TW201139302A - Thermal control of the bead portion of a glass ribbon - Google Patents

Description

201139302 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 此揭示案係關於製造玻璃薄片，諸如用作顯示裝置（例 如’液晶顯示器（LCDs ))中之基板的玻璃薄片。更特 定言之’本揭示案係關於用於控制玻璃帶中之應力及其 形狀，以及控制由該帶製成的玻璃薄片中之應力及其形 狀的方法及裝置’此等薄片係以下拉玻璃製造程序（例 如，熔融下拉製程）由該帶而製得。 【先前技術】 顯示裝置用於各種應用中。舉例而言，薄膜電晶體液 晶顯示器（TFT-LCDs )用於筆記型電腦、平板桌上型榮 幕、LCD電視及網際網路及通訊裝置中（僅舉幾例）。 許多顯示裝置（諸如’ TFT-LCD面板及有機發光二極 體（OLED )面板）係直接製造於平的玻璃薄片（玻璃基 板）上。為了提高生產率並降低成本，典型的面板製造 程序在單一基板或基板之子片上同時生產多個面板。在 此等製程中之各種階段’將基板沿切割線分成若干部分。 此切割改變了玻璃中之應力分佈，尤其是當玻璃為真 空平板玻璃時所見之平面内應力分佈。甚至更特定言 之’該切割釋放了切割線上之應力以使得切割邊緣無牵 引力。此應力釋放通常導致了玻璃子片之真空平板形狀 之改變，顯示器製造商將此現象稱為「失真」。儘管形狀 201139302 改變s通常極小，但是鑒於用於現代顯示器中之像素結 構，切割引起之失真可足夠大以導致相當數目之缺陷（不 合格）顯不器。因此，失真問題備受顯示器製造商之關 刀割所產生之可谷許失真的相關規格極具挑戰性。 當將玻璃薄片切割為子片時，除產生失真之外，包括 殘餘應力與臨時應力之應力亦影響用以製造玻璃薄片之 玻璃帶的形狀，冷凝入玻璃之殘餘應力為失真之根源， 當玻璃之溫度達到平衡時臨時應力消散。玻璃帶之形狀 又影響諸如薄片分離之製程。詳言之，帶之形狀影響個 別薄片自該帶之劃線及後續分離，以及在劃線期間帶之 移動。 雲於上述内容，已廣泛致力於控制使用在下拉玻璃製 造程序生產玻璃薄片之玻璃帶中的應力及其形狀。本揭 示案指出了此項技術中尚未揭示之非期望之應力及非期 望之帶形狀的根源，並提供了用於減小此等非期望之應 力及形狀對玻璃帶與由帶製成之成品薄片之不利影響的 方法及裝置。 【發明内容】 本發明揭示一種用於製造玻璃薄片之方法，其包括以 下步驟： (A)使用拉伸製程生產玻璃帶（15)，帶（15)具有. (i )中心線（17 )，.

[S3 5 201139302 (Π)第一邊緣（19a)， (Ui)第二邊緣（19b)， (iv) 第一珠狀部分（21a)，其始於第一邊緣（l9a) 且朝向中心線（17 )向内延伸，及 (v) 第二珠狀部分（21b)，其始於第二邊緣（l9b) 且朝向中心線（17 )向内延伸，及 (B )自玻璃帶（j 5 )切割薄片（i 3 ); 其中在第一向下拉製位置上，步驟（A)包括以下步驟： 以一速率冷卻珠狀部分（21a、21b)中之至少一者’以 使得該珠狀部分之最厚部分（23a、23b )之以千瓦/公尺 2計的熱通量Q"b滿足以下關係式 Q\=Q\+^Q'' ； 其中： U) Q"b、Q"q & △〇”中之每一者皆為來自帶（15)之 一側面的熱通量； (b) 第一向下拉製位置在帶（15)之中心線（17)及 珠狀部分（21a、21b)達到其最終厚度所在點之下方； (c) Q"q為第一向下拉製位置之以千瓦/公尺2計的熱 通量’第一向下拉製位置位在與珠狀部分（21a、21b) 鄰接之一橫向位置上，在此位置上帶之厚度tq等於 1.05*tcenter’其中tcenter為中心線（17)上該帶之最終厚 度；且 (d) 10千瓦/公尺2 ’其中tb為珠 狀部分（21a、21b)之最厚部分（23a、23b)之厚度。 201139302 另外，本發明揭示一種用於製造玻璃薄片之方法，其 包括以下步驟： (A) 使用拉伸製程生產玻璃帶（15)，帶（15)具有： (i )中心線（1 7 )， (ii) 第一邊緣（19a)， (iii) 第二邊緣（19b)， (iv) 第一珠狀部分（21a)，其始於第一邊緣（19a) 且朝向中心線（17)向内延伸，及 (V)第二珠狀部分（21b)，其始於第二邊緣（19b) 且朝向中心線（17 )向内延伸，及 (B) 自玻璃帶（15)切割薄片（13); 其中在一向下拉製位置上，步驟（A)包括以下步驟： 以一速率冷卻珠狀部分（21a、21b)中之至少一者，以 使付該珠狀部分之最厚部分（23a、23b)之以千瓦/公尺 2計的熱通量Q”b滿足以下關係式的± i〇%内： Q'\=Qnq+^Q'' ； 其中： (a) Q”b、Q’’q及aq"令之每一者皆為來自帶（15)之 一側面之熱通量； (b) 該向下拉製位置在帶（1S)之中心線（17)及珠 狀部分（21a、21b)達到其最終厚度所在點之下方； (c ) Q"q為該向下拉製位置之以千瓦/公尺2計的熱通 量，該向下拉製位置位在與珠狀部分（21a、2ib)鄰接 之橫向位置上，在此位置上帶之厚度tq等於 201139302 1.05*tcenter ’其中tcenter為中心線（17)上帶（15)之最 終厚度； AQ" = p'Cp'V^-T,q· ^-1 (d) 2 K」 其中P為玻璃之密度，Cp為玻璃之熱容量，v為帶（15) 之向下拉製速度，tb為珠狀部分（21a、21b)之最厚部 分（23a、23b)之厚度，且T、為在該向下拉製位置及該 橫向位置上估計帶之溫度隨沿該拉製向下距離的變化 率’在該橫向位置上帶之厚度等於tq;及 (e)在該向下拉製位置上，該帶之溫度在、處是該帶 溫度在％處的±20°C内。 本發明亦揭示藉由使用生產玻璃帶之拉伸製程來製造 玻璃薄片的裝置，帶（15)具有： (i )中心線（1 7 )， (ii)第一邊緣（19a)， (iii )第二邊緣（19b )， (iv) 第一珠狀部分（21a)，其始於第一邊緣（19a) 且朝向中心線（17 )向内延伸，及 (v) 第一珠狀部分（21b)’其始於第二邊緣（I%) 且朝向中心線（17 )向内延伸， 其中該裝置具有第一喷嘴（43)及第二噴嘴（43)，以 將冷卻流體施予第一珠狀部分（21a)，其中第一喷嘴（43、 及第二喷嘴（43): (a )係位於帶（1 5 )之相對側面上； 201139302 (b) 對準第一珠（21a)上之大體上相同之向下拉製 位置及大體上相同之橫向位置；且 (c) 經定向以使得其向外指向第一邊緣（19a)。 以上概述中所使用之元件符號僅為便於讀者，而不意 欲且不應理解為限製本發明之範疇。更大體而言，應= 解，以上一般描述與以下詳細描述僅為本發明之示範性 描述，i意欲提供帛述或構架以理解本發明t本質及特 性。 以下詳細描述中闡釋本發明之額外特徵結構及優勢， 且將由熟習此項技術者部分地自彼描述而易於理解或藉 由實施如本文所描述之本發明而得以認可。爲了進一步 理解本發明’本文包括隨附圖式，且將其併入本說明書 而構成本說明書之一部分。應瞭解，本說明書及諸圖中 所揭示之本發明料種特徵結構可以任何組合及所有組 合使用。 【實施方式】 以下論述係關於溶融下拉製程（亦稱為溶融製程、溢 流下拉製程或溢流製程)，應瞭解，本文所揭示並主張之 方法及裝置亦適用於具有珠狀部分之其他下拉製程（諸 ^流孔拉伸製程）。由於❹裝置已知於此項技術中，故 一略其詳情以免混淆示例性實施例之描述。 如第1圖中所展示，血剂& /+ /、t·熔融製程使用成型結構（隔 [s] 9 201139302 201139302 離管）37，其將溶化玻璃（未圖示）接收於模槽39中。 隔離管包括根部41，其中來自隔離管之兩個漸縮側面之 熔化玻璃接合在一起形成帶15。離開根部之後，帶首先 穿過邊緣輥子27且隨後穿過牽W &隨著玻璃沿拉 製向下移動，其通過示意地展示於第i圖中31之其玻璃 轉移溫度區（GTTR)。如此項技術中已知

’在高於GTTR 之溫度下，玻璃之行為基本上像黏性液體。在低於gttr 之溫度下，玻璃之行為基本上像彈性固體。當玻璃穿過 其GTTR自高溫冷料，其並未顯示自純行為至彈性 行為之急劇轉變。相反’玻璃之黏性逐漸增加且經過黏 性-彈性階段，其中黏性回應及彈性回應均顯著，且最终 其之行為如彈性固體一般。 儘管GTTR將隨所處理之特定玻璃而變化，但是作為 LCD玻璃（特定而言，Corning -。啊心之。心 2000 LCD玻璃）之代表值，GTTR之上端通常小於或等 於約850。(：且GTTR之下端通常大於或等於約65〇β(：，例 如，GTTR之下端可大於或等於約7〇〇t^ 邊緣輥子27在第1圖中之GTTR上方的一位置上接觸 帶15，而牽引輥29經展示位於GTTR中。若需要，牽 引輥亦可位於GTTR下方β由於邊緣輥子之溫度低於玻 璃之溫度，例如，邊緣輥子為水冷型或氣冷型。由於此 較低溫度，邊緣輥子局部地降低了玻璃之溫度。此冷卻 降低了帶之衰減，亦即，局部冷卻有助於控制在拉製期 間所發生的帶之寬度的減少（例如，經由牽引輥29之行 10 201139302 為）雖然牽引觀29通常亦比其接觸之玻璃冷，但是因 為其係位於拉製之更低處，所以溫差可小於邊緣輥子上 之溫差。 如第1圖中所展示，可將熔融製程中所使用之裝置分 為.第一部分50(本文中亦稱為FDM)，其中控制玻璃 所暴露於的氣溫；及第二部分6〇(本文中亦稱為B〇D)， 其中玻璃係暴露於環境溫度。B〇D包括部分7〇 (本文中 亦稱為ΤΑΜ )，其中個別薄片丨3沿著劃線3 5與帶丨5分 離。 第2圖展示本文用以描述帶μ之術語。如此圖式中所 展示’該帶具有：外部邊緣19a、外部邊緣l9b、中心線 17及珠狀部分21a、珠狀部分21b，該等珠狀部分自邊 緣19a、邊緣19b斩向中心線延伸。珠狀部分之最厚部 为沿者線23a (線23b )且珠狀部分之内部延伸區達到線 25a (線25b )，其中該帶之最終厚度首先上升至 1.05*tcenter以上’其中tcenter為沿著中心線之該帶的最終 厚度。注意’將厚度1 .〇5*teenter視為品質厚度或接近品 質厚度。亦注意，如在W02007/014066中所論述，最終 厚度產生於GTTR上方的高位拉製。其後，該厚度基於 玻璃之熱膨脹係數（CTE )隨著玻璃冷卻而稍微降低。 然而’為達成本揭示案之目的’可忽略此基於CTE之收 縮’因為其小於百分之零點幾。儘管在第2圖中將珠狀 部分21a及珠狀部分21b展示為對稱，但是實際上，其 可具有不同寬度且該兩個珠之珠狀部分之最厚部分的位 201139302 置m例如’兩個最厚部分均不需在珠狀部分的中 心。更大體而言’應注意’第！圖及第2圖並非按比例 綠製且並不意欲展示相對尺寸。 如第3圖中所展示’玻璃帶15之橫向拉製厚度分佈不 均勻，玻璃之珠狀部分比中心厚，通常為中心的2倍或 更多。如此在該珠狀部分中產生含有局部最大值之溫度 分佈，且對於大部分帶長度，與中心線相比，珠相對較 熱（參見第4圖及帛5圓）。根據本揭示案，已判定珠狀 部分之高溫導致帶與最終玻璃產品之非期望之應力及非 期望之形狀。進一步判定，降低珠溫度提供對帶與最終 薄片之應力及形狀的較好控制。重要地，珠溫度之選擇 性改變對於生產較高代玻璃薄片的熔融拉製機器的穩定 操作將變得更加關鍵，其中帶尺寸更大且帶之很大一部 分位於FDM下方，如此增加了難以管理帶形狀的可能 性。 FDM中玻璃帶之橫向拉製溫度分佈先前已藉由使用電 阻繞線及冷卻插入件（cooling bay〇net)而得以控制，主要 目標為靠近帶中心之品質區。此等熱轉移方法並非意欲 且大體上並不改變珠溫度。當然，冷卻插入件並不適於 此目的（參見下文）。另外，並未致力於控制B〇D中帶 之溫度分佈。實情為，在此區域中，主要經由自由對流 及輻射來允許玻璃帶自然冷卻。 由於缺乏熱控制，帶之珠狀部分中已存在相對大的局 部溫度梯度。此等梯度已導致非期望之帶應力及形狀。 12 201139302 此等非期望之應力及形狀又導致薄片劃線及分離問題、 在劃線期間過量的帶運動及最終玻璃產品之非期望之應 力及形狀。與此等先前方法相反，本揭示案特定地= 了帶之珠狀部分的溫度’因此降低了與珠狀部分中之高 溫梯度相關的負效應。視所追求之特定優勢而定，可： FDM、BOD或同時在FDM肖励中改變珠溫度。較佳 地^由對流空氣嗔射冷卻（參見下文）來達成珠冷卻。 I化性而言，控制珠溫度梯度所需之冷卻量可如 來判定。 假設兩個玻璃條帶：q (品質或接近品質）及b (珠）， 其相隔（例如）4吋（10.16cm)或更小之一小水平距離。 q條帶位於（例如）帶之最終厚度等於沿帶之中心線的 最終厚度的1.G5倍所在的點上，而b條帶位於珠 t 最大厚度所在的點上。大體而言’可將珠之熱通量Qb" 與品質或接近品質區之熱通量Qq"之間的關係式寫為： Q'\=Q'\+^Qn (意如本文及申請專利範圍中所使用，+ Q "之方 向為自玻璃至環境 進一步設想，較薄q條帶在溫度Τς下且以之速率 冷部’而較厚b條帶在溫度TbT且以&之速率冷卻。 兩個條帶皆在正γ方向上以速度過邊緣冷卻區。因 此q條帶之冷卻速率由以下公式給定： [S] 13 201139302 T'b具有類似裘+ f 、>九 — '、式。（注意，如本文所使用，將+ y 疋義為始於（例如、 的距離)。 )㈣程之隔離管之根部向下拉製 將薄條帶之厚度定義為tq，厚條帶之厚度定義為I 玻璃之發射率定義為 … 敬喁之在度疋義為P，且玻璃之 ,，，'谷里定義為c P j將潯條帶之各表面的冷卻埶通量 (QV及厚條熱通量（Q')，寫為： p*C„-v-t / 4 2 l^dy'q PCp.vtq 2

T q 及 Q"b P.Cp.v.tb •Γ b 2 U ( 2) 在使用冷卻插入件之先前方、土士 , 什·^无别方法中，大體上並未在4吋 1 6 Cm )或更小的橫向距離上改變局部冷卻環境。 因此’兩個條帶之冷卻通晉脾I触η 卩通里將大體上相同，且若該等條 /於相同溫度，則較厚條帶將冷卻較慢，亦即，因其 1較大，故其將具有較小Τ'。 ' 詳言之’可發現T，。與丁、之間的關係式如下： Q%=Q,,b _ p cp*v tb 2 •T.b T，b =及r q :此’在先前方法中，相鄰條帶之間的厚度差致使較 Ί冷部較慢.。若較厚條帶由於此較慢之冷卻而獲得 夠问之溫度，則其冷卻速率將與較薄條帶之冷卻速率 •S] 14 201139302 匹配且該等冷卻速率將變得相同。實際上在一些狀況下 觀察到此變化。 對於一些應用而言，期望在厚度不同且具有大體上相 同溫度（亦即，在±2(TC内）之相鄰條帶中獲得大體上相 同之冷邠速率。為了在此等條件下維持相同的冷卻速 率，必須對該厚條帶供應額外冷卻。此額外冷卻之量值 可計算如下： Q"b = Q'q-'p = Q"q + AQ" q 命 △Q" = Q"q. lb lq .P'Cp-V tq 2 Τ'.

Xb 作為-數例’假設具冑〇 〇47千克/公尺秒之最小 Pvtq乘積及1250隹耳/牛古ΛII U ,、、、斗/干克·。尺之Cp值的系統。則aQ 由以下公式給定：

29.434-i- W-m-K T，q. lb lq 〜3 ΚΛη之冷部速率及2之tb/tq厚度比導致以下# 面之額外冷卻要求： -κ ^ 3.7.(2-1) in 29.434-w.

m-K 3.476x 1〇3.— 因此、 m 4 了在珠上達成與在鄰近品質（或接近品質） ^相同的冷卻速率， . 旱Q b應超過Q"q至少每面3·5千瓦/ 公尺 ： Q b . Q q+ 3.5千瓦/公尺2。 當滿足此方海1 士 式時’珠與相鄰品質（或接近品質）區lS] 15 201139302 之間的溫差隨向下拉製移動而得以維持。 對於具他應 近品質）區之溫度。對於此等應用而言，增大"之I 值。舉例而言，如對於一些應用而言所期望，可= 為（tb/tq-l)Q"q+每面10千瓦/公尺2或以上，例如， 可為（tb/tq-l)Q”q+ 25、5〇、 或大於（tb/tq-l)Q"q +每面1〇〇千瓦/公尺2，其中（例如 使用較高值用以將珠之溫度降至品質（或接近品質）區1 域之溫度以下（參見以下實例3 )。一旦達成珠與品質（或 接近品質）區之間的所期望之溫差，即可將AQ"返回至 維持該溫差之值，例如，以上示範性計算之每面3 5千 瓦/ A尺之值。應 >主意，一旦停止額外冷卻，帶之熱損 失返回至其習知行為，亦即，珠之溫度相對於相鄰2^ (或接近品質）區之溫度上升（參見（例如）帛U圖、 第14圖、第17圖及第20圖）。 較佳之冷卻方法係藉由使用將冷卻定位於珠狀部分之 喷嘴43之對流冷卻。喷嘴43可呈圓形或其他截面之管 可呈圓形或其他截面之管嘴42之形式（參見（例如）第 6圖）或為朝向珠定位之側板或刀47以提供更連續冷卻 (參見（例如）第7圖）。喷嘴43可垂直於帶（參見（例 、）=第8圖）或與帶成一角度（參見（例如）第9圖） 以最小化冷卻對帶之品質部分的影響。較佳地，使帶之 兩個側面上之相對噴嘴43對稱，以免在垂直於其向下拉 製運動之方向上移動帶，然而在一些狀況下可能期望 [S3 16 201139302 垂直運動且其此垂直運動可由噴嘴43來提供。 冷卻介質（流體）可為空氣或其他非反應性氣體㈠列 如，具有高導熱率之氦氣），或加水蒸汽以增大冷卻程度 之氣體又，右需要極高之冷卻程度，則可將少量液熊 水施予珠。實際上’已發現’圓形空氣管嘴可用適當量 之空氣流（100 scfh ’每小時2 832立方公尺）在2 厚之珠中提供100°〇以上之冷卻。應注意，藉由輕射熱傳 遞至位於靠近珠狀部分之冷棒（cold wand)或插入件的冷 部通常將需要極長距離以達成珠溫度之實質性改變。幾 個數例將說明輻射熱傳遞之問題。 假設問題為在玻璃之GTTR位準上將珠與鄰近品質 (或接近品質）區之間的溫差降低8〇〇κ。輻射熱傳遞 Q"由以下公式給定： 二-C) 其中ε為玻璃之發射率，σ為史蒂芬_波茲曼常數 (Stefan_Boltzraann c〇nstan〇, 為玻璃之溫度，且

Tsur為熱輻射所至之表面的溫度。 對於典型GTTR溫度而言，使用輻射至保持於2〇。〇之 表面來移除80οΚ溫差將需要約20忖至25 11寸（50.8 cm 至63.5 cm)。對於taM區中之位置而言，該距離甚至更 大。此處珠與其相鄰品質（或接近品質）區之間的溫差 通常約為140〇Κβ藉由輻射至？之表面以移除此溫差 將需要200吋（5〇8 cm)，此長度明顯不切實際。 第6圖至第9圖中所展示之類型的設備或熟習此項 又[S3 17 201139302 術者可使用之其他設備允許在熔融或其他下拉製程_設 計珠溫度。此溫度設計又允許控制形成殘餘應力與局部 溫度分佈中任何非線性所產生之臨時應力。結合兩種應 力以產生總應力狀態。改變拉製中各種位置上之珠溫度 允許操縱整個帶之應力。殘餘應力及臨時應力的操縱導 向各種實用優勢，包括：FDM與BOD中之帶形狀的改 變，改良之薄片劃線及分離（該兩者皆取決於TAM中之 帶形狀）；在劃線及分離期間較低量之帶運動（其亦取決 於ΤΑΜ中之帶形狀）；及對最終玻璃薄片之形狀的控制 (其取決於殘餘應力）。 更特定言之’在本文論述之冷卻技術及原理的代表性 (而並非限制性）應用中，冷卻玻璃帶之相對厚之珠狀 部刀 而產生棱向拉製溫度分佈，其大體上比沒有冷卻 的情況下的溫度分佈來得均勻。冷卻可沿向下拉製製程 自FDM之頂部持續發生至BOD之底部，在BOD之底部 將玻璃薄片與帶分離。或者，冷卻可發生於Fdm及BOD 中之個別位置上，或僅在FDM中或BOD中。冷卻之位 置決定了最受影響之帶之屬性。舉例而言，FDM中之高 位冷卻（接近或在GTTR中）影響殘餘應力及附近的臨 時應力’且因而影響帶及最終玻璃薄片之應力及形狀。 另一方面’ FDM或BOD中之低位冷卻主要影響臨時應 力’且因而影響低位拉製中之帶形狀（然而益處亦可包 括GTTR中之減少運動及改變應力）。使用熱模擬軟體而 獲得之以下非限制性實例說明了本文所揭示之冷卻技術 18 201139302 的特定應用。 實例 實例1 此貫例說明问位拉製珠溫度之均勻性降低以緊密匹配 附近溫度。（在此實例及實例2至實例4中，將p.cp.v 乘積設想為160 kW"K m2。）第1〇圖將無珠冷卻步驟 之橫向拉製溫度分佈（〇資料點）與具有珠冷卻步驟之 分佈（□資料點）相比較气在此圖式及類似圖式中，零 點對應於帶之中心線。）如自此兩個曲線可看出，冷卻 提供大體上較平坦之橫向拉製溫度分佈。 第Η圖及第12圖展示此實例之向下拉製溫度及熱通 量分佈，其中在每一狀況下，〇資料點對應無珠冷卻步 驟之橫向拉製位置，其中厚度等於tb; □資料點對應具 有珠冷卻步驟之相同橫向拉製位置；◊資料點對應無珠冷 卻步驟之橫向拉製位置，其中厚度等於％;且χ資料點對 應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉製位置。 如在第12圖中可看出，在拉製向下製程將珠冷卻步驟 施予至從1900 mm延續至2200 mm之跨度上，以使得 Q”達到約80千瓦/公尺2之最大值》如在第u圖中可看 出’此額外熱通量使得珠的溫度（□資料點）下降直到 其在向下拉製製程的約2150毫公尺處匹配品質（或接近 品質）鄰近區域之溫度（X資料點），其為第圖繪圖之 位置。此後’停止冷卻之後，如自□資料點與X資料點之 偏向可看出，珠之溫度相對於鄰近區域之溫度而上升。 201139302 施加施予此實例之冷卻以使得如 ><資料點及◊資料點之重 疊所展示，大體上不發生鄰近區域之冷卻。 應注意，可使用以上方程式（1)及方程式（2)自第 Η圖之溫度相對距離之圖表直接推導出第12圖之曲 線。對第15圖、第18圖及第21圖亦是如此，亦即，可 使用方程式（1)及方程式（2)，分別自第14圖第Η 圖及第20圖獲得此等圖形之q"曲線。此外，實際上， 可在操作拉製製程上容易地量測出溫度相對距離之圖表 (包括向下拉製與橫向拉製）。因此，對於模擬資料及量 測 > 料，熟習此項技術者可容易地判定其Q ”值。 實例2 此實例說明了高位拉製中珠溫度之不均勻過冷。如在 實例1中，第13圖將無珠冷卻步驟之橫向拉製溫度分佈 (〇資料點）與具有珠冷卻步驟之分佈（□資料點）相 比較》如自此兩個曲線可看出，冷卻提供大體上較平坦 之橫向拉製溫度分佈，但是不如實例丨中平坦1詳言之， 已使得珠之最厚點上的溫度大體上等於鄰近品質（或接 近品質）區之溫度，但是最厚點任一侧上之溫度皆高於 鄰近溫度。第14圖及第15圖展示此狀況之向下拉製溫 度及Q"分佈。 實例3 此實例說明了高位拉製中珠溫度之不均勻過度冷卻。 如在實例1及實例2中，第16圖將無珠冷卻步驟之橫向 拉製溫度分佈（〇資料點）與具有珠冷卻步驟之分佈 U [ S] 20 201139302 資料點）相比較。如自此兩個曲線可看出，在此狀況中 並未大體上平坦化檢向拉製溫度分佈，具有冷卻之分佈 顯示了與無冷卻之彼溫度變化之量值類似但正負相反的 溫度變化。當期望在帶中引入與無冷卻步驟將產生之形 狀或應力分佈相反的形狀或應力分佈時，此分佈可具有 價值。 第17圖及第18圖展示此狀況之向下拉製溫度及Q"分 佈。因為此狀況所施加的冷卻較強，所以當施加珠冷卻 步驟時，溫度分佈與Q"分佈在tq處皆改變（將◊資料點 (無珠冷卻步驟）與X資料點（具有珠冷卻步驟）相比 較）。又’因為此狀況涉及過度冷卻，所以第1 8圖中之 最大Q"值大致為90千瓦/公尺2，其比第12圖及第15 圖中之最大值大致高1〇千瓦/公尺2。 實例4 此貫例說明接近切割位置（亦即，在ταμ區域中）之 珠溫度之均勻降低，以緊密匹配附近溫度。如在第19圖 中可看出，無珠冷卻步驟之橫向拉製溫度分佈（〇資料 點）與具有珠冷卻步驟之橫向拉製溫度分佈（□資料點） 之間的差異甚至大於實例1至實例3中，此是因為在無 冷卻之情況下，在ΤΑΜ區域中之珠溫度與鄰近溫度之間 的差異比高位拉製中的差異大得多。在此實例中，拉平 此差異所需之Q"值相應地比實例1至實例3中所需之 Q值大得多（將第21圖與第12圖、第15圖及第18圖 相比較；注意垂直標度上的差異）。 21 201139302 如以上貫例所說明，使用易由對流冷卻達成之Q"值， 在高位拉製及BOD之底部皆可獲得各種類型之橫向拉 製舰度分佈。此等溫度分佈又可用以達成適用於藉由下 拉製程（諸如熔融製程）來製造玻璃薄片的各種形狀及 應力分佈。 習知技藝者將自以上揭示内容明白不脫離本發明之範 疇及精神的各種修改。以下申請專利範圍意欲包含本文 所闡釋之特定實施例以及彼等實施例之修改、變體及等 效實施例。舉例而言，本發明可實施為以下示範性、非 限制性態樣： 根據第一態樣’提供一種用於製造玻璃薄片之方法， 其包含以下步驟： (A)使用拉伸製程生產一玻璃帶，該帶具有： (i ) 一中心線， (ii ) 一第一邊緣， (iii ) 一第二邊緣， (iv) —第一珠狀部分，其始於該第一邊緣且朝向該 中心線向内延伸，及 (v) —第二珠狀部分，其始於該第二邊緣且朝向該中 心線向内延伸，及 (B )自該玻璃帶切割薄片； 其中在第一向下拉製位置上，步驟（A)包括以下步驟： 以速率冷卻該等珠狀部分中之至少—者，以使得該珠 狀部分之最厚部分之以千瓦/公尺2計的熱通量Q"b滿足 22 201139302 以下關係式： 2"Α=2，，9+Δρ” . y 其中： (a) Q"b、Q"q及△()"中之每一者皆為來自該帶之一側 面的熱通量； (b) 該第一向下拉製位置在該帶之該中心線及珠狀部 分達到其最終厚度所在點之下方； (C) Q'為該第一向下拉製位置之以千瓦/公尺2計的 熱通量，該第一向下拉製位置位在與該珠狀部分鄰接之 一橫向位置上，在此位置上該帶之厚度、等於 tcenter，其中tcenter為該中心線上該帶之最終厚度； 且 具宁tb為該 C〇 △ygGb/tq-lWq+lO 千瓦 /公尺 珠狀部分之最厚部分之厚度。 根據第二態樣’提供態樣！之方法，其中在兩個珠狀 部分之該第一向下拉製位置上滿足該關係式。 根據第三態樣，提供態樣！之方法，其中該等珠狀部 分中之至少一者在始於該第一向下拉製位置並沿拉製： 下延續至少100毫公尺之w雜认 .., 笔A尺之距離的一跨度上滿足該關係 式。

根據第四態樣，提供態樣i之方法，其中在兩個珠狀 部分始於該第一向下拉製位置並沿拉製向下延續至少 100毫公尺之距離的-跨度上滿足該關係式。 J 根據第五態樣，提供態樣i之方法，其中： m 23 201139302 △Q”g(tb/tq-l)Q"q+ 50 千瓦/公尺 2。 根據第六態樣’提供態樣1之方法，其中： △Q"2 (tb/tq-l)Q"q+ 100 千瓦/公尺 2。 根據第七態樣，提供態樣1至態樣6中任一態樣之方法，其 中在第二向下拉製位置上，步驟（A)包括以下步驟：以—速率 冷部該等珠狀部分中之至少—者，以使得該珠狀部分之最厚部 分之以千瓦/公尺2計的熱通量Q"b(2)滿足以下關係式： Q"b(2) g 〇.95*(tb/tcenter)*Q"q(2); 其中： …該第二向下拉製位置在該第一向下拉製位置下方； (b) Q"q(2)為該第二向下拉製位置之以千瓦/公尺2計的熱通 量’該第二向下拉製位置位在與該珠狀部分鄰接之—橫向位置 上，在此位置上該帶之厚度tq等於l.〇5*teent„ ; (c) Q b(2)及Q’’q(2)中之每一者皆為來自該帶之 通量；且 ” ⑷在該第二向下拉製位置上’該帶之溫度在、處是該帶溫 度在tq處的±20°C内。 ^據第八態樣，提供態樣7之方法，其中在該第二向下拉製 部分鄰接之該橫向位置上之該帶的溫等於與該珠狀 度等於U)5*t_re 〜皿度，在此位置上該帶之厚 其中在兩個珠狀部分之 其中該等珠狀部分中之 [S] 根據第九態樣，提供態樣7之方法， 該第二向下拉製位置上滿足該關係式。 根據第十態樣，提供態樣7之方法， 24 201139302

始於該第二向下拉製位置並沿杈製向 距離的一跨度上滿足該關係式。 根據第十二態樣，提供一種用 含以下步驟： 種用於製造玻璃薄片之方法 ’其包 ，該帶具有： (A)使用拉伸製程生產玻璃帶 (i ) 一中心線， (ii) 一第一邊緣， (出）一第二邊緣， (iv) —第一珠狀部分，其始於該第一邊緣且朝向該 中心線向内延伸，及 (v) —第一珠狀部分，其始於該第二邊緣且朝向該中 心線向内延伸，及 (B)自該玻璃帶切割薄片； 其令在—向下拉製位置上，步驟（A)包括以下步驟·· 以一速率冷卻該等珠狀部分令之至少一者，以使得該珠 狀。卩刀之最厚部分之以千瓦/公尺2計的熱通量Q"b滿足 以下關係式的±1〇〇/〇内：

Qu„=Q,'g+AQ". 其中： (a) Q"b、Q"q及AQ"中之每一者皆為來自該帶之一側 面之熱通量； 25 201139302 (b)該向下拉製位置在該帶之該申心線及珠狀部分達 到其最終厚度所在點之下方； (c) Q"q為該向下拉製位置之以千瓦/公尺2計的熱通 董，該向下拉製位置位在與該珠狀部分鄰接之一橫向位 置上，在此位置上該帶之厚度、等於i …其中

Center為該中心線上該帶之最終厚度 〜ν'Ή、' (d) AQ' Τ' 其中Ρ為玻璃之密度，Cp為玻璃之熱容量，ν為帶之 向下拉製速度，tb為珠狀部分之最厚部分之厚度，且τ、 為在該向下拉製位置及該橫向位置上估計該帶之溫度隨 沿該拉製向下距離的變化率，在該橫向位置上帶之厚度 等於tq ;及 又 (e)在該向下拉製位置上’該帶之溫度在、處是該帶 之溫度在tq處的±2〇°C内。 /據第十三態樣，提供態樣12之方法，其中兩個珠狀 部分在該向下拉製位置上滿足該關係式的±10%内。 根據第十四態樣’提供態樣12之方法，其中 邛分中之至少一者在始於該向下拉製位置並沿拉製向下 延續至少100毫公尺之距離的一跨度上滿

±10% 内。 J 根據第十五態樣’提供態樣12之方法，其中兩個珠狀 在始於該第-向下拉製位置並沿拉製向下延續至少 wo毫公尺之距離的一跨度上滿足該關係式。 [S] 26 201139302 根據第十六態樣，提供一種藉由使用生產玻璃帶之拉 伸製程來製造玻璃薄片的裝置，該帶具有： (i ) 一中心線， (i i ) 一第一邊緣， (iii) 一第二邊緣， (iv) —第一珠狀部分，其始於該第一邊緣且朝向該 中心線向内延伸，及 (v) —第二珠狀部分’其始於該第二邊緣且朝向該中 心線向内延伸， 該裝置包含第一喷嘴及第二噴嘴，以將冷卻流體施予 至該第一珠狀部分，其中第一喷嘴及第二喷嘴： (狂）係位於該帶之相對侧面上； (b)對準該第一珠上之大體上相同之向下拉製位置及 大體上相同之橫向位置；且 (c )經定向以使得其向外指向該第一邊緣。 根據第十七態樣，提供態樣16之裝置，其進一步包含 第二喷嘴及第四噴嘴，以將冷卻流體施予至該第二珠狀 部分’其中該第三喷嘴及第四噴嘴： (a )係位於該帶之相對側面上； (b) 對準該第二珠上之大體上相同之向下拉製位置及 大體上相同之橫向位置；且 (c) 經定向以使得其向外指向該第二邊緣。 據第十八態樣，提供態樣16或態樣17中任一態樣 之裝置’其中該流體為空氣。 [S] 27 201139302 根據第十九態樣，提供態樣16或態樣17中任一態樣 之裝置’其中該流體為結合水蒸汽之空氣^ ' 根據第二十態樣，提供態樣16或態樣π中任一態樣 之裝置，其中該流體為液態水。 【圖式簡單說明】 第1圖為根據-示例性實施例之溶融破璃製造装置的 示意圖。 第2圖為說明藉由拉伸製程而形成之玻璃帶的示意 圖。 第3圖為展示藉由炼融下拉製程而產生之在橫向拉製 方向上的玻璃厚度變化之一實例的圖表。 第4圖為展示在不同高度之橫向拉製溫度分佈之一實 例的圖表：〇高位拉製，□低位拉製，◊接近切割位置。 第5圖為展不在不同橫向拉製位置上之向下拉製溫度 刀佈《貫例的圖表：〇最大珠厚度之位置’口其中厚 度=1.05*tcenter 之位置。 第圖為圖示氣體冷卻實施例之示意侧視圖，其中 指向珠之個別營嗜》 嘴係置放於個別的向下拉製位置上（類 • 似配置將存在於該帶之另—側面上卜 第7圖為圖示—@碰. - 驭*體冷卻實施例之示意側視圖，其中 經由氣刀沿拉劁仓·^ y ο下執行持續冷卻（類似配置將存在於 該帶之另一側面上）。 [S] 28 201139302 第8圖為圖示經由垂直指向該珠之噴嘴的一氣體冷卻 實施例之示意俯視圖（類似配置將存在於該帶之另一側 面上）。 第9圖為圖示經由喷嘴的一氣體冷卻實施例之示意俯 視圖，該等喷嘴以一角度面向該帶以最小化冷卻氣體對 該帶之中心的衝擊（類似配置將存在於該帶之另一側面 上）。 第10圖為圖示 匹配附近溫度（第 冷卻步驟之橫向拉 卻步驟之橫向拉製 高位拉製中珠溫度 一實例）的圖表》 製溫度分佈且□資 溫度分佈。 之均勻降低以精密 〇資料點展示無珠 料點展示具有珠冷 第11圖為第一實例之向下拉製溫度分佈，其中〇資料 點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚度等於 □資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉製位置； ◊資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚度等 於V且X資料點對應具有珠冷卻之相同橫向拉製位^。 第12圖為第—實例之向下拉製熱通量（q，，）曲線，其 中〇資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚 又等於tb，□資料點對應具有珠冷卻之相同橫向拉製位 資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚 度等於V且X資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉 第13圖為圖示高位拉製中珠溫度之不均勻過冷（第二 實例）之-圖表。〇資料點展示無珠冷卻步驟之橫向拉 { S3 29 201139302 步驟之橫向拉製 製溫度分佈且□資料點展示具有珠冷卻 溫度分佈。 第14圖為第二實例之向下拉劁、θ _ 卜拉裂1度分佈，其中〇資料 點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位 丹Τ厚度等於 W□資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉製位置； ◊資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚度等 於V且X資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉= 置。 第1 5圖為第二實例之向下拉製熱通量（Q”）曲線，其 中〇資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚 度等於tb; □資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉 製位置；◊資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其 ’厚度等於V且X資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫 向拉製位置。 只 第16圖為圖示高位拉製中珠溫度之不均勻過度冷卻 (第—實例）的圖表。〇資料點展示無珠冷卻步驟之才气 向拉製溫度分佈且□資料點展示具有珠冷卻步驟之橫向 杈製溫度分佈。 只。 第丨7圖為第三實例之向下拉製溫度分佈，其 Ife m & λ· 、1 ^ 頁料 •對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中 t . ΓΊ - 予没寻於 b ’ U資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉 ◊ J· ， 料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚戶等 於、；且X資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉製位 置。 201139302 第18圖為第三實例之向下拉製熱通量（q”）曲線並 中〇資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中八 度等於tb; □資料點對應具有珠冷卻步郵之相同橫向= 製位置；◊資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其 中厚度等於tq;hf料點對應具有珠冷卻步驟之橫 向拉製位置。 只 第19圖為圖示靠近切割位置之珠溫度的均勻降低以 精密匹配附近溫度（第四實例）的圖表。〇資料點展示 無珠冷卻步驟之橫向拉製溫度分佈且□資料點展示具： 珠冷卻步驟之橫向拉製溫度分佈。 第20圖為第四實例之向下拉製溫度分佈，其中〇資料 點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚度等於 tb，□資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉製位置； ◊資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚度等 於tq;且X資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉^位 第21圖為第四實例之向下拉製熱通量（Q”）曲線，其 中〇資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其中厚 度等於tb; □資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫向拉 製位置；◊資料點對應無珠冷卻步驟之橫向拉製位置，其 中厚度等於tq;且X資料點對應具有珠冷卻步驟之相同橫 向拉製位置。 【主要元件符號說明】 [S] 31 201139302 13 薄片 * 15 玻璃帶/帶 • 17 中心線 19a外部邊緣 19b外部邊緣 21a第一珠狀部分/珠狀部分/第一珠. 21b第二珠狀部分/珠狀部分 23a線/最厚部分 23b線/最厚部分 25a線 25b線 27 邊緣輥子 29 牵引輥 31 玻璃轉移溫度區 35 劃線 37 成型結構 39 模槽 41 根部 42 管嘴 _ 43 喷嘴 47 側板或刀 50 第一部分 60 第二部分60 70 部分 32 201139302

Claims (1)

1. 201139302 七、申請專利範圍： 1. 一種用於製造玻璃薄片之方法，其包含以下步驟. (A) 使用一拉伸製程生產一玻璃帶，該帶具有： (i ) 一中心線， (i Ο —第一邊緣， (iii ) 一第二邊緣， (iv) —第一珠狀部分，其始於該第一邊緣且朝向該中 心線向内延伸，及 (v) —第二珠狀部分，其始於該第二邊緣且朝向該中心 線向内延伸，及 (B) 自該玻璃帶切割多個薄片； 其中在一第一向下拉製位置上，步驟（A)包括以下步驟： 以一速率冷卻該等珠狀部分中之至少一者，以使得該珠 狀部分之最厚部分之以千瓦/公尺2計的熱通量滿足 以下關係式： 9 其中： (a ) Q b、Q"q及AQ"中之每一者皆為來自該帶之一側面 之熱通量； (b) 該第一向下拉製位置位在該帶之該中心線及珠狀部 分達到其最終厚度所在點之下方； (c) Q"q為該第一向下拉製位置之以千瓦/公尺2計的熱 j量該第一向下拉製位置位在與該珠狀部分鄰接之一 仏向位置上，在此位置上該帶之厚度tq等於i 34 201139302 其中tcenter為該中心線上該帶之該最終厚度；且 ’ （d) △QQWtq-DQ'+lO千瓦/公尺2,其中tb為該珠 ' 狀部分之該最厚部分之該厚度。 2.如申請專利範圍第丨項之方法，其中在一第二向下拉 製位置上，步驟（A)包括以下步驟：以一速率冷卻該等 珠狀部分中之至少—者，以使得該珠狀部分之該最厚部 分之以千瓦’公尺2計的該熱通* Q，'b(2)滿足以下關係 式： 、 Q"b(2) ^ 〇.95*(tb/tcenter)*Q，，q(2)； 其中： (a) 該第二向下拉製位置位在該第一向下拉製位置下 方； (b) Q"q(2)為該第二向下拉製位置之以千瓦/公尺2計的 該熱通量’該第二向下拉製位置位在與該珠狀部分鄰接 之一橫向位置上，在此位置上該帶之厚度等於 1-05*tcenter » (c) Q b(2)及Q”q(2)中之每一者皆為來自該帶之一側面 之熱通量；且 ⑷在該第二向下拉製位置上，該帶之溫度在“處是該 帶之溫度在tq處的±2〇。(：内。 3.如申請專利範圍第2項之方法，其中在該第二向下拉 製位置上，該珠之該最厚部分上之該帶的溫度小於或等 35 201139302 於與該珠狀部分鄰接之該橫向位置上之該帶的溫度，在 此位置上該帶之厚度等於1.05*teent„。 4. 一種用於製造玻璃薄片之方法，其包含以下步驟： (A)使用一拉伸製程生產一玻璃帶，該帶具有： (i ) 一中心線， (ii) 一第一邊緣， (iii ) 一第二邊緣， (iv) —第一珠狀部分，其始於該第一邊緣且朝向該中 心線向内延伸，及 (v) —第一珠狀部分，其始於該第二邊緣且朝向該中心 線向内延伸，及 (B )自該玻璃帶切割多個薄片； 其中在一向下拉製位置上，步驟（A)包括以下步驟：以 一速率冷卻該等珠狀部分中之至少一者，以使得該珠狀 部分之該最厚部分之以千瓦/公尺2計的熱通量Q"b滿足 • · - . 以下關係式的± 1 〇%内： Q\ = Q\+aq". > 其中： (a) Q"b、Q%及AQ"中之每一者皆為來自該帶之一側面 之熱通量； (b) 該向下拉製位置位在該帶之該中心線及珠狀部分達 到其最終厚度所在點之下方； (c) Q"q為該向下拉製位置上之以千瓦/公尺2計的熱通 36 201139302 置該向下拉製位置位在與該珠狀部分鄰接之—棒向位 置上’在此位置上該帶之厚度tq等於i g5\—、其中 tcenter為該中心線上該帶之該最終厚度； (d) :P.Cp v. 2 -Τ' 其中P為該玻璃之密度’ Cp為該玻璃之熱容量 談 帶之該向下拉製速度，tb為該珠狀部分之該最厚部分： 該厚度，且T’。為在該向下拉製位置及該橫向位置上估叶 該帶之溫度隨沿該拉製向下距離之變化率，在: 置上該帶之厚度等於tq;且 ⑷在該向下拉製位置上’該帶之溫度在“處是該帶之 溫度在tq處的±20。(：内。 5. —種藉由使用生產一玻璃帶之一拉伸製程來製造玻 璃薄片之裝置’該帶具有： (i ) 一中心線， (ii ) 一第一邊緣， (iii) 一第二邊緣， (iv) —第一珠狀部分，其始於該第—邊緣且朝向該中 心線向内延伸，及 Λ (V) —第二珠狀部分，其始於該第二邊緣且朝向該中、 線向内延伸， 該裝置包含第-喷嘴及第二喷嘴’以將—冷卻流體施予 至該第一珠狀部分，其中該第一喷嘴及該第二噴嘴是. 37 [S] 201139302 (a )位於該帶之相對側面上； ^ (b)對準該第一珠上之大體上相同之向下拉製位置及大 * 體上相同之橫向位置；且 (c )經定向以使得其向外指向該第一邊緣。 [S1 38