JP7696935B2 - カバー部材 - Google Patents

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。

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）。

特表２０１６－５４０２５７号公報 特開２０１２－１７４０５３号公報

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。

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。

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。

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。

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） 表示デバイスの一例の断面を示す模式図。

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^３）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^３）である。
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^２Ｃ］ （３）
ρ_０＝１００／［（Ｙ_Ａ／３．９８７）＋（Ｙ_Ｇ／３．６３７）＋（Ｙ_Ｓ／２．２）
＋（１００－Ｙ_Ａ－Ｙ_Ｇ－Ｙ_Ｓ）／ρ_Ｚ］ （４）
式（１）～（４）において、ρ_０は理論密度、ρ_Ｚ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_２）及びイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）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_Ａ、Ｙ_Ｇ及びＹ_Ｓ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_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２及びＳｉＯ_２換算した合計に対するＡｌ_２Ｏ_３換算したアルミニウム、ＧｅＯ_２換算したゲルマニウム及びＳｉＯ_２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。
ｆ_ｍ＝［Ｉ_ｍ（１１１）＋Ｉ_ｍ（１１－１）］×１００
／［Ｉ_ｍ（１１１）＋Ｉ_ｍ（１１－１）＋Ｉ_ｔ（１１１）］ （５）
上記式において、ｆ_ｍは単斜晶率（％）、Ｉ_ｍ（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_ｍ（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_ｔ（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^２－ｂ^２）^１／２×（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。

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。

（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。

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。

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_２）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_２）換算した量及びイットリウム（Ｙ）をイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）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_２Ｏ_３／（ＺｒＯ_２＋Ｙ_２Ｏ_３）｝×１００［ｍｏｌ％］）により求めることができる。

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_２）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_２／（ＺｒＯ_２＋Ｙ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２）｝×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_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２）／（ＺｒＯ_２＋Ｙ_２Ｏ_３＋ＧｅＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）｝×１００［質量％］）として求められる。

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_２）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（ｔ_６００；％）を算出すればよい。

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）^２ｅｘｐ（－０．１μ）×１００
Ｒ＝｛（１－ｎ）／（１＋ｎ）｝^２
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｛（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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_２）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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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

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。

（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°

（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。

（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。

（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_０）に対する実測密度（ρ）の値から相対密度（％）を求めた。

（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^２）
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。

（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。

（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（ｔ_６００；％）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）^２ｅｘｐ（－０．１μ）×１００
Ｒ＝｛（１－ｎ）／（１＋ｎ）｝^２
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｛（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^３）、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。

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^３）、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。

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^３）、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。

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

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 請求項７に記載の表示デバイスを備えた電子機器。

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