JP4399720B2

JP4399720B2 - ガラス基板熱処理用セッター

Info

Publication number: JP4399720B2
Application number: JP2004200943A
Authority: JP
Inventors: 毅永田; 博之金木
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-07-07
Also published as: JP2006021947A

Description

本発明は、ガラス基板熱処理用セッターに係り、詳しくは、ガラス基板を表面に載置した状態で加熱炉に送給される矩形平板状のガラス基板熱処理用セッターに関する。

周知のように、近年の表示デバイスの多様化に伴なって、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称す）が普及されるに至っているが、このＰＤＰの製作に使用されるガラス基板は、厚さ３ｍｍ程度の薄肉平板状のソーダライム系ガラス板からなるのが通例である。このガラス基板の表面には、電極や絶縁層を形成するためにペーストが塗布されると共に、その塗布されたペーストをガラス基板に定着させるために加熱炉において４５０℃〜６００℃の温度域で熱処理が施される。

一方、ＰＤＰの製作に使用される大型のガラス基板は、反りが大きい場合、すなわちガラス基板の平坦度が低い場合には、表面と裏面との平行性が損なわれて表示画面中のセル高さが不均一になり、表示性能を低下させるのに対して、その表面の凹凸が大きい場合、すなわちガラス基板の表面粗さが大きい場合には、ガラス基板の上に精密な電極等を形成する際に支障を来たすことになる。従って、この種のガラス基板の形状特性としては、特に、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る。

そこで、上記のような反りを抑制するために、ガラス基板を熱処理する際には、熱膨張及び熱収縮が少ない耐熱材料からなり、平坦且つ平滑な表面である載置面を備えた矩形平板状のセッターを用い、このセッターの載置面の上に熱処理されるガラス基板を載置して、加熱炉に導入するという手法が採用されている。

その具体例として、例えば下記の特許文献１によれば、載置面の表面粗さがＲａで０．１〜１．０μｍの低膨張結晶化ガラスからなるセッターが開示されている。また、下記の特許文献２、３によれば、載置面に対するガラス基板の密着性を良好にすると同時に、載置面からのガラス基板の離脱を容易に行なえるようにすることを目的として、溝または貫通孔を形成してなるセッターが開示されている。

特開２００２−１１４５３７号公報特開平９−２０５２７号公報特開２００３−５１２５１号公報

上記の特許文献１、２、３の何れに記載されたセッターも、側縁における端部の形状は、表面及び裏面に直角に連なる平面とされ、面取り加工が全く施されていないか、或いは面取り加工が施されていたとしても、上記の各文献の図面には明確に表われておらず、従ってそれらの文献の図面に明確に表われる程度の面取り加工は施されていないと言える。

この場合、図６に示すように、焼成工程においては、ガラス基板２０を表面に載置してなるセッター１０が、搬送手段としてのローラーコンベア３０によって加熱炉に送給されるが、セッター１０の側縁における端部１０ａの形状が、上記のように表面及び裏面に直角に連なる平面であると、以下に示すような問題が生じる。

すなわち、ローラーコンベア３０に対するセッター１０の投入及び取出しは、手作業によって行なわれるのが通例であるが、この投入及び取出し時にセッター１０の側縁における端部１０ａがローラー３０ａに当接或いは衝突することにより、その端部１０ａ特に直角部に欠けや割れが発生する。そして、場合によっては、その欠け片等が加熱炉内で舞うという事態を招き、これに起因して加熱炉での焼成処理後におけるガラス基板２０の表面の品位低下を招く。

また、これ以外にも、セッター１０がローラーコンベア３０上を搬送されていく過程においては、セッター１０の前側の端部よりも進行方向前方に離反して位置するローラー３０ａに順々にセッター１０の端部１０ａ（直角部）が当接或いは衝突していくことになり、これによっても上記と同様に欠けや割れの発生等の不具合が生じる。

更に、ローラーコンベア３０のローラー３０ａは、セラミックからなるのが通例であるが、このローラー３０ａとセッター１０との当接或いは衝突に起因して、ローラー３０ａにも欠け等が生じ、ローラーコンベア３０の性能の低下や耐久性の低下を引き起こすおそれもある。

そして、以上のような問題は、セッター１０の搬送手段が、既述のローラーコンベア３０である場合に限らず、例えばメッシュベルト等である場合にも同様にして生じ得るものである。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ガラス基板を載置させるセッターの端部が、このセッターを加熱炉に導くための搬送手段に当接或いは衝突することに起因して、セッターの端部に欠けや割れが発生するという不具合を可及的に抑制することを技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するためになされた本発明は、ガラス基板を表面に載置した状態で搬送手段により加熱炉に送給される矩形平板状のガラス基板熱処理用セッターにおいて、側縁における端部の該側縁に沿う方向と直交する縦断面の輪郭形状が、相互に平行な表面及び裏面のそれぞれの始端位置を境界として、それらの始端位置からそれぞれ外方側に移行するに連れて肉厚方向中央部に漸次近づく直線からなる漸近線と、それらの漸近線の外方側の端部に連なる凸状湾曲線とからなり、上記表面及び裏面と各漸近線とのなす角度θが１０〜３０°であると共に、各漸近線の外方側の端部に凸状湾曲線が滑らかに連なり、且つ各漸近線の長さが凸状湾曲線の長さよりも長尺であることを特徴とするものである。

この場合、上記のような端部の形状は、矩形平板状のセッターにおける四つの側縁、すなわち全周に亘って形成することが好ましいが、必要に応じて、一つの側縁または二つの側縁もしくは三つの側縁に形成してもよい。また、上記の「始端位置」は、表面側の始端位置と裏面側の始端位置とが、セッターの面中心から同一の距離だけ離隔していることが好ましいが、必要ならば、異なる距離だけ離隔していてもよい。更に、上記の「凸状湾曲部」は、曲率半径が１〜３ｍｍ（好ましくは１〜２ｍｍ）の円形状部ないしは円弧状部であることが好ましい。

このような構成によれば、矩形平板状のセッターの相互に平行な表面及び裏面の始端位置を境界として、それらの位置からそれぞれ外方側に移行するに連れて肉厚方向中央部に漸次近づく漸近線を有していることから、これらの肉厚方向中央部に漸次近づく面と、表面及び裏面とのなす角度（内角）が直角よりも大きくなり、この始端位置の近傍での欠けや割れ等の発生確率が低くなる。更に、これらの肉厚方向中央部に漸次近づく漸近線は、その外方側の端部の凸状湾曲線に滑らかに連なっていることから、その連なり部においても欠けや割れ等の発生確率が低くなるばかりでなく、外方側の端部が凸状湾曲線とされていること自体によっても欠けや割れ等の発生確率が低くなる。また、表面及び裏面の始端位置からそれぞれ直線からなる漸近線を介して凸状湾曲部の内方端位置に連なっていることから、各始端位置から凸状湾曲線に至るまでの線が仮に湾曲線であったならば、端部全体の形状が複雑な曲面となるおそれがあり、加工（研磨加工）等の困難化を余儀なくされるが、この漸近線からなる面が平面部であることにより、加工等の簡略化や容易化が図られることになる。更に、表面及び裏面と各漸近線とのなす角度（外角）θが、１０〜３０°であることから、この角度θが過小（１０°未満）であることに起因して肉厚が外方側に向かって適度に漸減しなくなり、肉厚の漸減部を設けることによる利点を享受できなくなる不具合、及びこの角度θが過大（３０°超）であることに起因してその角部に欠けや割れ等の発生のおそれが生じる不具合を効果的に回避することが可能となる。加えて、各漸近線の長さは凸状湾曲線の長さよりも長尺とされている。

上記の構成において、表面及び裏面の間の肉厚をＡとし、凸状湾曲線の内方端位置での肉厚をＣとした場合に、Ｃ／Ａが０．２〜０．６に設定されていることが好ましい。

このようにすれば、外方側の端部に存する凸状湾曲部の内方端位置での肉厚Ｃをセッターの肉厚（端部を除く領域での肉厚）Ａで除算した値Ｃ／Ａが、０．２〜０．６に設定されていることから、この数値が過小（０．２未満）であることに起因して凸状湾曲部が屈曲部に近い形態となる不具合、及びこの数値が過大（０．６超）であることに起因して凸状湾曲部が平面に近い形態となる不具合が効果的に回避される。

以上の端部の形状は、肉厚方向中心を基準として表面側と裏面側とで対称に形成されていることが好ましい。

このようにすれば、セッターを搬送手段に載せる場合に、表面側と裏面側との何れを上にした場合であっても、セッターの端部に欠けや割れ等が発生することを適切に抑制することができ、表面及び裏面を区別することなく効率良くセッターを使用できることになる。

上記の構成において、四つのコーナー部（平面視における四つのコーナー部）に、半径が２〜２０ｍｍのＲ部が形成されていることが好ましい。

このようにすれば、セッターのハンドリング時等の取り扱い時に、そのコーナー部を搬送手段やその他の部位に衝突させた場合であっても、コーナー部に欠けや割れ等が発生し難くなるという利点を享受できる。

以上の構成を備えたガラス基板熱処理用セッターは、β−石英固溶体及び／又はβ−スポジュメン固溶体を主結晶として析出したＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスからなることが好ましく、３０〜７５０℃での平均熱膨張係数が−１５〜＋１５×１０^-7／Ｋであると、耐熱衝撃性に優れる。特に、β−石英固溶体を主結晶として析出したＬｉ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系結晶化ガラスからなると、析出結晶サイズが０．５μｍ以下になり易いため、研削や研磨がし易くなり、端部形状の加工や表面の研削・研磨等の加工性に優れると共に、赤外線透過率が高いため、均熱性に優れる。しかも、３０〜７５０℃での熱膨張係数が−７〜＋７×１０^-7／Ｋになり易く、セッターのサイズが大きい場合、例えば長さが１３００ｍｍ以上で、幅が８５０ｍｍ以上のサイズのセッターであっても、熱歪が発生し難く、熱歪によって割れることがない。

また、以上の構成を備えたガラス基板熱処理用セッターは、以下に示す製造方法により得られる。先ず、質量％で、ＳｉＯ₂ ５５〜７５％、Ａｌ₂Ｏ₃ １５〜３０％、Ｌｉ₂Ｏ２〜８％、Ｎａ₂Ｏ０〜１％、Ｋ₂Ｏ０〜１％、ＭｇＯ０〜５％、ＺｎＯ０〜１％、ＢａＯ０〜３％、ＴｉＯ₂ １〜５％、ＺｒＯ₂ ０〜４％、Ｐ₂Ｏ₅ ０〜５％、Ａｓ₂Ｏ₃ ０〜２．５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜２．５％、ＳｎＯ₂ ０〜２．５％を含有する結晶性ガラスを、ロールアウト製板法により、厚さ６．２ｍｍの板状に形成し、これを熱処理して結晶化することにより元板を得る。次に、この元板を所定の大きさ、例えば８５０ｍｍ×１３００ｍｍ〜１５００ｍｍ×２２００ｍｍの矩形にカットし、この表面を、ダイヤモンドジェネレータを用いて５．２〜５．５ｍｍの厚さまで研削した後、少なくとも片面をラッピングしてＲａが０．１〜１．０μｍの表面粗さに仕上げる。そして、最後に、図５に示すような滑車状の砥石車９の溝部９ａに元板の端部１ａを押し当てて、砥石車９を回転させながら研削加工することによって、既述の端部形状を有するガラス基板熱処理用セッターを得る。

以上のように本発明に係るガラス基板熱処理用セッターによれば、相互に平行な表面及び裏面の始端位置からそれぞれ外方側に移行するに連れて肉厚方向中央部に漸次近づいていること、これらの肉厚方向中央部に漸次近づく直線の漸近線からなる平面がその外方側の端部の凸状湾曲線からなる凸状湾曲部に滑らかに連なっていること、外方側の端部が凸状湾曲部とされていること、表面及び裏面と各漸近線とのなす角度（外角）θが１０〜３０°であること、及び各漸近線の長さが凸状湾曲線の長さよりも長尺とされていることに伴なって、セッターの端部における欠けや割れ等の発生確率が低くなる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るガラス基板熱処理用セッター（以下、単にセッターという）の使用状態を示す斜視図である。同図に示すように、矩形平板状のセッター１の表面には、ＰＤＰ用のガラス基板２が載置されると共に、このような状態にあるセッター１は、ローラーコンベア３によって図外の加熱炉に送給される。

セッター１の大きさは、８５０ｍｍ×１３００ｍｍ〜１５００ｍｍ×２２００ｍｍ、この実施形態では１３００ｍｍ×１６５０ｍｍであって、その肉厚は、３ｍｍ〜７ｍｍ、この実施形態では５ｍｍとされている。また、セッター１の載置面（表面及び裏面）の平坦度は、０．３％以下であり、且つ、その表面粗さは、Ｒａ値で０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内にある。上記の平坦度は、ＪＩＳＲ３２０２に規定された単位長さ当たりの反りの大きさの割合を、上記の表面粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１に規定された算術平均粗さであって、測定カットオフ値が０．８ｍｍ、測定長さが４ｍｍの条件で測定した場合の値をそれぞれ意味する。更に、セッター１は、質量％で、ＳｉＯ₂ ６６％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２２％、Ｌｉ₂Ｏ４．０％、ＺｒＯ₂ ２．３％、ＴｉＯ₂ １．９％、Ａｓ₂Ｏ₃ ０．６％、Ｐ₂Ｏ₅ １．４％、ＢａＯ１．５％、Ｎａ₂Ｏ０．５％、Ｋ₂Ｏ０．３％の組成を有し、３０〜７５０℃での熱膨張係数が−４×１０^-7／Ｋで、主結晶としてのβ−石英固溶体を析出した結晶化ガラスからなる。

図２は、セッター１の側縁（四つの側縁）における端部１ａの形状、詳しくはセッター１の側縁に沿う方向と直交する断面における端部１ａの形状を示す縦断面図である。同図に示すように、この端部１ａの形状は、相互に平行な表面１ｂ及び裏面１ｃのそれぞれの始端位置Ｅを境界として、それらの始端位置Ｅからそれぞれ外方側（同図右側）に移行するに連れて肉厚方向中央部に漸次近づき、且つその外方側の端部の凸状湾曲部１ｄに滑らかに連なっている。換言すると、端部１ａの輪郭形状は、上記の表面１ｂ及び裏面１ｃの始端位置Ｅからそれぞれ外方側に移行するに連れて肉厚方向中央部に漸次近づく漸近線１ｇと、その外方側の端部の凸状湾曲線１ｆとを有し、二本の漸近線１ｇの外方端と、凸状湾曲線１ｆの二つの内方端とがそれぞれ滑らかに連なっている。そして、それぞれの漸近線１ｇの長さは、凸状湾曲線１ｆの長さよりも長尺とされている。この実施形態では、凸状湾曲部１ｄ（凸状湾曲線１ｆ）は、曲率半径が１〜３ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍの円形状部（円弧状部）とされている。

そして、この端部１ａにおいては、上記の表面１ｂから裏面１ｃに至る肉厚をＡとし、上記の始端位置Ｅから凸状湾曲部１ｄの外方端までの距離をＢとした場合に、Ｂ／Ａの値が０．２〜１．６となるように設定されている。加えて、凸状湾曲部１ｄの内方端位置Ｆでの肉厚をＣとした場合には、Ｃ／Ａの値が０．２〜０．６となるように設定されている。更に、上記の表面１ｂ及び裏面１ｃの始端位置Ｅと、凸状湾曲部１ｄの内方端位置Ｆとは、それぞれ平面部１ｅ、１ｅを介して連なっており、これらの平面部１ｅ、１ｅと、表面１ｂ及び裏面１ｃとのなす角度θは、１０〜３０°となるように設定されている。そして、この実施形態では、上述の端部１ａの形状が、肉厚方向中心を基準として表面１ｂ側と裏面１ｃ側とで対称となるように形成されている。

以上のような形状の端部１ａを四つの側縁に有するセッター１によれば、図１に示すローラーコンベア３に対するセッター１の投入時及び取出し時に、セッター１の側縁における端部１ａがローラー３ａに当接または衝突しても、当該端部１ａには欠けや割れ等の発生し易い部位が存在していないため、そのような不具合の発生確率が極めて低くなる。また、同図に示すローラーコンベア３によるセッター１の搬送時に、セッター１の前側の端部１ａよりも進行方向前方に離反して位置するローラー３ａに順々にセッター１の端部１ａが乗り上げていく場合においても、同様にして欠けや割れ等の発生確率が低くなる。

一方、図３に示すように、このセッター１の四つのコーナー部には、半径が２〜２０ｍｍのＲ部４が形成されている。また、このセッター１には、セッター１上にガラス基板２を載置した際のその上滑りを防止すると共に、セッター１からのガラス基板２の分離を容易にするための内径が５〜４０ｍｍの貫通孔５（この実施形態では複数の貫通孔５）が形成されている。これらの貫通孔５は、セッター１におけるガラス基板２の載置領域に形成されている。そして、図４に示すように、これらの貫通孔５の表面１ｂ側及び裏面１ｃ側への開口端（何れか一方側への開口端でもよい）には、セッター１自体の欠けや割れ等の発生を防止すると共に、ガラス基板２に傷が付かないようにするための面取り部５ａが形成されている。尚、図示しないが、このセッター１には、貫通孔５と共に溝が形成されている。この溝は、セッター１におけるガラス基板２の載置領域から非載置領域に亘って、好ましくは、セッター１における搬送方向の全長及び／または搬送方向と直交する方向の全長に亘って、例えばサンドブラストにより形成される。そして、その溝深さは、例えば０．１〜１．０ｍｍ，好ましくは０．２〜０．５ｍｍとされ、その溝幅は、例えば１０〜２００ｍｍ、好ましくは３０〜１５０ｍｍとされる。

尚、上記実施形態では、ローラーコンベアからなる搬送手段によって搬送されるセッター１に本発明を適用したが、これ以外の搬送手段、例えばメッシュベルトによって搬送されるセッター１についても同様にして本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係るガラス基板熱処理用セッター及びその使用状態を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るガラス基板熱処理用セッターの側縁における端部の形状を示す要部拡大縦断面図である。本発明の実施形態に係るガラス基板熱処理用セッターを示す平面図である。本発明の実施形態に係るガラス基板熱処理用セッターの貫通孔周辺を示す要部拡大縦断面図である。本発明に係るガラス基板熱処理用セッターの製造方法、特にその最終処理工程の実施状況を示す概略正面図である。従来のガラス基板熱処理用セッター及びその使用状態を示す斜視図である。

符号の説明

１セッター（ガラス基板熱処理用セッター）
１ａセッターの側縁における端部
１ｂ表面
１ｃ裏面
１ｄ凸状湾曲部
１ｅ平面部
２ガラス基板
３ローラーコンベア
３ａローラー
４Ｒ部
５貫通孔
５ａ面取り部
９砥石車
９ａ溝部
Ａセッターの肉厚
Ｂ始端位置から凸状湾曲部の外方端までの距離
Ｃ凸状湾曲部の内方端位置での肉厚
Ｅ始端位置
Ｆ凸状湾曲部の内方端位置

Claims

ガラス基板を表面に載置した状態で搬送手段により加熱炉に送給される矩形平板状のガラス基板熱処理用セッターにおいて、
側縁における端部の該側縁に沿う方向と直交する縦断面の輪郭形状が、相互に平行な表面及び裏面のそれぞれの始端位置を境界として、それらの始端位置からそれぞれ外方側に移行するに連れて肉厚方向中央部に漸次近づく直線からなる漸近線と、それらの漸近線の外方側の端部に連なる凸状湾曲線とからなり、
上記表面及び裏面と各漸近線とのなす角度θが１０〜３０°であると共に、各漸近線の外方側の端部に凸状湾曲線が滑らかに連なり、且つ各漸近線の長さが凸状湾曲線の長さよりも長尺であることを特徴とするガラス基板熱処理用セッター。
上記表面及び裏面の間の肉厚をＡとし、上記凸状湾曲線の内方端位置での肉厚をＣとした場合に、Ｃ／Ａが０．２〜０．６に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板熱処理用セッター。
上記端部の形状が、肉厚方向中心を基準として表面側と裏面側とで対称に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板熱処理用セッター。
四つのコーナー部に、半径が２〜２０ｍｍのＲ部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガラス基板熱処理用セッター。