(57)【要約】      （修正有）【課題】端面に強化層が形成されていなくても、強度に優れた強化ガラス基板の提供。【解決手段】圧縮応力が残留する領域を有する表裏の主面と、前記表裏の主面間に位置し、圧縮応力が残留する領域および引張応力が残留する領域を有する端面とを有する強化ガラス基板１０であって、前記引張応力が残留する領域は所定の曲率半径を有する第一の曲面部１８と第二の曲面部１８を有し、前記第一及び第二の曲面部１８の間に、前記所定の曲率半径よりも大きく、かつ１．７ｍｍ以上の曲率半径を有する直線部１９を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮応力が残留する領域を有する表裏の主面と、前記表裏の主面間に位置し、圧縮応力が残留する領域および引張応力が残留する領域を有する端面とを有する強化ガラス基板であって、
前記引張応力が残留する領域は所定の曲率半径を有する第一の曲面部と第二の曲面部を有し、
前記第一及び第二の曲面部の間に、前記所定の曲率半径よりも大きく、かつ１．７ｍｍ以上の曲率半径を有する直線部を有することを特徴とする強化ガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は強化ガラス基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
カバーガラス基板にセンサを形成し、カバーガラス基板とセンサガラス基板とを一体化したタッチパネル（いわゆるカバーガラス一体型タッチパネル）が注目されている。カバーガラス一体型タッチパネルでは、タッチパネルにおける光学透明接着剤及びセンサガラス基板が不要となるため、薄型化、軽量化が可能となる。
【０００３】
強化ガラスは非強化ガラスに比べ切断が難しい。そのため、従来のタッチセンサに用いるカバーガラス基板の製造工程では、製品形状まで切断した後、化学強化を行っていた。一方、カバーガラス一体型タッチパネルに用いるカバーガラス基板の製造工程では、生産効率向上の観点から、短辺が１０００ｍｍ以上の大型ガラス基板のまま化学強化し、その大型ガラス基板を中型ガラス基板に切断する。この化学強化された中型基板上に、遮光膜、透明導電膜、金属配線、有機絶縁層、保護層を形成する等様々な加工を実施した後、製品形状まで切断する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
前記の中型ガラス基板は、化学強化された大型ガラス基板を切断して製造されるため、端面には強化が入っていない基板である。前記した様々な加工の実施工程において、アライメント等の必要性から、ガラス基板の端面が必然的に加工・成膜装置内の治具にぶつかり、ガラス基板が破損してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１９７７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
端面に強化層が形成されていなくても、強度に優れた強化ガラス基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る強化ガラス基板は、圧縮応力が残留する領域を有する表裏の主面と、前記表裏の主面間に位置し、圧縮応力が残留する領域および引張応力が残留する領域を有する端面とを有する強化ガラス基板であって、前記引張応力が残留する領域は所定の曲率半径を有する第一の曲面部と第二の曲面部を有し、前記第一及び第二の曲面部の間に、前記所定の曲率半径よりも大きく、かつ１．７ｍｍ以上の曲率半径を有する直線部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一形態によれば、端面に強化層が形成されていなくても、強度に優れた強化ガラス基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る強化ガラス基板の断面図である。
【図２】本実施形態の強化ガラス基板の端部を模式的に示した断面図である。
【図３】本実施形態の比較例の強化ガラス基板の端部を模式的に示した断面図である。
【図４】強化ガラス基板の端面形状の違いによる衝撃強度の変化を表したグラフである。
【図５】本実施形態に係る強化ガラス基板の強度測定方法の一例を示した模式図である。
【図６】強化ガラス基板の端面形状の違いによる加傷強度の変化を表したグラフである。
【図７】本実施形態の強化ガラス基板１０を用いたカバーガラス一体型タッチパネルの断面図である。
【図８】本実施形態に係る強化ガラス基板の製造方法について説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１１】
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る強化ガラス基板について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る強化ガラス基板１０の断面図である。図１において、矢印の方向は、残留応力の作用方向を示し、矢印の大きさは、応力の大きさを示す。図１に示すように、強化ガラス基板１０は、表面層１３及び裏面層１５と、表面層１３と裏面層１５との間に設けられた中間層１７とを有し、強化ガラス基板１０の端面には中間層１７が露出している。表面層１３及び裏面層１５には、下記の化学強化法により圧縮応力が残留している。また、その反作用として、中間層１７には引張応力が残留している。
【００１２】
強化ガラス基板１０は、化学強化法により作製される。強化用のガラスの種類としては、アルカリアルミノシリケートガラスやソーダライムガラスが用いられる。化学強化法は、ガラスの表面及び裏面をイオン交換し、ガラスに含まれる小さなイオン半径のイオン（例えば、Ｌｉイオン、Ｎａイオン）を、大きなイオン半径のイオン（例えば、Ｋイオン）に置換することで、圧縮応力が残留する表面層及び裏面層を形成する。
【００１３】
また、強化ガラス基板の内部残留引張応力ＣＴ（ＭＰａ）は、通常、表面圧縮応力ＣＳ（ＭＰａ）及び表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬ（μｍ）を測定し、その測定値と、強化ガラス基板の厚さｔ（μｍ）とから以下の式１を用いて算出することができる。
ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ−２×ＤＯＬ）  ・・・式１
【００１４】
最大残留圧縮応力ＣＳや内部残留引張応力ＣＴ、表面層１３及び裏面層１５の厚さＤＯＬは、強化処理条件により調節可能である。化学強化法の場合、ガラスを処理液（例えば、ＫＮＯ３溶融塩）に浸漬してイオン交換するため、処理液の濃度や温度、浸漬時間などにより調節することができる。
【００１５】
強化ガラス基板１０の厚さｔ（ｍｍ）は、０．１〜１．１ｍｍであることが好ましい。化学強化ガラスの場合、厚さｔ（ｍｍ）が１．１ｍｍを超えると、基板の質量が大きくなってしまう。一方、厚さｔ（ｍｍ）が０．１ｍｍ未満になると、ガラスに化学強化処理を施すことが難しくなる。強化ガラス基板１０の厚さｔ（ｍｍ）は、０．３〜０．７ｍｍがさらに好ましい。
【００１６】
図２は、本実施形態の強化ガラス基板１０の端部を模式的に示した断面図である。図２に示すように、本実施形態の強化ガラス基板１０の端面は曲面部１８と直線部１９とを組み合わせた形状に加工されている。曲面部と直線部とを組み合わせた形状とすることで引っ張り応力が残留している中間層１７が端面に露出しているガラス板であったとしても端面の強度を向上させることができる。なお、本実施形態の強化ガラス基板１０の端面は厳密な意味での平滑な直線部を有している必要は無く、曲率半径Ｒ＝１．７ｍｍ以上に抑えれば直線部として効果が期待出来るものとして構わない。
【００１７】
言い換えると、本実施形態の強化ガラス基板１０の端部は第一の曲面部と第二の曲面部の間に第一及び第二の曲面部の曲率半径よりも大きい曲率半径を有する直線部を有しており、その曲率半径Ｒが１．７ｍｍ以上である。本実施形態では基板の端部に直線部を有しているため、加工工程で端部に位置決め治具等が接触しても、衝撃が接触面に広く分散されるため高い強度を維持することができる。
【００１８】
図３は、本実施形態の比較例の強化ガラス基板２０の端部を模式的に示した断面図である。図３に示すように、比較例の強化ガラス基板２０の端面は、直線部を有さず曲面部１８のみからなる形状に加工されている。端部が曲面部１８のみからなる形状の場合は、最も外側に位置している一点のみに衝撃が集中するため、曲面部と直線部とを組み合わせた形状と比較して強化ガラス基板の強度が低くなってしまう。
【００１９】
図４は、強化ガラス基板の端面形状の違いによる衝撃強度の変化を表したグラフである。図４において、各サンプルにおける線分の上端と下端は最大値及び最小値を表しており、幅広の領域は第１四分位点から第３四分位点の値が含まれる領域を表している。縦軸は各サンプルが破損した破壊エネルギーを表している。図５は、本実施形態に係る強化ガラス基板の強度測定方法の一例を示した模式図である。図５に示すように、基台５０上に固定した強化ガラス基板１０端面に５ｍｍΦの超硬ピン５１を水平に衝突させて、割れが発生した破壊エネルギーを衝撃強度とした。
【００２０】
図６は、強化ガラス基板の端面形状の違いによる加傷強度の変化を表したグラフである。強化ガラス基板端面に１０ｍｍΦのＰＥＥＫ材を水平に１８０ｍＪで衝突させた後、衝突させた部分を下にして４点曲げ試験を実施し、割れが発生した破壊応力を加傷強度とした。ＰＥＥＫ材の衝突の方法は、前記記した衝撃強度測定の場合と同様とした。なお、衝撃強度、加傷強度のいずれの測定も、０．５６ｍｍ厚で表面圧縮応力７００ＭＰａ、圧縮応力層深さ１８μｍの強化ガラス基板サンプルを使用した。
【００２１】
４点曲げ試験は、縦置き４点曲げ試験装置（島津製作所社製オートグラフＡＧ−Ｘ）を用いて測定した。図１０は、縦置き４点曲げ試験装置の模式図である。支持部間隔＝６０ｍｍ、荷重部間隔＝２０ｍｍ、クロスヘッド（荷重部）スピード＝１ｍｍ／ｍｉｎとした。試験片において破壊強度が測定される端面は、支持部に支持された下側の端面である。
【００２２】
続いて、図７を参照して、本実施形態の強化ガラス基板１０の用途に好適なカバーガラス一体型タッチパネルについて説明する。図７は、本実施形態の強化ガラス基板１０を用いたカバーガラス一体型タッチパネルの断面図である。図７のカバーガラス一体型タッチパネルは、静電容量方式のタッチパネルである。
【００２３】
図７に示すように、強化ガラス基板１０からなるカバーガラス基板３０の周縁部上には、ブラックマトリクス膜などの遮光膜３１が形成されている。一対の金属配線３５が、カバーガラス基板３０の外側（図７におけるカバーガラス基板３０の下面側）から視認されないように、遮光膜３１上の両側に形成されている。なお、遮光膜３１の色は特に限定されず、例えば白色であってもよい。
【００２４】
カバーガラス基板３０の中央部には、透明導電膜３４ａ、３４ｂが形成さている。透明導電膜３４ａは図７のｘ軸方向に延設されており、透明導電膜３４ｂは図７のｙ軸方向に延設されている。すなわち、透明導電膜３４ａ、３４ｂは互いに直交するように延設されている。つまり、平面的には透明導電膜３４ａ、３４ｂは格子状に形成されている（不図示）。なお、図７には、透明導電膜３４ｂが２本しか示されていないが、実際には透明導電膜３４ａ、３４ｂはいずれも多数設けられている。ここで、図７に示すように、透明導電膜３４ａは両側の金属配線３５の間を跨ぐように形成されている。
【００２５】
図７に示すように、有機絶縁層３６は、透明導電膜３４ａ、３４ｂを互いに絶縁するため、透明導電膜３４ａ、３４ｂの間に形成されている。
保護層３７は、遮光膜３１、透明導電膜３４ａ、３４ｂ、金属配線３５、有機絶縁層３６を覆うように、カバーガラス基板３０の略全面に形成されている。
【００２６】
ところで、本実施形態に係る強化ガラス基板は、短辺が１０００ｍｍ以上の大型ガラス基板を化学強化し、これを切断して複数枚に分割することにより得られる。つまり、強化ガラス基板１０の端面では、内部残留引張応力ＣＴを有する中間層１７が露出している。そのため、内部残留引張応力ＣＴが大きくなり過ぎると、強化ガラス基板１０の端面からクラックが伸展し易くなり、センサ形成工程でのハンドリングが難しくなる。また、内部残留引張応力ＣＴが大きいほど、切断自体も困難になる。従って、内部残留引張応力ＣＴは、３５ＭＰａ以下であることが好ましくい。また、内部残留引張応力ＣＴは、３０ＭＰａ以下であることがより好ましくは、２０ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
次に、図８を参照して、本実施形態に係る強化ガラス基板の製造方法について説明する。図８は、本実施形態に係る強化ガラス基板の製造方法について説明するためのフローチャートである。図８には、実線で示された強化ガラス基板の製造フロー（ステップＳ１〜Ｓ３）に加え、破線で示されたその後のフロー（ステップＳ４〜Ｓ８）についても併せて記載されている。また、図８には、製造フローとともに各工程におけるガラス基板サイズも併せて示されている。なお、ガラス基板サイズは目安であるため、このサイズの基板での実施に限定される訳ではない。
【００２８】
まず、図８に示すように、端面が面取加工された短辺が１０００ｍｍ以上の大型ガラス基板を化学強化する（ステップＳ１）。大型ガラス基板としては、いわゆるＧ６サイズ（長辺１８５０ｍｍ×短辺１５００ｍｍ）と呼ばれる矩形状のものを用いることができる。本発明は、短辺が１０００ｍｍ以上の大型ガラス基板に好適であるため、大型ガラス基板としては、Ｇ５サイズ（長辺１２００ｍｍ×短辺１０００ｍｍ）のものを用いてもよい。もちろん、短辺が１０００ｍｍ以上の大型ガラス基板であれば、Ｇ５、Ｇ６以外のサイズであってもよい。
【００２９】
次に、化学強化された大型ガラス基板を切断し、複数の中型ガラス基板へ分割する（ステップＳ２）。中型ガラス基板としては、いわゆるＧ１サイズ（長辺４００ｍｍ×短辺３００ｍｍ）、Ｇ２サイズ（長辺４７０ｍｍ×短辺３７０ｍｍ）、Ｇ３サイズ（長辺６５０ｍｍ×短辺５５０ｍｍ）、Ｇ４サイズ（長辺８８０ｍｍ×短辺６８０ｍｍ）を挙げることができる。これらのサイズは、センサ形成工程における装置上の制約によるものである。中型ガラス基板は、長辺が１０００ｍｍ未満の矩形状のガラス基板であって、カバーガラス一体型タッチパネルを複数形成可能であれば、上記サイズ以外であってもよい。なお、ステップＳ２の前に化学強化された大型ガラス基板の端面を検査してもよい。
【００３０】
化学強化された大型ガラス基板の切断方法としては、例えばカッタホイールにより大型ガラス基板上にスクライブ線を導入して折り割りする方法や、大型ガラス基板にレーザ光を照射することより切断する方法などを用いることができる。
【００３１】
次に、強化ガラス基板１０の端面を面取加工する（ステップＳ３）。この面取加工では、強化ガラス基板１０の端面全体を研削しても良い。本実施形態の強化ガラス基板は、Ｃ面取り後、ブラシによる研磨等を用いて曲面部と直線部とを組み合わせた形状に加工しても良いし、複数の砥石を組み合わせて研磨し、曲面部と直線部とを組み合わせた形状に加工しても良い。
【００３２】
以下に、製造された強化ガラス基板１０にセンサを形成するセンサ形成工程について説明する。
まず、強化ガラス基板上にブラックマトリクス膜などの遮光膜を印刷形成する（ステップＳ４）。
次に、スパッタリング法により、強化ガラス基板上に透明導電膜（例えばＩＴＯ膜）からなる配線を形成する（ステップＳ５）。続けて、スパッタリング法により、強化ガラス基板上に金属配線を形成する（ステップＳ６）。以上により、強化ガラス基板上にタッチセンサが形成される。
【００３３】
その後、タッチセンサが形成された強化ガラス基板を、製品形状まで切断し（ステップＳ７）、各製品形状のガラス基板の端面を面取加工する（ステップＳ８）。
以上により、カバーガラス一体型タッチパネルが得られる。
【００３４】
本実施形態では、強化ガラス基板の端部を曲面部と直線部とを組み合わせた形状に加工しているため、強化ガラス基板にセンサを形成するセンサ形成工程（ステップＳ４〜Ｓ８）における基板のハンドリング時の衝撃強度が高い強化ガラス基板とすることができる。
【００３５】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０、２０、３０  強化ガラス基板
１３  表面層
１５  裏面層
１７  中間層
１８  曲面部
１９  直線部
３１  遮光膜
３４ａ、３４ｂ  透明導電膜
３５  金属配線
３６  有機絶縁層
３７  保護層
５０  基台
５１  超硬ピン
【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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