JP5782058B2

JP5782058B2 - ガラスシートの製造方法、ガラスシート製造装置、及びガラス積層体

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Publication number: JP5782058B2
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Inventors: 博一樋渡; 司人菅原
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Description

本発明は、ガラスシートの製造方法、ガラスシート製造装置、及びガラス積層体に関する。

液晶表示装置や有機EL表示装置、表示装置用カバーガラスなどのフラットパネルディスプレイの表示部の部品として極めて平坦度の高いガラス板が用いられる。以下の説明では、このようなガラス板をフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、あるいは単にガラス基板、ガラスシートという。

ガラスシートは、例えば、オーバーフローダウンドロー法により製造される。オーバーフローダウンドロー法では、成形装置において、熔融ガラスを成形体の上部からあふれさせることによりガラスシートを成形する。その後、鉛直下方に延びる搬送経路を、ガラスシートが連続的に移送され、ガラスシートは粘性領域から粘弾性領域、弾性領域の温度域を経て、室温付近まで冷却される。ガラスシートの品質を維持、向上するためには、この搬送経路を通過する際のガラスシートの温度管理が求められる。

特開２００９−１７３５２５特開平０８−１８３６２８特表２００９−５０２７０６

ガラスシートの品質の向上のために、成形装置内におけるガラスシートの温度管理をより厳密に行うことが求められる。本発明は、成形装置内のガラスシート搬送経路の雰囲気の管理行い、高品質なガラスシートを提供することを課題とする。

本発明のガラスシートの製造方法は、ダウンドロー法によって熔融ガラスがガラスシートに成形される成形工程と、該ガラスシートの流れ方向に沿って前記ガラスシートを徐冷する徐冷工程とを有し、前記徐冷工程は、前記ガラスシートを個別に温度制御するために隔壁によって区画された徐冷部で実行され、前記隔壁にはガラスシートの通路となるスリットが形成され、前記スリットを通過する前記ガラスシートの主表面に沿って発生した温度差起因の上昇気流に対して、その流れを抑制する流体を吐出する構成を備える。

また、本発明のガラスシート製造装置は、ダウンドロー法によって熔融ガラスをガラスシートに成形する成形室と、前記ガラスシートの流れ方向に沿って前記ガラスシートを徐冷する徐冷室とを有し、前記徐冷室は、前記ガラスシートを温度制御するために隔壁によって区画され、前記隔壁には前記ガラスシートが通過するスリットが設けられ、さらに前記スリットを通過するガラスシートの主表面に向かって流体を吐出し前記ガラスシートの主表面に沿って流れる気流を小さくするエアー吐出装置を有する。

本発明のガラス積層体は、複数のガラス基板が積み重ねられてなるガラス積層体であって、前記複数枚のガラス基板の熱収縮ばらつきが５％未満であることを特徴とする。また、複数のガラス基板は合紙を介して積層されてもよい。

本発明によれば、ガラスシートの搬送経路におけるガラスシートの冷却（ガラスシートの降温）を所望の温度プロファイルで行うことができ、高品質、かつ品質のばらつきのないガラスシートを提供することができる。

本実施形態に係るガラス基板の製造工程のフローチャートを示す図である。本実施形態に係るガラス基板の製造工程を説明するための図である。本実施形態に係る成形装置を説明するための模式図である。本実施形態に係るエアー供給装置を説明するための模式図である。本実施形態のガラス基板の製造方法により製造されるガラス基板、及びガラス積層体を説明するための模式図である。

本発明のガラスシートが使用される分野としては、表示装置が上げられる。例えば、液晶表示装置においては、ガラス基板の間に封入された液晶により印加される電界を変化させ、液晶の配向を変化させることにより、動画の表示が可能になる。液晶表示装置の画像の表示の際に電界を変化させる必要があるため、ガラス基板には、電圧を印加し、電圧のオンオフを制御するための、配線や薄膜トランジスタ（TFT）が形成される。

フラットパネルディスプレイ用のガラス基板は、例えば、液晶表示装置に用いられるものであれば、薄い長方形の板状の形態を呈する。液晶表示用ガラス基板は、通常、厚みが０．３〜０．７ｍｍ程度と１ｍｍよりも薄く、また、１枚のガラスから多数のパネルを取得するために大型のものが用いられる。この大型のガラス基板をマザーガラスともいう。

マザーガラスの大きさは、慣用的に世代という呼び方で表現され、例えば、第６世代のマザーガラスの大きさは、１５００ｍｍ×１８５０ｍｍである。マザーガラスは、板状に成形されたガラス板を所定の大きさに切断することにより得られる。

また、ＴＦＴに用いられる半導体素子では、ポリシリコン（ＬＴＰＳ）や酸化物半導体の採用が進んでいる。これらは、アモルファスのシリコンに比べて電子移動度が高く、集積化、高精細化に有利であるためである。一方、これら移動度の高いＴＦＴの製造においては、ガラスの温度を４５０度まで、場合によってはそれ以上に加熱処理（アニール）する工程を必要とするため、加熱処理におけるガラス基板の熱収縮が問題となることがある。

また、液晶表示装置では高精細化に伴い、ＴＦＴ側パネルとＣＦ（カラーフィルタ）側パネルとを貼り合わせる際に、わずかなズレであっても許容できなくなっている。そのため、ガラス基板に存在する歪みによりパネル切断時に発生するピッチズレが問題となることがある。

一方で、熱収縮などによりパターンにズレが生じるような場合でも、最新のパネル製造技術により、一定の範囲内であれば露光機等での補正が可能になっている。さらに、ガラス基板面内の各箇所によってパターンのズレ方が異なっていても、各箇所での補正が可能になっている。しかし、同じロットのガラス基板において、一定以上のバラツキがあると、ガラスごとに製造工程の調整が必要になったり、露光機の補正が必要になったりするため、生産性に大きな問題になる。そのため、熱収縮の大きさよりも、ガラス基板ごとの特性のばらつきがより大きな問題になっている。

現在、より歪みの小さい、より熱収縮の小さい、より熱収縮ばらつきの小さいガラスの製造が求められている。そのため、ガラス製造工程では、従来よりも厳しい条件管理を行い、これらを達成することが求められている。そこで、本発明は、ダウンドロー法による製造であっても、歪みや熱収縮のばらつきの小さいガラス基板の取得を可能に表示装置用ガラスの製造方法、及び表示装置用ガラスの製造装置、を提供する。また、内部歪や熱収縮量/熱収縮率のばらつきの小さいガラス積層体を提供する。

以下では、ダウンドロー法によって熔融ガラスがガラスシートに成形され、前記ガラスシートが下方に移送されつつ粘性状態から粘弾性状態を経て弾性体状態まで冷却され、前記弾性体状態の前記ガラスシートが所定の隙間を有する空間を通過する際に、前記ガラスシートの主表面に向けて流体を吐出するエアー吐出装置を備えるガラスシートの製造、および内部歪、熱収縮率について管理されたガラス基板について説明する。

図面を参照しながら、本実施形態のガラス基板製造装置１を用いてガラス基板を製造するガラス基板の製造方法について説明する。
（１）ガラス基板の製造方法の概要
図１は、本実施形態に係るガラス基板の製造方法のフローチャートである。

ガラス基板は、図１に示すように、熔解工程Ｔ１と、清澄工程Ｔ２と、成形工程Ｔ３と、徐冷工程Ｔ４と、切断工程Ｔ５とを含む種種の工程を経て製造される。以下、これらの工程について説明する。

熔解工程Ｔ１では、熔解装置１００内でガラス原料を加熱して熔解することにより熔融ガラスとする。ガラス原料は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の組成からなる。
清澄工程Ｔ２では、熔融装置１００から移送管２００を介して供給される熔融ガラスを清澄する。具体的には、清澄装置３００内で熔融ガラス中に含まれるガス成分を熔融ガラスから放出する。或いは、熔融ガラス中に含まれるガス成分を熔融ガラス中に吸収する。清澄された熔融ガラスは、移送管４００により成形装置５００に供給される。

成形装置５００では、成形工程Ｔ３と徐冷工程Ｔ４が実施される。成形工程Ｔ３では、熔融ガラスをガラスシートＧに成形する。本実施形態では、熔融ガラスは、オーバーフローダウンドロー法により板状のガラスシートＧを成形（成形工程Ｔ３）し、成形したガラスシートＧを冷却（徐例工程Ｔ４）する。

成形装置により成形・徐冷されたガラスシートＧは、切断工程Ｔ５に移送される。
例えば、切断工程Ｔ５では、冷却されたガラスシートＧを必要に応じて所定の長さごとに切断してガラス基板Ｇ１を製造する。なお所定の長さごとに切断されたガラス基板Ｇ１は、さらに所定のサイズに切断され、端面の研削・研磨、端面及び主表面の洗浄、出荷検査が行われ、製品としてのガラス基板１１が製造される。その後、図５に示されるような梱包部材１５に対して、複数枚のガラス基板１１が合紙（挿入シート）１２を介して積層され梱包（ガラス積層体１０）される。その後、このガラス積層体１０の梱包形態で搬送されパネル製造工程に供給される。

（２）本実施形態の説明
本実施形態における成形装置５００について図３を用いて説明する。成形装置５００とは、成形工程Ｔ３及び徐冷工程Ｔ４を行うための装置を指すが、切断室５１３に設けられる切断装置５１２も含むこともでき、ここで切断工程Ｔ５についても合わせて説明する。

成形装置５００は、上記した工程を実行するために隔壁（区画壁）５０６によって、各工程が区画される。隔壁は成形装置５００の内部と外部とを区画するための隔壁５０６ａと、成形装置５００の内部の区画する隔壁５０６ｂを有する。また、各工程は１又は２以上に区画されてもよく、本実施形態では徐冷室５０８は隔壁によって２つに区画されている。

本実施形態では、図３に示すとおり、成形体５０１が収容される上部成形室５０４と、上部成形室５０４の下流側に設けられる下部成形室５０５と、下部成形室５０５の下流側に設けられる徐冷室５０８を備える。そして、徐令室５０８の下流側には切断室５１３が設けられる。各工程は、隔壁（区画壁）５０６により区画されると共に、ガラスシートＧが下流へと移動する隙間（スリット又は空間連結部ともいう。）が設けられる。上部成形室５０４と下部成形室５０５は空間連結部５３１により連続し、下部成形室５０５と徐冷室５０８は空間連結部５３２により連続し、徐冷室５０８と切断室５１３は空間連結部５３３により連続して設けられる。

上部成形室５０４には成形体５０１を備え、下部成形室５０５にはロール５０７を備え、徐冷室５０８にはロール５０９を備え、徐冷室５０８と切断室５１３を区画する隔壁５０６ｂにはエアー吐出装置５２０を備え、切断室５１３には切断装置を備える。また、上部成形室、下部成形室、徐冷室には、それぞれ図示しないヒータユニットが備えられ、隔壁により区画された各室において個別に温度調整が可能に設けられる。これにより熔融ガラス、又は熔融ガラスから成形されたガラスシートＧの温度を制御することができる。

ここでガラスの流れについて説明する。成形体５０１は、熔解装置１００、清澄装置３００を経て移送管４００にて供給される熔融ガラスを、帯状のガラスに成形する機能を有する。成形体５１０は、垂直方向に切断した断面形状が楔形形状を有し、レンガにより構成されている。成形体５０１は、その長手方向に沿って、上方に開放された溝部５０２が形成されている。溝部５０２に供給された熔融ガラス５０３は、上方よりあふれ出て成形体５０１の両側壁に沿って流れる。そして、熔融ガラス５０３は、成形体５０１の下端部で合流してガラスシートＧを形成する。

成形装置５００の上部成形室にて板状に成形されたガラスシートＧは、鉛直下向きに降下して、空間連結部５３１を通り、下部成形室５０５に移動する。この上部成形室５０４では、ガラスは粘性状態を維持して下方降下して、徐々にガラス粘度が高くなりガラスシートＧを形成する。

下部成形室５０５では、上部成形室５０４にて帯状のガラスに形作られたガラスシートＧが、所定の幅広さに保持されると共に、ロール５０７の回転速度により、ガラスシートＧが引き伸ばされて所定の厚みにされる。そして、所定の厚みにされたガラスシートＧが、空間連結部５３２を通って、徐冷室５０８へ移動する。下部成形室５０５では、ガラスは、熱が奪われることで粘弾性状態となり、さらには弾性状態に変化していく。

徐冷室５０８では、上部成形室５０４及び下部成形室５０５を経て、所定の幅広さと所定の厚みに形成されたガラスシートＧを、所定の温度プロファイルにて降温することで、ガラスシートＧの熱収縮特性を調整したり、ガラスシートＧの内部歪を抑制したりする。具体的には、熱収縮特性の調整は、ガラスシートＧをロール５０９で保持して下降する際に、徐冷室内に形成された温度域（８００℃〜４００℃）を、所定の時間で通過させることで行われる。また、内部歪の調整は、ガラスシートＧの幅方向にわたってガラス冷却速度を管理することで行われる。

上部成形室５０４、下部成形室５０５、徐冷室５０８には、図示されないヒータユニットが設けられ、熔融ガラス５０３、ガラスシートＧの温度を制御すると共に、各室内の温度を制御する。また、下部成形室５０５には、成形体５０１の下端部から離れ、下部成形室５０８に進入したガラスシートＧの冷却を促進するための図示しない冷却ユニットが設けられても良い。また、各室内の環境測定するための複数の温度センサが各室の内外に設けられる。

下部成形室５０５、徐冷室５０８に設けられるヒータユニットは、ガラスシートＧの流れ（移動）方向に対して複数段に設置され、かつ各ヒータユニットは、ガラスシートＧの幅方向に分割されて設けられるとよい。これにより、ガラスシートＧの流れ方向、幅方において、一定間隔で温度制御することができる。

徐冷室を通過して所定の温度まで降温したガラスシートＧ１は、空間連結部５３３を通り、ほぼ室温の切断室に進入する。そして、ガラスシートＧは、切断装置５１２により切断されガラス基板Ｇ１が形成される。

次に、図３、図４を用いてエアー吐出装置の説明をする。
ガラスシートＧの移動における、徐冷室５０８の出口側又は切断室５１３の入り口側には、徐冷室５０８から切断室５１３にガラスシートＧが移動するための空間連結部５３３が設けられる。空間連結部５３３は、ガラスシートＧが通るのに十分は幅を有するよう徐冷室５０８の徐冷室床壁５１０に設けられた隙間である。なお徐冷室床壁は、隔壁５０６ｂを兼ねるものである。

本発明では、この空間連結部５３３を通って切断室５１３から徐冷室５０８へ空気が流入することを抑制するよう、気流遮断手段としてのエアー吐出装置を形成した。具体的には、切断室５１３に移動したガラスシートＧの主表面における温度が、切断室５１３の温度に比して温度差を有することで、ガラスシートＧの主表面に上昇気流が生じる。この上昇気流を抑制するために、上昇気流に対して向かい風となるような気体を、エアー吐出装置から吐出させる。図３に示す通り、エアー吐出装置は、空間連結部５３３の両側に対向して設けられることが好ましい。

エアー吐出装置５２０は、図示しないエアー供給装置からエアーが供給され、エアーは本体部５２１内部を通り、吐出部５２２に設けられたスリット状の送風口５２３（以下、スリット又は送風口ともいう。）から吐出される。また、送風口の隙間（スリット幅）を可変に設けることで吐出力の調整を可能にする。本実施形態では、エアー吐出装置の本体部５２１の上面を、徐冷室床壁５１０の切断室側上部に設置する形を採用した。また、風量・風圧の変更は、エアー供給装置の調整や、送風口５２３の幅の調整により行われる。本実施形態では、ガラスシートＧの両面で、均等の風量・風圧でエアーが吐出されるよう、エアー供給装置やスリット幅を調整した。また、本実施形態では、エアー吐出装置本体部の吐出部が設けられる先端５２４を、傾斜して設けた。エアー吐出装置５２０のスリット５２３から吐出されるエアーの風向が、ガラスシートＧの垂直方向からガラスシートＧの進行方向側に、所定の角度だけ傾斜して吹き付けられるように、エアー吐出装置を形成した。

なお、エアー吐出装置５２０及びスリット５２３は、ガラスシートＧが通過する領域の幅よりも広い幅にわたって設けられることが好ましい。また、スリット５２３は、所定の間隔でスリット幅を変更できるように設けられる。これにより、ガラスシートＧの幅方向において上昇気流に差があるときに、それぞれの箇所の上昇気流に応じたエアーを吐出できる。

ここでエアー吐出装置の稼動による上昇気流の抑制ついて説明する。
ガラスシートＧが切断室５１３に進入する際、ガラスシートＧ１の主表面は１００℃〜２５０℃程度の温度を有している。このためガラスシートＧの主表面では、ガラスシートＧにより温められた空気が、周囲の空気と共にガラスシートＧの主表面において上昇気流５１１を形成する。エアー吐出装置５２０は、図３に示すように、切断室５１３から徐冷室５０８へ向かって流れる気流５１１に対して、向かい風となるようにエアー５２１を吐出する。本実施形態では、成形装置５００の幅全長にわたって、ガラスシートＧの移動方向とエアーの風向のなす角が約４５°となるように、エアー吐出装置５２０を設置することで、上昇気流が徐冷室５０８内に流入するのを抑制する。

（３）熱収縮特性の調整
本実施形態では、ガラスシートＧが徐冷室５０８内を通過する際に、ガラスシートＧの温度が歪点から−５０℃近傍の状態を長く保ちつつ、ガラスシートＧを徐冷することで、パネル製造プロセスにおいて高い歩留まりを可能にするガラス基板を製造した。

歪点から−５０℃近傍の温度におけるガラスの徐冷時間を長く取ることで、表示装置のプロセスアニール温度４５０℃〜６００℃における、ガラスの熱収縮を小さくすることができるからである。一方で、歪点から−５０℃近傍の温度での保持時間は、ガラス基板ごとに一定である必要がある。切断装置５１２で切断されるガラス基板Ｇごとに、歪点から−５０℃近傍で保持されていた時間がばらつくようなことがあると、ガラス基板ごとに熱収縮量が異なることになるからである。

本実施形態では、上述したエアー吐出装置を用いることで、切断室５１３から徐冷室５０８への空気の流入を抑制し、成形装置内５００内の温度、特に徐冷室５０８内の温度変動を小さくする。これにより、表示装置のプロセスアニール温度における熱収縮量に影響を与える「歪点から−５０℃近傍の温度での保持時間」を各ガラス基板でほぼ一定にすることができる。

（４）内部歪の調整
本実施形態では、下部成形装置の上流側で幅方向の両端部を急冷してガラスシートＧを形成した後、下部成形装置の下流側から徐冷室５０８の上流側において、ガラスシートＧの中央部をゆっくりと幅方向の外側から冷やして固めるようヒータユニットの操作を行った。中央部における幅方向の急激な温度変化は、ガラスシートＧの内部歪を大きくするため、幅方向に緩やかな温度勾配を設けることとした。具体的には、ガラスシートＧの中央部を幅方向外側から徐々に冷却するように、幅方向、流れ方向のヒータユニットの設定を調整した。なお、ガラスシートＧの中央部とは、両端部に挟まれた領域であり、パネル製造に用いられる領域でもある。

上記の通り、ガラスシートＧの冷却過程では、内部歪を発生させないようにガラスシートＧの幅方向の冷却順序、冷却速度の管理が求められる。そのために、下部成形室及び徐冷室ではガラスシートＧからの放熱を、ヒータユニットによってコントロールする必要がある。言い換えると、成形装置５００内の雰囲気や気流が乱れると、成形装置５００内に設けられた図示しないヒータを用いたとしても、外乱の影響を排除できず、ガラスシートＧの冷却条件が乱れ、求める低内部歪を達成することができなくなる。

そこで、本実施形態では、上述したエアー吐出装置を用いることで、切断室５１３から徐冷室５０８への空気の流入を抑制して、成形装置５００内の雰囲気や気流の変動が小さくすることで、図示しないヒータユニットの出力制御によるガラスシートＧの冷却管理を精度良く行っている。

以上、本実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。また、本実施形態では、歪点とはガラス粘度がｌｏｇη１４．５付近のガラス板の温度を示しており、徐冷点とは、ｌｏｇη１３付近のガラス板の温度を示しているものとする。

（５）本発明のガラス基板の製造方法の好ましい形態
次に、上記で説明した表示装置用ガラス基板の製造装置を用いたガラス基板の製造方法の好ましい形態を、実施例と共に説明する。

本実施形態の一例では、第６世代のマザーガラスを製造するために、約２０００ｍｍの幅を有するガラスシートＧの成形が可能な成形体５０１を使用して、１ｍｍ未満、具体的には０．３〜０．７ｍｍの厚さのガラス基板が製造される。本実施例では、０．４ｍｍのガラスシートＧを成形した。

本発明により製造されるガラス基板としては、ガラス基板の質量％表示で、以下の成分を含むものが例示される。また、フラットパネルディスプレイ（液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等）用のガラス基板としては、ガラス板が質量％表示で、以下の主成分を含むものが例示される。
ＳｉＯ₂：５０〜７０％（５５〜６５％、５７〜６４％、５８〜６２％）、
Ａｌ₂Ｏ₃：５〜２５％（１０〜２０％，１２〜１８％，１５〜１８％）。
なお、括弧内の表示は各成分の好ましい含有率であり、後半ほど好ましい数値である。

特に、
ＳｉＯ₂：５０〜７０％、
Ｂ₂Ｏ₃：５〜１８％、
Ａｌ₂Ｏ₃：１０〜２５％、
ＭｇＯ：０〜１０％、
ＣａＯ：０〜２０％、
ＳｒＯ：０〜２０％、
ＢａＯ：０〜１０％、
ＲＯ：５〜２０％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる少なくとも１種である）を含有することが好ましい。さらに、Ｒ’₂Ｏ０．２０％を超え３．０％以下（ただし、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種である）を含むことが好ましい。また、清澄剤を合計で０．０５〜１．５％含み、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃及びＰｂＯを実質的に含まないことが好ましい。また、ガラス中の酸化鉄の含有量が０．０１〜０．２％であることがさらに好ましい。また、ガラスの特性として、歪点が６９０℃以上のガラスであることが好ましい。

エアー吐出装置５２０は、空間連結部５３３の幅全長にわたり空気が吐出されるように、空間連結部５３３に対して幅広に設けた。また、エアー吐出装置５２０とガラスシートＧとの距離は、２５ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内で調整を行った。エアー吐出装置５２０とガラスシートＧとの距離とは、エアー吐出装置５２０のスリット５２３から、ガラスシートＧまでの最短距離を指すものとする。スリット５２３から吐出される空気温度は２０℃〜８０℃、空気流量２〜１０ｍ３／ｍｉｎとし、最大静圧１９．６ｋＰａとした。

また、本発明者の検討により、上昇気流５１１が徐冷室５０８内へ流入するのを抑制するための風量、風圧は、上述した低いレベルでも十分に効果を奏することがわかった。このような風量、風圧で稼動することで、切断室５１３内において塵埃を巻き上げるという問題がないことが確認された。つまり、カッターホイールを用いたガラスシートの切断を採用していても、エアー吐出装置を上記風量、風圧で使用することで、切断後のガラス基板Ｇの表面等にガラスカレットが付着することを抑制できる。

（６）実施例の効果
本実施例により製造され製品サイズに加工されたガラス基板の熱収縮特性を測定した。具体的には、図５に示すガラス積層体１０の任意の箇所に積み込まれたガラス基板を、測定用のサンプル片に切断して熱収縮の測定を行った。サンプル片はガラス基板の中央部から複数枚切り出した。熱収縮の測定方法としては、６００℃以上に所定の温度勾配で昇温可能なアニール装置を用いて、アニール装置内に室温から５５０℃まで昇温（昇温時間１０℃／分）して５５０℃にて１時間保持するアニールを２回繰り返したときの収縮量を公知のケガキ法により測定した。

エアー吐出装置を稼動せずに製造したガラス積層体中のガラス基板の熱収縮量の測定結果は、５０ｐｐｍ〜６０ｐｐｍの範囲内と、ばらつき２０％程度あり、差が大きかったのに対し、エアー吐出装置を稼動した本実施例により製造されたガラス積層体中のガラス基板は、熱収縮量が４８ｐｐｍ〜５０ｐｐｍの範囲内と、ばらつき４％程度と、差を小さく抑えることができた。

本実施例では、熱収縮量のばらつきを小さくすると共に、熱収縮量の絶対値も小さくすることができた。これは、上述した通り、本発明のエアー吐出装置により、徐冷室に流入する上昇気流を抑制し、徐冷室５０８の雰囲気（温度）の変動を小さくして、所望の温度域におけるガラスシートＧの滞在時間のバラツキを小さくできたからである。
例えば、本実施例を用いることで、高精細ディスプレイパネルに用いられるＬＴＰＳ−ＴＦＴ素子製造に適した、熱収縮の小さい、５０ｐｐｍ以下のガラス基板を、安定的に製造することが出来ることが示された。

次に、本実施例により得られたガラス基板の内部歪について評価を行った。具体的には図５に示すガラス積層体１０の任意の位置に積み重ねられたガラス基板について、ユニオプト社製の複屈折測定装置を用いて、ガラス基板面内の位相差を測定した。なお、位相差は主応力差に比例する。シートガラスの製造においては、経験的に、位相差と主応力には正の関係が見られるため、本発明では、複屈折測定による位相差をガラス基板の内部歪みの評価に用いた。

エアー吐出装置を稼動せずに製造したガラス積層体中のガラス基板は、測定された位相差の最大値が１．２ｎｍ以上であり、ガラス基板の面内の任意の箇所において、１．２〜２．３ｎｍの範囲で測定された。これに対し、エアー吐出装置を稼動した本実施例により製造されたガラス基積層体中から抜き出された複数のガラス基板を測定したところ、各ガラス基板の測定値の最大値は、いずれも０．７ｎｍ以下であり、各ガラス基板の面内の任意の箇所においても、０．５〜０．７ｎｍの範囲内であった。つまり、本発明のガラス基板の製造方法によれば、ガラス基板の内部歪みの絶対値、ばらつきの両方を小さくすることができた。

本実施例では、内部歪みのバラツキを小さくすると共に、内部歪みの最大値も小さくすることができた。これは、上昇気流を抑制することで、成形装置５００内における気流の乱れを小さくして、ガラスシートＧの冷却過程における温度分布を安定させることが出来たからである。これにより、図５に示すガラス積層体を構成するガラス基板の品質バラツキを小さくすることができ、例えば、４００枚から１０００枚のガラス基板が積層されたガラス積層体においても、安定した品質を維持することができる。

また、成形装置５００内において、ガラス板の温度が徐冷点以上となる領域で、炉内雰囲気の変動を抑制することで、ガラス板の変形を抑制することができる。ガラス板の温度が徐冷点〜歪点近傍となる領域で、炉内雰囲気の温度の変動を抑制することで、ガラス板の内部歪の発生を抑制することができる。ガラス板の温度が歪点以下となる領域における炉内雰囲気の温度変動を抑制することで、ガラス板の反りなどを防止することができる。切断室から徐冷室へ流入する上昇気流を抑制することで、これらについても、より効果的な調整を行うことが出来る。

（６）変形例１
ガラス組成を替えて、上記実施例と同様に複数枚のガラス基板を製造してガラス積層体を得た。熱収縮量、内部歪を評価した。ガラス組成は、ＳｉＯ₂ ７０〜７５％、Ｂ₂Ｏ₃ １〜６％、Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜１５％、ＭｇＯ０〜５％、ＣａＯ０〜５％、ＳｒＯ０〜５％、ＢａＯ２〜１０％、ＲＯ５〜１８％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる少なくとも１種である）を含有する。ガラスの特性として、歪点が７００℃〜７３０℃のガラスである。

ガラス積層体から抜き出されたガラス基板を評価したところ、熱収縮量は、３０〜３１ｐｐｍの範囲内と、バラツキを３％程度の範囲内であった。また、内部歪みの大きさ、ばらつきについても、複屈折の測定により評価を行ったところ、測定値は実施例と同様、０．７ｎｍ未満に抑えられており、より歪点の高いガラスにおいても、本発明の効果を奏することが確認できた。

（７）変形例２
実施例１、変形例１のガラスシートに対して、ガラスシートＧの厚さを変えて、厚さ０．３ｍｍのガラス基板を製造し、同様の評価を行ったところ、熱収縮量のばらつきを３〜５％の範囲内に抑えることができ、内部歪みの大きさ、ばらつきとも、実施例、変形例１と同様に小さく抑えることができた。本変形例では、ガラスシートＧの厚さを変更するために、成形体に供給する熔融ガラスの流量を小さくした。熔融ガラスの供給量が小さくなると、成形装置に持ち込まれる全体の熱量も小さくなるため、下部成形室から徐冷室にかけて内部の雰囲気が変動しやすくなるが、エアー吐出装置を用いる本発明によれば、成形装置内の雰囲気の調整が可能となり、所望の熱収縮量、内部歪みを実現したガラス基板積層体を得ることが出来る。

以上のように、本発明のエアー吐出装置を用いて製造したガラス積層体では、積層されるガラス基板の熱収縮量のバラツキを５％未満に抑えることができ、さらに内部歪み、及び内部歪みのばらつきを小さく抑えることができる。これにより、パネル製造工程における生産性・歩留まりの向上を実現することができる。

上記実施形態又は実施例では、切断室の入り口にエアー吐出装置を用いる構成で説明をしたが、本発明はこの構成に限定されない。本発明は、ダウンドロー法によって熔融ガラスがガラスシートに成形される成形工程と、成形されたガラスシートが温度調整可能な区画の中で冷却されつつ移送される徐冷工程とを有する。区画にはガラスシートを区画の外へ移送可能なスリットを有し、スリットを通過する前記ガラスシートの主表面に向かって、エアー吐出装置から流体を吐出することで、ガラスシートの主表面に生じる気流を調整するものであればよく、流体としては、気体であることが好ましく、窒素や空気が選択される。

上記実施例では、熱収縮量を考慮して、徐冷工程から移送される温度を決定したが、内部歪みのみを考慮する場合、ガラスシートＧの温度が、歪点−１００℃で徐冷工程を終えてスリットから区画の外に移送してもよい。この場合でも、エアー供給装置を用いて、区画の中へ向かう気流を抑制することで、区画内の温度バラツキを無くすことができ、ガラスシートの内部歪みの低減が十分に可能である。熱収縮量及び内部歪みのばらつきを小さくするために、ガラスシートＧの温度が歪点−３００℃で徐冷工程を終えてスリットから区画の外に移送する形態でもよい。例えば、３５０℃でスリットを通過するガラスシートには、エアー供給装置から３００℃から３５０℃の空気が吐出される。

１ガラス基板製造装置
１０ガラス積層体
１１ガラス基板
１００熔解装置
５００成形装置
５０４上部成形室
５０５下部成形室
５０８徐冷室
５１３切断室
５２０エアー吐出装置

Claims

ダウンドロー法によって熔融ガラスがガラスシートに成形される成形工程と、該ガラスシートの流れ方向に沿って前記ガラスシートを徐冷する徐冷工程とを有し、
前記徐冷工程は、個別に温度制御するために隔壁によって区画された徐冷室で実行され、前記隔壁には前記ガラスシートの通路となるスリットが形成され、
前記スリットを通過する前記ガラスシートの主表面に沿って発生した温度差起因の上昇気流に対して、その流れを抑制する流体を吐出し、
前記スリットを通過する際の前記ガラスシートは、歪点−３００℃から室温までの温度範囲内であることを特徴とするガラスシートの製造方法。
前記ガラスシートは、前記徐冷室よりも前記ガラスシートの流れ方向の下流側にある切断室で切断され、
前記ガラスシートは、前記隔壁のうち、前記徐冷室と前記切断室とを区画する隔壁に設けられたスリットを通過して前記徐冷室から前記切断室に連続的に移送され、
前記ガラスシートの主表面に沿って前記切断室から前記徐冷室へ向かう前記上昇気流を抑制するように前記流体が吐出される、請求項１に記載のガラスシートの製造方法。
前記切断室に移送された前記ガラスシートは、カッターホイールにより切断される、請求項２に記載のガラスシートの製造方法。
前記流体は、前記スリットの下流側で前記ガラスシートに向けて吐出される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラスシートの製造方法。
前記熔融ガラスは歪点が６９０℃以上である、請求項１から４のいずれかに記載のガラスシートの製造方法。
ダウンドロー法によって熔融ガラスをガラスシートに成形する成形室と、
前記ガラスシートの流れ方向に沿って前記ガラスシートを徐冷する徐冷室と、を有し、
前記徐冷室は、前記ガラスシートを温度制御するために隔壁によって区画され、
前記隔壁には前記ガラスシートが通過するスリットが設けられ、
前記スリットを通過するガラスシートの主表面に向かって流体を吐出し前記ガラスシートの主表面に沿って流れる気流を小さくするエアー吐出装置を有し、
前記スリットを通過する際の前記ガラスシートは、歪点−３００℃から室温までの温度範囲内である、ガラスシート製造装置。
前記徐冷室よりも前記ガラスシートの流れ方向の下流側に、前記隔壁によって前記徐冷室と区画され、前記徐冷室から連続的に移送される前記ガラスシートを切断する切断室が設けられ、
前記エアー吐出装置は、前記徐冷室から前記切断室へ移送される前記ガラスシートの主表面に向かって気体を吐出することで、前記切断室から前記徐冷室に向かって流れる前記上昇気流を小さくする、請求項６に記載のガラスシート製造装置。
前記エアー吐出装置は、前記気体を吐出するスリット状の送風口を有し、前記送風口から吐出される空気量は、２〜１０ｍ^３／ｍｉｎである、請求項６又は７に記載のガラスシート製造装置。
複数のガラス基板が積み重ねられてなるガラス積層体において、
前記複数枚のガラス基板間の熱収縮率のばらつきが５％未満であり、
かつ、前記複数枚のガラス基板の複屈折測定による位相差の最大値が、いずれも０．７ｎｍ以下であることを特徴とするガラス積層体。
前記ガラス基板は、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの厚さであり、
歪点が６９０℃以上である、
請求項９に記載のガラス積層体。
前記ガラス基板のガラス組成は、ＳｉＯ ₂ ７０〜７５％、Ｂ ₂ Ｏ ₃ １〜６％、Ａｌ ₂ Ｏ ₃ １０〜１５％、ＭｇＯ０〜５％、ＣａＯ０〜５％、ＳｒＯ０〜５％、ＢａＯ２〜１０％、ＲＯ５〜１８％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる少なくとも１種である）を含有し、ガラス歪点が７００℃〜７３０℃のガラスである、
請求項９又は１０に記載のガラス積層体。
前記ガラス基板は、厚さ１ｍｍ未満であり、４００枚から１０００枚までのガラス基板が積層されてなる、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のガラス積層体。