JP2009298665A - Apparatus for manufacturing sheet glass and method of manufacturing sheet glass - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、板ガラス製造装置および板ガラス製造方法に関する。 The present invention relates to a plate glass manufacturing apparatus and a plate glass manufacturing method.
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ(以下、「FPD」という。)のガラス基板に用いられる板ガラスでは、ガラス表面に高い平坦度が要求される。近年では、ガラス表面の平坦度に対する要求品質がますます高まってきている。 In flat glass used for a glass substrate of a flat panel display (hereinafter referred to as “FPD”) such as a liquid crystal display or a plasma display, high flatness is required on the glass surface. In recent years, the required quality for the flatness of the glass surface has been increasing.
このようなFPDガラス基用板ガラスは、オーバーフローダウンドロー法によって製造されることが多い。オーバーフローダウンドロー法では、溶融ガラスを成形装置に供給することで帯状のガラスリボンが連続的に成形される。その際、ガラスリボンが下方へ引き下げられ、その引き下げ速度によって厚みの調整が行われる。その後、ガラスリボンが所定長さで切断されて、板ガラスが製造される。 Such FPD glass substrate glass is often manufactured by the overflow down draw method. In the overflow down draw method, a glass ribbon is continuously formed by supplying molten glass to a forming apparatus. At that time, the glass ribbon is pulled downward, and the thickness is adjusted by the pulling speed. Then, a glass ribbon is cut | disconnected by predetermined length, and plate glass is manufactured.
ところで、例えばTFT液晶ディスプレイ用の板ガラスには高い熱的安定性が求められるため、この板ガラスの製造にはそれを実現するように調製されたガラス原料が用いられる。このようなガラス原料は通常は難溶性であるために、溶融ガラス中に脈理(周りの部分と成分が異なった部分)が発生しやすくなる。そして、溶融ガラス中に脈理が存在すると、成形装置で成形されるガラスリボンを引き下げる際に周りの部分と脈理との粘性の違いによってそれらの引き伸ばされ方が異なるために、ガラス表面の平坦度が悪化することになる。 By the way, since the plate glass for TFT liquid crystal displays, for example, requires high thermal stability, a glass raw material prepared so as to realize the plate glass is used. Since such glass raw materials are usually poorly soluble, striae (parts having different components from the surrounding parts) are likely to occur in the molten glass. And when striae exist in the molten glass, when the glass ribbon formed by the molding apparatus is pulled down, the stretched state differs depending on the difference in viscosity between the surrounding portion and the striae. The degree will get worse.
このような脈理の問題に対し、例えば特許文献1には、平均粒径が30〜60μmのシリカ原料を使用することで、脈理の発生を抑える技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された技術を用いても脈理を完全にゼロにすることはできず、製造した板ガラスがガラス表面の平坦度に対する要求品質を満たさずに製品として使用できないことがある。そこで、板ガラスを製造する際の歩留まりを改善することが望まれる。 However, even if the technique disclosed in Patent Document 1 is used, the striae cannot be completely eliminated, and the manufactured plate glass may not be used as a product without satisfying the required quality for the flatness of the glass surface. . Therefore, it is desired to improve the yield when manufacturing plate glass.
本発明は、このような事情に鑑み、歩留まりを向上させることができる板ガラス製造装置および板ガラス製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the plate glass manufacturing apparatus and plate glass manufacturing method which can improve a yield in view of such a situation.
前記目的を達成するために、本発明の発明者は、ガラス表面の平坦度に対する要求品質が板ガラスの一方面と他方面とで異なることに着目した。例えば液晶ディスプレイ用の板ガラスでは、電極および配向膜などが積層される主面(使用面)には高い平坦度が要求されるが、その反対側の背面(非使用面)にはそれほど高い平坦度は要求されない。そこで、発明者は、脈理を背面側に集中させることができれば、満足する品質の板ガラスを高い歩留まりで製造できるのではないかと考えた。なお、ピーク高さとは、ある基準長さ中におけるうねり曲線の平均線から山の頂または谷の底までの距離のうちで最大のものをいう。 In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have focused on the fact that the required quality with respect to the flatness of the glass surface differs between the one side and the other side of the plate glass. For example, in flat glass for liquid crystal displays, high flatness is required on the main surface (use surface) on which electrodes and alignment films are stacked, but on the opposite back surface (non-use surface), the flatness is so high. Is not required. Therefore, the inventor considered that if the striae can be concentrated on the back side, a plate glass of satisfactory quality can be manufactured with a high yield. The peak height refers to the maximum of the distances from the average line of the undulation curve to the peak of the mountain or the bottom of the valley in a certain reference length.
本発明は、このような観点からなされたものであり、溝から両側にオーバーフローさせた溶融ガラスを壁面に沿って流下させて融合させる成形装置と、溶融ガラスを清澄するための清澄槽と、前記清澄槽で清澄された溶融ガラスを前記成形装置に導く移送管と、を備え、前記移送管は、前記清澄槽側の一端から前記成形装置側の他端に向かって下りながら側方に曲がっている、板ガラス製造装置を提供する。 The present invention has been made from such a viewpoint, a molding apparatus for flowing and fusing the molten glass overflowed from the groove on both sides along the wall surface, a clarification tank for refining the molten glass, A transfer pipe for guiding the molten glass clarified in a clarification tank to the molding apparatus, and the transfer pipe is bent sideways while descending from one end on the clarification tank side toward the other end on the molding apparatus side. A flat glass manufacturing apparatus is provided.
また、本発明は、溶融ガラスを成形装置の溝から両側にオーバーフローさせてガラスリボンを成形する工程を含む板ガラスの製造方法であって、一端から他端に向かって下りながら側方に曲がる移送管に溶融ガラスを流すことにより、当該溶融ガラスを回転させながら前記成形装置に供給する、板ガラス製造方法を提供する。 The present invention also relates to a method for producing a sheet glass comprising a step of forming a glass ribbon by overflowing molten glass from both sides of a groove of a molding apparatus, and a transfer pipe that bends sideward while descending from one end to the other end. A method for producing a sheet glass is provided in which molten glass is supplied to the molding apparatus while rotating the molten glass.
本発明によれば、脈理を板ガラスの一方の面側に相対的に多く流出させることができる。そして、この面を背面として使用すれば、主面のピーク高さが小さく抑えられ、主面と背面のどちらにおいても平坦度に対する要求品質が満たされるようになる。すなわち、本発明によれば、製品として使用できる板ガラスの割合を増やして、歩留まりを向上させることができる。 According to the present invention, striae can flow out relatively more to one side of the plate glass. If this surface is used as the back surface, the peak height of the main surface can be kept small, and the required quality for flatness can be satisfied on both the main surface and the back surface. That is, according to this invention, the ratio of the plate glass which can be used as a product can be increased, and a yield can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description relates to an example of the present invention, and the present invention is not limited to these.
図1〜図3に示すように、本発明の一実施形態に係る板ガラス製造装置は、溶融ガラスを生成するための熔解槽1と、溶融ガラスを清澄するための清澄槽3と、溶融ガラスから帯状のガラスリボンを成形する成形装置5とを備えている。なお、図1〜図3中には、水平面上の直交する2方向をX方向およびY方向、鉛直方向をZ方向で示している。
As shown in FIGS. 1-3, the plate glass manufacturing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is from the melting tank 1 for producing | generating a molten glass, the
本実施形態では、溶解槽1と清澄槽3がX方向に並んでおり、成形装置5が溶解槽1から−Y方向に向かって斜め下に配置されている。そして、熔解槽1と清澄槽3とがX方向に延びる直線状の第1移送管2で接続され、清澄槽3と成形装置5とが平面視でY方向からX方向に曲がる第2移送管4で接続されている。
In this embodiment, the dissolution tank 1 and the
熔解槽1では、当該溶解槽1に投入されたガラス原料が溶解されて溶融ガラスが生成される。熔解槽1に投入されるガラス原料は、例えばTFT用の板ガラスを製造する場合は、モル%で表示して、SiO2:50〜70%、B2O3:5〜15%、Al2O3:5〜15%、MgO:0〜3%、CaO:3〜10%、SrO:1〜3%、BaO:0〜5%、Na2O:0〜1%、K2O:0〜1%、As2O3:0〜1%を含むように調製される。また、ガラス原料は、上記の成分以外に、Sb2O3、Fe2O3、SnO2、ZrO2、Clなどを好ましくは2モル%以下の範囲で含んでいてもよい。 In the melting tank 1, the glass raw material thrown into the said melting tank 1 is melt | dissolved, and a molten glass is produced | generated. For example, when manufacturing a glass plate for TFT, the glass raw material charged into the melting tank 1 is expressed in mol%, SiO 2 : 50 to 70%, B 2 O 3 : 5 to 15%, Al 2 O. 3: 5~15%, MgO: 0~3 %, CaO: 3~10%, SrO: 1~3%, BaO: 0~5%, Na 2 O: 0~1%, K 2 O: 0~ 1%, as 2 O 3: is prepared containing 0 to 1%. In addition to the above components, the glass raw material may contain Sb 2 O 3 , Fe 2 O 3 , SnO 2 , ZrO 2 , Cl, etc., preferably in a range of 2 mol% or less.
溶解槽1で生成された溶融ガラスは、第1移送管2を通じて清澄槽3に送り込まれる。清澄槽3では、溶融ガラスが一定時間、所定温度(上記の組成のガラスの場合は例えば1500℃以上)に保たれて、清澄(溶融ガラス中からの気泡の除去など)が行われる。
The molten glass generated in the melting tank 1 is sent to the
第2移送管4は、清澄槽3で清澄された溶融ガラスを成形に適した温度(上記の組成のガラスの場合は例えば1200℃程度)となるように温度調整(冷却)しながら成形装置5に導くものである。なお、第2移送管4の詳細については、後述にて説明する。
The
成形装置5は、下向きに尖る五角形楔状(幅狭のホームベース状)の断面形状でX方向に延びており、その上面には、−X方向に向かって段々と深さが浅くなる溝51が形成されている。そして、溝51内には、第2移送管4から−X方向に向かって溶融ガラスが供給されるようになっている。溝51内に溶融ガラスが供給されると、図4に示すように、溶融ガラス6が溝51から+Y方向側と−Y方向側の両側にオーバーフローする。オーバーフローした溶融ガラス6は、壁面52に沿って流下することで、壁面52の下端部同士が交わる稜線の下方で融合する。これにより、帯状のガラスリボン60が連続的に成形される。なお、図示は省略するが、成形装置5には、壁面52に沿って流下する溶融ガラス6の幅を規制するガイドが設けられている。また、成形装置5で成形されるガラスリボン60は、図略の引き下げ装置によって下方に引き下げられる。
The forming
次に、第2移送管4について詳細に説明する。第2移送管4は、円形断面を有しており、一端4aが清澄槽3の−Y方向側の側面に接続され、他端4bが成形装置5の+X方向側の端面に接続されている。そして、第2移送管4は、一端4aから他端4bに向かって下りながら成形装置方向に略90°曲がっている。
Next, the
より詳しくは、第2移送管4は、清澄槽3の側面から−Y方向に向かって真っ直ぐに下る上流側直線部41と、成形装置5の+X方向側の端面へ−X方向に向かって真っ直ぐに下る下流側直線部43とを有するとともに、これら41,43をつなぐ四半円弧状の屈曲部42とを有している。
More specifically, the
なお、図1〜図3では、簡略化のために第2移送管4を1本の管で描いているが、実際の第2移送管4は、軸方向に所定長さで複数ブロックに分割されている。各ブロックは、白金または白金合金で構成された肉厚が0.7〜0.8mm程度の短管であり、その両端には電極が接続されたフランジが設けられている。そして、各ブロックは、短管に通電によるジュール熱を発生させることで溶融ガラスを適当な温度に保つ。また、各ブロックは、外側を耐火煉瓦で取り囲まれている。
1 to 3, the
第2移送管4の勾配は、全長に亘って一定(例えば9°)であってもよい。この場合、屈曲部42の中心線は、X軸およびY軸と9°で交わる、すなわち+X方向を−Y方向に45°振った方向に傾斜する傾斜面上に位置することになる。
The gradient of the
本実施形態では、屈曲部42は、平面視で真円と重なる円弧状をなしている。すなわち、屈曲部42は、前記の傾斜面上では、楕円と重なるようになっている。この屈曲部42の中心線を水平面上に投影したときの半径は、例えば2.5mである。ただし、屈曲部42は、前記の傾斜面上で真円と重なるような円弧状となっていてもよい。あるいは、屈曲部42は、略円弧状に曲がるものであればよく、例えば直線状の前記のブロックが角度を付けながらつなげられることにより、中心線が複数本の直線で構成されるようになっていてもよい。
In the present embodiment, the
第2移送管4は、全長に亘って一定径であってもよいが、例えば、上流側直線部41の全体または一部分を下流に向かって拡径するテーパー状にするとともに、下流側直線部43の全体または一部分を下流に向かって縮径するテーパー状にしてもよい。具体的な例としては、屈曲部42の直径をφ210mmとし、上流側直線部41の途中にφ130mmからφ210mmに拡径するテーパー部を設け、下流側直線部43の途中にφ210からφ145mmに縮径するテーパー部を設ける。
The
次に、以上説明した板ガラス成形装置の作用を説明する。 Next, the operation of the plate glass forming apparatus described above will be described.
溶解槽1から清澄槽3でメルティングセグリゲーションにより発生したSiO2成分を多く含む異質ガラスが発生すると、脈理の原因となる。このSiO2を多く含む異質ガラスは周りの溶融ガラスより僅かに比重が軽いため、成形装置5に導く第2移送管4内の上部に多く流れ込む。また、溶解槽1から清澄槽3ではB2O3などが揮発することで、表面(上部)層の溶融ガラスはSiO2濃度が高くなり、これがそのまま第2移送管4内に流れ込むと脈理になってしまう。このため、清澄槽3から第2移送管4内に流れ込んだ直後の溶融ガラス6では、図5(a)に示すように、上側の90°の第1角度領域Aには脈理が相対的に多く存在し、下側の90°の第3角度領域Cには脈理があまり存在しない。その間の第2角度領域Bおよび第4角度領域Dでは、第1角度領域Aにおける析出量と第3角度領域Cにおける析出量の中間程度の量の脈理が存在する。
If heterogeneous glass containing a large amount of SiO 2 component generated by melting segregation in the
そして、本実施形態の第2移送管4は、下りながら右側に折れ曲がっているので、第2移送管4を流れる溶融ガラス6は、その粘性および自重によって第2移送管4から受ける抵抗力と、屈曲部42における内側と外側との経路長の違いとにより、第2移送管4から受ける抵抗力の小さな上側の溶融ガラスが外側に押し流されるようにして屈曲部42を通過するようになる。すなわち、溶融ガラス6は、左に捩られるようにして第2移送管4を流れ、これにより第2移送管4の他端4bでは、図5(b)に示すように、溶融ガラス6が時計回りに回転し、脈理の量が多い第1角度領域Aが−Y方向に偏り、脈理の量が少ない第3角度領域Cが+Y方向に偏る。換言すれば、溶融ガラス6は、第2移送管4を流れることにより、進行方向から見て(図1中のVA,VB矢指方向視で)時計回りに回転させられながら成形装置5に供給される。
And since the
従って、図4に示すように、成形装置5の溝51から第2移送管4の曲がる方向側にオーバーフローする側(+Y方向側)の溶融ガラス6A中に脈理が少なくなり、成形装置5の溝51から第2移送管4の曲がる方向と反対側にオーバーフローする側(−Y方向側)の溶融ガラス6B中に脈理が多くなる。すなわち、本実施形態の板ガラス製造装置を使用して板ガラスを製造すれば、脈理を板ガラスの一方の面側に相対的に多く流出させることができる。そして、この面をそれほど高い平坦度が要求されない背面として使用すれば、高い平坦度が要求される主面のピーク高さが小さく抑えられ、主面と背面のどちらにおいても平坦度に対する要求品質が満たされるようになる。このように、本実施形態の板ガラス製造装置によれば、製品として使用できる板ガラスの割合を増やして、歩留まりを向上させることができる。
Therefore, as shown in FIG. 4, striae is reduced in the
次に、前述したように、第2移送管4を流れる溶融ガラス6が回転することを確認するために行ったシミュレーションについて説明する。
Next, a simulation performed to confirm that the
シミュレーションで作成した第2移送管4のモデルでは、前記実施形態で例示した寸法を採用し、上流側直線部41および下流側直線部43の長さをそれぞれ約2mとした。また、第2移送管4を流れる溶融ガラスの流量を28.9cm3/s、その温度を一定の1490℃(粘度67.6Pa・s)とした。
In the model of the
シミュレーションによる解析結果では、第2移送管4を流れることで溶融ガラス6が約18°時計回りに回転した。
As a result of the simulation, the
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not restrict | limited to these Examples at all.
実施例では、前記実施形態の板ガラス製造装置を用いて板ガラスの製造を行った。製造する板ガラスは、横(X方向の幅)1300mm、縦(Y方向の長さ)1100、厚さ0.7mmとした。 In the Example, plate glass was manufactured using the plate glass manufacturing apparatus of the said embodiment. The plate glass to be manufactured was 1300 mm in width (width in the X direction), 1100 in length (length in the Y direction), and 0.7 mm in thickness.
溶解槽1に投入するガラス原料は、モル%で表示して、SiO2:64.7%、B2O3:10.9%、Al2O3:11.4%、MgO:2.7%、CaO:5.7%、SrO:1.9%、BaO:2.3%、As2O3:0.4%を含むように調製されたものを用いた。 Glass raw material to be introduced into the dissolution tank 1 is displayed in mol%, SiO 2: 64.7%, B 2 O 3: 10.9%, Al 2 O 3: 11.4%, MgO: 2.7 %, CaO: 5.7%, SrO: 1.9%, BaO: 2.3%, As 2 O 3 : 0.4% were used.
板ガラス製造装置における諸条件としては、前記シミュレーションと同じにした。 Various conditions in the plate glass manufacturing apparatus were the same as those in the simulation.
板ガラスは、合計で336枚製造した。これらを光学的に脈理検査した結果、14枚が脈理不良と判定された。 A total of 336 plate glasses were produced. As a result of optically inspecting these, 14 sheets were determined to be unsatisfactory.
脈理不良と判定された14枚の板ガラスについて、光学検査では主面と背面の区別が付かないため、板ガラスの両表面のピーク高さを測定した。この測定には、東京精密社製の表面粗さ測定機(サーフコム1400−D)を用いた。 About 14 plate glass determined to be unsatisfactory, since the optical surface cannot distinguish between the main surface and the back surface, the peak heights of both surfaces of the plate glass were measured. For this measurement, a surface roughness measuring machine (Surfcom 1400-D) manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. was used.
測定したピーク高さを相対的に小さい側の面(主面)および相対的に大きい側の面(背面)のそれぞれについてある基準高さと比較すると、主面では、その比較値が平均0.8、最大1.1、最小0.7となり、背面では、その比較値が平均1.2、最大1.6、最小1.1となった。 When the measured peak height is compared with a certain reference height for each of a relatively small surface (main surface) and a relatively large surface (rear surface), the average value is 0.8 on the main surface. The maximum value was 1.1 and the minimum value was 0.7. On the rear surface, the comparison values were 1.2 on average, 1.6 on the maximum, and 1.1 on the minimum.
この結果から、脈理を背面側に相対的に多く流出させることができ、主面の平坦度を向上させることができることが分かる。 From this result, it can be seen that a relatively large amount of striae can flow out to the back side, and the flatness of the main surface can be improved.
(変形例)
前記実施形態では、第2移送管4が曲がる角度が略90°であったが、第2移送管4が曲がる角度はこれに限らず種々選定可能であり、例えば180°であってもよい。この場合には、第2移送管4内を流れる溶融ガラス6の回転量をさらに大きくすることができる。ただし、第2移送管4が曲がる角度が略90°であれば、第2移送管4の長さを抑えつつ、第2移送管4内を流れる溶融ガラス6を適切な量だけ回転させることができる。
(Modification)
In the embodiment, the angle at which the
また、屈曲部42の曲がる方向は、側方であればよく、右向きであっても左向きであってもよい。
In addition, the bending direction of the
さらに、第2移送管4の一端4aは、清澄槽3の−Y方向側の側面に接続されている必要はなく、例えば+X方向側の側面に接続されていてもよい。
Furthermore, the one
また、上流側直線部41および下流側直線部43を省略して、第2移送管4を全長に亘って曲げることも可能である。
Further, it is possible to bend the
本発明は、FPDガラス基板用の板ガラスを製造する製造装置および製造方法に特に好適である。 The present invention is particularly suitable for a manufacturing apparatus and a manufacturing method for manufacturing a plate glass for an FPD glass substrate.
1 溶解槽
2 第1移送管
3 清澄槽
4 第2移送管
4a 一端
4b 他端
42 屈曲部
5 成形装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
溶融ガラスを清澄するための清澄槽と、
前記清澄槽で清澄された溶融ガラスを前記成形装置に導く移送管と、を備え、
前記移送管は、前記清澄槽側の一端から前記成形装置側の他端に向かって下りながら側方に曲がっている、板ガラス製造装置。 A molding device that melts and melts molten glass that has overflowed to both sides from the groove along the wall surface;
A refining tank for refining molten glass;
A transfer pipe for guiding the molten glass clarified in the clarification tank to the molding apparatus,
The said transfer pipe | tube is a plate glass manufacturing apparatus bent to the side, descending toward the other end by the side of the said shaping | molding apparatus from the one end by the side of the said clarification tank.
一端から他端に向かって下りながら側方に曲がる移送管に溶融ガラスを流すことにより、当該溶融ガラスを回転させながら前記成形装置に供給する、板ガラス製造方法。 A method for producing a sheet glass comprising a step of forming a glass ribbon by overflowing molten glass from both sides of a groove of a molding apparatus,
A plate glass manufacturing method in which molten glass is supplied to the forming apparatus while rotating the molten glass by flowing the molten glass through a transfer tube that bends from one end to the other while bending downward.
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