CN103508657B - 玻璃基板的制造方法和玻璃基板的制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供玻璃基板的制造方法和玻璃基板的制造装置,在该方法中,在将玻璃原料熔解时,可使熔融玻璃均质化、且可有效地对熔融玻璃进行通电加热。本发明的玻璃基板的制造方法中,将玻璃原料熔解来生成熔融玻璃的熔解工序中包括下述工序:将所述熔融玻璃配置在至少一对电极间,对上述电极间施加电压,使电流在所述熔融玻璃中流通产生焦耳热的工序;测定流过熔融玻璃的电流值,同时根据上述电压设定上述电流所流经的熔融玻璃区域的截面积,使用上述电流值与上述电压值以及所设定的熔融玻璃的上述截面积计算出上述熔融玻璃的比电阻的工序;以及基于上述计算出的比电阻对上述焦耳热进行控制的工序。
Description
【技术领域】
本发明涉及玻璃基板的制造方法和玻璃基板的制造装置。
【背景技术】
作为在液晶显示屏或等离子体显示屏等平板显示屏(下文称为FPD)中应用的玻璃基板的制造方法,已知有溢流下拉法。在溢流下拉法中,通过在成形炉中使熔融玻璃从熔融玻璃成形体的上部溢出而由熔融玻璃成形为平板玻璃,将成形后的平板玻璃缓慢冷却,将其切断。之后,按照客户的规格将切断后的平板玻璃再切断成规定的尺寸,进行清洗、端面研磨等,作为FPD用玻璃基板进行装运。
FPD用玻璃基板之中、特别是液晶显示装置用玻璃基板或有机EL显示装置用玻璃基板中,在其表面形成半导体元件,因而优选完全不含有容易对半导体元件的特性产生影响的碱金属成分、或者即使含有也是不会对半导体元件等产生影响的程度的微量。
另外,若玻璃基板中存在气泡,则其成为显示缺陷的原因,因而有气泡存在的玻璃基板无法作为FPD用玻璃基板来使用。因此,要求在玻璃基板中无气泡残留。
另外,若在玻璃基板中存在玻璃组成的不均(玻璃组成不均匀),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,而在成形时的熔融玻璃的表面产生微细的表面凹凸,该表面凹凸也残存在玻璃基板中。因此,将该玻璃基板作为液晶面板用的玻璃基板组装到液晶面板中时,盒的间隙(cellgap)会出现误差或者引起显示不均。因此,在玻璃基板的制造阶段需要使之不会引起波筋等玻璃组成的不均。
在制造上述那样的玻璃基板时,一般使用投入玻璃原料并使之熔解来制造熔融玻璃的熔解槽。在该熔解槽中与熔融玻璃相接触地设有电极对。通过在电极对上施加电压使电流流过处于该电极对之间的熔融玻璃,对熔融玻璃进行通电加热,使其为所望的温度。
作为这样的通电加热的一例,在使用2个以上电极对的熔解槽(玻璃熔融炉)中高频通电加热是众所周知的。例如,在下述专利文献1中,各电极对分别与各自的电源连接,且各电源被分别控制,由此,两对以上电极中,每一电极分别受到控制。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、对流呈所期望的状态,例如如下述专利文献2中所记载,以往利用热电偶对熔融玻璃的温度进行测定。
【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】
但是,上述热电偶在例如熔解槽内被暴露于高温中,因而在较短时间内发生劣化,无法精确测定温度。并且,从使玻璃原料熔解的装置结构的方面考虑,可设置热电偶的位置是有限的,因而可通过热电偶进行温度测定的位置有限。
另外,如上所述,由于在FPD用玻璃基板中使用的是完全不含有会降低高温粘性的碱金属成分、或者即使含有也为微量的玻璃,因而为了将熔融玻璃的粘性维持在与以往同等的程度,必然需要提高熔融玻璃的温度。如此,由于熔解槽中熔融玻璃的熔解温度高于以往,因而具有热电偶容易劣化、无法精确获取温度的问题。
另外,由于熔解槽中熔融玻璃的熔解温度高于以往,因而希望对熔融玻璃进行通电加热使其高效率地达到高温。
另外,在FPD用玻璃基板中,在玻璃板上形成有TFT(薄膜晶体管,ThinFilmTransistor)等半导体元件。近年来,为了实现显示屏表示进一步的高精细化,要求替代一直以来使用的α-Si·TFT而在玻璃基板上形成p-Si(低温多晶硅)·TFT或氧化物半导体。p-Si(低温多晶硅)·TFT例如在液晶显示装置或有机EL显示装置中使用。
在p-Si·TFT或氧化物半导体的形成工序中存在热处理工序,热处理工序的温度高于α-Si·TFT的形成工序。因此,形成p-Si(低温多晶硅)TFT或氧化物半导体的玻璃基板要求热收缩率小。为了减小热收缩率,优选使玻璃的应变点增高,但对于应变点(歪点)高的玻璃来说,通常其熔融性降低,因而需要使熔解槽中熔融玻璃的温度更进一步高于以往。
如此,由于熔解槽中熔融玻璃的熔解温度高于以往,因而具有热电偶容易劣化、无法精确获取温度的问题。
由于熔解槽中熔融玻璃的熔解温度高于以往,因而为了对熔融玻璃进行通电加热使其高效率地达到高温,希望供给至电极的电力也可效率良好地被使用。
进一步地,在使用螺旋给料机从设于覆盖熔解槽外壳的一侧边缘的原料投入口投入玻璃原料的情况下,玻璃原料悬浮在原料投入口侧的熔融玻璃的液面上并发生停留,液面难以向着与原料投入侧相反的一侧流动。为了使玻璃原料确实地熔解而不产生波筋,期望将悬浮在熔解槽液面处的玻璃原料完全熔解、使熔融玻璃的成分均质化。因此,优选根据原料投入口侧的位置、与原料投入侧相反一侧的位置等熔解槽位置的不同来改变供给至电极的电力。即,希望检查目前熔融玻璃的状态以高精度确定应向各电极对分别给予的电力量,以使得熔融玻璃的温度接近于用于生成均质熔融玻璃的目标温度。
因此,本发明在于提供一种玻璃基板的制造方法,在该方法中,在对玻璃原料进行熔解时,可将熔融玻璃均质化,且可效率良好地对熔融玻璃进行通电加热。
【解决课题的手段】
本发明的一个方式涉及玻璃基板的制造方法。该制造方法包括将玻璃原料熔解来生成熔融玻璃的熔解工序。
上述熔解工序包括下述工序:
对位于两对以上电极彼此之间的熔融玻璃,在每一对电极间施加电压,从而使电流流通产生焦耳热的工序;
对于上述两对以上电极中的每一对进行流过熔融玻璃的电流值的测定,同时根据上述电压值对于上述两对以上电极中的每一对进行所测定出的上述电流所流经的熔融玻璃区域的截面积的设定,使用上述电流值与上述电压值以及所设定的熔融玻璃的上述截面积,计算出在上述每一区域中上述熔融玻璃的比电阻的工序;以及
基于上述计算出的比电阻,对于上述两对以上电极中的每一对进行上述焦耳热的控制的工序。
该制造方法中,由于根据上述电压对于上述两对以上电极中的每一对进行上述电流所流经的熔融玻璃区域的截面积的设定、使用上述电流值与上述电压值以及所设定的熔融玻璃的上述截面积计算出在上述每一区域中上述熔融玻璃的比电阻,因而可精度良好地计算出上述每一区域的比电阻。其结果,可按照使熔解槽内的熔融玻璃均质化的方式进行通电加热,进而可有效地对熔融玻璃进行通电加热。
此时,上述截面积优选根据如下比例进行设定:上述每一对电极间所施加的上述电压值相对于两对以上电极间所施加的总电压的合计值的比例。由此,可使用施加至各电极的电压,通过简单计算,计算出上述截面积、进而计算出上述比电阻。
另外,上述熔解工序具有预备工序,该预备工序为得到上述熔融玻璃的温度与上述熔融玻璃的比电阻的相关关系的工序;
上述控制焦耳热的工序可以包括下述工序:
基于上述相关关系与上述计算出的比电阻来计算出上述熔融玻璃的温度的工序;以及
对上述计算出的温度与上述熔融玻璃中所预先设定的目标温度进行比较,基于该比较结果控制上述熔融玻璃中产生的焦耳热的工序。
由于可基于上述相关关系与上述计算出的比电阻来计算出上述熔融玻璃的温度、根据对计算出的温度与目标温度进行比较的结果对上述熔融玻璃中产生的焦耳热进行控制,因而可容易地通过熔融玻璃的通电加热对熔融玻璃的温度进行控制使其接近于目标温度或者维持在目标温度附近。
进一步地,上述控制焦耳热的工序还可包括下述工序:
对于在上述熔融玻璃中产生焦耳热所需的目标电流值进行设定的工序,该焦耳热用于将上述计算出的温度维持在上述目标温度;以及
对上述电压进行控制从而将上述电流维持在上述目标电流值的工序。
由于除了求出在上述熔融玻璃中产生焦耳热(其用于将上述计算出的温度维持在上述目标温度)的电流、将该电流设定在目标电流值以外,还控制电压以使上述电流维持在上述目标电流值,因而可容易地通过熔融玻璃的通电加热将熔融玻璃的温度维持在目标温度。
优选在上述预备工序中,设上述温度为T、上述比电阻为ρ,求出表示上述相关关系的下式中的常数a和b:
T(℃)=a/(log(ρ)+b)-273.15
,在计算出上述温度的工序中,将上述比电阻ρ代入到上述式中,计算出上述温度T。
使用上述式,可以容易地计算出上述温度。
另外,优选在上述计算出比电阻的工序中,设上述电流值为I、上述电压为E、上述电流所流经的上述熔融玻璃的上述区域的截面积为S、上述一对电极间的距离为L、上述比电阻为ρ,基于表示它们的关系的下式(2),计算出上述比电阻ρ:
ρ=E/I×S/L…(2)。
上述玻璃基板例如为平板显示用的玻璃基板。由于平板(flatpanel)使用高温粘性高的玻璃,因而熔融玻璃的温度被设定为较高。由于即使在这种情况下也可高精度地计算出比电阻,因而可按照使熔解槽内的熔融玻璃均质化的方式进行通电加热,进而可有效地对熔融玻璃进行通电加热。
上述玻璃基板例如为无碱玻璃或微量含碱玻璃。无碱玻璃或微量含碱玻璃使高温粘性降低,因而为了将熔融玻璃的粘性维持在与以往同等程度,必然要将熔融玻璃的温度设定得较高。由于即使在这种情况下也可高精度地计算出熔解槽中熔融玻璃的比电阻,因而可按照使熔解槽内的熔融玻璃均质化的方式进行通电加热,进而可有效地对熔融玻璃进行通电加热。
上述熔融玻璃的应变点例如为655℃以上。在熔融玻璃的应变点为655℃以上的情况下,其熔融性低。因此,将熔解槽中熔融玻璃的温度更进一步设定得高于以往。由于即使在这种情况下也可高精度地计算出熔解槽中熔融玻璃的比电阻(比抵抗),因而可按照使熔解槽内的熔融玻璃均质化的方式进行通电加热,进而可有效地对熔融玻璃进行通电加热。
此外,本发明的另一方式为具有用于生成熔融玻璃的熔解槽的玻璃基板的制造装置。该装置包括将所投入的玻璃原料熔解来制作熔融玻璃的熔解装置。
上述熔解装置具有:
两对以上的电极,该两对以上的电极被设于上述熔解槽中与熔融玻璃相接的壁面处,并且与熔融玻璃相接;
控制单元,该控制单元在上述两对以上电极间的每对电极之间施加电压,对于使电流在上述熔融玻璃中流动并产生焦耳热的电力进行控制;以及
演算单元,该演算单元获取上述两对以上电极中的每一对流过熔融玻璃的电流值与上述电压值的信息,同时根据上述电压值对于上述两对以上电极中的每一对进行上述电流所流经的熔融玻璃区域的截面积的设定,使用上述电流值与上述电压值以及所设定的熔融玻璃的上述截面积计算出上述熔融玻璃的比电阻,基于上述计算出的比电阻来确定上述焦耳热的控制量。
由于在该制造装置的上述演算单元中根据上述电压对于上述电流所流经的熔融玻璃区域的截面积进行设定,使用上述电流值与上述电压值以及所设定的熔融玻璃的上述截面积计算出上述熔融玻璃的比电阻,因而可高精度地计算出比电阻。其结果,进行通电加热,使熔解槽内的熔融玻璃均质化,进而可有效地对熔融玻璃进行通电加热。
【发明的效果】
利用上述方式的玻璃基板的制造方法,可使熔融玻璃均质化、且可有效地对熔融玻璃进行通电加热。
【附图说明】
图1为本实施方式玻璃基板的截面图。
图2为示出进行本实施方式中的熔解工序~切断工序的装置的一例的示意图。
图3为本实施方式熔解槽的示意性构成的立体说明图。
图4(a)、图4(b)为本实施方式中求出各对电极间电流所流经的熔融玻璃的截面积的方法的俯视说明图。
图5为对本实施方式的熔融玻璃所产生的焦耳热进行控制的工序的一例的说明图。
图6为对本实施方式的熔融玻璃所产生的焦耳热进行控制的工序的另一例的说明图。
图7为在本实施方式的熔解槽内部进行的熔融玻璃的对流的说明图。
【符号的说明】
100熔解装置
101熔解槽
101a液槽
101b上部空间
101c液面
101d料斗
101f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
110e底面
112燃烧器
114电极
116控制单元
118计算机
120异质物质(異質素地)
200成形装置
210成形体
300切断装置
【具体实施方式】
下面对本实施方式玻璃基板的制造方法和制造装置进行说明。图1为示出本发明玻璃基板制造方法的工序的一例的图。
玻璃基板的制造方法主要具有熔解工序(ST1)、澄清工序(ST2)、均质化工序(ST3)、供给工序(ST4)、成形工序(ST5)、缓慢冷却工序(ST6)以及切断工序(ST7)。此外还有磨削工序、研磨工序、清洗工序、检査工序、捆包工序等,在捆包工序中进行了堆叠的2个以上的玻璃基板被运送至收货方的工作人员处。
熔解工序(ST1)在熔解槽中进行。在熔解工序中,通过将玻璃原料投入到蓄积在熔解槽中的熔融玻璃的液面处来制作熔融玻璃。进一步地,使熔融玻璃从流出口流向后续工序,流出口被设于如下位置:在熔解槽内壁之中、朝向俯视为长方形的熔解槽的长度方向而彼此相向的内壁之中的一侧内壁的底部(接近熔解槽底面的区域)。
此处,熔融玻璃是通过将玻璃原料投入到熔解槽原料投入口附近的熔解槽中来制作的。对于熔解槽中的熔融玻璃,通过使用熔解槽中的电极进行通电加热来对其进行加热控制。具体地说,按照下述方式在熔解槽中对熔融玻璃进行加热控制:即,从原料投入侧越向着流出口侧,位于熔解槽底部的熔融玻璃的温度越上升;进一步地,熔解槽中熔融玻璃底部处的最高温度高于玻璃原料投入位置处的熔融玻璃表层的温度。由此来产生熔融玻璃在流出口侧从流出口流向下游工序、同时如下所述进行循环的对流。即,未从上述流出口流出的熔融玻璃的一部分沿着熔解槽的侧壁向液面上升,上升到液面的熔融玻璃的一部分进一步沿着液面向着原料投入侧的熔解槽侧壁流动,沿着原料投入侧的熔解槽的侧壁从液面下降,进一步沿着底面从原料投入侧向着排出口侧流动。
此处,玻璃原料的投入方法可以为使收纳玻璃原料的料斗(バケット)反转从而将玻璃原料投入至熔融玻璃的方式、使用皮带输送机来输送玻璃原料从而进行投入的方式、或通过螺旋送料机来投入玻璃原料的方式。另外,熔融玻璃的表层指的是如下区域:该区域包括从液面起朝向熔解槽底部深度为10%以内的范围内的液面,熔融玻璃的下层指的是表层以外的区域。另外,设置有流出口的底部指的是为上述下层的一部分并且接近底面的区域。优选指的是在熔解槽的深度方向自底面起的深度为液面与熔解槽底面之间的深度的1/2以下的区域。
熔解槽的熔融玻璃通过电气在熔融玻璃自身流动而自放热来进行升温。除了利用该通电的熔融玻璃的加热外,也可利用燃烧器产生火焰来辅助性地熔解玻璃原料。另外,玻璃原料中添加有澄清剂。关于澄清剂,从降低环境负荷的观点出发,适于使用SnO2(氧化锡)。
澄清工序(ST2)至少在澄清槽内部进行。澄清槽例如由铂或铂合金构成。在澄清工序中,使澄清槽内的熔融玻璃升温。在该过程中,澄清剂由还原反应放出氧,之后变成作为还原剂发挥作用的物质。熔融玻璃中所含有的含O2、CO2或者SO2的气泡吸收由澄清剂的还原反应产生的O2而成长,气泡上浮到熔融玻璃的液面,发生破裂并消失。气泡中含有的气体通过设于澄清槽中的气相空间被放出到外部气体中。
其后,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得到的还原剂发生氧化反应。由此,熔融玻璃中所残存的气泡中的O2等气体成分被再吸收到熔融玻璃中、气泡消失。
基于澄清剂的氧化反应和还原反应是通过控制熔融玻璃的温度来进行的。需要说明的是,作为澄清剂使用氧化锡等。另外,澄清工序也可以使用减压脱泡方式,在该减压脱泡方式中,在澄清槽中形成减压气氛,使熔融玻璃中所存在的气泡在减压气氛下成长并进行脱泡。
在均质化工序(ST3)中,使用搅拌器对通过从澄清槽延伸出的配管供给到搅拌槽内的熔融玻璃进行搅拌,从而来进行玻璃成分的均质化。由此,能够降低玻璃组成不均(玻璃组成不均乃产生波筋等的原因)。需要说明的是,搅拌槽可以设置1个,也可以设置2个。
在供给工序(ST4)中,熔融玻璃通过从搅拌槽延伸出的配管而被供给至成形装置。
在成形装置中进行成形工序(ST5)和缓慢冷却工序(ST6)。
在成形工序(ST5)中,将熔融玻璃成形为平板玻璃,制作平板玻璃的流体(流れ)。成形可以使用溢流下拉法或者浮式(float)法。后述的本实施方式中使用了溢流下拉法(オーバダウンロード法)。
在缓慢冷却工序(ST6)中,成形流动的平板玻璃按形成所期望的厚度、不会产生内部变形的方式、进一步按照不会产生翘曲的方式进行冷却。
在切断工序(ST7)中,在切断装置中将由成形装置供给的平板玻璃切断成规定长度,从而得到板状的玻璃板。切断后的玻璃板进一步被切断成规定的尺寸,形成目标尺寸的玻璃基板。之后进行玻璃基板端面的磨削、研磨,进行玻璃基板的清洗,进一步检查有无气泡、瑕疵等异常缺陷后,检査合格品的玻璃板作为最终制品进行捆包。
图2为示意性示出进行本实施方式中的熔解工序(ST1)~切断工序(ST7)的装置的一例的图。如图2所示,该装置主要具有熔解装置100、成形装置200以及切断装置300。熔解装置100具有熔解槽101、澄清槽102、搅拌槽103以及玻璃供给管104,105,106。
在图2所示例的熔解装置101中,使用螺旋给料机101d来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来进行熔融玻璃MG的澄清。进一步地,在搅拌槽103中,利用搅拌器103a对熔融玻璃MG进行搅拌使其均质化。在成形装置200中,通过使用成形体210的溢流下拉法,由熔融玻璃MG进行平板玻璃SG的成形。
图3为用于说明本实施方式熔解槽101的示意性构成的立体图。
本实施方式中,熔解槽101是按照如后述图7所示形成熔融玻璃的对流的方式进行设计的。玻璃原料被投入到蓄积在熔解槽101中的熔融玻璃MG液面上的原料投入侧的部分。在俯视为长方形熔解槽101的长度方向上对向的一对内壁中的一侧内壁的底部设有流出口104a。熔解槽101中,熔融玻璃MG从流出口104a流向后续工序。
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围成的内部空间。熔解槽101的内部空间被分成液槽101a与上部空间101b。液槽101a加热熔融玻璃MG的同时对其进行收纳,熔融玻璃MG是投入到内部空间的玻璃原料熔解而成的。上部空间101b形成在熔融玻璃MG的上面,为投入玻璃原料的气相。
在平行于熔解槽101长度方向的上部空间101b的内壁110上设有使燃料与氧等混合而成的燃烧气体燃烧而发出火焰的燃烧器112。玻璃原料通过来自燃烧器112的火焰的辐射热以及(通过来自燃烧器112的火焰的辐射热而达到高温的)来自上部空间101b内壁(耐火物砖)的辐射热而被加热。
在熔解槽101的与设有流出口104a的内壁110为相反侧的内壁110设有通往上部空间101b的原料投入窗101f。在原料投入窗101f连接有螺旋给料机101d的前端,利用通过该原料投入窗101f填充在螺旋给料机101d中的玻璃原料将熔解槽101的上部空间101b关闭。
螺旋给料机101d按照来自计算机118的指示投入玻璃原料。即,计算机118通过控制单元116使螺旋给料机101d运转。因而,在熔解槽101内部,在熔融玻璃MG液面上的原料投入窗101f附近的部分,玻璃原料漂浮着。
在本实施方式中,使用螺旋给料机101f将玻璃原料投入到原料投入窗101f附近的熔融玻璃MG的液面上,但也可使用料斗式的玻璃原料投入机构将玻璃原料投入到原料投入窗101f附近的熔融玻璃MG的液面上。
在沿着熔解槽101的长度方向延伸且彼此相向的液槽101a的内壁110a、110b设有三组(3対)由具有耐热性的氧化锡、钼或者铂等导电性材料构成且彼此相向的成对电极114。特别是氧化锡即使与熔融玻璃MG接触而发生溶出,其溶出也不会为大量,不会带来玻璃的品质缺陷,因而可将氧化锡作为电极114适当使用。另外,从可作为澄清剂发挥功能的方面考虑,也优选将氧化锡作为电极114适当使用。
本实施方式中,熔解槽101具备三组电极114,但也可根据熔解槽的尺寸使用二组电极114。并且也可使用四组以上的电极114。
三组电极114设置在内壁110a,110b中的对应于熔融玻璃MG下层的区域。三组电极114均从内壁110a,110b的外侧贯穿内壁110a,110b延伸至内侧。在图3中,各对电极114示出了最前侧的电极114,而未示出里侧的电极114。各对电极114按照将位于各对电极114间的熔融玻璃MG夹在中间且彼此相向的方式被设于内侧壁110a、110b。
各对电极114中,通过在各对电极114间施加电压,使电流在位于各对电极114间的熔融玻璃MG中流通。通过使电流在熔融玻璃MG中流通,在熔融玻璃MG中产生焦耳热,将熔融玻璃MG通电加热。在熔解槽101中,熔融玻璃MG被加热至例如1500℃以上、使粘度为102.5泊以下。加热后的熔融玻璃MG通过玻璃供给管104被送向澄清槽102。
在图3所示的熔解槽101中,燃烧器112被设于上部空间101b,但燃烧器112并非为必须的。例如,在1500℃的比电阻为180Ω·cm以上的比电阻较大的熔融玻璃中,可通过辅助性使用燃烧器112使玻璃原料高效熔解。在使玻璃原料连续熔解来制作熔融玻璃MG时,也可不使用燃烧器112而使玻璃原料熔解。
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的温度分布为特定分布,控制单元116按照针对每一对相向的电极114分别控制供给至各电极114的电力的方式进行构成。在各对电极114中,通过控制单元116施以交流电压。
控制单元116进一步与计算机118连接。控制单元116对于电压大小和电流值进行测定,该电压大小是施加至各对电极114间的熔融玻璃MG的电压的大小,该电流是流经各对电极114间的熔融玻璃MG的电流。对于流经熔融玻璃MG的电流值,考虑电极114的系统中的功率因数及流经熔解槽101壁(耐火砖)的电流来确定。即,流经熔融玻璃MG的电流的测定指的是,求出从计测电流中减去基于功率因数的无效电流和流经熔解槽101壁的电流而得到的值,该计测电流是利用电流计等直接计测的流经电极114的电流。基于功率因数的无效电流可预先测定。流经熔解槽101壁的电流例如通过模拟等来确定。控制单元116输出所测定的电压与电流值的信息。计算机118接受由控制单元116输出的这些信息。计算机118由该电压与电流值的信息计算出各对电极114间熔融玻璃MG的比电阻。
在本实施方式中,为了比电阻的高精度计算,求出了由计测电流中减去基于功率因数的无效电流和流经熔解槽101壁的电流而得到的值,但根据所要求的比电阻的精度,也可将基于功率因数的无效电流和/或者流经熔解槽101壁的电流设为0。即,在流经熔融玻璃MG的电流的测定中,可以根据所要求的比电阻的精度通过从计测电流中减去基于功率因数的无效电流、或从计测电流中减去流经熔解槽101壁的电流来求得。或者也可进一步将计测电流本身用作流经熔融玻璃MG的电流。
计算机118例如基于下述式(1)计算出各对电极114间熔融玻璃MG的比电阻ρ(Ω·m)。
ρ=E/I×S/L...(1)
式(1)中,E施加至各对电极114间的熔融玻璃MG的电压(V)、I为流经各对电极114间的熔融玻璃MG的电流(A)、S为在各对电极114间电流所流经的熔融玻璃MG的截面积(m2)、L为各对电极114的间的距离(m)。长度L为由熔解槽101所确定的固有值。
图4(a)、图4(b)为各对电极114间电流所流经的熔融玻璃MG的截面积S的求出方法的俯视说明图。
如图4(a)、图4(b)所示,各对电极114按照熔融玻璃MG的流动方向F横切配置在熔融玻璃MG两侧的内壁110a,110b的方式彼此相向地配置。并且,相对向的三对电极114在熔融玻璃MG的流动方向F相互隔开一定间隔进行配置。对于流动方向F,简单示出从熔解槽101中的熔融玻璃MG的整体上看在熔解槽101的底部从上游流向下游的方向,为与内壁110a、110b平行地从原料投入口侧(图4(a),(b)中的左侧)向着流出口104a侧(图4(a)、图4(b)中的右侧)的方向。另外,流动方向F也为沿熔解槽101长度方向的方向。
计算机118中,对于每一对相向的电极114,进行电流所流经的熔融玻璃MG的区域EA的设定。通电区域EA的边界m随着施加至电极114的电压的变化而变化。即,增大施加至某一电极114的电压,但施加至其它电极114的电压维持恒定(一定)的情况下,由所施加的电压变大的电极114流向熔融玻璃MG的电流的区域EA变大。反之,在所施加的电压变小的情况下,区域EA变小,如此地进行设定。换言之,计算机118根据所施加的电压来设定区域EA的截面积S。如此,根据所施加的电压来确定区域EA的截面积是由于,通过施加在电极114的电压来改变流经熔融玻璃MG的电流的区域EA的截面积S,该截面积S对于如上述式(1)所示进行计算的熔融玻璃MG的比电阻ρ带来影响。
因而,如本实施方式所述分别从图4(a)中的原料投入口侧顺次对3对电极114施加电压V1、V2、V3时,可分别由下式(2)所示来确定由各电极114流向熔融玻璃MG的电流的区域EA的截面积S。区域EAi(i=1~3的自然数)的截面积Si为由施加了电压Vi的电极流向熔融玻璃MG的电流的截面积。
区域EAi的截面积Si
=F(Vi)/{F(V1)+F(V2)+F(V3)}×(W×D)...(2)
此处,如图4(a)所示,W为熔解槽101的贮留熔融玻璃MG的、平行于流动方向F的槽长度,如图4(b)所示,D为熔解槽101的熔融玻璃MG的深度。另外,F(V)为电压V的函数,其为电压越大则F(V)的值越大的函数。例如,F(V)为电压V的1次函数、或者2次函数等。在图4(a),图4(b)中,截面积S1、截面积S2、截面积S3均记为同等程度,但其随着电压V1、V2、V3而变化。
此处,在上述式(2)中,可将F(V)简单化,例如可为F(V)=V。这种情况下,对于截面积Si,根据每一对电极间所施加的电压Vi的值相对于两对以上电极间所施加的总电压的合计值V1+V2+V3的比例来设定截面积Si。
由此,熔融玻璃MG的电流所流经的区域EAi的截面积Si根据电压V1、V2、V3进行设定。可以使用所求出的截面积Si通过上述式(1)求出各对电极114间熔融玻璃MG的比电阻ρ。
计算机118可基于通过上述方法求出的熔融玻璃MG的比电阻ρ来控制与各对电极114对应的各区域EAi的熔融玻璃MG中所产生的焦耳热。
(通电加热的控制方法1)
图5为计算机118基于熔融玻璃MG的比电阻ρ对于熔融玻璃MG中所产生的焦耳热进行控制的工序的一例的说明图。
图5所示的采样(ST11)中,将电压E的信息与流经各电极114的计测电流的信息由控制单元116送至计算机118,电压E是施加至图4(a)、图4(b)所示的与各对电极114对应的各区域EA的电极114间的熔融玻璃MG的电压。计算机118将由送达的电流减去基于功率因数的无效电流和流经熔解槽101壁的电流所得到的值作为流经熔融玻璃MG的电流I求出。将由控制单元116送达的各区域EA的电压E信息与所求的电流I的信息保存。在计算机118中,预先保存各区域EA中电极114间的距离L,W,D和后述的熔融玻璃MG比电阻的目标值。
图5所示的比电阻的计算(ST12)中,计算机118基于所保存的各区域EA的电压E、电流I、截面积S和距离L,W,D的信息以及上述的式(1)、式(2)计算出各区域EA中熔融玻璃MG的比电阻ρ。具体地说,按照式(2)计算出各截面积Si,使用该截面积Si按照式(1)计算出比电阻ρ。
需要说明的是,可以预先计算出熔解槽101的熔融玻璃MG处于所期望的熔解状态时各区域EAi的比电阻ρ,将该值作为比电阻ρ的目标值保存在计算机118中。在确定比电阻ρ的目标值的阶段,例如可如现有那样使用热电偶等温度测定手段来制作出熔融玻璃MG所期望的熔解状态,在该状态下如上所述利用计算机118计算出比电阻ρ。另外,也可预先采样由熔融玻璃MG制造出的玻璃基板,利用坩锅等进行熔解,求出与目标粘度和温度的熔解玻璃MG对应的比电阻,将其作为比电阻ρ的目标值。
在图5所示的比电阻的比较(ST13)中,计算机118对各区域EAi的比电阻ρ的目标值与所计算出的各区域EAi的比电阻ρ进行比较。
在图5所示的控制量确定(ST14)中,计算机118基于上述比电阻的比较(ST13)结果来确定送到控制单元116的控制量。
具体地说,在某一区域EAi中,在所计算出的比电阻ρ大于目标值或大于可容许范围的情况下,计算机118下达指示,将该区域EAi中熔融玻璃MG所产生的焦耳热减少特定量。
在某一区域EAi中,在所计算出的比电阻ρ与目标值相等或为可容许范围内的情况下,计算机118下达指示,维持该区域EA中熔融玻璃MG所产生的焦耳热。
在某一区域EAi中,在所计算出的比电阻ρ小于目标值或小于可容许范围的情况下,计算机118下达指示,将该区域EAi中熔融玻璃MG所产生的焦耳热增加特定量。
在图5所示的焦耳热的控制(ST15)中,控制单元116基于由计算机118送达的控制量的指示,对各区域EAi的熔融玻璃MG中所产生的焦耳热进行控制。
具体地说,在控制单元116接受了减少某一区域EAi中熔融玻璃MG所产生的焦耳热的指示的情况下,按照流经与该区域EAi对应的一对电极114间的熔融玻璃MG的电流值为一定值(该值比原始值小规定值这种程度)的方式,对于流经熔融玻璃MG所需的目标电流值进行设定。
在控制单元116接受了维持某一区域EAi中熔融玻璃MG所产生的焦耳热的指示的情况下,将流经与该区域EAi对应的一对电极114间的熔融玻璃MG中所流过的电流值或原始目标值设定为目标电流值。
在控制单元116接受了增加某一区域EAi中熔融玻璃MG所产生的焦耳热的指示的情况下,按照流经与该区域EAi对应的一对电极114间的熔融玻璃MG的电流值为一定值(该值比原始值大规定值这种程度)的方式,对目标电流值进行设定。
控制单元116进一步按照将流经熔融玻璃MG的电流值维持在目标电流值的方式对于施加至各对电极114间的熔融玻璃MG的电压进行控制。
通过上述控制,可以不使用现有的热电偶等温度测定手段将各区域EAi中熔融玻璃MG的粘度和温度维持在所期望的状态,可将熔解槽101中熔融玻璃MG的对流和熔解的状态维持在所期望的状态。
如此,由于在两对以上电极114中的每一对根据电压分别设定电流所流经的熔融玻璃MG的区域EAi的截面积Si,使用电流值与电压值以及设定的熔融玻璃MG的截面积Si计算出每一区域EAi中熔融玻璃的比电阻ρ,因而可精度良好地计算出每一区域EA中的比电阻ρ。其结果,可使熔解槽101内的熔融玻璃MG均质化地对其进行通电加热,进一步可有效地对熔融玻璃MG进行通电加热。
(通电加热的控制方法2)
接下来,作为基于上述计算出的比电阻ρ对于各区域EA中熔融玻璃MG所产生的焦耳热进行控制的方法之一,对于由所计算出的各区域EAi的比电阻ρ进一步计算出各区域EAi中熔融玻璃MG的温度的方法进行说明。
图6为由计算出的比电阻ρ求出熔融玻璃MG的温度、对各区域EAi中熔融玻璃所产生的焦耳热进行控制的工序的说明图。
在该方法中,首先,作为预备工序(ST21),预先求出与熔解槽101中制作的熔融玻璃MG为相同成分的熔融玻璃的温度与比电阻的关系,记录在计算机118中。在求出熔融玻璃MG的温度与比电阻的关系的阶段,可以在熔解槽101中例如如现有技术那样使用热电偶等温度测定手段测定熔融玻璃MG的温度。而且可以如上所述通过利用计算机118计算出比电阻ρ来求出熔融玻璃MG的温度与比电阻的关系。此外也可以预先采样由熔解玻璃MG制造出的玻璃基板,利用坩锅等将其熔解,测定此时熔融玻璃MG的温度与比电阻,从而得到他们的相关关系。
熔融玻璃MG的温度可以以比电阻ρ的函数的形式来表示,例如如G(ρ)这样。即,熔融玻璃MG的比电阻ρ与熔融玻璃MG的温度T(℃)具有如下述式(3)所表示的相关关系。
T(℃)=G(ρ)=a/(log(ρ)+b)-273.15...(3)
式(3)中,a和b为依赖于玻璃组成的常数。
通过预备工序(ST21)确定上述常数a和b的值。上述常数a和b的值与上述式(3)一起被保存在计算机118中。另外,在预备工序(ST21)中,预先设定各区域EAi中熔融玻璃MG的目标温度,将其值保存在计算机118中。例如,可预先计算出在熔解槽101中的熔融玻璃MG处于所期望的熔解状态时各区域EAi的温度T,将该值作为温度T的目标温度保存在计算机118中。在设定温度T的目标温度的阶段,例如可如现有技术那样使用热电偶等温度测定手段在熔融玻璃MG中制作出所期望的熔解状态,在该状态下如上所述利用计算机118计算出温度T。
图6所示的采样(ST22)和比电阻的计算(ST23)与图5所示的采样(ST11)和比电阻的计算(ST12)相同,因而省略说明。
在图6所示的温度的计算(ST24)中,计算机118基于所计算出的各区域EAi的比电阻ρ、预先保存的常数a和b、以及上述式(3),计算出各区域EAi中熔融玻璃MG的温度T。
在图6所示的温度的比较(ST25)中,计算机118对于所保存的各区域EAi的温度T的目标值与计算出的各区域EAi的温度T进行比较。
在图6所示的控制量的确定(ST26)中,基于上述温度比较(ST25)的结果来确定送达控制单元116的控制量。
具体地说,在某一区域EAi中,在所计算出的温度T高于目标值或高于可容许范围的情况下,计算机118下达指示,将该区域EAi中熔融玻璃MG所产生的焦耳热减少特定量。
在某一区域EAi中,在所计算出的温度T与目标值相等或为可容许范围内的情况下,计算机118下达指示,维持该区域EAi中熔融玻璃MG所产生的焦耳热。
在某一区域EAi中,在所计算出的温度T低于目标值或低于可容许范围的情况下,计算机118下达指示,将该区域EAi中熔融玻璃MG所产生的焦耳热增加特定量。
图6所示的焦耳热的控制(ST27)与图5所示的焦耳热的控制(ST15)相同,因而省略说明。
通过上述控制,可以不使用现有的热电偶等温度测定装置而使各区域EAi中熔融玻璃MG的粘度和温度为所期望的状态,可使熔解槽101中熔融玻璃MG的熔解状态为所期望的状态。
如此,在本实施方式中,在图5所示的方法、图6所示的方法中,均使用计测、计算出的比电阻ρ对于施加至熔融玻璃MG的焦耳热进行控制。因此,为了精度良好地计算出比电阻ρ,在本实施方式中,根据施加至电极114的电压,计算出电流所流经的区域EAi的截面积Si,根据式(1)、式(2)计算出比电阻ρ。从而可精度良好地计算出比电阻ρ,因而可使熔融玻璃均质化、可有效地对熔融玻璃MG进行通电加热。
在本实施方式中,在熔解槽101中,在如后述图7所示使熔融玻璃MG产生对流的同时取出熔融玻璃MG,此时不会产生波筋,不会从熔解槽102中流出异质物质(異質素地),从这方面考虑是优选的。因此,优选根据电极114的位置改变熔融玻璃MG中所产生的焦耳热。如上所述,计算机118根据施加至电极114的电压计算出电流所流经的区域EAi的截面积Si,可精度良好地计算出比电阻ρ,因而可将熔融玻璃MG的温度分布精度良好地调整为所期望的分布,该温度分布使熔融玻璃MG产生图7所示的对流。下面对熔解槽101内熔融玻璃MG的对流进行说明。
(熔解槽内的熔融玻璃的对流)
如上所述控制熔融玻璃MG的通电加热,以使得通过熔融玻璃MG的通电加热1,2在熔解槽101中形成例如以下所示的熔融玻璃MG的对流。但是,熔融玻璃MG通电加热的控制不仅可适用于使熔融玻璃MG产生图7所示对流的形态,还可适用于使熔融玻璃MG产生图7所示对流以外的对流的形态、或者不产生对流的形态。
图7为对本实施方式中熔解槽101内部的熔融玻璃的对流进行说明的图。在本实施方式中,熔融玻璃MG从流出口104a流向澄清工序,流出口104a设置于熔解槽101的内侧侧壁中向着第1方向的内侧侧壁底部。此时对熔融玻璃MG进行加热控制,以使得位于熔解槽101底部的熔融玻璃MG的温度从原料投入侧(图7中的左侧)越向着流出口104a侧(图7中的右侧)越上升。由此,在流出口104a侧,熔融玻璃MG从流出口104a流向作为下游工序的澄清工序、同时熔融玻璃MG产生对流。即,未从流出口104a流出的熔融玻璃MG的一部分沿着熔解槽101的侧壁向着液面101c上升,上升到液面101c的熔融玻璃MG的一部分沿着液面101c流向原料投入侧的熔解槽101的侧壁,沿着原料投入侧的熔解槽101的侧壁从液面101c下降,再沿着底面从原料投入侧流向排出口104a侧。
使其产生这样的循环对流的理由如下。即,在二氧化硅浓度高的难熔性玻璃中,在玻璃原料的分解、熔解时,热分解温度低的碱土金属成分比周围的熔融玻璃先熔化,容易生成难熔性二氧化硅成分的浓度高的异质物质(異質素地)120。如果所生成的异质物质120由于某些理由漂到熔解槽流出口侧的侧壁并下沉,流到下游工序,则二氧化硅浓度高于周围的熔融玻璃、粘度高,因而变成波筋。
但是,在熔解槽101中,由于如图7所示熔融玻璃MG形成了对流,因而异质物质120不会漂到流出口104a侧的侧壁附近。进一步地,在流出口104a侧的侧壁,熔融玻璃MG流是从底面向液面流动的,因而也无异质物质沉入。
在熔解槽101中,为了形成图7所示箭头所示的对流,可以对供给至电极114的电力进行控制,使得流经熔解槽101底部的熔融玻璃MG的温度在图7中从原料投入侧向着流出口104a侧慢慢地变高,在图7所示的示例中温度T1<温度T2<温度T3,同时使得温度T3(最高温度)高于原料投入位置处熔融玻璃MG的表层温度T4。温度T1为图7中设于原料投入侧的一对电极114的位置的熔融玻璃MG的温度,温度T2为3对电极114之中位于正中的一对电极114的位置的熔融玻璃MG的温度,温度T3为3对电极114之中位于流出口侧的一对电极114的位置的熔融玻璃MG的温度。使用计算机118进行上述那样的熔融玻璃MG的通电加热控制,以使其形成这样的温度分布。
(玻璃组成)
关于本实施方式中所用的玻璃组成,可以由铝硅酸盐玻璃构成、含有55质量%以上的SiO2(二氧化硅)。与以往相比,适用于具有该玻璃组成的铝硅酸盐玻璃的本实施方式制造方法可更有效抑制玻璃组成的不均。进一步可以含有60质量%以上的SiO2,进一步也可含有65质量%以上的SiO2。即使玻璃组成含有55质量%SiO2并且容易产生富含二氧化硅的异质物质120,熔融玻璃MG液面101c的对流也可防止富含二氧化硅的异质物质120漂到流出口104a侧的侧壁,并且在流出口104a侧的侧壁,玻璃流是从下部(底面)侧流向基准面(液面)侧的,因而可以防止富含二氧化硅的异质物质120从流出口104a流出。SiO2在玻璃组成中的含量上限例如为70质量%。
并且可以含有两者合计为70质量%以上的SiO2与Al2O3,与以往相比,适用于具有该玻璃组成的铝硅酸盐玻璃的本实施方式制造方法可更有效抑制玻璃组成的不均。进一步地,可以含有两者合计为75质量%以上的SiO2与Al2O3。
即使玻璃组成含有合计为70质量%以上的SiO2与Al2O3并且容易产生富含二氧化硅的异质物质120,熔融玻璃MG的液面101c的对流也可防止富含二氧化硅的异质物质120漂到流出口104a侧的侧壁。并且,在流出口104a侧的侧壁,熔融玻璃MG流从底部(底面)侧流向料坯表面(素地面)(液面)侧,因而可以防止富含二氧化硅的异质物质120从流出口104a流出。SiO2与Al2O3合计含量的上限例如为85质量%。
玻璃基板的玻璃组成例举如下,例如:
以下所示组成的含量表示为质量%。
优选为含有下述成分的无碱玻璃:
SiO2:50~70%、
Al2O3:0~25%、
B2O3:1~15%、
MgO:0~10%、
CaO:0~20%、
SrO:0~20%、
BaO:0~10%、
RO:5~30%(其中,R选自Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种,为玻璃基板所含有的成分)。
需要说明的是,本实施方式中为无碱玻璃,但玻璃基板也可以为含有微量碱金属的微量含碱玻璃。在含有碱金属的情况下,优选所含有的R’2O的合计为0.10%以上0.5%以下、优选为0.20%以上0.5%以下(其中,R’为选自Li、Na和K中的至少一种,为玻璃基板所含有的成分)。R’2O的合计当然也可以低于0.10%。
在应用本实施方式玻璃基板的制造方法的情况下,玻璃组合物中除上述各成分外还可含有以质量%表示为0.01~1%(优选0.01%~0.5%)的SnO2、0~0.2%(优选0.01%~0.08%)的Fe2O3作为澄清剂。从降低环境负荷的方面考虑,也可以调制玻璃原料使之实质上不含有As2O3、Sb2O3和PbO。
在为了在玻璃基板上形成p-Si(低温多晶硅)·TFT或氧化物半导体而使用应变点高的玻璃的情况下,例如在使用应变点为655℃以上的熔融玻璃的情况下,作为玻璃组成,例如玻璃基板可示例出含有下述成分的组成(以质量%表示)。
优选为下述的无碱玻璃或后述的微量含碱玻璃,其含有:
SiO252~78%、
Al2O33~25%、
B2O33~15%、
RO(其中,R选自Mg、Ca、Sr和Ba,为玻璃板所含有的全部成分中的至少一种)3~20%,
质量比(SiO2+Al2O3)/B2O3处于7~20的范围。
进而,为了进一步提高应变点,质量比(SiO2+Al2O3)/RO优选为7.5以上。进一步地,为了提高应变点,优选β-OH值为0.1mm-1~0.3mm-1。进一步地,为了实现高应变点同时防止液相粘度的降低,优选CaO/RO为0.65以上。
进一步地,作为应变点更高的玻璃,在使用应变点为680℃以上的熔融玻璃的情况下,作为玻璃组成,以质量%表示,可示例出含有下述成分的组成。
SiO255~70%、
Al2O315~25%、
B2O30~10%、
MgO0~5%
CaO0~10%
SrO0~5%
BaO0~15%
其中含有10~20%的RO(R选自Mg、Ca,Sr及Ba,为玻璃板所含有的全部成分中的至少1种)。
另外,为了使应变点为690℃以上,可以采用如下方案:SiO2的含量为60%质量%以上,同时SiO2与Al2O3合计量为80质量%以上。另外,为了使溶解温度(粘度为102.5泊时的溶融玻璃温度)为1680℃以下、优选为1650℃以下,可以仅含有小于1.0%的范围的选自Li、Na及K中的至少1种碱金属成分。
进一步地,除上述成分外,在本实施方式的玻璃基板中所用的玻璃中,为了对玻璃进行各种物理、熔融、澄清和成形特性的调节,也可以含有各种其它氧化物。作为这样的其它氧化物的示例,可以举出下述物质,但并不限于下述物质:TiO2、MnO、ZnO、Nb2O5、MoO3、Ta2O5、WO3、Y2O3和La2O3。
本实施方式的制造方法可有效应用于液晶显示装置用玻璃基板中。对于液晶显示装置用玻璃基板来说,如上所述,优选在玻璃组成中不含有碱金属成分(Li、Na和K)、或者即使含有也为微量。但是,在不含有碱金属成分(Li、Na和K)、或者即使含有也为微量的情况下,熔融玻璃MG的高温粘性增高。在本实施方式中,即使在为了提高高温粘性高的熔融玻璃MG的粘性而使温度为高温的情况下,也可精度良好地计算出熔融玻璃MG的比电阻ρ,因而可有效地向电极114供给电力,可使熔融玻璃MG有效地产生焦耳热。
进一步地,对于形成有p-Si(低温多晶硅)TFT或氧化物半导体的玻璃基板,从减小热收缩率的方面考虑,适于使用应变点例如为655℃以上的玻璃(熔融玻璃MG)。在应变点为655℃以上的熔融玻璃的情况下,熔融玻璃MG的熔融性低。因此,可将熔解槽101中熔融玻璃MG的温度设定得更进一步高于以往。但是,即使在这种情况下,也可高精度地计算出熔解槽中熔融玻璃的比电阻,因而可均质化地对熔解槽内的熔融玻璃进行通电加热,进一步可有效地对熔融玻璃进行通电加热。
另外,在本实施方式中,从降低环境负荷的方面考虑,使用SnO2作为澄清剂,为了有效发挥出SnO2的澄清作用,优选精度良好地将熔融玻璃MG的温度调整为高温。在本实施方式中,由于可精度良好地计算出熔融玻璃MG的比电阻ρ,因而可有效地向电极114供给电力。
为了确认本实施方式的效果,进行了下述实验。
(实施例)
使用图3所示的熔解槽101,利用图6所示的制造方法,根据施加在电极114的电压精度良好地计算出比电阻,控制熔融玻璃中产生的焦耳热来制造玻璃基板。确定玻璃组成,以使玻璃的应变点超过690℃。玻璃组成为如下组成(以玻璃基板的质量%表示):
SiO264.3%、
B2O31.5%、
Al2O317.3%、
MgO2.3%、
CaO4.7%、
SrO2.6%、
BaO7.3%。
(比较例)
另外,作为比较例,与实施例同样地使用图3所示的熔解槽101,但使用不计算出电流所流经区域的截面积而计算出比电阻的方式。玻璃组成与实施例中为相同组成。此外,在其它工序中,与实施例同样地制造出玻璃基板。
在实施例及比较例中,得到了尺寸为1850mm×1500mm、厚度为0.4mm的玻璃板(下文中也称为实施例玻璃、比较例玻璃),对玻璃基板中的波筋、气泡进行评价。
对于比较例玻璃,确认到了表面凹凸,该表面凹凸可认为是由于不均质玻璃从熔解槽101中流出而产生的。另一方面,实施例玻璃的平坦度极高,未确认到在高精细显示中成为问题的表面凹凸。另外,在实施例玻璃和比较例玻璃的表面凹凸评价中使用东京精密社制造的表面粗糙度测定仪(SURFCOM1400-D),对实施例玻璃及比较例玻璃各自的表面粗糙的峰高度进行测定,接下来将测定出的峰高度与基准值进行比较,从而对表面凹凸进行评价。
另外,对于所制造出的玻璃基板中含有的气泡个数进行评价。关于比较例玻璃,数值换算为玻璃1kg,每1kg中存在有0.2个以上的气泡。与此相对,在实施例玻璃中,每1kg中小于0.1个。本实施例中确认到,即使为使用了高粘性玻璃的高精细显示用途的玻璃,也可消除在显示品质中成为问题的气泡残存问题。
上面对本发明玻璃基板的制造方法进行了详细说明,但本发明并不限于上述实施方式,不消说,可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种改良及变形。
Claims (10)
1.一种玻璃基板的制造方法,其中,该方法包括将玻璃原料熔解来生成熔融玻璃的熔解工序,
所述熔解工序包括下述工序:
产生焦耳热的工序,在该工序中,对位于两对以上电极彼此之间的熔融玻璃,在每一对所述电极间施加电压,由此使电流流通产生焦耳热;
计算比电阻的工序,在该工序中,针对所述两对以上电极中的每一对分别测定流过熔融玻璃的电流值,同时针对所述两对以上电极中的每一对根据所述电压值分别设定所测定出的所述电流流经的熔融玻璃区域的截面积,使用所述电流值、所述电压值以及所设定的熔融玻璃的所述截面积,针对所述每一区域计算出所述熔融玻璃的比电阻;以及
控制所述焦耳热的工序,在该工序中,基于所述计算出的比电阻,针对所述两对以上电极中的每一对分别控制所述焦耳热。
2.如权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,根据所述每一对电极间所施加的所述电压值相对于两对以上电极间所施加的总电压的合计值的比例,设定所述截面积。
3.如权利要求1所述的玻璃基板的制造方法,其中,
所述熔解工序具有预备工序,该预备工序为得到所述熔融玻璃的温度与所述熔融玻璃的比电阻的相关关系的工序;
所述控制焦耳热的工序包括下述工序:
基于所述相关关系与所述计算出的比电阻来计算出所述熔融玻璃的温度的工序;以及
对所述计算出的温度与预先设定于所述熔融玻璃的目标温度进行比较,基于该比较结果对于所述熔融玻璃中产生的焦耳热进行控制的工序。
4.如权利要求3所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述控制焦耳热的工序包括下述工序:
目标电流值设定工序,在该工序中,对于在所述熔融玻璃中产生焦耳热所需的目标电流值进行设定,以使所述计算出的温度维持在所述目标温度;以及
目标电流值维持工序,在该工序中,对所述电压进行控制,以使所述电流维持在所述目标电流值。
5.如权利要求3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、所述比电阻为ρ,求出用于表示所述相关关系的式:T=a/(log(ρ)+b)-273.15中的常数a和b,在计算出所述温度的工序中,将所述比电阻ρ代入到所述式中,计算出所述温度T,所述T的单位为℃。
6.如权利要求1~5的任一项所述的玻璃基板的制造方法,其中,在所述计算出比电阻的工序中,设所述电流值为I、所述电压为E、所述电流流经的所述熔融玻璃的所述区域的截面积为S、所述一对电极间的距离为L、所述比电阻为ρ,基于表示它们的关系的式:ρ=E/I×S/L,计算出所述比电阻ρ。
7.如权利要求1~5的任一项所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述玻璃基板为平板显示用的玻璃基板。
8.如权利要求1~5的任一项所述的玻璃基板的制造方法,其特征在于,所述玻璃基板为无碱玻璃或微量含碱玻璃。
9.如权利要求1~5的任一项所述的玻璃基板的制造方法,其中,所述熔融玻璃的应变点为655℃以上。
10.一种玻璃基板制造装置,其为具有用于生成熔融玻璃的熔解槽的玻璃基板制造装置,其特征在于,
该装置包括将所投入的玻璃原料熔解来制作熔融玻璃的熔解装置;
所述熔解装置具有:
两对以上的电极,该两对以上的电极被设于所述熔解槽的与熔融玻璃相接的壁面,并且与熔融玻璃相接;
控制单元,该控制单元在所述两对以上电极间的每对电极之间施加电压,对于使电流在所述熔融玻璃中流动并产生焦耳热的电力进行控制;以及
演算单元,该演算单元针对所述两对以上电极中的每一对分别获取流过熔融玻璃的电流值与所述电压值的信息,同时针对所述两对以上电极中的每一对根据所述电压值分别设定所述电流流经的熔融玻璃区域的截面积,使用所述电流值、所述电压值以及所设定的熔融玻璃的所述截面积计算出所述熔融玻璃的比电阻,基于所述计算出的比电阻来确定所述焦耳热的控制量。
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