JP7291481B2 - 改善された触覚表面を有する外囲器 - Google Patents

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Description

優先権
本出願は、その各々の内容が依拠され、ここに全て引用される、2016年9月6日に出願された米国仮特許出願第62/383888号、および2016年1月18日に出願された米国仮特許出願第62/279893号の米国法典第35編第119条の下での優先権の恩恵を主張するものである。
本開示は、電子機器の外囲器に関し、より詳しくは、そこを通じて無線データ伝送またはワイヤレス充電の透過を可能にする改善された触覚表面を含む外囲器に関する。
ラップトップコンピュータ、タブレット、メディア・プレーヤー、および携帯電話などの携帯型電子機器が、より小さく、より軽量で、よりパワフルになるにつれて、携帯型コンピュータ・デバイスのいくつかの構成部材および外囲器の設計を改良しなければならない。そのような外囲器のこの設計は、より軽量かつ薄いが、強力で剛性であるべきである。典型的に薄いプラスチック構造および少ない留め具を使用する、より軽量の外囲器は、典型的に、より厚く、重量があるより厚いプラスチック構造およびより多い留め具を使用するより強力でより剛性の外囲器とは対称的に、より柔軟性である傾向にあり、引っ掻き傷を受けやすく、曲がったり撓んだりする傾向が大きい。より強力でより剛性の構造の増加した重量は、ユーザに不満をもたらすことがあり、より軽量の構造の撓み/曲がりにより、携帯型電子機器の内部部品が損傷を受けることがある。
美的観点から、改善された触覚表面または手触りを示し、指紋の転写または汚れに耐性もある表面が、外囲器において望ましい。電子機器に関連する用途について、そのような表面にとっての一般的な要件に、高い透過率、制御されたヘイズ、指紋転写に対する抵抗、および取扱いに対する頑健性がある。耐指紋性表面は、ユーザの指または皮膚が触れたときに、水と油両方の転写に対して耐性でなければならない。
既存の外囲器の先の問題に鑑みて、携帯型電子機器用の改善された外囲器が必要とされている。特に、現行の外囲器の設計よりも、より費用効率の高い、より小さく、より軽量であり、より強力であり、芸術的に美しい外囲器が必要とされている。
本開示の第1の態様は、外囲器と;その外囲器の少なくとも部分的に内部に配置された電気部品であって、少なくとも、制御装置、メモリ、およびディスプレイを含む電子部品とを備えた電子機器に関する。1つ以上の実施の形態において、その外囲器は、可視スペクトルに亘り約80%以上の平均透過率を示す基板を含む。ある場合には、その基板は、ここに記載されたように、COF試験法を使用して測定した場合、約0.3未満の動摩擦係数(COF)を示す。ある場合には、その基板は、COF試験法を使用して測定した場合、約0.3未満の静摩擦係数(COF)を示す。ある場合には、その基板は、約500nm以上または約900nm以上の表面粗さRaを有する表面を含む。1つ以上の実施の形態において、その基板は、約60%超の透過ヘイズと、60%超の、反射面から2度または反射面から5度いずれかでの反射ヘイズとの一方または両方を示す。透過ヘイズおよび/または反射ヘイズは、約90%以上であることがある。
いくつかの実施の形態において、その基板は、ガラス系と記載されることがある。いくつかの実施の形態において、その基板は、非晶質基板または結晶質基板を含む。非晶質基板を含む実施の形態は、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラスおよびアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスのいずれか1つを含むことがある。いくつかの実施の形態の非晶質基板は、強化されていることがあり、20μm以上の圧縮層の深さ(DOC)を有する圧縮表面層、400MPa超の圧縮応力、および20MPa超の中央張力のいずれか1つ以上を含むことがある。いくつかの実施の形態において、その基板は、強化ガラスセラミック基板、非強化ガラスセラミック基板、または単結晶基板を含む結晶質基板である。
前記基板は、その基板の主面に配置された、インク層、疎水性材料、疎油性材料または疎水性と疎油性の両方を示す材料を含むことがある。ある選択肢では、その基板は着色ガラスを含むことがある。
いくつかの実施の形態において、その基板は、約10マイクロメートルから約100マイクロメートル(または約10マイクロメートルから約50マイクロメートル)の範囲にある最長断面寸法を有する複数の表面特徴を含むことがある。いくつかの実施の形態において、その複数の特徴は、最長断面寸法の約2倍以下の平均最長断面寸法を有する。
1つ以上の実施の形態による電子機器の正面図 図1の電子機器の斜視図 1つ以上の実施の形態による外囲器の側面図 実施例1および2に基づく、片面または互いに反対の表面にある触覚表面を含む物品の透過ヘイズの相関関係を示すグラフ COF試験法の説明図 実施例1Kの光学顕微鏡画像 実施例2Aのヘイズおよび粗さレベルについて、COFに対する洗浄し易い(ETC)コーティングの影響を示すグラフ 実施例2Bのヘイズおよび粗さレベルについて、COFに対する洗浄し易い(ETC)コーティングの影響を示すグラフ 実施例2Cのヘイズおよび粗さレベルについて、COFに対する洗浄し易い(ETC)コーティングの影響を示すグラフ 実施例2Dのヘイズおよび粗さレベルについて、COFに対する洗浄し易い(ETC)コーティングの影響を示すグラフ 実施例2Eのヘイズおよび粗さレベルについて、COFに対する洗浄し易い(ETC)コーティングの影響を示すグラフ 透過ヘイズの関数としての実施例2B~2Eの静COFを示すグラフ
下記に記載されるように、携帯型電子機器用の、より費用効率の高い、より小さい、より軽量であり、より強力であり、芸術的により美しい外囲器が必要とされている。そのような機器としては、携帯電話、メディア(音楽を含む)・プレーヤー、ラップトップまたはノート型コンピュータ、タブレット、ゲーム機、電子ブックリーダーおよび他の機器が挙げられるであろう。本開示の実施の形態は、より軽量および/または耐衝撃損傷(例えば、凹み)性を示し、改善された触覚表面を含む、そのような外囲器に適した材料に関する。外囲器、特に金属製外囲器に使用されている公知の材料の多くとは異なり、ここに記載された材料は、無線通信と干渉しない。例えば、その外囲器は、無線周波数、マイクロ波、磁場、誘導場、無線データ伝送、ワイヤレス充電、またはその組合せの透過を可能にできる。本開示のいくつかの実施の形態は、ここに記載された外囲器を備えた電子機器に関する。
本開示の第1の態様は、ここに記載された外囲器の実施の形態を備えた電子機器に関し、図1~2に示されている。電子機器1000は、前面1040、背面1060、および側面1080を有する外囲器1020と、その外囲の少なくとも部分的にまたは完全に中にある電気部品(図示せず)とを備える。その電気部品は、少なくとも、制御装置、メモリ、およびその外囲器の前面にまたはそれに隣接してあることがあるディスプレイ1120を含む。ディスプレイ1120は、側面1080および/または背面1060に存在してもよい。図1および2に示された実施の形態において、カバーガラス100がディスプレイ1120上に配置されている。1つ以上の実施の形態において、その外囲器は、ここに記載されるような、触覚表面を含む基板を含む。ここに用いたように、「外囲器」という用語は、「筐体」または「保護カバー」と交換可能に使用されることがある。
図3に示されるように、外囲器100は基板101を含むことがあり、これが外囲器の全てを形成する。いくつかの実施の形態において、その基板は、外囲器の一部を形成することがある。図3に示されるように、その基板は、互いに反対の主面110、120、および互いに反対の微小面130、140を含むが、他の形態も可能である。いくつかの実施の形態において、その外囲器は、電子機器の非ディスプレイ区域または構成部材を覆う。そのような外囲器は、電子機器の背面および/またはその電子機器のエッジのいずれかを形成することができる。1つ以上の実施の形態において、その基板の一方の主面120が外囲器の外面を形成することがあり、他方の主面110が、外囲器の内面を形成することがあり、電子機器の内部構成部材に隣接している。内面を形成する主面110は、装飾特徴を形成するコーティングを含むことがあり、そのコーティングは、色、図形、金属化面などを与えるコーティングを含むことがある。いくつかの実施の形態において、それらの主面の一方のみまたは両方が、ここに記載された触覚表面を含んでもよい。いくつかの実施の形態において、それらの面(110、120、130、140)の全てが、ここに記載された触覚表面を含んでもよい。いくつかの実施の形態において、触覚表面は、外囲器の外面を形成する主面上のみに存在することがある。
ここに用いたように、「防指紋」という用語は、一般に、表面上の指紋の視認性の低下に関する。そのような低下は、表面に疎水性(すなわち、90°超の水の接触角)を、表面に親油性(すなわち、90°未満の油の接触角)を、表面に指紋に見られる粒状物質または液体物質の付着に対する抵抗を、またはその組合せを与えることによって、達成されることがある。1つ以上の実施の形態において、その低下は、表面のCOFを減少させることによって、達成されることがある。いくつかの実施の形態において、これらの性質は、様々な表面改質、コーティング、またはその組合せによって、表面に与えられることがある。
基板
基板は、シート状の形態にあっても、2.5次元(図3に示されるような)または3次元形状を有するように成形されてもよい。1つ以上の実施の形態において、その基板は、非晶質基板、結晶質基板、またはその組合せを含むことがある。いくつかの実施の形態において、その基板は、無機として、またはより具体的に、ガラス系と特徴付けられることがある。1つ以上の実施の形態において、その非晶質基板はガラス基板を含むことがあり、その基板は、強化されていてもされていなくてもよい。適切なガラス基板の例としては、ソーダ石灰ガラス基板、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス基板、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス基板、およびアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス基板が挙げられる。ある変更例では、そのガラス基板はリチアを含まないことがある。1つ以上の代わりの実施の形態において、基板110は、ガラスセラミック基板(強化されていてもいなくてもよい)などの結晶質基板を含むことがある、またはサファイアなどの単結晶構造を含むことがある。1つ以上の具体的な実施の形態において、その基板は、非晶質基部(例えば、ガラス)および結晶質クラッド(例えば、サファイア層、多結晶アルミナ層、および/またはスピネル(MgAl)層)を含む。
いくつかの実施の形態において、基板110は、有機であることがあり、詳しくは、高分子であることがある。適切な高分子の例としては、制限なく、ポリスチレン(PS)(スチレン共重合体およびブレンドを含む)、ポリカーボネート(PC)(共重合体およびブレンドを含む)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレート共重合体を含む、共重合体およびブレンドを含む)、ポリオレフィン(PO)および環状ポリオレフィン(環状-PO)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を含むアクリル高分子(共重合体およびブレンドを含む)、熱可塑性ウレタン(TPU)、ポリエーテルイミド(PEI)および互いとのこれらの高分子のブレンドを含む熱可塑性物質が挙げられる。他の例示の高分子としては、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、およびシリコーン樹脂が挙げられる。
その基板は実質的に平面であることがあるが、他の実施の形態は、湾曲した、または他に成形された、または造形された基板(例えば、2.5次元または3次元形状を有する)を利用してもよい。その基板は、実質的に光学的に透明であり、透き通っており、光の散乱がないことがある。その基板は、約1.45から約1.55の範囲の屈折率を有することがある。ここに用いたように、屈折率の値は550nmの波長に関する。その基板は、そのような基板の1つ以上の互いに反対の主面に測定して、高い平均曲げ強度(ここに記載されたように、強化されていな基板と比べた場合)または高い破壊表面歪み(ここに記載されたように、強化されていな基板と比べた場合)を有すると特徴付けられることがある。
1つ以上の実施の形態において、その基板は、色を示すことがある、または着色基板(すなわち、色または色合いを有するように見える基板)であることがある。ガラス系基板が使用される場合、そのガラス系基板は、コバルト、バナジウム、銅、鉄、マンガン等の酸化物などの着色剤を有する組成物を含むことがある。
それに加え、またはそれに代えて、その基板の厚さは、美的および/または機能的理由のために、その寸法の1つ以上に沿って変動することがある。例えば、基板のエッジは、その基板のより中央の領域と比べて、より厚いことがある。その基板の長さ、幅および厚さの寸法も、外囲器の用途または使用にしたがって、変動してよい。
前記基板は、多種多様な異なる過程を使用して提供できる。例えば、その基板がガラス基板を含む場合、例示のガラス基板形成方法には、フロートガラス法、並びにフュージョンドロー法およびスロットドロー法などのダウンドロー法がある。
フロートガラス法により調製されたガラス基板は、滑らかな表面により特徴付けられることがあり、均一な厚さは、溶融金属、典型的にスズの床上に溶融ガラスを浮かすことによって作られる。例示の過程において、溶融スズ床の表面上に供給される溶融ガラスが、浮遊するガラスリボンを形成する。そのガラスリボンがスズ浴に沿って流れるにつれて、ガラスリボンが、スズからローラに持ち上げられる固体のガラス基板に固化するまで、温度が徐々に低下する。ガラス基板は、浴から一旦離れると、さらに冷却され、徐冷されて、内部応力を減少させることができる。
ダウンドロー法により、比較的無垢な表面を持つ、均一な厚さを有するガラス基板が製造される。そのガラス基板の平均曲げ強度は、表面傷の量およびサイズにより制御されるので、接触が最小であった無垢な表面は、より高い初期強度を有する。この高強度のガラス基板を次にさらに強化(例えば、化学的に)する場合、得られる強度は、ラップ仕上げされ、研磨された表面を有するガラス基板の強度よりも高くあり得る。ダウンドローされたガラス基板は、約2mm未満の厚さまで延伸されるであろう。その上、ダウンドローされたガラス基板は、費用のかかる研削および研磨を行わずに最終用途に使用できる非常に平らで滑らかな表面を有する。
フュージョンドロー法は、例えば、溶融したガラス原材料を受け入れるための通路を有する延伸槽を使用する。その通路は、通路の両側に通路の長手方向に沿って上部が開いた堰を有する。その通路が溶融材料で満たされると、溶融ガラスは堰を越えて溢れる。その溶融ガラスは、重力のために、延伸槽の外面を2つの流れるガラス膜として流下する。延伸槽のこれらの外面は、それらが延伸槽の下のエッジで接合するように下方かつ内側に延在する。その2つの流れるガラス膜はこのエッジで接合して融合し、1つの流動するガラス基板を形成する。このフュージョンドロー法は、通路を越えて流れる2つのガラス膜が互いに融合するので、得られるガラス基板の外面のいずれも、その装置のどの部分とも接触しないという利点を与える。それゆえ、フュージョンドロー法により形成されたガラス基板の表面特性は、そのような接触の影響を受けない。
スロットドロー法はフュージョンドロー法とは異なる。スロットドロー法において、溶融原材料ガラスが延伸槽に提供される。この延伸槽の底部には開いたスロットがあり、このスロットは、その長さに亘り延在するノズルを有する。溶融ガラスは、スロット/ノズルを通って流動し、連続基板として徐冷領域へと下方に延伸される。
いくつかの実施の形態において、そのガラス基板に使用される組成に、NaSO、NaCl、NaF、NaBr、KSO、KCl、KF、KBr、およびSnOを含む群より選択される少なくとも1種類の清澄剤が0~2モル%でバッチ配合されることがある。
ガラス基板は、一旦形成されたら、ここに記載されたように、強化して、強化ガラス基板を形成してよい。ガラスセラミック基板も、ガラス基板と同じ様式で強化してもよいことを留意のこと。ここに用いたように、「強化基板」という用語は、例えば、ガラスまたはガラスセラミック基板の表面にあるより小さいイオンのより大きいイオンによるイオン交換によって、化学強化されたガラス基板またはガラスセラミック基盤を称することがある。しかしながら、熱的テンパリングなどの当該技術分野で公知の他の強化方法を利用して、強化ガラス基板を形成してもよい。
ここに記載された強化基板は、イオン交換過程により化学強化されてもよい。イオン交換過程において、典型的に、所定の期間に亘り溶融塩浴中にガラスまたはガラスセラミック基板を浸漬することによって、そのガラスまたはガラスセラミック基板の表面のまたはその近くのイオンが、塩浴からのより大きい金属イオンと交換される。1つの実施の形態において、溶融塩浴の温度は約400~430℃であり、所定の期間は約4から約8時間である。ガラスまたはガラスセラミック基板中により大きいイオンが含まれると、その基板の表面近くの領域または表面とそれに隣接する領域に圧縮応力が生じることによって、その基板が強化される。その圧縮応力を釣り合わせるために、基板の中央領域内、またはその表面からある距離にある領域内に、対応する引張応力が誘発される。この強化過程を利用したガラスまたはガラスセラミック基板は、化学強化またはイオン交換されたガラスまたはガラスセラミック基板としてより詳しく記載されることがある。
一例において、強化されたガラスまたはガラスセラミック基板内のナトリウムイオンが、硝酸カリウム塩浴などの溶融浴からのカリウムイオンにより交換されているが、ルビジウムまたはセシウムなどのより大きい原子半径を有する他のアルカリ金属イオンで、ガラス中のより小さいアルカリ金属イオンを置き換えることもできる。特別な実施の形態によれば、ガラスまたはガラスセラミック中のより小さいアルカリ金属イオンをAgイオンにより置換することができる。同様に、以下に限られないが、硫酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物などの他のアルカリ金属塩を、イオン交換過程に使用してもよい。
ガラスの網目構造が緩和できる温度より低い温度でより大きいイオンによってより小さいイオンが置換されると、強化基板の表面に亘りイオンの分布が生じ、これにより応力プロファイルが生じる。入ってくるイオンのより大きい体積によって、強化基板の表面に圧縮応力(CS)が、強化基板の中央に張力(中央張力、またはCT)が生じる。交換の深さは、イオン交換過程により促進されるイオン交換が行われる、強化ガラスまたはガラスセラミック基板内の深さ(すなわち、ガラスまたはガラスセラミック基板の表面から、ガラスまたはガラスセラミック基板の中央領域内までの距離)と記載してもよい。最大CT値は、当該技術分野で公知のような散乱光偏光計(SCALP)技術を使用して測定される。
圧縮応力(表面CSを含む)は、有限会社折原製作所(日本国)により製造されているFSM-6000などの市販の計器を使用した表面応力計(FSM)により測定される。表面応力の測定は、応力光学係数(SOC)の精密測定に依存し、これは、ガラスの複屈折に関連する。SOCは、次いで、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題するASTM標準C770-16に記載されているProcedure C(ガラスディスク法)にしたがって測定される。
ここに用いたように、DOCは、ここに記載された化学強化されたアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス物品における応力が圧縮から引張に変化する深さを意味する。DOCは、イオン交換処理に依存するFSMまたはSCALPにより測定することができる。ガラス物品中の応力が、ガラス物品中にカリウムイオンを交換することにより生じている場合、DOCを測定するためにFSMが使用される。その応力が、ガラス物品中にナトリウムイオンを交換することにより生じている場合、DOCを測定するために、SCALPが使用される。ガラス物品中の応力が、ガラス中にカリウムイオンとナトリウムイオンの両方を交換することにより生じている場合、DOCはSCALPにより測定される。何故ならば、ナトリウムの交換深さがDOCを表し、カリウムイオンの交換深さが、圧縮応力の大きさの変化(しかし、圧縮から引張への応力の変化ではない)を示すと考えられるからである:そのようなガラス物品中のカリウムイオンの交換深さは、FSMにより測定される。
1つの実施の形態において、強化されたガラスまたはガラスセラミック基板は、300MPa以上、例えば、400MPa以上、450MPa以上、500MPa以上、550MPa以上、600MPa以上、650MPa以上、700MPa以上、750MPa以上、または800MPa以上の表面圧縮応力を有し得る。その強化されたガラスまたはガラスセラミック基板は、15μm以上、20μm以上(例えば、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm以上)の圧縮層の深さおよび/または10MPa以上、20MPa以上、30MPa以上、40MPa以上(例えば、42MPa、45MPa、または50MPa以上)であるが、100MPa未満(例えば、95、90、85、80、75、70、65、60、55MPa以下)の中央張力を有することがある。1つ以上の具体的な実施の形態において、その強化されたガラスまたはガラスセラミック基板は、以下の内の1つ以上を有する:500MPa超の表面圧縮応力、15μm超の圧縮層の深さ、および18MPa超の中央張力。
理論で束縛するものではないが、500MPa超の表面圧縮応力および約15μm超の圧縮層の深さを有する強化されたガラスまたはガラスセラミック基板は、典型的に、強化されていないガラスまたはガラスセラミック基板(または言い換えれば、イオン交換されていない、または他に強化されていないガラス基板)よりも、大きい破壊歪みを有すると考えられる。
その基板に使用できるガラスの例としては、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物またはアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス組成物が挙げられるが、他のガラス組成物も考えられる。そのようなガラス組成物は、イオン交換可能であると特徴付けられることがある。ここに用いたように、「イオン交換可能」とは、その組成物から作られた基板が、その基板の表面に、またはその近くに位置する陽イオンを、サイズがそれより大きいか小さいいずれかの同じ価数の陽イオンと交換できることを意味する。一例のガラス組成物は、SiO、B、およびNaOを含み、ここで、(SiO+B)≧66モル%、およびNaO≧9モル%である。ある実施の形態において、そのガラス組成物は少なくとも約6質量%の酸化アルミニウムを含む。さらなる実施の形態において、その基板は、アルカリ土類酸化物の含有量が少なくとも5質量%であるように、1種類以上のアルカリ土類酸化物を有するガラス組成物を含む。適切なガラス組成物は、いくつかの実施の形態において、KO、MgO、およびCaOの内の少なくとも1つをさらに含む。特別な実施の形態において、前記基板に使用されるガラス組成物は、61~75モル%のSiO、7~15モル%のAl、0~12モル%のB、9~21モル%のNaO、0~4モル%のKO、0~7モル%のMgO、および0~3モル%のCaOを含み得る。
前記基板に適したさらなる例示のガラス組成物は、60~70モル%のSiO、6~14モル%のAl、0~15モル%のB、0~15モル%のLiO、0~20モル%のNaO、0~10モル%のKO、0~8モル%のMgO、0~10モル%のCaO、0~5モル%のZrO、0~1モル%のSnO、0~1モル%のCeO、50ppm未満のAs、および50ppm未満のSbを含み、12モル%≦(LiO+NaO+KO)≦20モル%、および0モル%≦(MgO+CaO)≦10モル%。
前記基板に適したさらに別の例示のガラス組成物は、63.5~66.5モル%のSiO、8~12モル%のAl、0~3モル%のB、0~5モル%のLiO、8~18モル%のNaO、0~5モル%のKO、1~7モル%のMgO、0~2.5モル%のCaO、0~3モル%のZrO、0.05~0.25モル%のSnO、0.05~0.5モル%のCeO、50ppm未満のAs、および50ppm未満のSbを含み、14モル%≦(LiO+NaO+KO)≦18モル%、および2モル%≦(MgO+CaO)≦7モル%。
特別な実施の形態において、前記基板に適したアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物は、アルミナ、少なくとも1種類のアルカリ金属、およびいくつかの実施の形態において、50モル%超のSiO、他の実施の形態において、少なくとも58モル%のSiO、さらに他の実施の形態において、少なくとも60モル%のSiOを含み、比(Al+B)/Σ改質剤(すなわち、改質剤の合計)は1より大きく、ここで、この比において、成分はモル%で表され、改質剤はアルカリ金属酸化物である。このガラス組成物は、特別な実施の形態において、58~72モル%のSiO、9~17モル%のAl、2~12モル%のB、8~16モル%のNaO、および0~4モル%のKOを含み、比(Al+B)/Σ改質剤(すなわち、改質剤の合計)は1より大きい。
さらに別の実施の形態において、前記基板は、64~68モル%のSiO、12~16モル%のNaO、8~12モル%のAl、0~3モル%のB、2~5モル%のKO、4~6モル%のMgO、および0~5モル%のCaOを含み、66モル%≦SiO+B+CaO≦69モル%、NaO+KO+B+MgO+CaO+SrO>10モル%、5モル%≦MgO+CaO+SrO≦8モル%、(NaO+B)-Al≦2モル%、2モル%≦NaO-Al≦6モル%、および4モル%≦(NaO+KO)-Al≦10モル%である、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物を含むことがある。
代わりの実施の形態において、前記基板は、2モル%以上のAlおよび/またはZrO、または4モル%以上のAlおよび/またはZrOを含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物を含むことがある。
前記基板が結晶質基板を含む場合、その基板は単結晶を含むことがあり、それはAlを含むことがある。そのような単結晶基体はサファイアと称される。結晶質基板の他の適切な材料としては、多結晶アルミナ層および/またはスピネル(MgAl)が挙げられる。
必要に応じて、その結晶質基板はガラスセラミック基板を含むことがあり、その基板は強化されていてもいなくてもよい。適切なガラスセラミックの例としては、LiO・Al・SiO系(すなわち、LAS系)ガラスセラミック、MgO・Al・SiO系(すなわち、MAS系)ガラスセラミック、および/またはβ-石英固溶体、β-スポジュメン固溶体、コージエライト、および二ケイ酸リチウムを含む主結晶相を含むガラスセラミックが挙げられるであろう。そのガラスセラミック基板は、ここに開示されたガラス基板強化過程を使用して強化されることがある。1つ以上の実施の形態において、MAS系ガラスセラミック基板は、LiSO溶融塩中で強化されることがあり、それによって、Mg2+の2Liによる交換が行われ得る。
1つ以上の実施の形態による基板は、約100μmから約5mmの範囲の厚さを有し得る。基板の厚さの例は、約100μmから約500μmに及ぶ(例えば、100、200、300、400または500μm)。基板の厚さのさらなる例は、約500μmから約1000μmに及ぶ(例えば、500、600、700、800、900または1000μm)。その基板の厚さは、約1mm超(例えば、約2、3、4、または5mm)であることがある。1つ以上の具体的な実施の形態において、その基板の厚さは、2mm以下、または1mm未満であることがある。その基板は、表面傷の影響をなくすかまたは低下させるために、酸研磨または他に処理されることがある。
触覚表面
1つ以上の実施の形態において、基板101は触覚表面を備える。いくつかの実施の形態において、その触覚表面は、基板101の一方または両方の主面110、120の少なくとも一部、もしくはその基板の1つ以上の微小面130、140を含むことがある。いくつかの実施の形態において、その触覚表面は、その基板の表面の内の1つ、2つ、3つまたは全ての少なくとも一部の上に形成されることがある。ある場合には、触覚表面は、基板101の1つ以上の表面の全てに形成されることがある。図3において、触覚表面150は主面120上に形成されている。いくつかの実施の形態において、触覚表面は、所定のデザインで形成されることがある。例えば、前記外囲器は表面の一部を占めるデザインを含むことがあり、触覚表面は、そのデザインを覆うか、またはそれに隣接して配置されるように、その表面上に形成されることがある。外囲器上のデザインは、基板の1つの主面上に配置されたフイルムにより与えられることがあり、そのデザインと同じ形状を有する触覚表面が、反対の主面上に形成されることがある。
触覚表面は、ざらざらした表面(またはざらざらした質感を含むように改質された表面)、コーティング、またはその組合せ(すなわち、被覆されたざらざらした表面)を含むことがある。基板は、触覚表面上で測定して、特定の性質を示すことがある。例えば、1つ以上の実施の形態において、基板は、触覚表面で測定して、約60%から約120%、約65%から約120%、約70%から約120%、約75%から約120%、約80%から約120%、約90%から約120%、約100%から約120%、約100%から約110%、約60%から約110%、約60%から約100%、約60%から約90%、約60%から約80%、または約60%から約70%の範囲のヘイズを示すことがある。基板は、触覚表面を通して測定して、約60%以上、約70%以上、約80%以上、約90%以上、または約95%以上の透過ヘイズを示すことがある。その透過ヘイズは約100%までであってよい。1つ以上の実施の形態において、基板は、触覚表面を通して測定して、約60%から約100%、約65%から約100%、約70%から約100%、約75%から約100%、約80%から約100%、約90%から約100%、約92%から約100%、約93%から約94%、約95%から約100%、約96%から約100%、約97%から約100%、約98%から約100%、約99%から約100%、約60%から約98%、約60%から約96%、約60%から約95%、約60%から約94%、約60%から約92%、約60%から約90%、約60%から約85%、または約60%から約80%の範囲の透過ヘイズを示すことがある。1つ以上の実施の形態において、基板は、(触覚表面上で測定して)約60%以上、約70%以上、約80%以上または、約90%以上の反射ヘイズを示すことがある。ある場合には、反射ヘイズは約100%までであってよい。1つ以上の実施の形態において、基板は、触覚表面上で測定して、約60%から約100%、約65%から約100%、約70%から約100%、約75%から約100%、約80%から約100%、約90%から約100%、約92%から約100%、約93%から約94%、約95%から約100%、約96%から約100%、約97%から約100%、約98%から約100%、約99%から約100%、約60%から約98%、約60%から約96%、約60%から約95%、約60%から約94%、約60%から約92%、約60%から約90%、約60%から約85%、または約60%から約80%の範囲の反射ヘイズを示すことがある。反射ヘイズは、反射面から2度または反射面から5度で測定されることがある。いくつかの実施の形態において、ヘイズは、独国、ゲーレッツリート所在のBYK-Gardner GmbHにより供給されているHaze-Gard計などの透明度計を使用して、ASTM E430にしたがって測定することができる。ここに記載された透過ヘイズは、そのざらざらした触覚表面が、1つの主面または両方の主面に存在するか否かにより影響を受けるであろう。図4は、実施例1および2に基づいて、触覚表面を片方の表面(典型的に、1つの主面)のみに、または互いに反対の表面(典型的に、互いに反対の主面)に含む基板の透過ヘイズの相関関係を示している。
基板は、約90以下(例えば、約85以下、約80以下、約60以下、または約40以下)の20°の像の鮮明度(DOI)(触覚表面上で測定して)を示すことがある。ここに用いたように、「像の鮮明度」という用語は、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Methods for Instrumental Measurements of Distinctness-of-Image Gloss of Coating Surfaces」と題するASTM手順D5767(ASTM 5767)の方法Aにより定義されている。ASTM 5767の方法Aによれば、基板の反射係数測定は、反射視角および反射視角からわずかにずれた角度で防眩表面上において行われる。これらの測定から得られた値を組み合わせて、DOI値を提供する。具体的には、DOIは、式
Figure 0007291481000001
にしたがって計算され、式中、Rosは正反射方向から0.2°と0.4°の間の相対反射強度平均であり、Rsは正反射方向(正反射方向を中心とした、+0.05°と-0.05°の間)の相対反射強度平均である。入射光源角度が試料の表面法線から+20°であり(この開示の全体に亘るように)、試料に対する表面法線を0°とすると、ひいては、正反射光Rsの測定は、約-19.95°から-20.05°の範囲の平均と解釈され、Rosは、約-20.2°から-20.4°(または-19.4°から-19.8°、もしくはこれら2つの範囲の両方の平均)の範囲の平均反射強度と解釈される。ここに用いたように、DOI値は、ここに定義されるようにRos/Rsの目標比を指定するものとして直接的に解釈されるべきである。いくつかの実施の形態において、防眩表面は、反射光強度の95%超が±10°の円錐内に含まれるような反射散乱プロファイルを有し、その円錐は、どの入射角にも正反射方向を中心としている。
1つ以上の実施の形態において、前記基板は、触覚表面上で測定して、70%以下(例えば、65%以下、50%以下、40%以下、30%以下、または20%以下)の60°での光沢を示すことがある。
特に明記のない限り、DOIおよび光沢は、反射モード(すなわち、基板の他の表面を考慮しない)で触覚表面において測定される。透過ヘイズ性能は、これらの値が透過モードで測定されるので、基板全体に関する。
触覚表面を形成するためにざらざらした表面を利用する実施の形態において、そのざらざらした表面は、光散乱性である、粗さを作り出す、またはその組合せである複数の特徴が表面に配置されて含まれることがある。その特徴は、無作為または非無作為な様式で表面上に直接的に、または表面上に間接的に配置されることがある。無作為に配置された特徴は、表面が指または皮膚と接触するか、それによりスワイプされたときに、滑らかな触感を与えるであろう。詳しくは、ある程度の粗さを与える特徴は、指または物体のざらざらした表面との接触区域を制限することによって、表面上の指または他の物体の滑走を促進する滑らかな触感を作り出すことができる。
いくつかの実施の形態において、その複数の特徴は、約5マイクロメートルから約100マイクロメートルの範囲の最長断面寸法を示すことがある(すなわち、最大の特徴が、最長断面寸法を有するであろう)。そのような寸法は、約10から約1000の範囲の多数の典型的な表面特徴を含む代表的な平均を捕らえるために、約0.5mm×0.5mmの寸法を有する標本表面区域に見られるであろう。例えば、特徴は、約5マイクロメートルから約90マイクロメートル、約5マイクロメートルから約80マイクロメートル、約5マイクロメートルから約70マイクロメートル、約5マイクロメートルから約60マイクロメートル、約5マイクロメートルから約50マイクロメートル、約5マイクロメートルから約40マイクロメートル、約5マイクロメートルから約30マイクロメートル、約10マイクロメートルから約100マイクロメートル、約15マイクロメートルから約100マイクロメートル、約20マイクロメートルから約100マイクロメートル、約30マイクロメートルから約100マイクロメートル、または約10マイクロメートルから約50マイクロメートルの範囲の最長断面寸法を有することがある。その特徴は、いずれか1つの特徴の最長断面寸法の約2倍以上の平均最長断面寸法を含むことがある。その特徴は、いずれか1つの特徴の最長断面寸法の約2倍以下の平均最長断面寸法を含むことがある。その特徴の最長断面寸法は、200倍の倍率で光学顕微鏡により評価することができる。特徴の平均最長断面寸法を決定するために、最大の特徴の内の10個を、約0.5mm×0.5mmの寸法を有する標本表面区域で選択し、光学顕微鏡により測定する。平均測定値は、選択された特徴の平均最長断面寸法として報告される。
1つ以上の実施の形態において、ざらざらした表面は、約0.02マイクロメートルから約10マイクロメートル、約0.02マイクロメートルから約8マイクロメートル、約0.02マイクロメートルから約6マイクロメートル、約0.02マイクロメートルから約4マイクロメートル、約0.05マイクロメートルから約2マイクロメートル、約0.05マイクロメートルから約1マイクロメートル、または約0.1マイクロメートルから約0.8マイクロメートルの範囲のRMS粗さ高さ(すなわち、z方向)を示すことがある。このRMS粗さ高さは、原子間力顕微鏡(AFM)、触針接触形状測定、および光学干渉形状測定などの当該技術分野で公知の方法を使用して測定される。ここに記載されるようなRMS粗さは、0.5mm×0.5mmの寸法を有する標本表面区域に亘り測定される。
いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面は、約500nm以上の範囲の特徴の鉛直高さ(例えば、Zygo Corporationから入手できる3D Optical Surface Profilerなどの光学表面プロファイラによってz方向に測定されるような)を測定する表面粗さRaを示すことがある。ある場合には、表面粗さRaは、約500nmから約2000nm、約500nmから約1800nm、約500nmから約1600nm、約500nmから約1500nm、約500nmから約1400nm、約500nmから約1200nm、約500nmから約1000nm、約600nmから約2000nm、約800nmから約2000nm、約900nmから約2000nm、約1000nmから約2000nm、約1100nmから約2000nm、約1200nmから約2000nm、または約900nmから約1300nmの範囲にあることがある。ここに記載されたような表面粗さRaは、0.5mm×0.5mmの寸法を有する標本表面区域に亘り測定される。
いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面は、ザラザラした構造の特徴の間(すなわち、特徴の間に形成される谷)に指紋の油が集まるようにする、低頻度の特徴、大型の特徴、またはその組合せを含むことがある。特徴の間の油の収集は、油滴で覆われた表面の割合を低下させ、それゆえ、指紋の油による光散乱を低下させる。そのような実施の形態において、ざらざらした表面は、0.5mm×0.5mmの寸法を有する標本サイズに亘り約0.05マイクロメートルから約1マイクロメートルの範囲のRMS粗さ高さを有することがある。
いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面は、構造の谷中への指紋の油の移動を著しく低下させるのに十分に大きいRMS粗さ高さを有することがあり、それゆえ、油滴で覆われる表面の割合を制限することによって、光散乱も低下させる。そのようなざらざらした表面は、0.5mm×0.5mmの寸法を有する標本サイズに亘り約1マイクロメートルから約10マイクロメートルの範囲のRMS粗さ高さを有することがある。
いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面は、約0.1マイクロメートルから約500マイクロメートル、約0.1マイクロメートルから約400マイクロメートル、約0.1マイクロメートルから約300マイクロメートル、約0.1マイクロメートルから約200マイクロメートル、約0.1マイクロメートルから約100マイクロメートル、約0.1マイクロメートルから約50マイクロメートル、約0.1マイクロメートルから約10マイクロメートル、約0.5マイクロメートルから約500マイクロメートル、約1マイクロメートルから約500マイクロメートル、約10マイクロメートルから約500マイクロメートル、約50マイクロメートルから約500マイクロメートル、約100マイクロメートルから約500マイクロメートル、約1マイクロメートルから約100マイクロメートル、または約10マイクロメートルから約10マイクロメートルの範囲の水平空間的周期(すなわち、x-y面内方向)を有する。そのような水平空間的周期の範囲は、約1mm×1mmの寸法を有する標本サイズに亘り測定される。
これらの粗さパラメータおよび表面プロファイルは、原子間力顕微鏡(AFM)、触針接触表面形状測定、および光学干渉形状測定などの公知の技術を使用して測定することができる。
ざらざらした表面は、ウェットエッチング、ドライエッチング、マスキングとエッチング、フォトリソグラフィーなどの様々な方法により形成してよい。いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面は、基板の少なくとも1つの表面を化学エッチングすることによって形成されることがある。化学エッチングは、表面の選択された部分にマスクを施す工程、およびエッチング、サンドブラストまたは研削によって、表面の露出された部分を除去する工程を含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのマスクは、表面上に沈殿物を形成することによって、形成されることがある。他の実施の形態において、マスキングは、高分子マスキング、高分子粒子マスキング、またはマスクのインクジェット印刷により行われることがあり、またはフォトリソグラフィーまたはナノインプリントリソグラフィーにより形成されたマスク、相分離高分子マスク、不溶性高分子マスク中に埋め込まれた可溶性(有機または無機)相、その中に埋め込まれた粒子を含む不溶性高分子マスク、またはその組合せを利用することがある。エッチングを使用する場合、エッチング液は、フッ化水素酸もしくはKOHまたはNaOHなどの水酸化物材料に加え、キレート剤を含むことがある。沈殿物の形成を最小にすることが望ましい場合、および/または得られる表面組成を変えずに基板の表面をエッチングすることが望ましい場合、フッ化水素酸を、塩化水素酸、硫酸、酢酸、または硝酸などの他の酸と組み合わせてもよい。いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面を有する外囲器は、研磨または加熱成形により異なる形状に形成してもよく、それは、ざらざらにする過程の前または後のいずれで行ってもよい。他の実施の形態において、ざらざらした表面を有する外囲器は、ざらざらした表面が形成された後、(後に記載されるように)ざらざらした表面を有する外囲器が形成される。
1つ以上の実施の形態において、ざらざらした表面は、基板(特に有機基板の場合)の表面に特徴を追加することによって形成されることがある。その特徴としては、表面に付着または結合した粒子が挙げられるであろう。いくつかの実施の形態において、粒子を表面に結合させるために、接着剤が利用されることがある。他の実施の形態において、粒子が表面に直接結合されることがある。その粒子の平均主要寸法は、5マイクロメートルから約100マイクロメートルの範囲にあることがある。その粒子は、基板と同じ材料から、または異なる材料から形成されてもよい。
1つ以上の実施の形態において、ざらざらした表面は、そのざらざらした表面上に配置された1つまたは複数のコーティングを含んで、被覆されたざらざらした表面を形成することがある。そのコーティングは、様々な機能性を与えるめたにざらざらした表面の上面に配置されることがある。そのコーティングとしては、インクコーティング、硬質コーティング、耐引掻性コーティング、低摩擦コーティング、高摩擦コーティング、疎油性コーティング、親油性コーティング、疎水性コーティング、親水性コーティング、疎水性と疎油性を示すコーティング、反射または反射防止コーティング、もしくはこれらの機能の組合せを示す洗浄し易いコーティングが挙げられるであろう。コーティングの特定の選択は、電子機器の所望の用途、並びにデザインの検討事項に依存する。ある場合には、コーティングは、比較的厚い(例えば、耐引掻性コーティングの場合、約1マイクロメートルから約3マイクロメートルの範囲)ことがあり、または比較的薄い(例えば、疎水性かつ疎油性のコーティング、疎油性コーティングまたは親油性コーティングの場合、約0.5ナノメートルから約50ナノメートルの範囲)ことがある。
1つ以上の実施の形態において、ざらざらした表面は、基板の表面に親油性または疎水性と疎油性を与え(その上にコーティングなく)、それゆえ耐指紋特性または性能を示す触覚表面を形成する。1つ以上の実施の形態において、ざらざらした表面は、ガラス基板およびいくつかのガラスセラミック基板などの特定の基板の親油性または疎水性と疎油性を向上させるまたは促進させる。理論で束縛するものではないが、この向上した親油性または疎水性と疎油性は、表面上の指紋の視認性が光散乱によりほんど決定され、次に、この光散乱は指紋により後に残された散乱油滴のサイズに大きく依存するので、耐指紋機能性を与えると考えられる。ざらざらしていないディスプレイ用カバー基板に一般に使用されるものなどの、疎油性表面または疎水性かつ疎油性表面は、指紋の液滴を測定するための光学的または他の公知の手段で測定して、2マイクロメートル以下の平均最長断面寸法を有する多数の指紋の液滴を作り出す傾向にある。そのような液滴は、高光散乱性の液滴であり、それゆえ、指紋の視認性を増す。対照的に、親水性表面は、サイズが5マイクロメートルより大きい油性の汚れまたは非常に幅広い液滴を作り出す傾向にあり、特に正反射角から約5度超離れた散乱角で、光散乱がずっと減少している。したがって、親油性を示すざらざらした表面は、改善された耐指紋性能を与えると考えられる。
いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面はコーティングを備える。1つ以上の実施の形態において、そのコーティングは、低摩擦コーティングまたはざらざらした表面のCOFを低下させるコーティングである。1つ以上の実施の形態において、そのコーティングは、親油性の被覆されたざらざらした表面、または疎水性かつ疎油性の被覆されたざらざらした表面を形成するために、少なくともある程度親油性でもある。そのような被覆されたざらざらした表面は、指にとって滑らかな滑走表面を与えることができる。1つ以上の実施の形態において、そのような被覆されたざらざらした表面は、光散乱をさらに最小にするために、油滴をある程度拡大させることができる。ある例では、低摩擦コーティングを備えた被覆されたざらざらした表面は、COF試験法(ここに記載された)によって測定したときに、0.3未満の動摩擦係数(COF)を示す。ある例では、低摩擦コーティングを備えた被覆されたざらざらした表面は、COF試験法によって測定して、0.3未満の静COFを示す。低摩擦コーティングの例としては、ガラス表面反応性である多孔質アルキルシロキサン(例えば、メチルシロキサン、エチルシロキサン、プロピルシロキサンなど)、多孔質フェニルシロキサン、多孔質アルキルシラン、無機コーティング(アルミナ、チタニア、ジルコニア、窒化アルミニウムチタンなど)、またはそれらの組合せが挙げられるであろう。1つ以上の代わりの実施の形態において、ざらざらした表面は高摩擦コーティングを備えて、被覆されたざらざらした表面を形成することがある。そのような高摩擦コーティングの例としては、アルキルシロキサン(例えば、メチルシロキサン、エチルシロキサン、プロピルシロキサンなど)、フェニルシロキサン、アルキルシラン、および他の同様の材料が挙げられる。
ここに用いたように、データ管理ソフトウェアと接続された、オハイオ州、フェアフィールド所在のChemInstruments,Inc.により供給される摩擦係数計器(COF-1000)を使用して、静および動COFを測定するために、COF試験法が使用される。12インチ(約30cm)/分で印加された200gまたは500gの荷重を使用して、測定値を得た。特に明記のない限り、測定した試料は、65mm×135mmの寸法を有し、移動する基板にクリップで取り付けられた。試験材料は、商標名382ZZでミシガン州、トラバースシティー所在のPhotodon,LLCにより供給され、7インチ×6インチ(約17.5cm×15cm)の寸法でジグザグのエッジを有するマイクロファイバの布を含んだ。その布は、80%がポリエステルで20%がナイロンであり、260g/mの密度を有する。布を2インチ×2インチ(約5cm×5cm)の寸法を有する正方形に切断し、両面テープで試験ガラス基板に貼り付けた。試験装置が図5に示されており、これは、移動する基板210に貼り付けられた、試験すべき基板212(触覚表面を有する)を示している。布222が、試験ガラス基板220に貼り付けられているのが示されている。布222および試験ガラス基板220が摩擦係数計器300に連結されている。触覚表面が、表面のCOFを測定できるように、布222に面している。
1つ以上の実施の形態において、触覚表面は、コーティングを実質的に含まず(例えば、親油性コーティングを含まない)、500gの荷重を使用してCOF試験法で測定したときに、0.5未満の静または動COFを示すことがある。いくつかの実施の形態において、触覚表面は、コーティングを実質的に含まず(例えば、親油性コーティングを含まない)、約0.05から約0.4、0.05から約0.3、0.05から約0.2、0.1から0.5未満、0.15から0.5未満、または0.2から0.5未満の範囲の静または動COFを示すことがある。1つ以上の実施の形態において、触覚表面は、低摩擦コーティングを備えることがあり、ここに開示された静または動COFを示す。
ある場合には、裸の触覚表面(どのようなコーティングも含まない)は、ざらざらした表面上に油、汚れおよび指紋が蓄積するので、使用により低下する親油性を示す。いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面は、ある程度の親油性を維持するコーティングを備える。そのようなコーティングはTiOを含むことができ、これは、紫外線への暴露後に「自浄性」材料であると考えられる。詳しくは、TiOコーティングは、光触媒作用により、紫外線またさらには日光に暴露された後に、吸着した油と汚れを化学的に分解することができる。
1つ以上の実施の形態による外囲器は、ざらざらした表面を含まないが、耐指紋性表面を形成するコーティングを含むことがある。そのようなコーティングは、その表面に親油性または疎水性と疎油性を与える。
1つ以上の実施の形態において、触覚表面は、指もしくは、油またはオレイン酸を収容する他のアプリケータのワイプ後に、その表面が、約2マイクロメートル超、約5マイクロメートル超、または約10マイクロメートル超の平均主要寸法を有する液滴を含むように、耐指紋機能性を示す。
輝度に基づく視認性は、以下の式により計算できる、式中、下付文字1は、指紋を含む区域を表し、下付文字2は指紋を含まない区域を表す:合計(輝度+輝度)で割った差(輝度-輝度)の絶対値。いくつかの実施の形態において、ざらざらした表面は、特定の選択された角度で、約0.99未満、約0.95未満、約0.8未満、約0.7未満、約0.6未満、0.5未満、0.25未満、0.2未満、0.1未満、0.05未満の視認性を示す。
外囲器
1つ以上の実施の形態において、外囲器は、透明、半透明、または不透明であることがある。透明な外囲器の実施の形態において、そのような外囲器は、可視スペクトルに亘り、約80%以上、85%以上、90%以上、または95%以上の平均全透過率(外囲器の内面と外面の両方を考慮する)を示すことがある。ある場合には、その外囲器は、可視スペクトルに亘り、約80%から約96%、約80%から約94%、または約80%から約92%の範囲の平均全透過率を示すことがある。ここに用いたように、「透過率」という用語は、材料(例えば、外囲器またはその部分)を透過した所定の波長範囲内の入射光強度の百分率と定義される。透過率は特定の線幅を使用して測定される。1つ以上の実施の形態において、透過率を特徴付けるスペクトル分解能は、5nmまたは0.02eV未満である。ここに用いたように、「可視スペクトル」は、約420nmから約700nmの波長範囲を含む。
1つ以上の実施の形態において、外囲器は、4点曲げ強度、剛性またはヤング率、硬度、亀裂発生閾値、熱伝導率、および強度(圧縮層の深さ(DOC)、表面圧縮応力および中央張力に関する)も示す。
1つ以上の実施の形態において、外囲器は、ここに記載された基板を含むことがある。その基板は、外囲器の全体または外囲器の一部を形成することがある。
1つ以上の実施の形態において、外囲器は、無線データ伝送またはワイヤレス充電の透過を可能にする。いくつかの実施の形態において、その外囲器は、15MHzから3.0GHzの周波数範囲で、0.03未満の損失正接により定義される、無線およびマイクロ波周波数の透過性の両方を示す。別の例示の実施の形態において、物品、特に、電子機器の外囲器は、500MHzから3.0GHzの周波数範囲に亘り、0.015未満の損失正接により定義して、無線およびマイクロ波周波数の透過性を示す。この無線およびマイクロ波周波数の透過性の特徴は、外囲器の内部にアンテナを備えたワイヤレス携帯機器にとって特に重要である。この無線およびマイクロ波周波数の透過性により、無線信号が外囲器を通過することができ、ある場合には、これのら伝送を向上させる。さらに、電子機器間の無線光通信を、特に、約750から約2000nmの範囲の波長で80%超の赤外線透過性を可能にするために、赤外線において透過性であることも望ましいであろう。他の実施の形態において、外囲器は、磁場および/または誘電場の透過を可能にする。
外囲器は、携帯型電子機器に使用するための様々な機械的属性も示すことがある。例えば、その外囲器のいくつかの実施の形態は、0.6MPa・m1/2超の破壊靭性、350MPa超の4点曲げ強度、少なくとも600kgf/mm(約5880N/mm)のビッカース硬度、少なくとも5kgf(約49N)のビッカース中央/放射状亀裂発生閾値、約50Gpaから約100GPaの範囲のヤング率、および2.0W/m℃未満の熱伝導率:のいずれか1つ以上を示す。いくつかの実施の形態において、その外囲器は、0.6MPa・m1/2超の破壊靭性、上述したビッカース硬度/押込み閾値、および4点曲げ強度の組合せを示す。1つ以上の実施の形態において、その外囲器は、0.70MPa・m1/2超の破壊靭性、475MPa超または525MPa超の4点曲げ強度、および約50GPaから約75GPaの範囲のヤング率を示す。
ここに記載された外囲器は、剪断断層によるよりも、主に緻密化によって押込みの際に変形するであろう。いくつかの実施の形態において、その外囲器は、変形の際に、表面下の断層および放射状亀裂がない。使用される基板が強化されている場合などのいくつかの実施の形態において、得られた外囲器は、剪断断層による亀裂発生に対してより耐性である。1つの実施の形態において、その外囲器は、強化基板から作られ、少なくとも5キログラム重(kgf)(約49N)のビッカース中央/放射状亀裂発生閾値を示す。第2の実施の形態において、その外囲器は、少なくとも約10kgf(約98N)または少なくとも約30kgf(約294N)のビッカース中央/放射状亀裂発生閾値を有する。
1つ以上の実施の形態において、その外囲器は、2W/m℃未満の熱伝導率を示し、それゆえ、高い動作温度(例えば、100℃に到達する温度)においてさえ接触に対して冷たいままである。いくつかの実施の形態において、その外囲器は、1.5W/m℃未満の熱伝導率を示す。比較のために、アルミナなどのセラミックは、29W/m℃ほど高い熱伝導率を示すことがある。
以下の実施例によって、様々な実施の形態がさらに明白になるであろう。
実施例1
57.5モル%のSiO、16.5モル%のAl、16モル%のNaO、2.8モル%のMgOおよび6.5モル%のPの公称組成、並びに0.7mmの厚さを有するアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス基板(シート形態を有し、強化されていない)を、洗浄液中に浸漬し、その洗浄液に超音波撹拌を施すことによって、洗浄した。次に、洗浄した基板を洗浄液から取り出し、次いで、8分間に亘り6質量%のフッ化水素酸(HF)および15質量%のNHFを含有するエッチング液に施すことによって、静的にエッチングした(工程A)。次に、エッチング済み基板を脱イオン水で完全に濯いだ。次に、エッチング済み基板を、表1に示された期間に亘り、5質量%のHFの溶液中に浸漬して、所望のヘイズレベルを達成した(工程B)。第2のエッチング工程後、そのガラス基板を脱イオン水で洗浄して、酸残留物およびどのようなエッチング副生成物も除去した。得られた基板(実施例1A~1K)は、両方の主面と両方の微小面にざらざらした表面を含んだ。1つのガラス基板には、どのようなエッチング工程も施さなかった(比較例1L)。得られた実施例1A~1Kおよび比較例1Lの主面について、透過ヘイズ、透過率、最終的な基板の厚さ、最大特徴の最長断面寸法、および表面粗さ(Ra)を測定した。
Figure 0007291481000002
図6は、200倍の倍率で撮影した実施例1Kの光学顕微鏡画像を示している。最大の水平特徴は、約44.452マイクロメートルおよび47.330マイクロメートルの最長断面寸法を有した(参考のために、50マイクロメートルの目盛りが含まれている)。
実施例2
実施例1と同じ公称組成および同一の厚さを有するアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス基板(シート形態を有し、強化されていない)を、洗浄液中に浸漬し、その洗浄液に超音波撹拌を施すことによって、洗浄した。次に、洗浄した基板を洗浄液から取り出した。片方の主面を耐エッチング膜で被覆し、次いで、8分間に亘り2質量%または6質量%のフッ化水素酸(HF)および15質量%または30質量%のNHFを含有するエッチング液に施すことによって、静的にエッチングした(工程C)。次に、エッチング済み基板を脱イオン水で完全に濯いだ。次に、エッチング済み基板を、表2に示された期間に亘り、5質量%のHFの溶液中に浸漬して、所望のヘイズレベルを達成した(工程D)。第2のエッチング工程後、そのガラス基板を脱イオン水で洗浄し、耐酸性膜を除去した。得られた実施例2A~2Eは、片方の主面と両方の微小面にざらざらした表面を含んだ。反対の主面には、ざらざらした表面がなかった。得られた実施例2A~2Eのざらざらした主面について、透過ヘイズ、DOI、60°での光沢、表面粗さ(Ra)、および特徴の平均最長断面寸法を測定した。
Figure 0007291481000003
実施例2A~2Eの静COFを、表3に示されるように、洗浄し易いコーティングによる被覆の前後で測定した(ここに記載されたように)。その洗浄し易いコーティング(表面に疎水性と疎油性を与える)は、商標名Dow Corning 2634でミシガン州、ミッドライド所在のDow Corning Corporationにより供給されるアルコキシシラン官能性ペルフルオロポリエーテル(PFPE)、および商標名3M(商標)Novec(商標)7200 Engineered Fluidでミネソタ州、ミネアポリス所在のThe 3M Companyにより供給されるヒドロフルオロエーテル溶媒を含んだ。その洗浄し易いコーティングは、4.2mLのアルコキシシラン官能性ペルフルオロポリエーテル(PFPE)ハイブリッドポリマーおよび1Lのヒドロフルオロエーテル溶媒を混ぜ合わせることによって調製され、商標名MM781-SYS MicroMarkで、ロードアイランド州、イーストプロビデンス所在のNordson EFDにより供給されるバルブを用いて、商標名SC-300 Swirl Coat(登録商標)でカリフォルニア州、カールズバッド所在のNordson ASYMTEKにより供給される噴霧塗布器を使用して、吹き付けられた。そのコーティングを、50℃およぴ50%の相対湿度の環境において、2時間に亘り、2.5mL/分の流量、30psi(約207kPa)の気圧、20インチ/分(約50cm/分)の速度を使用して施した。次に、イソプロピルアルコールの雑巾を使用して、どのような過剰に施された洗浄し易いコーティングも拭い去った。
Figure 0007291481000004
図7A~7Eは、実施例2A~2Eの異なるヘイズおよび粗さレベルに関する摩擦係数(COF)に対する洗浄し易い(ETC)コーティングの影響を示す。そのCOFは、500gの荷重を使用して、同じ実施例に5回測定した。図7A~7Eに示されるように、ETCコーティングは、表面粗さ(およびヘイズ)が低い場合、COFを減少させるのにより効果的であり、表面粗さ(およびヘイズ)が増加するにつれて、効果的ではなくなった。
図8は、透過ヘイズの関数としての実施例2B~2Eの静COFを示す。その結果は、ETCコーティングの塗布は、表面粗さ(およびヘイズ)が低い場合、COFを減少させるのにより効果的であり、表面粗さ(およびヘイズ)が増加するにつれて、効果的ではなくなったことを示した。
実施例3
実施例1と同じ公称組成および同一の形状と厚さを有するガラス基板をSiC粒子により20psi(138kPa)の圧力でサンドブラストして、高い透過ヘイズおよび粗さを示すざらざらした表面を作り出した。次に、その基板を脱イオン水で濯いで、サンドブラストによるどの破片も除去した。次に、基板を、様々な時間に亘り(表4に示されるような)5質量%のHF溶液を使用して化学研磨し、次いで、再び脱イオン水で濯いだ。得られた実施例3A~3Dは、片方の主面上にざらざらした表面を含んだ。反対の主面にはざらざらした表面がなかった。得られた実施例3A~3Dのざらざらした表面について、透過ヘイズ、および表面粗さ(Ra)を測定した。
Figure 0007291481000005
ここに記載された材料、方法、および物品に、様々な改変および変更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は、本明細書の検討、並びにここに開示された材料、方法、および物品の実施から明白になるであろう。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。例示の実施の形態には以下がある。
実施の形態1.外囲器と;その外囲器の少なくとも部分的に内部に配置された電気部品であって、制御装置、メモリ、およびディスプレイを含む電子部品とを備えた電子機器において、その外囲器が基板から作られ、該基板が、
可視スペクトルに亘る約80%以上の平均透過率、
約0.3未満の静摩擦係数、
約500nm以上の表面粗さRa、および
約60%超の透過ヘイズと、
60%超の、反射面から2度または反射面から5度いずれかでの反射ヘイズと、
のいずれか一方または両方、
を有する、電子機器。
実施の形態2.その基板が非晶質基板または結晶質基板からなる、実施の形態1の電子機器。
実施の形態3.その基板が非晶質であり、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラスおよびアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスのいずれか1つから作られている、実施の形態2の電子機器。
実施の形態4.その基板が非晶質であり、強化されている、実施の形態2または実施の形態3の電子機器。
実施の形態5.その基板が非晶質であり、
20μm以上の層の深さ(DOC)を有する圧縮表面層、
400MPa超の表面圧縮応力、および
20MPa超の中央張力、
のいずれか1つ以上をさらに含む、実施の形態2~4のいずれか1つの電子機器。
実施の形態6.その基板が結晶質であり、強化されたガラスセラミック基板、非強化ガラスセラミック基板、または単結晶基板からなる、実施の形態2の電子機器。
実施の形態7.その基板が、該基板の主面上に配置されたインク層を含む、実施の形態1から6いずれか1つの電子機器。
実施の形態8.その基板が着色ガラスを含む、実施の形態1から7のいずれか1つの電子機器。
実施の形態9.その透過ヘイズが約90%超である、実施の形態1から8のいずれか1つの電子機器。
実施の形態10.反射面から2度または反射面から5度いずれかでの反射ヘイズが、ASTM E430により測定して、約90%超である、実施の形態1から9のいずれか1つの電子機器。
実施の形態11.疎水性材料、疎油性材料、または疎水性かつ疎油性の材料の層をさらに含む、実施の形態1から10のいずれか1つの電子機器。
実施の形態12.その表面粗さRaが約700nm以上である、実施の形態1から11のいずれか1つの電子機器。
実施の形態13.その基板が触覚表面をさらに含み、その触覚表面が、約10マイクロメートルから約50マイクロメートルの範囲の最長断面寸法を有する複数の特徴を備える、実施の形態1から12のいずれか1つの電子機器。
実施の形態14.その複数の特徴が、最長断面寸法の約2倍以上である平均最大断面寸法を有する、実施の形態13の電子機器。
実施の形態15.その複数の特徴が、最長断面寸法の約2倍以下である平均最大断面寸法を有する、実施の形態13の電子機器。
実施の形態16.携帯電話、タブレット、ラップトップ型コンピュータ、およびメディア・プレーヤーから選択される電子機器をさらに含む、実施の形態1から15のいずれか1つの電子機器。
実施の形態17.基板において、
第1と第2の互いに反対の主面、
第1と第2の互いの反対の微小面、および
前記第1の主面上に配置された触覚表面であって、約10マイクロメートルから約50マイクロメートルの範囲の最長断面寸法を有する複数の特徴を備える触覚表面、
を含み、
該基板が、
可視スペクトルに亘る約80%以上の平均透過率、
約0.3未満の静摩擦係数、
約500nm以上の表面粗さRa、および
約60%超の透過ヘイズと、
60%超の、反射面から2度または反射面から5度いずれかでの反射ヘイズと、
のいずれか一方または両方、
を有する、基板。
実施の形態18.その複数の特徴が、最長断面寸法の約2倍以上である平均最大断面寸法を有する、実施の形態17の基板。
実施の形態19.その複数の特徴が、最長断面寸法の約2倍以下である平均最大断面寸法を有する、実施の形態17の基板。
実施の形態20.その基板が非晶質基板または結晶質基板からなる、実施の形態17~19のいずれか1つの基板。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
外囲器と;該外囲器の少なくとも部分的に内部に配置された電気部品であって、制御装置、メモリ、およびディスプレイを含む電子部品とを備えた電子機器において、
前記外囲器が基板から作られ、該基板が、
可視スペクトルに亘る約80%以上の平均透過率、
約0.3未満の静摩擦係数、
約500nm以上の表面粗さRa、および
約60%超の透過ヘイズと、
60%超の、反射面から2度または反射面から5度いずれかでの反射ヘイズと、
のいずれか一方または両方、
を有する、電子機器。
実施形態2
前記基板が非晶質基板または結晶質基板からなる、実施形態1に記載の電子機器。
実施形態3
前記基板が非晶質であり、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラスおよびアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスのいずれか1つから作られている、実施形態2に記載の電子機器。
実施形態4
前記基板が非晶質であり、強化されている、実施形態2または3に記載の電子機器。
実施形態5
前記基板が非晶質であり、
20μm以上の層の深さ(DOC)を有する圧縮表面層、
400MPa超の表面圧縮応力、および
20MPa超の中央張力、
のいずれか1つ以上をさらに含む、実施形態2から4のいずれか1つに記載の電子機器。
実施形態6
前記基板が結晶質であり、強化されたガラスセラミック基板、非強化ガラスセラミック基板、または単結晶基板からなる、実施形態2に記載の電子機器。
実施形態7
前記基板が、該基板の主面上に配置されたインク層を含む、実施形態1から6いずれか1つに記載の電子機器。
実施形態8
前記基板が着色ガラスを含む、実施形態1から7のいずれか1つに記載の電子機器。
実施形態9
前記透過ヘイズが約90%超である、実施形態1から8のいずれか1つに記載の電子機器。
実施形態10
反射面から2度または反射面から5度いずれかでの前記反射ヘイズが、ASTM E430により測定して、約90%超である、実施形態1から9のいずれか1つに記載の電子機器。
実施形態11
疎水性材料、疎油性材料、または疎水性かつ疎油性の材料の層をさらに含む、実施形態1から10のいずれか1つに記載の電子機器。
実施形態12
前記表面粗さRaが約700nm以上である、実施形態1から11のいずれか1つに記載の電子機器。
実施形態13
前記基板が触覚表面をさらに含み、該触覚表面が、約10マイクロメートルから約50マイクロメートルの範囲の最長断面寸法を有する複数の特徴を備える、実施形態1から12のいずれか1つに記載の電子機器。
実施形態14
前記複数の特徴が、最長断面寸法の約2倍以上である平均最大断面寸法を有する、実施形態13に記載の電子機器。
実施形態15
前記複数の特徴が、最長断面寸法の約2倍以下である平均最大断面寸法を有する、実施の形態13に記載の電子機器。
実施形態16
携帯電話、タブレット、ラップトップ型コンピュータ、およびメディア・プレーヤーから選択される電子機器をさらに含む、実施形態1から15のいずれか1つに記載の電子機器。
実施形態17
基板において、
第1と第2の互いに反対の主面、
第1と第2の互いの反対の微小面、および
前記第1の主面上に配置された触覚表面であって、約10マイクロメートルから約50マイクロメートルの範囲の最長断面寸法を有する複数の特徴を備える触覚表面、
を含み、
該基板が、
可視スペクトルに亘る約80%以上の平均透過率、
約0.3未満の静摩擦係数、
約500nm以上の表面粗さRa、および
約60%超の透過ヘイズと、
60%超の、反射面から2度または反射面から5度いずれかでの反射ヘイズと、
のいずれか一方または両方、
を有する、基板。
実施形態18
前記複数の特徴が、最長断面寸法の約2倍以上である平均最大断面寸法を有する、実施形態17に記載の基板。
実施形態19
前記複数の特徴が、最長断面寸法の約2倍以下である平均最大断面寸法を有する、実施形態17に記載の基板。
実施形態20
前記基板が非晶質基板または結晶質基板からなる、実施形態17から19のいずれか1つに記載の基板。
100 ガラスカバー
101 基板
110、120 主面
130、140 微小面
150 触覚表面
1000 電子機器
1020 外囲器
1040 前面
1060 背面
1080 側面
1120 ディスプレイ

Claims (10)

  1. 外囲器と;該外囲器の少なくとも部分的に内部に配置された電気部品であって、制御装置、メモリ、およびディスプレイを含む電部品とを備えた電子機器において、
    前記外囲器が基板から作られ、該基板が、
    ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラスまたはアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスを含む非晶質基板、または
    強化されたガラスセラミック基板、非強化ガラスセラミック基板、または単結晶サファイヤ基板を含む結晶質基板のいずれか1つであり、
    420nmから700nmの波長範囲である可視スペクトルに亘る80%以上の平均透過率、
    0.3未満の静摩擦係数、
    500nm以上の表面粗さRa、および
    60%超の透過ヘイズ、または
    60%超の、正反射から2度または正反射から5度いずれかでの反射ヘイズ、
    のいずれか一方または両方、
    を有する、電子機器。
  2. 前記基板が前記非晶質基板であり、強化されている、請求項1記載の電子機器。
  3. 前記基板が前記非晶質基板であり、
    20μm以上の層の深さ(DOC)を有する圧縮表面層、
    400MPa超の表面圧縮応力、および
    20MPa超の中央張力、
    のいずれか1つ以上をさらに含む、請求項2記載の電子機器。
  4. 前記基板が前記結晶質基板であり、前記強化されたガラスセラミック基板、前記非強化ガラスセラミック基板、または前記単結晶サファイヤ基板からなる、請求項1記載の電子機器。
  5. 前記基板が、該基板の主面上に配置されたインク層をさらに含む、請求項1から4いずれか1項記載の電子機器。
  6. (i)前記透過ヘイズが90%超である、または
    (ii)正反射から2度または正反射から5度いずれかでの前記反射ヘイズが、ASTM E430により測定して、90%超である、
    の少なくとも一方を特徴とする、請求項1から5いずれか1項記載の電子機器。
  7. 疎水性材料、疎油性材料、または疎水性かつ疎油性の材料の層をさらに含む、請求項1から6いずれか1項記載の電子機器。
  8. 前記表面粗さRaが700nm以上である、請求項1から7いずれか1項記載の電子機器。
  9. 前記基板が触覚表面をさらに含み、該触覚表面が、10マイクロメートルから50マイクロメートルの範囲の最長断面寸法を有する複数の特徴を備える、請求項1から8いずれか1項記載の電子機器。
  10. 基板において、
    第1と第2の互いに反対の主面、および
    第1と第2の互いの反対の微小面
    含み、
    該基板が、
    ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラスまたはアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスを含む非晶質基板、または
    強化されたガラスセラミック基板、非強化ガラスセラミック基板、または単結晶サファイヤ基板を含む結晶質基板のいずれか1つであり、
    420nmから700nmの波長範囲である可視スペクトルに亘る80%以上の平均透過率、
    0.3未満の静摩擦係数、
    500nm以上の表面粗さRa、および
    60%超の透過ヘイズと、
    60%超の、正反射から2度または正反射から5度いずれかでの反射ヘイズと、
    のいずれか一方または両方、
    を有する、基板。
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