玻璃基板的制造方法及玻璃基板的制造装置与流程

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玻璃基板的制造方法及玻璃基板的制造装置与流程

本发明涉及一种玻璃基板的制造方法及玻璃基板的制造装置。



背景技术:

所谓溢流下拉法是指如下方法:(1)将熔融玻璃供给至在上部形成着熔融玻璃的供给槽且具有楔形的截面的成形装置(成形体),(2)将从供给槽溢出的熔融玻璃引导至成形装置中的相当于所述楔形的双方的侧面的一对壁面,并使熔融玻璃沿着该壁面流下,(3)使沿着各壁面流下的熔融玻璃在成形装置的下端融合而连续地成形为玻璃片(玻璃带)。所获得的玻璃片然后经过厚度的调整、缓冷等步骤被切断为所期望的尺寸,成为玻璃基板。溢流下拉法适合制造大面积且较薄的玻璃基板,例如液晶显示器、有机el(electroluminescence,电激发光)显示器、等离子显示器等平板显示器(fpd)中所使用的玻璃基板。

有时在成形装置中的两端部,更具体来说,熔融玻璃流下的壁面的熔融玻璃的宽度方向的双方的端部,以从该端部的壁面突出的方式设置互相对向地形成的一对导件。通过配置导件,限制沿着壁面流下的熔融玻璃的宽度。在专利文献1中,公开了具备具有特定的形状的导件的成形装置。在专利文献1中记载了如下情况:利用该成形装置,在熔融玻璃的粘度相对较高的情况下能够成形两端部(耳部)的形状稳定的玻璃片。

在专利文献2中,公开了防止玻璃片的端部的形状不良的技术。更具体来说,在专利文献2中公开了如下技术:在成形装置的下端与位于距该装置最近的位置的玻璃片的搬送辊之间的空间配置加热器,利用该加热器一面将刚融合后的玻璃片的端部局部地加热一面实施玻璃片的成形及搬送。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2010-189220号公报

[专利文献2]日本专利特开2010-215428号公报



技术实现要素:

[发明所要解决的问题]

在溢流下拉法中,使用具备所述导件的成形装置的情况下,存在如下问题:如果想要成形液相粘度较小的玻璃,那么沿着导件附近流下的熔融玻璃容易产生失透,也就是说,已经成形的玻璃片中的宽度方向的端部(以下,将“宽度方向的端部”简称为“端部”)容易产生失透。在专利文献1中,并无与此种玻璃片端部的失透相关的记载。在专利文献2中记载了如下情况:通过利用配置在成形装置的下端与位于比成形装置靠下游侧的搬送辊之间的加热器来加热导件下端,所以能够防止仅导件下端附近的熔融玻璃长期停留在容易产生失透的温度区域。然而,在专利文献2的技术中,利用所述加热器加热的仅为导件的下端,未必能够充分抑制沿着导件附近流下的熔融玻璃的失透。尤其,在构成熔融玻璃的玻璃组合物的液相粘度较小的情况下,难以抑制已经成形的玻璃片的端部失透。作为液相粘度较小的玻璃组合物,例如,可列举为了使热收缩率变小而使应变点上升的低温多晶硅(ltps:lowtemperaturepoly-silicon)用玻璃组合物。

因此,本发明为利用溢流下拉法而进行的玻璃基板的制造方法及制造装置,目的在于提供如下玻璃基板的制造方法及玻璃基板的制造装置:抑制已经成形的玻璃片的端部失透的效果较高,即便构成熔融玻璃的玻璃组合物的液相粘度较小,也能获得抑制该端部失透的效果。

[解决问题的技术手段]

本发明的一形态是一种玻璃基板的制造方法,其特征在于:具有成形步骤,在其中使用成形体利用溢流下拉法成形玻璃片,所述成形体具备上表面及一对壁面,所述上表面形成着供给熔融玻璃的供给槽,所述壁面引导从所述供给槽的两侧溢出并从所述上表面流下的熔融玻璃,使其在下端融合而形成玻璃片。

构成所述熔融玻璃的玻璃组合物的液相粘度为80000dpa·s以上且100000dpa·s以下。

在所述成形步骤中,

将熔融玻璃的粘度为25000dpa·s以上且35000dpa·s以下的熔融玻璃供给至所述供给槽,

利用一对导件,一面限制该熔融玻璃的宽度,一面使所述熔融玻璃沿着所述壁面流下,所述导件以从所述成形体的上表面到达所述下端,在所述壁面的宽度方向的双方的端部从该端部突出的方式互相对向地形成,

相较沿着所述壁面中所述宽度方向的两侧的端部之间的内侧部分流下的熔融玻璃,加大提供给沿着所述端部流下的熔融玻璃的加热量,由此以所述下端的熔融玻璃的粘度成为40000dpa·s以上且未达80000dpa·s的方式进行加热。

在所述成形步骤中,优选为以沿着所述端部流下的熔融玻璃的温度,从所述成形体的所述上表面到达所述下端为止,比所述液相温度高出10℃~150℃的方式,沿着所述导件加热沿着所述端部流下的熔融玻璃。

在所述成形步骤中,优选为利用设置在与所述一对导件及所述壁面对向的位置的加热装置,以所述熔融玻璃的温度沿着所述壁面的宽度方向变得均匀的方式,加热沿着所述壁面流下的熔融玻璃。

优选为所述成形体的下端为将所述一对壁面彼此连接的直线状的棱线,

所述成形体中,所述导件距所述壁面的高度为,越靠所述下端变得越低,且在所述棱线的位置为零。

本发明的另一形态是一种玻璃基板的制造装置,使用成形体利用溢流下拉法成形玻璃片。

该制造装置的所述成形体具备:

供给槽,供给熔融玻璃;

上表面,形成着所述供给槽;

一对壁面,引导从所述供给槽的两侧溢出并从所述上表面流下的熔融玻璃,使其在下端融合而形成玻璃片;及

一对导件,以从所述成形体的上表面到达所述下端为止,在所述壁面的宽度方向的双方的所述壁面的端部,从该端部突出的方式,相互对向地形成,一面限制该熔融玻璃的宽度,一面使所述熔融玻璃沿着所述壁面流下。

所述供给槽构成为,其中由液相粘度为80000dpa·s以上且100000dpa·s以下的玻璃组合物构成的熔融玻璃,以所述熔融玻璃的粘度为25000dpa·s以上且35000dpa·s以下的状态流动。

此外,所述制造装置具备加热装置,该加热装置相较沿着所述壁面中所述宽度方向的两侧端部间的内侧部分流下的熔融玻璃,加大提供给沿着所述端部流下的熔融玻璃的加热量,由此以所述下端的熔融玻璃的粘度成为40000dpa·s以上且未达80000dpa·s的方式进行加热。

[发明的效果]

根据所述形态的玻璃基板的制造方法及玻璃基板的制造装置,抑制已经成形的玻璃片的端部失透的效果较高,即便构成熔融玻璃的玻璃组合物的液相粘度较小,也能获得抑制该端部失透的效果。

附图说明

图1是表示本实施方式的制造方法的一例的流程的图。

图2是本实施方式的玻璃基板的制造装置的一例的概略图。

图3是表示本实施方式的制造方法中能够使用的成形体的一例的示意图。

图4是表示使用图3所示的装置的本实施方式的制造方法的一例的示意图。

图5是表示在本实施方式的制造方法中,对熔融玻璃中的导件附近的部分进行加热的加热装置的一例的示意图。

具体实施方式

以下,对本发明的玻璃基板的制造方法进行说明。

(玻璃基板的制造方法的整体概要)

图1是表示本实施方式的玻璃基板的制造方法的步骤的一例的图。玻璃基板的制造方法主要具有熔解步骤(st1)、澄清步骤(st2)、均质化步骤(st3)、供给步骤(st4)、成形步骤(st5)、缓冷步骤(st6)、及切断步骤(st7)。另外,也可以具有研削步骤、研磨步骤、洗净步骤、检查步骤、捆包步骤等。所制造出的玻璃基板根据需要在捆包步骤中积层,被搬送至购入方的业者。

在熔解步骤(st1)中,通过将玻璃原料加热而制作熔融玻璃。

在澄清步骤(st2)中,通过使熔融玻璃升温,产生包含熔融玻璃中所含的氧、co2或者so2的气泡。该气泡吸收由熔融玻璃中包含的澄清剂(氧化锡等)的还原反应而产生的氧后成长,上浮至熔融玻璃的液面并释放。然后,在澄清步骤中,通过使熔融玻璃的温度降低,由澄清剂的还原反应所获得的还原物质进行氧化反应。由此,残留在熔融玻璃的气泡中的氧等气体成分被再吸收至熔融玻璃中,气泡消失。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。

此外,澄清步骤也可以使用减压脱泡方式,使熔融玻璃中存在的气泡在减压环境气体下成长并脱泡。减压脱泡方式因不使用澄清剂而有效。然而,减压脱泡方式有装置复杂化及大型化的问题。因此,优选采用使用澄清剂使熔融玻璃温度上升的澄清方法。

在均质化步骤(st3)中,通过使用搅拌器搅拌熔融玻璃,而进行玻璃成分的均质化。由此,能够降低作为脉理等的原因的玻璃的组成不均。均质化步骤是在下述搅拌槽中进行。

在供给步骤(st4)中,将已经搅拌的熔融玻璃供给至成形装置。

成形步骤(st5)及缓冷步骤(st6)是在成形装置中进行。

在成形步骤(st5)中,将熔融玻璃成形为玻璃片,而制作玻璃片液流(flow)。成形时使用溢流下拉法。

在缓冷步骤(st6)中,将成形后流动的玻璃片以成为所期望的厚度、不产生内部应变的方式,且不产生翘曲的方式进行冷却。

在切断步骤(st7)中,通过将缓冷后的玻璃片切断为特定的长度,获得板状的玻璃基板。经切断的玻璃基板进而被切断为特定尺寸,制作目标尺寸的玻璃基板。

图2是进行本实施方式中的熔解步骤(st1)~切断步骤(st8)的玻璃基板的制造装置的概略图。如图2所示,玻璃基板的制造装置主要具有熔解装置100、成形装置200、及切断装置300。熔解装置100具有熔解槽101、澄清管120、搅拌槽103、移送管104、105、及玻璃供给管106。

在图2所示的熔解槽101中设置着未图示的燃烧器等加热机构。向熔解槽中投入添加了澄清剂的玻璃原料,进行熔解步骤(st1)。在熔解槽101中熔融的熔融玻璃mg经由移送管104而供给至澄清管102。

在澄清管120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的澄清步骤(st2)。具体来说,通过使澄清管102内的熔融玻璃mg升温,包含在熔融玻璃mg中的含有氧、co2或者so2的气泡,吸收由澄清剂的还原反应而产生的氧后成长,上浮至熔融玻璃mg的液面后释放至气相空间。然后,通过使熔融玻璃mg的温度降低,由澄清剂的还原反应所获得的还原物质进行氧化反应。由此,残留在熔融玻璃mg中的气泡中的氧等气体成分被再吸收至熔融玻璃mg中,气泡消失。澄清后的熔融玻璃mg经由移送管105而供给至搅拌槽103。

在搅拌槽103中,利用搅拌棒103a搅拌熔融玻璃mg而进行均质化步骤(st3)。在搅拌槽103中被均质化的熔融玻璃mg经由玻璃供给管106而供给至成形装置200(供给步骤st4)。

在成形装置200中,利用溢流下拉法,从熔融玻璃mg成形玻璃片sg(成形步骤st5),并进行缓冷(缓冷步骤st6)。

在切断装置300中,形成从玻璃片sg切出的板状的玻璃基板(切断步骤st7)。

(成形体的构成)

接着,参照图3、图4,对成形装置200所具备的成形体1的构成进行说明。图3表示本实施方式的制造方法中能够使用的成形体1的一例,图4表示使用图3所示的成形体1的本实施方式的制造方法的一例。成形体1形成特定的截面,为在一方向上延伸的长条形状。本说明书中,将沿着成形体1的长边延伸的方向称为宽度方向。成形体1具备:上表面3,形成着供给熔融玻璃的供给槽2;一对壁面5,引导从供给槽2的两侧溢出后从上表面3的两端部3a、3b流下的熔融玻璃,使其在成形体1的下端4融合而形成玻璃片sg(在图3、4中仅图示了一个壁面);及一对导件6a、6b,形成在壁面5的宽度方向的双方的端部5a、5b。导件6a、6b分别以从端部5a、5b的壁面5突出,导件6a、6b互相对向地形成。从供给槽2溢出的熔融玻璃沿着一对壁面5分别流下。壁面5具有:垂直壁面,从供给槽2溢出的熔融玻璃向铅垂方向流下;及倾斜壁面,将沿着垂直壁面流下的熔融玻璃导向成形体1的下端4,且与垂直壁面连接。沿着壁面5流下的熔融玻璃的一对液流在成形体1的下端4合流,互相融合。此时,利用导件6a、6b,限制沿着壁面5流下的熔融玻璃的宽度,例如连续形成宽度方向的厚度均匀性较高的玻璃片sg。成形体1的下端4形成着将一对壁面5彼此(倾斜壁面彼此)连接的直线状的棱线。图3、4所示的符号2a为供给槽2的底面2a,图3所示的符号7为供给至供给槽2的熔融玻璃的液面7。

如图3所示,在导件6a、6b的各者的附近,以从成形体1的上表面3侧朝向下端4侧延伸的方式配置着加热装置8,包含成形体1中的图3未表示的一侧在内(在该侧与图3所示的一侧相同地也配置着加热装置8),沿着一对壁面5流下的熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分及沿着壁面5流下的熔融玻璃mg由该加热装置8加热。该加热是以如下方式沿着导件6a、6b进行,即,沿着壁面5流下的熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的粘度从成形体1的上表面3到达下端4为止(熔融玻璃的该部分从成形体1的上表面3流下到达下端4为止),未达构成该熔融玻璃mg的玻璃组合物的液相粘度(以下,也简称为“液相粘度”)。

在利用使用具备导件6a、6b的成形体1的溢流下拉法而进行的玻璃片sg的成形(及将该玻璃片sg冷却后获得的玻璃基板的制造)中,容易在导件6a、6b附近,也就是说成形的玻璃片sg的端部(图3所示的符号50a)产生失透。认为该情况是由于:收容成形体1的成形炉为了在成形体1的下端使熔融玻璃mg变成适于成形的粘度,通常设定为不仅顾及玻璃片sg的成形且顾及熔融玻璃mg的冷却的温度,即比熔融玻璃mg低的温度,所以导件6a、6b会夺取热,使得导件6a、6b附近的熔融玻璃mg的温度容易比熔融玻璃mg中的其他部分的温度低;及由于此种温度降低及接触导件6a、6b引起的物理阻力,导件6a、6b附近的熔融玻璃mg的流下速度容易比熔融玻璃mg中的其他部分低,从接触导件6a、6b到离开成形体1为止需要长时间;等理由产生。

根据专利文献2(日本专利特开2010-215428号公报)的技术,存在能够抑制在导件下端产生失透的可能性。然而,在专利文献2的技术中,难以抑制在比导件的下端靠上游的区域,尤其在熔融玻璃与导件接触后开始冷却的初期所产生的失透,且无法利用导件的下端的加热消除一次产生的失透。另外,在利用适合对fpd的玻璃基板使用的无碱玻璃、微量含有碱的玻璃等的液相温度较高、液相粘度较小的玻璃组合物、例如本实施方式的制造方法中所使用的液相粘度为80000dpa·s以上且100000dpa·s以下、液相温度为1200℃~1220℃的范围的玻璃组合物,成形玻璃片时,此种失透特别容易产生。

在本实施方式的制造方法中,以沿着成形体1的壁面5流下的熔融玻璃中的导件6a、6b附近的部分的粘度,从成形体1的上表面3到达下端4为止,保持未达液相粘度的方式(以该部分的温度从成形体1的上表面3到达下端4为止成为液相温度以上的方式),沿着导件6a、6b加热熔融玻璃中的该部分。由此,获得抑制熔融玻璃的导件6a、6b附近的部分(熔融玻璃mg的宽度方向的两端部)的失透的较高效果,即便在具有构成熔融玻璃mg的玻璃组合物为80000dpa·s以上且100000dpa·s以下的较小的液相粘度,且具有1200℃~1220℃的范围的液相温度的情况下,也能抑制该端部的失透产生。

在本说明书中,所谓液相温度,是指熔融体与结晶的初相之间的平衡温度,若为该温度以上则不存在结晶,所谓液相粘度,是指玻璃成为所述液相温度的粘度。

在本实施方式的制造方法中,成形装置200中流动玻璃组合物的液相粘度为80000dpa·s以上且100000dpa·s以下的熔融玻璃mg。这种情况下,构成为以经由玻璃供给管106将熔融玻璃mg供给至成形装置200(成形体1的供给槽2)时的熔融玻璃的粘度为20000dpa·s以上且未达40000dpa·s的方式,制造装置控制熔融玻璃mg的温度,此外,构成为以粘度变成25000dpa·s以上且35000dpa·s以下的方式,制造装置控制熔融玻璃mg的温度。如果使供给至成形体1的供给槽2的熔融玻璃的粘度变低,也就是说,使熔融玻璃mg的温度变高,那么也产生如下问题:成形体1的蠕变现象变得明显,从成形开始随着时间经过而玻璃片sg的中央部下垂等。另一方面,如果使供给至成形体1的供给槽2的熔融玻璃mg的粘度变高,也就是说,使熔融玻璃mg的温度变低,那么容易在成形步骤中产生失透。因此,必须将能够防止失透产生且能够抑制成形体1的蠕变现象的熔融玻璃mg供给至成形体1。在构成熔融玻璃mg的玻璃组合物的液相粘度为80000dpa·s以上且100000dpa·s以下的情况下,为了在由成形体1成形的熔融玻璃mg的粘度最高的成形体1的下端防止失透,以使熔融玻璃mg的粘度未达80000dpa·s的方式控制熔融玻璃的粘度。为了抑制成形体1的蠕变现象,使供给至成形体1的供给槽2的熔融玻璃mg的粘度变高,且在成形体1的下端将熔融玻璃的粘度未达80000dpa·s的熔融玻璃供给至成形体1的供给槽2。在本实施方式的制造方法中,供给至成形体1的供给槽2的熔融玻璃mg的粘度是下限为20000dpa·s至25000dpa·s,上限为35000dpa·s至40000dpa·s。

在本实施方式的制造方法中,优选为以沿着成形体1的壁面5流下的熔融玻璃中的导件6a、6b附近的部分的温度,从成形体1的上表面3到达下端4为止,温度比液相温度高出10℃以上的方式加热该部分,更优选为以温度比液相温度高出15℃以上的温度的方式加热该部分。在这些情况下,更确实地抑制成形的玻璃片的端部的失透产生。具体的液相温度根据玻璃组合物的组成而不同。

在本实施方式的制造方法中,在成形步骤中,优选为以沿着成形体1的壁面5流下的熔融玻璃中的导件6a、6b附近的部分(沿着端部流下的熔融玻璃mg)的温度,从成形体1的上表面3到达下端4为止,比液相温度高出10℃~150℃的方式(以成为比液相温度高出10℃以上,在液相温度上增加150℃的温度以下的方式),沿着导件6a、6b而加热该部分。由此,能够抑制成形体1的变形及成形后的玻璃片sg中的宽度方向的收缩。更优选为以沿着成形体1的壁面5流下的熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的温度,从成形体1的上表面3到达下端4为止,比液相温度高出15℃~100℃的方式,沿着导件而加热该部分。

配合熔融玻璃从成形体1离开后的端部的急冷(玻璃片sg端部的急冷),更确实地抑制该端部的失透产生。

根据本实施方式的制造方法,并非加热沿着成形体1的壁面5流下的方向上的熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分,而是以该部分的温度从成形体1的上表面3到达下端4为止,比液相温度足够高的方式,将沿着成形体1流下的熔融玻璃mg整体的温度设为比液相温度足够高的温度,理论上来说由此也能抑制失透。然而,在制造液相温度较高的玻璃的情况下,实际上无法将此种方法应用于溢流下拉法。原因在于,存在对由溢流下拉法进行的玻璃片的成形适当的熔融玻璃的粘度(为了不产生如下所述的玻璃片的松弛或玻璃片的宽度的收缩的问题,成形体1的下端的熔融玻璃的粘度优选为40000dpa·s以上,更优选为70000dpa·s以上)。如果以熔融玻璃中的导件附近的部分的温度比液相温度足够高的方式,将沿着成形体1流下的熔融玻璃整体的温度设为比液相温度足够高的温度,或者如果在成形体1的下端过度地进行加热,那么存在成形体1的下端的熔融玻璃mg的粘度成为小于所述适当的范围的可能性。于是,产生如下问题:离开成形体1之后的玻璃片sg的粘度无法充分上升,玻璃片以配置在成形体1的下游侧的搬送辊的拉伸速度以上的速度落下而在该辊上玻璃片sg松弛,或玻璃片sg的宽度收缩。另外,也产生如下问题:成形体1的温度越高,则成形体1的蠕变现象越明显,从成形开始随着时间的经过而玻璃片sg的中央部下垂等问题。

相对于此,还考虑增加缓冷步骤中搬送辊对玻璃片sg的拉伸速度的方法,但如果考虑作为玻璃基板所期望的厚度及成形后的缓冷步骤中所实施的玻璃片sg的温度控制,那么搬送辊的拉伸速度的增加存在极限(如果考虑缓冷步骤中所实施的玻璃片的温度控制,那么玻璃片的搬送速度优选为50~500m/小时,优选为100~400m/小时,优选为120~300m/小时)。所以,成形的玻璃片的宽度容易收缩,无法确保作为玻璃基板的产品宽度。另外,如果蠕变现象变得明显,那么所制造的玻璃基板的板厚的均匀性会降低。

在本实施方式的制造方法中,并非使沿着成形体1的壁面5流下的熔融玻璃mg整体的温度在熔融玻璃mg的流动方向及宽度方向都一律地上升,使熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的温度设为液相温度以上。通过将特别容易产生失透的熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的温度从成形体1的上表面3到达下端4为止设为液相温度以上,也就是说通过对沿着成形体1的壁面5流下的熔融玻璃mg的宽度方向的局部加热,能够抑制熔融玻璃mg整体及成形体1整体过热,且使该部分的粘度从成形体1的上表面3到达下端4为止未达液相粘度,能够抑制产生在玻璃片的端部失透。

在本实施方式的制造方法中沿着导件6a、6b而加热熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的方法只要能够保持该部分的粘度从成形体1的上表面3到达下端4为止未达液相粘度,则并不限定。

如图4所示,加热方法的一例为利用加热装置8从导件6a加热到导件6b,所述加热装置8以从成形体1的上表面3侧延伸至下端4侧的方式配置。根据该方法,能够从导件6a到导件6b,相对简便地进行沿着壁面5流下的熔融玻璃mg的加热的控制。加热装置8设置在与一对导件6a、6b及壁面5对向的位置,且以使熔融玻璃mg的温度沿着壁面5的宽度方向均匀的方式加热沿着壁面5流下的熔融玻璃mg。通过以使熔融玻璃mg的温度沿着壁面5的宽度方向均匀的方式加热熔融玻璃mg,能够实现所成形的玻璃片的板厚的均匀性。

在本实施方式的制造方法中,沿着导件6a、6b附近流下的熔融玻璃mg的粘度容易变高,在成形体1的下端4的导件6a、6b附近,熔融玻璃mg的粘度容易变得最高。因此,以与沿着导件6a、6b附近流下的熔融玻璃对向的区域8a的温度,比与在导件6a与导件6b之间沿着壁面5流下的熔融玻璃对向的区域8b的温度高的方式,设定加热熔融玻璃mg的加热装置8的设定温度。也就是说,相较沿着与区域8b大体对向的壁面5的部分(宽度方向两侧的端部间的内侧部分)流下的熔融玻璃mg,加大提供给沿着与区域8a大体对向的导件6a、6b附近的壁面5的部分(壁面5的端部)流下的熔融玻璃mg的加热量。这样,通过使加热装置8的区域8b的设定温度比加热装置8的区域8a的设定温度高,以成形体1的下端4中的熔融玻璃mg的粘度成为40000dpa·s以上且未达80000dpa·s的方式进行加热。通过此种加热,沿着壁面5流下的熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的粘度,从成形体1的上表面3到达下端4为止,未达构成该熔融玻璃mg的玻璃组合物的液相粘度,从而可防止失透。加热装置8的区域8b的宽度方向的位置为与导件6a、6b大体对向的位置,加热装置8的区域8a的宽度方向的位置为与成形体1的壁面5的宽度方向的中央部分大体对向的位置。

加热装置8只要能够以该部分中的熔融玻璃mg的粘度未达液相粘度的方式,也就是说以该部分中的熔融玻璃的温度超过液相温度的方式加热熔融玻璃mg,则并不限定。加热装置8例如为加热器。

只要能够在玻璃片成形炉的温度环境气体下使用,且能够通过利用该加热器而进行熔融玻璃mg的加热,使熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的粘度未达液相粘度,则加热器的种类并不限定。加热装置8除了包含加热器以外,还包含利用激光或者电磁波加热熔融玻璃mg的装置。

只要以沿着成形体1中的导件6a、6b的附近及沿着宽度方向延伸的壁面5方式配置,能够保持使沿着成形体1的壁面流下的熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的粘度从成形体1的上表面3到达下端4为止未达液相粘度,则加热装置8的配置的状态并不限定。如图3所示,加热装置8优选为以能够分别加热1个成形体1上存在4处的、导件6a、6b附近的部分的方式配置。

在图4所示的例中,加热器作为加热装置8以遍及宽度方向沿着壁面5延伸的方式配置在导件6a、6b之间整体。加热装置8的形状为从导件6a延伸至导件6b为止沿着宽度方向呈直线状延伸的形状。加热装置8的形状只要整体上从导件6a沿着宽度方向延伸至导件6b为止(只要为整体上沿着导件6a、6b及沿着成形体1的宽度方向延伸的壁面5的形状),则也可并非直线状。

例如,如图4所示,加热装置8也可为在成形体1中的导件6b的附近,以沿着从成形装置1的上表面3侧向下端4侧延伸的方向延伸的方式配置的加热装置。

关于导件6a、6b与加热装置的位置关系,加热装置8例如既可如图2所示,配置在导件6a、6b的熔融玻璃侧(相较导件6a、6b更靠导件6a、6b之间一侧)的附近,也可如图5所示,配置在导件6a、6b的与熔融玻璃相反侧(相较导件6a、6b更靠宽度方向的外侧)的附近。在前者的情况下,能够利用加热装置8直接地加热熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分。在后者的情况下,也根据加热装置8的具体的配置的位置及构成导件6a、6b的材料而不同,也能够利用加热装置8使导件6a、6b发热,利用已经发热的导件6a、6b来加热熔融玻璃mg中的该导件6a、6b附近的部分。从加热的效率的观点来说,优选为利用加热装置8直接地加热熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分。

只要能够保持使沿着成形体1的壁面5流下的熔融玻璃mg中的导件6a、6b附近的部分的粘度从成形体1的上表面3到达下端4为止未达液相粘度,则由加热装置8进行的具体加热控制能够自由地设定。例如,由加热装置8进行的加热既可为连续性也可为断续性。在配置了多个加热装置8的情况下,也可独立地控制各加热装置8的加热。也可对1个加热装置8设定多个加热区,独立地控制各加热区的加热。

优选为成形体1中,导件6a、6b距壁面5的高度越靠成形体1的下端4、即越靠下方的位置变得越低。成形体1的下端4为将两侧的倾斜的壁面5彼此连接的直线状的棱线,一对导件6a、6b的倾斜的壁面5中的高度在该棱线的位置优选为0(零)。由此,能够进一步抑制玻璃片sg的端部(耳部)两股形状地打开,更稳定地连续地生产玻璃基板。

根据本实施方式的制造方法,在构成熔融玻璃mg的玻璃组合物的液相温度较高,且液相粘度较小的情况下,例如,在玻璃组合物为无碱玻璃、微量含有碱的玻璃等的情况下,也可获得抑制所成形的玻璃片sg的端部失透的效果。也就是说,在构成熔融玻璃mg的玻璃组合物的液相温度较高,且液相粘度较小的情况下,由本实施方式的制造方法带来的优点较大。

在本实施方式的制造方法中,构成熔融玻璃mg的玻璃组合物的液相粘度为10000dpa·s以下。在此种玻璃组合物中,以往,在由溢流下拉法而进行的玻璃片的成形中容易产生端部失透的问题。然而,在本实施方式的制造方法中,获得抑制失透的效果。

本实施方式的制造方法中所使用的熔融玻璃mg的液相粘度为100000dpa·s以下。在液相粘度为100000dpa·s以下的玻璃组合物中所述失透的问题变得更明显,但在本实施方式的制造方法中获得抑制失透的效果。从能够稳定地实施由溢流下拉法而进行的玻璃片的成形的观点来说,液相粘度优选为80000dpa·s以上。

在本实施方式的制造方法中,构成熔融玻璃mg的玻璃组合物的液相温度为1200℃以上且1220℃以下。在此种玻璃组合物中,以往,在由溢流下拉法进行的玻璃片的成形中容易产生端部失透的问题。然而,在本实施方式的制造方法中,获得抑制失透的效果。

在本实施方式的制造方法中,熔融玻璃mg也可含有氧化锆及/或氧化锡。在含有氧化锆的熔融玻璃mg中,与不含有氧化锆的情况相比玻璃组合物的液相温度上升。在此种熔融玻璃mg中,以往,在由溢流下拉法而进行的玻璃片sg的成形中容易产生端部失透的问题。然而,在本实施方式的制造方法中,获得抑制失透的效果。氧化锆作为玻璃组合物的成分原本包含在熔融玻璃mg中,除了此情况以外,还会因利用使用高氧化锆系耐火物构成的熔解槽及成形装置而溶出至熔融玻璃mg。尤其,在使用此种熔解槽将玻璃原料电熔解的情况下,存在熔融玻璃mg中的氧化锆浓度变高的倾向。也就是说,本实施方式的制造方法在利用使用高氧化锆系耐火物构成的熔解槽将玻璃原料电熔解的情况下更适合。

此外,使用高氧化锆系耐火物构成的熔解槽与以往广泛使用的使用氧化铝电铸耐火物构成的熔解槽相比,不易腐蚀玻璃,作为熔解槽的寿命较长。另外,也能够抑制熔融玻璃mg的发泡。因此,适合于熔融温度(玻璃组合物的粘度为102.5泊的温度)较高的玻璃组合物,例如无碱玻璃及微量含有碱的玻璃的熔融玻璃的形成。

另外,在熔解槽中形成的熔融玻璃由无碱玻璃或微量含有碱的玻璃构成的情况下,存在如下倾向:玻璃组合物的比电阻容易变高,玻璃原料不通电,而是高氧化锆耐火物通电。如果该耐火物通电,那么在熔解槽中形成的熔融玻璃mg中就会溶出氧化锆。也就是说,本实施方式的制造方法在利用使用高氧化锆系耐火物构成的熔解槽由电熔解形成无碱玻璃或微量含有碱的玻璃的熔融玻璃mg的情况下更加适合。

在液晶显示器、有机el显示器等fpd用玻璃基板中,优选为由无碱玻璃或微量含有碱的玻璃构成的玻璃基板。其原因在于,如果在面板制造步骤中从玻璃基板溶出碱成分,那么存在薄膜晶体管(tft)等电子元件的特性劣化的危险。也就是说,本实施方式的制造方法在利用使用高氧化锆系耐火物构成的熔解槽将玻璃原料电熔解,使用所获得的熔融玻璃利用溢流下拉法制造fpd用玻璃基板的情况下特别适合。此外,所谓无碱玻璃,是指实质上不含有碱金属氧化物(以含有率计未达0.05质量%)的玻璃组合物。所谓微量含有碱的玻璃,是指含有0.05~2.0质量%的碱金属氧化物的玻璃组合物。

在含有氧化锡的熔融玻璃mg中,由于氧化锡的晶化而容易产生失透。另外,在与氧化锆共存的情况下,氧化锡具有使氧化锆晶化的作用。在此种熔融玻璃mg中,以往,在由溢流下拉法进行的玻璃片sg的成形中特别容易产生端部失透的问题。然而,在本实施方式的制造方法中,获得抑制失透的效果。

在本实施方式的制造方法中,构成熔融玻璃mg的玻璃组合物也可为无碱玻璃或微量含有碱的玻璃。与含有碱金属氧化物超过2.0质量%的碱玻璃相比,存在此种无碱玻璃或微量含有碱的玻璃的液相温度较高,液相粘度较小的倾向,在本实施方式的制造方法中获得抑制失透的效果。该效果在利用使用高氧化锆系耐火物构成的熔解槽由电熔解形成无碱玻璃或微量含有碱的玻璃的熔融玻璃的情况下变得特别明显的情况如上所述。

此外,从防止tft等电子元件的特性劣化的观点来说,fpd用玻璃基板优选为无碱玻璃。但是,从熔解性及澄清性的观点来说,fpd用玻璃基板优选为微量含有碱的玻璃。若使碱金属氧化物微量含有而形成微量含有碱的玻璃,玻璃组合物的熔解性及澄清性会提高。对于澄清性而言,存在碱金属氧化物,有助于玻璃碱性度上升,价数变动的金属容易氧化。另外,在使用高氧化锆系耐火物构成的熔解槽中通过玻璃原料的电熔解形成熔融玻璃mg的情况下,与无碱玻璃相比也能够使玻璃的比电阻变小,能够抑制氧化锆向熔融玻璃溶出,抑制熔融玻璃的失透性上升。

在本实施方式的制造方法中,关于构成熔融玻璃mg的玻璃组合物,表示102.5泊的粘度的温度(熔融温度)也可为1500℃~1750℃。由于此种玻璃组合物在熔融时需要高温,所以在利用使用高氧化锆系耐火物构成的熔解槽形成熔融玻璃mg的情况下,氧化锆容易溶出。对于此种玻璃组合物而言,在本实施方式的制造方法中也可获得抑制失透的效果。

作为利用本实施方式的制造方法制造的玻璃基板所含的玻璃成分,例如列举sio2、al2o3、b2o3、mgo、cao、sro、bao、li2o、na2o、k2o、zro2、tio2、zno、及p2o5。

sio2是玻璃的骨架成分,因此是必须成分。若含量变少,有应变点下降,热膨胀系数增加的倾向。此外,若sio2含量过于少,便难以使玻璃基板低密度化。另一方面,若sio2含量过多,则有熔融玻璃mg的比电阻上升,熔融温度显著变高而难以熔解的倾向。若sio2含量过多,还有失透温度上升,耐失透性下降的倾向。而且,若sio2含量过多,蚀刻速率会变慢。从这样的观点出发,sio2的含量优选为例如60~80mol%的范围。sio2的含量更优选为64~73mol%或65~75mol%的范围,尤其优选为66~72mol%的范围,更进一步优选为67~71mol%的范围。

al2o3是提高应变点的必须成分。若al2o3含量过少,应变点会下降。而且,若al2o3含量过少,则有杨氏模量及酸蚀刻速率也下降的倾向。另一方面,若al2o3含量过多,则玻璃的失透温度会上升,耐失透性会下降,所以有成形性变差的倾向。从这样的观点出发,al2o3的含量优选为8~20mol%的范围。al2o3的含量优选为10~17mol%的范围,更优选为10.5~17mol%的范围,尤其优选为11~15mol%的范围,更进一步优选为12~15mol%的范围。

b2o3是降低玻璃的高温粘性、改善熔融性的成分。即,能降低熔融温度附近的粘性,所以改善熔解性。此外,还是降低失透温度的成分。若b2o3含量较少,则有熔解性及耐失透性下降的倾向。若b2o3含量过多,则应变点及杨氏模量会下降。此外,因玻璃成形时b2o3挥发,容易产生失透。尤其是,应变点高的玻璃有成形温度变高的倾向,所以加快了所述挥发,有失透生成变得显著的问题。此外,因玻璃熔解时b2o3挥发,玻璃的不均质变得显著,容易产生脉理。从这样的观点出发,b2o3含量优选为0~15mol%的范围,更优选为0~8mol%的范围,更优选为0~7mol%的范围,进一步优选为0.1~6mol%的范围,更进一步优选为1~5mol%的范围,最优选为1.5~4.5mol%的范围。

mgo是提升熔解性的成分。此外,还是碱土类金属中不易增加密度的成分,所以若相对增加其含量,便容易实现低密度化。含有mgo,能降低熔融玻璃mg的比电阻及熔融温度。但,若mgo的含量过多,则玻璃的失透温度会急剧上升,所以尤其在成形步骤中容易产生失透。从这样的观点出发,mgo含量为0~15mol%的范围,优选为1~15mol%的范围,更优选为0~6mol%的范围,进一步优选为1~6mol%的范围。或者,mgo含量优选为0~15mol%的范围,更优选为0~6mol%的范围,进一步优选为1~6mol%的范围。

cao是能提升玻璃熔解性而不会使玻璃的失透温度急剧上升的有效成分。此外,还是碱土类金属酸化物中不易增加密度的成分,所以若相对增加其含量,则容易实现低密度化。若含量过少,则有产生熔融玻璃mg的比电阻的上升及耐失透性下降的倾向。若cao含量过多,则有热膨胀系数增加,密度上升的倾向。从这样的观点出发,cao含量为0~20mol%的范围,优选为1~15mol%的范围,更优选为2~11mol%的范围,进一步优选为4~9mol%的范围。

sro是能够降低玻璃的失透温度的成分。sro并非必须,但若含有,则耐失透性及熔解性会提升。但,若sro含量过多,则密度会过于上升。从这样的观点出发,sro含量为0~15mol%的范围,优选为0~8mol%的范围,更优选为0~3mol%的范围,更优选为0~1mol%的范围,进一步优选为0~0.5mol%的范围,更进一步优选为实质上不含有。

bao是能有效降低玻璃的失透温度及熔融玻璃mg的比电阻的必须成分。若含有bao,则耐失透性及熔解性会提升。但,若bao的含量过多,则密度会过于上升。此外,从减轻环境负担的观点出发,且因有热膨胀系数增大的倾向,所以bao含量为0~15mol%或0.1~15mol%的范围,优选为1~15mol%的范围,更优选为1~10mol%的范围,进一步优选为1.5~6mol%的范围。

li2o及na2o是增大玻璃的热膨胀系数而在热处理时有可能导致基板破损的成分。此外,还是降低应变点的成分。另一方面,由于能降低熔融玻璃mg的比电阻,所以若含有就能抑制熔解槽被侵蚀。根据以上观点,li2o的含量优选为0~0.5mol%,更优选为实质上不含有。na2o的含量优选为0~0.5mol%,更优选为0~0.2mol%。另外,相比li2o,na2o是不易降低应变点的成分,所以优选na2o>li2o。另外,从防止所述成分从玻璃基板溶出而导致tft特性劣化的观点出发,li2o及na2o优选为实质上不含有。

k2o是提高玻璃的碱性度、促进澄清性的成分。此外,还是降低熔融玻璃mg的比电阻的成分。若含有,则熔融玻璃mg的比电阻会降低,所以能防止构成熔解槽的耐火物通电,从而可抑制熔解槽被侵蚀。此外,当构成熔解槽的耐火物含有氧化锆时,能抑制熔解槽被侵蚀而氧化锆从熔解槽溶出至熔融玻璃mg,所以还能抑制起因于氧化锆的失透。此外,能降低熔解温度附近的玻璃粘性,所以熔解性和澄清性提升。另一方面,若k2o含量过多,则有热膨胀系数增大及应变点下降的倾向。从这样的观点出发,k2o含量优选为0~0.8mol%的范围,更优选为0.01~0.5mol%的范围,进一步优选为0.1~0.3mol%的范围。

zro2及tio2是提高玻璃的应变点的成分。但,若zro2量及tio2量过多,则失透温度显著上升,有耐失透性下降的倾向。尤其是,zro2的熔点高而难熔,所以会引起部分原料堆积于熔解槽底部之类的问题。若这些未熔解的成分混入玻璃生坯,会作为内含物引起玻璃品质变差。此外,tio2是让玻璃着色的成分,所以不易用于显示器用基板。从这样的观点出发,本实施方式的玻璃基板中,zro2及tio2的含量分别优选为0~5mol%,更优选为0~2mol%的范围,进一步优选为实质上不含有。

zno是提升熔解性的成分。但,并非必须成分。若zno含量过多,则有失透温度上升,应变点下降,密度上升的倾向。从这样的观点出发,zno含量优选为0~5mol%的范围,更优选为0~2mol%的范围,进一步优选为实质上不含有。

p2o5是降低高温粘性且提升熔解性的成分。但,并非必须成分。若p2o5含量过多则应变点会下降。此外,因玻璃熔解时p2o5挥发,玻璃的不均质变得显著,容易产生脉理。从这样的观点出发,p2o5含量优选为0~3mol%的范围,更优选为0~1mol%的范围,更优选为0~0.5mol%的范围,进一步优选为实质上不含有。

利用本实施方式的制造方法制造的玻璃基板例如包括含以下组成的无碱玻璃。

sio2:56-65质量%

al2o3:15-19质量%

b2o3:8-13质量%

mgo:1-3质量%

cao:4-7质量%

sro:1-4质量%

bao:0-2质量%

na2o:0-1质量%

k2o:0-1质量%

as2o3:0-1质量%

sb2o3:0-1质量%

sno2:0-1质量%

fe2o3:0-1质量%

zro2:0-1质量%

本实施方式中制造的玻璃基板适合于包含平板显示器用玻璃基板的显示器用玻璃基板。适合于使用igzo(铟、镓、锌、氧)等氧化物半导体的氧化物半导体显示器用玻璃基板及使用ltps(lowtemperaturepoly-silicon,低温多晶硅)半导体的ltps显示器用玻璃基板。另外,本实施方式中制造的玻璃基板适合于要求碱金属氧化物的含量极少的液晶显示器用玻璃基板。另外,也适合于有机el显示器用玻璃基板。换句话说,本实施方式的玻璃基板的制造方法适合于显示器用玻璃基板的制造,尤其适合于液晶显示器用玻璃基板的制造。另外,也可用作移动终端设备等的显示器或框体用的覆盖玻璃、触控面板、太阳能电池的玻璃基板、磁盘用玻璃或覆盖玻璃。尤其适合于使用多晶硅tft的液晶显示器用玻璃基板。

以上,对本发明的玻璃基板的制造方法及玻璃基板的制造装置详细地进行了说明,但本发明并不限定于所述实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,当然也可以进行各种改良或变更。

[符号的说明]

100熔解装置

101熔解槽

102澄清管

103搅拌槽

103a搅拌棒

104、105移送管

106玻璃供给管

120澄清管

200成形装置

300切断装置

mg熔融玻璃

sg玻璃片

sga(玻璃片的)端部

1成形体

2供给槽

3上表面

3a、3b(上表面的)端部

4下端

5壁面

6a、6b导件

7液面

8加热装置(加热器)

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