JP2020525397A

JP2020525397A - 化学強化されたアンチグレアガラス、及び防眩処理用ガラス

Info

Publication number: JP2020525397A
Application number: JP2019572741A
Authority: JP
Inventors: 劉再進; 王世友; 胡正宜; 宮汝華
Original assignee: Sichuan Xuhong Optoelectronic Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Xuhong Optoelectronic Technology Co Ltd
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2020-08-27
Also published as: KR102289741B1; TW201904904A; TWI750392B; US20200172429A1; WO2019001356A1; CN107324649A; KR20200019984A

Abstract

本発明では、化学強化されたアンチグレアガラスを提供する。酸化物を基準としモル％で前記ガラスは、ＳｉＯ２５８〜６４、好ましくは６２〜６４と、Ａｌ２Ｏ３５〜８．５、好ましくは６．２〜８．５と、Ｎａ２Ｏ１０〜１４、好ましくは１２．５〜１４と、Ｋ２Ｏ３〜５と、ＭｇＯ８〜１１と、を含む。前記ガラスの少なくとも１つの表面は防眩処理されている。本発明では、防眩処理に使用されるガラス、及びそれから得られたアンチグレアガラスをさらに提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、化学強化されたアンチグレアガラスに関する。本発明は、さらに防眩処理に用いられるガラスに関する。本発明にて提供されるガラスまたはアンチグレアガラスは、携帯電話、パソコン、カーナビ等の各種の平板ディスプレイのカバーガラスに使用、または、その他の防眩性能に対する要求が高い製品に使用される。

スクリーンのガラス材料の発展につれて、日常生活及び作業環境における照明と太陽光の影響は日増しに顕著になっており、ガラスの防眩光技術及びその応用は、特に重要になっている。現在、ガラスの防眩光技術は既に成熟しつつある。

アンチグレアガラスの製造プロセスは、主に機械方法及び化学方法に分けられる。機械方式の加工は主に、ブラスト処理、フロスチング処理及びエアブラスト処理に分けられ、化学加工の方法は主に、化学エッチング及び表面コーティングがある。そのうち、工業上で最も一般的に使用される技術は、依然として化学エッチング方法で、当該技術はプロセスが簡単で、容易に制御でき、大面積の製造に適合する等の利点がある。しかし、このような方法で製造されたアンチグレアガラスは、強化プロセスを経過した後も、その強度性能はそれほど満足できない。

従って、例えば、耐屈曲性、耐衝撃性、硬度及び耐スクラッチ性等の強度性能方面で満足できるアンチグレアガラスを提供する必要がある。

従って、本発明は一側面で、アンチグレアガラス酸化物を基準としモル％で、
ＳｉＯ_２５８〜６４、好ましくは６２〜６４と、
Ａｌ_２Ｏ_３５〜８．５、好ましくは６．２〜８．５と、
Ｎａ_２Ｏ１０〜１４、好ましくは１２．５〜１４と、
Ｋ_２Ｏ３〜５と、
ＭｇＯ８〜１１と、を含む、
化学強化されたアンチグレアガラスを提供する。

第１側面によるアンチグレアガラスは、酸化物を基準としモル％で、
ＺｒＯ_２０〜２と、
Ｂ_２Ｏ_３０〜１と、
ＺｎＯ０〜１と、
Ｌｉ_２Ｏ０〜１と、をさらに含んでも良い。

第１側面において、前記ガラスは少なくとも１つの表面が防眩処理されていてもよい。

また、本発明のアンチグレアガラスは、２つの表面がいずれも防眩処理されていてもよい。

好ましい態様において、本発明にて提供される化学強化されたアンチグレアガラスは、酸化物を基準としモル％で、以下の成分を含みあるいは以下の成分から構成される。
ＳｉＯ_２５８〜６４、好ましくは６２〜６４、さらに好ましくは、６２．８０、６３．５７、６３．７３または６３．９３と、
Ａｌ_２Ｏ_３５〜８．５、好ましくは６．２〜８．５、さらに好ましくは、６．４５、７．２２、８．０６、８．１２または８．４７と、
Ｎａ_２Ｏ１０〜１４、好ましくは１２．５〜１４、さらに好ましくは、１２．６２、１２．８７、１３．０７、１３．３２または１３．６１と、
Ｋ_２Ｏ３〜５、さらに好ましくは、３．２３、３．８０、３．９５、４．０２と、
ＭｇＯ８〜１１、さらに好ましくは、８．７７、１０．５２、１０．６８、１０．８６と、
ＺｒＯ_２０〜２、好ましくは、１．２５〜１．９０と、
Ｂ_２Ｏ_３０〜１、好ましくは、０．１０〜０．７５と、
ＺｎＯ０〜１、好ましくは、０．１０〜０．４５と、
Ｌｉ_２Ｏ０〜１、好ましくは、０．５０〜０．７５。

本発明にて提供されるアンチグレアガラスにおいて、防眩処理された表面はざらざらしており、粗さは１０〜６０μｍである。当該アンチグレアガラスのヘイズは３〜７％であってもよい。好ましくは、アンチグレアガラスは、測定された６０°光沢度が１００〜１１０ＧＵであってもよい。

好ましくは、前記アンチグレアガラスは化学強化により処理される。前記化学強化のプロセスにおいて、ガラスをＫＮＯ_３強化液中に浸し、ＫＮＯ_３強化液がガラスとイオン交換を行った。好ましくは、使用されるＫＮＯ_３強化液中のＮａ^＋イオン濃度は１００００ｐｐｍより低い。

本発明によるアンチグレアガラスは化学強化された後、以下の性能を有してもよい。表面圧縮応力ＣＳ６５０ＭＰａ、好ましくは７００ＭＰａで、及び／または、応力層深さＤＯＬ３０μｍ、好ましくは３５μｍで、及び／または、鉛筆硬度（Ｈ）＞９で、及び／または、４点曲げ強さ≧５００ＭＰａ、好ましくは６００ＭＰａ、より好ましくは７００ＭＰａである。

本発明によるアンチグレアガラスは、一般的にガラス板材で、０．２〜３ｍｍの厚みを有してもよい。

本発明の第２の側面にて提供される防眩処理用ガラスは、酸化物を基準としモル％で前記防眩処理用ガラスは、
ＳｉＯ_２５８〜６４、好ましくは６２〜６４、さらに好ましくは、６２．８０、６３．５７、６３．７３または６３．９３と、
Ａｌ_２Ｏ_３５〜８．５、好ましくは６．２〜８．５、さらに好ましくは、６．４５、７．２２、８．０６、８．１２または８．４７と、
Ｎａ_２Ｏ１０〜１４、好ましくは１２．５〜１４、さらに好ましくは、１２．６２、１２．８７、１３．０７、１３．３２または１３．６１と、
Ｋ_２Ｏ３〜５、さらに好ましくは、３．２３、３．８０、３．９５、４．０２と、
ＭｇＯ８〜１１、さらに好ましくは、８．７７、１０．５２、１０．６８、１０．８６と、を含む。

第２側面のガラスは、酸化物を基準としモル％で、
ＺｒＯ_２０〜２、好ましくは、１．２５〜１．９０と、
Ｂ_２Ｏ_３０〜１、好ましくは、０．１０〜０．７５と、
ＺｎＯ０〜１、好ましくは、０．１０〜０．４５と、
Ｌｉ_２Ｏ０〜１、好ましくは、０．５０〜０．７５と、をさらに含んでいても良い。

従って、本発明のさらなる一側面では、上述の防眩処理用ガラスの少なくとも１つの表面に対して、防眩処理を実施することによって得られた、アンチグレアガラスをさらに提供する。

前記防眩処理は、特に、化学エッチング方法であってもよい。

上述の防眩処理用ガラスは、防眩処理された後に、表面粗さは１０〜６０μｍで、ヘイズは３〜７％で、６０°光沢度は１００〜１１０ＧＵである。

前文に記載のように、本発明の目的は、強度性能及び防眩効果がいずれも満足できるガラス、特に、化学エッチング方法により製造されたアンチグレアガラスを提供することである。言い換えれば、本発明にて提供されるガラス（板）は、通常の化学強化プロセスを受けた後、防眩効果を損害しないと共に、優れた強度性能を有する。

本発明者は、ガラス材料に対して最適化することにより防眩処理後、及び化学強化された後、優れた強度性能（例えば、耐衝撃性、耐屈曲性、高い硬度等）、及び、防眩効果を同時に有するガラス製品を提供することができるガラス（素板）を提供できることを意外に発現した。

従って、まず、本発明が提供するのは、ベースとなるガラス構成である。これによって提供するガラスは、酸化物を基準としモル％で、前記ガラスは、
ＳｉＯ_２５８〜６４と、
Ａｌ_２Ｏ_３５〜８．５と、
Ｎａ_２Ｏ１０〜１４と、
Ｋ_２Ｏ３〜５と、
ＭｇＯ８〜１１と、を含む。

好ましくは、当該ガラスは、酸化物を基準としモル％で、
ＺｒＯ_２０〜２と、
Ｂ_２Ｏ_３０〜１と、
ＺｎＯ０〜１と、
Ｌｉ_２Ｏ０〜１と、をさらに含んでいても良い。

１つの好ましい実施態様において、本発明によるガラスは、酸化物を基準としモル％で、６２〜６４％のＳｉＯ_２を含む。

１つの好ましい実施態様において、本発明によるガラスは、酸化物を基準としモル％で、６．２〜８．５％のＡｌ_２Ｏ_３を含む。

１つの好ましい実施態様において、本発明によるガラスは、酸化物を基準としモル％で、１２．５〜１４％のＮａ_２Ｏを含む。

特に好ましくは、本発明によるガラスは、上記で言及した各成分から構成される。

本発明によるガラスは、当分野の慣用のガラス製造方法で提供されるガラス成分で製造して得る。前記慣用のガラス製造方法は、フロート法またはオーバーフロー法を含むが、これに限らない。

製造して得られたガラスに基づいて、本発明ではアンチグレアガラスをさらに提供する。前記アンチグレアガラスは、酸化物を基準としモル％で、
ＳｉＯ_２５８〜６４と、
Ａｌ_２Ｏ_３５〜８．５と、
Ｎａ_２Ｏ１０〜１４と、
Ｋ_２Ｏ３〜５と、
ＭｇＯ８〜１１と、を含む。

なお、前記ガラスの少なくとも１つの表面は防眩処理が施された。防眩効果の実際要求及び応用場合に応じて、当該アンチグレアガラスの２つの表面に対して、すべて防眩処理を実施することができる。

好ましくは、当該アンチグレアガラスは、酸化物を基準としモル％で、
ＺｒＯ_２０〜２と、
Ｂ_２Ｏ_３０〜１と、
ＺｎＯ０〜１と、
Ｌｉ_２Ｏ０〜１と、をさらに含むことができる。

１つの好ましい実施態様において、本発明によるアンチグレアガラスは、酸化物を基準としモル％で、６２〜６４％のＳｉＯ_２を含む。

１つの好ましい実施態様において、本発明によるアンチグレアガラスは、酸化物を基準としモル％で、６．２〜８．５％のＡｌ_２Ｏ_３を含む。

１つの好ましい実施態様において、本発明によるアンチグレアガラスは、酸化物を基準としモル％で、１２．５〜１４％のＮａ_２Ｏを含む。

特に好ましくは、本発明によるアンチグレアガラスは、上記で言及した各成分から構成される。

本文において、ガラスに対する「防眩処理」は、ガラスの少なくとも１つの表面に対して、特殊な処理を行い、ガラスの光に対する反射率を低下させ、従って、環境光の干渉を低減し、スクリーンの反射を減らすことによって、画像をより明確にすることを指す。本明細書において、「防眩処理」は原則上、機械処理及び化学処理の方法を含むことができる。好適な情況において、本文における防眩処理は化学エッチングの方法を採用する。

本発明によるガラスにおいて、防眩処理された表面は粗く、粗さは１０〜６０μｍである。好ましくは、そのヘイズは３〜７％で、及び／または６０°光沢度は１００〜１１０ＧＵである。本発明者は、このような防眩効果が、特に各種の平板ディスプレイのカバーガラスに適合することを発現した。

本文において、「６０°光沢度」は、光がガラス表面の法線となす角が６０度になるように、サンプルに入射した時の光沢を測定した結果を示す。光沢度の単位はＧＵで、即ち、グロス単位である。

本文において、「ヘイズ」は、入射光から２．５°角以上離れた透過光の強度が総透過光の強度に占めるパーセンテージである。

当然、本発明によるガラスまたは防眩処理されたガラスは、後期の処理において、当分野で慣用する様々な強化ガラス方法を用いて、ガラスの強度性能を向上させることができる。これらのガラス強化方法は、物理強化、化学強化、バフ研磨などを含むが、これに限らない。本発明によるガラスの加工プロセスでは、好ましくは、後期の強化方法として化学強化を採用する。

本文において、「化学強化」とは、ガラス製造分野の技術者が知っているイオン交換方法によって、ガラスを強化することであると理解すべきである。このようなイオン交換方法は、熱溶融液で熱アルカリ金属アルミニウムケイ酸塩ガラス（または、他の適合なアルカリ含有ガラス）を処理することを含むがこれに限らない。なお、熱溶融液はイオン半径がガラス表面に存在するイオンより大きいイオンを含み、従って、比較的に大きいイオンで比較的に小さいイオンを置換する。例えば、カリウムイオンは、ガラス中のナトリウムイオンまたはリチウムイオンを置換することができる。または、その他の比較的に大きい原子半径を有するアルカリ金属イオン、例えば、ルビジウムまたはセシウムはガラス中の比較的に小さいアルカリ金属イオン、例えば、カリウム等を置換することができる。類似的に、イオン交換方法において、その他のアルカリ金属塩を使用することができ、硫酸塩、ハロゲン化物等を含むが、これに限らない。例えば、ガラス板を３９０〜４５０℃の硝酸カリウム溶融液の中で、３〜６時間以上を浸すことによって、化学強化を完成することができる。好ましくは、硝酸カリウム溶融液中のＮａ^＋イオン濃度は１００００ｐｐｍより低い。

本発明者は、本発明によるアンチグレアガラスは化学強化が施された後、その防眩効果は依然として優れた効果を保持すると共に、強度性能も大きく向上されたことを、意外に発現した。好適な情況において、化学強化されたアンチグレアガラスは、表面圧縮応力ＣＳ６５０ＭＰａ、好ましくは７００ＭＰａで、応力深さＤＯＬ３０μｍ、好ましくは３５μｍで、鉛筆硬度（Ｈ）＞９で、且つ、４点曲げ強さ≧５００ＭＰａ、好ましくは６００ＭＰａ、より好ましくは７００ＭＰａである。このような機械性能も、本発明の化学強化されたアンチグレアガラスを、各種の平板ディスプレイのカバーガラスにより適合させる。

１つの例示として、本発明による化学強化されたアンチグレアガラスは以下のように製造される。
１、提供された組成に応じて、ガラス配合材料を提供する。
２、配合材料→溶解→成型→アニール→切断等のプロセスによってガラス素板得、且つ、ガラス表面にスクラッチ、ピット、気泡等の点欠陥がないことを確保する。ガラス表面の点欠陥はガラスの強度性能を影響する。なお、ガラスの板厚みは０．２〜３ｍｍであってもよい。
３、ガラス素板はＣＮＣ工作機械（ＣＮＣ）による加工の加工工程を経過した後、所望の寸法に製造され、且つ、ガラスのエッジ部はエッジ研磨加工が実施された後、エッジ崩壊寸法が３０μｍより小さく、エッジ部の加工質はガラスの強度性能に影響を与える。
４、ガラスをエッチング液（例えば、ＮＨ_４ＨＦ_２及び１０％のプロピレングリコールの混合液）の中に浸すことによって、ガラス表面を粗くさせ、取り出して洗い流す。当該ステップにおいて、両面に対して全部化学エッチングすることができる。必要に応じて、まず、一面に膜を張り、他の一面のみに対して化学エッチングを行うこともできる。
５、その後、酸溶液（例えば、Ｈ_２ＳＯ_４）に浸して洗浄し、当該サンプルは垂直状態を保持することによって、流体が表面を流しやすいようにする。酸溶液浴の中に浸されると共に、垂直的に動かせることにより機械的な撹拌を行う。
６、更に脱イオン水を用いてサンプルを洗浄し、その後、ＨＦ及びＨＣｌを含む混合溶液の中でガラスを浸漬して研磨する。酸溶液浴にて採用した撹拌方法と同様な方法を使用し、ＨＦ及びＨＣｌを含む混合溶液浴の中でサンプルを撹拌する。
７、最後に、サンプルを取り出し、さらに脱イオン水を用いて洗い流し、窒素ガスで乾燥する。
８、洗浄して乾燥されたガラスに対して化学強化を行い、使用されるＫＮＯ_３溶融液中のＮａ^＋イオン濃度は１００００ｐｐｍより低い。Ｎａ^＋イオン濃度が高すぎると、化学強化後のガラス性能に影響を与えるためである。

これにより、本発明による化学強化されたアンチグレアガラスを得る。

本発明による化学強化されたアンチグレアガラスは、従来の技術に比べて、化学強化された後に強度性能がより強いガラス板を得た、優れた防眩性の以外に、当該ガラスの耐屈曲性、耐衝撃性、硬度及び耐スクラッチ性が、いずれも市場のアンチグレアガラスより優れている。

従って、本発明によるガラスは、表示装置の防眩用ガラス板に用いられるのが特に適している。例えば、本発明によるガラス（板）は携帯電話、パソコン、カーナビ等の１シリーズの平板ディスプレイのカバーガラス、または、その他の強度性能の要求が高い場合に使用できる。

以下、本発明の実施例に対して詳細に説明する。ここで述べる具体的な実施例は、本発明の説明と解釈のみに用いられ、決して本発明を限定しないことを、理解すべきである。

まず、ガラス板を製造する。表１における、実施例１〜１０の成分の割合に従って分配し、異なる成分の含有量の本発明のガラス板を製造する。同時に、下の表には５組の比較例、即ち、比較例１〜５が示されている。表中のデータは酸化物を基準とするモル％である。

本発明のガラス板の具体的な製造手順は、下記のとおりである。
上記の表１の成分の割合に従って配合し、混合原料を気密バッグに入れ、気密バッグの中で均一に混合し、その後、白金るつぼの中に入れて融解し、融解されたガラス液を金属金型の中に流し込み、ガラスを金属金型と共に、焼きなまし炉内に入れ、仕上アニーリングして冷却を行い、最後に、それぞれ厚みが０．７０ｍｍのガラス板を製造した。

ＣＮＣを通じて、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７０ｍｍの小さいガラスサンプルを製造し、各々の実施例及び比較例に対して、それぞれ２０個の小さいガラスサンプルを製造した。また、顕微鏡を用いてそのエッジ部に対して検査を行い、エッジ部のエッジ崩壊サイズが３０μｍより小さいように保証した。

エッジ部の検査に合格したガラス片を、６重量％のＮＨ_４ＨＦ_２及び１０％のプロピレングリコールを含むスタティック溶液の中に５分間浸し、即ち、両面に対して防眩処理を行った。その後、脱イオン（ＤＩ）水を用いて当該ガラスサンプルを１分間洗い流した。

その後、１ＭのＨ_２ＳＯ_４の中に５分間浸し、その間、当該サンプルは垂直状態を保持することによって、流体が表面を流すようにして、且つ、サンプルはＨ_２ＳＯ_４浴の中に浸されると共に、垂直的に動かせることにより機械的な撹拌を行った。撹拌速度は約２Ｈｚで、移動距離は約２インチであった。

その後、当該サンプルは、さらに脱イオン水を用いて１分間洗い流し、その後、４重量％のＨＦ＋４重量％のＨＣｌの溶液中に１０分間浸す。Ｈ_２ＳＯ_４浴にて採用した撹拌方法と同様な方法を使用して、ＨＦ＋ＨＣｌ浴の中でサンプルを撹拌した。

サンプルは、取り出してさらに脱イオン水を用いて洗い流し、窒素ガスを用いて乾燥した。乾燥されたサンプルは、４００℃のＫＮＯ_３強化液（Ｎａ^＋濃度は約３０００ｐｐｍ）の中に入れ、約４時間の化学強化を行った。

サンプルは、取り出してその表面圧縮応力ＣＳ、応力層深さＤＯＬ、鉛筆硬度Ｈ、４点曲げ強さ（４ＰＢ）などの強度性能、及び、６０°光沢度、ヘイズ、粗さ性能をテストし、各テストでのサンプル２０個のテスト結果の平均値は、表２に示すとおりである。

上記の表２から明確に分かるように、本発明の実施例１〜１０に示される、各々の組成のガラス板は、防眩性能が比較例１〜５に相当しても、各項におけるガラス強度性能は、いずれも比較例１〜５より優れている。

上記の実施例は、本発明のために示される好ましい実施例だけであって、決して本発明の保護範囲を限定しない。しかし、本発明の設計原理を採用して、及び、これを基に行われた非創意工夫を付して作り出した変化は、いずれも本発明の保護範囲内に属すべきである。

Claims

化学強化されたアンチグレアガラスであって酸化物を基準としモル％で
ＳｉＯ_２５８〜６４、好ましくは６２〜６４と、
Ａｌ_２Ｏ_３５〜８．５、好ましくは６．２〜８．５と、
Ｎａ_２Ｏ１０〜１４、好ましくは１２．５〜１４と、
Ｋ_２Ｏ３〜５と、
ＭｇＯ８〜１１と、を含み、
前記ガラスの少なくとも１つの表面が防眩処理されている、アンチグレアガラス。
酸化物を基準としモル％で
ＺｒＯ_２０〜２と、
Ｂ_２Ｏ_３０〜１と
ＺｎＯ０〜１と、
Ｌｉ_２Ｏ０〜１と、をさらに含む、請求項１に記載の防眩カラス。
防眩処理された表面は、粗さが１０μｍ〜６０μｍで、ヘイズが３〜７％で、６０°光沢度が１００〜１１０ＧＵである、請求項１または２に記載のアンチグレアガラス。
前記化学強化は、ＫＮＯ_３強化液でガラスを浸すことを含み、且つ、ＫＮＯ_３溶融液中のＮａ^＋イオンの濃度は１００００ｐｐｍより低い、請求項１〜３のいずれか１つに記載のアンチグレアガラス。
前記アンチグレアガラスは、表面圧縮応力ＣＳ６５０ＭＰａ、好ましくは７００ＭＰａで、応力深さＤＯＬ３０μｍ、好ましくは３５μｍで、鉛筆硬度（Ｈ）＞９で、且つ、４点曲げ強さ５００ＭＰａ、好ましくは≧６００ＭＰａ、より好ましくは７００ＭＰａである、請求項１〜４のいずれか１つに記載のアンチグレアガラス。
厚みは０．２〜３ｍｍのシートである、請求項１〜５のいずれか１つに記載のアンチグレアガラス。
酸化物を基準としモル％で
ＳｉＯ_２５８〜６４、好ましくは６２〜６４と、
Ａｌ_２Ｏ_３５〜８．５、好ましくは６．２〜８．５と、
Ｎａ_２Ｏ１０〜１４、好ましくは１２．５〜１４と、
Ｋ_２Ｏ３〜５と、
ＭｇＯ８〜１１と、を含む、防眩処理用ガラス。
酸化物を基準としモル％で
ＺｒＯ_２０〜２と
Ｂ_２Ｏ_３０〜１と、
ＺｎＯ０〜１と、
Ｌｉ_２Ｏ０〜１と、をさらに含む、請求項７に記載の防眩処理用カラス。
請求項７または８に記載の防眩処理用ガラスの、少なくとも１つの表面に防眩処理を実施、好ましくは、化学エッチングすることで得られた、アンチグレアガラス。
防眩処理された表面は、粗さが１０〜６０μｍで、ヘイズが３〜７％で、６０°光沢度が１００〜１１０ＧＵである、請求項９に記載のアンチグレアガラス。