TWI449677B - 平板玻璃之製造和浮流裝置 - Google Patents

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TWI449677B
TWI449677B TW098128194A TW98128194A TWI449677B TW I449677 B TWI449677 B TW I449677B TW 098128194 A TW098128194 A TW 098128194A TW 98128194 A TW98128194 A TW 98128194A TW I449677 B TWI449677 B TW I449677B
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Description

平板玻璃之製造和浮流裝置
本發明係有關於請求項1前文序之一種平板玻璃之製造方法,本發明亦有關於請求項10前特徵序之一種浮流裝置元件。
以浮流玻璃生產法製作平板玻璃在上一世紀即是已知的技術,且其實質上係以Pilkington之專利(US 3083551,DE 147 19 50)為依據。
在浮流製程中,從工作槽所藉由一通道取出之液態玻璃係注入於一批融化金屬(一般為氮化鈦)上,玻璃的流速係經由一可移動的閘門控制,閘門的設置亦控制玻璃的厚度。如同玻璃的流動方向所示,在閘門之後係為一灌注口,而融熔玻璃係灌注口連續的流到金屬池,融熔玻璃在金屬池定型且固化,以形成尺寸上穩定的玻璃帶狀物(ribbon)。之後,從金屬池中移除固化之玻璃帶狀物。為達到上述目的,一升吊裝置係設置於一浮流池之後。
此方法製作之浮流玻璃(厚度一般小於1.5mm)係用作一薄玻璃基板,藉以製作一平面顯示器,例如電漿顯示面板(PDP)、場發射顯示器(FED)、薄膜電晶體液晶顯示器(TFT)、超扭轉陣向列(STN)顯示器、電漿輔助液晶顯示器(PALC)、電激發光(EL)顯示器或類似的裝置,另外,薄玻璃基板亦可以用作製造薄膜太陽能電池。
在一平面顯示器中,依照顯示器的種類,無論是一液晶化合物之薄層設置於兩玻璃板間,或是介電層分別設置於後板的前側或前板的後側,形成晶胞的該些層均具有磷光體。
在此,精確的維持液晶層之層厚度或介電層之厚度是很重要的,以減少色彩缺陷,或使類似的偏差不發生,特別是當顯示面板之尺寸相當大時。由於層的厚度變的越來越小(目前約為30μm),且面板之尺寸越來越大,上述之要件係為越來越重要。
為了保護液態金屬(特別是氮化鈦),防止其氧化,浮流腔室常常會注滿一包括5%~8%氫混和氣體
一浮流池元件1(其概要繪示為第1圖之部份剖面)之浮流池槽7的底部2一般係由耐火材料製作之池底塊3所構成,其係由氣體冷卻金屬箱或有金屬底牆14之金屬圍封物12支撐。一金屬池5位於池底塊3之頂部,且一金屬帶狀物8浮流於其上。金屬底牆14和池底塊3間係間隔有數毫米之間隙10。當第一次注入時,液態氮化鈦係穿入塊接點4,遠到冷卻之金屬底牆14,其例如係固化為插塞6的型態。
在開始成形時,玻璃之黏性太低,以至於氣體形成於玻璃下,底開之氣泡係埋入玻璃中。在固化之製程中,開口氣泡係存在著,且形成不希望得到的玻璃缺陷。
現今,例如液晶顯示器所使用之無鹼特殊玻璃亦是使用浮流製程製作。由於微小的電子結構係應用於玻璃上,即使非常細小的表面缺陷亦會產生問題。底開氣泡的尺寸一般小於50μm,且深度小於10μm。可採用研磨製程移除開口氣泡,此結束步驟亦是必須的額外的花費。
US 2004/0110625 A1描述由於從玻璃流出水分的交互作用,氣泡形成於玻璃的底側,其由於氮化鈦中過多的氫濃度,無法溶解於氮化鈦中。來自於玻璃之水的擴散係受到玻璃中場強度的影響。場的強度可藉由添加氧化鈦(TiO2 ),氧化鉺或釹增加,且藉此減少水的擴散,以減少缺陷的形成。
US 2004/0107732 A1揭示一種方法,藉由使浮池之熱區的混和氣體中氫含量小於3%,避免形成US 2004/0110625 A1中描述的氣泡。藉此使氮化鈦中的氫濃度減少至一程度,使來自於玻璃的氫可溶於氮化鈦中,因此避免形成氣泡。
DE-A 1496018、US 3,334,983和DE-C 1496021描述一種方法,施加真空於一底部區域,使多餘的氣體可被吸出底部區域。
在DE-A 1496018中,耐火塊(稱為爐缸)係緊栓於金屬圍封物上,及/或鑲嵌於水泥層中。為了減少金屬池下表面的壓力,該技術係提供一穿過金屬圍封物,進入水泥的導管,導管設置可到達耐火塊,特別是沒有提供一水泥層時。
藉由導管吸出的氣體亦可傳送至一分析裝置。
在US 3,334,983中,換言之,有一間隙位於池底塊和金屬圍封物間,其中的氣體可被吸出。為了達到上述目的,相對應的金屬管線(連接一真空幫浦)係設置於上述金屬圍封物上。經發現排空間隙可令人滿意的解決位於玻璃帶狀物底部氣泡的問題。若使壓力減少,空氣和氣氣可藉由浮流池槽邊緣區域吸出,進入間隙,且在特定的環境下,接觸氮化鈦池。
在DE-C 1496021中,上述間隙亦是暴露於一吸力下,且藉由密封,防止保護氣體流從金屬池上方直接注入間隙。在一方面,保護氣體是在一上升壓力,在另一方面,塊和殼間之間隙係維持一吸力。維持上述吸力係藉由密封連接至保護氣體之開口達成,產生一足夠之壓力梯度,使池中氣態的組成經由上述塊之接點和塊本身孔狀材料,移除至塊之表面。
本發明之一目的和方法是提供一種方法和浮流池元件,使減少至少一數量和尺寸的底部氣泡。
在一製造浮流玻璃的方法中(特別是TFT玻璃),此目的可藉由以下方法達成:池底塊和金屬帶狀物間的間隙的至少一區域暫時填滿含氫氣體。
在浮流池的底部,特別在浮流池開始操作之前,係形成可維持長時間的空氣和儲氧,其不可僅藉由吸力完全移除。將包含氫成分之氣體導入間隙係把氧約束住,因此中和儲存的氧,藉以避免氧持續的傳送入氮化鈦池中,造成該部位的氧化和在玻璃中形成氣泡,其亦可避免空氣回流至浮流池之側壁。
已發現於間隙填入含氫氣體可顯著的減少氣泡的形成,含氫氣體亦可以稱為混合氣體,含氫氣體最好是從外部導入,提供和取出上述氣體更好是在一控制的方法下。
將含氫氣體僅導入氣泡大量形成之局部區域已有足夠的效果。
由於浮流池具有不同的溫度區域,將氣體導入熱區是較佳的。較佳者,一區域包括稱為浮流池之區域(亦稱為隔間)。
使含氫氣體常常保存於間隙是較佳的。由於壓力提升,氣體不能流動超過側壁,其係避免氣體流入。
依照間隙不同區域個別的情況,可使氣體由含氫氣體變化到不含氫氣體,藉以使間隙只有在浮流池元件操作時期填入含氫氣體。
例如,若間隙之個別區域的水氣含量增加或太高,以無氫氣體沖刷是較佳的,例如僅包含氮氣,之後再導入含氫氣體。
氬氣及/或氦氣可用作其它的惰性氣體,其可單獨使用或和氮氣合併使用。該些氣體可和氫氣一併使用,或使用時不含氫氣。
為了偵測間隙中的變化,本發明可量測間隙中氣體的組成,或間隙中排出氣體之組成。
舉例來說,當具有高水氣濃度時,切換到無氫氣體,或將氣體之組成換成含氫。
間隙中混合氣體之預組成較佳藉由提供及/或排出氣體之組成設定會維持,舉例來說,氫氣可導入已填充氣體之間隙複數次,以增加氫的濃度。另外,可吸出氣體對應的數量,以避免間隙中氣體的壓力增加的太多。
本發明使用一般含氫5%~8%之混和氣體較佳,現已發現氫濃度高可改進氣泡的形成,氫濃度可以是5體積%~14體積%,特別是大於12體積%~14體積%較佳。
使用的氣體以和導引入金屬池上的空隙相同的氣體較佳。一般的氣體槽可用作提供間隙之浮流池,藉以經濟的執行上述方法。
為了沖刷間隙,在本發明另一實施例中,上述氣體係提供至金屬底牆之至少一位置,且從金屬底牆之至少另一位置排出。
為了進行沖刷,50~100 l/h的氣體係導入間隙中。
平板玻璃在製作製程結束後較佳進行一研磨製程。由於本發明方法提供高表面品質,其沒有開口氣泡或有較少或非常少的開口氣泡,研磨製程可限制在移除10μm之材料。
本發明之方法特別是適用於製作硼矽酸鹽玻璃、無鹼玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鋰鋁矽酸鹽系玻璃或玻璃陶瓷之前趨玻璃。
本發明之方法特別是適用於製作硼矽酸鹽玻璃,例如防火之應用,具有以下組成(後續之資料係為以氧為基礎的重量百分比濃度): SiO2 70-85,B2 O3 7-13,Na2 O+K2 O+Li2 O3 -8,MgO+CaO+SrO 0-3,Al2 O3 2-7,
為了製作無鹼鋰鋁(硼)矽酸鹽系玻璃,其組成如下:SiO2 50-70,,Al2 O3 10-25,MgO 0-10,CaO 0-12,SrO 0-12,BaO 0-15,with MgO+CaO+SiO+BaO 8-26,ZnO 0-10,ZrO2 0-5,TiO2 0-5,SnO2 0-2
舉例來說,為了製作顯示玻璃,其組成特別如下:SiO2 >55-65,B2 O3 5-11,Al2 O3 >14-25,MgO 0-8,CaO 0-8,SrO 0-8,,包含MgO+CaO+SrO+BaO 8-21,ZnO 0-5,ZrO2 0-2,TiO2 0-3,SnO2 0-2。
特別是,SiO2 >58-65,B2 O3 >6-10.5,Al2 O3 >14-25,MgO 0-<3,CaO 0-9,BaO>3-8,包含MgO+CaO+BaO 8-18,ZnO 0-<2,不含As2 O3 ,不含Sb2 O3
以不含氧化鋅、氧化鈰、氧化鋯和氧化鈦較佳。
本發明之方法特別是適用於製作玻璃陶瓷之各種玻璃鏡片,例如包括:SiO2 55-69,Al2 O3 19-25,Li2 O 3-5,Na2 O 0-1.5,K2 O 0-1.5,Σ Na2 O+K2 O 0.2-2,MgO 0.1-2.2,CaO 0-15,SrO 0-1.5,BaO 0-2.5,Σ MgO+CaO+SrO+BaO小於6,ZnO 0-1.5,TiO2 1-5,ZrO2 1-2.5,SnO2 0 to小於1,Σ TiO2 +SrO2 +SnO2 2.5-5,P2 O5 0-3
或包括以下組成:SiO2  55-69
Al2 O3  19-25
Li2 O 3.2-5
Na2 O 0-1.5
K2 O 0-1.5
MgO 0-2.2
CaO 0-2.0
SrO 0-2.0
BaO 0-2.5
ZnO 0-<1.5
TiO2  0-3
ZrO2  1-2.5
SnO2 0.1-<1
Σ TiO2 +ZrO2 +SnO2 2.5-5
P2 O5  0-3
F 0-1
B2 O3  0-2
Nd2 O3  0.01-0.6
或玻璃陶瓷之前趨玻璃,具有以下組成:SiO2 55-75,Al2 O3 15-30,Li2 O 2.5-6,Σ Na2 O+K2 O小於6,Σ MgO+CaO+SrO+BaO小於6,B2 O3 0至小於4,Σ TiO2 +ZrO2 小於2
或玻璃陶瓷之前趨玻璃,具有以下組成:SiO2 60-72,Al2 O3 18-28,Li2 O 3-6,Σ Na2 O+K2 O 0.2-2,Σ MgO+CaO+SrO+BaO小於6,ZnO 0-1.5,B2 O3 0至小於4,SnO 0.1-1.5,Σ TiO2 +ZrO2 小於2,P2 O5 0-3,F 0-2。
其它可以本發明製造之較佳的玻璃為:矽酸鋁玻璃具有至少55wt% SiO2,至少60wt%且特別至少64wt%為較佳,SiO2 之上限為70wt%,特別是小於68wt%,67wt%是為特別較佳的。包含B2 O3 0wt%之玻璃,特別是至少0.05wt%,0.1wt%之量是特別較佳的。玻璃中B2 O3 最大的量是2wt%,1.5wt%是較佳的。
玻璃至少包含Al2 O3 18wt%,特別是至少19wt%,至少20wt%是較佳的,玻璃中Al2 O3 最大的量是25wt%,特別是24.5wt%,24wt%是較佳的。
玻璃包含LiO2 的量為3wt%至最多5wt%,最少的量為3.25wt%,3.5wt%是較佳的。LiO2 的量最多為5wt%,特別是最多為4.8wt%,上限另可以為4.75wt%,特別是上限為4.6wt%是較佳的。Na2 O和K2 O在玻璃中的量為0到最多3wt%,Na2 O之上限以1.5wt%較佳,限以1wt%更佳。K2 O之上限以1.5wt%較佳,限以1wt%更佳。玻璃中鹼金屬氧化物Na2 O和K2 O的總合為0到最多3wt%,最少量為0.25wt%,特別是0.5wt%,最多量為3wt%,特別是2.75wt%,至少2.5wt%是較佳的。
CaO和SrO在玻璃中每個的量為0到最多2wt%,CaO和SrO在玻璃中每個最小的量較佳為0.1wt%,彼此互相獨立,每個最大的量較佳為0.1wt%,彼此互相獨立,且較佳為1.5wt%。玻璃含TiO2 和ZrO2 的量分別為0到最多3wt%和1到最多2.5wt%。TiO2 最小的量為0.5wt%,較佳最小的量為0.8wt%,上限為2.75wt%,特別是上限以2.5wt%為較佳。ZrO2 最小的量為1.5wt%,較佳最小的量為1.5wt%,最大的量為2.25wt%,特別是上限以2wt%為較佳。玻璃含SnO2 的量為0.1到最多1wt%,最小的量為0.15wt%,最小的量較佳為0.18wt%,最大的量為0.9wt%,最大的量較佳為0.8wt%。玻璃中TiO2 、ZrO2 和SnO2 的總合為2.5wt%至最多5wt%,最小的量為3wt%,特別是3.25wt%,最大的量為4.9wt%,特別是4.8wt%。
玻璃中包含MgO和/或BaO,MgO的量為0至2.2wt%,BaO獨立的量為0至2.5wt%。最小的量為0.05wt%,特別是最小的量為0.1wt%,最大的量較佳為2wt%。玻璃可更包括ZnO和/或P2 O5 ,ZnO的量為0至小於1.5wt%,P2 O5 獨立的量為0至3wt%。ZnO最小的量較佳為0.05wt%,特別是最小的量為0.1wt%,最大的量為1wt%,特別是最大的量為0.75wt%。P2 O5 最小的量較佳為0.5wt%,特別是最小的量為1wt%,最大的量為2.5wt%,特別是最大的量較佳為2wt%。玻璃中包含Nd2 O3 的量為0.01至0.6wt%,最小的量較佳為0.05wt%,特別是最小的量較佳為0..1wt%,最大的量為0.55wt%,特別是最大的量較佳為0.5wt%。
平板玻璃較佳使用於液晶顯示器,特別是使用於液晶顯示螢幕。
浮流池元件之特徵為至少一至少一管線係連接至一氣體貯存器,且連接至一器具,以提供含氫氣體。
氣體貯存器較佳為形成氣體貯存器。
為了可以沖洗間隙,至少一管線係連接至一抽吸器具。
管線較佳包括一中心孔,其外出口係關閉。首先,形成管線之金屬成分係焊接於金屬底牆之底部,之後其係被鑽孔穿過。此是為了確保提供最大的保護,防止液態錫在形成孔時流出。
此方法所形成之中心孔係大致上在近外置尾端封閉(例如藉由一插塞)。
供應及/或排出氣體之連接裝置較佳側向排列於管線上。此管線的結構具有以下優點:在氣體提供有很大的靈活性下,提供液態錫最大的保護。
為了防止管線適合的區域溫度高於其它冷卻的金屬體牆,管線較佳提供冷卻罩,其中可提供有冷卻劑。
為了偵測管線的溫度,管線較佳包括至少一熱電偶,其係連接至一溫度量測裝置。
池底塊較佳依靠在厚度於幾毫米的間隙壁,以於塊的上側設定預定的高度。
本發明方法所製作之平板玻璃較佳具有一磨平之表面。
平板玻璃較佳使用於液晶顯示器螢幕和安全技術應用,例如,防火、防彈應用,或熱或化學預力浮流玻璃。
本發明示範的實施例將會在以下配合圖式更詳細的描述。
第2圖顯示一浮流池底部2之剖面圖,其和第1圖不同處為池底塊3係在邊角處依靠間隙壁16。間隙壁16尤其是使用於補償池底塊表面之不平整,例如錫池本身。此結構更具有關於浮流池之熱預算的優點。另外,間隙壁建立一至金屬底牆14之定義的距離,因此建立間隙10定義之體積。可從外部由間隙10進入的孔15係形成於金屬底牆14中。可導引氣體(特別是含氫氣體)進入間隙10之管線20係焊接在外部。
第3圖顯示此管線20之放大圖,管線20係初步的焊接在金屬底牆14之底側。之後,導入中央孔22,其中孔15係同時產生。一插塞型態之終止單元24係提供在中央孔22之外部尾端。
連接裝置23從管線20側向延伸。
管線20在上部區具有一冷卻罩25,其中包括冷卻液流動於其中(未詳細的繪示)。另外,一連接至溫度量測器42之熱電偶40係放置於管線20中。藉由冷卻管線20所達成之效果係藉以使連接至金屬底牆14區域的溫度不會上升太大,所以溫度不會超過錫的熔點。本發明應避免間隙10區域錫的液化,特別是孔15不會被錫阻塞。
第4圖顯示本發明另一實施例,其提出兩個管線20之範例。兩個管線20係由氣體線路33、34連接,每個管線係設置有閥35,以提供例如幫浦32之器具。幫浦32係連接至一貯存器30,箭號係指示氣體導引至間隙10中。
第5圖顯示本發明又另一實施例,其中間隙10係被沖洗。在左手邊的區域,管線20係經由氣體線路33連接(其同樣具有一閥35)至一依次連接至氣體接收器30之傳送幫浦32。在右手邊,管線20係經由氣體線路34連接(其並設置有閥35連接至一抽吸裝置36),前述之氣體係再次從間隙10抽出。
為了能監測間隙10中氣體的組成,氣體線路34可連接至氣體量測裝置38(例如一質譜儀)。另外可以從間隙10採取氣體樣本,並在對應的量測裝置分析。為達到上述目的,可於金屬底牆14提供額外的開口。
第6圖顯示浮流池7的平面圖,浮流池係分成8個區域,例如隔間101至108。圖式中可看到管線可連接至的三個孔15係提供在每個間隔102~104。本發明可提供更少或更多的連接,且這些連接可提供所有的間隔或額外的間隔。
雖然本發明已揭露較佳實施例如上,然其並非用以限定本發明,任何熟悉此項技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可做些許更動與潤飾,但本發明不限定特定的感測元件,其可以是其它感測元件,例如壓力感測元件。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
1...浮流池元件
2...浮流池底部
3...池底塊
4...塊接點
5...金屬池
6...插塞
7...浮流池槽
8...金屬帶狀物
10...間隙
12...金屬圍封物
14...金屬底牆
15...孔
16...間隔物
20...管線
22...中央孔
23...連接裝置
24...終止單元
25...冷卻罩
30...貯存器
32...傳送幫浦
33...氣體線路
34...氣體線路
35...閥
36...抽吸裝置
38...氣體量測裝置
40...熱電偶
42...溫度量測器
第1圖顯示本發明一習知技術浮流池底部之部份剖面圖。
第2圖顯示本發明浮流池底部之部份剖面圖。
第3圖顯示一具有管線浮之流池底部的部份剖面放大圖。
第4圖和第5圖顯示本發明另一實施例之浮流池底部。
第6圖顯示一浮流池之平面圖。
1...浮流池元件
3...池底塊
5...金屬池
10...間隙
12...金屬圍封物
14...金屬底牆
15...孔
16...間隔物
20...管線

Claims (22)

  1. 一種於浮流池元件(1)中製造平板玻璃之方法,其中玻璃係溶在一溶解槽中,且該溶解之玻璃係注入一液態金屬池(5)中,成型形成一金屬帶(8),浮流池元件(1)包括池底塊(3)所組成之浮流池底(2)和一具有金屬底牆(14)之金屬圍封物(12),池底塊(3)和金屬底牆(14)間形成有一間隙,其特徵在於間隙(10)之至少一區域至少暫時填入含氫氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之於浮流池元件中製造浮流玻璃之方法,其特徵在於間隙(10)中氣體之預定組成係經由提供至少一該氣體之組成設定或維持。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之於浮流池元件中製造浮流玻璃之方法,其特徵在間隙(10)中氣體之組成係被量測。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之於浮流池元件中製造浮流玻璃之方法,其特徵在一區域包括複數個浮流池區域(101-108)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之於浮流池元件中製造浮流玻璃之方法,其特徵在該氣體包括5體積%-14體積%的氫。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之於浮流池元件中製造浮流玻璃之方法,其特徵在該形成氣體包括12體積%-14體積%的氫。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之於浮流池元件中製 造浮流玻璃之方法,其特徵在於相同的氣體係用作引入金屬池(5)上空間之氣體。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之於浮流池元件中製造浮流玻璃之方法,其特徵在於該氣體係提供至該金屬底牆(14)之至少一位置,且從該金屬底牆(14)之至少一位置排出。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之於浮流池元件中製造浮流玻璃之方法,其特徵在於該氣體包括如氬、氮和/或氦之惰性氣體,或包括至少一上述氣體。
  10. 一種具有一浮流池槽(7)之浮流池元件,其係由池底塊(3)所構成,且由其外部被一具有一金屬底牆之金屬圍封物(12)包圍,一間隙(10)形成在該池底塊(3)和該金屬底牆(14)間,該金屬底牆(14)包括至少一孔(15),具有至少一管線(20)安裝於其中,其特徵在於:至少一管線(20)係連接至一氣體貯存器(30),且連接至一提供含氫氣體之器具(32)。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之具有一浮流池槽之浮流池元件,其特徵在於該氣體儲存器(30)是一形成氣體儲存器。
  12. 如申請專利範圍第10或11項所述之具有一浮流池槽之浮流池元件,其特徵在於該至少一管線(20)係連接至一抽吸器具(36)。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之具有一浮流池槽之浮流池元件,其特徵在於該管線(20)包括一中央孔 (22),其外部的出口係封閉。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之具有一浮流池槽之浮流池元件,其特徵在於該管線(20)包括至少一連接裝置(23),以提供和/或排出氣體,該連接裝置(23)係橫向的設置於該管線(20)上。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之具有一浮流池槽之浮流池元件,其特徵在於該管線(20)係連接至一氣體量測裝置(38)。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之具有一浮流池槽之浮流池元件,其特徵在於該管線(20)至少部份包括一冷卻罩(25)。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之具有一浮流池槽之浮流池元件,其特徵在於該管線(20)包括至少一連接至溫度量測裝置(42)之熱電偶(40)。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之具有一浮流池槽之浮流池元件,其特徵在於該池底塊(3)係依靠間隔物(16)。
  19. 一種由申請專利範圍第1-9項之一方法所製造的平板玻璃。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之平板玻璃,其特徵在於該表面係研磨。
  21. 一種使用申請專利範圍第19項之平板玻璃的液晶顯示螢幕的使用。
  22. 一種使用申請專利範圍第19項之平板玻璃的安 全技術應用的使用。
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