[发明专利]通过控制加热制造玻璃片的方法和设备

说明书

本申请要求2009年.11月30日提交的美国专利临时申请第61/265003号的优先权。

技术领域

本发明涉及用来制造玻璃片的设备和方法。具体来说，本发明涉及用来制造玻璃片的熔合下拉的设备和方法。本发明可用于制造例如用于LCD基片的玻璃片。

背景技术

熔合下拉法是一种用来制造用于LCD显示器的具有未受破坏的表面质量的高质量玻璃基片的主要方法。图1中显示了用于熔合下拉法的成形装置(下文中称作“成形主体”)，通常称为等静压槽(isopipe)。此图中显示的成形主体100包括槽形部件103和楔形部件107。通过入口管101将玻璃熔体引入所述槽形部件中。使得玻璃熔体流从所述槽形部件的各个侧面溢流，沿着槽形部件和楔形部件的两侧流下，在成形主体的各个侧面上形成玻璃带。所述两条玻璃带在所述楔形部件的底部109(通常称作成形主体的根部)结合，在此处所述两条玻璃带熔合在一起，形成单条玻璃带111，该玻璃带111具有两个未曾与成形主体表面接触的未受破坏的表面。然后通常将所述玻璃带111从根部下拉至所需的厚度，使其冷却形成刚性玻璃片。所述玻璃带从成形主体顶部到紧邻根部下方之处的温度受到仔细的控制，以便重复地制造具有所需的厚度、厚度均匀性和其它所需的物理性质的玻璃片。

所述成形主体通常包括由锆石陶瓷之类的材料制造的一个或多个耐火砖块。所述成形主体的尺寸和几何稳定性以及侧面质量对制得的玻璃片产品的质量具有显著的影响。

成形主体材料中的热梯度会在成形主体的本体内以及/或者表面附近产生应力。过高的应力会导致成形主体的表面产生裂纹，尺寸和几何形状扭曲，甚至是断裂。因此，必须对成形主体在其使用寿命过程中经受的热梯度加以仔细的控制。

因此，人们需要一种在熔合拉制过程中有效地控制成形主体的热环境的方法和设备。

本发明满足了这些需求和其他需求。

发明内容

本文揭示本发明的若干方面。应当理解，这些方面可以彼此重叠，也可以不重叠。因此，一个方面的某个部分可以落入另一个方面的范围，反之亦然。除非在上下文中有相反说明，不同的各个方面应当视作在范围上彼此重叠。

每个方面用诸多实施方式来说明，而实施方式又可以包括一个或多个具体实施方式。应当理解，这些实施方式可以彼此重叠，也可以不重叠。因此，一个实施方式或其具体实施方式的某个部分可以落入或不落入另一个实施方式或其具体实施方式的范围，反之亦然。除非在上下文中有相反说明，不同的各个实施方式应当视作在范围上彼此重叠。

根据本发明的第一个方面，提供了一种使用成形主体通过溢流法制造玻璃片的方法，所述成形主体包括顶部、第一侧面、以及在根部与所述第一侧面结合的第二侧面，所述方法包括使得熔融的玻璃从至少部分的第一侧面溢流，形成第一玻璃带，从至少部分的第二侧面溢流，形成第二玻璃带，在根部使得第一玻璃带和第二玻璃带熔合，形成第三玻璃带，其中：

(A)用第一侧面加热板对第一侧面进行辐射加热，所述第一侧面加热板通过设置在所述第一侧面加热板后面的独立监控和控制的加热元件的第一阵列进行加热；

(B)用第二侧面加热板对第二侧面进行辐射加热，所述第二侧面加热板通过设置在所述第二侧面加热板后面的独立监控和控制的加热元件的第二阵列进行加热；

(C)对所述第一和第二阵列的加热元件的加热功率进行控制，使得如果第一和第二阵列中的不正常工作的加热元件的加热功率降至某一阈值水平，则相邻的起作用的加热元件的加热功率会增大，这样在侧面的一部分和侧面的这部分之下的本体之间不会形成不良的热梯度。

在本发明的第一方面的某些实施方式中，如果第一和第二阵列中不正常工作的加热元件的加热功率降至某一阈值水平，则所有的相邻的起作用的加热元件的加热功率都会增大。

在本发明的第一方面的某些实施方式中，在任意给定的时间，第一和第二侧面的厚度为5厘米的顶层中的温度梯度保持在以下水平：最高为100℃，在某些实施方式中最高为80℃，在某些实施方式中最高为60℃，在某些实施方式中最高为50℃，在某些实施方式中最高为40℃，在某些实施方式中最高为30℃，在某些实施方式中最高为20℃，在某些实施方式中最高为10℃。

在本发明的第一方面的某些实施方式中，所述成形主体位于外壳之内，所述外壳由第一侧面加热板、第二侧面加热板、以及将所述第一和第二侧面加热板相连的位于成形主体顶部之上的顶板构成。