JP2012076974A - Method and device for manufacturing glass pane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フロート法によるガラス板製造方法、及びガラス板製造装置に関し、特に、溶融ガラスから成形されたガラスリボンを連続的に徐冷してガラス板を形成するガラス板製造方法、及びガラス板製造装置に関する。 The present invention relates to a glass plate manufacturing method by a float method and a glass plate manufacturing apparatus, and in particular, a glass plate manufacturing method and a glass plate that form a glass plate by continuously cooling a glass ribbon formed from molten glass. It relates to a manufacturing apparatus.
ガラス板の成形方法として、フロートバスと称される製造ラインを使用して行うフロート法が広く知られている。フロート法によって製造されたガラス板は、例えば、フラットパネルディスプレイ(液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等)や太陽電池パネル等の電子デバイスに使用することができる。 As a method for forming a glass plate, a float method performed using a production line called a float bath is widely known. The glass plate manufactured by the float process can be used for electronic devices, such as a flat panel display (a liquid crystal display, a plasma display, an organic EL display, a field emission display etc.), a solar cell panel, for example.
フロート法によって製造されたガラス板を、例えば、フラットパネルディスプレイに加工する場合、ガラス板の表面に電極や隔壁等を形成し、その上に別のガラス板を積層して両者を貼り合わせる。このとき、両ガラス板に対して所定の加熱処理が施される。この加熱処理は、加熱を伴うデバイス製造関連処理の一つである。フロート法により製造したガラス板に対して加熱処理を行うと、「熱収縮」と呼ばれる微小な寸法変化が発生する。熱収縮の発生メカニズムは、次のように説明される。 When processing the glass plate manufactured by the float process into a flat panel display, for example, an electrode, a partition, etc. are formed on the surface of a glass plate, another glass plate is laminated | stacked on it, and both are bonded together. At this time, a predetermined heat treatment is performed on both glass plates. This heat treatment is one of the device manufacturing related processes involving heating. When heat treatment is performed on a glass plate manufactured by the float process, a minute dimensional change called “heat shrinkage” occurs. The generation mechanism of heat shrinkage is explained as follows.
ガラス板は、一般に無秩序な原子配列構造を有する非晶質体から構成され、温度固有の原子配列構造をとる性質がある。このため、製造直後のガラス板は、ガラスリボンを徐冷する工程において経験する熱履歴に応じた温度固有の原子配列構造を有している。このことから、凍結したガラスリボンの原子配列構造は概念上の温度で表すことができ、この概念上の温度は「仮想温度」と呼ばれる。 The glass plate is generally composed of an amorphous body having a disordered atomic arrangement structure, and has a property of taking an atomic arrangement structure specific to temperature. For this reason, the glass plate immediately after manufacture has an atomic arrangement structure specific to the temperature according to the thermal history experienced in the step of slowly cooling the glass ribbon. From this, the atomic arrangement structure of the frozen glass ribbon can be expressed by a conceptual temperature, and this conceptual temperature is called “virtual temperature”.
ここで、製造後のガラス板に対して、別工程として上述したような加熱処理を行うと、当該ガラス板中の原子配列構造は、徐冷工程で経験した熱履歴による原子配列構造から加熱処理温度に固有の原子配列構造、すなわち、その加熱処理温度においてより安定する原子配列構造へと変化しようとする。この変化は「ガラスの構造緩和」と呼ばれ、体積収縮を伴って発生する。なお、ガラス板が有する原子配列構造によっては、加熱処理によりガラス板に体積膨張が発生する場合も有り得るが、フラットパネルディスプレイの製造時におけるガラス板の寸法変化は通常は収縮方向への変化である。 Here, when the heat treatment as described above is performed as a separate process on the glass plate after production, the atomic arrangement structure in the glass plate is heated from the atomic arrangement structure due to the thermal history experienced in the slow cooling step. It tries to change to an atomic arrangement structure intrinsic to temperature, that is, an atomic arrangement structure that is more stable at the heat treatment temperature. This change is called “glass structure relaxation” and occurs with volume shrinkage. Depending on the atomic arrangement structure of the glass plate, volume expansion may occur in the glass plate due to heat treatment, but the dimensional change of the glass plate during the production of the flat panel display is usually a change in the shrinking direction. .
このような熱収縮に起因する寸法変化が、二枚のガラス板を貼り合わせたフラットパネルディスプレイにおいて発生すると、各ガラス板の表面に形成された電極や隔壁等に位置ずれが発生する場合がある。また、フラットパネルディスプレイ自身に反りが発生することもある。近年、フラットパネルディスプレイの高精細化に伴い、加熱処理によって発生する熱収縮量の大きさやバラツキ幅が重要視されており、特に、熱収縮量のバラツキが少ないガラス板が要求されている。 When such a dimensional change due to heat shrinkage occurs in a flat panel display in which two glass plates are bonded together, displacement may occur in the electrodes, partitions, etc. formed on the surface of each glass plate. . Further, the flat panel display itself may be warped. In recent years, with the increase in the definition of flat panel displays, the amount of heat shrinkage and the variation width generated by heat treatment have been regarded as important, and in particular, a glass plate with less variation in heat shrinkage is required.
熱収縮自体を抑制するための簡単な方法の一つは、ガラス板として加熱処理温度よりも高い歪点を有するガラスを使用することである。溶融ガラスは冷却されるにつれ指数関数的に粘度を増し、いずれはその構造が凍結する。歪点とは、一般にガラス構造が凍結したとみなされる温度であり、徐冷工程におけるスケジュールを決定するための目安の一つである。高い歪点を有するガラスとして、代表的には石英ガラスが挙げられる。石英ガラスなどでは、ガラス板製造後の加熱処理温度におけるガラス粘度が高く、ガラスの原子配列構造が変化するためにより長い時間が必要となる。このため、結果として加熱処理工程における熱収縮が小さくなる。ところが、石英ガラスのような高歪点ガラスは、一般にコストが高価であり、フラットパネルディスプレイ用ガラスとして工業的に大量に使用することは困難である。 One simple method for suppressing thermal shrinkage itself is to use glass having a strain point higher than the heat treatment temperature as the glass plate. As molten glass cools, it exponentially increases in viscosity and eventually its structure freezes. The strain point is a temperature at which the glass structure is generally considered to be frozen, and is one of the guidelines for determining the schedule in the slow cooling process. A typical example of the glass having a high strain point is quartz glass. Quartz glass or the like has a high glass viscosity at the heat treatment temperature after the production of the glass plate, and a longer time is required because the atomic arrangement structure of the glass changes. For this reason, as a result, the thermal shrinkage in the heat treatment step is reduced. However, high strain point glass such as quartz glass is generally expensive, and it is difficult to industrially use it in large quantities as glass for flat panel displays.
一方、熱収縮量のバラツキを抑制する方法として、貼り合わせる二枚のガラス板の熱収縮量を所定範囲に抑えることにより、両ガラス板の熱収縮量の相対的な差を相殺し、実質的な悪影響を排除する方法が知られている。二枚のガラス板の熱収縮量が所定範囲に収まれば、フラットパネルディスプレイにおける電極等の位置ずれや反りが実質的に無くなるため、製品の歩留まりが向上する。また、製造にかかる時間やエネルギーコストも節約することができる。 On the other hand, as a method of suppressing variation in the amount of heat shrinkage, by suppressing the amount of heat shrinkage between the two glass plates to be bonded within a predetermined range, the relative difference in the amount of heat shrinkage between the two glass plates is canceled out. There are known methods for eliminating such adverse effects. If the amount of heat shrinkage of the two glass plates is within a predetermined range, the positional deviation and warpage of the electrodes and the like in the flat panel display are substantially eliminated, so that the yield of products is improved. In addition, manufacturing time and energy costs can be saved.
熱収縮量のバラツキを抑制するためには、加熱処理によって発生するガラス板の熱収縮量を事前に知っておく必要がある。そこで、ガラス板の熱収縮量を測定する方法として、ガラス板から切り出したサンプルの熱収縮量を直接的に測定する方法があった(例えば、非特許文献1を参照)。非特許文献1によれば、ガラス板の両端にダイヤモンドペンを用いて平行な基準線をケガキ、次いで、ガラス板を半分に切断して測定用サンプルとする。一方のサンプルには熱処理をし、他方のサンプルには熱処理をしない。二つのサンプルを突き合わせ、ケガキ線のずれを計測することにより、ガラス板の熱収縮量を求める。熱収縮量は、図5に示すように、熱処理前のガラス板にケガいた2本の基準線の離間幅長(ΔL0)に対するガラス板の収縮量の合計(ΔL1+ΔL2)の割合として単位(ppm)で表される。 In order to suppress variation in the amount of heat shrinkage, it is necessary to know in advance the amount of heat shrinkage of the glass plate generated by the heat treatment. Therefore, as a method for measuring the amount of heat shrinkage of the glass plate, there has been a method of directly measuring the amount of heat shrinkage of the sample cut out from the glass plate (see, for example, Non-Patent Document 1). According to Non-Patent Document 1, a parallel reference line is marked using a diamond pen at both ends of a glass plate, and then the glass plate is cut in half to obtain a measurement sample. One sample is heat treated and the other sample is not heat treated. The amount of heat shrinkage of the glass plate is obtained by matching the two samples and measuring the shift of the marking line. As shown in FIG. 5, the heat shrinkage amount is expressed as a ratio of the total shrinkage amount (ΔL 1 + ΔL 2 ) of the glass plate to the separation width length (ΔL 0 ) of the two reference lines injured on the glass plate before the heat treatment. Expressed in units (ppm).
また、ガラス板における熱収縮の発生そのものはある程度許容することとし、熱収縮量を制御しようとする技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1によれば、連続徐冷炉を通過するガラスリボンを所定温度よりも低温に維持することにより、ガラスリボンが経験する熱履歴を調整し、最終的にガラス板の熱収縮量の制御を試みている。特許文献1には、熱収縮量制御のため連続徐冷炉の雰囲気温度を制御することが開示されている。 In addition, a technique has been proposed in which the occurrence of heat shrinkage in a glass plate is allowed to some extent and the amount of heat shrinkage is controlled (see, for example, Patent Document 1). According to Patent Document 1, the thermal history experienced by the glass ribbon is adjusted by maintaining the glass ribbon passing through the continuous slow cooling furnace at a temperature lower than a predetermined temperature, and finally the control of the thermal shrinkage of the glass plate is attempted. ing. Patent Document 1 discloses that the ambient temperature of a continuous slow cooling furnace is controlled to control the amount of heat shrinkage.
しかしながら、上記の従来技術には幾つかの問題が存在する。非特許文献1に記載されている方法は、最終的に製品となったガラス板、又は当該ガラス板から作製した試験サンプルを使用して測定を行うものである。このため、測定対象であるガラス板の熱収縮量は、一定の測定時間が経過した後に初めて判明することになる。そうすると、例えば、熱収縮量を実測する時間間隔が長い場合には、測定結果が判明するまではガラス板の熱収縮量が規定範囲を外れることになり、その結果、測定期間中は規格外のガラス板を製造し続けることになってしまう。このため、非特許文献1の方法では、製品の歩留まりが悪化するという問題がある。特に、品種の異なるガラス板の製造開始時や、ガラス板の熱収縮特性を変更する場合においては、ガラスの熱収縮特性を考慮して連続徐冷炉内の雰囲気温度を変更することになるが、目的とする熱収縮量が達成されたかどうかは、製造されたガラス板の熱収縮量を非特許文献1の方法によって測定し、結果が判明するまで知ることができない。このため、徐冷工程における温度条件変更後等において、大量の製品ロスが発生する場合がある。 However, there are several problems with the above prior art. The method described in Non-Patent Document 1 is to perform measurement using a glass plate that finally becomes a product or a test sample prepared from the glass plate. For this reason, the amount of heat shrinkage of the glass plate to be measured is found only after a certain measurement time has elapsed. Then, for example, if the time interval for actually measuring the amount of heat shrinkage is long, the amount of heat shrinkage of the glass plate will be out of the specified range until the measurement result becomes clear. The glass plate will continue to be manufactured. For this reason, the method of Non-Patent Document 1 has a problem that the yield of products deteriorates. In particular, when starting production of glass plates of different varieties, or when changing the thermal shrinkage characteristics of glass plates, the atmospheric temperature in the continuous annealing furnace will be changed in consideration of the thermal shrinkage characteristics of the glass. Whether or not the heat shrinkage amount is achieved cannot be determined until the heat shrinkage amount of the manufactured glass plate is measured by the method of Non-Patent Document 1 and the result is known. For this reason, a large amount of product loss may occur after changing the temperature condition in the slow cooling step.
特許文献1に記載されている方法は、連続徐冷炉内に設置された温度測定点付近の雰囲気温度を制御している。ところが、温度測定点から離れた場所の雰囲気温度までを完全に制御することは困難である。また、連続徐冷炉に搬入される直前のガラスリボンは、外気温や気流などの影響によりその温度が変動し易い。ガラスリボンの温度が変動すると、連続徐冷炉内においてガラスリボンが経験する熱履歴が変わることになる。そうすると、特許文献1の方法では、ガラスリボンから製造されるガラス板の熱収縮量を所定範囲内に保ち続けることは困難であると言わざるを得ない。 The method described in Patent Document 1 controls the ambient temperature near the temperature measurement point installed in the continuous slow cooling furnace. However, it is difficult to completely control the ambient temperature away from the temperature measurement point. Moreover, the temperature of the glass ribbon immediately before being carried into the continuous annealing furnace is likely to fluctuate due to the influence of the outside air temperature, the air current, and the like. As the temperature of the glass ribbon fluctuates, the thermal history experienced by the glass ribbon in a continuous slow cooling furnace will change. If it does so, it must be said that with the method of patent document 1, it is difficult to keep the thermal contraction amount of the glass plate manufactured from a glass ribbon within the predetermined range.
このように、現状においては、製造後のガラス板に発生し得る熱収縮を確実に制御し得る技術は未だ開発されていない。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、フロート法により成形したガラスリボンを徐冷して得られるガラス板を製造するにあたり、製造後に予定されているガラス板の加熱を伴うデバイス製造関連処理によって発生し得る熱収縮量のバラツキを少なくし、フラットパネルディスプレイや太陽電池パネル等の電子デバイスに好適に適用可能なガラス板を製造する技術を確立することを目的とする。 Thus, in the present situation, a technology that can reliably control the heat shrinkage that can occur in the glass plate after manufacture has not been developed yet. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and in manufacturing a glass plate obtained by slow cooling a glass ribbon formed by a float process, a device that involves heating a glass plate that is planned after the manufacturing. It is an object of the present invention to establish a technique for manufacturing a glass plate that can be suitably applied to an electronic device such as a flat panel display or a solar cell panel by reducing variations in the amount of heat shrinkage that may occur due to manufacturing-related processing.
上記課題を解決するための本発明に係るガラス板製造方法の特徴構成は、
溶融ガラスから成形されたガラスリボンが導入される温度制御可能な連続徐冷炉を使用し、前記ガラスリボンが前記連続徐冷炉を通過中に徐冷されてガラス板を形成するガラス板製造方法であって、
前記連続徐冷炉を通過する前記ガラスリボンの温度を計測する計測工程と、
前記ガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を、当該処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係に基づいて、前記ガラスリボンの徐冷中に計測した当該ガラスリボンの温度分布から継続的に演算し予測する演算工程と、
を実行することにある。
The characteristic structure of the glass plate manufacturing method according to the present invention for solving the above problems is as follows.
Using a temperature-controllable continuous slow cooling furnace in which a glass ribbon formed from molten glass is introduced, the glass ribbon is slowly cooled while passing through the continuous slow cooling furnace to form a glass plate,
A measuring step for measuring the temperature of the glass ribbon passing through the continuous annealing furnace;
The amount of heat shrinkage that can occur when performing device manufacturing-related processing with heating on the glass plate is determined during the slow cooling of the glass ribbon based on the correlation between the amount of change in virtual temperature before and after the processing and the amount of heat shrinkage. A calculation process for continuously calculating and predicting from the measured temperature distribution of the glass ribbon,
Is to execute.
上記課題で述べたように、従来技術においては、徐冷工程中のガラスリボンに発生し得る熱収縮を確実に制御することは非常に困難であった。このため、ガラス板の製造後に加熱を伴うデバイス製造関連処理(例えば、加熱処理)を施すと、熱収縮量のバラツキが発生し、フラットパネルディスプレイや太陽電池パネル等の電子デバイス用ガラスとして好適に利用可能な高品質なガラス板を得ることは困難であった。
そこで、本発明者らは、ガラス板の仮想温度の変化量と熱収縮量とが略比例関係を示すことに着目し、鋭意研究を行った結果、製造後のガラス板に施される加熱を伴うデバイス製造関連処理の前後において、ガラス板の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係を利用することが熱収縮を予測する上で大変有効であることを見出した。
上記知見から、本構成のガラス板製造方法では、ガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を、当該処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係に基づいて、ガラスリボンの徐冷中に計測した当該ガラスリボンの温度分布から継続的に演算し予測する。特に、継続的な演算を行うことは本発明に独特の特徴であり、正確な予測を行う上で大変有効である。このような工程を実行することにより、製造後のガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を施した場合に発生し得る熱収縮量のバラツキを確実に所定範囲に収めることができる。その結果、2枚のガラス板を貼り合わせる場合において、両者間に位置ずれや反りは実質的に発生しない。よって、本発明の方法によって製造したガラス板は、フラットパネルディスプレイや太陽電池パネル等の電子デバイスに好適に利用することができる。
As described in the above problem, in the prior art, it has been very difficult to reliably control the heat shrinkage that can occur in the glass ribbon during the slow cooling process. For this reason, if device manufacturing related processing (for example, heat processing) accompanied by heating is performed after manufacturing a glass plate, variation in the amount of heat shrinkage occurs, which is suitable as glass for electronic devices such as flat panel displays and solar cell panels. It was difficult to obtain high quality glass plates that could be used.
Therefore, the present inventors paid attention to the fact that the amount of change in the virtual temperature of the glass plate and the amount of heat shrinkage are in a substantially proportional relationship, and as a result of intensive research, the heating applied to the glass plate after production was performed. It was found that using the correlation between the amount of change in the fictive temperature of the glass plate and the amount of heat shrinkage before and after the device manufacturing related process was very effective in predicting heat shrinkage.
From the above knowledge, in the glass plate manufacturing method of the present configuration, the amount of heat shrinkage that can occur when performing device manufacturing related processing with heating on the glass plate is calculated as the amount of change in virtual temperature before and after the processing and the amount of heat shrinkage. Based on the correlation, it is continuously calculated and predicted from the temperature distribution of the glass ribbon measured during the slow cooling of the glass ribbon. In particular, continuous operation is a unique feature of the present invention and is very effective in making accurate predictions. By performing such a process, variation in the amount of heat shrinkage that can occur when a device manufacturing-related process involving heating is performed on a manufactured glass plate can be reliably kept within a predetermined range. As a result, when two glass plates are bonded together, there is substantially no displacement or warpage between them. Therefore, the glass plate manufactured by the method of this invention can be utilized suitably for electronic devices, such as a flat panel display and a solar cell panel.
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記演算工程において予測された熱収縮量の予測値が規定範囲に入るように、前記計測工程で計測された前記ガラスリボンの温度に基づいて、前記連続徐冷炉の内部温度を制御する制御工程を実行することが好ましい。
In the glass plate manufacturing method according to the present invention,
A control step of controlling the internal temperature of the continuous slow cooling furnace based on the temperature of the glass ribbon measured in the measurement step is performed so that the predicted value of the heat shrinkage predicted in the calculation step falls within a specified range. It is preferable to do.
本構成のガラス板製造方法によれば、製造後のガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量が規定範囲を外れると予測されると、連続徐冷炉の内部温度を制御することにより熱収縮量が規定範囲に入るように戻される。従って、熱収縮量のバラツキを確実に所定範囲に収めることができ、その結果、高品質な電子デバイス用ガラスを効率よく製造することができる。 According to the glass plate manufacturing method of this configuration, if it is predicted that the amount of heat shrinkage that may occur when performing device manufacturing-related processing with heating on the manufactured glass plate is outside the specified range, the internal temperature of the continuous slow cooling furnace Is controlled so that the amount of heat shrinkage falls within the specified range. Therefore, the variation in the amount of heat shrinkage can be reliably kept within a predetermined range, and as a result, a high-quality glass for electronic devices can be efficiently produced.
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記加熱を伴うデバイス製造関連処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係は、以下の熱収縮量を表す式(1)、仮想温度の時間変動を表す式(2)、及び緩和時間を表す式(3):
The correlation between the amount of change in virtual temperature and the amount of heat shrinkage before and after the device manufacturing-related process with heating is expressed by the following equation (1) representing the amount of heat shrinkage, equation (2) representing the temporal variation of the virtual temperature, and Formula (3) representing relaxation time:
本構成のガラス板製造方法によれば、加熱を伴うデバイス製造関連処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係を、上記の式(1)〜(3)に基づいて求めることにより、熱収縮量のバラツキを確実に所定範囲に収めることができる。これにより、高品質な電子デバイス用ガラスを効率よく製造することができる。なお、式(2)の微分方程式は、適切な手法で離散化すればよい。 According to the glass plate manufacturing method of this configuration, the correlation between the amount of change in virtual temperature and the amount of heat shrinkage before and after the device manufacturing related process with heating is obtained based on the above formulas (1) to (3). Thus, the variation in the amount of heat shrinkage can be reliably kept within a predetermined range. Thereby, a high quality glass for electronic devices can be manufactured efficiently. In addition, what is necessary is just to discretize the differential equation of Formula (2) with an appropriate method.
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記演算工程において、前記式(2)を離散化した際に導入されるタイムステップを緩和時間τの1/10〜1/1000に設定することが好ましい。
In the glass plate manufacturing method according to the present invention,
In the calculation step, it is preferable that a time step introduced when the equation (2) is discretized is set to 1/10 to 1/1000 of the relaxation time τ.
本構成のガラス板製造方法によれば、演算工程において、式(2)を離散化した際に導入されるタイムステップを緩和時間τの1/10〜1/1000に設定することが有効である。この範囲であれば、原料ガラスの組成、製造条件、製造スケール等が変化しても、ガラスリボンが徐冷工程において経験する熱履歴による仮想温度の変化を正確に把握することができる。その結果、製造後のガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮の予測精度を向上させることができる。 According to the glass plate manufacturing method of the present configuration, it is effective to set the time step introduced when the equation (2) is discretized to 1/10 to 1/1000 of the relaxation time τ in the calculation step. . If it is this range, even if the composition of a raw material glass, manufacturing conditions, a manufacturing scale, etc. change, the change of virtual temperature by the heat history which a glass ribbon experiences in a slow cooling process can be grasped | ascertained correctly. As a result, it is possible to improve the prediction accuracy of heat shrinkage that may occur when device manufacturing related processing involving heating is performed on the manufactured glass plate.
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記制御工程において、前記ガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量が設計値±20ppmの規定範囲に収まるように、前記連続徐冷炉の内部温度を制御することが好ましい。
In the glass plate manufacturing method according to the present invention,
In the control step, the internal temperature of the continuous annealing furnace may be controlled so that the amount of heat shrinkage that can occur when device manufacturing-related processing involving heating is performed on the glass plate is within a specified range of a design value ± 20 ppm. preferable.
本構成のガラス板製造方法によれば、熱収縮量を設計値±20ppmの規定範囲に収めることにより、フラットパネルディスプレイや太陽電池パネル等の電子デバイスにより好適なガラス板を効率よく製造することができる。 According to the glass plate manufacturing method of this configuration, it is possible to efficiently manufacture a suitable glass plate by an electronic device such as a flat panel display or a solar cell panel by keeping the amount of heat shrinkage within a specified range of a design value ± 20 ppm. it can.
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記計測工程において、少なくとも前記ガラスリボンの流軸上における複数の箇所であって、前記連続徐冷炉の入口から少なくとも前記ガラスリボンの徐冷点−50℃を示す地点までの箇所における温度を計測することが好ましい。
In the glass plate manufacturing method according to the present invention,
In the measurement step, the temperature is measured at least at a plurality of locations on the flow axis of the glass ribbon and at least a location from the inlet of the continuous annealing furnace to a point indicating the annealing point of the glass ribbon at −50 ° C. Is preferred.
本構成のガラス板製造方法によれば、ガラスリボンの原子配列構造が大きく緩和すると考えられる温度領域を考慮、包括し、予測計算の計算領域とした状態で、製造後のガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を予測する。従って、より高品質な電子デバイス用ガラスを効率よく製造することができる。 According to the glass plate manufacturing method of the present configuration, the glass plate after manufacture is heated in a state where the temperature range where the atomic arrangement structure of the glass ribbon is considered to be greatly relaxed is taken into consideration and included in the calculation region of the prediction calculation. Predict the amount of thermal shrinkage that can occur when performing device manufacturing related processing. Therefore, it is possible to efficiently produce a higher quality glass for electronic devices.
本発明に係るガラス板製造方法において、
前記連続徐冷炉は、少なくとも、前記計測工程において温度計測を実行する地点を含む領域に亘って温度制御可能に構成されていることが好ましい。
In the glass plate manufacturing method according to the present invention,
It is preferable that the continuous slow cooling furnace is configured to be capable of temperature control over at least a region including a point where temperature measurement is performed in the measurement step.
本構成のガラス板製造方法によれば、熱収縮量の予測値が規定範囲から逸脱した場合には、連続徐冷炉の温度制御を実行することにより規定範囲に入るよう戻すことができる。従って、熱収縮量のバラツキを確実に所定範囲に収めることができ、結果として、高品質な電子デバイス用ガラスを効率よく製造することができる。 According to the glass plate manufacturing method of the present configuration, when the predicted value of the heat shrinkage deviates from the specified range, it can be returned to the specified range by executing the temperature control of the continuous annealing furnace. Therefore, the variation in the amount of heat shrinkage can be reliably kept within a predetermined range, and as a result, a high-quality glass for electronic devices can be efficiently produced.
上記課題を解決するための本発明に係るガラス板製造装置の特徴構成は、
溶融ガラスから成形されたガラスリボンが導入される温度制御可能な連続徐冷炉を備え、前記ガラスリボンが前記連続徐冷炉を通過中に徐冷されてガラス板を形成するガラス板製造装置であって、
前記連続徐冷炉を通過する前記ガラスリボンの温度を計測する計測手段と、
前記ガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を、当該処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係に基づいて、前記ガラスリボンの徐冷中に計測した当該ガラスリボンの温度分布から継続的に演算し予測する演算手段と、
を備えたことにある。
The characteristic configuration of the glass plate manufacturing apparatus according to the present invention for solving the above problems is as follows.
A glass plate manufacturing apparatus comprising a continuous annealing furnace capable of temperature control into which a glass ribbon formed from molten glass is introduced, wherein the glass ribbon is slowly cooled while passing through the continuous annealing furnace, and forms a glass plate,
Measuring means for measuring the temperature of the glass ribbon passing through the continuous slow cooling furnace;
The amount of heat shrinkage that can occur when performing device manufacturing-related processing with heating on the glass plate is determined during the slow cooling of the glass ribbon based on the correlation between the amount of change in virtual temperature before and after the processing and the amount of heat shrinkage. A calculation means for continuously calculating and predicting from the measured temperature distribution of the glass ribbon;
It is in having.
本構成のガラス板製造装置によれば、上述したガラス板製造方法と実質的に同じ作用効果を奏することができる。すなわち、本構成のガラス板製造装置では、ガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を、当該処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係に基づいて、ガラスリボンの徐冷中に計測した当該ガラスリボンの温度分布から継続的に演算し予測する。特に、継続的な演算を行うことは本発明に独特の特徴であり、正確な予測を行う上で大変有効である。演算手段がこのような処理を実行することにより、製造後のガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を施した場合に発生し得る熱収縮量のバラツキを確実に所定範囲に収めることができる。その結果、2枚のガラス板を貼り合わせる場合において、両者間に位置ずれや反りは実質的に発生しない。よって、本発明の装置によって製造したガラス板は、フラットパネルディスプレイや太陽電池パネル等の電子デバイスに好適に利用することができる。 According to the glass plate manufacturing apparatus of this structure, there can exist an effect substantially the same as the glass plate manufacturing method mentioned above. That is, in the glass plate manufacturing apparatus of this configuration, the amount of heat shrinkage that can occur when device manufacturing-related processing involving heating is performed on the glass plate is correlated with the amount of change in virtual temperature before and after the processing and the amount of heat shrinkage. Based on the temperature distribution of the glass ribbon measured during the slow cooling of the glass ribbon. In particular, continuous operation is a unique feature of the present invention and is very effective in making accurate predictions. By performing such processing by the calculation means, variations in the amount of thermal shrinkage that can occur when device manufacturing-related processing involving heating is performed on the manufactured glass plate can be reliably kept within a predetermined range. As a result, when two glass plates are bonded together, there is substantially no displacement or warpage between them. Therefore, the glass plate manufactured with the apparatus of this invention can be utilized suitably for electronic devices, such as a flat panel display and a solar cell panel.
以下、本発明のガラス板製造方法、及びガラス板製造装置に関する実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図せず、それらと均等な構成も含む。 Hereinafter, the embodiment regarding the glass plate manufacturing method and glass plate manufacturing apparatus of this invention is described based on FIGS. However, the present invention is not intended to be limited to the configurations described in the embodiments and drawings described below, and includes configurations equivalent thereto.
〔ガラス板製造装置〕
図1は、本発明のガラス板製造方法を実施するために使用するガラス板製造装置100の概略図である。本発明のガラス板製造装置100は、フロート法によって種々のガラス板を製造する設備の一部として構成される。ガラス板製造装置100は、内部の温度を制御可能な連続徐冷炉10を備えている。図1では、内部構造の説明のため、連続徐冷炉10は点線で示してある。連続徐冷炉10には、溶融ガラスから成形されたガラスリボンAが導入される導入口11と、ガラスリボンAが徐冷されて形成したガラス板A´が搬出される搬出口12とが設けられている。連続徐冷炉10の内部には、ガラスリボンAを搬送するためのローラ13が複数個所に配設されている。また、連続徐冷炉10の内部全域に亘って、温度制御用のヒータ14が複数設置されている。なお、本明細書では、説明の便宜上、ガラスリボンAとガラス板A´とを分けているが、両者を合わせて一般に「ガラス板」とする場合もあり、本願をそのように取り扱うことも勿論可能である。
[Glass plate manufacturing equipment]
FIG. 1 is a schematic view of a glass
ここで、ガラス板製造装置100は、主要な構成要素として、ガラスリボンAの温度を計測する複数の熱電対20と、各種の計算を行うためのコンピュータ30とを備えている。さらに、コンピュータ30による計算結果を表示するモニター40と、当該計算結果に基づき必要に応じて警報を発報する警報機50とを備えている。
Here, the glass
熱電対20は、本発明における計測手段である。熱電対20は、ガラスリボンAの流軸(中心軸)上の温度と、当該流軸を挟む左右直線上の温度とを計測するように、ガラスリボンAの搬送方向に沿った3ラインの複数箇所に配置されている。このとき、熱電対20をガラスリボンAの表面から50mm以内に配置することが好ましい。これにより、ガラスリボンAが連続徐冷炉10を通過中に、ガラスリボンAの各部の温度を正確に計測することができる。熱電対20の設置数は特に限定されず、ガラスリボンAの幅方向に6ライン程度まで増設してもよい。1つのライン上には、熱電対20を連続徐冷炉10の全長の1/10毎の間隔に設けることが好ましく、より好ましくは1/30毎の間隔に設ける。これにより、ガラスリボンAの温度分布をより高精度に計測することが可能となる。また、熱電対20は、少なくともガラスリボンAの流軸上における複数の箇所であって、連続徐冷炉10の導入口11から少なくともガラスリボンAの徐冷点−50℃を示す地点までの箇所における温度を計測するように配置される。この配置であれば、ガラスリボンAの原子配列構造が大きく緩和すると考えられる領域を最低限の計算領域として包括することができる。なお、ガラスリボンAの温度計測にあたり、熱電対20による直接計測が困難な場合は、ガラスリボンAに近い箇所の雰囲気温度を測定し、これを代用しても構わない。また、熱電対20の代わりに放射温度計を使用し、ガラスリボンAの温度を計測しても構わない。
The
コンピュータ30は、演算手段としての演算ユニット31と、演算結果に基づいて制御命令を生成する制御手段としての制御ユニット32とを備えている。演算ユニット31、及び制御ユニット32は、例えば、プログラムが組み込まれたコンピュータ30のハードウェアとして実現可能である。演算ユニット31は、後述する「ガラス板製造方法」において実行する演算処理を行うことにより、ガラスリボンAを徐冷して形成したガラス板A´に対して加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を予測する。本実施形態において、「加熱を伴うデバイス製造関連処理」とは、二枚に積層したガラス板に電極や隔壁等の構造物を形成するために実行する加熱処理である。制御ユニット32は、演算ユニット31が予測したガラス板A´における熱収縮の予測値が規定範囲に入るように、熱電対20で計測されたガラスリボンAの温度に基づいて、連続徐冷炉10の内部温度を制御する。これは、連続徐冷炉10の内部に複数設けたヒータ14の出力制御を行うことにより実行される。連続徐冷炉10の内部温度の制御は、少なくとも、熱電対20が温度計測を行う地点を含む領域に亘って実行される。
The
〔ガラス板製造方法〕
図2は、本発明のガラス板製造方法(以下、「本製造方法」と称する)を説明するフローチャートである。本製造方法は、ステップ0〜ステップ15により実行される。フローチャートでは、各工程におけるステップを記号「S」として示してある。本製造方法は、計測工程及び演算工程を含み、さらに制御工程を含む。以下、各工程について詳しく説明する。
[Glass plate manufacturing method]
FIG. 2 is a flowchart for explaining the glass plate manufacturing method of the present invention (hereinafter referred to as “the present manufacturing method”). This manufacturing method is executed in steps 0 to 15. In the flowchart, a step in each process is indicated by a symbol “S”. This manufacturing method includes a measurement process and a calculation process, and further includes a control process. Hereinafter, each step will be described in detail.
<計測工程>
本製造方法を開始すると(S0)、熱電対20により連続徐冷炉10を通過中のガラスリボンAの温度(ガラス温度)の収集が行われる(S1)。ここで、オペレータは、コンピュータ30にガラス温度の計測時間を設定しておく。計測時間に達している場合(S2;YES)、熱収縮に関する演算を開始する。計測時間にまだ達していない場合(S2;NO)は、ガラスリボンAの状況を表示し(S14)、ガラス温度の収集(S1)を継続する。
<Measurement process>
When this manufacturing method is started (S0), the temperature (glass temperature) of the glass ribbon A passing through the continuous
<演算工程>
演算工程では、ガラスリボンAを徐冷して形成したガラス板A´に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を、後述する式(1)、式(2)、及び式(3)を用いて予測する(S3)。この予測は、図2の左上部に別に示した予測サブルーチン(S21〜S23)により実行される。予測サブルーチンでは、先ず、現在のガラス板A´の仮想温度を、式(2)、及び式(3)を用いて予測する(S21)。次に、あらかじめ入力された製造後のガラス板A´に予定されている加熱を伴うデバイス製造関連処理条件から、加熱を伴うデバイス製造関連処理後の仮想温度を、式(2)、及び式(3)を用いて求める(S22)。最後に、ステップ21とステップ22との仮想温度差から、加熱を伴うデバイス製造関連処理後のガラス板A´に発生し得る熱収縮量を、式(1)を用いて予測する。この予測は、加熱を伴うデバイス製造関連処理前後のガラス板A´における仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係に基づいて、ガラスリボンAの徐冷中に計測した当該ガラスリボンAの温度分布から行われる。これらの予測サブルーチンは、継続的に実行される。
<Calculation process>
In the calculation step, the amount of heat shrinkage that may occur when performing device manufacturing related processing with heating on the glass plate A ′ formed by slowly cooling the glass ribbon A is expressed by the following equations (1), (2), And it estimates using Formula (3) (S3). This prediction is executed by a prediction subroutine (S21 to S23) shown separately in the upper left part of FIG. In the prediction subroutine, first, the virtual temperature of the current glass plate A ′ is predicted using Equation (2) and Equation (3) (S21). Next, the virtual temperature after the device manufacturing related processing with heating is calculated from the device manufacturing related processing conditions with heating scheduled for the glass plate A ′ after manufacturing, which is input in advance. 3) is used (S22). Finally, from the virtual temperature difference between step 21 and step 22, the amount of heat shrinkage that can occur in the glass plate A ′ after the device manufacturing related process with heating is predicted using equation (1). This prediction is based on the correlation between the virtual temperature change amount and the heat shrinkage amount in the glass plate A ′ before and after the device manufacturing-related process with heating, and the temperature distribution of the glass ribbon A measured during the slow cooling of the glass ribbon A. Is done from. These prediction subroutines are continuously executed.
予測サブルーチンにおける具体的な演算の内容を以下に説明する。加熱を伴うデバイス製造関連処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係は、以下の熱収縮量を表す式(1)、仮想温度の時間変動を表す式(2)、及び緩和時間を表す式(3)に基づいて求められる。 Specific contents of the calculation in the prediction subroutine will be described below. The correlation between the amount of change in the virtual temperature and the amount of heat shrinkage before and after the device manufacturing-related process with heating is as follows: Equation (1) representing the amount of heat shrinkage, Equation (2) representing time variation of the virtual temperature, and relaxation It is calculated based on the expression (3) representing time.
ここで、基準温度Trefは計算上の基準となる温度であり、任意の温度を設定する。緩和時間τは、ガラスの構造緩和が発生する過程において、変化中の原子配列構造の状態が変化前の原子配列構造の状態に対して1/e(e:自然対数の底)となる時間である。分配率xは、現在の仮想温度Tfとガラス温度Tが緩和時間に対して与える影響を按分する割合である。x=0の場合、仮想温度Tfの影響だけが演算に反映され、x=1の場合、ガラス温度Tの影響だけが演算に反映されることになる。 Here, the reference temperature T ref is a temperature serving as a reference for calculation, and an arbitrary temperature is set. The relaxation time τ is a time in which the state of the atomic arrangement structure being changed becomes 1 / e (e: the base of natural logarithm) with respect to the state of the atomic arrangement structure before the change in the process of structural relaxation of the glass. is there. The distribution rate x is a ratio that apportions the influence of the current virtual temperature Tf and the glass temperature T on the relaxation time. When x = 0, only the influence of the virtual temperature Tf is reflected in the calculation, and when x = 1, only the influence of the glass temperature T is reflected in the calculation.
式(1)及び(3)におけるk1、k2、及びxはガラス固有の定数である。例えば、加熱温度と加熱時間とを任意に組み合わせた予備試験を実施し、このときの熱収縮の測定値(実測値)に式(3)が近似するまでk1、k2、及びxを繰り返し調整することで求められる。なお、式(2)の微分方程式は、適切な手法で離散化すればよい。一例として、差分法による離散化を以下に示す。 In formulas (1) and (3), k 1 , k 2 , and x are constants specific to glass. For example, a preliminary test in which the heating temperature and the heating time are arbitrarily combined is performed, and k 1 , k 2 , and x are repeated until Equation (3) approximates the measured value (actual value) of heat shrinkage at this time It is calculated by adjusting. In addition, what is necessary is just to discretize the differential equation of Formula (2) with an appropriate method. As an example, discretization by the difference method is shown below.
以下の数式では、時刻tにおける変数に添字(t)を付ける。また、時刻tよりΔtだけ前の時刻t−Δtにおける変数に添字(t−Δt)を付ける。ここで、Δtは、微小な時間刻み(タイムステップ)である。 In the following formula, a subscript (t) is added to the variable at time t. Further, a subscript (t−Δt) is added to the variable at time t−Δt that is Δt before time t. Here, Δt is a minute time step (time step).
式(2)に時間の添字を付けて表記すると、式(4)となる。 When the expression (2) is added with a time index, the expression (4) is obtained.
式(4)の左辺の一階微分に差分を適用すると、式(5)となる。 When the difference is applied to the first derivative of the left side of Expression (4), Expression (5) is obtained.
式(5)を式(4)へ代入すると、式(6)となる。 Substituting equation (5) into equation (4) yields equation (6).
これをTf(t)について整理すると、式(2)の離散化式である式(7)を得ることができる。 When this is arranged with respect to T f (t), Expression (7) which is a discretization expression of Expression (2) can be obtained.
また、ガラスの原子配列構造が緩和する形態は複数あると仮定し、式(2)の代わりに、以下の式(8)及び(9)を用いることもできる。 Further, assuming that there are a plurality of forms in which the atomic arrangement structure of glass is relaxed, the following formulas (8) and (9) can be used instead of formula (2).
式(9)中のτiはガラスの原子配列構造が有する複数の緩和形態毎の緩和時間であり、式(8)中のCiは各緩和時間の比率である。Ci及びτiはガラス固有の値であり、前述のk1、k2、及びxと同様に測定値に近似するように繰り返し調整することで求められる。図3に、熱処理温度及び熱収縮量の測定値を元に繰り返し調整した結果得られた両者の関係を近似したグラフを示す。なお、式(9)の微分方程式は、上記と同様の手法で離散化すればよい。 Τ i in the formula (9) is a relaxation time for each of a plurality of relaxation modes of the atomic arrangement structure of the glass, and C i in the formula (8) is a ratio of each relaxation time. C i and τ i are values inherent to the glass, and can be obtained by repeatedly adjusting so as to approximate the measured values in the same manner as k 1 , k 2 , and x described above. FIG. 3 shows a graph approximating the relationship between the two obtained as a result of repeated adjustment based on the measured values of the heat treatment temperature and the amount of heat shrinkage. In addition, what is necessary is just to discretize the differential equation of Formula (9) by the method similar to the above.
また、式(8)及び(9)を用いる場合、式(3)の代わりに、以下の式(10)を用いることができる。 Moreover, when using Formula (8) and (9), the following formula | equation (10) can be used instead of Formula (3).
予測サブルーチンの実行後、式(1)〜(3)に基づいて予測した熱収縮量が、規定範囲にあるか否かを判定する(S4)。規定範囲は、例えば、ガラス板A´に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量が設計値±20ppmとなるように設定される。ここで、設計値は、予定の加熱を伴うデバイス製造関連処理により得られる理論上の熱収縮量とする。熱収縮量が規定範囲にあると判定した場合(S4;YES)、ガラスリボンAの状況を表示し(S14)、ガラス温度の収集(S1)を継続する。熱収縮量が規定範囲にないと判定した場合(S4;NO)、予測値のずれの方向(予測値が基準値に満たないのか超えているのか)を判定する(S5)。ここで、予測された熱収縮量が規定範囲より大きい(すなわち、たくさん収縮する)と判定した場合は、ガラスリボンAに付与する熱量を増加させる(S6)。一方、予測された熱収縮量が規定範囲より小さい(すなわち、あまり収縮しない)と判定した場合は、ガラスリボンAに付与する熱量を減少させる(S7)。これらの熱量を調節するステップ6及びステップ7を合わせて制御工程とする。制御工程は、コンピュータ30が自動で実行することができるが、オペレータが手動で実行しても構わない。制御工程の実行中に、例えば、過度の温度上昇や温度低下等の異常が発生すると、コンピュータ30は警報機50から警報を発報し、オペレータに異常であることを報知する。
After execution of the prediction subroutine, it is determined whether or not the heat shrinkage predicted based on the equations (1) to (3) is within a specified range (S4). The specified range is set such that, for example, the amount of thermal shrinkage that can occur when device manufacturing related processing involving heating is performed on the glass plate A ′ is the design value ± 20 ppm. Here, the design value is a theoretical heat shrinkage amount obtained by the device manufacturing related process with a predetermined heating. If it is determined that the amount of heat shrinkage is within the specified range (S4; YES), the status of the glass ribbon A is displayed (S14), and the glass temperature collection (S1) is continued. When it is determined that the amount of heat shrinkage is not within the specified range (S4; NO), the direction of deviation of the predicted value (whether the predicted value is less than or exceeds the reference value) is determined (S5). Here, when it is determined that the predicted heat shrinkage amount is larger than the specified range (that is, shrinks a lot), the heat amount applied to the glass ribbon A is increased (S6). On the other hand, when it is determined that the predicted heat shrinkage amount is smaller than the specified range (that is, it does not shrink so much), the heat amount applied to the glass ribbon A is decreased (S7). These step 6 and
上記制御工程における熱量調整は、例えば、以下の操作により実行することができる。図4は、熱量調整の一例を示すグラフである。グラフ中の実線(a)が通常の操業時におけるガラスリボンAの温度である。ここで、加熱を伴うデバイス製造関連処理後のガラス板A´が規定範囲よりも収縮する方向に変化すると予測される場合、連続徐冷炉10のヒータ14の出力を上げる。そして、実線(a)のプロフィールを維持したまま、破線(b)に示すように高温側にシフトさせる。これにより、加熱を伴うデバイス製造関連処理前後における仮想温度の変化量が小さくなり、加熱を伴うデバイス製造関連処理後のガラス板A´に発生し得る熱収縮量を低減することができる。一方、加熱を伴うデバイス製造関連処理後のガラス板A´が規定範囲よりも収縮しない方向に変化すると予測される場合、連続徐冷炉10のヒータ14の出力を下げる。そして、実線(a)のプロフィールを維持したまま、一点鎖線(c)に示すように低温側にシフトさせる。これにより、加熱を伴うデバイス製造関連処理前後における仮想温度の変化量が大きくなり、加熱を伴うデバイス製造関連処理後のガラス板A´に発生し得る熱収縮量を増加することができる。
The amount of heat adjustment in the control step can be executed by the following operation, for example. FIG. 4 is a graph showing an example of heat amount adjustment. The solid line (a) in the graph is the temperature of the glass ribbon A during normal operation. Here, when it is predicted that the glass plate A ′ after the device manufacturing-related process with heating changes in a direction shrinking from the specified range, the output of the
その他の熱量調整の方法として、図4に示した温度プロフィールにおいて、一部の勾配を変化させても構わない。本発明において、ガラス板の温度は経時的に計測されているため、温度測定区間毎の温度勾配を得ることは容易である。そこで、これを利用して、現在の温度勾配と事前に設定した温度勾配とを比較し、温度勾配が大きく変化している区間に対してヒータ14の出力を調整することにより制御工程を行い得る。例えば、ガラス板A´に対する加熱を伴うデバイス製造関連処理によって予測される熱収縮量よりも収縮する方向へ予測値が外れた場合、該当する区間の温度勾配を小さくする。一方、ガラス板A´に対する加熱を伴うデバイス製造関連処理によって予測される熱収縮量よりも収縮しない方向へ予測値が外れた場合、該当する区間の温度勾配を大きくする。
As another heat quantity adjustment method, a part of the gradient may be changed in the temperature profile shown in FIG. In the present invention, since the temperature of the glass plate is measured over time, it is easy to obtain a temperature gradient for each temperature measurement section. Therefore, by utilizing this, the current temperature gradient is compared with a preset temperature gradient, and the control process can be performed by adjusting the output of the
上記制御工程を実施した後、再びステップ3と同様の予測を再試行する(S8)。ステップ8におけるサブルーチンは、上述した予測サブルーチン(S21〜S23)と同様である。再試行による予測の結果、ステップ4と同様に規定範囲にあるか否かを判定する(S9)。規定範囲にあると判定した場合(S9;YES)、連続徐冷炉10の内部温度であるレアー温度の設定(S13)を行った後、ガラスリボンAの状況を表示し(S14)、ガラス温度の収集(S1)を継続する。規定範囲にないと判定した場合(S9;NO)、設定した試行回数が残っているか否かを判定する(S10)。試行回数が残っている場合(S10;あり)、ステップ5に戻り、熱収縮量の大きさを予測する。試行回数が残っていない場合(S10;なし)、コンピュータ30がオペレータに判断を要求する(S11)。オペレータがコンピュータ30を操作してガラス温度の指示をした場合(S12;あり)、レアー温度設定(S13)を行った後、ガラスリボンAの状況を表示し(S14)、ガラス温度の収集(S1)を継続する。オペレータがコンピュータ30を操作しない場合(S12;なし)、本製造方法を終了する(S15)。
After performing the above control process, the same prediction as in
ところで、上記演算工程では、式(1)〜(3)に基づいて予測サブルーチンが実行されることを説明したが、実際の演算では、離散化された式(2)をコンピュータ30が繰り返し演算している。このときの式(2)の演算精度は、式(2)を離散化した際に導入した時間刻み(タイムステップ)に依存する。タイムステップが粗すぎると、式(2)で計算される仮想温度Tfの計算精度が悪化する。その結果、式(1)での熱収縮量の予測精度も悪化する。従って、熱収縮量を正確に予測するためには、演算工程を適切なタイムステップで継続的に実行する必要がある。本発明においては、演算のタイムステップを緩和時間τの1/10〜1/1000に設定することが有効である。好ましくは、演算のタイムステップを緩和時間τの1/100〜1/1000に設定する。演算のタイムステップを、少なくとも緩和時間τの1/10〜1/1000に設定すれば、原料ガラスの組成、製造条件、製造スケール等が変化しても、ガラスリボンAが徐冷工程において経験する熱履歴による仮想温度の変化を正確に把握することができる。その結果、製造後のガラス板A´に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮の予測精度を向上させることができる。演算のタイムステップを緩和時間τの1/10より大きくすると、ガラスの原子配列構造の緩和現象を十分に解像できずに計算誤差が増加し、予測結果の信頼性が低下する。一方、緩和時間τの1/1000より小さくしても演算精度は殆ど向上しないが、演算量が増加するため、予測に時間が掛かることになる。
By the way, although it has been described in the above calculation step that the prediction subroutine is executed based on the equations (1) to (3), in the actual calculation, the
以下、実施例として、ガラス板製造装置100に相当する装置を実際に使用し、ガラス板に発生し得る熱収縮量を予測した。初めに、演算のタイムステップによる予測精度の確認を行った。緩和時間τを基準にタイムステップを変更し、ガラスリボンAの仮想温度を求めた。緩和時間τを10秒、熱処理温度を650℃(一定)、仮想温度の初期値を680℃に設定した条件下で、3通りのタイムステップ:1秒(緩和時間τの1/10)、0.1秒(緩和時間τの1/100)、0.01秒(緩和時間τの1/1000)について夫々演算を行った。その結果、10秒経過後のガラスリボンAにおける仮想温度は、タイムステップ1秒では661.6℃、タイムステップ0.1秒では661.1℃、タイムステップ0.01秒では661.0℃となった。これら3条件における仮想温度の値は略一致していることから、上記条件下での演算結果の信頼性は高いと考えられる。
Hereinafter, as an example, an apparatus corresponding to the glass
比較のため、上記と同条件で、タイムステップを10秒(緩和時間τの1/1)、及び0.001秒(緩和時間τの1/10000)について夫々演算を行った。その結果、10秒経過後のガラスリボンAにおける仮想温度は、タイムステップ10秒では665.0℃となった。これは、緩和時間τの1/10〜1/1000の演算で求められた仮想温度(661.0℃〜661.6℃)から大きく乖離していた。一方、タイムステップ0.001秒では661.0℃となり、緩和時間τの1/10〜1/1000の演算結果と殆ど変わらなかったが、タイムステップの短縮により、演算負荷が増大した。 For comparison, calculation was performed for the time step of 10 seconds (1/1 of the relaxation time τ) and 0.001 second (1/10000 of the relaxation time τ) under the same conditions as described above. As a result, the virtual temperature of the glass ribbon A after 10 seconds had reached 665.0 ° C. at the time step of 10 seconds. This greatly deviated from the fictive temperature (661.0 ° C. to 661.6 ° C.) obtained by the calculation of 1/10 to 1/1000 of the relaxation time τ. On the other hand, at a time step of 0.001 seconds, the temperature was 661.0 ° C., which was almost the same as the calculation result of 1/10 to 1/1000 of the relaxation time τ, but the calculation load increased due to the shortening of the time step.
次に、以下の実施例1及び実施例2を実施した。これらの実施例では、連続徐冷炉の内部において搬送されるガラスリボンの幅方向に5ラインを設定し、各ラインについて搬送方向に連続徐冷炉の全長の1/12毎の間隔で放射温度計を設けた。そして、ガラスリボンの温度を経時的に計測した。 Next, the following Example 1 and Example 2 were implemented. In these examples, 5 lines were set in the width direction of the glass ribbon transported inside the continuous slow cooling furnace, and radiation thermometers were provided at intervals of 1/12 of the total length of the continuous slow cooling furnace in the transport direction for each line. . And the temperature of the glass ribbon was measured with time.
<実施例1>
上述の式(1)〜(3)に基づいて、製造後に予定されている加熱を伴うデバイス製造関連処理によりガラス板に発生し得る熱収縮量を予測した。ここで、熱収縮量の許容範囲を−440±10ppmに設定した。実施例1の実施期間(計測時間)中におけるガラス板の熱収縮量の予測値、及び製造後に実測したガラス板の熱収縮量を表1に示す。なお、表1に示した値は、前述のガラスリボンの幅方向に設置した5ラインのうち、中央のラインにおける結果である。
<Example 1>
Based on the above-mentioned formulas (1) to (3), the amount of heat shrinkage that can occur in the glass plate was predicted by the device manufacturing-related process with heating scheduled after manufacturing. Here, the allowable range of heat shrinkage was set to −440 ± 10 ppm. Table 1 shows the predicted value of the heat shrinkage of the glass plate during the implementation period (measurement time) of Example 1 and the heat shrinkage of the glass plate actually measured after manufacturing. In addition, the value shown in Table 1 is a result in the center line among the 5 lines installed in the width direction of the glass ribbon described above.
熱収縮量の予測値が許容範囲から逸脱した場合には、オペレータが連続徐冷炉の内部雰囲気温度を調整し、ガラスリボンの温度を修正する予定であったが、表1に示すように、実施例1の実施期間中において予測値は安定していたため、結果的に温度調整は不要であった。 When the predicted value of the amount of heat shrinkage deviated from the allowable range, the operator planned to correct the temperature of the glass ribbon by adjusting the internal atmospheric temperature of the continuous slow cooling furnace. Since the predicted value was stable during the implementation period of 1, the temperature adjustment was unnecessary as a result.
<実施例2>
本発明のようにガラス板を連続的に製造する装置では、一般にガラス板の厚さをガラスリボンの搬送速度によって制御する。ガラス板の厚さを変更する場合、搬送速度の変化に伴い、ガラスリボンが経験する熱履歴も変化する。このため、連続徐冷炉内の温度分布を同時に変更し、ガラス板に発生し得る熱収縮量を規定範囲内に収める操作が行われる。実施例2は、ガラス板の厚さ変更時に本発明を適用した例である。
<Example 2>
In an apparatus for continuously producing a glass plate as in the present invention, the thickness of the glass plate is generally controlled by the conveyance speed of the glass ribbon. When changing the thickness of the glass plate, the thermal history experienced by the glass ribbon also changes as the conveying speed changes. For this reason, the operation of changing the temperature distribution in the continuous slow cooling furnace at the same time and keeping the amount of heat shrinkage that can occur in the glass plate within the specified range is performed. Example 2 is an example in which the present invention is applied when the thickness of the glass plate is changed.
初めに、式(1)〜(3)に基づいて、搬送速度変更後の熱収縮量が規定値となる連続徐冷炉の温度分布を決定した。これには、連続徐冷炉内の温度分布を複数パターン仮定し、夫々の仮定の温度分布を式(1)〜(3)に適宜代入し、繰り返し計算を行うことにより、熱収縮量が規定値に近くなる温度分布を少なくとも1パターン選定した。 First, based on the formulas (1) to (3), the temperature distribution of the continuous slow cooling furnace in which the amount of heat shrinkage after changing the conveyance speed becomes a specified value was determined. For this, assuming a plurality of patterns of temperature distribution in the continuous slow cooling furnace, substituting each assumed temperature distribution into equations (1) to (3) as appropriate, and performing repeated calculations, the heat shrinkage amount becomes a specified value. At least one pattern of temperature distribution that is close was selected.
次に、決定した温度分布が連続徐冷炉内において実現可能か否かを判断した。これは、連続徐冷炉の内部に複数設置される加熱設備の能力、及び冷却設備の能力を勘案して判断した。そして、実現可能な温度分布のパターンを設定した。 Next, it was judged whether or not the determined temperature distribution could be realized in a continuous annealing furnace. This was judged in consideration of the capacity of a plurality of heating facilities installed inside a continuous slow cooling furnace and the capacity of a cooling facility. A feasible temperature distribution pattern was set.
本発明の製造方法に基づき、ガラス板の製造中において、製造後のガラス板に発生し得る熱収縮量を連続的に演算予測し、予測値が変動した場合には連続徐冷炉の内部温度制御を実施した。ここで、熱収縮量の規定範囲を−435±10ppmに設定した。実施例2の実施期間(計測時間)中におけるガラス板の熱収縮量の予測値、及び製造後に実測したガラス板の熱収縮量、並びにガラス板の厚さ変更前における熱収縮量の実測値を表2に示す。 Based on the production method of the present invention, during the production of the glass plate, the amount of heat shrinkage that can occur in the glass plate after production is continuously calculated and predicted, and if the predicted value fluctuates, the internal temperature control of the continuous annealing furnace is performed. Carried out. Here, the specified range of heat shrinkage was set to −435 ± 10 ppm. The predicted value of the heat shrinkage amount of the glass plate during the implementation period (measurement time) of Example 2, the heat shrinkage amount of the glass plate actually measured after manufacturing, and the actual measurement value of the heat shrinkage amount before the thickness change of the glass plate It shows in Table 2.
実施例2においても、実施期間中において予測値は安定していたため、結果的に温度調整は不要であった。 Also in Example 2, since the predicted value was stable during the implementation period, temperature adjustment was unnecessary as a result.
<考察>
実施例1及び実施例2の結果より、ガラス板の製造に本発明を適用すれば、本来なら製造後に実施される加熱を伴うデバイス製造関連処理の後に初めて判明するガラス板の熱収縮量をガラス板の製造中に把握することができる。また、ガラス板の熱収縮量が許容範囲を逸脱しそうな場合には、温度制御を実施することにより、許容範囲に収めることができる。よって、製品のロスが少なくなり、歩留まりが向上する。また、製造にかかる時間やエネルギーコストも節約することができる。さらに、ガラス板の品種変更時においても、変更後のガラス板の熱収縮量を新たな許容範囲内に迅速に収めることができるので、ガラス板の生産効率が向上する。
<Discussion>
From the results of Example 1 and Example 2, if the present invention is applied to the production of a glass plate, the amount of heat shrinkage of the glass plate, which is first revealed after device manufacturing-related processing with heating that is originally carried out after production, is reduced to glass. It can be grasped during the manufacture of the board. Further, when the thermal shrinkage of the glass plate is likely to deviate from the allowable range, it can be within the allowable range by performing temperature control. Therefore, product loss is reduced and yield is improved. In addition, manufacturing time and energy costs can be saved. Furthermore, even when the glass plate type is changed, the amount of heat shrinkage of the changed glass plate can be quickly kept within a new allowable range, so that the production efficiency of the glass plate is improved.
本発明のガラス板製造方法、及びガラス板製造装置は、例えば、フラットパネルディスプレイ(液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ等)や太陽電池パネル等の電子デバイスに用いられるガラス板を製造するために利用することができる。 The glass plate manufacturing method and glass plate manufacturing apparatus of the present invention are, for example, glass plates used for electronic devices such as flat panel displays (liquid crystal displays, plasma displays, organic EL displays, field emission displays, etc.) and solar battery panels. Can be used for manufacturing.
10 連続徐冷炉
11 導入口
12 搬出口
13 ローラ
14 ヒータ
20 熱電対(計測手段)
30 コンピュータ
31 演算ユニット(演算手段)
32 制御ユニット(制御手段)
40 モニター
50 警報機
100 ガラス板製造装置
A ガラスリボン
A´ ガラス板
DESCRIPTION OF
30
32 Control unit (control means)
40
Claims (8)
前記連続徐冷炉を通過する前記ガラスリボンの温度を計測する計測工程と、
前記ガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を、当該処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係に基づいて、前記ガラスリボンの徐冷中に計測した当該ガラスリボンの温度分布から継続的に演算し予測する演算工程と、
を実行するガラス板製造方法。 Using a temperature-controllable continuous slow cooling furnace in which a glass ribbon formed from molten glass is introduced, the glass ribbon is slowly cooled while passing through the continuous slow cooling furnace to form a glass plate,
A measuring step for measuring the temperature of the glass ribbon passing through the continuous annealing furnace;
The amount of heat shrinkage that can occur when performing device manufacturing-related processing with heating on the glass plate is determined during the slow cooling of the glass ribbon based on the correlation between the amount of change in virtual temperature before and after the processing and the amount of heat shrinkage. A calculation process for continuously calculating and predicting from the measured temperature distribution of the glass ribbon,
The glass plate manufacturing method which performs.
前記連続徐冷炉を通過する前記ガラスリボンの温度を計測する計測手段と、
前記ガラス板に加熱を伴うデバイス製造関連処理を行う場合に発生し得る熱収縮量を、当該処理前後の仮想温度の変化量と熱収縮量との相関関係に基づいて、前記ガラスリボンの徐冷中に計測した当該ガラスリボンの温度分布から継続的に演算し予測する演算手段と、
を備えたガラス板製造装置。 A glass plate manufacturing apparatus comprising a continuous annealing furnace capable of temperature control into which a glass ribbon formed from molten glass is introduced, wherein the glass ribbon is slowly cooled while passing through the continuous annealing furnace, and forms a glass plate,
Measuring means for measuring the temperature of the glass ribbon passing through the continuous slow cooling furnace;
The amount of heat shrinkage that can occur when performing device manufacturing-related processing with heating on the glass plate is determined during the slow cooling of the glass ribbon based on the correlation between the amount of change in virtual temperature before and after the processing and the amount of heat shrinkage. A calculation means for continuously calculating and predicting from the measured temperature distribution of the glass ribbon;
The glass plate manufacturing apparatus provided with.
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