TW201328993A - 帶狀玻璃的製造方法 - Google Patents
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Abstract
在帶狀玻璃2的製造方法中,在使除寬度方向兩端部外的部位的板厚為300 μm以下的帶狀玻璃2一邊下降一邊形成後,以帶狀玻璃2的表背面中的表面成為上表面的方式,將帶狀玻璃2的移送方向轉換為橫方向。帶狀玻璃2於以其表面側在寬度方向上凹陷的方式而彎曲的狀態下,被導入至用以進行方向轉換的區域。彎曲狀態的帶狀玻璃2在將相對於連結其寬度方向兩端部的虛擬直線的最大隔開距離設為δ,帶狀玻璃的表面側設為正的情況下,滿足0>δ≧-200 mm的關係。
Description
本發明是有關於一種帶狀玻璃的製造方法的改良技術,該改良技術在例如利用溢流下拉(overflow down draw)法等使帶狀玻璃一邊下降一邊形成後,將帶狀玻璃的移送方向轉換為橫方向。
自代替先前普及的陰極射線管(cathode-ray tube,CRT)型顯示器而省空間化等觀點考慮,近年來,液晶顯示器、電漿顯示器、有機電致發光(electroluminescence,EL)顯示器、場發射顯示器等平板顯示器正得到普及。
在該些顯示器中,尤其對有機EL顯示器要求藉由摺疊或捲繞而容易搬運,或不僅可使用沿著平面的形狀而且亦可使用沿著曲面的形狀。
為了因應該要求,從其高可撓性的觀點考慮,考慮使用樹脂膜來作為有機EL顯示器的基板。然而,有機EL顯示器中所使用的發光體會因與氧氣或水蒸氣等氣體接觸而劣化,因而就該觀點而言,較佳為使用氣體阻隔性比樹脂膜高的玻璃基板來作為
有機EL顯示器的基板。
然而,基板中所使用的玻璃與樹脂膜不同,因拉伸應力弱而可撓性低。因此,若藉由使玻璃基板彎曲而拉伸應力作用於玻璃基板表面,則有時會導致破損。因此,對有機EL顯示器中使用的玻璃基板要求提高可撓性。
而且,並不限於對要求可撓性的提高,若能夠在例如汽車的車體表面或建築物的屋頂、樑柱或外壁等這樣的具有曲面的物體的表面,形成太陽電池或有機EL照明,則該些的用途擴大。因此,對該些裝置中使用的玻璃基板或蓋玻璃亦要求可撓性的提高。
而且,對於該些顯示器、太陽電池、有機EL照明等裝置,從市場方面要求進一步薄型化,伴隨此,亦對該些裝置中使用的玻璃基板等要求薄板化。
為了因應該些對玻璃板的薄板化或可撓性提高的要求,而提出了使用板厚為300 μm以下的膜狀的玻璃。此種膜狀的玻璃藉由將形成為帶狀的玻璃切斷為規定的長度而獲得。
此種帶狀玻璃例如可使用溢流下拉法而連續地製造。該情況下,例如專利文獻1所揭示般,若在使帶狀玻璃一邊下降一邊形成後,將帶狀玻璃的移送方向轉換為橫方向,則對其後的帶狀玻璃的處理會變得容易。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-335928號公報
然而,在採用此種製造方法的情況下,帶狀玻璃因其厚度薄,故有時因上升氣流等外部因素而在下降中會向表面與背面的任一側彎曲,進而其彎曲方向以短週期而發生變化。若如此下降中的帶狀玻璃的姿勢不穩定,則被導入至用以進行方向轉換的區域時的帶狀玻璃的姿勢亦不固定,從而會因此時的姿勢而在帶狀玻璃中產生應力集中,可能導致帶狀玻璃的破損。另外,在板厚為300 μm以下的帶狀玻璃的製造中,有時玻璃極薄,從而其破損成為不可避免的問題。
而且,在製造中,在產生帶狀玻璃的破損的情況下,使生產線再次回到原來的狀態需要非常長的時間。因此,成為使帶狀玻璃的生產性極為劣化的因素。
本發明鑒於上述情況,其技術性課題在於在將一邊下降一邊形成的帶狀玻璃的移送方向轉換為橫方向的帶狀玻璃的製造方法中,抑制帶狀玻璃的破損。
用以解決上述課題的本發明的帶狀玻璃的製造方法在使除寬度方向兩端部外的部位的板厚為300 μm以下的帶狀玻璃一邊下降一邊形成後,以上述帶狀玻璃的表背面中的表面成為上表面的方式,將上述帶狀玻璃的移送方向轉換為橫方向,上述帶狀玻璃的製造方法的特徵在於:上述帶狀玻璃於以其表面側在寬度方向上凹陷的方式而彎曲的狀態下,被導入至用以進行上述方向
轉換的區域,上述彎曲狀態的帶狀玻璃在將相對於連結其寬度方向兩端部的虛擬直線的最大隔開距離設為δ,上述帶狀玻璃的表面側設為正的情況下,滿足0>δ≧-200 mm的關係。
據此,帶狀玻璃一邊滿足0>δ≧-200 mm的關係,一邊於以其表面側在寬度方向上凹陷的方式而彎曲的狀態下,被導入至用以進行方向轉換的區域。亦即,帶狀玻璃在被導入至用以進行方向轉換的區域時,有目的地設為表面側在寬度方向上凹陷的彎曲形狀,從而成為穩定的狀態,且,彎曲程度適當。藉此,在進行方向轉換時,抑制不當的應力作用於帶狀玻璃,因而由於進行方向轉換而使帶狀玻璃可容易地彎曲。因此,可抑制帶狀玻璃的破損。
上述構成中,較佳為上述彎曲狀態的帶狀玻璃滿足0>δ≧-100 mm的關係。
據此,由於進行方向轉換而能夠更可靠地使帶狀玻璃容易地彎曲,從而抑制帶狀玻璃的破損的效果顯著。
上述構成中,較佳為上述彎曲狀態的帶狀玻璃滿足0>δ≧-50 mm的關係。
據此,由於進行方向轉換而能夠更可靠地使帶狀玻璃容易地彎曲,從而抑制帶狀玻璃的破損的效果顯著。進而,作為帶狀玻璃的實質特性,其翹曲減小,因而能夠提高帶狀玻璃的品質。
上述任一構成中,較佳為在上述帶狀玻璃的成形時,藉由對帶狀玻璃的兩面間賦予溫度差,而使上述帶狀玻璃成為上述
彎曲狀態。
據此,可容易地使帶狀玻璃成為彎曲狀態。
如以上般根據本發明,由於進行方向轉換而能夠容易地使帶狀玻璃彎曲。因此,在將一邊下降一邊形成的帶狀玻璃的移送方向轉換為橫方向的帶狀玻璃的製造方法中,可抑制帶狀玻璃的破損。
1‧‧‧製造裝置
2‧‧‧帶狀玻璃
2a‧‧‧帶狀玻璃的寬度方向端
2b‧‧‧帶狀玻璃的彎曲頂點
3‧‧‧成形體
4‧‧‧周圍壁
5、R1、R2‧‧‧輥
6‧‧‧輥(方向轉換區域)
7‧‧‧輸送帶
8‧‧‧開口部
S1‧‧‧第1空間
S2‧‧‧第2空間
L‧‧‧虛擬直線
δ‧‧‧最大隔開距離
圖1是例示本發明的實施形態的帶狀玻璃的製造方法的實施狀況的側視圖。
圖2是表示帶狀玻璃的向表面側凹陷的彎曲狀態的側視圖。
圖3是表示帶狀玻璃的向表面側凹陷的彎曲狀態的平面圖。
圖4是表示向表面側凹陷的彎曲狀態的帶狀玻璃被導入至方向轉換區域的實施方式的立體圖。
圖5是表示帶狀玻璃的向表面側凸出的彎曲狀態的側視圖。
圖6是表示向表面側凸出的彎曲狀態的帶狀玻璃被導入至方向轉換區域的實施方式的立體圖。
以下,參照圖式對用以實施本發明的形態進行說明。
圖1是例示本發明的實施形態的帶狀玻璃的製造方法的實施狀況的側視圖。作為帶狀玻璃的製造方法,本實施形態中採
用溢流下拉法,亦可採用其他下拉法,例如槽下拉法(slot down draw)、再拉法(redraw)等。
所使用的製造裝置1以如下作為主要的構成要素:用於成形帶狀玻璃2的成形體3,輥R1,輥R2,包圍帶狀玻璃2與成形體3的周圍壁4,用以支持及移送帶狀玻璃2的輥5、輥6,以及輸送帶7。
成形體3使帶狀玻璃2一邊從該成形體3的下端下降一邊形成。在成形體3的下方,配設著從兩面側抵接至帶狀玻璃2的一組輥R1。而且,關於帶狀玻璃2的任一面側,一對輥R1僅抵接至帶狀玻璃2的寬度方向兩端部。輥R1具有一邊冷卻帶狀玻璃2一邊限制寬度方向的收縮的功能。
在輥R1的下方,從兩面側抵接至帶狀玻璃2的一組輥R2沿上下方向配設著多組(本實施形態中為5組)。而且,對於帶狀玻璃2的任一面側,一對輥R2僅抵接至帶狀玻璃2的寬度方向兩端部。輥R2具有使帶狀玻璃2向下方延伸的功能。
周圍壁4包圍輥R1、輥R2、帶狀玻璃2、及成形體3。周圍壁4在其下端具有開口部8,且經由該開口部8使帶狀玻璃2朝外部空間退出。周圍壁4除開口部8以外,不具有實質性地相對於外部空間的開口部,且例如具有成形體3的保溫功能或帶狀玻璃2的緩冷功能。
周圍壁4的內部空間藉由成形體3及從成形體3下降的帶狀玻璃2,而被劃分為第1空間S1與第2空間S2。本實施形態
中,雖省略圖示,但設置著溫度差賦予單元,該溫度差賦予單元對第1空間S1與第2空間S2的各自的溫度進行調節,並對該些第1空間S1、第2空間S2之間賦予溫度差。藉由該溫度差賦予單元,在帶狀玻璃2的製造中,以第1空間S1的溫度比第2空間S2的溫度高的方式賦予溫度差。將於以後進行詳述,該溫度差賦予作為使帶狀玻璃2彎曲的玻璃彎曲單元而使用。
在周圍壁4的開口部8的下方,從兩面側抵接至帶狀玻璃2的一組輥5沿上下方向配設著多組(本實施形態中為3組)。而且,對於帶狀玻璃2的任一面側,一對輥5僅抵接至帶狀玻璃2的寬度方向兩端部。
在位於上述輥5的下方的方向轉換區域中,另一種輥6以側面觀察為大致圓弧狀地配設著多個(本實施形態中為6個),且分別抵接至帶狀玻璃2的下表面。該些輥6可分別遍及帶狀玻璃2的整個寬度方向延伸,亦可位於寬度方向的一部分(1個部位或多個部位)。
在該些輥6中的位於下游端的輥6的橫方向上,鄰接配置著輸送帶7,帶狀玻璃2的下表面抵接至該輸送帶7的上表面。輸送帶7以其寬度比帶狀玻璃2的寬度大的方式構成。
在藉由以上構成的製造裝置1進行的帶狀玻璃2的製造方法中,在使帶狀玻璃2一邊下降一邊形成後,以帶狀玻璃2的表背面中的表面成為上表面的方式,將帶狀玻璃2的移送方向轉換為橫方向。帶狀玻璃2於以其表面側在寬度方向上凹陷的方式
而彎曲的狀態下,被導入至方向轉換區域。以下,對該製造方法進行詳細說明。
首先,帶狀玻璃2一邊從成形體3的下端朝向鉛垂下方移送一邊形成。本實施形態中,此時,帶狀玻璃2一邊藉由輥R1冷卻,一邊被限制了寬度方向的收縮,且藉由輥R2而向下方延伸。藉此,帶狀玻璃2的除寬度方向兩端部的部位的板厚為300 μm以下。此時,帶狀玻璃2的寬度方向兩端部的厚度比上述部位的板厚大,將該狀態下的寬度方向兩端部稱作突緣部。
而且,藉由溫度差賦予單元對周圍壁4的第1空間S1、第2空間S2賦予溫度差,第1空間S1的溫度比第2空間S2的溫度高。藉此,第1空間S1的上升氣流比第2空間S2的上升氣流強,由此,帶狀玻璃2成為以其表面側在寬度方向上凹陷的方式而彎曲的狀態。
如圖2詳細所示,維持該彎曲狀態,帶狀玻璃2藉由輥5的旋轉而被朝下方向移送。
然後,帶狀玻璃2藉由輥6的旋轉而移送方向從下方向轉換為橫方向。亦即,上述方向轉換區域是配設著該輥6的區域,帶狀玻璃2以彎曲狀態而被導入至該區域。另外,圖2中,符號2a表示帶狀玻璃2的寬度方向端,符號2b表示帶狀玻璃2的彎曲頂點(在後述的圖中亦同樣)。
然後,帶狀玻璃2藉由輸送帶7的轉動,沿橫方向(本實施形態中沿水平方向)移送。
藉由持續進行以上的動作,而連續地製造帶狀玻璃2。
在本發明中,上述帶狀玻璃2的彎曲狀態如圖3所示由δ來表示,該δ是帶狀玻璃2相對於連結彎曲狀態的帶狀玻璃2的寬度方向兩端部的虛擬直線L的最大隔開距離(從虛擬直線L到彎曲頂點2b為止的距離)。最大隔開距離δ將帶狀玻璃2的表面側(該圖中為上側)設為正。該最大隔開距離δ滿足0>δ≧-200 mm的關係。該關係較佳為0>δ≧-100 mm,進而較佳為0>δ≧-50 mm。藉由對周圍壁4的第1空間S1、第2空間S2的溫度差進行調整,而可調整該最大隔開距離δ的值。本發明中,最大隔開距離δ是在比最下側的輥R2的更下部測量所得。
在如上述般的本發明的實施形態的帶狀玻璃的製造方法中,可享有如下的效果。
帶狀玻璃2一邊滿足0>δ≧-200 mm的關係,一邊於以其表面側在寬度方向上凹陷的方式而彎曲的狀態下,被導入至用以進行方向轉換的輥6的區域。亦即,帶狀玻璃2在被導入至方向轉換區域時,有目的地設為表面側在寬度方向上凹陷的彎曲形狀,因而成為穩定的狀態,且,彎曲程度設為適當。藉此,如圖4所示,進行方向轉換而使得不當的應力不會作用於帶狀玻璃2,因而由於進行方向轉換而帶狀玻璃2可容易地彎曲。因此,可抑制帶狀玻璃2的破損。
與此相對,在最大隔開距離δ大於0 mm的情況下(帶狀玻璃2以其表面側在寬度方向上凸出的方式彎曲的狀態),會引
起如下事態。如圖5所示,在將帶狀玻璃2的移送方向轉換為橫方向時,彎曲狀態會被維持至用以進行方向轉換的輥6的區域內。而且,在該區域內,帶狀玻璃2中產生如圖6中交叉影線(cross hatching)所示的具有應力集中部的鳥嘴這樣的形狀,從而存在由此引起帶狀玻璃2破損的可能性。
另外,在最大隔開距離δ為0的情況下,為不發生彎曲的狀態,因已對該狀態進行了敍述,故省略說明。
而且,在最大隔開距離δ小於-200 mm的情況下,帶狀玻璃2的彎曲量過大,為了進行方向轉換而使帶狀玻璃2彎曲時會產生不當應力集中,從而存在帶狀玻璃2破損的可能性。
玻璃彎曲單元除利用上述溫度差外,亦可利用在帶狀玻璃2的周圍產生電場,而且可利用傾斜的成形體3,可利用使下端部彎曲的成形體3,進而可利用風壓。然而,若考慮成本方面或作業方面,則較佳為利用上述溫度差。
使帶狀玻璃2以表面側凹陷的方式而彎曲的位置既可在緩冷中(固化前),亦可在固化後。然而,在製造後,為了降低使帶狀玻璃2彎曲的不良影響(翹曲、內部應力等)殘存的可能性,上述位置較佳為在固化後。
在利用圖1所示的下拉法製造帶狀玻璃2的方法中,帶狀玻璃2在其製造過程中,有時彎曲方向會在多個部位發生反轉。即便在該情況下,藉由對所有彎曲部中的最大隔開距離δ進行控制,便可享有本發明的效果。本發明用於在用以進行方向轉換的
區域中抑制帶狀玻璃2的玻璃破損,因而較佳為對影響到該區域中的帶狀玻璃2的周圍壁4的開口部8附近的最大隔開距離δ進行控制。
本發明的製造方法中所使用的下拉法未作特別限定,即便未實施研磨亦可製造表面品質良好的帶狀玻璃,因而較佳為如上述實施形態般,採用溢流下拉法。可製造表面品質良好的帶狀玻璃的理由在於:帶狀玻璃的應成為表面的面不與空氣以外進行接觸,且在自由表面的狀態下成形。
此處,溢流下拉法為如下的方法:使熔融玻璃從作為耐熱性的成形體的流槽狀構造物的兩側溢出,一邊使溢出的熔融玻璃在流槽狀構造物的下端合流,一邊向下方延伸成形而製造帶狀玻璃。只要帶狀玻璃的尺寸或表面精度可實現預定的用途所要求的品質,則流槽狀構造物的構造或材質不作特別限定。而且,朝向下方的延伸亦可利用任何方法來對帶狀玻璃賦予力。例如,既可採用使具有充分大的寬度的耐熱性輥在與帶狀玻璃接觸的狀態下旋轉而延伸的方法,亦可採用將多對耐熱性輥僅與帶狀玻璃的寬度方向端面附近接觸而延伸的方法。
當然,本發明的製造方法中,亦可採用溢流下拉法以外的下拉法,例如槽下拉法、再拉法等。
然而,隨著玻璃的厚度變薄而玻璃自身所具有的熱量變少,因而在下拉法中,板拉出(sheet process)中玻璃容易冷卻,換言之,黏度容易上升。尤其在欲成形最終的厚度為100 μm以下
的帶狀玻璃的情況下,離開成形設備(溢流下拉法的情況下為成形體)的玻璃藉由表面張力而在寬度方向上收縮,與此同時,因急遽的溫度降低而黏度明顯上升。
由此,為了確保必要的板寬或形成所期望的板厚,例如在溢流下拉法中,以剛從成形體拉出後的玻璃的黏度較佳為105.0 dPa.s以下、尤佳為104.8 dPa.s以下、104.6 dPa.s以下、104.4 dPa.s以下、104.2dPa.s以下、104.0 dPa.s以下的方式,使用加熱、保溫等單元來進行溫度管理。如此,藉由進行溫度管理,即便對帶狀玻璃的寬度方向賦予拉伸應力,亦可不破損地擴展板寬。進而,可容易地向下方延伸。
另一方面,若玻璃的黏性過低,則帶狀玻璃容易變形,產生翹曲或不平整,品質降低,因而欠佳。而且,有延伸的玻璃的溫度變高,之後的冷卻速度加快,從而玻璃的熱收縮增大之虞,因而欠佳。因此,玻璃的黏度較佳為103.5 dPa.s以上、103.7 dPa.s以上、103.8 dPa.s以上、103.9 dPa.s以上。
本發明的帶狀玻璃的製造方法包含將帶狀玻璃緩冷的步驟。在緩冷中,若玻璃的冷卻速度加快,則熱收縮率增大,因而欠佳。另一方面,若冷卻速度過慢,則生產性劣化,或者,製造步驟中的緩冷區會不當地變得過長,因而欠佳。為了有效地減小熱收縮率,較佳為將玻璃的黏度為1010 dPa.s~1014.5 dPa.s時、尤佳為1011 dPa.s~1014 dPa.s時、進而較佳為1012 dPa.s~1014 dPa.s時的溫度區的平均冷卻速度設為100℃/min以下,尤佳設為
80℃/min以下、50℃/min以下、30℃/min以下、20℃/min以下。而且,平均冷卻速度較佳為1℃/min以上、2℃/min以上、5℃/min以上、10℃/min以上。另外,此處所謂的「平均冷卻速度」,是將相當於上述玻璃的黏度區的溫度區除以玻璃通過所需的時間而獲得。
本發明中,亦可在緩冷中將帶狀玻璃的移動方向從下方轉換為橫方向。在緩冷中,藉由使帶狀玻璃轉換方向,可為了緩冷而使用對於達成所期望的熱收縮率而言充分的時間及距離。亦即,在採用下拉法的情況下,並不會受到特有的問題即高度的限制。
為了將向下方移動的帶狀玻璃實質地轉換為橫方向,可採用各種方法。例如可採用沿著包含多個輥的輥輸送帶來進行方向轉換的方法,或在氣動輸送帶上僅導引帶狀玻璃的寬度方向兩端部而進行方向轉換的方法。而且,亦可不利用輥等來導引帶狀玻璃,而藉由在自由狀態下彎曲來進行方向轉換。
方向轉換所需的帶狀玻璃的曲率半徑根據板厚來調節即可。即,板厚越大則曲率半徑必須越大,相反,板厚越小則可使曲率半徑越小。
本發明的帶狀玻璃的製造方法較佳為包括將緩冷結束的帶狀玻璃切斷為規定長度的步驟。此處所提及的切斷,並不限定於將帶狀玻璃切斷為適合於最終用途的長度,在採用後述的捲(roll)步驟的情況下,包含用以進行伴隨捲更換的帶狀玻璃的切
開的切斷。另外,就切斷而言,可採用在預先利用切割器或雷射光劃線後進行切割的方法、利用雷射光熔斷的方法等各種方法。
本發明的帶狀玻璃的製造方法可更包括在將帶狀玻璃捲繞成為捲形態後進行切斷的步驟。該情況下,可防止產生帶狀玻璃彼此接觸而引起的損傷,並且在對捲施加外壓時,為了吸收該外壓,理想的是與間隔紙一併捲繞。另外,在例如板厚為100 μm的帶狀玻璃的請況下,捲繞時的最小曲率半徑較佳為200 mm以下,尤佳為150 mm以下、100 mm以下、70 mm以下、50 mm以下,進而較佳為30 mm以下。藉由減小曲率半徑而捆包、搬送效率提高。
而且,除上述步驟之外,亦可視需要包括各種步驟。例如在緩冷結束後,包括將帶狀玻璃的寬度方向端部(所謂的突緣部)切開的端部分離步驟。該步驟中,可較佳採用將玻璃的端部連續地切斷分離的方法,例如利用照射雷射光後進行冷卻而產生的熱應力將玻璃切斷的雷射割斷,或藉由雷射光的能量將玻璃熔融而切斷的雷射熔斷,利用短脈衝雷射光的照射使玻璃改質而切斷的方法等。該情況下,所使用的雷射可使用碳酸氣體雷射,亦可使用釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)雷射等。
另外,較佳為以將藉由雷射而進展的裂紋的進展速度與玻璃的板拉出速度進行匹配的方式,來調整雷射割斷中的雷射輸出。速度比=(藉由雷射而進展的裂紋的速度-板拉出速度)/(板拉出速度)×100較佳為±10%以下、±5%以下、±1%以下、±0.5%
以下、±0.1%以下。
而且,亦可採用對帶狀玻璃的表面進行研磨的研磨步驟。其中,在採用溢流下拉法的情況下,因玻璃表面為火焰拋光(fire polishing)面故表面品質極高,從而不需要研磨步驟。進而,若在未研磨狀態下供使用,則玻璃的機械強度變高,從而較佳。亦即,玻璃的理論強度本來非常高。然而,即便為遠低於理論強度的應力亦多導致破裂。其理由在於,在玻璃的成形後的步驟、例如研磨步驟等中,會在玻璃表面產生被稱作格里菲裂紋(Griffith flaw)的小缺陷。
藉由本發明的帶狀玻璃的製造方法所獲得的帶狀玻璃的板寬較佳為500 mm以上。在有機EL顯示器等中,在暫時形成薄膜電晶體(thin-film transistor,TFT)後,進行針對各面板切開的所謂的多倒角(multi-chamfered),因而帶狀玻璃的板寬越大,則每一塊面板的成本越可低廉化。帶狀玻璃的較佳的板寬為600 mm以上、800 mm以上、1000 mm以上、1200 mm以上、1500 mm以上、2000 mm以上。
另一方面,若上述板寬超過3500 mm,則難以確保寬度方向上的厚度或表面品質,因而較佳為3500 mm以下、3200 mm以下、3000 mm以下。另外,帶狀玻璃的板寬可根據成形體的大小、形狀、邊輥(edge roller)的位置等來調整。另外,所謂邊輥是設置在最上段的輥,即,是藉由一邊使從成形體流下的帶狀玻璃冷卻一邊賦予寬度方向的張力來控制板寬的輥。
而且,所獲得的帶狀玻璃的板厚較佳為300 μm以下,尤佳為200 μm以下、100 μm以下、50 μm以下。帶狀玻璃的板厚越薄,則裝置越可輕量化。而且,因使玻璃彎曲時產生的應力值降低,故可減小帶狀玻璃的方向轉換所需的曲率半徑。這在捲繞帶狀玻璃而形成捲的情況下亦相同。而且,在端部的切開中採用雷射切斷的情況下,可降低必要的輸出。或者,只要輸出為固定,則能夠以更快的速度來進行切斷。然而,若板厚比1 μm薄則無法保持玻璃的機械性強度。而且,有時會因玻璃成形時的微小空氣流動而引起變形,玻璃在該變形狀態下固化而產生翹曲等,從而對品質造成不良影響。因此,在旨在提高強度或品質的情況下,板厚較佳為1 μm以上、5 μm以上、10 μm以上、30 μm以上、50 μm以上、60 μm以上。帶狀玻璃的板厚可藉由玻璃的流量或板拉出速度來調整。
而且,所獲得的帶狀玻璃的最大板厚與最小板厚的板厚差較佳為20 μm以下,尤佳為10 μm以下、5 μm以下、2 μm以下、1 μm以下。下拉法中,當在相對於某板寬而固定的部位產生上述厚度偏差時,若該差增大,則捲繞帶狀玻璃時僅局部地產生曲率半徑稍有不同的部分。若捲繞量增多,則有藉由因該板厚的差而產生的應力導致帶狀玻璃破損之虞,因而欠佳。另外,帶狀玻璃的最大板厚與最小板厚的板厚差(厚度偏差)可藉由緩冷爐內的溫度來調整。
而且,所獲得的帶狀玻璃的平均表面粗糙度Ra較佳為
100Å以下。尤其理想的是50 Å以下、10 Å以下、8 Å以下、4 Å以下、3 Å以下、2 Å以下。在帶狀玻璃的平均表面粗糙度Ra超過100 Å的情況下,有時有機EL裝置的顯示特性會劣化。另外,使用Veeco公司製造的AFM(atomic force microscope,原子力顯微鏡)(Nanoscope III a),在掃描尺寸10 μm、掃描速率1 Hz、樣本線為512的條件下測量帶狀玻璃的接觸面側的Rmax來獲得此處的Ra。關於Rmax的測量,依據JIS B 0601-1982來進行。
另一方面,若Ra減小,則在從捲中抽出玻璃時,有玻璃-間隔紙、玻璃-玻璃被連續地剝離而玻璃表面帶電之虞。若引起此種帶電,則在之後的步驟中會引起帶電破壞,有時環境氣體中的微粒子會吸附於帶狀玻璃表面而引起問題的產生。在重視此種帶電的用途、步驟中,較佳為使用大氣壓電漿處理等而將Ra設為0.5 Å以上、1 Å以上、2 Å以上、3 Å以上、5 Å以上、10 Å以上。例如可藉由源氣體(CF4或SF4)的濃度等來調整使用大氣壓電漿處理的情況下的平均表面粗糙度Ra。
而且,所獲得的帶狀玻璃的不平整較佳為1 μm以下。尤其理想的是0.08 μm以下、0.05 μm以下、0.03 μm以下、0.02 μm以下、0.01 μm以下。存在若帶狀玻璃的不平整大則有機EL裝置的顯示特性劣化的情況。帶狀玻璃的不平整可藉由攪拌器的高度、轉數或成形體的溫度等來調整。另外,此處的不平整是使用東京精密股份有限公司製造的Surfcom 750A,並基於JIS B 0601-1982的標準而測量所得的Wcc的值。
而且,所獲得的帶狀玻璃按照10℃/min的速度從常溫開始升溫,並在500℃下保持1小時,且按照10℃/min的速度降溫至常溫時的熱收縮率較佳為200 ppm以下,尤佳為150 ppm以下、100 ppm以下、80 ppm以下、60 ppm以下、50 ppm以下、45 ppm以下、40 ppm以下、30 ppm以下、20 ppm以下、10 ppm以下。在熱收縮率超過200 ppm的情況下,有機EL顯示器中,有在形成畫素的熱步驟中產生間距偏移等顯示缺陷之虞,因而欠佳。另外,可藉由將緩冷條件(緩冷速度、緩冷時間、緩冷溫度區等)最佳化來減小帶狀玻璃的熱收縮率。
而且,所獲得的帶狀玻璃的端面的表面粗糙度Ra較佳為100 Å以下,尤佳為80 Å以下、50 Å以下、20 Å以下、10 Å以下、8 Å以下、6 Å以下。若上述表面粗糙度Ra超過100 Å,則玻璃從端面破損的概率增高,因而欠佳。另外,在雷射切斷的情況下可藉由雷射的輸出或切斷速度來調整帶狀玻璃的端面的表面粗糙度Ra。
而且,在構成所獲得的帶狀玻璃的玻璃為採用溢流下拉法來形成的情況下,為了在成形中玻璃不失透,玻璃的液相溫度較佳為1200℃以下、1150℃以下、1130℃以下、1110℃以下、1090℃以下,尤佳為1070℃以下,液相溫度下的黏度理想的是105.0 dPa.s以上、105.6 dPa.s以上、105.8 dPa.s以上,尤其理想的是106.0 dPa.s以上。
而且,對構成帶狀玻璃的玻璃而言,理想的是楊氏模數
(Young's Modulus)為65 GPa以上、67 GPa以上、68 GPa以上、69 GPa以上,最佳為70 GPa以上。
而且,為了實現裝置的輕量化,對構成帶狀玻璃的玻璃而言,理想的是其密度儘可能地低,具體而言,理想的是2.7 g/cm3以下、2.6 g/cm3以下、2.5 g/cm3以下,尤其理想的是2.4 g/cm3以下。
而且,構成帶狀玻璃的玻璃以與在裝置的製造中形成於帶狀玻璃上的各種膜的熱膨張係數匹配的方式,30℃~380℃的溫度範圍內的熱膨張係數理想的是25×10-7/℃~100×10-7/℃、30×10-7/℃~90×10-7/℃、30×10-7/℃~60×10-7/℃、30×10-7/℃~45×10-7/℃、30×10-7/℃~40×10-7/℃。
而且,就構成帶狀玻璃的玻璃而言,作為玻璃的耐熱性的指標的應變點理想的是600℃以上,尤其理想的是630℃以上。
滿足上述各種特性的玻璃,例如,可在如下的組成範圍內製作:以重量百分率計,40%~80%的SiO2,0%~20%的Al2O3,0%~17%的B2O3,0%~10%的MgO,0%~15%的CaO,0%~15%的SrO,0%~30%的BaO。以下對如上述般決定組成範圍的理由進行敍述。
SiO2的含量為40%~80%。若SiO2的含量增多,則玻璃的熔融、成形困難,因而理想的是75%以下,較佳為64%以下、62%以下,尤佳為61%以下。另一方面,若SiO2的含量變少,則難以形成玻璃網眼構造從而玻璃化變得困難,並且裂紋的發生率
增高,或耐酸性劣化,因而理想的是50%以上,較佳為55%以上,尤佳為57%以上。
Al2O3的含量為0%~20%。若Al2O3的含量增多,則玻璃中容易析出失透結晶,或液相黏度會降低,因而理想的是20%以下,較佳為18%以下、17.5%以下,尤佳為17%以下。另一方面,若Al2O3的含量變少,則玻璃的應變點降低,或楊氏模數降低,因而理想的是3%以上,較佳為5%以上、8.5%以上、10%以上、12%以上、13%以上、13.5%以上、14%以上,尤佳為14.5%以上。
B2O3的含量為0%~17%。若B2O3的含量增高,則應變點降低,或楊氏模數降低,耐酸性劣化,因而理想的是17%以下,較佳為15%以下、13%以下、12%以下、11%以下,尤佳為10.4%以下。另一方面,若B2O3的含量變低,則高溫黏度增高且熔融性劣化,或裂紋發生率增高,或液相溫度增高,或密度增高,因而理想的是2%以上,較佳為3%以上、4%以上、5%以上、7%以上、8.5%以上、8.8%以上,尤佳為9%以上。
MgO的含量為0%~10%。MgO是使玻璃的楊氏模數或應變點提高並使高溫黏度降低的成分,且具有降低裂紋發生率的效果。然而,若大量地含有該MgO,則液相溫度上升,耐失透性降低,或耐緩衝氫氟酸(Buffered Hydrogen Fluoride,BHF)性劣化,因而理想的是10%以下、5%以下、3%以下、2%以下、1.5%以下、1%以下、0.5%以下。
CaO的含量為0%~15%。若CaO的含量增高,則密度
或熱膨張係數增高,因而理想的是15%以下,較佳為12%以下、10%以下、9%以下、8.5%以下。另一方面,若CaO的含量變低,則熔融性劣化,或楊氏模數降低,因而理想的是較佳為含有2%以上、3%以上、5%以上、6%以上、7%以上,尤佳為含有7.5%以上。
SrO的含量為0%~15%。若SrO的含量增高,則密度或熱膨張係數增高,因而理想的是15%以下,較佳為12%以下、10%以下、6%以下、5%以下,尤佳為4.5%以下。另一方面,若SrO的含量變低,則熔融性或耐化學品性劣化,因而理想的是較佳為含有0.5%以上、1%以上、2%以上、3%以上,尤佳為含有3.5%以上。
BaO的含量為0%~30%。若BaO的含量增高,則密度或熱膨張係數增高,因而理想的是30%以下,較佳為25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、2%以下、1%以下,尤佳為0.5%以下。
若混合地含有MgO、CaO、SrO、BaO的各成分,則會顯著降低玻璃的液相溫度,且玻璃中不易產生結晶異物,藉此具有改善玻璃的熔融性、成形性的效果。因此,若該些化合物的合計量少則作為熔劑的作用不充分,熔融性劣化,因而理想的是含有5%以上、8%以上、9%以上、11%以上,尤其理想的是含有13%以上。另一方面,若MgO、CaO、SrO、BaO的各成分的合計量增多,則密度上升,無法實現玻璃的輕量化,且具有裂紋發生率增高傾向,因而以合計量計理想的是30%以下、20%以下、18%以下,
尤其理想的是15%以下。而且,尤其在欲實現玻璃的低密度化的情況下,理想的是將合計量的下限設為5%以上、8%以上,而且,將合計量的上限設為13%以下、11%以下、10%以下。
ZnO是改善熔融性並提高楊氏模數的成分,而若大量地含有則玻璃容易失透,應變點亦降低,此外密度會上升,因而欠佳。因此,上述ZnO的含量較佳為15%以下、10%以下、5%以下、3%以下、1%以下,尤佳為0.5%以下。
ZrO2是提高楊氏模數的成分,而若ZrO2多於5%,則液相溫度會上升,容易出現鋯石的失透異物,因而欠佳。ZrO2的含量的較佳的範圍為3%以下,更佳為1%以下,進而更佳為0.5%以下,最佳為0.1%以下。
而且,除上述成分以外,本發明中,可含有至多5%左右的Y2O3、Nb2O3、La2O3。該些成分具有提高應變點、楊氏模數等作用,但若較多地含有則密度會增大,因而欠佳。
進而,上述玻璃中,作為澄清劑,可使用0%~3%的選自As2O3、Sb2O3、CeO2、SnO2、F、Cl、SO3的群組中的一種或兩種以上。其中,自環境的觀點考慮,應極力地控制As2O3、Sb2O3及F,尤其As2O3及Sb2O3的使用,應將各自的含量限制為小於0.1%。因此,較佳的澄清劑為SnO2、SO3及Cl。SnO2的含量較佳為0%~1%、0.01%~0.5%,尤佳為0.05%~0.4%。而且,SnO2+Cl+SO3為0.001%~1%,0.01%~0.5%,0.01%~0.3%。
[實施例1]
本發明者進行本發明的實施例的帶狀玻璃的製造方法的評估。本實施例的玻璃為無鹼玻璃,其組成以質量百分率計,SiO2為60%,Al2O3為16%,B2O3為10%,MgO為0.3%,CaO為8%,SrO為5%,BaO為0.5%,SnO2為0.2%。該玻璃中,液相溫度為1070℃,楊氏模數為73 GPa,密度為2.45 g/cm3,應變點為650℃,熱膨張係數為38×10-7/℃(30℃~380℃)。另外,「無鹼玻璃」是指玻璃組成中的鹼金屬氧化物的含量小於1000 ppm的玻璃。
使用上述組成的玻璃原料,藉由溢流下拉法而以約600 cm/min向下方延伸,從而形成板寬為1600 mm且平均板厚為100 μm的帶狀玻璃。將該帶狀玻璃在藉由圍壁的內部空間的溫度調整而彎曲的狀態下,導入至用以進行方向轉換的區域,並將該帶狀玻璃的移送方向從下方向轉換為水平方向,從而連續地製造。
藉由圍壁的內部空間的溫度調整來變更彎曲狀態(最大隔開距離δ),將各自的彎曲狀態下的評估結果表示於表1中。表1的評估中的符號的含義為以下所示。
◎:玻璃無破損,玻璃的翹曲小
○:玻璃無破損
△:玻璃無破損,產生具有應力集中部的形狀
×:玻璃有破損
在最大隔開距離δ為-250 mm以下的情況下,彎曲過大,無法容易地將帶狀玻璃彎曲,從而產生玻璃破損。在0>δ≧-200 mm的情況下,不會產生玻璃破損,可將帶狀玻璃轉換為水平方向。尤其在0>δ≧-50 mm的情況下,可製造冷卻後的翹曲小的帶狀玻璃。在δ>0 mm的情況下,產生具有應力集中部的形狀(鳥嘴形狀),在施加任一外力的情況下玻璃會立即破損。而且,即便板厚變薄(例如30 μm),亦有玻璃破損的可能性。在δ≧200 mm的情況下,玻璃會從應力集中部開始破損。
如此,可確認在0>δ≧-200 mm的情況下,尤其在0>δ≧-50 mm的情況下,能夠良好地製造帶狀玻璃。
1‧‧‧製造裝置
2‧‧‧帶狀玻璃
3‧‧‧成形體
4‧‧‧周圍壁
5、R1、R2‧‧‧輥
6‧‧‧輥(方向轉換區域)
7‧‧‧輸送帶
8‧‧‧開口部
S1‧‧‧第1空間
S2‧‧‧第2空間
Claims (4)
- 一種帶狀玻璃的製造方法,在使除寬度方向兩端部外的部位的板厚為300 μm以下的帶狀玻璃一邊下降一邊形成後,以上述帶狀玻璃的表背面中的表面成為上表面的方式,將上述帶狀玻璃的移送方向轉換為橫方向,上述帶狀玻璃的製造方法的特徵在於:上述帶狀玻璃於以其表面側在寬度方向上凹陷的方式而彎曲的狀態下,被導入至用以進行上述方向轉換的區域,彎曲狀態的上述帶狀玻璃在將相對於連結其寬度方向兩端部的虛擬直線的最大隔開距離設為δ,上述帶狀玻璃的表面側設為正的情況下,滿足0>δ≧-200 mm的關係。
- 如申請專利範圍第1項所述之帶狀玻璃的製造方法,其中上述彎曲狀態的帶狀玻璃滿足0>δ≧-100 mm的關係。
- 如申請專利範圍第1項所述之帶狀玻璃的製造方法,其中上述彎曲狀態的帶狀玻璃滿足0>δ≧-50 mm的關係。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之帶狀玻璃的製造方法,其中在上述帶狀玻璃的成形時,藉由對上述帶狀玻璃的兩面間賦予溫度差,而使上述帶狀玻璃成為上述彎曲狀態。
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