JP2007290902A

JP2007290902A - フラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッター

Info

Publication number: JP2007290902A
Application number: JP2006120006A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Iritani; 晃弘入谷
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】本発明は、繰り返し熱処理工程で使用されても、うねりや反りが発生しにくいフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、フラットディスプレイパネル基板を熱処理するためのセッターであって、任意の部分において密度の最大値をＤ_MAX、最小値をＤ_MIN、平均値をＤ_Aveとした時、１０００×（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）／Ｄ_Aveが２．０以下であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、フラットディスプレイパネル基板を熱処理する際に使用するセッターに関するものである。

近年、表示デバイスの多様化に伴って、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）をはじめとするフラットディスプレイパネル（ＦＤＰ）が目覚しい勢いで普及している。

特に、ＰＤＰのガラス基板は、誘電体層や蛍光体層の形成、バリアリブの形成、封着などの際、耐熱性や耐寸法安定性の優れた材質、例えば、β−石英固溶体、β−スポジュメン固溶体などを主結晶とする結晶化ガラス（例えば、特許文献１参照。）や、ジルコニア、ペタライト、コーディエライトなどの結晶が焼き固められたセラミックス（例えば、特許文献２参照。）からなる平板（セッター）の上に載せられて、熱処理される。

熱処理した際に、セッターの表面形状がガラス基板に転写されるため、セッターがうねったり、反ったりしていると、ガラス基板もうねったり反ったりしてディスプレイパネルとしての性能が著しく低下する。そのため、セッターのガラス基板載置面は、きわめて高い平坦度が要求されている。

また、セッターの熱処理中に発生するうねりや反りを抑制するには、ガラス基板を熱処理する間のセッターの温度分布を小さくすれば良いが、熱処理条件の温度管理はガラス基板の生産性に適したものであるため、セッターを使用する温度域において熱膨張や熱収縮が小さい材料を用いることが要求される。
特開２００２−１１４５３７号公報特開２００５−１８０７４３号公報

しかし、初期は平坦度が極めて高く、熱膨張や熱収縮が小さい材料からなるセッターであっても、繰り返し熱処理環境に晒されると、熱によるひずみ（熱歪み）がセッターに生じ、うねりや反りが生じることがあった。

本発明は、繰り返し熱処理工程で使用されても、うねりや反りが発生しにくいフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、熱処理の際にセッターに生じる温度分布よりも、セッターの各部分における結晶化度の違いなどによって熱膨張係数に差が生じることがセッターにうねりや反りが発生する原因であることを突き止めた。

しかし、熱膨張係数や結晶化度のばらつきは、測定機器の精度の問題から正確に測定することは難しい。そこで、セッターを構成する結晶化ガラスやセラミックスは、結晶質とガラス質との複合材料であるため、任意の部分において結晶化度が異なるとさまざまな特性に影響を及ぼすが、その結晶化度の違いを最も有効に簡便に測定することができるのは密度であり、その差が小さいほどうねりや反りが発生しにくいことを見出し、本発明として提案するものである。

すなわち、本発明のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、フラットディスプレイパネル基板を熱処理するためのセッターであって、任意の部分において密度の最大値をＤ_MAX、最小値をＤ_MIN、平均値をＤ_Aveとした時、１０００×（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）／Ｄ_Aveが２．０以下であることを特徴とする。

本発明のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、任意の部分において密度差が小さいため、任意の部分において結晶化度やマトリックスの組成もほぼ同じと考えられ、任意の部分における熱膨張係数の差が小さくセッター内に熱歪みが生じにくい。従って、繰り返し熱処理工程で使用されてもセッターのうねりや反りを抑制することができる。

ちなみに、セッターのうねりや反りの量が０．１ｍｍを超えると、フラットパネルディスプレイ基板も同程度のうねりや反りが発生するため、ディスプレイ装置として正確に画像を表示できない場合がある。

なお、Ｄ_MAX、Ｄ_MINおよびＤ_Aveは、セッターを縦横方向に２０ｃｍ間隔の格子状に線引きし、格子点、セッターのコーナー部、セッターの端部と格子線の交点から試験片を採取し、アルキメデス法により各試験片の密度を測定し、密度が最も大きいものをＤ_MAX、密度が最も小さいものをＤ_MIN、全ての試験片の密度の平均値をＤ_Aveとした。試験片は最低２０個採取するものとする。

上記したように、密度の差を小さくするには結晶化ガラスの場合、結晶核析出工程や、結晶析出工程において雰囲気温度のばらつきが小さいことが好ましく、１０００×（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）／Ｄ_Aveを２．０以下にするためには設定温度からのばらつきを４℃以内にすることが有効である。

そのように温度のばらつきを小さくする方法としては、ヒーターを温度検出器からのフィードバックによって作動するようにするとともに、温度検出器を多く設置し、温度検出器の閾値を小さくする方法が最も有効であると考えられる。さらに、小さいレンジでの温度分布を小さくするために電熱線を例えば５０ｍｍ間隔に設置して、必要な電熱線に必要な電圧を印加して温度分布を小さくすることも有効である。

また、セラミックスの場合は、焼成前原料の充分な攪拌と、焼成工程での雰囲気温度のばらつきが小さいことが好ましく、１０００×（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）／Ｄ_Aveを２．０以下にするためには焼成工程の雰囲気温度から設定温度までのばらつきを５℃以内にすることが有効である。温度のばらつきを小さくするためには、結晶化ガラスのところで記載したような方法が有効である。

本発明のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、加熱処理温度域である３０〜７５０℃において熱膨張係数が、−１０×１０^-7〜５０×１０^-7／℃であると、熱衝撃によって破損しにくいため好ましい。−５×１０^-7〜３５×１０^-7／℃であるとより好ましく、−３×１０^-7〜３０×１０^-7／℃であるとさらに好ましい。

本発明のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、近年の基板大型化に対応するべく８００×８００ｍｍ以上であると好ましく、１０００×１０００ｍｍ以上であるとより好ましく、１５００×１５００ｍｍ以上であるとさらに好ましい。

結晶化ガラスは、β‐石英固溶体や、β‐スポジュメン固溶体が主結晶であると、耐熱性、耐熱衝撃性、化学的安定性の点から好ましい。

具体的には、質量％表示で、Ｌｉ₂Ｏ２．５〜６％、Ａｌ₂Ｏ₃ １５〜３０％、ＳｉＯ₂ ５５〜７０％、ＺｎＯ０〜４％、ＢａＯ０〜５％、ＴｉＯ₂ １〜６％、ＺｒＯ₂ ０〜４％、Ｐ₂Ｏ₅ ０〜５％、ＭｇＯ０〜３％、Ｎａ₂Ｏ０〜４％、Ｋ₂Ｏ０〜４％、Ａｓ₂Ｏ₃ ０〜２．５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜２．５％、ＳｎＯ₂ ０〜２．５％の組成を含有するガラス原料を１５００〜１８００℃で溶融し、所定の形状に成形した後、６００〜８００℃で３０分〜３時間保持してガラス中に結晶核を形成した後、８００〜１０５０℃で３０分〜３時間熱処理して結晶化したものである。

ちなみに熱処理温度が８００〜９５０℃であるとβ‐石英固溶体が主結晶の結晶化ガラスが得られ、熱処理温度が９５０〜１０５０℃であると、β‐スポジュメン固溶体を主結晶の結晶化ガラスが得られる。

セラミックスは、チタン酸アルミニウム、コーディエライト、ムライト、ウイレマイト、ジルコニア等が主結晶であると耐熱性、耐熱衝撃性化学的安定性の点から好ましい。

具体的には、主結晶となる結晶の粉末、または反応して主結晶を析出する複数種粉末に、水ガラス、パラフィン、アルキレンオキサイド等のバインダーで均一に混練したものを所定の形状に成形して焼結したものである。

以下、実施例と比較例を用いて本発明を詳細に説明する。

表１は、実施例１〜４を、表２は、比較例１および２を示すものである。

［実施例１］
まず、質量％換算で、Ｌｉ₂Ｏ４．０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２２％、ＳｉＯ₂ ６６％、ＢａＯ１．５％、ＴｉＯ₂ １．９％、ＺｒＯ₂ ２．３％、Ｐ₂Ｏ₅ １．４％、Ｎａ₂Ｏ４．０％、Ｋ₂Ｏ４．０％、Ａｓ₂Ｏ₃ ０．６％の組成となるようにガラス原料を調合し、１７５０℃で１０時間溶融した。

次に、溶融したガラス融液をロールアウト製板法でガラスを冷却しながら成形して厚さ６．５ｍｍのガラス板を作製した。

続いて、ガラス板を７５０℃で２時間保持して結晶核を形成させた後、９００℃で２時間熱処理してβ‐石英固溶体を主結晶とする結晶化ガラス板を作製した。なお、この一連の熱処理においてガラス板の幅方向における雰囲気温度のばらつきは０．５℃以内であった。

最後に、結晶化ガラス板を１０００×２０００ｍｍの大きさに切断し、両面研磨して１０００×２０００×５．２ｍｍのフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターを２枚作製した。なお、ガラスの熱処理時の幅方向は、この結晶化ガラスにおいては２０００ｍｍの方向である。

［実施例２］
実施例２のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、ガラス板を結晶化する工程において、ガラス板の幅方向における雰囲気温度のばらつきが１．０℃以内であった以外は、実施例１と同様に作製した。

［実施例３］
実施例３のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、ガラス板を結晶化する工程において、ガラス板の幅方向における雰囲気温度のばらつきが１．５℃以内であった以外は、実施例１と同様に作製した。

［実施例４］
実施例４のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、ガラス板を結晶化する工程において、ガラス板の幅方向における雰囲気温度のばらつきが４．０℃以内であった以外は、実施例１と同様に作製した。

［比較例１］
比較例１のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、ガラス板を結晶化する工程において、ガラス板の幅方向における雰囲気温度のばらつきが５．０℃以内であった以外は、実施例１と同様に作製した。

［比較例２］
比較例２のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッターは、ガラス板を結晶化する工程において、ガラス板の幅方向における雰囲気温度のばらつきが６．０℃以内であった以外は、実施例１と同様に作製した。

表１〜２に実施例１〜４および比較例１〜２の特性を示す。

熱膨張係数は、ディラトメーターを用いて、３０〜７５０℃の温度範囲における平均熱膨張係数として測定した。

Ｄ_MAXおよびＤ_MINは以下のようにして設定した。

まず、図１に示すようにセッターの縦横方向それぞれ２００ｍｍ間隔で格子状に区割りして、格子点（○）、セッターの端部と格子線の交点（◇）およびセッターのコーナー部（△）からそれぞれ１０ｍｍ角に切り出して６６個のサンプル（１０×１０×５．２ｍｍ）を得た。

次に、各サンプルをアルキメデス法により密度を測定し、全てのサンプルの中で最も密度の大きいものの値をＤ_MAXとし、最も小さいものの値をＤ_MINとした。

Ｄ_Aveは、各サンプルの密度の平均値である。

反り量は、以下のようにして測定した。

まず、セッターを室温から６５０℃まで１００分で加熱する加熱工程と、６５０℃で１００分間保持する保持工程と、６５０℃から１００分かけて降温する降温工程とを１０回繰り返した。

続いて、セッターを凸面側が下になるように定盤に載せた状態で、隙間ゲージを用いてセッターの全周囲の反り量を測定し、その最大値を反り量とした。

表１および２から明らかなように、実施例１〜４は、１０００×（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）／Ｄ_Aveの値が０．４〜２．０であり、反り量が０．１ｍｍ以下であった。

一方、比較例１および２は、１０００×（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）／Ｄ_Aveの値が、それぞれ３．２、４．０であり、反り量はそれぞれ０．６、１．０ｍｍであった。

サンプルの採り方を示す説明図である。

Claims

フラットディスプレイパネル基板を熱処理するためのセッターであって、密度の最大値をＤ_MAX、最小値をＤ_MIN、平均値をＤ_Aveとした時、１０００×（Ｄ_MAX−Ｄ_MIN）／Ｄ_Aveが２．０以下であることを特徴とするフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッター。
３０〜７５０℃の温度範囲における熱膨張係数が−１０×１０^-7〜５０×１０^-7／℃であることを特徴とする請求項１に記載のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッター。
８００×８００ｍｍ以上の大きさを有することを特徴とする請求項１または２に記載のフラットディスプレイパネル基板の熱処理用セッター。