KR101769670B1 - 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 생산 효율을 높이면서, 유리 기판의 열수축률을 저감하고, 또한 유리 기판의 열수축률의 편차를 저감하는 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판이다. 유리 기판을 제조할 때 유리 기판의 열처리를 행한다. 이 열처리에서는, 왜곡점보다 60℃ 내지 260℃ 낮은 온도인 열처리 온도로 유리 기판 전체를 열처리한 후, 열처리 온도로부터, 열처리 온도보다 50℃ 내지 300℃ 낮은 온도인 중간 온도가 될 때까지, 제1 속도로 유리 기판 전체를 냉각한 후, 중간 온도로부터 실온이 될 때까지, 제1 속도보다 빠른 제2 속도로 유리 기판 전체를 냉각한다.

Description

유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판{METHOD OF MAKING GLASS SUBSTRATE AND GLASS SUBSTRATE}
본 발명은, 유리 기판의 열처리 공정을 포함하는 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판에 관한 것이다.
최근, 디스플레이 패널 분야에서는, 화질의 향상을 위해 화소의 고정밀화가 진전되고 있다. 이 고정밀화의 진전에 수반하여, 디스플레이 패널에 사용하는 유리 기판에도 치수 정밀도가 높은 것이 요망되고 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널의 제조 공정 중에, 유리 기판이 고온에서 열처리되어도 치수가 변화되기 어렵도록, 열수축이 작은 유리 기판이 요구되고 있다.
일반적으로, 유리 기판의 열수축률은, 유리의 왜곡점이 높을수록 작아진다. 이로 인해, 열수축률을 억제하기 위해서, 왜곡점이 높아지도록 유리 조성을 변경하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1). 그러나, 왜곡점이 높아지도록 유리 조성을 변경하면, 실투 온도가 높아지는 경향이 있어, 유리 기판의 제조가 어려워진다고 하는 문제가 있다.
일본 특허 공표 제2014-503465호
유리 기판 제조의 곤란성을 초래하지 않고, 유리 기판의 열수축을 저감시키는 방법으로서, 퓨전법 등에 의해 성형한 시트 유리를 절단함으로써 얻은 유리 기판을 오프라인에 있어서 열처리(오프라인 어닐링)하는 방법이 있다. 그러나, 오프라인 어닐링에서는, 유리 기판을 승온·강온시킬 때 유리 기판의 면 방향에서 온도차가 발생하여, 유리 기판의 면 방향에서 열수축률이 변동되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 또한, 오프라인 어닐링에서는, 유리 기판의 온도를 승온·강온시킬 때, 승온 속도·강온 속도를 빠르게 하면 유리 기판의 열수축률이 저감되지 않고, 승온 속도·강온 속도를 느리게 하면 유리 기판의 생산 효율이 저하된다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은, 유리 기판의 생산 효율을 높이면서, 유리 기판의 열수축률을 저감할 수 있고, 또한 유리 기판의 면 방향에서의 열수축률의 편차를 저감할 수 있는 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판은, 이하의 형태를 포함한다.
(형태 1)
유리 기판의 열처리 공정을 포함하는 유리 기판의 제조 방법이며,
상기 열처리 공정은,
왜곡점보다 60℃ 내지 260℃ 낮은 온도인 열처리 온도로 상기 유리 기판 전체를 열처리하는 공정과,
상기 열처리 온도로부터, 상기 열처리 온도보다 50℃ 내지 300℃ 낮은 중간 온도가 될 때까지, 제1 속도로 상기 유리 기판 전체를 냉각하는 공정과,
상기 열처리 공정 후, 상기 중간 온도로부터 실온이 될 때까지, 상기 제1 속도보다 빠른 제2 속도로 상기 유리 기판 전체를 냉각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
(형태 2)
유리 기판의 열처리 공정을 포함하는 유리 기판의 제조 방법이며,
상기 열처리 공정은,
실온으로부터, 왜곡점보다 60℃ 내지 260℃ 낮은 온도인 열처리 온도가 될 때까지 열처리할 때, 상기 실온으로부터, 상기 열처리 온도보다 50℃ 내지 300℃ 낮은 중간 온도가 될 때까지, 제3 속도로 상기 유리 기판 전체를 가열하는 공정과,
상기 중간 온도로부터 상기 열처리 온도가 될 때까지, 상기 제3 속도보다 느린 제4 속도로 상기 유리 기판 전체를 가열하는 공정과,
상기 열처리 온도로 상기 유리 기판 전체를 열처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
(형태 3)
상기 열처리 공정은,
실온으로부터, 왜곡점보다 60℃ 내지 260℃ 낮은 온도인 열처리 온도가 될 때까지 열처리할 때, 상기 실온으로부터, 상기 열처리 온도보다 50℃ 내지 300℃ 낮은 중간 온도가 될 때까지, 제3 속도로 상기 유리 기판 전체를 가열하는 공정과,
상기 중간 온도로부터 상기 열처리 온도가 될 때까지, 상기 제3 속도보다 느린 제4 속도로 상기 유리 기판 전체를 가열하는 공정을 포함하고,
상기 제1 속도와 상기 제2 속도의 평균 속도는, 상기 제3 속도와 상기 제4 속도의 평균 속도보다 느린, 형태 1에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(형태 4)
상기 유리 기판의 왜곡점은 655℃ 이상인, 형태 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(형태 5)
상기 열처리 공정에서는, 상기 유리 기판을 시트체 사이에 끼운 상태에서 두께 방향으로 복수매 적층한 유리 기판의 적층체를 열처리하는, 형태 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(형태 6)
플랫 패널 디스플레이용 단층의 유리 기판의 열처리 공정을 포함하는 유리 기판의 제조 방법이며,
상기 열처리 공정은,
400℃ 내지 600℃의 범위에 있는 열처리 온도가 될 때까지 상기 유리 기판을 가열하고, 상기 열처리 온도를 유지하는 가열 유지 공정과,
0.5℃/분 이상 10℃/분 미만의 제1 강온 속도로, 상기 열처리 온도로부터 상기 열처리 온도보다 50℃ 내지 150℃ 낮은 온도인 중간 온도가 될 때까지 상기 유리 기판을 냉각한 후, 10℃/분 이상 25℃/분 미만의 제2 강온 속도로 상기 유리 기판을 냉각하는 냉각 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
(형태 7)
상기 유리 기판에는, IGZO로 구성되는 반도체층이 형성되는, 형태 6에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(형태 8)
상기 냉각 공정에서는, 상기 제2 강온 속도로 상기 유리 기판을 냉각한 후, 상기 제1 강온 속도로 실온이 될 때까지 상기 유리 기판을 더 냉각하는, 형태 6 또는 7에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(형태 9)
상기 열처리 공정에서는, 상기 유리 기판을 로 내에 수평하게 적재하고, 상기 가열 공정을 행하기 전에, 상기 로 내의 분위기 온도가 상기 열처리 온도가 될 때까지 가열하는, 형태 6 내지 8 중 어느 하나에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
상기 열처리 공정에서는, 복수의 상기 유리 기판을 1매씩 열처리하는 매엽 방식의 열처리여도 된다.
(형태 10)
400℃ 내지 600℃의 범위에 있는 열처리 온도로 5분 내지 30분 유지해서 열처리한 액정 디스플레이용 유리 기판이며,
상기 유리 기판을, 500℃를 제1 평가 온도, 450℃를 제2 평가 온도, 550℃를 제3 평가 온도로 하여, 각각의 평가 온도로 30분 유지해서 다시 열처리했을 때의 열수축률을, 각각 제1 열수축률 C1, 제2 열수축률 C2, 및 제3 열수축률 C3라 한 경우에,
Figure 112015062712985-pat00001
의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
상술한 유리 기판의 제조 방법 및 유리 기판에 따르면, 유리 기판의 생산 효율을 높이면서, 유리 기판의 열수축률을 저감할 수 있고, 또한 유리 기판의 열수축률의 편차를 저감할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
도 2는 본 실시 형태에서 행해지는 열처리에 있어서 유리 기판의 적층체가 적재된 팔레트의 일례를 나타내는 측면도.
도 3의 (a)는 유리 기판 상의 위치를 도시한 도면이며, (b)는 유리 기판 상의 각 위치에 있어서의 열 이력의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 열 이력의 차를 나타내는 면적과 왜곡의 관계의 일례를 나타내는 그래프.
도 5는 유리 기판을 열처리할 때의 온도 프로파일의 일례를 나타내는 도면.
도 6의 (a)는 본 실시 형태에서 행해지는 열처리에 있어서의 유리 기판의 적재 상태의 일례를 나타내는 측면도이며, (b)는 (a)의 유리 기판을 저면측에서 본 도면.
도 7은 유리 기판의 온도 이력의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 본 실시 형태에서 열처리한 유리 기판을 평가 열처리 방법으로 열처리했을 때의 유리 기판의 열수축률 결과의 일례를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 유리 기판의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법의 흐름의 일례를 나타내는 흐름도이다. 제조되는 유리 기판은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 세로 치수 및 가로 치수 각각이 500㎜ 내지 3500㎜인 것이 바람직하다. 유리 기판의 두께는, 0.1 내지 1.1㎜, 보다 바람직하게는 0.75㎜ 이하의 매우 얇은 직사각형 형상의 판인 것이 바람직하다.
우선, 용융된 유리가, 예를 들어 퓨전법 혹은 플로트법 등의 공지된 방법에 의해, 소정의 두께의 띠 형상 유리인 시트 유리가 성형된다(스텝 S1).
이어서, 성형된 시트 유리가 소정의 길이의 소판인 유리 기판에 채판된다(스텝 S2). 채판에 의해 얻어진 유리 기판은, 유리 기판을 보호하는 시트체와 교대로 적층해서 유리 기판의 적층체를 제작한다(스텝 S3). 이어서, 이 유리 기판의 적층체에 대하여 열처리를 행한다(스텝 S4). 이 스텝 S3의 처리 및 스텝 S4의 처리가 본 실시 형태의 열처리인 어닐링 공정이다. 어닐링 공정의 상세에 대해서는 후술한다.
열처리 후의 유리 기판은 절단 공정으로 반송되고, 제품 사이즈로 절단되어, 유리 기판이 얻어진다(스텝 S5). 얻어진 유리 기판에는, 단부면의 연삭, 연마 및 코너 컷을 포함하는 단부면 가공이 행해진 후, 유리 기판은 세정된다(스텝 S6). 세정된 유리 기판은 흠집, 먼지, 오염 혹은 광학 결함을 포함하는 흠집이 없는지, 광학적 검사가 행해진다(스텝 S7). 검사에 의해 품질이 적합한 유리 기판은, 유리 기판을 보호하는 종이와 교대로 적층된 적층체로서 팔레트에 적재되어 곤포된다(스텝 S8). 곤포된 유리 기판은 납입처 업자에게 출하된다.
이러한 유리 기판으로서, 이하의 유리 조성의 유리 기판이 예시된다. 즉, 이하의 유리 조성의 유리 기판이 제조되도록, 용융 유리의 원료가 조합된다.
SiO2 55 내지 80몰%,
Al2O3 8 내지 20몰%,
B2O3 0 내지 12몰%,
RO 0 내지 17몰%(RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량).
SiO2는 60 내지 75몰%, 나아가서는 63 내지 72몰%인 것이, 열수축률을 작게 한다고 하는 관점에서 바람직하다.
RO 중, MgO가 0 내지 10몰%, CaO가 0 내지 10몰%, SrO가 0 내지 10%, BaO가 0 내지 10%인 것이 바람직하다.
또한, SiO2, Al2O3, B2O3 및 RO를 적어도 포함하고, 몰비 ((2×SiO2)+Al2O3)/((2×B2O3)+RO)는 4.5 이상인 유리여도 된다. 또한, MgO, CaO, SrO 및 BaO 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 몰비 (BaO+SrO)/RO는 0.1 이상인 것이 바람직하다.
또한, 몰% 표시의 B2O3의 함유율의 2배와 몰% 표시의 RO의 함유율의 합계는, 30몰% 이하, 바람직하게는 10 내지 30몰%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유리 조성의 유리 기판에 있어서의 알칼리 금속 산화물의 함유율은, 0몰% 이상 0.4몰% 이하여도 된다.
또한, 유리 중에서 가수 변동하는 금속의 산화물(산화주석, 산화철)을 합계 0.05 내지 1.5몰% 포함하고, As2O3, Sb2O3 및 PbO를 실질적으로 포함하지 않는다는 것은 필수가 아니고 임의이다.
본 실시 형태에서 제조되는 유리 기판은, 디스플레이용 유리 기판, 예를 들어 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판, 액정 디스플레이용 유리 기판 혹은 유기 EL 디스플레이용 유리 기판으로서 적합하다.
또한, 본 실시 형태에서 제조되는 유리 기판은, 고정밀 디스플레이에 사용하는 LTPS(Low-temperature poly silicon)·TFT 디스플레이용 유리 기판, 혹은 IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide) 등의 산화물 반도체·TFT 디스플레이용 유리 기판으로서 특히 적합하다.
본 실시 형태에 있어서의 용융 유리로부터 시트 유리를 성형하는 방법으로서, 플로트법이나 퓨전법 등이 사용되지만, 본 실시 형태의 유리 기판의 오프라인에 있어서의 열처리를 포함하는 유리 기판의 제조 방법에서는, 퓨전법(오버 다운드로법)에 있어서 제조 라인 상의 서냉 장치를 길게 하는 것이 곤란하다는 점에서, 퓨전법에 적합하다. 본 실시 형태의 열처리에 의해 열수축률을 저감하기 전의 유리 기판의 열수축률은, 80ppm 이하이고, 보다 바람직하게는 40ppm 내지 60ppm이다.
이하, 본 실시 형태의 어닐링 공정(제1, 제2 실시 형태)을 순서대로 설명한다. 본 실시 형태에서 말하는 오프라인 어닐링이란, 유리 기판을 제조하는 제조 라인에서 벗어나서, 제조된 유리 기판을 어닐링하는 것을 말한다.
(제1 실시 형태의 어닐링 공정)
이어서, 제1 실시 형태의 어닐링 공정에 대해서 상세하게 설명한다.
우선, 스텝 S2에서 채판된 복수의 유리 기판(11)과 복수의 시트체(12)를 교대로 1매씩 적층해서 유리 기판의 적층체(10)를 제작한다(스텝 S3). 본 실시 형태에서는, 복수의 유리 기판(11)을 적층한 유리 기판의 적층체(10)를 열처리하는 경우를 기재하지만, 유리 기판(11)을 1매씩 반송하면서 열처리를 행하는 매엽 방식의 열처리여도 된다. 또한, 유리 기판(11)을 적층하지 않고, 복수의 유리 기판(11)끼리를 소정의 거리만큼 이격시켜서, 각 유리 기판(11)을 열처리하는 방법이어도 된다.
도 2는 유리 기판의 적층체(10)(이하, 적층체(10)라고 함)가 적재된 팔레트(20)의 일례를 나타내는 측면도이다. 여기서, 도 2의 지면의 좌 방향을 팔레트(20)의 전 방향, 도 2의 지면의 우 방향을 팔레트(20)의 후 방향이라 한다. 도 2의 지면 상 방향을 상 방향, 지면 하 방향을 하방향이라 한다. 팔레트(20)에는, 적층체(10)가 적층 방향을 거의 전후 방향으로 해서 적재된다. 적층체(10)가 적재된 팔레트(20)는, 로(40) 내로 반송되고, 로(40) 내에서 적층체(10)를 열처리한다. 로(40)에는, 로(40)의 분위기(공기)를 가열하기 위한 발열 장치(41)가 설치되며, 발열 장치(41)가 열원으로 되어, 로(40)의 분위기를 따뜻하게 한다. 열처리를 행할 때, 로(40) 내는 폐쇄 공간으로 되어 있고, 분위기의 열이 적층체(10)로 전해져서, 적층체(10)(유리 기판(11))의 열처리가 행해진다. 여기서, 적층체(10)의 적층 방향은 전후 방향과 완전히 일치할 필요는 없다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 유리 기판(11)을 비스듬히 기대어 세워 놓은 경우, 적층 방향과 전후 방향이 이루는 각은 유리 기판(11)이 상하 방향에 대하여 기울어진 각에 대응한다. 또한, 적층체(10)의 적층 방향이 상하 방향이 되도록, 적층체(10)를 평평하게 놓고, 팔레트(20)에 적재해도 된다.
팔레트(20)는 베이스부(21)와, 적재부(22)와, 배면판(23) 등을 구비한다.
베이스부(21), 적재부(22) 및 배면판(23)은, 예를 들어 강철 등의 금속을 포함하여, 용접 등에 의해 일체로 형성되어 있다.
베이스부(21)는 대략 직사각형의 판상이며, 단부면에 포크리프트의 갈고리를 삽입하기 위한 개구(21a)가 형성되어 있다.
적재부(22)는 베이스부(21)의 상부에 고정되어 있으며, 적재부(22)의 상부에 유리 기판의 적층체(10)가 적재된다. 여기서, 적재부(22)의 상면은 완전히 수평일 필요는 없다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 유리 기판(11)을 비스듬히 기대어 세워 놓은 경우, 유리 기판(11)을 기대어 세워 놓은 각도에 따라서 적재부(22)의 상면을 경사지게 해 두어도 된다.
배면판(23)은 대략 직사각형의 판상이며, 베이스부(21)의 상부에 있어서, 적재부(22)의 후단부에 적재부(22)와 거의 수직으로 고정되어 있다. 배면판(23)은 적재부(22)의 상부에 적재되는 적층체(10)의 적층 방향의 후단부를 지지한다. 여기서, 배면판(23)은 완전히 수직일 필요는 없다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 유리 기판(11)을 비스듬히 기대어 세워 놓은 경우, 유리 기판(11)을 기대어 세워 놓은 각도에 따라서 배면판(23)을 경사지게 해 두어도 된다.
이어서, 적층체(10)에 대해서 설명한다. 적층체(10)는 복수의 유리 기판(11)과, 복수의 시트체(12)를 갖는다.
시트체(12)는 유리 기판(11)끼리의 사이에 끼워진다. 시트체(12)는 적층되는 유리 기판(11)끼리의 밀착을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 유리 기판(11)을 시트체 사이에 끼운 상태에서 두께 방향으로 복수매 적층함으로써 유리 기판의 적층체(10)가 형성된다. 시트체(12)에는 적층체(10)를 열처리할 때의 온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 시트체(12)는 유리 기판(11)보다도 높은 열 전도율을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 시트체(12)의 재료로서, 예를 들어 카본 그래파이트, 알루미나 섬유, 실리카 섬유 및 다공질 세라믹스로부터 선택된 1종, 또는 그들의 조합을 선택할 수 있다.
시트체(12)의 두께는, 유리 기판(11)의 면 내 방향의 열 전도율을 높이기 위해서 두꺼운 것이 바람직하다. 한편, 적층체(10)의 체적을 저감하기 위해서 시트체(12)의 두께는 얇은 것이 바람직하다. 이로 인해, 시트체(12)의 두께는, 0.02㎜ 내지 2㎜ 정도인 것이 바람직하다. 시트체(12)의 면적은, 유리 기판(11)끼리의 밀착을 방지하는 역할로부터, 유리 기판(11)과 동일 정도 또는 그 이상인 것이 바람직하다.
또한, 임의의 복수의 유리 기판(11) 사이에, 시트체(12) 대신에, 또는 시트체(12)와 함께, 적층체(10)를 가열하기 위한 가열판을 개재시켜도 된다. 가열판으로서, 예를 들어 전류가 흐름으로써 발열하는 전극판을 사용할 수 있다. 이 경우, 전극판의 저항값이 전극판의 온도에 따라서 변화하기 때문에, 전극판의 온도에 따라서 전극판을 흐르는 전류량이 변화한다. 이로 인해, 전극판을 흐르는 전류량에 기초하여 가열판의 온도를 제어할 수 있다. 이에 의해, 복수의 유리 기판(11) 사이의 열 분포를 균등하게 조정할 수 있다.
또한, 시트체(12)로서, 재생지, 펄프지를 사용할 수도 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 상기 적층체(10)를, 한쌍의 단열판(15a, 15b) 사이에 끼운 상태에서, 적층체(10)에 대하여 열처리가 행해진다.
한쌍의 단열판(15a, 15b)은 적층체(10)의 적층 방향의 양단부에 배치되어 있다. 도 2에서는, 단열판(15a)이 후단부에, 단열판(15b)이 전단부에 배치되어 있다. 단열재(15a, 15b)는 유리 기판보다도 열 전도율이 낮은 재료를 포함한다. 유리 기판보다도 열 전도율이 낮은 재료로서, 예를 들어, 세라믹, 알루미나, 실리카 및 암면으로부터 선택된 1종, 또는 그들의 조합을 선택할 수 있다.
단열판(15a, 15b)의 열저항은, 단열 성능을 유지하기 위해서 0.1℃/W 이상인 것이 바람직하다. 한편, 적층체(10)의 단부에 배치되는 유리 기판(11)의 가열 및 냉각을 방해하지 않도록, 단열판(15a, 15b)의 열저항은 10℃/W 이하인 것이 바람직하다. 단열판(15a, 15b)의 두께는, 단열 성능을 유지하기 위해서 두꺼운 것이 바람직하다. 한편, 단열판(15a, 15b)의 두께는, 적층체(10)의 체적을 저감시키기 위해서 얇은 것이 바람직하다. 이로 인해, 단열판(15a, 15b)의 두께는, 10 내지 50㎜ 정도인 것이 바람직하다. 단열판(15a, 15b)의 면적은, 적층체의 적층 방향의 외측으로부터 단부의 유리 기판(11)끼리의 밀착을 방지하는 역할로부터, 유리 기판(11)과 동일 정도 또는 그 이상인 것이 바람직하다.
적층체(10)의 적층 방향의 양단부를 단열판(15a, 15b) 사이에 끼워 넣으면, 적층체(10)의 전방 단부(전단부)에 위치하는 유리 기판(11)은, 분위기로부터 이 유리 기판(11)의 주표면을 통해서 유리 기판(11)에 흐르는 열이 억제되어, 유리 기판(11)의 적층 방향의 중앙에 위치하는 유리 기판(11)의 주표면의 면 방향의 외측으로부터 흐르는 열 전도의 형태와 마찬가지 형태로 할 수 있다. 즉, 적층된 모든 유리 기판(11)에 있어서, 유리 기판(11)의 테두리를 포함하는 단부 영역으로부터 열이 들어가, 단부 영역에 둘러싸인 중앙 영역을 향해서 열이 전해진다. 이 결과, 적층된 복수의 유리 기판(11)을, 두께 방향에서 열 분포를 동등하게 할 수 있다.
이어서, 스텝 S4의 열처리에 대해서 설명한다.
스텝 S3의 처리에서 제작된 적층체(10)에 대하여, 제조 라인에서 벗어난 오프라인에서 열처리가 행해진다. 이 열처리에서는, 유리 기판의 적층체를 회전시키면서 소정의 온도의 분위기 하에서 소정 시간 방치하여, 유리 기판의 단부 영역으로부터 단부 영역에 의해 둘러싸인 중앙 영역에 걸쳐 열 분포를 균일하게 함으로써, 단부 영역으로부터 중앙 영역에 걸쳐 왜곡 분포가 일정해지도록 조정한다.
구체적으로는, 열처리를 행하는 로(40)에 상기 적층체(10)가 적재된 팔레트(20)를 반입하여, 발열 장치(41)의 동작을 제어해서 로(40) 내의 공기(분위기)를 가열함으로써, 유리 기판(11)을 열처리한다.
열처리의 온도는, 유리 기판(11)의 왜곡점 -60℃의 온도로부터 왜곡점 -260℃의 온도의 온도 범위인 것이, 열수축률을 저감시켜, 유리 기판의 왜곡 분포를 일정하게 하는 점에서 바람직하다. 여기서, 왜곡점이란, 일반적인 유리의 왜곡점을 말하며, 1014.5 포아즈의 점도에 상당하는 온도이다. 열처리의 시간은, 예를 들어 0.5 내지 120시간이다. 열처리에 있어서의 분위기 중의 온도 시간 이력은 특별히 제한되지 않으며, 분위기의 온도가, 왜곡점 -560℃의 온도로부터 왜곡점의 온도 범위에 있는 시간이 적어도 0.5시간, 바람직하게는 1시간 이상이면 된다. 0.5시간 1시간 미만이면 열수축률이 충분히 저하되지 않고, 120시간보다 길면, 열수축률은 충분히 저감되지만, 유리 기판(11)의 생산 효율이 저하된다.
또한, 왜곡점은 유리의 종류에 따라 다르며, 유리 기판(11)은, 열수축을 작게 하기 위해서, 왜곡점이 높은 유리 조성을 갖는 것이 바람직하고, 유리 기판(11)의 유리 왜곡점은, 600℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 655℃ 이상이며, 예를 들어 661℃이다. 이 경우, 열처리 온도는, 왜곡점 (661℃)-(60℃ 내지 260℃)=601℃ 내지 401℃이다. 유리 기판(11)의 열수축을 작게 하고, 고정밀 디스플레이용 유리 기판으로 하기 위해서는, 상기 온도 범위에 한정되지 않으며, 예를 들어 열처리 시의 최고 온도, 즉 열처리 온도는 250℃ 내지 700℃여도 되고, 또한 300℃ 내지 600℃여도 되고, 또한 350℃ 내지 600℃여도 되고, 400℃ 내지 550℃여도 된다.
유리 기판의 적층체가 노출되는 고온의 분위기는, 특별히 제한되지 않고, 산소 함유율이 5 내지 50%인 분위기여도 되고, 예를 들어 공기를 포함하는 대기 분위기여도 된다.
도 3의 (a), (b)는, 유리 기판(11) 상의 각 위치에 있어서의 열 이력의 일례를 나타내는 도면이다. 여기서, 열 이력이란, 열처리에 따라 변화하는 유리 기판(11)의 온도의 이력을 나타내는 것이다. 유리 기판(11)의 적층체(10)를, 열처리를 행하는 로(40)로 반입하고, 로(40) 내의 분위기 온도를 상승시키면, 분위기의 열이 적층체(10)의 적층 방향의 외측으로부터 유리 기판(11)으로 전해진다. 유리 기판(11)의 테두리를 포함하는 테두리 영역(11a)은, 고온의 분위기로부터 열의 전도를 받아, 유리 기판(11)의 테두리 영역(11a)에 둘러싸인 중앙 영역(11b)에 비해 빠르게 승온한다. 또한, 분위기를 강온하여, 저온으로 된 분위기에 고온 상태의 유리 기판(11)의 테두리 영역(11a)은 노출되어 방열되어, 유리 기판(11)의 중앙 영역(11b)에 비해 빠르게 강온한다. 이로 인해, 도 3의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(11) 상에서는, 점 A 주변은, 점 B 주변보다 빠르게 승온, 강온한다. 이와 같이 열 이력에 차가 생기면, 테두리 영역(11a)으로부터 중앙 영역(11b)에 걸쳐서(점 A 주변으로부터 점 B 주변에 걸쳐서), 열수축률이 다르며, 인장과 압축 응력이 발생하기 때문에 왜곡이 발생한다. 유리 기판(11) 면 내에서의 열수축률을 균일하게 해서, 왜곡의 발생을 억제하기 위해서는, 유리 기판(11)의 테두리 영역(11a)으로부터 중앙 영역(11b)에 걸쳐 온도 변화의 차를 없애는, 즉 열 이력의 차를 작게 할 필요가 있다.
여기서, LTPS, IGZO로 구성되는 반도체층을 유리 기판(11)에 형성하는 온도는, 400℃ 내지 600℃(왜곡점이 661℃인 경우, 왜곡점보다 대략 60℃ 내지 260℃ 낮은 온도)이기 때문에, 이 온도 범위에 있어서의 유리 기판(11)의 열수축률을 저감할 수 있으면 된다. 이 때문에 본 실시 형태에서는, 유리 기판(11)의 점 A 및 점 B의 주변의 최고 온도가, 400℃ 내지 600℃의 온도 범위가 되도록 열처리를 행한다. 열수축률은, 유리 기판(11)을 열처리했을 때의 최고 온도뿐만 아니라, 열 이력에 따라서도 변화한다. 특히, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 열처리 시의 최고 온도인 열처리 온도(예를 들어, 500℃)로부터, 열처리 온도보다 50℃ 내지 300℃ 낮은 온도(예를 들어, 450℃ 내지 200℃)까지의 열 이력이, 열수축률에 크게 영향을 미친다. 열수축률은, 열수축률을 평가하는 온도, 여기에서는, LTPS, IGZO로 구성되는 반도체층을 유리 기판(11)에 형성하는 온도인 예를 들어 400℃ 내지 500℃로 열처리함으로써, 이 온도 영역에서 열수축률이 저감된다. 또한, 이 온도 영역 400℃ 내지 500℃ 이하의 온도 영역에 있어서도 열수축이 저감된다. 즉, 열수축률을 평가하는 온도에 가까운 온도에서는, 열수축률에 크게 영향을 미치며, 온도가 이격될수록, 열수축률에의 영향은 작아진다. 이 때문에 본 실시 형태에서는, 열처리 시의 최고 온도인 열처리 온도로부터 50℃ 내지 300℃ 낮은 온도가 될 때까지의 온도 영역에 있어서, 유리 기판(11)의 면 방향에서의 열 이력의 차가 억제되도록 열처리를 행한다. 도 3의 (b)에서는, 300℃ 내지 500℃의 온도 범위에 있어서의 열 이력의 차를 나타내고 있다. 유리 기판(11)의 테두리 영역(11a)(점 A 주변)과 중앙 영역(11b)(점 B 주변)의 열 이력의 차(도 3의 (b)에 있어서의 면적 D)를 작게 함으로써, 유리 기판(11)면 상의 열수축률의 편차가 억제되어, 왜곡의 발생을 억제할 수 있다.
점 A의 열 이력과 점 B의 열 이력의 차에 의해 형성되는 면적 D가 작을수록, 왜곡의 값은 작아진다. 도 4는 열 이력의 차를 나타내는 면적과 왜곡의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 왜곡을 2kgf/㎠ 이하로 하는 경우에는, 면적이 D1 이하가 되도록, 유리 기판(11)을 열처리한다. 또한, 왜곡을 4kgf/㎠ 이하로 하는 경우에는 면적을 D2 이하가 되도록, 왜곡을 9kgf/㎠이하로 하는 경우에는 면적을 D3 이하가 되도록, 유리 기판(11)을 열처리한다. 면적 D1 내지 D3의 값은, 시간×온도의 단위에 대응한다. 면적 D1 내지 D3의 값은, 유리 기판(11)의 크기, 두께, 조성 등에 따라 임의로 변경할 수 있다. 이에 의해, 고정밀 디스플레이의 패널 제조 시에 요구되는 왜곡의 허용치에 따라, 유리 기판(11)의 열처리에 있어서의 온도, 시간을 적절히 변경할 수도 있다.
또한, 유리 기판(11)의 중앙 영역(11b)(점 B 주변)의 온도가, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)의 온도와 마찬가지인 최고 온도에 도달하도록 열처리한다. 유리 기판(11)의 중앙 영역(11b)(점 B 주변)의 온도가 최고 온도에 도달함으로써, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)과 중앙 영역(11b)(점 B 주변)의 열수축률의 차가 작아져서, 왜곡의 발생을 저감할 수 있다. 중앙 영역(11b)(점 B 주변)의 온도가 최고 온도를 계속(유지)하는 시간은, 임의이며, 예를 들어 0.5시간 내지 4시간이고, 보다 바람직하게는, 1시간 내지 2시간이다. 소정의 열수축률을 달성하기 위해서, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)으로부터 중앙 영역(11b)(점 B 주변)에 걸쳐 유리 기판(11)의 온도가, 최고 온도에 도달하도록 열처리하고, 왜곡의 발생을 억제하기 위해서, 유리 기판(11)에서의 면 방향에서의 열 이력의 차가 작아지도록 열처리한다.
도 5는 유리 기판을 열처리할 때의 온도 프로파일의 일례를 나타내는 도면이다. 상술한 바와 같이, 열처리 시의 최고 온도인 열처리 온도(예를 들어, 왜곡점보다 60℃ 내지 260℃ 낮은 온도)로부터, 상기 열처리 온도보다 50℃ 내지 300℃ 낮은 중간 온도까지의 열 이력이, 열수축률에 크게 영향을 미친다. 적층된 유리 기판(11)에 있어서, 이 온도 범위에 있어서의 열 이력의 차를 억제하기 위해서는, 중간 온도로부터 최고 온도까지의 속도(온도 구배)를, 실온 내지 중간 온도까지의 속도(온도 구배)보다 느리게(완만하게) 할 필요가 있다. 도 5에 있어서, 열수축에 영향이 작은 온도 영역 Tm1 내지 Tm2에 있어서의 승온 속도 S1은, (Tm2-Tm1)/(t1-t0), 열수축에 영향이 큰 온도 영역 Tm2 내지 Tm3에 있어서의 승온 속도 S2는, (Tm3-Tm2)/(t2-t1), 최고 온도 영역 Tm3에 있어서의 속도 S3은, (Tm3-Tm3)/(t3-t2)=0, 열수축에 영향이 큰 온도 영역 Tm3 내지 Tm2에 있어서의 강온 속도 S4는, (Tm2-Tm3)/(t4-t3), 열수축에 영향이 작은 온도 영역 Tm2 내지 Tm1에 있어서의 강온 속도 S5는, (Tm1-Tm2)/(t5-t4)이다. 여기서, 온도는 Tm1＜Tm2＜Tm3이며, Tm1=실온(예를 들어, 25℃), Tm2=중간 온도(예를 들어, 300℃), Tm3=최고 온도(예를 들어, 500℃)이다. 여기서, 실온은, 25℃에 한정되지 않으며, 예를 들어 1℃ 내지 30℃이다. 또한, 최고 온도는, 500℃에 한정되지 않고, 왜곡점 -(60℃ 내지 260℃)의 임의의 온도이며, 중간 온도는 300℃에 한정되지 않고, 최고 온도 -(50℃ 내지 300℃)의 임의의 온도이다. 중간 온도는 최고 온도에 따라 변화하지만, 최고 온도를 왜곡점 -(60℃ 내지 260℃)의 범위의 온도로 하고, 중간 온도를 300℃로 고정해도 된다. 이 경우, 최고 온도로부터 300℃까지의 승온·냉각 속도는, 300℃로부터 25℃까지의 승온·냉각 속도보다 느리다. 또한, 승온 속도·강온 속도는, 유리 기판(11) 전체를 승온·강온하는 평균 속도이다.
승온 시간 t0 내지 t2에 있어서, 열수축에 영향이 큰 온도 영역 Tm2 내지 Tm3에서의 승온 속도 S2가, 승온 속도 S1＞승온 속도 S2로 되도록, 적층체(10)를 가열 처리한다. 열수축에 대한 영향이 작은 온도 영역에서의 승온 속도 S1은, 예를 들어 60℃/시간 내지 300℃/시간이며, 보다 바람직하게는, 80℃/시간 내지 250℃/시간이며, 열수축에 대한 영향이 큰 온도 영역에서의 승온 속도 S2는, 예를 들어 20℃/시간 내지 60℃/시간이며, 보다 바람직하게는, 20℃/시간 내지 40℃/시간이다. 최고 온도 Tm3를 유지하는 시간 t3-t2는, 예를 들어 0.5시간 내지 4시간, 바람직하게는 1 내지 4시간이며, 보다 바람직하게는, 1시간 내지 2시간이다. 또한, 강온 시간 t3 내지 t5에 있어서, 열수축에 영향이 큰 온도 영역 Tm2 내지 Tm3에서의 강온 속도 S4가, 강온 속도의 절댓값으로 강온 속도 S5＞강온 속도 S4로 되도록, 적층체(10)를 냉각(방열) 처리한다. 열수축에 대한 영향이 큰 온도 영역에서의 강온 속도 S4는, 예를 들어 -20℃/간 내지 -60℃/시간이며, 보다 바람직하게는, -20℃/시간 내지 -40℃/시간이고, 열수축에 대한 영향이 작은 온도 영역에서의 강온 속도 S5는, 예를 들어 -60℃/시간 내지 -300℃/시간이고, 보다 바람직하게는, -80℃/시간 내지 -250℃/시간이다. 또한, 열수축은 승온 시보다 강온 시쪽이 영향이 크기 때문에, 속도의 절댓값을 S2＞S4로 하여, 강온 속도 S4를 승온 속도 S2보다 느리게 할 수도 있다. 또한, 승온 속도 S1과 승온 속도 S2의 평균 속도 AS1이, 강온 속도 S3와 강온 속도 S4의 평균 속도 AS2보다 빠르게 되도록, 즉 평균 속도 AS1＞평균 속도 AS2로 되도록, 강온 속도를 느리게 할 수도 있다. 열수축에 대한 영향이 작기 때문에 왜곡이 발생하기 어려운 Tm2로부터 Tm1(실온)까지의 온도 영역에서는 승온 속도, 강온 속도를 빠르게 하고, 승온 시간, 강온 시간을 짧게 함으로써, 적층체(10)를 열처리, 냉각 처리하는 시간을 단축한다. 이에 의해, 열수축률의 저감에 영향이 작은 온도 영역 Tm1 내지 Tm2에서는, 열처리 시간을 단축하여, 유리 기판(11)의 생산 효율을 높일 수 있다. 한편, 열수축에 대한 영향이 크기 때문에 왜곡이 발생하기 쉬운 중간 온도로부터 열처리 시의 최고 온도인 열처리 온도까지의 온도 영역 Tm2 내지 Tm3에서는, 승온 속도, 강온 속도를 느리게 해서, 승온 시간, 강온 시간을 길게 함으로써, 왜곡의 발생을 억제한다. 이에 의해, 유리 기판(11)의 열수축률의 편차를 저감하면서 왜곡의 발생을 억제하고, 또한 유리 기판(11)의 생산 효율을 높일 수 있다.
로(40) 내에 설치된 열원으로부터 유리 기판(11)의 테두리 영역(11a)(점 A 주변)으로 열이 전해지는 시간과, 열원으로부터 중앙 영역(11b)(점 B 주변)으로 열이 전해지기까지의 시간은, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 열원으로부터 테두리 영역(11a)(점 A 주변)을 통해서 중앙 영역(11b)(점 B 주변)으로 열이 전해지기까지의 시간쪽이 보다 시간이 걸린다. 이로 인해, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)으로 열이 전해진 시간 후, 즉 테두리 영역(11a)(점 A 주변)이 중간 온도 300℃가 된 후에는, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)이 실온으로부터 중간 온도 300℃가 될 때까지의 승온 속도보다, 승온 속도를 느리게 한다(온도 구배를 완만하게 한다). 승온 속도를 느리게 함으로써, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)이 열원으로부터 가열되는 속도를 억제하여, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)으로부터 중앙 영역(11b)(점 B 주변)까지 열이 전해지는 시간을 확보함으로써, 점 A의 열 이력과 점 B의 열 이력의 차가 작아진다. 또한, 방열에 대해서도, 영역(11a)(점 A 주변)으로부터 방열하는 시간보다, 중앙 영역(11b)(점 B 주변)으로부터 테두리 영역(11a)(점 A 주변)을 통해서 방열하는 방열 시간쪽이 길다. 이로 인해, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)이 중간 온도 300℃까지 냉각(방열)한 후, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)이 최고 온도로부터 중간 온도 300℃가 될 때까지의 강온 속도보다, 강온 속도를 느리게 한다. 이러한 가열 처리·냉각 처리를 함으로써, 테두리 영역(11a)(점 A 주변)으로부터 중앙 영역(11b)(점 B 주변)까지 열이 전해지는 시간을 확보하고, 또한 중앙 영역(11b)(점 B 주변)을 냉각하는 시간을 확보할 수 있어, 열수축에 미치는 영향이 큰 중간 온도로부터 최고 온도(300℃ 내지 500℃)의 온도 영역에 있어서의 열 이력의 차를 억제할 수 있다.
이러한 열처리에 의해, 유리 기판(11)의 열수축률을 0 내지 15ppm으로 할 수 있다. 유리 기판(11)의 열수축률은, 0 내지 12ppm으로 하는 것이 바람직하고, 0 내지 6ppm으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 열수축률이, 유리 기판의 유리 조성과, 열처리의 온도와 열처리 시간을 조정함으로써 달성할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 유리 기판(11)보다도 열 전도율이 낮은 한쌍의 단열판(15a, 15b)으로 유리 기판(11)의 적층체(10)를 적층 방향으로 끼운 상태에서, 적층체(10)를 열처리를 행하는 로(40)로 반입하고, 로(40) 내의 분위기 온도를 상승시킨다. 로(40) 내의 분위기의 온도 구배에 있어서, 300℃ 내지 500℃까지의 온도 구배를, 실온 내지 300℃까지의 온도 구배보다 완만하게 함으로써, 복수의 유리 기판(11) 사이의 열 분포를 일정하게 할 수 있다. 따라서, 열처리 후의 각 유리 기판(11)의 열수축률의 편차를 저감할 수 있다.
여기서, 적층체(10)의 적층 방향의 임의의 위치에 가열판을 배치하고, 복수의 유리 기판(11) 사이의 열 분포가 일정해지도록 가열판에 의해 적층체(10)를 가열해도 된다.
또한, 시트체(12)로서 유리 기판(11)보다도 높은 열 전도율을 갖는 재료를 사용함으로써 유리 기판(11)의 면 내 방향의 전열을 촉진하여, 유리 기판(11)의 단부 영역과 중앙 영역의 열 분포를 일정하게 할 수 있다. 이로 인해, 유리 기판(11)의 면 방향에서의 열수축률의 편차가 억제되고, 열수축률의 차에 의해 발생하는 왜곡의 발생도 억제되어, 유리 기판의 왜곡 분포를 일정하게 할 수 있다.
또한, 유리 기판(11)을 1매씩 열처리하는 매엽 방식의 경우에는, 유리 기판(11)을 적층한 적층체(10)를 열처리하는 경우에 비해, 승온 속도, 강온 속도를 빠르게 할 수 있다. 매엽 방식에서는 열처리 시간을 짧게 할 수 있기 때문에, 예를 들어 승온 속도 S1=120℃/시간 내지 400℃/시간, 승온 속도 S2=40℃/시간 내지 120℃/시간, 최고 온도 Tm3를 유지하는 시간 t3-t2=0.5시간 내지 2시간, 강온 속도 S4=-40℃/시간 내지 -120℃/시간, 강온 속도 S5=-120℃/시간 내지 -400℃/시간으로 할 수도 있다.
또한, 적층체(10)의 적층 방향에 있어서의 두께에 따라, 승온 속도, 강온 속도를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 적층체(10)의 적층 방향에 있어서의 두께가 50㎝ 이하인 경우에는, 적층 방향으로 열이 빠르게 전해지기 때문에, 승온 속도 S1=90℃/시간 내지 300℃/시간, 승온 속도 S2=30℃/시간 내지 90℃/시간, 최고 온도 Tm3를 유지하는 시간 t3-t2=0.5시간 내지 3시간, 강온 속도 S4=-30℃/시간 내지 -90℃/시간, 강온 속도 S5=-90℃/시간 내지 -300℃/시간으로 할 수도 있다. 적층체(10)의 적층 방향에 있어서의 두께가 얇을수록, 승온 속도, 강온 속도를 빠르게 하고, 적층 방향으로 적층한 유리 기판(11)이 1매, 즉 매엽 방식의 경우에는, 상술한 승온 속도, 강온 속도로 열처리할 수도 있다. 적층체(10)의 적층 방향에 있어서의 두께가 얇아져도, 승온 속도, 강온 속도의 대소 관계를 바꾸지 않고, 열처리할 수 있다.
(제2 실시 형태의 어닐링 공정)
이어서, 제2 실시 형태의 어닐링 공정에 대해서 상세하게 설명한다. 제2 실시 형태는, 유리 기판을 1매씩 열처리하는 매엽 방식의 열처리 형태이다. 제2 실시 형태에 있어서의 유리 기판의 제조 방법도, 도 1에 도시하는 흐름으로 행해진다. 이 경우, 스텝 S3의 유리 기판의 적재에서는, 후술하는 도 6의 (a)에 나타내는 유리 기판을 지지하는 지지 부재에 지지되도록 유리 기판(11)은 적재된다.
도 6의 (a)는 로 내에 있어서의 유리 기판(11)의 적재 상태의 일례를 나타내는 측면도이며, 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)의 유리 기판(11)을 저면측에서 본 도면이다. 유리 기판(11)은, 로(140) 내에 설치된 지지 부재(112) 상에 수평해지도록 적재되고, 로(140) 내에서 열처리된다. 우선, 도 1에 도시하는 스텝 S2에서 채판된 유리 기판(11)을 지지 부재(112)에 의해 지지되도록 지지 부재(112) 상에 적재하고(스텝 S3), 유리 기판(11)이 지지 부재(112) 상에 적재한 상태에서, 열처리(어닐링 처리)를 행한다(스텝 S4). 본 실시 형태에서는, 복수의 유리 기판(11)을 적층하지 않고, 1매의(단층의) 유리 기판(11)을 지지 부재(112) 상에 적재한 상태에서 열처리한다. 또한, 지지 부재(112) 상에 적재한 유리 기판(11)을 1매씩 반송하면서 열처리를 행하는 매엽 방식의 열처리를 행해도 된다. 또한, 지지 부재(112) 상에 적재한 유리 기판(11)을 로 내에 복수 설치하여, 각 유리 기판(11)을 열처리해도 되고, 또한 유리 기판(11)과 지지 부재(112)를 교대로 적층하여, 지지 부재(112)에 의해 유리 기판(11)끼리를 소정의 거리만큼 이격시켜서, 각 유리 기판(11)을 열처리해도 된다.
지지 부재(112)는, 예를 들어 내열성을 갖는 섬유 부재, 카본 섬유, 알루미나 섬유, 실리카 섬유, 다공질 세라믹스, 카본 그래파이트, 카본 펠트, 금속 부재, 벽돌 부재로 구성되며, 로(140) 내에 복수 설치된다. 지지 부재(112)는, 유리 기판(11)이 거의 수평해지도록, 유리 기판(11)의 하면(저면)을 지지한다.
또한, 유리 기판(11)을 지지하는 지지 부재(112)의 수, 각 지지 부재(112)의 간격, 유리 기판(11)을 지지하는 위치는, 임의이다. 또한, 유리 기판(11)을 열처리하면, 유리 기판(11)이 팽창해서 변형되기 때문에, 지지 부재(112)는 유연성을 갖는 것이 바람직하다.
로(140)에는, 로(140)의 분위기(공기)를 가열하기 위한 발열 장치(141)가 복수 설치되며, 발열 장치(141)가 열원으로 되어, 로(140)의 분위기를 따뜻하게 한다. 발열 장치(141)는, 예를 들어 세라믹 히터, 원적외선 히터, 할로겐 히터로 구성되며, 유리 기판(11)의 온도가 후술하는 열 이력이 되도록, 유리 기판(11) 및 로(140)의 분위기를 따뜻하게 한다. 분위기의 열이 유리 기판(11)에 전해지고, 또한 원적외선, 적외선에 의해 유리 기판(11)을 가열하여, 유리 기판(11)의 온도가 400℃ 내지 600℃의 범위의 온도가 되도록 열처리가 행해진다. 열처리를 행할 때, 로(140) 내는 폐쇄 공간으로 되어 있어, 로(140) 밖의 영향을 받기 어렵게 되어 있다. 발열 장치(141)는, 로(140) 내의 온도 분포는 거의 일정해지도록, 발열량, 발열 시간을 제어한다. 로(140) 내의 온도 분포가 거의 일정해지면 되며, 발열 장치(141)가 로(140) 내에 설치되는 위치, 수는 임의이다. 유리 기판(11)은 지지 부재(112)에 의해 지지되며, 유리 기판(11)의 하면에 소정의 공간이 마련되어 있다. 로(140) 내의 온도 분포는 거의 일정하기 때문에, 유리 기판(11)의 상면과, 지지 부재(112)에 의해 지지된 유리 기판(11)의 하면에서는, 열 이력은 똑같게 된다. 유리 기판(11)의 상면과 하면 사이에서 열 이력에 차가 생기면, 상면과 하면에서 열수축률이 달라, 인장과 압축 응력이 발생하기 때문에 휨이 발생한다. 이로 인해, 유리 기판(11)의 상면과 하면의 온도 변화의 차를 없애는, 즉 열 이력의 차를 작게 한다.
이어서, 스텝 S4의 열처리에 대해서 설명한다.
우선, 발열 장치(141)를 제어하고, 로(140) 내의 분위기 온도가, 열처리 온도가 되도록 처리한다. 여기서, 열처리 온도란, 고정밀 디스플레이에 사용하는 LTPS, IGZO로 구성되는 반도체층을 유리 기판(11)에 형성하는 형성 온도이며, 구체적으로는 400℃ 내지 600℃의 범위의 온도이다. 고정밀 디스플레이를 제조할 때의 유리 기판(11)의 가공 처리 온도는, 유리의 왜곡점(1014.5 포아즈의 점도에 상당하는 온도, 예를 들어 6601℃)보다 낮은 온도이다. 이 가공 처리 온도보다 낮은 온도 영역에 있어서, 유리 기판의 열수축률이 크면, 유리 기판은 고정밀 디스플레이를 제조하기 위한 유리 기판으로서 적합하지 않다. 이로 인해, 고정밀 디스플레이를 제조하는 유리 기판의 가공 처리 온도와 대략 같은 온도 영역인 400℃ 내지 600℃의 범위의 열처리 온도에 있어서, 유리 기판(11)을 열처리하여, 열처리 온도 이하의 온도 영역에 있어서, 열수축률이 0 내지 15ppm, 바람직하게는 0 내지 10ppm, 보다 바람직하게는 0 내지 6ppm, 더욱 바람직하게는 0 내지 3ppm으로 되도록 한다.
이어서, 로(140) 내의 분위기 온도가 열처리 온도로 된 후, 유리 기판(11)을 로(140) 내의 지지 부재(112) 상에 거의 수평해지도록 적재하고, 로(140)에 있어서의 유리 기판(11)의 투입구를 폐쇄하여, 로(140) 내가 폐쇄 공간으로 되도록 한다. 로(140) 내의 분위기 온도를 열처리 온도로 한 상태에서, 유리 기판(11)을 로(140) 내로 투입함으로써, 유리 기판(11)을 단시간에 가열할 수 있다.
또한, 유리 기판(11)의 온도와 로(140) 내의 분위기 온도의 차가 있으며, 유리 기판(11)을 로(140) 내에 적재했을 때에 유리 기판(11)이 급격하게 열변형(열팽창)하는 경우에는, 유리 기판(11)을 미리 가열하고 나서, 로(140) 내에 적재할 수도 있다. 유리 기판(11)을 미리 가열함으로써, 유리 기판(11)이 급격하게 열변형하는 것을 억제할 수 있으며, 유리 기판(11)에 발생하는 왜곡, 휨, 오목부 등을 저감할 수 있다. 또한, 유리 기판(11)과 지지 부재(112)가 닿음으로써, 유리 기판(11)에 발생하는 흠집을 억제할 수도 있다.
이어서, 발열 장치(141)를 제어하고, 20℃/분 이상 내지 120℃/분 미만의 승온 속도로, 400℃ 내지 600℃의 범위에 있는 열처리 시의 최고 온도인 열처리 온도가 될 때까지, 유리 기판(11)을 가열한다. 유리 기판(11)의 온도를 열처리 온도가 될 때까지 가열하는 공정이 가열 공정이다. 가열 공정을 거친 후, 유리 기판(11)의 온도를 열처리 온도로 5분 내지 120분 유지한다. 유리 기판(11)의 온도를 열처리 온도 그대로 계속 유지하는 공정이 유지 공정이다. 유지 공정에서는, 유리 기판(11)의 온도가 400℃ 내지 600℃의 범위로 변화되어도 되고, 유리 기판(11)의 온도가 일정하지 않아도 된다. 예를 들어, 20℃/분 내지 120℃/분의 승온 속도보다 느린 속도, 또는 0.5℃/분 내지 10℃/분의 제1 강온 속도보다 느린 속도로, 유리 기판(11)의 온도를 400℃ 내지 600℃의 범위가 되도록 유지할 수도 있다. 유지 공정을 거친 후, 0.5℃/분 이상 내지 10℃/분 미만의 제1 강온 속도로, 열처리 온도로부터 열처리 온도보다 50℃ 내지 150℃ 낮은 제1 중간 온도가 될 때까지, 유리 기판(11)을 냉각한다. 제1 강온 속도로 유리 기판(11)을 냉각한 후, 10℃/분 이상 내지 25℃/분 미만의 제2 강온 속도로, 제1 중간 온도로부터 제2 중간 온도가 될 때까지, 유리 기판(11)을 냉각한다. 제2 강온 속도로 유리 기판(11)을 냉각한 후, 제1 강온 속도로, 제2 중간 온도로부터 실온이 될 때까지 유리 기판(11)을 더 냉각한다. 유리 기판(11)의 온도를 열처리 온도로부터 실온이 될 때까지 냉각하는 공정이 냉각 공정이며, 열처리 온도로부터 제1 중간 온도까지의 냉각이 제1 냉각 공정, 제1 중간 온도로부터 제2 중간 온도까지의 냉각이 제2 냉각 공정, 제2 중간 온도로부터 실온까지의 냉각이 제3 냉각 공정이다.
도 7은 유리 기판(11)의 열 이력을 도시하는 도면이다. 여기서, 열 이력이란, 로(140) 내에 있어서의 열처리에 따라 변화하는 유리 기판(11)의 온도 이력을 나타내는 것이다. 도면 중에 나타내는 온도는 Tm1＜Tm2＜Tm3＜Tm4이며, Tm1=실온(예를 들어, 25℃), Tm2=제2 중간 온도(예를 들어, 200℃), Tm3=제1 중간 온도(예를 들어, 400℃), Tm4=열처리 온도(예를 들어, 500℃)이다.
가열 공정, 유지 공정, 각 냉각 공정에서의 속도, 시간의 범위를 이하에 나타낸다.
(1) 가열 공정:t1-t0=5분 내지 20분, Tm4-Tm1=400℃ 내지 600℃, 승온 속도 S1=(Tm4-Tm1)/(t1-t0)=20℃/분 내지 120℃/분,
(2) 유지 공정:t2-t1=5분 내지 120분, Tm4-Tm4=0, 속도 S2=(Tm4-Tm4)/(t2-t1)=0℃/분,
(3) 제1 냉각 공정:t3-t2=15분 내지 100분, Tm4-Tm3=50℃ 내지 150℃, 강온 속도 S3(제1 강온 속도)=(Tm4-Tm3)/(t3-t2)=0.5℃/분 내지 10℃/분
(4) 제2 냉각 공정:t4-t3=10분 내지 15분, Tm3-Tm2=150℃ 내지 250℃, 강온 속도 S4(제2 강온 속도)는, (Tm3-Tm2)/(t4-t3)=10℃/분 내지 25℃/분,
(5) 제3 냉각 공정:t5-t4=15분 내지 100분, Tm2-Tm1=50℃ 내지 150℃, 강온 속도 S5(제1 강온 속도)=(Tm2-Tm1)/(t5-t4)=0.5℃/분 내지 10℃/분.
여기서, 실온은, 25℃에 한정되지 않으며, 예를 들어 0℃ 내지 30℃이다. 또한, 열처리 온도는 500℃에 한정되지 않고, 400℃ 내지 600℃의 임의의 온도이고, 제1 중간 온도는 400℃에 한정되지 않고, 열처리 온도 -(50℃ 내지 150℃)의 임의의 온도이다. 제2 중간 온도는 150℃ 내지 250℃의 범위의 온도이고, 200℃로 고정해도 된다. 또한, 승온 속도·강온 속도는 유리 기판(11) 전체를 승온·강온하는 평균 속도이다.
가열 공정은, 유지 공정, 냉각 공정과 비교하면, 유리 기판(11)의 열수축에 대한 영향이 작아, 열수축률의 편차에 의해 발생하는 왜곡이 발생하기 어렵기 때문에, 처리 시간(=Tm4-Tm1)이 짧아도 되고, 승온 속도도 빠르게 할 수 있다. 가열 공정에서는, 처리 시간을 짧게 해서, 승온 속도를 빠르게 함으로써, 유리 기판(11)의 생산 효율을 높일 수 있다.
유지 공정은, 냉각 공정과 마찬가지로 유리 기판(11)의 열수축에 대한 영향이 크지만, 냉각 공정의 처리 시간(=t5-t2)을 유지 공정의 처리 시간(=t2-t1)보다 길게 함으로써, 열수축률을 저감할 수 있다. 이로 인해, 냉각 공정의 처리 시간보다, 유지 공정의 처리 시간을 짧게 함으로써, 유리 기판(11)의 생산 효율을 높일 수 있다. 유지 공정의 처리 시간을 길게 함으로써, 유리 기판(11)의 저열수축률을 실현할 수 있기 때문에, 유리 기판(11)에 대하여 요구되는 열수축률에 따라, 유지 공정의 처리 시간을 임의로 변경함으로써, 유리 기판(11)의 생산 효율의 향상, 열수축률의 저감을 실현할 수 있다. 또한, 유리 기판(11)의 판 두께가 얇을수록, 유리 기판(11)의 내부까지 열이 빠르게 전해지기 때문에, 유리 기판(11)의 판 두께의 얇기에 따라서, 유지 공정의 처리 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 유지 공정의 온도, 즉 열처리 온도는, 고정밀 디스플레이에 사용하는 LTPS, IGZO로 구성되는 반도체층을 유리 기판(11)에 형성하는 형성 온도에 기초하여 설정되는 온도이기 때문에, 형성 온도와 동등한 온도 범위이면 되고, 유리의 왜곡점보다 낮은 온도이면 된다. 로(40) 내의 온도를 유리의 왜곡점까지 상승시킬 필요가 없기 때문에 가열 비용이 저렴해져서, 저비용으로 유리 기판(11)의 열수축률을 저감할 수 있다.
또한, 왜곡점은 유리의 종류에 따라 다르지만, 유리 기판(11)은, 열수축을 작게 하기 위해서, 왜곡점이 높은 유리 조성을 갖는 것이 바람직하고, 유리 기판(11)의 유리 왜곡점은, 600℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 655℃ 이상이고, 예를 들어 661℃이다.
제1 냉각 공정은, 유리 기판(11)의 열수축에 대한 영향이 크기 때문에, 제2 냉각 공정의 처리 시간(=t4-t3)보다 처리 시간(=t3-t2)이 길게, 제2 냉각 공정의 강온 속도 S4보다 강온 속도 S3가 느리게 되어 있다. 유리 기판(11)의 열수축에 영향이 큰, 열처리 온도로부터 제1 중간 온도(예를 들어, 400℃)까지의 열처리에 있어서, 다른 공정보다 처리 시간을 길게 하여, 강온 속도를 느리게 함으로써, 유리 기판(11)의 열수축률의 편차를 저감할 수 있고, 왜곡의 발생을 억제할 수 있다.
제2 냉각 공정은, 유리 기판(11)의 열수축에 대한 영향이 작기 때문에, 제1 냉각 공정의 처리 시간(=t3-t2)보다 처리 시간(=t4-t3)이 짧고, 제1 냉각 공정의 강온 속도 S3보다 강온 속도 S4가 빠르게 되어 있다. 열처리 온도로부터 제1 중간 온도까지의 온도 영역과 비교하여, 제1 중간 온도로부터 제2 중간 온도까지의 영역은, 유리 기판(11)의 열수축에 대한 영향이 작아, 열수축률의 편차에 의해 발생하는 왜곡이 발생하기 어렵다. 이로 인해, 제2 냉각 공정에서는, 제1 냉각 공정보다 처리 시간을 짧게 해서, 강온 속도를 빠르게 함으로써, 유리 기판(11)의 생산 효율을 높일 수 있다.
제3 냉각 공정은, 유리 기판(11)의 열수축에 대한 영향이 작기 때문에, 임의의 강온 속도에 의해 유리 기판(11)을 냉각할 수 있다. 제3 냉각 공정의 강온 속도 S5를, 제2 냉각 공정의 강온 속도 S4보다 느리게 함으로써, 유리 기판(11)의 열변형을 억제하여, 유리 기판(11)과 지지 부재(12)가 닿음으로써, 유리 기판(11)에 발생하는 흠집을 억제할 수 있다.
또한, 제3 냉각 공정은, 유리 기판(11)의 열수축에 대한 영향이 작기 때문에, 제2 냉각 공정의 강온 속도 S4로 유리 기판(11)을 냉각할 수도 있다. 제3 냉각 공정에 있어서, 강온 속도 S4로 냉각함으로써, 유리 기판(11)의 생산 효율을 높일 수 있다.
이러한 열처리에 의해, 유리 기판(11)의 열수축률을 0 내지 15ppm으로 할 수 있다. 유리 기판(11)의 열수축률은, 0 내지 10ppm으로 하는 것이 바람직하고, 0 내지 6ppm으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 열수축률이, 유리 기판의 유리 조성과, 열처리의 온도와 열처리 시간을 조정함으로써 달성할 수 있다. 또한, 유리 기판의 열수축에 대하여 영향이 작은 온도 영역에서는, 처리 시간을 짧게 하여, 승온 속도·강온 속도를 빠르게 함으로써, 유리 기판(11)의 생산 효율을 높일 수 있다. 또한, 매엽의 유리 기판(11)의 경우, 유리 기판(11)의 면 방향으로 균등하게 열이 전해지기 쉽기 때문에, 본 실시 형태에 따른 열처리 공정에서 유리 기판(11)을 처리함으로써, 유리 기판(11)의 생산 효율을 높이면서, 열수축률을 저감할 수 있다.
이어서, 상술한 제1 실시 형태 혹은 제2 실시 형태의 열처리(오프라인 어닐링)한 유리 기판(11)의 평가 및 평가 결과를 설명한다. 이때의 유리 기판(11)은, 400℃ 내지 600℃의 범위에 있는 열처리 온도로 5분 내지 30분 유지해서 열처리한 액정 디스플레이용 유리 기판을 대상으로 한다.
열처리가 완료된 유리 기판(11)의 평가에서는, 열처리로에 투입해서 다시 열처리를 행한다. 평가하는 온도는, (1) 500℃인 제1 평가 온도, (2) 제1 평가 온도보다 50℃ 낮은 제2 평가 온도(450℃), (3) 제1 평가 온도보다 50℃ 높은 제3 평가 온도(550℃)이다. 오프라인 어닐링 후에 있어서의 열수축률은, 경우에 따라서는, 고정밀 디스플레이에 사용하는 LTPS, IGZO로 구성되는 반도체층을 유리 기판(11)에 형성하는 데 적합하지 않은 경우가 있다. 특히, 고정밀 디스플레이를 제조하는 유리 기판(11)의 반도체층 형성 시의 온도(이 온도를 가공 처리 온도라고 함)와 대략 똑같은 온도 영역인 400℃ 내지 600℃의 범위 근방에 있어서의 유리 기판(11)의 열수축률을 억제하는 것은 중요하다. 이로 인해, 고정밀 디스플레이를 제조하는 유리 기판(11)에 있어서의 반도체층 형성 시의 온도와 똑같은 온도 영역에 있어서, 유리 기판(11)의 열수축률을 평가한다.
유리 기판(11)을 평가하기 위한 평가 열처리 방법은, 열처리 내의 온도가, 제1 평가 온도, 제2 평가 온도, 제3 평가 온도가 되도록 설정하고, 유리 기판(11)을, 각각의 평가 온도로 설정된 열처리로에 투입하고, 열처리로에서 30분 열처리한 후, 열처리로에서 꺼내서 자연 냉각한다. 이 방법에 의해 평가 열처리했을 때의 유리 기판(11)의 열수축률을, 각각 제1 열수축률 C1, 제2 열수축률 C2, 제3 열수축률 C3라 한다. 이때, 고정밀 디스플레이의 제조에 적합한 유리 기판(11)은 이하의 관계식을 만족하는 유리 기판이다.
관계식:
Figure 112015062712985-pat00002
단, C1=제1 평가 온도로 30분 유지했을 때의 제1 열수축률, C2=제2 평가 온도로 30분 유지했을 때의 제2 열수축률, C3=제3 평가 온도로 30분 유지했을 때의 제3 열수축률.
도 8은 제1 실시 형태에서 열처리한 유리 기판(11)을 평가 열처리 방법으로 열처리했을 때의 유리 기판(11)의 열수축률의 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 고정밀 디스플레이의 제조에 적합한 유리 기판에서는, 고정밀 디스플레이의 가공 처리 온도 이하에 있어서 열수축률이 작다. 이로 인해, 제1 평가 온도로부터 제2 평가 온도까지의 온도 영역에 있어서의 열수축률(C1 내지 C2)을, 제1 평가 온도로부터 제3 평가 온도까지의 온도 영역에 있어서의 열수축률(C1 내지 C3)보다 작게 함으로써, 고정밀 디스플레이의 제조에 적합한 유리 기판을 실현할 수 있다. 유리 기판(11)은, 제1 실시 형태의 열처리에 있어서, 열처리 온도 Tm3(400℃ 내지 600℃)로 처리하기 위해서, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 평가 온도로부터 제2 평가 온도까지의 열처리 온도 이하의 온도 영역에 있어서의 열수축률은 15ppm 이하로 저감된다. 그러나, 제1 평가 온도로부터 제3 평가 온도까지의 열처리 온도 이상의 온도 영역에 있어서의 열수축률의 저하가 작아, 열처리 전의 열수축률(예를 들어, 80ppm)에 가까운 열수축률로 되어 있다. 유리 기판(11)은 고정밀 디스플레이의 제조에 영향을 미치는 온도 영역에 있어서의 열수축률이, 고정밀 디스플레이의 제조에 영향을 미치지 않는 온도 영역에 비해 매우 낮게 되어 있기 때문에, 고정밀 디스플레이의 제조에 적합하다. 또한, 열처리 온도를 초과하는 온도 영역에 있어서는, 유리 기판(11)의 열수축률 저하를 억제함으로써, 열수축의 편차, 유리 기판(11) 내의 왜곡을 억제할 수 있다.
(제1 실시 형태의 실험예)
제1 실시 형태의 효과를 확인하기 위해서, 하기 유리 조성을 갖는 유리 기판을 퓨전법의 하나인 오버플로 다운드로법에 의해 복수 제작했다. 유리 기판의 왜곡점은 660℃였다.
·유리 조성
SiO2 67.0몰%,
Al2O3 10.6몰%,
B2O3 11.0몰%,
RO 11.4몰%(RO는 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합량).
· 어닐링
이 유리 기판에 대하여, 제1 실시 형태의 방법으로 열처리(어닐링이라고도 함)를 행하였다. 실시예에서는, 유리 기판을 적층하고, 300℃로부터 열처리 온도의 최고 온도 500℃까지의 온도 영역에서는, 300℃로부터 실온까지의 온도 영역에 비해, 승온 속도, 강온 속도를 느리게 해서, 승온 시간, 강온 시간이 길어지도록 열처리를 행하였다. 비교예에서는, 유리 기판의 적층체를 형성하여, 온도 영역에 따라, 승온 속도, 강온 속도를 변화시키지 않고, 즉 승온 속도 및 강온 속도 각각을 일정한 속도로 고정하여 열처리를 행하였다(종래예).
·열수축률의 측정
열처리 전에 소정 사이즈의 직사각형으로 유리 기판을 잘라내고, 긴 변 양단부에 금긋기선을 넣어, 짧은 변 중앙부에서 절반으로 절단하여, 2개의 유리 샘플을 얻는다. 이 중 한쪽 유리 샘플을, 열처리(승온 속도가 10℃/분, 450℃에서 1시간 방치)한다. 열처리를 하지 않은 다른 쪽 유리 샘플의 길이를 계측한다. 또한, 열처리한 유리 샘플과 미처리된 유리 샘플을 맞대어 금긋기선의 어긋남량을, 레이저 현미경 등으로 측정하여, 유리 샘플의 길이 차분을 구함으로써 샘플의 열수축량을 구할 수 있다. 이 열수축량인 차분과, 열처리 전의 유리 샘플의 길이를 사용하여, 이하의 식에 의해 열수축률이 구해진다. 이 유리 샘플의 열수축률을 유리 기판의 열수축률이라 하였다.
열수축률(ppm)=(차분)/(열처리 전의 유리 샘플의 길이)×106
어닐링 전의 유리 기판에 대해서 열수축률을 조사한 바, 50ppm이었다.
어닐링 후의 유리 기판에 대해서 열수축률을 조사한 바, 실시예에서는, 적층 방향의 단부의 유리 기판의 열수축률은 2ppm, 적층 방향의 중앙부의 유리 기판의 열수축률은 3ppm이었다. 한편, 종래예에서는, 적층 방향의 단부의 유리 기판의 열수축률은 10ppm, 적층 방향의 중앙부의 유리 기판의 열수축률은 18ppm이었다.
또한, 실시예에서는 유리 기판의 테두리 영역과 중앙 영역의 열 이력의 차가 저감되어, 테두리 영역의 열수축률은 2ppm, 중앙 영역의 열수축률은 3ppm이었다. 한편, 종래예에서는, 테두리 영역의 열수축률은 11ppm, 중앙 영역의 열수축률은 18ppm이었다.
이와 같이, 온도 영역에 따라 승온 속도, 강온 속도를 변화시킴으로써, 열처리 공정에 있어서 복수의 유리 기판간의 열 분포를 균등하게 조정함으로써, 열처리 후의 유리 기판의 열수축률의 편차를 저감할 수 있다.
(제2 실시 형태의 실험예)
제2 실시 형태의 효과를 확인하기 위해서, 제1 실시 형태의 실험예와 동일한 유리 조성을 갖는 유리 기판을 오버 다운드로법에 의해 복수 제작했다. 유리 기판의 판 두께는, 0.5㎜이며, 유리 기판의 왜곡점은 660℃였다.
· 어닐링
이 유리 기판에 대하여, 제2 실시 형태에 따른 열처리의 방법으로 열처리를 행하였다. 실시예에서는, 유리 기판 1매를 지지 부재 상에 적재하고, 제1 중간 온도로부터 제2 중간 온도까지의 온도 영역에 비해, 열처리 온도 500℃로부터 제1 중간 온도까지의 온도 영역의 강온 속도가 느리게 되도록 열처리를 행하였다. 비교예에서는, 실시예와 마찬가지로, 유리 기판 1매를 지지 부재 상에 적재하고, 제1 중간 온도로부터 제2 중간 온도까지의 온도 영역에 비해, 열처리 온도 500℃로부터 제1 중간 온도까지의 온도 영역의 강온 속도가 빠르게 되도록 열처리를 행하였다.
열수축률의 측정은, 제1 실시 형태에 있어서의 열수축률의 측정과 동일한 방법으로 행하였다. 열처리 전의 유리 샘플의 열수축률은, 40 내지 50ppm이었다.
열처리 온도=500℃, 제1 중간 온도=400℃, 제2 중간 온도=200℃, 유지 시간=10분으로 하여, 승온 속도, 제1 강온 속도, 제2 강온 속도를 변화시키고, 유리 샘플의 열수축률을 비교했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112015062712985-pat00003
표 1의 실시예 1, 2에 나타낸 바와 같이, 제1 강온 속도가 제2 강온 속도보다 느리게 승온 속도가 20℃/분 이상 내지 120℃/분 미만의 범위에 있어서, 유리 기판의 열수축률을 저감할 수 있고, 열수축률의 편차도 작았다. 또한, 실시예 1 내지 6에 나타낸 바와 같이, 제1 강온 속도가 0.5℃/분 이상 내지 10℃/분 미만, 제2 강온 속도가 10℃/분 이상 내지 25℃/분 미만의 범위 내에 있어서, 유리 기판의 열수축률을 15ppm 이하로 저감할 수 있고, 열수축률의 편차도 작았다. 그리고, 열수축률에 영향이 큰 제1 강온 속도를 보다 느리게 함으로써, 열수축률을 보다 저감할 수 있었다. 또한, 비교예 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 속도 범위 밖이며, 제1 강온 속도＞제2 강온 속도인 경우에는, 유리 기판의 열수축률은 저감되었지만, 15ppm을 초과하기 때문에, 유효한 열처리가 아닌 것이 판명되었다.
이어서, 제2 실시 형태의 열처리에 있어서의 유지 시간을, 0분, 2분, 5분, 30분, 60분, 120분, 150분으로 설정한 경우에 있어서의 유리 샘플의 열수축률을 비교했다. 또한, 열처리 온도=500℃, 제1 중간 온도=400℃, 제2 중간 온도=200℃, 승온 속도=50℃/분, 제1 강온 속도=3℃/분, 제2 강온 속도=13℃/분으로 했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112015062712985-pat00004
표 2의 실시예 1 내지 6에 나타낸 바와 같이, 유지 시간을 마련함으로써, 유리 기판의 열수축률을 10ppm 이하로 할 수 있고, 열수축률의 편차도 작았다. 유지 시간을, 5 내지 150분으로 함으로써, 열수축률을 10ppm 이하로 저하시킬 수 있다. 특히, 유지 시간이 20 내지 120분인 실시예 3 내지 5에서는, 열수축률이 7±1ppm 이하가 되는, 우수한 효과를 나타낸다.
이어서, 제2 실시 형태의 열처리에 있어서의 열처리 온도를, 350℃, 400℃, 500℃, 600℃, 650℃로 설정한 경우에 있어서의 유리 샘플의 열수축률을 비교했다. 또한, 유지 시간=10분, 제1 중간 온도=400℃, 제2 중간 온도=200℃, 승온 속도=50℃, 제1 강온 속도=3℃/분, 제2 강온 속도=13℃/분으로 했다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure 112015062712985-pat00005
표 3의 실시예 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 열처리 온도를 400℃ 이상 내지 600℃ 이하로 함으로써, 유리 기판의 열수축률을 대략 10ppm 이하로 할 수 있으며, 열수축률의 편차도 작았다. 한편, 비교예 1에 나타낸 바와 같이, 열처리 온도가 350℃인 경우, 유리 기판의 열수축률이 15ppm을 초과했기 때문에, 유효한 열처리가 아닌 것이 판명되었다. 또한, 비교예 2에 나타낸 바와 같이, 열처리 온도가 650℃인 경우, 유리 기판의 열수축률을 15ppm 이하로 할 수 있었지만, 열효율의 관점에서 유효한 열처리가 아니라고 생각된다.
이상으로 나타낸 바와 같이, 온도 영역에 따라 강온 속도를 변화시킴으로써, 열처리 후의 유리 기판의 열수축률을 저감할 수 있다.
이상, 본 발명의 유리 기판의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 실시예 등에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 개량이나 변경을 해도 되는 것은 물론이다.
10 : 적층체
11 : 유리 기판
12 : 시트체
15a, 15b : 단열판
20 : 팔레트
21 : 베이스부
22 : 적재부
23 : 배면판
40, 140 : 로
41, 141 : 발열 장치
112 : 지지 부재

Claims (10)

  1. 유리 기판의 열처리 공정을 포함하는 유리 기판의 제조 방법이며,
    상기 열처리 공정은,
    실온으로부터, 상기 유리 기판의 왜곡점보다 60℃ 내지 260℃ 낮은 온도인 열처리 온도가 될 때까지 열처리할 때, 상기 실온으로부터, 상기 열처리 온도보다 50℃ 내지 300℃ 낮은 중간 온도가 될 때까지, 제3 속도로 상기 유리 기판 전체를 가열하는 공정과,
    상기 중간 온도로부터 상기 열처리 온도가 될 때까지, 상기 제3 속도보다 느린 제4 속도로 상기 유리 기판 전체를 가열하는 공정과,
    상기 열처리 온도로 상기 유리 기판 전체를 열처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열처리 공정은,
    상기 열처리 온도로부터, 상기 열처리 온도보다 50℃ 내지 300℃ 낮은 중간 온도가 될 때까지, 제1 속도로 상기 유리 기판 전체를 냉각하는 공정과,
    상기 열처리 공정 후, 상기 중간 온도로부터 실온이 될 때까지, 상기 제1 속도보다 빠른 제2 속도로 상기 유리 기판 전체를 냉각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 속도와 상기 제2 속도의 평균 속도는, 상기 제3 속도와 상기 제4 속도의 평균 속도보다 느린 유리 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 기판의 왜곡점은 655℃ 이상인 유리 기판의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리 공정에서는, 상기 유리 기판을 시트체 사이에 끼운 상태에서 두께 방향으로 복수매 적층한 유리 기판의 적층체를 열처리하는 유리 기판의 제조 방법.
  6. 플랫 패널 디스플레이용 단층의 유리 기판의 열처리 공정을 포함하는 유리 기판의 제조 방법이며,
    상기 열처리 공정은,
    400℃ 내지 600℃의 범위에 있는 열처리 온도가 될 때까지 상기 유리 기판을 가열하고, 상기 열처리 온도를 유지하는 가열 유지 공정과,
    0.5℃/분 이상 10℃/분 미만의 제1 강온 속도로, 상기 열처리 온도로부터 상기 열처리 온도보다 50℃ 내지 150℃ 낮은 온도인 중간 온도가 될 때까지 상기 유리 기판을 냉각한 후, 10℃/분 이상 25℃/분 미만의 제2 강온 속도로 상기 유리 기판을 냉각하고, 상기 제2 강온 속도로 상기 유리 기판을 냉각한 후, 상기 제1 강온 속도로 실온이 될 때까지 상기 유리 기판을 더 냉각하는 냉각 공정을 구비하고,
    상기 열처리 온도는 상기 유리 기판의 왜곡점보다 낮은 온도인 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유리 기판에는, IGZO로 구성되는 반도체층이 형성되는 유리 기판의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 열처리 공정에서는, 상기 유리 기판을 로 내에 수평하게 적재하고, 상기 가열 공정을 행하기 전에, 상기 로 내의 분위기 온도가 상기 열처리 온도가 될 때까지 가열하는 유리 기판의 제조 방법.
  9. 400℃ 내지 600℃의 범위에 있는 열처리 온도로 5분 내지 30분 유지해서 열처리한 액정 디스플레이용 유리 기판이며,
    상기 유리 기판을, 500℃를 제1 평가 온도, 450℃를 제2 평가 온도, 550℃를 제3 평가 온도로 하여, 각각의 평가 온도로 30분 유지해서 다시 열처리했을 때의 열수축률을, 각각 제1 열수축률 C1, 제2 열수축률 C2, 및 제3 열수축률 C3라 한 경우에,
    Figure 112017067050516-pat00015

    의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  10. 삭제
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110981210B (zh) * 2019-12-25 2023-07-21 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司 一种光伏玻璃增透强化连续生产装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000086261A (ja) * 1998-09-14 2000-03-28 Nippon Electric Glass Co Ltd ガラス基板及びそれを用いた平板ディスプレイ装置並びにガラス基板の熱処理方法
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09268022A (ja) * 1996-04-03 1997-10-14 Nippon Electric Glass Co Ltd ガラス成形体の除歪方法
JP5629073B2 (ja) * 2009-08-31 2014-11-19 株式会社オハラ 結晶化ガラスの製造方法
EP2668141B1 (en) 2011-01-25 2020-09-16 Corning Incorporated Glass compositions having high thermal and chemical stability

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000086261A (ja) * 1998-09-14 2000-03-28 Nippon Electric Glass Co Ltd ガラス基板及びそれを用いた平板ディスプレイ装置並びにガラス基板の熱処理方法
JP2011162412A (ja) 2010-02-12 2011-08-25 Nippon Electric Glass Co Ltd 強化板ガラス及びその製造方法

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