JP7139601B2

JP7139601B2 - 筐体の製造方法

Info

Publication number: JP7139601B2
Application number: JP2017251067A
Authority: JP
Inventors: 孝司表; 浩一木村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2037-12-27
Also published as: JP2019116400A; US20190194066A1; US11306022B2

Description

本願は、筐体、電子機器及び筐体の製造方法に関する。

物の外装には、カバーガラスが用いられることがある。例えば、表示部を有する携帯機器には、表示部を覆うカバーガラスが用いられる（例えば、特許文献１－３を参照）。

特開２０１３－６７４５号公報国際公開第２０１７／０２６３１８号特表２０１６－５３２６２５号

外装に用いられるカバーガラスには、耐衝撃性能が要求される。しかし、カバーガラスを原料の板材から切り出す際に端面に出来る欠陥（「マイクロクラック」と呼ばれる場合もある）がカバーガラスに残留していると、カバーガラスに衝撃が加わった際、当該欠陥を起点に亀裂が発生しやすい。そこで、耐衝撃性能の向上を図るべく、ガラスの端面に研磨を施して欠陥の除去を図ることも考えられるが、研磨の工数は軽微でなく、また、研磨により欠陥を完全に除去することも難しい。

そこで、本願は、カバーガラスの端面に研磨を施さなくても耐衝撃性能を向上可能な技術を開示する。

本願で開示する筐体は、物の外装部分に用いられる板状のカバーガラスと、カバーガラスの端面を覆う無機コートと、少なくとも一部が無機コートに重なっており、カバーガラスの外縁を形成する樹脂コートと、を備える。

一つの側面では、本発明は、カバーガラスの端面に研磨を施さなくても耐衝撃性能を向上可能である。

図１は、実施形態に係るカバーガラスを示した図である。図２は、図１において符号Ａ－Ａで示した線でカバーガラスの縁を切断した断面図である。図３は、板材から板ガラスを切り出す様子を示した図である。図４は、板ガラスの端面の一部を拡大した図である。図５は、無機コートと樹脂コートを形成する様子を示した図である。図６は、欠陥が埋まっている様子を示した図である。図７は、板ガラスの端部構造のバリエーションを示した図である。図８は、カバーガラスの全体形状のバリエーションを示した図である。図９は、無機コートと樹脂コートの形態のバリエーションを示した図である。図１０は、カバーガラスの適用例を示した図である。

以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

図１は、実施形態に係るカバーガラスを示した図である。カバーガラス１は、物の外装部分に用いることが可能な板状のガラスである。カバーガラス１を外装部分に用いることが可能な物としては、例えば、スマートフォンやタブレット等の携帯情報端末、携帯音楽プレイヤー、パーソナルコンピュータのディスプレイ、薄型のＴＶ（television）受像機、映像音響機器、その他各種の電子機器が挙げられる。

なお、図１では、四隅が丸まった略長方形の平坦なカバーガラス１が図示されているが、カバーガラス１は、このような形態に限定されるものではない。カバーガラス１は、例えば、四隅が角ばっていてもよい。また、カバーガラス１は、例えば、正方形、円形、三角形、その他各種の外観形状を有するものであってもよい。また、カバーガラス１は、表面が曲面となるように全体が反った形状を有するものであってもよい。

また、カバーガラス１は、全体が無色の透明なガラスであってもよいし、全体が有色の透明なガラスであってもよいし、或いは、着色によって非透明な部位を一部に有するガラスであってもよい。

図２は、図１において符号Ａ－Ａで示した線でカバーガラス１の縁を切断した断面図である。カバーガラス１は、図２に示されるように、非強化層２、非強化層２を間に挟んでカバーガラス１の表面と裏面を形成する強化層３，４を有する板ガラス５を備える。板ガラス５の端面は、無機コート６に覆われている。また、無機コート６には樹脂コート７が重なっている。樹脂コート７は、板ガラス５の端面を覆う無機コート６に重なっているのでカバーガラス１の最外縁部分に位置し、カバーガラス１の外縁を形成する。無機コート６と樹脂コート７は、板ガラス５の外縁全周に渡って設けられている。

板ガラス５は、板状のガラスの表面を強化したガラスである。すなわち、板ガラス５は、非強化層２の表面を強化することによって強化層３，４が形成されたガラスである。非強化層２の表面を強化して強化層３，４を形成する手段としては、例えば、イオン交換等の化学的手法を用いた強化方法、その他の各種強化方法を適用することができる。

無機コート６は、板ガラス５の端面を板ガラス５の外縁全周に渡ってコーティングすることにより形成されたものである。無機コート６は、板ガラス５を原料の板材から切り出す際に板ガラス５の端面に出来る微細な傷や凹凸等の欠陥に毛細管現象により浸透した状態で固化している。無機コート６は、板ガラス５の端面にある欠陥を埋めることで、当該欠陥を起点とする亀裂の発生を防止する。よって、無機コート６は、ガラスのような無機系の素材で形成されることが好ましい。板ガラス５の端面にある欠陥を埋めて当該欠陥を起点とする亀裂の発生を防止することが可能な素材としては、例えば、シロキサン系のコーティング剤が挙げられる。シロキサン系のコーティング剤は、ガラスの原料でもあるケイ素を骨格とする化合物であるため、板ガラス５と似たようなガラス様の膜を形成し、また、板ガラス５との密着性にも優れる。シロキサン系のコーティング剤で平均厚みが１００ｎｍから３μｍ程度となるように無機コート６を形成すれば、板ガラス５の端面にある欠陥を埋めて当該欠陥を起点とする亀裂の発生を防止することができる。

樹脂コート７は、無機コート６に重なる状態で板ガラス５の外縁全周に渡って形成されている。よって、樹脂コート７は、カバーガラス１の外縁を形成する部位となる。樹脂コート７は、カバーガラス１の外縁を形成するため、カバーガラス１の縁に接触したものが触れる部位となる。そこで、樹脂コート７は、カバーガラス１の縁に接触したものから板
ガラス５へ伝搬する衝撃を緩和するため、板ガラス５や無機コート６よりも柔軟な素材で形成される。板ガラス５へ伝搬する衝撃を緩和することが可能な素材としては、例えば、樹脂が挙げられる。樹脂は、ガラスやシロキサン系のコートより柔軟であるため、板ガラス５へ伝搬する衝撃を緩和できる。樹脂コート７は、例えば、紫外線硬化性樹脂で形成することができる。紫外線硬化性樹脂であれば、紫外線の照射によって速やかに硬化させることができるため、カバーガラス１の効率的な生産が可能である。板ガラス５へ伝搬する衝撃を緩和するには、樹脂コート７のビッカース硬度が１００以下であることが好ましい。

上記実施形態のカバーガラス１であれば、板ガラス５の端面が無機コート６でコートされているため、板ガラス５の端面に欠陥があっても当該欠陥を起点とする亀裂の発生が可及的に抑制される。よって、上記実施形態のカバーガラス１であれば、板ガラス５の端面に研磨を施さなくても耐衝撃性能を向上可能である。したがって、例えば、耐衝撃性能を維持しつつ、従来よりも大判のカバーガラス１を実現することも可能である。

カバーガラス１は、例えば、以下のような方法で製造することができる。

図３は、板材から板ガラス５を切り出す様子を示した図である。板ガラス５は、例えば、図３に示されるように、板ガラス５よりも大きい原料板８から切り出すことにより得られる。板ガラス５は、例えば、円板状の砥石を高速回転させながら移動させることにより、原料板８から切り出し可能である。なお、図３では、板ガラス５を縦方向に５枚分、横方向に９枚分の大きさを有する原料板８から板ガラス５が切り出されているが、原料板８は、このような寸法の板材に限定されるものではない。

図４は、板ガラス５の端面の一部を拡大した図である。原料板８から板ガラス５を切り出すと、板ガラス５の端面には、例えば、図４に示されるような欠陥Ｃが発生する場合がある。このような欠陥Ｃが板ガラス５の端面に残留していると、カバーガラス１に衝撃が加わった際、欠陥Ｃを起点に亀裂が発生しやすい。このような欠陥Ｃは、板ガラス５の端面に研磨を施することで除去することも可能であるが、研磨の工数は軽微でなく、また、研磨により欠陥を完全に除去することも難しい。

なお、図４では、表面が強化された原料板８から切り出された板ガラス５が図示されているため、板ガラス５の端面には非強化層２と強化層３と強化層４が露出している。しかし、板ガラス５の端面は、強化層に形成され、非強化層２が露出しない形態であってもよい。例えば、原料板８から切り出された後に板ガラス５の表面が強化されれば、板ガラス５の端面は、強化層に形成され、非強化層２が露出しない形態となる。

また、図４に示す欠陥Ｃは、単なる一例であり、欠陥Ｃが図４の形態に限定されるものではない。すなわち、欠陥Ｃは、例えば、強化層３から強化層４へ至る欠陥であってもよいし、板ガラス５の外縁全周に渡って発生していてもよい。

図５は、無機コート６と樹脂コート７を形成する様子を示した図である。板ガラス５が原料板８から切り出された後は、板ガラス５の端面がコーティングされる。コーティングは、板ガラス５の外縁全周に渡って行われる。この結果、板ガラス５の端面は、板ガラス５の外縁全周に渡って無機コート６で覆われることになる（図５（Ａ）から（Ｂ））。なお、無機コート６は、例えば、シロキサン系のコーティング剤であれば、板ガラス５の端面に塗布後、１６０℃で５分間の加熱が行われることにより形成できる。無機コート６が形成された後は、例えば、紫外線硬化性樹脂のように硬化しても板ガラス５や無機コート６より柔軟な材料が塗布され、紫外線照射等の硬化が行われる。これにより、樹脂コート７が無機コート６に重なる状態で形成される（図５（Ｂ）から（Ｃ））。

図６は、欠陥Ｃが埋まっている様子を示した図である。板ガラス５の端面が無機コート６でコーティングされることにより、板ガラス５の端面にあった欠陥Ｃは、無機コート６によって埋められる。欠陥Ｃを埋める無機コート６は、板ガラス５を形成するガラスに似た物性のシロキサンコートである。よって、板ガラス５の端面にあった欠陥Ｃは、実質的に除去或いは補修された状態となる。したがって、例えば、カバーガラス１に衝撃が加わっても、欠陥Ｃを起点にした亀裂の発生は可及的に抑制されることになる。また、欠陥Ｃが補修されることにより、欠陥Ｃを原因とする光の拡散も防止される。

また、図６に示されるように、板ガラス５や無機コート６よりも柔軟な樹脂コート７がカバーガラス１の最外縁部分に位置し、カバーガラス１の外縁を形成しているので、カバーガラス１の縁に接触したものから板ガラス５へ伝搬する衝撃は樹脂コート７において緩和される。したがって、原料板８から板ガラス５を切り出した後、当該板ガラス５の端面に研磨を施さなくても、カバーガラス１は、板ガラス５に無機コート６や樹脂コート７を設けない比較例に比べて、耐衝撃性能が高い。

図７は、板ガラス５の端部構造のバリエーションを示した図である。板ガラス５は、上述したように表面を強化して強化層３，４を形成した形態（図７（Ａ）を参照）の他、表面を強化していない形態（図７（Ｂ）を参照）、端面を斜めに傾斜させたいわゆる２．５Ｄガラスの形態（図７（Ｃ）を参照）、その他の多種多様な形態であってもよい。

図８は、カバーガラス１の全体形状のバリエーションを示した図である。カバーガラス１は、上述したように平坦な板状体に限定されるものではない。カバーガラス１は、例えば、いわゆる３Ｄガラスのような全体的に湾曲した形態のように、平坦ではない板状体であってもよい。

図９は、無機コート６と樹脂コート７の形態のバリエーションを示した図である。

カバーガラス１は、例えば、図９（Ａ）に示されるように、板ガラス５の側面の他、板ガラス５の表面あるいは裏面を無機コート６が覆う形態であってもよい。板ガラス５の表面あるいは裏面が無機コート６で覆われれば、板ガラス５全体が無機コート６によって保護されるため、カバーガラス１の耐衝撃性能が更に向上する。

また、カバーガラス１は、例えば、図９（Ｂ）に示されるように、板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を無機コート６が覆い、板ガラス５の他方の面を樹脂コート７が覆う形態であってもよい。板ガラス５の表面と裏面が無機コート６や樹脂コート７で覆われれば、板ガラス５全体が無機コート６と樹脂コート７によって保護されるため、カバーガラス１の耐衝撃性能が更に向上する。

また、カバーガラス１は、例えば、図９（Ｃ）に示されるように、端面が強化された板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を無機コート６が覆い、板ガラス５の他方の面を樹脂コート７が覆う形態であってもよい。板ガラス５の表面と裏面が無機コート６や樹脂コート７で覆われれば、板ガラス５全体が無機コート６と樹脂コート７によって保護されるため、カバーガラス１の耐衝撃性能が更に向上する。

また、カバーガラス１は、例えば、図９（Ｄ）に示されるように、端面が強化された板ガラス５の表面と裏面の両方を無機コート６が覆い、板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を樹脂コート７が覆う形態であってもよい。板ガラス５の表面と裏面が無機コート６や樹脂コート７で覆われれば、板ガラス５全体が無機コート６と樹脂コート７によって保護されるため、カバーガラス１の耐衝撃性能が更に向上する。

また、板ガラス５を無機コート６や樹脂コート７で覆う形態は、板ガラス５が強化層３や強化層４を有しない場合にも有効である。すなわち、例えば、図９（Ｅ）に示されるように、板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を無機コート６で覆い、板ガラス５の他方の面を樹脂コート７で覆う形態であれば、非強化層２の表面と裏面を強化層３，４で強化していない板ガラス５であっても、板ガラス５の表面や裏面が損傷する可能性を抑制することができる。また、例えば、図９（Ｆ）に示されるように、板ガラス５の表面と裏面の両方を無機コート６で覆い、板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を樹脂コート７で覆う形態であれば、非強化層２の表面と裏面を強化層３，４で強化していない板ガラス５であっても、板ガラス５の表面や裏面が損傷する可能性を抑制することができる。

なお、図９（Ａ）から図９（Ｆ）を参照しながら説明した上記変形例は、非強化層２の端面を斜めに傾斜させたいわゆる２．５Ｄガラスについても同様に適用可能である。

すなわち、例えば、図９（Ｇ）に示されるように、板ガラス５の側面の他、板ガラス５の表面あるいは裏面を覆う形態の無機コート６は、端面を斜めに傾斜させた２．５Ｄの板ガラス５に適用できる。また、例えば、図９（Ｈ）に示されるように、板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を覆う形態の無機コート６と、板ガラス５の他方の面を覆う形態の樹脂コート７は、端面を斜めに傾斜させた２．５Ｄの板ガラス５に適用できる。また、例えば、図９（Ｉ）に示されるように、端面が強化された板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を覆う形態の無機コート６と、板ガラス５の他方の面を覆う形態の樹脂コート７は、端面を斜めに傾斜させた２．５Ｄの板ガラス５に適用できる。また、例えば、図９（Ｊ）に示されるように、端面が強化された板ガラス５の表面と裏面の両方を覆う形態の無機コート６と、板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を覆う形態の樹脂コート７は、端面を斜めに傾斜させた２．５Ｄの板ガラス５に適用できる。

また、２．５Ｄの板ガラス５を無機コート６や樹脂コート７で覆う形態は、板ガラス５が強化層３や強化層４を有しない場合に特に有効である。例えば、図９（Ｋ）に示されるように、２．５Ｄの板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を無機コート６で覆い、板ガラス５の他方の面を樹脂コート７で覆う形態であれば、非強化層２の表面と裏面を強化層３，４で強化していない板ガラス５であっても、板ガラス５の表面や裏面が損傷する可能性を抑制することができる。また、例えば、図９（Ｌ）に示されるように、２．５Ｄの板ガラス５の表面と裏面の両方を無機コート６で覆い、板ガラス５の表面と裏面のうち一方の面を樹脂コート７で覆う形態であれば、非強化層２の表面と裏面を強化層３，４で強化していない板ガラス５であっても、板ガラス５の表面や裏面が損傷する可能性を抑制することができる。

図９（Ｂ）～（Ｌ）に示す形態であれば、樹脂コート７がカバーガラス１を電子機器の筐体に接着する接着剤としての役割を果たすことも可能である。

また、図９（Ｇ）～（Ｌ）に示す形態であれば、板ガラス５の端面は無機コート６で覆われるものの、最外縁部分に位置する樹脂コート７が板ガラス５の端面を覆う形態になっておらず、板ガラス５の端面の縁において樹脂コート７が側方へ突出する形態となっているので、エッジを強調する２．５Ｄガラスの審美性が保たれる。

図１０は、カバーガラス１の適用例を示した図である。カバーガラス１は、例えば、図１０に示されるように、カバーガラス１と原料板８で筐体９を形成したスマートフォン１０（本願でいう「電子機器」の一例である）に適用可能である。スマートフォン１０は、ユーザが手に持って操作を行う電子機器であるため、床等に落下して衝撃が加わる可能性が高い。この点、スマートフォン１０の筐体９にカバーガラス１が用いられていれば、ス
マートフォン１０が床等に落下した場合の衝撃にカバーガラス１が耐え、板ガラス５に亀裂が生じる可能性が低い。

上記実施形態に係るカバーガラス１の効果を検証するため、衝撃試験を行ったのでその結果を以下に示す。本試験においては、長辺が１５０ｍｍで短辺が７０ｍｍの厚さ０．６ｍｍの板ガラス５を用意した。この板ガラス５は、圧縮応力（ＣＳ：Compressive Stress）が６００ＭＰａ、強化層３，４の厚さ（ＤＯＬ：Depth of Layer）が３０μｍの強化ガラスである。この板ガラス５にシロキサン系のコーティング剤を塗布して１６０℃、５分間の加熱を行い、膜厚３００ｎｍの無機コート６を形成した。次に、紫外線硬化性樹脂を裏面から端面に塗布し、ビッカース硬度７０の樹脂コート７を形成することにより、上記実施形態のカバーガラス１に相当する試験体を用意した。強度試験は、試験体の縁の直上に位置する支点を中心に回転する振り子式のハンマーを用意し、当該ハンマーに取り付ける錘の重さや取付角を段階的に切り替えながら行った。このような強度試験を行ったところ、上記実施形態のカバーガラス１に相当する試験体は、端面を研磨すると否とに関わりなく、０．７～０．８Ｊ程度の衝撃力に耐えることが確認された。一方、ガラスの端面に樹脂コート７や原料板８が備わっておらず、ガラスの断面が露出している比較例の場合には、０．３Ｊ程度の衝撃力にしか耐えられないことが確認された。

なお、本願は、以下の付記的事項を含む。
（付記１）
物の外装部分に用いられる板状のカバーガラスと、
前記カバーガラスの端面を覆う無機コートと、
少なくとも一部が前記無機コートに重なっており、前記カバーガラスの外縁を形成する樹脂コートと、を備える、
筐体。
（付記２）
前記カバーガラスは、表面と裏面を強化層が形成するガラスであり、
前記無機コートは、未強化層が露出する前記カバーガラスの端面を覆う、
付記１に記載の筐体。
（付記３）
前記カバーガラスは、表面と裏面と端面を強化層が形成するガラスであり、
前記無機コートは、前記カバーガラスの端面を形成する強化層に少なくとも一部が重なっている、
付記１に記載の筐体。
（付記４）
前記カバーガラスは、表面の縁から徐々に傾斜する面が端面を形成するガラスであり、
前記樹脂コートは、前記カバーガラスの端面の縁において前記カバーガラスの外縁を形成する、
付記１から３の何れか一項に記載の筐体。
（付記５）
前記無機コートは、切断によって生ずるクラックが残る前記カバーガラスの端面を覆う、
付記１から４の何れか一項に記載の筐体。
（付記６）
外装部分に装着される板状のカバーガラスと、
前記カバーガラスの端面を覆う無機コートと、
少なくとも一部が前記無機コートに重なっており、前記カバーガラスの外縁を形成する樹脂コートと、を備える、
電子機器。
（付記７）
前記カバーガラスは、表面と裏面を強化層が形成するガラスであり、
前記無機コートは、未強化層が露出する前記カバーガラスの端面を覆う、
付記６に記載の電子機器。
（付記８）
前記カバーガラスは、表面と裏面と端面を強化層が形成するガラスであり、
前記無機コートは、前記カバーガラスの端面を形成する強化層に少なくとも一部が重なっている、
付記６に記載の電子機器。
（付記９）
前記カバーガラスは、表面の縁から徐々に傾斜する面が端面を形成するガラスであり、
前記樹脂コートは、前記カバーガラスの端面の縁において前記カバーガラスの外縁を形成する、
付記６から８の何れか一項に記載の電子機器。
（付記１０）
前記無機コートは、切断によって生ずるクラックが残る前記カバーガラスの端面を覆う、
付記６から９の何れか一項に記載の電子機器。
（付記１１）
物の外装部分に装着される板状のカバーガラスの端面を無機コートで覆う工程と、
少なくとも一部が前記無機コートに重なる樹脂コートで、前記カバーガラスの外縁を形成する工程と、を有する、
筐体の製造方法。
（付記１２）
前記カバーガラスは、表面と裏面を強化層が形成するガラスであり、
前記無機コートで覆う工程では、未強化層が露出する前記カバーガラスの端面を覆う、
付記１１に記載の筐体の製造方法。
（付記１３）
前記カバーガラスは、表面と裏面と端面を強化層が形成するガラスであり、
前記無機コートで覆う工程では、前記カバーガラスの端面を形成する強化層に少なくとも一部が重なるように覆う、
付記１１に記載の筐体の製造方法。
（付記１４）
前記カバーガラスは、表面の縁から徐々に傾斜する面が端面を形成するガラスであり、
前記樹脂コートで覆う工程では、前記カバーガラスの端面の縁において前記カバーガラスの外縁を形成するように覆う、
付記１１から１３の何れか一項に記載の筐体の製造方法。
（付記１５）
前記無機コートを覆う工程では、切断によって生ずるクラックが残る前記カバーガラスの端面を覆う、
付記１１から１４の何れか一項に記載の筐体の製造方法。

１・・カバーガラス：２・・非強化層：３，４・・強化層：５・・板ガラス：６・・無機コート：７・・樹脂コート：８・・原料板：９・・筐体：１０・・スマートフォン：Ｃ・・欠陥

Claims

砥石を用いて第１ガラス板を切削することにより、前記第１ガラス板から第２ガラス板を切り出す工程と、
前記第２ガラス板の切削端面を無機コートで覆う工程と、
前記無機コートの少なくとも一部を樹脂コートで覆う工程と、を有する、
筐体の製造方法。