均一光透過溶融延伸ガラスの製造方法
【課題】 ダウンドロー法を用いたガラスシートの製造方法において、応力によってガラスシートに誘発される複屈折に対処する。
【解決手段】 ガラスシートの許容遅延基準であるガラスシート品質要求基準レベルＱ１を選択する。ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を延伸される間に、潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性があるガラスリボン温度Ｔ１を特定する。Ｔ１及びＱ１において許容される様々なガラスリボン熱アーチファクトを含む熱アーチファクト・エンベロープＥ１を決定する。アイソパイプからガラス溶解物をオーバフローさせて、その底部にガラスリボンを形成する。延伸機エンクロージャーを通し、ガラスリボンをその底部の下方に延伸してガラスシートを形成する。ガラスリボンをＴ１とする可能性がある延伸機エンクロージャーの領域を改変して、シートを形成する間、Ｔ１において、ガラスリボンに前記熱アーチファクトが形成されないようにする。
【解決手段】 ガラスシートの許容遅延基準であるガラスシート品質要求基準レベルＱ１を選択する。ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を延伸される間に、潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性があるガラスリボン温度Ｔ１を特定する。Ｔ１及びＱ１において許容される様々なガラスリボン熱アーチファクトを含む熱アーチファクト・エンベロープＥ１を決定する。アイソパイプからガラス溶解物をオーバフローさせて、その底部にガラスリボンを形成する。延伸機エンクロージャーを通し、ガラスリボンをその底部の下方に延伸してガラスシートを形成する。ガラスリボンをＴ１とする可能性がある延伸機エンクロージャーの領域を改変して、シートを形成する間、Ｔ１において、ガラスリボンに前記熱アーチファクトが形成されないようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置における可視欠陥を低減する方法及びガラスシートの製造方法に関し、より詳細には、オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いた、複屈折を抑制したガラスシートの製造方法、及びかかるガラスシートを表示装置の基体として利用することに関するものである。本発明は、例えば、液晶表示装置用のガラス基体の製造に有用である。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）の表示画面に可視欠陥が見られることがある。表示装置の分野において、そのような可視欠陥は、不均一とか汚点を意味する日本語の“ムラ”と呼ばれている。表示画面上において、ムラは低コントラストで明度が不均一な領域として現れる。ムラには、スポットムラ、線ムラ、斑点ムラ等、幾つかの種類がある。ＬＣＤ表示装置におけるムラの発生及びその影響度は多くの要因に左右されると考えられているが、溶融法によるガラスシートに生じる鉛直応力帯とそのガラスシートを用いた表示画面の線ムラとの因果関係が立証されている。具体的には、ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態にあり、融解延伸装置によって延伸されているとき、装置を横断して存在する不均一な温度勾配によって、ガラスリボンに鉛直応力帯が生じそれが凍結される可能性がある。鉛直応力帯によって特徴付けられるガラスシートを用いた表示画面には光の透過が不均一な鉛直帯として線ムラが現れる。現在のところ、線ムラは主にツイスト・ネマティック・ディスプレイに生じている。しかし、線ムラは垂直整列ディスプレイにも生じる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、応力によって表示装置に使用されるガラスシートに誘発される複屈折に起因する表示装置のムラに対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの態様は、オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いたガラスシートの製造方法である。この方法は（ａ）カラスシートの許容遅延基準である、ガラスシート品質要求基準レベルＱ１を選択するステップと、（ｂ）ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を延伸される間において、ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性があるガラスリボン温度Ｔ１を特定するステップと、（ｃ）Ｔ１及びＱ１において許容される様々なガラスリボン熱アーチファクト含む熱アーチファクト・エンベロープＥ１を特定するステップと、（ｄ）アイソパイプからガラス溶解物をオーバフローさせて、アイソパイプの底部においてガラスリボンを形成するステップ、（ｅ）延伸機エンクロージアーを通し、ガラスリボンをアイソパイプの底部の下方に延伸してガラスシートを形成するステップと、（ｆ）ガラスリボンをＴ１とする可能性がある延伸機エンクロージャーの領域を改変し、ステップ（ｅ）の間、Ｔ１において、ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されないようにするか、又はＴ１において、ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されている場合には、潜在ガラスリボン熱アーチファクトがＥ１以内に収まるようにするステップとを有して成ることを特徴とする方法である。
【０００５】
第１の態様の１つの実施の形態において、ステップ（ｃ）が、（ｃ１）各々が絶対最大温度差ΔＴｍａｘ及び有効幅Ｗｅｆｆを有する複数の試験用ガラスリボン熱アーチファクトを定義するステップと、（ｃ２）複数の試験用ガラスリボン温度において、試験用熱アーチファクトを複数の試験用ガラスリボンに加えるステップと、（ｃ３）複数の試験用ガラスリボンから複数の試験用ガラスシートを取得するステップと、（ｃ４）試験用ガラスシートの各々に対し、ガラスシート品質要求基準を算出するステップと、（ｃ５）ガラスシート品質要求基準及びガラスリボンの温度を関数として、複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を生成するステップとを含む。
【０００６】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｃ４）が、（ｃ４）（ｉ）試験用ガラスシートの各々の複数のノードにおける複屈折を測定するステップと、（ｃ４）（ｉｉ）ノードの各々において測定した複屈折を偏光式ディスプレイの光透過強度に変換するステップと、（ｃ４）（ｉｉｉ）光透過強度の平均値を算出するステップと、（ｃ４）（ｉｖ）平均値を試験用ガラスシートのガラスシート品質要求基準とするステップとを含む。
【０００７】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｃ４）（ｉｉ）における偏光式ディスプレイが、ツイスト・ネマティック・ディスプレイである。
【０００８】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｃ４）（ｉｉｉ）においてノードの複数のグループについて、光透過強度の複数の平均値が算出され、ステップ（ｃ４）（ｉｖ）において、平均値のうちの最大のものがガラスシート品質要求基準とされる。
【０００９】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｃ）が、（ｃ６）複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から、Ｔ１及びＱ１に対し有効なΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を選択するステップ、及び（ｃ７）選択したΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線からＥ１を決定するステップを更に有している。
【００１０】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｆ）において、ステップ（ｅ）の間、ガラスリボンをＴ１とする可能性がある延伸機エンクロージャーの領域が加熱、冷却、あるいは加熱と冷却とが組み合わせて行われる。
【００１１】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｆ）が、ステップ（ｅ）の前に、延伸機エンクロージャーから潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因を除去することを含んでいる。
【００１２】
第１の態様における１つの実施の形態において、Ｔ１はガラスリボンが粘性又は粘弾性状態になる温度に対応する温度である。
【００１３】
第１の態様における１つの実施の形態において、Ｔ１は６００℃〜１０００℃の範囲である。
【００１４】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ａ）におけるＱ１が、偏光式ディスプレイのムラ・レベルに対応付けられている。
【００１５】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ａ）において、Ｑ１が約１Ｅ−６であり、許容遅延が約０．２０１ｎｍ以下である。
【００１６】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ａ）において、Ｑ１が約１Ｅ−５であり、許容遅延が約０．６４６ｎｍ以下である。
【００１７】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ａ）において、Ｑ１が約１Ｅ−４であり、許容遅延が約２．０１ｎｍ以下である。
【００１８】
前記概要説明及び以下の詳細な説明は、本発明の例示であり、本発明の本質及び特徴を理解するための要旨及び構成の提供を意図したものである。添付図面は本発明の理解を深めるためのものであり、本明細書に組み込まれその一部を構成するものである。図面は本発明の各種実施の形態を示すものであり、本明細書の記述と合わせて本発明の原理及び作用の説明に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下は添付図面の説明である。図の縮尺は必ずしも正確ではなく、明瞭簡潔さを重視し、図中の特定の構造及び外観が拡大表示又は概略表示されている場合がある。
【図１】ガラスリボンを形成するためのオーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を示す図。
【図２Ａ】ガラス基体上の測定ノードの格子を示す図。
【図２Ｂ】ガラス基体の複屈折を測定するための設定を示す図。
【図３】熱アーチファクトを二次元で表示した図。
【図４】オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いたガラスシートの製造方法を示すフローチャート。
【図５Ａ】第１のガラスリボン温度における、ガラスシート品質要求基準レベルを関数としたΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆを示す図。
【図５Ｂ】第２のガラスリボン温度における、ガラスシート品質要求基準レベルを関数としたΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆを示す図。
【図５Ｃ】第３のガラスリボン温度における、ガラスシート品質要求基準レベルを関数としたΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆを示す図。
【図６】ガラスリボンに２つの異なる熱アーチファクトが生じたときの遅延対ガラスリボン温度をプロットした図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の更なる特徴及び効果は以下の詳細な説明に述べてあり、当業者にとって以下の説明によりある程度明白になり、本明細書に記載の本発明を実施することにより認識することができる。
本発明の1つの態様において、ＬＣＤのような各種光電子装置に使用される精密ガラスシートの製造用として、コーニング社（コーニング、ニューヨーク）が開発し、使用している最新の方法であるオーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いてガラスシートが製造される。オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法の中心を成すのは、楔形の下部部分とその上部に位置するトラフ状の上部部分とから成る、一般に“アイソパイプ”と呼ばれる成形装置である。図１に示すように、オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法は、堰と呼ばれる２つの側壁１１０、１１２を有するアイソパイプ１０４のトラフ１０２に溶融ガラス１００を供給することを含んでいる。溶融ガラス１００は、２つの分離したガラス流として、２つの堰１１０、１１２をオーバフローする。アイソパイプ１０４の底部１１４において、溶融ガラス流１０６、１０８が１つのガラスリボン１１６に融合する。ガラスリボン１１６は延伸機１１８のエンクロージャー１１７内を通して１２０の方向に延伸され最終的な厚さに成形される。延伸機１１８は、ガラスリボン１１６が下方に延伸されるとき、その移動を案内する機構の他に、ガラスリボン１１６の温度分布を制御する機構を備えている。延伸機１１８の底部において、ガラスリボン１１６からガラスシートが切断され、搬送されて更に処理される。オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法において、溶融ガラス流１０６、１０８の外表面は、アイソパイプ１０４の側壁１１０、１１２に接触せず周囲の空気にのみ晒される。その結果、溶融ガラス流１０６、１０８が融合して形成されるガラスリボン１１６は清浄な表面を有している。延伸機１１８の底部において高品質のガラスシートが得られるよう、品質適用領域におけるガラスリボン１１６の表面の清浄性を保持するためのあらゆる努力がなされる。後で更に詳細に述べるように、ガラスリボン１１６が粘性又は粘弾性状態にあるとき、ガラスリボン熱アーチファクトを制御又は除去するための措置が講じられる。本明細書において、ガラスリボン熱アーチファクトは、好ましくない局部的温度勾配によって特徴付けられるガラスリボンの領域を意味する。
一般に、熱アーチファクトの原因は延伸機によって異なる。ガラスリボン熱アーチファクトの１つの原因は、例えば、延伸機エンクロージャー壁が幅全体にわたり１つの連続した材料から成っていない等、延伸機の設計にあると考えられる。また、別の原因として、延伸機に挿入される装置、例えば、延伸機に挿入され延伸機内の熱輻射を測定する温度測定装置が考えられる。更に別の原因として、延伸機の設計に起因するガラスリボンと延伸機エンクロージャー壁との距離が一定でないこと、あるいは、例えば、延伸機内における温度制御不良によるガラスリボンの厚さが一定でないことが考えられる。ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態にあるとき、ガラスリボンにガラスリボン熱アーチファクトが存在していれば、ガラスリボンに応力が誘発される。誘発された応力はガラスリボン上を延伸機に沿って引きずられる。ガラス設定区域において、誘発された応力がガラス内に凍結される。この凍結された誘発応力が最終ガラスシートに鉛直応力帯として現れる。多数のガラスリボン熱アーチファクトによって、多数の鉛直応力帯が最終ガラスシートに生じる可能性がある。最終ガラスシートの品質に対する鉛直応力帯の影響度はガラスリボン熱アーチファクトの属性に依存する。ガラスリボン熱アーチファクトはΔＴｍａｘとＷｅｆｆとによって特徴付けることができる。ここで、ΔＴｍａｘはガラスリボン熱アーチファクトにおいて観測される絶対最大温度差であり、Ｗｅｆｆはガラスリボン熱アーチファクトの有効幅である。本明細書において、絶対最大温度差とはガラスリボン熱アーチファクトにおいて観測される最低温度と最高温度との差の絶対値を意味する。
【００２１】
背景技術の項で述べたように、鉛直応力帯によって特徴付けられるガラスシートを用いた表示装置においては、光の透過が不均一な鉛直帯としてムラが現れる。本発明の１つの態様において、応力により表示装置に用いられるガラスシートに誘発される複屈折を制御することによって、表示装置のムラを制御することを提案している。また、ガラスシートの製造中において、ガラスリボン熱アーチファクトを制御することによって、応力によりガラスシートに誘発される複屈折を制御することも提案している。特に、ガラスリボン熱アーチファクトを低減又は排除することによって、応力によりガラスシートに誘発される複屈折を低減又は排除している。ガラスリボン熱アーチファクトを制御するためにガラスシートの品質要求基準Ｑが定義される。Ｑはガラスシートの複屈折に反応し、複屈折はガラスシートの応力に反応し、ガラスシートの応力はガラスリボン熱アーチファクトに反応する。Ｑをムラのレベルに対応付けることができる。従って、Ｑを介し、ムラをガラスリボン熱アーチファクトに関連付けることができる。本発明の１つの実施の形態において、Ｑが例えば、レベル１、レベル２、及びレベル３のように複数のレベルを有している。ここで、レベル３はオーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法において、最も達成が困難であり、レベル１が最も達成が容易なレベルであり、レベル２が困難性においてレベル１とレベル３との間に位置している。各々のＱレベルにはそれぞれムラ・レベルが対応付けられている。
【００２２】
ガラスシートのＱを特定するため、Ｍ×Ｎの測定ノードの格子がガラスシートに重畳される。ここで、ＭとＮとは１より大きい整数である。図２Ａはガラスシート２０２に重畳された測定ノード２００の格子を示す図である。延伸機に対し、水平方向２０４は延伸を横断する方向（図１の１２２）であり、縦方向２０６は延伸下方方向（図１の１２０）である。延伸横断（ＡＴＤ）方向２０４における測定ノードの間隔は延伸下方（ＤＴＤ）方向２０６と同じであっても異なっていてもよい。次に、各ノードにおいて、複屈折が測定される。複屈折の測定は、物理的にもモデル化によっても実施することができる。複屈折を測定するための設定を図２Ｂに示す。この設定には、順に光源２０８、ガラスシート２０２の主応力軸に対し４５°の偏光光を生成する第１の偏光子２１０、ガラスシート２０２、ガラスシート２０２における位相シフトに依存する光量を受ける第２の偏光子２１２、及び第２の偏光子２１２を透過した光を検出する検出器２０４を含まれている。第１の偏光子２１０と第２の偏光子２１２とは交差偏光子である、即ち、軸が９０°離間している。各々の測定ノードにおいて、遅延（ｎｍ）及び方位角（度）が得られる。方位角は正しい水平方向に対する遅相軸の角度であり、遅相軸とは光学的屈折率が高い方の偏光軸である。
【００２３】
（屈折率が高い光の方がゆっくり伝播する。）遅延は長さの単位（通常ｎｍ）で示される光路差であり、光学的屈折率とガラスシートを通過する光路に沿ったガラスの厚さの積の平均を表すものである。複屈折ガラスシートにおいては、異なる偏光光の光路が異なる。ここに述べる複屈折の測定においては、光路が最も長い（遅相軸偏光角）可能性があるのは直線偏光方向であることを見出し、その方向の光路差（遅延）及び角度を測定する。複屈折は、遅相軸と進相軸との屈折率差であると解釈されるため、屈折率と同じ単位が用いられる、つまり無次元である。複屈折にシートの厚さを掛けると遅延が得られる。
【００２４】
各ノードの複屈折データ（即ち、遅延と方位角の値）が下記式によって透過光強度に変換される。
【数１】
【００２５】
式（１）において、Ｉ：透過光強度、Ｉ０：第１の偏光子に入射した光の強度、Ｒ：遅延（ｎｍ）、θｓｌｏｗ：遅相軸の方位角(度)、λ：光の波長（ｎｍ）である。式（１）は交差偏光子がシートの水平及び垂直方向（図２Ａの２０４、２０６）に対し±４５°の軸を有するツイスト・ネマティック型ディスプレイに有効である。遅相軸角そのものが４５°である場合には、式（１）の光透過強度はゼロ、即ち、表示装置にはムラは現れない。垂直整列ディスプレイ型の場合には、交差偏光子がシートの水平及び垂直軸に位置合わせされ、式（１）のｃｏｓ関数がｓｉｎ関数に置換される。Ｑは式（１）によって算出されたガラスシートの光透過強度の移動平均である。移動平均は次のように算出される。まず、ｍ×ｎノードの光透過強度の平均値がｍ×ｎの行列によって算出される。ここで、ｍ及びｎは整数であり、ｍ＜＜Ｍ、ｎ＜＜Ｎである。例として、３×３の行列（ｍ＝ｎ＝３に対応する）を含むウィンドウ２０８を図２Ａに示す。３×３の行列は、ウィンドウ２０８の平均透過強度が算出される９つの透過ノードを表している。ガラスシート全体がこのようにして処理されるまで、ウィンドウ２０８が（例えば、２０８’及び２０８’’のように）ガラスシート上を右方向及び下方に移動され、移動後のウィンドウ２０８に対し平均透過強度が算出される。従って、ガラスシート２０２全体に対して算出された光透過強度の平均値は複数存在することになる。これ等の平均値のうちの最大のものがＱとして指定される。例示した算出方法とは別の方法を用いることもできる。
【００２６】
各々のＱ値又はＱレベルは、以下のようにして近似することができる遅延レベルに関連付けられている。Ｑの定義における平均化を無視する、換言すれば、遅延も同様の平均値であるとする。次に、式（１）において、方位角の最悪値、即ち、θｓｌｏｗ＝０をとる。平均しない場合、Ｑは交差偏光子を透過した僅かな光量、即ち、Ｑ＝Ｉ／Ｉ０である。これにより下記の関係が得られる。
【数２】
【００２７】
式（２）において、Ｒは遅延、λは遅延の測定に使用される手段の波長、Ｑはガラスシートの品質要求基準である。Ｑの標準値に対し式（２）を解くことができる。Ｑ値又はＱレベル及びそれに関連付けされた近似遅延レベルを下記の表１に示す。表１の計算値において、想定波長は６３３ｎｍである。Ｑの各目標レベルに対し、すべての遅延値がその目標レベルに関連付けられている遅延値以下の場合、Ｑの目標レベルが満足されたことになる。 例えば、すべての遅延値が０．２０１ｎｍ以下の場合、１Ｅ−６のＱレベルが満足されたことになる。
【表１】
【００２８】
延伸機エンクロージャーを横断する温度勾配は主に放射伝熱によって生じ、ガウス特性を有するものとして近似することができる。このため、本発明の１つの実施の形態において、ガラスリボン熱アーチファクトがガウス分布として表される。図３はガラスリボン熱アーチファクト３００をガウス分布として二次元表示した図である。ガラスリボン熱アーチファクト３００は絶対最大温度差ΔＴｍａｘ及び有効幅Ｗｅｆｆを有しているとして示される。ガラスリボン熱アーチファクト３００のΔＴｍａｘは３０４において生じる。Ｗｅｆｆの定義は実際の温度分布が必ずしもガウス分布に一致しないため少々難しい。しかし、本発明の１つの実施の形態において、ガラスリボン熱アーチファクト３００のＷｅｆｆがガウス分布の半値全幅（ＦＷＨＭ）と定義している。３０２で示されるＦＷＨＭは、ΔＴｍａｘの半値におけるガウス分布幅である。ガラスリボン熱アーチファクトが非ガウス分布として表される場合であっても、ＦＷＨＭパラメータを用いてガラスリボン熱アーチファクトの有効幅を示すこともできる。ＦＷＨＭに加え、別のＷｅｆｆ定義も可能である。
【００２９】
図４は本発明の１つの実施の形態によるガラスシートの製造方法を示すフローチャートである。ステップ４００において、ガラスリボン温度Ｔ、ガラスリボン熱アーチファクト温度勾配Ｋ、及びガラスシート品質要求基準Ｑ間の関係が特定される。この関係の特定には幾つかのステップが含まれている。まず、複数のＱレベル及び複数のガラスリボン温度に対し、複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線が生成される。各ΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線の下部領域は、その曲線に関連付けられている特定のＱレベルＱ１及び特定のガラスリボン温度Ｔ１における安全なΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆのエンベロープを示している。換言すれば、エンベロープはＱ１及びＴ１における様々な許容ガラスリボン熱アーチファクトを含んでいる。ガラスリボン熱アーチファクト温度勾配ＫはΔＴｍａｘ／Ｗｅｆｆで表すことができる。１つの実施の形態において、各ΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線は、特定のＱレベルＱ１及び特定のガラスリボン温度Ｔ１において、ＦＷＨＭを関数としてＴｍａｘをプロットしたものである。ここで、ガラスリボンの温度は、ガラスリボン熱アーチファクトがなかったとしたときの温度である。説明のために、ΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線の例を図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃに示す。分析した特定のオーバーフロー・フュージョン・ダウンドロー工程に関し、図５Ａはガラスリボン温度８０２℃におけるＱのレベル１、レベル２、及びレベル３にそれぞれ対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線５００、５０２、及び５０４を示している。図５Ｂはガラスリボン温度７５２℃におけるＱのレベル１、レベル２、及びレベル３にそれぞれ対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線５０６、５０８、及び５１０を示している。また図５Ｃはガラスリボン温度７１９℃におけるＱのレベル１、レベル２、及びレベル３にそれぞれ対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線５１２、５１４、及び５１６を示している。図５Ａ、５Ｂ、及び５ＣのΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線のグループは、特定のガラスリボン温度における、ガラスリボン熱アーチファクトに対するＱの感度を表している。図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃに示す数値は、分析される特定のオーバーフロー・フュージョン・ダウンドロー工程に依存するものであって、本発明を制限するものであると解釈されるべきではない。図５Ａ〜５ＣのΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から多くの所見が得られる。例えば、図５Ａは、８０２℃において、ΔＴｍａｘが２℃、ＦＷＨＭ（Ｗｅｆｆ）が２ｍｍのガラスリボン熱アーチファクトは、Ｑレベル１では許容されるが、Ｑレベル２又はＱレベル３では許容されないことを示している。
【００３０】
ΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線の生成には、オーバーフロー・フュージョン・ダウンドロー法と様々なガラスリボン温度Ｔにおけるガラスリボン熱アーチファクトのモデル化、及びオーバーフロー・フュージョン・ダウンドロー法によって製造されたガラスシートのＱの測定が伴う。モデルは、ガラスリボンの熱環境並びに熱環境に伴う凍結応力及び凍結応力に関連する複屈折の予測に関わる数学モデルによって数値的に作製することも、実際に延伸機の測定を行うことによって作製することもできる。１つの例として、特定のガラスリボン温度において、既知のΔＴｍａｘ及びＷｅｆｆを有する試験用ガラスリボン熱アーチファクトを試験用ガラスリボンに加えられる。通常、特定のガラスリボン温度は試験用ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態になる温度である。１つの実施の形態において、試験用ガラスリボンの温度は６００℃〜１０００℃である。加えられた試験用ガラスリボン熱アーチファクトによって試験用ガラスリボンに応力が生じ、それが試験用ガラスリボンから得られた試験用ガラスシートにおいて測定される複屈折に反映される。試験用ガラスシートに対し前記のようにしてＱが特定される。様々なＱレベル及びガラスリボン温度におけるΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を生成するのに十分なデータが得られるまで、別の試験用ガラスリボン熱アーチファクト又は別のガラスリボン温度により前記の処理が繰り返される。曲線を生成するため、各試験用ガラスリボン熱アーチファクトに関連付けられたＱと試験用ガラスリボンに試験用ガラスリボン熱アーチファクトが加えられたときの温度とに応じて試験用ガラスリボン熱アーチファクトがグループ分けされる。次に、各グループを用いてΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線が生成される。図６は、それぞれΔＴが２℃（曲線６００）及び４℃（曲線６０２）のガラスリボン熱アーチファクトをそれぞれ試験用ガラスリボンに加えて得た遅延対ガラスリボン温度を示す図である。
【００３１】
図４に戻り、ステップ４０２において、ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を延伸される間に、１つ以上の潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性がある１つ以上のガラスリボン温度Ｔ１が特定される。これには、オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法における潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因の特定が伴う。オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法における潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因を特定する方法には様々なものがある。１つの例において、延伸機の設計図が入手され、その延伸機を用いたオーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法がモデル化される。延伸機によって形成されたガラスリボンの温度分布が分析されることによりガラスリボン熱アーチファクトの原因が特定される。別の例において、延伸機によって形成されたガラスリボンからガラスシートが取得される。ガラスシートの複屈折を測定することにより、ガラスシートにおける、応力がガラスリボン熱アーチファクトに起因する領域である応力領域が特定される。複屈折の測定によって作成された複屈折マップを延伸機の設計図に重畳することにより、ガラスリボン熱アーチファクトの原因を特定することができる。更に別の例において、ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を下方に延伸されているときのエンクロージャー内の温度分布を測定することができる。温度分布をモデル化することにより、延伸機エンクロージャー内のガラスリボン熱アーチファクトの原因を特定することができる。延伸機エンクロージャー又はガラスリボンの温度分布のモデル化又は測定により、各々の潜在ガラスリボン熱アーチファクトの絶対最大温度差ΔＴｍａｘ，１及び有効幅Ｗｅｆｆ，１も決定される。
【００３２】
ステップ４０４において、ステップ４００において取得された各々の潜在ガラスリボン熱アーチファクトのΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から所望のガラスシート品質要求基準Ｑ１に対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線が選択される。例えば、ガラスリボンの温度８０２℃で潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性があり、所望のガラスシート品質要求基準がレベル１の場合、図５Ａのガラスシート品質要求基準レベル１に対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線、即ち曲線５００が選択される。ステップ４０６において、前記のようにしてアイソパイプから溶融ガラスがオーバフローされる。ステップ４０８において、アイソパイプの底部において形成されたガラスリボンが、前記のようにして延伸機エンクロージャーを通してガラスシートに延伸される。ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されている場合、ステップ４０８において、又はステップ４０４の前に、潜在ガラスリボン熱アーチファクトのΔＴｍａｘ，１及びＷｅｆｆ，１を当該潜在ガラスリボン熱アーチファクトに対して選択されたΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線によって規定される、安全なΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆエンベロープ内に収めるための手段が講じられる。１つの実施の形態において、講じられる手段には、延伸機を再設計することにより潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因を除去することが含まれる。別の実施の形態において、講じられる手段には、ガラスリボンが、潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性がある温度Ｔ１とする可能性がある延伸機エンクロージャーの領域を加熱、冷却、あるいは加熱と冷却の組合せを実施することにより、仮に潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じたとしても、ΔＴｍａｘ，１及びＷｅｆｆ，１を許容範囲内に収めることが含まれる。
【００３３】
限定された数の実施の形態により本発明について説明したが、本開示の受益者である当業者は、本明細書に開示した本発明の範囲を逸脱せずに別の実施の形態も可能であることを理解することができる。従って、本発明の範囲は添付のクレームによってのみ限定されるべきものである。
【符号の説明】
【００３４】
１００ 溶融ガラス
１０２ トラフ
１０４ アイソパイプ
１０６、１０８ 溶融ガラス流
１１０、１１２ 堰
１１４ 底部
１１６ ガラスリボン
１１７ エンクロージャー
１１８ 延伸機
２００ 測定ノード
２０２ ガラスシート
２０８ ウィンドウ
２１２ 偏向子
２０４ 検出器
３００ ガラスリボン熱アーチファクト
３０２ 半値全幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置における可視欠陥を低減する方法及びガラスシートの製造方法に関し、より詳細には、オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いた、複屈折を抑制したガラスシートの製造方法、及びかかるガラスシートを表示装置の基体として利用することに関するものである。本発明は、例えば、液晶表示装置用のガラス基体の製造に有用である。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）の表示画面に可視欠陥が見られることがある。表示装置の分野において、そのような可視欠陥は、不均一とか汚点を意味する日本語の“ムラ”と呼ばれている。表示画面上において、ムラは低コントラストで明度が不均一な領域として現れる。ムラには、スポットムラ、線ムラ、斑点ムラ等、幾つかの種類がある。ＬＣＤ表示装置におけるムラの発生及びその影響度は多くの要因に左右されると考えられているが、溶融法によるガラスシートに生じる鉛直応力帯とそのガラスシートを用いた表示画面の線ムラとの因果関係が立証されている。具体的には、ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態にあり、融解延伸装置によって延伸されているとき、装置を横断して存在する不均一な温度勾配によって、ガラスリボンに鉛直応力帯が生じそれが凍結される可能性がある。鉛直応力帯によって特徴付けられるガラスシートを用いた表示画面には光の透過が不均一な鉛直帯として線ムラが現れる。現在のところ、線ムラは主にツイスト・ネマティック・ディスプレイに生じている。しかし、線ムラは垂直整列ディスプレイにも生じる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、応力によって表示装置に使用されるガラスシートに誘発される複屈折に起因する表示装置のムラに対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの態様は、オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いたガラスシートの製造方法である。この方法は（ａ）カラスシートの許容遅延基準である、ガラスシート品質要求基準レベルＱ１を選択するステップと、（ｂ）ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を延伸される間において、ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性があるガラスリボン温度Ｔ１を特定するステップと、（ｃ）Ｔ１及びＱ１において許容される様々なガラスリボン熱アーチファクト含む熱アーチファクト・エンベロープＥ１を特定するステップと、（ｄ）アイソパイプからガラス溶解物をオーバフローさせて、アイソパイプの底部においてガラスリボンを形成するステップ、（ｅ）延伸機エンクロージアーを通し、ガラスリボンをアイソパイプの底部の下方に延伸してガラスシートを形成するステップと、（ｆ）ガラスリボンをＴ１とする可能性がある延伸機エンクロージャーの領域を改変し、ステップ（ｅ）の間、Ｔ１において、ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されないようにするか、又はＴ１において、ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されている場合には、潜在ガラスリボン熱アーチファクトがＥ１以内に収まるようにするステップとを有して成ることを特徴とする方法である。
【０００５】
第１の態様の１つの実施の形態において、ステップ（ｃ）が、（ｃ１）各々が絶対最大温度差ΔＴｍａｘ及び有効幅Ｗｅｆｆを有する複数の試験用ガラスリボン熱アーチファクトを定義するステップと、（ｃ２）複数の試験用ガラスリボン温度において、試験用熱アーチファクトを複数の試験用ガラスリボンに加えるステップと、（ｃ３）複数の試験用ガラスリボンから複数の試験用ガラスシートを取得するステップと、（ｃ４）試験用ガラスシートの各々に対し、ガラスシート品質要求基準を算出するステップと、（ｃ５）ガラスシート品質要求基準及びガラスリボンの温度を関数として、複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を生成するステップとを含む。
【０００６】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｃ４）が、（ｃ４）（ｉ）試験用ガラスシートの各々の複数のノードにおける複屈折を測定するステップと、（ｃ４）（ｉｉ）ノードの各々において測定した複屈折を偏光式ディスプレイの光透過強度に変換するステップと、（ｃ４）（ｉｉｉ）光透過強度の平均値を算出するステップと、（ｃ４）（ｉｖ）平均値を試験用ガラスシートのガラスシート品質要求基準とするステップとを含む。
【０００７】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｃ４）（ｉｉ）における偏光式ディスプレイが、ツイスト・ネマティック・ディスプレイである。
【０００８】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｃ４）（ｉｉｉ）においてノードの複数のグループについて、光透過強度の複数の平均値が算出され、ステップ（ｃ４）（ｉｖ）において、平均値のうちの最大のものがガラスシート品質要求基準とされる。
【０００９】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｃ）が、（ｃ６）複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から、Ｔ１及びＱ１に対し有効なΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を選択するステップ、及び（ｃ７）選択したΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線からＥ１を決定するステップを更に有している。
【００１０】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｆ）において、ステップ（ｅ）の間、ガラスリボンをＴ１とする可能性がある延伸機エンクロージャーの領域が加熱、冷却、あるいは加熱と冷却とが組み合わせて行われる。
【００１１】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ｆ）が、ステップ（ｅ）の前に、延伸機エンクロージャーから潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因を除去することを含んでいる。
【００１２】
第１の態様における１つの実施の形態において、Ｔ１はガラスリボンが粘性又は粘弾性状態になる温度に対応する温度である。
【００１３】
第１の態様における１つの実施の形態において、Ｔ１は６００℃〜１０００℃の範囲である。
【００１４】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ａ）におけるＱ１が、偏光式ディスプレイのムラ・レベルに対応付けられている。
【００１５】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ａ）において、Ｑ１が約１Ｅ−６であり、許容遅延が約０．２０１ｎｍ以下である。
【００１６】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ａ）において、Ｑ１が約１Ｅ−５であり、許容遅延が約０．６４６ｎｍ以下である。
【００１７】
第１の態様における１つの実施の形態において、ステップ（ａ）において、Ｑ１が約１Ｅ−４であり、許容遅延が約２．０１ｎｍ以下である。
【００１８】
前記概要説明及び以下の詳細な説明は、本発明の例示であり、本発明の本質及び特徴を理解するための要旨及び構成の提供を意図したものである。添付図面は本発明の理解を深めるためのものであり、本明細書に組み込まれその一部を構成するものである。図面は本発明の各種実施の形態を示すものであり、本明細書の記述と合わせて本発明の原理及び作用の説明に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下は添付図面の説明である。図の縮尺は必ずしも正確ではなく、明瞭簡潔さを重視し、図中の特定の構造及び外観が拡大表示又は概略表示されている場合がある。
【図１】ガラスリボンを形成するためのオーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を示す図。
【図２Ａ】ガラス基体上の測定ノードの格子を示す図。
【図２Ｂ】ガラス基体の複屈折を測定するための設定を示す図。
【図３】熱アーチファクトを二次元で表示した図。
【図４】オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いたガラスシートの製造方法を示すフローチャート。
【図５Ａ】第１のガラスリボン温度における、ガラスシート品質要求基準レベルを関数としたΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆを示す図。
【図５Ｂ】第２のガラスリボン温度における、ガラスシート品質要求基準レベルを関数としたΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆを示す図。
【図５Ｃ】第３のガラスリボン温度における、ガラスシート品質要求基準レベルを関数としたΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆを示す図。
【図６】ガラスリボンに２つの異なる熱アーチファクトが生じたときの遅延対ガラスリボン温度をプロットした図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の更なる特徴及び効果は以下の詳細な説明に述べてあり、当業者にとって以下の説明によりある程度明白になり、本明細書に記載の本発明を実施することにより認識することができる。
本発明の1つの態様において、ＬＣＤのような各種光電子装置に使用される精密ガラスシートの製造用として、コーニング社（コーニング、ニューヨーク）が開発し、使用している最新の方法であるオーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いてガラスシートが製造される。オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法の中心を成すのは、楔形の下部部分とその上部に位置するトラフ状の上部部分とから成る、一般に“アイソパイプ”と呼ばれる成形装置である。図１に示すように、オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法は、堰と呼ばれる２つの側壁１１０、１１２を有するアイソパイプ１０４のトラフ１０２に溶融ガラス１００を供給することを含んでいる。溶融ガラス１００は、２つの分離したガラス流として、２つの堰１１０、１１２をオーバフローする。アイソパイプ１０４の底部１１４において、溶融ガラス流１０６、１０８が１つのガラスリボン１１６に融合する。ガラスリボン１１６は延伸機１１８のエンクロージャー１１７内を通して１２０の方向に延伸され最終的な厚さに成形される。延伸機１１８は、ガラスリボン１１６が下方に延伸されるとき、その移動を案内する機構の他に、ガラスリボン１１６の温度分布を制御する機構を備えている。延伸機１１８の底部において、ガラスリボン１１６からガラスシートが切断され、搬送されて更に処理される。オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法において、溶融ガラス流１０６、１０８の外表面は、アイソパイプ１０４の側壁１１０、１１２に接触せず周囲の空気にのみ晒される。その結果、溶融ガラス流１０６、１０８が融合して形成されるガラスリボン１１６は清浄な表面を有している。延伸機１１８の底部において高品質のガラスシートが得られるよう、品質適用領域におけるガラスリボン１１６の表面の清浄性を保持するためのあらゆる努力がなされる。後で更に詳細に述べるように、ガラスリボン１１６が粘性又は粘弾性状態にあるとき、ガラスリボン熱アーチファクトを制御又は除去するための措置が講じられる。本明細書において、ガラスリボン熱アーチファクトは、好ましくない局部的温度勾配によって特徴付けられるガラスリボンの領域を意味する。
一般に、熱アーチファクトの原因は延伸機によって異なる。ガラスリボン熱アーチファクトの１つの原因は、例えば、延伸機エンクロージャー壁が幅全体にわたり１つの連続した材料から成っていない等、延伸機の設計にあると考えられる。また、別の原因として、延伸機に挿入される装置、例えば、延伸機に挿入され延伸機内の熱輻射を測定する温度測定装置が考えられる。更に別の原因として、延伸機の設計に起因するガラスリボンと延伸機エンクロージャー壁との距離が一定でないこと、あるいは、例えば、延伸機内における温度制御不良によるガラスリボンの厚さが一定でないことが考えられる。ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態にあるとき、ガラスリボンにガラスリボン熱アーチファクトが存在していれば、ガラスリボンに応力が誘発される。誘発された応力はガラスリボン上を延伸機に沿って引きずられる。ガラス設定区域において、誘発された応力がガラス内に凍結される。この凍結された誘発応力が最終ガラスシートに鉛直応力帯として現れる。多数のガラスリボン熱アーチファクトによって、多数の鉛直応力帯が最終ガラスシートに生じる可能性がある。最終ガラスシートの品質に対する鉛直応力帯の影響度はガラスリボン熱アーチファクトの属性に依存する。ガラスリボン熱アーチファクトはΔＴｍａｘとＷｅｆｆとによって特徴付けることができる。ここで、ΔＴｍａｘはガラスリボン熱アーチファクトにおいて観測される絶対最大温度差であり、Ｗｅｆｆはガラスリボン熱アーチファクトの有効幅である。本明細書において、絶対最大温度差とはガラスリボン熱アーチファクトにおいて観測される最低温度と最高温度との差の絶対値を意味する。
【００２１】
背景技術の項で述べたように、鉛直応力帯によって特徴付けられるガラスシートを用いた表示装置においては、光の透過が不均一な鉛直帯としてムラが現れる。本発明の１つの態様において、応力により表示装置に用いられるガラスシートに誘発される複屈折を制御することによって、表示装置のムラを制御することを提案している。また、ガラスシートの製造中において、ガラスリボン熱アーチファクトを制御することによって、応力によりガラスシートに誘発される複屈折を制御することも提案している。特に、ガラスリボン熱アーチファクトを低減又は排除することによって、応力によりガラスシートに誘発される複屈折を低減又は排除している。ガラスリボン熱アーチファクトを制御するためにガラスシートの品質要求基準Ｑが定義される。Ｑはガラスシートの複屈折に反応し、複屈折はガラスシートの応力に反応し、ガラスシートの応力はガラスリボン熱アーチファクトに反応する。Ｑをムラのレベルに対応付けることができる。従って、Ｑを介し、ムラをガラスリボン熱アーチファクトに関連付けることができる。本発明の１つの実施の形態において、Ｑが例えば、レベル１、レベル２、及びレベル３のように複数のレベルを有している。ここで、レベル３はオーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法において、最も達成が困難であり、レベル１が最も達成が容易なレベルであり、レベル２が困難性においてレベル１とレベル３との間に位置している。各々のＱレベルにはそれぞれムラ・レベルが対応付けられている。
【００２２】
ガラスシートのＱを特定するため、Ｍ×Ｎの測定ノードの格子がガラスシートに重畳される。ここで、ＭとＮとは１より大きい整数である。図２Ａはガラスシート２０２に重畳された測定ノード２００の格子を示す図である。延伸機に対し、水平方向２０４は延伸を横断する方向（図１の１２２）であり、縦方向２０６は延伸下方方向（図１の１２０）である。延伸横断（ＡＴＤ）方向２０４における測定ノードの間隔は延伸下方（ＤＴＤ）方向２０６と同じであっても異なっていてもよい。次に、各ノードにおいて、複屈折が測定される。複屈折の測定は、物理的にもモデル化によっても実施することができる。複屈折を測定するための設定を図２Ｂに示す。この設定には、順に光源２０８、ガラスシート２０２の主応力軸に対し４５°の偏光光を生成する第１の偏光子２１０、ガラスシート２０２、ガラスシート２０２における位相シフトに依存する光量を受ける第２の偏光子２１２、及び第２の偏光子２１２を透過した光を検出する検出器２０４を含まれている。第１の偏光子２１０と第２の偏光子２１２とは交差偏光子である、即ち、軸が９０°離間している。各々の測定ノードにおいて、遅延（ｎｍ）及び方位角（度）が得られる。方位角は正しい水平方向に対する遅相軸の角度であり、遅相軸とは光学的屈折率が高い方の偏光軸である。
【００２３】
（屈折率が高い光の方がゆっくり伝播する。）遅延は長さの単位（通常ｎｍ）で示される光路差であり、光学的屈折率とガラスシートを通過する光路に沿ったガラスの厚さの積の平均を表すものである。複屈折ガラスシートにおいては、異なる偏光光の光路が異なる。ここに述べる複屈折の測定においては、光路が最も長い（遅相軸偏光角）可能性があるのは直線偏光方向であることを見出し、その方向の光路差（遅延）及び角度を測定する。複屈折は、遅相軸と進相軸との屈折率差であると解釈されるため、屈折率と同じ単位が用いられる、つまり無次元である。複屈折にシートの厚さを掛けると遅延が得られる。
【００２４】
各ノードの複屈折データ（即ち、遅延と方位角の値）が下記式によって透過光強度に変換される。
【数１】
【００２５】
式（１）において、Ｉ：透過光強度、Ｉ０：第１の偏光子に入射した光の強度、Ｒ：遅延（ｎｍ）、θｓｌｏｗ：遅相軸の方位角(度)、λ：光の波長（ｎｍ）である。式（１）は交差偏光子がシートの水平及び垂直方向（図２Ａの２０４、２０６）に対し±４５°の軸を有するツイスト・ネマティック型ディスプレイに有効である。遅相軸角そのものが４５°である場合には、式（１）の光透過強度はゼロ、即ち、表示装置にはムラは現れない。垂直整列ディスプレイ型の場合には、交差偏光子がシートの水平及び垂直軸に位置合わせされ、式（１）のｃｏｓ関数がｓｉｎ関数に置換される。Ｑは式（１）によって算出されたガラスシートの光透過強度の移動平均である。移動平均は次のように算出される。まず、ｍ×ｎノードの光透過強度の平均値がｍ×ｎの行列によって算出される。ここで、ｍ及びｎは整数であり、ｍ＜＜Ｍ、ｎ＜＜Ｎである。例として、３×３の行列（ｍ＝ｎ＝３に対応する）を含むウィンドウ２０８を図２Ａに示す。３×３の行列は、ウィンドウ２０８の平均透過強度が算出される９つの透過ノードを表している。ガラスシート全体がこのようにして処理されるまで、ウィンドウ２０８が（例えば、２０８’及び２０８’’のように）ガラスシート上を右方向及び下方に移動され、移動後のウィンドウ２０８に対し平均透過強度が算出される。従って、ガラスシート２０２全体に対して算出された光透過強度の平均値は複数存在することになる。これ等の平均値のうちの最大のものがＱとして指定される。例示した算出方法とは別の方法を用いることもできる。
【００２６】
各々のＱ値又はＱレベルは、以下のようにして近似することができる遅延レベルに関連付けられている。Ｑの定義における平均化を無視する、換言すれば、遅延も同様の平均値であるとする。次に、式（１）において、方位角の最悪値、即ち、θｓｌｏｗ＝０をとる。平均しない場合、Ｑは交差偏光子を透過した僅かな光量、即ち、Ｑ＝Ｉ／Ｉ０である。これにより下記の関係が得られる。
【数２】
【００２７】
式（２）において、Ｒは遅延、λは遅延の測定に使用される手段の波長、Ｑはガラスシートの品質要求基準である。Ｑの標準値に対し式（２）を解くことができる。Ｑ値又はＱレベル及びそれに関連付けされた近似遅延レベルを下記の表１に示す。表１の計算値において、想定波長は６３３ｎｍである。Ｑの各目標レベルに対し、すべての遅延値がその目標レベルに関連付けられている遅延値以下の場合、Ｑの目標レベルが満足されたことになる。 例えば、すべての遅延値が０．２０１ｎｍ以下の場合、１Ｅ−６のＱレベルが満足されたことになる。
【表１】
【００２８】
延伸機エンクロージャーを横断する温度勾配は主に放射伝熱によって生じ、ガウス特性を有するものとして近似することができる。このため、本発明の１つの実施の形態において、ガラスリボン熱アーチファクトがガウス分布として表される。図３はガラスリボン熱アーチファクト３００をガウス分布として二次元表示した図である。ガラスリボン熱アーチファクト３００は絶対最大温度差ΔＴｍａｘ及び有効幅Ｗｅｆｆを有しているとして示される。ガラスリボン熱アーチファクト３００のΔＴｍａｘは３０４において生じる。Ｗｅｆｆの定義は実際の温度分布が必ずしもガウス分布に一致しないため少々難しい。しかし、本発明の１つの実施の形態において、ガラスリボン熱アーチファクト３００のＷｅｆｆがガウス分布の半値全幅（ＦＷＨＭ）と定義している。３０２で示されるＦＷＨＭは、ΔＴｍａｘの半値におけるガウス分布幅である。ガラスリボン熱アーチファクトが非ガウス分布として表される場合であっても、ＦＷＨＭパラメータを用いてガラスリボン熱アーチファクトの有効幅を示すこともできる。ＦＷＨＭに加え、別のＷｅｆｆ定義も可能である。
【００２９】
図４は本発明の１つの実施の形態によるガラスシートの製造方法を示すフローチャートである。ステップ４００において、ガラスリボン温度Ｔ、ガラスリボン熱アーチファクト温度勾配Ｋ、及びガラスシート品質要求基準Ｑ間の関係が特定される。この関係の特定には幾つかのステップが含まれている。まず、複数のＱレベル及び複数のガラスリボン温度に対し、複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線が生成される。各ΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線の下部領域は、その曲線に関連付けられている特定のＱレベルＱ１及び特定のガラスリボン温度Ｔ１における安全なΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆのエンベロープを示している。換言すれば、エンベロープはＱ１及びＴ１における様々な許容ガラスリボン熱アーチファクトを含んでいる。ガラスリボン熱アーチファクト温度勾配ＫはΔＴｍａｘ／Ｗｅｆｆで表すことができる。１つの実施の形態において、各ΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線は、特定のＱレベルＱ１及び特定のガラスリボン温度Ｔ１において、ＦＷＨＭを関数としてＴｍａｘをプロットしたものである。ここで、ガラスリボンの温度は、ガラスリボン熱アーチファクトがなかったとしたときの温度である。説明のために、ΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線の例を図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃに示す。分析した特定のオーバーフロー・フュージョン・ダウンドロー工程に関し、図５Ａはガラスリボン温度８０２℃におけるＱのレベル１、レベル２、及びレベル３にそれぞれ対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線５００、５０２、及び５０４を示している。図５Ｂはガラスリボン温度７５２℃におけるＱのレベル１、レベル２、及びレベル３にそれぞれ対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線５０６、５０８、及び５１０を示している。また図５Ｃはガラスリボン温度７１９℃におけるＱのレベル１、レベル２、及びレベル３にそれぞれ対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線５１２、５１４、及び５１６を示している。図５Ａ、５Ｂ、及び５ＣのΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線のグループは、特定のガラスリボン温度における、ガラスリボン熱アーチファクトに対するＱの感度を表している。図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃに示す数値は、分析される特定のオーバーフロー・フュージョン・ダウンドロー工程に依存するものであって、本発明を制限するものであると解釈されるべきではない。図５Ａ〜５ＣのΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から多くの所見が得られる。例えば、図５Ａは、８０２℃において、ΔＴｍａｘが２℃、ＦＷＨＭ（Ｗｅｆｆ）が２ｍｍのガラスリボン熱アーチファクトは、Ｑレベル１では許容されるが、Ｑレベル２又はＱレベル３では許容されないことを示している。
【００３０】
ΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線の生成には、オーバーフロー・フュージョン・ダウンドロー法と様々なガラスリボン温度Ｔにおけるガラスリボン熱アーチファクトのモデル化、及びオーバーフロー・フュージョン・ダウンドロー法によって製造されたガラスシートのＱの測定が伴う。モデルは、ガラスリボンの熱環境並びに熱環境に伴う凍結応力及び凍結応力に関連する複屈折の予測に関わる数学モデルによって数値的に作製することも、実際に延伸機の測定を行うことによって作製することもできる。１つの例として、特定のガラスリボン温度において、既知のΔＴｍａｘ及びＷｅｆｆを有する試験用ガラスリボン熱アーチファクトを試験用ガラスリボンに加えられる。通常、特定のガラスリボン温度は試験用ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態になる温度である。１つの実施の形態において、試験用ガラスリボンの温度は６００℃〜１０００℃である。加えられた試験用ガラスリボン熱アーチファクトによって試験用ガラスリボンに応力が生じ、それが試験用ガラスリボンから得られた試験用ガラスシートにおいて測定される複屈折に反映される。試験用ガラスシートに対し前記のようにしてＱが特定される。様々なＱレベル及びガラスリボン温度におけるΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を生成するのに十分なデータが得られるまで、別の試験用ガラスリボン熱アーチファクト又は別のガラスリボン温度により前記の処理が繰り返される。曲線を生成するため、各試験用ガラスリボン熱アーチファクトに関連付けられたＱと試験用ガラスリボンに試験用ガラスリボン熱アーチファクトが加えられたときの温度とに応じて試験用ガラスリボン熱アーチファクトがグループ分けされる。次に、各グループを用いてΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線が生成される。図６は、それぞれΔＴが２℃（曲線６００）及び４℃（曲線６０２）のガラスリボン熱アーチファクトをそれぞれ試験用ガラスリボンに加えて得た遅延対ガラスリボン温度を示す図である。
【００３１】
図４に戻り、ステップ４０２において、ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を延伸される間に、１つ以上の潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性がある１つ以上のガラスリボン温度Ｔ１が特定される。これには、オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法における潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因の特定が伴う。オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法における潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因を特定する方法には様々なものがある。１つの例において、延伸機の設計図が入手され、その延伸機を用いたオーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法がモデル化される。延伸機によって形成されたガラスリボンの温度分布が分析されることによりガラスリボン熱アーチファクトの原因が特定される。別の例において、延伸機によって形成されたガラスリボンからガラスシートが取得される。ガラスシートの複屈折を測定することにより、ガラスシートにおける、応力がガラスリボン熱アーチファクトに起因する領域である応力領域が特定される。複屈折の測定によって作成された複屈折マップを延伸機の設計図に重畳することにより、ガラスリボン熱アーチファクトの原因を特定することができる。更に別の例において、ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を下方に延伸されているときのエンクロージャー内の温度分布を測定することができる。温度分布をモデル化することにより、延伸機エンクロージャー内のガラスリボン熱アーチファクトの原因を特定することができる。延伸機エンクロージャー又はガラスリボンの温度分布のモデル化又は測定により、各々の潜在ガラスリボン熱アーチファクトの絶対最大温度差ΔＴｍａｘ，１及び有効幅Ｗｅｆｆ，１も決定される。
【００３２】
ステップ４０４において、ステップ４００において取得された各々の潜在ガラスリボン熱アーチファクトのΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から所望のガラスシート品質要求基準Ｑ１に対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線が選択される。例えば、ガラスリボンの温度８０２℃で潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性があり、所望のガラスシート品質要求基準がレベル１の場合、図５Ａのガラスシート品質要求基準レベル１に対応するΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線、即ち曲線５００が選択される。ステップ４０６において、前記のようにしてアイソパイプから溶融ガラスがオーバフローされる。ステップ４０８において、アイソパイプの底部において形成されたガラスリボンが、前記のようにして延伸機エンクロージャーを通してガラスシートに延伸される。ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されている場合、ステップ４０８において、又はステップ４０４の前に、潜在ガラスリボン熱アーチファクトのΔＴｍａｘ，１及びＷｅｆｆ，１を当該潜在ガラスリボン熱アーチファクトに対して選択されたΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線によって規定される、安全なΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆエンベロープ内に収めるための手段が講じられる。１つの実施の形態において、講じられる手段には、延伸機を再設計することにより潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因を除去することが含まれる。別の実施の形態において、講じられる手段には、ガラスリボンが、潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性がある温度Ｔ１とする可能性がある延伸機エンクロージャーの領域を加熱、冷却、あるいは加熱と冷却の組合せを実施することにより、仮に潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じたとしても、ΔＴｍａｘ，１及びＷｅｆｆ，１を許容範囲内に収めることが含まれる。
【００３３】
限定された数の実施の形態により本発明について説明したが、本開示の受益者である当業者は、本明細書に開示した本発明の範囲を逸脱せずに別の実施の形態も可能であることを理解することができる。従って、本発明の範囲は添付のクレームによってのみ限定されるべきものである。
【符号の説明】
【００３４】
１００ 溶融ガラス
１０２ トラフ
１０４ アイソパイプ
１０６、１０８ 溶融ガラス流
１１０、１１２ 堰
１１４ 底部
１１６ ガラスリボン
１１７ エンクロージャー
１１８ 延伸機
２００ 測定ノード
２０２ ガラスシート
２０８ ウィンドウ
２１２ 偏向子
２０４ 検出器
３００ ガラスリボン熱アーチファクト
３０２ 半値全幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いたガラスシートの製造方法であって、
（ａ）ガラスシートの許容遅延基準である、ガラスシート品質要求基準レベルＱ１を選択するステップと、
（ｂ）ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を延伸される間において、前記ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性があるガラスリボン温度Ｔ１を特定するステップと、
（ｃ）前記Ｔ１及びＱ１において許容される様々なガラスリボン熱アーチファクトを含む熱アーチファクト・エンベロープＥ１を決定するステップと、
（ｄ）アイソパイプからガラス溶解物をオーバフローさせて、該アイソパイプの底部においてガラスリボンを形成するステップと、
（ｅ）前記延伸機エンクロージャーを通し、前記ガラスリボンを前記アイソパイプの前記底部の下方に延伸してガラスシートを形成するステップと、
（ｆ）前記ガラスリボンを前記Ｔ１とする可能性がある前記延伸機エンクロージャーの領域を改変し、前記ステップ（ｅ）の間、前記Ｔ１において、前記ガラスリボンに前記潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されないようにするか、又は前記Ｔ１において、前記ガラスリボンに前記潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されている場合には、前記潜在ガラスリボン熱アーチファクトが前記Ｅ１以内に収まるようにするステップと、
を有して成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｃ）が、
（ｃ１）各々が絶対最大温度差ΔＴｍａｘ及び有効幅Ｗｅｆｆを有する複数の試験用ガラスリボン熱アーチファクトを定義するステップと、
（ｃ２）複数の試験用ガラスリボン温度において、前記試験用熱アーチファクトを複数の試験用ガラスリボンに加えるステップと、
（ｃ３）前記複数の試験用ガラスリボンから複数の試験用ガラスシートを取得するステップと、
（ｃ４）前記試験用ガラスシートの各々に対し、ガラスシート品質要求基準を算出するステップと、
（ｃ５）前記ガラスシート品質要求基準及びガラスリボンの温度を関数として、複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｃ４）が、
（ｃ４）（ｉ）前記試験用ガラスシートの各々の複数のノードにおける複屈折を測定するステップと、
（ｃ４）（ｉｉ）前記ノードの各々において測定した複屈折を偏光式ディスプレイの光透過強度に変換するステップと、
（ｃ４）（ｉｉｉ）前記光透過強度の平均値を算出するステップと、
（ｃ４）（ｉｖ）前記平均値を前記試験用ガラスシートの前記ガラスシート品質要求基準とするステップと、
を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｃ４）（ｉｉｉ）において、前記ノードの複数のグループについて、前記光透過強度の複数の平均値が算出され、前記ステップ（ｃ４）（ｉｖ）において、前記平均値のうちの最大のものが前記ガラスシート品質要求基準とされることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｃ）が、
（ｃ６）前記複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から、前記Ｔ１及びＱ１に対し有効なΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を選択するステップ、及び
（ｃ７）前記選択したΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から前記Ｅ１を決定するステップ、
を更に有して成ることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｆ）において、前記ステップ（ｅ）の間、前記ガラスリボンを前記Ｔ１とする可能性がある前記延伸機エンクロージャーの領域が加熱、冷却、あるいは加熱と冷却とが組み合わせて行われることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｆ）が、前記ステップ（ｅ）の前に、前記延伸機エンクロージャーから前記潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因を除去することを含んでいることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記Ｔ１が、前記ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態になる温度に対応する温度であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記Ｔ１が６００℃〜１０００℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ａ）における前記Ｑ１が、偏光式ディスプレイのムラ・レベルに対応付けられていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ａ）において、前記Ｑ１が約１Ｅ−６であり、前記許容遅延が約０．２０１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ａ）において、前記Ｑ１が約１Ｅ−４であり、前記許容遅延が約２．０１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項記載の方法。
【請求項１】
オーバフロー・フュージョン・ダウンドロー法を用いたガラスシートの製造方法であって、
（ａ）ガラスシートの許容遅延基準である、ガラスシート品質要求基準レベルＱ１を選択するステップと、
（ｂ）ガラスリボンが延伸機エンクロージャー内を延伸される間において、前記ガラスリボンに潜在ガラスリボン熱アーチファクトが生じる可能性があるガラスリボン温度Ｔ１を特定するステップと、
（ｃ）前記Ｔ１及びＱ１において許容される様々なガラスリボン熱アーチファクトを含む熱アーチファクト・エンベロープＥ１を決定するステップと、
（ｄ）アイソパイプからガラス溶解物をオーバフローさせて、該アイソパイプの底部においてガラスリボンを形成するステップと、
（ｅ）前記延伸機エンクロージャーを通し、前記ガラスリボンを前記アイソパイプの前記底部の下方に延伸してガラスシートを形成するステップと、
（ｆ）前記ガラスリボンを前記Ｔ１とする可能性がある前記延伸機エンクロージャーの領域を改変し、前記ステップ（ｅ）の間、前記Ｔ１において、前記ガラスリボンに前記潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されないようにするか、又は前記Ｔ１において、前記ガラスリボンに前記潜在ガラスリボン熱アーチファクトが形成されている場合には、前記潜在ガラスリボン熱アーチファクトが前記Ｅ１以内に収まるようにするステップと、
を有して成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｃ）が、
（ｃ１）各々が絶対最大温度差ΔＴｍａｘ及び有効幅Ｗｅｆｆを有する複数の試験用ガラスリボン熱アーチファクトを定義するステップと、
（ｃ２）複数の試験用ガラスリボン温度において、前記試験用熱アーチファクトを複数の試験用ガラスリボンに加えるステップと、
（ｃ３）前記複数の試験用ガラスリボンから複数の試験用ガラスシートを取得するステップと、
（ｃ４）前記試験用ガラスシートの各々に対し、ガラスシート品質要求基準を算出するステップと、
（ｃ５）前記ガラスシート品質要求基準及びガラスリボンの温度を関数として、複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を生成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｃ４）が、
（ｃ４）（ｉ）前記試験用ガラスシートの各々の複数のノードにおける複屈折を測定するステップと、
（ｃ４）（ｉｉ）前記ノードの各々において測定した複屈折を偏光式ディスプレイの光透過強度に変換するステップと、
（ｃ４）（ｉｉｉ）前記光透過強度の平均値を算出するステップと、
（ｃ４）（ｉｖ）前記平均値を前記試験用ガラスシートの前記ガラスシート品質要求基準とするステップと、
を含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｃ４）（ｉｉｉ）において、前記ノードの複数のグループについて、前記光透過強度の複数の平均値が算出され、前記ステップ（ｃ４）（ｉｖ）において、前記平均値のうちの最大のものが前記ガラスシート品質要求基準とされることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｃ）が、
（ｃ６）前記複数のΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から、前記Ｔ１及びＱ１に対し有効なΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線を選択するステップ、及び
（ｃ７）前記選択したΔＴｍａｘ対Ｗｅｆｆ曲線から前記Ｅ１を決定するステップ、
を更に有して成ることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｆ）において、前記ステップ（ｅ）の間、前記ガラスリボンを前記Ｔ１とする可能性がある前記延伸機エンクロージャーの領域が加熱、冷却、あるいは加熱と冷却とが組み合わせて行われることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｆ）が、前記ステップ（ｅ）の前に、前記延伸機エンクロージャーから前記潜在ガラスリボン熱アーチファクトの原因を除去することを含んでいることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記Ｔ１が、前記ガラスリボンが粘性又は粘弾性状態になる温度に対応する温度であることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記Ｔ１が６００℃〜１０００℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ（ａ）における前記Ｑ１が、偏光式ディスプレイのムラ・レベルに対応付けられていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ａ）において、前記Ｑ１が約１Ｅ−６であり、前記許容遅延が約０．２０１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ａ）において、前記Ｑ１が約１Ｅ−４であり、前記許容遅延が約２．０１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１０２００８（Ｐ２０１２−１０２００８Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２４５５２１（Ｐ２０１１−２４５５２１）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５５２１（Ｐ２０１１−２４５５２１）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【出願人】（３９７０６８２７４）コーニング インコーポレイテッド (1,222)
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