유리 기판 및 그 제조 방법 document_id A220623029082

본 발명은 액정 패널 등의 플랫 패널 디스플레이 (FPD) 에 이용하기 위한 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 텔레비전이나 컴퓨터용 디스플레이 등의 대형 FPD 용 유리 기판에 유용하다. 최근, 액정 방식이나 플라즈마 방식으로 대표되는 FPD 가 급속히 보급되고 있다. 또 최근 FPD 의 새로운 방식으로서 필드 에미션형 디스플레이도 발표되어 더욱 개발이 활발해지고 있다. 이들 FPD 를 제조하기 위해서는 평판상의 유리 기판 표면에 미세한 패턴을 정밀도 좋게 형성하는 기술이 필요하게 된다. 일례로서, TFT 형 액정 소자에 대해 설명한다. TFT 액정 소자는 유리 기판의 표면에 다수의 박막 트랜지스터 (TFT) 를, 각각이 하나 하나의 화소에 대응하도록 정밀도 좋게 배열되어 형성된다. TFT 를 정밀도 좋게 배열하기 위해서는 포토리소그래피 기술이 이용된다. 즉, 제 1 유리 기판 표면에 금속층을 형성하고, 그 위에 포토레지스트를 도포한다. 다음으로, 복수 패널분의 TFT 패턴을 노광하여 현상한 후, 에칭을 실시한다. 이에 의해, 제 1 유리 기판 상의 금속층이 TFT 패턴의 형상으로 남는다. 이 상태가 된 것을 여기에서는 TFT 기판이라고 부른다. 제 2 유리 기판에도, 제 2 유리 기판에 차광 재료층을 형성하고, 그 위에 포토레지스트를 도포한다. 다음으로, TFT 패턴에 대응한 복수 패널분의 컬러 필터 (CF) 패턴을 노광한 후, 에칭을 실시한다. 이에 의해, 제 2 유리 기판 상의 차광 재료층이 CF 패턴의 형상으로서 남는다. 다음으로, TFT 패턴의 형성에 이용한 것과 동일한 포토리소그래피 기술에 의해 차광막층의 패턴에 대응하여 CF 가 형성된다. CF 의 형성 공정을 합계 3 회 반복함으로써, 적색 필터, 녹색 필터, 및 청색 필터가 형성된다. 이 상태가 된 것을 여기에서는 CF 기판이라고 부른다. TFT 기판과 CF 기판의 양방에 배향막을 도포한 후, 배향막측을 내측으로 하여 유리 비즈에 의한 스페이서를 개재하여 양자를 붙이고, 추가로 패턴 영역의 외측 부분을 시일제로 접착한다. 다음으로, 각 패널을 절단한 후, 미리 형성된 액정 공급용 구멍으로부터 TFT 기판과 CF 기판의 사이에 액정 재료를 주입한 후, 액정을 공급한 구멍을 시일한다. 마지막으로, 양면에 편광판을 부착하여 TFT 형 액정 패널이 완성된다. TFT 패턴의 각 화소는 각각에 대응하는 CF 패턴의 각 영역과 서로 정밀도 좋게 대응시킬 필요가 있다. 양자가 어긋나면 고정세 (高精細) 화상을 생성할 수 없게 되기 때문이다. 따라서, TFT 패턴과 CF 패턴은 각각이 높은 치수 정밀도로 형성되어야 한다. TFT 패턴 및 CF 패턴이 소정의 치수 정밀도로 형성되어 있는지를 평가하기 위한 지표로서 TFT 패턴과 CF 패턴의 외측에는 복수의 측정용 패턴이 형성되어 있다. 즉, TFT 패턴과 CF 패턴을 각각 노광, 현상한 후, 각각의 측정용 패턴간 거리를 측정하고, 설계값과의 오차에 의해 이들 패턴의 정밀도를 평가한다. 그런데, FPD 용 유리 기판의 대부분은 퓨전법이라고 불리는 방법에 의해 제조된다. 퓨전법이란, 용융시킨 유리 재료를 퓨전 파이프라고 불리는 용기에 흘려 넣고, 퓨전 파이프의 양측으로부터 용융 유리를 오버플로우시키고, 하방으로 흐르게 하면서 고화시킴으로써 판상 유리재를 제조하는 방법이다. 연마 가공을 필요로 하지 않기 때문에, 저비용으로 유리 기판을 제조하는 것이 가능하다. 퓨전법에 의한 유리 기판의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 8 은 퓨전법에 의한 유리 기판의 제조에 이용하는 퓨전 파이프를 나타낸다. 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 퓨전 파이프 (4) 는 상방이 개방된 홈통 (trough) 상 부분 (41) 으로 되어 있고, 홈통상 부분 (41) 의 양측은 홈통상 부분보다 높은 둑 (bank) 상 부분 (42) 으로 되어 있다. 이 퓨전 파이프 (4) 의 하부는 쐐기 (wedge) 상으로 되어 있고, 하단부는 블레이드 (blade) 상 부분 (43) 으로 되어 있다. 퓨전 파이프 (4) 의 내부에는 히터 (도시 생략) 가 내장되어 있고, 퓨전 파이프 (4) 의 표면이, 유리의 용융 상태를 유지할 수 있는 온도를 유지할 수 있도록 되어 있다. 퓨전 파이프 (4) 의 A-A 단면의 형상을 도 8(b) 에 나타낸다. 도 9 는 퓨전법에 의한 유리 기판의 제조 프로세스를 나타내고 있다. 고온 상태로 유지된 퓨전 파이프 (4) 의 홈통상 부분 (41) 에 용융 상태의 유리 (G) 가 연속적으로 흘려 넣어진다. 용융 상태의 유리 (G) 는 둑상 부분 (42) 으로부터 양측으로 오버플로우되고, 또한, 퓨전 파이프 (4) 의 측면을 따라 유하 (流下) 되어 하단의 블레이드상 부분 (43) 에 이른다. 블레이드상 부분 (43) 에서는, 퓨전 파이프 (4) 의 양측 측면을 따라 유하된 용융 상태의 유리 (G) 가 합류하여 판상 유리 (GP) 가 되고, 강하하면서 서냉 (徐冷) 된다. 이 과정에서 판상 유리 (GP) 는 서서히 고화되고, 또한 롤러 (45) 의 회전에 의해 하방으로 내려간다. 그 후, 원하는 크기로 절단되어 유리 기판은 완성된다. 또한, 퓨전법에 의한 유리 기판의 제조 프로세스에 대해서는 상기 특허 문헌 1 및 2 에도 기재되어 있다. FPD 의 대형화와 생산의 효율화를 위해, FPD 용 유리 기판은 해마다 대형화가 진행되고 있다. 액정용 기판을 예로 들면, 이미 실용화되고 있는 제 7 세대라고 불리는 유리 기판의 사이즈는 1870㎜ × 2200㎜ 로 매우 큰 것이며, 더욱 큰 사이즈도 제안되어 있다.