(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学組成が下記の酸化物を下記の重量含有量の範囲で含み、且つ、厚さが最大で２．０ｍｍである、非強化型のガラス板を、保護ガラスとして含む、ポケット電子デバイス、又はポータブル電子デバイス：
ＳｉＯ2        ５２〜７５％
Ａｌ2Ｏ3       １５〜２７％
Ｌｉ2Ｏ          ２〜１０％
Ｎａ2Ｏ          ０〜１％
Ｋ2Ｏ            ０〜５％
ＣａＯ           ０〜０．５％
ＺｎＯ           ０〜５％
ＭｇＯ           ０〜５％
ＢａＯ           ０〜５％
ＳｒＯ           ０〜３％
ＴｉＯ2          ０〜６％
ＺｒＯ2          ０〜３％
Ｐ2Ｏ5           ０〜８％。
【請求項２】
該ガラス板の厚さが最大で１．５ｍｍである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
該ガラス板の厚さが最大で１．１ｍｍである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
酸化リチウム以外のアルカリ金属酸化物の総重量含有量が最大で２重量％である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
酸化リチウム以外のアルカリ金属酸化物の総重量含有量が最大で１重量％である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
化学組成が下記の酸化物を下記の重量含有量の範囲で含む、請求項１に記載のデバイス。
ＳｉＯ2           ６５〜７０％
Ａｌ2Ｏ3          １８〜１９．８％
Ｌｉ2Ｏ           ２．５〜３．８％
Ｎａ2Ｏ           ０〜０．５％
Ｋ2Ｏ             ０〜１％
ＣａＯ            ０〜０．１％
ＺｎＯ            １．２〜２．８％
ＭｇＯ            ０．５５〜１．５％
ＢａＯ            ０〜１．４％
ＳｒＯ            ０〜１．４％
ＴｉＯ2           ０〜２％
ＺｒＯ2           ０〜２．５％
Ｐ2Ｏ5            ０〜１％
【請求項７】
該ガラス板の面のうちの一方にタッチ検出手段を備えている、請求項１から６までの１項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記タッチ検出手段が投影型静電容量式である、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記タッチ検出手段が複数の行及び列として配列された導電性パスの少なくとも１つのネットワークを含む、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記導電性パスが透明な導電性酸化物からなる、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記導電性パスが酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で製作されている、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
該タッチ検出手段は該ガラス板の下面に配置されている、請求項７から１１までの１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
スマートフォン、携帯情報端末、デジタルカメラ、マルチメディアプレーヤー、コンピュータ、タブレット及びテレビから選択される、請求項１から１２までの１項に記載のデバイス。
【請求項１４】
請求項７から１２に記載のデバイスを製造する方法であって、ガラス板を作製する工程と、次いで寸法のうちの少なくとも１つが少なくとも１ｍである前記ガラス板にタッチ検出手段を備え付ける工程と、次いで切断する工程とを含む、デバイスを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄板ガラスの分野に関する。本発明はより具体的には、激しい衝撃に耐え得る薄板ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄板ガラスは、種々の電子デバイス、具体的にはポケット電子デバイス又はポータブル電子デバイス、例えばスマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡと呼ばれることもある）、タブレット、デジタルカメラ、マルチメディアプレーヤー、コンピュータ、テレビ又は表示画面などのための、保護ガラスとして広く使用されている。
【０００３】
このような装置に使用されるガラス板は機械的な観点から、すなわち硬質で尖った物体との繰り返しの接触、投射物の衝撃、落下などの観点から、高い応力を加えられることがある。
【０００４】
それらの衝撃強度を高めるためには、強化処理を施すことによって、一般には熱強化法又はイオン交換法（これは「化学強化」と呼ばれることもある）でもって、圧縮された状態の表面ゾーンと引っ張られた状態の中心ゾーンを形成することが通例である。イオン交換法の場合、ガラス板のイオン（一般にはナトリウムのようなアルカリ金属イオン）をより大きいイオン半径のイオン（一般にはカリウムのようなアルカリ金属イオン）によって表面置換することで、ガラス板の表面に、所定の深さまで残留圧縮応力を生じさせることが可能になる。
【０００５】
上述の用途のほとんどでは、ガラス板が割れたときに破砕しないことも重要である。「破砕」という用語は、ガラスが割れて、飛び散るおそれのある多数の小さな破片（場合によっては粒子）を形成すること、又は破片がその位置に残った場合には、ガラス板を通した可視性が著しく低下しかねないことを意味するものと理解される。強化処理後の残留応力の存在によってもたらされる補強には、破砕を促進する中心部の張力がつきまとう。
【０００６】
数が増加しつつある装置、特にスマートフォンやタブレットは、タッチ操作機能を組み込んでいる。タッチ操作機能は、指又はスタイラスを介してユーザーにより行われたタッチを検出することにより、ソフトウェアの命令動作あるいは画面上に表示されるエレメントを操作するための動作を可能にする。これを行うために、一般には保護ガラスと表示画面との間に触覚センサが配置されている。触覚センサは接着剤によって保護ガラスから引き離されており、ガラス製又はプラスチック製（例えばＰＥＴ製）の少なくとも１つの基材を含んでいる。触覚センサは、例えば、基材のうちの少なくとも一方のものの片面又は他方の薄い導電層のネットワークを使用する「投影型静電容量」方式のセンサである。
【０００７】
コスト、重量、及び技術の単純化の理由から、保護ガラス機能と触覚センサ機能とを同時に発揮するのを可能にするガラス基材を利用できることが有益である。
【０００８】
しかしながら、ガラスの化学強化は、同一の基材に２つの機能を組み込むことを難しくする。導電層の被着を化学強化の前に行うことはできない。それというのも、化学強化は導電層を劣化させるからである。同様に、保護ガラスの切断と成形は化学強化の前に行わなければならない。それというのも、強化済みのガラスはもはや、強化の効果を受け入れ難いほど低減するリスクを冒してまで切断できないからである。従って、タッチ操作機能を保護ガラスに組み込もうとするならば、（切断後の）小型サイズの基材に導電層を被着することが必要になり、これでは採算が合わない。
【０００９】
切断及び成形する前の（数メートル幅の）大型サイズのガラス板にタッチ操作機能に必要な導電層を被着できることが、非常に好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、触覚センサとしても保護ガラスとしても使用することができ、従って使用中にひどく損傷を受けた後でも高い機械強度を維持し得る一方で破砕可能性が低いガラス板を提供することによって、上記欠点を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的のために、本発明が対象とするものの１つは、化学組成がアルミノケイ酸リチウムタイプであり、厚さが最大で２．０ｍｍである、非強化型のガラス板である。
【００１２】
「非強化型」という用語は、ガラス板が化学強化も熱強化も施されていないことを意味するものと理解される。従ってその表面応力は標準的に、５０ＭＰａを上回らず、特に１０ＭＰａを上回らず、更には１ＭＰａを上回らない。化学強化を施されていない場合、ガラス板は標準的に、ガラス板の中心部に対して表面に、過剰濃度のアルカリ金属酸化物、例えばＮａ又はＫの酸化物を含有していない。
【００１３】
本発明者らは、本発明によるガラス板は驚くべきことに、いかなる機械的強化も施されていないにもかかわらず、その化学組成により、深刻な損傷（例えば衝撃を受けた場合）後の強度が大幅に改善されるという事実を実証することができた。最終製品にとって重要な結果は、傷を受けた後の破砕がないことである。処理工程及び製品の観点で重要な別の結果は、ガラス板を保護ガラスとして使用することができ、それと同時にガラス板に（触覚センサのための支持体であることにより）タッチ操作機能を組み込むことができ、導電層の被着を大型サイズの板上で、端部の切断及び成形の前に経済的に行うことが可能になるという事実である。
【００１４】
本発明が対象とするもう一つは、本発明によるガラス板から得られる電子デバイスのための保護ガラスである。本発明が更に対象とするものは、本発明によるガラス板を電子デバイスのための保護ガラスとして、特に当該デバイスの画面のための保護ガラスとして、使用することである。
【００１５】
ガラス板の厚さは最大で１．５ｍｍであること、あるいは１．１ｍｍであることが好ましい。ガラス板の厚さは少なくとも、０．０５ｍｍであること、特に０．２５ｍｍ、そして場合によっては０．５ｍｍであることが好ましい。必要に応じてタッチ検出手段を被着する前又は後で、電子デバイスへの組み付け前における、その横方向の寸法のうちの少なくとも１つは、少なくとも１ｍ、あるいは２ｍであると有利である。他方において、それを電子デバイスのための保護ガラスとして使用するときには、ガラス板の最大寸法は最大で１ｍ、特に５０ｃｍ、場合によっては３０ｃｍであることが好ましい。
【００１６】
アルミノケイ酸リチウムタイプのガラスは、その化学組成が下記の酸化物を下記の重量含有量の範囲内で含むようなものであることが好ましい。
ＳｉＯ2              ５０〜８０％
Ａｌ2Ｏ3             １２〜３０％
Ｌｉ2Ｏ                １〜１０％
【００１７】
酸化リチウム以外のアルカリ金属酸化物（特にＮａ2Ｏ及び／又はＫ2Ｏ）の総重量含有量は最大で２重量％、特に１重量％、そして場合によっては０．５％又は０．１％であるのが有利である。ＣａＯの重量含有量は好ましくは、最大で１重量％、特に０．５重量％、そして場合によっては０．１％又はゼロ（使用する原材料及び／又は耐火物を考慮に入れた不可避的不純物は別として）である。
【００１８】
１つの好ましいガラスは、その化学組成が下記の酸化物を下記の重量含有量の範囲で含むようなものである。
ＳｉＯ2        ５２〜７５％、特に６５〜７０％
Ａｌ2Ｏ3      １５〜２７％、特に１８〜１９．８％
Ｌｉ2Ｏ          ２〜１０％、特に２．５〜３．８％
Ｎａ2Ｏ          ０〜１％、特に０〜０．５％
Ｋ2Ｏ            ０〜５％、特に０〜１％
ＣａＯ           ０〜０．５％、特に０〜０．１％
ＺｎＯ           ０〜５％、特に１．２〜２．８％
ＭｇＯ           ０〜５％、特に０．５５〜１．５％
ＢａＯ           ０〜５％、特に０〜１．４％
ＳｒＯ           ０〜３％、特に０〜１．４％
ＴｉＯ2          ０〜６％、特に０〜２％
ＺｒＯ2          ０〜３％、特に０〜２．５％
Ｐ2Ｏ5           ０〜８％、特に０〜１％
【００１９】
本発明によるガラス板は、その面のうちの一方にタッチ検出手段を備えているのが有利である。これらの手段は具体的には、抵抗式、静電容量式、光学式、又は機械式でよい。これらの手段は、静電容量式、特に投影型静電容量式であるのが好ましい。
【００２０】
タッチ検出手段は、特にそれらが抵抗式又は静電容量式である場合、基材の１つの面に被着された、任意選択的に表面を構造化された、少なくとも１つの薄層の形態をなすことが好ましい。特にそれらが投影型静電容量式である場合、タッチ検出手段は、特に複数の行と列として配列された、導電性パスの少なくとも１つのネットワークを含むことが好ましい。行は列と同様に、一般に互いに平行に配置されており、行と列は所与の角度で交差している。導電性パスは、透明な導電性酸化物（ＴＣＯ）からなるのが好ましく、限定することなく一般的には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又は酸化亜鉛スズ（ＩＺＯ）で製作される。パスは特に、層の被着（特にスパッタリングによる）、そしてその後のエッチング工程によって、例えばフォトリソグラフィ又はレーザーエッチングによって、得ることができる。行は、薄い電気絶縁性の分離層によって列から切り離されるのが有利である。
【００２１】
本発明が対象とするもう一つは、本発明による少なくとも１つのガラス板を保護ガラスとして含む電子デバイス、特にポケット電子デバイス又はポータブル電子デバイス、例えば特にスマートフォン、携帯情報端末、デジタルカメラ、マルチメディアプレーヤー、コンピュータ、タブレット、テレビ、自動券売機、現金自動預け払い機、自動チェックアウト機、家具組み込み型スクリーン、電気製品又は乗り物の計器盤などである。
【００２２】
「保護ガラス」という表現は、表示画面を衝撃から保護することを目的としたガラスを意味するものと理解される。従って、デバイスにおいて、保護ガラスは周囲雰囲気及びユーザーと直接接触する。必要に応じて、上述のようにガラス板がその片面にタッチ検出手段を備えている場合、検出手段はガラス板の下面に、すなわちガラス板の、周囲雰囲気と接触しユーザーの指又はスタイラスによってタッチされる面とは反対側の面に配置される。このようにすると、ユーザーが前記手段にタッチしてこれを劣化させることはなくなる。
【００２３】
表示画面は、特にアクティブマトリックスを有する、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーン及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）スクリーンから選択されるのが好ましい。
【００２４】
ガラス板は、よく知られている種々の方法、例えば、溶融ガラスを溶融したスズの浴上に流し込み２つのロール間で圧延するフロート法、溶融ガラスが流路から溢れ出て重力によって板を形成する「フュージョンドロー法」、あるいは溶融ガラスをスリットを通して下方に流してから引き出して所望の厚さにし同時に冷却する「ダウンドロー」法などによって、作製することができる。作製後に、機械的に薄くする工程（例えば研磨又は再表面仕上げによる）を行ってもよい。
【００２５】
その後、必要に応じてガラス板にタッチ検出手段を備え付ける。これを行うためには、本発明によるガラス板の一方の面をスパッタリングによって少なくとも１つの薄い、任意選択的に表面を構造化された層で、特に、薄い電気絶縁性の分離層によって切り離された２つのＩＴＯ層で、被覆することが可能である。ＩＴＯ層はそれぞれの被着後に、行と列の上述のネットワークを形成するため、フォトリソグラフィ又はレーザーエッチングによってエッチングされる。本発明によって、これらの工程を最終サイズに切断された基材上ではなく、大型の基材（その寸法のうちの少なくとも１つが少なくとも１ｍ、又は場合によっては２ｍである）上で実施することが可能になる。
【００２６】
その後、ガラス板を切断することによってその最終寸法にすることができる。必要であればこの切断工程に続いて、孔あけ工程、エッジ及び／又は表面の成形又は研磨工程を行う。
【００２７】
従って、本発明が対象とするもう一つは、本発明による電子デバイスのための保護ガラスを製造する方法であって、ガラス板を作製する工程と、次いで寸法のうちの少なくとも１つが少なくとも１ｍである前記ガラス板にタッチ検出手段を備え付ける工程と、その後の切断工程とを含む、保護ガラスの製造方法である。
【実施例】
【００２８】
下記の非制限的な例によって本発明を説明する。
【００２９】
本発明による例のために使用するガラスは、重量で表して下記組成を有するアルミノケイ酸リチウムである。
ＳｉＯ2                ６８．２％
Ａｌ2Ｏ3              １９．０％
Ｌｉ2Ｏ                  ３．５％
ＭｇＯ                  １．２％
ＺｎＯ                  １．６％
ＴｉＯ2                  ２．６％
ＺｒＯ2                  １．７％
Ｎａ2Ｏ  ＋  Ｋ2Ｏ     ＜０．５％
【００３０】
この組成のガラス板を厚さ４ｍｍで製造し、次いで研磨することによって約１ｍｍの厚さにした。
【００３１】
比較例Ｃ１〜Ｃ４のために使用するガラスは、下記表１で報告される重量で表される種々の化学組成を有する。これらのガラス（厚さ１ｍｍ）は、事例に応じて、ソーダ石灰シリカガラス（例Ｃ１）、アルミノケイ酸ナトリウムガラス（例Ｃ２及びＣ３）、及びホウケイ酸塩（例Ｃ４）である。
【００３２】
【表１】
0006463682.tif 000002
【００３３】
ガラス板の繰り返し衝撃強度を評価するために、周囲温度及び湿度条件下での押し込み後に、三脚リング（ｒｉｎｇ−ｏｎ−ｔｒｉｐｏｄ）破断曲げ応力を次のようにして測定する。
【００３４】
製造後にいかなる処理も施していないガラス板から７０×７０ｍｍ2の試験片を切り取る。
【００３５】
次に、各試験片のその後圧縮下に置かれるいずれかの面を接着フィルムで被覆する。このフィルムの役割は、破断の起点の位置確認を可能にすることである。
【００３６】
ダイヤモンドのビッカースチップを使用して接着フィルムとは反対側の面で押し込みを行う。試験片の中央で１ｍｍの範囲内まで押し込みを行うように、試験片をチップの下に配置する。次いでチップを試験片上に下ろし、押し込み力を２０秒間維持する。
【００３７】
一部の試験では、その後ガラスを２４時間保管することによって亀裂の伝播を安定化させる一方で、他の試験では押し込み直後に曲げ試験を行う。押し込み後で曲げ試験前に破断が生じた場合は、破断曲げ応力はゼロであるとする。
【００３８】
インストロンの４４００Ｒ試験機を使用して三脚リング曲げ試験を実施する。この試験機はクロスヘッド降下速度２ｍｍ／分で制御され、５ｋＮのロードセルと、当該インストロン試験機の端部に取り付けた半径１ｍｍの円環面を備えた直径１０ｍｍのリングと、半径５ｍｍの３つのボールが結合されたスタンドとを備えている。３つのボールは半径２０ｍｍの円周に１２０°の角度で配置されており、この円の中心はリングの中心と一致している。
【００３９】
試験片をこれら３つのボールとリングとの間に配置し、押し込みマークがリングの中心と１ｍｍの範囲内まで整合するようにする。次いで試験片が破断するまで、リングに力を増大させながら加える。破断起点がリングの下側にある試験片だけをカウントする。破断応力を、破断時の力及び試験片の厚さの関数としての下記式によって求める。
【００４０】
【数１】
0006463682.tif 000003
【００４１】
下記の表２は、得られた結果を、押し込み直後及び押し込みから２４時間後に曲げ試験を行ったときの押し込み荷重５０、１００、１５０及び２００Ｎに対する破断応力を各試料ごとに示すことによって要約している。これらの結果は５つの試料の平均である。星印は、試料のうちの少なくとも１つが曲げ試験前に破断したことを示している。
【００４２】
【表２】
0006463682.tif 000004
【００４３】
これらの結果は、非強化型アルミノケイ酸リチウムガラスが他のガラスよりも優れていることを実証する。強化が施されていなくても、このガラスはかなりの損傷に耐えることができ、従って種々の電子デバイスのための保護ガラスの役割を果たすことができる。
本発明の実施態様としては、以下の態様を挙げることができる：
《態様１》
化学組成がアルミノケイ酸リチウムタイプのものであり、且つ厚さが最大で２．０ｍｍである、非強化型のガラス板。
《態様２》
厚さが最大で１．５ｍｍ、あるいは１．１ｍｍである、態様１に記載のガラス板。
《態様３》
化学組成が下記の酸化物を下記の重量含有量の範囲内で含む、態様１又は２に記載のガラス板。
ＳｉＯ2                ５０〜８０％
Ａｌ2Ｏ3               １２〜３０％
Ｌｉ2Ｏ                  １〜１０％
《態様４》
酸化リチウム以外のアルカリ金属酸化物の総重量含有量が最大で２重量％、特に１重量％である、態様３に記載のガラス板。
《態様５》
化学組成が下記の酸化物を下記の重量含有量の範囲で含む、態様３に記載のガラス板。
ＳｉＯ2        ５２〜７５％、特に６５〜７０％
Ａｌ2Ｏ3       １５〜２７％、特に１８〜１９．８％
Ｌｉ2Ｏ          ２〜１０％、特に２．５〜３．８％
Ｎａ2Ｏ          ０〜１％、特に０〜０．５％
Ｋ2Ｏ            ０〜５％、特に０〜１％
ＣａＯ           ０〜０．５％、特に０〜０．１％
ＺｎＯ           ０〜５％、特に１．２〜２．８％
ＭｇＯ           ０〜５％、特に０．５５〜１．５％
ＢａＯ           ０〜５％、特に０〜１．４％
ＳｒＯ           ０〜３％、特に０〜１．４％
ＴｉＯ2          ０〜６％、特に０〜２％
ＺｒＯ2          ０〜３％、特に０〜２．５％
Ｐ2Ｏ5           ０〜８％、特に０〜１％
《態様６》
該ガラス板の面のうちの一方にタッチ検出手段を備えている、態様１から５までの１項に記載のガラス板。
《態様７》
前記タッチ検出手段が投影型静電容量式である、態様６に記載のガラス板。
《態様８》
前記タッチ検出手段が複数の行及び列として配列された導電性パスの少なくとも１つのネットワークを含む、態様７に記載のガラス板。
《態様９》
前記導電性パスが透明な導電性酸化物からなり、特に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で製作されている、態様８に記載のガラス板。
《態様１０》
態様１から９までの１項に記載のガラス板から得られた、電子デバイスのための保護ガラス。
《態様１１》
態様１から１０に記載の保護ガラスを製造する方法であって、ガラス板を作製する工程と、次いで寸法のうちの少なくとも１つが少なくとも１ｍである前記ガラス板にタッチ検出手段を備え付ける工程と、次いで切断する工程とを含む、保護ガラス製造方法。
《態様１２》
電子デバイスのための保護ガラスとしての、態様１から９までの１項に記載のガラス板の使用。
《態様１３》
態様１から９までの１項に記載の少なくとも１つのガラス板を保護ガラスとして含む電子デバイス、特にポケット電子デバイス又はポータブル電子デバイス、例えば特にスマートフォン、携帯情報端末、デジタルカメラ、マルチメディアプレーヤー、コンピュータ、タブレット、テレビ、自動券売機、現金自動預け払い機、自動チェックアウト機、家具組み込み型スクリーン、電気製品又は乗り物の計器盤などの、電子デバイス。
《態様１４》
該ガラス板がその面のうちの一方にタッチ検出手段を備えており、該タッチ検出手段は該ガラス板の下面に配置されている、態様１３に記載の電子デバイス。