CN101256051B - 热处理装置 - Google Patents

Abstract

在本发明的热处理装置中，将在上面形成热处理对象物的玻璃基板(11)进行热处理用的多个热处理室(10a、10b)沿一定方向连接。各热处理室(10a、10b)在内部具有将玻璃基板(11)放置在正上面进行传送的第1或第2辊道(12a、12b)。第1辊道(12a)是在热处理的温度范围内维克斯硬度随着温度上升而增大的辊道，第2辊道(12b)反之是维克斯硬度减小的辊道。在各热处理室(10a、10b)中排列第1辊道(12a)或第2辊道(12b)的任一种辊道，使得与热处理的设定温度下的玻璃基板(11)的维克斯硬度的硬度差较小。

Description

热处理装置

技术领域

本发明涉及等离子体显示器面板等的制造中所使用的热处理装置，特别涉及用辊道传送玻璃基板、同时进行热处理的热处理装置。

背景技术

等离子体显示器装置由于向37英寸～103英寸等的大型化发展，同时价格持续下降，因此正迅速普及。将等离子体显示器装置的等离子体显示器面板构成为对2块平板状的玻璃基板有规则地配置电极，同时在相邻的电极间设置隔板，并在两玻璃基板(称为前面板及背面板)之间形成利用隔板分离的多个放电单元，封入以氖为主要成分的气体，并且通过控制对各放电单元施加的电压，来有选择性地进行放电和发光。

制造这样的等离子体显示器面板，需要在各玻璃基板上形成隔板、介质、引线、电极、荧光体、电阻体等，这些主要是通过光刻形成厚膜图形及在这之后的热处理来形成。

例如，为了形成隔板，在基板整个面上涂布糊状的隔板材料，使其干燥，在其上用感光胶通过平板印刷技术形成隔板图形的掩膜，通过该掩膜进行喷砂，有选择性地除去隔板材料后，进行烧成。另外，为了形成阴极电极，在基板上印刷对金属粉末加入玻璃粉末及粘结剂及溶剂的糊状材料，使其干燥，进行烧成。

根据面板结构及形成构件，反复多次这样的涂布或印刷、干燥、烧成等热处理的工艺。对于形成电极、介质、荧光体等的热处理中所用的热处理装置，有辊道传送式热处理装置。

图6所示为辊道传送式热处理装置的构成。如图6(a)所示，串联连接隧道型的多个热处理室10，在各热处理室10内设置了多个辊道12，该多个辊道12用来传送在上面形成了热处理对象物(未图示)的玻璃基板11(以下，简称为玻璃基板11)。

各热处理室10在上部及下部设置将室内加热用的底部加热器13、以及顶部加热器14，在上面、下面及侧面用隔热材料15进行覆盖。用耐热性陶瓷材料形成多个辊道12，并配置在底部加热器13的上方而且在顶部加热器14的下方，利用电动机(未图示)进行旋转，将放置的玻璃基板11向一定方向传送。

将多个热处理室10分为将玻璃基板11加热到规定温度的加热区X、慢慢冷却的缓冷区Y、以及冷却到常温程度的冷却区Z，玻璃基板11依次在这些加热区X及缓冷区Y及冷却区Z中传送，并在这期间按规定的温度曲线进行热处理。

图6(b)所示为适于等离子体显示器面板制造的温度曲线的一个例子。横轴表示玻璃基板传送时的经过时间，纵轴表示玻璃基板的表面温度。玻璃基板在传送期间，从室温慢慢升温，达到峰值温度550～600℃，然后降温达到室温。

作为上述那样利用辊道来传送玻璃基板的方法，有直接放置在辊道上的方法；以及放置在称为传送板的耐热玻璃等的辅助板上、再将传送板放置在辊道上的方法(例如，参照特开平4-182326号公报)。

但是，在利用辊道传送玻璃基板的上述两种方法中，由于使用传送板的方法要通过传送板来加热玻璃基板，因此为了加热该传送板，要消耗本来不需要的功率。另外，随着等离子体显示器面板的大型化，必须开发适合大型玻璃基板热处理的大型传送板，为了制造它而必须花费成本及时间。

根据这一观点，不用传送板、而将玻璃基板直接放置在辊道上的方法是比较有利的。但是在该方法中，对玻璃基板会产生因与辊道接触而导致的伤痕等的机械性损伤，难以满足所要求的质量及特性。特别是，对于一对玻璃基板内的、构成显示面的前面板的表面，它的质量等的要求高，难以满足。

发明内容

本发明鉴于上述的问题，其目的在于提供一种在将玻璃基板直接放置在辊道上进行传送时能够抑制机械性损伤的热处理装置。

为了达到上述目的，本发明的热处理装置，该热处理装置的热处理室在内部具有将玻璃基板放置在正上面来进行传送的多个传送辊道，并将多个前述热处理室沿前述玻璃基板的传送方向连接，并且将在传送的玻璃基板的上面形成的热处理对象物进行热处理，其中，作为前述传送辊道，使用在前述热处理的温度范围内维克斯硬度随着温度上升而增大的第一传送辊道、以及维克斯硬度随着温度上升而减小的第二传送辊道，并且在对前述玻璃基板的热处理温度进行设定的各热处理室中，选择前述第一传送辊道或前述第二传送辊道的任一种传送辊道进行排列，使得与该设定温度下的前述玻璃基板的维克斯硬度的硬度差较小。据此，由于用各热处理室的设定温度(气氛温度)与对于玻璃基板的硬度差的关系来选定辊道，因此能够抑制玻璃基板上产生的伤痕等机械性损伤。

第一传送辊道设置在设定温度不到250℃的热处理室，不到250℃的温度范围内的维克斯硬度是以前述玻璃基板的维克斯硬度为基准的+20％以内，第二传送辊道设置在设定温度250℃以上的热处理室，250℃以上的温度范围内的维克斯硬度是以前述玻璃基板的维克斯硬度为基准的+20％以内。通过这样，确实抑制玻璃基板的机械性损伤。

最好在玻璃基板是由高熔点玻璃制成时，第一传送辊道是以碳化硅为主要成分的烧结体，第二传送辊道是以莫来石为主要成分的烧结体。

将第二传送辊道构成为具有以下式表示的排列间隔D’(mm)，而且单位面积载荷W(g/cm²)为30以下。

D’＝A/(B-1)，W＝C/(B×F×S)

式中，A：玻璃基板的前进方向长度(mm)，B：支承玻璃基板的辊道根数，C：玻璃基板的重量(g)，F：玻璃基板与辊道接触的宽度方向的长度(mm)，S：玻璃基板与辊道接触的前进方向的长度(mm)。这样，通过减小第二传送辊道的排列间隔D’，增加支持面积，缓和每单位面积的载荷，能够进一步抑制伤痕。

附图说明

图1所示为本发明实施形态1有关的热处理装置的简要构成剖视图。

图2所示为本发明实施形态2有关的热处理装置的简要构成剖视图。

图3为进行热处理的玻璃基板的温度与伤痕个数的相关图。

图4为关于进行热处理的玻璃基板及传送辊道的材料的温度与维克斯硬度的相关图。

图5为关于进行热处理的玻璃基板的对于传送辊道的载荷与伤痕个数的相关图。

图6所示为以往的热处理装置的简要构成剖视图及温度曲线图。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的实施形态。

图1所示为将本发明实施形态1中的热处理装置的一部分放大的剖视图。关于该热处理装置的整体构成，由于与前面用图6说明的以往的热处理装置相同，因此也参照图6。

串联连接隧道型的多个热处理室10，并在各热处理室10内设置了多个辊道12，该多个辊道12用来传送在上面形成了热处理对象物(未图示)的玻璃基板11。

各热处理室10在上部及下部，设置将室内加热用的底部加热器13、以及顶部加热器14，在上面、下面及侧面用隔热材料15覆盖。多个辊道12配置在底部加热器13的上方而且在顶部加热器14的下方，利用电动机(未图示)进行旋转，将放置的玻璃基板11向一定方向传送。

将多个热处理室10分为将玻璃基板11加热到规定温度的加热区X、慢慢冷却的缓冷区Y、以及冷却到常温程度的冷却区Z，玻璃基板11依次在这些加热区X及缓冷区Y及冷却区Z中传送，在这期间(约60～90分钟)按规定的温度曲线进行热处理。

在图1中，仅表示将进行热处理的最高设定温度为不到250℃的热处理室10a、与最高设定温度为250℃以上的热处理室10b连续的两室。

热处理室10a内的辊道12a是以碳化硅(SiC)为主要成分的烧结体。热处理室10b内的辊道12b是以与辊道12a不同的材料、即莫来石为主要成分的烧结体。辊道12a与12b的外径R等尺寸是相同的，排列间隔D也相同。

图2所示为将本发明实施形态2中的热处理装置的一部分放大的剖视图。本实施形态2的热处理装置与实施形态1的热处理装置的不同点在于，与最高设定温度为不到250℃的热处理室10a内的辊道12a的排列间隔D相比，使最高设定温度为250℃以上的热处理室10b内的辊道12b的排列间隔D’减小。辊道12a与12b的外径R等尺寸是相同的。

以下举出具体的实施例，来说明用这些实施形态1及实施形态2的热处理装置的热处理。

(实施例1)

在用图1及图6所示的构成的热处理装置中，使用各热处理室的上下的加热器，设定最高温度达到600℃的热处理条件，作为达到最高温度的升温条件，设以15℃/分钟来加热传送的玻璃基板。玻璃基板的传送速度为约15mm/s。

在进行热处理的最高设定温度为不到250℃的热处理室(以下，称为第1热处理室)内设置的辊道(以下，称为第1辊道)，是以碳化硅为主要成分的烧结体(SiC：约78重量％，Al₂O₃：约12重量％，SiO₂：约8重量％)，长度为1.8m，外径R为38mm，将间隔D作为350mm进行安装。这样的不到250℃的第1热处理室的比例是全部的10％左右。

在最高设定温度为250℃以上的热处理室(以下，称为第2热处理室)内设置的辊道(以下，称为第2辊道)，是以莫来石为主要成分的烧结体(Al₂O₃：约83重量％，SiO₂：约16重量％)，长度为1.8m，外径R为38mm，将间隔D作为350mm进行安装。

玻璃基板的本身是尺寸2.5m×1.5m×3mm的矩形平板，由高熔点玻璃制成，密度为2.8g/cm³，线膨胀系数为82×10^-7/℃，杨氏模量为7.13×10⁴N/mm²，泊松比为0.2。在将隔板、介质、引线、电极、电阻体等作为厚膜图形形成的状态下的总重量为约35kg。将该玻璃基板直接放置在第1及第2辊道上，将基板长度方向作为前进方向，一面传送、一面进行热处理。

从热处理后的玻璃基板的中心部分切出500mm×500mm作为试样，进行评价。即，从与第1及第2辊道直接接触的背面部分用乙醇擦拭、取得粉尘等附着物，用数字显微镜(キ一エンス(奇恩斯)制造的VHX600号，450倍率)来检查200mm×200mm范围的面上带有的伤痕。

由于伤痕的形状几乎都是沿玻璃基板的前进方向的伤痕、即线状的伤痕，因此决定以长度来评价伤痕。另外，从作为等离子体显示器面板组装时在强度上产生问题、以及对收视者也形成碍眼的大小的观点出发，将50μm以上定义为伤痕。

将符合该定义的伤痕、即长度50μm以上的伤痕的个数进行计数，换算成每单位面积(m²)的个数。为了进行比较，也同样求出用仅改变辊道的热处理装置同样进行热处理时的伤痕的个数。是第1及第2辊道的双方是碳化硅烧结体时(比较例1)、以及第1及第2辊道的双方是莫来石烧结体时(比较例2)的伤痕的个数。将结果示于以下的表1中。

表1

由表1可知，根据实施例1的热处理装置，在上述那样的、玻璃基板产生热变形及与辊道的硬度差的温度区域中，与比较例1、2相比，能够减少伤痕个数，即使与伤痕个数较少的比较例2相比，也能够减少约40％左右。

(实施例2)

在用图2及图6所示的构成的热处理装置中，与实施例1相同，设定最高温度达到600℃的热处理条件，作为达到最高温度的升温条件，设以15℃/分钟来加热传送的玻璃基板。

在最高设定温度为不到250℃的第1热处理室内设置的第1辊道，是以碳化硅为主要成分的烧结体，具有与实施例1同样的组成，长度为1.8m，外径R为38mm，将间隔D作为350mm进行安装。

在最高设定温度为250℃以上的第2热处理室内设置的第2辊道，是以莫来石为主要成分的烧结体，具有与实施例1同样的组成，长度为1.8m，外径R为38mm，但是，将间隔D’作为150mm进行安装。

在该热处理装置中，将与实施例1同样的玻璃基板与实施例1相同，直接放置在第1及第2辊道上，将基板长度方向作为前进方向，一面传送、一面进行热处理。在第2热处理室内，始终用11根第2辊道支持玻璃基板。

从热处理后的玻璃基板的中心部分切出500mm×500mm作为试样，与实施例1同样进行评价。将结果与实施例1的结果一起示于以下的表2中。

表2

由表2可知，根据实施例2的热处理装置，与实施例1的热处理装置相比，能够将伤痕个数减少80％左右。

另外，在上述的比较例1及比较例2的各热处理装置中，依次传送多块玻璃基板，进行热处理，玻璃基板分别从100℃到550℃的每隔50℃的部位的壁面上设置的某一个取出口取出，与实施例1相同，检查第1及第2辊道接触的背面的中间部分的伤痕个数。将结果分别示于图3(a)、(b)中。横轴表示热处理装置室的最高设定温度，纵轴表示每单位面积(m²)的伤痕个数。

如图3(a)所示，在比较例1的热处理装置中，即第1及第2辊道的双方是以碳化硅为主要成分的烧结体(以下，称为碳化硅烧结体)时，约从250℃起伤痕个数急剧增加，竟达成接近4000个左右。

如图3(b)所示，在比较例2的热处理装置中，即第1及第2辊道的双方是以莫来石为主要成分的烧结体(以下，称为莫来石烧结体)时，即使在图3(a)中未发现的低温部也发现有伤痕产生，但是未发现图3(a)中发现的从250℃起伤痕个数急剧增加的情况。

这里，对于上述那样将玻璃基板直接放置在辊道上进行热处理时的、玻璃基板的材料即高熔点玻璃与辊道材料即碳化硅烧结体或莫来石烧结体的组合，来讨论气氛温度(材料温度)与硬度差与伤痕的关系。

一般知道，伤痕等机械性损伤与接触面的硬度差有关系，另外若硬度差增大，则机械性损伤也增大。另外知道，材料的硬度随温度而变化，例如，玻璃材料的硬度随着温度升高而降低。作为硬度的代表例子，有莫氏硬度及维克斯硬度。

根据在常温下将金刚石的硬度作为10的莫氏硬度，高熔点玻璃测定为硬度7，碳化硅测定为硬度9。但是，可以说高熔点玻璃虽比碳化硅显示出较低的值，在经过很好研磨的高熔点玻璃与碳化硅的组合中，高熔点玻璃不一定带伤痕。

因此，分别对于高熔点玻璃、碳化硅烧结体、莫来石烧结体测定维克斯硬度。在测定之前，高熔点玻璃涂布氧化铈研磨液，与以30rpm旋转的磨光机压紧，通过这样进行研磨，使表面粗糙度(中心线平均粗糙度)Ra成为5μm以下。碳化硅烧结体及莫来石烧结体用金刚石磨具进行研磨，使表面粗糙度(中心线平均粗糙度)Ra成为5μm以下。作为试样使用的高熔点玻璃、碳化硅烧结体、莫来石烧结体是与实施例1或实施例2中使用的相同的玻璃基板及辊道。

为了进行测定，使用带高温显微镜的维克斯硬度测定器(アカシ(阿卡西)制造的AVK-HF号)，将方锤形的金刚石压块以5kgf的载荷与试样压紧，根据形成金字塔形的压痕，求出以载荷与压痕的表面积之比定义的维克斯硬度的值。但是，由于高熔点玻璃、碳化硅烧结体、莫来石烧结体分别是脆性材料，因压痕而发生龟裂等，因此取5点测定点，将该5点的测定值的平均值作为维克斯硬度。图4所示为结果。横轴表示表面温度，纵轴表示维克斯硬度。

在图4中，高熔点玻璃及莫来石烧结体的硬度随温度上升而减少，反之碳化硅烧结体的硬度随温度上升而增大。即，随着温度上升，高熔点玻璃与碳化硅烧结体的硬度差增大，而相反高熔点玻璃与莫来石烧结体的硬度差减小。

首先，考虑在第1及第2辊道的双方是碳化硅烧结体时从约250℃起伤痕个数急剧增加的情况(参照图3(a))，同时考察图4的结果。在约250℃时，碳化硅烧结体与莫来石烧结体的硬度相等，在比它低的温度范围中，碳化硅烧结体相对于高熔点玻璃的硬度差较小，在比它高的温度范围中，莫来石烧结体相对于高熔点玻璃的硬度差较小。

这些结果表示，为了抑制伤痕，对于在比约250℃要低的温度范围中使用的第1辊道，最好用碳化硅烧结体，对于在比约250℃要高的温度范围中使用的第2辊道，最好用莫来石烧结体。

在碳化硅烧结体与莫来石烧结体的硬度相等时，其硬度在相同温度的高熔点玻璃的硬度的+20％以内。在图4中还图示了以高熔点玻璃的硬度为基准的+20％的维克斯硬度的计算值。实施例1及实施例2是将处于以该高熔点玻璃的硬度为基准的+20％的维克斯硬度的范围内的材料即碳化硅烧结体、莫来石烧结体，再考虑到温度范围，对辊道进行选择，能抑制伤痕。

另外，不限于实施例1及实施例2中所说的第1及第2热处理室(与图1、图2的热处理室10a、10b相对应)，对热处理装置内的全部区域的热处理室和辊道，都能够采用上述的结构。但是，若辊道的维克斯硬度是玻璃基板的维克斯硬度以下，则由于辊道磨损，对等离子体面板的制造恐怕将带来较大的故障，因此对辊道选择那样的材料是不适当的。

下面，对于图2所示的构成的热处理装置，即与第1热处理室内设置的第1辊道(碳化硅烧结体)的排列间隔D相比、使第2热处理室内设置的第2辊道(莫来石烧结体)的排列间隔D’减小的热处理装置，讨论排列间隔D’的大小。

改变各种排列间隔D’，组装多个热处理装置，在各热处理装置中，与实施例2相同(即与实施例1同样进行)，将玻璃基板直接放置在第1及第2辊道上，将基板长度方向作为前进方向，一面传送，一面进行热处理。玻璃基板在俯视图中是2.5m×1.5m，重35kg，辊道的外径R为38mm，长1.8m。

对于热处理后的各玻璃基板的第1及第2辊道接触的背面，与实施例1相同检测每单位面积(m²)的伤痕个数，同时讨论第2辊道的排列间隔D’(mm)与每单位面积的载荷W(g/cm²)的关系。

D’＝A/(B-1)，W＝C/(B×F×S)

式中，A：玻璃基板的前进方向长度(mm)，B：支承玻璃基板的辊道根数，C：玻璃基板的重量(g)，F：玻璃基板与辊道接触的宽度方向的长度(mm)，S：玻璃基板与辊道接触的前进方向的长度(mm)。

这里，每单位面积的载荷W与来自第2辊道的反力相对应。减小第2辊道的排列间隔D’，由于意味着支持玻璃基板的辊道根数增加，因而接触面积增加，因此计算与辊道根数相对应的接触面积。

玻璃基板与辊道接触的前进方向的长度S与{(1-vA²)/EA+(1-vB²)/EB}的1/2次方成比例，这由赫兹公式可知。具体用下式表示。

S＝0.366×{(1-vA²)/EA+(1-vB²)/EB}^1/2

vA：高熔点玻璃的泊松比

EA：高熔点玻璃的杨氏模量

vB：莫来石的泊松比

EB：莫来石的杨氏模量

由该式求出前进方向的长度S，将宽度方向的长度F与辊道根数B相乘，计算接触面积(B×F×S)。使用高熔点玻璃的泊松比(vA)：0.22，杨氏模量(EA)：7.13×10⁴N/mm²，另外使用莫来石的泊松比(vB)：0.24，杨氏模量(EB)：39.2×10⁴N/mm²的物性值。

图5所示为计算的载荷与伤痕个数的关系。在图5中，若每单位面积的载荷超过30g/cm²，则伤痕急剧增加。这表示为了抑制伤痕，希望这样排列第2辊道(莫来石烧结体)，使得每单位面积的载荷成为30g/cm²以下。

如上所述，本发明的热处理装置，由于使用各热处理室的设定温度(气氛温度)与相对于玻璃基板的硬度差的关系来选定辊道，因此即使将玻璃基板直接放置在辊道上传送，也能够抑制伤痕等机械性损伤。这样，对于提高等离子体显示器面板等的生产率是有用的。

Claims (4)

1.一种热处理装置，该热处理装置的热处理室在内部具有将玻璃基板放置在正上面来进行传送的多个传送辊道，并将多个所述热处理室沿所述玻璃基板的传送方向连接，并且将在传送的玻璃基板的上面形成的热处理对象物进行热处理，其特征在于，

作为传送辊道，使用在所述热处理的温度范围内维克斯硬度随着温度上升而增大的第一传送辊道、以及维克斯硬度随着温度上升而减小的第二传送辊道，并且在对所述玻璃基板的热处理温度进行设定的各热处理室中，选择所述第一传送辊道或所述第二传送辊道的任一种传送辊道进行排列，使得与该设定温度下的所述玻璃基板的维克斯硬度的硬度差较小。

2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，

第一传送辊道设置于设定温度不到250℃的热处理室，不到250℃的温度范围内的维克斯硬度是以不到250℃的温度范围内的所述玻璃基板的维克斯硬度为基准的+20％以内，第二传送辊道设置于设定温度250℃以上的热处理室，250℃以上的温度范围内的维克斯硬度是以250℃以上的温度范围内的所述玻璃基板的维克斯硬度为基准的+20％以内。

3.如权利要求1或2的任一项所述的热处理装置，其特征在于，

玻璃基板由高熔点玻璃制成，第一传送辊道是以碳化硅为主要成分的烧结体，第二传送辊道是以莫来石为主要成分的烧结体。

4.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，

将第二传送辊道构成为具有以下式表示的排列间隔D’(mm)，而且单位面积载荷W(g/cm²)为30以下，

D’＝A/(B-1)

W＝C/(B×F×S)

式中，A：玻璃基板的前进方向长度(mm)，B：支承玻璃基板的辊道根数，C：玻璃基板的重量(g)，F：玻璃基板与辊道接触的宽度方向的长度(mm)，S：玻璃基板与辊道接触的前进方向的长度(mm)。

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