KR20140144212A

KR20140144212A - 강화 유리 물품 및 터치 센서체형 커버 유리

Info

Publication number: KR20140144212A
Application number: KR1020147028477A
Authority: KR
Inventors: 나오키 우에무라; 마사오 오제키; 기요시 다마이; 노리코 기시카와
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2014-12-18
Also published as: JPWO2013154034A1; WO2013154034A1; CN104245615A; US20150030816A1; TW201348169A

Abstract

본 발명은, 주표면에 압축 응력층을 가짐과 아울러, 단부면에 인장 응력층을 갖는 강화 유리판을 구비하고, 상기 강화 유리판의 단부면의 산술 평균 조도 Ra가 Ra≤3㎛이며, 상기 단부면에 보호층이 구비되고, 상기 보호층의 최대 두께를 T₁이라고 하고 상기 강화 유리판의 두께를 T₀이라고 했을 때, 50㎛<T₁≤2T₀인 강화 유리 물품에 관한 것이다.

Description

강화 유리 물품 및 터치 센서체형 커버 유리{REINFORCED GLASS ARTICLE AND TOUCH SENSOR INTEGRATED-TYPE COVER GLASS}

본 발명은 강화 유리 물품 및 터치 센서체형 커버 유리에 관한 것이다.

스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대 단말기에 사용되는 정전 용량형 터치 패널은, 일반적으로 유리 기판에 투광성 입력 위치 검출용 전극 등을 형성하고, 그 위에 강화 유리판을 포함하는 커버 유리를 배치하는 것에 의하여 구성된다.

한편, 특허문헌 1에는, 정전 용량형 터치 패널의 부품 개수의 삭감 및 박형화를 도모하는 것을 목적으로 하여, 상기 커버 유리에 입력 위치 검출용 전극 등을 직접 구비함으로써 상기 유리 기판을 불필요하게 한 정전 용량형 터치 패널이 개시되어 있다.

특허문헌 1의 커버 유리(터치 센서체형 커버 유리라고도 함)의 제법으로서는, 제품 크기의 커버 유리를 다수 매 취득 가능한 대(大)사이즈의 소판에 성막 처리 및 패터닝 처리 등을 실시하여 입력 위치 검출용 전극 등을 상기 제품 크기마다 형성하고, 그 후 소판을 제품 크기마다 절단하여 커버 유리를 얻는 제법이 생산성의 관점에서 바람직하다.

그러나 소판으로서 강화 유리판을 사용하면, 절단한 강화 유리판의 단부면의 표층에 인장 응력층이 노출되기 때문에, 그 단부면에 생겨나 있는 흠집을 기점으로 하여 강화 유리판이 쉽게 파손된다는 문제가 있었다.

즉, 강화 유리판의 표리의 주표면은 압축 응력층을 갖고, 내부에는 인장 응력층을 갖고 있기 때문에, 강화 유리판을 고품질로 절단하는 것은 애초에 곤란하다. 예를 들어, 할단 예정선을 따라 휠 커터로 유리판의 주표면에 괘선(홈선)을 부여하여 절단하는 방법, 소위 휠 절단법의 경우, 강화 유리판의 절단 흠집이 많고 거칠기 때문에, 강도상 문제로 되는 경우가 있다.

따라서, 인장 응력층이 노출된 강화 유리판의 단부면의 강도를 높이기 위해서는, 강화 유리판의 단부면을 연마하여 파손의 원인으로 되는 흠집을 제거함과 아울러, 단부면을 소정의 조도 이하로 하는 것이 유효한 대책으로 된다.

특허문헌 2에는, 회전하는 연마 브러시를 유리판의 단부면에 가압하여 단부면을 연마하는 연마 장치가 개시되어 있다.

또한, 절단 직후의 단부면의 조도가 작아 대략 경면으로 되는 절단법의 경우에는, 단부면의 모따기나 연마를 생략할 수 있는 경우가 있다. 상술한 단부면이 경면으로 되는 절단법으로서는, CO₂ 레이저 등을 사용하여 절단하는 방법을 적용할 수 있다.

일본 특허 공개 제2011-197708호 공보 일본 특허 공개 제2010-269389호 공보

특허문헌 2와 같이 유리판의 단부면을 연마하면 강화 유리판의 단부면 강도는 확실히 향상되지만, 강화 유리판의 반송 시 또는 핸들링 시 등에 강화 유리판의 단부면이 다른 부품과 접촉하면 단부면에 흠집이 생겨, 강화 유리판이 파손되는 경우가 있었다.

즉, 강화 유리판의 단부면에는 인장 응력층이 노출되어 있기 때문에, 단부면을 연마했다고 하더라도, 단부면에 흠집이 생겼을 경우에 쉽게 강도가 저하된다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 단부면에 인장 응력층이 노출되어 있는 강화 유리판에 있어서, 그 단부면 강도가 높아진 강화 유리 물품 및 터치 센서체형 커버 유리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 제1 주표면 및 상기 제1 주표면에 대향하는 제2 주표면 및 상기 제1 주표면과 상기 제2 주표면을 연결하는 단부면을 갖는 유리판을 구비하고,

상기 유리판은, 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면이 표층에 압축 응력층을 가짐과 아울러, 상기 단부면에 인장 응력층을 갖는 강화 유리판이며, 상기 강화 유리판의 상기 단부면은, 산술 평균 조도 Ra가 Ra≤3㎛이고, 상기 단부면에 보호층이 구비되며, 상기 보호층의 최대 두께를 T₁이라고 하고 상기 강화 유리판의 두께를 T₀이라고 했을 때, 상기 T₁은 50㎛<T₁≤2T₀인 강화 유리 물품을 제공한다.

본 발명의 강화 유리 물품의 유리판은, 강화 후에 절단된 강화 유리판을 대상으로 한다. 강화 후에 절단된 강화 유리판은, 단부면에 인장 응력층이 노출되어 있다.

본 발명에서는 상기 강화 유리판에 있어서, 1단계째로서 단부면의 산술 평균 조도 Ra를 3㎛ 이하로 하여, 강화 유리판의 단부면 자체의 강도(굽힘 강도)를 높인다. 그리고, 2단계째로서 단부면 강도가 높아진 상기 단부면에 보호층(protective layer)을 구비한다. 이것에 의하여 강화 유리판의 단부면이 보호층에 의하여 보호되므로, 다른 부품과의 접촉에 의한 단부면 강도의 저하가 억제된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 단부면에 인장 응력층이 노출되어 있는 강화 유리판에 있어서, 단부면 강도가 높아진 강화 유리 물품을 제공할 수 있다.

또한 강화 유리판의 단부면 자체의 강도는, Ra를 3㎛ 이하로 함으로써 높아져 있다. 상기 보호층을 구비함으로써 상기 강화 유리판의 단부면 자체의 강도가 높아지는 것은 아니지만, 보호층을 구비한 유리 물품으로 함으로써 가상(加傷) 시의 강도 저하를 억제할 수 있다. 가상 후의 유리 물품의 단부면 강도(이하, 가상 단부면 강도(abraded edge strength)라고 함)의 저하가 억제된 상태를, 본 명세서에서는 「가상 단부면 강도가 높아졌다」고 한다.

소정의 조건 하에서 실시한, 보호층의 가상 내구 시험에 있어서, 보호층의 최대 두께 T₁이 50㎛ 이하이면 보호층의 두께가 얇기 때문에 충분한 내구성을 얻을 수 없으며, 한편, T₁이 2T₀을 초과하면 보호층을 포함하는 강화 유리판의 치수 정밀도가 저하되므로 바람직하지 않다. 또한 강화 유리판의 핸들링 시에 있어서, 강화 유리판의 단부면과 보호층의 경계부에 발생하는 굽힘 모멘트가 커지므로, 보호층이 단부면으로부터 탈락되기 쉬워진다.

상기 T₁은 보호층의 내구성의 확보와 탈락 방지의 양립이라는 관점에서, 50㎛<T₁≤1.5T₀이면 보다 바람직하고, 50㎛<T₁≤T₀이면 더욱 바람직하다.

또한 강화 유리판의 두께 T₀이 0.5㎜≤T₀≤1.1㎜인 경우에는, 보호층의 최대 두께 T₁은 50㎛<T₁≤2200㎛로 되지만, 보호층의 도포 효율을 고려하면 보호층의 최대 두께 T₁은 300 내지 1000㎛로 하는 것이 바람직하고, 400 내지 600㎛이면 더욱 바람직하다.

또한 모따기 후의 강화 유리판의 단부면을 에칭 처리했을 경우, 단부면의 산술 평균 조도 Ra를 3㎛ 이하로 할 수 있다. 즉, 강화 유리판의 단부면의 흠집 선단부가, 에칭 처리에 의하여 식각되어 원호형으로 둥글게 되기 때문이다. 에칭 처리에 있어서의, 강화 유리판의 단부면의 에칭량(가공량/etching removal)은 5㎛ 정도인 것이 바람직하다.

한편, 국제 공보 제2010/135614호에는 유리판의 단부면을 코팅하는 기술이 개시되어 있지만, 이 기술이 대상으로 하는 유리판은 강화 후에 절단된 강화 유리판은 아니다. 따라서, 국제 공보 제2010/135614호에는 강화 후에 절단된 강화 유리판의 단부면 강도를 2단계로 나누어 높이는 기술 사상은 없다.

본 발명의 강화 유리 물품에 있어서 상기 강화 유리판의 단부면은, 산술 평균 조도 Ra가 Ra≤20㎚인 것이 바람직하다.

절단 후의 강화 유리판의 단부면을, 연마제를 함유하는 연마액을 공급하면서 회전하는 브러시를 접촉시켜 연마함으로써, 산술 평균 조도 Ra를 20㎚ 이하로 할 수 있다.

본 발명의 강화 유리 물품에 있어서, 상기 보호층은, 상기 강화 유리판의 압축 응력층과 인장 응력층의 경계 위치에 있어서의 두께 T₂가 30㎛≤T₂인 것이 바람직하다.

상기 가상 내구 시험에 있어서 생기는 보호층의 두께 방향의 흠집의 깊이는, 깊은 것이어도 30㎛에 이르지 않는 것이었기 때문에, 두께 T₂를 30㎛ 이상으로 함으로써 강화 유리판의 단부면에 상기 흠집이 도달하는 것을 방지할 수 있어, 내구성을 유지할 수 있다.

본 발명의 강화 유리 물품에 있어서, 상기 보호층은, 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면 중 적어도 한쪽 주표면으로 연장되는 연장부를 갖는 것이 바람직하다.

보호층에 연장부(extending portion)를 형성함으로써, 강화 유리판의 에지(제1 주표면과 단부면의 경계의 능각 부분, 제2 주표면과 단부면의 경계의 능각 부분)의 가상 단부면 강도를 더 높일 수 있다.

본 발명의 강화 유리 물품에 있어서, 강화 유리판이 터치 센서체형 커버 유리에 사용되는 강화 유리판인 경우, 터치면인 주표면에는 연장부를 연장시키지 않는 것이 바람직하다. 연장부가 외부에 노출되어, 터치 센서체형 커버 유리의 외관의 미관이 나빠지기 때문이다.

또한 상기 연장부의 길이 X, 즉 상기 강화 유리판의 단부면과 주표면의 경계부로부터 주표면의 면내를 향한 길이 X는 10㎛≤X≤200㎛인 것이 바람직하다.

상기 길이 X의 값이 10㎛ 이상이면 가상 단부면 강도의 저하를 방지할 수 있으며, 강화 유리판과 보호층의 접촉 면적 증가에 의하여 양자의 밀착력이 향상된다. 또한, 상기 X가 200㎛ 이하이면 외관의 악화를 초래하지 않고, 또한 나중의 공정에서 파쇄 시의 유리편의 비산을 방지하기 위한 보호 필름을 부착할 때의 방해로 되지 않는다.

또한 상기 연장부의 두께 Y, 즉 상기 강화 유리판의 주표면의 수선 방향의 두께 Y는 10㎛≤Y≤100㎛인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 단부면의 수선에 대한 경사 방향으로부터의 힘에 대한 가상 단부면 강도가 향상된다.

상기 두께 Y의 값이 10㎛ 이상이면 가상 단부면 강도의 저하를 방지할 수 있다. 또는 상기 Y가 100㎛ 이하이면 외관의 악화를 초래하지 않고, 또한 나중의 공정에서 보호 필름을 부착할 때의 방해로 되지 않는다.

본 발명의 강화 유리 물품에 있어서, 상기 보호층은 광 경화 수지 또는 열경화 수지인 것이 바람직하다.

본 발명의 강화 유리 물품에 있어서, 상기 보호층은 자외선 경화 수지인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 강화 유리 물품을 포함하는 터치 센서체형 커버 유리용을 제공한다.

본 명세서에서 설명하는 강화 유리판이란, 표리의 제1 주표면과 제2 주표면에 압축 응력층이 형성된 유리판이며, 응력의 균형을 이루게 하기 위하여 두께 방향의 내부에는 인장 응력층이 형성되어 있다. 강화 유리판의 제조 방법으로서는, 가열과 냉각에 의한 유리의 팽창과 수축을 이용하는 물리 강화법인 풍냉 강화법과, 유리 중의 알칼리 이온을 이온 반경이 보다 큰 다른 알칼리 이온과 교환하는 화학 강화법이 알려져 있다. 터치 센서체형용 커버 유리는, 두께가 0.5 내지 1.1㎜로 얇기 때문에 후자의 화학 강화법이 적용된다.

본 발명의 강화 유리 물품 및 터치 센서체형 커버 유리에 의하면, 단부면에 인장 응력층이 노출되어 있는 강화 유리판에 있어서, 그 단부면 강도가 높아진 강화 유리 물품을 제공할 수 있다.

도 1은 센서체형 커버 유리의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 센서체형 커버 유리의 제조 공정의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 절단 직후의 단부면의 조도와 에칭 처리 후의 단부면의 조도를 모식적으로 도시한 단부면의 단면도이다.
도 4는 유리판의 단부면을 연마하는 브러시 연마 장치의 측면도이다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 절단 직후의 단부면의 조도와 연마 처리 후의 단부면의 조도를 모식적으로 도시한 단부면의 단면도이다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는 유리판의 단부면에 보호층을 도포하는 공정을 도시한 설명도이다.
도 7은 보호층의 단면 형상의 일례를 도시한 단부면 및 보호층의 확대 단면도이다.

이하, 첨부 도면에 따라 본 발명의 바람직한 강화 유리 물품 및 터치 센서체형 커버 유리의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.

또한 여기서는, 실시 형태의 강화 유리 물품으로서, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등의 휴대 단말기의 정전 용량형 터치 패널의 입력 조작면을 구성하는 커버 유리, 특히 터치 센서체형 커버 유리를 예시한다.

《터치 센서체형 커버 유리의 구성에 대하여》

도 1은, 터치 센서체형 커버 유리(1)의 구성을 개략적으로 도시한 주요부 확대 단면도이다.

터치 센서체형 커버 유리(1)는 정전 용량형 터치 패널의 입력 조작면을 구성하고, 디스플레이를 보호하는 커버 유리로서의 기능과, 입력 위치 검출용 전극 등이 형성되는 센서 기판으로서의 기능을 겸비한다.

터치 센서체형 커버 유리(1)는, 입력 조작면인 제1 주표면(10A), 제1 주표면(10A)에 대향하는 제2 주표면(10B) 및 제1 주표면(10A)과 제2 주표면(10B)을 연결하는 단부면(10C)을 갖는 유리판(10)이다. 유리판(10)은 강화 유리판이며, 제1 주표면(10A) 및 제1 주표면(10A)의 각각의 표층에는 압축 응력층 A가 구비되고, 단부면(10C)에는 인장 응력층 B가 노출되어 있다. 또한 단부면(10C)에는, 단부면(10C)을 보호하는 보호층(40)이 구비되어 있다. 보호층(40)에 대해서는 후술한다.

유리판(10)의 제2 주표면(10B)에는, 터치 센서를 구성하는 입력 위치 검출용 전극(12), 흑색의 차광층(14), 주변 배선(16) 및 보호막(18) 등이 형성되어 있다.

유리판(10)은 강화 유리판이다. 유리판(10)의 두께는 통상 0.3 내지 1.5㎜ 정도이며, 바람직하게는 0.5 내지 1.1㎜이다. 이러한 판 두께가 얇은 유리판(10)은, 화학 강화법에 의하여 강화된 강화 유리판이다. 또한, 유리판(10)은 필요에 따라 단부면(10C)이 모따기 가공된다. 즉, 제1 주표면(10A)과 단부면(10C)의 경계부의 능각 부분 및 제2 주표면(10B)과 단부면(10C)의 경계부의 능각 부분이 연삭되어, 소정 폭의 모따기면(11)이 형성된다. 모따기면(11)은 소위 C 모따기이어도 되고, R 모따기이어도 된다.

입력 위치 검출용 전극(12)은 ITO(Indium Tin Oxide: 산화인듐주석)막 등의 투광성 도전막에 의하여, 유리판(10)의 제2 주표면(10B)의 중앙 영역(액정 표시 패널 등의 표시 수단의 유효 화소 영역)에 성막된다. 입력 위치 검출용 전극(12)을 구성하는 투광성 도전막의 두께는 20 내지 100㎚ 정도이다.

차광층(14)은 표시 패널의 표시 에리어 외부를 숨기기 위하여 성막되며, 입력 위치 검출용 전극(12)이 성막된 중앙 영역의 주위의 영역, 즉 주변 영역에 성막된다. 차광층(14)은, 예를 들어 티타늄 블랙 등을 포함하는 흑색 감광성 수지(포토레지스트)에 의하여 구성된다. 차광층(14)의 두께는 1 내지 2㎛ 정도이다. 이 밖에, 차광층(14)은 스크린 인쇄법 등에 의해서도 성막할 수도 있다. 단, 인쇄법을 사용했을 경우, 차광층(14)의 두께는 10 내지 30㎛ 정도로 두꺼워지기 때문에, 차광층(14)은 포토레지스트의 사용이 바람직하다.

주변 배선(16)은 차광층(14) 상에, 예를 들어 Mo-Nb 합금/Al/Mo-Nb 합금, Mo-Nb 합금/Al-Nd 합금/Mo-Nb 합금 등의 금속을 포함하는 막에 의하여 구성된다. 주변 배선(16)을 구성하는 금속막의 두께는 0.3 내지 0.5㎛ 정도이다.

보호막(18)은 주로 입력 위치 검출용 전극(12), 차광층(14) 및 주변 배선(16)의 보호를 목적으로 하여, 입력 위치 검출용 전극(12), 차광층(14) 및 주변 배선(16)을 피복하도록 성막된다. 보호막(18)은, 예를 들어 투광성 포토레지스트에 의하여 성막된다. 보호막(18)의 두께는 1 내지 2㎛ 정도이다.

《터치 센서체형 커버 유리의 제조 방법에 대하여》

도 2는, 터치 센서체형 커버 유리(1)의 제조 공정의 일례를 도시하는 흐름도이다.

터치 센서체형 커버 유리(1)는 제품 크기의 유리판(10)을 다수 매 취득 가능한 소판(대 사이즈의 유리판)에 입력 위치 검출용 전극 등을 형성하고, 그 후 소판을 제품 크기의 유리판(10)으로 절단함으로써 제조된다.

이 경우, 소판에 강화 유리판이 사용된다. 강화 유리판의 제법으로서는, 가열과 냉각에 의한 유리의 팽창과 수축을 이용하는 물리 강화법인 풍냉 강화법과, 유리 중의 알칼리 이온을 이온 반경이 보다 큰 다른 알칼리 이온과 교환하는 화학 강화법이 알려져 있지만, 두께가 얇은 커버 유리에는, 상술한 바와 같이 화학 강화법이 적용된다.

터치 센서체형 커버 유리(1)를 제조하는 것에 있어서는, 도 2와 같이 우선 미강화된 소판을 화학 강화하는 처리가 행해진다(스텝 S1).

다음으로, 소판의 제2 주표면(10B)에 입력 위치 검출용 전극(12), 차광층(14), 주변 배선(16) 및 보호막(18) 등을 성막하고, 소판에 제품 단위로 센서류를 조립한다(스텝 S2). 이 센서류를 조립하는 방법에 대해서는, 공지된 기술이므로 그 구체적인 설명은 생략한다.

다음으로, 소판을 제품 크기의 유리판(10)으로 절단하고, 유리판(10)을 복수 매 취득한다(스텝 S3). 소판의 절단은, 예를 들어 휠 절단법, 레이저 절단법 등에 의하여 행해진다.

레이저 절단법은 할단 예정선을 따라 소판의 주표면에 레이저 광을 조사하여 절단하는 방법이다. 열원으로서는 레이저 광원 대신에 방전 전극을 사용할 수도 있다.

또한 절단 시, 개개의 유리판(10)은 동일한 크기로 절단된다.

절단 후, 유리판(10)의 단부면(10C)에 모따기 가공을 실시한다(스텝 S4). 모따기 가공은, 예를 들어 회전하는 지석을 유리판(10)의 단부면(10C)에 접촉시켜, 유리판(10)의 제1 주표면(10A)과 단부면(10C)의 경계의 능각 부분과, 제2 주표면(10B)과 단부면(10C)의 경계의 능각 부분을 연삭 제거함으로써 행해진다. 단, 이 이외의 방법에 의하여 모따기 가공을 실시할 수도 있다.

여기서 유리판(10)의 단부면(10C)이란, 소판을 절단했을 때의 절단면을 의미하며, 절단 후에 모따기 가공을 실시했을 경우에는, 모따기면(11)을 포함하는 것으로 한다.

또한, 이 모따기 가공의 공정은 선택적으로 행해지는 공정이다. 즉, 절단 후의 모따기 가공은 반드시 실시해야 하는 처리는 아니며, 필요에 따라 선택적으로 행해지는 처리이다. 단, 이 모따기 가공을 실시함으로써, 유리판(10)의 에지부(유리판(10)의 제1 주표면(10A)과 단부면(10C)의 경계의 능각 부분 및 제2 주표면(10B)과 단부면(10C)의 경계의 능각 부분)의 깨짐을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.

상술한 바와 같이 강화 유리판인 유리판(10)은, 화학 강화된 소판을 절단함으로써 얻어진다. 이와 같이 강화 후 절단된 유리판(10)은, 단부면(10C)에 인장 응력층 B가 노출된다. 그리고 인장 응력층 B가 노출된 단부면(10C)에는, 파손의 원인으로 되는 흠집이 존재하기 때문에, 유리판(10)은 그 흠집을 기점으로 하여 쉽게 파손되는 경우가 있다.

유리판(10)의 상기 파손을 방지하기 위하여, 즉 유리판(10)의 단부면(10C)의 단부면 강도를 높이기 위하여, 실시 형태에 있어서는 유리판(10)의 단부면(10C)에 에칭 처리, 또는 연마 처리가 실시된다(스텝 S5).

에칭 처리가 단부면(10C)에 실시됨으로써, 유리판(10)의 깨짐의 원인으로 되는 흠집의 요철부의 첨예부를 둔각화할 수 있으며, 또한 연마 처리가 단부면(10C)에 실시됨으로써 상기 흠집을 제거할 수 있으므로, 유리판(10)의 단부면 강도를 높일 수 있다.

《에칭 처리에 대하여》

일례로서, 6㏖/ℓ의 HCl 중에 2wt％의 HF를 포함하는 혼합 수용액에 유리판(10)의 단부면(10C)을 침지시키고, 단부면(10C)을 표층으로부터 5㎛ 용해시킨다.

도 3의 (a)는, 절단 직후의 단부면(10C)의 조도(형상)를 모식적으로 도시한 단부면(10C)의 단면도이며, 도 3의 (b)는, 에칭 처리 후의 단부면(10C)의 조도(형상)를 모식적으로 도시한 단부면(10C)의 단면도이다.

도 3의 (a) 및 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 유리판(10)의 단부면(10C)의 흠집의 요철부 중, 오목부의 예리한 저부 및 볼록부의 예리한 선단부가 용해되어 원호형으로 둔각화되어, 단부면(10C)의 산술 평균 조도 Ra가 3㎛ 이하로 되므로, 단부면 강도가 높아진다. 또한 에칭 처리에 있어서의, 단부면(10C)의 에칭량(가공량)은 5㎛ 정도인 것이 바람직하다.

《연마 처리에 대하여》

도 4는, 유리판(10)의 단부면(10C)을 연마하는 브러시 연마 장치(30)의 측면도이다.

도 4에 도시하는 브러시 연마 장치(30)는, 복수 매(예를 들어, 200장)의 유리판(10)을 적층하여 적층체(20)를 구성하고, 그 적층체(20)의 외주부를, 회전하는 연마 브러시(34)에 의하여 연마하여, 개개의 유리판(10)의 단부면(10C)을 일괄하여 연마하는 장치이다. 적층체(20)를 구성할 때는, 유리판(10)이 간격 조정 부재(22)를 개재시켜 적층되며, 적층 방향의 간격 G가 소정의 값으로 조정된다.

브러시 연마 장치(30)는 적층체 보유 지지부(32), 연마 브러시(34), 연마 브러시(34)를 구동하는 구동부(도시 생략) 및 연마액(38)을 공급하는 연마액 공급부(36)를 구비하고 있다.

적층체 보유 지지부(32)는 적층체(20)를 착탈 가능하게 보유 지지한다. 도 4에 도시하는 예에서는, 적층체(20)를 적층 방향의 양측으로부터 끼워 보유 지지하고 있다.

연마 브러시(34)는 축(34A)과, 축(34A)의 외주에 방사형으로 설치된 다수의 브러시 모(34B)에 의하여 구성된다. 축(34A)은 소정의 외경을 갖는 원통형으로 형성된다. 브러시 모(34B)는, 띠형체에 심어져 설치된 것을 축(34A)의 외주에 나선형으로 감음으로써, 축(34A)의 외주에 설치된다. 브러시 모(34B)는, 예를 들어 폴리아미드 수지 등을 포함하는 가요성 선재로 구성된다. 이 선재에는 알루미나(Al₂O₃), 탄화규소(SiC), 다이아몬드 등의 입자가 포함되어 있어도 된다.

연마액 공급부(36)는 연마 브러시(34)와 적층체(20)의 접촉부에 연마액을 공급한다. 연마액(38)은 연마재와 분산매를 함유하며, 소정의 비중으로 조정된다. 연마재로서는, 예를 들어 산화세륨, 지르코니아 등이 사용된다. 연마재의 평균 입경(D50)은, 예를 들어 5㎛ 이하이고, 바람직하게는 2㎛ 이하이다. 연마액의 비중은 1.1 내지 1.4로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 브러시 연마 장치(30)의 작용에 대하여 설명한다.

우선, 연마 브러시(34)를 일정한 회전 속도로 회전시킨다.

다음으로, 연마 브러시(34)를 적층체(20)를 향하여 수평하게 이동시키고, 연마 브러시(34)를 적층체(20)의 외주부에 가압 접촉시킨다. 이때, 소정의 압입량으로 접촉하도록 연마 브러시(34)를 수평하게 이동시킨다.

다음으로, 연마 브러시(34)와 적층체(20)의 접촉부에 연마액 공급부(36)로부터 연마액을 소정의 공급량으로 공급한다.

다음으로, 연마 브러시(34)를 축 방향(유리판(10)의 적층 방향)으로 소정의 속도로 왕복 이동시킨다. 이것에 의하여, 복수 매의 유리판(10)의 단부면(10C)을 일괄하여 연마 처리할 수 있으며, 단부면(10C)의 산술 평균 조도 Ra가 20㎚ 이하인 유리판(10)을 얻을 수 있다.

도 5의 (a)는, 절단 직후의 단부면(10C)의 조도(형상)를 모식적으로 도시한 단부면(10C)의 단면도이며, 도 5의 (b)는, 연마 처리 후의 단부면(10C)의 조도(형상)를 모식적으로 도시한 단부면(10C)의 단면도이다.

도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 유리판(10)의 단부면(10C)의 흠집의 요철부가 연마 브러시(34)에 의하여 연마 제거되어, 단부면(10C)의 산술 평균 조도 Ra가 20㎚ 이하로 되므로, 단부면 강도가 높아진다.

이상과 같이 유리판(10)의 단부면(10C)에 에칭 처리, 또는 연마 처리가 실시됨으로써, 단부면(10C)의 강도가 높아진다.

다음으로, 유리판(10)의 단부면(10C)에 보호층(40)을 구비하는 처리를 행한다(스텝 S6).

《보호층에 대하여》

도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)에는, 유리판(10)의 단부면(10C)에 보호층(40)을 도포하는 공정이 도시되어 있다.

도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 우선 유리판(10)의 단부면(10C)을 따라 레이저 센서(42)을 주행시켜, 단부면(10C)의 형상 및 길이를 취득한다.

다음으로, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 레이저 센서(42)에 의하여 취득된 길이 및 형상에 기초하여, 도포 노즐(44)의 단부면(10C)으로부터의 높이를 제어함과 아울러, 도포 노즐(44)을 단부면(10C)을 따라 주행시킴과 동시에 도포 노즐(44)로부터 단부면(10C)을 향하여 자외선 경화 수지(46)를 공급한다. 이것에 의하여 단부면(10C)에, 보호층(40)으로 되는 자외선 경화 수지(46)가 도포된다.

다음으로, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 자외선 조사 램프(48)를 단부면(10C)을 따라 주행시켜, 자외선 경화 수지(46)에 자외선을 조사한다. 이것에 의하여 자외선 경화 수지(46)가 경화되어, 단부면(10C)에 보호층(40)이 구비된다.

또한 보호층(40)은, 광 경화 수지인 자외선 경화 수지이지만, 열경화 수지이어도 된다.

또한 보호층(40)의 단면 형상은, 도 7에 도시한 바와 같은 반원형이어도 된다.

《실시 형태의 터치 센서체형 커버 유리의 특징 및 효과에 대하여》

〔에칭 처리 및 보호층에 의한 효과〕

터치 센서체형 커버 유리(1)의 유리판(10)의 단부면(10C)은, 1단계째의 에칭 처리에 의하여 단부면(10C)의 산술 평균 조도 Ra가 3㎛ 이하로 되어 있어, 유리판(10)의 단부면(10C) 자체의 강도가 높아져 있다. 그리고, 2단계째로서 단부면 강도가 높아진 단부면(10C)에 보호층(40)을 형성하고 있다. 이것에 의하여 실시 형태의 유리판(10)의 단부면(10C)이 보호층(40)에 의하여 보호되므로, 상기 가상 단부면 강도가 한층 더 높아진다.

따라서, 실시 형태의 유리판(10)에 의하면, 단부면(10C)에 인장 응력층이 노출되어 있는 유리판(10)에 있어서, 가상 단부면 강도가 높아진 강화 유리 물품을 제공할 수 있다.

〔연마 처리 및 보호층에 의한 효과〕

터치 센서체형 커버 유리(1)의 유리판(10)의 단부면(10C)은, 1단계째의 연마 처리에 의하여, 단부면(10C)의 산술 평균 조도 Ra가 20㎚ 이하로 되어 있으며, 유리판(10)의 단부면(10C) 자체의 강도가 높아져 있다. 그리고, 2단계째로서, 단부면 강도가 높아진 단부면(10C)에 보호층(40)을 형성하고 있다. 이것에 의하여, 실시 형태의 유리판(10)의 단부면(10C)이 보호층(40)에 의하여 보호되므로, 상기 가상 단부면 강도가 한층 더 높아진다.

〔다른 효과〕

도 1에 도시한 바와 같이, 보호층(40)의 최대 두께를 T₁이라고 하고 유리판(10)의 두께를 T₀이라고 했을 때, T₁은 50㎛<T₁≤2T₀인 것이 바람직하다.

소정의 조건 하에서 실시한, 보호층(40)의 가상 내구 시험에 있어서, 보호층(40)의 최대 두께 T₁이 50㎛ 이하이면 보호층(40)의 두께가 얇기 때문에 충분한 내구성을 얻을 수 없으며, 한편, T₁이 2T₀을 초과하면 보호층(40)을 포함하는 유리판(10)의 치수 정밀도가 저하되므로 바람직하지 않다. 또한 유리판(10)의 핸들링 시에 있어서, 유리판(10)의 단부면(10C)과 보호층(40)의 경계부에 발생하는 굽힘 모멘트가 커지므로, 보호층(40)이 단부면(10C)으로부터 탈락되기 쉬워진다. 또한, 유리판(10)의 두께 T₀이 0.5㎜≤T₀≤1.1㎜인 경우에는, 보호층(40)의 최대 두께 T₁은 50㎛<T₁≤2200㎛로 되지만, 보호층(40)의 도포 효율을 고려하면 보호층(40)의 최대 두께 T₁은 400 내지 1000㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다.

한편, 보호층(40)은 유리판(10)의 압축 응력층 A와 인장 응력층 B의 경계 위치 C에 있어서의 두께 T₂가 30㎛≤T₂인 것이 바람직하다.

후술하는 가상 강도 시험에 있어서 생기는, 보호층(40)의 두께 방향의 흠집의 깊이가 30㎛ 미만이었기 때문에, 두께 T₂를 30㎛ 이상으로 함으로써 유리판(10)의 단부면(10C)에 상기 흠집이 도달하는 것을 방지할 수 있어, 내구성을 유지할 수 있다.

또한 보호층(40)은, 제1 주표면(10A) 및 제2 주표면(10B) 중 적어도 한쪽 주표면으로 연장되는 연장부(41)를 갖고 있는 것이 바람직하다.

보호층(40)에 연장부(41)를 형성함으로써, 유리판(10)의 에지부의 가상 단부면 강도를 높일 수 있다.

연장부(41)는 제1 주표면(10A) 및 제2 주표면(10B)의 양쪽에 형성할 수 있지만, 도 1 및 도 7과 같이 유리판(10)이 터치 센서체형 커버 유리(1)에 사용되는 강화 유리판인 경우, 터치면인 제1 주표면(10A)에는 연장부(41)를 연장시키지 않는 것이 바람직하다. 연장부(41)가 외부에 노출되어, 터치 센서체형 커버 유리(1)의 외관의 미관이 나빠지기 때문이다.

연장부(41)의 길이 X는 10㎛≤X≤200㎛인 것이 바람직하다.

또한 길이 X란, 유리판(10)의 단부면(10C)과 제2 주표면(10B)의 경계부로부터 제2 주표면(10B)의 면내를 향한 길이이다.

상기 X의 값이 10㎛ 이상이면 가상 단부면 강도의 저하를 방지할 수 있으며, 강화 유리판과 보호층의 접촉 면적 증가에 의하여, 양자의 밀착력이 향상된다. 상기 X의 값이 200㎛ 이하이면 외관의 악화를 초래하지 않으며, 또한 나중의 공정에서 보호 필름을 부착할 때의 방해로 되지 않는다.

연장부(41)의 두께 Y는 10㎛≤Y≤100㎛인 것이 바람직하다.

두께 Y란, 유리판(10)의 제2 주표면(10B)의 수선 방향의 두께이다. 이것에 의하여, 단부면(10C)의 수선에 대한 경사 방향으로부터의 힘에 대한 가상 단부면 강도가 향상된다.

상기 Y의 값은, 10㎛ 이상이면 가상 단부면 강도의 저하를 방지할 수 있다. 100㎛ 이하이면 외관의 악화를 초래하지 않으며, 또한 나중의 공정에서 보호 필름을 부착할 때의 방해로 되지 않는다.

이하, 본 발명의 강화 유리 물품의 가상 단부면 강도에 대하여 예를 들어 설명한다. 또한, 후술하는 예 1 내지 4는 비교예, 예 5 내지 7은 실시예이다.

(유리판)

SiO₂: 64.2몰％, Al₂O₃: 8.0몰％, MgO: 10.5몰％, CaO: 0.1몰％, SrO: 0.1몰％, BaO: 0.1몰％, Na₂O: 12.5몰％, K₂O: 4.0몰％, ZrO₂: 0.5몰％를 포함하는 알칼리알루미노실리케이트를 사용하여, 치수 50×100㎜, 두께 0.8㎜의 시험편으로 하였다.

(유리판의 강화)

KNO₃ 용융염으로 410℃, 1시간으로 이온 교환을 행하여, 예 1 내지 7의 유리판(시험편) 전부에 대하여, 표층의 압축 응력값 CS: 700㎫, 압축 응력층의 깊이 DOL: 18㎛, 내부의 인장 응력값 CT: 16㎫로 되도록 화학 강화를 실시하였다.

(강화 유리판의 절단)

화학 강화를 실시한 예 1, 2 및 4 내지 6의 강화 유리판에 대하여 휠 커터를 사용하여 절단하고, 예 3 및 예 7의 강화 유리판은 CO₂ 레이저를 사용하여 절단하였다.

(모따기)

예 1, 2 및 4 내지 6의 강화 유리판에 대하여, 번수 #600의 지석을 구비한 컴퓨터 수치 제어(CNC) 모따기 장치를 사용하여 단부면을 0.2㎜ 연삭하였다.

(단부면의 에칭)

예 1의 강화 유리판에 대하여, 단부면을 5㎛ 에칭하였다. 에칭액으로서는 불산·염산 혼합액을 사용하였다.

(단부면의 브러시 연마)

예 2 및 4 내지 6의 강화 유리판에 대하여, 연마 지립을 함유하는 연마액을 공급하면서 회전 브러시를 접촉시켜 0.1㎜ 연마하였다. 연마 지립은 산화세륨 입자를 사용하였다.

(보호층의 도포)

자외선 경화 수지(세키스이 가가쿠사 제조 감광성 수지, 상품명: 포톨렉)를, 도포 노즐로부터 예 4 내지 7의 강화 유리판의 단부면에 원하는 양의 상기 자외선 경화 수지를 사출한 후, 자외선을 조사하여 경화시켜, 보호층을 형성하여 강화 유리 물품으로 하였다.

예 4 및 5의 강화 유리 물품은, 연장부가 존재하지 않는 형상으로 하고, 예 6, 7의 강화 유리 물품은 연장부를 갖는 형상으로 하였다.

(강화 유리 물품의 단부면의 가상)

하중 변동형 마찰 마모 시스템(신토 가가쿠 가부시키가이샤 제조: HHS2000)에, #400의 내수 페이퍼(리켄 커런덤사 제조)를 설치하고, 이 내수 페이퍼를 예 1 내지 7의 강화 유리 물품의 보호층에 120gf(1.2N)의 하중으로, 제1 주표면(10A) 또는 제2 주표면(10B)에 대하여 20°의 각도로 가압함과 아울러, 단부면(10C)을 따라 20㎜/초의 속도로 1회 가상시켜, 예 1 내지 3의 강화 유리판의 단부면 또는 예 4 내지 7의 강화 유리 물품의 보호층의 표면을 가상하였다.

(강화 유리 물품의 가상 단부면 강도의 측정)

예 1 내지 7의 강화 유리 물품에 대하여, 모두 JIS R1601(2008년 제정)에 정해진 방법에 의하여 평균 4점 굽힘 강도를 측정하였다.

보호층을 구비하지 않는 예 1 내지 3의 강화 유리판 및 보호층의 최대 두께가 50㎛ 이하인 예 4의 강화 유리 물품은, 가상 전의 단부면 강도에 비하여 가상 후의 단부면 강도(가상 단부면 강도)가 현저하게 저하되었다.

그에 비하여 예 5 내지 7의 강화 유리 물품은, 보호막에 의하여 단부면이 보호되어 있어, 강화 유리 물품의 단부면을 가상했을 경우에도 강화 유리판에 흠집이 도달하지 않으므로, 단부면 강도의 저하를 억제할 수 있었다.

또한 실시 형태에서는, 강화 유리 물품으로서 터치 센서체형 커버 유리(1)의 유리판(10)에 적용한 예를 설명했지만, 본 발명의 강화 유리 물품의 용도는, 터치 센서체형 커버 유리(1)의 유리판(10)에 한정되는 것은 아니다.

본 발명을 상세하게, 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 범위와 정신을 일탈하지 않고 다양한 수정이나 변경을 가할 수 있음은, 당업자에게 있어 명확하다.

본 출원은, 2012년 4월 10일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-089040호에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

1: 터치 센서체형 커버 유리
10: 유리판(강화 유리판)
10A: 제1 주표면
10B: 제2 주표면
10C: 단부면
11: 모따기면
12: 입력 위치 검출용 전극
14: 차광층
16: 주변 배선
18: 보호막
20: 적층체
22: 간격 조정 부재
30: 브러시 연마 장치
32: 적층체 보유 지지부
34: 연마 브러시
36: 연마액 공급부
38: 연마액
40: 보호층
42: 레이저 센서
44: 도포 노즐
46: 자외선 경화 수지
48: 자외선 조사 램프

Claims

제1 주표면 및 상기 제1 주표면에 대향하는 제2 주표면 및 상기 제1 주표면과 상기 제2 주표면을 연결하는 단부면을 갖는 유리판을 구비하고,
상기 유리판은, 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면이 표층에 압축 응력층을 가짐과 아울러, 상기 단부면에 인장 응력층을 갖는 강화 유리판이며,
상기 강화 유리판의 상기 단부면은, 산술 평균 조도 Ra가 Ra≤3㎛이고, 상기 단부면에 보호층이 구비되며,
상기 보호층의 최대 두께를 T₁이라고 하고 상기 강화 유리판의 두께를 T₀이라고 했을 때, 상기 T₁은 50㎛<T₁≤2T₀인 강화 유리 물품.
제1항에 있어서,
상기 강화 유리판의 상기 단부면은, 산술 평균 조도 Ra가 Ra≤20㎚인 강화 유리 물품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보호층은, 상기 강화 유리판의 상기 압축 응력층과 상기 인장 응력층의 경계 위치에 있어서의 두께 T₂가 30㎛≤T₂인 강화 유리 물품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호층은, 상기 제1 주표면 및 상기 제2 주표면 중 적어도 한쪽의 주표면으로 연장되는 연장부를 갖는 강화 유리 물품.
제4항에 있어서,
상기 강화 유리판의 상기 단부면과 상기 주표면의 경계부로부터 상기 주표면의 면내를 향한 상기 연장부의 길이 X는 10㎛≤X≤200㎛인 강화 유리 물품.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 강화 유리판의 상기 주표면의 수선 방향에 있어서의 상기 연장부의 두께 Y는 10㎛≤Y≤100㎛인 강화 유리 물품.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호층은 광 경화 수지 또는 열경화 수지인 강화 유리 물품.
제7항에 있어서,
상기 보호층은 자외선 경화 수지인 강화 유리 물품.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 강화 유리 물품을 포함하는 터치 센서체형 커버 유리.