JP2019059656A - カバーガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者からのタッチ操作を受け付けるカバーガラスの製造方法において、周縁部に湾曲形状を含む領域を備えるカバーガラスの製造方法を提供する。
【解決手段】カバーガラスの製造方法は、保護ステップ、第１のパターニングステップ、第１のエッチングステップ、分断ステップおよび端面形成ステップを含んでいる。保護ステップは、多面取り用のガラス母材３０の両主面を保護フィルム３２で被覆する工程である。第１のパターニングステップは、保護フィルム３２の一部を除去する工程である。第１のエッチングステップは、エッチング処理によって、保護フィルム３２が除去された領域に凹部３８を形成する工程である。分断ステップは、切断予定線４０に沿ってガラス母材３０を分断する工程である。端面形成ステップは、分断ステップにおいて形成された分断面４２が凹部３８の側面部と略平行になるように研磨する工程である。
【選択図】図５

Description

本発明は、使用者からのタッチ操作を受け付けるカバーガラスの製造方法に関し、特に周縁部に湾曲領域を備えたカバーガラスの製造方法に関する。

近年、タッチパネルは直感的な操作が可能になるという利点により、使用者が機器を操作する際のインターフェースとして幅広い分野に採用されている。タッチパネル用のカバーガラスは、タッチパネルが使用者に露出する側に配置されており、アイコン等が表示されているタッチ操作領域を使用者が視認しながら行うタッチ操作を受け付けるように構成されている。カバーガラスの平坦性や高い透明度によるデザイン性の向上により、従来ならば、物理的なボタンやキーボードが用いられていた機器にも、タッチパネルへ置き換える動きが広がっている。例えば、スマートフォン等の携帯用電子端末では、ほとんどの操作をタッチパネルによって行うことができる。

通常、カバーガラスは大型のガラス母材から所望の個片ガラス基板に分断することによって製造されており、分断処理は、一般的にはスクライブブレーク処理等の機械加工によって行われるのが一般的である。近年では、デザイン面での差別化のために、輪郭部に曲線領域や切欠き領域を含むカバーガラスが要求されることがあったが、曲線領域や切欠き領域は、スクライブ装置を用いて分断することは困難であった。

そこで、従来技術のなかには、エッチング処理でガラス基板を分断することによって曲線領域等を含むカバーガラスを製造する技術があった（例えば、特許文献１参照。）。さらに、スクライブブレーク等の機械加工を行わずにエッチング処理で分断することによって、端面の細かな傷を除去することができるので、カバーガラスの強度が向上するとされている。

特許第５６５４０７２号公報

エッチング処理は、カバーガラスの形状を容易にコントロールすることができるが、カバーガラスの端面において、板厚方向の中心部に凸状の突起部が形成されてしまう。突起部は、先細りした形状であり、端面の中でも強度が低く、わずかな衝撃でも破損したり欠けたりすることがある。このため、分断処理後も追加でエッチング処理や端面研磨を行い、突起部の突出距離を短くする必要がある場合があった。

さらに、近年のスマートフォンやタブレット等の携帯情報端末は、デザイン面での差別化を目的として周縁部に曲面領域を有するものがある。このため、カバーガラスも曲面領域に追従する形状に形成しなければならないが、カバーガラスの周縁部のみを湾曲させることは非常に難しい。周縁部の湾曲加工の一例としては、熱処理工程や端面研磨等が挙げられる。熱処理加工は、カバーガラスの周縁部を軟化点まで加熱した後に、金型等で加工しなければならず、生産性が低い。端面研磨工程は、スピンドル等の研磨装置を使用するが、端面に細かい傷がついたり、研磨量が多くなると生産性が低下したりするといった問題点があった。また、エッチング処理は、等方性に加工が進行するため、所望の形状を形成することが難しかった。

本発明の目的は、使用者からのタッチ操作を受け付けるカバーガラスにおいて、周縁部に湾曲形状を含む領域を備えたカバーガラスの製造方法を提供することである。

本発明に係るカバーガラスの製造方法は、保護ステップ、第１のパターニングステップ、第１のエッチングステップ、分断ステップおよび端面形成ステップを含んでいる。保護ステップは、少なくとも耐エッチング性を有する保護層でカバーガラスを多面取りするためのガラス基板の両主面を被覆する工程である。第１のパターニングステップは、ガラス基板の第２の主面において、中央部に対応する領域の保護層を除去する工程である。第１のエッチングステップは、ガラス基板をエッチング液に接触させることで、保護層が除去された領域に凹部を形成する工程である。分断ステップは、凹部の外縁部をカバーガラスの切断予定線に沿って分断する工程である。端面形成ステップは、分断ステップにおいて形成された分断面が凹部の側面部と略平行になるように研磨する工程である。本発明によって製造されるカバーガラスは、単一のガラス部材で構成されており、平坦状の中央部と中央部の周囲に配置された周縁部を備えている。周縁部は、第１の主面から第２の主面側に湾曲している湾曲部を有する領域である。

本発明では、エッチング処理と機械加工を組み合わせることによって、ガラス基板の周縁部に湾曲領域を形成することを可能にしている。周縁部を形成する工程にエッチング処理を含むことによって、多面取り用のガラス基板から効率的にカバーガラスを製造することができる。さらに、エッチング処理を組み合わせることにより、機械加工にガラス基板の研磨量を削減することができるので、周縁部に細かな傷がつくことが抑制され、カバーガラスの強度を低下させることなく生産することができる。

また、分断ステップは、第２のパターニングステップと第２のエッチングステップを含んでいることが好ましい。第２のパターニングステップは、ガラス基板の両主面に被覆された保護層の一部を切断予定線に沿って除去する工程である。さらに、第２のパターニングステップでは、第１の主面に形成された切断予定線の幅が第２の主面に形成された切断予定線の幅よりも小さくなるように保護層の除去が行われる。第２のエッチングステップは、ガラス基板とエッチング液を接触させることにより切断予定線に沿ってガラス基板を分断する工程である。第２のパターニングで切断予定線の幅を調節した後にエッチング処理で分断することにより、凹部の側面の傾斜角度と分断面の傾斜角度が同程度になるので、端面形成ステップにおける端面研磨量を抑制でき、生産効率を向上させることができる。

また、第２のエッチングステップは、第１の主面と第２の主面に対して同時にエッチング液を接触させることが好ましい。エッチング処理は等方性に加工が進行するため、分断面の角度の調整は多段階のエッチングが必要になり、生産効率が低下することがあった。しかし、第２のパターニングステップで切断予定線の幅を調整しているため、１回のエッチングで所望の傾斜角度を有する分断面を形成することが可能になる。

本発明によれば、周縁部に湾曲領域を備えたカバーガラスを簡易に製造することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るカバーガラスを示す図である。 携帯情報端末上に載置されたカバーガラスを示す図である。 ガラス母材のパターニングについて示す図である。 ガラス母材への凹部の形成について示す図である。 カバーガラスの端面形状の加工について示す図である。 ガラス母材のパターニングについて示す図である。 ガラス母材のエッチングによる分断の様子を示す図である。 カバーガラスの端面形状の加工について示す図である。

ここから、図面を用いて本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態によって製造されたカバーガラス１０を示す図である。カバーガラス１０は、第１の主面１２および第２の主面１４を有するガラス基板である。また、カバーガラス１０は、カバーガラス１０の中央部に配置された平面部１６と平面部１６の周囲に配置された湾曲部１８を備えている。

カバーガラス１０に使用されるガラス基板としてはアルミノシリケートガラスが好ましいが、特に限定はされず、ソーダガラスや無アルカリガラスを使用しても良い。カバーガラス１０の板厚は、０.１〜１.５ｍｍ程度あることが好ましい。また、必要に応じて、圧縮応力層が形成されても良く、圧縮応力層は公知のイオン交換法によって形成することができ、形成される圧縮応力層の厚みは５〜１００μｍの範囲で調整される。

平面部１６は、カバーガラス１０の中央部に存在する平坦な領域である。平面部１６の板厚は、０.１〜０.５ｍｍ程度に形成されることが好ましいが、これには限定されない。湾曲部１８は、カバーガラス１０の周縁部に形成された領域である。湾曲部１８は、カバーガラス１０の周縁部において、第１の主面１２側から第２の主面１４側に向かって傾斜する形状を呈している。また、湾曲部１８の主面領域は、外側に向かって凸状に湾曲するように構成される。平面部１６と湾曲部１８の境界部は、丸みを帯びた形状になるように構成される。湾曲部１８の傾斜角度は、カバーガラス１０が装着される機器に応じて、適宜調整される。なお、湾曲部１８は、カバーガラス１０の周縁部全域にわたって配置される必要はなく、所望の１辺のみに配置されていても良い。

カバーガラス１０は、例えば、図２（A）に示す携帯情報端末５０に使用することができる。携帯情報端末５０は、中央部に情報表示領域５２を有している。情報表示領域５２は、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイによりアイコン等の情報を表示する領域である。また、情報表示領域５２の周縁部は、断面視において湾曲形状を呈している。

カバーガラス１０は、情報表示領域５２が配置された主面を被覆するように配置されている。湾曲部１８が携帯情報端末５０の端部に対応するように湾曲しているため、携帯情報端末５０の端部も確実に保護することができる。フラットな形状のカバーガラス１０１では、図２（C）に示すように携帯情報端末５０の端部が露出してしまう。

ここから、図３〜図５を用いてカバーガラス１０の製造方法を説明する。カバーガラス１０を製造する場合は、通常、複数のカバーガラス１０が面取りされた大型のガラス母材３０を使用する。カバーガラス１０は、ガラス母材３０から個片に分断されることによって、所望の形状に形成される。本実施形態では、矩形上のカバーガラスの製造方法を説明するが、カバーガラスの形状はエッチング処理によって所望の形状に形成することが可能である。

まず、ガラス母材３０の第１の主面３４および第２の主面３６に耐エッチング性を有する保護フィルム３２を被覆する。本実施形態では、保護フィルム３２として、少なくともフッ酸に対する耐性を有する自己粘着型フィルムを使用した。なお、フィルム以外にもフッ酸に対する耐性を有しているものであれば、樹脂剤やレジスト剤を使用しても良い。

保護フィルム３２でガラス母材３０の両主面を被覆した後に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、第２の主面３４において平面部１６に対応する領域から保護フィルム３２を除去するパターニング処理が行われる。パターニング処理の一例としては、レーザ装置を用いて保護フィルム３２を除去する方法が挙げられる。パターニング処理に使用するレーザ装置はガラス母材３０に過度にダメージを与えないものであれば、特に制限はない。なお、感光性レジスト材を利用してガラス母材３０を被覆する場合は、フォトリソグラフィを利用してパターニングを行うことも可能である。

続いて、ガラス母材３０をエッチング液に接触させることによりパターニング処理された領域に凹部３８を形成するエッチング処理を行う。エッチング処理としては、エッチング液中にガラス母材３０を浸漬させるディップ式エッチング方法やガラス母材３０に対してエッチング液を噴射するスプレイ式エッチング方法が挙げられる。エッチング液は、少なくともフッ酸を含んでおり、必要に応じて塩酸等の無機酸や界面活性剤等のエッチング補助剤を添加することも可能である。

エッチング処理により形成された凹部３８は、図４（Ｂ）に示すように底面が第１の主面３４と略水平になるように形成される。また、凹部３８の側面部は開放側に向かって広がるような傾斜面を呈している。さらに、エッチング処理により凹部３８の側面は湾曲している。凹部３８の側面の湾曲形状やテーパの傾きは、エッチング液の組成やエッチング方法によって適宜調整可能であり、カバーガラス１０が配置される物品の形状に応じて変更される。

複数の凹部３８が形成されたガラス母材３０は、保護フィルム３２を剥離した後に、切断予定線４０に沿って切断される。切断予定線４０は、図４（Ａ）に示す破線であり、凹部３８の外周領域においてカバーガラス１０の輪郭部に対応する線である。分断処理は、公知のスクライブブレーク装置やレーザ装置を使用することができる。本実施形態では、スクライブブレークでガラス母材３０を分断しており、分断面４２は図５（Ａ）に示すようにガラス母材３０の主面に対して略垂直になるように形成される。切断予定線が直線のみで構成される場合は、スクライブ装置によって分断することが効果的であるが、カバーガラス１０の輪郭部に曲線領域を含む場合は、レーザ装置等を使用することが好ましい。

続いて、ガラス母材３０から個片に分断されたカバーガラス１０の分断面４２を凹部３８の側面と略平行になるまで研磨する。凹部３８の側面と略平行になるまで分断面４２を研磨することによって、カバーガラス１０の周縁部が図５（Ｃ）に示すように図面下方に向かって湾曲するような形状となる。また、この際、カバーガラス１０の端面４４は、主面と略平行になるように構成される。研磨処理は、公知のスピンドル等の端面研磨装置を使用することができる。スピンドルは、番手を変更し、複数回の研磨処理を繰り返しながら、所望の端面形状になるまで研磨処理が行われる。また、端面研磨後に分断面４２をわずかにエッチング処理することによって細かな傷を除去することが好ましい。

本実施形態では、エッチング処理と機械加工を組み合わせることによりカバーガラス１０の周縁部に湾曲部１８を形成することを可能にした。エッチング処理は、ガラス母材３０に対して複数の凹部３８を同時に形成することができるため、生産効率が良い。また、凹部３０を形成した後に、カバーガラス１０の端面を形成することにより機械加工による端面の研磨量を抑制することができる。凹部３８を機械加工で形成する場合、研磨処理を行う総体積が大きくなってしまうため、効率の悪い処理となってしまう。また、機械加工ではガラス基板に細かな傷が発生してしまい、カバーガラス１０の強度が低下してしまうおそれが高い。本実施形態では、エッチング処理で凹部３８を形成するため、カバーガラス１０の強度の低下を抑制することができる。

ここから、カバーガラス１０の他の製造方法について、図６〜図８を用いて説明する。本実施形態では、凹部３８を形成した後のガラス母材３０の分断処理をエッチングによって行う方法について説明する。まず、凹部３８が形成されたガラス母材３０に対して、再び保護フィルム３２を両主面に被覆する。この際、凹部３８の形成時に使用した保護フィルム３２は、一旦剥離した後に新たな保護フィルム３２を被覆し直すことが好ましい。

続いて、切断予定線に沿って保護フィルム３２にパターニング処理を行う。この際、第１の主面３４に形成される切断予定線４０１の幅は、凹部３８が形成されている第２の主面３６側に形成される切断予定線４０２よりも狭くなるように形成される。切断予定線４０１および切断予定線４０２の幅の差は、ガラス母材３０の板厚に対して５〜６０％の範囲で狭くなるように調整されることが好ましい。エッチング処理でガラス基板を分断する場合、略垂直の端面に凸状の突起部が形成されたような端面になるが、パターニングの幅を調整することにより、端面の傾斜角度や突起部の位置をずらすことが可能になる。パターニング処理は、上述の同様にレーザ装置やフォトリソグラフィによって行うことが可能である。

パターニング処理が行われたガラス母材３０は、エッチング処理によって分断される。エッチング処理は、上述のエッチング処理と同様に少なくともフッ酸を含むエッチング液とガラス母材３０を接触させることによって行われる。エッチング処理を行うことで、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように断面形状が変化しながら、ガラス母材３０の分断が進行する。図７（Ａ）は、エッチング処理開始直後のガラス母材３０の分断面の様子を示す図面である。保護フィルム３２のパターニングの幅が広い第１の主面３４の方が第２の主面３６よりも板厚方向に対するエッチングが進行している。エッチング処理は、第１の主面３４と第２の主面３６で同時に進行していくが、切断予定線の幅が広い第１の主面３４の方がエッチングの進行が速い。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）よりもさらにエッチングが進行し、ガラス母材３０が分断された直後の状態を示す図である。分断面４２は、板厚方向において第２の主面３６側に突起部４６が形成される。また、分断面４２の傾斜角度は、エッチング処理により形成されているため、凹部３８の傾斜角度に近くなる。図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）よりもエッチングが進行し、完全に分断された状態を示す図である。突起部４６の頂部が丸みを帯びたような形状になる。

エッチングによりガラス母材３０から個片に分断されたカバーガラス１０は、保護フィルム３２を剥離した後に機械研磨によって分断面４２を研磨処理する。機械研磨は、上述の端面研磨処理と同様にスピンドル等の公知の研磨装置によって行われる。機械研磨によって突起部４６を含む分断面４２が研磨され（図８（Ｂ）参照）、カバーガラス１０は、最終的に凹部３８の側面と分断面４２が略水平になるように構成される。エッチング処理によりガラス母材３０を分断することで、分断面４２の形状が凹部３８の側面の形状に近い形状となっているため、スクライブブレークで形成された端面よりも端面加工の研磨量を抑制することができ、より効率的な生産を行うことが可能になる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐カバーガラス
１２‐第１の主面
１４‐第２の主面
１６‐平面部
１８‐湾曲部
３０‐ガラス母材
３２‐保護フィルム
３８‐凹部
４０‐切断予定線
４２‐分断面

Claims (4)

1. 単一のガラス部材で構成されたカバーガラスであって、平坦状の中央部と、前記中央部の周囲に配置された周縁部であって第１の主面から第２の主面側に湾曲している湾曲部を有する周縁部とを備えたカバーガラスの製造方法であって、
   少なくとも耐エッチング性を有する保護層で前記カバーガラスを多面取りするためのガラス基板の両主面を被覆する保護ステップと、
   前記ガラス基板の第２の主面において、前記平面部に対応する領域の前記保護層を除去する第１のパターニングステップと、
   前記ガラス基板をエッチング液に接触させることで、前記保護層が除去された領域に凹部を形成する第１のエッチングステップと、
   前記凹部の外縁部をカバーガラスの切断予定線に沿って分断する分断ステップと、
   前記分断ステップにおいて形成された分断面が前記凹部の側面部と略平行になるように研磨する端面形成ステップと、
   を含むことを特徴とするカバーガラスの製造方法。
2. 前記分断ステップにおいて、分断面が前記ガラス基板の主面と略垂直になるように分断されることを特徴とする請求項１に記載のカバーガラスの製造方法。
3. 前記分断ステップは、前記ガラス基板の両主面に被覆された前記保護層の一部を切断予定線に沿って除去する第２のパターニングステップと、
   前記ガラス基板とエッチング液を接触させることにより切断予定線に沿って前記ガラス基板を分断する第２のエッチングステップと、
   を含んでおり、
   前記第１の主面に形成された切断予定線の幅が前記第２の主面に形成された切断予定線の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のカバーガラスの製造方法。
4. 前記第２のエッチングステップは、前記第１の主面と前記第２の主面に対して同時にエッチング液を接触させることを特徴とする請求項３に記載のカバーガラスの製造方法。

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