KR101463672B1

KR101463672B1 - 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판

Info

Publication number: KR101463672B1
Application number: KR1020127031515A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 고야마; 사또시 아미; 마나부 이찌까와
Original assignee: 아반스트레이트 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-11-19
Also published as: TW201318999A; JP5753895B2; WO2013047586A1; JPWO2013047586A1; TWI518045B; KR20130057440A

Abstract

생산성과 열수축율의 저감을 양립시키는 TFT를 이용한 플랫 패널 디스플레이에 적합한 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판을 제공한다.
몰％ 표시로,
SiO₂ 55∼80％,
Al₂O₃ 3∼20％,
B₂O₃3∼15％,
SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,
몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 9.5 초과 19.0 이하이며,
실투 온도가 1280℃ 미만이며,
상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식,
열수축율(ppm) = {열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶
으로 나타내어지는 열수축율이 60ppm 이하인, TFT가 형성되는 플랫 패널 디스플레이의 제조에 이용되기 위한 유리 기판.

Description

플랫 패널 디스플레이용 유리 기판{GLASS SUBSTRATE FOR FLAT PANEL DISPLAY}

본 발명은, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 저온 폴리실리콘 박막 트랜지스터[이하, LTPSㆍTFT(Low-Temperature-Polycrystalline-Silicon Thin-Film-Transistor)이라 함] 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 투명 산화물 반도체 박막 트랜지스터[이하, TOSㆍTFT(Transparent Oxide-Semiconductor Thin-Film-Transistor)이라 함] 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은, 상기 플랫 패널 디스플레이가 액정 디스플레이인 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 플랫 패널 디스플레이가, 유기 EL 디스플레이인 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

LTPSㆍTFT 플랫 패널 디스플레이 제조 공정에서는, 유리 기판 표면에 LTPSㆍTFT를 형성하고, 또한 기판 표면에 에칭 처리가 실시되어 플랫 패널 디스플레이가 제조된다. TOSㆍTFT 플랫 패널 디스플레이 제조 공정에서는, 유리 기판 표면에 TOS를 형성하여 평면 표시 장치가 제조된다. 최근, 휴대형 디스플레이의 분야에서는, 디스플레이의 경량화ㆍ박판화가 중요한 과제로 되고 있다. 그 때문에, 예를 들어 액정 디스플레이의 제조에서는, 어레이ㆍ컬러 필터 접합시킨 후에, 유리 기판 표면에 에칭 처리를 행하고, 디스플레이의 유리 기판을 박판화하고 있다. 또한, 박판화함으로써, 동시에 경량화도 도모하고 있다.

또한, 휴대 기기 등에 탑재된 디스플레이는, 소비 전력을 저감할 수 있는 등의 이유로부터, TFT의 제조에 LTPS를 적용하는 것이 기대되지만, LTPSㆍTFT의 제조에 있어서 400∼600℃라는 비교적 고온에서의 열처리가 필요하다.

한편, 소형 휴대 기기의 디스플레이에는, 최근 점점 더 고정밀화가 요구되고 있다. 그 때문에 화소의 피치 어긋남의 문제를 야기하여, 디스플레이 패널 제조시에 생기는 유리 기판의 열수축이 문제로 되고 있다.

유리 기판의 열수축율은, 일반적으로, 유리의 왜곡점이나 Tg(유리 전이점)에 대표되는 저온 점성 영역에서의 특성 온도[이하, 저점(低粘) 특성 온도라 함]를 높게 하거나, 또는 평균 열팽창 계수를 저하시킴으로써 저감하는 것이 가능하다. 또한, 유리 기판의 열수축율은, Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위 내에서의 냉각 속도를 저하시킴으로써도 저감하는 것이 가능하다.

열수축율에 주목한 유리 기판을 개시하는 문헌으로서는, 일본 특허 공개 제2004-315354호(특허문헌 1) 및 일본 특허 공개 제2007-302550호(특허문헌 2)가 있다. 특허문헌 1 내지 2는, 어느 것이나 액정 디스플레이용 유리 기판에 관한 발명을 개시한다. 특허문헌 1 내지 2의 전체 기재는, 여기서 특히 개시로서 원용된다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 유리 기판은, 실투(失透) 온도가 높고, 유리 기판 표면의 연마 공정 등을 생략하여 생산성을 향상시킬 수 있는 오버플로우 다운드로우법 등의 성형 방법에 이용하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 유리 기판은, 왜곡점이 충분히 높지 않으므로, 열수축율을 저감시키려고 하면, Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위 내에서의 냉각 속도를 매우 느리게 할 필요가 있다. 이 때문에 특허문헌 2에 기재된 유리 기판은, 생산성을 유지하면서 열수축율을 저감하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있었다.

디스플레이의 제조에서는 생산성을 향상시키는 것이 요구되고, 유리 기판 자체의 생산성을 높이는 것 외에, 디스플레이의 유리 기판을 박판화하는 공정의 생산성의 향상도 요구되고 있다. 디스플레이의 유리 기판을 박판화하는 공정의 생산성은, 유리 기판의 에칭에 걸리는 시간에 크게 의존한다. 그 때문에 LTPSㆍTFT를 이용한 플랫 패널 디스플레이 유리 기판에는, 에칭레이트의 향상에 의한 생산성의 향상과 열수축율의 저감을 양립시키는 것이 요구되고 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1 및 2에 기재된 유리 기판에 대해서는, 에칭레이트의 향상에 대해서 배려된 것은 아니었다.

따라서 본 발명은, 생산성과 열수축율의 저감을 양립시키는 유리로 이루어지는, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판, 특히 LTPSㆍTFT를 이용한 플랫 패널 디스플레이에 적합한 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 생산성과 열수축율의 저감을 양립시키는 TOSㆍTFT용으로서도 적합한 유리 기판을 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.

본 발명자는, 유리 조성을 연구함으로써, 생산성과 열수축율의 저감을 양립시킨 유리로 이루어지는, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판, 특히 LTPSㆍTFT를 이용한 플랫 패널 디스플레이에 적합한 LTPSㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판을 제공할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다. 또한, 상기 유리 기판은, TOSㆍTFT용으로서도 이용 가능하다는 것도 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

본 발명은 이하와 같다.

[1]

몰％ 표시로,

SiO₂ 55∼80％,

Al₂O₃ 3∼20％,

B₂O₃3∼15％,

를 함유하고,

SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,

몰비(SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,

왜곡점이 665℃ 이상이며, 실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,

상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후 하기 식으로 나타내어지는 열수축율이 75ppm 이하인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.

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

[2]

몰％ 표시로,

SiO₂ 55∼80％,

Al₂O₃ 3∼20％,

B₂O₃3∼15％,

를 함유하고,

SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,

몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 9.5 초과 19.0 이하이며,

실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,

상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후 하기 식으로 나타내어지는 열수축율이 60ppm 이하인, 플랫 패널 디스플레이 유리 기판.

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

[3]

플랫 패널 디스플레이용 유리 기판으로서,

몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,

MgO+CaO+SrO+BaO가 5㏖％ 이상, 14㏖％ 미만이며,

HF와 HCl의 혼합 에칭액(HF 농도 1㏖/㎏, HCl 농도 5㏖/㎏, 온도 40℃)에 유리 기판을 1시간 침지한 경우의 한쪽의 유리 표면의 두께 감소량으로서 표시되는 에칭레이트가 50㎛/h 이상이며,

상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식으로 나타내어지는 열수축율이 75ppm 이하인, 유리 기판.

[4]

상기 유리 기판은, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서 TFT 형성 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리에 부가하는 것이며, 또한 상기 에칭 처리에 있어서의 에칭량이 50∼650㎛의 범위인, [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

[5]

상기 유리 기판은, LTPSㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용이거나, 또는 TOSㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용인, [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판.

본 발명에 따르면, 생산성과 열수축율의 저감을 양립시키는 플랫 패널 디스플레이, 특히 LTPSㆍTFT를 이용한 플랫 패널 디스플레이에 적합한 LTPSㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 및 TOSㆍTFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판을 제공할 수 있다.

본원 명세서에 있어서, 유리 기판을 구성하는 유리의 조성은 특별히 언급하지 않는 한, ㏖％로 표시하고, 유리를 구성하는 성분의 비는 몰비로 표시한다. 또한, 유리 기판의 조성 및 물성은, 특별히 언급하지 않는 한 유리 기판을 구성하는 유리의 조성 및 물성을 의미하고, 간단히 유리로 표기할 때는, 유리 기판을 구성하는 유리를 의미한다. 단, 유리 기판의 에칭레이트 및 열수축율은, 실시예에 기재된 소정의 조건에서 형성한 유리 기판에 대하여, 실시예에 기재된 조건에서 측정한 값을 의미한다. 또한, 본원 명세서에 있어서, 저점 특성 온도는, 유리가 10^7.6∼10^14.5dPaㆍs의 범위의 점도를 나타내는 온도를 의미하고, 저점 특성 온도에는, 왜곡점 및 Tg가 포함된다. 따라서, 저점 특성 온도를 높이는 것은, 왜곡점 및 Tg를 높이는 것도 의미하고, 반대로, 왜곡점 및/또는 Tg를 높이는 것은 저점 특성 온도를 높이는 것을 의미한다. 또한 용융 온도는, 유리가 10^2.5dPaㆍs의 점도를 나타내는 온도이며, 용해성의 지표가 되는 온도이다.

본 발명의 유리 기판은, TFT가 형성된 후, 예를 들어 액정 디스플레이의 경우에는 어레이ㆍ컬러 필터 접합시킨 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리하는 LTPSㆍTFT가 형성되는 플랫 패널 디스플레이의 제조에 이용되기 위한 유리 기판에 적절하다. 또한, 본 발명의 유리 기판은, TOSㆍTFT용의 유리 기판으로서도 적절하다. 이하, LTPSㆍTFT용 유리 기판에 대해서 설명하지만, TOSㆍTFT용의 유리 기판에 대해서도 마찬가지이다.

플랫 패널 디스플레이의 제조에서는, 유리 기판 표면에 LTPSㆍTFT가 형성되고, 예를 들어, 액정 디스플레이의 경우에는 또한 어레이ㆍ컬러 필터를 접합시킬 수 있다. 디스플레이의 경량화ㆍ박판화를 필요로 하지 않는 플랫 패널 디스플레이의 경우에는, 이 상태로 상품화되지만, 경량화ㆍ박판화를 필요로 하는 플랫 패널 디스플레이의 경우에는, 어레이ㆍ컬러 필터 접합시킨 후에, 가공을 하지 않은 측의 유리 기판 표면을 에칭 처리하여, 유리 기판을 박막화한다. 본 발명에 있어서, 상기 에칭 처리에 있어서의 에칭량(두께)은, 예를 들어 50∼650㎛의 범위로 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 0.4∼0.7㎜의 기판을 에칭 처리하여 0.05∼0.65㎜의 범위의 두께로 하는 것이 행해질 수 있다. 본 발명의 유리 기판은, 이러한 TFT가 형성된 후, 예를 들어 액정 디스플레이의 경우에는 어레이ㆍ컬러 필터 접합시킨 후에 유리 기판 표면이 에칭 처리되는 유리 기판에 적절하다.

본 발명의 유리 기판의 제1 양태에 속하는 제1 유리 기판은, 유리 조성 및 물성에 대해서는 이하와 같다.

몰％ 표시로,

SiO₂ 55∼80％,

Al₂O₃ 3∼20％,

B₂O₃3∼15％,

를 함유하고,

SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,

몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,

상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식으로 나타내어지는 열수축율이 75ppm 이하이다.

본 발명의 제1 양태에 속하는 제2 유리 기판은, 유리 조성 및 물성에 대해서는 이하와 같다.

몰％ 표시로,

SiO₂ 55∼80％,

Al₂O₃ 3∼20％,

B₂O₃3∼15％,

를 함유하고,

SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,

몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 9.5 초과 19.0 이하이며,

실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,

상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식으로 나타내어지는 열수축율이 60ppm 이하이다.

또한 본 발명의 유리 기판의 제2 양태에 속하는 제1 유리 기판은, 유리 조성 및 물성에 대해서는 이하와 같다.

몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,

MgO+CaO+SrO+BaO가 5㏖％ 이상, 14㏖％ 미만이며,

HF와 HCl의 혼합 에칭액(HF 농도 1㏖/㎏, HCl 농도 5㏖/㎏, 온도 40℃)에 유리 기판을 1시간 침지한 경우의 한쪽의 유리 표면의 두께 감소량으로서 표시되는 에칭레이트가 50㎛/h 이상이며, 상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식으로 나타내어지는 열수축율이 75ppm 이하이다.

본 발명의 제2 양태에 속하는 제2 유리 기판은, 유리 조성 및 물성에 대해서는 이하와 같다.

MgO+CaO+SrO+BaO를 5㏖％ 이상, 14㏖％ 미만 함유하고,

몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 9.5를 초과하는 유리로 이루어지고,

HF와 HCl의 혼합 에칭액(HF 농도 1㏖/㎏, HCl 농도 5㏖/㎏, 온도 40℃)에 유리 기판을 1시간 침지한 경우의 한쪽의 유리 표면의 두께 감소량으로서 표시되는 에칭레이트가 50㎛/h 이상이며, 상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식으로 나타내어지는 열수축율이 60ppm 이하이다.

또한 어레이ㆍ컬러 필터 접합시킨 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리하는 TFT가 형성되는 플랫 패널 디스플레이의 제조에 이용되기 위한 유리 기판인, 본 발명의 유리 기판의 제3 양태에 속하는 제1 유리 기판은, 유리 조성 및 물성에 대해서는 이하와 같다.

MgO+CaO+SrO+BaO를 5㏖％ 이상, 14㏖％ 미만 함유하고,

몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,

평균 열팽창 계수(100-300℃)가 38×10^-7℃^-1미만이며, 왜곡점이 665℃ 이상인 유리로 이루어지고,

HF와 HCl의 혼합 에칭액(HF 농도 1㏖/㎏, HCl 농도 5㏖/㎏, 온도 40℃)에 유리 기판을 1시간 침지한 경우의 한쪽의 유리 표면의 두께 감소량으로서 표시되는 에칭레이트가 50㎛/h 이상이다.

본 발명의 제3 양태에 속하는 제2 유리 기판은, 유리 조성 및 물성에 대해서는 이하와 같다.

MgO+CaO+SrO+BaO를 5㏖％ 이상, 14㏖％ 미만 함유하고,

몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 9.5 초과 19.0 이하이며,

평균 열팽창 계수(100-300℃)가 38×10^-7℃^-1미만이며, Tg가 720℃ 이상인 유리로 이루어지고,

본 발명의 유리 기판은, 제1 양태 내지 제3 양태에 공통되고, SiO₂, Al₂O₃ 및 B₂O₃을 함유하는 유리로 이루어진다. 이하, 간단히 본 발명의 유리 기판을 기재하는 경우, 제1 양태 내지 제3 양태의 유리 기판을 대상으로 한다.

본 발명의 유리 기판의 제1 양태에서는, 유리는 SiO₂ 55∼80㏖％, Al₂O₃ 3∼20㏖％, B₂O₃3∼15㏖％를 함유한다. 본 발명의 유리 기판의 제2 양태 및 제3 양태에 있어서도, 유리는 바람직하게는 SiO₂ 55∼80㏖％, Al₂O₃ 3∼20㏖％, B₂O₃3∼15㏖％를 함유한다.

본 발명의 유리 기판에 있어서, 유리의 B₂O₃에 대한 SiO₂와 2배의 Al₂O₃의 합량인 (SiO₂+2×Al₂O₃)의 몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하의 범위이며, 더 바람직하게는 9.5 초과∼19.0의 범위이다. 몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃은, 저점 특성 온도의 상승과 내실투성의 지표가 된다. (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 상기 하한 이하에서는, 소정 이하의 열수축율 75ppm, 더 바람직하게는 60ppm 미만을 갖는 TFT용의 유리 기판을 제조하는 것이 곤란하다. (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃은, 바람직하게는 9.5 초과∼17.0의 범위이며, 더 바람직하게는 10.0∼15.5의 범위이며, 더 바람직하게는 10.0∼14.0의 범위이다. 한편 실투 온도를 충분히 저하시키는 것 외에, 에칭레이트가 충분히 빠른 유리 기판을 얻는 것도 고려하면, 몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃은 바람직하게는 8.5 초과∼19.0이며, 더 바람직하게는 9∼19이며, 더 바람직하게는 9∼15이며, 더 바람직하게는 9∼14이며, 더 바람직하게는 9.5 초과∼13이다.

본 발명의 유리 기판의 제1 양태에서는, 유리의 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량인 MgO+CaO+SrO+BaO=RO가 3㏖∼25㏖％인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5㏖％∼14㏖％ 미만이다. 본 발명의 유리 기판의 제2 양태 및 제3 양태에서는, 유리의 MgO+CaO+SrO+BaO=RO는 5㏖％∼14㏖％ 미만이다. RO는, 용해성을 향상시키는 성분이다. RO 함유량이 지나치게 적으면, 용해성이 악화된다. RO 함유량이 지나치게 많으면, 저점 특성 온도가 저하되고, 밀도가 상승하고, 영률이 저하된다. 또한, RO 함유량이 지나치게 많으면, 평균 열팽창 계수가 증대되는 경향도 있다. 이러한 관점에서, RO는, 더 바람직하게는 6∼14㏖％의 범위이며, 더 바람직하게는 8∼13㏖％의 범위이고, 더 바람직하게는 9∼12㏖％의 범위이다.

본 발명의 유리 기판의 제1 양태는, 생산성이 좋은 에칭을 행하기 위해, 에칭레이트가 50㎛/h 이상인 것이 바람직하고, 본 발명의 유리 기판의 제2 양태 및 제3 양태는, 생산성이 좋은 에칭을 행하기 위해, 에칭레이트가 50㎛/h 이상이다. 한편, 과도하게 에칭레이트가 높으면, 패널 제작 공정에서의 약액과의 반응에서 문제점이 생길 우려가 있기 때문에, 본 발명의 유리 기판의 에칭레이트는 160㎛/h 이하인 것이 바람직하다. 에칭레이트는 바람직하게는 60∼140㎛/h, 더 바람직하게는 70∼120㎛/h이다. 본 발명에서는, 상기 에칭레이트는 이하의 조건에서 측정한 것으로 정의한다.

에칭레이트(㎛/h)는, 유리 기판을 HF와 HCl의 혼합 에칭액(HF 농도 1㏖/㎏, HCl 농도 5㏖/㎏, 온도 40℃)에 1시간 침지한 경우의, 단위 시간(1시간)당의 유리 기판의 한쪽의 표면의 두께 감소량을 표시한다.

본 발명의 유리 기판의 제1 양태에 있어서, SiO₂와 Al₂O₃의 유리 성분을 각각 조정함으로써, 상기 에칭레이트를 갖는 것으로 할 수 있다. 보다 상세하게는, SiO₂의 함유량으로부터 Al₂O₃의 함유량의 1/2을 뺀 차이인 SiO₂-1/2Al₂O₃의 값을, 70㏖％ 이하로 함으로써, 상기 에칭레이트를 갖는 것으로 할 수 있다. 또한, 에칭레이트를 높게 하기 위해, SiO₂-1/2Al₂O₃의 값을 너무 작게 하면, 실투 온도가 상승해버리는 경향이 있다. 또한, 왜곡점을 충분히 높게 할 수 없는 경우도 있기 때문에, SiO₂-1/2Al₂O₃의 값은 50㏖％ 이상이다. 이상으로부터, SiO₂-1/2Al₂O₃의 값이 55∼68㏖％인 것이 바람직하고, 56∼66㏖％인 것이 보다 바람직하고, 58∼64㏖％ 인 것이 더 바람직하고, 58∼62㏖％인 것이 한층 바람직하다.

본 발명의 유리 기판의 제1 양태 및 제2 양태에 있어서, 유리의 실투 온도가, 1280℃ 미만이며, 바람직하게는 1260℃ 이하, 더 바람직하게는 1250℃ 이하, 더 바람직하게는 1230℃ 이하이다. 본 발명의 유리 기판의 제3 양태에 있어서, 유리의 실투 온도가, 1280℃ 미만인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 1260℃ 이하, 더 바람직하게는 1250℃ 이하, 더 바람직하게는 1230℃ 이하이다. 실투 온도가 1280℃ 미만이면, 다운드로우법으로 유리판이 안정된 성형을 하기가 쉬워진다. 다운드로우법을 적용함으로써 유리 기판의 표면 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 생산 코스트도 저감시킬 수 있다. 실투 온도가 너무 높으면, 투명성 상실이 생기기 쉽고, 유리판이 안정된 생산이 곤란해진다. 특히, 다운드로우법에서의 안정된 생산이 어렵게 된다. 한편, 열수축율이나 밀도 등의 플랫 패널 디스플레이용 기판의 특성을 고려하면, 유리 기판을 구성하는 유리의 실투 온도가, 바람직하게는 1050∼1280℃ 미만, 더 바람직하게는 1110∼1250℃, 더 바람직하게는 1150∼1240℃, 더 바람직하게는 1160∼1230℃, 더 바람직하게는 1170∼1220℃이다.

본 발명의 유리 기판의 제1 양태 및 제2 양태는, 열수축율이 75ppm 이하, 더 바람직하게는 65ppm, 더 바람직하게는 60ppm 이하이며, 바람직하게는 55ppm 이하, 더 바람직하게는 50ppm 이하, 더 바람직하게는 48ppm 이하, 보다 한층 바람직하게는 45ppm 이하이다. 본 발명의 유리 기판의 제3 양태는, 열수축율이, 75ppm 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 65ppm, 더 바람직하게는 60ppm 이하이며, 더 바람직하게는 55ppm 이하이고, 더 바람직하게는 50ppm 이하이고, 더 바람직하게는 48ppm 이하이며, 더 바람직하게는 45ppm 이하이다. 열수축율(량)이 커지면, 화소의 큰 피치 어긋남을 일으켜, 고정밀 디스플레이를 실현할 수 없게 된다. 열수축율(량)을 소정 범위에서 제어하기 위해서는, 유리 기판의 왜곡점을 665℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 670℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 유리 기판의 성형성을 아울러 고려하면, 유리 기판의 왜곡점은 665∼750℃의 범위가 바람직하고, 680∼750℃가 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 680∼730℃의 범위이다.

또한, 열수축율을 0ppm로 하려고 하면, 서랭 공정(예를 들어, Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위)의 냉각 속도를 매우 저감시키거나, 후술하는 냉각 공정과는 별도로 열수축 저감 처리 공정을 설치할 필요가 있다. 구체적으로는, 유리 리본을 절단한 후에 다시 서랭을 행하는 열수축 저감 처리 공정을 설치함으로써, 열수축율을 저감시킬 수 있다(오프라인 어닐링). 그러나, 서랭 공정에 있어서 유리 리본의 냉각 속도를 매우 저감시키거나 서랭 공정과는 별도로 열수축 저감 처리 공정을 설치하면, 생산성이 저하되고, 코스트가 상승해 버린다. 생산성 및 코스트를 감안하면, 열수축율이, 바람직하게는 5∼75ppm, 더 바람직하게는 5∼60ppm, 더 바람직하게는 8∼55ppm, 더 바람직하게는 8∼50ppm, 더 바람직하게는 10∼48ppm, 더 바람직하게는 10∼45ppm 미만, 더 바람직하게는 15∼43ppm이다.

또한, 열수축율은, 상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식으로 나타내어진다.

다음으로, 본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리에 대해서, 각 성분의 함유 비율, 조성비의 한정 이유에 대해서 설명한다.

SiO₂는, 유리의 골격 성분이며, 따라서, 필수 성분이다. 함유량이 적어지면, 내산성이 저하되고, 왜곡점이 저하되고, 평균 열팽창 계수가 증가하고, 또한 내(耐)BHF(buffered HF)가 저하되는 경향이 있다. 또한, SiO₂ 함유량이 지나치게 적으면, 유리 기판을 저밀도화하는 것이 어렵게 된다. 한편, SiO₂ 함유량이 지나치게 많으면, 고온도 영역의 점성이 현저하게 높아져 용해가 어려워지는 경향이 있다. 또한, SiO₂ 함유량이 지나치게 많으면, 내실투성이 저하되는 경향도 있다. 이러한 관점에서, SiO₂의 함유량은, 55∼80㏖％의 범위로 하는 것이 바람직하고, 60∼78㏖％의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다. SiO₂의 함유량은, 더 바람직하게는 62∼75㏖％, 더 바람직하게는 63∼72㏖％, 더 바람직하게는 65∼71㏖％, 더 바람직하게는 65∼70㏖％의 범위이다.

Al₂O₃은, 분상(分相)을 억제하고, 왜곡점을 높게 하는 필수 성분이다. 함유량이 지나치게 적으면, 유리가 분상되기 쉬워져, 왜곡점이 저하된다. 또한, 영률도 저하되고, 또한 산에 의한 에칭레이트도 저하되는 경향이 있다. Al₂O₃ 함유량이 지나치게 많으면, 유리의 실투 온도가 상승하고, 내실투성이 저하되므로, 성형성이 악화되는 경향이 있다. 이러한 관점에서, Al₂O₃의 함유량은 3∼20㏖％의 범위인 것이 바람직하다. Al₂O₃의 함유량은, 더 바람직하게는 5∼18㏖％, 더 바람직하게는 5∼15㏖％, 더 바람직하게는 7∼14㏖％, 더 바람직하게는 10∼14㏖％의 범위이다.

B₂O₃은, 유리의 용융 온도를 저하시켜, 용해성을 개선하는 필수 성분이다. B₂O₃ 함유량이 지나치게 적으면, 용해성이 저하되고, 내실투성이 저하되고, 내BHF가 저하되고, 또한 평균 열팽창 계수가 증대되는 경향이 있다. 또한, B₂O₃ 함유량이 지나치게 적으면, 저밀도화를 도모하기 어려워진다. 한편, B₂O₃ 함유량이 지나치게 많으면, 왜곡점이 저하되고, 내산성이 저하되고, 또한 영률이 저하된다.

또한 유리 용해시의 B₂O₃의 휘발에 의해, 유리의 불균질이 현저하게 되어, 맥리(脈理)가 발생하기 쉬워진다. 이러한 관점에서, B₂O₃ 함유량은, 3∼15㏖％의 범위인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3∼9.5㏖％, 더 바람직하게는 3∼8.9㏖％ 미만, 더 바람직하게는 4∼8.9㏖％ 미만, 더 바람직하게는 5∼8.5㏖％, 더 바람직하게는 6∼8㏖％의 범위이다. 한편, 실투 온도의 상승을 방지하기 위해서는, B₂O₃의 함유량은, 5∼13㏖％가 보다 바람직하고, 5∼12㏖％가 보다 바람직하고, 6∼10㏖％ 미만(6％ 이상 10％ 미만)이 더 바람직하다.

MgO는, 용해성을 향상시키는 성분이다. 또한, 알칼리 토류 금속 중에서는 밀도를 증가시키기 어려운 성분이므로, 그 함유량을 상대적으로 증가시키면, 저밀도화를 도모하기 쉬워진다. 필수는 아니지만, 함유시킴으로써, 용해성을 향상시키므로 절분(切粉)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, 내BHF 저하, 내산성 저하의 경향이 있다. 특히, 실투 온도를 저하시키고자 하는 경우에는, MgO는 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, MgO 함유량은, 바람직하게는 0∼15㏖％, 더 바람직하게는 0∼10㏖％, 더 바람직하게는 0∼5㏖％, 더 바람직하게는 0∼2㏖％ 미만, 더 바람직하게는 0∼1.5㏖％이며, 더 바람직하게는 0∼1㏖％이며, 더 바람직하게는 0∼0.5㏖％이며, 더 바람직하게는 0∼0.2㏖％ 미만이며, 가장 바람직하게는 실질적으로 함유하지 않는 것이다.

CaO는, 유리의 실투 온도를 급격하게 올리지 않고 유리의 용해성을 향상시키는데 유효한 성분이다. 또한, 알칼리 토류 금속 중에서는 밀도를 증가시키기 어려운 성분이므로, 그 함유량을 상대적으로 증가시키면, 저밀도화를 도모하기 쉬워진다. 함유량이 지나치게 적으면, 용융 온도의 상승에 의한 용해성의 저하 및 내실투성의 저하를 발생시키는 경향이 있다. 한편, CaO 함유량이 지나치게 많으면, 평균 열팽창 계수가 증가되는 경향이 있다. CaO 함유량은, 바람직하게는 0∼20㏖％, 더 바람직하게는 3.6∼16㏖％, 더 바람직하게는 4∼16㏖％, 더 바람직하게는 6∼16㏖％, 더 바람직하게는 7 초과∼16㏖％, 더 바람직하게는 8∼15㏖％, 더 바람직하게는 9∼13㏖％의 범위이다.

SrO는, 내실투성을 떨어뜨릴 수 있는 성분이다. SrO는, 필수는 아니지만, 함유시키면, 내실투성이 향상되고, 또한 용해성이 향상된다. 한편, SrO 함유량이 지나치게 많으면, 밀도가 상승해 버린다. SrO 함유량은, 바람직하게는 0∼10㏖％, 더 바람직하게는 0∼2㏖％, 더 바람직하게는 0∼1㏖％, 더 바람직하게는 0∼0.5㏖％ 미만, 더 바람직하게는 0∼0.1㏖％ 미만의 범위이다. 유리의 밀도를 저하시키고자 하는 경우에는, SrO는 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

BaO는, 환경 부하의 문제로부터, 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다. 또한, 평균 열팽창 계수도 증대해 버린다. BaO 함유량은, 바람직하게는 0∼10㏖％, 더 바람직하게는 0∼5㏖％ 미만, 더 바람직하게는 0∼1㏖％ 미만이며, 더 바람직하게는 0∼0.5㏖％ 미만이며, 더 바람직하게는 0∼0.1㏖％ 미만이며, 더 바람직하게는 실질적으로 함유시키지 않는다.

Li₂O 및 Na₂O는, 유리 기판으로부터 용출하여 TFT 특성을 열화시키거나, 유리의 평균 열팽창 계수를 크게 하여 디스플레이 제조의 열처리시에 기판을 파손시키거나, 왜곡점을 크게 저하시켜 과도하게 내열성을 저하시킬 우려가 있는 성분이다. Li₂O 및 Na₂O는, 0∼0.3㏖％가 바람직하고, 0∼0.2㏖％가 보다 바람직하며, 0∼0.1㏖％가 더 바람직하고, 어느 것이나 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다.

K₂O는, 유리의 염기성도를 높이고, 청징성을 발휘시키는 성분이다. 또한, 용해성 향상, 비저항 저하시키는 성분이다. 필수는 아니지만, 함유시키면, 청징성은 향상되고, 용해성은 향상되고, 또한 비저항은 저하된다. K₂O 함유량이 지나치게 많으면, 유리 기판으로부터 용출하여 TFT 특성을 열화시키는 경향이 있다. 또한, 평균 열팽창 계수도 증대되는 경향이 있다. 또한, 유리의 왜곡점을 크게 저하시켜 과도하게 내열성을 저하시킬 우려가 있는 성분이다. K₂O 함유량은, 바람직하게는 0∼0.8㏖％, 더 바람직하게는 0.01∼0.5㏖％, 더 바람직하게는 0.1∼0.3㏖％의 범위이다.

ZrO₂ 및 TiO₂는, 유리의 화학적 내구성을 향상시켜, 왜곡점을 올리는 성분이다. ZrO₂ 및 TiO₂는, 필수 성분은 아니지만, 함유시킴으로써 왜곡점의 상승 및 내산성 향상을 실현시킬 수 있다. 그러나, ZrO₂ 함유량 및 TiO₂ 함유량이 지나치게 많아지면, 실투 온도가 현저하게 상승하기 때문에, 내실투성 및 성형성이 저하되는 경우가 있다. 특히, ZrO₂는 융점이 높고 녹이기 어렵기 때문에, 원료의 일부가 용해로의 저부에 퇴적하는 문제를 일으킨다. 이들의 용해되지 않은 성분이 유리 원료에 혼입되면 인클루전(inclusion)으로서 유리의 품질 악화를 일으킨다. 또한, TiO₂는, 유리를 착색시키는 성분이므로, 디스플레이용 기판에는 바람직하지 못하다. 이상의 이유로, 본 발명의 유리 기판에서는, ZrO₂ 및 TiO₂의 함유율은, 각각, 0∼5㏖％가 바람직하고, 0∼3㏖％가 보다 바람직하고, 0∼2㏖％가 더 바람직하고, 0∼1㏖％가 더 바람직하다. 더 바람직하게는, 본 발명의 유리 기판이, ZrO₂ 및 TiO₂를 실질적으로 함유시키지 않는 것이다.

ZnO는, 내BHF성이나 용해성을 향상시키는 성분이다. 단, 필수는 아니다.

ZnO 함유량이 지나치게 많아지면, 실투 온도가 상승하고, 왜곡점이 저하되고, 또한 밀도가 상승되는 경향이 있다. 그 때문에 ZnO 함유량은, 바람직하게는 0∼5㏖％, 더 바람직하게는 0∼3㏖％, 더 바람직하게는 0∼2㏖％, 더 바람직하게는 0∼1㏖％의 범위이다. ZnO는 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

P₂O₅는, 용융 온도를 저하시켜, 용해성을 향상시키는 성분이다. 단, 필수는 아니다. P₂O₅ 함유량이 지나치게 많으면, 유리 용해시의 P₂O₅의 휘발에 의해, 유리의 불균질이 현저하게 되어, 맥리가 발생하기 쉬워진다. 또한 내산성이 현저하게 악화된다. 또한, 유백이 생기기 쉬워진다. P₂O₅ 함유량은, 바람직하게는 0∼3㏖％, 더 바람직하게는 0∼1㏖％, 더 바람직하게는 0∼0.5㏖％의 범위이며, 실질적으로 함유시키지 않는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 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 산화물의 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 예로 들 수 있다. 청징제로서는, SnO₂가 적절하다. 청징제의 함유량은, 지나치게 적으면, 거품 품질이 악화된다. 청징제의 함유량이 지나치게 많아지면, 실투나 착색 등의 원인이 되는 경우가 있다. 청징제의 함유량은, 청징제의 종류나 유리의 조성에도 의하지만, 예를 들어, 0.05∼0.5㏖％, 바람직하게는 0.05∼0.3㏖％, 더 바람직하게는 0.05∼0.2㏖％의 범위로 하는 것이 적절하다. 또한, SnO₂의 경우, 예를 들어 0.01∼0.2㏖％의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.03∼0.15㏖％, 더 바람직하게는 0.05∼0.12㏖％의 범위이다.

Fe₂O₃은, 청징제로서의 기능을 갖는 것 외에, 유리의 비저항을 저하시키는 성분이다. 용융 온도가 높고, 난해한 유리에 있어서는, 유리의 비저항을 저하시키기 위해 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Fe₂O₃ 함유량이 지나치게 많아지면, 유리가 착색되고, 투과율이 저하된다. Fe₂O₃ 함유량은, 0∼0.1㏖％의 범위이며, 바람직하게는 0∼0.05㏖％, 더 바람직하게는 0.001∼0.05㏖％, 더 바람직하게는 0.005∼0.05㏖％, 더 바람직하게는 0.005∼0.03㏖％, 더 바람직하게는 0.005∼0.02㏖％의 범위이다.

본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리는, 환경 부하의 문제로부터, As₂O₃은 실질적으로 함유되지 않는다. 본 명세서에서, 「실질적으로 함유하지 않는다」란, 유리 원료에 이들 성분의 원료가 되는 물질을 이용하지 않는 것을 의미하고, 다른 성분의 유리 원료에 불순물로서 포함되는 성분의 혼입을 배제하는 것은 아니다. 본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리는, 환경 부하의 문제로부터, Sb₂O₃은, 바람직하게는 0∼0.5㏖％, 더 바람직하게는 0∼0.1㏖％, 가장 바람직하게는 실질적으로 함유되지 않는다.

본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리는, 환경상의 이유로 PbO 및 F를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.

SiO₂의 함유량으로부터 Al₂O₃의 함유량의 1/2을 뺀 차이(SiO₂-Al₂O₃/2)는, 값이 지나치게 작으면, 에칭레이트는 향상되지만, 내실투성이 저하된다. 값이 너무 높으면, 에칭레이트가 저하된다. 이러한 관점에서, 69㏖％ 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 60∼68㏖％, 더 바람직하게는 63∼67㏖％이다. 또한, 디스플레이 제조에 있어서 유리 기판에 슬리밍을 행하는 경우, 그 생산성을 향상시키기 위해, 에칭레이트를 더 높이는 것이 요구된다. 이와 같은 경우, 또한 에칭레이트를 향상시키기 위해, (SiO₂-Al₂O₃/2)는 69㏖％ 이하가 바람직하고, 50∼68㏖％가 보다 바람직하며, 55∼65㏖％가 더 바람직하고, 57∼63㏖％가 더 바람직하고, 58∼62㏖％가 더 바람직하다.

SiO₂와 Al₂O₃의 합량인 SiO₂+Al₂O₃은 지나치게 적으면, 왜곡점이 저하되는 경향이 있고, 지나치게 많으면, 내실투성이 악화되는 경향이 있다. 그 때문에 SiO₂+Al₂O₃은, 70㏖％ 이상인 것이 바람직하고, 75㏖％ 이상인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 76∼88㏖％, 더 바람직하게는 77∼85㏖％, 더 바람직하게는 78∼82㏖％이다.

B₂O₃과 P₂O₅의 합량인 B₂O₃+P₂O₅는 지나치게 적으면, 용해성이 저하되는 경향이 있고, 지나치게 많으면, B₂O₃+P₂O₅의 유리의 불균질이 현저하게 되어, 맥리가 발생하기 쉬워져, 왜곡점이 저하되는 경향이 있다. 그 때문에 B₂O₃+P₂O₅는 바람직하게는 3∼15㏖％, 더 바람직하게는 3∼9.5㏖％, 더 바람직하게는 4∼9㏖％, 더 바람직하게는 5∼9㏖％, 더 바람직하게는 6∼8㏖％이다. 한편, 실투 온도의 상승을 방지하기 위해서는, B₂O₃+P₂O₅는 5∼13㏖％가 보다 바람직하고, 5∼12㏖％가 더 바람직하고, 6∼10㏖％ 미만이 더 바람직하다.

B₂O₃에 대한 CaO의 몰비 CaO/B₂O₃은 왜곡점의 저하를 방지하면서, 용해성을 향상시킨다고 하는 관점에서, 바람직하게는 0.5 이상, 더 바람직하게는 0.9 이상, 더 바람직하게는 1.2 초과, 한층 바람직하게는 1.2 초과∼5의 범위, 또 더 바람직하게는 1.2 초과∼3의 범위, 더 바람직하게는 1.3∼2.5의 범위, 가장 바람직하게는 1.3∼2의 범위이다. 한편, 용해성을 향상시키기 위해서는, 0.5∼5가 바람직하고, 0.9∼3이 보다 바람직하고, 1 초과∼2.5가 더 바람직하고, 1 초과∼2가 더 바람직하고, 1.1 초과∼2가 더 바람직하고, 1.2 초과∼1.5가 더 바람직하다.

몰비 CaO/RO는 내실투성 및 저온 점성 영역의 온도의 지표가 된다. CaO/RO는 바람직하게는 0.5∼1, 더 바람직하게는 0.7∼1, 더 바람직하게는 0.85 초과∼1, 더 바람직하게는 0.88∼1, 더 바람직하게는 0.9∼1의 범위, 더 바람직하게는 0.92∼1, 가장 바람직하게는 0.95∼1이다. 이러한 범위로 함으로써, 내실투성의 향상과 열수축의 저감을 양립시킬 수 있다. 또한, 저밀도화를 도모할 수 있다. 또한, 복수의 알칼리 토류 금속을 함유시키는 것보다도, CaO만을 함유시키는 것이 왜곡점을 올릴 수 있다. 또한, CaO는 원료가 저렴하여, 입수가 용이하다는 유리한 점도 있다.

SrO와 BaO는, 유리의 실투 온도를 내릴 수 있는 성분이다. 필수는 아니지만, 함유시키면, 내실투성이 향상되고, 또한 용해성이 향상된다. 그러나, 함유량이 지나치게 많으면, 밀도가 상승해 버린다. SrO와 BaO의 합량인 SrO+BaO는, 0∼10㏖％인 것이 바람직하다. 특히, 경량화가 요구되는 경우에는, 밀도를 저감하여 경량화한다는 관점에서, 바람직하게는 0∼3㏖％ 미만, 더 바람직하게는 0∼2㏖％, 더 바람직하게는 0∼1㏖％의 범위이다. 유리 기판의 밀도를 저하시키고자 하는 경우에는, SrO와 BaO는, 실질적으로 함유시키지 않는 것이 바람직하다.

RO와 ZnO와 B₂O₃의 합량인 RO+ZnO+B₂O₃은, 지나치게 적으면, 용해성이 저하된다. 한편, 너무 많으면, 왜곡점이 저하되는 경향이 있다. 그래서, RO+ZnO+B₂O₃은, 바람직하게는 7∼25㏖％ 미만, 더 바람직하게는 10∼23㏖％, 더 바람직하게는 12∼22㏖％, 더 바람직하게는 14∼21㏖％, 더 바람직하게는 16∼20㏖％의 범위이다. 한편, 용해성을 향상시키기 위해서는, RO+ZnO+B₂O₃은, 12∼25㏖％가 더 바람직하고, 14∼25㏖％가 더 바람직하고, 17∼23㏖％가 더 바람직하다.

SiO₂와 Al₂O₃의 합량 (SiO₂+Al₂O₃)에 대한 RO의 몰비 RO/(SiO₂+Al₂O₃)은, 왜곡점과 용해성의 지표가 된다. 왜곡점의 상승과 용해성을 양립시키고, 왜곡점의 상승과 유리 융액의 비저항의 저감도를 양립시킨다는 관점에서, 바람직하게는 0.07∼0.2의 범위이며, 더 바람직하게는 0.08∼0.18, 더 바람직하게는 0.09∼0.16, 더 바람직하게는 0.11∼0.15의 범위이다.

Li₂O, Na₂O 및 K₂O의 합량인 R₂O는, 유리의 염기성도를 높이고, 청징제의 산화를 쉽게 하여, 청징성을 발휘시키는 성분이다. 또한, 용해성을 향상시키고, 또한 비저항을 저하시키는 성분이다. R₂O는, 필수는 아니지만, 함유시키면, 유리 융액의 비저항이 저하되고, 청징성이 향상되고, 또한 용해성이 향상된다. 그러나, R₂O 함유량이 지나치게 많으면, 유리 기판으로부터 용출하여 TFT 특성을 열화시킬 우려가 있다. 또한, 평균 열팽창 계수가 증대되는 경향이 있다. R₂O는 바람직하게는 0∼0.8㏖％, 더 바람직하게는 0.01∼0.5㏖％, 더 바람직하게는 0.05∼0.4㏖％, 더 바람직하게는 0.1∼0.3㏖％이다.

K₂O는, Li₂O나 Na₂O와 비교하여, 분자량이 크기 때문에, 유리 기판으로부터 용출하기가 어렵다. 그 때문에 R₂O를 함유시키는 경우에는, K₂O를 함유시키는 것이 바람직하다. Li₂O 및 Na₂O의 비율이 크면, 유리 기판으로부터 용출하여 TFT 특성을 열화시킬 우려가 강해진다. 몰비 K₂O/R₂O는, 바람직하게는 0.5∼1, 더 바람직하게는 0.6∼1, 더 바람직하게는 0.7∼1, 더 바람직하게는 0.8∼1, 더 바람직하게는 0.95∼1의 범위이다.

본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리는, 청징제로서 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속 산화물의 청징성을 높이기 위해서는, 유리를 산화성으로 하는 것이 바람직하고, 환원성의 원료(예를 들어, 암모늄염, 염화물)를 사용함으로써 상기 금속 산화물의 청징성은 저하된다. 상기 환원성의 원료를 이용하면 유리 중에 NH₄ ⁺나 Cl이 잔존한다는 관점에서 NH₄ ⁺의 함유량이 1×10^-4㏖％ 미만인 것이 바람직하고, 0∼0.5×10^-4㏖％ 미만인 것이 보다 바람직하며, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리는, Cl의 함유량이 0.05㏖％ 미만인 것이 바람직하고, 0∼0.05㏖％ 미만인 것이 보다 바람직하고, 0∼0.03㏖％ 미만인 것이 더 바람직하고, 0∼0.005㏖％ 미만인 것이 더 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 NH₄ ⁺ 및 Cl은 청징 효과를 기대하여, 암모늄염 및 염화물(특히, 염화암모늄)로서 유리 원료에 이용됨으로써 유리 중에 잔존하는 성분이지만, 환경상 및 설비 부식의 이유로부터도, 이들의 원료의 사용은 바람직하지 못하다.

본 발명에 있어서, 왜곡점을 규정하는 유리 기판은, 왜곡점이 665℃ 이상이다. 유리 기판은, 왜곡점이 낮고, 열처리 공정(디스플레이 제조시)에 있어서 열수축이 커진다. 본 발명의 유리 기판의 왜곡점은, 바람직하게는 670℃ 이상, 더 바람직하게는 680℃ 이상, 더 바람직하게는 690℃ 이상, 더 바람직하게는 695℃ 이상, 더 바람직하게는 700℃ 이상이다. 유리 기판의 왜곡점은, 유리 기판의 조성에 의해 적당하게 선택할 수 있어, 왜곡점을 665℃ 이상으로 할 수 있는 유리 조성에 대해서는 후술한다.

본 발명의 유리 기판은, 평균 열팽창 계수(100-300℃)가, 예를 들어, 38×10^-7℃^-1미만이며, 바람직하게는 37×10^-7℃^-1미만이고, 더 바람직하게는 28∼36×10^-7℃^-1미만이고, 더 바람직하게는 30∼36×10^-7℃^-1미만이고, 더 바람직하게는 31∼35×10^-7℃^-1이고, 더 바람직하게는 32∼35×10^-7℃^-1미만의 범위이다. 평균 열팽창 계수가 크고, 열처리 공정에 있어서, 열충격이나 열수축량이 증대되는 경향이 있다. 한편, 평균 열팽창 계수가 작고, 유리 기판 위에 형성되는 금속, 유기계 접착제 등의 주변 재료와 평균 열팽창 계수의 정합이 취해지기 어려워져, 주변 부재가 박리되어 버리는 경우가 있다. 또한, 디스플레이 제조 공정에서는, 급가열과 급랭이 반복되어, 유리 기판에 가해지는 열충격이 커진다. 또한, 대형의 유리 기판은, 열처리 공정에 있어서, 온도차(온도 분포)가 도달되기 쉬워, 유리 기판의 파괴 확률이 높아진다. 평균 열팽창 계수를 상기 범위로 함으로써, 열팽창 차이로부터 생기는 열응력을 저감시킬 수 있어, 결과적으로, 열처리 공정에 있어서, 유리 기판의 파괴 확률이 저하된다. 즉, 평균 열팽창 계수를 상기 범위로 하는 것은, 폭 방향 2000∼3500㎜이며, 종방향이 2000∼3500㎜인 유리 기판에 대해서, 유리 기판의 파괴 확률을 저하시키는 관점에서, 특히 유효하다. 또한, 유리 기판 위에 형성되는 금속, 유기계 접착제 등의 주변 재료와 평균 열팽창 계수의 정합이 중요시 되는 관점에서는, 평균 열팽창 계수(100-300℃)가 40×10^-7℃ 미만인 것이 바람직하고, 28∼40×10^-7℃ 미만인 것이 보다 바람직하고, 30∼39×10^-7℃ 미만인 것이 더 바람직하고, 32∼38×10^-7℃ 미만인 것이 더 바람직하고, 34∼38×10^-7℃ 미만인 것이 한층 바람직하다.

본 발명의 유리 기판은 밀도가, 유리 기판의 경량화 및 디스플레이의 경량화라는 관점에서, 예를 들어 2.55g/㎤ 이하이며, 바람직하게는 2.5g/㎤미만, 더 바람직하게는 2.45g/㎤ 이하, 더 바람직하게는 2.42g/㎤ 이하이다. 밀도가 높아지면, 유리 기판의 경량화가 어려워져, 디스플레이의 경량화도 도모할 수 없게 된다.

유리의 Tg가 낮아지면, 내열성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 열처리 공정에 있어서 열수축이 생기기 쉬워지는 경향도 있다. 본 발명의 유리 기판은 Tg가, 바람직하게는 720℃ 이상, 더 바람직하게는 730℃ 이상, 더 바람직하게는 740℃ 이상, 한층 바람직하게는 750℃ 이상이다. 유리 기판의 Tg를 상기 범위로 하기 위해서는, 본 발명의 유리 기판의 조성의 범위에 있어서, Tg를 높이는, 예를 들어 SiO₂ 및 Al₂O₃ 등의 성분을 조금 많게 하는 것이 적당하다.

본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리는 점도[logη=2(=10²dPaㆍs)]를 나타내는 온도가, 바람직하게는 1750℃ 이하, 더 바람직하게는 1600∼1750℃의 범위, 더 바람직하게는 1620∼1730℃, 더 바람직하게는 1650∼1720℃의 범위이다. 또한, 유리의 용해성은, 용융 온도[점도 logη=2.5(=10^2.5dPaㆍs)를 나타내는 온도]에 의해 평가될 수 있다. 본 발명의 유리는, 용융 온도가 1680℃ 이하인 것이 바람직하다. 용융 온도를 1680℃ 이하로 함으로써 본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리는 양호한 용해성을 가질 수 있다. 용융 온도가 낮은 유리는, 왜곡점이 낮아지기 쉽다. 왜곡점을 높게 하기 위해서는, 용융 온도도 어느 정도 높게 할 필요가 있다. 용해 온도가 높으면, 용해조로의 부하가 커진다. 또한, 에너지를 대량으로 사용하기 때문에, 코스트도 비싸게 된다. 따라서, 용융 온도는, 바람직하게는 1550∼1650℃이며, 더 바람직하게는 1580∼1640℃이며, 더 바람직하게는 1590∼1630℃이며, 더 바람직하게는 1600∼1620℃이다. 유리 기판의 용해 온도를 상기 범위로 하기 위해서는, 본 발명의 유리 기판의 조성의 범위에 있어서, 점도를 저하시키는, 예를 들어, B₂O₃, RO 등의 성분을 조정하는 것이 적당하다.

본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리는, 유리 융액의 비저항(1550℃에 있어서의)이, 바람직하게는 50∼300Ωㆍcm, 더 바람직하게는 50∼250Ωㆍcm, 더 바람직하게는 50∼200Ωㆍcm, 더 바람직하게는 100∼200Ωㆍcm의 범위이다. 비저항이 지나치게 작아지면, 용해에 필요한 전류값이 과대해져, 설비상의 제약이 나타나는 경우가 있다. 또한, 전극의 소모가 많아지는 경향도 있다. 유리의 비저항이 지나치게 커지면, 유리가 아니라, 용해조를 형성하는 내열연와에 전류가 흘러버려, 용해 조가 녹아서 손상되어 버리는 경우도 있다. 유리의 비저항은, 주로, 본 발명의 유리 기판의 필수 성분인 RO와 Fe₂O₃ 함유량을 컨트롤함으로써 상기 범위로 조정할 수 있다.

본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리의 액상 점도(실투 온도에서의 점도)는, 바람직하게는 30,000(≒10^4.48)dPaㆍs 이상, 더 바람직하게는 40,000(≒10^4.6)dPaㆍs 이상, 더 바람직하게는 50,000(≒10^4.8)dPaㆍs 이상의 범위이다. 이들의 범위 내에 있음으로써, 성형시에 실투 결정이 발생하기 어려워지기 때문에, 오버플로우 다운드로우법으로 유리 기판을 성형하기 쉬워진다. 이에 의해, 유리 기판의 표면 품위를 향상시킬 수 있음과 함께, 유리 기판의 생산 코스트를 저감시킬 수 있다. 또는, 본 발명의 유리의 액상 점도는, 바람직하게는 10^4.5∼10^6.0 dPaㆍs, 더 바람직하게는 10^4.5∼10^5.9 dPaㆍs, 더 바람직하게는 10^4.6∼10^5.8 dPaㆍs, 더 바람직하게는 10^4.8∼10^5.7 dPaㆍs, 더 바람직하게는 10^4.8∼10^5.6 dPaㆍs, 더 바람직하게는 10^4.9∼10^5.5 dPaㆍs의 범위이다. 이들의 범위 내에 있음으로써, TFT 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판으로서 필요한 특성을 가짐과 함께, 성형시에 실투 결정이 발생하기 어려워지기 때문에, 오버플로우 다운드로우법으로 유리 기판을 성형하기 쉬워진다. 본 발명의 유리 기판의 조성의 범위에서, 각 성분의 함유량을 적당하게 조정함으로써 유리 기판은 액상 점도를 상기 범위로 할 수 있다.

본 발명의 유리 기판을 구성하는 유리의 에칭레이트는, 50∼160㎛/h이며, 60∼140㎛/h인 것이 바람직하고, 70∼120㎛/h인 것이 보다 바람직하다. 에칭레이트가 빨라지면, 생산성이 향상된다. 특히, TFT나 컬러 필터 형성 후에 유리판의 에칭을 행하고, 경량화를 도모하는 경우에는, 에칭레이트가 생산성을 좌우한다. 그러나, 에칭레이트가 지나치게 높으면 패널 제작 공정에서의 약액과의 반응에서 문제점이 생길 우려가 있다. 유리의 에칭레이트를 높이기 위해서는, SiO₂-1/2Al₂O₃의 값을 작아지게 하면 된다. 한편, 유리의 에칭레이트를 낮게 하기 위해서는, SiO₂-1/2Al₂O₃의 값을 크게 하면 된다.

본 발명의 유리 기판은 크기에는 특히 제한이 없다. 폭 방향은, 예를 들어 500∼3500㎜, 바람직하게는 1000∼3500㎜, 더 바람직하게는 2000∼3500㎜이다. 종방향은, 예를 들어 500∼3500㎜, 바람직하게는 1000∼3500㎜, 더 바람직하게는 2000∼3500㎜이다. 큰 유리 기판을 사용하는 만큼, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이의 생산성이 향상된다.

본 발명의 유리 기판은 판두께가, 예를 들어 0.1∼1.1㎜의 범위일 수 있다. 단, 이 범위에 한정하는 의도는 아니다. 판 두께는, 예를 들어 0.1∼0.7㎜, 0.3∼0.7㎜, 0.3∼0.5㎜의 범위일 수도 있다. 유리판의 두께가 지나치게 얇으면, 유리 기판 자체의 강도가 저하된다. 예를 들어, 디스플레이 제조시의 파손이 생기기 쉬워진다. 판 두께가 지나치게 두꺼우면, 박판화를 위한 에칭량이 증가하고, 생산성이 저하된다.

본 발명의 유리 기판은, TFT가 형성된 후, 예를 들어 어레이ㆍ컬러 필터 접합시킨 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리하는 TFT가 형성되는 플랫 패널 디스플레이의 제조에 이용되기 위한 유리 기판이다. 특히, LTPS 또는 TOS가 표면에 형성되는 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. 구체적으로는, 액정 디스플레이용 유리 기판, 유기 EL 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. 특히, LTPSㆍTFT 액정 디스플레이용 유리 기판, LTPSㆍTFT 유기 EL 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. 또한, TOSㆍTFT 액정 디스플레이용 유리 기판, TOSㆍTFT 유기 EL 디스플레이용 유리 기판에 매우 적합하다. 그 중에서도, 고정밀이 요구되는 휴대 단말기 등의 디스플레이용 유리 기판에 적합하다.

<유리 기판의 제조 방법>

본 발명의 유리 기판의 제조 방법은, 소정의 조성으로 조합한 유리 원료를, 예를 들어 직접 통전 가열이나 가스 연소 가열을 이용하여, 용해하는 용해 공정과, 상기 용해 공정에서 용해한 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형하는 성형 공정과, 상기 평판 형상 유리를 서랭하는 서랭 공정을 갖는다.

[용해 공정]

용해 공정에서는, 소정의 조성이 되도록 조합한 유리 원료를, 예를 들어 직접 통전 가열이나 가스 연소 가열을 이용하여 용해한다. 유리 원료는, 공지의 재료로부터 적당하게 선택할 수 있다.

[성형 공정]

성형 공정에서는, 용해 공정에서 용해한 용융 유리를 평판 형상 유리로 성형한다. 평판 형상 유리로의 성형 방법은, 예를 들어 다운드로우법, 특히 오버플로우 다운드로우법이 적합하여, 평판 형상 유리로서 유리 리본이 성형된다. 그 외에, 플로트법, 리드로우법, 롤 아웃법 등을 적용할 수 있다. 다운드로우법을 이용함으로써, 플로트법 등 다른 성형 방법을 이용한 경우에 비해, 획득되는 유리 기판의 주표면이 열간 성형된 표면이기 때문에, 매우 높은 평활성을 갖고 있고, 성형 후의 유리 기판 표면의 연마 공정이 불필요해지기 때문에, 제조 코스트를 저감시킬 수 있고, 또한 생산성도 향상시킬 수 있다. 또한, 다운드로우법을 사용하여 성형한 유리 기판의 양쪽 주표면은 균일한 조성을 갖고 있기 때문에, 에칭 처리를 행할 때에, 균일하게 에칭을 행할 수 있다. 또한, 다운드로우법을 사용하여 성형함으로써 마이크로 크랙이 없는 표면 상태를 갖는 유리 기판을 얻을 수 있기 때문에, 유리 기판 자체의 강도도 향상시킬 수 있다.

[서랭 공정]

서랭시의 조건을 적당하게 조정함으로써 유리 기판의 열수축율을 컨트롤할 수 있다. 유리 기판의 열수축율은 전술한 바와 같이 75ppm, 바람직하게는 70ppm 이하, 더 바람직하게는 60ppm 이하이다. 열수축율이 상기 상한 이하인 유리 기판을 제조하기 위해서는, 예를 들어 다운드로우법을 사용하는 경우는, 평판 형상 유리로서의 유리 리본의 온도를, Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위 내로 20∼200초에 걸쳐 냉각하도록, 서랭을 행하는 것이 바람직하다. 20초 미만이면, 열수축율을 충분히 저감시킬 수 없는 경우가 있다. 한편, 200초를 초과하면, 생산성이 저하됨과 함께, 유리 제조 장치(서랭로)가 대형화된다. 또는, 평판 형상 유리로서의 유리 리본의 냉각 속도를, Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위 내에서, 30∼300℃/min으로 하도록 서랭을 행하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가, 300℃/min을 초과하면, 열수축율을 충분히 저감시킬 수 없는 경우가 있다. 한편, 30℃/min 미만이면, 생산성이 저하됨과 함께, 유리 제조 장치(서랭로)가 대형화된다. 냉각 속도의 바람직한 범위는, 30∼300℃/min이며, 50∼200℃/min이 보다 바람직하고, 60∼120℃/min이 더 바람직하다. 또한, 서랭 공정의 하류에서 평판 형상 유리를 절단한 후에, 별도로 오프라인에서 서랭을 행함으로써도 열수축율이 저하될 수 있지만, 이 경우, 서랭 공정을 행하는 설비 외에, 별도 오프라인에서 서랭을 행하는 설비가 필요하게 된다. 그 때문에 전술한 바와 같이, 오프라인 서랭을 생략할 수 있도록, 유리 기판의 열수축율을 저감시킬 수 있도록 유리 리본의 온도 제어하는 것이, 생산성 및 코스트의 관점에서도 바람직하다.

[실시예]

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

<실시예 1 내지 4>

표 1에 나타내는 유리 조성으로 되도록, 실시예 1 내지 4의 유리를 이하의 순서에 따라서 제작하였다. 획득된 유리 및 유리 기판에 대해서, 에칭레이트, 열수축율, 실투 온도, 100∼300℃의 범위에서의 평균 열팽창 계수, 왜곡점, Tg, 밀도를 구하였다.

(유리의 제작)

우선, 표 1에 나타내는 유리 조성으로 되도록, 일반적인 유리 원료인, 실리카, 알루미나, 산화 붕소, 탄산 칼륨, 염기성 탄산 마그네슘, 탄산 칼슘, 탄산 스트론튬, 이산화 주석 및 삼산화이철을 이용하여, 유리 원료 배치(이하, 배치라 함)를 조합하였다.

상기 조합한 배치를, 내화연와제의 용해조와 백금 합금제의 청징조(조정조)를 구비한 연속 용해 장치를 이용하여, 1560∼1640℃로 용해하고, 1620∼1670℃로 청징하고, 1440∼1530℃로 교반한 후에 오버플로우 다운드로우법으로 두께 0.7㎜의 박판 형태로 성형하고, Tg 내지 Tg-100℃의 온도 범위 내에서, 실시예 1은 35℃/min의 평균 냉각 속도로, 실시예 2 내지 4는 60℃/min의 평균 냉각 속도로 서랭을 행하고, 액정 디스플레이용(유기 EL 디스플레이용) 유리 기판을 획득하였다.

(에칭레이트)

유리 기판을 약 20㎜×약 10㎜의 크기로 절단하고, 세정 후, 용기에 넣은 HF와 HCl의 혼합 에칭액(HF 농도 1㏖/㎏, HCl 농도 5㏖/㎏, 온도 40℃)에 유리판의 양면을 1시간 침지하였다. 물로 세척한 후에, 시험 전후의 두께를 측정하여 양면의 두께 감소량을 구하고, 그 1/2을 유리 기판의 한쪽 표면의 두께 감소량으로서, 유리판의 에칭레이트를 산출하였다.

(열수축율)

열수축율은, 상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 유리 기판의 수축량을 이용하여, 이하의 식으로 구하였다.

구체적으로는, 예를 들어, 하기의 방법을 이용하여 열수축량을 구하였다.

1. 유리판의 양단 근방에서 다이아몬드 펜을 이용하여 평행한 가공선을 넣는다.

2. 유리판을 가공선에 대하여 수직 방향으로 절반으로 절단하고, 1개를 열처리한다(상기에서, 550℃에서 1시간을 2회).

3. 열처리 후의 유리판과, 다른 쪽의 유리판을 대조하여, 양측의 가공선의 편차량을 측정하고, 상기의 식에 따라서 수축율을 계산한다.

(실투 온도의 측정 방법)

상기 유리 기판을 분쇄하고, 2380㎛의 체(篩)를 통과시키고, 1000㎛의 체 위에 남아있는 유리 입자를 획득하였다. 이 유리 입자를 에탄올에 침지하고, 초음파 세정을 한 후, 항온조에서 건조시켰다. 건조시킨 유리 입자를, 폭 12㎜, 길이 200㎜, 깊이 10㎜의 백금 보트 위에, 상기 유리 입자 25g를 거의 일정한 두께가 되도록 넣었다. 이 백금 보트를, 1080∼1320℃의 온도 기울기를 가진 전기로 내에서 5시간을 유지시키고, 그 후에 노로부터 취출하여, 유리 내부에 발생한 실투를 50배의 광학 현미경으로 관찰하였다. 실투가 관찰된 최고 온도를, 실투 온도로 하였다.

(100∼300℃의 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수 α 및 Tg의 측정 방법)

시차 열팽창계(Thermo Plus2 TMA8310)를 이용하여, 온도 상승 과정에 있어서의 온도와 시험편의 신축량을 측정하였다. 이 때의 온도 상승 속도는 5℃/min로 하였다. 상기 온도와 시험편의 신축량의 측정 결과를 바탕으로 100∼300℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창 계수 및 Tg를 측정하였다.

(왜곡점)

빔 왜곡 측정 장치(도쿄 고교 가부시끼가이샤 제품)를 이용하여 측정을 행하고, 빔 왜곡법(ASTM C-598)에 따라, 계산에 의해 왜곡점을 구하였다.

(밀도)

상기 유리 기판의 밀도는, 아르키메데스법에 의해 측정하였다.

상기한 바와 같이 획득된 유리 기판은, 에칭레이트가 50㎛/h 이상이며, 에칭 처리가 신속하게 행해질 수 있으며, 생산성이 우수한 유리 기판이다. 또한, 상기한 바와 같이 획득된 유리 기판은, 열수축율이 75ppm 이하이다. 또한, 팽창계수는 38×10^-7℃ 미만이며, 720℃ 이상의 Tg, 670℃ 이상의 왜곡점, 1280℃ 미만의 실투 온도를 갖고 있고, 열수축율, 평균 열팽창 계수, Tg, 왜곡점 및 실투 온도도, 본 발명의 유리 기판의 조건을 충족시키고 있었다. 따라서, 본 실시예에서 얻어진 유리 기판은, LTPSㆍTFT 또는 TOSㆍTFT가 적용되는 디스플레이에도 이용 가능한, 우수한 특성을 구비한 유리 기판이라 할 수 있다.

또한, 실시예 2 내지 4에서 획득된 유리 기판은, 밀도가 2.5g/㎤ 이하이며, 유리 기판의 경량화 및 디스플레이의 경량화라는 관점에서 특히 바람직한 유리 기판이었다.

본 발명은, 디스플레이용 유리 기판의 제조 분야에 이용 가능하다. 특히, LTPSㆍTFT를 유리 기판 표면에 형성하는 디스플레이용 유리 기판에 적합하다. 또한, TOSㆍTFT를 유리 기판 표면에 형성하는 디스플레이용 유리 기판에도 적합하다.

Claims

플랫 패널 디스플레이용 유리 기판으로서,
몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,
MgO+CaO+SrO+BaO가 5㏖％ 이상, 14㏖％ 미만이며,
왜곡점이 665℃ 이상이며, 실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,
HF와 HCl의 혼합 에칭액(HF 농도 1㏖/㎏, HCl 농도 5㏖/㎏, 온도 40℃)에 유리 기판을 1시간 침지한 경우의 한쪽의 유리 표면의 두께 감소량(㎛)으로서 표시되는 에칭레이트가 50㎛/h 이상이며,
상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식,
열수축율(ppm) = {열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶
으로 나타내어지는 열수축율이 75ppm 이하인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판으로서,
상기 유리 기판은,
몰％ 표시로,
SiO₂ 55∼80％,
Al₂O₃3∼20％,
B₂O₃3∼15％
를 포함하고,
SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,
몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,
왜곡점이 665℃ 이상이며, 실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,
상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식,
열수축율(ppm) = {열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶
으로 나타내어지는 열수축율이 75ppm 이하이고,
상기 유리 기판은, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서 박막 트랜지스터 형성 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리에 부가하는 것이며, 또한 상기 에칭 처리에 있어서의 에칭량이 50∼650㎛의 범위인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판으로서,
상기 유리 기판은,
몰％ 표시로,
SiO₂ 55∼80％,
Al₂O₃3∼20％,
B₂O₃3∼15％
를 포함하고,
SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,
몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 9.5 초과 19.0 이하이며,
실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,
상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식,
열수축율(ppm) = {열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶
으로 나타내어지는 열수축율이 60ppm 이하이고,
상기 유리 기판은, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서 박막 트랜지스터 형성 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리에 부가하는 것이며, 또한 상기 에칭 처리에 있어서의 에칭량이 50∼650㎛의 범위인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
제1항에 있어서,
상기 유리 기판은, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서 박막 트랜지스터 형성 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리에 부가하는 것이며, 또한 상기 에칭 처리에 있어서의 에칭량이 50∼650㎛의 범위인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 기판은, 저온 폴리실리콘 박막 트랜지스터(이하, LTPSㆍTFT라 약기함) 플랫 패널 디스플레이용이거나, 또는 산화물 반도체 박막 트랜지스터(이하, TOSㆍTFT라 약기함) 플랫 패널 디스플레이용인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판.
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조방법으로서,
유리 원료를 용해하는 용해 공정,
상기 용해 공정에서 용해한 용융 유리를 평판 형상으로 성형하는 성형 공정,
상기 평판 형상 유리를 서랭하는 서랭 공정
을 포함하며,
상기 공정에 의해 제조된 유리 기판은,
몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,
MgO+CaO+SrO+BaO가 5㏖％ 이상, 14㏖％ 미만이며,
왜곡점이 665℃ 이상이며, 실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,
HF와 HCl의 혼합 에칭액(HF 농도 1㏖/㎏, HCl 농도 5㏖/㎏, 온도 40℃)에 유리 기판을 1시간 침지한 경우의 한쪽의 유리 표면의 두께 감소량(㎛)으로서 표시되는 에칭레이트가 50㎛/h 이상이며,
상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식,
열수축율(ppm) = {열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶
으로 나타내어지는 열수축율이 75ppm 이하인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조방법.
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조방법으로서,
유리 원료를 용해하는 용해 공정,
상기 용해 공정에서 용해한 용융 유리를 평판 형상으로 성형하는 성형 공정,
상기 평판 형상 유리를 서랭하는 서랭 공정
을 포함하며,
상기 공정에 의해 제조된 유리 기판은,
몰％ 표시로,
SiO₂ 55∼80％,
Al₂O₃3∼20％,
B₂O₃3∼15％
를 포함하고,
SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,
몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 8.5 초과 19.0 이하이며,
왜곡점이 665℃ 이상이며, 실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,
상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식,
열수축율(ppm) = {열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶
으로 나타내어지는 열수축율이 75ppm 이하이고,
상기 유리 기판은, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서 박막 트랜지스터 형성 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리에 부가하는 것이며, 또한 상기 에칭 처리에 있어서의 에칭량이 50∼650㎛의 범위인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조방법.
플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조방법으로서,
유리 원료를 용해하는 용해 공정,
상기 용해 공정에서 용해한 용융 유리를 평판 형상으로 성형하는 성형 공정,
상기 평판 형상 유리를 서랭하는 서랭 공정
을 포함하며,
상기 공정에 의해 제조된 유리 기판은,
몰％ 표시로,
SiO₂ 55∼80％,
Al₂O₃3∼20％,
B₂O₃3∼15％
를 포함하고,
SiO₂-1/2Al₂O₃이 70％ 이하이며,
몰비 (SiO₂+2×Al₂O₃)/B₂O₃이 9.5 초과 19.0 이하이며,
실투 온도가 1280℃ 미만인 유리로 이루어지고,
상온으로부터 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 그 후에 10℃/min으로 상온까지 온도를 내리고, 다시 10℃/min으로 온도를 올리고, 550℃에서 1시간을 유지하고, 10℃/min으로 상온까지 온도를 내린 후의 하기 식,
열수축율(ppm) = {열처리 전후의 유리의 수축량/열처리 전의 유리의 길이}×10⁶
으로 나타내어지는 열수축율이 60ppm 이하이고,
상기 유리 기판은, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서 박막 트랜지스터 형성 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리에 부가하는 것이며, 또한 상기 에칭 처리에 있어서의 에칭량이 50∼650㎛의 범위인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 유리 기판은, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서 박막 트랜지스터 형성 후에 유리 기판 표면을 에칭 처리에 부가하는 것이며, 또한 상기 에칭 처리에 있어서의 에칭량이 50∼650㎛의 범위인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 기판은, 저온 폴리실리콘 박막 트랜지스터(이하, LTPSㆍTFT라 약기함) 플랫 패널 디스플레이용이거나, 또는 산화물 반도체 박막 트랜지스터(이하, TOSㆍTFT라 약기함) 플랫 패널 디스플레이용인, 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판의 제조방법.