TWI306843B - Methods and apparatus for reducing stress variations in glass sheets produced from a glass ribbon - Google Patents

Description

1306843 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於製造賴#例如_作絲晶顯示器 _中顯示雖置之級。_是，本伽侧於當玻璃 片被切割為較小部份例如該顯示器製造過程時減小玻璃基 板呈現出扭曲程度之方法。 【先前技術】 ’’’、頁示器表！_使用於各種用途巾H薄膜電晶體液 晶顯不器(TFT-LCD)使帛於例如筆記型電腦，平板桌上監視 器，LCD電視，以及網際網路及通訊裝置等。 許多顯抑裝置例如為TFT-IXD 體(0LED)平板直接地製造於平板玻璃片(玻璃細上。為 了增加產量以及減少價格，一般平板製造處理過程同時地 製造多個平板於單-勒反或基板次組件上。在該處理過程 各步驟中，基板沿著切割線加以分離。 該切割改變玻璃内之應力分佈，特別是當玻璃被真空 吸引為平坦時’可看到平面應力分佈。更特別地在該切割 線處_釋除應力使得_邊緣變為並無料侧。該應 力釋除通常導致玻璃小片真空吸引平坦形狀產生改變，該 現象顯示器製造商通常稱為”扭曲"。雖然形狀變化程度通 常非常小，由於目前顯示器所使用圖素結構，由切割產生之 扭曲相當大足以導致相當數量缺陷之顯示器(遭廢棄）。因 而，扭曲問題為顯示器製造商所關切的以及關於切割所導 致之扭曲允許規範為低至2微米或更小。 1306843 本發鴨關於控制扭曲，特別是關於在由垂直抽拉出 _理過程例如向下抽拉處理過程之溢流向下抽拉處理過 a(亦已知為融合處理過程)，向上抽拉處理過程等製造出 璃片切割下來小片中控制扭曲之方法。 【發明内容】 依據本發明第—項，本發明提供―種使_直抽拉處 理過程以製造之綠，财法包含： 使用成形組件41形成玻璃帶狀物13,該帶狀物13具有中 央區域51以及兩個邊緣區域53,55,每一區域具有第一側邊 及第二侧邊； 使用分離組件20連續性地由帶狀物13移除玻璃片u，分 離組件20形成分離線47橫越帶狀物13寬度，該分離組件2〇 位於成形組件41下方；以及 利用邊緣導引組件33導引帶狀物每一邊緣區域53,55之 第一及第二側邊進入垂直面，導引邊緣組件33位於分離組 件20形成分離線47位置之下方。 在本發明特定優先實施例中，步驟(c)至少在部份帶狀 物中央區域51水平方向中減少移動，該部份位於成形組件 41與分離組件20之間。依據這些實施例，在該部份處玻璃 溫度優先地在玻璃轉變溫度範圍内。雖然並不預期受到特 別操作理論之限制，人們相信在該情況ητ由帶狀物13切割 下玻璃片11應力值變化至少在一個位置例如沿著至少玻璃 片11之一個邊緣處減小。 依據本發明第二項，本發明提供組件以導引玻璃帶狀 第 6 頁 1306843 物13之邊緣區域53或55進入垂直平面，其包含： 含有第-垂直軸59及第二垂直轴61之物體紙 —第-組垂直間隔之輪子35按裝於支撐63,67上，其能夠繞 著第-垂錄59由輪子無法與玻璃帶狀物13邊緣區域讯 55接觸之第-位置轉動至輪子35能夠讓與導引玻璃帶狀 物13邊緣區域53, 55接觸之第二位置，每一輪子具有玻璃啣 接表面71;以及 其中第-及第二垂直轴59, 61分隔開，使得當第一及第二 組輪子35在第二位置中，第一組輪子35之玻璃喻接表面71 與第二組輪子35之玻璃喻接表面71間之間距相當小(例如 小於或等於20_)以保持帶狀物13之邊緣區域53,邪位於垂 直面中吻接玻璃表面之間。 為了容易呈現，本發明對玻璃片製造加以說明以及申 請專利。人們了解整個說明書及申請專利範圍中”玻璃”包 含玻璃及玻璃陶瓷材料。 同時所謂"玻璃溫度π係指在其中心線處之玻璃帶狀物 的表面溫度。該溫度能夠藉由各種業界已知的技術例如高 溫计及/或接觸熱偶加以量測。 在本發明先前各項簡單說明中所使用參考數字只方便 頃者使用以及並不預期以及不應視為限制本發明之範圍。 更一般化地，人們了解先前一般說明以及下列詳細說明只 作為範例以及預期提供概念或架構以了解本發明之原理及 特性。 本發明其他特性及優點揭示於下列詳細說明中，熟知 1306843 此技術者關由該說明了解部份鱗由實施在此所說明之 ， 本發軸容而明瞭。所包含關在於提供更進—步了解本 ； 發明，以及在此加入以及構成說明書之一部份。附圖並不 _ 按照關。人們了解在細書或酬所揭示之本發明各種 特性能夠以任何及全部組合之方式加以使用。 【實施方式】 _ 1顯示出代表性帶狀物丨3,其包含中央區域51 (帶狀 _ 物良好品質部份)以及兩個邊緣區域53,55(帶狀物不良品 質之突出部份)，其通常含有隆起圖案，其由於該區域與一 個或多個邊緣或拉引滾軸接觸所導致。如該圖所示為帶狀 物中心線57及分離線47,在該處各別玻璃片η由帶狀物移 除。 圖2Α’ 2Β，2C顯示出適當的分離組件2〇,其能夠依據本 發明加以使用以由帶狀物13移除各別玻璃片η。該組件形 式已揭示於Andrewlavage Jr.之美國第6616025號專利中， 鲁 該專利之說明在此加入作為參考。具有不同結構及功能之 其他組件在需要時當然能夠使用於本發明中。 在圖2A，2B及2C母一圖中，參考數字41代表成形組件例 如製造LCD玻璃之溢流向下抽拉开)式成形組件以製造出玻 - 璃帶狀物13。由於該成形組件在業界中為已知，可省略說 - 明以避免模糊本發明之說明。其他开>式之玻璃成开j裝置（ 例如細縫抽拉組件)當然能夠共同地使用於本發明中。由 於利用溢流系統，該裝置屬於玻璃製造之範圍内。 圖2A，2B，及2C中參考數字43表示玻璃片傳送系統，其 1306843 =s玻璃片握持器45以移動分 其他載台，例如至邊緣工作台=片至;^處理過程之 詳細說明加以省略以避免 ==侧。魏___之裝置於本 通屬統，其巾麵餘物13之導引邊緣

麵:且4 21以及進入移除破璃片次組件15之區域。 :21包含継23,劃線器25,以及劃線轉移器27 、、、月况，舰'崎絲為移蝴線器/移動鐵钻型式 ，假如需要情況下能夠使用其他默劃線系統例如雷射為 主之糸統。 玻璃片移除次組件15可包含架構17，其運載玻璃片啣 接構件19,例如為四個片狀物喻接構件怖置於長__ 角落處，其尺寸小於玻璃片U之寬度及長度。玻璃片錢 餅19能夠為例如柔軟真空吸引杯狀勿，然而假如需要情 況下能夠使用讀玻璃狀其他裝置例如為夾頭。亦能夠 在舄要情況下使用多於或少於四個玻璃片。 玻璃片移除次組件15可包含傳送器29,其經由連接器 組件31連接至架構17。傳送器29能夠為工業機器从/或 固定自動化以相對於架構及連接器組件提供線性移動及旋 轉。優先地，一旦玻璃片由帶狀物在分離線47處發生分離 時，連接器組件31能夠使架構17及連接之玻璃片經歷相對 於傳送器受控制之”落下"。 圖2B顯示出分離線47藉由劃線器25形成於破璃帶狀物 第 9 頁 s 1306843 13中。如該圖所示，玻璃板喻接構件19喻接玻璃片。該啣 、 接發生於玻璃片被劃線之前或之後。啣接藉由使用玻璃格 : _構_對於玻翻相配置以及使用相當柔軟啣接構 件例如真空吸引杯狀物而達成，其並不會使玻璃 法過度之移動。 ' 假如在劃線後達成响1接，喻接無法相對於刻痕線產生 f矩，其促使玻璃板過早地由玻璃片分離。即，需要達成喻 φ 接，同時保持玻璃板。在°卸接過程中減小彎矩能夠藉由控 制最上側玻璃板卸接構件與刻痕線間之距離而達成。 不論玻璃片移除次組件i 5在劃線之前或之後與玻璃板 咱P接，次組件需要在施加彎矩以由帶狀物分離玻璃板之前 々^#_板，帶狀物13 _支撐重量， 甚至於當劃線時。當分離線產生以及藉由施加彎矩而驅使 通過玻璃片時，玻璃片只失去其強度，其在玻璃片中產生張 力/壓力梯度。 t 圖2C顯示出施加彎矩。如該圖所示，彎矩優先地施加 於玻璃片第一側(無劃線側)，使用鐵钻23作為發生旋轉之 阻槪。在優先實施例中，連接$組件31立即_動分離 玻璃片尾端邊緣離開連續性地移動帶狀物之導引邊緣。在 該情況中，邊緣損壞能夠減為最低程度。 在操作中’已發現當帶狀物13離開成形組件41及移自 朝向刀離組件20,玻璃存在彎曲以及並不會保持垂直運行 之傾向。詩狀物長奴_，其抽拉玻璃 回到垂直平面。在玻璃片移除次組件底部高度處該移動約 第 10 頁 1 ... S ). 1306843 ，50毫米或更大，言亥移動將促使帶狀物开》狀沿著其長度改 變。特別地，移動將促使通過玻璃轉變溫度範圍⑴顶)之 帶狀物部份形狀改變。 在融合或其他形式玻璃製造處理過程中，當玻璃帶狀 物冷卻，構成帶狀物之玻璃經歷複雜的結構變化，不只物理 尺寸變化同時分子等級變化。該變化在融合處理過程中所 使用等官根部處由在大約50毫米厚柔軟液體形式改變為大 、-勺半毫米厚度之堅硬玻璃片，其藉由帶狀物由成形組件移 動至分離組件時小心地控制帶狀物冷卻而達成。 冷卻處理過程之關鍵部份發生於玻璃通過其時。 別;I：’ GTTR在扭曲中扮演關鍵之角色因為在内及高 之玻璃特性所致。存在於高於之較高溫 度下，玻璃特性基本上像液體:對所施加應力之反應為應變 率，以及任何彈性反應實質上為無法感測的。存在低於 較低溫度下，其特性像固體:其對應力反應為有限的應變， 以及任何黏滯性反應為無法預測的。 當玻璃由高溫冷卻以及通過GTTR時，其無法顯示出突 然由類似液體轉變為類似固體之特性。實際上，玻璃黏滞 係數為逐漸地增加，以及經由黏彈性區域，其中黏滞性反應 及彈性反應為顯著的，以及最終變為固體。當玻璃經由該 處理過程，其會形成永久性形狀，其會影響玻璃中應力大小 以及因而扭曲大小，該扭曲在例如製造LCD顯示器中切割為 小塊時呈現出。 依據本發明，已發現帶狀物形狀變化導致於其長度增 1306843 長時增加重量所致，其在GTTR中會導致帶狀物形狀變化產 - 生束結以及因而由帶狀物切割下玻璃片應力值產生變化。 特別I由於該形狀變化(或帶狀物部份移動偏離垂直平面 )在玻璃片成形循環過程中發生，其導致玻璃片頂部及底部 具有不同的形狀以及因而不同的壓力值以及這些應力值不 同的變化。當玻璃片切割為小片時，在邊緣間應力值偏差 會影響玻璃片扭曲值。

Φ 依據本發明，已發現在玻璃片分離循環過程中在GTTR 中玻璃帶狀物形狀變化至少部份決定於在分離線底下位置 處即在位置處玻璃帶狀物之移動。該移動再轉移 至玻璃帶狀物以及在GTTR中固定於玻璃中。 為了在GTTR中減少帶狀物移動量，本發明在倾^分離 線下對▼狀物移動提供機械限制。該限制有助於在整個各 別玻璃片成長及分離過程巾保持帶狀物在垂直平面中。該 限7作用在玻璃片由玻璃帶狀物切割以及移除之前將減小 # 玻璃片之水平移動，因而減小帶狀物在分離組件上方位置 ，之水平移動，其包含帶狀物在GTTR巾之水平移動。在該 ，況下，能夠達成玻璃片為減小應力變化值。特別地每一 試樣之應力较-谢纽及麵部邊射應力更類似於底 部邊緣之情況。 、例如，低於分轉纽帶狀物之水平鑛製造出5〇片 連、、’貝!·生玻璃#群組在至少一處，與在相同條件下但是並無 該限制情況製造出之數目5〇片連續性玻璃片作比較，具有 k健力值之鮮龄。例域力變化能触卿^標準 第12 頁 1306843 偏差減小至l〇psi。 如業界所知，能夠在玻璃片上一個或多個位置使用雙 . 折射性技術量測應力值。通常當玻璃片被真空抽除靠在平 坦表面上時進行該量測。在分佈於整個玻璃片二維表面上 多個位置或只在有限數目位置處例如沿著一個或多個玻璃 片邊緣及/或玻璃片上預先決定參考位置例如接近玻璃片 被么為小片之線條處進行量測。 修 為了並不損及玻璃品質，本發明限制可施加於沿著帶 狀物之邊緣區域。即，限制設計以穩定玻璃帶狀物而並不 接觸要求品質之區域。在優先實施例中，施力σ限制至帶狀 物所使用裝置之構造能夠與現存分離組件形成整體，其對 組件產生最小或並不產生變化。 圖3及4顯示出代表性裝置，其能夠使用於本發明導引 邊緣組件，以及圖5顯示出該裝置與代表性成形組件41，劃 線次組件21，以及玻璃片移除次組件形成整體。由該圖可 • 看到，該裝置提供導引輪子平面，輪子能夠放置於帶狀物之 月ϋ端及後端（第一及第二)表面於兩個帶狀物非品質邊緣區 域上。 更特別地® 3Α及4Α為導引邊緣裝置之前視圖以及圖 3Β及4Β為頂視圖。圖3顯示出裝置為敞開的，無導引構造 同時圖4顯示出在導引邊緣構造中情況。在這些構造間之 轉變能夠使用傳統動力例如電動馬達或氣動裝置(優先地） 達成。雖然並未顯示出，裝置優先地亦具有一種構造其中 一種只有一組輪子35脫離與玻璃帶狀物丨3喻接，例如二組 第]3 頁 1306843 輪子將干擾各別玻璃片由帶狀物移除。 如該圖所示，裝置能夠包含物體49,其具有第—垂直軸 57以及第二垂直軸Μ (例如一對軸按裝至物體)，該臂件防 及65可旋轉地連接。臂件63及65因而連接至執條67及⑽ 其運載一組多個輪子35,其玻璃喻接表面71在垂直平面中 對準一個輪子而高於另外一個。雖然三個輪子顯示於圖3 中’當需要時能夠使用更多或較少輪子於本發明操作中 。所使用輪子數目以及垂直長度通常為所製造出各別玻璃 片長度之函數，垂直長度越長所使用於較長玻璃片之輪子 數目越大。 因為導引邊緣組件位於分離組件底下，在該處理過程 步驟處玻璃之溫度相當地低。在建造組件中將允許使用不 同的材料。例如，物體49,臂件63, 65肩条67, 69，以及輪子 35能夠由傳統金屬材料例如銘製造出。假如需要情況下能 夠，其他材料。同時，輪子35並不需要驅動以避免過度 熱量累積，但是能解純地經由與帶狀 允許達成轉動。顿假如需要情況下能夠使用驅動之輪 亚不輪子，本發日_丨邊緣組細細其他裝 以控制低於分離線帶狀物之水平 墊於帶狀物邊緣區域之第一及第二側。尋擦力櫬 操作t，使用兩個顯示於圖3及4 邊緣區域53及另-個導似邮心以ϋ’個㈣ 平面中邊緣&域55(參閱圖丨）。在水平 #盡:1 於分離線時加以謂整以與破璃 …目匹配。優麵設計兩_置以分別地加以調 第

e 1306843 整。在該情況中，裝置能夠使用於玻璃帶狀物，其中帶狀物 兩個邊綉:並不在相同的垂直平面中。 優先地》裝置之玻璃喻接表面能夠獨立地在水平平面 中移動，使得這些表面至玻璃之距離能夠分別地加以調整 。通常，玻璃啣接表面與玻璃帶狀物間之距離為小於1〇毫 米’使得啣接玻璃帶狀物第一側表面與哨卩接第二側表面間 之距離為小於20毫米。如上述所揭示，帶狀物第一側能夠 為玻璃鋪線側，同時第二側能夠為劃線側，玻璃片在第一 侧方向由帶狀物移除。 當然’在實施本發明中玻璃啣接表面間能夠使用較小 或較大距離，其決定於一些變數例如玻璃帶狀物之平坦度 以及由帶狀物切割下玻璃片之量測應力值。為了提供充^分 之彈性’導通置優先地允許敍之_倾轴與帶狀 物表面間之間距在〇至2〇刪之間。 實際上，在帶狀物第一側上一組輪子並不與帶狀物表 面無，使得各別玻翻能夠#由對一刻痕線彎折由帶狀 物加以移除。在第二側上一組輪子能夠保持喻接以在各別 _片讀及微時簡蚊做物於平财。可加以變 化，在第二側上一組輪子能夠在破翻分離過程中由 片解除咱p接。 能夠按裝導引裝置使得在玻璃片移除循環過程中能夠 地運仃或保持靜止。圖以及册顯示出兩個可能 箭Γ顯示至少部份分離組件201動，以及箭頭 玻璃片13之移動。在圖6过_示意性地顯示出 第 15 頁

1306843 導引邊緣組件相對於成形裝置41為靜止的，同時在圖册中 • 絲39顯耐導引邊緣組件隨著至少部份分雜件移動。 : 例如，導引邊緣組件能_定至分離組件之部份劃線次組 件以及在玻翻形成及鑛彳轉擁巾麟該部份垂直地 移動。 並不纖贿财式加霜制本_齡下列範例 更完全地加以說明。 範例： 藉由融cr處理過程製造出厚度為〇. 5麵之玻璃帶狀物 人工地限制在水平面中沿著其邊緣在低於分離線底下之位 置移動。對糊或不糊舰婦造岐雜試樣作應力 篁測。特別地5沿著玻璃片四個邊緣作應力量測。 相對於最接近到達使用來製造等管之玻璃入口帶狀物 側的邊緣觀測應力之最大變化。這些未限制情況之應力值 顯不於圖7A中。圖7B顯示出相同邊緣以上鑛說明限制之 φ 、、、°果。應力值變化顯著地減小為明顯的。其他三個邊緣亦 可看到應力變化之減小，但是由於未受限制情況應力值為 較小，藉由限制水平移動達成之減小為較小的。 雖然本發明狀實施例已加m細錢顯示出，人們 了解能夠作許多變化，但是其並不脫離本發明讀神及範 圍。 例如，雖然上述範例所使用玻璃厚度為0· 5麵，本發明 亦旎夠使用於不同厚度之玻璃，例如玻璃厚度為〇. i至2. 〇 職。更特別地，本發明能夠使用於製造使用於顯示器中或 第16 頁 1306843 其他應用中任何形式玻璃，其中薄玻璃片為有益的 。如同 代表性範例’玻麟夠林公賊號1737搞號細化 2000玻璃，或其他製造商所製造作為顯示器應用找璃。 熟知此技術者將自在崎揭钟容作蛛乡其他變化 及改變，其並不會脫離本發a月球神及細。下列申料 利範圍麵含蓋在此所揭示之特定實施例以及變化，改變， 及同等情況。 ’ 【圖式簡單說明】 第®為不思圖，其顯示出由抽拉處理過程形成之帶 ^物，各別玻璃片由其中切割出。相對於帶狀物中心線及 中央區域之帶狀物邊緣區域位置顯示於晒中。 第-《 Α，Β，及C顯tf出由移紐賴帶狀物分離出玻 喝片。 中1三_示祕據本發贿财導置於敞開位置 第三圖Α為裝置之前視圖。 第三圖B為裝置之觀圖。 〆^四圖顯示出第三圖之導引裝置於閉合位置。 :四圖A為裝置之前細。 第四圖B為裝置之頂視圖。 麵芬=?圖及第四圖之導引裝置，其排列使 圖A顯示出靜態導引邊緣裝置。 1 _邊緣組件，其隨著分離組件移動。 第17頁 U〇6843 少发 圖顯示出試驗數據，其顯示出玻璃片高度變化減 ‘動：藉由限制在倾分離線底下玻璃帶狀物之水平 f七圖A顯示出並無限歡應力值。 第七® B顯示出财闕作贿成 附圖元件數字符號說明： ^璃片11;移動帶狀物13;移除玻璃片次組件巧 _ 構件19;分離組件阶劃線次組件^ 件^=;==29;連接器組 靜止判魏娜ΙΓ 置之好35;顯示出 線條39.ί=Γ Γ;顯示出移動導引邊緣組件之 破螭片握掊哭1 _41;破璃片傳送系統银 狀物中央區域51;帶狀物邊緣 物體， 57;第—垂直軸59;第二垂直轴61•第，55:狀物中心線 支撑臂㈣-她條二=咏第二 =表面71;顯示分離組件至少動=子= 不玻璃片移動之箭頭75。 ％之箭頭73;顯

Claims (1)

1306843 十、申請專利範圍： 1. 一種使用垂直抽拉處理過程製造玻璃片之方法，該方法 包含： (a) 使用成形組件形成玻璃帶狀物，該帶狀物具有中央區 域以及兩個邊緣區域，每一區域具有第一側邊及第二側邊; (b) 使用分離組件連續性地由帶狀物移除玻璃片，分離組 件形成分離線橫越帶狀物寬度，該分離組件位於成形組件 下方；以及 (c)利用邊緣導引組件導引每一帶狀物邊緣區域之第一 及第二側邊進入垂直面，該導引邊緣組件位於分離組件形 成分離線位置之下方。 2·依據申請專利範圍第1項之方法，其中步驟(c)至少帶狀 物中央區域之部份在水平方向之移動被減小，該部份位於 成形組件與分離組件之間。 、 • 3.依據申請專利細第2項之方法，其中該部份之溫度在玻 璃轉變溫度範圍内。 4.依據申請專利細第3項之方法，其中使用步驟ω製造 出5〇片連續性玻璃牌組在至少一他置處具有較低之應 ，準偏差，其紐在姻齡下但是财具有步驟(c)製。 w出50片連續性地玻璃片群組作比較之情況。 據申請專利細第1項之方法，其中分離組件包含產生 ^線之劃線次組件，以及娜帶狀物之玻璃片移除次組 ，々在分離線處將玻璃片由帶狀物分離。 1306843 6·依據申請專利細第5項之方法，財藉由玻翻移除次 ‘ 組件由帶狀物分離玻璃片之前，導引邊緣組件停止導引邊 緣區域之第一侧邊。 7. 依據申請專利範圍第！項之方法，其中分離組件包含至少 -個次組件在連續性玻璃片由帶狀物分離間之部份時間週 期内與帶狀物相同速率垂直地移動。 8. 依射請糊鹏7歡雜，財錢續性玻璃片由 • 帶狀物分離間之部份時間週期内，導引邊緣組件與帶狀物 相同速率垂直地移動。 9. 依雜8項之极其帽丨絲組件固定 至分離組件之至少一個垂直移動次組件。 10. 依據申請專利範圍第7項之方法，其中在連續性玻璃片 由帶狀物分離間之時間週期過程中導引邊緣組件並不垂直 地移動。 11·依據申請專利細第i項之方法，其中導引邊緣組件包 • 含第一，第二，第三及第四組輪子，其中第一組導引一個邊 緣區域之第-側邊，第二組導引一個邊緣區域之第二侧邊， 第三組導引另-邊緣區域之第一側邊，第四組導引另一邊 緣區域之第二侧邊。 12. 依據申請專利細第u項之方法，其中各組輪子經由對 垂直軸轉動與帶狀物成導引之關係。 13. -種導引玻璃微物邊_域至平面之組件，其包 含： (a)包含第-垂直軸及第二垂直軸之物體； 第20 頁