KR101608896B1 - 글래스 기판의 제조 방법 및 글래스 기판 제조 장치 - Google Patents

글래스 기판의 제조 방법 및 글래스 기판 제조 장치 Download PDF

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Abstract

글래스 기판의 제조 방법은, 용융 글래스를 성형로실에 설치된 성형체를 사용하여 다운 드로우법에 의해 시트 글래스를 성형하는 성형 공정과, 상기 성형로실과 인접한 서냉로실 내를 상기 시트 글래스가 흐를 때, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 분포를 제어하면서 상기 시트 글래스를 서냉하는 냉각 공정을 갖는다. 상기 서냉로실은, 적어도 2 이상의 공간으로 구획되어 있다. 상기 성형로실과 상기 서냉로실 사이의 격벽, 및, 상기 서냉로실 내의 상기 공간끼리의 사이의 격벽 중 적어도 한쪽에는, 소정의 단열성을 갖는 단열판이 사용되어 있다.

Description

글래스 기판의 제조 방법 및 글래스 기판 제조 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MAKING GLASS SHEET}
본 발명은, 다운 드로우법에 의한 글래스 기판의 제조 방법 및 글래스 기판 제조 장치에 관한 것이다.
종래부터, 다운 드로우법을 이용하여 글래스 기판을 제조하는 방법이 이용되고 있다. 이러한 다운 드로우법으로 글래스 기판을 제조하는 경우, 글래스 기판의 판 두께 편차, 휨, 혹은 변형을 저감하기 위해, 미리, 시트 글래스의 유하 방향의 시트 글래스 냉각 속도나 시트 글래스의 유하 방향에 직교하는 폭 방향의 시트 글래스 온도 프로파일이 설계되는 경우가 있다. 이 경우, 시트 글래스의 온도가 이 온도 프로파일의 온도를 실현하도록, 시트 글래스를 둘러싸는 분위기 온도의 온도 관리가 행해진다.
예를 들어, 다운 드로우법의 일례로서, 하기 특허문헌 1에 기재된 글래스 기판의 제조 방법이 알려져 있다. 이 제조 방법에서는, 서냉 공정에 있어서 시트 글래스의 폭 방향에 있어서의 온도 분포를 저감하는 점이 개시되어 있다.
그러나, 상기 제조 방법에서는, 의도하지 않는 열이동이 발생한 경우에, 시트 글래스의 냉각 단계에서, 시트 글래스의 유하 방향의 냉각 속도나 시트 글래스의 폭 방향에 있어서의 온도 분포를 충분히 저감할 수 없을 우려가 있었다.
최근, 액정 표시 장치나 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이에 사용하는 글래스 기판에서는, 글래스 기판의 판 두께 편차, 휨, 변형, 열수축 등에 관한 품질 요구가 엄격해져 있다. 다운 드로우법으로 글래스 기판을 제조하는 경우, 최근의 품질 요구에 따라, 시트 글래스를 둘러싸는 분위기 온도의 온도를 종래에 비해 고정밀도로 관리해야 한다.
[특허문헌]
특허문헌 1: 일본 특허 제3586142호 공보
따라서, 본 발명은, 다운 드로우법에 의해 글래스 기판을 제조할 때에, 시트 글래스의 주변의 분위기 온도의 온도를 고정밀도로 관리함으로써, 글래스 기판의 품질 요구를 만족하는 글래스 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이하의 양태를 포함한다.
본 발명의 일 양태는, 글래스 기판의 제조 방법이다.
[양태 1]
성형로실에 설치된 성형체를 사용하여 다운 드로우법에 의해 용융 글래스로부터 시트 글래스를 성형하는 성형 공정과,
상기 성형로실과 인접한 서냉로실 내를 상기 시트 글래스가 흐를 때, 상기 시트 글래스의 흐름 방향의 냉각 속도 및 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 분포를 제어하면서, 상기 시트 글래스의 양측의 단부와 상기 단부보다도 시트 글래스의 폭 방향의 중심에 가까운 중앙부를 포함하는 상기 시트 글래스를 서냉하는 냉각 공정을 갖고,
상기 냉각 공정은, 상기 시트 글래스의 상기 중앙부의 온도가, 서냉점으로 될 때까지, 제1 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하는 제1 냉각 속도 제어 공정과,
상기 중앙부의 온도가, 상기 서냉점으로부터 변형점－50℃로 될 때까지, 제2 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하는 제2 냉각 속도 제어 공정과,
상기 중앙부의 온도가, 상기 변형점－50℃로부터 상기 변형점－200℃로 될 때까지, 제3 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하는 제3 냉각 속도 제어 공정을 포함하고,
상기 서냉로실은, 적어도 2 이상의 공간으로 구획되어 있고, 상기 성형로실과 상기 서냉로실 사이의 격벽, 및 상기 서냉로실에 형성되는 상기 공간을 구획하는 격벽 중 적어도 하나에는, 단열판이 사용되고,
상기 단열판은,
(1)상기 제1 평균 냉각 속도가 5.0℃/초 이상 50.0℃/초 이하로 되고,
(2)상기 제1 평균 냉각 속도가 상기 제2 평균 냉각 속도 및 상기 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고,
(3)상기 냉각 공정에 의해 냉각된 상기 시트 글래스는, 100ppm 이하의 열수축율을 갖고, 변형의 리터데이션값이 1.0㎚ 이하의 값을 갖도록 제어할 수 있는 단열성을 갖는, 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 2]
상기 제3 평균 냉각 속도는, 상기 제2 평균 냉각 속도보다 빨라지도록 제어되고,
상기 제3 냉각 속도 제어 공정은, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도가, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향해 낮아지도록 제어하는 공정을 포함하는, 양태 1에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 3]
글래스 기판의 제조 방법으로서,
성형로실에 설치된 성형체를 사용하여 다운 드로우법에 의해 용융 글래스로부터 시트 글래스를 성형하는 성형 공정과,
상기 성형로실과 인접한 서냉로실 내를 상기 시트 글래스가 흐를 때, 상기 시트 글래스의 흐름 방향의 냉각 속도 및 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 분포를 제어하면서, 상기 시트 글래스의 측부에 형성된 단부와 상기 단부보다도 시트 글래스의 폭 방향의 중심에 가까운 중앙부를 포함하는 상기 시트 글래스를 서냉하는 냉각 공정을 갖고,
상기 냉각 공정은, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 상기 중앙부의 온도가 서냉점으로 될 때까지, 상기 중앙부를 제4 평균 냉각 속도로 시트 글래스를 냉각하는 제4 냉각 속도 제어 공정과,
상기 중앙부의 온도가 상기 서냉점으로부터 변형점으로 될 때까지, 상기 중앙부를 제5 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 시트 글래스를 냉각하는 제5 냉각 속도 제어 공정과,
상기 중앙부의 온도가 상기 변형점으로부터 상기 변형점－100℃로 될 때까지, 상기 중앙부를 제6 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하는 제6 냉각 속도 제어 공정을 포함하고,
상기 서냉로실은, 적어도 2 이상의 공간으로 구획되어 있고, 상기 성형로실과 상기 서냉로실 사이의 격벽, 및 상기 서냉로실에 형성되는 상기 공간을 구획하는 격벽 중 적어도 하나에는, 단열판이 사용되고,
상기 단열판은,
(4)상기 제4 평균 냉각 속도가 상기 제5 평균 냉각 속도 및 상기 제6 평균 냉각 속도보다 빠르고,
(5)상기 제6 평균 냉각 속도가 상기 제5 평균 냉각 속도보다 느려지도록 제어할 수 있는 단열성을 갖는, 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 4]
상기 단열판의 열저항은, 0.07㎡·K/W 이상인, 양태 1∼3 중 어느 1항에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 5]
상기 성형 공정 및 상기 냉각 공정은, 상기 성형로실 및 상기 서냉로실을 포함하는 노실에 있어서, 상기 시트 글래스를 롤러에 의해 하방으로 끌어당기면서 상기 시트 글래스의 냉각을 하는 공정을 포함하고,
상기 시트 글래스의 냉각을 하는 공정에서는, 상기 성형체의 하부로부터 상기 중앙부의 온도가 글래스 변형점의 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의 온도 영역에 있어서 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 제어가 행해지고,
상기 시트 글래스의 냉각을 하는 공정에서는,
상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부가 상기 단부에 샌드위칭된 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한 상기 중앙 영역의 온도가 균일해지도록 온도 제어를 하는 제1 온도 제어 공정과, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 상기 중앙부로부터 단부를 향해 낮아지도록 온도 제어를 하는 제2 온도 제어 공정을 포함하는, 글래스 변형점상(上) 온도 제어 공정이 행해지는, 양태 1∼3 중 어느 1항에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 6]
상기 단열판의 열저항은, 0.07㎡·K/W 이상인, 양태 5에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 7]
상기 글래스 변형점상 온도 제어 공정은, 상기 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 있어서, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부와 상기 중앙부의 온도 구배가 0에 근접하도록 온도 제어를 하는 제3 온도 제어 공정을 더 포함하는, 양태 5에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 8]
상기 제1 온도 제어 공정은, 상기 시트 글래스의 중앙부의 온도가 글래스 연화점 이상인 경우에 행해지고,
상기 제2 온도 제어 공정 및 상기 제3 온도 제어 공정은, 상기 시트 글래스의 중앙부의 온도가 상기 글래스 연화점보다 낮은 경우에 행해지는, 양태 7에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 9]
상기 글래스 변형점상 온도 제어 공정은, 상기 중앙부의 온도가 상기 글래스 변형점의 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에 있어서, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 단부로부터 중앙부를 향해 낮아지도록 온도 제어를 하는 제4 온도 제어 공정을 더 포함하는, 양태 7 또는 8에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 10]
상기 제4 온도 제어 공정에서는, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부와 중앙부의 온도 구배를, 상기 시트 글래스의 유하 방향을 향해 증가시키는, 양태 9에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 11]
상기 글래스 기판의 열수축율이 75ppm 이하인, 양태 1∼7 중 어느 1항에 기재된 글래스 기판의 제조 방법.
[양태 12]
본 발명의 다른 일 양태는, 글래스 기판의 제조 장치이다. 해당 제조 장치는,
성형로실을 구비하고, 상기 성형로실에 설치된 성형체를 사용하여 다운 드로우법에 의해 용융 글래스로부터 시트 글래스를 성형하는 성형 장치와,
상기 성형로실과 인접한 서냉로실 내를 구비하고, 상기 서냉로실 내를 상기 시트 글래스가 흐를 때, 상기 시트 글래스의 흐름 방향의 냉각 속도 및 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 분포를 제어하면서, 상기 시트 글래스의 양측의 단부와 상기 단부보다도 시트 글래스의 폭 방향의 중심에 가까운 중앙부를 포함하는 상기 시트 글래스를 서냉하는 서냉 장치를 갖고,
상기 서냉 장치는,
상기 시트 글래스의 상기 중앙부의 온도가, 서냉점으로 될 때까지, 제1 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하고,
상기 중앙부의 온도가, 상기 서냉점으로부터 변형점－50℃로 될 때까지, 제2 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하고,
상기 중앙부의 온도가, 상기 변형점－50℃로부터 상기 변형점－200℃로 될 때까지, 제3 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하고,
상기 서냉로실은, 적어도 2 이상의 공간으로 구획되어 있고, 상기 성형로실과 상기 서냉로실 사이의 격벽, 및 상기 서냉로실에 형성되는 상기 공간을 구획하는 격벽 중 적어도 하나에는, 단열판이 사용되고,
상기 단열판은,
(1)상기 제1 평균 냉각 속도가 5.0℃/초 이상 50.0℃/초 이하로 되고,
(2)상기 제1 평균 냉각 속도가 상기 제2 평균 냉각 속도 및 상기 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고,
(3)상기 냉각 공정에 의해 냉각된 상기 시트 글래스는, 100ppm 이하의 열수축율을 갖고, 1.0㎚ 이하의 변형값을 갖도록 제어할 수 있는 단열성을 갖는, 글래스 기판의 제조 장치.
[양태 13]
글래스 기판의 제조 장치로서,
성형로실을 구비하고, 상기 성형로실에 설치된 성형체를 사용하여 다운 드로우법에 의해 용융 글래스로부터 시트 글래스를 성형하는 성형 장치와,
상기 성형로실과 인접한 서냉로실 내를 구비하고, 상기 서냉로실 내를 상기 시트 글래스가 흐를 때, 상기 시트 글래스의 흐름 방향의 냉각 속도 및 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 분포를 제어하면서, 상기 시트 글래스의 측부에 형성된 단부와 상기 단부보다도 시트 글래스의 폭 방향의 중심에 가까운 중앙부를 포함하는 상기 시트 글래스를 서냉하는 서냉 장치를 갖고,
상기 서냉 장치는,
상기 시트 글래스의 폭 방향의 상기 중앙부의 온도가 서냉점으로 될 때까지, 상기 중앙부를 제4 평균 냉각 속도로 시트 글래스를 냉각하고,
상기 중앙부의 온도가 상기 서냉점으로부터 변형점으로 될 때까지, 상기 중앙부를 제5 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 시트 글래스를 냉각하고,
상기 중앙부의 온도가 상기 변형점으로부터 상기 변형점－100℃로 될 때까지, 상기 중앙부를 제6 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하고,
상기 서냉로실은, 적어도 2 이상의 공간으로 구획되어 있고, 상기 성형로실과 상기 서냉로실 사이의 격벽, 및 상기 서냉로실에 형성되는 상기 공간을 구획하는 격벽 중 적어도 하나에는, 단열판이 사용되고,
상기 단열판은,
(4)상기 제4 평균 냉각 속도가 상기 제5 평균 냉각 속도 및 상기 제6 평균 냉각 속도보다 빠르고,
(5)상기 제6 평균 냉각 속도가 상기 제5 평균 냉각 속도보다 느려지도록 제어할 수 있는 단열성을 갖는, 글래스 기판의 제조 장치.
상술한 다운 드로우법에 의한 글래스 기판의 제조 방법 및 제조 장치에 따르면, 시트 글래스의 주변의 분위기 온도의 온도를 고정밀도로 관리할 수 있고, 예를 들어, 글래스 기판의 휨 및 변형을 저감하고, 글래스 기판의 품질 요구를 만족하는 글래스 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법의 일부의 흐름도.
도 2는 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에 사용되는 글래스 기판의 제조 장치에 포함되는 용해 장치를 주로 도시하는 모식도.
도 3은 도 2에 도시하는 성형 장치의 개략의 정면도.
도 4는 도 2에 도시하는 성형 장치의 개략의 측면도.
도 5는 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에 사용되는 제어 장치의 제어 블록도.
도 6은 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에서 행하는 온도 제어 공정에서 사용하는 각 온도 프로파일에 있어서의 시트 글래스(SG)의 온도를 나타내는 도면.
도 7은 도 6에 나타내는 표에 있어서의 온도 프로파일의 그래프도.
도 8은 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에서 행하는 온도 제어 공정에 있어서의 냉각 속도 및 온도 구배를 나타내는 도면.
도 9는 본 실시 형태에 따른 온도 제어 공정과 냉각 속도 제어 공정을 대비하여 설명하는 도면.
본 명세서에 있어서의 하기 어구는, 이하와 같이 정한다.
·시트 글래스의 단부(R, L)라 함은, 시트 글래스의 폭 방향의 가장자리로부터 50㎜ 이내의 범위를 말한다.
·시트 글래스의 중앙 영역(CA)이라 함은, 시트 글래스의 단부를 제외한 부분을 말한다.
·시트 글래스의 우측부(CR) 및 좌측부(CL)는, 중앙 영역(CA)의 일부이며, 시트 글래스의 단부와 인접하고, 단부로부터 150㎜의 범위 내의 영역이다.
·시트 글래스의 중앙부(C)라 함은, 시트 글래스의 상기 중앙 영역(CA)으로부터 우측부(CR) 및 좌측부(CL)를 제외한 영역이며, 시트 글래스의 폭 방향의 양측의 가장자리로부터 폭 방향 내측으로 200㎜ 들어간 위치로부터 폭 방향 내측의 부분을 말한다.
·변형점이라 함은, 글래스 점도가 1014.5dPa·초로 될 때의 글래스의 온도를 말한다.
·서냉점이라 함은, 글래스 점도가 1013dPa·초로 될 때의 글래스의 온도를 말한다.
·연화점이라 함은, 글래스 점도가 107.6dPa·초로 될 때의 글래스의 온도를 말한다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 실시 형태의 글래스 기판의 제조 장치(100)를 사용하여 글래스 기판을 제조하는 글래스 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법의 일부의 흐름도이다.
이하, 도 1을 이용하여 글래스 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
글래스 기판은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 용해 공정(ST1)과, 청징 공정(ST2)과, 균질화 공정(ST3)과, 성형 공정(ST4)과, 냉각 공정(ST5)과, 절단 공정(ST6)을 포함하는 다양한 공정을 거쳐 제조된다. 이하, 이들 공정에 대해 설명한다.
용해 공정(ST1)에서는, 글래스 원료를 가열하여 용해하여 용융 글래스로 된다.
청징 공정(ST2)에서는, 용융 글래스를 청징한다. 구체적으로는, 용융 글래스 중에 포함되는 가스 성분을 용융 글래스로부터 방출하거나, 또는, 용융 글래스 중에 포함되는 가스 성분을 용융 글래스 내로 흡수한다.
균질화 공정(ST3)에서는, 용융 글래스를 균질화한다.
성형 공정(ST4)에서는, 다운 드로우법(구체적으로는, 오버플로우 다운 드로우법)에 의해 용융 글래스를 시트 형상의 글래스, 즉 시트 글래스(SG)(도 3, 도 4를 참조)로 성형한다.
냉각 공정(ST5)에서는, 성형 공정(ST4)에서 성형된 시트 글래스(SG)의 서냉을 행한다. 해당 냉각 공정(ST5)에 있어서, 시트 글래스(SG)는, 실온 부근까지 냉각된다.
절단 공정(ST6)에서는, 실온 부근까지 냉각된 시트 글래스(SG)를, 소정의 길이마다 절단하여 절단 시트 글래스(SG1)(도 3을 참조)로 한다. 또한, 절단 공정(ST6)은, 냉각 공정의 직후에 행하지 않아도 된다.
도 2는, 글래스 기판의 제조 장치(100)에 포함되는 용해 장치(200)를 주로 도시하는 모식도이다. 도 3은, 글래스 기판의 제조 장치(100)에 포함되는 성형 장치(300)의 개략의 정면도이다. 도 4는, 성형 장치(300)의 개략의 측면도이다. 이하, 글래스 기판의 제조 장치(100)에 대해 설명한다.
글래스 기판의 제조 장치(100)는, 주로, 용해 장치(200)와, 성형 장치(300)를 갖는다.
용해 장치(200)는, 용해 공정(ST1), 청징 공정(ST2) 및 균질화 공정(ST3)을 행하기 위한 장치이다.
용해 장치(200)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 용해조(201), 청징조(202), 교반조(203), 제1 배관(204) 및 제2 배관(205)을 갖는다.
용해조(201)는, 글래스 원료를 용해하기 위한 조이다. 용해조(201)에서는, 용해 공정(ST1)을 행한다.
청징조(202)는, 용해조(201)에서 용해된 용융 글래스로부터 거품을 제거하기 위한 조이다. 용해조(201)로부터 반송되어 온 용융 글래스를, 청징조(202)에서 더욱 가열함으로써, 용융 글래스 중의 기포의 탈포가 촉진된다. 청징조(202)에서는, 청징 공정(ST2)을 행한다.
교반조(203)는, 스터러(stirrer)에 의해 용융 글래스를 교반한다. 교반조(203)에서는, 균질화 공정(ST3)을 행한다.
성형 장치(300)는, 성형 공정(ST4) 및 냉각 공정(ST5)을 행하기 위한 장치이며, 노벽(301)으로 둘러싸여진 내부 공간인 노실(S1)에 설치되어 있다.
성형 장치(300)는, 도 3이나 도 4에 도시하는 바와 같이, 성형체(310)와, 분위기 구획 부재(320)와, 냉각 롤러(330)와, 냉각 유닛(340)과, 인장 롤러(350a∼350e)와, 히터(360a∼360e)와, 제1∼제5 격벽(355a∼355d)과, 노벽(301)을 갖는다. 이하, 이들의 구성에 대해 설명한다.
또한, 노실(S1)은, 제1 격벽(355a)에 의해 성형로실(S2)과 서냉로실(S3)로 구획되어 있다. 따라서, 성형로실(S2)과 서냉로실(S3)은 인접한 방으로 되어 있다. 성형로실(S2)은, 노벽(301)과 제1 격벽(355a)에 의해 둘러싸여져 있다. 서냉로실(S3)은, 노벽(301)과 제1 격벽(355a)에 의해 둘러싸여져 있다. 성형로실(S2)은, 또한, 분위기 구획 부재(320)에 의해, 상부 성형로실(S2U)과 하부 성형로실(S2B)로 구획되어 있다. 한편, 서냉로실(S3)은, 제2 격벽(355b), 제3 격벽(355c) 및 제4 격벽(355d)에 의해, 제1 서냉실(S3A), 제2 서냉실(S3B), 제3 서냉실(S3C), 제4 서냉실(S3D) 및 제5 서냉실(S3E)로 구획되어 있다.
성형체(310)는, 성형 공정(ST4)을 행하기 위한 장치이며, 성형로실(S2), 보다 상세하게는, 상부 성형로실(S2U)에 설치되어 있다.
성형체(310)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 성형 장치(300)의 상방 부분에 위치하고, 용해 장치(200)로부터 흘러 오는 용융 글래스를, 오버플로우 다운 드로우법에 의해 시트 형상의 글래스 기판[시트 글래스(SG)]으로 성형하는 기능을 갖는다.
성형체(310)의 홈부(312)에 흐른 용융 글래스(MG)는, 해당 홈부(312)의 정상부에 있어서 오버플로우하고, 성형체(310)의 양측면(313)을 따라 유하한다. 그리고, 성형체(310)의 양측면(313)을 따라 유하하는 용융 글래스(MG)는, 성형체(310)의 최하단부(314)에서 합류하여 시트 글래스(SG)로 된다. 시트 글래스(SG)는, 한 쌍의 분위기 구획 부재(320)의 사이의 슬릿 형상의 간극을 통해, 하부 성형로실(S2B)에 공급된다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 분위기 구획 부재(320)는, 성형체(310)의 최하단부(314)의 근방에 배치되는 판 형상의 부재이며, 단열 부재이다.
분위기 구획 부재(320)는, 성형체(310)의 최하단부(314)로부터 유하해 가는 시트 글래스(SG)의 두께 방향의 양측에, 대략 수평으로 되도록 배치되어 있다. 분위기 구획 부재(320)는, 그 상하의 공기를 구획함으로써, 분위기 구획 부재(320)의 상측으로부터 하측으로의 열의 이동을 억제하고 있다.
냉각 롤러(330)는, 분위기 구획 부재(320)의 하방에 위치하는 하부 성형로실(S2B)에 배치되어 있다. 또한, 냉각 롤러(330)는, 시트 글래스(SG)의 두께 방향의 양측에, 또한, 그 폭 방향의 양측의 단부에 대향하도록 배치되어 있다. 냉각 롤러(330)는, 예를 들어, 내부를 지나는 공냉관에 의해 공냉되어 있다. 따라서, 시트 글래스(SG)는, 냉각된 냉각 롤러(330)에 접촉하는 그 두께 방향의 양측 부분 또한 그 폭 방향의 양측의 단부[이하에서는, 해당 부분을 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)(도 4 및 도 7을 참조)라고도 함]가 냉각된다. 이에 의해, 해당 에지부(R, L)의 점도는, 소정값 이상, 구체적으로는, 109.0dPa·초 이상으로 조정된다. 냉각 롤러(330)는, 또한, 냉각 롤러 구동 모터(390)(도 5를 참조)에 의한 구동력이 전달됨으로써, 시트 글래스(SG)를 하방으로 끌어당긴다.
냉각 유닛(340)(도 4 참조)은, 하부 성형로실(S2B)에 배치되어 있다. 냉각 유닛(340)은, 냉각 롤러(330) 및 그 하방을 통과하는 시트 글래스(SG)의 분위기 온도를 냉각한다.
냉각 유닛(340)은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향으로 복수 및 그 유하 방향으로 복수의 냉각원을 갖고 있다. 냉각원의 수는 특별히 한정되지 않지만, 많은 쪽이 고정밀도로 온도 제어를 할 수 있다.
인장 롤러(350a∼350e)는, 냉각 롤러(330)의 하방에 위치하고, 구체적으로는, 서냉로실(S3) 내에, 시트 글래스(SG)의 유하 방향으로 소정의 간격을 갖고 배치된다. 인장 롤러(350a, 350b)는, 제1 서냉로실(S3A)에 배치되고, 인장 롤러(350c)는, 제2 서냉로실(S3B)에 배치되고, 인장 롤러(350d)는, 제3 서냉로실(S3C)에 배치되고, 인장 롤러(350e)는, 제4 서냉로실(S3D)에 배치되어 있다.
인장 롤러(350a∼350e)는, 각각, 시트 글래스(SG)의 두께 방향의 양측에, 또한, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 양측의 단부에 대향하도록 배치된다. 그리고, 인장 롤러(350a∼350e)는, 냉각 롤러(330)에 있어서 에지부(R, L)의 점도가 소정값 이상으로 된 시트 글래스(SG)의 두께 방향의 양측 부분이며 그 폭 방향의 양측의 단부에 접촉하면서 해당 시트 글래스(SG)를 하방으로 끌어당긴다. 인장 롤러(350a∼350e)의 주(周)속도는, 냉각 롤러(330)의 주속도보다도 크다.
히터는, 시트 글래스(SG)의 유하 방향으로 복수, 또한 시트 글래스(SG)의 폭 방향으로 복수 배치된다. 히터(360a∼360e)는, 후술하는 제어 장치(500)에 의해 출력을 제어됨으로써, 인장 롤러(350a∼350e)에 의해 하방으로 견인되는 시트 글래스(SG)의 근방의 분위기 온도를 제어하는(구체적으로는, 승온하는) 온도 제어 장치로서 기능한다.
여기에서는, 인장 롤러(350a∼350e)에 의해 하방으로 견인되는 시트 글래스(SG)의 분위기 온도가, 히터(360a∼360e)에 의해 온도 제어됨으로써[구체적으로는, 시트 글래스(SG)의 주변의 분위기 온도가 제어됨으로써, 시트 글래스(SG)가 온도 제어됨으로써], 시트 글래스(SG)가 점성 영역으로부터 점탄성 영역을 거쳐 탄성 영역으로 추이하는 냉각이 행해진다.
또한, 히터(360a∼360e)의 각각의 근방에는, 시트 글래스(SG)의 각 영역의 분위기 온도를 검출하는 분위기 온도 검출 수단으로서의 복수의 열전대[여기에서는, 열전대 유닛(380)(도 5를 참조)이라고 함]가, 히터(360a∼360e)의 각각에 대응하도록 배치되어 있다. 즉, 열전대는, 시트 글래스(SG)의 유하 방향으로 복수 또한 그 폭 방향으로 복수 배치되어 있다.
이상과 같이, 성형체(310)의 최하단부(314) 이하의 영역에 있어서, 냉각 롤러(330), 냉각 유닛(340), 히터(360a∼360e)에 의해 시트 글래스(SG)가 냉각되어 가는 공정이 냉각 공정(ST5)이다. 따라서, 냉각 공정은, 상부 성형로실(S2B), 제1 서냉로실(S3A), 제2 서냉로실(S3B), 제3 서냉로실(S3C) 및 제4 서냉로실(S3D)에서 행해진다.
절단 장치(400)에서는, 절단 공정(ST6)을 행한다. 본 실시 형태에서는, 절단 장치(400)는, 노실(S1)의 외측 하방에 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 절단 장치(400)는 설치되지 않고, 시트 글래스(SG)를 소정의 형상으로 하여, 예를 들면 롤 형상으로 감아, 다음 공정으로 반송해도 된다.
도 5는, 제어 장치(500)의 제어 블록도이다.
제어 장치(500)는, 노벽(301)의 외부에 설치되어 있다. 제어 장치(500)는, CPU, ROM, RAM, 하드디스크 등으로 구성되고, 글래스 기판의 제조 장치(100)에 포함되는 다양한 기기의 제어를 행하는 제어부로서 기능한다.
제어 장치(500)는, 냉각 유닛(340), 히터(360a∼360e), 냉각 롤러 구동 모터(390), 인장 롤러 구동 모터(391), 절단 장치 구동 모터(392) 등의 제어를 행한다. 제어 장치(500)에 의한 온도 제어에 의해, 이하에서 설명하는 바와 같이, 시트 글래스(SG)의 온도 분포를 소정의 온도 프로파일에 일치시킬 수 있다.
도 6은, 각 온도 프로파일(후술함)에 있어서의 시트 글래스(SG)의 온도의 일례를 나타내는 표를 나타낸다. 도 7은, 도 6의 표에 있어서의 온도 프로파일의 그래프를 나타낸다. 도 8은, 온도 제어 공정(ST11∼ST14)에 있어서의 냉각 속도 및 온도 구배를 나타내는 표를 나타낸다. 도 9는, 후술하는 온도 제어 공정과 냉각 속도 제어 공정을 대비하여 설명하는 도면이다.
냉각 공정(ST5)에서는, 시트 글래스(SG)를 온도 제어하는 온도 제어 공정(ST10)(도 8을 참조)을 행하고 있다. 온도 제어 공정(ST10)은, 성형체(310)의 하부로부터 글래스 변형점의 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의 온도 영역에 있어서 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도 제어를 행하는 공정이다. 구체적으로는, 온도 제어 공정(ST10)에서는, 제어 장치(500)가, 냉각 롤러(330)를 제어함으로써, 시트 글래스(SG)의 온도를 제어한다. 또한, 온도 제어 공정(ST10)에서는, 제어 장치(500)는, 냉각 유닛(340) 및 히터(360a∼360e)를 제어하여 시트 글래스(SG)의 온도를 직접적 혹은 간접적으로 제어한다. 또한, 도 6, 7에 나타내어지는 시트 글래스(SG)의 온도는, 냉각 유닛(340) 및 히터(360a∼360e)에 의해 제어되는 시트 글래스(SG)의 주변의 분위기 온도에 의거하여, 시뮬레이션에 의해 산출된 값이다.
냉각 공정(ST5)에서는, 온도 제어 공정(ST10)을 행함으로써, 시트 글래스(SG)의 온도가 소정의 높이 위치에 있어서 소정의 온도 범위에 들어가도록, 또한, 시트 글래스(SG)의 온도가 그 폭 방향으로 소정의 온도 분포를 갖도록 하고 있다. 즉, 시트 글래스(SG)의 온도는, 그 유하 방향 및 폭 방향에 있어서 제어되고 있다.
온도 제어 공정(ST10)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 글래스 변형점상 온도 제어 공정(ST10a)과, 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)을 갖는다. 이하, 각 온도 제어 공정에 대해 설명한다.
글래스 변형점상 온도 제어 공정(ST10a)은, 성형체(310)의 최하단부(314)로부터, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 위치하는 온도까지의, 시트 글래스(SG)의 온도의 제어를 행하는 공정이며, 제1 온도 제어 공정(ST11)과, 제2 온도 제어 공정(ST12)과, 제3 온도 제어 공정(ST13)을 갖는다. 즉, 성형에 의해 얻어진 직후의 고온의 시트 글래스(SG)는, 글래스 변형점상 온도 제어 공정(ST10a)에 의해, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역 내에 위치하는 온도까지, 온도 제어에 따라 냉각된다. 글래스 변형점의 근방의 온도 영역이라 함은, 글래스 변형점과 글래스 서냉점을 더하여 2로 나눈 온도[(글래스 변형점＋글래스 서냉점)/2]와, 글래스 변형점으로부터 50℃를 뺀 온도(글래스 변형점－50℃) 사이의 영역을 말한다.
제1 온도 제어 공정(ST11)은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 중앙부의 온도가 글래스 연화점 이상인 경우에 행해진다.
제1 온도 제어 공정(ST11)에서는, 온도 프로파일이, 제1 온도 프로파일(TP11)로 되도록 제어하고 있다.
제1 온도 프로파일(TP11)이라 함은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도가 중앙 영역(CA)의 온도보다도 낮아지고, 또한, 에지부(R, L)에 의해 샌드위칭되는 중앙 영역(CA)의 폭 방향의 온도가 균일해지는 온도 프로파일을 말한다. 여기서, 「중앙 영역(CA)의 폭 방향의 온도가 균일해진다」라 함은, 중앙 영역(CA)에 있어서의 폭 방향의 온도차가 －20℃로부터 20℃까지의 범위에 들어가는 것을 의미한다.
제1 온도 제어 공정(ST11)에서는, 예를 들어, 냉각 롤러(330)에 의해 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)를 냉각함으로써, 또한, 냉각 유닛(340)에 의해 시트 글래스(SG)의 분위기 온도를 제어함으로써, 에지부(R, L)의 온도가 중앙 영역(CA)의 온도보다도 소정 온도 낮아지고, 또한, 중앙 영역(CA)의 폭 방향의 온도가 균일해지는 온도 프로파일을 형성·유지하고 있다. 이에 의해, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)의 판 두께를 최대한 균일하게 할 수 있다. 여기서, 상술한 바와 같이, 냉각 유닛(340)은, 폭 방향으로 복수의 냉각원을 갖고 있으므로, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 각각의 온도와 중앙 영역(CA)의 온도를 독립적으로 온도 제어할 수 있다.
제2 온도 제어 공정(ST12)은, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가 글래스 연화점보다 낮은, 즉 글래스 연화점을 하회하고 나서, 중앙부(C)의 온도가 글래스 서냉점의 근방의 온도 영역을 지나 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 위치하는 어느 온도까지의 사이에 행해진다. 글래스 서냉점의 근방의 온도 영역이라 함은, 글래스 서냉점에 100℃를 더한 온도(글래스 서냉점＋100℃)와, 글래스 변형점과 글래스 서냉점을 더하여 2로 나눈 온도[(글래스 변형점＋글래스 서냉점)/2] 사이의 영역을 말한다.
제2 온도 제어 공정(ST12)에서는, 온도 프로파일이, 제2 온도 프로파일(TP20)로 되도록 제어한다.
제2 온도 프로파일(TP20)이라 함은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서의 온도가 중앙부(C)로부터 에지부(R, L)를 향해 낮아지는 온도 프로파일을 말하며, 위로 볼록한 곡선을 그리는 형상을 갖는다. 즉, 제2 온도 제어 공정(ST12)에서는, 폭 방향에 있어서, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가 가장 높고, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도가 가장 낮다. 또한, 제2 온도 프로파일(TP20)에서는, 온도가 폭 방향에 있어서 중앙부(C)로부터 에지부(R, L)를 향해 연속적으로 낮아진다.
제2 온도 프로파일(TP20)에는, 복수의 온도 프로파일[예를 들어, 본 실시 형태에서는, 제2a 온도 프로파일(TP21), 제2b 온도 프로파일(TP22)]이 포함된다. 제2a 온도 프로파일(TP21) 및 제2b 온도 프로파일(TP22)은, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 상류측으로부터 하류측을 향해 순서대로 위치한다.
제2 온도 프로파일(TP20)은, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 하류측을 향함에 따라[즉, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)의 온도가 글래스 연화점을 하회하고 나서, 시트 글래스(SG)의 온도가 글래스 변형점의 근방의 온도 영역을 향함에 따라], 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서, 에지부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도와의 온도차의 절대값(여기에서는, 온도차 절대값이라고 함)이 작아진다. 따라서, 제2b 온도 프로파일(TP22)의 온도차 절대값의 쪽이, 제2a 온도 프로파일(TP21)의 온도차 절대값보다도 작다.
여기서, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 하류측을 향함에 따라, 온도차 절대값이 작아진다고 하는 것은, 바꿔 말하면, 제2 온도 프로파일(TP20)은, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 하류측을 향함에 따라, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도 구배가 작아진다고 하는 것이다. 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도 구배라 함은, 도 7에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 중앙부(C)의 온도로부터 에지부(R)의 온도를 뺀 값을, 시트 글래스(SG)의 폭(W)을 2로 나눈 값으로, 제산한 것의 절대값(여기에서는, 제1 구배 절대값이라고 함), 또는, 중앙부(C)의 온도로부터 에지부(L)의 온도를 뺀 값을, 시트 글래스(SG)의 폭(W)을 2로 나눈 값으로, 제산한 것의 절대값(여기에서는, 제2 구배 절대값이라고 함)이다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도 구배라 함은, 제1 구배 절대값과 제2 구배 절대값과의 평균값을 의미하는 것으로 한다.
제2 온도 제어 공정(ST12)에서는, 제2a 온도 프로파일(TP21)의 온도 구배(TG21), 제2b 온도 프로파일(TP22)의 온도 구배(TG22)의 순으로 크다.
제2 온도 제어 공정(ST12)에서는, 히터를 제어함으로써, 온도 프로파일이 제2 온도 프로파일(TP20)로 되도록 하고 있다.
구체적으로는, 히터(360a)를 제어함으로써, 제2a 온도 프로파일(TP21)을 형성하고, 히터(360b)를 제어함으로써, 제2b 온도 프로파일(TP22)을 형성하고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 에지부(R, L), 우측부(CR), 좌측부(CL), 중앙부(C)의 5점의 온도의 근사 곡선이, 제2 온도 프로파일(TP20)로 되도록 하고 있다.
또한, 제2 온도 제어 공정(ST12)에서는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 냉각 속도가 가장 빨라지도록, 히터를 제어하고 있다. 즉, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서 에지부(R, L)의 온도의 냉각 속도보다도 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 빨라지도록, 히터를 제어하고 있다. 이에 의해, 제2a 온도 프로파일(TP21) 및 제2b 온도 프로파일(TP22)을 형성할 수 있다.
제3 온도 제어 공정(ST13)은, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 들어가 있는 사이에 행해진다.
제3 온도 제어 공정(ST13)에서는, 온도 프로파일이 제3 온도 프로파일(TP31)로 되도록 제어한다.
제3 온도 프로파일(TP31)이라 함은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가 균일해지는 온도 프로파일을 말한다. 바꿔 말하면, 제3 온도 프로파일(TP31)이라 함은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서, 온도의 에지부(R, L)와 중앙부(C)의 온도 구배가 없어지는(온도 구배가 0에 근접하는) 온도 프로파일을 말한다.
여기서, 「균일해진다」, 「온도 구배가 없어진다」라 함은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 온도로부터 에지부(R, L)의 온도를 뺀 값(온도차)이, －20℃로부터 20℃까지의 범위에 들어가는 것을 말한다.
제3 온도 제어 공정(ST13)에서는, 히터를 제어함으로써, 온도 프로파일이 제3 온도 프로파일(TP31)로 되도록 하고 있다. 여기에서는, 냉각 공정(ST5)에 있어서의 온도차 절대값이 가장 작아지도록 히터(360c)를 제어하고 있다.
또한, 제3 온도 제어 공정(ST13)에서는, 제2 온도 제어 공정(ST12)과 마찬가지로, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 가장 빨라지도록, 히터(360c)를 제어하고 있다. 즉, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도의 냉각 속도보다도 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 빨라지도록, 히터(360c)를 제어하고 있다.
변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)은, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역을 하회하고 나서, 글래스 변형점으로부터 200℃를 뺀 온도까지의 사이에 있을 때에 행해진다.
변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)에서는, 온도 프로파일이 제4 온도 프로파일(TP40)로 되도록 제어한다.
제4 온도 프로파일(TP40)이라 함은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서의 온도가 에지부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향해 낮아지는 온도 프로파일을 말하며, 아래로 볼록한 곡선을 그리는 형상을 갖는다. 즉, 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)에서는, 폭 방향에 있어서, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도가 가장 높고, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가 가장 낮다.
제4 온도 프로파일(TP40)에는, 복수의 온도 프로파일[구체적으로는, 본 실시 형태에서는, 제4a 온도 프로파일(TP41) 및 제4b 온도 프로파일(TP42)]이 포함된다. 제4a 온도 프로파일(TP41) 및 제4b 온도 프로파일(TP42)은, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 상류측으로부터 하류측에 걸쳐 순서대로 위치한다.
제4 온도 프로파일(TP40)은, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 하류측을 향함에 따라[즉, 시트 글래스(SG)의 온도가, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역을 하회하고 나서, 글래스 변형점으로부터 200℃를 뺀 온도 영역을 향함에 따라], 온도차 절대값이 커진다. 따라서, 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)에 있어서는, 제4a 온도 프로파일(TP41)에 있어서의 온도차 절대값은, 제4b 온도 프로파일(TP42)에 있어서의 온도차 절대값보다도 작다.
여기서, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 하류측을 향함에 따라, 온도차 절대값이 커진다고 하는 것은, 바꿔 말하면, 제4 온도 프로파일(TP40)은, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 하류측을 향함에 따라, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도와 중앙부(C)의 온도의 온도 구배가 커진다고 하는 것이다.
따라서, 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)에서는, 온도 구배의 크기는, 큰 순서대로, 제4b 온도 프로파일(TP42)의 온도 구배(TG42), 제4a 온도 프로파일(TP41)의 온도 구배(TG41)로 된다.
변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)에서는, 히터를 제어함으로써, 온도 프로파일이 제4 온도 프로파일(TP40)로 되도록 하고 있다.
구체적으로는, 제4a 온도 프로파일(TP41)로 되도록, 히터(360d)를 제어하고, 제4b 온도 프로파일(TP42)로 되도록, 히터(360e)를 제어하고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 에지부(R, L), 우측부(CR), 좌측부(CL), 중앙부(C)의 5점의 온도의 근사 곡선이, 제4 온도 프로파일(TP40)로 되도록 하고 있다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)에서는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 가장 빨라지도록, 히터를 제어하고 있다. 즉, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도의 냉각 속도보다도 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가 빨라지도록, 히터를 제어하고 있다.
또한, 제2 온도 제어 공정(ST12), 제3 온도 제어 공정(ST13) 및 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)에서는, 열전대 유닛(380)에 의해 검출되는 분위기 온도에 의거하여 각 히터(360a∼360e)의 출력을 제어함으로써, 시트 글래스(SG)의 온도 분포가 각각의 공정에 있어서의 온도 프로파일로 되도록 하고 있다.
또한, 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)이 실시된 시트 글래스(SG)는, 절단 장치(400)에 이를 때까지, 제5 서냉실(S3E)에서 냉각된다. 제5 서냉실(S3E)은, 노벽(301)과 제5 격벽(355e)에 의해 둘러싸여져 있다. 제5 서냉실(S3E)에 있어서의 시트 글래스(SG)의 온도 영역은, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가 (글래스 변형점－200℃)의 온도 미만으로 되어 있고, 시트 글래스(SG)의 온도는, 시트 글래스(SG)의 판 두께 편차, 휨에 영향을 미치지 않는 온도로 냉각되어 있으므로, 급냉에 의한 1차 변형에서 시트 글래스가 깨지지 않는 범위 내에서, 실온까지 급냉할 수 있다. 이로 인해, 제4 서냉실(S3D)과 제5 서냉실(S3E)의 온도 격차는 크다.
이와 같이, 성형체(310)의 최하단부(314)를 용융 글래스(MG)가 유하하여 생긴 시트 글래스(SG)는, 하부 성형 공간(S2B), 제1∼제4 서냉로실(S3A∼S3D)에 있어서, 정밀도가 높은 온도 분포의 제어가 행해진 후, 제5 서냉로실(S3E)에서, 실온까지 급속하게 냉각된다. 이러한 점으로부터, 시트 글래스(SG)의 온도 분포의 제어를 필요로 하는 하부 성형 공간(S2B) 및 제1∼제4 서냉로실(S3A∼S3D)은, 상부 공간이라고 하고, 시트 글래스(SG)의 온도 분포의 제어를 필요로 하지 않는 제5 서냉로실(S3E)은, 하부 공간이라고도 한다.
본 실시 형태의 서냉 공정에서는, 상술한 온도 제어 공정 이외에, 이하에 설명하는 바와 같은 시트 글래스(SG)의 흐르는 방향을 따라 냉각 속도를 제어하고 있다. 이 냉각 속도의 제어에 의해, 시트 글래스(SG)는, 휨 및 변형 등의 글래스 기판의 품질 요구를 만족하는 글래스 기판을 제공할 수 있다.
예를 들어, 냉각 공정(ST5)은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가, 서냉점으로 될 때까지, 제1 평균 냉각 속도로 중앙부(C)를 냉각하는 제1 냉각 속도 제어 공정과, 중앙부(C)의 온도가, 서냉점으로부터 변형점－50℃로 될 때까지, 제2 평균 냉각 속도로 중앙부(C)를 냉각하는 제2 냉각 속도 제어 공정과, 중앙부의 온도가, 변형점－50℃로부터 변형점－200℃로 될 때까지, 제3 평균 냉각 속도로 중앙부(C)를 냉각하는 제3 냉각 속도 제어 공정을 포함한다.
제1 평균 냉각 속도는, 생산성을 유지하기 위해, 5.0℃/초 이상 또한 50.0℃/초 이하이다. 제1 평균 냉각 속도는, 제2 평균 냉각 공정 및 제3 평균 냉각 공정에 있어서 고정밀도로 시트 글래스의 폭 방향의 온도 제어를 행하기 위해, 제2 평균 냉각 속도 및 제3 평균 냉각 속도보다도 빠르다. 또한 제3 평균 냉각 속도는, 제2 평균 냉각 속도보다도 빠른 것이 바람직하다. 이와 같이 냉각된 시트 글래스는, 예를 들어, 열수축은 100ppm 이하로 되고, 변형의 리터데이션값은 1.0㎚ 이하로 된다.
이때, 제2 평균 냉각 속도를 0.5℃/초∼5.5℃/초, 제3 평균 냉각 속도를 1.5℃/초∼7.0℃/초로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제3 냉각 속도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부로부터 중앙부(C)를 향해 낮아지도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 더욱 열수축을 작게 하고자 하는 경우에는, 이하의 냉각 속도 제어를 행한다.
냉각 공정은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 중앙부(C)의 온도가 서냉점으로 될 때까지, 중앙부(C)를 제4 평균 냉각 속도로 냉각하는 제4 냉각 속도 제어 공정과, 중앙부(C)의 온도가 서냉점으로부터 변형점으로 될 때까지, 중앙부(C)를 제5 평균 냉각 속도로 냉각하는 제5 냉각 속도 제어 공정과, 중앙부(C)의 온도가 변형점으로부터 (변형점－100℃)로 될 때까지, 중앙부(C)를 제6 평균 냉각 속도로 냉각하는 제6 냉각 공정을 포함한다.
이때, 제4 평균 냉각 속도는, 제5 평균 냉각 속도 및 상기 제6 평균 냉각 속도보다 빠르고, 또한 제6 평균 냉각 속도는, 제5 평균 냉각 속도보다 느려지도록 제어한다.
이때, 제4 평균 냉각 속도를 5.0∼50.0℃/초, 제5 평균 냉각 속도를 0.8∼5.0℃/초, 제6 평균 냉각 속도를 0.5∼4.0℃/초로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 평균 냉각 속도와 제3 평균 냉각 속도의 속도비(제3 평균 냉각 속도/제2 평균 냉각 속도)가, 0.2 이상 1 미만인 것이, 생산성을 유지하면서 열수축을 작게 한다고 하는 관점에서 바람직하다.
상술한 바와 같은 시트 글래스(SG)의 냉각 속도의 제어, 바람직하게는 온도 분포의 제어를 더 행함으로써, 시트 글래스(SG), 나아가서는 시트 글래스(SG)로부터 만들어지는 글래스 기판의 판 두께 편차, 휨, 변형, 열수축을, 후술하는 바와 같이 저감할 수 있다.
이러한 시트 글래스(SG)의 냉각 속도의 제어와, 바람직하게는 온도 분포의 제어를 더 실현하기 위해서는, 하부 성형로실(S2B), 제1 서냉로실(S3A)∼제4 서냉로실(S3D)의 시트 글래스(SG)의 주변의 분위기 온도가 제어되고 있는 것이 필요하다. 하부 성형로실(S2B), 제1 서냉로실(S3A)∼제4 서냉로실(S3D)의 분위기 온도는, 시트 글래스(SG)의 유하 방향의 하류측일수록 저하되므로, 상류측으로부터, 분위기 구획 부재(320) 혹은 격벽(355a∼355e)을 타고 열이 하류측의 공간으로 이동하는 것을 막아야 한다. 이로 인해, 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355e)에는, 단열성을 갖는 단열판이 설치되어 있다. 이때 단열판의 열저항을 0.07㎡·K/W 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 하부 성형로실(S2B)이나 서냉로실(S3) 내의 구획된 각 실의 사이에서 발생하는 열이동을 억제할 수 있고, 시트 글래스(SG)의 냉각 속도의 제어 이외에, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도 분포의 제어를 고정밀도로 할 수 있다. 이에 의해, 글래스 기판의 판 두께 편차, 휨, 변형을 저감할 수 있다. 또한, 글래스 기판의 열수축도 저감할 수 있다. 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355e)에 사용되는 단열판으로서, 알루미나 파이버를 굳힌 알루미나 파이버 보드 등이 적합하게 사용된다.
또한, 분위기 구획 부재(320)의 열저항은, 0.2㎡·K/W 이상이 바람직하고, 0.4㎡·K/W 이상이 보다 바람직하고, 0.6㎡·K/W 이상이 보다 더 바람직하다. 격벽(355a∼355e)의 열저항은, 0.07㎡·K/W 이상이며, 0.15㎡·K/W 이상이 바람직하고, 0.5㎡·K/W 이상이 보다 바람직하다. 또한, 단열판의 열저항의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 높은 열저항을 달성하기 위해 단열판의 두께가 두꺼워지는 것을 억제한다고 하는 관점에서는, 열저항은, 2㎡·K/W 이하인 것이 바람직하다.
특히, LTPS(Low Temperature Poly Silicon)·TFT(Thin Film Transistor)나 산화물 반도체를 표면에 형성하는 글래스 기판에는, 열수축이 작은 것이 요구되고 있다. 이로 인해, 열수축율이 작은 글래스 기판, 예를 들어, 열수축율이 75ppm 이하인 글래스 기판을 제조하기 위해서는, 온도 제어 공정(ST10)에서는, 예를 들면 글래스 서냉점＋100℃로부터 글래스 변형점－200℃까지의 영역에 있어서 비교적 천천히 냉각하고, 이 영역보다 하류측에서, 온도 제어 공정(ST10) 이후에서는, 급속하게 냉각하는 것이 바람직하다. 따라서, 시트 글래스(SG)의 온도 분포의 제어를 필요로 하는 상부 공간과, 시트 글래스(SG)의 온도 분포의 제어를 필요로 하지 않고, 급속 냉각이 바람직한 하부 공간 사이를 구획하는 제5 격벽(355e)은, 다른 격벽에 비해 온도의 단차가 크다. 이로 인해 제5 격벽(355e)에서는, 다른 격벽에 대해 열이동의 억제가 보다 중요하다. 이 점으로부터, 제5 격벽(355e)의 열저항은 0.5㎡·K/W 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.5㎡·K/W 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 열저항의 상한은 3㎡·K/W인 것이 바람직하다. 이에 의해, 상부 공간으로부터 하부 공간으로의 열이동을 한층 더 억제할 수 있다. 이로 인해, 시트 글래스(SG)의 온도 분포를 고정밀도로 제어할 수 있다. 이에 의해, 서냉로가 거대화되는 것을 억제하면서, 글래스 기판의 휨, 변형, 열수축을 보다 저감한 글래스 기판을 안정적으로 생산할 수 있다. 제5 격벽(355e)에는, 제1∼제4 격벽(355a∼355d)과 달리, 열전도율이 작은 재료를 사용할 수 있다. 또한, 제5 격벽(355e)에는, 분위기 구획 부재(320) 혹은 격벽(355a∼355d)과 동일한 재질이지만, 격벽(355a∼355d)에 비해 판 두께를 두껍게 하여 열저항을 크게 한 단열판을 사용할 수도 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 열수축율이 75ppm 이하인 글래스 기판을 안정적으로 제조할 수도 있다. 여기서, 열수축율이라 함은, 승강온 속도가 10℃/분, 550℃로 2시간 유지의 열처리가 실시된 후의 글래스 기판의 수축량을 이용하여, 이하의 식에 의해 구해지는 값을 말한다.
열수축율(ppm)＝{열처리 후의 글래스 기판의 수축량/열처리 전의 글래스 기판의 길이}×106
글래스 기판의 휨값은, 0.15㎜ 이하이다. 글래스 기판의 복굴절율의 크기를 측정한 경우의 최대 복굴절량은, 1.0㎚ 이하, 보다 바람직하게는 0.6㎚ 이하이다.
글래스 기판의 중앙 영역(CA)에 있어서, 폭 방향으로 5㎜의 간격으로 판 두께 편차를 측정한 경우, 글래스 기판의 판 두께 편차는, 10㎛∼15㎛이다.
(특징)
본 실시 형태에서는, 제1∼제3 냉각 속도 제어 공정을 포함하고, 이때, 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355e)에 사용하는 단열판은, 제1 평균 냉각 속도가, 5.0℃/초 이상 또한 50.0℃/초 이하로 되고, 제1 평균 냉각 속도가, 제2 평균 냉각 속도 및 상기 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고, 또한, 이 서냉에 의해 시트 글래스(SG)가 100ppm 이하의 열수축율을 갖고, 변형의 리터데이션값이 1.0㎚ 이하의 값을 갖도록 제어할 수 있는 단열성을 갖는다. 이로 인해, 판 두께 편차, 휨, 변형을 저감하여, 글래스 기판의 품질 요구를 만족시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제4∼제6 냉각 속도 제어 공정을 포함하고, 이때, 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355e)에 사용하는 단열판은, 제4 평균 냉각 속도는, 제5 평균 냉각 속도 및 제6 평균 냉각 속도보다 빠르고, 제6 평균 냉각 속도는, 제5 평균 냉각 속도보다 느려지도록 제어할 수 있는 단열성을 갖는다. 이로 인해, 판 두께 편차, 휨, 변형 이외에, 열수축을 저감하여, 글래스 기판의 품질 요구를 만족시킬 수 있다.
이러한 단열판의 열저항을 0.07㎡·K/W 이상으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 제1∼제5 격벽(355a∼355e)의 열저항은 모두 0.07㎡·K/W 이상인 단열판이 사용되지만, 성형로실(S2)과 서냉로실(S3) 사이의 제1 격벽(355a), 및, 서냉로실(S3)에 설치되는 제2∼제5 격벽(355b∼355e) 중 적어도 하나의 열저항은 0.07㎡·K/W 이상이면 된다. 이에 의해, 어느 격벽에 있어서도 그 열저항에 제한을 부여하지 않아, 열저항이 0.07㎡·K/W 미만인 경우에 비해, 시트 글래스(SG)의 온도 제어를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 냉각 공정(ST5)에 있어서, 글래스 변형점상 온도 제어 공정(ST10a)을 행하고 있다. 글래스 변형점상 온도 제어 공정(ST10a)은, 제1 온도 제어 공정(ST11)과, 제2 온도 제어 공정(ST12)을 포함한다.
여기서, 일반적으로, 성형체를 이격한 시트 글래스는, 자신의 표면 장력에 의해 수축하려고 한다. 또한, 시트 글래스의 평탄도가 악화되는 것이 우려된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가 글래스 연화점 이상인 온도 영역에 있어서, 제1 온도 제어 공정(ST11)에 있어서, 성형체(310)의 바로 아래에 배치되는 냉각 롤러(330)에 의해 시트 글래스(SG)를 하방으로 끌어당기면서, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)를 급냉하고 있다. 이에 의해, 최대한 빨리 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 점도를 높일 수 있고(구체적으로는, 점도를 109.0dPa·초 이상으로 할 수 있고), 표면 장력에 의한 시트 글래스(SG)의 수축을 억제할 수 있다. 여기서, 시트 글래스(SG)가 폭 방향으로 수축하면, 수축한 양측의 단부의 판 두께가 커지고, 시트 글래스 중앙의 두께가 균일한 부분의 폭이 좁아진다. 따라서, 제1 온도 제어 공정(ST11)에 있어서 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)의 온도를 중앙 영역(CA)의 온도보다 낮게 함으로써, 시트 글래스(SG), 나아가서는, 글래스 기판의 제품으로서 유효한 폭이 수축하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 온도 제어 공정(ST11)에서는, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)의 온도를 균일하게 함으로써, 중앙 영역(CA)의 점도가 균일해진다. 이에 의해, 시트 글래스(SG)의 판 두께를 균일화할 수 있다.
또한, 일반적으로, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 있어서 시트 글래스의 폭 방향에 있어서의 온도차가 있으면, 변형(잔류 응력)이 발생하기 쉽다고 일컬어지고 있다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 제3 온도 제어 공정(ST13)을 행함으로써, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 에지부(R, L)와 중앙부(C)의 온도 구배가 없어지도록, 분위기 온도를 제어하고 있다. 즉, 제3 온도 제어 공정(ST13)에서는, 냉각 공정(ST5)에 있어서의 온도차 절대값이 가장 작아지도록 하고 있다. 시트 글래스(SG)는, 글래스 변형점에 있어서 온도차를 갖고 있으면, 상온까지 냉각된 후에 변형이 발생한다. 즉, 제3 온도 제어 공정(ST13)에 있어서, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역을 향해, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 에지부(R, L)와 중앙부(C)의 온도 구배를 작게 함으로써, 시트 글래스(SG)의 변형을 저감할 수 있다. 에지부(R, L)와 중앙부(C) 사이의 온도차는, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도로부터 에지부(R, L)의 온도를 뺀 값이, －20℃로부터 20℃까지의 범위에 들어가는 것이 바람직하다.
이에 의해, 시트 글래스(SG), 나아가서는, 글래스 기판의 변형(잔류 응력)을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서의 온도가 중앙부(C)로부터 에지부(R, L)를 향해 낮아지는 제2 온도 프로파일(TP20)로부터, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가 균일해지는 제3 온도 프로파일(TP31)로 되도록 하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)의 온도가 글래스 연화점보다 낮은 온도 영역에 있어서, 제2 온도 제어 공정(ST12) 및 제3 온도 제어 공정(ST13)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서, 중앙부(C)의 온도의 냉각 속도가, 에지부(R, L)의 온도의 냉각 속도보다도 빨라지도록 하고 있다.
이에 의해, 제2 온도 제어 공정(ST12) 및 제3 온도 제어 공정(ST13)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 체적 수축량은, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향함에 따라 커지므로, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)에는 인장 응력이 작용한다. 특히, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)에는, 시트 글래스(SG)의 유하 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용한다. 또한, 시트 글래스(SG)의 폭 방향으로 작용하는 인장 응력보다도, 시트 글래스(SG)의 유하 방향으로 작용하는 인장 응력 쪽이 큰 것이 바람직하다. 인장 응력에 의해, 시트 글래스(SG)의 평탄도를 유지하면서 냉각할 수 있으므로, 시트 글래스(SG), 나아가서는, 글래스 기판의 휨을 보다 저감할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)에 있어서도, 항상 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)에 인장 응력이 작용하도록 하고 있다. 또한, 제1 온도 제어 공정(ST11)에 있어서도, 냉각 롤러(330)에 의해 신속하게 해당 에지부(R, L)의 점도를 소정값 이상으로 함으로써, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)에 인장 응력을 작용시키고 있다.
따라서, 본 실시 형태의 냉각 공정(ST5)에서는, 냉각 롤러(330)나 인장 롤러(350a∼350e)에 의해 시트 글래스(SG)에 폭 방향 및 유하 방향의 인장 응력을 작용시킬 뿐만 아니라, 온도 제어를 행함으로써도 시트 글래스(SG)[특히 중앙부(C)]에 폭 방향 및 유하 방향의 인장 응력을 작용시키고 있다. 따라서, 시트 글래스(SG), 나아가서는, 글래스 기판의 휨을 저감할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역보다 낮은 온도 영역에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가 에지부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향해 낮아지도록 하는 변형점 하방 온도 제어 공정(ST14)이 행해진다. 이에 의해, 시트 글래스(SG)의 체적 수축량은, 시트 글래스(SG)의 에지부(R, L)로부터 중앙부(C)를 향함에 따라 커진다. 그로 인해, 시트 글래스(SG)의 중앙부(C)에는, 시트 글래스(SG)의 유하 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용한다. 따라서, 인장 응력에 의해, 시트 글래스(SG)의 평탄도를 유지하면서 냉각할 수 있으므로, 시트 글래스(SG)의 휨을 저감할 수 있다.
(글래스 조성)
본 실시 형태에서 제조되는 글래스 기판의 글래스 조성은, 이하의 글래스 조성이 예시된다.
이하의 글래스 기판은, 플랫 패널 디스플레이용 글래스 기판인 SiO2 50∼70질량％, Al2O3 5∼25질량％, B2O3 0∼15질량％, MgO 0∼10질량％, CaO 0∼20질량％, SrO 0∼20질량％, BaO 0∼10질량％, ZrO2 0∼10질량％를 함유하는 글래스 기판.
Li2O, Na2O 및 K2O 등의 알칼리 금속 산화물은, 글래스로부터 용출되어 TFT 특성을 열화시킬 우려가 있으므로, TFT를 탑재하는 디스플레이용(예를 들어, 액정 디스플레이용) 글래스 기판으로서 적용하는 경우에는, 상기 알칼리 금속 산화물은 실질적으로 포함하지 않는 무알칼리 글래스인 것이 바람직하다. 그러나, 글래스 중에 상기 성분을 굳이 특정량 함유시킨 알칼리 미량 함유 글래스는, TFT 특성의 열화를 억제하면서, 용해조의 파손 등도 억제할 수 있다. 따라서, 알칼리 미량 함유 글래스에는, Li2O, Na2O 및 K2O가 0.05∼2.0질량％ 함유하는 것이 바람직하고, 0.2∼0.5질량％ 함유하는 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 글래스 기판은, 플랫 패널 디스플레이용 글래스 기판에 적합하게 사용된다. 또한, 글래스 기판은, 특히 열수축율이 작은 것이 요구되는, LTPS·TFT나 산화물 반도체를 형성하고 고온 처리를 행하는 글래스 기판에도 사용할 수 있다. 또한, 표시 장치 등의 커버 글래스, 자기 디스크용 글래스 기판, 태양 전지용 글래스 기판 등에 사용할 수도 있다.
[실험예]
(제1 실시예)
본 실시 형태의 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355d)의 효과를 조사하기 위해, 도 3, 4에 도시하는 성형 장치(300)를 사용하여 시트 글래스(SG)를 제작하여 글래스 기판을 제조하였다. 구체적으로는, 용해조(201)에 있어서 글래스 원료를 용해하여 용융 글래스(MG)로 하였다. 그리고, 용융 글래스(MG)를 백금 합금제의 배관을 개재하여 청징조(202)로 반송하고, 용융 글래스(MG)를 백금 합금제의 청징조(202)에서 청징을 행하였다. 다음으로, 청징 후의 용융 글래스(MG)를 교반조(203)에서 교반한 후, 성형체(310)에 용융 글래스(MG)를 공급하고, 오버플로우 다운 드로우법에 의해 시트 글래스(SG)를 성형하였다. 시트 글래스(SG)를 온도 제어를 행하면서 냉각하고, 그 후, 시트 글래스(SG)를 절단하고, 두께가 0.7㎜, 사이즈가 2200㎜×2500㎜인 플랫 패널 디스플레이용 글래스 기판을 제조하였다. 이때, 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355d), 나아가서는, 제5 격벽(355e)의 열저항을 0.15㎡·K/W로 하였다.
사용한 글래스의 조성은 이하와 같다.
SiO2 60질량％, Al2O3 19.5질량％, B2O3 10질량％, CaO 5.3질량％, SrO 5질량％, SnO2 0.2질량％.
제1 실시예에 있어서 제조한 글래스 기판의 변형점은 713℃였다.
(제2 실시예)
제1 실시예와 마찬가지의 방법으로 시트 글래스(SG)를 제작하여 글래스 기판을 제조하였다. 제1 실시예와 다른 점은 글래스 조성만이다. 제2 실시예에 있어서의 글래스 조성은, 이하와 같다.
SiO2 61.5질량％, Al2O3 20질량％, B2O3 8.4질량％, CaO 10질량％, SnO2 0.1질량％.
제2 실시예에 있어서 제조한 글래스 기판의 변형점은 715℃였다.
(제3 실시예)
제1 실시예와 마찬가지의 방법으로 시트 글래스(SG)를 제작하여 글래스 기판을 제조하였다. 제1 실시예와 다른 점은 글래스 조성만이다. 제3 실시예에 있어서의 글래스 조성은, 이하와 같다.
SiO2 61.2질량％, Al2O3 19.5질량％, B2O3 9.0질량％, K2O 0.19질량％, CaO 10질량％, Fe2O3 0.01질량％, SnO2 0.1질량％.
제3 실시예에 있어서 제조한 글래스 기판의 변형점은 699℃였다.
(제4∼제6 실시예)
제3 실시예와 마찬가지의 방법으로 시트 글래스(SG)를 제작하여 글래스 기판을 제조하였다. 제3 실시예와 다른 점은 격벽(355a∼355e)의 열저항을, 0.3㎡·K/W(제4 실시예), 0.6㎡·K/W(제5 실시예), 1.2㎡·K/W(제6 실시예)로 한 것뿐이다.
(제1 비교예)
제1 실시예와 마찬가지의 글래스 조성의 글래스를 사용하여, 시트 글래스(SG)를 제작하여 글래스 기판을 제조하였다. 비교예에 있어서의 글래스 기판의 제조 방법에서는, 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355d), 나아가서는, 제5 격벽(355e)의 열저항이 제1 실시예와 다르고, 그 밖은 제1 실시예와 마찬가지이다. 비교예에서는, 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355d), 나아가서는, 제5 격벽(355e)의 열저항을 0.05㎡·K/W로 하였다.
(제2 비교예)
제3 실시예와 마찬가지의 글래스 조성의 글래스를 사용하여, 시트 글래스(SG)를 제작하여 글래스 기판을 제조하였다. 비교예에 있어서의 글래스 기판의 제조 방법에서는, 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355e)의 열저항이 제3 실시예와 다르고, 그 밖은 제3 실시예와 마찬가지이다. 비교예에서는, 분위기 구획 부재(320) 및 격벽(355a∼355e)의 열저항을 0.05㎡·K/W로 하였다.
(냉각 속도)
제1∼제6 실시예에서는, 제1 평균 냉각 속도는, 5.0℃/초 이상 또한 50.0℃/초 이하로 되고, 제1 평균 냉각 속도는, 제2 평균 냉각 속도 및 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고, 또한, 이 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 100ppm 이하의 열수축율을 갖고, 변형의 리터데이션값이 1.0㎚ 이하의 값이었다.
제1∼제2 비교예에서는, 제1 평균 냉각 속도는, 5.0℃/초 이상 또한 50.0℃/초 이하로 되고, 또한, 제1 평균 냉각 속도는, 제2 평균 냉각 속도 및 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고, 또한, 이 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 100ppm 이하의 열수축율을 갖고, 또한, 변형의 리터데이션값이 1.0㎚ 이하의 값인 조건을 만족시키지 않았다.
(변형 측정)
제1∼제6 실시예 및 제1∼제2 비교예에서 제조된 글래스 기판의 성능 평가로서, 변형의 지표로 되는 글래스 기판의 복굴절율에 기인하는 리터데이션값을 측정하였다. 리터데이션값의 측정에는, 유니옵트사제의 복굴절율 측정기 ABR-10A를 사용하였다. 리터데이션값은, 제1∼제4 실시예의 측정값은 모두 0.6㎚ 이하이며, 제5 실시예의 측정값은 0.5㎚ 이하이며, 제6 실시예의 측정값은 0.4㎚ 이하이며, 변형이 허용되는 값의 범위였다. 한편, 제1∼제2 비교예는 측정값은 1.0㎚를 초과하고 있고, 변형이 허용되는 값의 범위 밖이었다.
(휨 측정)
또한, 제1∼제6 실시예 및 제1∼제2 비교예에서 제조된 글래스 기판의 성능 평가로서, 글래스 기판의 휨을 측정하였다.
글래스 기판의 휨의 측정은, 이하의 방법으로 행하였다.
글래스 기판의 유효 영역으로부터 제1 세대∼제2 세대의 크기의 8매의 작은 판을 잘라내고, 작은 판을 글래스 정반에 두었다. 그리고, 각 작은 판과 글래스 정반의 간극을, 복수 개소(본 실시 형태에서는, 코너 4개소와, 장변의 중앙부 2개소와, 단변의 중앙부 2개소)에 있어서 간극 게이지를 이용하여 측정함으로써 휨을 측정하였다.
제1∼제6 실시예의 휨의 측정값은 모두 0.15㎜ 이하이며, 휨이 허용되는 값의 범위였지만, 제1∼제2 비교예의 휨의 측정값은 0.25㎜를 초과하고 있고, 휨이 허용되는 값의 범위 밖이었다.
(열수축 측정)
제1∼제6 실시예에서 제조된 글래스 기판의 성능 평가로서, 글래스 기판의 열수축율을 측정하였다. 열수축율은, 승강온 속도가 10℃/분, 550℃에서 2시간 유지의 열처리가 실시된 후의 글래스 기판의 수축량을 이용하여, 이하의 식에 의해 구하였다.
열수축율(ppm)＝{열처리 후의 글래스 기판의 수축량/열처리 전의 글래스 기판의 길이}×106
제1∼제6 실시예의 열수축율은 모두, 50ppm 이하였다.
이것으로부터, 본 실시 형태의 효과는 명확하다.
이상, 본 발명의 글래스 기판의 제조 방법에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 다양한 개량이나 변경해도 되는 것은 물론이다.
100 : 글래스 기판의 제조 장치
310 : 성형체
313 : 성형체의 하부
320 : 분위기 구획 부재
355a∼355e : 격벽
C : 시트 글래스의 중앙부
R, L : 시트 글래스의 에지부(폭 방향의 단부)
ST10a : 글래스 변형점상 온도 제어 공정
ST11 : 제1 온도 제어 공정
ST12 : 제2 온도 제어 공정
ST13 : 제3 온도 제어 공정

Claims (10)

  1. 글래스 기판의 제조 방법으로서,
    성형로실에 설치된 성형체를 사용하여 다운 드로우법에 의해 용융 글래스로부터 시트 글래스를 성형하는 성형 공정과,
    상기 성형로실과 인접한 서냉로실 내를 상기 시트 글래스가 흐를 때, 상기 시트 글래스의 흐름 방향의 냉각 속도 및 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 분포를 제어하면서, 상기 시트 글래스의 양측의 단부와 상기 단부보다도 시트 글래스의 폭 방향의 중심에 가까운 중앙부를 포함하는 상기 시트 글래스를 서냉하는 냉각 공정을 갖고,
    상기 냉각 공정은, 상기 시트 글래스의 상기 중앙부의 온도가, 서냉점으로 될 때까지, 제1 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하는 제1 냉각 속도 제어 공정과,
    상기 중앙부의 온도가, 상기 서냉점으로부터 변형점－50℃로 될 때까지, 제2 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하는 제2 냉각 속도 제어 공정과,
    상기 중앙부의 온도가, 상기 변형점－50℃로부터 상기 변형점－200℃로 될 때까지, 제3 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하는 제3 냉각 속도 제어 공정을 포함하고,
    상기 서냉로실은, 적어도 2 이상의 공간으로 구획되어 있고, 상기 성형로실과 상기 서냉로실 사이의 격벽, 및 상기 서냉로실에 형성되는 상기 공간을 구획하는 격벽의 각각에 단열판이 사용되고,
    상기 단열판 중, 상기 제1 냉각 속도 제어 공정, 상기 제2 냉각 속도 제어 공정 및 상기 제3 냉각 속도 제어 공정을 행하는 상부 공간과, 상기 상부 공간보다 상기 시트 글래스의 흐름 방향의 하류측에 있어서 상기 시트 글래스의 냉각을 행하는 하부 공간을 구획하는 격벽에 사용하는 단열판은 상기 상부 공간을 또한 구획하는 단열판에 비하여 열저항이 큰 글래스 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 평균 냉각 속도는, 상기 제2 평균 냉각 속도보다 빨라지도록 제어되고,
    상기 제3 냉각 속도 제어 공정은, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도가, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향해 낮아지도록 제어하는 공정을 포함하는 글래스 기판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단열판은, 모두
    (1)상기 제1 평균 냉각 속도가 5.0℃/초 이상 50.0℃/초 이하로 되고,
    (2)상기 제1 평균 냉각 속도가 상기 제2 평균 냉각 속도 및 상기 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고,
    (3)상기 냉각 공정에 의해 냉각된 상기 시트 글래스는, 100ppm 이하의 열수축율을 갖고, 변형의 리터데이션값이 1.0㎚ 이하의 값을 갖도록 제어할 수 있는 단열성을 갖는 글래스 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단열판의 열저항은, 0.07㎡·K/W 이상인 글래스 기판의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 성형 공정 및 상기 냉각 공정은, 상기 성형로실 및 상기 서냉로실을 포함하는 노실에 있어서, 상기 시트 글래스를 롤러에 의해 하방으로 끌어당기면서 상기 시트 글래스의 냉각을 하는 공정을 포함하고,
    상기 시트 글래스의 냉각을 하는 공정에서는, 상기 성형체의 하부로부터 상기 중앙부의 온도가 글래스 변형점의 근방의 온도 영역을 하회할 때까지의 온도 영역에 있어서 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 제어가 행해지고,
    상기 시트 글래스의 냉각을 하는 공정에서는,
    상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부가 상기 단부에 샌드위칭된 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한 상기 중앙 영역의 온도가 균일해지도록 온도 제어를 하는 제1 온도 제어 공정과, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 상기 중앙부로부터 단부를 향해 낮아지도록 온도 제어를 하는 제2 온도 제어 공정을 포함하는, 글래스 변형점상 온도 제어 공정이 행해지는 글래스 기판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단열판의 열저항은, 0.07㎡·K/W 이상인 글래스 기판의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 글래스 변형점상 온도 제어 공정은, 상기 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 있어서, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부와 상기 중앙부의 온도 구배가 0에 근접하도록 온도 제어를 하는 제3 온도 제어 공정을 더 포함하는 글래스 기판의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 글래스 기판의 열수축율이 75ppm 이하인 글래스 기판의 제조 방법.
  9. 글래스 기판의 제조 장치로서,
    성형로실을 구비하고, 상기 성형로실에 설치된 성형체를 사용하여 다운 드로우법에 의해 용융 글래스로부터 시트 글래스를 성형하는 성형 장치와,
    상기 성형로실과 인접한 서냉로실 내를 구비하고, 상기 서냉로실 내를 상기 시트 글래스가 흐를 때, 상기 시트 글래스의 흐름 방향의 냉각 속도 및 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 분포를 제어하면서, 상기 시트 글래스의 양측의 단부와 상기 단부보다도 시트 글래스의 폭 방향의 중심에 가까운 중앙부를 포함하는 상기 시트 글래스를 서냉하는 서냉 장치를 갖고,
    상기 서냉 장치는,
    상기 시트 글래스의 상기 중앙부의 온도가, 서냉점으로 될 때까지, 제1 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하고,
    상기 중앙부의 온도가, 상기 서냉점으로부터 변형점－50℃로 될 때까지, 제2 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하고,
    상기 중앙부의 온도가, 상기 변형점－50℃로부터 상기 변형점－200℃로 될 때까지, 제3 평균 냉각 속도로 상기 중앙부를 냉각하고,
    상기 서냉로실은, 적어도 2 이상의 공간으로 구획되어 있고, 상기 성형로실과 상기 서냉로실 사이의 격벽, 및 상기 서냉로실에 형성되는 상기 공간을 구획하는 격벽의 각각에 단열판이 사용되고,
    상기 단열판 중, 상기 제1 평균 냉각 속도, 상기 제2 평균 냉각 속도 및 상기 제3 평균 냉각 속도로 냉각하는 상부 공간과, 상기 상부 공간보다 상기 시트 글래스의 흐름 방향의 하류측에 있어서 상기 시트 글래스의 냉각을 행하는 하부 공간을 구획하는 격벽에 사용하는 단열판은 상기 상부 공간을 또한 구획하는 단열판에 비하여 열저항이 큰 글래스 기판의 제조 장치.
  10. 삭제
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