[发明专利]用于玻璃板局部加热和变形的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§120要求2011年11月22日提交的美国申请登记第13/302,586号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

领域

本发明涉及用于玻璃的局部加热例如用于在制造过程中使玻璃板变形的方法和设备。

背景

通过再成形初始材料零件(如玻璃板)来制造的玻璃组件有很多应用，重要的一种是用于汽车工业的窗用玻璃。再成形的玻璃板常用于显示器应用中，如用于制备液晶显示器(LCD)、电泳显示器(EPD)、有机发光二极管显示器(OLED)或者等离子体显示面板(PDP)等。

再成形之前，通常通过如下方法来制造玻璃板：使熔融玻璃流入成形体中，其中可以通过各种带成形工艺技术形成玻璃带，例如狭缝拉制、浮法、下拉法、熔合下拉法或者上拉法。然后可以对玻璃带进行后续分割，以提供适用于进一步加工成所需的成品中间体的板材玻璃。最近，对极端高质量的薄玻璃板的兴趣与日俱增，该玻璃板再成形为更加复杂的三维形状，例如平坦部分和局部高度弯曲形状的结合。用来再成形玻璃板的普通工艺通常涉及在一定温度下的加热步骤，该温度下在重力或在机械刺激作用下发生变形。使用常规技术来加热玻璃板涉及把热量施加至玻璃板的整个表面。例如，用来实现用于再成形的加热玻璃板的已知手段，包括使用基于金属线圈卷绕的陶瓷支撑件。但是，这种技术迄今为止并不令人满意，因为加热整体玻璃板并不必须是理想的结果，特别是在再成形操作中，其中只需要局部的变形，且加热玻璃板的其它部分可导致损坏和/或降低物理、光学和/或电学特征。

存在实现在炉子中加热玻璃板的已知手段，例如使用导电陶瓷材料，最常见的是碳化硅和二硅化钼(disilicide molybdenum)。通常，把碳化硅和/或二硅化钼材料成形为直的或弯曲的管来用于炉子应用。使用这些类型的加热元件，通过热辐射进入炉子环境来耗散功率。尽管玻璃工业熟知使用这种导电陶瓷来加热炉子，但没有开发或使用这种技术来加热玻璃板的具体的局部区域，如再成形工艺中所期望的。

因此，本领域存在对用于局部加热玻璃板同时在玻璃板的所需区域保留高水平的平坦度；保留玻璃板的原始方面；在感兴趣的某些区域获得所需的变形量；以及保持高水平的尺寸控制的方法和设备的需求。这种方法和设备可适于再成形有宽范围应用如在显示器应用中的玻璃板。

概述

本发明的一个或多个实施方式涉及使用一种或更多种导电陶瓷材料作为加热元件，可操作该加热元件来加热玻璃板的具体的局部区域。这种实施方式允许从非常局部和集中的区域(或多个区域)产生大热源。操作一个或多个实施方式来加热玻璃板的某些局部区域，却与热源没有物理接触，并最终在玻璃板中形成所需的变形。

所述系统可包括加热元件、电学连接和任选的位于加热元件部分上的热屏蔽，所有这些结合来把局部的热量导向玻璃板。例如，可在环境温度达到约600℃的环境中使用这种系统，循环时间为几分钟，取决于应用的紧迫情况。

加热元件优选由具有某些特征的一种或更多种材料形成，例如：(i)电学导电性，从而通过合理尺寸的电压和电流源产生所需量级的热量；(ii)机械强度，从而在使用和过循环时系统的组件不会变形，且还支持大的长度对截面比(用于应用至相对大的玻璃板)；以及(iii)机械性能，从而可加工该加热元件来获得所需的形状(以及所导致的局部和可变加热分布)。适于形成加热元件的材料包括导电陶瓷材料，例如碳化硅，二硅化钼，二硼化钛等。

根据一个或多个实施方式，设备包括:导电加热元件，该导电加热元件具有沿着横向方向在第一和第二端部之间延伸的长度、以及一个或多个输出表面，操作该输出表面来沿横切于所述横向方向的方向从该输出表面传导热量；以及承重结构，该承重结构是可操作来支撑玻璃板的，从而所述玻璃板的主表面朝着从所述加热元件的一个或多个输出表面散发的热量取向。所述导电加热元件包括至少一种加热变化特征，操作所述加热变化特征来产生从所述加热元件的至少两个输出表面散发的不同量级的热量。

操作所述至少一种加热变化特征来产生从位于所述加热元件的所述第一和第二端部中至少一种处的所述加热元件输出表面散发的、与位于所述端部中间的一个或多个输出表面相比具有不同量级的热量。例如，操作所述至少一种加热变化特征来产生从位于所述第一和第二端部的输出表面散发的、比中间位置具有更高量级的热量。作为其它示例，还可操作这种构造来把所述玻璃板的所述第一和第二边缘区域加热到高于所述玻璃板的中间区域的温度。