(57)【要約】【課題】ＰＤＰ用やＦＥＤ用に代表されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板に形成される排気孔の内周面の面性状を好適に評価した上で適正化して、熱処理工程を実行する際における排気孔を起点とするガラス基板の破損の発生確率を可及的に低減させる。【解決手段】表面側から裏面側に貫通して気体流通が可能な排気孔２を有するフラットパネルディスプレイ用のガラス基板１であって、排気孔２の内周面の最大谷深さＲｖが、１．５μｍ以下となるように設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側から裏面側に貫通して気体流通が可能な排気孔を有するフラットパネルディスプレイ用のガラス基板であって、
前記排気孔の内周面の最大谷深さＲｖが、１．５μｍ以下であることを特徴とするフラットパネルディスプレイ用のガラス基板。
【請求項２】
前記排気孔の内周面の最大山高さＲｐが、１．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板。
【請求項３】
前記排気孔の直径が、０．５ｍｍ以上で且つ５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板。
【請求項４】
板厚が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板。
【請求項５】
前記ガラス基板が、プラズマディスプレイ用であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板。
【請求項６】
前記ガラス基板が、フィールドエミッションディスプレイ用であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のフラットパネルディスプレイ用のガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板に係り、特に、表面側から裏面側に貫通して気体流通が可能な排気孔を有する当該ディスプレイ用のガラス基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、フラットパネルディスプレイの一種であるプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）は、可視光を透過させる電極が形成された前面板としてのガラス基板と、電極及びリブ更には蛍光体が形成された背面板としてのガラス基板とを、空間を介在させて対向配置してなる。そして、この両板間の空間に電圧を印加することによりプラズマ放電を生じさせ、これに伴って発生する紫外線により背面板の蛍光体を発光させて画像を表示するように構成されている。この場合、プラズマ放電を生じさせるには、前面板と背面板との相互間の空間にＸｅやＡｒ等のガスを封入する必要があることから、背面板には、空気を排気して当該ガスを充填するための直径数ｍｍ程度の排気孔が少なくとも一箇所に形成されるのが通例である。
【０００３】
また、フラットパネルディスプレイの他の例としてのフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）は、電極や蛍光体が形成された前面板としてのガラス基板と、電極及び電子源が形成された背面板としてのガラス基板とを、空間を介在させて対向配置してなる。そして、この両板間の空間に電圧を印加することにより、電子源から放出された電子を蛍光体に衝突させ、これにより蛍光体を発光させて画像を表示するように構成されている。この場合にも、前面板と背面板との相互間の空間を高真空にする必要があることから、背面板には、ＰＤＰ用のものと同様にして排気孔が形成される。
【０００４】
上述のＰＤＰ用及びＦＥＤ用のガラス基板に対して電極等を形成するに際しては、焼成や乾燥等を行うべくガラス基板を加熱及び冷却する熱処理工程が実行されるが、この熱処理工程において、ガラス基板に微小クラックや微小傷が存在していると、加熱時または冷却時に発生する熱応力により微小クラック等の存在部位に応力集中が生じ、ガラス基板が破損するという事態を招き得る。
【０００５】
詳述すると、ガラス基板が加熱処理または冷却処理を受けると、当該ガラス基板の表面からの熱伝導に起因して、そのガラス基板の厚み方向に温度差が生じると共に、その温度差に起因してガラス基板の内部に歪みが生じ、これによりガラス基板の表面付近に引張応力が発生する。その場合、ガラス基板の表面に相当程度の大きさの微小クラック等が存在していると、それを引き裂くように引張応力が作用して、その微小クラック等の奥底部に応力が集中するため、当該微小クラック等が拡大してガラス基板を破損に至らしめる。
【０００６】
従って、ＰＤＰ及びＦＥＤの製造工程では、ガラス基板に透明電極を形成したり或いは蛍光体を形成する際に、加熱や冷却による熱処理が原因となって、ガラス基板の破損の発生を余儀なくされていた。そして、このようなガラス基板の破損は、ガラス基板のうちの背面板の排気孔を起点として発生している確率が高いのが実情である。
【０００７】
この種の問題に対処するものとして、下記の特許文献１には、ＰＤＰ用のガラス基板（背面板）に形成された排気孔の開口縁に面取り加工を施すことが開示されている。すなわち、同文献に開示の対策は、排気孔を起点とするガラス基板の破損が、排気孔の開口縁に存在する微小な欠け等に起因するものであるとの推認から、面取り加工によって排気孔の開口縁における欠け等の存在部位を切除して、ガラス基板の熱処理工程における破損の発生確率を低減させようとするものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３１１６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、本発明者等は、上述のように面取り加工を施す対策の採用を試みたが、その結果としては、ＰＤＰ及びＦＥＤの製造工程でガラス基板の破損が幾分かは減少したものの、依然として排気孔を起点とする破損の発生を招いているのが実情であり、その発生確率は無視し得ない極めて高いものとなっていることを確認した。
【００１０】
これと関連して、本発明者等は、排気孔を起点とするガラス基板の破損は、排気孔の開口縁部の性状に主たる原因があるのではなく、開口縁部以外の排気孔の内周面の面性状に大きく由来していることを知得した。そして、ガラス基板への排気孔の穿設加工は、ドリルによって行われるのが通例であることから、排気孔のドリルにより研磨された内周面には、微小クラックや微小傷が存在している。従って、既述のように、ガラス基板に破損が発生するのは、熱処理工程での熱応力に起因して当該ガラス基板に存在する微小クラックや微小傷に応力集中が生じることに依拠することを勘案すれば、排気孔の内周面に存在する微小クラックや微小傷が、排気孔を起点とするガラス基板の破損を引き起していることをも知得した。
【００１１】
そこで、排気孔の内周面に存在している微小クラック等と、排気孔を起点とするガラス基板の破損との関連性を的確に把握して、当該ガラス基板の破損の発生確率を可及的に低減するには、排気孔の内周面の面性状を正確に評価した上で適正化する必要がある。それにも拘わらず、従来においては、その面性状を適切に評価するための具体的手段については、最適なものが見出されていないのが実情である。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、ＰＤＰ用やＦＥＤ用に代表されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板に形成される排気孔の内周面の面性状を好適に評価した上で適正化して、熱処理工程を実行する際における排気孔を起点とするガラス基板の破損の発生確率を可及的に低減させることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者等は、鋭意努力を重ねた結果、熱処理工程でのガラス基板の破損を可及的に低減させるには、第１に、既述のように、ガラス基板に形成された排気孔の内周面の面性状を適正化すればよいことを見出した。更に、それを具体化するためには、ガラス基板に形成された排気孔の内周面に存在する微小クラックや微小傷に、熱応力が集中しないようにすればよいことを見出した。その場合に、排気孔の内周面に微小クラックや微小傷が存在していても、それらの中には、ガラス基板を破損に至らしめるものと、そうでないものとがある。これとの関連において、本発明者等は、排気孔の内周面に存在している微小クラックや微小傷の中でも、それらを引き裂くように熱による引張応力が作用してその谷底部に大きな応力集中が生じる微小クラック等が存在している場合に、当該微小クラック等が不当に進展してガラス基板を破損に至らしめるという知見を得るに至った。
【００１４】
以上のような思案経過を経て、上記技術的課題を解決するために創案された本発明は、表面側から裏面側に貫通して気体流通が可能な排気孔を有するフラットパネルディスプレイ用のガラス基板であって、前記排気孔の内周面の最大谷深さＲｖが、１．５μｍ以下であることに特徴づけられる。ここで、上記の「最大谷深さＲｖ」は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠しており、カットオフ値λｃ＝０．２５ｍｍ、カットオフ比λｃ／λｓ＝１００の条件で測定している（以下、同様）。尚、上記の「排気孔の内周面」には、排気孔の開口縁部に面取り加工が施されている場合においてはその面取り加工が施されている部分も含まれる。
【００１５】
このような構成によれば、排気孔の内周面における面性状の評価設定要素として、最大谷深さＲｖが使用される。このように、当該面性状の評価設定要素として最大谷深さＲｖを使用する理由は、排気孔の内周面に存在している微小クラックや微小傷を引き裂くように熱による引張応力が作用した場合には、その微小クラック等の谷底部に大きな応力集中が生じることによって、当該微小クラック等が不当に進展してガラス基板を破損に至らしめるため、微小クラック等の谷深さが極めて重要な要因となることに由来している。
【００１６】
そして、排気孔の内周面の最大谷深さＲｖが、１．５μｍ以下であれば、微小クラック等の谷底部に熱に起因する引張応力が集中しても、その微小クラック等が不当に進展するような事態には至らず、熱処理工程において排気孔を起点とするガラス基板の破損の発生確率が極めて低くなる。これに対して、排気孔の内周面の最大谷深さＲｖが、１．５μｍを超えると、微小クラック等の谷底部に熱に起因する大きな引張応力が集中することによって、その微小クラック等が不当に進展するという事態を招き、排気孔を起点とするガラス基板の破損の発生確率が増加することになる。従って、その最大谷深さＲｖを１．５μｍ以下とすることによって、熱処理工程における排気孔を起点とするガラス基板の破損が問題とならない程度まで、排気孔の内周面の面性状を好適なものとすることができる。
【００１７】
上記の排気孔の内周面は、更に、最大山高さＲｐが、１．２μｍ以下であることが好ましい。ここで、上記の「最大山高さＲｐ」は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠しており、カットオフ値λｃ＝０．２５ｍｍ、カットオフ比λｃ／λｓ＝１００の条件で測定している（以下、同様）。
【００１８】
このようにすれば、排気孔の内周面に存在している微小クラックや微小傷の谷底部の性状が上記のように適正化されることと、それらの山部の性状ひいては最大山高さＲｐが適正化されることとの相乗効果によって、排気孔の内周面は、不当な凹凸が存在しない平滑面となる。換言すれば、最大谷深さＲｖと最大山高さＲｐとの両者を勘案して、熱処理工程において破損原因とならない程度の面性状とされた内周面を有する排気孔が形成されることになり、熱処理工程における排気孔を起点とするガラス基板の破損の発生確率が、より確実に低減することになる。
【００１９】
この場合、前記排気孔の直径は、０．５ｍｍ以上で且つ５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、ガラス基板の機械的強度を低下させることなく、排気孔を介して排気等の作業を容易且つ円滑に進行することが可能となる。すなわち、排気孔の直径が５ｍｍを超えると、ガラス基板自体の機械的強度や熱的強度が低下するおそれがある。一方、排気孔の直径が０．５ｍｍ未満であると、排気孔から単位時間当たりに排気可能な気体量が低下するため、排気作業の作業効率の悪化を招くおそれがある。したがって、排気孔の直径が上記の数値範囲にあれば、このような不具合が好適に回避される。
【００２１】
更に、ガラス基板の板厚は、３ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２２】
すなわち、上述のように排気孔の内周面の面性状を規定することにより、近年においてフラットパネルディスプレイ用のガラス基板において推進されている薄板化の要請にも的確に応じつつ、ガラス基板の破損の発生確率を大幅に低減することができる。
【００２３】
そして、以上の構成を備えたガラス基板は、プラズマディスプレイ用やフィールドエミッションディスプレイ用のガラス基板として使用すれば、上述の有用な利点を的確に得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、ＰＤＰ用やＦＥＤ用に代表されるフラットパネルディスプレイ用のガラス基板における排気孔の内周面の面性状が、最大谷深さＲｖからなる最適な評価設定要素を用いて適正化されることから、この種のパネルを製造する上で必要不可欠となる焼成工程や乾燥工程などの熱処理工程において、排気孔を起点とするガラス基板の破損の発生確率を的確に低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の全体構成を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、このフラットパネルディスプレイ（ＰＤＰまたはＦＥＤ）用のガラス基板１は、板厚が０．５ｍｍ〜５ｍｍであって、表面側から裏面側に貫通して気体の流通が可能な排気孔２が形成されている。この排気孔２は、直径が０．５ｍｍ〜５ｍｍであって、ガラス基板１の側辺から２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲に設けられる。なお、図示例では、排気孔２がガラス基板１のコーナー部の一箇所に形成されているが、その形成部位や個数はこれに限定されるわけではない。
【００２７】
そして、排気孔２の内周面の面性状は、フラットパネルディスプレイの製造工程に含まれる焼成工程や乾燥工程などの熱処理工程において、排気孔２を起点とするガラス基板１の破損の有無を左右するため、その最大谷深さＲｖが１．５μｍ以下に設定され、好ましくは、その最大山高さＲｐが１．２μｍ以下に設定されている。このように、排気孔２の内周面の面性状を設定すれば、その内周面が、不当に深い微小クラックや微小傷のない平滑面となり、熱処理工程において破損原因にならない程度の面性状となる。
【００２８】
なお、排気孔２の開口縁部には、面取り加工を施してもよいが、作業の簡素化の観点から面取り加工を施さなくてもよい。すなわち、面取り加工を施さない場合であっても、排気孔の内周面を、上記数値範囲の面性状に設定すれば実用上問題とはならない。
【００２９】
上記の排気孔２は、図２(a),(b)に示すドリル３を用いてガラス基板１の所定位置を穿孔することにより形成される。このドリル３は、先端が半球状とされた円柱状本体３ａの外表面に、所定の粒子径を有するダイヤモンド砥粒をメタルボンドにより付着させてなると共に、円柱状本体３ａの１８０°隔てた部位に、断面Ｖ字状で且つ軸心と平行に延びる溝３ｘが形成されている。
【００３０】
具体的な穿孔作業は、水平姿勢に保持されたガラス基板１の上面側及び下面側に、上記構成からなるドリル３を対向させて配設し、上面側に存するドリル３によりガラス基板１の中間位置（板厚の４／５程度の位置）まで穿孔し、然る後、下面側に存するドリル３によりガラス基板１を穿孔することによって、ガラス基板１の厚み方向に貫通した排気孔２が形成される。更に、穿孔作業に際しては、ドリルの回転数を大きくすると共に、ドリル３のガラス基板１に対する進行速度を遅くすることが肝要である。具体的には、例えば、ドリル３の回転数は１０００ｒｐｍ〜５００００ｒｐｍの範囲内、その進行速度は０．１ｍｍ／ｓ〜５ｍｍ／ｓの範囲内にそれぞれ設定される。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係るフラットパネルディスプレイ用のガラス基板１によれば、その排気孔２の内周面の面性状が、最大谷深さＲｖ（好ましくは最大山高さＲｐをも加味する）を評価要素として適正化されることから、フラットパネルディスプレイを製造する上で必要不可欠となる焼成工程や乾燥工程などの熱処理工程において、排気孔２を起点としてガラス基板１に割れやひび等の破損が生じる確率を的確に低減させることが可能となる。
【実施例】
【００３２】
本発明の実施例１〜７として、貫通孔（排気孔）の内周面の最大谷深さＲｖが１．５μｍ以下で且つ最大山高さＲｐが１．２μｍ以下の範囲内にあるＰＤＰ用のガラス基板をそれぞれ１１０枚作製し、比較例として、貫通孔の内周面の最大谷深さＲｖ及び最大山高さＲｐが上記の数値範囲を逸脱したＰＤＰ用のガラス基板を１１０枚作製した。具体的には、表１に示すように、本発明の実施例１は、貫通孔の内周面について、Ｒｖが０．９μｍ、Ｒｐが０．６μｍ、実施例２は、Ｒｖが０．９μｍ、Ｒｐが０．７μｍ、実施例３は、Ｒｖが１．０μｍ、Ｒｐが０．８μｍ、実施例４は、Ｒｖが１．１μｍ、Ｒｐが０．９μｍ、実施例５は、Ｒｖが１．３μｍ、Ｒｐが１．０μｍ、実施例６は、Ｒｖが１．３μｍ、Ｒｐが１．１μｍ、実施例７は、Ｒｖが１．５μｍ、Ｒｐが１．２μｍであり、また比較例１は、Ｒｖが３．０μｍ、Ｒｐが１．５μｍである。
【００３３】
以上の本発明の実施例１〜７及び比較例に係るガラス基板は、以下に示す条件で製作し且つ測定を行った。すなわち、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ１．８ｍｍのＰＤＰ用のガラス基板を、各実施例及び比較例についてそれぞれ１１０枚用意し、図２に示すドリルを用いて各ガラス基板の略中央部に貫通孔（排気孔）を形成した。この場合のドリルによる孔形成手法は、水平姿勢に保持したガラス基板の上面側から１本目のドリルを進入させて、略１．５ｍｍの深さに穿孔した後、そのドリルを後退させてガラス基板から抜き出し、然る後、下面側から２本目のドリルをガラス基板の上記穿孔箇所と同一箇所に進入させて貫通孔を形成することにより行った。そして、この場合にガラス基板の両面側から進入するドリルの回転速度は、各実施例及び比較例の全てについて同一とし、また表１中の加工時間は、貫通孔の形成に要する時間を示し、各実施例及び比較例についての１枚あたりの平均加工時間を示している。尚、排気孔は、直径が２ｍｍであって、その開口縁には面取り加工が施されていない。
【００３４】
このようして貫通孔が形成された各実施例及び比較例に係るガラス基板のうち、それぞれの１０枚のガラス基板については割断により貫通孔の内周面を露出させ、その内周面の最大谷深さＲｖ及び最大山高さＲｐを、株式会社東京精密製のサーフコム１４００で測定し、その平均値を算出した。この場合の測定条件は、カットオフ値λｃ＝０．２５ｍｍ、カットオフ比λｃ／λｓ＝１００、触針子先端の径５μｍ、測定速度０．０３ｍｍ／秒、フィルタはガウシアン、評価長さは厚み方向両端部を除く１．４ｍｍとした。また、それぞれの残り１００枚のガラス基板については、電気炉で１６０℃まで加熱した後、２０℃の水を貫通孔に掛けて急冷するサーマルショックテストを行い、貫通孔を起点とするガラス基板の破損状況を観察した。この場合、ガラス基板の破損枚数が２枚以下であれば、破損の発生確率が従来に比して十分に低減され、実用に耐え得るものになっていると判断することができる。更に、サーマルショックテストが完了したガラス基板のうち、破損したガラス基板について、その厚み方向における破損の発生位置（ガラス基板の両面から破損起点部までの短い方の位置）を測定した。以上の結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2008010398.tif 000003
【００３６】
表１によれば、実施例１〜７は、ガラス基板に形成した貫通孔（排気孔）の内周面について、最大谷深さＲｖが１．５μｍ以下であり、且つ最大山高さＲｐが１．２μｍ以下であるため、貫通孔の内周面が平滑化されて、熱応力に対して実用に供する強度を維持することができ、貫通孔を起点とするガラス基板の破損の発生確率が、従来に比して十分に低減されていることを確認できる。更に、最大谷深さＲｖが１．１μｍ以下で、且つ最大山高さＲｐが０．９μｍ以下であると、ガラス基板の破損が認められなくなるため、貫通孔の内周面の面性状がより好ましくなることも確認できる。一方、比較例は、最大谷深さＲｖが１．５μｍを超え、且つ最大山高さＲｐが１．２μｍを超えているため、貫通孔の内周面が不当に粗面となり、これに起因して熱処理工程においてガラス基板の破損原因となるような大きな凹凸等が存在し、ガラス基板の破損枚数が実用上問題となる程度に達することが確認できる。
【００３７】
表１の中で、加工時間に着目した場合、最大谷深さＲｖが１．０μｍ未満で且つ最大山高さＲｐが０．８μｍ未満になれば、貫通孔の加工時間が不当に増大して生産性が悪化することを確認できる。従って、ガラス基板の破損を低減しつつその生産性を良好に維持するという観点からは、貫通孔の内周面の最大谷深さＲｖが１．０μｍ以上で１．５μｍ以下、最大山高さＲｐが０．８μｍ以上で１．２μｍ以下であることが好ましく、最大谷深さＲｖが１．３μｍ以上で１．５μｍ未満、最大山高さＲｐが１．０μｍ以上で１．２μｍ未満であることが、より好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るフラットパネルディスプレイ用のガラス基板を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、前記ガラス基板に排気孔を形成する際に使用されるドリルの概略側面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    フラットパネルディスプレイ用のガラス基板
２    排気孔
３    ドリル
【図１】
2008010398.tif 000004
【図２】
2008010398.tif 000005