JP2020132444A - ガラス基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ガラス原料、及び、前記ガラス基板を破砕したカレット、を熔解して熔融ガラスをつくる熔解工程と、
前記熔融ガラスをシートガラスに成形する成形工程と、を備え、
前記ガラス原料及び前記カレット全体のクロム含有量を、前記ガラス原料及び前記カレット全体の質量の0.7ppm以下となるよう調整することにより、前記シートガラスのクロム含有量を0.7ppm以下に調整する、ことを特徴とする。
前記破砕により前記破砕用刃から刃こぼれした、クロムを含有する刃屑を、前記カレットから除去するクロム除去工程と、を備えることが好ましい。
前記熔解工程及び前記処理工程の少なくとも一方において、クロムを含んだガラス成分の少なくとも一部を前記熔融ガラスから分離することが好ましい。
当該ガラス成分の分離を、前記熔解工程及び前記処理工程の前記少なくとも一方において継続して行うことが好ましい。
前記冷却工程において、前記熔融ガラスの温度が1100〜1200℃の範囲内となる時間は50分以内であることが好ましい。
図1は、本実施形態のガラス基板の製造方法の工程の一例を示す図である。本実施形態には、後述する種々の実施形態が含まれる。
徐冷工程(ST6)では、成形されて流れるシートガラスGが所望の厚さになり、内部歪が生じないように、さらに、反りが生じないように冷却される。
(ガラス原料及びカレット全体のクロム含有量)={(ガラス原料のクロム含有量)×(ガラス原料の質量)+(カレットのクロム含有量)×(カレットの質量)}/{(ガラス原料の質量)+(カレットの質量)}
(ガラス原料のクロム含有量)=(a1b1+a2b2+・・・aibi)/(b1+b2+・・・+bi)
ガラス原料の各原料のクロム含有量は、原料のロット間にばらつきがあることを考慮し、ロットごとに測定される。
カレットのクロム含有量は、同じバッチ原料内でばらつきがあること考慮し、例えば、バッチごとに数回(例えば2〜5回)測定し、その平均値を用いることが好ましい。
シートガラス中にクロム微粒子が存在する場合のクロム含有量は、クロム微粒子が熔解するようシートガラスを熔解し、クロム微粒子を析出させないようガラス化させたものを用いて測定される。
一実施形態によれば、熔解工程(ST1)、清澄工程(ST2)、及び均質化工程(ST3)の少なくともいずれか1つの工程において、クロムを含んだガラス成分(以降、クロム成分ともいう)の少なくとも一部を熔融ガラスから分離することが好ましい。これにより、熔融ガラス中のクロム含有量を少なくし、シートガラス中にクロム微粒子が析出することを確実に抑制することができる。クロム成分は、他のガラス成分と比べ、比重が大きいため、熔融ガラス中、下方に滞留しやすい。このため、クロム成分は、例えば、熔解槽、清澄槽、及び撹拌槽それぞれの底部に設けられた孔を排出口としてクロム成分を排出することができる。
一実施形態によれば、クロム成分の分離は、熔融ガラスが最も高温に加熱される工程以降の工程で行われることが好ましく、清澄工程(ST2)及び均質化工程(ST3)において行われることが好ましい。このうち、均質化工程(ST3)では、清澄済みの熔融ガラスを処理しているため、クロム成分の分離は、均質化工程(ST3)において行うことがより好ましい。
一実施形態によれば、冷却工程(ST4)において、熔融ガラスの温度が1000〜1200℃の範囲内となる時間は50分以内であることが好ましい。本発明者の検討によれば、熔融ガラスの温度が上記温度範囲で推移する時間が長いほど、シートガラス中にクロム微粒子が析出しやすくなり、この時間を50分以内、好ましくは40以内、より好ましくは30以内に制限することで、シートガラス中のクロム微粒子の析出を抑制できることが明らかにされた。このように熔融ガラスが推移する時間が制限される温度範囲は、好ましくは1050〜1250℃である。
このようなガラス基板として、以下のガラス組成のガラス基板が例示される。したがって、以下のガラス組成をガラス基板が有するようにガラス原料は用いられる。
SiO2:55〜75モル%、
Al2O3:5〜20モル%、
B2O3:0〜15モル%、
RO:5〜20モル%
(RはMg、Ca、Sr及びBaのうち、ガラス基板に含まれる全元素)、
R’2O:0〜0.8モル%(R’はLi、K、及びNaのうち、ガラス基板に含まれる全元素)。
このガラス組成において、SiO2、Al2O3、B2O3、及びRO(Rは、Mg、Ca、Sr及びBaのうち前記ガラス基板に含有される全元素)の少なくともいずれかを含み、モル比((2×SiO2)+Al2O3)/((2×B2O3)+RO)は4.0以上であってもよい。
このガラス組成において、クロム、鉄等の不純物の濃度は0.5質量%以下である。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、IGZO(インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素)等の酸化物半導体を使用した酸化物半導体ディスプレイ用ガラス基板及びLTPS(低温度ポリシリコン)半導体を使用したLTPSディスプレイ用ガラス基板に用いられる。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、アルカリ金属酸化物の含有量が極めて少ないことが求められる液晶ディスプレイ用ガラス基板、あるいは、有機ELディスプレイ用ガラス基板に用いられる。
また、本実施形態で製造されるガラス基板は、カバーガラス、磁気ディスク用ガラス、太陽電池用ガラス基板などにも用いられる。
(実施例1)
上記ガラス組成となるようガラス原料及びカレットを配合し、その際、シートガラスのクロム含有量が0.7ppm以下になるよう、ガラス原料及びカレット全体のクロム含有量が0.7ppm以下となるようガラス原料の各原料のロット及びカレットを選別して、上記実施形態の製造方法を行って、2340mm×1350mmのシートガラスを、計120トン製造した(実施例1)。ガラス原料とカレットの配合比は、6:4とした。
なお、実施例1では、カレット作製工程を行う一方で、クロム除去工程を行わなかった。また、処理装置からの熔融ガラスの分離は行わなかった。また、冷却工程において1100〜1200℃の範囲で熔融ガラスを保持した時間を90分とした。
クロム除去工程を行った点を除いて、実施例1と同じ要領でシートガラスを製造した。
清澄槽の底部から熔融ガラスの分離を行った点を除いて、実施例1と同じ要領でシートガラスを製造した。清澄槽からの熔融ガラスの排出量は、1日に製造したシートガラスの質量の100ppmとした。排出は、清澄工程の間、継続して行った。
冷却工程において1100〜1200℃の範囲で熔融ガラスを保持した時間を30分とした点を除いて、実施例1と同じ要領でシートガラスを製造した。
ガラス原料及びカレットのクロム含有量の調整を行わなかった点を除いて、実施例1と同じ要領でシートガラスを製造した。なお、ガラス原料及びカレットのクロム含有量は、1ppmであった。
また、実施例1〜4及び比較例で作製したシートガラスの全てについて、レーザ顕微鏡を用いて、最大長さが10μm以上のクロム微粒子の有無を検査し、クロム微粒子が1つ以上あった場合を不合格品として、所定の期間あたりの不良率を算出した。結果を表1に示す。不良率が5%以下だった場合を、不良率が低減され、ガラス基板の生産性が向上したと評価した。
表1には、クロム除去工程、クロム成分の分離、及び、冷却工程での上記温度範囲での熔融ガラス温度の50分以内の保持のそれぞれを行ったか否かが、「有」、「無」で示される。
101 熔解槽
102 清澄槽
103 攪拌槽
104、105、106 ガラス供給管
200 成形装置
201 成形体
300 切断装置
Claims (6)
- ガラス基板の製造方法であって、
ガラス原料、及び、前記ガラス基板を破砕したカレット、を熔解して熔融ガラスをつくる熔解工程と、
前記熔融ガラスをシートガラスに成形する成形工程と、を備え、
前記ガラス原料及び前記カレット全体のクロム含有量を、前記ガラス原料及び前記カレット全体の質量の0.7ppm以下となるよう調整することにより、前記シートガラスのクロム含有量を0.7ppm以下に調整する、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。 - さらに、前記ガラス基板を、クロムを含有する破砕用刃を用いて破砕し、前記カレットを作製するカレット作製工程と、
前記破砕により前記破砕用刃から刃こぼれした、クロムを含有する刃屑を、前記カレットから除去するクロム除去工程と、を備える、請求項1に記載のガラス基板の製造方法。 - 前記ガラス原料及び前記カレット全体の前記クロム含有量は、前記カレットのクロム含有量より少ない、請求項1又は2に記載のガラス基板の製造方法。
- さらに、熔融ガラスの処理装置内に前記熔融ガラスを供給し、供給された前記熔融ガラスに対し清澄処理及び撹拌処理の少なくとも一方を行う処理工程を備え、
前記熔解工程及び前記処理工程の少なくとも一方において、クロムを含んだガラス成分の少なくとも一部を前記熔融ガラスから分離する、請求項1から3のいずれか1項に記載のガラス基板の製造方法。 - 分離される前記ガラス成分の量は、所定期間に作製される前記シートガラスの質量の30〜200ppmであり、
当該ガラス成分の分離を、前記熔解工程及び前記処理工程の前記少なくとも一方において継続して行う、請求項4に記載のガラス基板の製造方法。 - さらに、前記熔解工程の後、前記成形工程の前に、前記熔融ガラスを冷却する冷却工程を備え、
前記冷却工程において、前記熔融ガラスの温度が1100〜1200℃の範囲内となる時間は50分以内である、請求項1から5のいずれか1項に記載のガラス基板の製造方法。
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