(57)【要約】【課題】薄肉部の反りを低減可能なカバーガラス、及びこれを有する携帯情報端末、並びにカバーガラスの製造方法を提供する。【解決手段】カバーガラス１は、該カバーガラス１の表面３又は裏面５に少なくとも一つの凹部７が設けられることにより形成された少なくとも一つの薄肉部１３と、薄肉部１３に接続する厚肉部１７と、を備える。薄肉部１３の表面３及び裏面５のうち少なくとも一方には、１０〜１０００ｎｍの膜２１、２２が形成される、【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護対象を保護するカバーガラスであって、
前記カバーガラスは、該カバーガラスの表面又は裏面に少なくとも一つの凹部が設けられることにより形成された少なくとも一つの薄肉部と、前記薄肉部に接続する厚肉部と、を備え、
前記薄肉部の表面及び裏面のうち少なくとも一方には、１０〜１０００ｎｍの膜が形成される、カバーガラス。
【請求項２】
前記膜の形成された部位の表面圧縮応力（ＣＳ）が、前記厚肉部に形成された圧縮応力層の表面圧縮応力に比べて小さくなる、請求項１に記載のカバーガラス。
【請求項３】
前記膜の主成分は酸化物である、請求項１又は２に記載のカバーガラス。
【請求項４】
前記酸化物がＳｉＯ２である、請求項３に記載のカバーガラス。
【請求項５】
前記カバーガラスの表面又は裏面に前記凹部が一つ設けられることにより、前記カバーガラスには前記薄肉部が一つ形成され、
前記薄肉部の厚み及び面積をそれぞれｔ１及びｓ１とし、
前記厚肉部の厚み及び面積をそれぞれｔ２及びｓ２としたとき、
０．０５≦ｔ１／ｔ２≦０．９、且つ０．００１≦ｓ１／ｓ２≦０．９である、請求項１〜４の何れか１項に記載のカバーガラス。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のカバーガラスを有する携帯情報端末。
【請求項７】
ガラス部材を化学強化することで保護対象を保護するカバーガラスを製造する、カバーガラスの製造方法であって、
前記ガラス部材は、該ガラス部材の表面又は裏面に少なくとも一つの凹部が設けられることにより形成された少なくとも一つの薄肉部と、前記薄肉部に接続する厚肉部と、を備え、
前記薄肉部の表面又は裏面のうち少なくとも一方に、１０〜１０００ｎｍの膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程の後、前記ガラス部材の化学強化を行う化学強化工程と、
を備える、カバーガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カバーガラス及びこれを有する携帯情報端末、並びにカバーガラスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器類における高度なセキュリティ対策として、指紋を個人の認証に用いる方法が盛んに用いられている。指紋認証の方法には、光学方式、感熱方式、圧力方式、静電容量方式などがあるが、センシング感度や消費電力の観点から静電容量方式が優れているとされている。
【０００３】
静電容量方式センサは、被検出物が接近、または、接触した部位の局所的な静電容量の変化を検出する。一般的な静電容量方式のセンサ（以下、単にセンサとも呼ぶ）は、該センサ内に配置された電極と被検出物との距離を静電容量の大きさによって測定する。このような静電容量方式センサを用いた指紋認証機能は、小型軽量で消費電力が低いことから、特にスマートフォンや携帯電話、タブレット型パーソナルコンピューターなどの携帯情報端末（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ：ＰＤＡ）に搭載されている。
【０００４】
通常、静電容量方式センサを保護するため、該センサの上部には保護カバー（センサカバー）が配置される。例えば、特許文献１の静電容量方式センサパッケージングでは、センサが対象物を検出可能となるようにカバーガラスに孔を設け、当該孔にセンサカバーを配置することが開示されている。なお、センサカバーとしては、センシング感度を向上させるために誘電率が高く、厚みの小さい材料が使用される。また、カバーガラスとしては、電子機器の落下や他の物体との衝突に対する耐久性を確保するため、ガラスを化学強化したものが一般的に使用されている。
【０００５】
特許文献１に記載された発明のように、カバーガラスに孔を設け、当該孔にセンサカバーを配置する構成では、センサカバーを孔に固定する治具等が必要となるため、部品点数が多くなり、組立工程も複雑化してしまう。また、カバーガラスの他にセンサカバー等の異種材料が必要となるため、材料的な統一感を実現することが困難であり、意匠性に劣っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１７３７７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明者らは、センサカバー等の異種材料を併用することなく、材料的に一様で統一感のある意匠性に優れたカバーガラスを想到した。すなわち、本発明者らは、カバーガラスの表面又は裏面に少なくとも一つの凹部が設けられることにより形成された少なくとも一つの薄肉部と、薄肉部に接続する厚肉部と、を備えるカバーガラスを想到した。このカバーガラスによれば、凹部に対応する位置にセンサを配置すれば、薄肉部によって当該センサを保護できる。
【０００８】
さらに、本発明者らは、薄肉部と、当該薄肉部に接続する厚肉部と、を備えるカバーガラスを化学強化した場合、薄肉部が表側又は裏側に反ることを見出した。これは、（イオン交換層の厚み／非イオン交換層の厚み）が、薄肉部と厚肉部とで異なることが原因であると考えられる。すなわち、薄肉部における（イオン交換層の厚み／非イオン交換層の厚み）が、厚肉部における（イオン交換層の厚み／非イオン交換層の厚み）よりも大きいため、化学強化時に薄肉部が厚肉部よりも膨張する。そして、薄肉部はその周縁を厚肉部によって規制された状態で膨張することになるため、表側又は裏側に反る。
【０００９】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄肉部の反りを低減可能なカバーガラス、及びこれを有する携帯情報端末、並びにカバーガラスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  保護対象を保護するカバーガラスであって、
前記カバーガラスは、該カバーガラスの表面又は裏面に少なくとも一つの凹部が設けられることにより形成された少なくとも一つの薄肉部と、前記薄肉部に接続する厚肉部と、を備え、
前記薄肉部の表面及び裏面のうち少なくとも一方には、１０〜１０００ｎｍの膜が形成される、カバーガラス。
（２）  前記膜の形成された部位の表面圧縮応力（ＣＳ）が、前記厚肉部に形成された圧縮応力層の表面圧縮応力に比べて小さくなる、（１）に記載のカバーガラス。
（３）  前記膜の主成分は酸化物である、（１）又は（２）に記載のカバーガラス。
（４）  前記酸化物がＳｉＯ２である、（３）に記載のカバーガラス。
（５）  前記カバーガラスの表面又は裏面に前記凹部が一つ設けられることにより、前記カバーガラスには前記薄肉部が一つ形成され、
前記薄肉部の厚み及び面積をそれぞれｔ１及びｓ１とし、
前記厚肉部の厚み及び面積をそれぞれｔ２及びｓ２としたとき、
０．０５≦ｔ１／ｔ２≦０．９、且つ０．００１≦ｓ１／ｓ２≦０．９である、（１）〜（４）の何れか１つに記載のカバーガラス。
（６）  （１）〜（５）の何れか１つに記載のカバーガラスを有する携帯情報端末。
（７）  ガラス部材を化学強化することで保護対象を保護するカバーガラスを製造する、カバーガラスの製造方法であって、
前記ガラス部材は、該ガラス部材の表面又は裏面に少なくとも一つの凹部が設けられることにより形成された少なくとも一つの薄肉部と、前記薄肉部に接続する厚肉部と、を備え、
前記薄肉部の表面又は裏面のうち少なくとも一方に、１０〜１０００ｎｍの膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程の後、前記ガラス部材の化学強化を行う化学強化工程と、
を備える、カバーガラスの製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、凹部と対応する位置にセンサ等の装置を配置した場合、薄肉部によって当該装置を保護できるので、上記特許文献１と異なりセンサカバー等の異種材料を併用することなく、材料的に一様で統一感のある意匠性に優れたカバーガラスを実現できる。また、部材点数が少なく済み、組立工程を簡略化できるので、コストを削減できる。
さらに、薄肉部の表面及び裏面の少なくとも一方には、１０〜１０００ｎｍの膜が形成されるので、薄肉部は厚肉部に比べて化学強化され難くなる。これにより、化学強化時の薄肉部の反りを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】カバーガラスの断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図４】変形例に係るＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図５】変形例に係るＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図６】変形例に係るＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図７】比較例に係るＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図８】変形例に係るＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図９】ガラス部材の断面図である。
【図１０】凹部が形成されたガラス部材の断面図である。
【図１１】（ａ）は変形例に係るカバーガラスの断面図であり、（ｂ）は凹部をＺ方向から見た図である。
【図１２】（ａ）は変形例に係るカバーガラスの断面図であり、（ｂ）は凹部をＺ方向から見た図である。
【図１３】（ａ）は変形例に係るカバーガラスの断面図であり、（ｂ）は凹部をＺ方向から見た図である。
【図１４】変形例に係るカバーガラスの断面図である。
【図１５】（ａ）は変形例に係るカバーガラスの断面図であり、（ｂ）は凹部をＺ方向から見た図である。
【図１６】膜が形成されたガラス部材の断面図である。
【図１７】薄肉部が表側に反った場合のカバーガラス１の断面図
【図１８】変形例に係るカバー部材の断面図である。
【図１９】変形例に係るカバー部材の断面図である。
【図２０】変形例に係るカバー部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることはない。また、本発明の範囲を逸脱することなく、以下の実施形態に種々の変形及び置換等を加えることができる。
【００１４】
本実施形態に係るカバーガラスは、任意の保護対象を保護するために用いられる。以下、カバーガラスの保護対象はスマートフォン等の携帯情報端末であるとして説明するが、保護対象としては任意の対象が適用可能であり、例えば液晶ディスプレイ装置等の電子機器に適用できる。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態のカバーガラス１は、全体として平板状の略直方体であり、図１上側の表面３と、表面３に対向する図１下側の裏面５と、を有する。本明細書において、表面とは、カバーガラス１を含む組立体（アセンブリ）の外側の面、すなわち通常の使用状態において使用者が触れることができる面をいう。また、裏面とは、組立体の内側の面、すなわち通常の使用状態において使用者が触れることができない面をいう。また、以下の説明において、カバーガラス１の長手方向をＸ方向とし、短手方向をＹ方向とし、厚み方向をＺ方向とする。
【００１６】
カバーガラス１の表面３又は裏面５には、少なくとも一つの凹部７が形成される。図１及び図２には、カバーガラス１の裏面５に、一つの凹部７が形成された例が示されている。凹部７は、カバーガラス１のＸ方向端部近傍で且つＹ方向中央部近傍に形成される。凹部７のＸ方向両側面９、９及びＹ方向両側面１１、１１は、Ｚ方向に平行となるように延びている。なお、凹部７が形成される位置は、カバーガラス１の表面３又は裏面５であれば、任意の位置に設定して構わない。また、凹部７の形状や数も任意である。
【００１７】
このように凹部７が設けられることにより、カバーガラス１には凹部７とＸ方向及びＹ方向で重なる位置において薄肉部１３が形成されると共に、当該薄肉部１３の周縁部に接続し、薄肉部１３よりもＺ方向厚みが大きい厚肉部１７が形成される。薄肉部１３及び厚肉部１７の表面１４、１８は平面形状であり、面一形状を構成する。また、薄肉部１３及び厚肉部１７の裏面１５、１９も平面形状とされ、段差形状を構成する。
【００１８】
凹部７が裏面５に設けられる構成においては、指紋認証センサ等の静電容量方式センサは、凹部７に配置されると共に、薄肉部１３の表面１４に当接した被検出物（例えば指）を検出する。このような構成においては、カバーガラス１の表面３が全面に亘って平坦となるので、美観が非常に優れる。
【００１９】
図３には、凹部７（薄肉部１３）周辺の断面形状がより詳細に示されている。薄肉部１３の表面１４及び裏面１５のうち少なくとも一方には、膜が形成されている。図３のカバーガラス１は、薄肉部１３の表面１４に形成された表面膜２１と、裏面１５に形成された裏面膜２２と、凹部７のＸ方向側面９及びＹ方向側面１１に形成された側面膜２３と、を有する。
【００２０】
これらの膜２１、２２、２３は、それぞれ膜が形成された部分（表面１４、裏面１５、Ｘ方向側面９及びＹ方向側面１１）が化学強化されることを抑制する。また、これらの膜２１、２２、２３は、カバーガラス１の化学強化反応を緩和して、カバーガラス１に急激な変化を与えにくくするので、凹部７における化学強化による欠陥を低減できる。化学強化抑制効果を発揮するためには、膜２１、２２、２３は酸化物や窒化物、炭化物、ホウ化物、ケイ化物、金属等を主成分として含むことが好ましい。なぜなら、前記のような物質を含む膜は、膜中でのナトリウムイオンやカリウムイオンの拡散係数がガラス中のそれより小さくなるからである。
【００２１】
上記酸化物としては、例えば、無アルカリ酸化物、アルカリ元素またはアルカリ土類元素を含む複合酸化物が挙げられるが、特にＳｉＯ２が好ましい。主成分としてＳｉＯ２を適用することにより、膜中でナトリウムイオンやカリウムイオンの拡散が適度に抑制される。また、膜の透過率が高く、屈折率がガラスと近いため、コーティングを施したことによる外観変化を最小限に抑えることができる。また、ＳｉＯ２を主成分とする膜は、物理的耐久性や化学的耐久性も高い。
【００２２】
無アルカリ酸化物とは、アルカリ金属元素以外の元素からなる酸化物であって、アルカリ金属以外の元素を１種以上含む酸化物ならびに複合酸化物、又は２種類以上の酸化物及び複合酸化物の混合酸化物、若しくは上記酸化物や複合酸化物の積層体のことである。
【００２３】
無アルカリ酸化物としては、ケイ素からなる酸化物、及び複合酸化物が少なくとも１種類以上含まれる酸化物が好ましい。このような酸化物を含む膜は、膜中でナトリウムイオンやカリウムイオンの拡散が適度に抑制される。また、膜の透過率が高く、屈折率がガラスと近いため、コーティングを施したことによる外観変化を最小限に抑えられる。また、このような酸化物を含む膜は、物理的耐久性や化学的耐久性も高い。
【００２４】
上記窒化物としては、例えば、ケイ素、ホウ素、チタン等の窒化物が挙げられる。特にケイ素の窒化物が好ましい。なぜなら、膜の可視域での透過率が比較的高く、物理的耐久性、化学的耐久性に優れるからである。
【００２５】
上記炭化物としては、例えば、炭化ケイ素や炭化チタン等の炭化物が挙げられる。
【００２６】
上記金属としては、例えば、シリコン、チタン、アルミ、亜鉛、スズ、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、インジウム、ハフニウム等が挙げられる。
【００２７】
膜２１、２２、２３は、酸化物や窒化物、炭化物等のうち一つのみからなる膜でも、炭化物、フッ化物、硫化物など、その他の化合物が含まれてもよく、いずれの元素と組み合わせてもよい。ランタノイド系元素またはアクチノイド系元素などが少量ドープされたような膜でもよい。
【００２８】
膜２１、２２、２３と薄肉部１３との合成静電容量は、好ましくは１×１０−１３Ｆ以上であり、より好ましくは５×１０−１３Ｆ以上であり、さらに好ましくは１×１０−１２Ｆ以上である。なぜなら、物理的な構造に起因する容量成分を示す寄生容量が小さくなりセンシング感度が高くなるためである。また、膜２１、２２、２３と薄肉部１３との合成静電容量は、好ましくは１×１０−５Ｆ以下であり、より好ましくは１×１０−６Ｆ以下であり、さらに好ましくは２×１０−７Ｆ以下である。なぜなら温度、湿度等の外部環境の変化による感度の変化が小さく安定して使用できるためである。
【００２９】
膜２１、２２、２３の膜厚は１０ｎｍ以上であり、好ましくは１２ｎｍ以上であり、より好ましくは１５ｎｍ以上であり、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは２５ｎｍ以上である。膜厚が１０ｎｍ以上であると、イオン交換阻害の効果により、膜２１、２２、２３が形成された部分の化学強化が抑制できる。膜２１、２２、２３の膜厚が厚くなるほど、化学強化抑制効果が高くなる。
【００３０】
膜２１、２２、２３の膜厚は１０００ｎｍ以下であり、好ましくは５００ｎｍ以下であり、より好ましくは２００ｎｍ以下であり、より好ましくは１００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である。膜厚が１０００ｎｍを超えると、薄肉部１３の反りがかえって大きくなるおそれがある。また、膜２１、２２、２３がある部位とない部位の外観の差が大きくなるおそれがある。
【００３１】
膜２１、２２、２３の膜厚はＸ線反射率（ＸＲＲ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）法により測定できる。この測定によって、カバーガラス１（薄肉部１３及び厚肉部１７）と膜２１、２２、２３との界面が定義される。
【００３２】
表面１４、裏面１５、Ｘ方向側面９及びＹ方向側面１１の面積に対する膜２１、２２、２３の面積の比率で示される被覆率は、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましく、９５％以上がさらに好ましい。図３の例のように、表面１４、裏面１５、Ｘ方向側面９及びＹ方向側面１１の全面が膜２１、２２、２３によって覆われ、被覆率が１００％である場合、良好な化学強化抑制効果が得られる。
【００３３】
膜２１、２２、２３の膜密度は、好ましくは０．００１ｍｏｌ／ｃｍ３以上であり、より好ましくは０．００５ｍｏｌ／ｃｍ３以上であり、さらに好ましくは０．０１ｍｏｌ／ｃｍ３以上であり、よりさらに好ましくは０．０３ｍｏｌ／ｃｍ３以上である。膜密度が０．００１ｍｏｌ／ｃｍ３以上になると、イオン交換阻害の効果により、膜２１、２２、２３が形成された部分の化学強化が抑制できる。
【００３４】
膜２１、２２、２３の膜密度は、好ましくは０．５ｍｏｌ／ｃｍ３以下であり、より好ましくは０．２ｍｏｌ／ｃｍ３以下であり、さらに好ましくは０．１ｍｏｌ／ｃｍ３以下であり、よりさらに好ましくは０．０５ｍｏｌ／ｃｍ３以下である。膜密度が０．５ｍｏｌ／ｃｍ３を超えると、カバーガラス１の化学強化が不十分になり、必要な強度を確保できないおそれがある。
【００３５】
膜密度はエリプソメトリーで屈折率を測定し、それによって膜の緻密さを評価することにより、求めることができる。膜密度は、例えば、スパッタ時に、アルゴンガスに対する酸素や窒素、炭化水素系ガス等の割合を変更することにより、調整できる。
【００３６】
ＳｉＯ２膜を用いる場合、膜２１、２２、２３のＤ線における屈折率ｎｄは、好ましくは１．４６未満、より好ましくは１．４５未満、さらに好ましくは１．４４未満である。上記屈折率が１．４６超であると、薄肉部１３の反りがかえって大きくなるおそれがある。
【００３７】
これら、膜２１、２２、２３を規定するパラメータ（膜厚、被覆率、膜密度、屈折率等）は、所望の化学強化抑制効果を満たすように適宜変更される。すなわち、化学強化後の薄肉部１３の反りが大きい場合には、膜２１、２２、２３の膜厚、被覆率、膜密度、屈折率を大きくすればよく、薄肉部１３の反りが小さい場合には、膜２１、２２、２３の膜厚、被覆率、膜密度、屈折率を小さくすればよい。
【００３８】
なお、化学強化後における薄肉部１３の反りを低減するためには、薄肉部１３の表面１４及び裏面１５の少なくとも一方に膜（表面膜２１又は裏面膜２２）を形成すればよい。また、凹部７のＸ方向側面９及びＹ方向側面１１には、側面膜２３を形成してもよいし、形成しなくてもよい。
【００３９】
すなわち、図４に示すように、表面膜２１及び裏面膜２２を形成し、側面膜２３を形成しなくてもよい。図５に示すように、表面膜２１のみを形成してもよい。図６に示すように、裏面膜２２のみを形成してもよい。
【００４０】
以上より、膜２１、２２、２３が形成された薄肉部１３は、厚肉部１７に比べ化学強化が抑制され、例えば、圧縮応力層の表面圧縮応力（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｔｒｅｓｓ；ＣＳ）に差が生じる。薄肉部１３の膜が形成された面のＣＳと、前記膜が形成された面と同一面の厚肉部１７のＣＳとの差（ΔＣＳ）が、３０ＭＰａ以上となることが好ましい。これにより薄肉部１３の化学強化時の反りを抑制できる。ΔＣＳは５０ＭＰａ以上であることがより好ましく、これにより化学強化の反りをより効果的に抑制できる。また、ΔＣＳは５００ＭＰａ以下が好ましく、４５０ＭＰａ以下がより好ましい。化学強化処理したカバーガラス１は実用上、剛性が必要となるためである。
【００４１】
図５および図６に示すように、薄肉部１３の片面に膜が形成されている場合、薄肉部１３の表面１４のＣＳと厚肉部１７の表面１８のＣＳとの差、薄肉部１３の裏面１５のＣＳと厚肉部１７の裏面１９のＣＳとの差がそれぞれのΔＣＳとなる。図３および図４に示すように、薄肉部の両面に膜が形成されている場合には、表裏のうち少なくとも一面について考慮すればよい。
【００４２】
表面膜２１及び裏面膜２２を共に形成する場合は、これらの膜厚、被覆率、膜密度が互いに異なってもよい。これにより、化学強化抑制だけではなく、指滑り性も兼ね備えることができる。また、反射色を調整することによって、厚肉部１７と薄肉部１３での外観の差を小さくしてガラス部材に一体感を持たせたり、又は逆にその差を大きくして薄肉部１３の視認性を高めたりできる。
【００４３】
なお、凹部７は、図８に示すように、カバーガラス１の表面３に設けても構わない。凹部７が表面３に設けられる構成においては、静電容量方式センサは、カバーガラス１の裏面５において凹部７とＺ方向に対向する位置、すなわち薄肉部１３の裏面１５に配置される。図３の例と異なりセンサは凹部７に配置されないので、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向のうち少なくとも一方向において、センサの寸法を凹部７の寸法よりも大きくすることができる。したがって、寸法が比較的大きいセンサを薄肉部１３の裏面１５に配置することで、薄肉部１３を補強できる。そして、当該センサは、薄肉部１３の表面１４（表面膜２１）に当接した被検出物を検出する。また、このような構成においては、携帯情報端末の使用者は、凹部７によって、薄肉部１３の位置及び薄肉部１３の裏面１５に配置されたセンサの位置を、視覚や触覚等により容易に認識できる。
【００４４】
カバーガラス１の表面３に凹部７を設ける構成においても、薄肉部１３の表面１４及び裏面１５のうち少なくとも一方には、膜（表面膜２１又は裏面膜２２）が形成される。図８には、表面膜２１が薄肉部１３の表面１４に形成され、裏面膜２２が薄肉部１３の裏面１５に形成され、側面膜２３が凹部７のＸ方向側面９及びＹ方向側面１１に形成された例が示されている。
【００４５】
上述したように、本実施形態のカバーガラス１は携帯情報端末の保護用途に限定されるものではないが、特に携帯情報端末の保護のために用いられる場合、厚肉部１７のＺ方向厚みｔ２は、２ｍｍ以下であり、好ましくは１．５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．８ｍｍ以下である。なぜなら、厚肉部１７のＺ方向厚みｔ２が２ｍｍよりも厚い場合、薄肉部１３のＺ方向厚みｔ１との差が大きくなり、加工が困難になるほか、携帯情報端末の使用には重量増になるからである。また、厚肉部１７のＺ方向厚みｔ２は、その剛性を高めるため、０．１ｍｍ以上であり、好ましくは０．１５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．２ｍｍ以上である。０．１ｍｍより薄い場合、剛性が低くなり過ぎ、携帯情報端末の保護の用をなさないおそれがある。
【００４６】
また、薄肉部１３のＺ方向厚みｔ１は、０．４ｍｍ以下であり、好ましくは０．３５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．３ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．２５ｍｍ以下であり、特に好ましくは０．２ｍｍ以下であり、最も好ましくは０．１ｍｍ以下である。特に、薄肉部１３の裏面１５に静電容量式センサが配置された場合、薄肉部１３が薄いほど、検出される静電容量が大きくなり、センシング感度が向上する。例えば、指先の指紋の微細な凹凸を検出する指紋認証の場合にも、指先の指紋の微細な凹凸に応じた静電容量の差が大きくなるため、高いセンシング感度での検出を行うことができる。一方、薄肉部１３のＺ方向厚みｔ１の下限は、特に限定されないが、薄肉部１３が過度に薄くなると、強度が低下し、センサ等の保護部としての適切な機能を発揮し難くなる傾向がある。したがって、薄肉部１３のＺ方向厚みｔ１は、例えば０．０１ｍｍ以上であり、好ましくは０．０５ｍｍ以上である。なお、薄肉部のＺ方向厚みｔ１と、厚肉部のＺ方向厚みｔ２と、凹部７のＺ方向深さｄと、の関係はｔ１＝ｔ２−ｄで表される。
【００４７】
薄肉部１３のＺ方向厚みｔ１の、厚肉部１７のＺ方向厚みｔ２に対する比率（ｔ１／ｔ２）は、０．０５以上であることが好ましく、０．１以上であることがより好ましく、０．１５以上であることがさらに好ましい。比率（ｔ１／ｔ２）が０．０５未満であると、薄肉部１３の剛性が低くなりすぎるおそれがある。薄肉部１３の剛性を担保しようとした場合は、厚肉部１７の厚みが大きくなりすぎるおそれがある。
【００４８】
比率（ｔ１／ｔ２）は、０．９以下であることが好ましく、０．８以下であることがより好ましく、０．６以下であることがさらに好ましい。比率（ｔ１／ｔ２）が０．９より大きいと、薄肉部１３に配置するセンサの機能が十分に発揮されないおそれがある。
【００４９】
なお、比率（ｔ１／ｔ２）が０．０５〜０．９の範囲である場合は、薄肉部１３の剛性が低くなり過ぎず、薄肉部１３に配置するセンサも十分に機能できるようになる。
【００５０】
なお、カバーガラス１に凹部７が複数設けられることにより、薄肉部１３が複数形成される場合であっても、上記比率（ｔ１／ｔ２）の好ましい範囲は同様である。
【００５１】
また、薄肉部１３の表面１４又は裏面１５の面積をｓ１とし、厚肉部１７の表面１８又は裏面１９の面積をｓ２とすると、面積ｓ１の面積ｓ２に対する比率（ｓ１／ｓ２）は、０．００１以上であることが好ましく、０．００２以上であることがより好ましく、０．００５以上であることがさらに好ましい。比率（ｓ１／ｓ２）が０．００１未満であると、薄肉部１３の面積ｓ１が小さくなりすぎ、指紋認証のセンシング性能が低下するおそれがある。または、厚肉部１７の面積ｓ２が大きくなりすぎ、ＰＤＡとしての携帯性が低下するおそれがある。
【００５２】
また、比率（ｓ１／ｓ２）は、０．９以下であることが好ましく、０．７以下であることがより好ましく、０．５以下であることがさらに好ましい。比率（ｓ１／ｓ２）が０．９より大きいと、薄肉部１３の面積ｓ１が大きくなりすぎ、カバーガラス１全体としての剛性を担保できないおそれがある。
【００５３】
なお、比率（ｓ１／ｓ２）が０．００１〜０．９の範囲である場合は、指紋認証センシング性能を低下させることなく、またカバーガラス１全体の剛性も担保できるようになる。
【００５４】
なお、上記比率（ｓ１／ｓ２）の好ましい範囲は、カバーガラス１に凹部７が一つ設けられることにより薄肉部１３が一つ形成される場合のものであって、カバーガラス１に凹部７が複数設けられることにより薄肉部１３が複数形成される場合には、以下の関係式を満たすように設定される。すなわち、複数の薄肉部１３の表面１４又は裏面１５の合計面積をｓ１ａｌｌとし、厚肉部１７の表面１８又は裏面１９の面積をｓ２とすると、合計面積ｓ１ａｌｌの面積ｓ２に対する比率（ｓ１ａｌｌ／ｓ２）は、０．００１以上であることが好ましく、０．００２以上であることがより好ましく、０．００５以上であることがさらに好ましい。比率（ｓ１ａｌｌ／ｓ２）が０．００１未満であると、薄肉部１３の面積ｓ１が小さくなりすぎ、指紋認証のセンシング性能が低下するおそれがある。または、厚肉部１７の面積ｓ２が大きくなりすぎ、ＰＤＡとしての携帯性が低下するおそれがある。
【００５５】
また、合計面積ｓ１ａｌｌの面積ｓ２に対する比率（ｓ１ａｌｌ／ｓ２）は、０．９以下であることが好ましく、０．７以下であることがより好ましく、０．５以下であることがさらに好ましい。比率（ｓ１ａｌｌ／ｓ２）が０．９より大きいと、薄肉部１３の面積ｓ１が大きくなりすぎ、カバーガラス１全体としての剛性を担保できないおそれがある。
【００５６】
薄肉部１３のヤング率は６０ＧＰａ以上であり、好ましくは６５ＧＰａ以上であり、より好ましくは７０ＧＰａ以上である。薄肉部１３のヤング率が６０ＧＰａ以上であると、外部からの衝突物との衝突に起因する薄肉部１３の破損を十分に防止できる。また、静電容量方式センサが凹部７に配置される場合には、スマートフォン等の落下や衝突に起因する薄肉部１３の破損を十分に防止できる。さらに、薄肉部１３により保護されるセンサの破損等を、十分に防止できる。また、薄肉部１３のヤング率の上限は特に限定されないが、生産性の観点から、薄肉部１３のヤング率は、例えば２００ＧＰａ以下であり、好ましくは１５０ＧＰａ以下である。
【００５７】
薄肉部１３のビッカース硬度Ｈｖは、好ましくは３．９ＧＰａ以上であり、より好ましくは４．９ＧＰａ以上である。薄肉部１３のビッカース硬度が３．９ＧＰａ以上であると、外部からの衝突物との衝突に起因する薄肉部１３の擦傷を十分に防止できる。また、静電容量方式センサが凹部７に配置される場合には、スマートフォン等の落下や衝突に起因する薄肉部１３の擦傷を十分に防止できる。さらに、薄肉部１３により保護されるセンサの破損等を、十分に防止できる。また、薄肉部１３のビッカース硬度の上限は、特に限定されないが、過度に高すぎると研磨や加工が困難となる場合がある。したがって、当該化学強化ガラスのビッカース硬度は、例えば１２ＧＰａ以下であり、好ましくは１０ＧＰａ以下である。なお、ビッカース硬度は、例えば日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に記載された、ビッカース硬さ試験により測定できる。
【００５８】
薄肉部１３の周波数１ＭＨｚでの比誘電率は、好ましくは７以上であり、より好ましくは７．２以上であり、さらに好ましくは７．５以上である。静電容量方式センサが薄肉部１３の裏面１５に配置される場合、薄肉部１３の比誘電率を高くすることにより、検出される静電容量を大きくすることができ、優れたセンシング感度を実現できる。特に、薄肉部１３の周波数１ＭＨｚでの比誘電率が７以上であると、指先の指紋の微細な凹凸を検出する指紋認証の場合にも、指先の指紋の微細な凹凸に応じた静電容量の差が大きくなるため、高いセンシング感度で検出できる。また、薄肉部１３の比誘電率の上限については、特に限定されないが、過度に高すぎると誘電損失が大きくなり、消費電力が増加し、また、反応が遅くなる場合がある。したがって、薄肉部１３の周波数１ＭＨｚでの比誘電率は、例えば好ましくは２０以下であり、より好ましくは１５以下である。比誘電率は、カバーガラス１の両面に電極を作製したキャパシタンスの静電容量を測定することによって得られる。
【００５９】
カバーガラス１の裏面５には、印刷層が設けられることが好ましい。特に、図３に示したように、凹部７がカバーガラス１の裏面に設けられる場合には、凹部７（薄肉部１３の裏面１５）にも印刷層を設けることが好ましい。このような印刷層を設けることにより、カバーガラス１の保護対象である携帯情報端末や、薄肉部１３の裏面１５に配置された静電容量方式センサが、カバーガラス１を介して視認されることを効果的に防止できる。また、所望の色を付与でき、優れた外観性を得られる。
【００６０】
印刷層は、例えば、所定の色材を含むインク組成物により形成できる。当該インク組成物は、色材の他、必要に応じてバインダー、分散剤や溶剤などを含むものである。色材は、顔料や染料などいずれの色材（着色剤）であってもよく、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。なお、色材は所望される色によって適宜選択できるが、例えば、遮光性が求められる場合には、黒系色材等が好ましく用いられる。また、バインダーは、特に制限されず、例えば、ポリウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、尿素メラミン系樹脂、シリコーン系樹脂、フェノキシ樹脂、メタクリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、セルロース類、ポリアセタール等の公知の樹脂（熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂など）等が挙げられる。バインダーは単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００６１】
印刷層を形成するための印刷法は特に限定されるものではなく、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、スクリーン印刷法、パッド印刷法、スプレー印刷法などの適宜な印刷法を適用できる。
【００６２】
ここで、凹部７がカバーガラス１の表面３に設けられる場合、平面形状である裏面５に印刷層を形成することは容易である。凹部７の側部または底部に対応する場所に色を変えることで、視覚的に場所を解り易くすることも可能である。また、側部に対応する場所を鏡面反射印刷（例えばシルバー印刷）にすると、側部の曲率を持った形状がレンズ効果を示し、側部に対応する反射がカバーガラスの角度を変えても広い角度で反射するため、キラキラして高級感を演出できる。
【００６３】
一方、凹部７がカバーガラス１の裏面５に設けられる場合、印刷は、当該凹部７と、カバーガラス１の裏面５において凹部７が形成されない平坦部分と、で個別に実施されることが好ましい。なぜなら、スクリーン印刷法等の印刷方向では、形状追従性がそれ程高くないため、凹部７と、凹部７が形成されない平坦部分と、を一度に印刷することが難しいからである。したがって、これらの部分の印刷を個別に実施することにより高精度な印刷を実現できる。また、凹部７と凹部７が形成されない平坦部分とで印刷の色彩またはテクスチャを変えることにより、センサーの位置を視覚的に分かりやすく表示でき、デザイン上のアクセントとすることもできる。
【００６４】
より具体的には、裏面５において凹部７が形成されない平坦部分には、スクリーン印刷法等によって第一印刷層が設けられる。なお、スクリーン印刷とは、開口部を有するスクリーン上に印刷材料を載置した後、スクリーン上でスキージを押圧摺動させ、スクリーンの開口部から印刷材料を押し出して、開口部のパターンを印刷する方法をいう。また、凹部７は曲面形状である側面を有するので、当該凹部７に対してはパッド印刷法によって印刷を行うことが好適である。これにより、凹部７の底面及び側面には第二印刷層が形成される。ここで、パッド印刷法とは、表面にインクパターンを設けたやわらかいパッド（例えば、シリコーン製パッド）を、目的基材に押付けてインクパターンを基材表面に転写することにより印刷する方法である。パッド印刷は、タコ印刷又はタンポ印刷と呼ばれることもある。このように、パッド印刷法では、比較的やわらかく形状追従性のよいパッドが用いられるので、凹部の側面に対する印刷は、パッド印刷法によって行うのが好ましい。一方、スクリーン印刷法等の印刷方法では形状追従性がそれ程高くなく、インクが側面に印刷できないため不適である。なお、第一及び第二印刷層、に対する印刷の順序は特に限定されない。
【００６５】
また、裏面５において凹部７が形成されない平坦部分と、凹部７の平坦形状の底面と、曲面形状の側面と、で個別に印刷しても構わない。この場合、裏面５において凹部７が形成されない平坦部分には、スクリーン印刷法等によって第一印刷層が設けられる。次に、凹部７の底面には、スクリーン印刷法等によって第二印刷層が設けられる。そして、凹部７の側面には、パッド印刷法によって第三印刷層が設けられる。底面にパッド印刷がされないように、パッドは底面に対応する部分を有さない筒形状とされる。このように、凹部７の底面及び側面を別に印刷することで、底面に形成される第二印刷層の膜厚や平坦性の制御が正確になる。したがって、凹部７の底面に静電容量方式センサーを配置した場合のセンサー感度を向上できる。なお、第一〜第三印刷層に対する印刷の順番は特に限定されない。また、第一印刷層と第二印刷層と第三印刷層とで印刷の色彩またはテクスチャを変えることにより、センサーの位置を視覚的に分かりやすく表示でき、デザイン上のアクセントとすることもできる。例えば、第一印刷層と第二印刷層を同色にし、第三印刷層を異なる色の印刷とした場合、第三印刷層が環状のパターンとして認識されるデザインとすることができる。
【００６６】
なお、裏面５において凹部７が形成されない部分や、凹部７の底面等、平坦部分に対する印刷法は、スクリーン印刷法によるものに限られず、印刷層の膜厚等を正確に制御できるものであれば、ロータリースクリーン印刷法、凸版印刷法、オフセット印刷法、スプレー印刷法等によるものでも構わない。また、静電複写法や熱転写法、インクジェット法等によるプリントでも構わない。
【００６７】
また、凹部７の底面が中心部に向かうにしたがってＺ方向に突出する形状である場合のように、凹部７の底面が曲面形状である場合には、底面に対する印刷もパッド印刷法で行うことが好ましい。
【００６８】
なお、凹部７の側面や、突出形状を有する場合の底面等、曲面形状に対する印刷法は、当該曲面形状への追従性が良好であればパッド印刷法に限定されず、例えばスプレー印刷法を採用してもよい。
【００６９】
このようなカバーガラス１によれば、携帯情報端末等の任意の面（例えば表面や側面）を保護するために筐体等に組み込まれる際、薄肉部１３の裏面１５に静電容量方式センサ等の各種装置を配置できる。ここで、薄肉部１３の裏面１５に組み込んだセンサは、Ｚ方向に対向する薄肉部１３によって保護されるので、センサカバー等の異種材料を併用することなく、材料的に一様で統一感のある意匠性に優れたカバーガラス１を実現できる。また、部材点数が少なく済み、組立工程を簡略化できるので、コスト削減にも多大な効果がある。
【００７０】
（カバーガラスの製造方法）
次に、本実施形態のカバーガラス１が化学強化ガラスである場合の、当該カバーガラス１の製造方法について説明する。先ず、各成分の原料を後述する組成となるように調合し、ガラス溶融窯で加熱溶融する。バブリング、撹拌、清澄剤の添加等によりガラスを均質化し、従来公知の成形法により所定の厚さのガラス板に成形し、徐冷する。ガラスの成形法としては、例えば、フロート法、プレス法、フュージョン法、ダウンドロー法及びロールアウト法が挙げられる。特に、大量生産に適したフロート法が好適である。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法およびダウンドロー法も好適である。任意の成形法により平板状に成形されたガラス部材は、徐冷された後、所望のサイズ（カバーガラス１のサイズ）に切断され、研磨加工が施される。これにより、図９に示すような、平面状の表面１０３及び裏面１０５を有し、全体として平板状であるガラス部材１０１が得られる。
【００７１】
次に、図１０に示すように、ガラス部材１０１の裏面１０５にエッチング処理や機械加工を施すことにより、凹部１０７を設ける。
【００７２】
エッチング方法は、ウェットエッチング及びドライエッチングのどちらでもよいが、コストの観点からウェットエッチングが好ましい。エッチャントとしては、ウェットエッチングの場合には、フッ酸を主成分とする溶液が挙げられ、ドライエッチングの場合には、フッ素系ガス等が挙げられる。
【００７３】
また、エッチング処理は、ガラス部材１０１とエッチャントとを、ガラス部材１０１の裏面１０５に平行な方向（ＸＹ方向）に相対的に移動させながら行うことが好ましい。このようなエッチングは、ガラス部材１０１をＸＹ方向に揺動させながら行ってもよく、エッチャントにＸＹ方向の流れを生じさせることにより行ってもよく、両者を組み合わせて行ってもよい。基本的にエッチング処理はガラス部材１０１に対して等方的に進行するため、エッチングされる深さと同等の半径で側面方向にもエッチングが進行する。したがって、図１１に示すように、エッチングにより凹部１０７を形成した場合、側面１０９を底面１０８と滑らかに接続する曲面形状とすることができる。なお、図１２に示すように、表面１０３に凹部１０７を形成した場合も、エッチング処理によれば、側面１０９を底面１０８と滑らかに接続する曲面形状とすることができる。
【００７４】
なお、図１３及び図１４に示すように、側面１０９と裏面１０５又は表面１０３との接続部分も滑らかに連続する曲面形状とすることが好ましい。当該接続部分をエッジのない曲面形状とすることにより、落下や外部の堅い部材との接触による欠けや破損を生じにくくする効果がある。側面１０９と裏面１０５又は表面１０３との接続部分を滑らかに連続する曲面形状とするには、凹部１０７形成後に接続部分をバフ研磨等により仕上げることもできる。しかし、凹部１０７がウェットエッチングによって設けられる場合には、エッチング工程後、ガラス部材１０１をエッチャントから抜き出しマスクを剥離・洗浄するまでの時間を通常より長く保持することによっても、上記接続部分を滑らかに連続する曲面形状とすることが可能である。エッチングによって形成された凹部１０７の側面１０９とマスクとの境界部分にエッチャントが表面張力により残存し、残存したエッチャントに接する側面１０９と裏面１０５又は表面１０３との接続部分でわずかながらエッチングが進行するため、当該接続部分のエッジが滑らかな連続曲面となる。そのための保持時間は、使用するエッチャントとガラス部材１０１のエッチング耐性とにより数秒から数十分の間で調整する。
【００７５】
さらに、上記のようにガラス部材１０１とエッチャントとを、ガラス部材１０１の表面１０３又は裏面１０５に平行な方向（ＸＹ方向）に相対的に移動させながらエッチングを行うことにより、図１５に示すように、凹部１０７の底面１０８を中心部に向かうにしたがって突出する形状とすることができる。これにより、突出した部位の指触り感が良くなる。底面１０８の突出部の中心部（最も突出している部分）のＺ方向厚みｔは５μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。底面１０８の突出部のＺ方向厚みｔが２０μｍ以上である場合、センサーが誤認識する可能性が高くなり、５μｍ以下である場合指触りの感覚で変化を確認できなくなる。
【００７６】
なお、平板状に成形したガラス部材１０１を再加熱し、溶融させた状態でプレス成形したり、溶融ガラスをプレス型上に流し出してプレス成形することで、凹部１０７を形成しても構わない。プレス成形のみによって薄肉部１１３の厚みが必要な薄さに達しない場合には、凹部１０７を追加的にエッチングする、または表面１１４側を研磨するなどして厚みを調整できる。
【００７７】
ガラス部材１０１の表面１０３又は裏面１０５のうち、一方の面に凹部１０７を設ける方法は、上述したようなエッチング処理による方法に限定されず、機械加工による方法でも構わない。当該機械加工による方法では、マシニングセンターやその他数値制御工作機械を用いて、ガラス部材１０１の表面１０３又は裏面１０５に、砥石を接触させた上で回転変位させ、所定の寸法の凹部１０７を形成する。例えば、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等を電着又はメタルボンドで固定した砥石を用いて、主軸回転数１００〜３０，０００ｒｐｍ、切削速度１〜１０，０００ｍｍ／ｍｉｎ．で研削する。
【００７８】
続いて、凹部１０７の底面１０８及び側面１０９を研磨加工してもよい。研磨加工工程では、回転研磨ツールの研磨加工部を、凹部１０７の底面１０８及び側面１０９にそれぞれ別個に独立した一定圧力で接触させて、一定速度で相対的に移動させて行う。一定圧力、一定速度の条件で研磨を行うことにより、一定の研磨レートで研削面を均一に研磨できる。回転研磨ツールの研磨加工部の接触時の圧力としては、経済性及び制御のし易さ等の点で１〜１，０００，０００Ｐａであることが好ましい。速度は、経済性及び制御のし易さなどの点で１〜１０，０００ｍｍ／ｍｉｎ．が好ましい。移動量はガラス部材１０１の形状、大きさに応じて適宜決められる。回転研磨ツールは、その研磨加工部が研磨可能な回転体であれば特に限定されないが、ツールチャッキング部を有するスピンドル、リューターに研磨ツールを装着させる方式等が挙げられる。回転研磨ツールの材質としては、少なくともその研磨加工部がセリウムパッド、ゴム砥石、フェルトバフ、ポリウレタン等、被加工物を加工除去でき、且つヤング率が好ましくは７ＧＰａ以下、更に好ましくは５ＧＰａ以下のものであれば種類は限定されない。回転研磨ツールの材質をヤング率７ＧＰａ以下の部材を用いることにより、圧力により研磨加工部を凹部１０７の形状に沿うように変形させて、底面１０８及び側面１０９を所望の表面粗さに加工できる。回転研磨ツールの研磨加工部の形状は円又はドーナツ型の平盤、円柱型、砲弾型、ディスク型、たる型等が挙げられる。
【００７９】
凹部１０７の底面１０８及び側面１０９に回転研磨ツールの研磨加工部を接触させて研磨を行う場合、研磨砥粒スラリーを介在させた状態で加工を行うことが好ましい。この場合、研磨砥粒としてはシリカ、セリア、アランダム、ホワイトアランダム（ＷＡ）、エメリー、ジルコニア、ＳｉＣ、ダイヤモンド、チタニア、ゲルマニア等が挙げられ、その粒度は１０ｎｍ〜１０μｍが好ましい。回転研磨ツールの相対移動速度は、上述したように、１〜１０，０００ｍｍ／ｍｉｎ．の範囲で選定できる。回転研磨ツールの研磨加工部の回転数は１００〜１０，０００ｒｐｍである。回転数が小さいと加工レートが遅くなり、研磨するのに時間がかかりすぎる場合があり、回転数が大きいと加工レートが速くなったり、ツールの磨耗が激しくなるため、研磨の制御が難しくなる場合がある。
【００８０】
上述したように凹部１０７の底面１０８及び側面１０９をそれぞれ独立の圧力で回転研磨ツールを接触させて研磨加工する場合、圧力の調節は、空気圧ピストン、ロードセル等を用いることができる。例えば、回転研磨ツールを凹部１０７の底面１０８に向かって進退させる空気圧ピストンと、回転研磨ツールを凹部１０７の側面１０９に向かって進退させる他の空気圧ピストンと、を設ければ、凹部１０７の底面１０８及び側面１０９に対する研磨加工部の圧力を調整できる。このように、凹部１０７の底面１０８と側面１０９への圧力を独立させ、単独の回転研磨ツールをそれぞれの面に独立した一定圧力で回転研磨ツールを接触させながら、一定速度で相対的に移動させることにより、それぞれの面を同時に独立の研磨レートで均一に研磨できる。
【００８１】
なお、凹部１０７の形状に沿うように回転研磨ツールとガラス部材１０１とを相対的に移動させて研磨加工してもよい。移動させる方式は移動量、方向、速度を一定に制御できる方式であればいかなるものでもよい。例えば、多軸ロボット等を用いる方式等が挙げられる。
【００８２】
凹部１０７が設けられることにより、ガラス部材１０１には凹部１０７とＸ方向及びＹ方向で重なる位置において薄肉部１１３が形成されると共に、当該薄肉部１１３の周縁部に接続し、薄肉部１１３よりもＺ方向厚みが大きい厚肉部１１７が形成される。このとき、厚肉部１１７の表面１１８及び裏面１１９並びに薄肉部１１３の表面１１４及び裏面１１５は平面形状であり、厚肉部１１７及び薄肉部１１３の表面１１８、１１４は面一形状を構成し、厚肉部１１７及び薄肉部１１３の裏面１１９、１１５は段差形状を構成する。
【００８３】
続いて、図１６に示すように、薄肉部１１３の表面１１４及び裏面１１５並びに凹部１０７のＸ方向側面（不図示）及びＹ方向側面１１１、１１１に、それぞれの部位の化学強化を抑制する表面膜１２１、裏面膜１２２、側面膜１２３を形成する。これらの膜１２１、１２２、１２３の形成方法としては、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ（化学蒸着、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ウェットコート法、蒸着法等が挙げられる。これらの中でも、膜厚の均一性、再現性、および膜質の制御性の点から、スパッタ法が好ましい。例えば、スパッタ法により二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の膜１２１、１２２、１２３を形成するには、ターゲットであるケイ素を、酸素及びアルゴンの混合ガス中でスパッタすればよい。なお、ガラス部材１０１のうち、膜１２１、１２２、１２３を設ける必要がない部分は、スパッタ前に、例えばカプトン（登録商標）テープ等のマスク部材によりマスクしておく。
【００８４】
次に、ガラス部材１０１に化学強化処理を施すことにより、図３に示すようなカバーガラス１を得る。化学強化処理とは、ガラスの表層のイオン半径が小さいアルカリイオン（例えば、ナトリウムイオン）をイオン半径の大きなアルカリイオン（例えば、カリウムイオン）に置換（イオン交換）する処理をいう。化学強化処理の方法としてはガラスの表層のアルカリイオンをよりイオン半径の大きなアルカリイオンとイオン交換できるものであれば特に限定されないが、例えば、ナトリウムイオンを含有するガラスを、カリウムイオンを含む溶融塩で処理することにより行うことができる。このようなイオン交換処理が行われるために、ガラス表層の圧縮応力層の組成はイオン交換処理前の組成と若干異なるが、基板厚み中央部の組成はイオン交換処理前の組成とほぼ同じである。
【００８５】
化学強化が施されるガラスとして、ナトリウムイオンを含有するガラスを用いる場合、化学強化処理を行うための溶融塩は、少なくともカリウムイオンを含む溶融塩を用いることが好ましい。このような溶融塩としては、例えば、硝酸カリウムが好適に挙げられる。溶融塩としては純度が高いものを用いることが好ましい。
【００８６】
また、溶融塩は、その他の成分を含有する混合溶融塩であってもよい。その他の成分としては、例えば、硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウム等のアルカリ硫酸塩、並びに塩化ナトリウムおよび塩化カリウム等のアルカリ塩化塩、炭酸ナトリウムや炭酸カリウム等の炭酸塩、重炭酸ナトリウムや重炭酸カリウム等の重炭酸塩などが挙げられる。
【００８７】
溶融塩の加熱温度は、３５０℃以上が好ましく、３８０℃以上がより好ましく、４００℃以上が更に好ましい。また、溶融塩の加熱温度は、５００℃以下が好ましく、４８０℃以下がより好ましく、４５０℃以下がより好ましい。溶融塩の加熱温度を３５０℃以上とすることにより、イオン交換速度の低下により化学強化が入りにくくなることを防ぐ。また、溶融塩の加熱温度を５００℃以下とすることにより、溶融塩の分解・劣化を抑制できる。
【００８８】
ガラスを溶融塩に接触させる時間は、十分な圧縮応力を付与するためには、１時間以上が好ましく、２時間以上がより好ましい。また、長時間のイオン交換では、生産性が落ちるとともに、緩和により圧縮応力値が低下するため、２４時間以下が好ましく、２０時間以下がより好ましい。具体的には、例えば、４００〜４５０℃の硝酸カリウム溶融塩にガラスを２〜２４時間浸漬させることが典型的である。
【００８９】
ガラス部材１０１に化学強化処理がされて得られたカバーガラス１（カバーガラス）には、表層に圧縮応力層が形成される。圧縮応力層の表面圧縮応力（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｔｒｅｓｓ；ＣＳ）は３００ＭＰａ以上であることが好ましく、４００ＭＰａ以上であることがより好ましい。ＣＳは、表面応力計（例えば、折原製作所製ＦＳＭ−６０００）等を用いて測定できる。
【００９０】
化学強化によりガラス表層のナトリウムイオンと溶融塩中のカリウムイオンとをイオン交換する場合、化学強化によって生じる表面圧縮応力層の深さ（Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｌａｙｅｒ；ＤＯＬ）は任意の方法により測定できるが、例えばＥＰＭＡ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｐｒｏｂｅ  ｍｉｃｒｏ  ａｎａｌｙｚｅｒ、電子線マイクロアナライザー）にてガラスの深さ方向のアルカリイオン濃度分析（この例の場合はカリウムイオン濃度分析）を行い、測定により得られたイオン拡散深さをＤＯＬとみなすことができる。また、ＤＯＬは表面応力計（例えば、折原製作所製ＦＳＭ−６０００）等を用いても測定できる。また、ガラス表層のリチウムイオンと溶融塩中のナトリウムイオンとをイオン交換する場合、ＥＰＭＡにてガラスの深さ方向のナトリウムイオン濃度分析を行い、測定により得られたイオン拡散深さをＤＯＬとみなす。
【００９１】
カバーガラス１の内部引張応力（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｔｅｎｓｉｏｎ；ＣＴ）は、好ましくは４００ＭＰａ以下であり、より好ましくは２００ＭＰａ以下、さらに好ましくは１００ＭＰａ以下、最も好ましくは８０ＭＰａ以下である。なお、ＣＴは一般に、カバーガラス１の厚みをｔとすると、関係式ＣＴ＝（ＣＳ×ＤＯＬ）／（ｔ−２×ＤＯＬ）により近似的に求められる。したがって、本実施形態に係るガラス部材１０１の薄肉部１１３は厚肉部１１７よりもＺ方向厚みが小さいので、薄肉部１１３と厚肉部１１７を同条件で化学強化した場合、化学強化後のカバーガラス１の薄肉部１３のＣＴは厚肉部１７のＣＴよりも大きくなる。
【００９２】
このように、ガラス部材１０１の薄肉部１１３と厚肉部１１７を同条件で化学強化した場合、カバーガラス１の薄肉部１３と厚肉部１７でＣＴが異なる結果、化学強化時に薄肉部１３は厚肉部１７よりも膨張する。薄肉部１３はその周縁を厚肉部１７によって規制された状態で膨張することになるため、表側に変形する（図１７参照）。
【００９３】
また、カバーガラス１の表面３及び裏面５は、研磨されることが好ましい。イオン交換による化学強化を施した強化ガラス板は、その表面に欠陥が発生する。また、最大で１μｍ程度の微細な凹凸が残留することがある。カバーガラス１に力が作用する場合、前述の欠陥や微細な凹凸が存在する箇所に応力が集中し、理論強度よりも小さな力でも割れることがある。そのため、化学強化後のカバーガラス１の表面３及び裏面５に存在する、欠陥及び微細な凹凸を有する層（欠陥層）を研磨により除去する。なお、欠陥が存在する欠陥層の厚さは、化学強化の条件にもよるが、通常、０．０１〜０．５μｍである。当該研磨は、例えば両面研磨装置によって行われる。両面研磨装置は、それぞれ所定の回転比率で回転駆動されるリングギヤ及びサンギヤを有するキャリア装着部と、キャリア装着部を挟んで互いに逆回転駆動される金属製の上定盤及び下定盤と、を有して構成され、キャリア装着部には、リングギヤ及びサンギヤと噛合する複数のキャリアが装着される。キャリアは自らの中心を軸に自転し、且つサンギヤを軸に公転するように遊星歯車運動し、遊星歯車運動によりキャリアに装着された複数のカバーガラス１の両面（表面３及び裏面５）が上定盤及び下定盤との摩擦で研磨される。
【００９４】
化学強化を施す前のガラス部材１０１の歪点は５３０℃以上であることが好ましい。化学強化前のガラス部材１０１の歪点を５３０℃以上とすることにより、表面圧縮応力の緩和が生じにくくなるからである。
【００９５】
化学強化に供するガラス（ガラス部材１０１）としては、例えば、以下の（ｉ）〜（ｖｉｉ）の何れか一つのガラスが挙げられる。なお、以下の（ｉ）〜（ｖ）のガラス組成は、酸化物基準のモル％で表示した組成であり、（ｖｉ）〜（ｖｉｉ）のガラス組成は、酸化物基準の質量％で表示した組成である。
（ｉ）ＳｉＯ２を５０〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を２〜２５％、Ｌｉ２Ｏを０〜１０％、Ｎａ２Ｏを０〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜１０％、ＭｇＯを０〜１５％、ＣａＯを０〜５％およびＺｒＯ２を０〜５％を含むガラス。
（ｉｉ）ＳｉＯ２を５０〜７４％、Ａｌ２Ｏ３を１〜１０％、Ｎａ２Ｏを６〜１４％、Ｋ２Ｏを３〜１１％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜６％およびＺｒＯ２を０〜５％含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７５％以下、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が１２〜２５％、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が７〜１５％であるガラス。
（ｉｉｉ）ＳｉＯ２を６８〜８０％、Ａｌ２Ｏ３を４〜１０％、Ｎａ２Ｏを５〜１５％、Ｋ２Ｏを０〜１％、ＭｇＯを４〜１５％およびＺｒＯ２を０〜１％含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が８０％以下であるガラス。
（ｉｖ）ＳｉＯ２を６７〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を０〜４％、Ｎａ２Ｏを７〜１５％、Ｋ２Ｏを１〜９％、ＭｇＯを６〜１４％、ＣａＯを０〜１％およびＺｒＯ２を０〜１．５％含有し、ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３の含有量の合計が７１〜７５％、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量の合計が１２〜２０％であるガラス。
（ｖ）ＳｉＯ２を６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を０．５〜８％、Ｎａ２Ｏを１０〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜５％、ＭｇＯを６〜１５％、ＣａＯを０〜８％含むガラス。
（ｖｉ）ＳｉＯ２を６３〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１２％、ＭｇＯを３〜１０％、ＣａＯを０．５〜１０％、ＳｒＯを０〜３％、ＢａＯを０〜３％、Ｎａ２Ｏを１０〜１８％、Ｋ２Ｏを０〜８％、ＺｒＯ２を０〜３％、Ｆｅ２Ｏ３を０．００５〜０．２５％含有し、Ｒ２Ｏ／Ａｌ２Ｏ３（式中、Ｒ２ＯはＮａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏである）が２．０以上４．６以下であるガラス。
（ｖｉｉ）ＳｉＯ２を６６〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を０〜３％、ＭｇＯを１〜９％、ＣａＯを１〜１２％、Ｎａ２Ｏを１０〜１６％、Ｋ２Ｏを０〜５％含有するガラス。
【００９６】
ここまで、ＸＹ平面において薄肉部１３の周縁（四方の端部）が厚肉部１７に接続するカバーガラス１について説明してきたが、図１８に示すように、薄肉部１３の三方の端部が厚肉部１７に接続する構成であってもよい。この場合、薄肉部１３の一方の端部（図１８の例ではＹ方向端部）が厚肉部１７と接続しておらず、解放端とされている。また、図１９に示すように、薄肉部１３の二方の端部が厚肉部１７に接続する構成であってもよい。この場合、薄肉部１３の二方の端部（図１９の例ではＹ方向両端部）が厚肉部１７と接続しておらず、解放端とされている。また、図２０に示すように、薄肉部１３の一方の端部が厚肉部１７に接続する構成であってもよい。この場合、薄肉部１３の三方の端部（図２０の例ではＹ方向両端部及びＸ方向端部）が厚肉部１７と接続しておらず、解放端とされている。
【００９７】
また、凹部７の形状は特に限定されず、任意の形状を適用して構わない。例えば、凹部７のＺ方向から見た断面形状は、矩形形状に限定されず、例えば円形状や三角形形状等が適用可能である。
【実施例】
【００９８】
カバーガラス１における表面膜２１、裏面膜２２、側面膜２３の有無による、化学強化後の薄肉部１３の反りへの影響を試験した。
【００９９】
試験に用いられる各カバーガラス１は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２を６４．４％、Ａｌ２Ｏ３を８．０％、Ｎａ２Ｏを１２．５％、Ｋ２Ｏを４．０％、ＭｇＯを１０．５％、ＣａＯを０．１％、ＳｒＯを０．１％、ＢａＯを０．１％、ＺｒＯ２を０．５％含むガラスとした。カバーガラス１の寸法は、Ｘ方向３５ｍｍ×Ｙ方向３５ｍｍ×Ｚ方向０．７ｍｍであった。凹部７はカバーガラス１の裏面５に一つ設けられ、その寸法はＸ方向２０ｍｍ×Ｙ方向１０ｍｍ×Ｚ方向０．５ｍｍであった。薄肉部１３の寸法は、Ｘ方向２０ｍｍ×Ｙ方向１０ｍｍ×Ｚ方向０．２ｍｍであった。
【０１００】
各カバーガラス１は、実施例１〜３では表面膜２１、裏面膜２２、側面膜２３を全て有し（図３参照）、実施例４では表面膜２１及び裏面膜２２を有し（図４参照）、実施例５では表面膜２１を有し（図５参照）、実施例６では裏面膜２２を有する（図６参照）。また、比較例１として、表面膜２１、裏面膜２２、側面膜２３を何れも有さないカバーガラス１を用意した。さらに、比較例２として、図７に示すように、薄肉部１３の表面１４に加えて厚肉部１７の表面１８にも表面膜２１を形成した（カバーガラス１の表面３全体に表面膜２１を形成した）カバーガラス１を用意した。
【０１０１】
二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の各膜２１、２２、２３の成膜は、スパッタ法により行った。実施例１〜３では、スパッタ時の酸素とアルゴンの比率（Ｏ２／Ａｒ比）を、それぞれ１００％、８０％、６０％となるように変更した。実施例４〜６及び比較例２におけるＯ２／Ａｒ比は１００％とした。
【０１０２】
このような実施例１〜６及び比較例１〜２に係るカバーガラス１を、４２５℃の１００％硝酸カリウム溶融塩中に６時間浸漬させることにより、化学強化処理を行った。そして、化学強化されたカバーガラス１において、薄肉部１３の反りの最大値、ＣＳ、及びＤＯＬ、並びに厚肉部１７のＣＳ、及びＤＯＬを測定した。なお、薄肉部１３のＣＳ及びＤＯＬについては、表面１４側及び裏面１５側でそれぞれ測定した。測定結果を表１に示す。
【０１０３】
【表１】
2017001902.tif 000003
【０１０４】
表１中、「＋」で示された値は表側への反りを示し、「−」で示された値は裏側への反りを示す。図１７には、薄肉部１３が表側に反った場合の、カバーガラス１の断面図が示されている。なお、図１７中では、膜２１、２２、２３の図示が省略されている。薄肉部１３の反りの最大値とは、「薄肉部１３の表面１４と厚肉部１７の表面１８とのＺ方向最大距離」を意味する。当該反りの最大値は、レーザ変位計（キーエンス社製ＬＴ−９０３０）によって測定した。薄肉部１３及び厚肉部１７のＣＳ及びＤＯＬは、表面応力計（折原製作所社製ＦＳＭ−６０００）によって測定した。表１中、「＊」が付された数値は、コンピュータによるシミュレーションの結果得られた数値である。表２中、「＊＊」が付された数値は、薄肉部１３と同じ寸法（Ｘ方向２０ｍｍ×Ｙ方向１０ｍｍ×Ｚ方向０．２ｍｍ）の平板ガラスを、４２５℃の１００％硝酸カリウム溶融塩中に６時間浸漬させることにより化学強化処理を行い、実測することにより得た数値である。仮に、比較例１の薄肉部１３のＣＳ及びＤＯＬを、実施例１〜３と同様に実測により得ようとした場合、薄肉部１３の反り最大値が非常に大きいため、正しい値を得ることができない。
【０１０５】
実施例１〜３を比較すると、Ｏ２／Ａｒ比が６０％である実施例３に比べて、１００％、８０％である実施例１及び２において、薄肉部１３の反りが抑制されている。これは、Ｏ２の比率が大きくなるほど、ＳｉＯ２膜が緻密になり、薄肉部１３が化学強化されにくくなるためであると考えられる。実施例１及び２で、薄肉部１３の反り最大値がほとんど等しいのは、Ｏ２／Ａｒ比が８０％以上の条件で成膜された膜では、ＳｉＯ２膜の緻密度に変化がなく、化学強化抑制効果にあまり変化がないためであると思われる。
【０１０６】
薄肉部１３の表面１４及び裏面１５の少なくとも一方に膜２１、２２、２３が形成された実施例１〜６と、これらの膜２１、２２、２３が全く形成されない比較例１と、を比較すると、全ての実施例１〜６において比較例１よりも薄肉部１３の反り最大値、ＣＳ、ＤＯＬが小さいことがわかる。実施例１〜６においては、膜２１、２２、２３により、薄肉部１３が厚肉部１７に比べて化学強化が入り難くなり、薄肉部１３のＣＳ、ＤＯＬが厚肉部１７のＣＳ、ＤＯＬよりも小さくなり、薄肉部１３の反りも低減されたものと考えられる。
【０１０７】
実施例１及び４を比較すると、薄肉部１３の反り最大値、ＣＳ、ＤＯＬはあまり変わらず、側面膜２３の有無は薄肉部１３の反りにあまり影響を与えないことが明らかとなった。
【０１０８】
実施例４と、実施例５及び６と、を比較すると、表面膜２１及び裏面膜２２をどちらも形成した実施例４の方が、薄肉部１３の反り最大値、ＣＳ、ＤＯＬが小さくなっていることがわかる。これは、実施例４では薄肉部１３の表面１４及び裏面１５の化学強化が抑制されているのに対し、実施例５では薄肉部１３の裏面１５が化学強化されてしまうため裏面１５側のＣＳ、ＤＯＬが大きくなり、実施例６では薄肉部１３の表面１６が化学強化されてしまうため表面１６側のＣＳ、ＤＯＬが大きくなり、結果として反り最大値が大きくなったものと考えられる。なお、実施例６に比べて実施例５の反り最大値が小さい理由は、以下のように考えられる。実施例５では、薄肉部１３の表面１４側に膜２１を形成することで、膜２１が形成された領域（Ｉ）と膜が形成されていない領域（ＩＩ）の境界の表面には、ＩＩからＩの方向に向かって伸びようとする力が働く（Ｆ１）。一方、裏面１５側では、薄肉部１３と厚肉部１７の境界には、薄肉部１３から厚肉部１７の方向に向かって伸びようとする力が働く（−Ｆ２）。実施例６では、薄肉部１３の裏面１５側に膜２２を形成することで、薄肉部１３と厚肉部１７の境界には、厚肉部１７から薄肉部１３の方向に向かって伸びようとする力が働く（Ｆ３）。一方、表面１４側では、領域Ｉと領域ＩＩの境界の表面には、ＩからＩＩの方向に向かって伸びようとする力が働く（−Ｆ４）。Ｆ１−Ｆ２＜Ｆ３−Ｆ４であるので、薄肉部１３の表面１４側に膜２１を形成したほうが反りの最大値は小さくなる。
【０１０９】
実施例５と比較例２とを比較すると、実施例５の方が薄肉部１３の反りが抑制されていることがわかる。比較例２では、厚肉部１７の表面１８もコーティングされることによって、カバーガラス１の表面３全体の化学強化が、裏面５よりも入りにくくなったことで、大きく凹反りしたと考えられる。
【０１１０】
以上のように、薄肉部１３の表面１４及び裏面１５の少なくとも一方には膜２１、２２、２３を形成することが好ましく、表面１４及び裏面１５の両方に膜２１、２２を形成することがより好ましいことが明らかとなった。また、厚肉部１７の表面１８又は裏面１９に膜２１、２２を形成することは、薄肉部１３のみならず厚肉部１７の化学強化を抑制してしまう点で好ましくないことも明らかとなった。
【符号の説明】
【０１１１】
１  カバーガラス
３  表面
５  裏面
７  凹部
９  Ｘ方向側面
１１  Ｙ方向側面
１３  薄肉部
１４  表面
１５  裏面
１７  厚肉部
１８  表面
１９  裏面
２１  表面膜
２２  裏面膜
２３  側面膜
１０１  ガラス部材
１０３  表面
１０５  裏面
１０７  凹部
１０８  底面
１０９  側面
１１３  薄肉部
１１４  表面
１１５  裏面
１１７  厚肉部
１１８  表面
１１９  裏面
【図１】
2017001902.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2017001902.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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