JP2018095553A - 曲面カバーガラス及びその製造方法、並びに車載用表示部材 - Google Patents

曲面カバーガラス及びその製造方法、並びに車載用表示部材 Download PDF

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Abstract

【課題】車載表示部材の視認性を向上できる、曲面カバーガラスの提供。
【解決手段】第１面１１と、前記第１面１１に対向する第２面１２と、前記第１面１１と前記第２面１２を接続する少なくとも一つの端面１３を有するガラス板状体からなり、前記ガラス板状体は化学強化されてなり、前記第１面１１上の任意の点からの接線方向をＸ軸とし、前記第１面１１の中心からの接線方向のうち、前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に直交する方向をＺ軸とするとき、前記Ｘ軸は、前記第１面上の任意の点における前記第１面の接線方向のうち、前記Ｘ軸と前記Ｚ軸を通るＸＺ平面における前記第１面１１の断面の第１曲率半径Ｒ1が最小となる方向であり、前記第１面１１は、前記第１面１１上の少なくとも１点において前記Ｘ軸方向にその表面が屈曲した屈曲部を有している曲面カバーガラス。
【選択図】図３

Description

本発明は、曲面カバーガラス及びその製造方法、並びに車載用表示部材に関する。
運転時に必要な各種情報を表示するため、インストルメントパネルやＨＵＤ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）といった車載表示部材が自動車に内装される場合がある。これら車載表示部材には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイといったＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が使用される。
これらの車載表示部材には高い意匠性や高い強度が求められるため、車載表示部材として使用されるＦＰＤの表示面の前面に保護カバーを配置することが行われている。
携帯電話などに代表される携帯型情報端末では、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイといったＦＰＤの保護板として、透明性に優れたアクリル系樹脂板が当初使用されていた（特許文献１参照）。
しかしながら、アクリル系樹脂板の場合、必要な強度を確保するには厚肉にする必要がある。また、長期間にわたって使用するとアクリル樹脂が劣化して透明度が損なわれる。
そのため、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイといったＦＰＤの保護板（カバーガラス）として、強化ガラス板が用いられるようになってきている（特許文献２，３参照）。
これら携帯型情報端末の場合、ＦＰＤの保護板として使用される強化ガラス板は平板であり、その表示面は平面である。
しかしながら、運転時に必要な各種情報を表示することを目的とした車載表示部材の表示面が平面だと、運転者からの視野角が横方向および／または縦方向に広がるため、運転者が視線を横方向および／または縦方向に大きく動かす必要があるため、視認性に劣る。
一方、特許文献４には、自動車のフロントガラスとして使用される湾曲窓板が開示されている。しかしながら、この湾曲窓板を車載表示部材に使用されるＦＰＤのカバーガラスとして使用すると、以下の点が問題となる。
自動車のフロントガラスの場合、必要な強度を確保するため、物理強化ガラス若しくは合わせガラスが使用される。しかしながら、物理強化ガラスや合わせガラスは、厚肉になるため、車載表示部材に使用されるＦＰＤのカバーガラスには適さない。これら物理強化ガラスや合わせガラスを、車載表示部材に使用されるＦＰＤのカバーガラスとして使用される板厚にすると、自動車のフロントガラスに比べて薄板になるため、機械的強度の低下を招く。
日本国特開２００４−２９９１９９号公報 日本国特開２００７−９９５５７号公報 国際公開第２０１１−１１８５２４号 日本国特開２０１４−５０４２２９号公報
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため、車載表示部材の視認性を向上できる、曲面カバーガラス及びその製造方法、並びに車載用表示部材の提供を目的とする。
上記した目的を達成するため、本発明は、第１面と、
前記第１面に対向する第２面と、
前記第１面と前記第２面を接続する少なくとも一つの端面を有するガラス板状体からなり、
前記ガラス板状体は化学強化されてなり、
前記第１面上の任意の点からの接線方向をＸ軸とし、前記第１面の中心からの接線方向のうち、前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に直交する方向をＺ軸とするとき、
前記Ｘ軸は、前記第１面上の任意の点における前記第１面の接線方向のうち、前記Ｘ軸と前記Ｚ軸を通るＸＺ平面における前記第１面の断面の第１曲率半径Ｒ1が最小となる方向であり、
前記第１面は、前記第１面上の少なくとも１点において前記Ｘ軸方向にその表面が屈曲した屈曲部を有しており、第１曲率半径Ｒ1が３００〜１００００ｍｍであり、
前記第１面上において、曲率半径が３００ｍｍ未満である特異屈曲部が、単位面積１ｍｍ2あたり１０箇所以下である、曲面カバーガラス、を提供する。
また、上記した目的を達成するため、本発明は、第１面と、
前記第１面に対向する第２面と、
前記第１面と前記第２面を接続する少なくとも一つの端面を有するガラス板状体からなり、
前記ガラス板状体は化学強化ガラスからなり、
前記第１面の任意の点における接線方向のいずれかをＸ軸とし、前記任意の点における第１面の接線方向のうち、前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に直交する方向をＺ軸とするとき、
前記Ｘ軸は、前記第１面上の任意の点における前記第１面の接線方向のうち、前記Ｘ軸と前記Ｚ軸を通るＸＺ平面における前記第１面の断面の第１曲率半径Ｒ1が最小となる方向であり、
前記第１面は、前記第１面上の少なくとも１点において前記Ｘ軸方向にその表面が屈曲した屈曲部を有しており、第１曲率半径Ｒ1が３００〜１００００ｍｍであり、
前記第１面上において、曲率半径が３００ｍｍ未満である特異屈曲部が、単位面積１ｍｍ2あたり１０箇所以下である、曲面カバーガラス、を提供する。
また、前記第１面のうち、少なくとも前記端面と隣接する部位における任意の１点において、もしくは、前記端面から１００ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において、前記屈曲部を有していてもよい。
また、前記屈曲部上の少なくとも１点において、前記Ｙ軸方向にも前記第１面が屈曲しており、
前記Ｙ軸と前記Ｚ軸を通るＹＺ平面における前記ガラス板状体の第１面の断面の第２曲率半径Ｒ2が３００〜１００００ｍｍであってもよい。
また、前記第１面のうち、少なくとも前記端面と隣接する部位における任意の１点において、もしくは、前記端面から１００ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において、前記Ｙ軸と前記Ｚ軸を通るＹＺ平面における前記ガラス板状体の第１面の断面の第２曲率半径Ｒ2が３００〜１００００ｍｍであってもよい。
また、前記曲面カバーガラスをなす前記ガラス板状体の平均厚みｔaveが２ｍｍ以下であってもよい。
また、前記屈曲部における厚みの最大値ｔmaxと、最小値ｔminと、の比ｔmax／ｔminが１．０〜１．５であってもよい。
また、前記第１面の二次元投影寸法における最大長が５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であってもよい。
また、前記第１面の表面圧縮応力の最大値が６００ＭＰａ以上であってもよい。
また、前記第１面が凹面であってもよい。
また、上記した目的を達成するため、本発明は、上記の曲面カバーガラスの製造方法であって、
前記曲面カバーガラスを真空成形法により成形する曲面カバーガラスの製造方法を提供する。
また、上記した目的を達成するため、本発明は、表示部材の表示面上に、前記表示面に前記第２面が対向するように、上記の曲面カバーガラスが配置された車載用表示部材を提供する。
また、前記表示部材の表示面と、前記曲面カバーガラスの前記第２面と、が接着されていてもよい。
また、前記表示部材がパネルディスプレイであってもよく、前記表示部材がフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）であってもよい。
本発明によれば、曲面カバーガラスを、車載表示部材のカバーガラスとして使用した場合に、表示部材の表示面上に配置される部位が適度に屈曲しているため、運転者からの視野角が小さくなり、車載表示部材の視認性を向上できる。
また、本発明によれば、曲面カバーガラスが化学強化されているため、曲面カバーガラスを車載表示部材のカバーガラスとして使用する場合にも十分な強度が得られる。
本実施形態の曲面カバーガラスを説明するための曲面カバーガラスの斜視図である。 本発明における屈曲部を説明するための模式的な説明図である。 本実施形態の曲面カバーガラスの一構成例を示した斜視図である。 本実施形態の曲面カバーガラスの別の一構成例を示した斜視図である。 本実施形態の曲面カバーガラスのさらに別の一構成例を示した斜視図である。 本実施形態の曲面カバーガラスのさらに別の一構成例を示した斜視図である。 曲面カバーガラスをなすガラス板状体の厚みを説明するための説明図である。 実施例の曲面カバーガラスの第１面の光学顕微鏡写真（倍率４５０倍）である。 比較例の曲面カバーガラスの第１面の光学顕微鏡写真（倍率４５０倍）である。
以下、本発明の曲面カバーガラスおよび本発明の車載用表示部材のいくつかの実施形態について説明する。なお、本発明の曲面カバーガラスおよび本発明の車載用表示部材はこれらの実施形態に限定されない。
図１は、本実施形態の曲面カバーガラスを説明するための曲面カラーガラスの斜視図である。図１に示すように、本実施形態の曲面カバーガラスは、第１面１１と、第１面１１に対向する第２面１２と、第１面１１と第２面１２を接続する少なくとも一つの端面１３を有するガラス板状体１０ａからなる。本明細書におけるガラス板状体１０ａとは、端面１３の厚さに比べて、第１面１１および第２面１２の寸法が大きい板状体であることを意味しており、平板状の板ガラスを意味するものではない。本実施形態の曲面カバーガラスをなすガラス板状体は、後述するように、屈曲部を有している。
また、ガラス板状体の２つの主面のうち、いずれの主面を第１面もしくは第２面とするかは特に限定されないが、車載用表示部材のカバーガラスとして使用する場合、外部に露出する側の面、すなわち、表示面となる側の面を、ガラス板状体の第１面とする。この場合、車載用表示部材の表示面と対向する面がガラス板状体の第２面であり、車載用表示部材の表示面と、ガラス板状体の第２面と、が接着される。
図２は、本発明における屈曲部を説明するための模式的な説明図であり、曲面カバーガラスを示している。図２に示す曲面カバーガラスは、第１面１１と、第１面１１に対向する第２面１２と、第１面１１と第２面１２を接続する少なくとも一つの端面１３を有するガラス板状体１０ｂからなる。本発明では、後述する屈曲部を特定するため、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面１１の任意の点Ｐにおける第１面の接線方向のうち、以下の条件を満たすよう選ばれる接線方向をＸ軸とし、第１面の点Ｐにおける第１面の接線方向のうち、Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とし、Ｘ軸とＹ軸に直交する方向をＺ軸とする。ただし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に交差する関係を有した軸である。ここでＸ軸は、ガラス板状体の第１面上の任意の点Ｐにおける第１面の接線方向のうち、Ｘ軸とＺ軸を通るＸＺ平面におけるガラス板状体の第１面の断面の曲率半径（以下、第１曲率半径ともいう）Ｒ1が最小となる方向とする。Ｒ1が最小となる方向が複数ある場合、それらのうち少なくとも一つの方向をＸ軸として、第１曲率半径Ｒ1を定めてよい。なお、その場合後述する第２曲率半径Ｒ2が最小となるような方向をＸ軸として、第１曲率半径Ｒ1を定めることが好ましい。
曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面は、第１面上の少なくとも１点においてＸ軸方向にその表面が屈曲した屈曲部を有する。屈曲部とは、第１面上の任意の点ＰにおいてＸＺ平面における第１曲率半径Ｒ1が３００〜１００００ｍｍの範囲内となる領域を指す。なお、図２では、第１面１１全体が屈曲部をなしている。
第１曲率半径Ｒ1が３００〜１００００ｍｍの範囲内の屈曲部を有していると、車載表示部材のカバーガラスとして使用した場合に、表示部材の表示面上に配置される部位が適度に屈曲しているため、運転者からの視野角が小さくなり、車載表示部材の視認性を向上する。
車載表示部材の視認性の向上の観点からは、屈曲部の第１曲率半径Ｒ1は４００〜２５００ｍｍの範囲内であることが好ましく、５００〜１０００ｍｍの範囲内であることがより好ましい。
また、図２に示すように、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の屈曲部は、屈曲部上の少なくとも１点においてＹ軸方向にもその表面が屈曲していてもよい。この場合、Ｙ軸とＺ軸を通るＹＺ平面におけるガラス板状体の第１面の断面の曲率半径（以下、第２曲率半径ともいう）Ｒ2は特に制限はないが、３００〜１００００ｍｍの範囲内であることが好ましく、４００〜２５００ｍｍの範囲内であることがより好ましく、５００〜１０００ｍｍの範囲内であることがさらに好ましい。なお、上述の通り、ガラス板状体の第１面上の任意の点Ｐにおける第１面の接線方向のうち、第１曲率半径Ｒ1が最小となる方向をＸ軸とするため、第１曲率半径Ｒ1および第２曲率半径Ｒ2はＲ1≦Ｒ2の関係式を満たす。
なお、上述した任意の点Ｐは、ガラス板状体の第１面の屈曲部における任意の点であり、例えば、第１面の中央領域が屈曲部である場合、第１面の中心位置（例えば、ガラス板状体の重心位置）であってもよい。つまり、Ｘ軸及びＹ軸は、第１面の中心からの接線方向であり、Ｚ軸は第１面の中心における法線方向であってもよい。
図３〜６は、それぞれ本実施形態の曲面カバーガラスの構成例を示した斜視図である。図３〜６に示す曲面カバーガラスは、第１面１１と、第１面１１に対向する第２面１２と、第１面１１と第２面１２を接続する少なくとも一つの端面１３を有するガラス板状体１０ｃ〜１０ｆからなる。図３〜６は、図２と同様に、これらのガラス板状体１０ｃ〜１０ｆの第１面１１の任意の点Ｐと、点Ｐにより定まるＸ軸、Ｙ軸、Ｚが示されている。図３〜６に示すガラス板状体１０ｃ〜１０ｆでは、第１面１１全体が屈曲部をなしている。図３に示す曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｃの寸法が６００ｍｍ×２５０ｍｍ×厚さ２ｍｍである。曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｃの第１面１１が、第２面１２側に向けて窪む凹面であり、上記で定義したＸ軸方向にのみ屈曲しており、第１曲率半径Ｒ1が５００ｍｍである。図４に示す曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｄの寸法が６００ｍｍ×２５０ｍｍ×厚さ２ｍｍである。曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｄの第１面１１が凸面であり、上記で定義したＸ軸方向にのみ屈曲しており、第１曲率半径Ｒ1が５００ｍｍである。図５に示す曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｅの寸法が６００ｍｍ×２５０ｍｍ×厚さ２ｍｍである。曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｅの第１面１１が凸面であり、上記で定義したＸ軸方向およびＹ軸方向に屈曲しており、第１曲率半径Ｒ1が５００ｍｍであり、第２曲率半径Ｒ2が１５００ｍｍである。図６に示す曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｆの寸法が６００ｍｍ×２５０ｍｍ×厚さ２ｍｍである。曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｆの第１面１１は、Ｘ方向に沿って第２面１２の反対側に向けて突出する凸状で、且つＹ方向に沿って第２面１２側に向けて窪む凹状であり、上記で定義したＸ軸方向およびＹ軸方向に屈曲している。また、第１曲率半径Ｒ1が５００ｍｍであり、第２曲率半径Ｒ2が１５００ｍｍである。
本実施形態の曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面が、上記で定義した屈曲部を有するものであればよく、図３に示す曲面カバーガラスのように、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面が凹面のものであってもよく、図４、５に示す曲面カバーガラスのように、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面が凸面のものであってもよい。また、図６に示す曲面カバーガラスのように、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面が、一方向（例えばＸ軸方向）には凸状で、他方向（例えばＹ軸方向）には凹状の複合曲面であってもよい。
以上の通り、本実施形態の曲面カバーガラスは、図１、３、４に示すような単一方向に湾曲する形状でもよく、図２，５に示すような有底形状である椀形でもよく、図６に示すような鞍形であってもよい。更には、変曲点が複数箇所に存在する波形や同心円状等の曲面形状であってもよい。つまり、本実施形態の曲面カバーガラスは、屈曲部を有するガラス板状体であれば、任意の曲面形状を採用できる。車載表示部材の視認性の向上の観点からは、車載用表示部材のカバーガラスとして使用する際に表示面となる第１面が凹面であることが好ましい。
また、図３〜６に示す曲面カバーガラスでは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆの第１面１１全体が屈曲しており、第１面１１全体が屈曲部で構成されているが、これに限定されず、第１面の一部が屈曲部であってもよい。
本明細書において、第１曲率半径Ｒ1が１００００ｍｍ超の部位を屈曲していない略平坦部とし、曲率半径が３００ｍｍ未満の部位を特異屈曲部とする。曲面カバーガラスをなすガラス板状体は、これら略平坦部や特異屈曲部を有していてもよい。曲率半径が３００ｍｍ未満の（微細な）うねり、傷、へこみなどの凹凸状欠点がガラス表面に存在する部位が特異屈曲部となる。本実施形態の曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面上において、特異屈曲部が単位面積１ｍｍ2あたり１０箇所以下である。特異屈曲部が単位面積１ｍｍ2あたり１０箇所以下であれば、視認性に影響を及ぼすことはない。なお、ここでは特異屈曲部のうち曲率半径が３００ｍｍ未満の部位が占める面積が１μｍ2以下であるものについては、光学顕微鏡での確認が困難であり、また、視認性に影響を与えないため、１箇所に含めない。
また、視認性の向上の観点からは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体は、第１面のうち、少なくとも、端面と隣接する部位における任意の１点において、若しくは、端面から１００ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において屈曲部を有することが車載表示部材の視認性の向上の観点から好ましい。ここで、前者は、第１面における屈曲部と、端面と、が接続している場合であり、後者は、第１面における屈曲部と、端面と、が接続していない場合である。後者では、第１面における屈曲部と、端面と、の間に、略平坦部や特異屈曲部が存在する。後者の場合、端面から５０ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において屈曲部を有することがより好ましく、端面から３０ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において屈曲部を有することがさらに好ましい。
曲面カバーガラスをなすガラス板状体の屈曲部が、Ｙ軸方向にもその表面が屈曲している場合、視認性の向上の観点からは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体は、第１面のうち、少なくとも、端面と隣接する部位における少なくとも１点において、若しくは、端面から１００ｍｍの範囲内にある少なくとも１点において、第２曲率半径Ｒ2が３００〜１００００ｍｍの範囲内であることが好ましい。ここで、前者は、第１面における屈曲部と、端面と、が接続している場合であり、後者は、第１面における屈曲部と、端面と、が接続していない場合である。後者では、第１面における屈曲部と、端面と、の間に、略平坦部若しくは特異屈曲部が存在する。後者の場合、端面から５０ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において、第２曲率半径Ｒ2が３００〜１００００ｍｍの範囲内であることがより好ましく、端面から３００ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において、第２曲率半径Ｒ2が３００〜１００００ｍｍの範囲内であることがさらに好ましい。
本実施形態の曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の厚みｔが小さいことが、以下の理由から好ましい。
まず、厚みｔを小さくすることで、曲面カバーガラスの質量が小さくなる。また、曲面カバーガラスの厚み方向における吸光度は厚みｔに比例する。したがって、厚みｔを小さくすることで、吸光度を小さくし、曲面カバーガラスの厚み方向における可視光透過率を上げられるため、視認性が向上する。図７は、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の厚みｔを説明するための説明図である。図７に示すガラス板状体１０ｇは、第１面１１と、第１面１１に対向する第２面１２と、第１面１１と第２面１２を接続する少なくとも一つの端面１３を有する。
本明細書において、第１面における任意の点Ｑにおけるガラス板状体の厚みｔとは、図７に示す通り、第１面１１における任意の点Ｑと、点Ｑにおける第１面１１に対する法線とガラス板状体の第２面との交点Ｐと、を結ぶ最短距離とする。
具体的には、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の平均厚みｔaveが３ｍｍ以下であり、２ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以下であることがより好ましく、１ｍｍ以下であることがさらに好ましく、０．７ｍｍ以下であることが特に好ましい。ガラス板状体の平均厚みｔaveが３ｍｍ以下であれば、化学強化処理を効率的に実施でき、軽量化を達成できる。またガラス板状体の平均厚みｔaveが２ｍｍ以下であれば、本実施形態の曲面カバーガラスをタッチパネルに使用した場合、優れた感度が得られる。下限値は特に制限はないが、０．１ｍｍであり、０．２ｍｍが好ましく、０．３ｍｍがより好ましく、０．４ｍｍがさらに好ましく、０．５ｍｍが特に好ましい。ガラス板状体の平均厚みｔaveが０．１ｍｍ以上であれば、優れた強度が得られる。
本実施形態の曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の屈曲部における厚みｔにばらつきが少ないことが、ガラス板状体の透過率などのばらつきが抑制され、視認性が向上するため好ましい。
具体的には、ガラス板状体の屈曲部における厚みの最大値ｔmaxと、最小値ｔminと、の比ｔmax／ｔminが１．０〜１．５であることが好ましく、１．０〜１．１であることがより好ましい。
本実施形態の曲面カバーガラスは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面の二次元投影寸法における最大長が５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であることが、屈曲部を設けることによる視認性の向上の効果が顕著となるため好ましく、２００ｍｍ以上７００ｍｍ以下であることがより好ましく、３００ｍｍ以上６００ｍｍ以下であることがさらに好ましい。ここで、二次元投影寸法における最大長とは、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面を二次元平面に任意の方向から投影して得られた平面図形のうち面積が最大のものについて、平面図形の輪郭上の任意の２点を結ぶ直線のうち最大の直線の長さ、を指す。二次元投影寸法における最大長が５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であることで、車載表示部材として用いる上で二次元投影寸法が小さすぎず、なおかつ運転者からの視野角が横方向および／または縦方向に広がりすぎなくなる。
本実施形態の曲面カバーガラスは、車載用表示部材のカバーガラスとして必要な機械的強度および耐擦傷性を確保するため、曲面カバーガラスをなすガラス板状体が化学強化されている。化学強化ガラスであるガラス板状体は、化学強化されることで、表面に圧縮応力層を形成し、強度及び耐擦傷性が高められている。化学強化は、ガラス転移点以下の温度で、イオン交換によりガラス表面のイオン半径が小さなアルカリ金属イオン（典型的には、ＬｉイオンまたはＮａイオン）を、イオン半径のより大きなアルカリ金属イオン（典型的には、Ｋイオン）に交換することで、ガラス表面に圧縮応力層を形成する処理である。化学強化処理は従来公知の方法によって実施できる。
曲面カバーガラスをなすガラス板状体のガラス組成は、化学強化処理が可能である限り特に限定されず、例えば、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、ボレートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、ホウ珪酸ガラスが挙げられる。
曲面カバーガラスをなすガラス板状体は、化学強化処理を適切に行うため、そのガラス組成におけるＬｉ2ＯとＮａ2Ｏの含有量の合計が１２モル％以上であることが好ましい。さらに、ガラス組成におけるＬｉ2Ｏの含有率が増加するにしたがって、ガラス転移点下がり、成形が容易となるため、Ｌｉ2Ｏの含有率を０．５モル％以上とすることが好ましく、１．０モル％以上とすることがより好ましく、２．０モル％以上とすることがさらに好ましい。さらに、表面圧縮応力（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｔｒｅｓｓ： ＣＳ）および圧縮応力層深さ（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｌａｙｅｒ： ＤＯＬ）を大きくするため、ガラス板状体のガラス組成がＳｉＯ2を６０モル％以上、Ａｌ2Ｏ3を８モル％以上含有することが好ましい。なお、曲面カバーガラスをなすガラス板状体は、第１面における表面圧縮応力の最大値が６００ＭＰａ以上であることが好ましく、圧縮応力層深さは１０μｍ以上であることが好ましい。表面圧縮応力および圧縮応力層深さを上記範囲とすることにより、優れた強度と耐擦傷性が得られる。
曲面カバーガラスをなすガラス板状体のガラス組成の具体例としては、モル％で表示した組成で、ＳｉＯ2を５０〜８０％、Ａｌ2Ｏ3を０．１〜２５％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏを３〜３０％、ＭｇＯを０〜２５％、ＣａＯを０〜２５％およびＺｒＯ2を０〜５％含むガラスが挙げられるが、特に限定されない。より具体的には、以下のガラスの組成が挙げられる。なお、例えば、「ＭｇＯを０〜２５％含む」とは、ＭｇＯは必須ではないが２５％まで含んでもよい、の意である。（ｉ）のガラスはソーダライムシリケートガラスに含まれ、（ｉｉ）および（ｉｉｉ）のガラスはアルミノシリケートガラスに含まれる。
（ｉ）モル％で表示した組成で、モル％で表示した組成で、ＳｉＯ2を６３〜７３％、Ａｌ2Ｏ3を０．１〜５．２％、Ｎａ2Ｏを１０〜１６％、Ｋ2Ｏを０〜１．５％、Ｌｉ2Ｏを０〜５．０％、ＭｇＯを５〜１３％及びＣａＯを４〜１０％を含むガラス。
（ｉｉ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ2を５０〜７４％、Ａｌ2Ｏ3を１〜１０％、Ｎａ2Ｏを６〜１４％、Ｋ2Ｏを３〜１１％、Ｌｉ2Ｏを０〜５．０％、ＭｇＯを２〜１５％、ＣａＯを０〜６％およびＺｒＯ2を０〜５％含有し、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3の含有量の合計が７５％以下、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの含有量の合計が１２〜２５％、ＭｇＯおよびＣａＯの含有量の合計が７〜１５％であるガラス。
（ｉｉｉ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ2を６８〜８０％、Ａｌ2Ｏ3を４〜１０％、Ｎａ2Ｏを５〜１５％、Ｋ2Ｏを０〜１％、Ｌｉ2Ｏを０〜５．０％、ＭｇＯを４〜１５％およびＺｒＯ2を０〜１％含有するガラス。
（ｉｖ）モル％で表示した組成が、ＳｉＯ2を６７〜７５％、Ａｌ2Ｏ3を０〜４％、Ｎａ2Ｏを７〜１５％、Ｋ2Ｏを１〜９％、Ｌｉ2Ｏを０〜５．０％、ＭｇＯを６〜１４％およびＺｒＯ2を０〜１．５％含有し、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3の含有量の合計が７１〜７５％、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏの含有量の合計が１２〜２０％であり、ＣａＯを含有する場合その含有量が１％未満であるガラス。
本実施形態において、曲面カバーガラスをなすガラス板状体は、平板状の板ガラスから所定の形状に成形することが好ましい。使用する成形法としては、自重成形法、真空成形法、プレス成形法から、成形後のガラス板状体の形状に応じて、所望の成形法を選択すればよい。
自重成形法は、成形後のガラス板状体の形状に応じた所定の金型上に板ガラスを設置した後、その板ガラスを軟化させて、重力により板ガラスを曲げて金型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
真空成形法は、板ガラスを軟化させた状態で板ガラスの表裏面に差圧を与えて、板ガラスを曲げて金型になじませて、所定の形状に成形する方法である。真空成形法では、成形後のガラス板状体の形状に応じた所定の金型上に板ガラスを設置し、その板ガラス上にクランプ金型を設置し、板ガラスの周辺をシールした後、金型と板ガラスとの空間をポンプで減圧することにより、板ガラスの表裏面に差圧を与える。この際に、補助的に、板ガラスの上面側を加圧してもよい。
プレス成形法は、成形後のガラス板状体の形状に応じた所定の金型（下型、上型）間に板ガラスを設置し、板ガラスを軟化させた状態で、上下の金型間にプレス荷重を加えて、板ガラスを曲げて金型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
中でも真空成形法は、曲面カバーガラスをなすガラス板状体を所定の形状に成形する方法として特に好ましい。真空成形法によれば、ガラス板状体の対向する二つの主面のうち、一方の主面は成形型と接触せずに成形できるため、傷、へこみなどの凹凸状欠点を減らせる。この成形型と接触しない側の主面を第１面とすることで、第１面における特異屈曲部を単位面積１ｍｍ2あたり１０箇所以下にでき、視認性向上の観点から好ましい。
なお、成形後のガラス板状体の形状に応じて、２種以上の成形法を併用してもよい。
曲面カバーガラスをなすガラス板状体には、車載用表示部材のカバーガラスとして使用する際に表示面となるガラス板状体の第１面に、必要に応じて各種機能層を形成してもよい。このような機能層の具体例としては、防眩層、反射防止層、防汚層が挙げられガラス板状体に機能を付与できればよく、特に限定されない。これら機能層は、ガラス板状体の第１面のうち、少なくとも屈曲部に設けられる。
ガラス板状体の第１面に防眩層が形成されている場合、第１面の屈曲部のヘイズが５０％以下であり、４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。ヘイズ値が５０％以下であれば、コントラストの低下が充分に抑えられる。なお、防眩層の形成方法については公知の方法を利用でき、液体原料を使用したスプレー法などのウェットコートやガラスのエッチングなどで防眩層を形成できる。
ガラス板状体の第１面に防汚層が形成されている場合、第１面の屈曲部の静止摩擦係数が１．０以下であることが好ましく、０．９以下であることがより好ましく、０．８以下であることがさらに好ましい。静止摩擦係数が１．０以下であれば、人間の指が第１面の屈曲部に触れる際に指滑り性が良い。また、第１面の屈曲部の動摩擦係数が０．０２以下であることが好ましく、０．０１５以下であることがより好ましく、０．０１以下であることがさらに好ましい。動摩擦係数が０．０２以下であれば、人間の指が第１面の屈曲部に触れる際に指滑り性が良い。
その他の機能層として、銀や酸化チタンなどを含む抗菌層、曇りを予防する防曇層などを選択できる。また、隠蔽性を高めるための印刷層でも良い。
また、上記防眩層、反射防止層等の各種機能層は、ガラス板状体の表面に層形成された形態以外にも、ガラス板状体の内部（表面から厚み方向内側）に、層形成された形態であってもよく、ガラス板状体の全体が上記機能層として機能する形態であってもよい。さらに機能層はガラス全面に形成されてもよく、外縁に枠状に形成されるなど一部でもよく特に制限はない。
本実施形態の車載用表示部材は、表示部材の表示面上に本実施形態の曲面カバーガラスを配置したものである。ここで、表示部材の表示面に曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第２面が対向するように配置されており、好ましくは、表示部材の表示面と、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第２面と、が接着剤を介して接着されている。接着剤としては従来公知のものを使用できるが、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍにおける光の平均透過率が９５％以上であるものが好ましい。
表示部材としては、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイといったフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、プロジェクションマッピング、電子ペーパーなどが挙げられる。特に本実施形態の曲面カバーガラスには、有機ＥＬディスプレイなどの湾曲させられる表示部材（パネルディスプレイ）に適している。曲面カバーガラスの形状に沿わせて表示部材を搭載させることで、視認者から視認性を向上できる。
本実施形態の車載用表示部材では、表示部材の表示面の形状と、曲面カバーガラスをなすガラス板状体第２面の形状と、が一致していることが、視認性の向上の観点から好ましい。特に、表示部材の表示面と曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第２面が接着されている場合、両者の形状とが一致していることで接着剤の厚みが第２面上において均一になり、視認性がより向上するため好ましい。
本実施形態の曲面カバーガラスは、上述したように、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の厚みｔが小さいため、第１面の屈曲部における曲率半径（第１曲率半径Ｒ1、第２曲率半径Ｒ2）と、第１面に対向する第２面における曲率半径と、の差が小さい。そのため、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面の屈曲部における曲率半径（第１曲率半径Ｒ1、第２曲率半径Ｒ2）を、表示部材の表示面の形状と、曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第２面の形状と、の一致の判断指標にできる。曲面カバーガラスをなすガラス板状体の第１面の屈曲部上の任意の点Ｑにおける第１曲率半径Ｒ1と、表示部材の表示面の部位における点Ｑに対向する点において第１曲率半径Ｒ1と同方向の曲率半径と、の差の絶対値が、第１曲率半径Ｒ1の１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることがさらに好ましい。
まず、板ガラス（旭硝子株式社製、製品名：Ｄｒａｇｏｎｔｒａｉｌ（登録商標）、６５０ｍｍ×２２０ｍｍ×平均厚みｔave２．０ｍｍ）を真空成形法により成形し、曲面カバーガラスを得た。板ガラスは７２０℃になるまで加熱され軟化させられたのち、板ガラスの表裏面に差圧を与え、板ガラスを曲げて金型になじませて所定の形状に成形させた。
次に、得られた曲面カバーガラスの第１面上の、第１曲率半径Ｒ1は１０００ｍｍであり、第２曲率半径Ｒ2は１００００ｍｍである点において、光学顕微鏡による第１面の観察を行った。光学顕微鏡としては、デジタルマイクロスコープ（キーエンス社製、ＶＨＸ−６００）を用いた。第１面は真空成形時に金型に接触していない面である。これにより観察された第１面の写真を図８に示す。倍率は４５０倍である。第１面の観察領域における特異屈曲部は、単位面積１ｍｍ2あたり１箇所であり、視認性に影響はなかった。
続いて、得られた曲面カバーガラスの、図８で観察された第１面上の点に対向する第２面上の点において、同様に光学顕微鏡による第２面の観察を行った。第２面は真空成形時に金型に接触した面である。これにより観察された第２面の写真を図９に示す。第２面の観察領域における特異屈曲部は、単位面積１ｍｍ2あたり約３０箇所であり、視認性が悪化した。
本出願は、２０１５年２月５日出願の日本特許出願２０１５−２１０７０に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ ガラス板状体
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 端面

Claims (15)

  1. 第１面と、
    前記第１面に対向する第２面と、
    前記第１面と前記第２面を接続する少なくとも一つの端面を有するガラス板状体からなり、
    前記ガラス板状体は化学強化されてなり、
    前記第１面上の任意の点からの接線方向をＸ軸とし、前記第１面の中心からの接線方向のうち、前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に直交する方向をＺ軸とするとき、
    前記Ｘ軸は、前記第１面上の任意の点における前記第１面の接線方向のうち、前記Ｘ軸と前記Ｚ軸を通るＸＺ平面における前記第１面の断面の第１曲率半径Ｒ1が最小となる方向であり、
    前記第１面は、前記第１面上の少なくとも１点において前記Ｘ軸方向にその表面が屈曲した屈曲部を有しており、第１曲率半径Ｒ1が３００〜１００００ｍｍであり、
    前記第１面上において、曲率半径が３００ｍｍ未満である特異屈曲部が、単位面積１ｍｍ2あたり１０箇所以下である、曲面カバーガラス。
  2. 第１面と、
    前記第１面に対向する第２面と、
    前記第１面と前記第２面を接続する少なくとも一つの端面を有するガラス板状体からなり、
    前記ガラス板状体は化学強化ガラスからなり、
    前記第１面の任意の点における接線方向のいずれかをＸ軸とし、前記任意の点における第１面の接線方向のうち、前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に直交する方向をＺ軸とするとき、
    前記Ｘ軸は、前記第１面上の任意の点における前記第１面の接線方向のうち、前記Ｘ軸と前記Ｚ軸を通るＸＺ平面における前記第１面の断面の第１曲率半径Ｒ1が最小となる方向であり、
    前記第１面は、前記第１面上の少なくとも１点において前記Ｘ軸方向にその表面が屈曲した屈曲部を有しており、第１曲率半径Ｒ1が３００〜１００００ｍｍであり、
    前記第１面上において、曲率半径が３００ｍｍ未満である特異屈曲部が、単位面積１ｍｍ2あたり１０箇所以下である、曲面カバーガラス。
  3. 前記第１面のうち、少なくとも前記端面と隣接する部位における任意の１点において、もしくは、前記端面から１００ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において、前記屈曲部を有する、請求項１または２に記載の曲面カバーガラス。
  4. 前記屈曲部上の少なくとも１点において、前記Ｙ軸方向にも前記第１面が屈曲しており、
    前記Ｙ軸と前記Ｚ軸を通るＹＺ平面における前記ガラス板状体の第１面の断面の第２曲率半径Ｒ2が３００〜１００００ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の曲面カバーガラス。
  5. 前記第１面のうち、少なくとも前記端面と隣接する部位における任意の１点において、もしくは、前記端面から１００ｍｍ以内の範囲にある任意の１点において、前記Ｙ軸と前記Ｚ軸を通るＹＺ平面における前記ガラス板状体の第１面の断面の第２曲率半径Ｒ2が３００〜１００００ｍｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の曲面カバーガラス。
  6. 前記曲面カバーガラスをなす前記ガラス板状体の平均厚みｔaveが２ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の曲面カバーガラス。
  7. 前記屈曲部における厚みの最大値ｔmaxと、最小値ｔminと、の比ｔmax／ｔminが１．０〜１．５である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の曲面カバーガラス。
  8. 前記第１面の二次元投影寸法における最大長が５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の曲面カバーガラス。
  9. 前記第１面の表面圧縮応力の最大値が６００ＭＰａ以上である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の曲面カバーガラス。
  10. 前記第１面が凹面である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の曲面カバーガラス。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の曲面カバーガラスの製造方法であって、
    前記曲面カバーガラスを真空成形法により成形する曲面カバーガラスの製造方法。
  12. 表示部材の表示面上に、前記表示面に前記第２面が対向するように、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の曲面カバーガラスが配置された車載用表示部材。
  13. 前記表示部材の表示面と、前記曲面カバーガラスの前記第２面と、が接着されている、請求項１２に記載の車載用表示部材。
  14. 前記表示部材がパネルディスプレイである、請求項１２または１３に記載の車載用表示部材。
  15. 前記表示部材がフラットパネルディスプレイである、請求項１２または１３に記載の車載用表示部材。
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