TW201722863A - 形成玻璃物件的方法 - Google Patents

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布拉德利菲德瑞克 鮑登
札哥卡達契奇 加埃塔
索米亞 克里斯那莫西
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康寧公司
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B17/06Forming glass sheets
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

一種沿著玻璃條帶的至少一個表面重新分佈筋痕的方法,該玻璃條帶是在熔合下拉玻璃製造處理中從成形主體拉製。該方法包括以下步驟:使成形主體繞著成形主體的縱軸滾動,且額外地或替代地,改變成形主體的斜角。

Description

形成玻璃物件的方法
本發明一般涉及藉由控制成形主體的定向以在來自成形主體的熔融玻璃的連續流體中選擇性地分佈筋痕(cord)的方法及設備。
筋痕,一種玻璃屬性,是一種衰減或類似絲線的玻璃狀表面缺陷,該筋痕具有不同於周圍玻璃的光學特性及其他特性。此缺陷可能以表面波紋的形式表現,該表面波紋具有約1毫米至約10毫米之範圍內的變化空間週期,及通常在10奈米量級的深度。筋痕在顯示裝置的製造中所使用的玻璃薄板中是不理想的,因為筋痕影響到液晶顯示面板在視覺上及功能上兩者的品質。視覺上,筋痕顯示為沿著玻璃條帶(或從玻璃條帶切割的玻璃薄板)的拉伸方向的多個暗線,這是由波紋表面的曲率所產生的透鏡效應的結果。功能上,筋痕可能在液晶顯示器(LCD)裝置的單元間隙中產生變化,此舉可能影響裝置的運作。
熔合形成的玻璃薄板具有兩個側邊,稱為「A」側及「B」側。在習知的熔合下拉處理中,在成形主體的兩側上方的質量流被保持均等,且因此筋痕分佈在薄板的兩側上也是均等的。在顯示面板的製造期間,玻璃薄板的 「A」側經定位以面對單元間隙,而玻璃薄板的「B」側面對背照燈。因此,只有在「A」側上的表面波紋對成品LCD裝置的效能起作用。在沒有完全根除玻璃薄板的製造過程中的筋痕前,能夠控制表現筋痕的玻璃條帶(及薄板)之側邊是有益處的。
在此描述一種方法,包括對成形本體供應熔融玻璃,該成形主體包括凹槽,該凹槽沿著成形主體的長度L的至少一部分延伸,該凹槽包括相對的第一側壁及第二側壁,該熔融玻璃填充凹槽並從側壁溢流,其中從第一側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的第一流體,且從第二側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的第二流體,熔融玻璃的第一流體及第二流體沿著成形主體的底部邊緣接合以形成玻璃條帶,該玻璃條帶分別包括第一層及第二層。方法進一步包括使成形主體繞著其縱軸旋轉通過大於零的角度α,該旋轉是相對於與底部邊緣平行的垂直平面且在朝向第二側壁的方向中,使得從第二側壁溢流的熔融玻璃的質量流速率是大於從第一側壁溢流的熔融玻璃的質量流速率,使得第二層的厚度大於第一層的厚度。角度α可等於或小於約1度。在一些實施例中,α可在約0.3度到約0.4度的範圍中。
方法可進一步包括使成形主體相對於水平平面繞著與縱軸正交的橫軸旋轉通過角度β。例如在一些實施例中,在成形主體的入口端處的底部邊緣的高度是大於與入口端對立、相對於水平平面的成形主體端部的高度。
方法可進一步包括改變從第一側壁及/或第二側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性(viscosity),使得從第一側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性是不同於從第二側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性。
在一些實施例中,在與縱軸正交的方向中相對於水平平面的凹槽的底板的角度是在大於0度至等於或小於約1度的範圍中。
在另一個實施例中,描述了形成玻璃條帶的方法,該方法包括將熔融玻璃供應至成形主體,該成形主體包括縱軸及凹槽,該凹槽沿著成形主體的長度L的至少一部分延伸,該凹槽包括相對的第一側壁及第二側壁,該熔融玻璃填充凹槽並從第一側壁及第二側壁溢流。熔融玻璃接著流下側壁的外部表面並流下成形主體形成外部的表面。方法可進一步包括使成形主體相對於水平平面繞著與縱軸垂直的橫軸旋轉通過角度β,且其中從第一側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的第一流體,且從第二側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的第二流體,熔融玻璃的第一流體及第二流體沿著成形主體的底部邊緣接合以形成玻璃條帶。在成形主體的入口端處的底部邊緣的高度可大於在與入口端對立、相對於定位在成形主體下方的水平平面的成形主體端部處的底部邊緣的高度。
玻璃條帶分別包括第一層及第二層,且方法可進一步包括使成形主體繞著其縱軸旋轉通過大於零度的角度α,該旋轉是相對於與底部邊緣平行的垂直平面且在朝向第二側壁的方向中,使得從第二側壁溢流的熔融玻璃的質量流速率是大於從第一側壁溢流的熔融玻璃的質量流速率,其中第二層的厚度大於第一層的厚度。例如,在一些實施例中,α是等於或小於約1度,例如在約0.3度到約0.4度的範圍中。
方法可進一步包括改變從第一側壁及/或第二側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性,使得從第一側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性是不同於從第二側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性。
在又另一個實施例中揭示了方法,該方法包括將熔融玻璃供應至成形主體,該成形主體包括凹槽,該凹槽沿著成形主體的長度L的至少一部分延伸,該凹槽包括相對的第一側壁及第二側壁及連接該第一側壁及第二側壁的底板,該熔融玻璃填充凹槽並從第一側壁及第二側壁溢流,且其中在與縱軸正交的方向中相對於水平平面的凹槽的底板的角度是在大於0度至等於或小於約1度的範圍中,使得從第二側壁溢流的熔融玻璃的質量流速率是大於從第一側壁溢流的熔融玻璃的質量流速率。從第一側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的第一流體,且從第二側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的第二流體,熔融玻璃的第一流體及第二流體沿著成形主體的底部邊緣接合以形成玻璃條帶,該玻璃條帶分別包括第一層及第二層,且該第二層的厚度是大於該第一層的厚度。
在一些實施例中,從第一側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性是不同於從第二側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性。例如,在一些實施例中,從第一側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性是大於從第二側壁溢流的熔融玻璃的黏滯性。
方法可進一步包括加熱及/或冷卻從第一側壁及第二側壁的其中至少一者溢流的熔融玻璃。
在一些實施例中,在成形主體的入口端處的底部邊緣的高度可大於與入口端對立且相對於水平平面的成形主體端部的高度。
方法可進一步包括使成形主體繞著其縱軸旋轉通過大於零度的角度α,該旋轉是相對於與底部邊緣平行的垂直平面且在朝向第二側壁的方向中,使得從第二側壁溢流的熔融玻璃的質量流速率是大於從第一側壁溢流的熔融玻璃的質量流速率。例如,垂直平面可延伸通過成形主體凹槽。在一些實施例中,角度α可大於0度且等於或小於約1度。
在此揭示的實施例的額外特徵及優點將在下方詳細描述中闡述,且部分地可由本領域技術人士從描述中顯而易見或通過實施在此描述(包括下方的詳細描述、請求項,以及附圖)的發明所認識到。
將理解到,前述的概略性描述以及下方的詳細描述呈現實施例,該等實施例意圖提供用於理解所請求的 發明的本質及特性的概觀或框架。在此包含附圖以提供進一步的理解,且該等附圖併入並構成本說明書的一部分。繪圖繪示本揭示內容的各種實施例,並連同說明書一起用來解釋其原理及運作。
現在將詳細參考本揭示內容的實施例,其範例繪示於附圖中。任何可能的時候,相同的參考符號將在整個繪圖中用來代表相同或相似的部件。然而,本揭示內容可體現於許多不同的形式中,且不應被建構為受限於在此闡述的實施例中。
範圍在此可表示為從「約」一個特定值,及/或到「約」另一個特定值。當表達此類範圍時,另一個實施例包括從一個特定值及/或到另一個特定值。類似地,當數值表示為近似值時,例如使用先行詞「約」,將被理解為該特定值形成另一個實施例。將進一步理解到,每個範圍的端點以相關於另一個端點及獨立於另一個端點兩者而言是顯著的。
在此所使用的方向性術語─例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部─僅參考所繪製的繪圖表示,且並非意圖指示絕對的方位。
除非另有明確說明,否則在此闡述的任何方法無論如何並非意圖被建構為要求以特定順序執行步驟,也不要求任何設備的特定方位。從而,在方法請求項並未實際記載步驟所應遵循的順序處,或在任何設備請求項並未實際記載個別組件的順序或方位處,或請求項或說明書中並未另外特定指出步驟將被特定順序所限制處,或並未對設備的組件記載特定順序或方位處,無論如何不意圖在任何方面推斷順序或方位。這適用於任何可能用來解釋的非明示基礎,包括:關於以下的邏輯事項:步驟的安排、運作流程、組件順序,或組件方位;從語法組織或標點符號衍生的一般含義,及;在說明書中描述的實施例的數量及種類。
如在此所使用地,單數形式的「一(「a」、「an」)」及「該」包括複數個參考對象,除非上下文另有明確指示。因此,例如,對於「一」組件的參考包括具有兩個或兩個以上此類組件的態樣,除非上下文另有明確說明。
所顯示的圖1是例示性玻璃製造設備10。在一些範例中,玻璃製造設備10可包括玻璃熔化爐12,該熔化爐可包括熔化容器14。除了熔化容器14之外,玻璃熔化爐12可選擇性地包括一或更多個額外的組件,例如加熱元件(例如,燃燒器或電極),該加熱元件加熱原料並將原料轉換成融熔玻璃。在進一步的範例中,玻璃熔化爐12可包括熱管理裝置(例如,絕緣組件),該熱管理裝置減少熱能從熔化容器的附近損失。在更進一步的範例中,玻璃熔化爐12可包括促使原料熔化成玻璃熔體的電子裝置及/或機電裝置。更進一步地,玻璃熔化爐12可包括支撐結構(例如,支撐底盤、支撐構件等)或其他組件。
玻璃熔化容器14通常包括耐火材料,例如耐火陶瓷材料,例如包括氧化鋁或氧化鋯的耐火陶瓷材料。在一些範例中,玻璃熔化容器14可由耐火陶瓷磚構成。
在一些範例中,玻璃熔爐可經結合以作為玻璃製造設備的一個組件來製造的玻璃基板,例如連續長度的玻璃條帶。在一些範例中,本揭示內容的玻璃熔化爐可經結合以作為玻璃製造設備的一個組件,該玻璃製造設備包括狹槽拉製設備,浮池(float bath)設備、諸如熔合製成的下拉設備、上拉設備、壓軋設備,管拉伸設備或將從在此揭示的態樣受益的任何其他玻璃製造設備。以範例的方式而言,圖1示意性地繪示作為熔合下拉玻璃製造設備10的一個組件的玻璃熔爐12,該玻璃熔爐用於熔合拉製玻璃條帶以便後續處理成單獨的玻璃薄板。
玻璃製造設備10(例如,熔合下拉設備10)可選擇性地包括上游玻璃製造設備16,該上游玻璃製造設備定位在相對於玻璃熔化容器14的上游。在一些範例中,一部分的或整個上游玻璃製造設備16可經結合以作為玻璃熔爐12的一部分。
如所繪示的範例中所顯示,上游玻璃製造設備16可包括儲存箱18、原料輸送裝置20及連接到原料輸送裝置的馬達22。儲存箱18可經配置以儲存一定數量的原料24,該原料可送入玻璃熔爐12的溶化容器14,如箭頭26所指示。原料24通常包括一或更多個形成玻璃的金屬氧化物及一或更多個改良劑。在一些範例中,原料輸送裝置20可由馬達22來供電,使得原料輸送裝置20從儲存箱18提供預定量的原料24至熔化容器14。在進一步的範例中,馬達22可驅動原料輸送裝置20,以基於從熔化容器14下游處所感測到的熔融玻璃位準來以受控制的速率引入原料24。熔化容器14內的原料24可隨後被加熱以形成熔融玻璃28。
玻璃製造設備10也可選擇性地包括下游玻璃製造設備30,該下游玻璃製造設備定位在相對於玻璃熔爐12的下游。在一些範例中,下游玻璃製造設備30的一部分可經結合以作為玻璃熔爐12的一部分。在一些情況中,下方所探討的第一連接導管32或下游玻璃製造設備30的其他部分可經結合以作為玻璃熔爐12的一部分。下游玻璃製造設備的元件,包括第一連接導管32,可由貴金屬形成。合適的貴金屬包括鉑族金屬,該鉑族金屬選自由鉑、銥、銠、鋨、釕及鈀,或其合金所構成的金屬族群。例如,玻璃製造設備的下游組件可由鉑-銠合金形成,該鉑-銠合金包括約70%至約90%重量的鉑及約10%至約30%重量的銠。然而,其他合適的金屬可包括鉬、鈀、錸、鉭、鈦、鎢及其合金。
下游玻璃製造設備30可包括第一調節(亦即,處理)容器,例如澄清容器34,該澄清容器位於熔化容器14的下游並由上述第一連接導管32的方式耦合到熔化容器14。在一些範例中,熔融玻璃28可經由第一連接導管32的方式而從熔化容器14重力饋送至澄清容器34。例如,重力可驅動熔融玻璃28從熔化容器14通過第一連接導管32的內部通路到澄清容器34。然而應理解到,其他調節容器可定位在熔化容器14的下游,例如熔化容器14及澄清容器34之間。在一些實施例中,調節容器可在熔化容器及澄清容器之間採用,其中來自主熔化容器的熔融玻璃被進一步加熱以繼續熔化過程,或在進入澄清容器之前冷卻至比熔化容器中的熔融玻璃的溫度更低的溫度。
氣泡可透過各種技術而從澄清容器34內的熔融玻璃28移除。例如,原料24可包括諸如氧化錫的多價化合物(亦即澄清劑),當該多價化合物被加熱時將經歷化學還原反應,並釋放出氧氣。其他合適的澄清劑包括但不受限於砷、銻、鐵及鈰。澄清容器34被加熱到比熔化容器溫度更高的溫度,從而加熱熔融玻璃及澄清劑。由溫度引發的澄清劑的化學還原所產生的氧氣氣泡上升通過澄清容器內的熔融玻璃,其中熔化爐中所產生的熔融玻璃中的氣體可擴散或聚結至由澄清劑產生的氧氣氣泡中。經放大的空氣氣泡接著可上升到澄清容器中的熔融玻璃的自由表面,並隨後被排出澄清容器。氧氣氣泡可進一步引發澄清容器中的熔融玻璃的機械混合。
下游玻璃製造設備30可進一步包括另一個調節容器,例如用於混合熔融玻璃的混合容器36。混合容器36可位於澄清容器34的下游。混合容器36可用來提供均勻的熔融玻璃成分,從而減少化學或熱的不均勻性,否則該不均勻性可能存在於離開澄清容器的澄清熔融玻璃中。如所顯示地,澄清容器34可藉由第二連接導管38的方式耦合至混合容器36。在一些範例中,熔融玻璃28可經由第二連接導管38的方式而從澄清容器34重力饋送至混合容器36。例如,重力可驅動熔融玻璃28從澄清容器34通過第二連接導管38的內部通路到混合容器36。應注意到,雖然混合容器36被顯示在澄清容器34的下游,但混合熔器36可定位在澄清容器34的上游。在一些實施例中,下游玻璃製造設備30可包括多個混合容器,例如在澄清容器34上游的混合容器及在澄清容器34下游的混合容器。該等多個混合容器可為相同的設計,或該等多個混合容器可為不同的設計。
下游玻璃製造設備30可進一步包括諸如輸送容器40的另一個調節容器,該輸送容器可位於混合容器36的下游。輸送容器40可調節將饋送至下游成形裝置的熔融玻璃28。例如,輸送容器40可作為累加器及/或流量控制器來透過出口導管44的方式調整及/或提供熔融玻璃28的一致流體至成形主體42。如所顯示地,混合容器36可透過第三連接導管46的方式耦合至輸送容器40。在一些範例中,熔融玻璃28可透過第三連接導管46的方式而從混合容器36重力饋送到輸送容器40。例如,重力可驅動熔融玻璃28從混合容器36通過第三連接導管46的內部通路至輸送容器40。
下游玻璃製造設備30可進一步包括成形設備48,該成形設備包括上述的成形主體42及入口導管50。出口導管44可經定位以從輸送容器40輸送熔融玻璃28至成形裝置48的入口導管50。例如,出口導管44的至少一部分可被嵌套(nested)在入口管道50的內部表面內,並與該入口管道的內部表面間隔開來,從而提供位於出口導管44的外部表面及入口導管50的內部表面之間的熔融玻璃的自由表面。如圖1及圖2A的協助下最清楚地看到,熔合下拉玻璃製造設備中的成形主體42可包括凹槽52及匯合的成形表面54a、54b,該凹槽定位在成形主體的上表面,且該等成形表面於拉動方向中沿著形成主體的底部邊緣56匯合。透過輸送容器40、出口導管44及入口導管50輸送至成形主體凹槽的熔融玻璃從凹槽的側壁溢流並沿著匯合成形表面54a、54b以熔融玻璃的分離流體下降。熔融玻璃的分離流體在底部邊緣56下方且沿著該底部邊緣結合以產生玻璃58的單一條帶,藉由對玻璃條帶施加張力(例如重力,邊緣滾輪及拉動滾輪(未顯示)),該玻璃條帶在拉動方向60中從底部邊緣56拉製,以隨著玻璃冷卻且玻璃的黏滯性增加來控制玻璃條帶的尺寸。從而,玻璃條帶58經歷黏彈性(visco-elastic)過渡,並取得機械效能,該等機械效能賦予玻璃條帶58穩定的尺寸特性。在一些實施例中,玻璃條帶58可在玻璃條帶的彈性區域中被玻璃分離裝置(未顯示)分離成獨立玻璃薄板62。機器人64接著可利用抓握工具65來將獨立玻璃薄板62傳送到輸送機系統,其中獨立玻璃薄板可在該輸送機系統上被進一步加工。
如上文所述,筋痕可起始為熔融玻璃的主體中的化學及/或熱不均勻性的區域。若熔融玻璃被拉動(拉伸),則非均勻性的區域也被拉伸。從而,筋痕可表現為在所拉動之玻璃的拉動方向中延伸的不均勻的弦線(長絲)。當玻璃冷卻時,不均勻性的這些長絲亦可能表現在玻璃薄板中的輕微厚度變化,該厚度變化可能在視覺上及功能上影響顯示裝置的效能及所感知的品質。所造成的透鏡效應可輕易地被觀察到,尤其是若玻璃被形成在薄的玻璃薄板中,且該等玻璃薄板用於視覺顯示裝置的製造,例如但不受限於電視及電腦螢幕。此外,即使是玻璃薄板的表面上的微小厚度變化也可能影響用來在玻璃薄板上沉積電子元件的沉積處理。
使得熔融玻璃流動經過混合處理,例如經過上文所述的混合容器36,可顯著地減少供給至成形主體的熔融玻璃的不均勻性體積。然而,此舉可能無法完全消除不均勻性。因此,為了從成品完全消除筋痕的努力並沒有成功。
用於製造顯示面板的玻璃薄板包括兩個主表面,典型地識別為「A」側及「B」側。應當顯而易見的是,雖然熔合過程能夠產生幾乎純淨的玻璃條帶,但有必要在玻璃薄板的下游處理期間來處置後續的玻璃薄板。若在製造玻璃薄板期間有必要與玻璃薄板(或條帶)接觸,則接觸通常是在玻璃薄板的「B」側上進行。例如,抓握工具65經配置以在玻璃薄板的「B」側上抓握玻璃薄板62(或更適當地,由抓握工具接觸玻璃薄板的側邊被指定為「B」側),且所有進一步的接觸皆對「B」側進行。玻璃薄板的「A」側及「B」側之間的此指定被傳遞給顯示面板製造商,使得面板製造商可在潛在接觸側邊及較純淨的「A」側之間進行區分。因此,舉例而言,在LCD顯示板中,控制液晶材料定向的電子元件(例如,電晶體)被沉積在玻璃薄板的「A」側上(以下稱為背板玻璃薄板,或更簡單地,背板)。若筋痕存在於背板的「A」側,則升起筋痕的螺紋可能導致背板及相對濾色器玻璃薄板之間的單元間隙變窄並產生透鏡效應,該透鏡效應導致的顯示面板的觀察者所看到的影像的視覺失真。另一方面,若該筋痕存在於背板的「B」側上,面對背光源,則來自背光源的光的漫射本質消除或大幅減少筋痕的視覺效果。
從而,在此揭示一種方法,該方法藉由形成具有不對稱厚層的玻璃條帶,以用於從玻璃條帶(例如玻璃薄板)的一個表面最小化,例如減少或消除筋痕。
筋痕出現在熔合拉製玻璃基板的「A」側或者「B」側的傾向性可藉由改變成形主體42的相對側邊上方的熔融玻璃流動而進行控制。亦即,從成形主體42的匯合成形表面54a、54b下降並在成形主體的底部邊緣56下方結合在一起的分離融熔玻璃流動。分離的流動結合的介面被稱為「熔合線」,若熔合拉製玻璃薄板從其邊緣觀看,很容易觀察得到該熔合線。因此,雖然介面是大致平面的,但熔合「線」的用詞是源自於該介面從玻璃基板的邊緣觀看時的外觀。在習知的、正常運作的熔合下拉設備中,成形主體側邊上方的熔融玻璃的流動速率是平衡的,使得這兩個流動的厚度,且因此拉製玻璃條帶的相對層的厚度是相等的,且熔合線延伸穿過玻璃條帶邊緣的中心(亦即,從條帶切割的玻璃薄板的兩個主要表面之間是相等距離的)。然而,依據本揭示內容,玻璃條帶中的筋痕表現,且因此從該玻璃條帶分離所得到的獨立玻璃薄板中的筋痕表現,可藉由改變成形主體的一個側邊上的熔融玻璃流動相對於成形主體的另一個側邊上的熔融玻璃流動而控制。作為結果,熔合線的位置是不對稱的,且玻璃的一個層是比玻璃的相對層更厚。在此發明人發現到,經歷較多熔融玻璃流動的成形主體的側邊亦表現出較大量的可見筋痕。因此,成形主體上方的熔融玻璃流動可經偏移以使得產生的玻璃條帶及隨後玻璃薄板的「B」側的成形主體側邊存在著更大的流量。
如圖1及圖2A所顯示,在一個範例熔合下拉處理中,融熔玻璃28透過連接至凹槽52的入口50而傳遞至成形主體42,該凹槽沿著成形主體的上表面延伸。凹槽52是由,其他元件除外,底部底板68及兩個側壁70、72所定義。進入凹槽52的熔融玻璃從側壁70、72的頂部74、76溢流,並向下流動且經過匯合成形表面54a、54b,該等匯合成形表面沿著成形主體42的底部邊緣56結合以形成玻璃條帶62。圖2A繪示在沒有角度滾動的直立垂直定向中的成形主體。亦即,圖2A中描繪的成形主體對於底部邊緣56所位於的垂直平面78是對稱的。作為結果,從底部邊緣56拉製的玻璃條帶58在橫截面中是對垂直平面78對稱的。圖2B是從玻璃條帶58切割的玻璃薄板62的邊緣視圖,顯示了成形主體42的直立、非滾動定向所造成的相對厚度T1及T2。圖2B顯示玻璃薄板,該玻璃薄板包括第一玻璃層80及第二玻璃層82,該第二玻璃層於界面84處與該第一玻璃層結合,該介面為熔合線,且其中代表玻璃層80的厚度的T1是等於代表玻璃層82的厚度的T2。
依據圖3A中所顯示的實施例,成形主體42可繞著成形主體的長軸86旋轉,有效地使一個側壁的頂部相較於相對側壁降低。例如,成形主體可相對於垂直平面78旋轉通過大於零的滾動角度α,例如約0.1度至約1度的範圍內、約0.1度至約0.9度的範圍內、約0.1度至約0.8度的範圍內、約0.1度至約0.7度的範圍內,約0.1度至約0.6度的範圍內、約0.2度至約0.5度的範圍內,或約0.3度至約0.4度的範圍內,並包括其間的所有範圍及子範圍。長軸86可隨著所需而放置在沿著成形主體的垂直高度的任何位置。例如,長軸86可被定位在成形主體的底部邊緣56,或相對於底部邊緣向上移動。在底部邊緣處放置長軸(旋轉軸)可以是有利的,因為雖然成形主體可能經歷滾動事件,但拉出玻璃條帶的成形主體的底部邊緣的位置是不偏移的。因此,玻璃條帶是從與滾動之前相同的位置處拉製,對底部邊緣下方的處理沒有影響。滾動角度α可被判定在,例如,垂直平面78及底部底板68之間。圖3B繪示從玻璃條帶58切出的例示性玻璃薄板62的相對厚度,該玻璃條帶是從經轉動的成形主體42拉製,其中代表源自於第一側壁70的厚度的第一厚度T1是小於源自於第二側壁72的厚度T2。
下方表格顯示成形主體的質量流動變化的建模資料,該成形主體具有103英寸(261.6公分)的整體長度,這是使成形主體相對於垂直平面78旋轉(滾動)通過角度α的結果。 表格
圖4是顯示成形主體接收10.0磅/英寸/小時的融熔玻璃總流量的建模資料(以每小時每成形主體的英寸長度的熔融玻璃的磅為單位),該建模資料顯示經過每個側壁的流動對於0度與1度之間的滾動角度α的變化。在圖4中,線88代表在滾動發生的方向中的側壁(代表從成形主體拉製的玻璃條帶的「B」側),且該側壁因此接收增加的流量,且線90代表相對側壁的熔融玻璃流動。數據顯示,在本範例中,在朝向的「B」側的方向中旋轉成形主體增加了經過「B」側壁的熔融玻璃流動。同時,經過「B」側壁的熔融玻璃的質量流動增加,且經過「A」側的熔融玻璃的質量流動減少。表格的最後一欄顯示筋痕在「B」側層中增加,這並不代表玻璃薄板的整體筋痕的百分比增加,而是在玻璃薄板的「B」側層中的筋痕增加,該筋痕增加是自基準線流動速率的熔融玻璃質量流動速率的百分比變化的函數。整體厚度被維持,只在構成玻璃條帶的層80、82的厚度中有變化。
可使用近紅外線光源、光纖及離散自由空間光學元件來執行筋痕量測,以發出自由空間準直光束。準直光束經發射穿過成品,例如,扁平玻璃基板,並進入到相對側邊上的偵測器組件,其中所發射的光藉由透鏡聚焦並被具有定向狹縫口徑的感測元件擷取。準直光束的同調長度小於基板厚度,並在整個光束寬度上具有均勻的相前(phase front)。隨著光束通過具有筋痕的基板,光束相位微弱地被厚度變化所調變。光學效應類似於繞射光柵,且類似於零階繞射場及兩個一階繞射場的產生。隨著該等繞射場持續傳播以作為自基板之距離的函數提供強度最大值及最小值,該等繞射場進行干涉。聚焦透鏡被用來增強對比,並縮短至感測元件的光路長度,且狹縫口徑被用來達成空間解析度及振動不靈敏度的合適量。筋痕量測是藉由在橫跨基板的方向中移動感測器元件來進行,全程同時記錄感測器所接收到的功率量。可進行感測器信號的數位過濾,以提取出筋痕內容,記錄為「對比度」。
從前述內容應該明顯得知,流量可用來在從成形主體42拉製的玻璃條帶(且因此玻璃薄板)內重新分配筋痕。另外也應該明顯得知,斜角(pitch)的變化亦可重新分配筋痕。斜角的意思是成形主體繞著橫軸92的旋轉,該橫軸與縱軸86正交,如圖5所繪示。橫軸92可依所需而放置在沿著成形主體的長度的任何位置。亦即,斜角可藉由升高或降低成形主體的一個端部而受影響(亦即,其中橫軸定位在成形主體的端部,而非間置在成形主體的相對端部之間,如圖5所顯示),儘管在進一步的實施例中,可藉由升高成形主體的一個端部及降低相對端部而得到相同的效果。藉由配置成形主體以僅在成形主體的一個端點處升高或降低,實現位置變化所需要的機構(例如,螺旋千斤頂(jack screw)等)可被簡化。以下提供傾斜成形主體的效果之簡要說明。
隨著熔融玻璃從出口導管44流動通過入口50,移動通過導管中心的熔融玻璃前進得比沿著導管內部表面前進的熔融玻璃更快。隨著熔融玻璃從入口端部100進入並沿著凹槽52流動到相對端部102,此流動概況大致被維持,除非凹槽是在頂部開放。因此,通過凹槽中心的流動比沿著凹槽內部表面(亦即,側壁70、72的內部表面)的流動更快,且在凹槽中心內的熔融玻璃比側壁內部表面的熔融玻璃更新且較少拉伸。應注意到,在一些實施例中,凹槽底板隨著熔融玻璃從成形主體的入口端部流到相對端部而向上傾斜,該向上傾斜是從入口端部沿著成形主體長度的距離之函數,以在側壁上方產生流量一致的熔融玻璃。此底板傾斜造成了熔融玻璃與凹槽表面接觸所經歷的阻抗。作為結果,在成形主體的入口端部處的熔融玻璃比沿著成形主體長度更遠處的熔融玻璃移動得更深且更慢。以熔融玻璃停留在凹槽中的時間而言,在成形主體42的入口端部100處的熔融玻璃在朝向相對端部102的方向中比更遠離入口端部的熔融玻璃經歷更久的停留時間。同時,成形主體凹槽的相對端部102被阻擋,使得熔融玻璃無法從相對端部流出。因此,熔融玻璃的流動趨向於在相對於入口端部的凹槽端部停滯,再次地增加了停留時間。從而,在成形主體的端部處流過側壁的熔融玻璃比在凹槽的中間部分中溢流側壁的熔融玻璃經歷在凹槽52中更久的停留時間。此外,在成形主體端部處的緩慢移動的熔融玻璃提供較多的時間以在熔融玻璃流動內拉伸筋痕(拉伸不均質的熔融玻璃),並且,如先前所述,增加筋痕的拉伸可增加筋痕的效果,特別是不利的視覺效果。作為結果,麻煩的充分拉伸之筋痕趨向於沿著條帶的縱向邊緣廣布,代表著熔融玻璃在凹槽52端部處流過側壁,而非在條帶的中間部分內。
為了克服熔融玻璃在成形主體的入口端部、成形主體的中間部分及相對於入口端部的成形主體端部之間的停留時間差異,成形主體可繞著垂直於縱軸82的橫軸84旋轉。此旋轉在此稱為斜角。因此,為了減少熔融玻璃在成形主體的入口端部處之停留時間,成形主體可繞著橫軸84旋轉,使得相對於入口端部100的成形主體之端部102是相對於入口端部100向下移動。如在圖5中表示,成形主體可相對於水平平面94繞著橫軸84順時針旋轉通過角度β度。為了減少熔融玻璃在相對於入口的成形主體端部處之停留時間,成形主體可繞著橫軸84旋轉,使得成形主體之入口端部100是相對於相對端部102向下移動。應可明顯得知,可藉由在相反方向中的旋轉來達到相同的效果。亦即,在前者情況下,成形主體可繞著橫軸84旋轉,使得成形主體的入口端部100相對於相對端部102向上移動,且在後者情況下,成形主體可繞著橫軸84旋轉,使得成形主體的相對端部102相對於入口端部102向上移動。
斜角旋轉及滾動旋轉可經結合以在前述處理所造成的玻璃薄板中的筋痕表現中實現變化。例如,繞著縱軸82的滾動旋轉可用來將筋痕從玻璃薄板的一個側邊移動到相對側邊,而藉由升高入口端部使得入口端部的高度比相對端部的高度更高(從成形主體的底部邊緣相對於水平平面量測),斜角旋轉可用來將筋痕從成形主體的入口端部移動到成形主體的相對端部。當然,如上文所指出,可藉由降低相對於入口端部的成形主體端部來達到相同的效果。
在其他實施例中,除了滾動及斜角改變之外,從側壁74及76溢流的熔融玻璃的黏滯性可被修改。例如,定位在成形主體上方(例如分別在側壁70、72的頂部表面74、76上方)的熱元件96a、96b可用來改變熔融玻璃的黏滯性(參見圖3A)。熱元件96a可為加熱元件,例如電阻加熱元件,或熱元件96a、96b可為冷卻元件,例如冷卻流體流動通過的冷卻元件。在一些實施例中,每個熱元件的至少一者可包括加熱元件及冷卻元件兩者。在一些實施例中,熱元件可為分散的加熱元件及/或冷卻元件。亦即,在一些實施例中,複數個加熱元件及/或冷卻元件可定位在每個側壁上方(例如,在側壁的頂部上方),並可獨立控制,使得從至少一個側壁(例如第一側壁、第二側壁或第一側壁及第二側壁兩者)溢流的融熔玻璃的黏滯性可沿著側壁的長度而改變。可藉由加熱流過合適側壁的熔融玻璃或冷卻流過相對側壁的熔融玻璃來獲得流動的相對增加。例如,在圖3A的實施例中,可增加在第二側壁72上方的加熱元件96b的熱輸出,以降低流過第二側壁的熔融玻璃的黏滯性,並從而增加流過第二側壁的熔融玻璃,或者可用第一側壁70上方的冷卻元件96a來增加從第一側壁70溢流的熔融玻璃的黏滯性,並從而減少流過第一側壁的熔融玻璃。
本領域技術人員將明顯得知,本揭示內融的實施例可做各種修改及變化而不背離本揭示內容的精神及範疇。因此本揭示內容意圖涵蓋此類修改及變化,只要該等修改及變化落入所附隨的請求項及其等同物的範疇之內。
10‧‧‧玻璃製造設備
12‧‧‧玻璃熔化爐
14‧‧‧熔化容器
16‧‧‧上游玻璃製造設備
18‧‧‧儲存箱
20‧‧‧原料輸送裝置
22‧‧‧馬達
24‧‧‧原料
26‧‧‧箭頭
28‧‧‧熔融玻璃
30‧‧‧下游玻璃製造設備
32‧‧‧第一連接導管
34‧‧‧澄清容器
36‧‧‧混合容器
38‧‧‧第二連接導管
40‧‧‧輸送容器
42‧‧‧成形主體
44‧‧‧出口導管
46‧‧‧第三連接導管
48‧‧‧成形裝置
50‧‧‧入口導管
52‧‧‧凹槽
54a‧‧‧成形表面
54b‧‧‧成形表面
56‧‧‧底部邊緣
58‧‧‧玻璃條帶
60‧‧‧拉動方向
62‧‧‧獨立玻璃薄板
64‧‧‧機器人
65‧‧‧抓握工具
68‧‧‧底部底板
70‧‧‧側壁
72‧‧‧側壁
74‧‧‧頂部
76‧‧‧頂部
78‧‧‧垂直平面
80‧‧‧第一玻璃層
82‧‧‧第二玻璃層
84‧‧‧界面
86‧‧‧長軸
88‧‧‧線
90‧‧‧線
92‧‧‧橫軸
94‧‧‧水平平面
96a‧‧‧熱元件
96b‧‧‧熱元件
100‧‧‧入口端部
102‧‧‧相對端部
T1‧‧‧厚度
T2‧‧‧厚度
α‧‧‧角度
β‧‧‧角度
圖1是範例熔合下拉玻璃製造過程的示意圖;
圖2A是在直立的、非旋轉位置中的例示性成形主體的剖面圖;
圖2B是從條帶切出的玻璃薄板的邊緣視圖,該條帶從圖2A的形成主體拉出,圖2B描繪構成薄板的玻璃層的相對厚度;
圖3A是圖2A的成形主體繞著其縱軸旋轉後的剖面圖;
圖3B是從條帶切出的玻璃薄板的邊緣視圖,該條帶從圖3A的形成主體拉出,圖3B描繪構成薄板的玻璃層的相對厚度;
圖4的繪圖以每小時成形主體的每英寸長度磅作為滾動角度α的函數描繪圖3A的成形主體的側壁上方的熔融玻璃的流動速率;及
圖5是例示性成形主體繞著橫軸旋轉通過俯仰角(pitch angle)β的側視圖。
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42‧‧‧成形主體
52‧‧‧凹槽
54a‧‧‧成形表面
54b‧‧‧成形表面
56‧‧‧底部邊緣
58‧‧‧玻璃條帶
68‧‧‧底部底板
70‧‧‧側壁
72‧‧‧側壁
74‧‧‧頂部
76‧‧‧頂部
78‧‧‧垂直平面
86‧‧‧長軸
96a‧‧‧熱元件
96b‧‧‧熱元件
α‧‧‧角度

Claims (14)

  1. 一種形成一玻璃條帶的方法,包括以下步驟: 供應熔融玻璃至一成形主體,該成形主體包括一凹槽,該凹槽沿著該成形主體的一長度的至少一部分延伸,該凹槽包含相對的第一側壁及第二側壁,該熔融玻璃填滿該凹槽並從該等側壁溢流,其中從該第一側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的一第一流動,且從該第二側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的一第二流動,該熔融玻璃的該第一流動及該第二流動沿著該成形主體的一底部邊緣結合,以形成一玻璃條帶,該玻璃條帶分別包含一第一層及一第二層;及使該成形主體相對於與該底部邊緣平行的一垂直平面並在朝向該第二側壁的一方向中繞著該成形主體的一縱軸旋轉通過大於零度的一角度α,使得從該第二側壁溢流的該熔融玻璃的一質量流動速率是大於從該第一側壁溢流的該熔融玻璃的一質量流動速率,使得該第二層的一厚度是大於該第一層的一厚度。
  2. 如請求項1所述之方法,其中α是等於或小於約1度。
  3. 如請求項1所述之方法,進一步包括以下步驟:使該成形主體相對於一水平平面繞著與該縱軸正交的一橫軸旋轉通過一角度β。
  4. 如請求項3所述之方法,其中在該成形主體的一入口端部處的該底部邊緣的一高度相對於一水平平面而言是大於與該入口端部相對的該成形主體的一端部的一高度。
  5. 如請求項1至4任一者所述之方法,進一步包括以下步驟:改變從該第一側壁及/或該第二側壁溢流的該熔融玻璃的一黏滯性,使得從該第一側壁溢流的該熔融玻璃的該黏滯性是不同於從該第二側壁溢流的該熔融玻璃的一黏滯性。
  6. 一種形成一玻璃條帶的方法,包括以下步驟: 供應熔融玻璃至一成形主體,該成形主體包括一縱軸及一凹槽,該凹槽沿著該成形主體的一長度的至少一部分延伸,該凹槽包含相對的第一側壁及第二側壁,該熔融玻璃填滿該凹槽並從該等側壁溢流; 使該成形主體相對於一水平平面繞著與該縱軸正交的一橫軸旋轉通過一角度β;及 其中從該第一側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的一第一流動,且從該第二側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的一第二流動,該熔融玻璃的該第一流動及該第二流動沿著該成形主體的一底部邊緣結合以形成一玻璃條帶。
  7. 如請求項6所述之方法,其中在該成形主體的一入口端部處的該底部邊緣的一高度相對於一水平平面而言是大於在與該入口端部相對的該成形主體的一端部處的該底部邊緣的一高度,該水平平面定位在該成形主體下方。
  8. 如請求項6所述之方法,其中該玻璃條帶分別包含一第一層及一第二層,該方法進一步包括以下步驟:使該成形主體相對於與該底部邊緣平行的一垂直平面並在朝向該第二側壁的一方向中繞著該成形主體的該縱軸旋轉通過大於零度的一角度α,使得從該第二側壁溢流的該熔融玻璃的一質量流動速率是大於從該第一側壁溢流的該熔融玻璃的一質量流動速率,且其中該第二層的一厚度是大於該第一層的一厚度。
  9. 如請求項8所述之方法,其中α是等於或小於約1度。
  10. 如請求項7至9任一者所述之方法,進一步包括以下步驟:改變從該第一側壁及/或該第二側壁溢流的該熔融玻璃的一黏滯性,使得從該第一側壁溢流的該熔融玻璃的該黏滯性是不同於從該第二側壁溢流的該熔融玻璃的一黏滯性。
  11. 一種形成玻璃條帶的方法,包括以下步驟: 供應熔融玻璃至一成形主體,該成形主體包括一凹槽,該凹槽沿著該成形主體的一長度的至少一部分延伸,該凹槽包含相對的第一側壁及第二側壁及連接該第一側壁及該第二側壁的一底板,該熔融玻璃填滿該凹槽並從該等側壁溢流,且其中該凹槽的該底板在與該縱軸正交的一方向中相對於一水平平面的一角度是在大於0度且等於或小於約1度的一範圍內,使得從該第二側壁溢流的該熔融玻璃的一質量流動速率是大於從該第一側壁溢流的該熔融玻璃的一質量流動速率;及 其中從該第一側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的一第一流動,且從該第二側壁溢流的熔融玻璃形成熔融玻璃的一第二流動,該熔融玻璃的該第一流動及該第二流動沿著該成形主體的一底部邊緣結合,以形成一玻璃條帶,該玻璃條帶分別包含一第一層及一第二層,且該第二層的一厚度是大於該第一層的一厚度。
  12. 如請求項11所述之方法,進一步包括以下步驟:加熱及/或冷卻從該第一側壁及該第二側壁的至少一者溢流的該熔融玻璃。
  13. 如請求項12所述之方法,其中從該第一側壁溢流的該熔融玻璃的一黏滯性是不同於從該第二側壁溢流的該熔融玻璃的一黏滯性。
  14. 如請求項11至13任一者所述之方法,其中在該成形主體的一入口端部處的該底部邊緣的一高度相對於一水平平面而言是大於在與該入口端部相對的該成形主體的一端部處的一高度,該水平平面定位在該成形主體下方。
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