(57)【要約】【課題】周縁部に湾曲領域を有するカバーガラスおよびその製造方法を提供する。【解決手段】カバーガラスの製造方法は、保護ステップ、パターニングステップ、エッチングステップおよび化学強化ステップを少なくとも含んでいる。保護ステップは、少なくとも耐エッチング性を有する保護フィルム３２で複数のカバーガラス１０が形成されたガラス母材３０の両主面を被覆する工程である。パターニングステップは、ガラス母材３０の第２の主面３６において、少なくとも周縁部の一部に対応する領域の保護フィルム３２を除去する工程である。エッチングステップは、ガラス母材３０をエッチング液に接触させることで、保護フィルム３２が除去された領域に凹部３８を形成する工程である。化学強化ステップは、保護フィルム３２を除去した後に、カバーガラス１０の全域に化学強化処理を行い、化学強化層４０を形成する工程である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一のガラス部材で構成されたカバーガラスであって、平坦状の中央部と、前記中央部の周囲に配置された周縁部であって第１の主面から第２の主面側に湾曲している湾曲領域を有する周縁部とを備えたカバーガラス製造方法であって、
少なくとも耐エッチング性を有する保護層でガラス部材の両主面を被覆する保護ステップと、
前記ガラス基板の第２の主面において、少なくとも前記周縁部の一部に対応する領域の前記保護層を除去するパターニングステップと、
前記ガラス基板をエッチング液に接触させることで、前記保護層が除去された領域に凹部を形成するエッチングステップと、
前記保護層を除去した後に、前記カバーガラスの全域に化学強化層を形成する化学強化ステップと、
を含むことを特徴とするカバーガラス製造方法。
【請求項２】
前記化学強化ステップの後に、前記凹部に対して透明材料を充填するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のカバーガラス製造方法。
【請求項３】
前記パターニングステップにおいて、前記中央部と前記周縁部の境界部における前記保護層を除去することを特徴とする請求項１または２に記載のカバーガラス製造方法。
【請求項４】
前記パターニングステップにおいて、前記中央部の外縁部を囲むように前記保護層を除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のカバーガラス製造方法。
【請求項５】
単一のガラス部材で構成されたカバーガラスであって、
平坦状の中央部と、
前記中央部の周囲に配置された周縁部であって第１の主面から第２の主面側に湾曲している湾曲領域を有する周縁部と、
前記中央部および前記周縁部の全域に形成された圧縮応力層と、
を少なくとも備えており、
前記周縁部は、前記中央部よりも板厚が薄い領域を有していることを特徴とするカバーガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周縁部に湾曲領域を備えたカバーガラスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タッチパネルは直感的な操作が可能になるという利点により、使用者が機器を操作する際のインターフェースとして幅広い分野に採用されている。タッチパネル用のカバーガラスは、タッチパネルが使用者に露出する側に配置されており、アイコン等が表示されているタッチ操作領域を使用者が視認しながら行うタッチ操作を受け付けるように構成されている。カバーガラスの平坦性や高い透明度によるデザイン性の向上により、従来ならば、物理的なボタンやキーボードが用いられていた機器にも、タッチパネルへ置き換える動きが広がっている。例えば、スマートフォン等の携帯用電子端末では、ほとんどの操作をタッチパネルによって行うことができる。
【０００３】
通常、カバーガラスは大型のガラス母材から所望の個片ガラス基板に分断することによって製造されており、分断処理は、一般的にはスクライブブレーク処理等の機械加工によって行われるのが一般的である。近年では、デザイン面での差別化のために、輪郭部に曲線領域や切欠き領域を含むカバーガラスが要求されることがあったが、曲線領域や切欠き領域は、スクライブ装置を用いて分断することは困難であった。
【０００４】
そこで、従来技術のなかには、エッチング処理でガラス基板を分断することによって曲線領域等を含むカバーガラスを製造する技術があった（例えば、特許文献１参照）。さらに、スクライブブレーク等の機械加工を行わずにエッチング処理で分断することによって、端面の細かな傷を除去することができるので、カバーガラスの強度が向上するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６５４０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エッチング処理は、カバーガラスの外形形状を容易にコントロールすることができるが、カバーガラスの端面において、板厚方向の中心部に凸状の突起部が形成されてしまう。突起部は、先細りした形状であり、端面の中でも強度が低く、わずかな衝撃でも破損したり欠けたりすることがある。このため、分断処理後も追加でエッチング処理や端面研磨を行い、突起部の突出距離を短くする必要がある場合があった。
【０００７】
さらに、近年のスマートフォンやタブレット等の携帯情報端末は、デザイン面での差別化を目的として湾曲領域を有するものがある。このため、カバーガラスも湾曲領域に追従する形状に形成しなければならないが、カバーガラスに湾曲領域を形成することによって生産性の低下を引き起こすことがあった。ガラス基板の湾曲加工の一例としては、熱処理工程や機械研磨等が挙げられる。熱処理加工は、カバーガラスを軟化点まで加熱した後に、金型等で加工しなければならず、生産性が低い。機械研磨工程は、スピンドル等の研磨装置を使用するが、ガラス基板に細かい傷がついたり、研磨量が多くなると生産性が低下したりするといった問題点があった。また、エッチング処理で湾曲形状を形成することも考えられるが、エッチング処理は等方性に加工が進行するという性質上、形成可能な形状に制限がある。
【０００８】
本発明の目的は、周縁部に湾曲領域を備えたカバーガラスの簡易な製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、単一のガラス部材で構成されたカバーガラスであって、平坦状の中央部と、中央部の周囲に配置された周縁部であって第１の主面から第２の主面側に湾曲している湾曲領域を有する周縁部とを備えたカバーガラス製造方法に係り、少なくとも保護ステップ、パターニングステップ、エッチングステップおよび化学強化ステップを含んでいる。保護ステップは、少なくとも耐エッチング性を有する保護層でカバーガラスを多面取りするためのガラス基板の両主面を被覆する工程である。パターニングステップは、ガラス基板の第２の主面において、少なくとも周縁部の一部に対応する領域の保護層を除去する工程である。エッチングステップは、ガラス基板をエッチング液に接触させることで、保護層が除去された領域に凹部を形成する工程である。化学強化ステップは、保護層を除去した後に、カバーガラスの全域に化学強化層を形成する工程である。
【００１０】
凹部が形成された状態で化学強化層を形成することにより、周縁部において第１の主面側と第２の主面側で圧縮応力層の総体積に差異が生じる。つまり、凹部が形成されている第２の主面の方が、圧縮応力が大きくなる。このため、圧縮応力の差により周縁部のみが第２の主面側に向かって湾曲する湾曲領域が形成される。
【００１１】
また、化学強化ステップの後に、凹部に対して透明材料を充填する充填ステップをさらに含むことが好ましい。凹部が形成された状態でカバーガラスを装着した場合、凹部における屈折等の影響により、表示画像の視認性が低下するおそれがある。カバーガラスと同様の光学特性を有する透明材料を凹部に充填することにより、周縁部における不具合を抑制することが可能になる。
【００１２】
また、パターニングステップは、所望の領域の保護層を除去することが可能であり、例えば、中央部と周縁部の境界領域のみをパターニングしたり、中央部の外縁部を囲むようにパターニングしたりすることも可能である。パターニング処理は、エッチング処理により形成される凹部で両主面の圧縮応力に有意差を設けることができる範囲で行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、周縁部に湾曲領域を備えたカバーガラスを簡易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るカバーガラスの概略を示す図である。
【図２】携帯情報端末上に配置されたカバーガラスについて示す図である。
【図３】ガラス母材への保護フィルムの被覆およびパターニングについて示す図である。
【図４】ガラス母材へのエッチングによる凹部の形成について示す図である。
【図５】カバーガラスへの圧縮応力層の形成について示す図である。
【図６】凹部に透明樹脂が充填されたカバーガラスについて示す図である。
【図７】ガラス母材に被覆された保護フィルムの他のパターニングについて示す図である。
【図８】カバーガラスのエッチング処理及び圧縮応力層の形成されたカバーガラスの形態を示す図である。
【図９】カバーガラスの他のパターニングの一例を示す図である。
【図１０】凹部の形状についての別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここから、図面を用いて本発明の一実施形態に係るカバーガラスについて説明する。図１は、本発明の一実施形態によって製造されたカバーガラス１０を示す図である。カバーガラス１０は、第１の主面１２および第２の主面１４を有する単一のガラス部材で構成されたガラス基板である。また、カバーガラス１０は、カバーガラス１０の中央部分を占める平坦状の中央部１６と、中央部１６の周囲に配置された周縁部１８を備えている。周縁部１８は、カバーガラス１０の長手方向の全域が湾曲する湾曲領域を有している。
【００１６】
カバーガラス１０に使用されるガラス基板としてはアルミノシリケートガラスが好ましいが、特に限定はされず、ソーダガラスや無アルカリガラスを使用しても良い。カバーガラス１０の板厚は、０.１〜１.５ｍｍ程度あることが好ましい。また、カバーガラス１０は、圧縮応力層４０が形成されている。圧縮応力層４０は公知のイオン交換法によって形成することができ、形成される圧縮応力層４０の厚みは５〜１００μｍの範囲で調整される。圧縮応力層４０は、カバーガラス１０の第１の主面１２、第２の主面１４およびカバーガラス１０の端面の全域にほとんど同じ厚さで形成されている。
【００１７】
中央部１６は、カバーガラス１０の中央部に存在する平坦な領域である。中央部１６の板厚は、０.１〜０.９ｍｍ程度に形成されることが好ましいが、これには限定されない。周縁部１８は、カバーガラス１０の周縁部に形成された領域である。周縁部１８は、中央部１６と隣接する領域において、第１の主面１２側から第２の主面１４側に向かって傾斜する湾曲領域を有している。また、周縁部１８は、第１の主面１２側が外側に向かって凸状に湾曲するように構成される。中央部１６と周縁部１８の境界部は、丸みを帯びた形状になるように構成される。周縁部１８の傾斜角度は、カバーガラス１０が装着される機器に応じて適宜調整される。
【００１８】
周縁部１８は、中央部１６よりも板厚が薄くなるように構成される。周縁部１８の板厚としては、０.０５〜０.７ｍｍ程度であることが好ましく、０.４ｍｍ以下であることがさらに好ましい。板厚を薄くすることにより、湾曲領域の形成が容易になる。また、周縁部１８の面積は、中央部１８の面積と比較して相対的に小さくなるように形成される。具体的には、周縁部１８の面積は、中央部１６の面積の２分の１以下であることが好ましい。
【００１９】
カバーガラス１０は、例えば、図２（A）に示す携帯情報端末５０に使用することができる。携帯情報端末５０は、中央部に情報表示領域５２を有している。情報表示領域５２は、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイによりアイコン等の情報を表示する領域である。また、情報表示領域５２の周縁部は、断面視において湾曲形状を呈している。
【００２０】
カバーガラス１０は、図２（Ｂ）に示すように、情報表示領域５２が配置された領域に中央部１６が対応するように配置されている。さらに、カバーガラス１０は、周縁部１８が携帯情報端末５０の端部の湾曲形状に対応するように湾曲しているため、携帯情報端末５０の端部も確実に保護することができる。フラットな形状のカバーガラス１０１では、図２（C）に示すように携帯情報端末５０の端部が露出してしまう。
【００２１】
ここから、図３〜図６を用いてカバーガラス１０の製造方法を説明する。カバーガラス１０を製造する場合は、通常、図３（Ａ）において示すように、複数のカバーガラス１０が面取りされた大型のガラス母材３０が使用される。カバーガラス１０は、ガラス母材３０から個片に分断されることによって、所望の形状に形成される。本実施形態では、便宜上、９つのカバーガラス１０が３行３列のマトリクス状に配置されたガラス母材３０に対する処理について説明するが、ガラス母材３０に含まれるカバーガラス１０の数は適宜増減することが可能である。また、本実施形態では、矩形形状のカバーガラス１０を用いて説明するが、カバーガラスの形状は、エッチング処理によって所望の形状に形成することが可能である。
【００２２】
まず、ガラス母材３０の第１の主面３４および第２の主面３６の全域に耐エッチング性を有する保護フィルム３２を被覆する。本実施形態では、保護フィルム３２として、少なくともフッ酸に対する耐性を有する自己粘着型フィルムを使用した。なお、フィルム以外にもフッ酸に対する耐性を有しているものであれば、樹脂剤やレジスト剤を使用しても良い。
【００２３】
保護フィルム３２でガラス母材３０の両主面を被覆した後に、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すように、第２の主面３４において、周縁部１８に対応する領域から保護フィルム３２を除去するパターニング処理が行われる。パターニング処理の一例としては、レーザ装置を用いて保護フィルム３２を除去する方法が挙げられる。パターニング処理に使用するレーザ装置はガラス母材３０に過度にダメージを与えないものであれば、特に制限はない。なお、感光性レジスト材を利用してガラス母材３０を被覆する場合は、フォトリソグラフィを利用してパターニングを行うことも可能である。また、カバーガラス１０がガラス母材３０においてそれぞれ距離を空けて配置されている場合は、カバーガラス１０が形成されていない非製品領域からも保護フィルム３２を除去しても良い。
【００２４】
続いて、ガラス母材３０をエッチング液に接触させることによりエッチング処理を行う。エッチング処理としては、エッチング液中にガラス母材３０を浸漬させるディップ式エッチング方法やガラス母材３０に対してエッチング液を噴射するスプレイ式エッチング方法が挙げられる。エッチング液は、少なくともフッ酸を含んでおり、必要に応じて塩酸等の無機酸や界面活性剤等のエッチング補助剤を添加することも可能である。
【００２５】
エッチング処理により、保護フィルム３２で保護されていない領域において凹部３８が形成される（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）。エッチング処理により形成された凹部３８は、緩やかに湾曲した側面部３８１を有している（図５（Ｂ）参照）。側面部３８１は、凹部３８の底面から第２の主面３６に向かう傾斜面である。側面部３８１の傾斜面は、湾曲形状を呈しているが、傾斜面の形状は、エッチング液の組成やエッチング方法によって適宜調整可能であり、カバーガラス１０が配置される物品の形状に応じて変更される。
【００２６】
複数の凹部３８が形成されたガラス母材３０は、保護フィルム３２を剥離した後に、カバーガラス１０の外形形状に沿って切断される。保護フィルム３２は、物理的な力を保護フィルム３２に加えることによって剥離することができる。切断処理は公知のスクライブ装置やレーザ装置の使用や、エッチング処理によって行うことが可能であり、これらの処理を組み合わせることによって実行されても良い。本実施形態では、破線４６に沿ってガラス母材３０が切断される。なお、切断領域は、エッチング処理により薄型化されているので、切断処理も比較的容易に行うことができる。切断処理が行われたカバーガラス１０は、図５（Ａ）に示すように、第２の主面３４の周縁部において凹部３８が形成されている。凹部３８は、カバーガラス１０の中央部１６と周縁部１８の境界部からカバーガラス１０の端面まで形成されているため、周縁部１８の板厚が中央部１６よりも薄くなるように構成される。
【００２７】
続いて、カバーガラス１０に対して化学強化処理を行う。化学強化処理は、カバーガラス１０に圧縮応力層４０を形成する工程である。化学強化処理は、アルカリイオンを含む溶融塩にガラス基板を浸漬する公知の方法によって行われる。本実施形態では、４００℃に加熱した硝酸カリウム溶液にガラス基板を４時間浸漬することによって化学強化処理を行った。なお、硝酸カリウムの加熱温度は、３５０〜４５０℃に調整されることが好ましく、ガラス基板の浸漬時間は、２〜２０時間程度が好ましい。圧縮応力層２４の深さとしては、５〜５０μｍに調整されることが好ましい。また、第１の主面３４、第２の主面３６およびカバーガラス１０の端面は、同条件で化学強化処理が行われており、圧縮応力層４０の深さは実質的に同一である。
【００２８】
この場合、第２の主面３６に形成された凹部３８によって、カバーガラス１０の周縁部において、両主面における圧縮応力の総体積に差が生じる。つまり、凹部３８や側面部３８１の分だけ、第２の主面３６側が第１主面３４側よりも表面積が大きくなることにより、第２の主面３６に形成された圧縮応力層４０の総体積が第１の主面３４側の圧縮応力層４０の総体積よりも大きくなる。このため、第２の主面３６に対してより大きな圧縮応力が加わり、凹部３８と対向する領域が第２の主面３６側に湾曲する。特に、圧縮応力の差は、側面部３８１に対応する領域において最も大きくなるので、側面部３８１に対応する領域において湾曲領域が形成される。この場合、湾曲領域は、周縁部１８において、中央部１６に隣接する領域において形成される。
【００２９】
カバーガラス１０をこのまま携帯情報端末５０等にセットすることも可能であるが、凹部３８が形成されることによって表示画像の視認性が低下するおそれがある。これを防止するために、図６に示すように、凹部３８に対して透明樹脂４８を充填することが好ましい。透明樹脂４８は、カバーガラス１０と同等の光学特性を有するものであれば特に制限はないが、一例としては、ポリエチレン、ポリプロピレンやシリコン系樹脂等を使用することができる。また、凹部３８に対応する領域において、タッチ操作が要求される場合には、透明導電材料が含まれていても良い。透明樹脂４８を充填することにより、光の屈折等による視認性の低下が生じない。また、カバーガラス１０を装着する際も、段差が生じることなく、安定して装着面に固定することが可能となる。なお、カバーガラス１０を携帯情報端末５０等の機器に装着する際は、透明シリコンテープ等の視認性に悪影響を及ぼさない接着方法を用いれば良い。なお、このような接着剤を利用して凹部３８を充填することも可能である。接着剤を利用することで、光学特性の差異による不具合を抑制することができる。
【００３０】
なお、湾曲領域を形成するためには、凹部３８の面積を一定以上確保し、第１の主面３４と第２の主面３６に形成される圧縮応力層４０の総体積に有意差を設ける必要がある。本実施形態では、周縁部１８の全域に形成された凹部３８によって、湾曲性の向上および表面積の有意差を作り出したが、凹部３８の形状には特に限定はない。凹部３８の他の実施形態について、図７〜図９を用いて説明する。
【００３１】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、保護フィルム３２の他のパターニング形状を示す図である。本実施形態では、カバーガラス１０の長辺方向において中央部１６と周縁部１８の境界部のみにおいて保護フィルム３２が除去されている。保護フィルム３２の除去は、上記パターニング方法により行うことが可能である。パターニング処理が行われたガラス母材３０は、エッチング処理、切断処理が順次行われ、カバーガラス１０が製造される。続いて、カバーガラス１０に化学強化処理を行うことにより、圧縮応力層４０が形成される。この場合、図８（Ｃ）に示すように、凹部３８が形成された領域において、カバーガラス１０が第２の主面３６側に湾曲する。本実施形態では、周縁部の全域が湾曲されているわけではないが、凹部３８を形成することにより、第２の主面３６の表面積を有意に増大させているので、湾曲領域を形成することが可能である。また、本実施形態においても、図８（Ｄ）に示すように、必要に応じて、凹部３８に透明樹脂４８を充填することが可能である。
【００３２】
また、カバーガラス１０の長辺方向だけでなく、短辺方向も同時に湾曲させる場合には、図９に示すように、中央部１６の外縁部を囲むようにパターニング処理を行い、保護フィルム３２を除去すれば良い。中央部１６を囲むように凹部３８を形成することにより、カバーガラス１０の長辺および短辺において、湾曲領域を形成することが可能になる。
【００３３】
湾曲領域の曲率等の形状は、凹部３８の形状や、圧縮応力層４０の深さによって制御することが可能である。このため、湾曲領域の形状に応じて、エッチング処理や化学強化処理の条件を調整することにより、所望の形状を形成することができる。また、第２の主面２６と側面部３８１の接続部は、エッチング処理により丸みを帯びた形状を呈しているので、湾曲領域が形成される際も、破損するおそれが抑制される。
【００３４】
また、複数の凹部を形成することによって湾曲領域の形状を調整することも可能である。図１０（Ａ）は、カバーガラス１０の周縁部に相当する領域に第１の凹部６０および第２の凹部６２が形成されている。複数の凹部を形成することにより、湾曲領域の曲率をより大きくすることが可能になる。本実施形態では、凹部６０および凹部６２の形状は、同一であるが、例えば深さが異なる複数の凹部を形成したり、凹部の幅等の形状を変更したりすることにより、周縁部の形状を調整することも可能である。
【００３５】
また、凹部３８の形状の一例としては、図１０（Ｂ）に示す凹部が挙げられる。この実施形態では、凹部３８に第１の側面部６４１および第２の側面部６４２が形成されている。第１の側面部６４１は、第２の主面３６に接続される傾斜面であり、第２の側面部６４１は凹部３８の底面に接続される傾斜面である。第１の傾斜面６４１と第２の傾斜面６４２は、接続されており、凹部３８の側面を形成している。第１の側面部６４１と第２の側面部６４２は、傾斜角度が異なっており、２つの傾斜面を有することにより、凹部３８の表面積をさらに増大させることが可能になる。なお、このような傾斜角度の異なる側面部は、パターニング処理とエッチング処理を複数回行うことによって形成することができる。つまり、第１のパターニング処理および第１のエッチング処理を行い、第２の側面部６４２に相当する領域を形成した後に、第２のパターニング処理および第２のエッチング処理を行うことにより、第１の側面部６４１が形成される。第２のエッチング処理の際に、第２の側面部６４２も同時にエッチングされることになるので、傾斜角度が異なる２つの側面部を形成することが可能になる。
【００３６】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
１０‐カバーガラス
１２‐第１の主面
１４‐第２の主面
１６‐中央部
１８‐周縁部
３０‐ガラス母材
３２‐保護フィルム
３４‐第１の主面
３６‐第２の主面
３８‐凹部
４０‐圧縮応力層
４８‐透明樹脂
５０‐携帯情報端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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