携帯機器用カバーガラスのガラス基材
【課題】主表面と、端面とで構成されるエッジ部が鋭利な形状とならず、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。
【解決手段】板状のガラス基板１をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれてなり、主表面１１，１２及び端面１３を持つ携帯機器用カバーガラスのガラス基材１であって、前記主表面１１，１２と前記端面１３とで構成されるエッジ部１４は、ＵＬ（Underwriters Laboratories）−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り、前記ガラス基材１は、イオン交換処理により化学強化されたガラスとする。
【解決手段】板状のガラス基板１をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれてなり、主表面１１，１２及び端面１３を持つ携帯機器用カバーガラスのガラス基材１であって、前記主表面１１，１２と前記端面１３とで構成されるエッジ部１４は、ＵＬ（Underwriters Laboratories）−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り、前記ガラス基材１は、イオン交換処理により化学強化されたガラスとする。
【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や携帯機器の本体に用いられるガラス基材に関する。
【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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【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】
しかしながら、この方法においては、図６に示すように、エッチングがガラス基板６１の対向する両主表面６１ａ，６１ｂから等方的に進行するために、主表面６１ａ，６１ｂと、端面６１ｄとで構成されるエッジ部６１ｃが鋭利な形状となる。このような鋭利なエッジ部６１ｃは、ガラス基板６１に曲げ応力が加わったときに、エッジ部６１ｃに応力が集中して機械的強度が低下するという問題もある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、主表面と、端面とで構成されるエッジ部が鋭利な形状とならず、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、板状のガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれてなり、主表面及び端面を持つ携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、前記主表面と前記端面とで構成されるエッジ部は、ＵＬ（Underwriters Laboratories）−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り、前記ガラス基材は、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。
【０００９】
この構成によれば、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を持つので、主表面と、端面とで構成されるエッジ部が鋭利な形状とならず、しかも機械的強度が高いガラス基材を実現することができる。また、ガラス基材の主表面や端面に圧縮応力層が形成されるので、さらに機械的強度を高めることができる。
【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、前記ガラス基材の前記主表面は、前記主表面における厚さ方向外側に凸となるように湾曲する湾曲面を有しており、前記ガラス基材の前記端面は、前記湾曲面から前記ガラス基材の面方向外側へ向けて突出する頂部を有し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／ｃｍ２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においては、前記ガラス基材は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏ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。
【００１３】
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、前記エッジ部は、前記主表面における湾曲面の開始点から前記端面までの距離が１０μｍ〜１００μｍであり、前記端面における外側に凸となる湾曲面の開始点から前記主表面までの距離が１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。この場合において、ガラス基材の厚さは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材は、板状のガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれてなり、主表面及び端面を持つガラス基材であって、前記主表面と前記端面とで構成されるエッジ部は、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ので、主表面と、端面とで構成されるエッジ部が鋭利な形状とならず、しかも機械的強度が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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】本発明の実施の形態に係るガラス基材を製造する際のエッチングを説明するための図である。
【図３】図２に示すエッチングの際に使用するレジストパターンを説明するための図である。
【図４】抗折強度測定装置を説明するための図である。
【図５】シャープエッジテストを説明するための図である。
【図６】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】
【００１６】
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ガラス基材の一部を示す図である。図１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。主表面１１，１２と端面１３とで構成されるエッジ部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。このようなエッジ部１４は、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）が１０μｍ〜１００μｍであり、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）が１０μｍ〜１００μｍである。なお、このエッジ部１４の形状については、ＵＬ−１４３９に準拠するシャープエッジテストで表層から２層が切断されない状態になっていれば良く、必ずしも湾曲形状である必要はなく、面取り形状に近い形状となっていても良い。なお、より好ましくは、エッジ部１４の形状は、ＵＬ−１４３９に準拠するシャープエッジテストで全層が切断されないエッジが望ましい。
【００１７】
このようなエッジ部１４は、ＵＬ−１４３９に準拠するシャープエッジテストで表層から２層が切断されないエッジであるので、鋭利な形状となっていない。このため、本発明に係るガラス基材は、ユーザが取り扱い易いものとなる。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。
【００１８】
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／ｃｍ２以上が好ましく、さらに好ましくは、７０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、最も好ましくは、１００００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることが望ましい。
【００１９】
上記エッジ部１４を持つガラス基材１を製造するためには、図２に示すように、板状のガラス基材１の主表面に、前記主表面側が最も重合度が小さくなるように厚さ方向に重合度勾配を持つレジストパターン１５を形成し、前記レジストパターン１５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材１をエッチングすることにより所望の形状に切り抜くと共に、前記主表面と端面とで構成されるエッジ部を、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にする。このエッチングにおいては、ガラス基材１を切断する際に、エッチング液がガラス基材１とレジストパターン１５との間に浸み込んで、ガラス基材１のエッジ領域１ａもエッチングされる。これにより、上記エッジ部１４が形成されることになる。
【００２０】
このように、ガラス基材１のエッジ領域１ａもエッチングされるようにするためには、図３に示すように、ガラス基材１の主表面１１，１２側が最も重合度が小さく（低く）なるように厚さ方向に重合度勾配を持つレジストパターン１５を形成する必要がある。このように、レジストパターン１５において厚さ方向に重合度勾配を持つようにするためには、レジストパターン形成時にガラスとレジストとの間の密着を弱くする必要がある。ガラスとレジストとの間の密着を弱くするためには、レジスト厚、露光量、ポストベーク条件をコントロールする。これらの条件のコントロールは、使用するレジストの種類や露光光源（エネルギー）により適宜変更して行う。このようにコントロールすることにより、レジストとガラス（主表面）との間の界面にエッチング液が浸み込み易いレジストパターンを形成することができる。
【００２１】
厚さ方向に重合度勾配を持つためのレジスト膜厚としては、２０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、露光エネルギーは、２００ｍＪ／ｃｍ2〜５００ｍＪ／ｃｍ2であることが好ましく、ポストベーク温度は、１１０℃〜２００℃であることが好ましい。
【００２２】
なお、厚さ方向に重合度勾配を持つレジストパターンは、未露光レジストの感度波長における透過率、及び透過率の時間変化を測定することで、重合度勾配を間接的に確認することが可能であると思われる。また、この重合度勾配は、ラマン分光測定装置などにより確認することもできる。
【００２３】
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。
【００２４】
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、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ及び／又はＮａ２Ｏ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ＳｉＯ２、５重量％〜１５重量％のＡｌ２Ｏ３、４重量％〜１０重量％のＬｉ２Ｏ、４重量％〜１２重量％のＮａ２Ｏ、及び５．５重量％〜１５重量％のＺｒＯ２を含有することが好ましく、さらに、Ｎａ２Ｏ／ＺｒＯ２の重量比が０．５〜２．０であり、さらにＡｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２の重量比が０．４〜２．５である組成とすることが好ましい。
【００２５】
ＳｉＯ２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。ＳｉＯ２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。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３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。Ａｌ２Ｏ３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。
【００２７】
Ｌｉ２Ｏ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。Ｌｉ２Ｏ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。
【００２８】
Ｎａ２Ｏ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。Ｎａ２Ｏ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。
【００２９】
ＺｒＯ２は、機械的強度を高める効果がある。ＺｒＯ２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。
【００３０】
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。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。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。
【００３１】
また、イオン交換処理条件としては、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の単塩、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）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。
【００３２】
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。
【００３３】
ガラス基材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。
【００３４】
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。
（実施例１）
まず、ＳｉＯ２を６３．５重量％、Ａｌ２Ｏ３を８．２重量％、Ｌｉ２Ｏを８．０重量％、Ｎａ２Ｏを１０．４重量％、ＺｒＯ２を１１．９重量％含む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。
【００３５】
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１０３μｍ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／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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に対して１３０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。
【００３６】
次いで、エッチャントとしてフッ酸（５％）と硫酸（８％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例１のガラス基材を得た。また、このガラス基材に対して、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）と硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の比率（ＮａＮＯ３：ＫＮＯ３）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。
【００３７】
得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００３８】
なお、抗折強度測定は、図４（ａ）に示すように、ガラス基材１を一定距離に配置された２支持体（支点）２１，２２上に置き、支持体２１，２２間の中央の１点に荷重体２３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）／（２ｗｔ2）
ここで、σは３点曲げ強さ（ｋｇｆ／ｃｍ2）を示し、Ｐはガラス基材が破壊したときの最大荷重（ｋｇｆ）を示し、Ｌは支持体２１，２２間距離（ｃｍ）を示し、ｗは図４（ｂ）に示すようにガラス基材幅（ｃｍ）を示し、ｔは図４（ｂ）に示すようにガラス基材の厚さ（ｃｍ）を示す。
【００３９】
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５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５における矢印方向：６．６７Ｎ）で被測定エッジ（ガラス基材のエッジ部）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。
【００４０】
（実施例２）
実施例１と同じ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５８μｍ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／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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。更に、レジストパターンが形成されたシート状ガラスを、１３０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）の混酸水溶液（３０℃）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所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例２のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４１】
（実施例３）
実施例１と同じ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／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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。更に、レジストパターンが形成されたシート状ガラスを、１５０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例３のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４２】
（実施例４）
実施例１と同じ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２０μｍ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て両面から３００ｍＪ／ｃｍ２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（Ｎａ２ＣＯ３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に対して、１７０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例４のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４３】
（実施例５）
実施例１と同じ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５８μｍ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て両面から３００ｍＪ／ｃｍ２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（Ｎａ２ＣＯ３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に対して、１３０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と塩酸（１５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例５のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４４】
（実施例６）
実施例１と同じ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５８μｍ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て両面から３００ｍＪ／ｃｍ２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（Ｎａ２ＣＯ３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に対して、１３０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硝酸（１５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例６のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４５】
（比較例１）
実施例１と同じ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／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして比較例１のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４６】
（比較例２）
実施例１と同じ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１７μｍ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７００ｍＪ／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして比較例２のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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】
【００４７】
表１から分かるように、実施例１〜実施例６のガラス基材は、エッジ部が鋭利でなく、しかも３点抗折強度（３点曲げ強さ）が５０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上で機械的強度が高いものであった。これは、厚さ方向に重合度勾配を持つレジストパターンを形成した状態でエッチングがなされため、レジストとガラスとの間にエッチング液が浸み込んでエッジ部もエッチングされたためであると考えられる。エッジ部が鋭利でないと、エッジ部での応力集中が緩和され、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、実施例１、実施例２、実施例５、実施例６のガラス基材は、３点抗折強度（３点曲げ強さ）が７０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上と非常に機械的強度が高く良好なガラス基材が得られた。一方、比較例１，２のガラス基材は、エッジ部が鋭利であり、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／ｃｍ２を遥かに下回るものであった。これは、レジストとガラスとの間の密着性が高く、エッチング液が浸み込まずにエッジ部がエッチングされなかったためであると考えられる。また、これら比較例１、比較例２のガラス基材はのエッジ部が鋭利であるため、エッジ部での応力集中が起こり、３点抗折強度（３点曲げ強さ）が低くなったと考えられる。また、表１に記載しているように、面取り寸法を見ても実施例１〜実施例６のガラス基材の面取り寸法が相対的に大きく、エッジ部が鋭利でないことが分る。
【００４８】
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】
【００４９】
１ ガラス基材
１１，１２ 主表面
１３ 端面
１４ エッジ部
１５ レジストパターン
２１，２２ 支持体
２３ 荷重体
３１〜３３ テープ
３４ ヘッド
【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や携帯機器の本体に用いられるガラス基材に関する。
【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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【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】
しかしながら、この方法においては、図６に示すように、エッチングがガラス基板６１の対向する両主表面６１ａ，６１ｂから等方的に進行するために、主表面６１ａ，６１ｂと、端面６１ｄとで構成されるエッジ部６１ｃが鋭利な形状となる。このような鋭利なエッジ部６１ｃは、ガラス基板６１に曲げ応力が加わったときに、エッジ部６１ｃに応力が集中して機械的強度が低下するという問題もある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、主表面と、端面とで構成されるエッジ部が鋭利な形状とならず、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、板状のガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれてなり、主表面及び端面を持つ携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、前記主表面と前記端面とで構成されるエッジ部は、ＵＬ（Underwriters Laboratories）−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り、前記ガラス基材は、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。
【０００９】
この構成によれば、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を持つので、主表面と、端面とで構成されるエッジ部が鋭利な形状とならず、しかも機械的強度が高いガラス基材を実現することができる。また、ガラス基材の主表面や端面に圧縮応力層が形成されるので、さらに機械的強度を高めることができる。
【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、前記ガラス基材の前記主表面は、前記主表面における厚さ方向外側に凸となるように湾曲する湾曲面を有しており、前記ガラス基材の前記端面は、前記湾曲面から前記ガラス基材の面方向外側へ向けて突出する頂部を有し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／ｃｍ２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においては、前記ガラス基材は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏ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。
【００１３】
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、前記エッジ部は、前記主表面における湾曲面の開始点から前記端面までの距離が１０μｍ〜１００μｍであり、前記端面における外側に凸となる湾曲面の開始点から前記主表面までの距離が１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。この場合において、ガラス基材の厚さは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材は、板状のガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれてなり、主表面及び端面を持つガラス基材であって、前記主表面と前記端面とで構成されるエッジ部は、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ので、主表面と、端面とで構成されるエッジ部が鋭利な形状とならず、しかも機械的強度が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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】本発明の実施の形態に係るガラス基材を製造する際のエッチングを説明するための図である。
【図３】図２に示すエッチングの際に使用するレジストパターンを説明するための図である。
【図４】抗折強度測定装置を説明するための図である。
【図５】シャープエッジテストを説明するための図である。
【図６】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】
【００１６】
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ガラス基材の一部を示す図である。図１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。主表面１１，１２と端面１３とで構成されるエッジ部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。このようなエッジ部１４は、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）が１０μｍ〜１００μｍであり、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）が１０μｍ〜１００μｍである。なお、このエッジ部１４の形状については、ＵＬ−１４３９に準拠するシャープエッジテストで表層から２層が切断されない状態になっていれば良く、必ずしも湾曲形状である必要はなく、面取り形状に近い形状となっていても良い。なお、より好ましくは、エッジ部１４の形状は、ＵＬ−１４３９に準拠するシャープエッジテストで全層が切断されないエッジが望ましい。
【００１７】
このようなエッジ部１４は、ＵＬ−１４３９に準拠するシャープエッジテストで表層から２層が切断されないエッジであるので、鋭利な形状となっていない。このため、本発明に係るガラス基材は、ユーザが取り扱い易いものとなる。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。
【００１８】
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／ｃｍ２以上が好ましく、さらに好ましくは、７０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、最も好ましくは、１００００ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることが望ましい。
【００１９】
上記エッジ部１４を持つガラス基材１を製造するためには、図２に示すように、板状のガラス基材１の主表面に、前記主表面側が最も重合度が小さくなるように厚さ方向に重合度勾配を持つレジストパターン１５を形成し、前記レジストパターン１５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材１をエッチングすることにより所望の形状に切り抜くと共に、前記主表面と端面とで構成されるエッジ部を、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にする。このエッチングにおいては、ガラス基材１を切断する際に、エッチング液がガラス基材１とレジストパターン１５との間に浸み込んで、ガラス基材１のエッジ領域１ａもエッチングされる。これにより、上記エッジ部１４が形成されることになる。
【００２０】
このように、ガラス基材１のエッジ領域１ａもエッチングされるようにするためには、図３に示すように、ガラス基材１の主表面１１，１２側が最も重合度が小さく（低く）なるように厚さ方向に重合度勾配を持つレジストパターン１５を形成する必要がある。このように、レジストパターン１５において厚さ方向に重合度勾配を持つようにするためには、レジストパターン形成時にガラスとレジストとの間の密着を弱くする必要がある。ガラスとレジストとの間の密着を弱くするためには、レジスト厚、露光量、ポストベーク条件をコントロールする。これらの条件のコントロールは、使用するレジストの種類や露光光源（エネルギー）により適宜変更して行う。このようにコントロールすることにより、レジストとガラス（主表面）との間の界面にエッチング液が浸み込み易いレジストパターンを形成することができる。
【００２１】
厚さ方向に重合度勾配を持つためのレジスト膜厚としては、２０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、露光エネルギーは、２００ｍＪ／ｃｍ2〜５００ｍＪ／ｃｍ2であることが好ましく、ポストベーク温度は、１１０℃〜２００℃であることが好ましい。
【００２２】
なお、厚さ方向に重合度勾配を持つレジストパターンは、未露光レジストの感度波長における透過率、及び透過率の時間変化を測定することで、重合度勾配を間接的に確認することが可能であると思われる。また、この重合度勾配は、ラマン分光測定装置などにより確認することもできる。
【００２３】
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。
【００２４】
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、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ及び／又はＮａ２Ｏ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ＳｉＯ２、５重量％〜１５重量％のＡｌ２Ｏ３、４重量％〜１０重量％のＬｉ２Ｏ、４重量％〜１２重量％のＮａ２Ｏ、及び５．５重量％〜１５重量％のＺｒＯ２を含有することが好ましく、さらに、Ｎａ２Ｏ／ＺｒＯ２の重量比が０．５〜２．０であり、さらにＡｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２の重量比が０．４〜２．５である組成とすることが好ましい。
【００２５】
ＳｉＯ２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。ＳｉＯ２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。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３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。Ａｌ２Ｏ３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。
【００２７】
Ｌｉ２Ｏ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。Ｌｉ２Ｏ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。
【００２８】
Ｎａ２Ｏ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。Ｎａ２Ｏ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。
【００２９】
ＺｒＯ２は、機械的強度を高める効果がある。ＺｒＯ２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。
【００３０】
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。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。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。
【００３１】
また、イオン交換処理条件としては、硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の単塩、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）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。
【００３２】
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。
【００３３】
ガラス基材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。
【００３４】
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。
（実施例１）
まず、ＳｉＯ２を６３．５重量％、Ａｌ２Ｏ３を８．２重量％、Ｌｉ２Ｏを８．０重量％、Ｎａ２Ｏを１０．４重量％、ＺｒＯ２を１１．９重量％含む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。
【００３５】
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１０３μｍ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／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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に対して１３０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。
【００３６】
次いで、エッチャントとしてフッ酸（５％）と硫酸（８％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例１のガラス基材を得た。また、このガラス基材に対して、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）と硝酸カリウム（ＫＮＯ３）の比率（ＮａＮＯ３：ＫＮＯ３）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。
【００３７】
得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００３８】
なお、抗折強度測定は、図４（ａ）に示すように、ガラス基材１を一定距離に配置された２支持体（支点）２１，２２上に置き、支持体２１，２２間の中央の１点に荷重体２３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）／（２ｗｔ2）
ここで、σは３点曲げ強さ（ｋｇｆ／ｃｍ2）を示し、Ｐはガラス基材が破壊したときの最大荷重（ｋｇｆ）を示し、Ｌは支持体２１，２２間距離（ｃｍ）を示し、ｗは図４（ｂ）に示すようにガラス基材幅（ｃｍ）を示し、ｔは図４（ｂ）に示すようにガラス基材の厚さ（ｃｍ）を示す。
【００３９】
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５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５における矢印方向：６．６７Ｎ）で被測定エッジ（ガラス基材のエッジ部）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。
【００４０】
（実施例２）
実施例１と同じ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５８μｍ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／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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。更に、レジストパターンが形成されたシート状ガラスを、１３０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）の混酸水溶液（３０℃）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所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例２のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４１】
（実施例３）
実施例１と同じ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／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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。更に、レジストパターンが形成されたシート状ガラスを、１５０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例３のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４２】
（実施例４）
実施例１と同じ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２０μｍ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て両面から３００ｍＪ／ｃｍ２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（Ｎａ２ＣＯ３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に対して、１７０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例４のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４３】
（実施例５）
実施例１と同じ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５８μｍ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て両面から３００ｍＪ／ｃｍ２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（Ｎａ２ＣＯ３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に対して、１３０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と塩酸（１５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例５のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４４】
（実施例６）
実施例１と同じ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５８μｍ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て両面から３００ｍＪ／ｃｍ２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（Ｎａ２ＣＯ３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に対して、１３０℃で３０分のベーキング処理（ポストベーク）を施した。エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硝酸（１５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして実施例６のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４５】
（比較例１）
実施例１と同じ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／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして比較例１のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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。
【００４６】
（比較例２）
実施例１と同じ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１７μｍ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７００ｍＪ／ｃｍ2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（Ｎａ２ＣＯ３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。次いで、エッチャントとしてフッ酸（１５％）と硫酸（２５％）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エッチングして所定の形状に切り抜いた。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。このようにして比較例２のガラス基材を得た。また、実施例１と同様にしてガラス基材に対して化学強化を行った。得られたガラス基材について、化学強化前後の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】
【００４７】
表１から分かるように、実施例１〜実施例６のガラス基材は、エッジ部が鋭利でなく、しかも３点抗折強度（３点曲げ強さ）が５０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上で機械的強度が高いものであった。これは、厚さ方向に重合度勾配を持つレジストパターンを形成した状態でエッチングがなされため、レジストとガラスとの間にエッチング液が浸み込んでエッジ部もエッチングされたためであると考えられる。エッジ部が鋭利でないと、エッジ部での応力集中が緩和され、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、実施例１、実施例２、実施例５、実施例６のガラス基材は、３点抗折強度（３点曲げ強さ）が７０００ｋｇｆ／ｃｍ２以上と非常に機械的強度が高く良好なガラス基材が得られた。一方、比較例１，２のガラス基材は、エッジ部が鋭利であり、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／ｃｍ２を遥かに下回るものであった。これは、レジストとガラスとの間の密着性が高く、エッチング液が浸み込まずにエッジ部がエッチングされなかったためであると考えられる。また、これら比較例１、比較例２のガラス基材はのエッジ部が鋭利であるため、エッジ部での応力集中が起こり、３点抗折強度（３点曲げ強さ）が低くなったと考えられる。また、表１に記載しているように、面取り寸法を見ても実施例１〜実施例６のガラス基材の面取り寸法が相対的に大きく、エッジ部が鋭利でないことが分る。
【００４８】
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】
【００４９】
１ ガラス基材
１１，１２ 主表面
１３ 端面
１４ エッジ部
１５ レジストパターン
２１，２２ 支持体
２３ 荷重体
３１〜３３ テープ
３４ ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のガラス基板をエッチングすることにより所望の形状に切り抜かれてなり、主表面及び端面を持つ携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、
前記主表面と前記端面とで構成されるエッジ部は、ＵＬ（Underwriters Laboratories）−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り、
前記ガラス基材は、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】
前記ガラス基材の前記主表面は、前記主表面における厚さ方向外側に凸となるように湾曲する湾曲面を有しており、
前記ガラス基材の前記端面は、前記湾曲面から前記ガラス基材の面方向外側へ向けて突出する頂部を有していることを特徴とする請求項１に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／ｃｍ２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】
前記ガラス基材は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏ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３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５】
前記エッジ部は、前記主表面における湾曲面の開始点から前記端面までの距離が１０μｍ〜１００μｍであり、前記端面における外側に凸となる湾曲面の開始点から前記主表面までの距離が１０μｍ〜１００μｍ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】
前記ガラス基材の厚さは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ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１】
板状の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てなり、主表面及び端面を持つ携帯機器用カバーガラスのガラス基材であって、
前記主表面と前記端面とで構成されるエッジ部は、ＵＬ（Underwriters Laboratories）−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り、
前記ガラス基材は、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】
前記ガラス基材の前記主表面は、前記主表面における厚さ方向外側に凸となるように湾曲する湾曲面を有しており、
前記ガラス基材の前記端面は、前記湾曲面から前記ガラス基材の面方向外側へ向けて突出する頂部を有していることを特徴とする請求項１に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／ｃｍ２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】
前記ガラス基材は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ及びＮａ２Ｏ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３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５】
前記エッジ部は、前記主表面における湾曲面の開始点から前記端面までの距離が１０μｍ〜１００μｍであり、前記端面における外側に凸となる湾曲面の開始点から前記主表面までの距離が１０μｍ〜１００μｍ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】
前記ガラス基材の厚さは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２５６５７（Ｐ２０１２−２５６５７Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６５２５（Ｐ２０１１−１７６５２５）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【分割の表示】特願２００８−５２０７４（Ｐ２００８−５２０７４）の分割
【原出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【分割の表示】特願２００８−５２０７４（Ｐ２００８−５２０７４）の分割
【原出願日】平成２０年３月３日（２００８．３．３）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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