(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の製造方法であって、
前記製造方法は、管状の清澄槽である清澄槽本体を加熱しながら、前記清澄槽本体に清澄剤を配合させた熔融ガラスを通過させて脱泡処理を行う脱泡工程を含み、
前記清澄槽本体は、
白金族金属で構成され、
当該清澄槽本体に清澄剤を配合させた熔融ガラスを通過させる際に、前記清澄槽本体の内部表面と熔融ガラスの液面との間に設けられる、脱泡用の気相空間を有し、
前記清澄槽に、当該清澄槽本体のうち前記気相空間に接する部分が揮発して薄化により前記気相空間方向に自重で垂れ下がるのを防止するための、前記清澄槽本体の上部を吊り下げて保持する清澄槽形状保持手段を設ける、ことを特徴とするガラス基板の製造方法。
【請求項２】
前記清澄槽本体の外側には前記清澄槽本体を覆うように耐火性保護層が設けられ、
前記清澄槽形状保持手段は、前記清澄槽本体の外側と前記耐火性保護層とを緊密に保持するように設けられている、請求項１に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項３】
前記清澄槽本体内の熔融ガラスの最高温度は１６００℃以上である、請求項１または２に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項４】
前記清澄槽本体の外側には前記清澄槽本体を覆うように耐火性支持体の層が設けられ、
前記清澄槽形状保持手段は、前記清澄槽本体の外側に突出する部材であり、前記部材は、前記部材の先端部分が前記耐火性支持体の層に位置するように延びている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項５】
前記清澄槽形状保持手段は、
前記清澄槽本体の上部にある構造物であって、前記清澄槽本体に対する相対位置が固定された構造物と、
前記構造物を介して前記清澄槽本体の上部を吊り下げる吊り部材であって、一端が前記清澄槽本体外表面の上部側に接続され、他端が前記構造物に接続された吊り部材と、で構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項６】
前記熔融ガラスは、酸化錫を含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板の製造方法。
【請求項７】
ガラス基板の製造工程において熔融ガラスの脱泡処理を行うための管状の清澄槽である清澄槽本体を有するガラス基板製造装置であって、
前記清澄槽本体は、
白金族金属で構成され、
前記清澄槽本体の内部空間は、前記熔融ガラスの液面との間に存在する脱泡用の気相空間を備え、
前記気相空間に対応する位置の前記清澄槽本体が揮発して薄化により前記気相空間方向に自重で垂れ下がるのを防止するための、当該清澄槽本体の上部を吊り下げて形状を保持する清澄槽形状保持手段をさらに備えた、ことを特徴とするガラス基板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス原料を熔融して生成した熔融ガラスを成形することによりガラス基板を製造する、ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板は、一般的に、ガラス原料から熔融ガラスを生成した後、熔融ガラスをガラス基板へと成形する工程を経て製造される。上記の工程中に、必要に応じて熔融ガラスが内包する微小な気泡を除去する工程（以下、清澄ともいう）が含まれる。清澄は、管状の清澄槽の本体を加熱しながら、この清澄槽本体（以下、単に本体ともいう）にＡｓ２Ｏ３等の清澄剤を配合させた熔融ガラスを通過させ、清澄剤の酸化還元反応により熔融ガラス中の泡が取り除かれることで行われる。より具体的には、粗熔解した熔融ガラスの温度をさらに上げて清澄剤を機能させ泡を浮上脱泡させた後、温度を下げることにより、脱泡しきれずに残った比較的小さな泡は熔融ガラスに吸収させるようにしている。すなわち、清澄は、泡を浮上脱泡させる処理（以下、脱泡処理または脱泡工程ともいう）および小泡を熔融ガラスへ吸収させる処理（以下、吸収処理または吸収工程ともいう）を含む。清澄剤は従来Ａｓ２Ｏ３が一般的であったが、近年の環境負荷の観点から、ＳｎＯ２やＦｅ２Ｏ３等が用いられるようになってきている。
【０００３】
高温の熔融ガラスから品位の高いガラス基板を量産するためには、ガラス基板の欠陥の要因となる異物等が、ガラス基板を製造するいずれの装置からも熔融ガラスへ混入しないよう考慮することが望まれる。このため、ガラス基板の製造過程において熔融ガラスに接する部材の内壁は、その部材に接する熔融ガラスの温度、要求されるガラス基板の品質等に応じ、適切な材料により構成する必要がある。たとえば、上述の清澄槽本体を構成する材料は、通常白金または白金合金等の白金族金属が用いられていることが知られている（特許文献１）。白金または白金合金は、高価ではあるが融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性にも優れている。
脱泡工程時に清澄槽本体を加熱する温度は、成形するべきガラス基板の組成によって相違するが、１０００〜１６５０℃程度である。
清澄槽本体に上述の熔融ガラスを通過させる際に、清澄槽本体の内部表面と熔融ガラスの液面との間に一定広さの脱泡用の気相空間を有するようにすることが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２２００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、白金又は白金合金は他の物質と比較して融点が高いが、清澄槽本体の温度が、例えば、１６００℃を超えると白金又は白金合金が軟化するため、清澄槽本体の強度が低下してしまう。
ここで、清澄槽本体のうち気相空間に接する部分は、熔融ガラスと接していないため、清澄槽本体のうち熔融ガラスと接する部分と比較して温度が高くなる。つまり、清澄槽本体のうち気相空間に接する部分は、清澄槽本体の他の領域と比較して温度が高く、強度が低下しやすいため、変形が生じやすいという問題があった。上記変形としては、例えば、経時的に進行する重力方向への変形（垂れ下がり）が挙げられる。なお、上述のような変形は、経時的に大きくなる。
あるいは、上述の清澄槽本体のうち気相空間に接する部分が、本体の経年変化により薄化するために、気相空間方向（重力方向）に垂れ下がってきてしまうという課題があった。
清澄槽本体の上述の部分が垂れ下がることについては、以下の二重の原因が考えられる。
１）清澄槽本体の、気相空間に接する部分の白金または白金合金が揮発し、清澄槽本体の揮発が進行した部分の厚みが薄くなる。このため清澄槽本体の上部の強度が低下し、清澄槽本体の上部が気相空間方向に対し、自重で垂れ下がる。
２）上記の１の揮発により、清澄槽本体の揮発が進行した部分の厚みが薄くなり、たとえば本体に接続している加熱用のヒータ電極から供給される電流の密度が上がるため、その結果清澄槽本体の揮発が進行した部分の温度が高くなる。このため清澄槽本体の上部の強度が低下し、清澄槽本体の上部が気相空間方向に対し、自重で垂れ下がる。
一方、清澄槽本体を通過した熔融ガラスの温度は成形に適した粘度に対応する温度まで低下するように調整されるため、さらには、清澄槽本体以降の熔融ガラスを成形工程に導く移送管には気相空間は無いため、移送管において上述の熱による変形、又は、経年変化による薄化の問題は生じない。
【０００６】
上述のような清澄槽本体における“変形”や“垂れ下がり”が生じると、たとえば耐火性の被覆体で覆われるような構成の清澄槽の場合は、清澄槽の外側上部と被覆体との間に隙間ができることになる。この隙間に外部の酸素を含む空気を取り込んでしまうと、本体内壁の気相空間に接する部分の外表面において、白金または白金合金の揮発が促進されてしまうおそれがあった。
また、同様に“変形”や“垂れ下がり”が原因で清澄槽本体に亀裂が生じたり、本体の内部を流れる溶融ガラスに本体の内壁が接触して異物が混入する機会を増大させたりするという課題があった。
本発明は以上の点を鑑み、熱による清澄槽本体の変形を防止できるような、ガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置を提供しようとするものである。
あるいは、本発明はガラス基板の製造過程において清澄槽本体を加熱して脱泡処理を行う際、清澄槽本体がその材料の揮発により薄化しても、本体の気相空間に接する部分が気相空間方向に垂れ下がることがないような、ガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、ガラス基板の製造方法である。当該製造方法は、白金族金属で構成された清澄槽本体の内部において、熔融ガラスを加熱して脱泡を行う清澄工程を有する。前記清澄槽本体の内部には、前記清澄槽本体の内部表面と熔融ガラスの液面との間に気相空間が設けられる。前記清澄槽本体には、前記清澄槽本体のうち前記気相空間に接する部分の熱による変形を防止するための清澄槽形状保持手段が設けられている。
【０００８】
上述した目的を達成するために、本発明の他の一態様は、管状の清澄槽である清澄槽本体を加熱しながら、清澄槽本体に清澄剤を配合させた熔融ガラスを通過させて脱泡処理を行う脱泡工程を含むガラス基板の製造方法であって、以下のように構成されている。
清澄槽本体は、白金または白金合金で構成され、清澄槽本体に清澄剤を配合させた熔融ガラスを通過させる際に、清澄槽本体の内部表面と熔融ガラスの液面との間に設けられる、脱泡用の気相空間を有し、清澄槽に、上述の清澄槽本体のうち気相空間に接する部分が薄化により気相空間方向に垂れ下がるのを防止するための、清澄槽形状保持手段を設ける。
【０００９】
前記清澄槽形状保持手段は、少なくとも前記清澄槽本体の長手方向のうち温度が最も高くなる位置を含むように設けられることが好ましい。例えば、前記清澄槽形状保持手段は、前記清澄槽本体の長手方向の複数の位置に設けられる。このとき、前記清澄槽形状保持手段が設けられる複数の位置の１つは、前記清澄槽本体の長手方向のうち温度が最も高くなる位置である。
さらに、前記清澄槽本体の断面形状が円形状であるとき、前記清澄槽形状保持手段は、少なくとも前記気相空間に接する前記清澄槽本体の外側表面の円弧部分のうち、温度が最も高くなる部分を含むように設けられることが好ましい。
また、エネルギー効率の観点から、前記清澄槽本体は、通電加熱により加熱されることが好ましい。
前記清澄槽本体は、少なくとも清澄槽本体のうち気相空間に接する部分の外表面に溶射膜が設けられていることが好ましい。
【００１０】
このとき、前記清澄槽本体の外側には前記清澄槽本体を覆うように耐火性保護層が設けられ、
前記清澄槽形状保持手段は、前記清澄槽本体の外側と前記耐火性保護層とを緊密に保持するように設けられている、ことが好ましい。
【００１１】
このとき、前記清澄槽本体における熔融ガラスの温度は１６００℃以上である、ことが好ましい。
【００１２】
また、前記清澄槽本体の外側には前記清澄槽本体を覆うように耐火性支持体の層が設けられ、前記清澄槽形状保持手段は、前記清澄槽本体の外側に突出する部材であり、前記部材は、前記部材の先端部分が前記耐火性支持体の層に位置するように延びている、ことが好ましい。
【００１３】
あるいは、前記清澄槽形状保持手段は、前記清澄槽本体の上部にある構造物であって、前記清澄槽本体に対する相対位置が固定された構造物と、前記構造物を介して前記清澄槽本体の上部を吊り下げる吊り部材であって、一端が前記清澄槽本体外表面の上部側に接続され、他端が前記構造物に接続された吊り部材とで構成されることも同様に好ましい。
【００１４】
また、前記清澄槽形状保持手段は、前記清澄槽本体の一部または複数に分断した前記清澄槽本体の間隙に配置した、前記清澄槽本体の断面形状に対応する形状の、一つまたは複数の補強材である、ことが好ましい。
【００１５】
前記清澄剤は、酸化錫であることが好ましい。
【００１６】
また、前記熔融ガラスは、粘度が１０２．５ポアズとなる温度が１３００℃以上である組成で構成されてもよい。
【００１７】
さらに、前記ガラス基板は、ＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）用ガラス基板及び／又は有機ＬＥディスプレイ用ガラス基板であってもよい。このとき、前記ガラス基板の歪点は、６８０℃以上であってもよい。また、清澄工程における熔融ガラス温度の最高温度が１６４０℃〜１７４０℃であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の他の態様は、ガラス基板の製造工程において熔融ガラスの脱泡処理を行うための管状の清澄槽である清澄槽本体を有するガラス基板製造装置であって、以下のように構成されている。
前記清澄槽本体は、白金族金属で構成され、
前記清澄槽本体の内部空間は、前記熔融ガラスの液面との間に存在する脱泡用の気相空間を備え、
前記気相空間に対応する位置の前記清澄槽本体が垂れ下がるのを防止するための、当該清澄槽本体の形状を保持する清澄槽形状保持手段をさらに備えている。
【００１９】
前記ガラス基板の製造方法及び前記ガラス基板製造装置における前記清澄槽形状保持手段は、前記清澄槽本体から前記清澄槽本体の外側に突出した板部材であることが好ましい。
また、前記板部材は、前記清澄槽本体の長手方向に間隔をあけて設けられることが好ましい。このとき、前記板部材の面の法線方向は、前記清澄槽本体の長手方向であることが好ましい。前記板部材の厚さは１ｍｍ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のガラス基板の製造方法及びガラス基板製造装置によれば、清澄槽本体の熱による変形を防止することができる。
あるいは、本発明の他のガラス基板の製造方法及びガラス基板製造装置によれば、清澄槽本体のうち気相空間に接する部分が経年変化により薄化しても、気相空間方向に垂れ下がってくることがない。したがって、脱泡工程中に、熔融ガラスに異物が混入するのを避けることができ、より純度の高いガラス基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態のガラス基板の製造方法を説明するための、ガラス基板製造装置の概略的な構成図である。
【図２】清澄槽の基本的な構成を示す概略図である。
【図３】清澄槽形状保持手段として構造物及び吊り部材を用いたときの清澄槽の概略図である。
【図４】吊り部材の形状及び配置の一例を示す図である。
【図５】清澄槽形状保持手段としてリング状の補強材を用いたときの、清澄槽の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明のガラス基板の製造方法、及びガラス基板製造装置の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、実施の形態のガラス基板の製造方法を説明するための概略図であり、ガラス基板の製造における基本的な流れを簡略的に示したものである。
ガラス基板製造装置（以下、単に装置ともいう）１００は、ガラス原料を加熱して熔融ガラスを生成する熔融槽１０と、熔融ガラスを清澄する清澄槽３０と、熔融ガラスを成形する成形装置（図示せず）と、これらの間を接続する移送管２０、４０とを備えている。移送管２０は、熔融槽１０と清澄槽３０とを接続し、熔融槽１０から導出された熔融ガラスを清澄槽３０に供給する。移送管４０は、清澄槽３０と成形装置（図示せず）を接続し、清澄槽３０から導出された熔融ガラスを成形装置（図示せず）に供給する。なお、清澄槽３０と成形装置との間には熔融ガラスを撹拌して均質化するための撹拌槽が配置されることがある。
【００２４】
熔融槽１０に投入されるガラス原料は、製造するべきガラス基板の組成に応じて適宜調製される。一例として、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）用基板として用いるガラス基板を製造する場合を挙げると、ガラス基板を構成するガラス組成物を質量％で表示して、
ＳｉＯ２：５０〜７０％、
Ａｌ２Ｏ３：０〜２５％、
Ｂ２Ｏ３：1〜１５％、
ＭｇＯ：０〜１０％、
ＣａＯ：０〜２０％、
ＳｒＯ：０〜２０％、
ＢａＯ：０〜１０％、
ＲＯ：５〜３０％（ただし、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうちガラス基板が含有する全て)、
を含有する無アルカリガラスであることが、好ましい。
なお、本実施形態では無アルカリガラスとしたが、ガラス基板はアルカリ金属を微量含んだアルカリ微量含有ガラスであってもよい。アルカリ金属を含有させる場合、Ｒ’２Ｏの合計が０．１０％以上０．５％以下、好ましくは０．２０％以上０．５％以下(ただし、Ｒ’はＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる少なくとも１種であり、ガラス基板が含有する全てである)含むことが好ましい。勿論、Ｒ’ ２Ｏの合計が０．１０％未満でもよい。
また、本発明のガラス基板の製造方法を適用する場合は、ガラス組成物が、上記各成分
に加えて、質量％で表示して、ＳｎＯ２：０．０１〜１％（好ましくは０．０１〜０．５％）、Ｆｅ２Ｏ３：０〜０．２％（好ましくは０．０１〜０．０８％）を含有し、環境負荷を考慮して、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３及びＰｂＯを実質的に含有しないようにガラス原料を調製しても良い。
【００２５】
熔融槽１０で生成した熔融ガラスは、移送管２０を介して清澄槽３０に送られる。清澄槽３０では、熔融ガラスが所定温度（上記組成のガラスの場合は例えば１５００℃以上）に保たれて、熔融ガラスに含まれる気泡の除去を行う脱泡工程を含む清澄が行われる。
さらに、清澄槽３０で清澄された熔融ガラスは、移送管４０を介して成形装置へと送られる。熔融ガラスは、清澄槽３０から成形装置に送られる際の移送管４０において、成形に適した温度（上記組成のガラスの場合であり、成形方法としてオーバーフローダウンドロー法を用いる場合は、例えば１２００℃程度）となるように冷却される。成形装置では、熔融ガラスがガラス基板へと成形される。
【００２６】
次に、脱泡工程を含む清澄について図２〜図５を用いて説明する。図２は清澄槽３０の基本的な構成を示す概略図であり、内部を透視して示してある。
清澄槽３０は、主に清澄槽本体（以下、本体ともいう）１、及び本体１に接続されたヒータ電極１ａ及び１ｂにより構成されている。本体１は白金あるいは白金ロジウム合金等の白金合金の金属管であり、一般的に円筒状のものが採用されている。本体１の管路を流路として、熔融ガラスＭＧは本体１の内部を流れる。ヒータ電極１ａ及び１ｂは、本体１の外周壁面から本体１に電流を流し、本体１の抵抗によって生じるジュール熱を用いて本体１の外周壁を加熱して熔融ガラスＭＧの温度を所定の温度に上げ、熔融ガラスＭＧに配合させた清澄剤を用いて熔融ガラスＭＧの脱泡を行う。
【００２７】
本体１の内部を流れる熔融ガラスＭＧは、本体１の流路断面全体を流れるのではなく、通常、本体１内部の上方には、熔融ガラスＭＧの脱泡処理により脱泡した泡を放出させるための気相空間ａが存在する。すなわち、本体１の内部には、本体１の内部表面と熔融ガラスＭＧの液面との間に気相空間ａが設けられる。気相空間ａは、清澄槽３０の本体１を流れる熔融ガラスＭＧの液位の調整をすることにより、所定の広さを得たり、一定の広さを保持したりすることができる。たとえば、熔融槽１０に投入するガラス材料の量を増減する等の好適な方法を採択すると良い。
また、本体１上部には、気相空間ａから放出した泡中のガス成分を大気に放出させるための図示しないガス排気口が設けられている。
【００２８】
本実施形態に係るガラス基板の製造方法またはガラス基板の製造装置では、清澄槽３０に、清澄槽本体１のうち気相空間ａに接する部分が熱により変形することを防止するための清澄槽形状保持手段２が設けられている。
他の実施形態に係るガラス基板の製造方法またはガラス基板の製造装置では、清澄槽３０に、清澄槽本体１のうち気相空間ａに接する部分が、薄化により気相空間ａ方向に垂れ下がるのを防止するための清澄槽形状保持手段２が設けられている。
図３〜図５を用いて、さらに清澄槽形状保持手段につき詳細に説明をする。
【００２９】
図３は、清澄槽３０の例を示す概略図であり、清澄槽３０を含む断面図で示してある。図３に示すように、本実施形態の清澄槽３０は、清澄槽形状保持手段２として吊り部材２Ｂを備えている。あるいは、他の実施形態として、清澄槽３０は、清澄槽形状保持手段２として構造物２Ａ及び吊り部材２Ｂを備えている。つまり、本実施形態では清澄槽形状保持手段２は吊り部材２Ｂを意味し、他の実施形態では、清澄槽形状保持手段２は、構造物２Ａ及び吊り部材２Ｂを含んで構成されるものとする。
構造物２Ａは、清澄槽本体１の上部にあって本体１に対する相対位置が固定された構造物である。ここでは、清澄槽本体１の周囲を覆う耐火性保護層（以下、保護層ともいう）２Ａａと、さらに保護層２Ａａを覆い支持する、耐火性支持体（以下、支持体ともいう）２Ａｂとで構成している。
また、吊り部材２Ｂは構造物２Ａを介して本体１の上部を吊り下げる吊り部材である。吊り部材２Ｂは構造物２Ａ（保護層２Ａａ及び支持体２Ａｂ）を貫通し、吊り部材の一端２Ｂａが本体１外表面の上部側に接続され、他端２Ｂｂが構造物２Ａに接続されている。具体的には、他端２Ｂｂは支持体２Ａｂ外表面の上部に沿って水平に折り曲げた状態で接続されている（図３）。
【００３０】
保護層２Ａａは、本体１に対し不均一な力が加わることを防ぎ、確実に支持する役割を担うものであり、例えば、不定形耐火物を用いて形成することができる。不定形耐火物とは、周知の通り、使用に際し所望の形状へと成形できる耐火物を意味し、モルタル及びセメントに代表されるように、典型的には練り土状または粉体状の製品として市販されている。不定形耐火物の材料としては、本体１の周囲を保護できれば特に制限はないが、キャスタブルセメント、特に耐火性及び耐食性に優れたアルミナセメントが適している。
本体１は、たとえば１ｍｍ程度の厚さで形成されることが多いため、本体１の内部を通過する熔融ガラスによる内圧に確実に耐え得るようにするために、保護層２Ａａを配置することが望ましい。また、保護層２Ａａの厚みは２．０ｍｍ以上、特に１０．０ｍｍ以上が好適である。保護層２Ａａは厚すぎても特段の支障はないが、使用する材料の量を減らす観点からは５０ｍｍ以下が適当である。
【００３１】
一方、支持体２Ａｂは、構造体２Ａの最外層に配置され、本体１を支持し保温し、さらには外部から加わる可能性がある物理的な力から本体１を保護する役割を担うものであり、耐火レンガ等の定形耐火物を用いるのが好適である。耐火レンガは、多くの場合複数の耐火レンガ（耐火物により構成されたレンガ個体）を所定形状に積み重ねて構成され、多くの場合はその間にモルタル等の耐火充填材を塗布し固定された、複数のレンガから構成される。
ここでいう耐火物は、慣用の通り高温に耐えうる非金属材料、具体的には１０００℃以上、好ましくは１５００℃以上の耐火度を有する非金属材料を指す。また、耐火物は、周知の通り典型的にはシリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物により、場合によっては耐火性を損なわない限度において上記酸化物に各種成分を配合して構成されるものとする。
【００３２】
吊り部材２Ｂは、たとえば、本体１と同材料である、白金または白金合金で構成する。吊り部材２Ｂの一端２Ｂａは、溶接等の好適な方法で本体１に接続される。また、他端２Ｂｂは、既に述べたように支持体２Ａｂ外表面の上部側に接続される。図３のように、他端２Ｂｂは、支持体２Ａｂ外表面の上部に沿って水平に折り曲げた形状としてもが、他の好適な方法を用いて接続しても良い。
吊り部材２Ｂは、本体１の、気相空間ａに接する部分が熱により変形しないように、又は気相空間ａ方向に垂れ下がらないだけの強度を有するものであれば良い。たとえば、本体１の管の長手方向に一定の間隔で一枚ずつ配置するようにしても良い（図３及び図４）。
ここで、管の長手方向とは、熔融ガラスＭＧが移送管２０から移送管４０に向かって流れる熔融ガラスＭＧの流れ方向をいう。図４に吊り部材２Ｂの形状及び配置の一例を示す。この吊り部材２Ｂの形状は、図４の例のように板状のものが好適であるが、清澄槽３０の形状を保持できれば、これに限定されることはない。図３、図４に示す吊り部材２Ｂは、本体１の外側に突出する部材であり、これらの部材は、部材の先端部分が支持体２Ａｂの層に位置するように延びていることが好ましい。また、吊り部材２Ｂは、本体１の外側と耐火性保護層２Ａａとを緊密に保持するように設けられている。ここで、緊密に保持とは、本体１の外側と耐火性保護層２Ａａとの間に隙間が生じないように保持することをいう。
図４に示す構成では、吊り部材２Ｂは板部材であり、この板部材は支持体２Ａｂに挟まれて、支持体２Ａｂとの間の摩擦力によって、あるいは板部材が支持体２Ａｂにボルトなどで固定されることによって、重力方向の力とは反対の方向に清澄槽本体１を引張る力を発生させ、清澄槽３０の変形を抑制することができる。このように、吊り部材２Ｂの先端部分が支持体２Ａｂの層に位置するように部材は延びているので、吊り部材２Ｂの先端部分の温度は、本体１の温度に比べて低い。このため、吊り部材２Ｂは高温による軟化を阻止することができ、清澄槽３０の形状を効果的に保持することができる。
板部材である吊り部材２Ｂは、少なくとも、本体１の中で温度が最も高い位置に設けられることが好ましい。例えば、吊り部材２Ｂは、本体１の長手方向の複数の位置に設けられる。このとき、吊り部材２Ｂが設けられる複数の位置の１つは、本体１の長手方向のうち温度が最も高くなる位置である。これは、本体１を構成する白金又は白金合金は、温度が高いほど軟化して強度が低下するため、自重に起因した熱変形が生じやすくなるためである。ただし、例えば、ディスプレイ用ガラス基板の製造においては、本体１の温度は殆どの部分で１６００℃以上となるため、場所によって変形量や変形速度は異なるものの、何れの部分でも経時的な変形が生じる。そのため、図４に示すように、板部材である吊り部材２Ｂは、本体１の長手方向に間隔をあけて設けられることが好ましい。
なお、ディスプレイ用ガラス基板のうち、特にＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）ディスプレイ用ガラス基板及び／又は有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板の場合、他のディスプレイ用ガラス用ガラス基板と比較して、ガラスの粘度（高温粘性）が高いので、清澄時の熔融ガラス温度を他のディスプレイ用ガラス基板製造時と比較して高温にする必要がある。そのため、本体１の白金又は白金合金の軟化による強度低下が顕著となり、本体１の変形が生じやすくなる。つまり、ＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）ディスプレイ用ガラス基板の製造及び／又は有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板の製造には、本発明の清澄槽形状保持手段２による清澄槽変形防止の効果が顕著となる。なお、ＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）ディスプレイ用ガラス基板の製造及び／又は有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板としては、歪点が６８０℃以上、より好ましくは歪点が７００℃以上のガラス基板が好適に用いられる。また、歪点が高くなるほど、同じ温度における粘度が高くなる傾向にあるため、歪点の高いガラスほど、脱泡を行うためには清澄槽３０の温度を高くする必要があるので、本発明の清澄槽形状保持手段２による清澄槽変形防止の効果が顕著となる傾向にあるといえる。
上述の吊り部材２Ｂの設けられる間隔は、３００ｍｍ以下１ｍｍ以上とするのが好適である。より好ましくは１５０ｍｍ以下の間隔、さらに好ましくは５０ｍｍ以下の間隔とすることが考えられる。極端に間隔を狭くした場合、熱による変形又は垂れ下がりの防止を確実のものとすることはできても、施工性やコストの問題が浮上するため、管の長さ等を考慮して最適な間隔に設定するものとする。特に、吊り部材２Ｂの法線方向は、本体１の長手方向であることが清澄槽３０の形状を効果的に保持する点で好ましい。また、板部材の厚さは１ｍｍ以上であることが、清澄槽３０の形状を効果的に保持する点で好ましい。一例として、吊り部材２Ｂの厚みは１ｍｍ、幅は１０ｍｍ程度とする。
また、吊り部材２Ｂは、本体１を断面視した場合において、少なくとも気相空間ａに接する円弧部分の中心部を含む領域に接続されることが好ましい。言い換えると、吊り部材２Ｂは、気相空間ａに接する円弧部分のうち、最も温度が高くなる部分を含む領域に接続されることが好ましい。
また、吊り部材２Ｂは、本体１を断面視した場合において、気相空間ａに接する円弧部分の０．５％〜１００％、このましくは、１５％〜１００％、さらに好ましくは、２５％〜１００％、特に好ましくは、３５％〜１００％の領域に接続されることが望ましい。なお、吊り部材２Ｂは、円弧方向に２以上設けられていてもよい。
【００３３】
上記のような清澄槽形状保持手段２を設けたことにより、本実施形態では、清澄槽本体１の熱による変形を低減することができる。これにより、清澄槽本体１のうち気相空間に接する部分の外表面と耐火性保護層との間に空気が流入してしまう隙間の発生を抑制できるので、清澄槽本体１のうち気相空間に接する部分の外表面において白金又は白金合金の揮発が促進されるのを防止できる。さらに、清澄槽本体１のうち気相空間に接する部分の外表面の揮発量を低減できるので、当該部分における薄化を低減することできる。これにより、清澄槽本体１のうち気相空間に接する部分の外表面の電流密度が他の領域よりも高くなることで温度が意図せずに上昇することを抑制できるので、清澄槽本体１の破損及び清澄槽本体１のさらなる揮発量増加という問題も防止することができる。
あるいは、他の実施形態においては、本体１が気相空間ａに接する部分が材料の揮発により薄化したとしても、本体の気相空間に接する部分が気相空間方向に垂れ下がることがない。したがって、本体内壁の気相空間に接する部分において、白金または白金合金の揮発が促進されたり、垂れ下がりが原因で清澄槽本体に亀裂が生じたり、本体の内部を流れる熔融ガラスに本体の内壁が接触して異物が混入する機会を増大させたり、といった問題を生じさせるおそれがなく、より純度の高いガラス基板を得ることができる。
特に、本体１における熔融ガラスの温度を脱泡処理のために１６００℃以上にする場合、本体１は熔融ガラスの温度よりも高く加熱する。このため、本体１に用いられる耐高温性の高い白金あるいは白金合金でさえ揮発及び強度低下が生じる。このため、清澄槽形状保持手段２として、図３あるいは図４に示すような吊り部材２Ｂを用いることにより、清澄槽３０の形状を効果的に保持することができる。
【００３４】
次に、図５を用いて、清澄槽３０が、清澄槽形状保持手段２として補強材２Ｃを備えた例につき説明をする。
ここでは、本体１と同様の材料である、白金または白金合金からなる補強材２Ｃを、複数に分断した本体１の間隙に複数配置して形成している。補強材２Ｃは、清澄槽本体１の断面形状に対応する形状であり、本体１の径と同程度か、厚みをやや厚くしてリング状に形成し、本体１と溶接により接続している（図５の（ａ）及び（ｂ））。
このような補強材２Ｃを一定の間隔で本体１に配置したことにより、補強材２Ｃは本体１の骨組みのように作用して本体１の形状を保持する。
上述の間隔は、吊り部材２Ｂと同様に、３００ｍｍ以下１ｍｍ以上とするのが好適である。より好ましくは１５０ｍｍ以下の間隔とする。また、一例として補強材２Ｃの形状は、リングの幅が１ｍｍ、厚みが１０ｍｍ程度の中空円盤状とする。
補強材２Ｃを用いた場合も、構造物２Ａ及び吊り部材２Ｂを用いた場合と同様に、本体１の気相空間ａに接する部分が気相空間ａの方向に垂れ下がるのを防止することができる。
【００３５】
清澄槽形状保持手段として、上記の構造物２Ａ及び吊り部材２Ｂと、補強材２Ｃとを組み合わせて併用する形で形成しても良い。その場合、清澄槽３０の本体１の気相空間に接する部分が変形すること、あるいは、垂れ下がるのをより効果的に防止することが期待できる。
上記のように組み合わせて形成する際は、吊り部材２Ｂを設ける位置と補強材２Ｃを設ける位置とが重ならないようにし、清澄槽３０の全体にわたりその形状が保持されるように考慮することが好ましい。
【００３６】
また、清澄槽本体１の外表面に溶射膜を形成することで、清澄槽本体１の外表面における揮発を低減することができる。そのため、清澄槽の変形防止及び揮発低減という観点からは、清澄槽形状保持手段２と清澄槽本体１の外表面の溶射とを組み合わせて用いることが好ましい。溶射膜は、少なくとも清澄槽本体１の温度が最も高くなる領域に設けられていることが好ましい。なお、溶射膜は、例えば耐火性酸化物を含んで構成されることが好ましい。耐火性酸化物としては、ジルコニア、ジルコニアとＭｇ及び／又はＹ化合物が挙げられる。溶射方法としては特に限定されないが、プラズマ溶射などを用いることができる。
【００３７】
ところで、ガラス基板は、用いる清澄剤によって清澄作用が効果的に発揮される温度が異なることが知られている。例えば、Ａｓ２Ｏ３（亜ヒ酸）は、気泡を除去する能力に優れており、清澄温度（熔融ガラスの温度）も１５００℃程度の範囲で足りる。しかし、亜ヒ酸は、環境負荷が高いため、既に述べたように近年は環境負荷が高くない清澄剤としてＳｎＯ２（酸化錫）等が用いられるようになってきている。しかし、酸化錫は亜ヒ酸と比較して脱泡工程時に泡を放出する力が弱いため、ガラスの粘性を低くして脱泡効果を上げる必要があり、したがって高い温度で清澄を行う必要がある。例えば、酸化錫を清澄剤として使用した場合、本体１における熔融ガラスの温度は、１６００℃以上であることが好ましく、例えば１６００℃〜１７００℃、好ましくは１６３０℃〜１７１０℃、さらに好ましくは１６３０℃〜１７２０℃近傍まで昇温される。つまり、清澄槽３０の温度を、清澄槽３０を構成する本体１の白金または白金合金の耐熱温度近傍まで上げる必要がある。
特に、ＬＴＰＳディスプレイ用ガラス基板及／又は有機ＥＬディスプレイ用ガラス基板を構成するガラスは粘度が高いため、清澄を十分に行うためには清澄工程における熔融ガラス温度の最高温度を１６４０℃〜１７４０℃とすることが好ましい。
【００３８】
また、清澄槽３０内において、熔融ガラスは清澄剤の酸素の放出反応が促進されるように、泡が浮上しやすい粘度、好ましくは、１２０ｐｏｉｓｅ（ポアズ）から４００ポアズとなるように、清澄槽３０に供給される前に加熱される。たとえば、無アルカリガラスやアルカリ金属酸化物の合量を２質量％以下しか含まないアルカリ微量含有ガラス（高温粘性ガラス）は、１０２．５ポアズとなる温度が１３００℃以上、好ましくは１４００℃以上、さらに好ましくは１５００℃以上であるので、清澄槽本体１の温度は１７００℃以上、好ましくは１７１０℃以上、さらに好ましくは１７２０℃近傍まで昇温される。
つまり、清澄槽３０の温度を、清澄槽３０を構成する本体１の白金または白金合金の耐熱温度近傍まで上げる必要がある。
【００３９】
したがって本発明は、酸化錫を清澄剤として使用するガラス基板の製造に特に適している。また、本発明は、高温粘性の高いガラス材料を用いてガラス基板を製造する場合に特に適している。具体的には、熔融ガラスが１０２．５ポアズとなる温度（熔融温度）が１３００℃以上であるガラス材料で構成する場合に特に適している。上記の熔融温度は１４００℃以上、さらに１５００℃以上の熔融温度を要するガラス材料で構成する場合により好適である。
【００４０】
本発明のガラス基板の製造方法の実施に際し、実施の形態の製造方法に限定されるものではないことは明らかである。たとえば、実施の形態で例示したガラス原料以外のガラス原料についても、従来から用いられてきた汎用の原料を使用すれば本発明のガラス基板の製造方法を適用することができる。
また、清澄槽保持手段に関しては、たとえば構造物は実施の形態の構造物２Ａの形状によらず、清澄槽本体１の上部にあって、本体１に対する相対位置が固定された構造物であれば他の形状のものであってもよい。また、吊り部材２Ｂや補強材２Ｃの形状についても、実施の形態の形状に限らず、他の好適な形状としても良い。また、保護層２Ａａと支持体２Ａｂとの、少なくとも何れかを備えていればよい。さらに、吊り部材２Ｂや補強材２Ｃを配置する間隔についても、用いる清澄槽の大きさや形状により、好適な配置間隔を設定することができる。
なお、本明細書において、「白金族金属」は、白金族元素からなる金族を意味し、単一の白金族元素からなる金属のみならず白金族元素の合金を含む用語として使用する。つまり、「白金族金属」は、白金及び白金合金を含む。ここで、白金族元素とは、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の６元素を指す。白金族金属は高価ではあるが、融点が高く、熔融ガラスに対する耐食性にも優れている。
また、清澄槽は、図示したように円筒形であることが好ましいが、熔融ガラスＭＧをその内部に収容する空間が確保されていればその形状に制限はなく、例えばその外形が直方
体などであってもよい。
本発明は、オーバーフロー・ダウンロード法でガラスを成形するガラス基板の製造に適する。オーバーフロー・ダウンロード法は、熔融ガラスを楔状成形体の両側面に沿って流下させて、前述の楔状成形体の下端部で合流させることにより板状ガラスに成形し、成形された板状ガラスを徐冷し、切断する。オーバーフロー・ダウンロード法は、熔解したガラスを何物にも触れることなく垂直方向に引き伸ばして冷却することで、滑らかな表面を実現することができる。その後、切断された板状ガラスは、さらに、顧客の仕様に合わせて所定にサイズに切断され、端面研磨、洗浄などが行われ、出荷される。
本発明は、例えば、厚さが０．５〜０．７ｍｍで、サイズが３００×４００ｍｍ〜２８５０×３０５０ｍｍのＦＰＤ用ガラス基板の製造に適する。
なお、液晶表示装置用ガラス基板等は、その表面に半導体素子が形成されるため、アルカリ金属成分を全く含有しないか、または含まれていても半導体素子に影響を及ぼさない程度の微量であることが好ましい。また、液晶表示装置用ガラス基板等は、ガラス基板中に泡が存在すると表示欠陥の原因となるため、泡を極力低減することが好ましい。これらにことから、液晶表示装置用ガラス基板等では、上述したように、ガラス組成、熔融ガラスの温度、清澄剤等が選択されるので、本発明は、液晶表示装置用ガラス基板等の製造に適する。
その他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々好適な他の形態への変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  本体（清澄槽本体）
２  清澄槽形状保持手段
２Ａ  構造物
２Ａａ  保護層（耐火性保護層）
２Ａｂ  支持体（耐火性支持体）
２Ｂ  吊り部材
２Ｂａ  一端
２Ｂｂ  他端
２Ｃ  補強材（清澄槽形状保持手段）
１０  熔融槽
２０、４０  移送管
３０  清澄槽
１００  ガラス基板製造装置
ＭＧ  熔融ガラス
ａ  気相空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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