JP5074978B2

JP5074978B2 - 携帯機器用カバーガラスのガラス基材の製造方法

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Publication number: JP5074978B2
Application number: JP2008083133A
Authority: JP
Inventors: 徹朗高野; 清森田; 和明橋本
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2028-03-27
Also published as: JP2009234856A

Description

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。

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）。
特開２００４−２９９１９９号公報特開２００７−９９５５７号公報

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。

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。

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。

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及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材の製造方法は、板状のガラス基板の一方及び他方の主表面のそれぞれ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の一方及び他方の主表面のそれぞれから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る工程と、前記ガラス基材の端面における前記主表面の面方向外側へ突出する頂部に対して、該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工程と、前記ガラス基材の端面に対して熱エネルギーを局所的に加えた後、イオン交換処理により前記ガラス基材表面を化学強化する工程と、を具備することを特徴とする。

この方法によれば、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ので、前記ガラス基材の主表面と端面との間に丸みが形成されるので、端面において極端に突出する部分がなく、しかも高い機械的強度を示すことができるガラス基材を得ることができる。

本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材の製造方法においては、前記ガラス基材の端面に対して熱エネルギーを局所的に加えた後、化学強化する前に、前記ガラス基材の端面に局所的に熱エネルギーを加えたガラス基材に対して、前記熱エネルギーを加えることにより生じた熱歪を緩和させるアニール処理を施すことが好ましい。

本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材の製造方法においては、前記熱エネルギーは、放電源、加熱源、光源の何れかより発生したエネルギーであって、前記ガラス基材の端面に対して局所的に、加熱処理、放電加工処理、光照射処理の何れかを行うことが好ましい。

本発明の携帯機器用カバーガラスのガラス基材の製造方法においては、前記ガラス基材の端面に高温の部材を接近させて、輻射熱により加熱処理を施すことが好ましい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、イオン交換処理条件としては、硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）の単塩、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）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。

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。

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。

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。

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^２以上が好ましく、さらに好ましくは、７０００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、最も好ましくは、１００００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることが望ましい。

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。

ダウンドロー法によるガラス板成形が可能なガラスとしては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ及び／又はＮａ_２Ｏを含有したアルミノシリケートガラスが挙げられる。特に、アルミノシリケートガラスは、６２重量％〜７５重量％のＳｉＯ_２、５重量％〜１５重量％のＡｌ_２Ｏ_３、４重量％〜１０重量％のＬｉ_２Ｏ、４重量％〜１２重量％のＮａ_２Ｏ、及び５．５重量％〜１５重量％のＺｒＯ_２を含有することが好ましく、さらに、Ｎａ_２Ｏ／ＺｒＯ_２の重量比が０．５〜２．０であり、さらにＡｌ_２Ｏ_３／ＺｒＯ_２の重量比が０．４〜２．５である組成とすることが好ましい。

ＳｉＯ_２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_２の割合は、前記化学的耐久性や、溶融温度を考慮すると、６２重量％〜７５重量％であることが好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラス表面のイオン交換性能を向上させるため含有される。Ａｌ_２Ｏ_３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。

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

Ｎａ_２Ｏは、ガラス表層部でイオン交換処理浴中のＫイオンとイオン交換されることにより、ガラスを化学強化する際の必須成分である。Ｎａ_２Ｏの割合は、前記機械的強度や、耐失透性、化学的耐久性を考慮して、４重量％〜１２重量％であることが好ましい。

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

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。

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。

（実施例１）
まず、ＳｉＯ_２を６３．５重量％、Ａｌ_２Ｏ_３を８．２重量％、Ｌｉ_２Ｏを８．０重量％、Ｎａ_２Ｏを１０．４重量％、ＺｒＯ_２を１１．９重量％含むアルミノシリケートガラスをダウンドロー法により、板厚０．５ｍｍの板状のガラス基板（シート状ガラス）に成形した。このダウンドロー法により形成されたシート状ガラスの主表面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を、原子間力顕微鏡により調べたところ０．２ｎｍであった。

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／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（Ｎａ_２ＣＯ_３溶液）を用いて現像してシート状ガラス上の被エッチング領域以外の領域に耐フッ酸性レジストを残存させたレジストパターンを形成した。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。

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_３）と硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）の比率（ＮａＮＯ_３：ＫＮＯ_３）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。

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。

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）／（２ｗｔ²）
ここで、σは３点曲げ強さ（ｋｇｆ／ｃｍ²）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。

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。

（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。

（実施例３）
火炎処理の代わりにＣＯ₂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。

（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。

（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。

（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^２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^２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^２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。

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^２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。

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。

（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。（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。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。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。抗折強度測定装置を説明するための図である。シャープエッジテストを説明するための図である。ガラス基材のエッジを説明するための図である。

符号の説明

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

Claims

板状のガラス基板の一方及び他方の主表面のそれぞれ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の一方及び他方の主表面のそれぞれから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る工程と、前記ガラス基材の端面における前記主表面の面方向外側へ突出する頂部に対して、該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工程と、前記ガラス基材の端面に対して熱エネルギーを局所的に加えた後、イオン交換処理により前記ガラス基材表面を化学強化する工程と、を具備す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の製造方法。
前記ガラス基材の端面に対して熱エネルギーを局所的に加えた後、化学強化する前に、前記ガラス基材の端面に局所的に熱エネルギーを加えたガラス基材に対して、前記熱エネルギーを加えることにより生じた熱歪を緩和させるアニール処理を施す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の製造方法。
前記熱エネルギーは、放電源、加熱源、光源の何れかより発生したエネルギーであって、前記ガラス基材の端面に対して局所的に、加熱処理、放電加工処理、光照射処理の何れかを行う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の製造方法。
前記加熱処理は、前記ガラス基材の端面に高温の部材を接近させて、輻射熱により加熱処理を施すことを特徴とする請求項３記載の携帯機器用カバーガラスのガラス基材の製造方法。