CN106232552A - 液晶触摸面板保护板 - Google Patents

Abstract

一种液晶触摸面板保护板，由尖晶石烧结体形成，尖晶石烧结体的平均粒径为10μm以上且100μm以下。

Description

液晶触摸面板保护板

技术领域

本发明涉及液晶触摸面板保护板，更特定而言，涉及由尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板。

背景技术

出于保护表面免于遭受污染、外部气体的目的，液晶触摸面板很多情况下设置保护板地使用。近年来，各种便携设备急速普及，伴随于此，便携设备的液晶触摸面板的保护板也被要求强度。

因此，作为具有强度的液晶触摸面板的保护板，提出了使用强化玻璃、单结晶蓝宝石的基板的技术。

发明内容

发明要解决的问题

强化玻璃虽然制造成本廉价，但是在强度方面要求进一步的提高。而且，单结晶蓝宝石与强化玻璃相比虽然硬度及强度大，作为保护板的性能优异，但是制造成本的造价非常高，从实用化的观点出发存在问题。

于是，本发明的目的在于提供一种具有优异的强度且抑制了制造成本的液晶触摸面板保护板。

用于解决问题的手段

本发明的一形态的液晶触摸面板保护板是由尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板，所述尖晶石烧结体的平均粒径为10μm以上且100μm以下。

发明效果

根据上述形态，能够提供一种具有优异的强度且抑制了制造成本的液晶触摸面板保护板。

具体实施方式

[本发明的实施方式的说明]

首先，列举说明本发明的实施形态。

(1)本发明的一形态的液晶触摸面板保护板是由尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板，其中，所述尖晶石烧结体的平均粒径为10μm以上且100μm以下。

尖晶石烧结体的粒径对尖晶石烧结体的强度造成影响。当尖晶石烧结体的平均粒径为10μm以上且100μm以下时，尖晶石烧结体具有优异的强度。因此，由该尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板也具有优异的强度。

(2)优选的是，所述液晶触摸面板保护板的表面粗糙度Ra为10nm以下。这样的话，液晶触摸面板保护板具有较高的光透过率，能够具有优异的图像显示品质。

(3)优选的是，所述尖晶石烧结体含有气孔，所述气孔的最大直径为100μm以下，且每1cm³的所述尖晶石烧结体中的直径为10μm以上的气孔数为2.0个以下。

这样的话，尖晶石烧结体的强度及耐磨损性优异，因此不易破裂，且表面不易损伤。此外，耐蚀性也良好。因此，由该尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板也具有优异的强度、耐磨损性及耐蚀性。

(4)优选的是，所述尖晶石烧结体的组成为MgO·nAl₂O₃(1.05≤n≤1.30)。这样的话，尖晶石烧结体的强度和光透过性高平衡性地提高。因此，由该尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板的强度和光透过性也高平衡性地提高。

(5)优选的是，所述尖晶石烧结体含有杂质，所述杂质的平均粒径为20μm以下，且含有量为10ppm以下。这样的话，尖晶石烧结体具有稳定的较高的光透过率。因此，由该尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板也具有较高的透过率。

[本发明的实施方式的详情]

以下说明本发明的实施方式的液晶触摸面板保护板的具体例。需要说明的是，本发明并不限定于这些例示，由权利要求书表示，且意图包含与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。

<液晶触摸面板保护板>

本发明的一实施形态的液晶触摸面板保护板是由尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板。

液晶触摸面板保护板的表面粗糙度Ra优选为10nm以下，更优选为5nm以下。这样的话，液晶触摸面板保护板具有较高的光透过率，能够具有优异的图像显示品质。需要说明的是，表面粗糙度Ra是JIS标准的算术平均粗糙度。算术平均粗糙度是表示表面的粗糙度的参数的一种，如下计算。从某表面的粗糙度曲线向其平均线的方向从位置0至位置l提取基准长度，沿着该提取部分的平均线的方向取得X轴，沿着纵倍率的方向取得Y轴。在利用y＝f(x)表示粗糙度曲线时，X轴方向的从位置0至位置l的区域的算术平均粗糙度Ra通过以下的式子求出。

[数学式1]

$Ra=\frac{1}{l}{\&Integral;}_0^l\left|f\left(x\right)\right|dx$

液晶触摸面板保护板的大小只要能够覆盖液晶触摸面板的表面即可，没有特别限定。

液晶触摸面板保护板的厚度越厚则强度越大，但是液晶触摸面板的响应特性、散热性越下降。

<尖晶石烧结体>

本发明的一实施形态的液晶触摸面板保护板由尖晶石烧结体形成。

尖晶石烧结体是组成式由MgO·nAl₂O₃(1≤n≤6)表示的尖晶石的烧结体。尖晶石烧结体为多结晶而不会产生双折射率，具有优异的光透过性。而且，尖晶石烧结体由于机械强度及耐磨损性优异，因此不易破裂，表面不易损伤。此外，耐蚀性也良好。因此，由尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板也具有优异的光透过性、机械强度、耐磨损性及耐蚀性。

另外，尖晶石烧结体除了原料廉价之外，还能够使用粉末冶金技术制造，因此能够低成本地制造。而且形状不受限定。此外，与蓝宝石相比加工容易。因此，由尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板也能够低成本地制造。

所述尖晶石烧结体的平均粒径为10μm以上且100μm以下。通常，构成尖晶石烧结体的尖晶石粒子的粒径越小，尖晶石烧结体的强度越大，但是光透过率越下降。本发明者们仔细研究了构成尖晶石烧结体的尖晶石粒子的粒径与尖晶石烧结体的强度及光透过性的关系的结果是，发现了当尖晶石烧结体的平均粒径为10μm以上且100μm以下时，能够得到强度与光透过性的平衡良好的尖晶石烧结体。

尖晶石烧结体的平均粒径优选为10μm以上且100μm以下，更优选为20μm以上且60μm以下。尖晶石烧结体的平均粒径越小，例如若小于10μm，则光的边界散射越增加，因此尖晶石烧结体的光透过性存在越下降的倾向。另一方面，尖晶石烧结体的平均粒径越大，例如若超过100μm，则根据Hall-Petch定律而尖晶石烧结体的强度存在越下降的倾向。

需要说明的是，尖晶石烧结体的平均粒径是使用研磨机(Nano Factor Co.,LTD制NF-300)对由尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板的表面进行了镜面加工之后，利用光学显微镜观察一定范围，测定所述范围包含的全部的尖晶石烧结体的粒径，并算出了平均的值。

优选的是，尖晶石烧结体含有气孔，所述气孔的最大直径为100μm以下，且每1cm³的所述尖晶石烧结体中的直径10μm以上的气孔数为2.0个以下。这样的话，能抑制通过尖晶石烧结体的光的散射，尖晶石烧结体的光透过性进一步提高。而且，该尖晶石烧结体的作为机械强度的不均的指标的韦伯系数也提高，能得到稳定的产品。该优异的机械性质可认为是由气孔数少的情况带来的。

尖晶石烧结体优选不含有最大直径超过100μm的气孔。在此，“不含有”是指实质上不含有，在不造成光的散射因子的增大的范围内，也可以微量地含有最大直径超过100μm的气孔。在气孔的最大直径为50μm以下时，光的散射因子进一步减少，因此优选。

使用透过光，通过显微镜观察尖晶石烧结体的一定的范围来测定尖晶石烧结体中含有的气孔的最大直径。通常将尖晶石烧结体切成一定的体积(优选厚度10～15mm，长度20mm，宽度20mm)并对上下表面进行研磨，通过显微镜照片来观察得到的样品，通过测定其中含有的气孔的直径而能够得到。在气孔不为球形的情况下，气孔中的各方向的直径的大小不同，将其中最大的大小的直径作为最大直径。

具体而言，将尖晶石烧结体切成厚度15mm、长度20mm、宽度20mm，并对上下表面进行研磨来准备样品。对于10个该样品，进行气孔的直径的测定。在关于8个以上的样品未观察到最大直径超过100μm的气孔的情况下，认为实质上不含有最大直径超过100μm的气孔。

使用透过光，通过显微镜观察尖晶石烧结体的一定的体积，来测定所述尖晶石烧结体每1cm³的尖晶石烧结体中的直径10μm以上的气孔数为2.0个以下这一点。具体而言，将尖晶石烧结体切成厚度10～15mm、长度20mm、宽度20mm(或者，以使合计的体积成为与所述相同大小的方式切成多个尖晶石烧结体)并对上下表面进行研磨，通过显微镜照片观察得到的样品来测定气孔的直径及个数。

在本发明的一实施形态中，尖晶石烧结体的组成优选MgO·nAl₂O₃(1.05≤n≤1.30)。n的值更优选1.07≤n≤1.125，进一步优选1.08≤n≤1.09。这样的话，尖晶石烧结体的强度和光透过性高平衡性地提高。因此，由该尖晶石烧结体形成的液晶触摸面板保护板的强度和光透过性也高平衡性地提高。

在本发明的一实施形态中，优选的是，尖晶石烧结体含有杂质，但是所述杂质的平均粒径为20μm以下，且含有量为10ppm以下。尖晶石烧结体中含有的杂质形成气孔等内部缺陷而使光的散射因子增大，且使尖晶石烧结体的光透过性下降。而且，也对折射率等造成影响。因此，杂质的平均粒径越小越优选，含有量越少越优选。

杂质包含于原料粉末，或者在制作烧结体时混入而包含于尖晶石烧结体中。因此，作为原料粉末，优选使用高纯度，更优选通过烧结未除去的成分的纯度为99.9质量％以上的尖晶石。而且，优选在烧结工序也进行管理以避免杂质的混入。

作为容易包含于原料粉末的杂质及容易在制作烧结体时混入的杂质，具体而言，可列举钨(W)、钴(Co)、铁(Fe)、碳(C)、铜(Cu)、锡(Sn)、锌(Zn)、镍(Ni)等。在烧结工序中，这些杂质彼此合体或析出，形成对光学的特性造成不良影响的大小的杂质粒子，使光的散射因子增大，可认为会对透过性造成影响。优选以使尖晶石烧结体中的这些杂质的合计含有量成为10ppm以下，更优选成为5ppm以下的方式，进行原料粉末的纯度、烧结工序的管理。

<尖晶石烧结体的制造方法>

尖晶石烧结体例如可以通过以下的方法制造。

首先，准备尖晶石粒子，使该尖晶石粒子分散在分散介质中来制作浆料。浆料的制作可以将高纯度的尖晶石粒子、分散介质、分散剂等适量混合并机械性地搅拌混合来进行。作为机械性的搅拌混合的方法，可列举通过球磨机进行混合的方法、使用超声波槽从外部照射超声波的方法、通过超声波均化器照射超声波的方法。由于尖晶石粒子在分散介质中容易分散而容易成为均匀的浆料，考虑到使用陶瓷球等的分散方法中成为杂质的氧化物或盐类容易混入，因此优选使用超声波的方法。搅拌混合时间应根据该浆料的量或超声波的照射量而适当调整，在使用例如浆料量为10升且照射能力为25千赫程度的超声波槽的情况下，希望进行30分钟以上。作为供尖晶石粒子分散的分散介质，可以使用水或各种有机溶剂。在搅拌混合后，进行静置沉降、离心分离、基于旋转蒸发器等的减压浓缩等，还能够提高浆料中的尖晶石浓度。

接下来，通过喷雾干燥等使该浆料成为颗粒状，然后将该颗粒填充到模具中，冲压成规定的形状来制作尖晶石成形体。

为了能够均匀地分散而可以向浆料中添加聚丙烯酸铵盐(分散介质为水的情况)、油酸乙酯、去水山梨糖醇单油酸酯、去水山梨糖醇三油酸酯、多聚羧酸系(分散介质为有机溶剂的情况)等分散剂，为了使颗粒的形成容易而可以向浆料中添加聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、各种丙烯酸系聚合物、甲基纤维素、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩丁醛系、各种蜡、各种多糖类等有机基料。

原料的尖晶石粒子优选高纯度。原料中含有的有机物、卤素或水通过一次烧结的工序而从原料中被除去，不会损害尖晶石烧结体的特征，因此容许一次烧结前的阶段的这些杂质的混入。

作为冲压的方法，可列举冷等静压(CIP)。冲压的压力优选从一次烧结后的尖晶石成形体的相对密度成为95～96％的范围的范围中选择，通常为100～300MPa。

接下来，将尖晶石成形体进行一次烧结。在一次烧结中，将尖晶石成形体在规定的常压或减压(真空)气氛下，加热成1500～1900℃进行烧结。作为常压或减压(真空)气氛，优选氢等还原气氛或Ar等非活性气体的气氛。作为气氛的压力，优选减压(真空)，具体而言，优选1～200Pa左右。一次烧结的时间优选1～5小时左右。

一次烧结后的尖晶石成形体(尖晶石一次烧结体)的相对密度优选设为95～96％的范围。在此，相对密度表示尖晶石的实际的密度与理论密度(25℃、3.60g/cm³)之比(理论密度比。由％表示)，例如，相对密度95％的尖晶石的密度(25℃)为3.42g/cm³。

在尖晶石成形体(尖晶石一次烧结体)的相对密度小于95％的情况下，二次烧结工序的烧结难以进展，难以得到透明的尖晶石烧结体。另一方面，在该相对密度超过96％的情况下，在二次烧结工序中，在尖晶石成形体内已经存在的气孔的合体容易进展，容易产生最大直径超过100μ的气孔。而且，气孔数也增加，难以得到每1cm³的尖晶石烧结体中的最大直径10μm以上的气孔数为2.0个以下的尖晶石烧结体。

一次烧结前的成形体的密度根据成形时的冲压的压力而变动。而且，一次烧结工序后的尖晶石成形体的相对密度根据一次烧结前的成形体的密度、一次烧结的温度、时间而变动。因此，95～96％的范围的相对密度可以通过调整成形时的冲压的压力、一次烧结的温度、时间来得到。

通过一次烧结工序得到的尖晶石一次烧结体被进行二次烧结。在二次烧结中，将成形体在加压下，加热成1500～2000℃，优选1600～1900℃而进行烧结。作为加压的压力，为5～300MPa的范围，优选为50～250MPa左右，更优选为100～200MPa左右。二次烧结的时间优选为1～5小时左右。作为二次烧结的气氛，优选列举Ar等非活性气体的气氛。

二次烧结工序后的尖晶石成形体(尖晶石烧结体)的相对密度优选为99.9％以上。尖晶石成形体的二次烧结后的相对密度根据二次烧结工序的压力、温度及二次烧结的时间而变动。因此，99.9％以上的相对密度可以通过调整二次烧结工序中的压力、温度及二次烧结的时间来得到。

如以上所述，通过将二次烧结工序后的尖晶石烧结体的相对密度调整成为99.9％以上，能控制烧结工序中的尖晶石的粒生长，能够抑制与尖晶石的粒生长相伴的微细的气孔的合体。其结果是，能够得到抑制最大直径超过100μm那样的气孔的产生而且抑制了气孔数的尖晶石烧结体。

<液晶触摸面板保护板的制造方法>

通过上述的尖晶石烧结体的制造方法得到的尖晶石烧结体经由向规定的形状的切断、研磨等的工序，被加工成液晶触摸面板保护板。在对液晶触摸面板保护板进行研磨时，优选使表面粗糙度Ra成为10nm以下。液晶触摸面板保护板的大小、厚度只要根据适用的液晶触摸面板的大小、设计等来决定即可，没有特别限定。而且，也可以在液晶触摸面板保护板的表面形成贯通部，或者为了将液晶触摸面板的一部分放大显示而形成透镜。

另外，根据需要也可以在液晶触摸面板保护板的表面形成反射防止涂层或进行光学作用的层。例如通过在液晶触摸面板保护板的一面或两面上形成反射防止涂层而能够进一步提高光透过功能。

反射防止涂层是例如金属氧化物或金属氟化物的层，作为其形成方法，可以使用以往公知的PVD法(物理蒸镀法)，具体而言溅射法、离子电镀法、真空蒸镀法等。

实施例

通过实施例更具体地说明本发明。但是，并不通过这些实施例来限定本发明。

<液晶触摸面板保护板的制作>

[制造例1]

将4750g(纯度99.9％以上)的组成为MgO·nAl₂O₃(n＝1.09)的尖晶石粒子、3100g的水(分散介质)、125g的多聚羧酸铵40质量％水溶液(分散剂，San Nopco Co.,LTD制：商品名SN-D5468)放入到容量40升的超声波槽中，一边照射超声波，一边进行了30分钟的搅拌混合。然后，添加1000g的聚乙烯醇(kuraray Co.,LTD制：商品名PVA-205C)的10质量％溶液作为有机基料，添加10g聚乙二醇#400(特级试剂)作为可塑剂，进行60分钟搅拌混合而调制了浆料。

接下来，通过喷雾干燥使浆料成为颗粒状，进而将颗粒的含水率调湿成0.5质量％之后，向模具填充，利用冲压以196MPa的压力进行一次成形，而且以196MPa的压力通过冷等静压(CIP)进行二次成形，得到了尖晶石成形体。

将得到的成形体放入石墨制的容器，在真空中(5Pa以下)以1700℃进行了2小时的一次烧结。将得到的一次烧结体利用阿基米德法测定了相对密度时，为98％。

将一次烧结体在Ar气氛下，气氛压力196MPa的条件下，以温度1700℃进行2小时的基于热等静压(HIP)的加热、加压，得到了二次烧结体。将得到的二次烧结体利用阿基米德法测定了相对密度时，为99.8％。

将通过所述的方法得到的尖晶石的二次烧结体切断成主表面为一边100mm的正方形且约1mm的厚度的板之后，对主面的两面通过研磨机(Nano Factor Co.,LTD制NF-300)研磨，得到了表面粗糙度Ra为8nm、厚度1mm的液晶触摸面板保护板(体积1.0cm³)。

[制造例2～7]

制造例2～7除了一次烧结条件及二次烧结条件设为表1所示的条件之外，通过与制造例1同样的原料及同样的方法制作了液晶触摸面板保护板。

[制造例8、9]

制造例8、9除了制造例8的液晶触摸面板保护板的表面粗糙度Ra为5nm，制造例9的液晶触摸面板保护板的表面粗糙度Ra为10nm之外，通过与制造例1同样的原料及同样的方法制作了液晶触摸面板保护板。

[制造例10～13]

作为原料尖晶石粒子，除了制造例10将组成设为MgO·nAl₂O₃(n＝1.08)的尖晶石粒子，制造例11将组成设为MgO·nAl₂O₃(n＝1.05)的尖晶石粒子，制造例12将组成设为MgO·nAl₂O₃(n＝1.10)的尖晶石粒子，制造例13将组成设为MgO·nAl₂O₃(n＝1.15)的尖晶石粒子之外，通过与制造例1同样的方法制作了液晶触摸面板保护板。

[制造例14～17]

在制造例1的尖晶石粒子中，除了制造例14添加了10ppm的Si，制造例15添加了20ppm的Si，制造例16添加了25ppm的Si，制造例16添加了30ppm的Si之外，通过与制造例1同样的原料及同样的方法制作了液晶触摸面板保护板。

[制造例18]

使用强化玻璃，得到了一边100mm的正方形且厚度1mm的大小的液晶触摸面板保护板(体积1.0cm³)。

[制造例19]

使用蓝宝石基板，得到了一边100mm的正方形且厚度1mm的大小的液晶触摸面板保护板(体积1.0cm³)。

<测定>

(莫氏硬度)

基于JIS规定的方法，测定了莫氏硬度。结果如表1所示。

(光透过性)

测定了液晶触摸面板保护板的波长400nm～800nm下的平均光透过率(％)。结果如表1所示。

(弯曲强度)

基于JIS规定的方法，测定了三点弯曲强度。结果如表1所示。

(气孔的观察)

使用光学显微镜(Nikon Corporation制T-300)以倍率50倍观察液晶触摸面板保护板的表面，测定了气孔的最大直径和直径为10μm以上的气孔数。结果如表1所示。

(杂质含有量)

利用ICP发光分析测定了液晶触摸面板保护板的杂质含有量。结果如表1所示。

(密度)

利用阿基米德法测定了液晶触摸面板保护板的相对密度。结果如表1所示。

[表1]

<评价结果>

将制造例1～7进行比较，确认到液晶触摸面板含有的尖晶石烧结体的平均粒径为10μm以上且100μm以下时(制造例2～6)，液晶触摸面板具有优异的光透过率及强度。

根据制造例1、8、9，确认到当液晶触摸面板保护板的表面粗糙度Ra为10nm以下时，液晶触摸面板具有优异的光透过率及强度。

根据制造例1、10～13，确认到在原料尖晶石粒子的组成MgO·nAl₂O₃中，当n的值为1.05≤n≤1.30时，液晶触摸面板具有优异的光透过率及强度。

根据制造例1、14～17，确认到当杂质的平均粒径为20μm以下且含有量为10ppm以下时，液晶触摸面板具有优异的光透过率及强度。

将制造例1～17与制造例18、19进行比较，确认到制造例1～17具有强度比强化玻璃优异且具有接近于蓝宝石基板的优异的强度。

产业上的可利用性

本发明的液晶触摸面板保护板具有优异的强度，因此使用于便携设备等时是有益的。

Claims (5)

1.一种液晶触摸面板保护板，由尖晶石烧结体形成，其中，

所述尖晶石烧结体的平均粒径为10μm以上且100μm以下。

2.根据权利要求1所述的液晶触摸面板保护板，其中，

所述液晶触摸面板保护板的表面粗糙度Ra为10nm以下。

3.根据权利要求1或2所述的液晶触摸面板保护板，其中，

所述尖晶石烧结体含有气孔，

所述气孔的最大直径为100μm以下，且每1cm³的所述尖晶石烧结体中的直径为10μm以上的气孔数为2.0个以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的液晶触摸面板保护板，其中，

所述尖晶石烧结体的组成为MgO·nAl₂O₃，其中，1.05≤n≤1.30。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的液晶触摸面板保护板，其中，

所述尖晶石烧结体含有杂质，

所述杂质的平均粒径为20μm以下，且含有量为10ppm以下。