KR101346930B1 - Glass plate and method for manufacturing glass plate - Google Patents
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Abstract
유리판은 다운드로우법으로 제조될 때, 유리 성형 후의 가공 처리의 효율에 악영향을 주지 않고 유리 표면에 흠집이 나기 어려울 정도로 유리 표면이 강화된다. 유리판은 상기 유리판의 내부에 형성된 인장 응력층과, 상기 인장 응력층의 양측에 형성된 압축 응력층을 가진다. 상기 압축 응력층은 상기 유리판의 표면으로부터 상기 유리판의 두께 방향에 따른 10μm보다 크고 50μm 이하인 깊이의 범위에 형성되고, 상기 압축 응력층의 두께는 상기 유리판의 두께의 13분의 1 미만이다. 상기 압축 응력층의 응력치의 절대값은 4MPa 이하이며, 상기 인장 응력층의 응력치의 절대값은 0.4MPa 이하이다. When the glass plate is produced by the downdraw method, the glass surface is strengthened to such an extent that the glass surface is hardly scratched without adversely affecting the efficiency of the processing after the glass molding. The glass plate has a tensile stress layer formed inside the glass plate, and a compressive stress layer formed on both sides of the tensile stress layer. The compressive stress layer is formed at a depth of greater than 10 μm in the thickness direction of the glass plate and 50 μm or less from the surface of the glass plate, and the thickness of the compressive stress layer is less than one-third of the thickness of the glass plate. The absolute value of the stress value of the said compressive stress layer is 4 Mpa or less, and the absolute value of the stress value of the said tensile stress layer is 0.4 Mpa or less.
Description
본 발명은 유리판 및 유리판을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a glass plate and a method for producing the glass plate.
액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(이하, 「FPD」라고 한다)에서는 유리 기판으로서, 두께가 예를 들어 1.0mm 이하인 얇은 유리판이 사용된다. 최근에는 FPD 유리 기판의 대형화가 진행되고 있으며, 예를 들어 사이즈가 2200mm×2500mm의 제8세대라고 불리는 유리판이 사용된다. In flat panel displays (henceforth "FPD"), such as a liquid crystal display and a plasma display, a thin glass plate whose thickness is 1.0 mm or less is used as a glass substrate. In recent years, the enlargement of the FPD glass substrate advances, for example, the glass plate called the 8th generation of size 2200 mm x 2500 mm is used.
이와 같은 FPD 유리 기판을 제조하기 위해서는 다운드로우법이 가장 많이 이용된다. 다운드로우법에서는 용융 유리를 성형 장치의 홈으로부터 오버플로우시킴으로써 띠 형상의 유리 리본이 연속적으로 성형된다. 그 때, 유리 리본을 롤러 등으로 하방으로 끌어내린다. 이 때, 유리 리본을 끌어 내리는 속도에 따라 유리 리본의 두께 조정이 행해진다. 그 후, 유리 리본이 소정 길이로 절단되어 유리판이 제조된다. In order to manufacture such an FPD glass substrate, the down-draw method is most used. In the down-draw method, a strip-shaped glass ribbon is continuously formed by overflowing a molten glass from the groove | channel of a shaping | molding apparatus. At that time, the glass ribbon is pulled down with a roller or the like. At this time, thickness adjustment of a glass ribbon is performed according to the speed | rate which pulls down a glass ribbon. Thereafter, the glass ribbon is cut into predetermined lengths to produce a glass plate.
예를 들어, 특허 문헌 1(일본 특허 출원 공표 제2009-519884호 공보)에는 도 11에 도시하는 바와 같은 유리판 제조 장치가 개시되어 있다. 이 유리판 제조 장치는 성형 장치(7)와 성형 장치(7)를 둘러싸는 단열 구조체(8)를 구비하고 있다. 단열 구조체(8)는 성형 장치(7)의 주위에 고온의 공기를 유지함으로써 성형 장치(7)로부터 오버플로우되는 용융 유리의 온도를 유지하기 위한 것이며, 통상은 유리 리본을 통과시키는 게이트(81) 이외에는 밀폐 구조가 된다. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Publication No. 2009-519884) discloses a glass plate manufacturing apparatus as shown in FIG. 11. This glass plate manufacturing apparatus is equipped with the
구체적으로, 특허 문헌 1에 개시된 유리판 제조 장치에서는 단열 구조체(8)가 하방으로 개구되는 용기 형상의 주체(8A)와, 주체(8A)의 개구를 막도록 배치된 게이트 구성체(8B)로 구성되어 있다. 게이트 구성체(8B)의 내부는 공동(空洞)으로 되어 있고, 이 게이트 구성체(8B)의 내부에는 냉각관(82)을 통하여 냉각용 공기가 공급되도록 되어 있다. 이에 의해, 특허 문헌 1에 개시된 유리판 제조 장치에서는 유리 리본(9)을 형성 직후부터 냉각할 수 있도록 되어 있다. Specifically, in the glass plate manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1, the
이와 같은 상황 하에, 예를 들어 박형화, 경량화가 가능하며, 기계적 강도나 투명성이 높고, 게다가 단시간에 제조 가능한 디스플레이용 유리 기판이 알려져 있다(특허 문헌 2(일본 특허 출원 공개 제2002-174810호 공보)). 이 유리 기판은 SiO2를 40 내지 70중량%, Al2O3을 0.1 내지 20중량%, Na2O을 0 내지 20중량%, Li2O을 0 내지 15중량%, ZrO2을 0.1 내지 9중량% 함유하며, Li2O과 Na2O의 합계 함유량이 3 내지 20중량%인 유리 재료로 형성된다. 이 유리 기판의 표면에는 화학 강화 처리에 의해 깊이 50μm 이상의 압축 응력층이 형성된다. Under such a situation, for example, a glass substrate for a display that can be made thinner and lighter, has high mechanical strength and transparency, and can be manufactured in a short time is known (Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-174810) ). The glass substrate is SiO 2 40 to 70 wt%, Al 2 O 3 from 0.1 to 20 wt%, Na the 2
또한, 어닐점보다 높은 제1 온도로부터 변형점보다 낮은 제2 온도로 급냉하고, 이온 교환에 의해 화학 강화 처리를 행하여 표면으로부터 적어도 20μm의 깊이를 갖는 이온 교환 표면층을 갖는 유리가 알려져 있다(특허 문헌 3(US 2009/0220761호 A1)). In addition, there is known a glass having an ion exchange surface layer having a depth of at least 20 μm from the surface by quenching from a first temperature higher than the annealing point to a second temperature lower than the strain point and performing chemical strengthening by ion exchange (patent document). 3 (US 2009/0220761 A1)).
또한, 높은 기계적 강도를 얻을 수 있도록 유리 내의 압축 응력층의 압축 응력치와 두께를 적정화할 수 있으며, 게다가 열 가공을 용이하게 행할 수 있는 강화 유리의 제조 방법이 알려져 있다(특허 문헌 4(일본 특허 출원 공개 제2010-168252호 공보)). Moreover, the manufacturing method of the tempered glass which can optimize the compressive stress value and thickness of the compressive stress layer in glass so that high mechanical strength can be obtained, and also can heat-process easily is known (patent document 4 (Japanese patent) Application Publication No. 2010-168252).
이 제조 방법에서는 서냉점부터 변형점까지의 온도 영역을 200℃/분 이하, 바람직하게는 50℃/분 이하의 냉각 속도로 냉각한 후, 화학 강화 처리가 행해진다. In this manufacturing method, after cooling the temperature range from a slow cooling point to a strain point at the cooling rate of 200 degrees C / min or less, Preferably it is 50 degrees C / min or less, and a chemical strengthening process is performed.
그런데, 용융 유리로부터는 공기와 접하는 경계면에 있어서 휘발 성분이 휘발된다. 본원 발명의 발명자들은 이 휘발을 다운드로우법으로 효과적으로 이용하면, 유리판의 표리 양면에 원하는 압축 응력층을 형성할 수 있지 않을까라고 생각했다. By the way, a volatile component volatilizes in the interface which contact | connects air from molten glass. The inventors of the present invention thought that if the volatilization was effectively used in the downdraw method, a desired compressive stress layer could be formed on both sides of the glass plate.
(제1 문제)(First issue)
그러나, 특허 문헌 1에 개시된 제조 장치와 같이 단열 구조체(8)가 밀폐 구조인 경우에는 성형 장치로부터 오버플로우되는 용융 유리로부터의 휘발 성분의 휘발이 억제되므로, 응력치가 높은 압축 응력층을 형성할 수 없다. However, when the
또한, 특허 문헌 1에는, 게이트 구성체(8B)에 냉각관(82)으로부터의 냉각용 냉기를 주체(8A)로 덮이는 공간 내에 분출하는 분출구(83)를 설치하고, 분출구(83)로부터 게이트(81)에 냉각용 공기를 흐르게 함으로써 유리 리본(9)을 냉각하는 것도 개시되어 있다. 그러나, 이와 같이 게이트(81) 부근에 강제 대류를 발생시켜도, 그것보다 상측의 공기, 즉 주체(8A)로 덮이는 공간 내의 대부분의 공기는 그 장소에 머무르므로, 용융 유리로부터의 휘발 성분의 휘발이 억제되는 것에 다름없다. In addition, Patent Document 1 provides, in the
(제2 문제) (Second issue)
특허 문헌 2에 개시되는 유리 기판에서는 이온 교환을 행하여 화학 강화 처리를 행함으로써 유리판의 표면에 압축 응력층이 형성된다. 그러나, 이온 교환에 사용하는 알칼리 이온을 사용하여 유리 기판을 화학 강화 처리하는 것은, 예를 들어 액정 표시 장치 유리 기판 상에 형성하는 TFT(Thin Film Transistor) 특성에 영향을 주고, 또한 액정 재료를 오염시키는 점에서 바람직하지 않다. 이로 인해, 이온 교환에 의한 화학 강화된 강화 유리는 액정 표시 장치 유리 기판에 사용되기 어렵다. 이온 교환에 의한 화학 강화 처리가 가능하다고 하여도, 화학 강화 처리의 이전 공정에 있어서 유리판의 표면에 흠집이 나는 것은 피할 수 없다. 한편, 유리판의 성형 직후에 상기 화학 강화 처리를 행하면, 그 후에 행하는 유리 표면의 절단이나 유리판의 연삭·연마나 형상 가공을 포함하는 가공 처리의 효율이 저하된다. In the glass substrate disclosed by patent document 2, a compressive stress layer is formed in the surface of a glass plate by performing ion exchange and chemical strengthening process. However, chemically strengthening the glass substrate using alkali ions used for ion exchange affects the TFT (Thin Film Transistor) characteristics formed on the glass substrate, for example, and also contaminates the liquid crystal material. It is not preferable at this point. For this reason, the chemically strengthened glass by ion exchange is hard to use for a liquid crystal display glass substrate. Even if chemical strengthening treatment by ion exchange is possible, scratches on the surface of the glass plate in the previous step of the chemical strengthening treatment cannot be avoided. On the other hand, when the said chemical strengthening process is performed immediately after shaping | molding of a glass plate, the efficiency of the processing process including cutting of the glass surface and grinding, polishing, and shape processing of a glass plate after that fall will fall.
특허 문헌 3에 개시되는 유리판은 서냉 공정에 있어서 유리를 급냉시키므로, 유리 표면에 작은 압축 응력층이 생기는 경우가 있다. 그러나, 서냉 공정에 있어서만 유리를 급냉시킴으로써 얻어지는 압축 응력층의 응력치는 지극히 낮으므로, 화학 강화 처리의 이전 공정에 있어서 유리의 표면에 흠집이 나는 경우도 있다. 또한, 두께가 얇은 유리판에서는 두께 방향을 따라 포물선 형상을 나타내는 내부 응력 분포에 기인하여 유리판 내부에 형성되는 인장 응력층의 응력치가 커진다. 인장 응력층의 응력치가 큰 것은, 예를 들어 유리판을 절단할 경우, 절단을 위해서 넣은 소정 깊이의 스크라이브선이 유리판의 두께 방향으로 상정외로 신장되어 버려서 원하는 치수로 유리판을 분할하는 것이 곤란해지는 경우가 있는 점에서 바람직하지 않다. Since the glass plate disclosed by patent document 3 quenchs glass in a slow cooling process, a small compressive stress layer may arise in the glass surface. However, since the stress value of the compressive stress layer obtained by quenching the glass only in the slow cooling step is extremely low, the surface of the glass may be scratched in the previous step of the chemical strengthening treatment. Moreover, in the thin glass plate, the stress value of the tensile stress layer formed inside the glass plate is large due to the internal stress distribution showing a parabolic shape along the thickness direction. The large stress value of the tensile stress layer is, for example, when cutting a glass plate, that a scribe line of a predetermined depth inserted for cutting may extend out of the thickness direction of the glass plate and it becomes difficult to divide the glass plate into desired dimensions. It is not preferable in that point.
특허 문헌 4에서는, 천천히 유리를 차게 하여 성형된 유리판을 화학 강화함으로써 압축 응력층의 응력치는 높아진다. 그러나, 유리판은 성형 후, 화학강화되기 전에 소정의 크기로 재단되어 형상 가공된다. 유리판은 이러한 공정간의 반송중이나 절단이나 형상 가공에 있어서 표면에 상처가 나버리는 경우가 있다. 유리판은 화학 강화를 행하기 전에 유리 표면에 상처가 나버리면, 가령 그 후에 화학 강화가 되어 높은 강도를 얻었다고 하더라도 유리 표면에는 흠집이 남아버린다. In Patent Document 4, the stress value of the compressive stress layer is increased by slowly cooling the glass and chemically strengthening the molded glass plate. However, the glass plate is cut to a predetermined size and shaped after being molded and before being chemically strengthened. A glass plate may be damaged on the surface during conveyance between these processes, and cutting and shape processing. If the glass plate breaks on the glass surface before chemically strengthening, for example, even after chemically strengthening to obtain high strength, scratches remain on the glass surface.
본 발명은 이러한 사정에 감안하여 성형 장치로부터 오버플로우되는 용융 유리로부터의 휘발 성분의 휘발을 촉진시킬 수 있는 유리판 제조 장치 및 이 유리판 제조 장치를 사용한 유리판 제조 방법을 제공하는 동시에, 상기의 유리판 제조 방법에 의해 얻어진 유리판을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다. In view of these circumstances, the present invention provides a glass plate manufacturing apparatus capable of promoting volatilization of volatile components from the molten glass overflowing from the molding apparatus, and a glass plate manufacturing method using the glass plate manufacturing apparatus, and the glass plate manufacturing method described above. It is a 1st object to provide the glass plate obtained by this.
또한, 본 발명은 유리판의 제조시에 유리 성형 후의 가공 처리의 효율에 악영향을 주지 않고, 유리 표면에 흠집이 나기 힘들 정도로 유리 표면이 강화된 유리판과 유리판의 제조 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a glass plate and a method for producing a glass plate whose glass surface is hardened to the extent that the glass surface is hardly scratched without adversely affecting the efficiency of the processing after glass molding during the production of the glass plate. do.
(제1 발명)(1st invention)
상기 제1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일형태는 다운드로우법으로 유리판을 제조하는 장치이며, 용융 유리를 홈의 양측으로부터 오버플로우시키고, 그 오버플로우된 용융 유리끼리를 벽면에서 유도하여 융합시킴으로써 유리 리본을 형성하는 성형 장치와, 상기 성형 장치를 둘러싸는 동시에 상기 성형 장치에 의해 형성된 상기 유리 리본을 통과시키는 게이트를 갖는 단열 구조체를 구비하고, 상기 단열 구조체에는 상기 단열 구조체 외부로부터 상기 단열 구조체 내부에 도입되고, 상기 성형 장치의 벽면상을 흘러내리는 용융 유리를 따라 상승된 기체를 상기 단열 구조체 외부로 배출하는 배출구가 설치되어 있는 유리판 제조 장치를 제공한다. In order to achieve the first object, one embodiment of the present invention is an apparatus for producing a glass plate by a down-draw method, overflows the molten glass from both sides of the groove, and induces the overflowed molten glass from the wall surface to fuse And a heat insulated structure having a forming apparatus for forming a glass ribbon by forming a glass ribbon, and a gate which surrounds the forming apparatus and allows the glass ribbon formed by the forming apparatus to pass therethrough, wherein the heat insulated structure includes the heat insulated structure from outside the heat insulated structure. Provided is a glass plate manufacturing apparatus provided with a discharge port which is introduced inside and discharges gas that has risen along the molten glass flowing down on the wall surface of the molding apparatus to the outside of the heat insulating structure.
또한, 본 발명의 일형태는 다운드로우법으로 유리판을 제조하는 방법이며, 단열 구조체로 둘러싸이는 성형 장치의 홈의 양측으로부터 용융 유리를 오버플로우시키면서, 상기 단열 구조체 외부로부터 상기 단열 구조체 내부에 도입된 기체를 상기 성형 장치의 벽면 상을 흘러내리는 용융 유리를 따라 상승시킨 후에 상기 단열 구조체 외부로 배출하는 공정을 포함하는 유리판 제조 방법을 제공한다.In addition, one embodiment of the present invention is a method of manufacturing a glass plate by a downdraw method, wherein the molten glass is overflowed from both sides of a groove of a molding apparatus enclosed by a heat insulating structure, and introduced into the heat insulating structure from the outside of the heat insulating structure. Provided is a glass plate manufacturing method comprising the step of raising the gas along the molten glass flowing down the wall surface of the molding apparatus and then discharged out of the heat insulating structure.
또한, 본 발명의 일형태는 상기의 유리판 제조 방법으로 얻어진 유리판이며, 표리 양면에 압축 응력층을 갖는 유리판을 제공한다. Moreover, one form of this invention is a glass plate obtained by the said glass plate manufacturing method, and provides the glass plate which has a compressive stress layer in both front and back.
(제2 발명)(2nd invention)
상기 제2 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일형태는 다운드로우법으로 성형된 유리판을 제공한다. In order to achieve the second object, one embodiment of the present invention provides a glass plate molded by a downdraw method.
상기 유리판의 두께 방향의 중심 위치에 있어서의 Si의 원자 농도(원자%)에 대한 Si의 원자 농도(원자%)의 농도 비율이 5% 이상 높은 Si 고농도 영역이 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 형성된다. A Si high concentration region in which the ratio of the atomic concentration (atomic%) of Si to the atomic concentration (atomic%) of Si at the central position in the thickness direction of the glass plate is 5% or more is greater than zero along the thickness direction from the glass surface. It is formed in a range of depth that is larger than 30 nm.
상기 Si 고농도 영역은 Si 원자 농도의 최대 피크를 갖고 있고, 상기 유리판의 두께 방향에 따른 Si 원자 농도는 상기 최대 피크 위치로부터 상기 유리판의 표면 및 상기 중심 위치까지 연속적으로 감소한다. The Si high concentration region has a maximum peak of Si atomic concentration, and the Si atomic concentration along the thickness direction of the glass plate decreases continuously from the maximum peak position to the surface and the center position of the glass plate.
본 발명의 다른 일형태는 다운드로우법으로 성형된 유리판을 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a glass plate molded by a downdraw method.
상기 유리판은 상기 유리판의 내부에 형성된 인장 응력층과 상기 인장 응력층의 양측에 형성된 압축 응력층을 갖고 있다. The glass plate has a tensile stress layer formed inside the glass plate and a compressive stress layer formed on both sides of the tensile stress layer.
상기 압축 응력층의 응력치의 절대값은 4MPa 이하이며, 상기 압축 응력층은 상기 유리판의 표면으로부터 상기 유리판의 두께 방향에 따른 10μm보다 크고 50μm 이하인 깊이의 범위에 형성되고, 상기 압축 응력층의 두께는 상기 유리판의 두께의 13분의 1 미만이다. The absolute value of the stress value of the compressive stress layer is 4 MPa or less, and the compressive stress layer is formed in a depth of greater than 10 μm in the thickness direction of the glass plate and 50 μm or less from the surface of the glass plate, and the thickness of the compressive stress layer is It is less than one-third of the thickness of the said glass plate.
상기 인장 응력층의 응력치의 절대값은 0.4MPa 이하이며, 상기 인장 응력층의 응력치의 편차는 0.2MPa 이하이다. The absolute value of the stress value of the said tensile stress layer is 0.4 Mpa or less, and the deviation of the stress value of the said tensile stress layer is 0.2 Mpa or less.
본 발명의 또 다른 일형태는 유리판의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 Another embodiment of the present invention provides a method for producing a glass plate. The above-
유리 원료를 용융하는 공정과, Melting the glass raw material,
다운드로우법을 이용하여 용융한 유리로부터 유리 리본을 성형하는 공정과, Forming a glass ribbon from the molten glass using the downdraw method;
상기 유리 리본을 절단하여 유리판을 형성하는 공정을 구비하고 있다. The process of cutting the said glass ribbon and forming a glass plate is provided.
그 때, 상기 유리 리본은 상기 유리판의 두께 방향의 중심 위치에 있어서의 Si의 원자 농도(원자%)에 대한 Si의 원자 농도(원자%)의 농도 비율이 5% 이상 높은 Si 고농도 영역이 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 형성되고, 상기 Si 고농도 영역은 Si 원자 농도의 최대 피크를 갖고, 상기 유리판의 두께 방향에 따른 Si 원자 농도는 상기 최대 피크 위치로부터 상기 유리판의 표면 및 상기 중심 위치까지 연속적으로 감소하도록 성형된다. In that case, the said glass ribbon has a Si high concentration area | region whose ratio of the atomic concentration (atomic%) of Si to the atomic concentration (atomic%) of Si in the center position of the thickness direction of the said glass plate is 5% or more, and a glass surface. Is formed in a depth range of greater than 0 and 30 nm or less along the thickness direction from the, wherein the Si high concentration region has a maximum peak of Si atomic concentration, and the Si atomic concentration along the thickness direction of the glass plate is determined from the maximum peak position of the glass plate. It is shaped to continuously decrease to the surface and the center position.
본 발명의 또 다른 일형태는 유리판의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 Another embodiment of the present invention provides a method for producing a glass plate. The above-
유리 원료를 용융하는 공정과, Melting the glass raw material,
다운드로우법을 이용하여 용융한 유리로부터 유리 리본을 성형하는 공정과,Forming a glass ribbon from the molten glass using the downdraw method;
상기 유리 리본을 절단하여 유리판을 형성하는 공정을 구비한다. And a step of cutting the glass ribbon to form a glass plate.
그 때, 상기 유리 리본의 표면으로부터 상기 유리 리본의 두께 방향에 따른 10μm보다 크고 50μm 이하인 깊이의 범위에 형성되는 압축 응력층이며, 상기 유리 리본의 두께의 13분의 1 미만인 두께를 갖고, 압축 응력치의 절대값이 4MPa 이하인 2개의 압축 응력층과, 상기 2개의 압축 응력층에 끼워져 있으며, 인장 응력치의 절대값이 0.4MPa 이하인 인장 응력층을 갖도록 상기 유리 리본은 성형된다.In that case, it is a compressive stress layer formed in the range of the depth which is larger than 10 micrometers in the thickness direction of the said glass ribbon and is 50 micrometers or less from the surface of the said glass ribbon, and has thickness which is less than one-third of the thickness of the said glass ribbon, and a compressive stress The glass ribbon is molded so as to have two compressive stress layers having an absolute value of 4 MPa or less and a tensile stress layer having an absolute value of the tensile stress value of 0.4 MPa or less sandwiched between the two compressive stress layers.
상기 제1 발명에 따르면, 단열 구조체를 통과하는 기체를 성형 장치의 벽면 상을 흘러내리는 용융 유리를 따라 상승시킴으로써 용융 유리로부터의 휘발 성분의 휘발을 촉진시킬 수 있다. 이에 의해, 표리 양면에 응력치가 높은 압축 응력층이 형성된 유리판을 얻을 수 있다. According to the said 1st invention, volatilization of the volatile component from a molten glass can be promoted by raising the gas which passes through a heat insulation structure along the molten glass which flows down on the wall surface of a shaping | molding apparatus. Thereby, the glass plate in which the compressive stress layer with high stress value was formed in both front and back was obtained.
상기 제2 발명의 유리판은 유리판의 제조시에 유리 성형 후의 가공 처리의 효율에 악영향을 주지 않고, 유리 표면에 흠집이 나기 어려울 정도로 유리 표면이 강화된다. 본 발명의 유리 제조 방법은 상기 유리판을 효율적으로 제조할 수 있다. The glass plate of the said 2nd invention does not adversely affect the efficiency of the processing process after glass shaping | molding at the time of manufacture of a glass plate, and a glass surface is strengthened so that it is hard to be damaged to a glass surface. The glass manufacturing method of this invention can manufacture the said glass plate efficiently.
도 1은 본 실시 형태의 유리판의 내부 응력 분포를 도시하는 도면이다.
도 2는 서냉 공정에서 유리를 급냉시킨 경우에 얻어지는 종래의 유리판의 내부 응력 분포를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태의 유리판의 제조 방법의 플로우의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태의 유리판의 제조 방법에 있어서의 형상 가공을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태의 유리판을 제조하는 유리판 제조 장치의 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 유리판 제조 장치의 사시도이다.
도 7은 변형예의 유리판 제조 장치의 단면도이다.
도 8은 다른 변형예의 유리판 제조 장치의 단면도이다.
도 9는 본 실시 형태의 유리판을 실측한 내부 응력의 분포를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 실시 형태의 유리판을 실측한 Si 원자 농도(%)의 분포를 도시하는 도면이다.
도 11은 종래의 유리 제조 장치의 단면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the internal stress distribution of the glass plate of this embodiment.
It is a figure which shows the internal stress distribution of the conventional glass plate obtained when quenching glass in a slow cooling process.
It is a figure explaining an example of the flow of the manufacturing method of the glass plate of this embodiment.
It is a figure explaining the shape processing in the manufacturing method of the glass plate of this embodiment.
It is sectional drawing of the glass plate manufacturing apparatus which manufactures the glass plate of this embodiment.
It is a perspective view of the glass plate manufacturing apparatus shown in FIG.
It is sectional drawing of the glass plate manufacturing apparatus of a modification.
It is sectional drawing of the glass plate manufacturing apparatus of another modified example.
It is a figure which shows distribution of internal stress which measured the glass plate of this embodiment.
FIG. 10: is a figure which shows distribution of Si atomic concentration (%) which measured the glass plate of this embodiment.
It is sectional drawing of the conventional glass manufacturing apparatus.
이하에 본 발명의 유리판 및 유리판의 제조 방법에 대해서 설명한다. The glass plate of this invention and the manufacturing method of a glass plate are demonstrated below.
(유리판의 개략 설명)(Schematic explanation of the glass plate)
도 1은 본 실시 형태의 유리판(10)의 내부 응력 분포를 도시하는 단면도이다.1: is sectional drawing which shows the internal stress distribution of the
유리판(10)은 다운드로우법으로 제조되고, 예를 들면 FPD 유리 기판에 사용된다. 유리판(10)은 두께나 사이즈는 특별히 한정되지 않는다. 유리판(10)을 강화한 강화 유리는, 예를 들어 전자 기기의 표시 화면의 커버 유리에 사용된다. The
유리판(10)은 도 1에 도시한 바와 같이 유리판의 내부에 형성된 인장 응력층(12)과 인장 응력층(12)의 양측에 형성된 압축 응력층(14)을 갖는다. The
압축 응력층(14)은 유리판(10)의 표면으로부터 유리판(10)의 두께 방향에 따른 10μm보다 크고 50μm 이하인 깊이의 범위에 형성되고, 압축 응력층(14)의 두께는 유리판(10)의 두께의 1/13 미만이다. 압축 응력층(14)의 응력치의 절대값은 4MPa 이하이며, 인장 응력층(12)의 응력치의 절대값은 0.4MPa 이하이다. The
구체적으로는, 압축 응력층(14)의 두께를 W1이라고 하면, 두께 W1은 0μm보다 크고 50μm 이하이며, 유리판(10)의 두께 W0의 1/13 미만이다. 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)의 최대값(S1)은 4MPa 이하이며, 인장 응력층(12)의 응력치(절대값)의 최대값(S2)은 0.4MPa 이하이다. Specifically, when the thickness of the
도 1 중의 굵은 실선은 유리판(10)의 두께 방향에 따른 내부 응력 분포, 즉, 압축·인장 응력 프로파일을 나타내고 있다. 도 2는 서냉 공정에서 유리를 급냉시킨 경우에 얻어지는 종래의 유리판의 내부 응력 분포를 도시하는 도면이다. The thick solid line in FIG. 1 has shown the internal stress distribution along the thickness direction of the
서냉 공정에서 유리를 급냉시킨 경우에 얻어지는 압축·인장 응력 프로파일은 포물선을 그리는 프로파일이다. 유리를 급냉시킨 경우에 유리판에 형성되는 압축 응력층은 유리 표면과 내부의 열팽창의 차이에 의해 발생하는 것이다. 이 열팽창률의 차이는 유리의 열전도율에 기인하여 발생한다. 또한, 서냉 공정에 있어서 종래부터 얻어지는 압축 응력층의 두께(W'1)(도 2 참조)는 유리판의 두께(W'0)의 1/10 이상이다. The compression and tensile stress profile obtained when the glass is quenched in a slow cooling process is a profile which draws a parabola. When the glass is quenched, the compressive stress layer formed on the glass plate is caused by the difference in thermal expansion between the glass surface and the inside. This difference in thermal expansion rate occurs due to the thermal conductivity of the glass. In addition, the compression stress layer thickness (W obtained from the prior art in the slow cooling step, 1) (see Fig. 2), the thickness of the glass sheet (W "is at least one tenth of 0).
이에 대해, 유리판(10)에서는 유리 표면에 형성되는 Si 고농도 영역에 기인한 열팽창의 차이에 의해 유리판(10)의 표면 근방에 두께가 얇은 압축 응력층(14)이 형성된다. Si 고농도 영역은, 후술하는 바와 같이 유리 리본의 성형 공정에 있어서, 용융 유리 혹은 유리 리본의 표면으로부터 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 혹은 휘발량을 증대시킴으로써 형성된다. 이 때, 인장 응력층(12)은 유리판(10)의 두께 방향으로 거의 일정한 낮은 응력치를 갖고 있고, 종래의 인장 응력층의 인장 응력치가 유리판의 두께 방향으로 포물선을 그리는 것처럼 분포하는 경우와는 상이하다. In contrast, in the
또한, 유리판(10) 전체에 있어서 압축 응력층(14)에 의한 압축과 인장 응력층(12)에 의한 인장이 상쇄되므로, 압축 응력층(14)이 얇아지면 인장 응력과 상쇄하기 위해서 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)는 높아진다. 이로 인해, 압축 응력층(14)은, 예를 들어 서냉 공정에 있어서 유리를 급냉시킨 경우에서만 얻어지는 압축 응력층의 응력치보다도 큰 응력치를 갖고 있다. 즉, 유리판(10)에는 큰 응력치를 갖는 압축 응력층(14)이 유리 표면에 형성되므로, 유리판(10)의 유리 표면은 서냉 공정에서만 유리 표면을 강화한 종래의 유리판에 비해 상처나기 어렵다. In addition, since the compression by the
이하에 유리판(10)을 보다 상세하게 설명한다. The
(유리판의 상세 설명)(Detailed explanation of the glass plate)
유리판(10)에 형성되는 압축 응력층(14)의 두께(W1)는 0μm보다 크고 50μm 이하이다. 압축 응력층(14)은 유리 표면에 형성되어 있다. 즉, 압축 응력층(14)은 유리 표면으로부터 최대 50μm의 깊이의 범위에 형성된다. 또한 다르게 말하면, 압축 응력층(14)의 표면으로부터의 깊이는 50μm 이하이다. 압축 응력층의 깊이는 성형 공정에 있어서의 용융 유리 혹은 유리 리본의 표면으로부터의 휘발을 촉진시킴으로써 깊게 하는 것이 가능하지만, 압축 응력층(14)의 깊이가 50μm을 초과하면, 그것에 의해 성형 적정 조건의 일탈, 혹은 생산성의 저하를 일으킨다. 이로 인해, 압축 응력층(14)의 표면으로부터의 깊이는 50μm 이하이다. 이로 인해, 압축 응력층(14)의 깊이는 45μm 이하, 40μm 이하, 38μm 이하인 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 형태는 용융 유리 혹은 성형중의 유리 리본의 표면으로부터 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 혹은 휘발량을 증대시키는 조건을 포함하는 유리판의 제조 조건 및 유리판의 조성을 조정함으로써 실현될 수 있다. The thickness W 1 of the
또한, 본 명세서에 있어서의 압축 응력층(14)의 깊이란, 유리판(10)의 표리 중 한쪽 면에 있어서 형성된 압축 응력층의 최심부의 유리 표면으로부터의 깊이를 나타낸다. 즉, 유리판(10)의 표리 표면에 각각 상기 깊이를 갖는 압축 응력층(14)이 형성되어 있다. In addition, the depth of the
또한, 압축 응력층(14)의 깊이는 10μm 초과이다. 압축 응력층(14)의 깊이를 10μm 초과로 함으로써, 취급에 기인하는 미세한 흠집에 의해 유리가 깨지기 쉬워지는 것을 방지할 수 있다. 압축 응력층(14)의 깊이는 깊은 상처가 나더라도 유리판(10)이 파손되기 어려운 점을 고려하여 15μm 이상, 20μm 이상, 25μm 이상, 30μm 이상, 35μm 이상인 것이 더 바람직하다. In addition, the depth of the
유리 표면에 형성되는 압축 응력층(14)의 깊이는 유리판(10)의 두께(W0)의 1/13 미만이지만, 1/15 미만, 1/17 미만, 1/20 미만, 1/22 미만, 1/24 미만인 것이 바람직하다. The depth of the
이러한 바람직한 형태도 용융 유리 혹은 성형중의 유리 리본의 표면으로부터 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 혹은 휘발량을 증대시키는 조건을 포함하는 유리판의 제조 조건 및 유리판의 조성을 조정함으로써 실현될 수 있다. Such a preferable form can also be realized by adjusting the manufacturing conditions of a glass plate and the composition of a glass plate containing the conditions which accelerate | stimulate the volatilization of a volatile component from the surface of the glass ribbon during shaping | molding, or increase the volatilization amount.
유리판(10)의 표면 근방에 형성된 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)는 최대이어도 4MPa이다. 상기 응력치(절대값)의 최대값이 4MPa를 초과하면 압축 응력층(14)의 응력치의 총합이 커지고, 유리판(10)의 가공, 예를 들어 형상 가공하기 어려워진다. 이로 인해, 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)의 최대값은 3.7MPa 이하, 3.5MPa 이하, 3.0MPa 이하, 2.8MPa 이하인 것이 바람직하다. 또한, 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)의 최대값은 0.1MPa 이상, 0.5MPa 이상, 1MPa 이상, 1.5MPa 이상, 2MPa 이상인 것이 바람직하다. 압축 응력층(14)은 응력치(절대값)가 0MPa 초과인 층이므로, 압축 응력층(14)이 유리판(10)의 유리 표면에 형성됨으로써 유리판(10)의 기계적 강도가 향상된다. The maximum stress value (absolute value) of the
또한, 본 명세서에서의 「응력치」는 유리판(10)의 유리 표면부터 소정의 깊이마다 깎은 시료에 있어서 그 시료의 표면으로부터 0 내지 10μm의 평균값을 나타내고 있다. 그로 인해, 국부적으로는 상기 응력치의 범위를 초과하는 응력치를 압축 응력층(14)이 갖고 있는 유리판도 유리판(10)으로서 포함된다. In addition, the "stress value" in this specification has shown the average value of 0-10 micrometers from the surface of the sample in the sample cut out for every predetermined depth from the glass surface of the
유리판(10) 내부에 형성된 인장 응력층(12)의 응력치는 상술한 바와 같이 유리판(10)의 두께 방향으로 거의 일정하다. 이 인장 응력층(12)의 응력치는 상술한 바와 같이 0.4MPa 이하이다. 인장 응력층(12)의 응력치(절대값)의 최대값이 0.4MPa를 초과하면, 예를 들어 유리판을 절단할 경우, 절단을 위해 넣은 소정 깊이의 스크라이브선이 유리판의 두께 방향으로 상정외로 신장되어 버려서 원하는 치수로 유리판(10)을 분할하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 이 때문에, 인장 응력층(12)의 응력치의 최대값(절대값)은 0.3MPa 이하, 0.2MPa 이하, 0.15MPa, 0.10MPa 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 유리 표면의 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)의 최대값/인장 응력층(12)의 응력치(절대값)의 최대값을 6 이상으로 할 수 있다. The stress value of the
또한, 유리판(10)의 두께 방향에 있어서 양측 1/10씩을 제외한 인장 응력층(12)의 중심 부분 4/5(이하, 단순히 「인장 중심 영역」이라고 한다)에서의 유리판(10)의 인장 응력층(12)에 있어서의 응력치의 변동, 즉 응력치(절대값)의 최대값과 최소값의 차이는 0.12MPa 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 유리판의 절단성을 향상시킬 수 있다. 더 바람직하게는 0.10MPa 이하, 0.05MPa 이하, 0.02MPa 이하이다. 이러한 바람직한 태양도 용융 유리 혹은 성형중의 유리 리본의 표면으로부터 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 혹은 휘발량을 증대시키는 조건을 포함하는 유리판의 제조 조건 및 유리판의 조성을 조정함으로써 실현될 수 있다. In addition, in the thickness direction of the
유리판(10)의 내부에 형성된 인장 응력층(12)의 응력치는 유리판(10)의 두께 방향으로 거의 일정하므로, 인장 응력층의 응력치가 유리판의 두께 방향으로 포물선을 그리는 것처럼 형성되어 있는 경우와 비교하여 인장 응력층(12)을 얇게 유지할 수 있다. Since the stress value of the
보다 상세하게는, 유리판(10)의 인장 응력층(12)의 응력치는 유리판(10)의 두께 방향으로 거의 일정하며, 그 응력치의 최대값(절대값)에 비해 서냉 공정에서만 얻어지는 종래의 유리판의 인장 응력치의 최대값(절대값)은 크다. 즉, 종래의 유리판에서는 유리 표면에 형성되는 압축 응력층의 압축 응력에 대하여 상쇄하도록 포물선 형상의 프로파일에서 인장 응력층이 형성된다. 이로 인해, 유리판의 두께가 얇아지면 유리 표면의 압축 응력층의 압축 응력을 상쇄하기 위한 인장 응력층의 두께도 얇아지므로, 종래의 유리판에 있어서 인장 응력층의 응력치는 극단적으로 높아지고, 예를 들어 유리판을 절단할 경우, 절단을 위해서 넣은 소정 깊이의 스크라이브선이 유리판의 두께 방향으로 상정외로 신장되어 버려서 원하는 치수로 유리판(10)을 분할하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태의 유리판(10)의 인장 응력층(12)의 응력치는 유리판(10)의 두께 방향으로 거의 일정하므로, 인장 응력층의 응력치의 최대값은 높아지기 어려워져서 유리판의 가공도 고정밀도로 행할 수 있다. In more detail, the stress value of the
유리판(10)을 유리의 조성에서 보면, 유리판(10)에는 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 Si 고농도 영역(이후, Si 리치층이라고 한다)이 형성되어 있다. Si 리치층이란, 유리판(10)의 두께 방향의 중심 위치에 있어서의 Si의 원자 농도(원자%)에 대한 Si의 원자 농도(원자%)의 농도 비율이 5% 이상 높은 영역이다. Si 리치층이 위치하는 범위는 바람직하게는 0 초과 내지 25nm, 2 내지 20nm, 5 내지 16nm, 8 내지 16nm이다. 한편, Si 리치층의 깊이는 성형 공정에 있어서의 용융 유리 혹은 유리 리본의 표면으로부터의 휘발을 촉진시킴으로써 깊게 하는 것이 가능하지만, 그로 인해 성형 적정 조건의 일탈, 혹은 생산성의 저하가 발생한다. 혹은, Si 리치층의 깊이가 30nm을 초과하면, 유리판(10)의 유리 표면에 에칭 처리를 실시할 경우, 에칭하기 어려워진다. 또한, Si 리치층의 깊이가 30nm을 초과하면, 유리 표면에 형성되는 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)가 커져 유리판의 절단성이 저하된다는 문제점이 발생한다. 그로 인해, Si 리치층의 깊이가 30nm 이하인 것이 바람직하다. When the
Si 리치층은 Si 원자 농도의 최대 피크를 갖고 있고, 유리판(10)의 두께 방향에 따른 Si 원자 농도는 상기 최대 피크의 위치로부터 양측을 향하여 감소한다. 이러한 유리의 조성을 가짐으로써 상술한 압축 응력층(14) 및 인장 응력층(12)이 형성되어 있다. Si 원자 농도란, 산소 원자를 제외한 유리 성분 전체(Si, Al, B, Ca, Sr, Ba 등의 산소 원자를 제외한 유리 전체 성분)에 대한 Si의 원자%를 의미한다. The Si rich layer has a maximum peak of Si atom concentration, and the Si atom concentration along the thickness direction of the
이 때, 유리 용융 상태(예를 들어, 유리의 점성이 104.5 내지 105poise, 혹은 온도 1100 내지 1300℃에 있어서 SiO2에 비해 증기압(포화 증기압)이 높은 휘발 성분이 유리판의 두께 방향의 중심 위치에 있어서 30질량% 이상 포함되는 것이 상기 Si 리치층을 형성하는 점에서 바람직하다. At this time, a volatile component having a higher vapor pressure (saturated vapor pressure) than the SiO 2 in the glass molten state (for example, the viscosity of the glass at 10 4.5 to 10 5 poise or at a temperature of 1100 to 1300 ° C. is the center of the thickness direction of the glass plate. It is preferable to contain 30 mass% or more in a position from the point which forms the said Si rich layer.
여기서, 상기 농도 비율이 5% 미만이 되면, 유리 표면과 내부에서 충분한 열팽창률의 차이를 얻을 수 없어 압축 응력층(14)이 유효하게 형성되지 않는다. 혹은, 충분한 비커스 경도나 내구성을 얻을 수 없다. When the concentration ratio is less than 5%, a sufficient difference in thermal expansion rate cannot be obtained between the glass surface and the inside, and the
한편, 상기 농도 비율이 30%를 초과하면, 유리판의 품질(물리 특성, 열적 특성, 화학 특성)이 변화되고, 예를 들어 유리판의 절단이나 에칭 처리가 곤란해져서 원하는 용도로 사용할 수 없게 되는 경우가 있다. 이러한 점으로부터, 상기 농도 비율은 30%를 상한으로 하는 것이 바람직하다. On the other hand, when the said concentration ratio exceeds 30%, the quality (physical characteristic, thermal characteristic, chemical characteristic) of a glass plate will change, for example, it will become difficult to cut | disconnect or etch a glass plate, and to be unable to use it for a desired use. have. From this point of view, the concentration ratio is preferably 30%.
또한, Si 리치층 중에서 가장 Si 원자 함유량이나 Si 원자 농도가 높아지는 피크 위치는 유리 표면으로부터 0 내지 5nm의 깊이의 범위에 위치한다. In addition, the peak position where Si atom content and Si atom concentration become the highest among Si rich layers is located in the range of the depth of 0-5 nm from a glass surface.
Si 리치층을 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 형성함으로써, 유리 표면과 내부에서 충분한 열팽창률의 차이를 얻을 수 있어 유리 표면에 압축 응력층(14)을 형성할 수 있다. 또한, 유리 표면의 비커스 경도나 내구성도 향상시키는 것이 가능해져서 유리판(10)이 갈라지는 것을 방지할 수 있다. 즉, Si는 비커스 경도를 향상시키는 성분이므로, 유리 표면에 형성되는 Si 리치층에 의해 유리판(10)의 유리 표면의 비커스 경도는 높아진다. 또한, Si는 내약품성에 우수하므로, Si 리치층이 유리 표면에 형성되는 유리판(10)의 내구성도 향상된다. 또한, 유리 표면의 비커스 경도는 종래의 유리판에 비해 향상되므로 크랙 발생율이 저하되어, 보다 상처나기 어렵고 파손되기 어렵다는 효과를 얻을 수 있다. By forming the Si rich layer at a depth of greater than 0 and 30 nm or less along the thickness direction from the glass surface, it is possible to obtain a sufficient difference in thermal expansion coefficient between the glass surface and the inside, thereby forming the
유리판(10)의 유리 표면의 비커스 경도는, 예를 들어 4GPa 이상이고, 5GPa 이상이고, 5.3GPa 이상인 것이 바람직하다. 혹은, 유리 표면의 비커스 경도가 유리 내부의 비커스 경도와의 비율로 0.01% 이상 향상되어 있고, 0.02% 이상, 0.05% 이상, 0.10% 이상, 1% 이상 향상되어 있는 것이 바람직하다. The Vickers hardness of the glass surface of the
이와 같이, 유리판(10)은, 내부 응력의 점에서는 인장 응력층(12) 및 압축 응력층(14)을 가지고, 조성의 점에서는 유리 표면 가까이에 Si 리치층을 가진다. 유리판(10)은 후술하는 유리 리본의 성형 공정에 있어서 용융 유리 혹은 유리 리본의 표면으로부터, 예를 들어 유리의 점성이 104.5 내지 105poise,혹은 온도 1100 내지 1300℃의 유리 용융 상태에 있어서 SiO2에 비해 포화 증기압이 높은 휘발 성분의 휘발을 촉진시킴으로써 얻을 수 있다. Thus, the
상술한 바람직한 수치 범위의 각 태양도 용융 유리 혹은 성형중의 유리 리본의 표면으로부터 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 혹은 휘발량을 증대시키는 조건을 포함하는 유리판의 제조 조건 및 유리판의 조성을 조정함으로써 실현될 수 있다. Each aspect of the above-mentioned preferable numerical range can also be realized by adjusting the manufacturing conditions of the glass plate and the composition of the glass plate, including the conditions for promoting volatilization or increasing the volatilization of the volatile components from the surface of the molten glass or the glass ribbon during molding. have.
이와 같은 유리판(10)은 또한 이온 교환에 의한 화학 강화 처리를 행하여 유리 표면이 강화되어도 된다. 유리판(10)은 이온 교환에 의한 화학 강화 처리가 행해지지 않아도 된다. 본 발명의 실시 형태는 이온 교환에 의해 유리판(10)의 유리 표면이 화학 강화된 강화 유리도 포함한다. 이 경우, 상술한 Si 리치층과 이온 교환에 의한 이온 교환 처리 영역이 유리 표면에 병존하여 형성된다. 이온 교환 처리 영역이란, 유리 표면 중의 성분인 Li, Na 등의 이온 교환 성분이 이온 교환용의 처리액 중의 K 등의 이온 교환 성분과 교환된 영역이다. 이 때, 화학 강화된 유리판(10)에는 화학 강화 처리에 의한 압축 응력층이 Si 리치층에 기인하는 압축 응력층(14)에 겹쳐서 큰 압축 응력층이 형성된다. 이온 교환에 의해 유리 표면으로부터 내부를 향하여 형성되는 압축 응력층의 두께는 20 내지 100μm이 된다.
이온 교환에 의해 확대된 압축 응력층의 응력치(절대값)의 최대값은 300MPa 이상인 것이 바람직하며, 400MPa 이상인 것이 더 바람직하다. 응력치(절대값)의 최대값을 300MPa 이상으로 함으로써 화학 강화된 유리판(10)은, 예를 들어 디스플레이 등을 보호하기 위해서 충분한 강도를 얻을 수 있다. 또한, 상기 응력치(절대값)가 높을수록 유리의 강도는 향상되지만, 강화된 유리가 파손되었을 때의 충격도 커진다. 상기 충격으로 인한 사고를 방지하기 위해서 화학 강화 처리된 유리판(10)은 압축 응력층의 응력치(절대값)의 최대값이 950MPa 이하인 것이 바람직하고, 800MPa 이하인 것이 더 바람직하며, 700MPa 이하인 것이 한층 더 바람직하다. 한편, 유리를 급냉시킴으로써 유리 표면에 압축 응력층을 형성한 종래의 유리판과 비교하여 인장 응력층의 응력치(절대값)는 커지기 어렵다. The maximum value of the stress value (absolute value) of the compressive stress layer enlarged by ion exchange is preferably 300 MPa or more, and more preferably 400 MPa or more. By making the maximum value of a stress value (absolute value) 300 Mpa or more, the chemically strengthened
화학 강화 처리 후의 압축 응력층의 두께는 20μm 이상이고, 30μm 이상, 40μm 이상이 바람직하다. 압축 응력층의 두께가 클수록 강화 유리에 깊은 상처가 나더라도 강화 유리가 깨지기 어려워지고, 기계적 강도의 편차가 작아진다. 한편, 압축 응력층의 두께는 100μm 이하이다. 압축 응력층의 두께는 강화 유리의 가공의 용이함을 고려하면 90μm 이하, 80μm 이하로 하는 것이 바람직하다. The thickness of the compressive stress layer after the chemical strengthening treatment is 20 µm or more, preferably 30 µm or more and 40 µm or more. The larger the thickness of the compressive stress layer, the harder the glass is to be broken even if a deep scratch occurs in the tempered glass, and the variation in mechanical strength becomes smaller. On the other hand, the thickness of a compressive stress layer is 100 micrometers or less. The thickness of the compressive stress layer is preferably 90 µm or less and 80 µm or less in consideration of ease of processing of tempered glass.
또한, 유리판(10), 유리판(10)이 화학 강화된 강화 유리를 적용한 커버 유리의 두께는 1.5mm 이하인 것이 바람직하다. 여기에서는, 1.5mm 이상의 유리판에서는 유리판 그 자체의 강도가 커져, 유리 표면 근방에 형성된 압축 응력층(14)이 충분히 기능하지 않기 때문이다. 즉, 본 실시 형태에서 형성되는 유리판(10)이나 커버 유리의 두께는 1.0mm 이하, 0.7mm 이하, 0.5mm 이하, 0.3mm 이하인 것이 바람직하며, 유리판(10)의 두께가 얇을수록 본 발명의 효과가 현저해진다. In addition, it is preferable that the thickness of the cover glass which applied the
또한, 본 실시 형태의 유리판 제조 방법은 큰 유리판에 적합하다. 이는 큰 유리판만큼 휨량이 크고, 취급에 기인하는 미세한 흠집에 의해 유리판이 깨지기 쉬워지지만, 유리 표면에 압축 응력층(14)이 형성됨으로써 상기 문제의 발생을 저감시킬 수 있기 때문이다. 이로 인해, 유리판(10)의 폭 방향이 1000mm 이상, 2000mm 이상의 유리판인 경우에 본 발명의 효과가 현저해진다. In addition, the glass plate manufacturing method of this embodiment is suitable for a large glass plate. This is because the warpage amount is as large as that of a large glass plate, and the glass plate is easily broken due to minute scratches caused by handling. However, the occurrence of the problem can be reduced by forming the
(유리판의 유리의 종류)(Kind of the glass of the glass plate)
유리판(10)에 사용하는 유리로서 보로실리케이트 유리, 알루미노 실리케이트 유리, 알루미노 보로실리케이트 유리, 소다라임 유리, 알칼리 실리케이트 유리, 알칼리 알루미노 실리케이트 유리, 알칼리 알루미노 게르마네이트 유리 등의 종류가 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 유리판에 적용할 수 있는 유리는 상기 종류에 한정되는 것이 아니라, 적어도 SiO2와 유리 용융 온도(유리의 점성이 104.5 내지 105poise, 혹은 온도 1100 내지 1300℃)에 있어서의 포화 증기압이 SiO2보다도 높은 휘발 성분을 포함하는 종류의 유리이면 가능하다. 또한, Al2O3은 그물코 형성 산화물이며, 유리의 성분 중에서는 비교적 포화 증기압이 낮은 성분이다. 그러나, 본 실시 형태에서는 SiO2보다도 포화 증기압이 높으므로, Al2O3을 휘발 성분에 포함시키기로 한다. As the glass used for the
또한, 유리 조성 중의 휘발 성분의 함유량은 30질량% 이상인 것이 더 바람직하며, 35질량% 이상, 40질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 유리판(10)의 휘발 성분이 휘발되지 않는 유리판(10)의 인장 응력층(12)에서는 휘발 성분의 함유량은 30%질량 이상으로 되어 있다. 유리 조성 중의 휘발 성분의 함유량이 30질량% 미만이면, 휘발 성분의 휘발이 촉진되지 않아 유리 표면에 Si 리치층이나 압축 응력층이 형성되기 어려워진다. 또한, 휘발 성분을 많이 함유하면, 휘발이 지나치게 증가하여 유리의 균질화가 곤란해진다. 이 때문에, 유리 조성 중의 휘발 성분의 함유량은 60질량% 이하, 50질량% 이하인 것이 바람직하며, 45질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다. Moreover, it is more preferable that content of the volatile component in glass composition is 30 mass% or more, and it is more preferable that it is 35 mass% or more and 40 mass% or more. Therefore, in the
(각 유리의 조성예) (Composition example of each glass)
예를 들어, 알루미노 보로실리케이트 유리는 이하의 성분을 포함하는 것이 예시된다. 또한, 이후에서 기재하는 조성의 %표시는 질량% 표시이다. 알루미노 보로실리케이트 유리는, 예를 들어 플랫 패널 디스플레이 유리 기판에 사용된다. 하기 괄호 내의 표시는 각 성분의 바람직한 함유율이다. For example, it is illustrated that an alumino borosilicate glass contains the following components. In addition, the% display of the composition described after this is the mass% display. Alumino borosilicate glass is used for a flat panel display glass substrate, for example. Indication in the following parentheses is a preferable content rate of each component.
SiO2: 50 내지 70% (55 내지 65%, 57 내지 64%, 58 내지 62%), SiO 2 : 50 to 70% (55 to 65%, 57 to 64%, 58 to 62%),
Al2O3: 5 내지 20% (10 내지 20%, 12 내지 18%, 15 내지 18%), Al 2 O 3 : 5-20% (10-20%, 12-18%, 15-18%),
B2O3: 0 내지 15% (5 내지 15%, 6 내지 13%, 7 내지 12%), B 2 O 3 : 0-15% (5-15%, 6-13%, 7-12%),
이 때, 임의 성분으로서 하기의 조성을 포함해도 된다. At this time, the following composition may be included as an arbitrary component.
MgO: 0 내지 10% (하한은 0.01%, 하한은 0.5%, 상한은 5%, 상한은 4%, 상한은 2%), MgO: 0 to 10% (lower limit is 0.01%, lower limit is 0.5%, upper limit is 5%, upper limit is 4%, upper limit is 2%),
CaO: 0 내지 10% (하한은 1%, 하한은 3%, 하한은 4%, 상한은 9%, 상한은 8%, 상한은 7%, 상한은 6%), CaO: 0 to 10% (lower limit is 1%, lower limit is 3%, lower limit is 4%, upper limit is 9%, upper limit is 8%, upper limit is 7%, upper limit is 6%),
SrO: 0 내지 10% (하한은 0.5%, 하한은 3%, 상한은 9%, 상한은 8%, 상한은 7%, 상한은 6%), SrO: 0 to 10% (lower limit is 0.5%, lower limit is 3%, upper limit is 9%, upper limit is 8%, upper limit is 7%, upper limit is 6%),
BaO: 0 내지 10% (상한은 8%, 상한은 3%, 상한은 1%, 상한은 0.2%), BaO: 0 to 10% (upper limit is 8%, upper limit is 3%, upper limit is 1%, upper limit is 0.2%),
ZrO2:0 내지 10% (0 내지 5%, 0 내지 4%, 0 내지 1%, 0 내지 0.1%). ZrO 2 : 0-10% (0-5%, 0-4%, 0-1%, 0-0.1%).
또한, 알루미노 보로실리케이트 유리로서 하기 조성이 예시된다. 하기 괄호 내의 표시는 각 성분의 바람직한 함유율이다. Moreover, the following composition is illustrated as an alumino borosilicate glass. Indication in the following parentheses is a preferable content rate of each component.
SiO2: 50 내지 70% (55 내지 65%, 58 내지 62%), SiO 2 : 50 to 70% (55 to 65%, 58 to 62%),
Al2O3: 10 내지 25% (15 내지 20%, 15 내지 18%), Al 2 O 3 : 10-25% (15-20%, 15-18%),
B2O3: 5 내지 18% (8 내지 14%, 10 내지 13%), B 2 O 3 : 5-18% (8-14%, 10-13%),
MgO: 0 내지 10% (1 내지 5%, 1 내지 2%), MgO: 0-10% (1-5%, 1-2%),
CaO: 0 내지 20% (1 내지 7%, 4 내지 7%), CaO: 0-20% (1-7%, 4-7%),
SrO: 0 내지 20% (1 내지 10%, 1 내지 3%), SrO: 0-20% (1-10%, 1-3%),
BaO: 0 내지 10% (0 내지 2%, 0 내지 1%), BaO: 0-10% (0-2%, 0-1%),
K2O: 0 내지 2% (0.1 내지 2%, 0.1 내지 0.5%), K 2 O: 0-2% (0.1-2%, 0.1-0.5%),
SnO2: 0 내지 1% (0.01 내지 0.5%, 0.01 내지 0.3%). SnO 2 : 0-1% (0.01-0.5%, 0.01-0.3%).
또한, 알칼리 알루미노 실리케이트 유리는 이하의 성분을 포함하는 것이 예시된다. 알칼리 알루미노 실리케이트 유리는, 예를 들어 전자 기기의 표시 화면의 커버 유리에 사용된다. 하기 괄호 내의 표시는 각 성분의 바람직한 함유율이다. In addition, it is illustrated that alkali aluminosilicate glass contains the following components. Alkali aluminosilicate glass is used for the cover glass of the display screen of an electronic device, for example. Indication in the following parentheses is a preferable content rate of each component.
SiO2: 50 내지 70% (55 내지 65%, 57 내지 64%, 57 내지 62%), SiO 2 : 50 to 70% (55 to 65%, 57 to 64%, 57 to 62%),
Al2O3: 5 내지 20% (9 내지 18%, 12 내지 17%), Al 2 O 3 : 5-20% (9-18%, 12-17%),
Na2O: 6 내지 30% (7 내지 20%, 8 내지 18%, 10 내지 15%), Na 2 O: 6-30% (7-20%, 8-18%, 10-15%),
이 때, 임의 성분으로서 하기의 조성을 포함해도 된다. At this time, the following composition may be included as an arbitrary component.
Li2O: 0 내지 8% (0 내지 6%, 0 내지 2%, 0 내지 0.6%, 0 내지 0.4%, 0 내지 0.2%), Li 2 O: 0-8% (0-6%, 0-2%, 0-0.6%, 0-0.4%, 0-0.2%),
B2O3: 0 내지 5% (0 내지 2%, 0 내지 1%, 0 내지 0.8%), B 2 O 3 : 0-5% (0-2%, 0-1%, 0-0.8%),
K2O: 0 내지 10% (하한은 1%, 하한은 2%, 상한은 6%, 상한은 5%, 상한은 4%),K 2 O: 0 to 10% (lower limit is 1%, lower limit is 2%, upper limit is 6%, upper limit is 5%, upper limit is 4%),
MgO: 0 내지 10% (하한은 1%, 하한은 2%, 하한은 3%, 하한은 4%, 상한은 9%, 상한은 8%, 상한은 7%), MgO: 0 to 10% (lower limit is 1%, lower limit is 2%, lower limit is 3%, lower limit is 4%, upper limit is 9%, upper limit is 8%, upper limit is 7%),
CaO: 0 내지 20% (하한은 0.1%, 하한은 1%, 하한은 2%, 상한은 10%, 상한은 5%, 상한은 4%, 상한은 3%), CaO: 0-20% (lower limit is 0.1%, lower limit is 1%, lower limit is 2%, upper limit is 10%, upper limit is 5%, upper limit is 4%, upper limit is 3%),
ZrO2: 0 내지 10% (0 내지 5%, 0 내지 4%, 0 내지 1%, 0 내지 0.1%). ZrO 2 : 0-10% (0-5%, 0-4%, 0-1%, 0-0.1%).
또한, 알칼리 알루미노 실리케이트 유리로서 하기 조성이 예시된다. Moreover, the following composition is illustrated as alkali aluminosilicate glass.
SiO2: 50 내지 70%, SiO 2 : 50 to 70%,
Al2O3: 5 내지 20%, Al 2 O 3 : 5-20%,
Na2O: 6 내지 20%, Na 2 O: 6-20%,
K2O: 0 내지 10%, K 2 O: 0-10%,
MgO: 0 내지 10%, MgO: 0-10%,
CaO: 2% 초과 내지 20% CaO: greater than 2% to 20%
ZrO2: 0 내지 4.8%, ZrO 2 : 0 to 4.8%,
더욱 바람직하게는, More preferably,
SiO2 함유율-1/2·Al2O3의 함유율: 46.5 내지 59%, The content of the SiO 2 content of -1 / 2 · Al 2 O 3 : 46.5 to 59%,
CaO/RO (단, R은 Mg, Ca, Sr 및 Ba 중에서 선택되는 적어도 1종이다) 함유량 비율이 0.3% 초과, CaO / RO (wherein R is at least one selected from Mg, Ca, Sr and Ba), the content ratio is more than 0.3%,
SrO 함유율+BaO 함유율이 10% 미만, SrO content + BaO content is less than 10%,
(ZrO2+TiO2)/SiO2 함유량 비율이 0 내지 0.07 미만, (ZrO 2 + TiO 2 ) / SiO 2 content ratio is 0 to less than 0.07,
B2O3/R12O (단, R1은 Li, Na 및 K 중에서 선택되는 적어도 1종이다) 함유량 비율이 0 내지 0.1 미만. B 2 O 3 / R1 2 O ( However, R1 is at least one selected from Li, Na and K) The content ratio of 0 to less than 0.1.
또한, 다른 알칼리 알루미노 실리케이트 유리로서 하기 조성이 예시된다. Moreover, the following composition is illustrated as other alkali aluminosilicate glass.
SiO2: 58 내지 68%, SiO 2 : 58-68%,
Al2O3: 8 내지 15%, Al 2 O 3 : 8-15%,
Na2O: 10 내지 20%, Na 2 O: 10-20%,
Li2O: 0 내지 1%, Li 2 O: 0-1%,
K2O: 1 내지 5%, K 2 O: 1 to 5%,
MgO: 2 내지 10%.MgO: 2-10%.
(각 성분) (Each component)
SiO2는 유리판(10)의 유리의 골격을 이루는 성분이며, 유리의 화학적 내구성과 내열성을 높이는 효과를 갖고 있다. SiO2 함유율이 지나치게 낮은 경우에는 화학적 내구성과 내열성의 효과를 충분히 얻을 수 없고, SiO2 함유율이 지나치게 높으면, 유리가 실투를 일으키기 쉬워져 성형이 곤란해지는 동시에 점성이 상승하여 유리의 균질화가 곤란해진다. SiO 2 is a component constituting the skeleton of the glass of the
Al2O3은 유리의 골격을 이루는 성분이며, 유리의 화학적 내구성과 내열성을 높이는 효과를 갖고 있다. 또한, 이온 교환 성능이나 에칭 속도를 높이는 효과를 갖고 있다. Al2O3 함유율이 지나치게 낮은 경우에는 유리의 화학적 내구성과 내열성의 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, Al2O3 함유율이 지나치게 높으면, 유리의 점성이 상승하여 용해가 곤란해지는 동시에 내산성이 저하된다. Al 2 O 3 is a component constituting the skeleton of the glass, and has an effect of increasing the chemical durability and heat resistance of the glass. Moreover, it has the effect of improving ion exchange performance and an etching rate. If the Al 2 O 3 content is too low, the effects of chemical durability and heat resistance of the glass cannot be sufficiently obtained. On the other hand, Al 2 O 3 content is too high, at the same time become difficult to dissolve the acid resistance is reduced by the viscosity of the glass rises.
B2O3는 유리의 점성을 저하시켜서 유리의 용해(熔解) 및 청징을 촉진시키는 성분이다. B2O3 함유율이 지나치게 낮으면, 유리의 점성이 높아져 유리의 균질화가 곤란해진다. B 2 O 3 is a component that lowers the viscosity of the glass and promotes dissolution and clarification of the glass. If the B 2 O 3 content is too low, the higher the viscosity of the glass it is difficult to homogenize the glass.
MgO 및 CaO는 유리의 점성을 저하시켜서 유리의 용해 및 청징을 촉진시키는 성분이다. 또한, Mg 및 Ca는 알칼리 토류 금속 중에서는 유리의 밀도를 상승시키는 비율이 작으므로, 얻을 수 있는 유리를 경량화하면서 용해성을 향상시키기 위해서는 유리한 성분이다. 단, 그 MgO 및 CaO 함유율이 지나치게 높아지면 유리의 화학적 내구성이 저하된다. MgO and CaO are components which reduce the viscosity of glass and promote dissolution and clarification of the glass. Moreover, since the ratio which raises the density of glass is small in alkali earth metal, Mg and Ca are advantageous components in order to improve solubility while reducing the glass which can be obtained. However, when the MgO and CaO content rate becomes too high, the chemical durability of glass will fall.
SrO 및 BaO는 유리의 점성을 저하시켜서 유리의 용해 및 청징을 촉진시키는 성분이다. 또한, 유리 원료의 산화성을 높여서 청징을 높이는 성분이기도 하다. 단, SrO 및 BaO 함유율이 지나치게 높아지면, 유리의 밀도가 상승하여 유리판의 경량화를 도모할 수 없는 동시에 유리의 화학적 내구성이 저하된다. SrO and BaO are components that lower the viscosity of the glass and promote dissolution and clarification of the glass. Moreover, it is also a component which raises clarity by improving the oxidation property of a glass raw material. However, when SrO and BaO content rate becomes high too much, the density of glass will rise and weight reduction of a glass plate cannot be aimed at, and the chemical durability of glass will fall.
Li2O은 유리의 점도를 저하시켜서 유리의 용해성이나 성형성을 향상시키는 성분이다. 또한, Li2O은 유리의 종탄성계수(Young's modulus)을 향상시키는 성분이다. 또한, Li2O은 이온 교환 성분의 하나이며, 알칼리 금속 산화물 중에서는 압축 응력층(14)의 깊이를 깊게 하는 효과가 높다. 그러나, Li2O의 함유율이 지나치게 높아지면, 액상 점도가 저하되어 유리가 실투되기 쉬워지므로, 다운드로우법을 이용한 안정된 유리의 대량 생산이 곤란해진다. 또한, 유리의 열팽창 계수가 지나치게 높아져서 유리의 내열충격성이 저하되고, 금속이나 유기계 접착제 등의 주변 재료와 열팽창 계수가 정합되기 어려워진다. 또한, 유리판의 강화를 행하기 위해서 이온 교환 처리를 행할 경우, 이온 교환 처리에 있어서의 이온 교환 염의 열화가 빨라진다는 문제점이 있다. 또한, Li2O의 함유율이 지나치게 높아지면, 유리의 저온 점도가 과도하게 저하됨으로써 화학 강화 후의 가열 공정에서 응력 완화가 발생하여 압축 응력치가 저하되어 버리므로 충분한 강도를 얻을 수 없다. Li 2 O is a component by lowering the viscosity of glass to improve the solubility and moldability of the glass. In addition, Li 2 O is a component that improves the Young's modulus of the glass. In addition, Li 2 O is one of ion exchange components, and among alkali metal oxides, the effect of deepening the depth of the
Na2O은 유리의 고온 점도를 저하시켜서 유리의 용융성이나 성형성을 향상시키는 필수 성분이다. 또한, 유리의 내실투성을 개선하는 성분이다. Na2O 함유율이 6질량% 미만에서는 유리의 용해성이 저하되어 용해를 위한 비용이 높아진다. 또한, Na2O은 이온 교환 성분이고, 화학 강화 처리를 행할 경우, Na2O 함유율이 6질량% 미만에서는 이온 교환 성능도 저하되므로 충분한 강도를 얻을 수 없다. 또한, 열팽창률이 과도하게 저하되어 금속이나 유기계 접착제 등의 주변 재료와 열팽창 계수가 정합되기 어려워진다. 또한, 유리가 실투를 일으키기 쉬워져서 내실투성도 저하되므로, 유리를 오버플로우시키는 다운드로우법의 적용이 불가능해져서 안정된 유리의 대량 생산이 곤란해진다. 한편, Na2O 함유율이 지나치게 높아지면, 저온 점도가 저하되어 열팽창률이 과잉이 되고, 내충격성이 저하되어 금속이나 유기계 접착제 등의 주변 재료와 열팽창 계수가 정합되기 어려워진다. 또한, 유리 균형의 악화로 인한 내실투성 저하도 발생하므로, 다운드로우법을 이용한 안정된 유리의 대량 생산이 곤란해진다. Na 2 O is an essential component, thereby lowering the high temperature viscosity of a glass to improve the melting property and formability of the glass. Moreover, it is a component which improves the devitrification resistance of glass. If the Na 2 O content is less than 6% by mass, the solubility of the glass decreases and the cost for dissolution increases. In addition, Na 2 O is an ion exchange component, and when the chemical strengthening treatment is performed, if the Na 2 O content is less than 6% by mass, the ion exchange performance is also lowered, so that sufficient strength cannot be obtained. In addition, the coefficient of thermal expansion is excessively lowered, making it difficult to match the coefficient of thermal expansion with peripheral materials such as metals and organic adhesives. Moreover, since glass tends to cause devitrification and devitrification resistance also falls, application of the downdraw method which overflows glass becomes impossible, and mass production of stable glass becomes difficult. On the other hand, when the Na 2 O content is too high, the low temperature viscosity decreases, the thermal expansion rate becomes excessive, the impact resistance decreases, and the thermal expansion coefficient hardly matches with peripheral materials such as metals and organic adhesives. In addition, since the devitrification resistance decreases due to the deterioration of the glass balance also occurs, mass production of stable glass using the downdraw method becomes difficult.
K2O는 유리의 고온 점도를 저하시켜서 유리의 용해성이나 성형성을 향상시킴과 동시에 내실투성을 개선하는 성분이기도 하다. 또한, K2O는 이온 교환 성분이며, K2O를 함유함으로써 유리의 이온 교환 성능을 향상시킬 수 있는 성분이다. 그러나, K2O의 함유율이 지나치게 높아지면, 저온 점도가 저하되어 열팽창률이 과잉이 되고, 내충격성이 저하되므로, 커버 유리로서 적용할 경우에는 바람직하지 않다. 또한, K2O의 함유율이 지나치게 높아지면, 금속이나 유기계 접착제 등의 주변 재료와 열팽창 계수가 정합되기 어려워진다. 또한, 유리 밸런스 악화로 인한 내실투성의 저하도 발생하므로, 다운드로우법을 이용한 안정된 유리의 대량 생산이 곤란해진다. K 2 O is also a component that lowers the high temperature viscosity of the glass to improve the solubility and formability of the glass and to improve the devitrification resistance. Further, K 2 O is an ion exchange component, a component capable of improving the ion exchange performance of the glass by containing K 2 O. However, when the content rate of K 2 O is too high, the low-temperature viscosity decreases, the thermal expansion rate becomes excessive, and the impact resistance is lowered. Therefore, it is not preferable when applied as a cover glass. In addition, when the content rate of K 2 O becomes too high, it becomes difficult to match thermal expansion coefficient with peripheral materials, such as a metal and an organic adhesive. In addition, since the devitrification resistance decreases due to deterioration of the glass balance also occurs, mass production of stable glass using the downdraw method becomes difficult.
Li2O, Na2O 및 K2O는 유리로부터 용출하여 TFT 특성을 열화시키고, 또한 유리의 열팽창 계수를 크게 하여 열처리시에 기판을 파손하는 성분인 점으로부터, 플랫 패널 디스플레이 유리 기판으로서 적용할 경우에는 다량으로 함유하는 것은 바람직하지 않다. 그러나, 유리 속에 상기 성분을 억지로 특정량 함유시킴으로써, TFT 특성의 열화나 유리의 열팽창을 일정 범위 내로 억제하면서 유리의 용융성을 높이고, 또한 유리의 염기성도를 높이고, 가수 변동하는 금속의 산화를 용이하게 하여 청징성을 발휘시키는 것이 가능하다. Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O elute from glass to degrade TFT characteristics, and also increase the thermal expansion coefficient of glass to damage the substrate during heat treatment. In the case of containing a large amount, it is not preferable. However, by forcing a specific amount of the above components contained in the glass, the melting of the glass is enhanced while the glass has a high degree of basicity, and the oxidation of the metal which is fluctuated easily while suppressing deterioration of the TFT characteristics and thermal expansion of the glass within a certain range. It is possible to exert clarity by making it.
ZrO2은 유리의 실투 온도 부근의 점성이나 변형점을 높게 하는 성분이다. 또한, ZrO2은 유리의 내열성을 향상시키는 성분이기도 하다. 또한, ZrO2은 이온 교환 성능을 현저하게 향상시키는 성분이다. 그러나, ZrO2의 함유율이 지나치게 높아지면 실투 온도가 상승하여 내실투성이 저하된다. ZrO 2 is a component that increases the viscosity and strain point near the devitrification temperature of the glass. Further, ZrO 2 is also a component for improving the heat resistance of the glass. In addition, ZrO 2 is a component that significantly improves ion exchange performance. However, when the content of ZrO 2 is too high, the devitrification temperature rises and the devitrification resistance decreases.
TiO2은 유리의 고온 점도를 저하시키는 성분이다. 또한, TiO2은 이온 교환 성능을 향상시키는 성분이다. 그러나, TiO2의 함유율이 지나치게 높아지면 내실투성이 저하되어 버린다. 또한, 유리가 착색되어 FPD 유리 기판이나 전자 기기의 표시 화면의 커버 유리 등으로의 적용은 바람직하지 않다. 또한, 유리가 착색되는 점으로부터 자외선 투과율이 저하되므로, 자외선 경화 수지를 사용한 처리를 행할 경우, 자외선 경화 수지를 충분히 경화할 수 없다는 문제점이 발생한다. TiO 2 is a component that lowers the high temperature viscosity of the glass. In addition, TiO 2 is a component that improves ion exchange performance. However, when the content rate of TiO 2 becomes too high, devitrification resistance will fall. Moreover, glass is colored and application to the cover glass of the display screen of an FPD glass substrate, an electronic device, etc. is not preferable. In addition, since the ultraviolet ray transmittance decreases from the point at which the glass is colored, a problem arises in that the ultraviolet curable resin cannot be sufficiently cured when the treatment using the ultraviolet curable resin is performed.
유리판(10)의 유리에 있어서, 유리 속의 기포를 탈포시키는 성분으로서 청징제를 첨가할 수 있다. 청징제로서는 환경 부하가 작고, 유리의 청징성이 우수한 것이라면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 산화주석, 산화철, 산화세륨, 산화테르븀, 산화몰리브덴 및 산화텅스텐이라는 금속 산화물로부터 선택되는 적어도 1종을 예로 들 수 있다. In the glass of the
또한, As2O3 및 Sb2O3은 용융 유리 속에서 가수 변동을 수반하는 반응을 일으켜 유리를 청징하는 효과를 갖는 물질이지만, As2O3 및 Sb2O3은 환경 부하가 큰 물질인 점으로부터, 본 실시 형태의 유리판(10)에 있어서는 유리 속에 As2O3 및 Sb2O3을 실질적으로 포함하지 않는다. 또한, 본 명세서에 있어서 As2O3 및 Sb2O3을 실질적으로 포함하지 않는다는 것은 0.01%질량 미만이며 불순물을 제외하고 의도적으로 함유시키지 않는 것을 의미한다. In addition, As 2 O 3 and Sb 2 O 3 is a material having the effect of clarifying the glass by causing a reaction with a fluctuation in the molten glass, As As 2 O 3 and Sb 2 O 3 is a material with a large environmental load In view of this, in the
(유리판의 제조 방법) (Manufacturing Method of Glass Plate)
이와 같은 유리판(10)은 다운드로우법을 이용하여 제조된다. 도 3은 본 실시 형태의 유리판의 제조 방법의 플로우의 일례를 설명하는 도면이다. 유리판의 제조 방법은 용해 공정(스텝S10)과 청징 공정(스텝S20)과 교반 공정(스텝S30)과 성형 공정(스텝S40)과 서냉 공정(스텝S50)과 재판(裁板) 공정(스텝S60)과 형상 가공 공정(스텝S70)과 화학 강화 처리 공정(스텝S80)을 주로 가진다. Such a
용해 공정(스텝S10)에서는, 도시되지 않은 용해로에서 유리 원료가 화석 연료의 연소에 의한 간접 가열 및 전기 통전에 의한 직접 가열에 의해 가열되어 용융 유리가 만들어진다. 유리의 용해는 이외의 방법으로 행해져도 된다. In the melting process (step S10), a glass raw material is heated by indirect heating by combustion of a fossil fuel and direct heating by electric electricity supply in a melting furnace not shown, and a molten glass is produced. Dissolution of glass may be performed by other methods.
다음에 청징 공정이 행해진다(스텝S20). 청징 공정에서는, 용융 유리가 도시되지 않은 액조에 저류된 상태에서 용융 유리 속의 기포가 상술한 청징제를 사용하여 제거된다. 구체적으로는, 용융 유리 속에서 가수 변동하는 금속 산화물의 산화 환원 반응에 의해 행해진다. 고온 시의 용융 유리에 있어서, 금속 산화물은 환원 반응에 의해 산소를 방출하고, 이 산소가 가스가 되어 용융 유리 속의 기포를 성장시켜서 액면에 부상시킨다. 이로 인해, 용융 유리 속의 기포는 탈포된다. 혹은, 산소 가스의 기포는 용융 유리 속의 다른 기포 속의 가스를 도입하여 성장하고, 용융 유리의 액면에 부상한다. 이에 의해, 용융 유리 속의 기포는 탈포된다. 또한, 탈포 후, 유리의 온도가 내려가면 금속 산화물이 산화 반응을 일으켜, 부상하지 않고 유리 속에 남아있던 소포(小泡) 속의 산소를 흡수한다. 산소가 흡수되어 소포(小泡)는 더 작아져서 유리 속으로 재흡수된다. Next, a clarification process is performed (step S20). In the clarification process, the bubble in a molten glass is removed using the above-mentioned clarifier in the state in which the molten glass was stored in the liquid tank which is not shown in figure. Specifically, it performs by the redox reaction of the metal oxide which hydrolyzes in molten glass. In the molten glass at high temperature, the metal oxide releases oxygen by a reduction reaction, and this oxygen becomes a gas to grow bubbles in the molten glass and float on the liquid surface. For this reason, the bubble in a molten glass is defoamed. Or the bubble of oxygen gas introduces and grows the gas in another bubble in a molten glass, and floats on the liquid level of a molten glass. Thereby, the bubble in a molten glass is defoamed. In addition, when the temperature of the glass decreases after defoaming, the metal oxide causes an oxidation reaction to absorb oxygen in the vesicles remaining in the glass without injuries. Oxygen is absorbed and the vesicles become smaller and reabsorbed into the glass.
다음에 교반 공정이 행해진다(스텝S30). 교반 공정에서는, 유리의 화학적 및 열적 균일성을 유지하기 위해서 수직을 향해진 도시되지 않은 교반조에 용융 유리가 통과된다. 교반조에 설치된 스터러에 의해 용융 유리는 교반되면서 수직 하방향 저부에 이동하여 후공정으로 유도된다. 이에 의해, 맥리 등의 유리의 불균일성을 억제할 수 있다. Next, a stirring process is performed (step S30). In the stirring process, molten glass is passed through a stirring vessel (not shown) which faces vertical to maintain chemical and thermal uniformity of the glass. The molten glass is moved to the vertical bottom at the bottom while being stirred by the stirrer installed in the stirring vessel, leading to the subsequent process. Thereby, the nonuniformity of glass, such as stria, can be suppressed.
다음에 성형 공정이 행해진다(스텝S40). 성형 공정에서는, 다운드로우법이 이용된다. 오버플로우 다운드로우나 슬롯 다운드로우 등을 포함하는 다운드로우법은, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2010-189220호 공보, 특허 제3586142호 공보나 도 5에 도시된 장치를 사용한 공지된 방법이다. 다운드로우법에 있어서의 성형 공정에 대해서는 후술한다. 이에 의해, 소정의 두께, 폭을 갖는 시트 형상의 유리 리본이 성형된다. 성형 방법으로서는 다운드로우법 중에서도 오버플로우 다운드로우가 가장 바람직하지만, 슬롯 다운드로우라도 된다. 그러나, 휘발 성분의 휘발을 촉진시키고 혹은 휘발량을 증대시켜서 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)를 높이기 위해서는 휘발량이 많은 오버플로우 다운드로우가 바람직하다. Next, a molding step is performed (step S40). In the molding step, the downdraw method is used. The downdraw method including overflow downdraw, slot downdraw, and the like is a known method using, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-189220, Japanese Patent No. 3586142, or the apparatus shown in FIG. The molding process in the downdraw method is mentioned later. Thereby, the sheet-shaped glass ribbon which has predetermined thickness and width is shape | molded. As the molding method, the overflow downdraw is most preferable among the downdraw methods, but may be a slot downdraw. However, in order to accelerate the volatilization of the volatile component or to increase the volatilization amount to increase the stress value (absolute value) of the
다음에 서냉 공정이 행해진다(스텝S50). 구체적으로는, 시트 형상으로 성형된 유리 리본은 변형이 발생하지 않도록 냉각 속도를 제어하여 도시되지 않은 서냉로에서 서냉점 이하로 냉각된다. 이에 의해, 유리 리본은 최종 제품인 유리판(10)과 마찬가지로, 응력의 점에서 압축 응력층(14) 및 인장 응력층(12)을 가지고, 조성의 점에서 Si 리치층을 가진다. Next, a slow cooling process is performed (step S50). Specifically, the glass ribbon molded into a sheet shape is cooled below the slow cooling point in a slow cooling furnace (not shown) by controlling the cooling rate so that deformation does not occur. Thereby, the glass ribbon has the
다음에 재판(裁板) 공정이 행해진다(스텝S60). 구체적으로, 연속적으로 생성되는 유리 리본은 일정한 길이마다 재판(裁板)되어 유리판이 얻어진다. Next, a trial process is performed (step S60). Specifically, the glass ribbon produced continuously is judged every fixed length, and a glass plate is obtained.
이 후, 형상 가공 공정이 행해진다(스텝S70). 형상 가공 공정에서는, 소정의 유리판의 사이즈나 형상으로 잘라내는 것 이외에, 유리 표면 및 단부면의 연삭· 연마가 행해진다. 형상 가공은 샌드블라스트, 커터나 레이저를 사용한 물리적 수단을 이용하여도, 에칭 등의 화학적 수단을 이용하여도 된다. 또한, 유리판을 복잡한 형상으로 형상 가공할 때에는 화학 강화 처리 전에 상기 에칭 처리를 실시하는 것이 바람직하다. Thereafter, a shape machining step is performed (step S70). In a shape processing process, in addition to cutting out to the size and shape of a predetermined | prescribed glass plate, grinding and polishing of a glass surface and an end surface are performed. The shape processing may use a physical means using a sandblast, a cutter, or a laser, or may use chemical means such as etching. Moreover, when shape-processing a glass plate in a complicated shape, it is preferable to perform the said etching process before a chemical strengthening process.
유리판(10)의 형상 가공의 일례로서는, 도 4에 도시되는 바와 같은 유리판(10)에 구멍(11)이 열리고, 곡선 및 직선을 포함한 외형 형상으로 가공하는 에칭 처리를 예로 들 수 있다. 이러한 외형 형상으로 가공된 유리판(10)은 전자 기기의 표시 화면의 커버 유리에 사용된다. As an example of the shape process of the
이 경우, 우선 유리판의 양쪽 주표면 상에 레지스트 재료가 코팅된다. 다음에, 원하는 외형 형상의 패턴을 갖는 포토마스크를 거쳐서 레지스트 재료가 노광된다. 상기 외형 형상은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 마이너스의 곡률을 갖는 부분(외형 형상의 단부를 따라 외형 형상의 영역 내부를 좌측으로 보면서 진행할 때, 진행함에 따라 우측으로 구부러지는 부분)을 포함하는 외형 형상이다. 다음에, 노광 후의 레지스트 재료가 현상되어 유리판의 피에칭 영역 이외의 영역에 레지스트 패턴이 형성되어 유리판의 피에칭 영역이 에칭된다. 이 때, 에천트로서 웨트 에천트를 사용한 경우, 유리판은 등방적으로 에칭된다. 이에 의해, 유리판의 단부면은 중앙부가 외측을 향하여 가장 돌출되고, 그 중앙부로부터 양쪽 주표면측을 향하여 완만하게 만곡된 경사면이 형성된다. 또한, 경사면과 주표면의 경계 및 경사면끼리의 경계는 적합하게는 라운딩을 띤 형상으로 한다. In this case, first, a resist material is coated on both main surfaces of the glass plate. Next, the resist material is exposed through a photomask having a desired contour pattern. The outer shape is not particularly limited, but includes, for example, a part having a negative curvature (a part that bends to the right as it progresses while proceeding toward the left side of the outer shape area along the end of the outer shape). Shape. Next, the resist material after exposure is developed to form a resist pattern in a region other than the etched region of the glass plate, and the etched region of the glass plate is etched. Under the present circumstances, when a wet etchant is used as an etchant, a glass plate is isotropically etched. Thereby, the end surface of a glass plate protrudes most toward the outer side, and the inclined surface which bends gently from both the center part toward both main surface sides is formed. In addition, the boundary between the inclined surface and the main surface and the boundary between the inclined surfaces are suitably rounded.
에칭 공정에 있어서 사용하는 레지스트 재료는 특별히 한정되지 않지만, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 유리를 에칭할 때에 사용하는 에천트에 대하여 내성을 갖는 재료를 적용할 수 있다. 예를 들어, 유리는 일반적으로 불화수소산을 포함하는 수용액의 습식 에칭이나 불소계 가스의 드라이 에칭에 의해 부식되므로, 불화수소산 내성이 우수한 레지스트 재료 등이 적합하다. 또한, 상기 에천트로서는 불화수소산, 황산, 질산, 염산, 규불화수소산 중 적어도 1개의 산을 포함하는 혼산(混酸)을 적용할 수 있다. 에천트로서 불화수소산 혹은 상기 혼산 수용액을 사용함으로써 원하는 형상의 커버 유리를 얻을 수 있다. Although the resist material used in an etching process is not specifically limited, The material which has tolerance with respect to the etchant used when etching glass using a resist pattern as a mask can be applied. For example, since glass generally corrodes by wet etching of aqueous solution containing hydrofluoric acid or dry etching of fluorine-based gas, a resist material having excellent hydrofluoric acid resistance or the like is suitable. As the etchant, a mixed acid containing at least one acid of hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid can be used. The cover glass of a desired shape can be obtained by using hydrofluoric acid or the said mixed acid aqueous solution as an etchant.
또한, 에칭을 이용하여 형상 가공을 행할 때, 마스크 패턴을 조정하는 것만으로 복잡한 외형 형상도 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 에칭에 의해 형상 가공을 행함으로써 보다 생산성도 향상시킬 수 있고, 가공 비용도 저감시킬 수 있다. 또한 레지스트재를 유리판으로부터 박리하기 위한 박리액으로서는 KOH나 NaOH 등의 알칼리 용액을 사용할 수 있다. 상기 레지스트재, 에천트, 박리액의 종류는 유리판의 재료에 따라 적절하게 선택할 수 있다. In addition, when performing a shape processing using etching, complicated external shape can also be easily implement | achieved only by adjusting a mask pattern. Moreover, by performing shape processing by etching, productivity can also be improved more and process cost can also be reduced. Moreover, as peeling liquid for peeling a resist material from a glass plate, alkaline solutions, such as KOH and NaOH, can be used. The kind of said resist material, etchant, and peeling liquid can be suitably selected according to the material of a glass plate.
또한, 에칭 방법으로서는 단순히 에칭액에 침지시키는 방법뿐만 아니라, 에칭액을 분무하는 스프레이 에칭법 등을 이용할 수도 있다. 이러한 에칭을 이용하여 유리판을 형상 가공함으로써, 표면 거칠기가 고평활성인 단부면을 갖는 커버 유리를 얻는 것이 가능해진다. 즉, 기계 가공에 의해 형상 가공되었을 때에 반드시 발생하는 마이크로 크랙의 발생을 방지할 수 있어, 커버 유리의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, as an etching method, not only the method of simply immersing in etching liquid, but the spray etching method of spraying etching liquid, etc. can also be used. By shape-processing a glass plate using such an etching, it becomes possible to obtain the cover glass which has an end surface with a high surface roughness. That is, generation | occurrence | production of the micro crack which necessarily arises when shape-formed by machining can be prevented, and the mechanical strength of a cover glass can be improved further.
마지막으로, 이온 교환에 의한 화학 강화 처리가 행해진다(스텝S80). 또한, 화학 강화 처리는 경우에 따라서는 행해지지 않는다. 예를 들어, 플랫 패널 디스플레이에 사용하는 알루미노 보로실리케이트 유리 등의 유리판은 화학 강화 처리는 행해지지 않는다. 한편, 알칼리 알루미노 실리케이트 유리와 같은 전자 기기의 표시 화면의 커버 유리에 적절하게 사용되는 유리판에는 화학 강화 처리가 행해진다. Finally, the chemical strengthening process by ion exchange is performed (step S80). In addition, a chemical strengthening process is not performed in some cases. For example, chemical strengthening processing is not performed on glass plates, such as alumino borosilicate glass used for a flat panel display. On the other hand, the chemical strengthening process is performed to the glass plate used suitably for the cover glass of the display screen of electronic devices, such as alkali aluminosilicate glass.
유리 표면 근방에 Si 리치층이나 압축 응력층(14)이 형성된 유리판(10)을 더욱 화학 강화함으로써 유리판(10)의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 유리를 급냉시킴으로써 표면에 압축 응력층을 형성하는 종래의 유리판과 비교하여, 본 실시 형태의 유리판의 인장 응력층의 응력치(절대값)는 커지기 어려워진다. The strength of the
또한, 이온 교환 처리를 행하기 위해서는, 유리 성분 속에 이온 교환 성분인 Na2O나 Li2O을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 본 실시 형태의 화학 강화된 강화 유리는 전자 기기의 표시 화면의 커버 유리의 이외에, 휴대 단말 장치의 하우징, 태양 전지의 커버 유리, 디스플레이용의 유리 기판, 터치 패널 디스플레이의 커버 유리, 터치 패널 디스플레이의 유리 기판 등에 적용할 수 있다. In addition, in order to perform the ion exchange treatment, it is preferred that it contains the Na 2 O or Li 2 O in the ion exchange component glass composition. In addition to the cover glass of the display screen of an electronic device, the chemically strengthened tempered glass of the present embodiment includes a housing of a mobile terminal device, a cover glass of a solar cell, a glass substrate for a display, a cover glass of a touch panel display, and a touch panel display. It can be applied to a glass substrate or the like.
예를 들어, 화학 강화 처리는 하기와 같은 방법을 이용하여 행할 수 있다.For example, a chemical strengthening process can be performed using the following method.
화학 강화 처리에서는, 유리판(10)을 예를 들어 350 내지 550℃ 정도로 유지한 KNO3 100%의 처리욕(處理浴) 안에 약 1 내지 25시간 침지시킨다. 이 때, 유리 표층의 Na+ 이온 혹은 Li+ 이온이 처리욕(處理浴) 안의 K+ 이온 혹은 Li+ 이온과 이온 교환함으로써 유리판은 화학 강화된다. 또한, 이온 교환 처리시의 온도, 시간, 이온 교환 용액 등은 적절하게 변경 가능하다. 예를 들어, 이온 교환 용액은 2종류 이상의 혼합 용액이어도 된다. In the chemical strengthening treatment, the
유리판의 제조 방법은 이밖에 세정 공정 및 검사 공정을 가지지만, 이것들의 공정의 설명은 생략한다. 또한, 형상 가공 공정은 화학 강화 처리 공정 전에 행하지만, 화학 강화 처리 공정의 후에 행해도 된다. Although the manufacturing method of a glass plate has a washing process and an inspection process other than this, description of these processes is abbreviate | omitted. In addition, although a shape processing process is performed before a chemical strengthening process, you may perform after a chemical strengthening process.
본 실시 형태의 유리판(10)의 제조의 성형 공정에 있어서, 유리 리본으로부터 휘발 성분의 휘발이 촉진되고 혹은 휘발량이 증대됨으로써 Si 리치층이 형성되고, 이 Si 리치층에 기인하여, 서냉 후, 재판(裁板) 공정 전에 압축 응력층(14) 및 인장 응력층(12)이 형성된다. 휘발 성분이란 SiO2보다도 휘발되기 쉬운 성분, 바꿔 말하면 용융 유리에 있어서 (예를 들어, 유리의 점성이 104.5 내지 105poise, 혹은 온도 1100 내지 1300℃), 포화 증기압이 SiO2보다도 높은 성분을 가리킨다. 휘발 성분으로서는, 예를 들어 Al2O3, B2O3, Li2O, Na2O, K2O, MgO, CaO, SrO, BaO, ZrO2, SnO2 등을 예로 들 수 있지만 이것에 한정되지 않는다. 또한, B2O3, 알칼리 산화물(Li2O, Na2O, K2O), 알칼리 토류 금속 산화물(MgO, CaO, SrO, BaO)은 휘발성이 높으므로, 유리 성분으로서 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. SnO2은 SnO으로서 휘발된다. In the shaping | molding process of manufacture of the
휘발이 과도해지면 유리판의 성형을 적절하게 할 수 없으므로, 예를 들어 B2O3의 함유율의 상한은 14질량%인 것이 더 바람직하고, 13질량%인 것이 특히 바람직하다. 또한, SnO2의 함유율이 높으면 유리에 실투가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 유리의 실투를 방지한다는 관점으로부터는, SnO2의 함유율의 상한은 0.5질량%인 것이 더 바람직하고, 0.3질량%인 것이 특히 바람직하다. 또한, 유리의 용해 촉진제로서 사용되는 K2O는 다량으로 첨가하면 유리판으로부터 용출된다. 이로 인해, 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 플랫 패널 디스플레이 유리 기판에 사용할 경우에는 K2O의 함유율의 상한은 0.5질량%인 것이 더 바람직하다.Because volatilization can excessively haejimyeon appropriate shaping of the glass sheet, for example, the upper limit of the content of B 2 O 3 is particularly preferably 14% by mass is more preferable, and the 13% by weight. In addition, there is a case that when the content of SnO 2 is high, the devitrification occurs in the glass. Therefore, from the viewpoint of preventing the devitrification of a glass, the upper limit of the content of SnO 2 is particularly preferably 0.5 mass% is more preferable, and 0.3% by weight. Further, K 2 O is used as a dissolution promoter of the glass when added in a large amount is eluted from the glass plate. Thus, when used in a flat panel display glass substrate such as a glass substrate for a liquid crystal display device has the upper limit of the content of K 2 O is more preferably 0.5% by mass.
이들의 휘발 성분은 용융 유리에 있어서 포화 증기압이 SiO2보다도 높으므로, 성형시에 (유리가 용융된 상태에서) 용융 유리 혹은 유리 리본으로부터 휘발된다. 즉, 용융 유리로부터 유리 리본이 형성되는 성형 공정에서는, 유리 리본 표면에 있어서 SiO2 이외의 성분이 휘발되므로, 결과적으로 성형 후의 유리 표면에는 Si 원자 농도가 유리 내부의 Si 원자 농도보다도 높아지는 Si 리치층이 형성된다. 또한, 유리판의 유리 표면에 Si 리치층이 형성되면 유리 내부와의 열팽창률의 차이로 인해 유리 표면에 압축 응력층(14)이 형성된다. Since these volatile components have a saturated vapor pressure higher than SiO 2 in the molten glass, they are volatilized from the molten glass or the glass ribbon (in a state in which the glass is molten) at the time of molding. That is, in the molding process in which the glass ribbon is formed from molten glass, SiO 2 in the glass ribbon surface Since other components volatilize, as a result, the Si rich layer in which Si atom concentration becomes higher than Si atom concentration in glass inside is formed in the glass surface after shaping | molding. In addition, when the Si rich layer is formed on the glass surface of the glass plate, the
(성형 장치)(Molding device)
도 5는 다운드로우법에 의한 성형 방법을 실시하는 성형 장치의 일례를 설명하는 도면이다. 성형 장치(101)는 하향으로 뾰족해지는 오각형 쐐기 형상(폭이 좁은 야구의 홈 베이스 형상)의 단면 형상을 이루고 있다. 성형 장치(101)는 직선적으로 연장하는 홈(111)이 설치된 상면과, 이 상면에 설치된 홈(111)과, 평행한 양단부로부터 하방으로 향하는 한 쌍의 벽면(112)을 갖고 있다. 또한, 본 명세서에서는, 설명의 편의성을 위해서 수평면 상에서 홈(111)이 연장하는 방향(도 5의 지면 수직 방향)을 X 방향, 수평면 상에서 X방향과 직교하는 방향을 Y방향, 연직 방향을 Z방향이라고도 한다(도 6 참조). It is a figure explaining an example of the shaping | molding apparatus which implements the shaping | molding method by a down-draw method. The shaping |
홈(111)은 도시되지 않은 공급관으로부터 일단부에 공급된 용융 유리(103)를 전체 길이에 걸쳐서 균일하게 오버플로우시키도록 일단부로부터 타단부를 향함에 따라 조금씩 깊이가 얕아지고 있다. 한 쌍의 벽면(112)의 각각은 상면의 Y방향의 단부로부터 수직으로 아래로 드리워지는 수직면과, 이 수직면의 하단부로부터 서로 접근하는 것처럼 안쪽으로 경사지는 경사면을 갖고 있다. 이것들의 경사면의 하단부끼리는 교차되어 X방향으로 연장되는 능선을 형성하고 있다. The
성형 장치(101)는 용융 유리(103)를 홈(111)의 양측으로부터 오버플로우시키고, 그 오버플로우된 용융 유리끼리를 벽면(112) 상에서 유도하여 경사면의 하단부에서 융합시킴으로써 띠 형상의 유리 리본(104)을 연속적으로 형성한다. The
단열 구조체(102)는 성형 장치(101)를 수용하는 성형 공간(챔버)을 형성하고 있다. 구체적으로, 단열 구조체(102)는 단열성이 우수한 재료로 구성되어 있고, 상하 방향으로 성형 장치(101)를 끼워서 서로 대향하는 저벽(121) 및 천장벽(123)과, 저벽(121)과 천장벽(123)의 주연끼리를 연결하는 직사각형 통 형상의 주위벽(122)을 갖고 있다. 저벽(121)의 중앙에는 성형 장치(101)에 의해 형성된 유리 리본(104)을 통과시키는 게이트(125)가 설치되어 있다. 또한, 단열 구조체(102)는 중공 구조로 되어 있어, 내부에 가열용 또는 냉각용의 공기가 공급되도록 되어 있어도 된다. The
본 실시 형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 성형 장치(101)의 벽면(112)에 대향하고, Y방향을 향하는 주위벽(122)의 장벽부의 상부에 주위벽(122)을 관통하는 복수의 배출구(126)가 설치되어 있다. 또한, 주위벽(122)의 Y방향을 향하는 장벽부의 하부에 주위벽(122)을 관통하는 복수의 도입구(127)가 설치되어 있다. 이로 인해, 자연대류에 의해 도 5 중에 화살표 a, b, c로 나타내는 공기의 흐름이 형성된다. 즉, 단열 구조체(102) 외부의 공기가 도입구(127)를 통하여 단열 구조체(102) 내부에 도입된다. 도입된 공기는 성형 장치(101)의 벽면(112) 상을 흘러내리는 용융 유리(103)를 따라 상승하고, 그 후에 배출구(126)를 통하여 단열 구조체(102) 외부로 배출된다. 이와 같이, 단열 구조체(102) 내에서 외부로부터 도입된 신선한 공기를 상승시킴으로써 용융 유리(103)로부터의 휘발 성분(예를 들어, Al2O3, B2O3, Li2O, Na2O, K2O, MgO, CaO, SrO, BaO, ZrO2, SnO2 등)의 휘발을 촉진시킬 수 있다. 이 휘발 성분이 휘발된 부분, 즉 상승하는 공기와 접한 용융 유리(103)의 표면에는 유리 리본(104)이 냉각되었을 때에 Si 리치층이 형성된다. 이 Si 리치층의 생성에 의해 압축 응력층(14)이 형성된다. 압축 응력층(14)의 응력치(절대값)를 높게 하기 위해서는 용융 유리(103)가 많은 휘발 성분을 함유하는 것이 바람직하다. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the some which opposes the
또한, 배출구(126) 및 도입구(127)는 주위벽(122)에 있어서의 X방향을 향하는 단벽부에도 설치되어 있어도 된다. 혹은, 주위벽(122)의 X방향을 향하는 단벽부에만 배출구(126) 및 도입구(127)를 설치하는 것도 가능하다. 단, 용융 유리(103)의 전체 폭에 걸쳐서 균일하게 휘발 성분을 휘발시키기 위해서는, 배출구(126) 및 도입구(127)가 주위벽(122)의 Y방향을 향하는 장벽부에만 일정한 피치로 설치되어 있는 것이 바람직하다. In addition, the
또한, 배출구(126) 및 도입구(127)의 형상 및 수량은 주위벽(122)에 필요한 강도가 유지되는한 적절하게 선정 가능하다. 예를 들어, 배출구(126) 및 도입구(127)의 형상을 도 6에 도시한 바와 같이 원형으로 해도 되고, X방향으로 연장되는 슬릿 형상으로 하여 수를 저감시켜도 된다. 또한, 균일하면서 효율적으로 단열 구조체(102)로부터 기체를 배출시키기 위해서는 유리 리본의 폭 방향 전체에 걸쳐서 연장되는 슬릿을 사용하는 것이 보다 효과적이다. 단, 슬릿의 개구 면적을 넓히면 넓힐수록 기체 유량이 지나치게 증가하여 유리판의 표면 결점의 증가나 유리의 표면 요철의 악화, 성형 온도의 확보가 곤란해지는 문제가 발생한다. 단, 이 문제는 이하에 나타내는 바와 같이, 도입구(127)로부터 단열 구조체(102) 내에 도입되는 공기 혹은 불활성 가스의 온도를 단열 구조체(102) 내부의 목표 온도로 하여, 또한 단열 구조체(102) 내의 압력이 소정의 압력으로 유지 가능하도록 기체의 유량을 조정함으로써 해결할 수 있다. In addition, the shape and quantity of the
또한, 도입구(127)를 통하여 단열 구조체(102) 내부에 도입되는 공기는, 예를 들어 용융 유리(103)나 유리 리본(104)의 온도를 저하시키지 않을 정도의 온도인 것이 바람직하다. 여기서, 도입되는 공기의 양이 소량이면 상온의 공기를 도입해도 용융 유리(103)나 유리 리본(104)의 온도는 그만큼 저하되지 않는다. 이 때문에, 상온의 공기가 도입되어도 된다. 한편, 단열 구조체(102) 내부에 도입되는 공기의 양이 다량이라면, 상온의 공기를 도입하면 용융 유리(103)나 유리 리본(104)의 온도는 크게 저하된다. 이 경우에는 도입구(127)를 통하여 도입되는 공기를 소정의 온도로 가열하는 도시되지 않은 가열 장치가 단열 구조체(102)의 외측 또는 내측에 설치되는 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable that the air introduce | transduced into the
이상 설명한 성형 장치(101)에서는, 단열 구조체(102)에 의해 둘러싸인 성형 장치(101)의 홈(111)의 양측으로부터 용융 유리(103)가 오버플로우되는 한편, 성형 장치(101)의 벽면(112) 상을 흘러내리는 용융 유리(103)를 따라 공기가 상승한 후, 단열 구조체(102) 외부로 배출된다. 여기서, 상기 공기는 단열 구조체(102) 외부로부터 단열 구조체(102) 내부에 도입된다. 이와 같이, 단열 구조체(102) 내의 공기가 성형 장치(101)의 벽면(112) 상을 흘러내리는 용융 유리를 따라 흐름으로써 용융 유리(103)로부터의 휘발 성분의 휘발은 촉진된다. 이에 의해, 유리판(10)의 유리의 표리 양면에 응력치가 높은 압축 응력층(14)이 형성된 유리판(10)을 얻을 수 있다. In the shaping |
또한, 본 실시 형태에서는 배출구(126)가 주위벽(122)의 상부에 설치되어 있지만, 배출구(126)의 위치는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이 배출구(126)를 천장벽(123)에 있어서의 성형 장치(101)의 바로 윗부분에 설치해도 된다. 이와 같이 하여도 자연대류에 의해 단열 구조체(102) 외부로부터 단열 구조체(102) 내부에 도입된 공기를 성형 장치(101)의 벽면(112) 상을 흘러내리는 용융 유리(103)를 따라 상승시킨 후에 배출구(126)를 통하여 단열 구조체(102) 외부로 배출할 수 있다. 또한, 이 경우에는 성형 장치(101)의 상부에 있어서도 용융 유리(103)가 단열 구조체(102)를 통과하는 공기와 접촉하므로, 배출구(126)를 주위벽(122)의 상부에 설치한 경우보다도 휘발 성분의 휘발은 더욱 촉진된다. In addition, although the
단, 배출구(126)를 천장벽(123)에 설치한 경우에는, 단열 구조체(102)의 상방으로부터의 먼지 등의 낙하물이 배출구(126)를 통하여 용융 유리(103)에 낙하되는 경우가 있다. 이 관점으로부터는 도 5 ,6에 도시하는 실시 형태와 같이 배출구(126)를 주위벽(122)의 상부에 설치하는 편이 바람직하다. However, when the
또한, 도 5 ,6에 도시하는 실시 형태에서는 도입구(127)가 주위벽(122)의 하부에 설치되어 있지만, 도입구(127)의 위치는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이 도입구(127)를 저벽(121)에 설치해도 된다. 이 경우, 도입구(127)가 성형 장치(101)의 바로 밑의 영역(R) 내에 있으면, 도입구(127)로부터의 공기의 흐름이 유리 리본(104)의 형상 안정성에 영향을 줄 우려가 있다. 이 때문에, 도입구(127)는 영역(R)의 외측에 설치하는 것이 바람직하다. In addition, although the
또한, 도 7에 도시한 바와 같이 도입구(127)는 설치되지 않아도 된다. 이와 같이 하여도 단열 구조체(102) 외부의 공기가 게이트(125)를 통하여 단열 구조체(102) 내부에 도입된다. 단, 이 경우에는 게이트(125)를 유리 리본(104)과 반대 방향을 향하여 공기가 통과하게 되어 유리 리본(104)의 형상 안정성이 손상될 우려가 있으므로, 게이트(125)와는 별도로 도입구(127)를 설치하는 것이 바람직하다. In addition, the
또한, 도 5 내지 8에 도시하는 실시 형태에서는, 자연대류에 의해 단열 구조체(102) 내부로의 공기의 도입 및 단열 구조체(102) 외부로의 공기의 배출이 행해지지만, 강제대류에 의해 공기의 도입 및 배출을 행하는 것도 가능하다. 예를 들어, 단열 구조체(102)의 하부에 공급관이 관통하는 동시에 단열 구조체(102)의 상부에 배출관이 관통하여 공급관 혹은 배출관에 팬이 접속되면 된다. 이 경우, 단열 구조체(102) 내의 공간으로 개구되는 공급관 및 배출관의 단부가 각각 도입구 및 배출구를 구성하게 된다. 또한, 공기의 도입 방법에는 그 밖에도, 예를 들어 컴프레션 에어를 필터를 통해서 감압하여 도입하는 등의 방법이 있다. 또한, 공기의 도입 방법은 상기에 한정되지 않고, 다른 공기 도입 방법을 취해도 된다. In addition, in embodiment shown to FIG. 5 thru | or 8, although introduction of the air to the inside of the
또한, 도입구(127) 혹은 게이트(125)를 통하여 단열 구조체(102) 내부에 도입되는 기체는 반드시 공기일 필요는 없고, 불활성 가스이어도 된다. 불활성 가스로서는 성형 장치(101)나 단열 구조체(102)의 부식을 방지한다는 관점에서 특히 질소를 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the gas introduced into the
도 5 내지 8에 도시하는 실시 형태에서는, 기체를 단열 구조체(102) 내부에 도입하고, 용융 유리(103) 혹은 유리 리본(104)이 흐르는 방향을 따라서 기체를 흐르게 함으로써, 단열 구조체(102) 내부에 있어서의 기화된 휘발 성분의 농도를 저하시킬 수 있다. 기체를 흐르게 하지 않을 경우, 단열 구조체(102) 내부에서 휘발 성분이 포화 상태가 되므로 더욱 휘발 성분의 휘발을 촉진시킬 수 없게 된다. 즉, 단열 구조체(102) 내부에 도입되는 기체는 단열 구조체(102) 내부에 있어서의 기화된 휘발 성분의 농도를 저하시키기 위해서 기능한다. 따라서, 외부로부터 도입되는 기체의 흐름은 상승에만 한정되지 않고, 하강이어도 된다. In the embodiment illustrated in FIGS. 5 to 8, the gas is introduced into the
또한, 용융 유리(103) 혹은 유리 리본(104)의 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 다른 방법으로서 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간 내를 감압 분위기로 할 수도 있다. 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간이 감압되면 휘발 성분의 휘발이 촉진된다. Moreover, as another method of promoting volatilization of the volatile component of the
예를 들어, 도 5에 도시되는 배출구(126)에 흡인 장치를 설치함으로써 단열 구조체(102) 내부를 감압할 수 있다. 또한, 단열 구조체(102)에 설치되는 배출구(126)나 설치되는 흡인 장치의 갯수는 특별히 한정되지 않고, 1개 이상 설치되면 된다. For example, the inside of the
또한, 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간을 지나치게 감압하면, 게이트(125)로부터 단열 구조체(102) 내부보다도 낮은 온도의 기체가 도입되고, 유리 리본(104)이 균일화되지 않아 유리판(10)의 두께에 편차가 발생하고, 또한 변형이 발생하는 경우도 있다. In addition, if the molding space inside the
따라서, 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간을 감압 전의 단열 구조체(102) 내부와 비교하여 10분의 1 이하의 범위에서 감압하는 것이 바람직하다. 즉, 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간의 기압이 1기압일 경우에는 압력의 상한을 0.9기압으로 하여 감압하는 것이 바람직하다. Therefore, it is preferable to depressurize the molding space inside the
이와 같이 하여 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간의 분위기를 조정함으로써 유리 리본(104)은 형성된다. In this way, the
또한, 용융 유리(103) 혹은 유리 리본(104)의 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 다른 방법으로서 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간의 분위기 온도를 높게 할 수도 있다. 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간의 분위기 온도가 상승하면 휘발 성분의 포화 증기압도 상승하므로, 휘발 성분의 휘발이 촉진된다. Moreover, as another method of promoting volatilization of the volatile component of the
또한, 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간의 분위기 온도가 지나치게 상승하면 유리 리본(104)을 성형하기 어려워지고, 또한 에너지 소비량이 증가한다. 이로 인해, 상승시키는 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간의 분위기 온도의 상승의 범위는 0 초과 내지 100℃인 것이 바람직하고, 0 초과 내지 50℃인 것이 더욱 바람직하며, 0 초과 내지 10℃인 것이 더욱 바람직하다. Moreover, when the atmospheric temperature of the shaping | molding space inside the
이와 같이 하여 단열 구조체(102) 내부의 성형 공간의 분위기를 조정하여 단열 구조체(102) 내부의 용융 유리(103) 혹은 유리 리본(104)의 표면에 면하는 분위기에 있어서의 휘발 성분의 분압과 휘발 성분의 포화 증기압의 차이를 크게 한다. 이에 의해, 휘발 성분의 휘발을 촉진시키면서 유리 리본(104)이 형성된다. 이러한 용융된 유리 및 유리 리본의 표면으로부터 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 방법은 용융한 유리 및 유리 리본의 양쪽 표면 외에 한쪽의 표면에만 대하여 적용할 수도 있다. Thus, the partial pressure and volatilization of the volatile component in the atmosphere which faces the surface of the
또한, 용융 유리(103) 혹은 유리 리본(104)의 휘발 성분의 휘발량을 늘리는 방법으로서, 성형 공정에 있어서의 성형 장치(101)의 하단부로부터 게이트(125)의 상단부까지의 거리를 길게 할 수 있다. 이 거리를 길게 함으로써 유리 리본(104)이 성형 공간 내부를 통과하는 통과 시간을 길게 할 수 있다. 그 결과, 단열 구조체(102) 내부의 공간에서 유리 리본(104)이 고온에 노출되는 시간이 길어져서 휘발 시간이 증가한다. 이로 인해, 유리 리본(104)의 휘발 성분의 휘발량이 증가한다. Moreover, as a method of increasing the volatilization amount of the volatile components of the
상기 거리를 지나치게 길게 하면 성형되는 유리 리본(104)의 두께가 변화된다. 이 때문에 상기 거리의 증가분은 0 초과 내지 20mm, 0 초과 내지 10mm, 0 초과 내지 5mm, 0 초과 내지 1mm, 0 초과 내지 0.1mm인 것이 더욱 바람직하다. If the distance is made too long, the thickness of the
또한, 성형체 장치(101) 자체의 사이즈를 크게 하여 용융 유리(103)가 흐르는 벽면(112)의 흐르는 길이를 길게 해도 된다. 이에 의해, 단열 구조체(102) 내부의 공간에서 용융 유리(103)가 고온에 노출되는 시간이 길어져서 휘발 시간이 증가한다. 이로 인해, 용융 유리(103)의 휘발 성분의 휘발량이 증가한다. In addition, you may enlarge the size of the molded
단열 구조체(102) 내부를 통과하는 용융 유리로부터 휘발 성분의 휘발을 촉진시키는 혹은 휘발량을 늘리기 위한 방법을 여러가지 설명했지만, 이것들의 방법은 단독으로 혹은 조합하여 이용할 수 있다. Although various methods for accelerating the volatilization of the volatile components or increasing the volatilization amount from the molten glass passing through the
이와 같이 하여 제조되는 유리판(10)은 압축 응력층(14)이 유리 표면에 얇게 형성되므로, 유리판의 가공성을 유지하면서 유리 표면에 상처가 나는 것을 방지할 수 있다. Since the
특히, 유리판(10)을 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 FPD 유리 기판에 사용할 경우, 이온 교환 성분인 알칼리 금속 이온을 많이 함유할 수 없다. 이 때문에, 유리판(10)은 이온 교환을 행하지 않고 압축 응력층(14)을 얻을 수 있는 점에서 유효하다. 또한, 서냉 공정에 있어서 유리를 급냉시킴으로써 얻어지는 종래의 유리판의 압축 응력층보다도 얇으면서 응력치(절대값)가 큰 압축 응력층(14)을 얻을 수 있으므로, 유리판(10)은 형상 가공 전의 얇은 유리판으로서 유효하게 사용할 수 있다. In particular, when the
종래의 유리판은 공정간의 반송중이나 절단이나 형상 가공에 있어서 표면에 상처가 나버리는 경우가 있다. 그러나, 유리판(10)은 화학 강화를 행하기 전에 유리 표면에 상처가 나버리는 것을 방지할 수 있으므로, 커버 유리 표면의 흠집을 방지할 수 있어 표면 품질을 향상시킬 수 있다. Conventional glass plates may have scratches on the surface during transport or during cutting or shape processing. However, the
(실시예)(Example)
도 9는 알루미노 보로실리케이트 유리의 유리판(10)에 대해서 실측한 Si의 원자 농도(%)의 분포를 도시하는 도면이다. Si의 원자 농도(%)는 X선 광전자 분광 장치(ULVAC-PHI 회사 제품, Quantera SXM)를 사용하여 표면 근방의 Si 원자 농도를 측정했다. 구체적으로는, 스퍼터링에 의해 유리판의 표면을 여러가지의 깊이까지 파내려 가서 각 깊이에 있어서의 원자 농도를 측정했다. 측정 원소로서는 Si와 함께 함유율이 상대적으로 높은 휘발 성분인 Al, B, Ca, Sr, Ba를 지정하여, 측정 원소 중에 차지하는 Si의 비율을 구했다. 이것들의 성분은 유리 리본의 성형 공정에 있어서 유리 리본의 표면으로부터 휘발되는 휘발 성분이다. 또한, 휘발 성분 중에서도 K 및 Sn의 함유율은 작고, 그것들의 양이 Si 원자 농도에 미치는 영향은 적다고 생각되므로, 이것들은 측정 원소에 포함시키지 않고 있다. 도 9에 도시하는 유리판(A), 유리판(B)은 도 5에 도시하는 장치를 사용하여 흐르는 공기의 조건을 바꾸어서 제작된 유리판이다. It is a figure which shows distribution of the atomic concentration (%) of Si measured with respect to the
도 9에 도시한 바와 같이, 유리판(A), 유리판(B)에서는 모두 유리 중심 위치에 비해 Si 원자 농도가 5% 이상 높은 영역이 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 형성되어 있다. 이것은, 유리판(A), 유리판(B)에서는 유리 표면 근방에서 휘발 성분의 양이 내부에 비해 적어지고 있는 것에 의한다고 생각된다. As shown in FIG. 9, in the glass plate (A) and the glass plate (B), the region where the Si atomic concentration is 5% or more higher than the glass center position is both greater than 0 and 30 nm or less along the thickness direction from the glass surface. Formed. This is considered to be because, in the glass plate A and the glass plate B, the amount of the volatile component decreases in comparison with the inside in the vicinity of the glass surface.
또한, 상기 유리판(A) 및 유리판(B)의 각 성분의 함유율(질량%)은 이하와 같다. In addition, the content rate (mass%) of each component of the said glass plate (A) and glass plate (B) is as follows.
SiO2 60.9% SiO 2 60.9%
Al2O3 16.9% Al 2 O 3 16.9%
B2O3 11.6% B 2 O 3 11.6%
MgO 1.7% MgO 1.7%
CaO 5.1% CaO 5.1%
SrO 2.6% SrO 2.6%
BaO 0.7% BaO 0.7%
K2O 0.25% K 2 O 0.25%
SnO2 0.13%SnO 2 0.13%
도 10은 상기 유리판(A)의 유리판(10)에 대해서 실측한 내부 응력의 분포를 도시하는 도면이다. 내부 응력은 미소 면적 복굴절계(오우지 계측기기회사 제품, KOBRA-CCD/X)를 사용하여, 유리판(10)을 두께 방향으로 절단한 단면에 대해서 표면으로부터 소정의 깊이마다 1cm당의 광로차 비율(광로차/광로 길이)을 측정하고, 이것을 광탄성 상수로 나누어 산출하고 있다. 또한, 「 내부 응력」이란, 유리판의 두께 방향에 따른 0 내지 10μm의 두께의 평균값을 나타내고 있다. 그로 인해, 국부적으로는 도 10에 도시하는 결과를 초과하는 응력치가 형성되어 있는 경우도 있다. FIG. 10: is a figure which shows distribution of the internal stress measured with respect to the
도 10에 도시한 바와 같이, 유리판(10)의 표리 양면에는 압축 응력층(14)이 형성되고, 그 내부에 거의 일정한 인장 응력치를 갖는 인장 응력층(14)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 유리판 내부에 형성된 인장 응력층(14)의 응력치가 유리판 두께 방향으로 거의 일정하게 형성되어 있는 것도 알 수 있다. 이것은, 유리판(10)의 유리 표리 양면 근방에서는 휘발 성분이 적어지고 있는 것에 기인하는 것이다.As shown in FIG. 10, it can be seen that the
또한, 도 5에 도시하는 장치를 사용하여 제작한 유리판(10)을 복수매 취출하여 실시예 1 내지 5로 했다. 또한, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 제작한 유리판의 압축 응력층(14)을 표면 연마하여 제거함으로써 압축·인장 응력 프로파일 형상이 실시예 1 내지 5와 다른 유리판을 비교예 1로 했다. 유리판의 제조시, 알루미노 보로실리케이트 유리의 유리 원료를 내화 벽돌제의 용해조와 백금제의 조정조 등을 구비한 연속 용해 장치를 사용하여 1580℃로 용해하고, 1650℃로 청징하여, 1500℃로 교반한 후에 도 5에 도시하는 장치를 사용한 다운드로우법에 의해 두께 0.7mm의 박판 형상의 유리판을 성형했다. 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 유리판에 관한 Si 원자 농도의 실측과 내부 응력의 실측을 상기 유리판(A, B)과 마찬가지의 방법으로 행했다. In addition, the
또한, 스크래치 하중 2N, 스크래치 길이 30mm의 조건으로, 에릭센 모델318(에릭센회사 제품) 스크래치 경도계의 선단에 직경 0.7mm(Bosch 규격)의 볼칩을 설치하여 실시예 1 내지 5, 비교예 1의 유리판에 스크래치 흠집을 냈다. 이 후, 실시예 1 내지 5, 비교예 1의 유리판에 대해서 유리 표면을 레이저 현미경으로 관찰하여 흠집으로 인한 크랙이 진전된 유리판을 불량, 크랙이 진전되지 않은 유리판을 양호라고 평가했다. In addition, a ball chip having a diameter of 0.7 mm (Bosch standard) was installed at the tip of the Ericsen Model 318 (manufactured by Eriksen) scratch durometer under the condition of a scratch load of 2 N and a scratch length of 30 mm. Scratch scratches on the glass plate. Thereafter, the glass surfaces of the glass plates of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were observed with a laser microscope, and the glass plates in which cracks due to scratches were advanced were evaluated as defective, and the glass plates without cracks were evaluated as good.
하기 표 1에는 실측 결과 및 평가 결과를 나타낸다. Table 1 shows the measured results and evaluation results.
최심 깊이(nm)Si rich layer
Depth (nm)
10
10
8
8
9
9
7
7
9
9
-
-
피크치(%)/중심 위치에 있어서의 Si 원자 농도(%)Si atomic concentration
Si atom concentration (%) at the peak value (%) / center position
117.70%
117.70%
116.4%
116.4%
116.8%
116.8%
116.2%
116.2%
117.3%
117.3%
-
-
두께(W1)
(μm)Compressive stress layer
Thickness (W 1 )
(μm)
50
50
40
40
45
45
30
30
47
47
-
-
응력치의 최대값(S1)
(MPa)Compressive stress layer
Maximum value of stress value (S 1 )
(MPa)
2.2
2.2
1.6
1.6
2.1
2.1
1.5
1.5
2
2
-
-
응력치의 최대값(S2)
(MPa)Tensile stress layer
Maximum value of stress value (S 2 )
(MPa)
0.11
0.11
0.11
0.11
0.16
0.16
0.12
0.12
0.13
0.13
-
-
(MPa)Variation of Stress Value in Tensile Center Region
(MPa)
0.08
0.08
0.06
0.06
0.1
0.1
0.05
0.05
0.07
0.07
-
-
상기 표 1로부터, 실시예 1 내지 5는 모두 두께가 50μm 이하인 압축 응력층(14)이 형성되어 있다. 이 때문에, 유리 성형 후의 가공 처리의 효율에 악영향을 주기 어렵다. 또한, 실시예 1 내지 5는 모두 흠집의 평가에서 양호로 평가 받았다. 이러한 점으로부터, 유리판(10)은 유리 성형 후의 가공 처리의 효율에 악영향을 주지 않고, 유리 표면에 흠집이 나기 어려울 정도로 유리 표면이 강화되어 있는 것을 알 수 있다. From the said Table 1, all the Examples 1-5 are formed the
또한, 실시예 1 내지 5의 인장 응력층(12)의 「인장 중심 영역」에 있어서의 응력치의 변동, 즉 응력치(절대값)의 최대값과 최소값의 차이는 모두 0.12MPa 이하이다. In addition, the fluctuation | variation of the stress value in the "tensile center area | region" of the
또한, 하기 표 2에 나타내는 조성의 실시예 6 내지 8과 비교예 2의 유리판을 하기의 조건으로 화학 강화했다. 비교예 2는 실시예 6 내지 8과 마찬가지의 방법으로 제조된 유리판의 표면에 형성되는 압축 응력층(14)의 부분을 연마한 후, 화학 강화하여 얻어진 강화 유리이다. In addition, the glass plates of Examples 6-8 and Comparative Example 2 of the composition shown in following Table 2 were chemically strengthened on condition of the following. Comparative Example 2 is a tempered glass obtained by chemically strengthening a part of the
실시예 6 내지 8 및 비교예 2의 유리판은 하기 표 2에 나타내는 조성이 되도록 조합한 유리 원료를, 내화 벽돌제의 용해조와 백금제의 조정조 등을 구비한 연속 용해 장치를 사용하여 1520℃로 용해하고, 1550℃로 청징하여, 1350℃로 교반한 후에 도 5에 도시하는 장치를 사용한 다운드로우법에 의해 두께 0.7mm의 박판 형상의 유리판을 성형하여 화학 강화용 유리판을 얻었다. 비교예 2의 유리판은 제1 비교예와 마찬가지로 유리판(10)의 압축 응력층(14)의 부분을 표면 연마하여 제거했다. The glass plates of Examples 6-8 and Comparative Example 2 melt | dissolve the glass raw material combined so that it may become the composition shown in following Table 2 at 1520 degreeC using the continuous dissolution apparatus provided with the dissolution tank made of refractory bricks, the adjustment tank made from platinum, etc. And it clarified at 1550 degreeC, and after stirring at 1350 degreeC, the thin glass plate of 0.7 mm thickness was shape | molded by the down-draw method using the apparatus shown in FIG. 5, and the glass plate for chemical strengthening was obtained. As for the glass plate of the comparative example 2, the part of the
다음에, 실시예 6 내지 8 및 비교예 2의 유리판의 유리 표면에 상술한 방법으로 스크래치 흠집을 냈다. Next, scratches were made to the glass surfaces of the glass plates of Examples 6 to 8 and Comparative Example 2 by the method described above.
세정된 유리판을 400℃로 유지한 KNO3 100%의 처리욕 안에 약 2.5시간 침지시켜 유리 표층에 존재하는 Na+ 이온을 처리욕중의 K+ 이온과 이온 교환시키고, 유리판을 화학 강화했다. 화학 강화 후의 유리판은 세정조에 순차 침지시켜 세정하여 건조된 강화 유리를 얻었다. The washed glass plate was immersed in about 2.5 hours in a bath of
이렇게 하여 얻어진 실시예 6 내지 8 및 비교예 2의 유리 표면을 레이저 현미경으로 관찰했다. 이 때, 흠집에 의한 크랙이 진전된 유리판을 불량, 크랙이 진전되지 않은 유리판을 양호라고 했다. The glass surfaces of Examples 6-8 and Comparative Example 2 thus obtained were observed with a laser microscope. At this time, the glass plate in which the crack by the scratch advanced was defective and the glass plate in which the crack did not progress was called good.
하기 표 2에는 조성과 평가 결과를 나타낸다. Table 2 shows the composition and the evaluation results.
상기 표 2로부터, 실시예 6 내지 8의 흠집의 평가는 양호이었지만, 비교예 2의 평가는 불량이었다. 이러한 점으로부터, 압축 응력층(14)과 인장 응력층(12)을 갖는 유리판(10)을 화학 강화하는 것이 강화 유리 표면의 흠집 발생을 방지할 수 있는 점에서 유효한 것을 알 수 있다. From the said Table 2, evaluation of the scratches of Examples 6-8 was favorable, but evaluation of the comparative example 2 was defective. From this point, it can be seen that chemical strengthening of the
이상, 본 발명의 유리판 및 유리판의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 개량이나 변경을 해도 되는 것은 물론이다. As mentioned above, although the glass plate of this invention and the manufacturing method of a glass plate were explained in full detail, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, various improvement and change may be made in the range which does not deviate from the main point of this invention. .
본 발명의 유리판(10)은 플랫 패널 디스플레이 유리 기판에 적합하다. 또한, 본 발명의 유리판을 화학 강화한 강화 유리는 휴대 전화기, 디지털 카메라, PDA(휴대 단말 장치), 태양 전지, 플랫 패널 디스플레이의 커버 유리에 적절하게 사용된다. 또한 본 발명의 유리판은, 예를 들어 터치 패널 디스플레이의 기판, 창문 유리, 자기 디스크용 기판, 고체 촬상 소자용 커버 유리 등으로의 응용을 기대할 수 있다. The
10 : 유리판
11 : 구멍
12 : 인장 응력층
14 : 압축 응력층
101 : 성형 장치
102 : 단열 구조체
103 : 용융 유리
104 : 유리 리본
111 : 홈
112 : 벽면
121 : 저벽
122 : 주위벽
123 : 천장벽
125 : 게이트
126 : 배출구
127 : 도입구10: glass plate
11: hole
12: tensile stress layer
14: compressive stress layer
101: forming apparatus
102: insulation structure
103: molten glass
104: Glass Ribbon
111: Home
112: wall surface
121: bottom wall
122: surrounding wall
123: ceiling wall
125: gate
126 outlet
127: inlet
Claims (23)
상기 유리판의 두께 방향의 중심 위치에 있어서의 Si의 원자 농도(원자%)에 대한 Si의 원자 농도(원자%)의 농도 비율이 5% 이상 높은 Si 고농도 영역이, 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 형성되고,
상기 Si 고농도 영역은 Si 원자 농도의 최대 피크를 가지고, 상기 유리판의 두께 방향에 따른 Si 원자 농도는 상기 최대 피크 위치로부터 상기 유리판의 표면 및 상기 중심 위치까지 연속적으로 감소하고,
또한, 상기 Si 고농도 영역에 의해, 상기 유리판의 표면으로부터 상기 유리판의 두께 방향에 따른 10μm보다 크고 50μm 이하인 깊이의 범위에 압축 응력층이 형성되며, 상기 압축 응력층의 최대치가 0.1 내지 4MPa인 것을 특징으로 하는 유리판.It is a glass plate formed by the down draw method,
A Si high concentration region in which the ratio of the atomic concentration (atomic%) of Si to the atomic concentration (atomic%) of Si at the central position in the thickness direction of the glass plate is 5% or more is 0 along the thickness direction from the glass surface. Formed in a range of depth that is larger and less than 30 nm,
The Si high concentration region has a maximum peak of Si atomic concentration, the Si atomic concentration along the thickness direction of the glass plate continuously decreases from the maximum peak position to the surface and the center position of the glass plate,
Further, by the Si high concentration region, a compressive stress layer is formed from the surface of the glass plate to a depth of greater than 10μm in the thickness direction of the glass plate and 50μm or less, the maximum value of the compressive stress layer is 0.1 to 4MPa, characterized in that Glass plate.
상기 유리판의 재료에 포함되는, 상기 유리판의 용융 상태에 있어서 SiO2에 비해 포화 증기압이 높은 휘발 성분이 상기 유리판의 두께 방향의 중심 위치에 있어서 30질량% 이상 포함되는 유리판. The method of claim 1,
Glass volatile components with high saturated vapor pressure than SiO 2 in the molten state, the glass contained in the material of the glass plate is to be more than 30% by mass including in the central position of the thickness direction of the glass plate.
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판으로 사용되는 유리판. 3. The method according to claim 1 or 2,
Glass plate used as glass substrate for flat panel displays.
다운드로우법을 이용하여 용융한 유리로부터 유리 리본을 성형하는 공정과,
상기 유리 리본을 절단하여 유리판을 형성하는 공정을 구비하고,
상기 유리 리본을 성형할 때, 유리 표면으로부터의 휘발 성분의 휘발을 촉진시킴으로써, 상기 유리 리본에는, 상기 유리판의 두께 방향의 중심 위치에 있어서의 Si의 원자 농도(원자%)에 대한 Si의 원자 농도(원자%)의 농도 비율이 5% 이상 높은 Si 고농도 영역이, 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 형성되고, 상기 Si 고농도 영역은 Si 원자 농도의 최대 피크를 가지고, 상기 유리판의 두께 방향에 따른 Si 원자 농도는 상기 최대 피크 위치로부터 상기 유리판의 표면 및 상기 중심 위치까지 연속적으로 감소하도록 성형되고,
또한, 상기 Si 고농도 영역에 의해, 상기 유리판의 표면으로부터 상기 유리판의 두께 방향에 따른 10μm보다 크고 50μm 이하인 깊이의 범위에 압축 응력층이 형성되며, 상기 압축 응력층의 최대치가 0.1 내지 4MPa가 되도록, 상기 유리판이 제조되는 것을 특징으로 하는 유리판의 제조 방법. Melting the glass raw material,
Forming a glass ribbon from the molten glass using the downdraw method;
Cutting the glass ribbon to form a glass plate;
When shaping the glass ribbon, the volatilization of the volatile component from the glass surface is promoted, so that the glass ribbon has an atomic concentration of Si with respect to an atomic concentration (atomic%) of Si at the center position in the thickness direction of the glass plate. A Si high concentration region having a concentration ratio of (atomic%) of 5% or more is formed at a depth of greater than 0 and 30 nm or less along the thickness direction from the glass surface, and the Si high concentration region has a maximum peak of Si atomic concentration, Si atom concentration along the thickness direction of the glass plate is molded to continuously decrease from the maximum peak position to the surface and the center position of the glass plate,
Further, by the Si high concentration region, a compressive stress layer is formed from the surface of the glass plate to a depth of greater than 10 μm in the thickness direction of the glass plate and 50 μm or less, so that the maximum value of the compressive stress layer is 0.1 to 4 MPa, The glass plate is produced, characterized in that the manufacturing method of the glass plate.
유리판의 제조시에, 유리 표면으로부터 유리 조성의 휘발 성분을 휘발시켜, 상기 유리판의 두께 방향의 중심 위치에 있어서의 Si의 원자 농도(원자%)에 대한 Si의 원자 농도(원자%)의 비율이 5% 이상 높은 Si 고농도 영역을 형성시킴으로써, 상기 유리판의 내부에 형성된 인장 응력층과, 상기 인장 응력층의 양측에 형성된 압축 응력층을 가지고,
상기 Si 고농도 영역은, 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 형성되고, 상기 Si 고농도 영역은 Si 원자 농도의 최대 피크를 가지고, 상기 유리판의 두께 방향에 따른 Si 원자 농도는 상기 최대 피크 위치로부터 양측으로 갈수록 감소하고,
상기 압축 응력층은 상기 유리판의 표면으로부터 상기 유리판의 두께 방향에 따른 10μm보다 크고 50μm 이하인 깊이의 범위에 형성되고, 상기 압축 응력층의 두께는 상기 유리판의 두께의 13분의 1 미만이며,
상기 압축 응력층의 응력치의 절대값은 4MPa 이하이며, 상기 인장 응력층의 응력치의 절대값은 0.4MPa 이하인 것을 특징으로 하는 유리판.It is a glass plate molded by the down draw method,
At the time of manufacture of a glass plate, the volatile component of a glass composition is volatilized from the glass surface, and the ratio of the atomic concentration (atomic%) of Si with respect to the atomic concentration (atomic%) of Si in the center position of the thickness direction of the said glass plate is By forming a Si high concentration region of 5% or more, having a tensile stress layer formed inside the glass plate, and a compressive stress layer formed on both sides of the tensile stress layer,
The Si high concentration region is formed in a depth range of greater than 0 and 30 nm or less along the thickness direction from the glass surface, the Si high concentration region has a maximum peak of Si atomic concentration, and the Si atomic concentration along the thickness direction of the glass plate is Decrease toward both sides from the maximum peak position,
The compressive stress layer is formed in a depth range from the surface of the glass plate to more than 10μm along the thickness direction of the glass plate and 50μm or less, the thickness of the compressive stress layer is less than one-third of the thickness of the glass plate,
The absolute value of the stress value of the said compressive stress layer is 4 Mpa or less, The absolute value of the stress value of the said tensile stress layer is 0.4 Mpa or less, The glass plate characterized by the above-mentioned.
다운드로우법을 이용하여 용융한 유리로부터 유리 리본을 성형하는 공정과,
상기 유리 리본을 절단하여 유리판을 형성하는 공정을 구비하고,
유리 리본을 성형할 때, 유리 표면으로부터 유리 조성의 휘발 성분을 휘발시켜, 상기 유리판의 두께 방향의 중심 위치에 있어서의 Si의 원자 농도(원자%)에 대한 Si의 원자 농도(원자%)의 비율이 5% 이상 높은 Si 고농도 영역으로서, 유리 표면으로부터 두께 방향을 따라 0보다 크고 30nm 이하인 깊이의 범위에 형성되고, Si 원자 농도의 최대 피크를 가지고, 상기 유리판의 두께 방향에 따른 Si 원자 농도가 상기 최대 피크 위치로부터 양측으로 갈수록 감소하는 Si 고농도 영역을 형성시킴으로써,
상기 유리 리본의 표면으로부터 상기 유리 리본의 두께 방향에 따른 10μm보다 크고 50μm 이하인 깊이의 범위에 형성되는 압축 응력층이며, 상기 유리 리본의 두께의 13분의 1 미만의 두께를 가지고, 압축 응력치의 절대값이 4MPa 이하인 2개의 압축 응력층과, 상기 2개의 압축 응력층에 끼워져 있고, 인장 응력치의 절대값이 0.4MPa 이하인 인장 응력층을 갖도록 상기 유리판을 제조하는 것을 특징으로 하는 유리판의 제조 방법.
Melting the glass raw material,
Forming a glass ribbon from the molten glass using the downdraw method;
Cutting the glass ribbon to form a glass plate;
When shaping a glass ribbon, the volatile component of a glass composition is volatilized from the glass surface, and the ratio of the atomic concentration (atomic%) of Si with respect to the atomic concentration (atomic%) of Si in the center position of the thickness direction of the said glass plate The Si high concentration region, which is 5% or more high, is formed in a range of a depth greater than 0 and 30 nm or less along the thickness direction from the glass surface, has a maximum peak of Si atomic concentration, and the Si atomic concentration along the thickness direction of the glass plate is above. By forming a Si concentration region that decreases from the maximum peak position to both sides,
It is a compressive stress layer formed in the range of the depth which is larger than 10 micrometers and 50 micrometers or less along the thickness direction of the said glass ribbon from the surface of the said glass ribbon, and has thickness less than thirteenth of the thickness of the said glass ribbon, and the absolute value of a compressive stress value is The said glass plate is manufactured so that it may have two compressive stress layers whose value is 4 Mpa or less, and the tensile stress layer which is inserted in the said two compressive stress layers, and whose absolute value of a tensile stress value is 0.4 Mpa or less.
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