JP2008143746A - ガラス板の製造方法及びその装置並びにフラットパネルディスプレイ用ガラス基板 - Google Patents

Abstract

【課題】フロートバス内に供給される高粘性の溶融ガラスの温度を適切化することにより、フロート法で製造されるガラス板の銀電極形成による不当な黄色化を抑止する。
【解決手段】溶融炉で溶融した溶融ガラスをフロートバスに供給する溶融ガラス供給工程で、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上となる特性を有する溶融ガラス２をフロートバス５に供給するに際して、フロートバス５入り口のリップ７を通過する時点での該溶融ガラス２の表面温度が１２５０℃以下になるように温度調整する。そして、場合によっては、フロートバス５入り口のリップ７を通過する時点で溶融ガラス２に窒素８を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス板の製造方法及びその装置並びにフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に係り、詳しくは、ガラス板を製造すべく溶融ガラスをフロートバスに供給する際の改良技術に関する。

従来より、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ用ガラス基板の製造方法としては、フロート法、ロールアウト法、フュージョン法等が公知となっているが、特にフロート法は、大型のガラス基板を安定して安価に大量生産できるという利点を有している。そのため、このフロート法を採用すれば、近年におけるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板の大型化及び薄肉化に的確に対応するこが可能である。

このフロート法は、窓ガラス板（ソーダガラス板）を製造する場合と同様に、溶融炉で溶融された溶融ガラスを、流量調整部であるツイールやその下流側に配置されたスパウトのリップを有する溶融ガラス供給経路を通じて、溶融錫が貯留されたフロートバスに供給し、その溶融ガラスをフロートバス上で水平方向に引き出して成形するものである。そして、このフロート法によれば、溶融ガラスをフロートバスの溶融錫上に浮かせることにより、溶融ガラスが自然に広がって安定した厚みになると共に、この溶融ガラスを水平方向に引き出すことにより、帯状のガラスリボンが成形される。

また、近年においては、ガラス基板の薄肉化に伴って、ガラスリボンにも、薄い肉厚が要求されるようになったことから、ガラスリボンの幅方向両端部に、トップロールと称される成形用部材を配置し、このトップロールでガラスリボンの幅方向両端を引き伸ばして薄くする手法が採用されている。

ところで、このフロート法によって成形された後のガラス基板上に、銀電極を形成した場合には、銀がガラス基板の表面と反応して、黄色化を引き起こすと共に、この黄色化が、電極部のみならず、その周辺部にも現れる傾向がある。そして、このような黄色化がガラス基板の広い範囲に亘って生じた場合には、画像の表示性能（透明性、色バランス）が損なわれるため、商品価値が低下するのみならず、不良品として取り扱われるという不具合を招く。

このようにガラス基板が黄色化を来たす原因は、ガラス基板に形成された還元性を有する異質層にある。即ち、ガラス基板をフロート法で成形する場合、その成形工程でのフロートバス内の雰囲気は、溶融錫の酸化や揮発による表面欠陥の発生を抑制するために、還元性ガスである水素ガスと、不活性ガスである窒素ガスとの混合ガスで満たされている。つまり、フロートバスにおける溶融ガラスの上面は還元雰囲気に曝され、溶融ガラスの下面は溶融錫と接触しているため、フロート法によって成形されるガラス基板の上下面には還元性を有する異質層が形成される。したがって、この異質層が形成されたガラス基板に銀ペーストを塗布して焼成すると、銀成分がガラス基板の表面層に拡散し且つ還元されて銀成分が金属コロイド化するためガラス基板に黄色化が生じることになる。

このような問題に対処するものとして、下記の特許文献１によれば、ガラス基板の黄変の発生を抑制すべく、ガラス基板の銀電極を形成する面上の錫イオンの量が許容値以下となるように、フロートバス内の還元力を弱めるように制御することが開示されている。

特開２００４−１８９５９１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示の技術は、フロートバス内の還元力の強弱を制御するための構成が必要不可欠となり、そのための装置が複雑且つ高価になると共に、このようにフロートバス内の雰囲気を変化させる手法を採用したのでは、その雰囲気のコントロールが極めて微妙であってその困難化を余儀なくされる。従って、フロートバス内の雰囲気に工夫を施すという手法は避けたいとの要請がある。

そこで、本発明者等は、フロートバス内の雰囲気を制御すること以外の手法により、上述のガラス基板の黄色化を抑制することについて鋭意研究を重ねた結果、溶融炉で溶融されてフロートバス内に供給される溶融ガラスの温度に着目するに至った。

即ち、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の成形に用いられる溶融ガラスは、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上となる高粘性ガラスであって、この数値範囲を逸脱したソーダガラス板用等の低粘性ガラスとは明らかに区別される。そして、この高粘性の溶融ガラスは、フロートバス内では１３００〜９００℃の温度域でガラスリボンに成形される関係上、溶融炉から流出して溶融ガラス供給経路のリップを通過する際には、１３００℃程度の高温となる。

この点に着目した本発明者等は、１３００℃程度の高温の溶融ガラスがリップからフロートバス内に供給されて、還元雰囲気下に晒されたならば、還元反応の速度が不当に高速であるために、上述のガラス基板の黄色化が問題となる程度にまで、ガラスリボンの表面に還元性の強い異質層が形成されてしまうことを知見するに至った。

本発明は、上記の本発明者等の知見に基づいてなされたものであって、フロートバス内に供給される高粘性の溶融ガラスの温度を適切化することにより、フロート法で製造されるガラス板の銀電極形成による不当な黄色化を抑止することを技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、溶融炉で溶融した溶融ガラスをフロートバスに供給する溶融ガラス供給工程を有するガラス板の製造方法であって、前記溶融ガラス供給工程で、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上となる特性を有する溶融ガラスをフロートバスに供給するに際して、フロートバス入り口のリップを通過する時点での該溶融ガラスの表面温度が１２５０℃以下になるように温度調整することに特徴づけられる。この場合、上記のリップを通過する時点での溶融ガラスの表面温度の下限値は、リップからフロートバス内に流下する溶融ガラスの流動性の悪化阻止や、フロートバス内でのガラスリボンの成形性の悪化阻止、更には成形後のガラス板の特性の悪化阻止等の観点から、１１５０℃であることが好ましい。

このような方法によれば、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上となる高粘性の溶融ガラスは、溶融炉から流出してリップを通過する際の表面温度が１２５０℃以下の低温に調整された上で、フロートバス内に供給されるため、フロートバス内においては、ガラスリボンの表面の還元反応速度を低速度に抑えることが可能となる。これにより、ガラスリボンの表面がフロートバス内の還元雰囲気中に曝されても、フロート成形後のガラス板の表面に銀電極を形成した時の黄変度をｂ＊の値で＋１０以下に抑えることができ、ガラス板の銀電極形成による不当な黄色化を抑止することが可能となる。この場合、ガラス板の着色強度は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系（ＪＩＳ Ｚ ８７２９参照）におけるｂ＊の値を用いて評価を行うことができる。そして、上記のようにｂ＊の値が、＋１０以下であれば、黄色化は問題がない程度に抑えられていることになる。尚、ｂ＊の値が大きければ黄色化が強くなり、逆にｂ＊の値が小さければ青色化が強くなる。この場合、フロートバス入り口のリップを通過する該溶融ガラスの表面温度を１２５０℃以下に調整するための手法は、溶融炉の加熱手段の加熱性能を通例よりも低下させたり、或いは溶融炉からリップまで（リップを含む）の溶融ガラス供給経路に配設されている加熱手段の加熱性能を通例よりも低下させること等により行われる。

ここで、溶融ガラスの特性を、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上と限定したのは、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の成形に適した粘度特性であることに加えて、以下の理由にもよる。即ち、溶融ガラスは、その中の任意の点の粘度が低くなると、溶融ガラス全体の粘度が低下する傾向にあり、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する溶融ガラスの温度が１２５５℃よりも低くなると、ガラスの歪点（１０^１４．５ｄＰａ・ｓの粘度に相当する溶融ガラスの温度）も低下しやすく、成形後のガラス板に対する熱処理工程（例えば当該ガラス板を用いたディスプレイ装置を製造する際の熱処理工程）で、当該ガラス板が変形しやすくなる傾向にある。一方、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する溶融ガラスの温度が高くなりすぎると、フロートバス入り口のリップを通過する際の溶融ガラスの温度を１２５０℃以下に制御することが困難になったり、或いはフロートバス内に供給される溶融ガラスの温度が不当に高くなる傾向にある。従って、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する溶融ガラスの温度は、１４００℃以下であることが好ましい。

上記の方法において、溶融ガラス供給工程では、前記フロートバス入り口のリップを通過する時点で溶融ガラスに窒素を供給して溶融ガラスを温度調整するようにしてもよい。

このようにすれば、リップを通過する時点で溶融ガラスが窒素の供給（吹き付け）によって的確に冷却され、その溶融ガラスの表面温度を１２５０℃以下にする上で好都合となる。即ち、より一層の大量生産を図るべく、単位時間当たりに溶融炉から流出する溶融ガラスの量を多くすれば、フロートバス入り口のリップに持ち込まれる溶融ガラスからの熱量が多くなり、リップを通過する時点での溶融ガラスの表面温度を１２５０℃以下に調整できないという事態が生じ得る。しかしながら、特に、このような場合に、上記の如く窒素を供給すれば、リップを通過する時点での溶融ガラスの表面温度をより確実に１２５０℃以下に調整することができるようになる。この場合、窒素の供給は、溶融ガラスの表面が効果的に冷却されることが好ましいため、リップを通過する時点で溶融ガラスの表面のみに窒素を吹き付けるべく、リップの側方または上方から窒素を供給することが好ましい。このようにすれば、フロートバス内において、ガラスリボンの表層部が効果的に冷却された状態となり、ガラスリボンの表層部における還元反応を適切に抑制することができる。

また、上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、溶融炉で溶融した溶融ガラスをフロートバスに供給する溶融ガラス供給経路を備えたガラス板の製造装置であって、前記溶融ガラス供給経路に沿って、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上となる特性を有する溶融ガラスをフロートバスに供給するに際して、フロートバス入り口のリップを通過する時点での該溶融ガラスの表面温度が１２５０℃以下になるように温度調整するように構成したことに特徴づけられる。

即ち、このガラス板の製造装置は、溶融炉で溶融した溶融ガラスをフロートバスに供給する溶融ガラス供給経路上のリップを上記数値範囲の高粘性の溶融ガラスが通過する時点で、その表面温度を１２５０℃以下に調整するように構成したものである。従って、この装置については、本欄の冒頭で述べた方法についての事項と同一の事項が当てはまり、またその方法と同一の作用効果を得ることができる。

この装置においても、溶融ガラス供給経路に沿って溶融ガラスが流れる間に、前記フロートバス入り口のリップを通過する時点で溶融ガラスに窒素を供給する窒素供給経路を備えてもよい。

このような装置の構成によれば、本欄の２項目で述べた方法についての事項と同一の事項が当てはまり、またその方法と同一の作用効果を得ることができる。

上記本欄の冒頭または２項目で述べた方法は、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板の製造方法として好適に使用することができる。

以上のように本発明に係るガラス板の製造方法及びその装置によれば、フロートバス内の雰囲気を調整することに任せるという手法を採用するのではなく、高粘性の溶融ガラスの表面温度を適所で低温に調整することにより、フロートバス内におけるガラスリボンの表面の還元反応速度を低速度に抑えることが可能となる。これにより、ガラスリボンの表面がフロートバス内の還元雰囲気中に曝されても、フロート成形後のガラス板の表面に銀電極を形成した時の黄変を効果的に抑止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るガラス板の製造装置の構成要素である溶融ガラス供給経路の周辺を示す概略縦断側面図である。同図に示すように、ガラス板の製造装置１は、上流端の溶融炉で溶融された溶融ガラス２が、溶融ガラス供給経路３を通じて、溶融錫４が貯留されたフロートバス５に供給され、その溶融ガラス２がフロートバス５の溶融錫４上で水平方向に引き出されることによりガラスリボンが成形される構成とされている。この場合、溶融ガラス２は、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上で且つ１４００℃以下となる高粘性の特性を有し、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板（例えば、プラズマディスプレイ用や液晶ディスプレイ用のガラス基板）の製造に用いられるものである。

上記の溶融ガラス供給経路３には、流量調整部であるツイール６が設置されると共に、その下流側に、傾斜した流路面を有するスパウトのリップ７が配設され、このリップ７がフロートバス５の入り口部を構成している。また、リップ７の上方には、窒素（常温窒素）８を供給する窒素供給経路９が配設され、この窒素８は、リップ７を通過している溶融ガラス２に対して吹き付けられるように構成されている。

そして、リップ７を通過する時点における溶融ガラス２の表面温度は、１２５０℃以下で且つ１１５０℃以上となるように温度調整されている。その温度調整は、この実施形態では、溶融炉の加熱手段の加熱性能を通例よりも低下させることによって行われているが、これに代えてまたはこれと共に、溶融ガラス供給径路３に配設されている他の加熱手段の加熱性能を通例よりも低下させることによっても行うことができる。

このような構成によれば、溶融ガラス２から溶融ガラス供給経路３に流出した高粘性の溶融ガラスは、リップ７を通過する際の表面温度が１２５０℃以下の低温に調整された上で、フロートバス５内に供給されるため、フロートバス５内で、ガラスリボンの表面の還元反応速度を低く抑えることができる。これにより、ガラスリボンの表面がフロートバス５内の還元雰囲気中に曝されても、フロート成形後のガラス板の表面に銀電極を形成した時の黄変度をｂ＊の値で＋１０以下に抑えることができ、ガラス板の銀電極形成による不当な黄色化を抑止することが可能となる。

本発明が奏する効果を確認すべく、本発明の実施例１，２及び比較例１，２として、図１に示すガラス板の製造装置１を使用して、溶融炉で溶融された上述の高粘性の溶融ガラスを溶融ガラス供給経路を経てフロートバス内に供給した。そして、このフロートバス内に水素ガスを平均で０．２２ｍ^３／ｈ流して、最終的に１．８ｍｍの肉厚のガラス基板を成形し、そのガラス基板の表面に銀ペーストを塗布した後、６００℃で１時間焼成した際のガラス基板の黄色変化度合をｂ＊の値で評価し、それらの比較検討を行った。本発明の実施例１，２及び比較例１，２並びにそれらの検討結果は、下記の表１に示す通りであるが、具体的に説明すると、以下に示す通りとなる。

本発明の実施例１は、溶融炉の温度調整を行いつつ、リップを通過している溶融ガラスの表面に対して６０ｍ^３（ｎｏｒｍａｌ）／ｈの常温窒素を供給することにより、リップ上の溶融ガラスの表面温度を１２４０℃に調整した。これにより得られたガラス基板の表面に銀ペーストを塗布し且つ焼成した後のｂ＊の値は、＋７であった。

本発明の実施例２は、溶融炉の温度調整を行いつつ、リップを通過している溶融ガラスの表面に対して６０ｍ^３（ｎｏｒｍａｌ）／ｈの常温窒素を供給することにより、リップ上の溶融ガラスの表面温度を１２５０℃に調整した。これにより得られたガラス基板の表面に銀ペーストを塗布し且つ焼成した後のｂ＊の値は、＋９であった。

これに対して、比較例１は、溶融炉の温度調整を行いつつ、リップを通過している溶融ガラスの表面に対して６０ｍ^３（ｎｏｒｍａｌ）／ｈの常温窒素を供給することにより、リップ上の溶融ガラスの表面温度を１２６０℃に調整した。これにより得られたガラス基板の表面に銀ペーストを塗布し且つ焼成した後のｂ＊の値は、＋１３であった。

一方、比較例２は、溶融炉の温度調整を行いつつ、リップを通過している溶融ガラスに対する常温窒素の供給を行わずに、リップ上の溶融ガラスの表面温度を１２７０℃に調整した。これにより得られたガラス基板の表面に銀ペーストを塗布し且つ焼成した後のｂ＊の値は、＋１７であった。

以上の結果から言えることは、本発明の実施例１，２は何れも、ｂ＊の値が、ガラス基板の黄色化が問題となるか否かの目安となる＋１０よりも、小さく抑えられているのに対して、比較例１，２は、ｂ＊の値が、＋１０よりも大きくなっており、ガラス基板の黄色化の問題が浮上すると考えられる。

本発明の実施形態に係るガラス板の製造装置の主要部及びガラス板の製造方法の実施状況を示す概略縦断側面図。

符号の説明

１ ガラス板の製造装置
２ 溶融ガラス
３ 溶融ガラス供給径路
４ 溶融錫
５ フロートバス
６ ツイール
７ リップ
８ 窒素
９ 窒素供給径路

Claims (5)

1. 溶融炉で溶融した溶融ガラスをフロートバスに供給する溶融ガラス供給工程を有するガラス板の製造方法であって、
   前記溶融ガラス供給工程で、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上となる特性を有する溶融ガラスをフロートバスに供給するに際して、フロートバス入り口のリップを通過する時点での該溶融ガラスの表面温度が１２５０℃以下になるように温度調整することを特徴とするガラス板の製造方法。
2. 前記溶融ガラス供給工程では、前記フロートバス入り口のリップを通過する時点で溶融ガラスに窒素を供給して溶融ガラスを温度調整することを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
3. 溶融炉で溶融した溶融ガラスをフロートバスに供給する溶融ガラス供給経路を備えたガラス板の製造装置であって、
   前記溶融ガラス供給経路に沿って、１０^３ｄＰａ・ｓの粘度に相当する温度が１２５５℃以上となる特性を有する溶融ガラスをフロートバスに供給するに際して、フロートバス入り口のリップを通過する時点での該溶融ガラスの表面温度が１２５０℃以下になるように温度調整するように構成したことを特徴とするガラス板の製造装置。
4. 前記溶融ガラス供給経路に沿って溶融ガラスが流れる間に、前記フロートバス入り口のリップを通過する時点で溶融ガラスに窒素を供給する窒素供給経路を備えたことを特徴とする請求項３に記載のガラス板の製造装置。
5. 請求項１または２に記載の製造方法を用いて製造されたフラットパネルディスプレイ用ガラス基板。

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