(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学成分をモル％で表す場合、
ＳｉＯ2：６０〜６５％
Ａｌ2Ｏ3：６〜１３％
Ｎａ2Ｏ：１０〜１６％
Ｋ2Ｏ：１．５〜６．０％
ＭｇＯ：６〜１１％
ＺｒＯ2：０〜２．０％
Ｌｉ2Ｏ：０〜２．５％
ＺｎＯ：０〜２．５％
を含有し、
室温で使用周波数１ＫＨＺの誘電率が８．０〜８．８であり、
一回化学強化によってガラスの表面に３００〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが１０〜６０μｍの圧縮応力層を獲得し、
二回以上の化学強化によってガラスの表面に重ね合わせて３００〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが１０〜９０μｍの圧縮応力層を獲得する、静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項２】
一回化学強化によってガラスの表面に６００〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが１５〜５０μｍの圧縮応力層を獲得する、請求項１に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項３】
一回化学強化によってガラスの表面に６５０〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが２０〜４５μｍの圧縮応力層を獲得する、請求項１に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項４】
二回以上の化学強化によってガラスの表面に重ね合わせて６５０〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが２０〜８０μｍの圧縮応力層を獲得する、請求項１に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項５】
一回目の強化の温度が３８０〜５００℃であり、時間が２〜１０時間である、請求項１に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項６】
二回目の強化の温度が３８０〜４５０℃ であり、時間が１０〜１００ｍｉｎである、請求項１に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項７】
表面うねりが０．１０〜０．５０μｍであり、しかも物理的および化学的薄化、またはこれらの組み合わせで処理される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項８】
物理的薄化された後、表面うねりが０．０５〜０．５０μｍであり、化学的薄化された後、表面うねりが０．１０〜０．８０μｍであり、しかも垂直方向においてうねりには一定の差がある、請求項７に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項９】
波長が３８０〜７８０ｎｍの可視光の範囲内において、光透過率が９０％以上に達する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【請求項１０】
前記ガラスの厚さが０．２ｍｍ〜２．０ｍｍである、請求項１〜９に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチシステムを保護するためのガラスに関するものであり、特に、静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の発展につれ、シンプルなヒューマンマシンインタフェースに対する需要がますます高まっており、特にポータブルディスプレイデバイスの急速な発展に伴い、タッチシステムのアプリケーションも普及している。その中で、静電容量式タッチシステムは、応答速度が速く、光透過率が高く、強度が高いなどのメリットのため、急速に主流の技術になってきて、特に投射型相互静電容量式タッチシステムはマルチタッチを真に実現できるため、広く使用され普及している。これに対して、初期の抵抗式タッチシステムは業界でだんだん淘汰されている。
【０００３】
投射型相互静電容量式タッチシステムの構造として、通常、保護層と、透明電極と、干渉防止層と、透明電極と、外部から内部への４つの層に分けられている。
１）保護層は主に回路保護に用いられ、通常は光透過率の高いガラスである。
２）透明電極は２つの検知層であり、通常、真空蒸着酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ，ＩＴＯ）のような透明な導電性材料から作成され、１つの層はＸ方向での位置決めに使用され、もう１つの層はＹ方向での位置決めに使用され、２つの検知層により回路に２つの座標を取得させ、さらに２次元平面上でタッチポイントを決める。
３）干渉防止層：液晶ディスプレイは作業中に時々ノイズを生成するため、液晶ディスプレイと検知層との間に干渉防止層が追加される。これは一般的にはガラスまたは薄膜（Ｆｉｌｍ）材料である。
【０００４】
以上のように、Ｘ電極とＹ電極との間には絶縁材料が存在しているため、２つの方向の交差点にコンデンサＣ0が形成される。すなわち、この２組の電極はそれぞれコンデンサの２つの極を構成する。
【０００５】
ユーザーがスクリーンに触れると、人体の電界により、ユーザーとタッチスクリーンの表面はカップリングコンデンサＣ1が形成する。高周波数電流にとって、コンデンサは直接導体であるため、指はタッチポイントからとても小さい電流Ｉ1を吸う。これは、タッチポイント付近の２つの電極間のカップリングに影響を与え、この２つの電極間の静電容量を変え、静電容量Ｃ0′が得られる。したがって、タッチ前後のタッチシステムの静電容量の変化量ΔＣ（すなわち、Ｃ0−Ｃ0′）は、タッチシステムがタッチポイント座標計算を実行するためのトリガー信号である。このトリガー信号ΔＣの強度は、タッチシステムの感度に影響を与え、つまり、ΔＣが小さければ、トリガー信号が弱く、ΔＣが大きければ、トリガー信号が強い。
【０００６】
相互静電容量の大きさを検出する時、Ｘ方向の電極は順次に励起信号を発送し、Ｙ方向のすべての電極は同時に信号を受信する。このように、Ｘ方向とＹ方向のすべての電極の交差点の静電容量Ｃ、すなわち、タッチシステム全体の２次元平面静電容量を取得することができ、これによってタッチポイントの位置座標を取得することができる。
【０００７】
現在のタッチシステムでは、ΔＣの値は小さいため、タッチシステムの感度は低い。そのため、タッチシステムの感度をさらに向上させる必要がある。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、Ｃ0′をさらに減少させ、ΔＣを適度に増加させ、すなわち、トリガー信号を増強させてタッチシステムの感度を向上させることである。本発明の上記目的は、以下の実施形態により実現される：
室温で使用周波数１ＫＨＺの誘電率が８．０〜９．８、好ましくは８．０〜９．０である、本発明の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
化学強化によってガラスの表面に一定の深さを有する圧縮応力層が形成される、本発明のもう１つの、静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
一回化学強化によってガラスの表面に３００〜１１００ＭＰａ、好ましくは６００〜１１００ＭＰａ、より好ましくは６５０〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが１０〜６０μｍ、好ましくは１５〜５０μｍ、より好ましくは２０〜４５μｍの圧縮応力層が獲得され；
二回以上の化学強化によってガラスの表面に重ね合わせて３００〜１１００ＭＰａ、好ましくは６５０〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが１０〜９０μｍ、好ましくは２０〜８０μｍの圧縮応力層が獲得される、上記実施形態に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
一回目の強化の温度が３８０〜５００℃であり、時間が２〜１０時間である、上記実施形態に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
二回目の強化の温度が３８０〜４５０℃であり、時間が１０〜１００ｍｉｎである、上記実施形態に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
化学成分をモル％で表す場合、
ＳｉＯ2：６０〜６５％
Ａｌ2Ｏ3：６〜１３％
Ｎａ2Ｏ：１０〜１６％
Ｋ2Ｏ：１．５〜６．０％
ＭｇＯ：６〜１１％
ＺｒＯ2：０〜２．０％
Ｌｉ2Ｏ：０〜２．５％
ＺｎＯ：０〜２．５％
を含有する、上記実施形態に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
表面うねりが０．１０〜０．５０μｍであり、しかも物理的および化学的薄化、またはこれらの組み合わせで処理される、上記実施形態に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
物理的薄化された後、表面うねりが０．０５〜０．５０μｍであり；化学的薄化された後、表面うねりが０．１０〜０．８０μｍであり、しかも垂直方向においてうねりには一定の差がある、上記実施形態に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
波長が３８０〜７８０ｎｍの可視光の範囲内において、光透過率が９０％以上に達せる、上記実施形態に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
前記ガラスの厚さが０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲にある、上記実施形態に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスである。
【０００９】
本発明によれば、静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスに特に適し、且つ高い光透過率および良好なタッチ感を有することができる、高誘電率、高強度のガラスを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に実施例を組み合わせて本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明の実施形態はこれに限られていない。
【００１１】
本発明は、室温で使用周波数１ＫＨＺで測定された誘電率が８．０〜９．８、好ましくは８．０〜９．０である、静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスを提供する。それが、通常の誘電率が８．０以下であるガラスと比べ、より大きい静電容量変化量ΔＣを得ることができるので、タッチ信号を増強し、タッチシステムの感度を高めることができる。その誘電率が８．０未満である場合、そのタッチ信号の強度が低くなり、タッチ感度を影響してしまう。誘電率が９．８を超える場合、タッチ干渉および精度の低下が発生してしまい、さらに大きいと通信信号が干渉されることがある。
【００１２】
本発明は、中間媒体であるガラスの誘電率を最も好ましい選択肢として本発明の技術課題を解決し、その具体的な分析および推論プロセスは下記の通りである：
指がタッチシステムに触れると、コンデンサＣ1が生成し、その構造組成として、一端はタッチシステムの電極であり、他端は指であり、中間媒体は保護用ガラス（１つ以上の層）である。
【００１３】
Ｃ1が増加すると、電荷を蓄積する能力が増強し、電流導通効果が同時に増強し（Ｉ1が大きくなる）、すなわちＣ0′がさらに小さくなり、これによってΔＣ（すなわち、Ｃ0−Ｃ0′）が大きくなる。Ｃ1を影響する要因として、
１）Ｃ1と正の相関がある、指の接触面積Ｓ；
２）Ｃ1と正の相関がある、中間媒体保護用ガラスの誘電率ε；
３）Ｃ1と負の相関がある、２つの電極間の距離ｄ
の３つ要因が挙げられる。
【００１４】
以上から分かるように、接触面積Ｓは効果的に制御することができず、２つの電極間の距離ｄを減少させると、ガラスの保護作用が弱まるなど、一定のマイナス効果がもたらされる。そのため、中間媒体であるガラスの誘電率を増加させてＣ1を増加させることは、最も好ましいである。
【００１５】
また、化学強化によってガラスの耐衝撃性と耐屈曲性を大幅に向上させることができる。化学強化は、溶融した硝酸塩液（ＫＮＯ3／ＮａＮＯ3）におけるガラスグリーンシートのイオン交換によって実現される。塩液中のイオン半径が比較的に大きいイオン（Ｋ+／Ｎａ+）は、ガラスグリーンシートの表面のイオン半径が比較的に小さいイオン（Ｎａ+／Ｌｉ+）と交換するため、ガラスグリーンシートの表面に圧縮応力が形成される。塩液温度および浸漬時間を調整して圧縮応力の大きさと深さを制御することにより、ガラスグリーンシートの強度を向上させる効果が得られる。しかし、表面圧縮応力および深さが増加すると、内部の引張応力が増加する。内部の引張応力が大きすぎると、ガラスには「自爆」のリスクがある。表面圧縮応力および深さが小さすぎると、強化性能を大幅に向上させることができなくなる。
【００１６】
そこで、本発明は、静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスを提供する。ここで、一回化学強化によってガラスの表面に３００〜１１００ＭＰａ、好ましくは６００〜１１００ＭＰａ、より好ましくは６５０〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが１０〜６０μｍ、好ましくは１５〜５０μｍ、より好ましくは２０〜４５μｍの圧縮応力層を獲得することができる。二回以上の化学強化によってガラスの表面に重ね合わせて３００〜１１００ＭＰａ、好ましくは６５０〜１１００ＭＰａの圧縮応力、深さが１０〜９０μｍ、好ましくは２０〜８０μｍの圧縮応力層を獲得することができる。二回強化の強化条件として、一回目の強化の温度が一般的には３８０〜５００℃であり、時間が一般的には２〜１０時間であり、二回目の強化の温度が一般的には３８０〜４５０℃であり、時間が一般的には１０〜１００ｍｉｎである。これによって、耐衝撃性と耐屈曲性のようなガラスの強度性能を確保する。
【００１７】
また、本発明に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスによれば、表面うねりが０．１０〜０．５０μｍであり、しかも薄化可能性を有する。物理的薄化された後、表面うねりが０．０５〜０．５０μｍであり、化学的薄化された後、表面うねりが０．１０〜０．８０μｍであり、しかも垂直方向においてうねりには一定の差がある、これによって、指とタッチシステムとの間は良好なタッチ感がある。
【００１８】
また、本発明に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスによれば、可視光の範囲内（波長３８０〜７８０ｎｍ）において、光透過率が９０％以上に達することができ、これによって最良の表示効果を確保することができる。
【００１９】
本発明に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスによれば、その化学成分をモル％で表す場合、
ＳｉＯ2：６０〜６５％
Ａｌ2Ｏ3：６〜１３％
Ｎａ2Ｏ：１０〜１６％
Ｋ2Ｏ：１．５〜６．０％
ＭｇＯ：６〜１１％
ＺｒＯ2：０〜２．０％
Ｌｉ2Ｏ：０〜２．５％
ＺｎＯ：０〜２．５％
を含有する。
【００２０】
ガラス成分中のアルカリ金属Ｒ2Ｏ（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）の含有量は、誘電率と化学強化効果（すなわち、形成される表面圧縮応力と深さ）に対して直接な影響があり、１１．５〜２４．５ｍоｌ％の範囲内において、アルカリ金属の含有量が増加すると、誘電率が大きくなる傾向があり、それとともに強化により得られる表面圧縮応力も大きくなる傾向がある。
【００２１】
本発明に記載の静電容量式タッチシステムを保護するためのガラスについて、その成分（モル％で表す）の実施形態について以下のように説明する：
ＳｉＯ2は網目形成体の酸化物であり、ガラス組成の骨格であり、必須成分でもあり、誘電率を低下させる効果を有する。ＳｉＯ2の含有量が６０％未満の場合、ガラスの安定性および硬度が低く、または耐候性が低いので、６０％以上であるのが好ましい。ＳｉＯ2の含有量が６５％を超えると、ガラスの粘度が高くなり、溶融性が低下するため、６５％以下であるのが好ましい。
Ａｌ2Ｏ3は網目中間体の酸化物であり、化学強化のイオン交換速度およびガラスの固有強度を上昇させることができ、必須成分である。Ａｌ2Ｏ3の含有量が６％未満の場合、イオン交換速度が低いので、６％以上であるのが好ましい。Ａｌ2Ｏ3の含有量が１３％を超えると、ガラスの粘度が著しく上昇し、均一な溶融を実現し難いため、１３％以下であるのが好ましい。
Ｎａ2Ｏは網目修飾体の酸化物であり、化学強化プロセスでのイオン交換の必須成分であるとともに、ガラスの溶融性を高めることができ、しかもガラスの誘電率を上昇させる効果を有する。Ｎａ2Ｏの含有量が８％未満の場合、イオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難であり、８％以上であるのが好ましく、より好ましくは１０％以上である。Ｎａ2Ｏの含有量が１６％を超えると、ガラスの熱的性質が著しく低下し、耐候性が低下するので、１６％以下であるのが好ましい。
Ｋ2Ｏは網目修飾体の酸化物であり、イオン交換速度を上げ、ガラスの透明度と光沢を高め、ガラスの溶融性を改善することができ、さらにガラスの誘電率を高める効果があり、必須成分である。Ｋ2Ｏの含有量が１．５％未満の場合、ガラスの溶融性とイオン交換速度は著しく低下するので、２％以上であるのが好ましい。Ｋ2Ｏの含有量が６％を超えると、耐候性が低くなり、しかもガラスの形成プロセスにおいて、硬化速度が低くなるので、６％以下であるのが好ましい。
ＭｇＯは網目修飾体の酸化物であり、ガラスの溶融性を改善し、イオン交換速度を改善することができ、ガラスの誘電率を高めるには一定の効果があり、必須成分である。ＭｇＯの含有量が６％未満の場合、溶融性が低下するので、６％以上であるのが好ましい。ＭｇＯ含有量が１１％を超えると、イオン交換速度が低くなり、耐候性が低下するので、１１％以下であるのが好ましい。
ＺｒＯ2はイオン交換速度を上げる成分であるとともに、化学強化後のガラス表面のビッカース硬度を増加させることができ、必須成分ではない。ＺｒＯ2の含有量が２．０％を超えると、イオン交換速度を上げる効果が飽和し、溶融性が悪化するので、２％以下であるのが好ましい。ＺｒＯ2を使用する場合、一般的には０．３％以上であり、好ましくは０．８％以上である。
ＺｎＯは網目中間体の酸化物であり、高温下のガラスの溶融性に寄与し、ガラスの固有強度を上昇させることができ、誘電率に対して一定の上昇作用がある。２．５０％を超えると、ガラスに失透現象が起こりやすいので、２％以下であるのが好ましい。
Ｌｉ2Ｏは網目修飾体の酸化物であり、ガラスの溶融性に対して顕著な効果があり、ガラスの誘電率を高める効果があるが、通常のイオン交換に対してマイナスな効果があり、応力緩和を引き起こしやすく、ガラス表面に安定した均一な圧縮応力層を得ることができなくなる。これについて、まずＮａ+とＬｉ+の交換を行ってからＫ+とＮａ+の交換を行うのが一般的である。Ｌｉ2Ｏの含有量が２．５％を超えると、イオン交換効果が悪化し、しかもガラスの結晶傾向が大きくなるので、２．５％以下であるのが好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下に具体的な実施例を用いて本発明を詳細に説明する。但し、これらの説明はいずれも非限定的なものであり、本発明を限定するためのものではない。本発明の保護範囲は、請求の範囲により限定される。
【００２３】
実施例１〜５は下記表１に示されている。表１に記載のように、表に示されている酸化物の基準ｍоｌ％で表される組成条件に従って、ガラス原料のモル％含有量の合計が１００ｍоｌ％になるようにガラス原料ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、及びＬｉ2Ｏを選択して量った。均一に混合した原料を白金製坩堝に入れて、温度が１５００〜１８００℃の昇降式溶融炉で溶融させて原料を融けて清澄し、それを約５００℃に予熱された１５０×７０×２０ｍｍの型に注いで焼鈍炉に移し、約６３０℃で３０分間保温してから約２℃／分の速度でアニーリングしてガラスインゴットを得た。このガラスインゴットを仕様１００×５０×０．７ｍｍの条件で切断して研磨し、最後に両面を鏡面に研磨して板ガラスを得た。そして、これらのガラスを１８０〜４００℃に加熱し、４２０℃の硝酸塩液に４時間浸漬し、一回化学強化処理を行った。二回強化の条件として、ガラスを２５０〜４００℃に加熱し、一回目の強化の温度と時間はそれぞれ４２０℃／４時間（ｈ）であり、二回目の強化の温度と時間はそれぞれ４００℃／２０分間（ｍｉｎ）であった。
【００２４】
【表１】
0006986101.tif 000002
【００２５】
比較例１〜３は表２に示される。
【表２】
0006986101.tif 000003
【００２６】
上記実施例は本発明の単なる好ましい実施形態であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の設計原理を用い、及びこれに基づいて非創造的労力をして成した変化は、いずれも本発明の保護範囲に属するものである。