JP2014009132A - ガラス基板ホルダ、及び電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガラス基板を出し入れする際に微小なクラックや傷等の発生を抑制でき、しかも形状・寸法の異なる多品種のガラス基板に対応可能な、電子機器用カバーガラスに用いられる矩形状のガラス基板を保持するためのガラス基板ホルダを提供する。
【解決手段】電子機器用カバーガラスに用いられる四辺形状のガラス基板２００を立てた状態で、その外周下辺２０１とこれに隣接する一辺２０２をそれらの辺方向に沿って保持する保持部材１２Ａ〜１２Ｃ，１４，１６，１８を備えるガラス基板ホルダ１である。また、ガラス基板２００を上記ガラス基板ホルダ１に保持した状態で、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより化学強化を行う。
【選択図】図３
【解決手段】電子機器用カバーガラスに用いられる四辺形状のガラス基板２００を立てた状態で、その外周下辺２０１とこれに隣接する一辺２０２をそれらの辺方向に沿って保持する保持部材１２Ａ〜１２Ｃ，１４，１６，１８を備えるガラス基板ホルダ１である。また、ガラス基板２００を上記ガラス基板ホルダ１に保持した状態で、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより化学強化を行う。
【選択図】図３
Description
本発明は、例えば携帯電話機、携帯型ゲーム機、ＰＤＡ(PersonalDigital Assistant)、デジタルスティルカメラ、ビデオカメラ、またはスレートＰＣ(Personal Computer)等の携帯機器の表示画面等のカバーとなる携帯機器用カバーガラス、タッチセンサのカバーとなるタッチセンサ用カバーガラス、ＰＣの操作パネルに用いられるトラックパッド用カバーガラス等を含む電子機器用カバーガラスに関し、詳しくはこれら電子機器用カバーガラスに用いられる矩形状のガラス基板を保持するためのガラス基板ホルダ、及びこのガラス基板ホルダにガラス基板を保持した状態でガラス基板の化学強化を行う電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法に関するものである。
従来、携帯電話機等の携帯機器（電子機器）では、その表示画面に、透明性に優れ且つ軽量なアクリル樹脂板が一般に用いられていたが、近年、従来のアクリル樹脂板に替わって、薄くても高い強度を有し、従来のアクリル樹脂板と比べると表面平滑性、保護性（耐候性、防汚性）、見栄え・高級感などの点で優位であるガラス材料からなるカバーガラスが多く使用されるようになってきている。
ところで、近年、タッチパネル方式の電子機器が主流を占めるようになってきている。タッチパネル方式では、主に、表示画面の所定部位（例えば画面に表示されているアイコンなど）を押圧することによって電子機器の操作を行うが、頻繁に、繰り返し押圧されるため、このタッチパネル機能対応のための表示画面の強度向上が求められている。また、電子機器の軽量化およびデザイン性の観点から薄型化の取り組みも続けられている。そのためには薄型、軽量、大画面（大面積）であっても充分な強度を持つカバーガラスが求められている。
このような電子機器用カバーガラスに対する要求を満たすようにするため、カバーガラスには、その強度を向上させるための化学強化処理を施している。この化学強化処理は、一般にラックなどとも呼ばれているガラス基板ホルダに多数枚のカバーガラス用ガラス基板を搭載して化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程と、ガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で化学強化処理液から取り出し、ガラス基板の温度を下げる冷却工程からなる。これらの化学強化処理工程で使用されるガラス基板ホルダに関しては、例えば特許文献１、特許文献２に開示された構造のものが従来知られている。但し、特許文献１，２に開示されたガラス基板ホルダは、いずれも円板状の磁気ディスク用ガラス基板を搭載するのに使用されるものである。
上記特許文献１に開示された従来の磁気ディスク用ガラス基板ホルダの場合、櫛歯状の支持凹凸部を設けた薄板状支持部材の各凹部によってガラス基板が支持される。この従来のガラス基板ホルダにガラス基板を装填すると、ガラス基板の端部と上記凹部とがほぼ点接触に近い状態で、ガラス基板が上記支持部材によって支持される。そのため、作業者がガラス基板ホルダにガラス基板を出し入れ（つまり装填・取り出し）する際に、ガラス基板と上記凹部の接触部（点接触）に応力集中が発生し、ガラス基板の接触部に加わる応力が増加するので、ガラス基板に微小なクラックや傷が発生し易くなり、ガラス基板の強度が低下する。さらにはそのクラックや傷が原因で欠け、割れ等が発生することもある。カバーガラス用ガラス基板は、その強度を向上させるため化学強化処理を行っているが、カバーガラスの強度を阻害する要因の一つはクラックや傷である。ガラス基板の表面や端面に微小なクラックや傷があるとそれが成長し、比較的弱い衝撃でもカバーガラスが破壊する要因となる。また、電子機器用カバーガラスの場合、外形形状は略矩形状であるが、その形状・寸法は製品（機種）によって様々であり、また機種によっては外形に切欠き等を有する形状もある。そのため、上記特許文献１に開示されたガラス基板ホルダを使用して、多品種のガラス基板を点接触によりガラス基板ホルダに倒れがなく安定に保持するためには、それぞれの形状・寸法に合わせた多種類のガラス基板ホルダを用意する必要があり、製造コストの増大につながる。
上記のように、電子機器用カバーガラスには、薄くても充分な強度が要求されており、そのためにはカバーガラスの強度低下の要因となる微小なクラックや傷等の発生は出来るだけ抑制する必要がある。従って、電子機器用カバーガラスに用いられるガラス基板用のガラス基板ホルダとして、上記特許文献１に開示されているような従来構成の磁気ディスク用ガラス基板ホルダを使用することはできない。
また、上記特許文献２には、ガラス基板ホルダの保持部を張架した糸で形成し、磁気ディスク用ガラス基板と点接触させて保持する方法が開示されているが、これを電子機器用カバーガラスに用いられるガラス基板に適用しようとすると、ガラス基板ホルダの製造コストが嵩むという問題がある。つまり、磁気ディスク用ガラス基板の場合、形状は円板状（ドーナツ状）であり、しかもその外径・内径寸法は通常数種類に標準化されているため、多種類のガラス基板ホルダを準備しなくても済む。一方、電子機器用カバーガラスの場合、前記のとおり、外形形状は略矩形状であるが、その形状・寸法は製品（機種）によって様々であり標準化されていない。また、機種によって外形に切欠き等を有する形状もある。そのため、上記特許文献２に開示された方法によって、多品種のガラス基板を点接触によりガラス基板ホルダに倒れがなく安定に保持するためには、それぞれの形状・寸法に合わせた多種類のガラス基板ホルダ、もしくは多品種のガラス基板に共通で対応できるように多数の点接触による保持部を備えた非常に複雑な構造のガラス基板ホルダが必要となり、いずれにしてもガラス基板ホルダの製造コストが嵩むという問題がある。
本発明はこのような従来の問題を解決すべくなされたものであって、その目的は、第１に、作業者がガラス基板ホルダにガラス基板を出し入れする際に微小なクラックや傷等の発生を抑制でき、しかも形状・寸法の異なる多品種のガラス基板に対応可能な、電子機器用カバーガラスに用いられる矩形状のガラス基板を保持するためのガラス基板ホルダを提供することである。第２に、このガラス基板ホルダにガラス基板を保持した状態でガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含む電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成を有する発明によれば上記課題を解決できることを見い出した。
すなわち、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
電子機器用カバーガラスに用いられる四辺形状のガラス基板を保持するためのガラス基板ホルダであって、前記ガラス基板ホルダは、前記ガラス基板を立てた状態で、前記ガラス基板の外周下辺と該下辺に隣接する一辺とをそれらの辺方向に沿って保持する保持部を備えることを特徴とするガラス基板ホルダである。
すなわち、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）
電子機器用カバーガラスに用いられる四辺形状のガラス基板を保持するためのガラス基板ホルダであって、前記ガラス基板ホルダは、前記ガラス基板を立てた状態で、前記ガラス基板の外周下辺と該下辺に隣接する一辺とをそれらの辺方向に沿って保持する保持部を備えることを特徴とするガラス基板ホルダである。
（構成２）
前記保持部は、帯状の複数の保持部材を有し、前記保持部材は、その短手方向に所定幅を有し、その長手方向にわたって正面視略波形状に形成されており、隣合う山部間の谷部によって前記ガラス基板の外周辺を保持することを特徴とする構成１に記載のガラス基板ホルダである。
前記保持部は、帯状の複数の保持部材を有し、前記保持部材は、その短手方向に所定幅を有し、その長手方向にわたって正面視略波形状に形成されており、隣合う山部間の谷部によって前記ガラス基板の外周辺を保持することを特徴とする構成１に記載のガラス基板ホルダである。
（構成３）
前記保持部材における前記谷部の短手方向両端部が、前記ガラス基板を保持した際に前記ガラス基板から離れる方向に湾曲していることを特徴とする構成２に記載のガラス基板ホルダである。
（構成４）
前記保持部は、前記ガラス基板の外周下辺が水平方向に対して斜めに傾くように該ガラス基板を保持することを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載のガラス基板ホルダである。
前記保持部材における前記谷部の短手方向両端部が、前記ガラス基板を保持した際に前記ガラス基板から離れる方向に湾曲していることを特徴とする構成２に記載のガラス基板ホルダである。
（構成４）
前記保持部は、前記ガラス基板の外周下辺が水平方向に対して斜めに傾くように該ガラス基板を保持することを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載のガラス基板ホルダである。
（構成５）
四辺形状のガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程に用いることを特徴とする構成１乃至４のいずれかに記載のガラス基板ホルダである。
（構成６）
前記保持部は、金属のプレス加工により形成されることを特徴とする構成１乃至５のいずれかに記載のガラス基板ホルダである。
四辺形状のガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程に用いることを特徴とする構成１乃至４のいずれかに記載のガラス基板ホルダである。
（構成６）
前記保持部は、金属のプレス加工により形成されることを特徴とする構成１乃至５のいずれかに記載のガラス基板ホルダである。
（構成７）
四辺形状のガラス基板を、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含む電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法であって、前記ガラス基板を構成１乃至６のいずれかに記載のガラス基板ホルダに保持した状態で前記化学強化を行うことを特徴とする電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法である。
四辺形状のガラス基板を、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含む電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法であって、前記ガラス基板を構成１乃至６のいずれかに記載のガラス基板ホルダに保持した状態で前記化学強化を行うことを特徴とする電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法である。
（構成８）
四辺形状のガラス基板を、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含む電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法であって、前記ガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で前記化学強化を行い、前記ガラス基板ホルダは、前記ガラス基板を立てた状態で、前記ガラス基板の外周下辺と該下辺に隣接する一辺とをそれらの辺方向に沿って保持する保持部を備えることを特徴とする電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法である。
四辺形状のガラス基板を、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含む電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法であって、前記ガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で前記化学強化を行い、前記ガラス基板ホルダは、前記ガラス基板を立てた状態で、前記ガラス基板の外周下辺と該下辺に隣接する一辺とをそれらの辺方向に沿って保持する保持部を備えることを特徴とする電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法である。
（構成９）
前記化学強化工程を行った後、前記ガラス基板を前記ガラス基板ホルダに保持した状態で、前記化学強化処理液から取り出し、前記ガラス基板の温度を下げる冷却工程を行うことを特徴とする構成８に記載の電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法である。
前記化学強化工程を行った後、前記ガラス基板を前記ガラス基板ホルダに保持した状態で、前記化学強化処理液から取り出し、前記ガラス基板の温度を下げる冷却工程を行うことを特徴とする構成８に記載の電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法である。
本発明によれば、作業者がガラス基板ホルダにガラス基板を出し入れする際に微小なクラックや傷等の発生を抑制でき、しかも形状・寸法の異なる多品種のガラス基板に対応可能な、電子機器用カバーガラスに用いられる四辺形状のガラス基板を保持するためのガラス基板ホルダを提供することができる。
また、本発明によれば、このガラス基板ホルダにガラス基板を保持した状態でガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含み、製品の欠けや割れ等の発生を低減できる電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、このガラス基板ホルダにガラス基板を保持した状態でガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含み、製品の欠けや割れ等の発生を低減できる電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳述する。
本発明に係る電子機器用カバーガラスは、例えば携帯電話機の表示画面に携帯機器用カバーガラスとして組み込まれる。本発明における電子機器用カバーガラスは、例えば携帯電話機、携帯型ゲーム機、ＰＤＡ(PersonalDigital Assistant)、デジタルスティルカメラ、ビデオカメラ、またはスレートＰＣ(Personal Computer)等の携帯機器の表示画面等のカバーとなる携帯機器用カバーガラス、タッチセンサのカバーとなるタッチセンサ用カバーガラス、ＰＣの操作パネルに用いられるトラックパッド用カバーガラス等を含む。
本発明に係る電子機器用カバーガラスは、例えば携帯電話機の表示画面に携帯機器用カバーガラスとして組み込まれる。本発明における電子機器用カバーガラスは、例えば携帯電話機、携帯型ゲーム機、ＰＤＡ(PersonalDigital Assistant)、デジタルスティルカメラ、ビデオカメラ、またはスレートＰＣ(Personal Computer)等の携帯機器の表示画面等のカバーとなる携帯機器用カバーガラス、タッチセンサのカバーとなるタッチセンサ用カバーガラス、ＰＣの操作パネルに用いられるトラックパッド用カバーガラス等を含む。
図１は、本発明に関わる携帯機器の一例を示す全体斜視図である。
図１には、携帯機器の一例として、操作を主にタッチパネルにおいて行う携帯電話機１００の場合を示している。この携帯電話機１００は、筐体部１０１と表面側の表示画面１０２とを備えており、この表示画面１０２にはカバーガラスが組み込まれている。より詳細には、表示画面１０２を保護するようにカバーガラスが組み込まれており、携帯電話機１００の表面にカバーガラスが配置されている。
図１には、携帯機器の一例として、操作を主にタッチパネルにおいて行う携帯電話機１００の場合を示している。この携帯電話機１００は、筐体部１０１と表面側の表示画面１０２とを備えており、この表示画面１０２にはカバーガラスが組み込まれている。より詳細には、表示画面１０２を保護するようにカバーガラスが組み込まれており、携帯電話機１００の表面にカバーガラスが配置されている。
上記携帯機器用カバーガラスは、外部からの衝撃によって表示画面が破損しないように保護する必要があるため強度が要求されている。特に、タッチパネルの場合、表示画面の所定部位（例えば画面に表示されているアイコンなど）を押圧することによって携帯電話機の操作を行うが、頻繁に、繰り返し押圧されるため、このタッチパネル機能対応のためには薄型、軽量、大画面（大面積）であっても充分な強度を持つカバーガラスが要求される。
図２の（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明に係る電子機器用カバーガラスとしての携帯機器用カバーガラスに用いられるガラス基板の外形形状の例を示す平面図である。
この図２の（ａ）〜（ｄ）はいずれもガラス基板の外形形状が四辺形状の例を示しており、（ａ）は単純四辺形のカバーガラス２００Ａ、（ｂ）は各コーナーに丸み（アール）を付けた四辺形状のカバーガラス２００Ｂ、（ｃ）、（ｄ）は各コーナーに丸み（アール）を付けるとともに一部を切り欠いた四辺形状のカバーガラス２００Ｃ、２００Ｄの例を示している。ガラス基板の外形形状（カバーガラスも同様）は、それが組み込まれる携帯機器等の形状、構造等に由来するものであり、図２に示す例はほんの一例に過ぎない。本発明のカバーガラスにおいても、図２に示す例に限定する趣旨ではないことは勿論である。例えばガラス基板の外形形状が正方形である場合も本発明に含まれる。また、例えば、携帯機器のマイク・スピーカー等の音声入出力用の開口がガラスの表面に形成されているものも本発明に係るカバーカラスに含まれる。
この図２の（ａ）〜（ｄ）はいずれもガラス基板の外形形状が四辺形状の例を示しており、（ａ）は単純四辺形のカバーガラス２００Ａ、（ｂ）は各コーナーに丸み（アール）を付けた四辺形状のカバーガラス２００Ｂ、（ｃ）、（ｄ）は各コーナーに丸み（アール）を付けるとともに一部を切り欠いた四辺形状のカバーガラス２００Ｃ、２００Ｄの例を示している。ガラス基板の外形形状（カバーガラスも同様）は、それが組み込まれる携帯機器等の形状、構造等に由来するものであり、図２に示す例はほんの一例に過ぎない。本発明のカバーガラスにおいても、図２に示す例に限定する趣旨ではないことは勿論である。例えばガラス基板の外形形状が正方形である場合も本発明に含まれる。また、例えば、携帯機器のマイク・スピーカー等の音声入出力用の開口がガラスの表面に形成されているものも本発明に係るカバーカラスに含まれる。
本発明に係る電子機器用カバーガラスは、以下に説明するようなプロセスで製造される。ここでは、一例として携帯電話機等の携帯機器用カバーガラスの場合を説明する。
まず、シート状に成形されたガラス素材（大判の板ガラス）を機械加工等により所定の大きさにカッティング（小片化）し、カバーガラス用ガラス基板を作製する。
まず、シート状に成形されたガラス素材（大判の板ガラス）を機械加工等により所定の大きさにカッティング（小片化）し、カバーガラス用ガラス基板を作製する。
ダウンドロー法やフロート法等で製造された厚さが例えば０．５ｍｍ程度のシート状ガラス素材（板ガラス）を多数枚（例えば数十枚程度）積層（ラミネート）し、ガラス用カッターを用いて所定の大きさの小片に切断する。勿論、シート状ガラス素材を１枚づつ加工してもよいが、積層状態のものを一度に切断加工すると、次の形状加工工程においても積層状態の小片を一度に形状加工できるので、生産上有利である。
小片の大きさは、製品のカバーガラスの大きさに外周形状加工に必要なマージンを加えた大きさを考慮して決定すればよい。
小片の大きさは、製品のカバーガラスの大きさに外周形状加工に必要なマージンを加えた大きさを考慮して決定すればよい。
なお、上記カバーガラス用ガラス基板の厚さは、最近の携帯機器の薄型化・軽量化のマーケットニーズに応える観点から例えば０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは０．４ｍｍ〜０．７ｍｍ程度の範囲である。
本発明においては、カバーガラス用ガラス基板を構成するガラスは、イオン交換による化学強化可能なガラス組成であることが好適であり、例えばアモルファスのアルミノシリケートガラスとすることが好ましい。このようなアルミノシリケートガラスからなるガラス基板は、化学強化後の強度が高く良好である。このようなアルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ2が５８〜７５重量％、Ａｌ2Ｏ3が４〜２０重量％、Ｌｉ2Ｏが０〜１０重量％、Ｎａ2Ｏが４〜２０重量％を主成分として含有するアルミノシリケートガラスを用いることができる。
なお、上記シート状ガラス素材を小片化する場合、上述の機械加工以外の手段としては、エッチング法を適用することもできる。すなわち、上記シート状ガラス素材の表面にレジスト（感光性有機材料）を塗布し、所定の露光、現像を行って、カッティングラインのパターンを有するレジストパターン（カッティングライン上にはレジストが存在していないパターン）を形成する。そして、このようなレジストパターンを形成したガラス素材を溶解可能なエッチング液（例えばフッ酸を主成分とする酸性溶液など）を用いてウェットエッチングすることにより、所定の大きさの小片に切断する。残ったレジストパターンを剥離し、洗浄する。
次に、この所定の大きさの小片に加工されたカバーガラス用ガラス基板に対して機械加工あるいはエッチング加工により、必要な外形形状加工や孔明け加工（音声入出力用の開口など）などを行う。このような外形形状加工および孔明け加工をサンドブラスト等で機械加工してもよいし、あるいはエッチング加工により、これら外形形状加工および孔明け加工を一括処理することもできる。特に複雑な形状加工にはエッチング加工が有利である。なお、エッチング加工の方法は、上述の切断加工におけるエッチング加工法と同様である。また、加工形状に応じて機械加工とエッチング加工を併用してもよい。
なお、以上説明した板ガラスを製品サイズに小片化してガラス基板を作製する方法の他には、例えば溶融ガラスの塊を一対の金型を用いてプレス成型するプレス成型法によって上記ガラス基板を作製してもよい。このプレス成型法によれば、ガラス基板の主面及び端面の形成と同時に上記外形形状加工及び孔明け加工も行うことができる。
次に、上記形状加工等を終えたガラス基板に対して、強度を向上させるため化学強化処理を行う。なお、ここまでガラス基板を積層状態のまま加工を行っていた場合には、化学強化の前に１枚づつ剥離（分離）しておく。
化学強化処理の方法としては、例えば、ガラス転移点の温度を超えない温度領域、例えば摂氏３００度以上５００度以下の温度で、イオン交換を行う低温型イオン交換法などが好ましい。化学強化処理とは、溶融させた化学強化塩とガラス基板とを接触させることにより、化学強化塩中の相対的に大きな原子半径のアルカリ金属元素と、ガラス基板中の相対的に小さな原子半径のアルカリ金属元素とをイオン交換し、ガラス基板の表層に該イオン半径の大きなアルカリ金属元素を浸透させ、ガラス基板の表面に圧縮応力を生じさせる処理のことである。
化学強化塩としては、硝酸カリウムや硝酸ナトリウムなどのアルカリ金属硝酸を好ましく用いることができる。化学強化処理されたガラス基板は強度が向上し耐衝撃性に優れているので、衝撃、押圧が加わり高い強度が必要な携帯機器に用いられるカバーガラスには好適である。
かかる化学強化処理工程をさらに詳しく説明すると、矩形状のガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程と、該化学強化工程を行った後、前記ガラス基板を前記ガラス基板ホルダに保持した状態で、前記化学強化処理液から取り出し、前記ガラス基板の温度を下げる冷却工程とを含む。
本発明においては、かかる化学強化処理工程において、図３に示す構造のガラス基板ホルダを用いる。
次に、本発明に係るガラス基板ホルダについて説明する。
図３は、本発明に係るガラス基板ホルダの全体斜視図であり、図４は、図３のＡ部の拡大斜視図である。また、図５は、本発明に係るガラス基板ホルダの保持部材の（ａ）正面図と（ｂ）平面図であり、図６は、図５（ａ）のＢ部の拡大正面図である。
次に、本発明に係るガラス基板ホルダについて説明する。
図３は、本発明に係るガラス基板ホルダの全体斜視図であり、図４は、図３のＡ部の拡大斜視図である。また、図５は、本発明に係るガラス基板ホルダの保持部材の（ａ）正面図と（ｂ）平面図であり、図６は、図５（ａ）のＢ部の拡大正面図である。
図３に示すガラス基板ホルダ１は、電子機器用カバーガラスに用いられる四辺形状のガラス基板を保持するためのガラス基板ホルダの一実施の形態である。
図３に示すガラス基板ホルダ１は、カバーガラス用のガラス基板２００を立てた状態で、ガラス基板２００の外周下辺２０１（ここでは長辺）と該下辺２０１に隣接する一辺２０２（ここでは短辺）とをそれらの辺方向に沿って保持する保持部を備えている。保持部は、具体的には、複数の保持部材１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４および１６，１８を有している。すなわち、上記保持部材１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４は、上記ガラス基板２００の外周下辺２０１を、上記保持部材１６，１８は該下辺２０１に隣接する一辺２０２をそれぞれ保持する。
図３に示すガラス基板ホルダ１は、カバーガラス用のガラス基板２００を立てた状態で、ガラス基板２００の外周下辺２０１（ここでは長辺）と該下辺２０１に隣接する一辺２０２（ここでは短辺）とをそれらの辺方向に沿って保持する保持部を備えている。保持部は、具体的には、複数の保持部材１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４および１６，１８を有している。すなわち、上記保持部材１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４は、上記ガラス基板２００の外周下辺２０１を、上記保持部材１６，１８は該下辺２０１に隣接する一辺２０２をそれぞれ保持する。
これらの各保持部材はそれぞれ長手に設けられた支持部材に固定され、例えば保持部材１２Ａは支持部材１３、保持部材１４は支持部材１５、保持部材１６は支持部材１７、保持部材１８は支持部材１９に固定されており、また保持部材１２Ｂ．１２Ｃについてもそれぞれ図示されていない支持部材に固定されている。例えば、上記保持部材１２Ａは、支持部材１３の上部に所定間隔で設けられた突起部１３ａが保持部材１２Ａの山部に嵌合されることで固定される（図４参照）。また、上記保持部材１４についても、支持部材１５の上部に所定間隔で設けられた突起部１５ａが保持部材１４の山部に嵌合されることで固定される。他の保持部材についても同様の構造で支持部材に固定される。
そして、上記保持部材１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４および１６，１８は、それぞれの支持部材に固定された状態で、２枚の側板１０，１１間に取り付けられている。また、２枚の側板１０，１１間には連結板２０が取り付けられている。
また、上記保持部材１２Ａは、その短手方向に所定幅Ｗを有し（図５（ｂ）参照）、その長手方向にわたって正面視略波形状に形成されており（図５（ａ）参照）、隣合う山部間の谷部によって前記ガラス基板２００の外周辺を保持するように構成されている（図７参照）。上記保持部材１２Ａの正面視波形状における谷部間長さＤ、開き角度α、山部あるいは谷部の丸みＲ（図６参照）に関しては、ガラス基板を立てた状態で倒れずに安定して保持されるように、装填されるガラス基板のサイズや板厚などを考慮して適宜設定することができる。
また、上記保持部材１２Ａは短手方向に所定幅Ｗを有することにより、ガラス基板２００を立てた状態で、その外周下辺２０１をその辺方向に沿って保持することができる。これにより、作業者がガラス基板ホルダにガラス基板を装填する際、ガラス基板の外周部が保持部と線接触するため、接触部に応力が集中せず、ガラス基板に加わる応力が増加するのを抑えられるので、ガラス基板（特に端部）に微小なクラックや傷等が発生するのを抑制することができる。上記保持部材１２Ａの短手方向の幅Ｗの設定は特に制約される必要はないが、たとえば１辺が１１０ｍｍ程度の大きさの四辺形状ガラス基板を装填する場合、該ガラス基板の一辺を単一の保持部材で保持する場合は、保持部材の幅を例えば５０ｍｍ程度、複数の保持部材で保持する場合は、各保持部材の幅を例えば１２ｍｍ程度に設定することが好適である。
また、上記保持部材１２Ａにおける前記谷部の短手方向両端部が、ガラス基板２００（の外周下辺２０１）を保持した際にガラス基板から離れる方向に湾曲する構成とすることが好ましい（図８参照）。これによって、ガラス基板の装填、取り出しの際に、上記保持部材１２Ａの谷部の短手方向両端部と点接触してしまいクラック等を発生させる不具合を防止することができる。たとえば上記保持部材１２Ａにおける前記谷部の短手方向両端部を折り曲げ加工することで湾曲させることができるが、上記の作用効果が得られるようにするためには、湾曲の程度は、曲率半径で例えば１〜２ｍｍの範囲内とすることが好適である。
なお、以上は保持部材１２Ａについて説明したが、他の保持部材についても保持部材１２Ａと同様の構成とすることが好ましい。
なお、以上は保持部材１２Ａについて説明したが、他の保持部材についても保持部材１２Ａと同様の構成とすることが好ましい。
本発明のガラス基板ホルダは、上記保持部材を含む基板ホルダ全体を金属材料で構成することが好適である。化学強化工程においては、化学強化処理液を例えば摂氏３００度〜５００度の温度に加熱するため、これに十分耐性を有すること、ハンドリングの点で出来るだけ軽量であること、等の観点から、例えばステンレス材料を用いることが好適である。また、ステンレス材料は錆び難いという特性も有する。
上記保持部材１２Ａ等は、金属（例えばステンレス）板のプレス加工によって形成することができる。この場合の金属板の板厚は、０．５〜０．８ｍｍ程度の範囲が適当である。
上記保持部材１２Ａ等は、金属（例えばステンレス）板のプレス加工によって形成することができる。この場合の金属板の板厚は、０．５〜０．８ｍｍ程度の範囲が適当である。
また、上記保持部材１２Ａ等の取付け角度は、前記ガラス基板２００の外周下辺２０１が水平方向に対して斜めに傾くように該ガラス基板を保持できるように設定することが望ましい。上記化学強化工程の後に行われる冷却工程において、ガラス基板表面に化学強化処理液が不均一に残留したまま固化すると、ガラス基板の平坦度のばらつきが発生する。従って、化学強化処理液から引き上げた後、ガラス基板表面に付着している化学強化処理液を出来るだけ速やかに除去することが望ましい。そのためには、上記のように、ガラス基板２００の外周下辺２０１が水平方向に対して斜めに傾くように該ガラス基板を保持し、化学強化処理液から引き上げた後、ガラス基板表面に付着している化学強化処理液をガラス基板の下方角部に集めて該角部から流出させることで速やかに除去することが好適である。従って、前記ガラス基板２００の外周下辺２０１が水平方向に対して成す角度が例えば２０度〜５０度の範囲内になるように、上記保持部材１２Ａ等の取付け角度を設定することが好適である。
図３に示す実施の形態においては、一例として、ガラス基板２００を立てた状態で、ガラス基板２００の外周下辺２０１（ここでは長辺）を４つの保持部材１２Ａ〜１２Ｃおよび１４によって、該下辺２０１に隣接する一辺２０２（ここでは短辺）を２つの保持部材１６，１８によってそれぞれの辺方向に沿って保持する構成を示したが、本発明は勿論この構成に限定されることはない。たとえば、ガラス基板の角部において隣接する各辺をそれぞれ１つの保持部材で保持するようにしても構わない。但し、搭載するガラス基板のサイズにもよるが、ガラス基板の角部において隣接する各辺をそれぞれ複数の保持部材で保持する構成とすることにより、寸法、形状等の異なる多品種のガラス基板を１台で安定して保持できる点で有利である。
以上説明したように、本発明に係るガラス基板ホルダは、搭載するガラス基板を立てた状態で、該ガラス基板の外周下辺と該下辺に隣接する一辺とをそれらの辺方向に沿って保持する複数の保持部材を有する保持部を備えることにより、たとえば作業者がガラス基板ホルダにガラス基板を出し入れ（特に装填時）する際、ガラス基板の外周部が保持部材と線接触するため、接触部に応力が集中せず、ガラス基板に加わる応力が増加するのを抑えられるので、ガラス基板（特に端部）に微小なクラックや傷等が発生するのを抑制することができる。また、上記構成の保持部材を有する保持部を備えることにより、寸法、形状等の異なる多品種のガラス基板を倒れがなく安定して保持することができるようになり、これら多品種のガラス基板に対して１種類のガラス基板ホルダで対応することができる範囲が広がる。
以上説明した化学強化処理を終えたガラス基板を用いて電子機器用カバーガラスが作製される。
上記ガラス基板そのものを電子機器用カバーガラスとしてもよい。あるいは、電子機器の用途に応じて、上記ガラス基板の一方の主表面に対して、一層以上の加飾層を設けてもよい。加飾層としては、反射防止コート、アンチグレアコート、ハーフミラーコート、偏光膜などの光学的機能を有する層、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜に代表される透明導電膜などの電気的機能を有する層、印刷層などの審美性を向上させる機能を有する層などが挙げられる。また、複数の加飾層を積層、パターニング加工することで、タッチパネルなどの各種デバイスをカバーガラスに形成することもできる。これら加飾層の形成手段としては、蒸着法、スパッタ法等の成膜法、スクリーン印刷等の印刷法などが挙げられる。
上記ガラス基板そのものを電子機器用カバーガラスとしてもよい。あるいは、電子機器の用途に応じて、上記ガラス基板の一方の主表面に対して、一層以上の加飾層を設けてもよい。加飾層としては、反射防止コート、アンチグレアコート、ハーフミラーコート、偏光膜などの光学的機能を有する層、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜に代表される透明導電膜などの電気的機能を有する層、印刷層などの審美性を向上させる機能を有する層などが挙げられる。また、複数の加飾層を積層、パターニング加工することで、タッチパネルなどの各種デバイスをカバーガラスに形成することもできる。これら加飾層の形成手段としては、蒸着法、スパッタ法等の成膜法、スクリーン印刷等の印刷法などが挙げられる。
なお、以上の化学強化処理を行ったガラス基板の表面に所望の防汚コーティングを施してもよい。利用者がタッチパネル方式の携帯機器を使用する場合、その表示画面を指で直接触れて操作するため、表示画面を保護するカバーガラスに指紋等の汚れが付着しやすい。従って、カバーガラスに指紋等の汚れが付着するのを防止ないしは抑制し、あるいは指紋等の汚れが付着しても容易に拭き取れるようにすることが望ましい。そのため、カバーガラスの表面には例えばフッ素系樹脂材料を用いた防汚コーティング処理が施されることが好適である。
この防汚コーティングは、ガラス基板に前述の加飾層を形成する前に行っても、あるいは加飾層を形成した後に行ってもよい。例えば、ディップ法（浸漬法）によりガラス基板の全面に防汚コーティングを行い、その後で加飾層を形成する場合には、防汚コート面に対する加飾層の付着性を向上させるため、加飾層形成側の防汚コート層表面に対して、加飾層形成前に、プラズマ処理等の表面改質処理を施すことが好適である。
以上のように、化学強化されたガラス基板に対して、前述の加飾層や防汚コート層を任意に形成することにより、最終的な電子機器用カバーガラスが作製される。
本発明によれば、電子機器用カバーガラスに用いられるガラス基板の化学強化工程において、四辺形状のガラス基板を保持するための本発明に係るガラス基板ホルダを用いることにより、作業者がガラス基板ホルダにガラス基板を出し入れする際に微小なクラックや傷等の発生を抑制でき、この微小なクラック、傷等に起因するガラス基板あるいは製品の電子機器用カバーガラスの欠けや割れ等の発生を低減できる。
本発明によれば、電子機器用カバーガラスに用いられるガラス基板の化学強化工程において、四辺形状のガラス基板を保持するための本発明に係るガラス基板ホルダを用いることにより、作業者がガラス基板ホルダにガラス基板を出し入れする際に微小なクラックや傷等の発生を抑制でき、この微小なクラック、傷等に起因するガラス基板あるいは製品の電子機器用カバーガラスの欠けや割れ等の発生を低減できる。
以下に、電子機器用カバーガラスを携帯機器用カバーガラスとした場合について、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例）
本実施例では、以下の（１）ガラス基板加工工程、（２）形状加工工程、（３）化学強化工程、を経てカバーガラス用ガラス基板を製造し、さらに所望の加飾層を形成して、携帯機器用カバーガラスを製造した。
（実施例）
本実施例では、以下の（１）ガラス基板加工工程、（２）形状加工工程、（３）化学強化工程、を経てカバーガラス用ガラス基板を製造し、さらに所望の加飾層を形成して、携帯機器用カバーガラスを製造した。
（１）ガラス基板加工工程
まず、ダウンドロー法やフロート法で製造されたアルミノシリゲートガラスからなる厚さ０．５ｍｍの板ガラスから所定の大きさに切り出してカバーガラス用ガラス基板を作製した。このアルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ２：５８〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：５〜２３重量％、Ｌｉ２Ｏ：３〜１０重量％、Ｎａ２Ｏ：４〜１３重量％を含有する化学強化用ガラスを使用した。
まず、ダウンドロー法やフロート法で製造されたアルミノシリゲートガラスからなる厚さ０．５ｍｍの板ガラスから所定の大きさに切り出してカバーガラス用ガラス基板を作製した。このアルミノシリケートガラスとしては、ＳｉＯ２：５８〜７５重量％、Ａｌ２Ｏ３：５〜２３重量％、Ｌｉ２Ｏ：３〜１０重量％、Ｎａ２Ｏ：４〜１３重量％を含有する化学強化用ガラスを使用した。
（２）形状加工工程
次に、砥石等を用いて、例えば前述の図２（ｃ）に示すような外形形状加工を施した。
次に、砥石等を用いて、例えば前述の図２（ｃ）に示すような外形形状加工を施した。
（３）化学強化工程
次に、上記形状加工を終えたガラス基板に化学強化を施した。化学強化は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合した化学強化処理液を用意した。この化学強化処理溶液を３８０℃に加熱し、上記形状加工後の洗浄・乾燥済みのガラス基板をガラス基板ホルダに搭載した状態で、約４時間浸漬して化学強化工程を行なった。化学強化工程を行った後、ガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で、化学強化処理液から取り出し、ガラス基板の温度を下げる冷却工程を行った。冷却は、最初は空中で行い、次いで水中に浸漬させて急冷した。この場合のガラス基板ホルダは、前述の図３に示す本発明のガラス基板ホルダを使用し、１台のガラス基板ホルダに３６枚のガラス基板を搭載し、全部で４台（ガラス基板の総枚数１４４枚）のガラス基板ホルダを使用した。なお、各保持部材の幅Ｗおよび搭載したガラス基板の外周下辺が水平方向に対して成す角度が異なる以下の４種類のガラス基板ホルダを使用した。
次に、上記形状加工を終えたガラス基板に化学強化を施した。化学強化は硝酸カリウムと硝酸ナトリウムの混合した化学強化処理液を用意した。この化学強化処理溶液を３８０℃に加熱し、上記形状加工後の洗浄・乾燥済みのガラス基板をガラス基板ホルダに搭載した状態で、約４時間浸漬して化学強化工程を行なった。化学強化工程を行った後、ガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で、化学強化処理液から取り出し、ガラス基板の温度を下げる冷却工程を行った。冷却は、最初は空中で行い、次いで水中に浸漬させて急冷した。この場合のガラス基板ホルダは、前述の図３に示す本発明のガラス基板ホルダを使用し、１台のガラス基板ホルダに３６枚のガラス基板を搭載し、全部で４台（ガラス基板の総枚数１４４枚）のガラス基板ホルダを使用した。なお、各保持部材の幅Ｗおよび搭載したガラス基板の外周下辺が水平方向に対して成す角度が異なる以下の４種類のガラス基板ホルダを使用した。
Ｎｏ．１ Ｗ：９ｍｍ 角度：３０度
Ｎｏ．２ Ｗ：９ｍｍ 角度：４５度
Ｎｏ．３ Ｗ：１２ｍｍ 角度：３０度
Ｎｏ．４ Ｗ：１２ｍｍ 角度：４５度
Ｎｏ．２ Ｗ：９ｍｍ 角度：４５度
Ｎｏ．３ Ｗ：１２ｍｍ 角度：３０度
Ｎｏ．４ Ｗ：１２ｍｍ 角度：４５度
冷却後、ガラス基板の付着物を取り除くために、ガラス基板を中性洗剤、純水、ＩＰＡ、ＩＰＡ（蒸気乾燥）の各洗浄槽に順次浸漬して、超音波洗浄し、乾燥した。
こうして本実施例のカバーガラス用ガラス基板を製造し、さらにガラス基板の一方の主表面に所望の加飾層（印刷層）を形成して、携帯機器用カバーガラスを製造した。
４種類のガラス基板ホルダを用いて製造した各ガラス基板ホルダ当り１４４枚のガラス基板について、顕微鏡を用いた目視検査により欠け、割れの発生率を求めた結果、いずれのガラス基板ホルダにおいても発生率は０％と非常に良好な結果が得られた。
４種類のガラス基板ホルダを用いて製造した各ガラス基板ホルダ当り１４４枚のガラス基板について、顕微鏡を用いた目視検査により欠け、割れの発生率を求めた結果、いずれのガラス基板ホルダにおいても発生率は０％と非常に良好な結果が得られた。
（比較例）
実施例１の化学強化工程において、前記特許文献１に開示された点接触で保持するような従来構造のガラス基板ホルダを用いたこと以外は実施例１と同様にして化学強化工程を行った。それ以外の工程は実施例１と同様にして行い、カバーガラス用ガラス基板及びカバーガラスを製造した。
実施例１と同様、製造した１４４枚のガラス基板について、顕微鏡を用いた目視検査により欠け、割れの発生率を求めた結果、発生率は約１％と高く、不良品が多くなる結果となった。これは、従来構造のガラス基板ホルダの場合、ガラス基板の出し入れの際にガラス基板の微小なクラックや傷等が発生し易く、これが原因で欠け、割れ等が発生し易くなったものと推測される。
実施例１の化学強化工程において、前記特許文献１に開示された点接触で保持するような従来構造のガラス基板ホルダを用いたこと以外は実施例１と同様にして化学強化工程を行った。それ以外の工程は実施例１と同様にして行い、カバーガラス用ガラス基板及びカバーガラスを製造した。
実施例１と同様、製造した１４４枚のガラス基板について、顕微鏡を用いた目視検査により欠け、割れの発生率を求めた結果、発生率は約１％と高く、不良品が多くなる結果となった。これは、従来構造のガラス基板ホルダの場合、ガラス基板の出し入れの際にガラス基板の微小なクラックや傷等が発生し易く、これが原因で欠け、割れ等が発生し易くなったものと推測される。
なお、本発明は以上の実施例に限定されるものではない。例えば、電子機器用カバーガラスを、タッチセンサ用カバーガラスまたはトラックパッド用カバーガラスとしてもよい。
１ ガラス基板ホルダ
１０，１１ 側板
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４，１６，１８ 保持部材
１３，１５，１７，１９ 支持部材
２０ 連結板
１００ 電子機器
２００ ガラス基板
１０，１１ 側板
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１４，１６，１８ 保持部材
１３，１５，１７，１９ 支持部材
２０ 連結板
１００ 電子機器
２００ ガラス基板
Claims (9)
- 電子機器用カバーガラスに用いられる四辺形状のガラス基板を保持するためのガラス基板ホルダであって、
前記ガラス基板ホルダは、前記ガラス基板を立てた状態で、前記ガラス基板の外周下辺と該下辺に隣接する一辺とをそれらの辺方向に沿って保持する保持部を備えることを特徴とするガラス基板ホルダ。 - 前記保持部は、帯状の複数の保持部材を有し、
前記保持部材は、その短手方向に所定幅を有し、その長手方向にわたって正面視略波形状に形成されており、隣合う山部間の谷部によって前記ガラス基板の外周辺を保持することを特徴とする請求項１に記載のガラス基板ホルダ。 - 前記保持部材における前記谷部の短手方向両端部が、前記ガラス基板を保持した際に前記ガラス基板から離れる方向に湾曲していることを特徴とする請求項２に記載のガラス基板ホルダ。
- 前記保持部は、前記ガラス基板の外周下辺が水平方向に対して斜めに傾くように該ガラス基板を保持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガラス基板ホルダ。
- 四辺形状のガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程に用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のガラス基板ホルダ。
- 前記保持部は、金属のプレス加工により形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガラス基板ホルダ。
- 四辺形状のガラス基板を、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含む電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法であって、
前記ガラス基板を請求項１乃至６のいずれかに記載のガラス基板ホルダに保持した状態で前記化学強化を行うことを特徴とする電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法。 - 四辺形状のガラス基板を、化学強化塩を加熱溶融した化学強化処理液に浸漬させることにより、該ガラス基板の化学強化を行う化学強化工程を含む電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法であって、
前記ガラス基板をガラス基板ホルダに保持した状態で前記化学強化を行い、
前記ガラス基板ホルダは、前記ガラス基板を立てた状態で、前記ガラス基板の外周下辺と該下辺に隣接する一辺とをそれらの辺方向に沿って保持する保持部を備えることを特徴とする電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法。 - 前記化学強化工程を行った後、前記ガラス基板を前記ガラス基板ホルダに保持した状態で、前記化学強化処理液から取り出し、前記ガラス基板の温度を下げる冷却工程を行うことを特徴とする請求項８に記載の電子機器用カバーガラスのガラス基板の製造方法。
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