JP5631356B2 - 携帯機器用カバーガラスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話やスマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯機器の表示画面の保護に用いられる携帯機器用カバーガラスおよびその製造方法、および携帯機器のカバーガラス用ガラス基板に関する。

携帯電話やスマートフォン、ＰＤＡなどの携帯機器では、液晶などの表示装置を保護するために、表示装置の外部側に透明な保護板が配置される。保護板としては、アクリルなどの樹脂が多く用いられているが、樹脂の保護板は撓み易いため、板厚を厚くしたり、表示装置との間隙を多く取ったりする必要がある。そこで、携帯機器の表示装置の保護のためには、ガラス素材からなるカバーガラスを用いることが好ましい。ガラスは、硬度が高いために撓みが少なく、薄型化に寄与することができる。

特許文献１には、ガラス素材を用いた携帯機器用カバーガラスについて記載されている。特許文献１によれば、板状のガラスをエッチングによって所望の形状に切り抜くことにより、マイクロクラックのない極めて平滑な端面を得ることができ、外圧に耐える高い機械強度を得られるとしている。

特開２００９−１６７０８６号公報

機器に内蔵される液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示画面（表示デバイス）は縁部に非表示領域があり、また表示画面の縁と筐体との間には隙間が形成される。また、携帯機器のタッチパネル化に伴い、タッチパネル用の透明電極（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物)用の配線（この配線は透明ではない）がカバーガラスの内部側の外周縁に配置される。これらの非表示領域や隙間、配線などを隠すために、通常は筐体の前面パネルで覆ったり、カバーガラスの内部側に黒や白の枠状の塗装を施したりして、隠蔽領域を形成している。

一方、近年の携帯機器では、表示画面の大型化と、機器全体の小型化の両方の要請が高まっている。その結果として、表示画面の幅は機器の筐体の全幅に近くなるほど大型化し、カバーガラスは表示画面のみならず操作ボタンやスピーカー部も含めて機器全面を形成するようになってきている。このような場合は、主としてデザイン上の理由により、上記の隠蔽領域を筐体の前面パネルで覆うのではなく、塗装によって隠す構成を取る場合が多い。

しかしながら、外部から観察される塗装の面積が大きくなると、機器の美観を損ねるという問題がある。すなわち、できるだけ筐体の端まで表示画面があるかのように見せることにより、機器の美観や高機能感が向上することを期待できる。

そこで本発明は、外部から観察される隠蔽領域の面積を削減し、携帯機器の美観を向上し、しかも上記タッチパネル用の透明電極用の配線する面積を確保しうる携帯機器用カバーガラスおよびその製造方法、および携帯機器のカバーガラス用ガラス基板を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、携帯機器の表示画面を保護するカバーガラスであって、該カバーガラスの断面視において携帯機器の内部側の主表面が携帯機器の外部側の主表面より外周方向に長く、前記内部側の主表面上の縁に、配線を隠すための塗装を施していることを特徴とする。

上記構成によれば、内部側の主表面の最外周は、外部側の主表面側からは観察できない。これにより、カバーガラスの内部側の外周縁に、外部からは観察できない不可視領域を形成することができるため、カバーガラスの内部側に形成すべき隠蔽領域のうち、不可視領域の分だけ外部から観察される可視領域の面積を削減することができる。これにより、携帯機器の美観を向上させることができる。

上記のカバーガラスは、少なくとも外周端面に、断面視において外周方向に最も突出した境界部と、前記境界部から両主表面に向かって傾斜しながら連続する傾斜面を有し、前記境界部は、内部側の主表面側に偏って形成されていることが好ましい。これにより、携帯機器の外部から境界部が観察されにくくすることができるため好適である。

本発明の他の代表的な構成は、携帯機器の表示画面を保護するカバーガラスの製造方法であって、大判の板状ガラスの両面にレジストパターンを形成し、両面からエッチングした後に、さらに一方の面からエッチングして抜き出して外形を形成し、一方の面を外部側の主表面として、内部側の主表面上の縁には、配線を隠すための塗装が施されていることを特徴とする。

上記製造方法によれば、さらにエッチングを行った側の主表面が深くエッチングされ、同時に主表面が外周方向に短くなる。これにより外周の全周に亘ってほぼ均一に主表面の長さに差を設けることができる。また、エッチングによってガラス基板を抜き出すことにより、マイクロクラックのない極めて平滑な端面を得ることができ、機械加工によって端面にテーパーを形成するよりも高い機械強度を得ることができる。

本発明の他の代表的な構成は、携帯機器の表示画面を保護するカバーガラス用のガラス基板であって、断面視において一方の主表面が他方の主表面より外周方向に長いことを特徴とする。このようなガラス基板に塗装を施すことにより、上述の携帯機器用カバーガラスを製造することができる。

本発明の他の代表的な構成は、携帯機器の表示画面を覆うように配置される透明電極と、該透明電極に接続された配線とを備えるタッチパネルを保護するため、該タッチパネルの外部側に搭載される携帯機器用カバーガラスであって、カバーガラスは、表示画面に対応し一対の対向主表面を有する表示画面保護部分と、一対の対向主表面のうち、表示画面側に配置された内部側の主表面を外側に延長させた、タッチパネルの配線を保護するための配線保護部分とを備えることを特徴とする。これにより、配線を保護するための空間を、余裕をもって確保することができる。

また上記の携帯機器用カバーガラスは、内部側の主表面の外周に塗装による隠蔽領域が形成され、カバーガラスを平面視したときに、隠蔽領域の少なくとも一部が配線保護部分と重複していることが好ましい。これにより、隠蔽領域のうち外部から観察できる可視領域の面積を削減することができる。

本発明によれば、外部から観察される隠蔽領域の面積を削減し、携帯機器の美観を向上し、しかもタッチパネル用の透明電極用の配線する面積を確保しうる携帯機器用カバーガラスおよびその製造方法、および携帯機器のカバーガラス用ガラス基板を提供することができる。

携帯機器とカバーガラスを説明する分解図である。 カバーガラスの端部を説明する図である。 カバーガラスを他の観点から説明する図である。 カバーガラスの他の構成例を説明する図である。 エッチングによってガラス基板を抜き出す際の工程を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は携帯機器とカバーガラスを説明する分解図である。図１に示す携帯機器１００は一例であって、タッチパネル機であり、筐体１０２の全面を覆う大型のカバーガラス１２０を備えている。携帯機器１００の筐体１０２には、主基板１０４、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示画面１０６、スピーカー１０８、ボタン１１０等が収容されている。またカバーガラス１２０の内部側には透明電極１１４を有するタッチパネル１１２が配置される。透明電極１１４にはフレキシブルケーブルからなる配線１１６が接続されており、不図示のコネクタによって主基板１０４に接続可能となっている。なおタッチパネル１１２の基材には青板ガラス（ソーダライムガラス）を用いる場合が多いが、ガラスに代えて樹脂製フィルムで形成されていてもよい。

カバーガラス１２０は、携帯機器１００の表示画面１０６を保護するために取り付けられる。カバーガラス１２０は全体的にほぼ矩形の板状であり、ガラス基板１３０に枠状の塗装１２２を施すことによって構成されている。カバーガラス１２０（ガラス基板１３０）は、基板面内に、上部付近に形成されたスピーカー用孔部１３２と、下部付近に形成されたボタン用孔部１３４とを有している。

携帯機器１００に内蔵される表示画面１０６は縁部に非表示領域があり、また表示画面１０６の縁と筐体１０２の側壁との間には必ず隙間が形成される。また、透明電極１１４の配線１１６がカバーガラス１２０の内部側の外周縁に配置される。そこで塗装１２２は、これらの非表示領域や隙間、配線などを隠すために、表示画面１０６の周囲（外側）に隠蔽領域１５０（図２参照）を形成するために設けられる。塗装１２２の具体例としては、黒や白などの塗料が塗布される。

ここで本実施形態においては、カバーガラス１２０のガラス基板１３０は、ガラス基板１３０の外周のほぼ全周に亘って、携帯機器の内部側の主表面が携帯機器の外部側の主表面より外周方向に長く形成されている。

図２はカバーガラス１２０の端部を説明する図である。

まず図２（ａ）に示すカバーガラス１２０ａについて説明する。図２（ａ）に示すカバーガラス１２０ａは、板状ガラスからエッチングによって抜き出したガラス基板１３０ａを用いた例である。ガラス基板１３０ａにおいて、図の上方が携帯機器１００の外部側にある外部側主表面１４０ａ、下方が内部側にある内部側主表面１４０ｂである（いずれも図において斜線で範囲を示している）。

ガラス基板１３０ａの外周端面には、全周に亘って、最も突出した境界部１４２ａと、境界部１４２ａから外部側主表面１４０ａ、内部側主表面１４０ｂに向かって傾斜しながら連続する傾斜面１４２ｂ、１４２ｃが形成されている。傾斜面１４２ｂ、１４２ｃは、エッチャントによって溶解した面である。

ここで本実施形態においては、内部側主表面１４０ｂが外部側主表面１４０ａより外周方向に長く形成している。またこれに伴い、境界部１４２ａは、ガラス基板１３０ａの外周のほぼ全周に亘って、外周方向に長い内部側主表面１４０ｂ側に偏って形成されている。このような端面は、後述するように、外部側主表面１４０ａ側の傾斜面１４２ｂの方を、内部側主表面１４０ｂ側の傾斜面１４２ｃよりも多く（長く）エッチングすることによって形成することができる。

上記構成によれば、内部側主表面１４０ｂの最外周には、外部側主表面１４０ａ側からは観察できない不可視領域１５２が形成される。上述したように、ガラス基板１３０ａの内部側主表面１４０ｂには塗装１２２によって隠蔽領域１５０が形成されているが、一部が不可視領域１５２となることから、隠蔽領域１５０のうち外部側主表面１４０ａ側から観察できる可視領域１５４の面積を削減することができる。これにより枠を細く見せることができるため、携帯機器の美観を向上させ、また高機能感が向上することを期待できる。

また、仮に外観から観察される隠蔽領域１５０を従来と同程度とした場合には、カバーガラス１２０ａの内部側に、従来よりも（カバーガラスの端面を垂直面とした場合よりも）広い空間を得ることができる。すなわち、可視領域１５４の幅を従来の隠蔽領域１５０と同程度にしたとき、カバーガラス１２０ａの内部側には従来の隠蔽領域１５０の幅と不可視領域１５２の幅を足した広い空間を得ることができる。従ってこの空間に余裕を持って透明電極１１４の配線１１６を配置することが可能となり、設計の自由度を向上させることができる。

なお、境界部１４２ａが外周方向に長い内部側主表面１４０ｂ側に偏って形成されていることにより、携帯機器１００の外部から境界部１４２ａが観察されにくくなるため好適である。

図２（ｂ）に示すカバーガラス１２０ｂは、機械加工によって切り出したガラス基板１３０ｂを用いた例を示す図である。カバーガラス１２０ｂも同様に、外周のほぼ全周に亘って、外部側主表面１４０ａよりも内部側主表面１４０ｂの方が外周方向に長く形成されている。ガラス基板１３０ｂの端面１４４は平坦な傾斜面であって、ガラス基板１３０ｂ全体の断面の形状はほぼ台形となっている。

図２（ｂ）のように機械加工によって外形を形成した場合にも、内部側主表面１４０ｂの最外周には、外部側主表面１４０ａ側からは観察できない不可視領域１５２が形成される。これにより、隠蔽領域１５０のうち外部側主表面１４０ａ側から観察できる可視領域１５４の面積を削減することができる。

図３は、本実施形態にかかるカバーガラスを他の観点から説明する図である。上記カバーガラス１２０ａは、換言すれば、表示画面１０６に対応する表示画面保護部分１６０と、内部側の主表面を外側に延長させた配線保護部分１６２とに機能を分離させて考えることができる。ここで表示画面保護部分１６０は一対の対向主表面から、すなわち上述した外部側主表面１４０ａと、これに対応する範囲の内部側表示部主表面１４０ｃとから構成される。そして配線保護部分１６２は、内部側表示部主表面１４０ｃをさらに外側に向かって延長させた内部側配線部主表面１４０ｄから構成されている。配線保護部分１６２には、内部側配線部主表面１４０ｄに対向する外部側の主表面がない（傾斜面である）。

上記構成によれば、配線を保護するための空間を、余裕をもって確保することができる。仮にカバーガラスの断面の形状が長方形（端面が垂直面）であるとすれば、携帯機器１００の表面において表示画面１０６が占める面積の割合をなるべく大きくしたいというデザイン上の要請から、配線１１６を引き回すための空間は極めて狭くなってしまう。すると、フレキシブルケーブルである配線１１６に無理に曲げることとなり、組立が難しくなってしまったり、断線やめっき割れによる接触不良の原因となってしまう。しかしながら上記のように配線保護部分１６２によって空間を確保することにより、タッチパネル１１２の組立を容易にすると共に、断線等を防止して耐久性を向上させることが可能となる。

また上記のように、カバーガラス１２０ａの内部側の主表面の外周に塗装１２２による隠蔽領域１５０を形成するとき、カバーガラス１２０ａを平面視したときに、隠蔽領域１５０の少なくとも一部が配線保護部分１６２と重複していることが好ましい。すなわち隠蔽領域１５０は、内部側表示部主表面１４０ｃと内部側配線部主表面１４０ｄにまたがって塗装するか、または内部側配線部主表面１４０ｄのみに塗装する。これにより、隠蔽領域１５０のうち外部から観察できる可視領域１５４の面積を削減することができる（特に携帯機器を正面視した場合の可視領域１５４の面積）。これにより枠を細く見せることができるため、携帯機器の美観を向上させ、また高機能感が向上することを期待できる。

また、外部側主表面１４０ａの面積よりも内部側主表面１４０ｂの面積の方が大きいため、携帯機器の筐体１０２又はタッチパネル１１２に対する接着領域を、より大きく確保することができ、接着の安定性を向上させることができる。さらに、外部側主表面１４０ａの面積よりも内部側主表面１４０ｂの面積の方が大きいため、外部側主表面１４０ａ側からカバーガラス１２０ａが押圧された際に、その圧力を内部側主表面１４０ｂ側へ分散させることができ、耐衝撃性を向上させることができる。

図４はカバーガラスの他の構成例を説明する図である。図２に示したカバーガラス１２０ａ、１２０ｂでは内部側主表面１４０ｂの端まで塗装１２２を施しているが、図４に示すように、可視領域１５４のみに塗装１２２ａを施してもよい。換言すれば、ガラス基板１３０の内部側主表面１４０ｂ上にあって、表示画面１０６の縁から外部側主表面１４０ａの外周縁に至る領域のみに、塗装１２２ａを施してもよい。すなわち、内部側主表面１４０ｂの縁部であって、外部側主表面１４０ａと重複しない領域（不可視領域１５２）には、塗装を施さない。これにより、外部から観察される範囲（隠蔽領域１５０のうちの可視領域１５４）は塗装１２２ａで隠蔽しつつ、塗装１２２ａを施すための塗料を削減することができ、生産コストを低減させることができる。

上述のように、カバーガラス１２０（ガラス基板１３０）の携帯機器の内部側の主表面が携帯機器の外部側の主表面より外周方向に長くなるように形成するためには、ガラス基板１３０ａのようにエッチングによって抜き出してもよいし、ガラス基板１３０ｂのように機械加工によって形状加工してもよい。しかしながら、エッチングによってガラス基板１３０ａを抜き出すことが好ましい。エッチングによれば端面が溶解面となるため、マイクロクラックのない極めて平滑な端面を得ることができ、機械加工によって端面にテーパーを形成するよりも高い機械強度を得ることができるからである。そこで以下では、エッチングによって上記のガラス基板１３０ａを抜き出すための工程について説明する。

図５はエッチングによってガラス基板１３０ａを抜き出す際の工程を説明する図である。まず図５（ａ）に示すように、板状ガラス１６０の両面に所定のガラス基板１３０ａのマスク形状を有するレジストパターン１６２を形成する。次に図５（ｂ）に示すように、板状ガラス１６０の両面からエッチングする。エッチング方法は、乾式エッチング（ドライエッチング）ではなく、湿式エッチング（ウェットエッチング）であることが好ましい。ウェットエッチングに使用するエッチャントは、板状ガラスを食刻できるものであればよい。例えば、フッ酸を主成分とする酸性溶液や、フッ酸に硫酸、硝酸、塩酸、ケイフッ酸のうち少なくとも一つの酸を含む混酸などを用いることができる。

板状ガラス１６０をエッチングすると、レジストパターン１６２によってマスクされていない領域は板状ガラス１６０が溶解されて、両面に溝１６０ａ、１６０ｂが形成される。ウェットエッチングでは、ガラスは等方的にエッチングされる。したがって溝１６０ａ、１６０ｂは深さが深まると同時に幅が広がっていく。

このまま両面からエッチングを進めればやがて板厚のほぼ中央部で溝が連続することによってガラス基板１３０ａが抜き出されるが、本実施形態では図５（ｃ）に示すように、両面からのエッチングを途中で終了し、さらに一方の面（図では上側の面）からエッチングする。これにより、さらにエッチングを行った側の溝１６０ａが深く、かつ広くエッチングされ、主表面が外周方向に短くなる。そして図５（ｄ）に示すようにガラス基板１３０ａを抜き出すと、その端面には上述した境界部１４２ａ、傾斜面１４２ｂ、１４２ｃが形成される。このようにして、ガラス基板１３０ａの外周の全周に亘ってほぼ均一に、一方の主表面が他方の主表面より外周方向に長くなるように形成することができる。そして、所定の塗装を印刷する印刷工程を行うことにより、製品としてのカバーガラスとなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、携帯電話やスマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯機器の表示画面の保護に用いられる携帯機器用カバーガラスおよびその製造方法、および携帯機器のカバーガラス用ガラス基板として利用することができる。

１００…携帯機器、１０２…筐体、１０４…主基板、１０６…表示画面、１０８…スピーカー、１１０…ボタン、１１２…タッチパネル、１１４…透明電極、１１６…配線、１２０…カバーガラス、１２０ａ…カバーガラス、１２０ｂ…カバーガラス、１２２、１２２ａ…塗装、１３０…ガラス基板、１３０ａ…ガラス基板、１３０ｂ…ガラス基板、１３２…スピーカー用孔部、１３４…ボタン用孔部、１４０ａ…外部側主表面、１４０ｂ…内部側主表面、１４２ａ…境界部、１４２ｂ…傾斜面、１４２ｃ…傾斜面、１４４…端面、１５０…隠蔽領域、１５２…不可視領域、１５４…可視領域、１６０…板状ガラス、１６０ａ…溝、１６０ｂ…溝、１６２…レジストパターン

Claims (2)

1. 携帯機器の表示画面を保護するカバーガラスであって、
   該カバーガラスの断面視において携帯機器の内部側の主表面が携帯機器の外部側の主表面より外周方向に長く、
   前記内部側の主表面上の縁には、配線を隠すための塗装が施されていて、
   当該カバーガラスは、少なくとも外周端面に、断面視において外周方向に最も突出した境界部と、前記境界部から両主表面に向かって傾斜しながら連続する傾斜面を有し、
   前記境界部は、内部側の主表面側に偏って形成されていることを特徴とする携帯機器用カバーガラス。
2. 携帯機器の表示画面を保護するカバーガラスの製造方法であって、
   大判の板状ガラスの両面にレジストパターンを形成し、両面からエッチングした後に、さらに一方の面からエッチングして抜き出して外形を形成し、
   前記一方の面を外部側の主表面として、内部側の主表面上の縁には、配線を隠すための塗装が施されていることを特徴とする携帯機器用カバーガラスの製造方法。

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