KR20120130265A - 글래스 기판의 제조 방법 - Google Patents

글래스 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는, 다운 드로우법을 이용해서 글래스 기판을 제조하는 경우에, 글래스 기판의 생산량을 향상시킴과 동시에, 적절한 글래스 기판의 제조를 가능하게 하는 글래스 기판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 본 발명에 따른 글래스 기판의 제조 방법은, 성형 공정과, 냉각 공정을 구비한다. 성형 공정에서는, 다운 드로우법에 의해, 용융 글래스를 시트 글래스로 성형한다. 냉각 공정에서는, 시트 글래스를 냉각한다. 또한, 냉각 공정은, 제1 냉각 공정과, 제2 냉각 공정과, 제3 냉각 공정을 포함한다. 제1 냉각 공정은, 시트 글래스의 중앙 영역의 온도가, 서냉점이 될 때까지, 제1 평균 냉각 속도로 냉각한다. 제2 냉각 공정은, 중앙 영역의 온도가, 서냉점으로부터 변형점 -50℃로 될 때까지, 제2 평균 냉각 속도로 냉각한다. 제3 냉각 공정은, 중앙 영역의 온도가, 변형점 -50℃로부터 변형점 -200℃로 될 때까지, 제3 평균 냉각 속도로 냉각한다. 또한, 제1 평균 냉각 속도는, 5.0℃/초 이상이다. 제1 평균 냉각 속도는, 제3 평균 냉각 속도보다 빠르다. 또한, 제3 평균 냉각 속도는, 제2 평균 냉각 속도보다 빠르다.

Description

글래스 기판의 제조 방법{GLASS SUBSTRATE PRODUCTION METHOD}
본 발명은, 글래스 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, 특허 문헌 1(일본 특허 출원 공개 제2009-196879호)에 개시하는 바와 같이, 다운 드로우법을 이용해서 TFT 타입의 디스플레이를 제조하는 방법이 제안되어 있다. 다운 드로우법에서는, 성형체에 용융 글래스를 유입시킨 후, 해당 용융 글래스를 성형체의 정상부로부터 오버플로우시킨다. 오버플로우한 용융 글래스는, 성형체의 양측면을 따라 아래로 흐르고, 성형체의 하단부에서 합류함으로써, 시트 형상의 글래스(시트 글래스)로 된다. 시트 글래스는, 인장 롤러에 의해 아래 쪽으로 하강되면서 냉각된다. 냉각된 시트 글래스는, 원하는 길이로 절단되어, 글래스 기판으로 된다.
일본 특허 출원 공개 제2009-196879호 공보
그런데, 액정 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이용의 글래스 기판 상에는, 박막 트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor) 등의 반도체 소자가 형성되어 있다. TFT 형성 시에는, 글래스 기판이 고온에서 열처리되므로, 글래스 기판은 구조 완화를 일으키고, 열수축에 의해 체적이 수축한다. 이때, 열수축률이 크면, 글래스 기판 상에 형성되는 회로 패턴이 어긋나 버린다는 문제가 발생한다.
이 문제를 해결하는 수단으로서, 특허 문헌 1에 개시되는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에서는, 다운 드로우법의 서냉 공정에 있어서, 「서냉점+100℃」의 온도로부터 서냉점까지의 평균 냉각 속도보다, 서냉점으로부터 「서냉점-50℃」의 온도까지의 평균 냉각 속도를 낮게 하고 있다. 이 구성에 의해, 열수축률이 작은 글래스를 얻을 수 있다. 이렇게, 특허 문헌 1에서는, 열수축률을 고려하여, 시트 글래스의 유동 방향의 냉각 속도를 규정하고 있지만, 보다 생산성을 향상시키면서, 열수축률을 양호하게 할 필요가 있었다. 또한, 특허 문헌 1에서는, 열수축률을 양호하게 하면서, 시트 글래스의 판두께를 균일하게 하고, 또한 시트 글래스의 휨 및 변형을 저감할 수는 없었다.
본 발명의 과제는, 다운 드로우법을 이용해서 글래스 기판을 제조하는 경우에, 글래스 기판의 생산량을 향상시킴과 동시에, 열수축률이 양호한 글래스 기판의 제조를 가능하게 하는 글래스 기판의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 글래스 기판의 제조 방법은, 성형 공정과, 냉각 공정을 구비한다. 성형 공정에서는, 다운 드로우법에 의해, 용융 글래스를 시트 글래스로 성형한다. 냉각 공정에서는, 시트 글래스를 냉각한다. 또한, 냉각 공정은, 제1 냉각 공정과, 제2 냉각 공정과, 제3 냉각 공정을 포함한다. 제1 냉각 공정은, 시트 글래스의 중앙 영역의 온도가, 서냉점이 될 때까지, 제1 평균 냉각 속도로 냉각한다. 제2 냉각 공정은, 중앙 영역의 온도가, 서냉점으로부터 변형점 -50℃로 될 때까지, 제2 평균 냉각 속도로 냉각한다. 제3 냉각 공정은, 중앙 영역의 온도가, 변형점 -50℃로부터 변형점 -200℃로 될 때까지, 제3 평균 냉각 속도로 냉각한다. 또한, 제1 평균 냉각 속도는, 5.0℃/초 이상이다. 제1 평균 냉각 속도는, 제3 평균 냉각 속도보다 빠르다. 또한, 제3 평균 냉각 속도는, 제2 평균 냉각 속도보다 빠르다. 제2 평균 냉각 속도가 작을수록, 시트 글래스의 열수축률이 작아진다. 그 때문에, 제1 내지 제3 평균 냉각 속도 중에서, 제2 평균 냉각 속도를 가장 느리게 함으로써, 시트 글래스의 열수축률을 효과적으로 작게 할 수 있다. 이에 의해, 글래스 기판의 생산량을 향상시킴과 동시에, 적절한 글래스 기판을 제조할 수 있다. 또한, 시트 글래스의 중앙 영역은, 판두께를 균일하게 하는 대상의 부분을 포함하는 영역이며, 시트 글래스의 단부는, 제조 후에 절단되는 대상의 부분을 포함하는 영역이다.
또한, 제1 평균 냉각 속도는, 5.0℃/초?50℃/초의 범위 내인 것이 바람직하다. 제1 평균 냉각 속도가, 5.0℃/초보다 낮으면, 생산성이 악화된다. 제1 평균 냉각 속도가, 50℃/초를 초과하면, 글래스에 균열이 발생하는 경우가 있고, 시트 글래스의 휨값 및 판두께 편차가 악화된다. 또한, 제1 평균 냉각 속도는, 5.0℃/초?45℃/초의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 5.0℃/초?40℃/초의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
또한, 제1 냉각 공정은, 시트 글래스의 폭 방향의 단부의 온도가, 단부에 협지된 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한, 중앙 영역의 온도가 균일해지도록 하는 제1 온도 제어 공정과, 제1 온도 제어 공정이 행해진 후, 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향해서 낮아지도록 하는 제2 온도 제어 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
제1 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 폭 방향의 단부의 온도를 중앙 영역의 온도보다 낮게 함으로써, 시트 글래스의 단부의 점도가 높아진다. 이에 의해, 시트 글래스의 폭 방향의 수축을 억제할 수 있다. 시트 글래스가 폭 방향으로 수축하면, 수축한 개소의 판두께가 커져서, 판두께 편차가 악화된다. 따라서, 시트 글래스의 폭 방향의 단부의 온도를 중앙 영역의 온도보다 낮게 함으로써, 판두께를 균일화할 수 있다. 또한, 제1 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 중앙 영역의 온도를 균일하게 함으로써, 중앙 영역의 점도가 균일해져서, 판두께를 균일화할 수 있다.
또한, 제1 온도 제어 공정은, 판두께를 보다 균일하게 하기 위해서, 성형체 바로 아래에서 행해지는 것이 바람직하고, 또한, 시트 글래스가 글래스 연화점의 근방까지 냉각될 때까지 행해지는 것이 바람직하다. 여기서, 「글래스 연화점의 근방」은, 「글래스 연화점 -20℃」로부터 「글래스 연화점 +20℃」까지의 온도 영역인 것이 바람직하다.
또한, 제2 냉각 공정은, 글래스 변형점의 근방에 근접함에 따라서, 시트 글래스의 폭 방향의 단부와 중앙부와의 온도 구배가 저감하도록 하는 제3 온도 제어 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향해서 낮아지는 온도 구배가 형성된다. 제3 온도 제어 공정에서는, 제2 온도 제어 공정에 있어서 형성된 온도 구배는, 글래스 변형점의 근방을 향해서 시트 글래스가 냉각되는 과정에서, 작아진다. 이에 의해, 시트 글래스의 체적 수축량은, 시트 글래스의 단부로부터 중앙부를 향함에 따라서 커지므로, 시트 글래스의 폭 방향의 중앙부에는 인장 응력이 작용한다. 특히, 시트 글래스의 중앙부에는, 시트 글래스의 유동 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용한다. 또한, 시트 글래스의 폭 방향으로 작용하는 인장 응력보다도, 시트 글래스의 유동 방향으로 작용하는 인장 응력의 쪽이 큰 것이 바람직하다. 그리고, 인장 응력에 의해, 시트 글래스의 평탄도를 유지하면서, 시트 글래스를 냉각할 수 있다. 따라서, 제2 온도 제어 공정 및 제3 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도 분포를 제어함으로써, 시트 글래스의 휨 및 변형을 저감할 수 있다.
시트 글래스는, 글래스 변형점에 있어서 온도 구배를 갖고 있으면, 상온까지 냉각되었을 때에 변형이 발생한다. 따라서, 제3 온도 제어 공정에 있어서, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역을 향해서 폭 방향의 온도 구배가 저감하도록 냉각함으로써, 냉각 후의 변형을 저감할 수 있다.
또한, 제3 온도 제어 공정에서는, 냉각 공정에 있어서의 시트 글래스의 폭 방향의 단부와 중앙부와의 온도 차가, 가장 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 시트 글래스는, 글래스 변형점에 있어서 온도 차를 갖고 있으면, 상온까지 냉각된 후에 변형이 발생한다. 즉, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 있어서, 시트 글래스의 폭 방향의 단부와 중앙부와의 폭 방향의 온도 차를 작게 함으로써, 시트 글래스의 변형을 저감할 수 있다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 유동 방향의 하류를 향함에 따라서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도 구배가 점점 감소하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향해서 점점 감소하도록, 시트 글래스의 폭 방향의 온도 구배가 형성되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향해서 점점 감소하고, 또한, 시트 글래스의 유동 방향의 하류를 향함에 따라서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도 구배가 점점 감소하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향해서 볼록형으로 점점 감소하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향해서 볼록형으로 점점 감소하고, 또한, 시트 글래스의 유동 방향의 하류를 향함에 따라서, 시트 글래스의 폭 방향의 온도 구배가 점점 감소하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 냉각 공정에서는, 글래스 변형점의 근방에 근접함에 따라서, 시트 글래스의 폭 방향의 단부와 중심부와의 온도 구배가 저감하도록 하는 제3 온도 제어 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제3 냉각 공정에서는, 시트 글래스의 폭 방향의 온도가, 시트 글래스의 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향해서 낮아지도록 하는 제4 온도 제어 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
이에 의해, 시트 글래스의 냉각량은, 시트 글래스의 단부로부터 중앙부를 향함에 따라서 커진다. 그 때문에, 전술한 바와 같이, 시트 글래스의 중앙부는, 시트 글래스의 유동 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용하게 된다. 따라서, 시트 글래스의 평탄도를 유지하면서 냉각할 수 있으므로, 시트 글래스의 휨을 저감할 수 있다.
또한, 제4 온도 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 온도가 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향해서 볼록형으로 점점 감소하도록 온도 구배가 형성되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 평균 냉각 속도는, 0.5℃/초?5.5℃/초이며, 제3 평균 냉각 속도는, 1.5℃/초?7.0℃/초인 것이 바람직하다.
제2 평균 냉각 속도가, 0.5℃/초보다도 느리면, 생산성이 악화된다. 또한, 제2 평균 냉각 속도가, 5.5℃/초를 초과하면, 시트 글래스의 열수축률이 커진다. 또한, 시트 글래스의 휨 및 변형이 악화된다.
제3 평균 냉각 속도가, 1.5℃/초보다도 느리면, 생산성이 악화된다.
또한, 제3 평균 냉각 속도가, 7.0℃/초를 초과하면, 시트 글래스에 균열이 발생하는 경우도 있다. 또한, 시트 글래스의 휨이 악화된다.
또한, 제2 평균 냉각 속도는, 1.0℃/초?3.0℃/초의 범위 내인 것이 바람직하고, 제3 평균 냉각 속도는, 2.0℃/초?5.5℃/초인 것이 바람직하다.
또한, 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 100ppm 이하의 열수축률을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 20ppm?100ppm의 범위 내의 열수축률을 갖는 것이 보다 바람직하고, 20ppm?95ppm의 범위 내의 열수축률을 갖는 것이 보다 바람직하고, 20ppm?90ppm의 범위 내의 열수축률을 갖는 것이 특히 바람직하다.
또한, 냉각 공정은, 시트 글래스의 폭 방향의 온도 구배를, 시트 글래스의 유동 방향을 따라 제어하는 온도 구배 제어 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
온도 구배 제어 공정에 있어서, 시트 글래스의 유동 방향의 냉각 속도를, 상기의 제1 평균 냉각 속도, 제2 평균 냉각 속도 및 제3 평균 냉각 속도로 되도록 제어함으로써, 시트 글래스의 열수축률을 양호하게 할 수 있다. 또한, 시트 글래스의 폭 방향의 온도 구배를 제어함으로써, 균일한 판두께를 갖고, 또한, 휨 및 변형이 저감된 글래스 기판을 제조할 수 있다. 또한, 글래스 기판의 생산량을 향상시킬 수 있다.
또한, 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 1.0nm 이하의 변형값을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 0nm?0.95nm의 범위 내의 변형값을 갖는 것이 보다 바람직하고, 0nm?0.90nm의 범위 내의 변형값을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 0.15㎜ 이하의 휨값을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 0㎜?0.10㎜의 범위 내의 휨값을 갖는 것이 바람직하고, 0㎜?0.05㎜의 범위 내의 휨값을 갖는 것이 보다 바람직하다.
또한, 냉각 공정에 의해 냉각된 상기 시트 글래스는, 15㎛ 이하의 판두께 편차를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 냉각 공정에 의해 냉각된 시트 글래스는, 0㎛?14㎛의 범위 내의 판두께 편차를 갖는 것이 바람직하고, 0㎛?13㎛의 범위 내의 판두께 편차를 갖는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 글래스 기판의 제조 방법에서는, 글래스 기판의 생산량을 향상시킴과 동시에, 적절한 글래스 기판을 제조할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법의 플로우차트이다.
도 2는 글래스 기판의 제조 방법에서 이용되는 글래스 기판의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.
도 3은 성형 장치의 개략의 개략도(단면도)이다.
도 4는 성형 장치의 개략의 개략도(측면도)이다.
도 5는 제어 장치의 제어 블록도이다.
도 6은 시트 글래스의 소정의 높이 위치에 있어서의 온도 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 7은 시트 글래스의 냉각 속도의 예를 도시하는 도면이다.
본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에서는, 소정의 열수축률의 TFT 디스플레이용의 글래스 기판을 제조한다. 소정의 열수축률이란, 100ppm 이하이다. 글래스 기판은, 다운 드로우법을 이용해서 제조된다. 이하, 도면을 참조하면서, 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(1) 글래스 기판의 제조 방법의 개요
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 글래스 기판의 제조 방법에 포함되는 복수의 공정 및 복수의 공정에 이용되는 글래스 기판의 제조 장치(100)를 설명한다. 글래스 기판의 제조 방법은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 주로, 용융 공정(S1)과, 청징 공정(S2)과, 성형 공정(S3)과, 냉각 공정(S4)과, 절단 공정(S5)을 포함한다.
용융 공정(S1)은, 글래스의 원료가 용융되는 공정이다. 글래스의 원료는, 원하는 조성으로 되도록 조합된 후, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상류에 배치된 용융 장치(11)에 투입된다. 글래스 원료는, 예를 들면, SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, SrO, BaO 등의 조성으로 이루어진다. 구체적으로는, 변형점이 660℃ 이상으로 되는 글래스 원료를 이용한다. 글래스의 원료는, 용융 장치(11)에서 용융되어서, 용융 글래스(FG)로 된다. 용융 온도는, 글래스의 종류을 따라서 조정된다. 본 실시 형태에서는, 글래스 원료가 1500℃?1650℃에서 용융된다. 용융 글래스(FG)는, 상류 파이프(23)를 통해서 청징 장치(12)로 보내진다.
청징 공정(S2)은, 용융 글래스(FG) 중의 기포의 제거를 행하는 공정이다. 청징 장치(12) 내에서 기포가 제거된 용융 글래스(FG)는, 그 후, 하류 파이프(24)를 통하여, 성형 장치(40)로 보내진다.
성형 공정(S3)은, 용융 글래스(FG)를 시트 형상의 글래스(시트 글래스)(SG)로 성형하는 공정이다. 구체적으로, 용융 글래스(FG)는, 성형 장치(40)에 포함되는 성형체(41)에 연속적으로 공급된 후, 성형체(41)로부터 오버플로우한다. 오버플로우한 용융 글래스(FG)는, 성형체(41)의 표면을 따라 유하한다. 용융 글래스(FG)는, 그 후, 성형체(41)의 하단부에서 합류하여 시트 글래스(SG)로 성형된다.
냉각 공정(S4)은, 시트 글래스(SG)를 냉각(서냉)하는 공정이다. 글래스 시트는, 냉각 공정(S4)을 거쳐서 실온에 가까운 온도로 냉각된다. 또한, 냉각 공정(S4)에 있어서의, 냉각의 상태에 따라서, 글래스 기판의 두께(판두께), 글래스 기판의 휨량, 및 글래스 기판의 변형량이 결정된다.
절단 공정(S5)은, 실온에 가까운 온도로 된 시트 글래스(SG)를, 소정의 크기로 절단하는 공정이다.
또한, 소정의 크기로 절단된 시트 글래스(SG)(글래스판(PG))는, 그 후, 단면 가공 등의 공정을 거쳐, 글래스 기판으로 된다.
이하, 도 3?도 5를 참조하여, 글래스 기판의 제조 장치(100)에 포함되는 성형 장치(40)의 구성을 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향이란, 시트 글래스(SG)가 유하하는 방향(유동 방향)에 교차하는 방향, 즉, 수평 방향을 의미한다.
(2) 성형 장치의 구성
우선, 도 3 및 도 4에, 성형 장치(40)의 개략구성을 나타낸다. 도 3은, 성형 장치(40)의 단면도이다. 도 4는, 성형 장치(40)의 측면도이다.
성형 장치(40)는, 시트 글래스(SG)가 통과하는 통로와, 통로를 둘러싸는 공간을 갖는다. 통로를 둘러싸는 공간은, 성형체실(20), 제1 냉각실(30), 및 제2 냉각실(80)로 구성되어 있다.
성형체실(20)은, 청징 장치(12)로부터 보내지는 용융 글래스(FG)를 시트 글래스(SG)로 성형하는 공간이다.
제1 냉각실(30)은, 성형체실(20)의 아래 쪽에 배치되고, 시트 글래스(SG)의 두께 및 휨량을 조정하기 위한 공간이다. 제1 냉각실(30)에서는, 후술하는 제1 냉각 공정(S41)의 일부가 실행된다. 구체적으로, 제1 냉각실(30)에서는, 시트 글래스(SG)의 상류 영역이 냉각된다(상류 영역 냉각 공정). 시트 글래스(SG)의 상류 영역이란, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 온도가 서냉점보다 위인 시트 글래스(SG)의 영역이다. 시트 글래스(SG)의 중심부(C)는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향 중심이다. 상류 영역에는, 구체적으로, 제1 온도 영역과 제2 온도 영역이 포함된다. 제1 온도 영역은, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 온도가 연화점 근방으로 될 때까지의 시트 글래스(SG)의 영역이다. 또한, 제2 온도 영역이란, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 온도가 연화점 근방으로부터 서냉점 근방으로 될 때까지의 온도 영역이다. 시트 글래스(SG)는, 제1 냉각실(30) 내를 통과한 후, 후술하는 제2 냉각실(80) 내를 통과한다.
제2 냉각실(80)은, 성형체실(20)의 아래 쪽에 배치되고, 시트 글래스(SG)의 휨 및 변형량을 조정하기 위한 공간이다. 성형체실(20)에서는, 후술하는 제1 냉각 공정(S41)의 일부, 제2 냉각 공정(S42), 및 제3 냉각 공정(S43)이 실행된다. 구체적으로, 제2 냉각실(80)에서는, 제1 냉각실(30) 내를 통과한 시트 글래스(SG)가, 서냉점, 변형점을 거쳐, 실온 근방의 온도까지 냉각된다(하류 영역 냉각 공정). 또한, 제2 냉각실(80)의 내부는, 단열 부재(80b)에 의해, 복수의 공간으로 구분되어 있다.
또한, 성형 장치(40)는, 주로, 성형체(41)와, 구획 부재(50)와, 냉각 롤러(51)와, 온도 조정 유닛(60)과, 하강 롤러(81a?81g)와, 히터(82a?82g)와, 절단 장치(90)로 구성되어 있다. 또한, 성형 장치(40)는, 제어 장치(91)를 구비한다(도 5 참조). 제어 장치(91)는, 성형 장치(40)에 포함되는 각 구성의 구동부를 제어한다.
이하, 성형 장치(40)에 포함되는 각 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
(2-1) 성형체
성형체(41)는, 성형체실(20) 내에 설치된다. 성형체(41)는, 용융 글래스(FG)를 오버플로우시킴으로써, 용융 글래스(FG)를 시트 형상의 글래스(시트 글래스(SG))로 성형한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 성형체(41)는, 단면 형상에서 대략 5각형의 형상(쐐기형에 유사한 형상)을 갖는다. 대략 5각형의 선단은, 성형체(41)의 하단부(41a)에 상당한다.
또한, 성형체(41)는, 제1 단부에 유입구(42)를 갖는다(도 4 참조). 유입구(42)는, 전술한 하류 파이프(24)와 접속되어 있고, 청징 장치(12)로부터 유출된 용융 글래스(FG)는, 유입구(42)로부터 성형체(41)로 유입된다. 성형체(41)에는, 홈(43)이 형성되어 있다. 홈(43)은, 성형체(41)의 길이 방향으로 연장된다. 구체적으로는, 홈(43)은, 제1 단부로부터, 제1 단부의 반대 측의 단부인 제2 단부로 연장된다. 보다 구체적으로, 홈(43)은, 도 4의 좌우 방향으로 연장된다. 홈(43)은, 유입구(42) 근방이 가장 깊고, 제2 단부에 근접함에 따라서, 서서히 얕아지도록 형성되어 있다. 성형체(41)에 유입된 용융 글래스(FG)는, 성형체(41)의 한 쌍의 정상부(41b, 4lb)로부터 오버플로우하고, 성형체(41)의 한 쌍의 측면(표면)(41c, 41c)을 따르면서 유하한다. 그 후, 용융 글래스(FG)는, 성형체(41)의 하단부(41a)에서 합류하여 시트 글래스(SG)로 된다.
이때, 시트 글래스(SG)의 액상 온도는 1100℃ 이상이고, 액체 상태 점도는2.5×105poise 이상이다.
(2-2) 구획 부재
구획 부재(50)는, 성형체실(20)로부터 제1 냉각실(30)로의 열의 이동을 차단하는 부재이다. 구획 부재(50)는, 용융 글래스(FG)의 합류 포인트의 근방에 배치되어 있다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 구획 부재(50)는, 합류 포인트에서 합류한 용융 글래스(FG)(시트 글래스(SG))의 두께 방향 양측에 배치된다. 구획 부재(50)는, 단열재이다. 구획 부재(50)는, 용융 글래스(FG)의 합류 포인트의 상측 분위기 및 하측 분위기를 구획함으로써, 구획 부재(50)의 상측으로부터 하측으로의 열의 이동을 차단한다.
(2-3) 냉각 롤러
냉각 롤러(51)는, 제1 냉각실(30) 내에 설치된다. 보다 구체적으로, 냉각 롤러(51)는, 구획 부재(50)의 바로 아래에 배치되어 있다. 또한, 냉각 롤러(51)는, 시트 글래스(SG)의 두께 방향 양측, 또한, 시트 글래스(SG)의 폭 방향 양측에 배치된다. 시트 글래스(SG)의 두께 방향 양측에 배치된 냉각 롤러(51)는 쌍으로 동작한다. 즉, 시트 글래스(SG)의 양측부(폭 방향 양단부)는, 2쌍의 냉각 롤러(51, 51, …)에 의해 끼워 넣어진다.
냉각 롤러(51)는, 내부로 통하는 공냉관에 의해 공냉되어 있다. 냉각 롤러(51)는, 시트 글래스(SG)의 측부(귀부)(R, L)에 접촉하고, 열전도에 의해 시트 글래스(SG)의 측부(귀부)(R, L)를 급냉한다(급냉 공정). 냉각 롤러(51)에 접촉한 시트 글래스(SG)의 측부(R, L)의 점도는, 소정값(구체적으로는, 109.0poise) 이상이다.
냉각 롤러(51)는, 냉각 롤러 구동 모터(390)(도 5를 참조)에 의해 회전 구동된다. 냉각 롤러(51)는, 시트 글래스(SG)의 측부(R, L)를 냉각함과 동시에, 시트 글래스(SG)를 아래 쪽으로 끌어내리는 작용도 갖는다.
또한, 냉각 롤러(51)에 의한 시트 글래스(SG)의 측부(R, L)의 냉각은, 시트 글래스(SG)의 폭 W 및 시트 글래스(SG)의 두께의 균일화에 영향을 준다.
(2-4) 온도 조정 유닛
온도 조정 유닛(60)은, 제1 냉각실(30) 내에 설치되고, 시트 글래스(SG)를 서냉점 근방까지 냉각하는 유닛이다. 온도 조정 유닛(60)은, 구획 부재(50)의 하방이고, 제2 냉각실(80)의 상부판(80a) 위에 배치된다.
온도 조정 유닛(60)은, 시트 글래스(SG)의 상류 영역을 냉각한다(상류 영역냉각 공정). 구체적으로는, 온도 조정 유닛(60)은, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 온도가 서냉점에 근접하도록, 시트 글래스(SG)를 냉각한다. 시트 글래스(SG)의 중심부(C)는, 그 후, 후술의 제2 냉각실(80) 내에서, 서냉점, 변형점을 거쳐, 실온 근방의 온도까지 냉각된다(하류 영역 냉각 공정).
온도 조정 유닛(60)은, 냉각 유닛(61)을 갖는다. 냉각 유닛(61)은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향으로 복수(여기서는, 3개) 및 그 유동 방향으로 복수 배치된다. 구체적으로는, 냉각 유닛(61)은, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 표면에 대향하도록 1개씩 배치되고, 또한, 후술하는 중앙 영역(CA)(도 4나 도 7을 참조)의 표면에 대향하도록 1개 배치되어 있다. 여기서, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)이란, 시트 글래스(SG)의 폭 방향 중앙 부분이며, 시트 글래스(SG)의 유효 폭 및 그 근방을 포함하는 영역이다. 다시 말해서, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)은, 시트 글래스(SG)의 양측부(하강) 사이에 끼워진 부분이다. 또한, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)은, 판두께를 균일하게 하는 대상의 부분을 포함하는 영역이고, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)는, 제조 후에 절단되는 대상의 부분을 포함하는 영역이다.
(2-5) 하강 롤러
하강 롤러(81a?81g)는, 제2 냉각실(80) 내에 설치되고, 제1 냉각실(30) 내를 통과한 시트 글래스(SG)를, 시트 글래스(SG)의 유동 방향으로 끌어내린다. 하강 롤러(81a?81g)는, 제2 냉각실(80)의 내부에서, 유동 방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치된다. 하강 롤러(81a?81g)는, 시트 글래스(SG)의 두께 방향 양측(도 3 참조), 및, 시트 글래스(SG)의 폭 방향 양측(도 4 참조)에 복수 배치된다. 즉, 하강 롤러(81a?81g)는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 양측부(하강)(R, L), 또한, 시트 글래스(SG)의 두께 방향의 양측에 접촉하면서 시트 글래스(SG)를 아래 쪽으로 끌어내린다.
하강 롤러(81a?81g)는, 하강 롤러 구동 모터(391)(도 5 참조)에 의해 구동된다. 또한, 하강 롤러(81a?81g)는, 시트 글래스(SG)에 대하여 내측에 회전한다. 하강 롤러(81a?81g)의 주속도(周速度)는, 하류측의 하강 롤러만큼, 크다. 즉, 복수의 하강 롤러(81a?81g) 중, 하강 롤러(81a)의 주속도가 가장 작고, 하강 롤러(81g)의 주속도가 가장 크다. 시트 글래스(SG)의 두께 방향 양측에 배치된 하강 롤러(81a?81g)는, 쌍으로 동작하고, 쌍의 하강 롤러(81a, 81a,…)가, 시트 글래스(SG)를 아래 방향으로 끌어내린다.
(2-6) 히터
히터(82a?82g)는, 제2 냉각실(80)의 내부에 설치되어, 제2 냉각실(80)의 내부 공간의 온도를 조정한다. 구체적으로, 히터(82a?82g)는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향 및 시트 글래스(SG)의 폭 방향으로 복수 배치된다. 보다 구체적으로는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향에는, 7개의 히터가 배치되고, 시트 글래스의 폭 방향에는 3개의 히터가 배치된다. 폭 방향으로 배치되는 3개의 히터는, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)과, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)를 각각 열처리한다. 히터(82a?82g)는, 후술하는 제어 장치(91)에 의해 출력이 제어된다. 이에 의해, 제2 냉각실(80) 내부를 통과하는 시트 글래스(SG)의 근방의 분위기 온도가 제어된다. 히터(82a?82g)에 의해 제2 냉각실(80) 내의 분위기 온도가 제어됨으로써, 시트 글래스(SG)의 온도 제어가 행해진다. 또한, 온도 제어에 의해, 시트 글래스(SG)는, 점성 영역으로부터 점 탄성 영역을 거쳐서 탄성 영역으로 추이한다. 이렇게, 히터(82a?82g)의 제어에 의해, 제2 냉각실(80)에서는, 시트 글래스(SG)의 온도가, 서냉점 근방의 온도로부터 실온 근방의 온도까지 냉각된다(하류 영역 냉각 공정).
또한, 각 히터(82a?82g)의 근방에는, 분위기 온도를 검출하는 분위기 온도 검출 수단(본 실시 형태에서는, 열전쌍)(380)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 복수의 열전쌍(380)이, 시트 글래스(SG)의 유동 방향 및 시트 글래스(SG)의 폭 방향으로 배치되어 있다. 열전쌍(380)은, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 온도와, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 온도를 각각 검출한다. 히터(82a?82g)의 출력은, 열전쌍(380)에 의해 검출되는 분위기 온도에 기초해서 제어된다.
(2-7) 절단 장치
절단 장치(90)는, 제2 냉각실(80) 내에서 실온 근방의 온도까지 냉각된 시트 글래스(SG)를, 소정의 사이즈로 절단한다. 절단 장치(90)는, 소정의 시간 간격으로 시트 글래스(SG)를 절단한다. 이에 의해, 시트 글래스(SG)는, 복수의 글래스판(PG)으로 된다. 절단 장치(90)는, 절단 장치 구동 모터(392)(도 5를 참조)에 의해 구동된다.
(2-8) 제어 장치
제어 장치(91)는, CPU, RAM, ROM, 및 하드디스크 등으로 구성되어 있고, 글래스판의 제조 장치(100)에 포함되는 여러 가지는 기기의 제어를 행한다.
구체적으로는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(91)는, 글래스 기판의 제조 장치(100)에 포함되는 각종의 센서(예를 들면, 열전쌍(380))나 스위치(예를 들면, 주전원 스위치(381)) 등에 의한 신호를 받고, 온도 조정 유닛(60), 히터(82a?82g), 냉각 롤러 구동 모터(390), 하강 롤러 구동 모터(391), 절단 장치 구동 모터(392) 등의 제어를 행한다.
(3) 온도 관리
본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에서는, 냉각 공정(S4)이 복수의 냉각 공정(S41, S42, S43)으로 이루어진다. 구체적으로는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향을 따라, 제1 냉각 공정(S41), 제2 냉각 공정(S42), 및 제3 냉각 공정(S43)이 차례로 실행된다.
또한, 냉각 공정(S4)에서는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향 및 폭 방향의 온도 관리를 행하고 있다. 온도 관리는, 복수의 온도 프로파일(TP1?TP10)에 기초해서 행해진다. 온도 프로파일(TP1?TP10)이란, 시트 글래스(SG) 근방의 분위기 온도에 대한, 시트 글래스(SG)의 폭 방향을 따른 온도 분포이다. 다시 말해서, 온도 프로파일(TP1?TP10)은, 목표의 온도 분포이다. 즉, 온도 관리는, 복수의 온도 프로파일(TP1?TP10)을 실현시키도록 행해진다. 온도 관리는, 상술한, 냉각 롤러(51), 온도 조정 유닛(60), 및 히터(82a?82g)를 이용해서 행해진다.
시트 글래스(SG)의 온도는, 시트 글래스(SG)의 분위기 온도를 제어함으로써, 관리된다. 또한, 시트 글래스(SG)의 온도는, 시트 글래스(SG)의 온도의 실측값을 이용해도 되고, 또한, 히터(82a?82g)에 의해 제어되는 시트 글래스(SG)의 분위기 온도에 기초해서 시뮬레이션에 의해 산출된 값을 이용해도 된다.
또한, 각 냉각 공정(S41?S43)은, 소정의 냉각 속도로, 시트 글래스(SG)를 냉각함으로써, 시트 글래스(SG)의 유동 방향의 온도 관리를 행하고 있다. 여기서, 소정의 냉각 속도란, 각 냉각 공정(S41?S43)에 따른 냉각 속도이다. 구체적으로, 전 냉각 공정(S41?S43)의 냉각 속도 중, 제1 냉각 공정의 냉각 속도(제1 냉각 속도)가 가장 빠르다. 또한, 전 냉각 공정(S41?S43)의 냉각 속도 중, 제2 냉각 공정의 냉각 속도(제2 냉각 속도)가 가장 느리다. 즉, 제3 냉각 공정의 냉각 속도(제3 냉각 속도)는, 제1 냉각 속도보다도 느리고, 제2 냉각 속도보다도 빠르다(제1 냉각 속도>제3 냉각 속도>제2 냉각 속도).
또한, 본 실시 형태에 따른 냉각 공정(S4)에서는, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 냉각 속도(중심부 냉각 속도)와, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 냉각 속도(귀부 냉각 속도)를 다른 속도로 설정하고 있다. 중심부 냉각 속도는, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 온도 변화의 량과, 온도 변화에 요하는 시간에 기초하여 산출된다. 귀부 냉각 속도는, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 온도 변화의 량과, 온도 변화에 요하는 시간에 기초해서 산출된다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 각 냉각 공정(S41?S43)에 있어서의 시트 글래스(SG)의 온도 관리에 대해서 상세하게 설명한다. 도 6은, 시트 글래스(SG)의 소정의 높이 위치에 있어서의 온도 프로파일을 나타낸다. 도 7은, 시트 글래스(SG)(0.7㎜)의 냉각 속도를 나타낸다.
(3-1) 제1 냉각 공정
제1 냉각 공정(S41)은, 성형체(41)의 바로 아래에서 합류한 용융 글래스를, 서냉점 근방의 온도까지 냉각하는 공정이다. 구체적으로, 제1 냉각 공정에서는, 약1,100℃?1,200℃의 시트 글래스(SG)를, 서냉점 근방의 온도까지 냉각한다(도 7 참조). 여기서, 서냉점은, 점도가 1013poise가 될 때의 온도이며, 여기에서는, 715.0℃이다.
제1 냉각 공정(S41)에서는, 제1 온도 프로파일(TP10)?제4 온도 프로파일(TP4)에 기초하여, 시트 글래스(SG)의 온도 관리가 행해진다. 이하, 제1 냉각 공정(S41)에서 실행되는 각 온도 프로파일(TP1?TP4)과, 제1 냉각 공정의 냉각 속도(제1 냉각 속도)를 상세하게 설명한다.
(3-1-1) 제1 온도 프로파일
제1 온도 프로파일(TP1)은, 시트 글래스(SG)의 가장 상류측에서 실현되는 온도 분포이다(도 6 참조). 제1 온도 프로파일(TP1)은, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)의 온도가 균일하고, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)는, 시트 글래스(SG)의 중앙 영역(CA)의 온도보다도 낮다. 여기서, 중앙 영역(CA)의 온도가 균일하다는 것은, 중앙 영역(CA)의 온도가, 소정의 온도 영역에 포함되는 것을 말한다. 소정의 온도 영역이란, 기준 온도 ±20℃의 범위이다. 기준 온도는, 중앙 영역(CA)의 폭 방향의 평균 온도이다.
제1 온도 프로파일(TP1)은, 제1 냉각실(30) 내의 냉각 롤러(51) 및 온도 조정 유닛(60)을 제어함으로써 실현된다. 구체적으로는, 냉각 롤러(51)에 의해 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)가 냉각된다. 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 온도는, 중앙 영역(CA)의 온도보다도 소정 온도(예를 들면, 200℃?250℃) 낮은 온도로 냉각한다. 제1 온도 프로파일(TP1)은, 시트 글래스(SG)의 판두께를 균일하게 한다.
또한, 제1 온도 프로파일(TP1)에 기초하는 온도 관리는, 시트 글래스(SG)의 판두께를 보다 균일하게 하기 위해서 성형체 바로 아래에서 행해지는 것이 바람직하고, 또한, 시트 글래스(SG)가 글래스 연화점의 근방까지 냉각될 때까지 행해지는 것이 바람직하다. 여기서, 「글래스 연화점의 근방」은, 「글래스 연화점 -20℃ 」로부터 「글래스 연화점 +20℃」까지의 온도 영역인 것이 바람직하다.
(3-1-2) 제2 온도 프로파일 및 제3 온도 프로파일
제2 온도 프로파일(TP2) 및 제3 온도 프로파일(TP3)은, 제1 온도 프로파일(TP1) 후에 실현되는 온도 분포이다(도 6 참조). 구체적으로는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향에 대하여, 상류측에 제2 온도 프로파일(TP2)이 위치하고, 하류측에 제3 온도 프로파일(TP3)이 위치한다.
제2 온도 프로파일(TP2) 및 제3 온도 프로파일(TP3)은, 중앙 영역(CA)의 중심부(C)의 온도가 가장 높고, 귀부(R, L)의 온도가 가장 낮다. 또한, 제2 온도 프로파일(TP2) 및 제3 온도 프로파일(TP3)에서는, 중심부(C)로부터 귀부(R, L)를 향해서 온도가 서서히 낮아진다. 즉, 중심부(C)의 온도와 귀부(R, L)의 온도에는 구배(온도 구배)가 형성되어 있다. 다시 말해서, 제2 프로파일(TP2) 및 제3 온도 프로파일(TP3)은, 위로 볼록하고 완만한 포물선을 형성한다. 또한, 여기서, 온도 구배란, 시트 글래스(SG)의 폭 W(예를 들면, 1650㎜, 도 6을 참조)를 2로 나눈 값으로, 중심부(C)의 분위기 온도로부터 귀부(R, L)의 분위기 온도를 뺀 값을, 나눈 것((중심부(C)의 분위기 온도-귀부(R, L)의 분위기 온도)/(시트 글래스의 폭 W/2))이다.
또한, 제3 온도 프로파일(TP3)에 있어서의 온도 구배(TG3)는, 제2 온도 프로파일(TP2)에 있어서의 온도 구배(TG2)보다도 크다. 다시 말해서, 제3 온도 프로파일(TP3)에 있어서의 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 분위기 온도와 중심부(C)의 분위기 온도의 차(폭 방향 온도 차)는, 제2 온도 프로파일(TP2)에 있어서의 폭 방향 온도 차보다도 크다. 즉, 제3 온도 프로파일(TP3)은, 제2 온도 프로파일(TP2)보다도 큰 포물선으로 된다.
제2 온도 프로파일(TP2) 및 제3 온도 프로파일(TP3)에서는, 귀부(R, L)가 중심부(C)보다도 빨리 냉각되도록, 큰 포물선 형상의 프로파일이 실현된다.
또한, 제2 온도 프로파일(TP2) 및 제3 온도 프로파일(TP3)은, 제1 냉각실(30) 내의 온도 조정 유닛(60)을 제어함으로써 실현된다.
(3-1-3) 제4 온도 프로파일
제4 온도 프로파일(TP4)은, 제3 온도 프로파일(TP3)의 뒤에 실현되는 온도 분포이다(도 6 참조). 제4 온도 프로파일(TP4)도 또한, 중앙 영역(CA)의 중심부(C)의 온도가 가장 높고, 귀부(R, L)의 온도가 가장 낮다. 또한, 제4 온도 프로파일(TP4)도, 중심부(C)로부터 귀부(R, L)를 향해서 온도가 서서히 낮아져, 위로 볼록하고 완만한 포물선을 형성한다.
또한, 제4 온도 프로파일(TP4)에 있어서의 온도 구배(TG4)는, 상류의 제3 온도 프로파일(TP3)에 있어서의 온도 구배(TG3)보다도 작다. 즉, 제4 온도 프로파일(TP4)은, 제3 온도 프로파일(TP3)보다도 작은 포물선으로 된다.
또한, 제4 온도 프로파일(TP4)은, 제2 냉각실(80) 내의 히터(82a)를 제어함으로써 실현된다.
(3-1-4) 제1 냉각 속도
제1 냉각 공정(S41)에서는, 중심부(C)의 분위기 온도보다도, 귀부(R, L)의 분위기 온도를 빠른 평균 냉각 속도로 냉각하고 있다. 즉, 중심부(C)의 평균 냉각 속도(제1 중심부 냉각 속도)와 비교하여, 귀부(R, L)의 평균 냉각 속도(제1 귀부 냉각 속도)가 빠르다.
제1 냉각 공정(S41)에 있어서의 제1 중심부 냉각 속도는, 5.0℃/초?50.0℃/초이다. 냉각 속도가, 5.0℃/초보다 낮으면, 생산성이 악화된다. 냉각 속도가, 50℃/초를 초과하면, 시트 글래스(SG)에 균열이 발생하는 경우가 있다. 또한, 시트 글래스(SG)의 휨값 및 판두께 편차가 악화된다. 바람직하게는, 제1 중심부 냉각 속도는, 8.0℃/초?16.5℃/초이다. 또한, 제1 냉각 공정(S41)에 있어서의 제1 귀부 냉각 속도는, 5.5℃/초?52.0℃/초이다. 바람직하게는, 제1 귀부 냉각 속도는, 8.3℃/초?17.5℃/초이다.
(3-2) 제2 냉각 공정
제2 냉각 공정(S42)은, 서냉점 근방의 온도로 된 시트 글래스(SG)를, 변형점 -50℃의 근방까지 냉각하는 공정이다(도 7 참조). 여기서, 변형점은, 점도가 1014.5poise로 되는 온도이며, 여기에서는, 661.0℃이다. 또한, 변형점 -50℃는, 611.0℃이다. 구체적으로, 제2 냉각 공정에서는, 700도?730℃의 시트 글래스(SG)를, 596℃?626℃까지 냉각한다.
제2 냉각 공정(S42)에서는, 제5 온도 프로파일(TP5) 및 제6 온도 프로파일(TP6)에 기초하여, 시트 글래스(SG)의 온도 관리가 행해진다. 이하, 제2 냉각 공정(S42)에서 실행되는 온도 프로파일(TP5, TP6)과, 제2 냉각 공정의 냉각 속도 (제2 냉각 속도)를 상세하게 설명한다.
(3-2-1) 제5 온도 프로파일
제5 온도 프로파일(TP5)은, 제4 온도 프로파일(TP4) 후에 실현되는 온도 분포이다(도 6 참조). 제5 온도 프로파일(TP5)도 또한, 중심부(C)의 온도가 가장 높고, 귀부(R, L)의 온도가 가장 낮다. 또한, 제5 온도 프로파일(TP5)도, 중심부(C)로부터 귀부(R, L)를 향해서 온도가 서서히 낮아져, 위로 볼록하고 완만한 포물선을 형성한다.
제5 온도 프로파일(TP5)에 있어서의 온도 구배(TG5)는, 제4 온도 프로파일(TP4)에 있어서의 온도 구배(TG4)보다도 작다. 즉, 제5 온도 프로파일(TP5)은, 제4 온도 프로파일(TP4)보다도 작은 포물선으로 된다.
또한, 제5 온도 프로파일(TP5)은, 제2 냉각실(80) 내의 히터(82b)를 제어함으로써 실현된다.
(3-2-1) 제6 온도 프로파일
제6 온도 프로파일(TP6)은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 분위기 온도(폭 방향의 귀부(R, L)로부터 중심부(C)에 걸쳐서의 분위기 온도)가 균일하다. 다시 말해서, 제6 온도 프로파일(TP6)은, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에 있어서, 귀부(R, L) 주변의 분위기 온도와 중심부(C) 주변의 분위기 온도와의 온도 구배가 가장 작고, 귀부(R, L) 주변의 분위기 온도와 중심부(C) 주변의 분위기 온도가, 같은 정도로 되는 온도 프로파일이다.
여기서, 균일이란, 귀부(R, L) 주변의 분위기 온도와 중심부(C) 주변의 분위기 온도가, 소정의 온도 영역에 포함되는 것을 말한다. 소정의 온도 영역이란, 기준 온도 ±5℃의 범위이다. 기준 온도는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 평균 온도이다.
또한, 제6 온도 프로파일(TP6)은, 제2 냉각실(80) 내의 히터(82c)를 제어함으로써 실현된다. 또한, 제6 온도 프로파일(TP6)은, 변형점 근방에서 실현되는 것으로 한다. 여기서, 변형점 근방이란, 변형점(660℃)을 포함하는 소정의 온도 영역을 의미한다. 소정의 온도 영역이란, 「(서냉점+변형점)/2」로부터 「변형점 -50℃」까지의 영역이다. 제6 온도 프로파일(TP6)은, 변형점 근방의 적어도 일점(유동 방향에 있어서의 1군데)에 있어서 실현된다.
(3-2-2) 제2 냉각 속도
제2 냉각 공정(S42)에서는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 분위기 온도가 거의 일정하게 되도록, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 분위기 온도와, 귀부(R, L)의 분위기 온도를 제어하고 있다. 즉, 귀부(R, L)의 평균 냉각 속도(제2 귀부 냉각 속도)와 비교하여, 중심부(C)의 평균 냉각 속도(제2 중심부 냉각 속도)가 약간 빠르다.
제2 냉각 공정(S42)에 있어서의 제2 중심부 냉각 속도는, 0.5℃/초?5.5℃/초이다. 제2 중심부 냉각 속도가, 0.5℃/초보다도 느리면, 생산성이 악화된다. 또한, 제2 중심부 냉각 속도가, 5.5℃/초를 초과하면, 시트 글래스(SG)의 열수축률이 커진다. 또한, 시트 글래스(SG)의 휨 및 변형이 악화된다. 바람직하게는, 제2 중심부 냉각 속도는, 1.0℃/초?3.0℃/초이다. 또한, 제2 냉각 공정(S42)에 있어서의 제2 귀부 냉각 속도는, 0.3℃/초?5.3℃/초이다. 바람직하게는, 제2 귀부 냉각 속도는, 0.8℃/초?2.8℃/초이다.
(3-3) 제3 냉각 공정
제3 냉각 공정(S43)은, 변형점 -50℃ 근방의 온도로 된 시트 글래스(SG)를, 변형점 -200℃ 근방의 온도까지 냉각하는 공정이다(도 7 참조). 구체적으로, 제2 냉각 공정에서는, 596℃?626℃의 시트 글래스(SG)를, 446℃?476℃까지 냉각한다.
제3 냉각 공정(S43)에서는, 제7 온도 프로파일(TP7)?제10 온도 프로파일(TP10)에 기초하여, 시트 글래스(SG)의 온도 관리가 행해진다. 이하, 제3 냉각 공정(S43)에서 실행되는 온도 프로파일(TP7?TP10)과, 제3 냉각 공정의 냉각 속도(제3 냉각 속도)를 상세하게 설명한다.
(3-3-1) 제7 온도 프로파일?제10 온도 프로파일
제7 온도 프로파일(TP7)? 제10 온도 프로파일(TP10)은, 제6 온도 프로파일(TP6)의 뒤에 실현되는 온도 분포이다(도 6 참조). 구체적으로, 제7 온도 프로파일(TP7)?제10 온도 프로파일(TP10)은, 시트 글래스(SG)의 유동 방향을 따라 각각 실현된다. 보다 구체적으로는, 상류측에서 제7 온도 프로파일(TP7)이 실현되고, 다음으로, 제8 온도 프로파일(TP8)이 실현된다. 제8 온도 프로파일(TP8)의 다음으로는, 제9 온도 프로파일(TP9)이 실현되고, 하류측에서 제10 온도 프로파일(TP10)이 실현된다.
제7 온도 프로파일(TP7)?제10 온도 프로파일(TP10)은, 중앙 영역(CA)의 중심부(C)의 온도가 가장 낮고, 귀부(R, L)의 온도가 가장 높다. 또한, 제7 온도 프로파일(TP7)?제10 온도 프로파일(TP10)에서는, 중심부(C)로부터 귀부(R, L)를 향해서 온도가 서서히 높아진다. 즉, 중심부(C)의 온도와 귀부(R, L)의 온도에는 구배(온도 구배)가 형성되어 있다. 다시 말해서, 제7 온도 프로파일(TP7)?제10 온도 프로파일(TP10)은, 아래로 볼록하고 완만한 포물선을 형성한다.
또한, 제7 온도 프로파일(TP7)?제10 온도 프로파일(TP10)에 있어서의 온도 구배(TG7?10)는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향을 따라, 서서히 커지고 있다. 다시 말해서, 제10 온도 프로파일(TP10)에 있어서의 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 분위기 온도와 중심부(C)의 분위기 온도와의 차(폭 방향 온도 차)는, 제7 온도 프로파일(TP7)에 있어서의 폭 방향 온도 차보다도 크다. 즉, 제10 온도 프로파일(TP10)은, 제7 온도 프로파일(TP7)보다도 큰 포물선으로 된다. 제7 온도 프로파일(TP7)?제10 온도 프로파일(TP10)에서도, 중심부(C)가 귀부(R, L)보다도 빨리 냉각된다.
또한, 제7 온도 프로파일(TP7)?제10 온도 프로파일(TP10)은, 제2 냉각실(80) 내의 히터(82d?82g)를 제어함으로써 실현된다. 구체적으로는, 히터(82d)에 의해 제7 온도 프로파일(TP7)이 실현되고, 히터(82e)에 의해 제8 온도 프로파일(TP8)이 실현되고, 히터(82f)에 의해 제9 온도 프로파일(TP9)이 실현되고, 히터(82g)에 의해 제10 온도 프로파일(TP10)이 실현된다.
(3-3-2) 제3 냉각 속도
제3 냉각 공정(S43)에서는, 중심부(C)의 분위기 온도를, 귀부(R, L)의 분위기 온도보다도 빠른 속도로 냉각하고 있다. 즉, 귀부(R, L)의 평균 냉각 속도(제3 귀부 냉각 속도)와 비교하여, 중심부(C)의 평균 냉각 속도(제3 중심부 냉각 속도)가 빠르다.
또한, 제3 냉각 공정(S43)에서는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향의 하류측을 향함에 따라서, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 분위기 온도의 냉각 속도와 중심부(C)의 분위기 온도의 냉각 속도와의 차를 크게 한다.
제3 냉각 공정(S43)에 있어서의 제3 중심부 냉각 속도는, 1.5℃/초?7.0℃/초이다. 제3 중심부 냉각 속도가, 1.5℃/초보다도 느리면, 생산성이 악화된다. 또한, 제3 중심부 냉각 속도가, 7.0℃/초를 초과하면, 시트 글래스(SG)에 균열이 발생하는 경우도 있고, 시트 글래스(SG)의 휨도 악화된다. 바람직하게는, 제3 중심부 냉각 속도는, 2.0℃/초?5.5℃/초이다. 또한, 제3 냉각 공정(S43)에 있어서의 제3 귀부 냉각 속도는, 1.3℃/초?6.8℃/초이다. 바람직하게는, 제3 귀부 냉각 속도는, 1.5℃/초?5.0℃/초이다.
[실시예]
상기 글래스 기판의 제조 장치(100) 및 글래스 기판의 제조 방법을 이용하여, 이하의 조건에서 글래스 기판을 제조한다.
글래스의 조성(질량％)은, SiO2 60％, Al2O3 17％, B2O3 10％, CaO 3％, SrO 3％, BaO 1％인 것으로 한다. 글래스의 액상 온도는, 1,100℃이고, 액체 상태 점도는 2.5×105poise이다. 글래스의 서냉점은, 715.0℃이고, 변형점은, 661℃이다. 또한, 시트 글래스(SG)의 폭은, 1600㎜인 것으로 한다. 또한, 다른 두께(0.3㎜, 0.4㎜, 0.5㎜, 0.7㎜)의 시트 글래스(SG)를 각각 제조했다.
표 1?4에, 냉각 공정(S4)에 있어서의, 시트 글래스(SG)의 온도 변화(℃) 및 온도 변화에 요하는 시간(초)의 실측값과, 실측값에 기초해서 보간한, 서냉점(715℃), 변형점 -50℃(611℃), 및 변형점 -200℃(461℃)에 도달할 때까지의 시간에 관한 값(보간값)과, 중심부(C)의 냉각 속도(℃/초)를 나타낸다. 표 1?표 4는, 각각, 0.7㎜, 0.5㎜, 0.35㎜, 0.3㎜의 판두께를 갖는 시트 글래스(SG)에 관한 값을 나타낸다.
냉각 공정(S4)은, 제1 냉각 공정(S41)에 있어서의 냉각 속도가 가장 큰 값으로 되고, 제3 냉각 공정(S43)에 있어서의 냉각 속도가 다음으로 큰 값으로 되고, 제2 냉각 공정(S42)에 있어서의 냉각 속도가 가장 작은 값으로 되도록 냉각 공정을 실시한다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
또한, 표 5에, 표 1?4에 나타내는 냉각 속도(℃/초)로 시트 글래스(SG)를 냉각했을 경우의 글래스 기판의 열수축률, 변형값, 및 휨값의 실측값을 각각 나타낸다. 표 5에 도시하는 바와 같이, 열수축률은, 100ppm 이하의 값으로 되고, 변형값은, 1.0nm 이하의 값으로 되고, 휨값은, 0.15㎜ 이하의 값으로 되고, 판두께 편차는, 15㎛ 이하의 값으로 된다.
Figure pct00005
또한, 상기 실시예에서, 글래스 기판의 열수축률은, 중심선법에 의해 얻어진다. 구체적으로는, 샘플이 되는 글래스 기판의 양단에 기준선이 되는 중심선을 긋고, 그 후, 샘플을 반으로 절단한다. 그 후, 반으로 절단되어 두 개로 된 샘플 중, 한쪽의 샘플을 열처리하고, 열처리를 하지 않은 다른 쪽의 샘플과 대조하여, 중심선의 어긋남을 측정한다. 열처리는, 550℃×60분×2회 행해진다. 보다 상세하게는, 상온으로부터 10℃/분으로 승온하고, 550℃에서 60분 유지하고, 그 후, 10℃/분으로 상온까지 강온하고, 다시 10℃/분으로 승온하고, 550℃에서 60분 유지하고, 10℃/분으로 상온까지 강온한다. 중심선의 어긋남의 측정값에 기초하여, 글래스 기판의 열수축량(열수축률)이 얻어진다.
또한, 글래스 기판의 변형값은, 평면 변형에 관한 값이다. 변형값은, 복굴절율의 크기에 기초해서 결정한다. 복굴절율은, 유니옵트 제품의 복굴절율 측정기 ABR-10A를 사용하여 측정하여, 최대값을 변형값으로서 채용했다.
또한, 글래스 기판의 휨값은, 다음 방법에 의해 얻어졌다. 우선, 시트 글래스(마더 글래스)로부터 잘라내진, 소정 유효 폭을 갖는 글래스판 PG으로부터, 복수매의 글래스편을 잘라낸다. 다음으로, 글래스편을 글래스 정반(定盤)에 둔다. 각 글래스편과 글래스 정반과의 간극(본 실시 형태에서는, 글래스편의 코너 4군데와, 긴 변의 중앙부 2군데와, 짧은 변의 중앙부 2군데)을, 간극 게이지를 이용하여 측정한다.
또한, 판두께 편차는, 글래스판의 유효 영역에 있어서, 키엔스사 제품의 변위계를 사용하여, 폭 방향으로 5㎜의 간격으로 측정했다.
(4) 특징
(4-1)
상기 실시 형태에서는, 시트 글래스(SG)의 냉각 공정(S4)에 포함되는 3개의 냉각 공정(S41?S43)에 있어서, 다른 냉각 속도로 시트 글래스(SG)를 냉각한다. 구체적으로는, 3개의 냉각 공정(S41?S43)중, 제1 냉각 공정(S41)의 냉각 속도가 가장 빠르다. 또한, 제3 냉각 공정(S43)의 냉각 속도는, 제1 냉각 공정(S41)의 냉각 속도 다음으로 빠르다. 또한, 제2 냉각 공정(S42)의 냉각 속도는, 냉각 공정(S41?S43)중, 가장 느리다. 또한, 제1 냉각 공정(S41)의 평균 냉각 속도는, 5.0℃/초 이상이다.
시트 글래스(SG)의 유동 방향의 냉각 속도는, 글래스 기판의 열수축률에 영향을 준다. 특히, 제2 냉각 공정(S42)의 냉각 속도가 시트 글래스(SG)의 열수축률에 끼치는 영향이 크다. 그 때문에, 3개의 냉각 공정(S41?S43)의 중, 제2 냉각 공정(S42)의 냉각 속도를 가장 느리게 함으로써, 시트 글래스(SG)의 열수축률을 효과적으로 작게 할 수 있다. 이에 의해, 글래스 기판의 생산량을 향상시킬 수 있음과 동시에, 적절한 열수축률을 갖는 글래스 기판을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에 의하면, 표 1에 도시하는 바와 같이, 판두께 편차, 휨량 및 평면 변형의 양도 일정한 범위로 억제할 수 있다.
(4-2)
상기 실시 형태에서는, 시트 글래스(SG)의 상류측의 온도 프로파일(TP1?TP5)에서, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 냉각 온도를, 시트 글래스의 중심부(C)의 냉각 온도보다도 낮은 온도로 설정하고, 시트 글래스의 폭 방향으로 온도 구배를 형성하므로, 상기 실시 형태에서는, 귀부(R, L)의 평균 냉각 속도(제1 귀부 냉각 속도)를 중심부(C)의 평균 냉각 속도(제1 중심부 냉각 속도)보다도 빠르게 한다. 제2 냉각 공정(S42)에서는, 중심부(C)의 평균 냉각 속도(제2 중심부 냉각 속도)를 귀부(R, L)의 평균 냉각 속도(제2 귀부 냉각 속도)보다 빠르게 하고, 상류측의 온도 구배의 기울기보다도, 온도 구배를 작게 한다. 또한, 제3 냉각 공정에서도, 중심부(C)의 평균 냉각 속도(제3 중심부 냉각 속도)를, 귀부(R, L)의 평균 냉각 속도(제3 귀부 냉각 속도)보다 더욱 빠르게 하여, 온도 구배의 기울기를 크게 한다.
제1 냉각 공정(S41)에서는, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 온도를 중심부(C)의 온도보다 낮게 함으로써, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 점도를 높게 하여, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 수축을 억제한다. 시트 글래스(SG)가 폭 방향으로 수축하면, 수축한 개소의 판두께가 커져, 판두께 편차가 악화된다. 따라서, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 온도를 중심부(C)의 온도보다 낮게 함으로써, 판두께를 균일화할 수 있다. 또한, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 온도를 균일하게 함으로써, 중심부(C)의 점도를 균일하게 하여, 판두께를 균일화할 수 있다.
글래스 기판의 휨량을 저감하기 위해서는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향 및 유동 방향에 있어서, 중심부(C)에 항상 인장 응력이 걸리도록 냉각되는 것이 바람직하다. 시트 글래스(SG)의 폭 방향 중심부(C)에 압축 응력이 걸리면, 시트 글래스(SG)의 폭 방향을 따른 휨과, 시트 글래스(SG)의 유동 방향을 따른 휨이 각각 발생한다.
제2 냉각 공정(S42)에서는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가 중심부(C)로부터 귀부(R, L)를 향해서 낮아지는 온도 구배가 형성된다. 그리고, 제2 냉각 공정(S42)에 있어서 형성된 온도 구배는, 글래스 변형점의 근방을 향해서 시트 글래스(SG)가 냉각되는 과정에서, 작아진다. 즉, 제2 냉각 공정(S42)에서는, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)의 평균 냉각 속도에 비해, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)의 평균 냉각 속도가 빠르다. 이에 의해, 휨량, 변형량에 영향을 미치기 쉬운 제2 냉각 공정(S42)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 체적 수축량은, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)로부터 중심부(C)를 향함에 따라서 커지므로, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)에는 인장 응력이 작용한다. 특히, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)에는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용한다. 또한, 시트 글래스(SG)의 폭 방향으로 작용하는 인장 응력보다도, 시트 글래스(SG)의 유동 방향으로 작용하는 인장 응력 쪽이 큰 것이 바람직하다. 인장 응력에 의해, 시트 글래스(SG)의 평탄도를 유지하면서, 시트 글래스(SG)를 냉각할 수 있으므로, 글래스 기판의 휨량을 제어할 수 있다.
또한, 시트 글래스(SG)는, 글래스 변형점에 있어서 온도 구배를 가지고 있으면, 상온까지 냉각되었을 때에 변형이 발생한다. 따라서, 제2 냉각 공정(S42)에 있어서 폭 방향의 온도 구배가 저감하도록 시트 글래스(SG)를 냉각함으로써, 냉각 후의 변형을 저감할 수 있다.
또한, 시트 글래스(SG)는, 글래스 변형점에 있어서 온도 차를 갖고 있으면, 상온까지 냉각된 후에 변형이 발생한다. 따라서, 글래스 변형점의 근방의 온도 영역에 있어서, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)와 중심부(C)와의 폭 방향의 온도 차를 작게 함으로써, 시트 글래스(SG)의 변형을 저감할 수 있다.
제3 냉각 공정(S43)에서는, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)로부터 중심부(C)를 향해서 낮아진다. 이에 의해, 시트 글래스(SG)의 냉각량은, 시트 글래스(SG)의 귀부(R, L)로부터 중심부(C)를 향함에 따라서 커진다. 그 때문에, 전술한 바와 같이, 시트 글래스(SG)의 중심부(C)는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향 및 폭 방향으로 인장 응력이 작용하게 된다. 따라서, 시트 글래스(SG)의 평탄도를 유지하면서 냉각할 수 있으므로, 시트 글래스(SG)의 휨을 저감할 수 있다.
(4-3)
또한, 상기 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에서는, 변형점 근방에서 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가 균일하게 되도록 제어되어 있다. 이에 의해, 평면 변형의 양(잔류 응력)을 저감할 수 있다.
(4-4)
시트 글래스(SG)의 온도 제어에 있어서, 서냉점으로부터 변형점까지의 온도 제어가 휨량 및 변형량에 가장 영향을 미친다. 상기 실시 형태에서는, 3개의 냉각 공정(S41?S43) 중, 서냉점으로부터 변형점 -50℃까지의 시트 글래스(SG)의 냉각을 행하는 제2 냉각 공정(S42)에 있어서, 냉각 속도를 가장 느리게 하고 있다. 이에 의해, 시트 글래스(SG)의 온도 제어의 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 시트 글래스(SG)는 상하 방향으로 연속하는 리본 형상이기 때문에, 변형점 -50℃ 이하의 온도 제어도 또한, 시트 글래스(SG)의 휨량 및 변형량에 영향을 미치기 쉽다. 상기 실시 형태에서는, 변형점 -50℃로부터 변형점 -200℃의 범위의 냉각 속도를, 제2 냉각 공정에 있어서의 냉각 속도의 다음으로 느린 냉각 속도로 설정하고 있다. 즉, 제3 냉각 공정에 있어서의 냉각 속도는, 3개의 냉각 공정(S41?S43) 중, 2번째로 느린 냉각 속도로 하고 있다. 이에 의해, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도 제어의 정밀도를 또한 향상시킬 수 있다.
(4-5)
상기 실시 형태에서는, 제1 냉각 공정(S41)에 있어서, 복수의 서로 다른 온도 프로파일(TP1?TP4)에 기초하여, 시트 글래스(SG)의 온도 관리를 행하고 있다. 제1 냉각 공정(S41)에 있어서 복수의 서로 다른 온도 프로파일(TP1?TP4)을 이용함으로써, 시트 글래스(SG)의 판두께의 균일화 및 휨량의 저감을 가능하게 할 수 있다.
(4-6)
상기 실시 형태에서는, 냉각 공정(S41?S43)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도 구배는, 시트 글래스(SG)의 유동 방향을 따라 제어된다. 그리고, 시트 글래스(SG)의 유동 방향의 냉각 속도가 상기의 평균 냉각 속도로 되도록 제어함으로써, 시트 글래스(SG)의 열수축률을 양호하게 할 수 있다. 또한, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도 구배를 제어함으로써, 균일한 판두께를 갖고, 또한, 휨 및 변형이 저감된 글래스 기판을 제조할 수 있다. 또한, 글래스 기판의 생산량을 향상시킬 수 있다.
(5) 변형예
(5-1)
상기 실시 형태에서 이용한 냉각 롤러(51) 및 온도 조정 유닛(60)은, 공냉 및 수냉의 어느 쪽의 방법을 채용해도 되고, 또한, 공냉 및 수냉의 조합이어도 된다.
(5-2)
상기 실시 형태에서는, 제2 냉각실(80) 내에서 시트 글래스(SG)의 유동 방향으로, 7개의 히터가 배치되고, 시트 글래스(SG)의 폭 방향에는 3개의 히터가 배치된다. 그러나, 시트 글래스(SG)의 유동 방향 및 시트 글래스(SG)의 폭 방향에는, 실시 형태에서 이용한 히터의 수보다도 많은 히터를 배치해도 상관없다.
이에 의해, 시트 글래스(SG)의 온도를, 온도 프로파일(TP1?TP10)에 보다 근접시킬 수 있고, 온도 관리의 정밀도를 또한 향상시킬 수 있다.
(5-3)
상기 실시 형태에서는, 10의 온도 프로파일(TP1?TP10)에 기초하여, 시트 글래스(SG)의 온도 관리를 행했지만, 시트 글래스(SG)의 온도 관리는, 10 이상의 온도 프로파일을 이용하여 행해도 된다. 단, 10 이상의 온도 프로파일을 이용하는 경우에도, 상기 실시 형태에서 나타낸 냉각 속도를 유지하는 온도 프로파일을 보간 하는 온도 프로파일을 이용하는 것으로 한다.
(5-4)
성형 장치(40)는, 제2 냉각실(80) 내에 복수의 단열 부재를 갖고 있어도 된다. 복수의 단열 부재는, 복수의 하강 롤러(81a?81g)의 각각의 사이에서, 시트 글래스(SG)의 두께 방향의 양측에 배치된다. 이에 의해, 시트 글래스(SG)의 온도 관리를, 보다 정밀하게 좋게 행할 수 있다.
(5-5)
상기 실시예에서는, 액상 온도가 1,100℃이며, 액체 상태 점도는 2.5×105poise이며, 변형점은, 661℃로 되는 조성을 갖는 글래스 기판을 제조했다. 상기 실시 형태에 따른 글래스 기판의 제조 방법에서는, 기타의 조성을 갖는 글래스 기판의 제조 방법에도 이용할 수 있다.
예를 들면, 액상 온도가 1,200℃ 이하이며, 액체 상태 점도는 105poise 이상 이고, 변형점은, 680℃ 이상으로 되는 조성을 갖는 글래스 기판(저온 p-Si용 글래스 기판)을 제조해도 된다. 이러한 조성을 갖는 글래스 기판을 제조한 경우에도, 소정의 열수축률을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 40ppm 이하의 열수축률을 갖는 글래스 기판을 제조할 수 있다.
또한, 이 경우에는, 각 냉각 공정(S41?S43)의 평균 냉각 속도의 대소는 유지하고(즉, 제1 냉각 공정>제3 냉각 공정>제2 냉각 공정), 또한, 각 냉각 공정(S41?S43)의 평균 냉각 속도를 적절히 조정하는 것이 바람직하다.
(5-6)
이상, 본 실시 형태에 대해서 도면에 기초해서 설명했지만, 구체적인 구성은, 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
(5-7)
상기 실시 형태에서는, 제2 냉각 공정(S42)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가 중심부(C)으로부터 귀부(R, L)를 향해서 점점 감소하고, 또한, 시트 글래스(SG)의 유동 방향의 하류를 향함에 따라, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도 구배가 점점 감소한다.
그러나, 제2 냉각 공정(S42)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도는, 중심부(C)로부터 귀부(R, L)를 향해서 볼록형으로 점점 감소하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 제2 냉각 공정(S42)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도는, 중심부(C)으로부터 귀부(R, L)를 향해서 볼록형으로 점점 감소하고, 또한, 시트 글래스(SG)의 유동 방향의 하류를 향함에 따라서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도 구배가 점점 감소하는 것이 보다 바람직하다.
(5-8)
상기 실시 형태에서는, 제3 냉각 공정(S43)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도가, 귀부(R, L)로부터 중심부(C)를 향해서 낮아지도록 온도 구배가 형성된다. 그러나, 제3 냉각 공정(S43)에 있어서, 시트 글래스(SG)의 폭 방향의 온도는, 귀부(R, L)로부터 중심부(C)를 향해서 볼록형으로 점점 감소하도록 온도 구배가 형성되는 것이 보다 바람직하다.
(5-9)
상기 실시예에서는, 냉각 공정(S4)에 의해 냉각된 시트 글래스(SG)는, 100ppm 이하의 열수축률을 나타냈다. 그러나, 냉각 공정(S4)에 의해 냉각된 시트 글래스(SG)는, 20ppm?100ppm의 범위 내의 열수축률을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 20ppm?95ppm의 범위 내의 열수축률을 나타내는 것이 더욱 바람직하고, 20ppm?90ppm의 범위 내의 열수축률을 나타내는 것이 특히 바람직하다.
(5-10)
상기 실시예에서는, 냉각 공정(S4)에 의해 냉각된 시트 글래스(SG)는, 1.0nm 이하의 휨값을 나타냈다. 그러나, 냉각 공정(S4)에 의해 냉각된 시트 글래스(SG)는, 0nm?0.95nm의 범위 내의 변형값을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 0nm?0.90nm의 범위 내의 변형값을 나타내는 것이 더욱 바람직하다.
(5-11)
상기 실시예에서는, 냉각 공정(S4)에 의해 냉각된 시트 글래스(SG)는, 0.15㎜ 이하의 휨값을 나타냈다. 그러나, 냉각 공정(S4)에 의해 냉각된 시트 글래스(SG)는, 0㎜?0.10㎜의 범위 내의 휨값을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 0㎜?0.05㎜의 범위 내의 휨값을 나타내는 것이 더욱 바람직하다.
(5-12)
상기 실시예에서는, 냉각 공정(S4)에 의해 냉각된 시트 글래스(SG)는, 15㎛이하의 판두께 편차를 나타냈다. 그러나, 냉각 공정(S4)에 의해 냉각된 시트 글래스(SG)는, 0㎛?14㎛의 범위 내의 판두께 편차를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 0㎛?13㎛의 범위 내의 판두께 편차를 나타내는 것이 더욱 바람직하다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명은, 다운 드로우법을 이용한 글래스 기판의 제조 방법에 적용 가능하다.
11 : 용융 장치
12 : 청징 장치
40 : 성형 장치
41 : 성형체
51 : 냉각 롤러
60 : 온도 조정 유닛
81a?81g : 하강 롤러
82a?82g : 히터
90 : 절단 장치
91 : 제어 장치
100 : 글래스 기판의 제조 장치
C : 시트 글래스의 중심부
R, L : 시트 글래스의 귀부(폭 방향의 단부)
SG : 시트 글래스
S3 : 성형 공정
S4 : 냉각 공정
S41 : 제1 냉각 공정
S42 : 제2 냉각 공정
S43 : 제3 냉각 공정

Claims (10)

  1. 다운 드로우법에 의해, 용융 글래스를 시트 글래스로 성형하는 성형 공정과,
    상기 시트 글래스를 냉각하는 냉각 공정을 구비하고,
    상기 냉각 공정은,
    상기 시트 글래스의 중앙 영역의 온도가, 서냉점으로 될 때까지, 제1 평균 냉각 속도로 냉각하는 제1 냉각 공정과,
    상기 중앙 영역의 온도가, 상기 서냉점으로부터 변형점 -50℃로 될 때까지, 제2 평균 냉각 속도로 냉각하는 제2 냉각 공정과,
    상기 중앙 영역의 온도가, 상기 변형점 -50℃로부터 상기 변형점 -200℃로 될 때까지, 제3 평균 냉각 속도로 냉각하는 제3 냉각 공정을 포함하고,
    상기 제1 평균 냉각 속도는, 5.0℃/초 이상이며,
    상기 제1 평균 냉각 속도는, 상기 제3 평균 냉각 속도보다 빠르고,
    상기 제3 평균 냉각 속도는, 상기 제2 평균 냉각 속도보다 빠른,
    글래스 기판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 냉각 공정은,
    상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부의 온도가, 상기 단부 사이에 협지된 중앙 영역의 온도보다 낮고, 또한, 상기 중앙 영역의 온도가 균일해지도록 하는 제1 온도 제어 공정과,
    상기 제1 온도 제어 공정이 행해진 후, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도가 중앙부로부터 단부를 향해서 낮아지도록 하는 제2 온도 제어 공정을 포함하는 글래스 기판 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 냉각 공정은,
    글래스 변형점의 근방에 근접함에 따라서, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부와 중앙부와의 온도 구배가 저감하도록 하는 제3 온도 제어 공정을 포함하는 글래스 기판 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 냉각 공정은,
    상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도가, 상기 시트 글래스의 폭 방향의 단부로부터 중앙부를 향해서 낮아지도록 하는 제4 온도 제어 공정을 포함하는 글래스 기판 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 평균 냉각 속도는, 0.5℃/초?5.5℃/초이며, 상기 제3 평균 냉각 속도는, 1.5℃/초?7.0℃/초인 글래스 기판 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 공정에 의해 냉각된 상기 시트 글래스는, 100ppm 이하의 열수축률을 갖는 글래스 기판 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 공정은,
    상기 시트 글래스의 폭 방향의 온도 구배를, 상기 시트 글래스의 유동 방향을 따라 제어하는 온도 구배 제어 공정을 더 포함하는 글래스 기판 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 냉각 공정에 의해 냉각된 상기 시트 글래스는, 1.0nm이하의 변형값을 갖는 글래스 기판 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 냉각 공정에 의해 냉각된 상기 시트 글래스는, 0.15㎜ 이하의 휨값을 갖는 글래스 기판 제조 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 공정에 의해 냉각된 상기 시트 글래스는, 15㎛ 이하의 판두께 편차를 갖는 글래스 기판 제조 방법.
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