JP2009531269A - ガラスシートにおける歪みの最少化方法 - Google Patents

Abstract

ガラスシート製造工程において歪みを最少化する方法であって、１枚の親のガラスシートにおける応力がそのガラスシートの各縁部に沿って測定される。次に、親のガラスシートが所定のサイズに裁断されるときに示すと思われる、親のガラスシートの複数枚のサブシートの面内歪みを予測するための歪み予測値を作成するために、応力データが用いられる。上記面内歪みは、ガラス製造業者によって確立された、または相手先商標による製造業者（ＯＥＭ）に与えられた規準に基づいて予測される。

Description

本発明は一般的にガラス基板に関し、特にパッシブまたはアクティブディスプレーの製造工程に用いるガラス基板に関するものである。

液晶ディスプレー（ＬＣＤ）は外部光源を用いる非発光型ディスプレーである。ＬＣＤは、外部光源から放射された入射偏光光線を変調するように構成された装置である。ＬＣＤ内部のＬＣ材料は、入射する偏光された光を光学的に回転させることにより光を変調する。回転の度合いは、ＬＣ材料内部の個々のＬＣ分子の機械的配向に対応する。ＬＣ分子の機械的配向は、外部電場の印加によって容易に制御される。この現象は、典型的な捩じれネマチック（ＴＮ）液晶セルを考えることによって容易に理解される。

典型的なＴＮ液晶セルは、２枚の基板と、これらの基板間に配置された液晶材料層とを備えている。互いに９０°に配向された偏光フィルムが基板の外表面上に配置されている。入射する偏光された光が偏光フィルムを通過すると、第１の方向（例えば水平または垂直）に線形に偏光されることになる。電場が印加されない状態では、ＬＣ分子が９０°スパイラルを形成する。線形に偏光された入射光が液晶セルを横切ると、液晶材料によって第２の方向（例えば垂直または水平）に偏光される。光の偏光は、第２のフィルムの偏光と一致するように上記スパイラルによって回転せしめられたので、第２の偏光されたフィルムは光の通過を許容する。液晶層に電場が印加されると、ＬＣ分子の整列状態が乱され、偏光された入射光は回転されない。したがって、第２の偏光されたフィルムによって光が遮断される。上述の液晶セルは光弁して機能する。この光弁は電場の印加によって制御される。印加される電場の性質によって、ＬＣセルが可変光減衰器として作動されることも、通常の当業者であれば理解するであろう。

アクティブ・マトリクスＬＣＤ（ＡＭＬＣＤ）は、一般にマトリクスになった数μｍの上述したＬＣセルを備えている。ＡＭＬＣＤの構造について再び言及すると、基板の一方はカラーフィルタプレートを備え、対向する基板はアクティブプレートとして知られている。このアクティブプレートは、各セルまたはサブピクセルのための電場の印加を制御するアクティブ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えている。薄膜トランジスタは、スパッタリング、ＣＶＤ、フォトリソグラフィおよびエッチングなどの一般的な半導体製造形式の工程を用いて製造される。カラーフィルタプレートは、対向するアクティブプレートのサブピクセル電極領域と理想的に精密に対応して配置された一連の赤、青および緑の有機色素を備えている。したがって、カラープレート上の各サブピクセルは個々に制御可能でなければならないので、各サブピクセルは、トランジスタで制御されるアクティブプレート上に配置された、トランジスタで制御される電極と位置が合っていなければならない。各サブピクセルを扱いかつ制御する一つの方法は、各サブピクセルに１個の薄膜トランジスタを配置することによる。

上述した基板ガラスの特性は極めて重要である。ＡＭＬＣＤ装置の製造に用いられるガラス基板の物理的寸法は厳しく管理されなければならない。特許文献１および２に記載されたフュージョン法は、ラッピング、研削および研磨のような、費用を要する基板形成後の仕上げ作業を必要とせずに基板ガラスの出荷を可能とする数少ない方法の一つである。さらに、上記アクティブプレートは、半導体製造形式の工程を用いて製造されるので、上記基板は熱的にも化学的にも安定でなければならない。熱圧縮または熱収縮としても知られている熱的安定性は、製造工程の関数である、特定のガラス組成の固有の粘度特性（その歪み点によって表される）およびガラスシートの熱履歴の双方に左右される。化学的安定性とは、ＴＦＴ製造工程において用いられる種々のエッチング溶液に対する耐性を意味する。
米国特許第３,３３８,６９６号明細書 米国特許第３,６８２,６０９号明細書

より大型のディスプレーに関する需要がある。この需要および規模の経済に由来する利点が、ＡＭＬＣＤ製造をより大型の基板に向わせている。ディスプレーを形成するのに用いられる、組み付けられる場合に、２枚の基板のそれぞれの側の成分またはサブシートが組付け時に正確に位置が合っていなければならない。僅か２％だけピクセルの位置がずれると、肉眼で検知可能であり、したがって不合格になる。

残念ながら、親のガラスシートの製造時にはガラスシート中に封じ込められた応力が、親のガラスシートが裁断された後のサブシートの歪みとなり得る。この歪みは、シートが大型になるに従って拡大される。しかしながら、このよう将来の歪みは、ガラス製造業者によって製造されるときには、親のガラスシートにおいては容易に識別されない。

必要とされるのは、親のガラスシートにおける応力を、親のシートが裁断されるときに個々のサブシートに現れる可能性のある歪みと同一視する方法である。

本発明の実施の形態は、ガラスシートの歪みを低減する方法である。

添付図面を参照しながら説明される、何等の限定をも意味しない下記の実施例の説明により、本発明はより容易に理解され、かつ本発明のその他の目的、特徴、詳細内容および利点が明らかになるであろう。この記載内容に含まれるこのような付加的のシステム、方法の特徴および利点のすべても本発明の範囲内に含まれ、かつ添付の請求項によって保護されるべきものであることを意図するものである。

本発明の一つの実施の形態においては、ガラスシートにおける歪みを低減する方法であって、ガラスシート製造工程において１枚のガラスシートを形成し、このガラスシートに関する複数の応力データを取得し、これら応力データから上記ガラスシートに関して予測される歪みを決定し、この予測される歪みに応答して上記ガラスシート製造工程を修正する各工程を含む方法が説明される。

本発明の別の実施の形態においては、ガラスシートにおける歪みを低減する方法であって、ガラスシート製造工程において、複数の縁部を備えた１枚のガラスシートを形成し、このガラスシートに関する複数の応力データを取得し、上記ガラスシートを複数枚のサブシートに裁断し、各サブシートに関する代表的な歪みを決定し、上記各サブシートに関する代表的な歪みから、上記複数枚のサブシートを代表する歪みを決定し、上記応力データと上記複数枚のサブシートを代表する歪みとの相関関係を算定し、この相関関係を用いて、上記ガラスシート製造工程から形成される後続のガラスシートにおける歪みを予測し、この予測された歪みに応答して上記ガラスシート製造工程を修正する各工程を含む方法が説明される。

本発明のさらに別の実施の形態においては、ガラスシートにおける歪みを低減する方法であって、ガラスシート製造工程においてほぼ平坦でかつ複数の縁部を備えた１枚のガラスシートを形成し、上記複数の縁部のそれぞれに沿った応力を測定し、上記ガラスシートを複数枚のサブシートに裁断し、各サブシートに関する歪みの最大値を測定し、これら測定された歪みの最大値から最も大きい歪みの最大値を選択し、上記測定された縁部の応力データと上記最も大きい歪みの最大値との相関関係を算定し、この相関関係を用いて上記ガラスシート製造工程を修正する各工程を含む方法が説明される。

本発明のなおも別の実施の形態において、ガラスシートにおける歪みを最少化する方法であって、ガラスシート製造工程において、ほぼ平坦でかつ複数の縁部を備えた１枚のガラスシートを形成し、上記複数の縁部のそれぞれに沿った応力を測定し、上記ガラスシートを複数枚のサブシートに裁断し、各サブシートに関する歪みの最大値を決定し、これら歪みの最大のうちの最も大きいものを選択し、上記測定された縁部の応力データと上記最も大きい歪みの最大値との相関関係を算定し、ダウンドロー・ガラス製造工程において牽引される後続のガラスシートにおける縁部の歪みを測定し、上記後続のガラスシートにおける歪みの最大値を予測し、この予測された歪みの最大値に応答して上記ガラス製造工程を修正する各工程を含む方法が説明される。

本発明のさらなる特徴および利点は、下記の詳細な説明中に記載されており、その一部は、当業者であれば上記記載から直ちに明らかになり、あるいはここに説明されている本発明の実施によって認識されるであろう。添付の典型的な図面は、本発明のさらなる理解に資するものであり、本明細書に組み入れられ、かつ本明細書の一部を構成するものである。

説明のためのものであって限定するためのものではない下記の詳細な説明においては、本発明の完全な理解のために具体的な詳細内容を開示する実施の形態が説明されている。しかしながら、本明細書の恩恵に浴する当業者にとって、本発明は、ここに開示されている具体的な詳細内容から離れた他の実施の形態の実施も可能なことが明らかであろう。さらに、本発明の説明を曖昧にしないために、周知の装置、方法および材料についての説明は省略してある。最後に、類似の要素には、可能な限り類似の参照符号を付してある。

ここに用いられているようなダウンドロー・ガラスシート製造工程とは、粘性を有するガラスが下方へ牽引される間にガラスシートが形成されるガラスシート製造工程の全ての形態を意味する。特に、フュージョン・ダウンドロー・ガラスシート形成工程においては、溶融ガラスがトラフ内へ流入し、次いでオーバーフローして、一般にアイソパイプと呼ばれるパイプすなわち成形用楔状体の両側を流下する。これら二つの流れは、底端部（上記パイプの端部であって、オーバーフローした二つの流れがここで合流する）として知られている部位で融合し、合流した流れは冷えるまで下方へ牽引される。

フュージョン・オーバーフロー・ガラスシート製造工程は、図１に示された実施の形態を用いて説明することができ、そこでは成形用楔状体（アイソパイプ）１０が両壁部１４によって長手方向の両側を区画された上方へ開口する溝１２を備えており、上記両壁部１４の上端は、対向して長手方向に延びるオーバーフロー堰１６で終端している。これら堰１６は、成形用楔状体１０の両外側のシート形成面に連接している。図示のように、成形用楔状体１０は、堰１６に連接する一対のほぼ垂直な成形用表面部１８と、直線的なガラス牽引線を形成するほぼ水平の底端部２２において終端する一対の下方へ向って傾斜しかつ収斂する表面部２０とを備えている。

溶融ガラス２４は，溝１２に連通する送出通路２６を通じて溝１２内へ供給される。溝１２への供給は、一端からでも両端からでもよい。溝１２の各端部の近傍のオーバーフロー堰１６の上方には、分離した流れとして堰１６をオーバーフローする溶融ガラス２４の自由表面３０のオーバーフローを導くための一対の限流ダム２８が設けられており、これら限流ダム２８は、鎖線で示されている分離した流れが収斂して処女表面３２を有するガラスのシートまたは帯を形成する底端部２２まで溶融ガラス２４が両側の成形用表面１８，２０を流下するのを導く。

このフュージョン法においては、成形用楔状体１０の底端部２２の下流に、複数の牽引ローラ３４の形態の引っ張り手段が配置され、形成された帯状ガラスが、収斂する成形用表面を上記底端部２２において離れるときの速度を調節して、完成されたガラスシートの公称厚さを決定することに一役買うのに用いられる。牽引ローラ３４は、帯状ガラスの内側の品質が問われる領域には接触することなく、一般的に帯状ガラスの両外側エッジ部分３６のみに接触する。この帯状ガラスはその後個々のガラスシートに裁断され、品質が問われる表面のみを残して、牽引ローラ３４が接触したエッジ部分３６はシートから除去される。

上述のようなフュージョン・ガラス形成法の一つの長所は、ガラスの粘度が十分低くて塑性変形または損傷を受ける間においては、帯状ガラスの品質を問われる表面に牽引ローラのような成形手段の表面が接触することなしに帯状ガラスの形成が可能なことである。これにより、平滑な、汚染されていないガラス表面が得られる。これに加えて、この技法は、極めて平坦かつ薄いガラスシートを極めて高い公差をもって形成することができる。しかしながら、片面オーバーフロー・ダウンドロー法、スロットドロー法、アップドロー・フロート成形法を含むがこれらに限定されない他のガラスシート形成技法も、本発明から恩恵を受ける可能性がある。

形成されたガラス物品中に存在し得る応力は、使用された製造工程およびガラスの熱履歴に大きく左右される。このことは正に、ガラスシートに関しても他のガラス物品と同様に事実である。完成されたガラスシート中に封じ込まれる応力は、粘性を有する液体からガラス質の固体状態に遷移するときに裁断される帯状ガラスが受ける温度勾配の結果であることが多い。これらの応力はまた、上記遷移中におけるガラスの機械的変形によってもガラス中に入る可能性がある。原因に関係なく、これらの応力は、ＯＥＭに提供されるときの完成されたガラスシートが、ほぼ平行な対向エッジを備えたほぼ平面状であるように製造されることによって、完成されたガラスシートの内部に分布される。製造工程中に製造業者は、シート内部の応力を排除するか、あるいはシート内部に対抗応力を発生させるかして、知られてはいるが排除は容易でない応力源を緩和するあらゆる努力を行なっているので、このことの大部分に対策が講じられている。したがって、ガラス製造業者によって生産される平面状ガラスシートは殆ど歪んでいない。しかしながら、例えばディスプレー製造業者あるいはＯＥＭによってガラスシートがさらに加工される場合には、状況が異なる。前述のように、ＯＥＭはディスプレー装置のためにガラス基板上に先ず電気的成分を堆積させる作業を行ない、次いで２枚（または３枚以上）の基板を、基板上の成分が他の基板上の成分と正確に位置が合うように位置合わせする。位置合わせが最適になされると、これらの基板は密封されてディスプレー装置を形成する。

ＯＥＭ製造工程においては、ガラス製造業者から購入した大型のガラスシートを、最適の材料利用性または取扱い適性のために、複数の部分すなわちサブシートに裁断する必要があることが多い。これらのサブシートがディスプレー装置の基板として用いられる。これらサブシートのサイズは、特に製造されるディスプレーの特定の形式に左右される。しかしながら、一般的にサブシートは平行な対向縁部を備えた長方形である。親のガラスシートが複数枚のサブシートに裁断されるとき、歪みに関係する応力がＯＥＭ製造工程に影響を与える可能性がある。ガラスシートを裁断すると、サブシート内の応力が新たな平衡状態に達するように応力の再分布が生じる。一般に、サブシートの形状変化、すなわち歪みによって上記平衡状態に到達する。

親のガラスシートから裁断された複数枚のサブシートの歪みは三次元的であり得る。すなわち、サブシートは親のシートの面に対して横方向の反りと面内歪みとの双方を示す可能性がある。しかしながら、加工中はＯＥＭがバキュームテーブルを用いること等によってガラスのサブシートを平らにしている。したがって、ＯＥＭが経験する歪みは人為的に拘束された面内歪みである。一旦ガラスシートが裁断されると、このシートの面内形状が変化し、例えばサブシートの対向縁部がもはや平行ではなくなる。したがって、裁断されたサブシートにおける歪みをガラス製造業者が予測するためには、同様に拘束された歪みの測定を実施することによって、ＯＥＭの工程を可能な限り模擬することが望ましい。

一体にされた（密封された）２枚の基板上の対応する成分間の僅か２％のオフセットが問題であり、かつこのような成分のサイズがマイクロメートル台であることを想い起こすと、僅かな歪みさえもディスプレーＯＥＭには厄介なことになり得ることが容易に理解することができる。本発明は、ガラスシートにおける面内歪みを予測し、かつ得られた情報をガラス製造工程に戻して、予測された歪みを、したがって、ＯＥＭで行なわれるような下流側の後工程で経験する実際のサブシートの歪みをも低減、最少化または排除することによって、後工程における歪みを最少化する方法論を提供するものである。

先に提案されているように、ガラス製造業者は、ディスプレーに使用される平坦でかつ対向する縁部が平行であることが好ましいガラスシートを作製する。しかしながら、ガラス製造工程自体における形状的な許容誤差は、一般にマイクロメートルの範囲には延びていない。さらに、本発明の主題である歪み現象は、親のガラスシートが裁断された後に初めて測定が可能なために、検出工程自体は破壊的であり、大型のガラスシートを受け取りたいＯＥＭの要求を予め回避する。すなわち、親のガラスシートが裁断された後でのみの将来に起こり得る歪みの直接的検出は、ガラスの製造段階においては不可能である。しかしながら、ガラス内の応力、特にガラスシートの縁部における応力はより容易に測定可能である。そしてこれらの応力は、親のガラスシートから裁断されたサブシートにおける歪みを予測するのに用いることが可能である。

ディスプレー装置の製造のための典型的な親のガラスシート３８が図２に示されている。このシート３８の各縁部、すなわち上縁部４０、下縁部４２、第１側縁部４４、および第２側縁部４６も示されている。ＯＥＭが親のシート３８を管理可能なサイズに裁断する位置、したがって例えば２枚のサブシート５０，５２を形成する位置を表す裁断線４８が示されている。ＯＥＭが、種々の異なる方法でガラスシートを分割することも、用途に応じて如何なる枚数のサブシートを生成させることも、また例示の目的のみのために、親のガラスシート３８を最少枚数の２枚のみに分割することも可能であることは言うまでもない。

図３は、親のガラスシート３８を裁断した後に形成されたサブシートを示し、このサブシートに、もしも歪みが存在しなかった場合の輪郭が重ね合わされている。図３においては、サブシート５０の歪んでいない輪郭が、図２に示された参照符号５０の付された破線で示され、裁断後の実際の歪んだサブシートは、参照符号５０′の付された実線で示されている。図示のように、サブシート５０′は、親のガラスシート３８から裁断された後に少なくとも一つの面内湾曲を示す（図では誇張されている）。このサブシート５０′は、例えば樽型歪みのような種々の異なる形状を有する可能性があることは言うまでもない。しかしながら、図３に示された湾曲した面内歪みは、親のシートから裁断された後にサブシートが呈し得る実際の形状を限定するのではなく、本発明を説明するのに用いられるものである。

誰もが予想するように、歪んだ２枚のサブシート上にディスプレー成分を位置合わせすることは、特に２枚のサブシートの形状が異なっている場合に問題であることが判るであろう。サブシート５０′が示す歪みは、例えば、サブシート５０上の所定の点と、裁断されたサブシートにおける歪みによるサブシート５０′上の上記点の対応する実際の位置との間の距離によって表される。図示のために、サブシートの１箇所または複数箇所のコーナー点を選択し、裁断後においてあるべき（またはあることが望ましい）位置のコーナー点から、裁断後において実際にある位置までの距離を測定する。したがって、一つの実施の形態において、サブシート５０′における歪みは、点ＡとＡ′との間、点ＢとＢ′との間、点ＣとＣ′との間、および点ＤとＤ′との間のベクトル距離（すなわちオフセット量）によって表される。このオフセット量が歪みである。勿論、裁断されたサブシートが親のガラスシートの一部であったときにそのサブシートをそれが占めていたのと同じ位置に正確に再位置決めすることは、もし歪みが存在しなかった場合でさえも、極めて困難であったであろう。裁断によってサブシートが歪まされた場合には、歪みの正確な反映が得られるように、オフセットを最少にする裁断後の位置にサブシートを置くことが望ましい。

本発明の一つの実施の形態においては、複数の基準マーク５４（ｘのアレーのような）の形態の指標が付された親のガラスシート３８が、対応する複数の基準マーク５８を備えた平らな測定テーブル５６上に、図４に示されているように、親のガラスシート３８の基準マーク５４がテーブルの基準マーク５８からオフセットされる（線形に変位される）態様で位置決めされてよい。上記測定テーブル５６は、測定されるガラスシート３８に類似した熱膨張特性を有することが望ましい。親のガラスシート３８は、この親のガラスシートの基準マーク５４が測定テーブルの基準マーク５８からｘ方向およびｙ方向に僅かにオフセットされるようにテーブル上に位置決めされる。次に親のガラスシートおよび測定テーブルは、高解像度画像作成システム（不図示）によって画像化され、この（またはこれらの）画像は解析されて、例えば図５に示された例のように、ｘ方向およびｙ方向の距離で示されるＸオフセット量およびＹオフセット量、ならびに２個の基準マーク間の直接的距離を表すＲを定量化する。次に、親のガラスシートが裁断され、複数枚のサブシートを生成させる。各サブシートはテーブル上に再配置され、再画像化され、かつテーブルの基準マークとサブシートの基準マークとの間のオフセット量が数学的に最少化される。また、前述のように、サブシートが示す面内歪みは、サブシートの平坦化によって抑制するのが望ましい。また、もし上記測定テーブルが例えばバキュームプラテンの形態であれば、このことは容易に達成される。サブシートがほぼ平面に抑圧されているので、テーブルの基準マークからのサブシート上の各基準マークのオフセット量は、単純な平行移動成分および回転成分に分解することができ、従来の座標変換を用いてオフセット量を最少にすることができる。このような計算による最少化は、コンピュータの助けを借りて達成することができる。簡単な表計算でも十分である。勿論、当業者が周知の他のマーク付け、位置測定および位置変更法も同様に利用することができる。

サブシート５０′の歪みはさらに、サブシートに関する代表的歪みを選択し、計算し、または定義することによってさらに表すことができる。例えば、前述した複数の点間の測定された最大のオフセット量が代表的な歪みとして選択される。したがって、Ａ−Ａ′変位量が０．１μｍ、Ｂ−Ｂ′変位量が０．２５μｍ、Ｃ−Ｃ′変位量が０．１５μｍ、Ｄ−Ｄ′変位量が０．０７５μｍであるサブシートにおいては、そのサブシートは、最大の変位量であるＢ−Ｂ′間の変位量に対応する０．２５μｍの面内歪みを示すと称される。複数のＯＥＭのそれぞれは、彼等自身の歪みの定義付けを適用しており、これが予測される歪みモデルの発生時に把握されなければならないことに注目すべきである。すなわち、サブシートの複数のコーナーに関する歪みを含んで説明され、かつ最大の歪みを選択するこの方法は、本実施の形態による歪みを定義する一つの方法に過ぎない。サブシートの重心の変位として、またはサブシート上の他の点または一連の点の変位として、歪みを容易に定義することができる。例えばＯＥＭは、そのサブシート上に多数のディスプレー装置分の成分を堆積させる可能性があり、それらのＯＥＭによって適用される歪みの定義は、より高い歪み分解能を有するような、より精緻化された定義を適用することによってこのことを考慮している。このことは、計算される対の点間のオフセット距離の数を単純に増やすことによって可能になるかも知れない。歪みはまた、測定された歪みの最大値を選択することによってのみでなく、測定された個々の歪みから歪みの値を計算することによっても表すことができる。例えば、サブシートの代表的な歪みは、個々の測定された歪みの平均値としてもよい。サブシートのための適当な歪みの表現は、個々のＯＥＭのニーズに大きく左右される。

単数または複数のディスプレー装置のための対向する、かつ対応するディスプレー成分を備えた２枚の基板（例えばサブシート）を位置合わせするために、一般的にＯＥＭは、上述したような最適化ルーチンを利用して、基板が一体化されたときの成分のオフセット量を最少化している。このような最適化ルーチンは、一般に特定のＯＥＭ独自のものである。

上述の説明によれば、ガラスのサブシートにおける許容可能な歪みが、如何にして親のガラスシート製造工程における重要な配慮になるかを誰もが容易に知ることができる。ＯＥＭによって裁断されるガラスパネルの将来の歪みの直接的な測定が、ガラス製造業者にとって基本的なジレンマを齎すことは同様に明らかであろう。

本発明の一つの実施の形態によれば、親のガラスシート３８の各縁部に亘って応力が測定される。この応力測定から得られた応力データは、次に下記の説明と矛盾しない態様で、かつ図６を用いて解析される。「矛盾しない」とは、解析自体は計算機（例えばデスクトップ・コンピュータ等）による計算によって導かれ得るものであるが、この方法をより深く理解する目的で説明されかつグラフに示されているという意味である。

図６は、ガラスシート３８の上縁部４０に沿った応力（縁部に沿った距離ｘの関数としての応力）の典型的な分布（応力曲線）６０を示す。各縁部の両端における応力はゼロであり、かつガラスシート３８のコーナー部に対応することに注目されたい。図６は全て引っ張り（正の）応力の分布を示しているが、この応力は圧縮（負の）応力でも引っ張り応力でもまたはそれらの双方であってもよい。応力が圧縮応力であるか、引っ張り応力であるか、あるいはそれらの双方であるかに拘わらず、応力の最大絶対値σ_{max top}は曲線６０上に特定される。次に応力データ曲線６０に二次曲線６２が適合される。二次曲線６２は、縁部４０の両端においてゼロ応力を通過することに注目されたい。次に二次曲線６２の最大絶対値Ｑ_{max top}が決定される。次に、応力曲線６０から二次曲線６２が減算され、元のエッジ応力曲線６０の変化成分を表す「波状の」または差分の曲線６４を得る。次に差分曲線の振幅範囲の絶対値Ａ_{R top}が決定される。最後に差分曲線６４は、フーリエ振幅項およびハーモニック項の形に分解される。すなわち、

ここで、Ｆ（ｘ）は各ｘの位置における差分曲線データに対する近似値であり、
μは差分曲線データの平均値であり、
ａ_ｉはｉ番目（ｉ＝１〜ｋ）のフーリエ周波数の振幅であり、
ｋは所望項の数であり、
ｘは差分曲線の各点に関する縁部に沿った位置であり、
φ_ｉはｉ番目の位相シフトである。一般に、最初の４個の振幅項α_{1 top}からα_{4 top}までが選択される（そしてｋ＝４）。５個以上の項が用いられても、これらは結果にそれ程影響を与えない。

下縁部４２に関しても上縁部４０に関して行なわれたのと同様の計算がなされ、下縁応力曲線絶対最大値σ_{max bottom}、下縁二次曲線絶対最大値Ｑ_{max bottom}、差分曲線絶対振幅範囲Ａ_{R bottom}、および振幅項α_{1 bottom}からα_{4 bottom}までが得られる。下縁成分は図６には示されていない。さらに、Ｑ_{max top}およびＱ_{max bottom}のうちの最大値が、Ｑ_maxおよび平均値Ｑ_aveとともに決定される。

応力分布はまた、第１および第２側縁部４４，４６に関しても測定され、上縁部および下縁部に関して測定されたのと同様の応力曲線（応力分布）を得る。しかしながら、両側縁部については、第１および第２側縁部のそれぞれに関して絶対最大応力値σ_max1，σ_max2のみがそれぞれ決定される。

その結果、上述の計算から得られた応力データは下記の通りである。すなわち、上縁部および下縁部における応力の最大絶対値σ_{max top}，σ_{max bottom}；上縁および下縁の二次曲線の最大絶対値σ_{max top}，Ｑ_{max bottom}；二次曲線の最大絶対値σ_max、二次曲線の最大値の平均絶対値Ｑ_ave、上縁差分曲線および下縁差分曲線のそれぞれの振幅範囲Ａ_{R top}，Ａ_{R bottom}、解析された上縁差分曲線の最初の４個の振幅成分α_{1 top}〜α_{4 top}、解析された下縁差分曲線の最初の４個の振幅成分α_{1 bottom}〜α_{4 bottom}、ならびに第１および第２側縁部σ_max1，σ_max2からの応力分布の最大絶対値。

先の解析中に決定された１８個の変数は、次にこれらの１８個の変数を１８個の相関係数と組にし、かつこれら組にされた１８個の項を、測定された歪みと等しいとみなすことによって、親のガラスシートから裁断された１枚のサブシートの実際に測定された歪みとの相関関係が算定される。この測定された歪みを得るために、縁部の応力を前もって測定された親のガラスシートが複数枚のサブシートに裁断され、かつ各サブシートについて複数の歪みが測定される。例えば、前述したコーナー部の最大オフセット量が選択される。しかしながら、歪みは裁断形態（例えばサブシートのサイズ）の関数であるために、もし用いられたガラス形成装置から形成されるガラスシートの予測される歪みが、購入者（例えばＯＥＭ）によって最終的に用いられるのであれば、そのシートは、特定のＯＥＭがガラスを裁断する態様に従って裁断されなければならず、かつその歪み（例えばオフセット量）は、ＯＥＭが歪みを計算する態様で計算されなければならない。このことは、換言すると、ＯＥＭのガラスの用い方に左右される。例えば、多くのＯＥＭは、多数のディスプレーのための成分を１枚のガラスシート上に堆積させ、したがって、サブシート自体のコーナー部ではなく、サブシート上に配置された各ディスプレーの成分領域のコーナー部に関するオフセット量の関数としての歪みの測定を選択している。いずれにしても、一旦親のガラスが裁断されると、裁断前の親のガラスシート上の１点と、裁断後のそれぞれのサブシート上の同じ点との間のオフセットを含む複数の歪み測定がなされ、かつ用いられたこれらのサブシートの歪み測定（例えばオフセット量）の少なくとも一つがそのサブシートに関する代表的なオフセット量として決定される。これは各サブシートについて行なわれる。

各サブシートに関する代表的な歪みは、例えば最大測定歪みとして決定されてもよく、あるいは代表的な歪みは、測定された歪みの平均値のような、測定された複数の歪みから得られる別の値であってもよい。最悪の場合を選択することは、製造業者が歪み仕様を満足させることに関してより大きい防衛になるので、殆どの場合、任意のサブシートに関して測定された複数の歪みのうちの最大値が選択される。

各サブシートに関する代表的な歪みが一旦決定されると、サブシートの集合体全体として代表する歪みが決定され、親のガラスシートの代表的な歪みδ_measとして指定される。各サブシートの場合、サブシートの集合体に関する代表的な歪みは、種々の方法で決定することが可能である。しかしながら、サブシートの集合体（例えば親のガラスシートから裁断されたすべてのサブシート）を代表する歪みは一般に、個々のサブシートのそれぞれに関する代表的な歪みのうちの最大値として決定される。

先に提案されたように、上記解析から得られた等式は、δ_measに等しいとみなされる１８組の項からなり、下記のように表される。すなわち、

相関係数Ｍ₁〜Ｍ₁₈は、通常の多変量部分最小二乗（ＰＬＳ）回帰を実行することによって決定される。ここに記載されている用途に関しては、単一応答歪み（μｍ）が用いられた。ＰＬＳは予測値が共線性（すなわち、ペアワイズ相関が取られている）である場合、あるいは観測値よりも予測値が多い場合に特に有用である。上記の統合されたモデルにおけるすべての予測値は同じ周縁部の応力データの異なる態様を表すので、このデータは多少とも相関が取られていることが多い。通常の最小二乗（ＯＬＳ）回帰を用いると、高い標準誤差（すなわち、モデルにおける係数に関する特定の値の高い不確実性）を伴った係数を発生させる。ＰＬＳは、相関関係のない一組の成分に対する予測値の数を減らし、次いでこれらの成分に最小二乗回帰を実行するものである。ＰＬＳは、抽出された成分が応答を伴って構成されている点で、すなわち、応答と最大相関関係を構成する点で主成分回帰（ＰＣＲ）とは概念的に異なる。予測値と相関関係がない場合には、ＰＬＳは、係数の値に関してＯＬＳと同じ結果を提供することが多い。

一旦展開されると、等式（２）の右側の１８組の項は、任意の親のガラスシートから裁断されたときに示す、所定のサイズおよび形状のサブシートの歪みの量を予測するのに用いることができる。この場合、１８組の項は、任意の親のガラスシートに関する縁部の応力データに基づく説明によって決定され、かつ最大歪みに関する値が、測定された歪み値の代わりに計算される。すなわち、等式（２）においてδ_measがδ_Pmaxに替えられる。要するに、例えば、親のガラスシートに対し次に予測される歪みの最大値を計算しかつ親のガラスシートに割り当て、親のガラスシートから裁断された１枚のサブシートが示すであろうと思われる最大歪みを効果的に説明することができる。

上述のように、歪みの定義、すなわち、如何にして歪みが測定されるかは、特定のＯＥＭによって決定され、またはガラス製造業者によって選択される。上述の方法によって解析されたガラスシートに続いて製造され、かつ同一の形成装置から引き出されるガラスシートは、応力について測定がなされ、かつ先の解析時に得られた係数を用いて、後続の親のガラスシートに関して予測される歪みを決定するために、本実施の形態による解析が施される。次に予測される歪みに応答して製造工程が修正される。例えば、ここで説明されているフュージョン装置から引き出される帯状ガラスは、この帯状ガラス（この帯状ガラスから親のガラスシートが裁断される）の温度が、ガラスの温度（または粘度）および／または帯状ガラスの幅に沿った位置の関数として変更される所定の冷却計画に従って冷却される。フュージョン・ダウンドロー法においては、これは一般に成形用楔状体１０の底端部２２からの距離の関数として採用される。このような温度修正干渉に関して効果的な領域は、底端部２２と牽引ローラ３４との間であり、それはこの領域において、ガラスが粘性を有する液体から弾性を有する固体へと実質的に遷移するからである。したがって、この領域は、完成された親のガラス中に存在する応力の大部分がガラス内に閉じ込められる領域である。このような手法は、例えば米国特許出願第１１／２３３,５６５号明細書において論議されている。しかしながら、ガラスの温度のコントロールは、成形用楔状体の成形用表面部１８および／または２０、あるいは牽引ローラの下方において行なわれている。

本実施の形態によれば、等式（２）の項は、予測される歪みの大きさに対する重要な寄与度を決定するために吟味される。したがって、牽引されるときの帯状ガラスの加熱／冷却計画を変更すること等によって、ガラスの作製および形成工程が必要に応じて修正されて、予測される歪みを低減させる。予測される歪みに応答する周知の方法によって修正される他の工程変数は、シートの牽引速度、牽引張力およびアイソパイプ／ガラスの温度を含むが、これらに限定されない。

より正確な歪み予測を確実にするために、これに先立つ応力解析が、必然的な工程変動の影響を捉えるために複数枚の親のガラスについて任意の時間周期で実行されてもよい。したがって、例えば、多数枚の親のガラスシートに対する本発明による解析を数日間または数週間の期間に亘って毎日実行してもよい。これらの多数回の測定結果は、次に例えば平均化によって組み合わされて、単一の代表的予測モデル（等式（２））を得る。

上述の解析は、縁部の応力に関して説明されて来たが、応力が各縁部に沿って直線的に測定されるのではなく、一つのコーナーから対角線的に対向するコーナーまで、例えば対角線的に、あるいはシートの中央領域内の複数の点（すなわちシートの縁部の内側）において、ガラスシートの幅および長さに沿った二次元的な応力測定を用いてもよい。しかしながら、二次元的な手法は、少なくとも下記の理由で望ましくない。すなわち、１）シート全体の応力測定は、縁部応力測定よりも時間を要する。２）内部応力の測定は、縁部応力の測定よりも高い測定能力を必要とする。

予測される歪みの値を、製造コントロールパラメータとして当業者が周知の態様で用いることが可能なことは、ここに開示された内容から当業者には明らかな筈である。したがって、予測される歪みの値にコントロール限界が設定され、この限界内でガラスシート製造工程がコントロールされる。例えば、予測される最大歪みは、ゼロと６μｍとの間の値にコントロールされる（すなわち、０μｍ≦δ_Pmax≦６μｍ）。等式（２）に用いられている応力データは絶対値したがって正であり、予測される歪み値が正であるために、０から６μｍまでの範囲は≦６μｍと言うのに等しい。あるいは、適当な目標歪みを、例えば２μｍ±１μｍの偏差を備えた公称歪みとしてもよい。製造限界に重点を置く場合、予測される歪み値は、前述のガラスシート製造工程をコントロールするためにフィードバック機構が用いられる。

予測された歪み値は、さらに、ＯＥＭとガラス製造業者との間のガラスシートの取引において製品仕様として用いられる。この場合、任意の親のガラスシートに関して予測された最大歪みは、シートに対する合格／不合格の基準としての予め設定された最大歪みの値と比較される。例えば、予め設定された合格／不合格の基準は、δ_Pmax≦２μｍと設定される。合格／不合格の限界に対する特性を決定する応力に関して、個々のガラスシートが測定されるのではなく、ガラスシートの母集団がサンプリングされる、当業者に知られている統計的サンプリング手法を適用するのがよい。

モデル性能の評価には、モデル残差（実測値−予測値）が当業者に知られている態様で用いられる。したがって、コントロール限界はゼロ中心線回りの残差値上に置かれる。もしプロットされた残差がコントロール限界以内に保たれ、かつ無作為でないパターンが長い間に検出されなければ、モデル性能は満足されるものである。

以上、ガラスシートを作製するためのフュージョン・ダウンドロー法に関連して説明がなされたが、本発明は、上方引上げ法またはフロート法を含むがこれらに限定されない他のガラスシート形成工程にも適用可能である。

本発明の上述の実施の形態、特に「好ましい」実施の形態は、単なる実施可能な実例であって、本発明の原理の明瞭な理解のために説明されたに過ぎない。本発明の精神および原理から離れることなしに、上述した本発明の実施の形態の種々の変形、変更が可能である。かかる変形、変更のすべては、本明細書および本発明の範囲内に含まれるものであり、添付の請求項によって保護されるべきものである。

フュージョン・ダウンドロー・ガラス製造装置の斜視図 本発明の一実施の形態によりそれに沿ってガラスシートが幾枚かのサブシートに裁断される裁断線を示すガラスシートの平面図 裁断後の応力解放によって歪まされた図２のサブシートを、歪まされない同じサブシートの輪郭を重ね合わせて示す平面図 基準マークを備えた測定テーブルおよびこの測定テーブル上に置かれた、対応する基準マークを備えたガラスシートの平面図 図４の測定テーブルおよびガラスシートの基準マーク間のオフセット量を表す方法を示す図 図２のガラスシートの上縁部に沿って測定された応力（応力分布）およびこの応力分布に適合された二次曲線を示すグラフ

符号の説明

１０ 成形用楔状体（アイソパイプ）
１２ 溝
１４ 両壁部
１６ オーバーフロー堰
１８，２０ 成形用表面部
２２ 底端部
２４ 溶融ガラス
２６ 送出通路
２８ 限流ダム
３０ 溶融ガラスの自由表面
３２ 処女表面
３４ 牽引ローラ
３６ エッジ部分
３８ 親のガラスシート
４０ 親のガラスシートの上縁部
４２ 親のガラスシートの下縁部
４４ 親のガラスシートの第１側縁部
４６ 親のガラスシートの第２側縁部
４８ 裁断線
５０，５０′，５２ サブシート
５４，５８ 基準マーク
５６ 測定テーブル

Claims (10)

1. ガラスシート製造工程において１枚のガラスシートを形成し、
   該ガラスシートに関する複数の応力データを取得し、
   該応力データから、前記ガラスシートに関する予測される歪みを決定し、
   該予測される歪みに応答して前記ガラスシート製造工程を修正する、
   各工程を有してなる、ガラスシートにおける歪みの最少化方法。
2. 前記ガラスシートが複数の縁部を備え、前記データを取得する工程が、前記縁部のそれぞれに沿った応力を測定することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記予測される歪みを決定する工程が、前記ガラスシートを複数枚のサブシートに裁断することを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記サブシートのそれぞれに関する代表的な歪みを決定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
5. ガラスシート製造工程において、複数の縁部を備えた１枚のガラスシートを形成し、
   該ガラスシートに関する複数の応力データを取得し、
   前記ガラスシートを複数枚のサブシートに裁断し、
   各サブシートに関する代表的な歪みを決定し、
   前記各サブシートに関する代表的な歪みから、前記複数のサブシートを代表する歪みを決定し、
   前記応力データと前記複数のサブシートを代表する歪みとの相関関係を算定し、
   該相関関係を用いて、前記ガラスシート製造工程から形成される後続のガラスシートにおける歪みを予測し、
   該予測される歪みに応答して前記ガラスシート製造工程を修正する、
   各工程を有してなる、ガラスシートにおける歪みの最少化方法。
6. 前記各サブシートに関する代表的な歪みを決定する工程が、各サブシートに関する複数の歪みの最大値を選択することを特徴とする請求項５記載の方法。
7. ガラスシート製造工程においてほぼ平坦でかつ複数の縁部を備えた１枚のガラスシートを形成し、
   前記複数の縁部のそれぞれに沿った応力を測定し、
   前記ガラスシートを複数のサブシートに裁断し、
   各サブシートに関する歪みの最大値を決定し、
   前記歪みの最大値のうちで最も大きいものを選択し、
   前記測定された縁部の応力データと前記最も大きい歪みの最大値との相関関係を算定し、
   前記ガラスシート製造工程から形成される後続のガラスシートにおける縁部の応力を測定し、
   前記後続のガラスシートにおける歪みの最大値を予測し、
   該予測された歪みの最大値に応答して前記ガラスシート製造工程を修正する、
   各工程を有してなる、ガラスシートにおける歪みの最少化方法。
8. 前記相関関係を算定する工程が、少なくとも一つの縁部に関して測定された応力から、複数の応力成分を決定することを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 前記複数の応力成分を決定する工程が、前記少なくとも一つの縁部に関して測定された応力データに二次曲線を適合させることを含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 各サブシートに関する前記歪みの最大値を測定する工程が、前記ガラスシート上の指標と各サブシート上の指標との間のオフセット量を測定することを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。

Images