JP2001336880A - プラズマディスプレイパネル焼成炉の均熱制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 隣接するヒーターブロック間の設定温度の差
に起因して、特定のヒーターブロックの温度が設定温度
から逸脱するのを防止し、ガラス基板を均一に加熱する
ことができる方法を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１の搬送方向に対して区画さ
れた複数の加熱室２と、隣接する加熱室へガラス基板１
を間欠的に搬送するための搬送手段３とを備え、各加熱
室に独立した制御機能を有する複数のヒーターブロック
で構成したブロックヒーター５が設置され、ブロックヒ
ーター５に必要な発熱量を供給する電力制御機器１１と
温度調節計８を設けた焼成炉の加熱室内にて、加熱室に
おけるヒーターブロックの通常の自動制御状態を設定
し、加熱室にガラス基板１が搬送される毎に、上記の通
常の自動制御状態から一時離脱して固定値を強制出力
し、所定時間経過後に通常の自動制御状態に戻す工程を
繰り返し実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、フラットディス
プレイパネル用ガラス基板の焼成に使用される焼成炉の
加熱室内において、ガラス基板の温度を均熱制御する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】 近年、壁掛けテレビやマルチメディア
用ディスプレイとして利用できる大画面フラットディス
プレイパネル（以下、「ＦＤＰ」という。）の実用化が
着々と進行しつつある。このような大画面ＦＤＰとして
は、自発光型で広い視野角を持ち、品質表示が良いとい
う品質面のメリットと、作製プロセスが簡単で大型化が
容易という製造面でのメリットを兼ね備えた、プラズマ
ディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」という。）が最
有力候補として挙げられている。

【０００３】 ＰＤＰの製造は、例えば図４に示すよう
に、前面ガラス、背面ガラスと称する大型ガラス基板の
表面に、印刷、乾燥、焼成の工程を複数回繰り返す厚膜
法により、電極、誘導体、蛍光体等の種々の部材を逐次
形成して行き、最終的に前面ガラスと背面ガラスとを封
着することにより行われる。

【０００４】 前記ＰＤＰ用のガラス基板の焼成は、例
えば図５に示すように一般的には、被焼成体であるガラ
ス基板１の搬送方向に対して区画された複数の加熱室２
と、隣接する加熱室へ当該ガラス基板を間欠的に搬送す
るための搬送手段３とを備えた焼成炉を使用して行われ
る。各加熱室は、ガラス基板１を載置したセッター４
を、一般的には１枚内包する大きさを持ち、加熱手段と
して、独立した制御機能を有する複数のヒーターブロッ
クで構成したブロックヒーター５が設置されている。通
常ブロックヒーターは１個または複数個をひとつのゾー
ンとし、ゾーン毎にひとつの温度計６が設置される。温
度計６で測定された温度信号７は、炉の外部に設置され
た温度調節計８に伝送される。温度調節計８は目標温度
設定値９と測定された温度信号が一致するように制御出
力１０を可変する。電力制御器機１１（通常ＳＳＲやサ
イリスタユニット）はこの信号を受け、ブロックヒータ
ー５に印加される電流値を可変する。これによりブロッ
クヒーター５は必要となる発熱量を炉内に放射する。ガ
ラス基板１はセッター４に載置された状態で、ローラー
等の搬送手段３により、炉の入口から隣接する各加熱室
へと順次間欠的に搬送され、これにより所望の温度曲線
に従って、予熱、昇温、均熱及び徐冷といった一連の焼
成工程が行われる。

【０００５】 ＰＤＰ用ガラス基板の焼成は、均熱域や
最高温度域の加熱室においては、ガラス基板の目標温度
とブロックヒーターの温度とを大体同一の値に設定すれ
ばよいが、昇温域の加熱室においてはブロックヒーター
の温度をガラス基板の目標温度より高めに、また徐冷域
の加熱室においてはブロックヒーターの温度をガラス基
板の目標温度より低めに設定する。

【０００６】 ところで、各加熱室でのガラス基板の焼
成は、基板や基板上に形成した部材の歪み等を防ぐため
ガラス基板の温度分布をできる限り小さくすることが重
要であるが、単に、ガラス基板を加熱するブロックヒー
ター全体の温度を一様にしても実際のガラス基板を均一
に加熱することはできないことがある。その場合、従来
は次のようにしてガラス基板の温度分布を改善してい
た。

【０００７】 図１はブロックヒーターを構成するヒー
ターブロックと、それら各ヒーターブロックによって加
熱されるガラス基板の部位を番号分けして示したもので
ある。ここでは、ブロックヒーターは９枚のヒーターブ
ロックで構成されるものとする。ヒーターブロックの番
号にダッシュ(’)を付して示した部位が、当該ヒーター
ブロックにて加熱されるガラス基板の部位である（例え
ば、ガラス基板の部位’は、ヒーターブロックによ
り加熱される。）。なお、ブロックヒーターは、通常、
加熱室の天井側と床側の両面に設置されるが、以下の例
では、簡略化のため天井側のヒーターのみに着目して説
明する。なおガラス基板の温度測定は、温度計をガラス
基板の各部位に複数個接着し、その信号を外部の温度記
録装置で測定するのが一般的である。

【０００８】 まず、昇温域の加熱室において、ある時
間内にガラス基板を５００℃にするためにブロックヒー
ター全体の温度を６００℃に設定したとする。すなわ
ち、図２のようにブロックヒーターを構成するヒーター
ブロック〜の設定温度を全て６００℃とする。ここ
で、本来であれば、ガラス基板の温度は均一に目標温度
である５００℃になるはずであるが、実際には、当該加
熱室の前後に隣接する他の加熱室の影響や、炉内の空気
の流れにより、同図に示すようにガラス基板の各部位の
温度にばらつきが発生する。

【０００９】 このばらつきを解消するためには、ガラ
ス基板の上部に配置されているヒーターブロックの設定
温度を変えてやればよい。つまり、図３に示すように、
ガラス基板の目標温度より低い部位は、その上部に位置
するヒーターブロックの温度を高くし、逆にガラス基板
の目標温度より高い部位は、その上部に位置するヒータ
ーブロックの温度を低く設定すれば、ガラス基板の各部
位の温度を均一にして温度分布を小さくすることができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】 このような従来方法
によるガラス基板の温度分布の改善は、隣接したヒータ
ーブロックの設定温度の差が小さい場合には有効であ
る。しかしながら、隣接したヒーターブロックの設定温
度の差がある程度以上大きくなると、ヒーターブロック
の設定温度と実際の温度が一致しなくなる。

【００１１】 例えば、図３において、ヒーターブロッ
ク〜の設定温度は、順に６２０℃、６００℃、６２
０℃であるが、実際の温度は６２０℃、６１０℃、６２
０℃というようになることがある。この時、ヒーターブ
ロックは電流が流れていないのに関わらず隣接するヒ
ーターブロック及びの熱を受けて、設定値よりも上
昇してしまうのである。そして、このように実際の温度
が設定温度から逸脱したヒーターブロックがあると、当
然ながらガラス基板の温度を均一にすることができな
い。

【００１２】 本発明は、このような従来の事情に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、加熱
室内でＰＤＰ用ガラス基板の焼成を行う際に、隣接する
ヒーターブロック間の設定温度の差に起因して、特定の
ヒーターブロックの温度が設定温度から逸脱するのを防
止し、隣接する他の加熱室や炉内の空気の流れ等に影響
されることなく、ガラス基板を均一に加熱することがで
きる方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 本発明によれば、被加
熱体であるプラズマディスプレイパネル用ガラス基板の
搬送方向に対して区画された複数の加熱室と、隣接する
加熱室へ前記ガラス基板を間欠的に搬送するための搬送
手段とを備え、加熱手段として、各加熱室に独立した制
御機能を有する複数のヒーターブロックで構成したブロ
ックヒーターが設置され、ブロックヒーターに必要な発
熱量を供給する電力制御機器と温度調節計を設けた焼成
炉の加熱室内にて、当該加熱室に搬送されたガラス基板
の温度を均熱制御する方法であって、下記（ａ）〜
（ｇ）工程よりなることを特徴とするプラズマディスプ
レイパネル焼成炉の均熱制御方法、が提供される。 （ａ）前記加熱室内において、前記ガラス基板の各部位
の温度をできる限り均一にできるように、前記ブロック
ヒーターの温度をヒーターブロック毎に個別に前記温度
調節計で設定し、必要となる発熱量を前記電力制御機器
より供給する。 （ｂ）他のヒーターブロックの熱的影響により、実際の
温度が前記の設定温度と一致せず、そのために前記ガラ
ス基板の温度分布に悪影響を及ぼしているヒーターブロ
ックＡを見つける。 （ｃ）前記ヒーターブロックＡに熱的影響を及ぼしてい
る他のヒーターブロックＢを推定する。 （ｄ）前記ヒーターブロックＡが前記ヒーターブロック
Ｂの熱的影響を受けず、その実際の温度が前記の設定温
度と一致するようになるまで前記ヒーターブロックＢの
設定温度を下げ、各ヒーターブロックが温度調節計にて
各々の設定温度に自動制御されるようにしておく。 （ｅ）前記搬送手段により前記ガラス基板の加熱室への
搬送が開始されたら、それに連動させて前記ヒーターブ
ロックＢの温度調節計に搬送開始信号を送る。 （ｆ）前記ヒーターブロックＢの温度調節計は、前記搬
送開始信号を受けたら通常の自動制御状態から一時離脱
し、制御出力の代わりに予め設定されている固定値を強
制出力してヒーターブロックＢに必要な発熱量を与え
る。 （ｇ）所定時間経過後、前記ヒーターブロックＢの温度
調節計を通常の設定温度による自動制御状態に戻す。

【００１４】 なお、本発明において、「間欠的に搬送
する」とは、入口側からｎ番目の加熱室にて被加熱体を
静止させて所定時間加熱を行った後、当該被加熱体を可
及的速やかに隣接する入口からｎ＋１番目の加熱室に移
動し、再び被加熱体を静止させて所定時間加熱を行うと
いう操作を繰り返す搬送方法をいう。このような搬送方
法が可能な限りにおいて、搬送手段の種類は特に限定さ
れず、例えばウォーキングビームを用いたり、ローラー
コンベア、チェーンコンベアを間欠的に駆動させてもよ
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】 本発明の均熱制御方法は、前記
（ａ）〜（ｇ）工程から基本的になるものであり、この
ような工程を経ることにより、加熱室内でＰＤＰ用ガラ
ス基板の焼成を行う際に、隣接するヒーターブロック間
の設定温度の差に起因して、特定のヒーターブロックの
温度が設定温度から逸脱するのを防止し、隣接する他の
加熱室や炉内の空気の流れ等に影響されることなく、ガ
ラス基板を均一に加熱することができる。以下、本発明
の各工程を順に説明する。

【００１６】（ａ）工程：図５に示すヒーター制御回路
（温度調節計８及び電力制御機器１１）にて、加熱室内
において、ガラス基板の各部位の温度をできる限り均一
にできるように、ブロックヒーターの温度をヒーターブ
ロック毎に個別に設定する。すなわち、先述した図２の
例のように、加熱室内でガラス基板の温度を目標の温度
に加熱するにあたって、単にヒーターブロックの温度を
全て同一にしたのでは、当該加熱室の前後に隣接する他
の加熱室の影響や、炉内の空気の流れなどによって、ガ
ラス基板の各部位の温度にばらつきが生じるので、図３
のように、ガラス基板の温度ができる限り均一となるよ
うに、各ヒーターブロックの温度を個別に温度調節計８
で設定し、必要となる発熱量を電力制御機器１１より供
給する。

【００１７】（ｂ）工程：他のヒーターブロックの熱的
影響により、実際の温度が前記（ａ）工程で設定した温
度と一致せず、そのためにガラス基板の温度分布に悪影
響を及ぼしているヒーターブロックＡを見つける。すな
わち、前記（ａ）工程で設定した各ヒーターブロックの
設定温度において、図３のヒーターブロックと及び
との関係のように隣接するヒーターブロック間の設定
温度の差が大きい場合には、それら隣接する他のヒータ
ーブロックから熱的影響を受けて実際の焼成時の温度が
設定温度から逸脱してしまうヒーターブロックが現れ
る。このようなヒーターブロックをそのまま放置して焼
成を行うとガラス基板の温度分布に悪影響を与えるの
で、本工程においてそのようなヒーターブロックＡを見
つけ出しておく。

【００１８】（ｃ）工程：前記（ｂ）工程にて見つけ出
したヒーターブロックＡに熱的影響を及ぼしている他の
ヒーターブロックＢを推定する。このヒーターブロック
Ｂは、通常、ヒーターブロックＡに隣接し、前記（ａ）
工程で設定したヒーターブロックＡとの設定温度差が大
きいものである。例えば、図３において、ヒーターブロ
ックをヒーターブロックＡとすると、ヒーターブロッ
ク及びがヒーターブロックＢに該当する。

【００１９】（ｄ）工程：ヒーターブロックＡがヒータ
ーブロックＢの熱的影響を受けず、その実際の温度が前
記（ａ）工程で設定した温度と一致するようになるまで
ヒーターブロックＢの設定温度を下げ、各ヒーターブロ
ックが温度調節計にて各々の設定温度に自動制御される
ようにしておく。前述のように、ヒーターブロックＡの
実際の温度が設定温度から逸脱したまま焼成を行うと、
ガラス基板の温度分布に悪影響を与える。そこで、本工
程では、このヒーターブロックＡの実際の温度が設定温
度から逸脱する原因となっているヒーターブロックＢの
設定温度を下げることにより、ヒーターブロックＡをヒ
ーターブロックＢの熱的影響から解放し、実際の温度と
本来の設定温度とが一致するようにする。そして、この
ようにヒーターブロックＢの設定温度を変更した後、各
ヒーターブロックが温度調節計にて各々の設定温度に自
動制御されるようにしておく。

【００２０】（ｅ）工程：搬送手段によりガラス基板の
加熱室への搬送が開始されたら、それに連動させて前記
ヒーターブロックＢの温度調節計に搬送開始信号を送
る。この信号は、ガラス基板の加熱室への搬送開始と必
ずしも同時に送られなくてもよく、例えば図５に示すタ
イマーやシーケンスプログラム１２により搬送開始の前
後に信号をずらしてもよい。

【００２１】（ｆ）工程：ヒーターブロックＢの温度調
節計は、前記搬送開始信号を受けたら通常の自動制御状
態から一時離脱し、図５に示す温度調節計８に予め設定
された固定値１３を強制出力してヒーターブロックＢに
必要な発熱量を与える。前記（ｄ）工程において、ヒー
ターブロックＡの実際の温度を設定温度に一致させるた
め、ヒーターブロックＢの設定温度を下げたが、そのま
まの設定温度に自動制御した状態でガラス基板の焼成を
行うと、今度はヒーターブロックＢにて加熱されるガラ
ス基板の部位の温度が他の部位の温度より下がることに
なる。そこで、ヒーターブロックＢの温度調節計は、前
記（ｅ）工程で送られた搬送開始信号を受けたら、通常
の自動制御状態から一時離脱し、通常の自動制御状態に
おける制御出力値よりも高めの固定値１３を強制出力し
てヒーターブロックＢに必要な発熱量を与える。

【００２２】 ここで、「必要な発熱量」とは、ヒータ
ーブロックＢにて加熱されるガラス基板の部位が、決め
られた目標温度まで昇温するのに必要な発熱量である。
強制出力される固定値は、ヒーターブロックＢにより加
熱されるガラス基板の部位の温度を測定して決定され
る。また、通常の自動制御状態から一時離脱して固定値
を強制出力する方法としては、自動制御を一時的に停止
して所定の固定値を強制出力してもよいし、自動制御状
態のまま出力を変更する（例えば出力下限値を操作す
る。あるいは設定値を一時的に高くする）ようにしても
よい。その他、通常の自動制御、すなわち一般的なＰＩ
Ｄの定値制御を離脱した出力ができればどんな方法でも
よい。

【００２３】（ｇ）工程：所定時間経過後、ヒーターブ
ロックＢの温度調節計を通常の設定温度による自動制御
状態に戻す。前記（ｆ）工程の強制出力の状態を維持し
続けていると、やがてヒーターブロックＢがヒーターブ
ロックＡに熱的影響を及ぼすようになるので、加熱室に
ガラス基板が搬送されて所定時間が経過したら、ヒータ
ーブロックＢの温度調節計を通常の設定温度による自動
制御状態に戻し、ヒーターブロックＡの温度が設定温度
から逸脱するのを防ぐ。

【００２４】 本発明は、（ａ）〜（ｄ）工程にて、加
熱室におけるヒーターブロックの通常の自動制御状態を
設定し、加熱室にガラス基板が搬送される毎に（ｅ）〜
（ｇ）工程を繰り返し実施することにより、加熱室内に
てガラス基板全体を均一に加熱する。

【００２５】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、加熱室内でＰＤＰ用ガラス基板の焼成を行う際に、
隣接するヒーターブロック間の設定温度の差に起因し
て、特定のヒーターブロックの温度が設定温度から逸脱
するのを防止し、隣接する他の加熱室や炉内の空気の流
れ等に影響されることなく、ガラス基板を均一に加熱す
ることができる。本発明は、特に、温度勾配が大きく、
ガラス基板の均一加熱が難しい昇温域の加熱室において
高い効果が得られるが、均熱域や徐冷域の加熱室にも適
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ブロックヒーターと当該ブロックヒーターに
よって加熱されるガラス基板の部位を番号分けして示し
た説明図である。

【図２】 ブロックヒーターと当該ブロックヒーターに
よって加熱されたガラス基板との温度分布の関係を示す
説明図である。

【図３】 ブロックヒーターと当該ブロックヒーターに
よって加熱されたガラス基板との温度分布の関係を示す
説明図である。

【図４】 ＰＤＰの製造工程を示す工程図である。

【図５】 焼成炉とヒーター制御を示す説明図である。

【符号の説明】

１…ガラス基板、２…加熱室、３…搬送手段、４…セッ
ター、５…ブロックヒーター、６…温度計、７…温度信
号、８…温度調節計、９…目標温度設定値、１０…制御
出力、１１…電力制御機器、１２…シーケンスプログラ
ム、１３…固定値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K050 AA04 BA16 CD05 EA07 4K056 AA12 BA02 BB05 CA18 FA04 5C012 AA09 BC04 BF12 5C040 GC19 GD09 GF19 JA21 JA31 MA09 MA10 MA23 5H323 AA27 CA06 CB42 DB03 KK05 LL01 LL02 MM02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱体であるプラズマディスプレイパ
   ネル用ガラス基板の搬送方向に対して区画された複数の
   加熱室と、隣接する加熱室へ前記ガラス基板を間欠的に
   搬送するための搬送手段とを備え、加熱手段として、各
   加熱室に独立した制御機能を有する複数のヒーターブロ
   ックで構成したブロックヒーターが設置され、ブロック
   ヒーターに必要な発熱量を供給する電力制御機器と温度
   調節計を設けた焼成炉の加熱室内にて、当該加熱室に搬
   送されたガラス基板の温度を均熱制御する方法であっ
   て、下記（ａ）〜（ｇ）工程よりなることを特徴とする
   プラズマディスプレイパネル焼成炉の均熱制御方法。 （ａ）前記加熱室内において、前記ガラス基板の各部位
   の温度をできる限り均一にできるように、前記ブロック
   ヒーターの温度をヒーターブロック毎に個別に前記温度
   調節計で設定し、必要となる発熱量を前記電力制御機器
   より供給する。 （ｂ）他のヒーターブロックの熱的影響により、実際の
   温度が前記の設定温度と一致せず、そのために前記ガラ
   ス基板の温度分布に悪影響を及ぼしているヒーターブロ
   ックＡを見つける。 （ｃ）前記ヒーターブロックＡに熱的影響を及ぼしてい
   る他のヒーターブロックＢを推定する。 （ｄ）前記ヒーターブロックＡが前記ヒーターブロック
   Ｂの熱的影響を受けず、その実際の温度が前記の設定温
   度と一致するようになるまで前記ヒーターブロックＢの
   設定温度を下げ、各ヒーターブロックが温度調節計にて
   各々の設定温度に自動制御されるようにしておく。 （ｅ）前記搬送手段により前記ガラス基板の加熱室への
   搬送が開始されたら、それに連動させて前記ヒーターブ
   ロックＢの温度調節計に搬送開始信号を送る。 （ｆ）前記ヒーターブロックＢの温度調節計は、前記搬
   送開始信号を受けたら通常の自動制御状態から一時離脱
   し、制御出力の代わりに予め設定されている固定値を強
   制出力してヒーターブロックＢに必要な発熱量を与え
   る。 （ｇ）所定時間経過後、前記ヒーターブロックＢの温度
   調節計を通常の設定温度による自動制御状態に戻す。