[发明专利]玻璃板的制造方法

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及一种高质量玻璃板的制造方法，特别是涉及例如可用作“LCD”型面板的专用玻璃面板的制造方法，其中从形成设备中竖直向下拉制玻璃板，然后进行加工，以减少或消除与所形成的玻璃面的观察区域接触，并防止玻璃变形。

背景技术

各种各样的视频显示单元使用液晶显示器(即LCD)，包括膝上型电脑和个人数据助手之类的电子单元。这些特定的应用要求与LCD有关的玻璃面板具有均匀平坦的特性，同时可以进行经济的批量生产。

用于LCD面板之类的产品的高质量平玻璃一般通过拉制型方法生产。在这种方法中，从形成设备中向下拉制连续的玻璃带或玻璃板，并在向下拉制玻璃板时从连续玻璃板的一端切断各个玻璃面板。当然，为了确保在玻璃板的整个宽度上具有均一的厚度和光学特性，必需精确地保持玻璃板的拉制速度。

提供洁净表面的经济的薄玻璃板形成方法是难于获得的。熔融拉制法提供了这种质量属性，并相对于工业上使用的其它玻璃板形成技术(如浮法)构成了优点。上述的浮法要求在形成LCD面板后进行附加的修整和抛光操作。

目前，由于增加生产量可能对温度控制和玻璃收缩之类的其它关键方法产生不利的影响，所以对提高熔融拉制法的生产速度(玻璃流速)存在明显的限制。例如，对于给定的玻璃板厚度，玻璃流速的增加必然导致速度的增加和更快的材料冷却速率。这种经变化的受热过程一般在材料内部产生更高的应力，从而使玻璃发生更高的收缩和变形。另一种对于目前在熔融拉制法中使用的竖直取向系统结构所存在的限制是难于在生产过程中提供足够的空间来改善玻璃带的受热过程，一般必须增加系统或设备的高度。然而，即使稍微增加总设备的高度也会导致明显的资本支出，并限制了其它变化的灵活性。

与目前的熔融拉制法和制造LCD面板之类玻璃产品时所用的其它方法有关的另一个问题是需要足够大的面积来储存热处理或退火时的每个LCD面板。一般在制造过程中相对短的时间段内对玻璃板进行热处理。热处理玻璃的一个原因是减少后续加工过程中玻璃发生的收缩。LCD一般是非晶硅(α-Si)或多晶硅(poly-Si)薄膜晶体管(TFT)型的。许多显示器目前使用α-Si，因此可以在低于450℃的温度对其进行处理，而且退火时间可以相对较短，不到2分钟左右时间。然而，多晶硅工艺是优选的。多晶硅具有高得多的驱动电流和电子迁移率，从而提高了像素的响应时间。另外，也可以使用多晶硅工艺在玻璃基板上直接构造显示驱动电路。与之相反，α-Si需要分散的驱动芯片。这些驱动芯片必须用集成电路包装技术连接到显示器外围。最有效的多晶硅处理方法在至少800℃的温度下进行。这些方法能在大范围内形成具有极高电子迁移率(用于快速开关)和极好TFT均匀性的多晶硅薄膜。对于其它电子器件，常规的处理步骤也要求高温基板来耐处理。最高水平的电子制造法要求对栅极氧化物(gate oxide)进行退火，并活化掺杂物。这些方法在600℃以上的温度进行。

即使在使用与基板粘接的单晶硅薄层的单晶硅(x-Si)制造技术的情况下，也需要高温基板。单晶硅可以达到比多晶硅更大的电子迁移率。上述粘接步骤通常要求高温和上述的栅极氧化物和掺杂物活化步骤。

从α-Si发展到多晶硅和最近的x-Si对使用玻璃基板提出了较大的挑战。如上所述，多晶硅和单晶硅涂层要求比α-Si高得多的处理温度，即在600-700℃范围内。因此，玻璃基板必须在上述温度下热稳定。热稳定(即热收紧或热收缩)既取决于特定玻璃组合物的内在粘性(用其应变点表示)，也取决于其制造方法决定的玻璃板受热过程。诸如多晶硅薄膜晶体管所要求的高温处理要求长的玻璃基板退火时间，例如600℃时5小时，以确保低的收缩。

熔融拉制法的竖直特性对玻璃形成设备的高度和玻璃的在线退火能力提出了实际限制。对熔融拉制法显示器玻璃的退火一般按如下方法进行，即在拉制的玻璃板上各个玻璃面板的底部处进行切断，并按水平取向把玻璃面板彼此叠置地放入储存架中。为了防止污染面板的表面，每个面板支承在仅与面板表面外边缘接触的支承臂或销上。这种支承方法可能使薄面板在支承装置之间的未支承跨度内弯曲。这也限制了用这种方法支承但不损坏支承或相邻面板的最大尺寸，或要求在中间点处对面板给予支承。另外，在给定体积内排列的面板数量也受到限制，从而降低了工艺效率和增加了成本。