(57)【要約】【課題】マイクロクラック等によるひび割れ等の破損を防ぐとともに、強度を維持するための処理時間を短縮化して生産効率を向上させることができ、しかも端面を任意の形状に成形できる強化ガラスを提供する。【解決手段】ガラス板１の両面に強化層２を形成し、切断部４を除く領域に保護膜３を形成する。次に、保護膜３で覆われていないガラス板１の切断部４に基板両面をエッチング処理で腐食させた凹部７を形成する。そして、切断機８でガラス板１を凹部７に沿って切断して個片化された強化ガラス１０とし、ガラス板１の周縁部にエッチング処理で腐食させた内側面１２と機械加工で切断された外側面１３とからなる断面凸型の段付部１１を形成する。なお、段付部１１の端面は機械加工のため任意の形状に加工することが可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板の両面に強化層が設けられた強化ガラスであって、
前記ガラス板の周縁部に断面凸型の段付部が形成されており、当該段付部は、エッチング処理により腐食させた内側面と、機械加工により切断された外側面とを備えて構成されていることを特徴とする強化ガラス。
【請求項２】
前記段付部の外側面が湾曲状、糸面取り、あるいはストレートに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の強化ガラス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の強化ガラスの前記ガラス板上に導電膜及び絶縁膜が設けられていることを特徴とするタッチパネル。
【請求項４】
大型のガラス板から個片化された複数枚の強化ガラスを製造する方法であって、
前記ガラス板の両面に強化層を形成する工程と、
前記強化層が形成されたガラス板の切断部を除く領域に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜で覆われていないガラス板の切断部に、ガラス板の両面をエッチング処理により腐食させた凹部を形成する工程と、
前記凹部が形成されたガラス板を機械加工により凹部に沿って切断し、切断されたガラス板の周縁部に断面凸型の段付部を形成する工程と、を有することを特徴とする強化ガラスの製造方法。
【請求項５】
大型のガラス板から個片化された複数枚の強化ガラスを製造する方法であって、
前記ガラス板の両面に強化層を形成する工程と、
前記強化層が形成されたガラス板を機械加工により切断する工程と、
前記切断されたガラス板の周縁部を除く領域に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜で覆われていないガラス板の周縁部に、ガラス板の両面をエッチング処理により腐食させた断面凸型の段付部を形成する工程と、を有することを特徴とする強化ガラスの製造方法。
【請求項６】
前記段付部を形成する工程の後に、段付部の外側面を湾曲状、糸面取り、あるいはストレートに研磨する工程を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の強化ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板の両面に強化層が設けられた強化ガラスにおいて、ガラス板を切断する際に発生するマイクロクラックやチッピングによるひび割れ等の破損を防ぎ、応力に対する強度を確保できるようにした強化ガラス、この強化ガラスを用いたタッチパネル、並びに強化ガラスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばスマートフォン、タブレット型端末、カーナビゲーション装置等の電子機器において、タッチパネルを搭載した製品が多く市販されている。通常、タッチパネルはカバーガラスと静電センサーを貼り合わせることにより構成されているが、このカバーガラスの特徴として、できる限り薄型で、しかも応力に対する強度の高いものが求められている。
【０００３】
このような強度の高いガラスとして、一般に強化ガラスが知られている。強化ガラスとは、ガラス板の両面に圧縮応力層（強化層）を設け、これにより通常のガラスに比べて強度を高め、ひび割れ等の破損が起こりにくくしたものである。そして、この強化ガラスを利用してカバーガラス等の部品を大量に製造する場合には、両面に強化層を設けた大型のガラス板を用意し、このガラス板をホイールカッターやレーザー等で切断して、複数枚の個片化された強化ガラスを製造している。
【０００４】
ところで、前記の方法によると、個片化された強化ガラスの切断面に無数の細かな割れ目（いわゆるマイクロクラックやチッピング、以下「マイクロクラック等」という。）が発生するため、このマイクロクラック等に応力が集中するとひび割れ等の破損に繋がり、強化ガラスの強度を低下させる要因になっていた。そこで、従来は強化ガラスの強度を維持するために、強化ガラスの切断面に薬液によるエッチング処理を施し、マイクロクラック等を腐食させて取り除く作業を行っていた。
【０００５】
ところが、このエッチング処理は、個片化された強化ガラスの切断面（ガラス板の表面と裏面を除く側面４面）すべてに対して行わなければならず、また、使用する薬液の濃度を低くしているため、エッチング処理が完了してマイクロクラック等を取り除くまでに非常に長い時間を要している。さらに、処理時間を短縮するために薬液の濃度を高くすることも考えられるが、この場合、危険を伴う上に、腐食反応が強く起こり、エッチング処理を施した切断面に大きな凹凸が発生してしまう。このように、従来の強化ガラスの製造方法によると、ガラス板を切断した後、強化ガラスの強度を維持するための処理に長い時間が掛かり、生産効率が大きく低下するという問題があった。
【０００６】
なお、下記の特許文献１には、強化ガラスの応力による破損を防ぐ方法として、大型ガラス基板をエッチング処理した後に切断する方法が記載されている。しかし、この方法によると、大型ガラス基板を切断した後、基板の端部を研磨して基板の端部に残った突部を除去し、さらに基板の端面にエッチング処理を施すものであり、除去工程や複数回にわたるエッチング処理を行わなければならないため、やはり処理時間が長くなり、生産効率が悪くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１６４５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ガラス板を切断する際に発生するマイクロクラック等によるひび割れ等の破損を確実に防ぐとともに、強化ガラスの強度を維持するための処理時間を短縮化して生産効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明の強化ガラスは、ガラス板の両面に強化層が設けられた強化ガラスであって、前記ガラス板の周縁部に断面凸型の段付部が形成されており、当該段付部は、エッチング処理により腐食させた内側面と、機械加工により切断された外側面とを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の強化ガラスにおいて、前記段付部の外側面は湾曲状、糸面取り、あるいはストレートに形成されている構造を採用することができる。また、本発明の強化ガラスを用いて、前記ガラス板上に導電膜及び絶縁膜が設けられたタッチパネルを製造することもできる。
【００１１】
また、前記の目的を達成するために、本発明の強化ガラスを製造する一つの方法は、大型のガラス板から個片化された複数枚の強化ガラスを製造する方法であって、前記ガラス板の両面に強化層を形成する工程と、前記強化層が形成されたガラス板の切断部を除く領域に保護膜を形成する工程と、前記保護膜で覆われていないガラス板の切断部に、ガラス板の両面をエッチング処理により腐食させた凹部を形成する工程と、前記凹部が形成されたガラス板を機械加工により凹部に沿って切断し、切断されたガラス板の周縁部に断面凸型の段付部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の強化ガラスを製造するもう一つの方法は、大型のガラス板から個片化された複数枚の強化ガラスを製造する方法であって、前記ガラス板の両面に強化層を形成する工程と、前記強化層が形成されたガラス板を機械加工により切断する工程と、前記切断されたガラス板の周縁部を除く領域に保護膜を形成する工程と、前記保護膜で覆われていないガラス板の周縁部に、ガラス板の両面をエッチング処理により腐食させた断面凸型の段付部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
なお、本発明の強化ガラスの製造方法において、前記段付部を形成する工程の後に、段付部の外側面を湾曲状、糸面取り、あるいはストレートに研磨する工程を有していても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、切断後の強化ガラスにおいて、ガラス板の周縁部に断面凸型の段付部を形成し、エッチング処理で形成した内側面と機械加工で切断した外側面という表面状態の異なる２つの側面を設けるようにした。これにより、強化ガラスに対する応力はガラス板の両面にある強化層に作用して吸収され、この強化層と隣接する段付部の内側面にはマイクロクラック等が発生しないようにしたので、マイクロクラック等を起点とするひび割れが生じない。また、段付部の外側面に切断時のマイクロクラック等が発生していたとしても、ガラス板の両面に作用する応力は、そこから離れた外側面のマイクロクラック等に集中することはないため、強度に対する影響を及ぼさないと考えられる。したがって、本発明方法で製造された強化ガラスによれば、マイクロクラック等によるひび割れ等の破損を確実に防ぎ、応力に対する強度を確保することができるという効果がある。
【００１５】
また、従来方法では、強化ガラスの切断面すべてに対してエッチング処理を行っていたが、本発明方法の場合には、段付部の外側面はダイヤモンドカッター等の切断機で切断することにより短時間で成形することができる。したがって、ガラス板を切断した後、強化ガラスの強度を維持するための処理時間が大幅に短縮化され、生産効率を向上させることができ、しかも段付部の端面は機械加工のため任意の形状に加工することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る強化ガラスを製造するためのガラス板を示す平面図である。
【図２】本発明に係る強化ガラスの製造工程の一例を説明する断面図である。
【図３】本発明に係る強化ガラスの段付部付近を拡大して示す断面斜視図である。
【図４】本発明に係る強化ガラスの製造工程の他の例を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明においては、薄型でかつ大型のガラス板１を使用し、この１枚のガラス板１を個片化して複数枚の強化ガラス１０，１０，…が製造される。以下その製造方法を工程順に従って説明する。なお、以下の説明で参照する図面においては、構造を分かりやすくするため、実際の寸法比率とは異なり特徴的な部分を他の部分よりも拡大して表してある。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、まず薄型でかつ大型のガラス板１を用意する。ガラス板１の板厚Ｔは特に限定されないが、薄型化の要請や加工性等を考慮すると０．４〜１．０ｍｍ程度が好適である。また、ガラス板１のサイズは、例えば板厚Ｔが０．４ｍｍであれば５００ｍｍ角、板厚Ｔが０．７ｍｍであれば１ｍ角のものを使用することが可能であり、加工前のガラス板１のサイズは、取扱い性を考慮して板厚Ｔとの関係で適宜決定される。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示すように、ガラス板１に強化層２を形成する。強化層２の形成方法としては、イオン交換法（イオン含有水溶液に浸漬して圧縮応力層を形成する方法）や、風冷強化法（加熱後に空気を吹き付けて急冷することにより圧縮応力層を形成する方法）を採用することができる。本実施形態では、ガラス板１の表面と裏面の両面に強化層２を形成することにより、通常のガラス材に比べてひび割れ等の破損が起こりにくく、その強度が高められている。
【００２１】
続いて、図２（ｃ）に示すように、強化層２が形成されたガラス板１に保護膜３を形成する。保護膜３は、後述のエッチング処理による腐食からガラス板１を保護するためのもので、製品の外形となる切断部４（幅おおよそ０．０５〜１．０ｍｍ程度）を除く領域に限定して形成される。その方法としては、一般的なフォトリソグラフィ技術と同様に、まず強化層２の表面に透明なフォトレジスト（感光性樹脂）を均一に塗布して乾燥させる。その後、切断部４を除く領域に露光孔５が形成されたフォトマスク６を被せ、ＵＶ光を照射することにより露光してパターンを焼き付ける。そして、焼き付けたパターンをアルカリ水溶液で現像し、強化層２の上に保護膜３をパターン形成すれば良い。保護膜３は、ガラス板１の表面と裏面の両面に形成するようにする。なお、保護膜３はエッチング処理後に剥離するため、フォトレジストでパターン形成する構成に代えて、剥離可能な保護シートを貼付する構成やレジスト印刷する構成等を採用しても良い。
【００２２】
次に、図２（ｄ）に示すように、保護膜３で覆われていないガラス板１の切断部４にエッチング処理を施す。エッチング処理は、本実施形態ではフッ酸等の薬液を浸透させて行うウエットエッチングを採用し、これにより切断部４に位置する強化層２とガラス板１が腐食され、所定深さの凹部７が形成される。そして、エッチング処理が完了した後、不要になった保護膜３を強アルカリで剥離して取り除く。なお、凹部７は、ガラス板１の表面と裏面の両面に形成するものとする。また、凹部７の深さＤは、ガラス板１の板厚Ｔや強化層２に応じて、５〜５０μｍ程度にするのが好ましい。
【００２３】
続いて、図２（ｅ）に示すように、両面に凹部７が形成されたガラス板１を機械加工により切断する。切断方法としては、ダイヤモンドカッター、超硬合金製のホイールカッター、あるいはレーザーやダイヤモンドツール等の切断機８を使用して、ガラス板１を凹部７の中心に沿って切断し、複数枚の強化ガラス１０，１０，…に個片化する。こうして切断された強化ガラス１０は、ガラス板１の周縁部に断面凸型の段付部１１を有する形状に成形される。なお、段付部１１の幅Ｗは、あまり長いとガラス強度が弱くなり、逆に短すぎると切断時に段差部分を傷つけてしまい強度を確保できないため、好ましくは５０〜５００μｍ程度とするのが良い。
【００２４】
最後に、図２（ｆ）に示すように、強化ガラス１０の段付部１１を研磨する仕上げ処理を施しても良い。この仕上げ処理は、強化ガラス１０を固定し、加工面が湾曲した回転砥石９（９Ａ）を送り込みながら研磨することにより、段付部１１の端面を湾曲状に成形するのが好ましい。なお、使用する回転砥石９（９Ａ）は、＃８００程度の細かい粒度のものが好適である。また、湾曲用の回転砥石９（９Ａ）に代えて、糸面取り用の回転砥石９（９Ｂ）やストレート用の回転砥石９（９Ｃ）を使用して、糸面取りやストレートに加工しても良く、任意の形状に成形することができる。
【００２５】
以上のようにして製造された強化ガラス１０は、図３に示すように、ガラス板１の周縁部に所定幅の段付部１１が形成されている。この段付部１１は、内側面１２と外側面１３の２つの側面を有しているが、両側面は前記のとおり形成方法が異なることから、その表面状態が相違したものとなる。すなわち、内側面１２はエッチング処理により形成されたものであり、ガラス板１をフッ酸等の薬液で腐食させた表面となるため、マイクロクラック等のような、ひび割れ等の原因となる傷は一切発生しない。これに対して、外側面１３はダイヤモンドカッター等の切断機８により形成されたものであり、ガラス板１を機械加工で切断した表面となるため、マイクロクラック等の細かい傷が発生している可能性がある。
【００２６】
しかし、強化ガラス１０に対する応力は、ガラス板１の両面（強化層２が形成されている面）に作用して吸収されるため、この面と隣接する段付部１１の内側面１２にマイクロクラック等が存在しなければマイクロクラック等を起点とするひび割れは生じない。また、段付部１１の外側面１３にマイクロクラック等が存在していても、そのクラック等が少なくとも内側面１２にまで及んでいなければ、ガラス板１の両面に作用した応力がそこから離れた外側面１３のマイクロクラック等に集中することはなく、強度に対して悪影響を及ぼすことはないものと考えられる。したがって、本発明方法で製造された強化ガラス１０によれば、マイクロクラック等によるひび割れ等の破損を確実に防ぎ、応力に対する強度を確保することができる。
【００２７】
また、本発明方法によれば、ガラス板１を切断した後、強化ガラス１０の強度を維持するための処理時間を短縮化できるという効果もある。すなわち、従来方法では、強化ガラス１０の切断面（ガラス板１の表面と裏面を除く側面４面）すべてに対してエッチング処理を行っていたが、本発明方法の場合には、エッチング処理を切断部４となる凹部７のみに限定して行えば良いため、従来方法に比べて処理面積が圧倒的に少なくて済む。また、段付部１１の外側面１３はダイヤモンドカッター等の切断機８で切断することにより短時間で成形することができる。したがって、強度を維持するための処理時間が大幅に短縮化され、生産効率を向上させることができる。しかも、段付部１１の外側面１３は機械加工のため、図３（ａ）の湾曲形状、図３（ｂ）の糸面取り形状、図３（ｃ）のストレート形状などの任意の形状に加工することが可能である。
【００２８】
なお、前述した製造方法では、ガラス板１にエッチング処理を施した後に切断して個片化したが、これに代えて、ガラス板１を切断した後にエッチング処理を施す方法を採用しても良い。
【００２９】
その方法を図４に基づいて説明すると、まず図４（ａ）に示す大型のガラス板１の両面に、図４（ｂ）に示す強化層２を形成する。その形成方法は、前述した方法と同様に、イオン交換法や風冷強化法を採用することができる。この強化層２は、ガラス板１の両面に形成する。
【００３０】
次に、図４（ｃ）に示すように、両面に強化層２が形成されたガラス板１を機械加工により切断する。切断方法としては、ダイヤモンドカッター、超硬合金製のホイールカッター、あるいはレーザーやダイヤモンドツール等の切断機８を使用して、製品の外形となる切断部４に沿って切断し、複数枚の強化ガラス１０，１０，…に個片化する。
【００３１】
続いて、図４（ｄ）に示すように、切断されたガラス板１の周縁部（幅５０〜５００μｍ程度）を除く領域に保護膜３を形成する。その形成方法は、前述した方法と同様に、フォトレジストを塗布して乾燥させた後、周縁部を除く領域に露光孔５が形成されたフォトマスク６を被せ、露光、現像してパターン形成するフォトリソグラフィ技術や保護シート貼付やレジスト印刷等を採用すれば良い。この保護膜３もまた、ガラス板１の両面に形成する。
【００３２】
そして、図４（ｅ）に示すように、保護膜３で覆われていないガラス板１の周縁部にエッチング処理を施す。エッチング処理も前述した方法と同様に、フッ酸等の薬液を浸透させるウエットエッチングにより行う。これによりガラス板１の周縁部では、強化層２とガラス板１が腐食され、この処理をガラス板１の両面に施すことで断面凸型の段付部１１が形成される。なお、段付部１１の内側面１２の深さＤは、ガラス板１の板厚Ｔや強化層２に応じて、５〜５０μｍ程度にするのが好ましい。
【００３３】
最後に、図４（ｆ）に示すように、段付部１１の端面を湾曲状や糸面取りやストレートに研磨する仕上げ処理を施しても良い。
【００３４】
以上の方法により製造された強化ガラス１０もまた、ガラス板１の周縁部に所定幅の段付部１１が形成される。この段付部１１は、エッチング処理により腐食させた内側面１２と、機械加工により切断された外側面１３とを備えて構成されているため、前述した理由により、マイクロクラック等によるひび割れ等の破損を確実に防ぎ、応力に対する強度を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明による強化ガラスは、スマートフォン、タブレット型端末、カーナビゲーション装置等のタッチパネル式の電子機器の部品として利用することができる。例えば、強化ガラスの片面に透明導電膜と絶縁膜を積層した静電容量式タッチパネルや、あるいは強化ガラスの周縁部に加飾層を設けたカバーガラス等として利用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…ガラス板
２…強化層
３…保護膜
４…切断部
５…露光孔
６…フォトマスク
７…凹部
８…切断機
９…回転砥石
１０…強化ガラス
１１…段付部
１２…内側面
１３…外側面
【図１】
2013126923.tif 000003
【図２】
2013126923.tif 000004
【図３】
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【図４】
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