KR20020021671A - 글래스판의 제조방법, 글래스판의 제조장치 및 액정디바이스 - Google Patents

글래스판의 제조방법, 글래스판의 제조장치 및 액정디바이스 Download PDF

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Abstract

액정용 글래스 기판을 다운드로우법으로 제조할 때, 시트 글래스의 냉각온도차가 원인으로 되어 발생하는 왜곡을 저감한다. 또 다운로드법으로 제조한 시트 글래스를 작은 크기로 분단할 때 발생하는 미소 왜곡을 억제한다.
다운드로우법으로 시트 글래스(8)를 제조할 때 성형후의 서냉공정에서 사용하는 열처리수단(9)에 의해 시트 글래스(8)의 폭방향으로 온도분포를 형성한다. 이 온도분포는 성형후의 시트 글래스(8)의 판두께가 그 표면부에 비해 주변부에서 두껍게 되어 있는 것에 의해 발생하는 시트 글래스(8)의 온도분포를 상쇄할 수 있는 분포이다.

Description

글래스판의 제조방법, 글래스판의 제조장치 및 액정디바이스{Production Method and Device for Sheet Glass, and Liquid Crystal Device}
이러한 종류의 시트 글래스(sheet glass)의 제조방법으로서는 플로우트법, 다운드로우법 등이 알려져 있으나, 특히 비용면에서 액정용 글래스기판의 제조에는 성형후에 연마를 필요로 하지 않거나 연마량이 적은 다운드로우법이 널리 이용되고 있다.
다룬드로우법의 일례로서, 예컨대 일본 특허공개공보 평10-2918216호 공보에 기재되어 있는 방법이 제안되어 있다. 이 공보에 기재되어 있는 방법은 용해조로부터 용해 글래스를 연속적으로 성형면을 따라 공급하고, 성형틀의 하방에서 양측의 글래스를 융착시키면서 글래스의 주변부를 롤러 등에 의해 하방으로 인장하는 것에 의해 글래스판을 제조하고 있다.
이러한 제조방법에 의해 얻어진 글래스판은 성형시에 양쪽 주표면이 자유표면으로서 형성되고, 다른 쪽 성형틀에 접한 글래스면은 융착되어 있으므로, 평활성과 평탄성에서 우수하다는 이점을 갖고 있다.
일반적으로 이러한 제조방법에 의해 얻어진 외형치수가 1m×1m이고, 두께가 0.7mm인 글래스판을 550×650mm 또는 600×720mm 등의 작은 사이즈로 잘라내어 액정용 글래스 기판으로서 사용하고 있다. 이 액정용 글래스기판으로서는 TFT용 글래스기판과 컬라필터용 글래스기판이 있다.
이들 글래스기판 중 TFT용 글래스기판에서는 글래스 기판상에 박막 트랜지스터가 형성되고, 컬러필터용 글래스기판에서는 글래스 기판상에 컬러필터가 형성된다. 그리고 이들 박막부착 글래스기판에 액정을 끼워 액정 디바이스를 제작하고 있다.
따라서 종래의 다운드로우법에 의해 제조한 글래스판으로는 시트 글래스의 폭방향(인장방향에 대하여 직교하는 방향)에 큰 왜곡이 발생한다는 문제점이 있었다. 이 왜곡의 원인으로 되는 것은 다운드로우법 특유의 판두께 분포이다. 다운드로우법으로 제조한 시트 글래스는 폭방향의 주변부의 판두께가 그 내측의 부분(이하, 표면부라 함)에 비해 두껍게 된다. 이 때문에 시트 글래스는 성형후의 고온에서 서서히 냉각(서냉)할 때 주변부에 비해 표면부의 냉각속도가 빠르게 되므로, 주변부에는 압축응력이 발생하고, 표면부에는 인장응력이 발생하며, 그 결과 폭방향으로 미소한 왜곡이 발생한다. 또 이 왜곡은 주변부가 표면부에 대하여 상대적으로 크게 되는 것과 같은 분포를 갖는 경향에 있다.
이러한 왜곡 분포를 갖는 시트 글래스를, 표시장치용의 글래스 기판의 사이즈로 잘라내면, 왜곡분포가 재편성된 상태로 잔존하고 글래스 기판에 미소한 변형을 초래한다.
이러한 미소변형이 생긴 글래스기판상에 포토리소그래피로 박막 트랜지스터(TFT) 또는 컬러필터의 박막패턴을 형성하면, 포토리소그래피 공정의 노광이 적정하게 행해지지 않고, 그 결과 박막패턴의 정밀도를 저하시킨다는 문제점이 생긴다.
또, TFT용 글래스기판과 컬러필터용 글래스기판을 대응하여 조합시킬 때 글래스기판의 미소변형의 발생에 의해, 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남이 발생하고, 이것에 의해 액정 디바이스의 수율이 저하된다고 하는 문제점도 발생한다.
특히, 글래스기판이 대형화되어 가면 글래스기판의 변형량도 크게 되고 패턴의 위치 어긋남이 큰 문제로 될 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출한 것으로 하기의 목적을 갖는다.
본 발명의 목적은 다운드로우법에 있어서, 미소 왜곡 또는 미소 변형의 발생을 억제하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 표시장치용의 글래스기판의 표면상에 포토리소그래피에 의해 형성되는 패턴이 위치 어긋남을 일으키는 것을 방지하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다운드로우법에 의해 형성한 시트 글래스를 소정의 크기로 잘라날 때 왜곡이 발생하는 것을 방지하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 액정 디바이스의 제조에 있어서의 수율을 향상시키는 것에 있다.
본 발명은 액정용 글래스 기판과 같은 얇은 글래스판(시트 글래스)를 제조하는 글래스판의 제조방법, 글래스판의 제조장치 및 액정 디바이스에 관한 것이다.
도 1은 용해글래스로부터 시트 글래스를 제조하는, 본 발명의 1실시예의 글래스판의 제조장치의 개략도.
도 2는 도 1의 A-A선의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 인장롤러의 측면도.
도 4는 왜곡 저감처리를 실시하지 않은 글래스판의 왜곡 분포도.
도 5는 왜곡 저감처리공정의 히터와 글래스의 온도를 나타낸 도표.
도 6은 도 5를 그래프화한 도면.
도 7은 왜곡 저감처리를 실행한 글래스판의 왜곡분포를 나타낸 도면.
도 8은 분단후의 글래스판의 총피치의 시프트량과 , 분단전의 시트 글래스의 왜곡량의 관계를 나타낸 도면.
-도면의 부호에 대한 설명-
1 : 용해글래스 수납조 2 : 용해 글래스
3 : 성형부 4 : 히터
5, 6, 7 : 인장롤러 8 : 시트 글래스
9 : 열처리 수단 10 : 서냉로
본 발명은 다운드로우법에 있어서, 시트 글래스의 폭방향에 있어서의 온도차에 기인하는 왜곡을 제거하기 위해 시트 글래스의 왜곡 저감처리를 시트 글래스의 서냉 중에 실시하는 제조방법을 제안하는 것에 있다.
(구성 1) 다운드로우법에 의해 용해글래스를 시트상으로 성형하고, 얻어진 시트 글래스를 열처리수단에 의해 서냉하는 것에 의해 글래스판을 제조하는 글래스판의 제조방법에 있어서,
시트 글래스의 폭방향에 있어서의 주변부와 표면부의 온도차에 의해 발생하는 시트 글래스의 왜곡을 저감하는 왜곡 저감처리를 서냉시에 행하는 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
다운드로우법에 적합한 글래스재료로서는 실투(失透)의 관점에서 액상온도가 1200℃ 이하의 재료가 바람직하고, 1100℃ 이하의 재료이면 더욱 바람직하다. 시트 글래스의 두께는 0.5~1.0mm의 두께이면 바람직하다.
또 왜곡 저감처리는 성형의 직후에 실행하는 것이 바람직하다.
(구성 2) 온도차는 주변부와 표면부에 있어서의 중앙부 사이에서 발생하는 것을 특징으로 하는 구성 1 기재의 글래스판의 제조방법.
(구성 3) 서냉으로 도입되는 시트 글래스는 그 폭방향에 있어서의 온도분포로서, 주변부보다 표면부쪽이 저온이도록 온도분포를 나타내는 글래스인 것을 특징으로 하는 구성 또는 구성 2 기재의 글래스판의 제조방법.
(구성 4) 왜곡 저감처리는 미리 광헤테로다인법에 의해 측정한 성형후의 글래스판에 있어서의 왜곡분포에 기초하여 실행되는 것을 특징으로 하는 구성 1~3의 어느 하나에 기재된 글래스판의 제조방법.
본 발명이 해결하는 왜곡은 미소 왜곡(변형)이므로, 고정밀도로 미소왜곡(미소변형)이 측정될 수 있는 광헤테로다인법에 의해 복굴절량을 측정하고, 이 측정결과에 기초하여 왜곡 저감처리를 실행하는 것이 바람직하다. 이러한 광헤테로다인법을 사용하여 왜곡을 측정하는 것으로, 성형후의 시트 글래스의 폭방향의 온도분포를 용이하게 파악할 수 있다.
(구성 5) 왜곡 저감처리는 성형후의 시트 글래스를 열처리수단에 의해 서냉할 때, 성형후의 시트 글래스의 폭방향에 있어서의 온도차가 저감하도록 시트 글래스의 폭방향으로 소정의 온도분포를 형성하는 열처리인 것을 특징으로 하는 구성 1~4의 어느 하나에 기재된 글래스판의 제조방법.
시트 글래스를 서냉하는 온도범위는 600~850℃의 범위가 바람직하다. 시트 글래스의 폭방향에 있어서의 온도차를 저감하는 방법은 시트 글래스의 폭방향의 온도분포를 상쇄하도록 온도분포를 갖는 열처리수단으로 열처리하는 것이 바람직하다.
또, 이 열처리는 서냉공정으로 실행하므로, 시트 글래스의 폭방향의 온도분포도 서냉시간과 함께 변화한다. 따라서 열처리수단의 온도분포도 변화하는 시트 글래스의 온도분포에 따라 온도분포를 연속적 또는 단계적으로 인장방향에 따라 변화시켜 형성하는 것이 바람직하다.
(구성 6) 열처리는 시트 글래스를 성형온도로부터 왜곡점의 근방까지 서냉하는 과정으로 적어도 실행하는 것을 특징으로 하는 구성 5 기재의 글래스판의 제조방법.
열처리는 시트 글래스의 성형온도로부터 왜곡점 이하의 취출온도의 범위에서 행하는 것이 바람직하나 시트 글래스의 성형온도로부터 왜곡점의 근방까지 서냉하는 과정으로 행하는 것이 효과적이다. 바람직하게는 시트 글래스를 그 성형온도보다 400~500℃ 낮은 온도로부터 왜곡점 근방까지 서냉하는 과정으로 열처리하는 것이 좋다. 또 왜곡점 근방에서 실질적으로 시트글래스의 폭방향의 온도를 균등화하고, 왜곡점 근방 이하의 서냉을 행하는 경우에는 균등화된 온도상태를 유지하여 다시 서냉하는 것이 바람직하다.
또 왜곡점 근방의 바람직한 범위는 왜곡점 ±50℃이내이다.
(구성 7) 열처리는 시트 글래스를 가열하는 열처리수단에 의해 형성되는 시트 글래스의 폭방향의 온도분포로서, 시트 글래스의 폭방향의 온도차를 저감할 수 있도록 온도분포를 설정하는 처리인 것을 특징으로 하는 구성 5 또는 구성 6 기재의 글래스판의 제조방법.
열처리수단에 의해 온도분포를 형성하는 경우는 왜곡점 근방에서 급히 형성하는 것보다 왜곡점 근방의 온도분포를 기준으로 하고, 이 왜곡점 근방의 온도분포를 완화한 온도분포를 왜곡점과 성형온도 사이의 서냉과정에서 단계적으로 또는 연속하여 형성하는 것이 바람직하다.
(구성 8) 왜곡 저감처리는 시트 글래스의 폭방향에 있어서의 주변부와 표면부 사이에 발생하는 열수축차에 대응하여 표면부에 대한 주변부의 신장량을 표면부의 신장량에 비해 증가시키는 것에 의해 표면부로부터 주변부에 걸쳐 발생하는 왜곡을 저감하는 것을 특징으로 하는 구성 1~3의 어느 하나에 기재된 글래스판의 제조방법.
왜곡 저감처리는 600~850℃의 온도범위에서 서냉하고 있는 과정으로 실행하는 것이 바람직하다.
(구성 9) 제조된 시트 글래스의 최대 왜곡은 0.07kg/mm2이하인 것을 특징으로 하는 판글래스의 제조방법.
더욱 바람직한 최대왜곡은 0.04kg/mm2이하이다.
(구성 10) 글래스판은 표시장치용 글래스기판인 것을 특징으로 하는 구성 1~9의 어느 하나에 기재된 글래스판의 제조방법.
표시장로서는 액정디바이스가 바람직하고, 액정용 글래스기판으로서는 팽창계수가 32~38×10-7/℃, 왜곡점이 650℃이상이 바람직하다.
조성으로 나타낸 몰% 표시로, SiO2가 60~70%, B2O3가 7~12%, Al2O3가 9~13%, MgO가 1~8%, CaO가 2~8%, SrO가 0.5~5%, BaO가 0.5~5%의 글래스가 바람직하다.
또 SiO2가 65~75%, B2O3가 6~11%, Al2O3가 8~15%, MgO가 3~15%, CaO가 0~8%, SrO가 0~1%, BaO가 0~1%의 글래스가 바람직하다.
(구성 11) 용해 글래스 수납로로부터 연속적으로 공급되는 용해글래스를 시트상으로 성형하는 성형부와,
이 성형부에 의해 성형된 연화상태의 시트 글래스를 하방으로 인장하는 인장수단과,
시트 글래스의 폭방향에 있어서의 주변부로부터 표면부에 걸쳐 발생하는 온도차에 기인하는 시트 글래스의 왜곡을 저감하는 왜곡 저감수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조장치.
(구성 12) 왜곡 저감수단은 성형후의 시트 글래스를 서냉하는 열처리수단에 있어서, 성형후의 시트 글래스에 있어서의 폭방향의 온도차를 저감하도록 온도분포를 시트 글래스의 폭방향으로 설정하는 열처리수단인 것을 특징으로 하는 구성 11기재의 글래스판의 제조장치.
열처리수단은 시트 글래스의 한쪽 또는 양쪽에 배치하는 것이 바람직하다. 또 열처리수단이 시트 글래스의 표면근방에 배치하는 것이 바람직하다.
(구성 13) 왜곡 저감수단은 성형후의 시트 글래스를 서냉하는 열처리수단과, 이 열처리수단에 의해 서냉되어 있는 시트 글래스에 있어서 발생하는 표면부로부터 주변부에 걸친 온도차에 대응하여 주변부의 신장량을 표면부의 신장량보다 많게 되도록 제어하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 11 기재의 글래스판의 제조장치.
(구성 14) 구성 1~10의 어느 하나에 기재된 글래스판의 제조방법에 의해 성형된 한쌍의 글래스판에 의해 액정을 끼우는 것을 특징으로 하는 액정디바이스.
이하에 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 용해글래스로부터 시트 글래스를 제조하는 본 발명의 1실시예의 글래스판의 제조장치의 개략도, 도 2는 도 1의 A-A선의 단면도, 도 3은 도 1에 도시된 인장롤러의 측면도, 도 4는 왜곡 저감처리를 실시하지 않은 글래스판의 왜곡 분포도, 도 5는 왜곡 저감처리 공정의 히터(열처리 수단)와 시트 글래스의 온도를 나타낸 도표, 도 6은 도 5를 그래프화한 도면, 도 7은 왜곡 저감처리를 실행한 글래스판의 왜곡분포를 나타낸 도면, 도 8은 분단후의 글래스판의 총피치의 시프트량과,분단전의 시트 글래스의 왜곡량의 관계를 나타낸 도면이다.
(글래스판의 제조장치)
최초로, 본 발명의 1실시예의 글래스판의 제조방법을 실시하는 제조장치에 대하여 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
본 발명의 1실시예에 따른 글래스판의 제조장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 용해글래스 수납조(1)와 서냉로(10)로 대략 구성되어 있다.
용해글래스 수납조(1)는 개구부를 갖는 수납부(1a)를 구비하고, 소정 온도에서 글래스 원료를 용해하여 얻은 용해 글래스(2)를 이 수납부(1a)에 저장하고 있다. 이 수납부(1a)의 하단부에는 성형부(3)가 형성되어 있다. 이 성형부(3)는 시트 글래스(8)의 폭방향으로 연장되어 있는 슬릿형상의 개구부(3a)가 형성되어 있다. 또 성형부(3)는 표면에 백금을 피복한 내화벽돌로 구성되어 있다.
그리고 이 개구부(3a)로 용해글래스(2)를 흘려내리는 것에 의해 용해글래스를 시트형상의 글래스(8)로 성형할 수 있다. 성형부(3)를 통과한 시트 글래스(8)는 급랭에 의해 주변부가 표면부를 향하여 수축하는 것을 억제하기 위하여 히터(4)에 의해 서서히 냉각된다.
서냉로(10)는 시트상으로 성형된 글래스(8)를 서냉하는 것이므로 내부가 공동(空洞)으로 되어 있고, 시트 글래스(8)의 주변부를 인장롤러(5~7)에 의해 하방으로 인장하면서, 열처리수단(9)으로 시트 글래스(8)의 급냉을 방지하여 서서히 냉각한다.
인장롤러(5~7)는 시트 글래스(8)의 인장방향을 따라 소정의 거리를 두고 배치되어 있다. 또 시트 글래스(8)의 주표면의 근방에는 소정거리 떨어져 열처리 수단(9)이 배치되어 있다.
인장롤러(5~7)는 시트 글래스(8)의 주변부(8a, 8b)를 끼워 시트 글래스(8)를 하방으로 인장하고 있다. 인장롤러(5a, 6a, 7a)는 도 2에 도시된 바와 같이 시트 글래스(8)의 이면측에 위치하는 인장롤러(5c, 6c, 7c)와 협동하여 시트 글래스(8)를 하방으로 인장하고 있다. 도 1에 도시된 우측의 인장롤러(5b, 6b, 7b)도 도시되어 있지 않으나 시트 글래스(8)의 이면측에 협동하여 인장하는 인장롤러를 구비하고 있다.
또 시트 글래스(8)의 인장방향을 따라 배치되어 있는 인장롤러(5~7)는 서로 인접한 롤러가 시트 글래스(8)의 두께방향으로 소정량 치우쳐 위치하도록 배치되어 있다. 이것에 의해 시트 글래스(8)의 표면부에 비해 주변부의 행정이 길어진다. 예컨대, 도 1의 좌측에 위치하는 롤러(5a, 5c)(6a, 6c)(7a, 7c)는 도 3에 도시된 바와 같이 롤러(6a, 6c)가 롤러(5a, 5c)(7a, 7c)의 위치로부터 α만큼 치우쳐 위치되도록 배치되어 있다. 도 1에 도시된 롤러(5b, 6b, 7b)도 도시되어 있지 않으나 마찬가지로 배치되어 있다.
서냉용의 열처리수단(9)은 왜곡발생을 억제할 수 있도록 시트 글래스(8)의 폭방향과 인장방향으로 소정의 온도분포를 형성할 수 있다. 이러한 이유로 이 열처리수단(9)은 시트 글래스(8)의 폭방향(횡방향)과 인장방향(종방향)으로 배열된 복수의 히터를 갖는다. 도면에서는 시트 글래스(8)의 폭방향으로 8개의 히터를 배치하는 경우를 대표로 하여 도시하였다. 또 도면에는 도시되어 있지 않지만 시트 글래스(8)의 인장방향으로는 예를들면 10개의 히터가 배치되어 있다. 각 히터는 개별적으로 온도를 제어가능하게 되어 있다. 시트 글래스(8)의 폭방향으로 복수의 히터를 배치하고 있는 것은 동일방향으로 왜곡을 저감할 수 있도록 소정의 온도분포를 동일방향으로 형성하기 위해서이다. 또 시트 글래스(8)의 인장방향으로 복수의 히터를 배치하고 있는 것은 급냉을 방지하여 서냉하는 것이 가능하도록 소정의 온도분포를 동일방향으로 형성하기 위해서이다. 급냉을 방지하는 것은 인장공정에서 시트 글래스(8)가 파손되는 것을 방지하기 위해서이다. 특히 600~700℃의 온도범위에서 시트 글래스(8)에 급격한 온도변화를 부여하면, 시트 글래스(8)가 좌굴변형에 의해 파손되기 쉽다.
(글래스판의 제조방법)
상술한 장치를 사용하여 글래스판을 제조하는 방법을, 액정용 글래스기판을 제조하는 경우를 예로 하여 이하에 설명한다.
최초로 왜곡 저감처리하기 위한 준비를 행한다. 우선 왜곡 저감처리를 실시한 상태에서 제작한 시트 글래스(8)의 왜곡량을 광헤테로다인법으로 측정한다. 측정샘플은 시트 글래스(8)로부터 폭 650mm, 안길이 550mm의 크기로 잘라 낸 글래스판이다. 측정결과를 도 4에 도시하였다. 도시된 바와 같이 시트 글래스(8)의 왜곡량은 표시부의 중앙부로부터 주변부를 향해 서서히 커지게 되는 분포를 갖고 있고, 최대 왜곡은 복굴절량 Re가 4.1nm(왜곡: 0.12kg/mm2)로 되도록 왜곡되어 있다.
도시된 크기는 길이(mm)를 나타낸 것이다. 또 글래스판상의 개개의 원의 중심이 측정점이며, 원의 크기는 왜곡의 크기를 나타내고 있다. 도시되어 있지는 않으나 왜곡방향을 나타내는 고정축은 글래스판의 하단부 중앙을 향하고 있다.
다음으로, 이와 같이 측정한 왜곡분포와 인장롤러(5~7)의 위치조정량의 상관관계를 나타내는 데이터 및 왜곡분포와 열처리수단(9)의 폭방향에 있어서의 온도분포의 상관관계를 나타낸 데이터를 각각 채취한다.
그리고 이 데이터에 기초하여 왜곡발생을 저감할 수 있도록 인장롤러(5~7)의 편위량과 열처리수단(9)에 의해 설정되는 시트 글래스(8)의 폭방향의 온도분포를 결정한다.
이러한 준비를 하여 두고 용해글래스로부터 시트 글래스(8)를 제조한다.
우선, 도시하지 않은 용해조에서 알루미나실리케이트 글래스용 원료를 1550~1650℃의 용해온도에서 용해하고, 그 후 맑고 청정화 및 균질화하여 용해글래스를 얻는다. 그리고 그 용해글래스를 용해조로부터 수납부(1a)로 이송한다.
사용한 알루미나실리케이트 글래스의 원료는 하기의 글래스 조성이 되도록 조합한다.
SiO265%, B2O311%, Al2O312%, MgO 12%, CaO 5%, SrO 2.4%, BaO 1.6%
또 이 글래스의 여러 특성은 하기와 같다.
왜곡점: 650℃ 관탄성 정수: 33nm/cm/kgf/cm2
다음으로, 수납부(1a)에 수납된 용해글래스(2)는 성형부(3)의 개구부(3a)에 의해 시트 글래스(8)로 성형된다. 이 때의 성형온도는 1150~1250℃로 설정되어 있다.
그리고 이와 같이 성형된 시트 글래스(8)는 왜곡 저감수단에 의해 왜곡발생을 억제해 가면서 서서히 냉각된다.
이하에 이들의 왜곡 저감처리에 대해 설명한다.
왜곡 저감방법으로서 열수축차에 의해 시트 글래스(8)의 신장량을 제어하는 방법(방법 1)과, 서냉공정으로 온도분포를 형성하여 열처리하는 방법(방법 2)의 2종류를 병용한다.
(방법 1 : 인장롤러(5~7)를 편위시키는 방법)
시트 글래스(8)가 인장롤러(5~7)에 의해 하방으로 인장될 때 인접하는 롤러의 일방(롤러(6))이 α만큼 편위되어 있는 것 때문에 시트 글래스(8)의 주변부는 표면부 보다도 크게 인장된다. 이것에 의해 주변부와 표면부의 두께차에 기인하는 왜곡의 일부를 해소할 수 있다. 이것은 이하의 작용에 의한다.
시트 글래스(8)의 송출방향의 소정간격에 있어서, 표면부와 주변부의 열수축량은 표면부의 쪽이 크고, 주변부 쪽이 작게 된다. 따라서 주변부와 표면부를 균등하게 인장과 왜곡이 발생하는 것으로 된다. 그래서 상대적으로 수축이 작은 주변부의 행정이 표면부에 비해 길게 되도록 인장되면 열수축차에 따른 표면부와 주변부의 행정을 확보하는 것이 가능하므로 왜곡의 발생을 억제할 수 있다.
(방법 2 : 서냉공정에서 온도분포를 형성하여 열처리하는 방법)
본 실시예의 열처리수단(9)은 상술한 바와 같이 시트 글래스(8)의 폭방향과 인장방향으로 각각 복수의 히터를 갖는다. 도 5에 도시된 표는 시트 글래스(8)의 폭방향 인장방향으로 배치된 각 히터의 온도(℃)와, 각 히터에 대응하는 부분의 시트 글래스(8)의 온도(℃)를 나타내고 있다.
표의 세로 난에는 시트 글래스(8)의 인장방향으로 차례로 배치된 복수의 히터의 온도와 각 히터에 대응하는 부분의 시트클래스(8)의 온도를 나타낸다. 여기서, 「분위기」는 각 히터의 온도를 나타내고, 「유리」는 시트 글래스(8)의 온도를 나타낸다.
각 히터의 온도로서는 예를들면, 시트 글래스(8)의 표면으로부터 20mm 떨어진 위치에서의 분위기의 온도를 열전대에 의해 측정한 것을 나타낸다.
또 시트 글래스(8)의 온도로서는 시트 글래스(8)의 온도를 방사온도계에 의해 측정한 것을 나타낸다.
또, 표에는 성형부(3) 쪽에서 차례로 배치된 4개의 히터의 온도와, 각 히터에 대응하는 부분의 시트 글래스(8)의 온도를 나타낸다. 이하, 이 4개의 히터를 성형부(3)의 쪽에서 순차적으로 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 히터라고 한다.
여기에서 「1 분위기」~「4 분위기」는 각각 제 1 ~ 제 4 히터의 온도를 나타낸다. 마찬가지로 「1 유리」~「4 유리」는 각각 제 1 ~ 제4 히터에 대응하는 부분의 시트 글래스(8)의 온도를 나타낸다. 표의 가로 난에 기재되어 있는 「L」은 시트 글래스(8)의 폭방향의 좌단에 배치된 히터를 나타내며, 「C」는 중앙주변부에 배치된 히터를 나타내고, 「R」은 우단에 배치된 히터를 나타내고 있다.
그리고, 도 6은 도 5의 표를 그래프화한 것이다.
이 도 5와 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 시트 글래스(8)의 폭방향으로 배열된 복수의 히터의 온도는 시트 글래스(8)의 주변부에 배치된 히터의 온도보다표면부에 배치된 히터의 온도가 높게 되도록 설정되어 있다. 구체적으로는 중앙히터(C)의 온도가 주변의 히터(R, L)의 온도에 비해 13~45℃ 높게 되도록 설정되어 있다. 또 이 온도차는 제 1 히터로부터 제 4 히터를 향해 서서히 작아지게 되도록 설정되어 있다.
한편, 시트 글래스(8)의 온도는 제 1 히터에 대응하는 부분에서는 시트 글래스(8)의 표면부의 중앙부의 온도가 주변부의 온도보다 28℃ 높게 되도록 설정되어 있다. 이에 대하여 제 3 히터에 대응하는 부분에서는 표면부의 중앙부와 주변부의 온도차가 3℃로 억제되도록 설정되어 있다. 이것에 의해 이 부분에서는 시트 글래스(8)의 폭방향으로 온도가 균등화되어 있다. 또한, 이 제 3 히터에 대응하는 부분에서는 시트 글래스(8)의 온도가 왜곡점의 온도인 650℃로 억제되어 있다. 즉, 시트 글래스(8)의 왜곡점 근방에서 시트 글래스(8)의 온도는 그 폭방향으로 균등화되어 있는 것을 알 수 있다.
본 실시예에서 중요한 역할을 하고 있는 히터는 왜곡점 근방에서 열처리를 시행하고 있는 제 3 히터이다. 제 1 히터와 제 2 히터는 시트 글래스(8)를 성형온도(1200℃)에서 급격히 왜곡점까지 냉각하는 것에 의해 급격한 온도변화를 회피하기 위해 설정되어 있다. 또 제 4 히터는 제 3 히터에 의해 균등화된 온도분포를 유지하면서 시트 글래스(8)를 다시 낮은 온도까지 서냉하기 위해 설치되어 있다. 제 4 히터에 후속하는 제 5~제 10 히터(도시생략)는 제 4 히터와 마찬가지로 제 3 히터에 의해 균등화된 온도분포를 유지하면서 시트 글래스(8)를 취출온도(150~180℃)까지 서서히 냉각하기 위하여 설치되어 있다. 즉, 이들 히터는 급냉을 방지하면서서냉하도록 시트 글래스(8)에 단계적으로 열처리를 시행하고 있다.
그리고 취출위치까지 송출된 시트 글래스(8)는 인장방향으로 소정 간격마다 절단되어 반출된다.
이 성형이 완료된 시트 글래스(8)의 판두께는 좌우양측의 주변부(단부로부터 내측으로 120~130mm의 영역)에서 4~6mm, 그 내측에 위치하는 표면부에서 0.7mm로 되어 있다. 그리고 외형에 대해서는 폭이 1060mm, 안길이가 110mm도 되어 있다. 그 후, 판두께가 관리되어 있지 않은 주변부를 제거하여, 유효폭이 800mm, 안길이가 110mm의 글래스판을 제작한다. 여기서 유효폭이란 판두께가 균일한 영역의 폭이다.
그 후 글래스판에 대하여 단면연마와, 세정을 순차로 행하여 최종제품을 완성시킨다. 이와 같이 하여 제조한 글래스판의 왜곡을 광헤터레다인법에 의해 측정한다. 그 결과 ??대 복굴절율 Re는 0.77(최대왜곡: 0.04kg/mm2)이다. 본 실시예의 응력분포의 측정결과를 도 7에 도시하였다. 도시된 바와 같이 왜곡의 최대치의 억제뿐 아니라 왜곡분포도 대략 균등화되어 있는 것이 분명하다.
또 본 실시예의 글래스판과 도 4에 도시한 왜곡 저감처리를 실시하지 않고 제작한 종래의 글래스판을 비교하면, 왜곡의 균일성과 왜곡량의 저감화에 있어서 본 실시예의 글래스판이 우수한 것을 알 수 있다.
또 본 실시예에 있어서는 서냉의 과정에서 왜곡이 원인으로 발생하는 시트 글래스(8)의 파단을 방지할 수 있으므로 수율이 10% 향상된다.
(액정 디바이스의 제조)
상술한 실시예에 의해 제조한 글래스판으로부터 액정 디바이스를 제조한다.구체적으로는 550×650mm의 풀사이즈 글래스판으로부터 423×275mm의 글래스판을 2매 잘라낸다. 이 잘라 낸 글래스판의 총피치의 시프트량은 0.40㎛였다. 또 이 총피치의 시프트량은 1㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또 이러한 총피치의 시프트량과 풀사이즈(잘라내기 전의 글래스판의 사이즈)의 글래스판의 왜곡과의 관계를 미리 구해두면 풀사이즈의 글래스판의 왜곡량을 관리하는 것으로, 실제의 표시장치에 사용하는 글래스판의 총피치의 시프트량을 관리하는 것이 가능해진다. 도 8에 이 양자의 상관관계를 나타낸 그래프를 도시한다. 도면에서 종축은 분단에 의해 얻어진 글래스판에 발생하는 총피치의 시프트량(㎛)을 나타내고, 횡축은 분단하기 전의 풀사이즈의 글래스판의 복굴절량(㎚)을 나타낸다.
이와 같이 왜곡이 억제된 본 실시예의 글래스판으로부터 컬러필터용 글래스 기판과, TFT용 글래스기판을 제조한다. 그리고 각 글래스기판의 얼라인먼트 마크를 합하여 액정 디바이스를 제조한다. 이 경우, 본 실시예의 왜곡을 저감한 글래스판을 사용하므로 높은 수율로 액정 디바이스를 제조할 수 있다.
또 본 발명은 상술한 실시예의 다운드로우법 이외의 다운드로우법에도 적용하는 것이 가능하다. 예를들면, 본 발명은 배경기술의 설명의 난에서 설명한 종래의 다운드로우법에도 적용하는 것이 가능하다.
또, 상술한 실시예에서는 왜곡 저감처리로서 2종류의 왜곡 저감처리를 이용하는 경우를 설명하였으나, 본 발명에서는 어느 한쪽의 왜곡 저감처리만을 사용하도록 하여도 좋다.
또 상술한 실시예에서는 열처리수단으로서 시트 글래스(8)의 폭방향에 복수의 히터를 배치하고 각 히터의 온도를 별개로 제어하는 것에 의해 같은 방향으로 소정의 온도분포를 설정하는 열처리수단을 이용하는 경우를 설명하였다. 그러나 본 발명에서는 전체적으로 균일하게 발열하는 단일 히터를 갖고, 예컨대, 이 히터의 표면에 적당한 단열재를 배치하는 것에 의해 시트 글래스(8)의 폭방향으로 소정의 온도분포를 설정하도록 열처리수단을 이용하도록 하여도 좋다.
또 본 발명은 액정 디바이스 이외의 표시장치에서 이용되는 글래스 기판이나, 다른 전자제품에 이용되는 글래스기판(예컨대, 정보기억매체용의 글래스기판)의 제조에도 적용하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면 왜곡을 억제한 시트 글래스를 다운드로우법에 의해 제조할 수 있다. 특히 시트 글래스의 폭방향의 왜곡을 억제할 수 있다. 이 때문에 시트 글래스로부터 잘라 낸 글래스판의 왜곡을 억제하는 것이 가능하다.
따라서 본 발명에 의해 제조한 글래스판 상에 포토리소그래피법 등에 의해 미세 패턴을 형성할 때 패턴의 위치 어긋남을 억제하는 것이 가능하다.
또 본 발명에 의하면 다운드로우법에 의해 시트 글래스를 제조하는 경우, 열왜곡의 발생이 억제되므로 시트상의 글래스를 인장하면서 서냉할 때 시트상의 글래스가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에 생산 수율을 향상시키는 것이 가능하다.
또 본 발명에 의해 제조된 표시용 글래스 기판에 의하면 표시장치의 제조에있어서의 수율도 향상시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 다운드로우법에 의해 용해글래스를 시트상으로 성형하고, 얻어진 시트 글래스를 열처리수단에 의해 서냉하는 것에 의해 글래스판을 제조하는 글래스판의 제조방법에 있어서,
    상기 시트 글래스의 폭방향에 있어서의 주변부와 표면부의 온도차에 의해 발생하는 시트 글래스의 왜곡을 저감하는 왜곡 저감처리를 서냉시에 행하는 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도차는 상기 주변부와 상기 표면부에 있어서의 중앙부 사이에서 발생하는 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    서냉으로 도입되는 상기 시트 글래스는 그 폭방향에 있어서의 온도분포로서, 주변부보다 표면부쪽이 저온이도록 온도분포를 나타내는 글래스인 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 왜곡 저감처리는 미리 광헤테로다인법에 의해 측정한 성형후의 상기 글래스판에 있어서의 왜곡분포에 기초하여 실행되는 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 왜곡 저감처리는 성형후의 상기 시트 글래스를 상기 열처리수단에 의해 서냉할 때, 성형후의 상기 시트 글래스의 폭방향에 있어서의 온도차가 저감하도록 상기 시트 글래스의 폭방향으로 소정의 온도분포를 형성하는 열처리인 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열처리는 상기 시트 글래스를 성형온도로부터 왜곡점의 근방까지 서냉하는 과정으로 적어도 실행하는 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 열처리는 상기 시트 글래스를 가열하는 열처리수단에 의해 형성되는 상기 시트 글래스의 폭방향의 온도분포로서, 상기 시트 글래스의 폭방향의 온도차를 저감할 수 있도록 온도분포를 설정하는 처리인 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 왜곡 저감처리는 상기 시트 글래스의 폭방향에 있어서의 상기 주변부와 상기 표면부 사이에 발생하는 열수축차에 대응하여 상기 표면부에 대한 상기 주변부의 신장량을 상기 표면부의 신장량에 비해 증가시키는 것에 의해 상기 표면부로부터 상기 주변부에 걸쳐 발생하는 왜곡을 저감하는 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제조된 상기 시트 글래스의 최대 왜곡은 0.07kg/mm2이하인 것을 특징으로 하는 판글래스의 제조방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 글래스판은 표시장치용 글래스기판인 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조방법.
  11. 용해 글래스 수납조로부터 연속적으로 공급되는 용해글래스를 시트형상으로 성형하는 성형부와,
    이 성형부에 의해 성형된 연화상태의 시트 글래스를 하방으로 인장하는 인장수단과,
    상기 시트 글래스의 폭방향에 있어서의 주변부로부터 표면부에 걸쳐 발생하는 온도차에 기인하는 시트 글래스의 왜곡을 저감하는 왜곡 저감수단을 구비하는것을 특징으로 하는 글래스판의 제조장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 왜곡 저감수단은 성형후의 상기 시트 글래스를 서냉하는 열처리수단에 있어서, 성형후의 상기 시트 글래스에서의 폭방향의 온도차를 저감하도록 온도분포를 상기 시트 글래스의 폭방향으로 설정하는 열처리수단인 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 왜곡 저감수단은 성형후의 상기 시트 글래스를 서냉하는 열처리수단과,
    이 열처리수단에 의해 서냉되어 있는 상기 시트 글래스에서 발생하는 상기 표면부로부터 상기 주변부에 걸친 온도차에 대응하여 상기 주변부의 신장량을 상기 표면부의 신장량보다 많게 되도록 제어하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 글래스판의 제조장치.
  14. 제 1 항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 글래스판의 제조방법에 의해 성형된 한쌍의 글래스판에 의해 액정을 끼우는 것을 특징으로 하는 액정디바이스.
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