(57)【要約】  強度が高く、かつ誘電率の低い、静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを提供すること。  周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が４．５〜６．９のガラスであって、化学強化処理によりガラス表面に圧縮応力層が設けられていることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラスである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が４．５〜６．９のガラスを用いてなることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項２】
前記ガラスは、化学強化処理によりガラス表面に５μｍ〜５０μｍの圧縮応力層深さと、２００ＭＰａ〜８００ＭＰａの表面圧縮応力を得るために用いられることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項３】
周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が４．５〜６．９のガラスであって、化学強化処理によりガラス表面に圧縮応力層が設けられていることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項４】
前記ガラスは、化学強化処理によりガラス表面に５μｍ〜５０μｍの深さの圧縮応力層が形成されており、当該圧縮応力層の表面圧縮応力が２００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項５】
前記ガラスは、酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ２    ６０〜８０％、
Ａｌ２Ｏ３  ３〜１２％、
Ｂ２Ｏ３    １〜１５％、
Ｎａ２Ｏ    ２〜１２％、
Ｋ２Ｏ      ０〜３％、
ＭｇＯ      ０．１〜１５％、
ＣａＯ      ０〜３％、
ＢａＯ      ０〜３％、
ＳｒＯ      ０〜３％、
ＺｎＯ      ０〜１０％、
ＺｒＯ２    ０〜３％、
ＳＯ３      ０〜０．５％、
Ｃｌ        ０〜０．５％、
ＴｉＯ２    ０〜３％、
Ｌｉ２Ｏ    ０〜３％、
を含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項６】
前記ガラスは、エッチング処理によりガラス表面が０．０１〜３００μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）とされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項７】
前記ガラスは、エッチング処理によりガラス表面が５０〜３００μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）とされていることを特徴とする請求項６に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項８】
前記ガラスは、化学強化処理が施された後、エッチング処理によりガラス表面が０．０１〜３００μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）とされていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項９】
前記ガラスは、化学強化処理が施された後、エッチング処理によりガラス表面が５０〜３００μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）とされていることを特徴とする請求項８に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項１０】
前記ガラスは、着色成分としてＭｐＯｑ（但し、Ｍは、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｃｒ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｅｕ、Ｒｈ、Ｍｎ、Ｅｒ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｗ、およびＡｇからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｐとｑはＭとＯの原子比である）を０．０００５〜１０％含有することを特徴する請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【請求項１１】
前記ガラスは、０．３ｍｍ〜３ｍｍの板厚のガラス板であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の静電容量式タッチセンサ用表面ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノートパソコンや携帯電話、デジタルオーディオプレーヤー等の電子機器の操作装置として用いられる静電容量式タッチセンサの表面ガラスに関する。なお、本明細書におけるタッチセンサとは、平板状のセンサーに対し指やスタイラス等の位置指示部材を接触することで入力操作する他の名称のポインティングデバイスを含むものである。また、タッチセンサの背面側に表示機能を備えるタッチパネルおよび表示機能を備えないタッチパッドの両者を包含する概念である。
【背景技術】
【０００２】
タッチセンサは、平板状のセンサーを指等でなぞることで操作する入力装置の一種である。タッチセンサは、多くのノートパソコンに採用されているほか、デジタルオーディオプレーヤーや携帯電話など、ノートパソコン以外の製品にも搭載されている。【０００３】
タッチセンサは、様々な検出方式が提案、実用化されている。主な検出方式として、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、超音波表面弾性波方式、電磁誘導方式がある。タッチパネルの各検出方式は、用途や環境に応じて最適な方法が選択される。
近年、携帯電話等の製品において、同時にタッチした複数の箇所の位置を検知する多点検出機能を用いて複雑な入力操作を可能としたタッチセンサの利用が進んでいる。この多点検出が可能なタッチセンサの検出方式として、投影型静電容量方式がある。【０００４】
投影型静電容量式タッチセンサとしては、例えば、特許文献１に記載された装置がある。この装置は、所定の誘電率を備えるシートの一方の面に、複数の電極（第１の電極群）を互いに平行に並走するように形成し、このシートの他方の面に、第１の電極群と交差する複数の電極（第２の電極群）を互いに平行に並走するように形成し、これら電極群が形成されたシートを、その両面側からシート状の基板で挟んだ積層構造を備え、この構造によって指等の位置指示部材の当接位置を検出するものである。【０００５】
また、特許文献２には、静電容量式タッチセンサにおいて、位置指示部材をパネル表面に当接することによる静電容量変化を△Ｃ、位置指示部材の当接の有無にかかわらず平行に併走する電極間に存在する隣接電極間容量等を合成した静電容量をＣとすると、位置指示部材の当接による静電容量変化を高精度で安定して検出するには、静電容量Ｃをなるべく小さくし、静電容量の相対変化量である△Ｃを大きくする方が好ましいとされている。そして、静電容量Ｃを小さくする手段として、隣接電極間容量を低減するため電極間の結合経路中に誘電率の低い部材を置くことが実効的とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本特開昭６３−８８１８号公報
【特許文献２】日本特開２０１０−２５７１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
タッチセンサの表面ガラスには、長期間の使用による位置指示部材の接触に十分耐え得る高い強度が要求される。また、携帯電話等に搭載される場合は、その使用形態から、使用時の落下衝撃による破損し難い強度を備えることも重要である。【０００８】
ガラスの強度を高める技術は、種々知られている。その代表的な方法が、軟化点付近まで加熱したガラス板表面を風冷等により急冷することにより、表面に圧縮応力層を形成させる方法（風冷強化法／物理強化法）と、ガラス転移点以下の温度でイオン交換により、ガラス板表面のイオン半径が小さいアルカリ金属イオンをイオン半径のより大きいアルカリ金属イオンに交換（典型的には、Ｌｉイオンに対してはＮａイオンまたはＫイオンに交換、またＮａイオンに対してはＫイオンに交換）することにより、ガラスの表面に圧縮応力層を形成する方法（化学強化法）である。いずれも、ガラスの表面に圧縮応力層を形成することで、強度を向上するものである。【０００９】
これらの方法のうち、前者の風冷強化法は、ガラスの厚みが薄い（通常、３ｍｍ以下）と、ガラス表面と内部との温度差がつきにくく、圧縮応力層を形成することは困難である。しかも、冷却温度のばらつきにより、薄いガラス板の場合、平面性が損なわれるおそれがある。これに対し、後者の化学強化法は、薄いガラス板であっても表面に圧縮応力層を形成することができ、平面性が損なわれることもない。したがって、薄いガラス板は化学強化法によって強化可能な材料であることが好ましい。【００１０】
以上より、携帯電話等に搭載される静電容量式タッチセンサの表面ガラスには、化学強化法によって強度を高めたガラスで、かつ高精度の位置検出が可能な誘電率の低いガラスを用いることが好ましい。しかしながら、このような特性を備えた投影型静電容量式タッチセンサ用表面ガラスに好適なガラスは、これまで検討されていなかった。
本発明は、特に投影型静電容量式タッチセンサに好適に用いることができる、強度が高く、かつ誘電率の低い、静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が４．５〜６．９のガラスを用いてなることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラス（以下、このガラスを本発明の静電容量式タッチパネル用表面ガラスということがある）を提供する。
また、本発明のガラスは、化学強化処理によりガラス表面に５μｍ〜５０μｍの圧縮応力層深さと、２００ＭＰａ〜８００ＭＰａの表面圧縮応力を得るために用いられることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを提供する。【００１２】
また、本発明は、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が４．５〜６．９のガラスであって、化学強化処理によりガラス表面に圧縮応力層が設けられていることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラス（以下、このガラスを本発明の静電容量式タッチパネル用表面ガラスということがある）を提供する。
また、前記ガラスは、化学強化処理によりガラス表面に５μｍ〜５０μｍの深さの圧縮応力層が形成されており、当該圧縮応力層の表面圧縮応力が２００ＭＰａ〜８００ＭＰａであることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを提供する。【００１３】
また、本発明は、酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ２    ６０〜８０％、
Ａｌ２Ｏ３  ３〜１２％、
Ｂ２Ｏ３    １〜１５％、
Ｎａ２Ｏ    ２〜１２％、
Ｋ２Ｏ      ０〜３％、
ＭｇＯ      ０．１〜１５％、
ＣａＯ      ０〜３％、
ＢａＯ      ０〜３％、
ＳｒＯ      ０〜３％、
ＺｎＯ      ０〜１０％、
ＺｒＯ２    ０〜３％、
ＳＯ３      ０〜０．５％、
Ｃｌ        ０〜０．５％、
ＴｉＯ２    ０〜３％、
Ｌｉ２Ｏ    ０〜３％、
を含有するガラス組成を有することを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面を提供する。【００１４】
また、本発明は、エッチング処理によりガラス表面が０．０１〜３００μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）とされているガラスを用いることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを提供する。
又、本発明は、化学強化処理が施された後、エッチング処理によりガラス表面が０．０１〜３００μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）とされているガラスを用いることを特徴とする静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを提供する。
また、本発明は、着色成分としてＭｐＯｑ（但し、Ｍは、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｃｒ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｅｕ、Ｒｈ、Ｍｎ、Ｅｒ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｗ、およびＡｇからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｐとｑはＭとＯの原子比である）を０．０００５〜１０％含有するガラスを用いることを特徴する静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを提供する。【００１５】
また、本発明の静電容量式タッチパネル用表面ガラスであって、前記ガラスとして、０．３ｍｍ〜３ｍｍの板厚のガラス板であるものを提供する。
上記した数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、強度が高く、かつ誘電率の低い、特に投影型静電容量式タッチセンサに好適に用いることができる、静電容量式タッチセンサ用表面ガラスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを含む投影型静電容量式タッチセンサの構成を示す断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサ用表面ガラス２（以下、表面ガラスということがある）を含む投影型静電容量式タッチセンサ１の構成を示す断面模式図である。図１に示す静電容量式タッチセンサ１は、表面ガラス２と、基板３と、表面ガラス２と基板３との間に形成されたＸ方向電極４、Ｙ方向電極５、これら両電極を離間するための絶縁層６とを具備している。
【００１９】
投影型静電容量式タッチセンサ１（相互容量方式）の検出原理について説明する。この方式では、Ｘ方向電極４とＹ方向電極５のいずれか一方が受信電極、他方が送信電極として構成される。受信電極側をＧＮＤに接地し、送信電極側からパルスを入力すると電極間に電界（Ｆｉｅｌｄ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）が発生する（非タッチ時）。入力操作のため、表面ガラス２の表面に指やスタイラス等の位置指示部材が近づくと電界の一部が送信電極と人体との間に発生し、受信電極と送信電極との間の電界は減少する（タッチ時）。この方式では、非タッチ時とタッチ時との電界の減少に伴う静電容量の減少を測定することにより、位置指示部材の接触を検知し、接触位置の特定を行う。
【００２０】
ノイズ耐性が高い、高精度の検出を行うためには、非タッチ時の静電容量とタッチ時の静電容量変化との比率を大きくすることが好ましい。非タッチ時の静電容量は、各検出電極の隣接電極間容量（線間容量）、Ｘ方向電極とＹ方向電極とが交差することによる容量、浮遊容量とからなる。
他方、位置指示部材の接触位置を高い精度で検出するため、それぞれの隣接電極間の距離を狭くすることが行われる。これにより解像度の高いタッチセンサが得られる。しかしながら、隣接電極間の距離を狭くすると、同一のタッチセンサ面積における電極長さが長大となること、および隣接電極間の距離が小さくなること、の両者によって隣接電極間容量が非常に大きくなる。これにより、非タッチ時の静電容量が大きくなり、非タッチ時の静電容量とタッチ時の静電容量変化との比率が小さくなることで検出精度が低下するおそれがある。また、非タッチ時の静電容量が大きくなると、静電容量を検出するセンサーＩＣの検出範囲の上限が大きいものを用いる必要があり、タッチセンサの製造コストが高くなったり、消費電力が大きくなるという不具合がある。
【００２１】
これらの問題に対し、本発明では上記隣接電極間容量を下げるため、各隣接電極間の結合経路のひとつである表面ガラス２について、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が４．５〜６．９であるガラスを用いる。これにより、隣接電極間容量を下げることが可能となり、隣接電極間を狭くしても高い精度の位置検出が可能であり、製造コストが高くなるおそれがない。なお、表面ガラス２に上記の比誘電率のガラスを用いると、非タッチ時とタッチ時との電界の減少に伴う静電容量の減少量が小さくなる。しかしながら、前述のとおり非タッチ時の静電容量も小さくなるため、非タッチ時の静電容量とタッチ時の静電容量変化との比率への影響は少なく、むしろ良い傾向が得られる。
表面ガラス２の比誘電率が４．５未満であると、後述する理由で化学強化処理により強度の高いをガラスを得ることが困難となる。また、６．９を超えると、非タッチ時の静電容量が大きくなり、高い精度の位置検出が難しくなる。表面ガラス２の比誘電率は、好ましくは４．８〜６．８であり、より好ましくは５〜６．５である。
【００２２】
ガラス中に存在するアルカリ金属成分（Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ）の存在量は、比誘電率および化学強化によりガラス表面に圧縮応力層を形成するのに大きく影響する。具体的には、ＳｉＯ２の含有量が一定量以下のガラスにおいて、比誘電率は、アルカリ金属成分が少ないほど、小さくなる傾向を示す。また、化学強化処理によりガラス表面に形成される圧縮応力層は、アルカリ金属成分が多いほど大きくなる傾向を示す。そのため、ガラスにおいて、比誘電率を小さくすることおよび化学強化処理によりガラス表面に形成される圧縮応力層を大きくすることは、ガラス中のアルカリ金属成分の含有量において相反することとなる。
本発明の表面ガラス２は、比誘電率を４．５以上とすることで、低い比誘電率と化学強化による高い強度とを両立させることを可能としたものである。
【００２３】
投影型静電容量式タッチセンサ１は、電子機器、例えば携帯して使用可能な通信機器や情報機器等に搭載されることを想定すると、使用時の落下衝撃による破損や長期間の使用による位置指示部材の接触にも十分耐え得る高い強度を備えることが求められる。そのため、表面ガラス２は、化学強化処理により表面に圧縮応力層を設けることで、高い強度を備えたガラスとする。化学強化処理の方法としては、例えばガラス表層のＮａイオンと溶融塩中のＫイオンとをイオン交換できるものであれば特に限定されないが、例えば加熱された硝酸カリウム（ＫＮＯ３）溶融塩にガラスを浸漬する方法が挙げられる。ガラスの表面に圧縮応力層を設けるための化学強化処理条件は、ガラスの厚さによっても異なるが、４００〜５５０℃のＫＮＯ３溶融塩に２〜２０時間ガラスを浸漬させることが典型的である。上記したような浸漬法により表面ガラス２の化学強化処理を行なえば、表面ガラス２の両面に圧縮応力層を形成することができ、より強度の高い表面ガラスを得ることができ、好ましい。
【００２４】
表面ガラス２は、化学強化処理により５μｍ〜５０μｍの圧縮応力層深さが得られる。その理由は、以下のとおりである。
【００２５】
タッチセンサに用いられるガラスの製造においては、ガラスが平板状である場合、研磨工程が行われることがある。ガラスの研磨工程においては、その最終段階の研磨に使用される研磨砥粒の粒径は２〜６μｍが典型的であり、このような砥粒によって、ガラス表面には最終的に最大５μｍのマイクロクラックが形成されると考えられる。化学強化処理による強度向上効果を有効なものとするためには、ガラス表面に形成されるマイクロクラックより深い圧縮応力層があることが必要であるため、化学強化処理によって生じる圧縮応力層の深さは５μｍ以上とされる。また、使用時に圧縮応力層の深さを超える傷がつくとガラスの破壊につながるため、用途により想定されるキズの深さよりも圧縮応力層は深い方が好ましい。より好ましくは６μｍ以上、さらに好ましくは８μｍ以上である。携帯電話のように、落下による衝撃などで深いキズが入ることが想定される場合には、典型的には３０μｍ以上である。
【００２６】
一方、圧縮応力層が深いと内部引張応力が大きくなり、破壊時の衝撃が大きくなる。すなわち、内部引張応力が大きいとガラスが破壊する際に細片となって粉々に飛散する傾向があることがわかっている。発明者らによる実験の結果、厚さ２ｍｍ以下のガラスでは、圧縮応力層の深さが５０μｍを超えると、破壊時の飛散が顕著となることが判明した。したがって、本発明の表面ガラスにおいては圧縮応力層の深さは５０μｍ以下とされるのが好ましい。タッチセンサが搭載される電子機器の種類にもよるが、例えば表面に接触傷がつく確率が高いタッチパネル等の用途では、安全をみて圧縮応力層の深さを薄くしておくことも考えられ、より好ましくは４５μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下である。なお、ガラスの圧縮応力層の深さとは、化学強化処理が施され、圧縮応力層が形成されたガラスの最表面から圧縮応力値が零となるところの深さまでの距離、すなわち圧縮応力層の厚さをいう。
【００２７】
表面ガラス２は、化学強化処理により設けられる圧縮応力層の表面圧縮応力の大きさは、２００ＭＰａ〜８００ＭＰａとされる。２００ＭＰａ未満ではパソコン用のタッチパッドに使用する場合でも強度が充分とは言えず、イオン交換が適切に行われていない可能性があるため、好ましくない。一方、携帯電話等のように落下による破壊が想定されるような用途においては、表面圧縮応力は高い方が良いが、内部引張応力が大きすぎるのは好ましくない。そのため、上限は８００ＭＰａとすることが好ましい。
【００２８】
以下、本発明の実施形態の表面ガラスの組成について、特に断らない限り、下記酸化物基準のモル％表示を用いて説明する。
【００２９】
ＳｉＯ２はガラスの骨格を構成する成分であり、誘電率を下げる効果もある必須成分である。６０％未満ではガラスとしての安定性が低下するとともに誘電率が高くなるため好ましくない。好ましくは６２％以上である。より好ましくは６５％以上である。
ＳｉＯ２が８０％超ではガラスの粘性が増大し溶融性が著しく低下する。好ましくは７８％以下、典型的には７５％以下である。
【００３０】
Ａｌ２Ｏ３はガラスの耐候性および化学強化特性を向上させる成分であり、必須である。３％未満では耐候性が低下する。好ましくは４％以上、典型的には５％以上である。
Ａｌ２Ｏ３が１２％超ではガラスの粘性が高くなり均質な溶融が困難になる。好ましくは１１％以下、典型的には１０％以下である。
【００３１】
Ｂ２Ｏ３はガラスの誘電率を下げる効果を持ち、耐候性を上げる必須成分である。１％未満では誘電率が高くなり、耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは２％以上であり、典型的には３％以上である。
Ｂ２Ｏ３が１５％超では揮散による脈理が発生し、歩留まりが低下するおそれがある。好ましくは１３％以下、典型的には１２％以下である。
【００３２】
Ｎａ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であり、またイオン交換により表面圧縮応力層を形成させるため、必須である。２％未満では溶融性が悪く、またイオン交換により所望の圧縮応力層を形成することが困難となる。好ましくは３％以上、典型的には５％以上である。
但し、Ｎａ２Ｏは誘電率を高くする成分でもあるため、１２％超では誘電率が高くなりすぎるとともに耐候性が低下する。好ましくは１０％以下、典型的には９％以下である。
【００３３】
Ｋ２Ｏはガラスの溶融性を向上させる成分であるとともに、化学強化におけるイオン交換速度を大きくする作用があるため、必須ではないが含有することが好ましい成分である。Ｋ２Ｏを含有する場合、０．０５％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない、またはイオン交換速度向上について有意な効果が得られないおそれがある。典型的には０．１％以上である。
Ｋ２ＯもＮａ２Ｏと同様に誘電率を高くする成分であり、３％以下が好ましい。より好ましくは２．５％以下である。
【００３４】
ＭｇＯはガラスの化学強化特性を高め、誘電率を下げる効果を持ち、必須である。０．１％未満では十分な効果が得られない。より効果を高めるためには３％以上が好ましく、典型的には５％以上である。
ＭｇＯが１５％超では耐候性が低下する。好ましくは１３％以下、典型的には１２％以下である。
【００３５】
ＣａＯはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必要に応じて含有することができる。ＣａＯを含有する場合、０．０５％未満では溶融性向上について有意な効果が得られない。典型的には０．１％以上である。
ＣａＯが３％超では化学強化特性が低下する。好ましくは２．５％以下、典型的には２％以下である。
【００３６】
ＢａＯはガラスの溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＢａＯを含有する場合、０．０５％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは０．１％以上であり、典型的には０．２％以上である。
ＢａＯが３％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは２．５％以下、典型的には２％以下である。
【００３７】
ＳｒＯはガラスの溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳｒＯを含有する場合、０．０５％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは０．１％以上であり、典型的には０．２％以上である。
ＳｒＯが３％超では耐候性や化学強化特性が低下するおそれがある。好ましくは２．５％以下、典型的には２％以下である。
【００３８】
ＺｎＯはガラスの溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＺｎＯを含有する場合、０．１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは０．２％以上であり、典型的には０．５％以上である。
ＺｎＯが１０％超では耐候性が低下するおそれがある。好ましくは９．５％以下、典型的には９％以下である。
【００３９】
ＺｒＯ２はイオン交換速度を大きくする成分であり、必須ではないが３％以下の範囲で含有してもよい。ＺｒＯ２が３％超では溶融性が悪化して未溶融物としてガラス中に残る場合が起こるおそれがある。典型的にはＺｒＯ２は含有しない。
【００４０】
ＳＯ３は清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＳＯ３を含有する場合、０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上である。０．０３％以上がもっとも好ましい。また０．５％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．２％以下である。０．１％以下がもっとも好ましい。
【００４１】
Ｃｌは清澄剤として作用する成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Ｃｌを含有する場合、０．００５％未満では期待する清澄作用が得られない。好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上である。０．０３％以上がもっとも好ましい。また０．５％超では逆に泡の発生源となり、ガラスの溶け落ちが遅くなったり、泡個数が増加するおそれがある。好ましくは０．３％以下、より好ましくは０．２％以下である。０．１％以下がもっとも好ましい。
【００４２】
ＴｉＯ２はガラスの耐候性を向上させる成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。ＴｉＯ２を含有する場合、０．００５％未満では耐候性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは０．０１％以上であり、典型的には０．１％以上である。
ＴｉＯ２が３％超ではガラスが不安定になり、失透が生じるおそれがある。好ましくは２％以下、典型的には１％以下である。
【００４３】
Ｌｉ２Ｏはガラスの溶融性を向上させるための成分であり、必須ではないが必要に応じて含有することができる。Ｌｉ２Ｏを含有する場合、０．１％未満では溶融性向上について有意な効果が得られないおそれがある。好ましくは０．２％以上であり、典型的には０．３％以上である。
Ｌｉ２Ｏが３％超では耐候性が低下し、誘電率も高くなる。好ましくは２．５％以下、典型的には２％以下である。
【００４４】
本発明の目的を損なわない範囲で、ガラスの清澄剤として、Ｓｂ２Ｏ３、Ｆ、ＳｎＯ２、その他の成分を含有してもよい。そのような成分を含有する場合、それら成分の含有量の合計は１％以下であることが好ましく、典型的には０．５％以下である。
【００４５】
本発明の目的を損なわない範囲で、無色透明以外の所定の色を呈する着色ガラスを用いることも可能である。着色ガラスを得るには、前述のガラス組成に加えて、以下の着色成分を含有してもよい。着色成分であるＭｐＯｑ（但し、Ｍは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖ、Ｃｒ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｂｉ、Ｅｕ、Ｍｎ、Ｅｒ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｗ、およびＡｇからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、ｐとｑはＭとＯの原子比である）は、ガラスを所望の色に着色するための成分であり、着色成分を適宜選択することにより、例えば、青色系、緑色系、黄色系、紫〜桃色系、赤色系等の着色ガラスを得ることができる。また、これらの色を呈する透光性の高い着色ガラスとしてもよい。
【００４６】
具体的には、例えば、Ｃｏ３Ｏ４およびＣｕＯから選ばれる少なくとも１種の使用で、青色系の着色ガラスを得ることができる。Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｕＯおよびＰｒ６Ｏ１１から選ばれる少なくとも１種の使用で、緑色系の着色ガラスを得ることができる。ＣｅＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３およびＲｈＯ２から選ばれる少なくとも１種の使用で、黄色系の着色ガラスを得ることができる。ＭｎＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｎｄ２Ｏ３およびＷＯ３から選ばれる少なくとも１種の使用で、紫〜桃色系の着色ガラスを得ることができる。Ｃｕ２ＯおよびＡｇ２Ｏから選ばれる少なくとも１種の使用で、赤色系の着色ガラスを得ることができる。
【００４７】
着色成分の含有量が０．０００５％未満ではガラスの着色が極めて薄くなるため、ガラスを厚くしなければ有色として認識できず、着色ガラスとして意匠性を持たせるためには肉厚をかなり厚く設計する必要が生じることになる。したがって、０．０００５％以上含有させる。好ましくは０．００１％以上であり、より好ましくは０．０１％以上である。また、含有量が１０％超ではガラスが不安定となる。したがって、含有量は１０％以下とする。好ましくは８％以下であり、より好ましくは５％以下である。
【００４８】
表面ガラスは、少なくとも位置指示部材と当接する側の表面をエッチング処理して中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ〜３００μｍとなるようにしてもよい。これにより、表面ガラスに指を接触したまま移動する場合でも滑らかな動きを実現でき、またガラス表面に指紋や皮脂などが付きにくい。表面ガラスの中心線平均粗さが０．０１μｍ未満であると、指紋や皮脂などが付きやすくなり、３００μｍを超えると滑らかな動きが得られないおそれがある。好ましくは、０．５μｍ〜２５０μｍである。上記した０．０１μｍ〜３００μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）を有する静電容量式タッチセンサ用表面ガラスを得るには、化学強化処理を施す前のガラスの表面にエッチング処理を施し、０．０１μｍ〜３００μｍの表面粗さを形成しておいてもよいし、あるいはガラスの表面にエッチング処理を施して、０．０１μｍ〜３００μｍの表面粗さを形成した後、化学強化処理を施してもよい。
【００４９】
表面ガラスは、少なくとも位置指示部材と当接する側の表面に指紋付着抑制コート層を設けてもよい。これを設けることで、指で入力操作を繰り返しても、表面ガラスに指紋や汚れが付着し難く、付着しても容易にふき取ることが可能となる。このようなコート層は、フッ素系樹脂からなるコート剤を真空蒸着や塗布等の公知の方法を用いて表面ガラスに形成することで得られる。
【００５０】
表面ガラスは、０．３ｍｍ〜３ｍｍの板厚のガラス板であることが好ましい。これにより、静電容量式タッチセンサ用表面ガラスとして好適な特性を得ることができる。板厚が０．３ｍｍ未満であると、化学強化処理によりガラス表面に圧縮応力層を設けたとしても強度が不足するおそれがある。また、３ｍｍを超えると表面ガラスに位置指示部材が接近した際に生じる電界の変化が小さく、静電容量の減少量として得られる信号強度が低くなるおそれがある。好ましくは、０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００５１】
本発明の表面ガラスの製造方法は特に限定されないが、例えば種々のガラス原料を適量調合し、約１５００〜１６００℃に加熱し溶融した後、脱泡、撹拌などにより均質化し、周知の、フロート法、ダウンドロー法、プレス法などによって板状等に、またはキャストしてブロック状に成形し、徐冷後所望のサイズに切断、必要に応じ研磨加工を施して板状に製造される。そして、板状のガラスを、適宜の条件で化学強化処理を行う。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。【００５３】
表１の例１〜１２（例１〜１０は実施例、例１１〜１２は比較例）について、表中に酸化物基準のモル％表示で示す組成になるように、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩等一般に使用されているガラス原料を適宜選択し、ガラスとして１００ｍｌとなるように秤量した。【００５４】
ついで、この原料混合物を白金製るつぼに入れ、１５００〜１６００℃の抵抗加熱式電気炉に投入し、約０．５時間で原料が溶け落ちた後、１時間溶融し、脱泡した後、およそ３００℃に予熱した縦約５０ｍｍ×横約１００ｍｍ×高さ約２０ｍｍの型材に流し込み、約１℃／分の速度で徐冷し、ガラスブロックを得た。このガラスブロックからサイズがφ３８ｍｍ、厚みが３ｍｍになるように切断、研削し、最後に両面を鏡面に研磨加工し、板状のガラスを得た。ついで、これらのガラスを２００〜４５０℃に加熱し、次いで４５０℃のＫＮＯ３溶融塩（１００％）にそれぞれ６時間浸漬し、化学強化処理を行った。【００５５】
得られた板状のガラスについて、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率、圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）、表面圧縮応力（ＣＳ）を表１に併記する。【００５６】
【表１】
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【００５７】
比誘電率は、以下の方法で求めた。すなわち、上記方法にて成形した板状のガラスの両面に電極を形成し、Ａｇｉｌｅｎｔ社の誘電体測定端子１６４５１Ａにサンプルをセットし、Ｑメータを用いて誘電率を実測した。【００５８】
圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）、表面圧縮応力（ＣＳ）は、以下の方法で求めた。すなわち、上記方法にて成形した板状のガラスについて、表面応力計（折原製作所社製、ＦＳＭ−６０００）にて表面圧縮応力Ｓ（単位：ＭＰａ）および圧縮応力層深さｔ（単位：μｍ）を測定した。なお、測定条件として、光弾性定数：２８．７、屈折率：１．５２を用いた。【００５９】
上記結果から、例１１のガラス（ホウケイ酸ガラス）は、比誘電率は低いものの、化学強化によりガラス表面に圧縮応力層を設けることができず、高い強度が得られない。なお、例１１のガラスは、表面応力計で表面圧縮応力Ｓ（単位：ＭＰａ）および圧縮応力層深さｔ（単位：μｍ）を測定したが、ともに測定限界以下であり圧縮応力層が形成されていなかった。例１２のガラスは、化学強化により表面に圧縮応力層を設けることができ高い強度が得られるものの、比誘電率が高い。これに対し、実施例の各ガラスは、比誘電率が低く、かつ化学強化によりガラス表面に圧縮応力層を設けることができ高い強度が得られる。【００６０】
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記記載内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。例えば、図１を用いて投影型静電容量式タッチセンサを説明したが、本発明の表面ガラスは、電極配置等が異なる公知の構成においても用いることが可能である。また、タッチセンサの背面側に液晶表示装置等の表示装置を備える、いわゆるタッチパネルの表面ガラスとして用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の静電容量式タッチセンサ用表面ガラスは、強度が高く、かつ誘電率が低いため、静電容量式タッチセンサ用表面ガラスとして好適であり、特に投影型静電容量式タッチセンサの表面ガラスとして有用である。
なお、２０１１年１２月２７日に出願された日本特許出願２０１１−２８５１９２号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１：投影型静電容量式タッチセンサ、    ２：表面ガラス、    ３：基板、    ４：Ｘ方向電極、    ５：Ｙ方向電極、    ６：絶縁層
【図１】
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【国際調査報告】
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