KR101351112B1

KR101351112B1 - 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101351112B1
Application number: KR1020127031516A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 고야마; 사또시 아미; 마나부 이찌까와
Original assignee: 아반스트레이트 가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-14
Also published as: US9321671B2; JP2013216561A; JPWO2013005679A1; CN103204631B; US20130029830A1; KR101528396B1; US8932969B2; JP5172044B2; TW201920026A; TW201323367A; CN103204631A; JP6420282B2; CN103080031B; CN103080031A; KR20140018087A; KR20130021398A; TW201733945A; TWI677479B; TWI469945B; US20140249019A1

Abstract

본 발명은 왜곡점이나 유리 전이점으로 대표되는 저온 점성 영역에서의 특성 온도가 높고, 열수축률이 작으며, 또한 직접 통전 가열에 의한 용해에 있어서 용해조 용손의 문제 발생을 피할 수 있는 유리로 이루어지는, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판과 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 유리 기판은, SiO₂ 52 내지 78질량％, Al₂O₃ 3 내지 25질량％, B₂O₃ 3 내지 15질량％, RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％, Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％, Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며, 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상인 유리로 이루어진다. 본 발명의 유리 기판의 제조 방법은, 상기 유리 조성이 되도록 조합한 유리 원료를 적어도 직접 통전 가열을 이용하여 용해하여 용융 유리를 얻는 용해 공정과, 상기 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형하는 성형 공정과, 상기 평판 형상 유리를 서냉하는 서냉 공정을 갖는다.

Description

플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 및 그 제조 방법{GLASS SUBSTRATE FOR FLAT PANNEL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판에 관한 것이며, 특히 폴리실리콘 박막(이하, p-Si라고 기재함) 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 기판 표면에 p-Si 형성하여 제조되는 플랫 디스플레이에 사용되는 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 폴리실리콘 박막 트랜지스터(이하, p-SiㆍTFT라고 기재함) 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 기판 표면에 p-SiㆍTFT 형성하여 제조되는 플랫 디스플레이에 사용되는 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이가 액정 디스플레이인 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판, 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 혹은, 본 발명은 유기 EL 디스플레이용 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 혹은, 본 발명은 산화물 반도체 박막 트랜지스터 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 기판 표면에 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 형성하여 제조되는 플랫 디스플레이에 사용되는 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

휴대 기기 등의 소형 기기에 탑재된 디스플레이는, 소비 전력을 저감할 수 있는 등의 이유로부터, 박막 트랜지스터(TFT)의 제조에 p-Si(폴리실리콘)가 적용되고 있다. 현재, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이의 제조에는 400 내지 600℃라고 하는 비교적 고온에서의 열처리가 필요하게 된다. p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이 제조용의 유리 기판으로서는 내열성이 높은 유리가 사용되고 있다. 그러나, 종래의 a-Si(아몰퍼스 실리콘)ㆍTFT 플랫 패널 디스플레이에 사용되고 있는 유리 기판은 왜곡점이 충분히 높지 않아, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이의 제조시의 열처리에 의해 큰 열수축이 발생하여 화소의 피치 어긋남의 문제를 일으키는 것이 알려져 있다.

소형 기기의 디스플레이에는 최근 점점 고정밀화가 요구되고 있다. 그로 인해, 화소의 피치 어긋남을 최대한 억제하는 것이 요망되고 있으며, 화소의 피치 어긋남의 원인인 디스플레이 제조시의 유리 기판의 열수축의 억제가 과제로 되어 있다.

유리 기판의 열수축은, 일반적으로 유리 기판의 왜곡점이나 Tg(유리 전이점)로 대표되는 저온 점성 영역에서의 특성 온도(이하, 저온 점성 특성 온도라고 기재함)를 높게 함으로써 억제할 수 있다. 왜곡점이 높은 유리로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 왜곡점이 680℃ 이상인 무알칼리 유리가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2010-6649호 공보

유리 기판의 왜곡점이나 Tg(유리 전이점)로 대표되는 저온 점성 특성 온도를 높이기 위해서는, 일반적으로 유리 중의 SiO₂나 Al₂O₃의 함유량을 많이 할 필요가 있다(이하, 본 명세서에서는 「저온 점성 특성 온도」로서 「왜곡점」을 대표적으로 기재함). 특허문헌 1에 기재된 유리는 SiO₂를 58 내지 75질량％, Al₂O₃을 15 내지 19질량％ 함유한다(청구항 1 참조). 그 결과, 용융 유리의 비저항이 상승하는 경향이 있다. 최근, 효율적으로 유리를 용해시키기 위하여 직접 통전 가열이 이용되고 있는 경우가 많다. 직접 통전 가열의 경우, 용융 유리의 비저항이 상승하면, 용융 유리가 아니라 용해조를 구성하는 내화물에 전류가 흘러 버리는 경우가 있다. 그 결과, 용해조가 용손(erosion)되어 버린다고 하는 문제가 발생하는 경우가 있다는 것이 본 발명자들의 검토 결과 밝혀졌다.

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 발명에 있어서는 용융 유리의 비저항에 대하여 고려되어 있지 않다. 그로 인해, 특허문헌 1에 기재된 유리를 직접 통전 가열에 의한 용융을 거쳐 제조하고자 하는 경우, 상기 용해조 용손의 문제가 발생할 것이 강하게 우려된다.

또한, 유리의 저온 점성 특성 온도를 보다 높게 하는 것, 즉 보다 높은 왜곡점이나 Tg를 갖는 유리 및 유리 기판의 제공이 요망되고 있으며, 상기 용해조 용손의 문제 발생에 대한 우려는 점점 강해지고 있는 경향에 있다.

따라서, 본 발명은 왜곡점이 높고, 디스플레이 제조시의 유리 기판의 열수축의 억제가 가능하며, 또한 직접 통전 가열에 의한 용해에 있어서 용해조 용손의 문제 발생을 피하면서 제조가 가능한 유리로 이루어지는, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판, 특히 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판과 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이하와 같다.

[1] SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,

Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％

를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,

질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상인 유리로 이루어지는, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제1 형태의 유리 기판임, 이하, 본 발명의 유리 기판이라고 기재하는 경우, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 의미함).

[2] 상기 유리는 Sb₂O₃을 실질적으로 함유하지 않는 [1]에 기재된 유리 기판.

[3] SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 13질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％

를 함유하고, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,

질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 8.9 내지 20의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 7.5 이상인 유리로 이루어지는, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제1 형태의 유리 기판의 일례임).

[4] SiO₂ 함유량이 58 내지 72질량％이고, Al₂O₃ 함유량이 10 내지 23질량％이고, B₂O₃ 함유량이 3 내지 11질량％ 미만인 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[5] 상기 유리는 SiO₂ 및 Al₂O₃의 합계 함유량이 75질량％ 이상이고,

RO, ZnO 및 B₂O₃의 합계 함유량이 7 내지 20질량％ 미만이며, 또한

B₂O₃의 함유량이 3 내지 11질량％ 미만인 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[6] 상기 유리는 왜곡점이 688℃ 이상인 [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[7] 상기 유리는 R₂O(단, R₂O는 Li₂O, Na₂O 및 K₂O의 합량)의 함유량이 0.01 내지 0.8질량％인 [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[8] 상기 유리는 β-OH값이 0.05 내지 0.4mm^-1인 [1] 내지 [7] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[9] 상기 유리는 ZrO₂의 함유량이 0.2질량％ 미만인 [1] 내지 [8] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[10] 상기 유리는 SrO 및 BaO의 합계 함유량이 0 내지 2질량％ 미만인 [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[11] SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 13질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％를 함유하고,

Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리로 이루어지며,

승강온(昇降溫) 속도가 10℃/분, 550℃에서 2시간 유지한 열처리가 실시된 후의 하기 식으로 표시되는 열수축률이 75ppm 이하인, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제2 형태의 유리 기판).

(식)

열수축률(ppm)={열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶

[12] 열수축률이 60ppm 이하인 [11]에 기재된 유리 기판.

[13] 상기 열수축률은, 유리 기판을 Tg에서 30분간 유지한 후, Tg-100℃까지 100℃/분으로 냉각하고, 실온까지 방냉하는 서냉 조작을 행한 후에 상기 열처리를 실시하여 얻은 값인 [11] 또는 [12]에 기재된 유리 기판.

[14] SiO₂ 57 내지 75질량％,

Al₂O₃ 8 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,

MgO 0 내지 15질량％,

CaO 0 내지 20질량％,

SrO 및 BaO의 합량 0 내지 3질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,

Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％

를 함유하고,

또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리로 이루어지는,

p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제3 형태의 유리 기판).

[15] SiO₂ 57 내지 75질량％,

Al₂O₃ 8 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 10질량％ 미만,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,

MgO 0 내지 15질량％,

CaO 0 내지 20질량％,

SrO 및 BaO의 합량 0 내지 3질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％

를 함유하고,

Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리로 이루어지는,

p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제3 형태의 일례의 유리 기판).

[16] TFT 액정 디스플레이용인 [1] 내지 [15] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[17] SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,

Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％

를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,

질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상인 유리가 되도록 조합한 유리 원료를 적어도 직접 통전 가열을 이용하여 용해하여 용융 유리를 얻는 용해 공정과,

상기 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형하는 성형 공정과,

상기 평판 형상 유리를 서냉하는 서냉 공정을 갖는,

p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조 방법.

[18] SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 13질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％

질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 8.9 내지 20의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 7.5 이상인 유리가 되도록 조합한 유리 원료를 적어도 직접 통전 가열을 이용하여 용해하여 용융 유리를 얻는 용해 공정과,

상기 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형하는 성형 공정과,

상기 평판 형상 유리를 서냉하는 서냉 공정을 갖는,

p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조 방법.

[19] 상기 용융 유리는 1550℃의 융액에서의 비저항이 50 내지 300Ωㆍcm인 [17] 또는 [18]에 기재된 제조 방법.

[20] 상기 서냉 공정에 있어서, 평판 형상 유리의 냉각 속도를 제어하여 열수축률을 저감시키는 열수축 저감 처리를 실시하는 [17] 내지 [19] 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법.

[21] 상기 서냉 공정에 있어서, 평판 형상 유리의 중앙부의 냉각 속도를 Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위 내에 있어서 50 내지 300℃/분으로 하는 열수축 저감 처리를 실시하는 [20]에 기재된 제조 방법.

[22] SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,

Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％

를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,

질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상인 유리로 이루어지는, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.

본 발명에 따르면, 유리 용해로의 용손을 억제 또는 피하면서 고왜곡점 유리를 제조하는 것이 가능하게 되며, 그 결과, 디스플레이 제조시의 유리 기판의 열수축의 억제가 가능한, 높은 왜곡점을 갖는 유리로 이루어지는 플랫 패널 디스플레이, 특히 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판을 높은 생산성으로 제공할 수 있다.

본원 명세서에 있어서, 유리 기판을 구성하는 유리의 조성은 특별히 언급하지 않는 한질량％로 표시하며, 유리를 구성하는 성분의 비는 질량비로 표시한다. 또한, 유리 기판의 조성 및 물성은 특별히 언급하지 않는 한 유리 기판을 구성하는 유리의 조성 및 물성을 의미하며, 간단히 유리라고 표기할 때에는 유리 기판을 구성하는 유리를 의미한다. 단, 유리 기판의 열수축률은, 실시예에 기재된 소정의 조건에서 형성한 유리 기판에 대하여, 실시예에 기재된 조건에서 측정한 값을 의미한다. 또한, 본원 명세서에 있어서, 저온 점성 특성 온도란 유리가 10^7.6 내지 10^14.5dPaㆍs의 범위의 점도를 나타내는 온도를 의미하며, 저온 점성 특성 온도에는 왜곡점 및 Tg가 포함된다. 따라서, 저온 점성 특성 온도를 높인다고 하는 것은 왜곡점 및 Tg를 높이는 것도 의미하며, 반대로 왜곡점 및/또는 Tg를 높인다고 하는 것은 저온 점성 특성 온도를 높이는 것을 의미한다. 또한, 용해성의 지표가 되는 용융 온도란 유리가 10^2.5dPaㆍs의 점도를 나타내는 온도이며, 용해성의 지표가 되는 온도이다.

<p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판>

본 발명의 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제1 형태의 유리 기판)은,

SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,

Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％

를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,

질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상인 유리로 이루어지는 기판이다. 또한, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판의 일례로서는 SiO₂ 52 내지 78질량％, Al₂O₃ 3 내지 25질량％, B₂O₃ 3 내지 15질량％, RO 3 내지 13질량％, Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％를 함유하고, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리로서, 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 8.9 내지 20의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 7.5 이상인 유리로 이루어지는 유리 기판을 들 수 있다. 이하에, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판에서의 각 유리 성분을 함유하는 이유 및 함유량이나 조성비의 범위에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에서의 SiO₂의 함유량은 52 내지 78질량％의 범위이다.

SiO₂는 유리의 골격 성분이며, 따라서 필수 성분이다. 함유량이 적어지면, 내산성, 내 BHF(버퍼드불산) 및 왜곡점이 저하하는 경향이 있다. 또한, SiO₂ 함유량이 적어지면, 열팽창 계수가 증가하는 경향이 있다. 또한, SiO₂ 함유량이 지나치게 적으면, 유리 기판을 저밀도화하는 것이 어려워진다. 한편, SiO₂ 함유량이 지나치게 많으면, 유리 융액의 비저항이 상승하고, 용융 온도가 현저하게 높아져 용해가 곤란해지는 경향이 있다. SiO₂ 함유량이 지나치게 많으면, 내실투성이 저하하는 경향도 있다. 이러한 관점에서 SiO₂의 함유량은 52 내지 78질량％의 범위로 한다. SiO₂의 함유량은 바람직하게는 57 내지 75질량％, 보다 바람직하게는 58 내지 72질량％, 더욱 바람직하게는 59 내지 70질량％, 한층 바람직하게는 59 내지 69질량％, 한층 더 바람직하게는 61 내지 69질량％, 보다 더 바람직하게는 61 내지 68질량％, 더더욱 바람직하게는 62 내지 67질량％의 범위이다. 한편, SiO₂ 함유량이 지나치게 많으면, 유리의 에칭 속도가 느려지는 경향이 있다. 유리판을 슬리밍하는 경우의 속도를 나타내는 에칭 속도가 충분히 빠른 유리 기판을 얻는다고 하는 관점에서는, SiO₂의 함유량은 바람직하게는 53 내지 75질량％, 보다 바람직하게는 55 내지 70질량％, 더욱 바람직하게는 55 내지 65질량％, 한층 바람직하게는 58 내지 63질량％의 범위이다. 또한, SiO₂ 함유량은, 상기 내산성 등의 특성과 에칭 속도의 양쪽을 고려하여 적절하게 결정된다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에서의 Al₂O₃의 함유량은 3 내지 25질량％의 범위이다.

Al₂O₃은 분상을 억제하고, 왜곡점을 높이는 필수 성분이다. 함유량이 지나치게 적으면, 유리가 분상하기 쉬워진다. 또한, 왜곡점이 저하한다. 또한, 영률 및 에칭 속도도 저하하는 경향이 있다.

Al₂O₃ 함유량이 지나치게 많으면, 비저항이 상승한다. 또한, 유리의 실투 온도가 상승하여 내실투성이 저하하므로, 성형성이 악화되는 경향이 있다. 이러한 관점에서 Al₂O₃의 함유량은 3 내지 25질량％의 범위이다. Al₂O₃의 함유량은 바람직하게는 8 내지 25질량％, 보다 바람직하게는 10 내지 23질량％, 더욱 바람직하게는 12 내지 21질량％, 한층 바람직하게는 12 내지 20질량％ 또는 14 내지 21질량％, 한층 더 바람직하게는 14 내지 20질량％, 더더욱 바람직하게는 15 내지 19질량％의 범위이다. 한편, 에칭 속도가 충분히 빠른 유리 기판을 얻는다고 하는 관점에서는, Al₂O₃의 함유량은 바람직하게는 8 내지 25질량％, 보다 바람직하게는 10 내지 23질량％, 더욱 바람직하게는 14 내지 23질량％, 한층 바람직하게는 17 내지 22질량％이다. 또한, Al₂O₃의 함유량은, 상기 유리가 분상 특성 등과 에칭 속도의 양쪽을 고려하여 적절하게 결정된다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에서의 B₂O₃은 3 내지 15질량％의 범위이다.

B₂O₃은 유리의 용융 온도로 대표되는 고온 점성 영역에서의 온도를 저하시켜 청징성을 개선하는 필수 성분이다. B₂O₃ 함유량이 지나치게 적으면, 용해성, 내실투성 및 내 BHF가 저하하는 경향이 있다. 또한, B₂O₃ 함유량이 지나치게 적으면, 비중이 증가하여 저밀도화를 도모하기 어려워진다. 한편, B₂O₃ 함유량이 지나치게 많으면, 비저항이 상승한다. 또한, B₂O₃ 함유량이 지나치게 많으면, 왜곡점이 저하하고, 내열성이 저하한다. 또한, 내산성 및 영률이 저하하는 경향이 있다. 또한, 유리 용해시의 B₂O₃의 휘발에 의해 유리의 불균질이 현저해지고, 맥리(脈理)가 발생하기 쉬워진다. 이러한 관점에서 B₂O₃ 함유량은 3 내지 15질량％의 범위이며, 바람직하게는 3 내지 12질량％, 바람직하게는 3 내지 11질량％ 미만, 보다 바람직하게는 3 내지 10질량％ 미만, 더욱 바람직하게는 4 내지 9질량％, 한층 바람직하게는 5 내지 9질량％, 더더욱 바람직하게는 7 내지 9질량％의 범위이다. 한편, 실투 온도를 충분히 저하시키기 위해서는 B₂O₃ 함유량은 3 내지 15질량％의 범위이며, 바람직하게는 5 내지 15질량％, 보다 바람직하게는 6 내지 13질량％, 더욱 바람직하게는 7 내지 11질량％ 미만이다. 또한, B₂O₃ 함유량은, 상기 용해성 등과 실투 온도의 양쪽을 고려하여 적절하게 결정된다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에서의 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량인 RO는 3 내지 25질량％, 바람직하게는 3 내지 14질량％의 범위, 보다 바람직하게는 3 내지 13질량％의 범위이다.

RO는 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 필수 성분이다. RO 함유량이 지나치게 적으면, 비저항이 상승하고, 용해성이 악화된다. RO 함유량이 지나치게 많으면, 왜곡점 및 영률이 저하한다. 또한, 밀도가 상승한다. 또한, RO 함유량이 지나치게 많으면, 열팽창 계수가 증대되는 경향도 있다. 이러한 관점에서 RO는 3 내지 25질량％의 범위이며, 바람직하게는 3 내지 14질량％의 범위, 보다 바람직하게는 3 내지 13질량％의 범위이며, 더욱 바람직하게는 6 내지 13질량％, 한층 바람직하게는 6 내지 12질량％, 한층 더 바람직하게는 7 내지 12질량％, 보다 더 바람직하게는 8 내지 11질량％의 범위이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에서의 Fe₂O₃의 함유량은 0.01 내지 1질량％의 범위이다.

Fe₂O₃은 청징제로서의 작용을 갖는 것 외에, 유리 융액의 비저항을 저하시키는 필수 성분이다. 용융 온도(고온 점성 영역에서의 온도)가 높아 난용인 유리에 있어서는, 상기 소정량의 Fe₂O₃을 함유시킴으로써, 유리 융액의 비저항을 저하시킬 수 있고, 직접 통전 가열에 의한 용해에 있어서 용해조 용손의 문제 발생을 피하면서 유리의 용해가 가능하게 된다. 그러나, Fe₂O₃ 함유량이 지나치게 많아지면, 유리가 착색되어 투과율이 저하된다. 따라서, Fe₂O₃ 함유량은 0.01 내지 1질량％의 범위이며, 바람직하게는 0.01 내지 0.5질량％, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.4질량％, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.3질량％, 한층 바람직하게는 0.01 내지 0.2질량％, 한층 더 바람직하게는 0.01 내지 0.1질량％, 보다 더 바람직하게는 0.02 내지 0.07질량％의 범위이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판은, 환경 부하를 저감한다고 하는 관점에서, Sb₂O₃은 0 내지 0.3질량％인 것이 바람직하고, 0 내지 0.1질량％인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판은, 환경 부하를 보다 저감한다고 하는 관점에서, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃도 실질적으로 함유하지 않는 것이 더욱 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 「실질적으로 함유하지 않고 」란, 유리 원료에 이들 성분의 원료가 되는 물질을 사용하지 않는 것을 의미하며, 다른 성분의 유리 원료에 불순물로서 포함되는 성분의 혼입을 배제하는 것은 아니다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에서의 B₂O₃에 대한 SiO₂와 Al₂O₃의 합량인 (SiO₂+Al₂O₃)의 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 왜곡점과 내실투성의 지표가 된다. (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 바람직하게는 7 내지 30이고, 보다 바람직하게는 7.5 내지 25이고, 더욱 바람직하게는 8 내지 25이고, 한층 바람직하게는 8 내지 23의 범위, 한층 더 바람직하게는 8.9 내지 20의 범위이다. (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃이 작을수록 왜곡점이 낮아지며, 7 미만에서는 왜곡점이 불충분하고, 바람직하게는 7.5 이상, 보다 바람직하게는 8 이상, 더욱 바람직하게는 8.9 이상이 되면 왜곡점을 충분히 높일 수 있다. 한편, (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃이 클수록 내실투성이 서서히 저하하며, 30을 초과하면 극단적으로 저하하고, 25 이하, 바람직하게는 23 이하, 보다 바람직하게는 22 이하, 더욱 바람직하게는 20 이하이면 충분한 내실투성이 얻어진다. 그로 인해, (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 바람직하게는 8 내지 18의 범위이고, 보다 바람직하게는 9.5 내지 16의 범위이고, 더욱 바람직하게는 9.8 내지 14이고, 한층 바람직하게는 10 내지 12의 범위이다. 한편, 실투 온도를 충분히 저하시키는 것 외에, 에칭 속도가 충분히 빠른 유리 기판을 얻는 것도 고려하면, (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 바람직하게는 7 내지 30이고, 보다 바람직하게는 8 내지 25이고, 더욱 바람직하게는 8.2 내지 20이고, 한층 바람직하게는 8.4 내지 15이고, 한층 더 바람직하게는 8.5 내지 12이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에서의 RO에 대한 SiO₂와 Al₂O₃의 합량인 (SiO₂+Al₂O₃)의 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 왜곡점과 비저항의 지표가 된다. (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 바람직하게는 6 이상이고, 보다 바람직하게는 7 이상이고, 더욱 바람직하게는 7.5 이상이다. 이들 범위에 있음으로써, 왜곡점의 상승과 비저항의 저감(용해성의 향상)을 양립할 수 있다. (SiO₂+Al₂O₃)/RO가 작을수록 왜곡점이 낮아지며, 6 미만에서는 왜곡점이 불충분하고, 7 이상, 바람직하게는 7.5 이상이 되면 왜곡점을 충분히 높일 수 있다. (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 바람직하게는 7.5 내지 15의 범위이며, 보다 바람직하게는 8.0 내지 12, 더욱 바람직하게는 8.1 내지 10의 범위이다. 또한, (SiO₂+Al₂O₃)/RO를 15 이하로 함으로써, 비저항이 지나치게 상승하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 왜곡점의 상승과 비저항의 저감을 양립시키는 것 외에, 에칭 속도가 충분히 빠른 유리 기판을 얻는 것도 고려하면, (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 바람직하게는 6 내지 15이고, 보다 바람직하게는 7 내지 15이고, 더욱 바람직하게는 7.5 내지 9.5의 범위이다.

본 발명의 유리 기판(본 발명의 제1 형태의 유리 기판)은, 상기 외에 이하의 유리 조성 및/또는 물성을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, SiO₂와 Al₂O₃의 합량인 SiO₂+Al₂O₃은 지나치게 적으면, 왜곡점이 저하하는 경향이 있고, 지나치게 많으면, 비저항이 상승하고, 내실투성이 악화되는 경향이 있다. 그로 인해 SiO₂+Al₂O₃은 75질량％ 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 75질량％ 내지 87질량％이고, 더욱 바람직하게는 75질량％ 내지 85질량％이고, 한층 바람직하게는 78질량％ 내지 84질량％ 이고, 한층 더 바람직하게는 78질량％ 내지 83질량％이다. 왜곡점을 더 높게 한다고 하는 관점에서는, 보다 바람직하게는 78질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 79 내지 87질량％, 한층 바람직하게는 80 내지 85질량％이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, MgO는 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이다. 또한, 알칼리 토금속 중에서는 비중을 증가시키기 어려운 성분이므로, 그 함유량을 상대적으로 증가시키면, 저밀도화를 도모하기 쉬워진다. 필수적이지는 않지만, 함유시킴으로써 용해성을 향상시키고, 또한 절분(chip)의 발생을 억제할 수 있다. 단, MgO의 함유량이 지나치게 많으면, 유리의 실투 온도가 급격하게 상승하기 때문에 성형성이 악화(내실투성이 저하)된다. 또한, MgO의 함유량이 지나치게 많으면, 내 BHF 저하, 내산성 저하의 경향이 있다. 특히, 실투 온도를 저하시키고자 하는 경우에는, MgO는 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 MgO 함유량은 바람직하게는 0 내지 15질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 10질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 5질량％, 한층 바람직하게는 0 내지 4질량％, 한층 더 바람직하게는 0 내지 3질량％, 보다 더 바람직하게는 0 내지 2 미만, 더더욱 바람직하게는 0 내지 1질량％이고, 가장 바람직하게는 실질적으로 함유하지 않는 것이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, CaO는 비저항을 저하시키는 성분이며, 유리의 실투 온도를 급격하게 높이지 않고 유리의 용해성을 향상시키는 데에도 유효한 성분이다. 또한, 알칼리 토금속 중에서는 비중을 증가시키기 어려운 성분이므로, 그 함유량을 상대적으로 증가시키면 저밀도화를 도모하기 쉬워진다. 필수적이지는 않지만, 함유시킴으로써 유리 융액의 비저항 저하 및 용융 온도(고온 점성) 저하에 의한 용해성 향상 및 실투성 개선이 가능하므로, CaO는 함유시키는 것이 바람직하다.

CaO 함유량이 지나치게 많으면, 왜곡점이 저하하는 경향이 있다. 또한, 열팽창 계수가 증가하는 경향이 있고, 또한 밀도가 상승하는 경향이 있다. CaO 함유량은 바람직하게는 0 내지 20질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 15질량％, 더욱 바람직하게는 1 내지 15질량％, 한층 바람직하게는 2 내지 15질량％, 한층 더 바람직하게는 3.6 내지 15질량％, 보다 더 바람직하게는 4 내지 14질량％, 보다 더 바람직하게는 5 내지 12질량％, 보다 더 바람직하게는 5 내지 10질량％, 보다 더 바람직하게는 6 초과 내지 10질량％, 가장 바람직하게는 6 초과 내지 9질량％의 범위이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, SrO는 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이다. SrO는 필수적이지는 않지만, 함유시키면 내실투성 및 용해성이 향상된다. SrO 함유량이 지나치게 많으면, 밀도가 상승하게 된다. SrO 함유량은 0 내지 15질량％이며, 보다 바람직하게는 0 내지 10질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 9질량％, 한층 바람직하게는 0 내지 8질량％, 한층 더 바람직하게는 0 내지 3질량％, 보다 더 바람직하게는 0 내지 2질량％, 보다 더 바람직하게는 0 내지 1질량％, 보다 더 바람직하게는 0 내지 0.5질량％의 범위이다. 유리의 밀도를 저하시키고자 하는 경우에는, SrO는 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, BaO는 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이다. BaO는 필수적이지는 않지만, 함유시키면 내실투성 및 용해성이 향상된다. 또한, 열팽창 계수 및 밀도도 증대하게 된다. BaO 함유량은 바람직하게는 0 내지 3질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 1.5질량％ 미만, 더욱 바람직하게는 0 내지 1질량％, 한층 바람직하게는 0 내지 0.5질량％ 미만, 한층 더 바람직하게는 0 내지 0.1질량％ 미만이다. BaO는 환경 부하의 문제로부터 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, SrO와 BaO는 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이다. 필수적이지는 않지만, 함유시키면 내실투성 및 용해성은 향상된다. 그러나, 함유량이 지나치게 많으면, 밀도가 상승하게 된다. SrO와 BaO의 합량인 SrO+BaO는 밀도를 저감하고, 경량화한다고 하는 관점에서 0 내지 15질량％이며, 바람직하게는 0 내지 10질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 9질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 8질량％, 한층 바람직하게는 0 내지 3질량％, 한층 더 바람직하게는 0 내지 2질량％, 보다 더 바람직하게는 0 내지 1질량％, 보다 더 바람직하게는 0 내지 0.5질량％, 보다 더 바람직하게는 0 내지 0.1질량％ 미만의 범위이다. 유리 기판의 밀도를 저하시키고자 하는 경우에는, SrO와 BaO는 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, Li₂O, Na₂O 및 K₂O의 합량인 R₂O는 유리의 염기성도를 높이고, 청징제의 산화를 용이하게 하여 청징성을 발휘시키는 성분이다. 또한, 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이다. R₂O는 필수적이지는 않지만, 함유시키면 비저항이 저하하고, 용해성이 향상된다. 또한, 유리의 염기성도가 높아지고, 청징성이 향상된다.

그러나, R₂O 함유량이 지나치게 많으면, 유리 기판으로부터 용출되어 TFT 특성을 열화시킬 우려가 있다. 또한, 열팽창 계수가 증대되는 경향이 있다.

R₂O의 합량인 Li₂O+Na₂O+K₂O는 바람직하게는 0 내지 0.8질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 0.5질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 0.4질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.3질량％, 한층 바람직하게는 0.01 내지 0.8질량％, 한층 바람직하게는 0.01 내지 0.3질량％, 한층 더 바람직하게는 0.1 내지 0.3질량％의 범위이다.

또한, 유리의 비저항을 확실하게 저하시키고자 하는 경우, R₂O는 바람직하게는 0.1 내지 0.8질량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.6질량％, 보다 바람직하게는 0.2 초과 내지 0.6질량％, 더욱 바람직하게는 0.2 초과 내지 0.5질량％의 범위이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, Li₂O 및 Na₂O는 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이지만, 유리 기판으로부터 용출되어 TFT 특성을 열화시키거나, 유리의 열팽창 계수를 크게 하여 열처리시에 기판을 파손시키거나 할 우려가 있는 성분이다. Li₂O 및 Na₂O의 합량은 바람직하게는 0 내지 0.2질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 0.1질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.05질량％, 한층 바람직하게는 실질적으로 함유하지 않는다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, K₂O는 유리의 염기성도를 높이고, 청징제의 산화를 용이하게 하여 청징성을 발휘시키는 성분이다. 또한, 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이다. 필수적이지는 않지만, 함유시키면 비저항은 저하하고, 용해성은 향상된다. 또한, 청징성도 향상된다.

K₂O 함유량이 지나치게 많으면, 유리 기판으로부터 용출되어 TFT 특성을 열화시키는 경향이 있다. 또한, 열팽창 계수도 증대되는 경향이 있다. K₂O 함유량은 바람직하게는 0 내지 0.8질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 0.5질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.3질량％, 한층 바람직하게는 0.1 내지 0.3질량％의 범위이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, K₂O는 Li₂O나 Na₂O와 비교하여 분자량이 크기 때문에 유리 기판으로부터 용출되기 어렵다. 그로 인해, R₂O를 함유시키는 경우에는 K₂O를 함유시키는 것이 바람직하다. 즉, K₂O는 Li₂O보다도 높은 비율로 함유되는(K₂O>Li₂O를 만족함) 것이 바람직하다. K₂O는 Na₂O보다도 높은 비율로 함유되는(K₂O>Na₂O를 만족함) 것이 바람직하다.

Li₂O 및 Na₂O의 비율이 크면, 유리 기판으로부터 용출되어 TFT 특성을 열화시키는 경향이 강해진다. 질량비 K₂O/R₂O는 바람직하게는 0.5 내지 1이고, 보다 바람직하게는 0.6 내지 1이고, 더욱 바람직하게는 0.7 내지 1, 한층 바람직하게는 0.75 내지 1, 한층 더 바람직하게는 0.8 내지 1, 한층 더 바람직하게는 0.9 내지 1, 한층 더 바람직하게는 0.95 내지 1, 한층 더 바람직하게는 0.99 내지 1의 범위이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, ZrO₂ 및 TiO₂는 유리의 화학적 내구성 및 내열성을 향상시키는 성분이다. ZrO₂ 및 TiO₂는 필수 성분은 아니지만, 함유시킴으로써 저온 점성 특성 온도(Tg 및 왜곡점을 포함함)의 상승 및 내산성 향상을 실현할 수 있다. 그러나, ZrO₂량 및 TiO₂량이 지나치게 많아지면, 실투 온도가 현저하게 상승하기 때문에 내실투성 및 성형성이 저하되는 경우가 있다. 특히, ZrO₂는 냉각 과정에서 ZrO₂의 결정을 석출시키는 경우가 있으며, 이것이 인클루전으로서 유리의 품질 악화를 일으키는 경우가 있다. 이상의 이유로부터, 본 발명의 유리 기판에서는 ZrO₂ 및 TiO₂의 함유율은 각각 5질량％ 이하가 바람직하고, 3질량％ 이하가 보다 바람직하고, 2질량％ 이하가 더욱 바람직하고, 1질량％ 이하가 더욱 바람직하고, 0.5질량％ 미만이 더욱 바람직하고, 0.2질량％ 미만이 한층 더 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 유리 기판이 ZrO₂ 및 TiO₂를 실질적으로 함유하지 않는 것이다. 바꾸어 말하면, ZrO₂ 및 TiO₂의 함유율은 각각 0 내지 5질량％가 바람직하고, 0 내지 3질량％가 보다 바람직하고, 0 내지 2질량％가 더욱 바람직하고, 0 내지 1질량％가 더욱 바람직하고, 0 내지 0.5질량％ 미만이 더욱 바람직하고, 0 내지 0.2질량％ 미만이 한층 더 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 유리 기판이 ZrO₂ 및 TiO₂를 실질적으로 함유하지 않는 것이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, ZnO는 내 BHF성이나 용해성을 향상시키는 성분이다. 단, 필수적이지는 않다.

ZnO 함유량이 지나치게 많아지면, 실투 온도 및 밀도가 상승하는 경향이 있다. 또한, 왜곡점이 저하하는 경향이 있다. 그로 인해, ZnO 함유량은 바람직하게는 0 내지 5질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 3질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 2질량％, 한층 바람직하게는 0 내지 1질량％의 범위이다. ZnO는 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, RO와 ZnO와 B₂O₃의 합량인 RO+ZnO+B₂O₃은 청징성의 지표가 된다. RO+ZnO+B₂O₃이 지나치게 적으면, 유리의 용융 온도(고온 점성)가 상승하고, 청징성이 저하한다. 한편, 지나치게 많으면, 왜곡점이 저하한다. RO+ZnO+B₂O₃은 바람직하게는 20질량％ 미만, 보다 바람직하게는 5 내지 20질량％ 미만, 더욱 바람직하게는 7 내지 20질량％ 미만, 한층 바람직하게는 10 내지 20질량％ 미만, 한층 더 바람직하게는 14 내지 20질량％ 미만, 한층 더 바람직하게는 15 내지 19질량％의 범위이다. 한편, 실투 온도를 충분히 저하시키기 위해서는, RO+ZnO+B₂O₃은 바람직하게는 30질량％ 미만, 보다 바람직하게는 10 내지 30질량％ 미만, 더욱 바람직하게는 14 내지 30질량％ 미만, 한층 바람직하게는 14 내지 25질량％ 미만, 한층 더 바람직하게는 15 내지 23질량％의 범위이다. 또한, RO+ZnO+B₂O₃은 상기 청징성 등과 실투 온도의 양쪽을 고려하여 적절하게 결정된다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, P₂O₅는 용융 온도(고온 점성)를 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이다. 단, 필수적이지는 않다. P₂O₅ 함유량이 지나치게 많으면, 유리 용해시의 P₂O₅의 휘발에 의해 유리의 불균질이 현저해지고, 맥리가 발생하기 쉬워진다. 또한, 내산성이 현저하게 악화된다. 또한, 유백이 발생하기 쉬워진다. P₂O₅ 함유량은 바람직하게는 0 내지 3질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 1질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.5질량％의 범위이며, 실질적으로 함유하지 않는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, B₂O₃과 P₂O₅의 합량인 B₂O₃+P₂O₅는 용해성의 지표가 된다. B₂O₃+P₂O₅가 지나치게 적으면, 용해성이 저하하는 경향이 있다. 지나치게 많으면, 유리 용해시의 B₂O₃과 P₂O₅의 휘발에 의해 유리의 불균질이 현저해지고, 맥리가 발생하기 쉬워진다. 또한, 왜곡점이 저하하는 경향도 있다. B₂O₃+P₂O₅는 바람직하게는 3 내지 15질량％, 보다 바람직하게는 3 내지 11질량％ 미만, 더욱 바람직하게는 5 내지 10질량％ 미만, 한층 바람직하게는 4 내지 9질량％, 한층 더 바람직하게는 5 내지 9질량％, 한층 더 바람직하게는 7 내지 9질량％의 범위이다. 한편, 실투 온도를 충분히 저하시키기 위해서는, B₂O₃+P₂O₅는 바람직하게는 3 내지 15질량％이며, 바람직하게는 5 내지 15질량％, 보다 바람직하게는 6 내지 13질량％, 더욱 바람직하게는 7 내지 11질량％ 미만이다. 또한, B₂O₃+P₂O₅는 용해성 등과 실투 온도의 양쪽을 고려하여 적절하게 결정된다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, CaO/RO는 용해성과 내실투성의 지표가 된다. CaO/RO는 바람직하게는 0.05 내지 1, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1, 한층 바람직하게는 0.65 내지 1, 한층 더 바람직하게는 0.7 내지 1, 한층 더 바람직하게는 0.85 내지 1, 한층 더 바람직하게는 0.9 내지 1, 한층 더 바람직하게는 0.95 내지 1의 범위이다. 이들 범위로 함으로써 내실투성과 용해성을 양립할 수 있다. 또한, 저밀도화를 도모할 수 있다. 또한, 원료로서 복수의 알칼리 토금속을 함유시키는 것보다도 CaO만을 함유시킨 쪽이 왜곡점을 높이는 효과가 높다. 알칼리 토금속 산화물로서 CaO만을 원료로서 함유시킨 경우, 얻어지는 유리의 CaO/RO의 값은 예를 들어 0.98 내지 1 정도이다. 또한, 알칼리 토금속 산화물로서 CaO만을 원료로서 함유시킨 경우에서도, 얻어지는 유리에는 다른 알칼리 토금속 산화물이 불순물로서 포함되는 경우가 있다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판에 있어서, SiO₂의 함유량으로부터 Al₂O₃의 함유량의 1/2을 뺀 차인 SiO₂-1/2Al₂O₃의 값을 60질량％ 이하로 함으로써, 유리의 슬리밍을 행하기 위하여 충분한 에칭 속도를 갖는 유리 기판을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 또한, 에칭 속도를 높이기 위하여, SiO₂-1/2Al₂O₃의 값을 지나치게 작게 하면, 실투 온도가 상승해 버리는 경향이 있다. 또한, 왜곡점을 충분히 높게 하지 못하는 경우도 있기 때문에, SiO₂-1/2Al₂O₃의 값이 40질량％ 이상인 것이 바람직하다. 이상으로부터 SiO₂-1/2Al₂O₃의 값이 40 내지 60질량％인 것이 바람직하고, 45 내지 60질량％인 것이 보다 바람직하고, 45 내지 58질량％인 것이 더욱 바람직하고, 45 내지 57질량％인 것이 한층 바람직하고, 45 내지 55질량％인 것이 한층 더 바람직하고, 49 내지 54질량％인 것이 한층 더 바람직하다.

또한, 생산성 높게 에칭(슬리밍)을 행하기 위하여, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는 에칭 속도가 50㎛/시 이상인 것이 바람직하다. 한편, 과도하게 에칭 속도가 높으면, 패널 제작 공정에서의 약액과의 반응에서 문제가 발생할 우려가 있기 때문에, 유리 기판을 구성하는 유리의 에칭 속도는 160㎛/시 이하인 것이 바람직하다. 에칭 속도는 바람직하게는 55 내지 140㎛/시, 보다 바람직하게는 60 내지 140㎛/시, 더욱 바람직하게는 60 내지 120㎛/시, 한층 바람직하게는 70 내지 120㎛/시이다. 본 발명에 있어서는, 상기 에칭 속도는 이하의 조건에서 측정한 것으로 정의한다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는 청징제를 포함할 수 있다. 청징제로서는 환경에의 부하가 작고, 유리의 청징성이 우수한 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 Sn, Fe, Ce, Tb, Mo 및 W의 금속 산화물군으로부터 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다. 청징제로서는 SnO₂가 적합하다. 청징제의 첨가량은 지나치게 적으면 기포 품질이 악화되고, 함유량이 지나치게 많아지면 실투나 착색 등의 원인이 되는 경우가 있다. 청징제의 첨가량은, 청징제의 종류나 유리의 조성에도 따르지만, 예를 들어 0.05 내지 1질량％, 바람직하게는 0.05 내지 0.5질량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.4질량％의 범위로 하는 것이 적당하다. 또한, 본 발명에 있어서 필수 성분인 Fe₂O₃은 청징제로서 사용하는 것도 가능하며, 단독으로 사용하는 것이 아니라 SnO₂와 병용하는 것이 바람직하며, SnO₂의 청징 효과를 보조할 수 있다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는 PbO 및 F는 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. PbO 및 F는 환경상의 이유로부터 포함하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는, 청징제로서 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속 산화물의 청징성을 높이기 위해서는 유리를 산화성으로 하는 것이 바람직하지만, 환원성의 원료(예를 들어, 암모늄염, 염화물)를 사용함으로써, 상기 금속 산화물의 청징성은 저하된다. 상기 환원성의 원료를 사용하면 유리 중에 NH₄ ⁺나 Cl이 잔존한다고 하는 관점에서 NH₄ ⁺의 함유량이 4×10^-4％ 미만인 것이 바람직하고, 0 내지 2×10^-4％ 미만인 것이 보다 바람직하며, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명의 유리는 Cl의 함유량이 0.1％ 미만인 것이 바람직하고, 0 내지 0.1％ 미만인 것이 보다 바람직하고, 0 내지 0.05％ 미만인 것이 더욱 바람직하고, 0 내지 0.01％ 미만인 것이 한층 바람직하며, 실질적으로 함유하지 않는 것이 한층 더 바람직하다. 또한, 상기 NH₄ ⁺및 Cl은 청징 효과를 기대하여, 암모늄염 및 염화물(특히 염화암모늄)로서 유리 원료에 사용됨으로써 유리 중에 잔존하는 성분이지만, 환경상 및 설비 부식의 이유로부터도 이들 원료의 사용은 바람직하지 않다.

유리 기판은, 왜곡점이나 Tg로 대표되는 저온 점성 특성 온도가 낮으면, 열처리 공정(디스플레이 제조시)에 있어서 열수축이 커진다. 본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리의 왜곡점[℃]은 665℃ 이상이며, 675℃ 이상이 바람직하다. 또한, 왜곡점[℃]은 바람직하게는 680℃ 이상, 보다 바람직하게는 685℃ 이상, 더욱 바람직하게는 688℃ 이상, 한층 바람직하게는 690℃ 이상, 한층 더 바람직하게는 695℃ 이상, 더더욱 바람직하게는 700℃ 이상이다. 저온 점성 특성이라고 하는 관점에서는, 본 발명의 유리의 왜곡점[℃]의 상한은 없지만, 실용상 목표로서는 예를 들어 750℃ 이하이고, 바람직하게는 745℃ 이하, 보다 바람직하게는 740℃ 이하이다. 단, 이 상한에 한정되는 의도는 아니다. 유리의 왜곡점은, 상기 본 발명의 유리 기판의 유리 조성의 설명을 참조하여, 유리 조성을 조정함으로써 원하는 값으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는 Tg[℃]가 바람직하게는 720℃ 이상, 보다 바람직하게는 730℃ 이상, 더욱 바람직하게는 740℃ 이상, 더욱 바람직하게는 745℃ 이상, 한층 바람직하게는 750℃ 이상이다. Tg가 낮아지면, 내열성이 저하하는 경향이 있다. 또한, 디스플레이 제조시의 열처리 공정에 있어서 유리 기판의 열수축이 발생하기 쉬워지는 경향도 있다. 내열성 및 열수축의 관점에서는, 본 발명의 유리의 Tg[℃]의 상한은 없지만, 실용상의 목표로서는 예를 들어 800℃ 이하이고, 바람직하게는 795℃ 이하, 보다 바람직하게는 790℃ 이하이다. 단, 이 상한에 한정되는 의도는 아니다. 유리의 Tg를 상기 범위로 하기 위해서는, 본 발명의 유리 기판의 조성의 범위에 있어서 Tg를 높이는, 예를 들어 SiO₂ 및 Al₂O₃등의 성분을 많이 하는 것이 적당하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는, 밀도[g/cm³]가 유리 기판의 경량화 및 디스플레이의 경량화라고 하는 관점에서, 바람직하게는 2.5g/cm³ 이하, 보다 바람직하게는 2.45g/cm³ 이하, 더욱 바람직하게는 2.42g/cm³ 이하, 한층 바람직하게는 2.4g/cm³ 이하이다. 밀도가 높아지면, 유리 기판의 경량화가 곤란해져 디스플레이의 경량화도 도모되지 않게 된다.

또한, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리의 점성은, 유리 용해시의 조건에 따라서도 변화한다. 동일 조성의 유리라도 용해 조건의 차이에 따라 유리 중의 함수량이 상이하며, 예를 들어 약 1 내지 10℃의 범위에서 왜곡점이 변화하는 경우가 있다. 따라서, 원하는 왜곡점을 갖는 유리를 얻기 위해서는, 유리 조성을 조정함과 함께 유리 용해시의 유리 중의 함수량도 조정할 필요가 있다.

유리 중의 함수량의 지표인 β-OH값은 원료의 선택에 의해 조정할 수 있다. 예를 들어, 함수량이 높은 원료(예를 들어 수산화물 원료)를 선택하거나, 염화물 등의 유리 중의 수분량을 감소시키는 원료의 함유량을 조정하거나 함으로써, β-OH값을 증가시킬 수 있다. 또한, 유리 용해에 사용하는 가스 연소 가열(산소 연소 가열)과 직접 통전 가열의 비율을 조정함으로써 β-OH값을 조정할 수 있다. 또한, 노 내 분위기 중의 수분량을 증가시키거나, 용해시에 용융 유리에 대하여 수증기를 버블링하거나 함으로써 β-OH값을 증가시킬 수 있다.

또한, 유리의 β-OH값[mm^-1]은 유리의 적외선 흡수 스펙트럼에 있어서 다음 식에 의해 구해진다.

β-OH값=(1/X)log10(T1/T2)

X: 유리 두께(mm)

T1: 참조 파장 2600nm에서의 투과율(％)

T2: 수산기 흡수 파장 2800nm 부근에서의 최소 투과율(％)

유리의 수분량의 지표인 β-OH값은 값이 작을수록 왜곡점이 높고, 열처리 공정(디스플레이 제조시)에 있어서 열수축이 작아지는 경향이 있다. 한편, β-OH값이 클수록 용융 온도(고온 점성)를 저하시키는 경향이 있다.

저수축률과 용해성을 양립하기 위하여, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리의 β-OH값은 0.05 내지 0.40mm^-1로 하는 것이 바람직하고, 0.10 내지 0.35mm^-1가 보다 바람직하고, 0.10 내지 0.30mm^-1가 더욱 바람직하고, 0.10 내지 0.25mm^-1가 더욱 바람직하고, 0.10 내지 0.20mm^-1가 한층 바람직하고, 0.10 내지 0.15mm^-1가 한층 더 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는 실투 온도[℃]가 바람직하게는 1330℃ 미만, 보다 바람직하게는 1300℃ 미만, 더욱 바람직하게는 1250℃ 이하, 한층 바람직하게는 1230℃ 이하, 한층 더 바람직하게는 1220℃ 이하, 한층 더 바람직하게는 1210℃ 이하이다. 실투 온도가 1300℃ 미만이면 플로트법으로 유리판의 성형을 하기 쉬워진다. 실투 온도가 1250℃ 이하이면, 다운 드로우법으로 유리판의 성형을 하기 쉬워진다. 다운 드로우법을 적용함으로써, 유리 기판의 표면 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 생산 비용도 저감할 수 있다. 실투 온도가 지나치게 높으면, 실투가 발생하기 쉬워 내실투성이 저하한다. 또한, 다운 드로우법에 적용할 수 없게 된다. 한편, 열수축률이나 밀도 등의 플랫 패널 디스플레이용 기판의 특성을 고려하면, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는 실투 온도가 바람직하게는 1050 내지 1300℃ 미만, 보다 바람직하게는 1110 내지 1250℃, 더욱 바람직하게는 1150 내지 1230℃, 한층 바람직하게는 1160 내지 1220℃, 한층 더 바람직하게는 1170 내지 1210℃이다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는 열팽창 계수(100 내지 300℃)[×10^-7℃]가 바람직하게는 39×10^-7℃ 미만, 보다 바람직하게는 38×10^-7℃ 미만, 더욱 바람직하게는 37×10^-7℃ 미만, 한층 바람직하게는 28 내지 36×10^-7℃ 미만, 한층 더 바람직하게는 30 내지 35×10^-7℃ 미만, 한층 더 바람직하게는 31 내지 34.5×10^-7℃, 한층 더 바람직하게는 32 내지 34×10^-7℃의 범위이다. 열팽창 계수가 크면, 디스플레이 제조시의 열처리 공정에 있어서 열충격이나 열수축량이 증대되는 경향이 있다. 한편, 열팽창 계수가 작으면, 다른 유리 기판 상에 형성되는 금속, 유기계 접착제 등의 주변 재료와 열팽창 계수의 정합을 취하기 어려워져, 주변부제가 박리되어 버리는 경우가 있다. 또한, 디스플레이 제조 공정에서는, 급가열과 급냉이 반복되어 유리 기판에 가하는 열충격이 커진다. 또한, 대형 유리 기판은, 열처리 공정에 있어서 온도차(온도 분포)가 생기기 쉬워 유리 기판의 파괴 확률이 높아진다. 열팽창 계수를 상기 범위로 함으로써, 열팽창차로부터 발생하는 열응력을 저감할 수 있고, 결과적으로 열처리 공정에 있어서 유리 기판의 파괴 확률이 저하한다. 즉, 열팽창 계수를 상기 범위로 하는 것은, 폭 방향이 2000 내지 3500mm이고, 세로 방향이 2000 내지 3500mm인 유리 기판에 대하여, 유리 기판의 파괴 확률을 저하시킨다고 하는 관점에서 특히 유효하다. 또한, 유리 기판 상에 형성되는 금속, 유기계 접착제 등의 주변 재료와 열팽창 계수와의 정합을 중시하는 관점에서는, 열팽창 계수(100 내지 300℃)가 40×10^-7℃ 미만인 것이 바람직하고, 28 내지 40×10^-7℃ 미만인 것이 보다 바람직하고, 30 내지 39×10^-7℃ 미만인 것이 더욱 바람직하고, 32 내지 38×10^-7℃ 미만인 것이 한층 바람직하고, 34 내지 38×10^-7℃ 미만인 것이 한층 더 바람직하다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판은 열수축률[ppm]이 바람직하게는 75ppm 이하이고, 65ppm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 열수축률이 바람직하게는 60ppm 이하, 보다 바람직하게는 55ppm 이하, 더욱 바람직하게는 50ppm 이하, 한층 바람직하게는 48ppm 이하, 한층 더 바람직하게는 45ppm 이하이다. 보다 상세하게는, 열수축률은 0 내지 75ppm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0 내지 65ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 60ppm, 한층 바람직하게는 0 내지 55ppm, 한층 더 바람직하게는 0 내지 50ppm, 한층 더 바람직하게는 0 내지 45ppm이다. 열수축률(량)이 커지면, 화소의 큰 피치 어긋남의 문제를 일으켜 고정밀한 디스플레이를 실현할 수 없게 된다. 열수축률(량)을 소정 범위로 제어하기 위해서는, 유리의 왜곡점을 680℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 열수축률(량)은 가장 바람직하게는 0ppm이지만, 열수축률을 0ppm으로 하고자 하면, 서냉 공정을 극히 길게 하거나, 서냉 공정 후에 열수축 저감 처리(오프라인 어닐링)를 실시하는 것이 요구되는데, 이 경우, 생산성이 저하되고 비용이 앙등하게 된다. 생산성 및 비용을 감안하면, 열수축률은 예를 들어 3 내지 75ppm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 75ppm, 더욱 바람직하게는 5 내지 65ppm, 한층 바람직하게는 5 내지 60ppm, 한층 더 바람직하게는 8 내지 55ppm, 한층 더 바람직하게는 8 내지 50ppm, 한층 더 바람직하게는 15 내지 45ppm이다.

또한, 열수축률은, 승강온 속도가 10℃/분, 550℃에서 2시간 유지한 열처리가 실시된 후의 하기 식으로 나타내어진다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판의 열수축률은, 열수축률의 측정 대상인 유리 기판을 상기 열처리에 제공한 후에 측정되는 것이다. 단, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판의 열수축률은, 열수축률의 측정 대상인 유리 기판을, 실시예에서의 열수축 측정용 시료 유리 기판의 제조에서 나타낸 바와 같이, Tg에서 30분간 유지한 후, Tg-100℃까지 100℃/분으로 냉각하고, 실온까지 방냉하는 서냉 조작을 행한 후에 상기 열처리를 실시하여 얻은 값일 수도 있다. 다운 드로우법 등의 연속식의 방법으로 제조된 유리 기판에 대해서는, 냉각 조건이 상이한 경우가 있으며, 상기 Tg 유지 후의 냉각 처리를 실시한 후에 열수축률을 측정함으로써, 동일한 조건에서의 열수축률의 값을 얻을 수 있다.

본 발명의 제1 형태의 유리 기판은 열수축률이 75ppm 이하이고, 바람직하게는 65ppm 이하, 보다 바람직하게는 60ppm 이하인 유리 기판이며, 또한 SiO₂ 52 내지 78질량％, Al₂O₃ 3 내지 25질량％, B₂O₃ 3 내지 15질량％, RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％, 보다 바람직하게는 3 내지 13질량％, Fe₂O₃0.01 내지 1질량％를 함유하고, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리로 이루어지는, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제2 형태의 유리 기판)도 포함한다. 유리 기판의 열수축률은 75ppm 이하이고, 바람직하게는 65ppm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 열수축률은 바람직하게는 60ppm 이하, 보다 바람직하게는 55ppm 이하, 더욱 바람직하게는 50ppm 이하, 한층 바람직하게는 48ppm 이하, 한층 더 바람직하게는 45ppm 이하, 한층 더 바람직하게는 40ppm 이하이다. Fe₂O₃ 함유량은 0.01 내지 1질량％이지만, 바람직하게는 0.01 내지 0.5질량％, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.2질량％, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.1질량％, 한층 바람직하게는 0.02 내지 0.07질량％의 범위이다.

본 발명의 제2 형태의 유리 기판은, 환경 부하의 문제로부터 Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃도 실질적으로 함유하지 않는 유리로 이루어진다.

열수축률이 75ppm 이하이고, 바람직하게는 65ppm 이하, 보다 바람직하게는 60ppm 이하이며, 또한 Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％를 함유하는 유리로 이루어지는 본 발명의 제2 형태의 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판은, 화소의 중대한 피치 어긋남의 문제를 일으키지 않으며, 또한 용융 유리의 비저항을 저하시킬 수 있고, 직접 통전 가열에 의한 용해에 있어서 용해조 용손의 문제 발생을 피하는 것이 가능하다. 본 발명의 제2 형태의 유리 기판의 상기 이외의 유리 조성 및 물성 등은, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판과 마찬가지일 수 있다.

본 발명의 제1 및 제2 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는, 용융 온도가 바람직하게는 1680℃ 이하, 보다 바람직하게는 1650℃ 이하, 더욱 바람직하게는 1640℃ 이하, 한층 바람직하게는 1620℃ 이하이다. 용융 온도가 높으면, 용해조에의 부하가 커진다. 또한, 에너지를 대량으로 사용하기 때문에 비용도 높아진다. 용융 온도를 상기 범위로 하기 위해서는, 본 발명의 유리 기판의 조성의 범위에 있어서 점성을 저하시키는, 예를 들어 B₂O₃, RO 등의 성분을 함유하는 것이 적당하다.

본 발명의 제1 및 제2 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는 액상 점도(실투 온도에서의 점도)가 10^4.0 이상이며, 바람직하게는 10^4.5 내지 10^6.0dPaㆍs, 보다 바람직하게는 10^4.5 내지 10^5.9dPaㆍs, 더욱 바람직하게는 10^4.6 내지 10^5.8dPaㆍs, 한층 바람직하게는 10^4.8 내지 10^5.7dPaㆍs, 한층 더 바람직하게는 10^4.8 내지 10^5.6dPaㆍs, 한층 더 바람직하게는 10^4.9 내지 10^5.5의 범위이다. 이들 범위 내에 있음으로써, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판으로서 필요한 특성을 가짐과 함께, 성형시에 실투 결정이 발생하기 어려워지기 때문에, 오버플로우 다운 드로우법으로 유리 기판을 성형하기 쉬워진다. 이에 의해, 유리 기판의 표면 품위를 향상시킬 수 있음과 함께, 유리 기판의 생산 비용을 저감할 수 있다. 본 발명의 제1 및 제2 형태의 유리 기판을 구성하는 유리 조성의 범위에 있어서, 각 성분의 함유량을 적절하게 조정함으로써 유리의 액상 점도를 상기 범위로 할 수 있다.

본 발명의 제1 및 제2 형태의 유리 기판을 구성하는 유리는, 유리 융액의 비저항(1550℃에서의)[Ωㆍcm]이 바람직하게는 50 내지 300Ωㆍcm, 보다 바람직하게는 50 내지 250Ωㆍcm, 더욱 바람직하게는 50 내지 200Ωㆍcm, 한층 바람직하게는 100 내지 200Ωㆍcm의 범위이다. 비저항이 지나치게 작아지면, 용해에 필요한 전류값이 과대해져 설비상의 제약이 생기는 경우가 있다. 한편, 비저항이 지나치게 커지면, 전극의 소모가 많아지는 경향도 있다. 또한, 유리가 아니라 용해조를 형성하는 내열 벽돌에 전류가 흘러 버려 용해조가 용소되어 버리는 경우도 있다. 용융 유리의 비저항은, 주로 본 발명의 유리의 필수 성분인 RO와 Fe₂O₃ 함유량을 컨트롤함으로써, 상기 범위로 조정할 수 있다.

본 발명의 제1 및 제2 형태의 유리 기판은 영률[GPa]이 바람직하게는 70GPa 이상, 보다 바람직하게는 73GPa 이상, 더욱 바람직하게는 74GPa 이상, 한층 바람직하게는 75GPa 이상이다. 영률이 작으면, 유리 자중에 의한 유리의 휨에 의해 유리가 파손되기 쉬워진다. 특히 폭 방향 2000mm 이상의 대형 유리 기판에서는 휨에 의한 파손 문제가 현저해진다. 유리 기판의 영률은, 본 발명의 유리 기판의 조성 범위에 있어서 영률을 변동시키는 경향이 강한, 예를 들어 Al₂O₃등의 성분의 함유량을 조정함으로써 크게 할 수 있다.

본 발명의 제1 및 제2 형태의 유리 기판은 비탄성률(영률/밀도)[GPa cm³g^-1]이 바람직하게는 28GPa cm³g^-1 이상, 보다 바람직하게는 29GPa cm³g^-1 이상, 더욱 바람직하게는 30GPa cm³g^-1 이상, 한층 바람직하게는 31GPa cm³g^-1이상이다. 비탄성률이 작으면, 유리 자중에 의한 유리의 휨에 의해 유리가 파손되기 쉬워진다. 특히 폭 방향 2000mm 이상의 대형 유리 기판에서는 휨에 의한 파손 문제가 현저해진다.

본 발명의 제1 및 제2 형태의 유리 기판은 크기에는 특별히 제한은 없다. 폭 방향은, 예를 들어 500 내지 3500mm, 바람직하게는 1000 내지 3500mm, 보다 바람직하게는 2000 내지 3500mm이다. 세로 방향은, 예를 들어 500 내지 3500mm, 바람직하게는 1000 내지 3500mm, 보다 바람직하게는 2000 내지 3500mm이다. 큰 유리 기판을 사용할수록 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이의 생산성이 향상된다.

본 발명의 제1 및 제2 형태의 유리 기판은 판 두께[mm]가, 예를 들어 0.1 내지 1.1mm의 범위일 수 있다. 단, 이 범위에 한정하는 의도는 아니다. 판 두께[mm]는, 예를 들어 0.1 내지 0.7mm, 0.3 내지 0.7mm, 0.3 내지 0.5mm의 범위일 수도 있다. 유리판의 두께가 지나치게 얇으면, 유리 기판 자체의 강도가 저하한다. 예를 들어, 플랫 패널 디스플레이 제조시의 파손이 발생하기 쉬워진다. 판 두께가 지나치게 두꺼우면, 박형화가 요구되는 디스플레이에는 바람직하지 않다. 또한, 유리 기판의 중량이 무거워지기 때문에, 플랫 패널 디스플레이의 경량화를 도모하기 어려워진다.

본 발명은 SiO₂ 57 내지 75질량％, Al₂O₃ 8 내지 25질량％, B₂O₃ 3 내지 15질량％, RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％, MgO 0 내지 15질량％, CaO 0 내지 20질량％, SrO 및 BaO의 합량 0 내지 3질량％, Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％, Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리로 이루어지는, p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제3 형태의 유리 기판)을 포함한다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판의 일례로서,

SiO₂ 57 내지 75질량％,

Al₂O₃ 8 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 10질량％ 미만,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,

MgO 0 내지 15질량％,

CaO 0 내지 20질량％,

SrO 및 BaO의 합량 0 내지 30질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％

를 함유하고,

p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판을 들 수 있다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 각 성분을 함유하는 이유 및 함유량이나 조성비의 범위에 대하여 설명한다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 SiO₂의 함유량은 57 내지 75질량％의 범위이다.

SiO₂는 유리의 골격 성분이며, 따라서 필수 성분이다. 함유량이 적어지면, 내산성, 내 BHF(버퍼드불산) 및 왜곡점이 저하하는 경향이 있다. 또한, 열팽창 계수가 증가하는 경향이 있다. 또한, SiO₂ 함유량이 지나치게 적으면, 유리 기판을 저밀도화하는 것이 어려워진다. 한편, SiO₂ 함유량이 지나치게 많으면, 유리 융액의 비저항이 상승하고, 용융 온도가 현저하게 높아져 용해가 곤란해지는 경향이 있다. SiO₂ 함유량이 지나치게 많으면, 내실투성이 저하하는 경향도 있다. 이러한 관점에서 SiO₂의 함유량은 57 내지 75질량％의 범위로 한다. SiO₂의 함유량은 바람직하게는 58 내지 72질량％, 보다 바람직하게는 59 내지 70질량％, 더욱 바람직하게는 61 내지 69질량％, 한층 바람직하게는 62 내지 67질량％의 범위이다. 한편, SiO₂ 함유량이 지나치게 많으면, 유리의 에칭 속도가 느려지는 경향이 있다. 유리판을 슬리밍하는 경우의 속도를 나타내는 에칭 속도가 충분히 빠른 유리 기판을 얻는다고 하는 관점에서는, SiO₂의 함유량은 바람직하게는 57 내지 75질량％, 보다 바람직하게는 57 내지 70질량％, 더욱 바람직하게는 57 내지 65질량％, 한층 바람직하게는 58 내지 63질량％의 범위이다. 또한, SiO₂ 함유량은, 상기 내산성 등의 특성과 에칭 속도의 양쪽을 고려하여 적절하게 결정된다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 Al₂O₃의 함유량은 8 내지 25질량％의 범위이다.

Al₂O₃은 분상을 억제하고, 또한 왜곡점을 높이는 필수 성분이다. 함유량이 지나치게 적으면, 유리가 분상하기 쉬워진다. 또한, 왜곡점이 저하하는 경향이 있다. 또한, 영률 및 에칭 속도도 저하하는 경향이 있다. Al₂O₃ 함유량이 지나치게 많으면, 비저항이 상승한다. 또한, 유리의 실투 온도가 상승하여 내실투성이 저하하므로, 성형성이 악화되는 경향이 있다. 이러한 관점에서 Al₂O₃의 함유량은 8 내지 25질량％의 범위이다. Al₂O₃의 함유량은 바람직하게는 10 내지 23질량％, 보다 바람직하게는 12 내지 21질량％, 더욱 바람직하게는 12 내지 20질량％, 한층 바람직하게는 14 내지 20질량％, 한층 더 바람직하게는 15 내지 19질량％의 범위이다. 한편, 에칭 속도가 충분히 빠른 유리 기판을 얻는다고 하는 관점에서는, Al₂O₃의 함유량은 바람직하게는 10 내지 23질량％, 보다 바람직하게는 12 내지 23질량％, 더욱 바람직하게는 14 내지 23질량％, 한층 바람직하게는 17 내지 22질량％이다. 또한, Al₂O₃의 함유량은, 상기 유리가 분상 특성 등과 에칭 속도의 양쪽을 고려하여 적절하게 결정된다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 B₂O₃은 3 내지 15질량％의 범위이며, 보다 바람직하게는 3 내지 10질량％의 범위이다.

B₂O₃은 유리의 점성을 저하시켜 용해성 및 청징성을 개선하는 필수 성분이다. B₂O₃ 함유량이 지나치게 적으면, 용해성 및 내실투성이 저하함과 함께 내 BHF가 저하한다. 또한, B₂O₃ 함유량이 지나치게 적으면, 비중이 증가하여 저밀도화를 도모하기 어려워진다. B₂O₃ 함유량이 지나치게 많으면, 유리 융액의 비저항이 상승한다. 또한, B₂O₃ 함유량이 지나치게 많으면, 왜곡점이 저하하고, 내열성이 저하한다. 또한, 내산성 및 영률이 저하한다. 또한, 유리 용해시의 B₂O₃의 휘발에 의해 유리의 불균질이 현저해지고, 맥리가 발생하기 쉬워진다. 이러한 관점에서 B₂O₃ 함유량은 3 내지 15질량％의 범위이며, 바람직하게는 3 내지 10질량％ 미만, 보다 바람직하게는 4 내지 9질량％, 더욱 바람직하게는 5 내지 9질량％, 한층 바람직하게는 7 내지 9질량％의 범위이다. 한편, 실투 온도를 충분히 저하시키기 위해서는, B₂O₃ 함유량은 바람직하게는 5 내지 15질량％, 보다 바람직하게는 6 내지 13질량％, 더욱 바람직하게는 7 내지 11질량％ 미만이다. 또한, B₂O₃ 함유량은, 상기 용해성 등과 실투 온도의 양쪽을 고려하여 적절하게 결정된다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량인 RO는 3 내지 25질량％의 범위이다. RO는 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 필수 성분이다. RO 함유량이 지나치게 적으면, 비저항이 상승하고, 용해성이 악화된다. RO 함유량이 지나치게 많으면, 왜곡점 및 영률이 저하한다. 또한, 밀도가 상승한다. 또한, RO 함유량이 지나치게 많으면, 열팽창 계수가 증대되는 경향도 있다. 이러한 관점에서 RO는 3 내지 25질량％의 범위이며, 바람직하게는 3 내지 16질량％, 보다 바람직하게는 3 내지 15질량％, 더욱 바람직하게는 3 내지 14질량％, 한층 바람직하게는 3 내지 13질량％, 한층 더 바람직하게는 6 내지 12질량％, 더더욱 바람직하게는 8 내지 11질량％의 범위이다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 MgO는 비저항을 저하시켜 용해성을 향상시키는 성분이다. 또한, 알칼리 토금속 중에서는 비중을 증가시키기 어려운 성분이므로, 그 함유량을 상대적으로 증가시키면 저밀도화를 도모하기 쉬워진다. 필수적이지는 않지만, 함유시킴으로써 용해성을 향상시키고, 또한 절분의 발생을 억제할 수 있다. 단, MgO의 함유량이 지나치게 많으면, 유리의 실투 온도가 급격하게 상승하기 때문에 성형성이 악화(내실투성이 저하)된다. 또한, MgO의 함유량이 지나치게 많으면, 내 BHF 저하, 내산성 저하의 경향이 있다. 특히, 실투 온도를 저하시키고자 하는 경우에는, MgO는 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 MgO 함유량은 0 내지 15질량％, 바람직하게는 0 내지 10질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 5질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 4질량％, 한층 바람직하게는 0 내지 3질량％, 더욱 바람직하게는 0 내지 2질량％ 미만, 한층 바람직하게는 0 내지 1질량％이며, 가장 바람직하게는 실질적으로 함유하지 않는 것이다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 CaO는 비저항을 저하시켜 유리의 실투 온도를 급격하게 높이지 않고 유리의 용해성을 향상시키는 데에 유효한 성분이다. 또한, 알칼리 토금속 중에서는 비중을 증가시키기 어려운 성분이므로, 그 함유량을 상대적으로 증가시키면 저밀도화를 도모하기 쉬워진다. 필수적이지는 않지만, 함유시킴으로써 유리 융액의 비저항 저하 및 용융 온도 저하에 의한 용해성 향상을 개선할 수 있고, 또한 실투성도 개선이 가능하므로 CaO는 함유시키는 것이 바람직하다.

한편, CaO 함유량이 지나치게 많으면, 왜곡점이 저하하는 경향이 있다. 또한, 열팽창 계수 증가 및 밀도 상승의 경향이 있다. CaO 함유량은 바람직하게는 0 내지 20질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 15질량％, 더욱 바람직하게는 1 내지 15질량％, 한층 바람직하게는 3.6 내지 15질량％, 한층 더 바람직하게는 4 내지 14질량％, 한층 더 바람직하게는 5 내지 12질량％, 한층 더 바람직하게는 5 내지 10질량％, 한층 더 바람직하게는 6 초과 내지 10질량％, 가장 바람직하게는 6 초과 내지 9질량％의 범위이다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 SrO와 BaO는, 유리 융액의 비저항을 저하시키고, 또한 용융 온도를 저하시켜 용해성을 향상시킴과 함께 실투 온도를 저하시키는 성분이다. 필수적이지는 않지만, 함유시키면 내실투성 및 용해성은 향상된다. 그러나, 함유량이 지나치게 많으면, 밀도가 상승하게 된다. SrO와 BaO의 합량인 SrO+BaO는 밀도를 저감하고, 경량화한다고 하는 관점에서 0 내지 15질량％이며, 바람직하게는 0 내지 10질량％, 보다 바람직하게는 0 내지 9질량％, 한층 바람직하게는 0 내지 8질량％, 한층 더 바람직하게는 0 내지 3질량％, 한층 더 바람직하게는 0 내지 2질량％, 한층 더 바람직하게는 0 내지 1질량％, 한층 더 바람직하게는 0 내지 0.5질량％, 한층 더 바람직하게는 0 내지 0.1질량％ 미만의 범위이다. 유리의 밀도를 저하시키고자 하는 경우에는, SrO와 BaO는 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판에서의 Fe₂O₃의 함유량은 0.01 내지 1질량％의 범위이다.

Fe₂O₃은 청징제로서의 작용을 갖는 것 외에, 유리 융액의 비저항을 저하시키는 필수 성분이다. 용융 온도(고온 점성)가 높아 난용인 유리에 있어서는, 상기 소정량의 Fe₂O₃을 함유시킴으로써, 유리 융액의 비저항을 저하시킬 수 있고, 직접 통전 가열에 의한 용해에 있어서 용해조 용손의 문제 발생을 피하면서 유리의 용해가 가능하게 된다. 그러나, Fe₂O₃ 함유량이 지나치게 많아지면, 유리가 착색되어 투과율이 저하된다. 따라서, Fe₂O₃ 함유량은 0.01 내지 1질량％의 범위이며, 바람직하게는 0.01 내지 0.5질량％, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.4질량％, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.3질량％, 한층 바람직하게는 0.01 내지 0.2질량％, 한층 더 바람직하게는 0.01 내지 0.1질량％, 한층 더 바람직하게는 0.02 내지 0.07질량％의 범위이다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판은, 환경 부하를 저감한다고 하는 관점에서, Sb₂O₃은 0 내지 0.3질량％인 것이 바람직하고, 0 내지 0.1질량％인 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명의 제3 형태의 유리 기판은, 환경 부하를 보다 저감한다고 하는 관점에서, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃도 실질적으로 함유하지 않는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 제3 형태의 유리 기판의 상기 이외의 유리 조성, 물성 및 크기 등은, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판과 마찬가지일 수 있다.

본 발명의 유리 기판(본 발명의 제1 내지 제3 형태의 유리 기판에 공통)은 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판, 특히 p-SiㆍTFT가 표면에 형성되는 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. 구체적으로는, 액정 디스플레이용 유리 기판, 유기 EL 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. 특히, p-SiㆍTFT 액정 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. 그 중에서도 고정밀이 요구되는 휴대 단말기 등의 디스플레이용 유리 기판에 적합하다.

<p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조 방법>

본 발명의 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판(본 발명의 제1 형태의 유리 기판)의 제조 방법은,

SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,

Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％

를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,

질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상의 유리가 되도록 조합한 유리 원료를 적어도 직접 통전 가열을 이용하여 용해하여 용융 유리를 얻는 용해 공정과,

상기 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형하는 성형 공정과,

상기 평판 형상 유리를 서냉하는 서냉 공정을 갖는다.

또한, 본 발명의 제1 형태의 유리 기판의 제조 방법은, 일례로서,

SiO₂ 52 내지 78질량％,

Al₂O₃ 3 내지 25질량％,

B₂O₃ 3 내지 15질량％,

RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 13질량％,

Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％

질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 8.9 내지 20의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 7.5 이상의 유리가 되도록 조합한 유리 원료를 적어도 직접 통전 가열을 이용하여 용해하여 용융 유리를 얻는 용해 공정과, 상기 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형하는 성형 공정과,

상기 평판 형상 유리를 서냉하는 서냉 공정을 갖는 유리 기판의 제조 방법을 포함한다.

본 발명의 제2 및 제3 형태의 유리 기판도 상기 본 발명의 제1 형태의 유리 기판과 마찬가지의 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 단 사용하는 유리 원료는, 본 발명의 제2 형태의 유리 기판의 제조에 있어서는, SiO₂ 52 내지 78질량％, Al₂O₃ 3 내지 25질량％, B₂O₃ 3 내지 15질량％, RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 13질량％, Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％를 함유하고, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리가 되는 유리 원료이다. 본 발명의 제3 형태의 유리 기판의 제조에 있어서는, SiO₂ 57 내지 75질량％, Al₂O₃ 8 내지 25질량％, B₂O₃ 3 내지 15질량％, RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％, MgO 0 내지 15질량％, CaO 0 내지 20질량％, SrO 및 BaO의 합량 0 내지 3질량％, Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％, Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리가 되는 유리 원료이다. 또한, 본 발명의 제3 형태의 유리 기판의 제조 방법의 일례에 있어서는, SiO₂ 57 내지 75질량％, Al₂O₃ 8 내지 25질량％, B₂O₃ 3 내지 10질량％ 미만, RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％, MgO 0 내지 15질량％, CaO 0 내지 20질량％, SrO 및 BaO의 합량 0 내지 3질량％, Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％를 함유하고, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않는 유리가 되는 유리 원료이다.

[용해 공정]

용해 공정에 있어서는, 소정의 유리 조성이 되도록 조합한 유리 원료를 적어도 직접 통전 가열을 이용하여 용해한다. 유리 원료는, 공지의 재료로부터 적절하게 선택할 수 있다. 유리 융액의 1550℃에서의 비저항이 50 내지 300Ωㆍcm의 범위가 되도록 유리 조성, 특히 Fe₂O₃의 함유량을 조정하는 것이 바람직하다. RO의 함유량을 3 내지 15질량％, Fe₂O₃의 함유량을 0.01 내지 1질량％의 범위로 함으로써, 1550℃에서의 비저항을 상기 범위 내로 할 수 있다.

또한, 유리 기판의 β-OH의 값이 0.05 내지 0.4mm^-1가 되도록 용해 공정을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 제2 형태의 유리 기판의 제조에 있어서는, RO를 3 내지 13질량％의 범위에서 조정할 수 있다.

[성형 공정]

성형 공정에서는, 용해 공정에서 용해한 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형한다. 평판 형상 유리에의 성형 방법은, 예를 들어 다운 드로우법, 특히 오버플로우 다운 드로우법이 적합하다. 그 밖에 플로트법, 리드로우법, 롤 아웃법 등을 적용할 수 있다. 다운 드로우법을 채용함으로써, 플로트법 등 다른 성형 방법을 이용한 경우에 비하여, 얻어진 유리 기판의 주 표면이 열간 성형된 표면이기 때문에 극히 높은 평활성을 갖고 있으며, 성형 후의 유리 기판 표면의 연마 공정이 불필요해지기 때문에 제조 비용을 저감할 수 있고, 또한 생산성도 향상시킬 수 있다. 또한, 다운 드로우법을 이용하여 성형한 유리 기판의 양쪽 주 표면은 균일한 조성을 갖고 있기 때문에, 에칭 처리를 행하였을 때에 균일하게 에칭을 행할 수 있다. 더불어, 다운 드로우법을 이용하여 성형함으로써, 미세 균열이 없는 표면 상태를 갖는 유리 기판을 얻을 수 있기 때문에, 유리 기판 자체의 강도도 향상시킬 수 있다.

[서냉 공정]

서냉시의 조건을 적절하게 조정함으로써 유리 기판의 열수축률을 컨트롤할 수 있다. 유리 기판의 열수축률은 상술한 바와 같이 75ppm 이하, 보다 바람직하게는 60ppm 이하인 것이 바람직하며, 75ppm 이하, 보다 바람직하게는 60ppm 이하의 유리 기판을 제조하기 위해서는, 예를 들어 다운 드로우법을 이용하는 경우에는, 평판 형상 유리의 온도를, Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위를 20 내지 120초 냉각하도록 성형을 행하는 것이 바람직하다. 20초 미만이면, 열수축량을 충분히 저감하지 못하는 경우가 있다. 한편, 120초를 초과하면, 생산성이 저하함과 함께 유리 제조 장치(서냉로)가 대형화하게 된다. 혹은, 평판 형상 유리의 평균 냉각 속도를 Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위에 있어서 50 내지 300℃/분으로 하도록 서냉(냉각)을 행하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 300℃/분을 초과하면, 열수축량을 충분히 저감하지 못하는 경우가 있다. 한편, 50℃/분 미만이면, 생산성이 저하함과 함께 유리 제조 장치(서냉로)가 대형화하게 된다. 냉각 속도의 바람직한 범위는 50 내지 300℃/분이며, 50 내지 200℃/분이 보다 바람직하고, 60 내지 120℃/분이 더욱 바람직하다. 한편, 서냉 공정 후에 열수축 저감 처리(오프라인 어닐링) 공정을 별도로 설치함으로써, 열수축률을 작게 할 수도 있다. 그러나, 서냉 공정과는 별도로 오프라인 어닐링 공정을 설치하면, 생산성이 저하하고, 비용이 앙등하게 된다고 하는 문제점이 있다. 그로 인해, 상술한 바와 같이, 서냉 공정에 있어서 평판 형상 유리의 냉각 속도를 제어한다고 하는 열수축 저감 처리(온라인 어닐링)를 실시함으로써, 열수축률을 소정 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다.

이상, 본 발명의 유리 기판을 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 유리 기판은 플랫 패널 디스플레이용, 특히 p-Si 플랫 패널 디스플레이용으로서도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 유리 기판은, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 플랫 패널 디스플레이용의 유리로서도 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 유리 기판은, 기판 표면에 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 형성하여 제조되는 플랫 디스플레이에 사용할 수도 있다.

<실시예>

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 34

표 1에 나타내는 유리 조성이 되도록, 실시예 1 내지 34 및 비교예 1 내지 2의 시료 유리를 이하의 수순에 따라 제작하였다. 얻어진 시료 유리 및 시료 유리 기판에 대하여, 실투 온도, Tg, 100 내지 300℃의 범위에서의 평균 열팽창 계수(α), 열수축률, 밀도, 왜곡점, 용해 온도(점도가 10^2.5dPaㆍs일 때의 유리 온도, 표 1 중에서는 T(log(η=2.5)로 표시), 액상 점도, 1550℃에서의 비저항, 에칭 속도를 구하여 표 1에 나타낸다.

(시료 유리의 제작)

우선, 표 1에 나타내는 유리 조성이 되도록, 통상의 유리 원료인 실리카, 알루미나, 산화붕소, 탄산칼륨, 염기성 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 탄산스트론튬, 이산화주석 및 삼산화이철을 사용하여 유리 원료 배치(이하, 배치라고 칭함)를 조합하였다. 또한, 유리로 400g이 되는 양으로 조합하였다.

또한, 상기 시료 유리를 절단, 연삭 및 연마 가공을 실시하여, 상하면이 경면인 30mm×40mm×0.7mm의 시료 유리 기판을 제작하였다. 상기 시료 유리 기판은, 서냉 조건에 영향을 받지 않는 β-OH의 측정에 사용하였다.

또한, 상기 시료 유리를 절단, 연삭 및 연마 가공을 실시하여 두께 0.7 내지 4mm, 폭 5mm, 길이 20mm의 직육면체로 하고, 이것을 Tg에서 30분간 유지한 후, Tg-100℃까지 100℃/분으로 냉각하고, 실온까지 방냉함으로써 열수축 측정용 시료 유리 기판으로 하였다.

(왜곡점)

상기 시료 유리를 한변이 3mm인 사각형, 길이 55mm의 각기둥 형상으로 절단ㆍ연삭 가공하여 시험편으로 하였다. 이 시험편에 대하여, 빔 굽힘 측정 장치(도꾜 고교 가부시끼가이샤제)를 사용하여 측정을 행하고, 빔 굽힘법(ASTM C-598)에 따라 계산에 의해 왜곡점을 구하였다.

(열수축률)

열수축률은, 상기 열수축 측정용 시료 유리 기판을 550℃에서 2시간 열처리가 실시된 후의 유리 기판의 수축량을 이용하여, 이하의 식으로 구하였다.

본 실시예에서는, 구체적으로 이하의 방법에 의해 수축량의 측정을 행하였다.

상기 열수축용 시료 유리 기판에 대하여, 시차열 팽창계(Thermo Plus2 TMA8310)를 사용하여 실온에서부터 550℃까지 승온하여 2시간 유지한 후, 실온까지 냉각하고, 열처리 전후의 시료 유리의 수축량을 측정하였다. 이때의 승강온 속도는 10℃/분으로 설정하였다.

(1550℃에서의 비저항)

상기 시료 유리의 용융시의 비저항은, HP사제의 4192A LF 임피던스ㆍ애널라이저를 사용하여 4단자법으로 측정하고, 상기 측정 결과로부터 1550℃에서의 비저항값을 산출하였다.

(실투 온도의 측정 방법)

상기 시료 유리를 분쇄하여 2380㎛의 체에 통과시키고, 1000㎛의 체 위에 남은 유리 입자를 얻었다. 이 유리 입자를 에탄올에 침지하여 초음파 세정한 후, 항온조에서 건조시켰다. 건조시킨 유리 입자를 폭 12mm, 길이 200mm, 깊이 10mm의 백금 보트 상에, 상기 유리 입자 25g을 거의 일정한 두께가 되도록 넣었다. 이 백금 보트를, 1080 내지 1320℃(혹은 1140℃ 내지 1380℃)의 온도 구배를 가진 전기로 내에 5시간 유지하고, 그 후 노에서 취출하여 유리 내부에 발생한 실투를 50배의 광학 현미경으로 관찰하였다. 실투가 관찰된 최고 온도를 실투 온도로 하였다.

(100 내지 300℃의 범위에서의 평균 열팽창 계수 α 및 Tg의 측정 방법)

상기 시료 유리를 φ5mm, 길이 20mm의 원기둥 형상으로 가공하여 시험편으로 하였다. 이 시험편에 대하여, 시차열 팽창계(Thermo Plus2 TMA8310)를 사용하여 승온 과정에서의 온도와 시험편의 신축량을 측정하였다. 이때의 승온 속도는 5℃/분으로 하였다. 상기 온도와 시험편의 신축량의 측정 결과를 바탕으로 100 내지 300℃의 온도 범위에서의 평균 열팽창 계수 및 Tg를 얻었다. 또한, 본원에서의 Tg란, 유리체를 800℃로 설정한 다른 전기로 내에서 2시간 유지한 후, 740℃까지 2시간, 또한 660℃까지 2시간 냉각한 후, 그 전기로의 전원을 끄고 실온까지 냉각한 시료 유리에 대하여 측정한 값이다.

(밀도)

유리의 밀도는 아르키메데스법에 의해 측정하였다.

(용융 온도)

상기 시료 유리의 고온 점성은 백금구 인상식 자동 점도 측정 장치를 사용하여 측정하였다. 상기 측정 결과로부터 점도 10^2.5dPaㆍs일 때의 온도를 산출하여 용융 온도를 얻었다.

(액상 점도)

상기 고온 점성의 측정 결과로부터, 상기 실투 온도에서의 점성을 산출하여 액상 점도를 얻었다. 표 1에는 10ⁿdPaㆍs로 나타내어지는 액상 점도의 지수 부분 n만을 표시한다.

(에칭 속도)

실시예 7 및 13에 나타내는 유리 조성이 되도록 조합한 유리 원료를, 내화 벽돌제의 용해조와 백금 합금제의 조정조(청징조)를 구비한 연속 용해 장치를 사용하여 1560 내지 1640℃에서 용해하고, 1620 내지 1670℃에서 청징하고, 1440 내지 1530℃에서 교반한 후에 오버플로우 다운 드로우법에 의해 두께 0.7mm의 박판 형상으로 성형하고, Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위 내에 있어서 100℃/분의 평균 속도로 서냉을 행하여 액정 디스플레이용(유기 EL 디스플레이용) 유리 기판을 얻었다. 또한, 상기에 기재된 각 특성에 대해서는, 얻어진 유리 기판을 사용하여 측정하였다.

상기와 같이 얻어진 실시예 7의 조성의 유리 기판의 용해 온도는 1610℃, β-OH값은 0.20mm^-1이며, Tg는 754℃, 왜곡점은 697℃, 열수축률은 51ppm이며, 다른 특성은 실시예 7과 동등하였다. 또한, 실시예 13의 조성의 유리 기판의 용해 온도는 1585℃, β-OH값은 0.21mm^-1이며, Tg는 761℃, 왜곡점은 710℃, 열수축률은 31ppm이며, 다른 특성은 실시예 23과 동등하였다. 상기한 바와 같이, 상기 유리 기판은 720℃ 이상의 Tg와, 1680℃ 이하의 용융 온도를 갖고 있으며, 높은 저온 점성 특성 온도 및 양호한 용해성이 실현되어 있었다. 또한, 열수축률 및 실투 온도도 본 발명의 유리 기판의 조건을 만족하고 있었다. 또한, 상기와 같이 얻어진 유리 기판은, 실시예 7, 13보다도 β-OH값이 0.09mm^-1 크기 때문에, 실시예 7, 13과 비교하면 Tg는 2 내지 3℃ 낮아지지만, 충분히 높은 Tg를 실현할 수 있었다. 따라서, 본 실시예에서 얻어진 유리 기판은, p-SiㆍTFT가 적용되는 디스플레이에도 사용하는 것이 가능한, 우수한 특성을 구비한 유리 기판이라고 할 수 있다.

<산업상 이용가능성>

본 발명은 디스플레이용 유리 기판의 제조 분야에 이용 가능하다.

Claims

SiO₂ 52 내지 78질량％,
Al₂O₃ 3 내지 25질량％,
B₂O₃ 3 내지 15질량％,
RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,
Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,
Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％
를 함유하고, As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,
질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상인 유리가 되도록 조합한 유리 원료를 적어도 직접 통전 가열을 이용하여 용해하는 용해 공정과,
상기 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형하는 성형 공정과,
상기 평판 형상 유리를 서냉하는 서냉 공정을 갖는,
왜곡점이 688℃ 이상인 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조 방법.
SiO₂ 52 내지 78질량％,
Al₂O₃ 3 내지 25질량％,
B₂O₃ 3 내지 15질량％,
RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 13질량％,
Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％
를 함유하고, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,
질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 8.9 내지 20의 범위이고, 또한 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 7.5 이상인 유리가 되도록 조합한 유리 원료를 적어도 직접 통전 가열을 이용하여 용해하여 용융 유리를 얻는 용해 공정과,
상기 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형하는 성형 공정과,
상기 평판 형상 유리를 서냉하는 서냉 공정을 갖는,
왜곡점이 688℃ 이상인 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플랫 패널 디스플레이는 p-SiㆍTFT 플랫 패널 디스플레이인 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 용융 유리는 1550℃의 융액에서의 비저항이 50 내지 300Ωㆍcm인 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 서냉 공정에 있어서, 평판 형상 유리의 냉각 속도를 제어하여 열수축률을 저감시키는 열수축 저감 처리를 실시하는 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 서냉 공정에 있어서, 평판 형상 유리의 중앙부의 냉각 속도를 Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위 내에 있어서 50 내지 300℃/분으로 하는 열수축 저감 처리를 실시하는 제조 방법.
SiO₂ 52 내지 78질량％,
Al₂O₃ 3 내지 25질량％,
B₂O₃ 3 내지 15질량％,
RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,
Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,
Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％
를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,
질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상이고, 또한 왜곡점이 688℃ 이상인 유리로 이루어지는,
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
제7항에 있어서, 상기 유리는 Sb₂O₃을 실질적으로 함유하지 않는 유리 기판.
SiO₂ 52 내지 78질량％,
Al₂O₃ 3 내지 25질량％,
B₂O₃ 3 내지 15질량％,
RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 13질량％,
Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％
를 함유하고, Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,
질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 8.9 내지 20의 범위이고, 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 7.5 이상이고, 또한 왜곡점이 688℃ 이상인 유리로 이루어지는,
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, SiO₂ 함유량이 58 내지 72질량％이고, Al₂O₃ 함유량이 10 내지 23질량％이고, B₂O₃ 함유량이 3 내지 11질량％ 미만인 유리 기판.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, SiO₂ 및 Al₂O₃의 합계 함유량이 75질량％ 이상이고,
RO, ZnO 및 B₂O₃의 합계 함유량이 7 내지 20질량％ 미만이며, 또한
B₂O₃의 함유량이 3 내지 11질량％ 미만인 유리 기판.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리는 R₂O(단, R₂O는 Li₂O, Na₂O 및 K₂O의 합량)의 함유량이 0.01 내지 0.8질량％인 유리로 이루어지는 유리 기판.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리는 β-OH값이 0.05 내지 0.4mm^-1인 유리 기판.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리는 ZrO₂의 함유량이 0.2질량％ 미만인 유리 기판.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리는 SrO 및 BaO의 합계 함유량이 0 내지 2질량％ 미만인 유리 기판.
SiO₂ 52 내지 78질량％,
Al₂O₃ 3 내지 25질량％,
B₂O₃ 3 내지 15질량％,
RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 13질량％,
Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％를 함유하고,
Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 왜곡점이 688℃ 이상인 유리로 이루어지며,
승강온 속도가 10℃/분, 550℃에서 2시간 유지한 열처리가 실시된 후의 하기 식으로 표시되는 열수축률이 75ppm 이하인,
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
(식)
열수축률(ppm)={열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶
제16항에 있어서, 열수축률이 60ppm 이하인 유리 기판.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 열수축률은, 유리 기판을 Tg에서 30분간 유지한 후, Tg-100℃까지 100℃/분으로 냉각하고, 실온까지 방냉하는 서냉 조작을 행한 후에 상기 열처리를 실시하여 얻은 값인 유리 기판.
SiO₂ 57 내지 75질량％,
Al₂O₃ 8 내지 25질량％,
B₂O₃ 3 내지 15질량％,
RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,
MgO 0 내지 15질량％,
CaO 0 내지 20질량％,
SrO 및 BaO의 합량 0 내지 3질량％,
Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,
Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％
를 함유하고,
As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 왜곡점이 688℃ 이상인 유리로 이루어지는,
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
SiO₂ 57 내지 75질량％,
Al₂O₃ 8 내지 25질량％,
B₂O₃ 3 내지 10질량％ 미만,
RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,
MgO 0 내지 15질량％,
CaO 0 내지 20질량％,
SrO 및 BaO의 합량 0 내지 3질량％,
Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％
를 함유하고,
Sb₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않고, 또한 왜곡점이 688℃ 이상인 유리로 이루어지는,
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, TFT 액정 디스플레이용인 유리 기판.
SiO₂ 52 내지 78질량％,
Al₂O₃ 3 내지 25질량％,
B₂O₃ 3 내지 15질량％,
RO(단, RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량) 3 내지 25질량％,
Fe₂O₃ 0.01 내지 1질량％,
Sb₂O₃ 0 내지 0.3질량％
를 함유하고, 또한 As₂O₃은 실질적으로 함유하지 않으며,
질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/B₂O₃은 7 내지 30의 범위이고, 질량비 (SiO₂+Al₂O₃)/RO는 6 이상이고, 또한 왜곡점이 688℃ 이상인 유리로 이루어지는,
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.