[发明专利]最大程度减少玻璃制造工艺中的夹杂物的方法和设备

说明书

相关专利申请交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求享有2007年5月18日提交的美国临 时专利申请第60/930,765号的优先权。

背景技术

本发明涉及生产平板玻璃的熔融过程，具体地，涉及采用晶体陶瓷溢流槽 (isopipe)的熔融过程。甚至更具体地，本发明涉及控制平板玻璃中晶体缺陷的 形成，所述平板玻璃是通过采用含陶瓷溢流槽的熔融过程来生产的。当熔融过 程被用于生产在液晶显示器(例如AMLCD)的制造中用作基板的玻璃片时，本 发明的技术特别有用。

技术背景

熔融过程是生产平板玻璃的玻璃制造领域中使用的基本技术之一。相比该 领域中已知的其它工艺，例如浮法工艺和槽缝下拉工艺，熔融法产生的玻璃平 板的表面具有上好的平整度和光洁度。因此，熔融法在用于制造液晶显示器 (LCD)的玻璃基板的生产中已经变得特别重要。

熔融法，具体地，溢流下拉熔融法是共同转让于Stuart M.Dockerty的美国 专利第3,338,696和3,682,609号的主题。如其中所述的，熔化玻璃被提供给一 个在耐火主体中形成的槽，称为″溢流槽″。

在一个示例性的Dockerty专利中所述的熔融下拉法中，一旦达到稳态操 作，熔融玻璃沿两侧从槽的顶部溢流，形成两个玻璃半片，它们向下流，随后 沿溢流槽的外表面向内流。这两个片在溢流槽的底部或根部相遇，在那里它们 熔合成单片玻璃板。然后，该单片玻璃板被送入牵拉设备中，通过玻璃板被拉 离根部的速度，能控制玻璃板的厚度。牵拉设备位于根部的下游足够远的距离， 以便单片板在与该设备发生接触之前已经冷却。

在该过程的任何部分中，最终玻璃板的外表面不与溢流槽的外表面的任何 部分接触。相反，这些表面只接触环境大气。形成最终玻璃板的两个玻璃半片 的内表面接触溢流槽，但是这些内表面在溢流槽的根部熔合，因此被包埋在最 终玻璃板的主体内。通过这种方式，最终玻璃板的外表面具有优良的性质。

当熔融玻璃流入溢流槽的槽并且沿其外表面溢出时，熔融法中使用的溢流 槽经受高温和较大的机械负载。为了能够耐受这些需要的条件，溢流槽通常优 选由均匀压制的耐火材料块(在此名为“溢-流槽(iso-pipe)”)制成。具体地，溢流 槽优选由均匀压制的锆英石耐火材料，即主要由ZrO₂和SiO₂组成的耐火材料 制成。例如，溢流槽可以由这样的锆英石耐火材料制成，其中，ZrO₂和SiO₂合起来占据材料的至少95重量％，材料的理论成分是ZrO₂·SiO₂或等同地为 ZrSiO₄。

在用作LCD基板的平板玻璃的生产中，损失的一个来源是玻璃中存在锆 石晶体夹杂物(本文中称为“次级锆石晶体”或“次级锆石缺陷”)，这是玻璃通入 生产过程中使用的锆石溢流槽并溢出锆石溢流槽的结果。对于对失透敏感的玻 璃(它需要在更高的温度下成形)来说，次级锆石晶体的问题变得更加显著。

导致锆石晶体(在完成的玻璃板中发现)的锆石的起源在锆石溢流槽的上 部。具体地，这些缺陷最终是由在一定温度和粘度下溶入熔融玻璃的氧化锆(即 ZrO₂和/或Zr⁺⁴+2O^-2)引起，所述熔融玻璃存在于溢流槽的槽中和沿溢流槽外 部的上部壁(溢流坝)。与溢流槽的下部部分相比，在溢流槽的这些上部部分， 玻璃的温度更高，粘度更低。这是由于随着玻璃沿溢流槽流下，玻璃被冷却 并且变得更粘稠。