[發明專利]熱處理玻璃基材的設備和方法

有效

• 申請號: 201180041421.3
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN103069329A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: F·T·科波拉;M·J·馬申斯基
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: G02F1/13
• 分類號: G02F1/13;C03B20/00;H01L21/324
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 丁曉峰

相關申請的交叉引用

本申請根據35?USC?§120要求2010年8月30日提交的美國專利申請第12/871,204號的優先權益，本申請所依賴的內容以參見的方式納入本文并在此根據35?USC?§120要求其優先權權益。

領域

本發明涉及熱處理玻璃基材的方法和設備，且更具體地涉及同時緊實多個玻璃基材的方法和設備。

背景

液晶顯示器（LCD）通常包括封裝液晶材料薄層的兩個平坦玻璃基材。基材之一上的透明薄膜電極的陣列調制液晶材料的光傳輸特性，由此形成圖像。通過將諸如二極管或薄膜晶體管（TFT）的有源器件包含在每個像素處，可實現高對比度和響應速度以產生高分辨率顯示器。通常稱為有源矩陣LCD（AMLCD）的這種平板顯示器已經成為諸如計算機和電視機的高性能顯示器的主流技術。

LCD的制造工藝，且尤其是多晶硅（Poly-Si）顯示器制造中所使用的制造工藝通常包括使用導致基材加熱的升溫工藝進行的薄膜的連續沉積和圖案成形。因為這些薄膜的圖案成形步驟之間的高對準要求，玻璃基材通常在整個工藝中要求百萬分之5至20（ppm）范圍的尺寸穩定性（低收縮）。百萬分之五至二十的收縮意思是例如在500mm的基材長度上例如2.5-10微米的收縮。當發生大于5-20ppm的收縮時，在隨后應用的部件之間會累積對準誤差。

多晶硅通常通過使用化學氣相沉積（CVD）技術在玻璃基材上沉積非晶硅（α-Si）并隨后將帶涂層的玻璃暴露于高溫足夠的時長以使非晶硅結晶成多晶硅而制成。結晶步驟通常在約600℃下進行幾十個小時。此外，在結晶步驟之后可能接著有幾個其它高溫工藝。這些工藝步驟包括柵氧化層的沉積和退火以及源極/漏極退火。

在多晶硅TFT的制造過程中遇到的結晶和后續處理步驟的相對高溫大大增加玻璃基材收縮的可能性。

玻璃基材（例如液晶顯示器或“LCD”、玻璃基材）的制造商通常對玻璃基材進行熱處理以在運輸之前對玻璃進行預收縮或緊實。緊實玻璃基材可在低于玻璃基材應變點的各種溫度下進行。進行緊實和致密化以使得客戶在處理玻璃基材期間玻璃的尺寸變化最小。如果玻璃基材不進行預收縮，則基材會經受輪廓變化，這可能不利地影響成品顯示器質量。必須不形成會污染玻璃表面的玻璃碎片、或不通過空間上不均勻的加熱和/或冷卻型式而扭曲玻璃基材表面來進行緊實。

通常，在熱處理期間使用封閉盒來支承玻璃基材。在某些應用中也利用開口盒。在封閉盒支承方法中，將多個玻璃基材以垂直定向保持在盒的封圍部內。用水平和垂直支承件（諸如不銹鋼制成的支承件）支承玻璃基材。實踐中，圍繞玻璃基材的周界支承玻璃基材以保持表面質量并防止翹曲。通常沿所有四個邊緣的全長捕獲玻璃基材。

在開口盒支承方法中，將多個玻璃板以垂直定向保持在盒內。用垂直和水平支承件在玻璃板邊緣支承玻璃板。如在封閉盒支承方法中那樣，玻璃基材被圍繞周界支承以保持其物理特性。開口和封閉盒方法都通常使熱處理期間玻璃上的重力影響最小。

在封閉和開口盒支承設計中，沿基本上所有至少三個邊緣接觸玻璃基材。該接觸通常造成基材損壞或損失。全接觸支承還對系統的熱力特性有影響。如可理解的，沿每個基材邊緣集中的支承件的金屬質量由于必須沿邊緣和角部行進穿過金屬然后到達玻璃的熱量而在邊緣處影響溫度分布。此外，在兩種支承件設計中，碎屑（包括玻璃顆粒和碎片）積聚在底部邊緣支承件內且難以清理出；于是，這些支承件設計可造成玻璃基材的顯著碎屑污染。此外，金屬支承件與金屬基材之間熱膨脹系數的較大差異致使基材相對于支承件的較大移動，并可能損壞基材。

前述支承件設計通過使板材（諸如不銹鋼）彎曲和成形成所要求的組件而制造。當然，這些過程不精確、難以生產且制造成本高昂。

概述

根據一實施例，揭示了一種在熔爐內熱處理多個玻璃基材的方法，所述方法包括：將至少一個間隔件定位在多個玻璃基材的成對相鄰玻璃基材之間，至少一個間隔件包括界定開口內部的封閉外部框部分，且其中一個或多個間隔件的熱膨脹系數與多個玻璃基材的熱膨脹系數之差小于10x10^-7/℃。在某些實施例中，玻璃基材可具有的尺寸使得所述多個玻璃基材的每個玻璃基材的主表面具有至少5m²的表面面積。

相鄰的玻璃基材和至少一個間隔件形成由相鄰玻璃基材和至少一個間隔件界定的封圍空間。