TWI499564B - 用於塑形玻璃基材的設備及方法 - Google Patents

Description

用於塑形玻璃基材的設備及方法 【主張先前申請的美國申請案的優先權 】

本申請案主張美國臨時申請案第61/378,144號的優先權，該案於2010年8月30日提出申請。此文件的內文與在此提及的公開版本、專利、及專利文件的整體揭露內容皆以引用方式併入本文。

本發明關於用於塑形玻璃基材的方法與設備，更詳言之，本發明關於用於形成玻璃基材的邊緣部份中彎曲表面的方法與設備。

在過去，已大量地透過加熱與壓製、或加熱或彎垂(slumping)完成塑形個別的玻璃片。即，個別的玻璃片被加熱到適當的形成溫度，然後經壓製而獲得最終形狀。或者，玻璃片置於鑄模中且受熱，而得以透過重力順應期望的形狀(彎垂)。此類方法限制在大型的半徑彎折(該彎折影響整體玻璃片)並且廣泛地被採用在形成汽車擋風玻璃上。

最近在顯示器工業中的趨勢是朝向日益變薄的裝置。一個此類範例是用於電視的發光二極體背光件，其考量相較於先前的冷陰極螢光發光件顯著更薄的裝置。現今正採取額外的步驟以大幅減少(或消除)顯示器周圍的框架或外部邊框以提供單純、更純淨的外觀予以總體產品。一種生產此類產品的方法是納入面板或蓋板玻璃，該面板或蓋板玻璃包覆該產品前端周圍且尤其包覆產品的邊緣區域。

根據一個實施例，在此揭露一種用於塑形一玻璃基材的方法，該方法包含以下步驟：將一實質上平面的玻璃基材定位在一塑形主體與一熱屏蔽件之間，該塑形主體具有與該玻璃基材接觸的一接觸表面，且其中該塑形主體接觸表面包含一平面的中央部份與多個拱形的邊緣部份；加熱該實質上平面的玻璃基材，其中在該加熱期間，該熱屏蔽件屏蔽該實質上平面的玻璃基材之一中央部份，但暴露該實質上平面的玻璃基材的多個邊緣部份，使得僅有該等邊緣部份透過該加熱而軟化；且其中該加熱引發該等邊緣部份變形並且接觸該等塑形主體邊緣部份，同時該基材的該中央部份維持實質上平面。

一些範例中，該熱屏蔽件可在該加熱期間接觸該實質上平面的玻璃片。

該方法可進一步包含將多個形成構件壓抵該實質上平面的玻璃基材的該等邊緣部份，以使該等玻璃基材邊緣部份順應該等塑形主體邊緣部份。一真空可透過多個通路(pass)施加到該等玻璃基材邊緣部份以拉引及固持該等玻璃邊緣部份抵靠該等塑形主體邊緣部份，而該等通路配置在該塑形主體內。

某些方法可包括在一塑形壓模與一堆疊組件之間發展相對運動，該堆疊組件包含複數個實質上平面的玻璃基材與複數個塑形主體，使得藉由該塑形壓模的一拱形接觸表面使該複數個玻璃基材的多個邊緣部份依序變形並且壓抵該複數個塑形主體的多個拱形邊緣部份。在其他實施例中，該塑形壓模的該接觸表面可為平坦的並且經定向使得該接觸表面相對於一垂直平面呈一角度。

另外一實施例中，描述一種用於塑形一玻璃基材的設備，該設備包含：一塑形主體，該塑形主體包括一第一表面，其中該塑形主體第一表面包括一平面的中央部份以及多個拱形邊緣部份；一熱屏蔽件，該熱屏蔽件配置在一熱源與該塑形主體之間，使得一玻璃基材被該塑形主體第一表面支撐的一部份受到屏蔽隔絕由該熱源發射的熱輻射。該塑形主體可包括與一真空源連通的多個通道(passage)使得一真空可以被施加到該玻璃基材的該等邊緣部份。

該塑形設備可進一步包括多個塑形構件，該等塑形構件設以將該玻璃基材的多個邊緣部份壓抵該塑形主體的該等拱形邊緣部份。該等塑形構件包括一拱形表面，該拱形表面與該塑形主體的該等拱形邊緣部份的形狀大體互補。該設備可包含：複數個塑形主體，該等塑形主體用於支撐定位在該等塑形主體之間的複數個玻璃基材；以及一塑形壓模，該塑形壓模包含一拱形接觸表面，當在該塑形壓模與該複數個塑形主體之間發展相對運動時，該拱形接觸表面依序接觸該複數個玻璃基材的多個邊緣部份並且使該複數個玻璃基材的多個邊緣部份變形。該塑形壓模可包括一加熱元件，該加熱元件用於加熱該複數個玻璃基材的該等邊緣部份。

本發明額外的特徵與優點在隨後的說明書中提出，且對於熟習此項技術者而言，可由說明書易於部份明瞭本發明額外的特徵與優點或透過實行本文所述的本發明而部份認識本發明額外的特徵與優點。伴隨的圖式經納入以提供對本發明進一步的瞭解，並且該等圖式併入此說明書且構成此說明書的一部份。應瞭解，在此說明書中及圖式中揭露的本發明的各特徵可用在任何與所有組合中。

隨後的詳細說明中，為了解釋及不限制起見，揭露特定細節的示範實施例是提出以提供對本發明有徹底的瞭解。然而，對於熟習此項技術且具有通常知識者而言，在瞭解本發明所揭露的優點後，應明瞭本發明可在不背離在此揭露的特定細節的其他實施例中實行。再者，已知裝置、方法與材料的描述略去以便不混淆本發明的描述。最後，只要在可適用之處，類似的元件符號是指類似的元件。

第1圖所示者為顯示器產品10(諸如電視機或電腦螢幕)的邊緣部份，該圖說明包圍式(wrap-around)蓋板玻璃12的放置方式，該蓋板玻璃12將配適(fit)於顯示器裝置14的前部(觀看者側)。以剖面觀看此產品的邊緣部份，如同觀看者往下觀看該裝置。「包圍式」一詞是指蓋板玻璃的彎曲邊緣部份16偏離玻璃蓋板的板面主體的平面。當蓋板玻璃放置在適當的顯示器產品上時，該蓋板玻璃的彎曲邊緣部份16包圍或摺疊包住顯示器裝置至少一部分的厚度。最終結果是平滑、賞心悅目的顯示器前部。此類蓋板玻璃片的製造是隨後所揭露之內容的標的。

第2圖圖示根據第一實施例的設備20，該設備20用於塑形最初為實質上平面的玻璃基材21。如本文所用，實質上平面的玻璃基材是包含兩個主要平行表面的一片玻璃，該兩平行表面之間的厚度較佳為低於1 mm，且其中與平面的無重力偏離(gravity-free deviation from planar)不超過約500 μm。申請人希望無重力意味著在缺乏重力下的玻璃基材之形狀，其可能以其他方式扭曲或彎折基材形狀。設備20包含鑄模或塑形主體22，該塑形主體22具有上表面24，該上表面24在其表面的主要區域上是實質上平面但具有拱形邊緣部份26。設備20進一步包括熱屏蔽件28，該熱屏蔽件28配置在塑形主體22與熱源(諸如輻射熱源30)之間。輻射熱源可為任何適合的熱源而能夠輻射充分的熱以使實質上平面的玻璃基材21軟化。例如，輻射熱源可為紅外線熱源(諸如一或多個紅外線燈)，或者該熱源可包括電阻加熱元件。輻射熱源引導熱能(以箭頭32集體代表)於朝向實質上平面的玻璃基材21的第一表面34的方向，而該玻璃基材21受塑形主體22支撐。輻射熱能32被阻擋而無法照射被熱屏蔽件28屏蔽的玻璃基材21的內表面部份。即在玻璃基材邊緣部份36之內的玻璃基材的第一表面的主要區域面向熱源。但是，熱屏蔽件28經調整尺寸而使得由熱源30發射的輻射熱能32僅沖射在玻璃基材21延伸超過熱屏蔽件28的邊緣部份36上。額外的輻射熱源38可用於引導輻射熱能40於朝向實質上平面的玻璃基材21的第二表面42之方向上，該第二表面42與第一表面34相對且平行。藉由足夠量的輻射熱能32(及視情況任選的輻射熱能40)對邊緣部份36的加熱造成邊緣部份黏度減少並且造成邊緣部份變形。亦即，實質上平面的玻璃基材的邊緣部份36被來自沖射輻射能的加熱所軟化，並且透過重力變形，使得他們順應塑形主體邊緣部份26的拱形形狀。結果，玻璃基材形成為具有實質上平面的內表面(在邊緣部份之內)以及拱形邊緣部份36。熱屏蔽件28的功效是限制任何在玻璃基材的內表面部份之溫度的增加低於內表面部份的變形所能發生的溫度。換言之，玻璃基材選擇性地受熱，使得內表面部份在本質上維持彈性。因此，玻璃基材21的內表面部份並未歷經塑性變形，而表面拋光仍維持如一開始提供進入塑形程序時一般。

一些實施例中，熱屏蔽件28可定位在實質上平面的玻璃基材21上方，使得熱屏蔽件在塑形程序期間不會接觸玻璃基材，如第2圖所示。在其他實施例中，如第3圖所示，熱屏蔽件28放置成與實質上平面的玻璃片21接觸(即與第一基材表面34接觸)。然而應注意，無一案例中熱屏蔽件28會延伸於實質上平面的玻璃基材21的邊緣部份36上方。

在再一實施例中(圖示於第4圖中)，一旦進行照射與加熱實質上平面的玻璃基材21，塑形構件43受壓而與實質上平面的玻璃基材的軟化邊緣部份36接觸，以使玻璃基材的邊緣部份順應塑形主體22的邊緣部份。在一些實施例中(說明於第5圖中)，塑形主體內的通道44用於從適合的真空源傳送真空到邊緣部份36處的第二表面42，如箭頭46所代表。真空助於拉引邊緣部份36使之與塑形主體接觸。

尚有另一實施例(說明於第6A圖與第6B圖中)，其中複數個塑形主體22與實質上平面的玻璃基材21以交替的垂直排列方式堆疊而形成堆疊的組件48。熱屏蔽件28定位在堆疊組件中最頂部的實質上平面的玻璃基材上方。輻射加熱元件30已從第6A、6B及7圖中略去，以使設備的其他部件清楚。如在先前的實施例中，屏蔽玻璃基材隔絕熱源30發射的輻射熱能的熱屏蔽件28可接觸或不接觸最頂部的實質上平面的玻璃基材。塑形壓模50定位在堆疊組件的周邊外側與上方。塑形壓模可由單一壓模或複數個壓模構成，如第6A圖與第6B圖所示。塑形壓模50可包括加熱塑形壓模的一或多個加熱元件52。例如，塑形壓模50可包括一或多個配置在塑形壓模內的電阻式加熱元件。在該塑形壓模(或多個塑形壓模)與塑形主體及玻璃基材的堆疊組件之間發展相對運動，如箭頭54所代表。例如，塑形壓模可相對於堆疊組件48移動，或該堆疊組件相對於塑形壓模移動，或該塑形壓模與該堆疊組件皆相對於彼此移動。該移動可透過任何適合的移動設備施行，該設備包括但不限於液壓式或氣壓式千斤頂(jack)、或者電動或液壓式馬達與適合的齒輪傳動裝置(gearing)。塑形壓模包括接觸表面56，當塑形壓模移動到側向相鄰於堆疊組件的位置時，該接觸表面面向朝堆疊組件48的方向。塑形壓模的接觸表面經排列使得介於各玻璃基材周邊與塑形壓模的接觸表面之間的距離隨著堆疊組件及/或塑形壓模移動而減少。因此，接觸塑形壓模的第一玻璃片21a逐漸被接觸表面56變形，該變形的量值隨著塑形壓模與玻璃基材周邊之間的相對移動推進而增加。該效應使得相對運動推進時，各玻璃基材的邊緣部份36依序變形一增加量，直到玻璃基材的邊緣部份接觸及順應塑形主體22的形狀為止(即，實質上平面的內表面部份與一或多個拱形邊緣)。接觸表面56可以是拱形表面，或者其可以是相對於垂直平面(例如平面58，於第6A圖側視(edge-on)所見)以非零的角度定向的平面表面。

對於熟習此項技術者而言，可清楚瞭解本發明揭露之「接觸玻璃基材的邊緣部份的塑形壓模表面不必要是拱形，反而可為呈角度的平面接觸表面56(如第7圖所示)」之優點。

申請人強調，前述的本發明實施例(特別是任何「較佳」實施例)都僅是實施方式的可能範例，在此僅提出以供清楚地瞭解本發明之原理。可針對本發明之前述實施例製做許多變化型式與修飾型式而不實質上背離本發明之精神與原理。申請人希望在此涵蓋所有此類變化型式及修飾型式於本發明及所揭露之內容的範疇內，並且受到隨後的申請專利範圍所保護。

10．．．顯示器產品

12．．．蓋板玻璃

14．．．顯示器裝置

16．．．彎曲邊緣部份

20．．．設備

21．．．玻璃基材

21a．．．第一玻璃片

22．．．塑形主體

24．．．上表面

26．．．拱形邊緣部份

28．．．熱屏蔽件

30．．．輻射熱源

32．．．輻射熱能

34．．．第一表面

36．．．邊緣部份

38．．．額外的輻射熱源

40．．．輻射熱能

42．．．第二表面

43．．．塑形構件

44．．．通道

46．．．箭頭(真空)

48．．．組件

50．．．塑形壓模

52．．．加熱元件

54．．．箭頭(相對運動)

56．．．接觸表面

58．．．垂直平面

第1圖是裝置(諸如電視機顯示器)的一部份的剖面邊緣視圖，該圖顯示從頂部向下觀看裝置，且該裝置具有包圍式面板，該面板被圖示成部份拉離。

第2圖是用於塑形玻璃基材之設備的剖面視圖，該設備特別用於形成拱形邊緣於玻璃基材上，其中熱屏蔽件不接觸該玻璃基材。

第3圖是用於塑形玻璃基材的另一設備的剖面視圖，其中熱屏蔽件接觸該玻璃基材。

第4圖是用於塑形玻璃基材的設備的再一實施例之剖面視圖，其中多個形成構件用於將玻璃基材的邊緣部份壓抵塑形主體。

第5圖是用於塑形玻璃基材的設備的再一實施例，其中在形成主體中的真空通道用於協助多個塑形構件壓住玻璃基材的邊緣部份使之與形成主體接觸。

第6A圖與第6B圖是剖面視圖，該等圖式圖示具有拱形塑形表面的塑形壓模的漸進式操作，施加該塑形壓模抵靠複數個玻璃基材的多個邊緣部份，該等玻璃基材與複數個塑形主體及熱屏蔽件排列成一堆疊。

第7圖是用於塑形玻璃基材的設備的實施例的剖面側視圖，該設備類似於第6A圖與第6B圖的設備，不同處為塑形壓模接觸複數個玻璃基材的該等塑形表面相對於垂直平面呈一角度。

20．．．設備

21．．．玻璃基材

22．．．塑形主體

24．．．上表面

26．．．拱形邊緣部份

28．．．熱屏蔽件

30．．．輻射熱源

32．．．輻射熱能

34．．．第一表面

36．．．邊緣部份

38．．．額外的輻射熱源

40．．．輻射熱能

42．．．第二表面

Claims (10)

1. 一種用於塑形一玻璃基材的方法，該方法包含以下步驟：將一實質上平面的玻璃基材定位在一塑形主體與一熱屏蔽件之間，該塑形主體具有與該玻璃基材接觸的一接觸表面，且其中該塑形主體接觸表面包含一平面的中央部份與多個拱形的邊緣部份；加熱該實質上平面的玻璃基材，其中在該加熱期間，該熱屏蔽件屏蔽該實質上平面的玻璃基材之一中央部份，但暴露該實質上平面的玻璃基材的多個邊緣部份，使得僅有該等邊緣部份透過該加熱而軟化；以及其中該加熱引發該等邊緣部份變形並且接觸該等塑形主體邊緣部份，同時該基材的該中央部份維持實質上平面。
2. 如請求項1之方法，其中該熱屏蔽件在該加熱期間接觸該實質上平面的玻璃基材。
3. 如請求項1或2之方法，該方法進一步包含以下步驟：將多個形成構件壓抵該實質上平面的玻璃基材的該等邊緣部份，以使該等玻璃基材邊緣部份順應該等塑形主體邊緣部份。
4. 如請求項1或2之方法，該方法進一步包含以下步驟：施加一真空到該等玻璃基材邊緣部份以拉引該等玻璃邊緣部份抵住該等塑形主體邊緣部份。
5. 一種用於塑形一玻璃基材的設備，該設備包含：一塑形主體，該塑形主體包括一第一表面，其中該第一表面包括一平面的中央部份以及多個拱形邊緣部份；以及一熱屏蔽件，該熱屏蔽件配置在一熱源與該塑形主體之間，使得一玻璃基材被該塑形主體第一表面支撐的一部份受到屏蔽隔絕由該熱源發射的熱輻射。
6. 如請求項5之設備，其中該塑形主體包含與一真空源連通的多個通道。
7. 如請求項5或6之設備，該設備進一步包含：多個塑形構件，該等塑形構件設以將該玻璃基材的多個邊緣部份壓抵該塑形主體的該等拱形邊緣部份。
8. 如請求項5或6之設備，該設備進一步包含：複數個塑形主體，該等塑形主體用於支撐定位在該等塑形主體之間的複數個玻璃基材；以及一塑形壓模，該塑形壓模包含一接觸表面，該接觸表面經設置使得在該塑形壓模與該複數個塑形主體之間發展相對運動時，該接觸表面依序接觸該複數個玻璃基材的多個邊緣部份並且使該複數個玻璃基材的多個邊緣部份變形。
9. 如請求項8之設備，其中該塑形壓模包含一加熱元件。
10. 如請求項8之設備，其中該接觸表面是一拱形表面。