科技成果
成果名称: 一种溢流砖槽底曲线设计优化方法
成果登记号: 9612023Y1859
第一完成单位: 彩虹显示器件股份有限公司
联 系 人: 徐莉华
成果类型: 应用技术
成果体现形式 : 新工艺
技术领域: 电子信息
应用行业: 信息传输、软件和信息技术服务业
学科分类: 无机非金属材料(430.45)
应用状态: 产业化应用
完成人: 李淼,李孟虎,徐莉华,王答成
成果简介:
技术领域
本发明属于玻璃基板制造领域，涉及一种溢流砖槽底曲线设计优化方法。
背景技术
一般的TFT-LCD(薄膜晶体管显示器)、PDP(等离子体显示屏)等平板显示器制造领域所用的玻璃基板以溢流下拉的方式制造，在成型工序中将由玻璃熔化炉熔化了的玻璃液供给到熔融溢流下拉成型装置来制造。
显示器制造要求越来越大的玻璃基板以提高生产效率和降低成本，但越大的玻璃基板其生产难度更大，玻璃基板的质量控制更复杂。溢流砖是玻璃基板制造成型装置的核心部件之一，其中，玻璃基板厚度均匀性的控制是特别重要的工艺技术之一，以0.7mm玻璃基板为例，其厚度波动必须在大约20um或30um以内。溢流砖结构设计好坏和工艺裕度大小是成型工艺稳定的关键因素之一，根据溢流砖远近端边板流量与平衡控制、整体厚度初始分布来进行成型工艺调整，如流量、温度等，以免玻璃引出质量分布和热量分布的瞬时变化，即，使用溢流下拉法制造对应力、翘曲、厚度和板材弯曲等特性严格要求和性能稳定的玻璃基板，玻璃基板厚度及其一致性控制是非常重要的设计和工艺技术之一。由于玻璃基板很薄，生产过程的任何工艺波动，包括气流、热场等，都会对成型玻璃基板的厚度产生影响，造成生产的玻璃基板厚度分布不满足需求，进而对显示器的质量造成负面影响，所以溢流砖设计时要考虑这些复杂因素对玻璃基板厚度分布的影响，也就是从设计上增加生产裕量，相对应一般要求玻璃基板全板厚度极差＜15μm。
如何保证玻璃基板厚度分布满足需求是玻璃基板制造的重要工艺控制和质量管理项目之一，已成为玻璃基板制造中最棘手的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中溢流下拉法制作的玻璃基板厚度分布经常不满足需求的缺点，提供一种溢流砖槽底曲线设计优化方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种溢流砖槽底曲线设计优化方法，包括以下步骤：
S1：根据溢流砖的设计参数，得到溢流砖的标准引出量；
S2：根据溢流砖的设计参数和溢流砖的标准引出量，得到初始溢流砖槽底曲线；
S3：根据溢流砖分流块的长度对初始溢流砖槽底曲线进行直线修正，得到溢流砖槽底曲线；
S4：根据溢流砖槽底曲线和溢流砖的设计参数，通过溢流模拟得到成型玻璃基板的厚度极差；
S5：当成型玻璃基板的厚度极差≤预设阈值时，采用溢流砖槽底曲线和溢流砖的设计参数进行溢流砖加工；
当成型玻璃基板的厚度极差>预设阈值时，调节溢流砖的设计参数并重复S1～S4。
本发明进一步的改进在于：
所述S1中溢流砖的设计参数通过产线和产品设计得到，包括溢流砖的入口槽底高度、入口槽宽、溢流面长度、溢流堰倾角和设计引出量。
所述S1中得到溢流砖的标准引出量的具体方法为：
S101：通过式(1)计算玻璃溢流流体参数A：
其中，ρ为玻璃的密度，单位为Kg/m 3；g为重力加速度，单位为m/s 2；η为玻璃的成型粘度，单位为poise；
S102：通过式(2)计算玻璃表面张力参数B：
B＝Sin(j) (2)
其中，j为玻璃表面张力角；
S103：通过式(3)计算溢流砖单位长度溢流面的标准流量C：
其中，Q s为溢流砖的标准引出量，单位为kg/s；L为溢流面长度，单位为mm；
S104：通过式(4)计算溢流槽的溢位高度D：
S105：通过式(5)计算溢流槽的高宽比E：
其中，H为溢流砖的入口槽底高度，W为溢流砖的入口槽宽；
S106：通过式(6)计算溢流槽截面函数F，计算公式如下所示：
S107：通过式(7)计算溢流砖的标准引出量Q s：
Q s＝A×tanφ×[W×(H+D) 3-2×F×(H+D) 4] (7)
S108：联立式(1)～(7)得到溢流砖的标准引出量Q s。
所述溢流砖的标准引出量Q s>溢流砖的设计引出量Q d。
所述玻璃表面张力角j＝21.7°，玻璃的成型粘度η＝35000poise。
所述S2的具体方法为：
S201：将溢流砖的溢流面长度L划分为n等份且n≥5，每一等份分别对应一个槽底位置Z值，Z值为0到L的n等分值；
S202：联立式(1)～(8)，得到溢流砖的溢流面长度L的n等份中每一份对应的Z值所对应的溢流砖的溢流槽高度h并记录，得到初始溢流砖槽底曲线：
其中，
为溢流砖的溢流堰倾角。
所述S3的具体方法为：
S301：根据溢流砖分流块的长度L 0，将溢流砖溢流面长度L分为两段，分别为0到L-L 0段及L-L 0到L段；
S302：将S2得到的初始溢流砖槽底曲线也划分为0到L-L 0段及L-L 0到L段两段， 对应的槽底高度为
Z＝L对应的槽底高度为h＝0；
S303：将 对应的槽底高度
与Z＝L对应的槽底高度h＝0连成直线，进行直线修正，得到溢流砖槽底曲线。
所述S4的具体方法为：
根据溢流砖槽底曲线和溢流砖的设计参数，采用流体软件FLUENT进行溢流模拟，得到成型玻璃基板的厚度极差Δ。
所述S5的具体方法为：
当成型玻璃基板的厚度极差≤预设阈值时，采用溢流砖槽底曲线和溢流砖的设计参数进行溢流砖加工；
当成型玻璃基板的厚度极差>预设阈值时，调整溢流砖的入口槽宽W并重复S4、调整溢流砖的入口槽底高度H并重复S1～S4或调整溢流砖的入口槽宽W和溢流砖的入口槽底高度H并重复S1～S4。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本方法首先根据产线和产品设计，确定溢流砖的设计参数；然后计算溢流砖的标准引出量，并结合与玻璃粘度和密度相关的溢流流体参数、玻璃表面张力参数、与溢流堰玻璃溢出厚度相关的溢位高度等，设计计算槽底曲线，利用流体软件进行溢流模拟，验证并优化设计，使溢流砖的初始厚度极差最终满足设计目标，有效地解决了玻璃基板成型厚度波动的问题，从设计上增加了生产裕量，使得玻璃基板成型的厚度能够满足需求，进而减少对工艺调整的复杂要求，进一步的维持产线稳定性。
