JP2009518275A5

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Publication number: JP2009518275A5
Application number: JP2008544380A
Authority: JP
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2026-12-01

Description

フュージョン・ドロー法を用いる場合には、ガラスがアイソパイプを離れる位置におけるガラスの粘度の値を約１０,０００パスカル秒（１００,０００ポアズ）以上、より一般的には１３,０００パスカル秒（約１３０,０００ポアズ）以上に保つ必要があることが知られ、かつ現在実施されている。もしガラスの粘度が、１０,０００パスカル秒（１００,０００ポアズ）よりも低い場合には、例えばガラスシートの平坦性を維持しかつガラスシートの幅に亘って厚さをコントロールすることに関して品質が低下し、このようにして生成されたガラスシートは、もはやディスプレーの用途に適さなくなる。

フュージョン・ドロー法は、極めて高品質のガラスシートを生産することができる。しかしながら、その制約の一つは、成形用表面１８，２０上における、特にガラスが成形用楔状体（すなわち尖端または根元）を離れる点におけるガラスの粘度が十分に高い粘度を保っているときにのみ、高品質のガラスシートが得られるということである。溶融されたガラスが成形用楔状体の堰をオーバーフローするときには、ディスプレー製造分野において用いられるガラスに関しては、約５,０００パスカル秒（５０,０００ポアズ）台の比較的高温・低粘度のガラスである。ガラスは成形用表面１８，２０を流下するにつれて冷えかつ粘度が増大し、収斂する成形用表面の尖端に至るまでには、商業的に採算の取れるガラスシートが所定の牽引速度およびガラスの厚さをもって、かつ適当なガラス組成を想定して、牽引されることが可能な程度にガラスの粘度が十分に高くなる。現在のガラス組成および処理パラメータをもって品質の高いガラスを生産するには、尖端における粘度が約１０,０００パスカル秒（１００,０００ポアズ）以上であることが必要であると現在では考えられている。

従来のフュージョン・ダウンドロー法においては、成形用表面上を流れるガラスは、温度が比較的一様で、楔状体とガラスとの界面から、ガラスの厚さＴを通してガラスと空気の界面まで約１０℃未満しか変化していないことが分かった。この温度変化は、或る場合には約５℃未満かも知れない。すなわち、図２における成形用表面近傍の溶融されたガラス層３８は、ガラス層３８の温度ｔ_１がガラス層４０の温度ｔ_２とほぼ同じになるように、溶融されたガラス層４０が熱を失うのとほぼ等しい割合で熱を失う（簡単にするために、図２における溶融されたガラスの流れ２４は、異なる温度ｔ_１およびｔ_２を有する二つの層で表されている。実際には、成形用表面上のガラス流および温度差Δｔは、成形用楔状体からガラスの外表面まで連続的に変化する。そうは言っても、個々の二つの層として説明する方が好都合である）。さらに、ガラス層３８の一部分が成形用表面に直接的に接触している滞留時間が数日台になるとしても、成形用表面とは反対側の面（すなわち、ガラスと空気の界面）のガラス層４０の滞留時間は一般に１時間未満である。楔状体とガラスの界面における滞留時間が長いと、もしガラスの温度が液相線温度よりも低下した場合には失透が生じる可能性がある。このことは、液相線温度において低い粘度を有するガラスの場合に特に厄介なことになる。すなわち、成形用楔状体の表面における滞留時間が長いことは、ガラスが成形用表面を流下するにつれてガラスの温度が液相線温度よりも低下することと結び付いて、ガラス中において核化および結晶成長が生じる可能性がある。しかしながら、成形用楔状体を、特に尖端付近の成形用表面の下部に沿って加熱することにより、液相線温度が高いガラスを使用することが容易になる。このようにして、根元すなわち尖端におけるガラスの平均粘度を、ガラス流のより低温の外側層に起因する現在のフュージョンドロー法に関して現在許容されている粘度の低限界、例えば約１０,０００パスカル秒（１００,０００ポアズ）に略等しいかそれを超える粘度に保ちながら、成形用楔状体の根元近傍に接触する滞留時間が長いガラスの温度が、ガラスの液相線温度よりも高い温度に保たれることが可能になる。図２は、成形用楔状体の一部、そしてフュージョン・ダウンドロー法の一部のみを示しているが、成形用楔状体がほぼ対称的な状態に保たれることが望ましい。

成形用楔状体の加熱は、二つのガラス流が合流する部位の近傍の成形用楔状体内または成形用楔状体上に、単数または複数の加熱要素を設けることにより達成される。成形用楔状体の加熱は、滞留時間の長いガラスを液相線温度よりも高く保ち、結晶化を阻止するように作用する。楔状体の加熱が行なわれているのと同じ楔状体の領域において、ガラスと空気の界面近傍のガラスを外から冷却すると、尖端におけるガラスの平均粘度が十分に高くなって、所定のガラス牽引速度およびガラスの厚さと整合性が取れた正しいガラスの牽引が可能になる。したがって、成形用表面上を流れる溶融されたガラスの厚みを通して、大きな温度差Δｔ（＝ｔ_１−ｔ_２）が発生する。Δｔは少なくとも２０℃よりも大きいことが好ましく、約３０℃よりも大きいことが好ましく、少なくとも約４０℃が好ましく、少なくとも５０℃が好ましい。

本発明による一つの実施の形態においては、成形用楔状体１０の尖端２２の近傍内に、導電性部材４２が組み込まれ、この導電性部材に電流が流される。導電性部材４２に流される電流は成形用楔状体を加熱する熱を発生し、これにより、成形用楔状体に接触するガラスを加熱する。図３に示されているように、導電性部材の実質的に全体が成形用楔状体１０の内部に埋め込まれ、したがって、都合が良いことにはガラスには接触しない。ここで、「実質的に全体」とは、導電性部材と電源との間には明らかに電気的接続手段が必要であることを意味する。電気ケーブルのような、導電性部材と電源との間の接続手段は、成形用楔状体の外側に、より容易に取り付けることができる。しかしながら、成形用楔状体の外側に出ている導電性部材（例えば加熱部材）の小さい部分は、例えあったとしても、ガラスの加熱への寄与は無視できる程度のものである。導電性部材４２はガラスに接触しないので、導電性部材は、ガラスと化学的に相性が良いことは必要としない。したがって、加熱部材４２は、例えばコイル、バー、ワイヤその他の、電源（不図示）と電気的に接続するのに適した形状を有し、かつ成形用楔状体の尖端領域を必要な温度に加熱することができるものであればよい。導電性部材４２は、少なくとも成形用楔状体の物理的一体性に影響を与えるので、複数本の細いワイヤが好ましい。

別の実施の形態においては、成形用楔状体１０が、耐熱性金属が好ましい適当な導電性耐熱材料からなるクラッディングの形式の導電性部材を含む。適当な導電性耐熱材料は、ガラスに対して化学的に相性は良いものであり、したがって、ガラスに曝された場合に分解または浸出する傾向が無く、かつ成形用楔状体から受ける高温に耐える。適当な耐熱材料は、白金、ロジウム、白金・ロジウム合金等のような白金族金属に属するものが好ましい。図４は、尖端２２およびこの尖端２２の近傍の収斂する成形用表面２０の一部分を覆う導電性クラッディング部材４４を有する成形用楔状体１０の一部分を示す。クラッディング部材４４自体は尖端４８において収斂する二つの成形用表面４６を備えている。堰１６を乗り越えかつ成形用表面１８，２０を流下するガラスはクラッディング表面４６に遭遇しかつこれら表面４６上を流れ、次いで尖端４８において収斂しかつ合流して、帯状ガラス３２を形成する。図４は、クラッディング部材の内面上に形成されて、収斂する成形用表面２０のそれぞれに形成された対応する溝に嵌合する突起５０を用いることによるクラッディング部材４４の固定方法の一つを示す。勿論、成形用楔状体１０に対するクラッディング部材４４の他の当業者周知の固定方法を用いてもよい。例えば、もしクラッディング部材が十分に堅ければ、成形用楔状体の両端のみにおいてクラッディング部材が支持されていてもよい。しかしながら、クラッディング部材の表面には、ギャップ、突起その他の、クラッディング部材の表面上を流れるガラスを分裂させるおそれのあるものが無いことが望ましい。次にクラッディング部材４４は通電によって加熱される。

上述のように、クラッデイング、埋め込まれたヒータ、キャップ、竜骨またはその他の成形用楔状体１０を構成する導電性加熱部材の種々の実施の形態が、好ましくは成形用楔状体の尖端またはその近傍において、ガラスの厚さを通して温度降下を生じさせるのに用いることができる。実施の形態によっては、所望の温度降下を生じさせるために、ガラスの表面を冷却することが必要になる。

Claims

ガラスシートの形成方法であって、
１０,０００パスカル秒（１００,０００ポアズ）未満の液相線粘度を有する溶融ガラスを、導電性部材を内部に備えかつ尖端において収斂する成形用表面を備えた成形用楔状体の表面上に流す工程、
前記導電性部材に電流を流すことにより、前記成形用楔状体の尖端近傍を加熱する工程、
前記溶融ガラスの表面を前記尖端の上方で冷却する工程、
を含み、
前記電流を流す間、前記導電性部材は前記溶融ガラスに接触せず、
該加熱および冷却が、前記溶融ガラスの厚みを通して２０℃を超える温度差を生じさせる効力があることを特徴とする、ガラスシートの形成方法。
前記溶融ガラスの歪み点が少なくとも６６５℃であることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記温度差が４０℃を超えることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
前記冷却は、冷却液を冷却部材を通して流すことにより行い、前記溶融ガラスと前記冷却部材の間に拡散部材が配されることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
ガラスシートの形成装置であって、
電流を流すことにより成形用楔状体の表面を流れる溶融ガラスを加熱する導電性部材を内部に有する成形用楔状体と、
前記成形用楔状体の長さ方向に沿って延在し、加熱された溶融ガラスの近傍の溶融ガラスの表面を冷却するように構成された冷却部材と、
前記冷却部材と前記溶融ガラスの表面との間に配された拡散部材と、
を備え、
前記導電性部材は、前記溶融ガラスが接触しないように配置されることを特徴とする、ガラスシートの形成装置。