(57)【要約】【課題】ガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用しても反り変形が発生しにくいガラス基板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】ガラス基板熱処理用セッターは、板状のセラミック焼結体からなり、一方の面にガラス基板を載置して熱処理するためのガラス基板熱処理用セッターにおいて、セラミック焼結体は、Ｋ2Ｏを０．５〜４質量％含有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のセラミック焼結体からなり、一方の面にガラス基板を載置して熱処理するためのガラス基板熱処理用セッターにおいて、セラミック焼結体がＫ2Ｏを０．５〜４質量％含有することを特徴とするガラス基板熱処理用セッター。
【請求項２】
セラミック焼結体がＮａ2Ｏを０．３〜４質量％含有す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。
【請求項３】
セラミック焼結体が、結晶相としてペタライト、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン、β−石英固溶体又はβ−スポジュメン固溶体を含有するＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系セラミック焼結体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス基板熱処理用セッター。
【請求項４】
結晶相が、Ｋを含有する結晶を含まないことを特徴とする請求項３に記載のガラス基板熱処理用セッター。
【請求項５】
結晶相が、Ｎａを含有する結晶を含まないことを特徴とする請求項４に記載のガラス基板熱処理用セッター。
【請求項６】
セラミック焼結体がＬｉ2Ｏを１〜１０質量％含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガラス基板熱処理用セッター。
【請求項７】
ガラス基板が、ＰＤＰ用ガラス基板であり、Ｋ2Ｏを３〜１５質量％含有するガラスからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガラス基板熱処理用セッター。
【請求項８】
ガラス基板が、Ｎａ2Ｏを１．５〜１５質量％含有するガラスからなることを特徴とする請求項７に記載のガラス基板熱処理用セッター。
【請求項９】
ガラス基板を載置する載置面の面積が８５００ｃｍ2以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガラス基板熱処理用セッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型のガラス基板熱処理用セッターに関し、特にプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称す）等に使用される大型のガラス基板を、載置面に直接載置して加熱炉に導入する平板状のガラス基板熱処理用セッターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示デバイスの多様化が進む中で、ＣＲＴに替わって大画面の平面ディスプレイが表示デバイスの主流になりつつある。その代表格であるＰＤＰは、前面と背面とに２枚のガラス基板を対向配置し、上下を両ガラス基板で、側方を隔壁で挟まれた１００〜１５０μｍのセルにＨｅ、Ｎｅ等の希ガスを封じ込め電圧の印加によりガス放電させて文字や画像を表示するもので、表示画面の大きさに比して薄型であることを特徴とする。例えば、表示画面が４２インチのＰＤＰモジュールは、縦５２０ｍｍ、横９２０ｍｍ、奥行５０ｍｍ程度の矩形のパネルである。
【０００３】
ＰＤＰ用ガラス基板には、一般に厚さ３ｍｍ弱の平板状のソーダライム系ガラスや高歪点ガラスが用いられ、このガラス基板の上に電極、誘電体、蛍光体等を形成するためにペーストが塗布される。塗布されたペーストをガラス基板に定着させるために、ガラス基板は熱処理用セッター上に載置され、ローラーハースキルン等の加熱炉において４５０〜６５０℃の温度域で熱処理が施される。
【０００４】
このガラス基板熱処理用セッターとして、表面の光沢度が５度以上であり、ペタライト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・８ＳｉＯ2）系セラミックス、β−スポジュメン（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2）系セラミックス又はβ−ユークリプタイト（Ｌｉ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）系セラミックスからなるセッターが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１８０７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に記載の熱処理用セッターは、ガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用すると載置面が凸になるような反り変形が生じ、使用時間と共にその反り変形が大きくなる。この反り変形が大きくなると、ガラス基板がセッターの反り変形に倣って変形してしまう。さらに、ローラーハースキルンで熱処理を行った場合、セッターをローラーで搬送する際に、セッターとローラーの接触面積が小さくなるため、正常に搬送されなくなるだけでなく、セッターがローラーに引っ掛かり、最悪の場合、ローラーやセッターが破損して焼成炉を停止しなければならなくなる事態に陥る虞があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、ガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用しても反り変形が発生しにくいガラス基板熱処理用セッターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、セッターの反り変形の原因が、熱処理中に発生するガラス基板中のアルカリ成分のセッターへの拡散反応によるものであることを突き止めた。すなわち、ＰＤＰ用ガラス基板は、通常Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏを含み、それらの合量は、７〜１８質量％程度であるため、セッターの載置面に直接ガラス基板を載せて４５０〜６５０℃にした焼成炉で熱処理を行うと、ガラス基板中のＫが、ガラス基板と密着したセッターへ拡散する（ＮａもＫほどではないが拡散する）。そのため、セッターの載置面での結晶組成やマトリックスガラス相組成が変化し、載置面の表面と内部とで体積差が生じて反り変形を引き起こす。
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、耐熱性を損なわない程度に、Ｋ2Ｏを多く含有させることによって、ガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用しても反り変形が発生しにくくなることを見出し、本発明として提案するものである。
【０００９】
すなわち、ガラス基板熱処理用セッターは、板状のセラミック焼結体からなり、一方の面にガラス基板を載置面に載置して熱処理するためのガラス基板熱処理用セッターにおいて、セラミック焼結体がＫ2Ｏを０．５〜４質量％含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガラス基板熱処理用セッターは、上記のように構成したので、ガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用しても反り変形が発生しにくくなる。すなわち、Ｋ2Ｏが０．５質量％よりも少ないと、セッターとガラス基板のＫ2Ｏの濃度差が大きくなるため、ガラス基板中のＫが、ガラス基板と密着したセッターへ拡散しやすくなり、セッター表面近傍の結晶相やガラス相の組成が変化して、セッターの表面近傍と内部とで体積差が大きくなるからである。また、Ｋ2Ｏが４質量％よりも多いと、セッターの耐熱性が低くなることによる変形や反りが発生しやすくなる。また、熱膨張係数が大きくなって、耐熱衝撃性が低くなる。Ｋ2Ｏの好ましい範囲は０．８〜３．５質量％である。
【００１１】
上記した構成において、セラミック焼結体がＮａ2Ｏを０．３〜４質量％含有することが好ましい。このようにすれば、セッターとガラス基板のＮａ2Ｏの濃度差が小さくなるため、ガラス基板中のＮａが、ガラス基板と密着したセッターへ拡散しにくくなり、セッター表面近傍の結晶相やガラス相の組成が変化してセッターの表面近傍と内部とで体積差が大きくなることがないからである。また、セッターの耐熱性が低くなることによる変形や反りが発生しにくくなる。Ｎａ2Ｏの好ましい範囲は０．５〜３質量％である。
【００１２】
上記した構成において、熱処理用セッターがＬｉを含有する場合、具体的には、セラミック焼結体が、結晶相としてペタライト、β−ユークリプタイト、β−スポジュメン、β−石英固溶体又はβ−スポジュメン固溶体を含有するＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系セラミック焼結体である場合、Ｋ2Ｏが０．５質量％よりも少ないと、セッター中のＬｉとガラス基板中のＫとのイオン交換反応により、ガラス基板からセッター中へのＫの拡散が増大するため、より一層反り変形が大きくなる。同様にＮａ2Ｏが０．３質量％よりも少ないと、セッター中のＬｉとガラス基板中のＮａとのイオン交換反応により、ガラス基板からセッター中へのＮａの拡散が増大するため、より一層反り変形が大きくなる。従って、Ｌｉを含む材料からなるセッターのＮａ2ＯやＫ2Ｏ量を多くすれば、イオン交換反応を防止でき、セッターの反り変形を抑制する効果が大きいものとなる。
【００１３】
また、結晶相が、ＮａやＫを含有する結晶（例えば、ＮａＡｌＳｉＯ4、ＫＡｌＳｉＯ4、ＫＡｌＳｉ2Ｏ6、ＫＮａ3（ＡｌＳｉＯ4）4等）を含まないことが好ましい。ガラス基板中のＮａやＫがセッター中に拡散する場合、ＮａやＫは、主にセラミックス焼結体のマトリックススガラス相へ拡散するが、このようにすれば、ガラス基板中のＮａやＫがセッター中に拡散しにくくなる。すなわち、ＮａやＫを含有する結晶が析出しなければ、マトリックスガラス相中のＮａやＫが結晶成分として使われず、マトリックスガラス相中のＮａやＫ量を維持することができるため、ガラス基板とセッターとのＮａやＫの濃度差がつきにくいからである。
【００１４】
上記した構成において、セラミック焼結体がＬｉ2Ｏを１〜１０質量％含有することが好ましい。Ｌｉ2Ｏ含有量は、イオン交換反応を抑制するために、少なければ少ないほど良く、具体的には１０質量％以下であることが好ましいが、急加熱・急冷却による破損がないようにするために、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系の低膨張結晶又は負膨張結晶を多く析出させ、セッターの熱膨張係数が２５×１０-7×／Ｋ以下とする必要があることから、Ｌｉ2Ｏの含有量は１質量％以上必要である。
【００１５】
また、ガラス基板が、ＰＤＰ用ガラス基板であり、Ｋ2Ｏを３質量％以上含有するガラスからなる場合、Ｋ2Ｏが０．５質量％よりも少ないと、ガラス基板とセッターとのＫ2Ｏの濃度差が大きくなるため、ガラス基板からセッター中へのＫの拡散が増大し、より一層反り変形が大きくなる。同様に、Ｎａ2Ｏを１．５質量％以上含有するガラスからなる場合、Ｎａ2Ｏが０．３質量％よりも少ないと、ガラス基板とセッターとのＮａ2Ｏの濃度差が大きくなるため、ガラス基板からセッター中へのＮａの拡散が増大し、より一層反り変形が大きくなる。従って、セッターのＮａ2ＯやＫ2Ｏ量を多くすれば、セッターの反り変形を抑制する効果が大きいものとなる。尚、ＰＤＰ用ガラス基板のＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏは、それらの含有量が多すぎると歪点が低くなりすぎるため、共に最大でも１８質量％に制限される。
【００１６】
また、ガラス基板を載置する載置面の面積が８５００ｃｍ2以上であるような大型のセッターの場合、特に反り変形が大きくなるため、上記したように、セラミック焼結体がＫ2Ｏを０．５〜４質量％含有することが好ましく、Ｎａ2Ｏを０．３〜４質量％含有することがより好ましい。また、ガラス基板の肉厚が２ｍｍ以下の場合にも、熱処理時のセッターの変形に倣って、ガラス基板の反り変形がより発生しやすいため、上記した構成にすることによる効果が一層大きくなる。
【００１７】
また、本発明のセラミック焼結体からなるガラス基板熱処理用セッターは、結晶粉末及び／又は結晶化ガラス粉末と、Ｋ2Ｏを１．５〜１２質量％含有するフリット粉末とを含有する原料粉末を焼結させることにより作製する。このようにすれば、Ｋ2Ｏが０．５〜４質量％となりやすく、ガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用しても変形しにくくなる。
【００１８】
また、本発明のセラミック焼結体からなるガラス基板熱処理用セッターは、結晶粉末及び／又は結晶化ガラス粉末と、Ｎａ2Ｏを１〜１０質量％含有するフリット粉末とを含有する原料粉末を焼結させることにより作製することが好ましい。このようにすれば、Ｎａ2Ｏが０．３〜４質量％となりやすく、ガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用しても変形しにくくなる。
【００１９】
上記した構成において、原料粉末にベントナイト、カオリン等の粘土鉱物を含む可塑剤を５〜１５質量％添加することが好ましい。このようにすれば、プレス成形等の成形方法の場合、成形性が向上する。
【００２０】
上記した構成において、結晶粉末又は結晶化ガラス粉末と、フリット粉末との熱膨張係数差が３０×１０-7／Ｋ以下であることが好ましい。このようにすれば、ガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用しても、クラック等の欠陥が発生しにくく、機械的強度の低下を抑制できる。
【００２１】
上記した構成において、フリット粉末の熱膨張係数は、４０×１０-7／Ｋ以下であることが好ましい。このようにすれば、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶を主結晶として含有する場合、Ｌｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶とマトリックスガラス相との熱膨張係数差が小さくなってガラス基板の熱処理温度域で繰返し使用しても、クラック等の欠陥が発生しにくく、機械的強度の低下を抑制できる。
【００２２】
上記した構成において、原料粉末が、結晶粉末及び／又は結晶化ガラス粉末を５０〜９０質量％含有することが好ましい。上記粉末が５０質量％よりも少ないと、セッターの耐熱性が低下し、９０質量％よりも多いと、焼結しにくくなり、十分な機械的強度が得られにくくなる。
【００２３】
上記した構成において、結晶粉末は、ペタライト、β−ユークリプタイト、β−石英固溶体（β−ユークリプタイト固溶体）、β−スポジュメン及びβ−スポジュメン固溶体の群から選択された少なくとも１種の結晶粉末からなることが好ましい。また、結晶化ガラス粉末は、結晶相としてβ−石英固溶体（β−ユークリプタイト固溶体）又はβ−スポジュメン固溶体を含有することが好ましい。
【００２４】
フリット粉末は、非晶質ガラス粉末及び／又は結晶性ガラス粉末を含むことが好ましい。
【００２５】
具体的には、非晶質ガラス粉末は、質量百分率で、ＳｉＯ2  ５０〜７０％、Ａｌ2Ｏ3  １〜２５％、Ｂ2Ｏ3  ０〜２０％、Ｌｉ2Ｏ  ０〜６％、Ｎａ2Ｏ  １〜１０％、Ｋ2Ｏ  １．５〜１２％、ＭｇＯ  ０〜１．５％、ＣａＯ  ０〜５．５％、ＳｒＯ  ０〜５．５％、ＢａＯ  ０〜５．５％、ＺｎＯ  ０〜２％、Ａｓ2Ｏ3  ０〜１％、ＳｎＯ2  ０〜１％、Ｓｂ2Ｏ3  ０〜１．５％の組成を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明のガラス基板熱処理用セッターを、実施例を用いて詳細に説明する。
【００２７】
表１は、本発明の実施例１〜３及び比較例１、２を、表２は、フリットＡ〜Ｄの組成を示す。
【００２８】
【表１】
2008030976.tif 000002
【００２９】
【表２】
2008030976.tif 000003
【００３０】
表１に示す組成となるように、原料粉末をボールミルに投入し、粉砕助剤としての水を粉末質量に対し０．１％添加して平均粒子径が５μｍになるように粉砕混合した。次いで、粉砕混合した原料粉末を、乾式プレス機にてプレスして圧粉体を作製した後、表１に示す焼成温度で３時間焼成して、実施例１〜３及び比較例１、２のセラミック焼結体を作製した。
【００３１】
尚、原料粉末中の結晶粉末として、ペタライト（ビキタ：ジンバブエ、日陶産業株式会社、８０メッシュ）、スポジュメン（豪州、ＳＯＮＧ  ＯＦ  ＧＷＡＬＬＩＡ  ＬＴＤ、Ｓｐｏｄｕｍｅｎｅ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）を使用し、可塑剤としてベントナイト（島根県出雲市産、カサネン工業株式会社、商品名：出雲ベントナイト、３００メッシュ、膨潤度：４．５〜５．０）を使用した。また、フリットＡ〜Ｅは、表２に示す組成となるように、調合した原料バッチを、１５００℃で８時間溶融した後、フィルム状に成形した後、そのフィルムをボールミルで乾式粉砕して作製した。
【００３２】
セラミック焼結体中の析出結晶相の同定は、Ｘ線回折装置（リガク社製）を用いて行った。
【００３３】
反り変形は、１２５０×７００×５ｍｍ（載置面の面積：８７５０ｃｍ2）のサイズのセッターの載置面の略中央部に、１０００×５６０×２．８ｍｍのサイズのＰＤＰ用高歪点ガラス（日本電気硝子株式会社製ＰＰ−８、Ｎａ2Ｏ：５質量％、Ｋ2Ｏ：１０質量％含有）を載置し、６００℃で２週間加熱した後、セッターの載置面形状を、３次元形状測定装置を用いて測定し、最高部と最低部との高低差で評価した。
【００３４】
表１からわかるように、実施例１〜３は、いずれも反り変形が発生しなかった。それに対し、比較例１、２は、いずれも反り変形が発生した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上説明したように、本発明のガラス基板熱処理用セッターは、ＰＤＰだけでなく、液晶ディスプレイ、ＦＥＤ等のフラットパネルディスプレイに使用されるガラス基板の熱処理用セッターとして好適である。