JP2011195419A - 薄板ガラス製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーフローダウンドロー法により板ガラスの偏肉を、製品品位を確保し得る良好な状態に維持する肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを製造する方法を提供する。
【解決手段】成形体１の頂部に形成されたオーバーフロー溝２に溶融ガラスＧを流し込むと共に、オーバーフロー溝２からその両側の成形体１の頂部平面部３に溢れ出たそれぞれの溶融ガラスＧを成形体１の略楔状をなす外側面部４に沿って流下させながら成形体１の下端部で融合一体化させ、肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを成形する薄板ガラス製造装置において、成形体１の外表面のうち、少なくとも頂部平面部３における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚを、１０μｍ以下とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、オーバーフローダウンドロー法により薄板ガラスを製造するための技術の改良に関する。

周知のように、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板や、有機ＥＬ照明用のガラス基板に代表されるように、各種分野に利用される板ガラスには、表面欠陥やうねりに対して厳しい製品品位が要求される場合がある。

そこで、この種の板ガラスの製造方法の一つとして、平滑で欠陥のないガラス表面を得るために、オーバーフローダウンドロー法が利用されている。

この製造方法は、成形体の頂部のオーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込み、このオーバーフロー溝から両側に溢れ出た溶融ガラスを成形体の頂部平面部を介して、成形体の略楔状をなす外側面部に沿って流下させながら前記成形体の下端部で融合一体化し、１枚の薄板ガラスを連続成形するというものである（例えば、特許文献１を参照）。

この製造方法の特徴は、成形された薄板ガラスの表裏の両表面が、成形体のどの部位とも接触しないで成形されることから、非常に平面度がよく平滑で傷等の欠陥のない火造り面となる点にある。

そのため、例えば、従来の主流であった肉厚約７００μｍの液晶ディスプレイ用ガラス基板などの薄板ガラスを当該製造方法によって製造した場合には、要求される製品品位を十分に満足し得る高い表面精度を確保することが可能であった。

特開２００６−２９８７３６号公報

ところで、近年では、ＦＰＤ用のガラス基板などの薄板ガラスでは更なる薄肉化が推進されているのが実情である。

しかしながら、本願発明者等が、オーバーフローダウンドロー法を用いて薄板ガラスの更なる薄肉化を進めるに連れて、特に、肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを製造する場合には、従来の成形体では製造される薄板ガラスの肉厚のムラ（偏肉）が、要求される製品品位を満足することが困難になるという事態を招くに至った。

すなわち、薄板ガラスの肉厚が薄くなるに連れて、偏肉が顕著に現れるようになってきた。この薄板ガラスの偏肉は、薄板ガラスの肉厚が７００μｍ程度の比較的厚い場合には、肉厚全体に対して相対的に小さくなって特に問題にならないのに対し、薄板ガラスの肉厚が５００μｍ以下の比較的薄い場合には、肉厚全体に対して占める割合が大きくなって無視できなくなる。

また、薄板ガラスの肉厚が薄くなると、薄板ガラスに可撓性が発現するため、長尺の薄板ガラスをロール状に巻き取ってガラスロールとすることが可能となる。ガラスロールは、Roll to Rollでガラスの加工を行うことができるので、種々のディスプレイや照明の製造効率を格段に向上することができる。しかし、ガラスロールとした場合、薄板ガラスはロールの直径方向に積層されるため、薄板ガラスの幅方向の偏肉が大きいと、この肉厚の差が蓄積されて薄板ガラスの幅方向でロール径に差が生じ、ガラスロールとして体をなさない事態となる。

本発明は、オーバーフローダウンドロー法により肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを製造する場合でも、製造された薄板ガラスの偏肉（肉厚のムラ）を、製品品位を確保し得る良好な状態に維持することを技術的課題とする。

本願発明者等が鋭意研究を重ねた結果、成形体の外表面の表面精度が製造される薄板ガラスの偏肉に影響を与えることが明らかになった。すなわち、成形体の外表面の表面精度が不適当で粗度が大きいと、成形体の外表面の凹凸に起因して成形体の外表面を流れる溶融ガラスの厚みが場所によって増減し易くなる。そのため、このような溶融ガラスを成形体下端部で融合一体化して成形される薄板ガラスの肉厚には、ムラ（表面偏高）が生じ得る。

そこで、上記課題を解決するために創案された本発明に係る装置は、成形体の頂部に形成されたオーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込むと共に、該オーバーフロー溝からその両側の前記成形体の頂部平面部に溢れ出たそれぞれの溶融ガラスを前記成形体の略楔状をなす外側面部に沿って流下させながら前記成形体の下端部で融合一体化させ、肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを成形する薄板ガラス製造装置において、前記成形体の外表面のうち、少なくとも前記頂部平面部における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが、１０μｍ以下であることに特徴づけられる。ここで、「最大高さ粗さＲｚ」は、基準長さにおける成形体の外表面の輪郭曲線の山高さの最大値と谷深さの最大値との和であり、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠するものとする（以下、同様）。

すなわち、成形体の外表面に含まれる頂部平面部は、オーバーフロー溝から溢れ出た高温状態の溶融ガラスが最初に接触する部分であることから、溶融ガラスの形状変形が最も生じ易い部分となり、溶融ガラスの厚みムラの大部分がここでの表面精度に起因して生じ得る。したがって、成形体の外表面のうち、少なくとも頂部平面部の溶融ガラス接触面の表面精度の適正化を図ることで、溶融ガラスの厚みムラを効果的に低減することできる。

そして、頂部平面部の溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚを、上記数値範囲に設定すれば、頂部平面部上を流れる溶融ガラスの厚みの最大値と最小値との厚み差が十分に低減され、成形体の外表面を流れる溶融ガラスの厚みムラを可及的に抑制することができる。したがって、この溶融ガラスを成形体の下端で融合一体化して成形される薄板ガラスの偏肉は、製品品位を確保し得る良好な状態で維持される。

上記の構成において、前記成形体の外表面のうち、前記外側面部における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが、１０μｍ以下であることが好ましい。

このようにすれば、オーバーフロー溝から溢れ出た溶融ガラスが成形体の下端で融合一体化されるまでの通過経路を構成する、成形体の頂部平面部及び外側面部のそれぞれの表面精度が適正化されるので、成形体の外表面に沿って移動する溶融ガラスの厚みムラがより確実に抑制される。したがって、製造される薄板ガラスの偏肉をより確実に低減することが可能となる。

上記課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、成形体の頂部に形成されたオーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込むと共に、該オーバーフロー溝からその両側の前記成形体の頂部平面部に溢れ出たそれぞれの溶融ガラスを前記成形体の略楔状をなす外側面部に沿って流下させながら前記成形体の下端部で融合一体化させ、肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを成形する薄板ガラス製造方法において、前記成形体として、その外表面のうち、少なくとも前記頂部平面部における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが、１０μｍ以下であるものを用いたことに特徴づけられる。

このような方法によれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受することが可能となる。

上記の方法において、前記成形体の外表面のうち、前記外側面部における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが、１０μｍ以下であることが好ましい。

このようにすれば、既に述べた対応する構成と同様の作用効果を享受することが可能となる。

以上の薄板ガラス製造方法によって成形された肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスは、表面の最大高さ粗さＲｚが、５μｍ以下であることが好ましい。

すなわち、上記数値範囲の最大高さ粗さの表面を有する薄板ガラスであれば、ＦＰＤ用のガラス基板に用いても問題ない程度の高い平面度と平滑性が確保される。

この場合、薄板ガラスは、ＦＰＤ用のガラス基板であることが好ましい。

すなわち、薄板ガラスの中でもＦＰＤ用のガラス基板は、要求される製品品位が厳格であることから、本願発明が享受し得る利点を最大限発揮し得る。

以上のように本発明によれば、オーバーフローダウンドロー法により肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを製造する場合でも、溶融ガラスと接触する成形体の外表面の表面精度の適正化が図られることから、製造された薄板ガラスの表面精度を十分に確保することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る薄板ガラス製造装置の要部を拡大して示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施例に係る評価結果を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る薄板ガラス製造装置の要部を拡大して示す斜視図である。同図に示すように、この薄板ガラス製造装置は、肉厚が５００μｍ以下（好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは２００μｍ以下、最も好ましくは１００μｍ以下）の薄板ガラスを製造するものであって、オーバーフローダウンドロー法を実行するための成形体１を備えている。

成形体１は、同図および図２に示すように、製造される薄板ガラスの幅方向に対応する方向に沿って長尺であり、頂部にその長手方向に沿って形成されたオーバーフロー溝２と、略楔状に下方に向かって互いに漸次接近する一対の外側面部４とを有する。

この成形体１の頂部に形成されたオーバーフロー溝２には、溶融ガラスＧが流し込まれ、両側に溢れ出た溶融ガラスＧが、オーバーフロー溝２の両上端開口縁から外側方へと延在する成形体１の頂部平面部３を介して、成形体１の略楔状をなす両外側面部４に沿って流下する。成形体１の両外側面部４に沿って流下する溶融ガラスＧは、成形体１の下端部のルートと称される部分で融合一体化され、溶融ガラスＧから一枚の薄板ガラスが連続的に成形される。このとき、頂部平面部３は、外側面部４に沿って流下する溶融ガラスＧの流量を調整する堰として機能している。

成形体１の外側面部４は、垂直面部４ａと、傾斜面部４ｂとを上下に連接して構成されており、両外側面部４の下方に位置する傾斜面部４ｂの交点が、上述のルートと称される部分となる。また、オーバーフロー溝２の内部には、その長手方向一端側に連結された供給パイプ５を通じて溶融ガラスＧが供給されるようになっている。

成形体１の外表面のうち、頂部平面部３と外側面部４のそれぞれの溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚは、１０μｍ以下に設定されている。ここで、溶融ガラス接触面としたのは、頂部平面部３や外側面部４のうち、溶融ガラスＧが非接触となる部分がある場合には、当該非接触部の面性状は問わないという意味である。また、この最大高さ粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準拠するもので、基準長さを５ｍｍに設定して測定したものである。

以上のように構成された薄板ガラス製造装置を用いて薄板ガラスを製造すると、肉厚が５００μｍ以下であって、且つ、表面の最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下の薄板ガラスを得ることができ、液晶ディスプレイ用のガラス基板などのように、高い製品品位が要求されるものであっても、その要求を十分に満たすことが可能となる。

このような薄板ガラスを製造することができる理由は、成形体１の外表面のうち、頂部平面部３と外側面部４のそれぞれの溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚを、１０μｍ以下に設定したためである。

すなわち、成形体１の外表面に含まれる頂部平面部３は、オーバーフロー溝２から溢れ出た高温状態の溶融ガラスが最初に接触する部分であることから、溶融ガラスＧの形状変形が最も生じ易い部分となり、溶融ガラスＧの厚みムラの大部分がここでの表面精度に起因して生じ得る。したがって、成形体１の外表面のうち、少なくともこの頂部平面部３の溶融ガラス接触面の表面精度の適正化を図ることで、溶融ガラスＧの厚みムラを効果的に低減することが可能となる。

そして、頂部平面部３の溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚを、１０μｍ以下に設定すれば、頂部平面部３上を流れる溶融ガラスＧの厚みの最大値と最小値との差が十分に低減され、成形体１の外表面を流れる溶融ガラスＧの厚みムラを可及的に抑制することができる。

しかも、この実施形態では、頂部平面部３の溶融ガラス接触面に加えて、外側面部４の溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚも、１０μｍ以下に設定されているので、溶融ガラスＧが外側面部４に沿って流下している途中においても、溶融ガラスＧの厚みムラが拡大して悪化するおそれがない。

したがって、成形体１の下端部のルートにおいて、厚みムラの少ない溶融ガラスＧ同士が融着一体化されることになるので、融着部の影響が製造された薄板ガラスの表裏両側の表面に出現し難く、上記のように、表面の最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下の良好な表面精度を有する薄板ガラスを得ることが可能となる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、成形体１の頂部平面部３と外側面部４のそれぞれの溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚを１０μｍ以下に設定する場合を説明したが、例えば、頂部平面部３の溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚのみが上記数値範囲を満たすようにしたり、或いは、頂部平面部３と外側面部４のルートのそれぞれの溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが上記数値範囲を満たすようにしてもよい。

本発明の有用性を実証するために、外表面の最大高さ粗さＲｚが異なる成形体を用いて、オーバーフローダウンドロー法によって５００μｍ以下の種々の厚みの液晶ディスプレイ用のガラス基板を製造し、その製造したガラス基板の表面の最大高さ粗さＲｚを測定するという評価試験を行った。すなわち、薄板ガラスの肉厚ムラ（偏肉）は薄板ガラス表面の凹凸に現れるため、該表面の最大高さ粗さＲｚを測定することで薄板ガラスの偏肉の評価とすることができる。

詳細には、実施例１では、頂部平面部と外側面部のそれぞれの溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが５μｍの成形体を用い、実施例２では、同部分の最大高さ粗さＲｚが１０μｍの成形体を用い、比較例１では、同部分の最大高さ粗さＲｚが５０μｍの成形体を用い、比較例２では、同部分の最大高さ粗さＲｚが１００μｍの成形体を用いて、それぞれの評価試験を行った。これらの結果を図３に示す。

同図に示すように、実施例１〜２、及び比較例１〜２の全てにおいて、製造するガラス基板の肉厚が薄くなるに連れて、ガラス基板の表面の最大高さ粗さＲｚが増加傾向にあることが認識できるが、実施例１と実施例２では、その増加傾向が極僅かであるのに対し、比較例１と比較例２では、その増加傾向が非常に大きい。

しかも、比較例１と比較例２では、ガラス基板の肉厚が５００μｍの時点で、ガラス基板の表面のＲｚが、液晶ディスプレイ用のガラス基板などに要求される製品品位の基準となる１０μｍを既に超えており、ガラス基板の肉厚が３００μｍ、２００μｍ、５０μｍと薄くなるに連れて、その製品品位の基準を大きく上回り、製品品位を確保することが極めて困難になることが認識できる。なお、この傾向は、比較例１よりも成形体の表面精度が悪い比較例２において、より強く現れている。

これに対し、実施例１と実施例２では、ガラス基板の肉厚が５００μｍの時点で、ガラス基板の表面のＲｚが、製品品位として要求される１０μｍを大きく下回る良好な結果を示しており、ガラス基板の肉厚が３００μｍ、２００μｍ、５０μｍと薄くなっても、その全てにおいて、製品品位の基準となる１０μｍを下回っている。換言すれば、実施例１と実施例２においては、ガラス基板の肉厚が５００μｍ以下の全てのガラス基板において、製品品位の基準を満足する良好な結果となっている。特に、実施例１では、ガラス基板の肉厚が５０μｍの場合であっても、ガラス基板の最大高さ粗さＲｚが、５μｍ以下となり、高い表面精度、すなわち良好な偏肉を実現するに至っている。

したがって、このような結果からも、成形体の外表面のＲｚを１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下とすることで、５０μｍ以下の肉厚のガラス基板の製品品位を確実に確保することが可能となることが確認できる。

１ 成形体
２ オーバーフロー溝
３ 頂部平面部
４ 外側面部
４ａ 垂直面部
４ｂ 傾斜面部
５ 供給パイプ
Ｇ 溶融ガラス

Claims (6)

1. 成形体の頂部に形成されたオーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込むと共に、該オーバーフロー溝からその両側の前記成形体の頂部平面部に溢れ出たそれぞれの溶融ガラスを前記成形体の略楔状をなす外側面部に沿って流下させながら前記成形体の下端部で融合一体化させ、肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを成形する薄板ガラス製造装置において、
   前記成形体の外表面のうち、少なくとも前記頂部平面部における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが、１０μｍ以下であることを特徴とする薄板ガラス製造装置。
2. 前記成形体の外表面のうち、前記外側面部における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄板ガラス製造装置。
3. 成形体の頂部に形成されたオーバーフロー溝に溶融ガラスを流し込むと共に、該オーバーフロー溝からその両側の前記成形体の頂部平面部に溢れ出たそれぞれの溶融ガラスを前記成形体の略楔状をなす外側面部に沿って流下させながら前記成形体の下端部で融合一体化させ、肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスを成形する薄板ガラス製造方法において、
   前記成形体として、その外表面のうち、少なくとも前記頂部平面部における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが、１０μｍ以下であるものを用いたことを特徴とする薄板ガラス製造方法。
4. 前記成形体の外表面のうち、前記外側面部における溶融ガラス接触面の最大高さ粗さＲｚが、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の薄板ガラス製造方法。
5. 請求項３又は４に記載の薄板ガラス製造方法によって成形された肉厚５００μｍ以下の薄板ガラスであって、表面の最大高さ粗さＲｚが、５μｍ以下であることを特徴とする薄板ガラス。
6. フラットパネルディスプレイ用のガラス基板であることを特徴とする請求項５に記載の薄板ガラス。

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