JPH07144937A - 表面に欠陥のないガラスシートの製造方法 - Google Patents
表面に欠陥のないガラスシートの製造方法Info
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- JPH07144937A JPH07144937A JP6165378A JP16537894A JPH07144937A JP H07144937 A JPH07144937 A JP H07144937A JP 6165378 A JP6165378 A JP 6165378A JP 16537894 A JP16537894 A JP 16537894A JP H07144937 A JPH07144937 A JP H07144937A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガラスシートの製造方法において、そのガラ
スの表面を実質的に欠陥がなく、研磨されたガラス表面
と同等の平滑性を備えたものとする。 【構成】 アルカリ金属を含まない互いに組成の異なる
２つのガラス形成バッチを溶融する。第１のガラスは60
0 ℃より高い歪点を有し、酸溶液中で比較的不溶性であ
る。第２のガラスは前記酸溶液中で少なくとも1000倍も
可溶性である。溶融したバッチを流動状態のまま同時に
集合させて、第１のガラスが第２のガラス内に実質的に
完全に囲い込まれている積層シートを形成する。積層シ
ートを冷却して流動状態にある各々のガラスを凝固させ
る。積層シートを酸溶液と接触させて第２のガラスを溶
解除去する。
スの表面を実質的に欠陥がなく、研磨されたガラス表面
と同等の平滑性を備えたものとする。 【構成】 アルカリ金属を含まない互いに組成の異なる
２つのガラス形成バッチを溶融する。第１のガラスは60
0 ℃より高い歪点を有し、酸溶液中で比較的不溶性であ
る。第２のガラスは前記酸溶液中で少なくとも1000倍も
可溶性である。溶融したバッチを流動状態のまま同時に
集合させて、第１のガラスが第２のガラス内に実質的に
完全に囲い込まれている積層シートを形成する。積層シ
ートを冷却して流動状態にある各々のガラスを凝固させ
る。積層シートを酸溶液と接触させて第２のガラスを溶
解除去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、精密な平面度のガラス
シートを必要とする用途に使用するために高い歪点を示
すガラスから調製され、表面に欠陥のないガラスシート
の製造方法に関するものである。本発明のある特定の用
途は、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）デバイスに使用する
ガラス基体の製造にある。その基体としてガラスが選択
されるのは、第１に透明であること、第２にディスプレ
ーの加工中に暴露される化学的条件および物理的条件
（熱的条件を含む）に耐えられること、そして第３に精
密に制御された寸法を有する薄いシートに手ごろな費用
で製造できることのためである（米国特許第5,116,787
号を参照のこと）。
シートを必要とする用途に使用するために高い歪点を示
すガラスから調製され、表面に欠陥のないガラスシート
の製造方法に関するものである。本発明のある特定の用
途は、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）デバイスに使用する
ガラス基体の製造にある。その基体としてガラスが選択
されるのは、第１に透明であること、第２にディスプレ
ーの加工中に暴露される化学的条件および物理的条件
（熱的条件を含む）に耐えられること、そして第３に精
密に制御された寸法を有する薄いシートに手ごろな費用
で製造できることのためである（米国特許第5,116,787
号を参照のこと）。
【０００２】
【従来の技術】固有アドレスを有する液晶ディスプレー
は比較的低温、すなわち、≦350 ℃で製造される。した
がって、Ｎａ+ イオンの移行を防ぐためにその面上にシ
リカバリア層を有するソーダ石灰ケイ酸塩ガラスシート
が液晶ディスプレー用基体として広く用いられている。
固有アドレスを有する液晶ディスプレーの高性能型であ
る「スーパーツイストネマティック」には、極めて精密
な平面度を有する基体が必要である。このことは、それ
らのディスプレーに使用されるソーダ石灰ケイ酸塩ガラ
スを研磨するか、あるいはダウン・ドロー溶融により製
造しなければならないことを意味している（米国特許第
3,338,696 号および第3,682,609 号を参照のこと）。
は比較的低温、すなわち、≦350 ℃で製造される。した
がって、Ｎａ+ イオンの移行を防ぐためにその面上にシ
リカバリア層を有するソーダ石灰ケイ酸塩ガラスシート
が液晶ディスプレー用基体として広く用いられている。
固有アドレスを有する液晶ディスプレーの高性能型であ
る「スーパーツイストネマティック」には、極めて精密
な平面度を有する基体が必要である。このことは、それ
らのディスプレーに使用されるソーダ石灰ケイ酸塩ガラ
スを研磨するか、あるいはダウン・ドロー溶融により製
造しなければならないことを意味している（米国特許第
3,338,696 号および第3,682,609 号を参照のこと）。
【０００３】多結晶質シリコン（ポリ−Ｓｉ）から形成
したディスプレーは非晶質（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジス
タに用いられる温度より実質的に高い温度で加工される
ので、加工中にシートが熱変形しないようになおかつ応
力が蓄積しないように、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラスおよ
びコーニングコード７０５９ガラス（593 ℃の歪点）よ
り高い歪点を有するガラス組成物が要求されており、そ
のようにして、約600℃より高い温度での加工中に生じ
る寸法変化を最小限にする。600 ℃を超える歪点を有す
るガラスを使用することにより、比較的低温でのａ−Ｓ
ｉデバイスの製造に使用する際に注意深くアニーリング
を行なう必要をなくすことができる。さらに、アルカリ
金属がガラス表面から移行することによる薄膜トランジ
スタの汚染が心配事となっており、その心配事の結果と
して、基体上にバリア層を設けるためにコーティングを
使用している。したがって、最近のガラス組成物の研究
は、600 ℃より高い、好ましくは625 ℃より高い、そし
て最も好ましくは650 ℃より高い歪点を有し、好ましく
はダウン・ドロー溶融により形成された精密さを有す
る、アルカリ金属を含まないガラス組成物の使用に向け
られている。これらの基準を満たすガラスは、実質的に
アルカリ金属酸化物を含まず、望ましくは酸化ホウ素を
含有するアルカリ土類金属アルミノケイ酸塩系において
開発されている。
したディスプレーは非晶質（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジス
タに用いられる温度より実質的に高い温度で加工される
ので、加工中にシートが熱変形しないようになおかつ応
力が蓄積しないように、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラスおよ
びコーニングコード７０５９ガラス（593 ℃の歪点）よ
り高い歪点を有するガラス組成物が要求されており、そ
のようにして、約600℃より高い温度での加工中に生じ
る寸法変化を最小限にする。600 ℃を超える歪点を有す
るガラスを使用することにより、比較的低温でのａ−Ｓ
ｉデバイスの製造に使用する際に注意深くアニーリング
を行なう必要をなくすことができる。さらに、アルカリ
金属がガラス表面から移行することによる薄膜トランジ
スタの汚染が心配事となっており、その心配事の結果と
して、基体上にバリア層を設けるためにコーティングを
使用している。したがって、最近のガラス組成物の研究
は、600 ℃より高い、好ましくは625 ℃より高い、そし
て最も好ましくは650 ℃より高い歪点を有し、好ましく
はダウン・ドロー溶融により形成された精密さを有す
る、アルカリ金属を含まないガラス組成物の使用に向け
られている。これらの基準を満たすガラスは、実質的に
アルカリ金属酸化物を含まず、望ましくは酸化ホウ素を
含有するアルカリ土類金属アルミノケイ酸塩系において
開発されている。
【０００４】米国特許第4,824,808 号、第5,116,787
号、第5,116,788 号、第5,116,789 号、および1993年１
月23日に出願され本出願人に譲渡された米国特許出願第
08/8,560号を引用する。そこには、アルカリ金属酸化物
を実質的に含まず、モルパーセントで表して、64％−70
％のＳｉＯ2 、9.5 ％−12％のＡｌ2 Ｏ3 、５％−10％
のＢ2 Ｏ3 、０％−５％のＴｉＯ2 、０％−５％のＴａ
2 Ｏ5 、０％−５％のＭｇＯ、３％−13％のＣａＯ、０
％−5.5 ％のＳｒＯ、２％−5.5 ％のＢａＯ、ここでＭ
ｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計が10％−20％、か
ら実質的になるガラス組成物が記載されている。そのガ
ラスは、650 ℃より高い歪点、32×10-7／℃から46×10
-7／℃までの範囲にある熱膨張係数（０℃から300
℃）、および95℃で５％のＨＣｌ中における24時間後で
の２ｍｇ／ｃｍ2 未満の重量損失を示す。
号、第5,116,788 号、第5,116,789 号、および1993年１
月23日に出願され本出願人に譲渡された米国特許出願第
08/8,560号を引用する。そこには、アルカリ金属酸化物
を実質的に含まず、モルパーセントで表して、64％−70
％のＳｉＯ2 、9.5 ％−12％のＡｌ2 Ｏ3 、５％−10％
のＢ2 Ｏ3 、０％−５％のＴｉＯ2 、０％−５％のＴａ
2 Ｏ5 、０％−５％のＭｇＯ、３％−13％のＣａＯ、０
％−5.5 ％のＳｒＯ、２％−5.5 ％のＢａＯ、ここでＭ
ｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計が10％−20％、か
ら実質的になるガラス組成物が記載されている。そのガ
ラスは、650 ℃より高い歪点、32×10-7／℃から46×10
-7／℃までの範囲にある熱膨張係数（０℃から300
℃）、および95℃で５％のＨＣｌ中における24時間後で
の２ｍｇ／ｃｍ2 未満の重量損失を示す。
【０００５】1993年５月17日に出願され本出願人に譲渡
された米国特許特許第08/61,459 号には、実質的にアル
カリ金属酸化物を含まず、モルパーセントで表して、65
％−76％のＳｉＯ2 、７％−11％のＡｌ2 Ｏ3 、12％−
19％のＢａＯ、０％−５％のＢ2 Ｏ3 、０％−５％のＭ
ｇＯ、０％−10％のＣａＯ、０％−10％のＳｒＯ、ここ
でＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯの合計が０％−15％、０％−
2.5 ％のＺｒＯ2 、０％−３％のＴｉＯ2 、０％−３％
のＴａ2 Ｏ5 、ここでＺｒＯ2 ＋ＴｉＯ2 ＋Ｔａ2 Ｏ5
の合計が0.5 ％−５％のから実質的になるガラス組成物
が記載されている。そのガラスは、660 ℃より高い歪
点、約45×10-7／℃から約55×10-7／℃までの範囲にあ
る熱膨張係数（０℃から300 ℃）、および95℃で５％の
ＨＣｌ中における24時間後での0.5 ｍｇ／ｃｍ2 未満の
重量損失を示す。
された米国特許特許第08/61,459 号には、実質的にアル
カリ金属酸化物を含まず、モルパーセントで表して、65
％−76％のＳｉＯ2 、７％−11％のＡｌ2 Ｏ3 、12％−
19％のＢａＯ、０％−５％のＢ2 Ｏ3 、０％−５％のＭ
ｇＯ、０％−10％のＣａＯ、０％−10％のＳｒＯ、ここ
でＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯの合計が０％−15％、０％−
2.5 ％のＺｒＯ2 、０％−３％のＴｉＯ2 、０％−３％
のＴａ2 Ｏ5 、ここでＺｒＯ2 ＋ＴｉＯ2 ＋Ｔａ2 Ｏ5
の合計が0.5 ％−５％のから実質的になるガラス組成物
が記載されている。そのガラスは、660 ℃より高い歪
点、約45×10-7／℃から約55×10-7／℃までの範囲にあ
る熱膨張係数（０℃から300 ℃）、および95℃で５％の
ＨＣｌ中における24時間後での0.5 ｍｇ／ｃｍ2 未満の
重量損失を示す。
【０００６】ダウン・ドロー溶融パイプを用いて形成し
たガラスシートには引き出すときの表面研磨は必要ない
が、続いての取扱いや運送の結果としてシートの表面を
損傷し得る。しかしながら、積重中にガラスシートが差
し込んである紙や他の材料のような手段は、全体の工程
において分離工程を必要とし追加の費用を伴い、差し込
むときとガラスシートを引き出すときに多大な注意を払
わねばならない。
たガラスシートには引き出すときの表面研磨は必要ない
が、続いての取扱いや運送の結果としてシートの表面を
損傷し得る。しかしながら、積重中にガラスシートが差
し込んである紙や他の材料のような手段は、全体の工程
において分離工程を必要とし追加の費用を伴い、差し込
むときとガラスシートを引き出すときに多大な注意を払
わねばならない。
【０００７】
【発明の解決しようとする課題】上記事情に鑑みて、本
発明の主な目的は、非常に精密な平面度が求められる用
途に使用するのに望ましい高い歪点を有する組成物から
調製したガラスシートを表面の酷使から確実に保護する
手段を開発することにあった。このことは、製造工程で
余分な工程を必要とすることを意味するものではない。
本発明は特にＬＣＤデバイスの形成に使用すべきシート
の製造に用いるために設計したものである。広い意味で
言うと、本発明の方法は、形成工程中の可溶性ガラスの
薄い層で耐久性ガラスのシートを被着することからな
る。その後、ガラスシートの積層体を切断し、運送し、
一方で生じた表面の損傷を可溶性ガラスの層により吸収
するように取り扱うことができる。可溶性ガラスは形成
中に耐久性ガラスの表面を保護し、それにより、研削お
よび研磨の必要なくして耐久性ガラスに磨き面を付与す
る。シートを使用する時点で、可溶性ガラス層を化学的
に除去して欠陥のない表面を得る。
発明の主な目的は、非常に精密な平面度が求められる用
途に使用するのに望ましい高い歪点を有する組成物から
調製したガラスシートを表面の酷使から確実に保護する
手段を開発することにあった。このことは、製造工程で
余分な工程を必要とすることを意味するものではない。
本発明は特にＬＣＤデバイスの形成に使用すべきシート
の製造に用いるために設計したものである。広い意味で
言うと、本発明の方法は、形成工程中の可溶性ガラスの
薄い層で耐久性ガラスのシートを被着することからな
る。その後、ガラスシートの積層体を切断し、運送し、
一方で生じた表面の損傷を可溶性ガラスの層により吸収
するように取り扱うことができる。可溶性ガラスは形成
中に耐久性ガラスの表面を保護し、それにより、研削お
よび研磨の必要なくして耐久性ガラスに磨き面を付与す
る。シートを使用する時点で、可溶性ガラス層を化学的
に除去して欠陥のない表面を得る。
【０００８】上述したように、ＬＣＤデバイス用基体の
形成に使用すべきガラスシートの調製は好ましくは、表
面研磨を必要としないのでダウン・ドロー溶融パイプを
使用することを含む。そしてその方法が最も好ましい。
言うまでもなく、本発明に他のシート形成工程（例え
ば、アップ・ドロー工程およびスロット・ドロー工程）
を用いることもできる。そのような他のシート形成を実
施した結果、平面度が精密でなくなり表面に欠陥が生じ
得るが、可溶性ガラスで被覆した後、積層シートを平ら
にし、高温で表面の欠陥を除去できる。
形成に使用すべきガラスシートの調製は好ましくは、表
面研磨を必要としないのでダウン・ドロー溶融パイプを
使用することを含む。そしてその方法が最も好ましい。
言うまでもなく、本発明に他のシート形成工程（例え
ば、アップ・ドロー工程およびスロット・ドロー工程）
を用いることもできる。そのような他のシート形成を実
施した結果、平面度が精密でなくなり表面に欠陥が生じ
得るが、可溶性ガラスで被覆した後、積層シートを平ら
にし、高温で表面の欠陥を除去できる。
【０００９】米国特許第4,102,664 号（ダンハム、Ｊ
ｒ．）は、研削と研磨により製造された表面と平滑性に
おいて同等であり得る欠陥のない表面を有するガラス品
を製造する広範囲におよぶ議論を展開している。
ｒ．）は、研削と研磨により製造された表面と平滑性に
おいて同等であり得る欠陥のない表面を有するガラス品
を製造する広範囲におよぶ議論を展開している。
【００１０】米国特許第4,880,453 号は、その基本的な
工程の改良について記載しており、米国特許第5,100,45
2 号はその工程のさらなる改良について記載している。
工程の改良について記載しており、米国特許第5,100,45
2 号はその工程のさらなる改良について記載している。
【００１１】上記のごとく強調したように、アルカリ金
属の存在は、ＬＣＤデバイスの操作にとって有害であ
り、したがって避けるべきである。さらに、シリコン薄
膜トランジスタを用いるので、基体用ガラスの線熱膨脹
係数はシリコンの線熱膨張係数（〜35×10-7／℃）から
著しく相違するべきではない。したがって、基体用ガラ
スの線熱膨張係数（０℃から300 ℃）は好ましくは、約
35×10-7／℃から約60×10-7／℃の範囲に亘る。基体用
ガラスの表面に欠陥がないことおよび可溶性ガラスが迅
速に溶けることを確実にするために、可溶性ガラスは基
体用ガラスよりも溶剤中で少なくとも1000倍も可溶性で
ある。
属の存在は、ＬＣＤデバイスの操作にとって有害であ
り、したがって避けるべきである。さらに、シリコン薄
膜トランジスタを用いるので、基体用ガラスの線熱膨脹
係数はシリコンの線熱膨張係数（〜35×10-7／℃）から
著しく相違するべきではない。したがって、基体用ガラ
スの線熱膨張係数（０℃から300 ℃）は好ましくは、約
35×10-7／℃から約60×10-7／℃の範囲に亘る。基体用
ガラスの表面に欠陥がないことおよび可溶性ガラスが迅
速に溶けることを確実にするために、可溶性ガラスは基
体用ガラスよりも溶剤中で少なくとも1000倍も可溶性で
ある。
【００１２】それゆえ、本発明の特別な目的は、０℃か
ら300 ℃に亘る温度範囲下において約35×10-7／℃から
約60×10-7／℃までの範囲にある線熱膨張係数と、600
℃より高い、好ましくは625 ℃より高い歪点とを有する
耐久性ガラスとともに使用するのに適した、アルカリ金
属を含まない可溶性ガラス組成物の系統を開発すること
にあった。したがって、２つのガラスの線熱膨脹係数
は、５×10-7／℃内にあり、最も望ましくは、柔らかい
方のガラスの凝固点（setting point ）から室温に亘っ
て約２×10-7／℃内にある（ここに定義している「柔ら
かい方の」ガラスとは、軟化点が低いほうのガラスを意
味する）。２つのガラスの歪点は、互いに比較的近接し
ており、すなわち、好ましくは約20℃以内、より好まし
くは10℃以内、そして最も好ましくは互いに５℃以内に
ある。
ら300 ℃に亘る温度範囲下において約35×10-7／℃から
約60×10-7／℃までの範囲にある線熱膨張係数と、600
℃より高い、好ましくは625 ℃より高い歪点とを有する
耐久性ガラスとともに使用するのに適した、アルカリ金
属を含まない可溶性ガラス組成物の系統を開発すること
にあった。したがって、２つのガラスの線熱膨脹係数
は、５×10-7／℃内にあり、最も望ましくは、柔らかい
方のガラスの凝固点（setting point ）から室温に亘っ
て約２×10-7／℃内にある（ここに定義している「柔ら
かい方の」ガラスとは、軟化点が低いほうのガラスを意
味する）。２つのガラスの歪点は、互いに比較的近接し
ており、すなわち、好ましくは約20℃以内、より好まし
くは10℃以内、そして最も好ましくは互いに５℃以内に
ある。
【００１３】600 ℃より高い、好ましくは625 ℃より高
い歪点と、20×10-7／℃から約60×10-7／℃までの範囲
にある線熱膨張係数（０℃から−300 ℃）と、酸溶液中
での高い可溶性とを有するアルカリ金属を含まない可溶
性ガラスは、酸化物基準の陽イオンパーセントで表し
て、23％−40％のＳｉＯ2 、15％−43％のＡｌ2 Ｏ3 、
５％−25％のＣａＯ、０％−36％のＢ2 Ｏ3 、０％−７
％のＭｇＯ、０％−５％のＳｒＯおよび／またはＢａ
Ｏ、０％−５％のＺｎＯ、および合計が０％−10％のＭ
ｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯから実質的になる。
い歪点と、20×10-7／℃から約60×10-7／℃までの範囲
にある線熱膨張係数（０℃から−300 ℃）と、酸溶液中
での高い可溶性とを有するアルカリ金属を含まない可溶
性ガラスは、酸化物基準の陽イオンパーセントで表し
て、23％−40％のＳｉＯ2 、15％−43％のＡｌ2 Ｏ3 、
５％−25％のＣａＯ、０％−36％のＢ2 Ｏ3 、０％−７
％のＭｇＯ、０％−５％のＳｒＯおよび／またはＢａ
Ｏ、０％−５％のＺｎＯ、および合計が０％−10％のＭ
ｇＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯから実質的になる。
【００１４】いくつかの成分の組成範囲を観察すること
は、所望の比率を示すガラスを確保するのにきわめて重
要である。例えば、ＳｉＯ2 の含有量が40％を超える場
合、ガラスは酸溶液中で所望の可溶性を失う。シリカの
含有量が23％未満の場合には、ガラスは非常に失透しや
すくなり、および／または線熱膨張係数が高すぎるよう
になる。Ａｌ2 Ｏ3 が前述した範囲から外れると、ガラ
スは非常に失透しやすくなる。失透に対するガラスの安
定性を付与するため、およびその物理的特性を調節する
ためにＣａＯを含むことが必要である。Ｂ2 Ｏ3 の濃度
が36％より大きい場合には、ガラスの歪点が600 ℃より
低くなる。物理的特性を調節するために微量のＢａＯ、
ＳｒＯ、およびＺｎＯを含有する。
は、所望の比率を示すガラスを確保するのにきわめて重
要である。例えば、ＳｉＯ2 の含有量が40％を超える場
合、ガラスは酸溶液中で所望の可溶性を失う。シリカの
含有量が23％未満の場合には、ガラスは非常に失透しや
すくなり、および／または線熱膨張係数が高すぎるよう
になる。Ａｌ2 Ｏ3 が前述した範囲から外れると、ガラ
スは非常に失透しやすくなる。失透に対するガラスの安
定性を付与するため、およびその物理的特性を調節する
ためにＣａＯを含むことが必要である。Ｂ2 Ｏ3 の濃度
が36％より大きい場合には、ガラスの歪点が600 ℃より
低くなる。物理的特性を調節するために微量のＢａＯ、
ＳｒＯ、およびＺｎＯを含有する。
【００１５】陽イオンパーセントの範囲を重量パーセン
トの範囲に正確に変換することは数学的に不可能である
が、以下に列記する値は、重量パーセントで表した本発
明の可溶性ガラスの基礎ガラス組成の近似を示してい
る：27％−47％のＳｉＯ2 、17％−41％のＡｌ2 Ｏ3 、
７％−25％のＣａＯ、０％−25％のＢ2 Ｏ3 、０％−４
％のＭｇＯ、０％−10％のＳｒＯおよび／またはＢａ
Ｏ、０％−７％のＺｎＯ、ここでＭｇＯ＋ＳｒＯ＋Ｂａ
Ｏ＋ＺｎＯの合計が０％−15％。
トの範囲に正確に変換することは数学的に不可能である
が、以下に列記する値は、重量パーセントで表した本発
明の可溶性ガラスの基礎ガラス組成の近似を示してい
る：27％−47％のＳｉＯ2 、17％−41％のＡｌ2 Ｏ3 、
７％−25％のＣａＯ、０％−25％のＢ2 Ｏ3 、０％−４
％のＭｇＯ、０％−10％のＳｒＯおよび／またはＢａ
Ｏ、０％−７％のＺｎＯ、ここでＭｇＯ＋ＳｒＯ＋Ｂａ
Ｏ＋ＺｎＯの合計が０％−15％。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前出の米国特許第4,102,
664 号に記載された方法と同様な方法において、以下の
段階にしたがって、実質的に欠陥がなく平滑性において
研磨した表面と同等である表面を有するガラスシートを
作成できる。そこで、本発明は下記の方法を提供する： (a) アルカリ金属を含まない互いに組成の異なる２つ
のガラス形成バッチを溶融する。ここで、第１のガラス
は600 ℃より高い歪点を有し、酸溶液中で比較的不溶性
であり、第２のガラスのバッチは、酸化物基準の陽イオ
ンパーセントで表して、23％−40％のＳｉＯ2 、15％−
43％のＡｌ2 Ｏ3 、５％−25％のＣａＯ、０％−36％の
Ｂ2 Ｏ3 、０％−７％のＭｇＯ、０％−５％のＳｒＯお
よび／またはＢａＯ、０％−５％のＺｎＯ、ここでＭｇ
Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの合計が０％−10％、から
実質的になり、第２のガラスは同一の酸溶液中で少なく
とも1000倍も可溶性でありかつ、 (1) 凝固点から室温に亘って、第１のガラスの線熱膨
張係数から約５×10-7／℃以内の範囲にある線熱膨張係
数； (2) 第１のガラスの歪点に比較的近接した、600 ℃よ
り高い歪点；および (3) ０℃から300 ℃に亘る温度範囲下において20×10
-7／℃から60×10 -7／℃までの範囲にある線熱膨張係
数；を有する。
664 号に記載された方法と同様な方法において、以下の
段階にしたがって、実質的に欠陥がなく平滑性において
研磨した表面と同等である表面を有するガラスシートを
作成できる。そこで、本発明は下記の方法を提供する： (a) アルカリ金属を含まない互いに組成の異なる２つ
のガラス形成バッチを溶融する。ここで、第１のガラス
は600 ℃より高い歪点を有し、酸溶液中で比較的不溶性
であり、第２のガラスのバッチは、酸化物基準の陽イオ
ンパーセントで表して、23％−40％のＳｉＯ2 、15％−
43％のＡｌ2 Ｏ3 、５％−25％のＣａＯ、０％−36％の
Ｂ2 Ｏ3 、０％−７％のＭｇＯ、０％−５％のＳｒＯお
よび／またはＢａＯ、０％−５％のＺｎＯ、ここでＭｇ
Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの合計が０％−10％、から
実質的になり、第２のガラスは同一の酸溶液中で少なく
とも1000倍も可溶性でありかつ、 (1) 凝固点から室温に亘って、第１のガラスの線熱膨
張係数から約５×10-7／℃以内の範囲にある線熱膨張係
数； (2) 第１のガラスの歪点に比較的近接した、600 ℃よ
り高い歪点；および (3) ０℃から300 ℃に亘る温度範囲下において20×10
-7／℃から60×10 -7／℃までの範囲にある線熱膨張係
数；を有する。
【００１７】(b) 溶融したバッチを流動状態のまま同
時に集合させ、第１のガラスが第２のガラス内に実質的
に完全に囲い込まれた積層シートを形成する。
時に集合させ、第１のガラスが第２のガラス内に実質的
に完全に囲い込まれた積層シートを形成する。
【００１８】(c) 積層シートを、溶融体が流動状態に
ある温度でともに溶融して欠陥がない間の界面を形成す
る。
ある温度でともに溶融して欠陥がない間の界面を形成す
る。
【００１９】(d) 積層シートを冷却して流動状態にあ
る各々のガラスを凝固させる。
る各々のガラスを凝固させる。
【００２０】(e) その後、積層シートを酸溶液と接触
させて第２のガラスを溶解除去し、それにより、第２の
ガラスが除去された第１のガラスの表面を、実質的に欠
陥がなく、研磨したガラス表面と同等の平滑性を備えた
ものとする。
させて第２のガラスを溶解除去し、それにより、第２の
ガラスが除去された第１のガラスの表面を、実質的に欠
陥がなく、研磨したガラス表面と同等の平滑性を備えた
ものとする。
【００２１】耐久性ガラス（前記第１のガラス）は望ま
しくは完全に可溶性ガラス内に囲い込まれるが、完全に
は覆われないシートの非常に小さな区域（最もありそう
なのはその縁）があり得る。したがって、「実質的に完
全に囲い込まれた」という表現は、その可能性を示すた
めに選択したものである。
しくは完全に可溶性ガラス内に囲い込まれるが、完全に
は覆われないシートの非常に小さな区域（最もありそう
なのはその縁）があり得る。したがって、「実質的に完
全に囲い込まれた」という表現は、その可能性を示すた
めに選択したものである。
【００２２】明らかなように、酸浴中の可溶性ガラスの
溶解は、積層シートがその目的地に達した後に行なわれ
る。したがって、積層体から切断されたシートを積重
し、デバイスに使用する直前に可溶性ガラスを除去する
ＬＣＤディスプレーデバイスの製造者まで輸送し得る。
溶解は、積層シートがその目的地に達した後に行なわれ
る。したがって、積層体から切断されたシートを積重
し、デバイスに使用する直前に可溶性ガラスを除去する
ＬＣＤディスプレーデバイスの製造者まで輸送し得る。
【００２３】２つのガラスの液相線値は好ましくは、選
択形成工程（select forming process）中に失透するの
を防ぐために、積層が行なわれる温度より低い。
択形成工程（select forming process）中に失透するの
を防ぐために、積層が行なわれる温度より低い。
【００２４】最終的に、従来の実施にしたがい、最も好
ましくは冷却工程中に、積層シートをアニールして有害
な応力を避けてもよいが、冷却した積層体を再加熱して
その後にアニールしてもよい。上記のごとく説明したよ
うに、本発明のガラスの歪点は十分に高いので、アニー
リングはａ−Ｓｉデバイスの形成には必要ではない。
ましくは冷却工程中に、積層シートをアニールして有害
な応力を避けてもよいが、冷却した積層体を再加熱して
その後にアニールしてもよい。上記のごとく説明したよ
うに、本発明のガラスの歪点は十分に高いので、アニー
リングはａ−Ｓｉデバイスの形成には必要ではない。
【００２５】経済的なことを考慮すると、ＨＣｌ、Ｈ2
ＳＯ4 、ＨＮＯ3 、およびＨ3 ＰＯ4 のような鉱酸の水
溶液が好ましい溶剤として挙げられるが、有機酸を含む
他の酸を用いることもできる。可溶性ガラスが耐久性ガ
ラスよりも溶液中で少なくとも1000倍も可溶性であるこ
とのみが必要である。
ＳＯ4 、ＨＮＯ3 、およびＨ3 ＰＯ4 のような鉱酸の水
溶液が好ましい溶剤として挙げられるが、有機酸を含む
他の酸を用いることもできる。可溶性ガラスが耐久性ガ
ラスよりも溶液中で少なくとも1000倍も可溶性であるこ
とのみが必要である。
【００２６】600 ℃より高い、好ましくは625 ℃より高
い歪点、および35×10-7／℃−60×10-7／℃の間の線熱
膨張係数（０℃−300 ℃）を示す、ＬＣＤデバイスに使
用する基体の製造に関する上述した特許および特許出願
の範囲内のガラス組成物は一般的に優れた酸溶液に対す
る抵抗を示すが、ガラス組成の好ましい範囲は、酸化物
基準の陽イオンパーセントで表して、50％−65％のＳｉ
Ｏ2 、10％−20％のＡｌ2 Ｏ3 、０％−10％のＭｇＯ、
０％−20％のＢ2 Ｏ3 、０％−15％のＣａＯ、０％−25
％のＳｒＯ、０％−10％のＢａＯ、および合計で０％−
25％のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯからなる。これ
らの範囲を重量パーセントで近似すると、その範囲は、
53％−60％のＳｉＯ2 、11％−17％のＡｌ2 Ｏ3 、０％
−7.5 ％のＭｇＯ、４％−９％のＢ2 Ｏ3 、０％−25％
のＣａＯ、０％−40％のＳｒＯ、０％−25％のＢａＯ、
ここでＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計が０％−
32％、からなる。
い歪点、および35×10-7／℃−60×10-7／℃の間の線熱
膨張係数（０℃−300 ℃）を示す、ＬＣＤデバイスに使
用する基体の製造に関する上述した特許および特許出願
の範囲内のガラス組成物は一般的に優れた酸溶液に対す
る抵抗を示すが、ガラス組成の好ましい範囲は、酸化物
基準の陽イオンパーセントで表して、50％−65％のＳｉ
Ｏ2 、10％−20％のＡｌ2 Ｏ3 、０％−10％のＭｇＯ、
０％−20％のＢ2 Ｏ3 、０％−15％のＣａＯ、０％−25
％のＳｒＯ、０％−10％のＢａＯ、および合計で０％−
25％のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯからなる。これ
らの範囲を重量パーセントで近似すると、その範囲は、
53％−60％のＳｉＯ2 、11％−17％のＡｌ2 Ｏ3 、０％
−7.5 ％のＭｇＯ、４％−９％のＢ2 Ｏ3 、０％−25％
のＣａＯ、０％−40％のＳｒＯ、０％−25％のＢａＯ、
ここでＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計が０％−
32％、からなる。
【００２７】
【実施例】以下、実施例を参照して本発明を詳細に説明
する。
する。
【００２８】表Ｉは、本発明に使用できる希釈鉱酸水溶
液に可溶性であるガラスの、酸化物基準の陽イオンパー
セントで表した組成の群を記載している。実際のバッチ
成分は、ともに溶融されたときに適切な比率で所望の酸
化物に転化される酸化物または他の成分のいずれの物質
であってもよい。これを説明すると、Ｈ3 ＢＯ3 はＢ 2
Ｏ3 の供給源、ＣａＣＯ3 はＣａＯの供給源となり得
る。
液に可溶性であるガラスの、酸化物基準の陽イオンパー
セントで表した組成の群を記載している。実際のバッチ
成分は、ともに溶融されたときに適切な比率で所望の酸
化物に転化される酸化物または他の成分のいずれの物質
であってもよい。これを説明すると、Ｈ3 ＢＯ3 はＢ 2
Ｏ3 の供給源、ＣａＣＯ3 はＣａＯの供給源となり得
る。
【００２９】バッチ成分を配合し、均一な溶融物を得る
ためにともに完全にタンブル混合し、白金るつぼに装填
した。このるつぼに蓋をして、約1600℃で運転している
炉に導入した。約４時間に亘って保持した後、生成した
溶融物をスチール型に注ぎ入れ、約15.25 ×15.25 ×1.
25ｃｍ（約６”×６”×0.5 ”）の寸法を有するガラス
スラブを形成し、そのスラブをただちにアニーラーに移
した。
ためにともに完全にタンブル混合し、白金るつぼに装填
した。このるつぼに蓋をして、約1600℃で運転している
炉に導入した。約４時間に亘って保持した後、生成した
溶融物をスチール型に注ぎ入れ、約15.25 ×15.25 ×1.
25ｃｍ（約６”×６”×0.5 ”）の寸法を有するガラス
スラブを形成し、そのスラブをただちにアニーラーに移
した。
【００３０】さらに、表Ｉは、ガラス業界における慣習
的な技術により測定した、×10-7／℃で表した０℃−30
0 ℃の範囲に亘る線熱膨張係数および℃で表した歪点を
記載している。表Ｉはまた、95℃に設定されたＨＣｌの
５重量％水溶液中に撹拌しながら４時間に亘り浸漬した
後のガラスにより示された、パーセントで表した重量損
失を記載している。
的な技術により測定した、×10-7／℃で表した０℃−30
0 ℃の範囲に亘る線熱膨張係数および℃で表した歪点を
記載している。表Ｉはまた、95℃に設定されたＨＣｌの
５重量％水溶液中に撹拌しながら４時間に亘り浸漬した
後のガラスにより示された、パーセントで表した重量損
失を記載している。
【００３１】表ＩＡは、酸化物基準の重量部で表した同
一の群のガラス組成物を記載している。個々の成分の合
計がほぼ100 であるので、全ての目的のために、表ＩＡ
に記載した個々の値は重量パーセントを表していると考
えられる。
一の群のガラス組成物を記載している。個々の成分の合
計がほぼ100 であるので、全ての目的のために、表ＩＡ
に記載した個々の値は重量パーセントを表していると考
えられる。
【００３２】上述した記載は研究所の溶融方法を反映し
たものであるが、本発明のガラスは、大規模な商業的ガ
ラス形成および溶融装置並びに工程を利用して溶融およ
び形成を行なうこともできる。バッチ成分がともに完全
に混合され、均一な溶融物を得るのに十分に時間に亘り
十分な高温で溶融し、その後ガラス品に形成されること
のみが必要である。
たものであるが、本発明のガラスは、大規模な商業的ガ
ラス形成および溶融装置並びに工程を利用して溶融およ
び形成を行なうこともできる。バッチ成分がともに完全
に混合され、均一な溶融物を得るのに十分に時間に亘り
十分な高温で溶融し、その後ガラス品に形成されること
のみが必要である。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】表IIは、本発明に使用できる希釈鉱酸水溶
液中で比較的不溶性であるガラスの、酸化物基準の陽イ
オンパーセントで表した組成の群を記載している。表Ｉ
に示したガラス組成物と同様に、実際のバッチ成分は、
ともに溶融されたときに適切な比率で所望の酸化物に転
化される酸化物または他の成分のいずれの物質であって
もよい。
液中で比較的不溶性であるガラスの、酸化物基準の陽イ
オンパーセントで表した組成の群を記載している。表Ｉ
に示したガラス組成物と同様に、実際のバッチ成分は、
ともに溶融されたときに適切な比率で所望の酸化物に転
化される酸化物または他の成分のいずれの物質であって
もよい。
【００３６】バッチ成分を配合し、均一な溶融物を得る
ためにともに完全にタンブル混合し、白金るつぼに装填
した。このるつぼに蓋をして、約1600℃で運転している
炉に移し、約16時間に亘りその炉内に保持した。生成し
た溶融物をスチール型に注ぎ入れ、約15.25 ×15.25 ×
1.25ｃｍ（約６”×６”×0.5 ”）の寸法を有するガラ
ススラブを形成し、そのスラブをただちにアニーラーに
移した。
ためにともに完全にタンブル混合し、白金るつぼに装填
した。このるつぼに蓋をして、約1600℃で運転している
炉に移し、約16時間に亘りその炉内に保持した。生成し
た溶融物をスチール型に注ぎ入れ、約15.25 ×15.25 ×
1.25ｃｍ（約６”×６”×0.5 ”）の寸法を有するガラ
ススラブを形成し、そのスラブをただちにアニーラーに
移した。
【００３７】表IIは、ガラス業界における慣習的な技術
により測定した、×10-7／℃で表した０℃−300 ℃の範
囲に亘る線熱膨張計数および℃で表した歪点を記載して
いる。表IIはまた、95℃に設定されたＨＣｌの５重量％
水溶液中に撹拌しながら４時間に亘り浸漬した後のガラ
スにより示された、ｍｇ／ｃｍ2 で表した重量損失を記
載している。
により測定した、×10-7／℃で表した０℃−300 ℃の範
囲に亘る線熱膨張計数および℃で表した歪点を記載して
いる。表IIはまた、95℃に設定されたＨＣｌの５重量％
水溶液中に撹拌しながら４時間に亘り浸漬した後のガラ
スにより示された、ｍｇ／ｃｍ2 で表した重量損失を記
載している。
【００３８】表IIＡは、酸化物基準の重量部で表した同
一の群のガラス組成物を記載している。個々の成分の合
計がほぼ100 であるので、全ての目的のために、表IIＡ
に記載した個々の値は重量パーセントを表していると考
えられる。
一の群のガラス組成物を記載している。個々の成分の合
計がほぼ100 であるので、全ての目的のために、表IIＡ
に記載した個々の値は重量パーセントを表していると考
えられる。
【００３９】表Ｉに記載したガラスに対してと同様に、
上述した記載は研究所の溶融方法を反映したものである
と考えられる。しかしながら、本発明のガラスは、大規
模な商業的ガラス形成および溶融装置並びに工程を利用
して溶融および形成を行なうこともできる。
上述した記載は研究所の溶融方法を反映したものである
と考えられる。しかしながら、本発明のガラスは、大規
模な商業的ガラス形成および溶融装置並びに工程を利用
して溶融および形成を行なうこともできる。
【００４０】
【表３】
【００４１】重量パーセント基準で表IIに示したガラス
の溶解性の損失は、約0.01％−0.3％である。言うまで
もなく、希釈酸浴中への滞在時間は表Ｉのガラスよりも
６時間長いことも考慮しなければならない。
の溶解性の損失は、約0.01％−0.3％である。言うまで
もなく、希釈酸浴中への滞在時間は表Ｉのガラスよりも
６時間長いことも考慮しなければならない。
【００４２】本発明は耐久性ガラスシートを可溶性ガラ
ス内に実質的に全体を封じ込めることを検討している
が、耐久性ガラスの一方の側のみが覆われるような様式
で耐久性ガラスと可溶性ガラスをともに流動させてもよ
い。例えば、可溶性ガラスが耐久性ガラスの下に設けら
れ、一方比較的流動形態の状態で、積層体が平らな表面
に上に積み重ねられて冷却されて確実に平滑な形状とす
るように、ともにガラスを流動させることにより非常に
精密な平面度のガラスシートを調製できる。次いで可溶
性ガラスを溶解させて欠陥のない表面を保持することが
できる。耐久性ガラスの上側表面は酷使されず、空気の
みに暴露されるのみである。２つのガラスの熱膨張は、
ゆがみまたは他の変形を避けるためにほとんど精密に一
致しなければならない。
ス内に実質的に全体を封じ込めることを検討している
が、耐久性ガラスの一方の側のみが覆われるような様式
で耐久性ガラスと可溶性ガラスをともに流動させてもよ
い。例えば、可溶性ガラスが耐久性ガラスの下に設けら
れ、一方比較的流動形態の状態で、積層体が平らな表面
に上に積み重ねられて冷却されて確実に平滑な形状とす
るように、ともにガラスを流動させることにより非常に
精密な平面度のガラスシートを調製できる。次いで可溶
性ガラスを溶解させて欠陥のない表面を保持することが
できる。耐久性ガラスの上側表面は酷使されず、空気の
みに暴露されるのみである。２つのガラスの熱膨張は、
ゆがみまたは他の変形を避けるためにほとんど精密に一
致しなければならない。
【００４３】
Claims (6)
- 【請求項１】 研磨されたガラス表面と同等の平滑性を
備えた実質的に欠陥のない表面を有するガラスシートを
製造する方法であって、 (a) アルカリ金属を含まない互いに組成の異なる２つ
のガラス形成バッチを溶融し、ここで、第１のガラスは
600 ℃より高い歪点を有しかつ酸溶液中で比較的不溶性
であり、第２のガラスのバッチは、酸化物基準の陽イオ
ンパーセントで表して、23％−40％のＳｉＯ2 、15％−
43％のＡｌ2 Ｏ3 、５％−25％のＣａＯ、０％−36％の
Ｂ2 Ｏ3 、０％−７％のＭｇＯ、０％−５％のＳｒＯお
よび／またはＢａＯ、０％−５％のＺｎＯ、ここでＭｇ
Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯの合計が０％−10％、から
実質的になり、該第２のガラスは前記酸溶液中で前記第
１のガラスより少なくとも1000倍も可溶性でありかつ、 (1) 凝固点から室温に亘る温度下において、前記第１
のガラスの線熱膨張係数から約５×10-7／℃以内の範囲
にある線熱膨張係数； (2) 前記第１のガラスの歪点に比較的近接した、600
℃より高い歪点；および (3) ０℃から300 ℃に亘る温度範囲下において20×10
-7／℃から60×10-7／℃までの範囲にある線熱膨張係
数；を有し、 (b) 溶融した前記バッチを流動状態のまま同時に集合
させ、前記第１のガラスが前記第２のガラス内に実質的
に完全に囲い込まれた積層シートを形成し、 (c) 該積層シートを冷却して流動状態にある各々のガ
ラスを凝固させ、 (d) 該積層シートを酸溶液と接触させて前記第２のガ
ラスを溶解除去し、それにより、該第２のガラスが除去
された前記第１のガラスの表面を、実質的に欠陥がな
く、研磨したガラス表面と同等の平滑性を備えたものと
する、各工程からなることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記酸溶液が鉱酸であることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記第１のガラスが、０℃から300 ℃に
亘る温度範囲下において35×10-7／℃−60×10-7／℃ま
での範囲の線熱膨張係数を示すことを特徴とする請求項
１記載の方法。 - 【請求項４】 前記第１のガラスが、酸化物基準の陽イ
オンパーセントで表して、50％−65％のＳｉＯ2 、10％
−20％のＡｌ2 Ｏ3 、０％−10％のＭｇＯ、０％−20％
のＢ2 Ｏ3 、０％−15％のＣａＯ、０％−25％のＳｒ
Ｏ、０％−10％のＢａＯ、ここでＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｓｒ
Ｏ＋ＢａＯの合計が０％−25％、からなることを特徴と
する請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記第１のガラスの歪点および前記第２
のガラスの歪点の両方が625 ℃よりも高いことを特徴と
する請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記第２のガラスの歪点が前記第１のガ
ラスの歪点から約20℃以内の範囲にあることを特徴とす
る請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/092,474 US5342426A (en) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | Making glass sheet with defect-free surfaces and alkali metal-free soluble glasses therefor |
| US092474 | 1993-07-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07144937A true JPH07144937A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3682727B2 JP3682727B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=22233396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16537894A Expired - Lifetime JP3682727B2 (ja) | 1993-07-16 | 1994-07-18 | 表面に欠陥のないガラスシートの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5342426A (ja) |
| EP (1) | EP0653384A1 (ja) |
| JP (1) | JP3682727B2 (ja) |
| KR (1) | KR100319348B1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09304756A (ja) * | 1996-05-14 | 1997-11-28 | Toppan Printing Co Ltd | 液晶パネル体 |
| JP2006525150A (ja) * | 2003-04-04 | 2006-11-09 | コーニング インコーポレイテッド | 光学用途のための高強度積層板 |
| JP2009525941A (ja) * | 2006-02-10 | 2009-07-16 | コーニング インコーポレイテッド | 積層されたガラス物品およびその作製方法 |
| KR20160133501A (ko) * | 2014-03-13 | 2016-11-22 | 코닝 인코포레이티드 | 유리 제품 및 이의 형성 방법 |
| JP2018504356A (ja) * | 2015-01-20 | 2018-02-15 | ショット グラス テクノロジーズ （スゾウ） カンパニー リミテッドＳｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ （Ｓｕｚｈｏｕ） Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 高いｕｖ透過率および耐ソラリゼーション性を示す低ｃｔｅガラス |
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