JP2006256922A - ガラス基板のアニール装置及びアニール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板端部での疵、クラック、内部応力等の発生を抑制することが可能なガラス基板のアニール装置、及びアニール方法を提供することを課題とする。
【解決手段】アニール装置は、ガラス基板を垂直に複数積載する移動可能な台、及びガラス基板内の応力を緩和するための加熱及び徐冷を行うための炉を有し、ガラス基板を積載するための台が、ガラス基板の周縁下辺部の一部、及び周縁側辺部の一部を支持する支持部材を有し、下辺部の支持部材は、ガラス基板を差し込むためのＶ字状又はＵ字状溝構造を有し、側辺部の支持部材は、台の平面視でコ状構造を有し、該側辺部の支持部材の少なくともガラス基板と接触する部位の表面が１０段階モース硬度で２〜３．５の硬度、及びアニール装置の最高到達温度よりも高い融点を有する金属であること。
【選択図】図１

Description

本発明はガラス基板をアニールする装置及びアニールする方法に関する。

プラズマディスプレーパネル（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレー（ＦＥＤ）、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）表示装置は、高精細な画素表示が要求されるので、それらを製造する際の２００〜６００℃の高温を経る加工工程において、ガラス基板の寸法安定性が要求されている。そして、近年、ＦＰＤ表示装置は、大画面化しているので、それに使用されるガラス基板の寸法安定性の達成は、難しくなってきている。

このガラス基板の寸法安定性を達成するために、フロート法、ダウンドロー法等で作製されたガラス基板のアニールを行うが、このアニールより、ガラス基板に上記したようなＦＰＤの用途では許容できない反りが発生する場合がある。このような問題の発生は、ＦＰＤの品質低下、製造歩留まりの低下をもたらすので、極力その発生を押さえる必要がある。

ガラス基板のアニールでの反り発生を抑制するために、特許文献１では、ガラス基板の四周端部を２つの対向するＬ字保持部材からなる枠体で保持しつつ、垂直に複数積載してアニールする方法が開示されている。そして、該枠体に複数の孔を設けることで、枠体内の熱の対流を助長している。

しかしながら、複数の孔の設置による熱の対流の助長という対策はとられたとしても、ガラス基板は、炉内である程度閉鎖された状態で置かれることから、熱の対流は完全とは言い難く、アニール時間の長時間化、やＦＰＤの高精細化の抵抗となるガラス基板内の平面応力の発生、ガラスの端部を枠体が保持することによる該部での疵等の発生によるガラス基板上に形成される電極等のパターンへの悪影響等が問題となりうる。
特開平１０−５３４２７号

本発明は、ガラス基板のアニール装置において、ガラス基板の垂直積載による反り発生の低減の効果を利用しつつ、ガラス基板周辺での効率的な熱の対流を行い、そして基板端部での疵、クラック、内部応力等の発生を抑制することが可能なガラス基板のアニール装置、及びアニール方法を提供することを課題とする。

すなわち本発明のガラス基板のアニール装置は、ガラス基板を垂直に複数積載する移動可能な台、及びガラス基板の内部応力を緩和するための加熱及び徐冷を行うための炉を有し、ガラス基板の積載するための台が、ガラス基板の周縁下辺部の一部、及び周縁側辺部の一部を支持する支持部材を有し、下辺部の支持部材は、ガラス基板を差し込むためのＶ字状又はＵ字状溝構造を有し、側辺部の支持部材は、台の平面視でコ状構造を有し、該側辺部の支持部材の少なくともガラス基板と接触する部位の表面が１０段階モース硬度で２〜３．５の硬度、及びアニール装置の最高到達温度よりも高い融点を有する金属であることを特徴とする。

ガラス基板の垂直積載による反り発生の低減の効果を利用しつつ、ガラス基板周辺での効率的な熱の対流を行うためには、ガラス基板の支持部材は、ガラス基板の周囲端部の一辺全体を保持するような構造とするのではなく、支持部材を点在させ、端部を部分的に保持することが有利である。しかしながら、該構造とすると、支持部材とガラス基板との接触部位に熱による衝撃が加わりやすくなり、ガラス端部に疵、クラック、内部応力等が発生しやすくなる。

疵、クラックが小さい場合、ガラス基板の周縁部を切断すれば問題が回避される場合がある。しかしながら、内部応力が発生してしまうと、該ガラス基板でＦＰＤ表示装置を製造しようとするとガラス基板の寸法が保たれず、不良な表示装置が製造される等の問題が発生する。

該問題を解決するために支持部材の構造を鋭意検討したところ、側辺部の支持部材の少なくともガラス基板と接触する部位の表面を１０段階モース硬度で２〜３．５の硬度、及びアニール装置の最高到達温度よりも高い融点を有する金属とすると、支持部材とガラス基板との接触部位での応力の発生を抑制できることを見出し、本発明をなした。

本発明において、ガラス基板は、点在する支持部材により支持される。そして、下辺部の支持部材では、溝の長さを１０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは、１５ｍｍ〜５０ｍｍ、溝の深さを２ｍｍ〜１５ｍｍ、好ましくは、３ｍｍ〜１０ｍｍとし、ガラス基板の周縁下辺部を該支持部材にて１箇所〜１０箇所、好ましくは、２箇所〜４箇所が支持される。

又、側辺部の支持部材では、台の平面視したときに現れるコ状形状の深さを１０ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは、２０ｍｍ〜４０ｍｍ、幅を４ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは、５ｍｍ〜７ｍｍとする。他方、載置されたガラス面側から見たときに現れる該支持部材とガラス基板との重なり部の長さを縦方向に５ｍｍ〜４５ｍｍ、好ましくは、１５ｍｍ〜２５ｍｍとする。そして、該支持部材にてガラスの各側辺部の１箇所〜５箇所、好ましくは１〜２箇所が支持される。

本発明のアニール装置でガラス基板のアニールを行った後、ガラス基板の周縁部を所定量切断することで、内部応力が小さなＦＰＤ表示装置に適したガラス基板が得られる。

本発明のガラス基板のアニール装置は、ガラス基板の垂直積載による反り発生の低減の効果を利用しつつ、ガラス基板周辺での効率的な熱の対流を行い、そして基板端部での内部応力の発生を抑制することが可能なので、ＦＰＤ表示装置に適したガラス基板を容易に得ることに奏功する。

本発明のガラス基板のアニール装置を図で説明する。図１は、本発明のアニール装置に使用されるガラスを積載するための台の上方斜めから観察したときの要部を示す図で、図２は、周縁側辺部の支持部材を、ガラス基板を積載する台の上方から観察した平面図を示す図、そして、図３は、周縁下辺部の支持部材の断面を示す図である。

ガラス基板２は、周縁下辺部の支持部材３、及び周縁側辺部の支持部材４にて保持される。支持部材４において、ガラス基板と接触する部位６の間隔は、ガラス基板の厚さよりも広いものに設定され、好適にはガラス基板２の厚みの２倍〜４倍に設定される。そしてガラス基板２は、部位６の片方側のみに接触する。この間隔がガラス基板２の厚みよりも広いことにより、アニール処理中にガラス基板に一時的な反りが生じたとしても、ガラス基板は、完全に拘束されていないので、ガラス基板２の割れが回避される。

支持部材３、４は、それぞれ、結合部位８、１３で架台５と連結される。該構造を複数設けることで、複数枚のガラス基板のアニール処理を同時に行うことが可能となる。

支持部材４において、部位６は、保持部材７にて保持される。部位６は、円柱又は直方体等の柱状の棒状、又は平板状の部材が使用され、支持部材４は、台１の平面視でコ状構造となるように形成される。部位６は、１０段階モース硬度で２〜３．５の硬度、及びアニール装置の最高到達温度よりも高い融点を有する金属そのものを使用してもよいし、ステンレス、鋼鉄等の部材に筒状の前記金属をかぶせてもよい。

前記金属には、アルミニウム、アルミニウム合金等の軟質で６００℃以上の融点を有する金属を使用でき、アニール装置の最高到達温度を考慮すると前記金属の融点は、７５０℃以下としてもよい。

支持部材３において、図３に示すように、溝９を形成する部材１０は、保持部材１１及びボルト１２で固定される。部材１０に使用される材質によっては、ガラス基板の内部応力の発生に影響する。この影響の少ない部材として、カーボン製、アルミニウム製等を使用でき、成形が容易でコスト的に優れるカーボン製のものを使用することが好ましい。溝９は、断面視でＶ字状又はＵ字状の形状となるように形成される。

Ｖ字状の溝９の長さが２５ｍｍ、深さが８ｍｍのカーボン製の部材１０を有してなる周縁下辺部の支持部材３で、下辺部の２箇所を支持するように配置され、そして、直径３ｍｍφ、長さ３０ｍｍの円柱形状の鋼鉄を内径３．２ｍｍφ、厚み０．３ｍｍ、長さ３０ｍｍの円柱且つ筒形状のアルミニウムを覆ってなる部位６であって、部位６間の間隔が６ｍｍである支持部材４を有してなるガラス基板を積載する台１を準備した。

そして、１０００ｍｍ×６００ｍｍ×２．８ｍｍ（厚み）サイズのＰＤＰ用基板ガラスとして好適に使用される所謂高歪点ガラス（商品名ＣＰ６００Ｖ、セントラル硝子社製）よりなるガラス基板を３０枚準備した。

このうち、１０枚を前記台１に積載し、図４で示した温度プロファイルでアニール処理し、周縁部を切断・端面研磨し、９５０ｍｍ×５５０ｍｍのサイズにした。これを実施例とする。

他の１０枚は、円柱且つ筒形状のアルミニウムを使用しない台１とした以外は、実施例と同様の手順でアニール処理し、他の１０枚は、周縁部をアニール処理前に切断・端面研磨して、９５０ｍｍ×５５０ｍｍのサイズとし、その後、実施例と同様の手順でアニール処理をした。前者を比較例１、後者を比較例２とする。

実施例と比較例１を比較すると、実施例ではアニール処理中にガラス基板の割れは発生しなかったが、比較例１では、１０枚中４枚に割れが発生した。

実施例と比較例２で得られたガラス基板については、支点間距離３０ｍｍ、荷重点間距離１０ｍｍ、荷重速度０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件で４点曲げ強度試験を行い、破壊時の最大応力を測定した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、比較例２については、最大応力の低下が確認されるが、実施例では、最大応力の低下は発生しなかった。

本発明のアニール装置に使用されるガラスを積載するための台の上方斜めから観察したときの要部を示す図である。 周縁側辺部の支持部材を、ガラス基板を積載する台の上方からの観察を示す図である。 周縁下辺部の支持部材の断面を示す図である。 本発明のアニール装置でのアニール処理するときのプロファイル例を示す図である。符号の説明１ ガラス基板を積載する台２ ガラス基板３ 周辺下辺部の支持部材４ 周縁側辺部の支持部材５ 架台６ ガラス基板と接触する部位７ ガラス基板と接触する部位の保持部材８ 架台との結合部位９ 溝１０ 溝を形成する部材１１ 溝を形成する部材の保持部材１２ ボルト１３ 架台との結合部位

Claims (3)

1. ガラス基板のアニール装置であり、該アニール装置は、ガラス基板を垂直に複数積載する移動可能な台、及びガラス基板内の応力を緩和するための加熱及び徐冷を行うための炉を有し、ガラス基板を積載するための台が、ガラス基板の周縁下辺部の一部、及び周縁側辺部の一部を支持する支持部材を有し、下辺部の支持部材は、ガラス基板を差し込むためのＶ字状又はＵ字状溝構造を有し、側辺部の支持部材は、台の平面視でコ状構造を有し、該側辺部の支持部材の少なくともガラス基板と接触する部位の表面が１０段階モース硬度で２〜３．５の硬度、及びアニール装置の最高到達温度よりも高い融点を有する金属であることを特徴とするガラス基板のアニール装置。
2. 請求項１又は請求項２に記載のアニール装置でガラス基板をアニールすることを特徴とするガラス基板のアニール方法。
3. ガラスの徐冷を行った後に、少なくとも支持部材で支持されたガラスの周縁部を切断することを特徴とする請求項２に記載のガラス基板のアニール方法。