JP5824433B2

JP5824433B2 - ガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置

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Publication number: JP5824433B2
Application number: JP2012189182A
Authority: JP
Inventors: 公彦中嶋; 哲郎君嶋
Original assignee: Avanstrate Inc; Avanstrate Asia Pte Ltd
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Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2032-08-29
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Description

本発明は、ガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置に関する。

一般的に、ガラス板の製造装置は、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融槽と、熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、熔融槽から成形装置に向かって熔融ガラスを移送するための移送管とを備える。ガラス板の製造装置は、必要に応じ、熔融ガラスに含まれる微小な気泡を除去する清澄槽と、熔融ガラスを攪拌して均質化する攪拌槽とをさらに備える。熔融槽、清澄槽、攪拌槽および成形装置は、それぞれ移送管で接続されている。移送管の内部を通過する熔融ガラスの温度は、成形するガラス板の組成、および、ガラス板の製造装置の構成等によって異なる。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板に好適な組成を有するガラス板をダウンドロー法により製造するガラス板製造装置では、熔融ガラスの温度は、１０００℃〜１７００℃である。

高温の熔融ガラスから高品質のガラス板を量産するためには、ガラス板の欠陥の要因となる異物等が熔融ガラスに混入しないことが望ましい。そのため、熔融ガラスに接する部材の内壁は、その部材に接する熔融ガラスの温度、および、要求されるガラス板の品質等に応じて、適切な材料で構成される必要がある。ＦＰＤ用ガラス基板を製造するためのガラス板の製造装置では、熔融ガラスに接する部材の内壁に、通常、白金族金属が用いられる。以下、「白金族金属」は、単一の白金族元素からなる金属、および、白金族元素からなる金属の合金を意味する。白金族元素は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）の６元素である。白金族金属は、高価であるが、融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性に優れている。

また、ガラス板の製造装置では、移送管の内部を通過する熔融ガラスの温度を、移送管の断面方向において均一にする必要がある。例えば、成形装置に熔融ガラスを供給する移送管において、熔融ガラスの温度が移送管の断面方向において異なると、成形体に供給される熔融ガラスの温度が均一にならず、ガラス板の平坦度が悪くなる問題が発生する。

また、低温ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）・ＴＦＴおよび酸化物半導体が形成されるガラス基板は、歪点が高いため、液相温度が高くなる傾向があり、また、液相温度における粘度である液相粘度が低くなる傾向にある。この場合、移送管の内部を流れる熔融ガラスの粘度と液相粘度との差が小さくなるので、成形されたガラス板が失透するリスクが高くなる。特に、熔融ガラスの温度が断面方向において異なると、熔融ガラスの温度が部分的に低下する領域が生じて、失透のリスクが高くなる。

移送管の内部を通過する熔融ガラスの温度を均一にするために、特許文献１（特表２０１１−５１３１７３号公報）には、環状の導電体からなるフランジが移送管に取り付けられているガラス板の製造装置が開示されている。このガラス板の製造装置では、フランジに電流を流して移送管を加熱することで、移送管の内部を流れる熔融ガラスの温度を制御することができる。

しかし、特許文献１に開示される移送管を用いても、フランジの位置およびフランジの取り付け方法等に応じて、移送管に流れる電流が不均一になる場合がある。これにより、移送管の外壁の温度分布が不均一になると、移送管の内部を流れる熔融ガラスの温度が、移送管の断面方向において異なってしまう。その結果、成形体に供給される熔融ガラスの温度が均一にならず、ガラス板の平坦度が悪くなる問題が発生する可能性がある。

本発明の目的は、白金または白金合金から構成される管の内部を流れる熔融ガラスの温度を均一にすることができるガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置を提供することである。

本発明に係るガラス板の製造方法は、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融工程と、熔融ガラスを清澄槽において清澄する清澄工程と、清澄された熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備える。このガラス板の製造方法では、熔融工程で生成された熔融ガラスは、移送管の内部を通過して成形工程に向かって移送される。清澄槽および移送管は、導管と、電極と、放熱抑制部材とを備える。導管は、白金または白金合金製であり、内部を熔融ガラスが流れる。電極は、導管の外壁に取り付けられ、導管に電流を流して導管の内部を流れる熔融ガラスを加熱する。放熱抑制部材は、導管の外周に設けられ、導管の内部を流れる熔融ガラスの放熱を抑制する。すなわち、放熱抑制部材は、導管の内部を流れる熔融ガラスの放熱量を調整する。放熱抑制部材は、清澄槽および移送管の少なくとも一部において、導管の断面方向における熔融ガラスの温度が均一になるように、熱抵抗が調整されている。

本発明に係るガラス板の製造方法では、ガラス原料を加熱して生成された熔融ガラスは、清澄槽および移送管の内部を通過して、熔融ガラスからガラス板が連続的に成形される装置に送られる。清澄槽は、移送管と同様の管状の部材である。清澄槽では、内部を流れる熔融ガラスが加熱されて、熔融ガラスに含まれる微小な気泡が除去される。清澄槽および移送管は、白金または白金合金製の導管と、導管に電流を流すために用いられる電極とを備えている。熔融ガラスは、導管の内部を流れる。電極を介して導管に電流を流すことで導管が加熱され、導管の内部を流れる熔融ガラスが加熱される。導管に流す電流を制御することで、導管の内部を流れる熔融ガラスの温度を制御することができる。導管を流れる電流の電流密度は、導管の外壁の部位によって異なる。例えば、電極が、環状の導電体から構成されるフランジである場合、電源に接続されるフランジの給電端子に近い部位では、導管の外壁を流れる電流密度が大きい。そのため、導管の内部において、フランジの給電端子に近い空間を流れる熔融ガラスは、他の空間を流れる熔融ガラスと比べて、加熱されやすい。一方、フランジの給電端子から最も離れている空間を流れる熔融ガラスは、他の空間を流れる熔融ガラスと比べて、加熱されにくい。

本発明に係るガラス板の製造方法では、導管の外周に設けられる放熱抑制部材は、その近傍の導管外壁を流れる電流密度に応じて、熱抵抗が調整されている。例えば、フランジの給電端子に近い導管外壁に対向して設置されている放熱抑制部材は、低い熱抵抗を有する。そのため、フランジの給電端子に近い空間を流れる熔融ガラスの熱は、導管および放熱抑制部材を介して放出されやすい。一方、フランジの給電端子から最も離れている導管外壁に対向して設置される放熱抑制部材は、高い熱抵抗を有する。そのため、フランジの給電端子から最も離れている空間を流れる熔融ガラスの熱は、導管および放熱抑制部材を介して放出されにくい。一般的に、導管を流れる電流の電流密度は、電極の位置および向き等に起因して、外壁の部位に応じて不均一になるので、導管の内部を流れる熔融ガラスの温度は、導管の断面方向において不均一になる傾向がある。しかし、上述したように、熱抵抗が調整された放熱抑制部材を用いて、導管の内部を流れる熔融ガラスの放熱量を、電極の位置および向き等に応じて調整することで、導管の断面方向における熔融ガラスの温度を均一にすることができる。従って、このガラス板の製造方法では、白金または白金合金から構成される管の内部を流れる熔融ガラスの温度を均一にすることができる。

また、清澄槽および移送管の少なくとも一部において、異なる厚みを有する複数の放熱抑制部材が、導管の外周に設けられることにより、熱抵抗が調整されていることが好ましい。

また、清澄槽および移送管の少なくとも一部において、異なる熱伝導率を有する複数の放熱抑制部材が、導管の外周に設けられることにより、熱抵抗が調整されていることが好ましい。

また、放熱抑制部材は、耐火レンガであることが好ましい。

また、放熱抑制部材は、アルミナセメントであることが好ましい。

また、ガラス板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板であることが好ましい。

また、ガラス板は、低温ポリシリコン用ガラス基板であることが好ましい。

本発明に係るガラス板の製造装置は、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融槽と、熔融槽で生成された熔融ガラスを清澄する清澄槽と、清澄槽で清澄された熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、を備える。熔融槽で生成された熔融ガラスは、移送管の内部を通過して成形装置に向かって移送される。清澄槽および移送管は、導管と、電極と、放熱抑制部材とを備える。導管は、白金または白金合金製であり、内部を熔融ガラスが流れる。電極は、導管の外壁に取り付けられ、導管に電流を流して導管の内部を流れる熔融ガラスを加熱する。放熱抑制部材は、導管の外周に設けられ、導管の内部を流れる熔融ガラスの放熱を抑制する。すなわち、放熱抑制部材は、導管の内部を流れる熔融ガラスの放熱量を調整する。放熱抑制部材は、清澄槽および移送管の少なくとも一部において、導管の断面方向における熔融ガラスの温度が均一になるように、熱抵抗が調整されている。

本発明に係るガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置は、白金または白金合金から構成される管の内部を流れる熔融ガラスの温度を均一にすることができる。

実施形態に係るガラス板製造装置の全体構成図である。実施形態に係る移送管の外観図である。実施形態に係る移送管の断面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線における移送管の断面図である。変形例Ｄに係る移送管の断面図である。

（１）ガラス板製造装置の全体構成
本発明に係るガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガラス板製造装置２００の構成の一例を示す模式図である。ガラス板製造装置２００は、熔解槽４０と、清澄槽４１と、攪拌装置１００と、成形装置４２と、移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備える。移送管４３ａは、熔解槽４０と清澄槽４１とを接続する。移送管４３ｂは、清澄槽４１と攪拌装置１００とを接続する。移送管４３ｃは、攪拌装置１００と成形装置４２とを接続する。

熔解槽４０で生成された熔融ガラスは、移送管４３ａを通過して清澄槽４１に流入する。清澄槽４１で清澄された熔融ガラスは、移送管４３ｂを通過して攪拌装置１００に流入する。攪拌装置１００で攪拌された熔融ガラスは、移送管４３ｃを通過して成形装置４２に流入する。成形装置４２では、オーバーフローダウンドロー法によって熔融ガラスからガラスリボンが成形される。ガラスリボンは、後の工程で所定の大きさに切断されて、ガラス板が製造される。ガラス板の幅方向の寸法は、例えば、５００ｍｍ〜３５００ｍｍである。ガラス板の長さ方向の寸法は、例えば、５００ｍｍ〜３５００ｍｍである。

本発明に係るガラス板の製造方法、および、ガラス板の製造装置によって製造されるガラス板は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板として、特に適している。ＦＰＤ用のガラス基板としては、無アルカリガラス、または、アルカリ微量含有ガラスが用いられる。無アルカリガラス、または、アルカリ微量含有ガラスは、高温粘性が高い。具体的には、１０^2.5ポアズの粘性を有する熔融ガラスの温度は、１５００℃以上である。

熔解槽４０は、図示されていないが、バーナー等の加熱手段を備えている。熔解槽４０では、加熱手段によりガラス原料が熔解され、熔融ガラスが生成される。ガラス原料は、所望の組成のガラスを実質的に得ることができるように調製される。ガラスの組成の一例として、ＦＰＤ用のガラス基板として好適な無アルカリガラスは、ＳｉＯ₂：５０質量％〜７０質量％、Ａｌ₂Ｏ₃：０質量％〜２５質量％、Ｂ₂Ｏ₃：１質量％〜１５質量％、ＭｇＯ：０質量％〜１０質量％、ＣａＯ：０質量％〜２０質量％、ＳｒＯ：０質量％〜２０質量％、ＢａＯ：０質量％〜１０質量％を含有する。ここで、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計の含有量は、５質量％〜３０質量％である。

また、ＦＰＤ用のガラス基板として、アルカリ金属を微量含むアルカリ微量含有ガラスを用いてもよい。アルカリ微量含有ガラスは、成分として、０．１質量％〜０．５質量％のＲ’₂Ｏを含み、好ましくは、０．２質量％〜０．５質量％のＲ’₂Ｏを含む。ここで、Ｒ’は、Ｌｉ、ＮａおよびＫから選択される少なくとも１種である。なお、Ｒ’₂Ｏの含有量の合計は、０．１質量％未満であってもよい。

また、本発明によって製造されるガラスは、上記成分に加えて、ＳｎＯ₂：０．０１質量％〜１質量％（好ましくは、０．０１質量％〜０．５質量％）、Ｆｅ₂Ｏ₃：０質量％〜０．２質量％（好ましくは、０．０１質量％〜０．０８質量％）をさらに含有してもよく、環境負荷を考慮して、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃およびＰｂＯを実質的に含有しなくてもよい。

上記のように調製されたガラス原料は、熔解槽４０に投入される。熔解槽４０では、ガラス原料は、その組成等に応じた温度で熔解される。これにより、熔解槽４０では、例えば、１５００℃〜１６００℃の高温の熔融ガラスが得られる。

熔解槽４０で得られた熔融ガラスは、熔解槽４０から移送管４３ａを通過して清澄槽４１に流入する。清澄槽４１は、移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃと同様の管状の部材である。清澄槽４１には、図示されていないが、熔解槽４０と同様に加熱手段が設置されている。清澄槽４１では、熔融ガラスがさらに昇温させられることで清澄される。例えば、清澄槽４１において、熔融ガラスの温度は、１５５０℃以上、さらには１６００℃以上に上昇させられる。熔融ガラスは、昇温されることで清澄されて、熔融ガラスに含まれる微小な泡が除去される。

清澄槽４１において清澄された熔融ガラスは、清澄槽４１から移送管４３ｂを通過して攪拌装置１００に流入する。熔融ガラスは、移送管４３ｂを通過する際に冷却される。攪拌装置１００では、清澄槽４１における温度よりも低い温度で、熔融ガラスが攪拌される。例えば、攪拌装置１００において、熔融ガラスの温度は、１２５０℃〜１４５０℃までに冷却される。なお、攪拌装置１００において、熔融ガラスの粘度は、例えば、５００ポアズ〜１３００ポアズである。熔融ガラスは、攪拌装置１００において攪拌されて均質化される。

攪拌装置１００において均質化された熔融ガラスは、攪拌装置１００から移送管４３ｃを通過して成形装置４２に流入する。熔融ガラスは移送管４３ｃを通過する際にさらに冷却され、成形に適した粘度まで冷却される。熔融ガラスは、例えば、１２００℃付近まで冷却される。成形装置４２では、オーバーフローダウンドロー法により熔融ガラスが成形される。具体的には、成形装置４２に流入した熔融ガラスは、成形炉（図示せず）の内部に設置されている成形体５２に供給される。成形体５２は、耐火レンガによって成形され、楔状の断面形状を有する。成形体５２の上面には、成形体５２の長手方向に沿って溝が形成されている。熔融ガラスは、成形体５２の上面の溝に供給される。溝から溢れた熔融ガラスは、成形体５２の一対の側面を伝って下方へ流下する。成形体５２の側面を流下した一対の熔融ガラスは、成形体５２の下端で合流して、ガラスリボンが連続的に成形される。ガラスリボンは下方へ向かうに従って徐々に冷却され、その後、所望の大きさのガラス板に切断される。

（２）移送管の構成
熔解槽４０から成形装置４２に向かって熔融ガラスを移送するための移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃの詳細な構成について説明する。以下に説明する移送管４３の構成は、移送管４３ａ、移送管４３ｂおよび移送管４３ｃの少なくとも１つに適用され、かつ、管状の部材である清澄槽４１にも適用される。

図２は、移送管４３の外観図である。図３は、移送管４３の長手方向に垂直な面で切断した、移送管４３の断面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における移送管４３の断面図である。移送管４３は、導管６１と、電極６２と、放熱抑制部材６３とから構成される。図２において、放熱抑制部材６３は省略されている。図３，４において、電極６２は省略されている。

導管６１は、白金族金属で成形される環状部材である。「白金族金属」は、単一の白金族元素からなる金属、および、白金族元素からなる金属の合金を意味する。白金族元素は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）およびイリジウム（Ｉｒ）の６元素である。白金族金属は、高価であるが、融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性に優れている。本実施形態において、導管６１は、白金または白金合金で成形され、例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚みを有する。移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃの導管６１の内径は、例えば、１００ｍｍ〜２５０ｍｍである。清澄槽４１の導管６１の内径は、例えば、３００ｍｍ〜５００ｍｍである。熔融ガラスは、導管６１の内部を流れる。

電極６２は、導管６１の外壁に取り付けられる。電極６２は、環状の導電体からなるフランジである。図２において、導管６１の両端の近傍に、２つの電極６２が取り付けられている。しかし、導管６１に取り付けられる電極６２の数および位置は、導管６１の材質、内径および長さ、または、移送管４３の設置位置等に応じて、適宜に決定される。電極６２は、電源（図示せず）に接続される一対の給電端子６２ａを有する。給電端子６２ａを介して電源から電極６２に電力が供給され、電極６２に電流が流れる。電極６２を流れる電流は、導管６１に伝達される。導管６１に電流が流れることによって、導管６１は加熱され、導管６１の内部を流れる熔融ガラスが加熱される。電極６２を流れる電流を制御することで、導管６１の内部を流れる熔融ガラスの温度を制御することができる。なお、導管６１に取り付けられる２つの電極６２の給電端子６２ａは、図２に示されるように、導管６１の上側に配置されている。

放熱抑制部材６３は、図３および図４に示されるように、導管６１の外周において、導管６１の内部を流れる熔融ガラスの放熱を抑制するために設けられる。放熱抑制部材６３は、導管６１の断面方向における熔融ガラスの温度が均一になるように、熱抵抗が調整されている。導管６１の断面方向における熔融ガラスの温度が均一であるとは、図３に示される導管６１の内部の熔融ガラスの温度が均一であることを意味する。

放熱抑制部材６３は、１つの内側断熱材６３ａ、１つの上部外側断熱材６３ｂ１、２つの側部外側断熱材６３ｂ２および１つの下部外側断熱材６３ｂ３とから構成される。内側断熱材６３ａは、アルミナセメントで成形され、導管６１の外壁と接している。導管６１の外壁は、内側断熱材６３ａによって覆われている。上部外側断熱材６３ｂ１、側部外側断熱材６３ｂ２および下部外側断熱材６３ｂ３は、耐火レンガで成形され、図３に示されるように、内側断熱材６３ａの外壁と接している。内側断熱材６３ａの外壁は、上部外側断熱材６３ｂ１、側部外側断熱材６３ｂ２および下部外側断熱材６３ｂ３によって覆われている。上部外側断熱材６３ｂ１は、導管６１の上方に配置され、電極６２の給電端子６２ａに最も近い。側部外側断熱材６３ｂ２は、導管６１の側方に配置される。下部外側断熱材６３ｂ３は、導管６１の下方に配置され、電極６２の給電端子６２ａから最も離れている。言い換えると、上部外側断熱材６３ｂ１は、内側断熱材６３ａの上面と面接触している。一対の側部外側断熱材６３ｂ２は、内側断熱材６３ａの両側面と面接触している。下部外側断熱材６３ｂ３は、内側断熱材６３ａの下面と面接触している。なお、上部外側断熱材６３ｂ１、側部外側断熱材６３ｂ２および下部外側断熱材６３ｂ３の厚みは、例えば、３００ｍｍ〜８００ｍｍである。

（３）特徴
（３−１）
本実施形態に係るガラス板製造装置２００では、ガラス原料を加熱して生成された熔融ガラスは、清澄槽４１および移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃの内部を通過して、成形装置４２に送られる。清澄槽４１および移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、白金または白金合金製の導管６１と、導管６１に電流を流すために用いられるフランジ形状の電極６２とを備えている。熔融ガラスは、導管６１の内部を流れる。電極６２を介して導管６１に電流を流すことで導管６１が加熱され、導管６１の内部を流れる熔融ガラスが加熱される。

しかし、導管６１を流れる電流の電流密度は、導管６１の外壁の部位によって異なる。具体的には、電極６２の給電端子６２ａに近い部位では、導管６１の外壁を流れる電流密度が大きい。そのため、導管６１の内部において、給電端子６２ａに近い空間を流れる熔融ガラスは、他の空間を流れる熔融ガラスと比べて、加熱されやすい。一方、給電端子６２ａから最も離れている空間を流れる熔融ガラスは、他の空間を流れる熔融ガラスと比べて、加熱されにくい。

本実施形態に係るガラス板製造装置２００では、導管６１の外周に設けられる複数の放熱抑制部材６３は、その近傍の導管６１の外壁を流れる電流密度に応じて、熱抵抗が調整されている。具体的には、電極６２の給電端子６２ａに最も近い上部外側断熱材６３ｂ１の熱伝導率、および、上部外側断熱材６３ｂ１に隣接する側部外側断熱材６３ｂ２の熱伝導率は、電極６２の給電端子６２ａから最も離れている下部外側断熱材６３ｂ３の熱伝導率より大きい。これにより、給電端子６２ａに近い空間を流れ、加熱されやすい熔融ガラスの熱は、導管６１および放熱抑制部材６３（内側断熱材６３ａおよび上部外側断熱材６３ｂ１）を介して放出されやすい。一方、給電端子６２ａから最も離れている空間を流れ、加熱されにくい熔融ガラスの熱は、導管６１および放熱抑制部材６３（内側断熱材６３ａおよび下部外側断熱材６３ｂ３）を介して放出されにくい。

一般的に、導管６１を流れる電流の電流密度は、電極６２の位置および向き、特に、給電端子６２ａの位置等に応じて、導管６１外壁の部位に応じて不均一になるので、導管６１の内部を流れる熔融ガラスの温度は、導管６１の断面方向において不均一になる傾向がある。しかし、互いに異なる熱伝導率を有する複数種類の放熱抑制部材６３を用いて、導管６１の内部を流れる熔融ガラスの放熱量を、電極６２の位置および向き等に応じて調整することで、導管６１の断面方向における熔融ガラスの温度を均一にすることができる。従って、本実施形態に係るガラス板製造装置２００は、白金または白金合金から構成される管の内部を流れる熔融ガラスの温度を均一にすることができる。

（３−２）
本実施形態に係るガラス板製造装置２００は、白金または白金合金製の管状の部材である清澄槽４１において、ＳｎＯ₂を清澄剤として使用する場合に、特に効果的である。清澄槽４１を加熱して熔融ガラスの温度を上げて熔融ガラスを清澄する清澄工程において、電極６２の位置および向き等に応じて導管６１に電流が不均一に流れる等の要因により、導管６１の内部を流れる熔融ガラスの温度が均一に上昇しない場合がある。

この場合、清澄槽４１の導管６１内部において、給電端子６２ａから最も離れている空間を流れ、加熱されにくい熔融ガラスの温度を確実に上昇させるために、清澄槽４１の導管６１に流す電流を増加させることが考えられる。しかし、清澄槽４１の導管６１に流す電流を増加させると、導管６１を構成する白金または白金合金の揮発が促進され、清澄槽４１の寿命が短くなるおそれがある。また、近年、環境負荷の観点から、Ａｓ₂Ｏ₃の替わりにＳｎＯ₂が清澄剤として用いられる。ＳｎＯ₂を使用する場合、Ａｓ₂Ｏ₃を使用する場合よりも、清澄槽４１において熔融ガラスをより高温にする必要があるため、白金または白金合金の揮発の問題が顕著になる。そのため、清澄槽４１を過剰に加熱することは好ましくない。本実施形態では、放熱抑制部材６３によって、清澄槽４１の内部を流れる熔融ガラスの温度を均一にすることができ、かつ、清澄槽４１からの放熱量を効果的に抑制することができるので、ＳｎＯ₂を清澄剤として使用するガラス板の製造工程に、特に効果的である。

（３−３）
本実施形態に係るガラス板製造装置２００は、白金または白金合金製の管状の部材である清澄槽４１において、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等のＦＰＤ用ガラス基板の製造に好適なガラス原料から生成される熔融ガラスを清澄する場合に、特に効果的である。

清澄槽４１では、熔融ガラスの粘度を、熔融ガラスに含まれる微小な泡が液面に浮上しやすい粘度に調整することにより、熔融ガラスが清澄される。しかし、ＦＰＤ用ガラス基板に好適な無アルカリガラスおよびアルカリ微量含有ガラスは、高温時において高い粘度を有し、その熔融ガラスの温度を、通常のアルカリガラスの熔融ガラスの温度に比べて高くする必要があるため、上述した白金または白金合金の揮発の問題が顕著になる。そのため、清澄槽４１を過剰に加熱することは好ましくない。本実施形態では、放熱抑制部材６３によって、清澄槽４１の内部を流れる熔融ガラスの温度を均一にすることができ、かつ、清澄槽４１からの放熱量を効果的に抑制することができるので、ＦＰＤ用ガラス基板の製造工程に、特に効果的である。

（３−４）
本実施形態に係るガラス板製造装置２００は、移送管４３ａ，４３ｂ，４３ｃによって熔解槽４０から成形装置４２に向かって移送され、かつ、ＦＰＤ用ガラス基板の製造に好適なガラス原料から生成される熔融ガラスを清澄する場合に、特に効果的である。

ＦＰＤ用ガラス基板は、ガラス板の平坦度等において、高い品質が要求される。しかし、成形装置４２に熔融ガラスを供給する移送管４３ｃの内部を流れる熔融ガラスの温度が不均一であると、成形体５２から熔融ガラスが均一に溢れない。そのため、成形体５２から成形されるガラス板の板厚偏差が大きくなるので、ガラス板の平坦度が悪くなる。本実施形態に係るガラス板製造装置２００は、移送管４３ｃから成形装置４２に供給される熔融ガラスの温度が均一であるので、ＦＰＤ用ガラス基板に好適な、高い平坦度を有するガラス板を製造することができる。

（３−５）
ＦＰＤ用のガラス基板の表面には、ＴＦＴ等の半導体素子が形成される。近年、ディスプレイ装置のさらなる高精細化を実現するために、従来のα−Ｓｉ・ＴＦＴに替わって、低温ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）・ＴＦＴ、および、酸化物半導体をガラス基板の表面に形成する技術が求められている。

しかし、低温ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ、および、酸化物半導体をガラス基板の表面に形成する工程は、α−Ｓｉ・ＴＦＴをガラス基板の表面に形成する工程と比べて、より高温の熱処理が必要である。そのため、低温ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ、および、酸化物半導体が表面に形成されるガラス板には、熱収縮率が小さい性質が求められる。熱収縮率を小さくするためには、ガラスの歪点を高くすることが好ましい。しかし、歪点が高いガラスは、液相温度が高くなり、液相温度における粘度である液相粘度が低くなる傾向にある。この場合、移送管の内部を流れる熔融ガラスの粘度と液相粘度との差が小さくなるので、成形されたガラス板が失透するリスクが高くなる。特に、熔融ガラスの温度が断面方向において均一でない場合、熔融ガラスの温度が部分的に低下する領域が生じるので、失透のリスクが高くなる。

本実施形態に係るガラス板製造装置２００は、放熱抑制部材６３によって、清澄槽４１の内部を流れる熔融ガラスの温度を断面方向において均一にすることができるので、低温ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴを採用したフラットパネルディスプレイ、および、酸化物半導体を採用したフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の製造に、特に適している。具体的には、低温ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴを採用した液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイ、および、酸化物半導体を採用した液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイ用のガラス基板の製造に、特に適している。

低温ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ、および、酸化物半導体が表面に形成されるガラス板は、例えば、６５５℃以上の歪点を有し、または、４５０００ポアズ以上の液相粘度を有している。また、このガラス板の組成は、ＳｉＯ₂：５２質量％〜７８質量％、Ａｌ₂Ｏ₃：３質量％〜２５質量％、Ｂ₂Ｏ₃：１質量％〜１５質量％、ＲＯ：３質量％〜２０質量％であることが好ましい。ここで、Ｒは、ガラス板に含有され、Ｍｇ，Ｃａ，ＳｒおよびＢａから選択される少なくとも１種の成分である。このガラス板は、（ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃）／Ｂ₂Ｏ₃で表される質量比が７〜２０である、無アルカリガラスまたはアルカリ微量含有ガラスであることが好ましい。

低温ｐ−Ｓｉ・ＴＦＴ、および、酸化物半導体が表面に形成されるガラス板は、高い歪点を有するために、（ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃）／ＲＯで表される質量比が５以上であり、好ましくは６以上であり、さらに好ましくは７．５以上である。また、このガラス板は、β−ＯＨ値が小さすぎると高温領域での粘性が高くなり熔解性が低下し、β−ＯＨ値が大きすぎると歪点が低くなる。そのため、このガラス板は、０．０５／ｍｍ〜０．３／ｍｍのβ−ＯＨ値を有することが好ましい。

また、このガラス板は、高い歪点を有しつつ液相粘度の低下を防止するために、ＣａＯ／ＲＯで表される質量比が０．３以上であり、好ましくは０．５以上であり、さらに好ましくは０．６５以上である。また、このガラス板は、環境負荷を考慮して、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃およびＰｂＯを実質的に含有しないことが好ましい。

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
本実施形態に係るガラス板製造装置２００では、放熱抑制部材６３として、互いに異なる熱伝導率を有する上部外側断熱材６３ｂ１、側部外側断熱材６３ｂ２および下部外側断熱材６３ｂ３が用いられている。また、上部外側断熱材６３ｂ１および側部外側断熱材６３ｂ２は、同じ材質から成形されている。しかし、上部外側断熱材６３ｂ１および側部外側断熱材６３ｂ２は、互いに異なる熱伝導率を有する複数種類の材質から成形されていてもよい。

本変形例では、例えば、側部外側断熱材６３ｂ２として、上部外側断熱材６３ｂ１の熱伝導率より小さい熱伝導率を有する耐火レンガを用いてもよい。これにより、導管６１の側部からの放熱量を、給電端子６２ａに最も近い導管６１上部からの放熱量より小さくすることができるので、熔融ガラスの温度をより効果的に均一にすることができる。

（４−２）変形例Ｂ
本実施形態に係るガラス板製造装置２００では、放熱抑制部材６３として、互いに異なる熱伝導率を有する上部外側断熱材６３ｂ１、側部外側断熱材６３ｂ２および下部外側断熱材６３ｂ３が用いられている。しかし、これらの放熱抑制部材６３の替わりに、互いに異なる厚みを有する複数種類の放熱抑制部材が用いられてもよい。この場合、放熱抑制部材の材質は、一種類であってもよい。

本変形例では、例えば、下部外側断熱材６３ｂ３に相当する放熱抑制部材の厚みは、上部外側断熱材６３ｂ１および側部外側断熱材６３ｂ２に相当する放熱抑制部材の厚みより大きい。これにより、本実施形態と同様に、給電端子６２ａに近い空間を流れる熔融ガラスの熱は放出されやすく、給電端子６２ａから最も離れている空間を流れる熔融ガラスの熱は放出されにくくなる。そのため、白金または白金合金から構成される管の内部を流れる熔融ガラスの温度を均一にすることができる。

また、側部外側断熱材６３ｂ２に相当する放熱抑制部材の厚みを、上部外側断熱材６３ｂ１に相当する放熱抑制部材の厚みより大きくしてもよい。これにより、導管６１の側部からの放熱量を、導管６１の上部からの放熱量より小さくすることができるので、熔融ガラスの温度をより効果的に均一にすることができる。

なお、放熱抑制部材６３として、互いに異なる熱伝導率、および、互いに異なる厚みを有する上部外側断熱材６３ｂ１、側部外側断熱材６３ｂ２および下部外側断熱材６３ｂ３を用いてもよい。

（４−３）変形例Ｃ
本実施形態に係るガラス板製造装置２００では、放熱抑制部材６３として、導管６１の外壁に接している内側断熱材６３ａが用いられている。内側断熱材６３ａは、単一の成形部材である。しかし、内側断熱材６３ａは、本実施形態、変形例Ａおよび変形例Ｂで説明されるように、複数種類の断熱材から構成されてもよい。例えば、内側断熱材６３ａは、互いに異なる熱伝導率、または、互いに異なる厚みを有する複数種類の断熱材から構成されてもよく、また、互いに異なる熱伝導率、および、互いに異なる厚みを有する複数種類の断熱材から構成されてもよい。この場合、内側断熱材６３ａを構成する各断熱材の熱伝導率および厚みは、導管６１の外壁の各部位からの放熱量に応じて適宜に決定される。

（４−４）変形例Ｄ
本実施形態に係るガラス板製造装置２００に用いられる放熱抑制部材６３の具体的な変形例について、図５を参照しながら説明する。図５は、導管１６１の外壁面に放熱抑制部材１６３が取り付けられた移送管１４３の断面図である。放熱抑制部材１６３は、上部内側断熱材１６３ａ１、下部内側断熱材１６３ａ２、上部外側断熱材１６３ｂ１および下部外側断熱材１６３ｂ２とから構成される。上部内側断熱材１６３ａ１および下部内側断熱材１６３ａ２は、アルミナセメントで成形され、上部外側断熱材１６３ｂ１および下部外側断熱材１６３ｂ２は、耐火レンガで成形される。なお、上部内側断熱材１６３ａ１と下部内側断熱材１６３ａ２とを組み合わせた部材は、導管１６１と同様に、円筒形状を有する。以下、移送管１４３の組み立て工程について説明する。

最初に、凹部が形成された下部外側断熱材１６３ｂ２を設置する。次に、下部外側断熱材１６３ｂ２の凹部に、下部内側断熱材１６３ａ２を配置する。次に、下部内側断熱材１６３ａ２の上に、導管１６１を配置する。次に、導管１６１の上側の表面に、上部内側断熱材１６３ａ１を被せる。次に、上部内側断熱材１６３ａ１の上側の表面に、凹部が形成された上部外側断熱材１６３ｂ１を被せる。

本変形例では、上部外側断熱材１６３ｂ１および下部外側断熱材１６３ｂ２は、本実施形態で説明されるように、複数種類の断熱材から構成されてもよい。例えば、上部外側断熱材１６３ｂ１および下部外側断熱材１６３ｂ２は、互いに異なる熱伝導率、または、互いに異なる厚みを有する複数種類の断熱材から構成されてもよく、また、互いに異なる熱伝導率、および、互いに異なる厚みを有する複数種類の断熱材から構成されてもよい。

４０熔融槽
４１清澄槽
４２成形装置
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ移送管
６１導管
６２電極
６３放熱抑制部材

特表２０１１−５１３１７３号公報

Claims

ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融工程と、前記熔融ガラスを清澄槽において清澄する清澄工程と、清澄された前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備えるガラス板の製造方法であって、
前記熔融工程で生成された前記熔融ガラスは、移送管の内部を通過して前記成形工程に向かって移送され、
前記清澄槽および前記移送管は、
内部を前記熔融ガラスが流れる、白金または白金合金製の導管と、
前記導管の外壁に取り付けられ、前記導管に電流を流して前記導管の内部を流れる前記熔融ガラスを加熱するための電極と、
前記導管の外周に設けられ、前記導管の内部を流れる前記熔融ガラスの放熱を抑制するための放熱抑制部材と、
を備え、
前記電極は、環状の導電体からなるフランジであり、かつ、給電端子を有し、
前記放熱抑制部材は、前記清澄槽および前記移送管の少なくとも一部において、前記導管の断面方向における前記熔融ガラスの温度が均一になるように、熱抵抗が調整され、
前記清澄槽および前記移送管の少なくとも一部において、異なる厚みを有する複数の前記放熱抑制部材が、前記導管の外周に設けられることにより、熱抵抗が調整され、
前記給電端子に最も近い前記放熱抑制部材の厚みは、前記給電端子から最も離れている前記放熱抑制部材の厚みより小さい、
ガラス板の製造方法。
ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融工程と、前記熔融ガラスを清澄槽において清澄する清澄工程と、清澄された前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形工程と、を備えるガラス板の製造方法であって、
前記熔融工程で生成された前記熔融ガラスは、移送管の内部を通過して前記成形工程に向かって移送され、
前記清澄槽および前記移送管は、
内部を前記熔融ガラスが流れる、白金または白金合金製の導管と、
前記導管の外壁に取り付けられ、前記導管に電流を流して前記導管の内部を流れる前記熔融ガラスを加熱するための電極と、
前記導管の外周に設けられ、前記導管の内部を流れる前記熔融ガラスの放熱を抑制するための放熱抑制部材と、
を備え、
前記電極は、環状の導電体からなるフランジであり、かつ、給電端子を有し、
前記放熱抑制部材は、前記清澄槽および前記移送管の少なくとも一部において、前記導管の断面方向における前記熔融ガラスの温度が均一になるように、熱抵抗が調整され、
前記清澄槽および前記移送管の少なくとも一部において、異なる熱伝導率を有する複数の前記放熱抑制部材が、前記導管の外周に設けられることにより、熱抵抗が調整され、
前記給電端子に最も近い前記放熱抑制部材の熱伝導率は、前記給電端子から最も離れている前記放熱抑制部材の熱伝導率より大きい、
ガラス板の製造方法。
前記放熱抑制部材は、耐火レンガである、
請求項１または２に記載のガラス板の製造方法。
前記放熱抑制部材は、アルミナセメントである、
請求項１または２に記載のガラス板の製造方法。
前記ガラス板は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
前記ガラス板は、低温ポリシリコン用ガラス基板である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス板の製造方法。
ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融槽と、
前記熔融槽で生成された前記熔融ガラスを清澄する清澄槽と、
前記清澄槽で清澄された前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、
を備え、
前記熔融槽で生成された前記熔融ガラスは、移送管の内部を通過して前記成形装置に向かって移送され、
前記清澄槽および前記移送管は、
内部を前記熔融ガラスが流れる、白金または白金合金製の導管と、
前記導管の外壁に取り付けられ、前記導管に電流を流して前記導管の内部を流れる前記熔融ガラスを加熱するための電極と、
前記導管の外周に設けられ、前記導管の内部を流れる前記熔融ガラスの放熱を抑制するための放熱抑制部材と、
を備え、
前記電極は、環状の導電体からなるフランジであり、かつ、給電端子を有し、
前記放熱抑制部材は、前記清澄槽および前記移送管の少なくとも一部において、前記導管の断面方向における前記熔融ガラスの温度が均一になるように、熱抵抗が調整され、
前記清澄槽および前記移送管の少なくとも一部において、異なる厚みを有する複数の前記放熱抑制部材が、前記導管の外周に設けられることにより、熱抵抗が調整され、
前記給電端子に最も近い前記放熱抑制部材の厚みは、前記給電端子から最も離れている前記放熱抑制部材の厚みより小さい、
ガラス板の製造装置。
ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融槽と、
前記熔融槽で生成された前記熔融ガラスを清澄する清澄槽と、
前記清澄槽で清澄された前記熔融ガラスからガラス板を成形する成形装置と、
を備え、
前記熔融槽で生成された前記熔融ガラスは、移送管の内部を通過して前記成形装置に向かって移送され、
前記清澄槽および前記移送管は、
内部を前記熔融ガラスが流れる、白金または白金合金製の導管と、
前記導管の外壁に取り付けられ、前記導管に電流を流して前記導管の内部を流れる前記熔融ガラスを加熱するための電極と、
前記導管の外周に設けられ、前記導管の内部を流れる前記熔融ガラスの放熱を抑制するための放熱抑制部材と、
を備え、
前記電極は、環状の導電体からなるフランジであり、かつ、給電端子を有し、
前記放熱抑制部材は、前記清澄槽および前記移送管の少なくとも一部において、前記導管の断面方向における前記熔融ガラスの温度が均一になるように、熱抵抗が調整され、
前記清澄槽および前記移送管の少なくとも一部において、異なる熱伝導率を有する複数の前記放熱抑制部材が、前記導管の外周に設けられることにより、熱抵抗が調整され、
前記給電端子に最も近い前記放熱抑制部材の熱伝導率は、前記給電端子から最も離れている前記放熱抑制部材の熱伝導率より大きい、
ガラス板の製造装置。