WO2013088988A1 - カバーガラスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

　カバーガラスは、表面（１１）側に形成された表面側圧縮応力層（１７）と、裏面（１２）側に形成された裏面側圧縮応力層（１９）と、を含み、表面側圧縮応力層（１７）は、表面（１１）側におけるガラス形成部材（１０Ｇ）の表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層（１６）の深さ（Ｄ１６）よりも深く形成されている。

Description

カバーガラスおよびその製造方法

　本発明は、圧縮応力層が形成されるカバーガラスおよびその製造方法に関する。

　特開２００４－３３９０１９号公報（特許文献１）および特開２００８－２４７７３２号公報（特許文献２）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、カバーガラス（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、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、カバーガラスとしてはより強度の高いものが求められている。

　一方で、圧縮応力層の形成によって化学強化されたカバーガラスは、画像表示部を保護するディスプレイ用カバーガラスとしての利用に限られず、電子機器の筺体を構成する部材（いわゆる外装カバー）として用いられることもある。電子機器の内部に搭載される機器はますます高精度化および高密度化している中で、カバーガラスが外装カバーとして用いられることを考えても、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２００４－３３９０１９号公報 特開２００８－２４７７３２号公報

　上述のとおり、イオン交換法を用いて圧縮応力層が形成されたガラスの表面の強度（表面応力値）は、ガラスの表面に形成された圧縮応力層の深さ（厚さ）に関係する。ガラスの表面に形成される圧縮応力層の深さ（形成深さ）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。

　カバーガラスが製造される際、ガラスの組成に応じてガラスの表面の強度が最大（ピーク値）となるように、ガラスの表面に所定の深さを有する圧縮応力層が形成されたとする。このようにして得られたカバーガラスは、表面の強度が最大となるように形成されているため、外部から加えられる応力に対して高い強度（剛性）を有している。

　しかしながら、このようにして得られたカバーガラスは、一定の深さのキズに対しては所定の強度を保つことができるが、一定の深さを超えるキズが形成された場合には極端に弱くなり、そのキズに応力が集中することによって、ガラス全体にヒビ（亀裂）が生じてしまうということがあった。

　本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであって、一定の深さを超えるキズが形成された場合であっても強度を保つことが可能なカバーガラスおよびその製造方法を提供することを目的とする。

　本発明のある局面に基づくカバーガラスは、部材に取り付けられた状態で外部に露出する表面側に形成された表面側圧縮応力層と、上記表面とは反対側の裏面側に形成された裏面側圧縮応力層と、を備え、上記表面側圧縮応力層は、上記表面側における表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層の深さよりも深く形成されている。

　好ましくは、上記表面側圧縮応力層は、上記表面側における表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層の深さに対して、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲でさらに深くなるように形成されている。

　好ましくは、上記裏面側圧縮応力層は、上記裏面側における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。

　本発明の他の局面に基づくカバーガラスは、部材に取り付けられた状態で外部に露出する表面側に形成された表面側圧縮応力層と、上記表面とは反対側の裏面側に形成された裏面側圧縮応力層と、を備え、上記表面側圧縮応力層の深さは、上記裏面側圧縮応力層の深さよりも深く、上記裏面側圧縮応力層は、上記裏面側における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、上記表面側圧縮応力層は、上記表面側における表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層の深さに対して、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲でさらに深くなるように形成されている。

　好ましくは、当該カバーガラスは、全面にわたって板厚が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。

　好ましくは、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る。好ましくは、当該カバーガラスは、携帯型電子機器の外装カバーである。

　本発明の第１の局面に基づくカバーガラスの製造方法は、部材に取り付けられた状態で外部に露出する表面および上記表面とは反対側の裏面を有するガラス形成部材を準備する工程と、上記ガラス形成部材をイオン交換により化学強化する工程と、を備え、上記化学強化する工程は、上記表面側に形成される圧縮応力層の深さが上記裏面側に形成される圧縮応力層の深さよりも深くなるように行なわれる。

　好ましくは、上記表面側に形成される圧縮応力層は、上記表面側における表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層の深さよりも深く形成される。

　本発明の第２の局面に基づくカバーガラスの製造方法は、部材に取り付けられた状態で外部に露出する表面および上記表面とは反対側の裏面を有するガラス形成部材を準備する工程と、上記ガラス形成部材をイオン交換により化学強化する工程と、を備え、上記化学強化する工程は、上記表面側に形成される圧縮応力層の深さが上記裏面側に形成される圧縮応力層の深さよりも深くなるように行なわれ、上記裏面側に形成される圧縮応力層は、上記裏面側における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。

　好ましくは、上記化学強化する工程は、内部に化学強化塩が貯留されるとともに、その内部が仕切られることによって第１区画領域および第２区画領域が設けられた貯留槽を準備する工程と、上記第１区画領域の内部に上記ガラス形成部材の上記表面側が露出するとともに、上記第２区画領域の内部に上記ガラス形成部材の上記裏面側が露出するように上記ガラス形成部材を上記化学強化塩内に浸漬する工程と、上記第１区画領域の内部の上記化学強化塩を攪拌する工程と、を備える。

　好ましくは、上記化学強化する工程は、内部に化学強化塩が貯留されるとともに、その内部が仕切られることによって第１区画領域および第２区画領域が設けられた貯留槽を準備する工程と、上記第１区画領域の内部に上記ガラス形成部材の上記表面側が露出するとともに、上記第２区画領域の内部に上記ガラス形成部材の上記裏面側が露出するように上記ガラス形成部材を上記化学強化塩内に浸漬する工程と、を含み、上記第１区画領域の内部の上記化学強化塩の温度は、上記第２区画領域の内部の上記化学強化塩の温度よりも高い値に設定されている。

　好ましくは、上記化学強化する工程は、内部に化学強化塩が貯留された貯留槽を準備する工程と、上記ガラス形成部材を上記貯留槽内に浸漬することによって、上記ガラス形成部材の上記表面側および上記裏面側に圧縮応力層を形成する工程と、上記ガラス形成部材の上記裏面側に対してマスキング処理を施す工程と、上記マスキング処理が施された上記ガラス形成部材を上記貯留槽内に浸漬する工程と、を含む。

　本発明によれば、一定の深さを超えるキズが形成された場合であっても強度を保つことが可能なカバーガラスおよびその製造方法を得ることが可能となる。

実施の形態における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。 図２中のＩＩＩ線に囲まれる領域を拡大して示す断面図である。 一般的なガラス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。 実施の形態におけるカバーガラス（ガラス形成部材）の一部を拡大して示す断面図である。 実施の形態に対する比較例おけるカバーガラス（ガラス形成部材）の一部を拡大して示す断面図である。 実施の形態におけるカバーガラスの製造方法に用いられる仕切り板および貯留槽を示す斜視図である。 実施の形態におけるカバーガラスの製造方法に用いられる仕切り板および貯留槽を示す平面図である。 実施の形態におけるカバーガラスの製造方法の第１変形例に用いられる仕切り板および貯留槽を示す平面図である。 実施の形態におけるカバーガラスの製造方法の第２変形例に用いられるマスキング部材を示す断面図である。 実施の形態（第１変形例）に関して行なった実験条件および実験結果を示す図である。 実施の形態（第１変形例）に関して行なった実験条件を示す断面図である。

　本発明に基づいた実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。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。

　（カバーガラス１０）
　図１は、本実施の形態におけるカバーガラス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、図２中のＩＩＩ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、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。本実施の形態におけるディスプレイ装置１００は、たとえば携帯型電子機器として用いられることができる。本実施の形態におけるカバーガラス１０は、いわゆるディスプレイ用カバーガラスとして機能する。カバーガラス１０は、携帯型電子機器の外装カバーとして用いられてもよい。本実施の形態のカバーガラス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。

　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。本実施の形態では、カバーガラス１０が取り付けられる部材には、外装プレート２０またはディスプレイ４０が含まれる。

　図２に示すように、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は、４つの角部が丸みを帯びた矩形状に形成される。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。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。

　本実施の形態におけるカバーガラス１０（ガラス形成部材１０Ｇ）としては、中央側領域１３の厚さＴ１３、曲面領域１４の厚さＴ１４、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。好ましくは、カバーガラス１０の全面にわたって、板厚（厚さＴ１３，Ｔ１４，Ｔ１５）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。

　カバーガラス１０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、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が使用者によって認識される。

　図３を参照して、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の全体にわたって略均一な深さＤ１７を有する表面側圧縮応力層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。

　同様に、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の全体にわたって略均一な深さＤ１９を有する裏面側圧縮応力層１９が形成される。裏面側圧縮応力層１９は、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。

　上述のとおり、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。

　表面側圧縮応力層１７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）。

　ガラス形成部材１０Ｇの表面１１側の強度（表面応力値）としては、表面側圧縮応力層１７の深さが所定の深さＤ１６に到達した時点で最大（ピーク）となる。この深さＤ１６は、ガラス形成部材１０Ｇに用いられるガラス素材の材質に応じて異なる値である。本実施の形態のガラス形成部材１０Ｇにおいては、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの強度（表面応力値）がピークとなる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さＤ１６よりも深くなるように、表面側圧縮応力層１７が形成される。

　換言すると、表面１１（露出面）側に形成された表面側圧縮応力層１７の深さＤ１７は、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さＤ１６よりも深い。好ましくは、表面側圧縮応力層１７は、その深さＤ１７が、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さＤ１６に対して、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲でさらに深くなるように形成されているとよい（１０μｍ≦Ｄ１７－Ｄ１６≦６０μｍ）。

　一方で、裏面側圧縮応力層１９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）。

　ガラス形成部材１０Ｇの裏面１２側の強度（表面応力値）としては、裏面側圧縮応力層１９の深さが所定の深さＤ１８に到達した時点で最大（ピーク）となる。この深さＤ１８も、ガラス形成部材１０Ｇに用いられるガラス素材の材質に応じて異なる値である。本実施の形態のガラス形成部材１０Ｇにおいては、裏面１２側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層（Ｌ１８）の深さＤ１８と同一の値となるように、裏面側圧縮応力層１９が形成される。

　換言すると、裏面１２（非露出面）側に形成された裏面側圧縮応力層１９は、その深さＤ１９が、裏面１２側におけるガラス形成部材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Ｄ１８となるように形成されている。好ましくは、表面側圧縮応力層１７の深さＤ１７は、裏面側圧縮応力層１９の深さＤ１９よりも深くなるように形成され、裏面側圧縮応力層１９の深さＤ１９は、裏面１２側におけるガラス形成部材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Ｄ１８となるように形成されているとよい。このときも、表面側圧縮応力層１７は、その深さＤ１７が、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さＤ１６に対して、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲でさらに深くなるように形成されているとよい（１０μｍ≦Ｄ１７－Ｄ１６≦６０μｍ）。

　ここで、一般的なガラス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）との関係について説明する。図４は、一般的なガラス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４に示すように、所定の厚さを有する複数のガラス板を準備して、そのガラス板の表面に圧縮応力層を形成した（処理条件は、硝酸カリウムＫＮＯ_３の中に、ガラス板を１６時間浸漬した）。

　図４中のＰ１で示される曲線は、未加傷として、傷がまったく入れられていない状態のガラスである。Ｐ１で示されるガラスは、化学強化の際の処理温度に応じて図４に示すような分布が得られ、処理温度が約４２０℃の際に表面応力値が最大となる。一方で、処理温度が約４２０℃よりも低くなるにつれて形成される圧縮応力層の厚さも薄くなり、ガラスの表面の強度も低下する。処理温度が約４２０℃よりも高くなるにつれて形成される圧縮応力層の厚さは厚くなるが、ガラスの表面の強度が低下する。

　図４中のＰ２で示される曲線は、弱加傷として、粒度＃６０を有する２０ｇの炭化珪素ＳｉＣを、ガラス表面の上方の１６５ｍｍの位置からガラスに向かって落下させて、ガラスの表面に形成された圧縮応力層に傷を設けた状態のガラスである。Ｐ２で示されるガラスは、化学強化の際の処理温度に応じて図４に示すような分布が得られ、処理温度が約４６０℃の際に表面応力値が最大（ピーク）となる。一方で、処理温度が約４６０℃よりも低くなるにつれて形成される圧縮応力層の厚さも薄くなり、ガラスの表面の強度も低下する。処理温度が約４６０℃よりも高くなるにつれて形成される圧縮応力層の厚さは厚くなるが、ガラスの表面の強度が低下する。

　図４中のＰ３で示される曲線は、強加傷として、粒度＃２００を有する１．５ｇの炭化珪素ＳｉＣを、ガラス表面の上方の１６５ｍｍの位置からガラスに向かって４ｋｇの圧力で吹き付けて、ガラスの表面に形成された圧縮応力層に傷を設けた状態のガラスである。Ｐ３で示されるガラスは、化学強化の際の処理温度に応じて図４に示すような分布が得られ、処理温度が約５００℃の際に表面応力値が最大（ピーク）となる。一方で、処理温度が約５００℃よりも低くなるにつれて、形成される圧縮応力層の厚さも薄くなり、ガラスの表面の強度も低下する。処理温度が約４５０℃よりも高くなるにつれて、形成される圧縮応力層の厚さは厚くなるが、ガラスの表面の強度が低下する。

　図４に示すＰ１～Ｐ３の分布から、ガラスの表面に形成された圧縮応力層に設けられた傷の有無に応じて、ガラスの表面の強度（表面応力値）が最大（ピーク）となる際の処理温度（換言すると、圧縮応力層の深さ）は異なることがわかる。また、図４に示すＰ１～Ｐ３の分布から、ガラスの表面の圧縮応力層に傷が設けられている場合と、ガラスの表面の圧縮応力層に傷が設けられていない場合とを比較すると、ガラスの表面の圧縮応力層に傷が設けられている場合の方が、表面応力値が最大（ピーク）となる際の圧縮応力層の深さが深いことがわかる。

　図５は、本実施の形態におけるカバーガラス１０（ガラス形成部材１０Ｇ）の一部を拡大して示す断面図である。図５を参照して、上述のとおり、本実施の形態におけるガラス形成部材１０Ｇの表面側圧縮応力層１７は、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピーク（最大）となる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さよりも深くなるように形成されている。

　ここで、カバーガラス１０に外部から衝撃が加えられ、ガラス形成部材１０Ｇの表面側圧縮応力層１７に所定の深さを有するキズ２００が形成されたとする。キズ２００の深さは、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピーク（最大）となる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さＤ１６よりも深いが、表面側圧縮応力層１７が形成されている深さＤ１７よりも浅い。

　この場合、キズ２００が形成されている深さは、表面側圧縮応力層１７が形成されている深さよりも浅くなる。キズ２００は、中央側領域１３内部深くの引張応力が残留している領域まで到達することは無いため、そのキズ２００に応力が集中したとしても、カバーガラス１０の全体にヒビ（亀裂）が生じてしまうことはない。

　図６は、本実施の形態に対する比較例おけるカバーガラス（ガラス形成部材１０Ｚ）の一部を拡大して示す断面図である。図６を参照して、本比較例におけるガラス形成部材１０Ｇの表面側圧縮応力層１７は、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピーク（最大）となる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さＤ１６となるように形成されている。

　ここで、カバーガラスに外部から衝撃が加えられ、ガラス形成部材１０Ｚの表面側圧縮応力層１７に所定の深さを有するキズ２００が形成されたとする。キズ２００の深さは、表面側圧縮応力層１７が形成されている深さＤ１６よりも大きい。

　この場合、キズ２００が形成されている深さは、表面側圧縮応力層１７が形成されている深さよりも深くなる。キズ２００は、中央側領域１３内部深くの引張応力が残留している領域まで到達しており、そのキズ２００に応力が集中することによって、カバーガラス全体にヒビ（亀裂）が生じてしまう。

　本実施の形態におけるガラス形成部材１０Ｇの表面側圧縮応力層１７は、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピーク（最大）となる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さよりも深くなるように形成されている。表面応力値としては、ガラス形成部材１０Ｇ（図５参照）よりもガラス形成部材１０Ｚ（図６参照）の方が大きい。

　しかしながら、表面１１側におけるガラス形成部材１０Ｇの表面応力値がピーク（最大）となる際の圧縮応力層（Ｌ１６）の深さＤ１６よりも大きいキズ２００に対しては、ガラス形成部材１０Ｇ（図５参照）の方が、ガラス形成部材１０Ｚ（図６参照）に比べて強いこととなる。したがって、本実施の形態におけるカバーガラス１０によれば、一定の深さを超えるキズが形成された場合であっても、ガラス形成部材１０Ｚの場合に比べて所定の強度を保つことが可能となる。

　（カバーガラス１０の製造方法）
　本実施の形態におけるカバーガラス１０においては、裏面側圧縮応力層１９が形成されている深さに比べて、表面側圧縮応力層１７が形成されている深さの方が深い。このようなカバーガラス１０を得るためには、まず、カバーガラス１０の素材（母材）となるガラス形成部材１０Ｇを準備する。ガラス形成部材１０Ｇの素材としては、たとえばソーダガラスである。

　ガラス形成部材１０Ｇ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１０Ｇ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。

　図７を参照して、次に、複数の開口部６２が設けられた仕切り板６０と、化学強化塩６６が貯留された貯留槽６４と、を準備する。仕切り板６０は、たとえばステンレス製である。開口部６２の大きさはガラス形成部材１０Ｇ（図７において図示せず）の大きさに対応している。ガラス形成部材１０Ｇは、開口部６２に嵌め込まれる。

　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。開口部６２内にガラス形成部材１０Ｇがセットされた仕切り板６０は、貯留槽６４に貯留された化学強化塩６６の内部に浸漬される（矢印ＤＲ１参照）。

　図８を参照して、仕切り板６０が化学強化塩６６の内部に浸漬された状態においては、仕切り板６０は、貯留槽６４の化学強化塩６６が貯留されている空間を第１区画領域Ｒ１および第２区画領域Ｒ２に仕切る。第１区画領域Ｒ１に貯留された化学強化塩６６の内部にガラス形成部材１０Ｇの表面１１（露出面）が露出しており、第２区画領域Ｒ２に貯留された化学強化塩６６の内部にガラス形成部材１０Ｇの裏面１２（非露出面）が露出している。

　この状態で、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、第１区画領域Ｒ１に貯留された化学強化塩６６の温度および第２区画領域Ｒ２に貯留された化学強化塩６６の温度の双方を、約４００℃に設定する。第１区画領域Ｒ１に貯留された化学強化塩６６については、攪拌棒（図示せず）を約２０ｒｐｍの回転数で回転させることによって流動させる。ガラス形成部材１０Ｇの化学強化塩６６への浸漬時間は、たとえば５時間である。

　第１区画領域Ｒ１の内部の化学強化塩６６を攪拌することによって、化学強化塩６６はガラス形成部材１０Ｇの表面１１に対して積極的に供給される。表面１１においてイオン交換が積極的に実施されることによって、ガラス形成部材１０Ｇの表面１１側に表面側圧縮応力層１７を形成することが可能となる。一方、裏面１２側については、特に化学強化塩６６を攪拌することなく、浸漬のみによって裏面側圧縮応力層１９を形成することが可能となる。

　（第１変形例）
　図９を参照して、第１区画領域Ｒ１の内部における化学強化塩６６を攪拌させる代わりに、第１区画領域Ｒ１に第１熱電対７１を設け、第２区画領域Ｒ２に第２熱電対７２を設けてもよい。この場合、第１区画領域Ｒ１の内部における化学強化塩６６を加熱する加熱装置（図示せず）と、第２区画領域Ｒ２の内部における化学強化塩６６を加熱する加熱装置（図示せず）とは、互いに独立して制御可能に構成される。

　ガラス形成部材１０Ｇが化学強化塩６６の内部に浸漬されている間、第１区画領域Ｒ１の内部の化学強化塩６６の温度を、第２区画領域Ｒ２の内部の化学強化塩６６の温度よりも高い値に設定することによって、ガラス形成部材１０Ｇの表面１１側に表面側圧縮応力層１７を形成するとともに、ガラス形成部材１０Ｇの裏面１２側に裏面側圧縮応力層１９を形成することが可能となる。

　（第２変形例）
　図１０を参照して、第１区画領域Ｒ１の内部における化学強化塩６６を攪拌させたり、第１区画領域Ｒ１の内部における化学強化塩６６の温度を高くしたりする代わりに、マスキング部材７３を用いてもよい。

　この場合、ガラス形成部材１０Ｇが化学強化塩６６に浸漬されている間、化学強化塩６６の温度を約４００℃に設定する。浸漬時間が４時間を経過した後、ガラス形成部材１０Ｇの裏面１２側に対して、マスキング部材７３を用いてマスキング処理を施す。その後、ガラス形成部材１０Ｇを化学強化塩６６の中に１時間さらに浸漬する。

　このような方法によっても、ガラス形成部材１０Ｇの表面１１側に表面側圧縮応力層１７を形成するとともに、ガラス形成部材１０Ｇの裏面１２側に裏面側圧縮応力層１９を形成することが可能となる。

　［実験例］
　図１１を参照して、上述の実施の形態の第１変形例（図９参照）に基づくカバーガラス１０の製造方法を使用して、比較例１および実施例１～４の５種類のカバーガラス１０を製造した。本実験例に用いたカバーガラス１０の形状としては、中央側領域１３（図２参照）の大きさは１１０ｍｍ×６０ｍｍであり、中央側領域１３の厚さＴ１３（図２参照）は０．５ｍｍである。側部領域１５の厚さＴ１５（図２参照）は１．６ｍｍである。

　曲面領域１４の表面１１側（凸側曲面）における近似Ｒ（曲率半径）は２．０ｍｍであり、曲面領域１４の裏面１２側（凹側曲面）における近似Ｒは３．０ｍｍである。このようなカバーガラス１０に対して、表面の強度（表面応力値）が最大となる際の表面１１に形成される圧縮応力層の厚さを測定したところ、４０μｍであった。当該測定は、有限会社折原製作所製のガラス表面応力計ＳＵＲＦＡＣＥ　ＳＴＲＥＳＳ　ＭＥＴＥＲ「ＦＳＭ－６０００ＬＥ」を使用して行なった。

　（比較例１）
　図１１に示すように、比較例１については、第１熱電対７１（図９参照）の制御温度および第２熱電対７２（図９参照）の制御温度の双方ともの値を３８０℃に設定した。その結果、表面１１（露出面）には４０μｍの表面側圧縮応力層１７が形成され、裏面１２（非露出面）にも４０μｍの裏面側圧縮応力層１９が形成された。表面側圧縮応力層１７および裏面側圧縮応力層１９の各々の形成深さの値は、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１～３についても同様である）。

　（実施例１）
　実施例１については、第１熱電対７１の制御温度の値を４００℃に設定し、第２熱電対７２の制御温度の値を３８０℃に設定した。その結果、表面１１（露出面）には５０μｍの表面側圧縮応力層１７が形成され、裏面１２（非露出面）には４０μｍの裏面側圧縮応力層１９が形成された。

　（実施例２）
　実施例２については、第１熱電対７１の制御温度の値を４１５℃に設定し、第２熱電対７２の制御温度の値を３８０℃に設定した。その結果、表面１１（露出面）には７０μｍの表面側圧縮応力層１７が形成され、裏面１２（非露出面）には４０μｍの裏面側圧縮応力層１９が形成された。

　（実施例３）
　実施例３については、第１熱電対７１の制御温度の値を４２５℃に設定し、第２熱電対７２の制御温度の値を３８０℃に設定した。その結果、表面１１（露出面）には９０μｍの表面側圧縮応力層１７が形成され、裏面１２（非露出面）には４０μｍの裏面側圧縮応力層１９が形成された。

　（実施例４）
　実施例４については、第１熱電対７１の制御温度の値を４３０℃に設定し、第２熱電対７２の制御温度の値を３８０℃に設定した。その結果、表面１１（露出面）には１００μｍの表面側圧縮応力層１７が形成され、裏面１２（非露出面）には４０μｍの裏面側圧縮応力層１９が形成された。

　比較例１および実施例１～４の各々に基づく製造方法によって得られたカバーガラス１０に対して、全くキズが形成されていないもの（図１１中に「無傷」として示す値）と、通常の使用によって想定される５～４５μｍのキズを中央側領域１３の全面にわたって形成したもの（図１１中に「加傷」として示す値）とをそれぞれ準備した。

　図１２を参照して、支持台８４の上に、１０５ｍｍ×５５ｍｍのステンレス製の板材８２を固定した。板材８２上に、比較例１および実施例１～４（無傷のものおよび加傷のもの）をそれぞれ載置し、φ２５ｍｍを有する球形の鉄製の玉を高さＨ１の位置から中央側領域１３の中心に向かって落下させた（矢印ＤＲ３参照）。

　高さＨ１については、１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍ、、、のように、１００ｍｍピッチで徐々に値が大きくなるように変更し、中央側領域１３に割れが発生した時点の高さＨ１の値を測定した。その結果が、図１１に示される。

　比較例１については、無傷のものは高さＨ１の値が３００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生し、加傷のものは高さＨ１の値が２００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生した。実施例１については、無傷のものは高さＨ１の値が６００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生し、加傷のものは高さＨ１の値が４００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生した。

　実施例２については、無傷のものは高さＨ１の値が７００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生し、加傷のものは高さＨ１の値が５００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生した。実施例３については、無傷のものは高さＨ１の値が６００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生し、加傷のものは高さＨ１の値が５００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生した。実施例４については、無傷のものは高さＨ１の値が５００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生し、加傷のものは高さＨ１の値が４００ｍｍの際に中央側領域１３に割れが発生した。

　比較例１および実施例１～４の実験結果を比較すると、無傷および加傷の双方の場合において、実施例２の場合が最も強度が高いことがわかる。また、加傷の場合においては、実施例１～４の全体を通して比較例１に比べて強度が高いことがわかる。すなわち、上述の実施の形態に基づく実施例１～４の構成によれば、一定の深さを超えるキズが形成された場合であっても、比較例１の場合に比べて十分な強度を保つことが可能となることがわかる。

　以上、本発明に基づいた実施の形態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。たとえば、上述の実施の形態および実験例は、画像表示部を覆ういわゆるディスプレイ用カバーガラスとして用いられるカバーガラスに基づいて説明したが、ディスプレイ用途に限られず、外装カバー（電子機器などの外装を構成する部位）としても適用されることが可能である。したがって、本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、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　カバーガラス、１０Ｇ，１０Ｚ　ガラス形成部材、１０Ｈ，６２　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、６０　仕切り板、６４　貯留槽、６６　化学強化塩、７１　第１熱電対、７２　第２熱電対、７３　マスキング部材、８２　板材、８４　支持台、１００　ディスプレイ装置、２００　キズ、ＡＲ，ＡＲ１７，ＡＲ１９，ＤＲ１，ＤＲ３　矢印、Ｄ１６，Ｄ１７，Ｄ１８，Ｄ１９　深さ、Ｈ１　高さ、Ｌ　光、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３　記号、Ｒ１　第１区画領域、Ｒ２　第２区画領域、Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５　厚さ。

Claims (14)

1. 　部材に取り付けられた状態で外部に露出する表面側に形成された表面側圧縮応力層と、
   　前記表面とは反対側の裏面側に形成された裏面側圧縮応力層と、を備え、
   　前記表面側圧縮応力層は、前記表面側における表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層の深さよりも深く形成されている、
   カバーガラス。
2. 　前記表面側圧縮応力層は、前記表面側における表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層の深さに対して、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲でさらに深くなるように形成されている、
   請求項１に記載のカバーガラス。
3. 　前記裏面側圧縮応力層は、前記裏面側における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１または２に記載のカバーガラス。
4. 　部材に取り付けられた状態で外部に露出する表面側に形成された表面側圧縮応力層と、
   　前記表面とは反対側の裏面側に形成された裏面側圧縮応力層と、を備え、
   　前記表面側圧縮応力層の深さは、前記裏面側圧縮応力層の深さよりも深く、
   　前記裏面側圧縮応力層は、前記裏面側における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、
   カバーガラス。
5. 　前記表面側圧縮応力層は、前記表面側における表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層の深さに対して、１０μｍ以上６０μｍ以下の範囲でさらに深くなるように形成されている、
   請求項４に記載のカバーガラス。
6. 　当該カバーガラスは、全面にわたって板厚が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カバーガラス。
7. 　当該カバーガラスは、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る、
   請求項１から６のいずれかに記載のカバーガラス。
8. 　当該カバーガラスは、携帯型電子機器の外装カバーである、
   請求項１から６のいずれかに記載のカバーガラス。
9. 　部材に取り付けられた状態で外部に露出する表面および前記表面とは反対側の裏面を有するガラス形成部材を準備する工程と、
   　前記ガラス形成部材をイオン交換により化学強化する工程と、を備え、
   　前記化学強化する工程は、前記表面側に形成される圧縮応力層の深さが前記裏面側に形成される圧縮応力層の深さよりも深くなるように行なわれる、
   カバーガラスの製造方法。
10. 　前記表面側に形成される圧縮応力層は、前記表面側における表面応力値がピークとなる際の圧縮応力層の深さよりも深く形成される、
    請求項９に記載のカバーガラスの製造方法。
11. 　部材に取り付けられた状態で外部に露出する表面および前記表面とは反対側の裏面を有するガラス形成部材を準備する工程と、
    　前記ガラス形成部材をイオン交換により化学強化する工程と、を備え、
    　前記化学強化する工程は、前記表面側に形成される圧縮応力層の深さが前記裏面側に形成される圧縮応力層の深さよりも深くなるように行なわれ、前記裏面側に形成される圧縮応力層は、前記裏面側における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、
    カバーガラスの製造方法。
12. 　前記化学強化する工程は、
    　内部に化学強化塩が貯留されるとともに、その内部が仕切られることによって第１区画領域および第２区画領域が設けられた貯留槽を準備する工程と、
    　前記第１区画領域の内部に前記ガラス形成部材の前記表面側が露出するとともに、前記第２区画領域の内部に前記ガラス形成部材の前記裏面側が露出するように前記ガラス形成部材を前記化学強化塩内に浸漬する工程と、
    　前記第１区画領域の内部の前記化学強化塩を攪拌する工程と、を備える、
    請求項９から１１のいずれかに記載のカバーガラスの製造方法。
13. 　前記化学強化する工程は、
    　内部に化学強化塩が貯留されるとともに、その内部が仕切られることによって第１区画領域および第２区画領域が設けられた貯留槽を準備する工程と、
    　前記第１区画領域の内部に前記ガラス形成部材の前記表面側が露出するとともに、前記第２区画領域の内部に前記ガラス形成部材の前記裏面側が露出するように前記ガラス形成部材を前記化学強化塩内に浸漬する工程と、を含み、
    　前記第１区画領域の内部の前記化学強化塩の温度は、前記第２区画領域の内部の前記化学強化塩の温度よりも高い値に設定されている、
    請求項９から１１のいずれかに記載のカバーガラスの製造方法。
14. 　前記化学強化する工程は、
    　内部に化学強化塩が貯留された貯留槽を準備する工程と、
    　前記ガラス形成部材を前記貯留槽内に浸漬することによって、前記ガラス形成部材の前記表面側および前記裏面側に圧縮応力層を形成する工程と、
    　前記ガラス形成部材の前記裏面側に対してマスキング処理を施す工程と、
    　前記マスキング処理が施された前記ガラス形成部材を前記貯留槽内に浸漬する工程と、を含む、
    請求項９から１１のいずれかに記載のカバーガラスの製造方法。

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