KR20220159902A - 유리 기판, 전자 디바이스, 및 유리 기판의 제조 방법 - Google Patents
유리 기판, 전자 디바이스, 및 유리 기판의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
색 불균일의 원인이 되는 유리 기판 표면의 미소한 요철을 저감한 유리 기판의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 유리 기판은, 제1 주면과 제2 주면을 갖고, 상기 제1 주면의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 0.50×10-3㎛ 이상 1.60×10-3㎛ 이하이고, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 0.50×10-3㎛ 이상 1.60×10-3㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 유리 기판에 의하면, 색 불균일의 원인이 되는 유리 기판 표면의 미소한 요철을 저감함으로써, 색 불균일이 억제된 유리 기판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 유리 기판은, 제1 주면과 제2 주면을 갖고, 상기 제1 주면의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 0.50×10-3㎛ 이상 1.60×10-3㎛ 이하이고, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 0.50×10-3㎛ 이상 1.60×10-3㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 유리 기판에 의하면, 색 불균일의 원인이 되는 유리 기판 표면의 미소한 요철을 저감함으로써, 색 불균일이 억제된 유리 기판을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 유리 기판, 전자 디바이스, 및 유리 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 플로트법으로 성형된 유리 기판의 표면에는, 미소한 요철이 존재한다. 이러한 미소한 요철은, 예를 들어, 디스플레이용의 유리 기판으로서 사용하는 경우, 색 불균일의 원인이 될 우려가 있다. 그 때문에, 유리 기판의 표면을 연마할 때에 연마량을 많게 함으로써 이러한 미소한 요철을 제거하여 색 불균일을 억제하거나, 파상도가 작은 유리 기판을 선정하여 연마성을 향상시킴으로써 효율적으로 색 불균일을 억제하려고 하고 있다(특허문헌 1).
그러나, 근년 디스플레이용 유리 기판에 요구되는 품질이 높게 되어 있기 때문에, 연마량을 많게 하거나, 특허문헌 1과 같이 특정 파상도가 작은 유리 기판을 선정하여 연마한 경우에도, 색 불균일이 문제가 되는 경우가 있었다. 그 때문에, 색 불균일의 원인이 되는 유리 기판 표면의 미소한 요철을 더 저감시킬 필요가 있었다. 본 발명은 색 불균일의 원인이 되는 유리 기판 표면의 미소한 요철을 저감하여, 색 불균일이 억제된 유리 기판의 제공을 목적으로 한다.
(1) 본 발명에 따른 유리 기판은, 제1 주면과 제2 주면을 갖고, 상기 제1 주면의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 0.50×10-3㎛ 이상 1.60×10-3㎛ 이하이고, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 0.50×10-3㎛ 이상 1.60×10-3㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
(2) 상기 파상도 강도 A20에 대한, 상기 파상도 강도 A3∼10의 비(A3∼10/A20)가 1.00 이상 2.00 이하인 (1)에 기재된 유리 기판.
(3) 상기 유리 기판은 플로트 유리인, (1) 또는 (2)에 기재된 유리 기판.
(4) 상기 유리 기판의 두께는 1㎜ 이하인, (1) 내지 (3)의 어느 것에 기재된 유리 기판.
(5) 상기 유리 기판은, 적어도 1변이 2400㎜ 이상의 직사각 형상인 (1) 내지 (4)의 어느 것에 기재된 유리 기판.
(6) 상기 제1 주면은 연마 후의 표면인, (1) 내지 (5)의 어느 것에 기재된 유리 기판.
(7) 상기 유리 기판은 디스플레이용인 (1) 내지 (6)의 어느 것에 기재된 유리 기판.
(8) (1) 내지 (7)의 어느 것에 기재된 유리 기판을 구비한 전자 디바이스.
(9) 본 발명에 따른 유리 기판의 제조 방법은, 상기 제1 주면의 표면의 요철 파형을 측정하고, 소정의 기준값 이상의 높이를 갖는 볼록부를 검출하는 표면 형상 측정 공정과, 상기 표면 형상 측정 공정에서 검출한, 소정의 기준값 이상의 높이를 갖는 볼록부에 에칭액을 도포하는 볼록부 제거 공정과, 상기 볼록부 제거 공정에서 처리한 주면을 연마하는 연마 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
(10) 상기 에칭액은 스프레이 노즐, 펜, 또는 붓에 의해 도포하는 (9)에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(11) 상기 유리 기판은 플로트 유리인, (9) 또는 (10)에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(12) 상기 유리 기판의 두께는 1㎜ 이하인, (9) 내지 (11)의 어느 것에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(13) 상기 유리 기판은, 적어도 1변이 2400㎜ 이상의 직사각 형상인 (9) 내지 (12)의 어느 것에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
(14) 상기 유리 기판은 디스플레이용인 (9) 내지 (13)의 어느 것에 기재된 유리 기판의 제조 방법.
색 불균일의 원인이 되는 유리 기판 표면의 미소한 요철을 저감함으로써, 색 불균일이 억제된 유리 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 유리 기판의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 준비 공정에서의 각 처리를 도시한 흐름도이다.
도 3은 볼록부 제거 공정의 유리 기판 표면의 변화를 도시한 개념도이다.
도 4는 스트라이프 패턴 투영법에 의한 유리 기판의 표면 형상 측정 장치를 도시한 개념도이다.
도 5는 스트라이프 패턴 투영법에 의한 유리 기판의 표면 형상 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 예 1 및 예 4의 연마 전의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 예 1 및 예 4의 연마 후의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 예 3 및 예 5의 연마 전의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 예 3 및 예 5의 연마 후의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 필터 처리에서의, 각 피치에 있어서의 게인을 나타낸 그래프이다.
도 2는 준비 공정에서의 각 처리를 도시한 흐름도이다.
도 3은 볼록부 제거 공정의 유리 기판 표면의 변화를 도시한 개념도이다.
도 4는 스트라이프 패턴 투영법에 의한 유리 기판의 표면 형상 측정 장치를 도시한 개념도이다.
도 5는 스트라이프 패턴 투영법에 의한 유리 기판의 표면 형상 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 예 1 및 예 4의 연마 전의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 예 1 및 예 4의 연마 후의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 예 3 및 예 5의 연마 전의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 예 3 및 예 5의 연마 후의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 나타낸 그래프이다.
도 10은 필터 처리에서의, 각 피치에 있어서의 게인을 나타낸 그래프이다.
본 명세서 내에 있어서, 피치란, 유리 기판의 표면의 요철 파형을, 예를 들어 후술하는 스트라이프 패턴 투영법이나 광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측에 의해 측정했을 때의, 인접하는 볼록부의 거리를 말한다.
또한, 파장이란, 파의 1주기의 길이를 말한다. 본 명세서에 있어서 파장은, 특별히 언급하지 않는 한 유리 기판의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환했을 때의 파장을 의미한다. 이산 푸리에 변환할 때의 공간 주파수 분해능은 1㎜로 한다.
본 명세서에 있어서 파상도 높이란, 예를 들어 후술하는 스트라이프 패턴 투영법이나 광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측에 의해, 유리 기판의 표면의 요철 파형을 측정했을 때의 각 점의 높이를 말한다.
또한, 본 명세서에 있어서 파상도 강도란, 유리 기판의 표면의 요철 파형을 측정하고, 얻어진 요철 프로파일을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 각 파장에 있어서의 진폭을 말한다. 유리 기판의 표면의 요철 파형에 대해서는, 예를 들어 후술하는 스트라이프 패턴 투영법이나 광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측에 의해 측정할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 유리 기판의 표면의 요철 프로파일은, 이산 푸리에 변환 전에 필터 처리되어 있다. 본 명세서에 있어서 필터 처리란, 얻어진 요철 프로파일에 대하여 컴퓨터를 사용하여 특정 피치를 갖는 요철의 진폭을 감쇠시키는 처리를 말한다. 필터 처리에서의 각 피치에 있어서의 게인은 도 10에 도시되어 있고, 도 10에 있어서의 특정 피치에서의 게인을 표 1에 나타내고 있다.
필터 처리에서는, 측정 노이즈의 영향을 배제하기 위해서, 피치가 짧은 진폭을 감쇠시키고 있다. 또한, 피치가 긴 요철일수록 색 불균일에 대한 영향이 작아지는 경향이 있는 것으로부터, 피치가 긴 요철일수록 진폭을 감쇠시키고 있다. 또한, 게인이란, 필터 처리 후의 진폭을, 필터 처리 전의 진폭으로 제산한 수치를 말한다.
즉, 유리 기판 표면의 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도란, 유리 기판 표면의 요철 파형을 측정하여 얻은 요철 프로파일을, 도 10에 도시하는 게인으로 필터 처리한 후에, 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 20㎜에 있어서의 진폭을 의미한다.
이하, 본 발명에 관계되는 유리 기판 및 유리 기판의 제조 방법의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명한다. 이하에 기재하는 실시 형태는 일례이며, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
예를 들어 플로트법으로 성형된 유리 기판의 표면에는, 미소한 요철이 존재한다. 이러한 미소한 요철은, 예를 들어, 디스플레이용의 유리 기판으로서 사용하는 경우, 색 불균일의 원인이 될 우려가 있다. 또한, 근년 디스플레이용 유리 기판에 요구되는 품질이 높게 되어 있기 때문에, 색 불균일의 원인이 되는 유리 기판 표면의 미소한 요철을 더 저감시킬 필요가 있었다.
발명자들은, 색 불균일의 원인이 되는 요철에 대하여 조사한 결과, 플로트법으로 제작된 유리 기판의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환했을 때에, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 크고, 이 파장 20㎜의 성분이 색 불균일의 원인임을 알아냈다. 그 때문에, 유리 기판 표면의 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 저감하는 것이 중요하다.
그러나, 예를 들어 플로트법으로 제작한 유리 기판에는, 디스토션이나 코르게이션 등의 미소한 요철이 존재하기 때문에, 유리 기판에 존재하는 요철을 없애는 것은 곤란하다. 이때의 유리 기판 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환했을 때에는, 파장 20㎜의 성분이 존재하게 된다.
또한, 발명자들은, 이 파장 20㎜의 성분은 연마로 제거하기 어렵기 때문에, 가령 연마량을 많게 한 경우이더라도 남기 쉽다는 것, 즉 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도는, 연마로는 저감하기 어렵다는 것을 알아냈다. 그 때문에, 플로트법으로 제작한 유리 기판 표면을 연마함으로써, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 충분히 저감시키는 것은 곤란하다.
발명자들은, 후술하는 연마 공정(S50)보다 전에, 유리 기판의 표면에 존재하는 볼록부를 제거함으로써, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 저감되어, 색 불균일의 억제된 유리 기판이 얻어짐을 알아냈다. 이것은, 도 3에 도시한 바와 같이, 유리 기판의 표면에 존재하는 볼록부를 제거함으로써, 유리 기판의 표면에 존재하는 피치가 긴 요철 파형이, 피치가 짧은 복수의 요철 파형이 되기 때문이라고 생각된다. 이와 같이, 유리 기판의 표면에 존재하는 볼록부를 제거함으로써, 연마 전에 있어서, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 저감된 유리 기판을 얻을 수 있다. 연마 전의 유리 기판에 있어서, 연마로 제거하기 어려운 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 저감되어 있기 때문에, 연마 후에 있어서도 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 저감된 유리 기판이 얻어진다.
그러나, 발명자들은 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 저감된 경우에도, 색 불균일이 문제가 되는 경우가 있음을 발견하였다. 발명자들이 예의 연구한 바, 유리 기판의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환했을 때에, 파장 3㎜ 이상 10㎜ 이하(이하, 「파장 3 내지 10㎜」라고도 함)에 있어서의 파상도 강도의 합계값이 높은 경우에 색 불균일이 발생함을 알았다. 파장 3㎜ 미만의 성분은 연마로 매우 용이하게 제거되기 때문에, 파장 3㎜ 미만의 성분은 색 불균일에 영향을 미치기 어렵다고 생각된다.
여기서, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값이란, 파장 N㎜(N=3, 4, …, 9, 10, 즉, N은 3 이상 10 이하의 자연수)에 있어서의 파상도 강도의 합계값을 말한다.
전술한 바와 같이, 파장이 긴 성분은 연마로 제거하기 어렵지만, 파장이 짧은 성분은 연마로 제거하기 쉽다. 즉, 유리 기판의 표면을 연마한 경우, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도보다도, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도쪽이 저감되기 쉽다. 그 때문에, 플로트법으로 제작한 유리 기판을 연마하는 경우, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도가 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도보다도 먼저 저감되기 때문에, 파장 20㎜의 성분에 기인하는 색 불균일은 없지만, 파장 3 내지 10㎜의 성분에 기인하는 색 불균일이 발생한다고 하는 것은 일어날 수 없었다.
그러나, 예를 들어 연마 공정(S50) 전에 유리 기판 표면에 존재하는 볼록부를 제거함으로써, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 저감한 유리 기판을 연마한 경우에 있어서는, 연마 후의 유리 기판을 관찰했을 때에, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도는 충분히 저감되어 있는 경우에도, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값이 높은 경우가 있을 수 있다. 발명자들은 그러한 경우에, 색 불균일이 발생함을 알아냈다.
따라서, 색 불균일이 억제된 유리 기판을 얻기 위해서는, 유리 기판 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환했을 때에, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 저감시킬뿐만 아니라, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값도 저감시키는 것이 중요하다.
<유리 기판>
본 실시 형태에 있어서, 유리 기판의 제조 방법은, 제조 효율의 관점에 있어서 플로트법이 바람직하다. 또한, 플로트법으로 제작된 유리 기판은, 디스토션이나 코르게이션에 의한 미소한 요철에 의한 색 불균일이 발생할 우려가 있기 때문에, 본 발명에 의한 효과가 현저하다.
유리 기판의 조성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 소다석회 유리, 알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 무알칼리 유리 등을 들 수 있다. 본 실시 형태의 유리 기판은, 액정 디스플레이와 같은 전자 디바이스용 기판 용도에서는, 알칼리 금속 성분을 실질적으로 포함하지 않는 무알칼리 유리를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 알칼리 금속 성분을 실질적으로 포함하지 않는다란, 알칼리 금속 산화물의 함유량의 합계가 0.1질량％ 이하인 것을 의미한다. 또한, 알칼리 금속 산화물의 함유량은 유리 용융 시의 점도를 낮춰서, 유리의 제조를 용이하게 하는 점에서 10질량ppm 이상이 보다 바람직하다.
전자 디바이스용 기판 용도의 경우, 유리 조성은, 산화물 기준의 질량％ 표시로, SiO2: 35 내지 73％, Al2O3: 5 내지 35％, B2O3: 0 내지 30％, MgO: 0 내지 20％, CaO: 0 내지 30％, SrO: 0 내지 30％, BaO: 0 내지 40％, 그리고, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계: 1 내지 55％를 포함하고, 또한 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.
전자 디바이스용 기판 용도에 있어서, 유리 조성은, 변형점이 높고 용해성을 고려하는 경우, 산화물 기준의 질량％ 표시로, SiO2: 58 내지 66％, Al2O3: 15 내지 22％, B2O3: 5 내지 12％, MgO: 0 내지 8％, CaO: 0 내지 9％, SrO: 3 내지 12.5％, BaO: 0 내지 2％, 그리고, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계: 9 내지 18％를 포함하고, 또한 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다.
변형점이 높고 용해성을 고려하는 경우, 유리 조성은, 보다 바람직하게는, 산화물 기준의 질량％ 표시로, SiO2: 56 내지 62％, Al2O3: 15 내지 20％, B2O3: 6 내지 10％, MgO: 2 내지 5％, CaO: 3 내지 7％, SrO: 4 내지 10％, BaO: 0 내지 1％, 그리고, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계: 12 내지 17％를 포함하고, 또한 알칼리 금속 함유물을 실질적으로 포함하지 않는다. BaO는 실질적으로 포함하지 않는 것이 더욱 바람직하다.
전자 디바이스용 기판 용도에 있어서, 유리 조성은, 고변형점을 고려하는 경우, 산화물 기준의 질량％ 표시로, SiO2: 54 내지 73％, Al2O3: 10.5 내지 22.5％, B2O3: 0 내지 7％, MgO: 0 내지 10％, CaO: 0 내지 10％, SrO: 0 내지 16％, BaO: 0 내지 10％, 그리고, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계: 8 내지 26％를 포함하고, 또한 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다.
전자 디바이스용 기판 용도에 있어서, 유리 조성은, 더한층의 고변형점을 고려하는 경우, 산화물 기준의 질량％ 표시로, SiO2: 54 내지 73％, Al2O3: 10.5 내지 22.5％, B2O3: 0 내지 5.5％, MgO: 0 내지 10％, CaO: 0 내지 10％, SrO: 0 내지 10％, BaO: 0 내지 10％, 그리고, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계: 8 내지 20％를 포함하고, 또한 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 함유하지 않는 것이 더욱 바람직하다.
전자 디바이스용 기판 용도에 있어서, 유리 조성은, 저유전율, 저유전 정접성과 같은 전기 특성을 고려하는 경우, 산화물 기준의 질량％ 표시로, SiO2: 54 내지 73％, Al2O3: 5 내지 22.5％, B2O3: 15 내지 30％, MgO: 0 내지 10％, CaO: 0 내지 9％, SrO: 0 내지 16％, BaO: 0 내지 20％, 그리고, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계: 1 내지 26％를 포함하고, 또한 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다.
전자 디바이스용 기판 용도에 있어서, 유리 조성은, 팽창률의 제어성을 향상시키고, 특히 고팽창률의 기판을 얻고자 하는 경우, 산화물 기준의 질량％ 표시로, SiO2: 40 내지 73％, Al2O3: 5 내지 23％, B2O3: 0 내지 15％, MgO: 0 내지 20％, CaO: 0 내지 20％, SrO: 0 내지 20％, BaO: 0 내지 40％, 그리고, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계: 10 내지 55％를 포함하고, 또한 알칼리 금속 산화물을 실질적으로 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다.
유리 기판의 두께는 1㎜ 이하인 것이 바람직하다. 유리 기판을 얇게 함으로써 경량화를 달성할 수 있다. 본 발명의 유리 기판 두께는 0.65㎜ 이하가 보다 바람직하고, 0.55㎜ 이하가 더욱 바람직하고, 0.45㎜ 이하가 특히 바람직하고, 가장 바람직하게는 0.4㎜ 이하이다. 두께를 0.1㎜ 이하, 혹은 0.05㎜ 이하로 할 수도 있다. 단, 자중 휨을 방지하는 관점에서는, 두께는 0.1㎜ 이상이 바람직하고, 0.2㎜ 이상이 보다 바람직하다.
유리 기판의 크기는, G3(550×650㎜), G4(680×880㎜), G5(1000×1200㎜), G6(1500×1800㎜), G7(1900×2200㎜), G8(2200×2400㎜), G9(2400×2800㎜), G10(2800×3000㎜), G11(3000×3300㎜)의 어느 것이어도 된다.
또한, 유리 기판의 크기는, 예를 들어 적어도 1변이 2400㎜ 이상인 유리 기판, 구체적인 예로서는, 긴 변 2400㎜ 이상, 짧은 변 2000㎜ 이상의 유리 기판에 적합하다. 유리 기판이 커질수록, 유리 기판 주표면의 면적이 커지기 때문에, 유리 기판의 면 내에 색 불균일이 발생할 가능성도 높아진다. 또한, 유리 기판이 커질수록 연마의 난이도가 높아지기 때문에, 유리 기판의 면 내에 색 불균일이 발생할 가능성도 높아진다. 그 때문에, 적어도 1변이 2400㎜ 이상인 유리 기판일 경우, 보다 현저한 효과가 얻어진다.
<파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20>
본 발명에 따른 유리 기판은, 제1 주면 및 제2 주면을 갖고, 상기 제1 주면의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 1.60×10-3㎛ 이하이다.
파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 1.60×10-3㎛ 이하인 것에 의해, 파장 20㎜의 성분에 의한 색 불균일을 억제할 수 있다. 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 1.40×10-3㎛ 이하가 바람직하고, 1.20×10-3㎛ 이하가 보다 바람직하고, 1.00×10-3㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 파상도 강도 A20의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.50×10-3㎛ 이상이다.
또한, 제1 주면이 연마되어 있지 않은 유리 기판에 있어서는, 유리 기판의 제1 주면의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 2.00×10-3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은, 연마 공정(S50)에서는 저감시키기 어렵지만, 제1 주면이 연마되어 있지 않은 유리 기판에 있어서 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20을 2.00×10-3㎛ 이하로 함으로써, 연마 후의 유리 기판에 있어서도 색 불균일을 억제할 수 있다. 연마 후의 유리 기판이란, 후술하는 연마 공정(S50)의 후의 유리 기판이다.
제1 주면이 연마되어 있지 않은 유리 기판에 있어서는, 상기 제1 주면의 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 1.70×10-3㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.40×10-3㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1.20×10-3㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 제1 주면이 연마되어 있지 않은 유리 기판에 있어서, 상기 제1 주면의 파상도 강도 A20의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.50×10-3㎛ 이상이다.
연마 전의 유리 기판에 있어서, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은, 후술하는 표면 형상 측정 공정(S20)에 있어서의 기준값 H2의 높이에 의해 조정할 수 있다. 기준값 H2를 높게 할수록, 후술하는 볼록부 제거 공정(S30)에 있어서, 제거하는 볼록부가 적어져 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 저감시키기 어려워진다. 또한, 기준값 H2를 너무 낮게 하더라도 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 저감시키기 어려워진다. 연마 전의 유리 기판이란, 후술하는 세정 공정(S40)의 후이며 연마 공정(S50) 전의 유리 기판이다.
연마 후의 유리 기판에 있어서, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 연마 전의 유리 기판에 있어서의 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20에 영향받는다. 연마 전의 유리 기판 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20의 값이 클수록, 연마 후의 유리 기판에 있어서도 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20의 값은 커진다.
또한, 연마 후의 유리 기판의 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 연마 조건에도 영향받는다. 예를 들어 연마 시간을 길게 할수록, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 저감된다. 그러나, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 연마로 저감시키기 어렵기 때문에, 플로트법으로 제작한 유리 기판에 있어서, 연마만으로 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20의 값을 1.60×10-3㎛ 이하로 하는 것은 곤란하다. 플로트법으로 제조된 유리 기판을 연마한 경우, 예를 들어 연마 시간을 길게 함으로써 연마량을 많게 한 경우에도, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 통상적으로 1.60×10-3㎛ 초과가 된다.
<파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도 A3∼10>
본 발명에 따른 유리 기판은, 제1 주면 및 제2 주면을 갖고, 상기 제1 주면의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 1.60×10-3㎛ 이하이다. A3∼10이 1.60×10-3㎛ 이하인 것에 의해, 파장 3 내지 10㎜의 성분에 기인하는 색 불균일을 억제할 수 있다.
파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은, 1.40×10-3㎛ 이하가 바람직하고, 1.30×10-3㎛ 이하가 보다 바람직하고, 1.20×10-3㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 파상도 강도의 합계값 A3∼10의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.50×10-3㎛ 이상이다.
또한, 제1 주면이 연마되어 있지 않은 유리 기판에 있어서는, 유리 기판의 제1 주면의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은 7.00×10-3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 큰 경우, 파장 3 내지 10㎜의 성분에 기인하는 색 불균일을 억제하기 위해서, 연마량을 많게 할 필요가 있다. 그러나, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 작으면, 연마 공정(S50)에서의 연마량을 많게 하지 않더라도, 색 불균일을 억제할 수 있기 때문에, 생산성의 향상을 기대할 수 있다.
제1 주면이 연마되어 있지 않은 유리 기판에 있어서의, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은 6.00×10-3㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 5.50×10-3㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 5.00×10-3㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다.
또한, 제1 주면이 연마되어 있지 않은 유리 기판에 있어서, 파상도 강도의 합계값 A3∼10의 하한은 4.00×10-3㎛ 이상이 바람직하고, 4.20×10-3㎛ 이상이 보다 바람직하고, 4.50×10-3㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 제1 주면이 연마되어 있지 않은 유리 기판에 있어서, 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 상기 하한값 이상인 것은, 도 3에 도시하는 바와 같이 유리 기판의 제1 주면의 피치가 긴 요철 파형이, 후술하는 볼록부 제거 공정(S30)에 의해 복수의 피치가 짧은 요철 파형으로 되어 있을 가능성이 높다.
연마 전의 유리 기판에 있어서의, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은, 후술하는 표면 형상 측정 공정(S20)에서의 기준값 H2의 높이에 의해 조정할 수 있다. 기준값 H2를 높게 할수록, 후술하는 볼록부 제거 공정(S30)에서 제거하는 볼록부는 적어진다. 도 3에 도시한 바와 같이, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은, 볼록부 제거 공정(S30)에 있어서, 유리 기판 표면에 존재하는 피치가 긴 요철 파형이, 복수의 피치가 짧은 요철 파형이 되는 것에 의해 증가한다. 그 때문에, 볼록부 제거 공정(S30)에서 제거하는 볼록부가 적어지면, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10도 작아진다. 또한, 기준값 H2를 너무 낮게 해도, 파상도 강도의 합계값 A3∼10은 작아진다.
연마 후의 유리 기판에 있어서, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은, 연마 전의 유리 기판의 파상도 강도의 합계값 A3∼10에 영향받는다. 연마 전의 유리 기판의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 클수록, 연마 후의 유리 기판에서도 A3∼10은 커지기 쉽다.
또한, 연마 후의 유리 기판에 있어서, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은, 연마 조건에도 영향받는다. 예를 들어 연마 시간을 길게 하여 연마량을 많게 할수록, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은 작아진다.
<파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20에 대한, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10의 비(A3∼10/A20)>
파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20에 대한, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10의 비(A3∼10/A20)는 연마의 전후에 변화하고, 특히 A3∼10의 변화에 영향받는다. 이것은, 연마 공정(S50)에 있어서는, 파장이 짧은 성분은 저감되기 쉽고, 파장이 긴 성분은 저감되기 어려운 것에 기인하고 있다. 즉, 연마 공정(S50) 전후에, 파상도 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값인 A3∼10은 변화하기 쉽지만, 파상도 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 변화하기 어렵다. 그 때문에, 연마 전후에 있어서, 비(A3∼10/A20)는 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10의 변화에 의한 영향이 크다.
연마 후의 유리 기판에 있어서, 비(A3∼10/A20)는 1.00 이상이 바람직하고, 1.05 이상이 보다 바람직하고, 1.10 이상이 더욱 바람직하다. 비(A3∼10/A20)가 클수록, 연마량이 적다고 생각되고, 비(A3∼10/A20)가 상기 하한 이상으로 되도록 유리 기판을 연마함으로써, 생산성의 향상을 기대할 수 있다.
또한, 연마 후의 유리 기판에 있어서, 비(A3∼10/A20)는 2.00 이하가 바람직하고, 1.70 이하가 보다 바람직하고, 1.50 이하가 더욱 바람직하다. 비(A3∼10/A20)가 상기 상한 이하인 것은, 유리 기판이 충분히 연마되어 있는 것을 의미한다.
여기서, 플로트법으로 제작된 유리 기판에 대해서, 후술하는 볼록부 제거 공정(S30)을 실시하지 않고 연마한 경우에 있어서는, 통상 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10보다 커지기 때문에, 비(A3∼10/A20)는 1.00 미만이 된다.
유리 기판이 연마되어 있는지 여부는, 유리 기판 표면을 관찰함으로써 판단할 수 있다. 연마 공정(S50)에서는, 통상적으로 유리 기판의 표면이 지립을 사용하여 깍여지기 때문에, 관련 주표면은 연마 줄무늬를 갖는다. 연마 줄무늬의 유무는 AFM(Atomic Force Microscopy; 원자간력 현미경)에 의한 표면 관찰에 의해 판별 가능하다. 구체적으로는, 1㎛×1㎛ 영역 내에 길이 0.5㎛ 이상의 연마 줄무늬가 1개 이상 존재하는 경우에, 표면에 연마 줄무늬를 갖는 상태라고 할 수 있다.
특히 플로트법으로 제작된 유리 기판의 보텀면이 연마되어 있는지 여부는, 유리 기판에 300㎚ 이하의 자외선을 조사함으로써도 판단할 수 있다. 연마 전의 상태에서는, 유리 기판의 보텀면에 부착된 주석이, 자외선이 조사됨으로써 형광을 발한다. 한편, 유리 기판의 보텀면을 연마한 경우, 이러한 형광은 보이지 않는다.
<파상도 강도의 측정 방법>
각 파장에 있어서의 파상도 강도는, 유리 기판의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출된다. 유리 기판의 표면의 요철 파형은, 예를 들어 스트라이프 패턴 투영법이나 광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측에 의해 측정한다.
<스트라이프 패턴 투영법에 의한 표면 형상 계측>
도 4에, 유리 기판의 표면의 요철 파형을 측정하는 장치를 도시한다. 도 4에 도시하는 장치는, 유리 기판 표면에 스트라이프 패턴을 조사하기 위한 스트라이프 패턴(1)과, 스트라이프 패턴(1)이 조사되는 유리 기판(10)과, 상기 스트라이프 패턴(1)의 상기 유리 기판(10)에 의한 반사상을 촬상하는 라인 센서 카메라(2)를 갖는다.
라인 센서 카메라(2)의 광축과, 스트라이프 패턴(1)이 존재하는 평면의 법선이, 유리 기판(10)의 표면의 법선 방향으로부터 동일한 각도 θ로 되도록, 라인 센서 카메라(2)와 스트라이프 패턴(1)이 설치된다. 이때, 각도 θ는 45°인 것이 바람직하다.
도 5는 스트라이프 패턴 투영법에 의해, 유리 기판의 제1 주면(10a)을 측정하는 경우의 흐름을 도시하는 흐름도이다. 스트라이프 패턴 투영법에 의한 표면 형상 계측은, 스트라이프 패턴을 조사하는 공정(S21)과, 상기 스트라이프 패턴이 유리 기판에 반사된 반사상을 촬상하는 공정(S22)과, 상기 반사상으로부터 유리 기판의 제1 주면(10a)에서의 반사상만을 검출하는 공정(S23)과, 상기 검출한 스트라이프 패턴의 명암의 어긋남으로부터 유리 기판의 제1 주면(10a)의 기울기를 산출하는 공정(S24)과, 상기 기울기를 적분 연산함으로써 유리 기판의 제1 주면(10a)의 표면 형상을 얻는 공정(S25)을 갖는다.
공정(S23)에 있어서, 스트라이프 패턴으로부터 유리 기판에 스트라이프 패턴을 조사한 경우, 그 반사상에는 유리 기판의 제1 주면(10a)에서 반사한 스트라이프 패턴과, 상기 제1 주면(10a)과는 반대 방향의 제2 주면(10b)에서 반사한 스트라이프 패턴이 존재한다. 그 때문에, 상기 촬상 화상으로부터 제1 주면(10a)에서 반사한 스트라이프 패턴만을 검출한다.
이어서, 얻어진 화상으로부터 제1 주면(10a)의 요철 파형에 의해 발생하는, 명암 주기의 어긋남에 기초하여 제1 주면의 요철 파형의 기울기를 산출한다. 그리고, 상기 요철 파형의 기울기를 적분 연산함으로써, 유리 기판의 제1 주면의 요철 프로파일이 얻어진다.
얻어진 요철 프로파일을 필터 처리한 후에, 이산 푸리에 변환함으로써, 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 산출할 수 있다.
<광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측에 의한 요철 파형의 측정>
또한, 유리 기판 표면의 요철 파형은, 광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측으로 측정해도 된다. 광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측은, 코히어런트한 광을 유리 기판 표면에 조사하여 반사시키고, 유리 기판 표면의 높이의 차를 반사광의 위상의 어긋남으로서 관측하는 것이다. 광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측으로서는, 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들어 Micromap, Vertscan2.0, Vertscan3.0(가부시키가이샤 료까 시스템제) 등이 사용된다.
예를 들어, Vertscan2.0(렌즈 배율 5배)으로, 유리 기판 표면의 요철 파형을 측정하고, 얻어진 요철 프로파일을 필터 처리한 후에, 이산 푸리에 변환함으로써도, 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 산출할 수 있다.
<유리 기판의 제조 방법>
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 유리 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 흐름도를 도시하고 있다.
동 도면에 있어서, 본 발명의 유리 기판의 제조 방법은, 유리 기판을 준비하는 준비 공정(S10)과, 유리 기판 표면의 요철 파형을 측정하는 표면 형상 측정 공정(S20)과, 상기 유리 기판 표면의 볼록부를 에칭액에 의해 제거하는 볼록부 제거 공정(S30)과, 유리 기판 표면에 존재하는 에칭액을 제거하는 세정 공정(S40)과, 유리 기판 표면을 연마하는 연마 공정(S50)을 갖는다.
<준비 공정(S10)>
준비 공정(S10)은, 유리 원료를 용해하는 용융 처리(S12)와, 상기 용융 유리를 성형하는 성형 처리(S14)와, 상기 성형한 유리 리본을 서랭하는 서랭 처리(S16)와, 유리 기판을 소정의 크기로 절단하는 절단 처리(S18)를 갖는다. 용융 처리(S12)에서는, 유리 원료를 용융함으로써 용융 유리를 제작한다. 성형 처리(S14)에서는, 플로트 배스 내에 존재하는 상기 용융 유리를 용융 금속의 표면 상에 연속적으로 공급하고, 용융 금속의 액면을 이용하여 용융 유리를 띠판상의 유리 리본으로 성형한다. 유리 리본은, 플로트 배스의 상류측으로부터 하류측으로 이동하면서 점차 고화된다. 서랭 처리(S16)에서는, 성형 처리(S14)에서 띠판상으로 성형한 유리 리본을 서랭한다. 다음으로 절단 처리(S18)에 있어서, 서랭된 유리 리본을 절단기로 소정의 크기로 절단하여, 유리 기판을 얻는다. 이 준비 공정(S10)에 있어서, 예를 들어 디스토션이나 코르게이션의 영향으로, 유리 기판의 표면에 미소한 요철이 발생한다.
<표면 형상 측정 공정(S20)>
표면 형상 측정 공정(S20)은, 준비 공정(S10)에서 준비된 유리 기판의 표면의 요철 파형을 측정하는 공정이다. 표면 형상 측정 공정(S20)에서는, 적어도 유리 기판의 연마면을 측정한다. 즉, 예를 들어 유리 기판의 보텀면(상기 성형 처리(S14)에서 용융 금속과 접하고 있었던 면)을 제1 주면으로 하여, 유리 기판의 제1 주면을 연마하는 경우에는, 적어도 제1 주면을 측정한다.
유리 기판 표면의 요철 파형은, 예를 들어 상기 스트라이프 패턴 투영법이나 광 간섭 방식의 비접촉 표면 형상 계측에 의해 측정된다. 측정된 요철 파형의 측정에서 얻어진 요철 프로파일은, 컴퓨터 등의 기록 매체에 보존된다. 이어서, 얻어진 요철 프로파일에 대하여 필터 처리를 한다.
이어서, 미리 설정된 소정의 기준값 H2 이상의 높이의 영역(이하, 「제거 영역(14)」이라고도 함)이 산출된다. 상기 제거 영역(14)이 볼록부 제거 공정(S30)에 있어서 제거되는 영역이다. 다음 볼록부 제거 공정(S30)에 있어서 상기 제거 영역(14)을 제거함으로써, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20을 감소시킬 수 있고, 또한 A20의 감소에 수반하여, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 증가한다.
상기 기준값 H2는, 파상도 높이의 평균값 H1과, 유리 기판 표면의 산술 평균 높이 Sa에 기초하여 결정된다. 산술 평균 높이 Sa는, 선의 산술 평균 높이 Ra를 면으로 확장한 파라미터이며, 유리 기판 표면의 파상도 높이의 평균값 H1과, 유리 기판 표면의 각 점의 파상도 높이의 차의 절댓값의 평균을 나타낸다. 일반적으로, 면 조도를 평가할 때에 사용되는 파라미터이다.
상기 기준값 H2는 유리 기판 표면의 파상도 높이의 평균을 H1이라 했을 때, 이하의 2개의 식을 충족하는 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
(H1-1.5×Sa)≤H2 …(1)
H2≤(H1+0.5×Sa) …(2)
또한, H1 및 Sa는 필터 처리 전의 요철 프로파일을 사용하여 산출한다.
기준값 H2에 대해서, 식 (1) 및 식 (2)를 충족하도록 설정함으로써, 유리 기판 표면에 존재하는 볼록부를 제거할 수 있고, 그 결과 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20을 저감시킬 수 있다.
기준값 H2가 식 (1)을 충족하지 않는 경우, 유리 기판 표면에 기준값 H2 이상의 높이의 영역(제거 영역(14))이 많아진다. 그 결과, 에칭액을 사용한 볼록부 제거에 의해 새롭게 다수의 볼록부가 발생하여, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 효율적으로 저감할 수 없을 우려가 있다. 또한, 기준값 H2가 식 (2)를 충족하지 않는 경우, 기준값 H2 이상의 높이의 영역이 적어진다. 그 결과, 유리 기판 표면의 볼록부를 제거할 수 없어, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 효율적으로 저감할 수 없을 우려가 있다.
<볼록부 제거 공정(S30)>
볼록부 제거 공정(S30)은, 표면 형상 측정 공정(S20)에 있어서의 연산 처리 수단에 의해 산출된, 소정 기준값 H2 이상의 높이의 영역을 제거하는 공정이다. 본 실시 형태에서는, 볼록부 제거 공정(S30)에 있어서, 상기 볼록부에 에칭액을 도포함으로써, 상기 볼록부를 제거하고 있다.
도 3은, 본 실시 형태의 볼록부 제거 공정(S30)에 있어서의, 유리 기판 표면의 변화를 도시하는 개략도이다. 또한, 도 3은, 이해하기 쉽게 하기 위해서, 유리 기판의 표면의 요철 파형을 과장하여 도시하고 있다.
도 3의 (a)는 유리 기판 표면의 볼록부에 에칭액을 도포하기 전의 유리 기판 표면을 도시한 개념도이다. 도 3의 (a)에 있어서, 실선으로 나타내는 H1이 유리 기판의 표면의 파상도 높이의 평균값이다. 또한, 실선으로 나타내는 H2가, 기준값이다. 도 3의 (a)에서는, 식 (1)과 식 (2)를 충족하는 위치에 기준값 H2가 설정되어 있다. 도 3의 (a)의 사선 영역은 기준값 H2 이상의 높이의 영역(제거 영역(14))을 나타내고 있다.
도 3의 (b)는 상기 제거 영역(14)에 에칭액을 도포함으로써, 상기 제거 영역(14)을 제거했을 때를 도시하고 있다. 상기 제거 영역(14)에 에칭액을 도포함으로써, 상기 제거 영역(14)이 제거된다.
에칭액으로 제거 영역(14)을 제거한 경우, 제거 영역(14)이었던 볼록부는, 기준값 H2를 따라서 제거되는 것이 아니라, 통상적으로 도 3의 (b)와 같이, 가공 전에 볼록부였던 부분에 오목부가 형성되도록 제거된다. 이때, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 기준값 H2와 제거 영역(14)이 교차하는 단부점(12)의 근방이 급준한 형상으로 된다. 이것은, 가령 제거 영역(14)의 표면으로부터 동일한 깊이만큼 에칭되었을 때를 상정하면, 단부점 근방은 기준값 H2 이하로 되기 쉽기 때문이라고 생각된다.
제거 영역(14)의 제거 전후인 도 3의 (a)와 도 3의 (b)를 비교하면, 볼록부 제거 공정 전의 도 3의 (a)의 유리 기판의 표면은, 피치가 긴 요철 파형인 데 반해, 볼록부 제거 공정(S30) 후의 도 3의 (b)의 유리 기판의 표면은, 피치가 짧은 요철 파형으로 된다.
그 결과, 볼록부 제거 공정(S30) 후에는, 볼록부 제거 공정(S30) 전에 비하여, 유리 기판 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환했을 때, 파장이 비교적 긴 파장 20㎜ 정도의 파상도 강도가 저감되고, 파장이 비교적 짧은 파장 10㎜ 이하의 파상도 강도가 증가하게 된다.
여기서, 에칭 가스를 사용하여 제거 영역(14)인 볼록부를 제거하고자 한 경우, 볼록부를 제거하는 것은 어렵다. 또한, 가령 볼록부를 제거할 수 있었다고 하더라도, 볼록부였던 부분에 오목부가 형성되기 어렵기 때문에, 파장 10㎜ 이하의 파상도 강도는 증가하기 어렵다.
에칭액은 예를 들어 불화물과 무기산의 혼합물을 사용할 수 있다. 불화물로서는, 예를 들어, 불화암모늄, 불화수소암모늄, 불화나트륨, 불화수소나트륨, 불화칼륨, 불화수소칼륨, 및 유사한 염, 또는 그들의 조합으로부터 선택되는 염을 사용할 수 있다. 무기산은, 예를 들어, 불화수소산, 황산, 염산, 질산, 및 인산, 그리고 유사한 산, 또는 그들의 조합의 하나를 사용할 수 있다. 에칭액은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 불소 함유량이 1질량％ 내지 20질량％이며, 5질량％ 내지 60질량％의 무기산을 포함하는 용액을 사용할 수 있다.
볼록부 제거 공정(S30)에서 새롭게 발생하는 오목부의 깊이는, 에칭액의 농도나, 에칭 시간에 의해 조정할 수 있다. 에칭양의 부족에 의해, 볼록부 제거 공정(S30) 전의 기준값 H2 이상의 높이의 영역이 여전히 남는 경우에는, 에칭액의 농도를 높게 하거나, 에칭 시간을 길게 함으로써 조정할 수 있다. 상기 볼록부의 에칭양이 너무 많기 때문에, 볼록부 제거 공정(S30) 전에 제거 영역(14)이었던 볼록부에 과도하게 깊은 오목부가 발생하는 경우에는, 에칭액의 농도를 낮게 하거나, 에칭 시간을 짧게 함으로써 조정할 수 있다.
여기서, 과도하게 깊은 오목부란, 예를 들어 볼록부 제거 공정(S30) 전의 유리 기판 표면의 파상도 높이의 평균 H1과 산술 평균 높이 Sa를 사용하여 파상도 높이가 (H1-4×Sa) 이하로 되는 영역이 존재하는 오목부를 말한다. 볼록부 제거 공정(S30) 전의 유리 기판 표면의 파상도 높이의 평균 H1보다도 4×Sa(㎚) 이상 낮으면, 에칭액을 사용한 볼록부 제거 공정(S30)에 있어서 발생하는 오목부를 제거하기 위하여 필요한 연마량이 많아질 우려가 있다.
에칭액의 도포 방법은, 제거 영역(14)에만 에칭액을 도포할 수 있으면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 액출부가 섬유 다발을 포함하는 붓으로 도포해도 되고, 액출부가 펠트 등의 합성 수지를 포함하는 펜으로 도포해도 되고, 스프레이 노즐로 도포해도 된다. 스프레이 노즐을 사용하여 도포함으로써, 에칭액의 도포량을 조정할 수 있고, 또한 제거 영역(14)에 균일하게 에칭액을 도포할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 붓이나, 펜으로 도포하는 경우, 핸들링성이 우수하기 때문에 바람직하다.
스프레이 노즐을 사용하는 경우, 제거 영역(14)의 상방에 스프레이 노즐을 배치하고, 상기 스프레이 노즐로부터 제거 영역을 향하여 에칭액을 분출함과 동시에, 기준값 H2와 제거 영역(14)이 교차하는 단부점(12)의 상방에 배치한 에어 노즐로부터 상기 단부점(12)을 향하여 공기를 분출한다. 이에 의해, 스프레이 노즐로부터 분출된 에칭액은 제거 영역(14)에만 도포된다. 또한, 도포된 에칭액이 오목부에 유입될 일도 없어, 제거 영역(14)에 머무를 수 있다.
액출부가 펜 또는 붓상의 것으로 에칭액을 도포하는 경우에는, 에어 노즐이 없는 경우이더라도 제거 영역(14)에만 에칭액을 도포할 수 있다. 또한 에칭액은, 에칭액의 도포량에 따라서는 액체의 표면에 작용하는 표면 장력에 의해 제거 영역(14)에 머무르지만, 도포량이 많기 때문에 에칭액이 제거 영역(14)으로부터 오목부로 흐를 경우에는, 단부점(12)의 상방에 배치한 에어 노즐로부터, 상기 단부점(12)을 향하여 공기를 분출함으로써 제거 영역(14)에 머무르게 해도 된다.
<세정 공정(S40)>
세정 공정(S40)은, 상기 볼록부 제거 공정(S30)에 있어서 유리 기판 표면에 도포된 에칭액을 제거하는 공정이다. 세정 공정(S40)에서는, 상기 유리 기판의 표면을 예를 들어 순수로 세정함으로써, 유리 기판 표면에 도포된 에칭액을 제거한다.
<연마 공정(S50)>
연마 공정(S50)은, 유리 기판 표면에 존재하는 요철을 제거하는 공정이다. 연마 공정(S50)에서는, 유리 기판의 주면을, 연마 슬러리를 사용하여 연마한다. 연마 슬러리는, 예를 들어 연마 지립으로서 산화세륨, 산화지르코늄, 산화망간, 산화란탄 또는 벵갈라를 포함하는 것이 사용된다. 특히 산화세륨을 사용하는 것이 바람직하다.
유리 기판의 제1 주면 또는 제2 주면 중, 적어도 상기 볼록부 제거 공정(S30)에서 처리한 주면을 연마하여, 평활성이 높은 유리 기판으로 마무리한다. 예를 들어, 유리 기판의 보텀면을 제1 주면으로 하여, 상기 제1 주면의 표면에 대하여 볼록부 제거 공정(S30)을 행한 경우, 적어도 보텀면을 연마한다. 연마 조건은 적절히 조정하면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 연마 패드를 사용하여 연마하는 경우, 연마 압력은 0.05 내지 0.5MPa가 바람직하고, 연마 패드 회전수(공전수)는 30 내지 1000rpm이 바람직하다. 또한, 연마 패드를 공전시킴과 동시에, 연마 패드를 자전시켜도 된다. 이 경우, 연마 패드의 자전수는 10 내지 300rpm이 바람직하다. 또한, 후술하는 실시예에 있어서의 연마 횟수는 특별히 한정되지 않지만, 연마 공정(S50)의 부하를 고려하면 1 내지 10회가 바람직하고, 3 내지 8회가 보다 바람직하고, 3 내지 6회가 가장 바람직하다. 또한, 연마 패드가 아니라 무단 띠상의 연마 벨트를 사용한 벨트 연마기를 사용하여, 유리 기판의 표면을 연마해도 된다.
<전자 디바이스>
본 실시 형태에 관계되는 유리 기판은, 전자 디바이스용 기판으로서 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 디스플레이용 기판으로서 사용하는 것이 보다 바람직하고, 액정 디스플레이의 기판으로서 사용하는 것이 더욱 바람직하고, a-Si(Amorphous Silicon) TFT의 기판으로서 사용하는 것이 가장 바람직하다.
또한, 플렉시블 디스플레이 제조용 캐리어 기판이나 반도체 패키징용 캐리어 기판으로서 사용하는 것도 보다 바람직하다. 그 중에서도, 플렉시블 디스플레이 제조용 캐리어 기판으로서 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 관계되는 전자 디바이스는 상기 유리 기판을 구비하는 것이며, 예를 들어, 적어도 1변이 2400㎜ 이상의 직사각 형상인 대형 전자 디바이스에도, 이러한 유리 기판을 적합하게 적용할 수 있다.
[실시예]
이하에 시험예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다. 또한, 예 1 및 예 2는 실시예이며, 예 3 내지 예 6은 비교예이다.
<예 1>
용융 가마 A로 사이즈 2500×2200㎜, 두께 0.5㎜의 알칼리 금속을 실질적으로 함유하지 않는 유리 기판을 제작하였다. 예 1에 있어서, 플로트법으로 제작한 유리 기판에 있어서, 성형 처리에서 용융 주석과 접하고 있었던 보텀면을 제1 주면으로 하고, 상기 제1 주면과는 반대 방향의 주면을 제2 주면이라고 하자. 제작한 유리 기판의 조성은 질량％ 농도 표기로 이하와 같았다.
SiO2: 60％
Al2O3: 17％
B2O3: 8％
MgO: 3％
CaO: 4％
SrO: 8％
BaO: 0％
기타: 0.1％ 미만.
이어서, 표면 형상 측정 공정에서 제작한 유리 기판의 제1 주면의 표면을, 스트라이프 패턴 투영법을 사용하여 측정하고, 유리 기판의 제1 주면의 표면 형상을 측정하였다. 이어서, 측정으로 얻어진 요철 프로파일을 필터 처리한 후, 이산 푸리에 변환함으로써, 각 파장의 파상도 강도를 산출하였다.
이어서, 필터 처리되기 전의 유리 기판의 제1 주면의 요철 프로파일을 사용하여, 파상도 높이의 평균값 H1 및 산술 평균 높이 Sa를 계산하고, 기준값 H2를 설정하였다. 기준값 H2는, 「H2=H1-Sa」가 되도록 설정하였다.
이어서, 유리 기판의 제1 주면에 대하여, 볼록부 제거 공정에 있어서 볼록부를 제거하였다. 볼록부 제거 공정에서는, 상기 기준값 H2 이상의 높이의 영역(제거 영역)을 산출하고, 상기 제거 영역에 대하여 스프레이 노즐을 사용하여 에칭액을 도포하고, 상기 제거 영역을 제거하였다. 그 후, 순수로 세정함으로써 에칭액을 제거하였다.
이어서, 유리 기판의 제1 주면에 대하여, 연마 슬러리로서 산화세륨을 공급하면서, 연마 패드를 사용하여 연마하였다. 연마 패드의 공전수를 100rpm, 연마 패드의 자전수를 33rpm, 연마 압력 0.08MPa로 약 15초 연마하는 공정을 연마 공정 1회로 카운트하고, 6회 연마를 행하였다.
이어서, 연마 후의 유리 기판의 제1 주면의 표면 형상을, 다시 스트라이프 패턴 투영법을 사용하여 측정하고, 얻어진 요철 프로파일을 필터 처리한 후, 이산 푸리에 변환함으로써, 연마 후의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 산출하였다. 필터 처리에서의 각 피치에 있어서의 게인은 도 10에 도시되어 있고, 도 10에 있어서의 특정 피치에서의 게인을 표 1에 나타내고 있다. 그 후, 후술하는 방법으로 색 불균일을 평가하였다.
<예 2>
예 1과는 다른 용융 가마 B를 사용하고, 유리 기판의 두께를 0.4㎜로 하고, 연마 횟수를 8회로 한 것 이외에는 예 1과 동일하게 하여 유리 기판을 얻었다.
<예 3>
연마 횟수를 4회로 한 것 이외에는, 예 2와 동일하게 하여 유리 기판을 얻었다.
<예 4>
유리 기판의 제1 주면의 볼록부를 에칭액으로 제거하는 볼록부 제거 공정을 행하지 않은 것 이외에는, 예 1과 동일하게 하여 유리 기판을 얻었다.
<예 5>
유리 기판의 제1 주면의 볼록부를 에칭액으로 제거하는 볼록부 제거 공정을 행하지 않은 것 이외에는, 예 3과 동일하게 하여 유리 기판을 얻었다.
<예 6>
유리 기판의 제1 주면의 볼록부를 에칭액으로 제거하는 볼록부 제거 공정을 행하지 않고, 연마 횟수를 9회로 한 것 이외에는, 예 1과 동일하게 하여 유리 기판을 얻었다.
<평가 방법>
(각 파장에 있어서의 파상도 강도의 측정)
스트라이프 패턴 투영법에 의해 제1 주면의 전체면의 표면 형상을 측정하였다. 그 후, 얻어진 요철 프로파일을 필터 처리한 후, 이산 푸리에 변환함으로써, 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 산출하였다.
이때, 라인 센서 카메라의 광축과, 스트라이프 패턴이 존재하는 평면의 법선이, 유리 기판의 표면의 법선 방향보다 각각 45°로 되도록 설치하였다.
<색 불균일의 평가>
예 1 내지 6의 유리 기판을 사용하여 VA 모드형 액정 패널을 시작하고, 목시 보기 검사에 있어서, 이하의 판단 기준으로 유리 기판의 색 불균일을 평가하였다.
A: 색 불균일이 전혀 보이지 않아, 전혀 문제가 없었다.
B: 색 불균일은 거의 보이지 않지만, 4K나 8K 등의 초고정밀의 경우에는 색 불균일이 문제가 되는 경우가 있었다.
C: 색 불균일이 보여서, 문제였다.
연마 전의 유리 기판 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10 및 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20, 그리고 연마 후의 유리 기판의 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10 및 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20을 표 2에 나타내었다.
예 1과 예 4의 연마 전의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도의 그래프를 도 6에 도시한다. 예 1과 예 4의 연마 후의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도의 그래프를 도 7에 도시한다. 예 3 및 예 5의 연마 전의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도의 그래프를 도 8에 도시한다.
도 6 내지 8의 그래프에 있어서, 파장이 3.0㎜ 미만에 있어서의 파상도 강도는 노이즈의 영향이 큰 것, 또한, 파장이 3.0㎜ 미만의 부분에 대해서는, 파장이 짧은 성분은 연마로 매우 용이하게 제거되는 것으로부터 고려할 필요는 없을 것으로 생각되기 때문에, 파장 3.0㎜ 미만에 있어서의 파상도 강도는 커트하고 있다.
연마 후의 예 1 내지 6에 있어서, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 1.60×10-3㎛ 이하이고, 또한 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 1.60×10-3㎛ 이하일 경우에는, 색 불균일의 평가가 A임을 알 수 있다.
도 6은, 예 1과 예 4의 연마 전의 유리 기판에 있어서의, 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 도시하고 있다. 여기서, 예 1은 볼록부 제거 공정에 있어서, 유리 기판의 제1 주면의 볼록부를 에칭액으로 제거하고 있는 데 반해, 예 4는 그 제조 과정에서 볼록부 제거 공정을 갖고 있지 않은 점에서 상이하다.
예 1의 유리 기판은, 예 4의 유리 기판과 비교하여, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 대폭 저감되고, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값이 증대하였음을 알 수 있다. 이것은, 볼록부 제거 공정에 있어서, 기준값 H2 이상의 높이의 영역(제거 영역)을 에칭액으로 제거한 것에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같이 유리 기판 표면의 피치가 긴 요철 파형이, 복수의 피치가 짧은 요철 파형으로 되었기 때문이라고 생각된다.
도 8은, 예 3 및 예 5의 연마 전의 유리 기판의 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 도시하고 있다. 예 3은 볼록부 제거 공정에 있어서, 유리 기판의 제1 주면의 볼록부를 에칭액으로 제거하고 있는 데 반해, 예 5는 그 제조 과정에서 볼록부 제거 공정을 갖고 있지 않은 점에서 상이하다. 도 8에 있어서도, 제조 공정에 볼록부 제거 공정을 갖는 유리 기판은, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 대폭 저감되고, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값이 증대하였음을 알 수 있다.
도 7은, 예 1과 예 4의 연마 후의 유리 기판에 있어서의, 각 파장에 있어서의 파상도 강도를 도시하고 있다. 이것으로부터 연마 후에 있어서도, 볼록부 제거 공정을 갖는 제조 방법으로 제작된 예 1의 유리 기판은, 예 4의 유리 기판보다도, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 작음을 알 수 있다.
예 6의 유리 기판은 연마 횟수가 9회로 가장 많다. 그러나, 연마 횟수가 6회인 예 1의 유리 기판보다도, 연마 후에 있어서, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도가 크다. 이것은, 예 6은 제1 주면의 요철을 연마로만 제거하고 있지만, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도를 연마로 저감시키는 것은 곤란하기 때문이다. 그 때문에, 예 6의 유리 기판에서는, 파장 20㎜가 있어서의 파상도 강도가 1.60 초과로 되고, 색 불균일의 평가는 B였다.
예 2와 예 3을 비교하면, 이들은 연마 횟수가 각각 8회와 4회인 점에서 다르다. 예 2와 예 3의 연마 전의 유리 기판에 대해서, (A3∼10/A20)은 어느 쪽이든 동일값이지만, 연마 후의 유리 기판에 있어서의 (A3∼10/A20)은 연마 횟수가 많은 예 2쪽이 작게 되어 있음을 알 수 있다. 이것은, 파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20은 연마로 저감하기 어렵지만, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10은 연마 횟수를 많게 할수록 저감하기 쉽기 때문에, 연마 횟수가 많은 예 2의 유리 기판에 있어서의 (A3∼10/A20)이 작게 되어 있는 것으로 생각된다.
즉, 연마 후의 (A3∼10/A20)이 클수록, 유리 기판의 연마 시간이 짧은 것을 의미하고, 연마 후의 (A3∼10/A20)이 작은 유리 기판일수록, 생산성이 높아지기 쉽다.
색 불균일이 C 평가인 예 3의 유리 기판에 있어서의 A20과, 색 불균일이 B 평가인 예 6의 유리 기판에 있어서의 A20을 비교하면, 예 3의 유리 기판쪽이 작다. 그 때문에, A20의 관점에서는, 예 3쪽이 예 6보다도 색 불균일의 평가는 좋아진다고 생각할 수 있지만, 실제로는 예 3쪽이 예 6보다도 나쁘다. 예 3이 예 6보다도 색 불균일의 평가가 나쁜 것은, 색 불균일은 파장 20㎜의 파상도 강도의 영향뿐만은 아닌 것을 시사하고 있고, 예 3의 색 불균일이 C 평가인 것은, A3∼10의 값이 크기 때문이라고 생각된다.
이어서, 연마 횟수가 6회인 예 1과, 연마 횟수가 9회인 예 6을 비교한다. 색 불균일의 평가를 살펴보면, 예 1의 유리 기판은 A 평가인 데 반해, 예 6의 유리 기판은 연마 횟수가 예 1의 유리 기판보다도 많음에도 불구하고 B 평가이다. 즉, 예 1과 예 6의 연마 전의 유리 기판에 대하여 비교하면, 예 1의 유리 기판쪽이, 예 6의 유리 기판보다도 보다 적은 연마 횟수로 색 불균일이 억제된 유리 기판이 얻어지는 것을 의미한다.
이것은, 예 1의 연마 전의 유리 기판은 연마로 저감하기 어려운 A20을 2.00×10-3㎛ 이하로 한 것에 의한 효과이다. 또한, 예 1의 연마 전의 유리 기판에 있어서, A3∼10도 7.00×10-3㎛ 이하이기 때문에, 연마 후에 있어서 파장 10㎜ 이하의 성분이 색 불균일의 원인이 될 일도 없다.
10: 유리 기판
12: 단부점
14: 제거 영역
12: 단부점
14: 제거 영역
Claims (14)
- 제1 주면과 제2 주면을 갖는 유리 기판이며,
상기 제1 주면의 표면의 요철 파형을 이산 푸리에 변환함으로써 산출한, 파장 3 내지 10㎜에 있어서의 파상도 강도의 합계값 A3∼10이 0.50×10-3㎛ 이상 1.60×10-3㎛ 이하이고,
파장 20㎜에 있어서의 파상도 강도 A20이 0.50×10-3㎛ 이상 1.60×10-3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 유리 기판. - 제1항에 있어서, 상기 파상도 강도 A20에 대한, 상기 파상도 강도 A3∼10의 비(A3∼10/A20)가 1.00 이상 2.00 이하인 유리 기판.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판은 플로트 유리인, 유리 기판.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판의 두께는 1㎜ 이하인, 유리 기판.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판은, 적어도 1변이 2400㎜ 이상의 직사각 형상인 유리 기판.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 주면은 연마 후의 표면인, 유리 기판.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판은 디스플레이용인 유리 기판.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판을 구비한 전자 디바이스.
- 제1 주면과 제2 주면을 갖는 유리 기판의 제조 방법이며,
상기 제1 주면의 표면의 요철 파형을 측정하고, 소정의 기준값 이상의 높이를 갖는 볼록부를 검출하는 표면 형상 측정 공정과,
상기 표면 형상 측정 공정에서 검출한, 소정의 기준값 이상의 높이를 갖는 볼록부에 에칭액을 도포하는 볼록부 제거 공정과,
상기 볼록부 제거 공정에서 처리한 주면을 연마하는 연마 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 기판의 제조 방법. - 제9항에 있어서, 상기 에칭액은 스프레이 노즐, 펜, 또는 붓에 의해 도포하는 유리 기판의 제조 방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 유리 기판은 플로트 유리인, 유리 기판의 제조 방법.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판의 두께는 1㎜ 이하인, 유리 기판의 제조 방법.
- 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판은, 적어도 1변이 2400㎜ 이상의 직사각 형상인 유리 기판의 제조 방법.
- 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판은 디스플레이용인 유리 기판의 제조 방법.
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