유리 시트의 제조방법 document_id A220623068586

노트북 및 개인용 데이터 보조품과 같은 전자장치를 포함하는 광범위한 영상 표시 수단에 액정 디스플레이(LCD)가 사용된다. 이러한 특수 어플리케이션은 LCD와 관련된 유리 패널이 경제적인 대량 생산이 가능하면서 지속적인 평면 표시특성을 유지할 것을 요구한다. LCD 패널과 같은 제품을 위한 고급 평면 유리는 통상적으로 인발-방식 공정으로 제조된다. 여기서 연속적인 유리 리본 및 시트가 형성 장치로부터 하방으로 인발되고 유리 시트가 하방으로 인발될 때 각각의 유리 패널이 연속적인 유리 시트의 단부로부터 얻어진다. 물론, 시트 폭에 걸쳐 일정한 두께 및 광학 특성을 보장하기 유리 시트의 인발 비율은 정밀하게 유지된다. 프리스틴(pristine) 표면을 제공하는 경제적인 유리 시트 형성 공정이 달성되기는 어렵다. 용융 인발 공정은 이러한 질 특성을 제공하고, LCD 패널의 형성에 이어 추가적인 마무리 및 연마 작업을 요구하는 플로트(float) 공정과 같은 산업에 이용되는 유리 시트 형성 공정들의 평균이 된다. 처리량이 증가할수록 온도 제어 및 유리 간결화와 같은 다른 중요한 공정에 나쁜 영향을 미치는 등 현재는 용융 인발 공정과 관련하여 생산율(유리 유동)을 증가시키는데 큰 제한이 있었다. 예를 들면, 주어진 시트 두께에 있어서, 유리 유동의 증가는 필수적으로 속도의 증가 및 이에 따른 물질의 빠른 냉각률을 야기한다. 이러한 변형된 열적 이력은 일반적으로 물질 내에 높은 스트레스를 유발하고, 따라서 유리의 높은 다짐작용 및 왜곡을 초래한다. 용융 인발 공정에 사용되는 흐름이 수직방향인 시스템 구조의 다른 제한은, 생산되는 동안 유리 리본의 열적 이력을 변화시킬 충분한 공간을 제공하기 어렵다는 것이다. 이는 일반적으로 시스템 또는 장치의 높이의 증가를 요구한다. 그러나, 전체 장치의 높이가 약간만 증가해도 설비투자비에 큰 영향을 미치고 여전히 다른 변화에 대한 유연성을 제한한다. 현재(current) 용융 인발 공정뿐만 아니라 LCD 패널과 같은 제품을 위한 유리 제조에 사용되는 다른 공정과 관련된 다른 문제는, 패널이 열처리 및 어닐링 될 때 각각의 LCD 패널을 저장하기 위한 큰 영역을 요구한다는 점이다. 통상적으로 유리 시트는 제조 공정 중에 상대적으로 짧은 시간 동안 열처리된다. 유리를 열처리하는 하나의 이유는 이어지는 공정 중에 유리의 다짐작용을 줄이기 위한 것이다. 통상적으로 LCD는, 비정질 실리콘(α-Si) 박막 트렌지스터(TFT) 또는 다결정-실리콘(poly-Si) TFT 타입이다. 많은 디스플레이 장치들이 현재 α-Si를 사용하고, 이러한 공정은 450℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있고, 어닐링 시간은 약 2분 이하로 상대적으로 짧다. 그러나 poly-Si 공정이 선호된다. Poly-Si는 매우 높은 구동 전류 및 전자 이동도를 가지며, 화소의 응답시간을 증가시킨다. 또한 Poly-Si 공정을 사용하면 유리 기판에 직접 디스플레이 구동회로를 만들 수 있다. 대조적으로, α-Si는 통합 회로 패키징 기술을 사용하는 디스플레이 주변(periphery)에 부착되어야 하는 분리된 구동 칩을 요구한다. 가장 효율적인 α-Si 공정 방법은 적어도 800℃의 온도에서 수행된다. 이러한 공정은 매우 높은 전자 이동도(빠른 스위칭을 위함) 및 넓은 면적에 탁월한 TFT 균일성을 가지는 poly-Si 필름의 형성을 가능하게 한다. 다른 전자장치에 있어서, 통상적인 공정 단계 또한 공정을 견딜 수 있는 고온 기판을 요구한다. 가장 높은 레벨의 전자 구조는 게이트옥사이드(gate oxide) 및 도펀트(dopant) 작용의 어닐링을 요구한다. 이러한 공정은 600℃를 넘어서 이루어진다. 기판에 본딩되는 단결정 실리콘의 얇은 층을 사용하는 단결정 실리콘(x-Si) 조직 기술의 경우에 있어서도 고온 기판이 요구된다. 단결정 실리콘은 poly-Si에 의해 성취되는 것보다 큰 전자 이동도를 제공한다. 상기 본딩 단계는 종종 고온뿐만 아니라 상술한 게이트옥사이드(gate oxide) 및 도펀트(dopant) 작용 단계를 요구한다. α-Si 부터 poly-Si까지, 그리고 최근의 x-Si에 이르기까지의 진화는 유리 기판의 사용의 중요한 해결과제를 제시하였다. 상술한 바와 같이, poly-Si 및 x-Si 코팅은 α-Si가 요구하는 것보다 매우 큰 600 내지 700℃ 범위의 공정 온도를 요구한다. 따라서, 유리 기판은 상기한 온도에서 열적으로 안정해야 한다. 열적 안정성(즉, 열적 간결화 및 수축)은 특정 유리 구성의 고유의 점성 특성(왜곡점(strain point)으로 나타낸 바와 같이)과 제조 공정에서 결정되는 유리 시트의 열 이력 모두에 의존한다. poly-Si에 요구되는 것과 같은 고온 공정은 낮은 간결화를 보장하기 위해 예를 들면, 600℃에서 5시간으로 유리 기판의 긴 어닐링 시간이 요구할 수 있다. 용융 인발 공정의 수직적인 특성은 유리 형성 장치의 높이를 실질적으로 제한하고, 이에 따라 유리 시트의 인-라인 어닐링 수행 성능을 제한한다. 통상적으로 용융 인발 공정에서 디스플레이 유리의 어닐링은 유리 시트가 인발되는 것으로부터 각각의 인발 유리 패널의 하부에서 절단하고, 저장 선반에 다른 것들과 평행한 방향으로 패널을 쌓는 것에 의해 달성된다. 패널의 표면이 오염되는 것을 방지하기 위하여 각 패널은 각 패널의 외부 엣지에만 접촉하는 지지 핀들 또는 아암들 사이에 지지된다. 이러한 지지 방법은 얇은 패널의 지지수단 사이의 지지되지 않는 부분(span)을 가로질러 굽힘 또는 뒤틀림이 일어나기 쉽게 하는 결과를 초래한다. 또한, 이것은 지지되는 또는 인접한 패널들의 손상을 야기하지 않고 상기 방식으로 지지될 수 있는 패널의 최대 크기를 제한하거나, 패널이 중간 지점에서 지지될 것을 요구한다. 게다가 주어진 부피 내에 배치될 수 있는 패널의 수 또한 제한되고 비용을 높이고 공정 효율을 감소시킨다. 현재 생산 방식의 다른 결점은 각각의 유리 패널들을 별개로 절단하는 동안 발생된 유리 미립자에 의해 인발 유리 리본이 오염된다는 점이다. 이것은 통상적으로 유리 리본이, 수직 방향으로 있거나 유리 리본이 형성되고 있는 위치에 상대적으로 아주 가깝게 위치하는 동안 발생한다. 또한, 인발 공정의 수직 특성에 기인하여, 공정 중에 발생하는 열은 가열된 공기가 유리 시트에 매우 근접한 공정 영역에서 빠르게 상향 유동할 때 굴뚝 효과를 일으킨다. 결과적으로 인발 유리는 잘린 유리 미립자에 의해 특히 오염되기 쉽다. 유리의 적어도 부분적인 인-라인 어닐링을 위해 인발될 때 및 수직에 가까운 인발 영역에서 떨어진 지역에서 유리 시트의 절단하기 위해 유리 시트가 인발될 때 이동하는 거리를 효과적으로 증가시키는 것이 바람직하다.