JP2012148957A - 携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板、携帯型電子機器用画像表示装置、携帯型電子機器、および携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イオン交換法により形成された圧縮応力層30U、30Bが、表面20U側と裏面20B側とのみに設けられ、端面40Aが、凸を成す曲面であり、端面40Aの表面粗さRaが10nm以下である携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板、携帯型電子機器用画像表示装置、携帯型電子機器、および携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法。
【選択図】図1
Description
ッチング)により行われているが、ドライエッチングによる切断も知られている(特許文献3)。また、特許文献3に記載の技術では、板状ガラスに対して各種機能膜を成膜後に、エッチングで切断することも提案されている。しかしながら、板状ガラスの切断方法としては、通常、エッチングよりもスクライブ切断が広く利用されている。一方、スクライブ切断を、風冷強化ガラスや、化学強化ガラスに対して行おうとした場合、風冷強化ガラスでは粉々に粉砕してしまい、化学強化ガラスでは、スクライブ線に沿って分割できなかったり、あるいは、スクライブ切断により得られたガラス基板が想定荷重よりも小さな荷重で破壊することが指摘されている(特許文献4)。このため、特許文献4に記載の技術では、化学強化ガラスをスクライブ線に沿って的確に切断するために、圧縮応力層の厚みを10μm〜30μmの範囲内とし、かつ、圧縮応力の値を30kgf/mm2〜60kgf/mm2の範囲内とした化学強化ガラスを用いることが提案されている。
第一の本発明の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板は、表面と裏面と端面とを有し、前記端面の少なくとも一部の領域が、エッチング処理によって形成された携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板であって、前記表面及び前記裏面のそれぞれには、前記表面及び前記裏面における面方向の中心部と、前記表面及び前記裏面における面方向の端部とで、層の厚みが互いに等しくなるようにイオン交換法による圧縮応力層が形成されていることを特徴とする。
(ガラス基板、画像表示装置および携帯型電子機器)
本実施形態のガラス基板は、イオン交換法により形成された圧縮応力層が、表面側と裏面側とのみに設けられ、端面が、凸を成す曲面であり、端面の表面粗さRaが例えば10nm以下である。
像表示パネルの画像表示面側に設けられたカバーガラスと、を少なくとも備えた携帯型電子機器、特に携帯電話のカバーガラスとして用いられることが好ましい。携帯型電子機器、特に携帯電話は、その利用態様から、カバーガラスの角面部分が機械的衝撃に曝されることが多い上に、多様なデザイン性も求められることが多い。しかしながら、本実施形態のガラス基板10は、上述したように、双方のニーズに応えることが容易である。
次に、本実施形態のガラス基板10の製造方法について説明する。まず、図1に例示したガラス基板10Aは、1種以上のアルカリ金属を含む板状ガラスを、1種以上のアルカリ金属を含む溶融塩と接触させてイオン交換処理するイオン交換処理工程と、イオン交換処理済みの板状ガラスの少なくとも一方の面上に、耐エッチング膜を形成する耐エッチング膜形成工程と、少なくとも耐エッチング膜を、パターニングするパターニング工程と、イオン交換処理済みの板状ガラスの、パターニングされた耐エッチング膜が設けられた面を、エッチング溶液に接触させてエッチングすることで、イオン交換処理済みの板状ガラスを小片に切断する切断工程と、を少なくとも経ることにより作製することができる。以下に、各工程についてより詳細に説明する。
イオン交換処理工程では、1種以上のアルカリ金属を含む板状ガラスを、1種以上のアルカリ金属を含む溶融塩と接触させてイオン交換処理する。このイオン交換処理工程では、通常、板状ガラスを溶融塩中に浸漬することで、板状ガラスの両面をイオン交換処理する。溶融塩の組成および温度、ならびに、浸漬時間は、板状ガラスのガラス組成や、板状ガラスの表層部分に形成する圧縮応力層20の厚み等に応じて適宜選択できる。たとえば、板状ガラスのガラス組成が、上述したアルミノシリケートガラスやソーダライムガラスであれば、溶融塩の組成および温度、ならびに、浸漬時間としては、一般的には、下記に例示する範囲から選択することが好ましい。
(1)溶融塩の組成:硝酸カリウム、または、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムとの混塩
(2)溶融塩の温度:320℃〜470℃
(3)浸漬時間:3分〜600分
耐エッチング膜形成工程では、イオン交換処理済みの板状ガラスの少なくとも一方の面上に、耐エッチング膜を形成する。この耐エッチング膜は、通常、イオン交換処理済みの板状ガラスの両面に形成されるが、切断工程において、片面のみをエッチング溶液に接触させる場合には、当該片面にのみ耐エッチング膜が形成されていればよい。なお、以下の説明においては、耐エッチング膜が、イオン交換処理済みの板状ガラスの両面に形成されることを前提として説明する。耐エッチング膜としては、パターニング工程において、パターニング処理により部分的に除去可能であり、かつ、切断工程において用いるエッチング溶液に対しては溶解・除去されない性質を有するものであれば、適宜選択できる。このような耐エッチング膜としては、少なくとも弗酸水溶液に対して難溶性または不溶性を示すレジスト膜を用いることが好ましい。この場合、パターニング工程においては、レジスト膜をフォトマスクを用いた露光処理と現像液による現像処理とによってパターニング処理し、切断工程においてエッチング溶液を利用して切断を行うことができる。
パターニング工程では、少なくとも耐エッチング膜を、パターニングする。これにより、イオン交換処理済みの板状ガラスの表面全面を覆う耐エッチング膜のうち、最終的に作製されるガラス基板10の平面方向の形状に対応する領域以外の耐エッチング膜を除去する。耐エッチング膜のパターニング方法としては、代表的には、上述した露光・現像を組み合わせて実施するフォトリソグラフィが利用できる。なお、パターニング工程は、両面に耐エッチング膜が形成されたイオン交換処理済みの板状ガラスの少なくとも片面に対して実施すればよく、両面に対して実施してもよい。なお、後者の場合は、切断工程の実施後に、図1に例示したように、断面形状が、頂部42と2つの傾斜面44U、44Bとを有する端面40Aが形成される。
切断工程では、イオン交換処理済みの板状ガラスの、パターニングされた耐エッチング膜が設けられた面を、エッチング溶液に接触させてエッチングすることで、イオン交換処理済みの板状ガラスを小片に切断する。エッチング処理は、通常、板状ガラスをエッチング溶液に浸漬させて行う。エッチング溶液としては、少なくとも弗酸を含むものであれば特に限定されないが、必要に応じて、塩酸等のその他の酸や、界面活性剤等の各種の添加剤が添加されていてもよい。
なお、図1に示すガラス基板10Aではなく、図4に示す加飾層60が形成されたガラス基板10Bを作製する場合には、イオン交換処理工程を経た後、かつ、耐エッチング膜形成工程の実施前に、イオン交換された板状ガラスの少なくとも一方の表面に、一層以上の加飾層60を形成する加飾層形成工程を実施する。この場合、耐エッチング膜形成工程において、加飾層60の表面に耐エッチング膜を形成する。
なお、本実施形態のガラス基板製造方法では、切断工程を経て形成された切断面の少なくとも一部を研磨する端面研磨工程を、さらに有していてもよい。ここで、切断面とは、たとえば、図1、図4等に例示したような端面40Aのように、ウエットエッチングにより形成された凸を成す曲面からなる端面を意味する。この端面研磨工程を実施することにより、図5に例示したガラス基板10Cのように、端面の少なくとも一部の領域が、研磨処理により形成された平坦面を成す領域からなるガラス基板を得ることができる。ここで、図4に示すガラス基板10Bの端面40Aについて、その頂部42およびその近傍を研磨処理により除去して、図5に示すような端面40Bとなるように加工する場合、研磨処理による加飾層60の端面40B側の磨滅、破損、あるいは、剥離を防ぐことができる。
ダウンドロー法により作製されたアルミノシリケートガラス製の板状ガラス(厚み0.5mm、縦横400mm×320mm)を溶融塩中に浸漬して、両面に厚みが約40μmの圧縮応力層20U、20Bを形成した。ここで、板状ガラスのガラス組成は、SiO2を63.5重量%、Al2O3を8.2重量%、Li2Oを8.0重量%、Na2Oを10.4重量%、ZrO2を11.9重量%含むものである。また、イオン交換処理に際しては、溶融塩として、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムとの混塩(混合比は、重量%で、硝酸カリウム:硝酸ナトリウム=60:40)を用い、圧縮応力層20U、20Bの厚みが上記厚みとなるように、溶融塩の温度を320℃〜360℃の範囲内に保った状態で、浸漬時間を適宜調整した。
実施例1で用いた板状ガラスを、イオン交換処理することなく、実施例1と同様にしてレジスト膜の形成、パターニング処理、ウエットエッチングによる切断処理をこの順に実施し、実施例1で作製したガラス基板10Aと同じサイズの板状ガラスを得た。次に、この板状ガラスを、角部近傍を除く圧縮応力層の厚みが実施例1で作製したガラス基板10Aとほぼ同程度となるように、実施例1と略同様の条件でイオン交換処理した。これにより図2に示す断面構造を有するガラス基板200を得た。
実施例1で用いた板状ガラスを、イオン交換処理することなく、スクライブ切断し、実施例1で作製したガラス基板10Aと同じサイズの板状ガラスを得た。次に、この板状ガラスを、角部近傍を除く圧縮応力層の厚みが実施例1で作製したガラス基板10Aとほぼ同程度となるように、実施例1と略同様の条件でイオン交換処理した。これにより図3に示す断面構造を有するガラス基板210を得た。
各実施例および比較例で得られたガラス基板を用いて、耐衝撃性評価と、四隅部分の目視評価とを実施した。結果を表1に示す。
30枚のガラス基板について、ガラス基板の3面角部分が真下となる状態で、高さ100cmの位置から、硬質のタイルが敷き詰められた床面上に落下させる落下試験を行い、この際のガラス基板の破損率を評価した。評価基準は以下の通りである。
A:破損率は5%以下である。
B:破損率は5%を超え、20%以下である。
C:破損率は20%を超える。
カバーガラスを取り外した状態の携帯電話用液晶モニターの表面に、ガラス基板を配置して、ガラス基板の四隅部分における画像の見え方を、ガラス基板の中央部分における画像の見え方と比較する目視評価を行った。評価基準は以下の通りである。
A:四隅部分と中央部分とで見え方に殆ど差異は無い。
B:中央部分の見え方に対して、四隅部分の見え方がやや歪んで見える。
C:中央部分の見え方に対して、四隅部分の見え方が顕著に歪んで見える。
12 板状ガラス
20 主表面
20U 表面
20B 裏面
30U、30B、32、34 圧縮応力層
40、40A、40B 端面
42 頂部
44U、44B、44U1、44B1 傾斜面
46 端面
48 平坦面(研磨面)
50、50U、50B、52U、52B 角部分
60 加飾層
70、70U、70B 耐エッチング膜
72、72U、72B 開口部
100 タッチパネル
102 第1の透明導電膜
104 スペーサー
106 第2の透明導電膜
108 樹脂フィルム層
108A 表面
110 画像表示装置
112 パネルフレーム
112S 側面
114 画像表示パネル
114A 画像表示面
120 携帯電話
122 本体部
124 ディスプレイ部
124A 画像表示面
126 ヒンジ部
200、210 ガラス基板
Claims (15)
- 表面と裏面と端面とを有し、前記端面の少なくとも一部の領域が、エッチング処理によって形成された携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板であって、
前記表面及び前記裏面のそれぞれには、前記表面及び前記裏面における面方向の中心部と、前記表面及び前記裏面における面方向の端部とで、層の厚みが互いに等しくなるようにイオン交換法による圧縮応力層が形成されている
ことを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板。 - 請求項1に記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板において、
端面のガラス基板の厚さ方向中心側の領域が、研磨処理により形成された平坦面を成す領域であることを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板。 - 請求項2に記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板において、
前記端面が、前記研磨処理により形成された平坦面を成す領域と、表面粗さRaが10nm以下の曲面を成す領域と、からなることを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板において、
前記端面が鏡面であることを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板において、
前記表面および前記裏面から選択される少なくとも一方の面に、一層以上の加飾層が設けられていることを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板において、
ディスプレイパネル保護用カバーガラス、および、タッチパネルから選択される少なく
とも一方の態様で利用されることを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板。 - イオン交換法により形成された圧縮応力層が、表面側と裏面側とのみに設けられ、
端面が、凸を成す曲面であり、
端面の表面粗さRaが10nm以下であることを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板。 - イオン交換法により形成された圧縮応力層が、表面側と裏面側とのみに設けられ、
端面の少なくとも一部の領域が、研磨処理により形成された平坦面を成す領域であることを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板。 - 方形の画像表示エリアを有する画像表示パネルと、
該画像表示パネルの画像表示面側に設けられ、かつ、上記画像表示エリアの平面方向の
輪郭形状に略一致する平面形状を有する、請求項1〜8のいずれか1つに記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板から構成される携帯型電子機器用カバーガラスと、
を少なくとも備えることを特徴とする携帯型電子機器用画像表示装置。 - 画像表示パネルと、
該画像表示パネルの画像表示面側に設けられた、請求項1〜8のいずれか1つに記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板から構成される携帯型電子機器用カバーガラスと、
を少なくとも備えることを特徴とする携帯型電子機器。 - 請求項10に記載の携帯型電子機器において、
携帯電話であることを特徴とする携帯型電子機器。 - 1種以上のアルカリ金属を含む板状ガラスを、1種以上のアルカリ金属を含む溶融塩と接触させてイオン交換処理するイオン交換処理工程と、
イオン交換処理済みの上記板状ガラスの表面及び裏面のうち少なくとも一方の面上に、耐エッチング膜を形成する耐エッチング膜形成工程と、
少なくとも上記耐エッチング膜を、パターニングするパターニング工程と、
イオン交換処理済みの上記板状ガラスの、パターニングされた上記耐エッチング膜が設けられた面を、エッチング溶液に接触させてエッチングすることで、イオン交換処理済みの上記板状ガラスを小片に切断する切断工程と、
を少なくとも経て、ガラス基板を製造する携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法。 - 1種以上のアルカリ金属を含む板状ガラスであって、1種以上のアルカリ金属を含む溶融塩と接触することによるイオン交換処理工程を経た上記板状ガラスの表面及び裏面のうち少なくとも一方の面上に、耐エッチング膜を形成する耐エッチング膜形成工程と、
少なくとも上記耐エッチング膜を、パターニングするパターニング工程と、
イオン交換処理済みの上記板状ガラスの、パターニングされた上記耐エッチング膜が設けられた面を、エッチング溶液に接触させてエッチングすることで、イオン交換処理済みの上記板状ガラスを小片に切断する切断工程と、
を少なくとも経て、ガラス基板を製造する携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法。 - 請求項12又は13に記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法において、
前記イオン交換処理工程を経た後、かつ、前記耐エッチング膜形成工程の実施前に、イオン交換された前記板状ガラスの表面及び裏面のうち少なくとも一方の面に、一層以上の加飾層を形成する加飾層形成工程が実施されることを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法。 - 請求項10〜14のいずれか1つに記載の携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法において、
前記切断工程を経て形成された切断面の少なくとも一部を研磨する端面研磨工程を、さらに有することを特徴とする携帯型電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法。
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