CN102557467B - 玻璃基板及其制造方法、图像显示装置、便携式电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板、便携式电子设备用图像显示装置、便携式电子设备以及便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法，其中，通过离子交换法形成的压缩应力层(30U、30B)仅设置在表面(20U)侧和背面(20B)侧上，端面(40A)为凸出的曲面，端面(40A)的表面粗糙度Ra为10nm以下，由此提高角部分的耐冲击性。

Description

玻璃基板及其制造方法、图像显示装置、便携式电子设备
技术领域
本发明涉及便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板、便携式电子设备用图像显示装置、便携式电子设备以及便携式电子设备用玻璃盖片的制造方法。
背景技术
在手机等包括液晶面板、有机EL面板等图像显示面板的便携式电子设备中，为了保护图像显示面板设置有玻璃盖片。这种便携式电子设备用玻璃盖片，例如按照下述方式制造。首先，将平板状玻璃以规定形状切割，由此制造被切割成小片的平板状玻璃。然后，接着将该平板状小片玻璃沉浸在溶融盐而进行化学强化。然后，在被化学强化的平板状玻璃的表面上，根据需要形成反射防止膜等各种功能膜(专利文献1)。即，专利文献1中记载的技术特征为，在进行切割工序之后实施化学强化工序。另外，如专利文献1中记载的技术特征相同的顺序实施切割工序和化学强化工序时，还提出了通过蚀刻方法实施切割工序的技术特征(专利文献2)。
在专利文献2中记载有通过湿式蚀刻(化学蚀刻)方法对平板状玻璃进行切割的技术特征，但通过干式蚀刻方法进行切割的技术特征也被公开(专利文献3)。另外，在专利文献3中还公开有在平板状玻璃上形成各种功能膜之后，通过蚀刻方法进行切割的技术。但是，作为平板状玻璃的切割方法，通常比蚀刻切割方法更多地采用划线切割方法。另外，还公开有用划线切割方法对风冷强化玻璃或化学强化玻璃进行切割时，风冷强化玻璃上粉碎成碎片、在化学强化玻璃上不能按照沿划线分割或者通过划线切割所得到的玻璃基板的负荷小于设想负荷而被破坏的内容(专利文献4)。因此，在专利文献4中公开有为了将化学强化玻璃沿着划线准确地切割，采用压缩应力层厚度范围为10μm～30μm，且压缩应力值范围为30kgf/mm2～60kgf/mm2的化学强化玻璃的技术。
除此之外，有关本发明的现有技术还公开有如专利文献5所示将大的化学强化玻璃通过激光切割或划线切割等物理加工方法进行切割的技术特征。
专利文献
专利文献1特开2007-99557号公报(段落编号0042、0043、0056、0057等)
专利文献2WO2009/078406(权利要求书等)
专利文献3特开昭63-248730号公报(权利要求书、第3项右下栏等)
专利文献4特开2004-83378号公报(权利要求1、段落编号0007、实施例等)
专利文献5特开2008-247732号公报(权利要求书等)
发明内容
如专利文献1、2等中例示，制造被化学强化、根据需要在其表面上形成有功能膜的方形且平板状的玻璃产品时，通过划线加工或蚀刻处理来对其进行切割后，进行离子交换处理。因此，从玻璃基板的表面侧、背面侧以及端面侧进行了离子交换处理。即，在玻璃基板的角部分上、从三个方向侧(表面侧或背面侧、以及两个端面侧)因离子交换处理而形成压缩应力层。因此，在玻璃基板的角部分上形成的压缩应力层厚度相比在角部分以外的地方形成的压缩应力层厚度大幅增大，因此应变应力容易集中，进而导致角部分的耐冲击性差。
本发明为了解决上述存在的问题，提供一种角部分的耐冲击性优良的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板、以及采用该玻璃基板的便携式电子设备图像显示装置和便携式电子设备、以及便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法。
通过下面的发明解决上述课题，即，
第一的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板，该玻璃基板具有表面、背面和端面，并且所述端面的至少一部分区域是通过蚀刻处理形成，其特征在于，在所述表面和所述背面上分别形成有通过离子交换法形成的压缩应力层，该压缩应力层在所述表面与所述背面的面方向的中心部和所述表面与所述背面的面方向的端部上按照所述层的厚度互相相同的方式形成。
第一的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的一个实施方式优选的是，所述端面的玻璃基板的厚度方向中心侧的区域是通过研磨处理形成的呈平坦面的区域。
第一的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的其它实施方式优选的是，所述端面由通过所述研磨处理形成的平坦面区域和表面粗糙度Ra为10nm以下的曲面区域构成。
第一的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的其它实施方式优选的是，所述端面为镜面。
第一的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的其它实施方式优选的是，从表面和背面中选择的至少一个面上设置有一层以上的装饰层。
第一的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的其它实施方式优选的是，利用于从显示器面板保护用玻璃盖片和触摸屏中选择的至少一种方式上。
第二的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板，其特征在于，通过离子交换法形成的压缩应力层仅设置在表面侧和背面侧上，端面为凸出的曲面，端面的粗糙度Ra为10nm以下。
第三的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板，其特征在于，通过离子交换法形成的压缩应力层仅设置在表面侧和背面侧上，端面的至少一部分区域为通过研磨处理形成的平坦面。
本发明的便携式电子设备用图像显示装置，其特征在于，该装置至少包括：图像显示面板，具有方形的图像显示区域；便携式电子设备用玻璃盖片，该玻璃盖片由设置在该图像显示面板的图像显示面侧上，且具有与图像显示区域的平面方向的轮廓形状大致一致的平面形状的第一、第二或第三的任意一个本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板构成。
本发明的便携式电子设备，其特征在于，该电子设备包括：图像显示面板；便携式电子设备用玻璃盖片，该玻璃盖片由设置在该图像显示面板的图像显示面侧上的第一、第二或第三的任意一个本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板构成。
本发明的便携式电子设备的一个实施方式优选的是手机。
第一的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法，其特征在于，该制造方法至少经过如下工序：离子交换处理工序，该工序为使包括一种以上的碱金属的平板状玻璃与包括一种以上碱金属的溶融盐接触，由此进行离子交换处理；耐蚀刻膜形成工序，已完成离子交换处理的平板状玻璃的至少一个面上形成耐蚀刻膜；图案制造工序，至少对耐蚀刻膜进行图案制造；切割工序，使已完成离子交换处理的上述平板状玻璃的、设置有被图案化的耐蚀刻膜的面与蚀刻溶液接触而进行蚀刻，由此将已完成离子交换处理的平板状玻璃切割成小片。
第二的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法，其特征在于，该制造方法至少经过如下工序：耐蚀刻膜形成工序，经过使包括一种以上的碱金属的平板状玻璃与包括一种以上碱金属的溶融盐接触而进行离子交换处理的离子交换处理工序的上述平板状玻璃表面和背面中的至少在一个表面上形成耐蚀刻膜；图案制造工序，至少对耐蚀刻膜进行图案制造；切割工序，使已完成离子交换处理的上述平板状玻璃的、设置有被图案化的耐蚀刻膜的面与蚀刻溶液接触而进行蚀刻，由此将已完成离子交换处理的平板状玻璃切割成小片。
第一和第二的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法的实施方式优选的是，在进行离子交换处理工序后且实施耐蚀刻膜形成工序之前实施装饰层形成工序，在该工序中，在进行离子交换的平板状玻璃的至少一个表面上形成一层以上装饰层。
第一和第二的本发明的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法的实施方式优选的是，进一步包括端面研磨工序，在该工序中，对经过切割工序后形成的切割面的至少一部分进行研磨。
根据本发明可以提供一种角部分的耐冲击性优良的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板以及采用该玻璃基板的便携式电子设备图像显示装置和便携式电子设备、以及便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法。
附图说明
图1为表示本实施方式的玻璃基板的一个例的模式截面图；
图2为第一比较例，表示对被切割加工成规定形状的整个平板状玻璃面进行离子交换处理而制造的玻璃基板的一个例的模式截面图；
图3为第二比较例，表示对被切割加工成规定形状的整个平板玻璃面进行离子交换处理而制造的玻璃基板的其它例的模式截面图；
图4为表示本实施方式的玻璃基板的其它的第一例的模式截面图；
图5为表示本实施方式的玻璃基板的其它的第二例的模式截面图；
图6为表示采用本实施方式的玻璃基板的触摸屏的一个例的模式截面图；
图7为表示本实施方式的图像显示装置的一个例的模式截面图；
图8为表示本实施方式的便携式电子设备的一个例的侧面图；
图9为说明本实施方式的玻璃基板制造方法的一个例的模式截面图；图9(A)为表示实施切割工序之前的状态图；图9(B)为表示正在实施切割工序的状态图。
附图标号说明
10、10A、10B、10C玻璃基板
12平板状玻璃
20主表面
20U表面
20B背面
30U、30B、32、34压缩应力层
40、40A、40B端面
42顶部
44U、44B、44U1、44B1倾斜面
46端面
48平坦面(研磨面)
50、50U、50B、52U、52B角部分
60装饰层
70、70U、70B耐蚀刻膜
72、72U、72B开口部
100触摸屏
102第一透明导电膜
104垫片
106第二透明导电膜
108树脂薄膜层
108A表面
110图像显示装置
112面板框体
112S侧面
114图像显示面板
114A图像显示面
120手机
122主体部
124显示器部
124A图像显示面
126铰链部
200、210玻璃基板
具体实施方式
在下面的说明中，将便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板简单地称之为“玻璃基板”，将便携式电子设备用图像显示装置简单地称之为“图像显示装置”，便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板的制造方法简单地称之为“玻璃基板的制造方法”。
(玻璃基板、图像显示装置和便携式电子设备)
本实施方式的玻璃基板为，通过离子交换法形成的压缩应力层仅设置在表面侧和背面侧上，端面为凸出的曲面，端面的表面粗糙度Ra为例如10nm以下。
图1为表示本实施方式的玻璃基板的一个例的模式截面图，具体来说，是表示端面附近的截面的截面图。图1所示的玻璃基板10A(和其它例一起统称时用符号“10”表示)，在表面20U侧和背面20B侧上设置有通过离子交换法形成为一定厚度的压缩应力层30U、30B。这样的压缩应力层30U、30B是通过使表面20U侧和背面20B侧与溶融盐接触而进行离子交换处理而形成。
另外，端面40A(40)为凸出的曲面，其表面粗糙度Ra为例如10nm以下。在此，“端面为凸出的曲面”更为具体地是指，其端面具有位于玻璃基板的平面方向的最外侧的顶部和按照从顶部延伸至表面侧和背面侧中选择的至少一侧的主表面侧的方式形成的倾斜面，且该倾斜面由向玻璃基板的内侧凹进去的曲面(凹曲面)构成。另外，该曲面如果是在制造玻璃基板10A时从表面侧和/或背面侧通过各向同性湿式蚀刻方法形成的蚀刻面则其曲率不作特别的限定。
在此，在图1所示的例子中，在端面40A的玻璃基板10A厚度方向的中央部附近，形成有按照位于玻璃基板10A的平面方向的最外侧方式突出的顶部42。并且，从该顶部42朝向表面20U侧和背面20B侧形成有缓缓弯曲的倾斜面44U、44B。该倾斜面44U、44B是朝向玻璃基板10A的内侧凹进去的凹面。即，倾斜面44U按照相对于连接图1所示的顶部42和表面20U的端部的直线(图中用虚线表示的直线L1)凹进的方式形成，倾斜面44B按照相对于连接图1所示的顶部42和背面20B的端部的直线(图中用虚线表示的直线L2)凹进的方式形成。具有如此形状的端面40A是，在表面20U侧和背面20B侧上形成压缩应力层30U、30B之后，通过从表面20U侧和背面20B侧进行作为各向同性蚀刻的湿式蚀刻来形成。即，端面40A的整个面是通过湿式蚀刻形成的面。另外，端面40A的形状只要是具有通过湿式蚀刻形成的曲面、表面粗糙度Ra为10nm以下，则该形状并不限定于图1所示的例子。例如，仅从表面20U侧实施湿式蚀刻时，端面40A由倾斜面44U和位于背面20B侧的顶部42构成。
另外，除了在表面20U侧、背面20B侧上存在压缩应力层30U、30B之外，端面40A上不存在通过离子交换处理形成的压缩应力层。因此，作为表面20U和端面40A的境界部分的角部分50U和作为背面20B和端面40A的境界部分的角部分50B的压缩应力层30U、30B的厚度(即，表面20U的面方向的端部厚度)与玻璃基板10A的中央部附近的压缩应力层30U、30B厚度实质上相同。因此，应变应力不会集中在角部分50U和角部分50B上。另外，图1所示的角部分50U、50B是主表面20(20U、20B)和端面40A的境界部分，即两个面的境界部分。但是，压缩应力层30U、30B即使是在主表面20、端面40A和与端面40A交叉的其它端面(未图示)的境界部分，即，作为三个面之间的境界部分形成的角部分也与玻璃基板10A的中央部附近的压缩应力层30U、30B厚度实质上相同。因此，与作为两个面之间的境界部分形成的角部分(以下有时称之为“两面角部分”)一样，即使在作为三个面之间的境界部分形成的角部分(以下有时称之为“三面角部分”)应变应力也不会集中。因此，即使在任何角部分也不会产生由于应变应力集中而导致的耐冲击性的劣化。另外，所谓三面角部分是相当于六方体的八个顶角部分。
另一方面，相对于具有与图1所示的玻璃基板10A相同的截面形状的平板状玻璃(离子交换处理之前的玻璃)或者是通过划线切割被切割成小片的平板状玻璃(离子交换处理之前的玻璃)，通过进行离子交换处理可以得到图1所示的玻璃基板10A和具有类似结构的玻璃基板。图2和图3为对被切割加工成规定形状的整个平板状玻璃进行离子交换处理而制造的玻璃基板的一个例，是表示第一和第二比较例的模式截面图。在此，图2所示的玻璃基板是和图1所示的玻璃基板10A一样利用通过湿式蚀刻进行切割的平板状玻璃制造的基板，图3所示的玻璃基板是利用通过划线切割所得到的平板状玻璃制造的基板。在此，图2和图3中，对具有与图1所示的形状相同形状的结构用相同的符号表示。
在图2所示的玻璃基板200中，形成有从主表面20(表面20U、背面20B)侧向端面40A侧连续的压缩应力层32，在图3所示的玻璃基板210中，形成有从主表面20(表面20U、背面20B)侧向端面46侧连续的压缩应力层34。另外，图3所示的端面46是通过划线切割所形成的平坦面。并且，制造玻璃基板200时，角部分50U、50B附近部分的离子交换是通过主表面20和端面40A的两个面进行。在这一点上，制造玻璃基板210时，作为表面20U和端面46的境界部分的角部分52U、作为背面20B和端面46的境界部分的角部分52B的附近部分的离子交换也相同。因此，角部分50U、50B的附近部分的压缩应力层32厚度和角部分52U、52B的附近部分的压缩应力层34厚度相比于其它部分厚，应变应力容易集中。并且，这样的压缩应力层厚度的增大和应变应力的集中在从三面进行离子交换的三面角部分更为明显。即，角部分特别是三面角部分的耐冲击性来说，图1所示的本实施方式的玻璃基板10A比图2、图3所示的玻璃基板200、210优良很多。
另一方面，玻璃表面上存在微小的裂纹(微裂纹)时，将该微裂纹作为起点容易产生应力的集中，通过这样的应力集中玻璃被容易破坏。在此，通过湿式蚀刻所形成的切割面是由于通过利用化学反应的湿式蚀刻而能够去除上述的微裂纹，因此将微裂纹作为起点的应力集中难以产生。但是，通过划线切割等机械加工所形成的切割面是通过施加外力而形成，因此，难以避免在切割面上发生微裂纹。从以上说明的内容可知，与图3所示的玻璃基板210比较，图1所示的本实施方式的玻璃基板10A在其端面的耐冲击性更优良。
在此，从机械强度和外观的方面考虑，玻璃基板200的端面40A优选的是镜面。该镜面是指，相对于具有无数微细凹凸的梨皮状表面(凹凸均匀的底面)精细加工成像镜子一样能映射物的面。也可以如下定义镜面：例如，在某个面上相互呈垂直的两个方向的表面粗糙度(算数平均粗糙度Ra)为0.1μm以下。
另外，如果端面40A的表面粗糙度Ra(算数平均粗糙度)为10nm以下就可以，但优选的是其表面粗糙度为5nm以下。而且，虽然对其表面粗糙度Ra的下限没做特别的限定，但实用的是0.1nm以上。10nm以下的表面粗糙度Ra是可以通过形成端面40A时的湿式蚀刻容易实现。另外，表面粗糙度Ra能够通过AFM(原子力显微镜)测量。
另外，压缩应力层30U、30B厚度虽然是根据玻璃基板的用途适当地选择，但从确保主表面20的耐损伤性或玻璃基板10A的耐冲击性的方面考虑，其厚度优选的是10μm以上，更优选的是其厚度为30μm以上，进一步更优选的是其厚度为40μm以上。另一方面，压缩应力层30U、30B厚度的上限虽然没有特别限定，但从防止离子交换处理所需时间的增加或制造玻璃基板10A时通过湿式蚀刻切割时的表面20U侧和背面20B侧的应力均衡恶化而导致的自发性粉碎(自爆)等的实用性方面考虑，其厚度上限优选的是100μm以下，更优选的是70μm以下。另外，压缩应力层30U厚度和压缩应力层30B厚度可以不同，但此时，玻璃基板10A的表面和背面应力均衡被破坏，因此玻璃基板10A容易弯曲。因此，通常优选的是使压缩应力层30U厚度和压缩应力层30B厚度大致相同。
玻璃基板10A的板厚没有特别地限定，但从控制利用玻璃基板10A的各种设备的重量增大或设备的薄型化方面考虑，通常板厚优选的是1mm以下，更优选的是0.7mm以下。另外，从确保玻璃基板10A的机械强度的方面考虑，板厚的下限值优选的是0.2mm。
另外，如图1所示。本实施方式的玻璃基板10可以是仅由玻璃基板10A的主体构成，但也可以是根据玻璃基板10的利用用途从表面20U和背面20B选择的至少一个面上设置有一层以上的装饰层的玻璃基板(带有膜的玻璃基板)。图4为表示本实施方式的玻璃基板的其它第一例的模式截面图，具体来说，是表示关于图1所示的玻璃基板10A的表面20U侧上设置有装饰层的构成的截面图。图4所示的玻璃基板10B是在玻璃基板10A的主体表面20U上设置有一层装饰层60。作为装饰层60例如可以举出：(1)AR层(防反射涂层)、防眩光涂层、半透明反射镜涂层、偏振光膜等具有光学功能的层；(2)以ITO(氧化铟锡)膜为代表的透明电极膜等的具有电功能的层；(3)印刷层等具有提高审美度的功能的层等。另外，通过层压多个装饰层60、进行图案加工等，在玻璃基板主体10A上可以形成触摸屏等各种元件。
另外，本实施方式的玻璃基板10可以是具有如图1所示的由凸出的曲面构成的端面40A的玻璃基板10A的端面40A的至少一部分区域通过研磨处理被加工成呈平坦面的区域的基板。此时，研磨处理之后的端面可以是其整个面都被研磨处理成平坦面的端面，还可以是由被研磨处理成平坦面的区域和表面粗糙度Ra为10nm以下的曲面区域构成的端面。另外，被研磨处理成平坦面的区域优选由至少将顶部42和该顶部42附近通过研磨去除的形状形成，且通过研磨处理形成的平坦面相对于表面20U和背面20B大致垂直的面。此时，例如端面40A的玻璃基板10A的厚度方向中心侧的区域形成为通过研磨处理形成的呈平坦面的区域。由此，被研磨处理后的端面上由于不存在因顶部42而引起的明显的突出部，因此相对于图1所示的玻璃基板10A能够更加提高端面部的平坦性或纵横尺寸精度。
在此，作为研磨处理可以采用刷磨等机械研磨处理。除此之外，作为研磨处理还可以采用蚀刻处理等公知的化学研磨处理。
图5为表示本实施方式的玻璃基板的其它的第二例的模式截面图，具体来说，是表示关于将图1所示的玻璃基板10A的顶部42和其附近通过研磨处理去除，在端面的一部分上形成平坦面的形状的截面图。在图5中对与图1相同的结构由相同附图标号表示。图5所示的玻璃基板10C的端面40B(40)由位于表面20U侧的倾斜面44U1、位于背面20B侧的倾斜面44B1以及位于倾斜面44U1和倾斜面44B1之间且通过研磨处理去除顶部42和其附近所形成的平坦面(研磨面)48构成。在此，平坦面48是相对于表面20U和背面20B大致呈直交的面。另外，如果除去以上的点，图5所示的玻璃基板10C具有和图1所示的玻璃基板10A相同的结构。另外，玻璃基板10C的表面20U和/或背面20B上还可以进一步设置如图4例示的装饰层60。
本实施方式的玻璃基板10的利用用途没有特别地限定，但从主表面20的耐冲击性、耐损伤性优良的方面考虑，优选利用于要求表面的耐冲击性和/或耐损伤性的用途上。作为这样的用途典型的可以举出液晶面板、有机EL面板、等离子体显示器面板等各种显示器面板保护用玻璃盖片(以下有时简称为“玻璃盖片”)或触摸屏。
图6为表示利用本实施方式的玻璃基板的触摸屏的一例的模式截面图。另外，关于图6所示的玻璃基板10的具体的截面构成在此省略说明。图6所示的触摸屏100由在玻璃基板10的表面20U上设置有第一透明导电膜102、相对于该第一透明导电膜102通过垫片相对而置的第二透明导电膜106和在第二透明导电膜106的与设置有玻璃基板10侧相反的一例上设置的树脂薄膜层108构成。在该触摸屏100中，通过对树脂薄膜108表面108A挤压，使第一透明导电膜102和第二透明导电膜106接触，在第一透明导电膜102和第二透明导电膜106之间产生电流的流动，并通过解除挤压而阻断第一透明导电膜102和第二透明导电膜106的导通。并且，将此时的电流的ON/OFF作为输入信息传递给与触摸屏100连接的控制电路(未图示)上，而且控制电路向配置在玻璃基板10的背面20B侧上的显示器(未图示)上传递相应输入信息的显示信息，由此实现触摸屏操作。
图7为表示本实施方式的图像显示装置的一例的模式截面图。另外，图7是表示图像显示装置的主要部分的构成的截面图，关于其它的构成，省略对其的说明。另外，关于图7所示的本实施方式的玻璃基板10的具体的截面构成，省略对其的说明。图7所示的图像显示装置110至少包括面板框体112、保持在该面板框体112上的液晶面板等图像显示面板114、按照大致覆盖图像显示面板114的整个图像显示面114A的方式配置在图像显示面114A上的玻璃基板10。另外，图7所示的例子中，图像显示面114A和玻璃基板10可以是相互紧密接触，也可以设置有微小的间隙，还可以是在两者之间配置有树脂薄膜等其它的层。另外，图像显示装置110可以是单独发挥功能的装置，也可以是如手机等的便携式电子设备的显示面板部分等构成其它电子设备的一部分的装置。
另外，玻璃基板10的端面40在图7所示的例子中完全地暴露，并且和面板框体112的侧面112S大致位于同一个面上。但是，还可以是玻璃基板10与图像显示面板114一起埋入面板框体112内而端面40呈不暴露的状态。但是，从设计的角度考虑，多种情况下优选使端面40完全暴露。因此，从提高设计的角度考虑，适合的是端面40呈暴露的状态。此时，图像显示装置110与地面或壁等碰撞时，玻璃基板10的角部50直接暴露在机械性碰撞的状态。但是，本实施方式的玻璃基板10由于角部50的耐冲击性优良，因此与利用图2和图3中例示的玻璃基板200、210的情况比较，玻璃盖片发生损伤的可能性小。因此，从耐冲击性的方面考虑，本实施方式的玻璃基板10能够更加提高包括玻璃盖片的图像显示装置的外观设计的自由度。
另外，图像显示面板114通常在图像显示面114A侧具有方形的图像显示区域。此时，作为设置在图像显示面板114的图像显示面114A侧的玻璃盖片优选的是，利用具有和图像显示区域的平面方向的轮廓形状大致一致的平面形状的本实施方式的玻璃基板10。这是因为此时不存在画面四角的画质下降的情况。其理由如下所述。首先，图2和图3例示的玻璃基板200、210中，三面角部分附近的压缩应力层32、34厚度比除三面角部分附近之外的压缩应力层32、34厚度厚很多。另外，在三面角部分附近和不是三面角部分附近的部分上，压缩应力层32、34的折射率不同。因此，三面角部分附近和不是三面角部分附近的部分的压缩应力层32、34厚度不同会导致玻璃盖片表面的三面角部分附近和不是三面角部分附近的部分的光的偏振光或散射情况不同。因此，将具有与图像显示区域的平面方向的轮廓形状大致一致的平面形状的玻璃基板200、210作为玻璃盖片使用时，画面四角的图像的视觉性与画面四角以外的其它部分相比，看上去不一样。但是，在本实施方式的玻璃基板10中，由于三面角部分附近的压缩应力层20厚度和三面角部分附近之外的压缩应力层20厚度大致相同，因此可以避免上述问题的发生。另外，“和图像显示区域的平面方向的轮廓大致一致的平面形状”是指，具有相对于构成图像显示区域的平面方向的轮廓形状的轮廓线向外侧或内侧露出±10mm范围的大小的平面形状。
另外，四角部分面积占整个图像显示区域面积的比率，如果图像显示区域的面积越小其比率相对越大。这就意味着，当四角部分的画质下降的情况发生时，图像显示区域的大小越小，对于看图像的人来说，四角部分的图像的视觉性的不适感越增加。考虑到这样的情况，图像显示区域的大小优选的是对角线长度为1.5英寸以上，更优选的是对角线长度为2.0英寸以上。另外，图像显示区域的大小的上限没有特别地限定，实用上优选的是对角线长度为5.0英寸以下。
本实施方式的玻璃基板的更为优选的利用方式是，作为至少包括图像显示面板、设置在图像显示面板的图像显示面侧的玻璃盖片的便携式电子设备、特别优选的是作为手机的玻璃盖片使用。便携式电子设备、特别是手机，从其利用方式来看，玻璃盖片的角面部分多处于发生机械性碰撞的状态，也要求设计多样性。但是，本实施方式的玻璃基板10如上所述容易满足两方面的要求。
图8为表示本实施方式的便携式电子设备的一例的侧面图，具体来说，是表示关于在图像显示面板的图像显示面侧包括作为玻璃盖片的本实施方式的玻璃基板10的手机的图。图8所示的手机120包括主体部122、包括图像显示面板的显示器部124、以可折叠的方式连接主体部122和显示器部124的铰链部126、按照大致覆盖整个显示器部的图像显示面124A的方式配置的玻璃基板10。
作为构成本实施方式的玻璃基板10的玻璃材料，只要是能够进行离子交换处理的包含碱金属氧化物的玻璃材料不管是什么样的都可以利用，但是优选使用如(1)包括利用下拉法等制造平板状玻璃时所使用的SiO2、Al2O3、Li2O和Na2O中选择的至少一种碱金属氧化物的硅铝酸盐玻璃、(2)利用浮标法等制造平板状玻璃时所使用的钠钙玻璃等公知的玻璃材料。另外，由利用下拉法的平板状玻璃制造出玻璃基板10的情况下，与利用浮标法等情况比较，平板状玻璃表面的损伤极少，平板状玻璃表面的光滑性也呈纳米级粗糙度。因此，不仅能够省略制造玻璃基板10时用于形成主表面20的镜面研磨加工，而且主表面20上也极少发生微裂纹。
另外，从平板状玻璃制造性、机械强度、化学耐久性等实用性的方面考虑，作为硅铝酸盐玻璃优选的是包含62～75重量％的SiO2、5～15重量％的Al2O3、0～8重量％的Li2O、4～16重量％的Na2O、0～6重量％的K2O、0～12重量％的ZrO2、0～6重量％的MgO的。
另外，压缩应力层20是将构成玻璃基板10的玻璃材料自身含有的碱金属的一部分置换成离子半径更大的碱金属的变质层。例如，如果构成玻璃基板10的玻璃材料自身含有的碱金属是Li，则被置换成Na、K等，如果构成玻璃基板10的玻璃材料自身含有的碱金属是Na，则被置换成K等。
(玻璃基板的制造方法)
接着，关于本实施方式的玻璃基板10的制造方法进行说明。首先，图1所示的玻璃基板10A至少通过如下工序而可制造。具体工序为：离子交换处理工序，使包含一种以上碱金属的平板状玻璃与包含一种以上碱金属的溶融盐接触，由此进行离子交换处理；耐蚀刻膜形成工序，已完成离子交换处理的平板状玻璃的至少一个面上形成耐蚀刻膜；图案制造工序，至少对耐蚀刻膜制造图案；切割工序，使已完成离子交换处理的平板状玻璃的、设置有被图案化的耐蚀刻膜的面与蚀刻液接触而进行蚀刻，由此将已完成离子交换处理的平板状玻璃切割成小片。下面，关于各个工序进行更详细的说明。
-离子交换处理工序-
在离子交换处理工序中使包含一种以上碱金属的平板状玻璃与包含一种以上碱金属的溶融盐接触而进行离子交换处理。在该离子交换处理中，通常通过使平板状玻璃沉浸在溶融盐中而对平板状玻璃的两面进行离子交换处理。溶融盐的组成和温度以及沉浸时间可以根据平板状玻璃的玻璃组成、形成在平板状玻璃的表层部分的压缩应力层20厚度等适当地选择。例如，平板状玻璃的玻璃组成如果是上述的硅铝酸盐玻璃或钠钙玻璃，溶融盐的组成和温度以及沉浸时间一般情况下优选的是下面例示的范围中选择。
(1)溶融盐的组成：硝酸钾、或者是硝酸钾和硝酸钠的混盐
(2)溶融盐的温度：320℃～470℃
(3)沉浸时间：3～600分钟
-耐蚀刻膜形成工序-
在耐蚀刻膜形成工序中，已完成离子交换处理的平板状玻璃的至少一个面上形成耐蚀刻膜。该耐蚀刻膜通常形成在已完成离子交换处理的平板状玻璃的两面上，但是在切割工序中只把一面与蚀刻液接触时，可以只在该一面上形成耐蚀刻膜。另外，下面说明的是将耐蚀刻膜形成在已完成离子交换处理的平板状玻璃的两面上的情况。作为耐蚀刻膜，只要是在图案制造工序中能够通过图案制造处理一部分被去除，且对于切割工序中所使用的蚀刻液具有不被溶解和不被去除的性质的膜，可以适当地选择。作为这样的耐蚀刻膜优选使用至少对于氟酸溶液具有难溶性或不溶性的抗蚀膜。此时，可以在图案制造工序中，通过利用光掩膜的曝光处理和利用显影液的显影处理对抗蚀膜进行图案制造处理，在切割工序中可以利用蚀刻液进行切割。
-图案制造工序-
在图案制造工序中至少对耐蚀刻膜进行图案制造。由此，在覆盖已完成离子交换处理的平板状玻璃的整个表面的耐蚀刻膜中，去除与最终制造的玻璃基板10的平面方向的形状所对应的区域之外的耐蚀刻膜。作为耐蚀刻膜的图案制造方法典型的可以利用使上述的曝光和显影组合而实施的光刻法。另外，图案制造工序可以是对基板两面上形成有耐蚀刻膜的已完成离子交换处理的平板状玻璃的至少一个面实施，也可以是对其两面实施。另外，后面的情况是，在实施切割工序之后，如图1例示形成端面形状具有顶部42和两个倾斜面44U、44B的端面40A。
-切割工序-
在切割工序中，使已完成离子交换处理的平板状玻璃的、设置有被图案制造的耐蚀刻膜的面与蚀刻液接触而进行蚀刻，由此将已完成离子交换处理的平板状玻璃切割成小片。蚀刻处理通常是使平板状玻璃沉浸在蚀刻液而进行。作为蚀刻液，只要是至少包含氟酸的就没有特别地限定，但是根据需要也可以添加盐酸等其它酸或表面活性剂等各种添加剂。
图9为说明本实施方式的玻璃基板的制造方法的一例的模式截面图，具体来说，是说明制造图1所示的玻璃基板10A时的切割工序的一例的图。在此，图9(A)为表示切割工序实施前的状态的图，换言之，是表示在已完成离子交换处理的平板状玻璃上形成的耐蚀刻膜被图案制造处理之后的状态。另外，图9(B)为表示切割工序实施过程中的状态的图。另外，在图9中，关于平板状玻璃上形成的压缩应力层20，省略对其的描述。
图9(A)所示的切割工序实施前的状态中，在平板状玻璃12的两面上形成有耐蚀刻膜70(70U、70B)。并且，在耐蚀刻膜70(70U、70B)上设置有通过图案制造工序按照使平板状玻璃12的表面暴露的方式形成的开口部72(72U、72B)。另外，平板状玻璃12的一面上设置的开口部72U和另一个面上设置的开口部72B在平板状玻璃12的平面方向上其设置位置相同，并且开口部72U和开口部72B的宽度相同。另外，开口部72，从图9中的纸面前侧向里侧延伸的方式以带状形成。
接着，使设置有图9(A)所示的开口部72的带有耐蚀刻膜70的平板状玻璃12沉浸在蚀刻液(图9中未图示)。此时，向开口部72内侵入的蚀刻液只对曝光在开口部72底部的平板状玻璃12选择性地进行蚀刻。并且，如图9(B)中的箭头方向所示，以开口部72的底部侧作为起点从平板状玻璃12的两面大体上各向同性地进行对平板状玻璃12的蚀刻。因此，经过切割工序所得到的玻璃基板10A具有如图1所示的由吐出的曲面构成的端面40A。另外，利用蚀刻液的湿式蚀刻中由于蚀刻面变为光滑，因此在相互垂直的两个方向上能够容易使端面40A的表面粗糙度Ra为10nm以下。即，将端面40A能够镜面加工。
-装饰层形成工序-
另外，不是制造图1所示的玻璃基板10A，而是制造图4所示的形成有装饰层60的玻璃基板10B时，经过离子交换处理工序后、且实施耐蚀刻膜形成工序之前，在已被离子交换的平板状玻璃的至少一个表面上实施形成一层以上装饰层60的装饰层形成工序。此时，在耐蚀刻膜形成工序中，在装饰层60的表面上形成耐蚀刻膜。
在此，在图案制造工序中只对耐蚀刻膜进行图案制造时，在切割工序中对耐蚀刻膜被去除的区域的装饰层60和平板状玻璃进行蚀刻，由此进行切割。此时，作为在切割工序中所使用的蚀刻液的组成，选择不会侵蚀耐蚀刻膜而侵蚀装饰层60和平板状玻璃的组成。
另一方面，在图案制造工序中对耐蚀刻膜和装饰层60同时进行图案制造时，在切割工序中对去除耐蚀刻膜和装饰层60的区域的平板状玻璃进行蚀刻，由此进行切割。此时，作为在切割工序中所使用的蚀刻液的组成，选择不会侵蚀耐蚀刻膜和装饰层而侵蚀平板状玻璃的组成。
作为装饰层60的成膜方法，根据构成装饰层60的材料、膜厚等，可以适当地利用公知的成膜方法，例如可以利用丝网印刷法等的各种印刷方法、浸渍法、喷雾涂布法、溶胶凝胶涂布法、镀金法等公知的液相成膜法或真空镀膜法、溅射法、化学气相沉积法(CVD，ChemicalVaporDeposition)等公知的气相成膜法等。
在以上说明的本实施方式的玻璃基板制造方法中，为了制造玻璃基板10以大尺寸平板状玻璃12的状态实施离子交换处理和根据需要实施的装饰层形成工序之后，实施将平板状玻璃12切割成小片的切割工序。因此，和平板状玻璃12是以预先被切割成同玻璃基板10相同尺寸的小片的状态实施离子交换处理和根据需要实施的装饰层形成工序而制造图2、图3例示的玻璃基板200、210或在这些玻璃基板200、210上形成有装饰层60的基板的情况相比，本实施方式的玻璃基板制造方法有以下优点：(1)生产性和成本更优良、且、(2)所制造出的玻璃基板的尺寸精度高。
(1)作为生产性和成本更优良的理由可以举出，当实施离子交换处理或形成装饰层的工序时，相对于所使用的平板状玻璃12被切割成小片之前的大尺寸的情况，所使用的平板状玻璃12已被切割成小片的小尺寸的情况下，必须对多枚平板状玻璃12进行处理。例如，当实施离子交换处理时，要进行使多枚被切割成小片的平板状玻璃12沉浸在溶融盐中的沉浸处理时，向在溶融盐中用于保持平板状玻璃12的支架上必须布置多枚被切割成小片的平板状玻璃12。因此，和使用大尺寸的平板状玻璃12的情况相比，使用被切割成小片的平板状玻璃12的情况在支架上布置平板状玻璃12时的作业效率极低。
(2)另外，作为所制造出的玻璃基板的尺寸精度高的理由可以举出，在本实施方式的玻璃基板制造方法中经过伴随平板状玻璃12尺寸变化的离子交换处理之后，利用湿式蚀刻实施切割。即，经过利用湿式蚀刻或划线切割等实施切割处理之后，利用被切割成小片的平板状玻璃12实施离子交换处理时，为了得到所需尺寸的玻璃基板必须在预测实施离子交换处理所伴随的尺寸变化的基础上实施切割处理。但是，伴随离子交换处理的实施而发生的尺寸变化程度有偏差。因此，在切割处理中不管如何高精度地切割，但所得到的玻璃基板尺寸也容易产生偏差。对于此，在本实施方式的玻璃基板制造方法中，在离子交换处理中尺寸不管发生如何变化，但通过在此之后实施的利用湿式蚀刻的切割处理，决定玻璃基板10的尺寸。因此，很容易使玻璃基板10的尺寸满足所要求的值。
-端面研磨工序-
另外，在本实施方式的玻璃基板制造方法中，还可以包括对经过切割工序所形成的切割面的至少一部分进行研磨的端面研磨工序。在此，切割面是指，例如，如图1、图4等中例示的端面40A，由通过湿式蚀刻形成的凸出的曲面构成的端面。通过实施该端面研磨工序能够得到如图5中例示的基板10C一样其端面的至少一部分区域为通过研磨处理后呈平坦面的玻璃基板。在此，关于图4所示的玻璃基板10B的端面40A，通过研磨处理去除其顶部42和顶部附近，由此加工成如图5所示的端面40B时，能够防止通过研磨处理而发生的装饰层60的端面40B侧的磨削、破损或剥离。
[实施例]
下面通过实施例更加详细地说明本发明，但本发明并不仅限定于下面的实施例。
(实施例1)
将通过下拉法制造的硅铝酸盐玻璃制的平板状玻璃(厚度为0.5mm、纵横为400mm×320mm)沉浸在溶融盐中，由此在两面上形成厚度为大约40μm的压缩应力层20U、20B。在此，平板状玻璃的玻璃组成是包含63.5重量％的SiO2、8.2重量％的Al2O3、8.0重量％的Li2O、10.4重量％的Na2O、11.9重量％的ZrO2。另外，当进行离子交换处理时，作为溶融盐使用硝酸钾和硅酸钠的混盐(用重量％表示的混合比为，硝酸钾∶硅酸钠＝60∶40)，为了使压缩应力层20U、20B厚度达到上述厚度，将溶融盐的温度保持在320℃～360℃范围，并适当地调整沉浸时间。
接着，在已被离子交换处理的平板状玻璃的两面上通过辊涂机形成具有耐氟酸性的负性抗蚀膜(厚度为30μm)，进一步在150℃的温度下进行30分钟的烘干处理。然后，利用光掩膜将抗蚀膜曝光之后，利用显影液(Na2CO3溶液)进行显影而去除抗蚀膜的一部分，由此完成形成开口部的图案制造处理。
接着，将被图案处理的形成有抗蚀膜的平板状玻璃沉浸在含有氟酸和盐酸的蚀刻液中，并对平板状玻璃的两面进行湿式蚀刻，由此进行切割。然后，通过有机溶剂溶解和去除抗蚀膜，并进一步洗净，由此得到具有图1所示的截面结构的玻璃基板10A(纵横：90mm×45mm)。通过SEM(扫描电子显微镜)对所得到的玻璃基板10A的端面40A进行观察时，没有观察到微裂纹或通过划线切割形成的切割面或通过研磨处理形成的研磨面等特有的面形状，而是发现整个面都是非常光滑的面。另外，通过AFM(原子力显微镜)测量(接触式、测量区域：5μm×5μm)端面40A的倾斜面44U时，表面粗糙度Ra为大约2nm。
(比较例1)
将实施例1中使用的平板状玻璃不进行离子交换处理的基础上如实施例1一样依次实施抗蚀膜的形成、图案制造处理、通过湿式蚀刻的切割处理而得到和实施例1中制造的玻璃基板10A相同尺寸的平板状玻璃。然后，将该平板状玻璃按照角部附近以外的地方的压缩应力层厚度与实施例1中制造的玻璃基板10A几乎相同程度的方式在与实施例1大致相同的条件下进行了离子交换处理。由此，得到具有图2所示的截面结构的玻璃基板200。
(比较例2)
将实施例1中使用的平板状玻璃不进行离子交换处理的基础上实施划线切割，由此得到和实施例1中制造的玻璃基板10A相同尺寸的平板状玻璃。然后，将该平板状玻璃按照角部分附近以外的地方的压缩应力层厚度与实施例1中制造的玻璃基板10A几乎相同程度的方式在和实施例1大致相同的条件下实施离子交换处理。由此，得到具有图3所示的截面结构的玻璃基板210。
<评价>
利用在各实施例和比较例中得到的玻璃基板实施耐冲击性评价和四角部分的目测评价，将其结果表示在表1中。
[表1]
实施例1 比较例1 比较例2
耐冲击性评价 A B B
四角部分的目测评价 A C A
另外，表1所示的耐冲击性评价和四角部分的目测评价的评价方法和评价基准如下。
-耐冲击性评价-
针对30枚玻璃基板进行了以玻璃基板的三面角部分朝向正下方的状态从100cm的高度位置落到铺上硬质瓷砖的地面上的落地试验，并对此时的玻璃基板的破损率进行了评价。评价基准如下：
A：破损率为5％以下。
B：破损率超过5％且为20％以下。
C：破损率超过20％。
-四角部分的目测评价-
以取出玻璃盖片的状态的手机用液晶显示器表面上配置有玻璃基板，用目测的方法比较玻璃基板的四角部分的图像的视觉性和玻璃基板的中央部分的图像的视觉性。评价基准如下：
A：四角部分和中央部的视觉性差异几乎没有。
B：相对于中央部分的视觉性，四角部分的视觉性稍有形变。
C：相对于中央部分的视觉性，四角部分的视觉性明显有形变。

Claims (12)

1.一种便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板，该玻璃基板具有表面、背面和端面，并且所述端面的至少一部分区域是通过蚀刻处理形成，其特征在于，
在所述表面和所述背面上分别形成有通过离子交换法形成的压缩应力层，该压缩应力层在所述表面与所述背面的面方向的中心部和所述表面与所述背面的面方向的端部上按照所述层的厚度互相相同的方式形成，
所述端面由通过研磨处理形成的呈平坦面的区域和表面粗糙度Ra为10nm以下的呈曲面的区域构成，
所述端面的玻璃基板的厚度方向中心侧的区域是通过研磨处理形成的呈平坦面的区域，
所述端面相比主表面的区域向外侧突出，
在平坦面与表面之间以及平坦面与背面之间形成有倾斜面。
2.根据权利要求1所述的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板，其特征在于，所述端面为镜面。
3.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板，其特征在于，所述表面和所述背面中选择的至少一个面上设置有一层以上装饰层。
4.根据权利要求1或2所述的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板，其特征在于，被利用于显示器面板保护用玻璃盖片和触摸屏中选择的至少一种上。
5.一种便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板，其特征在于，通过离子交换法形成的压缩应力层仅设置在表面侧和背面侧上，端面为凸出的曲面，
所述端面由呈平坦面的区域和通过蚀刻处理而形成的呈曲面的区域构成，所述曲面为表面粗糙度Ra为10nm以下的曲面，
所述平坦面位于端面的厚度方向中央部分，
在平坦面与表面之间以及平坦面与背面之间形成有倾斜面。
6.一种便携式电子设备用图像显示装置，其特征在于，该装置至少包括：
图像显示面板，具有方形的图像显示区域；
便携式电子设备用玻璃盖片，由设置在该图像显示面板的图像显示面侧上且具有接近于所述图像显示区域的平面方向的轮廓形状的平面形状的权利要求1至5任一项所述的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板构成。
7.一种便携式电子设备，其特征在于，该便携式电子设备至少包括：
图像显示面板；
便携式电子设备用玻璃盖片，由设置在该图像显示面板的图像显示面侧的权利要求1至5任一项所述的便携式电子设备用玻璃盖片的玻璃基板构成。
8.根据权利要求7所述的便携式电子设备，其特征在于，该便携式电子设备为手机。
9.一种便携式电子设备用玻璃盖片的端面为凸出的曲面的玻璃基板的制造方法，该玻璃基板至少经过以下工序制造，其工序为：
离子交换处理工序，使包含一种以上碱金属的平板状玻璃与包含一种以上碱金属的溶融盐接触，由此进行离子交换处理；
耐蚀刻膜形成工序，在已完成离子交换处理的所述平板状玻璃的表面和背面的面上形成耐蚀刻膜；
图案制造工序，至少对所述耐蚀刻膜进行图案制造；和
切割工序，使已完成离子交换处理的所述平板状玻璃的、设置有已被图案制造的所述耐蚀刻膜的面与蚀刻液接触而自所述平板状玻璃的表面和背面进行蚀刻，由此将已完成离子交换处理的所述平板状玻璃切割成小片。
10.一种便携式电子设备用玻璃盖片的端面为凸出的曲面的玻璃基板的制造方法，该玻璃基板至少经过以下工序制造，其工序为：
耐蚀刻膜形成工序，在经过使包含一种以上碱金属的平板状玻璃与包含一种以上碱金属的溶融盐接触而进行离子交换处理的离子交换处理工序的所述平板状玻璃的表面和背面的面上形成耐蚀刻膜；
图案制造工序，至少对所述耐蚀刻膜进行图案制造；和
切割工序，使已完成离子交换处理的所述平板状玻璃的、设置有已被图案制造的所述耐蚀刻膜的面与蚀刻液接触而自所述平板状玻璃的表面和背面进行蚀刻，由此将已完成离子交换处理的所述平板状玻璃切割成小片。
11.根据权利要求9或10所述的便携式电子设备用玻璃盖片的端面为凸出的曲面的玻璃基板的制造方法，其特征在于，在经过所述离子交换处理工序后且所述耐蚀刻膜形成工序的实施之前，实施装饰层形成工序，在该工序中，在已完成离子交换的所述平板状玻璃的表面和背面中的至少一个面上形成一层以上装饰层。
12.根据权利要求9或10所述的便携式电子设备用玻璃盖片的端面为凸出的曲面的玻璃基板的制造方法，其特征在于，还包括端面研磨工序，在该工序中，对经过所述切割工序形成的切割面的至少一部分进行研磨。
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