TWI344944B - Method of making a glass sheet using controlled cooling - Google Patents

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TWI344944B
TWI344944B TW095127045A TW95127045A TWI344944B TW I344944 B TWI344944 B TW I344944B TW 095127045 A TW095127045 A TW 095127045A TW 95127045 A TW95127045 A TW 95127045A TW I344944 B TWI344944 B TW I344944B
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Naili Boratav Olus
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Lee Rhoads Randy
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Description

1344944 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 曰Β玻璃片（破璃帶狀物)之方法特別 疋關於在形成片狀物位置(例如等管根部)m ，離之位置(例如分離處理過程初始步驟帶另 線位置處)之間使用控制冷卻形成玻璃片之-【先前技術】 /
、為液晶顯示器元ΟΠΟ形式之玻璃顯示板使用於 領域應用中-由手提個人數據辅助電腦(PDA)至計機 視器顯示幕。這些顧要倾翻具杨絲缺陷t 面。LCD由^數個薄的玻翻所構成，其密封在—起以 ?，包封。南度地要求構成這些顯示器之玻璃片當切割 日’並不會變形，因而保持元件間適當的對齊。假如藉由切 割玻璃為較，i、部份崎除雜玻射之殘賊力會導致 玻璃變形，以及失去適當的對齊。
通常’ LCD為非晶矽（α-¾)薄膜半導體(TFT)或多晶矽 (P-Si或p〇ly-Si)TFT形式。多晶矽具有相當高之驅動電 流及電子遷移性，因而圖素反應時間為較低。除此，有可能 使用p-Si處理過程以建立顯示驅動電路直接地在玻璃基 板上。加以比較，a-Si需要使用積體線路包裝技術連接至 顯示器週邊之獨立驅動晶片。 由a -Si發展至p -Si對玻璃基板之使用已出現相當大 的戰。多晶矽塗膜需要在6〇〇_7〇(rc範圍内相當高的處 理溫度而高於a-Si情況。因而，玻璃基板在該溫度下必需 為熱穩定的。熱穩定(即熱密實或收縮)決定於特殊玻璃組 成份固有黏滯性(以應變點表示）以及玻璃片之熱經歷，其 由製造處理過程決定。例如為多晶矽TFT所需要之高溫處 理過程例如在600Ϊ下歷時5小時玻璃基板需要較長熱處理 時間以確保低的密實。 製造光學顯示器玻璃之-種方法為溢流向下抽 ，(已知為融合向下抽拉處理過程)。與 誦及·_號專利所揭*之其他處理^^如國 式及細縫技街比杈，該處理過程製造出初始表面的品 引述專利揭示出融合向下抽拉處理過程，其^ ^ 玻璃通過稱鱗管之形趣形⑽邊緣，_。 公告第2005/0268657及2005/0268658號專礼該專“之 明在此加入作為參考。熔融玻璃流過等管之合 : ，以及分離流動在頂點或根部處再結合，在該二個H面 成表面結合以形成玻璃帶狀物或玻璃片。因而，盥 夕 玻5=玻璃片内部，以及玻璃片之“面： 寺由於受到重力及拉引装置作用 ，玻璃片尽度減小。制地，拉引滾軸位於等管根 狀物接觸邊緣部份下游以調整帶狀物離開等管之速率以 及因而有助於決定出最終玻璃#之厚度。拉引裝置位於相 當遠下游處麟綱已冷卻以及變為相當拉 。當玻璃帶狀物由等管根部下降通過拉弓丨滾轴足其 成堅硬彈性帶狀物，其可加以切割形成較小玻璃片。 ，合向下抽拉生產線之建造需要相當大資金投資。因 為由該生產線製造出級通常使用於製造客戶之產物其 存在連續性壓力以減小費用。該費用節省能夠藉由其^方 面例=增加生產線產量及/或減小費用例如包含建造生產 線之資本❿魏。如底下所酬，本㈣各項能夠使用來 達成費用節省方法，即能夠使用本拥以增加抽拉速率以 及，線之產量及/或能夠使用來降低生產線整個長度，即 玻璃片2成處等管根部與祕由玻璃片分離處抽拉底部間 之垂直鬲度。（如業界所知在由玻璃片分離後，基^經歷更 進-步處理肩如去除級側邊處突㈣份，再細分為較小 片，邊緣研磨等，於使用於例如製造液晶顯示器中之前。所 1344944 ’絲”係指在作更進-步纽前由玻鱗狀物分離出之 玻璃片以及由LCD製造商使用之最終基板，其將由 顯示出其意義。） |
在製造液晶顯示器中璃基板熱學不穩定性為業界長時 期存在的問題。為了解綠問題，賴製造商通常在運送 至客戶之箣熱處理玻璃基板使得玻璃片並不會收縮或在客 戶處理過程中少量收縮》該熱處理已知為”預先收縮"或" 預先密實”。熱處理更進一步包含處理基板因而提高對基 板表面損壞之機會，以及增加整體製造價格。 數里上，後實為玻璃基板呈現出每單位長度之長度變 化，其係由於在玻璃結構中由於熱循環產生難捉摸的變化 所^致(即岔貫由玻璃熱經歷產生之應變）。密實能夠藉由 放置兩個標記於玻璃基板上以及量測標記間最初距離而實 際地測定出。基板再作熱處理循環以及放置於室溫下。標 記間之距離再加以量測。密實以ppm表示為： 密實=106 ·(處理前距離-處理後距離)/(處理前距離） 能夠使用不同的熱處理循環以模擬基板在製造液晶顯 示器過程中所遭遇之加熱及冷卻。能夠使用來測定出預期
玻璃基板密實的適當熱處理循環之範例已揭示於底下(參 閱表4)。 除了實際地測試玻璃基板，當施以先前所說明溫度及 歷時處理時，密實亦能夠使用計算機模擬對玻璃材料之應 力釋除作預測。5亥才旲擬範例出現於Buehl，W. M.及Ryszytiwskyj, W. P.-^"Thermal Compaction Modeling of Corning Code 7059 Fusion Drawn Glass", SID International Symposium, Digest of Technical Papers, SID 22, 667-670 (1991) 。亦可參閱 Narayanaswami, 0. S.之，1 Stress and structural relaxation in tempering glass", J. Amer. Ceramic Soc., 61 (3-4) 146-152 (1978)。模擬為半經驗性，其中對施加 第Ί 頁 於特別種類玻璃之不同熱循環所導致應變量測值作標定，以 及再使用該標定預測感興趣之熱經歷的密實，例如表4中 顯示義鮮經歷。下顺揭示密實數據使辭經驗性 擬方法而非實際測試而得到。 、 窃由於费實為重要終端客戶之規範，因為流動增力口使得 產3:增加，融合處理過程已線性地模擬在特定溫度下具有 充4/3的時間以保持最終基板相同的密實如同流量增加之前 情況。雖然該方法能夠運作，但是具有嚴重的缺點，即 等管根部與基板由玻璃片分離位置處之間需要較長的距離 。該較長距離需要額外的土地面積及費用。實際上，由於 現存設備之實際限制，關於處理密實之該方法會限制對現 存玻j形成裝置之最大可利用流量。增加流量超過該記錄 以及實際限制將提供費用方面顯著及重要的優點。 目前實施之融合抽拉處理過程之另一限制係關於被處 ，玻璃之材料特性。人們了解當初始狀態之玻璃組成份暴 露於較低溫度歷時相當一段時間，結晶相會開始形成。開 始形成晶相之溫度及黏滯性係數分別已知為液相線溫度及 ；^相線黏滯係數。 如同已知及目前所實施，當使用融合處理過程時必需 保持離開等管處之玻璃的黏滞係數為大於100000泊，一般 為大於130000泊。假如玻璃黏滯係數為低於100000泊，玻 璃片品質將降低，例如保持玻璃片平坦度以及控制玻璃片 整個寬度之厚度的品質降低，以及製造出玻璃片不再適合 作為顯示器應用。 依據目前操作，假如液相線黏滯係數小於100000泊之 玻璃組成份在一些條件下處理，使得玻璃片尺寸品質為適 當的，在等管上形成析晶以及導致玻璃片中形成結晶顆粒 。顯示器玻璃應用無法接受該現象。 【發明内容】 本發明第一項實施例(快速冷卻)提供一種製造破續片 之方法，該方法包含流動熔融玻璃通過會聚形成表面以形 成玻璃片，形成表面會聚於較低頂點處以及以一速率冷卻 玻璃，其中在較低頂點與玻璃片達到最終形成厚度點處之 間由玻璃片通過平均熱量等於或大於4〇〇〇〇w/平方米。 本發明第一項亦提供一種製造玻璃片之方法，其包含 流動熔融玻璃通過會聚形成表面以形成玻璃片，形成表面 會聚於較低頂點處以及以一速率冷卻玻璃，其中黏滞係數 隨著距離改變之平均變化率r等於或大於6· 〇nfl，其中R表示
如下:IKl〇gi〇( # 最终厚^/泊）-l〇g1()( # 賴/泊）)/D 其中，（a)//頂點為在較低頂點處玻璃片中央線處黏滯係數， (b) /z 最終厚度 為玻璃片達到最終厚度處中央線處之 黏滯係數， (c) D為兩個黏滯係數間沿著中央線之距離，以及 (d) 黏滯係數以泊為單位。 、依據上述實施例之特定應用，玻璃之液相線黏滯係數 為低於100000泊;優先地小於8〇〇〇〇泊；更優先地小於5〇〇〇〇 泊。 —依據本發明第一項實施例，玻璃片優先地在^2傍/小時 /英忖流動密度下形成，更優先地高於15碎八】、時/英忖，以 及最優先地高於20磅/小時/英吋寬度，以及在較低頂點 小於400刪處最終厚度為1· 5%内。優先地，玻璃片在較低頂 點下小於300mm處達到最終厚度。該方法可更進一步包含 對玻璃片所施加總拉引力量至少為5〇N/m。會聚形成表面 之頂點可藉由熱元件加熱。 優先地，平均通過熱量之標準以及R標準為令人滿意的 ，雖然在一些情況中，在本發明第一項特定應用中為令人滿 意的。 本發明第二項實施例(緩慢冷卻)為提供製造玻璃片之 第9 頁 1344944 方法，其包含流動炫融玻璃通過會聚形成表面以形成破璃 片，形成表面會聚於較低頂點處以及冷卻玻璃片，其中在破 璃片中心線處黏滯係數由1011泊增加至1〇14泊時，通過玻 璃片之熱量為小於或等於20000W/平方米。
本發明第二項亦提供一種製造玻璃片之方法，其包含 流動熔融玻璃經過會聚形成表面以形成玻璃片，形成表面 會聚於較低頂點處以及冷卻玻璃片，其中在玻璃片中心線 處黏滯係數由1011泊增加至1〇14泊時，隨著距離變化之黏 滞係數平均速率r1H4為小於或低於4. 〇m-i，其中RiH4 表示為： 以及其中Dn-14為兩個黏滯係數間沿著中心線之距離。 優先地，平均流過熱量標準及R標準為令人滿意得，雖 然在一些情況中，只有一個標準在本發明第二項應中為 令人滿意的。 、〜
本發明第三項實施例提供增加玻璃片製造速率之方法 ，玻璃片由融合向下抽拉機器製造出，其中機器包娜成楔 形物以及該方法包含(a)增加熔融玻璃流過形成模形物，以 及⑹當玻璃#離開形成楔形物時增加玻璃片初始冷卻速 f。依f本發明該項蚊應用，構成版物玻璃之黏滯係 數由10泊增加至1〇14泊區域中玻璃片冷卻速率將減小。 本發明第四項實施例為提供增力σ玻璃片製造速率之方 片由融合向下抽拉機器製造出，該方法包含增加熔 融玻璃流過機器以及改變玻翻之黏滯性，縛性以 性區域之相對長度。 ， 本發明第五項實施例為提供增加玻璃片製 ϊ产玻合:Γ抽拉機器製造出，其中機=增： Μ度’在或皿度下基板由玻璃片分離出。 璃片，_合向下抽鳩以製造玻 (S? 第10 頁 (a)形成表面，其會聚於較低頂點處； 拉引滾轴，其與較低頂點分離h距離· 點^ί裝置’其在玻璃片中形成刻痕線，該刻痕線與頂 其中：IWDsl^O. 5。 、、&勒if ^第七項實施例為提供融合向下抽拉機器以玻瑞 ;IL動速率FR製造玻璃片，其包含： (a)形成表面，其會聚於較低頂點處;以及 點裝置，其在玻璃片中形成刻痕線，該刻痕線與頂 占刀離其中h與FR滿足下列關係：
Da/FR^8 · (1. 〇+〇. 1 . (Ts-667)), 麵之賴舰t鱗位，^輕為射，以及 FR早位為傍/小時/英吋。 本發明第八項實施例為提供融合向下抽拉機製造 玻璃片，其包含： (a)形成楔形物，其具有較低頂點 ;以及 ,(b)相鄰郷成楔形物之冷卻區段，其構造使得由形成模 ，勿抽拉出破制以一速率冷卻其中在較低頂點與玻璃 ^璃片_最終_厚度喊玻削流過平均熱 量等於或大於40000瓦/平方米。 參考附圖經由下列範例性說明，本發明將更容易地被 I，以，本發明其他目標，特性，詳細情況以及優點變為更 清，，這些)說明任何情況並不包含作為限制用途。預期所 有s亥其他系統，方法，特性及優點包含於該說明内，以及屬 於本發明範圍，以及藉由申請專利細加以保護。除此，人 們在詳細說明及附圖中所揭示本發明實施例以及各項能夠 以任一以及全部組合能夠加以使用。 【實施方式】 下列詳細說明只作為列舉用途以及並不作為限制用途 第 π 頁 1344944 ，所揭示特別詳細情況之範例性實施例提供完全了解本發 明。不過，業界熟知此技術者將受益於本發明所揭示内容 其了解^發明可實施於其他實施例而並不會脫離在此戶^ 示之細節。除此，已知的裝置，方法以及材料之說明加以 略以避免模糊本發明之說明。最終，儘可能地相同的泉^ 數字表示相同的元件。 ^考 在此所使用向下抽拉玻璃片製造處理過程係指任何形 式之玻璃片製造處理過程，其中形成玻璃片同時黏滯性破7 璃以向下方向抽拉出。在融合向下抽拉形成處理過程中 熔融玻璃流入溝槽，再溢流以及向下運行於等管之兩側，在 根部(在等管端部以及兩個玻璃溢流部份再結合)融合在一 起，以及向下抽拉持續到冷卻。溢流玻璃片製造處理過程 參考圖1加以說明，其中形成楔形物10之溢流溝槽構件包八 朝上敞開之通道20並由壁板部份30界定出其縱向側邊，其3 終止於相對縱向延伸溢流唇狀物或堪4〇中上部界限。堪 連通形成楔形物10相對外側片狀物形成表面。如圖所示， 提供形成楔形物10,其具有一對連通堰4〇之垂直形成表面 部份50,以及一對向下傾斜會聚表面部份其終止於水平較 低頂點或根部70,其形成直的玻璃抽拉線。 熔融玻璃80藉由連通通道2〇之傳送通路9〇供應至通、首 20 °進入通道20之供應料為單一端部，或需要情況下^雙、 端部。一對限制性隔絕物1〇〇提供於溢流堪4〇上方相^ 通道20每一端部以導引熔融玻璃80自由表面11〇溢流過溢 流堰40成為分離流體，以及向下相對形成表面部份5〇, 6〇至 根部70,其中顯示為鏈條線之分離流體會聚而形成一片初 始表面之玻璃120。 在融合處理過程中，拉引滾軸130位於形成横形物1〇根 部70下游以及使用來調整玻璃帶狀物離開會聚形成表面之 速率以及因而有助於決定出最終玻璃片之標稱厚度。適當 第12 頁 (S ) 1344944 的拉引滾軸說明於例如美國第6896646號專利中該 說明在此加入作為參考。 . 拉引滾轴優先地設計成與玻璃帶狀物接觸於其外側邊 . 緣，特別是存在於帶狀物邊緣處加厚突出物内側區域中。 在玻璃片为離出後，與拉引滾軸接觸之玻璃邊緣部份由 基板去除。 —在圖1所顯示抽拉裝置中，玻璃片（玻璃帶狀物)向下運 : 行過f置之抽拉部份，玻璃片經歷非常複雜之結構性變化， =實際尺寸同時分子大小之變化。在例如形成楔形物或 • 抒^鱗域軟触是厚贼體形雜化為堅硬之玻 璃片藉$小心地選擇溫度場而達成，其精密地平衡機械及 化學規範以完成由液體或黏滯性狀態轉變為固體，或 狀態。 更特別地，當玻璃片下降低於根部到達低於拉引滾軸， 玻璃由黏雜狀轉變為娜性狀態。麟雜彈性區域 - 由玻璃軟化點延伸至玻璃應變點。低於應變點，玻璃視為 呈現出彈性特性。 、上述所說明融合形成處理過程之一項優點在於能夠形 _ 成^璃片而並不需要玻璃表面接觸任何耐火性形成表面。 其提供，紅表面。除此，該技雛夠形成非常平 f以及高，差薄的玻璃#。不過，其他玻璃片形成技術亦 〜本發明受益，其包含非限制性細縫抽拉及再抽拉形成技 ' 術。在細縫抽拉技術中，熔融玻璃流入在底部具有機器加 ΐ之通3。玻璃片向下拉引通過細縫。玻璃品質明顯地決 =於機器加工細縫之精確度。再抽拉處理過程通常包含預 形成玻璃組成份為塊狀物再加熱及向下地抽拉為較薄 的玻璃片產物。 述所說明，依據各項說明，本發明係關於藉由融合 拉機器製如麵#之冷卻速Φ。玻制冷卻速率可視 第13 頁 =溫f;間或時間變化相關，例如沿著玻璃片中心 與概w臟示，時雖及空驗冷卻速率 率表爾—及時間性冷卻速率為 dT/dy=(dT/dt) · (dt/dy) 其中I為溫度，t為時間，y為拉引方向(即重力)之座摔。 磅抽拉中單位時間通過質量表示制(通常以 «以及。細财，操作流 有時;=„璃片速度通常稱為拉引速度，以及 32為拉引速率，PR(一般以英忖/分鐘表示）。 滅疋理，我們可能將拉引速率寫為： 、
PR=dy/dt=M/(ph)-K 其中P為玻璃組成份之密度，參數"κ"為常 ==之定義，以及後三項等式為依；4-。項二 項ί細定的以及只在玻削達舰終形成厚 成厚度雜蚰服軸形成模 ^勿抽拉出玻璃片達到飯帶係數使得玻璃片變為固結，厚 ^未發生實質上之變化。在黏滯性區域中，該項並非固 疋的以及隨著位置y強烈地變化。 合併單y及第二等式，我們可得到:dT/dt=K(dT/dy)， 其中K如先前之定義。 人們了解-旦蹄流量M，麟組成份以及密度P，以 及私的厚度h為已知，K將被決㉔。其無賴立地變化。 =，項目”冷卻速率”關麵為玻削溫紅嫌生或 曰守間性變化。 、參考圖2,該關示_於融合 般冷部曲線。為了容易參考，該曲線表示為„標準冷卻，，或，， 第14 頁 1344944 情況0”。人口溫度⑽卩等管根部處之溫度⑽及入 之曲線斜♦由"下垂限制值"所限制。 限 係數保持非常:使得= 曲線限制以圖2申ί界二低溫巧:則上冷卻 單純的，其由於在二性交為 =熱爾，熱馳對於敝观狀== 加㈣力量於玻璃片時，玻璃片厚度 ϊίί ° 1力置為冷卻曲線以及流動條件例如流量及破 璃抢度之函數。如目2卿，在制 前所說明拉引力量下達到其最終(以及最小 f中開始及達到最終厚度位置處間 更進一步冷卻時，黏滯性玻璃片下降溫度至田 麵麵域爾區猶生於= =中…抽拉减在Htrl及^之間變化。因而，玻璃 片冷邠至Tc以及在高度Hc處離開抽拉物。 拉為拉引滾軸優先崎於過渡區域後之 右側，使仔玻璃片相當獻帶性足以被拉引 财爾㈣細m 域向κ動，使得傳播至上游之殘餘應力影響減為 採用本發日月快速冷卻項目之特別 =====菸 )作(==溫度下進入抽拉(但是大約下垂‘ /)在拉之玻璃片較高溫度導致玻璃片施加較小 力1。與標準處理過程得到情況作比較，玻璃片力量減小
第丨5 頁 因而導致玻璃片具有較寬尺寸。 (3) 玻璃片施以較為快速冷卻，使得其較為快速地達到最 〜厚度，即圖3中IM、於圖2中Ht，其中Htb表示高度(或特 等管根部⑽離)，其帽麟別設計冷卻曲線之最· 終厚度0 (4) 1小最終厚度發展區域之長度能夠使其餘抽拉距離（ e «0使用作為其他用途，例如改善密實及/或殘餘應力 。可加以變化，減小最終厚度發展【域之長度 減小，其職少投資，更制地，藉最 終厚度發展區域之長度： (1)岔實能夠藉由使冷卻曲線接近Htr2及Hp具有 率（即緩慢冷卻)而減小。參閱底下說日月。由於相當程度溫 度下降在Ht之前較早達成，其餘抽拉能夠保持於 ：1 卻處理過程。 又v (ii)對於由於在黏彈性區域中熱膨脹係數突然 殘餘應力，溫度分佈能夠為已知的解，使得並益壓 力▼產生於黏彈區域附近，即接近△&。 …、 (11 i)由於初始冷卻發生於較小區間内拉引 需要情況下高度_縮上= 拉问度導致投胃費用減少，以及較早地運作, 存裝置能夠達成較高流動密度(增加產量）。 圖j更進一步顯示出使用本發明快速冷卻之效果。該 附圖顯示出三條冷卻曲線，即為標準曲線之"〇"曲 " 成离片品質之制設計冷卻曲線之曲線 及2。圖5為三種情況loglfl(黏滯係數/泊) 線Ϊ，其中黏滯係數為本公司編號為E^玻璃 ，用Fulcher標定計算出。值得注意地曲線1及 在抽拉申設定所使用加熱及冷卻元件之位置，數目及容旦曰 而達成。人們了解在圖4中曲線j及2在高於曲綠〇溫^下進 第丨6 頁 =拉。因而曲線1及2在傭圖5鱗之黏滯係數下進入 之相對流動參數列於表1該表之厚度 數子及拉引力罝使用有限元素模擬進行計算。如表所示 數fJins力__迦於叙g人〇黏滞係 、 ：月況1及2之情況。如表中厚度數值可看到 j況0比較，情況！及2之最終厚度發展區域⑹實質上減 旦亚二ίΐ’ΐ之力量(每單位片狀物寬度)能夠使用一維力 出。計算顯示出情況1及2之片狀物在入口處施 =小力1。該減小力量直接影響為寬度方向中片狀物自 然哀減將減小，以及其重量將減小如表2所示。 當玻璃經歷黏滯性及彈性區域(參閲圖2中Htri&Htrf) 間之過渡II域時冷卻分佈的曲率(即不論為突出或凹下)與 _中殘餘触力侧為重麵，其由於過渡區域玻璃熱膨 脹係數(CTE)發生突然變化而導致。因而，情況Q並不形成於 曲率中以補償殘餘熱應力，然而情況1具有一些曲率以及情 況2具有大的曲率。因而，情況〇需要設定局部溫度變化，情 況1需要設定一些變化，但是情況2在假如需要情況下需要 作少量調整。 本發明快速冷卻項目在多種情況下能夠加以數量化。 該數量化兩個特別方便之方法包含測定冷卻曲線快速冷卻 區段中通過玻璃片平均熱量(稱為q數值)或測定該區段中 抽隨著距離變化之黏滯係數變化率(增加)(稱為r數值 )。每一方法利用使用來製造玻璃片之會聚形成表面的較 低頂點(例如等管根部)以及玻璃片達到最終厚度抽拉物下 之位置作為參考點。每一方法需要在較低頂點之溫度資料 (例如為圖3標準及特別設計冷卻曲線之1及Tib)以及玻璃 片達到最終厚度處之溫度資料(例如圖3中Tt)。特別地，該 第17 頁 1344944 線外側表面之數據。這 接觸熱偶“量二 種技術例如利用高溫計及/或 w溫度Tl冷輕Τ2(Τι>Τ2)時其必需以 ^ α =鮮秒献)溢失熱能： 細从她熱(料/公克」c 命所!吏用，所謂在具有第一十央線溫度Tl之第一 (：例如:ί等營根部)與具有第二中央線溫度T2之第二位置 敎旦^翻姻其最終厚度錄)晴1舰玻璃片平均 疋義於公式⑴以及平均表面面積代表冷卻部 iiti。侧地，獅面稱射·D，射w為修剪品 二又、’彖邠份後由玻璃片切割出基板之寬度以及])為在 ^及第二位制沿著_朴讀之_。q 不為：q<M.CP.AT)/(W.D)⑵ 了解有關藉由本發日月各項所要求達成之熱量損失 ⑵計算A q代表較差情況，射在—般情況中熱量 由玻璃>1賴以及辟玻制側邊如面赫除。 例如，由玻璃片兩侧溢失熱量為相等的，通過兩側每一 量約為q/2。假如q為4〇仔瓦/平方米，通過玻璃 側之母一側熱量在該相等溢失情況為2(H千瓦/平方米。不 $通過-側之熱量溢失為較小，則通過$一側熱量損失必 f 料成魏Q數值， …里損失為零，則通過另一侧熱量必需等於q。其效用在於 提供量測必需的最大熱量轉移，其假設熱量溢失只限制於、 玻，片主要-側表面時。在正常操作中，採用兩個表面因 而母一侧所需要熱量轉移值將遠低於例如q/2。 由上述說明，人們可看到通過熱量方法對快速冷卻數 第丨8 頁 ^5 1344944 量化需要對於數量化快速冷卻之通過熱量方法必需採用在 較低頂點處以及玻璃片達到最終厚度位置處玻璃二溫度資 料，玻璃流量Μ及比熱CP之資料，以及由破璃片切割下&板 寬度W以及較低頂點與玻璃片達到最終厚度位置^間^ 離D。這些資料對融合向下抽拉處理過程之熟知此技術者 為可立即地得到。 ' 依據本發明快速冷卻項目，q等於或大於仟瓦/平方 米，優先地等於或大於60仟瓦/平方米，以及最優先地等於 或大於70仟瓦/平方米。 ' 對於黏滯係數變化方雜方法)，其·在較低頂點處 玻璃片溫度(Tape*)以及玻璃片達到最終厚度位置處之玻 璃片溫度(T最終厚度)資料，為溫度函數之玻璃黏滯係數（ 以）之Μ料，以及車父低頂點與玻璃片達到最終厚度位置處間 之距離D。黏滯係數與溫度資料可藉由使用α35〇Μ在 一組溫度下量測玻璃之黏滞係數以及再對所得到數值以下 列式子(Fulcher公式)標定A，B及T〇(Fulcher係數)而得到 A，B，及T。數值，其中T◦以t為單位： 1〇&。（ β(Τ)/泊)=Α+Β(ΤΛ>Τ。） (3) 使用被抽拉特定玻璃及上述公式之Α，Β及Tg數值，抽拉 物下隨著距離之黏滞係數平均變化率R(/m)再計算出為： R=(logi〇( β(Τ 最终厚度)/泊）-l〇g10(" (τ )/泊））/d (4) (R可視為抽拉物下黏滯係數變化之特徵長度的倒數）。 ^依據本發明快速冷卻項目，r等於或大於6. 〇m-i，優先 地等於或大於8· ΟπΓ1，以及最優先地等於或大於9. 〇m-i 〇 旦表3顯示出圖4情況〇，1，及2之q及R數值。q計算使用流 量為750碎/小時，比熱為1300焦耳/公斤-%情況〇, 1，及2瓜 之ΔΤ分別為294.5,379. 2,及364. 9。(：，W值為58. 5英吋，以 及由有限元素模擬得到下列距離:L fl=88 3公分！^ i ’
50· 〇公分;以及Dcase 2=54. 0公分。相同的D數值使用於R 第19 頁 1344944 5十异以及使用本公司編5虎Eagle玻璃之Fulcher係數(即八= -3. 027, Β=7194· 3以及T0-297)得到下列黏滯係數:情況 logi〇( //根部/泊）=5. 20, logi〇( // 最终厚度/泊）=9.4〇;情況 1— l〇gu>(#根部/泊）=4. 70,1〇沿。（//最峨/泊）=9· 5〇;情況2_ 1〇&〇(//根部/泊）=4. 70,1〇聊（//最终厚度/泊）=1〇. 32。如該表所示， 對於情況0(標準情況)q為小於4〇仔瓦/平方米以及R為小於 6. 0m，對於情況1及2(快速冷卻情況)則高於該數值。
如先前所說明，由玻璃基板呈現出減小密實對玻璃製 造商為長期之挑戰，特別是使用融合向下抽拉處理過程之 玻璃製造商。表4顯示出圖4情況〇, 1，及2液晶顯示哭在贺 造過程中玻璃基板經歷數健種熱循環代表密實之預士^ 對數值，該熱循環為暴露於35〇。〇歷時15分鐘，450X：歷時60
分鐘’ 600°C歷時30分鐘，以及45(TC歷時60分鐘，接著60(TC 歷時30分鐘。 如，4所示，情況i及2特別設計冷卻曲線已預測密實低 兄〇之情況。特別地令人_罙刻地為情況2減小之密 實，其中預測密實為低於情況〇全部熱循環超過3〇%。如圖4
速冷卻後，叙2比情制或情況丨更具有平坦之 :子j、° 較為平坦鮮分佈(其職於較為緩慢 、部速率)以及特別是在至少黏滯係數為1〇11泊及l〇M泊 ===1〇11泊及，泊之間，最優先地在1〇11泊及 0 /白之間)該較為平坦熱學分佈 一 性地預測低數值之密實。 …+匕知％ i 圖顯^冷卻鱗彡響之分析結果。該 膽實數值而得
銘囹m價兄0最初相對應於1025°C至265°C 於頂點經^^ e^1G6·8泊至超過灿加曲線有效值)低 内上二ΐϊίϊί，在每一溫度之位置能夠在抽拉物上 向上或向下軸持猶雜實之絕雜總和為最小值。更 第20 頁 1344944 置以及溫度超過當離根部428.5公分(τ= =严严況0根部溫度(τ=1170。0以及位置保持 if胃ϋ根部處最佳冷卻需要在相同的(距離，溫 度)^下開如及再結合情況G在(428. 5cm，測。C)下及底 離，溫度)點，同時採用在0及428.5_^™« 在圖6A及6B中由星狀，空的方塊及實 50抑分，91英慨⑽
度種抽拉速度計算出密實分別為相同抽拉速度下情 況〇計鼻出密實之〇· 64Μ. 646,以及〇. 647。即，在相同抽 拉速度1 與基本情況比較，較為平坦曲線減少密實娜。顯 然地，儘^實整體大小當抽拉速度增加時密實將增加，能 夠達成先前密實減小，即當抽拉速度增加時由較為平坦曲 線所提供改善程度將增加。 一 如圖6Α所示，全部最佳密實曲線呈現彎角於大約1〇11 泊處以及低斜率區域延伸至大約1〇Η泊處。因而，通過i〇ie 泊，斜率些微地增加但是仍然低於情況〇之斜率:
關於本發明快速冷卻方面，本發明關於達成減小密 之緩慢冷卻方面能夠以各種方式數量化。抽拉物下隨著距 離改變之瓣魏變化率及平均猶為嫌量化特別 方，之方法，因為其依據數據(例如溫度與距離量測，比熱， 流量，Fulcher係數)數量化，其在商業設定中可立即取得’。 平均通過熱i锻触奴⑴表示较D為抽拉物 底下玻璃黏滯係數為1011泊位置與玻璃具有黏滯係數為 1014泊(或1G15泊或10、)位置間離以及ΔΤ為該位 置間之溫度差值。利用快速冷卻，在測定平均通過熱量所 使用之里測數據為沿著玻璃片中心線之溫度，黏滞係數使 用么式(3)決疋出以及處理玻璃適當Fuichej·係數。 依據本發明緩慢冷卻項目，在至少1〇1〗至1〇m泊範圍 第2丨頁 内，優先地在1011至1015泊範圍内，以及最優先地在，至 1016泊範圍内為小於或等於2〇仟瓦/平方米，優先地小於或 等於18仟瓦/平方米，以及最優先地小於或等於15仟瓦/平 方米。 數量化緩慢冷卻之黏滯係數方法再次使用公式⑷，但 是^利用通過熱量方法時，D為抽拉物底下玻璃黏滯係數為 1011泊位置與玻璃具有黏滞係數為1〇μ泊（或1〇15泊或1〇16 泊）位置間之距離以及當上限黏滯係數為1〇14泊時公式⑷ 中分子為$當上限黏滯係數為1〇15泊時則為4,當上限黏滯 係數為1016泊時則為5。因而作為代表性範例，在1〇11至1〇w 泊範圍時，公式(4)變為：
Rll-14—3/Dll-14 在1〇U至1〇16泊範圍時，公式(4)變為：
Rll-16=5/DlH6 其中Dll-Μ及Dll-le分別為中心線下由1〇11至1〇H泊 1011至1016泊之距離。 依據黏滞係數方法，緩慢冷卻在至少1〇11至1〇M泊範 齡i〇u至1〇15泊範圍内，以及最優先絲1011 圍内相對應R數值為小於或等於4. 〇nfl，優先地 小於=於3. Guru及最優先地小於鱗於2. 〇ηΓΐ。 i f fΑ及6B，這些附圖情況0以及流量為750碎/小時 :二^圍内應職慢冷卻(即q值小於或等於20什瓦/ 約灌铁i 數值為小於或等於4.0nfl)將減小密實大 於或等平絲及娜數值為小 A祕致ΐ減小至少2⑽。使用較長緩慢 至1G泊將更進—步減小該密實數值 例如’如上述說明，圖6A及6β之密實最佳曲線呈現出密實 第22 胃 1344944 減小超過三分之一。 人們了解這些密實改善亦決定出在較高黏滯係數(低 溫)下冷部速率。雖然廷些較高黏滯係數對密實具 影響，有可能藉由在黏滞係數高於範圍上限情況下 高冷卻速率減緩1011至1014$|圍内（或1〇11至1〇ls 或10二至1016範_)冷卻齡達成密實改善為可能的。’ 在較高黏滯係數下能夠使用情況〇種類之冷卻速率 夠使用些微快速之冷卻速率，但是通常避免超過 冷卻速率。 ^圖1，只要在等管形成表面50,60上炫融玻璃具有 相當，黏滯係數，該圖所顯示融合抽拉處理過程能夠產生 非常高品質找璃片。目前相信需要並不低於麵00泊之 黏滯係數。低於該下限值，會觀察到玻璃彎曲。其原因在 於液相線黏滯係數低於100000泊之玻璃無法抽拉為商場可 接受之玻璃片。假如使用標讎滯係數條件(例如流量，拉 引力量，冷卻率)，在等管上會發生析晶現象其將使玻璃片 產生缺陷；以及假如玻璃黏滯係數降低，玻璃片會發生彎曲 。能夠抽拉液相線黏滯係數低於1〇〇〇〇〇秘璃組成份的能 力因而具有很大的價值。特別是，應變點高於6蚊之組成 伤月b夠使用於特定顯示器玻璃應用中，例如在p_Si沉積處 理過程中。假如玻璃需要75〇t應變點，至目前並未發現可 f合形成之組成份，其將產生可接受之抽拉玻璃片。藉由 ，合向下抽拉處理過程形成高應變點低液相線黏滞係數之 旎力能，射猶麟财_玻雜紐細之方法。 目f向下抽拉處理過程利用50n/M拉引力量操作。即， 位於等管根部下之拉做軸】3〇 _大約5_之拉引力量 將玻削向·下拉引。保持該向下拉引力量兩項理由為： ⑴在黏滯性區財垂直拉引應力轉變為橫向應力，其低 於垂直應力數倍。朗破璃片f要主要垂直力量以保持橫 第23 頁 (5 ) 向張力。 (>11)高拉!丨力量使重力對玻璃之影響減為最低。使用不 足之垂直拉引力量，玻璃片呈現出下垂之彎曲。 依據本發明原理，當破璃片下降低於等管根部時可使 =玻璃快速冷卻使經自融合向下抽拉處理過程之抽拉高應 交點低點滯係數之玻璃變為容易。快速冷卻原理能夠藉由 下列類似黏滯性玻璃片抽拉而作更進一步說明。 需要拉引力量能觸纟下列公絲示： ’
Fp=4^Q/L · ln(d/h)⑸ Ϊ t 力量，〃為軸卿物根鱗賴之黏滯係 戶许^早域度之流量，d為形成娜物根部處玻璃片之 =，h為破璃片之最終厚度(即細後玻璃片之厚度）以 =艮部影則至玻璃片具有最終厚度位錢 ί了 對應於圖2及3中①及1^。如公式⑸所示， 餘崎轉⑽㈣丨力4以達成預先 度快速^也、隶L。此表示在較短距離内玻璃片厚 衣1^出，例如更快速地冷卻。 在相的方法為增加q(玻璃流動…立寬度)以 :帶性^件下2翻賊較之最終厚度。獨，在非等黏 玻璃.由21表不在標準情況下在相同的距離内製造出 ♦=璃增加流量需要增加冷卻(熱移出）。 之函U、些方法以表示玻璃溫度變化為雜部距離 内玻璃之⑺變化設定為快速變化，其中在固定區段 示。ΐϊίΓ 的，或溫度變化可以固定斜率表 示盆中τ為度可彻T=a顧x+c))形式之公式^ 距離。小數^之以及χ為等管根部下方之垂直 多數C相對應於大的初始溫度斜率，相對應 第24 頁 1344944 大的c數值之曲線接近線性曲線。 考慮例如玻璃具有黏滯係婁文曲線由上述公式(3)(化1比從 公式)具有A-3. 027, B=-7194.3以及T0=297(即常數可使用 來代表例如本公司編號Eagle之玻璃)表示。為了簡化分析 ，使用由具有平行侧邊之板流出的流量為n碎/小時/英吋 以代表玻璃流過形成楔形物（等管)1〇之會聚形成表面5〇，
60’在板底部處玻璃之黏滯係數假設為133392泊，在底部處 溫度為1155°C以及在低於板底部1. 27m位置處(低於形成楔 形物之根部)為75(TC。對於標準情況(情況A)則選擇雙曲、 線溫度曲線使得50N/m拉引力量能夠在低於根部丨.27m處達 到0. 7mm最終玻璃片厚度。當玻璃離開板底部時玻璃最初 厚度d0假設為流動由沿著垂直板每一側產生之厚度： d°=2(傷)⑹ 其中，如傳統情況，g為重力常數以及P為密度。
使用先前溫度分佈（即T=a+(b/(x+c)))，玻璃黏滯係數 為具有上述常數之溫度函數的公式(3)，以及初始厚度之公 式(6)，人們能夠計算為離等管根部距離函數關係之厚度， 其中假設玻璃片寬度為固定的以及整個玻璃片厚度内玻璃 溫度並不改變： d_ dx μ de e dx ⑺ 其中e為玻璃片厚度，//為黏滯係氣x為玻璃片下方之距離 ，Q為每單位寬度理論(m2/秒)，以及p及g分別為密度及重 力常數。公式(7)並不具有分析解。不過，人們能夠使用例 如第4階Runge Kutta技術。 由上述公式得到數項結果顯示於圖7-9中。由這些附 圖顯示，低於950°C，其大約對應於玻璃之軟化點溫度，在板 底座下方390mm處達到最終厚度(圖7-8)。由圖9可看出垂 第25 頁 1344944 直力篁之重力分量佔總力量47%，在根部觀察到最大影響。 ㈣i述分析可作—些變化如下，其全部將產生相同的i 、、令7子度： 情況A-如上述所說明之標準情況； 情況B-由較低黏滯係數(50000與13〇〇〇〇泊） 保持固定郎溫度分佈及流量； ^ 叙與情況B中相同流量下由較低黏滯係數(5_ 2 13_0〉白）開始，以及改變溫度分佈以維持已知的拉引力 里。在s亥情況中在低於根部lm保持固定75〇〇c; 情況D-由較低黏滯係數(5〇〇〇〇與13 泊 保持蚊郎溫度分佈及賴流量以倾已知拉^始量门時 f分析結果數值崎納於圖1〇之表十以及描繪於圖 、、白下降至示，當黏滯係數由標準情況A㈣130000 泊下降至情況B中大約5_泊同時保持如同標準情 ^兄A)之相同的冷卻曲線將導致拉引力量由通/m減小至& 5 N/m，以及非常顯著地增加重力影響由47妓⑽。因而依 據情況B形成玻制產生之拉51力量為接 玻 質觀點ΐ看為無法接受的。即，拉引力量減小結合重力^口口 拉引力罝影響增加將導致玻璃片下垂之幫曲。 ’ 情況B利用平均熱量移出速率(3小於卿 & 遠 類似的熱量移除大小存在於情況A中。成’ 面，假f破额量能夠提高至標準情況2.邱 玄8· ¥ '時/英㊉如情況D所示，雖然在較高献量 ^ 在臟叙A及__;加 以抽拉。在情況D中，50N/m總拉引力量達 影響以及最終玻璃片厚度為0· 7麵。玻璃片成最二4=力 板底部大約獨mm雜。 如情況C愤據所示，藉由在雜底部(例如 非常短距離膽速地冷卻玻璃，拉引力量能夠回到大約刪 第 26 頁
i: S 71及玻璃片達到最終形成厚度遠比先前情況快速，如圖 1 β楚地顯示。在情況C中，在板底部處玻璃之黏滞係數 為50000泊。不過，重力對總拉引力量影響為四種情況最低 (大約36«，以及以及玻璃達到其最终厚度為其他情況之一 半距離處，離板底部只有187mm。圖12顯示出對於平均熱量 ^率為7議瓦/平絲在減鱗在_麵板&部 内需要移除熱量約為1_〇瓦/平方米，但是離底部柳_ 位置處減小為20000瓦/平方米。如圖1〇_12所示在等管根 邛，黏滯係數為50000泊之玻璃能夠在一些條件下抽拉出， 使得低黏滯性玻璃抽拉特性非常類似於藉由適當 條件之相當高黏滯性玻璃的抽拉特性。田7正抽拉 &低於等管根部之玻璃帶狀物的快速冷卻可藉由輕射或 ^流達成。例如，如圖13所示，玻璃片快速冷卻可藉由美國 第3682609號專利所揭示裝置完成其中玻璃暴露於板15〇， 其位於加熱及/或冷卻元件16〇所在位置後側。板由包 含元件160部份外殼no所構成。加熱及/或冷卻元件16〇可 ，含裝置例如電阻加熱器或管件，加熱或冷卻液體流經該 官件。位於加熱及/或冷卻構件16〇間炫15〇作為擴散加 熱或冷卻，因而在玻璃#120寬度内更均勻地分配加敎或冷 卻效果。在一些情況下需要在一個或多個位置處加熱形成 楔，物10,優先地在楔形物結構内以確保楔形物保持預先 決^•溫度。例域纟城加献件⑽例如電阻加熱器 於等官結構内而達成。例如，加熱元件180可埋嵌於鄰近根 部之形成楔形物内，如圖13所示。參閱2GG5年12月8日申許 之美國第60/748887號專利申請案，其發明名稱為”Meth〇d月 and Apparatus for Drawing a Low Liquidus Viscosity i之鄭月在此加入作為參考。亦能夠使用適 画的業界熟知其他方法對等管加熱。 在加熱及/或冷卻構件補充於第二加熱及/或冷卻元件 第27 頁 1344944
=0上(相對於玻璃流動之上游)，加熱及/或冷卻 由隔板200與等管上側部份分離以防止等管下方破糟 „而干擾玻璃流過形成楔形物，其可能由於楔形调、 圍空氣之溫度不同承受熱空氣流動所導致(圖14)。卷铁 能夠使用這些排列組合而並不會脫離本發明原理。田…、” 依據先如考慮加以歸納，融合抽拉處理過程最佳溫产 曲線結合新設計抽拉過程以及現存抽拉過程其能夠;^ 不同的玻璃組成份及/或不同的抽拉速度。下列為數項考 慮因素’其能夠力σ入於冷卻曲線設計處理步驟中： 、 "下垂限制:初始溫度Ti及其附近曲線斜率由”下垂限制 值''加以限制。假如根部黏滯係數以及溫度下降率太低，玻 璃片文到本身重量影響而快速地變薄以及在拉引滾軸處無 法利用正值拉引力量達到所需要之最終玻璃片厚度。…、 析晶:根部溫度通常為緊鄰等管玻璃層之最低溫度。 ^無法低於玻璃析晶溫度;否則晶體成長促使玻璃品質劣
熱控制/通過熱量限制:根部週圍玻璃片之冷卻速率超 過其最大值，其主要由熱玻璃片間輻射熱轉移及熱沉(壁板 )溫度，玻璃壁板視野因素以及表面輻射性所限制。另外一 項對溫度下降限制來自於使用美國第36826〇9號專利所顯 示種類裝置以控制整個玻璃片厚度之變化。假如溫度曲線 太陡，變薄長度Ht變為太短足以將熱量由玻璃熱轉至本發 明之裝置。 殘餘應力：在過渡區間附近之玻璃溫度下降率增 加導致產生彎曲之殘餘壓應力（平面變形）。另外一方面， 由變形觀點來看，區間中溫度曲線為正值曲率促使張應力 有益於變形。在拉引滾軸1處玻璃溫度需要低於過渡區間 ，否則拉引滾軸會產生額外的殘餘應力。不過，在過渡範圍 底下ΤΡ數值不能太大。 第28 頁 1344944 松實最小化:如上述說明，當在黏彈性過渡範圍内玻璃 溫度下降具綠小斜树_⑻實抵抗性將改善。 作為上述說明原理應用之一項範例，冷卻曲線使用下 列步驟能夠設計出： (1)選擇根部溫度Ti只些微地(例如100)高於析晶溫度。 ⑵初始冷卻曲線斜率選擇為最大值，其能夠穩定地作熱 學控制。 (3 j依據點1及2,處理過程所需要之拉引力量數值地評估 。假如數值為負值，形成玻璃處理過程將會有問題。 ⑷在拉做轴處溫度了p選擇為些微地彳眺過渡細。假 如拉引滾軸位置改變，在拉引滾轴下產生可利用空間可使 用來減小其餘部份冷卻曲線之斜率。 (5)在過渡區域中冷卻曲線之曲率（第二導數符號)優先地 為正值。 作為^外-項範例，冷卻曲線能夠以下列步驟設計出·· (t)對先前由融合抽拉操作製造出玻璃作標準操作，決定 出最有效冷卻絲，其能触行敏的鮮湖。’、 部黏滯，其能聽縣份的拉引力 罝0 (3)由最初之有效冷卻來設計過渡區域以小心地控 因而控制應力及密實。 更有效最初冷卻所制增加賴⑽善應力及密 ㈣項範例，使用上述步驟而非利用增加空間 量將增加持續到密實/應力區域 ί ίϊίί=之奴。錢情況下，提高產量能夠並 不改變最終基板之特性而達成。 以，能夠使用處理過程之數讎擬 决疋出位於、者抽拉物長度加熱/冷卻元件之數目，位置 第29 頁 及功率大小。 ，為本發日胳原理翻之另—項範例 t融合^拉機器流量之方法而並不需要增加長度H出^ 技術所需要以避免增加密實為無法接受之情兄， t上述所綱，當玻璃移動通過冷卻分;玻 些狀態:黏滞性，黏彈性，彈性。過去 2 j θ 成比例以絲實增加達到無法接受之機與3 ，如圖15情_，假如不__規^ ，能夠保持密實大小，仍然能夠働融合 4 咖t 财，絲柯驗^ 份(帶狀物)使得當基板由玻璃#分離㈣ ° 下。編玻削分離罐_當 由於玻該冷卻對錄產生最小之今響。 在圖15中，左邊部份顯示經歷處理過程之^ 免卜及==土中I部份顯示出這些區域達成較高流量的 雙化，其依據過去相虽程度_照三個區域成比例之操作 ，以及右邊部份顯示出本發明内容之方法，其中玻璃之每一 不同區域為某-長度而適合於增加流量，所選擇長 帶狀物整體長度之增加減為最低。 當玻璃離開等管時，玻璃為黏滯性狀態。因而，假如在 相同的距離内達成對等的熱量移除，該區域並不需要隨著 流量增加祕照_的。如圖16所示，鱗進人玻璃黏彈 性區域相同的溫度分佈以及形狀之任何冷卻方法將對不要 過度地增加密實為有效的。特別地圖16顯示出沿著融合 抽拉處理過針所_ -般冷卻轉在欺溫度下對增加 或減少停留時間所計算出密實之影響。如該圖所示，當在 黏/1^生區域中發生增力σ/減小停留時間時，停留時間增加及 減少50%(分別地為菱形及方形數據點)並不會對密實產生 影響。因而，如圖15右邊所顯示，依據本發明按比例之原理 第30 頁 1344944 ，黏滯性區域保持相當固定之長度使用快速冷卻 仟瓦/平方米之冷卻， ==^=_糊轉如離類似
在玻璃冷卻轉轉健财，可決㉔冑實 狀，及應力。即，此對玻璃形成處理過程之區域與流量成^ 例以保持糊的密實姐善密實為重制。料時間 以影響該區軸實之能力顯示於圖16中。因而，如圖15右 邊所示’玻璃黏彈性區域，特別是玻璃黏滯係數由l〇11提言 至1014泊之區域可隨著流量調I以保持相同的密實或需g 情況下改善㈣。雜區域增加通常至少與流 性關係，但是優先地大於線性如圖15所示。 、
彈性區域持_改善密實之_^程，但目 數值情況下(參晒⑹。親域_能夠視為處理過程之 π無價值加入”區域，其只作為由黏彈性區域至最終產品之 過渡區域。因而，該區域應該最小地與流量成比例，使該區 域中不均自冷賊㈣雜應力影私及處理長的帶狀物 相關風險減為最低程度。該最小成比例能夠藉由提高劃線 /JHL度而達成。通常，儘可能地靠近黏彈性區域之分離為需 要的以保娜姉之整齡度以及有助於當流量增加時確 保穩定的處理過程。 雖然彈性區域某種程度地與流量成比例，優先地出口 ，度(例如在刻痕線處溫度)在需要情況下單純地改變(提 高）以達成帶狀物所需要之整體長度例如長度等於先前處 理過程情況。如圖15右邊部份所示，在一些情況中，此表示 彈性區域終止於以比先前處理過程所使用更短之長度處。 在低於提高劃線溫度下，在玻璃中發生任何其餘低數值之 結構性變化在基板由帶狀物分離出後持續地發生。 圖17顯示出上述原理應用於情況〇冷卻曲線。特別是， 第31 頁 (5 :) 1344944 該圖描繪出刻痕線溫度增加為流量之函數，其中使用快速 冷卻以保持㈣雜之溫度贼根部錄！1雜炫離為 固定的。整體抽拉終端亦保持為固定的。所計算密實大小 為未改變的，因而呈現出在已知的抽拉長度下戴止溫度增 加能夠使用來達成增加流量而不會損及密實。定量地，上 述按照比例之原理特徵在於(丨）等管根部與拉引滾轴(圖工5 中PR)間之距離以及⑵根部細痕線間之距離。根部至拉 引滾軸距離表示為&以及根部至刻痕線麵離表示為以 ，依據在此所S兒明按比例原理製造出之融合機器優先地具 有1WDa比值等於或大於〇. 5,以及更優先地等於或大於' 0.8。。由於刻痕線需要在彈性區域内以及拉引滾轴通常在 黏彈性區域端部或其後面，仏^比值上限大約為1. 〇。 作為比較，先祕理過程(在圖15左邊部份比值 約為24-0.42。利用先前按比例之方法(圖15中間部份)， 當流量增加時，保持該比值，而非增加該比值。 旦本發明按比例原理亦能夠使心與每單位寬度玻璃流 ^(FR)之比值關連。在·。c下保持j小時達成19±3卿密 1所而要之WFR比值為1〇或更大，其中為英忖以及FR 小時/英时。依據在此所說明按比例之方法，該比值 =夠減小為8歧小。職小似對於額敍量與熔融物 、比例之處理過程相關的資本投資顯著地減小以及因而增 =造容量。特別地，其係指對於相同的長度之抽拉物能 ^成增加輸出至少20%。除此，如先前所說明，保持較短 ^體處理過程能夠產生較大穩定性以及較為容易控制之 =理過氣因而使較長之處理過程發生不可避免的損失相 關之費用減為最低程度。 上述Dsl/F^R比值之改善假設製造出玻璃之應變點保持 的。，即在過去處理過程所使用數值。過去對於應變點 馬667 c玻璃能夠達成WFR比值為1〇及更高。增加流量 第32 頁 1344944 而不損及密實之其他方法為增加玻璃之應變點。特別地， 已發現應變點增加能夠使流量依據下列公式增加： AFR/FR-B · ATs/(Ts)2 其中Ts為過去玻璃應變點以凱氏溫度表示，△。為應變點 變化(△TsSiTC)，以及B為玻璃之活化能量，其通常在 78000-89800/°K。圖18為依據該公式之曲線圖，其顯示應 變點增加能夠使用來達成流量之增加，所有其他情況為相u 等的。使用該附圖以及假設過去應變點為66TC，依據上述 原理按比例之特徵變為：Dsl/FRS8 · (1. 0+0」·（ts-667)) 其中公式中ts為玻璃之應變點以。c表示。（注意對於ATs>
20°C，TS 為 687。〇。 ' S 由先前說明，人們可看到本發明提供形成玻璃片（玻璃 帶狀物)之方法，該方法包含:⑴在初始形成後，快速地冷 卻玻璃片，（2)在抽拉處理過程經選擇區域内緩慢地冷卻玻 璃片，及/或(3)在高溫下由玻璃片分離出基板。該方法能 夠促使下列一項或多項：（a)藉由融合向下抽拉處理過程抽 拉低液相線黏滯性玻璃，（b)使用融合向下抽拉處理過程製 造基板’其呈現出低數值之熱密實以及因而適合使用於製
造液晶顯示器，（c)更有效使用融合向下抽拉裝置，及/或 減小該裝置之投資費用。 …必需強調本發明上述所說明實施例，特別是任何優先 貫施例只作為實施之範例，所揭示内容只作為更清楚地了 解本發明之原理。能夠對上述所說明本發明實施例作許多 變化及改變而並不會脫離本發明之精神及原理。所有^變 及變化均含胁本侧棚⑽及細頂巾請專利麵 保護。 【圖式簡單說明】 ，一圖為融合向下抽拉裝置之部份透視斷面圖。 第二圖為使用於融合向下抽拉片狀物形成處理過程中 U44944 —般冷卻曲線圖。 第二圖為设汁來達成極良好基板及/或產品特性之特 別設計冷卻曲線圖，其與圖2標準冷卻曲線作比較。 第四圖為三條冷卻曲線圖，其令”〇"曲線為標準曲線以 及曲線1及2為較佳基板品質之冷卻曲線。人們了解與 曲線1及2比較，曲線”〇”具有較低之入口溫度。 第五圖為圖4曲線〇, 1，及2之1〇gl0(黏滯係^/泊)愈離 等管根部距離之闕係曲線圖。 、 第六圖A為圖4曲線〇(情況0)之1〇gl。(黏滯係助白)與 離等管根部距離之關係曲線圖以及與情況〇比較三條曲線 之冷卻率產生減小密實。 *第六圖B顯示出相同數據，其中垂直轴為溫度而非i卿 (黏滞係數/泊）。 第七圖標準情況(情況A)之玻璃片厚度曲線圖，其為温 度之函數。 苐八圖標準情況(情況A)讀璃片厚度曲線圖，其為離 根部距離之函數。 第九圖顯示出標準情況(情況A)中由重力及拉引滾袖 產生之拉引力量曲線圖。 性假抽拉處理過程之—較 假玻璃片厚度之曲線圖，其為離第十圖四種 。又It况岫S向下抽拉裝置根部距離之函數。 第十—圖為熱量抽離(通過熱量)之 十圖:種假設情況向下抽拉裝麵距離H為離第 ㈣融合抽拉裳置之斷面圖，其顯示出依據本 心月了化例加熱器及/或冷卻裝置之佈置。 ㈣ίϋ為抽拉妓之斷面圖，其顯示出依據本 實％例加熱器及/或冷卻裝置之佈置。 (.S3 第34 頁 1344944 第十五圖為比較本發明所揭示本發明之比例(右邊部 份)以及過去之比例（中間部份;）。兩種比例應用於左邊部 份之先前處理過程。在附圖中所使用簡寫"ER”及”PR”係分 別地表示邊緣滾軸及拉引滾軸。 第十六圖顯示出施力π於情況〇冷卻曲線(三角形數據點 )10°C遞增以及50%增加（菱形數據點）以及5〇%減小（方形數 據點)停滯時間所導致密實變化。左邊垂直軸顯示出三角 形數據點離等管根部以英吋為單位之距離，同時右邊垂直 軸顯，出以百分比為單位之密實改善情況。 、j十七圖顯示出使用較熱戴止溫度(刻痕線溫度)以達 f較高流量啊鱗冑實，刻雜(PR)溫度，以及根部至 拉引滾轴距離(Dpr)為固定的。 第十八圖為曲線圖，其顯示出應變點增加將使流量增 ^即乘以流量倍數而不會增加由玻璃片所形成基板之密 貰0 _元件數字符號說明： 广=成楔形物1〇;通道20;壁板3〇;堰40;形成表面部 :’6〇;根部70;熔融玻璃80;通路90;隔絕物100;自 140·^ 11〇;初始表面玻璃12〇;拉引滚軸130;邊緣部份 18ίΐΪ-15〇;加熱及/或冷卻元件160;板170;加熱元件 ’第一加熱及/或冷卻元件190;隔板200。 第35 頁 1344944 表1
情況 厚度 atHe/13 厚度 atHe/9 厚度 atHe/7 厚度 atHe/3 入口 mim 拉引力量 0 4t 2t 1.7t 1.1t P F 1 1.2t 1.04t 1.01t t P/3 F 2 1.2t 1.04t 1.01t t P/3 F 表2
情況 力量_玻 璃片於入口處 玻斬自纖 薄 玻mfsrn^ Hp處 0 T A W 1 T/1.95 A/1.95 0.57W 2 T/1.95 A/1.95 0.57W 表3 觀 (仟方米） R (m-1) 0 314 4.75 1 82.4 9.59 2 76.4 10.41 表4 情況 350°C，15m 450°C,60m 600°C,30m 450°C,60m 再 600°C,30m 0 C1 C2 C3 C4 1 0.94 C1 0.97 C2 0.95 C3 0.95 C4 2 0.60 C1 0.67 C2 0.65 C3 0.65 C4 第36 頁
(5 )

Claims (1)

1344944 ^ ---〜. 十、申請專利範圍： 1· 一種形成玻璃片之方法，該方法包含： 流動熔融玻璃在流動密度高於12磅/小時/英吋寬度下 通過形成楔形物之會聚形成表面以形成玻璃片，形成表 面會聚於形成楔形物之較低頂點處； 冷卻玻璃片，使得在較低頂點與玻璃片上玻璃片達到最 終形成厚度的點之間由玻璃片通過平均熱量等於或大於 40000瓦/平方米；以及 Φ 其中玻璃片在低於較低頂點下方小於4〇Omm距離處开)成最 終形成厚度1.5%範圍内。 2·依據申請專利範圍第1項之方法其中玻璃片達到最終形 成厚度在較低頂點下方為小於3〇〇臟。 3.依據申請專利範圍第1項之方法，其中施加於玻璃片之拉 引力量為至少50N/m。 4·依據申請專利範圍第1項之方法，其中熔融玻璃之黏滞係 數為小於100000泊。 • 5·依據申請專利細第1項之方法，其中熔融玻璃之黏滯係 數為小於50000、泊。 6. 依據申請專利細第1項之方法，其中較低頂點勸σ熱。 7. 依據申請專利細第1項之方法，其中在玻璃#中心線處 黏滯係數由,泊增加至1〇14泊時，由玻璃片通過平均熱 量為小於或等於20000瓦/平方米。 8·依據申請專利範圍第7項之方法，其中在玻璃片中心線處 黏滯係數由ίο11泊增加至1〇π泊時*玻璃片通過平均熱 095127045 第37 頁 1003131136-0 1344944 量為小於或等於20000瓦/平方米。 9. 依據申請專利範圍第7項之方法，其中由玻璃片形成之 基板暴露於450°C歷時60分鐘時呈現出密實為小於或等於 19±3ppm。 10. —種製造玻璃片之方法，該方法包含： 流動溶融玻璃通過形成模形物之會聚形成表面以形成玻 璃片，形成表面會聚鄰近於形成楔形物之較低頂點處以及 冷卻玻璃片，使得隨著距離改變之黏滞係數平均變化率R 等於或大於6. ΟπΓ1，其中R以下列公式表示： RKlo&oC 泊)-l〇gl。（"挪/ 泊》/Ε) 其中:(a)為在較低頂點處玻璃片中央線處黏滯係數， (b) a祕厚度為玻璃片達到最終形成厚度處中央線處之 黏滯係數， (c) D為兩個黏滯係數間沿著中央線之距離單位為公 分以及 ⑷黏滯係數以泊為單位。 11·依據申請專利範圍第10項之方法其中當玻璃片中心線 處黏滯係數由1011增加至泊時，隨著距離改變之黏滯 係數平均變鱗R!H4為小於鱗於4· Qnfl，其中心 以下列公式表示： Rll-W'S/Dii-H 以及其中Dn-w為兩個黏滯係數間沿著中心線之距離，其單位 為公分。 12.依據申請專利範圍第u項之方法，其中當玻璃片中心線 095127045 第38 頁 1003131136-0 13.44944 處黏來係數由10增力π至ι〇16治時，隨著距離改變之黏滞 .係數平均變化率RiH6為小於或等於4. Onf1,其中R!H6 以下列公式表示： Rll-16=5/Dll-16 以及其中Dll-16為兩個黏滞係數間沿著中心線之距離。 13·依據申請專利範圍第Η項之方法其中由玻璃片形成之 基板當暴露於溫度45(rc歷時60分鐘呈現出密實為小於或 等於 19±3ppm 〇 14· 一種製造玻璃片之方法，該方法包含:流動炼融玻璃通 過形成楔形物之會聚形成表面以形成玻璃片形成表面會 聚鄰近於形成楔形物之較低頂點處以及冷卻玻璃片使得 玻璃片中心線處黏滯係數由l〇u泊增加至1〇w泊時，通過 玻璃片之平均熱量為小於或等於20000瓦/平方米，以及 其中由玻璃片形成之基板當暴露於溫度45〇。〇歷時60分 鐘呈現出後實為小於或等於19±3ppm。 15. 依據申請專利範圍第項之方法，其中當玻璃片中心線 處黏滯係數由1011增加至1016泊時，通過玻璃片之平均熱 量為小於或等於20000瓦/平方米。 16. 種製造玻璃片之方法，該方法包含:流動炼融玻璃通 過形成楔形物之會聚形成表面以形成玻璃片，形成表面會聚 鄰近於形成楔形物之較低頂點以及冷卻玻璃片，使得玻璃片 中心線處黏滯係數由1011泊增加至1014泊時，隨著距離改變 之黏滯係數平均變化率Rn-u為小於或等於4· ΟπΓ1,其中Ru_14 以下列公式表示： 095127045 第39 頁 1003131136-0 1344944 Rll-14=3/Dll-14 以及其中d„_14為兩個黏滯係數間沿著中心線之距離。 17. 依據申請專利範圍第16項之方法，其中當玻璃片中心 線處黏滯係數由1011增加至1016泊時，隨著距離改變之黏 滯係數平均變化率Rih6為小於或等於4. ΟηΓ1，其中Rn-16 以下列公式表示： Rll-16=5/Dll-16 以及其中Du-16為兩個黏滯係數間沿著中心線之距離。 18. 依據申請專利範圍第16項之方法，其中由玻璃片形成之春 基板當暴露於溫度450°C歷時60分鐘呈現出密實為小於或 等於 19±3ppm。 第40 頁 095127045 1003131136-0
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