JPH09278465A - 熱収縮率の小さいガラス基板の製造方法 - Google Patents

熱収縮率の小さいガラス基板の製造方法

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JPH09278465A
JPH09278465A JP12090096A JP12090096A JPH09278465A JP H09278465 A JPH09278465 A JP H09278465A JP 12090096 A JP12090096 A JP 12090096A JP 12090096 A JP12090096 A JP 12090096A JP H09278465 A JPH09278465 A JP H09278465A
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JP
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glass substrate
glass
heat shrinkage
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hours
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JP12090096A
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Yoshinari Kato
嘉成 加藤
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 p−SiTFT液晶ディスプレイ用として、
デバイス作製時に600℃以上の熱処理に曝されても熱
収縮が小さく、具体的には、600℃で10時間の熱処
理を施しても、熱収縮率が40ppm以下であるガラス
基板を製造する方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 ガラス板を、その歪点以下、歪点−50
℃以上の温度で10時間以上保持した後、2℃/分以下
の速度で冷却することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱収縮率の小さいガラ
ス基板の製造方法に関し、より具体的には、薄膜トラン
ジスタを形成する際に高温の熱処理が施されるp−Si
TFT(Poly−Si Thin Film Tra
nsister)液晶ディスプレイ用ガラス基板として
有用なガラス基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より各種の液晶ディスプレイの基板
材料としてガラスが広く用いられているが、この種のガ
ラス基板は、その上に薄膜電気回路を形成するため、成
膜熱処理、パターニング等の処理が施される。これらの
処理で、ガラス基板は、高温下に曝されることになるた
め、熱収縮率が小さいことが要求される。
【0003】例えばTN(Twisted Nemat
ic)及びSTN(Super Twisted Ne
matic)モードの液晶ディスプレイの透明導電膜回
路、a−SiTFT(Amorphous−Si Th
in Film Transister)、p−SiT
FTやその他の各種金属膜、絶縁膜等の組み合わせによ
って形成された液晶ディスプレイの薄膜電気回路の製造
工程において、ガラス基板が高温の熱処理(デバイス作
製時の熱処理)を受ける。この時、ガラス基板は、ガラ
スの構造温度に起因する熱収縮特性とデバイス作製時の
熱処理温度、時間等の条件により熱収縮を起こす。
【0004】この熱収縮が大きいと、ガラス基板上に形
成される回路パターンが、所期の設計からずれてしま
い、電気的な性能を維持できなくなるという致命的な欠
陥となる。
【0005】近年、液晶ディスプレイには、高精度、高
精細の要求が高まっており、これらの要求を満足する次
世代の液晶ディスプレイとして有望視されているのが、
p−SiTFT液晶ディスプレイであるが、この液晶デ
ィスプレイを作製する時の熱処理温度は、600℃以上
の高温であり、しかも回路パターンが微細であるため、
特に熱収縮率の小さいガラス基板が要求されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来より熱収縮を起こ
さないガラス基板としては、石英ガラスが存在するが、
石英ガラスから大寸法の基板を製造することは困難であ
り、しかも材料費が非常に高いという問題がある。
【0007】そのため一般には、石英ガラスに比べてか
なり安価で、大型の基板を製造することができる無アル
カリガラスが使用されており、これらのガラス基板を製
造する場合、ガラス板を徐冷点付近の温度で数分〜数十
分間程度保持した後、5℃/分以下の速度で冷却するこ
とによって歪みを除去する、所謂アニールと呼ばれる操
作を行っているが、デバイス作製時に600℃以上の熱
処理を受けると、大きく熱収縮するという問題がある。
【0008】すなわちp−SiTFT液晶ディスプレイ
では、600℃、10時間の熱処理を受けても、ガラス
基板の熱収縮率が40ppm以下、好ましくは20pp
m以下であることが要求されているが、このような特性
を満足する量産品は、未だ存在しないのが現状である。
【0009】尚、ガラス基板の熱収縮率は、図1(a)
に示すようにガラス板10の所定箇所に直線状のマーキ
ングを入れた後、図1(b)に示すようにこのガラス板
10をマーキングに対して垂直に折り、2つのガラス板
片10a、10bに分割し、そして一方のガラス板片1
0aのみに600℃、10時間の熱処理を施した後、図
1(c)に示すように熱処理を施したガラス板片10a
と、未処理のガラス板片10bを並べて、接着テープ1
1で両者を固定してから、マーキングのずれを測定し、
下記の数1の式で求めることができる。
【0010】
【数1】
【0011】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、p−SiTFT液晶ディスプレイ用として、デバ
イス作製時に600℃以上の熱処理に曝されても熱収縮
が小さく、具体的には、600℃で10時間の熱処理を
施しても、熱収縮率が40ppm以下であるガラス基板
を製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成すべく種々の実験を繰り返した結果、ガラス板を
徐冷点付近で加熱すると、歪みは除去しやすいが、歪点
以下の温度でも一定時間以上保持することによって、歪
みを除去することができ、しかも熱収縮率を低減するこ
とができるという知見に基づき、本発明を提案するに至
った。
【0013】すなわち本発明の熱収縮率の小さいガラス
基板の製造方法は、ガラス板を、その歪点以下、歪点−
50℃以上の温度で10時間以上保持した後、2℃/分
以下の速度で冷却することを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明では、ガラス板を、その歪点以下、歪点
−50℃以上の温度(好ましくは歪点−10℃以下、歪
点−30℃以上の温度)で、10時間以上(好ましくは
20時間以上、より好ましくは40時間以上)保持した
後、2℃/分以下の速度(好ましくは1℃/分以下の速
度、より好ましくは0.1℃/分以下の速度)で冷却す
るが、こうして得られたガラス基板は、歪みが除去さ
れ、しかも600℃、10時間の熱処理を施しても、熱
収縮率を40ppm以下に抑えることができる。
【0015】このようにガラス基板の熱収縮率を小さく
するためには、アニール保持温度、アニール保持時間、
冷却速度の各要件が上記の範囲を満足することが要求さ
れ、これらの一つの要件でも欠如すると、上記のような
小さい熱収縮率が得られ難くなる。
【0016】図2は、歪点が650℃のガラス基板の熱
収縮率とアニール保持温度との関係を示すグラフであ
る。複数のガラス板をアニール保持温度を変化させてガ
ラス基板を作製し、これらに対して600℃、10時間
の熱処理を施した後の熱収縮率を測定した。尚、アニー
ル保持時間は、50時間であり、0.1℃/分の速度で
500℃まで冷却(一次冷却)した後、室温まで急冷し
た。
【0017】図2からアニール保持温度が600℃より
低くなったり、650℃より高くなると、ガラス基板の
熱収縮率が40ppm以上となることが理解できる。こ
れは低温では、ガラスの粘性流動が十分に起きないた
め、構造変化が起こりにくく、熱処理後の熱収縮が大き
くなり、一方、高温では、粘性流動は十分に起こるが、
平衡状態以上にガラスの収縮が起きないため、熱処理後
の熱収縮が大きくなるからであると考えられる。
【0018】図3は、上記のガラス基板の熱収縮率とア
ニール保持時間との関係を示すグラフである。複数のガ
ラス板をアニール保持時間を変化させてガラス基板を作
製し、これらに対して600℃、10時間の熱処理を施
した後の熱収縮率を測定した。尚、アニール保持温度
は、640℃であり、一次冷却の速度は、0.1℃/分
である。
【0019】図3からアニール保持時間が10時間を越
えると、ガラス基板の熱収縮率が急に小さくなり、60
時間を越えると、変化が少なくなる、すなわち飽和状態
に達することが理解できる。
【0020】図4は、上記のガラス基板の熱収縮率と一
次冷却速度との関係を示すグラフである。複数のガラス
板を一次冷却速度を変化させてガラス基板を作製し、こ
れらに対して600℃、10時間の熱処理を施した後の
熱収縮率を測定した。尚、アニール保持温度は、640
℃であり、アニール保持時間は50時間である。
【0021】図4から一次冷却速度が小さいほど、熱収
縮率が小さくなり、熱収縮率は、冷却速度の対数に対し
てほぼ直線関係にあることが理解できる。
【0022】このように本発明における冷却速度は、必
ずしも室温までの冷却速度ではなく、例えば降温途中の
歪点−50℃〜歪点−150℃まで上記の速度で一次冷
却させた後は、より大きな速度で急冷しても差し支えな
い。
【0023】また本発明のガラス基板としては、歪点が
600℃以上の無アルカリガラスガラスが使用可能であ
る。すなわち歪点が600℃未満のガラス基板は、60
0℃以上の高温に曝されると、ガラス中に粘性流動が活
発に起こり、熱収縮が大きくなるため、p−SiTFT
液晶ディスプレイ用基板としては使用できないからであ
る。歪点が600℃以上の代表的なガラス基板として
は、日本電気硝子OA−2、コーニング1737、旭硝
子AN、ホーヤNA35等が知られている。
【0024】また本発明で用いるアニール炉としては、
温度プログラム制御ができるアニール炉が適当であり、
バッチ炉、連続炉のいずれでも使用可能である。
【0025】
【実施例】以下、本発明の熱収縮率の小さいガラス基板
の製造方法を実施例に基づいて詳細に説明する。
【0026】表1、2は、ガラス基板の歪点、アニール
保持温度、アニール保持時間、一次冷却速度、熱収縮率
を示すものである。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】表1、2のガラス基板は、次のようにして
作製したものである。
【0030】まず表中の歪点を有するガラス板(300
×300×1.1mm)を準備した後、反り防止の目的
で、これを平坦面を有するセラミック板の上に載置し
た。次いでこれを電気炉に入れ、表中の条件でアニール
を行った。尚、一次冷却は、歪点−100℃の温度まで
行い、その後は10℃/分の速度で室温まで急冷した。
【0031】こうして得られた各ガラス基板を、電気炉
に入れ、+10℃/分の速度で600℃まで加熱し、こ
の温度で10時間保持した後、−10℃/分の速度で冷
却し、その熱収縮率を求めた。
【0032】表から明らかなように、実施例であるN
o.1〜10の各試料の熱収縮率は、10〜40ppm
と小さい値を示したが、比較例であるNo.11〜13
の各試料の熱収縮率は、45〜70ppmと大きかっ
た。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明の方法によると、歪
みがなく、しかも600℃、10時間の熱処理を施して
も、熱収縮率が40ppm以下のガラス基板が得られ、
このガラス基板は、p−SiTFT液晶ディスプレイ用
ガラス基板として使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガラス基板の熱収縮率の測定方法を示すための
説明図である。
【図2】ガラス基板の熱収縮率とアニール保持温度との
関係を示すグラフである。
【図3】ガラス基板の熱収縮率とアニール保持時間との
関係を示すグラフである。
【図4】ガラス基板の熱収縮率と一次冷却速度との関係
を示すグラフである。
【符号の説明】
10 ガラス板 10a、10b ガラス板片 11 接着テープ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス板を、その歪点以下、歪点−50
    ℃以上の温度で10時間以上保持した後、2℃/分以下
    の速度で冷却することを特徴とする熱収縮率の小さいガ
    ラス基板の製造方法。
JP12090096A 1996-04-17 1996-04-17 熱収縮率の小さいガラス基板の製造方法 Pending JPH09278465A (ja)

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