JP7319047B2 - 表示画面プロテクタ - Google Patents
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Description
CS=(CT×(t-2DOL))/DOL
式中、tは強化されたガラス又はガラスセラミック基板の全厚であり、層の圧縮深さ(DOL)は交換の深さである。交換の深さは、イオン交換プロセスによって促進されたイオン交換が生じる、強化されたガラス又はガラスセラミック基板内の深さ(すなわち、ガラス基板の表面からガラス又はガラスセラミック基板の中央領域までの距離)として説明することができる。
実施例1
0.4mmの厚さを有し、上記表2の組成を有するガラス基板を調製し、0.4mmの厚さについて上記表1に列挙された表面CS、DOL、及びCTを有するようにイオン交換した。
比較例2(SLG).約505MPaの表面CS、約6.5μmのDOL、及び約8MPaのCTを有するようにイオン交換された、0.4mmの厚さを有するソーダ石灰ガラス基板を提供した。
比較例2(SLG)、比較例3(ASG)及び実施例1の0.4mm試料を提供した。上述の手順を使用して、各々について、ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を決定した。図7に示されるように、実施例1は、4.5Nの平均ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有しており、SLGは、0.75Nの平均ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有し、ASGは、1.25Nの平均ヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有していた。実施例1の最適化された組成物及び処理条件の理由から、実施例1の性能は、比較例よりもはるかに良好である。
比較例2(SLG)、比較例3(ASG)、及び実施例1の0.4mm試料を提供した。上述の手順を使用して、各々について圧痕破壊閾値を決定した。図8に示されるように、実施例1は、5kgf(約49.0N)の平均圧痕破壊閾値を有しており、SLGは、0.1kgf(約0.98N)の平均圧痕破壊閾値を有し、ASGは、2kgf(約19.6N)の平均圧痕破壊閾値を有していた。実施例1の最適化された組成物及び処理条件の理由から、実施例1の性能は、比較例よりもはるかに良好である。
比較例2(SLG)、比較例3(ASG)、及び実施例1の0.4mm試料を提供した。分光透過率、ヘイズ、透明度、及び色を測定した。分光透過率が図9に示されている。透過率及び色は、CIE CWF(白色蛍光)、CIE D65(昼光シミュレーション)、CIE A(白熱光)を含む光源を用いて、可視スペクトル範囲をカバーする360~750nmの波長範囲における高効率のX-rite Color i7分光光度計で測定した。測定は、SCI(正反射成分を含む)並びにSCE(正反射成分を含まない)で行われる。L*、a*、及びb*色座標は、CIE規格に従って計算及び報告した。ヘイズ及び透明度は、BYKヘイズ-ガードプラス機器で測定し、その結果は、ASTM及びISOの標準試験法(ASTM D1003、ISO13468)に準拠して示されている。
各試料がいずれも0.4mmの厚さを有する、ソーダ石灰ガラス試料(SLG)と実施例1に従って調製された試料とを比較した。本試験の目的は、画面プロテクタ表面におけるフィールドの引っ掻き事象/傷をシミュレートし、次に、それらを滑らかなグラナイト表面に落下させることによって、これらの傷に過度の応力を加えることであった。携帯デバイス上に取り付けられた試験試料を、最初に45分間タンブルさせ、一度に1つの試料について、画面プロテクタ上にフィールドの引っ掻き事象を再現した。タンブラーは、誰かのポケット又は財布の中に見出すことができそうな一般的な品目(家の鍵、小銭、化粧品、爪やすり等)を有する。45分間のタンブル及び12時間の待機時間の後、試料を滑らかなグラナイト表面に平面落下させた。試験部品を市販の落下試験機械(日本国所在の神栄テクノロジー株式会社製造の吉田精機落下試験機Model-DT-205H)上に取り付け、落下表面(滑らかなグラナイト)上に平らに整列させた。落下高さは、試験試料が故障(すなわち、画面プロテクタの表示領域上の亀裂)するまで、22cmの開始高さから10cmの増分で順次増加させ、対応する破壊高さを記録した。典型的には、1条件あたり約10の試料を試験し、平均破壊高さを計算した。図10は、実施例1の基板が98センチメートルの平均破壊高さを有し、SLG試料が72センチメートルの平均破壊高さを有していたことを示している。ASG部品については、タンブル処理自体の間に故障してしまったため、利用可能な落下試験データはない。
各試料がいずれも0.4mmの厚さを有する、実施例1に従って製造されたガラス基板と、比較例2(SLG)及び比較例3(ASG)とを比較した。この試験の目的は、グラナイト、アスファルト等のさまざまな現実世界の粗い表面における落下事象についての画面プロテクタの鋭い接触損傷に起因するフィールド破壊をシミュレートすることであった。経験から、180グリットのサンドペーパー(糊マトリクスに埋め込まれたAl2O3粒子)のトポグラフィ及び鋭さは、現実世界の粗い表面をよく模倣しているということが分かっている。180グリットのサンドペーパーを使用して、制御された試験データを生成することにより、目的とする試料と比較試料とを公正に比較することができる。サンドペーパーは、一貫性を可能にするために、試験試料毎に交換した。目的とする試料と比較試料とを、次の2つの「独立した試験」構成で試験した:(i)試験試料が180グリットの粗い表面の全面に接触する、平面落下、及び、(ii)試験試料が、180グリットの粗い表面において、屈曲/曲げ事象と、ある角度で接触する、30度の角度落下。携帯デバイス上の試験試料を、(i)180グリットの落下表面に平坦に整列させて、及び(ii)180グリットの落下表面に対して30度の角度で整列させて、市販の落下試験機械(日本国所在の神栄テクノロジー株式会社製造の吉田精機落下試験機Model-DT-205H)上に取り付けた。落下高さは、試験試料が故障(画面プロテクタの表示領域上の亀裂)するまで、22センチメートルの開始高さから10センチメートルの増分で順次増加させ、破壊高さを記録した。典型的には、1条件及び1配向あたり約10の試料を試験し、平均破壊高さを計算した。図11は、実施例1の基板の平面落下平均破壊高さが138cmであり、SLG試料では108cmであり、ASG試料では25cmであることを示している。図12は、30度の角度の落下試験結果を示している。実施例1の基板の平均破壊高さは132cmであり、SLG試料の破壊高さは106cmであり、ASG試料の破壊高さは28cmであった。これらの結果は、実施例1によるガラスが、ソーダ石灰ガラス及び市販のアルミノケイ酸塩ガラス基板のどちらよりもはるかに優れていたことを示している。
電子デバイスの表示画面を覆う大きさの第1の強化された基板を備えたデバイス表示画面プロテクタであって、前記第1の強化された基板が、0MPa超かつ20MPa未満の範囲の中央張力(CT)値と、少なくとも3Nのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する、デバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化された基板が、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される、強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態1に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化されたガラス基板が、0.025~0.7mmの範囲の厚さ、及び500MPa~900MPaの範囲の圧縮応力値、並びに2μm~12μmの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板を備えたアフターマーケット画面プロテクタであることを特徴とする、実施形態2に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化されたガラス基板に接着した第2のガラス基板をさらに備えていることを特徴とする、実施形態2又は3に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
少なくとも3Nのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する前記表面が外面であり、前記第1の強化されたガラス基板が、前記第2のガラス基板と接触する内面を有し、前記第1の強化されたガラス基板の前記外面及び内面が、0.025mm~0.7mmの範囲の厚さ(t)を画成することを特徴とする、実施形態4に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第2のガラス基板と前記第1の強化されたガラス基板とが、ともに接着剤で接着されることを特徴とする、実施形態4又は5に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記画面プロテクタが積層体であり、前記接着剤が、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、イオノマー、シリコーン、アクリル樹脂、熱可塑性ポリウレタン、及びそれらの組合せからなる群より選択されることを特徴とする、実施形態6に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化された基板が、厚さ(t)、300MPa~900MPaの範囲の圧縮応力(CS)値、及び2μm~20μmの範囲の層の深さ(DOL)の値を有することを特徴とする、実施形態1~7のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化された基板のCS/CT比が、20以上、25以上、30以上、35以上、40以上、45以上、50以上、55以上、60以上、65以上、70以上、75以上、80以上、85以上、又は90以上であり、前記DOLが10マイクロメートル以下であることを特徴とする、実施形態8に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化された基板のt/DOL及びCS/CTの比が、いずれも、20以上、25以上、30以上、35以上、40以上、45以上、50以上、55以上、60以上、65以上、70以上、75以上、80以上、85以上、又は90以上であることを特徴とする、実施形態8に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
耐スクラッチフィルム、反射防止フィルム、防眩フィルム、プライバシー画面、抗菌添加剤、疎油性コーティング、疎水性コーティング、エネルギー吸収層、及び犠牲ポリマー層のうちの1つ以上をさらに含むことを特徴とする、実施形態1~10のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化された基板が、摩耗、引っ掻き、及び圧痕によって生じる損傷に対して高度の耐性を有する、イオン交換可能なガラスを含むことを特徴とする、実施形態1~11のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記画面プロテクタが、0.025mm~0.7mmの範囲の厚さ、300MPa~900MPaの範囲の圧縮応力値、及び2μm~20μmの範囲の層の圧縮深さの値を有することを特徴とする、実施形態1~12のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化された基板が、アルミナ、B2O3、及びアルカリ金属酸化物を有するガラスを含み、かつ、3配位を有するホウ素カチオンを含むことを特徴とする、実施形態1~13のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化されたガラス基板が、少なくとも3重量キログラム(kgf)(約29.4N)のビッカース亀裂開始閾値を有することを特徴とする、実施形態14に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記画面プロテクタが、湾曲した表面を有することを特徴とする、実施形態1~15のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化された基板が、鋭い衝撃による損傷に対して耐性である、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含むことを特徴とする、実施形態1~16のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記第1の強化された基板が、少なくとも4モル%のP2O5を有するガラスを含み、前記第1の強化されたガラス基板が、少なくとも約3kgf(約29.4N)のビッカース圧痕亀裂開始荷重を有することを特徴とする、実施形態1~17のいずれかに記載のデバイス表示画面プロテクタ。
前記ガラスが、少なくとも約4モル%のP2O5及び0モル%~約4モル%のB2O3を含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含み、該アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、Li2Oを含まず、1.3<[(P2O5+R2O)/M2O3]≦2.3であり、M2O3=Al2O3+B2O3であり、R2Oが前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラス中に存在する一価のカチオン酸化物の合計であることを特徴とする、実施形態18に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
電子デバイスの表示画面の保護方法であって、前記電子デバイスの画面を、0MPa超かつ20MPa未満の範囲の中央張力値と、少なくとも3Nのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する第1の強化された基板で覆う工程を含む、方法。
前記第1の強化された基板が、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される、強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態20に記載の方法。
前記電子デバイスがカバーガラスを含み、前記第1の強化された基板がアフターマーケットガラス画面プロテクタであり、前記方法が、接着剤を用いて、前記第1の強化されたガラス基板を前記カバーガラスに貼り付ける工程を含むことを特徴とする、実施形態20又は21に記載の方法。
前記第1の強化された基板が、300MPa~900MPaの範囲の圧縮応力値、及び2μm~20μmの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態20~22のいずれかに記載の方法。
前記第1の強化された基板が、300MPa~900MPaの範囲の圧縮応力値、及び2μm~12μmの範囲の層の深さの値を有する、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態20~22のいずれかに記載の方法。
前記第1の強化された基板が、接着剤を用いて第2のガラス基板に積層されて、前記電子デバイスの前記画面を覆う積層カバーガラスをもたらす、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、実施形態20~24のいずれかに記載の方法。
前面、裏面、及び側面を有する筐体、
前記筐体の内部に少なくとも部分的に設けられている電気部品、
前記筐体の前記前面にある又はそれに隣接している表示、及び
前記表示の上に配置された、実施形態1~19のいずれかに記載される表示画面プロテクタ
を備えている、デバイス。
前記表示の上に配置されたカバーガラスをさらに備えており、前記表示画面プロテクタが、前記カバーガラスの上に配置されていることを特徴とする、実施形態26に記載のデバイス。
50 小さい亀裂
60 圧縮応力領域
80 中央張力領域
90 大きい亀裂
100 第1の強化された基板
102 矢印
105 外面
110,120 圧縮応力領域
125 内面
130 第1の強化された基板
150 第2の強化された基板
155 第3の表面
160,170 圧縮応力領域
175 第4の表面
180 中央張力領域
200 積層体
210,220 接着剤層
250 カバーガラス
300 デバイス
400 ハンドヘルドデバイス
500, 550 湾曲基板
502, 552 湾曲した表面
600 大衆消費電子デバイス
602 筐体
604 前面
606 裏面
608 側面
610 表示
612 カバー基板
Claims (19)
- 電子デバイスの表示画面を覆う大きさの第1の強化されたガラス基板を備えたデバイス表示画面プロテクタであって、前記第1の強化されたガラス基板が、0.025mm~0.7mmの範囲の厚さ(t)と、15μm以下の層の圧縮応力深さ(DOL)の値と、0MPa超かつ20MPa未満の範囲の中央張力(CT)値と、少なくとも3Nのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する、デバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、化学的に強化されたガラス基板、熱的に強化されたガラス基板、並びに、化学的及び熱的に強化されたガラス基板からなる群より選択される、強化されたガラス基板であることを特徴とする、請求項1に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、0.025mm~0.7mmの範囲の厚さ(t)、及び500MPa~900MPaの範囲の圧縮応力値、並びに2μm~12μmの範囲の層の圧縮応力深さ(DOL)の値を有する、化学的に強化されたガラス基板を備えたアフターマーケット画面プロテクタであることを特徴とする、請求項2に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板に接着した第2のガラス基板をさらに含み、少なくとも3Nのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する前記表面が外面であり、前記第1の強化されたガラス基板が、前記第2のガラス基板と接触する内面を有し、前記第1の強化されたガラス基板の前記外面及び内面が、0.025mm~0.7mmの範囲の厚さ(t)を画成することを特徴とする、請求項2又は3に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、300MPa~900MPaの範囲の圧縮応力(CS)値、及び2μm~15μmの範囲の層の圧縮応力深さ(DOL)の値を有することを特徴とする、請求項1に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板のCS/CT比が、20以上、25以上、30以上、35以上、40以上、45以上、50以上、55以上、60以上、65以上、70以上、75以上、80以上、85以上、又は90以上であり、前記DOLが10マイクロメートル以下であることを特徴とする、請求項5に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板のt/DOL及びCS/CTの比がいずれも、20以上、25以上、30以上、35以上、40以上、45以上、50以上、55以上、60以上、65以上、70以上、75以上、80以上、85以上、又は90以上であることを特徴とする、請求項5に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記画面プロテクタは、300MPa~900MPaの範囲の圧縮応力値、及び2μm~15μmの範囲の層の圧縮応力深さ(DOL)の値を有することを特徴とする、請求項1に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、アルミナ、B2O3、及びアルカリ金属酸化物を含み、かつ、3配位を有するホウ素カチオンを含むことを特徴とする、請求項1~8のいずれか一項に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、少なくとも3重量キログラム(kgf)(約29.4N)のビッカース亀裂開始閾値を有することを特徴とする、請求項9に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、0.025mm~0.6mmの範囲の厚さ(t)を有することを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、0.025mm~0.6mmの範囲の厚さ(t)を有し、前記表面が、少なくとも5Nのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有することを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載のデバイス表示画面プロテクタ。
- 電子デバイスの表示画面の保護方法であって、前記電子デバイスの画面を、0.025mm~0.7mmの範囲の厚さ(t)と、15μm以下の層の圧縮応力深さ(DOL)の値と、0MPa超かつ20MPa未満の範囲の中央張力値と、少なくとも3Nのヌープ横方向亀裂引っ掻き閾値を有する表面とを有する第1の強化されたガラス基板で覆う工程を含む、方法。
- 前記電子デバイスがカバーガラスを含み、前記第1の強化されたガラス基板がアフターマーケットガラス画面プロテクタであり、前記覆う工程が、接着剤を用いて、前記第1の強化されたガラス基板を前記カバーガラスに貼り付ける工程を含むことを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、300MPa~900MPaの範囲の圧縮応力値、及び2μm~15μmの範囲の層の圧縮応力深さ(DOL)の値を有する、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、請求項13又は14に記載の方法。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、300MPa~900MPaの範囲の圧縮応力値、及び2μm~12μmの範囲の層の圧縮応力深さ(DOL)の値を有する、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、請求項13~15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の強化されたガラス基板が、接着剤を用いて第2のガラス基板に積層されて、前記電子デバイスの前記画面を覆う積層カバーガラスをもたらす、化学的に強化されたガラス基板であることを特徴とする、請求項13~16のいずれか一項に記載の方法。
- 前面、裏面、及び側面を有する筐体、
前記筐体の内部に少なくとも部分的に設けられている電気部品、
前記筐体の前記前面にある又はそれに隣接しているディスプレイ、及び
前記ディスプレイの上に配置された、請求項1~12のいずれか一項に記載の表示画面プロテクタ
を備えている、デバイス。 - 前記ディスプレイの上に配置されたカバーガラスをさらに備えており、前記表示画面プロテクタが、前記カバーガラスの上に配置されていることを特徴とする、請求項18に記載のデバイス。
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