JP2008037678A - 防眩性ガラスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス板の表面を凹凸形状にする防眩ガラスは、フッ酸等のエッチング処理あるいはゾルゲル法で作製されているが、エッチング処理では凹凸形状の制御や廃液処理に問題があり、ゾルゲル法では耐磨耗性、易洗浄性に問題がある。本発明は、耐磨耗性及び易洗浄性に優れ、低コストで製造可能な防眩性ガラスとその製造方法を課題とする。
【解決手段】ガラス板の表面にアルミニウム金属の膜を成膜し、成膜後のガラス板を加熱処理すして、ガラス板の表面に凹凸を形成する。加熱処理の温度は６００〜１０００℃である。
【選択図】なし

Description

本発明は、透明なガラス板の表面に凹凸を形成して、ガラス板表面からの反射像を視認しにくくする防眩ガラス、およびその製造方法に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、薄型テレビジョン、タッチパネルの表示パネル、タブレット板を設けることで、文字、パターン等を入力ペン等のデータ入力装置で手書き入力できるようにするとともに、その入力内容を表示パネルに表示するようにした表示装置（ペン入力装置）に使用される表示パネル等に用いられている。

そして、このような表示パネルにおいて、蛍光灯等の照明器や背景の映り込み等によって表示が見え難くなることを防止し、表示の視認性を向上させるために、表示面に防眩性の機能が要求されている。

防眩性の機能を有するガラス板は、従来、ガラス板の表面をフッ酸等でエッチング処理し、ガラス板の表面に適当な凹凸形状を設ける方法がとられていた。特許文献１には、エッチング処理して得られた防眩性を有するガラス板の表面から樹脂フィルムの表面に凹凸を転写して、防眩性を有する樹脂フィルムを得ることが開示されている。

また、表面が０．０５〜０．５μｍの凹凸形状を有した樹脂フィルムをガラス基板表面に貼り付けたものが特許文献２に示されている。
また、特許文献３には、ゾルゲル法によって、５〜１０μｍの凸状の形状を形成し、防眩性の機能を得ることが開示されている。
特開２００５−３３１９０１号公報 特開２０００−１１１７１３号公報 特開２００３−１８６００４号公報

エッチング処理による方法は、製法上高価で、またエッチング処理で使用したフッ酸等の廃液処理が必要であり、さらに凹凸形状の度合も制御しがたい等の問題があった。

また一方、凹凸の形成された樹脂フィルムや、ゾルゲル法による散乱反射膜は耐摩耗性が低く、また汚れが付着した場合に洗浄が困難であり、耐磨耗性および易洗浄性を有する表面が求められている。

本発明は、耐磨耗性及び易洗浄性に優れ、低コストで製造可能な防眩性ガラスとその製造方法を課題とする。

本発明の防眩性ガラスは、表面に凹凸が形成されてなる防眩ガラスにおいて、ガラス板の表面に形成されたアルミニウム金属膜とガラス板中のシリカ成分との反応によって生じた表面凹凸を有することを特徴とする防眩ガラスである。

また、本発明の防眩ガラスの製造方法は、ガラス板の表面にアルミニウム金属膜を成膜する工程と、成膜後のガラス板を加熱処理する工程とからなることを特徴とする前記防眩ガラスの製造方法である。

また、本発明の防眩ガラスの製造方法は、前記防眩ガラスの製造方法において、加熱処理の温度が６００〜１０００℃であることを特徴とする防眩性ガラスの製造方法である。

本発明の防眩ガラスは、液晶表示やプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの前面板、特に、表示面からペン入力ができる液晶表示機の前面板に用いられるガラス板、建物のショウウインドウに用いられるガラス板、ショウケースのガラス板等に、視認性を向上する他に、表面の硬度に優れ、洗浄も容易で、しかも大面積の量産性に優れた安価な防眩ガラスを提供することを可能にする。

本発明の防眩性ガラスは、ガラス板にアルミニウム金属膜を製膜し、さらにアルミニウム金属膜が製膜されたガラス板を加熱処理して得られる。

ガラス板中に含まれるＳｉＯ₂成分とアルミニウム金属とが、加熱することにより反応して、ガラス板の表面凹凸が形成すると考えられ、したがって、本発明で使用されるガラス板には、アルミニウム金属と反応するＳｉＯ₂成分を４５ｗｔ％以上、好ましくは５０ｗｔ％以上含む珪酸塩ガラス、例えばソーダライム珪酸塩ガラス、硼珪酸塩ガラス、アルミノ珪酸塩ガラス、バリウム硼珪酸ガラス、石英ガラス等のガラス板を用いることが望ましい。

特に、本発明に用いられるガラス板として、価格や表面の平滑性の品質を考慮すると、フロート法で製造されたガラス板が好ましい。フロート法で製造されるガラス板は、透明なガラスの他に、グリーン、ブロンズ等の着色ガラス、赤外線や紫外線を吸収するガラス等があり、いずれのガラスで製造されるフロート法のガラス板が使用できる。

使用されるガラス基板の厚みは、防眩性ガラスの用途により選択され、０．１〜１０．０ｍｍの厚みを有するガラス板が好ましい。

表示装置の前面には、０．１〜２ｍｍの範囲の板厚を有するガラス板が好ましく、ショーケースなどの什器、建物のショーウインドウ等には、厚みが２〜１０ｍｍの範囲で、使用するガラス板の面積に応じて、適当な厚みのガラス板を用いる。

また、アルミニウム金属膜のガラス板への成膜は、スパッタリングやイオンプレーティングなどの物理蒸着（ＰＶＤ）、あるいは熱、プラズマや光ＣＶＤなどの化学蒸着（ＣＶＤ）などの乾式製膜法とし、特に生産性等を考慮するとスパッタ蒸着が望ましい。

製膜するアルミニウム金属膜の厚さは、防眩性を発現する表面凹凸の形状を得るために、１０ｎｍ以上の膜厚で成膜することが望ましい。

凹凸の大きい形状とするためには、アルミニウム金属膜は厚く成膜することが好ましいいが、厚くすると、加熱温度を高くなり、あるいは、加熱時間を長くしなければならなくなるので、１０μｍ以下の膜厚で形成することが好ましい。凹凸があまり大きくても、透過光の散乱が大きくなって、透視性に問題が生じるので、アルミニウム金属膜の膜厚は、より好ましくは、１μｍ以下で、さらに好ましくは５００ｎｍ以下で成膜する。

アルミニウム金属膜をガラス板の表面へ製膜した後、該ガラス板の加熱処理は、６００℃以上、該ガラス板の軟化温度より３００℃高い温度以下で行うことが好ましい。

加熱処理によってガラス板の表面に形成される微細な表面凹凸は、ガラス基板成分とアルミニウム金属との反応によって形成されるものであり、アルミニウム金属膜の膜厚、加熱処理の温度や時間を変えることによって、表面凹凸の形状を変えることができる。

熱処理温度が、６００℃未満だとガラス基板成分とアルミニウム金属との反応がしにくく、所望の微細な表面凹凸の形状が得られない。一方、ガラス板の軟化点をはるかに超えた温度、例えばソーダライムガラスでは、１０００℃を越えると、ガラス基板成分とアルミニウム金属との反応によって表面凹凸が形成されても、温度によるガラス基板の軟化変形によってその表面凹凸の形状が維持できなくなる。

従って、ガラス板がソーダライムガラスの場合、熱処理温度は、６５０〜９５０℃の範囲で行うことが好ましい。、より好ましくは７００〜９００℃である。

また、熱処理時間は、その熱処理する温度及び必要な表面凹凸の形状によって決定されるが、生産性の観点から２００分以内が望ましい。

熱処理時の雰囲気は、大気、不活性ガスあるいは還元雰囲気中であれば問題無いが、生産性やコストの観点から特に好ましいのは大気雰囲気中である。

本発明による防眩製ガラスの表面凹凸は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１による算術表面粗さＲ_aが０．１〜０．５μｍの範囲で、また、平均ピッチ（凹凸周期）Ｓ_mが５０〜１００μｍの範囲で、形成でき、好ましい防眩性能を有するものを得ることができる。

以下に、実施例および比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
防眩性ガラスの作製
厚み２．３ｍｍのフロート法によるソーダ石灰ケイ酸塩ガラスのガラス板を用い、該ガラス板の表面にスパッタリング法により、１００ｎｍのアルミニウム金属の薄膜を製膜した。製膜後、そのガラス板を表１に示す温度と時間で加熱処理を行い、実施例１から３の防眩ガラスを作製した。さらに、実施例と同じ、アルミニウム金属の薄膜を成膜した、ガラス板を用いて、比較例１と２を作製した。

実施例の防眩ガラスと比較例を、以下に示す方法により、表面凹凸について評価した。表２に示す評価結果を得た。
１．表面粗さと平均ピッチの測定
ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠する方法により、小坂研究所製触針式表面走査計（ＳＵＲＦＣＯＲＤＥＲ ＥＴ４０００Ａ）を用いて算術表面粗さＲ_aと平均ピッチＳ_mを測定した。
２．６０°鏡面光沢度
ＪＩＳ Ｚ ８７４１−１９９７に準拠する方法により、日本電色製鏡面光沢度測定機（Σ８０ ＣＯＬＯＲ ＭＥＡＳＵＲＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ ＶＧＳ）
を用いて、ガラス基板の裏面に黒色塗料を塗り裏面の反射防止処理を行なった上で、試料の中心点の６０°鏡面光沢度を測定した。
３．膜硬度の評価
ＪＩＳ Ｋ ５４００−１９９０に準拠して、鉛筆心の硬さによる傷の有無を評価した。なお、傷の付かない一番硬い鉛筆心を鉛筆硬度とし、６Ｈ以上を優（○）、５Ｈ以上を可（△）とした。
４．易洗浄性の評価
汚れとして、ほこりや指紋などの有機汚れを意図的に付着させた後、（１）濡れ雑巾で軽く払拭（５往復）→（２）濡れ雑巾で強く払拭（１０往復）→（３）硬いスポンジで強く払拭（１００往復）→（４）スチールウール研磨（１ｍｉｎ）→（５）セリア研磨（２ｍｉｎ）の順で表面を洗浄し、汚れを完全に除去できる作業レベルにより易洗浄性と定義し、本発明による表面凹凸を形成した面の評価として、有機物の汚れを除去できた場合を優（○）とし、それ以外を可（△）とした。

実施例及び比較例の表面凹凸を形成した面について、表面粗さと平均ピッチの測定、６０°鏡面光沢度、膜硬度及び易洗浄性の評価結果を表２に示す。

比較例１と２については熱処理条件が不適切であるため、算術平均粗さＲ_aと平均ピッチＳ_mが非常に小さく、つまり表面凹凸の凹凸が小さく、結果として有効な防眩性の機能を有しないものであり、ＬＣＤ表示素子用の防眩性ガラス基板としては適用し難いものであった。

一方、実施例１〜３で得られた防眩性ガラスは、熱処理条件が適切に行われており、算術平均粗さＲ_aと平均ピッチＳ_mが、防眩性を発揮するのに好適な値であった。また６０°鏡面光沢度も良好であり、優れた防眩性能を有していることが分かる。

さらに、膜硬度、易洗浄性について良好な性能を有し、ペン入力装置等ＬＣＤ表示素子用の防眩性ガラスとして好適に使用できるものであった。

Claims (3)

1. ガラス板の表面に凹凸が形成されてなる防眩ガラスにおいて、ガラス板の表面に形成されたアルミニウム金属膜とガラス板中のシリカ成分との反応によって生じた表面凹凸を有することを特徴とする防眩ガラス。
2. ガラス板の表面にアルミニウム金属膜を成膜する工程と、成膜後のガラス板を加熱処理する工程とからなることを特徴とする請求項１に記載の防眩ガラスの製造方法。
3. 加熱処理の温度が６００〜１０００℃であることを特徴とする請求項２に記載の防眩性ガラスの製造方法。