JPH05272949A - ガラス板表面評価方法 - Google Patents

ガラス板表面評価方法

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JPH05272949A
JPH05272949A JP7192892A JP7192892A JPH05272949A JP H05272949 A JPH05272949 A JP H05272949A JP 7192892 A JP7192892 A JP 7192892A JP 7192892 A JP7192892 A JP 7192892A JP H05272949 A JPH05272949 A JP H05272949A
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JP
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glass plate
virtual
unevenness
light
intensity distribution
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JP7192892A
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Tsutomu Sawano
勉 澤野
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 無人で研磨ムラの評価を行いかつ従来法によ
り蓄積された研磨ムラと液晶の色ムラとの対応を損なわ
しめることなく定量的に研磨ムラを評価する方法を提供
する。 【構成】 基板用ガラス表面の形状を光学的または機械
的に測定し得られた形状から、光線追跡法によってその
ガラス板表面の反射像の明暗のパターンを予測し、その
明暗の強度をガラス表面の平坦度の指標として、平坦度
を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガラス板の表面評価方
法、特に液晶用ガラス基板の表面平坦度の検査に有効な
ガラス板表面評価方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶用ガラス基板は、その厚みが薄いに
もかかわらずガラス表面の平坦度が特に要求されるガラ
ス板である。従来、このような高平坦なガラス板はフロ
ート式製造装置によって製造されてきたが、近年の液晶
用ガラス基板の平坦度はそれをはるかに上回る水準に達
しており、そのため通常フロート式製造装置によって製
造されたガラス板をさらに研磨機により研磨することが
行われている。
【0003】このような研磨による高平坦なガラス板の
製造では、時に研磨ムラという欠点が発生することがあ
る。研磨ムラには、20〜30mm周期の大きなムラ
と、この大きなムラに重畳された3〜8mm周期の小さ
なムラとが存在する。研磨ムラのあるガラス板が液晶表
示装置に用いられると、前述した周期の研磨ムラにより
色ムラを生じる。研磨ムラは、研磨前にガラス板表面に
存在していた表面の微小な凹凸が研磨後も残存している
状態を示すが、研磨作業においては、この研磨ムラの程
度を定量的に把握し、それが不良品として破棄されるか
どうかを決定する必要がある。
【0004】従来、この研磨ムラの程度を評価する方法
として研磨面に光を照射させ、その反射光をスクリーン
上に投影して現われた明暗の縞のパターンを官能的に評
価するという方法が採られてきた。図2はこの光反射法
を示すもので、光源たとえば高輝度ランプ光源2から照
射された光を検査すべき基板ガラス1に斜入射し、その
ガラス表面による反射光がスクリーン3に投射される。
このときガラス表面の形状に応じて、スクリーン3には
明暗の縞4が現れ、この明暗の縞の強度により基板ガラ
ス表面の平坦度を評価している。すなわち、ガラス板表
面の微少な凹凸は、反射像の形成に際して凹面鏡または
凸面鏡の作用を行わしめる。ガラス表面が外に対して局
所的に凹状のときはその位置に対応する反射像は明るい
縞となり、逆に凸状のときは暗い縞となる。従来の官能
評価では、この明暗の縞の強度をガラス板の平坦度の指
標としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この光反射法による平
坦度の官能評価法は、大きなガラス板の評価が簡便にで
き、かつその明暗のパターンがその基板ガラスが液晶表
示装置に組み上げられたときの液晶の色ムラという欠点
とよく対応がとれるという利点をもっているが、官能評
価であるため個人差があり評価に多くの人手を要し、か
つ技術的にも裏面反射を防ぐため裏面に反射防止の材料
を塗布する必要があるという欠点を有していた。
【0006】本発明はこのような従来の問題点に鑑み、
無人で研磨ムラの評価を行い、かつ従来の光反射法によ
り蓄積された研磨ムラと液晶の色ムラとの対応を損なわ
しめることなく定量的に研磨ムラを評価する方法を提供
することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス板表面
の平坦度を評価するにあたり、前記ガラス板表面の形状
を直接測定し、この測定で得られた表面形状から光線追
跡法で、前記ガラス板表面上の凹凸により発生する光反
射像の明暗の縞の強度分布を予測し、その強度分布の振
幅値を指標としてガラス板表面の平坦度を評価すること
を特徴とする。
【0008】また本発明によれば、前記光線追跡法によ
る予測は、前記直接測定で得られた表面形状を有する仮
想ガラス板への、仮想光源からの光の仮想照射位置への
距離を計算する第1のステップと、前記仮想ガラス板の
前記仮想照射位置で反射された光が仮想スクリーンへ投
射される位置を計算する第2のステップと、前記仮想光
源の光強度を前記第1のステップで計算した距離の2乗
で除算して、前記仮想照射位置での光強度を計算する第
3のステップと、前記仮想スクリーンを等間隔の区間に
区分し、各区間ごとに前記第2のステップで計算された
投射位置が存在する割合を表す変数に、前記第3のステ
ップで計算された光強度を加算する第4のステップと、
仮想照射位置を異ならせて、前記第1〜第4のステップ
を繰り返し、前記第4のステップによるヒストグラムを
作成する第5のステップとを含み、前記ヒストグラムを
光反射像の明暗の縞の強度分布とすることを特徴とす
る。
【0009】さらに本発明によれば、前記ガラス板表面
の形状の直接測定は、ガラス板上で所定間隔をおいた平
行な複数本の直線に沿って行い、この測定で得られた複
数の表面形状のそれぞれにつき、前記ヒストグラムを作
成することを特徴とする。
【0010】
【作用】従来の光反射法による官能評価では、反射像の
明暗の縞の強度をガラス板の平坦度の指標としている。
この明暗の縞の強度は、直接に測定されたガラス表面の
凹凸形状から光線追跡法によって予測することができ
る。
【0011】本発明では、光線追跡法により明暗の縞の
強度を予測する際に、仮想研磨板上への入射光の強度
は、仮想スクリーン上への投射光の強度に等しいものと
して、計算が複雑にならず、したがって計算に要する時
間が長くならないようにしている。計算で求められた反
射像の縞の強度分布中に存在する鋭い明暗の縞に相当す
る部分の振幅値を検知し、この振幅値をガラス板表面の
平坦度の指標としている。 本発明のガラス板表面評価
方法によれば、従来の官能評価と同様の評価が可能とな
り、また本発明の評価法は従来法の原理を踏襲しており
何ら従来培われた液晶の色ムラとの対応関係を損なうも
のではない。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0013】図3は、本発明が実施される研磨板判定装
置を示す。液晶用ガラス基板である研磨板10を搬送す
る精密搬送台11上に光学式マルチライン凹凸測定器1
2が設けられている。この測定器には、そのアナログ出
力をデジタル出力に変換するA/D変換器13が接続さ
れ、このA/D変換器13はデータ処理装置14に接続
されている。このデータ処理装置14は、良品・不良品
判定表示器15および不良品分別機制御装置16に情報
を出力する。不良品分別機制御装置16は、精密搬送台
11に設けられた不良品分別機17に制御信号を供給す
る。
【0014】光学式マルチライン凹凸測定器12,A/
D変換器13,電子計算機14,良品・不良品判定表示
器15が、本発明のガラス板表面評価方法に関連してい
る。光学式マルチライン凹凸測定器12は、例えば高分
解能の市販の光学式変位計を用いる。この光学式変位計
は、レーザを光源とし、レーザ光を研磨板10に斜め照
射し、その反射光をラインセンサにより受光して、研磨
板の全面の凹凸形状を測定する。得られた凹凸形状につ
いて、データ処理装置14により光線追跡法を行ってガ
ラス板表面の反射像を予測する。この予測により得られ
る反射像の明暗の縞の強度を検出し、それをガラス板表
面の平坦度の指標とする。データ処理装置14は、その
指標に基づいて、良品,不良品の判定を行い、判定結果
を良品・不良品判定表示器15に表示させると共に、不
良品分別機制御装置16に判定結果を送る。制御装置1
6では、判定結果により不良品分別機17を制御し、精
密搬送台11上を送られてくる研磨板10を良品と不良
品に分別していく。
【0015】光学式マルチライン凹凸測定器12は、例
えば400×400mmの研磨板10に対して、図4に
示すように7本のレーザビーム(例えば直径7ミクロ
ン)9を等間隔で斜め照射し、反射光をラインセンサで
受光し、アナログの凹凸情報信号を生成する。この凹凸
情報信号は、A/D変換器13でデジタルの凹凸データ
に変換され、データ処理装置14のメモリに取込まれ
る。凹凸データは、1本のレーザビームにつき、例えば
2048点の数値データを含んでいる。
【0016】データ処理装置14は、7本のレーザビー
ムの各々の数値データに基づき、後に詳述する光線追跡
法によって反射像の明暗の縞の強度分布を計算する。そ
して、計算された強度分布の明暗の強度差(振幅値)を
数値処理により検出する。そして、最も明暗の強度差の
大きいものを選択し、その強度差を平坦度の指標とす
る。
【0017】次に、図1のフローチャートを参照して光
線追跡法による反射像の明暗の縞の強度分布の計算につ
いて説明する。なお以下では、7本のレーザビームのう
ち1本についての凹凸データからの計算を説明するが、
他も同様である。
【0018】凹凸測定器12による研磨板の測定方向を
x、研磨板の厚み方向をyとしたとき、凹凸データf
(x)を図5に示す。そして、研磨板の左端のx座標を
0 (通常、X0 =0.0)、右端のx座標をXE と初
期設定し、計算の単位幅をΔX(例えば、0.001m
m)と初期設定する(ステップS1)。
【0019】図5のx軸上の任意の点の座標をXとした
とき、X=X0 と設定し(ステップS2)、座標Xでの
微係数f′(X)を計算する(ステップS3)。図6に
座標X付近の拡大図を示す。凹凸データf(x)の座標
Xにおける接線がx座標軸となす角をθA とし、 tanθA =f′(X) により、θA を計算する(ステップS4)。
【0020】図7は、データ処理装置14で反射像の明
暗の縞の強度分布を計算する場合の概念図を示す。xy
座標軸の原点(0,0)を左端として仮想研磨板10′
がx軸方向に配置されているものとする。また、図7の
xy座標系において、仮想光源2′の位置の座標をP
(XL ,YL )とし、仮想スクリーン3′はx座標位置
R にy座標軸に平行に設けられているものとする。仮
想光源2′からの光が仮想研磨板10′上の点Q(x座
標位置X)で反射し、仮想スクリーン3′に投射された
とする。入射光のx座標軸となす角をθ1 、反射光がx
軸となす角をθ2とする。仮想研磨板10′の点Q部分
がx軸に沿って平坦であると、反射光がx座標軸となす
角はθ1 であり、θ2 −θ1 =2θA である。θA は、
図6において説明した角度θA である。
【0021】tanθ1 =YL /(XL +X) より、角度θ1 を計算する(ステップS5)。ステップ
S4で求めたθA と、ステップS5で求めたθ1 とか
ら、 θ2 =θ1 +2θA により角度θ2 を計算する(ステップS6)。
【0022】反射光の仮想スクリーン3′上への投射点
をDX とした場合、DX のy座標位置YDXを、 tanθ2 =YDX/(XR −X) により計算する(ステップS7)。続いて、仮想光源
2′の位置Pと仮想研磨板10′への入射位置Qとの距
離TX を、 TX 2=YL 2+(XL +X)2 により計算する(ステップS8)。仮想光源2′の光強
度をI0 とした場合に、仮想研磨板10′への入射点Q
での光強度IX を、 IX =I0 /(TX 2 により計算する(ステップS9)。そして、仮想スクリ
ーン3′上の点DX に投射される光の強度は、仮想研磨
板上の点Qの光強度IX に等しいものとする。実際に
は、仮想スクリーン上の点DX の光強度は、(距離PQ
+距離QDX )の2乗に反比例するがその場合計算上Δ
Xは等間隔でなくなり、その計算には多大の時間を要す
る。これをさけるため前記のようにΔXを等間隔とし、
その代わり仮想研磨板上の点Qで反射した光は減衰する
ことなく、そのまま仮想スクリーン上の点DX に到達す
るものとした。このようにして、反射像の明暗の縞の強
度分布を計算しても、評価の精度にはほとんど影響を及
ぼさない。
【0023】仮想スクリーン3′を、図8に示すように
等間隔(例えば1.0mm間隔)で区切り、各区間に投
射光が存在する割合を示す変数をE(11),E(1
2),E(13)・・・とし、この変数に投射光の光強
度IX を加算する(ステップS10)。例えばYDX=−
12.3とすると、変数E(12)に光強度IX を加算
する。この処理は、後述するように反射像の明暗の縞の
強度分布を表すヒストグラムを作成するためのものであ
る。
【0024】以上の計算が終了すると、XにΔXを加え
て(ステップS11)、ステップS3に戻り、同じ処理
を繰り返し行う。ステップS12でX>XE ならば、処
理を終了する。
【0025】以上の処理により、ステップS10でヒス
トグラムが作成され、これは計算された反射像の明暗の
縞の強度分布を表している。
【0026】図9(a)は未研磨板の表面凹凸を、図9
(b)はこの未研磨板について本実施例の方法により計
算された反射像の明暗の縞の強度分布を示している。図
9(a)によれば、測定長200mmの範囲内に最大で
約0.1μmの凹凸があることがわかる。図9(b)の
計算された強度分布では、位置Aでの振幅値が最大で、
この位置に鋭い明暗の縞が存在していることがわかる。
【0027】図10(a)は、良品である研磨板の表面
凹凸を、図10(b)は、この良品についての計算によ
る反射像の明暗の縞の強度分布を示す。この研磨板は良
品のため、全面にわたって振幅値は小さいことがわか
る。
【0028】研磨板の良品・不良品の評価は、計算され
た光強度分布の振幅値を平坦度の指標として行われる
が、例えば最大振幅値が基準値を越えるか否か、あるい
は基準値を越える振幅値の個数によって良品・不良品の
評価を行うことができる。評価の判断をどのように選定
するかは、本発明の要旨ではない。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、従来の光反射法による
明暗の縞のパターンの官能的な評価方法により蓄積され
た評価基準を損なうことなく、ガラス板の平坦度を定量
的かつ自動的に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すフローチャートであ
る。
【図2】従来の光反射法を説明する図である。
【図3】本発明の方法を実施する研磨板判定装置を示す
図である。
【図4】光学式マルチライン凹凸測定器による測定本数
を示す図である。
【図5】凹凸データf(x)を示す図である。
【図6】座標X部分の拡大図である。
【図7】光線追跡法による計算の概念を説明するための
図である。
【図8】ヒストグラムの作成を説明するための図であ
る。
【図9】未研磨板の表面凹凸と、これに対応する計算に
よる強度分布を示す図である。
【図10】研磨板の表面凹凸と、これに対応する計算に
よる強度分布を示す図である。
【符号の説明】
10 研磨板 11 精密搬送台 12 光学式マルチライン凹凸測定器 13 A/D変換器 14 データ処理装置 15 良品・不良品判定表示器 16 制御装置 17 不良品分別機

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス板表面の平坦度を評価するにあた
    り、前記ガラス板表面の形状を直接測定し、この測定で
    得られた表面形状から光線追跡法で、前記ガラス板表面
    上の凹凸により発生する光反射像の明暗の縞の強度分布
    を予測し、その強度分布の振幅値を指標としてガラス板
    表面の平坦度を評価することを特徴とするガラス板表面
    評価方法。
  2. 【請求項2】前記光線追跡法による予測は、 前記直接測定で得られた表面形状を有する仮想ガラス板
    への、仮想光源からの光の仮想照射位置への距離を計算
    する第1のステップと、 前記仮想ガラス板の前記仮想照射位置で反射された光が
    仮想スクリーンへ投射される位置を計算する第2のステ
    ップと、 前記仮想光源の光強度を前記第1のステップで計算した
    距離の2乗で除算して、前記仮想照射位置での光強度を
    計算する第3のステップと、 前記仮想スクリーンを等間隔の区間に区分し、各区間ご
    とに前記第2のステップで計算された投射位置が存在す
    る割合を表す変数に、前記第3のステップで計算された
    光強度を加算する第4のステップと、 仮想照射位置を異ならせて、前記第1〜第4のステップ
    を繰り返し、前記第4のステップによるヒストグラムを
    作成する第5のステップとを含み、 前記ヒストグラムを光反射像の明暗の縞の強度分布とす
    ることを特徴とする請求項1記載のガラス板表面評価方
    法。
  3. 【請求項3】前記ガラス板表面の形状の直接測定は、ガ
    ラス板上で所定間隔をおいた平行な複数本の直線に沿っ
    て行い、この測定で得られた複数の表面形状のそれぞれ
    につき、前記ヒストグラムを作成することを特徴とする
    請求項2記載のガラス板表面評価方法。
JP7192892A 1992-03-30 1992-03-30 ガラス板表面評価方法 Pending JPH05272949A (ja)

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