JP5712912B2 - ディスプレイ用カバーガラス - Google Patents

Description

本発明は、曲面状に形成された部分を有するディスプレイ用カバーガラスに関する。

特開２００６−２２１８１０号公報（特許文献１）、特開２００４−３３９０１９号公報（特許文献２）、および特開２００８−２４７７３２号公報（特許文献３）に開示されるように、イオン交換法を用いてガラスの表面に圧縮応力層を形成することによって、ガラスの表面の強度（表面応力値）を向上させる技術が知られている。

携帯電話またはタブレット型のＰＣ（Personal computer）などの電子機器は、画像表示部を有するディスプレイを備えている。圧縮応力層の形成によって表面が化学強化されたガラス板は、ディスプレイ用カバーガラスとして、ディスプレイの画像表示部を覆うように設けられる。携帯電話などの電子機器（ディスプレイ装置）に組み込まれるディスプレイ用カバーガラスとしては、薄型のものが求められる一方で、落下などによる衝撃に耐えうるように、強度のより高いものが求められている。

近年では、タッチパネル式のディスプレイを備える電子機器（ディスプレイ装置）が急速に普及している。これに伴い、ディスプレイ用カバーガラスも、従前とは異なって使用者の手指によって押圧されたり、ペンなどによって押圧されたりする機会が増加している。このような背景の下でも、ディスプレイ用カバーガラスとしては強度のより高いものが求められている。

特開２００６−２２１８１０号公報 特開２００４−３３９０１９号公報 特開２００８−２４７７３２号公報

曲面状に形成された部分を有するディスプレイ用カバーガラスが、携帯電話などの電子機器（ディスプレイ装置）に組み込まれたとする。ディスプレイ面の汚れなどを拭き取る場合、または、タッチパネル式に構成されたディスプレイ面が繰り返し操作される場合などには、ディスプレイ面が使用者によって押圧される。この際、ディスプレイ面に対する押圧力は、ディスプレイ面に直接的に作用するだけでなく、曲面状に形成された部分にも間接的に曲げ応力として作用する。

本発明は、曲面状に形成された部分において所定の強度を保つことが可能なディスプレイ用カバーガラスを提供することを目的とする。

本発明に基づくディスプレイ用カバーガラスは、ディスプレイの画像表示部を覆うように設けられるディスプレイ用カバーガラスであって、アルカリ金属イオンを含有し、上記アルカリ金属イオンがそのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する化学強化塩にイオン交換されることによって、表面側および裏面側に圧縮応力層がそれぞれ形成されたガラス形成部材を備え、上記ガラス形成部材は、上記ディスプレイに取り付けられた状態で上記表面側が外部に露出するとともに、上記画像表示部側に位置する上記裏面側から上記表面側に向かって光が透過する中央側領域と、上記中央側領域の外縁に連設され、上記中央側領域から外方に向かうにつれて上記表面から遠ざかる方向に湾曲するように形成された曲面領域と、含み、上記曲面領域の板厚は、上記中央側領域の板厚よりも０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲で厚く、上記曲面領域は、上記曲面領域の湾曲の内側に位置する凹側領域のうちの近似Ｒが最も小さい領域の近似Ｒが２．５ｍｍ以上となるように形成されている。

好ましくは、上記曲面領域は、上記中央側領域の外縁の全周を囲うように環状に形成されている。好ましくは、上記ガラス形成部材に形成された上記圧縮応力層は、上記ガラス形成部材の全面にわたって略同じ圧縮応力層の深さとなるように形成されている。好ましくは、上記ガラス形成部材に形成された上記圧縮応力層は、上記ガラス形成部材の全面にわたって上記圧縮応力層の表面応力値が略ピークとなる際の圧縮応力層の深さとなるように形成されている。

好ましくは、上記ガラス形成部材に形成された上記圧縮応力層は、上記ガラス形成部材の全面にわたってその厚さが２０μｍ以上１００μｍ以下となるように形成されている。好ましくは、当該ディスプレイ用カバーガラスは、全面にわたってその板厚が０．４ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内となるように形成されている。

本発明によれば、曲面状に形成された部分において所定の強度を保つことが可能なディスプレイ用カバーガラスを得ることができる。

比較例におけるディスプレイ用カバーガラスを備えるディスプレイ装置の分解した状態を示す斜視図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。 比較例におけるディスプレイ用カバーガラスを備えるディスプレイ装置の組み立てられた状態を示す断面図である。 図２中のＩＶ線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 比較例におけるディスプレイ用カバーガラスの化学強化処理前の状態を示す断面図である。 比較例におけるディスプレイ用カバーガラスの製造に用いられるガラス素材の表面に形成された圧縮応力層の深さと、その表面の強度（表面応力値）との関係を示す図である。 比較例におけるディスプレイ用カバーガラスの製造方法の浸漬工程におけるガラス形成部材の浸漬時間と、ガラス形成部材の表面に形成された圧縮応力層の形成深さとの関係を示す図である。 実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスを示す断面図である。 図８中のＩＸ線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスの製造に用いられる貯留槽を示す斜視図である。 実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスの製造方法の浸漬工程におけるガラス形成部材の浸漬時間と、ガラス形成部材の表面に形成された圧縮応力層の形成深さとの関係を示す図である。 実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスに関して行なった実験の条件および実験の結果を示す図である。 実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスに関して行なった実験の条件を示す断面図である。

［比較例］
本発明に基づいた実施の形態について説明する前に、本発明に関する比較例について、以下、図面を参照しながら説明する。比較例の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（ディスプレイ用カバーガラス１０）
図１は、比較例におけるディスプレイ用カバーガラス１０を備えるディスプレイ装置１００の分解した状態を示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。図３は、ディスプレイ装置１００の組み立てられた状態を示す断面図である。図４は、図２中のＩＶ線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。

図１に示すように、ディスプレイ装置１００は、ディスプレイ用カバーガラス１０、板状に形成される外装プレート２０、外装プレート２０の上に配置される回路基板３０、回路基板３０上に実装されたディスプレイ４０、および回路基板３０上に実装されたスピーカー５０を備える。ディスプレイ用カバーガラス１０は、矢印ＡＲに示すように外装プレート２０に取り付けられることによって、回路基板３０、ディスプレイ４０、およびスピーカー５０を外装プレート２０上に封止する。

ディスプレイ用カバーガラス１０は、ディスプレイ４０の画像表示部４２を覆うように設けられるガラス形成部材１０Ｇと、スピーカー５０に対応するように設けられる開口部１０Ｈと、を含む。開口部１０Ｈは、ガラス形成部材１０Ｇをその表面１１（図２参照）側から裏面１２（図２参照）側に向かって貫通するように形成されている。詳細は実施の形態の説明として後述されるが、以上のディスプレイ用カバーガラス１０の構成については、比較例および後述の実施の形態の双方において共通している。

（ガラス形成部材１０Ｇ）
図１および図２に示すように、ディスプレイ用カバーガラス１０のガラス形成部材１０Ｇは、略平板状に形成された中央側領域１３（図２参照）と、中央側領域１３の外縁に連設された曲面領域１４（図２参照）と、曲面領域１４の中央側領域１３とは反対側に連設された側部領域１５（図２参照）と、を有する。

本比較例における中央側領域１３の外縁は、４つの角部が丸みを帯びた略矩形状に形成される。中央側領域１３の対向する二辺（長辺）の寸法Ｌ１（図１参照）は、たとえば８０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であり、中央側領域１３の対向する他の二辺（短辺）の寸法Ｌ２は、たとえば５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。曲面領域１４は、中央側領域１３から外方に向かうにつれて中央側領域１３の表面１１から遠ざかるように湾曲しており、全体として環状に形成されている。側部領域１５は、曲面領域１４のさらに外側に位置し、全体として環状に形成されている。

本比較例におけるディスプレイ用カバーガラス１０（ガラス形成部材１０Ｇ）としては、中央側領域１３の厚さＴ、曲面領域１４の厚さＴ１４（曲面領域１４の表面に対する法線方向の厚さ）、および、側部領域１５の厚さＴ１５が、それぞれ略同一の値となるように構成される。

図２および図３に示すように、ディスプレイ用カバーガラス１０（ガラス形成部材１０Ｇ）が外装プレート２０（ディスプレイ４０）に取り付けられた状態においては、ディスプレイ用カバーガラス１０の表面１１（以下、露出面という場合もある）側が、外部に露出する。

ガラス形成部材１０Ｇの画像表示部４２側に位置する裏面１２（以下、非露出面という場合もある）側から表面１１側に向かって光Ｌ（図２参照）がガラス形成部材１０Ｇの中央側領域１３を透過することによって、画像表示部４２上に表示された各種の画像情報は使用者により認識される。中央側領域１３の表面１１がタッチパネル式のディスプレイ面を構成する場合、中央側領域１３の表面１１は使用者の手指９０（図３参照）によって押圧されたり、中央側領域１３の表面１１はペン（図示せず）などによって押圧されたりする。

（表面側圧縮応力層１７・裏面側圧縮応力層１９）
図４を参照して、ディスプレイ用カバーガラス１０（ガラス形成部材１０Ｇ）の強度を向上させるため、ガラス形成部材１０Ｇの表面１１側には、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の全体にわたって表面側圧縮応力層１７が形成される。表面側圧縮応力層１７は、ガラス形成部材１０Ｇの表面１１付近に含有されるアルカリ金属イオンがそのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する化学強化塩にイオン交換されることによって形成される。

詳細は後述されるが、ガラス形成部材１０Ｇの中央側領域１３の表面１１側には、深さＴ１を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。ガラス形成部材１０Ｇの曲面領域１４の表面１１側には、深さＴ２を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。ガラス形成部材１０Ｇの側部領域１５の表面１１側には、深さＴ３を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。

同様に、ディスプレイ用カバーガラス１０（ガラス形成部材１０Ｇ）の強度を向上させるため、ガラス形成部材１０Ｇの裏面１２側には、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の全体にわたって裏面側圧縮応力層１９が形成される。裏面側圧縮応力層１９も、ガラス形成部材１０Ｇの裏面１２付近に含有されるアルカリ金属イオンがそのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する化学強化塩にイオン交換されることによって形成される。

詳細は後述されるが、ガラス形成部材１０Ｇの中央側領域１３の裏面１２側には、深さＴ１を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。本比較例のガラス形成部材１０Ｇは、曲面領域１４を有している。曲面領域１４の湾曲の内側（裏面１２）には、凹側領域ＲＲが形成される。ガラス形成部材１０Ｇの曲面領域１４の裏面１２側（特に、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）には、深さＴ２Ａ（Ｔ２Ａ＜Ｔ２）を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。ガラス形成部材１０Ｇの側部領域１５の裏面１２側には、深さＴ３を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。

ガラスの表面に形成される圧縮応力層の深さが深くなるにつれて、ガラスの表面の強度も合わせて向上する。ガラスの表面に形成された圧縮応力層の深さが所定の値に到達した時点で、ガラスの表面の強度（表面応力値）は最大となる。ガラスの表面に形成される圧縮応力層の深さがさらに深くなると、最大となった時点の値をピークとして、ガラスの表面の強度は逆に減少に転じる。

図５は、本比較例におけるディスプレイ用カバーガラス１０（ガラス形成部材１０Ｇ）の化学強化処理前の状態を示す断面図である。化学強化処理前のガラス形成部材１０Ｇに対して表面側圧縮応力層１７が形成される場合、図５中において点線で示される仮想曲線Ｌ１６の深さまで表面側圧縮応力層１７が形成された時点で、ガラス形成部材１０Ｇの表面１１の強度（表面応力値）としては最大となる。裏面１２側についても同様に、化学強化処理前のガラス形成部材１０Ｇに対して裏面側圧縮応力層１９が形成される場合、図５中において点線で示される仮想曲線Ｌ１８の深さまで裏面側圧縮応力層１９が形成された時点で、ガラス形成部材１０Ｇの裏面１２の強度（表面応力値）としては最大となる。なお、仮想曲線Ｌ１６および仮想曲線Ｌ１８の各々の深さは、ガラス形成部材１０Ｇの作成に用いられるガラスの組成などに応じて変化するものである。

表面側圧縮応力層１７（図４参照）が形成される際には、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の各々における表面１１（露出面）側から徐々にイオン交換が実施され、表面１１側からガラス形成部材１０Ｇの内部に向かって徐々に表面側圧縮応力層１７が形成される（矢印ＡＲ１７参照）。

中央側領域１３における仮想曲線Ｌ１６の深さＴ１と同一の深さを有する表面側圧縮応力層１７が中央側領域１３に形成されることによって、中央側領域１３の表面１１の強度（表面応力値）は最大となる。上述のとおり、本比較例のガラス形成部材１０Ｇの中央側領域１３の表面１１側には、深さＴ１を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。

曲面領域１４における仮想曲線Ｌ１６の深さＴ２と同一の深さを有する表面側圧縮応力層１７が曲面領域１４に形成されることによって、曲面領域１４の表面１１の強度（表面応力値）は最大となる。上述のとおり、本比較例のガラス形成部材１０Ｇの曲面領域１４の表面１１側には、深さＴ２を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。

同様に、側部領域１５における仮想曲線Ｌ１６の深さＴ３と同一の深さを有する表面側圧縮応力層１７が側部領域１５に形成されることによって、側部領域１５の表面１１の強度（表面応力値）は最大となる。上述のとおり、本比較例のガラス形成部材１０Ｇの側部領域１５の表面１１側には、深さＴ３を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。

裏面側圧縮応力層１９（図４参照）が形成される際には、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の各々における裏面１２（非露出面）側から徐々にイオン交換が実施され、裏面１２側からガラス形成部材１０Ｇの内部に向かって徐々に裏面側圧縮応力層１９が形成される（矢印ＡＲ１９参照）。

中央側領域１３における仮想曲線Ｌ１８の深さＴ１と同一の深さを有する裏面側圧縮応力層１９が中央側領域１３に形成されることによって、中央側領域１３の裏面１２の強度（表面応力値）は最大となる。上述のとおり、本比較例のガラス形成部材１０Ｇの中央側領域１３の裏面１２側には、深さＴ１を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。

曲面領域１４における仮想曲線Ｌ１８の深さＴ２と同一の深さを有する裏面側圧縮応力層１９が曲面領域１４に形成された場合、曲面領域１４の裏面１２の強度（表面応力値）は最大となる。上述のとおり、本比較例のガラス形成部材１０Ｇの曲面領域１４の裏面１２側（特に、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）には、深さＴ２Ａ（Ｔ２Ａ＜Ｔ２）を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域における裏面側圧縮応力層１９は、その強度（表面応力値）が最大（ピーク）となるように構成されてはいない。

詳細については後述されるが、この主な理由は、イオン交換（化学強化）の際、凹側領域ＲＲ以外の領域に供給される化学強化塩の量に比べて、凹側領域ＲＲに供給される化学強化塩の量が凹側領域ＲＲの形状に起因して少なくなるためである。換言すると、凹側領域ＲＲ（特に、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）においては化学強化が行なわれにくく、裏面側圧縮応力層１９は凹側領域ＲＲ（特に、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）には形成されにくいためである。

一方、側部領域１５における仮想曲線Ｌ１８の深さＴ３と同一の深さを有する裏面側圧縮応力層１９が側部領域１５に形成されることによって、側部領域１５の裏面１２の強度（表面応力値）は最大となる。上述のとおり、本比較例のガラス形成部材１０Ｇの側部領域１５の裏面１２側には、深さＴ３を有する側部領域１５が形成される。

ガラス形成部材１０Ｇの製造に用いられるガラスの組成に応じて、表面１１側における深さＴ１，Ｔ２，Ｔ３と、裏面１２側における深さＴ１，Ｔ２，Ｔ３とは、それぞれ同一の値である場合もあるし、それぞれ異なる値である場合もある。深さＴ１，Ｔ２，Ｔ３の各々の値のそのものも、それぞれ同一である場合があるし、それぞれ異なる場合もある。

図６は、本比較例におけるディスプレイ用カバーガラス１０の製造に用いられるガラス形成部材１０Ｇのガラス素材の表面に形成された圧縮応力層の深さと、その表面の強度（表面応力値）との関係を示す図である。図６に示すように、本比較例のディスプレイ用カバーガラス１０の製造に用いられるガラス形成部材１０Ｇは、表面側圧縮応力層１７の深さＴ１，Ｔ２，Ｔ３の各値が４０μｍの際に、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の各々の表面１１における強度（表面応力値）は最大となる。

裏面１２側についても同様に、本比較例のディスプレイ用カバーガラス１０の製造に用いられるガラス形成部材１０Ｇは、裏面側圧縮応力層１９の深さＴ１，Ｔ２，Ｔ３の各値が４０μｍの際に、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の各々の裏面１２における強度（表面応力値）は最大となる。

なお、図６中の横軸に示される圧縮応力層の深さの各値は、神港精機株式会社製のポーラリメーターＳＦ−ＩＩＣを用いて測定されたものである。図６中の縦軸に示される表面応力値の各値は、有限会社折原製作所製のガラス表面応力計ＳＵＲＦＡＣＥ ＳＴＲＥＳＳ ＭＥＴＥＲ「ＦＳＭ−６０００ＬＥ」を用いて測定されたものである。

図４および図５を再び参照して、上述のとおり、ガラス形成部材１０Ｇの中央側領域１３の表面１１側には、深さＴ１を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。ガラス形成部材１０Ｇの曲面領域１４の表面１１側には、深さＴ２を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。ガラス形成部材１０Ｇの側部領域１５の表面１１側には、深さＴ３を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。

ガラス形成部材１０Ｇの中央側領域１３の裏面１２側には、深さＴ１を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。ガラス形成部材１０Ｇの曲面領域１４の裏面１２側（特に、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）には、深さＴ２Ａ（Ｔ２Ａ＜Ｔ２）を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。ガラス形成部材１０Ｇの側部領域１５の裏面１２側には、深さＴ３を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。

すなわち、本比較例のガラス形成部材１０Ｇに形成された表面側圧縮応力層１７は、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の各々において、表面１１側のガラス形成部材１０Ｇの表面応力値が略ピークとなる際の圧縮応力層の深さとなるように形成されている。ガラス形成部材１０Ｇの表面側圧縮応力層１７は、その形成深さが仮想曲線Ｌ１６（図５参照）に沿うように形成されている。

裏面１２側の裏面側圧縮応力層１９については、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域（およびその近傍の領域）を除いて、裏面１２側のガラス形成部材１０Ｇの表面応力値が略ピークとなる際の圧縮応力層の深さとなるように形成されている。裏面側圧縮応力層１９は、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域（およびその近傍の領域）を除いて、その形成深さが仮想曲線Ｌ１８（図５参照）に沿うように形成されている。

これらに対して、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域（およびその近傍の領域）における裏面側圧縮応力層１９は、裏面１２側のガラス形成部材１０Ｇの表面応力値が略ピークとなる際の圧縮応力層の深さとなるようには形成されていない。凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域（およびその近傍の領域）における裏面側圧縮応力層１９は、その形成深さが仮想曲線Ｌ１８（図５参照）に沿うようには形成されておらず、仮想曲線Ｌ１８の深さよりも浅く形成されている。凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域における裏面側圧縮応力層１９の表面応力値が、他の領域の各圧縮応力層１７，１９の表面応力値に比べて低くなっている。

このような裏面側圧縮応力層１９が形成される原理について具体的に説明すると、イオン交換におけるイオン拡散量Ｑ１は、イオン拡散係数Ｄ、化学強化時間ｔ、および基準イオン濃度Ｃ_０を用いると、次の式（１）のように表される。
Ｑ１＝２×Ｃ_０×√（Ｄ×ｔ／π） ・・・式（１）
つまり、ある時刻におけるイオン拡散量Ｑは、表面の単位面積当りで一定の値となる。たとえば、一辺の寸法Ｒを有する正方形の面積に対して、深さＲまでイオン交換を行う場合、必要なイオン拡散量Ｑ２は、次の式（２）のように表される。
Ｑ２＝Ｒ^３ ・・・式（２）
また、表面積を上記の正方形と同一の値に維持したまま、上記の正方形の一辺のみを９０°円弧状に曲げた場合、その形状の変化に応じて、その形状の面積に対して必要なイオン拡散量Ｑ３は、次の式（３）のように表される。
Ｑ３＝Ｒ^３×（１＋（π／４）） ・・・式（３）
上記の式（３）からもわかるとおり、イオン交換量が一定である場合、凹側領域ＲＲ（特に、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）は、中央側領域１３等の平坦な部分に比べてイオン交換深さ（圧縮応力層の形成深さ）が浅くなる。一方で、凹側領域ＲＲ（特に、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）は、その形状から最も強度が低くなりやすく、ヒビなどが入り易い部分である。

図７を参照して、イオン交換量が一定である場合、凹側領域ＲＲ（凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）は、中央側領域１３等の平坦な部分に比べてイオン交換深さ（圧縮応力層の形成深さ）が浅くなる。図７は、本比較例におけるディスプレイ用カバーガラス１０の製造方法の浸漬工程におけるガラス形成部材１０Ｇの浸漬時間と、ガラス形成部材１０Ｇの表面に形成された圧縮応力層の形成深さとの関係を示す図である。

曲線Ｐ１に示されるように、約３．７時間の浸漬時間の経過後、中央側領域１３には約４０μｍの圧縮応力層１７，１９が形成され、中央側領域１３の表面応力値はピーク（図６参照）となる。一方、曲線Ｐ２に示されるように、約３．７時間の浸漬時間の経過後であっても、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域には約２６μｍの裏面側圧縮応力層１９が形成されるに留まり、その領域の表面応力値はピークには到達していない。

ディスプレイ装置１００（図３参照）が落下したり、ガラス形成部材１０Ｇの表面１１が使用者の手指９０によって押圧されたり、表面１１がペンなどによって押圧されたりしたとする。この場合には、中央側領域１３（ディスプレイ面）に直接的に応力が作用するだけでなく、曲面状に形成された曲面領域１４にも間接的に曲げ応力が作用する。

本比較例のディスプレイ用カバーガラス１０においては、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域（およびその近傍の領域）における裏面側圧縮応力層１９は、表面応力値がピークには到達しておらず、他の領域に比べて強度が低い状態となっている。

ディスプレイ装置１００が落下したり、タッチパネル式の中央側領域１３（ディスプレイ面）が使用者により繰り返し押圧されたりすることによって凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域に応力が集中した場合、その領域は十分に化学強化がされていないため、その領域（またはその近傍の領域）にヒビ割れなどが発生しやすくなっている。したがって、本比較例のディスプレイ用カバーガラス１０によれば、曲面状に形成された曲面領域１４（特に、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）において所定の強度を保つことは困難となっている。

［実施の形態］
本発明に基づいた実施の形態について、以下、図８〜図１０を参照しながら説明する。本実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスの全体的な構成は、上述の比較例におけるディスプレイ用カバーガラス１０（図１参照）と略同様である。以下の実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（ガラス形成部材１０Ｊ）
図８は、実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスを示す断面図である。図８は、上述の比較例の図２に対応している。図９は、図８中のＩＸ線に囲まれた領域を拡大して示す断面図である。図９は、上述の比較例の図４に対応している。

図８および図９に示すように、本実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスのガラス形成部材１０Ｊも、略平板状に形成された中央側領域１３と、中央側領域１３の外縁に連設された曲面領域１４と、曲面領域１４の中央側領域１３とは反対側に連設された側部領域１５と、を有する。

本実施の形態における中央側領域１３の外縁は、４つの角部が丸みを帯びた略矩形状に形成される（図１参照）。好ましくは、中央側領域１３の対向する二辺（長辺）の寸法（図１における寸法Ｌ１参照）は８０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であり、中央側領域１３の対向する他の二辺（短辺）の寸法（図１における寸法Ｌ２参照）は５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。

曲面領域１４は、中央側領域１３から外方に向かうにつれて中央側領域１３の表面１１から遠ざかるように湾曲している。曲面領域１４は、中央側領域１３の外縁の全周を囲うように環状に形成されている。側部領域１５は、曲面領域１４のさらに外側に位置し、曲面領域１４と同様に環状に形成されている。本実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラス（ガラス形成部材１０Ｊ）としては、中央側領域１３の厚さＴよりも、曲面領域１４の厚さＴ１４Ｂ（曲面領域１４の表面に対する法線方向の厚さ）の方が大きい値となっている。

より具体的には、曲面領域１４の厚さＴ１４Ｂ（板厚）は、中央側領域１３の厚さＴ（板厚）よりも０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲で厚くなるように構成されている。また、中央側領域１３の厚さＴよりも、側部領域１５の厚さＴ１５Ｂの方が大きい値となっている。好ましくは、ディスプレイ用カバーガラスの全面にわたって、板厚（厚さＴ，Ｔ１４Ｂ，Ｔ１５Ｂ）の各値が０．４ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内となるように形成されるとよい。

ディスプレイ用カバーガラス（ガラス形成部材１０Ｊ）が外装プレート２０（ディスプレイ４０）に取り付けられた状態においては、ディスプレイ用カバーガラスの表面１１（露出面）側が、外部に露出する。

ガラス形成部材１０Ｊの画像表示部４２側に位置する裏面１２（非露出面）側から表面１１側に向かって光Ｌがガラス形成部材１０Ｊの中央側領域１３を透過することによって、画像表示部４２上に表示された各種の画像情報は使用者により認識される。中央側領域１３の表面１１がタッチパネル式のディスプレイ面を構成する場合、中央側領域１３の表面１１は使用者の手指９０（図３参照）によって押圧されたり、中央側領域１３の表面１１はペン（図示せず）などによって押圧されたりする。

（表面側圧縮応力層１７・裏面側圧縮応力層１９）
図９を参照して、ガラス形成部材１０Ｊの表面１１側には、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の全体にわたって表面側圧縮応力層１７が形成される。中央側領域１３の表面１１側には、深さＴ１を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。曲面領域１４の表面１１側には、深さＴ２を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。側部領域１５の表面１１側には、深さＴ３を有する表面側圧縮応力層１７が形成される。

同様に、ガラス形成部材１０Ｊの裏面１２側には、中央側領域１３、曲面領域１４、および側部領域１５の全体にわたって裏面側圧縮応力層１９が形成される。中央側領域１３の裏面１２側には、深さＴ１を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。曲面領域１４の裏面１２側（特に、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）には、深さＴ２Ｂを有する裏面側圧縮応力層１９が形成される（Ｔ２Ｂ＞Ｔ２Ａ）。側部領域１５の裏面１２側には、深さＴ３を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。

本実施の形態のガラス形成部材１０Ｊは、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域の近似Ｒが、２．５ｍｍ以上となるように形成されている。上述の比較例におけるガラス形成部材１０Ｇの曲面領域１４は、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域の近似Ｒが、２．５ｍｍよりも小さい値（たとえば１．０ｍｍ）となるように形成されている。

本実施の形態の凹側領域ＲＲ（特に、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）においては、上述の比較例の凹側領域ＲＲに比べて化学強化が行われ易くなっており、裏面側圧縮応力層１９は、凹側領域ＲＲ（特に、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）にも適切に形成されることが可能となっている（Ｔ２Ｂ＞Ｔ２Ａ）。

ディスプレイ装置１００（図３参照）が落下したり、ガラス形成部材１０Ｊの表面１１が使用者の手指９０（図３参照）によって押圧されたり、表面１１がペンなどによって押圧されたりしたとする。この場合には、中央側領域１３（ディスプレイ面）に直接的に応力が作用するだけでなく、曲面状に形成された曲面領域１４にも間接的に曲げ応力が作用する。本実施の形態のディスプレイ用カバーガラスにおいては、曲面領域１４の湾曲の内側に位置する凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域においても、裏面側圧縮応力層１９が適切な厚さを持って形成されている。

ディスプレイ装置１００が落下したり、タッチパネル式の中央側領域１３（ディスプレイ面）が使用者により繰り返し押圧されたりすることによって凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域に応力が集中したとしても、その領域は十分に化学強化されているため、その領域にヒビ割れなどが発生するということは効果的に抑制されている。したがって、本実施の形態のディスプレイ用カバーガラスによれば、曲面状に形成された曲面領域１４（特に凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）においても所定の強度を保つことが可能となっている。

また、本実施の形態のガラス形成部材１０Ｊにおいては、曲面領域１４の厚さＴ１４Ｂ（板厚）は、中央側領域１３の厚さＴ（板厚）よりも０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲で厚くなるように構成されている。この構成によっても、本実施の形態のディスプレイ用カバーガラスは、曲面状に形成された曲面領域１４（特に凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）において所定の強度を保つことが可能となっている。

本実施の形態のガラス形成部材１０Ｊに形成された各圧縮応力層１７，１９としては、ガラス形成部材１０Ｊの全面にわたって圧縮応力層の深さが略同じ値となるように形成されていてもよい。ここで、「ガラス形成部材１０Ｊの全面にわたって圧縮応力層の深さが略同じ値」とは、ガラス形成部材１０Ｊに形成された圧縮応力層の深さが、ガラス形成部材１０Ｊに形成された圧縮応力層の深さの平均値に対して±５μｍの範囲以内となる値のことを意味する。当該構成によれば、ガラス形成部材１０Ｊに形成された各圧縮応力層１７，１９としては、表面１１側および裏面１２側の双方において略同じ圧縮応力層の深さとなるように形成され、ディスプレイ用カバーガラスの全体としての強度を向上させることができる。

凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域における裏面側圧縮応力層１９は、その表面応力値が略ピークとなる際の圧縮応力層の深さ（深さＴ２）（Ｔ２＞Ｔ２Ｂ）となるように形成されていてもよい。当該構成によれば、ガラス形成部材１０Ｊに形成された圧縮応力層１７，１９は、ガラス形成部材１０Ｊの全面にわたって圧縮応力層の表面応力値が略ピークとなる際の圧縮応力層の深さとなるように形成されることとなり、いっそうの強度向上を得ることが可能となる。なお、「表面応力値が略ピークとなる際の圧縮応力層の深さ」とは、（表面応力値が実際にピークとなる際の圧縮応力層の深さ）±５μｍの範囲以内となる値のことを意味する。

さらに好ましくは、ガラス形成部材１０Ｊに形成された表面側圧縮応力層１７および裏面側圧縮応力層１９としては、ガラス形成部材１０Ｊの全面にわたってその厚さ（形成深さＴ１，Ｔ２，Ｔ３、およびＴ２Ｂ）が２０μｍ以上１００μｍ以下となるように形成されているとよい。ディスプレイ用カバーガラスの全体としての強度をより一層向上させることが可能となる。

（ディスプレイ用カバーガラスの製造方法）
本実施の形態のディスプレイ用カバーガラスにおいては、曲面領域１４の厚さＴ１４Ｂ（板厚）が中央側領域１３の厚さＴ（板厚）よりも０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲で厚く、かつ、曲面領域１４が凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域の近似Ｒが２．５ｍｍ以上となるように形成されている。このようなディスプレイ用カバーガラスを得るためには、まず、ディスプレイ用カバーガラスの素材（母材）となるガラス形成部材１０Ｊを準備する。ガラス形成部材１０Ｊの素材としては、たとえばソーダガラスである。

素材としてのガラス形成部材１０Ｊを得るためには、ガラス板材から削り出すことによってガラス形成部材１０Ｊを形成してもよいし、ガラス板材からガラスゴブを形成し、そのガラスゴブを金型上で再溶融させた後にプレス加工するいわゆるリヒートプレス法によって形成してもよいし、下型上に溶融ガラスを滴下した後にその溶融ガラスを下型および上型によってプレス加工するいわゆるダイレクトプレス法によって形成してもよい。

本実施の形態において準備されるガラス形成部材１０Ｊの形状としては、中央側領域１３の厚さＴ（図９参照）が０．６ｍｍであり、中央側領域１３の寸法Ｌ１（図１参照）および寸法Ｌ２（図１参照）はそれぞれ１１０ｍｍ×６０ｍｍである。曲面領域１４の厚さＴ１４Ｂは２．２ｍｍであり、曲面領域１４の裏面１２側（凹側領域ＲＲ）における近似Ｒは３．０ｍｍである。側部領域１５の厚さＴ１５Ｂは１．６ｍｍである。

なお、上述の比較例のガラス形成部材１０Ｇの形状としては、中央側領域１３の厚さＴ（図４参照）が０．６ｍｍであり、中央側領域１３の寸法Ｌ１（図１参照）および寸法Ｌ２（図１参照）はそれぞれ１１０ｍｍ×６０ｍｍである。曲面領域１４の裏面１２側（凹側領域ＲＲ）における近似Ｒは１．０ｍｍである。側部領域１５の厚さＴ１５は１．６ｍｍである。

図１０を参照して、次に、化学強化塩６６が貯留された貯留槽６４を準備する。貯留槽６４は、硝酸カリウム（純度９８％）などの化学強化塩６６を貯留しており、貯留槽６４の化学強化塩６６を貯留する内壁の寸法は、たとえば３００ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍである。貯留槽６４の周囲に配置された加熱装置（図示せず）を用いて、化学強化塩６６の温度は約４００℃に設定される。

ガラス形成部材１０Ｊは、化学強化塩６６の内部に浸漬される（矢印ＤＲ１参照）。所定の浸漬時間の経過後、ガラス形成部材１０Ｊの表面１１および裏面１２には圧縮応力層１７，１９がそれぞれ形成される。ここで、イオン交換（化学強化）の際、凹側領域ＲＲ以外の領域に供給される化学強化塩の量に比べて、凹側領域ＲＲに供給される化学強化塩の量はやや少ない。凹側領域ＲＲ（特に、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）においては化学強化がやや行なわれにくい。

図１１を参照して、イオン交換量が一定である場合、凹側領域ＲＲ（凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）は、中央側領域１３等の平坦な部分に比べてイオン交換深さ（圧縮応力層の形成深さ）がわずかに浅くなる。図１１の曲線Ｐ３は、本実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスの製造方法の浸漬工程におけるガラス形成部材１０Ｊの浸漬時間と、ガラス形成部材１０Ｊの表面に形成された圧縮応力層の形成深さとの関係を示す図である。

曲線Ｐ３に示されるように、本実施の形態におけるガラス形成部材１０Ｊに対する化学強化処理の際には、約３．７時間の浸漬時間の経過後、中央側領域１３には約４０μｍの圧縮応力層１７，１９が形成され、中央側領域１３の表面応力値はピーク（図６参照）となる。一方、曲線Ｐ３に示されるように、約３．７時間の浸漬時間の経過後には、凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域には約３６μｍの裏面側圧縮応力層１９が形成される。

凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域の表面応力値はピークとはならないものの、上述の比較例の場合（２６μｍ）に比べて厚い（ピークに近い）裏面側圧縮応力層１９をその領域に形成することが可能となっている。こうして、本実施の形態におけるディスプレイ用カバーガラスを得ることができる。

［実験例］
図１２を参照して、上述の比較例および実施の形態に基づくディスプレイ用カバーガラスの製造方法を使用して、比較例１および実施例１の２種類のディスプレイ用カバーガラスをそれぞれ製造した。

（比較例１）
比較例１に用いたガラス形成部材１０Ｇの形状としては、中央側領域１３の厚さＴ（図４参照）が０．６ｍｍであり、中央側領域１３の寸法Ｌ１（図１参照）および寸法Ｌ２（図１参照）はそれぞれ１１０ｍｍ×６０ｍｍである。曲面領域１４の厚さＴ１４は１．４ｍｍであり、曲面領域１４の裏面１２側（凹側領域ＲＲ）における近似Ｒは１．０ｍｍである。側部領域１５の厚さＴ１５は１．６ｍｍである。

比較例１としては、上述のように準備されたガラス形成部材１０Ｇを、化学強化塩６６が貯留された貯留槽６４内に３．７時間浸漬した。比較例１に基づく製造方法により得られたディスプレイ用カバーガラスは、中央側領域１３に４０μｍを有する圧縮応力層が形成され、曲面領域１４（凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）に２６μｍを有する圧縮応力層が形成された。圧縮応力層の形成深さの値は、神港精機株式会社製のポーラリメーターＳＦ−ＩＩＣを用いて測定されたものである（以下の実施例１についても同様である）。

（実施例１）
実施例１に用いたガラス形成部材１０Ｊの形状としては、中央側領域１３の厚さＴ（図９参照）が０．６ｍｍであり、中央側領域１３の寸法Ｌ１（図１参照）および寸法Ｌ２（図１参照）はそれぞれ１１０ｍｍ×６０ｍｍである。曲面領域１４の厚さＴ１４Ｂは２．２ｍｍであり、曲面領域１４の裏面１２側（凹側領域ＲＲ）における近似Ｒは３．０ｍｍである。側部領域１５の厚さＴ１５Ｂは１．６ｍｍである。

実施例１としては、上述のように準備されたガラス形成部材１０Ｊを、化学強化塩６６が貯留された貯留槽６４内に３．７時間浸漬した。実施例１に基づく製造方法により得られたディスプレイ用カバーガラスは、中央側領域１３に４０μｍを有する圧縮応力層が形成され、曲面領域１４（凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域）に３６μｍを有する圧縮応力層が形成された。

図１３を参照して、比較例１および実施例１の各々に基づく製造方法により得られたディスプレイ用カバーガラスに対して３点曲げ強さ測定試験を実施した。具体的には、ディスプレイ用カバーガラスの長辺方向（ＤＲ１０）に間隔を空けて対向するように支持部材８２，８２を配置し、その表面にディスプレイ用カバーガラスを橋渡し状に載置した。支持部材８２上にディスプレイ用カバーガラスが載置された状態においては、支持部材８２は、ディスプレイ用カバーガラスの端部から寸法Ｗ１（ここでは５ｍｍ）だけ内側に変位したところに位置する。

支持部材８２の長さは約５０ｍｍであり、支持部材８２の先端部は、上記の長辺方向に沿ってのみ球面状に形成されており、その曲率半径Ｒ８２は３．２ｍｍである。支持部材８２上にディスプレイ用カバーガラスを載置した後、ディスプレイ用カバーガラス（中央側領域１３）の表面の中央部分に対して押圧部材８０を当接させた。

押圧部材８０の長さは約５０ｍｍであり、押圧部材８０の先端部は、上記の長辺方向に沿ってのみ球面状に形成されており、その曲率半径Ｒ８０は３．２ｍｍである。押圧部材８０をディスプレイ用カバーガラス（中央側領域１３）の表面に当接させた状態で、０．５ｍｍ／ｍｉｎの速度で押圧部材８０をディスプレイ用カバーガラスに対して押し込んだ（矢印ＤＲ８０参照）。押圧部材８０は、ディスプレイ用カバーガラスが破断するまで下降させた。

３点曲げ強さの結果（図１２参照）としては、次の式で与えられる値σ_ｂ３に基づいて評価した。
σ_ｂ３＝（３ＰＬ）／（２ｗｔ^２）
ここで、Ｐは最大荷重（Ｎ）（破断時の荷重）であり、Ｌは支持部材８２，８２の間隔であり、ｗはディスプレイ用カバーガラスの幅であり、ｔはディスプレイ用カバーガラスの板厚である。

図１２に示すように、比較例１に基づく製造方法により得られたディスプレイ用カバーガラスは、３点曲げ強さの評価値σ_ｂ３として、２８０ＭＰａという結果が得られた。これに対して、実施例１に基づく製造方法により得られたディスプレイ用カバーガラスは、３点曲げ強さの評価値σ_ｂ３として、４００ＭＰａという結果が得られた。

比較例１および実施例１の実験結果を比較すると、曲面領域１４の厚さＴ１４（板厚）が中央側領域１３の厚さＴ（板厚）よりも０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲で厚く、かつ、曲面領域１４が凹側領域ＲＲのうちの近似Ｒが最も小さい領域の近似Ｒが２．５ｍｍ以上となるように形成さすることによって、３点曲げ強さの評価値σ_ｂ３として高い値が得られることがわかる。

以上、本発明に基づいた実施の形態、比較例、および実験例について説明したが、今回開示された実施の形態、比較例、および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、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 ディスプレイ用カバーガラス、１０Ｇ，１０Ｊ ガラス形成部材、１０Ｈ 開口部、１１ 表面、１２ 裏面、１３ 中央側領域、１４ 曲面領域、１５ 側部領域、１７ 表面側圧縮応力層、１９ 裏面側圧縮応力層、２０ 外装プレート、３０ 回路基板、４０ ディスプレイ、４２ 画像表示部、５０ スピーカー、６４ 貯留槽、６６ 化学強化塩、８０ 押圧部材、８２ 支持部材、９０ 手指、１００ ディスプレイ装置、ＡＲ，ＡＲ１７，ＡＲ１９，ＤＲ１，ＤＲ８０ 矢印、Ｌ 光、Ｌ１，Ｌ２，Ｒ，Ｗ１ 寸法、Ｌ１６，Ｌ１８ 仮想曲線、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 曲線、Ｒ８０，Ｒ８２ 曲率半径、ＲＲ 凹側領域、Ｔ，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１４Ｂ，Ｔ１５Ｂ 厚さ、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ２Ａ，Ｔ２Ｂ 深さ。

Claims (6)

1. ディスプレイの画像表示部を覆うように設けられるディスプレイ用カバーガラスであって、
   アルカリ金属イオンを含有し、前記アルカリ金属イオンがそのイオン半径よりも大きいイオン半径を有する化学強化塩にイオン交換されることによって、表面側および裏面側に圧縮応力層がそれぞれ形成されたガラス形成部材を備え、
   前記ガラス形成部材は、
   前記ディスプレイに取り付けられた状態で前記表面側が外部に露出するとともに、前記画像表示部側に位置する前記裏面側から前記表面側に向かって光が透過する中央側領域と、
   前記中央側領域の外縁に連設され、前記中央側領域から外方に向かうにつれて前記表面から遠ざかる方向に湾曲するように形成された曲面領域と、含み、
   前記曲面領域の板厚は、前記中央側領域の板厚よりも０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲で厚く、
   前記曲面領域は、前記曲面領域の湾曲の内側に位置する凹側領域のうちの近似Ｒが最も小さい領域の近似Ｒが２．５ｍｍ以上となるように形成されている、
   ディスプレイ用カバーガラス。
2. 前記曲面領域は、前記中央側領域の外縁の全周を囲うように環状に形成されている、
   請求項１に記載のディスプレイ用カバーガラス。
3. 前記ガラス形成部材に形成された前記圧縮応力層は、前記ガラス形成部材の全面にわたって略同じ圧縮応力層の深さとなるように形成されている、
   請求項１または２に記載のディスプレイ用カバーガラス。
4. 前記ガラス形成部材に形成された前記圧縮応力層は、前記ガラス形成部材の全面にわたって前記圧縮応力層の表面応力値が略ピークとなる際の圧縮応力層の深さとなるように形成されている、
   請求項３に記載のディスプレイ用カバーガラス。
5. 前記ガラス形成部材に形成された前記圧縮応力層は、前記ガラス形成部材の全面にわたってその厚さが２０μｍ以上１００μｍ以下となるように形成されている、
   請求項１から４のいずれかに記載のディスプレイ用カバーガラス。
6. 当該ディスプレイ用カバーガラスは、全面にわたってその板厚が０．４ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内となるように形成されている、
   請求項１から５のいずれかに記載のディスプレイ用カバーガラス。

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