特許 6197317 表示装置、表示装置の製造方法、タッチパネル、及び、タッチパネルの製造方法

(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】6197317

(24)【登録日】2017年9月1日

(45)【発行日】2017年9月20日

(54)【発明の名称】表示装置、表示装置の製造方法、タッチパネル、及び、タッチパネルの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/00 20060101AFI20170911BHJP

   C03C 21/00 20060101ALI20170911BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20170911BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20170911BHJP

【ＦＩ】

   G09F9/00 302

   C03C21/00 101

   G06F3/041 350C

   G06F3/041 330A

   G02F1/1333

   G09F9/00 313

   G09F9/00 366A

   G09F9/00 338

【請求項の数】20

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2013-54206(P2013-54206)

(22)【出願日】2013年3月15日

(65)【公開番号】特開2014-178640(P2014-178640A)

(43)【公開日】2014年9月25日

【審査請求日】2016年2月19日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002200

【氏名又は名称】セントラル硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】特許業務法人 安富国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 聡

(72)【発明者】

【氏名】都築 達也

(72)【発明者】

【氏名】三田村 直樹

(72)【発明者】

【氏名】村本 正

(72)【発明者】

【氏名】松田 裕

【審査官】 村川 雄一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０９７３１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１４５６６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１８０２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２６６２７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｃ０３Ｃ ２１／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３３

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示パネルと、前記表示パネルの前面に取り付けられたタッチパネルとを備える表示装置であって、
前記タッチパネルは、
前記表示パネルの前面と対向する第１の表面、及び、前記第１の表面と反対側の第２の表面を有するカバーガラスと、
前記カバーガラスの前記第１の表面上に形成されたタッチセンサーとを備え、
前記カバーガラスは、化学的に強化されたガラスであり、
前記カバーガラスの表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍであり、
前記カバーガラスは、前記第１の表面と連続して形成された、前記第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面、及び、前記第２の表面の端縁に形成された面取り面を有し、
前記カバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて前記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことを特徴とする表示装置。

【請求項2】

前記カバーガラスの厚みが０．３〜３ｍｍである請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記カバーガラスの前記クリーンカット面の算術平均粗さＲａが０．０７μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．７０μｍ以下である請求項１又は２に記載の表示装置。

【請求項4】

前記カバーガラスの前記面取り面における取り代が、前記カバーガラスの厚みの３〜３５％である請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。

【請求項5】

前記クリーンカット面が、非スクライブ側の切断面である請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。

【請求項6】

表示パネルと、前記表示パネルの前面に取り付けられたタッチパネルとを備える表示装置の製造方法であって、
化学的に強化されたガラス板であって、表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍであるガラス板を準備する工程と、
前記ガラス板の第１の表面上の少なくとも第１の領域及び第２の領域に、タッチセンサーをそれぞれ形成する工程と、
前記第１の領域及び前記第２の領域が分割され、かつ、前記ガラス板の前記第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面が前記第１の表面と連続して形成されるように前記ガラス板を切断することにより、第１の表面上に前記タッチセンサーが形成されたカバーガラスを少なくとも２枚作製する工程と、
前記カバーガラスの前記第１の表面と反対側の第２の表面の端縁に面取り加工を施す工程と、
前記カバーガラスの前記第１の表面を、前記表示パネルの前面に対向するように配置する工程とを含み、
前記カバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて前記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことを特徴とする表示装置の製造方法。

【請求項7】

前記カバーガラスの厚みが０．３〜３ｍｍである請求項６に記載の表示装置の製造方法。

【請求項8】

前記カバーガラスの前記クリーンカット面の算術平均粗さＲａが０．０７μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．７０μｍ以下である請求項６又は７に記載の表示装置の製造方法。

【請求項9】

前記カバーガラスの前記面取り面における取り代が、前記カバーガラスの厚みの３〜３５％である請求項６〜８のいずれかに記載の表示装置の製造方法。

【請求項10】

前記クリーンカット面が、非スクライブ側の切断面である請求項６〜９のいずれかに記載の表示装置の製造方法。

【請求項11】

第１の表面、及び、前記第１の表面と反対側の第２の表面を有するカバーガラスと、
前記カバーガラスの前記第１の表面上に形成されたタッチセンサーとを備えるタッチパネルであって、
前記カバーガラスは、化学的に強化されたガラスであり、
前記カバーガラスの表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍであり、
前記カバーガラスは、前記第１の表面と連続して形成された、前記第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面、及び、前記第２の表面の端縁に形成された面取り面を有し、
前記カバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて前記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことを特徴とするタッチパネル。

【請求項12】

前記カバーガラスの厚みが０．３〜３ｍｍである請求項１１に記載のタッチパネル。

【請求項13】

前記カバーガラスの前記クリーンカット面の算術平均粗さＲａが０．０７μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．７０μｍ以下である請求項１１又は１２に記載のタッチパネル。

【請求項14】

前記カバーガラスの前記面取り面における取り代が、前記カバーガラスの厚みの３〜３５％である請求項１１〜１３のいずれかに記載のタッチパネル。

【請求項15】

前記クリーンカット面が、非スクライブ側の切断面である請求項１１〜１４のいずれかに記載のタッチパネル。

【請求項16】

化学的に強化されたガラス板であって、表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍであるガラス板を準備する工程と、
前記ガラス板の第１の表面上の少なくとも第１の領域及び第２の領域に、タッチセンサーをそれぞれ形成する工程と、
前記第１の領域及び前記第２の領域が分割され、かつ、前記ガラス板の前記第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面が前記第１の表面と連続して形成されるように前記ガラス板を切断することにより、第１の表面上に前記タッチセンサーが形成されたカバーガラスを少なくとも２枚作製する工程と、
前記カバーガラスの前記第１の表面と反対側の第２の表面の端縁に面取り加工を施す工程とを含み、
前記カバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて前記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことを特徴とするタッチパネルの製造方法。

【請求項17】

前記カバーガラスの厚みが０．３〜３ｍｍである請求項１６に記載のタッチパネルの製造方法。

【請求項18】

前記カバーガラスの前記クリーンカット面の算術平均粗さＲａが０．０７μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．７０μｍ以下である請求項１６又は１７に記載のタッチパネルの製造方法。

【請求項19】

前記カバーガラスの前記面取り面における取り代が、前記カバーガラスの厚みの３〜３５％である請求項１６〜１８のいずれかに記載のタッチパネルの製造方法。

【請求項20】

前記クリーンカット面が、非スクライブ側の切断面である請求項１６〜１９のいずれかに記載のタッチパネルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示装置、表示装置の製造方法、タッチパネル、及び、タッチパネルの製造方法に関し、例えば、指やペン等で手書き入力を可能とした入出力一体型表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶パネルや有機ＥＬパネル等の平面表示パネル等の表示パネルにタッチパネルを設けることで、文字、パターン等を手書き入力できるようにするとともに、その入力内容を表示パネルに表示できるようにした表示装置は、携帯電話機等のモバイル機器やカーナビゲーションシステムなど、様々な電子機器に多用されている。

【0003】

該表示装置は、入力時に生ずる局所的な圧力を回避して表示品位を保つために、視認側に透明な保護板が設けられる。そして、該保護板には、強度や耐久性等の面からガラス板が使用されることが好まれている。近年、モバイル機器等の軽量化や薄型化の要求により、前述の表示装置も薄型化が要求されており、それに応じて保護ガラス板も厚みの減少化が求められている。しかし、ガラスが薄くなるにつれ強度は低下し、落下等により保護ガラス（カバーガラス）自身が割れてしまうことがあり、表示装置を保護するという役割を果たすことができなくなってしまう。そのため、カバーガラスには化学強化ガラスが使用されることが一般的である（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

【0004】

また、タッチパネルの構造も薄型化に対応するために、カバーガラスとタッチセンサーを一体化させたタッチパネルが示されている（例えば、特許文献３参照）。

【0005】

さらに、タッチパネルの製造方式として、大型の透明ガラス基板上にタッチセンサーを多面付け形成して、後工程で個々に裁断することにより複数のタッチパネルを効率良く製造する手法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２０１０−５２７８９２号公報

【特許文献2】特開２０１０−２７５１２６号公報

【特許文献3】特開２０１２−８８９４６号公報

【特許文献4】特開２００８−３３７７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

カバーガラスとして使用されうる化学強化ガラスに関して、特許文献１及び特許文献２には、特定のガラス組成が開示されているが、表示装置の具体的な構成は開示されていない。

【0008】

タッチセンサーが多面付け形成された大型ガラス基板から個々に裁断する方法については、ケミカルエッチングで裁断する方法が特許文献３に、ダイヤモンドカッターで裁断する方法が特許文献４に開示されている。しかし、特許文献３の方法では、カバーガラス両面からエッチングによって切断するため、タッチセンサーの部分がエッチングされないようにマスキングを施し、エッチング後の洗浄や廃液処理も施さなければならず、その結果、工程の長期化・複雑化につながる。また、特許文献４の方法では、タッチセンサー側の面をダイヤモンドカッターで裁断しているため、ダイヤモンドカッターの切断溝痕が残ってしまう。切断溝痕は、ダイヤモンドカッターのような機械工具とガラスとの接触によって生じるため、ガラスに微細な傷を付けていることと表裏一体である。つまり、ガラスに切断溝痕が残っている状態では、高い端面強度（ガラス端面の強度）は得られない。

【0009】

このように、１枚の大型ガラス基板から複数のタッチパネルを効率良く製造する方法では、化学強化ガラスを後切断するため、ガラス端面の強度は、化学強化の度合いとは関係なく、切断方法又は端面処理方法によって決まってしまう。高い端面強度を得るためには、端面をいわゆる「クリーンカット面」に仕上げる必要がある。クリーンカット面とは、例えば、機械工具によるスクライブを分割することで得られる切断面のうち非スクライブ側の切断面、あるいは、レーザースクライブによる切断面等をいう。

【0010】

ただ、クリーンカット面は、チッピング（欠け）やマイクロクラック（傷）がないため、高強度である反面、鋭利なエッジを有するため、手又は指の切創等が起こりやすく、安全性に問題があった。そのため、端面に対して面取り加工が施されるのが通例であった。すなわち、従来、クリーンカット面による高い端面強度という利点が活かされることはなかった。

【0011】

本発明は、上記の問題点を鑑み、タッチセンサーが形成されたカバーガラスにおいて、安全性が高く、かつ、高い端面強度を有するカバーガラスを備える表示装置、及び、該表示装置の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該表示装置に用いられるタッチパネル、及び、該タッチパネルの製造方法を提供することも目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の表示装置は、表示パネルと、上記表示パネルの前面に取り付けられたタッチパネルとを備える表示装置であって、上記タッチパネルは、上記表示パネルの前面と対向する第１の表面、及び、上記第１の表面と反対側の第２の表面を有するカバーガラスと、上記カバーガラスの上記第１の表面上に形成されたタッチセンサーとを備え、上記カバーガラスは、化学的に強化されたガラスであり、上記カバーガラスの表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍであり、上記カバーガラスは、上記第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面、及び、上記第２の表面の端縁に形成された面取り面を有することを特徴とする。

【0013】

本発明の表示装置は、表示パネルの前面にタッチパネルが取り付けられたものであり、上記タッチパネルは、カバーガラスと、上記カバーガラスの第１の表面（表示パネルの前面と対向する面）に形成されたタッチセンサーとを備えている。そして、本発明の表示装置においては、タッチパネルを構成するカバーガラスに特徴がある。

【0014】

本発明の表示装置では、化学的に強化されたガラスがカバーガラスとして使用されており、カバーガラスの表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍである。

【0015】

上記カバーガラスの表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａであるため、カバーガラスは強度的に優れている。表面圧縮応力が６００ＭＰａ未満であると、ガラスの平均強度が低下してしまい、高硬度部材との接触による衝撃や落下による衝撃などにより割れてしまうため、市場での使用に耐えられない。一方、表面圧縮応力が９００ＭＰａを超えると、ガラスの切断性が悪化するため、特に薄いガラスでは表面圧縮応力に対して形成される内部引張応力も増加してしまい、クラック導入時にガラスが破壊される恐れがある。

【0016】

上記カバーガラスの圧縮応力層深さが５〜２０μｍであるため、カバーガラスは耐加傷性及び切断加工性に優れている。圧縮応力層深さが５μｍ未満であると、化学強化前において発生した「グリフィスフロー」と呼ばれる微小クラックに起因するガラスの破壊を防止することができない。また、圧縮応力層深さが５μｍ未満であると、加傷性にも劣るため、市場での使用に耐えられない。一方、圧縮応力層深さが２０μｍを超えると、ガラスをスクライブ線に沿って分割すること、つまりガラスを切断することが容易でなくなる。

【0017】

上記カバーガラスは、第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面、及び、第２の表面の端縁に形成された面取り面を有しており、この点が、本発明の表示装置の大きな特徴である。

【0018】

まず、カバーガラスの第１の表面に対して略垂直にクリーンカット面が形成されているため、高い端面強度が得られる。また、指やペン等の入力操作によりカバーガラス面を押すとタッチセンサー側（第１の表面側）のガラス面に引張応力が印加されることになるため、タッチセンサー側の端面強度が高いことは好ましい。

【0019】

また、カバーガラスの第２の表面は、表示装置の最外側にあたり、手又は指等で直接触れて操作する面である。その第２の表面の端縁に面取り加工を施すことにより、手又は指の切創等を起こすことなく、安全に表示装置を使用することができる。

【0020】

上記カバーガラスにおいて、モバイル機器などの最終製品の軽量化やバッテリーなどの装置容量の確保のために、ガラスの板厚はできるだけ薄い方が望ましいが、薄すぎるとガラスがたわむことにより発生する応力が大きくなってしまう。また、板厚は厚すぎると装置重量の増加や表示装置の視認性の低下をまねいてしまう。そのため、本発明の表示装置においては、上記カバーガラスの厚みが０．３〜３ｍｍであることが好ましい。

【0021】

本発明の表示装置において、上記カバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて上記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことが好ましい。

【0022】

一般に、表面圧縮応力の値が高くなればなるほど、圧縮応力層における圧縮応力の積算値との均衡を保つために必要な内部引張応力の値は高くなってしまうと考えられている。
上記カバーガラスが、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、上述のＳ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たしていると、高い表面圧縮応力の値を有しながらも、圧縮応力層における圧縮応力の積算値を低減させることができる。

【0023】

また、応力パターンの傾きを評価するための指標として、上述の比ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２を評価し、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが０．３〜０．７を満たす場合、ガラス表面側においては、応力が急激に減少し、ガラス内部側に向かうほど、応力が減少する割合が小さくなる。これは、上述した応力パターンの傾きの変化を近似的に表現できている。従って、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たすことが可能となり、圧縮応力層における圧縮応力の積算値を低減させることができる。ｒ_２／ｒ_１の比及びｒ_３／ｒ_２の比が０．３未満であると、ガラス表面側において、応力が急激に減少しすぎる傾向にあり、カバーガラスを使用中に生じうるマイクロクラックによって強度が低下してしまう懸念が生じる。一方、ｒ_２／ｒ_１の比及びｒ_３／ｒ_２の比が０．７を超えると、応力パターンの傾きが一定に近くなる。つまり、ガラス表面から内部に向かっての圧縮応力の減少の程度がより直線的な傾向となる。そのため、圧縮応力層における圧縮応力の積算値を低減させる効果が得られにくくなる。

【0024】

本発明の表示装置においては、上記カバーガラスの上記クリーンカット面の算術平均粗さＲａが０．０７μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．７０μｍ以下であることが好ましい。

【0025】

本発明の表示装置においては、上記カバーガラスの上記面取り面における取り代が、上記カバーガラスの厚みの３〜３５％であることが好ましい。

【0026】

本発明の表示装置の製造方法は、表示パネルと、上記表示パネルの前面に取り付けられたタッチパネルとを備える表示装置の製造方法であって、化学的に強化されたガラス板であって、表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍであるガラス板を準備する工程と、上記ガラス板の第１の表面上の少なくとも第１の領域及び第２の領域に、タッチセンサーをそれぞれ形成する工程と、上記第１の領域及び上記第２の領域が分割され、かつ、上記ガラス板の上記第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面が形成されるように上記ガラス板を切断することにより、第１の表面上に上記タッチセンサーが形成されたカバーガラスを少なくとも２枚作製する工程と、上記カバーガラスの上記第１の表面と反対側の第２の表面の端縁に面取り加工を施す工程と、上記カバーガラスの上記第１の表面を、上記表示パネルの前面に対向するように配置する工程とを含むことを特徴とする。

【0027】

上記の方法では、１枚の大型のガラス板に複数のタッチセンサーを形成した後に当該ガラス板を分割するため、複数のタッチパネルを効率良く作製することができる。また、タッチセンサー側の面（第１の表面）に対して略垂直にクリーンカット面を形成するため、タッチセンサー側の端面強度を高くすることができる。このように、本発明の表示装置を効率良く製造することができる。

【0028】

本発明の表示装置の製造方法においては、上記カバーガラスの厚みが０．３〜３ｍｍであることが好ましい。

【0029】

本発明の表示装置の製造方法において、上記カバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて上記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことが好ましい。

【0030】

本発明の表示装置の製造方法においては、上記カバーガラスの上記クリーンカット面の算術平均粗さＲａが０．０７μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．７０μｍ以下であることが好ましい。

【0031】

本発明の表示装置の製造方法においては、上記カバーガラスの上記面取り面における取り代が、上記カバーガラスの厚みの３〜３５％であることが好ましい。

【0032】

本発明のタッチパネルは、第１の表面、及び、上記第１の表面と反対側の第２の表面を有するカバーガラスと、上記カバーガラスの上記第１の表面上に形成されたタッチセンサーとを備えるタッチパネルであって、上記カバーガラスは、化学的に強化されたガラスであり、上記カバーガラスの表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍであり、上記カバーガラスは、上記第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面、及び、上記第２の表面の端縁に形成された面取り面を有することを特徴とする。

【0033】

本発明のタッチパネルにおいては、上記カバーガラスの厚みが０．３〜３ｍｍであることが好ましい。

【0034】

本発明のタッチパネルにおいて、上記カバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて上記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことが好ましい。

【0035】

本発明のタッチパネルにおいては、上記カバーガラスの上記クリーンカット面の算術平均粗さＲａが０．０７μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．７０μｍ以下であることが好ましい。

【0036】

本発明のタッチパネルにおいては、上記カバーガラスの上記面取り面における取り代が、上記カバーガラスの厚みの３〜３５％であることが好ましい。

【0037】

本発明のタッチパネルは、本発明の表示装置を構成するタッチパネルと同じ構成を有している。したがって、本発明の表示装置で説明した効果と同様の効果を発揮するため、その詳細な説明を省略する。

【0038】

本発明のタッチパネルの製造方法は、化学的に強化されたガラス板であって、表面圧縮応力が６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さが５〜２０μｍであるガラス板を準備する工程と、上記ガラス板の第１の表面上の少なくとも第１の領域及び第２の領域に、タッチセンサーをそれぞれ形成する工程と、上記第１の領域及び上記第２の領域が分割され、かつ、上記ガラス板の上記第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面が形成されるように上記ガラス板を切断することにより、第１の表面上に上記タッチセンサーが形成されたカバーガラスを少なくとも２枚作製する工程と、上記カバーガラスの上記第１の表面と反対側の第２の表面の端縁に面取り加工を施す工程とを含むことを特徴とする。

【0039】

本発明のタッチパネルの製造方法においては、上記カバーガラスの厚みが０．３〜３ｍｍであることが好ましい。

【0040】

本発明のタッチパネルの製造方法において、上記カバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて上記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことが好ましい。

【0041】

本発明のタッチパネルの製造方法においては、上記カバーガラスの上記クリーンカット面の算術平均粗さＲａが０．０７μｍ以下であり、かつ、最大高さ粗さＲｚが０．７０μｍ以下であることが好ましい。

【0042】

本発明のタッチパネルの製造方法においては、上記カバーガラスの上記面取り面における取り代が、上記カバーガラスの厚みの３〜３５％であることが好ましい。

【0043】

本発明のタッチパネルの製造方法においては、本発明の表示装置の製造方法と同じ工程によりタッチパネルを製造する。したがって、本発明の表示装置の製造方法で説明した効果と同様の効果を発揮するため、その詳細な説明を省略する。

【発明の効果】

【0044】

本発明によれば、タッチセンサーが形成されたカバーガラスにおいて、タッチセンサー側の面における端面強度が高く、かつ、視認側の最外面における安全性が高いカバーガラスを備える表示装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の一例を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスの一例を模式的に示す斜視図である。

【図3】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスの面取り面の形状を模式的に示す拡大断面図である。

【図4】図４は、応力パターンの傾きと圧縮応力層における圧縮応力の積算値との関係を模式的に示すグラフである。

【図5】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、干渉縞の間隔と応力パターンの傾きとの関係を模式的に示すグラフである。

【図6】図６は、表面応力計の視野内の干渉縞の一例を模式的に示す図である。

【図7】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、静電容量方式によるタッチパネルにおける位置検出の原理の一例を説明するための図である。

【図8】図８（ａ）〜図８（ｆ）は、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。

【図9】図９（ａ）〜図９（ｅ）は、レーザースクライブによる加工原理の一例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0046】

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。

【0047】

まず、本発明の実施形態に係る表示装置について説明する。なお、以下に説明する表示装置の構成要素である、カバーガラスと、上記カバーガラスの第１の表面上に形成されたタッチセンサーとを備えるタッチパネルも、本発明の実施形態である。

【0048】

図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示す表示装置１０は、タッチパネル１００と表示パネル２００とを備えており、タッチパネル１００は、カバーガラス１１０とタッチセンサー１２０とを備えている。

【0049】

タッチパネル１００は、表示パネル２００の前面（視認側の面）に取り付けられている。つまり、タッチパネル１００の背面（反視認側の面）は、表示パネル２００の前面に対向して配置されている。

【0050】

カバーガラス１１０は、反視認側の面である第１の表面１１１と視認側の面である第２の表面１１２とを有しており、また、第１の表面１１１に対して略垂直なクリーンカット面１１３、及び、第２の表面１１２の端縁に形成された面取り面１１４を有している。さらに、カバーガラス１１０の第１の表面１１１は、表示パネル２００の前面に対向して配置されている。カバーガラス１１０については、後で詳細に説明する。

【0051】

タッチセンサー１２０は、カバーガラス１１０の第１の表面１１１上に形成されており、タッチセンサー１２０の反視認側の面は、表示パネル２００の前面に対向して配置されている。

【0052】

したがって、図１に示す表示装置１０においては、視認側から、カバーガラス１１０、タッチセンサー１２０、表示パネル２００がこの順で配置されている。カバーガラス１１０は、視認側の最外側に配置されている。

【0053】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスは、「Ｏｎｅ Ｇｌａｓｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ」あるいは「カバーガラス一体型」と呼ばれるような、カバーガラスをタッチセンサー形成の基板として用いることにより、カバーガラス１枚でカバー機能と基板機能を担うものである。

【0054】

図２は、本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスの一例を模式的に示す斜視図である。
上述のように、カバーガラス１１０は、第１の表面１１１と、第１の表面１１１と反対側の第２の表面１１２とを有している。また、カバーガラス１１０は、第１の表面１１１に対して略垂直なクリーンカット面１１３、及び、第２の表面１１２の端縁に形成された面取り面１１４を有している。

【0055】

クリーンカット面１１３は、チッピングやマイクロクラックのない面であり、好ましくは鏡面である。このようなクリーンカット面１１３は、第２の表面１１２にメカニカルスクライブを施して折割ることで得ることができ、また、第１の表面１１１又は第２の表面１１２側からレーザースクライブによって切断することで得ることもできる。クリーンカット面１１３は、レーザースクライブによる切断面であることが好ましく、第１の表面１１１側からのレーザースクライブによる切断面であることがより好ましい。

【0056】

クリーンカット面１１３は、第１の表面１１１に対して略垂直である。
なお、本明細書において「略垂直」とは、完全に垂直であるもののみならず、本発明の効果に鑑みて実質的に垂直と同視できるものを含むものである。

【0057】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスにおいては、クリーンカット面が第１の面に対して略垂直である限り、弗酸やバッファード弗酸などからなるエッチング液によってエッチングが施されていてもよい。

【0058】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスにおいて、クリーンカット面（端面）の算術平均粗さＲａは、好ましくは０．０７μｍ以下、より好ましくは０．０６μｍ以下、さらに好ましくは０．０５μｍ以下である。また、クリーンカット面（端面）の最大高さ粗さＲｚは、好ましくは０．７０μｍ以下、より好ましくは０．６０μｍ、さらに好ましくは０．５０μｍ以下である。Ｒａの下限は、小さければ小さい程よいが、特に設定されるものではなく、０．００５μｍとしてもよい。Ｒｚの下限は、小さければ小さい程よいが、特に設定されるものではなく、０．０１０μｍとしてもよい。なお、Ｒａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１で定義される算術平均粗さであり、Ｒｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１で定義される最大高さ粗さである。

【0059】

なお、本発明の実施形態に係る表示装置において、クリーンカット面は、カバーガラスの第１の表面と連続して形成されていればよく、また、面取り面と連続して形成されている方が好ましい。また、クリーンカット面は、カバーガラスのすべての第１の表面と連続して形成されていることが好ましい。

【0060】

面取り面１１４は、第２の表面１１２の端縁に面取り加工を施すことで得ることができる。面取りとは、角部を削って面を作ることであり、その加工方法としては、機械加工によるＣ面取り及びＲ面取りの中から１種又は複数を組み合わせた方法から選ばれる。さらに、酸化セリウムのような研磨材等で鏡面状態に仕上げられていることが好ましい。あるいは、弗酸やバッファード弗酸などからなるエッチング液に浸漬させることで面取り加工を施してもよい。またさらに、上記のような機械加工とエッチング液への浸漬などを組み合わせることで面取り加工を施してもよい。

【0061】

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスの面取り面の形状を模式的に示す拡大断面図である。
図３（ａ）は、角部の形状を１つの平面で切り落とした形状にする面取りを示しており、このような面取りをＣ面取りということとする。図３（ｂ）は、角部の形状を曲面状にする面取りを示しており、このような面取りをＲ面取りということとする。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、両矢印ｘで示す長さが表面側及び端面側で同じであるが、この長さは表面側及び端面側で異なっていてもよい。

【0062】

本発明の実施形態に係る表示装置においては、手又は指の切創等を起こさず安全性が確保できれば、カバーガラスの面取り面における取り代（面取り範囲）は適宜決めればよい。例えば、面取り面の形状がＣ面取り又はＲ面取りである場合、頂部Ａからの取り代（図３（ａ）及び図３（ｂ）中、両矢印ｘで示す長さ）は、カバーガラスの厚みの３〜３５％であることが好ましい。なお、面取り面の形状がＣ面取り又はＲ面取り以外の場合においても、頂部Ａからの取り代は、カバーガラスの厚みの３〜３５％であることが好ましい。カバーガラスの厚みに対して取り代が３％より小さいと、スクライブ痕を除去することができない。一方、カバーガラスの厚みに対して取り代が３５％より大きいと、カバーガラスの厚みに対して取り代が大きくなりすぎてしまい、外観的に好ましくない。

【0063】

なお、本発明の実施形態に係る表示装置において、面取り面は、カバーガラスの第２の表面のすべての端縁に形成されていることが好ましいが、第２の表面の端縁に面取り面が形成されていない部分があってもよい。

【0064】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスは、化学的に強化されたガラス（化学強化ガラス）である。例えば、ガラス表面層中のナトリウムイオンが、ガラス外部に存在するカリウムイオンとイオン交換されることにより、ガラス表面に圧縮応力層が形成されている。

【0065】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスの表面圧縮応力は、６００〜９００ＭＰａである。ガラスへの衝撃又はキズ等への抵抗性を考慮すると、表面圧縮応力の下限は、６２０ＭＰａ、さらには６５０ＭＰａであってもよい。表面圧縮応力の値は高い方が好ましいが、表面圧縮応力の値が高くなることにより内部引張応力が増加することを考慮すると、表面圧縮応力の上限は、８５０ＭＰａ、さらには８００ＭＰａ、またさらには７５０ＭＰａであってもよい。

【0066】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスの圧縮応力層深さは、耐加傷性と切断加工性を同時に考慮すると、５〜２０μｍであり、好ましくは６〜１５μｍであり、より好ましくは９〜１５μｍであり、さらに好ましくは１０〜１３μｍである。

【0067】

本明細書において、イオン交換後の表面圧縮応力、及び、圧縮応力層深さとは、それぞれ、光導波路効果を活用する表面応力計を用いて光弾性法により測定した値をいう。なお、表面応力計を用いた測定においては、イオン交換前のガラスのガラス組成に対応した屈折率及び光弾性定数を用いなければならない。

【0068】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスにおいて、モバイル機器などの最終製品の軽量化やバッテリーなどの装置容量の確保のために、ガラスの板厚はできるだけ薄い方が望ましいが、薄すぎるとガラスがたわむことにより発生する応力が大きくなってしまう。また、板厚は厚すぎると装置重量の増加や表示装置の視認性の低下をまねいてしまう。よって、カバーガラスの厚みの上限は、好ましくは３ｍｍ、より好ましくは２ｍｍである。また、カバーガラスの厚みの下限は、好ましくは０．３ｍｍ、より好ましくは０．４ｍｍである。

【0069】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスの形状は特に限定されないが、板状体であることが好ましい。また、カバーガラスの形状が板状体である場合、平板でも曲げ板でもでもよく、種々の形状を包含する。また、平板状において、矩形や円盤状であってよく、また、部分的な穴あけ加工やコーナー部にＲ加工等が施された意匠的形状に加工されていてもよい。

【0070】

本発明の実施形態に係る表示装置におけるカバーガラスの表面は、薬剤塗布による表面コーティング、微細加工、又は、フィルム貼付等によって、防指紋性、防眩性、機能が付与された状態であってもよい。また、カバーガラスの表面に、表示パネルの色調に合わせたプリントが施されていてもよいし、部分的な穴あけ加工等が施されていてもよい。
例えば、カバーガラスには、低反射機能やアンチグレア機能を有する膜、指紋付着防止機能を有する膜、コントラストを向上させるための偏光子膜が設けられていてもよい。これらの機能を有する膜は、上記した機能を有するプラスチックフィルム等をカバーガラスに貼り付けして設けてもよいし、塗布や蒸着等の手段により設けてもよい。
カバーガラスの形状やサイズについても、単純な矩形だけでなく、コーナー部が円形等に加工された形状等、表示パネルの意匠的形状に対応した様々な形状やサイズが考えられる。

【0071】

上述のように、本発明の実施形態に係る表示装置におけるカバーガラスは、化学強化ガラスであるが、このような化学強化ガラスは、ガラス表面で、ガラス中に最も多く含まれるアルカリ金属イオンＡを、上記アルカリ金属イオンＡよりイオン半径の大きいアルカリ金属イオンＢに置換するイオン交換により作製することができる。

【0072】

例えば、アルカリ金属イオンＡがナトリウムイオン（Ｎａ^＋イオン）である場合には、アルカリ金属イオンＢとして、カリウムイオン（Ｋ^＋イオン）、ルビジウムイオン（Ｒｂ^＋イオン）及びセシウムイオン（Ｃｓ^＋イオン）の少なくとも１つを用いることができる。アルカリ金属イオンＡがナトリウムイオンである場合、アルカリ金属イオンＢとして、カリウムイオンを用いることが好ましい。

【0073】

また、イオン交換には、少なくともアルカリ金属イオンＢを含む硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物塩及びリン酸塩のうちの１種又は２種以上を用いることができる。そして、アルカリ金属イオンＡがナトリウムイオンである場合、少なくともカリウムイオンを含む硝酸塩を用いることが好ましい。

【0074】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスにおいて、イオン交換前のガラスは、イオン交換可能であるアルカリ金属イオンを含有していれば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ホウケイ酸塩ガラスなど、特に限定されないが、ソーダライムガラスであることが好ましく、実質的に質量％で、ＳｉＯ_２：６５〜７５％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ：５〜２０％、ＣａＯ：２〜１５％、ＭｇＯ：０〜１０％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜５％からなることがより好ましい。

【0075】

カバーガラスとして使用され得る化学強化ガラスとして、例えば、特許文献１及び特許文献２には、いわゆるアルミノシリケートガラスが開示されている。化学強化されたアルミノシリケートガラスを後述するレーザースクライブにより切断する場合、レーザースクライブするための初期亀裂を導入しようとしても、ビッカース硬度が高いために初期亀裂を形成することが難しい。初期亀裂を形成することば難しければ、レーザーによって亀裂を進展させることも困難となるため、このようなガラスのスクライブは容易ではない。一方、ソーダライムガラスでは、アルミノシリケートガラス等に比べて低いレーザーパワーでレーザースクライブを行うことができる。

【0076】

本明細書において、「Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ：５〜２０％」とは、ガラス中のＮａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの総和の含有量が５〜２０質量％であることをいう。

【0077】

ＳｉＯ_２はガラスの主成分であり、６５％未満では強度が低くなる上に、ガラスの化学耐久性を悪化させる。他方、７５％を超えるとガラス融液の高温粘度が高くなり、ガラス成形が困難となる。従って、その範囲は、好ましくは６５〜７５％、より好ましくは６８〜７３％である。

【0078】

Ｎａ_２Ｏは、化学強化処理する上で不可欠であり、必須成分である。５％未満だとイオン交換が不充分で、化学強化処理後の強度があまり向上せず、他方２０％を超えるとガラスの化学耐久性を悪化させ、耐候性が悪くなる。従って、その範囲は、好ましくは５〜２０％、より好ましくは５〜１８％、さらに好ましくは７〜１６％である。一方、Ｋ_２Ｏは、必須成分ではなく、Ｎａ_２Ｏとともにガラス溶解時の融剤として作用し、若干の添加はイオン交換を促進させる補助成分としての作用を有するが、過大に添加するとＮａ_２Ｏとの混合アルカリ効果によりナトリウムイオンの移動を抑制してイオン交換がし難くなる。５％を超えるとイオン交換による強度向上がし難くなるため、５％以下の範囲で導入するのが望ましい。Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの範囲としては、好ましくは５〜２０％、より好ましくは７〜１８％、さらに好ましくは１０〜１７％である。

【0079】

ＣａＯは、ガラスの化学的耐久性を改善する。また、ガラス溶解時の溶融ガラスの粘度を下げる作用を有し、量産性を向上させるため、２％以上含有するのが望ましい。一方、１５％を超えるとナトリウムイオンの移動を抑制してしまう。従って、その範囲は、好ましくは２〜１５％、より好ましくは４〜１３％、さらに好ましくは５〜１１％である。

【0080】

ＭｇＯは、必須成分ではないが、ＣａＯと比較してナトリウムイオンの移動を抑制してしまう効果が少なく、ＣａＯをＭｇＯで置換していくのが望ましい。一方で、ＣａＯと比較して、ガラス溶融時の溶融ガラスの粘度を下げる作用も小さく、１０％を超えるとガラス粘性が高くなってしまい、量産性を悪化させる。従って、その範囲は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０〜８％、さらに好ましくは１〜６％である。

【0081】

Ａｌ_２Ｏ_３は、必須成分ではないが、強度を高くし、かつイオン交換効率を向上させる成分である。質量％において５％を超えるとガラス融液の高温粘度が高くなる上に、失透傾向が増大するためガラス成形が困難になる。また、イオン交換効率が過大となってしまい、圧縮応力層深さが深くなるため、化学強化後の切断性が悪化してしまう。従って、その範囲は、好ましくは０〜５％、より好ましくは１〜４％、さらに好ましくは１〜３％（３は含まないこととする）である。

【0082】

イオン交換前のガラスは、ソーダライムガラスであり、実質的に上記成分からなることが好ましいが、これにＦｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳＯ_３その他の微量成分を合量で１％まで含有してもよい。

【0083】

イオン交換前のガラスの歪点は、好ましくは４５０〜５５０℃であり、より好ましくは４８０〜５３０℃である。ガラスの歪点が４５０℃未満であると、化学強化時の耐熱性が不充分であり、一方、５５０℃を超えると、ガラス溶融温度が高くなりすぎてしまい、ガラス板の生産効率が悪化し、コスト増加をもたらしてしまう。

【0084】

イオン交換前のガラスは、フロート法、ロールアウト法及びダウンドロー法等、一般的なガラス成形方法により成形されるが、これらの中では、フロート法により成形されることが好ましい。
また、イオン交換前のガラスの表面は、上記の成形方法により成形されたままの状態でもよいし、弗酸エッチング等を用いて表面を荒らすことにより、防眩性等の機能性を付与した状態でもよい。

【0085】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスにおいて、化学強化後のガラスのビッカース硬度は、好ましくは５．０〜６．０ＧＰａであり、より好ましくは５．２〜６．０ＧＰａであり、さらに好ましくは５．２〜５．８ＧＰａである。ビッカース硬度が５．０ＧＰａ未満であると、加傷性に劣るため、市場での使用に耐えられず、一方、６．０ＧＰａを超えると、切断性が悪化する。

【0086】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスは、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有し、該応力パターンＡ及び該応力パターンＢをそれぞれ１次関数で近似する場合において、該応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、該応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たし、かつ、光導波路効果を観測原理とする表面応力計を用いて上記カバーガラスの干渉縞を観察し、ガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔をｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔をｒ_２、ガラス表面から３番目の干渉縞と４番目の干渉縞との間隔をｒ_３としたとき、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たすことが好ましい。

【0087】

上記の場合、少なくともｒ_２／ｒ_１が０．３〜０．７を満たすことがより好ましく、また、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の両方が０．３〜０．７を満たすことがさらに好ましい。

【0088】

なお、ｒ_３／ｒ_２が０．３〜０．７を満たし、ｒ_２／ｒ_１は０．３〜０．７を満たさない場合も想定されうるが、その場合、最表面における圧縮応力が生産時の徐冷等の影響により若干の緩和傾向にあるためであり、上記のような場合においても、ｒ_３／ｒ_２が０．３〜０．７を満たしているならば、内部引張応力は低減される傾向にある。

【0089】

図４は、応力パターンの傾きと圧縮応力層における圧縮応力の積算値との関係を模式的に示すグラフである。
図４では、好ましいカバーガラス（化学強化ガラス）における応力パターンを１次関数で近似したグラフを実線で示している。
図４では、ガラス表面側の応力分布パターンＡとガラス内部側の応力分布パターンＢとの２種類の応力パターンを圧縮応力層の中に有しており、応力パターンＡの傾きをＳ_Ａ、応力パターンＢの傾きをＳ_Ｂとしたとき、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たしている。
一方、図４では、応力パターンの傾きが一定であるグラフ、すなわち、１種類のみの応力パターンを有するグラフを破線で示している。
図４から明らかなように、表面圧縮応力の値σ及び圧縮応力層の深さｄが同じである場合であっても、実線で示す化学強化ガラスにおいては、圧縮応力層における圧縮応力の積算値を低減させることができる。

【0090】

化学強化ガラスでは、圧縮応力層における圧縮応力の積算値と、引張応力層における内部引っ張り応力の積算値とは、互いに均衡が保たれている。
従って、好ましいカバーガラスにおいては、高い表面圧縮応力の値を有しながらも、低い内部引張応力を有していると推測される。

【0091】

なお、本明細書において「応力パターンの傾き」とは、ガラス表面からの深さに対する圧縮応力の傾きの絶対値を意味する。
したがって、大きな傾きを有する応力パターンは急であり、小さな傾きを有する応力パターンは緩やかである。
なお、圧縮応力層における圧縮応力はガラス表面からガラス内部に向かって減少していくため、応力パターンＡ及び応力パターンＢにおいて、傾きの正負は一致する。

【0092】

また、応力パターンの傾きを求める際には、発生した応力パターンの形状に関わらず、ガラス表面側から１次関数で近似した応力パターンをＡ、ガラス内部側から１次関数で近似した応力パターンをＢとして、それぞれの傾きを求めればよい。

【0093】

以下、干渉縞の間隔と応力パターンの傾きとの関係について説明する。
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、干渉縞の間隔と応力パターンの傾きとの関係を模式的に示すグラフである。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、干渉縞の間隔は、応力パターンの傾きに対応していることが知られている。
すなわち、図５（ａ）に示すように、干渉縞の間隔が広い場合には、応力パターンの傾きが大きく、一方、図５（ｂ）に示すように、干渉縞の間隔が狭い場合には、応力パターンの傾きが小さいことを意味する。また、図５（ｃ）は、図５（ａ）及び図５（ｂ）が組み合わさった応力パターンである。応力パターンを、異なる傾きを有する２つの１次関数で近似した場合において、干渉縞の間隔変化の様子と応力パターンの傾きの変化の様子との対応が確認できる。このように、干渉縞の間隔を観察することによって、応力パターンの傾きに関する情報が得られる。

【0094】

ここで、ｒ_２／ｒ_１が１に近いことは、ガラス表面から２番目の干渉縞と３番目の干渉縞との間隔ｒ_２がガラス表面から１番目の干渉縞と２番目の干渉縞との間隔ｒ_１と同程度であることを意味し、ｒ_２／ｒ_１が１より小さくなるほど、間隔ｒ_２が間隔ｒ_１よりも小さくなることを意味している。ｒ_３／ｒ_２についても同様である。

【0095】

なお、イオン交換は基本的にはＦｉｃｋの拡散法則に従い、拡散法則そのものは一次関数では無いので、厳密には応力パターンは直線ではない。干渉縞の間隔と応力パターンの関係に関して、より厳密には、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つによって関係付けられる干渉縞幅の数列を用いると、直線を用いる場合よりも近似の精度としては高くなり、また生産管理としても簡便である。

【0096】

以上より、ｒ_２／ｒ_１及びｒ_３／ｒ_２の少なくとも１つが、０．３〜０．７を満たす場合、ガラス表面側においては、応力が急激に減少し、ガラス内部側に向かうほど、応力が減少する割合が小さくなる。これは、図４に示したような応力パターンの傾きの変化を近似的に表現できている。従って、Ｓ_Ａ＞Ｓ_Ｂの関係を満たすことが可能となる。

【0097】

以下、表面応力計を用いて化学強化ガラス板の干渉縞を観察する方法について説明する。
図６は、表面応力計の視野内の干渉縞の一例を模式的に示す図である。
図６の下側はガラス表面側を表しており、図６の上側はガラス内部側を表している。

【0098】

図６に示すように、ガラス表面から１番目の干渉縞Ｌ_１と２番目の干渉縞Ｌ_２との間隔ｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞Ｌ_２と３番目の干渉縞Ｌ_３との間隔ｒ_２、及び、ガラス表面から３番目の干渉縞Ｌ_３と４番目の干渉縞Ｌ_４との間隔ｒ_３を計測する。計測した間隔ｒ_１、間隔ｒ_２及び間隔ｒ_３から、ｒ_２／ｒ_１の値及びｒ_３／ｒ_２の値を算出する。

【0099】

上記の方法により算出したｒ_２／ｒ_１又はｒ_３／ｒ_２の値が０．３〜０．７であることが好ましい。ｒ_２／ｒ_１又はｒ_３／ｒ_２の下限値は、好ましくは０．３５であり、より好ましくは０．４である。ｒ_２／ｒ_１又はｒ_３／ｒ_２の上限値は、好ましくは０．６５であり、より好ましくは０．６３である。

【0100】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するタッチセンサーは、例えば静電容量方式の検出方式の場合には、透明電極の多層配線構造を有している。静電容量方式の検出方式については、特開２００８−８０７４３号公報等で紹介されている。

【0101】

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、静電容量方式によるタッチパネルにおける位置検出の原理の一例を説明するための図である。ただし、図７（ａ）及び図７（ｂ）には、説明を簡単にするために、一次元での位置を検出する場合が示されている。静電容量方式を用いる場合には、ガラス基板１６０上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：スズ又は酸化スズが添加された酸化インジウム）等の透明導電膜１７０が成膜されたタッチパネル１５０が用いられる。

【0102】

図７（ａ）に示すように、タッチパネル１５０の両端には、電流検出用抵抗ｒを介して電流源から同位相の交流電圧が印加される。ペンや指等の接触体が接触も近接もしていない場合には、タッチパネル１５０に電流は流れない。図７（ｂ）に示すように、導体である接触体１８０がタッチパネル１５０に接触したり近接したりすると、接触体１８０とタッチパネル１５０との間にキャパシタが形成され、接触体１８０に微弱な電流が流れる。よって、電流源から電流Ｉ_１、Ｉ_２が流れる。接触体１８０の接触位置が異なると電流Ｉ_１、Ｉ_２の値が異なるので、電流Ｉ_１、Ｉ_２の値を検出することによって、接触体１８０が接触したり近接したりした位置を検出することができる。実際には、タッチパネルは、接触体が接触したり近接したりした二次元的な位置を検出することが一般的であるから、タッチパネルにおける４箇所から交流電圧が印加される。

【0103】

なお、検出方式としては、静電容量方式以外に、抵抗検出方式、光学方式、超音波方式等であってもよい。

【0104】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成するタッチパネルは、カバーガラスよりも大きいガラス板に対して化学強化処理を施し、タッチセンサーを形成した後、当該ガラス板を分割することにより作製することが好ましい。この場合、複数のタッチパネルを効率良く作製することができる。ただし、ガラス板を先に切断し、曲げ板状等の意匠的形状に加工した後、化学強化処理を施し、タッチセンサーを形成することによりタッチパネルを作製してもよい。

【0105】

本発明の実施形態に係る表示装置を構成する表示パネルとしては、通常は液晶表示パネルが使用されるが、場合によっては、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイパネル等の他の表示パネルが使用されてもよい。

【0106】

本発明の実施形態に係る表示装置は、カバーガラスと表示パネル等を一体化させるための部材を有していることが好ましい。この部材や表示装置の周縁側に設けられた配線を覆い隠すために、カバーガラスの周縁には、覆い隠すに足る幅を有するマスキング層、好ましくは吸光度が３以上、より好ましくは４以上のマスキング層が設けられることが好ましい。

【0107】

このマスキング層は、熱硬化性合成樹脂と、顔料、染料とを含む調合物を塗布し、乾燥、加熱等することで形成することができる。上記熱硬化合成樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキッド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。

【0108】

上記顔料としては、酸化鉄、酸化銅、酸化クロム、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、クロム酸鉛、硫酸鉛、モリブデン酸鉛等からなる群より選ばれる１種または２種以上の材料を混合したものを使用することができる。

【0109】

上記染料としてはジオキサジン系、フタロシアニン系、アントラキノン系の有機物等を用いることができる。

【0110】

塗布のためにこの混合物をペースト状にするための媒体としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル等の溶剤を用いることができる。また、硬化反応促進剤として、変性脂肪族ポリアミン樹脂、Ｎ−ブタノール等を混合してもよい。

【0111】

上記マスキング層の厚さは、３５μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。マスキング層の厚さが３５μｍよりも大きいと、マスキング層表面とガラス基板表面との境界部の段差が大きくなり、前記したようなフィルムを設けた場合、この段差部分に気泡が残留しやすくなる。

【0112】

以下、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法について説明する。なお、以下に説明する表示装置の製造方法の一部である、タッチパネルの製造方法も、本発明の実施形態である。

【0113】

図８（ａ）〜図８（ｆ）は、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。

【0114】

図８（ａ）に示す工程では、ガラス板３１０を準備する。
準備するガラス板は、化学的に強化されたガラス板であり、その表面圧縮応力は６００〜９００ＭＰａ、圧縮応力層深さは５〜２０μｍである。

【0115】

上記ガラス板を作製する場合、その方法は特に限定されないが、アルカリ金属イオンＡ及びアルカリ金属イオンＢを含み、アルカリ金属イオンＡのモル量及びアルカリ金属イオンＢのモル量の合計に対するアルカリ金属イオンＡのモル量の比率Ｐ（ｍｏｌ％）を有する第１の塩にガラス板を接触させる第１の工程と、上記第１の工程の後、上記比率Ｐより小さい比率Ｑ（ｍｏｌ％）を有する第２の塩にガラス板を接触させる第２の工程とを含む方法（以下、第１の化学強化方法という）が好ましい。
また、上記ガラス板を作製する方法としては、アルカリ金属イオンＡを含む第１の塩にガラス板を接触させる工程であって、上記第１の塩は、アルカリ金属イオンのモル量の合計に対するアルカリ金属イオンＡのモル量の比率Ｘ（ｍｏｌ％）＝９０〜１００ｍｏｌ％を有する第１の工程と、上記第１の工程の後、アルカリ金属イオンＢを含む第２の塩にガラス板を接触させる工程であって、上記第２の塩は、アルカリ金属イオンのモル量の合計に対するアルカリ金属イオンＡのモル量の比率Ｙ（ｍｏｌ％）＝０〜１０ｍｏｌ％を有する第２の工程と、上記第２の工程の後、アルカリ金属イオンＢを含む第３の塩にガラス板を接触させる工程であって、上記第３の塩は、アルカリ金属イオンのモル量の合計に対するアルカリ金属イオンＢのモル量の比率Ｚ（ｍｏｌ％）＝９８〜１００ｍｏｌ％を有する第３の工程とを含む方法（以下、第２の化学強化方法という）も好ましい。

【0116】

化学強化（イオン交換）前のガラス板、及び、化学強化（イオン交換）後のガラス板については、上述した本発明の実施形態に係る表示装置を構成するカバーガラスで説明したガラスと共通の構造及び特性を有するため、その詳細な説明を省略する。

【0117】

まず、第１の化学強化方法について説明する。
第１の化学強化方法では、上記のような第１の塩の構成とすることで、第１の工程中にガラス表面層は、アルカリ金属イオンＡ及びアルカリ金属イオンＢ（好ましくはナトリウムイオン及びカリウムイオン）がともに含まれる状態に改質される。その結果、第２の工程において発生する圧縮応力の緩和現象を妨げる効果がもたらされる。すなわち、この第２の工程におけるイオン交換により発生する表面圧縮応力は、第１の工程を行っているため、わずかに緩和されるだけで残留する。したがって、大きな表面圧縮応力を得ることができる。

【0118】

第１の工程及び第２の工程において、「塩にガラス板を接触させる」とは、ガラス板を塩浴に接触又は浸漬させることをいう。このように、本明細書において「接触」とは、「浸漬」も含む概念とする。第２の方法でも同様である。

【0119】

また、塩の接触形態としては、ペースト状の塩を直接接触させるような形態、水溶液として噴射するような形態、融点以上に加熱した溶融塩に浸漬させるような形態などが可能であるが、これらの中では、溶融塩に浸漬させるのが望ましい。

【0120】

アルカリ金属イオンＡ及びアルカリ金属イオンＢの具体例は、先に述べたとおりであるが、それぞれナトリウムイオン及びカリウムイオンであることが好ましい。

【0121】

また、塩の種類としては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物塩及びリン酸塩のうちの１種又は２種以上の混合物を用いることができる。
アルカリ金属イオンＡを含む塩としては、硝酸ナトリウム溶融塩を用いることが好ましく、アルカリ金属イオンＢを含む塩としては、硝酸カリウム溶融塩を用いることが好ましい。したがって、アルカリ金属イオンＡ及びアルカリ金属イオンＢを含む塩としては、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムからなる混合溶融塩を用いることが好ましい。

【0122】

第１の工程後に形成される圧縮応力層深さは、５〜２３μｍとすることが好ましい。また、７〜２０μｍであることがより好ましく、１０〜１８μｍであることがさらに好ましい。上記の圧縮応力層の深さとなるように、第１の工程では、比率Ｐに応じて、第１の塩の温度及び第１の塩に接触させる時間を調整することが好ましい。

【0123】

また、第２の工程においては、第２の工程後に形成される圧縮応力層の深さが５〜２０μｍとなるように、比率Ｑに応じて、第２の塩の温度及び第２の塩に接触させる時間を調整することが好ましい。

【0124】

ここで、第１の塩の比率Ｐが大きすぎると、ガラス板の表面層の組成が改質されにくく、ガラス板の表面に白濁が生じやすくなる傾向もあり、ガラス強度の信頼性向上を妨げてしまう。一方、第１の塩の比率Ｐが小さすぎると、第１の工程において、ガラス板の表面層の組成の改質がなされすぎてしまう傾向にあり、ガラス中のアルカリ金属イオンＡのほとんどがアルカリ金属イオンＢとイオン交換されてしまう。そのため、第２の工程においてイオン交換が進まず、所望の表面圧縮応力及び破壊確率１％となる強度を得ることができない。また、比率Ｐが小さすぎると、第１の工程後に圧縮応力層が深くなってしまう傾向にあり、ガラスの切断性に影響を与える。よって、比率Ｐは、好ましくは５〜５０ｍｏｌ％である。比率Ｐの下限は、より好ましくは１５ｍｏｌ％であり、さらに好ましくは２０ｍｏｌ％である。比率Ｐの上限は、より好ましくは４０ｍｏｌ％であり、さらに好ましくは３５ｍｏｌ％である。

【0125】

また、第２の塩の比率Ｑが大きすぎると、第２の工程において、充分な量のアルカリ金属イオンＢがガラス板の表面層に導入されず、また、アルカリ金属イオンＢの再拡散の駆動力も弱くなってしまう傾向にあり、所望の表面圧縮応力を得ることが難しくなる。そのため、比率Ｑは、好ましくは０〜１０ｍｏｌ％である。比率Ｑの下限は、より好ましくは２ｍｏｌ％であり、さらに好ましくは１ｍｏｌ％である。このように、第２の塩は、アルカリ金属イオンＡ（例えばナトリウムイオン）を実質的に含まず、陽イオンとしてアルカリ金属イオンＢ（例えばカリウムイオン）のみを含んでもよい。

【0126】

なお、第１の塩及び第２の塩の構成をアルカリ金属イオンＡ及びアルカリ金属イオンＢに限定して説明したが、本発明の目的を損なわない限り、塩と反応を起こさない安定的な金属酸化物、不純物又は他の塩類が存在することを妨げるものではない。例えば、第１の塩又は第２の塩に、銀イオンや銅イオンが含まれていてもよい。

【0127】

また、第１の工程における処理温度（第１の塩の温度）が高すぎると、ガラス板の表面が白濁する可能性が高くなり、ガラス強度の信頼性を向上させることができないだけでなく、圧縮応力層も深くなってしまうことから、ガラス切断性に影響を与えてしまう。また、第１の工程中に発生する圧縮応力の緩和も進行してしまう傾向にある。一方、第１の塩の温度が低すぎると、第１の工程におけるイオン交換が促進されず、所望の圧縮応力層深さを得ることができない。そのため、第１の塩の温度は、好ましくは４００〜５３０℃である。第１の塩の温度の下限は、より好ましくは４１０℃であり、さらに好ましくは４３０℃である。第１の塩の温度の上限は、より好ましくは５１５℃であり、さらに好ましくは５００℃であり、特に好ましくは４８５℃である。

【0128】

また、第２の工程における処理温度（第２の塩の温度）が高すぎると、第２の工程中において、第１の工程で発生した圧縮応力の緩和を招いてしまうだけでなく、圧縮応力層も深くなってしまうことから、ガラス切断性に影響を与えてしまう。一方、第２の塩の温度が低すぎると、第２の工程におけるイオン交換が促進されず、第２の工程中に高い表面圧縮応力を発生させることができないだけでなく、アルカリ金属イオンＢの再拡散も起こりにくくなることから、所望の圧縮応力層深さを得ることができない。そのため、第２の塩の温度は、第１の塩の温度以下であることが好ましく、第１の塩の温度よりも低温であることがより好ましい。また、第２の塩の温度は、好ましくは３８０〜５００℃である。第２の塩の温度の下限は、より好ましくは３９０℃であり、さらに好ましくは４００℃であり、特に好ましくは４１０℃である。第２の塩の温度の上限は、より好ましくは４９０℃であり、さらに好ましくは４８０℃であり、特に好ましくは４６０℃である。

【0129】

また、第１の工程において第１の塩にガラス板を接触させる時間、及び、第２の工程において第２の塩にガラス板を接触させる時間の合計は、好ましくは１〜１２時間であり、より好ましくは２〜６時間である。

【0130】

具体的には、第１の塩にガラス板を接触させる時間が長すぎると、第１の工程において発生した圧縮応力が緩和されやすくなる。さらに、圧縮応力層の深さが深くなる傾向がある。これは、ガラスの切断性に影響する。一方、第１の塩にガラス板を接触させる時間が短すぎると、第１の工程においてガラス表面層の改質効果が充分に得られず、第２の工程において応力緩和が起こりやすくなる傾向となってしまう。
よって、第１の工程において第１の塩にガラス板を接触させる時間は、好ましくは０．５〜８時間、より好ましくは１〜６時間、さらに好ましくは１〜４時間である。

【0131】

第２の工程においては、イオン交換処理によって発生する応力の緩和をできる限り妨げるのが望ましいが、応力緩和は塩にガラス板を接触させる時間が長ければ長いほど進行してしまう。また、第２の工程後の圧縮応力層の深さが深くなる傾向があり、これもまたガラスの切断性に影響する。一方、第２の塩にガラス板を接触させる時間が短すぎても、アルカリ金属イオンＡとアルカリ金属イオンＢとのイオン交換が充分に進まず、所望の圧縮応力を発生させることが難しくなってしまう。
よって、第２の工程において第２の塩にガラス板を接触させる時間は、好ましくは０．５〜８時間、より好ましくは０．５〜６時間、さらに好ましくは０．５〜３時間である。

【0132】

なお、第１の工程の処理温度及び接触時間、並びに、第２の工程の処理温度及び接触時間について上に述べたが、これらは第１の工程及び第２の工程におけるイオン交換量（化学強化前後のガラス板の質量差の絶対値をガラス板の表面積で除した量として定義される）と関係がある。すなわち、第１の工程及び第２の工程における、それぞれのイオン交換量が同程度であるならば、ここに記載した処理温度範囲、接触時間範囲には限定されることなく、自由に変更してもよい。

【0133】

次に、第２の化学強化方法について説明する。
第２の化学強化方法では、第１の工程によって、ガラス板の表面層におけるアルカリ金属イオンＡの割合を増加させることができ、後の第２の工程及び第３の工程を経て得られる最終的な化学強化ガラスの表面圧縮応力を高くすることができる。第２の工程において、ガラス板から流出するアルカリ金属イオンＡによって第２の塩浴は希釈されていくが、第２の塩浴のアルカリ金属イオンＡの割合（比率Ｙ）を０〜１０ｍｏｌ％の範囲としている。確かに、第２の塩浴のアルカリ金属イオンＡの割合が高くなる、つまり、アルカリ金属イオンＢの割合が低くなると、第２の工程後における表面圧縮応力の値は低くなる。しかし、比率Ｙが０〜１０ｍｏｌ％の範囲であれば、アルカリ金属イオンＢを多く含む第３の塩浴を用いて第３の工程を行うことにより、最終的に高い表面圧縮応力を有する化学強化ガラスを製造することができる。さらに、第２の工程においてイオン交換の大半が完了しているため、第３の工程においてはガラスからアルカリ金属イオンＡが流出しにくい。そのため、第３の工程で用いる第３の塩浴の希釈を防止することができる。従って、第３の塩浴のアルカリ金属イオンＢの割合（比率Ｚ）を高い値で維持することができる。

【0134】

このように、第２の化学強化方法では、イオン交換に用いる塩浴を頻繁に交換しなくても、高い表面圧縮応力を有する化学強化ガラスを継続的に製造することができる。したがって、第１の工程〜第３の工程をすべて行うことにより、高い表面圧縮応力の値を有する化学強化ガラスを継続的に製造することができる。

【0135】

アルカリ金属イオンＡ及びアルカリ金属イオンＢの具体例は、先に述べたとおりであるが、それぞれナトリウムイオン及びカリウムイオンであることが好ましい。
また、塩の種類としては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物塩及びリン酸塩のうちの１種又は２種以上の混合物を用いることができる。これらの中では、硝酸塩が好ましい。

【0136】

第１の塩において、アルカリ金属イオンのモル量の合計に対するアルカリ金属イオンＡのモル量の比率Ｘ（ｍｏｌ％）は、９０〜１００ｍｏｌ％であり、好ましくは９５〜１００ｍｏｌ％であり、より好ましくは９８〜１００ｍｏｌ％である。第１の塩の比率Ｘが１００ｍｏｌ％であること、つまり、第１の塩が他のアルカリ金属イオンを実質的に含まず、陽イオンとしてアルカリ金属イオンＡ（例えば、ナトリウムイオン）のみを含んでいることが好ましい。

【0137】

第１の塩の比率Ｘが小さすぎると、ガラス板の表面層におけるアルカリ金属イオンＡの割合を増加させる効果が得られにくくなり、第２の工程及び第３の工程を行っても所望の表面圧縮応力を有する化学強化ガラスを製造することができない。

【0138】

第１の工程における塩の温度（第１の塩の温度）は、３７５〜５２０℃であることが好ましい。第１の塩の温度の下限は、より好ましくは３８５℃であり、さらに好ましくは４００℃である。第１の塩の温度の上限は、より好ましくは５１０℃であり、さらに好ましくは５００℃である。
第１の塩の温度が高すぎると、ガラス表面が白濁する可能性が高くなってしまう。一方、第１の塩の温度が低すぎると、第１の工程におけるガラス表面改質の効果が充分に得られない。

【0139】

第１の工程において第１の塩にガラス板を接触させる時間は、好ましくは０．５〜１０時間であり、より好ましくは１〜７時間である。第１の塩にガラス板を接触させる時間が長すぎると、化学強化ガラスを製造するために必要な時間が長くなりすぎてしまう。一方、第１の塩にガラス板を接触させる時間が短すぎると、第１の工程におけるガラス表面層の改質効果が充分に得られない。

【0140】

第２の工程において、硝酸塩と水酸化物塩の混合物を用いる場合、硝酸塩のみの場合より、第２の工程により発生する圧縮応力を高めることができる。ただし、第２工程のみでは、大気中に保管した場合、ガラス板の表面に白濁が生じやすくなる。しかしながら、第２の工程後に、後述する第３の工程を行うことにより、白濁の発生を防ぎ、かつ、高い表面応力を得ることができる。硝酸塩に混合する水酸化物塩は、硝酸塩１００ｍｏｌ％に対して、好ましくは０〜１５００ｐｐｍであり、より好ましくは０〜１０００ｐｐｍである。

【0141】

第２の塩において、アルカリ金属イオンのモル量の合計に対するアルカリ金属イオンＡのモル量の比率Ｙ（ｍｏｌ％）は、０〜１０ｍｏｌ％であり、好ましくは０〜５ｍｏｌ％であり、より好ましくは０〜１ｍｏｌ％である。第２の塩の比率Ｙは０ｍｏｌ％であることが好ましく、第２の塩がアルカリ金属イオンＡを実質的に含まず、陽イオンとしてアルカリ金属イオンＢ（例えば、カリウムイオン）のみを含んでいることがより好ましい。

【0142】

第２の塩の比率Ｙが１０ｍｏｌ％より大きいと、第２の工程において充分な量のアルカリ金属イオンＢがガラス表面層に導入されず、後の第３の工程を行っても所望の表面圧縮応力を有する化学強化ガラスを製造することができない。

【0143】

なお、第２の塩は、アルカリ金属イオンＢのみを含む未使用の塩であることが好ましいが、アルカリ金属イオンＡによって希釈された既使用の塩であってもよい。

【0144】

第２の工程では、第２の工程後に形成される圧縮応力層の深さが３〜２５μｍ（より好ましくは５〜２０μｍ、さらに好ましくは５〜１８μｍ）になるように、第２の塩の比率Ｙに応じて処理温度（第２の塩の温度）を調整することが好ましい。

【0145】

第２の工程における処理温度（第２の塩の温度）が高すぎると、ガラス表面が白濁する可能性が高くなり、さらにまた、圧縮応力層も深くなってしまうことから、ガラス切断性に影響を与えてしまう。一方、第２の塩の温度が低すぎると、第２の工程におけるイオン交換が促進されず、所望の圧縮応力層の深さを得ることができない。
そのため、第２の塩の温度は、３８０〜５００℃であることが好ましい。第２の塩の温度の下限は、より好ましくは３９０℃であり、さらに好ましくは４００℃である。第２の塩の温度の上限は、より好ましくは４９０℃であり、さらに好ましくは４８０℃である。

【0146】

第２の工程において第２の塩にガラス板を接触させる時間は、好ましくは１〜６時間であり、より好ましくは１〜４時間である。第２の塩にガラス板を接触させる時間が長すぎると、第２の工程において発生した圧縮応力が緩和されやすくなる。さらに、圧縮応力層の深さが深くなる傾向がある。これは、ガラスの切断性に影響する。一方、第２の塩にガラス板を接触させる時間が短すぎると、第２の工程におけるイオン交換が促進されず、所望の圧縮応力層の深さを得ることができない。

【0147】

第３の塩において、アルカリ金属イオンのモル量の合計に対するアルカリ金属イオンＢのモル量の比率Ｚ（ｍｏｌ％）は、９８〜１００ｍｏｌ％であり、好ましくは９９〜１００ｍｏｌ％であり、より好ましくは９９．３〜１００ｍｏｌ％である。第３の塩の比率Ｚが１００ｍｏｌ％であること、つまり、第３の塩が他のアルカリ金属イオンを実質的に含まず、陽イオンとしてアルカリ金属イオンＢ（例えば、カリウムイオン）のみを含んでいることが好ましい。

【0148】

第３の塩の比率Ｚが小さすぎると、第３の工程において充分な量のアルカリ金属イオンＢがガラス表面層に導入されず、所望の表面圧縮応力を有する化学強化ガラスを製造することができない。

【0149】

なお、第３の塩は、アルカリ金属イオンＢのみを含む未使用の塩であることが好ましいが、アルカリ金属イオンＡ等によって希釈された既使用の塩であってもよい。

【0150】

第３の工程では、第３の工程後に形成される圧縮応力層の深さが５〜２５μｍ（より好ましくは７〜２０μｍ、さらに好ましくは８〜１８μｍ）になるように、第３の塩の比率Ｚに応じて処理温度（第３の塩の温度）を調整することが好ましい。

【0151】

第３の工程における処理温度（第３の塩の温度）が高すぎると、第３の工程において、第２の工程で発生した圧縮応力の緩和を招いてしまうだけでなく、圧縮応力層も深くなってしまうことから、ガラス切断性に影響を与えてしまう。一方、第３の塩の温度が低すぎると、第３の工程におけるイオン交換が促進されず、第３の工程中に高い表面圧縮応力を発生させることができないだけでなく、所望の圧縮応力層の深さを得ることができない。
そのため、第３の塩の温度は、３８０〜５００℃であることが好ましい。第３の塩の温度の下限は、より好ましくは３９０℃であり、さらに好ましくは４００℃である。第３の塩の温度の上限は、より好ましくは４８０℃であり、さらに好ましくは４７０℃である。

【0152】

第３の工程において第３の塩にガラス板を接触させる時間は、好ましくは０．５〜４時間であり、より好ましくは０．５〜３時間である。第３の工程においては、イオン交換処理によって発生する応力の緩和をできる限り妨げるのが望ましいが、応力緩和は塩にガラス板を接触させる時間が長ければ長いほど進行してしまう。また、第３の工程後の圧縮応力層の深さが深くなる傾向があり、これもまたガラスの切断性に影響する。一方、第３の塩にガラス板を接触させる時間が短すぎても、アルカリ金属イオンＡとアルカリ金属イオンＢとのイオン交換が充分に進まず、所望の圧縮応力を発生させることが難しくなってしまう。

【0153】

なお、第１の工程の処理温度及び接触時間、第２の工程の処理温度及び接触時間、並びに、第３の工程の処理温度及び接触時間について上に述べたが、これらはイオン交換量（化学強化前後のガラス板の質量差の絶対値をガラス板の表面積で除した量として定義される）と関係がある。すなわち、各工程におけるそれぞれのイオン交換量が同程度であるならば、ここに記載した処理温度範囲、接触時間範囲には限定されることなく、自由に変更してもよい。

【0154】

また、第１の塩、第２の塩及び第３の塩の構成をアルカリ金属イオンＡ及びアルカリ金属イオンＢに限定して説明したが、本発明の目的を損なわない限り、塩と反応を起こさない安定的な金属酸化物、不純物又は他の塩類が存在することを妨げるものではない。例えば、第１の塩、第２の塩又は第３の塩に、銀イオンや銅イオンが含まれていてもよい。

【0155】

図８（ｂ）に示す工程では、準備したガラス板３１０の第１の表面３１１上に、複数のタッチセンサー１２０を形成する。
本発明の実施形態においては、ガラス板の第１の表面を複数の領域に分割し、それぞれの領域にタッチセンサーを形成する。そして、後述するように、それぞれの領域ごとにガラス板を切断することにより、複数のタッチパネル（タッチセンサーが形成されたカバーガラス）を作製することができる。図８（ｂ）では、２つの領域にタッチセンサー１２０を形成する例を示しているが、最初に準備するガラス板の大きさや作製するタッチパネルの大きさに応じて、タッチセンサーを形成する数量を適宜変更してよいことは言うまでもない。

【0156】

タッチセンサーを形成する方法としては特に限定されず、特開２０１２−８８９４６号公報等で紹介されている公知の方法を用いることができる。例えば、特開２０１２−８８９４６号公報には、静電容量方式の検出方式の場合には、透明電極の多層配線構造を有するように、所定の電極配線からなる構造を、フォトリソグラフィー法により形成する方法が開示されている。

【0157】

図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示す工程では、タッチセンサー１２０を形成した領域がそれぞれ分割され、かつ、ガラス板３１０の第１の表面３１１に対して略垂直なクリーンカット面が形成されるように、タッチセンサー１２０が形成されたガラス板３１０を切断する。

【0158】

具体的には、図８（ｃ）に示すように、タッチセンサー１２０が形成されたガラス板３１０の第１の表面３１１上に、レーザースクライブによりスクライブ線３１５を形成する。図８（ｃ）では、タッチセンサー１２０が形成されている２つの領域を分けるようにスクライブ線３１５を形成しているが、作製するタッチパネルの数量に応じてスクライブ線を形成すればよい。なお、レーザースクライブについては、後で詳細に説明する。
次いで、スクライブ線３１５に沿ってガラス板３１０を分割することにより、図８（ｄ）に示すように、２枚のガラス板３１０’とする。ガラス板を分割する方法としては、後述するように、機械的に分割する方法でもよいし、スクライブ線に重ねてレーザー光を照射することにより分割する方法でもよい。

【0159】

その後、図８（ｅ）に示すように、カバーガラス１１０の第２の表面１１２の端縁に面取り加工を施すことにより、カバーガラス１１０の第１の表面１１１上にタッチセンサー１２０が形成されたタッチパネル１００を作製することができる。
タッチパネル１００を構成するカバーガラス１１０は、第１の表面１１１に対して略垂直なクリーンカット面１１３と、第２の表面１１２の端縁に形成された面取り面１１４とを有している。
面取り加工の方法は、先に説明したとおりであるので、その詳細な説明を省略する。

【0160】

図８（ｆ）に示す工程では、カバーガラス１１０の第１の表面１１１を、表示パネル２００の前面に対向するように配置する。これにより、表示パネル２００と、表示パネル２００の前面に取り付けられたタッチパネル１００とを備える表示装置１０が完成する。

【0161】

図８（ａ）〜図８（ｆ）に示す方法では、タッチセンサー１２０を形成するガラス板３１０の面と、スクライブ線３１５を形成するガラス板３１０の面は、ともに第１の表面３１１である。これにより、ロール等の搬送手段を用いてガラス板３１０を搬送する際、ロール等との接触によってタッチセンサー１２０が損傷することを防止することができる。

【0162】

本発明の実施形態においては、第１の領域及び第２の領域が分割され、かつ、ガラス板の第１の表面に対して略垂直なクリーンカット面が形成される限り、ガラス板を切断する方法は特に限定されない。ガラス板を切断する方法としては、図８（ｃ）及び図８（ｄ）で示したように、ガラス板の第１の表面側からレーザースクライブにより切断することが好ましいが、ガラス板の第２の表面側からレーザースクライブにより切断してもよいし、ガラス板の第２の表面側からメカニカルスクライブにより切断してもよい。

【0163】

以下、レーザースクライブについて説明する。
レーザースクライブでは、炭酸ガスレーザー（ＣＯ_２レーザー）等からのレーザー光がガラス表面層にて吸収され、レーザー光を吸収した部位が発熱し、当該部位に局所的に圧縮応力が生じる。この圧縮応力が生じた状態で、冷却水等を用いて当該部位を冷却すると、反対に引張応力が発生し、ガラス表面層に亀裂が生じる、当該亀裂を２次元的、好ましくは直線的に発生されることによりスクライブ線が形成される。
なお、ＣＯ_２レーザーの他、ＣＯレーザー、ＹＡＧレーザー等も使用可能である。

【0164】

図９（ａ）〜図９（ｅ）は、レーザースクライブによる加工原理の一例を説明するための図である。
まず、図９（ａ）に示すように、ダイヤモンドカッター等を用いて、ガラス板３１０の端面にスクライブを開始するための初期亀裂３１４を生成する。
次に、図９（ｂ）に示すように、ガラス板３１０の端面から分断予定線に沿ってレーザー光３２０を照射し、ガラス板３１０の表面を加熱する。
そして、図９（ｃ）に示すように、加熱直後に、レーザー光の後端付近の領域３３０をウォータージェット等で急冷する。
すると、図９（ｄ）に示すように、ガラス板３１０の端面に設けた初期亀裂３１４からガラス板３１０の表面層において亀裂が進展する。その結果、ガラス板３１０の表面にスクライブ線３１５が形成される。
その後、スクライブ線３１５に沿ってガラス板を分割することにより、図９（ｅ）に示すように、切断面がクリーンカット面３１３となるガラス板３１０’を作製することができる。
ガラス板を分割する方法としては特に限定されず、機械的に分割する方法でもよいし、スクライブ線に重ねてレーザー光を照射することにより分割する方法でもよい。

【実施例】

【0165】

以下、本発明の実施形態をより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

【0166】

以下の実施例では、表示装置及びタッチパネルを構成するカバーガラスを作製し、その特性を評価した。

【0167】

（実施例１）
化学強化（イオン交換）前のガラス板として、ソーダライムガラス（質量％でＳｉＯ_２：７１．３％、Ｎａ_２Ｏ：１３．０％、Ｋ_２Ｏ：０．８５％、ＣａＯ：９．０％、ＭｇＯ：３．６％、Ａｌ_２Ｏ_３：２．０％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．１５％、ＳＯ_３：０．１％）からなり、厚みが０．７ｍｍ、短辺４００ｍｍ×長辺５００ｍｍであるガラス板を準備した。

【0168】

準備したガラス板に対して、４７５℃に保持された硝酸カリウム７５ｍｏｌ％及び硝酸ナトリウム２５ｍｏｌ％からなる混合溶融塩（第１の塩、比率Ｐ：２５ｍｏｌ％）浴中に２時間浸漬する第１の工程を行った後、４３５℃に保持された実質的に硝酸カリウム１００ｍｏｌ％からなる溶融塩（第２の塩、比率Ｑ：０ｍｏｌ％）浴中に１時間浸漬する第２の工程を行うことにより、化学強化処理を施した。

【0169】

化学強化後のガラス板について、表面応力計（東芝硝子製（現、折原製作所製）、ＦＳＭ−６０Ｖ）を用いて、干渉縞の本数とその間隔を観察し、表面圧縮応力、及び、ガラス板の表面に形成された圧縮応力層深さをそれぞれ測定した。なお、表面応力計による測定において、上記ソーダライムガラスのガラス組成の屈折率として１．５２、同光弾性定数として２６．８（（ｎｍ／ｃｍ）／ＭＰａ）を用いた。なお、光源としては、ナトリウムランプを用いた。
その結果、表面圧縮応力は６７５ＭＰａ、圧縮応力層深さは１２μｍであった。

【0170】

同時に、ガラス表面から１番目の干渉縞Ｌ_１と２番目の干渉縞Ｌ_２との間隔ｒ_１、ガラス表面から２番目の干渉縞Ｌ_２と３番目の干渉縞Ｌ_３との間隔ｒ_２、及び、ガラス表面から３番目の干渉縞Ｌ_３と４番目の干渉縞Ｌ_４との間隔ｒ_３を計測した。
そして、計測した間隔ｒ_１、間隔ｒ_２及び間隔ｒ_３から、ｒ_２／ｒ_１の値及びｒ_３／ｒ_２の値を算出したところ、ｒ_２／ｒ_１＝０．６１、ｒ_３／ｒ_２＝０．６５であった。

【0171】

また、化学強化後のガラス板について、４点曲げ試験による平均破壊応力を以下の方法で測定した。この値は、表示装置及びタッチパネルを構成するカバーガラスとして用いた場合におけるタッチセンサー側（第１の表面側）の端面強度の指標として用いることができる。

【0172】

化学強化後のガラス板を、メカニカルスクライブ装置（三星ダイヤモンド工業社製、ＭＳ５００）を用いて１２０ｍｍ×６０ｍｍの大きさにスクライブし、折割によってカバーガラスとなる個片を得た。得られたカバーガラスにおいて、スクライブを入れた面と反対側の面を第１の面とした場合、第１の面に対して略垂直なクリーンカット面が形成されていた。

【0173】

切断した上記ガラス板のクリーンカット面を、非接触三次元測定装置（三鷹光器社製、ＮＨ−３Ｎ）を用いて、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に準拠して測定し、端面の算術平均粗さＲａ及び端面の最大高さ粗さＲｚを測定した。このときのＲａは０．０１３μｍ、Ｒｚは０．１８μｍであった。

【0174】

カバーガラスの第１の面に引張応力が発生するようにカバーガラスを支持して４点曲げ試験を行い、平均破壊応力を測定した。
なお、破壊始発点が面内に存在した場合はデータを除外し、エッジ部分に破壊始発点が存在しているもののみを有効サンプルとした、このときの有効サンプル数は５０であり、平均破壊応力は５６３ＭＰａであった。

【0175】

（実施例２）
ガラス板の厚みを０．５５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様のガラス板を準備した。化学強化前のガラス板を、レーザースクライブ装置（レミ社製、ＳＣ−７３９２Ｓ）を用いて１２０ｍｍ×６０ｍｍの大きさにスクライブし、折割によってカバーガラスとなる個片を得た。得られたカバーガラスに対して、実施例１と同様に化学強化処理を施したところ、表面圧縮応力が７４０ＭＰａ、圧縮応力層深さが１２μｍ、ｒ_２／ｒ_１＝０．６７、ｒ_３／ｒ_２＝０．５７のカバーガラスを得た。得られたカバーガラスに対して、実施例１と同様に、端面の算術平均粗さＲａ及び端面の最大高さ粗さＲｚを測定したところ、Ｒａは０．０３１μｍ、Ｒｚは０．４２μｍであった。また、実施例１と同様に、４点曲げ試験によってレーザースクライブ側の平均破壊応力を測定したところ、有効サンプル数は８であり、平均破壊応力は７５７ＭＰａであった。

【0176】

（比較例１）
実施例１と同様のガラス板を準備した。化学強化前のガラス板を、実施例１と同様にメカニカルスクライブ装置を用いて１２０ｍｍ×６０ｍｍの大きさにスクライブし、折割によってカバーガラスとなる個片を得た。得られたカバーガラスに化学強化処理を施さない状態で、実施例１と同様に、端面の算術平均粗さＲａ及び端面の最大高さ粗さＲｚを測定したところ、Ｒａは０．０１３μｍ、Ｒｚは０．１４μｍであった。また、実施例１と同様に、４点曲げ試験によってクリーンカット面側の平均破壊応力を測定したところ、有効サンプル数は５０であり、平均破壊応力は２３４ＭＰａであった。

【0177】

（比較例２）
ガラス板の厚みを１．１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様のガラス板を準備した。化学強化前のガラス板を、実施例１と同様にメカニカルスクライブ装置を用いて１２０ｍｍ×６０ｍｍの大きさにスクライブし、折割によってカバーガラスとなる個片を得た。得られたカバーガラスに対して、図３（ａ）に示した頂部Ａより０．２ｍｍの取り代（ガラス板の厚みの１８％）でＣ面取りを施した後、実施例１と同様に化学強化処理を施したところ、表面圧縮応力が７５０ＭＰａ、圧縮応力層深さが１３μｍ、ｒ_２／ｒ_１＝０．６８、ｒ_３／ｒ_２＝０．６３のカバーガラスを得た。得られたカバーガラスに対して、実施例１と同様に、端面の算術平均粗さＲａ及び端面の最大高さ粗さＲｚを測定したところ、Ｒａは１．６６２μｍ、Ｒｚは１０．１７μｍであった。また、実施例１と同様に、４点曲げ試験によって平均破壊応力を測定したところ、有効サンプル数は７であり、平均破壊応力は４２５ＭＰａであった。

【0178】

実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２のカバーガラスの板厚、表面圧縮応力、圧縮応力層深さ、ｒ_２／ｒ_１値、ｒ_３／ｒ_２値、端面の算術平均粗さＲａ、端面の最大高さ粗さＲｚ、４点曲げ試験による有効サンプル数及び平均破壊応力を表１に示す。表１からも明らかであるように、実施例１及び２のカバーガラスは、比較例１及び２のカバーガラスに比べて平均破壊応力の値が高かった。そのため、実施例１及び２のカバーガラスは、比較例１及び２のカバーガラスに比べて充分な端面強度を有することが確認された。

【0179】

【表1】

【0180】

なお、２０１２年９月２７日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／０７４９２５、２０１２年９月２７日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／０７４９２６、２０１２年９月２７日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／０７４９２９、及び、２０１３年１月１０日に出願された日本国特許出願２０１３−００２７４７号の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

【符号の説明】

【0181】

１０ 表示装置
１００ タッチパネル
１１０ カバーガラス
１１１ カバーガラスの第１の表面
１１２ カバーガラスの第２の表面
１１３ クリーンカット面
１１４ 面取り面
１２０ タッチセンサー
２００ 表示パネル
３１０ ガラス板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】