玻璃基板热处理平台、其制造方法和玻璃基板热处理方法.pdf

本发明提供一种使平板显示器基板等玻璃基板难以滑动，且强度很高的玻璃基板热处理平台，并且是一种用于在其上表面装载玻璃基板进行热处理的平台，具有多孔区域P和致密区域T。多孔区域P具有三维网状结构的连通气孔，其空气透过率优选为0.5～10×10-3cm2。并且优选由氧化锂系烧结体所构成。

1、  一种玻璃基板热处理平台，是用于在其上表面装载玻璃基板进行热处理的平台，由板状的陶瓷烧结体所构成，其特征在于，
由具有多孔区域和比该多孔区域更加致密的致密区域的陶瓷烧结体所构成，
该多孔区域具备连通气孔，在平台的厚度方向具有通气性。

2、  根据权利要求1所述的玻璃基板热处理平台，其特征在于，该平台为方形的板状，所述致密区域从该平台的一端连续延伸到另一端。

3、  根据权利要求2所述的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述致密区域向正交的两个方向延伸。

4、  根据权利要求2或3所述的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述致密区域的延伸方向和正交方向上的宽度为10～300mm，在平台上表面中多孔区域的面积所占比例为40～95％。

5、  根据权利要求1至4中任一项所述的玻璃基板热处理平台，其特征在于，多孔区域的容积密度是致密区域容积密度的70～95％。

6、  根据权利要求1至4中任一项所述的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述陶瓷烧结体在20～600℃的热膨胀系数为0～10×10^-7/℃，且所述连通气孔是三维网状结构的连通气孔。

7、  根据权利要求6所述的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述多孔区域在平台厚度方向上的空气透过率为0.5～10×10^-3cm²。

8、  根据权利要求1至7中任一项所述的玻璃基板热处理平台，其特征在于，该平台上表面的表面粗糙度Ra为0.1～20μm。

9、  根据权利要求1至8中任一项所述的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述陶瓷烧结体是氧化锂系陶瓷烧结体。

10、  一种玻璃基板热处理平台的制造方法，用于制造权利要求1至9中任一项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，
将浸渍有原料粉泥浆的合成树脂海绵，在所述多孔区域的预定形成区域内成形为成形体，对该成形体进行干燥之后烧成，然后研磨表面，从而制造玻璃基板热处理平台。

11、  一种玻璃基板热处理平台的制造方法，用于制造权利要求1至9中任一项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，
将原料的粒状成形体和/或粒状烧成品与原料粉的泥浆进行混合所得的预成形体，在所述多孔区域的预定形成区域内成形为成形体，
对该成形体进行干燥之后烧成，然后研磨表面，从而制造玻璃基板热处理平台。

12、  一种玻璃基板的热处理方法，其特征在于，对在权利要求1至9中任一项所述的玻璃基板热处理平台上装载玻璃基板进行热处理。

玻璃基板热处理平台、其制造方法和玻璃基板热处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于对装载平板显示器基板等玻璃基板进行热处理的玻璃基板热处理平台及其制造方法，以及使用该热处理平台的玻璃基板热处理方法。
背景技术
等离子显示器等显示部的平板显示器基板为，在玻璃基板上层压有电极、绝缘体、发光体等多个层的整体结构。作为制造该显示器基板的工序之一，是在玻璃基板热处理平台上装载显示器基板并使其安装(或通过)在加热装置内进行热处理(例如电极和绝缘体的烘烤处理)的工序。
一般要求该平板显示器基板需翘曲小以及表面凹凸小，同样也要求用于制造基板的棚板需翘曲、波纹小以及表面凹凸小。在日本特开2002-114537号公报中记载了一种玻璃基板热处理平台，该热处理平台是由热膨胀系数为15×10^-7/K以下、表面平坦度为0.3％以下、表面粗糙度Ra为0.1～1μm的结晶玻璃所组成。
当在该平台上装载显示器基板时，在平台和显示器基板之间存在空气层而使显示器基板容易在平台上滑动。在日本特开2001-316186号公报中记载了一种玻璃基板的热处理平台，其通过在表面设置10～1000μm的槽，从而防止显示器基板在平台上滑动。
在上述各专利文件所记载的平台(setter)中，为了不使在其上表面装载的玻璃基板发生紧贴或者因滑动发生偏移，而对其表面粗糙度进行一定程度的粗糙化或在表面设置槽。
若如专利文件1，仅仅对玻璃基板热处理平台的表面粗糙度进行一定程度的粗糙化，则不能充分防止玻璃基板的滑动。另外，若如专利文件2，在陶瓷制造的平台上表面设置槽，则加工成本将会增加。
专利文件1：日本特开2002-114537号公报
专利文件2：日本特开2001-316186号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够充分防止玻璃基板滑动的低价的玻璃基板热处理平台。而且，本发明的目的还在于，提供一种使用该热处理平台的玻璃基板热处理方法。
第1项的玻璃基板热处理平台是一种在其上表面装载玻璃基板进行热处理的平台，其特征在于，在由板状的陶瓷烧结体所构成的玻璃基板热处理平台中，由具有多孔区域和比其更加致密的致密区域的陶瓷烧结体所构成，该多孔区域具备连通气孔，在平台的厚度方向具有通气性。
根据第1项所述，第2项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，该平台为方形的板状，所述致密区域从该平台的一端连续延伸到另一端。
根据第2项所述，第3项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述致密区域在正交的两个方向延伸。
根据第2或第3项所述，第4项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述致密区域的延伸方向和与其正交方向上的宽度为10～300mm，在平台上表面中的多孔区域的面积所占比例为40～95％。
根据第1至4中任一项所述，第5项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，多孔区域的容积密度是致密区域容积密度的70～95％。
根据第1至4中任一项所述，第6项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述陶瓷烧结体在20～600℃的热膨胀系数为0～10×10^-7/℃，并且所述连通气孔是三维网状结构的连通气孔。
根据第6项所述，第7项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述多孔区域在平台厚度方向的空气透过率为0.5～10×10^-3cm²。
根据第1至7中任一项所述，第8项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，该平台上表面的表面粗糙度Ra为0.1～20μm。
根据第1至8中任一项所述，第9项的玻璃基板热处理平台，其特征在于，所述陶瓷烧结体为氧化锂系陶瓷烧结体。
第10项的玻璃基板热处理平台的制造方法，是一种制造第1至9中任一项的玻璃基板热处理平台的方法，其特征在于，将浸渍有原料粉泥浆的合成树脂海绵，在所述多孔区域的预定形成区域内成形为成形体，对该成形体进行干燥之后烧成，然后研磨表面来制造玻璃基板热处理平台。
第11项的玻璃基板热处理平台的制造方法，是一种制造第1至9中任一项的玻璃基板热处理平台的方法，其特征在于，将原料的粒状成形体和/或粒状烧成品与原料粉的泥浆进行混合所得的预成形体，在所述多孔区域的预定形成区域内成形为成形体，对该成形体进行干燥、烧成之后研磨表面，从而制造玻璃基板热处理平台。该预成形体通过烧成而形成多孔区域。
第12项的玻璃基板的热处理方法的特征在于，对在第1至9中任一项所述的玻璃基板热处理平台的上表面装载的玻璃基板进行热处理。
本发明的玻璃基板热处理平台具有多孔区域和致密区域。该多孔区域具备连通气孔，在厚度方向具有通气性。因此，当在该平台的上表面装载玻璃基板时，由于玻璃基板与平台之间的空气通过该连通气孔流出，所以可充分防止玻璃基板的滑动。
本发明的玻璃基板热处理平台具有致密区域。因此，与全部作成多孔的平台相比，其强度更高。
如第2～4项所述，通过将致密区域从平台的一端延伸到另一端，从而使致密区域发挥大梁的作用，提高平台的强度。
如第3项所述，通过将致密区域设置于正交的两个方向，从而充分提高平台在两个方向的强度。
如第4项所述，通过将致密区域的宽度设成10～300mm，并且将平台上表面中的多孔区域的面积比例设成40～95％，从而能够提高平台的强度，而且能够赋予平台充分的通气性。
如第5项所述，优选为，多孔区域的容积密度是致密区域容积密度的70～95％。该致密区域十分致密，其强度很高。
第6项的平台，由于热膨胀小，并且其多孔区域具有三维网状结构的连通气孔，因此即使产生微细的裂缝也难以扩大。另外，由于热容易传导到内部，因此上下翘曲应力就会变小。即使对平台反复给予热冲击，其强度也难以下降。
如第7项所述，通过将该多孔区域在平台厚度方向的空气透过率设成0.5～10×10^-3cm²，从而将会充分防止玻璃基板滑动的同时，提高平台的强度。
本发明的玻璃基板热处理平台通过将研磨后平台的表面粗糙度Ra设成0.1～20μm，从而能够更可靠地防止玻璃基板的紧贴(吸收)现象以及滑动。
本发明的玻璃基板的热处理平台，由于由板状的陶瓷烧结体所构成，因此使用一次或多次之后，对表面进行研磨就能够反复多次使用。
构成本发明的玻璃基板热处理平台的陶瓷烧结体优选为，在原料中含有透锂长石的氧化锂系陶瓷烧结体。所述陶瓷烧结体具有优良的耐热冲击性。
根据第10、11项的制造方法，能够容易地制造这类由具有三维网状结构的连通气孔的多孔陶瓷烧结体而构成的平台。
附图说明
图1为平台的立体图。
图2为成形模的剖面图。
图3为平台的立体图。
符号说明
1：多孔板
2：框
3：成形模
4：泥浆
5：海绵
10、11：平台
具体实施方式
本发明的玻璃基板热处理平台，是由具备连通气孔并在平台的厚度方向具有通气性的多孔区域、以及比其更加致密的致密区域的陶瓷烧结体而构成。
由于本发明的平台具有多孔区域，因此当装载玻璃基板时空气容易从连通气孔流出，可防止玻璃基板的滑动。而且由于具有致密区域，其强度也高。
图1和图3为，表示本发明的平台之一例的立体图。
图1的平台10为长方形的板状，致密区域T位于长方向的两端和中央部分，多孔区域P被设置于致密区域之间。
致密区域T和多孔区域P，都从平台10一侧的长边连续延伸到另一侧的长边。
图3的平台11为长方形的板状，致密区域与长方形的长边和短边平行且呈格子状延伸。而且，平台11的全部周边都成为致密区域。多孔区域P为方形，并被排列成方格状。
另外，图1和图3的平台10、11是本发明的一个示例，多孔区域的设置和数量并不受附图限制。
所述多孔区域P具有连通气孔，在平台的厚度方向具有通气性。
致密区域优选为，多孔区域P的容积密度是致密区域T的容积密度的70～95％，特优选为80～90％的程度。由该致密的烧结体而构成的致密区域的强度足够高。
致密区域T优选为，如图所示从平台的一端连续延伸到另一端。通过延伸设置致密区域T，而使平台的强度特别是弯曲强度变得非常高。如图3的平台11，通过将致密区域设成格子状，从而使平台的长方向和短方向的两个方向的弯曲强度变得非常高。
致密区域的延伸方向和正交方向的宽度，若过小则加固效果变低，若过大则多孔区域的面积比例变小，因此优选为10～300mm，特优选为20～100mm的程度。在平台上表面中的多孔区域的面积，若过小则玻璃基板容易滑动，若过大则平台的强度变低，因此优选为40～95％，特优选为50～70％的程度。
通过将多孔区域P在平台厚度方向的空气透过率设成0.5～10×10^-3cm²，从而在装载玻璃基板时空气容易从连通气孔流出，而且构成多孔区域的陶瓷烧结体的强度也会变高。另外，若空气透过率大于10×10^-3cm²，则玻璃基板的防滑效果就会达到极限，同时构成多孔区域的陶瓷烧结体的强度也有可能变低。另外，若空气透过率小于0.5×10^-3cm²，则当装载玻璃基板时空气的流出就可能变得不充分。
该空气透过率为，在规定面积的平台一侧的面上供给空气，对从另一侧的面流出的空气量和通气差示压力进行测量，并由下式算出的数值(京都工艺纤维大学，《陶瓷实验手册》，P127-128(日刊工业新闻社))。
空气透过率＝[(流量)·(空气粘性)·(平台厚度)]/[(通气面积)·(差示压力)]
以下是该计算式中的各数值的单位。
空气透过率：cm²
流量：cm³/s
空气粘性：mPa·s(25℃时为0.018mPa·s)
平台厚度：cm
通气面积：cm²
差示压力：Pa
构成本发明的平台的陶瓷烧结体优选为以下述原料粉作为主原料而制造的陶瓷烧结体，所述原料粉被制备成，相对于原料的总量包含96重量％以上的作为主要组分的Li₂O·Al₂O₃·nSiO₂，并且以n为1.8～12.5时Li₂O与Al₂O₃之比Li₂O/Al₂O₃为2.0～0.5的范围内。
该陶瓷烧结体特优选为，由作为原料包含透锂长石(Li₂O·Al₂O₃·8SiO₂)的氧化锂系陶瓷而构成。
该氧化锂系陶瓷烧结体优选为，使用相对于50～90重量％、优选为60～80重量％的透锂长石，作为熔剂混合了优选为5～30重量％、特优选为10～25重量％的玻璃粉，同时作为赋予成形时的可塑性组分再混合优选为3～20重量％、特优选为5～15重量％的粘土，并添加水以及根据需要添加聚乙烯醇、甲基纤维素等成形助剂进行混合而成的泥浆，将其成形为成形体，通过对其进行烧成而制造。相对于100重量份的透锂长石、玻璃粉和粘土，水的添加量优选为40～70重量份、特优选为50～60重量份左右。该泥浆中的固体组分(透锂长石、玻璃粉和粘土)的平均粒径优选为0.001～0.01mm左右。该平均粒径是从显微镜照片计测的数值。
作为制造具有多孔区域和致密区域的陶瓷烧结体的优选方法，可用以下的(1)～(3)的方法进行举例说明。
(1)使用合成树脂海绵的方法
该方法是一种使用三维网状结构的合成树脂制海绵的方法。作为合成树脂优选为，聚乙烯、聚丙烯、氨基甲酸乙酯等在烧成时仅产生二氧化碳和水的物质。只要根据所制造的多孔陶瓷烧结体的三维网状结构的连通气孔的孔径等，而对海绵的孔径等进行选择即可，通常可以使用线径为0.05～1mm尤其为0.1～0.3mm左右、且容积密度为0.02～0.05g/cm³左右的海绵。
如图2所示，在多孔合成树脂板、石膏板等吸水性多孔板1上设置框2，从而构成浅容器形状的成形模3。在该成形模3内注入规定量的所述泥浆4之后，将海绵5缓缓地沉入该泥浆4中并使海绵5浸渍于泥浆。此时将海绵5置于多孔区域P的预定形成区域内。另外，也可以在成形模3内预先设置海绵5，之后注入泥浆并使其浸渍。
在该状态下使多孔板1吸收泥浆中的一部分水分，若泥浆被脱水而成为能保持形状的成形体，则进行脱模，然后使成形体干燥。脱模时的水分只要为18～25重量％左右，则成形体就具有可操作的保形性。
对成形体进行干燥后，通过优选在1050～1250℃左右、特优选在1100～1220℃左右的温度下烧成8～20小时，从而制造陶瓷烧结体(原板)。当烧成时合成树脂海绵被氧化烧毁，海绵的烧毁痕迹作为气孔残留从而形成多孔区域P。未设置海绵的部分就成为致密区域。
(2)使用烧成骨料的方法
该方法是使用由氧化锂系陶瓷烧结体所组成的骨料的方法。该氧化锂系陶瓷烧结体优选为，使用与所述泥浆的原料相同的物质，即相对于50～90重量％、优选为60～80重量％的透锂长石，作为熔剂混合了优选为5～30重量％、特优选为10～25重量％的玻璃粉，同时还混合了优选为3～20重量％、特优选为5～15重量％的粘土，再添加水以及根据需要添加聚乙烯醇、甲基纤维素等成形助剂后进行混合的混合物，对该混合物进行成形，干燥后在同样的烧成条件下进行烧成，根据需要对所得的烧成品进行粉碎，筛选成目标粒度而进行了整粒的物质。目标粒度优选为，各粒子的粒径在0.3～8mm尤其在0.5～5mm的范围内。
另外，在用转动造粒等造粒法的情况下，通过以预先制成目标粒度的方式来进行造粒，而不需要粉碎和整粒。在用喷雾干燥法进行成形和干燥的情况下，也通过以制成目标粒度的方式来进行喷雾干燥操作，而不需要粉碎和整粒。
以相对于100重量份的骨料，泥浆为20～40重量份尤其为25～35重量份的比例，对该骨料以及与所述(1)使用的相同泥浆进行混合，从而制成混合浆液。
将该混合浆液注入具有吸水性的成形模中，形成与多孔区域同样大小的预成形体。在如图2所示的成形模3内的多孔区域的预定形成区域内，配置该预成形体之后，在其周围注入泥浆。另外，也可以预先将泥浆的至少一部分注入成形模3内，并在其中放入预成形体。该预成形体将通过被烧成而成为多孔区域。
然后使成形模3吸收水分至成形体具有保形性的程度为止，其后进行脱模、干燥后，通过进行与所述(1)同样的烧成而制造多孔陶瓷烧结体。
与骨料相比，在该预成形体的骨料粒子之间存在的泥浆干燥物的容积密度非常小，通过烧成而成为多孔。因此，在所得烧结体的多孔区域中，骨料之间的来自泥浆干燥物的部分就成为具有连通气孔的三维网状结构的多孔部分。
(3)使用非烧成骨料的方法
该方法是在所述(2)的方法中，代替烧成骨料而使用非烧成骨料的方法。该非烧成骨料优选为，使用与所述(1)的泥浆原料相同的物质，即相对于50～90重量％、优选为60～80重量％的透锂长石，作为熔剂混合了优选为5～30重量％、特优选为10～25重量％的玻璃粉，同时还混合了优选为3～20重量％、特优选为5～15重量％的粘土，并添加水以及根据需要添加聚乙烯醇、甲基纤维素等成形助剂后进行混合的混合物，对该混合物进行成形和干燥，根据需要进行粉碎，筛选成目标粒度而进行了整粒的物质。作为目标粒度优选为，各粒子的粒径在0.3～8mm尤其在0.5～5mm的范围内。
另外，在通过转动造粒等造粒法的情况下，通过以预先制成目标粒度的方式来进行造粒，而不需要粉碎和整粒。在通过喷雾干燥法进行成形和干燥的情况下，也通过以制成目标粒度的方式来进行喷雾干燥操作，而不需要粉碎和整粒。
以相对于100重量份的非烧成骨料，泥浆为20～40重量份尤其为25～35重量份的比例，对该非烧成骨料以及与所述(1)使用的相同泥浆进行混合，从而制成混合浆液。
使用该混合浆液而成形为预成形体。该预成形体将通过烧成而成为多孔区域。通过使用该预成形体，进行与所述(2)同样的成形、干燥和烧成，从而制造多孔陶瓷烧结体。即使在该烧结体中，来自预成形体中的泥浆部分也会形成具有连通气孔的三维网状结构。另外，与来自所述(2)的烧成骨料的部分相比，来自非烧成骨料的部分也变得通气性很高。
通过以表面粗糙度Ra优选成为0.1～20μm，特优选成为0.1～10μm的程度，利用平面研磨盘等，对由所述(1)～(3)中制造的多孔陶瓷烧结体所构成的原板进行研磨，从而制造玻璃基板热处理平台。
在上述条件制造的氧化锂系陶瓷，在20℃～600℃的热膨胀系数为0～10×10^-7/℃以下，并具有优良的耐热冲击性。而且，通过研磨而在其表面露出三维网状结构的气孔。在表面露出的连通气孔，由于空气容易进出，因此可以防止在平台上装载玻璃基板时发生玻璃基板的滑动(slip)。另外，该连通气孔，将会吸收或保存在玻璃基板的热处理过程中产生的低熔点金属的蒸气和其它的升华物，因此可以防止或抑制这些物质沉积在玻璃基板的表面上。由此可以制造高质量的热处理玻璃基板。
另外，构成本发明的平台的陶瓷烧结体可以是β-锂辉石(Li₂O·Al₂O₃·4SiO₂)系陶瓷或β-锂霞石(Li₂O·Al₂O₃·2SiO₂)系陶瓷，其全都是氧化锂系陶瓷，通过对透锂长石、玻璃粉、粘土的混合比例进行适当变更，就能够在不改变制造设备的情况下制造平台。
而且，优选为多孔区域和致密区域的组分相同。通过将两个区域的组分设成相同，从而使热膨胀系数一致，并使耐热冲击性变得良好。
以下为所制造平台的组成的优选范围。
SiO₂：65～79重量％
Al₂O₃：12～23重量％
Li₂O：3～10重量％
Na₂O：1重量％以下
K₂O：1重量％以下
CaO：1重量％以下
Fe₂O₃：1重量％以下
TiO₂：1重量％以下
本发明的平台可以用于各种显示器用玻璃基板的热处理。该平台能够制成可用于例如一边为500mm以上的大型平板显示器基板的热处理的大小。另外，该平台的厚度优选为3～15mm、特优选为5～10mm的程度。
使用该平台对玻璃基板进行热处理时，将该玻璃基板装载在平台的上表面，放入热处理炉内，在规定的温度(例如500～700℃)放置规定的时间之后，再取出即可。另外，玻璃基板可以仅被重叠放置在一个多孔区域，也可以跨越多个多孔区域放置。
[实施例]
实施例1(利用海绵)
使用表1所示组成，相对于由70重量％透锂长石、20重量％玻璃粉和10重量％蛙目粘土组成的混合物100重量份，添加40重量份水以及成形助剂，使用球磨机进行细磨混合成平均粒径为5μm的程度，从而制造了泥浆。以深度成为1.5cm的程度，将该泥浆注入图2所示的成形模3中。框2的内部尺寸为300cm×350cm。
然后，将四个线径为0.2mm、容积密度为0.03g/cm³的用聚乙烯制造的海绵(160cm×120cm×1.3cm)缓缓地沉入该泥浆中。
放置10小时并使成形模3吸收泥浆中的水分之后，进行脱模。脱模所得的成形体的水分为20重量％。
将成形体干燥后，在1100℃×12小时的条件下进行烧成，制成了由烧结体构成的原板。使用具有金刚石磨刀石(粗糙度#100)的平面研磨盘，对该原板进行表面研磨，制成了如图1所示的厚度5mm的平台。其表面粗糙度Ra为0.53μm。
[表1]