[发明专利]对玻璃薄板进行对流热处理的方法和设备

说明书

领域

本申请根据35U.S.C.§119，要求2011年4月18日提交的美国临时申请第61/476412号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

本发明涉及对玻璃薄板例如显示器级别玻璃板进行对流热处理的方法和设备。在一个特定有益的应用中，在离子交换强化之前采用所述方法和设备对玻璃板进行热处理。

技术背景

在显示器应用中，常需要对玻璃板进行热处理以对它们的性质进行提升或改性。例如，玻璃板制造厂商在将玻璃板货运至客户之前经常对它们进行热处理，使玻璃板用于客户的工艺中时不发生收缩或者收缩很小。这种热处理被称作“预收缩”、“预压紧”或简称为“压紧”。这些热处理不同于退火，因为所述热处理在低温，如低于构成玻璃板的玻璃的应变点下进行。

作为需要进行预收缩的一个例子，是用于制造液晶显示器的玻璃基板，特别是使用多晶Si技术的那些玻璃板在制造显示器工艺中需要处于相对高温条件。如果没有进行预收缩，基板可能发生的形状变化较大，足以对制成的显示器的质量产生不利的影响。通过对形成基板的玻璃板进行预收缩，显著降低了这种问题的发生。

近年来，化学强化玻璃板在用于移动电子产品的面板和/或触摸板的制造中变得流行。例如，康宁公司(Corning Incorporated)的GORILLA玻璃已经被广泛地用于该目的。结合该类型玻璃的化学强化，发现化学强化之前在接近玻璃应变点附近的热处理可以显著改善玻璃已经具有的高强度。参见2010年12月14日提交的题为“用于强化玻璃的热处理(Heat Treatment for Strengthening Glasses)”的共同转让的美国专利申请第61/422,812号，其全文通过引用结合入本文。

美国专利第7,363,777号以及美国专利申请公开第US2007/0267312号揭示了可用于玻璃板热处理的设备。虽然这些专利文件中所揭示的设备和方法已经成功地用于实践中，但是本文所揭示的技术的焦点在于对玻璃板进行较为缓慢的加热和冷却。因此，这些现有方法可实现的产量是受到限制的。

本发明解决了所述低产量的问题。具体地，本发明提供了这样的方法和设备，所述方法和设备可以在较短时间内对玻璃板进行热处理，同时仍然实现适用于显示器和其他所需应用的低水平的翘曲和表面性质。除此之外，如下文所述，本文所揭示的方法和设备使得玻璃板实现更为均匀的热历史，这对于在热处理之后将要进行化学强化的玻璃板是有利的。

发明内容

根据本发明的第一方面，揭示了一种对玻璃板（17）进行热处理的方法，所述方法依次包括以下步骤：

(a)采用固定装置（9）以垂直朝向固定多块玻璃板（17），所述固定装置（9）包括：

(i)箱式开放框架（11），其限定了加工体积（19），并具有顶侧面（25）、底侧面（27）以及第一垂直侧面（21）、第二垂直侧面（21）、第三垂直侧面（23）和第四垂直侧面（23），所述第一和第二垂直侧面（21）位于框架（11）的相对侧；

(ii)用于玻璃板（17）的侧面支撑系统（13），其包括安装在框架的第一垂直侧面（21）上的第一组垂直元件（33、47）和安装在框架的第二垂直侧面（21）上的第二组垂直元件（33、47），所述第一组垂直元件（33、47）形成沿着框架的第一垂直侧面（21）延伸的第一组接收玻璃空间（61），所述第二组垂直元件（33、47）形成沿着框架的第二垂直侧面（21）延伸的第二组接收玻璃空间（61），所述第一和第二组接收玻璃空间（61）成对对齐，用于接收单块玻璃板（17）的相对边缘区域；以及

(iii)用于玻璃板（17）的底部支持系统（15），其安装在框架（11）的底部（27）上；

(b)将加热气体通过加工体积（19）和多块玻璃板（17）的主表面，以将玻璃板的温度提升至处理温度T_处理；以及

(c)将冷却气体通过加工体积（19）和多块玻璃板（17）的主表面，以将玻璃板的温度下降至操作温度T_操作；

其中：

(i)玻璃板（17）在操作温度时具有宽度W1，在处理温度时具有宽度W2，W2大于W1；

(ii)每个接收玻璃空间（61）具有内端（61）和外端（65），所述内端（61）靠近框架（11）的相对垂直侧面（21），所述外端（65）远离框架（11）的相对垂直侧面（21）；