(57)【要約】  ガラスシートの製造方法および装置が提供されている。この装置は、耐火物体内に形成された桶にガラスを供給する注入口を備えている。桶の最低点は注入端とは反対側の端部に位置する。
2008501609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入端および圧縮端を備えた耐火物体と、
該耐火物体に溶融ガラスを供給するための注入口と、
前記耐火物体内に形成され、最低点が前記注入端の反対側に位置する桶と、
前記注入端から下方に傾斜した一対の側壁と、を備え、
該側壁は、前記耐火物体の注入端と圧縮端との間に延びて前記桶を両側から囲い、かつ頂面を備え、
前記桶および側壁は、前記注入口からのガラスが前記桶を満たし、かつ前記注入端と前記圧縮端との間の前記側壁の頂面をオーバーフローして、ほぼ一様な厚さを有するガラスシートを形成するように配置されていることを特徴とするガラスシートの形成装置。
【請求項２】
前記桶は、一つの生産サイクルの終了時においてガラスが殆ど存在しない状態に空にされ得るように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記桶が空にされた後、該桶の底に残留するガラスフィルムの厚さが約１．２７ｍｍ（二分の一インチ）未満であることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記桶が空にされた後、該桶の底に残留するガラスフィルムの厚さが約０．６３５ｍｍ（四分の一インチ）未満であることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記桶が空にされた後、該桶の底に残留するガラスフィルムの厚さが約０．３１８ｍｍ（八分の一インチ）未満であることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項６】
前記ガラスが硼アルミノ珪酸ガラスであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記ガラスシートが高歪点を有し、フラットパネルディスプレーに用いられることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記桶の深さが、下記の関係式
Ｈ＝Ｔａｎ（Φ＋ε）＊Ｌ
ここで、
Φ＝形成装置の壁の角度
ε＝形成装置の最大調整角度すなわち傾け角度
Ｌ＝ガラスがオーバーフローする壁部分の長さ
によって提供されるＨ以下であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
注入端および圧縮端を備えた本体と、
該本体に粘弾性材料を供給するための注入口と、
前記本体内に形成され、最低点が前記注入端の反対側に位置する桶と、
前記注入端から下方に傾斜した一対の側壁とを備え、
該側壁は、前記本体の注入端と圧縮端との間に延びて前記桶を両側から囲い、かつ頂面を備え、
前記桶および側壁は、前記注入口からの粘弾性材料が前記桶を満たし、かつ前記注入端と圧縮端との間の前記側壁の頂面をオーバーフローして、ほぼ一様な厚さを有するシートを形成するように配置されていることを特徴とする、粘弾性材料から精密なシートを形成する装置。
【請求項１０】
前記桶の深さが下記の関係式
Ｈ＝Ｔａｎ（Φ＋ε）＊Ｌ
ここで、
Φ＝形成装置の壁の角度
ε＝形成装置の最大調整角度すなわち傾け角度
Ｌ＝粘弾性材料がオーバーフローする壁部分の長さ
によって提供されるＨ以下であることを特徴とする請求項９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２００４年６月２日付けで出願された米国特許出願第１０／８５９,３６６号の優先権を主張した出願であり、該米国特許出願の内容は引例として本明細書に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、フュージョン・プロセスによるガラスシートの製造に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレー（ＬＣＤ）は、平坦なガラス基板またはシートを備えたフラットパネルディスプレー装置である。フュージョン・プロセスは、他の方法によって生産されるガラスシートと比較して、平坦性と平滑性に優れたガラスシートが生成されるので、ＬＣＤに用いられるガラスシートを生産するのに用いられる好ましい方法である。フュージョン・プロセスは、それらの内容が引例として本明細書に組み入れられる特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００４】
図１は、ダウンドロー（下方牽引）装置として当業界に知られている従来のフュージョン装置１０の概略図を示す。この装置１０は、「アイソパイプ」としても当業界に知られている耐火物体１６内に形成された桶１４に対し溶融ガラスを供給する注入口１２を備えている。耐火物体１６は、注入端１３と、この注入端とは反対側の圧縮端１５とを備えている。安定状態での稼動が達成されるように十分なガラスが桶１４に流入した後、溶融ガラスが桶１４の両側壁１８の上端をオーバーフローして、耐火物体１６の外表面に沿って下方かつ内方へ流動する２枚のガラスシートを形成する。これら２枚のガラスシートは一般に根元１９と呼ばれる耐火物体１６の底端で合流し、そこで融合して１枚のシート２０になる。この１枚のシート２０は、次に牽引装置（矢印２２によって概略的に示されている）に供給され、この牽引装置は、シートが根元１９から離れて牽引されるときの速度によってシートの厚さをコントロールする。牽引装置は、上記１枚のシートが牽引装置に接触する前に冷却されて硬くなるほど、耐火物体１６の底端から下流側に配置されている。
【特許文献１】米国特許第３,３３８,６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３,６８２,６０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のシステムにおいては、桶１４の勾配は、装置１０の注入端の近傍で桶が最も深くなるようになっていた。従来のシステムの一つの欠点は、生産稼動後、桶１４が空にされるときに、大量のガラスが桶１４の注入口１２近傍の深部に溜まっていることである。通常は、耐火物体１６を傾けることによって桶１４が空にされていたが、図１の構成では、余ったガラスのすべてを桶から排出することは不可能であった。ガラス組成物のうちの密度のより高い成分が桶の深部に溜まり勝ちであり、これらの密度のより高い成分が、装置から牽引されるシート内での筋や異物のような欠陥の原因となり得る。これに加えて、工程の非稼動時に、桶１４の注入口１２近傍の深部に溜まっているガラスが、揮発により組成が変わり、これにより、溶融ガラスの液相線挙動が変化してしまう。工程の再稼動時に、この領域から欠陥の源を取り除くには、以後の炉の稼動中における長い洗浄サイクルが必要とされていた。これらの問題を軽減する桶の構造を提供することが要望されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、注入端および圧縮端を備えた耐火物体と、この耐火物体に溶融ガラスを供給するための注入口とを備えたガラスシートの形成装置に関するものである。上記耐火物体は桶を備え、この桶内の最低点は前記注入端の反対側に位置する。一対の側壁が上記桶を両側から囲い、かつ上記注入端から下方に傾斜しており、これら側壁は、上記耐火物体の注入端と圧縮端との間に延びている。上記側壁は頂面を備え、上記桶および側壁は、上記注入口からのガラスが上記桶を満たし、かつ上記注入端と圧縮端との間の側壁の頂面をオーバーフローして、ほぼ一様な厚さを有するガラスシートを形成するように配置されている。好ましい実施の形態においては、工程の停止時またはガラス組成の変更時において、ガラスが殆ど存在しない状態に桶を空にすることができる。
【０００７】
本発明の効果は、下記の詳細な説明から明らかになるであろう。上述の概要説明および下記の詳細な説明は例示であって、特許請求の範囲に記載された本発明のさらなる説明を意図するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のいくつかの実施の形態の説明に先立って、本発明は、下記の記載に詳細に説明されている構成または工程に限定されるものではないことを理解すべきである。本発明は、他の実施の形態も、種々の方法による実施も可能である。
【０００９】
本発明は、フュージョン・プロセス、すなわち、オーバーフロー・ダウンドロー式ガラスシート製造法に用いられる装置に関するものである。図２は、本発明の一つの実施の形態によるフュージョン・ダウンドロー装置５０の概略図である。この装置は、注入端５２と圧縮端５４とを備えている。この装置は、内部に形成した桶５８を備えた耐火物体すなわちアイソパイプ５６を有する。注入口６０は、溶融ガラスを桶５８に供給することができるように上記耐火物体に連通している。図３は図２の３−３線に沿った断面図である。本発明によれば、桶５８内の最低点は注入端の反対側の端部にある。桶５８は、装置の注入端５２から下方へ傾斜した両側壁６２，６４によって囲われている。
【００１０】
フュージョン工程すなわちオーバーフロー・ダウンドロー工程中の装置の稼動時には、溶融ガラス６６が桶５８に流入し、次いでオーバーフローして耐火物体すなわちアイソパイプ５６の両側を流れ下り、底端または根元６８（ここでアイソパイプが終端し、ガラスの両オーバーフロー部分が合体する）として知られている箇所で融合し、冷えるまで下方に牽引される。オーバーフロー・ダウンドロー式ガラスシート製造法のさらなる詳細は、例えばそれらの内容が引例として本明細書に組み入れられる特許文献１および特許文献２に記載されている。フュージョン・プロセスの一つの利点は、ガラスシートがガラスの表面をいかなる耐火物の表面にも接触することなくガラスシートを形成可能なことである。これによって平滑で汚染されていない表面が提供される。
【００１１】
特許文献１には、注入端から圧縮端に向かって桶が上方へ傾斜しているオーバーフロー・ダウンドロー式ガラスシート製造装置が記載されている。特許文献１にはまた、桶の深さと、桶を通過するガラスの体積と、流体ならびに桶を囲って装置の注入端から圧縮端まで延びる壁すなわち堰の物理的特性との間の数学的関係が提案されている。
【００１２】
変数αは、桶の有効長と有効幅との比に関連する。特許文献１には、αの値に関する好ましい定義は提供されていない。図４を参照すると、そして本発明の一つの態様によると、ガラスの欠陥を軽減する桶の深さ（Ｈ）と幅（Ｗ）との間の関係が提供される。本発明の一つの実施の形態によれば、耐火物体の圧縮端において桶が最も低くなるように構成されており、これにより、装置の停止時に、耐火物体内のガラスの殆ど全てを排出することが可能になる。ここで用いられている、ガラスの殆ど全てを桶から排出するということは、桶が空になった後に桶に残留するガラスの厚さが約１．２７ｍｍ（二分の一インチ）未満、好ましくは約０．６３５ｍｍ（四分の一インチ）以下、最も好ましくは約０．３１８ｍｍ（八分の一インチ）以下であることを意味する。従来のシステムにおいては、桶が空になった後、かなりの量のガラスが、特にガラス組成のうちの高密度成分が桶内に残留し、これが装置内で作成される次のガラスバッチを汚染して、筋または異物のようなガラス欠陥を誘起する。
【００１３】
図５を参照した本発明によれば、形成装置の桶の注入端の深さは下記の式によって与えられる。すなわち、
Ｈ＝Ｔａｎ（Φ＋ε）＊Ｌ
ここで、
Φ＝形成装置の壁の角度
ε＝形成装置の最大調整角度すなわち傾斜角度
Ｌ＝ガラスがオーバーフローする壁部分の長さ
桶の長さはガラスの物理的特性と形成装置の動作条件とに左右され、経験的に、または流体動力学計算法または他の計算法を用いて見出すことができる。
【００１４】
本発明の桶構造によれば、従来のシステムにおける桶の深さと比較して桶の深さを浅くすることができる。フュージョン・ダウンドロー工程において安定状態の動作を維持する一つの主要な課題は、桶の形状を調整することである。桶の形状は、工程中の材料のクリープによって変化し、桶を形成する耐火物体に構造的垂れ下がりを引き起こす。桶の壁は、桶内の溶融ガラスの静力学的圧力により互いに広がる可能性がある。桶の壁が部分的に僅かに広がっても、欠陥を生じる可能性があり、フュージョン・ダウンドロー製造工程における不良ガラスとなり得る。桶の壁の広がりによって、ガラスを注入端と圧縮端との間の桶の中央部分に優先的に流す結果となり、ガラスシートの安定性の維持と厚さのコントロールが困難になる。桶の壁の広がりは壁の高さと厚さに関連する。本発明によって提供される背のより低い壁は、静力学的圧力の作用を軽減し、寸法的安定性および工程安定性を改善し、フュージョン装置の寿命を長引かす。壁の厚さを増すことによっても寸法的安定性が改善され、より高い壁を用いることが可能になるが、このやり方は、作成の困難な大きな耐火物ブロックを必要とするので一般的に望ましくない。
【００１５】
上述した装置は、ポリマーおよび珪酸ガラス組成物に限定されない粘弾性材料シートの製造に用いることができる。好ましいガラスはアルミノ珪酸塩ガラスまたは硼アルミノ珪酸塩ガラスである。本発明は、例えばフラットパネルディスプレーのためのガラス基板のような高融点ガラスまたは高歪点ガラスの製造に用いられるのに特に有用である。本発明は、特に約１５００℃を超える融点（ここでは２０パスカル秒（２００ポアズ）に相当する粘度における温度と定義される）を有する硼アルミノ珪酸塩ガラスおよびアルミノ珪酸塩ガラス、ならびに高歪点、すなわち６３０℃を超える、より好ましくは６４０℃を超える歪点を有するガラスの製造に有用である。本発明は、６０％を超えるシリカを含有するガラスシートの形成に特に有用である。このようなガラスは、コーニング社により、商標名 EAGLE 2000 （商標）で販売されている。しかしながら本発明は、いずれかの特定形式のガラスの製造に限定されるものではない。このようなガラスは、多くの技術、特にフラットパネルディスプレーのための高歪点ガラスシートの作成に利用される。本発明の方法は、他の高歪点（すなわち、約６３０℃を超える）珪酸ガラス、特にアルミノ珪酸塩ガラスおよび硼アルミノ珪酸塩ガラスを作成することが可能である。
【００１６】
別の実施の形態においては、ポリマーのような他の粘弾性材料からシートを作成するのに用いることができる。これらの実施の形態によれば、この装置は、注入端および圧縮端を備えた本体を有し、この本体は耐火物でなくてもよい。この装置の他の要素は、上述したガラス形成装置と同様であり、粘弾性材料を本体に供給する注入口と、本体内に形成されて最も低い点が注入口の反対側にある桶とを備えている。さらにこの装置は、注入端から下方へ傾斜した一対の側壁を備え、これらの側壁は本体の注入端から圧縮端まで延び、二方向から桶を囲い、かつ頂面を備えている。この実施の形態によれば、上記桶および側壁は、注入口からの粘弾性材料が桶を満たし、かつ注入端と圧縮端との間の側壁の頂面をオーバーフローして、ほぼ一様な厚さを有するシートを形成するように配置されている。
【００１７】
本発明の精神または範疇から離れることなく本発明に対する種々の修正および変更が可能なことは当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内でなされた修正および変更をも包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】フラットガラスシートの作成に用いられる従来の桶および耐火物体の代表的な構造を示す概略図
【図２】本発明の一つの実施の形態による桶および耐火物体の代表的な構造を示す概略図
【図３】図２の３−３線に沿った断面図
【図４】図１に示された装置の拡大断面図
【図５】本発明の説明に供する図
【符号の説明】
【００１９】
１０，５０    フュージョン・ダウンドロー装置
１２，６０    注入口
１３，５２    注入端
１４，５８    桶
１５，５４    圧縮端
１６，５６    耐火物体（アイソパイプ）
１８，６２，６４    側壁
【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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【国際調査報告】
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2008501609.tif 000009
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