CN110963717A - 一种真空玻璃面板及制造其的夹具、制造方法 - Google Patents

Abstract

一种真空玻璃面板，包括上基板、下基板，其之间的空间为真空腔室，该真空腔室的边缘部位通过密封层密封，该真空腔室的中间部位设有至少两条通讯纤维，该通讯纤维与两侧的基板接触，该通讯纤维能承受来自大气对基板的压力。本发明还公开了一种制造上述真空玻璃面板使用的夹具、及使用上述夹具制造上述的真空玻璃面板的制造方法。本发明的有益效果为：和现有技术相比，本发明采用通讯纤维作为真空室的支撑条，通讯纤维足以支撑在大气压下的两个基板，相对于以玻璃纤维为支撑条，本发明的通讯纤维其尺寸十分精确及具有更强的机械性能。另一方面，通信通讯纤维已经规模化工业生产，使得其成本更低。

Description

一种真空玻璃面板及制造其的夹具、制造方法

技术领域

本发明涉及一种真空玻璃（VIG）面板及其制造设备、制造方法。

背景技术

现有技术中，真空玻璃因为其两个玻璃基板之间为真空的特点，可以起到防止热量传递、声音传递而受到人们喜爱。目前的真空玻璃面板有三种：

A、如图1、图2所示，真空玻璃面板包括上基底基板3、下基底基板2，其之间约为高度是0.5mm到3mm的真空室6，该真空室6的边缘部位通过粘结层4固定、密封，该真空室6的中间部位设有多个阵列设置的支撑柱5，该支撑柱5用来支持和远离彼此分开的两个基底基板。真空室6连通泵出管9，泵出管9用于配合真空泵抽空真空室6。上基底基板3或者下基底基板2的内侧设有盲孔7，盲孔7内放置气体吸附剂8，盲孔7内的化学吸附剂8吸纳多余的气体，以延长VIG面板使用寿命，下同。

B、如图3、图4所示，真空玻璃面板包括上基底基板3、下基底基板2，其之间为高度约为0.5mm的真空室，该真空室的边缘部位通过粘结层4固定、密封，该真空室的中间部位设有多条平行设置的支撑条11，该支撑条11用来支持和远离彼此分开的两个基底基板。真空室连通泵出管9，泵出管9用于配合真空泵抽空真空室6。

C、如图5、图6所室内，真空玻璃面板包括上基底基板3、下基底基板2，其之间为高度约为0.125mm到3mm的真空室6，该真空室6的边缘部位通过粘结层18固定、密封，该真空室6的中间部位设有多条平行设置的支撑条，每条支撑条包括几个支撑条单元13，该支撑条用来支持和远离彼此分开的两个基底基板。粘结层18内侧设有支撑环17。真空室6连通泵出管9，泵出管9用于配合真空泵抽空真空室6。上基底基板3或者下基底基板2的内侧设有盲孔7，盲孔7内放置气体吸附剂8，气体吸附剂8可以吸收真空室6的气体。

上述支撑柱、支撑条、支撑环的材料为金属，玻璃，玻璃纤维。

发明内容

现有技术之不足：

上述几种支撑柱或支撑条的玻璃基板都存在不足：对于情况A：为了在真空压力下对VIG玻璃基板提供适当的支持，支撑柱需要用高精确高度的金属柱或玻璃柱，来确保能承载基底基板的真空压力，以避免因不均匀的变形和应力太集中在玻璃基板上支撑柱太高而出现玻璃基板的变形。因此，由于其苛刻的公差度尺寸要求和所需的单片VIG面板的支柱的巨大数量，用于VIG面板的支撑柱的总价是昂贵的。对于情况B、C：制成支撑条、支撑环的玻璃纤维的外径尺寸的精度由于生产工艺的原因，不能严格地控制。支撑条的要求在为±0.002mm内。在实践中，大于该公差会导致玻璃纤维不能均匀的压在玻璃基板上，并且产生令人不愉快的视觉。

在玻璃基板生产过程中，如何将上述几种玻璃基板的支撑柱、支撑条固定在真空室内（或者基底基板上）是困难的：例如支撑柱，将金属或玻璃大量制作用于VIG面板的支撑柱本身就是困难的，因为要求的数量多、公差精度高。在固定时：由于支撑柱的小尺寸和数量众多，他们往往在VIG面板制造过程中会移动或脱落。玻璃纤维作为隔离物也由于其圆杆的形状和易碎的机械性能在处理期间遭受类似的问题。所以，确保支撑柱或支撑条固定在基板上的适当位置是一个不稳定和耗时的过程。

此外，目前在玻璃基板生产的抽真空过程中也有不足：第一、将每个VIG基板单独的抽真空十分费时；第二、抽真空作业即将结束时，有必要只通过施加足够高的温度以软化并塌陷玻璃制成的泵出管，使抽真空作业结束前能密封所述泵出管。该过程会使玻璃基板像保温壶胆一样留下一个小尾巴，如果该处破碎会导致真空室失效。这样，无疑会增加使用玻璃基板的限制与难度。

为此，本发明的目的是提供一种具有较高精度的支撑材料（支撑条）真空玻璃面板，而且，提供一种新的玻璃面板的制造方法，使其简单、方便、更容易操作。

本发明的技术方案具体为：

一种真空玻璃面板，包括上基板、下基板，其之间的空间为真空腔室，该真空腔室的边缘部位通过密封层密封，该真空腔室的中间部位设有至少两条通讯纤维，该通讯纤维与两侧的基板接触，该通讯纤维能承受来自大气对基板的压力。

上基板或/和下基板包括玻璃体，玻璃体的边缘部设有粘接剂，粘接剂粘接固定后形成粘接层，粘接层密封后形成密封层。

通讯纤维的两端延伸到密封层或者基板的端部。

通讯纤维的在真空腔室内的形状为平行设置的直线。

通讯纤维为通信级裸通讯纤维光缆。

一种制造上述真空玻璃面板使用的夹具，包括夹具底板，夹具底板的中部区域为放置基板区，夹具底板的相对两侧中至少一侧固定至少一个导向柱。

每侧的导向柱都等距设置，且其中一侧的导向柱在另一侧的两个相邻导向柱的中点的对应位置。

导向柱的顶端固定阻挡部，阻挡部以下部分的导向柱本体为上大下小的锥状。

一种使用上述夹具制造上述的真空玻璃面板的制造方法，包括如下步骤：

第一步，将上基板、下基板的边缘部固定粘接剂；

第二步，将下基板放在本夹具的凹陷区；

第三步，再将通讯纤维的一端交替通过两侧的导向柱，导向柱的大小决定通讯纤维间距和位置，给通讯纤维中的至少一个端部施加拉力，拉紧通讯纤维达到所要求的张力；

第四步，再将上基板压在下基板上面，使其两者的粘接剂对应，完成对通讯纤维的定位；

第五步，再在对两个基板之间的空间进行抽真空作业，抽真空作业完成后，将粘接剂加工密封后形成密封层，部分通讯纤维固定在密封层内最后将基板外侧的通讯纤维剪去。

第五步中，使用抽真空设备，该设备包括工作真空室，工作真空室的两侧分别连通前置真空室、后置真空室，工作真空室与前置真空室、后置真空室之间分别设有密封门Ⅰ、密封门Ⅱ，前置真空室设有进口密封门，后置真空室设有出口密封门，工作真空室连通真空泵，工作真空室设有加热区，前置真空室和后置真空室连通真空泵；抽真空作业包括如下步骤：

一、打开进口密封门，传送工件进入前置真空室；

二、关闭进口密封门，打开密封门Ⅰ，并继续传送工件进入工作真空室的加热区；

三、关闭打开密封门Ⅰ，打开工作真空室连通的真空泵，使工作真空室达到玻璃面板的真空要求，此时工件的真空腔室的气压与工作真空室通过粘接剂之间的缝隙连通，此时工件的真空腔室的气压能达到玻璃面板的真空要求；

四、对工作真空室的加热区的工件加热一段时间，使粘接剂熔化，其再次冷却固化后，粘接剂之间的缝隙被堵塞，同时工件的上基板和下基板结合这一起，形成密封低压空间；

五、打开密封门Ⅱ，传送工件进入后置真空室；

六、关闭密封门Ⅱ，打开出口密封门，从后置真空室中送出工件。

本发明的有益效果为：和现有技术相比，本发明采用通讯纤维（communication

optical fiber）作为真空室的支撑条，通讯纤维拉伸强度超过100kpsi，其足以支撑在大气压下的两个基板，其外径相比于标准的公差为±0.0005mm，该公差对于其承载玻璃基板的接触应力的不均匀性几乎可以忽略不计，相对于以玻璃纤维为支撑条，本发明的通讯纤维其尺寸十分精确及具有更强的机械性能。另一方面，通信通讯纤维已经规模化工业生产，使得其成本更低。连续生产通讯纤维的长度超过20km时，其不但适用于通讯网络布线，也适合用在VIG面板支撑条的应用。

附图说明：

图1为现有技术的示意图（一）。

图2为图1的剖面示意图。

图3为现有技术的示意图（二）。

图4为图3的截面示意图。

图5为现有技术的示意图（三）。

图6为图5的剖面示意图。

图7：a为本发明的两个基板的示意图；b为将下基板置于夹具上的示意图及导向柱的放大示意图；c为在导向柱上缠绕通讯纤维的示意图。

图8：a为将上基板置于下基板上面的示意图；b为a图的俯视示意图。

图9为真空室的示意图。

图10为描绘真空室系统的与装卸和工作室和真空泵的示意图。

图11为通讯纤维被修剪后的产品的示意图。

图12为图11的平面示意图。

图13：a为图12中IV-IV的剖面示意图；b为图12中V-V的剖面示意图。

图14为流程图，显示了从输入到离开真空室系统的处理流程。

具体实施方式

在下面的描述中，许多细节陈述。这将是显而易见的，然而，对本领域技术人员，即本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。在一些情况下，公知的结构和设备示于方框图的形式，而不是详细地说，为了避免模糊本发明。

本申请文件所述的上、下基板，只是在行文时区分两个基板，而不代表其方位或者用于其他解释。

本申请文件所述的真空室、真空腔室，并不代表其内的气压为0，而是指其小于正常的大气压，其能达到或者适用于制造中、使用中的真空玻璃（VIG）面板两个基板之间的气压要求即可。

如图7、图8，一种真空玻璃（VIG）面板，包括上基板46、下基板47，其之间的空间为真空腔室，该真空腔室的边缘部位通过密封层密封，该真空腔室的中间部位设有至少两条通讯纤维（communication optical fiber）15，该通讯纤维15与两侧的基板接触，该通讯纤维能承受来自大气对基板的压力。

在通讯行业所用的通讯纤维是从单晶二氧化硅（石英玻璃）的熔炉拉伸出来，请对其外径尺寸进行实时监控，它的外径十分的精确（±0.0005mm），而且机械强度高。基于通讯纤维的规范，单模通讯纤维的外径尺寸公差为小于+/- 1微米，多模通讯纤维为小于+/-2um的。通讯纤维拉伸强度超过100kpsi。所以，通讯纤维可以抵抗VIG的大气压力，其弯曲半径可以小到25mm而不断裂。

本发明公开了一种新型的VIG面板，利用通讯纤维的优良的机械和尺寸特性的优点，以取代传统的隔离物，比如之前所述的隔离柱或者隔离棒。

上基板46或/和下基板47包括玻璃体14，玻璃体14的边缘部设有粘接剂16，粘接剂16粘接固定后形成粘接层，粘接层密封后形成密封层。该粘结层、密封层和现有技术相同，不再描述。

粘接剂16可以为玻璃料膏。

为了节省材料，通讯纤维15的长度可以小于基板的宽度，这样设置，无疑会减小承受来自基板的压力，而且，其在真空腔室的稳定度较差，通讯纤维15的两端最好延伸到密封层或者基板的端部。

通讯纤维15在真空腔室内的形状可以为曲线，比如弧型或者S型，这样设置无疑会浪费材料，所以，通讯纤维15的在真空腔室内的形状最好为直线。

为了使受到的接触应力更加均匀，通讯纤维至少为两条，且平行设置。其之间的距离根据通讯纤维的外径、两块基板之间的距离、基板的厚度等实际参数设定，使其能支撑基板的形变、防止基板破裂为好。

如图13，两侧的通讯纤维15a、15b固定在粘接层或者接触粘接层。

如图13，同时将通讯纤维15的端部15c、15d固定在粘结层中。

通讯纤维15为通信级裸通讯纤维光缆。

如图7、图8，一种将纤维定位在基板上的夹具，包括夹具底板20，夹具底板20的中部区域为放置基板区，夹具底板的相对两侧中至少一侧固定至少一个导向柱20a。

为了使多条纤维平行，每侧的导向柱20a都等距设置，且其中一侧的导向柱20a在另一侧的两个相邻导向柱20a的中点的对应位置。

导向时，为了防止纤维从导向柱20a的上部脱离，导向柱20a的顶端固定阻挡部。

为了进一步防止，阻挡部以下部分的导向柱20a本体为上大下小的锥状。

该夹具可以定位通讯纤维，也可以定位其他用来支撑基板的丝状物。

为了放置通讯纤维方便，放置基板区为凹陷区。

下面描述一下本夹具的使用方法，也就是本玻璃基板的制造方法的一部分。

第一步，将上基板46、下基板47的边缘部固定（涂抹）粘接剂16。

第二步，如图7的b图，将下基板47放在本夹具的凹陷区，此时的下基板如附图标记48所示；

第三步，如图7的c图，再将通讯纤维15的一端交替通过两侧的导向柱20a，导向柱20a的大小决定通讯纤维间距和位置，给通讯纤维中的至少一个端部施加拉力，拉紧通讯纤维达到所要求的张力，此时的下基板如附图标记49所示；确保纤维是很均匀的和稳定的，这是现有技术所不能达到的。

第四步，如图8，再将上基板46压在下基板49上面，使其两者的粘接剂16对应，完成对通讯纤维15的定位，此时上下组合在一起的工件标记为附图标记50。

第五步，再在对两个基板之间的空间进行抽真空作业，抽真空作业完成后，将粘接剂16加工（比如加热）密封后形成密封层，部分通讯纤维15固定在密封层内，如图11、12，最后将基板外侧的通讯纤维15剪去。

最后，可以进行后续工艺，比如抛光边缘或增加保护性修整，以保护VIG面板免受冲击和振动进一步的准备。

再次比较，本发明的通讯纤维15外径公差比现有技术的玻璃纤维更小，可以为20千米或更长的长度的线轴处理，以连续且容易地分配在基片的表面。与图7b和图8b中所示夹具20的帮助下，通讯纤维15可以精确地跨越基板和沿着边缘通过粘接剂16，在粘接剂16形成粘结层时，如图13，同时将通讯纤维15的端部15c、15d固定在粘结层中。通讯纤维15在裸露在基板外侧的部分被剪去时，通讯纤维15仍然可以固定。由于通讯纤维先前提到的独特性能，它支持玻璃面板基板均匀且精确，并创建多个闭合顶部和底部基板之间的低压空间。所以不会存在仅影响特定单个空气分子的任何泄漏。本发明的VIG面板闭孔设计将大大提高VIG面板的可靠性和工作寿命。

采用通讯纤维与夹具20 VIG面板垫片，使得通讯纤维在基板上很均匀的分布。而通讯纤维的细小在光学效果上比目前的VIG面板更好。现有技术，如玻璃纤维便难以定位或很均匀分配在衬底上。而通讯纤维具有较佳的间距和取向可以被优化以达到更赏心悦目的视觉效果。

关于如何抽真空，本发明采用一种新的抽真空设备。

如图9、图10，该设备包括工作真空室35，工作真空室35的两侧分别连通前置真空室31、后置真空室40，工作真空室35与前置真空室31、后置真空室40之间分别设有密封门Ⅰ28、密封门Ⅱ29，前置真空室31设有进口密封门27，后置真空室40设有出口密封门30，工作真空室35连通真空泵32。工作真空室35设有加热区（加热板图中没有画出）。

设有前置、后置真空室，就像河流上的船闸，是为了更好的保证工作真空室与外界的压力差，特别是在工件进出密封门的时候。这样，减小了外界空气进入真空密封室的量，也就节省了真空密封室的真空泵消耗的能量。

为了工作方便，前置真空室31和/或后置真空室40连通真空泵32。

为了加热方便，所述加热区的热源可以在工作真空室35的顶部，如光线激光。

该设备的工作原理，即真空玻璃（VIG）面板的抽真空方法：

图8b中，装载釉面物品进入装载室31之前，应该夹持在一起时显示如图8A工件50和平面图。

如图9、图10，打开进口密封门27，传送工件50进入前置真空室31。

关闭进口密封门27，打开密封门Ⅰ28，并继续传送工件50进入工作真空室35的加热区。

关闭打开密封门Ⅰ28，打开工作真空室35连通的真空泵32，使工作真空室35达到玻璃面板的真空要求，此时工件50的真空腔室的气压与工作真空室35通过粘接剂16之间的缝隙连通，此时工件50的真空腔室的气压能达到玻璃面板的真空要求。此时已经完成抽真空的核心作业。

对工作真空室35的加热区的工件50加热一段时间，使粘接剂16熔化，其再次冷却固化后，粘接剂16之间的缝隙被堵塞，同时工件50的上基板46和下基板47结合这一起，形成密封低压空间。

打开密封门Ⅱ29，传送工件50进入后置真空室40。

关闭密封门Ⅱ29，打开出口密封门30，从后置真空室40中送出工件50。

图9示出了图10的等距视图，是一个典型的真空室的安排，前置真空室31和/或后置真空室40体积比工作真空室35相对小得多从而使得真空泵更有效。

以上只是本发明的具体实施例的描述，在保持对本发明同一构思的前提下，做出若干改进与变形，或者添加其他细节的描述，均视为本发明保护范围的一部分。

Claims (10)

1.一种真空玻璃面板，包括上基板（46）、下基板（47），其之间的空间为真空腔室，该真空腔室的边缘部位通过密封层密封，其特征在于：该真空腔室的中间部位设有至少两条通讯纤维（15），该通讯纤维（15）与两侧的基板接触，该通讯纤维能承受来自大气对基板的压力。

2.如权利要求1所述的真空玻璃面板，其特征在于：上基板（46）或/和下基板（47）包括玻璃体（14），玻璃体（14）的边缘部设有粘接剂（16），粘接剂（16）粘接固定后形成粘接层，粘接层密封后形成密封层。

3.如权利要求1所述的真空玻璃面板，其特征在于：通讯纤维（15）的两端延伸到密封层或者基板的端部。

4.如权利要求1所述的真空玻璃面板，其特征在于：通讯纤维（15）的在真空腔室内的形状为平行设置的直线。

5.如权利要求1所述的真空玻璃面板，其特征在于：通讯纤维（15）为通信级裸通讯纤维光缆。

6.一种制造如权利要求1所述的真空玻璃面板使用的夹具，包括夹具底板（20），其特征在于：夹具底板（20）的中部区域为放置基板区，夹具底板的相对两侧中至少一侧固定至少一个导向柱（20a）。

7.如权利要求6所述的夹具，其特征在于：每侧的导向柱（20a）都等距设置，且其中一侧的导向柱（20a）在另一侧的两个相邻导向柱（20a）的中点的对应位置。

8.如权利要求7所述的夹具，其特征在于：导向柱（20a）的顶端固定阻挡部，阻挡部以下部分的导向柱（20a）本体为上大下小的锥状。

9.一种使用如权利要求6所述的夹具制造如权利要求（1）所述的真空玻璃面板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，将上基板（46）、下基板（47）的边缘部固定粘接剂（16）；

第二步，将下基板（47）放在本夹具的凹陷区；

第三步，再将通讯纤维（15）的一端交替通过两侧的导向柱（20a），导向柱（20a）的大小决定通讯纤维间距和位置，给通讯纤维中的至少一个端部施加拉力，拉紧通讯纤维达到所要求的张力；

第四步，再将上基板（46）压在下基板（49）上面，使其两者的粘接剂（16）对应，完成对通讯纤维（15）的定位；

第五步，再在对两个基板之间的空间进行抽真空作业，抽真空作业完成后，将粘接剂（16）加工密封后形成密封层，部分通讯纤维（15）固定在密封层内最后将基板外侧的通讯纤维（15）剪去。

10.一种如权利要求9所述的制造方法，其特征在于：第五步中，使用抽真空设备，

该设备包括工作真空室（35），工作真空室（35）的两侧分别连通前置真空室（31）、后置真空室（40），工作真空室（35）与前置真空室（31）、后置真空室（40）之间分别设有密封门Ⅰ（28）、密封门Ⅱ（29），前置真空室（31）设有进口密封门（27），后置真空室（40）设有出口密封门（30），工作真空室（35）连通真空泵（32），工作真空室（35）设有加热区，前置真空室（31）和后置真空室（40）连通真空泵（32）；抽真空作业包括如下步骤：

一、打开进口密封门（27），传送工件（50）进入前置真空室（31）；

二、关闭进口密封门（27），打开密封门Ⅰ（28），并继续传送工件（50）进入工作真空室（35）的加热区；

三、关闭打开密封门Ⅰ（28），打开工作真空室（35）连通的真空泵（32），使工作真空室（35）达到玻璃面板的真空要求，此时工件（50）的真空腔室的气压与工作真空室（35）通过粘接剂（16）之间的缝隙连通，此时工件（50）的真空腔室的气压能达到玻璃面板的真空要求；

四、对工作真空室（35）的加热区的工件（50）加热一段时间，使粘接剂（16）熔化，其再次冷却固化后，粘接剂（16）之间的缝隙被堵塞，同时工件（50）的上基板（46）和下基板（47）结合这一起，形成密封低压空间；

五、打开密封门Ⅱ（29），传送工件（50）进入后置真空室（40）；

六、关闭密封门Ⅱ（29），打开出口密封门（30），从后置真空室（40）中送出工件（50）。

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