[发明专利]高输送温度等压槽材料

说明书

本申请要求2009年2月24日提交的美国专利申请第12/391750号的优先 权。

技术领域

本发明涉及用于通过熔合法制造玻璃板的等压槽，具体来说，涉及用来减 少所述等压槽在使用过程中发生的弯垂的技术。

定义

在说明书和权利要求书中，术语″等压槽″表示一种适合在熔合下拉法中作 为玻璃成形结构的构造的主体，而不考虑所述主体的具体形状和结构，或者主 体的成形是否包括等压压制。

在说明书和权利要求书中，术语″氮化硅材料″表示包含至少34重量％的N 和至少51重量％的Si的耐火材料。

背景技术

A.用于平板显示器的玻璃基板

平板显示器，如液晶显示器(LCD)的生产商使用玻璃基板同时制造多个显 示器，例如一次制造六个或更多个显示器。基板的宽度限制了在单个基板上可 以制造的显示器的数量，因此更宽的基板就等于生产规模效益的提高。另外， 显示器制造商需要更宽的基板来满足人们对更大尺寸的显示器的需求。

另外，生产商在寻求具有以下性质的玻璃基板：其能够用于在更高的温度 下加工的多晶硅装置(下文中称作″多晶硅″应用)。具体来说，人们需要在显示器 制造过程中不会发生收缩的高应变点玻璃组合物。这样的玻璃通常需要较高的 成形温度，因此在熔合法中需要改进的成形结构(等压槽(isopipe))。

B.熔合法

熔合法是玻璃制造领域中用来制造玻璃板的一种基础技术。例如参见 Varshneya，Arun K.的“平板玻璃”，无机玻璃基础(Fundamentals of Inorganic  Glasses)(学院出版社有限公司(Academic Press Inc.)，波士顿，1994)，第20章， 第4.2节，第534-540页。与浮法和狭缝拉制法之类的本领域已知的其它方法 相比，所述熔合法制得的玻璃板的表面具有优良的平整度和光滑度。因此，在 用于生产如液晶显示器(LCD)的平板显示器装置的玻璃基板的制造中，熔合法 变得特别重要。

Stuart M.Dockerty的共同转让的美国专利第3,338,696号和第3,682,609 号中的主题是所述熔合法，具体来说是溢流下拉熔合法，其内容参考结合入本 文中。图1显示了这些专利的方法的示意图。如图1所示，该系统包括向收集 槽11提供熔融玻璃的供料管9，所述收集槽11在称作“等压槽”的跨越自由 空间的耐火体13中形成。

一旦达到稳态操作，熔融玻璃从供料管通至收集槽，然后在堰19溢流(即 在收集槽两侧从顶部溢流；见图2和图3)，由此形成两个玻璃板，所述玻璃板 沿等压槽的外表面向下然后向内流动。两个玻璃板在等压槽的底部或根部15 汇合，在此熔合在一起形成单板，例如厚度约为700微米的玻璃板。然后，将 该单板输送至拉制设备(图1的箭头17所示)，该设备通过从根部将该板拉离 的速率来控制该板的厚度。

用施加在等压槽上的垂直温度梯度来控制玻璃的粘度。在等压槽的根部， 玻璃粘度通常约为100-300kP。

从图1可以看到，最后的玻璃板的外表面在该方法的任何阶段都不与等压 槽外表面的任何部分接触。这些表面只与环境气氛接触。形成成品玻璃板的两 个半片玻璃板的内表面与等压槽接触，但是这些内表面在等压槽的根部熔合在 一起，因此埋没到成品玻璃板体内。以这种方式，成品玻璃板可具有优异的外 表面性能。

从上文可以清楚地看到，因为等压槽13在成形过程中与玻璃直接接触， 因此对于熔合法能否成功非常关键。因此，等压槽需要满足严格的化学要求和 机械要求，使其寿命不能过短，而且能够输送一定品质的玻璃板产品。例如， 等压槽不应被玻璃迅速侵蚀，也不应成为玻璃内缺陷的来源。同时，应当能够 在使用的过程中耐受例如100℃的垂直温度梯度，还能够耐受比加热过程中更 大的瞬时梯度。另外，在使用温度下由于蠕变造成的弯曲速率应当很低。

具体来说，等压槽的尺寸稳定性是非常重要的，这是因为等压槽几何尺寸 的变化会影响整个熔合工艺的成功。例如，参见Overman的美国专利第 3,437,470号和日本专利公开第11-246230号。