JPH0717407B2 - 機能薄膜付ガラスの製造方法 - Google Patents
機能薄膜付ガラスの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は機能薄膜付ガラスの製造方法、及びこれを用い
たヘッドアップディスプレイ(HUD)用コンバイナーの
製造方法に関するものである。
たヘッドアップディスプレイ(HUD)用コンバイナーの
製造方法に関するものである。
[従来の技術] 従来、ガラス等の基板上に金属酸化物薄膜を設ける方法
としては、真空蒸着法、スパッタリング法などの物理的
手法や浸漬法、ロールコート法、メニスカスコート法な
どで、金属酸化物となり得る原料を含有する液体を塗布
する湿式法等が知られている。湿式法は物理的手法に比
べて生産コストを低くできるメリットを有するものの、
どちらも、大面積基板の一部分のみに外観良く成膜した
い場合には、成膜時にマスキングしたり、成膜後にエッ
チングする必要があり、結局製造プロセスが複雑化し
て、生産コストも高くなるという欠点があった。
としては、真空蒸着法、スパッタリング法などの物理的
手法や浸漬法、ロールコート法、メニスカスコート法な
どで、金属酸化物となり得る原料を含有する液体を塗布
する湿式法等が知られている。湿式法は物理的手法に比
べて生産コストを低くできるメリットを有するものの、
どちらも、大面積基板の一部分のみに外観良く成膜した
い場合には、成膜時にマスキングしたり、成膜後にエッ
チングする必要があり、結局製造プロセスが複雑化し
て、生産コストも高くなるという欠点があった。
[発明の解決しようとする課題] 本発明の目的は、従来技術が有していた前述の欠点を解
消しようとするものである。
消しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、 (a)、ガラス板を切断する工程、 (b)、(a)のガラス板に、金属アルコキシドと増粘
剤を含み、粘度が2000〜6000cPの機能薄膜形成用液体を
部分的にスクリーン印刷して印刷膜を形成する工程、 (c)、(b)のガラス板を550〜650℃で加熱して曲げ
加工、又は/かつ、強化加工を施すと同時に、上記印刷
膜を焼成して金属酸化物を主成分とする機能薄膜を形成
する工程、 を含むことを特徴とする機能薄膜付ガラスの製造方法。
り、 (a)、ガラス板を切断する工程、 (b)、(a)のガラス板に、金属アルコキシドと増粘
剤を含み、粘度が2000〜6000cPの機能薄膜形成用液体を
部分的にスクリーン印刷して印刷膜を形成する工程、 (c)、(b)のガラス板を550〜650℃で加熱して曲げ
加工、又は/かつ、強化加工を施すと同時に、上記印刷
膜を焼成して金属酸化物を主成分とする機能薄膜を形成
する工程、 を含むことを特徴とする機能薄膜付ガラスの製造方法。
第1図は本発明の機能薄膜付ガラスの製造方法の工程図
を示す説明図である。
を示す説明図である。
本発明においては、まず、(a)に示したように、ガラ
ス板を所望の形状に切断する。次いで、切断面エッジを
面取り加工し、洗浄するのが好ましい。
ス板を所望の形状に切断する。次いで、切断面エッジを
面取り加工し、洗浄するのが好ましい。
次に、第1図(b)に示したようにかかるガラス板1の
所定部分に、焼成により金属アルコキシドを含む機能薄
膜形成用液体をスクリーン印刷して印刷膜2を形成す
る。かかる機能薄膜形成用液体は、増粘剤、例えばエチ
ルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース系増粘
剤等を添加することにより、2000〜6000cP(25℃)の粘
度範囲に調整されている。2000cPより小さいと液体の流
動性がありすぎて、スクリーン印刷安定性が不十分とな
ったり、所定の印刷後膜厚が得られなくなったりする欠
点があり、又、6000cPより粘度が大きいと、焼成後の印
刷膜の膜質がポーラス(ぼそぼそ)になりやすく、化学
的・機械的耐久性が悪くなり、好ましくないからであ
る。機能薄膜形成用液体は、金属アルコキシドを含んだ
ものであるが、かかる、金属アルコキシドとしては、例
えば、Ti,Ta,Zr,In,Sn,Si等のアルコキシド、又はこれ
らのうち1種以上の混合アルコキシドを用いることがで
きる。具体的な材料は、目的とする機能薄膜に必要な光
学特性等を考慮して選択すればよい。例えば、機能薄膜
として、HUD用コンバイナー等の増反射膜を得たい場合
は、増反射膜の屈折率nが1.5以上、特に1.8〜2.3程度
になるように、金属アルコキシドを選択すればよい。例
えばTiO2(n=約2.2〜2.3)、ZrO2(n=約2.0〜2.
1)、Ta2O5(n=約2.1)、SnO2(n=約1.9〜2.0)等
の単体の酸化物膜を得るように、それぞれの金属のアル
コキシドを用いてもよいし、これらの複合酸化物、例え
ばTiO2‐SiO2,ZrO2‐SiO2,TiO2‐ZrO2,In2O3‐SnO2等の
複合酸化物膜を得るように、適宜の金属アルコキシドを
混合して調整してもよい。Siのアルコキシドを混合する
と基板ガラス板1との密着性が向上する点で好ましい。
又、機能薄膜として、低反射膜、あるいは、ノングレア
膜を形成したい場合は、低屈折率膜が得られるようにSi
のアルコキシド等を用いればよい。又、機能薄膜とし
て、アンテナや湿度センサー、結露センサー等に用いる
導電膜を得たい場合は、In2O3‐SnO2,SnO2:F,SnO2:Sb等
の導電膜が得られるように、適宜の金属アルコキシドを
用い、ドープ剤を添加して機能薄膜形成用液体を調整す
ればよい。又、機能薄膜として装飾用、ディスプレイ用
等に用いる着色膜を得たい場合は、かかる目的に応じ
て、適宜の金属アルコキシドを用い、着色剤、顔料等を
添加して機能薄膜形成用液体を調整すればよい。
所定部分に、焼成により金属アルコキシドを含む機能薄
膜形成用液体をスクリーン印刷して印刷膜2を形成す
る。かかる機能薄膜形成用液体は、増粘剤、例えばエチ
ルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース系増粘
剤等を添加することにより、2000〜6000cP(25℃)の粘
度範囲に調整されている。2000cPより小さいと液体の流
動性がありすぎて、スクリーン印刷安定性が不十分とな
ったり、所定の印刷後膜厚が得られなくなったりする欠
点があり、又、6000cPより粘度が大きいと、焼成後の印
刷膜の膜質がポーラス(ぼそぼそ)になりやすく、化学
的・機械的耐久性が悪くなり、好ましくないからであ
る。機能薄膜形成用液体は、金属アルコキシドを含んだ
ものであるが、かかる、金属アルコキシドとしては、例
えば、Ti,Ta,Zr,In,Sn,Si等のアルコキシド、又はこれ
らのうち1種以上の混合アルコキシドを用いることがで
きる。具体的な材料は、目的とする機能薄膜に必要な光
学特性等を考慮して選択すればよい。例えば、機能薄膜
として、HUD用コンバイナー等の増反射膜を得たい場合
は、増反射膜の屈折率nが1.5以上、特に1.8〜2.3程度
になるように、金属アルコキシドを選択すればよい。例
えばTiO2(n=約2.2〜2.3)、ZrO2(n=約2.0〜2.
1)、Ta2O5(n=約2.1)、SnO2(n=約1.9〜2.0)等
の単体の酸化物膜を得るように、それぞれの金属のアル
コキシドを用いてもよいし、これらの複合酸化物、例え
ばTiO2‐SiO2,ZrO2‐SiO2,TiO2‐ZrO2,In2O3‐SnO2等の
複合酸化物膜を得るように、適宜の金属アルコキシドを
混合して調整してもよい。Siのアルコキシドを混合する
と基板ガラス板1との密着性が向上する点で好ましい。
又、機能薄膜として、低反射膜、あるいは、ノングレア
膜を形成したい場合は、低屈折率膜が得られるようにSi
のアルコキシド等を用いればよい。又、機能薄膜とし
て、アンテナや湿度センサー、結露センサー等に用いる
導電膜を得たい場合は、In2O3‐SnO2,SnO2:F,SnO2:Sb等
の導電膜が得られるように、適宜の金属アルコキシドを
用い、ドープ剤を添加して機能薄膜形成用液体を調整す
ればよい。又、機能薄膜として装飾用、ディスプレイ用
等に用いる着色膜を得たい場合は、かかる目的に応じ
て、適宜の金属アルコキシドを用い、着色剤、顔料等を
添加して機能薄膜形成用液体を調整すればよい。
かかる金属アルコキシドは、機能薄膜形成用液体中に金
属酸化物換算で、0.5〜6.0wt%(重量%)特に1.0〜3.0
wt%含まれていることが好ましい。機能薄膜形成用液体
は、スクリーン印刷された後、焼成された際、そのほと
んどが気体となってなくなってしまい、金属酸化物を主
成分とする機能薄膜が残るわけであるが、上記液体中に
金属アルコキシドが金属酸化物換算で0.5wt%未満しか
含まれていない場合には、焼成後の機能薄膜の膜厚が薄
くなりすぎて化学的、機械的安定性が劣化したり、均一
性、外観等の点で好ましくなく、一方、6.0wt%以上含
まれていると焼成後の膜厚が厚くなりすぎて、膜にクラ
ックが生じてしまうため、好ましくない。機能薄膜形成
用液体は、200メッシュ以上、好ましくは300メッシュ以
上(ここで言うメッシュとは、1inch2あたりの開孔
数)のスクリーンを用いてスクリーン印刷することが、
均一で外観の優れた膜を形成できるので好ましい。
属酸化物換算で、0.5〜6.0wt%(重量%)特に1.0〜3.0
wt%含まれていることが好ましい。機能薄膜形成用液体
は、スクリーン印刷された後、焼成された際、そのほと
んどが気体となってなくなってしまい、金属酸化物を主
成分とする機能薄膜が残るわけであるが、上記液体中に
金属アルコキシドが金属酸化物換算で0.5wt%未満しか
含まれていない場合には、焼成後の機能薄膜の膜厚が薄
くなりすぎて化学的、機械的安定性が劣化したり、均一
性、外観等の点で好ましくなく、一方、6.0wt%以上含
まれていると焼成後の膜厚が厚くなりすぎて、膜にクラ
ックが生じてしまうため、好ましくない。機能薄膜形成
用液体は、200メッシュ以上、好ましくは300メッシュ以
上(ここで言うメッシュとは、1inch2あたりの開孔
数)のスクリーンを用いてスクリーン印刷することが、
均一で外観の優れた膜を形成できるので好ましい。
次に、第1図(c)に示したように、印刷膜を有する上
記ガラス板を加熱し、曲げ加工又は/かつ強化加工(曲
げ加工、又は、強化加工、又は、曲げ及び強化加工)を
施すと同時に、上記印刷膜2を焼成して機能薄膜を形成
する。加熱温度は、曲げ加工や強化加工に必要な温度で
よく、550〜650℃が適当である。曲げ又は/かつ強化加
工を施す前に、予め500〜600℃程度で印刷膜を焼成して
おくことも可能であるが、上述のように、曲げ又は/か
つ強化と同時に焼成を行うと、製造プロセスも簡単にな
り生産性が向上し、製造コストが低減されるという利点
がある。
記ガラス板を加熱し、曲げ加工又は/かつ強化加工(曲
げ加工、又は、強化加工、又は、曲げ及び強化加工)を
施すと同時に、上記印刷膜2を焼成して機能薄膜を形成
する。加熱温度は、曲げ加工や強化加工に必要な温度で
よく、550〜650℃が適当である。曲げ又は/かつ強化加
工を施す前に、予め500〜600℃程度で印刷膜を焼成して
おくことも可能であるが、上述のように、曲げ又は/か
つ強化と同時に焼成を行うと、製造プロセスも簡単にな
り生産性が向上し、製造コストが低減されるという利点
がある。
曲げ加工を行なう際、第1図に示したように、印刷膜が
形成されている面が凹となるように曲げ加工するのが好
ましい。これは、印刷膜が形成されている面を凸となる
ように曲げ加工すると、印刷膜にクラックが入ってしま
い、外観の優れた機能薄膜が得られにくくなるからであ
る。
形成されている面が凹となるように曲げ加工するのが好
ましい。これは、印刷膜が形成されている面を凸となる
ように曲げ加工すると、印刷膜にクラックが入ってしま
い、外観の優れた機能薄膜が得られにくくなるからであ
る。
又、第1図(b)′に示したように、加熱して曲げ加工
又は/かつ強化加工を施す前に、印刷膜を乾燥しておく
こともできる。こうしておくことによって、(c)の曲
げ又は/かつ強化のための加熱時にごみやほこり等が付
着しにくくなるので好ましい。乾燥温度は50〜200℃程
度が適当である。
又は/かつ強化加工を施す前に、印刷膜を乾燥しておく
こともできる。こうしておくことによって、(c)の曲
げ又は/かつ強化のための加熱時にごみやほこり等が付
着しにくくなるので好ましい。乾燥温度は50〜200℃程
度が適当である。
以上、本発明の機能薄膜付ガラスの製造方法について説
明したが、以下、かかる製法を用いたヘッドアップディ
スプレイ(HUD)用コンバイナーの製法について説明す
る。
明したが、以下、かかる製法を用いたヘッドアップディ
スプレイ(HUD)用コンバイナーの製法について説明す
る。
HUD用コンバイナーは車両等輸送機の風防ガラスに用い
られることが多く、従ってこのような用途においては安
全性の点から合せガラスが使用される場合がほとんどな
ので、合せガラスの表面に機能薄膜が形成されたHUD用
コンバイナーの製造を例にとって説明する。
られることが多く、従ってこのような用途においては安
全性の点から合せガラスが使用される場合がほとんどな
ので、合せガラスの表面に機能薄膜が形成されたHUD用
コンバイナーの製造を例にとって説明する。
第1図の(c)までは上述の通りである。第1図(c)
には、印刷膜2を有するガラス板1を、合せガラス化す
る他方のガラス板3と重ねて曲げ加工を行う場合の例を
示した。
には、印刷膜2を有するガラス板1を、合せガラス化す
る他方のガラス板3と重ねて曲げ加工を行う場合の例を
示した。
次いで、(d)に示したように、曲げ又は/かつ強化加
工が施されたガラス板1を、他方のガラス板3ととも
に、機能薄膜が露出するように配置して、プラスチック
中間膜4を介して接合し、合せガラス化して、HUD用コ
ンバイナーが製造される。
工が施されたガラス板1を、他方のガラス板3ととも
に、機能薄膜が露出するように配置して、プラスチック
中間膜4を介して接合し、合せガラス化して、HUD用コ
ンバイナーが製造される。
HUD用コンバイナーとして使用される機能薄膜は、安全
ガラスとして必要な可視光線透過率(Tv)70%以上を維
持しつつ、投影像を鮮明に反射できるようにするため
に、機能薄膜が光学膜厚(膜の屈折率nと実際の膜厚d
の積)400〜2300Åで形成されることが好ましい。かか
る光学膜厚となるように、(b)において、焼成による
膜厚減少を計算に入れて、スクリーン印刷膜の膜厚を調
整しておくのが好ましい。
ガラスとして必要な可視光線透過率(Tv)70%以上を維
持しつつ、投影像を鮮明に反射できるようにするため
に、機能薄膜が光学膜厚(膜の屈折率nと実際の膜厚d
の積)400〜2300Åで形成されることが好ましい。かか
る光学膜厚となるように、(b)において、焼成による
膜厚減少を計算に入れて、スクリーン印刷膜の膜厚を調
整しておくのが好ましい。
[実施例1] 切断、面取加工した2mm厚の通常のフロートガラス板1
の表面を酸化セリウムで研磨後、純水で充分にすすぎ、
窒素ガスを吹きつけて乾燥させた。このガラス表面に、
TiおよびSiのアルコキシドを酸化物換算で1.2wt%含
み、4000cP(25℃)の粘度を有する機能薄膜形成用液体
を380メッシュのナイロン製スクリーン版を用いてスク
リーン印刷し、3〜4分間静置させて、充分レベリング
した後、120〜130℃のクリーンオーブン内で10〜15分間
乾燥した。この時の印刷膜の膜厚は、約1.5μmで、表
面は、完全に乾燥し、ゴミやホコリが付着しても膜への
ダメージは全く心配のないレベルであった。乾燥後のガ
ラスを印刷膜2が形成されている面を露出面とし、もう
一枚のガラス板(ブロンズ色2mm厚)と第1図(c)の
ように重ねて曲げ加工を行うとともに、印刷膜2を焼成
して増反射膜を形成した。かかる機能薄膜は、光学膜厚
700Å(屈折率n=2.0(6328Å)、実際の膜厚d=350
Å)であった。これらのガラス板1及び2をPVB(ポリ
ビニルブチラール)膜を介して第1図(d)のように合
せガラス化し、HUD用コンバイナーを形成した。
の表面を酸化セリウムで研磨後、純水で充分にすすぎ、
窒素ガスを吹きつけて乾燥させた。このガラス表面に、
TiおよびSiのアルコキシドを酸化物換算で1.2wt%含
み、4000cP(25℃)の粘度を有する機能薄膜形成用液体
を380メッシュのナイロン製スクリーン版を用いてスク
リーン印刷し、3〜4分間静置させて、充分レベリング
した後、120〜130℃のクリーンオーブン内で10〜15分間
乾燥した。この時の印刷膜の膜厚は、約1.5μmで、表
面は、完全に乾燥し、ゴミやホコリが付着しても膜への
ダメージは全く心配のないレベルであった。乾燥後のガ
ラスを印刷膜2が形成されている面を露出面とし、もう
一枚のガラス板(ブロンズ色2mm厚)と第1図(c)の
ように重ねて曲げ加工を行うとともに、印刷膜2を焼成
して増反射膜を形成した。かかる機能薄膜は、光学膜厚
700Å(屈折率n=2.0(6328Å)、実際の膜厚d=350
Å)であった。これらのガラス板1及び2をPVB(ポリ
ビニルブチラール)膜を介して第1図(d)のように合
せガラス化し、HUD用コンバイナーを形成した。
かかるコンバイナーの機能薄膜が形成されている側を車
内側として、機能薄膜部分の透過率及び機能薄膜部分に
よる車内側の機能薄膜面反射(入射角0°)の各特性を
第2図に示す。又、機能薄膜部分における入射角65°の
車内側の機能薄膜面反射特性を第3図に示す。形成され
たHUD用コンバイナーは、ヘーズ、光学歪のない良好な
外観を有していた。
内側として、機能薄膜部分の透過率及び機能薄膜部分に
よる車内側の機能薄膜面反射(入射角0°)の各特性を
第2図に示す。又、機能薄膜部分における入射角65°の
車内側の機能薄膜面反射特性を第3図に示す。形成され
たHUD用コンバイナーは、ヘーズ、光学歪のない良好な
外観を有していた。
[発明の効果] 本発明によれば大面積ガラス基板のごく一部に機能薄膜
を有する機能薄膜付ガラスをエッチング等の複雑なプロ
セスを必要とせずに生産することが可能となる。
を有する機能薄膜付ガラスをエッチング等の複雑なプロ
セスを必要とせずに生産することが可能となる。
特に、粘度が2000〜6000cPであり、金属アルコキシドを
金属酸化物換算で0.5〜6.0wt%含む薄膜機能形成用液体
をスクリーン印刷して焼成することにより、均一性、外
観上好ましく、又、化学的、機械的耐久性の優れた好適
な薄膜機能付ガラスを効率よく製造できる。
金属酸化物換算で0.5〜6.0wt%含む薄膜機能形成用液体
をスクリーン印刷して焼成することにより、均一性、外
観上好ましく、又、化学的、機械的耐久性の優れた好適
な薄膜機能付ガラスを効率よく製造できる。
又、焼成による機能薄膜の形成と、曲げ又は/かつ強化
加工とを同時に行うことにより製造工程が簡単となり生
産性も向上し、製造コストも低減されるため、外観の良
好なHUD用コンバイナーを効率良く生産できる。
加工とを同時に行うことにより製造工程が簡単となり生
産性も向上し、製造コストも低減されるため、外観の良
好なHUD用コンバイナーを効率良く生産できる。
第1図は、本発明の機能薄膜付ガラスの製造方法の生産
工程を示す説明図であり、第2図は、実施例1における
HUD用コンバイナーの機能薄膜部分の分光スペクトルを
示すグラフ、第3図は、実施例1のHUD用コンバイナー
の機能薄膜部分における65°入射時の膜面反射特性を示
すグラフである。 1:ガラス板 2:印刷膜(機能薄膜) 3:ガラス板 4:プラスチック中間膜
工程を示す説明図であり、第2図は、実施例1における
HUD用コンバイナーの機能薄膜部分の分光スペクトルを
示すグラフ、第3図は、実施例1のHUD用コンバイナー
の機能薄膜部分における65°入射時の膜面反射特性を示
すグラフである。 1:ガラス板 2:印刷膜(機能薄膜) 3:ガラス板 4:プラスチック中間膜
Claims (6)
- 【請求項1】(a)、ガラス板を切断する工程、 (b)、(a)のガラス板に、金属アルコキシドと増粘
剤を含み、粘度が2000〜6000cPの機能薄膜形成用液体を
部分的にスクリーン印刷して印刷膜を形成する工程、 (c)、(b)のガラス板を550〜650℃で加熱して曲げ
加工、又は/かつ、強化加工を施すと同時に、上記印刷
膜を焼成して金属酸化物を主成分とする機能薄膜を形成
する工程、 を含むことを特徴とする機能薄膜付ガラスの製造方法。 - 【請求項2】機能薄膜形成用液体として、金属アルコキ
シドを、金属酸化物換算で0.5〜6.0wt%含む液体を用い
ることを特徴とする請求項1記載の機能薄膜付ガラスの
製造方法。 - 【請求項3】ガラス板にスクリーン印刷により印刷膜を
形成した後、加熱して曲げ加工又は/かつ強化加工を施
す前に、50℃〜200℃において上記印刷膜を乾燥させる
ことを特徴とする請求項1または2記載の機能薄膜付ガ
ラスの製造方法。 - 【請求項4】ガラス板の印刷膜が形成されている面が凹
となるように、ガラス板に曲げ加工、又は、曲げ加工及
び強化加工を施すことを特徴とする請求項1〜3いずれ
か1項記載の機能薄膜付ガラスの製造方法。 - 【請求項5】曲げ加工又は/かつ強化加工を施すと同時
に印刷膜を焼成して機能薄膜を形成した後、かかる機能
薄膜を有するガラス板と、もう一枚のガラス板とを、該
機能薄膜が形成された面が露出するように、プラスチッ
ク中間膜を介して接合し、合せガラス化することを特徴
とする請求項1〜4いずれか1項記載の機能薄膜付ガラ
スの製造方法。 - 【請求項6】焼成後の機能薄膜の光学膜厚を400〜2300
Åとすることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記
載のヘッドアップディスプレイ用コンバイナーの製造方
法。
Priority Applications (4)
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US07/594,058 US5108479A (en) | 1989-10-09 | 1990-10-09 | Process for manufacturing glass with functional coating |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH03126642A JPH03126642A (ja) | 1991-05-29 |
JPH0717407B2 true JPH0717407B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
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Country Status (4)
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EP (1) | EP0422582B1 (ja) |
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- 1989-10-09 JP JP1262086A patent/JPH0717407B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1990
- 1990-10-09 DE DE69025019T patent/DE69025019T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-09 US US07/594,058 patent/US5108479A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-09 EP EP90119339A patent/EP0422582B1/en not_active Revoked
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GB866333A (en) | 1956-08-27 | 1961-04-26 | Pittsburgh Plate Glass Co | Coating of glass sheets |
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EP0422582B1 (en) | 1996-01-24 |
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