具有改进的玻璃熔融速度和厚度分布的溢流下拉工艺

摘要

一种使用溢流熔融下拉工艺制造玻璃板的装置以及制造玻璃板的溢流熔融下拉工艺，制造玻璃板的装置包括：联接到过渡部分的具有椭圆形圆筒横截面的入口组件，过渡部分又联接到同质管的敞开通道的敞开端。熔融玻璃流具有高的表面速度分布，其有益于玻璃带形成在围堰表面和楔形侧表面上，并具有理想的质量分布。

说明书

相关申请的交叉引用

根据U.S.C§119，本申请要求对2010年10月29日提交的美国临时专利申 请第61/407963号的优先权益，本文以参加方式引入并依赖于该专利的内容。

技术领域

本发明总的涉及玻璃板制造设备和方法。具体来说，本发明涉及使用溢流 熔融下拉工艺来形成玻璃板的方法和装置。例如，本发明在使用溢流熔融下拉 工艺来制造适用于LCD玻璃基板的玻璃板中很有用。

背景技术

熔融下拉工艺是由美国纽约康宁公司(Corning Incorporated)开发的技术， 其制造薄而精密的玻璃板，这种玻璃板适用于液晶显示器(LCD)以及其它的 光电子器件中的玻璃基板。该工艺过程示意地显示在图1中。熔融的玻璃流被 引入到称之为同质管(isopipe)的成形槽103内，该槽103带有位于两端且有 会聚在称之为根部109的直线处的两个侧表面的端帽105，端帽通过入口管101 联接到同质管的槽。允许熔融玻璃在称之为围堰的同质管的槽侧壁的顶表面上 流动，沿着同质管的两个侧表面作为两个熔融玻璃带107向下流动，然后，在 根部109处合并和熔合而形成单个玻璃带111，玻璃带然后沿方向113下拉， 并在根部下方冷却而形成具有要求尺寸的玻璃板。在根部下方的区域中，玻璃 带基本上垂直地向下移动，同时被下拉并从粘滞状态冷却到粘弹性状态，并最 终成为基本上弹性的状态。弹性的玻璃带然后被切割成各个玻璃板，然后玻璃 板经受诸如边缘倒圆和抛光之类的精加工，然后包装起来并运送到LCD屏的 制造商，用作为TFT或彩色过滤器的基板。玻璃带在同质管下方的切割，通常 包括对玻璃带表面的刻痕，其后，沿着刻痕线弯曲，由此，离散的玻璃板与玻 璃带分离，然后传送到其后的步骤中。

制造玻璃板的熔融下拉工艺的优点之一在于，玻璃板的表面质量很高，因 为玻璃板的质量区域是在大气中形成，绝不会接触到诸如成形设备那样的固体 材料。该工艺过程已经成功地用于宽度大至3000mm厚度约为0.6mm的玻璃 板的制造。

在过去的十年中，LCD的尺寸跟随消费品电子产品市场稳步地上升，并相 应地对图像质量的要求也越来越高。这两方面引起对大宽度玻璃板基板的需 求，并对玻璃板质量提出越来越严的要求，例如，边缘翘曲和波纹形、玻璃板 的翘曲、表面波纹形和粗糙度、厚度均匀性、以及应力等。此外，消费者对重 量更轻的电子产品显现出很大的兴趣，这就要求玻璃板基板的厚度做得更薄， 基板的厚度为500μm、400μm、300μm或甚至还要薄。

使用熔融下拉工艺制造大尺寸和/或薄玻璃板，决不是容易实现的，它需要 采用新一代的具有更大长度的同质管。多年来，诸如本发明人那样的许多专家 已经洞察到在玻璃板形成过程中可能影响过程稳定性的许多工艺参数。尤其 是，专家业已发现，若没有合适的与较小同质管的流动速度显著不同的熔融玻 璃流的速度，那么在相当短的时间内不能可靠地实现在经济的具有要求产量的 工艺过程窗口内，在长的新生代的同质管的大宽度上形成稳定而薄的玻璃带。

因此，仍然需要能制造较大尺寸的玻璃板的装置和方法。本发明即能满足 该需求和其它的各种需要。

发明内容

这里将公开本发明的几个方面。应该理解到，这些方面彼此可以重叠或不 重叠交迭。因此，一个方面的部分可能落入另一方面的范围内，且反之亦然。

每个方面由多个实施例来说明，实施例又可包括一个或更多个具体的实施 例。应该理解到，这些实施例彼此可以重叠或不重叠交迭。因此，一个实施例 或其具体实施例的部分可能落入或不落入另一实施例或其具体实施例的范围 内，且反之亦然。

本发明的第一方面涉及制造玻璃板的方法，该方法使用成形本体通过溢流 工艺来进行制造，该成形本体包括槽形部分和位于槽形部分下面的楔形部分， 槽形部分具有位于槽底表面上方的第一槽侧壁和第二槽侧壁，槽侧壁和第二槽 侧壁形成具有敞开端的敞开通道，该敞开通道具有中心平面，第一槽侧壁具有 第一槽内表面、第一槽顶表面和第一槽外侧表面，而第二槽侧壁具有第二槽内 表面、第二槽顶表面和第二槽外侧表面，楔形部分具有与第一槽外侧表面相连 的第一楔形侧表面，以及与第二槽外侧表面相连的第二楔形侧表面，第一和第 二楔形侧表面向下倾斜而会合在根部线上，该方法包括：

(i)通过敞开通道的敞开端，将熔融玻璃流经由闭合通道递送到槽形部分 的敞开通道内；

(ii)允许熔融玻璃流过第一槽顶表面的至少一部分，沿着第一槽外侧表面 向下流，从而在第一槽外侧表面上形成第一玻璃带；以及

(iii)允许熔融玻璃流过第二槽顶表面的至少一部分，沿着第二槽外侧表 面向下流，从而在第二槽外侧表面上形成第二玻璃带；其中

在步骤(i)中，闭合通道和敞开通道布置成使得在第一槽顶表面上开始溢 流的某点处相切于敞开通道的中心平面的垂直参考平面内的熔融玻璃流的速 度分布使得顶部四分之一内的熔融玻璃的平均速度高于在槽底部表面上方紧 接着的底部四分之一内的平均速度。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，闭合通道和敞开通道布置成使 得顶部三分之一处的熔融玻璃平均速度，高于就在槽底部表面上方底部三分之 一内的平均速度。在本发明第一方面的方法的某些实施例中，闭合通道和敞开 通道布置成使得顶部二分之一处的熔融玻璃平均速度高于在槽底部表面上方 紧接着的底部二分之一内的平均速度。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，在步骤(ii)和(iii)之后，工 艺过程还包括如下的步骤(iv)、步骤(v)和步骤(vi)：

(iv)允许第一玻璃带进一步流过楔形部分的第一楔形侧表面；

(v)允许第二玻璃带进一步流过楔形部分的第二楔形侧表面；以及

(vi)允许第一玻璃带和第二玻璃带会合在根部线处，以形成单个第三玻 璃带。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，在步骤(vi)之后，该方法还 包括如下的步骤(vii)：

(vii)在根部线下方曳拉第三玻璃带。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，步骤(ii)和(iii)应同时进行。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，步骤(iv)和(v)应同时进行。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，敞开通道的中心平面是平坦的， 且该敞开通道关于中心平面对称。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，槽形部分关于敞开通道的中心 平面对称。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，楔形部分关于敞开通道的中心 平面对称。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，槽形部分和楔形部分关于敞开 通道的中心平面对称，且中心平面平行于重力矢量。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，槽形部分和楔形部分关于通过 根部线的平面对称。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一槽顶表面和第二槽顶表面 是平坦的且相互平行。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一槽顶表面和第二槽顶表面 各独立地形成相对于中心平面的角度alpha，它们相等或不相等，其中，75°≤ alpha≤90°，而在某些实施例中，78°≤alpha≤90°，在某些实施例中，80 °≤alpha≤90°，在某些实施例中，82°≤alpha≤90°，在某些实施例中， 84°≤alpha≤90°，在某些实施例中，85°≤alpha≤90°，在某些实施例中， 88°≤alpha≤90°。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一槽顶表面和第二槽顶表面 的纵向轴线位于共同的平面内，其与垂直于敞开通道的中心平面的参考平面相 交而形成角度gamma，其中，0°≤gamma≤15°，而在某些实施例中，0°≤ gamma≤12°，在某些实施例中，0°≤gamma≤10°，在某些实施例中，0° ≤gamma≤8°，在某些实施例中，0°≤gamma≤6°，在某些实施例中，0 °≤gamma≤5°，在某些实施例中，0°≤gamma≤3°。当同质管放置成使 中心平面199平行于重力矢量时，角度gamma是第一槽顶表面和第二槽顶表 面相对于水平平面(参考平面)的下倾角或上仰角。业已发现，如果槽顶表面 向下倾斜较小的角度gamma的话，那么，本发明对于在同质管的两侧上快速 建立起一致的玻璃流动就特别地有利。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，当根部线保持基本上垂直于重 力矢量时，槽的底表面从一端到另一端向上倾斜。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，当根部线保持基本上垂直于重 力矢量时，槽的底表面从通道的一端到通道的另一端向上倾斜。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，槽的底表面基本上平坦。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，槽的底表面从敞开通道的近端 到远端向上倾斜，且与垂直于敞开通道的中心平面的参考平面相交而形成角度 beta，其中，0°≤beta≤10°，而在某些实施例中，0°≤beta≤80°，在某些 实施例中，0°≤beta≤5°，在某些实施例中，0°≤beta≤3°。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，槽的底表面从敞开通道的近端 到远端向下倾斜，且与垂直于敞开通道的中心平面的参考平面相交而形成角度 beta2，其中，0°≤beta2≤10°，而在某些实施例中，0°≤beta2≤8°，在某 些实施例中，0°≤beta2≤5°，在某些实施例中，0°≤beta2≤3°。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，敞开通道具有从一端到另一端 的长度LL，并在同质管被平行于重力矢量和垂直于中心平面的平面相交时， 敞开通道具有矩形的横截面，所述横截面具有宽度WW和高度HH。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，LL≥1200mm，在某些实施例 中，LL≥1500mm，在某些实施例中，LL≥2000mm，在某些实施例中， LL≥2500mm，在某些其它的实施例中，LL≥3000mm。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，与槽形部分相连的闭合通道包 括：

(A)具有横截面的第一部分，当其与垂直于敞开通道的中心平面的平面相 交时，该横截面具有平行于重力矢量的第一轴线和垂直于重力矢量的第二轴 线：以及

(B)第二过渡的闭合通道，其使第一部分匹配地与槽形部分的敞开通道连 接。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一部分的第二轴线大于与第 二过渡的闭合通道连接的敞开通道端部处的槽形部分的敞开通道横截面的宽 度WW(IE)。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，WW(IE)与第一部分的第二 轴线的长度的比值为0.5至0.95，在某些实施例中，比值为从0.6至0.9，在某 些实施例中，比值为从0.6至0.8，在某些其它实施例中，比值从0.6至0.7。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一部分的第一轴线小于与第 二过渡的闭合通道连接的敞开通道端部处的槽形部分的敞开通道的矩形横截 面的高度HH(IE)。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一部分的横截面的第一轴线 与HH(IE)之比为0.5至0.95，在某些实施例中，比值为从0.6至0.9，在某 些实施例中，比值为从0.6至0.8，在某些其它实施例中，比例从0.6至0.7。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一部分的第一轴线与第二轴 线之比为1.0至3.0，在某些实施例中，比值为从1.2至2.8，在某些其它实施 例中，比值为从1.5至2.5，在某些其它实施例中，比值为从1.7至2.1。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第二过渡闭合通道关于槽形部 分的敞开通道的中心平面对称。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一部分的至少一部分关于槽 形部分的敞开通道的中心平面对称。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，从与第二过渡闭合通道的一端 相连的第一部分的端部横截面中心到垂直于重力矢量且相切于敞开通道的敞 开端的底部直线的平面的距离是DT1；

从邻接敞开通道的端部的熔融玻璃的自由表面到垂直于重力矢量且相切于 敞开通道的敞开端的底部直线的平面的距离是DT2；以及

DT1/DT2≥0.50；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.60；在某些实施例中， DT1/DT2≥0.70；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.80；在某些实施例中，DT1/DT2 ≥0.90。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一部分的横截面是椭圆形。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，第一部分的第一轴线与第二轴 线之比为1.0至3.0，在某些实施例中，比值为从1.2至2.8，在某些其它实施 例中，比值为从1.5至2.5，在某些其它实施例中，比例从1.7至2.1。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，就在熔融玻璃流流出第一部分 的端部之前，熔融玻璃流的速度分布关于敞开通道的中心平面对称。

在本发明第一方面的方法的某些实施例中，就在熔融玻璃流流出第一部分 的端部之前，熔融玻璃流的速度分布关于垂直于重力矢量且通过第一部分横截 面的第二轴线的平面对称。

本发明第二方面涉及制造玻璃板的装置，该装置包括：

(a)成形本体，该成形本体包括位于楔形部分上方的槽形部分，该槽形部 分具有位于槽底表面上的第一槽侧壁和第二槽侧壁，第一槽侧壁和第二槽侧壁 限定具有敞开端的敞开通道，该敞开通道具有中心平面，第一槽侧壁具有第一 槽内表面、第一槽顶表面和第一槽外侧表面，而第二槽侧壁具有第二槽内表面、 第二槽顶表面和第二槽外侧表面，楔形部分具有与第一槽外侧表面相连的第一 楔形侧表面，以及与第二槽外侧表面相连的第二楔形侧表面，第一和第二楔形 侧表面向下倾斜而会合在根部线上；以及

(b)限定闭合通道的管子，闭合通道通过敞开通道的敞开端与槽形部分的 敞开通道相连，该管子包括：

(b1)第一部分，如果中心平面平行于重力矢量，则当第一部分被垂直于 中心平面的平面相交时，第一部分具有椭圆形横截面，该椭圆形横截面具有平 行于重力矢量的第一轴线和垂直于第一轴线的第二轴线；以及

(b2)第二过渡的闭合通道，其将第一部分匹配地与槽形部分的敞开通道 相连；

其中：

从与第二过渡的闭合通道的端部相连的第一部分的端部横截面中心，到垂 直于第一轴线且相切于敞开通道的敞开端的底部直线的平面的距离是DT1；

从敞开通道的端部处的第一槽顶表面到垂直于第一轴线且相切于敞开通道 的敞开端的底部直线的平面的距离是DT2；以及

DT1/DT2≥0.50；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.60；在某些实施例中， DT1/DT2≥0.70；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.80；在某些实施例中，DT1/DT2 ≥0.90。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，第一部分的横截面是椭圆的。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，第一部分的第一轴线与第二轴 线之比为1.0至3.0，在某些实施例中，比值为从1.2至2.8，在某些其它实施 例中，比值为从1.5至2.5，在某些其它实施例中，比值为从1.7至2.1。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，当形成闭合通道的管子与垂直 于根部直线的平面相交时，形成闭合通道的管子的第一部分具有圆筒形的横截 面。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，根部直线垂直于重力矢量。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，第一部分的第二轴线大于与第 二过渡的闭合通道连接的敞开通道端部处的槽形部分的敞开通道横截面的宽 度WW(IE)。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，WW(IE)与第一部分的第二 轴线的长度之比为0.5至0.95，在某些实施例中，比值为从0.6至0.9，在某些 实施例中，比值为从0.6至0.8，在某些其它实施例中，比值为从0.6至0.7。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，第一部分的第一轴线小于与第 二过渡闭合通道连接的敞开通道端部处的槽形部分的敞开通道的横截面的高 度HH(IE)。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，第一轴线与HH(IE)之比为 0.5至0.95，在某些实施例中，比值为从0.6至0.9，在某些实施例中，比值为 从0.6至0.8，在某些其它实施例中，比值为从0.6至0.7。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，第二过渡闭合通道关于槽形部 分的敞开通道的中心平面对称。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，至少部分的第一部分关于槽形 部分的敞开通道的中心平面对称。

在本发明第二方面的装置的某些实施例中，同质管的槽形部分的敞开通道 具有从一端到另一端的长度LL，其中，LL≥1200mm，在某些实施例中， LL≥1500mm，在某些实施例中，LL≥2000mm，在某些实施例中，LL≥2500mm， 在某些其它的实施例中，LL≥3000mm。

本发明的一个或多个实施例和/或方面具有一个或多个如下的优点。首先， 玻璃入口管的闭合通道的设计，使得熔融玻璃的速度分布在表面附近的平均速 度高于底部附近的平均速度，这导致在整个的围堰顶表面和侧表面上可靠地形 成玻璃带。第二，由于本发明闭合通道的设计，使得尤其在溢流开始位置附近 处表面速度较高，这允许形成在围堰表面和侧表面上的玻璃带沿着围堰长度具 有更加理想的质量分布，适于用溢流熔融下拉工艺来制造厚度高度均匀的玻璃 板。第三，本发明的装置和方法对于宽度至少为2000mm的大尺寸玻璃板的制 造特别有利，尤其是宽度至少为3000mm的玻璃板。本发明倒置设计可用来替 代以前的设备，而不会占据大量附加的空间，使得改装相当容易。

本发明其它的特征和优点将在下面的详细描述中进行阐述，本技术领域内 的技术人员从详细描述中将部分地容易明白到这些特征和优点，并通过实践如 书面描述和权利要求书以及附图所述的本发明，来认识这些特征和优点。

应该理解到，以上的一般性描述和以下的详细描述只是对本发明的示范， 它们用来提供对本发明的综述或框架，以便理解如本发明所主张的特性和特 征。

附图被纳入本文，以对本发明提供进一步的理解，附图包括在本说明书内 并构成本说明书的一部分。

附图说明

在附图中：

图1是示出同质管在制造玻璃带的溢流熔融下拉工艺中操作的示意图。

图2是示出图1中所示同质管的横截面的示意图。

图3是示出在入口端与同质管联接的闭合通道的示意图。

图4是示出图3中所示闭合通道部分的侧视图的示意图。

图5是示出图3中所示闭合通道的端视图的示意图。

图6是示出以不同于图3的方式在入口端处与同质管联接的闭合通道的示 意图。

图7是示出图6中所示闭合通道部分的侧视图的示意图。

图8是示出图6中所示闭合通道的端视图的示意图。

图9是使用溢流熔融下拉工艺的玻璃板制造系统的示意图。

图10示出如图2所示的运行中同质管的一角的局部放大图，示出溢流过第 二槽的顶表面的熔融玻璃。

图11是示出分别使用图3和6中入口组件的溢流过图10中所示的同质管 的熔融玻璃的计算的表面速度和厚度分布的曲线图。

图12是示出使用图6的装置较之于图3的装置的熔融玻璃表面速度增加和 厚度增加的曲线图。

具体实施方式

除非另有所指，否则，说明书和权利要求书中，所用的诸如表达各成分的 重量百分比和摩尔百分比的所有数值，以及某些物理特性的值，均应在所有情 形中通过术语“约”而被理解为可修改的。还应该理解到，说明书和权利要求 书中所用的精确的数值，形成了本发明另外的实施例。已经作了各种努力来确 保实例中所公开的数值的精确性。然而，任何测得的数值都可固有地包含某些 误差，这些误差是其相应测量技术中存在的标准偏差所带来的。

在描述和提出本发明的过程中，如文中所使用的，英语不定冠词“一”或 “一个”用于意指“至少一个”，不应局限于“仅一个”，除非明确地表明其 相反的意义。因此，例如，除非文中清楚地另有指明，否则，说到“侧表面”， 则其包括具有一个、两个或更多个如此侧表面的各种实施例。

制造玻璃板的溢流熔融下拉工艺在专利WO 03/014032、WO05/081888等中 有描述，本文以参见方式引入其全部的相关内容。

图1和2示意地示出正常运行中的同质管组件100。该同质管包括上部槽形 部分102和下部楔形部分104，它们组合起来形成一体形成的本体100。槽形 部分包括具有槽第一内侧表面121的第一槽侧壁、具有槽第二内侧表面123的 第二槽侧壁以及槽底表面122，它们一起形成可引入熔融玻璃的敞开通道(也 被称之为“槽”)103，熔融玻璃通常通过通道的敞开端引入。允许熔融玻璃 在槽第一壁的第一槽顶表面125和槽第二壁的第二槽顶表面127上流动，以两 个分开的玻璃带，沿着槽第一外侧表面129和槽第二外侧表面131向下流动， 并进一步沿着与槽第一外侧表面129相连的倾斜的第一楔形侧表面133和与槽 第二外侧表面131相连的倾斜的第二楔形侧表面135向下流动。在两个楔形侧 表面133和135会合的根部109处，两个玻璃带熔合而形成单个的玻璃带111， 玻璃带111进一步沿方向113下拉到要求的厚度，冷却到弹性状态，然后切割 成各个具有要求尺寸的玻璃板。为了便于描述，将虚拟平面199定义为敞开通 道(槽)103的中心平面，该虚拟平面199与(I)槽第一壁的第一槽内侧表面 121的距离以及与(II)槽第二壁的第二槽内侧表面121的距离，具有最小的 累积差。因此，如果敞开通道103关于通过中心线的平面对称，则中心平面199 将是这样的平面：敞开通道103的两个侧面关于该中心平面199对称。理想地 是，槽形部分和楔形部分都关于敞开通道的中心平面199对称。在如此的情形 中，中心平面199也穿过同质管的根部线109。

在理想的工艺过程中，熔融玻璃应溢流过槽第一和第二顶表面125和127， 并连续地覆盖该两个表面而形成光滑的且连续的玻璃带。同样地，向下流过同 质管的外侧表面129、131、133、135的玻璃带应理想地覆盖全部侧表面(经 受同质管的其它附件、例如，端帽和边缘导向器等所带来的实际限制)，除了 在端部处厚度可允许比中间部分厚度大些或小些之外，不允许从同质管的一端 到另一端有显著的厚度变化。理想地是，两个玻璃带中的熔融玻璃流在相当长 时间段内应是一致的，这样，可在底部或下拉之处可靠地形成玻璃板。在成形 过程开始时，可花费一些时间来为玻璃流动建立完整、稳定且一致的玻璃带， 其具有要求的厚度和流率。为了在全部生产过程中提高玻璃的总产量，最好希 望为建立起如此稳定的玻璃带所需的初始时间段尽可能地短。熔融玻璃沿第一 和第二槽顶表面全长的流率和流率的分布，会影响曳拉器底部处要形成的最后 玻璃板的厚度和厚度变化。

如图2所示，当用基本上垂直于同质管槽的纵向轴线的平面来横截时，则 该实施例中的同质管槽103具有矩形的横截面。因此，槽侧壁基本上垂直，且 槽的底表面至少部分地大致呈平面。槽和同质管具有敞开的近端和通常闭合的 远端，熔融玻璃流通过通常呈与槽敞开端联接的闭合通道形式的入口管，经该 近端而引入到槽内。

过去，当使用长度小于2000mm的较小的老一代同质管来制造宽度相对小 的玻璃板时，入口管的联接通常采取如图3、4和5所示的形式。入口管通常 具有带中心轴线307的圆筒形部分301和焊接到圆筒形部分301端部且具有圆 形端部305以及联接到槽的矩形敞开端的矩形端的过渡部分303。熔融玻璃流 一旦将槽填满，它将流过槽的顶表面313，建立起熔融玻璃的流动，由于上游 工艺提供的熔融玻璃的总压头，使得该玻璃流具有自由的顶表面309。该入口 联接的设计形成某种熔融玻璃的速度分布曲线，该速度分布曲线可满足制造宽 度小于2000mm的玻璃板的需要。

近来，本发明人发现图3、4和5的传统设计不满足使用长度超过3000mm 的同质管来形成玻璃板的需要。难以为了在具有同质管下方制造满足要求的厚 度和厚度变化分布的玻璃板，而在槽的侧壁顶表面和同质管的侧表面上，建立 起连续的且一致的玻璃带。需要对入口管进行再设计。

出乎意料的是，本发明人发现，使用具有图6、7和8中所示闭合通道的入 口管的设计，可在长度超过3000mm的长的同质管上建立起稳定、一致且可靠 的玻璃带，建立稳定的形成过程的速度是颇为可接受的。因为该入口管的联接 设计基本上是图3、4和5中所示型式的倒置的型式，它有时被称之为“倒置 的入口设计”。

深入的研究包括数学建模和模拟，使用具有类似于正常运行过程中运行的 熔融玻璃的流变学特性的油的油模型，这样的深入研究发现，图6、7和8的 倒置设计导致显然不同于图3、4和5设计的熔融玻璃的速度分布，这对于在 同质管表面上快速建立起玻璃带特别地有利。具体来说，熔融玻璃流的突出的 和理想的显著特点是：在第一和第二槽顶表面上开始溢流的某点处，与敞开通 道的中心平面相切的垂直平面内的熔融玻璃流的速度分布应该使得从自由表 面的顶部四分之一的熔融玻璃的速度，高于就在槽底部表面上方紧接着的底部 四分之一的熔融玻璃的速度。业已发现，顶部处尤其是熔融玻璃自由表面处的 速度高于底部区域内的速度，这对于在槽侧顶表面和同质管侧表面上快速建立 起稳定且连续、有满足制造LCD基板的玻璃板所需要的理想的质量分布的玻 璃流动特别有利。本发明人相信，尽管该速度分布对于大尺寸同质管特别地有 利，并可被要求用于长度超过3000mm的同质管，但它也可有利地应用于较小 的老一代的同质管，例如，长度低于3000mm的同质管，尤其是，长度至少为 2000mm的同质管。

在本发明工艺的某些实施例中，特别理想的是，在槽形部分的两个侧表面 129、131上和在楔形部分的两个侧表面133、135上向下流动的玻璃带基本上 是对称的，即，从同质管的一端到另一端它们具有基本上相同的宽度，且从同 质管的顶侧壁表面到根部的厚度分布基本上相同。在每一侧由于熔融玻璃的温 度和粘性从顶部到底部发生变化，所以玻璃带从同质管的顶部到底部可具有不 同的厚度。当沿着两侧表面向下流动的两个玻璃带在根部会合时，接触同质管 侧表面的内表面熔合成单块的玻璃带，它在同质管下方被下拉，留下玻璃带的 两个外表面继续暴露在空气中，而不接触任何固体的表面，由此，保留质朴的 表面质量，这种质量将会带到最终的玻璃板产品中。

毋用赘述，为了在侧表面129、131、133和135上建立起如上所讨论的基 本上对称的玻璃带，需要熔融玻璃在同质管的围堰表面(即，槽的第一顶表面 和槽的第二顶表面)上和沿着侧表面129、131、133和135的流动基本上同时 发生，并要有基本上相同的速度分布。为此目的，特别希望以下所有诸项关于 槽103的敞开通道的中心平面199对称：(i)槽103的敞开通道；(ii)槽的 第一和第二内侧表面121和123；(iii)槽的第一和第二外侧表面129和131； 以及(iv)楔形部分的第一和第二楔形侧表面133和135。在这些实施例中， 希望诸如重力之类的外力对于以下诸项的影响也呈对称：同质管的形状和几何 变化，沿同质管两侧的熔融玻璃的流动。为此目的，要求同质管放置成使得敞 开通道的中心平面199平行于重力矢量，并要求根部线在中心平面199内。

第一槽顶表面和第二槽顶表面125和127也可以基本上平面的，但也可使 用弯曲的表面。同样地，侧表面129、131、133和135可以基本上平面的，但 也可使用弯曲的表面。第一槽顶表面和第二槽顶表面125和127可以基本上垂 直于中心平面199，或可形成相对于同一参考平面的角度alpha。然而，理想的 是：其中，0°≤alpha≤10°，而在某些实施例中，82°≤alpha≤90°，在某 些实施例中，84°≤alpha≤90°，在某些实施例中，85°≤alpha≤90°。第 一槽顶表面和第二槽顶表面125和127的纵向轴线理想地位于共同的平面内， 其与垂直于敞开通道的中心平面199的参考平面相交而形成角度gamma，其 中，0°≤gamma≤10°，而在某些实施例中，0°≤gamma≤8°，在某些实 施例中，0°≤gamma≤6°，在某些实施例中，0°≤gamma≤5°，在某些实 施例中，0°≤gamma≤3°。当同质管放置成使中心平面199平行于重力矢量 时，角度gamma是槽第一和第二顶表面相对于水平平面(参考平面)的向下 倾角。业已发现，如果槽顶表面向下的倾斜较小的角度gamma的话，那么， 本发明对于在同质管的两侧上快速建立起稳定且一致的玻璃流动就特别地有 利。

槽的底表面122可以是平坦平面或弯曲平面。不管怎样，为了在同质管的 两侧上实现对称的玻璃流动，非常理想的是槽的底表面122关于敞开通道103 的中心平面199基本上也对称。槽的底表面122从一个侧壁到另一侧壁可以是 平面的或弯曲的，并从通道的一端到另一端可以是平面的或弯曲的。在图1所 示的一个特别优选的实施例中，槽的底表面122从近端(入口端)到远端向上 倾斜，因此，与垂直于中心平面199的参考平面相交而形成角度beta。理想的 是0°≤beta≤10°，而在某些实施例中，0°≤beta≤80°，在某些实施例中， 0°≤beta≤5°，在某些实施例中，0°≤beta≤3°。在另一实施例中，如图3 和6所示，槽的底表面122从近端到远端向下倾斜，因此与垂直于中心平面199 的参考平面相交而形成角度beta2。理想的是0°≤beta2≤10°，而在某些实施 例中，0°≤beta2≤8°，在某些实施例中，0°≤beta2≤6°，在某些实施例中， 0°≤beta2≤5°。如果第一槽顶表面和第二槽顶表面从近端到远端向下倾斜， 则理想的是槽的底表面122也从近端到远端向下倾斜，于是，可在同质管的两 侧上相当快地建立起稳定且一致的流动。

因此，同质管的敞开通道103可具有从近端到远端的长度LL，并在同质管 被垂直于中心平面199的参考平面相交时，具有矩形的横截面。当中心平面199 放置成平行于重力矢量时，该横截面可具有沿重力矢量方向的高度HH，以及 宽度WW。如上所述，本发明对于使用具有适用于制造大尺寸玻璃板的长度长 的同质管特别有利。例如，有利地是，在本发明工艺的某些实施例中， LL≥2000mm，在某些实施例中，LL≥2500mm，在某些其它的实施例中， LL≥3000mm。如上所提及的，本发明工艺还可有利地用于LL小于2000mm的 同质管。

在示意地显示在图9中的包括使用溢流熔融下拉成形工艺的玻璃板制造系 统900中，熔融玻璃926通常由在玻璃熔化箱912内熔化原材料912而形成， 然后调节熔融玻璃以减少或除去诸如棱条(cord)和气泡之类的不均匀部分， 例如，在精炼炉管子915和通过管子922连接的搅拌器920内进行调节。然后 通过通道927将熔融玻璃递送到碗形容器925，其后通过下导管930流入包括 垂直部分和水平部分在内的入口管组件932内。水平部分936在同质管近端 处连接到敞开通道937的敞开端。一旦熔融玻璃填满敞开通道，就允许熔融玻 璃溢流过敞开通道937的两侧壁(称作围堰)，沿着同质管的侧表面向下流动 成为两个玻璃带938，两个玻璃带938在同质管的根部939处会合而形成单一 的玻璃带926，然后，例如，通过熔融曳拉机(FDM)940内的曳拉辊940， 下拉玻璃带926，将玻璃带冷却成弹性的玻璃带905，其后玻璃带被切割成分 开的玻璃板。

本发明包括对入口管组件的水平部分的改进。如上所述，图3、4和5示意 地示出了先前用于较小一代同质管的入口管组件的布置，较小同质管诸如是 LL小于2000mm的同质管。入口管组件的水平部分包括椭圆形圆筒部分301， 其具有沿垂直线503的方向的通常平行于重力矢量的第一轴线，以及沿水平线 501的方向的第二轴线。入口管组件的水平部分还包括过渡部分303，其将椭 圆形圆筒部分301联接到敞开通道305的敞开端。因此，该过渡部分包括匹配 地连接到301端部的椭圆形圆筒端，以及匹配地连接到同质管槽的敞开通道近 端上的矩形端。图3的设计导致椭圆形圆筒部分301的纵向轴线307低于303 的矩形端的中心。熔融玻璃被包含在边缘导向器(未示出)内，直到它到达边 缘导向器结束的位置311才被允许熔融玻璃溢流过第一槽顶表面313。如图5 所示，椭圆形圆筒部分的第二轴线大于过渡部分沿直线501的方向的宽度。因 此，当玻璃流流出椭圆形圆筒部分并进入过渡部分内时，玻璃流宽度受到压缩， 但高度得到放大。如图3所示，该入口组件的结构可在溢流开始位置311处实 现熔融玻璃的溢流。然而，业已发现，如上所述，对于长度超过3000mm的大 尺寸同质管来说，该结构是不可接受的。

由于对大尺寸同质管的操作作了深入研究和努力开发，本发明人对入口组 件的水平部分提出了倒置的设计，该设计的实施例显示在图6中。与图3的设 计相类似，入口组件的水平部分包括具有纵向轴线607的第一部分601、一端 与第一部分601相连且第二端匹配地与同质管槽的敞开通道的近端相连的第二 端的过渡部分603。在图6、7和8所示的实施例中，第一部分601具有椭圆形 圆筒的形状，即，具有椭圆性横截面，过渡部分具有与第一部分601相连的椭 圆形圆筒端部，以及与同质管槽的敞开通道的近端相连的矩形端。应该理解到， 可采用第一部分的其它横截面，并因此使用过渡部分的其它横截面。例如，第 一部分可具有矩形的或方形的、梨子形的、心形的或其它的形状的横截面。第 一部分横截面的第一轴线是其垂直的中心线，而第一部分横截面的第二轴线是 其水平的中心线。横截面的中心是第一和第二轴线的交叉点。理想的是第一部 分的横截面关于其第一轴线基本上对称。由于倒置的设计，第一部分601的纵 向轴线607高于过渡部分603的矩形端的中心。矩形端的中心是矩形横截面对 角线的交点。同样地，熔融玻璃受到边缘导向器(未示出)约束，直到达到位 置611才被允许溢流过第一槽顶表面613。此外，如图7和8所示，第一部分 601具有一横截面，该横截面具有沿803方向(在某些实施例中，重力矢量的 方向)的第一轴线，以及沿垂直于801的方向803的第二轴线。在如图7和8 所示的实施例中，第一部分601的第二轴线大于过渡部分603的矩形端的宽度， 导致玻璃流在宽度方向上受压缩，而在高度方向上放大。在一特别理想的实施 例中，入口组件的水平部分的第一部分，至少在直接连接到过渡的闭合通道上 的区段中呈圆筒形的形状。由于该倒置的布置，假设所有其它条件均相同，熔 融玻璃在表面区域内的速度高于底部区域的速度，熔融玻璃在靠近溢流开始点 的区域内的表面速度高于图3、4和5中所示实施例的速度。尽管图6、7和8 中所示实施例具有第二轴线，该第二轴线大于同质管近端处的敞开通道的横截 面的宽度WW(IE)，但这样的关系不是必须的。在某些实施例中，第一部分 的第二轴线可小于WW(IE)。然而，有利地是要建立起覆盖同质管的第一和 第二槽顶表面和侧表面的需要区域的可靠的玻璃流，那里，WW(IE)与第一 部分的第二轴线的长度之比为0.5至0.95，在某些实施例中，比值从0.6至0.9， 在某些实施例中，比值从0.6至0.8，在某些其它实施例中，比值从0.6至0.7。

特别理想的是，第一部分的第一轴线小于与第二过渡闭合通道相连的敞开 通道端部处的槽形部分的敞开通道的矩形横截面高度HH(IE)。这在熔融玻 璃从第一部分流到过渡部分时，会导致玻璃流在垂直方向上的放大。该种放大 允许可靠的玻璃流形成在围堰表面和同质管侧表面上。在某些实施例中，第一 部分的横截面的第一轴线与HH(IE)之比为0.5至0.95，在某些实施例中， 比值从0.6至0.9，在某些实施例中，比值从0.6至0.8，在某些其它实施例中， 比值从0.6至0.7。

同样地，为了在同质管两侧上获得对称的玻璃流，非常理想的是要放置好 过渡的闭合通道，使其关于同质管槽的敞开通道的中心平面199对称。还理想 的是，在某些实施例中，与过渡的闭合通道相连的至少部分的圆筒形闭合通道 应定位成使它关于同质管的敞开通道的中心平面对称。

在某些实施例中，从与第二过渡的闭合通道的一端相连的第一部分的端部 横截面中心到垂直于重力矢量且相切于敞开通道的敞开端的底部直线的平面 的距离是DT1；从邻接敞开通道的端部的熔融玻璃的自由表面到垂直于重力矢 量且相切于敞开通道的敞开端的底部直线的平面的距离是DT2；以及DT1/DT2 ≥0.50；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.60；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.70； 在某些实施例中，DT1/DT2≥0.80；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.90。该种 布置允许建立起表面区域，该表面区域内熔融玻璃的速度比底部区域速度快。 此外，该装置结构会导致在围堰表面上较快和较稳定地建立起玻璃带的流动， 从近端到远端横贯敞开通道的宽度上具有更加均匀的厚度。

为了使用本发明在同质管的两侧上获得对称的玻璃流，特别理想的是，就 熔融玻璃流在流出第一部分的端部之前，其速度分布关于敞开通道的中心平面 对称。在某些实施例中，甚至更理想的是，就在熔融玻璃流流出第一部分的端 部之前，其速度分布关于垂直于重力矢量且通过第一部分横截面的第二轴线的 平面对称。

本发明第二方面是制造玻璃板的装置，该装置包括：

(a)成形本体，该成形本体包括位于楔形部分上方的槽形部分，该槽形部 分具有位于槽底表面上的第一槽侧壁和第二槽侧壁，它们形成具有敞开端的敞 开通道，该敞开通道具有中心平面，第一槽侧壁具有第一槽内表面、第一槽顶 表面和第一槽外侧表面，而第二槽侧壁具有第二槽内表面、第二槽顶表面和第 二槽外侧表面，楔形部分具有与第一槽外侧表面相连的第一楔形侧表面，以及 与第二槽外侧表面相连的第二楔形侧表面，第一和第二楔形侧表面向下倾斜而 会合在根部线上；以及

(b)形成闭合通道的管子，其通过敞开通道的敞开端与槽形部分的敞开通 道相连，该管子包括：

(b1)第一部分，如果中心平面平行于重力矢量，则当被垂直于中心平 面的平面相交时，该第一部分具有平行于重力矢量的第一轴线的和垂直于第一 轴线的第二轴线；以及

(b2)第二过渡的闭合通道，其使第一部分匹配地与槽形部分的敞开通 道相连：

其中：

从与第二过渡的闭合通道的一端相连的第一部分的端部横截面中心，到垂 直于第一轴线且相切于敞开通道的敞开端的底部直线的平面的距离是DT1；

从敞开通道的端部处的第一槽顶表面到垂直于第一轴线且相切于敞开通道 的敞开端的底部直线的平面的距离是DT2；以及

DT1/DT2≥0.50；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.60；在某些实施例中， DT1/DT2≥0.70；在某些实施例中，DT1/DT2≥0.80；在某些实施例中，DT1/DT2 ≥0.90。

在以上对工艺过程的描述中，可以找到对本发明装置各种实施例的详细描 述。

分别使用图3和图6中的装置结构，对长度超过3000mm的同质管上的熔 融玻璃流进行模拟。使用流体动力学模型，除了图3和6中所示入口组件的结 构之外，假定两种结构的条件相同，计算第二槽顶表面上方自由表面处熔融玻 璃的速度矢量(VFS)的值和熔融玻璃厚度(TH)，。尽管VFS在图10中显 示为基本上垂直于中心平面199，但并不要求如此。在图11中，实心菱形的数 据系列是使用图6装置的熔融玻璃的VFS；实心三角形数据系列是使用图3中 装置的熔融玻璃的VFS；空心的方形数据系列1105是使用图6中装置的熔融 玻璃的厚度TH；而空心三角形数据系列1107是使用图3中装置的熔融玻璃的 厚度TH。左边垂直轴表示VFS；右边垂直轴表示厚度TH刻度；而水平轴表 示离开某一点的距离，在该点熔融玻璃沿着第二槽顶表面127开始溢流。同样 的数据在图12中以不同方式表示，其中，实心菱形的数据系列1201表示使用 图6装置的VFS相比使用图3中装置的VFS的百分比增加(VI，其刻度显示 在左边垂直轴上)：而空心的方形数据系列1203表示熔融玻璃厚度的百分比 变化(THI，其刻度显示在右边垂直轴上)；以及水平轴表示离开某位置的距 离，在该位置熔融玻璃沿着第二槽顶表面127开始溢流。

图11和12中的数据清楚地显示出下列情况。作为本发明实施例的图6的 装置，导致熔融玻璃在第二槽顶表面127长度上更加均匀的表面速度和更加均 匀的厚度。使用图3中的装置，导致靠近溢流开始点区域内的熔融玻璃的表面 速度和厚度都很小。使用图6中的装置，大大地增加靠近溢流开始点部位内的 熔融玻璃的表面速度(高至12％)和熔融玻璃的初始厚度(高至4％)。因此， 使用图6的装置可使玻璃带建立起比使用图3的装置更加均匀的厚度。此外， 在围堰顶表面上玻璃流的更加均匀的速度和厚度分布，导致更加可靠且一致的 玻璃板的曳拉过程。

本技术领域内的技术人员将会明白到，对于本发明可以作出各种修改和变 化，而不会脱离本发明的范围和精神。因此，本发明意欲涵盖本发明的各种修 改和变化，只要它们落入在附后权利要求书和其等价物的范围之内即可。