TWI592374B - Method for manufacturing sheet glass and sheet glass manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本發明係關於一種製造片狀玻璃之片狀玻璃之製造方法及片狀玻璃製造裝置。
近年來,於顯示器面板之領域,為了提高畫質,像素之高清晰化在不斷進展。隨著該高清晰化之進展,對用於顯示器面板之玻璃基板之片狀玻璃,亦期望尺寸精度較高。例如,於使用片狀玻璃作為顯示器之玻璃基板之情形時,對該片狀玻璃,為了製作顯示器面板,於形成低溫多晶矽(Low-temperature Poly Silicon,以下稱為LTPS).TFT或氧化物半導體而並非a-Si.TFT(Amorphous Silicon Thin Film Transistor)之情形時,與a-Si.TFT相比,進行更高溫之熱處理。因此,因熱處理導致之片狀玻璃之熱收縮變大,其結果,期望用於顯示面板之片狀玻璃之熱收縮率較低,使於片狀玻璃上形成之TFT電路不會產生位置偏移。
一般而言,片狀玻璃之熱收縮率係玻璃之應變點或緩冷點越高則越小。因此,已知作為無鹼之硼鋁矽酸鹽玻璃且藉由提高緩冷點而實現良好之尺寸穩定性之玻璃組成物(專利文獻1)。
具體而言,用氧化物基準之莫耳百分比來表示,玻璃包含70~74.5%之SiO2、10.5~13.5%之Al2O3、0~2.5%之B2O3、3~7%之MgO、3~7%之CaO、0~4%之SrO、1.5~6%之BaO、0~0.3%之SnO2、0~0.3%之CeO2、0~0.5%之As2O3、0~0.5%之Sb2O3、0.01~
0.08%之Fe2O3以及F+Cl+Br,其中RO/Al2O3≦1.7及0.2≦MgO/RO≦0.45,RO為MgO、BaO、SrO及CaO之合計。
[專利文獻1]日本專利特表2014-503465號公報。
然而,若為了降低熱收縮率而變更玻璃組成以使玻璃之應變點或緩冷點變高,則有玻璃原料之熔融溫度變高、失透溫度亦變高之傾向。因此,製作片狀玻璃變難,產率下降。特別是,於成形時之熔融玻璃之溫度低於浮動法等之融合法(溢流下引法)中,上述失透之問題變大。
因此,本發明之目的在於,提供一種不會難以製作上述片狀玻璃,製作可用於高清晰顯示面板之熱收縮率較低之片狀玻璃的片狀玻璃製造方法及片狀玻璃製造裝置。
本發明之態樣包括一種片狀玻璃之製造方法及片狀玻璃製造裝置。
該製造方法及裝置包括以下之形態。
(第一形態)
一種片狀玻璃之製造方法,其特徵在於,其係製造用以實施加熱處理而於表面形成薄膜之顯示器用玻璃基板中使用之片狀玻璃之方法,且包括再緩冷步驟,其對使自熔融玻璃成形之片狀玻璃緩冷而獲得之熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃進行再加熱,於特定溫度下進行熱處理後進行緩冷,藉此使上述熱收縮率降低至10ppm以下,
上述特定溫度係較形成上述薄膜之上述加熱處理之溫度低250℃之溫度以下之溫度。其中,上述熱收縮率係使用升降溫速度為10℃/分鐘、於450℃下保持溫度1小時而實施熱處理後之玻璃之熱收縮量,用下式求出之值:熱收縮率(ppm)=(熱處理後之玻璃樣本之熱收縮量/熱處理前之玻璃樣本之長度)×106。
(第二形態)
一種片狀玻璃之製造方法,其特徵在於,包括:成形步驟,其將熔融玻璃成形為片狀玻璃;冷卻步驟,其藉由對成形之片狀玻璃緩冷而製造熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃;以及再緩冷步驟,其對上述緩冷之片狀玻璃實施再加熱後緩冷之熱處理,使上述熱收縮率降低至10ppm以下,上述熱處理於較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度進行。
(第三形態)
根據第一形態或第二形態所記載之片狀玻璃製造方法,其中上述片狀玻璃包括作為上述片狀玻璃之寬度方向之兩端部之區域之側部,以及作為較上述側部更靠近上述片狀玻璃之寬度方向內側且包括上述片狀玻璃之寬度方向之中心部之區域的中央區域,上述熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃藉由以平均冷卻速度0.5~5.0℃/秒冷卻上述中央區域使至少上述中心部之溫度自緩冷點達到較上述應變點低100℃之溫度而獲得。
(第四形態)
根據第一形態至第三形態中任一形態所記載之片狀玻璃製造方法,其中成形之片狀玻璃包括作為上述片狀玻璃之寬度方向之兩端部
之區域之側部,以及作為較上述側部更靠近上述片狀玻璃之寬度方向內側且包括上述片狀玻璃之寬度方向之中心部之區域的中央區域,上述熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃藉由進行至少包括以下步驟之冷卻步驟而獲得:第一冷卻步驟,其以第一平均冷卻速度冷卻上述中央區域直至上述中心部之溫度達到緩冷點;第二冷卻步驟,其以第二平均冷卻速度冷卻上述中央區域,直至上述中心部之溫度自上述緩冷點達到應變點;以及第三冷卻步驟,其以第三平均冷卻速度冷卻上述中央區域,直至上述中心部之溫度自上述應變點達到較上述應變點低100℃之溫度,上述第三平均冷卻速度慢於上述第二平均冷卻速度。
(第五形態)
根據第一形態至第四形態中任一形態所記載之片狀玻璃之製造方法,其包括:將緩冷之上述片狀玻璃切斷為特定尺寸之切斷步驟,上述再緩冷步驟於上述切斷步驟之後進行。
(第六形態)
根據第一形態至第五形態中任一形態所記載之片狀玻璃之製造方法,其進而包括:將緩冷之片狀玻璃切斷為特定尺寸之切斷步驟,且積層複數片切斷為特定尺寸之片狀玻璃來進行上述熱處理。
(第七形態)
根據第一形態至第五形態中任一形態所記載之片狀玻璃製造方法,其進而包括:將緩冷之片狀玻璃切斷為特定尺寸之切斷步驟,
且對切斷為特定尺寸而獲得之複數個片狀玻璃以片方式進行上述熱處理。
(第八形態)
根據第一形態至第七形態中任一形態所記載之片狀玻璃製造方法,其中上述片狀玻璃之應變點為600℃~720℃。
(第九形態)
根據第一形態至第八形態中任一形態所記載之片狀玻璃之製造方法,其中上述再緩冷步驟包括:加熱步驟,其加熱片狀玻璃直至進行上述熱處理之特定溫度;熱處理步驟,其以特定溫度進行熱處理,降溫步驟,其於上述熱處理後對片狀玻璃緩冷,且上述降溫步驟於將上述片狀玻璃之中心部之溫度自上述特定溫度至較上述特定溫度之溫度低100℃之溫度的降溫速度設為第一降溫速度,將上述片狀玻璃之中心部之溫度自未達較上述特定溫度低100℃之溫度至較上述特定溫度低300℃之溫度的降溫速度設為第二降溫速度之情形時,第二降溫速度快於第一降溫速度。
(第十形態)
一種片狀玻璃之製造方法,其特徵在於,包括:再緩冷步驟,對使自熔融玻璃成形之片狀玻璃緩冷而獲得之熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃實施再加熱後緩冷之熱處理,將上述熱收縮率降低至10ppm以下,上述熱處理以較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度進行。
(第十一形態)
根據第一形態至第十形態中任一形態所記載之片狀玻璃之製造方法,其中上述片狀玻璃用作液晶顯示器用玻璃基板,有機
EL(Electro-Luminescence)顯示器用玻璃基板,或者使用LTPS(Low Temperature Poly-silicon)薄膜半導體之顯示器用玻璃基板。
(第十二形態)
一種片狀玻璃製造裝置,其特徵在於,包括:成形體,其使熔融玻璃成形為片狀玻璃;冷卻裝置,其藉由使成形之片狀玻璃緩冷而製造熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃;以及再緩冷裝置,其對上述緩冷之片狀玻璃實施再加熱後緩冷之熱處理,將上述熱收縮率降低至10ppm以下,上述熱處理於較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度進行。
(第十三形態)
根據第十二形態所記載之片狀玻璃製造裝置,其中上述片狀玻璃用作液晶顯示器用玻璃基板、有機EL(Electro-Luminescence)顯示器用玻璃基板、或者使用LTPS(Low Temperature Poly-silicon)薄膜半導體之顯示器用玻璃基板。
此外,熱收縮率用以下之方法測定。
自片狀玻璃切出特定尺寸之長方形之實驗片,測量長邊兩端部間之長度。繼而,於短邊中央部將切出之實驗片切斷為兩半,獲得兩個玻璃樣本。自兩個玻璃樣本之一端於相同距離之位置劃線。將其中之一個玻璃樣本自室溫(20℃)以10℃/分鐘之升溫速度升溫,升溫至450℃後,於450℃下放置1小時,其後,以10℃/分鐘降溫至室溫。其後,使加熱之一個玻璃樣本與未加熱之另一個玻璃樣本之一端對齊,測定兩個劃線之位置偏移距離,將該位置偏移距離設為熱收縮量。熱收縮量用雷射顯微鏡等測定。該熱收縮量使用熱處理前之玻璃樣本之長度,用以下之式子來求出熱收縮率。將該玻璃樣本之熱收縮率設為
片狀玻璃之熱收縮率。
熱收縮率(ppm)=(熱收縮量)/(熱處理前之玻璃樣本之長度)×106
依據上述片狀玻璃之製造方法及片狀玻璃製造裝置,能製作可用於高清晰顯示器之面板之熱收縮率較低之片狀玻璃,而不降低產率,不會難以製作片狀玻璃。
11‧‧‧熔融裝置
12‧‧‧澄清裝置
40‧‧‧成形裝置
41‧‧‧成形體
51‧‧‧冷卻輥
60‧‧‧溫度調整單元
81a~81g‧‧‧下拉輥
82a~82g‧‧‧加熱器
90‧‧‧切斷裝置
100‧‧‧片狀玻璃製造裝置
210‧‧‧積層體
212‧‧‧片狀體
220‧‧‧托盤
221‧‧‧基台部
222‧‧‧載置部
223‧‧‧背面板
S1‧‧‧熔融步驟
S2‧‧‧澄清步驟
S3‧‧‧成形步驟
S4‧‧‧冷卻步驟
S5‧‧‧切斷步驟
S6‧‧‧再緩冷步驟
S41‧‧‧第1冷卻步驟
S42‧‧‧第2冷卻步驟
S43‧‧‧第3冷卻步驟
S44‧‧‧第4冷卻步驟
圖1係本實施形態之片狀玻璃之製造方法之流程圖。
圖2係示出於片狀玻璃之製造方法中使用之片狀玻璃製造裝置的模式圖。
圖3係成形裝置之概要之概略圖(截面圖)。
圖4係成形裝置之概要之概略圖(側視圖)。
圖5係示出片狀玻璃之特定高度位置中之溫度分佈之圖。
圖6係說明於片狀玻璃之製造方法中進行之再緩冷步驟之熱處理的圖。
圖7係示出本實施形態中之再緩冷步驟之熱處理之溫度履歷之一個例子的圖。
圖8係說明與圖6所示之熱處理不同之形態之例子的圖。
(片狀玻璃之製造方法之概要)
本實施形態之片狀玻璃之製造方法係藉由進行對自熔融玻璃成形之片狀玻璃進行緩冷之冷卻步驟,而製造熱收縮率為35ppm以下,較佳為30ppm以下之片狀玻璃。其後,進行再緩冷步驟,其對緩冷之片狀玻璃進一步實施使緩冷之片狀玻璃再加熱後緩冷之熱處理,使熱收縮率降低至10ppm以下。該再緩冷步驟於較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度進行。以下,將較片狀玻璃之應變點低70℃之溫
度表示為片狀玻璃之應變點[℃]-70[℃]。
於本說明書中,將形成半導體薄膜等薄膜前之玻璃板稱為片狀玻璃,將於表面形成薄膜之玻璃板稱為玻璃基板。因此,片狀玻璃為薄膜形成前之原板。
於本實施形態中,於片狀玻璃之冷卻步驟中,冷卻片狀玻璃以熱收縮率為35ppm以下,並選擇玻璃組成使片狀玻璃為具有在成形步驟中不失透之程度之失透溫度之玻璃。然而,具有此種玻璃組成之片狀玻璃之熱收縮率不滿足高清晰顯示器用之玻璃基板所要求之熱收縮率。因此,於本實施形態中,於片狀玻璃之應變點[℃]-70[℃]以下之溫度進行再緩冷步驟。
於先前之再緩冷步驟中,加熱片狀玻璃至緩冷點或者應變點以上來進行熱處理,故而熱處理後之片狀玻璃之熱收縮率降低至滿足高清晰顯示器用玻璃基板所要求之熱收縮率之程度。然而,上述再緩冷步驟需要長時間,因此導致片狀玻璃之生產效率下降。此外,於先前之再緩冷步驟中,片狀玻璃例如於自片狀玻璃之應變點至達到緩冷點之溫度範圍內進行再加熱,故而於冷卻步驟中,調整片狀玻璃之平均冷卻速度而使熱收縮率為35ppm以下之處理會浪費。此外,於再緩冷步驟中,於自片狀玻璃之應變點至達到緩冷點之溫度範圍內進行再加熱,其後緩冷之情形時,存在難以高效且均勻地冷卻片狀玻璃之面內溫度,結果導致片狀玻璃之變形或翹曲變差之類之問題。
因此,較佳為藉由有效地使用調整片狀玻璃之冷卻步驟而降低了熱收縮率之片狀玻璃來高效地進行再緩冷步驟,而降低熱收縮率(成為10ppm以下)。本實施形態包括對冷卻之片狀玻璃進一步於例如片狀玻璃之應變點[℃]-70[℃]以下之溫度進行熱處理之再緩冷步驟。於片狀玻璃之應變點[℃]-70[℃]以下之溫度之熱處理中,產生因片狀玻璃之冷卻步驟中之熱履歷而下降之熱收縮率,並且玻璃自當
前時間點具有之熱收縮率,由於熱處理而降低熱收縮率。因此,能有效利用冷卻之片狀玻璃之35ppm以下之熱收縮率,藉由本實施形態之再緩冷步驟高效地降低至10ppm以下。此外,將熱處理之溫度設為片狀玻璃之應變點[℃]-70[℃]以下之溫度,故而與先前相比,能縮短熱處理之升溫時間,能縮短再緩冷步驟之時間。因此,能提高熱收縮率極低之片狀玻璃之生產效率。此外,能抑制於再緩冷步驟中產生之上述片狀玻璃之變形或翹曲變差。
如上所述,藉由調整冷卻步驟而降低熱收縮率並進行再緩冷步驟,故而無需使用提高失透溫度之玻璃組成。因此,能製作難以產生失透之可用於高清晰顯示器之面板之熱收縮率較低之片狀玻璃。以下,詳細說明本實施形態之片狀玻璃之製造方法。
(片狀玻璃之製造方法及片狀玻璃製造裝置)
於本實施形態之片狀玻璃之製造方法中,使用溢流下引法製造片狀玻璃。以下,一面參照附圖一面說明片狀玻璃之製造方法。
參照圖1及圖2,說明片狀玻璃製造方法所包括之複數個步驟及進行片狀玻璃製造方法之片狀玻璃製造裝置100。圖1係本實施形態之片狀玻璃製造方法之流程圖,圖2係示出進行片狀玻璃製造方法之片狀玻璃製造裝置的模式圖。
如圖1所示,片狀玻璃製造方法主要包括熔融步驟S1、澄清步驟S2、成形步驟S3、冷卻步驟S4、切斷步驟S5以及再緩冷步驟S6。
熔融步驟S1係熔融玻璃之原料之步驟。玻璃之原料被調製成期望之玻璃組成後,投入至熔融裝置11。玻璃之原料於熔融裝置11中熔融,成為熔融玻璃FG。熔融溫度根據玻璃之種類而調整。於本實施形態中,加熱至使熔融步驟S1中之熔融玻璃FG之最高溫度為1500℃~1630℃。熔融玻璃FG通過上游管道23送至澄清裝置12。
澄清步驟S2係進行熔融玻璃FG中之氣泡之除去的步驟。於澄清
裝置12內除去氣泡之熔融玻璃FG,其後通過下游管道24送至成形裝置40。
成形步驟S3係將熔融玻璃FG成形為片狀之玻璃(片狀玻璃)SG之步驟。具體而言,熔融玻璃FG連續地供給至成形裝置40所包括之成形體41(參照圖3)後,自成形體41溢流。溢流之熔融玻璃FG沿成形體41之表面流下。熔融玻璃FG其後於成形體41之下端部41a(參照圖3)合流並成形為片狀玻璃SG。
冷卻步驟S4係對片狀玻璃SG進行緩冷之步驟。玻璃片經過冷卻步驟S4而冷卻至接近室溫之溫度。此外,片狀玻璃SG之厚度(板厚)、片狀玻璃SG之翹曲量以及片狀玻璃SG之平面變形、片狀玻璃SG之熱收縮率之值根據冷卻步驟S4中之冷卻之狀態而決定。
切斷步驟S5係將溫度接近於室溫之片狀玻璃SG於切斷裝置90中切斷為特定尺寸之步驟。
再緩冷步驟S6係對緩冷並切斷之片狀玻璃SG實施再加熱後緩冷之熱處理,而使熱收縮率降低至10ppm以下之步驟。再緩冷步驟S6係於將片狀玻璃SG切斷為特定尺寸後,對積層複數片片狀玻璃SG之片狀玻璃SG之積層體整體地進行熱處理之離線步驟。於本實施形態中,係對片狀玻璃SG之積層體進行熱處理之形態,但亦可如後所述,進行以片方式對切斷後尺寸整齊之片狀玻璃SG進行熱處理之形態。
此外,將於切斷步驟S5中切斷為特定尺寸之片狀玻璃SG(玻璃板PG)供給至再緩冷步驟。藉此,獲得熱收縮率為10ppm以下之片狀玻璃SG。其後,經過端面加工等之步驟,形成最終製品之片狀玻璃。最終製品之片狀玻璃於捆包後運送至面板製造商等。面板製造商於片狀玻璃之表面形成元件作為顯示器用之玻璃基板,製造顯示器。
以下,參照圖3~圖5說明片狀玻璃製造裝置100包括之成形裝置
40之結構。此外,於本實施形態中,片狀玻璃SG之寬度方向意指,作為片狀玻璃SG之表面之面內方向且與片狀玻璃SG流下之方向(流動方向)正交之方向,即水平方向。
圖3及圖4示出成形裝置40之概略構成。圖3係成形裝置40之截面圖。圖4係成形裝置40之側視圖。
成形裝置40具有片狀玻璃SG通過之通路以及包圍通路之空間。包圍通路之空間例如由成形體室20、第一冷卻室30及第二冷卻室80構成。設於第一冷卻室30、第二冷卻室80及各個冷卻室之加熱器等各裝置,構成藉由對成形之片狀玻璃進行緩冷而製造熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃之冷卻裝置。
成形體室20係將自上述之澄清裝置12送來之熔融玻璃FG成形為片狀玻璃SG之空間。於成形體室20內設置成形體41。成形體41藉由使熔融玻璃FG溢流而將熔融玻璃FG成形為片狀之玻璃(片狀玻璃SG)。如圖3所示,成形體41具有截面形狀為近似五角形之形狀(類似楔形之形狀)。近似五角形之前端相當於成形體41之下端部41a。
此外,成形體41於第一端部具有流入口42(參照圖4)。於成形體41之上表面形成槽43。流入口42與上述之下游管道24連接,自澄清裝置12流出之熔融玻璃FG自流入口42流入槽43中。流入至成形體41之槽43之熔融玻璃FG自成形體41之一對頂部41b、41b溢流,沿成形體41之一對側面(表面)41c、41c流下。其後,熔融玻璃FG於成形體41之下端部41a合流,成為片狀玻璃SG。
成形體室20之片狀玻璃SG之下游側之壁係分隔構件50。分隔構件50係截斷自成形體室20至第一冷卻室30之熱移動之絕熱材。分隔構件50藉由分隔熔融玻璃FG之合流點之上側氣氛及下側氣氛,而截斷自分隔構件50之上側至下側之熱移動。
第一冷卻室30係配置於成形體室20之下方、用以調整片狀玻璃
SG之厚度及翹曲量之空間。於第一冷卻室30中,執行後述之第一冷卻步驟S41之一部分。於第一冷卻室30中,冷卻片狀玻璃SG之中心部C之溫度較緩冷點高之狀態下之片狀玻璃SG。片狀玻璃SG之中心部C係片狀玻璃SG之寬度方向之中心部。於第一冷卻室30中,片狀玻璃SG之中心部C之溫度處於第一溫度區域及第二溫度區域。第一溫度區域係片狀玻璃SG之中心部C之溫度自較軟化點高之溫度至軟化點附近的溫度區域。此外,第二溫度區域係片狀玻璃SG之中心部C之溫度自軟化點附近至緩冷點附近之溫度區域。片狀玻璃SG於通過第一冷卻室30內後,通過後述之第二冷卻室80內。
於第一冷卻室30設置冷卻輥51與溫度調整單元60。冷卻輥51於第一冷卻室30內配置於分隔構件50之正下方。此外,冷卻輥51配置於片狀玻璃SG之厚度方向兩側且片狀玻璃SG之寬度方向兩側。配置於片狀玻璃SG之厚度方向兩側之冷卻輥51成對動作。與冷卻輥51接觸之片狀玻璃SG之側部R、L之黏度為特定值(具體而言,109.0泊)以上。此處,片狀玻璃SG之側部R、L係片狀玻璃SG之寬度方向之兩端部區域,具體而言,係指自片狀玻璃SG之寬度方向之邊緣朝向片狀玻璃SG之中心部C、片狀玻璃SG之寬度方向200mm以內的範圍。
冷卻輥51由驅動電機旋轉驅動。冷卻輥51冷卻片狀玻璃SG之側部R、L,並且亦具有將片狀玻璃SG引至下方之功能。
溫度調整單元60係設於第一冷卻室30內、將片狀玻璃SG冷卻至緩冷點附近之單元。溫度調整單元60處於分隔構件50之下方,且配置於第二冷卻室80之頂板80a之上方。溫度調整單元60冷卻片狀玻璃SG,以使片狀玻璃SG之中心部C之溫度達到緩冷點附近。
第二冷卻室80係配置於成形體室20之下方、調整片狀玻璃SG之翹曲、熱收縮率及變形值之空間。於第二冷卻室80設有下拉輥81a~81g及加熱器82a~82g。於第二冷卻室80中,執行後述之第一冷卻步
驟S41之一部分、第二冷卻步驟S42、第三冷卻步驟S43及第四冷卻步驟S44。於第二冷卻室80中,通過第一冷卻室30內之片狀玻璃SG,冷卻至使其中心部C之溫度經過緩冷點、應變點,至少到達較應變點低200℃之溫度附近。第三冷卻步驟S43係進行中心部C之溫度自應變點至較應變點低100℃之溫度附近之溫度區域中之冷卻之步驟,第四冷卻步驟S44係自較應變點低100℃之溫度附近至較應變點低200℃之溫度附近進行冷卻之步驟。
於第二冷卻室80中,片狀玻璃SG可冷卻至室溫附近之溫度。此外,第二冷卻室80之內部可由絕熱構件80b劃分為複數個空間。複數個絕熱構件80b於複數個下拉輥81a~81g之各個之間,配置於片狀玻璃SG之厚度方向之兩側。藉此,能以高精度進行片狀玻璃SG之溫度管理。
下拉輥81a~81g將通過第一冷卻室30內之片狀玻璃SG向片狀玻璃SG之流動方向下拉。
加熱器82a~82g設於第二冷卻室80之內部,調整第二冷卻室80之內部空間之溫度。具體而言,加熱器82a~82g沿片狀玻璃SG之流動方向及片狀玻璃SG之寬度方向配置複數個。例如,沿寬度方向配置之加熱器分別對片狀玻璃SG之中央區域CA與片狀玻璃SG之側部R、L進行溫度控制。加熱器82a~82g利用後述之控制裝置91控制輸出。藉此,控制通過第二冷卻室80內部之片狀玻璃SG之附近之氣氛溫度。藉由利用加熱器82a~82g控制第二冷卻室80內之氣氛溫度,而進行片狀玻璃SG之溫度控制。
此外,於片狀玻璃SG之附近亦可設置檢測氣氛溫度之未圖示之氣氛溫度檢測單元(於本實施形態中,熱電偶)。例如,複數個熱電偶配置於片狀玻璃SG之流動方向及片狀玻璃SG之寬度方向。例如,熱電偶分別檢測片狀玻璃SG之中心部C之溫度及片狀玻璃SG之側部R、
L之溫度。加熱器82a~82g之輸出基於由熱電偶檢測之氣氛溫度來控制。
於第二冷卻室80之片狀玻璃SG之流動方向之下游側設置切斷裝置90。切斷裝置90將於第二冷卻室80內冷卻至室溫附近之溫度之片狀玻璃SG切斷成特定尺寸。藉此,片狀玻璃SG例如成為適於特定顯示器之片狀玻璃。此外,切斷裝置亦可不一定設置於第二冷卻室80之正下方。
於本實施形態之片狀玻璃製造方法中,冷卻步驟S4包括複數個冷卻步驟S41、S42、S43、S44。具體而言,沿片狀玻璃SG之流動方向依次執行第一冷卻步驟S41、第二冷卻步驟S42、第三冷卻步驟S43及第四冷卻步驟S44。對第一冷卻步驟S41、第二冷卻步驟S42、第三冷卻步驟S43及第四冷卻步驟S44如下所述地管理溫度分佈或者平均冷卻速度,藉此於第一冷卻步驟S41中主要能降低片狀玻璃SG之翹曲,於第二冷卻步驟S42中主要能降低片狀玻璃SG之內部變形及熱收縮率,於第三冷卻步驟S43中,主要能降低片狀玻璃SG之熱收縮率,於第四冷卻步驟S44中,主要能降低片狀玻璃SG之翹曲。
片狀玻璃SG之溫度係藉由控制片狀玻璃SG之氣氛溫度而管理。此外,片狀玻璃SG之溫度可使用片狀玻璃SG之溫度之實測值,此外,亦可使用基於由加熱器82a~82g控制之片狀玻璃SG之氣氛溫度藉由模擬算出之值。於各冷卻步驟S41~S44中,藉由以特定平均冷卻速度冷卻片狀玻璃SG,而進行片狀玻璃SG之流動方向之溫度管理。此處,特定平均冷卻速度係與各冷卻步驟S41~S44對應之冷卻速度,平均冷卻速度係片狀玻璃SG之中央區域CA之溫度變化之量除以該溫度變化所需時間之值。以下,如無特別說明,平均冷卻速度原則上係指片狀玻璃SG之中央區域CA中之平均之冷卻速度。中央區域CA係包括板厚均勻之對象部分之區域,係包括中心部C、自片狀玻璃SG之兩
側部R、L在片狀玻璃SG之寬度方向內側之區域,係片狀玻璃SG之寬度方向之寬度中自片狀玻璃SG之寬度方向之中心至寬度之一半之例如85%以內之範圍的區域。中心部C係指片狀玻璃SG之寬度方向之中心位置。
為了高效降低於高清晰顯示器之製造過程之熱處理步驟中產生之片狀玻璃之熱收縮,較佳為全部冷卻步驟S41~S44之平均冷卻速度中之第三冷卻步驟S43之冷卻速度(第三平均冷卻速度)最低。即,第三冷卻步驟S43之平均冷卻速度(第三平均冷卻速度)較佳為低於第二冷卻步驟S42之平均冷卻速度(第二平均冷卻速度)。此外,為了不降低片狀玻璃之生產效率,較佳為全部冷卻步驟S41~S44之冷卻速度中,第一冷卻步驟S41之冷卻速度(第一平均冷卻速度)最高。此外,第四冷卻步驟S44中之平均冷卻速度(第四平均冷卻速度)較佳為較第一平均冷卻速度低且較第二平均冷卻速度高。即,關於全部冷卻步驟S41~S44之平均冷卻速度,較佳為第一平均冷卻速度>第四平均冷卻速度>第二平均冷卻速度>第三平均冷卻速度之關係式成立。藉此,能製造降低了高清晰顯示器之製造過程之熱處理步驟中之片狀玻璃之熱收縮的片狀玻璃,而不降低生產效率。
圖5示出片狀玻璃SG之特定高度位置之寬度方向之溫度分佈T1、T3、T5、T6、T7、T9。此外,亦可使用溫度分佈T2、T4、T8。於圖5中,省略溫度分佈T2、T4、T8。以下,將片狀玻璃SG之側部R、L簡稱為側部R、L。
第一冷卻步驟S41係將於成形體41之正下方合流之熔融玻璃冷卻至中心部C之溫度達到緩冷點之步驟。緩冷點係黏度為1013泊(1泊=0.1Pa‧秒)時之溫度。具體而言,於第一冷卻步驟S41中,例如,將中心部C之溫度為1100℃~1300℃之片狀玻璃SG冷卻至中心部C之溫度達到緩冷點。此處「冷卻至緩冷點」中之緩冷點,包括緩冷點附
近。緩冷點附近可為例如緩冷點[℃]±15[℃]之間之溫度範圍,即,緩冷點[℃]+15[℃]至緩冷點[℃]-15[℃]之溫度範圍。於第一冷卻步驟S41中,基於第一溫度分佈TP1、第三溫度分佈TP3、第五溫度分佈TP5進行片狀玻璃SG之溫度管理。以下,詳細說明於第一冷卻步驟S41中執行之各溫度分佈TP1、第三溫度分佈TP3、第五溫度分佈TP5、及第一冷卻步驟S41之冷卻速度(第一平均冷卻速度)。
第一溫度分佈TP1係於片狀玻璃SG之最上游側實現之溫度分佈(參照圖5)。第一溫度分佈TP1中片狀玻璃SG之中央區域CA之溫度較為均勻,片狀玻璃SG之側部R、L係低於片狀玻璃SG之中央區域CA之溫度、於上具有凸起之分佈。此處,中央區域CA之溫度較為均勻,係指中央區域CA之溫度包括於特定溫度區域。特定溫度區域係基準溫度[℃]±20[℃]之間之範圍。基準溫度係中央區域CA之寬度方向之平均溫度。
第一溫度分佈TP1藉由控制第一冷卻室30內之冷卻輥51及溫度調整單元60而實現。片狀玻璃SG之側部R、L之溫度冷卻至較中央區域CA之溫度低特定溫度(例如,200℃~250℃)之溫度。
第三溫度分佈TP3係於第一溫度分佈TP1後實現之溫度分佈(參照圖5)。
第三溫度分佈TP3之中央區域CA之中心部C之溫度最高,側部R、L之溫度最低。此外,於第三溫度分佈TP3中,溫度自中心部C向側部R、L緩緩變低。此外,第一溫度分佈TP1及第三溫度分佈TP3係藉由控制第一冷卻室30內之溫度調整單元60而實現。
第五溫度分佈TP5係於第三溫度分佈TP3後實現之溫度分佈(參照圖5)。第五溫度分佈TP5亦係中心部C之溫度最高,側部R、L之溫度最低。此外,第五溫度分佈TP5亦形成溫度自中心部C向側部R、L緩緩變低,上面具有凸起之平緩之拋物線。
此外,第五溫度分佈TP5係藉由控制第二冷卻室80內之加熱器82b而實現。
於第一冷卻步驟S41中,與中央區域CA之氣氛溫度相比,以更高之平均冷卻速度冷卻側部R、L之氣氛溫度。即,與中央區域CA之平均冷卻速度(第一平均冷卻速度)相比,側部R、L之平均冷卻速度(第一側部冷卻速度)更高。
第一冷卻步驟S41中之中央區域CA之第一平均冷卻速度為5.0℃/秒~50℃/秒。若第一平均冷卻速度低於5.0℃/秒,則生產性變差。若第一平均冷卻速度超過50℃/秒,則有時於片狀玻璃SG中產生裂紋。
此外,片狀玻璃SG之翹曲量及板厚偏差亦變差。較佳為中央區域CA之第一平均冷卻速度為8.0℃/秒~16.5℃/秒。此外,第一冷卻步驟S41中之第一側部冷卻速度為5.5℃/秒~52.0℃/秒。較佳為第一側部冷卻速度為8.3℃/秒~17.5℃/秒。
第二冷卻步驟S42係將第一冷卻步驟S41後之片狀玻璃SG冷卻至中心部C之溫度達到應變點之步驟。此處,應變點係黏度為1014.5泊之溫度。此處「冷卻至達到應變點」中之應變點包括應變點附近。此處應變點附近例如可為應變點±25℃之間之溫度範圍,或者可為應變點±15℃之間之溫度範圍。
於第二冷卻步驟S42中,基於第六溫度分佈TP6進行片狀玻璃SG之溫度管理。以下,說明於第二冷卻步驟S42中執行之溫度分佈TP6以及第二冷卻步驟S42之冷卻速度(第二平均冷卻速度)。
第六溫度分佈TP6中,片狀玻璃SG之寬度方向之氣氛溫度(自寬度方向之側部R、L直至中心部C之氣氛溫度)較為均勻。換言之,第六溫度分佈TP6於片狀玻璃SG之寬度方向中,側部R、L周邊之氣氛溫度及中心部C周邊之氣氛溫度之溫度差最小,側部R、L周邊之氣氛溫度與中心部C周邊之氣氛溫度為相同程度之溫度分佈。
此處,均勻係指側部R、L周邊之氣氛溫度與中央區域CA周邊之氣氛溫度包括於特定溫度區域內。特定溫度區域係基準溫度±5℃之間之溫度範圍。基準溫度係片狀玻璃SG之寬度方向之平均溫度。
此外,第六溫度分佈TP6係藉由控制第二冷卻室80內之加熱器82c而實現。此外,第六溫度分佈TP6用包括應變點之特定溫度區域實現。特定溫度區域係自「(緩冷點+應變點)/2」至「應變點[℃]-25[℃]」之區域。第六溫度分佈TP6於包括應變點之範圍之至少一點(流動方向中之一部位)中實現。
於第二冷卻步驟S42中,控制片狀玻璃SG之中央區域CA之氣氛溫度及側部R、L之氣氛溫度,使片狀玻璃SG之寬度方向之氣氛溫度大致固定。即,與側部R、L之平均冷卻速度(第二側部冷卻速度)相比,中央區域CA之平均冷卻速度(第二平均冷卻速度)稍高。
第二冷卻步驟S42中之片狀玻璃SG之中央區域CA之溫度的平均冷卻速度(第二平均冷卻速度)較佳為5.0℃/秒以下,更佳為0.8℃/秒~5.0℃/秒。若第二平均冷卻速度小於0.8℃/秒,則生產性容易變差。此外,若第二平均冷卻速度超過5.0℃/秒,則難以控制片狀玻璃SG之精密之溫度,片狀玻璃SG之熱收縮率容易變大。此外,片狀玻璃SG之翹曲及變形容易變大。
第三冷卻步驟S43係將第二冷卻步驟S42後之片狀玻璃SG冷卻至較應變點低100℃之溫度,即應變點[℃]-100[℃]之步驟。此處「冷卻至(應變點[℃]-100[℃])」中之(應變點[℃]-100[℃])包括(應變點[℃]-100[℃])之附近。(應變點[℃]-100[℃])之附近例如可為(應變點[℃]-100[℃])±15[℃]之間的溫度範圍。第三冷卻步驟S43中亦與第二冷卻步驟S42同樣,基於第六溫度分佈TP6進行片狀玻璃SG之溫度管理。第三冷卻步驟S43中之片狀玻璃SG之中央區域CA之溫度的平均冷卻速度(第三平均冷卻速度)低於第二平均冷卻速度,較佳為5℃/
秒以下。藉由使第三平均冷卻速度低於第二平均冷卻速度低,能降低於顯示器之面板製造步驟中之片狀玻璃之熱處理時(例如,450℃~600℃)中產生之熱收縮。此外,若第三平均冷卻速度超過5℃/秒,亦存在於片狀玻璃SG產生裂紋之情形,片狀玻璃SG之翹曲亦變差。更佳為第三平均冷卻速度為0.5℃/秒~4.0℃/秒。
第四冷卻步驟S44係將處於應變點[℃]-100[℃]附近例如((應變點[℃]-100[℃])±15[℃]之間之溫度範圍)之溫度之片狀玻璃SG冷卻至應變點[℃]-200℃附近之溫度的步驟。此處,應變點[℃]-200℃附近之溫度可為例如(應變點[℃]-200[℃])±15[℃]之間之溫度範圍內的溫度。
於第四冷卻步驟S44中,基於第七溫度分佈TP7至第九溫度分佈TP10進行片狀玻璃SG之溫度管理。
第七溫度分佈TP7至第九溫度分佈TP9係第六溫度分佈TP6後實現之溫度分佈(參照圖5)。具體而言,於上游側實現第七溫度分佈TP7,於下游側實現第九溫度分佈TP9。
第七溫度分佈TP7至第九溫度分佈TP9中,中央區域CA之中心部C之溫度最低,側部R、L之溫度最高。此外,於第七溫度分佈TP7至第九溫度分佈TP10中,溫度自中心部C朝向側部R、L緩緩變高。即,第七溫度分佈TP7至第九溫度分佈TP9形成於下方具有凸起之平緩之拋物線。
此外,於第七溫度分佈TP7至第九溫度分佈TP9之中心部C與側部R、L之間之溫度差沿片狀玻璃SG之流動方向緩緩變大。即,第九溫度分佈TP9係大於第七溫度分佈TP7之拋物線。於第七溫度分佈TP7至第九溫度分佈TP9中,中心部C較側部R、L更快冷卻。
此外,第七溫度分佈TP7至第九溫度分佈TP9係藉由控制第二冷卻室80內之加熱器82d~82g而實現。
於第四冷卻步驟S44中,以較側部R、L之氣氛溫度更快之速度冷卻中央區域CA之氣氛溫度。即,與側部R、L之平均冷卻速度(第四側部冷卻速度)相比,中央區域CA之平均冷卻速度(第四平均冷卻速度)較高。
此外,於第四冷卻步驟S44中,隨著朝向片狀玻璃SG之流動方向之下游側,增大片狀玻璃SG之側部R、L之氣氛溫度之冷卻速度與中央區域CA之氣氛溫度之冷卻速度的差。
第四冷卻步驟S44中之第四平均冷卻速度較佳為1.5℃/秒~20℃/秒。若第四平均冷卻速度低於1.5℃/秒,則生產性變差。此外,若第四平均冷卻速度超過20℃/秒,則亦有於片狀玻璃SG產生裂紋之情形,片狀玻璃SG之翹曲亦變差。較佳為第四平均冷卻速度為2.0℃/秒~15℃/秒。此外,第四冷卻步驟S44中之第四側部冷卻速度為1.3℃/秒~13℃/秒。較佳為第四側部冷卻速度為1.5℃/秒~8.0℃/秒。
片狀玻璃SG之流動方向之冷卻速度對片狀玻璃SG之450℃~600℃之溫度區域之熱處理時產生之熱收縮率造成影響。特別是,第三冷卻步驟S43之平均冷卻速度對上述熱收縮率造成之影響較大。因此,藉由於四個冷卻步驟S41~S44中使第三冷卻步驟S43之平均冷卻速度最低,能有效地減少片狀玻璃SG之上述熱收縮率。藉此,能提高片狀玻璃SG之生產量,並能獲得具有35ppm以下之熱收縮率之片狀玻璃SG。
此外,以片狀玻璃SG之中心部C之溫度於緩冷點至應變點之溫度範圍進行之第二冷卻步驟、及片狀玻璃SG之中心部C之溫度於應變點[℃]至應變點[℃]-100[℃]之溫度範圍進行之第三冷卻步驟作為一個冷卻步驟時之中心部C的平均冷卻速度,即,用緩冷點至應變點[℃]-100[℃]之溫度變化除以該溫度變化所需時間之值為0.5~5.0℃/秒,但更佳為使片狀玻璃SG之熱收縮率為35ppm以下。即,於冷卻步驟
中,中心部C之溫度自緩冷點至(片狀玻璃SG之應變點[℃]-100[℃]),較佳為以平均冷卻速度0.5~5.0℃/秒冷卻中央區域CA。藉此,能將片狀玻璃SG之熱收縮率設為35ppm以下。
而且,較佳為第二平均冷卻速度與第三平均冷卻速度之速度比(第三平均冷卻速度/第二平均冷卻速度)為0.2以上且未達1。
若速度比未達0.2,則生產性容易變差。更佳為速度比為0.3以上且未達0.8,進而較佳為為0.4以上且未達0.6。
此外,第二平均冷卻速度係次於第三平均冷卻速度容易對上述熱收縮率產生影響。於本實施形態中,較佳為使進行自緩冷點至應變點之範圍內之片狀玻璃SG之冷卻之第二冷卻步驟S42中之第二平均冷卻速度低於第一冷卻步驟S41及第四冷卻步驟S44之各平均冷卻速度。藉此,能降低熱收縮率。
能將用如上之片狀玻璃製造方法獲得之片狀玻璃SG之熱收縮率設為35ppm以下,例如8~35ppm。此外,例如,較佳為將熱收縮率設為8~30ppm,更佳為設為10~25ppm。然而,該熱收縮率未充分滿足高清晰顯示器用玻璃基板所要求之熱收縮率。因此,於冷卻步驟S4後將片狀玻璃SG供給至再緩冷步驟。再緩冷步驟能輸送至遠離進行片狀玻璃之製造之生產線之場所來進行,亦能回收所製造之片狀玻璃並於該場所進行。此外,再緩冷步驟能於片狀玻璃之製造後立即進行,亦能於保管特定期間後進行。
(再緩冷步驟之第一形態)
圖6係說明本實施形態之第一形態之再緩冷步驟之熱處理的圖。於第一形態之再緩冷步驟S6中,於積層切斷步驟S5中切斷為特定尺寸之複數個片狀玻璃SG之片狀玻璃SG之積層體210(以下,稱為積層體210)載置於托盤220之狀態下,進行片狀玻璃SG之熱處理。
托盤220包括基台部221、載置部222及背面板223。
基台部221、載置部222及背面板223例如包含鋼鐵等金屬,藉由焊接等一體地形成。
基台221係近似長方形之板狀,設有用於在端面插入叉車之爪之開口221a。
載置部222固定於基台221之上部,於載置部222之上部載置片狀玻璃SG之積層體210。此處,載置部222之上表面無需完全水平。例如,於如圖6所示般斜立片狀玻璃SG之情形時,可根據片狀玻璃SG之斜立角度傾斜載置部222之上表面。
背面板223係近似長方形之板狀,於基台221之上部中,於載置部222之後端固定成與載置部222大致垂直。背面板223支持載置於載置部222之上部之積層體210之積層方向之後端部。此處,背面板223無需完全垂直。例如,如圖2所示,於斜立片狀玻璃SG之情形時,可根據片狀玻璃SG之斜立角度傾斜背面板223。托盤220及為對托盤220進行熱處理而放入之熱處理室及設於該熱處理室之熱源,構成實施對緩冷之片狀玻璃再加熱後進行緩冷之熱處理從而使熱收縮率降至10ppm以下之再緩冷裝置。
積層體210具有複數個片狀玻璃SG及複數個片狀體212。
片狀體212夾在平板玻璃SG彼此之間。於積層體210中,按片狀體212、片狀玻璃SG、片狀體212、片狀玻璃SG、……片狀體212之順序堆積。片狀體212起到防止積層之片狀玻璃SG彼此密著之任務。片狀體212能使用具有耐受對積層體210進行熱處理時之溫度之耐熱性之材料。片狀體212具有高於片狀玻璃SG之熱傳導率,於後述之熱處理中能使複數個片狀玻璃SG之熱處理之程度一致,就該方面而言較佳。
載置於托盤220之積層體210於載置於托盤220之狀態下進行熱處理。具體而言,將載置於托盤220之積層體210放入至熱處理室並加熱
氣氛。藉此,使片狀玻璃SG之熱收縮率低於冷卻步驟S4中冷卻之片狀玻璃SG之熱收縮率,為10ppm以下。此種熱處理於片狀玻璃SG之應變點[℃]-70[℃]以下之溫度進行。藉由採用此種溫度之熱處理,能使片狀玻璃SG於當前時間點具有之35ppm以下之熱收縮率因熱處理而進一步降低。
於熱處理中,將氣氛溫度以設定之升溫速度自室溫升溫至設定氣氛溫度之最高溫度。最高溫度維持設定之時間。其後,以設定之降溫速度將氣氛溫度降至室溫附近。因此,熱處理之最高溫度維持設定之時間,故而積層體210之片狀玻璃SG之溫度亦成為最高溫度。該最高溫度為應變點[℃]-70[℃]以下。而且,該最高溫度較佳為(片狀玻璃SG之應變點[℃]-300[℃])至(片狀玻璃SG之應變點[℃]-100[℃]),更佳為(片狀玻璃SG之應變點[℃]-250[℃])至(片狀玻璃SG之應變點[℃]-130[℃])。最高溫度例如較佳為560℃以下,更佳為360℃~560℃,進而較佳為410℃~530℃。
於積層片狀玻璃進行再緩冷之情形時,為了保持生產性並充分降低片狀玻璃之熱收縮率,上述熱處理之上述升溫速度較佳為0.2℃/分鐘~10℃/分鐘,更佳為0.3℃/分鐘~5℃/分鐘。此外,為了保持生產性並充分地降低片狀玻璃之熱收縮率,上述降溫速度較佳為0.05℃/分鐘~2℃/分鐘,更佳為0.1℃/分鐘~1.5℃/分鐘。此外,較佳為使對熱收縮率造成之影響更大之降溫速度慢於升溫速度。
此外,上述最高溫度之維持時間較佳為4~120小時,更佳為8~24小時。
於第一形態中,包括將緩冷之片狀玻璃SG切斷為特定尺寸之切斷步驟,再緩冷步驟於切斷步驟後進行。此時,對積層切斷為特定尺寸之複數片之片狀玻璃SG而形成之積層體進行熱處理,但亦可不積層切斷為特定尺寸之片狀玻璃SG而一片片地實施再緩冷步驟。
此外,亦可將成形並緩冷之片狀玻璃SG輸送至其他場所進行再緩冷步驟S6。於該情形時,藉由於輸送前之場所中對自熔融玻璃成形之片狀玻璃SG進行緩冷而獲得熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃SG。該片狀玻璃SG於輸送目的之其他場所中,實施再加熱後進行緩冷之熱處理,將熱收縮率降至10ppm以下。此時,熱處理於較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度進行。
(再緩冷步驟之第二形態)
圖7係示出與本實施形態之第一形態不同之第二形態中之再緩冷步驟之熱處理之溫度履歷之一個例子的圖。於第二形態中,係對片狀玻璃一片片進行熱處理之片方式之再緩冷步驟。較佳為使用圖7所示之溫度履歷進行熱處理。於該情形時,亦以特定溫度進行熱處理。特定溫度例如係較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度。片方式之再緩冷步驟如後所述,可於將一片片狀玻璃支持於支持構件之狀態下進行熱收縮,亦可一面輸送一片片狀玻璃一面進行熱處理。溫度履歷示出隨未圖示之熱處理室內之熱處理而變化之片狀玻璃之中心位置中之溫度履歷。圖中所示之溫度Tm1<Tm2<Tm3<Tm4,Tm1=室溫(例如,25℃),Tm2=第二中間溫度(例如,200℃),Tm3=第一中間溫度(例如,400℃),Tm4=熱處理溫度(例如,500℃)。
以下示出時間t0至時間t1中之加熱步驟、時間t1至時間t2之維持步驟、時間t2至t5之第一至第三降溫步驟中之速度、時間之較佳範圍。Tm4例如為較應變點低70℃之溫度以下。
(1)加熱步驟:t1-t0=5分鐘~20分鐘,Tm4-Tm1=400℃~600℃,升溫速度S1=(Tm4-Tm1)/(t1-t0)=20℃/分鐘~120℃/分鐘,
(2)維持步驟:t2-t1=5分鐘~120分鐘,Tm4-Tm4=0,速度S2=(Tm4-Tm4)/(t2-t1)=0℃/分鐘,
(3)第一降溫步驟:t3-t2=15分鐘~100分鐘,Tm4-Tm3=50℃~150℃,降溫速度S3(第一降溫速度)=(Tm4-Tm3)/(t3-t2)=0.5℃/分鐘~10℃/分鐘
(4)第二降溫步驟:t4-t3=10分鐘~15分鐘,Tm3-Tm2=150℃~250℃,降溫速度S4(第二降溫速度)係(Tm3-Tm2)/(t4-t3)=10℃/分鐘~25℃/分鐘,
(5)第三降溫步驟:t5-t4=15分鐘~100分鐘,Tm2-Tm1=50℃~150℃,降溫速度S5(第一降溫速度)=(Tm2-Tm1)/(t5-t4)=0.5℃/分鐘~10℃/分鐘。
此處,室溫不限於25℃,例如為0℃~50℃,或者0℃~30℃。此外,熱處理溫度不限於500℃,係較應變點低70℃之溫度以下之溫度,係400℃~600℃之任意之溫度,第一中間溫度不限於400℃,係熱處理溫度-(50℃~150℃)之任意之溫度。第二中間溫度係150℃~250℃之範圍之溫度,可固定為200℃。此外,升溫速度、降溫速度係對片狀玻璃整體進行升溫、降溫之平均速度。
於該情形時,如圖7所示,於熱處理中,較佳為包括:熱處理步驟,其加熱片狀玻璃,以使其達到較應變點低70℃之溫度以下之溫度且位於400℃~600℃之範圍內之特定溫度即熱處理溫度,並維持熱處理溫度;以及降溫步驟,其於以0.5℃/分鐘以上、未達10℃/分鐘之第一降溫速度,自熱處理溫度至較熱處理溫度低50℃~150℃之中間溫度冷卻片狀玻璃後,以10℃/分鐘以上且未達25℃/分鐘之第二降溫速度對片狀玻璃緩冷。此時,較佳為以第二降溫速度冷卻片狀玻璃後,進一步以第三降溫速度冷卻片狀玻璃至室溫。即,較佳為第一降溫速度慢於第二降溫速度。
或者,再緩冷步驟中之熱處理溫度較佳為較形成於玻璃基板表面形成之薄膜時之加熱處理之溫度高250℃之溫度以下,更佳為較加
熱處理之溫度高150℃之溫度以下,進而較佳為較加熱處理之溫度高80℃之溫度以下。此外,再緩冷步驟中之熱處理溫度較佳為較形成薄膜時之加熱處理之溫度低100℃之溫度以上,更佳為高於形成薄膜時之加熱處理之溫度。
此外,將自進行熱處理之熱處理溫度至較熱處理溫度低100℃之溫度之片狀玻璃之中心位置中之降溫速度設為第一降溫速度,將自未達較熱處理溫度低100℃之溫度至較熱處理溫度低300℃之溫度的片狀玻璃之中心位置中之降溫速度設為第二降溫速度之情形時,較佳為第二降溫速度快於第一降溫速度。或者,將自進行熱處理之熱處理溫度至較熱處理溫度低50℃之溫度之片狀玻璃之中心位置中之降溫速度設為第一降溫速度,將自未達較熱處理溫度低50℃之溫度至較熱處理溫度低150℃之溫度之片狀玻璃之中心位置中的降溫速度設為第二降溫速度之情形時,較佳為第二降溫速度快於第一降溫速度。
第一降溫速度之較佳範圍為0.5℃/分鐘以上且15℃/分鐘以下,較佳為0.5℃/分鐘以上且10℃/分鐘以下。另一方面,第二降溫速度之較佳範圍為8℃/分鐘以上且50℃/分鐘以下,較佳為10℃/分鐘以上且20℃/分鐘以下。
片方式之再緩冷步驟S6可於用設於熱處理室內之支持構件自片狀玻璃之下方支持片狀玻璃之狀態下,進行片狀玻璃之熱處理,亦可如圖8所示般進行熱處理。圖8係說明與圖6所示之熱處理不同之片方式之形態之例子的圖。如圖8所示,切斷為特定尺寸之複數片片狀玻璃SG亦可沿輸送方向隔開間隔之方式下掛,由兩條鏈帶(輸送帶)21朝一個方向輸送。
利用此種第一、第二形態之再緩冷步驟S6,能將片狀玻璃SG之熱收縮率降至10ppm以下,較佳為5ppm以下,更佳為4ppm以下,進而較佳為3ppm以下。此外,就進一步提高生產效率之觀點而言,較
佳為利用再緩冷步驟S6將片狀玻璃SG之熱收縮率設為0.1~10ppm之範圍,更佳為0.5~9ppm之範圍,進而較佳為1~7ppm之範圍。於本實施形態中,於片狀玻璃SG之製造方法中,藉由調整冷卻步驟S4中之平均冷卻速度而降低熱收縮率,並進而於再緩冷步驟S6中降低熱收縮率,但就此時之冷卻步驟S4及再緩冷步驟S6中之熱收縮率之降低幅度,就能確保生產效率並降低熱收縮率之方面而言,較佳為再緩冷步驟S6中之熱收縮率之降低幅度大於冷卻步驟S4中之熱收縮率之降低幅度。若冷卻步驟S4中之降低幅度變大,則需要延長冷卻時間,生產效率下降。將冷卻步驟S4及再緩冷步驟S6中之熱收縮率之整體降低幅度設為100%時,冷卻步驟S4較佳為5~30%,更佳為10~25%。再緩冷步驟S6較佳為70~95%,更佳為70~95%。若冷卻步驟S4中之降低幅度超過上述範圍並變大,則必須延長冷卻時間,生產效率下降。此外,因第一、第二形態之再緩冷步驟S6,於片狀玻璃SG中之面內之熱收縮率之位置之偏差,能成為例如3ppm以下。片狀玻璃SG中之面內之熱收縮率之位置之偏差較佳為2ppm以下,更佳為1ppm以下。
於本實施形態中,自不使片狀玻璃SG失透之方面而言,較佳為片狀玻璃SG之失透溫度為1200℃以下。若調整玻璃組成使失透溫度為1200℃以下,則與失透溫度超過1200℃之玻璃組成相比,有玻璃之應變點或緩冷點變低之傾向,故而熱收縮率容易變大。如此,即便為熱收縮率容易變大之玻璃組成,亦藉由調整上述冷卻步驟S4之平均冷卻速度,能使熱收縮率為35ppm以下,能使再緩冷步驟S6之片狀玻璃SG之熱收縮率為10ppm以下。
此外,為了使片狀玻璃SG不產生失透而提高生產性,失透溫度較佳為1180℃以下,較佳為1100℃~1180℃。
此外,為了使熱收縮率下降,片狀玻璃SG之應變點(玻璃之黏度相當於1014.5泊時之玻璃之溫度)越高越佳。然而,若調整玻璃組成以
使片狀玻璃SG之應變點變高,則有熔融溫度或失透溫度變高之傾向。即,若提高片狀玻璃SG之應變點,則容易產生玻璃原料之未熔解或片狀玻璃SG之失透之類之問題。因此,片狀玻璃SG之玻璃之應變點可為600℃~720℃,亦可為600℃~680℃。此外,片狀玻璃SG之緩冷點(玻璃之黏度相當於1013泊時之玻璃之溫度)可為680℃~800℃,亦可為680℃~760℃。作為應變點為600℃~720℃之玻璃(較佳為600℃~680℃)之玻璃,或者緩冷點為680℃~800℃(較佳為680℃~760℃)之玻璃,與應變點超過720℃(較佳為680℃)之玻璃,或者緩冷點超過800℃(較佳為760℃)之玻璃相比,熱收縮率容易變大。然而,即便應變點為600℃~720℃(較佳為600℃~680℃),或者緩冷點為680℃~800℃(較佳為680℃~760℃),亦能藉由調整上述冷卻步驟S4之平均冷卻速度等,使熱收縮率為35ppm以下,使再緩冷步驟S6之片狀玻璃SG之熱收縮率為10ppm以下。
此外,為了不發生玻璃原料之未熔解或使片狀玻璃SG產生失透而進一步提高生產性,應變點較佳為600℃~720℃,更佳為650℃~680℃。此外,緩冷點較佳為680℃~800℃,更佳為730℃~760℃。
此外,片狀玻璃SG之密度可為例如2.62g/cm3以下,較佳為2.49g/cm3以下,更佳為2.46g/cm3以下,進而較佳為2.43g/cm3以下。片狀玻璃SG之玻璃之自50℃至300℃之線性熱膨脹係數可為42×10-7/℃以下,較佳為28×10-7~39×10-7/℃,更佳為28×10-7~37×10-7/℃,進而較佳為30×10-7~35×10-7/℃。
作為具有此種特性之片狀玻璃SG之玻璃組成,以質量%顯示來例示例如以下之玻璃組成。
包含:SiO2 50~70%
B2O3 0~18%
Al2O3 10~25%
MgO 0~10%
CaO 0~20%
SrO 0~20%
BaO 0~10%
RO 5~20%
(其中R係選自Mg、Ca、Sr及Ba中之至少一種),R'2O 0%~2.0%
(其中R'係選自Li、Na及K中之至少一種)。
於熔化玻璃中發生價數變動之金屬氧化物之合計含有率並無特別限制,例如可含有0.05~1.5%。此外,較佳為基本上不包含As2O3、Sb2O3及PbO。
如以上所述,於本實施形態中,利用冷卻步驟S4降低熱收縮率,並進行再緩冷步驟S6進一步降低熱收縮率,故而無需為了降低熱收縮率而使用提高失透溫度之玻璃組成。特別是,於如本實施形態般以溢流下引法成形片狀玻璃SG之情形時,於片狀玻璃SG中容易產生失透,故而使用提高失透溫度之玻璃組成欠佳。就該方面而言,本實施形態較為有效。如此,本實施形態能製造難以產生失透且可用於高清晰顯示器之面板之熱收縮率較低的片狀玻璃。
利用本實施形態之片狀玻璃製造方法製造之片狀玻璃SG適於在玻璃表面形成薄膜之顯示器用玻璃基板,特別適用於液晶顯示器、電漿顯示器、有機EL顯示器等之顯示器用玻璃基板。此處,薄膜例如為TFT或彩色濾光片。此外,使用顯示器用玻璃基板之顯示器,除了顯示器表面為平坦之平面面板顯示器以外,亦包括作為有機EL顯示器、液晶顯示器之顯示器表面彎曲之曲面顯示器。作為高清晰顯示器用玻璃基板,較佳為用作例如液晶顯示器用玻璃基板、有機
EL(Electro-Luminescence)顯示器用玻璃基板、使用LTPS(Low Temperature Poly-silicon)薄膜半導體、或者IGZO(Indium,Gallium,Zinc,Oxide)等之氧化物半導體之顯示器用玻璃基板。
使用無鹼玻璃或含有微量鹼之玻璃作為顯示器用玻璃基板。顯示器用玻璃基板於高溫時之黏性較高。例如,具有102.5泊之黏性之熔融玻璃之溫度為1500℃以上。此外,無鹼玻璃係基本不含鹼金屬氧化物(R2O)之組成之玻璃。實際上不含鹼金屬氧化物,係指除去自原料等混入之雜質,不添加鹼金屬氧化物作為玻璃原料之組成之玻璃,例如,鹼金屬氧化物之含量未達0.1質量%。此外,含微量鹼玻璃包含0.1質量%~0.5質量%之R'2O作為成分,較佳為包含0.2質量%~0.5質量%之R'2O。此處,R'係選自Li、Na及K中之至少一種,R'2O係Li2O、Na2O、K2O之合計含量。
此外,於本實施形態中製造之片狀玻璃SG之板厚為0.005mm~0.8mm,較佳為0.01mm~0.5mm,更佳為0.01mm~0.2mm。
於本實施形態中,藉由以較慢之冷卻速度進行成形步驟後之片狀玻璃SG之緩冷(冷卻),片狀玻璃SG之熱收縮率得以降低,藉由進一步進行再緩冷步驟,能高效地防止片狀玻璃SG之板厚品質等之變差。以下,說明該方面。
於成形步驟S3後之冷卻步驟S4中,在假設欲充分地降低片狀玻璃SG之熱收縮率之情形時,必須加長第二冷卻室80(緩冷爐)並極為緩慢地冷卻片狀玻璃SG。於選擇融合(溢流下引法)作為片狀玻璃SG之成形之情形時,若加長沿鉛直方向延伸之第二冷卻室80之路徑,極大地減慢剛成形後之緩冷之速度,則於成形步驟S3~切斷步驟S5,或者直至之後步驟之纏繞包裝之步驟,帶狀連續延伸之片狀玻璃SG之長度變長,隨之,成形體41至切斷裝置90(或者進行纏繞包裝之裝置)之片狀玻璃SG之總重量變重。若如此片狀玻璃SG之總重量變重,則於
成形體41之下端融合之後之片狀玻璃SG之移動速度(落下速度)受下游側之片狀玻璃SG之重量之影響而加速。此處,剛融合後之片狀玻璃SG之溫度較高,黏度低至能拉伸之程度(例如,軟化點以上)。因此,片狀玻璃SG容易局部拉伸,使板厚品質等變差。
此外,於剛融合後使片狀玻璃兩側部急劇冷卻並固化之(提高黏度)情形時,僅於黏度較低之片狀玻璃SG之中央區域延展片狀玻璃SG,亦產生厚度部分變得過薄之問題。
而且,即便於剛融合後使片狀玻璃SG之兩側部急劇冷卻並固化,以使片狀玻璃SG不沿寬度方向收縮,片狀玻璃SG之移動速度(落下速度)亦加快,不能充分地冷卻。因此,若片狀玻璃SG沿寬度方向收縮,則產生玻璃板厚變得不均勻之問題。
其他,如上所述,若片狀玻璃SG之長度變長,則於片狀玻璃SG容易產生振動,加熱器82a~82g之間之距離變動,產生片狀玻璃SG之溫度控制之精度下降之問題。而且,若片狀玻璃SG之重量變重,則施加至成形體41之片狀玻璃SG之總荷重變大,故而成形體41之變形(單元蠕變)之問題變得顯著,於片狀玻璃SG之寬度方向之板厚產生偏差之問題變得顯著。
相對於此,於本實施形態中,無需加長第二冷卻室80(緩冷爐)之路徑從而極慢地冷卻片狀玻璃SG,故而本實施形態能防止產生上述問題,能製造熱收縮較小之片狀玻璃SG。
而且,不改變包括第二冷卻室80之成形裝置40之構成,難以改變成形步驟S3後之冷卻步驟S4中之片狀玻璃SG之冷卻速度等。即,於冷卻步驟S4中,進行預先設定之熱處理,但在例如尋求之熱收縮率發生變化等情形時,於冷卻步驟S4中難以改變包括冷卻速度之緩冷之條件,熱處理之自由度較低。於本實施形態中,除了冷卻步驟S4以外,亦另外包括再緩冷步驟S6,故而對片狀玻璃SG實施之熱處理之
自由度變高。
此外,作為高清晰顯示器用玻璃基板,片狀玻璃作例如用作液晶顯示器用玻璃基板、有機EL(Electro-Luminescence)顯示器用玻璃基板、或者使用LTPS(Low Temperature Poly-silicon)薄膜半導體之顯示器用玻璃基板。
(實施例1)
調製玻璃原料,使其成為SiO2 60.7%、B2O3 11.5%、Al2O3 17%、MgO 2%、CaO 5.6%、SrO 3%、SnO2 0.2%之玻璃組成(質量%表示),經過圖1所示之步驟獲得片狀玻璃SG。上述玻璃組成之應變點為660℃。將再緩冷步驟S6之熱處理之最高溫度設為片狀玻璃之應變點[℃]-210[℃],即450℃,將最高溫度之維持時間設為24小時。此外,於再緩冷步驟S6中,對積層100片之片狀玻璃SG之積層體實施熱處理。
再緩冷步驟S6前之片狀玻璃SG之熱收縮率為18ppm。再緩冷步驟S6後之片狀玻璃SG之熱收縮率為2ppm。該熱收縮率滿足用於高清晰顯示器面板之玻璃基板所要求之熱收縮率。此外,於片狀玻璃SG中不產生失透。藉此,本實施形態之效果較為明顯。
(實施例2)
調製玻璃原料,使其成為SiO2 60.7%、B2O3 11.5%、Al2O3 17%、MgO 2%、CaO 5.6%、SrO 3%、SnO2 0.2%之玻璃組成(質量%表示),經過圖1所示之步驟獲得片狀玻璃SG。上述玻璃組成中之應變點為660℃。此外,顯示器面板製造步驟中之薄膜形成溫度為450℃。將再緩冷步驟S6之熱處理之最高溫度設為較薄膜形成溫度高50℃之溫度,即500℃,將最高溫度之維持時間設為10分鐘。此外,再緩冷步驟S6係一片片地進行熱處理之片方式。此外,於將自進行熱處理之熱處理溫度至較熱處理溫度低100℃之溫度之片狀玻璃之中心位置中之降溫速度設為第一降溫速度,將自未達較熱處理溫度低200℃之溫度至較
熱處理溫度低300℃之溫度之片狀玻璃之中心位置中之降溫速度設為第二降溫速度之情形時,第一降溫速度為0.5℃/分鐘,第二降溫速度為10℃/分鐘。再緩冷步驟S6前之片狀玻璃SG之平均熱收縮率為18ppm,相對於此再緩冷步驟S6後之片狀玻璃SG之平均熱收縮率為5ppm。此外,片狀玻璃SG之面內之熱收縮之位置之偏差為3ppm以下。
此外,除了將第一降溫速度變更為3℃/分鐘,第二降溫速度變更為13℃/分鐘以外,以與上述方法相同之方式製造之再緩冷步驟S6後之片狀玻璃SG的平均熱收縮率為6ppm。此外,片狀玻璃SG之面內之熱收縮之位置之偏差為3ppm以下。
而且,除了將第一降溫速度變更為9.5℃/分鐘,第二降溫速度變更為24℃/分鐘以外,以與上述方法相同之方式製造之再緩冷步驟S6後之片狀玻璃SG的平均熱收縮率為8ppm。此外,片狀玻璃SG之面內之熱收縮之位置之偏差為3ppm以下。
另一方面,除了將第一降溫速度變更為10℃/分鐘,第二降溫速度變更為5℃/分鐘以外,以與上述方法相同之方式製造之再緩冷步驟S6後之片狀玻璃SG之平均熱收縮率為17ppm(比較例)。
該等實施例之熱收縮率滿足用於高清晰顯示器面板之玻璃基板所要求之熱收縮率。此外,於片狀玻璃SG中未產生失透。藉此,本實施形態之效果變得明顯。
以上,詳細說明本發明之片狀玻璃製造方法及片狀玻璃製造裝置,但本發明並不限於上述實施形態,於不脫離本發明之主旨之範圍內,當然可進行各種改良或變更。
S1‧‧‧熔融步驟
S2‧‧‧澄清步驟
S3‧‧‧成形步驟
S4‧‧‧冷卻步驟
S5‧‧‧切斷步驟
S6‧‧‧再緩冷步驟
S41‧‧‧第1冷卻步驟
S42‧‧‧第2冷卻步驟
S43‧‧‧第3冷卻步驟
S44‧‧‧第4冷卻步驟
Claims (10)
- 一種片狀玻璃之製造方法,其特徵在於,其係製造用於實施加熱處理而於表面形成薄膜之顯示器用玻璃基板中使用之片狀玻璃之方法,且包括:再緩冷步驟,其對使自熔融玻璃成形之片狀玻璃緩冷而獲得之熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃進行再加熱,並於特定溫度下進行熱處理後進行緩冷,藉此使上述熱收縮率降低至10ppm以下,上述特定溫度係較形成上述薄膜之上述加熱處理之溫度高250℃之溫度以下之溫度,(其中,上述熱收縮率係使用升降溫速度為10℃/分鐘、於450℃下保持溫度1小時而實施熱處理後之玻璃之熱收縮量,用下式求出之值:熱收縮率(ppm)=(熱處理後之玻璃樣本之熱收縮量/熱處理前之玻璃樣本之長度)×106)。
- 一種片狀玻璃之製造方法,其特徵在於,包括:成形步驟,其將熔融玻璃成形為片狀玻璃;冷卻步驟,其藉由對成形之片狀玻璃緩冷而製造熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃;以及再緩冷步驟,其對上述緩冷之片狀玻璃實施再加熱後緩冷之熱處理,使上述熱收縮率降低至10ppm以下,上述熱處理於較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度進行,(其中,上述熱收縮率係使用升降溫速度為10℃/分鐘、於450℃下保持溫度1小時而實施熱處理後之片狀玻璃之玻璃樣本之熱 收縮量,用下式求出之值:熱收縮率(ppm)={熱處理後之玻璃樣本之熱收縮量/熱處理前之玻璃樣本之長度}×106)。
- 如請求項1或2之片狀玻璃之製造方法,其中上述片狀玻璃包括作為上述片狀玻璃之寬度方向之兩端部之區域之側部,以及作為較上述側部靠近上述片狀玻璃之寬度方向內側,且包括上述片狀玻璃之寬度方向之中心部之區域的中央區域,上述熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃藉由以平均冷卻速度0.5℃/秒~5.0℃/秒冷卻上述中央區域以使至少上述中心部之溫度自緩冷點達到較上述應變點低100℃之溫度而獲得。
- 如請求項1或2之片狀玻璃之製造方法,其中上述片狀玻璃包括作為上述片狀玻璃之寬度方向之兩端部之區域之側部,以及作為較上述側部靠近上述片狀玻璃之寬度方向內側,且包括上述片狀玻璃之寬度方向之中心部之區域的中央區域,上述熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃係藉由進行至少包括以下步驟之冷卻步驟而獲得:第一冷卻步驟,其以第一平均冷卻速度冷卻上述中央區域,直至上述中心部之溫度達到緩冷點;第二冷卻步驟,其以第二平均冷卻速度冷卻上述中央區域,直至上述中心部之溫度自上述緩冷點達到應變點;以及第三冷卻步驟,其以第三平均冷卻速度冷卻上述中央區域,直至上述中心部之溫度自上述應變點達到較上述應變點低100℃之溫度,上述第三平均冷卻速度慢於上述第二平均冷卻速度。
- 如請求項1或2之片狀玻璃之製造方法,其進而包括:將緩冷之上述片狀玻璃切斷為特定尺寸之切斷步驟,上述再緩冷步驟係於上述切斷步驟之後進行。
- 如請求項1或2之片狀玻璃之製造方法,其中上述片狀玻璃之應變點為600℃~720℃。
- 如請求項1或2之片狀玻璃之製造方法,其中上述再緩冷步驟包括:加熱步驟,其加熱片狀玻璃直至進行上述熱處理之特定溫度;熱處理步驟,其以特定溫度進行熱處理;以及降溫步驟,其於上述熱處理後對片狀玻璃緩冷,且上述降溫步驟於將上述片狀玻璃之中心部之溫度自上述特定溫度至較上述特定溫度之溫度低100℃之溫度之降溫速度設為第一降溫速度,將上述片狀玻璃之中心部之溫度自未達較上述特定溫度低100℃之溫度至較上述特定溫度低300℃之溫度之降溫速度設為第二降溫速度之情形時,第二降溫速度快於第一降溫速度。
- 一種片狀玻璃之製造方法,其特徵在於,包括:再緩冷步驟,其對使自熔融玻璃成形之片狀玻璃緩冷而獲得之熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃實施再加熱後緩冷之熱處理,將上述熱收縮率降低至10ppm以下,上述熱處理以較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度進行,(其中,上述熱收縮率係使用升降溫速度為10℃/分鐘、於450℃下保持溫度1小時而實施熱處理後之片狀玻璃之玻璃樣本之熱收縮量,用下式求出之值:熱收縮率(ppm)={熱處理後之玻璃樣本之熱收縮量/熱處理前 之玻璃樣本之長度}×106)。
- 一種片狀玻璃製造裝置,其特徵在於,包括:成形體,其將熔融玻璃成形為片狀玻璃;冷卻裝置,其藉由使成形之片狀玻璃緩冷而製造熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃;以及再緩冷裝置,其對上述緩冷之片狀玻璃實施再加熱後緩冷之熱處理,將上述熱收縮率降低至10ppm以下,上述熱處理於較片狀玻璃之應變點低70℃之溫度以下之溫度進行。
- 一種片狀玻璃之製造裝置,其特徵在於,其係用於實施加熱處理而於表面形成薄膜之顯示器用玻璃基板之製造裝置,且包括:再緩冷裝置,其對使由溢流下引法成形之片狀玻璃緩冷而獲得之熱收縮率為35ppm以下之片狀玻璃進行再加熱,以特定溫度進行熱處理後進行緩冷,藉此降低上述熱收縮率至10ppm以下,上述特定溫度係較形成上述薄膜之上述加熱處理之溫度高250℃之溫度以下的溫度,(其中,上述熱收縮率係使用升降溫速度為10℃/分鐘、於450℃下保持溫度1小時而實施熱處理後之玻璃之熱收縮量,用下式求出之值:熱收縮率(ppm)=(熱處理後之玻璃樣本之熱收縮量/熱處理前之玻璃樣本之長度)×106)。
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