TWI525052B - 用於薄玻璃片之對流加熱處理的方法及設備 - Google Patents

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TWI525052B TW101113251A TW101113251A TWI525052B TW I525052 B TWI525052 B TW I525052B TW 101113251 A TW101113251 A TW 101113251A TW 101113251 A TW101113251 A TW 101113251A TW I525052 B TWI525052 B TW I525052B
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Description

用於薄玻璃片之對流加熱處理的方法及設備
本申請案根據專利法法規主張西元2011年4月18日申請的美國臨時專利申請案第61/476412號的優先權權益，本申請案依賴該申請案全文內容且該申請案全文內容以引用方式併入本文中。
本發明係關於對流加熱處理如顯示器等級玻璃片之薄玻璃片的方法及設備。在特別有益的應用中，方法及設備用於在離子交換強化前，加熱處理玻璃片。
在顯示器應用中，玻璃片往往需經加熱處理，以改善或改變玻璃片性質。例如，玻璃片製造者常常在把玻璃片裝運給客戶前加熱處理玻璃片，使得片用於客戶製程時不會收縮或收縮得很少。加熱處理已知為「預收縮」、「預壓縮」或簡稱「壓縮」。該等加熱處理不同於退火之處在於，加熱處理係在較低溫度下進行，例如低於組成片之玻璃應變點的溫度。
做為需預收縮的一例，在顯示器製造製程期間，用於製造液晶顯示器的玻璃基板暴露於相當高的溫度，特別係採行聚矽技術者，若未預收縮，則基板所遭受的形狀變化將大到足以不當影響成品顯示器的品質。藉由預收縮構成基板的玻璃片，可有效減少此問題的發生。
近來，化學強化玻璃片越來越普遍用於製造面板及/或行動電子產品的觸控螢幕。例如，Corning公司的GORILLA®玻璃已廣泛用作此目的。至於此類化學強化玻璃，已發現在化學強化前於近玻璃應變點加熱處理可明顯提升玻璃已很高的強度。參見西元2010年12月14日申請、名稱為「加熱處理強化玻璃(Heat Treatment for Strengthening Glasses)」的共同讓渡之美國專利申請案第61/422,812號，該申請案全文內容以引用方式併入本文中。
美國專利案第7,363,777號和美國專利申請公開案第2007/0267312號揭示用於加熱處理玻璃片的設備。雖然該等專利文件所述設備和方法實際上可成功運作，但所述技術專注於相當緩慢的加熱及冷卻玻璃片。因此，該等先前技術方式可達到的產量有限。
本發明著重在低產量問題。特別地，本發明提供方法和設備，藉以在較短時間內加熱處理玻璃片，同時仍可達成少量翹曲和適合顯示器與其他高要求應用的表面性質。再者，如下所述，本文所述方法和設備可達到更均勻的玻璃片熱歷程，此對加熱處理後將經化學強化的片而言係有益的。
根據第一態樣，揭示加熱處理玻璃片(17)的方法，方 法依序包括下列步驟：(a)利用固定件(9)，朝垂直位向支承複數個玻璃片(17)，固定件(9)包括：(i)箱形開放框架(11)，框架(11)界定處理容積(19)且具有頂部(25)、底部(27)和第一(21)、第二(21)、第三(23)與第四(23)垂直側邊，第一與第二垂直側邊(21)位於框架(11)對側；(ii)用於玻璃片(17)的側邊支撐系統(13)，側邊支撐系統(13)包括第一組垂直構件(33、47)和第二組垂直構件(33、47)，第一組垂直構件(33、47)裝設在框架的第一垂直側邊(21)，第二組垂直構件(33、47)裝設在框架的第二垂直側邊(21)，第一組垂直構件(33、47)構成第一組玻璃接收空間(61)，第一組玻璃接收空間(61)沿著框架的第一垂直側邊(21)延伸，第二組垂直構件(33、47)構成第二組玻璃接收空間(61)，第二組玻璃接收空間(61)沿著框架的第二垂直側邊(21)延伸，第一組和第二組玻璃接收空間(61)成對對齊，以接收個別玻璃片(17)的相對邊緣區域；以及(iii)用於玻璃片(17)的底部支撐系統(15)，底部支撐系統(15)裝設在框架(11)的底部(27)；(b)讓加熱氣體通過處理容積(19)並經過複數個玻璃片(17)的主要表面，使片的溫度上升至處理溫度T處理；以及(c)讓冷卻氣體通過處理容積(19)並經過複數個玻璃片 (17)的主要表面，使片的溫度下降至搬運溫度T搬運；其中：(i)玻璃片(17)在搬運溫度下的寬度為W1，在處理溫度下的寬度為W2，且W2大於W1；(ii)每一玻璃接收空間(61)具有向內端(63)和向外端(65)，向內端(63)較靠近框架(11)的相對垂直側邊(21)，向外端(65)離框架(11)的相對垂直側邊(21)較遠；(iii)在搬運溫度下，第一組玻璃接收空間(61)的向外端(65)相隔第二組玻璃接收空間(61)的向外端(65)一距離O1，在處理溫度下相隔距離O2，且O2大於O1；(iv)在搬運溫度下，第一組玻璃接收空間(61)的向內端(63)相隔第二組玻璃接收空間(61)的向內端(63)一距離I1，在處理溫度下相隔距離I2，且I2大於I1；(v)在步驟(b)中，以框架(11)達T處理前，玻璃片(17)先達T處理的速率，加熱玻璃片(17)；(vi)在步驟(c)中，以框架(11)達T搬運前，玻璃片(17)先達T搬運的速率，冷卻玻璃片(17)；以及(vii)W1、W2、O1和I2滿足下列關係：O1>W2；W2>I2；以及I2>W1。
在根據本發明第一態樣的一些方法實施例中，在室溫下，W1、O1和I1滿足下列關係：(O1-W1)/W10.02；以及 (W1-I1)/W10.04。
在根據本發明第一態樣的一些其他方法實施例中，(i)處理容積具有面積分別為A頂部與A底部的開放頂部和開放底部；(ii)底部支撐系統阻擋氣體通過部分、但非全部的A底部，仍開放讓氣體通過的A底部部分佔A底部的至少75%；(iii)在步驟(b)中，利用A頂部與A底部的開放部分，使加熱氣體通過處理容積，而讓加熱氣體經過玻璃片的主要表面；(iv)在步驟(c)中，利用A頂部與A底部的開放部分，使冷卻氣體通過處理容積，而讓冷卻氣體經過玻璃片的主要表面；以及(v)加熱處理期間，第一組和第二組垂直構件沿著玻璃片的實質全長夾住玻璃片的垂直側邊，以減少加熱氣體經過片主要表面所引起的片震動。
在根據本發明第一態樣的一些其他方法實施例中，(i)每一垂直構件具有水平剖面，水平剖面包括兩個手臂，手臂伸入處理容積內且彼此水平遠離展開；以及(ii)玻璃片的垂直側邊夾在相鄰垂直構件的手臂之間。
在根據本發明第一態樣的一些方法實施例中，垂直構件的手臂包含唇部，唇部接觸片主要表面。
在根據本發明第一態樣的一些方法實施例中，垂直構件彼此水平相隔，故未夾住玻璃片時，相鄰構件的手臂會碰在一起。
在根據本發明第一態樣的一些方法實施例中，每一垂直構件的各手臂頂部經彎曲而於相鄰垂直構件間引導玻璃片。
在根據本發明第一態樣的一些方法實施例中，在步驟(a)之前，利用機器人，將複數個玻璃片插入框架，機器人把個別玻璃片連續滑入相繼對齊的玻璃接收空間對，且片底部安置在底部支撐系統上。
本發明的第二態樣係關於加熱處理玻璃片的方法，包含下列步驟：(a)利用固定件，朝垂直位向支承複數個玻璃片，固定件包含：(i)箱形開放框架，框架具有頂部、底部和第一、第二、第三與第四垂直側邊，框架界定框架內部的處理容積，處理容積具有面積分別為A頂部與A底部的開放頂部和開放底部；(ii)用於玻璃片的側邊支撐系統，側邊支撐系統包含第一側邊支撐子系統和第二側邊支撐子系統，第一側邊支撐子系統裝設在框架的第一垂直側邊，第二側邊支撐子系統裝設在框架的第二垂直側邊；以及(iii)用於玻璃片的底部支撐系統，底部支撐系統裝設在框架的底部；以及(b)使複數個玻璃片經加熱處理，其中片溫度提高至組成片之玻璃應變點以下的50℃內；其中： (i)底部支撐系統阻擋氣體通過部分、但非全部的A底部，仍開放讓氣體通過的A底底部分佔A底部的至少75%；(ii)加熱處理包含利用A頂部與A底部的開放部分，使加熱氣體通過處理容積，而讓加熱氣體經過玻璃片的主要表面；以及(iii)加熱處理期間，第一和第二側邊支撐子系統沿著玻璃片的實質全長夾住玻璃片的垂直側邊，以減少加熱氣體經過片主要表面所引起的片震動。
在根據本發明第二態樣的一些方法實施例中，方法進一步包含附加步驟：在步驟(b)後，利用A頂部與A底部的開放部分，使冷卻氣體通過處理容積，而讓冷卻氣體經過玻璃片的主要表面。
在根據本發明第二態樣的一些方法實施例中，方法進一步包含：(i)第一側邊支撐子系統包含第一組垂直構件，第一組垂直構件裝設在框架的第一垂直側邊；(ii)第二側邊支撐子系統包含第二組垂直構件，第二組垂直構件裝設在框架的第二垂直側邊；(iii)每一垂直構件具有水平剖面，水平剖面包括兩個手臂，手臂伸入處理容積內且彼此水平遠離展開；以及(ii)玻璃片的垂直側邊夾在相鄰垂直構件的手臂之間。
在根據本發明第二態樣的一些方法實施例中，垂直構件的手臂包含唇部，唇部接觸片主要表面。
在根據本發明第二態樣的一些方法實施例中，垂直構 件彼此水平相隔，故未夾住玻璃片時，相鄰構件的手臂會碰在一起。
在根據本發明第二態樣的一些方法實施例中，每一垂直構件的各手臂頂部經彎曲而於相鄰垂直構件間引導玻璃片。
在根據本發明第二態樣的一些方法實施例中，在步驟(a)之前，利用機器人，將複數個玻璃片插入框架，機器人把個別片滑入第一與第二側邊支撐子系統，直到片底部接觸底部支撐系統為止。
根據第三態樣，揭示用以在加熱處理期間朝垂直位向支承複數個玻璃片(17)的設備，設備包括：(a)箱形框架(11)，框架(11)具有頂部(25)、底部(27)和第一、第二、第三與第四垂直側邊(21、23)，第一與第二垂直側邊(21)位於框架(11)對側；(b)支撐系統(13)，支撐系統(13)具有第一組垂直構件(33)和第二組垂直構件(33)，第一組垂直構件(33)裝設在框架的第一垂直側邊(21)，第二組垂直構件(33)裝設在框架的第二垂直側邊(21)，第一組垂直構件(33)於框架的第一垂直側邊(21)構成第一組玻璃接收空間(61)，第二組垂直構件(33)於框架的第二垂直側邊(21)構成第二組玻璃接收空間(61)，第一組和第二組玻璃接收空間(61)成對對齊，以於使用設備時，接收個別玻璃片(17)的相對邊緣區域；以及(c)底部支撐系統(15)，底部支撐系統(15)裝設在框架 (11)的底部(27)，使用設備時，底部支撐系統(15)嚙合玻璃片(17)的下緣；其中：(i)每一垂直構件(33)具有水平剖面，水平剖面包括兩個手臂(37)，手臂(37)彼此水平遠離展開；(ii)第一組垂直構件的各垂直構件(33)係裝設在框架的第一垂直側邊(21)，且構件(33)的手臂伸向框架的第二垂直側邊(21)；(iii)第二組垂直構件的各垂直構件(33)係裝設在框架的第二垂直側邊(21)，且構件(33)的手臂伸向框架的第一垂直側邊(21)；以及(iv)第一組和第二組玻璃接收空間(61)分別由相鄰垂直構件(33)的手臂(37)構成。
在根據本發明第三態樣的一些設備實施例中，垂直構件的手臂包含唇部，使用設備時，唇部接觸片主要表面。
在根據本發明第三態樣的一些設備實施例中，使用設備時，垂直構件的手臂線接觸片主要表面。
在根據本發明第三態樣的一些設備實施例中，垂直構件彼此水平相隔，故未夾住玻璃片時，相鄰構件的手臂會碰在一起。
在根據本發明第三態樣的一些設備實施例中，每一垂直構件的各手臂頂部經彎曲而於相鄰垂直構件間引導玻璃片。
本文以上各種態樣所用的元件符號僅便於讀者理解， 而無意且不應解釋成限定本發明範圍。更一般而言，應理解以上概要說明和下述詳細說明僅為舉例之用，及擬提供概觀或架構以對本發明的本質和特性有所瞭解。
本發明的附加特徵和優點將詳述於後，熟諳此技術者在參閱或實行說明書所述示例後，在某種程度上將變得更清楚易懂。所含附圖提供對本發明的進一步瞭解，故當併入及構成說明書的一部分。應理解本發明說明書和圖式所述的不同特徵結構當可任意或全部組合使用。
如上所述，本發明提供高產量加熱處理薄玻璃片(例如厚度為0.7毫米或以下的玻璃片)的設備和方法。
所述技術欲著重及解決的挑戰為待處理玻璃片的翹曲問題。由於在製程溫度下，玻璃變得很軟，故翹曲對大薄片(例如厚度為0.7毫米或以下且相對主要表面面積各為0.25平方公尺或以上的片)而言尤其嚴重。若超出規格，則翹曲不僅是顯示器等級玻璃的品質問題，也會造成下游酸蝕製程的問題。
除翹曲外，做為顯示器應用之基板或做為行動電子裝置之面板的玻璃片需具有「品質區域」，該區域符合表面瑕疵(例如刮痕)與污染相關的嚴格標準。因此，如配合窗玻璃使用的習知高產量設置(例如在傳送帶上進行水平退火)不適合用來加熱處理擬用於該等應用的玻璃 片。
根據本發明判斷，為最小化翹曲及保護表面品質，需以垂直直立的位向支承玻璃片，並且支撐片的垂直邊緣。又，支撐設備需具尺寸穩定性，故不會對玻璃片施加任何扭轉或彎曲力。另外，為達到高產量，支撐設備需採取對流加熱(和選擇性對流冷卻)，使玻璃溫度快速上升至處理溫度(和選擇性快速下降至搬運溫度，例如40℃或以下)。順著這些相同思路，機器人輔助玻璃裝卸有利於提高生產力。
第1圖至第7圖圖示根據本發明原理建構的固定件9的實施例，依此可達成低翹曲、低表面破壞、低表面污染和高產量。固定件設計成於加熱處理期間(例如化學強化玻璃片前的加熱處理)支承複數個玻璃片(例如至少50片)。從圖可知，相對於上述美國專利案第7,363,777號和美國專利申請公開案第2007/0267312號所用封閉箱構造類型，該固定件具有開放箱構造。
固定件9的開放箱構造能對流加熱及冷卻，此比輻射加熱/冷卻快且均勻。化學強化玻璃試驗顯示化學強化所達成的有利壓縮應力(CS)易受玻璃的「熱歷程」影響。因此，若以較高溫度加熱部分玻璃、或以相同溫度但加熱更長或更短的時間，則該部分的CS將不同於片其餘部分。至少在一定程度上，冷卻差異亦會影響化學處理片的CS。故期同時均勻加熱(及選擇性冷卻)整堆玻璃片，以免產生「熱歷程」差別。相較於輻射加熱(冷卻)，利 用開放箱設計的對流加熱(冷卻)在符合玻璃片品質區域的實質均勻熱歷程要求方面明顯較佳。
藉由使加熱氣體(冷卻氣體)通過固定件，可達成對流加熱(及使用時的對流冷卻)。加熱氣體(冷卻氣體)通常係已過濾移除微粒的加熱(冷卻)空氣，然也可依需求使用其他氣體。如第1圖至第4圖所示，固定件9包括箱形開放框架11，框架11具有頂部25(參見第1圖)、底部27(參見第4圖)、第一與第二垂直側邊21(參見第2圖)和第三與第四垂直側邊23(參見第3圖)。除基本箱結構外，如圖所示，框架11亦可包括角構件67，用以穩定框架結構及把固定件的側邊支撐系統裝設於框架(參見下文)。角構件例如焊接至框架。
框架11的內部空間界定處理容積19，處理容積19具有面積A頂部的開放頂部和面積A底部的開放底部。在各圖中，A頂部等於A底部，但該等面積通常係不同的，例如固定件9的底部可使用比頂部大的框架元件，是以A頂部大於A底部。
固定件9包括底部支撐系統15(參見第1圖及第4圖)，底部支撐系統15嚙合及支撐玻璃片下緣。在各圖中，底部支撐系統採用複數個垂直支承鰭板，鰭板插入切進底部框架元件的插槽。使用時，玻璃片經由頂部插入框架11並下降至支承鰭板，且各玻璃片下緣安放在支承鰭板上。底部支撐系統可採用其他機構來嚙合玻璃片下緣，例如在框架垂直側邊間延伸的複數個電纜可用作 此目的。不管採用何種機構，重要的是，底部支撐系統不會實質阻擋氣體流過處理容積19。特別地，底部支撐系統應保持至少75%的A底部開放讓氣體流動(例如，在一實施例中，有80%的A底部保持開放)。
為達到快速加熱及使用時的快速冷卻，通過處理容積19的氣流需相當大量，例如加熱時有至少1立方公尺/秒，冷卻時有至少1立方公尺/秒。此氣流會造成待處理玻璃片震動，震動進而將破壞片。為減少片震動，固定件9包括側邊支撐系統13，側邊支撐系統13沿著片的實質全長夾住片的相對垂直側邊。特別地，側邊支撐系統以零空隙方式嚙合片的垂直側邊。除減少片震動外，側邊支撐系統13還可於加熱處理期間把玻璃片邊緣支承在適當位置而最小化翹曲。由於加熱處理係在接近玻璃應變點的溫度下進行，例如玻璃應變點(以下)的50℃內(在一實施例中為應變點的20℃內)，故加熱處理期間，片至少在一定程度上會翹曲(扭曲)。藉由同時支撐片底部及支承片的垂直側邊固定不動，可實質降低過度翹曲的可能性。
如圖所示，側邊支撐系統13包括第一支撐子系統29和第二支撐子系統31，第一支撐子系統29裝設在框架11的第一垂直側邊，第二支撐子系統31裝設在框架的第二垂直側邊。各子系統包括複數個垂直構件(垂直鰭板)，垂直構件構成玻璃接收空間，用以接收玻璃片的邊緣區域。玻璃接收空間可具有各種節距，例如，在配合 厚度0.7毫米之玻璃片使用的實施例中，節距例如為10毫米。
在第1圖至第14圖所示實施例中，玻璃接收空間形成於支撐系統的相鄰垂直構件33間，在第15圖實施例中，玻璃接收空間形成於垂直構件47內。特別地，在第1圖至第12圖實施例中，各垂直構件包括支腳35和二手臂37，手臂37從支腳向外傾(朝外張開)，即各垂直構件具有「Y」形水平剖面。如第12圖所示，垂直構件藉由將支腳35插入角構件67中的溝槽而裝設於框架11。支腳可焊接(例如點焊)至一或更多角構件，例如圖中的中間角構件。
如第5圖所示，相鄰垂直構件當作玻璃片的「書擋」，且相鄰構件的手臂線接觸片邊緣內側的玻璃片相對主要表面(在一實施例中，線接觸處例如為片邊緣內側的10毫米)。故相鄰垂直構件的手臂和角構件67的內側表面界定用於玻璃片的玻璃接收空間(例如參見第16圖)。
實際上，手臂37的長度變化會施加彎曲力矩至玻璃片。此作用繪示於第12圖，其中左邊算起第四個垂直構件具有較短手臂，故當鄰接具較長手臂的垂直構件時，第四個垂直構件易將玻璃片17往內轉動。又如此圖所示，特定垂直構件的手臂可具不同長度，因而與相鄰手臂產生間隙(參見第12圖中左邊算起第五個垂直構件的右手臂與第六個垂直構件的左手臂間的空間)。當然，這些是實踐時很容易避免的製造誤差。然為放寬製造容 限，手臂末端可增設唇部73，以接納手臂長度變化。此類唇部繪示於第13圖。此圖垂直構件包括平板71來取代支腳35。平板可焊接至一或更多箱構件69，當使用具平板、而非支腳的垂直構件時，箱構件69可用來代替角構件67。當然，唇部73亦可配合第12圖的Y形垂直構件使用。
如第8圖所示，垂直構件包括曲面區段39，用以將玻璃片17導入垂直構件建立的玻璃接收空間。如第9圖所示，該等曲面例如形成於組成垂直構件的片金屬坯料中。從第9圖可知，利用折線41、43、45，很容易由坯料製成Y形垂直構件，即先沿著折線43摺疊坯料，接著沿著折線43與45摺疊坯料而形成支腳35和手臂37，支腳35和手臂37各自具有曲面部分39。第14圖圖示對應坯料，該坯料可用於形成垂直構件，該垂直構件利用平板71裝設於框架11，且手臂37上包括唇部73以放寬製造容限。雖未圖示，第15圖的垂直構件47同樣可由如片金屬坯料製成。在此情況下，垂直構件包括引入唇部49，用以將玻璃片導入構成構件的玻璃接收空間的垂直構件主體。引入唇部可藉由切割坯料及從構件主體平面向外摺疊唇部而形成。
如上所述，第1圖至第12圖的Y形垂直構件線接觸玻璃片的相對主要表面。垂直構件的手臂增設唇部可造成帶接觸，第15圖所示垂直構件類型可造成面接觸。垂直構件與玻璃片間的接觸程度會影響玻璃片的熱歷程。具 體而言，玻璃片靠近接觸點的區域將經歷不同於遠離接觸點區域的熱歷程。就許多應用而言，差異並不足以影響後續化學強化程序。然在一些情況下，差異變得很重要，此時，具唇部的垂直構件比第15圖所示垂直構件類型更適合。又在其他情況下，需要只作線接觸的垂直構件。
又如上所述，本文所述技術的一優點為能快速加熱及快速冷卻玻璃片，故可增進產量。然此快速加熱及冷卻會造成加熱期間玻璃破損及冷卻期間失去對玻璃片的控制。該等問題係因玻璃片很薄所致。具體而言，在加熱期間，玻璃片可於框架達處理溫度前實質達處理溫度，反之在冷卻期間，片可於框架達搬運溫度前實質達搬運溫度。
上述作用繪示於第16圖至第18圖，其中元件符號51、53、55、57和59分別圖示：(1)框架和玻璃片的初始條件；(2)快速加熱期間，玻璃片膨脹比框架快；(3)加熱期間，框架趕上玻璃片；(4)快速冷卻期間，玻璃片收縮比框架快；以及(5)冷卻期間，框架趕上玻璃片。該等圖式亦圖示垂直構件構成的玻璃接收空間61、玻璃接收空間的向內端63和玻璃接收空間的向外端65。第18圖進一步圖示玻璃片分別在搬運與處理溫度下的寬度W1與W2、玻璃接收空間向外端間分別在搬運與處理溫度下的距離O1與O2、和玻璃接收空間向內端間分別在搬運與處理溫度下的距離I1與I2。
定量上至少依第一概算，W1、W2、O1、O2、I1和I2可以下式表示：W2=W1．(1+C玻璃△T)，O2=O1．(1+C框架△T)，I2=I1．(1+C框架△T)，其中C玻璃係玻璃的熱膨脹係數(CTE)，C框架係建構框架用材料(例如鋼)的CTE，△T係處理與搬運溫度差。
為避免玻璃片因快速加熱期間接觸玻璃接收空間的向外端而破損及側邊支撐系統的垂直構件於快速冷卻期間失控處理片，W1、W2、O1和I2應滿足以下關係式：O1>W2，W2>I2，I2>W1。在某些實施例中，O1和I1經選擇以滿足下列關係式：(O1-W1)/W10.02，(W1-I1)/W10.04。實際上，當在室溫(20℃)下滿足該等關係式時，對大部分處理與搬運溫度組合而言，都將滿足O1>W2、W2>I2和I2>W1關係式。
各種材料可用於建構固定件9。例如，框架11、角構件67(使用時)和箱構件69(使用時)可由彈簧用回火奧氏體不銹鋼(例如304或301)或超合金(例如INCONEL 718或625)組成。相同材料類型可用於側邊與底部支撐系統。側邊支撐系統的垂直構件可由薄片金屬組成，故垂直構件具彈性且可於加熱處理期間當作彈簧而將玻璃片支承在適當位置。彈簧功能亦容許特定固定件配合不同厚度的玻璃片使用。其他能忍受加熱處理相關溫度與應力的材料當可依需求用於建構固定件9。
使用時，利用如市售機器人，把玻璃一片片裝入固定件9。裝載之固定件運送到裝配對流加熱機構的徐冷窯， 並經快速加熱，然後在處理溫度(T處理)下保持一段時間。加熱速率、處理溫度和保持時間當取決於待加熱處理的特定玻璃。通常，加熱速率例如為600℃/小時至1200℃/小時，處理溫度例如為500℃至750℃，保持時間可為0.5至4小時。
加熱後，固定件運送到裝配對流冷卻機構的冷卻腔室。同樣地，冷卻速率和玻璃片經進一步處理前欲先冷卻的溫度(搬運溫度(T搬運))取決於待處理的特定玻璃。通常，冷卻速率可為600℃/小時至1200℃/小時，搬運溫度可為20℃至50℃。完成冷卻後，例如利用機器人，從固定件一片片卸下玻璃，並傳送到下一處理步驟，例如化學強化製程。
從上述可知，本發明提供實用設備，以接近玻璃應變點的溫度來加熱處理大型薄顯示器等級玻璃片。加熱處理進行時不會碰觸大部分的玻璃表面(即不碰觸品質區域)，故可避免刮痕與污染。玻璃片支承在垂直直立位置，以最小化翹曲，垂直支承機構提供阻尼作用，以控制對流加熱/冷卻循環期間玻璃震動造成的破壞。特別地，垂直支承機構可輕輕「咬住」玻璃(機構與玻璃間沒有空隙)，如此更可將玻璃支承在直立位置，且加熱循環期間較不會下垂。
設備可支承許多玻璃片，以提高生產力，並可確保所有片(和個別片的整個品質區域)在相同時期內經加熱達相同溫度及以相同方式冷卻，以免玻璃片的最後屬性 因不同片部分有不同熱歷程而產生變化。
設備具有開放箱設計，該設計比先前技術於加熱處理期間支承玻璃片的設備簡單又輕巧。是以該設備雖簡單但功能齊全、既穩定又輕巧，兼具成本效益和操作效率。比起複雜結構，簡單又輕巧的框架較不可能在加熱及冷卻循環期間受到熱扭曲，故設備亦具尺寸穩定性。
設備具機器人友善性，並且容許自動化裝卸玻璃片而提高生產力及降低成本。特別地，垂直構件頂部的引導特徵結構(垂直支承鰭板)係為容易插入玻璃片。箱框架亦有助於在機器人裝載/卸載操作時定位及指引設備。
一般技術人士將清楚明白，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可對前述說明作各種更動與潤飾。後附申請專利範圍擬涵蓋在此提出的特定實施例和該等實施例的變化、修改與均等物。
9‧‧‧固定件
11‧‧‧框架
13‧‧‧側邊支撐系統
15‧‧‧底部支撐系統
17‧‧‧玻璃片
19‧‧‧處理容積
21、23‧‧‧垂直側邊
25‧‧‧頂部
27‧‧‧底部
29、31‧‧‧支撐子系統
33‧‧‧垂直構件
35‧‧‧支腳
37‧‧‧手臂
39‧‧‧曲面區段
41、43、45‧‧‧折線
47‧‧‧垂直構件
49‧‧‧唇部
51‧‧‧初始條件
53‧‧‧玻璃片膨脹比框架快的條件
55‧‧‧加熱期間，框架趕上玻璃片的條件
57‧‧‧玻璃片冷卻比框架快的條件
59‧‧‧冷卻期間，框架趕上玻璃片的條件
61‧‧‧玻璃接收空間
63‧‧‧向內端
65‧‧‧向外端
67‧‧‧角構件
69‧‧‧箱構件
71‧‧‧平板
73‧‧‧唇部
第1圖為根據本發明建構的玻璃搬運設備實施例的透視圖。
第2圖為第1圖設備的側視圖。
第3圖為第1圖設備的側視圖。
第4圖為第1圖設備的底部視圖。
第5圖為個別玻璃片和片相關側邊支撐系統的透視圖。
第6圖為第5圖個別玻璃片和側邊支撐系統的上視圖。
第7圖為第5圖個別玻璃片和側邊支撐系統的側視圖。
第8圖為從第1圖設備內部觀看的側視圖，第8圖圖示將玻璃片導入側邊支撐系統。
第9圖為一片片金屬的平面圖，如第5圖至第7圖垂直構件可由該片金屬組成。
第10圖為第9圖片金屬經第一彎曲操作後的側視圖。
第11圖為進一步彎曲第10圖片金屬後，成品垂直構件的透視圖。
第12圖為側邊支撐系統施加彎曲力矩至玻璃片的示意圖，側邊支撐系統具有不同長度的手臂。
第13圖為利用唇部來避免側邊支撐系統施加彎曲力矩至玻璃片的示意圖，側邊支撐系統具有不同長度的手臂。
第14圖為一片片金屬的平面圖，由此可彎曲形成第13圖所示的垂直構件類型。
第15圖為根據本發明另一實施例，個別玻璃片和片相關側邊支撐系統的透視圖。
第16圖為就使用無唇部之手臂的側邊支撐系統而言，玻璃片於加熱/冷卻循環期間的邊緣區域位置示意圖。
第17圖為就使用具唇部之手臂的側邊支撐系統而言，玻璃片於加熱/冷卻循環期間的邊緣區域位置示意圖。
第18圖為加熱/冷卻循環期間，玻璃片與玻璃接收空間的向內端和向外端的相對長度示意圖。
9‧‧‧固定件
11‧‧‧框架
13‧‧‧側邊支撐系統
15‧‧‧底部支撐系統
17‧‧‧玻璃片
19‧‧‧處理容積
25‧‧‧頂部
29、31‧‧‧支撐子系統
67‧‧‧角構件

Claims (10)

  1. 一種加熱處理玻璃片的方法，該方法依序包括下列步驟：(a)利用一固定件，朝一垂直位向支承複數個玻璃片，該固定件包括：(i)一箱形開放框架，該框架界定一處理容積且具有一頂部、一底部和一第一垂直側邊、一第二垂直側邊、一第三垂直側邊與一第四垂直側邊，該第一垂直側邊與該第二垂直側邊位於該框架的對側；(ii)用於該等玻璃片的一側邊支撐系統，該側邊支撐系統包含一第一組垂直構件和一第二組垂直構件，該第一組垂直構件裝設在該框架的該第一垂直側邊，該第二組垂直構件裝設在該框架的該第二垂直側邊，該第一組垂直構件構成一第一組玻璃接收空間，該第一組玻璃接收空間沿著該框架的該第一垂直側邊延伸，該第二組垂直構件構成一第二組玻璃接收空間，該第二組玻璃接收空間沿著該框架的該第二垂直側邊延伸，該第一組玻璃接收空間和該第二組玻璃接收空間成對對齊，以接收個別玻璃片的相對邊緣區域；以及(iii)用於該等玻璃片的一底部支撐系統，該底部支撐系統裝設在該框架的該底部；(b)讓一加熱氣體通過該處理容積並經過該複數個玻璃片的該等主要表面，使該等玻璃片的溫度上升至一處理 溫度T處理；以及(c)讓一冷卻氣體通過該處理容積並經過該複數個玻璃片的該等主要表面，使該等玻璃片的溫度下降至一搬運溫度T搬運；其中：(i)該等玻璃片在該搬運溫度下的一寬度為W1，在該處理溫度下的一寬度為W2，且W2大於W1；(ii)每一玻璃接收空間具有一向內端和一向外端，該向內端較靠近該框架的該相對垂直側邊，該向外端離該框架的該相對垂直側邊較遠；(iii)在該搬運溫度下，該第一組玻璃接收空間的該等向外端相隔該第二組玻璃接收空間的該等向外端一距離O1，在該處理溫度下相隔一距離O2，且O2大於O1；(iv)在該搬運溫度下，該第一組玻璃接收空間的該等向內端相隔該第二組玻璃接收空間的該等向內端一距離I1，在該處理溫度下相隔一距離I2，且I2大於I1；(v)在該步驟(b)中，以該框架達該T處理前，該等玻璃片先達該T處理的一速率，加熱該等玻璃片；(vi)在該步驟(c)中，以該框架達該T搬運前，該等玻璃片先達該T搬運的一速率，冷卻該等玻璃片；以及(vii)W1、W2、O1和I2滿足下列關係：O1>W2；W2>I2；以及I2>W1。
  2. 如請求項1所述之方法，其中在室溫下，W1、O1和I1滿足下列關係：(O1-W1)/W10.02；以及(W1-I1)/W10.04。
  3. 如請求項1或2所述之方法，其中：(i)該處理容積具有面積分別為A頂部與A底部的一開放頂部和一開放底部；(ii)該底部支撐系統阻擋氣體通過一部分、但非全部的A底部，仍開放讓氣體通過的該A底部部分佔A底部的至少75%；(iii)在該步驟(b)中，利用A頂部與A底部的該開放部分，使該加熱氣體通過該處理容積，而讓該加熱氣體經過該等玻璃片的該等主要表面；(iv)在該步驟(c)中，利用A頂部與A底部的該開放部分，使該冷卻氣體通過該處理容積，而讓該冷卻氣體經過該等玻璃片的該等主要表面；以及(v)加熱處理期間，該第一組垂直構件和該第二組垂直構件沿著該等玻璃片的實質全長夾住該等玻璃片的該等垂直側邊，以減少該加熱氣體經過該等玻璃片的主要表面所引起的該等玻璃片震動。
  4. 如請求項1或2所述之方法，其中： (i)每一垂直構件具有一水平剖面，該水平剖面包括兩個手臂，該等手臂伸入該處理容積內且彼此水平遠離展開；以及(ii)該等玻璃片的該等垂直側邊夾在該等相鄰垂直構件的該等手臂之間。
  5. 如請求項1或2所述之方法，其中在該步驟(a)之前，利用一機器人，將該複數個玻璃片插入該框架，該機器人把個別玻璃片連續滑入相繼對齊的該等玻璃接收空間對，且該玻璃片的該底部安置在該底部支撐系統上。
  6. 一種用以在一加熱處理期間朝一垂直位向支承複數個玻璃片的設備，該設備包含：(a)一箱形框架，該框架具有一頂部、一底部和一第一垂直側邊、一第二垂直側邊、一第三垂直側邊與一第四垂直側邊，該第一垂直側邊與該第二垂直側邊位於該框架的對側；(b)一支撐系統，該支撐系統具有一第一組垂直構件和一第二組垂直構件，該第一組垂直構件裝設在該框架的該第一垂直側邊，該第二組垂直構件裝設在該框架的該第二垂直側邊，該第一組垂直構件於該框架的該第一垂直側邊構成一第一組玻璃接收空間，該第二組垂直構件於該框架的該第二垂直側邊構成一第二組玻璃接收空間，該第一組玻璃接收空間和該第二組玻璃接收空間成對對 齊，以於使用該設備時，接收個別玻璃片的相對邊緣區域；以及(c)一底部支撐系統，該底部支撐系統裝設在該框架的該底部，使用該設備時，該底部支撐系統嚙合該等玻璃片的下緣；其中：(i)每一垂直構件具有一水平剖面，該水平剖面包括兩個手臂，該等手臂彼此水平遠離展開；(ii)該第一組垂直構件的各垂直構件係裝設在該框架的該第一垂直側邊，且該構件的該等手臂伸向該框架的該第二垂直側邊；(iii)該第二組垂直構件的各垂直構件係裝設在該框架的該第二垂直側邊，且該構件的該等手臂伸向該框架的該第一垂直側邊；以及(iv)該第一組玻璃接收空間和該第二組玻璃接收空間分別由相鄰垂直構件的該等手臂構成。
  7. 如請求項6所述之設備，其中該等垂直構件的該等手臂包含多個唇部，使用該設備時，該等唇部接觸該等玻璃片的主要表面。
  8. 如請求項6或7所述之設備，其中使用該設備時，該等垂直構件的該等手臂線接觸該等玻璃片的主要表面。
  9. 如請求項6或7所述之設備，其中該等垂直構件彼此水平相隔，故未夾住一玻璃片時，相鄰構件的該等手臂會碰在一起。
  10. 如請求項6或7所述之設備，其中每一垂直構件的各手臂頂部經彎曲而於相鄰垂直構件間引導多個玻璃片。
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