JP2007263547A - ガラス基板の熱処理用定盤及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】品質が良好なフラットパネルディスプレイ基板等のガラス基板を製造することができるガラス基板の熱処理用定盤を提供する。
【解決手段】上面にガラス基板を載せて熱処理するための定盤であって、全体として均質な板状のセラミックス焼結体よりなるガラス基板の熱処理用定盤において、該定盤の上面の表面が研磨され、該セラミックス焼結体の気孔が露呈していることを特徴とするガラス基板の熱処理用定盤。定盤の上面の表面に露呈した気孔の直径が１０〜５００μｍであり、該気孔が５００個／ｍｍ^２以上の割合で存在する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ基板などのガラス基板を載せて熱処理するためのガラス基板の熱処理用定盤と、この熱処理用定盤を用いたガラス基板の熱処理方法に関するものである。

プラズマディスプレイ等の表示部のフラットなディスプレイ基板は、ガラス基板上に電極、絶縁体、発光体等が複数積層された一体構造となっている。このディスプレイ基板を製作する工程の一つとして、ディスプレイ基板をガラス基板の熱処理用定盤（セッターと称されることもある。）に載せて加熱装置内に配置（又は通過）させて熱処理（例えば、電極や絶縁体の焼付け処理）する工程がある。

このフラットパネルディスプレイ基板は、反りが小さいこと、及び表面の凹凸が小さいことが求められ、その製造のための棚板にも同様に反り・うねりが小さいこと、表面の凹凸が小さいことが求められる。特開２００２−１１４５３７号には、熱膨張係数が１５×１０^−７／Ｋ以下であり、表面の平坦度が０．３％以下であり、表面粗さＲａが０．１〜１μｍである結晶化ガラスよりなるガラス基板熱処理用セッターが記載されている。

特開２００５−２３５６１２号には、表面粗さＲａが１〜５μｍである耐熱性ガラスよりなるガラス基板の熱処理用定盤が記載されている。
特開２００２−１１４５３７号公報 特開２００５−２３５６１２号公報

上記各特許文献に記載のセッター（定盤）は、上面に載せたガラス基板が密着したり、あるいはスリップして位置ずれしたりしないようにするために表面粗さをある程度粗くしたものである。

ところで、ガラス基板を熱処理すると、ガラス基板から低融点金属の蒸気、あるいはその他の昇華物などよりなるガス成分が発生し、このガス成分が再度ガラス基板表面に析出し、熱処理されたガラス基板製品の品質を落すことがある。上記特許文献のようにガラス基板の熱処理用定盤の表面粗さをある程度粗くするだけでは、このガス成分の影響を防ぐことはできない。

本発明は、熱処理中にガラス基板から発生したガス成分を吸収ないし包蔵することができ、これにより高品質の熱処理ガラス基板を製造することができるガラス基板の熱処理用定盤と、この熱処理用定盤を用いたガラス基板の熱処理方法を提供することを目的とする。

請求項１のガラス基板の熱処理用定盤は、上面にガラス基板を載せて熱処理するための定盤であって、板状のセラミックス焼結体よりなるガラス基板の熱処理用定盤において、該定盤の上面の表面が研磨され、該セラミックス焼結体の気孔が露呈していることを特徴とするものである。

請求項２のガラス基板の熱処理用定盤は、該定盤の上面の表面に、直径が１０〜５００μｍの気孔が５００〜５０００個／ｍｍ^２の割合で存在することを特徴とするものである。

請求項３のガラス基板の熱処理用定盤は、請求項１又は２において、該定盤の上面の表面の表面粗さＲａが０．１〜２０μｍであることを特徴とするものである。

請求項４のガラス基板の熱処理用定盤は、請求項１ないし３のいずれか１項において、セラミックス焼結体が、主成分としてのＬｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・ｎＳｉＯ_２を原料の総量に対して９６重量％以上含有するように、且つｎが１．８〜１２．５でＬｉ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３との比率Ｌｉ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３が２．０〜０．５の範囲となるように調製された原料粉を成形・焼成してなるセラミックス焼結体であることを特徴とするものである。

請求項５のガラス基板の熱処理方法は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガラス基板の熱処理用定盤の上にガラス基板を載せて熱処理することを特徴とするものである。

本発明では、ガラス基板の熱処理用定盤の上面が研磨され、セラミックス焼結体の気孔が該上面の表面に露呈している。熱処理途中でガラス基板から発生したガス成分は、この気孔内に入って吸収ないし包蔵されるようになり、ガラス基板表面に析出することが防止ないし抑制される。これにより、高品質の熱処理ガラス基板を製造することが可能となる。

本発明のガラス基板の熱処理用定盤は、全体として一様な板状のセラミックス焼結体よりなるため、表面を研磨して繰り返し多数回使用することができる。

この気孔が直径１０〜５００μｍの直径を有し、５００〜５０００個／ｍｍ^２の割合で存在することにより、上記効果が顕著となる。

本発明のガラス基板の熱処理用定盤は、研磨した定盤の表面粗さＲａを０．１〜２０μｍとすることにより、ガラス基板の密着（吸収）現象やスリップを防ぐことができる。

本発明のガラス基板の熱処理用定盤を構成するセラミックス焼結体は、主成分としてのＬｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・ｎＳｉＯ_２を原料の総量に対して９６重量％以上含有するように、且つｎが１．８〜１２．５でＬｉ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３との比率Ｌｉ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３が２．０〜０．５の範囲となるように調製された原料粉を成形・焼成してなるセラミックス焼結体であることが望ましい。

かかるセラミックス焼結体は、リチア系であり、耐熱衝撃性に優れる。また、研磨したときに表面に露呈する気孔の直径が１０〜５００μｍとなる粒界が存在し、かつ、気孔が５００個／ｍｍ^２以上の割合で存在している。

本発明のガラス基板の熱処理用定盤は、セラミックス焼結体よりなる板状体の少なくとも上面を研磨することにより製造される。

このセラミックス焼結体は、熱処理用定盤として十分な耐熱性を有すると共に、研磨することにより表面に好ましくは１０〜５００μｍ特に好ましくは２０〜１００μｍの気孔が５００〜５０００個／ｍｍ^２特に７００〜２０００個／ｍｍ^２以上の割合で露呈するものが望ましい。

なお、気孔が過度に小さかったり気孔量が少ないと、ガスの吸蔵量、吸蔵速度が小さくなる。気孔が過度に大きかったり気孔量が過大であると、研磨面が粗くなる。

このようなセラミックス焼結体は、主成分としてのＬｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・ｎＳｉＯ_２を原料の総量に対して９６重量％以上含有するように、且つｎが１．８〜１２．５でＬｉ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３との比率Ｌｉ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３が２．０〜０．５の範囲となるように調製された原料粉を成形・焼成してなるセラミックス焼結体であることが望ましい。

このセラミックス焼結体は、特に、ペタライト（Ｌｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・８ＳｉＯ_２）系セラミックスよりなることが好ましい。具体的には、ペタライト５０〜９０重量％好ましくは６０〜８０重量％に対し、融剤としてガラスフリットを好ましくは５〜３０重量％特に好ましくは１０〜２５重量％を配合すると共に、成形時の可塑性を付与する成分として粘土を好ましくは３〜２０重量％特に好ましくは５〜１５重量％を配合し、水及び必要に応じポリビニルアルコール、メチルセルロース等の成形助剤を添加して混練し、乾式プレス成形、押出成形等により板状に成形する。これを乾燥後、好ましくは１０５０〜１２５０℃程度特に好ましくは１１００〜１２２０℃程度で焼結して原板とする。この原板を平面研磨盤等により好ましくは表面粗さＲａが０．１〜２０μｍ特に０．１〜１０μｍとなるように研磨する。

上記の条件で製造されたペタライト質セラミックスは、熱膨張係数が２．０×１０^−６／℃以下、曲げ強さが４０ＭＰａ以上（通常は４０〜１００ＭＰａ程度）、ヤング率が３０ＧＰａ以上（通常は３０〜７０ＧＰａ程度）の機械的特性を有し、耐熱衝撃性に優れる。また、研磨により上記範囲の直径の気孔が表面に露呈する粒界を有する。

なお、本発明の定盤を構成するセラミックス焼結体は、β−スポジュメン（Ｌｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・４ＳｉＯ_２）系セラミックス又はβ−ユークリプタイト（Ｌｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）系セラミックスであってもよい。いずれの場合も、上記ペタライト質セラミックス同様の配合及び製造方法により定盤を製造することができる。

製造された定盤の組成の好適な範囲は次の通りである。
ＳｉＯ_２ ６５〜７９重量％
Ａｌ_２Ｏ_３ １２〜２３重量％
Ｌｉ_２Ｏ ３〜１０重量％
Ｎａ_２Ｏ １重量％以下
Ｋ_２Ｏ １重量％以下
ＣａＯ １重量％以下
Ｆｅ_２Ｏ_３ １重量％以下
ＴｉＯ_２ １重量％以下

本発明の定盤は、各種ディスプレイ用ガラス基板の熱処理に用いることができる。この定盤は、例えば１辺が５００ｍｍ以上の大形のフラットパネルディスプレイ基板の熱処理にも用いることができる大きさとしうる。なお、この定盤の厚さは３〜１５ｍｍ特に５〜１０ｍｍ程度が好適である。

この定盤を用いてフラットパネルディスプレイ基板を熱処理するには、該パネルを定盤の上面に載せ、熱処理炉に導入し、所定の温度（例えば５００〜７００℃）に所定時間保持した後、取り出せばよい。

この熱処理に際しガラス基板から発生する鉛蒸気などのガス成分は、気孔内に吸収又は包蔵され、ガラス基板に再付着しない。このため、品質の良いガラス基板熱処理品が得られる。

実施例１
表１に示す組成のペタライト７１重量％、ガラスフリット２０重量％及び蛙目粘土９重量％の調合物１００重量部に対し水６５重量部及び成形助剤（ポリビニルアルコール）１．８重量部を添加し、ボールミルを用いて細磨混合した後、鋳込み成形し、３０００ｍｍ×４０００ｍｍ×１２ｍｍｔの成形体とした。これを、１１５０℃×１時間の焼成を行って焼結元板とした。この元板をダイヤモンド砥石（粗さ＃１００）を用いた平面研磨盤を用いて表面研磨して定盤とした。表面粗さＲａは０．５３μｍであった。

このようにして製造した定盤について、ＳＥＭにより表面の気孔を測定したところ、図１，２に示すように気孔の平均直径は２０μｍであり、１０００個／ｍｍ^２の割合で気孔が存在していた。

また、この定盤の熱膨張係数は０．７×１０^−６／℃、曲げ強さは６０ＭＰａ、ヤング率は４５ＧＰａであった。

この定盤を用いてフラットパネルディスプレイ基板を７５０℃で熱処理したところ、表面性状が良好なフラットパネルディスプレイ基板が得られた。

比較例１
実施例１において、元板の焼成温度を１３００℃×１時間とした他は同一条件にて定盤を製造したところ、表面に気孔は見られない緻密な焼結体よりなるものであった。表面粗さＲａは０．５９μｍであった。

この定盤を用いてフラットパネルディスプレイ基板を製造したところ、ガラス基板にガス成分が付着し、良品が得られなかった。また、定盤にガラス基板を載置する際には、後述のスリップ試験にも見られる通りスリップし易く、載置に手間どった。更に熱処理後には定盤とガラス基板が吸着しており、ガラス基板の脱離に手間どった。

［スリップ試験１］
上記実施例１及び比較例１の定盤と、市販の定盤（日本電気硝子株式会社製ネオセラム Ｎ−Ｏ（表面粗さ０．６５μｍ。以下、比較例２とする。））とについて、次のようにしてスリップ試験を行った。

図３に示す通り、長辺４８×短辺２８×厚さ１．３ｍｍの長方形状のガラス板１を、定盤２上に傾斜又は直立状に配置した。即ち、定盤２の上面に、滑り止め部材３を配置した。ガラス板１の一方の長辺を、この滑り止め部材３と定盤２の上面よりなる隅角部に当接させ、ガラス板１の他方の長辺が上位となるように、この他方の長辺側の底面を保持部材４で保持した。ガラス板１と定盤２上面との挟角θは３０°、４５°、９０°とした。

この状態から保持部材４を取り除き、ガラス板１をその自重によって定盤２上に倒状させ、このときのスリップ距離（滑り動いた距離）を測定した。スリップ量は、ガラス板１の上記一方の長辺が元位置からどれ位動いたかを計測することにより求めた。その結果を表２に示す。

［スリップ試験２］
ガラス板の厚みを２．６ｍｍとし、ガラス板と定盤上面との挟角θを９０°としたこと以外はスリップ試験１と同様にして測定を行った。結果を表２に示す。

［スリップ試験３］
水平方向に往復振動可能であり、かつ振動数（回／分）を無段階で変化させることができる振動装置上に定盤を据え付けた。この定盤の上に試料ガラス板を載せ、振幅４０ｍｍにて振動を開始させ、ガラス板が滑り移動し始めたときの振動数を求めた。また、滑り移動を開始したときの振動数に基づいてそのときの振動の加速度を算出した。

さらに、振動数を１３０回／分としたときのガラス板のスリップ距離を計測した。実施例１、比較例１，２の各定盤について試験した結果を表３に示す。

なお、用いたガラス板は４８×２８×２．６ｍｍの長方形のものである。

表２，３より、実施例１に係る定盤は、その上に載置したガラス板が比較例１，２に比べて滑りにくいものであることが明瞭に認められる。

定盤表面のＳＥＭ写真である。 図１の倍率を拡大した写真である。 実施例のスリップ試験を説明する断面図である。

Claims (5)

1. 上面にガラス基板を載せて熱処理するための定盤であって、板状のセラミックス焼結体よりなるガラス基板の熱処理用定盤において、
   該定盤の上面の表面が研磨され、該セラミックス焼結体の気孔が露呈していることを特徴とするガラス基板の熱処理用定盤。
2. 請求項１において、前記定盤の上面の表面に、直径１０〜５００μｍの気孔が５００〜５０００個／ｍｍ^２の割合で露呈していることを特徴とするガラス基板の熱処理用定盤。
3. 請求項１又は２において、該定盤の上面の表面の表面粗さＲａが０．１〜２０μｍであることを特徴とするガラス基板の熱処理用定盤。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、セラミックス焼結体が、主成分としてのＬｉ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３・ｎＳｉＯ_２を原料の総量に対して９６重量％以上含有するように、且つｎが１．８〜１２．５でＬｉ_２ＯとＡｌ_２Ｏ_３との比率Ｌｉ_２Ｏ／Ａｌ_２Ｏ_３が２．０〜０．５の範囲となるように調製された原料粉を成形・焼成してなるセラミックス焼結体であることを特徴とするガラス基板の熱処理用定盤。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガラス基板の熱処理用定盤の上にガラス基板を載せて熱処理することを特徴とするガラス基板の熱処理方法。

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