玻璃基板熱處理平臺、其製造方法和玻璃基板熱處理方法

2023-05-25 14:49:01

專利名稱：：玻璃基板熱處理平臺、其製造方法和玻璃基板熱處理方法
技術領域：
：本發明涉及一種用於對裝載平板顯示器基板等玻璃基板進行熱處理的玻璃基板熱處理平臺及其製造方法，以及使用該熱處理平臺的玻璃基板熱處理方法。
背景技術：
：等離子顯示器等顯示部呈平板狀的顯示器基板為，在玻璃基板上層壓有電極、絕緣體、發光體等多個層的整體結構。作為製造該顯示器基板的工序之一，是在玻璃基板熱處理平臺上裝載顯示器基板並使其配置在(或通過)加熱裝置內進行熱處理(例如電極和絕緣體的烘烤處理)的工序。一般要求該平板顯示器基板需翹曲小以及表面凹凸小，同樣也要求用於製造基板的棚板需翹曲、波紋小以及表面凹凸小。在日本特開2002-114537號公報中記載了一種玻璃基板熱處理平臺，該熱處理平臺是由熱膨脹係數為15xlO々/K以下、表面平坦度為0.3%以下、表面粗糙度Ra為0.1~lpm的結晶玻璃所組成。當在該平臺上裝載顯示器基板時，在平臺和顯示器基板之間存在空氣層而使顯示器基板容易在平臺上滑動。在日本特開2001-316186號公報中記載了一種玻璃基板的熱處理平臺，其通過在表面設置10~1000|im的槽而防止顯示器基^1在平臺上發生滑動。在上述各專利文件所記載的平臺(setter)中，為了不使在其上表面裝載的玻璃基板發生緊貼或者因滑動發生偏移，而對其表面粗糙度進行一定程度的粗糙化或在表面設置槽。若如專利文件1，僅僅對玻璃基板熱處理平臺的表面粗糙度進行一定程度的粗糙化，則不能充分防止玻璃基板的滑動。另外，若如專利文件2，在陶瓷製造的平臺上表面設置槽，則加工成本將會增加。專利文件1:日本特開2002-114537號公才艮專利文件2:日本特開2001-316186號公報
發明內容本發明的目的在於，提供一種能夠充分防止玻璃基板滑動的低價的玻璃基板熱處理平臺。而且，本發明的目的還在於，提供一種使用該熱處理平臺的玻璃基板熱處理方法。第1項的玻璃基板熱處理平臺是一種在其上表面裝載玻璃基板進行熱處理的平臺，由板狀的陶資燒結體所構成的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，由在20600。C的熱膨脹係數為0~10xl(rV。C，並且具有三維網狀結構的連通氣孔的多孔陶瓷燒結體所構成。根據第1項所述，第2項的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，空氣透過率為0.5~10xl(T3cm2。根據第1或第2項所述，第3項的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，該平臺上表面的表面粗糙度Ra為0.120jam。根據第1至3中任一項所述，第4項的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，所述陶瓷燒結體為透鋰長石系陶瓷燒結體。根據第1至4中任一項所述，第5項的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，所述陶資燒結體的楊氏模量為530GPa。根據第1至5中任一項所述，第6項的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，該平臺的厚度t與長邊的長度L之比t/L為0.01以下。第7項的玻璃基板熱處理平臺的製造方法，是一種製造第1至6中任一項的玻璃基板熱處理平臺的方法，其特徵在於，將浸漬有原料粉泥漿的合成樹脂海綿，進行乾燥之後燒成，然後研磨表面來製造玻璃基板熱處理平臺。第8項的玻璃基板熱處理平臺的製造方法，是一種製造第1至6中任一項的玻璃基板熱處理平臺的方法，其特徵在於，對原料的粒狀成形體和/或粒狀燒成品與原料粉的泥漿進行混合，將該混合物成形為板狀成形體，進行乾燥之後燒成，然後研磨表面來製造玻璃基板熱處理平臺。第9項的玻璃基板的熱處理方法的特徵在於，對在第1至6中任一項所述的玻璃基板熱處理平臺的上表面裝載玻璃基板進行熱處理。本發明的玻璃基板熱處理平臺，是由具有三維網狀結構的連通氣孔且熱膨脹係數較低的陶f:燒結體所構成。當在該平臺的上表面裝載玻璃基板時，由於玻璃基板與平臺之間的空氣通過該連通氣孔流出，所以可充分防止玻璃基板的滑動。由於該平臺熱膨脹小，並且具有三維網狀結構的連通氣孔，因此即使產生微細的裂縫也難以擴大。另外，由於熱容易傳導到內部，因此上下翹曲應力就會變小。即使對該平臺反覆給予熱沖擊，其強度也難以下降。本發明的玻璃基板的熱處理平臺，由於作為整體由同樣的板狀的陶瓷燒結體所構成，因此使用一次或多次之後，對表面進行研磨就能夠反覆多次使用。通過〗吏該平臺的空氣透過率為0.5-10x1(V3cm2,從而能充分防止玻璃基板滑動的同時，也能夠提高平臺的強度。本發明的玻璃基板熱處理平臺通過將研磨後平臺的表面粗糙度Ra設成0.1~20nm，從而能夠更可靠地防止玻璃基板的緊貼(吸收)現象以及滑動。構成本發明的玻璃基板熱處理平臺的陶瓷燒結體優選為，作為原料含有透鋰長石的氧化鋰系陶瓷燒結體。所述陶瓷燒結體具有優良的耐熱衝擊性。當該陶瓷燒結體的楊氏模量為5-30GPa時，即使在平臺發生翹曲的情況下，將平臺放置於平坦面上時也會發生彈性變形從而與平坦面重合。在將平臺製成平臺的t/L之比為0.01以下的薄板狀時，由於這種彈性變形而使平臺迅速變得平坦。因此，即使玻璃基板熱處理平臺發生熱變形，也能在玻璃基板的熱處理中繼續長期使用該玻璃基板熱處理平臺。根據第7、8項的製造方法，能夠容易地製造這類由具有三維網狀結構的連通氣孔的多孔陶乾燒結體而構成的平臺。圖l為成形模的剖面圖。符號說明1:多孔板2:框3:成形才莫4:泥漿5:海綿具體實施例方式本發明的玻璃基板熱處理平臺，是由在20~60(TC的熱膨脹係數為0~10xl(T7/°C,並且具有三維網狀結構的連通氣孔的多孔陶瓷燒結體所構成。該平臺通常為方形、尤其是長方形的薄板狀。由於該平臺具有三維網狀結構的連通氣孔，因此當裝載玻璃基板時空氣容易從連通氣孔流出，可防止玻璃基板的滑動。通過將平臺的空氣透過率設成0.5~10xl(T3cm2，從而在裝載玻璃基板時空氣容易從連通氣孔流出，而且陶瓷燒結體的強度也會變高。若空氣透過率大於10xl0-3cm2,則玻璃基板的防滑效果不會隨之增長，同時陶瓷燒結體的強度也有可能變低。另外，若空氣透過率小於0.5xl(T3cm2，則當裝載玻璃基板時空氣的流出就可能變得不充分。該空氣透過率為，在規定面積的平臺一側的面上供給空氣，對從另一側的面流出的空氣量和通氣差示壓力進行測量，並由下式算出的數值(京都工藝纖維大學，《陶瓷實驗手冊》，P127-128(日刊工業新聞社))。空氣透過率=[(流量).(空氣粘性).(平臺厚度)]/[(通氣面積).(差示壓力)]以下是該計算式中的各數值的單位。空氣透過率cm2流量cm3/s空氣粘性mPa's(25。C時為0.018mPa's)平臺厚度cm通氣面積cm2差示壓力Pa這種多孔陶瓷燒結體優選為以下述原料粉作為主原料而製造的多孔陶瓷燒結體，所述原料粉被製備成，相對於原料的總量，作為主要組分包含96重量％以上的Li20.A1203.nSi02，並且以n為1.8-12.5、Li20與A1203之比Li20/Al203為2.0~0.5範圍內。該多孔陶瓷燒結,特優選為，由作為原料包含透鋰長石(Li20A12038Si02)的氧化鋰系陶瓷而構成。該氧化鋰系陶資燒結體優選為，使用相對於50~90重量％、優選60-80重量％的透鋰長石，作為熔劑優選混合5~30重量％、特優選混合10~25重量％的玻璃粉，同時作為賦予成形時的可塑性組分混合了優選是3~20重量％、特優選是5~15重量％的粘土，並添加水以及根據需要添加聚乙烯醇、曱基纖維素等成形助劑進行混合而成的泥漿，將其成形為成形體，通過對其進行燒成而製造。相對於100重量份的透鋰長石、玻璃粉和粘土，水的添加量優選為40-70重量份、特優選為5060重量份左右。該泥漿中的固體組分(透鋰長石、玻璃粉和粘土)的平均粒徑優選為0.001-0.01mm左右。該平均粒徑是從顯微鏡照片計測的數值。作為製造多孔陶瓷燒結體的優選方法，可例舉以下的(1)~(3)的方法。(1)使用合成樹脂海綿的方法該方法是一種使用三維網狀結構的合成樹脂制海綿的方法。合成樹脂優選為，聚乙烯、聚丙烯、氨基曱酸乙酯等在燒成時僅產生二氧化碳和水的物質。根據所製造的多孔陶瓷燒結體的三維網狀結構的連通氣孔的孔徑等，而對海綿的孔徑等進行選擇即可，通常可以使用線徑為0.05~lmm尤其為0.1~0.3mm左右、且容積密度為0.02-0.05g/cn^左右的海綿。如圖1所示，在多孔合成樹脂板、石膏板等吸水性多孔板1上設置框2,從而構成淺容器形狀的成形模3。在該成形模3內注入規定量的所述泥漿4之後，將海綿5緩緩地沉入該泥漿4中並使海綿5浸漬於泥漿。另外，也可以在成形模3內預先放置海綿5，之後注入泥漿並使其浸漬。在該狀態下^f吏多孔板1吸收泥漿中的一部分水分，浸漬泥漿的海綿成為能保持形狀的成形體後，進行脫模，然後使成形體乾燥。脫模時的水分只要為18~25重量％左右，則成形體就具有不礙操作的保形性。對成形體進行乾燥後，通過優選在1050~1250。C左右、特優選在1100~1220。C左右的溫度下燒成8~20小時，從而製造多孔陶瓷燒結體(原板)。當燒成時合成樹脂海綿被氧化燒毀，海綿的燒毀痕跡作為氣孔殘留，從而獲得由多孔陶瓷燒結體構成的原板。(2)使用燒成骨料的方法該方法是使用由上述的氧化鋰系陶瓷燒結體所構成的骨料的方法。該氧化鋰系陶資燒結體優選為，使用與所述泥漿的原料相同的物質，即相對於50~90重量％、優選是60~80重量％的透鋰長石，作為熔劑混合優選是5~30重量％、特優選是10~25重量％的玻璃粉，同時還混合了優選是3~20重量％、特優選是5~15重量％的粘土，再添加水以及根據需要添加聚乙烯醇、曱基纖維素等成形助劑後進行混合的混合物，對該混合物進行成形，乾燥後在同樣的燒成條件下進行燒成，根據需要對所得的燒成品進行粉碎，通過篩選成目標粒度而進行了整粒的物質。目標粒度優選為，各粒子的粒徑在0.38mm、尤其在0.5~5mm的範圍內。另外，在用轉動造粒等造粒法的情況下，通過以預先製成目標粒度的方式來進行造粒，而不需要粉碎和整粒。在用噴霧乾燥法進行成形和乾燥的情況下，也通過以製成目標粒度的方式來進行噴霧乾燥操作，而不需要粉碎和整粒。以相對於100重量份的骨料，泥漿為20~40重量份、尤其為25~35重量份的比例，對該骨料以及與所述(1)使用的相同泥漿進行混合，乂人而製成混合漿液。將該混合漿液注入與圖1所示的相同的成形模3中，並且使成型模3吸收水分至成形體具有保形性的程度為止，然後進行脫模、乾燥後，通過進行與上述(l)同樣的燒成而製造多孔陶瓷燒結體。與骨料相比，在該骨料粒子之間存在的泥漿乾燥物的容積密度非常小，通過燒成而成為多孔。因此，在所得燒結體中，骨料之間的來自泥漿乾燥物的部分就成為具有連通氣孔的三維網狀結構的多孔部分。(3)使用非燒成骨料的方法該方法是在所述(2)的方法中，使用非燒成骨料來代替燒成骨料的方法。該非燒成骨料優選為，使用與所述(1)的泥漿的原料相同的物質，即相對於50~90重量％、優選是60~80重量％的透鋰長石，作為熔劑混合了優選是5~30重量％、特優選是10~25重量％的玻璃粉，並混合了優選是3~20重量％、特優選是5~15重量％的粘土，並添加水以及根據需要添加聚乙烯醇、曱基纖維素等成形助劑後進行混合的混合物，對該混合物進行成形和乾燥，根據需要進行粉碎，篩選成目標粒度而進行了整粒的物質。作為目標粒度優選為，各粒子的粒徑在0.3~8mm尤其在0.5~5mm的範圍內。另外，在使用轉動造粒等造粒法的情況下，通過以預先製成目標粒度的方式來進行造粒，而不需要粉碎和整粒。在使用噴霧乾燥法進行成形和乾燥的情況下，也通過以製成目標粒度的方式來進行噴霧乾燥操作，而不需要粉碎和整粒。以相對於100重量份的非燒成骨料，泥漿為20-40重量份、尤其為25-35重量份的比例，對該非燒成骨料以及與所述(1)使用的相同的泥漿進行混合，/人而製成混合漿液。通過使用該混合漿液，進行與所述(2)同樣的成形、乾燥和燒成，從而製造多孔陶瓷燒結體。即使在該燒結體中，來自混合泥漿中的泥漿部分也會成為具有連通氣孔的三維網狀結構。另外，與來自所述(2)的燒成骨料的部分相比，來自非燒成骨料的部分也變得通氣性很高。利用平面研磨盤等，對由所述(l)~(3)中製造的多孔陶瓷燒結體所構成的原板進行研磨，使表面粗糙度Ra優選為0.1~20|am，特優選為0.1~10pm，乂人而製造玻璃基板熱處理平臺。在上述條件製造的氧化鋰系多孔陶瓷，在20°C~60(TC的熱膨脹係數為0~10xl(rV。C，具有優良的耐熱沖擊性。並且，楊氏模量為530GPa尤其為10-25GPa左右，即使在發生翹曲的情況下，若放置在平坦面上會發生彈性變形，從而與該平坦面完全重合而變得平坦。尤其是，若平臺的厚度t和長邊的長度(正方形時為一邊的長度)L之比t/L為0.01以下，尤其為0.005以下的薄板狀時，則以放置在平坦面上時易於發生彈性變形而與該平坦面重合。但是，若t/L過小則平臺的強度就會不足，因此優選為0.003以上。並且，該平臺的厚度t優選為315mm、特優選為5~10mm的程度。該氧化鋰系多孔陶覺將通過研磨而在其表面露出三維網狀結構的氣孔。在表面露出的連通氣孔，由於空氣容易進出，因此可以防止在平臺上裝載玻璃基板時發生玻璃基板的滑動(slip)。另外，該連通氣孔可吸收或保存在玻璃基板的熱處理過程中產生的低熔點金屬的蒸氣和其它的升華物，因此防止或抑制這些物質沉積在玻璃基板的表面上。由此可以製造高質量的熱處理玻璃基板。另外，構成本發明的平臺的陶瓷燒結體可以是(3-鋰輝石(Li20A1203'4Si02)系陶瓷或卩-鋰霞石(Li20.A1203.2Si02)系陶資，其全都是氧化鋰系陶資，通過對透鋰長石、玻璃粉、粘土的混合比例進行適當變更，就能夠在不改變製造設備的情況下製造平臺。以下為所製造平臺的組成的優選範圍。Si02:65~79重量％A1203:12~23重量％Li20:3~10重量％Na20:1重量％以下K20:1重量％以下CaO:1重量％以下Fe203:1重量％以下Ti02:1重量％以下本發明的平臺可以用於各種顯示器用玻璃基板的熱處理。該平臺能夠製成可用於例如一邊為500mm以上的大型平板顯示器基板的熱處理的大小。使用該平臺對玻璃基板進行熱處理時，將該玻璃基板裝載在平臺的上表面，放入熱處理爐內，在規定的溫度(例如500~700°C)放置規定的時間之後，再取出即可。實施例1(利用海綿)使用表l所示組成，相對於由70重量％透鋰長石、20重量％玻璃粉和10重量％蛙目粘土組成的混合物100重量份，添加40重量份水，以及成形助劑，使用球磨才幾進行細磨混合成平均粒徑為5pm的程度，從而製造了泥漿。以深度為1.5cm的程度，將該泥漿注入圖1所示的成形模3中。框2的內部尺寸為300cmx350cm。然後，將線徑為0.2mm、容積密度為0.03g/cn^的用聚乙烯製造的海綿(160cmxl20cmxl.3cm)緩緩地沉入該泥漿中。放置10小時並使成形模3吸收泥漿中的水分之後，進行脫模。脫模所得的成形體的水分為20重量％。將成形體乾燥後，在11001>12小時的條件下進行燒成，製成了由燒結體構成的原板。使用具有金剛石磨刀石(粗糙度#100)的平面研磨盤，對該原板進行表面研磨，製成了平臺。該平臺的厚度t為5mm,長邊的長度L為1000mm，t/L為0.005，表面粗糙度Ra為0.53pm。將該平臺水平放置，在其上表面使100x100x2mm的玻璃板垂直立起。並測量了輕壓該玻璃板，由於重力使其倒在平臺上時的滑動量(滑動距離)。其結果如表2所示。使用該平臺，在750。C對平板顯示器用玻璃基板進行熱處理時，獲得了表面特性良好的平板顯示器用玻璃基板。在該熱處理中反覆使用該平臺，並測量了三點彎曲強度的變化。其結果如表3所示。實施例2(利用燒成骨料)對表1的70重量份透鋰長石、20重量份玻璃粉和10重量份粘土進行幹混之後，加壓製成了板狀，然後在1100°Cxl2小時的條件下進行了燒成。對燒成品進行粉碎，並且篩選成0.55mm，進行整粒。與實施例l使用相同的物質，對30重量份的泥漿和IOO重量份的所述燒成骨料進行混合，製成了漿液。將該漿液注入圖1所示的成型模3中，進行了成形、脫模、乾燥。然後，利用與實施例l相同的條件進行燒成和研磨，從而製造了平臺。平臺的厚度t為5mm，長邊的長度L為1000mm,t/L為0.005。表2表示對該平臺的容積密度、空氣透過率、20600。C的熱膨脹係數、三點彎曲強度、楊氏模量、翹曲以及在玻璃基板熱處理中使用100次後的翹曲進行測量的結果。與實施例1同樣地進行了玻璃板的滑動試驗以及平臺的熱耐久性的測量，其結果如表2、3所示。實施例3(利用非燒成骨料)對與實施例1所使用的相同的泥漿進行加熱乾燥，製成了板狀後進行粉碎，並且篩選成0.55mm,進行整粒。對與實施例1所使用的相同的40重量份泥漿和100重量份的所述非燒成骨料進行混合，製成了漿液。將該漿液注入圖l所示的成型模3中，進行了成形、脫模、乾燥。然後，利用與實施例1相同的條件進行燒成和研磨，從而製造了平臺。平臺的厚度t為5mm,長邊的長度L為1000mm，t/L為0.005。表2表示對該平臺的容積密度、空氣透過率、2060(TC的熱膨脹係數、三點彎曲強度、楊氏模量、翹曲以及在玻璃基板熱處理中使用IOO次後的翹曲進行測量的結果。另外，與實施例1同樣地進行了玻璃板的滑動試驗以及平臺的熱耐久性的測量，其結果如表2、3所示。比豐交例1除了不浸漬海綿僅使用泥漿之外，與實施例1同樣地製造了平臺。平臺的厚度t為5mm，長邊的長度L為1000mm，t/L為0.005。表2表示對該平臺的容積密度、空氣透過率、20600。C的熱膨脹係數、三點彎曲強度、楊氏模量、翹曲以及在玻璃基板熱處理中使用100次後的翹曲進行測量的結果。而且，表2、3表示滑動試驗以及平臺的熱耐久性試驗的結果。tableseeoriginaldocumentpage19從表2中可以明確，與比較例l相比，放置在實施例l-3所涉及的平臺上的玻璃板更難以滑動。另外，將實施例1~3的平臺放置在金屬制的定盤上時，以完全緊貼的狀態重合，其翹曲為0。從表3中可以明確，實施例1~3的平臺與比較例1相比更具有優良的耐熱耐久性，即，實施例1~3的平臺即使被使用IOO次，其彎曲強度也幾乎不下降。相對於此，比較例1的平臺雖然初期強度較高，但若使用100次則彎曲強度將降低至最初的1/2以下。權利要求1、一種玻璃基板熱處理平臺，是用於在其上表面裝載玻璃基板進行熱處理的平臺，由板狀的陶瓷燒結體所構成的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，由在20～600℃中的熱膨脹係數為0～10×10-7/℃，並且具有三維網狀結構的連通氣孔的多孔陶瓷燒結體所構成。2、根據權利要求1所述的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，空氣透過率為0.5~10xl(T3cm2。3、根據權利要求1或2所述的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，該平臺上表面的表面粗糙度Ra為0.1~20pm。4、根據權利要求1至3中任一項所述的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，所述陶瓷燒結體為透鋰長石系陶瓷燒結體。5、根據權利要求1至4中任一項所述的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，所述陶資燒結體的楊氏模量為5-30GPa。6、根據權利要求1至5中任一項所述的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，該平臺的厚度t與長邊的長度L之比t/L為0.01以下。7、一種玻璃基板熱處理平臺的製造方法，用於製造權利要求l至6中任一項的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，將浸漬有原料粉泥漿的合成樹脂海綿，進行乾燥之後燒成，然後研磨表面，從而製造玻璃基板熱處理平臺。8、一種玻璃基板熱處理平臺的製造方法，用於製造權利要求l至6中任一項的玻璃基板熱處理平臺，其特徵在於，對原料的粒狀成形體和/或粒狀燒成品與原料粉的泥漿進行混合，將該混合物成形為板狀成形體，進行乾燥之後燒成，然後研磨表面，從而製造玻璃基板熱處理平臺。9、一種玻璃基板的熱處理方法，其特徵在於，在權利要求1至6中任一項所述的玻璃基板熱處理平臺上裝載玻璃基板進行熱處理。全文摘要本發明提供一種平板顯示器基板等玻璃基板難以滑動的玻璃基板熱處理平臺，是一種用於在其上表面裝載玻璃基板進行熱處理的平臺，該玻璃基板熱處理平臺由在20～600℃時的熱膨脹係數為0～10×10-7/℃，並且具有三維網狀結構的連通氣孔的多孔陶瓷燒結體所構成。其空氣透過率優選為0.5～10×10-3cm2。並且優選由氧化鋰系燒結體所構成。文檔編號C04B38/00GK101519314SQ20091012601公開日2009年9月2日申請日期2009年2月27日優先權日2008年2月29日發明者佐藤一博,外山公也,村口幸人,長浜真之介申請人:株式會社伊奈