KR101653875B1 - 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판의 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

청징관으로부터 휘발한 백금족 금속을 포함하는 성분이 청징관의 기상 공간 내에서 응집되는 것을 억제하여, 유리 기판의 표시 결함의 발생을 억제할 수 있는 용융 유리에 혼입되는 것을 억제할 수 있는 유리 기판의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은, 유리 원료를 용해시켜 청징제를 포함하는 용융 유리를 만드는 용해 공정과, 적어도 일부가 백금족 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 청징관 내부에 상기 용융 유리가 공급됨으로써 상기 청징관의 내벽과 상기 용융 유리의 액면에서 형성되는 기상 공간에, 상기 용융 유리로부터 가스를 방출시킴과 함께, 상기 기상 공간에 방출된 가스를 상기 청징관에 접속된 통기관으로부터 상기 청징관 외부로 배출하는 청징 공정과, 상기 청징된 용융 유리를 시트 유리로 성형하는 성형 공정을 구비하고, 상기 청징 공정에서는, 상기 청징관 중 상기 기상 공간에 접하는 부분으로부터 휘발한 휘발 성분의 응집이 상기 통기관 근방에서 억제되도록, 상기 통기관에 대해 온도 조정을 행한다.

Description

유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판의 제조 장치{METHOD FOR MANUFACTURING GLASS SUBSTRATE AND APPARATUS FOR MANUFACTURING GLASS SUBSTRATE}
본 발명은, 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판의 제조 장치에 관한 것이다.
청징제를 사용해서 용융 유리를 청징하기 위해, 종래부터 청징조의 청징관 내부의 용융 유리를 가열하고, 용융 유리에 포함되는 청징제의 탈포 작용을 촉진시킴으로써, 용융 유리로부터 청징관 내부의 기상 공간에 기포를 방출시키는 것이 행해지고 있다. 기상 공간은 청징관의 내벽과 용융 유리의 액면으로 형성된 공간이다. 바꾸어 말하면, 기상 공간은 청징관의 내벽과 청징관 내부의 용융 유리의 액면에서 둘러싸인 공간이다.
청징관의 구성 재료로서는, 예를 들어 내열성이 우수한 백금족 금속이 사용되고 있는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공표 제2006-522001호 공보
청징관의 내벽 중 기상 공간에 접하는 부분은, 용융 유리에 접하는 부분과 비교하여, 온도가 높아지기 쉽다. 또한, 기상 공간은 산소를 포함하고 있으므로, 기상 공간에 접하는 청징관의 부분에 포함되는 백금족 금속은 산화되어, 청징관의 내벽으로부터 휘발하고, 증기로서 기상 공간 내에 분산되기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 그리고, 기상 공간 내에 분산된 백금 함유 성분(이후, 휘발 성분이라고도 함)은 기상 공간 내에서 응집되고, 그 응집된 휘발 성분이 용융 유리 중에 혼입됨으로써, 유리 기판의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 청징관으로부터 기상 공간 내에 휘발한 백금족 금속을 포함하는 성분이 응집되는 것을 억제하여, 응집물이 용융 유리에 혼입되는 것을 억제할 수 있는 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 휘발 성분의 응집이, 청징관 내부의 기상 공간에 방출된 가스를 상기 청징관 외부로 배출하기 위해 설치된 통기관 근방에서 발생하기 쉬운 것을 밝혀냈다. 그리고, 통기관 근방에서의 휘발 성분의 응집을 억제하기 위해, 통기관의 온도 조정을 행하는 것이 효과적인 것을 밝혀냈다.
본 발명의 일 형태는,
[1]
청징관에서 용융 유리의 청징을 행하는 유리 기판의 제조 방법으로서,
유리 원료를 용해시켜 청징제를 포함하는 용융 유리를 만드는 용해 공정과,
적어도 일부가 백금족 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 청징관 내부에 상기 용융 유리가 공급됨으로써 형성되는 기상 공간에, 상기 용융 유리로부터 가스를 방출시킴과 함께, 상기 기상 공간에 방출된 가스를 상기 청징관에 접속된 통기관으로부터 상기 청징관 외부로 배출하는 청징 공정과,
상기 청징된 용융 유리를 시트 유리로 성형하는 성형 공정을 구비하고,
상기 청징 공정에서는, 상기 청징관 중 상기 기상 공간에 접하는 부분으로부터 휘발한 휘발 성분의 응집이 상기 통기관 근방에서 억제되도록, 상기 통기관에 대해 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 온도 조정이란, 가열 조정이다. 또한, 통기관 근방은, 상기 통기관을 둘러싸는 상기 청징관의 내벽 부분(통기관 대응 부분)을 포함하고, 나아가서는, 상기 통기관의 내벽 부분을 포함해도 좋다.
[2]
청징관에서 용융 유리의 청징을 행하는 유리 기판의 제조 방법으로서,
유리 원료를 용해시켜 청징제를 포함하는 용융 유리를 만드는 용해 공정과,
적어도 일부가 백금족 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 청징관 내부에 상기 용융 유리가 공급됨으로써 형성되는 기상 공간에, 상기 용융 유리로부터 가스를 방출시킴과 함께, 상기 기상 공간에 방출된 가스를 상기 청징관에 접속된 통기관으로부터 상기 청징관 외부로 배출하는 청징 공정과,
상기 청징된 용융 유리를 시트 유리로 성형하는 성형 공정을 구비하고,
상기 청징 공정에서는, 상기 청징관 중 상기 기상 공간에 접하는 부분으로부터 휘발한 휘발 성분의 응집이 억제되도록, 상기 통기관에 대해 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 온도 조정이란, 가열 조정이다.
[3]
상기 청징 공정에서는, 상기 청징관의 온도가 가장 높은 부분과 상기 통기관의 온도차가 300℃ 이하가 되도록, 상기 온도 조정을 행하는 [1] 또는 [2]에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[4]
상기 청징 공정에서, 상기 청징관의 가장 온도가 높은 부분의 온도가 1600℃ 이상이 되도록, 상기 청징관을 가열하는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[5]
상기 청징 공정에서는, 또한, 상기 기상 공간 내에, 상기 용융 유리에 대해 불활성의 가스를 공급하는 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[6]
상기 유리 기판은, 디스플레이용 유리 기판인 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[7]
상기 청징관에서는, 용융 유리가 흐르고, 상기 청징관의 내벽에는, 상기 용융 유리가 흐르는 방향을 따라서 온도 분포가 형성되어 있는 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[8]
상기 통기관의 상기 온도 조정은, 상기 통기관의 외주를 둘러싸는 공간을 가열함으로써, 상기 통기관의 가열을 행하는 조정인 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[9]
상기 통기관의 상기 온도 조정은, 상기 통기관에 전류를 흘림으로써, 상기 통기관을 통전 가열하는 조정인 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[10]
상기 청징 공정에서는, 상기 용융 유리로부터 상기 기상 공간에 산소를 포함하는 가스를 방출시키는 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[11]
상기 제조 방법은, 상기 청징 공정에서, 상기 청징제로서 산화 주석을 포함하는 용융 유리의 청징을 행하는 [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
[12]
상기 청징 공정에서는, 상기 기상 공간을 감압 상태로 하여 탈포를 행하는 감압 탈포를 제외한, 상기 청징제의 산화 환원 반응에 의한 탈포를 행하는 [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
본 발명의 다른 일 형태는,
[13]
용융 유리를 청징하기 위한 청징조로서,
적어도 일부가 백금족 금속을 포함하는 재료로 이루어지고, 상기 용융 유리가 공급됨으로써 기상 공간이 형성되고, 상기 기상 공간에 상기 용융 유리로부터 가스가 방출되는 청징관과,
상기 청징관과 접속되고, 상기 기상 공간에 방출된 가스를 상기 청징관 외부로 배출하는 통기관과,
상기 청징관으로부터 휘발한 휘발 성분의 응집이 억제되도록, 상기 통기관에 대해 온도 조정을 행하는 온도 조정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
[14]
상기 온도 조정부는, 상기 통기관의 측벽과 대향하고, 상기 통기관의 주위를 둘러싸도록 설치된 히터를 갖는 [13]에 기재된 청징조.
[15]
또한, 상기 청징관의 표면에 상기 청징관을 덮도록 설치되고, 상기 통기관이 상기 청징관에 접속되는 접속부에 있어서 상기 통기관을 둘러싸도록 상기 통기관에 접해서 설치된, 복수의 벽돌로 이루어지는 구조체를 구비하고,
상기 구조체에 있어서, 적어도 상기 접속부에 접해서 배치되는 제1 벽돌은, 상기 제1 벽돌보다도 상기 접속부로부터 멀어지는 위치에 배치된 제2 벽돌보다도 열전도율이 높은 [13] 또는 [14]에 기재된 청징조.
[16]
상기 온도 조정부는, 전열선이 상기 통기관에 권취되어 이루어지는 코일을 갖는 [13] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 청징조.
[17]
상기 통기관은, 상기 청징관으로부터 상기 청징관의 외주측으로 돌출되도록 연장되어 설치되고,
상기 온도 조정부는, 상기 통기관에 통전을 행함으로써 상기 온도 조정을 행하는 [13] 내지 [16] 중 어느 하나에 기재된 청징조.
본 발명의 다른 일 형태는,
[18]
유리 원료를 용해시켜 청징제를 포함하는 용융 유리를 만드는 용해조와,
[13] 내지 [17] 중 어느 하나에 기재된 청징조와,
상기 청징조에 의해 청징된 용융 유리를 시트 유리로 성형하는 성형 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 청징관으로부터 기상 공간 내에 휘발한 백금족 금속을 포함하는 성분이 응집되는 것을 억제하여, 응집물이 용융 유리에 혼입되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태인 유리 기판의 제조 방법의 플로우를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태의 용해 공정 내지 절단 공정을 행하는 장치를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태의 청징조의 외관을 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)는 도 3의 청징조를 온도 조정부에 주목해서 도시하는 단면도이다.
도 4의 (b) 및 도 4의 (c)는 도 3의 청징조의 다른 온도 조정부에 주목해서 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 실시 형태의 청징관의 내벽의 길이 방향의 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판의 제조 장치에 대해 설명한다.
(유리 기판의 제조 방법의 전체 개요)
이하, 본 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법, 유리 기판의 제조 장치 및 용융 유리의 청징조에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법의 공정의 일례를 나타내는 도면이다.
이후에서 설명하는 백금 또는 백금 합금 등은 백금족 금속이며, 백금, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐 및 이들 중 2종 이상의 합금을 포함한다.
유리 기판의 제조 방법은, 용해 공정(ST1)과, 청징 공정(ST2)과, 균질화 공정(ST3)과, 성형 공정(ST4)과, 서냉 공정(ST5)과, 절단 공정(ST6)을 주로 갖는다. 이 외에, 연삭 공정, 연마 공정, 세정 공정, 검사 공정, 곤포 공정 등을 갖고, 곤포 공정에서 적층된 복수의 유리 기판은 납입처의 업자에게 반송된다.
용해 공정(ST1)은 용해조에서 행해진다. 용해 공정에서는, 유리 원료를 용해시켜 용융 유리를 만든다. 또한, 유리 원료에는 청징제가 첨가되는 것이 바람직하다. 청징제에 대해서는, 환경 부하 저감의 점으로부터, 산화 주석이 적절하게 사용된다.
청징 공정(ST2)은 청징조에서 행해진다. 용융 유리는 백금 또는 백금 합금 등으로 구성되는, 청징조의 청징관 내부에 공급된다. 청징 공정에서는 청징관 내부의 용융 유리가 승온된다. 이 과정에서, 청징제는 환원 반응에 의해 산소를 방출하고, 이후에 환원제로서 작용하는 물질이 된다. 용융 유리 중에 포함되는 O2, CO2 혹은 SO2를 포함한 기포는 청징제의 환원 반응에 의해 생긴 O2와 합체하여 체적이 커지고, 용융 유리의 액면에 부상하여 기포 파괴되어 소멸된다. 이와 같이 하여 청징제의 산화 환원 반응에 의한 탈포가 행해진다. 또한, 청징 공정(ST2)에서 행하는 탈포에는, 청징관 내부의 후술하는 기상 공간을 감압 상태로 하여 탈포를 행하는 감압 탈포는 제외된다. 감압 탈포는 기상 공간의 압력을 500 내지 35000㎩로 감압하여 행하는 탈포를 말하고, 예를 들어 청징관의 온도는 1200 내지 1550℃로 하여 행해진다.
그 후, 청징 공정(ST2)에서는, 용융 유리의 온도를 저하시킨다. 이 과정에서, 청징제의 환원 반응에 의해 얻어진 환원제가 산화 반응을 한다. 이에 의해, 용융 유리에 잔존하는 기포 중의 O2 등의 가스 성분이 용융 유리 중에 용해됨으로써, 기포가 소멸된다. 청징 공정(ST2)에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다.
균질화 공정(ST3)에서는, 청징관으로부터 연장된 배관을 통하여 공급된 교반조 내의 용융 유리를, 교반기를 사용해서 교반함으로써, 유리 성분의 균질화를 행한다.
성형 장치에서는, 성형 공정(ST4) 및 서냉 공정(ST5)이 행해진다.
성형 공정(ST4)에서는, 용융 유리를 시트 유리로 성형하고, 시트 유리의 흐름을 만든다. 성형에는 오버플로우 다운드로법 혹은 플로트법을 사용할 수 있다. 후술하는 본 실시 형태에서는, 오버플로우 다운드로법이 사용되는 예를 들어 설명한다.
서냉 공정(ST5)에서는, 성형되어 흐르는 시트 유리가 원하는 두께로 되어, 내부 왜곡이 생기지 않도록, 또한, 휨이 생기지 않도록 냉각된다.
절단 공정(ST6)에서는, 절단 장치에 있어서, 성형 장치로부터 공급된 시트 유리를 소정의 길이로 절단함으로써, 판형상의 유리판을 얻는다. 절단된 유리판은, 또한, 소정의 크기로 절단되어, 목표 사이즈의 유리 기판이 만들어진다.
용해 공정(ST1) 내지 절단 공정(ST6)은, 예를 들어 도 2에 도시하는 장치에 의해 행해진다. 도 2는, 본 실시 형태의 제조 방법을 행하는 장치를 모식적으로 도시한다. 그 장치는, 주로, 용해 장치(100)와, 성형 장치(200)와, 절단 장치(300)를 갖는다. 용해 장치(100)는 용해조(101)와, 청징조(202)와, 교반조(103)와, 유리 공급관(104, 105, 106)을 갖는다.
(청징 공정 및 청징조)
여기서, 청징 공정(ST2) 및 청징조에 대해 설명한다. 청징 공정(ST2)에서는, 탈포를 행하는 동안, 또한, 청징관의 내벽으로부터 휘발한 휘발 성분의 응집을 억제하기 위해, 통기관에 대해 온도 조정을 행한다. 청징 공정(ST2)은 청징조에 의해 행해진다. 도 3 및 도 4에, 청징조(202)를 설명하기 위한 도면을 도시한다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 통기관(212)에 주목해서 도시하는 청징조(202)의 단면도이다. 청징조(202)는 청징관(202a)과, 통기관(212)과, 온도 조정부(220)와, 벽돌층(구조체)(222)을 갖는다.
(a) 청징관
청징관(202a)은, 예를 들어 백금 또는 금합금 등으로 이루어지는 원통 형상의 용기이며, 길이 방향(도 3의 좌우 방향)의 양단의 각각에 유리 공급관(104, 105)이 접속되어 있다. 또한, 감압 탈포에 사용되는 청징관에는, 통상, 유리 공급관은 청징관의 저면을 이루는 청징관의 둘레면의 2개소로부터 하방으로 연장되도록 청징관에 접속되어 있다. 청징 공정(ST2)에서는, 유리 공급관(104)으로부터 청징관(202a) 내부에 공급된 용융 유리(G)는 청징관(202a) 내를 흐르면서 청징이 행해져, 유리 공급관(105)으로부터 교반조(103)에 이송된다. 이때, 청징관(202a)에는, 용융 유리(G)의 액면에 대해 상방의 위치에, 용융 유리(G)를 제외한 공간인 기상 공간(S)이 형성된다. 기상 공간(S)에는, 용융 유리(G) 내에 생긴 기포 B가 부상하여 액면에서 기포 파괴됨으로써, 가스가 방출된다. 기상 공간(S)에 방출된 가스는, 또한, 통기관(212)을 통하여 청징관(202a)의 외부로 배출된다.
청징관(202a)의 길이 방향의 양단의 각각에는, 청징관(202a)의 표면으로부터 외주측으로 돌출된 원판 형상의 플랜지(202e, 202f)가 설치되어 있다. 플랜지(202e, 202f)에는, 각각, 도시되지 않는 전극이 설치되어 있고, 전극으로부터의 전류를 청징관(202a)의 주위로 균일하게 확산한다. 청징 공정(ST2)에서, 플랜지(202e, 202f)에 설치된 2개의 전극의 사이에 통전됨으로써, 청징관(202a)이 발열되고, 청징관(202a) 내부의 용융 유리(G)가 가열된다(직접 통전 가열). 또한, 플랜지(202e, 202f)는 전극에 직접 접속되고, 과열되기 쉬우므로, 물 또는 공기로 냉각된다. 또한, 플랜지가 설치되는 위치는, 청징관(202a)의 길이 방향의 양단이 아니어도 좋고, 한쪽 또는 양쪽이 청징관(202a)의 양단 이외의 부분에 설치되어도 좋고, 특별히 한정되지 않는다. 플랜지의 수는, 2개로 한정되는 것이 아니라, 3개 이상 형성되어도 좋다.
또한, 청징관(202a)의 가열은, 상기 직접 통전 가열 대신에, 벽돌층(222)의 외주측에, 벽돌층(222)을 둘러싸도록 배치한 복수의 도시되지 않는 히터에 의해 간접적으로 가열함으로써 행해도 좋다(간접 가열). 복수의 히터는 벽돌층(222)을 외주측으로부터 둘러싸도록 청징관(202a)의 길이 방향을 따라서 배치된다.
청징관(202a) 중, 기상 공간(S)에 닿는 부분의 외표면에는, 길이 방향의 복수 개소에, 도시되지 않는 온도 측정 소자가 설치된다. 온도 측정 소자에는, 예를 들어 열전대가 사용되지만, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 기상 공간 내에 방사 온도계를 삽입해서 온도를 측정해도 좋다. 또한, 본 명세서에 있어서, 청징관(202a)의 온도를 언급하는 경우, 특별히 언급하지 않는 한, 청징관(202a) 중 기상 공간(S)에 접하는 부분의 온도를 말한다.
(b) 통기관
통기관(212)은 청징관(202a) 내부의 기상 공간과 대기를 접속하고, 기상 공간 내의 기체나 의도적으로 도입되는 불활성의 가스를 대기로 배출한다. 통기관(212)은 청징관(202a) 내부의 기상 공간과 접하는 어느 하나의 위치에 설치되어 있다. 예를 들어, 청징관(202a) 원주 방향의 정상부에 설치되어 있다. 통기관(212)의 형상은, 특별히 제한되지 않지만, 청징관(202a)으로부터 똑바로 연장된 굴뚝 형상이어도 좋고, 굴곡된 형상이어도 좋다. 통기관(212)은 백금 또는 백금 합금 등으로 이루어지는 재료, 내열 벽돌 및 이들의 조합 중 어느 하나에 의해 구성된다. 온도 조정부(220)에 의해 가열되기 쉽고, 또한, 이물질이 청징관(202a) 내부에 낙하하는 것을 방지하는 관점으로부터는, 통기관(212) 중 적어도 청징관(202a)과 접속되는 부분은, 백금 또는 백금 합금 등으로 이루어지는 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 통기관(212)은 백금 또는 백금 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 통기관(212)이 백금 또는 백금 합금 등으로 이루어지는 재료로 구성되는 경우에는, 통기관(212)의 휘발을 방지하기 위해, 통기관(212)의 내표면 및 외표면 중 적어도 어느 하나에 용사막을 형성하는 것이 바람직하다.
통기관(212)이 설치되는 청징관(202a)에 대한 위치는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 청징관(202a)의 길이 방향 중앙에 설치된다. 통기관(212)은, 1개만 설치되어도 좋고, 2개 이상 설치되어도 좋다. 또한, 상기 플랜지가 3개 이상 설치되는 경우는, 통기관(212)은, 예를 들어 길이 방향에 인접해서 배치된 2개의 플랜지의 사이에 1개 설치된다.
통기관(212)에는, 길이 방향(도 3 및 도 4에 있어서 상하 방향)의 1 개소 또는 복수 개소에, 예를 들어 열전대로 이루어지는 온도 측정 소자가 설치된다. 온도 측정 소자는, 적어도 통기관(212)이 청징관(202a)과 접속되는 부분에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 온도 측정 소자는 통기관(212)이 최저 온도가 되는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
(c) 온도 조정부
온도 조정부(220)는 통기관(212)에 대해 온도 조정을 행하는 장치이다. 온도 조정은 온도 조정부(220)를 사용해서 행할 수 있다. 온도 조정부(220)는, 예를 들어 도 4의 (a)에 도시하는 히터(221)와, 제어 장치(223)를 갖고 있다.
히터(221)는 통기관(212)을 가열할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 할로겐 히터, 전열 코일 등 공지의 가열 요소가 사용된다. 히터(221)는, 예를 들어 도 4의 (a)에 도시되는 바와 같이, 통기관(212)의 외주측에, 통기관(212)의 측벽(212a)과 대향하도록 복수 설치된다. 히터(221)는 제어 장치(223)에 접속되고, 청징 공정에서 통기관(212)의 온도가 소정의 온도 범위 내로 유지되도록 온도 제어된다. 즉, 통기관(212)의 온도 조정은 통기관(212)의 외주를 둘러싸는 공간을 히터(221) 등에 의해 가열함으로써, 통기관(212)의 가열을 행하는 조정이다. 또한, 통기관(212)의 온도 조정은 통기관(212)의 외주를 둘러싸는 공간을 통하여 히터(221) 등의 복사열에 의해 통기관을 가열하는 조정이어도 좋다. 또한, 제어 장치(223)는 오퍼레이터의 입력 지시에 의해 온도 조정을 가열 요소에 지시하는 장치이어도 좋고, 컴퓨터 프로그램에 의해 자동으로 작성한 제어 신호에 의해 가열 요소에 온도 조정을 지시하는 장치이어도 좋다.
또한, 온도 조정부(220)에 있어서, 히터(221) 대신에, 도 4의 (b)에 도시하는 코일(225)이 사용되어도 좋다. 코일(225)은 전열선을 통기관(212)의 측벽(212a)에 권취함으로써 구성되어 있다. 코일(225)은 제어 장치(223)에 접속되고, 청징 시에 통기관(212)의 온도가 소정의 온도 범위에 유지되도록 온도 제어된다. 또한, 코일(225)은 백금 또는 백금 합금 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 코일(225)과 통기관(212)을 절연하기 위해, 예를 들어 통기관(212) 또는 코일 중 어느 하나에 용사막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 온도 조정부(220)에는 히터(221), 코일(225) 대신에, 도시되지 않는 전극이 사용되어도 좋다. 이 경우, 통기관(212)은 백금 또는 백금 합금 등으로 이루어지는 재료로 구성된다. 전극은, 예를 들어 통전관(212)의 길이 방향(도 3 및 도 4의 상하 방향)의 양단에 접속된다. 전극의 사이에 전류를 흘림으로써, 통기관(212)이 직접 통전 가열된다. 전극은 제어 장치(223)에 접속되고, 통기관(212)의 온도가 소정의 온도 범위에 유지되도록 온도 제어를 행한다. 즉, 통기관(212)의 온도 조정은 통기관(212)에 전류를 흘림으로써, 통기관(212)을 통전 가열하는 조정이다.
제어 장치(223)는, 상기한 히터(221), 코일(225), 또는, 전극에 접속됨과 함께, 통기관(212)에 설치된 온도 측정 소자에 접속되어 있다. 제어 장치(223)는 온도 측정 소자에 의해 계측된 온도를 사용해서, 통기관(212)의 온도가 소정의 온도 범위에 유지되도록, 히터(221)에 대해 피드백 제어를 행하는 것이 바람직하다. 소정의 온도 범위에 대해서는 후술한다.
(d) 벽돌층
벽돌층(222)은 청징관(202a) 내부의 용융 유리를 보온하기 위한 구조체이며, 청징관(202a)을 외주측으로부터 덮도록 설치된 다수의 내열 벽돌로 이루어진다. 벽돌층(222)은 통기관(212)이 청징관(202a)과 접속된 부분[접속부(212c)]에, 통기관(212)을 둘러싸도록 설치된 내열 벽돌(제1 벽돌)(222a)을 갖고 있다.
종래, 내열 벽돌(222a)은 청징관(202a)이 방열하지 않도록 열전도율이 낮은 벽돌이 바람직하게 사용되어 왔다. 그러나, 본 실시 형태의 내열 벽돌(222a)은, 다른 부분에 배치되는 내열 벽돌(222b)(제2 벽돌)보다도 열전도율이 높은 것이 바람직하다. 내열 벽돌(222a)은 통기관(212) 및 청징관(202a)에 접촉해서 또는 근접해서 설치되어 있으므로, 청징관(202a)의 열이 통기관(212)에 전해지기 쉬워져, 청징 시의 통기관(212)의 온도를 높은 온도로 유지할 수 있기 때문이다. 내열 벽돌(222a)의 열전도율은, 예를 들어 2 내지 30W/(mㆍK)인 것이 바람직하다. 또한, 내열 벽돌(222b)(제2 벽돌)의 열전도율은, 예를 들어 0.05 내지 15W/(mㆍK)인 것이 바람직하다. 또한, 내열 벽돌(222a)의 열전도율은 내열 벽돌(222b)보다도 높은 것이 바람직하고, 내열 벽돌(222a)의 열전도율과 내열 벽돌(222b)(제2 벽돌)의 열전도율의 비가 3배 이상인 것이 바람직하다.
또한, 벽돌층(222)은 청징관(202a)의 직경 방향으로 복수의 층을 갖는 내열 벽돌을 상하 방향(도 4의 상하 방향)으로 적층한 것이어도 좋다. 또한, 제1 벽돌은 접속부(212c)에 배치된 내열 벽돌(222a)을 포함하는 것이면, 상하 방향에 인접해서 배치되는 또는 좌우 방향(도 4의 좌우 방향)에 인접해서 배치되는 복수의 내열 벽돌로 구성되어도 좋다. 또한, 내열 벽돌(제1 벽돌)(222a) 및 내열 벽돌(제2 벽돌)(222b)은, 청징관(202a)에 직접 접하고 있을 필요는 없고, 청징관(202a)과, 내열 벽돌(222a) 및 내열 벽돌(222b) 사이에 다른 내화물이 설치되어 있어도 좋다.
또한, 온도 조정부(220)에, 상기한 코일(225) 또는 전극이 사용되는 경우는, 벽돌층(222)은, 또한, 통기관(212)의 표면에 통기관(212)을 둘러싸도록 설치되어도 좋다.
혹은, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 벽돌층(222)은 내열 벽돌(222a)과 내열 벽돌(222a)보다도 열전도율이 낮고, 단열 효과가 높은 내열 벽돌(제3 벽돌)(222c)을 가져도 좋다. 내열 벽돌(제1 벽돌)(222a)은 통기관(212)이 청징관(202a)과 접속된 부분[접속부(212c)]에, 통기관(212)을 둘러싸도록 설치되어 있음과 함께, 통기관(212)의 측벽(212a)에 대향하도록 설치되어 있다. 한편, 내열 벽돌(222c)은, 예를 들어 통기관(212)의 측벽(212a)에 대향하는 내열 벽돌(222a)로부터 청징관(202a)의 직경 방향 외측으로 연장되도록 그 내화 벽돌(222a)보다도 대기에 가까운 위치에 설치된다. 내열 벽돌(222a)은 통기관(212) 및 청징관(202a)의 양쪽에 접촉해서 또는 근접해서 설치되어 있으므로, 청징관(202a)의 열이 통기관(212)에 전해지기 쉬워져, 통기관(212)의 온도를 높은 온도로 유지할 수 있다. 또한, 내열 벽돌(222c)은 통기관(212)이 보유하는 열이 방열되는 것을 방지하기 위해, 통기관(212)의 온도 저하를 방지할 수 있다. 그로 인해, 통기관(212)의 온도가 낮아져, 통기관(212) 근방에서 휘발 성분이 응집되는 것을 방지할 수 있다. 내열 벽돌(222c)의 열전도율은, 예를 들어 1.5W/(mㆍK) 이하이고, 바람직하게는 0.05 내지 1.5W/(mㆍK)이다. 또한, 내열 벽돌(222a)의 열전도율은 내열 벽돌(222c)보다도 높다. 또한, 상술한 바와 같은 통기관(212) 및 청징관(202)의 주위에 설치되는 내열 벽돌간의 열전도율차를 사용해서 통기관(212)의 온도 조정을 행하는 경우 등은, 제어 장치(223)는 필수는 아니다.
여기서, 도 5를 참조하여, 청징관(202a)에 생기는 온도 분포에 대해 설명한다. 도 5는 청징관(202a)의 온도의 길이 방향을 따른 온도 분포의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 이 온도 분포는, 예를 들어 상기 온도 측정 소자에 의한 계측값을 사용해서 얻을 수 있지만, 특별히 제한되지 않고, 시뮬레이션에 의해 구할 수도 있다. 여기서, 청징관(202a)의 길이 방향은 용융 유리의 흐름 방향이기도 하므로, 청징관(202a)의 내벽에는 용융 유리의 흐르는 방향을 따라서 온도 분포가 형성되어 있다.
청징관(202a) 중, 통기관(212)이 설치된 길이 방향 영역의 부분(통기관 대응 부분)에서는, 온도가 크게 저하된다. 이것은, 통기관(212)이, 대기에 가까운 영역으로 돌출된 관이므로, 대기에의 열의 방사는 피할 수 없기 때문이다. 또한, 통기관(212)의 청징관(202a)과 접속하는 단부의 측에, 청징관(202a)에도 접하는 내열 벽돌이 배치되어 있으므로, 청징관(202a)의 열이 통기관(212)에 전해지기 어렵기 때문이다. 청징관(202a)의 온도는 통기관 대응 부분에서 낮고, 통기관(212)으로부터 길이 방향으로 멀어지는 방향으로 진행함에 따라, 서서히 높아져 있다. 그리고, 플랜지(202e, 202f)가 설치된 길이 방향 영역의 부분에서는, 청징관(202a)의 온도가 낮아져 있다. 이것은, 청징관(202a)으로부터 플랜지(202e, 202f)에 열이 전해져 외부로 방사되기 때문이다. 또한, 플랜지(202e, 202f)는 냉각되기 때문이다. 이 부분의 온도는, 예를 들어 통기관 대응 부분보다도 낮다.
청징관(202a)에서는, 이와 같은 온도 분포를 갖는다. 구체적으로, 청징관(202a)의 가장 온도가 높은 부분과 가장 온도가 낮은 부분의 온도차는, 예를 들어 50℃ 이상이고, 150℃ 이상이고, 250℃ 이상이다.
이와 같이, 통기관(212)이 설치되는 통기관 대응 부분에서는, 청징관(202a)의 온도가 그 주위에 비해 낮아져 있다. 그로 인해, 백금 또는 백금 합금 등을 포함하는 휘발 성분이, 통기관 대응 부분의 주위에 비해 온도가 낮은 통기관 대응 부분에 접촉하면, 휘발 성분의 포화 증기압의 온도 의존성에 따라서 휘발 성분이 응집되기 쉬워진다. 이로 인해, 통기관 대응 부분의 주위에서 휘발한 휘발 성분이, 낮은 온도의 통기관(212)에 접촉해도 응집되지 않도록, 통기관(212)에 대해 온도 조정을 행한다. 이와 같은 온도 조정을 행함으로써, 통기관(212) 내의 공간 및 통기관(212) 주변의 기상 공간의 영역에서의 휘발 성분의 포화 증기압이 상승하고, 이에 의해, 통기관(212) 내의 공간 및 통기관(212) 주변의 기상 공간의 영역과 그 이외의 기상 공간 내 사이에서의 포화 증기압차가 작아져, 휘발 성분의 응집이 억제된다. 따라서, 통기관(212) 내 및 통기관(212)의 주변 영역의 청징관(202a)의 내벽에 석출된 응집물이 용융 유리(G) 내에 낙하하여, 유리 기판의 품질 불량을 초래하는 것을 피할 수 있다. 여기서, 품질 불량이 되는 유리 기판 중에 포함되는 응집물은 응집물의 형상에 있어서 최대 길이의 최소 길이에 대한 비인 어스펙트비가 100을 초과하는 백금 또는 백금 합금 등의 이물질을 가리킨다. 예를 들어, 백금 또는 백금 합금 등의 이물질(응집물)의 최대 길이가 50㎛ 내지 300㎛, 최소 길이가 0.5㎛ 내지 2㎛이다.
청징 공정(ST2)의 설명으로 되돌아가, 온도 조정은 청징관(202a)의 온도가 가장 높은 부분(최고 온도 부분)과 통기관(212)의 온도차가 300℃ 이내가 되도록, 행하는 것이 바람직하다. 최고 온도 부분은 청징관(202a)에 설치된 복수의 온도 측정 소자 중, 최고 온도를 계측한 것이 설치된 청징관(202a)의 부분이다. 또한, 통기관(212)의 온도는 통기관(212)에 복수의 온도 측정 소자가 설치되어 있는 경우는, 그들 중 가장 청징관(202a)으로부터 먼 위치에 설치된 것이 계측한 온도가 사용된다. 상기 온도차가 300℃ 이내가 되도록 온도 조정됨으로써, 청징관(202a)과 통기관(212) 사이에서, 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분의 포화 증기압차가 작아져, 청징관(202a)으로부터 휘발한 휘발 성분의 응집이 억제된다. 상기 온도차는, 보다 바람직하게는 200℃ 이내이며, 더욱 바람직하게는 100℃ 이내이다.
또한, 상기 온도차의 하한값은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 0℃, 즉, 청징관(202a)의 최고 온도 부분과 통기관(212)의 온도차가 없는 온도이다. 예를 들어, 통기관(21)의 온도가 청징관(202a)의 최고 온도 부분의 온도보다도 낮고, 청징관(202a)의 온도가 가장 높은 부분(최고 온도 부분)과 통기관(212)의 가장 낮은 온도의 온도차는 0 내지 300℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0 내지 200℃이고, 더욱 바람직하게는 0 내지 100℃이다. 또한, 통기관(21)의 온도가 청징관(202a)의 최고 온도 부분의 온도보다도 높아지도록, 온도 조정을 행해도 좋다. 그러나, 통기관(212)의 온도가 지나치게 높아지면, 통기관(212)이 백금 또는 백금 합금 등으로 이루어지는 재료로 구성되어 있는 경우는 변형되기 쉬워진다. 이로 인해, 통기관(212)의 온도는 청징관(202a)의 최고 온도를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
상기 온도차가 되도록 온도 제어를 행하는 경우에, 통기관(212)의 온도는 1450℃ 이상인 것이 바람직하다. 이것은, 1400℃ 이하에서 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분이 응집되기 쉬워지기 때문이다. 통기관(212)의 온도는, 보다 바람직하게는 1500℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 1600℃ 이상이다. 보다 구체적으로는, 통기관(212)의 온도는, 1450℃ 내지 1700℃인 것이 바람직하고, 1500℃ 내지 1650℃인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 통기관(212)의 온도란, 통기관(212)의 최저 온도이다.
본 실시 형태는, 청징 공정(ST2)에서, 청징관(202a)의 최고 온도 부분의 온도가 1600℃ 이상인 경우에 적합하다. 청징관(202a)의 온도가 1600℃ 이상이면 청징제에 산화 주석을 사용한 경우에 용융 유리 중에서 기포가 급격하게 발생하기 쉬워지고, 또한, 용융 유리의 점도가 낮아지는 점에서 바람직한 반면, 백금 또는 백금 합금 등이 휘발하기 쉬워, 상기한 응집의 문제가 생기기 쉽다. 특히, 상기한 청징관(202a)에 대한 직접 통전 가열은 청징관(202a)의 온도를 상승시키기 쉬워, 용융 유리의 온도 조절이 용이해지는 반면, 청징관(202a)의 온도가 지나치게 높아지는 경우가 있다. 청징관(202a)의 온도가 지나치게 높아지면, 백금 또는 백금 합금 등이 휘발하기 쉬워, 상기 문제가 생기기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 이와 같은 경우라도, 상기 온도 조정이 행해짐으로써, 휘발 성분의 응집이 억제된다.
휘발 성분의 응집은 청징관(202a)의 최고 온도 부분의 온도가, 1630℃ 이상인 경우에 의해 현저하게 발생하고, 1650℃ 이상인 경우에 또한 현저하게 발생하므로, 본 실시 형태의 방법은 보다 적합하다. 청징관(202a)의 최고 온도 부분의 온도 상한값은, 백금 또는 백금 합금 등이 용융되지 않도록, 1720℃ 이하인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 청징관(202a)의 내벽의 최고 온도는 1630℃ 내지 1720℃인 것이 바람직하고, 1650℃ 내지 1720℃인 것이 보다 바람직하다. 청징관(202a)의 내벽의 최고 온도가 지나치게 낮으면, 예를 들어 산화 주석의 청징제로서 반응이 활발하지 않게 되어, 용융 유리의 청징이 충분하지 않게 된다.
청징 공정(ST2)에서의 기상 공간 중의 산소 농도는, 백금 또는 백금 합금 등의 휘발에 영향을 미친다. 기상 공간 중의 산소 농도가 높을수록, 백금 또는 백금 합금 등의 휘발은 활발해진다. 기상 공간의 산소 농도는, 용융 유리 중에 함유되는 청징제의 영향을 받는다. 청징제의 함유량이 많을수록, 기상 공간 중의 산소 농도는 높아져, 산소 농도가 높을수록 휘발 성분의 응집은 발생하기 어려워진다. 청징제가 산화 주석인 경우, 산화 주석의 함유량은 0.01 내지 0.3몰％인 것이 바람직하고, 0.03 내지 0.2몰인 것이 보다 바람직하다. 산화 주석의 함유량이 지나치게 증가하면 산화 주석의 2차 결정의 문제가 생기므로 바람직하지 않다. 산화 주석의 함유량이 지나치게 적으면 용융 유리의 청징이 충분하지 않다.
또한, 기상 공간의 산소 농도는 용융 유리 온도 혹은 온도 이력의 영향을 받는다. 청징 공정 중의 용융 유리의 온도가 다르면, 환원하는 청징제, 예를 들어 환원하는 산화 주석의 양 및 용융 유리의 점도가 다르다. 이로 인해, 용융 유리로부터 기상 공간에 방출되는 산소의 방출량도 변화되어, 기상 공간의 산소 농도는 변화된다.
또한, 용해 공정의 용융 유리의 온도와 청징 공정에서의 용융 유리의 온도차가 클수록 청징관(202a)에서 방출되는 가스의 방출량은 증가한다. 즉, 용해 공정으로부터 청징관(202a)에서의 청징 공정까지의 용융 유리의 온도 이력을 변화시키면, 용융 유리로부터 기상 공간에 방출되는 가스의 양도 변화된다.
청징관(202a)에서는 청징을 충분히 행하므로, 용해 공정에서의 용융 유리의 최고 온도와 청징 공정에서의 용융 유리의 최고 온도의 차는, 50℃ 이상인 것이 바람직하고, 70℃ 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 청징 공정(ST2)에서의 기상 공간 중의 백금 농도는 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 및 응집에 영향을 미친다. 백금 농도가 높으면 백금 또는 백금 합금 등의 휘발은 억제되지만 응집되기 쉬워지고, 백금 농도가 낮으면 백금 또는 백금 합금 등의 휘발은 활발해지지만 응집은 하기 어려워진다. 이상으로부터, 기상 공간 중의 백금 증기압은, 1㎩ 내지 10㎩, 바람직하게는 3㎩ 내지 10㎩로 조정되는 것이 바람직하다. 백금 증기압은, 예를 들어 기상 공간 내에서 통기관(212)을 향하는 기류의 속도를 조정함으로써 조정할 수 있다. 이와 같은 기류는 통기관(212)을 통하여 기상 공간 내의 기체를 흡인함으로써, 혹은 기상 공간 내에 외부로부터, 예를 들어 불활성의 가스를 도입해서 기상 공간 내에서 강제 대류를 발생시킴으로써, 생성할 수 있다. 기류의 속도는, 상기 흡인 정도의 조정에 의해, 혹은 상기 불활성 가스의 도입량에 의해 조정할 수 있다.
또한, 통기관(212)의 온도가 높아지면 통기관(212) 자체로부터의 백금 또는 백금 합금 등의 휘발량이 증가하므로, 백금 또는 백금 합금 등의 응집이 생기지 않는 범위에서 통기관(212)의 온도는 낮게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 백금 또는 백금 합금 등의 응집이 생기지 않는 통기관(212)의 소정의 온도는, 청징 공정에서의 환경에 의해 결정되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 기상 공간에서의 백금 증기압이 1㎩ 내지 10㎩이며, 청징관(202a)의 최고 온도가 1630℃ 내지 1720℃일 때에, 통기관(212)의 온도가 1450℃ 내지 1700℃가 되도록 온도 조정되는 것이 바람직하다. 이때, 기상 공간의 산소 농도는 1％ 이하이어도 좋다. 또한, 제조되는 유리 기판의 산화 주석의 함유량은 0.01 내지 0.3몰％이어도 좋다.
청징 공정(ST2)에서는, 또한, 기상 공간(S)의 기압을 청징관(202a)의 외부 분위기의 기압보다 높게 해도 좋다. 이와 같은 기압차는 청징관(202a) 내부에서, 탈포에 의한 기상 공간(S)에의 가스의 방출을 촉진시킴으로써, 또한, 청징관(202a)의 온도를 높게 함으로써 얻을 수 있다. 이에 의해, 백금 또는 백금 합금 등을 포함하는 휘발 성분을, 기상 공간(S) 내의 다른 가스와 함께 청징관(202a) 외부로 배출시키기 쉬워진다. 그 결과, 기상 공간(S) 내의 휘발 성분의 농도를 낮춰, 응집을 억제할 수 있다. 또한, 상기 기압차를 발생시킴으로써, 통기관(212)을 통과하는 기체의 유속을 빠르게 할 수 있어, 휘발 성분이 응집되기 전에 휘발 성분을 청징관(202a) 외부로 배출할 수 있다. 또한, 외부 분위기의 기압은, 예를 들어 대기압이다.
혹은, 통기관(212)에 도시하지 않은 흡인 장치를 접속하고, 백금 또는 백금 합금 등을 포함하는 휘발 성분을, 기상 공간(S) 내의 다른 가스와 함께 통기관(212)으로부터 빠르게 배출시키도록 해도 좋다. 이때, 기상 공간(S) 내의 기압은 대기압, 혹은, 청징조(103)를 둘러싸는 외부 분위기의 압력보다도 낮아져 있다. 구체적으로는, 기상 공간(S) 내의 기압은 대기압보다도 0초 내지 10㎩ 작아도 좋다(0㎩ < 대기압 - 기상 공간 내 기압 < 10㎩).
청징 공정(ST2)에서는, 또한, 기상 공간(S) 내에, 불활성 가스를 공급해도 좋다. 불활성 가스는 용융 유리(G)에 대해 불활성의 것이면 특별히 제한되지 않고, 질소 또는 희가스가 사용된다. 불활성 가스의 공급은, 예를 들어 플랜지(202e, 202f)가 설치된 청징관(202a) 부분의 근방에, 도시되지 않는 가스 공급관이 설치된다. 가스 공급관은 외부의 가스 공급원에 접속되고, 기상 공간(S) 내에 불활성 가스를 공급한다. 이와 같이 청징관(202a) 내부에 불활성 가스를 공급함으로써, 백금 또는 백금 합금 등을 휘발시키는 산소의 기상 공간(S) 내에서의 분압이 낮아져, 백금 또는 백금 합금 등의 휘발을 억제할 수 있으므로 휘발 성분의 응집을 억제할 수 있다.
(유리 조성)
이와 같은 유리 기판으로서, 이하의 유리 조성의 유리 기판이 예시된다. 따라서, 이하의 유리 조성을 유리 기판이 갖도록 유리 원료는 사용된다.
SiO2:55 내지 75몰％,
Al2O3:5 내지 20몰％,
B2O3:0 내지 15몰％,
RO:5 내지 20몰％
(R은 Mg, Ca, Sr 및 Ba 중, 유리 기판에 포함되는 전체 원소),
R'2O:0 내지 0.8몰％(R'는 Li, K 및 Na 중, 유리 기판에 포함되는 전체 원소). 상기 유리는, 고온 점성이 높은 유리의 일례이다. 이와 같은 유리에 있어서, 청징관(102a)에서 적정한 용융 유리의 점도에서 탈포를 행하기 위해 용융 유리를 고온으로 가열한다. 이로 인해, 청징관(102a)의 내벽으로부터 휘발 성분은 다량으로 휘발하고, 휘발 성분의 응집이 문제가 된다. 이와 같은 경우, 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분의 응집을 억제하는 본 실시 형태의 효과는 현저해진다.
이때, SiO2, Al2O3, B2O3 및 RO(R은, Mg, Ca, Sr 및 Ba 중 상기 유리 기판에 함유되는 전체 원소) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 몰비[(2×SiO2)+Al2O3)/((2×B2O3)+RO]는 4.0 이상이어도 좋다. 즉, 몰비[(2×SiO2)+Al2O3)/((2×B2O3)+RO]는 4.0 이상인 유리는, 고온 점성이 특히 높은 유리의 일례이다. 그로 인해, 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분의 응집을 억제하는 본 실시 형태의 효과는 보다 현저해진다. 또한, 알칼리 금속 산화물의 함유량이 적을수록 유리 점도는 높아지는 경향이 있으므로, 알칼리 금속 산화물의 합량인 R'2O가 0 내지 0.8몰％인 유리는 특히 점성이 높다. 점도가 높은 유리를 충분히 청징시키기 위해서는 청징조 온도(백금 또는 백금 합금)의 온도를 높게 할 필요가 있지만, 이와 같은 점도가 높은 유리를 제조하는 경우라도, 본 실시 형태를 적용함으로써 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분의 응집을 억제하는 효과가 얻어진다.
본 실시 형태에서 제조되는 유리 기판은, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판을 포함하는 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. IGZO(인듐, 갈륨, 아연, 산소) 등의 산화물 반도체를 사용한 산화물 반도체 디스플레이용 유리 기판 및 LTPS(저온도 폴리실리콘) 반도체를 사용한 LTPS 디스플레이용 유리 기판에 적합하다.
또한, 본 실시 형태에서 제조되는 유리 기판은, 알칼리 금속 산화물의 함유량이 매우 적은 것이 요구되는 액정 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. 또한, 유기 EL 디스플레이용 유리 기판에도 적합하다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법은, 디스플레이용 유리 기판의 제조에 적합하고, 특히, 액정 디스플레이용 유리 기판의 제조에 적합하다.
이들 유리 기판은 다른 용도의 유리 기판과 비교해서 점성이 높으므로, 청징 공정에서 충분한 기포의 부상 속도를 얻기 위해, 용융 유리의 온도를 높게 할 필요가 있다. 그로 인해, 백금 또는 백금 합금 등으로 이루어지는 청징관이 바람직하게 사용되지만, 백금 또는 백금 합금 등은, 상기한 바와 같이 고온 하에서는, 휘발하기 쉽다. 그와 같은 용융 유리의 청징을 행하는 경우라도, 본 실시 형태에서는, 상기한 온도 조정에 의해 청징관으로부터 휘발한 백금 또는 백금 합금 등의 응집을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서 제조되는 유리 기판은, 커버 유리, 자기 디스크용 유리, 태양 전지용 유리 기판 등에도 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 형태의 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분의 응집을 억제하는 효과는, 상술한 고온 점성이 높은 유리를 사용하는 경우 외에, 용해 온도가 높은 유리를 사용하는 경우에서도, 현저해진다. 예를 들어, 용해 온도의 지표가 되는 점도가 102.5 푸아즈일 때의 온도가 1500℃ 이상인 유리를 제조하는 경우에는, 본 실시 형태의 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분의 응집을 억제하는 효과가 현저해진다.
유리 기판의 왜곡점은 650℃ 이상이어도 좋고, 690℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 730℃ 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 왜곡점이 높은 유리는, 점도가 102.5 푸아즈에 있어서의 용융 유리의 온도가 높아지는 경향이 있으므로, 본 실시 형태의 효과가 현저해진다.
또한, 산화 주석을 포함하고, 점도가 102.5 푸아즈일 때의 용융 유리의 온도가 1500℃ 이상이 되도록 유리 원료를 용해시킨 경우, 보다 본 실시 형태의 효과가 현저해지고, 점도가 102.5 푸아즈일 때의 용융 유리의 온도는, 예를 들어 1500 내지 1700℃이고, 1550 내지 1650℃이어도 좋다.
또한, 제작된 유리 기판의 판 두께가 얇은 유리 기판, 예를 들어 0.5㎜ 이하, 또는 0.3㎜ 이하, 나아가서는 0.1㎜ 이하의 유리 기판에 있어서도, 본 실시 형태의 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분의 응집을 억제하는 효과는, 판 두께가 두꺼운 유리 기판에 비해 현저해진다. 청징관(102a) 등의 내벽에 응집된 백금 또는 백금 합금 등의 응집물의 일부가 미립자가 되어 용융 유리 중에 낙하하고, 용융 유리 중에 혼입되어 유리 기판에 포함된다. 이 경우, 유리 기판의 판 두께가 얇을수록, 결함이 되는 미립자는 유리 기판의 표면에 위치하는 경우가 많다. 유리 기판의 표면에 위치하는 미립자는, 유리 기판을 사용한 패널 제조 공정에서 이탈하면, 이탈한 부분이 오목부가 되고, 유리 기판 상에 형성되는 박막이 균일하게 형성되지 않고, 화면의 표시 결함을 만든다. 따라서, 본 실시 형태와 같이 청징관(102a)에서 백금 또는 백금 합금 등의 휘발 성분의 응집을 억제하는 효과는, 판 두께가 얇은 유리 기판일수록 커진다.
또한, 본 실시 형태에서는 청징조(102)에 적용한 예를 나타냈지만, 용융 유리를 균질화하는 교반조(103)에 적용할 수도 있다. 이 경우, 교반조(103)의 내벽 중 온도가 낮은 부분은, 교반조(103)의 천장벽과 측벽의 접속 부분인 경우가 많다. 이 경우, 상기 접속 부분으로부터 불활성의 가스를 기상 공간 내에 공급하는 것이 바람직하다. 이때, 교반조(103)와 교반기(103a) 사이의 간극으로부터 기상 공간 내의 기체나 가스를 외부로 흘릴 수 있다.
이상, 본 발명의 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판의 제조 장치에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 개량이나 변경을 해도 좋은 것은 물론이다.
청징관은 청징 시의 기상 공간과 접촉하는 부분 중 적어도 일부가 백금 또는 백금 합금 등으로 이루어지는 재료로 구성된 것이면 된다.
(실시예)
청징제로서 산화 주석을 사용하고, 도 3에 도시하는 청징조를 사용해서, 용융 유리의 청징을 행함과 함께, 상기 실시 형태의 온도 조정을 행하고, 청징 후, 2270㎜×2000㎜이며, 두께가 0.5㎜의 시트 유리로 성형하고, 100매의 유리 기판을 작성했다(실시예). 온도 조정은 백금제의 통기관(212)에 대한 통전 가열에 의해 행하고, 통기관(212)의 온도를 1550℃로 유지했다. 또한, 청징관의 최고 온도 부분의 온도는 1650℃이고, 통기관과 청징관의 최고 온도 부분의 온도차는 100℃이었다. 청징 시간은 1시간이었다. 또한, 유리 기판의 유리 조성은 SiO2 66.6몰％, Al2O3 10.6몰％, B2O3 11.0몰％, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량 11.4몰％이며, 왜곡점은 660℃, 점도가 102.5 푸아즈일 때의 용융 유리의 온도는 1570℃이었다.
한편, 통기관(212)에 대한 온도 조정을 행하지 않았던 점을 제외하고, 상기 실시예와 마찬가지로 하여, 용융 유리의 청징을 행했다(비교예). 비교예에 있어서, 청징 시의 통기관의 온도는 1300℃이고, 통기관과 청징관의 최고 온도 부분의 온도차는 350℃이었다.
실시예 및 비교예의 유리 기판의 백금 또는 백금 합금 등의 이물질의 유무를, 육안으로 확인한 결과, 실시예에서는 백금 또는 백금 합금 등의 이물질이 확인된 유리 기판의 수는, 비교예의 1/6로 억제할 수 있었다.
202 : 청징조
202a : 청징관
212 : 통기관
220 : 온도 조정부
221 : 히터
223 : 제어 장치
B : 기포
G : 용융 유리
S : 기상 공간

Claims (7)

  1. 청징관에서 용융 유리의 청징을 행하는 유리 기판의 제조 방법으로서,
    유리 원료를 용해시켜 청징제로서 적어도 산화 주석을 포함하는 용융 유리를 만드는 용해 공정과,
    적어도 일부가 백금족 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 청징관 내부에 상기 용융 유리가 공급됨으로써 상기 청징관의 내벽과 상기 용융 유리의 액면에서 형성되는 기상 공간에, 상기 청징제의 환원 반응에 의해 상기 용융 유리로부터 가스를 방출시킴과 함께, 상기 기상 공간에 방출된 가스를 상기 청징관에 접속된 통기관으로부터 상기 청징관 외부로 배출하는 청징 공정과,
    상기 용융 유리를 시트 유리로 성형하는 성형 공정
    을 구비하고,
    상기 청징 공정에서는, 상기 청징관의 온도가 가장 높은 부분의 온도가 1630℃ 이상이 되도록 상기 청징관을 가열하고, 상기 청징관의 내벽으로부터 휘발한 백금족 금속의 응집이 상기 통기관 근방에서 억제되도록, 상기 통기관의 온도가 1450℃ 이상이 되도록 상기 통기관에 대해 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
  2. 청징관에서 용융 유리의 청징을 행하는 유리 기판의 제조 방법으로서,
    유리 원료를 용해시켜 청징제로서 적어도 산화 주석을 포함하는 용융 유리를 만드는 용해 공정과,
    적어도 일부가 백금족 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 청징관 내부에 상기 용융 유리가 공급됨으로써 상기 청징관의 내벽과 상기 용융 유리의 액면에서 형성되는 기상 공간에, 상기 청징제의 환원 반응에 의해 상기 용융 유리로부터 가스를 방출시킴과 함께, 상기 기상 공간에 방출된 가스를 상기 청징관에 접속된 통기관으로부터 상기 청징관 외부로 배출하는 청징 공정과,
    상기 용융 유리를 시트 유리로 성형하는 성형 공정
    을 구비하고,
    상기 청징 공정에서는, 상기 청징관의 온도가 가장 높은 부분의 온도가 1630℃ 이상이 되도록 상기 청징관을 가열하고, 상기 청징관의 내벽으로부터 휘발한 백금족 금속의 응집이 억제되도록, 상기 통기관의 온도가 1450℃ 이상이 되도록 상기 통기관에 대해 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 청징 공정에서는, 상기 청징관의 온도가 가장 높은 부분과 상기 통기관의 온도차가 300℃ 이하가 되도록, 상기 온도 조정을 행하는 유리 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 청징 공정에서는, 또한, 상기 기상 공간 내에, 상기 용융 유리에 대해 불활성의 가스를 공급하는 유리 기판의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유리 기판은, 디스플레이용 유리 기판인 유리 기판의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 청징 공정에서는, 상기 기상 공간을 감압 상태로 하여 탈포를 행하는 감압 탈포를 제외한, 상기 청징제의 산화 환원 반응에 의한 탈포를 행하는 유리 기판의 제조 방법.
  7. 유리 원료를 용해시켜 청징제로서 적어도 산화 주석을 포함하는 용융 유리를 만드는 용해조와,
    적어도 일부가 백금족 금속을 포함하는 재료로 이루어지고, 상기 용융 유리가 공급됨으로써 내벽과 상기 용융 유리의 액면에서 기상 공간이 형성되고, 상기 기상 공간에 상기 청징제의 환원 반응에 의해 상기 용융 유리로부터 가스가 방출되고, 청징관의 온도가 가장 높은 부분의 온도가 1630℃ 이상이 되도록 가열되는 청징관과, 상기 청징관과 접속되고, 상기 기상 공간에 방출된 가스를 상기 청징관 외부로 배출하는 통기관과, 상기 청징관의 내벽으로부터 휘발한 백금족 금속의 응집이 상기 통기관 근방에서 억제되도록, 상기 통기관의 온도가 1450℃ 이상이 되도록 상기 통기관에 대해 온도 조정을 행하는 온도 조정부를 구비하는 청징조와,
    상기 청징조에 의해 청징된 용융 유리를 시트 유리로 성형하는 성형 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 장치.
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