使用控制的冷却制造玻璃片的方法技术

提供了一种以玻璃流动速率FR制造玻璃片的熔融下拉机及其方法，该熔融下拉机包括：(a)在下部顶点会聚的成形表面；(b)在玻璃片中形成刻划线的分离设备。该方法包括：使熔融玻璃以流动速率FR从会聚的成形表面上流过，形成玻璃片，所述成形表面在下部顶点会聚，冷却玻璃片，并在玻璃片中形成刻划线。该刻划线与所述顶点隔开距离DSL。DSL和FR满足以下关系：DSL/FR≤8·(1.0+0.1·(Ts-667))，式中TS是玻璃的应变点，单位为℃，DSL单位为英寸，FR单位为磅/小时/英寸。上述熔融下位机和方法可有效应用工业上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及形成玻璃片(玻璃带)的方法，具体来说涉及一种形成玻璃片的方法， 该方法在形成玻璃片的位置(例如溢流管(isopipe)的根部)与从所述玻璃片上分离独立的基片的位置(例如对所述玻璃带进行刻划，作为分离工艺的初始步骤的位置)之间进行控制的冷却。
技术介绍
液晶显示器(IXD)形式的玻璃显示板正在被越来越多地用于各种用途-从手持式个人数据助手(PDA)到计算机监视器到电视显示器。这些应用需要具有原始的无缺陷表面的玻璃片。IXD由至少若干玻璃薄片组成，这些玻璃薄片密封在一起，形成封套。人们非常需要组成这些显示器的玻璃片在切割的时候不会发生变形，从而在元件之间保持合适的配准或对齐。可能冻结在玻璃中的残余应力，如果因为将玻璃切割成较小的部分而释放，则可能会造成玻璃的变形，还可能造成合适的配准的损失。通常IXD为无定形硅(α -Si)薄膜晶体管(TFT)类或多晶硅(P -Si或多-Si (poly-Si))TFT类。多-Si具有高得多的驱动电流和电子迁移率，从而缩短像素的响应时间。另外，可以使用P-Si工艺，直接在玻璃基片上建立显示器驱动电路。相反，α-Si 需要分立的驱动器芯片，这些芯片必须使用集成电路封装技术连接在显示器周围。从α -Si到P -Si的发展对玻璃基片的使用提出了很大的挑战。多-Si涂层需要比α-Si高得多的处理温度，为600-700°C。因此，玻璃基片在此温度下必须是热稳定的。 热稳定性(即热压缩或热收缩)取决于特定玻璃组合物的固有粘度性质(通过其应变点表示)和由制造工艺决定的所述玻璃片的受热历程。高温处理(例如多-Si TFT所需的)可能需要对玻璃基片进行长时间加热处理，以确保低压缩，例如在600°C加热5小时。制备用于光学显示器的玻璃的一种方法是采用溢流下拉法(也称为熔融下拉法)。该方法得到的原始表面质量堪与文献中所述的浮法和狭缝技术之类的其它工艺相媲美。美国专利第3，338，696号和第3，682，609号(Dockerty)揭示了一种熔融下拉法，该方法包括使熔融玻璃从成形楔形件(通常称为溢流槽)的边缘或堰上流过，这些文献全文参考结合入本文中。同样还参见美国专利公开第2005/(^68657号和第2005/(^68658号，这些专利的全部内容也都参考结合入本文。所述熔融玻璃在所述溢流槽的会聚成形表面上流过，在两个会聚的成形表面相遇的顶端即根部，独立的物流重新结合，形成玻璃带或玻璃片。因此，与成形表面接触的玻璃位于玻璃片的内部，而玻璃片的外表面是无接触的。所述玻璃片在展开的同时，在重力和牵拉设备的作用力之下，厚度减小。具体来说，将牵拉辊置于溢流槽根部的下游，俘获所述玻璃带的边缘部分，以调节所述玻璃带离开溢流槽的速率，从而帮助确定完成的玻璃片的厚度。所述牵拉设备位于下游足够远处，使得玻璃片在牵拉时已经冷却，具有足够的刚性。所述接触的边缘部分以后从完成的玻璃片除去。在玻璃带从溢流槽下降通过牵拉辊的时候，其冷却形成固态的弹性玻璃带，然后将该玻璃带切割形成较小的玻璃片。所述熔融下拉生产线的建设需要相当大的资本投入。由于由这种生产线制造的基片通常用来制造消费产品(见上文)，因此一直存在需要降低成本的压力。这些成本降低可通过以下方式完成提高生产线的产量和/或降低建设生产线的成本，例如基建成本等。 如下文所讨论，本专利技术的各种方面可用来实施这些成本降低方法中的一种或两种，即本专利技术的这些方面可以用来加快牵拉速度，从而提高生产线的生产能力，以及/或者可用来缩短生产线的总体长度，例如形成玻璃片的溢流槽根部与基片从玻璃片分离的牵拉底部之间的垂直高度。(本领域已知，在基片从玻璃片分离之后，对基片进行进一步的处理，例如除去基片侧边的珠粒部分，将其再分成更小的玻璃片材，边缘研磨等，然后用来制造例如液晶显示器。在本文和本领域中，词语"基片"表示任意进一步处理之前的从玻璃带上分离下来的独立的玻璃块料(pane)，以及LCD制造者使用的最后的基片，从上下文可以很明显地看出应使用何种含义。)用于制造液晶显示器的玻璃基片的热不稳定性是本领域中一个长期存在的问题。 为了解决这个问题，玻璃制造者经常在将玻璃基片运输给消费者之前，对玻璃基片进行热处理，使得玻璃片在消费者的使用过程中不会发生收缩，或者收缩程度极小。这种热处理被称为"预收缩"或"预压缩"。所述热处理包括对基片进行进一步处理，这样会增大对基片表面造成破坏的机会，也会提高总体制造成本。定量来说，压缩是玻璃基片因为热循环造成的玻璃结构的细微变化导致的每单位长度的长度变化(即压缩是玻璃的加热历程造成的应变)。可通过以下方式物理确定压缩程度在玻璃基片上设置两个标记，测量这些标记之间的初始距离。然后对基片进行热处理循环，返回室温。然后再次测量这些标记之间的距离。然后通过下式给出压缩，单位为百万分之分数(PPm)压缩=IO6 ·(之前的距离-之后的距离)/(之前的距离)可使用各种热处理循环来模拟在例如制造液晶显示器的过程中基片将会经历的加热和冷却。可用来确定玻璃基片预期的压缩的合适的加热处理循环的例子列于下表(见表4)。除了对玻璃基片进行物理测量以外，还可使用计算机模型模拟玻璃材料在上述温度下处理上述时间的时候的应力弛豫，从而预测压缩。这些模拟的例子可参见Buehl， W. Μ.禾口 Ryszytiwskyj, W. P.的"Thermal Compaction Modeling of Corning Code 7059 Fusion Drawn Glass，，，SID International Symposium, Digest of Technical Papers, SID 22,667-670(1991) ο 还可参见 Narayanaswami，0. S.的"Stress and structural relaxation in tempering glass" , J. Amer. Ceramic Soc. ,61(3-4) 146-152(1978)。这些模型都是半经验的模型，对特定种类玻璃进行的各种热循环所得到的应变测量值进行拟合，然后使用该拟合预测相关加热历程的压缩，例如表4所示种类的加热历程。下面所列出的压缩数据是使用半经验模拟法而非物理测量得到的。由于压缩是一种重要的最终客户指标，在历史上，随着流速的加快，即生产量的提高，人们将熔融法直线地放大，以使得在温度方面有足够的时间，以保持与流速加快之前的最终基片相同的压缩。尽管这种方法确实能够生效，但是其存在一些严重的缺陷，需要溢流槽根部和从玻璃片上分离基片的位置之间具有更长的距离。这些更长的距离占用了额外的地皮和资本。诚然，由于现有设备的物理约束条件，这种处理压缩的方法可能会限制特定玻璃成形设备可用的最大流速。将流速提高到超过这些历史性约束和物理约束的程度，将会获得显著而重要的成本方面的益处。目前实施的熔融牵拉法的另一个局限涉及处理的玻璃的材料性质。众所周知当初始处于熔融态的玻璃组合物在较低温度下很长时间的时候，将会开始形成晶相。开始形成晶相的温度和粘度分别称为液相线温度和液相线粘度。如目前已知和正在实施的，当使用熔融牵拉法的时候，需要使得离开溢流槽的玻璃的粘度保持在大于约100，000泊本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种以玻璃流动速率ＦＲ制造玻璃片的熔融下拉机，其包括：（ａ）在下部顶点会聚的成形表面；（ｂ）在玻璃片中形成刻划线的分离设备，所述刻划线与所述顶点相隔距离ＤＳＬ；ＤＳＬ和ＦＲ满足以下关系：ＤＳＬ／ＦＲ≤８·（１．０＋０．１·（Ｔｓ－６６７）），式中ＴＳ是玻璃的应变点，单位为℃，ＤＳＬ单位为英寸，ＦＲ单位为磅／小时／英寸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·埃兰，O·N·伯拉塔瓦，A·V·菲利波夫，A·M·弗雷德霍姆，L·R·肯特，L·K·克林史密斯，T·J·奥特，R·L·罗兹，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US