JP2013121908A - 強化ガラスの切断方法、及びこれを利用したタッチスクリーンパネルの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、強化ガラスの切断方法、及びこれを利用したタッチスクリーンパネルの製造方法に係り、より詳しくは、引張応力を持つ薄膜層を形成させた後に強化ガラスを切断する強化ガラスの切断方法、及びこれを利用したタッチスクリーンパネルの製造方法を提供する。
【解決手段】このために、本発明は、強化ガラス上に引張応力を持つ薄膜層を形成する薄膜層形成ステップ、及び前記強化ガラスを切断する切断ステップを含むことを特徴とする強化ガラスの切断方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、強化ガラスの切断方法、及びこれを利用したタッチスクリーンパネルの製造方法に係り、より詳しくは、引張応力を持つ薄膜層を形成させた後に強化ガラスを切断する強化ガラスの切断方法、及びこれを利用したタッチスクリーンパネルの製造方法に関する。
ガラス製品は、モニター、カメラ、ＶＴＲ、携帯電話などの映像及び光学装備、自動車などの運送装備、各種の食器類、建築資材などと幅広い技術及び産業分野において必須構成要素として取り扱われており、そのため、各産業分野の特性に合わせて多様な物性を持つガラスが製造され使用されている。
これらの中でも映像装備の核心構成要素として注目されているものがタッチスクリーンである。タッチスクリーンとは、端末機用モニターに設置して指先やペンなどの補助入力手段にて単純接触したり、文字や絵などを描いたりなどして各種のデータを入力することでコンピューターに特定の指令を出すディスプレイ兼入力装置であって、スマートフォンのような移動通信機器、コンピューター、カメラ、証明書などの発行機、産業用装備など、一方または双方に情報を伝達またはやり取りする各種のデジタル機器のための核心部品として徐々にその重要度が高まってきており、その使用範囲が急速に拡張されている。
このようなタッチスクリーンを構成する部品のうち、使用者が直接接触する上部透明保護層は、主にポリエステルまたはアクリルなどのプラスチック有機物質からなるものであり、この種の材料は耐熱性や機械的強度が弱く、持続的且つ繰り返しの使用及び接触によって変形したり、傷が付いたり、その他破損されたりするなど、耐久性に限界がある。このため、タッチスクリーンの上部透明保護層は、既存の透明プラスチックから耐熱性、機械的強度及び硬度に優れている化学強化薄板ガラスに徐々に代替されてきている。また、化学強化薄板ガラスは、タッチスクリーン用の他にも、ＬＣＤやＯＬＥＤモニターの透明保護窓の役割をすることで、その使用領域が次第に広がりつつある。
ガラスの強化は、主に自動車安全ガラスに適用する風冷強化と呼ばれる物理的な強化法と化学的な強化法があり、特に化学的な強化法は、形状が複雑であるか厚さが略２ｍｍ以下の薄板ガラスに有効に適用できる技術である。このような化学強化法は、ガラス内部に存在するイオン半径が小さいアルカリイオン（主にＮａイオン）を所定の条件で大きいアルカリイオン（主にＫイオン）と交換させる技術であり、イオン交換によってガラス表面に大きな圧縮応力を持たせることで強度及び硬度が増大する。
一方、化学強化ガラスは、切断をすると表面に存在する大きな圧縮応力に起因して意図された形態ではなく不規則的に細かく割れて小破片となり、もし、意図された形態に切断されたとしても切断線周辺の左右約２０ｍｍ範囲にあたる広い地域の圧縮応力は消失して強度が低下するため、一旦強化された後はガラスの組成と関係なく所望の大きさまたは形状への切断が困難であるという問題点がある。
そこで、従来、ガラスを予め所望の大きさまたは形状に切断した後、化学強化を施したりしたことがあるが、これによる場合、強化ガラス製品の生産効率が低いという短所がある。
また、ガラスを既存の化学強化のレベルの半分に低く化学強化した後に切断する方法が提案されたことがあるが、これもまた、ガラスの強度を劣化させるという問題点がある。
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、生産効率が高く且つガラス強化強度の劣化がない強化ガラスの切断方法、及びこれを利用したタッチスクリーンパネルの製造方法を提供することである。
このために、本発明は、強化ガラス上に引張応力を持つ薄膜層を形成する薄膜層形成ステップ、及び前記強化ガラスを切断する切断ステップを含むことを特徴とする強化ガラスの切断方法を提供する。
また、本発明に係る強化ガラスの切断方法は、前記切断ステップ後に前記薄膜層を除去するエッチングステップをさらに含んでいてよい。
ここで、前記薄膜層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）またはＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなるものであってよい。
また、前記薄膜層は、１０〜５００ｎｍの厚さを有していてよい。
また、前記ガラスは、化学強化ガラスであってよい。
また、本発明は、タッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）の製造方法であって、強化ガラスの一方の面に引張応力を持つ薄膜層を形成する薄膜層形成ステップと、前記強化ガラスの他方の面に複数のタッチセンサーを設けるタッチセンサー配設ステップと、前記強化ガラスを切断する切断ステップ、及び前記薄膜層を除去するエッチングステップと、を含むことを特徴とするタッチスクリーンパネルの製造方法を提供する。
また、本発明は、タッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）の製造方法であって、強化ガラスの一方の面に複数のタッチセンサーを設けるタッチセンサー配設ステップと、前記強化ガラスの他方の面に引張応力を持つ薄膜層を形成する薄膜層形成ステップと、前記強化ガラスを切断する切断ステップ、及び前記薄膜層を除去するエッチングステップと、を含むことを特徴とするタッチスクリーンパネルの製造方法を提供する。
ここで、前記薄膜層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなるものであってよい。
また、前記タッチスクリーンパネルの製造方法は、前記タッチセンサー配設ステップの前に、前記強化ガラスの前記タッチセンサーが設けられる面にタッチセンサーの外郭部に対応するように枠部を形成するステップをさらに含んでいてよい。
また、前記タッチスクリーンパネルの製造方法は、前記切断ステップ後に切断したガラスのエッジを面取り加工する面取りステップをさらに含んでいてよい。
本発明によれば、強化ガラスの強度を保持しつつ強化ガラスを所望の大きさまたは形状に切断することができる。
また、強化ガラスの生産速度を高め、強化ガラス製品の生産性を向上させることができる。
本発明の一実施例に係る強化ガラスの切断方法の概略的な流れ図。 本発明の他の一実施例に係るタッチスクリーンパネルの製造方法の概略的な流れ図。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例に係る強化ガラスの切断方法、及びこれを利用したタッチスクリーンパネルの製造方法について詳述する。
なお、本発明を説明するにあたって、関連公知機能あるいは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にし得ると判断された場合、その詳細な説明は省略する。
図１は、本発明の一実施例に係る強化ガラスの切断方法の概略的な流れ図である。
図１を参照すると、本発明に係る強化ガラスの切断方法は、薄膜層形成ステップ、及び切断ステップを含んでなるものであってよい。
強化ガラスを切断するために、先ず、強化ガラスの一方の面に引張応力を持つ薄膜を形成する（Ｓ１００）。
ここで、強化ガラスは化学強化ガラスであってよい。なお、本発明がこれに限定されるものではない。
ガラスは強化工程を経ることで表面層に圧縮応力（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ）が持たされる。
その結果、強化ガラス上に引張応力を持つ薄膜層を形成して強化ガラスの表面応力を制御することができる。
すなわち、圧縮応力を持つ強化ガラスの表面に引張応力を持つ薄膜層を形成することで、強化ガラス表面の圧縮応力を相殺させて強化ガラスの強度を弱める。
一般に、ガラスは、３．７ｘ１０−６／Ｋ〜８．０ｘ１０−６／Ｋの熱膨張率を持つ。そのため、ガラスよりも熱膨張率の大きい薄膜をガラスの表面にコーティングした場合、ガラス表面の圧縮応力を相殺させることができる。
ここで、薄膜層は、８．５ｘ１０−６／Ｋ〜１０．２ｘ１０−６／Ｋのレベルの熱膨張率を持つＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）または３．７×１０−６／Ｋ〜８．０×１０−６／Ｋのレベルの熱膨張率を持つＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなるものであってよい。
また、本発明の薄膜層は、１０〜５００ｎｍの厚さを有していてよい。
薄膜層の厚さが厚いほど引張応力が増加してガラスの切断に有利であるが、薄膜の蒸着費用、生産速度、ガラスの切断後のエッチング速度などを考慮して決めてよい。
薄膜層は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）蒸着法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）などの各種の方法にて形成されていてよい。
次いで、引張応力を持つ薄膜層が形成された強化ガラスをレーザーまたはダイヤモンドホイールのような各種の方法にて所望の大きさに切断する（Ｓ２００）。
このように、ガラスを切断した後に強化するのではなく、ガラスを強化させた後に所望の大きさまたは形状に切断することで、強化ガラス製品の生産速度や生産性を向上させることができる。
また、本発明に係る強化ガラスの切断方法は、強化ガラス上に形成された薄膜層を除去するエッチングステップをさらに含んでいてよい。
強化ガラスの切断後に強化ガラス上に形成された薄膜層をエッチングにて除去することで、強化ガラスの強度を元に回復させることができる。
図２は、本発明の他の一実施例に係るタッチスクリーンパネルの製造方法の概略的な流れ図である。
タッチスクリーンパネルは、指先やペンなどでタッチしてコンピューターなどの情報処理装置に情報を入力する装置である。タッチスクリーンパネルは、その動作原理によって抵抗膜方式、静電容量方式、及び赤外線方式などがある。
図２を参照すると、本発明に係るタッチスクリーンパネルの製造方法は、薄膜層形成ステップと、タッチセンサー配設ステップと、切断ステップ、及びエッチングステップと、を含んでなるものであってよい。
タッチスクリーンパネルを製造するために、先ず、強化ガラスの一方の面に引張応力を持つ薄膜層を形成する（Ｓ４００）。
ここで、引張応力を持つ薄膜層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなるものであってよい。
このように、引張応力を持つ薄膜層を強化ガラスにコーティングすることで、強化ガラスの強度を弱められることは上述したとおりである。
次いで、強化ガラスの他方の面に複数のタッチセンサーを設ける（Ｓ５００）。
静電容量方式のタッチスクリーンパネルを一例にしてタッチセンサーの配設について説明すると、先ず、ガラスまたはＰＥＴフィルムからなる基板上に透明な導電性膜をコーティングする。透明な導電性膜は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、カドミウムスズ酸化物（ＣＴＯ）などをスパッタリングまたは蒸着して形成する。次いで、コーティングされた透明な導電性膜の一部を除去して透明な電極パターンを形成する。透明な電極パターンは、フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、レーザー加工などによって形成することができる。次いで、透明な電極パターンと電気的に接続するための導電性回路配線を塗布する。導電性回路配線の塗布は、導電性インキをシルクスクリーン印刷方法にて行う。最後に、強化ガラスにタッチセンサーを接着して結合することで、強化ガラスの他方の面にタッチセンサーを配設する。
次いで、タッチセンサーが設けられた強化ガラスを製造したい所望の大きさに切断（Ｓ６００）した後、薄膜層をエッチングして除去（Ｓ７００）することで、タッチスクリーンパネルを製造することができる。
このように、大面積の強化ガラス上に複数のタッチセンサーを設けた後に、これを切断してタッチスクリーンパネルを製造することで、強化ガラスの強度を保持しつつもタッチスクリーンパネルの生産性を向上させることができる。
また、本発明に係るタッチスクリーンパネルの製造方法は、タッチセンサー配設ステップの前に、強化ガラスのタッチセンサーが設けられる面にタッチセンサーの外郭部に対応するように枠部を形成するステップをさらに含んでいてよい。
このような枠部は、タッチスクリーンパネルに光を照射するバックライトユニットから照射された光が外部に洩れないようにすることで内部の部品が外部から見えないようにし、その内側の有効画面との対比を通じて有効画面のコントラストを高めるだけでなく、それ自体で重厚な美感を与えて視覚的品位を高める役割をする。
また、本発明に係るタッチスクリーンパネルの製造方法は、切断ステップ後に切断によって鋭くなったガラスのエッジを面取り加工する面取りステップをさらに含んでいてよい。
以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者ならば、このような記載から種々の修正及び変形が可能である。
したがって、本発明の範囲は説明された実施例に局限されて決められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。

Claims (13)

  1. 強化ガラス上に引張応力を持つ薄膜層を形成する薄膜層形成ステップ、及び
    前記強化ガラスを切断する切断ステップ、
    を含むことを特徴とする強化ガラスの切断方法。
  2. 前記切断ステップ後に前記薄膜層を除去する除去ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の強化ガラスの切断方法。
  3. 前記切断ステップ後に前記薄膜層を除去する除去ステップでは、前記薄膜層をエッチングして除去することを特徴とする請求項２に記載の強化ガラスの切断方法。
  4. 前記ガラスは化学強化ガラスであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の強化ガラスの切断方法。
  5. 前記薄膜層は、前記強化ガラスよりも熱膨張係数が大きいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の強化ガラスの切断方法。
  6. 前記薄膜層形成ステップでは、蒸着によって前記薄膜層を形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の強化ガラスの切断方法。
  7. 前記薄膜層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＡＺＯ（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなるものであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の強化ガラスの切断方法。
  8. 前記薄膜層の厚さは、１０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の強化ガラスの切断方法。
  9. タッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）の製造方法であって、
    強化ガラスの一方の面に引張応力を持つ薄膜層を形成する薄膜層形成ステップと、
    前記強化ガラスの他方の面に複数のタッチセンサーを設けるタッチセンサー配設ステップと、
    前記強化ガラスを切断する切断ステップ、及び
    前記薄膜層を除去するステップと、
    を含むことを特徴とするタッチスクリーンパネルの製造方法。
  10. 前記切断ステップ後に前記薄膜層を除去する除去ステップでは、前記薄膜層をエッチングして除去することを特徴とする請求項９に記載のタッチスクリーンパネルの製造方法。
  11. 前記薄膜層は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＡＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなるものであることを特徴とする請求項９乃至１０の何れか一項に記載のタッチスクリーンパネルの製造方法。
  12. 前記タッチスクリーンパネルの製造方法は、
    前記タッチセンサー配設ステップの前に、前記強化ガラスの前記タッチセンサーが設けられる他方の面にタッチセンサーの外郭部に対応するように枠部を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９乃至１１の何れか一項に記載のタッチスクリーンパネルの製造方法。
  13. 前記タッチスクリーンパネルの製造方法は
    前記切断ステップ後に切断したガラスのエッジを面取り加工する面取りステップをさらに含むことを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項に記載のタッチスクリーンパネルの製造方法。
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