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JP7696935B2 - Cover material - Google Patents
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Description

本開示は、カバー部材に関し、特に電子機器のタッチパネルのカバー部材に関する。 The present disclosure relates to a cover member, in particular to a cover member for a touch panel of an electronic device.

タッチパネルはスマートフォン、携帯用ゲーム機器、カーナビゲーションシステムをはじめとする電子機器の表示デバイス/入力手段として広く利用されており、タッチパネルはその損傷を防ぐことを目的にカバー部材が積層されている。現在、カバー部材としてガラス製の材料が広く採用されているが、実用的な強度を備えさせるためにカバー部材は一定以上の厚みが必要である。しかしながら、電子機器デバイスの構成の下のため、カバー部材には省スペース化が求められており、例えば、カバー部材(カバーガラス)としてサファイア等の透明セラミックスを使用することが提案されて(特許文献1)、また、このような透明セラミックスとして、曲げ強度が200~400MPaの酸化ジルコニウムや、曲げ強度が約400MPaの酸化アルミニウムをカバー部材として使用することが提案されている(特許文献2)。 Touch panels are widely used as display devices/input means for electronic devices, including smartphones, portable game devices, and car navigation systems, and cover materials are laminated on the touch panels to prevent damage to the touch panels. Currently, glass materials are widely used as cover materials, but the cover materials must be thicker than a certain thickness to provide practical strength. However, due to the configuration of electronic device devices, the cover materials are required to be space-saving. For example, it has been proposed to use transparent ceramics such as sapphire as cover materials (cover glass) (Patent Document 1), and it has also been proposed to use zirconium oxide with a bending strength of 200 to 400 MPa and aluminum oxide with a bending strength of about 400 MPa as cover materials for such transparent ceramics (Patent Document 2).

特表2016-540257号公報Special table 2016-540257 publication 特開2012-174053号公報JP 2012-174053 A

近年のタッチパネルの高性能化に伴い、カバー部材にはより一層の薄肉化の要望がある。しかしながら、サファイアは難加工性であるため、薄肉加工はコスト的に実用的ではない。一方、特許文献2で提案された酸化ジルコニウムや酸化アルミニウムは強度が十分ではなかった。 As touch panels have become more sophisticated in recent years, there is a demand for thinner cover materials. However, sapphire is difficult to process, so thinning it is not practical from a cost perspective. On the other hand, the zirconium oxide and aluminum oxide proposed in Patent Document 2 did not have sufficient strength.

本開示では、より一層の薄肉化し得るカバー部材を提供することを目的とする。 The objective of this disclosure is to provide a cover member that can be made even thinner.

本発明は特許請求の範囲の記載のとおりであり、また、本開示の要旨は以下のとおりである。
[1] 安定化元素を含有し、少なくとも正方晶ジルコニアを含むジルコニアからなり、平均結晶粒径が10nm以上250nm以下であり、なおかつ、相対密度が99.85%以上である焼結体から構成されるカバー部材。
[2] 前記安定化元素が、スカンジウム、イットリウム及びランタノイド系希土元素の群から選ばれる1種以上である、上記[1]に記載のカバー部材。
[3] 前記安定化元素が、イットリウムである、上記[1]又は[2]に記載のカバー部材。
[4] 前記安定化元素の含有量が、2.0mol%以上6.0mol%以下である上記[3]に記載のカバー部材。
[5] 前記焼結体が、ゲルマニウム、アルミニウム及びケイ素の群から選ばれる1種以上を含む、上記[1]乃至[4]のいずれかに記載のカバー部材。
[6] 厚みが0.1mm以上1.0mm以下である、上記[1]乃至[5]のいずれかに記載のカバー部材。
[7] 上記[1]乃至[6]のいずれかに記載のカバー部材を備えた表示デバイス。
[8] 上記[7]に記載の表示デバイスを備えた電子機器。
The present invention is as described in the claims, and the gist of the present disclosure is as follows.
[1] A cover member made of a sintered body containing a stabilizing element, made of zirconia including at least tetragonal zirconia, having an average crystal grain size of 10 nm or more and 250 nm or less, and having a relative density of 99.85% or more.
[2] The cover member according to the above [1], wherein the stabilizing element is at least one selected from the group consisting of scandium, yttrium and lanthanoid rare earth elements.
[3] The cover member according to the above [1] or [2], wherein the stabilizing element is yttrium.
[4] The cover member according to the above [3], wherein the content of the stabilizing element is 2.0 mol % or more and 6.0 mol % or less.
[5] The cover member according to any one of the above [1] to [4], wherein the sintered body contains one or more elements selected from the group consisting of germanium, aluminum and silicon.
[6] The cover member according to any one of the above [1] to [5], having a thickness of 0.1 mm or more and 1.0 mm or less.
[7] A display device comprising the cover member according to any one of [1] to [6] above.
[8] An electronic device comprising the display device according to [7] above.

本開示により、従来のカバー部材に対し、より一層の薄肉化し得るカバー部材を提供することができる。 This disclosure makes it possible to provide a cover member that can be made even thinner than conventional cover members.

実施例1で得られた焼結体のSEM観察図(図中スケールは300nm)FIG. 1 is a SEM image of the sintered body obtained in Example 1 (scale in the figure is 300 nm). 表示デバイスの一例の断面を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of an example of a display device.

以下、本開示について、実施形態の一例を示して説明する。
本実施形態における各用語は以下の通りである。
「曲げ強度」とは、JIS R 1601に準じた三点曲げ試験により求められる三点曲げ強度の値である。曲げ強度の測定は、支点間距離30mmで、幅4mm、厚さ3mmの柱形状の焼結体試料を使用して行い、10回測定した平均値をもって本実施形態の焼結体の曲げ強度とすればよい。
「相対密度」とは、理論密度に対する実測密度の割合(%)である。焼結体の実測密度は質量測定で測定される質量に対する、アルキメデス法で測定される体積の割合(g/cm)である。安定化元素がイットリウムである場合、理論密度は以下の式(1)~(4)から求められる密度(g/cm)である。
A=0.5080+0.06980X/(100+X) (1)
C=0.5195-0.06180X/(100+X) (2)
ρ=[124.25(100-X)+225.81X]
/[150.5(100+X)AC] (3)
ρ=100/[(Y/3.987)+(Y/3.637)+(Y/2.2)
+(100-Y-Y-Y)/ρ] (4)
式(1)~(4)において、ρは理論密度、ρはジルコニアの理論密度、A及びCは定数、Xはジルコニア(ZrO)及びイットリア(Y)換算したイットリウムの合計に対するイットリア換算したイットリウムのモル割合(mol%)、並びに、Y、Y及びYは焼結体のジルコニア、イットリウム、アルミニウム、ゲルマニウム及びケイ素を、それぞれ、ZrO、Y、Al、GeO及びSiO換算した合計に対するAl換算したアルミニウム、GeO換算したゲルマニウム及びSiO換算したケイ素の質量割合(質量%)である。
「結晶相」は粉末X線回折(以下、「XRD」ともいう。)測定により同定することができる。XRD測定の条件として、以下の条件を挙げることができる。
線源 : CuKα線(λ=0.15418nm)
測定モード : 連続スキャン
スキャンスピード : 4°/分
ステップ幅 : 0.02°
測定範囲 : 2θ=26°~33°
上述のXRD測定において、ジルコニアの各結晶面に相当するXRDピークは、以下の2θにピークトップを有するピークとして測定される。
単斜晶ジルコニアの(111)面に相当するXRDピーク : 2θ=31±0.5°
単斜晶ジルコニアの(11-1)面に相当するXRDピーク: 2θ=28±0.5°
正方晶ジルコニア及び立方晶ジルコニアの(111)面に相当するXRDピークは重複して測定され、そのピークトップの2θは、2θ=30±0.5°である。
XRD測定は、一般的なX線回折装置(例えば、MiniFlex、RIGAKU社製)を使用して行うことができる。
「単斜晶率」は、ジルコニアの結晶相に占める単斜晶ジルコニアの割合であり、ジルコニアのXRDパターンについて、以下の(5)式で求められる値である。
=[I(111)+I(11-1)]×100
/[I(111)+I(11-1)+I(111)] (5)
上記式において、fは単斜晶率(%)、I(111)は単斜晶ジルコニアの(111)面に相当するXRDピークのピーク高さ、I(11-1)は単斜晶ジルコニアの(11-1)面に相当するXRDピークのピーク高さ、及び、I(111)は正方晶ジルコニアの(111)面に相当するXRDピークのピーク高さである。
「結晶子径」は、以下の(6)式で求められる値である。
Dx=κλ/(βcosθ) (6)
ここで、Dxはジルコニア結晶子の結晶子径(nm)、κはシェラー定数(=1)、λは粉末X線回折測定の線源の波長(λ=0.15418nm)、βは以下の(7)式から求められる半値幅である(ラジアン)、及び、θはXRD測定における正方晶ジルコニアの(111)面に相当する反射のブラック角(°)である。
β=(B-b1/2×(π/180) (7)
Bは正方晶ジルコニアの(111)面の半値幅の実測値、bは、標準試料として、大気中、800℃で6時間処理後の粒径60μmの石英砂をXRD測定して得られる定数であり、当該測定により得られる、正方晶ジルコニアの(111)面に相当するXRDピークの2θに対応する石英砂の2θの半値幅である。
Hereinafter, the present disclosure will be described with reference to an example of an embodiment.
The terms used in this embodiment are as follows:
The "bending strength" refers to a three-point bending strength value determined by a three-point bending test in accordance with JIS R 1601. The bending strength is measured using a columnar sintered body sample having a support distance of 30 mm, a width of 4 mm, and a thickness of 3 mm, and the bending strength of the sintered body of this embodiment may be determined by averaging the values measured 10 times.
"Relative density" refers to the ratio (%) of the measured density to the theoretical density. The measured density of a sintered body is the ratio (g/cm 3 ) of the volume measured by Archimedes' method to the mass measured by mass measurement. When the stabilizing element is yttrium, the theoretical density is the density (g/cm 3 ) calculated from the following formulas (1) to (4).
A=0.5080+0.06980X/(100+X) (1)
C=0.5195-0.06180X/(100+X) (2)
ρ Z = [124.25 (100-X) + 225.81X]
/[150.5(100+X)A 2 C] (3)
ρ 0 =100/[(Y A /3.987)+(Y G /3.637)+(Y S /2.2)
+(100- YA - YG - YS )/ ρZ ] (4)
In formulas (1) to (4), ρ0 is the theoretical density, ρZ is the theoretical density of zirconia, A and C are constants, X is the molar ratio (mol%) of yttrium converted into yttria relative to the total of yttrium converted into zirconia ( ZrO2 ) and yttria ( Y2O3 ), and YA , YG , and YS are the mass ratios (mass%) of aluminum converted into Al2O3 , germanium converted into GeO2 , and silicon converted into SiO2 relative to the total of zirconia, yttrium , aluminum , germanium, and silicon of the sintered body converted into ZrO2 , Y2O3 , Al2O3 , GeO2, and SiO2 , respectively.
The "crystalline phase" can be identified by powder X-ray diffraction (hereinafter, also referred to as "XRD") measurement. The conditions for the XRD measurement are as follows.
Radiation source: CuKα radiation (λ=0.15418nm)
Measurement mode: Continuous scan
Scan speed: 4°/min
Step width: 0.02°
Measurement range: 2θ=26° to 33°
In the above-mentioned XRD measurement, the XRD peaks corresponding to the respective crystal planes of zirconia are measured as peaks having peak tops at the following 2θ.
XRD peak corresponding to the (111) plane of monoclinic zirconia: 2θ=31±0.5°
XRD peak corresponding to the (11-1) plane of monoclinic zirconia: 2θ=28±0.5°
The XRD peaks corresponding to the (111) planes of tetragonal zirconia and cubic zirconia were measured in duplicate, and the 2θ angle of the peak top was 2θ=30±0.5°.
The XRD measurement can be carried out using a general X-ray diffraction device (for example, MiniFlex, manufactured by RIGAKU Corporation).
The "monoclinic ratio" is the ratio of monoclinic zirconia to the zirconia crystal phase, and is a value calculated from the XRD pattern of zirconia using the following formula (5).
f m = [I m (111) + I m (11-1)] x 100
/[I m (111)+I m (11-1)+I t (111)] (5)
In the above formula, f m is the monoclinic rate (%), I m (111) is the peak height of the XRD peak corresponding to the (111) plane of monoclinic zirconia, I m (11-1) is the peak height of the XRD peak corresponding to the (11-1) plane of monoclinic zirconia, and I t (111) is the peak height of the XRD peak corresponding to the (111) plane of tetragonal zirconia.
The "crystallite size" is a value calculated by the following formula (6).
Dx=κλ/(βcosθ) (6)
Here, Dx is the crystallite diameter (nm) of the zirconia crystallite, κ is the Scherrer constant (=1), λ is the wavelength of the radiation source in the powder X-ray diffraction measurement (λ=0.15418 nm), β is the half-width (radian) calculated from the following formula (7), and θ is the Bragg angle (°) of the reflection corresponding to the (111) plane of tetragonal zirconia in the XRD measurement.
β=(B 2 - b 2 ) 1/2 × (π/180) (7)
B is the measured value of the half-width at half maximum of the (111) plane of tetragonal zirconia, and b is a constant obtained by XRD measurement of a standard sample of quartz sand having a particle size of 60 μm after treatment in air at 800° C. for 6 hours, and is the half-width at 2θ of the quartz sand corresponding to the 2θ of the XRD peak corresponding to the (111) plane of tetragonal zirconia obtained by the measurement.

以下、本実施形態のカバー部材について説明する。
本実施形態は、安定化元素を含有し、少なくとも正方晶ジルコニアを含むジルコニアからなり、平均結晶粒径が10nm以上250nm以下であり、なおかつ、相対密度が99.85%以上である焼結体から構成されるカバー部材、である。
The cover member of this embodiment will be described below.
The present embodiment relates to a cover member constituted by a sintered body that contains a stabilizing element, is made of zirconia including at least tetragonal zirconia, has an average crystal grain size of 10 nm or more and 250 nm or less, and has a relative density of 99.85% or more.

(焼結体)
本実施形態のカバー部材を構成する焼結体は、安定化元素を含有し、少なくとも正方晶ジルコニアを含むジルコニアからなる焼結体であり、いわゆるジルコニア焼結体、更には部分安定化ジルコニア焼結体、である。
(Sintered body)
The sintered body constituting the cover member of this embodiment is a sintered body made of zirconia containing a stabilizing element and including at least tetragonal zirconia, and is a so-called zirconia sintered body, or further a partially stabilized zirconia sintered body.

安定化元素は、ジルコニアを安定化する機能を有する元素であり、スカンジウム、イットリウム及びランタノイド系希土元素の群から選ばれる1種以上が挙げられ、スカンジウム及びイットリウムの少なくともいずれかであることが好ましく、イットリウムであることがより好ましい。本実施形態において、安定化元素の含有量はジルコニアが部分安定化される含有量であればよい。例えば、安定化元素がイットリウムの場合、安定化元素の含有量(以下、「安定化元素量」ともいい、安定化元素がイットリウム等である場合の安定化元素量を「イットリウム含有量」等ともいう。)は、2.0mol%以上又は2.5mol%以上であり、かつ、6.0mol以下、5.0mol%以下又は4.0mol%以下が挙げられる。The stabilizing element is an element having a function of stabilizing zirconia, and may be one or more selected from the group consisting of scandium, yttrium, and lanthanoid rare earth elements. At least one of scandium and yttrium is preferable, and yttrium is more preferable. In this embodiment, the content of the stabilizing element may be a content that partially stabilizes zirconia. For example, when the stabilizing element is yttrium, the content of the stabilizing element (hereinafter also referred to as the "stabilizing element amount", and when the stabilizing element is yttrium, etc., the stabilizing element amount is also referred to as the "yttrium content") is 2.0 mol% or more or 2.5 mol% or more, and may be 6.0 mol% or less, 5.0 mol% or less, or 4.0 mol% or less.

安定化元素量は、焼結体中のジルコニウム(Zr)のジルコニア(ZrO)換算量及び安定化元素の酸化物換算量の合計に対する、安定化元素の酸化物換算量のモル割合であり、例えば、イットリウム含有量は、焼結体中のジルコニウム(Zr)をジルコニア(ZrO)換算した量及びイットリウム(Y)をイットリア(Y)換算した量の合計に対する、イットリウムをイットリア換算した量のモル割合(={Y/(ZrO+Y)}×100[mol%])により求めることができる。 The amount of the stabilizing element is the molar ratio of the amount of the stabilizing element converted into oxide to the sum of the amount of zirconium (Zr) in the sintered body converted into zirconia (ZrO 2 ) and the amount of the stabilizing element converted into oxide. For example, the yttrium content can be calculated by the molar ratio of the amount of yttrium converted into yttria to the sum of the amount of zirconium (Zr) in the sintered body converted into zirconia ( ZrO 2 ) and the amount of yttrium (Y) converted into yttria (Y 2 O 3 ) (= {Y 2 O 3 / (ZrO 2 + Y 2 O 3 )} × 100 [mol %]).

焼結体は、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)及びケイ素(Si)の群から選ばれる1種以上、好ましくはゲルマニウム及びアルミニウムの少なくともいずれか(以下、「添加元素」ともいう。)を含んでいてもよい。焼結体が添加元素を含むことで、安定化元素量が少なくとも、結晶粒間の粒界強度が高くなる傾向があり、本実施形態のカバー部材のより一層の薄肉化が可能となる。添加元素は少なくともアルミニウムであり、アルミニウム及びゲルマニウムであることが好ましい。添加元素の含有量(以下、「添加元素量」ともいい、添加元素がゲルマニウム等である場合の添加元素量を「ゲルマニウム含有量」等ともいう。)は任意であるが、0質量%以上、0.05質量%以上又は0.1質量%以上であり、なおかつ、1.5質量%以下、1.0質量%以下又は0.5質量%以下であることが挙げられる。添加元素量は、焼結体中のジルコニウム(Zr)をジルコニア(ZrO)換算した量、安定化元素を酸化物換算した量及び添加元素を酸化物換算した量の合計に対する、添加元素を酸化物換算した量の質量割合であり、例えば、ゲルマニウムを含有し、残部がイットリウム含有ジルコニアからなる焼結体におけるゲルマニウム含有量は{GeO/(ZrO+Y+GeO)}×100[質量%])として求められ、また、ゲルマニウム及びアルミニウムを含有し、残部がイットリウム含有ジルコニアからなる焼結体における添加元素量は{(Al+GeO)/(ZrO+Y+GeO+Al)}×100[質量%])として求められる。 The sintered body may contain at least one selected from the group consisting of germanium (Ge), aluminum (Al) and silicon (Si), preferably at least one of germanium and aluminum (hereinafter also referred to as "additive element"). When the sintered body contains an additive element, the grain boundary strength between crystal grains tends to be high at least in the amount of stabilizing element, and the cover member of this embodiment can be made even thinner. The additive element is at least aluminum, and preferably aluminum and germanium. The content of the additive element (hereinafter also referred to as "additive element amount", and the amount of the additive element when the additive element is germanium or the like is also referred to as "germanium content") is arbitrary, but may be 0 mass% or more, 0.05 mass% or more, or 0.1 mass% or more, and 1.5 mass% or less, 1.0 mass% or less, or 0.5 mass% or less. The amount of an added element is the mass ratio of the amount of the added element converted into an oxide to the total amount of zirconium (Zr) in the sintered body converted into zirconia (ZrO 2 ), the amount of the stabilizing element converted into an oxide, and the amount of the added element converted into an oxide. For example, the germanium content in a sintered body containing germanium and the balance consisting of yttrium-containing zirconia is calculated as {GeO 2 /(ZrO 2 +Y 2 O 3 +GeO 2 )}×100[mass%], and the amount of the added element in a sintered body containing germanium and aluminum and the balance consisting of yttrium-containing zirconia is calculated as {(Al 2 O 3 +GeO 2 )/(ZrO 2 +Y 2 O 3 +GeO 2 +Al 2 O 3 )}×100[mass%].

焼結体は、不可避不純物以外は含まないことが好ましい。ジルコニアの不可避不純物としてハフニア(HfO)が例示できる。なお、本実施形態における組成や相対密度などの組成に関係する値の算出において、焼結体に含有されるハフニアはジルコニアとみなしてこれらの値を計算すればよい。 It is preferable that the sintered body does not contain anything other than inevitable impurities. An example of an inevitable impurity in zirconia is hafnia (HfO 2 ). In addition, in the calculation of values related to the composition such as the composition and relative density in this embodiment, the hafnia contained in the sintered body may be regarded as zirconia to calculate these values.

焼結体は、少なくとも正方晶ジルコニアを含むジルコニアからなり、正方晶を主相とするジルコニアからなることが好ましく、正方晶のみからなるジルコニアからなることがより好ましい。これにより、薄肉化したカバー部材する場合であっても、その加工時に破損しにくくなる。
「正方晶を主相とする」とは、ジルコニアの結晶相に含まれる単斜晶、立方晶及び正方晶の中で、正方晶が占める割合が最も高い結晶相の状態である。ジルコニアの結晶相に占める正方晶の比率は、焼結体のX線回折(XRD)パターンの、リートベルト法により算出することができる。正方晶を主相とするジルコニアにおいては、上記で算出される正方晶の比率が50質量%以上であることが挙げられる。
The sintered body is made of zirconia containing at least tetragonal zirconia, preferably made of zirconia having tetragonal crystals as the main phase, and more preferably made of zirconia consisting of tetragonal crystals only, which makes the sintered body less susceptible to breakage during processing even when a thin-walled cover member is used.
"Tetragonal as the main phase" refers to a state in which the proportion of tetragonal crystals is the highest among the monoclinic, cubic and tetragonal crystals contained in the zirconia crystal phase. The proportion of tetragonal crystals in the zirconia crystal phase can be calculated by the Rietveld method of the X-ray diffraction (XRD) pattern of the sintered body. In zirconia with tetragonal crystals as the main phase, the proportion of tetragonal crystals calculated above is 50 mass% or more.

焼結体は、平均結晶粒径が10nm以上250nm以下であり、なおかつ相対密度が99.85%以上である。これにより、カバー部材として適用し得る透光性を有する焼結体となる。焼結体の平均結晶粒径は、50nm以上200nm以下であることが好ましく、50nm以上175nm以下であることがより好ましい。The sintered body has an average crystal grain size of 10 nm or more and 250 nm or less, and a relative density of 99.85% or more. This results in a sintered body with translucency that can be used as a cover member. The average crystal grain size of the sintered body is preferably 50 nm or more and 200 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 175 nm or less.

本実施形態の焼結体は、相対密度が99.85%以上であり、更には99.88%以上であることが好ましい。相対密度は100%以下であればよい。The sintered body of this embodiment has a relative density of 99.85% or more, and preferably 99.88% or more. The relative density may be 100% or less.

さらに、本実施形態の焼結体は、常圧焼結で得られた状態の焼結体(いわゆる、常圧焼結体)、加圧焼結で得られた状態の焼結体(いわゆる、加圧焼結体)等、公知の焼結方法で得られた状態の焼結体であればよい。 Furthermore, the sintered body of this embodiment may be a sintered body obtained by a known sintering method, such as a sintered body obtained by atmospheric pressure sintering (so-called atmospheric pressure sintered body) or a sintered body obtained by pressure sintering (so-called pressure sintered body).

焼結体は、曲げ強度が500MPa以上又は800MPa以上であることが好ましい。実用的な加工性を有していれば曲げ強度の上限は任意であるが、焼結体の曲げ強度は2000MPa以下又は1800MPa以下であることが挙げられる。The bending strength of the sintered body is preferably 500 MPa or more or 800 MPa or more. The upper limit of the bending strength can be any value as long as it has practical processability, but the bending strength of the sintered body is preferably 2000 MPa or less or 1800 MPa or less.

焼結体は、厚さ0.1mmでの直線透過率が45%以上であれば、カバー部材とした際に十分な透明性を示す。直線透過率は47%以上又は50%以上であることがより好ましい。厚さ0.1mmでの直線透過率は高い方が好ましいが、75%以下又は70%以下であることが挙げられる。
厚さ0.1mmでの直線透過率は、試料の厚さ1mmの直線透過率を測定し下記式から算出することができる。
試料の厚さ1mmでの直線透過率を測定するにあたっては、試料の両面が表面粗さ(Ra)≦0.02μmである焼結体とし、測定は一般的な分光光度計(例えば、V-650、日本分光社製)を使用して、波長600nmの光を当該試料に照射して行えばよい。積分球により測定された全光線透過光率から拡散透過光率を差し引くことで厚さ1mmでの直線透過率(t600;%)を算出すればよい。
If the sintered body has a linear transmittance of 45% or more at a thickness of 0.1 mm, it will exhibit sufficient transparency when used as a cover member. The linear transmittance is preferably 47% or more or 50% or more. The linear transmittance at a thickness of 0.1 mm is preferably high, but may be 75% or less or 70% or less.
The linear transmittance at a thickness of 0.1 mm can be calculated from the following formula by measuring the linear transmittance at a thickness of 1 mm of the sample.
To measure the linear transmittance of a sample at a thickness of 1 mm, both sides of the sample are sintered bodies with a surface roughness (Ra) of ≦0.02 μm, and the measurement is performed by irradiating the sample with light at a wavelength of 600 nm using a general spectrophotometer (for example, V-650, manufactured by JASCO Corporation). The linear transmittance (t 600 ; %) at a thickness of 1 mm can be calculated by subtracting the diffuse transmittance from the total light transmittance measured using an integrating sphere.

さらに、得られた直線透過率から、下式により、厚さ0.1mmにおける直線透過率(T)を求めることができる。
T[%] = (1-R)exp(-0.1μ)×100
R={(1-n)/(1+n)}
上記式において、Tは厚さ0.1mmにおける直線透過率、Rは係数、及びnはジルコニアの屈折率である。本実施形態において、nは2.14とすればよい。μは吸収係数であり、以下の式から求めることができる。
μ=-In{(t600/100)×(1/0.753)}
Furthermore, from the obtained linear transmittance, the linear transmittance (T) at a thickness of 0.1 mm can be calculated using the following formula.
T [%] = (1-R) 2 exp (-0.1μ) x 100
R={(1-n)/(1+n)} 2
In the above formula, T is the linear transmittance at a thickness of 0.1 mm, R is a coefficient, and n is the refractive index of zirconia. In this embodiment, n may be set to 2.14. μ is the absorption coefficient, which can be calculated from the following formula.
μ=-In{(t 600 /100)×(1/0.753)}

(カバー部材及び表示デバイス)
表示デバイスは、タッチパネルを備えた表示デバイス、更には静電容量式のタッチパネルを備えた表示デバイスが例示できる。図2に、タッチパネルを備えた表示デバイスの一例の断面図を示す。図2の表示デバイス(200)は、カバー部材(201)、タッチパネル(202)及び表示モジュール(203)の要素が積層して構成されている。なお、図2には図示していないが粘着シート等、各要素間を固定する接着部材を介していてもよい。
(Cover member and display device)
The display device may be, for example, a display device equipped with a touch panel, or even a display device equipped with a capacitive touch panel. Fig. 2 shows a cross-sectional view of an example of a display device equipped with a touch panel. The display device (200) in Fig. 2 is configured by stacking elements of a cover member (201), a touch panel (202), and a display module (203). Although not shown in Fig. 2, an adhesive member such as an adhesive sheet may be used to fix the elements together.

カバー部材(201)は、上述の焼結体から構成されていればよく、形状は表示デバイスに適した所期の形状であればよく、例えば、立方体状、直方体状、多角体状、板状、円板状、柱状、錐体状、球状、略球状その他の基本的形状が例示できる。The cover member (201) may be made of the above-mentioned sintered body and may have any desired shape suitable for the display device, such as a cube, rectangular prism, polygonal, plate-like, disk-like, columnar, cone-like, spherical, approximately spherical, or other basic shape.

カバー部材(201)の厚みは0.1mm以上又は0.2mm以上であり、かつ、1.0mm以下又は0.5mm以下であることが好ましい。It is preferable that the thickness of the cover member (201) is 0.1 mm or more or 0.2 mm or more, and 1.0 mm or less or 0.5 mm or less.

タッチパネル(202)の方式は、抵抗膜方式、光学方式及び静電容量方式の群から選ばれる1種以上が挙げられ、静電容量方式であることが好ましい。The touch panel (202) may be of one or more types selected from the group consisting of a resistive film type, an optical type, and a capacitive type, and is preferably of a capacitive type.

表示モジュール(203)は、例えば、液晶モジュール、TFT(Thin Film Transistor)、OLED(Organic Light Emitting Diode)、無機EL(Inorganic Electro-Luminescence)、電子ペーパー及び透過型ディスプレイの群から選ばれる1種以上、好ましくはOLED及び無機ELが例示できる。The display module (203) may be, for example, one or more selected from the group consisting of a liquid crystal module, a TFT (Thin Film Transistor), an OLED (Organic Light Emitting Diode), an inorganic EL (Inorganic Electro-Luminescence), electronic paper, and a transmissive display, and preferably an OLED and an inorganic EL.

<製造方法>
本実施形態のカバー部材の製造方法は任意であり、所期の形状となるように、任意の方法で焼結体を製造し、これをカバー部材とすればよい。
<Manufacturing method>
The cover member of this embodiment may be manufactured by any method, and a sintered body may be manufactured by any method so as to have a desired shape, and this may be used as the cover member.

焼結体の製造方法として、安定化元素を含有し、結晶子径が5nm以上40nm以下、かつ、単斜晶率が5%以上50%以下であるジルコニアの粉末からなる成形体を焼結して予備焼結体とする工程、及び、予備焼結体を1000℃以上1200℃未満で熱間静水圧ブレス処理をする工程、を有する製造方法、が挙げられる。A method for producing a sintered body includes a process for sintering a compact made of zirconia powder containing a stabilizing element, having a crystallite size of 5 nm or more and 40 nm or less, and a monoclinic rate of 5% or more and 50% or less, to obtain a pre-sintered body, and a process for subjecting the pre-sintered body to hot isostatic pressing at a temperature of 1000°C or more and less than 1200°C.

安定化元素を含有し、結晶子径が5nm以上40nm以下、かつ、単斜晶率が5%以上50%以下であるジルコニアの粉末からなる成形体を焼結して予備焼結体とする工程(以下、「予備焼結工程」ともいう。)に供する成形体は、安定化元素を含有し、結晶子径が5nm以上40nm以下、かつ、単斜晶率が5%以上50%以下であるジルコニアからなる成形体である。この様な成形体を予備焼結及び熱間静水圧プレスすることで、カバー部材として適した機械的特性及び光学的特性を有する焼結体が得られる。The molded body used in the process of sintering a molded body made of zirconia powder containing a stabilizing element, having a crystallite diameter of 5 nm to 40 nm, and a monoclinic ratio of 5% to 50% to prepare a pre-sintered body (hereinafter also referred to as the "pre-sintering process") is a molded body made of zirconia containing a stabilizing element, having a crystallite diameter of 5 nm to 40 nm, and a monoclinic ratio of 5% to 50%. By pre-sintering and hot isostatically pressing such a molded body, a sintered body having mechanical and optical properties suitable for a cover member is obtained.

成形体は、安定化元素を含有し、結晶子径が5nm以上40nm以下、かつ、単斜晶率が5%以上50%以下であるジルコニアの粉末粒子が物理的に凝集した、いわゆる圧粉体である。The molded body is a so-called compact, which is a physical aggregation of zirconia powder particles containing a stabilizing element, having a crystallite diameter of 5 nm or more and 40 nm or less, and a monoclinic rate of 5% or more and 50% or less.

ジルコニアが含有する安定化元素は、ジルコニアを安定化する機能を有する元素であり、スカンジウム、イットリウム及びランタノイド系希土元素の群から選ばれる1種以上が挙げられ、スカンジウム及びイットリウムの少なくともいずれかであることが好ましく、イットリウムであることがより好ましい。ジルコニアが含有する安定化元素の含有量はジルコニアが部分安定化される含有量であればよい。例えば、イットリウム含有量として、2.0mol%以上又は2.5mol%以上であり、かつ、6.0mol%以下、5.0mol%以下又は4.0mol%以下が挙げられる。The stabilizing element contained in zirconia is an element having a function of stabilizing zirconia, and includes at least one selected from the group consisting of scandium, yttrium, and lanthanoid rare earth elements, and is preferably at least one of scandium and yttrium, and more preferably yttrium. The content of the stabilizing element contained in zirconia may be a content that partially stabilizes zirconia. For example, the yttrium content may be 2.0 mol% or more or 2.5 mol% or more, and 6.0 mol% or less, 5.0 mol% or less, or 4.0 mol% or less.

比較的低いHIP処理温度で緻密化しやすくなる傾向があるため、ジルコニアの結晶子径は10nm以上又は15nm以上であり、また、35nm以下又は32nm以下であることが好ましい。Since zirconia tends to become densified at relatively low HIP processing temperatures, it is preferable that the crystallite diameter of the zirconia is 10 nm or more or 15 nm or more, and 35 nm or less or 32 nm or less.

ジルコニアの単斜晶率は10%以上又は15%以上であり、また、45%以下又は40%以下であることが好ましい。The monoclinic ratio of zirconia is preferably 10% or more or 15% or more, and 45% or less or 40% or less.

成形体は、ゲルマニウム、アルミニウム及びケイ素の群から選ばれる1種以上、好ましくはゲルマニウム及びアルミニウムの少なくともいずれか(添加元素)を含んでいてもよい。添加元素量は任意であるが、0質量%以上、0.05質量%以上、又は0.1質量%以上であり、なおかつ、1.5質量%以下、1.0質量%以下又は0.5質量%以下であることが挙げられる。添加元素量は、成形体中のジルコニウム(Zr)をジルコニア(ZrO)換算した量、安定化元素を酸化物換算した量及び添加元素を酸化物換算した量の合計に対する、添加元素を酸化物換算した量の質量割合である。 The molded body may contain at least one selected from the group consisting of germanium, aluminum, and silicon, preferably at least one of germanium and aluminum (additive element). The amount of the additive element is arbitrary, but may be 0 mass% or more, 0.05 mass% or more, or 0.1 mass% or more, and may be 1.5 mass% or less, 1.0 mass% or less, or 0.5 mass% or less. The amount of the additive element is the mass ratio of the amount of the additive element converted into an oxide to the total amount of the zirconium (Zr) in the molded body converted into zirconia (ZrO 2 ), the amount of the stabilizing element converted into an oxide, and the amount of the additive element converted into an oxide.

成形体の形状は、焼結による収縮を考慮した上で、目的とするカバー部材の形状と同様な形状であればよい。また、成形体の形状として、立方体状、直方体状、多面体状、柱状、円柱状、円板状及び略球状の群から選ばれる少なくとも1つが例示できる。The shape of the molded body may be the same as the shape of the intended cover member, taking into consideration shrinkage due to sintering. Examples of the shape of the molded body include at least one selected from the group consisting of a cube, a rectangular parallelepiped, a polyhedron, a columnar shape, a cylindrical shape, a disk shape, and a substantially spherical shape.

成形体は、安定化元素を含有するジルコニアからなる粉末を、例えば、一軸プレス、冷間静水圧プレス、スリップキャスティング及び射出成形の群から選ばれる少なくとも1種、の成形方法に成形して作製すればよい。コンパウンドなど、樹脂を使用して成形を作製した場合は、必要に応じ、得られる成形体(圧粉体)を熱処理して樹脂を除去してもよい。熱処理条件として、大気中、400℃以上800℃未満が例示できる。The molded body may be produced by molding a powder of zirconia containing a stabilizing element using at least one molding method selected from the group consisting of uniaxial pressing, cold isostatic pressing, slip casting, and injection molding. When a resin such as a compound is used to produce the molded body, the resulting molded body (compressed powder body) may be heat-treated to remove the resin, if necessary. Examples of heat treatment conditions include air at 400°C or higher and lower than 800°C.

予備焼結工程では、成形体が、次いで行われる熱間静水圧プレス(以下、「HIP」ともいう。)で気孔が十分に排除できるような構造になるように、これを焼結すればよい。好ましい予備焼結の条件として、以下の条件が挙げられる。
予備焼結方法 :常圧焼結
予備焼結雰囲気 :酸化雰囲気、好ましくは大気雰囲気
予備焼結温度 :1000℃以上又は1100℃以上、かつ、
1250℃以下、1200℃以下又は1150℃以下
昇温速度 : 50℃/時間以上又は80℃/時間以上、かつ、
150℃/時間以下又は120℃/時間以下
降温速度 :100℃/時間以上又は150℃/時間以上、かつ、
250℃/時間以下又は200℃/時間以下
In the pre-sintering step, the molded body is sintered so as to have a structure that allows pores to be sufficiently eliminated in the subsequent hot isostatic pressing (hereinafter also referred to as "HIP"). Preferred pre-sintering conditions include the following conditions.
Pre-sintering method: normal pressure sintering Pre-sintering atmosphere: oxidizing atmosphere, preferably air atmosphere Pre-sintering temperature: 1000°C or higher or 1100°C or higher, and
1250°C or less, 1200°C or less, or 1150°C or less Heating rate: 50°C/hour or more, or 80°C/hour or more, and
Temperature decreasing rate: 100° C./hour or more or 150° C./hour or more, and
250° C./hour or less or 200° C./hour or less

本実施形態において「常圧焼結」とは、焼結時に被焼結物(成形体や仮焼体など)に対して外的な力を加えずに加熱することにより焼結する方法である。なお、予備焼結温度での保持時間は、予備焼結温度に応じて適宜変更すればよく、予備焼結温度が高くなるほど保持時間は短くてよい。予備焼結温度での保持時間として1時間以上3時間以下が例示できる。また、降温速度は昇温速度より速いことが好ましい。In this embodiment, "atmospheric sintering" refers to a method of sintering by heating the material to be sintered (such as a compact or calcined body) without applying an external force during sintering. The holding time at the pre-sintering temperature can be changed appropriately depending on the pre-sintering temperature, and the higher the pre-sintering temperature, the shorter the holding time can be. An example of the holding time at the pre-sintering temperature is 1 hour or more and 3 hours or less. It is also preferable that the temperature drop rate is faster than the temperature rise rate.

本実施形態の製造方法は、予備焼結体を1000℃以上1200℃未満で熱間静水圧ブレス処理(以下、「HIP処理」ともいう。)をする工程(以下、「HIP工程」ともいう。)を有する。HIP工程により、本実施形態のカバー部材が得られる。The manufacturing method of this embodiment includes a process (hereinafter also referred to as the "HIP process") in which the pre-sintered body is subjected to hot isostatic pressing (hereinafter also referred to as the "HIP process") at a temperature of 1000°C or higher but lower than 1200°C. The cover member of this embodiment is obtained by the HIP process.

HIP処理では、予備焼結体をHIP処理温度1000℃以上1200℃未満で処理する。HIP処理温度は1100℃以上又は1130℃以上であることが好ましく、また、1180℃以下であることが好ましい。さらに、成形体(予備焼結体)の焼結性に応じてHIP処理温度と予備焼結温度の関係を調整すればよく、例えば、HIP処理温度は、予備焼結温度より高いこと、更にはHIP処理温度が予備焼結温度より5℃以上15℃以下高いことが挙げられる。HIP処理温度での保持時間として0.5時間以上2時間以下が例示できる。In the HIP treatment, the pre-sintered body is treated at a HIP treatment temperature of 1000°C or more and less than 1200°C. The HIP treatment temperature is preferably 1100°C or more or 1130°C or more, and is preferably 1180°C or less. Furthermore, the relationship between the HIP treatment temperature and the pre-sintering temperature can be adjusted according to the sinterability of the molded body (pre-sintered body). For example, the HIP treatment temperature is higher than the pre-sintering temperature, and further, the HIP treatment temperature is 5°C to 15°C higher than the pre-sintering temperature. The holding time at the HIP treatment temperature can be, for example, 0.5 hours to 2 hours.

HIP処理の雰囲気は不活性雰囲気及び還元雰囲気の少なくともいずれかであればよく、アルゴン雰囲気であることが好ましい。HIP圧力は100MPa以上200MPa以下であればよい。The HIP treatment atmosphere may be at least one of an inert atmosphere and a reducing atmosphere, and is preferably an argon atmosphere. The HIP pressure may be 100 MPa or more and 200 MPa or less.

本実施形態の製造方法は、HIP処理後のカバー部材を、酸化雰囲気で熱処理する工程を有していてもよい。HIP処理後のカバー部材(HIP処理体)をこのような工程に供することで、透明性の調整ができる。熱処理条件は任意であるが、HIP処理温度より低い温度で処理することが好ましく、以下の条件が例示できる。
熱処理方法 :常圧焼成
熱処理雰囲気:酸化雰囲気、好ましくは大気雰囲気
熱処理温度 :900℃以上1100℃以下
熱処理時間 :0.5時間以上5時間以下
The manufacturing method of this embodiment may include a step of heat-treating the cover member after the HIP treatment in an oxidizing atmosphere. By subjecting the cover member after the HIP treatment (HIP-treated body) to such a step, the transparency can be adjusted. The heat treatment conditions are arbitrary, but it is preferable to treat at a temperature lower than the HIP treatment temperature, and the following conditions can be exemplified.
Heat treatment method: Normal pressure firing Heat treatment atmosphere: Oxidizing atmosphere, preferably air atmosphere Heat treatment temperature: 900°C to 1100°C Heat treatment time: 0.5 hours to 5 hours

以下、実施例を使用して本開示について説明する。しかしながら、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。Hereinafter, the present disclosure will be described using examples. However, the present disclosure is not limited to these examples.

(結晶相の同定)
一般的なX線回折装置(商品名:UltimaIIV、リガク社製)を使用し、粉末試料のXRDパターンを得た。XRD測定の条件は以下のとおりである。
線源 : CuKα線(λ=0.15418nm)
測定モード : 連続スキャン
スキャンスピード : 4°/分
ステップ幅 : 0.02°
測定範囲 : 2θ=26°~33°
(Identification of Crystalline Phases)
An XRD pattern of the powder sample was obtained using a general X-ray diffraction device (product name: Ultima II V, manufactured by Rigaku Corporation). The conditions for the XRD measurement were as follows:
Radiation source: CuKα radiation (λ=0.15418nm)
Measurement mode: Continuous scan
Scan speed: 4°/min
Step width: 0.02°
Measurement range: 2θ=26° to 33°

(単斜晶相率)
結晶相の同定と同様な方法で得られたXRDパターンを得、上述の(5)式から単斜晶率を求めた。
(Monoclinic fraction)
An XRD pattern was obtained in the same manner as in the identification of the crystal phase, and the monoclinic ratio was calculated from the above formula (5).

(結晶子径)
結晶相の同定と同様な方法で得られたXRDパターンを得、上述の(6)式及び(7)式から結晶子径を求めた。
(Crystallite size)
An XRD pattern was obtained in the same manner as in the identification of the crystalline phase, and the crystallite size was calculated from the above formulas (6) and (7).

(相対密度)
焼結体試料の実測密度をアルキメデス法により測定した。測定に先立ち、乾燥後の焼結体の質量を測定した後,焼結体を水中に配置し、これを1時間煮沸し、前処理とした。理論密度は、式(1)~(4)から求め、理論密度(ρ)に対する実測密度(ρ)の値から相対密度(%)を求めた。
(Relative Density)
The actual density of the sintered body samples was measured by the Archimedes method. Prior to the measurement, the mass of the dried sintered body was measured, and then the sintered body was placed in water and boiled for 1 hour as a pretreatment. The theoretical density was calculated from the formulas (1) to (4), and the relative density (%) was calculated from the value of the actual density (ρ) relative to the theoretical density (ρ 0 ).

(平均結晶粒径)
電界放出型走査型電子顕微鏡観察により得られた焼結体試料のSEM観察図を使用したプラニメトリック法により平均結晶粒径を求めた。すなわち、SEM観察図に面積が既知の円を描き、当該円内の結晶粒子数(Nc)及び当該円の円周上の結晶粒子数(Ni)を計測した。
合計の結晶粒子数が(Nc+Ni)が250±50個とした上で、以下の式を使用して平均結晶粒径を求めた。
平均結晶粒径=(Nc+(1/2)×Ni)/(A/M
上式において、Ncは円内の結晶粒子数、Niは円の円周上の結晶粒子数、Aは円の面積、及び、Mは走査型電子顕微鏡観察の倍率(5000倍)である。なお、ひとつのSEM観察図における結晶粒子数(Nc+Ni)が200個未満である場合、複数のSEM観察図を用いて(Nc+Ni)を250±50個とした。
測定に先立ち、焼結体試料は鏡面研磨した後、熱エッチング処理を施すことで前処理とした。鏡面研磨は、平面研削盤で焼結体表面を削ったあとに、鏡面研磨装置で平均粒径9μm、6μm及び1μmのダイヤモンド砥粒を順番に用いて研磨した。
(Average grain size)
The average crystal grain size was determined by a planimetric method using an SEM image of a sintered body sample obtained by field emission scanning electron microscope observation. That is, a circle with a known area was drawn on the SEM image, and the number of crystal grains within the circle (Nc) and the number of crystal grains on the circumference of the circle (Ni) were counted.
The total number of crystal grains (Nc+Ni) was set to 250±50, and the average crystal grain size was calculated using the following formula.
Average grain size=(Nc+(1/2)×Ni)/(A/M 2 )
In the above formula, Nc is the number of crystal grains in a circle, Ni is the number of crystal grains on the circumference of the circle, A is the area of the circle, and M is the magnification of the scanning electron microscope observation (5000 times). When the number of crystal grains (Nc + Ni) in one SEM observation image is less than 200, (Nc + Ni) was set to 250 ± 50 using multiple SEM observation images.
Prior to the measurement, the sintered body samples were pretreated by mirror polishing and then thermal etching. The mirror polishing was performed by grinding the surface of the sintered body with a surface grinder, and then polishing with diamond abrasive grains having average grain sizes of 9 μm, 6 μm, and 1 μm in a mirror polishing machine in that order.

(曲げ強度)
焼結体試料の曲げ強度は、JIS R1601に準じた三点曲げ試験で測定した。曲げ強度の測定は、支点間距離30mmで、幅4mm、厚さ3mmの柱形状の焼結体試料を使用して行い、10回測定した平均値をもって曲げ強度とした。
(Bending strength)
The bending strength of the sintered body samples was measured by a three-point bending test in accordance with JIS R 1601. The bending strength was measured using a columnar sintered body sample with a support distance of 30 mm, a width of 4 mm, and a thickness of 3 mm, and the bending strength was calculated by averaging the values measured 10 times.

(直線透過率)
試料の厚さ1mmでの直線透過率を測定するにあたっては、試料の両面が表面粗さ(Ra)≦0.02μmである焼結体とし、測定は一般的な分光光度計(例えば、V-650、日本分光社製)を使用して、波長600nmの光を当該試料に照射して行った。積分球により測定された全光線透過光率から拡散透過光率を差し引くことで厚さ1mmでの直線透過率(t600;%)を算出した。
下式により、厚さ0.1mmにおける直線透過率(T)を求めた。
T[%] = (1-R)exp(-0.1μ)×100
R={(1-n)/(1+n)}
上記式において、Tは厚さ0.1mmにおける直線透過率、Rは係数、及びnはジルコニアの屈折率である。本実施例において、nは2.14とした。μは吸収係数であり、以下の式から求めることができる。
μ=-In{(t600/100)×(1/0.753)}
(Linear transmittance)
To measure the linear transmittance of a sample at a thickness of 1 mm, both sides of the sample were sintered bodies with a surface roughness (Ra) of ≦0.02 μm, and the measurement was performed by irradiating the sample with light at a wavelength of 600 nm using a general spectrophotometer (e.g., V-650, manufactured by JASCO Corporation). The linear transmittance (t 600 ; %) at a thickness of 1 mm was calculated by subtracting the diffuse transmittance from the total light transmittance measured using an integrating sphere.
The linear transmittance (T) at a thickness of 0.1 mm was calculated using the following formula.
T [%] = (1-R) 2 exp (-0.1μ) x 100
R={(1-n)/(1+n)} 2
In the above formula, T is the linear transmittance at a thickness of 0.1 mm, R is a coefficient, and n is the refractive index of zirconia. In this embodiment, n was set to 2.14. μ is the absorption coefficient, which can be calculated from the following formula.
μ=-In{(t 600 /100)×(1/0.753)}

実施例1
添加元素量としてのアルミニウム含有量が0.25質量%、ゲルマニウム含有量が0.25質量%であり、残部が加水分解法で得られ、3mol%イットリウム含有ジルコニアとなるように、アルミナゾル、ゲルマニア粉末及び結晶子径が31nmであり、かつ、単斜晶率が29%である3mol%イットリウム含有ジルコニア粉末を湿式で粉砕混合及び乾燥した。
乾燥後の混合粉末を一軸加圧した後CIP(Cold Isostatic Pressing)処理して成形体(圧粉体)とした後、昇温速度100℃/時間で1142℃まで昇温し、2時間保持し予備焼結した。予備焼結後200℃/時間で200℃まで降温し一次焼結体を得た。
得られた一次焼結体をアルゴン雰囲気中、150MPa、1150℃、1時間でHIP処理することで、添加元素量としてのアルミニウム含有量が0.25質量%及びゲルマニウム含有量が0.25質量%であり、残部が3mol%イットリウム含有ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。本実施例の焼結体は、目視により透光性を有することが確認でき、また、平均結晶粒径は100nmであった。
本実施形態の焼結体は、相対密度が99.91%(実測密度:6.074g/cm)、曲げ強度が1710MPa、及び、試料厚さ1mmにおける波長600nmに対する直線透過率が1.4%であった。また、μ=4.0mm-1であり、厚さ0.1mmにおける直線透過率(T)が50%であることがわかる。これより、本実施例の焼結体は、カバー部材として使用し得る強度及び透光性を有することが確認できる。
Example 1
The aluminum content as added elements was 0.25 mass%, the germanium content was 0.25 mass%, and the remainder was obtained by a hydrolysis method to obtain 3 mol % yttrium-containing zirconia. Alumina sol, germania powder, and 3 mol % yttrium-containing zirconia powder having a crystallite diameter of 31 nm and a monoclinic rate of 29% were wet-pulverized, mixed, and dried.
The dried mixed powder was uniaxially pressed and then subjected to CIP (Cold Isostatic Pressing) to form a compact (green compact), which was then heated to 1142°C at a heating rate of 100°C/hour and held for 2 hours for pre-sintering. After pre-sintering, the temperature was lowered to 200°C at a rate of 200°C/hour to obtain a primary sintered body.
The obtained primary sintered body was subjected to HIP treatment in an argon atmosphere at 150 MPa and 1150°C for 1 hour to obtain a sintered body of this example having an aluminum content of 0.25 mass% and a germanium content of 0.25 mass% as additive elements, and the remainder being zirconia containing 3 mol% yttrium. The sintered body of this example was visually confirmed to have translucency, and the average crystal grain size was 100 nm.
The sintered body of this embodiment has a relative density of 99.91% (actual measured density: 6.074 g/cm 3 ), a bending strength of 1710 MPa, and a linear transmittance of 1.4% at a wavelength of 600 nm when the sample thickness is 1 mm. It is also found that μ=4.0 mm −1 and the linear transmittance (T) at a thickness of 0.1 mm is 50%. This confirms that the sintered body of this example has the strength and translucency required for use as a cover member.

実施例2
添加元素量としてのアルミニウム含有量が0.25質量%及びゲルマニウム含有量が0.75質量%となるようにアルミナゾル及びゲルマニア粉末を混合したこと以外は、実施例1と同様な方法で、添加元素量としてのアルミニウム含有量が0.25質量%及びゲルマニウム含有量が0.75質量%であり、残部が3mol%イットリウム含有ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。本実施例の焼結体は、目視により透光性を有することが確認でき、また、平均結晶粒径は110nmであった。
本実施形態の焼結体は、相対密度が99.90%(実測密度:6.053g/cm)、曲げ強度が1630MPa、及び、試料厚さ1mmにおける波長600nmに対する直線透過率が1.5%であった。また、μ=3.9mm-1であり、厚さ0.1mmにおける直線透過率(T)が51%であることがわかる。これより、本実施例の焼結体は、カバー部材として使用し得る強度及び透光性を有することが確認できる。
Example 2
Alumina sol and germania powder were mixed so that the aluminum content as the additive element amount was 0.25 mass% and the germanium content was 0.75 mass%, and the sintered body of this example was obtained by the same method as in Example 1, in which the aluminum content as the additive element amount was 0.25 mass% and the germanium content was 0.75 mass%, with the remainder being zirconia containing 3 mol% yttrium. The sintered body of this example was visually confirmed to have translucency, and the average crystal grain size was 110 nm.
The sintered body of this embodiment has a relative density of 99.90% (actual measured density: 6.053 g/cm 3 ), a bending strength of 1630 MPa, and a linear transmittance of 1.5% at a wavelength of 600 nm when the sample thickness is 1 mm. It is also found that μ=3.9 mm −1 and the linear transmittance (T) at a thickness of 0.1 mm is 51%. This confirms that the sintered body of this example has the strength and translucency required for use as a cover member.

実施例3
添加元素量としてのアルミニウム含有量が0.15質量%及びゲルマニウム含有量が0.25質量%となるようにアルミナゾル及びゲルマニア粉末を混合したこと以外は、実施例1と同様な方法で、添加元素量としてのアルミニウム含有量が0.15質量%及びゲルマニウム含有量が0.25質量%であり、残部が3mol%イットリウム含有ジルコニアからなる粉末を得た。
得られた粉末を使用したこと、及び、予備焼結の温度を1200℃としたこと以外は実施例1と同様な方法で、添加元素量としてのアルミニウム含有量を0.15質量%及びゲルマニウム含有量が0.25質量%であり、残部が3mol%イットリウム含有ジルコニアからなる本実施例の焼結体を得た。本実施例の焼結体は、目視により透光性を有することが確認でき、また、平均結晶粒径は130nmであった。
本実施形態の焼結体は、相対密度が99.90%(実測密度:6.087g/cm)、曲げ強度が1700MPa、及び、試料厚さ1mmにおける波長600nmに対する直線透過率が2.2%であった。また、μ=3.5mm-1であり、厚さ0.1mmにおける直線透過率(T)が53%であることがわかる。これより、本実施例の焼結体は、カバー部材として使用し得る強度及び透光性を有することが確認できる。
Example 3
A powder was obtained in the same manner as in Example 1, except that the alumina sol and the germanium powder were mixed so that the aluminum content as the added element amount was 0.15 mass% and the germanium content was 0.25 mass%, with the remainder being 3 mol% yttrium-containing zirconia.
A sintered body of this example was obtained by the same method as in Example 1, except that the obtained powder was used and the pre-sintering temperature was set to 1200° C. The aluminum content as the amount of added elements was 0.15 mass %, the germanium content was 0.25 mass %, and the balance was 3 mol % yttrium-containing zirconia. The sintered body of this example was confirmed to have translucency by visual inspection, and the average crystal grain size was 130 nm.
The sintered body of this embodiment has a relative density of 99.90% (actual density: 6.087 g/cm 3 ), a bending strength of 1700 MPa, and a linear transmittance of 2.2% at a wavelength of 600 nm when the sample thickness is 1 mm. It can also be seen that μ=3.5 mm −1 and the linear transmittance (T) at a thickness of 0.1 mm is 53%. From this, it can be confirmed that the sintered body of this example has the strength and translucency to be used as a cover member.

200:表示デバイス
201:カバー部材
202:タッチパネル
203:表示モジュール

200: Display device 201: Cover member 202: Touch panel 203: Display module

Claims (8)

スカンジウム、イットリウム及びランタノイド系希土元素の群から選ばれる1種以上の安定化元素並びにゲルマニウム及びアルミニウムからなる添加元素を含有し、少なくとも正方晶ジルコニアを含むジルコニアからなり、前記安定化元素の含有量が、2.0mol%以上6.0mol%以下であり、前記添加元素の含有量が、0.05質量%以上1.5質量%以下であり、平均結晶粒径が10nm以上250nm以下であり、相対密度が99.85%以上であり、なおかつ、JIS R 1601に準じた三点曲げ試験により求められる三点曲げ強度が1630MPa以上である焼結体から構成されるタッチパネル用カバー部材。 A cover member for a touch panel, comprising a sintered body which contains one or more stabilizing elements selected from the group consisting of scandium, yttrium, and lanthanoid rare earth elements , and additive elements consisting of germanium and aluminum , and which is made of zirconia including at least tetragonal zirconia, the content of the stabilizing elements being 2.0 mol% or more and 6.0 mol% or less, the content of the additive elements being 0.05 mass% or more and 1.5 mass% or less, the average crystal grain size being 10 nm or more and 250 nm or less , the relative density being 99.85% or more, and the three-point bending strength measured by a three-point bending test in accordance with JIS R 1601 being 1630 MPa or more . 前記安定化元素の含有量が、3mol%以上6.0mol%以下である、請求項1に記載のタッチパネル用カバー部材。The touch panel cover member according to claim 1 , wherein the content of the stabilizing element is 3 mol % or more and 6.0 mol % or less. 前記安定化元素が、イットリウムである、請求項1又は2に記載のカバー部材。 The cover member according to claim 1 or 2, wherein the stabilizing element is yttrium. 前記ジルコニアが、正方晶のみからなる請求項1乃至3のいずれかに記載のタッチパネル用カバー部材。4. The touch panel cover member according to claim 1, wherein the zirconia is composed only of tetragonal crystals. 厚さ0.1mmでの直線透過率が45%以上である請求項1乃至4のいずれかに記載のタッチパネル用カバー部材。5. The touch panel cover member according to claim 1, which has an in-line transmittance of 45% or more at a thickness of 0.1 mm. 厚みが0.1mm以上1.0mm以下である、請求項1乃至5のいずれかに記載のタッチパネル用カバー部材。 The touch panel cover member according to claim 1 , having a thickness of 0.1 mm or more and 1.0 mm or less. 請求項1乃至6のいずれかに記載のタッチパネル用カバー部材を備えた表示デバイス。 A display device comprising the touch panel cover member according to claim 1 . 請求項7に記載の表示デバイスを備えた電子機器。 An electronic device equipped with the display device according to claim 7.
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