JP2011001216A - Method and apparatus for removing strain of glass substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体からの光の入射角度を制限する入射角度制限フィルタなどに用いられる薄型のガラス基板の歪み除去方法及び装置に関する。 The present invention relates to a distortion removal method and apparatus for a thin glass substrate used for an incident angle limiting filter for limiting an incident angle of light from a subject.
近年では、文書等を読み取る小型イメージスキャナが携帯電話機やノート型パソコン等の小型電子機器に組み込まれている。小型イメージスキャナでは、文書等の被写体とイメージセンサとが近接しているが、被写体の各部分からの光は、その各部分に対応する撮像エリアだけでなく、その周辺の撮像エリアにも入射することがある。そのため、イメージセンサに光の入射角度を制限する入射角度制限フィルタを設けることによって、被写体の各部分からの光が、その各部分に対応する撮像エリアに確実に入射するようにしている。 In recent years, small image scanners for reading documents and the like have been incorporated into small electronic devices such as mobile phones and laptop computers. In a small image scanner, a subject such as a document and an image sensor are close to each other, but light from each part of the subject enters not only the imaging area corresponding to each part but also the surrounding imaging area. Sometimes. Therefore, by providing an incident angle limiting filter for limiting the incident angle of light in the image sensor, light from each part of the subject is surely incident on an imaging area corresponding to each part.
入射角度制限フィルタには、透明のガラス基板の両面に、光入射用の孔が一定の間隔で設けられた多層膜が形成されている。ガラス基板は厚みが0.5mm程度の極めて薄型のもの(例えばショット社製のD263)が用いられ、主にダウンドロー法などにより製造される。したがって、製造後のガラス基板は、厚みの薄さから、面が反り返ったり等の歪みが生じている。その歪みがあるガラス基板を入射角度制限フィルタに用いた場合には、イメージセンサとの距離が歪みが生じた部分と生じていない部分とで変わってしまうため、イメージの輝度ムラ、迷光を生み出す原因となる。そのため、入射角度制限フィルタを製造する際には、予めガラス基板の歪みを除去し、ガラス基板を平坦化することが行われている。 In the incident angle limiting filter, a multilayer film in which holes for light incidence are provided at regular intervals is formed on both surfaces of a transparent glass substrate. A very thin glass substrate having a thickness of about 0.5 mm (for example, D263 manufactured by Schott) is used as the glass substrate, and the glass substrate is mainly manufactured by a downdraw method or the like. Therefore, the glass substrate after manufacture is distorted such that the surface is warped due to its thin thickness. If a glass substrate with such distortion is used for the incident angle limiting filter, the distance to the image sensor changes between the part where the distortion occurred and the part where it did not occur, causing the uneven brightness of the image and stray light. It becomes. Therefore, when manufacturing the incident angle limiting filter, the glass substrate is preliminarily removed and the glass substrate is flattened.
この点に関して、特許文献1では、プラズマディスプレイパネル(PDP)や液晶表示装置(LCD)などに搭載されるガラス基板をアニール処理する際に、ガラス基板の両面を平板状のカーボンプレートで押圧することによって、ガラス基板の歪みを除去し、平坦化している。 In this regard, in Patent Document 1, when annealing a glass substrate mounted on a plasma display panel (PDP) or a liquid crystal display (LCD), both surfaces of the glass substrate are pressed with a flat carbon plate. Thus, the distortion of the glass substrate is removed and flattened.
しかしながら、特許文献1の歪み除去方法は、ガラス基板をカーボンプレートで挟み込んでいるため、ガラス基板には汚れが付きやすい。また、カーボンプレートは面の粗さにムラがあるため、ガラス基板をカーボンプレートに挟み込んだときに、ガラス基板の一部にカーボンプレートの凹凸が転写してしまうことがある。このように、ガラス基板に汚れが付いたり、凹凸ができたガラス基板は、そのままでは入射角度制限フィルタのガラス基板として適していないので、本来のフィルタの製造工程以外に、汚れや凹凸を除去する工程が別途必要となり、手間がかかってしまう。 However, in the strain removal method of Patent Document 1, the glass substrate is sandwiched between carbon plates, so that the glass substrate is easily contaminated. Further, since the carbon plate has uneven surface roughness, when the glass substrate is sandwiched between the carbon plates, the unevenness of the carbon plate may be transferred to a part of the glass substrate. As described above, a glass substrate having a glass substrate with dirt or irregularities is not suitable as a glass substrate for an incident angle limiting filter as it is, and therefore, dirt and irregularities are removed in addition to the original filter manufacturing process. A process is required separately, which takes time.
本発明は、汚れや凹凸等を付けることなく確実にガラス基板の歪みを除去することができるガラス基板の歪み除去方法及び装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a glass substrate distortion removing method and apparatus that can reliably remove distortion of a glass substrate without adding dirt or irregularities.
上記目的を達成するために、本発明のガラス基板の歪み除去方法は、ガラス基板と、前記ガラス基板のアニーリングポイントよりも50℃以上高いアニーリングポイントを有するガラス素材からなるプレス板とを交互に重ね合わせて複数段積み上げることによって、前記ガラス基板の両面を前記プレス板の平坦面で押圧し、両面が押圧されたガラス基板に対してアニール処理を施すことを特徴とする。ここで、アニーリングポイント(徐冷点)とは、ガラスの内部応力が数分で実質的に緩和され殆ど無くなる温度をいう。 In order to achieve the above object, the method for removing strain of a glass substrate of the present invention comprises alternately stacking a glass substrate and a press plate made of a glass material having an annealing point that is 50 ° C. higher than the annealing point of the glass substrate. In addition, by stacking a plurality of stages together, both surfaces of the glass substrate are pressed by the flat surface of the press plate, and the glass substrate pressed on both surfaces is subjected to an annealing treatment. Here, the annealing point (annealing point) refers to a temperature at which the internal stress of the glass is substantially relaxed within a few minutes and almost disappears.
前記プレス板及びガラス基板は、一定の角度で傾斜した傾斜面を有する傾斜台に斜めに積み上げられ、前記プレス板の下端側の側面は前記傾斜面に対して直交する方向に取り付けられた支持ロッドにより支持されており、一番上に位置するプレス板上には重りが載置されていることによって、積み上げの際にプレス板とガラス基板との間に空気が入り込んだとしても、プレス板やガラス基板は滑り落ちることがないため、確実にプレス板及びガラス基板の積み上げを行うことができる。なお、前記プレス板は石英板であることが好ましい。また、前記平坦面の表面粗さRaは10μm以上100μm以下であることが好ましい。 The press plate and the glass substrate are stacked obliquely on an inclined table having an inclined surface inclined at a constant angle, and a support rod attached to a side surface on the lower end side of the press plate in a direction orthogonal to the inclined surface. Even if air enters between the press plate and the glass substrate during stacking because the weight is placed on the top press plate, the press plate and Since the glass substrate does not slide down, the press plate and the glass substrate can be reliably stacked. The press plate is preferably a quartz plate. Further, the surface roughness Ra of the flat surface is preferably 10 μm or more and 100 μm or less.
本発明のガラス基板の歪み除去装置は、ガラス基板のアニーリングポイントよりも50℃以上高いアニーリングポイントを有するガラス素材からなり、前記ガラス基板と交互に重ね合わせて複数段積み上げることによって、前記ガラス基板の両面を平坦面で押圧する複数のプレス板と、両面が押圧されたガラス基板に対してアニール処理を施すアニール処理手段とを有することを特徴とする。 The strain relief device for a glass substrate of the present invention is made of a glass material having an annealing point that is higher by 50 ° C. or more than the annealing point of the glass substrate. It has a plurality of press plates which press both surfaces with a flat surface, and an annealing treatment means for performing an annealing treatment on the glass substrate whose both surfaces are pressed.
一定の角度で傾斜した傾斜面上に前記プレス板及びガラス基板が斜めに積み上げられた傾斜台と、前記傾斜面に対して直交する方向に取り付けられ、前記プレス板の下端側の側面を支持する支持ロッドと、一番上に位置するプレス板上に載置される重りとを備えることが好ましい。 An inclined base in which the press plate and the glass substrate are obliquely stacked on an inclined surface inclined at a certain angle, and a side surface on the lower end side of the press plate are supported in a direction orthogonal to the inclined surface. It is preferable to provide a support rod and a weight placed on the press plate located at the top.
本発明によれば、表面粗さRaが10μm以上100μm以下の平坦面を有し、且つアニーリングポイントがガラス基板のアニーリングポイントよりも50℃以上高いガラス素材からなるプレス板でガラス基板の両面を押圧し、この押圧状態でガラス基板のアニール処理を行なうことから、汚れや凹凸等をガラス基板に付けることなく、また気泡痕や割れを発生させることなく、確実に面の反りなどの歪みを除去してガラス基板を平坦化することができる。 According to the present invention, both sides of a glass substrate are pressed with a press plate made of a glass material having a flat surface with a surface roughness Ra of 10 μm or more and 100 μm or less and an annealing point higher by 50 ° C. than the annealing point of the glass substrate. In addition, since the glass substrate is annealed in this pressed state, distortion such as warping of the surface is surely removed without attaching dirt or irregularities to the glass substrate and without generating bubble marks or cracks. Thus, the glass substrate can be planarized.
図1に示すように、本発明のガラス基板の歪み除去装置10は加熱炉11、傾斜台13、複数のプレス板14を備えており、加熱炉11においてガラス基板16をアニール処理をする際に、プレス板14の平坦面14aでガラス基板16の両面を押圧することによりガラス基板16の歪みを除去する。ガラス基板16は、小型のイメージスキャナに組み込まれる入射角度制限フィルタに用いられ、厚みが0.1mm以上0.5mm以下の薄型ガラス基板である。なお、前記ガラス基板の一例とされるショット社製のD263の薄型ガラス基板は、厚みが0.145mm程度であり、面の反りが大きい。したがって、D263等を光学部品として使用する場合には、何らかの平坦化処理を施す必要がある。
As shown in FIG. 1, the glass substrate
傾斜台13は、一定の角度で傾斜した傾斜面13aを有しており、この傾斜面13a上にプレス板14とガラス基板16とが交互に重ね合わされて複数段積み上げられている。また、一番上に位置するプレス板14上には、重り18が載せられている。これにより、ガラス基板16が上側と下側のプレス板14との間に挟み込まれ、ガラス基板16の両面は、上側のプレス板の平坦面14aと下側のプレス板の平坦面14aとによって押圧される。また、傾斜台13には、傾斜面13aに対して直交する方向に支持ロッド20が取り付けられており、この支持ロッド20は各プレス板14の下端側の側面を支持している。
The inclined table 13 has an
プレス板14は二酸化ケイ素からなる石英板で構成されており、二酸化ケイ素以外に他の成分を有するガラス板と比較すると、変形が極めて小さく温度の急変に対して安定している。また、プレス板14のアニーリングポイントは、ガラス基板16のアニーリングポイントよりも50℃以上高く設定されている。そのため、ガラス基板16の両面をプレス板14で押圧した状態でアニール処理を行う際、ガラス基板16のアニーリングポイントに達したとしても、プレス板14は変形しない。したがって、アニール処理の高温下においても、プレス板14の平坦面14aの状態は変化しないため、確実にガラス基板16の歪みを除去することができる。
The
また、プレス板14の両面を構成する平坦面14aは、以下の[数1]式で表される表面粗さRaが10μm以上100μm以下、より好ましくは50μmである。
プレス板の平坦面14aを上記範囲内とすることで、プレス板14でガラス基板16の両面を押圧したとしても、ガラス基板16上に凹凸が転写することなく、ガラス基板16は平坦化される。これに対して、平坦面14aの表面粗さRaが100μmを超えると、平坦面14aにできた凹凸がガラス基板16に転写してしまうおそれがある。一方、平坦面14aの表面粗さRaが10μm未満となると、平坦面14aはほぼ鏡面と同等となるため、平坦面14aとガラス基板16が吸着し、その吸着によってガラス基板16が割れてしまうおそれがある。
By setting the
一方、特許文献1では、本願と同様にアニール処理時にガラス基板の平坦化を行っているが、面の粗さにムラがあるカーボンプレートを使用しているため、ガラス基板上の一部にカーボンプレートの凹凸が転写されるおそれがある。また、カーボンプレートは、加熱炉内の高温状態に曝されると燃焼して変形するおそれがあるため、加熱炉内に窒素を送り込んで加熱炉内の空気をパージ(窒素ガスパージ)する必要があり、コストが非常にかかっていた。 On the other hand, in Patent Document 1, as in the present application, the glass substrate is flattened during the annealing process. However, since a carbon plate with uneven surface roughness is used, carbon is partially formed on the glass substrate. The unevenness of the plate may be transferred. In addition, since the carbon plate may burn and deform when exposed to a high temperature condition in the heating furnace, it is necessary to feed nitrogen into the heating furnace and purge the air in the heating furnace (nitrogen gas purge). The cost was very high.
これに対して、本願で使用するプレス板14は加工が容易であるため、面の粗さを均一にすることが可能である。したがって、プレス板の平坦面14a全体を、ガラス基板16上にプレス板14の凹凸が転写されるおそれがない100μm以下の表面粗さRaに抑えることができる。また、石英板からなるプレス板14自体の価格はカーボンプレートと比較して安く、またプレス板14の表面粗さを調整するためのブラスト処理に必要なコストは、カーボンプレート使用時に必要となる窒素ガスパージのコストと比較しても、非常に小さい。
On the other hand, since the
次に、本発明の作用について説明する。まず、傾斜台13の傾斜面13a上に、表面粗さRaが10μm以上100μm以下の平坦面14aを有するプレス板14を載せ、その上にガラス基板16を載せる。そして、そのガラス基板16上にプレス板14とガラス基板16とを交互に重ね合わせていくことによって、プレス板14及びガラス基板16を複数段積み上げていく。そして、一番上に位置するプレス板14に重り18を載せる。これにより、ガラス基板16の両面がプレス板の平坦面14aにより押圧される。
Next, the operation of the present invention will be described. First, a
また、プレス板14とガラス基板16とを積み上げていく際には、プレス板14とガラス基板16との間に入り込む空気によって、プレス板14やガラス基板16が滑ることがある。このとき、プレス板14とガラス基板16とを平坦な面に積み上げた場合には、プレス板14等の滑りによって積み上げたものが崩れてしまうおそれがあるが、本願のように、プレス板14とガラス基板16とを傾斜台の傾斜面13aに積み上げるとともにプレス板14の下端側の側面を支持ロッド20で支持することによって、プレス板14とガラス基板16との間に空気が入り込んだとしてもプレス板14等は滑ることがないため、確実に積み上げを行うことができる。
Further, when the
プレス板14及びガラス基板16の積み上げが完了したら、加熱炉の扉11aを開け、プレス板14及びガラス基板16が積み上げられた傾斜台13を加熱炉11内に入れる。傾斜台13が加熱炉11内に入ったら扉11aを閉め、加熱炉11内を常温から500℃まで徐々に加熱し、500℃を8時間程度維持する。その後、加熱炉内11で100℃まで徐冷する。これにより、アニール処理が完了する。処理後のガラス基板16は、残留応力や面の反りなどの歪みが除去されて平坦化されている。アニール処理後のガラス基板16は、そのまま加熱炉11内で自然冷却される。なお、アニール処理における加熱時間や徐冷時間の計測はタイマースイッチで行なわれる。
When the stacking of the
なお、本実施形態では、ガラス基板の両面を石英板からなるプレス板で押圧したが、表面粗さRaが10μm以上100μm以下の平坦面を有し、且つアニーリングポイントがガラス基板のアニーリングポイントよりも50℃以上高いガラス素材からなるプレス板であれば、石英板以外で押圧してもよい。その他、ガラス基板をアニール処理する温度で変形しないもの、例えば、鉄板、セラミックなどで押圧をしてもよい。 In this embodiment, both surfaces of the glass substrate are pressed with a press plate made of a quartz plate, but the surface roughness Ra has a flat surface of 10 μm or more and 100 μm or less, and the annealing point is more than the annealing point of the glass substrate. If it is a press plate made of a glass material that is 50 ° C. or higher, it may be pressed by other than the quartz plate. In addition, you may press with the thing which does not deform | transform at the temperature which anneals a glass substrate, for example, an iron plate, a ceramic, etc.
また、本実施形態では、本発明により、小型イメージスキャナの入射角度制限フィルタに用いられる薄型のガラス基板の歪みを除去したが、その他、本発明は、プラズマディスプレイパネル(PDP)や液晶表示装置(LCD)などに搭載されるガラスパネルの歪みをも除去することもできる。 Further, in the present embodiment, distortion of a thin glass substrate used for an incident angle limiting filter of a small image scanner is removed according to the present invention. However, the present invention is not limited to a plasma display panel (PDP) or a liquid crystal display device ( The distortion of the glass panel mounted on the LCD) can also be removed.
10 ガラス基板の歪み除去装置
11 加熱炉
13 傾斜台
13a 傾斜面
14 プレス板
14a 平坦面
16 ガラス基板
20 支持ロッド
DESCRIPTION OF
Claims (8)
両面が押圧されたガラス基板に対してアニール処理を施すことを特徴とするガラス基板の歪み除去方法。 By alternately superimposing a glass substrate and a press plate made of a glass material having an annealing point higher than the annealing point of the glass substrate by 50 ° C. or more and stacking a plurality of stages, both surfaces of the glass substrate are flattened on the press plate. Press on the surface,
A method for removing distortion of a glass substrate, comprising annealing the glass substrate whose both surfaces are pressed.
両面が押圧されたガラス基板に対してアニール処理を施すアニール処理手段とを有することを特徴とするガラス基板の歪み除去装置。 A plurality of press plates that are made of a glass material having an annealing point that is 50 ° C. higher than the annealing point of the glass substrate, and that presses both surfaces of the glass substrate with flat surfaces by alternately stacking and stacking with the glass substrate. When,
An apparatus for removing distortion of a glass substrate, comprising: annealing processing means for performing an annealing process on the glass substrate whose both surfaces are pressed.
前記傾斜面に対して直交する方向に取り付けられ、前記プレス板の下端側の側面を支持する支持ロッドと、
一番上に位置するプレス板上に載置される重りとを備えることを特徴とする請求項5記載のガラス基板の歪み除去装置。 An inclined table in which the press plate and the glass substrate are obliquely stacked on an inclined surface inclined at a certain angle;
A support rod attached in a direction orthogonal to the inclined surface and supporting a side surface on the lower end side of the press plate;
6. The apparatus for removing distortion of a glass substrate according to claim 5, further comprising a weight placed on a press plate located at the top.
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KR20180123437A (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-16 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Large-size synthetic quartz glass substrate, evaluation method, and manufacturing method |
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