CN1827543A - 薄玻璃基板及薄玻璃的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种薄玻璃基板，尤其用于显示应用，其厚度小于1.5mm，长度不小于1800mm，宽度不小于1800mm，并且最小厚度和最大厚度之间的差值小于50μm。此外，本发明还描述一种根据浮法制造薄玻璃基板的方法，在所述方法中在热展区使用挡墙。

Description

薄玻璃基板及薄玻璃的制造方法

技术领域

本发明涉及一种厚度小于1.5mm的薄玻璃基板以及一种制造薄玻璃的方法。

背景技术

此外，这种薄玻璃基板被用于纯平显示器的制造，例如等离子显示屏(PDP＝Plasma Display Panel)、场发射显示屏(FED＝FieldEmission Display)、薄膜晶体管(TFT＝Thin Film Transistor)液晶显示屏、超扭曲向列型(STN＝Super Twisted Nematic)液晶显示屏、等离子驱动液晶显示屏(PALC＝Plasma Assisted LiquidCrystal)、电致发光显示屏(EL)等等。

在纯平显示器中，根据显示类型，或者在两块玻璃板之间填入液晶化合物薄层，或者在后玻璃板或前玻璃板的正面和背面分别涂上绝缘层，由这些绝缘层构成光电元件，在光电元件中放有荧光体。

重要的是，液晶层的层厚或者绝缘层的厚度要精确保持，这是为了不出现干扰的色彩失真或者亮度偏差(阴影)，尤其是在显示屏为大尺寸时。由于层厚(目前大约30μm)将越来越小而显示屏将越来越大，因此这个条件具有越来越重要的意义。

虽然浮法玻璃由于其火抛光表面很适合于显示器应用，但是对于目前要求的边长大于1800mm的大的基板规格，不可能按照浮法来制造显示器玻璃，所述玻璃的厚度差异小于50μm。

在浮法玻璃中产生厚度波动的一种解释是在浮池中存在流动，所述的浮池通常是由熔融的金属锡组成的。这些非常复杂的流动是彼此相互影响的因机械原因或因热引起的流动的结果，也就是说，流体动力效应和热效应相互叠加。

通过玻璃带在锡池上的运动，在紧靠玻璃带下面产生一沿着玻璃带运动方向的流动，也就是说，从锡池的热区段朝较冷的区段方向的流动，而在玻璃带侧边附近的锡池的自由表面上形成逆流，也就是说沿相反方向的流动，其中，较冷的锡朝着锡池较热的前区段方向流动。在这两种流动混合时，产生温度不均匀，该温度不均匀又传到热的将要成型的玻璃带从而在那里导致玻璃带的粘度不均匀。粘度的变化而后又导致玻璃带上的不期望的厚度波动和起皱。随着玻璃带拉伸越强烈，也就是制造的玻璃越薄，在那里所述厚度波动和起皱越明显。

很早以前就已有人尝试过(例如专利文献DE-PS 1771 762或者文献DE-PS 2146 063)，通过安装流动障碍，也就是所谓的挡墙(Flag)，来抑制或阻止侧边逆向流动。按照文献DE-PS 1771 762，逆流是借助左右两侧与侧壁平行放置的堤道来引导的，并且在浮池的侧壁和各自的堤道之间形成的逆流是借助浸入逆流中且高度可以调节的阻挡器来抑制或阻止。专利文献DE-PS 2146 063描述了一种独特的浮池底部结构，其用于引导位于浮池底部的池液的下层流动，侧边的逆向流动是借助侧边的浸入池液中的挡板来阻止的(见图8)。专利文献EP 031772 B1非常详细地描述了挡墙的布置和作用方式。这一文献也指出上述的挡墙不仅可以与玻璃带的运动方向横交，还可以与运动方向成一定角度。在专利文献JP 2000-313628 A中指出一种挡墙，所述挡墙基本上是放置在池表面之下。在所述挡墙中，挡墙浸入熔融金属中的角度可以调节，同样地，挡墙和玻璃带之间的距离也可以调节。

尽管在浮法玻璃的制造方面已取得所有这些改善，但是至今尚未有厚度小于1.5mm的大面积的薄玻璃基板，其符合高的质量要求。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种厚度小于1.5mm的大面积薄玻璃基板，所述基板符合高的质量要求，以及给出制造这种玻璃基板的方法。其中，这种薄玻璃基板应该特别适用于显示器技术。

本发明的任务将通过在权利要求1中描述的薄玻璃基板以及在权利要求8中描述的制造这种玻璃基板的方法来解决。

这种薄玻璃基板如从浮法设备制造出来一样能满足所需要的高质量要求，也就是没有后续的抛光。即使由于任何原因还是需要抛光，抛光也可以特别经济地完成，因为通过其高的表面质量可以使抛光工作量维持在一个很低的水平。

可以发现，厚度小于1.5mm、边长分别大于1800mm且最小厚度和最大厚度之间的差值小于50μm的薄玻璃基板符合显示器技术的最高要求。在非常大的面积的情况下，为了减轻重量将玻璃基板做得尽可能薄是有好处的，其中厚度优选为0.4-1.1mm。如果厚度小于0.4mm，这种玻璃基板虽然还是适用于显示屏的制造，然而这样薄的基板的处理，尤其是在大尺寸的情况下，需要明显更高的费用。这些薄玻璃基板的宽度大于1800mm，实际上仅仅由于后续加工的操作方面的原因，所述玻璃基板的宽度很少允许超过3.5-4m。在制造宽度较大的规格时，实际上这些规格也将通过长度分割被制成给定的宽度规格。大约为2.5m以下的宽度尤其易于操作，因而被优先选取。同样出于易于操作方面的原因，薄玻璃基板的长度处于同时也为宽度规定的尺寸规格。理论上，基板长度由于连续制造方法而没有限制。因为很薄的玻璃很容易弯曲，所以可以将玻璃基板以相应的合适的弯曲半径卷绕起来，也即以玻璃基板卷成品形式销售。而且，最小厚度和最大厚度之间的差值小于30μm，尤其是小于15μm的情况下是有利的，因为加工业方面要求会提高。因为浮法玻璃良好的表面质量，其中的玻璃表面具有火抛光的质量，所以具备前述参数的浮法玻璃被优先选取。根据本发明的玻璃尤其适合应用于TFT-显示屏。为了应用于TFT-显示屏，将使用一种只含无法避免的杂质的无钠玻璃。在这些玻璃中，钠离子作为杂质含量不允许超过1000ppm。

在已知的制造平板玻璃的浮法中，玻璃熔液被浇注到由金属熔液组成的池中，液态玻璃在金属熔液上展开，该区域被称为热展区。紧接着，玻璃的展开将通过所谓的顶辊得到支持，这些顶辊在玻璃带的边缘进行作用，将玻璃带进一步相互拉展开来。在玻璃带的流动方向上在顶辊之后，通过加速给玻璃带提供一个末端牵引速度，这构成了玻璃下面的金属从顺流方向被带走的条件，而且将导致逆流而上的较冷的回流。在位于玻璃带侧边附近的牵引区域的自由表面上形成的逆流的部分(逆流的另一部分流入池的较深层中)，是通过将障碍(挡墙)介入在这个区域锡池的侧边表面中来阻止的。

可以惊奇地发现，通过在浮池的一个区域中应用挡墙可以使生产的浮法玻璃的厚度波动再次明显减小，在上述的区域中不存在表面上的逆流，且在这个区域中，按照其作用方式的常规理解，挡墙应实际上丝毫没有作用。浮池的该区域是热展区，即玻璃在重力作用下还要尽可能地自由展开的那个区域。该区域从沿玻璃带的流动方向上看，位于顶辊之前。在这段区域的玻璃粘度小于10⁶dPa·s，尤其为10⁴-10⁶dPa·s。

附图明

本发明将借助附图得到进一步的阐述。

图1用俯视图描绘了一个根据现有技术的长的浮法玻璃池；

图2显示了一个浮法玻璃池，其含有按照本发明放置的挡墙；

图3a-3c设有挡墙的浮法玻璃池的剖视图。

图4根据现有技术的厚度的波动；

图5根据本发明的厚度的波动。

具体实施方式

图1以俯视图显示了一个根据现有技术的长的浮法玻璃池。所述池具有侧壁1，且包含一由熔融锡组成的池2。玻璃带3漂浮在锡池上，所述玻璃带沿箭头方向运动。上述池具有多个不同的区段I至IV，这些区段之间的区别如下：

-在区段I中，液态玻璃被浇注到锡池中且伸展开来(热展区域)。

-在区段II中，在顶辊和牵引辊的作用下将产生纵向的力和向外的力，玻璃已被拉伸且变薄了。

-在区段III中，玻璃带通过牵引辊的工作获得其最终形状。区段II和III共同构成拉伸区域，也就是说玻璃被拉伸且获得其最终形状的区域。

-在区段IV中进行的是玻璃的凝固以及其进一步的冷却。

液态玻璃4将从区域I的始端浇注到锡池2，且在那里展开直至其大约6-7mm的平衡厚度为止。最终形成成品玻璃带3′，该玻璃带将通过牵引辊5从浮窑中拉出。期望的玻璃带厚度是通过顶辊6和牵引辊5的共同作用来实现的，其中顶辊是在池之外以与玻璃带的上升的速度相适应的速度驱动的。所述顶辊是略微倾斜于运动方向放置的，通过轴8和在图中没画出的驱动马达驱动的，由此在玻璃上施加一向外的拉力，以此来抵抗玻璃带过早的收缩变窄。玻璃带在拉伸区域的运动在紧靠玻璃带的下方引起金属的同一方向的流动，其中所述的金属流动又在池的底部和侧面引起相应的反方向流动。所述侧面的流动将借助侧边的突出伸入池中的挡墙7来阻止或抑制。

图2显示了与图1相应的传统浮法玻璃池，图1与其的区别在于：在热展区中，也就是在顶辊之前的区域(从玻璃带的流动方向看)，在这个区域中，玻璃在重力的作用下展开且安装了挡墙9。挡墙的个数取决于浮池窑的大小或者热展区的大小。为了得到最优的结果，在热展区的范围内，在池的每一侧每一米的池的长度内使用1至3个挡墙。然而在池的每一侧各安装一个挡墙就已经可以取得明显的改善。借助根据本发明位于热展区的挡墙，可以使每个浮池的玻璃质量都得到改善，即使池在拉伸区域(图1和2中的区域II和III)不包含挡墙。所有一般***浮池中的模块都可以被用作挡墙9。所述挡墙是平板，其在浮池的壁和玻璃带的边缘之间浸入池中，而且基本上横向于玻璃带的流动方向放置的。

图3a-3c分别显示了一浮池的侧向断面图，其包含浮池的侧壁10和底部11，锡池12以及漂浮在锡池上的玻璃带13。在玻璃带13的侧面边缘和容器壁10之间安装了挡墙14，所述挡墙从上伸进锡池12中。挡墙14最好伸入到浮池的底部11，但也可以如图3b所示，与底部相隔一距离地布置。为了取得最大的效果，挡墙14和侧壁10之间保持尽可能小的距离。如果挡墙与容器壁之间存在一个很小的距离，这样也不会有害。但是这个距离不能太大，因为否则挡墙的作用表面将减少。同样地，挡墙与玻璃带13边缘的侧边距离也应尽可能小，其中在这里通过挡墙直接接触玻璃也不是所期望的。出于更易于操作和调节的原因，优选的距离为大约10至50cm。如图3b和3c所示，所述挡墙也可以伸入到玻璃带13边缘的下方，这在图3b中是通过挡墙上的阶梯产生，而在图3c中使用包含一倾斜上边缘的挡墙。上述的挡墙固定在一支撑架15上，所述的支撑架穿过容器壁10且用在这里没有示出的通常的方式固定。通常地，挡墙9与玻璃带3的运动方向成90度角(见图2)，为了特别精确调整效果，也可与运动方向成一角度放置。这个角度可直到30度，但通常情况下，不小于45度。更有利的是，所述挡墙配有调节装置，通过该装置可以调节高度、角度以及与侧壁10、玻璃带13和到容器底部11的距离。对于这些调节工具没有特别的描述，因为它们凭借通用的工程知识就可以不难地被制成。挡墙的上边在侧边部分应位于池液面之上。完全浸入池液面以下的挡墙的应用，比如从专利文献JP 2003313628 A公知，导致一个减弱的效果。

组成挡墙(9、14)的材料必须相对于浮池的金属和保护气体为惰性的而且能够抵抗池中以及在气体室中存在的高温。材料如石墨、多铝红柱石、硅线石、纯石英(石英制品)以及它们的结合物证明适合用作挡墙的材料。适合用于支撑架的材料例如耐高温钢。

通过布置在热展区中的挡墙使得制造的薄玻璃的厚度波动进一步明显的减小。此外，鉴于玻璃带的宽度和其在浮池上的定位，玻璃带的稳定性也将得到明显的改善。

实施例：

在一个根据现有技术的通常的浮法设备中，薄玻璃以大约0.7mm的厚度被拉出。在若干小时之内，连续测量离开浮设备的玻璃带的厚度稳定性，并在图4中用图表示出。测量是根据双反射方法进行的，在这种方法中，激光等高线被投射到玻璃带上，厚度将从接收到的玻璃带前面和背面的反射线之间的距离计算得出。在图4中示出了厚度波动。现在，在浮池的端侧(池进口)处隔大约3.5m的距离在形成的玻璃带的两侧分别安装一挡墙。挡墙与侧壁夹角为90度，与侧壁的距离为0cm，以及与玻璃流的距离为20cm。所述挡墙尺寸为70cm且位于锡池底部上。图5描述了按上述装配而获得的厚度波动。可以看出，厚度波动从图4的大约57μm减小到图5的大约18μm。

Claims (11)

1.薄玻璃基板，尤其用于显示器技术，其厚度小于1.5mm，长度至少为1800mm，宽度至少为1800mm，以及最小厚度和最大厚度之间的差值小于50μm。

2.根据权利要求1所述的薄玻璃基板，其特征在于：其厚度为0.4-1.1mm。

3.根据权利要求1或2所述的薄玻璃基板，其特征在于：其边长的上限为2500mm。

4.根据权利要求1至3中的至少一项所述的薄玻璃基板，其特征在于：其最小厚度和最大厚度之间的差值小于30μm。

5.根据权利要求4所述的薄玻璃基板，其特征在于：其最小厚度和最大厚度之间的差值小于15μm。

6.根据权利要求1至5中的至少一项所述的薄玻璃基板，其特征在于：其是根据浮法制造的。

7.根据权利要求1至5中的至少一项所述的薄玻璃基板，其特征在于：钠离子含量最大为1000ppm。

8.根据浮法制造平板玻璃的方法，其中，热的玻璃熔液(4)被浇注到一个由熔融金属组成的池(2)中，在所述的池上，玻璃由于重力作用展开(热展区)，以及通过加速给成型的玻璃带(3、3′)提供一个末端牵引速度，其特征在于：在热展区中在玻璃流的两侧放置挡墙(9)，所述挡墙没有接触到玻璃带。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：使用挡墙(9)，所述挡墙在池(2)的整个深度上延伸。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：使用由石墨构成的挡墙(9)。

11.根据权利要求8至10中的一项或多项所述的方法，其特征在于：挡墙(9)与玻璃带(3，3′)的运动方向成一个范围为90度至30度的角度地设置。

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