CN112919787A - 一种玻璃基板翘曲判断和调整方法 - Google Patents

一种玻璃基板翘曲判断和调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，首先分别得到玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)、温度差ΔTF和分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure DDA0002925056370000011
和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)、温度差ΔTA和分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure DDA0002925056370000012
通过对TF(y)和TA(y)在玻璃带宽度方向上相对中心为对称分布以及TA(y)在玻璃带宽度方向上相对中心线为不对称分布两种情况分别判断应力分布情况和判断可能的翘曲，通过判断进行控制调整，同时进行应力解析计算，判断是否超出玻璃基板的许用应力，采取对策控制调整方法，克服了传统在线应力测量和翘曲测量对工艺对策的指导不足，实现了数值化、精细化翘曲控制。

Description

一种玻璃基板翘曲判断和调整方法
技术领域
本发明涉及玻璃基板制造领域，具体为一种玻璃基板翘曲判断和调整方法。
背景技术
一般的TFT-LCD(薄膜晶体管显示器)、PDP(等离子体显示屏)等平板显示器制造领域所用的玻璃基板以溢流下拉的方式制造，在成型工序中将由玻璃熔化炉熔化了的玻璃液供给到熔融溢流下拉成型装置来制造。玻璃基板厚度均匀性、残余应力和翘曲的控制是特别重要的工艺技术之一，而且均与溢流成型退火装置设计与工艺管控相关。玻璃基板退火从一开始制品中并无热应力存在，但却有相当大的温度梯度存在(对平板玻璃横向尤甚)。由于基板玻璃很薄，可通过挠曲释放应力，这种通过挠曲释放应力的现象在基板玻璃成品状态以及制造过程中都会出现。玻璃带冷却导致玻璃发生从粘弹性材料向薄的弹性材料的转变。薄的弹性材料可以耐受张应力，但通过挠曲对压缩应力产生反应。使用连续玻璃带制造玻璃基板的制造工艺可以看作是从一个基本长程无应力态(转变区域的状态)向另一个基本长程无应力态(室温下切割基片的状态)的变化。室温下的基本长程无应力态是通过玻璃片的薄度造成的，薄度允许通过挠曲释放应力。
为了提高生产效率和降低成本，通常在单个基板上同时制造多个面板，再沿切割线将基板分割成若干小部分。切割操作会改变基板玻璃的应力分布，在切割线处释放应力，导致玻璃子片的形状发生变化，产生扭曲现象。翘曲是一种基板玻璃缺陷，其特征是偏离平面。翘曲已成为基板玻璃制造中最棘手而持续出现的问题之一。残余应力的危害：(1)玻璃带发生翘曲、横向弯曲、纵向扭偏等，甚至造成破裂、断板，严重影响玻璃质量；(2)残余应力分布不均会引起玻璃横切、纵切困难，玻璃掰断、掰边不直等问题；(3)在后续深加工过程中，会出现玻璃不沿刀口掰断、裁切口坡口、强化炉内炸裂等问题(盖板)。
在冷端安装在线自动横向应力分布检测仪可为我们提供有关退火过程工况较直观的信息，这无疑对稳定和控制退火过程有很大帮助。但要弄明白在线应力仪所提供的应力曲线究竟是反映了玻璃带中哪个平面上的应力分布？是中层面上的还是自然表面上的？横向移动或扫描式高温计用来测量温度，可以通过温度曲线来推算暂时平面应力。如果玻璃带是平的，可以在退火炉的任何可观察的地方测量。根据已知的温度曲线、弹性模量和线性热膨胀系数就可以计算暂时应力：1)先计算玻璃带横向宽度上的平均温度；2)再计算测量点和平均温度的温度差；3)然后用上面计算的温度差乘以线热膨胀系数，得出玻璃的应变量；4)最后把应变量乘以弹性模量得出应力。
随着大容量(引出量)、宽板幅、薄型化玻璃基板的发展趋势，应力和翘曲的判断及精细化调整成为工艺挑战难点之一。
发明内容
针对现有技术中传统在线应力测量和翘曲测量对工艺对策的指导不足存在对大容量、宽板幅、薄型化玻璃基板的翘曲无法判断和控制的问题，本发明提供一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，该方法适合于大容量、宽板幅、薄型化玻璃基板成型退火装置精细化设计，也适用于LTPS玻璃基板成型退火装置对性能的精细化设计。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，包括如下步骤：
步骤1，设定实际退火起始点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h1的平均温度为玻璃带离开成型区的温度；设定应变点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h2的平均温度为玻璃带离开退火区的温度；
步骤2，在溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h1的范围内测量得到玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)；在溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h2的范围内测量得到玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)；
步骤3，通过玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)进行玻璃基板翘曲判断和调整。
优选的，步骤1中，实际退火起始点对应粘度ηa＝1012Pa·s，应变点对应粘度ηst＝1013.5Pa·s。
优选的，步骤1中，实际退火起始点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离h1的范围为0～50mm；应变点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离h2的范围为0～50mm。
优选的，步骤2中，玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的计算公式如下：
TF(y)＝a0+a1·y1+a2·y2+……+an·yn；
其中，y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；a0、a1、a2…an为任意系数。
进一步的，玻璃带离开成型区的玻璃带的中心为y＝0，玻璃带的边部为y＝±b，其中b为玻璃带的半宽度；玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF；玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000031
优选的，步骤2中，玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的计算公式如下：
TA(y)＝b0+b1·y1+b2·y2+……+bn·yn；
其中，y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；b0、b1、b2…bn为任意系数。
进一步的，玻璃带离开退火区的玻璃带的中心为y＝0，玻璃带的边部为y＝±b，其中b为玻璃带的半宽度；玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000041
优选的，步骤4中，基板玻璃形成翘曲的包括玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)分别以玻璃带宽度方向的相对中心对称分布形成翘曲和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)在玻璃带宽度方向的相对中心线上不对称分布形成翘曲。
进一步的，玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)分别以玻璃带宽度方向的相对中心对称分布时判断和调整基板玻璃翘曲的方法包括如下步骤：
S1、通过玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF；玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000042
通过玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000043
S2、通过S1中所得到的玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF、玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000044
玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000045
进行判断；其中，玻璃带的纵向永久应力包括玻璃带中部张应力和玻璃带边部压应力；
当ΔTF＝ΔTA，且
Figure BDA0002925056350000046
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，则玻璃带中部张应力范围不产生翘曲变形，玻璃带中部张应力的计算公式如下：
Figure BDA0002925056350000047
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；ΔTF为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；
Figure BDA0002925056350000051
为玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度；当玻璃带中部张应力大于玻璃的许用应力时，调整减小ΔTF和ΔTA；当玻璃带中部张应力小于玻璃的许用应力时，不作调整；
当ΔTF>ΔTA；玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，玻璃带中部张应力增大，则玻璃带中部张应力范围不产生翘曲变形，玻璃带中部张应力的计算公式如下：
Figure BDA0002925056350000052
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；ΔTF为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；
Figure BDA0002925056350000053
为玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度；ΔTA为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；当玻璃带中部张应力大于玻璃的许用应力时，调整增大ΔTA；当玻璃带中部张应力小于玻璃的许用应力时，不作调整；
当ΔTF<ΔTA，玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，玻璃带的纵向永久应力的计算如下：
当ΔTA-ΔTF＝ΔTF，则玻璃带中部张应力为0，不会产生翘曲变形；
当ΔTA-ΔTF<ΔTF，则玻璃带中部张应力减弱，不会产生翘曲变形；
当ΔTA-ΔTF>ΔTF，则玻璃带中央应力为压应力，其中压应力是产生翘曲的必要条件，当压应力所产生的翘曲变形超出玻璃带基本翘曲变形标准时，调整减小ΔTA，使ΔTA-ΔTF≤ΔTF；当压应力所产生的翘曲变形没有超出玻璃带基本翘曲变形标准时，不作调整。
进一步的，玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)在玻璃带宽度方向的相对中心线上不对称分布时判断和调整基板玻璃翘曲的方法包括如下步骤：
L1、通过玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000054
L2、通过L1中所得到的玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000061
进行判断；其中在玻璃带离开退火区中玻璃带的远端和近端产生永久温差扭矩应力，
当ΔTA|近端>ΔTA|远端，则
Figure BDA0002925056350000062
温差弯矩应力
Figure BDA0002925056350000063
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，永久温差扭矩应力在玻璃带近端为压应力，远端根据扭曲温差的大小相对近端趋向于张应力；玻璃带会向热的一边扭曲偏移，则通过调整退火区的远端和近端的温度使的玻璃带受热均衡；
当ΔTA|近端<ΔTA|远端，则
Figure BDA0002925056350000064
温差弯矩应力
Figure BDA0002925056350000065
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，永久温差扭矩应力在玻璃带近端根据扭曲温差的大小相对近端趋向于张应力；远端为压应力，玻璃带会向热的一边扭曲偏移，则通过调整退火区的远端和近端的温度使的玻璃带受热均衡；
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；b为玻璃带的半宽度；y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；TA(y)为玻璃带离开退火区的温度分布曲线；ΔTA为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，首先测量并拟合得到玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)、温度差ΔTF和分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000066
测量并数值拟合得到玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)、温度差ΔTA和分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000067
通过对TF(y)和TA(y)在玻璃带宽度方向上相对中心为对称分布以及TA(y)在玻璃带宽度方向上相对中心线为不对称分布两种情况分别判断应力分布情况和判断可能的翘曲，通过判断进行控制调整，同时可以进行应力解析计算，判断是否超出玻璃基板的许用应力，再针对性采取对策控制方法，克服了传统在线应力测量和翘曲测量对工艺对策的指导不足，提供一种在线温度测量和应力解析来判断和控制翘曲的方法，实现了数值化、精细化翘曲控制。
附图说明
图1为本发明中玻璃基板表层永久应力分布示意图；
图2为本发明中成型退火温度的温度对称于中心线分布示意图；
图3为本发明中成型退火温度的横向温度相对中心线不对称分布示意图；
图4为本发明中玻璃带横向温度分布与翘曲ΔTA＝ΔTF的示意图；
图5为本发明中玻璃带试样横向温度分布与翘曲ΔTA＝ΔTF的示意图；
图6为本发明中玻璃带横向温度分布与翘曲ΔTA>ΔTF的示意图；
图7为本发明中玻璃带试样横向温度分布与翘曲ΔTA>ΔTF的示意图；
图8为本发明中玻璃带横向温度分布与翘曲ΔTA|近端>ΔTA|远端的示意图；
图9为本发明中玻璃带试样横向温度分布与翘曲ΔTA|近端>ΔTA|远端的示意图；
图10为本发明中玻璃带横向温度分布与翘曲ΔTA|近端<ΔTA|远端的示意图。
图11为本发明中玻璃带试样横向温度分布与翘曲ΔTA|近端<ΔTA|远端的示意图。
图中，1-中部变形区；2-近端变形区；3-远端变形区。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
玻璃基板成型退火从一开始制品中并无热应力存在，但却有相当大的温度梯度存在，特别是横向温度分布。在退火下限温度以下时玻璃中的热应力只是温度梯度的单值函数，其大小和性质只与始终态的温度梯度有关而与中间过程无关，这是暂时应力的重要特性。温度高于退火下限温度时，由于出现了结构松弛，因此玻璃中的应力大小不但与温度梯度变化有关还与应力松弛情况有关。在退火下限温度以上时玻璃中热应力的大小和性质不但与始终态的温度梯度有关还与冷却途径有关，这是永久应力的重要特性。在线应力测定仪所测的应力是该瞬间制品中各种应力叠加的结果，制品中的残留应力只有冷至室温后其值才固定不变，即常温下的永久应力。
应力控制：(1)应力控制主要是调节退火炉温度；(2)退火炉不仅起到调整应力的作用，还起到防止玻璃基板翘曲变形的作用。由于玻璃厚度分布不均匀，若降温过快热量散失不均会产生翘曲变形，因此为了防止玻璃厚度不均匀造成的热量散失不均现象，退火炉在同一截面的温度分布要求不一样，中间温度高，两边温度低。(3)另外，退火炉起到消除应力的作用，退火炉的设计还起到防止烟囱效应和防止玻璃带本身的运动造成的对流影响作用。
根据图1所示，矩形薄板玻璃，在宽度方向(y轴)上温度分布为T＝T(y)；薄板两端被固定，板长L＞＞板宽2。根据弹性力学理论，薄板中任一点只有沿z轴向的热应力即纵向应力，应力的大小与性质只与横坐标y有关，暂时应力计算公式如下：
Figure BDA0002925056350000081
其中，E为弹性模量；a为线热膨胀系数。式中第三项是由于T(y)相对z轴不对称(非偶函数)而产生的温差弯矩应力，当T(y)是偶函数(理想情况)时该项积分为0。事实上尽管在横向各点间存在温度差，但物性常数E、α、μ、K等却是同一的(该瞬间平均温度时的数值)。
对于很长的玻璃带整体而言，薄板的热应力计算公式可用于玻璃带中某长度段(如某退火区)。横向温差产生的应力定义为薄膜应力。假设玻璃带中部(y＝0)与边部(y＝±b)的温度差为ΔTn。考虑到玻璃带离开退火区时已有一初始横向温差ΔTB，由其产生的纵向应力在退火区已全部松弛。若退火区之后各区的横向温差ΔTn＝ΔTB，则不会有新的纵向应力出现，只有当ΔTn≠ΔTB时才会有新的纵向应力产生。令ΔT＝ΔTn-ΔTB，可以证明ΔT>0时，带的中间产生暂时压应力；ΔT<0时，带的中间产生暂时张应力。
假设ΔTn＝ΔTB，玻璃带从玻璃化转变温度Tg开始冷却，横向温度梯度一直保持到室温均温前；又假设玻璃带从Tg温度开始冷却，纵向温差应力σT(y)在降至退火下限温度时已全部松弛，即，σS(y)+σT(y)＝0，σS(y)为被松弛掉的应力。那么冷却至室温并均温前玻璃带中只有横向温度梯度存在却没有纵向温差应力。然后在室温下均温，原先存在的横向温度梯度消失，随即剩余的被松弛掉的应力成为玻璃带的纵向永久应力，即：
Figure BDA0002925056350000091
玻璃退火时，由于边部和中间的散热速度不一致，导致玻璃板在横向上存在纵向表层应力。边部的散热比中间要快，温度稳定后的纵向表层应力如图所示。较热的窄条在常温后将受永久张应力；较冷的窄条在常温后将受永久压应力。
根据图2所示，由于温度对称于中心线分布，温差弯矩应力为零，所以永久应力为：
Figure BDA0002925056350000092
玻璃带横向温差(中央温度高，边缘温度低)产生的暂时应力：玻璃带中部为压应力，边部为张应力；结构松弛应力：玻璃带中部为张应力，边部为压应力。玻璃带离开成型区的横向温度分布为TF(y)，中部(y＝0)与边部(y＝±b)的温度差为ΔTF。玻璃带离开退火区的横向温度分布为TA(y)，中部(y＝0)与边部(y＝±b)的温度差为ΔTA。
根据应力松弛原理：
(1)若ΔTF＝ΔTA，则纵向应力在退火区全部松弛，即温差应力被结构应力全部松弛掉，无暂时应力。玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，原先存在的横向温度梯度消失，随即剩余的结构应力(等于反向温差应力)成为玻璃带的纵向永久应力，该应力在玻璃带中部为张应力，边部为压应力；
(2)若ΔTF>ΔTA，则纵向应力在退火区不能全部松弛，在退火区玻璃带中部产生剩余的暂时张应力。玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，原先存在的横向温度梯度消失，随即剩余的结构应力加上剩余的暂时张应力成为玻璃带的纵向永久应力，该应力在玻璃带中部为张应力(增大)，边部为压应力。
(3)若ΔTF<ΔTA，则纵向应力在退火区不能全部松弛，在退火区玻璃带中部产生剩余的暂时压应力。玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，原先存在的横向温度梯度消失，随即剩余的结构应力加上剩余的暂时压应力成为玻璃带的纵向永久应力：(a)如果剩余压应力等于结构应力，则玻璃带中央应力为0；(b)如果剩余压应力小于结构应力，则玻璃带中央应力为张应力(减弱)；(c)如果剩余压应力大于结构应力，则玻璃带中央应力为压应力，此时可能产生压缩翘曲。
综上所述，ΔTF<ΔTA，并非一定产生翘曲，这主要取决于ΔT＝ΔTA-ΔTF的大小，可能产生压应力，也可能产生张应力，但只有该条件才有可能在玻璃带中部产生压应力和翘曲。实际翘曲对策中可能无效，可能是其它原因所致。
根据图3所示，由于横向温度相对中心线不对称分布，将在远近端产生明显的温差弯矩应力，所以永久弯矩应力为：
Figure BDA0002925056350000111
根据应力松弛原理：
(1)若ΔTA|近端＝ΔTA|远端，且ΔTF＝ΔTA，则纵向应力在退火区全部松弛，即温差应力被结构应力全部松弛掉，无暂时应力。玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，原先存在的横向温度梯度消失，随即剩余的结构应力(等于反向温差应力)成为玻璃带的纵向永久应力，该应力在玻璃带中部为张应力，边部为压应力。
(2)若ΔTA|近端>ΔTA|远端，则纵向应力在退火区不能全部松弛，由于
Figure BDA0002925056350000112
所以温差弯矩应力
Figure BDA0002925056350000113
Figure BDA0002925056350000114
在退火区玻璃带近端将产生暂时剩余温差弯矩压应力，在退火区玻璃带远端将产生暂时剩余温差弯矩张应力。玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，原先存在的横向温度梯度消失，随即剩余的结构应力加上剩余的暂时应力成为玻璃带的纵向永久应力，该应力在玻璃带近端为压应力，远端相对近端趋向于张应力(取决于扭曲温差的大小)。
(3)若ΔTA|近端<ΔTA|远端，则结果与(2)相反。
总之，由于横向温度相对中心线不对称分布，所以在玻璃带远近端产生永久温差弯矩应力，该应力使玻璃带在远近端发生扭曲(一种不对称边部翘曲)。
以下示例说明本发明提供了一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，包括如下步骤：
步骤1，设定实际退火起始点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h1的平均温度为玻璃带离开成型区的温度；设定应变点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h2的平均温度为玻璃带离开退火区的温度；
步骤2，在溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h1的范围内测量得到玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)；在溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h2的范围内测量得到玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)；
步骤3，通过玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)进行玻璃基板翘曲判断和调整。
其中，实际退火起始点对应粘度ηa＝1012Pa·s，应变点对应粘度ηst＝1013.5Pa·s。
实际退火起始点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离h1的范围为0～50mm；应变点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离h2的范围为0～50mm。本发明中实际退火起始点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离h1＝20mm，应变点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离h2＝20mm；
玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的计算公式如下：
TF(y)＝a0+a1·y1+a2·y2+……+an·yn；
其中，y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；a0、a1、a2…an为任意系数；
玻璃带离开成型区的玻璃带的中心为y＝0，玻璃带的边部为y＝±b，其中b为玻璃带的半宽度；玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF；玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000121
玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的计算公式如下：
TA(y)＝b0+b1·y1+b2·y2+……+bn·yn；
其中，y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；b0、b1、b2…bn为任意系数。
玻璃带离开退火区的玻璃带的中心为y＝0，玻璃带的边部为y＝±b，其中b为玻璃带的半宽度；玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000131
基板玻璃形成翘曲的包括玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)分别以玻璃带宽度方向的相对中心对称分布形成翘曲和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)在玻璃带宽度方向的相对中心线上不对称分布形成翘曲。
玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)分别以玻璃带宽度方向的相对中心对称分布时判断和调整基板玻璃翘曲的方法包括如下步骤：
S1、通过玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF；玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000132
通过玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000133
S2、通过S1中所得到的玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF、玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000134
玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000135
进行判断；其中，玻璃带的纵向永久应力包括玻璃带中部张应力和玻璃带边部压应力；
根据图4和图5所示，当ΔTF＝ΔTA，且
Figure BDA0002925056350000136
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，则玻璃带中部张应力范围不产生翘曲变形，玻璃带中部张应力的计算公式如下：
Figure BDA0002925056350000137
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；ΔTF为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；
Figure BDA0002925056350000141
为玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度；当玻璃带中部张应力大于玻璃的许用应力时，玻璃带形成中部变形区1，调整减小ΔTF和ΔTA；当玻璃带中部张应力小于玻璃的许用应力时，不作调整；
根据图6和图7所示，当ΔTF>ΔTA；玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，玻璃带中部张应力增大，则玻璃带中部张应力范围不产生翘曲变形，玻璃带中部张应力的计算公式如下：
Figure BDA0002925056350000142
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；ΔTF为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；
Figure BDA0002925056350000143
为玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度；ΔTA为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；当玻璃带中部张应力大于玻璃的许用应力时，调整增大ΔTA；当玻璃带中部张应力小于玻璃的许用应力时，不作调整；
当ΔTF<ΔTA，玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，玻璃带的纵向永久应力的计算如下：
当ΔTA-ΔTF＝ΔTF，则玻璃带中部张应力为0，不会产生翘曲变形；
当ΔTA-ΔTF<ΔTF，则玻璃带中部张应力减弱，不会产生翘曲变形；
当ΔTA-ΔTF>ΔTF，则玻璃带中央应力为压应力，其中压应力是产生翘曲的必要条件，当压应力所产生的翘曲变形超出玻璃带基本翘曲变形标准时，调整减小ΔTA，使ΔTA-ΔTF≤ΔTF；当压应力所产生的翘曲变形没有超出玻璃带基本翘曲变形标准时，不作调整。
玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)在玻璃带宽度方向的相对中心线上不对称分布时判断和调整基板玻璃翘曲的方法包括如下步骤：
L1、通过玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000151
L2、通过L1中所得到的玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure BDA0002925056350000152
进行判断；其中在玻璃带离开退火区中玻璃带的远端和近端产生永久温差扭矩应力，
根据图8和图9所示，当ΔTA|近端>ΔTA|远端，则
Figure BDA0002925056350000153
温差弯矩应力
Figure BDA0002925056350000154
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，永久温差扭矩应力在玻璃带近端为压应力，远端根据扭曲温差的大小相对近端趋向于张应力；玻璃带会向热的一边扭曲偏移形成近端变形区2，则通过调整退火区的远端和近端的温度使的玻璃带受热均衡；
根据图10和图11所示，当ΔTA|近端<ΔTA|远端，则
Figure BDA0002925056350000155
温差弯矩应力
Figure BDA0002925056350000156
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，永久温差扭矩应力在玻璃带近端根据扭曲温差的大小相对近端趋向于张应力；远端为压应力，玻璃带会向热的一边扭曲偏移形成远端变形区3，则通过调整退火区的远端和近端的温度使的玻璃带受热均衡；
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；b为玻璃带的半宽度；y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；TA(y)为玻璃带离开退火区的温度分布曲线；ΔTA为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，设定实际退火起始点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h1的平均温度为玻璃带离开成型区的温度；设定应变点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h2的平均温度为玻璃带离开退火区的温度；
步骤2，在溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h1的范围内测量得到玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)；在溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离为h2的范围内测量得到玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)；
步骤3，通过玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)进行玻璃基板翘曲判断和调整。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，步骤1中，实际退火起始点对应粘度ηa＝1012Pa·s，应变点对应粘度ηst＝1013.5Pa·s。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，步骤1中，实际退火起始点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离h1的范围为0～50mm；应变点沿着溢流砖尖或溢流砖根部向上推移距离h2的范围为0～50mm。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，步骤2中，玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的计算公式如下：
TF(y)＝a0+a1·y1+a2·y2+……+an·yn；
其中，y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；a0、a1、a2…an为任意系数。
5.根据权利要求4所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，所述玻璃带离开成型区的玻璃带的中心为y＝0，玻璃带的边部为y＝±b，其中b为玻璃带的半宽度；玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF；玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure FDA0002925056340000011
6.根据权利要求1所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，步骤2中，玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的计算公式如下：
TA(y)＝b0+b1·y1+b2·y2+……+bn·yn；
其中，y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；b0、b1、b2…bn为任意系数。
7.根据权利要求6所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，所述玻璃带离开退火区的玻璃带的中心为y＝0，玻璃带的边部为y＝±b，其中b为玻璃带的半宽度；玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure FDA0002925056340000023
8.根据权利要求1所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，步骤4中，基板玻璃形成翘曲的包括玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)分别以玻璃带宽度方向的相对中心对称分布形成翘曲和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)在玻璃带宽度方向的相对中心线上不对称分布形成翘曲。
9.根据权利要求8所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)分别以玻璃带宽度方向的相对中心对称分布时判断和调整基板玻璃翘曲的方法包括如下步骤：
S1、通过玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF；玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure FDA0002925056340000021
通过玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure FDA0002925056340000022
S2、通过S1中所得到的玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTF、玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度为
Figure FDA0002925056340000031
玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure FDA0002925056340000032
进行判断；其中，玻璃带的纵向永久应力包括玻璃带中部张应力和玻璃带边部压应力；
当ΔTF＝ΔTA，且
Figure FDA0002925056340000033
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，则玻璃带中部张应力范围不产生翘曲变形，玻璃带中部张应力的计算公式如下：
Figure FDA0002925056340000034
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；ΔTF为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；
Figure FDA0002925056340000037
为玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度；当玻璃带中部张应力大于玻璃的许用应力时，调整减小ΔTF和ΔTA；当玻璃带中部张应力小于玻璃的许用应力时，不作调整；
当ΔTF＞ΔTA；玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，玻璃带中部张应力增大，则玻璃带中部张应力范围不产生翘曲变形，玻璃带中部张应力的计算公式如下：
Figure FDA0002925056340000035
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；ΔTF为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；
Figure FDA0002925056340000036
为玻璃带离开成型区的温度分布曲线TF(y)的平均温度；ΔTA为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差；当玻璃带中部张应力大于玻璃的许用应力时，调整增大ΔTA；当玻璃带中部张应力小于玻璃的许用应力时，不作调整；
当ΔTF＜ΔTA，玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，玻璃带的纵向永久应力的计算如下：
当ΔTA-ΔTF＝ΔTF，则玻璃带中部张应力为0，不会产生翘曲变形；
当ΔTA-ΔTF＜ΔTF，则玻璃带中部张应力减弱，不会产生翘曲变形；
当ΔTA-ΔTF＞ΔTF，则玻璃带中央应力为压应力，其中压应力是产生翘曲的必要条件，当压应力所产生的翘曲变形超出玻璃带基本翘曲变形标准时，调整减小ΔTA，使ΔTA-ΔTF≤ΔTF；当压应力所产生的翘曲变形没有超出玻璃带基本翘曲变形标准时，不作调整。
10.根据权利要求8所述的一种玻璃基板翘曲判断和调整方法，其特征在于，玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)在玻璃带宽度方向的相对中心线上不对称分布时判断和调整基板玻璃翘曲的方法包括如下步骤：
L1、通过玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)计算玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA；玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure FDA0002925056340000041
L2、通过L1中所得到的玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差为ΔTA和玻璃带离开退火区的温度分布曲线TA(y)的平均温度为
Figure FDA0002925056340000042
进行判断；其中在玻璃带离开退火区中玻璃带的远端和近端产生永久温差扭矩应力，
当ΔTA|近端＞ΔTA|远端，则
Figure FDA0002925056340000043
温差弯矩应力
Figure FDA0002925056340000044
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，永久温差扭矩应力在玻璃带近端为压应力，远端根据扭曲温差的大小相对近端趋向于张应力；玻璃带会向热的一边扭曲偏移，则通过调整退火区的远端和近端的温度使的玻璃带受热均衡；
当ΔTA|近端＜ΔTA|远端，则
Figure FDA0002925056340000045
温差弯矩应力
Figure FDA0002925056340000046
玻璃带离开退火炉自然冷却均温至室温，永久温差扭矩应力在玻璃带近端根据扭曲温差的大小相对近端趋向于张应力；远端为压应力，玻璃带会向热的一边扭曲偏移，则通过调整退火区的远端和近端的温度使的玻璃带受热均衡；
其中，E为杨氏模量；α为玻璃基板线膨胀系数；b为玻璃带的半宽度；y为玻璃基板非流向方向的坐标系数；TA(y)为玻璃带离开退火区的温度分布曲线；ΔTA为玻璃带离开成型区的玻璃带中心与玻璃带边部的温度差。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6758064B1 (en) * 1999-07-22 2004-07-06 Nh Techno Glass Corporation Production method and device for sheet glass, and liquid crystal device
CN1902045A (zh) * 2003-11-28 2007-01-24 康宁股份有限公司 低翘曲平坦玻璃的制造方法
CN101163646A (zh) * 2005-04-11 2008-04-16 Ppg工业俄亥俄公司 用于加强一个或多个玻璃板的边的方法和装置
CN101595069A (zh) * 2006-09-20 2009-12-02 康宁股份有限公司 对形状引起的玻璃基材平面内应力的温度补偿
CN103183462A (zh) * 2011-03-31 2013-07-03 安瀚视特控股株式会社 玻璃板的制造方法
CN103359913A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 安瀚视特控股株式会社 玻璃基板的制造方法
CN107108316A (zh) * 2014-12-27 2017-08-29 安瀚视特控股株式会社 玻璃板的制造方法、及玻璃板的制造装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6758064B1 (en) * 1999-07-22 2004-07-06 Nh Techno Glass Corporation Production method and device for sheet glass, and liquid crystal device
CN1902045A (zh) * 2003-11-28 2007-01-24 康宁股份有限公司 低翘曲平坦玻璃的制造方法
CN101163646A (zh) * 2005-04-11 2008-04-16 Ppg工业俄亥俄公司 用于加强一个或多个玻璃板的边的方法和装置
CN101595069A (zh) * 2006-09-20 2009-12-02 康宁股份有限公司 对形状引起的玻璃基材平面内应力的温度补偿
CN103183462A (zh) * 2011-03-31 2013-07-03 安瀚视特控股株式会社 玻璃板的制造方法
CN103359913A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 安瀚视特控股株式会社 玻璃基板的制造方法
JP2013216526A (ja) * 2012-04-06 2013-10-24 Avanstrate Inc ガラス基板の製造方法
CN107108316A (zh) * 2014-12-27 2017-08-29 安瀚视特控股株式会社 玻璃板的制造方法、及玻璃板的制造装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林亢: "玻璃带在冷却过程中的平面应力问题浅释", 《玻璃》 *

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