(57)【要約】  本開示は、特に、ビッカース圧子を使用してガラスに荷重を印加したときに放射状割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも１０００ｇ重の高い損傷閾値、移動するヌープ圧子により荷重を印加したときに、横方向の割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも９００ｇ重の耐引掻性、および関係式：２５×１０-7／℃≦ＣＴＥ≦４０×１０-7／℃を満たす、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）を示す無アルカリアルミノケイ酸塩ガラスからなる、携帯型電子装置に使用するためのタッチスクリーン基板として使用するためのガラス物品に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチスクリーン基板として使用するためのガラス物品であって、ビッカース圧子を使用してガラスに荷重を印加したときに放射状割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも１０００ｇ重（約９．８Ｎ）の高い損傷閾値、移動するヌープ圧子により荷重を印加したときに、横方向の割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも９００ｇ重（約８．８Ｎ）の耐引掻性、および関係式：２５×１０-7／℃≦ＣＴＥ≦４０×１０-7／℃を満たす、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）を示す無アルカリアルミノケイ酸塩ガラスからなる物品。
【請求項２】
前記ガラスが、移動するヌープ圧子により荷重を印加したときに、横方向の割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも１５００ｇ重（約１４．７Ｎ）の耐引掻性を示す、請求項１記載のガラス物品。
【請求項３】
前記ガラスが、ビッカース圧子を使用してガラスに荷重を印加したときに放射状割れ目が存在しないことにより測定される、少なくともビッカース圧子を使用してガラスに荷重を印加したときに放射状割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも１０００ｇ重（約９．８Ｎ）の高い損傷閾値の高い損傷閾値を示す、請求項１記載のガラス物品。
【請求項４】
前記ガラスが、酸化物基準のモルパーセントで表して、６４．０〜７１．０％のＳｉＯ2、９．０〜１２．０％のＡｌ2Ｏ3、７．０〜１２．０％のＢ2Ｏ3、１．０〜３．０％のＭｇＯ、６．０〜１１．５％のＣａＯ、０〜２．０％のＳｒＯ、および０〜０．１％のＢａＯを含む無アルカリガラスであり、
（ａ）  １．００≦Σ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］≦１．２５、
式中、［Ａｌ2Ｏ3］はＡｌ2Ｏ3のモルパーセントであり、Σ［ＲＯ］は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯのモルパーセントの合計と等しい、
（ｂ）  前記ガラスは、以下の組成の特徴の少なくとも一方を有する：
（ｉ）酸化物基準で、前記ガラスは多くとも０．０５モルパーセントしかＳｂ2Ｏ3を含まない；
（ｉｉ）酸化物基準で、前記ガラスは少なくとも０．０１モルパーセントのＳｎＯ2を含む、
請求項１記載のガラス物品。
【請求項５】
前記ガラスが、２．４１グラム／ｃｍ3以下の密度、および以下の性質の１つ以上を有する請求項４記載のガラス物品：
（ａ）  １００，０００ポアズ以上の液相線粘度、
（ｂ）  ６５０℃以上の歪み点、
（ｃ）  関係式：
２８×１０-7／℃≦ＣＴＥ≦３４×１０-7／℃
を満たす、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）。
【請求項６】
前記ガラス物品が、酸化物基準のモルパーセントで表して、６４．０〜７１．０％のＳｉＯ2、９．０〜１２．０％のＡｌ2Ｏ3、７．０〜１２．０％のＢ2Ｏ3、１．０〜３．０％のＭｇＯ、６．０〜１１．５％のＣａＯ、０〜１．０％のＳｒＯ、および０〜０．１％のＢａＯを含む無アルカリガラスであり、
Σ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］≧１．００
式中、［Ａｌ2Ｏ3］はＡｌ2Ｏ3のモルパーセントであり、Σ［ＲＯ］は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯのモルパーセントの合計と等しい、
請求項１記載のガラス物品。
【請求項７】
Σ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］≦１．２５
である、請求項６記載のガラス物品。
【請求項８】
前記ガラスが、２．４１グラム／ｃｍ3以下の密度、および以下の性質の１つ以上を有する請求項６記載のガラス物品：
（ａ）  １００，０００ポアズ以上の液相線粘度、
（ｂ）  ６５０℃以上の歪み点、
（ｃ）  関係式：
２８×１０-7／℃≦ＣＴＥ≦３４×１０-7／℃
を満たす、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）。
【請求項９】
前記無アルカリガラスが、少なくとも５５モル％のＳｉＯ2、少なくとも５モル％のＡｌ2Ｏ3、および少なくとも１種類のアルカリ土類酸化物ＲＯ成分を含む、アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスであり、Ａｌ2Ｏ3（モル％）＋Ｂ2Ｏ3（モル％）／ＲＯ（モル％）＞１、およびＡｌ2Ｏ3（モル％）／ＲＯ（モル％）＞０．６５である、請求項１記載のガラス物品。
【請求項１０】
前記アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスが、５５〜７５モル％のＳｉＯ2、８〜１５モル％のＡｌ2Ｏ3、１０〜２０モル％のＢ2Ｏ3、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜８モル％のＣａＯ、０〜８モル％のＳｒＯ、および０〜８モル％のＢａＯを含む、請求項９記載のガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、その内容がここに依拠され、全てが引用される、２０１０年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／４１８０１９号の米国法典第３５編第１１９号の下での優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、携帯型電子装置に使用するための耐久性のタッチスクリーン基板として使用できるガラス材料に関する。特に、本発明は、携帯型電子装置に使用するための耐久性のタッチスクリーン基板として使用できる、耐引掻性および耐擦傷性が高い無アルカリアルミノケイ酸塩物品に関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチスクリーンは、携帯電話、ＭＰ３プレーヤー、携帯用インターネット装置（ＭＩＤ）などの携帯用ハンドセット装置に益々普及しており、今では、ラップトップ型ノートブックおよびデスクトップ型ＰＣなどの家庭用電子製品においてより大きい形状因子に用途が見出され始めた。タッチスクリーンは、典型的に、コンピューティング・システムにおける操作のための入力装置として使用され、選択を、指のタッチ、または近接により行えることによって、使用の容易さと多機能性を提供する。タッチスクリーンは、典型的に、抵抗特性のものであった。しかしながら、手持ち式用途において、容量性タッチスクリーンが、最適な性質のものとなり、マルチタッチセンサを使用することもできる。
【０００４】
タッチスクリーンは、典型的に、表示パネル上に配置されたか、または表示パネルに組み込まれた透明基板上の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の一層または多層の堆積によって作製される。携帯用ハンドセットなどの家庭用電子製品用途について、透明基板は典型的にガラスであり、その用途の機械的強さ要件に応じて、ガラスは、ＩＴＯ処理前に化学強化される。容量性タッチスクリーンに関して、ガラスの上面と下面（両面ＩＴＯガラスと称される）に行と列に設計され堆積されたＩＴＯを有する薄い（＜１ｍｍ厚）ガラス基板へと傾向は移っている。使用される典型的なガラスはソーダ石灰である。このガラスは典型的に、数マイクロメートル程度の非常に浅い層の深さ（ケース深さ）まで板形状で化学強化され、よって、そのガラスをより小さい小片に切断することができ、その後、ＩＴＯおよび任意の他の要求される薄膜材料がガラスの片面または両面に堆積され、パターンが形成され、次いで、それを最終的な装置構造に組み込むことができる。したがって、ガラス片は、適切な大きさに切断された場合、上面と下面のみが化学強化された「軽く」化学強化された表面と縁を有し、縁の中は強化されておらず、張力下にある。典型的に、ＩＴＯ被覆ガラスはカバーレンズにより保護されており、このカバーレンズは、あるプラスチック材料、または例示の実施の形態において、化学強化ガラスであり得る。カバーレンズ、および周囲のベゼル、並びに囲いの残りは、ＩＴＯガラスとディスプレイユニットを引掻きおよび他の機械的問題点から保護するように働く。
【０００５】
ＩＴＯガラスの現在の実施の形態において、ガラスは、上述したように、レーザ切断できるようにしながら、より強くより耐擦傷性にするように、化学調質(chem-tempred)される。化学調質には、初期ガラスがアルカリイオンを含有する必要がある。化学強化ガラス上でのＩＴＯおよび他の薄膜の加工は、イオン交換により与えられた応力が緩和せず、ガラスにおいてより長い期間の強度問題を生じないことを確実にするように、イオン交換温度よりも著しく低い温度で行わなければならない。その上、ガラスは、ＩＴＯの堆積前にバリア層を必要とするかもしれない。何故ならば、時間の経過によるアルカリイオンの外方拡散がＩＴＯの性能に影響を与え得るからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現行のアルカリ含有タッチスクリーン基板材料に関する上述した問題に鑑みて、携帯用コンピューティング・システムのタッチスクリーン基板のための改善されたガラス基板材料が必要とされている。詳しくは、ガラスに強化処理を施す必要なく、現行の化学調質されたガラス材料よりも、薄く、強く、より耐擦傷性および耐引掻性にすることができるガラス基板材料が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
耐擦傷性および耐引掻性が改善されており、携帯型電子装置に使用するためのタッチスクリーン基板として使用するのに適した無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス物品がここに開示されている。
【０００８】
１つの実施の形態において、ガラス物品は、携帯式電子装置におけるタッチスクリーン基板として使用するためのものであり、ビッカース圧子を使用してガラスに荷重を印加したときに垂直／放射状割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも１０００ｇ重（約９．８Ｎ）の高い損傷閾値、移動するヌープ圧子により荷重を印加したときに、横方向の割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも９００ｇ重（約８．８Ｎ）の耐引掻性を示す無アルカリアルミノケイ酸塩ガラスからなる。このガラス材料は、関係式：２５×１０-7／℃≦ＣＴＥ≦４０×１０-7／℃を満たす、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）を含む、電子装置のタッチスクリーン基板として使用するのにそのガラスを特に適したものとする特定の性質を示す。
【０００９】
ここに開示された無アルカリアルミノケイ酸塩ガラスのタッチスクリーン基板は、様々な家庭用電子製品、例えば、携帯電話および音楽プレーヤー、ノートブック型コンピュータ、ＰＤＡ、ゲームコントローラ、電子ブックリーダーおよびタッチスクリーン能力を必要とする他の装置などの他の電子装置に使用できる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に記載するように、より耐擦傷性であり、より耐引掻性であり、より薄いタッチスクリーン基板の産業の需要は、家庭用電子製品、例えば、携帯電話、音楽プレーヤー、ノートブック型コンピュータ、ゲームコントローラ、電子ブックリーダーおよび他の装置のためのタッチスクリーン基板として耐久性の無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス物品の使用により満たされる。このガラス材料は、タッチスクリーン材料として現在使用されているソーダ石灰ガラス材料に勝る、改善された耐擦傷性、耐引掻性、および改善された縁強度などのある利点を有する。
【００１１】
ここに用いたように、「タッチスクリーン」という用語は、全ての種類のタッチスクリーンを称するために使用されるが、特に、携帯式と携帯式ではない家庭用電子製品に使用するためのマルチタッチセンサ・タッチスクリーンを含む、容量性のタッチスクリーンを称するために使用される。特に、この用語は、表示パネル上に配置されたか、または表示パネルに組み込まれた透明基板上の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の一層または多層の堆積によって作製されるタッチスクリーンを含む。
【００１２】
携帯式電子装置に使用されるタッチスクリーン基板として使用するためのガラス材料は、そのガラスが一般に、消費者の使用とアプリケーションに耐えるのに十分な化学的耐久性と機械的耐久性を有するという事実のために、無アルカリアルミノケイ酸塩ガラスからなる。選択される無アルカリガラス材料は、以下に限られないが、耐擦傷性、耐引掻性、縁強度および線熱膨張係数を含む多くの要因に依存する。
【００１３】
１つの特別な実施の形態において、携帯式電子装置に使用されるタッチスクリーン基板として使用するためのガラス物品は、ビッカース圧子を使用してガラスに荷重を印加したときに垂直／放射状割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも１０００ｇ重（約９．８Ｎ）の高い損傷閾値、移動するヌープ圧子により荷重を印加したときに、横方向の割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも９００ｇ重（約８．８Ｎ）の耐引掻性を示す無アルカリアルミノケイ酸塩ガラスからなる。このガラス材料は、関係式：２５×１０-7／℃≦ＣＴＥ≦４０×１０-7／℃を満たす、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）を含む、電子装置のタッチスクリーン基板として使用するのにそのガラスを特に適したものとする特定の性質を示す。
【００１４】
１０００ｇ重（約９．８Ｎ）の印加荷重まで垂直／放射状割れ目のないこととして定義される、高い損傷閾値は、ビッカース圧子を使用して測定できる。ビッカース圧子試験には、標準的なＡＳＴＭ法はないが、有用な試験方法が、文献R. Tandon et al., “Surface Stress Effects on Indentation Fracture Sequences,” J. Am. Ceram Soc. 73 [9] 2619-2627 (1990); R. Tandon et al., “Indentation Behavior of Ion-Exchanged Glasses,” J. Am. Ceram Soc. 73 [4] 970-077 (1990); およびP.H. Kobrin et al., “The Effects of Thin Compressive Films on Indentation Fracture Toughness Measurements,” J. Mater. Sci. 24 [4] 1363-1367 (1989)に記載されている。化学調質／強化ＳＬＳガラスは、１０００ｇ重（約９．８Ｎ）未満の印加荷重の範囲、ほとんどの場合、８００ｇ重（約７．８Ｎ）の印加荷重の範囲の印加荷重レベルで垂直／放射状割れ目を示す傾向にある。上述したように、本開示の無アルカリ非強化ガラス物品は、一般に、１０００ｇ重（約９．８Ｎ）の印加荷重まで、さらに別の実施の形態において、１５００ｇ重（約１４．７Ｎ）までの印加荷重で、さらに別の実施の形態において、２０００ｇ重（１９．６Ｎ）までの印加荷重で、放射状割れ目の存在を示さない。
【００１５】
耐引掻性または横方向の割れ目の閾値は、ＡＳＴＭ  Ｇ１７１−０３引掻き試験法およびＭｉｃｒｏ−Ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ  ｍｏｄ．ＵＭＴ−２を使用して測定される。ＵＭＴは、引掻き試験を含む様々な形態の摩擦試験を可能にする市販の装置（カリフォルニア州、キャンベル所在のCETR Inc.社）である。適切な文献は、V. Le Houerou et al., “Surface Damage of Soda-lime-silica Glasses: Indentation Scratch Behavior,” J. Non-Cryst Solids, 316 [1] 54-63 (2003)である。この試験において、ヌープ圧子が、約１００秒間で５００グラムの最大荷重まで圧子圧入荷重を増加させながら表面を横切って引っ張られる（ガラスとガラスの差を識別するように）。化学調質／強化ＳＬＳガラスは、５００ｇ重（約４．９Ｎ）未満の印加荷重、ほとんどの場合、２００ｇ重（約１．９６Ｎ）未満の印加荷重の範囲の印加荷重レベルで横方向の割れ目を示す傾向にある。上述したように、本開示の無アルカリ非強化ガラス物品は、一般に、１０００ｇ重（約９．８Ｎ）の印加荷重まで、さらに別の実施の形態において、１６００ｇ重（約１５．７Ｎ）までの印加荷重で横方向の割れ目の存在を示さない。
【００１６】
この必須の高い損傷閾値（１０００ｇ重（約９．８Ｎ）の荷重まで垂直／放射状割れ目がない）および耐引掻性（９００ｇ重（約８．８Ｎ）の荷重まで横方向の割れ目がない）は、典型的な消費者の使用／アプリケーションに耐えるように十分に強く、耐久性であるタッチスクリーン基板をもたらすように働く。手短に言えば、本実施の形態の無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス基板は、ＳＬＳガラスと比べた場合、より高度の耐引掻性および耐擦傷性を示し、それゆえ、特に機械的信頼性が重要である場合、タッチスクリーンのためのＩＴＯまたはＤＩＴＯガラスとしての用途に特に有益であろう基板を提供する。
【００１７】
特に業界標準の現在使用されているソーダ石灰ケイ酸塩（ＳＬＳ）ガラスと比べた場合、タッチスクリーン基板のための無アルカリガラスを使用する他の利点としては、以下が挙げられる：
・  固有の耐擦傷性および耐引掻性のために、これらのガラスを強化する必要がなく、したがって、これらのガラスは、フルシートとして、処理されイオン交換されたＳＬＳガラスがレーザ切断されたＳＬＳである場合に典型的に見られる結果として生じた反りがなく、次いで、レーザ切断することができる；
・  ダウンドロー法を使用して形成された無アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを使用すると、無垢な薄いガラス（０．１〜１ｍｍ厚）を使用できるのに対し、ＳＬＳガラスは、典型的に、これらのより薄い仕様を達成するために研磨が必要であろう；
・  イオン交換プロセスがないことは、イオン交換ガラスは、最小のイオン移動度および結果として生じる強度の変化を確実にするために交換温度より低く処理する必要があるので、処理温度が、イオン交換ガラスにおけるよりも、高くて差し支えないことを意味する；
・  開示された無アルカリアルミノケイ酸塩タッチスクリーンガラス基板は、典型的にディスプレイ用ガラスと密接に一致したものを示し、これは転じて、ＩＴＯガラスのディスプレイ用ガラスとの将来的なハイブリッド組込みが可能になる；
・  イオン交換がないことは、均一であり、部分的に応力下でも部分的に張力下でもない縁を意味し、これは、適切なサイズに切断されたときに、上面と下面のみが化学強化され、縁の中は強化されておらず張力下にある縁を示すＳＬＳガラスの特徴と対照的である。その結果、無アルカリアルミノケイ酸塩タッチスクリーン基板は、張力下にある露出縁を有する基板に典型的に存在する、時間の経過と共に縁の強度の減少をもたらすガラス中の疲労効果による置割れの傾向がない。これらの遅延した疲労効果は、ガラスが曝露されたであろう温度または湿度もしくはそれらの組合せに相関するようである。
【００１８】
上述したように、電子装置のタッチスクリーン基板に使用するためのガラス材料は、特にＳＬＳガラス系のタッチスクリーン基板と比べた場合、それらの十分な耐久性および機械的性質のために、無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス材料からなる。
【００１９】
本実施の形態に使用するための適切な組成が見つけられる、第１の代表的な無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成群は、酸化物基準のモルパーセントで表して、６４．０〜７１．０％のＳｉＯ2、９．０〜１２．０％のＡｌ2Ｏ3、７．０〜１２．０％のＢ2Ｏ3、１．０〜３．０％のＭｇＯ、６．０〜１１．５％のＣａＯ、０〜２．０％（好ましくは０〜１．０％）のＳｒＯ、および０〜０．１％のＢａＯを含み、
（ａ）  １．００≦Σ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］≦１．２５（好ましくは、１．０３≦Σ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］≦１．１２）、式中、［Ａｌ2Ｏ3］はＡｌ2Ｏ3のモルパーセントであり、Σ［ＲＯ］は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、およびＢａＯのモルパーセントの合計と等しい、
（ｂ）  前記ガラスは、以下の組成の特徴の少なくとも一方（好ましくは両方）を有する：（ｉ）酸化物基準で、ガラスは多くとも０．０５モルパーセントしかＳｂ2Ｏ3を含まない；（ｉｉ）酸化物基準で、ガラスは少なくとも０．０１モルパーセントのＳｎＯ2を含む。
【００２０】
ガラスが、酸化物基準で、ガラスが多くとも０．０５モルパーセントしかＡｓ2Ｏ3を含まないというさらに別の組成特徴を有することが好ましい。
【００２１】
タッチスクリーン基板をそれから製造できる、第２の代表的な無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成範囲は、酸化物基準のモルパーセントで表して、６４．０〜７１．０％のＳｉＯ2、９．０〜１２．０％のＡｌ2Ｏ3、７．０〜１２．０％のＢ2Ｏ3、１．０〜３．０％のＭｇＯ、６．０〜１１．５％のＣａＯ、０〜１．０％のＳｒＯ、および０〜０．１％のＢａＯを含み、
Σ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］≧１．００（好ましくは、Σ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］≧１．０３）である。
【００２２】
Σ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］比が１．２５以下であることが好ましい（１．１２以下がより好ましい）。また、前記ガラスは、以下の組成の特徴の少なくとも１つ（より好ましくは全て）を有することが好ましい：
（ａ）  酸化物基準で、ガラスは多くとも０．０５モルパーセントしかＡｓ2Ｏ3を含まない；
（ｂ）  酸化物基準で、ガラスは多くとも０．０５モルパーセントしかＳｂ2Ｏ3を含まない；
（ｃ）  酸化物基準で、ガラスは少なくとも０．０１モルパーセントのＳｎＯ2を含む。
【００２３】
タッチスクリーン基板物品をそれから製造できる、第３の代表的な無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成範囲および方法は、以下のとおりである。第３の態様によれば、ダウンドロー法（例えば、フュージョン法）により無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス板（その後、切断して、タッチスクリーン基板を形成できる）を製造する方法であって、板を構成するガラスが、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＭｇＯ、およびＣａＯを含み、酸化物基準で、
（ｉ）  １．０以上のΣ［ＲＯ］／［Ａｌ2Ｏ3］比；および
（ｉｉ）  １．０モルパーセント以上（および好ましくは３．０モルパーセント以下）のＭｇＯ含有量、
を有するように、バッチ材料を選択し、溶融し、清澄する各工程を含む方法であって、
（ａ）  清澄が、相当な量のヒ素またはアンチモンのいずれも使用せずに（すなわち、Ａｓ2Ｏ3およびＳｂ2Ｏ3の濃度の各々が、０．０３モルパーセント以下である）行われ、
（ｂ）  溶融され清澄されたバッチ材料からダウンドロー法により製造された５０枚の連続したガラス板の個体群が、０．０５未満のガス状包有物／立方センチメートルの平均ガス状包有物レベルを有し、その個体群における各板が少なくとも５００立方センチメートルの容積を有する、方法が提供される。
【００２４】
板を構成するガラスが、ＢａＯを実質的に含まない（すなわち、ＢａＯの濃度が０．０５モルパーセント以下である）ことが好ましい。また、清澄にＳｎＯ2が使用されることも好ましい。
【００２５】
開示された先の態様の各々によれば、前記ガラスは、以下の性質の好ましくはいくつかを、最も好ましくは全てを有する：
（ａ）  ２．４１グラム／ｃｍ3以下の密度、
（ｂ）  １００，０００ポアズ以上の液相線粘度、
（ｃ）  ６５０℃以上の歪み点、
（ｄ）  関係式：
２８×１０-7／℃≦ＣＴＥ≦３４×１０-7／℃
を満たす、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）。
【００２６】
タッチスクリーン基板物品をそれから製造できる、第４の代表的な無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成範囲は、アルカリを実質的に、以下の組成：（１）少なくとも５５モル％のＳｉＯ2、（２）少なくとも５モル％のＡｌ2Ｏ3、（３）少なくとも１種類のアルカリ土類酸化物ＲＯ、（４）１を超える、Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3対ＲＯのモル％比、および（４）０．６５を超える、Ａｌ2Ｏ3対ＲＯモル％比；から構成されたアルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスに見つかる。ここに開示されたアルミノホウケイ酸塩ガラスは、加えて、以下の性質を示す：（１）１０００ｇ重（約９．８Ｎ）超のビッカース割れ目開始荷重、（２）移動するヌープ圧子により荷重を印加したときに、横方向の割れ目が存在しないことにより測定される、少なくとも９００ｇ重（約８．８Ｎ）の耐引掻性、（３）７５ＧＰａ未満のヤング率値、（４）２７．５ｃｍ3／モル超のモル体積。これらのガラスはさらに、関係式：２５×１０-7／℃≦ＣＴＥ≦４０×１０-7／℃を満たす、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）を示す。
【００２７】
別の実施の形態によれば、前記アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスは、５５〜７５モル％のＳｉＯ2、８〜１５モル％のＡｌ2Ｏ3、１０〜２０モル％のＢ2Ｏ3、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜８モル％のＣａＯ、０〜８モル％のＳｒＯ、および０〜８モル％のＢａＯを含む。
【００２８】
このアルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスのさらに別の実施の形態は、５９〜６４モル％のＳｉＯ2、８〜１２モル％のＡｌ2Ｏ3、１１〜１９モル％のＢ2Ｏ3、２〜７モル％のＭｇＯ、１〜８モル％のＣａＯ、１〜６モル％のＳｒＯ、および０〜６モル％のＢａＯを含む。
【実施例】
【００２９】
実施例１〜１０
第１の２つの上述した無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成範囲の各々から見つかる、特にタッチスクリーン基板に形成できる特定の代表的な実施例が具体的に表Ｉに与えられている。特に、表Ｉには、連続式溶融機を使用して調製された組成物の完成ガラスについての測定から決定された、または坩堝溶融の場合においては、ガラスバッチから酸化物基準で計算されたモルパーセントで本発明のガラスと比較のガラスの例が列挙されている（以下参照）。表Ｉには、これらのガラスについての様々な物理的性質も列挙されておりり、これの性質の単位は、以下のとおりである：
密度            グラム／立方センチメートル
ＣＴＥ          ×１０-7／℃（０〜３００℃）
歪み点          ℃
ヤング率        ×１０-6ｐｓｉ
融点            ℃
液相線温度      ℃
液相線粘度      ポアズ
【００３０】
個々の成分の合計が１００になるか１００に極めて近いので、全ての実用的な目的のために、報告された値は、モルパーセントを表すと考えてよい。実際のバッチ成分は、他のバッチ成分と共に溶融されたときに、適切な比率で所望の酸化物に転化される、酸化物、または他の化合物いずれかのどのような材料を含んでもよい。例えば、ＳｒＣＯ3およびＣａＣＯ3は、それぞれ、ＳｒＯおよびＣａＯの供給源を提供できる。
【００３１】
表Ｉのガラスを調製するために使用される特定のバッチ成分は、微細な砂、アルミナ、ホウ酸、酸化マグネシウム、石灰石、炭酸ストロンチウムまたは硝酸ストロンチウム、および酸化スズであった。
【００３２】
表Ｉに列挙された実施例１〜１０について、溶融は、研究室規模で、連続的にジュール加熱溶融装置内で行われた。ひとまとめで４５．４ｋｇの原材料のバッチをメカニカル・ミキサ中に計り取り、５分間に亘り一緒に混合した。約０．２５ｋｇに相当する量の水を、混合の最後の６０秒間で混合物に加えて、埃の発生を低減させた。混合物をスクリュー・フィーダを使用して、酸化物電極と、溶融物の表面を焼成する対向するバーナとを備えた、セラミックが裏打ちされた炉に装填した。電極により供給された出力は、１５９０℃と１６１０℃の間の温度に対応する、ほぼ一定の抵抗性にガラスを維持することによって、制御した。ガラスは、溶融装置から、高温清澄器からなる白金系調質(conditioning)システムに、その後、撹拌槽へと移動した。清澄器と撹拌槽の温度は実験中ずっと一定に維持したのに対し、セラミックが裏打ちされた溶融装置の溶融温度は、組成により変えられた。ガラスは、加熱されたオリフィスを通じて撹拌槽から排出され、約５ｍｍ厚および約３０ｍｍ幅のリボンに圧延された。このリボンからのガラスを欠陥について定期的に分析した。欠陥は、特定し、計数し、１ポンド（約０．４５ｋｇ）当たりの欠陥に換算した。組成は、標準的な化学的方法によりリボンから得た。物理的性質は以下に記載するように得た。
【００３３】
表Ｉに述べられたガラスの性質は、ガラス業界において慣習的な技法にしたがって決定した。それゆえ、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）は×１０-7／℃で表され、歪み点は℃で表される。これらは、ファイバ伸張技法（それぞれ、ＡＳＴＭ基準のＥ２２８−８５およびＣ３３６）から決定した。グラム／ｃｍ3で表された密度は、アルキメデス法（ＡＳＴＭ  Ｃ６９３）により測定した。℃で表された溶融温度（ガラス溶融物が２００ポアズの粘度を示す温度として定義される）は、回転円筒式粘度測定法（ＡＳＴＭ  Ｃ９６５−８１）により測定した高温粘度データに近似したファルチャー方程式を使用して計算した。℃で表されたガラスの液相線温度は、ＡＳＴＭ  Ｃ８２９−８１の標準勾配ボート液相線法を使用して測定した。この方法は、粉砕したガラス粒子を白金ボートに入れ、このボートを、勾配温度の領域を有する炉内に配置し、２４時間に亘り適切な温度領域でボートを加熱し、ガラス内部に結晶が現れる最高温度を顕微鏡観察によって決定する各工程を含む。ポアズで表された液相線粘度は、液相線温度およびファルチャー方程式の係数から決定した。Ｍｐｓｉで表されたヤング率値は、ＡＳＴＭ  Ｅ１８７５−００ｅ１に述べられた一般タイプの共鳴超音波式分光技法を使用して決定した。
【表１】
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【００３４】
実施例１１〜２３
タッチスクリーン基板に特に形成でき、第４の上述した無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、特に、上述したアルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスの組成範囲から見つけられる特定の代表的な実施例が、表ＩＩに具体的に提供されている。特に、表ＩＩは、ここに記載された、請求項の組成範囲と耐失傷性範囲内の１３種類の無アルカリ／アルカリ土類アルミノホウケイ酸塩ガラスを列挙している。
【００３５】
個々の成分の合計が１００になるか１００に極めて近いので、全ての実用的な目的のために、報告された値は、モルパーセントを表すと考えてよい。実際のバッチ成分は、他のバッチ成分と共に溶融されたときに、適切な比率で所望の酸化物に転化される、酸化物、または他の化合物いずれかのどのような材料を含んでもよい。例えば、ＳｒＣＯ3およびＣａＣＯ3は、それぞれ、ＳｒＯおよびＣａＯの供給源を提供できる。
【００３６】
表ＩＩのガラスを調製するために使用される特定のバッチ成分は、微細な砂、アルミナ、ホウ酸、酸化マグネシウム、石灰石、炭酸ストロンチウムまたは硝酸ストロンチウム、および酸化スズであった。
【００３７】
表ＩＩに列挙された実施例１１〜２３について、溶融は、研究室規模で、連続的にジュール加熱溶融装置内で行われた。ひとまとめで４５．４ｋｇの原材料のバッチをメカニカル・ミキサ中に計り取り、５分間に亘り一緒に混合した。約０．２５ｋｇに相当する量の水を、混合の最後の６０秒間で混合物に加えて、埃の発生を低減させた。混合物をスクリュー・フィーダを使用して、酸化物電極と、溶融物の表面を焼成する対向するバーナとを備えた、セラミックが裏打ちされた炉に装填した。電極により供給された出力は、１５９０℃と１６１０℃の間の温度に対応する、ほぼ一定の抵抗性にガラスを維持することによって、制御した。ガラスは、溶融装置から、高温清澄器からなる白金系調質システムに、その後、撹拌槽へと移動した。清澄器と撹拌槽の温度は実験中ずっと一定に維持したのに対し、セラミックが裏打ちされた溶融装置の溶融温度は、組成により変えられた。ガラスは、加熱されたオリフィスを通じて撹拌槽から排出され、約５ｍｍ厚および約３０ｍｍ幅のリボンに圧延された。このリボンからのガラスを欠陥について定期的に分析した。欠陥は、特定し、計数し、１ポンド（約０．４５ｋｇ）当たりの欠陥に換算した。組成は、標準的な化学的方法によりリボンから得た。物理的性質は以下に記載するように得た。
【００３８】
表ＩおよびＩＩに述べられたガラスの性質は、ガラス業界において慣習的な技法にしたがって決定した。それゆえ、温度範囲０〜３００℃に亘る線熱膨張係数（ＣＴＥ）は、×１０-7／℃で表され、ＡＳＴＭ基準Ｅ２２８−８５であるファイバ延伸技法から決定した。Ｍｐｓｉで表されたヤング率値は、ＡＳＴＭ  Ｅ１８７５−００ｅ１に述べられた一般タイプの共鳴超音波式分光技法を使用して決定した。
【表２】
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【００３９】
ここに記載された材料、方法、および物品に、様々な変更および改変を行うことができる。ここに記載された材料、方法、および物品の他の態様が、ここに開示された材料、方法、および物品の実施および本明細書の検討により明白となる。この明細書および実施例は例示と考えることが意図されている。
【国際調査報告】
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