專利名稱：熱處理玻璃基材的設(shè)備和方法
熱處理玻璃基材的設(shè)備和方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)根據(jù)35 USC §120要求2010年8月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/871，204號(hào)的優(yōu)先權(quán)益，本申請(qǐng)所依賴的內(nèi)容以參見的方式納入本文并在此根據(jù)35 USC§ 120要求其優(yōu)先權(quán)權(quán)益。領(lǐng)域本發(fā)明涉及熱處理玻璃基材的方法和設(shè)備，且更具體地涉及同時(shí)緊實(shí)多個(gè)玻璃基材的方法和設(shè)備。背景液晶顯示器(IXD)通常包括封裝液晶材料薄層的兩個(gè)平坦玻璃基材?；闹簧系耐该鞅∧る姌O的陣列調(diào)制液晶材料的光傳輸特性，由此形成圖像。通過將諸如二極管或薄膜晶體管(TFT)的有源器件包含在每個(gè)像素處，可實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度和響應(yīng)速度以產(chǎn)生高分辨率顯示器。通常稱為有源矩陣IXD (AMIXD)的這種平板顯示器已經(jīng)成為諸如計(jì)算機(jī)和電視機(jī)的高性能顯示器的主流技術(shù)。IXD的制造工藝，且 尤其是多晶硅(Poly-Si)顯示器制造中所使用的制造工藝通常包括使用導(dǎo)致基材加熱的升溫工藝進(jìn)行的薄膜的連續(xù)沉積和圖案成形。因?yàn)檫@些薄膜的圖案成形步驟之間的高對(duì)準(zhǔn)要求，玻璃基材通常在整個(gè)工藝中要求百萬分之5至20 (ppm)范圍的尺寸穩(wěn)定性(低收縮)。百萬分之五至二十的收縮意思是例如在500mm的基材長(zhǎng)度上例如2. 5-10微米的收縮。當(dāng)發(fā)生大于5-20ppm的收縮時(shí)，在隨后應(yīng)用的部件之間會(huì)累積對(duì)準(zhǔn)誤差。多晶硅通常通過使用化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)在玻璃基材上沉積非晶硅(a -Si)并隨后將帶涂層的玻璃暴露于高溫足夠的時(shí)長(zhǎng)以使非晶硅結(jié)晶成多晶硅而制成。結(jié)晶步驟通常在約600°C下進(jìn)行幾十個(gè)小時(shí)。此外，在結(jié)晶步驟之后可能接著有幾個(gè)其它高溫工藝。這些工藝步驟包括柵氧化層的沉積和退火以及源極/漏極退火。在多晶硅TFT的制造過程中遇到的結(jié)晶和后續(xù)處理步驟的相對(duì)高溫大大增加玻璃基材收縮的可能性。玻璃基材(例如液晶顯示器或“IXD”、玻璃基材)的制造商通常對(duì)玻璃基材進(jìn)行熱處理以在運(yùn)輸之前對(duì)玻璃進(jìn)行預(yù)收縮或緊實(shí)。緊實(shí)玻璃基材可在低于玻璃基材應(yīng)變點(diǎn)的各種溫度下進(jìn)行。進(jìn)行緊實(shí)和致密化以使得客戶在處理玻璃基材期間玻璃的尺寸變化最小。如果玻璃基材不進(jìn)行預(yù)收縮，則基材會(huì)經(jīng)受輪廓變化，這可能不利地影響成品顯示器質(zhì)量。必須不形成會(huì)污染玻璃表面的玻璃碎片、或不通過空間上不均勻的加熱和/或冷卻型式而扭曲玻璃基材表面來進(jìn)行緊實(shí)。通常，在熱處理期間使用封閉盒來支承玻璃基材。在某些應(yīng)用中也利用開口盒。在封閉盒支承方法中，將多個(gè)玻璃基材以垂直定向保持在盒的封圍部?jī)?nèi)。用水平和垂直支承件(諸如不銹鋼制成的支承件)支承玻璃基材。實(shí)踐中，圍繞玻璃基材的周界支承玻璃基材以保持表面質(zhì)量并防止翹曲。通常沿所有四個(gè)邊緣的全長(zhǎng)捕獲玻璃基材。在開口盒支承方法中，將多個(gè)玻璃板以垂直定向保持在盒內(nèi)。用垂直和水平支承件在玻璃板邊緣支承玻璃板。如在封閉盒支承方法中那樣，玻璃基材被圍繞周界支承以保持其物理特性。開口和封閉盒方法都通常使熱處理期間玻璃上的重力影響最小。在封閉和開口盒支承設(shè)計(jì)中，沿基本上所有至少三個(gè)邊緣接觸玻璃基材。該接觸通常造成基材損壞或損失。全接觸支承還對(duì)系統(tǒng)的熱力特性有影響。如可理解的，沿每個(gè)基材邊緣集中的支承件的金屬質(zhì)量由于必須沿邊緣和角部行進(jìn)穿過金屬然后到達(dá)玻璃的熱量而在邊緣處影響溫度分布。此外，在兩種支承件設(shè)計(jì)中，碎屑(包括玻璃顆粒和碎片)積聚在底部邊緣支承件內(nèi)且難以清理出；于是，這些支承件設(shè)計(jì)可造成玻璃基材的顯著碎屑污染。此外，金屬支承件與金屬基材之間熱膨脹系數(shù)的較大差異致使基材相對(duì)于支承件的較大移動(dòng)，并可能損壞基材。前述支承件設(shè)計(jì)通過使板材(諸如不銹鋼)彎曲和成形成所要求的組件而制造。當(dāng)然，這些過程不精確、難以生產(chǎn)且制造成本高昂。概述根據(jù)一實(shí)施例，揭示了一種在熔爐內(nèi)熱處理多個(gè)玻璃基材的方法，所述方法包括將至少一個(gè)間隔件定位在多個(gè)玻璃基材的成對(duì)相鄰玻璃基材之間，至少一個(gè)間隔件包括界定開口內(nèi)部的封閉外部框部分，且其中一個(gè)或多個(gè)間隔件的熱膨脹系數(shù)與多個(gè)玻璃基材的熱膨脹系數(shù)之差小于ioxio_V°c。在某些實(shí)施例中，玻璃基材可具有的尺寸使得所述多個(gè)玻璃基材的每個(gè)玻璃基材的主表面具有至少5m2的表面面積。相鄰的玻璃基材和至少一個(gè)間隔件形成由相鄰玻璃基材和至少一個(gè)間隔件界定的封圍空間。將多個(gè)玻璃基材以大致垂直定向支承，其中多個(gè)玻璃基材和定位在相鄰玻璃基材之間的一個(gè)或多個(gè)間隔件用偏置力以接觸關(guān)系偏置在一起并在熔爐內(nèi)加熱。在加熱過程之后，允許玻璃基材冷卻。多個(gè)玻璃基材冷卻后的偏離平面扭曲不超過100 ilm。采用多個(gè)間隔件可用在相鄰玻璃基材之間，并布置成垂直和/或水平陣列。較佳地，定位在某些成對(duì)玻璃基材之間的相鄰間隔件在每個(gè)相鄰間隔件的外側(cè)非質(zhì)量邊緣區(qū)域處彼此接觸。較佳地將多個(gè)玻璃基材加熱到高于多個(gè)玻璃基材的退火點(diǎn)且低于多個(gè)玻璃基材的軟化溫度的溫度。在某些實(shí)施例中，根據(jù)玻璃成分，將多個(gè)玻璃基材加熱到高于700°C的溫度。至少一個(gè)間隔件可由玻璃組成。較佳地，至少一個(gè)間隔件的玻璃的成分與多個(gè)玻璃基材的玻璃成分是相同的玻璃成分。在某些實(shí)施例中，熔爐包括外部封圍壁和內(nèi)部封圍壁和第一側(cè)以及第二側(cè)。第一多個(gè)限制銷延伸穿過熔爐第一側(cè)上的內(nèi)部封圍壁和外部封圍壁，第一多個(gè)限制銷剛性地安裝到支承結(jié)構(gòu)。第二多個(gè)限制銷延伸穿過熔爐第二側(cè)上的內(nèi)部封圍壁和外部封圍壁，其中第二組限制銷中的每個(gè)限制銷沿限制銷的縱向軸線可移動(dòng)。用第二多個(gè)限制銷對(duì)多個(gè)玻璃基材施加偏置力。在另一實(shí)施例中，描述了一種熱處理多個(gè)玻璃基材的設(shè)備，包括熔爐，該熔爐包括外部封圍壁、內(nèi)部封圍壁、第一側(cè)和第二側(cè)；第一多個(gè)限制銷，第一多個(gè)限制銷延伸穿過熔爐的第一側(cè)上的外部封圍壁和內(nèi)部封圍壁進(jìn)入由熔爐限定的內(nèi)部容積，第一多個(gè)限制銷被限制成防止銷相對(duì)于內(nèi)部封圍壁的運(yùn)動(dòng)。第二多個(gè)限制銷延伸穿過熔爐第二側(cè)上的外部封圍壁和內(nèi)部封圍壁，且第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷沿限制銷的縱向軸線可移動(dòng)。第二多個(gè)限制銷包括偏置組件以對(duì)多個(gè)玻璃基材施加偏置力。偏置組件可包括例如氣動(dòng)缸和/或彈簧。位置傳感器可聯(lián)接到第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷。位置傳感器將關(guān)于限制銷的位置的信息中繼到與第二多個(gè)限制銷的每個(gè)偏置組件電通信的計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)基于接收到的位置信息分別控制限制銷的位置。為了在例如加熱和冷卻期間適應(yīng)內(nèi)壁的膨脹和收縮，熔爐內(nèi)壁可以是褶皺的。第一多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷包括與多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材接觸的接觸件和聯(lián)接到偏置組件的延伸件，且其中接頭可動(dòng)地連接接觸件和延伸件。類似地，第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷還可包括與多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材接觸的接觸件和聯(lián)接到偏置組件的延伸件，且其中接頭可動(dòng)地連接接觸件和延伸件。在某些情況下，第二組限制銷的運(yùn)動(dòng)被控制成第二多個(gè)限制銷與多個(gè)玻璃基材中的最外部玻璃基材之間的接觸位置在加熱過程期間共面。該設(shè)備可包括延伸到熔爐內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)弓I導(dǎo)件，一個(gè)或多個(gè)弓I導(dǎo)件將多個(gè)玻璃基材支承在垂直定向，且其中在多個(gè)玻璃基材從熔爐外部的位置移入熔爐內(nèi)部的位置的同時(shí)多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材與引導(dǎo)件形成滑動(dòng)接觸。本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)在下面的詳細(xì)說明中予以闡述，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，一部分可從說明中變得明白或通過實(shí)施在此所述的本發(fā)明得以認(rèn)知。包括附圖以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖包含在該說明書中并構(gòu)成該說明書的一部分。應(yīng)理解，說明書中和附圖中揭示的本發(fā)明的各種特征可單獨(dú)使用和組合使用。附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1是用于緊實(shí)處于垂直定向的多個(gè)玻璃基材的設(shè)備的橫截面端視圖。圖2是鉸接限制銷的側(cè)視圖。圖3是用于支承和運(yùn)輸處于豎直(即垂直)定向的多個(gè)玻璃基材的推車的側(cè)視圖。圖4是用于將相鄰玻璃基材分開的間隔件的立體圖。圖5是從基材的邊緣看的一疊玻璃基材的橫截面圖，其中基材通過間隔件分開。圖6是圖5的成疊玻璃基材的側(cè)視圖，示出間隔件。圖7是圖5的成疊玻璃基材的橫截面邊緣視圖，示出由間隔件形成的玻璃基材之間的隔室。詳細(xì)描述在以下詳細(xì)描述中，為了解釋而非限制的目的，陳述公開具體細(xì)節(jié)的示例實(shí)施例以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在借鑒了本文所揭示的內(nèi)容之后，對(duì)他們來說顯而易見的是，可以不偏離本文所揭示具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例來實(shí)踐本發(fā)明。此外，關(guān)于已知器件、方法及材料的描述可被省略，以便于不混淆本發(fā)明的描述。最后，盡可能用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)示相同的構(gòu)件。圖1中示出在緊實(shí)工藝中用于同時(shí)熱處理多個(gè)垂直定向的玻璃基材12的設(shè)備10的立體圖。設(shè)備10包括熔爐14，熔爐14包括熔爐內(nèi)壁16和熔爐外壁18，熔爐內(nèi)壁和熔爐外壁由隔熱材料20分開。加熱元件22定位在由熔爐14限定的內(nèi)部容積23內(nèi)，并大致與熔爐內(nèi)壁16相鄰布置。熔爐14還包括第一側(cè)24和第二側(cè)26，當(dāng)將多個(gè)玻璃基材裝載到熔爐內(nèi)時(shí)，第一側(cè)24和第二側(cè)26大致平行于玻璃基材。第一側(cè)和第二側(cè)包括熔爐內(nèi)壁和熔爐外壁的各部分。當(dāng)熔爐14運(yùn)行時(shí)，多個(gè)玻璃基材12垂直布置在內(nèi)部容積13內(nèi)的可移動(dòng)推車28上并通過間隔件30彼此分開。下文將更詳細(xì)描述設(shè)備10的這些和其它部件。仍參照?qǐng)D1，熔爐內(nèi)壁16可構(gòu)造成適應(yīng)內(nèi)壁的熱膨脹。例如，圖1中所示的熔爐內(nèi)壁由選擇成使腐蝕最小的金屬(例如不銹鋼或InconeM))制成，并褶皺成適應(yīng)壁的熱膨脹。加熱元件22設(shè)置在內(nèi)部容積23內(nèi)并布置成側(cè)面相接或鄰近布置在推車28上的多個(gè)玻璃基材中最外部的玻璃基材。加熱元件22可例如是電阻加熱器。在某些實(shí)施例中，可沿組裝的玻璃基材的每側(cè)采用多個(gè)單獨(dú)受控的加熱元件，所以如果需要，加熱元件可用于產(chǎn)生跨越多個(gè)玻璃基材的不同溫度分布。即，使得如果需要，對(duì)最外部玻璃基材表面輻射的溫度可跨越該表面變化。其它加熱元件22也可布置在熔爐14的上部和熔爐14的端部，以確保玻璃基材的邊緣部分也被加熱。圖1中還示出沿熔爐的第一和第二側(cè)穿過熔爐外壁18和熔爐內(nèi)壁16從熔爐外部延伸到熔爐內(nèi)部的多個(gè)限制銷34。限制銷34定位成與多個(gè)玻璃基材中最外部的玻璃基材接觸并使垂直站立的基材穩(wěn)定。在某些實(shí)施例中，第一多個(gè)或第一組36限制銷延伸穿過熔爐的第一側(cè)24 (例如穿過封圍外壁和封圍內(nèi)壁)，構(gòu)造成與多個(gè)玻璃基材中最外部的玻璃基材接觸，并剛性地固定，使得每個(gè)限制銷沿限制銷的相應(yīng)縱向軸線沒有移動(dòng)。例如，第一限制銷組36可剛性地聯(lián)接到熔爐，如圖1所示。替代地，第一限制銷組36可聯(lián)接到外部的且與熔爐分開的支承結(jié)構(gòu)。在多個(gè)玻璃基材定位在熔爐內(nèi)時(shí)，熔爐的相對(duì)第二側(cè)26上的第二多個(gè)或第二組38限制銷構(gòu)造成與另一最外部玻璃基材接觸并通過偏置組件40偏置抵靠另一最外部玻璃基材。偏置組件40可包括聯(lián)接到第二限制銷組38中各個(gè)限制銷的彈簧和/或柱塞(例如氣動(dòng)或液壓操作的柱塞)。如圖1所示，偏置組件40可通過各個(gè)氣動(dòng)控制閥42和氣體供給管線44連接到加壓氣體源46并可通過控制線52由計(jì)算機(jī)48單獨(dú)控制。來自各個(gè)偏置組件的位置信息可由組成偏置組件的位置傳感器(未示出)收集，并通過數(shù)據(jù)線54通信到計(jì)算機(jī)48。偏置組件還可包括力傳感器，即測(cè)力傳感器(未示出)，該傳感器向計(jì)算機(jī)提供關(guān)于由各個(gè)限制銷施加到玻璃基材的力的信息。計(jì)算機(jī)48利用來自每個(gè)位置和/或力傳感器的位置和/或力信息來保持每個(gè)限制銷對(duì)準(zhǔn)，使得每個(gè)銷的遠(yuǎn)端(即每個(gè)限制銷的與玻璃基材接觸的接觸表面)共面并施加足夠的力來確保玻璃基材保持平坦。限制銷34還可包括與最外部玻璃基材接觸的帶接頭的遠(yuǎn)側(cè)接觸件。在熱處理熔爐內(nèi)溫度變化(例如加熱和冷卻)期間，玻璃基材可能膨脹或收縮足夠的量，使得不帶接頭的限制銷與最外部玻璃基材之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，致使可能損壞玻璃基材。因此，如圖2所示，每個(gè)限制銷34可包括端部或觸腳56，端部或觸腳56經(jīng)由諸如球形接頭的一個(gè)或多個(gè)接頭60聯(lián)接到延伸件58。諸如在多個(gè)玻璃基材膨脹和收縮期間，該鉸接(帶接頭)構(gòu)造允許限制銷的觸腳部分相對(duì)于延伸件部分移動(dòng)。如可理解的，限制銷與玻璃基材之間的接觸可能損壞多個(gè)組裝的基材中的兩個(gè)最外部玻璃基材。這可通過將限制銷布置成使得每個(gè)限制銷觸腳僅在基材的稍后不用在裝置中的區(qū)域-所謂的非質(zhì)量區(qū)域接觸最外部玻璃基材。但是，由于限制銷通常不容易沿熔爐的每側(cè)可再定位，所以用于一玻璃基材尺寸的限制銷的布置不易于適應(yīng)另一尺寸。替代方式是采用犧牲性玻璃基材作為最外部玻璃基材。因此，由于限制銷與犧牲性玻璃基材之間接觸造成的表面損壞不會(huì)影響定位在犧牲性玻璃基材之間的內(nèi)部玻璃基材。犧牲性玻璃基材可清潔并重新使用或棄置。多個(gè)玻璃基材組裝在推車28頂上。推車還可用作熔爐的底部。推車28較佳地包括隔熱頂部61,各玻璃基材擱置在該隔熱頂部61上。推車的隔熱部分可圍繞在例如合金鋼內(nèi)。推車支承玻璃基材的重量，并可在熔爐外部的位置與熔爐內(nèi)部的位置之間移動(dòng)以將各玻璃基材運(yùn)入和運(yùn)出熔爐。推車可包括定位在推車頂部上或頂部?jī)?nèi)且在玻璃基材下方的加熱元件22，以加熱玻璃基材的底部并改進(jìn)溫度均勻性。豎直支承件62定位在推車的一端(圖3 )，并可用于在裝載基材時(shí)將玻璃基材支承在推車上。例如，裝載期間，推車可向后傾斜使得玻璃基材的邊緣由支承件62支承。當(dāng)推車定位在熔爐內(nèi)時(shí)，支承件62可形成熔爐的關(guān)閉件(例如門)。即，支承件62可形成熔爐的壁。支承件62也可包括加熱元件22。因此，當(dāng)基材定位在熔爐14內(nèi)時(shí)，形成熔爐或推車28的一部分并沿玻璃基材的邊緣定位的加熱元件22的組合確保玻璃基材的均勻加熱和減小的應(yīng)力。較佳地，推車28包括用于便于玻璃基材運(yùn)入和運(yùn)出熱處理熔爐的輪子63。例如，各輪子可構(gòu)造成在一個(gè)或多個(gè)軌道64上行駛。在某些實(shí)施例中，各輪子可包括在推車的一側(cè)上，而各腿設(shè)置在另一側(cè)上。各腿便于平臺(tái)的傾斜，當(dāng)平臺(tái)裝有玻璃基材時(shí)，這是有利的。此外，至少一個(gè)引導(dǎo)件66從熔爐外部的位置延伸到熔爐內(nèi)，使得當(dāng)推車28移動(dòng)到熔爐內(nèi)時(shí)，隨著平臺(tái)穿過該距離進(jìn)入熔爐，多個(gè)玻璃基材與至少一個(gè)引導(dǎo)件接觸并由至少一個(gè)弓I導(dǎo)件支承。例如，在某些實(shí)施例中，引導(dǎo)件是沿推車軌道64延伸到熔爐內(nèi)的纜線。當(dāng)有多個(gè)玻璃基材定位在推車頂部，推車28移動(dòng)到熔爐14內(nèi)時(shí)，多個(gè)玻璃基材中至少一個(gè)玻璃基材與引導(dǎo)件66接觸，防止多個(gè)玻璃基材遠(yuǎn)離垂直方向傾斜。在某些其它實(shí)施例中，可使用多個(gè)引導(dǎo)件，例如兩個(gè)引導(dǎo)纜線，多個(gè)玻璃基材的每側(cè)上布置一個(gè)，從而防止玻璃基材向任一側(cè)的傾斜。較佳地，所接觸的玻璃基材是犧牲性玻璃基材。圖4中示出單個(gè)間隔件30的立體圖。如圖所示，間隔件30包括作為形狀類似相框的封閉環(huán)的外壁部分68，且因此具有由間隔件外壁部分圍繞的開口內(nèi)部70。每個(gè)間隔件應(yīng)當(dāng)由熱膨脹系數(shù)(CTE)與玻 璃基材的CTE大致匹配的材料構(gòu)成，以使加熱和冷卻循環(huán)期間間隔件與玻璃基材之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)最小。間隔件與玻璃基材之間的CTE之差不應(yīng)超過10X10_V°C。例如，間隔件可由形成玻璃基材的相同玻璃制成。即，間隔件和玻璃基材較佳地具有相同的玻璃成分。間隔件可替代地由玻璃陶瓷材料制成，只要玻璃陶瓷材料與玻璃基材的玻璃之間的CTE之差不超過10xl0_7/°C即可。間隔件可例如通過澆注制成?？蓪?duì)單個(gè)玻璃板坯進(jìn)行澆注、研磨和拋光以確保間隔件的表面平坦且平行，并將每個(gè)板坯的中心部分通過噴水切割而切除。替代地，板坯或板可通過其它工藝(例如拉制)制成，之后可進(jìn)行切割、研磨和拋光。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例，至少一個(gè)間隔件30定位在多個(gè)玻璃基材的相鄰玻璃基材之間以形成由交替的玻璃基材和間隔件構(gòu)成的堆疊件72 (圖2)。對(duì)于諸如一側(cè)表面面積等于或大于5m2的玻璃基材的大型玻璃基材(或小尺寸間隔件)，可將多個(gè)間隔件30部署在多個(gè)玻璃基材的相鄰玻璃基材之間，間隔件布置成水平和垂直陣列，諸如圖6所示。例如，可將四個(gè)間隔件30布置成邊靠邊布置的2X2陣列。較佳地，多個(gè)間隔件定位成用其外邊緣中的至少一些進(jìn)行接觸以使形成的不可用(接觸的)玻璃表面面積最少。定位在相鄰玻璃基材之間的多個(gè)間隔件以及陣列的尺寸取決于所要分開的玻璃基材的尺寸和形狀。
由于定位在相鄰玻璃基材12之間的一個(gè)或多個(gè)間隔件30，在相鄰玻璃基材12之間形成窄凹腔或隔室74，每個(gè)玻璃基材具有第一和第二平行的主表面76和78。圖7示出圖6的玻璃基材和間隔件的堆疊件的橫截面邊緣視圖，并示出位于堆疊件的相鄰玻璃基材的相鄰主表面之間并與相鄰主表面接觸的多個(gè)隔室74。相鄰玻璃基材之間的這種隔室化使玻璃基材之間的氣體流動(dòng)最少,且由此也使玻璃基材上可產(chǎn)生應(yīng)力的溫差最小。例如,多個(gè)玻璃基材可布置成使得四個(gè)間隔件設(shè)置在每對(duì)相鄰的玻璃基材之間。如果有各具有2米乘2米(2mX2m)尺寸的八個(gè)方形玻璃基材，則采用7組間隔件，在每對(duì)相鄰的玻璃基材之間一組，且由四個(gè)一米方形間隔件組成的每組以接觸關(guān)系布置成2X2陣列。因?yàn)殚g隔件具有框形壁，所以在框形間隔件的中心開口區(qū)域內(nèi)與玻璃基材沒有接觸。當(dāng)間隔件夾在相鄰玻璃基材之間時(shí)，在每對(duì)相鄰的玻璃基材之間形成四個(gè)隔室，每個(gè)隔室由玻璃基材和間隔件的壁界定。間隔件的壁防止隔室之間的氣體流動(dòng)，并有效地防止顯著的對(duì)流在玻璃表面上移動(dòng)，這種對(duì)流否則會(huì)形成玻璃中不想要的溫差。由于在諸如IXD顯示工業(yè)的某些工業(yè)中，與玻璃基材的接觸形成基材的不可再用的面積(例如由于可能的接觸損壞)，較佳的是間隔件之間的接觸僅發(fā)生在玻璃基材的非質(zhì)量區(qū)域。例如，玻璃基材通常以大型主玻璃基材供給給設(shè)備制造商(例如制造顯示器單元的制造商)，大型主玻璃基材稍后分成多個(gè)較小基材。通常由設(shè)備制造商進(jìn)行將主基材切割成一定尺寸。玻璃制造商的從設(shè)備制造商的初始主基材所形成的部分的數(shù)量的現(xiàn)有技術(shù)允許在根據(jù)所想要的切割形式進(jìn)行熱處理期間布置間隔件。繼續(xù)以2米X2米玻璃基材的前述示例，如果已知初始主玻璃基材分成4個(gè)I平方米的相等尺寸部，則相鄰玻璃基材之間布置成2X2陣列的四個(gè)I米間隔件之間的“縫”一每個(gè)間隔件與相鄰間隔件接觸的線一與將玻璃基材分成分開部分的切割線重合。因此，多個(gè)間隔件形成設(shè)置在相鄰玻璃基材之間的玻璃壁柵格。如果形成每個(gè)間隔件的壁的寬度最小，則每個(gè)形成的分開的玻璃部分上與任何給定間隔件接觸的表面面積的量最小。例如，如果每個(gè)間隔件的壁Icm寬，則與間隔件接觸的每個(gè)切割或分割基材的周界區(qū)域僅為1cm，但在該實(shí)例中兩個(gè)相鄰間隔件的組合壁寬度為2cm。替代地，為了進(jìn)一步減少間隔件抵靠玻璃基材的接觸面積，可使間隔件壁的與其它間隔件接觸的那些部分比間隔件的不與其它間隔件接觸的部分薄。使用上述實(shí)例，如果使與其它間隔件接觸的矩形間隔件的側(cè)部具有僅0. 5cm而非上述Icm的寬度，則相鄰間隔件的相鄰壁的組合寬度僅為Icm而非前述2cm。因此，可使用一個(gè)或多個(gè)間隔件，其中間隔件壁的寬度變化。即，間隔件的一側(cè)壁可具有一個(gè)寬度，且間隔件的另一側(cè)壁可具有不同寬度。在某些實(shí)施例中，可將多個(gè)玻璃基材分成兩個(gè)堆疊件，每個(gè)堆疊件包括多個(gè)玻璃基材。熔爐14則可包括在中心且垂直地設(shè)置在熔爐內(nèi)的另外一組加熱元件22，使得當(dāng)玻璃基材通過推車28定位在熔爐內(nèi)時(shí)中心定位的加熱元件定位在玻璃基材的第一和第二組件之間。熱處理多個(gè)玻璃基材的過程可如下進(jìn)行。在第一步驟中，將第一玻璃基材裝載到推車28上。為了便于裝載，推車可向一側(cè)傾斜，并可在一端進(jìn)一步偏置，使得玻璃基材同時(shí)由推車28的頂部61和支承件62支承。第一裝載的玻璃基材稱為最外部的玻璃基材之一，且因?yàn)槠渑c一組限制銷接觸，所以可使用犧牲性玻璃基材。
接著，將至少一個(gè)間隔件與第一玻璃基材相鄰定位。如果玻璃基材足夠大，可將多個(gè)間隔件與第一玻璃基材相鄰定位。然后，一旦將一個(gè)或多個(gè)間隔件適當(dāng)布置，則將第二玻璃基材與先前部署的間隔件相鄰定位，并將另一組一個(gè)或多個(gè)間隔件與第二玻璃基材相鄰定位。將玻璃基材和一個(gè)或多個(gè)間隔件的交替層定位的該過程繼續(xù)進(jìn)行，直到將所需數(shù)量的玻璃基材組裝成堆疊件為止。最后裝載的玻璃基材變成另一相反的最外部玻璃基材，并也可以是犧牲性玻璃基材。當(dāng)最終玻璃基材已經(jīng)定位時(shí)，可將具有組裝好的玻璃基材的堆疊件72的推車28直立，且玻璃基材的堆疊件在其邊緣通過諸如U形夾夾住。然后將推車28移入熔爐14，使玻璃基材的堆疊件與至少一個(gè)引導(dǎo)件66接觸。在熔爐中，玻璃基材的堆疊組件72的一側(cè)與延伸穿過熔爐的第一壁的第一組36固定限制銷接觸，而第二組38可移動(dòng)限制銷抵靠玻璃基材的堆疊組件的相反側(cè)偏置，有效地將玻璃基材的組件沿大致垂直定向夾持在兩組限制銷之間。當(dāng)熱處理過程期間施加熱量時(shí)，堆疊的組件72較佳地保持在垂直方向的10度以內(nèi)、垂直方向的5度以內(nèi)、垂直方向的3度以內(nèi)且較佳地在垂直方向的I度以內(nèi)。熔爐將堆疊的玻璃基材加熱到適當(dāng)?shù)臒崽幚頊囟冗m當(dāng)?shù)臅r(shí)間量。由于大致垂直定向的堆疊組件72的組合重量在熱處理期間向下抵靠推車28承載，所以較不可能發(fā)生玻璃基材的偏離平面扭曲。偏離平面扭曲意思是玻璃基材內(nèi)延伸超出由給定玻璃基材表面表示的平面的失重形狀變化。即，在沒有重力的情況下，玻璃基材的相反主表面應(yīng)當(dāng)大致平坦(即在基材的整個(gè)主表面上具有不超過IOOm的平面偏差)，并在熱處理之后保持該平坦度。更簡(jiǎn)單地說，偏離平面扭曲形成不平坦的玻璃基材。因此，示例性、非限制實(shí)施例包括Cl. 一種在熔爐內(nèi)熱處理多個(gè)玻璃基材的方法，所述方法包括將至少一個(gè)間隔件定位在所述多個(gè)玻璃基材的成對(duì)相鄰玻璃基材之間，所述至少一個(gè)間隔件包括界定開口內(nèi)部的封閉外部框部分，且其中一個(gè)或多個(gè)間隔件的熱膨脹系數(shù)與所述多個(gè)玻璃基材的熱膨脹系數(shù)之差小于10xl0_7/°C;將所述多個(gè)玻璃基材以大致垂直定向支承在支承平臺(tái)上，其中所述多個(gè)玻璃基材和定位 在相鄰玻璃基材之間的所述至少一個(gè)間隔件用偏置力以接觸關(guān)系偏置在一起；在所述熔爐內(nèi)加熱所述多個(gè)玻璃基材；冷卻所述多個(gè)玻璃基材；以及其中所述多個(gè)玻璃基材冷卻后的偏離平面扭曲不超過100 u m。C2.根據(jù)Cl的方法，其中所述至少一個(gè)間隔件包括在每對(duì)相鄰玻璃基材之間以垂直和/或水平陣列布置的多個(gè)間隔件。C3.根據(jù)C2的方法，其中所述多個(gè)間隔件中的相鄰間隔件在每個(gè)相鄰間隔件的外側(cè)邊緣部分處彼此接觸。C4.根據(jù)Cl至C3中任何一項(xiàng)的方法，其中將所述多個(gè)玻璃基材加熱到高于所述多個(gè)玻璃基材的退火點(diǎn)且低于所述多個(gè)玻璃基材的軟化溫度的溫度。C5.根據(jù)Cl至C4中任何一項(xiàng)的方法，其中將所述多個(gè)玻璃基材加熱到高于700°C的溫度。C6.根據(jù)Cl至C5中任何一項(xiàng)的方法，其中所述至少一個(gè)間隔件是玻璃或玻璃陶瓷材料。C7.根據(jù)C6的方法，其中所述至少一個(gè)間隔件是玻璃，且所述間隔件的玻璃具有與所述多個(gè)玻璃基材的玻璃成分相同的玻璃成分。
C8.根據(jù)Cl至C7中任何一項(xiàng)的方法，其中所述相鄰的玻璃基材和定位在其間的所述至少一個(gè)間隔件形成由所述相鄰玻璃基材和所述至少一個(gè)間隔件界定的封圍空間。C9.根據(jù)Cl至C8中任何一項(xiàng)的方法，其中所述多個(gè)玻璃基材的每個(gè)玻璃基材的主表面具有至少5m2的表面面積。C10.根據(jù)Cl至C9中任何一項(xiàng)的方法，其中所述熔爐包括第一側(cè)和第二側(cè)；第一多個(gè)限制銷，所述第一多個(gè)限制銷延伸穿過所述熔爐的第一側(cè)，所述第一多個(gè)限制銷被剛性保持以防止所述第一多個(gè)限制銷的運(yùn)動(dòng)；第二多個(gè)限制銷，所述第二多個(gè)限制銷延伸穿過所述熔爐的第二側(cè)，所述第二組限制銷中的每個(gè)限制銷沿每個(gè)限制銷的縱向軸線可移動(dòng)；以及其中用所述第二多個(gè)限制銷對(duì)所述多個(gè)玻璃基材施加偏置力。Cll. 一種用于熱處理玻璃基材的設(shè)備，包括熔爐，所述熔爐包括外部封圍壁、內(nèi)部封圍壁、第一側(cè)和第二側(cè)；第一多個(gè)限制銷，所述第一多個(gè)限制銷延伸穿過所述熔爐的所述第一側(cè)進(jìn)入由所述熔爐限定的內(nèi)部容積，所述第一多個(gè)限制銷被限制成防止銷的運(yùn)動(dòng)；以及第二多個(gè)限制銷，所述第二多個(gè)限制銷延伸穿過所述熔爐的所述第二側(cè)，所述第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷沿所述限制銷的縱向軸線可移動(dòng)，且其中所述第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷包括偏置組件以對(duì)所述多個(gè)玻璃基材施加偏置力。C12.根據(jù)Cll的裝置，其中所述內(nèi)部封圍壁是褶皺的。C13.根據(jù)Cll或C12的裝置，其中所述第一多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷包括與所述多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材接觸的接觸件和聯(lián)接到所述偏置組件的延伸件，且其中接頭可動(dòng)地連接所述接觸件和所述延伸件。C14.根據(jù)Cll至C13中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷包括與所述多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材接觸的接觸件和聯(lián)接到所述偏置組件的延伸件，且其中接頭可動(dòng)地連接所述接觸件和所述延伸件。C15.根據(jù)Cll至C14中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述偏置組件包括氣動(dòng)缸體。C16.根據(jù)Cll至C15中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述偏置組件包括彈簧。C17.根據(jù)Cll至C6中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第二組限制銷的運(yùn)動(dòng)被控制成所述第二多個(gè)限制銷與所述多個(gè)玻璃基材中的最外部玻璃基材之間的接觸位置在加熱期間共面。C18.根據(jù)Cll至C17中任何一項(xiàng)的設(shè)備，還包括延伸到所述熔爐內(nèi)的引導(dǎo)件，所述弓I導(dǎo)件將所述多個(gè)玻璃基材支承在垂直定向，且其中在所述多個(gè)玻璃基材從所述熔爐外部的位置移入所述熔爐內(nèi)部的位置的同時(shí)所述多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材與所述引導(dǎo)件形成滑動(dòng)接觸。C19.根據(jù)Cll至C18中任何一項(xiàng)的設(shè)備，其中位置傳感器聯(lián)接到每個(gè)偏置組件。C20.根據(jù)Cll至C19中任何一項(xiàng)的設(shè)備，還包括與每個(gè)偏置組件電通信的計(jì)算機(jī)，且其中所述計(jì)算機(jī)分別控制每個(gè)偏置組件的位置。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)本發(fā)明的上述各實(shí)施例、尤其任何“優(yōu)選”實(shí)施例僅是實(shí)現(xiàn)的可能示例，僅為清楚理解本發(fā)明的原理而闡述?？蓪?duì)本發(fā)明的上述各實(shí)施例作出許多變體和修改，而不完全背離本發(fā)明的精神和原理。所有這些調(diào)整和改變都包括在本文中，包括在本發(fā)明和說明書的范圍之內(nèi)，并受到所附權(quán)利要求書的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種在熔爐內(nèi)熱處理多個(gè)玻璃基材的方法，所述方法包括 將至少一個(gè)間隔件定位在所述多個(gè)玻璃基材的成對(duì)相鄰玻璃基材之間，所述至少一個(gè)間隔件包括界定開口內(nèi)部的封閉外部框部分，且其中一個(gè)或多個(gè)間隔件的熱膨脹系數(shù)與所述多個(gè)玻璃基材的熱膨脹系數(shù)之差小于10X10_7/°C ； 將所述多個(gè)玻璃基材以大致垂直定向支承在支承平臺(tái)上，其中所述多個(gè)玻璃基材和定位在相鄰玻璃基材之間的所述至少一個(gè)間隔件用偏置力以接觸關(guān)系偏置在一起； 在所述熔爐內(nèi)加熱所述多個(gè)玻璃基材； 冷卻所述多個(gè)玻璃基材；以及 其中所述多個(gè)玻璃基材冷卻后的偏離平面扭曲不超過100 ilm。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)間隔件包括在每對(duì)相鄰玻璃基材之間以垂直和/或水平陣列布置的多個(gè)間隔件。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)間隔件中的相鄰間隔件在每個(gè)相鄰間隔件的外側(cè)邊緣部分處彼此接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述多個(gè)玻璃基材加熱到高于所述多個(gè)玻璃基材的退火點(diǎn)且低于所述多個(gè)玻璃基材的軟化溫度的溫度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述多個(gè)玻璃基材加熱到高于700°C的溫度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)間隔件是玻璃或玻璃陶瓷材料。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)間隔件是玻璃，且所述間隔件的玻璃具有與所述多個(gè)玻璃基材的玻璃成分相同的玻璃成分。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述相鄰的玻璃基材和定位在其間的所述至少一個(gè)間隔件形成由所述相鄰玻璃基材和所述至少一個(gè)間隔件界定的封圍空間。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)玻璃基材的每個(gè)玻璃基材的主表面具有至少5m2的表面面積。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述熔爐包括 第一側(cè)和第二側(cè)； 第一多個(gè)限制銷，所述第一多個(gè)限制銷延伸穿過所述熔爐的第一側(cè)，所述第一多個(gè)限制銷被剛性保持以防止所述第一多個(gè)限制銷的運(yùn)動(dòng)； 第二多個(gè)限制銷，所述第二多個(gè)限制銷延伸穿過所述熔爐的第二側(cè)，所述第二組限制銷中的每個(gè)限制銷沿每個(gè)限制銷的縱向軸線可移動(dòng)；以及 其中用所述第二多個(gè)限制銷對(duì)所述多個(gè)玻璃基材施加偏置力。
11.一種用于熱處理多個(gè)玻璃基材的設(shè)備，包括 熔爐，所述熔爐包括外部封圍壁、內(nèi)部封圍壁、第一側(cè)和第二側(cè)； 第一多個(gè)限制銷，所述第一多個(gè)限制銷延伸穿過所述熔爐的所述第一側(cè)進(jìn)入由所述熔爐限定的內(nèi)部容積，所述第一多個(gè)限制銷被限制成防止銷的運(yùn)動(dòng)；以及 第二多個(gè)限制銷，所述第二多個(gè)限制銷延伸穿過所述熔爐的所述第二側(cè)，所述第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷沿所述限制銷的縱向軸線可移動(dòng)，且其中所述第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷包括偏置組件以對(duì)所述多個(gè)玻璃基材施加偏置力。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述內(nèi)部封圍壁是褶皺的。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷包括與所述多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材接觸的接觸件和聯(lián)接到所述偏置組件的延伸件，且其中接頭可動(dòng)地連接所述接觸件和所述延伸件。
14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二多個(gè)限制銷中的每個(gè)限制銷包括與所述多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材接觸的接觸件和聯(lián)接到所述偏置組件的延伸件，且其中接頭可動(dòng)地連接所述接觸件和所述延伸件。
15.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述偏置組件包括氣動(dòng)缸體。
16.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述偏置組件包括彈簧。
17.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二組限制銷的運(yùn)動(dòng)被控制成所述第二多個(gè)限制銷與所述多個(gè)玻璃基材中的最外部玻璃基材之間的接觸位置在加熱期間共面。
18.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，還包括延伸到所述熔爐內(nèi)的引導(dǎo)件，所述弓I導(dǎo)件將所述多個(gè)玻璃基材支承在垂直定向，且其中在所述多個(gè)玻璃基材從所述熔爐外部的位置移入所述熔爐內(nèi)部的位置的同時(shí)所述多個(gè)玻璃基材中的玻璃基材與所述引導(dǎo)件形成滑動(dòng)接觸。
19.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，位置傳感器聯(lián)接到每個(gè)偏置組件。
20.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，還包括與每個(gè)偏置組件電通信的計(jì)算機(jī)，且其中所述計(jì)算機(jī)分別控制每個(gè)偏置組件的位置。
全文摘要
一種用于熱處理多個(gè)玻璃基材的設(shè)備和方法。玻璃基材支承在支承平臺(tái)上并容納在熱處理熔爐內(nèi)。各基材被延伸穿過熔爐的壁的限制銷支承在大致垂直定向，并通過框形間隔件彼此分開。各間隔件減少基材之間的對(duì)流流動(dòng)，并將基材整個(gè)表面上的每個(gè)基材熱處理后扭曲減少到小于100μm或消除。
文檔編號(hào)C03B20/00GK103069329SQ201180041421
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者F·T·科波拉, M·J·馬申斯基 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司