[发明专利]在玻璃制造过程中对玻璃组合物进行改性的方法和设备

说明书

本文公开了用于对玻璃组合物进行改性的方法，该方法包括将熔融玻璃输送至陶瓷成形主体，该陶瓷成形主体包括至少一个空腔，该空腔包含第一电极和可移动离子源或可移动离子阱；使熔融玻璃与第二电极接触；在第一电极和第二电极之间施加电场，以产生电势差，该电势差足以驱动至少一种可移动离子穿过陶瓷成形主体的晶间玻璃相进入或离开熔融玻璃。还公开了包括结晶相、晶间玻璃相和空腔的陶瓷成形主体，所述空腔包含第一电极和可移动离子源或可移动离子阱。还公开了使用所公开的方法和成形主体制造的玻璃片。

相关申请的交叉参考

本申请要求2017年4月28日提交的美国临时申请系列第62/491,357号的优先权，其内容作为本申请的基础并且通过参考完整地结合于此，如同在下文中已充分陈述。

公开领域

本公开总体涉及在形成玻璃的过程中对玻璃组合物进行改性的方法，以及实施该方法的设备，更具体地涉及在熔合下拉工艺过程中掺杂或贫化(deplete)玻璃组合物的方法。

背景技术

高性能显示器设备，如液晶显示器(LCD)和等离子体显示器，常用于各种电子设备，如蜂窝电话、膝上型电脑、电子平板设备、电视机和计算机显示器。作为可提及的一些应用，举例而言，目前上市的显示器设备可采用一块或多块高精度玻璃片作为电子电路部件、光导板、滤色器或保护玻璃的基板。制备这种高质量玻璃基板的前沿技术是康宁股份有限公司开发的熔合拉制法，见述于例如美国专利第3,338,696号和第3,682,609号，它们通过参考完整地结合于此。

熔合拉制法通常采用成形主体，其包含设置在上部的槽和具有楔形横截面的下部，所述下部具有两个主成形表面，所述成形表面向下倾斜，在底部边缘(根部)交会。在操作过程中，槽中注满熔融玻璃，使熔融玻璃从槽的两侧溢流，沿着两个成形表面向下流动，形成两股熔融玻璃流，这两股熔融玻璃流最终在根部会聚，它们在此熔合到一起，形成整体玻璃带。因此，该玻璃带可具有两个纯净外表面，所述外表面未曾暴露于成形主体的表面。然后下拉玻璃带，冷却形成具有所需厚度和纯净表面品质的玻璃片。

消费者对尺寸越来越大的高性能显示器的需求和对图像品质的要求驱动了对改进的制造工艺的需要，用于生产具有各种组成的高品质、高精度大玻璃片。然而，玻璃组合物的物理性质，例如组合物的熔点和/或黏度，常常对玻璃制造工艺在组成上构成限制。例如，某些具有较高熔点的玻璃组合物，可能难以或不可能用现有方法和设备熔化和/或澄清。或者，黏度太高或太低的一些玻璃组合物，可能难以或不可能下拉。因此，就从批料移除或添加某些组分的能力而言，用熔合下拉法制造的玻璃可能在组成上受到限制。

由此，提供一些方法在玻璃制造工艺过程中(例如在熔合下拉工艺过程中)对玻璃组合物进行改性将是有利的。提供成形主体来实施这种方法也将是有利的。不仅如此，提供具有改进的(例如掺杂的或贫化的)组成的玻璃片将是有利的，否则，这种玻璃片用常规下拉技术可能难以或不可能形成。

概述

本公开涉及对玻璃组合物进行改性的方法，所述方法包括：将熔融玻璃递送至陶瓷成形主体，所述陶瓷成形主体包含至少一个空腔，该空腔含有(i)第一电极和(ii)可移动离子源或可移动离子阱(sink)；使熔融玻璃接触第二电极；以及在第一电极与第二电极之间施加电场，在陶瓷成形主体上产生电势差，其中所述电势差足以驱动至少一种可移动离子穿过陶瓷成形主体的晶间玻璃相进入或离开熔融玻璃。在多种实施方式中，电势差可在约0.1V/cm至约20V/cm的范围内。所述方法可进一步包括将陶瓷成形主体加热到约1000℃至约1500℃范围内的处理温度。