EP2897917A1 - Feuille de verre et dispositif comprenant ladite feuille de verre - Google Patents

Feuille de verre et dispositif comprenant ladite feuille de verre

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Publication number
EP2897917A1
EP2897917A1 EP13779272.7A EP13779272A EP2897917A1 EP 2897917 A1 EP2897917 A1 EP 2897917A1 EP 13779272 A EP13779272 A EP 13779272A EP 2897917 A1 EP2897917 A1 EP 2897917A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glass sheet
glass
sheet according
detection means
electronic device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13779272.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Claire LESTRIGANT
René Gy
Julien Sellier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP2897917A1 publication Critical patent/EP2897917A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G06F1/1643—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing the display being associated to a digitizer, e.g. laptops that can be used as penpads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/90—Other aspects of coatings
    • C03C2217/94—Transparent conductive oxide layers [TCO] being part of a multilayer coating
    • C03C2217/948—Layers comprising indium tin oxide [ITO]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the invention relates to the field of thin glass sheets. It relates more particularly to thin glass sheets capable of withstanding violent shocks.
  • Thin-glass sheets are frequently used as protective glass for various electronic devices, especially hand-held or portable, such as for example smart phones (sometimes called “smartphones”), personal digital assistants (sometimes called “PDAs”), tablets, digital cameras, media players, computers, television or display screens, etc.
  • smart phones sometimes called “smartphones”
  • PDAs personal digital assistants
  • tablets digital cameras
  • media players computers
  • television or display screens etc.
  • the glass sheets used in such devices are likely to be highly stressed from a mechanical point of view: repeated contact with hard and sharp objects, projectile impacts, falls ...
  • Fragmentation is understood to mean the ability of the glass to break up by forming a multitude of small fragments (or even particles) that may be ejected, or if they remain in place to greatly reduce visibility through the sheet.
  • the reinforcement provided by the presence of residual stresses after quenching is accompanied by tensions at heart, which will promote fragmentation.
  • a growing number of devices including smart phones or tablets, incorporate touch-based features to detect a user's touch via a finger or a stylus to generate software control actions or manipulations. items displayed on the screen.
  • a touch sensor there is generally disposed between the protective glass and the display screen a touch sensor, separated from the protective glass by an adhesive and comprising at least one substrate of glass or plastic (for example PET).
  • the touch sensor is for example of the "projected capacitive" type implementing networks of thin conductive layers on one side or the other of at least one of the substrates.
  • the chemical reinforcement of glass makes it difficult to integrate the two functions into one substrate.
  • the deposition of the conductive layers can not be achieved prior to the chemical reinforcement, because the latter would deteriorate.
  • the cutting and shaping of protective glasses must be performed before the chemical reinforcement because reinforced glasses can no longer be cut, except to reduce unacceptably the effects of reinforcement. Therefore, wanting to integrate the touch function with a protective glass would require the deposition of conductive layers on substrates of small size (after cutting), which is not economically viable.
  • the object of the invention is to obviate these drawbacks by proposing glass sheets that can be used both as tactile sensors and as protective glasses, and thus capable of maintaining a high mechanical strength even after being heavily damaged during their use. while having a low fragmentation ability.
  • the subject of the invention is an unreinforced glass sheet whose chemical composition is of the lithium aluminosilicate type and whose thickness is at most 2.0 mm.
  • unreinforced is meant that the glass sheet is neither chemically reinforced nor thermally reinforced. It therefore does not normally have surface stresses greater than 50 MPa, in particular 10 MPa and even 1 MPa. Not being chemically enhanced, the leaf does not normally contain overconcentration an alkaline oxide such as Na or K at the surface with respect to the core of the sheet.
  • the inventors have been able to demonstrate the fact that the glass sheets according to the invention surprisingly, thanks to their chemical composition, a resistance after severe damage (for example in case of shock) significantly improved, despite the absence of all mechanical reinforcement.
  • An important consequence for the final product is the absence of fragmentation after rupture.
  • Another consequence, important from the point of view of the process as that of the product, is that the glass sheet can be used as a protective glass and at the same time integrate the tactile function (being the support of the touch sensor), the deposition of the conductive layers can be achieved economically on large sheets, before cutting and forming the edges.
  • the invention also relates to a protective glass for an electronic device obtained from a glass sheet according to the invention.
  • the invention also relates to the use of the glass sheet according to the invention as a protective glass for an electronic device, in particular as a protective glass screen of said device.
  • the thickness of the glass sheet is preferably at most 1.5 mm, or even 1.1 mm.
  • the thickness of the glass sheet is preferably at least 0.05 mm, especially 0.25 mm and even 0.5 mm.
  • At least one of its lateral dimensions, if necessary before or after deposition of tactile detection means, but before integration into the electronic device is advantageously at least 1 m, or even 2 m.
  • the maximum dimension of the glass sheet is on the other hand and preferably at most 1 m, in particular 50 cm and even 30 cm.
  • the lithium aluminosilicate glass is preferably such that its chemical composition comprises the following oxides in the ranges of weight contents defined below:
  • the total weight content of alkaline oxides other than lithium oxide is advantageously at most 2% by weight, especially 1% by weight, and even 0.5% or still 0.1%.
  • the weight content of CaO is preferably at most 1%, especially 0.5%, and even 0.1%, or even zero (excluding impurities unavoidable given the raw materials used and / or refractories).
  • a preferred glass is such that its chemical composition comprises the following oxides in the ranges of weight contents defined below:
  • MgO 0- R 9- in particular 0.55-1.5%
  • the glass sheet according to the invention is advantageously provided on one of its faces with tactile detection means.
  • tactile detection means may be in particular of the resistive, capacitive, optical or mechanical type.
  • These means are preferably of the capacitive type, and in particular capacitive projected.
  • the tactile detection means are preferably in the form of at least one optionally textured thin layer deposited on one side of the substrate.
  • the tactile detection means preferably comprise at least one network of conductive tracks, in particular arranged in a plurality of rows and columns. The lines are generally arranged parallel to each other, as are the columns, and the rows and columns intersect at a given angle.
  • the conductive tracks preferably consist of an electrically conductive transparent oxide (TCO), typically, and in a non-limiting manner, indium tin oxide (ITO) or zinc oxide and tin ( IZO).
  • the tracks may in particular be obtained by deposition of layers (in particular by sputtering) followed by an etching step, for example by photolithography or by laser etching.
  • the lines are advantageously separated from the columns by an electrically insulating thin separating layer.
  • the invention also relates to an electronic device, in particular pocket or portable, such as including smart phone, personal digital assistant, digital camera, media player, computer, tablet, television, automatic ticketing, automated teller machine, automatic pay station, screen integrated in furniture, appliances or vehicle dashboards, comprising as protective glass at least one glass sheet according to the invention.
  • Glass protection means the glass intended to protect the display screen against shocks.
  • the protective glass is therefore in direct contact with the atmosphere and with the user.
  • tactile detection means as defined above, these are arranged on the underside of the glass sheet, that is to say on the face of the glass sheet opposite to that which is in contact with the atmosphere and which is touched by the user's finger or a stylet. In this way, the user can not touch and degrade said means.
  • the display screen is preferably chosen from liquid crystal displays (LCD) and organic light-emitting diode (OLED) screens, in particular active matrix displays.
  • LCD liquid crystal displays
  • OLED organic light-emitting diode
  • the glass sheet may be formed by various otherwise known methods, such as the float process, wherein the molten glass is poured onto a bath of molten tin, the rolling between two rolls, the so-called “melting” process.
  • draw in which the molten glass overflows a channel and comes to form a sheet by gravity, or the so-called “down-draw” process in which the molten glass flows downwards through a slot, before being stretched to the desired thickness and simultaneously cooled.
  • a step of mechanical thinning (for example by polishing or grinding) can also be carried out after forming.
  • the glass sheet is then optionally provided with tactile detection means.
  • one side of the glass sheet according to the invention can be coated with at least one thin layer, possibly textured, and in particular two layers of ITO separated from an electrically insulating separating thin layer by sputtering, the ITO layers being each etched after their deposition by photolithography or laser etching to form the above-mentioned line and column array.
  • the invention enables these steps to be performed on large substrates (at least one of which is at least 1 m or even 2 m in size), rather than substrates cut to the final size.
  • the glass sheet may then be cut to give it its final dimensions, the cutting step being if necessary followed by a step of drilling holes, shaping or polishing the edges and / or the surface.
  • the invention therefore also relates to a method of manufacturing a protective glass for an electronic device according to the invention comprising a step of forming the glass sheet, then a step in which said glass sheet, of which at least one dimension is at least 1 m, is provided with tactile detection means, and then a cutting step.
  • the glass used for the example according to the invention is a lithium aluminosilicate having the following weight composition:
  • C4 have different chemical weight compositions, reported in Table 1 below. These glasses (1 mm thick) are, as the case may be, soda-lime-silica glasses (example C1), sodium aluminosilicate glasses (examples C2 and C3) and borosilicates (example C4).
  • the ring-to-tripode bending stress is measured after indentation under ambient conditions of temperature and humidity, as follows.
  • 70 x 70 mm 2 test pieces are cut from a sheet of glass which has not undergone any treatment after its manufacture.
  • Any face of each test piece is then coated with an adhesive film on one side which will subsequently be compressed.
  • the role of this film is to allow the localization of the origin of rupture.
  • the indentation is performed on the opposite side to the adhesive film with a Vickers diamond tip.
  • the specimen is positioned under the tip so that the indentation is made in the middle of the test tube, to within 1 mm.
  • the tip is then lowered onto the specimen and the indentation force maintained for 20 seconds.
  • the glass is then stored for 24 hours to stabilize the propagation of cracks, while in other tests, the bending test is performed just after the indentation. In case of rupture after indentation but before the flexural test, the flexural breaking stress is declared null.
  • the tripod ring bending test is carried out using an Instron 4400R machine, set with a traverse speed of 2 mm / min, instrumented with a 5 kN force sensor, a ring 10 mm diameter with a torus 1 mm in radius, fixed at the end of the Instron machine, and a base on which are glued 3 balls of radius 5 mm, arranged at 120 ° on a circle of 20 mm radius and whose center is coincident with the center of the ring.
  • the test piece is placed between these 3 balls and the ring, so that the indentation mark is aligned with the center of the ring, within 1 mm.
  • An increasing force is then applied to the ring until the test piece is broken. Only test specimens whose fracture origin is below the ring are counted.
  • the breaking stress as a function of the breaking force and the thickness of the specimen is given by the following formula:
  • Table 2 summarizes the results obtained by indicating for each sample the breaking stress for indent loads of 50, 100, 150 and 200 N, when the bending test is carried out just after indentation and 24 hours later. indentation. The results are an average of 5 samples. An asterisk indicates that at least one of the samples failed before the bending test.

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Abstract

L'invention a pour objet une feuille de verre non renforcée, dont la composition chimique est du type aluminosilicate de lithium, et dont l'épaisseur est d'au plus 2,0mm. Elle a également pour objet un dispositif électronique, notamment de poche ou portable, comprenant en tant que verre de protection au moins une feuille de verre selon l'invention.

Description

FEUILLE DE VERRE ET DISPOSITIF COMPRENANT LADITE FEUILLE
VERRE
L' invention se rapporte au domaine des feuilles de verre minces. Elle concerne plus particulièrement des feuilles de verre minces susceptibles de résister à des chocs violents.
Les feuilles de verre mince sont fréquemment employées comme verre de protection de divers dispositifs électroniques, notamment de poche ou portables, tel que par exemple les téléphones intelligents (parfois appelés « smartphones ») , les assistants numériques personnels (parfois appelés « PDA ») , les tablettes, les appareils photo numériques, les lecteurs multimédia, les ordinateurs, les écrans de télévision ou d'affichage, etc.
Les feuilles de verre utilisées dans de tels dispositifs sont susceptibles d'être fortement sollicitées d'un point de vue mécanique : contacts répétés avec des objets durs et pointus, impacts de projectiles, chutes...
Pour augmenter leur résistance aux chocs, il est d'usage de créer une zone superficielle en compression et une zone centrale en tension, par des procédés de renforcement, en général de trempe thermique ou d'échange ionique (que l'on appelle parfois « trempe chimique ») . Dans ce dernier cas, la substitution superficielle d'un ion de la feuille de verre (généralement un ion alcalin tel que le sodium) par un ion de rayon ionique plus grand (généralement un ion alcalin, tel que le potassium) permet de créer en surface de la feuille de verre des contraintes résiduelles de compression, jusqu'à une certaine profondeur .
Dans la plupart des applications précitées, il importe également que la feuille de verre ne fragmente pas en cas de rupture. On entend par fragmentation la capacité du verre à se rompre en formant une multitude de petits fragments (voire de particules), susceptibles d'être éjectés, ou, s'ils restent en place, de réduire fortement la visibilité au travers de la feuille. Le renforcement procuré par la présence de contraintes résiduelles après trempe est accompagné de tensions à cœur, qui vont favoriser la fragmentation.
Un nombre croissant de dispositifs, notamment les téléphones intelligents ou les tablettes, intègre des fonctions tactiles, permettant de détecter le toucher exercé par un utilisateur via un doigt ou un stylet afin de générer des actions de commande d'un logiciel ou de manipulation d'éléments affichés sur l'écran. Pour ce faire, on dispose généralement entre le verre de protection et l'écran de visualisation un capteur tactile, séparé du verre de protection par un adhésif et comprenant au moins un substrat en verre ou en matière plastique (par exemple en PET) . Le capteur tactile est par exemple du type « capacitif projeté » mettant en œuvre des réseaux de couches minces conductrices sur une face ou l'autre d'au moins un des substrats.
Il serait utile, pour des raisons de coût, de poids, et de simplification de la technologie, de pouvoir disposer de substrats de verre permettant à la fois de remplir les fonctions du verre protecteur et du capteur tactile.
Le renforcement chimique du verre rend toutefois difficile cette intégration des deux fonctions en un même substrat. Le dépôt des couches conductrices ne peut être réalisé préalablement au renforcement chimique, car ce dernier les détériorerait. De même, la découpe et le façonnage des verres de protection doivent être réalisés avant le renforcement chimique car des verres renforcés ne peuvent plus être découpés, sauf à réduire de manière rédhibitoire les effets du renforcement. De ce fait, vouloir intégrer la fonction tactile à un verre de protection nécessiterait le dépôt de couches conductrices sur des substrats de petite taille (après découpe) , ce qui n'est pas économiquement viable.
Il serait éminemment préférable de pouvoir déposer les couches conductrices nécessaires à la fonction tactile sur des feuilles de verre de grande taille (de plusieurs mètres de large), avant découpe et façonnage.
L'invention a pour but d'obvier à ces inconvénients en proposant des feuilles de verre utilisables à la fois comme capteurs tactiles et comme verres de protection, et donc capables de maintenir une résistance mécanique élevée même après avoir été lourdement endommagées lors de leur utilisation tout en présentant une faible aptitude à la fragmentation .
A cet effet, l'invention a pour objet une feuille de verre non renforcée, dont la composition chimique est du type aluminosilicate de lithium, et dont l'épaisseur est d'au plus 2,0 mm.
Par « non renforcée », on entend que la feuille de verre n'est ni renforcée chimiquement ni renforcée thermiquement . Elle ne présente normalement donc pas de contraintes de surface supérieures à 50 MPa, notamment 10 MPa et même 1 MPa. N'étant pas renforcée chimiquement, la feuille ne contient normalement pas une surconcentration d'un oxyde alcalin tel que Na ou K en surface par rapport au cœur de la feuille.
Les inventeurs ont pu mettre en évidence le fait que les feuilles de verre selon l'invention présentaient de manière surprenante, grâce à leur composition chimique, une résistance après endommagement sévère (par exemple en cas de choc) nettement améliorée, malgré l'absence de tout renforcement mécanique. Une conséquence importante pour le produit final est l'absence de fragmentation après rupture. Une autre conséquence, importante du point de vue du procédé comme de celui du produit, réside en ce que la feuille de verre peut être utilisée comme verre de protection et intégrer en même temps la fonction tactile (en étant le support du capteur tactile) , le dépôt des couches conductrices pouvant être réalisé de manière économique sur des feuilles de grande taille, avant découpe et façonnage des bords.
L'invention a également pour objet un verre de protection pour un dispositif électronique obtenu à partir d'une feuille de verre selon l'invention. L'invention a aussi pour objet l'utilisation de la feuille de verre selon l'invention comme verre de protection pour un dispositif électronique, en particulier comme verre de protection de l'écran dudit dispositif. L'épaisseur de la feuille de verre est de préférence d'au plus 1,5 mm, voire 1,1 mm. L'épaisseur de la feuille de verre est de préférence d'au moins 0,05 mm, notamment 0,25 mm et même 0,5 mm. Au moins une de ses dimensions latérales, le cas échéant avant ou après dépôt de moyens de détection tactile, mais avant intégration dans le dispositif électronique, est avantageusement d'au moins 1 m, voire 2 m. Lorsqu'elle est utilisée en tant que verre de protection d'un dispositif électronique, la dimension maximale de la feuille de verre est en revanche et de préférence d'au plus 1 m, notamment 50 cm et même 30 cm.
Le verre de type aluminosilicate de lithium est de préférence tel que sa composition chimique comprend les oxydes suivants dans les gammes de teneurs pondérales ci- après définies :
Si02 50-80%
A1203 12-30%
Li20 1-10%.
La teneur pondérale totale en oxydes alcalins autres que l'oxyde de lithium (notamment Na20 et/ou K2O) est avantageusement d'au plus 2% en poids, notamment 1% en poids, et même 0,5% ou encore 0,1%. La teneur pondérale en CaO est de préférence d'au plus 1%, notamment 0,5%, et même 0,1%, ou encore nulle (hors impuretés inévitables compte tenu des matières premières utilisées et/ou des réfractaires ) .
Un verre préféré est tel que sa composition chimique comprend les oxydes suivants dans les gammes de teneurs pondérales ci-après définies :
Si02 52 -75! ¾, notamment 65-70%
AI2O3 15 -27 %, notamment 18-19,8%
Li20 2- 10% , notamment 2,5-3,8%
Na20 0- 119- notamment 0-0,5%
K20 0- R> 9- notamment 0-1%
CaO 0- 0,5 %, notamment 0-0,1%
ZnO 0- R> 9- notamment 1,2-2,8%
MgO 0- R> 9- notamment 0,55-1,5%
BaO 0- R> 9- notamment 0-1,4%
SrO 0- "39- notamment 0-1,4% Ti02 0-6%, notamment 0-2%
Zr02 0-3%, notamment 0-2,5%
P205 0-8%, notamment 0-1%. La feuille de verre selon l'invention est avantageusement pourvue sur une de ses faces de moyens de détection tactile. Ces moyens peuvent être notamment du type résistif, capacitif, optique ou mécanique. Ces moyens sont de préférence du type capacitif, et notamment capacitif projeté.
Les moyens de détection tactile, en particulier lorsqu' ils sont du type résistif ou capacitif, se présentent de préférence sous la forme d' au moins une couche mince éventuellement texturée déposée sur une face du substrat. Notamment lorsqu'ils sont du type capacitif projeté, les moyens de détection tactile comprennent de manière préférée au moins un réseau de pistes conductrices, notamment arrangées en une pluralité de lignes et de colonnes. Les lignes sont généralement disposées parallèlement entre elles, de même que les colonnes, et les lignes et colonnes se croisent selon un angle donné. Les pistes conductrices sont de préférence constituées d'un oxyde transparent électro-conducteur (TCO) , typiquement, et de manière non-limitative, en oxyde d' indium et d'étain (ITO) ou en oxyde de zinc et d'étain (IZO) . Les pistes peuvent notamment être obtenues par dépôt de couches (notamment par pulvérisation cathodique) suivi d'une étape de gravure, par exemple par photolithographie ou par gravure laser. Les lignes sont avantageusement séparées des colonnes par une couche mince séparatrice électriquement isolante . L'invention a aussi pour objet un dispositif électronique, notamment de poche ou portable, tel que notamment téléphone intelligent, assistant numérique personnel, appareil photo numérique, lecteur multimédia, ordinateur, tablette, télévision, billetterie automatique, guichet automatique bancaire, caisse automatique, écran intégré dans l'ameublement, l'électroménager ou les tableaux de bord de véhicules, comprenant en tant que verre de protection au moins une feuille de verre selon 1 ' invention .
On entend par verre de protection le verre destiné à protéger l'écran de visualisation contre les chocs. Dans le dispositif, le verre de protection est donc en contact direct avec l'atmosphère et avec l'utilisateur. Le cas échéant, lorsque la feuille de verre est pourvue sur une de ses faces de moyens de détection tactile, tels que définis précédemment, ces derniers sont disposés en face inférieure de la feuille de verre, c'est-à-dire sur la face de la feuille de verre opposée à celle qui est en contact avec l'atmosphère et qui est touchée par le doigt de l'utilisateur ou un stylet. De la sorte, l'utilisateur ne peut toucher et dégrader lesdits moyens.
L'écran de visualisation est de préférence choisi parmi les écrans à cristaux liquides (LCD) et les écrans à diodes électroluminescentes organiques (OLED) , notamment à matrice active.
La feuille de verre peut être formée par différents procédés par ailleurs connus, tels que le procédé de flottage, dans lequel le verre fondu est déversé sur un bain d' étain en fusion, le laminage entre deux rouleaux, le procédé dit de « fusion-draw », dans lequel le verre fondu déborde d'un canal et vient former une feuille par gravité, ou encore le procédé dit « down-draw » dans lequel le verre fondu s'écoule vers le bas par une fente, avant d'être étiré à l'épaisseur voulue et simultanément refroidi. Une étape d'amincissement mécanique (par exemple par polissage ou rectification) peut également être mise en œuvre postérieurement au formage.
La feuille de verre est ensuite le cas échéant pourvue de moyens de détection tactile. Pour ce faire, on peut revêtir une face de la feuille de verre selon l'invention d'au moins une couche mince, éventuellement texturée, et notamment de deux couches d' ITO séparées d'une couche mince séparatrice électriquement isolante par pulvérisation cathodique, les couches d' ITO étant chacune gravées après leur dépôt par photolithographie ou gravure laser afin de former le réseau de lignes et colonnes susmentionné. L' invention permet de réaliser ces étapes sur des substrats de grande taille (dont l'une au moins des dimensions est d' au moins 1 m, voire 2 m) , plutôt que sur des substrats découpés à la taille finale. La feuille de verre peut ensuite à être découpée pour lui donner ses dimensions finales, l'étape de découpe étant au besoin suivie d'une étape de perçage de trous, de façonnage ou de polissage des bords et/ou de la surface.
L'invention a donc aussi pour objet un procédé de fabrication d'un verre de protection pour un dispositif électronique selon l'invention comprenant une étape de formage de la feuille de verre, puis une étape dans laquelle ladite feuille de verre, dont l'une au moins des dimensions est d'au moins 1 m, est pourvue de moyens de détection tactile, puis une étape de découpe.
Les exemples non limitatifs qui suivent illustrent la présente invention. Le verre utilisé pour l'exemple selon l'invention est un aluminosilicate de lithium présentant la composition pondérale suivante :
Si02 68,2
A1203 19,0
Li20 3, 5%
MgO 1,2%
ZnO 1,6%
Ti02 2, 6%
Zr02 1,7%
Na20 + K20< 0,5%
Des feuilles de verre de cette composition ont été produites à une épaisseur de 4 mm, puis polies afin d'atteindre une épaisseur d'environ 1 mm. Les verres utilisés pour les exemples comparatifs Cl à
C4 présentent des compositions chimiques pondérales différentes, rapportées dans le tableau 1 ci-après. Ces verres (d'épaisseur 1 mm) sont selon le cas des verres silico-sodo-calciques (exemple Cl), des verres d' aluminosilicate de sodium (exemples C2 et C3) et des borosilicates (exemple C4).
Cl C2 C3 C4
Si02 71, 1 60, 7 66, 5 80,5
A1203 0,7 7,7 10,5 2,5
B203 0 0 0,5 13, 0
Li20 0 0 0 0
Na20 13, 8 13, 1 14,0 3,4
K20 0,3 9, 6 2,0 0, 6
CaO 8,8 0 0,5 0
MgO 4,0 8,4 5,5 0
SrO 0 0 0 0
Sn02 0 0 0,5 0
AS2O5 0 0 0 0
Tableau :
Pour évaluer la résistance aux chocs répétés des feuilles de verre, on mesure la contrainte à rupture en flexion anneau sur tripode après indentation dans les conditions ambiantes de température et d'humidité, de la manière suivante.
Des éprouvettes de 70 x 70 mm2 sont découpées dans une feuille de verre qui n'a subi aucun traitement après sa fabrication .
Une face quelconque de chaque éprouvette est alors revêtue d'un film adhésif sur une face qui sera mise par la suite en compression. Le rôle de ce film est de permettre la localisation de l'origine de rupture.
L' indentation est réalisée sur la face opposée au film adhésif à l'aide d'une pointe Vickers en diamant. L' éprouvette est positionnée sous la pointe de telle sorte que 1 ' indentation soit réalisée au milieu de l' éprouvette, à 1 mm près. La pointe est ensuite descendue sur 1' éprouvette et le maintien de la force d' indentation est assuré durant 20 secondes.
Dans certains essais, le verre est ensuite entreposé pendant 24 h afin de stabiliser la propagation des fissures, tandis que dans d'autres essais, le test de flexion est réalisé juste après 1 ' indentation . En cas de rupture après indentation mais avant le test de flexion, la contrainte de rupture en flexion est déclarée nulle.
Le test de flexion par anneau sur tripode est réalisé à l'aide d'une machine Instron 4400R, réglée avec une vitesse de descente de la traverse de 2 mm/min, instrumentée avec un capteur de force de 5 kN, d'un anneau de 10 mm de diamètre avec un tore de 1 mm de rayon, fixée en bout de la machine Instron, et d'un socle sur lequel sont collées 3 billes de rayon 5 mm, disposées à 120° sur un cercle de 20 mm de rayon et dont le centre est confondu avec le centre de l'anneau. L' éprouvette est placée entre ces 3 billes et l'anneau, de telle manière que la marque d' indentation soit alignée avec le centre de l'anneau, à 1 mm près. On applique alors sur l'anneau une force croissante jusqu'à la rupture de 1 ' éprouvette . Seules les éprouvettes dont l'origine de rupture est sous l'anneau sont comptabilisées. La contrainte de rupture en fonction de la force à rupture et de l'épaisseur de l' éprouvette est donnée par la formule suivante :
0,847 x Force (N)
°" (MPa) ~ ', 2
epaisseur(mm) Le tableau 2 ci-après récapitule les résultats obtenus en indiquant pour chaque échantillon la contrainte à rupture pour des charges d' indentation de 50, 100, 150 et 200 N, lorsque l'essai de flexion est réalisé juste après indentation et 24 heures après indentation. Les résultats sont une moyenne sur 5 échantillons. Un astérisque indique qu'au moins un des échantillons s'est rompu avant l'essai de flexion.
Tableau 2 Ces résultats démontrent la supériorité du verre d' aluminosilicate de lithium non renforcé sur les autres verres. Même en l'absence de renforcement, ce verre est apte à résister à des endommagements conséquents, et donc à remplir la fonction de verre de protection de dispositifs électroniques divers.

Claims

REVENDICATIONS
1. Feuille de verre non renforcée, dont la composition chimique est du type aluminosilicate de lithium, et dont l'épaisseur est d'au plus 2,0 mm.
2. Feuille de verre selon la revendication 1, dont l'épaisseur est d'au plus 1,5 mm, voire 1,1 mm.
3. Feuille de verre selon l'une des revendications précédentes, telle que sa composition chimique comprend les oxydes suivants dans les gammes de teneurs pondérales ci- après définies :
Si02 50-80%
A1203 12-30%
Li20 1-10%.
4. Feuille de verre selon la revendication précédente, telle que la teneur pondérale totale en oxydes alcalins autres que l'oxyde de lithium est d'au plus 2% en poids, notamment 1% en poids.
5. Feuille de verre selon la revendication 3, telle que sa composition chimique comprend les oxydes suivants dans les gammes de teneurs pondérales ci-après définies :
Si02 52-75%, notamment 65-70%
AI2O3 15-27%, notamment 18-19,8%
Li20 2-10%, notamment 2,5-3,8%
Na20 0-1%, notamment 0-0,5%
K20 0-5%, notamment 0-1%
CaO 0-0,5%, notamment 0-0,1%
ZnO 0-5%, notamment 1,2-2,8%
MgO 0-5%, notamment 0,55-1,5% BaO 0-5%, notamment 0-1,4%
SrO 0-3%, notamment 0-1,4%
Ti02 0-6%, notamment 0-2%
Zr02 0-3%, notamment 0-2,5% P205 0-8%%, notamment 0-1%.
6. Feuille de verre selon l'une des revendications précédentes, pourvue sur une de ses faces de moyens de détection tactile.
7. Feuille de verre selon la revendication précédente, telle que les moyens de détection tactile sont du type à capacitif projeté.
8. Feuille de verre selon la revendication précédente, telle que les moyens de détection tactile comprennent au moins un réseau de pistes conductrices arrangées en une pluralité de lignes et de colonnes.
9. Feuille de verre selon la revendication précédente, telle que les pistes conductrices sont constituées d'un oxyde transparent électro-conducteur, notamment en oxyde d' indium et d' étain (ITO) .
10. Verre de protection pour un dispositif électronique obtenu à partir d'une feuille de verre selon l'une des revendications 1 à 9.
11. Procédé de fabrication d'un verre de protection selon la revendication précédente, comprenant une étape de formage de la feuille de verre, puis une étape dans laquelle ladite feuille de verre, dont l'une au moins des dimensions est d'au moins 1 m, est pourvue de moyens de détection tactile, puis une étape de découpe.
12. Utilisation d'une feuille de verre selon l'une des revendications 1 à 9 comme verre de protection pour un dispositif électronique.
13. Dispositif électronique, notamment de poche ou portable, tel que notamment téléphone intelligent, assistant numérique personnel, appareil photo numérique, lecteur multimédia, ordinateur, tablette, télévision, billetterie automatique, guichet automatique bancaire, caisse automatique, écran intégré dans l'ameublement, l'électroménager ou les tableaux de bord de véhicules, comprenant en tant que verre de protection au moins une feuille de verre selon l'une des revendications 1 à 9.
14. Dispositif électronique selon la revendication précédente, tel que la feuille de verre est pourvue sur une de ses faces de moyens de détection tactile, disposés en face inférieure de ladite feuille de verre.
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