カバーガラスの主な違い

 ハイライト

 1. プリンス・ルパートの滴（Prince Rupert’s Drops）：ガラスが初めて強化されたのは17世紀で、偶然の発見がガラスの製造方法を変えました。

 2. 熱処理ガラス：ガラスを溶融状態に加熱し、冷却時に分子が対称的なパターンに整列し、引張強度を高める処理です。

 3. 化学処理ガラス：ガラスをイオン交換溶液に浸し、小さいカリウムイオンが大きいカリウムイオンに置き換わることで、未強化ガラスに発生する表面欠陥を減少させます。

 4. ソーダライムガラス：基本的で安価なガラスで、計器類や家庭用窓ガラスなどに使われます。

 5. Dragontrail Glass™：薄型で高い剛性を持ち、合理的な価格の保護ガラスです。

  Gorilla Glass™は衝撃に強いことが証明されたブランドで、多くのスマートフォンやウェアラブルに採用されています。

  ガラスの強度はバランスが重要であり、薄くて強い保護ガラスを求める市場のニーズに応えることがイノベーションの課題です。将来的には柔軟な保護ガラスの需要も増えるでしょう。

  ディスプレイのカバーガラスにおいては、画面の明瞭さや性能を犠牲にせずに保護することが主目的です。製造メーカーや各種ガラスの利点はご存じかもしれませんが、その製造プロセスはどうでしょうか。ここでは耐久性を高めるためのさまざまな処理方法と、ディスプレイ設計で使われる代表的なカバーガラスの種類について解説します。

  ディスプレイで一般的に使われるカバーガラスは、ソーダライムガラス、Dragontrail Glass™、Gorilla Glass™の3種類です。違いの詳細に入る前に、強化ガラスとは何か、どのような製法があるのか理解することが重要です。強化ガラスの作成方法は化学反応または物理反応のどちらかで、プロセスは異なりますが、どちらも剛性と性能を高めたガラスを作ることが目的です。強化ガラスの原理を知っている方もいれば、初めての方もいるでしょう。ここで簡単に説明します。

プリンス・ルパートの滴 についての歴史

   17世紀初頭、溶融したガラスの一滴が誤って冷水に落ちました。これが初めての熱強化ガラスの例となりました。この現象は北ドイツ・オランダ地域で発生しましたが、プリンス・ルパートがこの製法をロンドン王立協会に持ち込み、初期の科学的研究が行われたため、この名前が付けられています。この方法では、外側の層が内側よりも早く冷えるため、オタマジャクシのような形状の滴ができます。内部は収縮し、外部には圧縮応力が生じる一方、内部は引張応力（膨張）状態にあります。こうした高い残留応力により、元の応力の原因を除去しても衝撃に強くなっています。ただし、尾の部分が欠けると、ガラスは爆発的に粉々になります。次に異なる強化プロセスについて見てみましょう。

 熱強化ガラス

  熱強化ガラス（熱処理ガラスとは異なります）は、溶岩のように柔らかい状態にガラスを加熱するプロセスで、温度は約566〜621℃（1050〜1150°F）です。熱処理中に再結晶化が起こり、分子が整列して直線的なパターンになります。トランプのカードを三角形に並べると最も強くなるように、分子の配列が整うことで強度が増します。未強化ガラスでは分子はランダムに配置されており、強度が劣ります。自動車業界に理想的な特徴として、熱強化ガラスは割れると小さな破片になり、安全性が高まります。また、耐熱性が求められるコーヒーポットやオーブン用ガラスとしても利用されます。モース硬度は約7で、鉛筆芯が3、ダイヤモンドが10です。

化学強化ガラス

  化学強化ガラス（化学的強化とも呼ばれる）は、未強化ガラスを約380℃（716°F）の硝酸カリウム溶融槽に4〜30時間浸けてイオン交換反応を起こす方法です。大きいカリウムイオンが小さいナトリウムイオンを置き換え、空隙を埋めて安定性を高めます。熱強化ガラスに見られるような歪みやひずみが少なく、透明度を維持します。化学強化ガラスの大きな利点は、強化後に切断が可能なことですが、これは熱強化ガラスではできません。モース硬度も熱強化ガラス同様7以上です。

 ディスプレイを保護するために使用される主なカバーガラスの種類は以下の通りです。

 ソーダライムガラス

 ソーダライムガラスは最も一般的なガラスの一つで、化学強化されており、長い歴史があります。ソーダライムガラスをイメージするときは、縁に緑色の色味があるガラスを思い浮かべてください。例えば、ガラス製の家具棚が良い例ですが、炭酸飲料の瓶やガラス製の調理器具など、さまざまな消費財にも使われています。ディスプレイのカバーガラスとしては、最も安価な選択肢です。広く流通しており、市場で長く認められています。化学強化されているため、他の代替品より厚みがあり、先述の緑がかった色味を帯びることがあります。予算を抑えつつ耐久性を求める場合には、優れた製品であり解決策となります。

 Dragontrail Glass™

 Dragontrail Glass™は、1907年創業の日本企業、旭硝子株式会社が製造する製品です。アルミニウム、酸素、シリコンからなるアルミノシリケート材料でできており、化学強化と熱強化の両方の工程を経ています。化学強化段階では、High Ion Exchange™処理により均一で平らなガラスシートが作られ、表面張力を利用して強化されます。これは重量やサイズの節約が重要な部品に最適です。その後、化学強化されたガラスを融解した錫の上に浮かせる熱強化フロートガラス製造プロセスを経て、さらに強固な複合体を形成します。これにより、ソーダライムガラスの6倍の強度を実現しています。Dragontrail Glass™の利点には、高い耐傷性、有害物質を含まないこと、さまざまな厚みに対応可能なことが挙げられます。タッチパネルと統合されることを想定して設計されているため、モバイル機器にも最適です。ソーダライムガラスより価格は高いですが、市場で最も高価なブランドではありません。競合他社ほど知られていないものの、確実にトップクラスの性能を持っています。全体として、Dragontrail Glass™は高強度とスリムな形状を兼ね備え、重要な耐久性を提供できる優れた製品です。

 Gorilla Glass™

コーニング社は160年以上にわたり技術的課題を解決してきました。その中で高く評価されている製品がGorilla Glass™です。Gorilla Glass™は多くのスマートフォン、パソコン、タブレットに採用されている人気製品です。Gorilla Glass™の秘密は製造方法にあります。アルカリアルミノシリケート材料を使用し、化学強化の製造工程を経ています。原料を溶かして薄い層に成形し、その後750°F（約400℃）のカリウム塩イオン交換溶液に浸すことで、表面に高い圧縮残留応力層を形成し、強度を向上させつつ欠陥を最小化しています。Gorilla Glass™の主な利点は、高い透明度、耐久性、衝撃耐性です。また、特殊な疎油性コーティングにより、モース硬度9まで硬度を高めることも可能です。薄く軽量で、様々なカスタマイズに対応しています。

Gorilla Glass™はモバイル用途を念頭に置いて開発されており、大手メーカーに非常に人気のあるブランドです。技術進化に伴い4つのフェーズがあり、最新のGorilla Glass™4は抗菌性と高い耐損傷性を備えています。高性能かつ薄型であるため価格は高めですが、厳しく試験された高品質な保護を必要とする場合に最適です。

 比較まとめ

  Gorilla Glass™、Dragontrail Glass™、ソーダライムガラスはそれぞれメリット・デメリットがあります。Gorilla Glass™は実績があり、最も薄く軽量で、重量が問題となる場合に適しています。また、高い剛性が求められる場合や落下の可能性がある場合に優れた保護性能を発揮します。ただし価格は高額です。Dragontrail Glass™は高剛性と耐衝撃性能を兼ね備えつつ、価格は抑えめです。一般的な保護が目的ならソーダライムガラスが費用対効果に優れた選択肢です。例えばゲージに組み込まれたディスプレイを保護する場合など、高性能なガラスは不要で、ソーダライムガラスで十分保護できます。