JP2015147687A - Ｉｔｏ膜付ガラス板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高強度なＩＴＯ膜付ガラス板を提供する。
【解決手段】ＩＴＯ膜付ガラス板１は、未強化ガラス板１０と、アモルファスＩＴＯ膜２０とを備える。アモルファスＩＴＯ膜２０は、未強化ガラス板１０の上に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＴＯ膜付ガラス板及びその製造方法に関する。

従来、スマートフォン等の前面基板として、ガラス板が用いられている。スマートフォン等の前面基板には高強度であることが求められている。このため、前面基板として、化学強化ガラス板を用いることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１３−１７４７００号公報

ところで、近年、タッチセンサーを構成するための透明電極を、前面ガラスを構成するガラス板の直上に形成するＯＧＳ（Ｏｎ Ｇｌａｓｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）が提案されている。

本発明者らは、鋭意検討の結果、化学強化ガラス板の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜からなる透明電極を形成すると、化学強化ガラス板の強度が低下し、高強度なＩＴＯ膜付ガラス板を得ることができないことを発見した。

本発明の主な目的は、高強度なＩＴＯ膜付ガラス板を提供することにある。

本発明に係るＩＴＯ膜付ガラス板は、未強化ガラス板と、アモルファスＩＴＯ膜とを備える。アモルファスＩＴＯ膜は、ガラス板の上に設けられている。

本発明に係るＩＴＯ膜付ガラス板では、ガラス板が無アルカリ未強化ガラス板からなることが好ましい。

本発明に係るＩＴＯ膜付ガラス板では、ガラス板が、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １０〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ３〜１５％及びＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １０〜１８％を含有することが好ましい。

本発明に係るＩＴＯ膜付ガラス板の製造方法は、未強化ガラス板と、ガラス板の上に設けられたＩＴＯ膜とを備えるＩＴＯ膜付ガラス板の製造方法に関する。本発明に係るＩＴＯ膜付ガラス板の製造方法では、ＩＴＯ膜を１００℃以下の温度で成膜する。

本発明に係るＩＴＯ膜付ガラス板の製造方法では、ＩＴＯ膜がアモルファスＩＴＯ膜であることが好ましい。

本発明によれば、高強度なＩＴＯ膜付ガラス板を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るＩＴＯ膜付ガラス板の模式的断面図である。 比較例３において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートである。 比較例４において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートである。 実施例１において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートである。 比較例５において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートである。 実施例２において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートである。 比較例６において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートである。 リングオンリング試験を説明するための模式的断面図である。 実施例１及び比較例１〜５において作成したサンプルの破壊強度と破壊確率との関係を表すグラフである。 実施例１及び比較例１〜５において作成したサンプルの平均破壊強度を表すグラフである。 実施例１，２及び比較例６において作成したサンプルの破壊強度と破壊確率との関係を表すグラフである。 実施例１，２及び比較例６において作成したサンプルの平均破壊強度を表すグラフである。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

図１は、本実施形態に係るＩＴＯ膜付ガラス板の模式的断面図である。

図１に示されるＩＴＯ膜付ガラス板１の用途は特に限定されない。ＩＴＯ膜付ガラス板１は、例えばタッチセンサーやタッチパネルの前面板として用いられる。ＩＴＯ膜付きガラス基板１を用いることにより、タッチセンサーなどを構成するための透明電極を、前面ガラスを構成するガラス板の直上に形成するＯＧＳ（Ｏｎ Ｇｌａｓｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を実施し得る。

図１に示されるように、ＩＴＯ膜付ガラス板１は、未強化ガラス板１０を備えている。未強化ガラス板１０とは、意図的な物理強化や化学強化が施されていないガラス板である。

未強化ガラス板１０の組成は、特に限定されない。未強化ガラス板１０は、例えば、アルカリ金属を含んでいてもよいが、無アルカリ未強化ガラス板からなることが好ましい。なかでも、未強化ガラス板１０が、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １０〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ３〜１５％及びＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １０〜１８％を含有する無アルカリ未強化ガラス板からなることがより好ましい。このような組成を有するガラスとしては、例えば、日本電気硝子株式会社社製無アルカリ未強化ガラス板（ＯＡ−１０Ｇ）等が挙げられる。

ここで、「無アルカリ未強化ガラス板」とは、アルカリ金属を実質的に含まず、意図的な物理強化や化学強化が施されていないガラス板のことをいう。

「アルカリ金属を実質的に含まない」とは、アルカリ金属を意図的に添加していないことを意味する。従って、無アルカリ未強化ガラス板は、不可避不純物としてのアルカリ金属を含み得る。通常、無アルカリ未強化ガラス板において、アルカリ金属の含有量は、０．１重量％以下である。

未強化ガラス板１０の形状寸法は、特に限定されない。未強化ガラス板１０は、平板状であってもよいし、曲板状であってもよい。未強化ガラス板１０の厚みは、例えば、０．３ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることができる。

本実施形態では、未強化ガラス板１０は、平板状に設けられている。未強化ガラス板１０は、第１の主面１０ａと、第２の主面１０ｂとを有する。第１の主面１０ａの上には、ＩＴＯ膜２０が設けられている。なお、ＩＴＯ膜２０は、第１の主面１０ａの実質的に全体の上に設けられていてもよいが、本実施形態では、第１の主面１０ａの一部分の上に設けられている。具体的には、ＩＴＯ膜２０は、パターニングされており、第１の主面１０ａの一部は、ＩＴＯ膜２０から露出している。

ここで、「ＩＴＯ膜」とは、インジウムスズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を主成分とする膜をいう。インジウムスズ酸化物は、具体的には、スズがドープされたインジウム酸化物である。

ＩＴＯ膜２０の厚みは、特に限定されない。ＩＴＯ膜２０の厚みは、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とすることができる。

ところで、ＩＴＯ膜付ガラス板をタッチセンサーの前面板として用いる場合は、ＩＴＯ膜付ガラス板に高強度であることが求められる。高強度なＩＴＯ膜付ガラス板を得る観点からは、ガラス板として、化学強化された化学強化ガラス板を用いることが考えられる。

しかしながら、本発明者らは、鋭意検討の結果、化学強化ガラス板の上にＩＴＯ膜からなる透明電極を形成すると、化学強化ガラス板の強度が低下し、高強度なＩＴＯ膜付ガラス板を得ることができないことを発見した。

また、本発明者らは、さらに鋭意研究した結果、未強化ガラス板の上に、特定の成膜条件でアモルファスのＩＴＯ膜を成膜することにより、高強度のＩＴＯ膜付ガラス板を得ることができることを見出した。

ＩＴＯ膜付ガラス板１では、未強化ガラス板１０の上に、アモルファスのＩＴＯ膜２０が形成されている。このため、本実施形態に係るＩＴＯ膜付ガラス板１は、高い強度を有する。

また、ＩＴＯ膜付ガラス板１は、破壊強度ばらつきが小さい。

ここで、「アモルファスＩＴＯ膜」とは、ＸＲＤ（Ｘ‐ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）チャートにおいてピークが実質的に観察されないＩＴＯ膜のことをいう。

アモルファスのＩＴＯ膜２０は、例えば、１５０℃以下といった低温で、スパッタリング法や化学気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法等により形成することができる。アモルファスのＩＴＯ膜２０の形成温度は、１００℃以下であることがより好ましく、５０℃以下であることがさらに好ましい。

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（比較例１）
厚みが０．５５ｍｍである、５０ｍｍ角のアルカリ金属含有未強化ガラス板（日本電気硝子株式会社社製Ｔ２Ｘ−１）を比較例１に係るサンプルとした。

（比較例２）
厚みが０．５５ｍｍである、５０ｍｍ角のアルカリ金属含有化学強化ガラス板（日本電気硝子株式会社社製Ｔ２Ｘ−１）を比較例２に係るサンプルとした。比較例２に係るサンプルでは、圧縮応力（ＣＳ）は、８７０．４ＭＰあり、圧縮応力深さ（ＤＯＬ）は、４３．５μｍであった。

（比較例３）
厚みが０．５５ｍｍである、５０ｍｍ角のアルカリ金属含有化学強化ガラス板（日本電気硝子株式会社社製Ｔ２Ｘ−１）の一主面の上に、以下の条件で膜厚が５０ｎｍのＩＴＯ膜を形成して得られたＩＴＯ膜付ガラス板を比較例３に係るサンプルとした。

成膜チャンバの圧力：０．７Ｐａ
成膜温度：常温（２５℃）
図２に、比較例３において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートを示す。図２に示されるＸＲＤチャートから、比較例３において形成したＩＴＯ膜は、アモルファスＩＴＯ膜であることが分かる。

（比較例４）
ＩＴＯ膜の成膜温度を３２０℃としたこと以外は、比較例３と同様にして作製したＩＴＯ膜付ガラス板を比較例４に係るサンプルとした。

図３に、比較例４において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートを示す。図３に示されるＸＲＤチャートから、比較例４において形成したＩＴＯ膜は、結晶性ＩＴＯ膜であることが分かる。

（実施例１）
アルカリ金属含有化学強化ガラス板に代えて、厚みが０．５５ｍｍである、５０ｍｍ角のアルカリ金属未強化含有ガラス板（日本電気硝子株式会社社製Ｔ２Ｘ−１）を用いたこと以外は、比較例３と同様にして作製したＩＴＯ膜付ガラス板を実施例１に係るサンプルとした。

図４に、実施例１において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートを示す。図４に示されるＸＲＤチャートから、実施例１において形成したＩＴＯ膜は、アモルファスＩＴＯ膜であることが分かる。

（比較例５）
ＩＴＯ膜の成膜温度を３２０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして作製したＩＴＯ膜付ガラス板を比較例５に係るサンプルとした。

図５に、比較例５において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートを示す。図５に示されるＸＲＤチャートから、比較例５において形成したＩＴＯ膜は、結晶性ＩＴＯ膜であることが分かる。

（実施例２）
アルカリ金属含有未強化ガラス板（日本電気硝子株式会社社製Ｔ２Ｘ−１）に代えて、厚みが０．５５ｍｍである、５０ｍｍ角の無アルカリ未強化ガラス板（日本電気硝子株式会社社製ＯＡ−１０Ｇ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして作製したＩＴＯ膜付ガラス板を実施例２に係るサンプルとした。

図６に、実施例２において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートを示す。図６に示されるＸＲＤチャートから、実施例２において形成したＩＴＯ膜は、アモルファスＩＴＯ膜であることが分かる。

（比較例６）
ＩＴＯ膜の成膜温度を３２０℃としたこと以外は、実施例２と同様にして作製したＩＴＯ膜付ガラス板を比較例６に係るサンプルとした。

図７に、比較例６において形成したＩＴＯ膜のＸＲＤチャートを示す。図７に示されるＸＲＤチャートから、比較例６において形成したＩＴＯ膜は、結晶性ＩＴＯ膜であることが分かる。

（破壊強度試験）
以下に詳述するリングオンリング試験により実施例１，２及び比較例１〜６のそれぞれにおいて作製したサンプルの破壊強度と破壊確率との関係を求めた。

具体的には、図８に示されるように、直径が２５ｍｍの支持リング１０２の上に、サンプルＳを載置し、支持リング１０２と同心上に配された直径が１２．５ｍｍのピストンリング１０１を支持リング１０２に向けて、サンプルＳが破壊されるまで、０．５ｍｍ／分の速度で移動させ、サンプルＳが破壊されたときのピストンリング１０１の押圧力を破壊荷重として測定した。この測定を、２５個ずつ行いワイブルプロットを行うことで、実施例１，２及び比較例１〜６のそれぞれにおいて作製したサンプルの破壊強度と破壊確率との関係を求めた。

図９に、実施例１及び比較例１〜５において作成したサンプルの破壊強度と破壊確率との関係を表すグラフを示す。図１２に、実施例１，２及び比較例６において作成したサンプルの破壊強度と破壊確率との関係を表すグラフを示す。

（平均破壊強度）
上述の破壊強度試験の結果、破壊確率が６５％となるときの破壊強度を求め、それを平均破壊強度とした。図１０に、実施例１及び比較例１〜５において作成したサンプルの平均破壊強度を表すグラフを示す。図１３に、実施例１，２及び比較例６において作成したサンプルの平均破壊強度を表すグラフを示す。

比較例３，４と比較例２との比較より、化学強化ガラス板の上にＩＴＯ膜を形成することによりガラス板の破壊強度が低下することが分かる（図９及び図１０を参照）。図１０に示されるように、化学強化ガラス板の上にＩＴＯ膜が形成された比較例３，４において作製したサンプルの平均破壊強度は、未強化ガラス板そのものの（比較例１）の平均破壊強度と同等以下であった。

また、比較例３と比較例４との比較より、化学強化ガラス板の上にＩＴＯ膜を形成する場合は、ＩＴＯ膜が結晶性ＩＴＯ膜であってもアモルファスＩＴＯ膜であっても、得られるＩＴＯ膜付ガラス板の破壊強度は同等であることが分かる（図９及び図１０を参照）。

比較例５と、比較例３，４との比較から、未強化ガラス板の上に、結晶性のＩＴＯ膜を形成すると、化学強化ガラス板の上に、ＩＴＯ膜を形成するときよりも破壊強度がさらに低くなることが分かる。

一方、実施例１と、比較例３，４との比較から、未強化ガラス板の上に、アモルファスのＩＴＯ膜を形成すると、化学強化されたガラス板の上に、ＩＴＯ膜を形成するときよりも破壊強度が高くなることが分かる。また、実施例１と比較例１との比較から、未強化ガラス板の上に、アモルファスのＩＴＯ膜を形成すると、ＩＴＯ膜の形成前よりもＩＴＯ膜の形成後の方が破壊強度が高くなることが分かる。

以上より、未強化ガラス板の上に、アモルファスのＩＴＯ膜を形成することにより、高強度のＩＴＯ膜付ガラス板が得られることが分かる。

アルカリ金属含有未強化ガラス板を用いた実施例１よりも、無アルカリ未強化ガラス板を用いた実施例２の方が破壊強度が高かった（図１２及び図１３を参照）。従って、無アルカリ未強化ガラス板を用いることにより、破壊強度をさらに高めることができることが分かる。

１：ＩＴＯ膜付ガラス板
１０：未強化ガラス板
１０ａ：第１の主面
１０ｂ：第２の主面
２０：ＩＴＯ膜

Claims (5)

1. 未強化ガラス板と、
   前記ガラス板の上に設けられたアモルファスＩＴＯ膜と、
   を備える、ＩＴＯ膜付ガラス板。
2. 前記ガラス板が無アルカリ未強化ガラス板からなる、請求項１に記載のＩＴＯ膜付ガラス板。
3. 前記ガラス板が、質量％で、ＳｉＯ_２ ５０〜７０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １０〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３ ３〜１５％及びＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ １０〜１８％を含有する、請求項２に記載のＩＴＯ膜付ガラス板。
4. 未強化ガラス板と、前記ガラス板の上に設けられたＩＴＯ膜とを備えるＩＴＯ膜付ガラス板の製造方法であって、
   前記ＩＴＯ膜を１００℃以下の温度で成膜する、ＩＴＯ膜付ガラス板の製造方法。
5. 前記ＩＴＯ膜がアモルファスＩＴＯ膜である、請求項４に記載のＩＴＯ膜付ガラス板の製造方法。

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