特許 5775056 携帯端末用カバーガラス及びその製造方法、並びに携帯端末装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5775056

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】携帯端末用カバーガラス及びその製造方法、並びに携帯端末装置

(51)【国際特許分類】

   C03C 15/00 20060101AFI20150820BHJP

   C03C 21/00 20060101ALI20150820BHJP

   C03C 3/083 20060101ALI20150820BHJP

【ＦＩ】

   C03C15/00 Z

   C03C15/00 B

   C03C21/00 101

   C03C3/083

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-253621(P2012-253621)

(22)【出願日】2012年11月19日

(62)【分割の表示】特願2012-115413(P2012-115413)の分割

【原出願日】2008年12月16日

(65)【公開番号】特開2013-53064(P2013-53064A)

(43)【公開日】2013年3月21日

【審査請求日】2012年12月19日

(31)【優先権主張番号】特願2007-325542(P2007-325542)

(32)【優先日】2007年12月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100132067

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 喜雅

(74)【代理人】

【識別番号】100137903

【弁理士】

【氏名又は名称】菅野 亨

(74)【代理人】

【識別番号】100150304

【弁理士】

【氏名又は名称】溝口 勉

(72)【発明者】

【氏名】藤井 達也

【審査官】 山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／１３８９８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−２４８７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０５２６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１９９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０４０７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９９５５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ ３３／００−３３／１４

Ｃ０３Ｃ １／００−１４／００

Ｃ０３Ｃ １５／００−２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

携帯端末の表示画面を保護するカバーガラスであって、
前記カバーガラスの主表面は、ダウンドロー法により成形された熔解ガラス面で構成され、
前記カバーガラスの端面は、エッチング加工による溶解面であるとともに表面粗さの算術平均粗さＲａは、１０ｎｍ以下であり、
前記主表面及び前記端面に圧縮応力層を有し、前記カバーガラスの板厚は、０．５ｍｍ以下であり、前記カバーガラスの主表面における外周縁部３ｍｍで当接する支持台に前記カバーガラスをセットして支持台に当接した反対側の主表面側から前記カバーガラスの中心部に対して先端がφ５ｍｍのステンレス合金からなる加圧部材で押圧させて行った静圧強度試験における破壊加重が５０ｋｇｆより大きく、
前記カバーガラスの形状は、前記カバーガラスを構成する輪郭の一部に負の曲率を持つ部分を含む形状であり、
前記主表面内に形成された貫通穴、及び／又は、前記カバーガラスの外周に形成された凹部が、前記負の曲率を持つ部分を含み、
前記カバーガラスの端面は、前記負の曲率を持つ部分における端面を含むことを特徴とする携帯端末用カバーガラス。

【請求項2】

携帯端末の表示画面を保護するカバーガラスであって、
前記カバーガラスの端面は、エッチング加工による溶解面で構成されてなり、
前記カバーガラスの主表面は、ダウンドロー法により成形された熔解ガラス面で構成され、
前記カバーガラスの端面の表面粗さの算術平均粗さＲａは、１０ｎｍ以下であり、マイクロクラックがなく、
前記カバーガラスの形状は、前記カバーガラスを構成する輪郭の一部に負の曲率を持つ部分を含む形状であり、
前記主表面内に形成された貫通穴、及び／又は、前記カバーガラスの外周に形成された凹部が、前記負の曲率を持つ部分を含み、
前記カバーガラスの端面は、前記負の曲率を持つ部分における端面を含むことを特徴とする携帯端末用カバーガラス。

【請求項3】

前記カバーガラスの主表面の算術平均粗さＲａは、０．５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の携帯端末用カバーガラス。

【請求項4】

前記カバーガラスの板厚は、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の携帯端末用カバーガラス。

【請求項5】

前記カバーガラスは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有したアルミノシリケートガラスであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の携帯端末用カバーガラス。

【請求項6】

前記アルミノシリケートガラスは、６２重量％〜７５重量％のＳｉＯ_２、５重量％〜１５重量％のＡｌ_２Ｏ_３、４重量％〜１０重量％のＬｉ_２Ｏ、４重量％〜１２重量％のＮａ_２Ｏ、及び５．５重量％〜１５重量％のＺｒＯ_２を含有することを特徴とする請求項５記載の携帯端末用カバーガラス。

【請求項7】

前記カバーガラスは、イオン交換処理により化学強化されたガラスであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の携帯端末用カバーガラス。

【請求項8】

前記カバーガラスの端面は、中央部が突出し、当該中央部から両主表面側に向かって傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の携帯端末用カバーガラス。

【請求項9】

携帯端末の表示画面を保護する携帯端末用カバーガラスの製造方法であって、ダウンドロー法により成形され、主表面が熔解ガラス面である板状のガラス基板に対して、前記主表面をレジスト材料でコーティングし、
前記レジスト材料で前記ガラス基板の前記主表面をコーティングした後、前記ガラス基板に対して、加工後の前記ガラス基板の端面の表面粗さの算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下となるように外形加工を行い、前記ガラス基板の端面を、エッチング加工による溶解面で構成し、その後に、前記レジスト材料を剥離し、
前記レジスト材料を剥離した後、前記ガラス基板をイオン交換処理により化学強化し、
前記外形加工によって得られる形状は、カバーガラスを構成する輪郭の一部に負の曲率を持つ部分を含む形状であり、
前記主表面内に貫通穴、及び／又は、前記ガラス基板の外周に凹部を、前記負の曲率を持つ部分を含んで形成し、
前記ガラス基板の端面は、前記負の曲率を持つ部分における端面を含むことを特徴とする携帯端末用カバーガラスの製造方法。

【請求項10】

前記主表面の算術平均粗さＲａが０．５ｎｍ以下である板状のガラス基板に対して、前記レジスト材料で前記ガラス基板の前記主表面をコーティングすることを特徴とする請求項９記載の携帯端末用カバーガラスの製造方法。

【請求項11】

前記レジストパターンをマスクとして、フッ酸と、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも１種の酸とを含む混酸水溶液のエッチャントで前記ガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜いて外形加工を行うことを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の携帯端末用カバーガラスの製造方法。

【請求項12】

前記カバーガラスは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有したアルミノシリケートガラスであることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれかに記載の携帯端末用カバーガラスの製造方法。

【請求項13】

前記カバーガラスの板厚は、０．５ｍｍ以下であり、前記カバーガラスの主表面における外周縁部３ｍｍで当接する支持台に前記カバーガラスをセットして支持台に当接した反対側の主表面側から前記カバーガラスの中心部に対して先端がφ５ｍｍのステンレス合金からなる加圧部材で押圧させて行った静圧強度試験における破壊加重が５０ｋｇｆより大きいことを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれかに記載の携帯端末用カバーガラスの製造方法。

【請求項14】

前記ガラス基板の端面は、一対の主表面のそれぞれから厚さ方向中心側へ傾斜する一対の傾斜面と、前記一対の傾斜面の間に設けられた中央部とを有し、前記中央部が丸みを帯びるようにエッチングすることを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかに記載の携帯端末用カバーガラスの製造方法。

【請求項15】

表示画面を有する装置本体と、前記表示画面上に設けられ、請求項１から請求項８のいずれかに記載の携帯端末用カバーガラスと、を具備することを特徴とする携帯端末装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末装置の表示画面の保護に用いられるカバーガラス及びその製造方法、並びに、携帯端末装置に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話やＰＤＡなどの携帯端末装置においては、ディスプレイに衝撃や外力が加わることを防止するために、プラスティック製の保護板、例えば透明性の高いアクリル樹脂製の保護板がディスプレイの外側に一定の間隔をおいて配設されている（例えば、特許文献１）。

【0003】

しかしながら、アクリル樹脂製の保護板は外力によって撓み易いので、保護板とディスプレイとの間隔を、その撓みを吸収できる程度に広く設定する必要がある。また、アクリル樹脂製の保護板にある程度の強度を持たせるためには厚くする必要がある。このため、携帯端末装置の薄型化を実現することが難しくなっている。

【0004】

そこで、携帯端末装置の薄型化を実現するために、撓みを抑えつつ、しかも薄板であっても強度のある化学強化ガラスを使った保護板が提案されている（例えば、特許文献２）。特許文献２には、特定のガラス組成からなる板ガラスを所定形状に切断し、端面を面取り加工し、両面を鏡面研磨加工した後、化学強化して表面に圧縮応力層を形成することで、撓みを抑え、また破損しにくい携帯端末用のカバーガラスとその製造方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−２９９１９９号公報

【特許文献2】特開２００７−９９５５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一方、近年において、携帯電話やＰＤＡなどの携帯端末装置において、装置メーカーの競争が激化し、携帯端末装置の薄型化や高機能性に加え、高級感のある高ファッション性の携帯端末装置が求められている。高ファッション性は、カバーガラスにおいても求められ、カバーガラスの外形形状として従来の単純な四角様形状から、機器の表示画面の形状に合わせた形状（例えば、カバーガラスを構成するある辺において内側に大きく凹んだ負の曲率を持った形状）や、カバーガラスの主表面にホールを形成した形状など、複雑な形状のカバーガラスが求められている。

【0007】

しかしながら、特許文献２に記載された従来の加工方法では、カバーガラス端面の表面粗さが粗く、カバーガラス端面の面取り加工した面に数十μｍ〜数百μｍ程度のマイクロクラックが存在することによって、携帯端末用のカバーガラスに求められる機械的強度が得られないという問題がある。また、特許文献２に記載された従来の加工方法では、上述のような複雑な形状のカバーガラスが得られないか、得られたとしても機械的強度は非常に低く、また、加工コストが高くなるため、実用化されていないのが現状である。

【0008】

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な形状であっても、携帯端末用カバーガラスに求められる高い機械的強度を満足したカバーガラス及びその製造方法、並びに表示画面が高い機械的強度を有する携帯端末装置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】

【0009】

本発明の携帯端末用カバーガラスは、携帯端末の表示画面を保護するカバーガラスであって、前記カバーガラスの主表面は、ダウンドロー法により成形された熔解ガラス面で構成され、前記カバーガラスの端面は、エッチング加工による溶解面であるとともに表面粗さの算術平均粗さＲａは、１０ｎｍ以下であり、前記主表面及び前記端面に圧縮応力層を有し、前記カバーガラスの板厚は、０．５ｍｍ以下であり、前記カバーガラスの主表面における外周縁部３ｍｍで当接する支持台に前記カバーガラスをセットして支持台に当接した反対側の主表面側から前記カバーガラスの中心部に対して先端がφ５ｍｍのステンレス合金からなる加圧部材で押圧させて行った静圧強度試験における破壊加重が５０ｋｇｆより大きく、前記カバーガラスの形状は、前記カバーガラスを構成する輪郭の一部に負の曲率を持つ部分を含む形状であり、前記主表面内に形成された貫通穴、及び／又は、前記カバーガラスの外周に形成された凹部が、前記負の曲率を持つ部分を含み、前記カバーガラスの端面は、前記負の曲率を持つ部分における端面を含むことを特徴とする。
また本発明の携帯端末用カバーガラスは、携帯端末の表示画面を保護するカバーガラスであって、前記カバーガラスの端面は、エッチング加工による溶解面で構成されてなり、前記カバーガラスの主表面は、ダウンドロー法により成形された熔解ガラス面で構成され、前記カバーガラスの端面の表面粗さの算術平均粗さＲａは、１０ｎｍ以下であり、マイクロクラックがなく、前記カバーガラスの形状は、前記カバーガラスを構成する輪郭の一部に負の曲率を持つ部分を含む形状であり、前記主表面内に形成された貫通穴、及び／又は、前記カバーガラスの外周に形成された凹部が、前記負の曲率を持つ部分を含み、前記カバーガラスの端面は、前記負の曲率を持つ部分における端面を含むことを特徴とする。

【0010】

この構成に係る携帯端末用カバーガラスは、機械加工により外形形成したものに比べてカバーガラスの端面の表面粗さが１０ｎｍ以下というナノメートルオーダーの高い平滑性を有し、かつ機械加工により外形形成する際に必ず形成されるマイクロクラックのない極めて平滑性が高い表面状態を有する。このため、携帯端末用カバーガラスの外形形状が複雑な形状であっても、携帯端末用カバーガラスに求められる高い機械的強度を満足することができる。

【0011】

本発明の携帯端末用カバーガラスにおいては、前記カバーガラスの主表面の算術平均粗さＲａは、０．５ｎｍ以下であることが好ましい。この構成によれば、さらに機械的強度が優れたカバーガラスとなる。

【0013】

本発明の携帯端末用カバーガラスにおいては、前記カバーガラスの板厚は、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

【0014】

本発明の携帯端末用カバーガラスにおいては、前記カバーガラスは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有したアルミノシリケートガラスであることが好ましい。この構成によれば、板状のガラス基板をダウンドロー法（フュージョン法）により成形することが可能となるので、ガラス基板の主表面をキズがなく、ナノメートルオーダーの極めて高い平滑性を有する熔解ガラス面とすることができる。したがって、カバーガラスの作製時に主表面の鏡面研磨加工が不要となり、主表面においてもマイクロクラックのないカバーガラスが得られ、機械的強度が優れたカバーガラスとなる。また、イオン交換による化学強化が可能となるので、機械的強度をさらに向上させることができる。

【0015】

本発明の携帯端末用カバーガラスにおいては、前記アルミノシリケートガラスは、６２重量％〜７５重量％のＳｉＯ_２、５重量％〜１５重量％のＡｌ_２Ｏ_３、４重量％〜１０重量％のＬｉ_２Ｏ、４重量％〜１２重量％のＮａ_２Ｏ、及び５．５重量％〜１５重量％のＺｒＯ_２を含有することが好ましい。この構成によれば、安定したガラス製造が可能であり、機械的強度に優れたガラスが得られる。また、携帯端末用カバーガラスは、人肌に触れたり、水や雨水などが接触したりするなど非常に厳しい環境下で使用されるが、このような環境化においても十分な化学的耐久性を有することができる。

【0016】

本発明の携帯端末用カバーガラスにおいては、前記カバーガラスは、イオン交換処理により化学強化されたガラスであることが好ましい。この構成によれば、カバーガラスの表面が化学強化され、更には表面（主表面及び端面）に圧縮応力層が形成されるので、機械的強度を一層高めることができる。

【0017】

本発明の携帯端末用カバーガラスにおいては、前記カバーガラスの端面は、中央部が突出し、当該中央部から両主表面側に向かって傾斜した傾斜面を有することが好ましい。この構成によれば、携帯端末装置のフレーム等に当該カバーガラスを装着する際、カジリや欠けが生じることなく容易に装着することができる。

【0018】

本発明の携帯端末用カバーガラスの製造方法は、携帯端末の表示画面を保護する携帯端末用カバーガラスの製造方法であって、ダウンドロー法により成形され、主表面が熔解ガラス面である板状のガラス基板に対して、前記主表面をレジスト材料でコーティングし、前記レジスト材料で前記ガラス基板の前記主表面をコーティングした後、前記ガラス基板に対して、加工後の前記ガラス基板の端面の表面粗さの算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下となるように外形加工を行い、前記ガラス基板の端面を、エッチング加工による溶解面で構成し、その後に、前記レジスト材料を剥離し、前記レジスト材料を剥離した後、前記ガラス基板をイオン交換処理により化学強化し、前記外形加工によって得られる形状は、カバーガラスを構成する輪郭の一部に負の曲率を持つ部分を含む形状であり、前記主表面内に貫通穴、及び／又は、前記ガラス基板の外周に凹部を、前記負の曲率を持つ部分を含んで形成し、前記ガラス基板の端面は、前記負の曲率を持つ部分における端面を含むことを特徴とする。

【0019】

この方法によれば、所望の形状に切り抜かれたカバーガラスの端面の表面粗さがナノメートルオーダーの高い平滑性を有し、かつ機械加工により外形形成する際に必ず形成されるマイクロクラックのない極めて高い表面状態を有するカバーガラスが得られる。また、レジストパターンを形成する際にフォトリソグラフィを採用することができるので、切り抜かれたカバーガラスの寸法精度も良い。したがって、携帯端末用カバーガラスの外形形状が複雑な形状であっても、寸法精度の良いカバーガラスが得られ、かつ、携帯端末用カバーガラスに求められる高い機械的強度を得ることができる。また、ダウンドロー法により成形した板状のガラス基板の両主表面は、熱間形成により形成された表面を有するので、ナノメートルオーダーの極めて高い平滑性を有し、マイクロクラックのない表面状態を有する。

【0020】

本発明の携帯端末用カバーガラスの製造方法においては、前記主表面の算術平均粗さＲａが０．５ｎｍ以下である板状のガラス基板に対して、前記レジスト材料で前記ガラス基板の前記主表面をコーティングすることが好ましい。
また、本発明の携帯端末用カバーガラスの製造方法においては、前記レジスト材料を剥離した後、前記ガラス基板をイオン交換処理により化学強化することが好ましい。
また、本発明の携帯端末用カバーガラスの製造方法においては、前記レジストパターンをマスクとして、フッ酸と、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも１種の酸とを含む混酸水溶液のエッチャントで前記ガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜いて外形加工を行うことが好ましい。

【0022】

本発明の携帯端末用カバーガラスの製造方法においては、前記カバーガラスは、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏからなる群から選ばれた少なくとも一つを含有したアルミノシリケートガラスであることが好ましい。この方法によれば、板状のガラス基板をダウンドロー法による形成が可能となるので、ガラス基板の主表面にキズがなく、ナノメートルオーダーの極めて高い平滑性を有する表面状態が得られる。したがって、カバーガラスの作製時に主表面の鏡面研磨加工が不要となり、主表面においてもマイクロクラックのないカバーガラスが得られ、機械的強度が優れたカバーガラスとなる。また、イオン交換による化学強化が可能となるので、機械的強度を更に向上させることができる。
本発明では、前記カバーガラスの板厚は、０．５ｍｍ以下であり、前記カバーガラスの主表面における外周縁部３ｍｍで当接する支持台に前記カバーガラスをセットして支持台に当接した反対側の主表面側から前記カバーガラスの中心部に対して先端がφ５ｍｍのステンレス合金からなる加圧部材で押圧させて行った静圧強度試験における破壊加重が５０ｋｇｆより大きいことが好ましい。
また本発明では、前記ガラス基板の端面は、一対の主表面のそれぞれから厚さ方向中心側へ傾斜する一対の傾斜面と、前記一対の傾斜面の間に設けられた中央部とを有し、前記中央部が丸みを帯びるようにエッチングすることが好ましい。

【0024】

本発明の携帯端末装置は、表示画面を有する装置本体と、前記表示画面上に設けられ、上記携帯端末用カバーガラスと、を具備することを特徴とする。この構成によれば、表示画面が高い機械的強度を有する携帯端末装置を提供することができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明の携帯端末用カバーガラスは、複雑な形状であっても、携帯端末用カバーガラスに求められる高い機械的強度を得ることができる。また、本発明の携帯端末装置は、表示画面を保護するカバーガラスが複雑な形状であっても、表示画面が高い機械的強度を有する携帯端末装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施の形態に係る携帯端末用カバーガラスを装着した携帯端末の一部を示す断面図である。

【図2】（ａ）は、図１に示すカバーガラスの外形を説明するための図であり、（ｂ）は、負の曲率を説明するための図であり、（ｃ）は、負の曲率、正の曲率を説明するための図である。

【図3】図２に示すカバーガラスの端面形状を示す図である。

【図4】（ａ）〜（ｃ）は、ガラス基材のエッチングによる形状加工を説明するための図である。

【図5】実施例３のカバーガラスの形状を説明するための図である。

【図6】（ａ）〜（ｃ）は、図２（ａ）に示すカバーガラスを、比較例の製造方法により作製するための製造工程を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る携帯端末用のカバーガラスを装着した携帯端末装置の一部を示す断面図である。図１に示す携帯端末装置においては、液晶表示パネル２の上方に間隔Ｄをおいてカバーガラス１が配設されている。この液晶表示パネル２は、一対のガラス基板２１，２２が液晶層２３を挟持して構成されている。なお、図１では、液晶表示パネルに通常用いられる他の部材は省略している。

【0028】

本発明の実施の形態におけるカバーガラスは、板状のガラス基板の主表面にレジストパターンを形成した後、前記レジストパターンをマスクとして、エッチャントで前記ガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれたものであり、かつ、図３に示すカバーガラス１の端面１４は、溶解ガラス面で構成されてなり、該端面１４における表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が１０ｎｍ以下としている。このように、本発明に係るカバーガラスは、エッチングにより外形を形成しているので、このエッチングにより形成された端面１４は、非常に高い平滑性を有し、溶解ガラス面で構成されているので、機械加工で形成された端面に必ず存在するマイクロクラックのない状態となる。このような構成のカバーガラスは、携帯端末用カバーガラスの外形形状が複雑な形状であっても、容易に所望形状に外形加工することができ、かつ携帯端末用カバーガラスに求められる高い機械的強度を得ることができる。

【0029】

また、例えば０．５ｍｍ以下のように板厚が薄い場合であっても高い機械的強度を維持することができる。このような板厚が薄いカバーガラスを機器に装着する場合、高い機械的強度のためカバーガラスが外力によって撓み難いので、カバーガラスとディスプレイとの間隔を狭く設定することができる。その結果、機器の薄型化を図ることが可能となる。

【0030】

なお、ガラス基板をエッチングするエッチング方法は、湿式エッチング（ウェットエッチング）、乾式エッチング（ドライエッチング）どちらでも構わない。加工コストを低くする点からは、ウェットエッチングが好ましい。ウェットエッチングに使用するエッチャントは、ガラス基板を食刻できるものであれば、何でも良い。例えば、フッ酸を主成分とする酸性溶液や、フッ酸に、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも一つの酸を含む混酸などを用いることができる。また、ドライエッチングに使用するエッチャントは、ガラス基板を食刻できるものであれば何でも良いが、例えばフッ素系ガスを使用することができる。

【0031】

また、本発明のカバーガラス１は、図２（ａ）に示すような、カバーガラスを構成する輪郭の一部に負の曲率を持つ部分を含む形状とすることができる。ここで正の曲率と負の曲率を定義する。カバーガラスを構成する輪郭が図２（ｂ）に示すような曲線Ｃ１と曲線Ｃ２によって表され、カバーガラスが領域Ａで表されるとする。このとき、領域Ａの内部を常に左側に見ながらカバーガラスを構成する輪郭をなぞるとき、進むにつれて左に曲がっていく輪郭の部分を正の曲率と定義し、進むにつれて右に曲がっていく輪郭の部分を負の曲率と定義する。進んでも右にも左にも曲がらず真っ直ぐな部分の曲率は０と定義する。したがって、図２（ｂ）に示す曲線Ｃ１は正の曲率、曲線Ｃ２は負の曲率を有する曲線となる。さらにカバーガラスを構成する輪郭が複雑になり、図２（ｃ）に示すような形状になった場合でも、上述の定義により線分Ｃ＋は正の曲率、線分Ｃ−は負の曲率、線分Ｃ０は曲率が０、となる。

【0032】

上述のように負の曲率を定義する時、図２（ａ）に示すカバーガラス１における負の曲率を持つ部分とは、カバーガラス１の主表面内に形成された穴部１２の角部１２１、凹部１１の角部１１１などを意味する。

【0033】

このような負の曲率を持つ部分を含む形状は、通常のガラス基板の製造工程における外形加工である機械加工では加工が難しい形状である。このような形状については、後述するフォトリソグラフィ及びエッチングを用いることにより容易に実現することができる。なお、ここでいう、穴部１２の角部１２１、凹部１１の角部１１１には、ガラスの欠けにより生じたものや、カバーガラス表面に形成された微小な凸部や凹部によって構成される表面粗さや表面うねりは含まない。すなわち、正の曲率を持つ部分におけるガラスの欠けにより生じた凹部、表面粗さや表面うねりにおける凹部などは含まない。

【0034】

カバーガラス１としては、ダウンドロー法で成形された板状のガラス基板（シートガラス）を用いて作製することができる。ダウンドロー法によるガラス板成形が可能なガラスとしては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ及び／又はＮａ_２Ｏを含有したアルミノシリケートガラスが挙げられる。特に、アルミノシリケートガラスは、６２重量％〜７５重量％のＳｉＯ_２、５重量％〜１５重量％のＡｌ_２Ｏ_３、４重量％〜１０重量％のＬｉ_２Ｏ、４重量％〜１２重量％のＮａ_２Ｏ、及び５．５重量％〜１５重量％のＺｒＯ_２を含有することが好ましく、さらに、Ｎａ_２Ｏ／ＺｒＯ_２の重量比が０．５〜２．０であり、さらにＡｌ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２の重量比が０．４〜２．５である組成とすることが好ましい。

【0035】

ＳｉＯ_２は、ガラス骨格を形成する主要成分である。携帯端末装置、特に携帯電話用カバーガラスは、人肌に触れたり、水や雨水などが接触したりするなど非常に厳しい環境下で使用されるが、このような環境化においても十分な化学的耐久性を要する必要がある。ＳｉＯ_２の割合は、前記化学的耐久性や、溶融温度を考慮すると、６２重量％〜７５重量％であることが好ましい。

【0036】

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラス表面のイオン交換性能を向上させるため含有される。また、携帯端末用カバーガラスは、視認性、つまり透明性が必要とされる。Ａｌ_２Ｏ_３の割合は、化学的耐久性や、耐透性を考慮して、５重量％〜１５重量％であることが好ましい。

【0037】

Ｌｉ_２Ｏは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中の主としてＮａイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化する際の必須成分である。Ｌｉ_２Ｏの割合は、イオン交換性能や、耐失透性と化学的耐久性を考慮して、４重量％〜１０重量％であることが好ましい。

【0038】

Ｎａ_２Ｏは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中のＫイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化する際の必須成分である。携帯端末装置は落下したり、表示画面を繰り返し押さえたり、また開閉式の携帯端末装置の場合は開閉することにより表示画面に衝撃や外力が加わる状況下で使用されたりするが、このような使用環境化においても十分な機械的強度を要する必要がある。Ｎａ_２Ｏの割合は、前記機械的強度や、耐失透性、化学的耐久性を考慮して、４重量％〜１２重量％であることが好ましい。

【0039】

ＺｒＯ_２は、機械的強度を高める効果がある。ＺｒＯ_２の割合は、化学的耐久性や、均質なガラスを安定して製造することを考慮して、５．５重量％〜１５重量％であることが好ましい。

【0040】

また、上述のアルミノシリケートガラスは、イオン交換処理により化学強化してガラス表面に圧縮応力層を形成することで機械的強度をさらに高めることが可能である。なお、アルミノシリケートガラスの代わりに、他の多成分系ガラスを用いても良い。また、携帯端末用カバーガラスとして必要な透明性が確保されるのであれば、結晶化ガラスを用いても良い。

【0041】

本発明においては、カバーガラス１の厚さが０．５ｍｍ以下である場合に特に効果を発揮する。また、カバーガラス１を構成するガラスとしては、上述のようにイオン交換処理により化学強化されたガラスを用いることが好ましい。化学強化されたガラスとは、ガラスを構成するアルカリ金属イオンを、それよりもサイズが大きいアルカリ金属イオンで、イオン交換により置換することで強化されたガラスをいう。このように化学強化されたガラスの表面には圧縮応力層が形成される。

【0042】

次に、本発明の携帯端末用カバーガラスの製造方法について説明する。
カバーガラスの製造における形状加工工程においては、ガラス基板に対してフォトリソグラフィ及びエッチングを行うことにより、外形加工を行う。エッチング工程においては、図４（ａ）に示すように、ガラス基板１の両主表面上にレジスト材料３１をコーティングする。次に、所望の外形形状を有する（例えば、負の曲率を持つ部分を含む外形の）パターンを有するフォトマスクを介して前記レジスト材料を露光する。次に、図４（ｂ）に示すように、露光後のレジスト材料を現像して、前記ガラス基板の被エッチング領域以外の領域にレジストパターンを形成し（開口部３１ａを形成し）、前記ガラス基板の前記被エッチング領域をエッチングする。このとき、エッチャントとしてウェットエッチャントを使用した場合、ガラスは、図４（ｂ）に示すように、等方的にエッチングされ、これにより、端面１４は、図４（ｃ）に示すような形状となる。すなわち、端面１４は、中央部１４ａが外方に向かって最も突出し、その中央部１４ａから両方の主表面１３側に向かって緩やかに湾曲した傾斜面１４ｂ，１４ｂが形成されている。なお、傾斜面１４ｂと主表面１３との境界、および傾斜面１４ｂ同士の境界（中央部１４ａ）は、半径数十μｍの丸みを帯びた形状にすることが好ましい。このような端面形状とすることで、携帯端末装置のフレーム等に当該カバーガラスを装着する際、カジリや欠けが生じることなく容易に装着することができる。

【0043】

エッチング工程において用いるレジスト材料としては、レジストパターンをマスクにしてガラスをエッチングする際に使用するエッチャントに対して耐性を有する材料であればよい。ガラスは大抵、フッ酸を含む水溶液のウェットエッチングや、フッ素系ガスのドライエッチングにより食刻されるので、例えば、フッ酸耐性に優れたレジスト材料などを用いることができる。

【0044】

エッチング工程において用いられるエッチャントとしては、フッ酸に、硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも一つの酸を含む混酸などを用いることができる。エッチャントとして上述の混酸水溶液を使用することにより、所望の形状に切り抜かれたカバーガラスの端面の表面粗さが１０ｎｍ以下というナノメートルオーダーの高い平滑性を有し、かつ機械加工により外形形成される際に必ず形成されるマイクロクラックのない極めて高い表面状態を有するカバーガラスが得られる。また、外形形成にフォトリソグラフィを採用しているので、切り抜かれたカバーガラスの寸法精度も良い。したがって、携帯端末用カバーガラスの外形形状が複雑な形状であっても、寸法精度の良いカバーガラスが得られ、かつ、携帯端末用カバーガラスに求められる高い機械的強度を得ることが可能となる。また、このフォトリソグラフィ及びエッチングによる外形加工により生産性も向上させ、加工コストも低減することができる。また、レジスト材をガラス基材から剥離するための剥離液としては、ＫＯＨやＮａＯＨなどのアルカリ溶液を用いることが好ましい。なお、レジスト材、エッチャント、剥離液の種類は、被エッチング材料であるガラス基板の材料に応じて適宜選択することができる。

【0045】

また、エッチング工程により外形加工を行うので、カバーガラスに負の曲率の部分を含む凹部１１や穴部１２を容易に形成することができる。また、同様に、エッチング工程を用いるので、マスクパターンを調整することにより、ロゴマークなどのデザイン（種々の外形形状など）をカバーガラスに付与することが可能である。これにより、今後カバーガラスに要求される、機械加工では実現できない複雑なデザインについても容易に実現することが可能となる。

【0046】

また、板状のガラス基板は、溶融ガラスから直接シート状に成形したもの、あるいは、ある厚さに成形されたガラス体を所定の厚さに切り出し、主表面を研磨して所定の厚さに仕上げたものなどを使用することができる。好ましくは、溶融ガラスから直接シート状に成形したものを使用することが好ましい。なぜなら、溶融ガラスから直接シート状に成形したガラス基板の主表面は、熱間成形された表面であり、極めて高い平滑性を有し、マイクロクラックのない表面状態を有するからである。溶融ガラスから直接シート状に成形する方法としては、ダウンドロー法、フロート法などが挙げられる。中でも、ダウンドロー法が好ましい。上述の高平滑性等の効果に加え、エッチング工程による外形加工を行う場合、ガラス基板の両主表面に形成されたレジストパターンをマスクにして、ガラス基板を両主表面からエッチングする際に、両主表面から均等にエッチングすることができるので、寸法精度もよく、カバーガラスの端面の断面形状も良好となるからである。

【0047】

また、本発明のカバーガラスの製造方法におけるガラスは、上述と同じ理由で、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ及び／又はＮａ_２Ｏを含有したアルミノシリケートガラスであることが好ましい。

【0048】

また、エッチングによる形状加工工程の後に、カバーガラスにイオン交換処理により化学強化を行うことにより、カバーガラス表面に圧縮応力層が形成され、カバーガラスの機械的強度をさらに高めることができる。上述の板状のガラス基板をダウンドロー法のような溶融ガラスから直接シート状に成形したものを使用する場合、そのガラス基板の主表面は、熱間成形された表面であることから、機械加工により外形形成する際に必ず形成されるマイクロクラックのない極めて平滑性が高い表面状態を有するので、化学強化により形成する圧縮応力層は５μｍ以上あればよい。好ましくは、圧縮応力層の厚みは、５０μｍ以上、さらに好ましくは１００μｍが望ましい。携帯端末の表示画面を保護するカバーガラスは、表示画面を覆うように設けられているので、取り扱い時にキズが入りやすく、また、表示画面を繰り返し押さえたり、また開閉式の携帯端末装置の場合は開閉することによる衝撃や外力が加わる点を考慮すると、圧縮応力層は深く形成されていることが望ましい。

【0049】

また、上述のカバーガラスの製造方法により作製したカバーガラス１は、図３に示すように、主表面１３及び端面１４を有しており、この端面１４の断面形状は、図２に示す外形におけるすべての端面１４でほぼ同じである。本発明に係るカバーガラスは、上述のようにエッチングにより外形を形成しているので、得られた外形の端面１４はすべて同じ条件で形成されることとなる。このため、ウェットエッチングにより外形形成をした場合、ガラスに対して等方的にエッチングされるので、外形全部にわたって端面１４が図３に示すような形状となる。

【0050】

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
以下、携帯電話の表示画面を保護する携帯電話用カバーガラスを例にとり説明する。
（実施例１）
まず、ＳｉＯ_２を６３．５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を８．２重量％、Ｌｉ_２Ｏを８．０重量％、Ｎａ_２Ｏを１０．４重量％、ＺｒＯ_２を１１．９重量％含むアルミノシリケートガラスをダウンドロー法により、板厚０．５ｍｍの板状のガラス基板（シート状ガラス）に成形した。このダウンドロー法により形成されたシート状ガラスの主表面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を、原子間力顕微鏡により調べたところ０．２ｎｍであった。

【0051】

次いで、シート状ガラスの両主表面上にネガ型の耐フッ酸性レジストを厚さ３０μｍでコーティングし、この耐フッ酸性レジストに対して１５０℃で３０分のベーキング処理を施した。次いで、図２（ａ）に示すような負の曲率を持つ部分を含む外形のパターンを有するフォトマスクを介して耐フッ酸性レジストに対し両面から露光し、露光後の耐フッ酸性レジストを現像液（Ｎａ_２ＣＯ_３溶液）を用いて現像してシート状ガラス上の被エッチング領域以外の領域に耐フッ酸性レジストを残存させたレジストパターンを形成した。

【0052】

次いで、エッチャントとしてフッ酸と塩酸の混酸水溶液を用いて、レジストパターンをマスクにして、シート状ガラスを両主表面側から被エッチング領域をエッチングして、図２（ａ）に示すような負の曲率を持つ部分を含む外形形状に切り抜いた。その後、ＮａＯＨ溶液を用いてガラス上に残存した耐フッ酸性レジストを膨潤させてガラスから剥離し、リンス処理を行った。このようにして、図２（ａ）に示すような外形を有する実施例の携帯電話用カバーガラスを得た。

【0053】

このようにして得られたカバーガラス（実施例）の外形に沿って端面の断面形状を光学顕微鏡により調べたところ、図４（ｃ）に示す形状で全外形にわたってほぼ同じであることが確認された。また、得られたカバーガラスの主表面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を原子間力顕微鏡で測定したところ、０．２ｎｍであり、ダウンドロー法で形成した直後の表面状態と変わらず、高い平滑性を有していた。また、カバーガラスの端面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を原子間力顕微鏡で測定したところ、外形全体にわたって１．２〜１．３ｎｍであった。このように、端面の表面粗さが小さかったのは、形状加工の際に機械加工を行わず、シートガラス上に形成したレジストパターンをマスクにして、エッチャントでガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜くエッチング工程を採用しているので、研磨砥粒や研削砥石などによる機械加工の際に発生するはけ目やマイクロクラックがないからであると考えられる。

【0054】

また、カバーガラスの端面のマイクロクラックの有無を、走査型電子顕微鏡で確認したところ、マイクロクラックは発見されなかった。

【0055】

（実施例２）
上述の実施例１において、エッチングにより切り抜かれ、レジストを除去したガラスに対して、３８５〜４０５℃に保った硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）６０％と硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）４０％の混塩の処理浴中に４時間浸漬して、イオン交換処理し、ガラス表面に１５０μｍの圧縮応力層を形成した化学強化された携帯電話用カバーガラスを作製した。

【0056】

実施例１と同様にカバーガラスの主表面、及び端面の表面粗さを測定したところ、それぞれ、０．３ｎｍ、１．４〜１．５ｎｍであった。また、端面のマイクロクラックについて確認したところ、マイクロクラックはないことを確認した。

【0057】

（実施例３）
上述の実施例１において、カバーガラスの外形形状を、図５に示す四角形状（大きさ５０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）にした以外は、実施例１と同様にして携帯電話用カバーガラスを作製した。実施例１と同様にカバーガラスの主表面、及び端面の表面粗さ、マイクロクラックについて確認したところ、実施例１と同様の表面粗さであることが確認でき、また、マイクロクラックがないことを確認した。

【0058】

（実施例４）
上述の実施例１において、エッチャントとしてフッ酸と硝酸の混酸水溶液を用いて、レジストパターンをマスクにして、シート状ガラスを両主表面側から被エッチング領域をエッチングして、図２（ａ）に示すような負の曲率を持つ部分を含む外形形状に切り抜いて、携帯電話用カバーガラスを作製した。実施例１と同様にカバーガラスの主表面、及び端面の表面粗さ、マイクロクラックについて確認したところ、主表面の表面粗さは０．２ｎｍ、端面の表面粗さは１０ｎｍであり、また、マイクロクラックがないことを確認した。

【0059】

（比較例１）
上述の実施例１と同様のアルミノシリケートガラスを、ダウンドロー法により板状のガラス基板（シート状ガラス）に成形した。次いで、成形したシートガラスに対しスクライバーで若干仕上がり寸法より大きめの長方形に切断し、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだ回転砥石を用いて所望の形状に芯取り加工して、図６（ａ）に示す形状に加工した。

【0060】

次いで、外周端部のみについては、ダイヤモンド砥石によって研削し、所定の面取り加工を施した。その後、図６（ａ）に示す形状の１００枚の板状ガラスを重ね合わせて、負の曲率を持つ部分（凹部１１）を、ダイヤモンド砥石を用いて機械加工して形成した（図６（ｂ））。

【0061】

その後、図６（ｂ）に示す形状の５枚の板状ガラスを重ね合わせて、負の曲率を持つ部分（穴部１２）を、ダイヤモンド砥石を用いて機械加工して形成し、図６（ｃ）に示す形状に加工した。そして、最後に主表面両面を、酸化セリウムを用いて鏡面に研磨して板厚０．５ｍｍに調整した。このようにして、図２（ａ）に示す形状を有する比較例１の携帯電話用カバーガラスを得た。

【0062】

このようにして得られたカバーガラス（比較例１）の主表面及び端面の表面粗さＲａを実施例と同様にして測定した。主表面の表面粗さは０．３ｎｍと実施例１とあまり変わらなかったが、端面の表面粗さは、０．２μｍと非常に大きい値であった。また、カバーガラスの端面の、マイクロクラックの有無を調べたところ、深さ数十μｍ〜数百μｍのマイクロクラックが多数確認された。このように表面粗さＲａが大きかったり、マイクロクラックが多数存在していたりしたのは、形状加工の際に機械加工を採用しているためであると考えられる。

【0063】

（比較例２）
上述の比較例１のカバーガラスについて、実施例２と同じ条件でイオン交換処理し、ガラス表面に圧縮応力層を形成した化学強化された携帯電話用カバーガラスを作製した。比較例１と同様にカバーガラスの主表面、及び単面の表面粗さ、マイクロクラックについて確認したところ、比較例１と同様の表面粗さであることが確認でき、また、マイクロクラックも多数存在していた。

【0064】

（比較例３）
上述の比較例１において、カバーガラスの外形形状を、実施例３に示す形状と同じにした以外は、比較例２と同様にして携帯電話用カバーガラスを作製した。比較例１と同様にカバーガラスの主表面、及び端面の表面粗さ、マイクロクラックについて確認したところ、比較例１と同様の表面粗さであることが確認でき、また、マイクロクラックも多数存在していた。

【0065】

（実施例１〜４、比較例１〜３のカバーガラスの機械的強度の評価試験）
カバーガラスの主表面における外周縁部３ｍｍで当接する支持台にカバーガラスをセットし、支持台に当接した反対側の主表面側から、カバーガラスの中心部に対して加圧部材で押圧させて静圧強度試験を行った。加圧部材は、先端がφ５ｍｍのステンレス合金からなるものを使用した。

【0066】

その結果、実施例１〜４のカバーガラスの場合、破壊された時点の破壊加重は、５０ｋｇｆを超え、非常に高い機械的強度を有していた。一方、比較例１、２、３のカバーガラスは、５ｋｇｆ、１４ｋｇｆ、１７ｋｇｆと非常に低い強度であった。特に、比較例１は機械的強度が非常に弱いカバーガラスであった。比較例１のカバーガラスの割れの状態を確認したところ、負の曲率を持つ部分を含む箇所に存在していたマイクロクラックから割れが進行しているのが確認された。

【0067】

上述した本発明の携帯端末用カバーガラスは、表示画面を有する装置本体の表示画面上に設けられることにより、携帯電話などの携帯端末装置に適用することができる。実施例１〜４のカバーガラスを携帯電話の表示画面上に設けて、携帯電話を繰り返しの落下試験に供したが、いずれも高い機械的強度を有しており、割れなどはまったくみられなかった。

【0068】

本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態における外形の形状、部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0069】

１ カバーガラス
２ 液晶表示パネル
１１ 凹部
１２ 穴部
１３ 主表面
１４ 端面
２１，２２ ガラス基板
２３ 液晶層
３１ レジスト材料
３１ａ 開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】