料的投入位置的液面上。这样的异质料存在按照熔融玻璃的对流的状态向熔融玻璃的下层移动而从熔解槽的流出口流出并流向后续工序的情况，从而容易成为波筋等玻璃组成不均的原因。在本实施方式中，在熔解槽101中，向熔融玻璃MG的液面全面地投入玻璃原料。因此，熔融玻璃MG的包括 液面的表层的温度均匀化。并且，也能够防止SiO2等原料成分有熔解残余。在液槽IOla的沿熔解槽101的长度方向延伸且相互对置的内壁IlOaUlOb设有三对相互对置的一对电极114，所述一对电极114由氧化锡或钥等具有耐热性的导电性材料构成。在本实施方式中，熔解槽101具备三对电极114，但根据熔解槽的大小也可以仅使用一对电极114。在使用多对电极114的情况下，也可以使用两对或四对以上的电极114。三对电极114设于内壁IlOaUlOb中的与熔融玻璃MG的下层对应的区域。三对电极114中的任意一个都从内壁IlOaUlOb的外侧贯通内壁110a、IlOb而延伸至内侧。图3中，针对各对电极114，图示了近前侧的电极114，未图示里侧的电极114。各对电极114以隔着在各对电极114间配置的熔融玻璃MG而相互对置的方式设于内壁侧110a、110b。各对电极114对在各对电极114间配置的熔融玻璃MG施加电压以使电流流过。通过使电流流过熔融玻璃MG，在熔融玻璃MG中产生焦耳热，从而对熔融玻璃MG加热。在熔解槽101中，熔融玻璃MG被加热至例如1500°C以上。被加热的熔融玻璃MG穿过玻璃供给管104被输送至澄清槽102。在图3所示的熔解槽101中，燃烧器112设于上部空间101b，但燃烧器112不是必需的。例如，对于1500°C的电阻率为180Ω.αη以上的电阻率较大的熔融玻璃，通过辅助地使用燃烧器112，能够高效地熔解玻璃原料。在连续地熔解玻璃原料来制作熔融玻璃MG时，不使用燃烧器112也能够使玻璃原料熔解。例如，利用玻璃原料全面地覆盖熔融玻璃MG的液面101c，由此能够防止从熔融玻璃MG的液面IOlc放热，抑制熔融玻璃MG的温度降低，从而利用下层的熔融玻璃MG产生的焦耳热熔解玻璃原料。各对电极114分别与控制单元116连接。为了使下层的熔融玻璃MG的温度分布均匀化，控制单元116构成为能够针对对置的每一对电极114分别控制向各个电极114供给的电力。通过控制单元116向各对电极114施加单相交流电压。控制单元116进一步与计算机118连接。控制单元116对施加给各对电极114间的熔融玻璃MG的电压的大小和各对电极114间的熔融玻璃MG中流过的电流的值进行测定。控制单元116输出所测定的电压和电流的值。计算机118接收从控制单元116输出的这些信息。计算机118根据该电压和电流的值计算出各对电极114间的熔融玻璃MG的电阻率。计算机118基于例如以下的算式(2)，计算出各对电极114间的熔融玻璃MG的电阻率 P ( Ω.m)。p=E/IXS/L...(2)在算式(2)中，E是对各对电极114间的熔融玻璃MG施加的电压(V)，I是各对电极114间的熔融玻璃MG中流过的电流(A)，S是在各对电极114间供电流流过的熔融玻璃MG的截面积(m2)，L是各对电极114间的距离(m)。截面积S及长度L是由熔解槽101决定的固有的值。图5的(a)及(b)是说明求出在各对电极114间电流流过熔融玻璃MG的截面积S的方法的平面图。如图5所示，各对电极114以横穿熔融玻璃MG的流动方向F的方式相互对置地配置于在熔融玻璃MG的两侧配置的内壁101a、101b。另外，对置的三对电极114以沿熔融玻璃MG的流动方向F相互隔开间隔W1的方式进行配置。这里，间隔W1是相邻的电极114的相互面对的端缘之间的距离。流动方向F简单地表示熔解槽101中的熔融玻璃MG的整体从上游朝向下游的流动方向，是与内壁IlOaUlOb平行且朝向流出口 104a的方向。另外，流动方向F是沿熔解槽101的长度方向的方向。首先，对所对置的每一对电极114分别设定电流流过的区域EA。通电区域EA的边界m设定为通过在流动方向F上相邻的两个电极114的中间点C。中间点C是被相邻的两个电极114所夹的耐热砖的中心。换言之，中间点C是距相邻的两个电极的相互面对的边缘的距离相等的点。即，边界m是通过在内壁IlOa上相邻的两个电极114之间的中间点C和在内壁IlOb上相邻的两个电极114的中间点C且平行于铅直方向的面。利用该边界m将熔融玻璃MG假想地分离成与各对电极114对应的多个四棱柱状区域EA。S卩，如图5 (b)所示，熔融玻璃MG的通电区域EA的截面积S是区域EA的平行于流动方向F及铅直方向的截面的面积。因此，利用从熔解槽101的底面IlOe至液面IOlc的高度(熔融玻璃MG的深度)D与区域EA的宽度W2的积来求出截面积S。使用这样求出的截面积S并利用上述算式(2)能够求出各对电极114间的熔融玻璃MG的电阻率P。

在根据上述方法求出熔融玻璃MG的电阻率P的情况下，如图5 (b)所示，优选为电极114的面积SI相对于通电区域EA的截面积S尽可能地大。通电区域EA的截面积S与电极114的面积SI的比值不特别限定。在本实施方式中，根据熔解槽101的强度和结构上的制约，S1/S处于例如1/3以上且1/2以下的范围。这样，通过使电极的面积SI相对于熔融玻璃MG的通电区域EA的截面积S比以往大，能够更准确地算出熔融玻璃MG的电阻率P .基于根据上述方法求出的熔融玻璃的电阻率P，能够对在与各对电极114对应的各区域EA的熔融玻璃MG中产生的焦耳热进行控制。图6是说明基于熔融玻璃MG的电阻率P控制熔融玻璃MG中所产生的焦耳热的工序的一个例子的图。在图6所示的采样(STll)中，对与图5所示的各对电极114对应的各区域EA的电极114间的熔融玻璃MG施加的电压E的信息、和各区域EA的熔融玻璃MG中流过的电流值I的信息从控制单元116传送至计算机118。计算机118保存从控制单元116传送来的各区域EA的电压E和电流I的信息。在计算机118预先保存有各区域EA的截面积S、电极114间的距离L、以及后述的熔融玻璃MG的电阻率的目标值。在图6所示的电阻率的计算(ST12)中，计算机118基于保存的各区域EA的电压E、电流1、截面积S以及距离L的信息和上述算式(2)，算出各区域EA中的熔融玻璃MG的电阻率P。另外，能够预先算出熔解槽101的熔融玻璃MG处于期望的熔解状态时的各区域EA的电阻率P，并将该值作为电阻率P的目标值保存于计算机118。在确定电阻率P的目标值的阶段，也可以例如像以往那样，利用热电对等温度测定构件形成熔融玻璃MG的期望的熔解状态，在该状态下如上所述地利用计算机118算出电阻率P。另外，也可以预先采样由熔融玻璃MG制造成的玻璃基板并在坩埚等中熔解，求出与作为目标的粘度及温度的熔解玻璃MG对应的电阻率，并将其作为电阻率P的目标值。在图6所示的电阻率的比较(ST13)中，计算机118对各区域EA的电阻率P的目标值和算出的各区域EA的电阻率P进行比较。在图6所示的控制量的确定(ST14)中，计算机118基于上述的电阻率的比较(ST13)的结果，确定向控制单元116传送的控制量。具体地，在某个区域EA中，在算出的电阻率P比目标值大或比能够允许的范围大的情况下，计算机118发出使该区域EA中熔融玻璃MG所产生的焦耳热减少预定量的指示。在某个区域EA中，在算出的电阻率P与目标值相等或处于能够允许的范围内的情况下，计算机118发出维持该区域EA中熔融玻璃MG所产生的焦耳热的指示。在某个区域中，在算出的电阻率P比目标值小或比能够允许的范围小的情况下，计算机118发出使该区域EA中熔融玻璃MG所产生的焦耳热增加预定量的指示。在图6所示的焦耳热的控制(ST15)中，控制单元116基于由计算机118传送的控制量的指示，对在各区域EA的熔融玻璃MG中产生的焦耳热进行控制。具体地， 控制单元116在接收到使在某个区域EA的熔融玻璃MG产生的焦耳热减少的指示的情况下，以使在与该区域EA对应的一对电极114间的熔融玻璃MG中流过的电流的值成为比原来的值小预定值的恒定值的方式设定目标电流值。控制单元116在接收到维持在某个区域EA的熔融玻璃MG产生的焦耳热的指示的情况下，将在与该区域EA对应的一对电极114间的熔融玻璃MG中流过的电流的值或原来的目标值设定为目标电流值。控制单元116在接收到使在某个区域EA的熔融玻璃MG产生的焦耳热增加的指示的情况下，以使在与该区域EA对应的一对电极114间的熔融玻璃MG中流过的电流的值成为比原来的值大预定值的恒定值的方式设定目标电流值。控制单元116进而对施加给各对电极114间的熔融玻璃MG的电压进行控制，以将流过熔融玻璃MG的电流的值维持在目标电流值。通过上述控制，不使用以往的热电对等温度测定构件，即能够将各区域EA的熔融玻璃MG的粘度及温度维持在期望的状态，从而将熔解槽101的熔融玻璃MG的对流及熔解的状态维持在期望的状态。接着，作为基于上述算出的电阻率P控制在各区域EA的熔融玻璃MG产生的焦耳热的方法的一种，对根据算出的各区域EA的电阻率P进一步算出各区域EA的熔融玻璃MG的温度的方法进行说明。图7是说明根据算出的电阻率P求出熔融玻璃MG的温度并对在各区域EA的熔融玻璃产生的焦耳热进行控制的工序的图。在该方法中，首先，作为预备工序(ST21)，预先求出与在熔解槽101制成的熔融玻璃MG成分相同的熔融玻璃的温度和电阻率之间的关系，并记录于计算机118。在求出熔融玻璃MG的温度与电阻率之间的关系的阶段，也可以在熔解槽101中例如像以往那样利用热电对等温度测定构件测定熔融玻璃MG的温度。在该基础上，通过如上所述地利用计算机118算出电阻率P，能够求出熔融玻璃MG的温度与电阻率之间的关系。另外，也可以预先采样由熔融玻璃MG制造出的玻璃基板并在坩埚等中熔解，通过测定此时的熔融玻璃MG的温度和电阻率，得到它们的相关关系。
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熔融玻璃MG的温度能够例如像F ( P )那样表示为电阻率P的函数。即，熔融玻璃MG的电阻率P与熔融玻璃MG的温度T (°C)具有如下述算式(I)所表示的相关关系。T (0C ) =a / (log ( P ) + b) - 273.15...(I)在算式(I)中，a和b是依存于玻璃组成的常数。根据预备工序(ST21)，指定上述常数a和b的值。上述常数a和b的值与上述算式(I) 一起保存于计算机118。另外，在预备工序(ST21)中，预先设定各区域EA的熔融玻璃MG的目标温度，将该值保存于计算机118。图7所示的采样(ST21)及电阻率的计算(ST23)与图6所示的采样(STll)及电阻率的计算(ST12)相同，因此省略说明。在图7所示的温度的计算(ST24)中，计算机118基于算出的各区域EA的电阻率P、预先保存的常数a和b以及上述算式(I )，计算各区域EA中的熔融玻璃MG的温度T。另外，能够预先算出熔解槽101的熔融玻璃MG处于期望的状态时的各区域EA的温度T，并将该值作为温度T的目标值保存于计算机118。在设定温度T的目标值的阶段，也可以例如像以往那样利用热电对等温度测定构件在熔融玻璃MG中形成期望的熔解状态，并在该状态下如上所述地利用计算机118算出温度T。在图7所示的温度的比较(ST25)中，计算机118对保存的各区域EA的温度T的目标值和算出的各区域EA的温度T进行比较。
在图7所示的控制量的确定(ST26)中，基于上述温度的比较(ST25)的结果，确定向控制单元116传送的控制量。具体地，在某个区域EA中，在算出的温度T比目标值高或比能够允许的范围高的情况下，计算机118发出使该区域EA中熔融玻璃MG所产生的焦耳热减少预定量的指示。在某个区域EA中，在算出的温度T与目标值相等或处于能够允许的范围内的情况下，计算机118发出维持该区域EA中熔融玻璃MG所产生的焦耳热的指示。在某个区域中，在算出的温度T比目标值低或比能够允许的范围低的情况下，计算机118发出使该区域EA中熔融玻璃MG所产生的焦耳热增加预定量的指示。图7所示的焦耳热的控制(ST27)与图6所示的焦耳热的控制(ST15)相同，因此省略说明。通过上述控制，不使用以往的热电对等温度测定构件，即能够使各区域EA的熔融玻璃MG的粘度及温度成为期望的状态，从而使熔解槽101的熔融玻璃MG的熔解状态成为期望的状态。一般地，在流动方向F上对置的内壁I IOc、I IOd的附近的熔融玻璃MG容易因从内壁IlOcUlOd向外部放热而变成低温。因此，在本实施方式中，使在熔解槽101的流动方向F的两端部的熔融玻璃MG中产生的热量比在中央部的熔融玻璃MG中产生的热量多。由此，尽可能地缩小下层的熔融玻璃MG的温度差并使熔融玻璃MG的温度均匀化，从而使熔融玻璃MG的下层的温度分布平坦化。图8是说明本实施方式中的熔解槽101的内部的熔融玻璃的对流的图。在本实施方式中，通过向储存于熔解槽101的熔融玻璃MG的液面全面地投入玻璃原料，来制作出包括液面IOlc的表层的温度均匀化的熔融玻璃MG。

在使该熔融玻璃MG从流出口 104a朝向后续工序流动时，在下层的熔融玻璃MG中，形成为不会产生由于沿图3中熔解槽104a的长度方向(第一方向)的温度分布而导致的对流。即，对下层的熔融玻璃MG进行加热，以使下层的熔融玻璃MG沿着第一方向的温度变得均匀。具体地，以如下方式进行调整:使在熔解槽101的第一方向的两端部用于加热熔融玻璃MG的热量比在熔解槽101的第一方向的中央部用于加热熔融玻璃MG的热量多。在熔解槽101的长度方向，使两端部的熔融玻璃MG的加热量比中央部的熔融玻璃MG的加热量多，这是因为容易从在长度方向上对置的内壁110c、110d向外部放出热。若不进行这样的加热量的调整，则存在上述两端部的熔融玻璃MG的温度比中央部低的倾向。因此，对三对电极114供给的电力优选设定为，对靠近熔解槽101的长度方向的两端部的电极114供给的电力比对熔解槽101的长度方向的中央部的电极114供给的电力多。这对于在熔解槽设有4对以上的电极114的情况也是相同的。如上所述，在本实施方式中，基于算出的各区域EA的熔融玻璃MG的电阻率P，对在各区域EA的熔融玻璃MG产生的焦耳热进行控制。因此，即使在各区域EA向外部放出的热量不同的情况下，也能够以维持电阻率P的目标值或温度T的目标值的方式调整在各区域EA的熔融玻璃MG产生的焦耳热的量。由此，熔融玻璃MG被从熔融玻璃MG的流出口 104a的流出牵引，而不引起由于下层的熔融玻璃MG的温度分布而导致的对流。如图8所示的箭头那样，熔融玻璃MG在靠近下层的熔解槽101的底面的部分，沿着熔解槽101的底面朝向流出口 104a流动。随着从熔解槽101的底面离开，沿着熔解槽101的底面的流动的影响变小，从而熔融玻璃MG以从表层向熔解槽101的底面下沉的方式流动。这样，在本实施方式中，由于不会在下层产生由于熔融玻璃MG的温度分布而导致的对流，所以能够抑制由于异质料等而导致的玻璃组成的不均。对此，在下层的熔融玻璃MG的温度分布不均匀的情况下，在下层与温度均匀化的表层之间产生温度差的分布，因此容易形成以往那样的热涌动(hot spring)的对流。图9是说明以往的熔解槽内部的熔融玻璃的对流的图。如图9所示，在以往的熔解槽中，在区域A，对熔融玻璃局部地猛烈加热，从而促进对流，以形成热涌动。因此，在投入到熔融玻璃的液面的一部分的玻璃原料中，SiO2等难熔的原料成分由于对流而移动，从而例如富含二氧化硅的异质料120容易停留在远离玻璃原料的投入位置的位置。另外，该异质料120沿着对流从流出口流出的机会增加，容易成为波筋等玻璃组成不均的原因。即使是粘性高的熔融玻璃，例如熔融玻璃在IO2 5泊时的温度在1300°C以上(例如1300°C以上且1650°C以下)，更优选的是1500°C以上(例如，1500°C以上且1650°C以下)的熔融玻璃，也能够应用本实施方式的玻璃基板的制造方法，并且与以往的制造方法的情况相比，能够抑制波筋等玻璃组成的不均这一优势较大。本实施方式的玻璃基板的制造方法，即使对于1500°C时的电阻率为180 Ω.cm以上的电阻率较大的熔融玻璃，也不需要为了增强热涌动而施加过度的电压，因此能够防止电流流过耐火物。因此，既能够防止容易成为玻璃失透的原因的ZrO2 (氧化锆)从熔解槽101的与熔融玻璃MG接触的内壁溶出，也能够抑制玻璃组成的不均。对于这样的电阻率大的熔融玻璃，也可以在熔解槽101中同时使用燃烧器进行加热。在本实施方式中，各对电极114相互对置，因此能够有效地使熔融玻璃MG沿第一方向的下层的温度均匀化。在本实施方式中，考虑到熔解槽101的热的放出，向各对电极114供给的电力供给成:向熔解槽101的长度方向的两端部供给的电力比向熔解槽101的长度方向的中央部供给的电力多，因此容易使下层的熔融金属MG沿流动方向F的温度分布均匀化。在本实施方式中，使熔融玻璃MG的下层的温度均匀化以不引起由于熔融玻璃的温度分布而导致的对流。因此，不需要像以往那样为了促进由于熔融玻璃的温度分布而导致的对流，以构成熔解槽101的耐火物的溶出为代价对熔融玻璃进行局部地过度地高温加热。由此，容易成为玻璃失透的原因的ZrO2难以从熔解槽101的与熔融玻璃MG接触的内壁溶出。因此，本实施方式的制造方法适合由成分中含有在耐腐蚀性上优秀的ZrO2的耐火物构成熔解槽101的内壁的情况。以下，从玻璃组成的观点出发，对本实施方式的效果进行说明。在本实施方式中制造出的玻璃基板的组成由铝硅酸盐玻璃构成，能够含有50质量％以上的SiO2 (二氧化硅)。通过对具有该组成的铝硅酸盐玻璃应用本实施方式的制造方法，与以往相比能够有效地抑制玻璃组成的不均。在本实施方式中制造出的玻璃基板的组成能够含有50质量％以上的SiO2 ，进一步能够含有60质量％以上的Si02。通过对具有这些组成的铝硅酸盐玻璃应用本实施方式的制造方法，能够比以往更有效地抑制玻璃组成的不均。即使是含有50质量％以上的SiO2且容易产生富含二氧化硅的异质料的玻璃组成，由于熔融玻璃MG以不产生由于温度分布而导致的对流的方式熔解，所以能够防止富含二氧化硅的异质料从流出口 104a流出。另外，由于以在液面IOlc始终存在一定厚度的玻璃原料的方式投入玻璃原料，所以防止SiO2有熔解残余，从而不易生成图9所示的来自SiO2的异质料120。
在将含有50质量％以上的SiO2的熔融玻璃MG的、粘性高的玻璃组成应用于玻璃基板，并如以往那样促进熔融玻璃的对流的情况下，存在如下情况:构成熔解槽的耐火物所含有的ZrO2 (氧化锆)溶出到熔融玻璃中，从而成为玻璃失透的原因。但是，本实施方式以不引起由于熔融玻璃MG的温度分布而导致的对流的方式，使下层的熔融玻璃MG的温度分布均匀化，因此不需要如以往那样对熔融玻璃进行过度地高温加热。因此，能够防止从熔解槽101的耐火物中溶出ZrO2 (氧化锆)。此外，SiO2在玻璃组成中的含有率的上限为例如70质量％。另外，应用了合计能够含有60质量％以上的SiOjP Al2O3并具有该组成的铝硅酸盐玻璃的本实施方式的制造方法，与以往相比，能够有效地抑制玻璃组成的不均。而且，合计能够含有65质量％以上的SiO2和Al2O3，进一步合计能够含有70质量％以上的SiO2和
Al2O3U即使是合计含有60质量％以上的SiO2和Al2O3且容易形成富含二氧化硅的异质料120的玻璃组成，由于熔融玻璃以不产生因温度分布导致的对流的方式熔解，所以能够防止富含二氧化硅的异质料从流出口 104a流出。另外，由于以在液面IOlc始终存在一定厚度的玻璃原料的方式投入玻璃原料，所以防止SiO2有熔解残余，从而不易产生图9所示的来自SiO2的异质料120。在将合计含有60质量％以上的SiO2和Al2O3的熔融玻璃MG的粘性高的玻璃组成应用于玻璃基板，并如以往那样促进熔融玻璃的对流的情况下，存在如下情况:构成熔解槽的耐火物所含有的ZrO2 (氧化锆)溶出到熔融玻璃，从而成为玻璃失透的原因。但是，本实施方式以不引起由于熔融玻璃MG的温度分布而导致的对流的方式，使下层的熔融玻璃MG的温度分布均匀化，因此不需要如以往那样对熔融玻璃进行局部地过度地高温加热。因此，能够防止ZrO2 (氧化锆)从熔解槽101的耐火物中溶出。此外，在玻璃组成中，SiO2和Al2O3的合计的含有率上限为例如95质量％。另外，玻璃基板优选由铝硼硅酸盐玻璃构成。与SiO2相比，B2O3 (氧化硼)在低温下熔解，而且使SiO2的熔解温度降低。因此，在SiO2的含有率高的玻璃组成中，使玻璃组成含有B2O3在使异质料120 (参照图9)难以产生这一点上有效。玻璃基板的玻璃组成可以应用如下组成。如下所示的组成的含有率以质量％表示。优选含有如下组成的无碱玻璃:SiO2:50 70%、B2O3:5 18%、Al2O3:0 25%、MgO:0 10%、CaO:0 20%、SrO:0 20%、BaO:0 10%、RO:5 20% (其中，R是从Mg、Ca、Sr以及Ba中选择的至少一种，是玻璃基板含有的物质)。另外，作为玻璃基板的组成，能够应用以下的组成。也同样优选含有如下组成的无碱玻璃:SiO2:50 70%、B2O3:1 10%、Al2O3:0 25%、MgO:0 10%、CaO:0 20%、SrO:0 20%、BaO:0 10%、R0:5 30% (其中，R 是 Mg、Ca、Sr 以及 Ba 的总量)。另外，本实施方式中为无碱玻璃，但玻璃板也可以是含有微量碱金属的微量含碱玻璃。在含有碱金属的情况下，优选含有R’20的总量为0.10%以上且0.5%以下，更优选为
0.20%以上且0.5%以下(其中，R’是选自L1、Na以及K中的至少I种，并且是玻璃基板所含有的物质)。另外，为了容易地进行玻璃的熔解，从使电阻率降低的观点出发，进一步优选为玻璃中的氧化铁的含有量为0.01% 0.2%。另外，优选为实质上不含有As2OpSb2O3以及PbO。
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本实施方式的制造方法能够有效地应用于液晶显示装置用玻璃基板。为了抑制玻璃基板的热膨胀，并且，不使形成于玻璃基板的TFT (Thin Film Transistor，薄膜晶体管)的特性降低，如上所述，液晶显示装置用玻璃基板优选在玻璃组成中不含碱金属成分(L1、Na和K)，或即使含有也是微量的。但是，在不含碱金属成分(L1、Na和K),或即使含有也是微量的情况下，由于熔融玻璃MG的高温粘性变高，所以，为了产生较强的热涌动，需要对熔融玻璃进行局部地高温加热。对此，在本实施方式中，向熔融玻璃MG的液面IOlc的大致整个面投入玻璃原料，而且，将熔融玻璃MG的温度调整为不产生熔融玻璃MG的对流。因此，不需要像以往那样为了形成熔融玻璃的温度分布而对熔融玻璃进行局部地高温加热。因此，本实施方式的制造方法不像以往那样使熔融玻璃的温度在局部过高，在这一点上，本实施方式的制造方法优选适用于液晶显示装置用玻璃基板。此外，玻璃原料含有0.01 0.5质量％的SnO2 (氧化锡)作为澄清剂，这一方面降低了环境负荷，另一方面发挥了高效的澄清效果，在这一点上是优选的。在本实施方式中，从降低环境负荷的观点出发，使用SnO2作为澄清剂，但为了使SnO2的澄清作用有效地发挥功能，优选不使熔解温度过高。 在本实施方式中，无需使熔融玻璃MG的温度像以往公知的制造方法那样，为了加强热涌动而对熔融玻璃局部地过度加热。因此，除了能够防止ZrO2 (氧化锆)从熔解槽101的耐火物中溶出之外，还能够有效地发挥SnO2的澄清作用。另外，在本实施方式中，为了使熔融玻璃MG的下层的温度在熔解槽101内更有效地均匀化，优选在熔解槽101的外侧侧壁的设有电极114的部分的周围设置保温材料。作为保温材料，使用例如将玻璃棉或陶瓷纤维等绝热材料固定为板状的板部件等。由此，能够防止从熔解槽101的外侧侧壁散热，使熔融玻璃MG的温度在熔解槽101内更有效地均匀化，从而能够进一步减少熔融玻璃MG的对流。以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式。在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行结构的添加、省略、置换以及其他变更。本发明不由前述的说明所限定，仅由附加的权利要求的范围限定。另外，上述实施方式包括以下内容。(I) 一种玻璃基板的制造方法，玻璃基板的制造方法包括在熔解槽中熔解玻璃原料的熔解工序。在所述熔解工序中，通过向储存于熔解槽的熔融玻璃的液面的大致整个面投入玻璃原料，来制作出包括液面的表层的温度均匀化的熔融玻璃。使所述熔融玻璃从流出口朝向后续工序流动，所述流出口设于所述熔解槽的内侧侧壁中的朝向第一方向的内侧侧壁的底部。当所述熔融玻璃流动时，对在熔融玻璃的深度方向上位于比所述表层靠下方的位置的所述熔融玻璃的下层的温度进行调整，并且为了避免在所述下层产生由于所述熔融玻璃的温度分布而导致的对流，至少调整对位于所述熔解槽的所述第一方向的两端部的熔融玻璃赋予的热量，从而使所述下层的熔融玻璃沿所述第一方向的温度分布均匀化，并且使所述熔融玻璃从所述流出口流向所述后续工序。(2)在(I)的玻璃基板 的制造方法中，为了使所述下层的所述温度分布均匀化，在所述熔解槽的平行于所述第一方向的内侧侧壁中，在所述深度方向的与所述下层对应的部分，设有多对电极，所述多对电极使电流沿平行于液面的方向流动并对位于所述下层的熔融玻璃通电加热。所述多对电极中的各对电极朝向与所述第一方向正交的方向相互对置。(3)在(2)的玻璃基板的制造方法中，对于向所述多对电极供给的电力，向位于所述第一方向的所述熔解槽的两侧的电极供给的电力，比向所述第一方向的所述熔解槽的位于所述第一方向的中央部的电极供给的电力高。(4)在(I) (3)中任意一项的玻璃基板的制造方法中，所述熔解槽的与所述熔融玻璃接触的内侧侧壁由成分中含有氧化锆的耐火物构成。(5)在(I) (3)中任意一项的玻璃基板的制造方法中，所述熔融玻璃在IO2 5泊的温度为1300°C以上。(6)在(I) (3)中任意一项的玻璃基板的制造方法中,所述制造出的玻璃基板由硅铝酸盐玻璃构成，并且含有50质量％以上的Si02。(7)在(6)的玻璃基板的制造方法中，所述制造出的玻璃基板由铝硅酸盐玻璃构成，并且合计含有60质量％以上的SiO2和Al2O315(8)在(I) (7)中任意一项的玻璃基板的制造方法中,所述制造出的玻璃基板由无碱玻璃或微量含碱玻璃构成。(9)在(I) (8)中任意一项的玻璃基板的制造方法中，所述熔融玻璃在1500°C的电阻率为180 Ω.cm以上。(10)在(I) (9)中任意一项的玻璃基板的制造方法中，在所述玻璃原料中添加有氧化锡作为澄清剂。(11)在(2)的玻璃基板的制造方法中，在所述熔解槽的外侧侧壁的设有所述多对电极的部分的周围设有保温材料。标号说明
100:熔解装置；101:熔解槽；101a:液槽；101b:上部空间；IOlc:液面；IOld:料斗；IOlf:原料投入窗；102:澄清槽；103:搅拌槽；103a:搅拌器；104、105、106:玻璃供给管；110:内壁;110a、110b、110c、110d:内壁；IlOe:底面；·112:燃烧器；114:电极;116:控制单元；118:计算机；120:异质料；200:成型装置；210:成型体；300:切割装置。
权利要求
1.一种玻璃基板的制造方法，其特征在于，所述玻璃基板的制造方法包括将玻璃的原料熔解而生成熔融玻璃的熔解工序，所述熔解工序包括:将所述熔融玻璃配置于一对电极间并施加电压，从而使电流在所述熔融玻璃中流过并广生焦耳热的工序；测定所述电流的值和所述电压的值并计算所述熔融玻璃的电阻率的工序；以及基于所述计算出的电阻率对所述焦耳热进行控制的工序。
2.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法，其中，在所述熔解工序中，使用多对的所述一对电极，并对每所述一对电极设定所述电流流过的区域，在计算所述电阻率的工序中，计算每个所述区域的所述电阻率，在控制所述焦耳热的工序中，控制每个所述区域的所述焦耳热。
3.根据权利要求1所述的玻璃基板的制造方法，其中，所述熔解工序具有取得所述熔融玻璃的温度与所述熔融玻璃的电阻率之间的相关关系的预备工序，控制所述焦耳热的工序包括:设定所述熔融玻璃的 目标温度的工序；基于所述相关关系和所述计算出的电阻率，计算所述熔融玻璃的温度的工序；以及基于对所述计算出的温度与所述目标温度进行比较的结果，控制在所述熔融玻璃产生的焦耳热的工序。
4.根据权利要求3所述的玻璃基板的制造方法，其中，在所述熔解工序中，使用多对的所述一对电极，并对每所述一对电极设定所述电流流过的区域，在计算所述电阻率的工序中，计算每个所述区域的所述电阻率，并且，在计算所述温度的工序中，计算每个所述区域的所述温度，在控制所述焦耳热的工序中，控制每个所述区域的所述焦耳热。
5.根据权利要求3或4所述的玻璃基板的制造方法，其中，控制所述焦耳热的工序包括:求出以将所述计算出的温度维持在所述目标温度的方式使所述熔融玻璃产生焦耳热的所述电流值，并将该电流值设定为目标电流值的工序；以及以将所述电流值维持在所述目标电流值的方式控制所述电压的工序。
6.根据权利要求3至5中任意一项所述的玻璃基板的制造方法，其中，在所述预备工序中，设所述温度为T，设所述电阻率为P，求出表示所述相关关系的以下算式中的常数a和b:T (0C ) = a / (log ( P ) + b) - 273.15...(I)在计算所述温度的工序中，将所述电阻率P代入所述算式(I)中来计算所述温度T。
7.根据权利要求2或4所述的玻璃基板的制造方法，其中，所述一对电极以横穿所述熔融玻璃的从上游向下游的流动方向的方式相互对置地配置于所述熔融玻璃的两侧，所述多对电极以在所述流动方向上相互隔开间隔的方式配置，所述区域的边界设定为通过在所述流动方向上相邻的所述电极的中间点。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的玻璃基板的制造方法，其中，在计算所述电阻率的工序中，设所述电流值为I，设所述电压为E，设所述熔融玻璃的供所述电流流过的截面积为S，设所述一对电极之间的距离为L，设所述电阻率为P，基于表示它们的关系的算式P=E/IXS/L...(2)，计算所述电阻率P。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的玻璃基板的制造方法，其中，在所述熔解工序中，以覆盖所述熔融玻璃的液面的方式分散投入所述原料。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的玻璃基板的制造方法，其中，所述电极为氧化锡电极。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的玻璃基板的制造方法，其中，在所述溶解工序后具有: 澄清所述熔融玻璃的工序；以及将所述熔融玻璃成型为玻璃基板的工序，在钼金或钼合金制的容器的内部进行澄清所述熔融玻璃的工序。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的玻璃基板的制造方法，其中，所述玻璃基板是平板显示器用的玻璃基板。
全文摘要
一种玻璃基板的制造方法，解决在熔融玻璃的通电加热中以往的温度测定构件的劣化等问题，并将熔融玻璃的粘度和对流维持在期望的状态。包括将熔融玻璃配置于一对电极间并施加电压，从而使电流在熔融玻璃中流过并产生焦耳热的工序；对电流的值和电压的值进行测定并计算熔融玻璃的电阻率的工序；以及基于算出的电阻率对焦耳热进行控制的工序。
文档编号C03B5/027GK103080025SQ201280002624
公开日2013年5月1日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年3月31日
发明者村上次伸, 君岛哲郎, 日冲宣之, 藤本慎吾 申请人:安瀚视特控股株式会社, 安瀚视特韩国有限公司, 安瀚视特股份有限公司