WO2006112415A1 - ガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法 - Google Patents

ガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法 Download PDF

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WO2006112415A1
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bubbles
glass
diameter
bubble
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Inventor
Yutaka Kuroiwa
Setsuro Ito
Motoichi Iga
Original Assignee
Asahi Glass Company, Limited
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B29/00—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
    • C03B29/02—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins in a discontinuous way
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Definitions

  • the present invention relates to a method for reducing the diameter of bubbles present inside a glass plate, particularly a glass substrate for a display, particularly a glass substrate for a flat panel display or a glass plate used as a photomask.
  • a glass plate particularly a glass substrate for a display
  • a glass substrate for a flat panel display or a glass plate used as a photomask By the method of the present invention, the visibility of a glass plate used as a glass substrate for a display can be improved. Further, the photomask defect due to the presence of bubbles can be eliminated by the method of the present invention.
  • glass substrates for displays particularly liquid crystal displays, plasma displays, organic EL displays, field emission displays, and so on, flat panel display glass substrates, window glass for buildings such as houses and buildings, or Glass plates are used as opening members in many fields such as automobiles, railroads, airplanes, ships, and transportation window glass.
  • Such glass plates are formed by molten glass force using a float method, a fusion method or a downdraw method. Further, it can be obtained by redrawing a primary-formed glass plate.
  • Bubbles present inside these glass plates are problematic because they hinder visibility.
  • a thin glass sheet with a thickness of 3 mm or less is used for a glass substrate for display. If bubbles of a certain size or larger are present in the thin glass sheet, white spots will appear on the display screen. And hinders the visibility of the display.
  • a glass plate having a thickness of 7 mm or less is used as a photomask. When bubbles of a certain size or more are present in the glass plate, the photomask becomes defective.
  • a part of this gas exists as bubbles in the molten glass.
  • bubbles present in the molten glass are stretched in the horizontal direction to become an elliptical shape.
  • Oval-shaped bubbles have a particularly large adverse effect on the visibility of the glass plate because the maximum diameter of the bubbles is larger than that of spherical bubbles before stretching.
  • the melting tank structure and the stirring mechanism inside thereof are improved, the selection of a glass composition that suppresses the generation and growth of bubbles, or the formation of bubbles. Methods such as the addition of trace additives that suppress generation and growth are being implemented.
  • Patent Document 1 after removing a micro defect existing in the photomask glass, a glass piece and a liquid curable resin are filled in a position where the defect exists.
  • a glass defect repair method is disclosed.
  • this method is troublesome because it fills the glass pieces and the liquid curable resin at the positions where the minute defects have been cut off with a drill or the like. For example, it is necessary to prepare a glass piece of a desired size in order to fill a position cut by a drill.
  • After filling the glass pieces and the liquid curable resin it is necessary to polish the photomask surface in order to achieve the desired flatness.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-239828
  • the present invention has been proposed to solve the above-described problems, and is a glass plate, particularly a glass substrate for display, particularly a glass substrate for flat panel display and a glass plate used as a photomask.
  • the object is to provide a novel method for reducing the diameter of bubbles present inside.
  • the present invention is a method for reducing the diameter of bubbles present in a glass plate,
  • the maximum diameter of the bubbles is reduced by irradiating light source light rays toward the vicinity of the bubbles existing inside the glass plate, and setting the temperature of the glass in the vicinity of the bubbles to be higher than the soft point of the glass.
  • the present invention provides a method for reducing the diameter of bubbles existing inside a glass plate.
  • a maximum diameter of bubbles existing in the glass plate is 400 ⁇ m or less.
  • the maximum diameter of bubbles existing inside the glass plate after irradiation with the light beam is 20 m or less.
  • the light beam is preferably a laser beam.
  • the laser beam preferably has a wavelength of 0.1 to L 1 m and a maximum diameter of the beam on the surface of the glass plate of 0.02 to 5 mm.
  • the laser beam is a CO laser beam, YAG laser beam, semiconductor laser beam, rare earth
  • Group fiber force such as doped fiber laser beam and YVO laser beam
  • the shortest distance S from the boundary surface between the bubble and the glass to the optical axis of the light beam is It is preferable to irradiate the light beam to satisfy 0 ⁇ S ⁇ 2mm.
  • the maximum diameter D of the light beam on the surface of the glass plate is not less than D force mm
  • the shortest distance S from the boundary surface between the bubble and the glass to the optical axis of the light beam It is preferable to irradiate the light beam so as to satisfy 0 ⁇ S ⁇ 0.5D.
  • d and d are the normal lines on the surface of the glass plate.
  • the major axis and the minor axis in the shape projected in the direction are represented.
  • d and d are the normal lines on the surface of the glass plate.
  • the major axis and the minor axis in the shape projected in the direction are represented.
  • N is the number of bubbles present inside the glass plate, and N is the number of bubbles satisfying the following formula (5) among the bubbles,
  • the number of bubbles existing inside the glass plate is N
  • d and d are the normal lines on the surface of the glass plate.
  • the major axis and the minor axis in the shape projected in the direction are represented.
  • bubbles inside the glass plate can be substantially eliminated after the irradiation with the light beam.
  • the diameter of bubbles present inside a glass plate is visually recognized. It can be reduced to the extent that it does not interfere with sex.
  • the diameter of the bubble is reduced by locally raising the temperature of the glass near the bubble above the soft saddle point, so that the shape of the glass plate itself is not impaired. For this reason, a possibility that a new defect will arise in the glass plate after processing is reduced.
  • the method of the present invention can reduce the diameter of the bubble only by locally irradiating the light beam from the light source in the vicinity of the bubble, so that the number of steps can be reduced as compared with the conventional method. ,And Easy to operate.
  • FIG. 1 is a plan view showing a portion where float glass bubbles remain.
  • FIG. 2 shows the bubble before irradiation with the CO laser beam in Example 1 from the surface of the glass plate.
  • FIG. 3 shows the bubble after irradiating the CO laser beam in Example 1 on the glass plate surface.
  • FIG. 4 shows the bubble before irradiation with the CO laser beam from the glass plate surface in Example 2.
  • FIG. 5 shows the bubble after irradiating the CO laser beam on the glass plate surface in Example 2.
  • FIG. 6 shows the bubble before irradiation with the YVO laser beam from Example 3 in Example 3.
  • FIG. 7 shows the surface of the glass plate after the YVO laser beam irradiation in Example 3.
  • FIG. 8 shows the bubble before irradiation with the CO laser beam from Example 4 in Example 4.
  • FIG. 9 shows the surface of a glass plate after foaming with a CO laser beam in Example 4.
  • the method of the present invention is applied to a glass plate, particularly a glass substrate for display (for example, a liquid crystal display).
  • a glass plate particularly a glass substrate for display (for example, a liquid crystal display).
  • the purpose is to reduce the diameter of bubbles existing inside glass plates with a thickness of 7 mm or less used as glass masks for flat panels such as plasma displays) and photomasks.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing bubbles present inside the glass plate, and the bubbles are shown in a shape projected in the normal direction on the surface of the glass plate.
  • the bubbles 1 existing inside the glass plate 10 are stretched in the horizontal direction when the glass plate 10 is formed to have an elliptical shape (more precisely, an elliptical spherical shape).
  • the relationship between the major axis d and the minor axis d of the foam 2 is as follows.
  • the problem with the diameter of the bubble 1 existing inside the glass plate 10 is that the maximum diameter of the bubble 1, that is, the long diameter of the elliptical bubble 1 d
  • the maximum diameter of bubble 1 means the long diameter d.
  • the glass plate obtained by redrawing a glass plate formed by a fusion method or a downdraw method, or another method, or a glass plate formed by primary forming is also used in the interior of the glass plate.
  • the bubbles present in the glass are elongated in the horizontal direction when the glass plate is formed to become an elliptical shape.
  • the light source is also irradiated with light rays in the vicinity 2 of the bubble 1 existing inside the glass plate 10.
  • the maximum diameter of the light beam on the surface of the glass plate 10 is D
  • the boundary force between the bubble 1 and the glass is S
  • the shortest distance to the optical axis of the light beam satisfies the following relationship: So that it is preferable to irradiate with light rays.
  • the temperature of the portion of the glass plate 10 irradiated with the light rises by absorbing the light.
  • the light is irradiated so that the temperature of the glass in the vicinity of the bubble 1 becomes equal to or higher than the soft spot.
  • the softening point is the temperature defined by the measurement method devised by Littleton, and refers to the temperature at which the viscosity of the glass is 7.65 in log r ?. Therefore, the present invention
  • the viscosity of the glass in the vicinity of bubble 1 is log ⁇ of 7.65 or less, preferably 7 or less.
  • the portion of the glass plate 10 that is irradiated with the light beam and the glass in the vicinity of the bubble 1 where the temperature of the glass rises above the soft softening point need to be perfectly matched. Absent. That is, in the method of the present invention, the temperature of the glass in the vicinity of the bubble 1, more specifically, the glass in the vicinity of the boundary surface with the bubble 1 is softened by irradiating light at a position satisfying the above-described formula. It only has to rise above the saddle point.
  • the glass has a low viscosity because the glass flows in a short time. However, to make the glass viscosity less than 3 in log r?
  • the maximum diameter of the bubble 1 can be reduced to a desired size or less, preferably 400 m or less by irradiating the vicinity of the bubble 1 2 with light rays so as to satisfy the above conditions. it can.
  • the following three principles can be considered to reduce the maximum diameter of bubble 1.
  • the temperature of glass near bubble 1 and more specifically, the temperature of glass near the boundary surface with bubble 1 rises above the soft saddle point, so that The glass near the interface becomes fluid.
  • the shape of the bubble 1 changes from an elliptical shape to a spherical shape so that the pressure at the interface of the bubble 1 existing inside the glass plate 10 becomes uniform.
  • the maximum diameter of the bubble 1 is reduced compared to the elliptical shape.
  • the bubbles 1 existing inside the glass plate 10 are stretched in the horizontal direction when the glass plate 10 is formed to have an elliptical shape. Take, for example, a glass plate 10 formed by the float process. And the major axis d and minor axis ratio of bubble 1 (the ratio (
  • 2 d is about 1.5 to 10
  • D Zd is 1.5 or more, while foam 1 exceeding the long diameter d force ⁇ OO / z m,
  • d 1 Zd is often 2 or more.
  • the ratio (d Zd) is 1.5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably about 1 by changing the shape of the bubble 1 from an elliptical shape to a spherical shape.
  • the third principle is that the vicinity of the boundary with bubble 1 is increased by the temperature of the glass near bubble 1 and, more specifically, the temperature of the glass near the boundary with bubble 1 rises above the soft spot.
  • the glass expands. Due to the expansion of the glass near the interface with bubble 1, bubble 1 is crushed and the volume of bubble 1 is reduced. This reduces the maximum diameter of bubble 1.
  • bubble 1 also tries to expand, but the expansion force of bubble 1, which is a gas, is much weaker than the expansion force of glass. As a result, the volume of bubble 1 decreases due to the expansion of the glass near 2, so the maximum diameter of bubble 1 is reduced.
  • the maximum diameter of the bubbles 1 existing inside the glass plate 10 is reduced to a desired size or less by any one of the above three principles or a combination thereof. be able to.
  • the maximum diameter of the bubble 1 is preferably reduced to 400 m or less, more preferably 250 / zm or less, and more preferably 100 m or less.
  • the maximum diameter of the bubbles 1 existing inside is preferably reduced to 50 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less.
  • d / ⁇ is often 2 or more. Specifically, d> ⁇ ⁇ present in the glass plate
  • the maximum diameter of the bubbles 1 existing inside the glass plate 10 can be reduced, and the ratio (dZd) can be made 1.5 or less. That is, after the practice of the present invention, the glass
  • the number of bubbles 1 existing inside the plate 10 that satisfies 50 m ⁇ d ⁇ 400 m is used as the denominator, and the above equation (2) is satisfied before the present invention is implemented, and the following equation (4) is satisfied after the present invention is implemented.
  • the ratio is expressed by the formula N
  • the bubbles 1 present in the glass plate 10 satisfy the following formula (6).
  • N Number of bubbles present inside the glass plate before light irradiation
  • N Number of bubbles satisfying the above formula (4) among the bubbles
  • N Number of bubbles present inside the glass plate after light irradiation
  • N Number of bubbles satisfying the above formula (4) among the bubbles
  • the light beam used in the method of the present invention is not particularly limited as long as the temperature of the glass near the bubble 1 irradiated with the light beam can be raised to the soft spot or higher. Therefore, it may be a high-intensity lamp that generates light in the wavelength region absorbed by the glass plate 10. . However, it is possible to selectively irradiate a specific wavelength, and the light beam is locally and powerful.
  • V laser light source is preferred because it is convenient to irradiate with energy density.
  • a CO laser beam As the laser light source, a CO laser beam, a YAG laser beam, a semiconductor laser beam, a rare laser beam,
  • the earth power of the doped fiber laser beam and YVO laser beam power is also selected.
  • At least one Preferably at least one.
  • These laser beams may be used alone, or a plurality of laser beams may be used in combination. However, it is generally widely used
  • a high-intensity light source can be obtained, so CO laser, YAG laser or YVO laser
  • a light beam having an oscillation wavelength of 10.6 ⁇ m is most common. In this wavelength region
  • the lens When the light beam is irradiated, it is almost absorbed by the glass plate 10 and raises the temperature of the portion of the glass plate 10 irradiated with the light beam. Therefore, when using a CO laser light source, the lens
  • the light is fluorescently emitted in the vicinity of the bubble 1.
  • the fundamental wavelength is 1064 nm or less.
  • the glass plate 10 having a high transmittance to glass For example, light having an oscillation wavelength of 1064 nm is hardly absorbed by the glass plate 10.
  • an irradiation target that absorbs the light beam in the vicinity of the bubble and to irradiate the irradiation target with the light beam.
  • a method of forming such an irradiation target for example, there is a method of forming a color center by irradiating the vicinity 1 of the bubble 1 with ultraviolet rays, y-rays or X-rays.
  • the color center is a local structural defect generated inside the glass plate 10 by irradiation of these light rays.
  • Similar local structural defects can be formed, for example, by irradiation with a high-intensity pulse laser (pulse width: 100 femtoseconds to 200 nanoseconds). Since the pulse laser has a high power per pulse, it can generate a very high peak power density near the focal point by focusing it. If the peak power density is high, light absorption can be induced by a phenomenon called multiphoton absorption even if there is no light absorption for laser light, and a large amount of energy can be instantaneously applied to the glass near the focal point. This energy forms local structural defects in the glass.
  • the color center When forming the color center, it is necessary to pay attention not to affect the visibility of the glass plate 10. The formed color center is then focused on the laser beam to heat the color center and the surrounding glass above the soft spot. As a result, the color center disappears. However, it is preferable that the color center is small because the portion to be heated above the soft spot can be reduced.
  • the intensity of the light source used is determined by the size of bubbles existing inside the glass plate, the thickness of the glass plate, the composition of the glass constituting the glass plate, and the type of light source used (lamp). Or, in the case of a laser light source or a laser, the wavelength can be appropriately selected according to the oscillation wavelength, oscillation mode, and the like. In view of the effect of reducing the maximum bubble diameter, it is preferable that the intensity of the light source is high.
  • the shape and optical properties of the glass plate may be adversely affected.
  • a laser light source it is preferable to use a laser light source having an average output of 0.1 W to 100 W, more preferably 0.5 W to 50 W, and further preferably 1 W to 30 W. preferable.
  • the preferable range of the intensity of the light source varies depending on the type of laser light source used. For example, in the case of a CO laser, the oscillation wavelength
  • a laser light source having an average output of 0.1 W to 50 W, more preferably 0.5 W to 30 W, and even more preferably 1 W to 20 W.
  • the laser light is almost absorbed by the glass depending on the oscillation wavelength.
  • lasers with an average output of 1W ⁇ : L00W It is more preferable to use a light source, more preferably 2 W to 50 W, and even more preferably 5 W to 30 W.
  • the oscillation mode is not particularly limited, and either continuous wave light (CW light) or pulse oscillation light may be used.
  • CW light continuous wave light
  • pulse oscillation light pulse oscillation light
  • the laser beam may be intermittently irradiated at any irradiation cycle.
  • the light irradiation time can also be appropriately selected according to the position and size of the bubbles, the glass composition of the glass plate, and the like.
  • the light irradiation may be performed in a plurality of times. For example, when the maximum bubble diameter is several mm, it is difficult to reduce the maximum bubble diameter to a desired size or less, for example, 400 / z m or less by one irradiation. In such a case, irradiation may be performed in multiple steps while moving the irradiation site.
  • a high intensity light source power glass plate is irradiated with light, so it is necessary to pay attention to the influence of the light irradiation on the glass plate.
  • the density change at the site where the light beam is condensed and the change in the network structure of the glass are: The temperature of the glass suddenly rises by irradiating the light beam, and then the temperature of the glass rapidly decreases when the light irradiation is terminated. By irradiating while gradually decreasing the intensity of the light so that it does not occur, it is possible to prevent problems.
  • the raised shape on the surface of the glass plate is selected, no problem occurs by selecting the position where the light beam is irradiated so that the position where the raised shape is generated is a position where there is no problem in using the glass plate.
  • a raised shape may be generated at a position corresponding to the end portion accommodated in the housing.
  • the backside of the photomask is used. If present, a raised shape may occur.
  • the above problem can be solved by post-processing.
  • the raised shape generated on the glass plate surface can be removed by polishing the glass plate surface.
  • changes in density and glass network structure at the site where the light beam is condensed can be resolved by gradually heating the glass plate after irradiation with an electric furnace and then gradually cooling it. .
  • the method of the present invention when the temperature can be raised above the soft softening point by irradiating light, and when the temperature rises above the softening point, the above three principles are used.
  • the glass material constituting the glass plate is not particularly limited as long as the maximum diameter of the bubbles can be reduced depending on the deviation. Therefore, the method of the present invention is applicable to almost all glass materials.
  • the method of the present invention reduces the maximum diameter of bubbles present inside the glass plate to a desired size or less, preferably 400 m.
  • a glass plate for applications where residual foam particularly affects visibility specifically liquid crystal displays, plasma displays, organic EL displays, field emission displays, and glass substrates for flat panel displays, especially these
  • a glass plate used as a glass substrate used on the viewer side can be mentioned.
  • glass plates used as window glass for transportation organizations such as automobiles, railways, airplanes, ships, etc. can be mentioned.
  • bubbles larger than a certain size When it exists, the glass plate for photomasks which becomes a defect is mentioned.
  • These glass plates are also molded with a molten glass force by using a float method, a fusion method or a downdraw method. Further, it can be obtained by redrawing a primary-formed glass plate.
  • the method of the present invention may be applied to a glass manufactured by a method in which the bulging bubbles are nearly circular (spherical). “Method to make bubbles close to a circle” means that the viscosity of the molten glass ribbon is log 7? ⁇ 5, and 1.0 of the specified thickness t (0.3-1.1 mm).
  • the specified plate thickness t (0.3-1.1 mm) is 1.0- 1. Molded to 5 times the thickness, and then pulled with the molten glass viscosity 5 ⁇ log ⁇ ⁇ 7.
  • a glass plate in which bubbles were present was prepared.
  • the glass plate was a 12 cm X I 2 cm liquid crystal display glass substrate (trade name: AN100, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., soft spot 950 ° C.), and the thickness was 0.5 mm.
  • Figure 2 is an optical micrograph of the bubbles present inside the glass plate, which also captured the surface force of the glass plate.
  • the light source was also irradiated with light under the following conditions, and the temperature of the glass near the bubbles was 950 ° C or higher.
  • the foam shape changed from an elliptical shape to a spherical shape.
  • the maximum diameter of the foam was reduced by about 50% by the method of the present invention.
  • a glass plate in which bubbles were present was prepared.
  • the glass plate was a 12 cm X I 2 cm liquid crystal display glass substrate (trade name: AN100, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., soft spot 950 ° C.), and the thickness was 0.5 mm.
  • Fig. 4 is an optical micrograph of the bubbles present inside the glass plate, which also captured the surface force of the glass plate.
  • the light source was also irradiated with light under the following conditions, and the temperature of the glass near the bubbles was 950 ° C or higher.
  • FIG. 6 is an optical micrograph of the bubbles present inside the glass plate taken from the surface of the glass plate.
  • YVO laser beam is irradiated as a high-intensity pulsed laser to control the temperature of the glass near the bubble.
  • the irradiation conditions of the YVO laser beam are specifically as follows.
  • Pulse width 13 nanoseconds Ray form: Pulsed light
  • a glass plate in which bubbles were present was prepared.
  • the glass plate was a 5 cm ⁇ 5 cm plasma display glass substrate (trade name PD200, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., soft spot 830 ° C.), and the thickness was 2.8 mm.
  • the laser light source was also irradiated with light under the following conditions, and the temperature of the glass near the bubbles was set to 830 ° C or higher.
  • Beam form Continuously oscillating continuous wave light (CW light) (irradiation time: 50 milliseconds, stop time: 50 milliseconds, repetition frequency: 10 Hz)
  • the foam shape changed from an elliptical shape to a spherical shape.
  • the method of the present invention can be applied to a glass plate, particularly a glass substrate for display, particularly a glass plate used as a flat panel display glass plate or a photomask, and the diameter of bubbles existing inside the glass plate is reduced.
  • the glass plate can be reduced to the extent that the visibility of the glass plate is not hindered.

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Abstract

　本発明は、ガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する新規な方法の提供を目的とする。具体的には、前記ガラス板の内部に存在する泡の近傍に向けて光源から光線を照射し、前記泡の近傍のガラスの温度を該ガラスの軟化点以上にすることにより、前記泡の最大径を縮小することを特徴とするガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法である。

Description

明 細 書
ガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法
技術分野
[0001] 本発明は、ガラス板、特にディスプレイ用ガラス基板、特にフラットパネルディスプレ ィ用ガラス基板やフォトマスクとして使用されるガラス板の内部に存在する泡の径を縮 小する方法に関する。本発明の方法により、ディスプレイ用のガラス基板として使用さ れるガラス板の視認性を向上することができる。また、本発明の方法により、泡の存在 によるフォトマスクの欠陥を解消することができる。
背景技術
[0002] 現在、ディスプレイ用ガラス基板、特に液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有 機 ELディスプレイ、フィールドェミッションディスプレイと!/、つたフラットパネルディスプ レイ用ガラス基板、住宅、ビル等の建造物の窓ガラスまたは自動車、鉄道、航空機、 船舶等、輸送機関の窓ガラス等、実に多くの分野の開口部材としてガラス板が用いら れている。このようなガラス板は、フロート法、フュージョン法またはダウンドロー法を用 いて溶融ガラス力 成形される。また、一次成形されたガラス板をリドロー加工するこ とによって得られる。
[0003] これらのガラス板の内部に存在する泡が視認性を妨げるため問題となっている。例 えば、ディスプレイ用のガラス基板には、厚さ 3mm以下の薄板ガラスが用いられてい る力 薄板ガラス中に一定以上の大きさの泡が存在していると、ディスプレイの画面 上に白抜けが生じ、ディスプレイの視認性を妨げる。また、フォトマスクとして厚さ 7m m以下のガラス板が用いられている力 ガラス板中に一定以上の大きさの泡が存在し ている場合、該フォトマスクの欠陥となる。
[0004] 原料バッチを溶融過程でガラス化する際に CO、 H 0、 O、 SOなどのガスを放出
2 2 2 2
し、このガスの一部は溶融ガラス中に泡として存在する。ガラス板に成形する際、溶 融ガラス中に存在する泡は、水平方向に引き伸ばされて楕円形状となる。楕円形状 の泡は、引き伸ばされる前の球状の泡と比べると泡の最大径が大きくなるため、ガラ ス板の視認性に特に悪影響をおよぼす。 [0005] 従来、ガラス板の内部に存在する泡の量を低減するため、溶解槽の構造やその内 部の攪拌機構の改良、泡の発生や成長を抑制するガラス組成の選択、または泡の発 生や成長を抑制する微量添加物の添加などの方法が実施されている。しかしながら 、これらの方法により、ガラス板の内部に存在する泡の量を低減させることはできても 、泡の量を限りなく 0にすることは困難であった。また、装置の改良やガラス組成変更 には、実に多くの検討課題があり、その分ガラス板の製造コストに反映される。また、 これらの方法の実施により、ガラスの製造が妨げられるなどの不都合が生じていた。
[0006] 特許文献 1には、フォトマスク用ガラスに存在する微少欠陥を除去した後に、該欠 陥が存在した位置にガラス小片と液状硬化性榭脂を充填することを特徴とするフォト マスク用ガラスの欠陥修復方法が開示されている。し力しながら、この方法は、微少 欠陥をドリル等で削り取った位置にガラス小片と液状硬化性榭脂を充填するため操 作が面倒である。例えば、ドリルで削り取った位置を充填するために、所望の大きさ のガラス小片を準備する必要がある。また、ガラス小片と液状硬化性榭脂を充填した 後、所望の平坦度を達成するため、フォトマスク表面の研磨操作が必要となる。これ らの問題は、ガラス薄板の厚さ方向の中心付近に存在する欠点を修復する場合、特 に顕著となる。さらにまた、ガラス小片および液状硬化性榭脂を充填した部分と、他 の部分の光学特性を完全に一致させることは困難であり、ガラス小片および液状硬 化性榭脂を充填した部分が新たな欠陥となるおそれがある。
[0007] 特許文献 1 :特開平 10— 239828号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明は、上記のような課題を解決するべく提案されたものであり、ガラス板、特に ディスプレイ用ガラス基板、特にフラットパネルディスプレイ用ガラス基板やフォトマス クとして使用されるガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する新規な方法を提供 することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上記の目的を達成するため、本発明は、ガラス板の内部に存在する泡の径を縮小 する方法であって、 前記ガラス板の内部に存在する泡の近傍に向けて光源力 光線を照射し、前記泡 の近傍のガラスの温度を該ガラスの軟ィヒ点以上にすることにより、前記泡の最大径を 縮小することを特徴とするガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法を提供 する。
[0010] 前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部に存在する泡の最大径が 400 μ m以下であることが好ましい。
前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部に存在する泡の最大径が 20 m以下であることがさらに好ましい。
本発明の方法において、前記光線がレーザ光線であることが好ましい。 前記レーザ光線は、波長が 0. 1〜： L 1 mであり、前記ガラス板の表面における該 光線の最大径が 0. 02〜5mmであることが好ましい。
前記レーザ光線は、 COレーザ光線、 YAGレーザ光線、半導体レーザ光線、希土
2
類ドープファイバレーザ光線および YVOレーザ光線力 なる群力も選択される少な
4
くとも 1つであることが好ま 、。
[0011] 本発明の方法において、前記ガラス板の表面における前記光線の最大径 D力 m m未満である場合、前記泡と前記ガラスとの境界面から前記光線の光軸までの最短 距離 Sが、 0≤ S≤ 2mmを満たすように前記光線を照射することが好ま 、。
[0012] 本発明の方法において、前記ガラス板の表面における前記光線の最大径 D力 m m以上である場合、前記泡と前記ガラスとの境界面から前記光線の光軸までの最短 距離 Sが、 0≤S≤0. 5Dを満たすように前記光線を照射することが好ましい。
[0013] 本発明の方法では、前記光線の照射前において、前記ガラス板の内部に存在する 下記式（1)を満足する泡の 50%以上が下記式（2)を満足することが好ま 、。 d >400 ^ πι (1)
1
d≥2d (2)
1 2
式中、 dおよび dは、それぞれガラス板の内部に存在する泡をガラス板表面の法線
1 2
方向に投影した形状における長径および短径を表す。
[0014] 本発明の方法では、前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部に存在する 下記式 (3)を満足する泡の 5%以上が下記式 (4)を満足することが好ま 、。
Figure imgf000006_0001
d≤1. 5d (4)
1 2
式中、 dおよび dは、それぞれガラス板の内部に存在する泡をガラス板表面の法線
1 2
方向に投影した形状における長径および短径を表す。
[0015] 本発明の方法では、前記光線の照射前において、前記ガラス板の内部に存在する 泡の数を N、該泡のうち下記式（5)を満たす泡の数を Nとし、
A B
前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部に存在する泡の数を N、該泡の
C
うち下記式（5)を満たす泡の数を Nとした場合、これらが下記式 (6)を満足すること
D
が好ましい。
d≤1. 5d (5)
1 2
N ZN < N ZN (6)
B A D C
式中、 dおよび dは、それぞれガラス板の内部に存在する泡をガラス板表面の法線
1 2
方向に投影した形状における長径および短径を表す。
また、本発明の方法では、前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部の泡 を実質的に消滅させることもできる。
発明の効果
[0016] 本発明の方法によれば、ガラス板、特にディスプレイ用ガラス基板、特にフラットパ ネルディスプレイ用ガラス基板やフォトマスクとして使用されるガラス板の内部に存在 する泡の径を該ガラス板の視認性を妨げない程度まで縮小することができる。
[0017] 本発明の方法を用いることで、白抜けが低減された、視認性に優れたディスプレイ 用ガラス基板を得ることができる。
また、本発明の方法を用いることで、泡の存在による欠陥が解消されたフォトマスク を得ることができる。
[0018] 本発明の方法は、泡近傍のガラスの温度を局所的に軟ィ匕点以上に上昇させること によって泡の径を縮小するため、ガラス板自体の形状を損なうことがない。このため、 処理後のガラス板に新たな欠陥が生じるおそれが低減されている。
[0019] また、本発明の方法は、光源からの光線を泡近傍に局所的に照射することのみで、 泡の径を縮小することができるため、従来の方法に比べて工数が少なくてすみ、かつ 操作が容易である。
また、本発明の方法によれば、ガラス板の内部に存在する泡を実質的に消滅させる ことちでさる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]図 1は、フロートガラスの泡が残留する部分を示した平面図である。
[図 2]図 2は、実施例 1において、 COレーザ光線を照射前の泡をガラス板表面から
2
撮影した光学顕微鏡写真 (倍率 450倍)である。
[図 3]図 3は、実施例 1において、 COレーザ光線を照射した後の泡をガラス板表面
2
カゝら撮影した光学顕微鏡写真 (倍率 450倍)である。
[図 4]図 4は、実施例 2において、 COレーザ光線を照射前の泡をガラス板表面から
2
撮影した光学顕微鏡写真 (倍率 450倍)である。
[図 5]図 5は、実施例 2において、 COレーザ光線を照射した後の泡をガラス板表面
2
カゝら撮影した光学顕微鏡写真 (倍率 450倍)である。
[図 6]図 6は、実施例 3において、 YVOレーザ光線を照射前の泡をガラス板表面から
4
撮影した光学顕微鏡写真 (倍率 500倍)である。
[図 7]図 7は、実施例 3において、 YVOレーザ光線を照射した後の泡をガラス板表面
4
カゝら撮影した光学顕微鏡写真 (倍率 500倍)である。
[図 8]図 8は、実施例 4において、 COレーザ光線を照射前の泡をガラス板表面から
2
撮影した光学顕微鏡写真 (倍率 20倍)である。
[図 9]図 9は、実施例 4において、 COレーザ光線を照射した後の泡をガラス板表面
2
カゝら撮影した光学顕微鏡写真 (倍率 20倍)である。
符号の説明
[0021] 1 :泡、
2 :泡近傍
10 :フロートガラス板
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、図面を参照して本発明の方法についてさらに説明する。
本発明の方法は、ガラス板、特にディスプレイ用ガラス基板 (例えば液晶ディスプレ ィゃプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ用ガラス基板）やフォトマスク として使用される厚さ 7mm以下のガラス板の内部に存在する泡の径を縮小すること を目的とする。
[0023] 図 1は、ガラス板内部に存在する泡を模式的に示した図であり、泡はガラス板表面 の法線方向に投影した形状で示されている。図 1から明らかなように、ガラス板 10の 内部に存在する泡 1は、ガラス板 10の成形時に水平方向に引き伸ばされて楕円形 状 (正確には楕円球形状)をなしている。フロート法で成形されるガラス板 10を例にと ると、泡 2の長径 dおよび短径 dの関係は以下のようになる。
1 2
d /d = 1. 5〜10
1 2
これらの関係から明らかなように、ガラス板 10の内部に存在する泡 1の径で問題と なるのは、泡 1の最大径、すなわち楕円形状をした泡 1の長径 d
1である。本明細書に おいて、泡 1の最大径と言った場合長径 dを意味する。
1
[0024] なお、フュージョン法もしくはダウンドロー法と 、つた他の製法で成形されるガラス板 、または一次成形されたガラス板をリドロー加工することによって得られるガラス板に おいても、ガラス板の内部に存在する泡は、ガラス板の成形時に水平方向に引き伸 ばされて楕円形状になることが多い。
[0025] 本発明の方法では、ガラス板 10の内部に存在する泡 1の近傍 2に光源力も光線を 照射する。具体的には、ガラス板 10の表面における光線の最大径を D、泡 1とガラス との境界面力 光線の光軸までの最短距離を Sとした場合、これらが以下の関係を満 たすように光線を照射することが好ま 、。
0≤ S≤ 2mm (Dが 4mm未満の場合）
0≤S≤0. 5D (D力 mm以上の場合）
[0026] なお、上記の式において、 S = 0には、光線の光軸が泡 1の内部に位置する場合も 含まれる。すなわち、本発明の方法で泡 1の近傍 2に光線を照射すると言った場合、 泡 1の近傍 2のガラスに光線を照射することと、泡 1の内部に光線を照射することの両 方を意味する。
[0027] このような範囲に光線を照射することによって、泡の最大径を縮小する作用が好ま しく発揮される。なお、本発明の方法において、泡の最大径が縮小する原理につい ては後で詳述する。
[0028] 光線を照射されたガラス板 10の部位は、光線を吸収することによって温度が上昇 する。本発明の方法では、泡 1近傍 2のガラスの温度が軟ィ匕点以上になるように光線 を照射する。軟化点とは、リトルトンによって考案された測定法によって定義される温 度であり、ガラスの粘度が log r?で 7. 65となる温度を指す。したがって、本発明の
10
方法では、泡 1近傍 2のガラスの粘度が log ηで 7. 65以下、好ましくは 7以下、より
10
好ましくは 3〜6になるように光線を照射することが好ま 、。
[0029] なお、上記にぉ 、て、光線を照射されるガラス板 10の部位と、ガラスの温度が軟ィ匕 点以上に上昇する泡 1近傍 2のガラスとは、完全に一致する必要はない。すなわち、 本発明の方法では、上記した式を満足する位置に光線を照射することによって、泡 1 近傍 2のガラス、より具体的には、泡 1との境界面付近のガラスの温度が軟ィ匕点以上 に上昇すればよい。
[0030] 泡 1を縮小させるためには、ガラスの粘性が低いほうが、ガラスが短時間で流動する ため好ましい。但し、ガラスの粘度を log r?で 3未満とするには、泡 1との境界面付近
10
のガラスに非常に大きなエネルギーをカ卩える必要があり、本発明の方法に使用する 装置の構成上好ましくない。また、このような大きなエネルギーをカ卩えた場合、泡 1と の境界面付近以外のガラスも余計に加熱されることになり、ガラス板 10に不必要な変 形や残留応力が生じるおそれがある。
[0031] 本発明の方法では、泡 1近傍 2に上記の条件を満たすように光線を照射することに よって泡 1の最大径を所望の大きさ以下、好ましくは 400 m以下に縮小することが できる。泡 1の最大径を縮小する原理として以下の 3通りの原理が考えられる。
[0032] 第 1の原理として、泡 1近傍 2のガラス、より具体的には、泡 1との境界面付近のガラ スの温度が軟ィ匕点以上に上昇することによって、泡 1との境界面付近のガラスが流動 性を持つようになる。この際、ガラス板 10の内部に存在する泡 1の界面における圧力 が均一になるように、泡 1の形状が楕円形状から球状に変化する。泡 1の形状が球状 に変化することによって、泡 1の最大径が楕円形状時に比べて縮小される。
[0033] ガラス板 10の内部に存在する泡 1は、ガラス板 10の成形時に水平方向に引き伸ば されて楕円形状をなしている。例えば、フロート法で成形されるガラス板 10を例にとる と、泡 1の長径 dと短径 比（ である。この比（
1 dとの
2 d が 1. 5〜10程度
1 Zd )
2 d 1 Zd )は
2
、泡 1の長径 dが大きくなるほど高くなる傾向がある。長径 dが 程度の泡 1の
1 1
場合、 d Zdが 1. 5以上であるのに対して、長径 d力 ^OO /z mを超える泡 1の場合、
1 2 1
d 1 Zdが 2以上であることが多い。
2
[0034] 本発明の方法によれば、泡 1の形状を楕円形状から球状に変化させることによって 、比（d Zd )を 1. 5以下、好ましくは 1. 2以下、より好ましくはほぼ 1程度にすることが
1 2
できる。これにより、泡 1の最大径を縮小することができる。最大径 d = 500 /ζ πι、 d /
1 1 d = 3. 5の泡を例にとると、泡の形状を楕円形状から球状に変化させることによって
2
、最大径 d = 250 /ζ πι、 d Zd = 1. 1程度まで泡の最大径を縮小することができる。
1 1 2
[0035] 第 2の原理として、泡 1がガラス板 10の表面付近に存在する場合、泡 1近傍 2からガ ラス板 10表面にわたる領域のガラスの温度が軟ィ匕点以上に上昇し、この領域のガラ スが流動性を持つようになる。これによつて、泡 1がガラス板 10の表面へと浮上する。 ガラス板 10の表面に達した泡 1は破泡して消滅する。すなわち、この原理ではガラス 板 10の表面付近の泡 1は実質的に消滅するため、ガラス板 10内部の泡 1の最大径 はゼロである。
[0036] 第 3の原理として、泡 1近傍 2、より具体的には、泡 1との境界面付近のガラスの温度 が軟ィ匕点以上に上昇することによって、泡 1との境界面付近のガラスが膨張する。泡 1との境界面付近のガラスの膨張によって、泡 1が押し潰されて泡 1の体積が減少す る。これにより泡 1の最大径が縮小する。泡 1近傍 2のガラスの温度が上昇した際、泡 1も膨張しょうとするが、気体である泡 1の膨張力は、ガラスの膨張力に比べてはるか に弱い。結果的に近傍 2のガラスの膨張によって泡 1の体積が減少するので、泡 1の 最大径が縮小する。
[0037] 本発明の方法によれば、上記した 3通りの原理のいずれ力 またはこれらの組み合 わせにより、ガラス板 10内部に存在する泡 1の最大径を所望の大きさ以下に縮小す ることができる。泡 1の最大径は 400 m以下に縮小することが好ましぐ 250 /z m以 下に縮小することがより好ましぐ 100 m以下に縮小されることがさらに好ましい。フ オトマスクとして使用されるガラス板 10の場合、内部に存在する泡 1の最大径は 50 μ m以下に縮小されることが好ましぐ 20 μ m以下に縮小されることがより好ましい。 [0038] 以上、本発明の方法に関して、ガラス板 10内部に存在する 1つの泡 1に着目して説 明した。し力しながら、ガラス板 10内部には通常複数の泡が存在する。本発明の方 法は、これらガラス板 10内部に存在する複数の泡 1の最大径を縮小することができる
[0039] 上記したように、フロート法で成形されるガラス板 10の泡 1 (d >400 m)の場合、
1
d /άが 2以上であることが多い。具体的には、ガラス板内部に存在する d > ΟΟ μ
1 2 1 mである泡の数 Νのうち、下記式（2)を満足する泡の数 Νの割合 Ν /Νは 50%
X Υ Υ X
以上である。また、 50 111≤(1≤400 111且つ d > 1. 5dを満足する泡の数 Nに対
1 1 2 Z する、 d〉400 mである泡の数 Nの比率 N /Nは、おおむね N /N ≥10%の
1 X X Z X Z 関係にある。
d≥2d (2)
1 2
[0040] 本発明の方法によれば、ガラス板 10内部に存在する泡 1の最大径を縮小して、比（ d Zd )を 1. 5以下にすることができる。すなわち、本発明の実施後において、ガラス
1 2
板 10内部に存在する 50 m≤d≤ 400 mを満足する泡 1の数を分母とし、且つ本 発明の実施前に上記式 (2)を満足し本発明の実施後に下記式 (4)を満足する泡の 数を分子とするとき、その割合は数式 N
Y Z(N +N )で表され、その値は 5%以上で Z Y
ある。
d≤1. 5d (4)
1 2
[0041] したがって、本発明の方法の実施前後において、ガラス板 10内部に存在する泡 1 は下記式 (6)を満足する。
N /N < N /N (6)
B A D C
N：光線照射前におけるガラス板の内部に存在する泡の数
A
N：該泡のうち上記式 (4)を満たす泡の数
B
N ：光線照射後におけるガラス板の内部に存在する泡の数
C
N ：該泡のうち上記式 (4)を満たす泡の数
D
[0042] 本発明の方法で使用する光線は、光線が照射された泡 1近傍 2のガラスの温度を 軟ィ匕点以上に上昇させることができるものである限り特に限定されない。したがって、 ガラス板 10に吸収される波長領域の光線を発生する高強度のランプであってもよい 。但し、特定の波長を選択的に照射することができ、かつ光線を局所的に、し力も高
V、エネルギー密度で照射するのに好都合であることからレーザ光源が好ま U、。
[0043] レーザ光源としては、 COレーザ光線、 YAGレーザ光線、半導体レーザ光線、希
2
土類ドープファイバレーザ光線および YVOレーザ光線力もなる群力も選択される少
4
なくとも 1つであることが好ましい。これらのレーザ光線は単独で使用してもよいし、複 数のレーザ光線を組み合わせて使用してもよい。但し、一般的に広く使用されており
、かつ高強度の光源が得られることから、 COレーザ、 YAGレーザまたは YVOレー
2 4 ザが好ましい。
[0044] COレーザでは、発振波長 10. 6 μ mの光線が最も一般的である。この波長領域の
2
光線を照射した場合、ガラス板 10にほとんど吸収されて、ガラス板 10の光線を照射 した部位の温度を上昇させる。したがって、 COレーザ光源を使用する場合、レンズ
2
等を用いて泡 1近傍 2に光線魏光させればよい。
[0045] 一方、 YAGレーザ、および YVOレーザでは、基本波長である 1064nmの光線以
4
外に、その高調波である 532nm、 355nmおよび 266nmの光線も用いることができ る。
[0046] 但し、発振波長によってはガラスに対する透過率が高ぐガラス板 10にほとんど吸 収されない光線もある。例えば、発振波長 1064nmの光線はガラス板 10にほとんど 吸収されない。このような波長の光線を使用する場合、泡近傍に光線を吸収する照 射目標を形成しておき、この照射目標に対して光線^^光させる必要がある。このよ うな照射目標を形成する方法としては、例えば紫外線、 y線または X線を泡 1近傍 2 に照射して色中心を形成する方法がある。色中心は、これらの光線照射によってガラ ス板 10の内部に生じる局所的な構造欠陥である。同様の局所的な構造欠陥は、例 えば高強度のパルスレーザ (パルス幅が 100フェムト秒〜 200ナノ秒）を照射すること によっても形成することができる。パルスレーザは 1パルスあたりのパワーが大きいた め、これを集光することで、焦点近傍で非常に大きなピークパワー密度を生み出すこ とができる。ピークパワー密度が高いと、レーザ光に対する光吸収がなくても多光子 吸収と呼ばれる現象で光吸収を誘起することができ、集光点近傍のガラスに瞬間的 に大きなエネルギーを与えることができる。 このエネルギーによりガラスに局所的な構造欠陥が形成される。
[0047] なお、色中心を形成する場合、ガラス板 10の視認性に影響を及ばさないように留 意する必要がある。形成させた色中心は、その後レーザ光を集光させて色中心およ びその周囲のガラスを軟ィ匕点以上に加熱される。これによつて色中心は消失する。し 力しながら、色中心が小さいほうが軟ィ匕点以上に加熱する部分を小さくすることがで きるので好ましい。
[0048] このため、最大径が 400 μ m以下の色中心を形成することが好ましい。また、色中 心を形成する部位は、エネルギー利用の観点から、泡 1近傍 2、すなわち、下記式を 満足する部位に形成することが好まし ヽ。
0≤ S≤ 2mm (Dが 4mm未満の場合）
0≤S≤0. 5D (D力 mm以上の場合）
なお、 Sおよび Dは前記定義と同様である。
[0049] 本発明の方法において、使用する光源の強度は、ガラス板の内部に存在する泡の 大きさ、ガラス板の厚み、ガラス板を構成するガラスの組成、使用する光源の種類 (ラ ンプ若しくはレーザ光源、レーザの場合、発振波長、発振形態など)等に応じて適宜 選択することができる。泡の最大径を縮小する効果という点では、光源の強度は高い ほうが好ましい。
[0050] 但し、極端に高強度の光源を使用した場合、ガラス板の形状や光学特性に悪影響 をおよぼす場合がある。本発明の方法でレーザ光源を使用する場合、平均出力が 0 . 1W〜100Wのレーザ光源を使用することが好ましぐより好ましくは 0. 5W〜50W であり、 1W〜30Wであることがさらに好ましい。なお、光源の強度の好適範囲は、使 用するレーザ光源の種類によっても異なる。例えば、 COレーザの場合、発振波長の
2
ほとんどがガラスに吸収されるため、レーザ光がガラスの加熱に効率的に利用される 。そのため、平均出力が 0. 1W〜50Wのレーザ光源を使用することが好ましぐより 好ましくは 0. 5W〜30Wであり、 1W〜20Wであることがさらに好ましい。 YAGレー ザまたは YVOレーザの場合、発振波長によってはレーザ光がガラスにほとんど吸収
4
されないので、泡近傍に色中心のような照射目標を形成する必要があり、レーザ光が ガラスの加熱に比較的利用されにくい。そのため、平均出力が 1W〜： L00Wのレーザ 光源を使用することが好ましぐより好ましくは 2W〜50Wであり、 5W〜30Wであるこ とがさらに好ましい。
[0051] レーザ光源の場合、発振形態も特に限定されず、連続発振光 (CW光)またはパル ス発振光のいずれであってもよい。また、連続光のレーザ光源を使用する場合、ガラ ス板のレーザ光線を照射した部位の温度が過度に上昇することを防止するために、 例えば、 0. 1秒照射した後、 0. 05秒照射を停止するといつた照射サイクルでレーザ 光線を断続的に照射してもよい。
[0052] 光線の照射時間も泡のある位置や、大きさ、ガラス板のガラス組成等に応じて適宜 選択することができる。また、光線の照射は複数回に分けて実施してもよい。例えば、 泡の最大径が数 mmの場合、一度の照射で泡の最大径を所望の大きさ以下、例え ば、 400 /z m以下にすることは困難である。このような場合、照射部位を移動させつ つ複数回に分けて照射してもよい。
[0053] 本発明の方法では、高強度の光源力 ガラス板に光線を照射するため、光線照射 によるガラス板への影響を留意する必要がある。第 1に、 COレ
2 ーザ光線のように、ガ ラスにほとんど吸収される波長領域の光線を使用した場合、ガラス板の表面付近で C oレ
2 ーザ光線の大半が吸収される。この結果、ガラス板の表面付近の温度が上昇す る。この温度上昇によって表面付近のガラスが膨張し、ガラス板表面に局所的な隆起 形状が生じる場合がある。ガラス板表面に隆起形状が生じた場合、ガラス板の外観 や光学特性に悪影響を及ぼす恐れがある。
[0054] 第 2に、ガラス板の光線を集光させた部位では、密度変化やガラスの網目構造の変 化が誘起される。この変化によってガラス板の内部に局所的に残留応力ゃ複屈折性 が発現する恐れがある。ガラス板の内部に局所的な残留応力ゃ複屈折性が発現す ると、ガラス板の光学特性に悪影響を及ぼす場合もある。
[0055] したがって、本発明の方法を実施する際には、上記したガラス板表面の隆起形状、 またはガラス板内部における局所的な残留応力若しくは複屈折性といった問題が発 生しないように、またはできるだけ軽微になるように、光線の照射条件 (光源の強度、 波長、照射時間、照射部位等)を選択する必要がある。
[0056] 例えば、光線を集光させた部位における密度変化やガラスの網目構造の変化は、 光線を照射することによってガラスの温度が急激に上昇し、その後光線の照射を終 了した際にガラスの温度が急激に低下することによって生じるため、光線終了時のガ ラスの急激な温度低下が起こらないように光線の強度を徐々に弱くしながら照射する ことによって、問題が発生しな 、ようにすることができる。
[0057] また、ガラス板表面の隆起形状にっ 、ても、隆起形状が生じる位置をガラス板の使 用上問題ない位置になるように光線を照射する位置を選択することによって問題が 発生しないようにすることができる。例えば、ディスプレイ用のガラス基板として使用さ れる場合、筐体に収容される端部に相当する位置であれば、隆起形状が生じてもよく 、フォトマスクとして使用する場合、フォトマスクの裏面側であれば、隆起形状が生じ てもよい。
[0058] また、上記した問題は、後処理によって解消することもできる。例えば、ガラス板表 面に生じた隆起形状は、ガラス板表面を研磨することによって除去できる。一方、光 線を集光させた部位における密度変化やガラスの網目構造の変化は、光線照射後 のガラス板を電気炉などで徐々に加熱し、その後徐冷することで解消することができ る。
[0059] 本発明の方法において、光線を照射することによって軟ィ匕点以上に温度を上昇さ せることができ、かつ温度が軟化点以上に上昇させた際に、上記した 3つの原理のい ずれかによつて泡の最大径を縮小できるものである限り、ガラス板を構成するガラス 材料は特に限定されない。したがって、本発明の方法はほとんど全てのガラス材料に 適用可能である。
[0060] 本発明の方法は、ガラス板の内部に存在する泡の最大径を所望の大きさ以下、好 ましくは 400 mに低減するものであるため、視認性が問題となる用途のガラス板に 広く適用することができる。中でも、残留する泡が視認性に特に影響する用途のガラ ス板、具体的には、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機 ELディスプレイ、フ ィールドエミッションディスプレイと 、つたフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、特 にこれらのフラットパネルディスプレイにお 、て、視認者側に使用されるガラス基板と して使用されるガラス板が挙げられる。また、自動車、鉄道、航空機、船舶等、輸送機 関の窓ガラスとして使用されるガラス板が挙げられる。また、一定以上の大きさの泡が 存在している場合、それが欠陥となるフォトマスク用のガラス板が挙げられる。
[0061] なお、これらのガラス板は、フロート法、フュージョン法またはダウンドロー法を用い て溶融ガラス力も成形される。また、一次成形されたガラス板をリドロー加工すること によって得られる。
[0062] また、あら力じめ泡が円形 (球形）に近くなるような方法で製造したガラスに対して本 発明の方法を適用してもよい。「泡が円形に近くなるような方法」とは、溶融ガラスリボ ンの粘度が log 7?≤ 5の状態で、所定の板厚 t (0. 3〜1. 1mm)の 1. 0
10 〜1. 5倍の 板厚に成形した後、溶融ガラスの粘度が 5<log η≤ 7の状態で所定の板厚に成形
10
する方法である。
[0063] 前記方法をより具体的に説明すると、フロート板ガラス製造方法において、溶融ガラ スリボンの粘度が log η≤ 5の状態において、溶融金属上の溶融ガラスリボンが表
10
面張力により縮まろうとする力を溶融ガラスリボンの両側エッジ部において保持しなが らレヤー（徐冷炉）方向に引っ張ることにより、所定の板厚 t (0. 3〜1. 1mm)の 1. 0 〜1. 5倍の板厚に成形し、その後、溶融ガラスの粘度が 5 < log η≤ 7の状態で引
10
き続き前記両側エッジ部を保持しながらレヤー方向に引っ張り所定の板厚 tに成形す る方法である。
実施例
[0064] 以下、実施例により本発明をさらに説明する。
(実施例 1)
内部に泡が存在するガラス板を用意した。ガラス板は、 12cm X I 2cmの液晶デイス プレイ用ガラス基板 (商品名 AN100、旭硝子株式会社製、軟ィ匕点 950°C)であり、厚 さは 0. 5mmであった。図 2は、ガラス板の内部に存在する泡を、ガラス板表面力も撮 影した光学顕微鏡写真である。この泡の最大径 dは 514 /z mであり、 d /d = 3. 7で
1 1 2 あった (楕円形状の短径 d = 140 ^ πι) οガラス板の泡近傍に集光するように、 COレ
2 2 一ザ光源力も光線を以下の条件で照射して、泡近傍のガラスの温度を 950°C以上と した。
光線形態：連続発振光 (CW光）
ガラス板表面における光線の最大径：約 3mm 平均出力：約 3W
照射時間： 30秒
その結果、図 3に示すように、泡の形状が楕円形状から球状へと変化した。図 3に 示す泡の最大径 dは 267 mであり、 d Zd = 1. 1 (短径 d = 236 m)であった。し
1 1 2 2
たがって、本発明の方法により、泡の最大径が約 50%縮小されたことが確認された。
[0065] (実施例 2)
内部に泡が存在するガラス板を用意した。ガラス板は、 12cm X I 2cmの液晶デイス プレイ用ガラス基板 (商品名 AN100、旭硝子株式会社製、軟ィ匕点 950°C)であり、厚 さは 0. 5mmであった。図 4は、ガラス板の内部に存在する泡を、ガラス板表面力も撮 影した光学顕微鏡写真である。この泡の最大径 dは 591 μ mであり、 d /d =4. 7で
1 1 2 あった (楕円形状の短径 d = 127 ^ πι) 0ガラス板の泡近傍に集光するように、 COレ
2 2 一ザ光源力も光線を以下の条件で照射して、泡近傍のガラスの温度を 950°C以上と した。
光線形態：連続発振光 (CW光）
ガラス板表面における光線の最大径：約 3mm
平均出力：約 3W
照射時間： 30秒
その結果、図 5に示すように、ガラス板の内部の泡が消滅したことが確認された。
[0066] (実施例 3)
内部に泡が存在するガラス板を用意した。ガラス板は、 5cm X 5cmのフォトマスク用 ガラス基板 (商品名 AS、旭硝子株式会社製、軟ィ匕点 740°C)であり厚さは 5mmであ つた。図 6は、ガラス板の内部に存在する泡を、ガラス板表面から撮影した光学顕微 鏡写真であり、ガラス板の内部に存在する泡は、最大径 dは 41 μ mであり、 d /d =
1 1 2
1. 2であった (楕円形状の短径 d = 35 /z m)。ガラス板の泡近傍に集光するように、
2
YVOレーザ光線を高強度のパルスレーザとして照射して、泡近傍のガラスの温度を
4
740°C以上とした。 YVOレーザ光線の照射条件は具体的には以下の通りである。
4
波長： 432nm
パルス幅：13ナノ秒 光線形態:パルス発振光
繰り返し周波数： 50kHz
平均出力： 20W
ガラス板表面における光線の最大径: 0. 4mm
照射時間： 5秒
光線照射後、図 7に示すように、泡の最大径 dが 20 m以下に縮小されたことが確
1
f*i¾ れ 。
[0067] (実施例 4)
内部に泡が存在するガラス板を用意した。ガラス板は、 5cm X 5cmのプラズマディ スプレイ用ガラス基板 (商品名 PD200、旭硝子株式会社製、軟ィ匕点 830°C)であり、 厚さは 2. 8mmであった。図 8は、ガラス板の内部に存在する泡を、ガラス板表面から 撮影した光学顕微鏡写真である。この泡の最大径 dは 630 /z mであり、 d /ά = 2. 3
1 1 2 であった (楕円形状の短径 d = 280 /ζ πι)。ガラス板の泡近傍に集光するように、 CO
2 2 レーザ光源力も光線を以下の条件で照射して、泡近傍のガラスの温度を 830°C以上 とした。
光線形態：連続発振光 (CW光)を断続的に照射 (照射時間： 50ミリ秒、停止時間： 50 ミリ秒、繰り返し周波数： 10Hz)
ガラス板表面における光線の最大径：約 2mm
平均出力：約 14W
照射時間: 40秒
その結果、図 9に示すように、泡の形状が楕円形状から球状へと変化した。図 9に 示す泡の最大径 dは 380 mであり、 d Zd = 1. 0 (短径 d = 366 m)であった。し
1 1 2 2
たがって、本発明の方法により、泡の最大径が約 40%縮小されたことが確認された。 産業上の利用可能性
[0068] 本発明の方法は、ガラス板、特にディスプレイ用ガラス基板、特にフラットパネルデ イスプレイ用ガラス基板やフォトマスクとして使用されるガラス板に適用でき、該ガラス 板の内部に存在する泡の径を該ガラス板の視認性の妨げな 、程度まで縮小すること ができる。 なお、 2005年 4月 15日に出願された日本特許出願 2005— 118193号の明細書 、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開 示として、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲
[1] ガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法であって、
前記ガラス板の内部に存在する泡の近傍に向けて光源力 光線を照射し、前記泡 の近傍のガラスの温度を該ガラスの軟ィヒ点以上にすることにより、前記泡の最大径を 縮小することを特徴とするガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法。
[2] 前記光線の照射後において、前記ガラス板内部に存在する泡の最大径が 400 m以下である請求項 1に記載のガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法。
[3] 前記光線が、レーザ光線である請求項 1または 2に記載のガラス板の内部に存在す る泡の径を縮小する方法。
[4] 前記レーザ光線は、波長が 0. 1〜： L 1 mであり、前記ガラス板の表面における該 光線の最大径 Dが 0. 02〜5mmである請求項 3に記載のガラス板の内部に存在する 泡の径を縮小する方法。
[5] 前記レーザ光線は、 COレーザ光線、 YAGレーザ光線、半導体レーザ光線、希土
2
類ドープファイバレーザ光線および YVOレーザ光線力 なる群力も選択される少な
4
くとも 1つである請求項 3または 4に記載のガラス板の内部に存在する泡の径を縮小 する方法。
[6] 前記ガラス板の表面における前記光線の最大径 Dが 4mm未満である場合、前記 泡と前記ガラスとの境界面力 前記光線の光軸までの最短距離 S力 0≤S≤2mm を満たすように前記光線を照射する請求項 1な 、し 5の 、ずれかに記載のガラス板の 内部に存在する泡の径を縮小する方法。
[7] 前記ガラス板の表面における前記光線の最大径 D力 mm以上である場合、前記 泡と前記ガラスとの境界面力 前記光線の光軸までの最短距離 S力 0≤S≤0. 5D を満たすように前記光線を照射する請求項 1な 、し 5の 、ずれかに記載のガラス板の 内部に存在する泡の径を縮小する方法。
[8] 前記光線の照射前において、前記ガラス板の内部に存在する下記式（1)を満足す る泡の 50%以上が下記式（2)を満足する請求項 1な!、し 7の 、ずれかに記載のガラ ス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法。
d >400 ^ πι (1) d≥2d (2)
1 2
式中、 dおよび dは、それぞれガラス板の内部に存在する泡をガラス板表面の法線
1 2
方向に投影した形状における長径および短径を表す。
[9] 前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部に存在する下記式（3)を満足す る泡の 5%以上が下記式 (4)を満足する請求項 1な!、し 7の 、ずれかに記載のガラス 板の内部に存在する泡の径を縮小する方法。
Figure imgf000021_0001
d≤1. 5d (4)
1 2
式中、 dおよび dは、それぞれガラス板の内部に存在する泡をガラス板表面の法線
1 2
方向に投影した形状における長径および短径を表す。
[10] 前記光線の照射前において、前記ガラス板の内部に存在する泡の数を N、該泡の
A
うち下記式（5)を満たす泡の数を Nとし、
B
前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部に存在する泡の数を N、該泡の
C
うち下記式（5)を満たす泡の数を Nとした場合、これらが下記式 (6)を満足する請求
D
項 1ないし 9のいずれかに記載のガラス板の内部に存在する泡の径を縮小する方法 d≤1. 5d (5)
1 2
N ZN < N ZN (6)
B A D C
式中、 dおよび dは、それぞれガラス板の内部に存在する泡をガラス板表面の法線
1 2
方向に投影した形状における長径および短径を表す。
[11] 前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部に存在する泡の最大径が 20 m以下である請求項 1ないし 8、及び請求項 10のいずれかに記載のガラス板の内部 に存在する泡の径を縮小する方法。
[12] 前記光線の照射後において、前記ガラス板の内部の泡が実質的に消滅する請求 項 1ないし 8、及び請求項 10のいずれか記載のガラス板内部に存在する泡の径を縮 小する方法。
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