JP3786805B2 - ガラス膜の焼成方法および連続焼成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス膜の焼成方法およびその焼成に用いられる連続焼成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一面（膜形成面）にガラスを主成分とするガラス膜を備えた基板が知られている。例えば、面放電型ＡＣプラズマ・ディスプレイ・パネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）の維持放電電極を覆う透明誘電体膜を備えた前面ガラス基板や、蛍光表示管（Vacuum Fluorescent Display：ＶＦＤ）の導体パターンを覆う絶縁膜を備えた蛍光体基板等がそれである。このようなガラス膜は、例えば、ガラス・ペーストの印刷、コート、或いはシートの貼り着け等で基板の一面にガラス粉末と樹脂成分とを含む膜を形成し、そのガラス粉末の組成や粒径等に応じて定められる例えば500 〜600(℃) 程度の所定温度で焼成して、樹脂成分を焼失させると同時にそのガラス粉末を相互に結合させることによって形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ガラス膜を形成するガラス粉末は二種に大別される。一つは、軟化点よりも80〜100(℃) 程度高い保持温度で焼成するフロー・タイプである。このフロー・タイプでは保持温度においてガラスの粘性が十分に低くなるため、樹脂成分の焼失やガス化等によってガラス膜内に生じた気泡が表面まで導かれて除去される。図９(a) 〜(d) は、その焼成過程を説明する図である。(a) に示される脱バインダ後の乾燥膜７６中のガラス粉末７８は、転移点から軟化点に至る過程で軟化して(b) に示されるように内部に気泡（気孔）８０を閉じ込めたまま結合させられるが、保持温度において更に軟化させられると、(d) に示されるようにその気泡８０の殆どが排出される。なお、(c) は軟化点から保持温度までの温度範囲に対応する。そのため、生成されたガラス膜８２に内在する気泡８０が小さく且つ少なくなることから、直線透過率で90(%) 以上の高い可視光透過率を有し且つ絶縁性や耐電圧等の電気的特性に優れた透明ガラス膜８２を得ることができる。しかしながら、フロー・タイプでは上記利点の反面で工程の安定性に欠ける問題がある。すなわち、反応性の高い元素を含むガラスを高温で焼成することから、それに接する厚膜銀電極等の他の膜との反応が生じ易く且つ基板の変形が大きくなる。また、ＡＣ型ＰＤＰにおいては、ガラス膜８２を酸化マグネシウム(MgO) の保護膜で覆った後、前面板を背面板と重ね合わせて封着するが、保護膜の損傷防止のために転移点以下の温度で処理することが望まれる反面で、気密空間内面の吸着ガスの除去のためには可及的に高温で処理することが望まれることから、転移点が低いフロー・タイプでは両者を満足する温度設定が困難であった。
【０００４】
これに対して、軟化点よりも10〜 20(℃) 程度高い保持温度で焼成する軟化点タイプのガラス粉末も用いられている。この軟化点タイプでは、フロー・タイプとは反対に工程の安定性に優れる利点がある。すなわち、反応性の高い元素が殆ど含まれない或いはそのような元素の含有量の少ないガラスを軟化点よりそれほど高くない温度で焼成することから、基板の変形が小さく且つ厚膜銀電極等との反応も生じ難く、また、フロー・タイプよりも高軟化点のガラスを用い得るため、転移点よりも低い温度範囲で前記吸着ガスを十分に脱離させ得る高温に封着温度を設定できる。しかしながら、軟化点タイプは前記の図９(c) に示される段階で焼成を終了するものであって、保持温度においてもガラス膜８２が極めて高粘度であることから、ガラス膜８２の焼成過程で生成された気泡８０が内部に多数残留するため、可視光透過率が65(%) 以下と低く且つ電気的特性に劣る問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、工程の安定性が高く且つ内部気泡の少ないガラス膜を製造するための焼成方法および連続焼成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための第１の手段】
斯かる目的を達成するための第１発明のガラス膜の焼成方法の要旨とするところは、膜形成面に形成したガラス粉末および樹脂成分を含む乾燥膜をそのガラス粉末の軟化点よりも10〜20( ℃) だけ高い保持温度まで昇温することにより、その樹脂成分を焼失させると同時にそのガラス粉末を相互に結合させてその乾燥膜からガラス膜を生成するガラス膜の焼成方法であって、(a) 前記保持温度まで昇温させる過程において、前記ガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧し、そのガラス粉末の転移点＋20( ℃) から前記保持温度までの温度範囲でその設定圧力を保持することにより前記乾燥膜の焼成雰囲気を減圧した後、その保持温度において大気圧に戻す減圧工程を含むことにある。
【０００７】
【第１発明の効果】
このようにすれば、ガラス膜を焼成する際の昇温過程においてガラス粉末が転移点＋20( ℃) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧されるとともに前記保持温度までその設定圧力が保持されることにより、軟化する過程で、減圧工程において減圧させられると、乾燥膜の内部から表面に気孔が連通している段階でその外部空間が乾燥膜内部よりも低圧となるため、その乾燥膜内部に存在する気体が表面から排出される。そのため、保持温度まで昇温させられることによりガラス粉末が軟化し且つ相互に結合させられる際には、内部に気体が殆ど存在しないことから、生成されるガラス膜内に気泡が残存することが抑制される。また、このようにして気泡の残留が抑制されることから、保持温度を軟化点よりも僅かに高い程度の温度に設定すれば足りるため、その保持温度を高く設定する場合のような工程の安定性に欠ける不都合が抑制される。したがって、工程の安定性が高く且つ内部気泡の少ないガラス膜を製造することができる。すなわち、従来の軟化点タイプのガラス粉末を用いて、その工程の安定性を損なうことなく、気泡の少ないガラス膜が得られる。また、前記保持温度において前記焼成雰囲気が大気圧に戻されるので、ガラス膜の表面の平坦性が高められる。
【０００８】
【第１発明の他の態様】
ここで、好適には、前記減圧工程は、前記軟化点に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧し、前記保持温度までその設定圧力に保持するものである。このようにすれば、ガラス粉末が軟化し且つ相互に結合させられる保持温度まで設定圧力に減圧されていることから、その設定圧力に応じた気泡の少ないガラス膜を得ることができる。
【０００９】
また、好適には、前記減圧工程は、前記軟化点よりも所定値だけ低い所定の設定温度に到達するまでに前記設定圧力に減圧するものである。このようにすれば、軟化点に到達する前に設定圧力に減圧されていることから、その設定圧力に応じた気泡の少ないガラス膜を一層確実に得ることができる。
【００１０】
また、好適には、前記所定圧力は、7.00×104(Pa) 以下の圧力である。このようにすれば、大気圧［ 1.013×105(Pa) ］よりも十分に低い圧力まで減圧されることから、焼成過程において膜内の気体が好適に排出されて気泡の少ないガラス膜を得ることができる。一層好適には、前記所定圧力は3.40×104(Pa) 以下の圧力である。このようにすれば、膜内に残留する気体が一層少なくなることから、気泡を一層少なくすることができて、例えば透明ガラス膜の場合には80(%) 以上の高い直線透過率を得ることができる。更に好適には、前記所定圧力は1.20×104(Pa) 以下の圧力である。このようにすれば、残留する気孔が更に少なくなるため、例えば90(%) 以上の従来のフロー・タイプと同程度の直線透過率のガラス膜を得ることができる。
【００１１】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記目的を達成するための第２発明の連続焼成装置の要旨とするところは、基板を一方向に搬送しつつその膜形成面に形成したガラス粉末および樹脂成分を含む乾燥膜をそのガラスの軟化点よりも10〜20( ℃) だけ高い保持温度で焼成することにより、その樹脂成分を焼失させると同時にそのガラス粉末を相互に結合させてその乾燥膜からガラス膜を生成するために用いられる連続焼成装置であって、(a) 前記基板の搬送方向における一部にその基板を前記保持温度に保つための保持部を備えてその搬送方向に沿って伸びるトンネル状の炉体と、(b) その炉体内の搬送方向における一部に設けられ、前記基板を前記保持部に搬送する過程でその基板を昇温すると共に、前記ガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧し、そのガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) から前記保持温度までの温度範囲でその設定圧力を保持することにより、前記基板の焼成雰囲気を減圧した後、その保持温度において大気圧に戻すための減圧昇温部とを、含むことにある。
【００１２】
【第２発明の効果】
このようにすれば、乾燥膜が設けられた基板は、トンネル状の炉体内を搬送される過程で減圧昇温部において昇温させられつつガラス粉末の転移点＋20( ℃) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧されるとともに前記保持温度までその設定圧力が保持されることによりその焼成雰囲気が減圧される。そのため、ガラス粉末が軟化する過程で減圧されるように減圧昇温部が設定されることにより、乾燥膜内部に存在する気体をその表面から排出させ、生成されるガラス膜内に気泡が残存することを好適に抑制できる。また、炉体内に設けられる保持部における保持温度を軟化点よりも僅かに高い程度の温度に設定すれば足りるため、その保持温度を高く設定する場合のような工程の安定性に欠ける不都合も抑制される。したがって、本発明の連続焼成装置によれば、工程の安定性が高く且つ内部気泡の少ないガラス膜を製造することができる。さらに、前記保持温度において前記焼成雰囲気が大気圧に戻されるので、ガラス膜の表面の平坦性が高められる。
【００１３】
【第２発明の他の態様】
ここで、好適には、前記の減圧昇温部は、開閉可能な気密な仕切り部材によって相互に区分された前記搬送方向に沿って順に並ぶ予圧部および減圧部を備えたものである。このようにすれば、基板の焼成雰囲気が搬送方向において複数段階で減圧されることから、１室で減圧する場合に比較して容易且つ短時間で所望の圧力まで減圧することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１(a) は、本発明のガラス膜の焼成方法を適用して透明な誘電体層３２を形成したＡＣ型ＰＤＰ１０の構成の一例を一部を切り欠いて示す斜視図であり、図１(b) は、その隔壁２２の長手方向に沿った断面を示す図である。図において、ＰＤＰ１０は、それぞれの略平坦な一面１２、１４が向かい合うように所定間隔を隔てて互いに平行に配置され、図示しない周縁部において気密に封着された相互に同様な寸法および形状の前面板１６および背面板１８と、それら前面板１６および背面板１８との間に形成された気密空間を一方向に沿って配列された複数の放電空間１６に区画形成する複数本の長手状の隔壁２２とを備えて構成されている。これら前面板１６および背面板１８は、例えばそれぞれ 900×500(mm) 程度の大きさと 1.8〜4(mm) 程度の均一な厚さを備えて、透光性を有する軟化点が700(℃) 程度のソーダライム・ガラス等から成るものである。
【００１６】
上記の前面板１６上には、上記隔壁２２の長手方向と直交する一方向に沿って互いに平行に配置された複数対の表示放電電極２４ａ、２４ｂ（以下、特に区別しないときは単に表示放電電極２４という）が、各対相互に一定の中心間隔を以て備えられる。複数本の表示放電電極２４の各々は、幅広の透明電極２８と、表示放電電極２４の各対毎の外側位置においてその透明電極２８に重ねて設けられた細幅の金属電極３０とから構成されたものである。透明電極２８は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）やＡＴＯ（Antimon Tin Oxide ：酸化アンチモン錫）等の透明導体材料から成るものであり、高い可視光透過率を有している。一方、金属電極３０は、その透明電極２８の導電性を補うものであって、金、銀やアルミニウム等の金属材料或いはこれらを主成分とする厚膜導体材料から成るものであり、殆ど光を通さないが細幅に設けられるためその遮光が問題となることはない。このように構成された表示放電電極２４は、前面板の内面１２の略全面に設けられた誘電体層３２およびその上に設けられた保護膜３４で覆われている。
【００１７】
上記の誘電体層３２は、図１(b) に両端の電極対について示すように電極２４間で交流放電を発生させるためにその表面に電荷を蓄えるものであり、例えば厚膜印刷技術を利用して形成された転移点Ｔg が450(℃) 程度で軟化点Ｔspが530(℃) 程度のPbO-SiO2-B2O3-Al2O3 系低軟化点ガラス等から成る。この誘電体層３２は、 30(μm)程度の厚さに形成されているが、内部には気泡（気孔）が殆どなく、例えば、直線透過率で92(%) 程度もの高い可視光透過率を有している。なお、上記の転移点Ｔg および軟化点Ｔspは、それぞれ示差熱分析（ＤＴＡ）曲線の第１ピークおよび第２ピークの値である。また、上記の直線透過率とは、誘電体層３２に垂直に入射する光のうちそれを直線的に透過する割合を表したものである。すなわち、誘電体層３２の表面に対して垂直に光を入射した場合に、界面における屈折や反射、内部における散乱等によって射出方向の変化した光を除いた誘電体層３２の裏面に対して垂直に射出された光量だけを測定して、入射光に対する割合を算出した。本実施例においては、上記の誘電体層３２がガラス膜に相当する。
【００１８】
また、上記の保護膜３４は、電極２４間の交流放電によって上記の誘電体層３２がスパッタされることを防止するために設けられたものであって、例えば蒸着等の薄膜技術を利用して形成されたMgO 等から成るものである。この保護膜３４の本来の目的は誘電体層３２の保護にあるが、二次電子放出係数の高いMgO 等の誘電体で構成されていることから、実質的に放電電極として機能する。また、例えば0.5(μm)程度の厚さを以て薄く且つ緻密に形成されていることから、この保護膜３４による遮光は殆ど生じない。
【００１９】
一方、前記の背面板１８上には、その略全面を覆う低アルカリ・ガラス或いは無アルカリガラス等から成るアンダ・コート３６が設けられ、その上に厚膜銀等から成る複数本の書込電極３８が前記複数の隔壁２２に沿ってそれらの間の位置に、低軟化点ガラスおよび白色の酸化チタン等の無機フィラー等から成るオーバ・コート４０に覆われて設けられている。隔壁２２は、例えば、低軟化点ガラスおよび無機フィラー等から成るものであり、そのオーバ・コート４０上に備えられる。そして、それら隔壁２２の側面およびオーバ・コート４０の表面には、各放電空間２０毎に塗り分けられた蛍光体層４２が備えられている。この蛍光体層４２は、例えば紫外線励起により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の何れかに発光させられるものが、隣接する放電空間２０相互に異なる発光色となるように設けられている。なお、上記のアンダ・コート３６は、厚膜銀から成る書込電極３８と背面板１８との反応等を抑制するものであり、オーバ・コート４０は、蛍光体層４２の汚染や書込電極３８からのアウト・ガスによる放電空間２０内の雰囲気変化等を防止するものである。
【００２０】
以上のように構成されたＰＤＰ１０は、例えば、以下のように駆動される。すなわち、先ず、一方の表示放電電極２４ａに所定の負電圧を印加して順次走査すると同時に、その走査のタイミングに同期して所定の書込電極３８に所定の正電圧を印加することにより、正電圧が印加された書込電極３８と表示放電電極２４ａとの間で順次書込放電させて、表示放電電極２４ａを覆う保護膜３４上に電荷を蓄積して発光させる区画（表示区画）を選択する。その後、全ての表示放電電極２４ａ、２４ｂに所定の放電維持パルスを印加して表示放電を発生させ且つ所定時間維持して、選択された表示区画内の蛍光体層４２を励起して発光させ、その光を図１(b) に示すように保護膜３４、誘電体層３２、透明電極２８、および前面板１６を通して射出することにより、一画像を表示する。上記の表示区画の選択および発光が一定周期で繰り返されることにより所望の画像が連続的に表示される。なお、詳細な駆動方法は本実施例の理解に不要であるため説明を省略する。
【００２１】
この場合において、本実施例では、前述したように表示放電電極２４を覆う誘電体層３２が92(%) 程度の高い直線透過率を有していることから、放電空間２０内で発生した光の殆どがその誘電体層３２に遮られることなく前面板１６から射出される。そのため、発光効率が高められることから高輝度を容易に得ることができる。
【００２２】
ところで、上記のように透光性の高い誘電体層３２は、例えば、以下のようにして形成されたものである。以下、図２に従って前面板１６の処理工程を説明しつつ誘電体層３２の形成方法を詳述する。先ず、アニール等の前処理を前面板１６に施した後、透明電極形成工程Ｓ１において、その一面１２に透明電極２８を形成する。この透明電極２８は、例えば、スパッタ法等の薄膜技術や厚膜スクリーン印刷法等の厚膜技術を用いて前述したような電極材料を一面１２上に設けた後、フォトリソグラフィ技術によりパターニングし、厚膜技術による場合には更に焼成処理を施すことにより形成できる。
【００２３】
次いで、金属電極形成工程Ｓ２においては、透明電極２８上に重ねて金属電極３０を形成する。この金属電極３０は、例えば、一面１２上に前述した金属電極材料を蒸着してフォトリソグラフィ技術でパターニングし、或いは厚膜導体材料を厚膜スクリーン印刷で塗着してフォトリソグラフィ技術でパターニングした後に焼成することで形成できる。厚膜技術による場合には、予め金属電極３０のストライプ・パターンで印刷形成してもよい。
【００２４】
続く誘電体層形成工程Ｓ３においては、上記の透明電極２８および金属電極３０を覆って、一面１２の全面に誘電体層３２を形成する。この誘電体層３２の形成は、例えば、以下のようにして行われる。すなわち、先ず、ペースト調製工程において、前述した誘電体層３２を構成する低軟化点ガラスの粉末（ガラス粉末）およびエチルセルロースやアクリル等の樹脂成分をターピネオールやブチルカルビトールアセテート等の有機溶剤に分散した厚膜絶縁ペースト（ガラス・ペースト）を調製する。ガラス粉末は、例えば粉砕等によって平均粒径を0.5 〜5(μm)程度としたものが好適に用いられる。次いで、印刷工程において、その厚膜絶縁ペーストを一面１２上の全面に塗布する。続く乾燥工程においては、塗布した厚膜絶縁ペーストを例えば120(℃) 程度の温度で乾燥して溶剤成分を除去する。乾燥後の膜厚（乾燥膜の膜厚）は、例えば 42(μm)程度である。上記印刷および乾燥処理は、この乾燥膜厚が得られるように適当な回数繰り返して実施する。そして、焼成工程において、この乾燥膜を焼成することにより、前記の誘電体層３２が生成される。
【００２５】
上記の焼成処理は、例えばガラス粉末の軟化点Ｔspよりも 20(℃) 程度だけ高い保持温度で加熱処理するものである。具体的には、例えば図３に示される温度プロファイルに従って焼成される。以下、この温度プロファイルに従い、焼成処理の各段階における乾燥膜４４（図４(a) 等を参照）等の断面状態を示す図４(a) 〜(d) を参照して焼成処理方法を詳細に説明する。
【００２６】
図３において、温度プロファイルは相互に昇温速度の異なるＡ〜Ｅの５段階に別れている。第１段階Ａは、室温から300(℃) まで 20(℃／分) 程度の昇温速度を以て 15(分間) 程度で速やかに昇温する昇温工程である。この段階では、前面板１６および乾燥膜４４が専ら温度上昇させられるだけであり、その乾燥膜４４は化学的には殆ど変化しない。続く第２段階Ｂは、300(℃) から400(℃) まで6.7(℃／分) 程度の低い昇温速度を以て 15(分間）程度で緩やかに昇温する脱バインダ工程である。図４(a) は、この第２段階Ｂがある程度進んだ後或いはその終了時点を示している。この段階では、乾燥膜４４中の樹脂成分の殆どが焼失させられるため、ガラス粉末（粒子）４６相互の間に、その樹脂成分がなくなること等によって形成された大きな空隙が存在する。なお、この段階でも、ガラス粉末４６は何ら化学変化をしていない。
【００２７】
続く第３段階Ｃは、400(℃) から保持温度である550(℃) まで 15(℃／分) 程度の昇温速度を以て 10(分間) 程度で昇温しつつ、前面板１６の配置されている焼成炉の炉室内を例えば2.67×103(Pa)[＝20(Torr)] 程度まで減圧する減圧昇温工程である。本実施例では、例えば、460(℃) 程度の温度で、すなわち、転移点Ｔg よりは 10(℃) 程度高いが軟化点Ｔspよりは 70(℃) 程度低い温度で上記の設定圧力に到達するように、昇温速度や減圧能力が設定されている。この段階では、昇温過程で450(℃) 程度のガラス転移点Ｔg を越えるとガラス粉末４６の粘性が急激に低下し、更に昇温する過程で530(℃) 程度の軟化点Ｔspを越えると、ガラス粉末４６が急激に軟化して相互に結合させられる。このとき、これら粘性の低下および軟化は、2.67×103(Pa) 程度まで減圧される過程或いは減圧された後に生じることから、ガラス粉末４６相互間の空隙は軟化したガラスで略埋め尽くされる。図４(b) は、このようにガラス粉末４６が相互に結合して、ガラス膜４８が生成された状態を示しており、内部には殆ど気孔（図９(b) 等を参照）は存在しない。本実施例においては、上記の減圧昇温工程Ｃが減圧工程に対応する。
【００２８】
そして、550(℃) 程度の保持温度に到達した後の第４段階Ｄすなわち保持工程において、炉室内に空気を導入して大気圧に戻しつつ、その保持温度で例えば 20(分間) 程度の一定時間だけ保持する。これにより、減圧昇温工程ではガラス粉末４６の輪郭が残って凹凸の大きかったガラス膜表面４８ａの平坦性が高められる。その後、降温工程に対応する第５段階Ｅにおいて、保持温度から室温まで冷却することにより、滑らかな表面を備え且つ殆ど気泡を含まない前記の誘電体層３２が得られる。このようにして軟化点Ｔspよりも僅かに高い程度の、それほど高くない温度で焼成処理が施されることから、前面板１６の熱変形は少なく、しかも、誘電体膜３２と金属電極３０等との反応は殆ど生じていない。
【００２９】
上記のような減圧昇温工程が必要な誘電体層３２の焼成は、例えば、図５に示されるようなゾーン構成を有する連続炉５０を用いて行われる。図において、連続炉５０は、前面板１６の搬入側から搬出側に向かって順に並ぶ、昇温・脱バインダ・ゾーン５２、減圧昇温ゾーン５４、昇温ゾーン５６、保持ゾーン５８、および降温ゾーン６０を備えている。昇温・脱バインダ・ゾーン５２は、前記の昇温工程Ａおよび脱バインダ工程Ｂに対応するものであり、前面板１６がこの内部を搬送される過程で400(℃) 程度まで昇温させられると共に、それに塗着された乾燥膜４４から樹脂成分が除去される。減圧昇温ゾーン５４は、前記の減圧昇温工程Ｃに対応するものであり、昇温・脱バインダ・ゾーン５２から送り込まれた前面板１６の加熱処理雰囲気が減圧されつつ530(℃) 程度まで昇温させられる。また、昇温ゾーン５６は、減圧が不要になるその530(℃) 程度以上の温度において常圧で昇温するものである。すなわち、減圧昇温工程Ｃは、図３に示されるように保持工程Ｄの直前まで行われてもよいが、この連続炉５０で焼成する場合のようにそれらの間に常圧で昇温する工程が設けられてもよい。
【００３０】
図６および図７は、それぞれ上記の減圧昇温ゾーン５４の構成例を模式的に示す図である。前者の図６は、減圧昇温ゾーン５４が一室から成る構成例である。減圧昇温ゾーン５４と、その前後に連続する昇温・脱バインダ・ゾーン５２および昇温ゾーン５６との間には、開閉可能なシャッタ装置６２ａ、６２ｂが備えられている。シャッタ装置６２は、例えば図の上下方向に移動可能な上側シャッタ６４と、トンネル状の炉体７４に固定された下側シャッタ６６とを備えたものである。それら上下シャッタ６４、６６間が閉じられた場合には、減圧昇温ゾーン５４と昇温・脱バインダ・ゾーン５２或いは昇温ゾーン５６とが空間的に仕切られるが、上側シャッタ６４が上昇させられた場合には、減圧昇温ゾーン５４と昇温・脱バインダ・ゾーン５２或いは昇温ゾーン５６とが空間的に連続させられることとなる。そのため、シャッタ装置６２ａが開けられた状態で、セラミック・ローラ等から成る搬送ローラ６８で前面板１６が減圧昇温ゾーン５４に搬入されると、シャッタ装置６２ａ、６２ｂが何れも閉じられた状態で、炉体７４外に備えられた真空ポンプ７０が作動させられることにより、その減圧昇温ゾーン５４内が減圧させられる。ゾーン５４内は搬送方向に沿って高くなるように温度勾配が設けられているため、前面板１６上に形成されている乾燥膜４４は、搬送される過程で昇温させられつつ減圧されることとなる。前面板１６が減圧昇温ゾーン５４の前方端部まで送られると、真空ポンプ７０が停止させられると共にシャッタ装置６２ｂが開放されることにより昇温ゾーン５６に送り出される。なお、真空ポンプ７０は、上記のような間歇運転ではなく定常的に運転されてもよい。
【００３１】
また、図７は、減圧昇温ゾーン５４が第１室５４ａ、第２室５４ｂ、および第３室５４ｃの３室に分割されている構成例である。第２室５４ｂと第１室５４ａおよび第３室５４ｃそれぞれとの間には、前記の開閉可能なシャッタ装置６２ａ、６２ｂが備えられており、第１室５４ａと昇温・脱バインダ・ゾーン５２との間、および第３室５４ｃと昇温ゾーン５６との間には、上側から高さ方向における中間位置までの範囲に亘る固定シャッタ７２ａ、７２ｂがそれぞれ備えられている。また、第１室５４ａ、第２室５４ｂ、および第３室５４ｃの外側には、それぞれから排気して内部を減圧するための真空ポンプ７０ａ、７０ｂ、７０ｃが配設されている。これら３つのうち、真空ポンプ７０ａおよび７０ｃは、例えば定常的に排気運転されているが、第２室５４ｂに備えられている真空ポンプ７０ｂは、例えば図６に示される真空ポンプ７０と同様に間歇駆動或いは定常駆動される。第１室５４ａおよび第３室５４ｃは、定常的にある程度の減圧状態に保たれていることから、減圧ゾーンとして機能する第２室５４ｂにおいて速やかに設定圧力まで減圧させるための予圧ゾーンとして機能する。そのため、図６に示されるように減圧昇温ゾーン５４が１室で構成される場合に比較して、減圧に必要とする時間を短くできる利点がある。また、両図においては、シャッタ装置６２が開閉可能な仕切りに相当する。
【００３２】
図２に戻って、保護膜形成工程Ｓ４においては、誘電体層３２の全面にMgO を蒸着等によって成膜することにより、保護膜３４を形成する。そして、封着工程Ｓ５において、別途膜形成した背面板１８を前面板１６と重ね合わせ、それらの組成や用いられる封着ガラスの組成等によって定められる例えば430 〜450(℃) 程度の温度で熱処理することにより、前面板１６と背面板１８とを気密に封着し、排気・ガス封入工程Ｓ６において、形成された気密容器内から排気した後にNe-Xe(8%) ガス等の放電ガスを5.33×104(Pa)[＝400(Torr)]程度の圧力で封入することにより、前記のＰＤＰ１０が得られる。このとき、封着温度が430 〜450(℃) であって、十分に高く且つＴg と同程度以下の温度であるため、放電空間２０内面の吸着ガスが十分に除去され、且つ、保護膜３４の損傷も見られない。
【００３３】
要するに、本実施例においては、誘電体層３２を焼成する際の昇温過程Ａ〜Ｃにおいてガラス粉末４６が軟化する過程で、減圧昇温工程Ｃにおいて減圧させられると、乾燥膜４４の内部から表面に気孔が連通している段階でその外部空間が乾燥膜４４内部よりも低圧となるため、その乾燥膜４４内部に存在する気体が表面から排出される。そのため、保持温度まで昇温させられることによりガラス粉末４６が軟化し且つ相互に結合させられる際には、内部に気体が殆ど存在しないことから、生成されるガラス膜４８延いては誘電体層３２内に気泡が残存することが抑制される。また、このようにして気泡の残留が抑制されることから、保持温度を軟化点Ｔspよりも僅かに［ 20(℃) 程度］高い550(℃) 程度の温度に設定すれば足りるため、その保持温度を高く設定する場合のような工程の安定性に欠ける不都合が抑制される。したがって、工程の安定性が高く且つ内部気泡の少ない誘電体層３２を形成することができる。
【００３４】
しかも、前記の減圧昇温工程Ｃにおいては、軟化点Ｔspに到達するまでに予め定められた2.67×103(Pa) 程度の設定圧力に減圧し、550(℃) 程度に設定された保持温度までその設定圧力に保持されることから、ガラス粉末４６が軟化し且つ相互に結合させられる保持温度まで設定圧力に減圧されているため、その低い設定圧力に基づき、気泡の殆ど無い誘電体層３２を得ることができる。
【００３５】
また、本実施例においては、減圧昇温工程Ｃは、軟化点Ｔspよりも 70(℃) 程度の所定値だけ低い460(℃) 程度の設定温度に到達するまでに前記の2.67×103(Pa) 程度の設定圧力に減圧するように設定されていることから、ガラスの粘性が著しく低下することによりガラス粉末４６が相互に結合して表面に開口する気孔が殆ど無くなるような軟化点Ｔspに到達する前に設定圧力に減圧されるため、気泡の殆ど無い誘電体層３２を一層確実に得ることができる。
【００３６】
また、本実施例においては、減圧昇温工程Ｃにおける設定圧力が2.67×103(Pa) 程度の極めて低い圧力であるため、焼成過程においてガラス膜４８内の気体が好適に排出されて気泡の殆ど無い誘電体層３２を得ることができる。そのため、前述したように、従来のフロー・タイプと同程度の92(%) もの直線透過率の誘電体層３２を得ることができる。
【００３７】
また、本実施例においては、誘電体層３２を生成するための焼成工程において減圧することで気孔の残留が抑制されることから、 30(μm)程度の比較的厚い誘電体層３２を一回の焼成で形成しても、高い透光性を得ることができる。すなわち、所謂軟化点タイプのガラスでも 10(μm)程度以下の極めて薄い膜であれば焼成後の気孔が少なくなるため、印刷、乾燥、および焼成を繰り返して積層すれば、任意の厚さのガラス膜をある程度の透光性を以て形成することができる。しかしながら、このようにして形成しても、従来はせいぜい70(%) 程度の直線透過率しか得られず、しかも、焼成回数が多くなることから製造上不利になると共に基板の変形や他の膜の変質、反応が著しくなるという問題がある。そのため、実用的な方法とは言えず、従来は軟化点タイプのガラス膜で高い透光性を有するものは殆ど用いられていなかったのである。
【００３８】
また、本実施例においては、前面板１６の搬送方向における一部にその前面板１６を前記保持温度に保つための保持ゾーン５８を備えてその搬送方向に沿って伸びるトンネル状の炉体７４と、その炉体７４内の搬送方向における一部に設けられて前面板１６を保持ゾーン５８に搬送する過程でその前面板１６を昇温すると共に減圧するための減圧昇温ゾーン５４とを備えた連続炉５０で誘電体層３２の焼成処理が行われ、乾燥膜４４が設けられた前面板１６は、トンネル状の炉体７４内を搬送される過程で減圧昇温ゾーン５４において昇温させられつつその焼成雰囲気が減圧される。そのため、ガラス粉末４６が軟化する過程で減圧するように減圧昇温ゾーン５４が設定されることにより、乾燥膜４４内部に存在する気体がその表面から排出され、生成されるガラス膜４８延いては誘電体層３２内に気泡が残存することを好適に抑制できる。また、炉体７４内に設けられる保持ゾーン５６における保持温度を軟化点Ｔspよりも僅かに高い程度の温度に設定すれば足りるため、その保持温度を高く設定する場合のような工程の安定性に欠ける不都合も抑制される。
【００３９】
また、図７に示される構成例においては、減圧昇温ゾーン５４は、開閉可能な気密なシャッタ装置６２によって相互に区分された前面板１６の搬送方向に沿って順に並ぶ予圧ゾーンとして機能する第１室５４ａおよび減圧ゾーンとして機能する第２室５４ｂを備えたものであることから、搬送方向において複数段階で減圧されるため、図６に示されるように１室で減圧する場合に比較して容易且つ短時間で所望の圧力まで減圧することができる。
【００４０】
ところで、前記の実施例においては、減圧昇温工程Ｃだけを減圧している。これは、温度プロファイルの他の段階では減圧不要であることを確かめた実験結果に基づいて定めたものである。下記の表１に、前述した誘電体層３２の形成工程において、減圧する段階だけを変更した場合の誘電体層３２の直線透過率を評価した結果を示す。表１から明らかなように、図３に示される温度プロファイルのＣにおいて減圧した場合には92(%) もの高い直線透過率を得ることができ、Ｄ、Ｅの一方或いは両方を共に減圧しても結果は変わらない。しかしながら、Ｃにおいて減圧しない場合には、Ｄ、Ｅの何れを減圧しても64〜65(%) 程度の低い直線透過率にとどまる。この場合の直線透過率は減圧を実施しない場合の直線透過率に略等しい。したがって、ＤおよびＥにおける減圧は気泡の除去に何ら寄与しないことが明らかである。
【００４１】
【００４２】
上記のことは以下のように説明できる。すなわち、焼成温度が軟化点Ｔspよりも10〜 20(℃) 高い温度に設定される所謂軟化点タイプのガラス膜４８の焼成においては、保持温度に到達してもガラスの粘性は余り低くならない。一方、ガラス粉末４６相互は軟化点Ｔspに至るまでに結合するため、保持温度に到達したときには内部に存在する気孔の表面への連通路は殆ど遮断される。そのため、粘性が十分に低くなる程度の高温で焼成される所謂フロー・タイプのガラスでは、その内部に残留した気孔がガラス膜内で移動して表面から排出されることから内部気孔が少なくなるが、軟化点タイプのガラス膜４８では、保持温度においても気孔が移動可能な程度までは粘性が低下しないことから、その保持温度において減圧しても気孔を減少させることができないのである。なお、上記表１においては、Ａ，Ｂについて減圧した結果を示していないが、前述した工程説明から明らかなようにＢ段階の終了する400(℃) 程度の温度までは有機成分の除去段階であるため、Ｃ段階より前に減圧することは考え難い。
【００４３】
このように、Ｃ段階だけを減圧すれば足りることから、気孔の無いガラス膜４８を焼成するためには、前記の図５に示されるように連続炉５０の一部だけに減圧部分を設定できる。そのため、例えば本実施例のＰＤＰ１０の前面板１６のような大きなガラス板を処理する場合にも、連続炉５０全体を減圧する場合のような大がかりな装置構成とすること無く、減圧可能とするために必要な装置の追加や変更に伴う装置製造コストや運転コストの上昇を抑制しつつ高い効果を得ることができる。しかも、ＰＤＰ１０の前面板１６のような大きな基板への膜形成では、均一加熱して温度斑（むら）を可及的に少なくすることにより、その反りや変形を小さく留めることが望まれることから、焼成の最高温度で保持している間は、輻射だけでなく伝導や対流による加熱も行うことが好ましい。したがって、保持温度において減圧することはこの点からも避けるべきであるが、本実施例では上記のように最高温度で保持するＤ段階に先立つＣ段階だけで減圧していることから、誘電体層３２の品質を高めつつ前面板１６の均一加熱が可能になる利点もある。このような効果は、図５に示される連続炉５０により焼成する場合のように昇温工程を設けることにより一層顕著に得られる。
【００４４】
なお、前記の実施例においては、400(℃) から550(℃) まで昇温するＣ段階全体を減圧していたが、ガラス膜４８内に気孔を残留させないためには、ガラス粉末４６相互が結合して気孔が閉じるまでに一定の圧力まで減圧すれば足りる。下記の表２は、構成材料であるガラスの転移点Ｔg 、軟化点Ｔspがそれぞれ450(℃) 、530(℃) である前記の誘電体層３２の焼成工程において、減圧開始温度および減圧終了温度を変更して、生成された誘電体層３２の直線透過率との関係を調べたものである。
【００４５】
【００４６】
上記の表２から明らかなように、減圧開始点が低くとも、530(℃) 未満すなわち軟化点Ｔsp未満の温度で減圧を終了すると、減圧の効果が無いとは言えないものの、内部に幾らかの気孔が残留し、十分な直線透過率を得ることができない。気孔が全て閉じる前に減圧を終了すると、再び気体が入り込んだ状態で気孔が閉じるためと考えられる。また、475(℃) 程度と転移点Ｔg よりも高い温度から減圧を開始しても、400(℃) 程度から減圧を開始した場合と同等の効果を得ることができる。しかしながら、減圧開始点を500(℃) 程度もの高温とした場合には、既に気孔が閉塞し、或いは、一定時間経過後に気孔内から気体を排出できる適当な圧力まで減圧されたときには気孔が閉塞しているため、減圧効果が得られなくなる。すなわち、少なくともＴg ＋ 20(℃) までには、設定圧力に到達していることが必要である。したがって、少なくともＴg ＋ 20(℃) 〜軟化点Ｔspまでの範囲で、本実施例では、470 〜530(℃) の範囲で減圧すれば、減圧した効果を得ることができる。
【００４７】
図８は、前記の減圧昇温工程Ｃにおける設定圧力と、形成された誘電体層３２の直線透過率との関係を表した図である。図において、横軸は設定圧力(Pa)を対数軸で示しており、縦軸は直線透過率(%) を通常軸で示している。図に示されるように、直線透過率は、105(Pa) 程度の常圧下の焼成では65(%) 程度であるが、減圧下で焼成することにより向上する傾向がある。7.00×104(Pa) 程度まで減圧すれば明らかな透過率改善効果が認められ、それ以下の圧力では、圧力の低下に伴って直線透過率の著しい改善傾向が見られる。また、3.40×104(Pa) 程度まで減圧すれば、80(%) 以上の透過率を得ることができ、1.20×104(Pa) 程度以下では、90(%) 以上、すなわちフロー・タイプのガラス膜と同等の直線透過率が得られる。この結果から、実質的に気孔の内在しないガラス膜を形成するためには、1.20×104(Pa) 程度以下に圧力を設定すればよいことが判る。
【００４８】
また、下記の表３は、異なる組成のガラスに前述した焼成方法を適用した場合の結果を透過率で示したものである。表３において、Ａは前述した実施例で用いているガラスであり、記載済の結果を再掲した。また、Ｂ〜Ｄについては、厚膜絶縁ペーストの調合組成は個々の組成系毎に適宜定めたが、焼成処理の保持温度（前記の図３のＤ段階における温度）は、全てＴsp＋ 10(℃) に設定し、何れも転移点Ｔg から軟化点Ｔspの範囲を2.67×103(Pa) 程度に減圧して焼成した。表３から明らかなように、本発明は組成系に拘わらず適用でき、何れにおいても少なくとも転移点Ｔg から軟化点Ｔspまで減圧することにより、高い直線透過率を得ることができる。なお、何れの組成系においても、減圧を実施しない従来の軟化点タイプの焼成では、直線透過率が65(%) 程度である。
【００４９】
【００５０】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は、更に別の態様でも実施できる。
【００５１】
例えば、実施例においては、ＰＤＰ１０の前面板１６に形成される透明な誘電体層３２の焼成に本発明が適用された場合について説明したが、本発明は、気泡（気孔）の内在することが好ましくないガラス膜を形成する場合であれば、透明誘電体に限られず、背面板１８上のアンダ・コート３６やオーバ・コート４０、或いはＶＦＤの絶縁層等の表示装置（ディスプレイ）を構成する基板に形成されるガラス膜に好適に適用される。また、表示装置の他にも回路部品、金属への被覆処理等にも適用し得る。
【００５２】
また、実施例においては、誘電体層３２が厚膜スクリーン印刷を用いて形成されていたが、転写やシートの貼り着け等を利用して前面板表面１２に設ける場合にも本発明は同様に適用される。
【００５３】
また、実施例においては、誘電体層３２を焼成する際に2.67×103(Pa) 程度に減圧していたが、前記の図８に示されるように残留する気泡の量延いては透明誘電体層３２の透過率は設定圧力に応じて異なるものとなるため、所望する誘電体層３２の性状に応じて圧力を適宜設定すればよい。
【００５４】
また、実施例においては、軟化点Ｔspに到達する前に設定圧力に減圧されていたが、軟化点Ｔspにおいても気孔が完全に閉じていないような焼成条件下では、軟化点到達後に、気孔が完全に閉じるような温度までに設定圧力に到達すれば足りる。
【００５５】
また、図３に示される実施例においては、保持温度に到達するまでは設定圧力に減圧した状態を保つように説明したが、気孔が完全に閉じるような軟化状態となった後は減圧する必要がないため、そのような焼成条件下では図５に示される連続炉５０を用いた焼成の場合のように保持温度に到達する前に減圧を終了することも可能である。
【００５６】
また、実施例においては、減圧昇温工程Ｃだけを減圧していたが、均熱等の問題がなければ、保持工程Ｄにおいても減圧を継続しても差し支えない。また、脱バインダの妨げとならないような温度以降であれば、脱バインダ工程Ｂの一部を減圧してもよい。
【００５７】
また、実施例においては、トンネル状の炉体７４を備えた連続炉５０で誘電体層３２の焼成を行う場合について説明したが、バッチ式の焼成炉で焼成を行っても差し支えない。
【００５８】
また、図６に示される実施例においては減圧昇温ゾーン５４とその前後のゾーン５２、５６とが、図７に示される実施例においては第２室５４ｂと第１室５４ａおよび第３室５４ｃとの間が、可動式のシャッタ装置６２によって相互に空間的に仕切られるようになっていたが、必要な圧力まで減圧する妨げとならなければ、それらの間を仕切る必要はない。
【００５９】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加えた態様で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) は、本発明のガラス膜の焼成方法が製造工程の一部に適用されたＰＤＰの構成を説明するための一部を切り欠いた斜視図であり、(b) は、(a) における隔壁に沿った断面を示す図である。
【図２】図１のＰＤＰの製造工程の要部を説明する工程図である。
【図３】図２の製造工程の誘電体層形成工程における焼成処理のための温度プロファイルを説明する図である。
【図４】 (a) 〜(c) は、図３の温度プロファイルに従って焼成される誘電体層の断面構造の変化を説明する図である。
【図５】図３の焼成処理に用い得る連続炉の全体構成を説明するゾーン図である。
【図６】図５の焼成炉の減圧昇温ゾーンの構成の一例を説明する図である。
【図７】図５の焼成炉の減圧昇温ゾーンの構成の他の一例を説明する図である。
【図８】図３に示される焼成処理における設定圧力と誘電体層の直線透過率との関係を説明する図である。
【図９】 (a) 〜(d) は、従来のガラス膜形成過程を説明する図である。
【符号の説明】
１２：一面（膜形成面）
１６：前面板（基板）
４４：乾燥膜
４６：ガラス粉末
５０：連続炉
５４：減圧昇温ゾーン（減圧昇温部）
５８：保持ゾーン（保持部）
７４：炉体
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス膜の焼成方法およびその焼成に用いられる連続焼成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一面（膜形成面）にガラスを主成分とするガラス膜を備えた基板が知られている。例えば、面放電型ＡＣプラズマ・ディスプレイ・パネル（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）の維持放電電極を覆う透明誘電体膜を備えた前面ガラス基板や、蛍光表示管（Vacuum Fluorescent Display：ＶＦＤ）の導体パターンを覆う絶縁膜を備えた蛍光体基板等がそれである。このようなガラス膜は、例えば、ガラス・ペーストの印刷、コート、或いはシートの貼り着け等で基板の一面にガラス粉末と樹脂成分とを含む膜を形成し、そのガラス粉末の組成や粒径等に応じて定められる例えば500 〜600(℃) 程度の所定温度で焼成して、樹脂成分を焼失させると同時にそのガラス粉末を相互に結合させることによって形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ガラス膜を形成するガラス粉末は二種に大別される。一つは、軟化点よりも80〜100(℃) 程度高い保持温度で焼成するフロー・タイプである。このフロー・タイプでは保持温度においてガラスの粘性が十分に低くなるため、樹脂成分の焼失やガス化等によってガラス膜内に生じた気泡が表面まで導かれて除去される。図９(a) 〜(d) は、その焼成過程を説明する図である。(a) に示される脱バインダ後の乾燥膜７６中のガラス粉末７８は、転移点から軟化点に至る過程で軟化して(b) に示されるように内部に気泡（気孔）８０を閉じ込めたまま結合させられるが、保持温度において更に軟化させられると、(d) に示されるようにその気泡８０の殆どが排出される。なお、(c) は軟化点から保持温度までの温度範囲に対応する。そのため、生成されたガラス膜８２に内在する気泡８０が小さく且つ少なくなることから、直線透過率で90(%) 以上の高い可視光透過率を有し且つ絶縁性や耐電圧等の電気的特性に優れた透明ガラス膜８２を得ることができる。しかしながら、フロー・タイプでは上記利点の反面で工程の安定性に欠ける問題がある。すなわち、反応性の高い元素を含むガラスを高温で焼成することから、それに接する厚膜銀電極等の他の膜との反応が生じ易く且つ基板の変形が大きくなる。また、ＡＣ型ＰＤＰにおいては、ガラス膜８２を酸化マグネシウム(MgO) の保護膜で覆った後、前面板を背面板と重ね合わせて封着するが、保護膜の損傷防止のために転移点以下の温度で処理することが望まれる反面で、気密空間内面の吸着ガスの除去のためには可及的に高温で処理することが望まれることから、転移点が低いフロー・タイプでは両者を満足する温度設定が困難であった。
【０００４】
これに対して、軟化点よりも10〜 20(℃) 程度高い保持温度で焼成する軟化点タイプのガラス粉末も用いられている。この軟化点タイプでは、フロー・タイプとは反対に工程の安定性に優れる利点がある。すなわち、反応性の高い元素が殆ど含まれない或いはそのような元素の含有量の少ないガラスを軟化点よりそれほど高くない温度で焼成することから、基板の変形が小さく且つ厚膜銀電極等との反応も生じ難く、また、フロー・タイプよりも高軟化点のガラスを用い得るため、転移点よりも低い温度範囲で前記吸着ガスを十分に脱離させ得る高温に封着温度を設定できる。しかしながら、軟化点タイプは前記の図９(c) に示される段階で焼成を終了するものであって、保持温度においてもガラス膜８２が極めて高粘度であることから、ガラス膜８２の焼成過程で生成された気泡８０が内部に多数残留するため、可視光透過率が65(%) 以下と低く且つ電気的特性に劣る問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、工程の安定性が高く且つ内部気泡の少ないガラス膜を製造するための焼成方法および連続焼成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための第１の手段】
斯かる目的を達成するための第１発明のガラス膜の焼成方法の要旨とするところは、膜形成面に形成したガラス粉末および樹脂成分を含む乾燥膜をそのガラス粉末の軟化点よりも10〜20( ℃) だけ高い保持温度まで昇温することにより、その樹脂成分を焼失させると同時にそのガラス粉末を相互に結合させてその乾燥膜からガラス膜を生成するガラス膜の焼成方法であって、(a) 前記保持温度まで昇温させる過程において、前記ガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧し、そのガラス粉末の転移点＋20( ℃) から前記保持温度までの温度範囲でその設定圧力を保持することにより前記乾燥膜の焼成雰囲気を減圧した後、その保持温度において大気圧に戻す減圧工程を含むことにある。
【０００７】
【第１発明の効果】
このようにすれば、ガラス膜を焼成する際の昇温過程においてガラス粉末が転移点＋20( ℃) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧されるとともに前記保持温度までその設定圧力が保持されることにより、軟化する過程で、減圧工程において減圧させられると、乾燥膜の内部から表面に気孔が連通している段階でその外部空間が乾燥膜内部よりも低圧となるため、その乾燥膜内部に存在する気体が表面から排出される。そのため、保持温度まで昇温させられることによりガラス粉末が軟化し且つ相互に結合させられる際には、内部に気体が殆ど存在しないことから、生成されるガラス膜内に気泡が残存することが抑制される。また、このようにして気泡の残留が抑制されることから、保持温度を軟化点よりも僅かに高い程度の温度に設定すれば足りるため、その保持温度を高く設定する場合のような工程の安定性に欠ける不都合が抑制される。したがって、工程の安定性が高く且つ内部気泡の少ないガラス膜を製造することができる。すなわち、従来の軟化点タイプのガラス粉末を用いて、その工程の安定性を損なうことなく、気泡の少ないガラス膜が得られる。また、前記保持温度において前記焼成雰囲気が大気圧に戻されるので、ガラス膜の表面の平坦性が高められる。
【０００８】
【第１発明の他の態様】
ここで、好適には、前記減圧工程は、前記軟化点に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧し、前記保持温度までその設定圧力に保持するものである。このようにすれば、ガラス粉末が軟化し且つ相互に結合させられる保持温度まで設定圧力に減圧されていることから、その設定圧力に応じた気泡の少ないガラス膜を得ることができる。
【０００９】
また、好適には、前記減圧工程は、前記軟化点よりも所定値だけ低い所定の設定温度に到達するまでに前記設定圧力に減圧するものである。このようにすれば、軟化点に到達する前に設定圧力に減圧されていることから、その設定圧力に応じた気泡の少ないガラス膜を一層確実に得ることができる。
【００１０】
また、好適には、前記所定圧力は、7.00×104(Pa) 以下の圧力である。このようにすれば、大気圧［ 1.013×105(Pa) ］よりも十分に低い圧力まで減圧されることから、焼成過程において膜内の気体が好適に排出されて気泡の少ないガラス膜を得ることができる。一層好適には、前記所定圧力は3.40×104(Pa) 以下の圧力である。このようにすれば、膜内に残留する気体が一層少なくなることから、気泡を一層少なくすることができて、例えば透明ガラス膜の場合には80(%) 以上の高い直線透過率を得ることができる。更に好適には、前記所定圧力は1.20×104(Pa) 以下の圧力である。このようにすれば、残留する気孔が更に少なくなるため、例えば90(%) 以上の従来のフロー・タイプと同程度の直線透過率のガラス膜を得ることができる。
【００１１】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記目的を達成するための第２発明の連続焼成装置の要旨とするところは、基板を一方向に搬送しつつその膜形成面に形成したガラス粉末および樹脂成分を含む乾燥膜をそのガラスの軟化点よりも10〜20( ℃) だけ高い保持温度で焼成することにより、その樹脂成分を焼失させると同時にそのガラス粉末を相互に結合させてその乾燥膜からガラス膜を生成するために用いられる連続焼成装置であって、(a) 前記基板の搬送方向における一部にその基板を前記保持温度に保つための保持部を備えてその搬送方向に沿って伸びるトンネル状の炉体と、(b) その炉体内の搬送方向における一部に設けられ、前記基板を前記保持部に搬送する過程でその基板を昇温すると共に、前記ガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧し、そのガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) から前記保持温度までの温度範囲でその設定圧力を保持することにより、前記基板の焼成雰囲気を減圧した後、その保持温度において大気圧に戻すための減圧昇温部とを、含むことにある。
【００１２】
【第２発明の効果】
このようにすれば、乾燥膜が設けられた基板は、トンネル状の炉体内を搬送される過程で減圧昇温部において昇温させられつつガラス粉末の転移点＋20( ℃) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧されるとともに前記保持温度までその設定圧力が保持されることによりその焼成雰囲気が減圧される。そのため、ガラス粉末が軟化する過程で減圧されるように減圧昇温部が設定されることにより、乾燥膜内部に存在する気体をその表面から排出させ、生成されるガラス膜内に気泡が残存することを好適に抑制できる。また、炉体内に設けられる保持部における保持温度を軟化点よりも僅かに高い程度の温度に設定すれば足りるため、その保持温度を高く設定する場合のような工程の安定性に欠ける不都合も抑制される。したがって、本発明の連続焼成装置によれば、工程の安定性が高く且つ内部気泡の少ないガラス膜を製造することができる。さらに、前記保持温度において前記焼成雰囲気が大気圧に戻されるので、ガラス膜の表面の平坦性が高められる。
【００１３】
【第２発明の他の態様】
ここで、好適には、前記の減圧昇温部は、開閉可能な気密な仕切り部材によって相互に区分された前記搬送方向に沿って順に並ぶ予圧部および減圧部を備えたものである。このようにすれば、基板の焼成雰囲気が搬送方向において複数段階で減圧されることから、１室で減圧する場合に比較して容易且つ短時間で所望の圧力まで減圧することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１(a) は、本発明のガラス膜の焼成方法を適用して透明な誘電体層３２を形成したＡＣ型ＰＤＰ１０の構成の一例を一部を切り欠いて示す斜視図であり、図１(b) は、その隔壁２２の長手方向に沿った断面を示す図である。図において、ＰＤＰ１０は、それぞれの略平坦な一面１２、１４が向かい合うように所定間隔を隔てて互いに平行に配置され、図示しない周縁部において気密に封着された相互に同様な寸法および形状の前面板１６および背面板１８と、それら前面板１６および背面板１８との間に形成された気密空間を一方向に沿って配列された複数の放電空間１６に区画形成する複数本の長手状の隔壁２２とを備えて構成されている。これら前面板１６および背面板１８は、例えばそれぞれ 900×500(mm) 程度の大きさと 1.8〜4(mm) 程度の均一な厚さを備えて、透光性を有する軟化点が700(℃) 程度のソーダライム・ガラス等から成るものである。
【００１６】
上記の前面板１６上には、上記隔壁２２の長手方向と直交する一方向に沿って互いに平行に配置された複数対の表示放電電極２４ａ、２４ｂ（以下、特に区別しないときは単に表示放電電極２４という）が、各対相互に一定の中心間隔を以て備えられる。複数本の表示放電電極２４の各々は、幅広の透明電極２８と、表示放電電極２４の各対毎の外側位置においてその透明電極２８に重ねて設けられた細幅の金属電極３０とから構成されたものである。透明電極２８は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）やＡＴＯ（Antimon Tin Oxide ：酸化アンチモン錫）等の透明導体材料から成るものであり、高い可視光透過率を有している。一方、金属電極３０は、その透明電極２８の導電性を補うものであって、金、銀やアルミニウム等の金属材料或いはこれらを主成分とする厚膜導体材料から成るものであり、殆ど光を通さないが細幅に設けられるためその遮光が問題となることはない。このように構成された表示放電電極２４は、前面板の内面１２の略全面に設けられた誘電体層３２およびその上に設けられた保護膜３４で覆われている。
【００１７】
上記の誘電体層３２は、図１(b) に両端の電極対について示すように電極２４間で交流放電を発生させるためにその表面に電荷を蓄えるものであり、例えば厚膜印刷技術を利用して形成された転移点Ｔg が450(℃) 程度で軟化点Ｔspが530(℃) 程度のPbO-SiO2-B2O3-Al2O3 系低軟化点ガラス等から成る。この誘電体層３２は、 30(μm)程度の厚さに形成されているが、内部には気泡（気孔）が殆どなく、例えば、直線透過率で92(%) 程度もの高い可視光透過率を有している。なお、上記の転移点Ｔg および軟化点Ｔspは、それぞれ示差熱分析（ＤＴＡ）曲線の第１ピークおよび第２ピークの値である。また、上記の直線透過率とは、誘電体層３２に垂直に入射する光のうちそれを直線的に透過する割合を表したものである。すなわち、誘電体層３２の表面に対して垂直に光を入射した場合に、界面における屈折や反射、内部における散乱等によって射出方向の変化した光を除いた誘電体層３２の裏面に対して垂直に射出された光量だけを測定して、入射光に対する割合を算出した。本実施例においては、上記の誘電体層３２がガラス膜に相当する。
【００１８】
また、上記の保護膜３４は、電極２４間の交流放電によって上記の誘電体層３２がスパッタされることを防止するために設けられたものであって、例えば蒸着等の薄膜技術を利用して形成されたMgO 等から成るものである。この保護膜３４の本来の目的は誘電体層３２の保護にあるが、二次電子放出係数の高いMgO 等の誘電体で構成されていることから、実質的に放電電極として機能する。また、例えば0.5(μm)程度の厚さを以て薄く且つ緻密に形成されていることから、この保護膜３４による遮光は殆ど生じない。
【００１９】
一方、前記の背面板１８上には、その略全面を覆う低アルカリ・ガラス或いは無アルカリガラス等から成るアンダ・コート３６が設けられ、その上に厚膜銀等から成る複数本の書込電極３８が前記複数の隔壁２２に沿ってそれらの間の位置に、低軟化点ガラスおよび白色の酸化チタン等の無機フィラー等から成るオーバ・コート４０に覆われて設けられている。隔壁２２は、例えば、低軟化点ガラスおよび無機フィラー等から成るものであり、そのオーバ・コート４０上に備えられる。そして、それら隔壁２２の側面およびオーバ・コート４０の表面には、各放電空間２０毎に塗り分けられた蛍光体層４２が備えられている。この蛍光体層４２は、例えば紫外線励起により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の何れかに発光させられるものが、隣接する放電空間２０相互に異なる発光色となるように設けられている。なお、上記のアンダ・コート３６は、厚膜銀から成る書込電極３８と背面板１８との反応等を抑制するものであり、オーバ・コート４０は、蛍光体層４２の汚染や書込電極３８からのアウト・ガスによる放電空間２０内の雰囲気変化等を防止するものである。
【００２０】
以上のように構成されたＰＤＰ１０は、例えば、以下のように駆動される。すなわち、先ず、一方の表示放電電極２４ａに所定の負電圧を印加して順次走査すると同時に、その走査のタイミングに同期して所定の書込電極３８に所定の正電圧を印加することにより、正電圧が印加された書込電極３８と表示放電電極２４ａとの間で順次書込放電させて、表示放電電極２４ａを覆う保護膜３４上に電荷を蓄積して発光させる区画（表示区画）を選択する。その後、全ての表示放電電極２４ａ、２４ｂに所定の放電維持パルスを印加して表示放電を発生させ且つ所定時間維持して、選択された表示区画内の蛍光体層４２を励起して発光させ、その光を図１(b) に示すように保護膜３４、誘電体層３２、透明電極２８、および前面板１６を通して射出することにより、一画像を表示する。上記の表示区画の選択および発光が一定周期で繰り返されることにより所望の画像が連続的に表示される。なお、詳細な駆動方法は本実施例の理解に不要であるため説明を省略する。
【００２１】
この場合において、本実施例では、前述したように表示放電電極２４を覆う誘電体層３２が92(%) 程度の高い直線透過率を有していることから、放電空間２０内で発生した光の殆どがその誘電体層３２に遮られることなく前面板１６から射出される。そのため、発光効率が高められることから高輝度を容易に得ることができる。
【００２２】
ところで、上記のように透光性の高い誘電体層３２は、例えば、以下のようにして形成されたものである。以下、図２に従って前面板１６の処理工程を説明しつつ誘電体層３２の形成方法を詳述する。先ず、アニール等の前処理を前面板１６に施した後、透明電極形成工程Ｓ１において、その一面１２に透明電極２８を形成する。この透明電極２８は、例えば、スパッタ法等の薄膜技術や厚膜スクリーン印刷法等の厚膜技術を用いて前述したような電極材料を一面１２上に設けた後、フォトリソグラフィ技術によりパターニングし、厚膜技術による場合には更に焼成処理を施すことにより形成できる。
【００２３】
次いで、金属電極形成工程Ｓ２においては、透明電極２８上に重ねて金属電極３０を形成する。この金属電極３０は、例えば、一面１２上に前述した金属電極材料を蒸着してフォトリソグラフィ技術でパターニングし、或いは厚膜導体材料を厚膜スクリーン印刷で塗着してフォトリソグラフィ技術でパターニングした後に焼成することで形成できる。厚膜技術による場合には、予め金属電極３０のストライプ・パターンで印刷形成してもよい。
【００２４】
続く誘電体層形成工程Ｓ３においては、上記の透明電極２８および金属電極３０を覆って、一面１２の全面に誘電体層３２を形成する。この誘電体層３２の形成は、例えば、以下のようにして行われる。すなわち、先ず、ペースト調製工程において、前述した誘電体層３２を構成する低軟化点ガラスの粉末（ガラス粉末）およびエチルセルロースやアクリル等の樹脂成分をターピネオールやブチルカルビトールアセテート等の有機溶剤に分散した厚膜絶縁ペースト（ガラス・ペースト）を調製する。ガラス粉末は、例えば粉砕等によって平均粒径を0.5 〜5(μm)程度としたものが好適に用いられる。次いで、印刷工程において、その厚膜絶縁ペーストを一面１２上の全面に塗布する。続く乾燥工程においては、塗布した厚膜絶縁ペーストを例えば120(℃) 程度の温度で乾燥して溶剤成分を除去する。乾燥後の膜厚（乾燥膜の膜厚）は、例えば 42(μm)程度である。上記印刷および乾燥処理は、この乾燥膜厚が得られるように適当な回数繰り返して実施する。そして、焼成工程において、この乾燥膜を焼成することにより、前記の誘電体層３２が生成される。
【００２５】
上記の焼成処理は、例えばガラス粉末の軟化点Ｔspよりも 20(℃) 程度だけ高い保持温度で加熱処理するものである。具体的には、例えば図３に示される温度プロファイルに従って焼成される。以下、この温度プロファイルに従い、焼成処理の各段階における乾燥膜４４（図４(a) 等を参照）等の断面状態を示す図４(a) 〜(d) を参照して焼成処理方法を詳細に説明する。
【００２６】
図３において、温度プロファイルは相互に昇温速度の異なるＡ〜Ｅの５段階に別れている。第１段階Ａは、室温から300(℃) まで 20(℃／分) 程度の昇温速度を以て 15(分間) 程度で速やかに昇温する昇温工程である。この段階では、前面板１６および乾燥膜４４が専ら温度上昇させられるだけであり、その乾燥膜４４は化学的には殆ど変化しない。続く第２段階Ｂは、300(℃) から400(℃) まで6.7(℃／分) 程度の低い昇温速度を以て 15(分間）程度で緩やかに昇温する脱バインダ工程である。図４(a) は、この第２段階Ｂがある程度進んだ後或いはその終了時点を示している。この段階では、乾燥膜４４中の樹脂成分の殆どが焼失させられるため、ガラス粉末（粒子）４６相互の間に、その樹脂成分がなくなること等によって形成された大きな空隙が存在する。なお、この段階でも、ガラス粉末４６は何ら化学変化をしていない。
【００２７】
続く第３段階Ｃは、400(℃) から保持温度である550(℃) まで 15(℃／分) 程度の昇温速度を以て 10(分間) 程度で昇温しつつ、前面板１６の配置されている焼成炉の炉室内を例えば2.67×103(Pa)[＝20(Torr)] 程度まで減圧する減圧昇温工程である。本実施例では、例えば、460(℃) 程度の温度で、すなわち、転移点Ｔg よりは 10(℃) 程度高いが軟化点Ｔspよりは 70(℃) 程度低い温度で上記の設定圧力に到達するように、昇温速度や減圧能力が設定されている。この段階では、昇温過程で450(℃) 程度のガラス転移点Ｔg を越えるとガラス粉末４６の粘性が急激に低下し、更に昇温する過程で530(℃) 程度の軟化点Ｔspを越えると、ガラス粉末４６が急激に軟化して相互に結合させられる。このとき、これら粘性の低下および軟化は、2.67×103(Pa) 程度まで減圧される過程或いは減圧された後に生じることから、ガラス粉末４６相互間の空隙は軟化したガラスで略埋め尽くされる。図４(b) は、このようにガラス粉末４６が相互に結合して、ガラス膜４８が生成された状態を示しており、内部には殆ど気孔（図９(b) 等を参照）は存在しない。本実施例においては、上記の減圧昇温工程Ｃが減圧工程に対応する。
【００２８】
そして、550(℃) 程度の保持温度に到達した後の第４段階Ｄすなわち保持工程において、炉室内に空気を導入して大気圧に戻しつつ、その保持温度で例えば 20(分間) 程度の一定時間だけ保持する。これにより、減圧昇温工程ではガラス粉末４６の輪郭が残って凹凸の大きかったガラス膜表面４８ａの平坦性が高められる。その後、降温工程に対応する第５段階Ｅにおいて、保持温度から室温まで冷却することにより、滑らかな表面を備え且つ殆ど気泡を含まない前記の誘電体層３２が得られる。このようにして軟化点Ｔspよりも僅かに高い程度の、それほど高くない温度で焼成処理が施されることから、前面板１６の熱変形は少なく、しかも、誘電体膜３２と金属電極３０等との反応は殆ど生じていない。
【００２９】
上記のような減圧昇温工程が必要な誘電体層３２の焼成は、例えば、図５に示されるようなゾーン構成を有する連続炉５０を用いて行われる。図において、連続炉５０は、前面板１６の搬入側から搬出側に向かって順に並ぶ、昇温・脱バインダ・ゾーン５２、減圧昇温ゾーン５４、昇温ゾーン５６、保持ゾーン５８、および降温ゾーン６０を備えている。昇温・脱バインダ・ゾーン５２は、前記の昇温工程Ａおよび脱バインダ工程Ｂに対応するものであり、前面板１６がこの内部を搬送される過程で400(℃) 程度まで昇温させられると共に、それに塗着された乾燥膜４４から樹脂成分が除去される。減圧昇温ゾーン５４は、前記の減圧昇温工程Ｃに対応するものであり、昇温・脱バインダ・ゾーン５２から送り込まれた前面板１６の加熱処理雰囲気が減圧されつつ530(℃) 程度まで昇温させられる。また、昇温ゾーン５６は、減圧が不要になるその530(℃) 程度以上の温度において常圧で昇温するものである。すなわち、減圧昇温工程Ｃは、図３に示されるように保持工程Ｄの直前まで行われてもよいが、この連続炉５０で焼成する場合のようにそれらの間に常圧で昇温する工程が設けられてもよい。
【００３０】
図６および図７は、それぞれ上記の減圧昇温ゾーン５４の構成例を模式的に示す図である。前者の図６は、減圧昇温ゾーン５４が一室から成る構成例である。減圧昇温ゾーン５４と、その前後に連続する昇温・脱バインダ・ゾーン５２および昇温ゾーン５６との間には、開閉可能なシャッタ装置６２ａ、６２ｂが備えられている。シャッタ装置６２は、例えば図の上下方向に移動可能な上側シャッタ６４と、トンネル状の炉体７４に固定された下側シャッタ６６とを備えたものである。それら上下シャッタ６４、６６間が閉じられた場合には、減圧昇温ゾーン５４と昇温・脱バインダ・ゾーン５２或いは昇温ゾーン５６とが空間的に仕切られるが、上側シャッタ６４が上昇させられた場合には、減圧昇温ゾーン５４と昇温・脱バインダ・ゾーン５２或いは昇温ゾーン５６とが空間的に連続させられることとなる。そのため、シャッタ装置６２ａが開けられた状態で、セラミック・ローラ等から成る搬送ローラ６８で前面板１６が減圧昇温ゾーン５４に搬入されると、シャッタ装置６２ａ、６２ｂが何れも閉じられた状態で、炉体７４外に備えられた真空ポンプ７０が作動させられることにより、その減圧昇温ゾーン５４内が減圧させられる。ゾーン５４内は搬送方向に沿って高くなるように温度勾配が設けられているため、前面板１６上に形成されている乾燥膜４４は、搬送される過程で昇温させられつつ減圧されることとなる。前面板１６が減圧昇温ゾーン５４の前方端部まで送られると、真空ポンプ７０が停止させられると共にシャッタ装置６２ｂが開放されることにより昇温ゾーン５６に送り出される。なお、真空ポンプ７０は、上記のような間歇運転ではなく定常的に運転されてもよい。
【００３１】
また、図７は、減圧昇温ゾーン５４が第１室５４ａ、第２室５４ｂ、および第３室５４ｃの３室に分割されている構成例である。第２室５４ｂと第１室５４ａおよび第３室５４ｃそれぞれとの間には、前記の開閉可能なシャッタ装置６２ａ、６２ｂが備えられており、第１室５４ａと昇温・脱バインダ・ゾーン５２との間、および第３室５４ｃと昇温ゾーン５６との間には、上側から高さ方向における中間位置までの範囲に亘る固定シャッタ７２ａ、７２ｂがそれぞれ備えられている。また、第１室５４ａ、第２室５４ｂ、および第３室５４ｃの外側には、それぞれから排気して内部を減圧するための真空ポンプ７０ａ、７０ｂ、７０ｃが配設されている。これら３つのうち、真空ポンプ７０ａおよび７０ｃは、例えば定常的に排気運転されているが、第２室５４ｂに備えられている真空ポンプ７０ｂは、例えば図６に示される真空ポンプ７０と同様に間歇駆動或いは定常駆動される。第１室５４ａおよび第３室５４ｃは、定常的にある程度の減圧状態に保たれていることから、減圧ゾーンとして機能する第２室５４ｂにおいて速やかに設定圧力まで減圧させるための予圧ゾーンとして機能する。そのため、図６に示されるように減圧昇温ゾーン５４が１室で構成される場合に比較して、減圧に必要とする時間を短くできる利点がある。また、両図においては、シャッタ装置６２が開閉可能な仕切りに相当する。
【００３２】
図２に戻って、保護膜形成工程Ｓ４においては、誘電体層３２の全面にMgO を蒸着等によって成膜することにより、保護膜３４を形成する。そして、封着工程Ｓ５において、別途膜形成した背面板１８を前面板１６と重ね合わせ、それらの組成や用いられる封着ガラスの組成等によって定められる例えば430 〜450(℃) 程度の温度で熱処理することにより、前面板１６と背面板１８とを気密に封着し、排気・ガス封入工程Ｓ６において、形成された気密容器内から排気した後にNe-Xe(8%) ガス等の放電ガスを5.33×104(Pa)[＝400(Torr)]程度の圧力で封入することにより、前記のＰＤＰ１０が得られる。このとき、封着温度が430 〜450(℃) であって、十分に高く且つＴg と同程度以下の温度であるため、放電空間２０内面の吸着ガスが十分に除去され、且つ、保護膜３４の損傷も見られない。
【００３３】
要するに、本実施例においては、誘電体層３２を焼成する際の昇温過程Ａ〜Ｃにおいてガラス粉末４６が軟化する過程で、減圧昇温工程Ｃにおいて減圧させられると、乾燥膜４４の内部から表面に気孔が連通している段階でその外部空間が乾燥膜４４内部よりも低圧となるため、その乾燥膜４４内部に存在する気体が表面から排出される。そのため、保持温度まで昇温させられることによりガラス粉末４６が軟化し且つ相互に結合させられる際には、内部に気体が殆ど存在しないことから、生成されるガラス膜４８延いては誘電体層３２内に気泡が残存することが抑制される。また、このようにして気泡の残留が抑制されることから、保持温度を軟化点Ｔspよりも僅かに［ 20(℃) 程度］高い550(℃) 程度の温度に設定すれば足りるため、その保持温度を高く設定する場合のような工程の安定性に欠ける不都合が抑制される。したがって、工程の安定性が高く且つ内部気泡の少ない誘電体層３２を形成することができる。
【００３４】
しかも、前記の減圧昇温工程Ｃにおいては、軟化点Ｔspに到達するまでに予め定められた2.67×103(Pa) 程度の設定圧力に減圧し、550(℃) 程度に設定された保持温度までその設定圧力に保持されることから、ガラス粉末４６が軟化し且つ相互に結合させられる保持温度まで設定圧力に減圧されているため、その低い設定圧力に基づき、気泡の殆ど無い誘電体層３２を得ることができる。
【００３５】
また、本実施例においては、減圧昇温工程Ｃは、軟化点Ｔspよりも 70(℃) 程度の所定値だけ低い460(℃) 程度の設定温度に到達するまでに前記の2.67×103(Pa) 程度の設定圧力に減圧するように設定されていることから、ガラスの粘性が著しく低下することによりガラス粉末４６が相互に結合して表面に開口する気孔が殆ど無くなるような軟化点Ｔspに到達する前に設定圧力に減圧されるため、気泡の殆ど無い誘電体層３２を一層確実に得ることができる。
【００３６】
また、本実施例においては、減圧昇温工程Ｃにおける設定圧力が2.67×103(Pa) 程度の極めて低い圧力であるため、焼成過程においてガラス膜４８内の気体が好適に排出されて気泡の殆ど無い誘電体層３２を得ることができる。そのため、前述したように、従来のフロー・タイプと同程度の92(%) もの直線透過率の誘電体層３２を得ることができる。
【００３７】
また、本実施例においては、誘電体層３２を生成するための焼成工程において減圧することで気孔の残留が抑制されることから、 30(μm)程度の比較的厚い誘電体層３２を一回の焼成で形成しても、高い透光性を得ることができる。すなわち、所謂軟化点タイプのガラスでも 10(μm)程度以下の極めて薄い膜であれば焼成後の気孔が少なくなるため、印刷、乾燥、および焼成を繰り返して積層すれば、任意の厚さのガラス膜をある程度の透光性を以て形成することができる。しかしながら、このようにして形成しても、従来はせいぜい70(%) 程度の直線透過率しか得られず、しかも、焼成回数が多くなることから製造上不利になると共に基板の変形や他の膜の変質、反応が著しくなるという問題がある。そのため、実用的な方法とは言えず、従来は軟化点タイプのガラス膜で高い透光性を有するものは殆ど用いられていなかったのである。
【００３８】
また、本実施例においては、前面板１６の搬送方向における一部にその前面板１６を前記保持温度に保つための保持ゾーン５８を備えてその搬送方向に沿って伸びるトンネル状の炉体７４と、その炉体７４内の搬送方向における一部に設けられて前面板１６を保持ゾーン５８に搬送する過程でその前面板１６を昇温すると共に減圧するための減圧昇温ゾーン５４とを備えた連続炉５０で誘電体層３２の焼成処理が行われ、乾燥膜４４が設けられた前面板１６は、トンネル状の炉体７４内を搬送される過程で減圧昇温ゾーン５４において昇温させられつつその焼成雰囲気が減圧される。そのため、ガラス粉末４６が軟化する過程で減圧するように減圧昇温ゾーン５４が設定されることにより、乾燥膜４４内部に存在する気体がその表面から排出され、生成されるガラス膜４８延いては誘電体層３２内に気泡が残存することを好適に抑制できる。また、炉体７４内に設けられる保持ゾーン５６における保持温度を軟化点Ｔspよりも僅かに高い程度の温度に設定すれば足りるため、その保持温度を高く設定する場合のような工程の安定性に欠ける不都合も抑制される。
【００３９】
また、図７に示される構成例においては、減圧昇温ゾーン５４は、開閉可能な気密なシャッタ装置６２によって相互に区分された前面板１６の搬送方向に沿って順に並ぶ予圧ゾーンとして機能する第１室５４ａおよび減圧ゾーンとして機能する第２室５４ｂを備えたものであることから、搬送方向において複数段階で減圧されるため、図６に示されるように１室で減圧する場合に比較して容易且つ短時間で所望の圧力まで減圧することができる。
【００４０】
ところで、前記の実施例においては、減圧昇温工程Ｃだけを減圧している。これは、温度プロファイルの他の段階では減圧不要であることを確かめた実験結果に基づいて定めたものである。下記の表１に、前述した誘電体層３２の形成工程において、減圧する段階だけを変更した場合の誘電体層３２の直線透過率を評価した結果を示す。表１から明らかなように、図３に示される温度プロファイルのＣにおいて減圧した場合には92(%) もの高い直線透過率を得ることができ、Ｄ、Ｅの一方或いは両方を共に減圧しても結果は変わらない。しかしながら、Ｃにおいて減圧しない場合には、Ｄ、Ｅの何れを減圧しても64〜65(%) 程度の低い直線透過率にとどまる。この場合の直線透過率は減圧を実施しない場合の直線透過率に略等しい。したがって、ＤおよびＥにおける減圧は気泡の除去に何ら寄与しないことが明らかである。
【００４１】
上記のことは以下のように説明できる。すなわち、焼成温度が軟化点Ｔspよりも10〜 20(℃) 高い温度に設定される所謂軟化点タイプのガラス膜４８の焼成においては、保持温度に到達してもガラスの粘性は余り低くならない。一方、ガラス粉末４６相互は軟化点Ｔspに至るまでに結合するため、保持温度に到達したときには内部に存在する気孔の表面への連通路は殆ど遮断される。そのため、粘性が十分に低くなる程度の高温で焼成される所謂フロー・タイプのガラスでは、その内部に残留した気孔がガラス膜内で移動して表面から排出されることから内部気孔が少なくなるが、軟化点タイプのガラス膜４８では、保持温度においても気孔が移動可能な程度までは粘性が低下しないことから、その保持温度において減圧しても気孔を減少させることができないのである。なお、上記表１においては、Ａ，Ｂについて減圧した結果を示していないが、前述した工程説明から明らかなようにＢ段階の終了する400(℃) 程度の温度までは有機成分の除去段階であるため、Ｃ段階より前に減圧することは考え難い。
【００４３】
このように、Ｃ段階だけを減圧すれば足りることから、気孔の無いガラス膜４８を焼成するためには、前記の図５に示されるように連続炉５０の一部だけに減圧部分を設定できる。そのため、例えば本実施例のＰＤＰ１０の前面板１６のような大きなガラス板を処理する場合にも、連続炉５０全体を減圧する場合のような大がかりな装置構成とすること無く、減圧可能とするために必要な装置の追加や変更に伴う装置製造コストや運転コストの上昇を抑制しつつ高い効果を得ることができる。しかも、ＰＤＰ１０の前面板１６のような大きな基板への膜形成では、均一加熱して温度斑（むら）を可及的に少なくすることにより、その反りや変形を小さく留めることが望まれることから、焼成の最高温度で保持している間は、輻射だけでなく伝導や対流による加熱も行うことが好ましい。したがって、保持温度において減圧することはこの点からも避けるべきであるが、本実施例では上記のように最高温度で保持するＤ段階に先立つＣ段階だけで減圧していることから、誘電体層３２の品質を高めつつ前面板１６の均一加熱が可能になる利点もある。このような効果は、図５に示される連続炉５０により焼成する場合のように昇温工程を設けることにより一層顕著に得られる。
【００４４】
なお、前記の実施例においては、400(℃) から550(℃) まで昇温するＣ段階全体を減圧していたが、ガラス膜４８内に気孔を残留させないためには、ガラス粉末４６相互が結合して気孔が閉じるまでに一定の圧力まで減圧すれば足りる。下記の表２は、構成材料であるガラスの転移点Ｔg 、軟化点Ｔspがそれぞれ450(℃) 、530(℃) である前記の誘電体層３２の焼成工程において、減圧開始温度および減圧終了温度を変更して、生成された誘電体層３２の直線透過率との関係を調べたものである。
【００４５】
上記の表２から明らかなように、減圧開始点が低くとも、530(℃) 未満すなわち軟化点Ｔsp未満の温度で減圧を終了すると、減圧の効果が無いとは言えないものの、内部に幾らかの気孔が残留し、十分な直線透過率を得ることができない。気孔が全て閉じる前に減圧を終了すると、再び気体が入り込んだ状態で気孔が閉じるためと考えられる。また、475(℃) 程度と転移点Ｔg よりも高い温度から減圧を開始しても、400(℃) 程度から減圧を開始した場合と同等の効果を得ることができる。しかしながら、減圧開始点を500(℃) 程度もの高温とした場合には、既に気孔が閉塞し、或いは、一定時間経過後に気孔内から気体を排出できる適当な圧力まで減圧されたときには気孔が閉塞しているため、減圧効果が得られなくなる。すなわち、少なくともＴg ＋ 20(℃) までには、設定圧力に到達していることが必要である。したがって、少なくともＴg ＋ 20(℃) 〜軟化点Ｔspまでの範囲で、本実施例では、470 〜530(℃) の範囲で減圧すれば、減圧した効果を得ることができる。
【００４７】
図８は、前記の減圧昇温工程Ｃにおける設定圧力と、形成された誘電体層３２の直線透過率との関係を表した図である。図において、横軸は設定圧力(Pa)を対数軸で示しており、縦軸は直線透過率(%) を通常軸で示している。図に示されるように、直線透過率は、105(Pa) 程度の常圧下の焼成では65(%) 程度であるが、減圧下で焼成することにより向上する傾向がある。7.00×104(Pa) 程度まで減圧すれば明らかな透過率改善効果が認められ、それ以下の圧力では、圧力の低下に伴って直線透過率の著しい改善傾向が見られる。また、3.40×104(Pa) 程度まで減圧すれば、80(%) 以上の透過率を得ることができ、1.20×104(Pa) 程度以下では、90(%) 以上、すなわちフロー・タイプのガラス膜と同等の直線透過率が得られる。この結果から、実質的に気孔の内在しないガラス膜を形成するためには、1.20×104(Pa) 程度以下に圧力を設定すればよいことが判る。
【００４８】
また、下記の表３は、異なる組成のガラスに前述した焼成方法を適用した場合の結果を透過率で示したものである。表３において、Ａは前述した実施例で用いているガラスであり、記載済の結果を再掲した。また、Ｂ〜Ｄについては、厚膜絶縁ペーストの調合組成は個々の組成系毎に適宜定めたが、焼成処理の保持温度（前記の図３のＤ段階における温度）は、全てＴsp＋ 10(℃) に設定し、何れも転移点Ｔg から軟化点Ｔspの範囲を2.67×103(Pa) 程度に減圧して焼成した。表３から明らかなように、本発明は組成系に拘わらず適用でき、何れにおいても少なくとも転移点Ｔg から軟化点Ｔspまで減圧することにより、高い直線透過率を得ることができる。なお、何れの組成系においても、減圧を実施しない従来の軟化点タイプの焼成では、直線透過率が65(%) 程度である。
【００４９】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は、更に別の態様でも実施できる。
【００５１】
例えば、実施例においては、ＰＤＰ１０の前面板１６に形成される透明な誘電体層３２の焼成に本発明が適用された場合について説明したが、本発明は、気泡（気孔）の内在することが好ましくないガラス膜を形成する場合であれば、透明誘電体に限られず、背面板１８上のアンダ・コート３６やオーバ・コート４０、或いはＶＦＤの絶縁層等の表示装置（ディスプレイ）を構成する基板に形成されるガラス膜に好適に適用される。また、表示装置の他にも回路部品、金属への被覆処理等にも適用し得る。
【００５２】
また、実施例においては、誘電体層３２が厚膜スクリーン印刷を用いて形成されていたが、転写やシートの貼り着け等を利用して前面板表面１２に設ける場合にも本発明は同様に適用される。
【００５３】
また、実施例においては、誘電体層３２を焼成する際に2.67×103(Pa) 程度に減圧していたが、前記の図８に示されるように残留する気泡の量延いては透明誘電体層３２の透過率は設定圧力に応じて異なるものとなるため、所望する誘電体層３２の性状に応じて圧力を適宜設定すればよい。
【００５４】
また、実施例においては、軟化点Ｔspに到達する前に設定圧力に減圧されていたが、軟化点Ｔspにおいても気孔が完全に閉じていないような焼成条件下では、軟化点到達後に、気孔が完全に閉じるような温度までに設定圧力に到達すれば足りる。
【００５５】
また、図３に示される実施例においては、保持温度に到達するまでは設定圧力に減圧した状態を保つように説明したが、気孔が完全に閉じるような軟化状態となった後は減圧する必要がないため、そのような焼成条件下では図５に示される連続炉５０を用いた焼成の場合のように保持温度に到達する前に減圧を終了することも可能である。
【００５６】
また、実施例においては、減圧昇温工程Ｃだけを減圧していたが、均熱等の問題がなければ、保持工程Ｄにおいても減圧を継続しても差し支えない。また、脱バインダの妨げとならないような温度以降であれば、脱バインダ工程Ｂの一部を減圧してもよい。
【００５７】
また、実施例においては、トンネル状の炉体７４を備えた連続炉５０で誘電体層３２の焼成を行う場合について説明したが、バッチ式の焼成炉で焼成を行っても差し支えない。
【００５８】
また、図６に示される実施例においては減圧昇温ゾーン５４とその前後のゾーン５２、５６とが、図７に示される実施例においては第２室５４ｂと第１室５４ａおよび第３室５４ｃとの間が、可動式のシャッタ装置６２によって相互に空間的に仕切られるようになっていたが、必要な圧力まで減圧する妨げとならなければ、それらの間を仕切る必要はない。
【００５９】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加えた態様で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) は、本発明のガラス膜の焼成方法が製造工程の一部に適用されたＰＤＰの構成を説明するための一部を切り欠いた斜視図であり、(b) は、(a) における隔壁に沿った断面を示す図である。
【図２】図１のＰＤＰの製造工程の要部を説明する工程図である。
【図３】図２の製造工程の誘電体層形成工程における焼成処理のための温度プロファイルを説明する図である。
【図４】 (a) 〜(c) は、図３の温度プロファイルに従って焼成される誘電体層の断面構造の変化を説明する図である。
【図５】図３の焼成処理に用い得る連続炉の全体構成を説明するゾーン図である。
【図６】図５の焼成炉の減圧昇温ゾーンの構成の一例を説明する図である。
【図７】図５の焼成炉の減圧昇温ゾーンの構成の他の一例を説明する図である。
【図８】図３に示される焼成処理における設定圧力と誘電体層の直線透過率との関係を説明する図である。
【図９】 (a) 〜(d) は、従来のガラス膜形成過程を説明する図である。
【符号の説明】
１２：一面（膜形成面）
１６：前面板（基板）
４４：乾燥膜
４６：ガラス粉末
５０：連続炉
５４：減圧昇温ゾーン（減圧昇温部）
５８：保持ゾーン（保持部）
７４：炉体
Claims (3)
- 膜形成面に形成したガラス粉末および樹脂成分を含む乾燥膜をそのガラス粉末の軟化点よりも10〜20( ℃) だけ高い保持温度まで昇温することにより、その樹脂成分を焼失させると同時にそのガラス粉末を相互に結合させてその乾燥膜からガラス膜を生成するガラス膜の焼成方法であって、
前記保持温度まで昇温させる過程において、前記ガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧し、該ガラス粉末の転移点＋20( ℃) から前記保持温度までの温度範囲で該設定圧力を保持することにより前記乾燥膜の焼成雰囲気を減圧した後、該保持温度において大気圧に戻す減圧工程を含むことを特徴とするガラス膜の焼成方法。 - 前記設定圧力は、7.00×10４(Pa) 以下の圧力である請求項１のガラス膜の焼成方法。
- 基板を一方向に搬送しつつその膜形成面に形成したガラス粉末および樹脂成分を含む乾燥膜をそのガラス粉末の軟化点よりも10〜20( ℃) だけ高い保持温度で焼成することにより、その樹脂成分を焼失させると同時にそのガラス粉末を相互に結合させてその乾燥膜からガラス膜を生成するために用いられる連続焼成装置であって、
前記基板の搬送方向における一部にその基板を前記保持温度に保つための保持部を備えてその搬送方向に沿って伸びるトンネル状の炉体と、
その炉体内の搬送方向における一部に設けられ、前記基板を前記保持部に搬送する過程でその基板を昇温すると共に、前記ガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) に到達するまでに予め定められた設定圧力に減圧し、該ガラス粉末の転移点＋ 20( ℃ ) から前記保持温度までの温度範囲で該設定圧力を保持することにより、前記基板の焼成雰囲気を減圧した後、該保持温度において大気圧に戻すための減圧昇温部と
を、含むことを特徴とする連続焼成装置。
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