KR101660092B1 - 글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치는, 성형체의 지지 부재를 통하여 방출되는 성형체의 열량을 억제하고 또한, 성형체의 열크리프 특성에 의한 변형을 억제할 수 있다. 본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법은, 용융 글래스를 성형체(52)의 상단부면으로부터 흘러 넘치게 하여 분류시키고, 성형체(52)의 하단에서 합류시켜 글래스판을 연속하여 성형하는 글래스판의 제조 방법이다. 성형체(52)는, 지지 부재(54a, 54b) 및 단열 부재(56a, 56b)를 통하여, 성형체(52)의 길이 방향의 양단부면에 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서 설치된다. 지지 부재(54a, 54b)는, 성형체(52)와 접촉한다. 단열 부재(56a, 56b)는, 성형체(52)와 접촉하지 않고, 지지 부재(54a, 54b)와 접촉한다. 단열 부재(56a, 56b)는, 지지 부재(54a, 54b)보다 작은 열전도율을 갖고, 또한, 50㎫ 이상의 압축 강도를 갖는다.

Description

글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MAKING GLASS SHEET}
본 발명은, 글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)에 이용되는 글래스판은, 표면에 높은 평탄도가 요구된다. 통상, 이와 같은 글래스판은, 오버플로우 다운드로법에 의해 제조된다. 오버플로우 다운드로법에서는, 특허문헌 1(미국 특허 제3,338,696호)에 기재되어 있는 바와 같이, 성형체에 유입되어 흘러 넘친 용융 글래스가, 성형체의 외표면을 타고 흘러 내려, 성형체의 하단에서 합류하여, 하방으로 늘여지면서 리본 형상의 글래스로 성형된다.
오버플로우 다운드로법에 있어서, 성형체는, 성형로 내의 고온의 분위기 하에 설치되어 있다. 또한, 성형체에는, 자체 중량 및 글래스의 중량에 의한 하중이 가해지고 있다. 따라서, 성형체의 길이 방향의 중앙부는, 열크리프 특성에 의해, 하방으로 늘어지기 쉽다. 특히, 최근, 글래스의 대형화가 진행되어, 성형체는, 길이 방향으로 길어지는 경향이 있으므로, 열크리프 특성에 의한 아래로 늘어짐이 보다 현저해진다.
이 문제를 해결하기 위해서, 특허 문헌 2(일본 특허 출원 공개 소46-34437호 공보)에 기재되어 있는 바와 같이, 성형체의 길이 방향의 양단으로부터, 길이 방향의 힘을 성형체에 가한 상태에서, 성형체를 지지하는 방법이 이용된다. 이 방법에서는, 성형체는, 지지 블록 및 내화 절연 벽돌에 의해 지지된 상태에서, 길이 방향의 압축력이 부여되고 있으므로, 열크리프 특성에 기인하는 변형이 억제된다.
또한, 오버플로우 다운드로법에 있어서, 성형체의 온도 분포는, 성형체의 하단으로부터 연속하여 성형되는 글래스판의 품질에 큰 영향을 준다. 성형체는, 특히, 그 길이 방향에 있어서 높은 온도차를 갖지 않는 것이 바람직하다. 여기서, 성형체에 길이 방향의 압축력을 가하여 성형체를 지지하는 상술한 방법에 있어서, 성형체의 지지 부재를 통하여 노 밖으로 방출되는 성형체의 열량이 크면, 성형체의 길이 방향의 온도차가 확대되어, 글래스의 품질에 영향을 미친다. 구체적으로는, 성형체의 온도차는, 성형체의 표면을 유하하는 용융 글래스의 온도차를 발생시키고, 용융 글래스의 온도차는, 성형되는 글래스판의 두께차를 발생시킨다. 즉, 성형체의 온도차는, 글래스판의 판 두께 편차에 영향을 미친다. 또한, 성형체의 온도 분포는, 성형로 내의 분위기의 온도 분포에도 영향을 미친다. 성형로 내의 온도 분포도, 성형체의 온도차와 마찬가지로, 글래스판의 판 두께 편차에 영향을 미친다. 또한, 노 밖으로 방출된 성형체의 열량을 보충하기 위해서, 성형로의 외부로부터 성형체에 열을 공급할 필요가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서, 특허 문헌 2에서는, 성형체는 내화 절연 벽돌에 의해 지지되어 있다.
미국 특허 제3,338,696호 일본 특허 출원 공개 소46-34437호 공보
여기서, 길이 방향의 압축력을 가하여 성형체를 지지하기 위해서 이용되는 부재는, 충분한 압축 강도를 갖고 있을 필요가 있다. 그러나, 일반적으로, 높은 압축 강도를 갖는 벽돌은, 열전도율이 크기 때문에, 노 내의 열이 방출되기 쉽다. 반대로, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 내화 절연 벽돌은, 열전도율이 작지만, 충분한 압축 강도를 갖지 않으므로, 성형체에 대하여 충분한 압축력을 가할 수 없다. 성형체에 대하여 필요 충분한 압축력을 가한 경우, 내화 절연 벽돌이 파괴되게 되는 높은 리스크가 발생한다.
본 발명의 목적은, 성형체의 지지 부재를 통하여 방출되는 성형체의 열량을 억제하고, 또한, 성형체의 열크리프 특성에 의한 변형을 억제할 수 있는 글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법은, 용융 글래스를 성형체의 상단부면으로부터 흘러 넘치게 하여 분류시키고, 성형체의 하단에서 합류시켜 글래스판을 연속하여 성형하는 글래스판의 제조 방법이다. 성형체는, 지지 부재 및 단열 부재를 통하여, 성형체의 길이 방향의 양단부면에 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서 설치된다. 지지 부재는, 성형체와 접촉한다. 단열 부재는, 성형체와 접촉하지 않고, 지지 부재와 접촉한다. 단열 부재는, 지지 부재보다 작은 열전도율을 갖고, 또한, 50㎫ 이상의 압축 강도를 갖는다.
본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법에서는, 오버플로우 다운드로법에 이용되는 성형체가, 성형체의 길이 방향의 양단으로부터, 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서, 성형로 내에 설치되어 있다. 성형체의 길이 방향의 중앙부는, 열크리프 특성에 기인하여 하방으로 늘어지기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 성형체에 길이 방향의 압축력을 가함으로써, 성형체의 변형이 억제된다. 또한, 성형체는, 지지 부재 및 단열 부재를 통하여, 성형로 내에 설치되어 있다. 구체적으로는, 성형체는, 한 쌍의 지지 부재에 의해, 길이 방향의 양단에 있어서 사이에 끼워져 있다. 한 쌍의 지지 부재는, 또한, 한 쌍의 단열 부재에 의해, 길이 방향의 양단에 있어서 사이에 끼워져 있다. 성형체는, 한 쌍의 지지 부재 및 한 쌍의 단열 부재를 통하여, 성형로 밖에 설치되는 압축 기구에 의해, 길이 방향의 압축력이 가해진다. 단열 부재의 열전도율은 작으므로, 성형로 내의 분위기의 열, 및, 성형체의 열은, 단열 부재를 타고 성형로의 외부로 방출되기 어렵다. 따라서, 단열 부재에 의해, 성형체 및 성형로 내의 분위기의 온도 분포는 양호하게 유지된다. 또한, 성형로의 내부로부터 방출되는 열에 의해 성형체의 압축 기구의 온도가 지나치게 높아져 압축 기구의 내열 온도를 초과하여, 압축 기구가 파손되는 일이, 단열 부재에 의해 회피된다. 또한, 단열 부재는, 50㎫ 이상의 압축 강도를 가져, 성형체에 가해지는 길이 방향의 압축력에 충분히 견딜 수 있다. 따라서, 열크리프 특성에 기인하는 성형체의 변형이 충분히 억제된다. 또한, 단열 부재는 운모를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법에서는, 단열 부재는, 2W/(mㆍK) 이하의 열전도율을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 단열 부재는, 충분히 낮은 열전도율을 가지므로, 성형체 및 성형로 내의 열이 노 밖으로 방출되는 것을, 보다 효율적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법에서는, 단열 부재는, 550℃(JIS C 2116 : 1982) 이상의 내열 온도를 갖는 것이 바람직하다. 단열 부재의 내열 온도가 높을수록, 단열 부재의 설치 장소의 제약이 적어지므로, 보다 고온의 지지 부재에 단열 부재를 접촉시켜 설치할 수 있다. 이에 의해, 성형체에 가까운 고온측의 단열 부재의 두께를 증가시키는 것 등에 의해, 단열 성능을 향상시킬 수 있다.
단열 부재는, 지지 부재와 상이한 종류의 재료로부터 성형된다. 단열 부재의 압축 강도가 50㎫∼1000㎫인 경우, 단열 부재는, 성형체에 가해지는 길이 방향의 압축력에 충분히 견딜 수 있으므로, 열크리프 특성에 기인하는 성형체의 변형이 충분히 억제된다. 단열 부재의 압축 강도는, 보다 바람직하게는, 100㎫∼1000㎫이고, 더욱 바람직하게는 200㎫∼1000㎫이다. 단열 부재의 압축 강도의 측정 방법은, JIS K 6911 : 2006이다.
또한, 단열 부재의 열전도율은, 0W/(mㆍK)∼2W/(mㆍK)인 것이 바람직하다. 이 경우, 단열 부재는, 충분히 낮은 열전도율을 가지므로, 성형체 및 성형로 내의 열이 노 밖으로 방출되는 것이 보다 효과적으로 억제된다. 단열 부재의 열전도율은, 보다 바람직하게는, 0W/(mㆍK)∼1W/(mㆍK)이고, 더욱 바람직하게는, 0W/(mㆍK)∼0.5W/(mㆍK)이다. 단열 부재의 열전도율의 측정 방법은, 상온에 있어서의 레이저 플래시법이다.
한편, 지지 부재는, 높은 내화 성능과 큰 압축 강도를 갖는 벽돌 블록인 것이 바람직하다. 지지 부재로서 사용되는 벽돌 블록의 압축 강도는, 300㎫ 정도(JIS R 2206-1 : 2007)이고, 벽돌 블록의 열전도율은, 4.0W/(mㆍK) 정도(JIS R 2616 : 2001)이다. 또한, 높은 단열성을 갖는 단열 벽돌의 압축 강도는, 4㎫ 정도(JIS R 2206-1 : 2007)이고, 단열 벽돌의 열전도율은 0.35W/(mㆍK) 정도(JIS R 2616 : 2001)이다. 즉, 단열 부재는, 지지 부재보다도 작은 열전도율을 갖는다. 또한, 단열 부재는 단열 벽돌보다도 큰 압축 강도를 갖는다.
또한, 단열 부재는, 그 내열 온도를 초과하지 않는 장소에 설치될 필요가 있다. 예를 들면, 지지 부재의 두께를 증가시키거나, 지지 부재를 두께 방향으로 복수로 분할하고 그 사이에 세라믹 파이버 페이퍼를 끼우거나 함으로써, 각 접촉면에서의 열전도를 저해하여, 그것을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법은, 용융 글래스를 성형체의 상단부면으로부터 흘러 넘치게 하여 분류시키고, 성형체의 하단에서 합류시켜 글래스판을 연속하여 성형하는 글래스판의 제조 방법이다. 성형체는, 지지 부재 및 단열 부재를 통하여, 성형체의 길이 방향의 양단부면에 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서 설치된다. 지지 부재는, 성형체와 접촉한다. 단열 부재는, 성형체와 접촉하지 않고, 지지 부재와 접촉한다. 단열 부재는 운모를 포함한다.
본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법에서는, 성형체 및 성형로 내의 열이 노 밖으로 방출되기 어렵게 하기 위해서 이용되는 단열 부재가, 운모를 포함하고 있다. 예를 들면, 운모를 포함하는 세라믹스는, 높은 내열성, 낮은 열전도율 및 높은 압축 강도를 가져, 단열 부재로서 우수한 성질을 갖고 있다. 따라서, 운모를 포함하는 단열 부재를 이용함으로써, 성형로 내의 열이 노 밖으로 방출되기 어렵게 하는 효과, 및, 열크리프 특성에 기인하는 성형체의 변형을 억제하는 효과를 보다 효과적으로 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법에서는, 글래스판은, 플랫 패널 디스플레이용 글래스 기판인 것이 바람직하고, 또한, 저온 폴리실리콘용 글래스 기판인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 글래스판의 제조 장치는, 성형체와, 지지 부재와, 단열 부재를 구비한다. 성형체는, 용융 글래스를 흘러 넘치게 하여 분류시키고, 하방에 있어서 합류시켜 글래스판을 연속하여 성형하기 위한 부재이다. 지지 부재는 성형체와 접촉한다. 단열 부재는, 성형체와 접촉하지 않고, 지지 부재와 접촉한다. 성형체는, 지지 부재 및 단열 부재를 통하여, 성형체의 길이 방향의 양단부면에 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서 설치된다. 단열 부재는, 지지 부재보다 작은 열전도율을 갖고, 또한, 50㎫ 이상의 압축 강도를 갖는다.
본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치는, 성형체의 지지 부재를 통하여 방출되는 성형체의 열량을 억제하고, 또한, 성형체의 열크리프 특성에 의한 변형을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 글래스판 제조 장치의 전체 구성도.
도 2는 성형로 내에 설치되는 성형체를 도시하는 도면.
도 3은 성형체의 단면도.
(1) 글래스판 제조 장치의 전체 구성
본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 글래스판 제조 장치(200)의 구성의 일례를 도시하는 모식도이다. 글래스판 제조 장치(200)는, 용해조(40)와, 청징조(41)와, 교반 장치(100)와, 성형 장치(42)와, 도관(43a, 43b, 43c)을 구비한다. 도관(43a)은, 용해조(40)와 청징조(41)를 접속한다. 도관(43b)은, 청징조(41)와 교반 장치(100)를 접속한다. 도관(43c)은, 교반 장치(100)와 성형 장치(42)를 접속한다.
용해조(40)에서 생성된 용융 글래스는, 도관(43a)을 통과하여 청징조(41)에 유입된다. 청징조(41)에서 청징된 용융 글래스는, 도관(43b)을 통과하여 교반 장치(100)에 유입된다. 교반 장치(100)에서 교반된 용융 글래스는, 도관(43c)을 통과하여 성형 장치(42)에 유입된다. 성형 장치(42)에서는, 오버플로우 다운드로법에 의해 용융 글래스로부터 글래스 리본이 성형된다. 글래스 리본은, 후공정에서 소정 크기로 절단되어, 글래스판이 제조된다. 글래스판의 폭 방향의 치수는, 예를 들면 500㎜∼3500㎜이다. 글래스판의 길이 방향의 치수는, 예를 들면 500㎜∼3500㎜이다.
본 발명에 따른 글래스판의 제조 방법 및 글래스판의 제조 장치에 의해 제조되는 글래스판은, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)용의 글래스 기판으로서 특히 적합하다. FPD용의 글래스 기판으로서는, 무알칼리 글래스 또는 알칼리 미량 함유 글래스가 이용된다. FPD용의 글래스 기판은 고온 점성이 높다. 구체적으로는, 102.5포아즈의 점성을 갖는 용융 글래스의 온도는, 1500℃ 이상이다. 고온 점성이 높은 글래스는, 성형 시의 온도를 높게 할 필요가 있으므로, 후술하는 열크리프 특성에 의한 변형이 보다 현저해진다.
용해조(40)는, 도시되어 있지 않지만, 버너 등의 가열 수단을 구비하고 있다. 용해조(40)에서는, 가열 수단에 의해 글래스 원료가 용해되어, 용융 글래스가 생성된다. 글래스 원료는, 원하는 조성의 글래스를 실질적으로 얻을 수 있도록 제조된다. 글래스의 조성의 일례로서, FPD용의 글래스 기판으로서 적합한 무알칼리 글래스는, SiO2 : 50질량％∼70질량％, Al2O3 : 0질량％∼25질량％, B2O3 : 1질량％∼15질량％, MgO : 0질량％∼10질량％, CaO : 0질량％∼20질량％, SrO : 0질량％∼20질량％, BaO : 0질량％∼10질량％를 함유한다. 여기서, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계의 함유량은 5질량％∼30질량％이다.
또한, FPD용의 글래스 기판으로서, 알칼리 금속을 미량 포함하는 알칼리 미량 함유 글래스를 이용해도 된다. 알칼리 미량 함유 글래스는, 성분으로서, 0.1질량％∼0.5질량％의 R'2O를 포함하고, 바람직하게는 0.2질량％∼0.5질량％의 R'2O를 포함한다. 여기서, R'는 Li, Na 및 K로부터 선택되는 적어도 1종이다. 또한, R'2O의 함유량의 합계는, 0.1질량％ 미만이어도 된다.
또한, 본 발명에 의해 제조되는 글래스는, 상기 성분 외에, SnO2 : 0.01질량％∼1질량％(바람직하게는, 0.01질량％∼0.5질량％), Fe2O3 : 0질량％∼0.2질량％(바람직하게는, 0.01질량％∼0.08질량％)를 더 함유해도 되고, 환경 부하를 고려하여, As2O3, Sb2O3 및 PbO를 실질적으로 함유하지 않아도 된다.
상기와 같이 제조된 글래스 원료는, 용해조(40)에 투입된다. 용해조(40)에서는, 글래스 원료는, 그 조성 등에 따른 온도에서 용해된다. 이에 의해, 용해조(40)에서는, 예를 들면 1500℃∼1600℃의 고온의 용융 글래스가 얻어진다.
용해조(40)에서 얻어진 용융 글래스는, 용해조(40)로부터 도관(43a)을 통과하여 청징조(41)에 유입된다. 청징조(41)에는, 도시되어 있지 않지만, 용해조(40)와 마찬가지로 가열 수단이 설치되어 있다. 청징조(41)에서는, 용융 글래스가 더 승온시켜짐으로써 청징된다. 예를 들면, 청징조(41)에 있어서, 용융 글래스의 온도는, 1550℃ 이상, 나아가서 1600℃ 이상으로 상승시켜진다. 용융 글래스는, 승온됨으로써 청징되어, 용융 글래스에 포함되는 미소한 기포가 제거된다.
청징조(41)에 있어서 청징된 용융 글래스는, 청징조(41)로부터 도관(43b)을 통과하여 교반 장치(100)에 유입된다. 용융 글래스는, 도관(43b)을 통과할 때에 냉각된다. 교반 장치(100)에서는, 청징조(41)에 있어서의 온도보다도 낮은 온도에서, 용융 글래스가 교반된다. 예를 들면, 교반 장치(100)에 있어서, 용융 글래스의 온도는, 1250℃∼1450℃까지 냉각된다. 또한, 교반 장치(100)에 있어서, 용융 글래스의 점도는, 예를 들면 500포아즈∼1300포아즈이다. 용융 글래스는, 교반 장치(100)에 있어서 교반되어 균질화된다.
교반 장치(100)에 있어서 균질화된 용융 글래스는, 교반 장치(100)로부터 도관(43c)을 통과하여 성형 장치(42)에 유입된다. 용융 글래스는 도관(43c)을 통과할 때에 더 냉각되어, 성형에 적합한 점도까지 냉각된다. 용융 글래스는, 예를 들면 1200℃ 부근까지 냉각된다. 성형 장치(42)에서는, 오버플로우 다운드로법에 의해 용융 글래스가 성형된다. 구체적으로는, 성형 장치(42)에 유입된 용융 글래스는, 성형로(50) 내에 설치되어 있는 성형체(52)에 공급된다. 성형체(52)는, 내화 벽돌에 의해 성형되어, 쐐기 형상의 단면 형상을 갖는다. 성형체(52)의 상면에는, 성형체(52)의 길이 방향을 따라서 홈이 형성되어 있다. 용융 글래스는, 성형체(52)의 상면의 홈에 공급된다. 홈으로부터 흘러 넘친 용융 글래스는, 성형체(52)의 한 쌍의 측면을 타고 하방으로 유하한다. 성형체(52)의 측면을 유하한 한 쌍의 용융 글래스는, 성형체(52)의 하단에서 합류하여, 글래스 리본이 연속적으로 성형된다. 글래스 리본은 하방으로 향함에 따라서 서서히 냉각되고, 그 후, 원하는 크기의 글래스판으로 절단된다.
(2) 성형체의 구성
도 2는 성형로(50) 내에 설치되어 있는 성형체(52)를 도시하는 개략도이다. 도 2에 있어서, 성형체(52)의 길이 방향은 좌우 방향이다. 이하, 「길이 방향」은, 성형체(52)의 길이 방향을 의미한다. 성형체(52)는, 본체(52a)와, 용융 글래스가 공급되는 상면 홈(52b)과, 성형체(52)의 길이 방향의 단부면(52c)을 갖고 있다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 있어서의 성형체(52)의 단면도이다. 도 3에는, 성형체(52)의 상면 홈(52b)으로부터 흘러 넘쳐 유하한 한 쌍의 용융 글래스가, 성형체(52)의 하단에서 합류하여, 글래스 리본이 성형되는 상황이 도시되어 있다.
성형체(52)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지 부재(54a, 54b), 및, 한 쌍의 단열 부재(56a, 56b)를 통하여, 성형로(50)의 노벽(50a)에 고정되어 있다. 이하, 도 2에 있어서 좌측에 도시되는 지지 부재를, 좌측 지지 부재(54a)라 부르고, 도 2에 있어서 우측에 도시되는 지지 부재를, 우측 지지 부재(54b)라 부른다. 또한, 도 2에 있어서 좌측에 도시되는 단열 부재를, 좌측 단열 부재(56a)라 부르고, 도 2에 있어서 우측에 도시되는 단열 부재를, 우측 단열 부재(56b)라 부른다.
좌측 지지 부재(54a)는, 성형체(52) 및 좌측 단열 부재(56a)와 접촉하고 있다. 좌측 단열 부재(56a)는, 좌측 지지 부재(54a)와 접촉하고 있지만, 성형체(52)와 접촉하고 있지 않다. 좌측 지지 부재(54a)는, 성형체(52)의 단부면(52c)에 있어서, 성형체(52)와 접촉하고 있다. 좌측 지지 부재(54a)는, 성형체(52)의 단부면(52c)과 접촉하고 있는 면과 대향하는 면에 있어서, 좌측 단열 부재(56a)와 접촉하고 있다. 이상의 설명은, 우측 지지 부재(54b) 및 우측 단열 부재(56b)에도 마찬가지로 적용된다.
성형체(52)는, 길이 방향의 양측의 단부면(52c)에, 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서, 성형로(50) 내에 설치되어 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 성형체(52)에는, 길이 방향으로 성형체(52)를 압축하는 압축력 F가 가해지고 있다.
우측 지지 부재(54b) 및 우측 단열 부재(56b)는, 우측 단부판(58b)에 의해, 길이 방향으로 고정되어 있다. 우측 단열 부재(56b)는, 우측 지지 부재(54b)와 접촉하고 있는 면과 대향하는 면에 있어서, 우측 단부판(58b)과 접촉하고 있다. 우측 단부판(58b)은, 위치 조절 기구(60)에 연결되어 있다. 위치 조절 기구(60)는, 성형체(52) 및 성형로(50)의 치수의 미소한 변화에 따라서, 우측 단부판(58b)의 위치를 길이 방향으로 미세 조정할 수 있다. 우측 지지 부재(54b), 우측 단열 부재(56b) 및 우측 단부판(58b)은, 성형로(50)의 노벽(50a)에 의해 지지되어 있다. 우측 지지 부재(54b)는 노벽(50a)에 형성되는 구멍에 삽입되어 있다.
좌측 지지 부재(54a) 및 좌측 단열 부재(56a)는, 좌측 단부판(58a)에 의해, 길이 방향으로 지지되어 있다. 좌측 단열 부재(56a)는, 좌측 지지 부재(54a)와 접촉하고 있는 면과 대향하는 면에 있어서, 좌측 단부판(58a)과 접촉하고 있다. 좌측 단부판(58a)은, 성형체 압축 기구(62)에 연결되어 있다. 좌측 지지 부재(54a), 좌측 단열 부재(56a) 및 좌측 단부판(58a)은, 성형로(50)의 노벽(50a)에 의해 지지되어 있다. 좌측 지지 부재(54a)는, 노벽(50a)에 형성되는 구멍에 삽입되어 있다.
성형체 압축 기구(62)는, 길이 방향을 따라서 좌측 단부판(58a)을 성형체(52)를 향하여 누름으로써, 성형체(52)에 압축력 F를 가할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 성형체 압축 기구(62)는, 성형로(50)의 외부에 설치되고, 에어 실린더(62a)와 피스톤(62b)을 갖는다. 에어 실린더(62a) 내부의 공기압에 의해, 피스톤(62b)은, 성형체(52)를 향하여 길이 방향으로 이동할 수 있다. 성형체 압축 기구(62)는, 에어 실린더(62a) 내부의 공기압을 변화시킴으로써, 성형체(52)에 가해지는 압축력 F를 조절할 수 있다.
지지 부재(54a, 54b)는, 높은 내열성과 높은 압축 강도를 갖는 벽돌 블록이다. 단열 부재(56a, 56b)는, 지지 부재(54a, 54b)보다 낮은 열전도율을 갖고, 또한, 높은 압축 강도 및 높은 내열성을 갖는 부재이다. 구체적으로는, 단열 부재(56a, 56b)는, 2W/(mㆍK) 이하의 열전도율을 갖고, 또한, 50㎫ 이상의 압축 강도를 갖고, 또한, 550℃ 이상의 내열 온도를 갖고 있다.
단열 부재(56a, 56b)의 적합한 예는 운모를 포함하는 단열재이다. 예를 들면, 단마550L(가부시끼가이샤 오카베마이카 고교쇼제), 단마700L(가부시끼가이샤 오카베마이카 고교쇼제) 또는, 운모 세라믹 TMC-110(닛본토크슈토교 가부시끼가이샤제)에 의해 성형된 블록은, 열전도율, 내열성 및 압축 강도의 관점에서, 단열 부재(56a, 56b)로서 적합하다.
(3) 특징
(3-1)
본 실시 형태에 따른 글래스판 제조 장치(200)에 있어서, 오버플로우 다운드로법에 의한 글래스 리본의 성형에 이용되는 성형체(52)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 길이 방향의 양측의 단부면(52c)에, 길이 방향의 압축력 F가 가해지고 있는 상태에서, 성형로(50)의 내부에 설치되어 있다.
성형체(52)는, 성형로(50) 내의 고온의 분위기 하에 설치되고, 또한, 성형체(52)에는, 자체 중량 및 글래스 리본의 중량에 의한 하중이 가해지고 있다. 그 때문에, 성형체(52)의 길이 방향의 중앙부는, 열크리프 특성에 의해, 하방으로 늘어지기 쉬운 경향이 있다. 성형체(52)의 하단은, 글래스 리본이 연속적으로 성형되는 포인트이므로, 열크리프 특성에 기인하는 성형체(52)의 변형은, 제조되는 글래스판의 품질에 영향을 줄 가능성이 있다.
또한, 성형체(52)의 온도 분포는, 성형체(52)의 하단으로부터 연속하여 성형되는 글래스판의 품질에 큰 영향을 준다. 구체적으로는, 성형체(52)의 길이 방향의 온도차는, 성형체(52)의 표면을 유하하는 용융 글래스의 길이 방향의 온도차를 발생시킨다. 용융 글래스의 길이 방향의 온도차는, 성형되는 글래스판의 길이 방향의 두께차를 발생시킨다. 즉, 성형체(52)의 길이 방향의 온도차는, 글래스판의 판 두께 편차에 영향을 미친다. 또한, 성형체(52)의 온도 분포는, 성형로(50) 내의 분위기의 온도 분포에도 영향을 미친다. 성형로(50) 내의 분위기의 길이 방향의 온도차도, 성형체(52)의 길이 방향의 온도차와 마찬가지로, 글래스판의 판 두께 편차에 영향을 미친다.
본 실시 형태에서는, 성형체(52)에 길이 방향의 압축력 F를 가함으로써, 열크리프 특성에 기인하는 성형체(52)의 변형이 억제된다. 압축력 F는, 성형체(52)를 길이 방향으로 압축하는 힘이며, 성형체(52)의 길이 방향의 중앙부가 하방으로 늘어지는 변형을 억제할 수 있다.
또한, 성형체(52)는, 지지 부재(54a, 54b) 및 단열 부재(56a, 56b)를 통하여, 성형로(50)의 내부에 있어서 지지되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 성형체(52)는, 길이 방향의 양측에 있어서, 한 쌍의 지지 부재(54a, 54b) 사이에 끼워지고, 또한, 한 쌍의 단열 부재(56a, 56b)에 의해 사이에 끼워져 있다. 단열 부재(56a, 56b)는, 2W/(mㆍK) 이하의 낮은 열전도율을 가지므로, 성형로(50) 내의 분위기의 열, 및, 성형체(50)의 열은, 단열 부재(56a, 56b)를 타고 성형로(50)의 외부로 방출되기 어렵다. 따라서, 단열 부재(56a, 56b)에 의해, 성형체(52) 및 성형로(50) 내의 온도 분포의 악화를 방지하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 단열 부재(56a, 56b)에 의해, 성형체(52)의 길이 방향의 온도차가 저감되고, 이에 의해, 성형로(50) 내의 분위기의 길이 방향의 온도차도 저감된다. 따라서, 단열 부재(56a, 56b)는, 성형체(52)의 하단으로부터 성형되는 글래스판의 길이 방향의 두께차를 감소시키는 효과를 갖는다.
또한, 단열 부재(56a, 56b)에 의해, 성형로(50)의 내부로부터 방출되는 열에 의해, 성형로(50)의 외부에 설치되는 성형체 압축 기구(62)가 파손되는 것이 회피된다. 구체적으로는, 성형체 압축 기구(62)의 에어 실린더(62a)의 패킹이 열에 의해 열화되어, 시일 성능을 유지할 수 없게 되는 것이 회피된다.
또한, 단열 부재(56a, 56b)는, 50㎫ 이상의 압축 강도를 가지므로, 성형체 압축 기구(62)에 의해 성형체(50)에 가해지는 길이 방향의 압축력 F에, 충분히 견딜 수 있다. 따라서, 단열 부재(56a, 56b)를 이용해도, 열크리프 특성에 기인하는 성형체(50)의 변형은 충분히 억제된다.
(3-2)
FPD용의 글래스 기판의 표면에는, TFT 등의 반도체 소자가 형성된다. 최근, 디스플레이 장치의 한층 더한 고정밀화를 실현하기 위해서, 종래의 α-SiㆍTFT 대신에, 저온 p-Si(폴리실리콘)ㆍTFT 및 산화물 반도체를 글래스 기판의 표면에 형성하는 기술이 요구되고 있다.
그러나, 저온 p-SiㆍTFT 및 산화물 반도체를 글래스 기판의 표면에 형성하는 공정은, α-SiㆍTFT를 글래스 기판의 표면에 형성하는 공정과 비교하여, 보다 고온의 열처리가 필요하다. 그 때문에, 저온 p-SiㆍTFT 및 산화물 반도체가 표면에 형성되는 글래스판에는, 열수축률이 작은 성질이 요구된다. 열수축률을 작게 하기 위해서는, 글래스의 왜곡점을 높게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 왜곡점이 높은 글래스는, 액상 온도가 높아지고, 액상 온도에 있어서의 점도인 액상 점도가 낮아지는 경향이 있다. 또한, 글래스의 실투를 방지하기 위해서, 성형 시에 있어서의 용융 글래스의 온도를, α-SiㆍTFT용 글래스 기판의 성형 시에 있어서의 용융 글래스의 온도보다도 높게 할 필요가 있으므로, 성형로 내부의 분위기를 보다 고온으로 할 필요가 있다. 따라서, 저온 p-SiㆍTFT 및 산화물 반도체가 표면에 형성되는 글래스 기판의 제조 공정에서는, 성형체의 열크리프 특성에 기인하는 변형이 보다 현저해진다.
본 실시 형태에 따른 글래스판 제조 장치(200)는, 상술한 특징을 갖는 단열 부재(56a, 56b)를 이용하여 성형체(52)를 지지함으로써, 저온 p-SiㆍTFT를 채용한 플랫 패널 디스플레이 및 산화물 반도체를 채용한 플랫 패널 디스플레이용의 글래스 기판의 제조에, 특히 적합하다. 구체적으로는, 저온 p-SiㆍTFT를 채용한 액정 디스플레이 및 산화물 반도체를 채용한 액정 디스플레이용의 글래스 기판의 제조에, 특히 적합하다.
저온 p-SiㆍTFT 및 산화물 반도체가 표면에 형성되는 글래스판은, 예를 들면 655℃ 이상의 왜곡점을 갖고, 또는, 45000포아즈 이상의 액상 점도를 갖고 있다. 또한, 이 글래스판의 조성은, SiO2 : 52질량％∼78질량％, Al2O3 : 3질량％∼25질량％, B2O3 : 1질량％∼15질량％, RO : 3질량％∼20질량％인 것이 바람직하다. 여기서, R은 글래스판에 함유되며, Mg, Ca, Sr 및 Ba로부터 선택되는 적어도 1종의 성분이다. 이 글래스판은, (SiO2+Al2O3)/B2O3로 나타내어지는 질량비가 7∼20인, 무알칼리 글래스 또는 알칼리 미량 함유 글래스인 것이 바람직하다.
저온 p-SiㆍTFT 및 산화물 반도체가 표면에 형성되는 글래스판은, 높은 왜곡점을 갖기 때문에, (SiO2+Al2O3)/RO로 나타내어지는 질량비 5 이상이고, 바람직하게는 6 이상이며, 더욱 바람직하게는 7.5 이상이다. 또한, 이 글래스판은, β-OH값이 지나치게 작으면 고온 영역에서의 점성이 높아져 용해성이 저하되고, 또한, 특수한 분위기 제어도 필요로 되어 고비용으로 된다. 한편, 이 글래스판은, β-OH값이 지나치게 크면 왜곡점이 낮아진다. 그 때문에, 이 글래스판은 0.05/㎜∼0.3/㎜의 β-OH값을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이 글래스판은, 높은 왜곡점을 가지면서 액상 점도의 저하를 방지하기 위해서, CaO/RO로 나타내어지는 질량비가 0.3 이상이고, 바람직하게는 0.5 이상이며, 보다 바람직하게는 0.65 이상이다. 또한, 이 글래스판은, 환경 부하를 고려하여, As2O3, Sb2O3 및 PbO를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.
52 : 성형체
54a : 좌측 지지 부재(지지 부재)
54b : 우측 지지 부재(지지 부재)
56a : 좌측 단열 부재(단열 부재)
56b : 우측 단열 부재(단열 부재)

Claims (9)

  1. 용융 글래스를 성형체의 상단부면으로부터 흘러 넘치게 하여 분류시키고, 상기 성형체의 하단에서 합류시켜 글래스판을 연속하여 성형하는, 저온 폴리실리콘 TFT 또는 산화물 반도체가 표면에 형성되는 글래스판의 제조 방법으로서,
    상기 성형체는, 상기 성형체와 접촉하는 지지 부재 및 상기 성형체와 접촉하지 않고 상기 지지 부재와 접촉하는 단열 부재를 통하여, 상기 성형체의 길이 방향의 양단부면에 상기 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서 설치되고,
    상기 단열 부재는, 상기 성형체의 길이 방향의 온도차를 저감하도록 상기 지지 부재보다 작은 열전도율을 갖고, 또한, 상기 성형체에 가해지는 상기 길이 방향의 압축력에 충분히 견딜 수 있는 압축 강도를 갖고, 운모를 포함하는 글래스판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단열 부재는, 2W/(mㆍK) 이하의 열전도율을 갖는 글래스판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단열 부재는, 550℃ 이상의 내열 온도를 갖는 글래스판의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단열 부재는, 550℃ 이상의 내열 온도를 갖는 글래스판의 제조 방법.
  5. 용융 글래스를 성형체의 상단부면으로부터 흘러 넘치게 하여 분류시키고, 상기 성형체의 하단에서 합류시켜 글래스판을 연속하여 성형하는, 저온 폴리실리콘 TFT 또는 산화물 반도체가 표면에 형성되는 글래스판의 제조 방법으로서,
    상기 성형체는, 상기 성형체와 접촉하는 지지 부재 및 상기 성형체와 접촉하지 않고 상기 지지 부재와 접촉하는 단열 부재를 통하여, 상기 성형체의 길이 방향의 양단부면에 상기 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서 설치되고,
    상기 단열 부재는, 상기 성형체의 길이 방향의 온도차를 저감하도록 운모를 포함하는 글래스판의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 글래스판은, 플랫 패널 디스플레이용 글래스 기판인 글래스판의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 용융 글래스를 흘러 넘치게 하여 분류시키고, 하방에서 합류시켜, 저온 폴리실리콘 TFT 또는 산화물 반도체가 표면에 형성되는 글래스판을 연속하여 성형하기 위한 성형체와,
    상기 성형체와 접촉하는 지지 부재와,
    상기 성형체와 접촉하지 않고 상기 지지 부재와 접촉하는 단열 부재를 구비하고,
    상기 성형체는, 상기 지지 부재 및 상기 단열 부재를 통하여, 상기 성형체의 길이 방향의 양단부면에 상기 길이 방향의 힘이 가해지고 있는 상태에서 설치되고,
    상기 단열 부재는, 상기 성형체의 길이 방향의 온도차를 저감하도록 상기 지지 부재보다 작은 열전도율을 갖고, 또한, 상기 성형체에 가해지는 상기 길이 방향의 압축력에 충분히 견딜 수 있는 압축 강도를 갖고, 운모를 포함하는 글래스판의 제조 장치.
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