KR100933673B1

KR100933673B1 - 디스플레이용 유리 기판

Info

Publication number: KR100933673B1
Application number: KR1020057003088A
Authority: KR
Inventors: 도시유키 모로하시; 다쿠지 고다
Original assignee: 닛폰 이타가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2009-12-28
Also published as: CN1679067A; KR20050058483A; TW200403195A; CN100334673C; JP2004087382A; WO2004021317A1; TWI313672B; JP3922986B2

Abstract

제1 변(짧은 변)의 치수가 300∼3000mm이고, 제2 변(긴 변)의 치수가 300∼3000mm이며, 평균 판 두께가 1.5∼3.0mm인 디스플레이용 유리 기판으로서, 최대 판 두께와 최소 판 두께의 차를 20㎛ 이하로 하였다.

유리 기판, 유전체막, 플랫 패널 디스플레이, 도포 재료, 판 두께 차, 용융 주석

Description

디스플레이용 유리 기판{GLASS SUBSTRATE FOR DISPLAY}

본 발명은 제1 변(짧은 변)의 치수가 300∼3000mm, 제2 변(긴 변)의 치수가 300∼3000mm이며, 평균 판 두께가 1.5∼3.0mm인 디스플레이용 유리 기판에 관한 것이다.

상기 디스플레이용 유리 기판(이하, 유리 기판이라 약칭함)은, 예를 들면, 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라 약칭함), 필드 이미션 디스플레이(FED), TFT 액정 디스플레이(TFT-LCD), STN 액정 디스플레이(STN-LCD), 플라즈마 어시스트 액정 디스플레이(PALC), 일렉트로루미네슨스 디스플레이(EL) 등의 플랫 패널 디스플레이(flat panel display)(평판 디스플레이의 총칭)용 유리 기판으로서 사용되고 있다.

상기 플랫 패널 디스플레이에서는, 통상 2매의 유리 기판을 사용하여, 이들 유리 기판의 판면에 디스플레이의 종류에 따라 필요한 도포 재료를 도포하여 조립하고 있다. 예를 들면, PDP에서는, 전면(前面) 유리 기판과 배면(背面) 유리 기판 각각에 유전체의 도포액을 도포하여 막 두께가 30㎛ 정도의 유전체막을 형성한다. 그리고, 이들 유전체막측을 서로 마주 향하게 한 전면 유리 기판과 배면 유리 기판의 사이에 셀을 구획 형성하고, 셀 안에서 플라즈마 방전을 발생시킴으로써 셀 내 벽의 형광체층이 발광하여 화상을 형성할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 전면 유리 기판 및 배면 유리 기판에는 유리 기판의 대형화가 용이하고 또한 평탄성과 균질성이 우수한 플로트 유리가 사용된다. 이 플로트 유리는 용융 주석 위에서 용융 유리를 부상(浮上)시켜 반송하면서 판상으로 형성하기 때문에, 주석 배스(tin bath) 내의 용융 주석 및 분위기의 온도 변동, 온도 분포, 탑롤에 의한 연신율의 변화 등의 요인에 의해, 성형된 유리 리본의 유리 기판과 이루는 부분에는 두께 차 및 경시적(徑時的) 두께 변화가 생긴다. PDP용 유리 기판으로서 일반적으로 사용되는 평균 판 두께가 2.8mm인 플로트 유리에는, 1매당 두께 차가 50㎛ 이상인 것도 있다.

이 때문에, 유전체의 도포액을 도포할 때, 유리 기판의 두께 차나 휘어짐, 굴곡 등에 기인하여 도포 두께에 불균일이 생기고, 그 결과, 유전체막의 두께가 불균일하여 절연 불량이나 발광 상태의 불량, 화질 열화 등을 일으키는 하나의 원인이 된다. 이 때문에 도포 두께의 오차를 ±6㎛ 이내로 하는 것이 요구된다.

그래서, 예를 들면 일본 특개 2002-79164호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 유전체의 도포액을 토출구(吐出口)로부터 토출시켜 유리 기판에 도포함에 있어서, 도포액의 토출량을 대체로 일정하게 할 수 있도록, 유리 기판의 두께 차나 휘어짐, 굴곡 등을 검출하여 토출구와 유리 기판의 간격을 대체로 일정하게 유지하면서 도포하는 것이 제안되어 있다.

또, 두께 차나 휘어짐, 굴곡을 교정하면서 유전체의 도포액을 도포하거나 하여, 대체로 일정한 두께의 유전체막을 형성하는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 두께 차가 급격이 커지거나, 급격한 휘어짐이나 굴곡이 생기는 유리 기판에서는, 토출구와 유리 기판의 간격을 대체로 일정하게 유지하기도 어렵고, 전사(轉寫) 롤의 전사면을 유리 기판의 판면에 따르도록 변형시키는 것도 어려우며, 유리 기판의 두께 차나 휘어짐, 굴곡을 교정하는 것도 곤란하여, 유전체 등의 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 정밀도 높게 도포할 수 없는 결점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 디스플레이의 종류에 따라 필요한 유전체 등의 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 정밀도 높게 도포하기 용이한 디스플레이용 유리 기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 디스플레이용 유리 기판의 특징 구성은 다음과 같다.

본 발명에 따른 제1 특징 구성은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 변(짧은 변)의 치수가 300∼3000mm이고, 제2 변(긴 변)의 치수가 300∼3000mm이며, 평균 판 두께가 1.5∼3.0mm인 디스플레이용 유리 기판으로서, 최대 판 두께 T_max와 최소 판 두께 T_min의 차(差) D가 20㎛ 이하인 점에 특징을 가진다.

본 구성이면, 최대 판 두께와 최소 판 두께의 차가 20㎛를 넘으면, 판면에 도포한 도포 재료의 두께 차가 커지지만, 판 두께 차를 20㎛ 이하로 하고 있으므로, 판면에 도포한 도포 재료의 두께 차가 작아져서 디스플레이 종류에 따라 필요한 유전체 등의 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 정밀도 높게 도포하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 제2 특징 구성은, 제1 특징 구성에 있어서, 상기 판 두께 차가 10㎛ 이하인 점에 특징을 갖는다.

본 구성이면, 최대 판 두께와 최소 판 두께의 차를 10㎛ 이하로 하고 있으므로, 판면에 도포한 도포 재료의 두께 차가 더욱 작아지고, 필요한 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 더욱 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 제3 특징 구성은, 제1 특징 구성에 있어서, 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위에서, 상기 판 두께 차가 10㎛ 이하인 점에 특징을 갖는다.

본 구성이면, 최대 판 두께와 최소 판 두께의 차를 20㎛ 이하로 하는 것에 더하여, 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위에서, 상기 판 두께 차를 10㎛ 이하로 하고 있으므로, 국부적인 요철(凹凸)이 판면에 분포되어 있어도, 상기 요철의 산과 골의 차(진폭)이 작고, 필요한 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 더욱 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 제4 특징 구성은, 제3 특징 구성에 있어서, 상기 판 두께 차가 5㎛ 이하인 점에 특징을 갖는다.

본 구성이면, 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위에서, 상기 판 두께 차를 5㎛ 이하로 하고 있으므로, 국부적인 요철이 판면에 분포되어 있어도, 상기 요철의 산과 골의 차(진폭)이 작고, 필요한 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 더욱 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 제5 특징 구성은, 제3 특징 구성에 있어서, 측정 판 두께를 기준 위치로부터의 거리 X의 함수 F(X)로 표현했을 때, 각각의 상기 판 두께 측정 범위에서 상기 함수 F(X)의 미분값의 부호가 상기 판 두께 측정 범위 전역에 걸쳐 정(正) 또는 부(負)인 관계를 만족시키는 점에 특징을 갖는다.

본 구성이면, 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위에서, 상기 판 두께 차를 10㎛ 이하로 하고 있는 것에 더하여, 각각의 판 두께 측정 범위에서 함수 F(X)의 미분값으로서 구한 판 두께의 증가율이 판 두께 측정 범위 전역에 걸쳐 정 또는 부, 즉 판 두께가 단조 증가 또는 단조 감소되므로, 요철이 판면에 분포되어 있어도, 그 요철의 주기(週期)가 길고 완만하게 기복(起伏)을 이루는 것으로 간주할 수 있고, 필요한 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 더욱 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 제6 특징 구성은, 제1 특징 구성에 있어서, 판 두께 방향의 휘어짐이 0.1% 이하인 점에 특징을 갖는다.

본 구성이면, 최대 판 두께와 최소 판 두께의 차를 20㎛ 이하로 하는 것에 더하여, 판 두께 방향의 휘어짐이 0.1% 이하이기 때문에, 유리 기판을 파손하지 않고, 상기 휘어짐을 교정하면서 도포 재료를 도포할 수 있고, 필요한 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 더욱 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 제7 특징 구성은, 제6 특징 구성에 있어서, 상기 휘어짐이 0.05% 이하인 점에 특징을 갖는다.

본 구성이면, 휘어짐이 0.05% 이하이기 때문에 상기 휘어짐을 용이하게 교정하면서 도포 재료를 도포할 수 있고, 필요한 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 더욱 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 제8 특징 구성은, 제1 변(짧은 변)의 치수가 300∼3000mm이고, 제2 변(긴 변)의 치수가 300∼3000mm이며, 평균 판 두께가 1.5∼3.0mm인 디스플레이용 유리 기판으로서, 목표 판 두께에 대한 계측 판 두께의 오차가 10㎛ 이하인 점에 특징을 갖는다.

본 구성이면, 목표 판 두께에 대한 계측 판 두께의 오차가 10㎛를 넘으면, 판면에 도포한 도포 재료의 두께 차가 커지지만, 오차를 10㎛ 이하로 하고 있으므로, 판면에 도포한 도포 재료의 두께 차를 작게 할 수 있고, 디스플레이의 종류에 따라 필요한 유전체 등의 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이하다.

즉, 도포 재료를 토출구로부터 토출시켜 유리 기판에 도포할 때에는, 도포 재료의 토출량을 대체로 일정하게 할 수 있도록, 토출구와 유리 기판의 간격을 대체로 일정하게 유지하는 것이 용이하다.

본 발명에 따른 제9 특징 구성은, 제8 특징 구성에 있어서, 상기 오차가 5㎛ 이하인 점에 특징을 갖는다.

본 구성이면, 목표 판 두께에 대한 계측 판 두께의 오차를 10㎛ 이하로 하고 있으므로, 판면에 도포한 도포 재료의 두께 차를 더욱 작게 할 수 있고, 필요한 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 더욱 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이하다.

도 1은 측정 데이터를 설명하는 도면이고,

도 2는 유리 기판의 판 두께 차와 유전체막의 두께 차의 상관 관계를 설명하는 도면이다.

이하에 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

제1 변(짧은 변)의 치수가 300∼3000mm이고, 제2 변(긴 변)의 치수가 300∼3000mm이며, 평균 판 두께가 1.5∼3.0mm인 디스플레이용 유리 기판의 일례로서, 플로팅법을 사용하여, 1000mm×1000mm의 직사각형이고 평균 판 두께가 2.8mm인 PDP용 유리 기판(샘플 1∼16) 각각에 하기 측정 항목 1∼5에 대하여 측정한 후, 평균 막 두께가 30㎛로 되도록 유전체의 도포액을 도포하고, 상기 도포액이 경화되어 형성된 유전체막의 두께 차를 측정했다.

상기 유전체의 도포액은, 예를 들면, 수지, 용제, 유리 분말, 가소제를 포함한다. 구체적으로는, 폴리부틸메타아크릴레이트, 폴리비닐부티랄, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌메타아크릴레이트, 에틸셀룰로오스 등의 수지를 0.5∼10 중량% 함유하고, 테르피네올(terpineol), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타디올모노이소부티레이트 등의 용제를 15∼25 중량% 함유하고, PbO, B₂O₃, SiO₂ 등을 포함하는 유리 분말을 50∼80 중량% 함유하고, 부틸벤질프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디이소옥틸프탈레이트, 디카프릴프탈레이트, 디부틸프탈레이트 등의 가소제를 0∼9 중량% 함유한다. 그리고, 상기 도포액의 점도는 약 100 PaㆍS이다.

이하에, 측정 항목 1∼5를 열거한다.

측정 항목 1:

유리 기판 단부(端部)(기준 단위)로부터의 거리 X에 따른 판 두께 T를 측정하고, 유리 기판의 전폭(全幅) B에 대한 최대 판 두께 T_max와 최소 판 두께 T_min의 차 D를 측정했다(도 1). 측정은 레이저 방식의 두께 측정계를 이용하여 임의의 한 변에 따른 방향의 전폭 B에 걸쳐 주사함으로써 이루어졌다.

측정 항목 2:

측정 항목 1의 측정 결과에 기초하여, 임의의 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위 L에서의 최대 판 두께 t_max와 최소 판 두께 t_min의 차 d의 최대치를 구했다(도 1).

측정 항목 3:

측정 항목 1의 측정 결과에 기초하여, 측정 판 두께 T를 유리 기판 단부(기준 위치)로부터의 거리 X의 함수 F(X)로 표현하고(도 1), 임의의 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위 L 각각에 있어서, 상기 함수 F(X)의 미분값 부호의 정부를 판단했다.

측정 항목 4:

유리 기판을 300mm×300mm의 직사각형으로 절단하여 정반(定盤) 상에 올려 놓고, 정반과 판면의 간극(間隙)을 간극 게이지로 측정했다. 유리 기판의 휘어짐을 절단된 유리 기판의 폭(300mm)에 대한 백분율(%)로서 구했다.

또한, 유리 기판을 정반 상에 올려 놓고, 정반과 판면의 간극을 간극 게이지로 측정하여 유리 기판의 휘어짐을 구함으로써, 실제 도포 시의 형태에 가까운 데이터를 얻을 수 있었다.

측정 항목 5:

목표 판 두께에 대한 계측 판 두께 T의 오차를 구했다.

도 2의 표에 각 유리 기판(샘플 1∼16)에서의 측정 결과를 나타냈다. 즉, 유리 기판의 전폭 B에서의 최대 판 두께 T_max와 최소 판 두께 T_min의 차 D와, 임의의 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위 L에서의 최대 판 두께 t_max와 최소 판 두께 t_min의 차 d의 최대치와, 임의의 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위 L 각각에 있어서, 상기 함수 F(X)의 미분값 부호의 정부와, 도포된 유전체막의 두께 차를 나타냈다.

도 2의 표로부터, 유리 기판의 전폭 B에서의 최대 판 두께 T_max와 최소 판 두께 T_min의 차 D가 20㎛ 이하인 샘플 1∼8의 유리 기판은 유전체막의 두께 차가 6㎛ 이하로 되어 있으므로, 디스플레이의 종류에 따라 필요한 유전체 등의 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 양호한 정밀도로 도포하기 용이하다는 것이 판명되었다. 특히 판 두께 차 D가 10㎛ 이하인 샘플 1∼4의 유리 기판은 유전체막의 두께 차가 4㎛ 이하로 되어 있어 더욱 양호한 정밀도로 도포하기 용이하다는 것이 판명되었다.

또, 샘플 1∼8의 유리 기판에 있어서, 샘플 1∼5, 7의 유리 기판은 임의의 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위 L에서의 최대 판 두께 t_max와 최소 판 두께 t_min의 차 d의 최대치가 10㎛ 이하로 되어 있다. 이들 샘플 1∼5, 7의 유리 기판은 유전체막의 두께 차가 4㎛ 이하로 되어 있으므로, 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 양호한 정밀도로 도포하기 용이하다는 것이 판명되었다. 특히, 판 두께 차 d의 최대치가 5㎛ 이하인 샘플 1, 3의 유리 기판은 유전체막의 두께 차가 2㎛ 이하로 되어 있어 더욱 양호한 정밀도로 도포하기 용이하다는 것이 판명되었다.

또한, 샘플 1∼5, 7의 유리 기판에 있어서, 샘플 1, 4, 5의 유리 기판은 임의의 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위 L 각각의 함수 F(X)의 미분값 부호가, 판 두께 측정 범위 L의 전역에 걸쳐 정인 관계를 만족시킨다. 그리고, 이들 샘플 1, 4, 5의 유리 기판은 유전체막의 두께 차가 3㎛ 이하로 되어 있으므로, 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 양호한 정밀도로 도포하기 용이하다는 것이 판명되었다.

유리 기판의 휘어짐은 도포 재료의 도포측 면이 요철로 되는 상태에서 0.1% 이하이면 유리면을 흡인하는 흡인구(吸引口)를 구비한 흡착 테이블에 유리 기판을 볼록면측을 위로 향하게 하여 올려 놓고, 흡인구에서 유리 기판을 흡인하여 휘어짐을 교정하면서 도포한다. 이렇게 함으로써 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 양호한 정밀도로 도포하는 것이 용이해진다. 특히 유리 기판의 휘어짐이 0.05% 이하이면, 대체로 일정한 두께로 더욱 양호한 정밀도로 도포하기 용이하다.

즉, 판 두께 2.8mm의 유리 기판에서, 유전체막이 도포되는 면이 볼록형으로 될 때의 휘어짐이 0.1% 이하인 경우는 흡착 테이블에 약 100% 흡착되고, 휘어짐이 없는 유리 기판과 동등한 유전체막 두께 차가 얻어졌다.

또, 바람직한 휘어짐의 형상은, 전술한 바와 같이 유전체막이 도포되는 면이 볼록한 형상이다. 한편, 휘어짐의 형상이 S자형일 때, 휘어짐이 0.1%인 경우는 유리 기판의 약 50%가 흡착되는 것에 그쳤지만, 0.05% 이하인 경우는 유리 기판의 약 100%가 흡착되어 휘어짐이 없는 유리 기판과 동등한 유전체막 두께 차가 얻어졌다.

또한, 휘어짐이 0.15%인 경우는 유리 기판의 약 50%가 완전히 흡착되지 않았다. 또, 목표 판 두께에 대한 계측 판 두께 T의 오차가 10㎛ 이하인 유리 기판, 그 중에서도, 오차가 5㎛ 이하인 유리 기판의 경우에 도포 재료를 대체로 일정한 두께로 양호한 정밀도로 도포하기 용이하다.

즉, 목표 판 두께에 대한 계측 판 두께 T의 오차가 10㎛ 이하이면, 도포 재료를 토출구로부터 토출시켜 유리 기판에 도포할 때, 각각의 유리 기판에 토출구와 유리 기판의 간격을 거의 조정하지 않고 도포 재료의 토출량을 대체로 일정하게 할 수 있었다.

또한, 본원 발명에서의 디스플레이용 유리 기판은 다음과 같은 조건을 제어하여 제조하는 것이 바람직하다.

① 주석 배스 내 루프에 설치되어 있는 히터 출력의 정밀한 제어 및 출력 변동의 방지,

② 주석 배스 내에 유입되는 유리 용융액의 정밀한 온도 제어,

③ 적정한 탑롤 속도의 설정,

④ 용융 주석의 온도 분포의 제어,

⑤ 유리 리본의 폭과 리본 속도의 제어,

⑥ 두께의 경시 변화와 리본 폭 방향에서의 두께 차를 연속적으로 피드백하여 대응함.

상기 ①∼⑥의 조건을 제어함으로써, 유리 기판의 전폭 B에서의 최대 판 두께 T_max와 최소 판 두께 T_min의 차 D가 20㎛ 이하가 되도록 제조할 수 있다.

본 발명의 디스플레이용 유리 기판은, 예를 들면, 플라즈마 디스플레이 패널, 필드 이미션 디스플레이, TFT 액정 디스플레이, STN 액정 디스플레이, 플라즈마 어시시트 액정 디스플레이, 일렉트로루미네슨스 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 등에 이용할 수 있다.

Claims

제1 변(짧은 변)의 치수가 300∼3000mm이고, 제2 변(긴 변)의 치수가 300∼3000mm이며, 평균 판 두께가 1.5∼3.0mm인 디스플레이용 유리 기판으로서,

상기 제1 변 및 상기 제2 변 중 임의의 한 변에 따른 방향의, 길이 100mm 단위 사이에 걸친 판 두께 측정 범위에서, 최대 판 두께와 최소 판 두께 간의 판 두께의 차가 10㎛ 이하이고,

측정 판 두께를 기준 위치로부터의 거리 X의 함수 F(X)로 표현했을 때, 상기 판 두께 측정 범위에서 상기 함수 F(X)의 미분값의 부호가 상기 판 두께 측정 범위 전역에 걸쳐 정(正)인 관계 또는 전역에 걸쳐 부(負)인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는

디스플레이용 유리 기판.
제1항에 있어서,

상기 판 두께의 차가 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 유리 기판.
제1항에 있어서,

판 두께 방향의 휘어짐이 0.1% 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 유리 기판.
제3항에 있어서,

상기 휘어짐이 0.05% 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 유리 기판.
제1 변(짧은 변)의 치수가 300∼3000mm이고, 제2 변(긴 변)의 치수가 300∼3000mm이며, 평균 판 두께가 1.5∼3.0mm인 디스플레이용 유리 기판으로서,

상기 제1 변 및 상기 제2 변 중 임의의 한 변에 따른 방향의, 길이 100mm 단위 사이에 걸친, 목표 판 두께에 대한 계측 판 두께의 오차가 10㎛ 이하이고,

측정 판 두께를 기준 위치로부터의 거리 X의 함수 F(X)로 표현했을 때, 상기 판 두께 측정 범위에서 상기 함수 F(X)의 미분값의 부호가 상기 판 두께 측정 범위 전역에 걸쳐 정(正)인 관계 또는 전역에 걸쳐 부(負)인 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는

디스플레이용 유리 기판.
제5항에 있어서,

상기 오차가 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 유리 기판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 디스플레이용 유리 기판을 사용한 디스플레이 패널.
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