【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高折射率玻璃片材的辊成形的设备和方法
[0001]本申请根据35USC
§
119(e)，要求2020年11月13日提交的美国临时专利申请序列号63/113,507的优先权，将其全文通过引用结合入本文。
技术介绍
[0002]增强现实系统向系统用户所观察到的真实视觉场景添加了计算机生产的影像。增强现实系统通常包括光学系统，其构造成在允许对物体或场景进行观察的同时，向直接观察到的真实物体或场景添加计算机生成的影像。光学系统可以采用会由高折射率玻璃制造的光导将计算机生成的图像投射到用户的视域。光导几何形貌的偏差会降低通过光导引导并呈现给用户的图像质量。例如，应该使得光导的总厚度变化和翘曲最小化以实现输出高质量图像。此外，有时候，规定要有较薄的光导。
[0003]实现具有可接受的总厚度变化和翘曲的光导的一种工艺是铸造高折射率玻璃的梨形物(boule)，将梨形物锯切成多个晶片，以及对晶片进行研磨和抛光或者对晶片进行再加热从而使得它们变平。然而，这些工艺是昂贵且耗时的。此外，对晶片进行再加热会导致玻璃的失透。
[0004]除此之外，熔合制造工艺会无法与高折射率玻璃组合物相兼容，因为与此类玻璃组合物相关的液相线粘度过低(例如，1至100泊)。此外，一些工艺无法生产具有所要求的薄度的玻璃。
技术实现思路
[0005]本公开内容通过连续辊成形高折射率玻璃的玻璃带(由此分离得到玻璃片)来解决那些问题。可以将玻璃片分段成增强现实装置应用所需的尺寸。这种工艺没有上文所述的梨形物至晶片工艺那么昂贵。>[0006]然而，发现另一个问题在于，连续辊成形高折射率玻璃的玻璃带会导致玻璃带的碎裂或者分离得到的玻璃片具有非最优的总厚度变化和翘曲。本公开内容还解决了这个问题，通过的方式是：(a)降低玻璃带冷却到玻璃转化温度之前的玻璃带的水平温度变化；(b)以下一种或多种：(i)降低玻璃带冷却到玻璃转化温度之前的玻璃带的纵向的温度下降速率，以及(ii)增加玻璃带冷却到玻璃转化温度之后的玻璃带的纵向的温度下降速率，以及(c)从将熔融玻璃辊成形为熔融玻璃带的相对辊中的一个或两个吸取热量。降低玻璃带的水平温度变化减小了从玻璃带分离的玻璃片的总厚度变化和翘曲。如下文所进一步解释的，(i)降低玻璃带冷却到玻璃转化温度之前的玻璃带的纵向的温度下降速率，以及(ii)增加玻璃带冷却到玻璃转化温度之后的玻璃带的纵向的温度下降速率中的一种或多种导致玻璃带的纵向的应变分布更为线性。更为线性的应变分布降低了玻璃片分离之后玻璃带会发生碎裂的可能性，并且降低了玻璃片的总厚度变化和翘曲。此外，从相对辊中的一个或两个吸取热量降低了辊中心的向外膨胀，否则的话这会形成具有厚度变化和翘曲的玻璃带。
[0007]本公开内容以以下一种或多种方式降低了玻璃带的水平温度变化：(i)加宽传递到将熔融玻璃形成为熔融玻璃带的相对辊之间的间隙的熔融玻璃物流的宽度；(ii)增加相
对于横向边缘之间的玻璃带的玻璃带的横向边缘的热损失；(iii)降低相对于横向边缘的热损失的横向边缘之间的玻璃带的中心部分的热损失；或者(iv)增加成形辊之间的间隙中的熔融玻璃的坑料(puddle)高度。本公开内容通过采用分配式进料装置来传递熔融玻璃物流以加宽传递到间隙的熔融玻璃物流的宽度。本公开内容通过以下方式中的一种来增加相对于玻璃带的中心部分的玻璃带的横向边缘的热损失：(i)通过将空气吹到横向边缘上；(ii)降低玻璃带的横向边缘的厚度。本公开内容通过如下方式降低相对于横向边缘的热损失的玻璃带的中心部分的热损失：使得减少热损失的元件(例如，隔热基材、产热元件或其组合)面向玻璃带的中心部分而没有面向横向边缘。本公开内容通过如下方式增加了成形辊之间的间隙中的熔融玻璃坑料的高度：采用高于辊的横向坝来限制熔融玻璃坑料的横向铺展。
[0008]本公开内容通过面向玻璃带的中心部分的减少热损失的元件还降低玻璃带冷却到玻璃转化温度之前的玻璃带的纵向的温度下降速率。
[0009]本公开内容通过如下方式增加玻璃带冷却到玻璃转化温度之后的玻璃带的纵向的温度下降速率：使得玻璃带面向辐射冷却元件，或者将冷却流体(例如，空气)吹到玻璃带上。
[0010]本公开内容通过如下方式从至少一个成形辊吸取热量：(i)通过采用成形辊内的热交换器；(ii)通过采用喷洒器将液体喷洒到辊上；(iii)通过使得辊与液冷金属刷接触；和/或(iv)通过使得辊与液冷滑块相对。
[0011]除此之外，高折射率玻璃的玻璃带的连续辊成形会导致玻璃带以及由此分离的玻璃样品比所需情况更厚。本公开内容通过采用外直径小于80mm(例如，20mm至80mm)的成形辊解决了该问题。
[0012]根据本公开内容的第一个方面，形成玻璃片的方法包括：(a)用一对成形辊从熔融玻璃形成玻璃带；(b)使得玻璃带冷却到玻璃转化温度之前的玻璃带的整个宽度的80％上的玻璃带的水平温度变化降低到10℃或更小；(c)当玻璃带在凝固区中纵向向下移动时，控制玻璃带的冷却速率从而使得玻璃带在玻璃带冷却到玻璃转化温度之前具有第一平均冷却速率以及在玻璃带冷却到玻璃转化温度之后具有第二平均冷却速率，第一平均冷却速率小于第二平均冷却速率；以及(d)从玻璃带分离玻璃片。
[0013]根据本公开内容的另一个方面，对玻璃带进行辊成形的设备包括：(a)被间隙分开的成形辊对，成形辊对中的每个辊具有转轴，从而使得转轴相互平行，间隙具有沿着延伸穿过两个转轴的水平面布置的最小间距，以及平行于转轴的纵向面延伸穿过间隙；(b)用于将熔融玻璃物流供给到间隙中的进料装置，进料装置布置成纵向高于延伸穿过成形辊对的转轴的水平面，进料装置包含：内室、底板和穿过底板提供来自内室的通道的槽；以及(c)一对减少热损失的元件，延伸穿过成形辊对之间的间隙的纵向面的每侧上布置一个减少热损失的元件，每个减少热损失的元件布置成低于延伸穿过成形辊对的转轴的水平面。
[0014]根据本公开内容的另一个方面，对玻璃带进行辊成形的设备包括：(a)成形辊对，每个成形辊具有转轴和外圆柱形表面，成形辊对被间隙分隔开以及转轴相互平行，间隙具有沿着延伸穿过两个转轴的水平面布置的最小间距；(b)将熔融玻璃物流供给到间隙中的进料装置，进料装置布置成纵向高于延伸穿过成形辊对的转轴的水平面；(c)第一横向边缘冷却元件和第二横向边缘冷却元件，这两者都布置成纵向低于水平面，第一横向边缘冷却
元件构造成降低玻璃带的第一横向边缘的温度，以及第二横向边缘冷却元件构造成降低玻璃带的第二横向边缘的温度；以及(d)布置成高于水平面的坝对，其与外圆柱形表面协作来保留熔融玻璃，坝对中的一个或两个坝相对于坝对中的另一个坝是可横向来回移动的。
[0015]根据本公开内容的另一个方面，形成玻璃带的方法包括：将熔融玻璃供给到将成形辊对分开的间隙中；其中，熔融玻璃的粘度为0.01泊至3000泊；其中，成形辊对中的每一个具有外直径；以及其中，成形辊的外直径为20mm至80mm。
[0016]本领域技术人员通过参考以下说明书、权利要求书和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成玻璃片的方法，其包括：用成形辊对从熔融玻璃形成玻璃带；在玻璃带冷却到玻璃转化温度之前，控制玻璃带的整个宽度的80％上的玻璃带的水平温度变化为10℃或更小；当玻璃带在凝固区中纵向向下移动时，控制玻璃带的冷却速率从而使得玻璃带在玻璃带冷却到玻璃转化温度之前具有第一平均冷却速率以及在玻璃带冷却到玻璃转化温度之后具有第二平均冷却速率，第一平均冷却速率小于第二平均冷却速率；以及从玻璃带分离玻璃片。2.如权利要求1所述的方法，其还包括：从成形辊对中的一个或两个吸取热量。3.如权利要求2所述的方法，其中：从成形辊对中的一个或两个吸取热量包括以下一种或多种：(i)将热交换流体传输到成形辊中，热交换流体与成形辊的外表面热连通；(ii)将温度小于成形辊的外表面的液体喷洒到外表面上；(iii)使得成形辊与液冷金属刷接触；以及(iv)将成形辊与液冷滑块相对。4.如权利要求1
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3中任一项所述的方法，其还包括在玻璃带冷却到玻璃转化温度之前，控制玻璃带的整个宽度的80％上的玻璃带的水平温度变化为5℃或更小。5.如权利要求1
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4中任一项所述的方法，其还包括在玻璃带冷却到玻璃转化温度之前，控制玻璃带的整个宽度的90％上的玻璃带的水平温度变化为10℃或更小。6.如权利要求1
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4中任一项所述的方法，其还包括在玻璃带冷却到玻璃转化温度之前，控制玻璃带的整个宽度上的玻璃带的水平温度变化为10℃或更小。7.如权利要求1
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6中任一项所述的方法，其还包括：在成形辊对从熔融玻璃形成玻璃带之前，将熔融玻璃供给到进料装置的内室，所述进料装置包括低于内室的底板；以及将熔融玻璃从进料装置的内室供给通过底板并进入到将成形辊对分开的间隙中。8.如权利要求7所述的方法，其还包括：独立地控制进料装置的多个加热元件中的每一个的热输出，所述多个加热元件与进料装置的内室中的熔融玻璃热连通。9.如权利要求1
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8中任一项所述的方法，其中，在玻璃带冷却到玻璃转化温度之前控制玻璃带的水平温度变化包括增加玻璃带的横向边缘相对于布置在横向边缘之间的玻璃带的中心部分的热损失。10.如权利要求9所述的方法，其中：增加玻璃带的横向边缘相对于布置在横向边缘之间的玻璃带的中心部分的热损失包括将冷却气体吹送到横向边缘上。11.如权利要求9所述的方法，其中：玻璃带在大致面朝相反方向的两个主表面之间具有厚度；以及增加玻璃带的横向边缘相对于布置在横向边缘之间的玻璃带的中心部分的热损失包括减小玻璃带在玻璃带的横向边缘处的厚度。12.如权利要求11所述的方法，其中：
在玻璃带在玻璃带的横向边缘处的厚度减小之前，玻璃带在横向边缘处的厚度比玻璃带在玻璃带的中心部分处的厚度大了至少0.5mm，以及在玻璃带在玻璃带的横向边缘处的厚度减小之后，玻璃带在横向边缘处的厚度比玻璃带在玻璃带的中心部分处的厚度大了不到0.1mm。13.如权利要求9所述的方法，其中：玻璃带在大致面朝相反方向的两个主表面之间具有厚度，以及增加玻璃带的横向边缘相对于布置在横向边缘之间的玻璃带的中心部分的热损失包括使得玻璃带的横向边缘与从玻璃带的横向边缘吸取热量的相对夹持辊接触。14.如权利要求1
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13中任一项所述的方法，其中，在玻璃带冷却到玻璃转化温度之前控制玻璃带的水平温度变化包括减小玻璃带的中心部分相对于玻璃带的横向边缘的热损失，玻璃带的中心部分布置在玻璃带的横向边缘之间。15.如权利要求14所述的方法，其中：减小玻璃带的中心部分相对于玻璃带的横向边缘的热损失包括在玻璃带的每个主表面的中心部分处但是没有在玻璃带的横向边缘处面向减少热损失的元件。16.如权利要求15所述的方法，其中：减少热损失的元件包括隔热基材。17.如权利要求15所述的方法，其中：减少热损失的元件包括加热元件。18.如权利要求1
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17中任一项所述的方法，其还包括：在成形辊对形成玻璃带之前，将熔融玻璃物流从进料装置供给到将成形辊对分开的间隙中，其中：成形辊对中的每个辊具有转轴以及转轴相互平行，间隙在延伸穿过两个转轴的水平面处具有最小间距，熔融玻璃物流在纵向高于水平面的地方离开进料装置以及在高于水平面的成形辊对的间隙中形成熔融玻璃坑料，熔融玻璃坑料具有平行于转轴的宽度以及相对于水平面的高度，以及控制玻璃带冷却到玻璃转化温度之前的玻璃带的水平温度变化包括增加熔融玻璃坑料相对于水平面的高度。19.如权利要求18所述的方法，其中：布置在水平面上方的可移动坝与成形辊对协作来限制熔融玻璃坑料的宽度，以及增加熔融玻璃坑料相对于水平面的高度包括使得可移动坝中的一个或两个移动至更靠近可移动坝中的另一个。20.如权利要求1
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19中任一项所述的方法，其中，当玻璃带从比玻璃转化温度高了50℃冷却到玻璃转化温度时，玻璃带以第一平均冷却速率冷却，以及当玻璃带从玻璃转化温度冷却到比玻璃转化温度低了50℃时，玻璃带以第二平均冷却速率冷却。21.如权利要求1
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20中任一项所述的方法，其中，
当玻璃带在凝固区中纵向向下移动时控制玻璃带的冷却速率包括将玻璃带的两个主表面分别面向减少热损失的元件。22.如权利要求21所述的方法，其中：减少热损失的元件包括隔热基材。23.如权利要求21所述的方法，其中：减少热损失的元件包括加热元件。24.如权利要求21所述的方法，其还包括：在玻璃带冷却到玻璃转化温度且从玻璃带分离玻璃片之前，停止玻璃带的主表面面向减少热损失的元件。25.如权利要求1
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24中任一项所述的方法，其中，熔融玻璃的粘度为0.01泊至3000泊。26.如权利要求1
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25中任一项所述的方法，其中，玻璃片具有1.7至3.0的折射率，玻璃片具有大致面向相反方向的两个主表面，这两个主表面之间0.1mm至8.5mm的厚度，以及两个横向边缘之间15mm至500mm的宽度，玻璃片具有100μm或更小的翘曲，以及玻璃片具有100μm或更小的总厚度变化。27.如权利要求1
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26中任一项所述的方法，其还包括：在成形辊对从熔融玻璃形成玻璃带之前，将熔融玻璃供给到将成形辊对分开的间隙中，其中，熔融玻璃的粘度为0.01泊至3000泊，以及其中，成形辊对中的每一个具有20mm至80mm的外直径。28.一种用于辊成形玻璃带的设备，其包括：被间隙分开的成形辊对，成形辊对中的每个辊具有转轴使得：转轴相互平行，间隙具有沿着延伸穿过两个转轴的水平面布置的最小间距，以及平行于转轴的纵向面延伸穿过间隙；将熔融玻璃物流供给到间隙中的进料装置，进料装置布置成纵向高于延伸穿过成形辊对的转轴的水平面，进料装置包含内室、底板和穿过底板提供来自内室的通道的槽；以及减少热损失的元件对，延伸穿过成形辊对之间的间隙的纵向面的每一侧上布置一个减少热损失的元件，每个减少热损失的元件布置成低于延伸穿过成形辊对的两个转轴的水平面。29.如权利要求28所述的设备，其中：进料装置还包括与内室热连通的多个加热元件，所述多个加热元件中的每一个具有能够独立控制的热输出。30.如权利要求28或29所述的设备，其还包括：内室中以及由槽离开内室的熔融玻璃，所述熔融玻璃具有0.01泊至3000泊的粘度。31.如权利要求28
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30中任一项所述的设备，其中：每个减少热损失的元件具有平行于成形辊对的转轴的宽度，成形辊对具有平行于成形辊对的转轴的宽度，以及
每个减少热损失的元件的宽度小于成形辊对的宽度。32.如权利要求28
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31中任一项所述的设备，其还包括：从水平...
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