説明

携帯機器用カバーガラスのガラス基材

【課題】端面において極端に突出する部分がなく、しかも機械的強度が高いガラス基材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】板状のガラス基板1が、ガラス基板1の一方及び他方の主表面11,12のそれぞれからエッチングされることにより、所望の形状に切り抜かれてなるとともに、主表面11,12の面方向外側へ突出する頂部14が端面13に形成された携帯機器用カバーガラスのガラス基材1であって、端面13の頂部14には、丸みが形成され、主表面11,12と端面13との間の面取り寸法が10〜100μmであるガラス基材1。

【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ガラス基材(カバーガラス)や携帯機器の本体に用いられるガラス基材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話やPDAなどの携帯端末装置やその他の携帯機器において、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、保護板が配設されている(例えば、特許文献1)。近年、携帯端末装置や携帯機器の薄型化に伴い、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)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004−299199号公報
【特許文献2】特開2007−99557号公報
【0004】
特許文献2に記載された従来の加工方法では、ガラス端面の表面粗さが粗く、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、ガラス基材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。
【0005】
この問題を解決するために、本出願人は、先行出願(特願2007−325542号)において、ガラス基板上に所望形状のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにしてガラス基板をエッチングすることにより、所望形状のガラス基板を得ることを提供している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、この方法においては、図7に示すように、エッチングがガラス基板41の対向する両主表面41a,41bから等方的に進行するために、主表面41a側からのエッチングと、主表面41b側からのエッチングとにより形成された端面41cにおける頂部41dが形成される。この頂部41dは、端面41cにおいて極端に突出する部分である。このような頂部41dを持つガラス基材は、取り扱いの最中に破損したり、チッピングが生じたりすることがあり、破損やチッピングが発生することによりその部分が劈開の起点となってガラス基材の強度を低下させるという問題がある。
【0007】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、端面において極端に突出する部分がないために安全で、しかも機械的強度が高い携帯機器用カバーガラスのガラス基材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】
【0008】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材は、板状のガラス基板が、前記ガラス基板の一方及び他方の主表面のそれぞれからエッチングされることにより、所望の形状に切り抜かれてなるとともに、前記主表面の面方向外側へ突出する頂部が端面に形成された携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、前記端面の頂部には、丸みが形成され、前記主表面と前記端面との間の面取り寸法が10〜100μmであることを特徴とする。
【0009】
この構成によれば、エッチングにより所望の形状に切り抜かれたガラス基材の端面において極端に突出する部分がないために安全で、しかも高い機械的強度を示すことができる。
【0010】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記ガラス基材は、イオン交換により化学強化されていることが好ましい。
【0011】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記ガラス基材の3点抗折強度は、5000kgf/cm以上であることが好ましい。
【0012】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材は、板状のガラス基板が、前記ガラス基板の一方及び他方の主表面のそれぞれからエッチングされることにより、所望の形状に切り抜かれてなるとともに、前記主表面の面方向外側へ突出する頂部が端面に形成された携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、前記端面の頂部には、丸みが形成され、前記ガラス基材は、イオン交換により化学強化されており、前記ガラス基材の3点抗折強度は、5000kgf/cm以上であることを特徴とする。
【0013】
この構成によれば、エッチングにより所望の形状に切り抜かれたガラス基材の端面において極端に突出する部分がないために安全で、しかも高い機械的強度を示すことができる。
【0014】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記ガラス基材の3点抗折強度は、7000kgf/cm以上であることが好ましい。
【0015】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、SiO、Al、LiO及びNaO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、ガラス基材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ガラス基材が得られ、機械的強度が優れたガラス基材となる。
【0016】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材においては、前記ガラス基材の前記主表面と前記端面との間の部分は、UL−1439に準拠するシャープエッジテストで表面から2層が切断されない形状であることが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
本発明のガラス基材は、板状のガラス基板の主表面に形成したレジストパターンをマスクとして、前記ガラス基板のエッチングが可能な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ガラス基材を得て、このガラス基材の端面に対して、ガラス基材表面が軟化し得る熱エネルギーを局所的に加えることにより得られるので、端面において極端に突出する部分がないために安全で、しかも高い機械的強度を示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】(a)〜(c)は、本発明の実施の形態に係るガラス基材の一部を示す図である。
【図2】(a),(b)は、本発明の実施の形態に係るガラス基材の製造方法で使用する火炎処理装置を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態に係るガラス基材の製造方法で使用する放電処理装置を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るガラス基材の製造方法で使用する間接加熱処理装置を示す図である。
【図5】抗折強度測定装置を説明するための図である。
【図6】シャープエッジテストを説明するための図である。
【図7】ガラス基材のエッジを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
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。
本発明の実施の形態に係るガラス基材は、板状のガラス基板の主表面に形成したレジストパターンをマスクとして、前記ガラス基板のエッチングが可能な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ガラス基材を得て、このガラス基材の端面に対してガラス基材表面が軟化し得る熱エネルギーを局所的に加えることにより得られる。
【0020】
図1(a)は、ガラス基板をエッチングして所望形状に切り抜いて得られたガラス基材の一部を示す図である。図1(a)に示すガラス基材1は、対向する一対の主表面11,12と、端面13とを有する。ガラス基板の主表面11,12にそれぞれレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとしてガラス基板をエッチングすると、エッチングがガラス基板の対向する両主表面11,12からそれぞれ等方的に進行するために、主表面11側からのエッチングと、主表面12側からのエッチングとにより端面13に頂部14が形成される。このエッチングにおいては、断面視において、主表面11側及び主表面12側からガラス基板内部に向ってそれぞれ略円弧を描くようにエッチングが進行するので、ガラス基材が切り抜かれる際には、ガラス基板の中央の厚さ付近で前記円弧が交差した端面形状となり、図1(a)に示すように、頂部14は端面13において最も突出する部分となる。
【0021】
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、ガラス基材を食刻できるものであれば、何でも良い。好ましくは、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、ガラス基材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。
【0022】
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。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。
【0023】
このように、エッチングによりガラス基材1を得た後に、このガラス基材1の端面に対して、ガラス基材表面が軟化し得る熱エネルギーを局所的に加える。ここで、ガラス基材表面が軟化し得る熱エネルギーを局所的に加えるとは、ガラス基材1全体ではなく、エッチングにより生じた頂部14、端面13と主表面11の頂部、端面13と主表面12の頂部(稜線)を突出させないために必要な領域に処理を施すことをいう。ガラス基材1全面にこのような処理を行うと、ガラス基材が歪んだり、面ダレなどを起こすので、このようなガラス基材の歪みや、面ダレが生じない状態での処理を目的とする。
【0024】
上述のように、ガラス基材1の端面13に対して、ガラス基材表面が軟化し得る熱エネルギーを局所的に加えて得られるガラス基材は、図1(b)に示すように、主表面11,12と端面13’とで構成される頂部14’、端面13’で構成される頂部14’’には、丸みが形成された端部形状を有する。より具体的には、この頂部14’は、UL−1439に準拠するシャープエッジテストで表面から2層が切断されないエッジである。また、頂部14’は、面取り寸法を、主表面11,12における湾曲面の開始点から端面13’までの距離(Y)、端面13’における外側に凸となる湾曲面の開始点から主表面11,12までの距離(X)であらわしたときに、それぞれ、距離(X)、距離(Y)は10μm〜100μmとなる形状が好ましい。
【0025】
また、ガラス基材1の端面に対して、ガラス基材表面が軟化し得る熱エネルギーを局所的に加えた場合、熱エネルギーの条件によっては、図1(c)に示すように、ガラス基材1の表面張力により端面に隣接する主表面11,12に隆起部分15が形成され、ガラス基材の厚みが増加することがある。この主表面の隆起部分15にキズや衝撃が集中し、破損が生じ易くなるため、隆起部分15を含めたガラス基材の板厚t’と、熱エネルギーの影響を受けていない領域の板厚tとの差(t’−t)は、50μm以下とすることが好ましい。さらに好ましくは、10μm以下が望ましい。上記板厚t,t’は、例えば、スピンドル並行断面φ3.5mmのヘッドを持ったマイクロメータにより測定することができる。t’は、隆起部分15が形成されたガラス基材1の最大板厚とし、tは、最大板厚t’の位置より内側で急激な厚み変化がなくなるまで離れた距離Rで測定された最大板厚とする。例えば、スピンドル並行断面φ3.5mmであれば、距離Rを5mmと設定することができる。
【0026】
上記熱エネルギーは、ガラス基材表面が軟化し得るエネルギーであればよく、放電源、加熱源、光源の何れかより発生したエネルギーを利用することができる。これらエネルギーを利用した処理としては、加熱処理、放電加工処理、光照射処理が挙げられる。
【0027】
加熱処理は、ガラス基材1の端面13に対して、熱源であるバーナーなどを用いて加熱処理を行う処理をいう。例えば、図2(a)に示すように、ステンレス鋼などで構成されたプレート2上に、ガラス基材1の端面13がプレート2から延在するようにガラス基材1を載置し、このガラス基材1及び火炎手段であるバーナー(例えば、ブタンガスφ10の集中炎)3を相対的に移動させて(例えば、5mm/秒〜9mm/秒)、図2(b)に示すガラス基材1のX部を加熱する。この場合の処理では、まず、プレート2上にガラス基材1を載置し、次いで、プレート2を400℃程度(350℃〜徐冷点温度の範囲)に加熱する。その後、ガラス基材1及びバーナー3を相対的に移動させながらガラス基材1のX部を加熱して、エッチングにより端面13に形成された頂部14を丸める。最後に、10分〜20分程度でガラス基材1を室温に降温する。ここでは、プレート2の材料にステンレス鋼を用いているが、耐熱合金、グラファイト、セラミックスなどを用いても良い。また、ここでは、ブタンガスバーナーを用いているが、LNG(液化天然ガス)バーナー、LPG(液化石油ガス)バーナー、アセチレンガスバーナー、酸素ガスバーナーなどを用いても良い。
【0028】
ただし、一般的にガラスの軟化点温度は600℃以上と高く、熱エネルギーを局所的に加えた局所加熱部が急冷に晒されると、非局所加熱部との収縮量の差により破損が生じる。このため、あらかじめプレート2を250℃以上徐冷点以下の高温にしておく、いわゆるプレヒートを実施することにより、この破損を防ぐことができる。
【0029】
また、加熱処理により、処理が施された箇所と、そうでない箇所との境界で大きな熱歪が発生し、引張応力が加わり、このままの状態ではわずかな衝撃で容易に破壊が起こる可能性がある。このため、除冷点近傍で放電加工処理後のガラス基材1に対して熱歪を緩和させるアニール処理を施すことが好ましい。アニール処理の条件としては、徐冷点温度〜+10℃で、1分〜30分である。代表的な、アルミノシリケートガラスの徐冷点温度は、例えば500℃である。
【0030】
放電加工処理は、ガラス基材1の端面13に対して、放電源からのアーク放電により熱エネルギーを加える処理をいう。詳しくは、放電現象(電極間に高電圧をかけることで、空気中での絶縁が破れる現象)を利用して熱エネルギーを加える処理をいう。例えば、図3に示すように、プレート2上に載置したガラス基材1の端面13を含む領域を、先端を鋭利に研磨した2本の高融点金属棒4の間に配置し、この高融点金属棒4間に1000V程度の高電圧を印加する。これにより、高融点金属棒4の間にプルーム5と呼ばれる放電エリアが生じて、この放電エリアのガラス基材1の端面13が熱エネルギーにより加熱される。このとき、ガラス基材1及び高融点金属棒4を相対的に移動させながらガラス基材1の端面13を加熱して、エッチングにより端面13に形成された頂部14及び端面13と主表面11,12の頂部(稜線)を丸める。なお、放電加工処理においては、高温領域がプルーム5のみに限定されるので、プルーム5の領域外でガラス基材が歪んだり、面ダレなどを起こすことはない。
【0031】
ただし、一般的にガラスの軟化点温度は600℃以上と高く、熱エネルギーを局所的に加えた局所加熱部が急冷に晒されると非局所加熱部との収縮量の差により破損が生じる。このため、あらかじめプレート2を250℃以上徐冷点以下の高温にしておく、いわゆるプレヒートを実施することにより、この破損を防ぐことができる。さらに、放電加工処理により、処理が施された箇所と、そうでない箇所との境界で大きな熱歪が発生し、引張応力が加わり、このままの状態ではわずかな衝撃で容易に破壊が起こる可能性がある。このため、除冷点近傍で放電加工処理後のガラス基材1に対してアニール処理を施すことが好ましい。アニール処理の条件としては、徐冷点温度〜+10℃で、1分〜30分である。代表的な、アルミノシリケートガラスの徐冷点温度は、例えば500℃である。
【0032】
光照射処理は、ガラス基材1の端面13に対して、光源であるレーザなどを用いてレーザ光を利用してガラス基材1の加熱処理を行う処理をいう。レーザ光は、ガラスを軟化することができる波長を有する光であればよく、例えば、光源としては、炭酸ガスレーザ、YAGレーザを用いることができる。
【0033】
また、上記熱エネルギーによる加熱により、ガラス中イオン成分の揮発が発生し、最表面の組成が変動する場合がある。この場合、ガラス中のイオン成分の揮発によりガラスの密度が減少するので、端面13での強度が未処理領域に比べて弱くなる傾向がある。そこで、ガラス基材に対して局所的に熱エネルギーを加え、アニール処理を行った後に、化学強化をガラス基材1に施すことにより、発生する圧縮応力で、アニールでは取りきれなかった引張応力の相対的低減と、密度変化による端面強度とを補填することができ、ガラス基材として十分な強度を得ることができる。ここで、化学強化とは、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することをいう。
【0034】
また、イオン交換処理条件としては、硝酸カリウム(KNO)の単塩、硝酸ナトリウム(NaNO)の単塩、及び硝酸カリウムと硝酸ナトリウムを任意の重量比で混合した混合塩を使用しても良く、温度は350℃〜450℃、時間は1時間〜20時間の範囲で選択すれば良い。
【0035】
なお、熱エネルギーによる局所的加熱処理、アニール処理と化学強化処理の順序については、化学強化処理よりも熱エネルギーによる局所的加熱処理、アニール処理を後にすると化学強化で発生した圧縮応力が熱緩和してしまうので、熱エネルギーによる局所的加熱処理、アニール処理の後に、化学強化処理を施すことが好ましい。
【0036】
エッチング後のガラス基材の端面に対して施す加熱処理については、図4に示すように、断面略コの字形状の加熱ブロック6の凹部にガラス基材1の端面を含む領域を挿入して(加熱ブロック6に対して距離2mm程度に近づける)、加熱ブロック6を加熱(1000℃程度)することにより凹部に加熱雰囲気と赤外線輻射の集中域を作成し、ガラス基材1の端面を加熱ブロック6に接近させて、輻射熱(400℃程度)に晒して、端面に対して間接的に加熱処理を用いても良い。この場合には、加熱ブロックはガラス基材1よりも長く作製し、2〜10秒程度ガラス基材の端部を凹部内に静置させてエッチングにより端面13に形成された頂部14及び端面13と主表面11,12の頂部(稜線)を丸める。レーザまた、赤外線ヒータなどで加熱して加熱雰囲気を作る加熱ブロック6の材料としては、窒化ケイ素などを挙げることができる。
【0037】
このようなガラス基材1は、頂部14及び端面13と主表面11,12の頂部(稜線)が極端に突出する部分がなく、丸みを帯びているので、取り扱い中や搬送中に破損したり、チッピングが生じにくいものである。また、本発明に係るガラス基材は、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、前記ガラス基板のエッチングが可能な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、ガラス基材1の端面13’は、溶解ガラス面で構成されてなり、該端面13’における表面粗さ(算術平均粗さRa)が10nm以下となっている。このように、本発明に係るガラス基材は、エッチングにより外形を形成しているので、端面13’が非常に高い平滑性を有し、溶解ガラス面で構成されており、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り、高い機械的強度を発揮する。
【0038】
なお、ガラス基材の機械的強度は、3点抗折強度(3点曲げ強さ)で5000kgf/cm以上が好ましく、さらに好ましくは、7000kgf/cm以上、最も好ましくは、10000kgf/cm以上であることが望ましい。
【0039】
ガラス基材1としては、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、ガラス基材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、ガラス基材の端面の断面形状も良好となるからである。ガラス基材1の厚さは、0.3mm以上1.3mm以下であることが好ましい。
【0040】
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、Al、LiO及び/又はNaO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、5重量%〜15重量%のAl、4重量%〜10重量%のLiO、4重量%〜12重量%のNaO、及び5.5重量%〜15重量%のZrOを含有することが好ましく、さらに、NaO/ZrOの重量比が0.5〜2.0であり、さらにAl/ZrOの重量比が0.4〜2.5である組成とすることが好ましい。
【0041】
SiOは、ガラス骨格を形成する主要成分である。携帯端末、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。
【0042】
Al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。Alの割合は、化学的耐久性や、耐失透性を考慮して、5重量%〜15重量%であることが好ましい。
【0043】
LiO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。LiO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。
【0044】
NaO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。NaO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。
【0045】
ZrOは、機械的強度を高める効果がある。ZrO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。
【0046】
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、ガラス基材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。
【0047】
次に、ガラス基材として、携帯電話の表示画面の保護に用いられる携帯電話用カバーガラスを例にとり、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。
【0048】
(実施例1)
まず、SiOを63.5重量%、Alを8.2重量%、LiOを8.0重量%、NaOを10.4重量%、ZrO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。
【0049】
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32μmでコーティングし、この耐フッ酸性レジストに対して100℃で30分のベーキング処理(プリベーク)を施した。次いで、所定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300mJ/cmのエネルギーで露光し、露光後の耐フッ酸性レジストを、現像液(NaCO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。さらに、レジストパターンが形成されたシート状ガラスを、250℃で30分のベーキング処理(ポストベーク)を施した。
【0050】
次いで、エッチャントとしてフッ酸(15重量%)と硫酸(24重量%)の混酸水溶液(40℃)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第1エッチングして所定の形状(コーナー面取りされた四角形状(大きさ50mm×40mm))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。
【0051】
次いで、図2に示す装置を用いて、エッチング後のガラス基材の端面に対して火炎処理を行った。ここでは、ガラス基材を載置したプレートを固定し、プレートを430℃に予熱し、4.2mm/秒の速度でバーナーを移動することにより火炎処理を行った。このガラス基材に対して、硝酸ナトリウム(NaNO)と硝酸カリウム(KNO)の比率(NaNO:KNO)を、重量比4:6で混合した熔融塩中で、380℃、2時間浸漬して、イオン交換処理して化学強化を行った。このようにして、実施例1の携帯電話用カバーガラスを作製した。
【0052】
得られた携帯電話用カバーガラスについて、図1(b)に示す面取り寸法(距離(X)、距離(Y)の平均値)と、図1(c)に示すt’−tの値(厚み変化量)を調べた。その結果を下記表1に示す。また、得られた携帯電話用カバーガラスについて、抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に示す。
【0053】
なお、抗折強度測定は、図5(a)に示すように、ガラス基材1(携帯電話用カバーガラス)を一定距離に配置された2支持体(支点)25,26上に置き、支持体25,26間の中央の1点に荷重体27を介して荷重を加えて、破壊したときの最大曲げ応力を測定することにより行った。この3点曲げ強さは、支点間距離、基板幅、基板厚さに依存するため、次式により規格化を行った。
σ=(3PL)/(2wt
ここで、σは3点曲げ強さ(kgf/cm)を示し、Pはガラス基材(携帯電話用カバーガラス)が破壊したときの最大荷重(kgf)を示し、Lは支持体25,26間距離(cm)を示し、wは図5(b)に示すようにガラス基材(携帯電話用カバーガラス)幅(cm)を示し、tは図5(b)に示すようにガラス基材(携帯電話用カバーガラス)の厚さ(cm)を示す。
【0054】
シャープエッジテストは、エクセル株式会社製シャープエッジテスターSET−50とテープキットTC−3を用い、UL−1439(機器の縁の鋭さの判定)に準拠した方法により行った。なお、テープキットTC−3は、図6に示すように、直径12.7mmのヘッド34に積層された、指の柔らかさを想定した3層のテープ31〜33を持つキットであり、シャープエッジテスターSET−50はそれを被測定エッジに一定荷重で押し付けるためのツールである。具体的には、シャープエッジテスターSET−50に取り付けられたテープキットTC−3を一定荷重(図6における矢印方向:6.67N)で被測定エッジ(ガラス基材(携帯電話用カバーガラス)のエッジ部)に接触させる。その荷重を保ったまま、エッジ部に沿ってテープキットTC−3を往復100mm(片道50mm)移動させる。
【0055】
(実施例2)
火炎処理における予熱温度を380℃とし、移動速度を7.2mm/秒、火炎処理後に、510℃、1分のアニール処理を行ったこと以外は実施例1と同様にして実施例2の携帯電話用カバーガラスを得た。得られた携帯電話用カバーガラスについて、面取り寸法、厚み変化量を調べ、抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に併記する。
【0056】
(実施例3)
火炎処理の代わりにCOレーザを用いたレーザ照射処理を行い、予熱温度を450℃とし、移動速度を40mm/秒とすること以外は実施例1と同様にして実施例3の携帯電話用カバーガラスを得た。なお、レーザ照射処理後に、510℃、1分のアニール処理を実施した。得られた携帯電話用カバーガラスについて、面取り寸法、及び厚み変化量を調べ、抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に併記する。
【0057】
(実施例4)
火炎処理の代わりに、図4の装置を用いた間接加熱を行い、予熱温度を400℃とし、加熱ブロックはガラス基材1よりも長く作製し、加熱ブロックの温度を1000℃、ガラス基材の端部を凹部内に5秒静置すること以外は実施例1と同様にして実施例4の携帯電話用カバーガラスを得た。なお、加熱ブロックによる間接加熱後に、510℃、1分のアニール処理を実施した。得られた携帯電話用カバーガラスについて、面取り寸法、厚み変化量を調べ、抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に併記する。
【0058】
(実施例5)
火炎処理の代わりに、図3の装置を用いた放電加工処理を行い、予熱温度を300℃とし、移動速度を2.0mm/秒とすること以外は実施例1と同様にして実施例5の携帯電話用カバーガラスを得た。なお、放電加工処理後に、510℃、1分のアニール処理を実施した。得られた携帯電話用カバーガラスについて、面取り寸法、及び厚み変化量を調べ、抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に併記する。
【0059】
(比較例)
実施例1におけるエッチング後のガラス基材を比較例の携帯電話用カバーガラスとした。得られた携帯電話用カバーガラスについて、面取り量を調べ、抗折強度測定及びシャープエッジテストを行った。その結果を下記表1に併記する。
【表1】

【0060】
表1から分かるように、実施例1〜実施例5の携帯電話用カバーガラスは、面取り寸法が何れも10μm以上と大きいので頂部が鋭利でなく丸みを帯びた形状となっており、また、隆起部分の高さが小さいので、この隆起部分に対するキズや衝撃が集中することを抑制でき3点抗折強度(3点曲げ強さ)が5000kgf/cm以上で機械的強度が高いものであった。これは、火炎加工、レーザ加工、放電加工、など熱エネルギーを利用した加熱処理により取り扱い時に生じる鋭利頂点部分でのクラックが平滑化され、且つ、頂部に丸みが形成されたため取り扱い時に新たにクラックが生じ難くなり劈開の起点となるものがなく、さらに端部が平滑な状態で化学強化により表面に圧縮応力層が形成されているので、3点抗折強度(3点曲げ強さ)が高くなると考えられる。特に、火炎加工を実施した実施例1に対して、火炎加工後に熱歪を緩和させるアニール処理を行った実施例2では機械的強度の向上が見られ、3点抗折強度(3点曲げ強さ)が7000kgf/cm以上と非常に高い機械的強度が得られた。また、実施例3〜5のように、レーザ照射処理、間接加熱処理、放電加工処理後に、熱歪を緩和させるアニール処理を行った場合も、3点抗折強度(3点曲げ強さ)が7000kgf/cm以上と機械的強度が非常に高いものであった。また、頂部が丸みを帯びた形状のために、シャープエッジテストは全て合格であった。
【0061】
一方、比較例の携帯電話用カバーガラスは、頂部が鋭利であり、シャープエッジテストで不合格であった。また、3点抗折強度(3点曲げ強さ)も5000kgf/cmを遥かに下回るものであった。これは、火炎加工などの熱エネルギーを利用した加熱処理がないために頂部が鋭利であり、取り扱い時に鋭利頂点にクラックが生じ、劈開の起点となるものがあるため、3点抗折強度(3点曲げ強さ)が低くなると考えられる。
【0062】
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材料や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】
【0063】
1 ガラス基材
2 プレート
3 バーナー
4 高融点金属棒
5 プルーム
6 加熱ブロック
11,12 主表面
13 端面
14 頂部
25,26 支持体
27 荷重体
31〜33 テープ
34 ヘッド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
板状のガラス基板が、前記ガラス基板の一方及び他方の主表面のそれぞれからエッチングされることにより、所望の形状に切り抜かれてなるとともに、前記主表面の面方向外側へ突出する頂部が端面に形成された携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、前記端面の頂部には、丸みが形成され、前記主表面と前記端面との間の面取り寸法が10〜100μmであることを特徴とする携帯機器用カバーガラスのガラス基材。
【請求項2】
前記ガラス基材は、イオン交換により化学強化されていることを特徴とする請求項1記載の携帯機器用カバーガラスのガラス基材。
【請求項3】
前記ガラス基材の3点抗折強度は、5000kgf/cm以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の携帯機器用カバーガラスのガラス基材。
【請求項4】
板状のガラス基板が、前記ガラス基板の一方及び他方の主表面のそれぞれからエッチングされることにより、所望の形状に切り抜かれてなるとともに、前記主表面の面方向外側へ突出する頂部が端面に形成された携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、前記端面の頂部には、丸みが形成され、前記ガラス基材は、イオン交換により化学強化されており、前記ガラス基材の3点抗折強度は、5000kgf/cm以上であることを特徴とする携帯機器用カバーガラスのガラス基材。
【請求項5】
前記ガラス基材の3点抗折強度は、7000kgf/cm以上であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の携帯機器用カバーガラスのガラス基材。
【請求項6】
前記ガラス基材は、SiO、Al、LiO及びNaO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5のいずれかに記載の携帯機器用カバーガラスのガラス基材。
【請求項7】
前記ガラス基材の前記主表面と前記端面との間の部分は、UL−1439に準拠するシャープエッジテストで表面から2層が切断されない形状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機器用カバーガラスのガラス基材。

【図1】
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【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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【公開番号】特開2012−236764(P2012−236764A)
【公開日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−162964(P2012−162964)
【出願日】平成24年7月23日(2012.7.23)
【分割の表示】特願2008−83133(P2008−83133)の分割
【原出願日】平成20年3月27日(2008.3.27)
【出願人】(000113263)HOYA株式会社 (3,820)
【Fターム(参考)】