[发明专利]热处理玻璃基材的设备和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35 USC §120要求2010年8月30日提交的美国专利申请第12/871,204号的优先权益，本申请所依赖的内容以参见的方式纳入本文并在此根据35 USC §120要求其优先权权益。

领域

本发明涉及热处理玻璃基材的方法和设备，且更具体地涉及同时紧实多个玻璃基材的方法和设备。

背景

液晶显示器（LCD）通常包括封装液晶材料薄层的两个平坦玻璃基材。基材之一上的透明薄膜电极的阵列调制液晶材料的光传输特性，由此形成图像。通过将诸如二极管或薄膜晶体管（TFT）的有源器件包含在每个像素处，可实现高对比度和响应速度以产生高分辨率显示器。通常称为有源矩阵LCD（AMLCD）的这种平板显示器已经成为诸如计算机和电视机的高性能显示器的主流技术。

LCD的制造工艺，且尤其是多晶硅（Poly-Si）显示器制造中所使用的制造工艺通常包括使用导致基材加热的升温工艺进行的薄膜的连续沉积和图案成形。因为这些薄膜的图案成形步骤之间的高对准要求，玻璃基材通常在整个工艺中要求百万分之5至20（ppm）范围的尺寸稳定性（低收缩）。百万分之五至二十的收缩意思是例如在500mm的基材长度上例如2.5-10微米的收缩。当发生大于5-20ppm的收缩时，在随后应用的部件之间会累积对准误差。

多晶硅通常通过使用化学气相沉积（CVD）技术在玻璃基材上沉积非晶硅（α-Si）并随后将带涂层的玻璃暴露于高温足够的时长以使非晶硅结晶成多晶硅而制成。结晶步骤通常在约600℃下进行几十个小时。此外，在结晶步骤之后可能接着有几个其它高温工艺。这些工艺步骤包括栅氧化层的沉积和退火以及源极/漏极退火。

在多晶硅TFT的制造过程中遇到的结晶和后续处理步骤的相对高温大大增加玻璃基材收缩的可能性。

玻璃基材（例如液晶显示器或“LCD”、玻璃基材）的制造商通常对玻璃基材进行热处理以在运输之前对玻璃进行预收缩或紧实。紧实玻璃基材可在低于玻璃基材应变点的各种温度下进行。进行紧实和致密化以使得客户在处理玻璃基材期间玻璃的尺寸变化最小。如果玻璃基材不进行预收缩，则基材会经受轮廓变化，这可能不利地影响成品显示器质量。必须不形成会污染玻璃表面的玻璃碎片、或不通过空间上不均匀的加热和/或冷却型式而扭曲玻璃基材表面来进行紧实。

通常，在热处理期间使用封闭盒来支承玻璃基材。在某些应用中也利用开口盒。在封闭盒支承方法中，将多个玻璃基材以垂直定向保持在盒的封围部内。用水平和垂直支承件（诸如不锈钢制成的支承件）支承玻璃基材。实践中，围绕玻璃基材的周界支承玻璃基材以保持表面质量并防止翘曲。通常沿所有四个边缘的全长捕获玻璃基材。

在开口盒支承方法中，将多个玻璃板以垂直定向保持在盒内。用垂直和水平支承件在玻璃板边缘支承玻璃板。如在封闭盒支承方法中那样，玻璃基材被围绕周界支承以保持其物理特性。开口和封闭盒方法都通常使热处理期间玻璃上的重力影响最小。

在封闭和开口盒支承设计中，沿基本上所有至少三个边缘接触玻璃基材。该接触通常造成基材损坏或损失。全接触支承还对系统的热力特性有影响。如可理解的，沿每个基材边缘集中的支承件的金属质量由于必须沿边缘和角部行进穿过金属然后到达玻璃的热量而在边缘处影响温度分布。此外，在两种支承件设计中，碎屑（包括玻璃颗粒和碎片）积聚在底部边缘支承件内且难以清理出；于是，这些支承件设计可造成玻璃基材的显著碎屑污染。此外，金属支承件与金属基材之间热膨胀系数的较大差异致使基材相对于支承件的较大移动，并可能损坏基材。

前述支承件设计通过使板材（诸如不锈钢）弯曲和成形成所要求的组件而制造。当然，这些过程不精确、难以生产且制造成本高昂。

概述

根据一实施例，揭示了一种在熔炉内热处理多个玻璃基材的方法，所述方法包括：将至少一个间隔件定位在多个玻璃基材的成对相邻玻璃基材之间，至少一个间隔件包括界定开口内部的封闭外部框部分，且其中一个或多个间隔件的热膨胀系数与多个玻璃基材的热膨胀系数之差小于10x10^-7/℃。在某些实施例中，玻璃基材可具有的尺寸使得所述多个玻璃基材的每个玻璃基材的主表面具有至少5m²的表面面积。

相邻的玻璃基材和至少一个间隔件形成由相邻玻璃基材和至少一个间隔件界定的封围空间。