JP5898833B2 - ガラス板又はガラスセラミックス板から成るディスプレイ部用コーティング、該コーティング製造方法及び使用方法 - Google Patents

Description

本発明はガラス板又はガラスセラミックス板から成るディスプレイ部に用いるコーティング、該コーティングの製造方法及び使用方法に関する。

ガラス又はガラスセラミックスから成る調理面において、情報がイルミネーション表示（ＬＥＤｓ、ＬＣＤｓ等）を用いて伝達される部分の構成重要性が益々高まっている。無色あるいは僅かに着色された透明調理面には、特に従来の着色ガラスセラミックスから成る調理面に比較して全く新しい長所がある。

無色ガラスセラミックスから成る調理面にはホブ内部、ケーブル、金属支持体等の内部を見えなくするために通常着色下面コーティングが施される。この下面コーティングの数か所を単純にむき出し状態に残すことにより、ディスプレイ用の無コーティング部分を形成することが可能である。複数の個別ＬＥＤ、７セグメントディスプレイ、あるいは全ＬＣＤ視覚ディスプレイユニットを種々形状の小型（数ｍｍ）又は大型（例えば１０ｃｍ×３０ｃｍ）ディスプレイ部の後方に配置することにより、調理面の作動状態を表示するだけでなく、例えば赤外線あるいはは容量性タッチセンサを用いて料理レシピを検索あるいは表示することも可能である。

しかしながら、イルミネーションディスプレイの設計次第では、例えば電子部品（回路板等）の可視性を制限するために、ディスプレイ領域中の調理最上パネルにコーティングを施すことが必要となりことがある。ディスプレイ領域の高品質コーティングに関しては、例えばＥＰ１８６７６１３Ａ１に開示がある。この開示において提案されている貴金属層は光の可視スペクトルに適合した透過率をもつため、赤色、白色又は他色のいずれのＬＥＤであっても取り付け可能であり、さらに有色ＬＣＤ視覚ディスプレイユニットを用いることも可能である。さらに、これら層による光散乱が起こらないため、その結果としてイルミネーションディスプレイは極めて明るくかつ明瞭となっている。しかしながら、これら層には一定含量の貴金属が用いられることから製造コストが高くなること、及び色選択に制限がある（黒色、褐色、銀色、金色、銅色のみ可能）ことが欠点となっている。

しかしながら、種々カラーを得ることのできる、より安価なディスプレイコーティングを市場から入手することも可能である。但しこの場合、ディスプレイ画質における制約について了解し、それを受入れなければならない。

そのため、例えばＦＲ２８８５９９５Ａ１及びＷＯ２００７／０６６０３０Ａ１では、ディスプレイ領域をもつ調理面用に、シリコーン、ポリイミド、ポリアミド等の接着剤を用いたコーティングが提案されている。このディスプレイ部へのコーティングは、最初のカラー付与層中のむき出し状態に残されている部分へ施される。この場合において、ディスプレイ層と周辺部との色分けに関し、ディスプレイ部を強調するためにカラー相違を与えることが望ましい。このような色の相違を、ディスプレイ層の反射を異ならせ、あるいは別の着色を施すことによって生成あるいは増強させることも可能である。

ＦＲ２８８５９９５Ａ１及びＷＯ２００７／０６６０３０Ａ１に記載されたディスプレイコーティングでは、その欠点としてスクラッチ耐久性が劣ること、及びディスプレイ装置からの光散乱が大きいこと（粒径ミクロン範囲の色素が用いられていることによる）が挙げられている。シリコーンベースのディスプレイコーティングが施された市販品調理面のスクラッチ耐久性試験において、コーティングに対して垂直に調整され、かつディスプレイ層を水平に横切るように導入された円形のカーバイド金属チップ（チップ径：０．５ｍｍ）によって、負荷が１００ｇ未満であっても、ガラスセラミックスを通して見える、すなわちユーザーに可視なスクラッチ痕が生ずることが示されている。従って、このようなディスプレイコーティングの作製及び後続の組立作業に当たっては、ディスプレイ層にスクラッチ痕があること（不合格品）によるコスト上昇を低く抑えられるように十分に注意することが必要である。また、現状では均質な色合いをもつ調理面が要望されることから、審美的理由においてディスプレイ層とカラー付与層間に色差が生ずることは欠点である。

ＪＰ２００３−０８６３３７Ａによれば、ディスプレイコーティングはアルキルシリケート塗料（ゾル・ゲル塗料）を用いても製造可能である。この日本特許においては、ゾル・ゲルベースのディスプレイ層が調理面の下面全体へ第一塗料層として処理され、次いでディスプレイ部には適用されない黒色塗料層が遮光層として処理される。前記ディスプレイ層には効果色素が含まれ、また他の無機添加物が含まれてもよい。前記黒色遮光層が施されることにより、前記効果色素による虹色効果が表れ、それにより黒色コーティング部の色が裏張りなしでディスプレイ部と異なるように作製される（調理面は例えば２層コーティング領域ではメタリックグレイを呈し、他方１層コーティング領域では白色を呈する）。

ＪＰ２００３−２９７５４０Ａによれば、ディスプレイ部と他部域との色差を、ディスプレイ部へ黒色コーティングのドットを与えることによって減ずることが可能である。これにより、調理面の色合いが少なくともほぼ均質となる。しかしながら、このようなディスプレイ部はバックライト方式のディスプレイ装置にのみ適するものであり、例えば７セグメントディスプレイには使用できない。

ＪＰ２００３−０８６３３７Ａ及びＪＰ２００３−２９７５４０Ａに記載されたディスプレイコーティングの重大な問題点は、周辺部（高温領域、冷温領域等）の色がディスプレイコーティングの色によって左右されることである。ディスプレイコーティングは第一層として調理面全体へ施されるため、常にディスプレイ層の色によって他の調理面領域の色が決められる。そのため、調理面の設計可能性が大きく制約される。

本発明はガラスあるいはガラスセラミックスから成る着色透明ディスプレイコーティングを提供することを目的とする。本コーティングの色はガラス又はガラスセラミックスから成る他部分の色とは独立した異なる色であり、及び本コーティングは、
・イルミネーションディスプレイ用として十分な透明性を満たし、
・貴金属層よりも安価であり、
・従来コーティング層よりもスクラッチ耐久性に優り、
・例えばホブ内部の可視性が十分制限されることを特徴とする。

本発明は特に周辺部と実質的に同一色を呈するディスプレイ層を提供することを目的とする。本発明コーティングは、特定の場合において、容量性タッチセンサあるいは赤外線タッチセンサにも適するものである。

本発明の上記複合した目的は、不透明な下面コーティングが施されていない部分へアルキルシリケート塗料を用いることによって達成される。調理面には最初にＤＥ１００１４３７３Ｃ２又はＤＥ２００５０１８２４６Ａ１に記載された不透明コーティングと、むき出し部分（ディスプレイ窓）があって、該部分中へ別のコーティング工程においてアルキルシリケート塗料が処理されるコーティングが施される。これら不透明コーティング及びディスプレイコーティングの色調は他の色調と全く独立して選択可能である。アルキルシリケートをベースとするディスプレイ層には貴金属は全く含まれないため、ＥＰ１８６７６１３Ａ１から既知な解決方法よりも明らかに安価な方法である。このアルキルシリケート層は、ガラス様の微細構造をもつことから、特に２００℃又はそれ以下の焼成が行われる場合であれば、ＦＲ２８８５９９５Ａ１又はＷＯ２００７／０６６０３０Ａ１に記載された従来型有機層よりもさらにスクラッチ耐久性である。

前記塗料は噴霧、浸漬、鋳造、塗布、スクリーン印刷、パッド印刷、または他のスタンプ処理によりむき出し部分中へ処理することが可能である。スクリーン印刷にはスクリーン密度を介してディスプレイ層厚を正確に限定できる利点があるため、製造工程において広い領域に亘って高精度で一定層厚を形成することが可能である。この観点は、イルミネーション素子の光に関し透過率をこのように限定された方法で設定することが可能であり、かつ該透過率をディスプレイ部の全体に亘って一定に保つことが可能なことから、ディスプレイ層にとって特に重要である。適するコーティング厚は２〜２０μｍ、好ましくは５〜１２μｍの範囲内である。層厚が２μｍ以下の場合、デイプレイ層は十分に不透明でなくなり、またスクラッチ耐久性も１００ｇ以下となる。層厚が２０μｍ以上の場合、ディスプレイコーティングの可視光に対する透過率が低過ぎる状態となり、さらに散乱効果が実質的に増大するため、イルミネーションディスプレイを十分明瞭に識別できなくなる。また層厚が大きい場合には接着に関する問題も生じてくる。

スクリーン印刷には無処理の部分に対する、目的とする塗料の処理に複雑なマスク技術（噴霧におけるような）は要求されない。たとえディスプレイ部周辺の領域においてコーティングが極めて厚く（６０μｍ以下）、ディスプレイ層が窪みの中まで印刷される必要があっても、克服されなければならない工程があるにも拘わらず、無処理の部分であるディスプレイ部のコーティングには意外にも何ら問題は生じない。

特に、ディスプレイ層が他領域のコーティングと約１〜５ｍｍオーバーラップして印刷される場合、その縁部分、すなわち周辺部のコーティング済みの縁部に印刷無処理部分は生じない。

前記周辺部のコーティング上へディスプレイ層を重複印刷することは、製造における許容度にもよるが、ディスプレイ層印刷のテンプレートを既に印刷されたすべての層に対して配列する際の精度が通常０．３〜１．０ｍｍであることから有利である。周辺下面コーティングとのオーバーラップがなければ、製造において許容される場合、テンプレートをオフセット印刷することによりディスプレイ窓領域をコーティング無処理状態のままに保つことが可能である。しかしながら、ディスプレイ層と周辺コーティングとのオーバーラップがかなり大きい場合、ディスプレイ部全体がディスプレイ層で常に完全に満されるように確保することが可能である。

前記において重要なことは、ディスプレイ層が周辺コーティングに十分に接着していることである。アルキルシリケートを基材とするデイスプレイ層の場合、他のアルキルシリケート塗料と特に良好な結合が得られることが、特にＤＥ１０３５５１６０Ｂ４及びＤＥ１０２００５０１８２４６Ａ１に記載された系において見出されている。これらの層間における強い接着強度は化学的及び構造的類似性によるものと考えられる。アルキルシリケートを基材とする本発明に係るディスプレイ層は、ＤＥ１０２００５０４６５７０Ａ１あるいはＥＰ１８６７６１３Ａ１に記載されているように貴金属層にも十分な接着性を有する。

他方、周辺層にシリコーン（ポリシロキサン）が結合剤として支配的に含まれる（乾燥層において５０重量％以上）場合に接着問題が生ずる。この場合、ディスプレイ層へシリコーンを０．５〜１０重量％、更には最大で３０重量％まで添加することにより薄層間の接着性を向上させることが可能である。シリコーン含量が３０重量％以上になるとスクラッチ耐久性が１００ｇまで低下する。シリコーン添加によりディスプレイ層の水、オイル及びその他液体に対する不浸透性を増大させることも可能であり、その結果としてディスプレイ層が液体と接触してスポット形成を起こし易い性質が抑えられる。接着強度は、透明接着テープ片をコーティング上へ擦りつけてからジャーク（テサフィルムタイプ１０４、Ｂｅｉｅｒｓｄｏｒｆ ＡＧ）によって引き離す「ＴＥＳＡ試験」によって実施可能である。コーティングを接着テープを用いてガラスセラミックスから剥がすことができない場合、ユーザーに見える損傷は生ぜず、下面コーティングの強度は十分と言える。

適する結合剤は、１又は２以上の有機の非加水分解性基を有し、かつ有機溶媒中に可溶で、大気中水分と反応して硬化するオルト珪酸、ポリ珪酸、オルト珪酸エステル又はポリ珪酸エステル等のアルキルシリケートである。

スクリーン印刷可能な塗料ペーストの製造に特に適する溶媒としては、３５以上の蒸発数をもち、かつ沸点が１２０℃以上である酢酸ブチルカルビトール、テルピネオール、メトキシプロパノール（ＶＤ＝３８）、ブチルグリコール（ＶＤ＝１６５）あるいはブチルジグリコール（ＶＤ＞１２００）等の比較的非揮発性な溶媒が挙げられる（ＶＤ_{ジエチルエーテル}＝１とする）。比較的非揮発性な高沸点溶媒には、第一にスクリーン中に塗料を液状に保持する役割、すなわち可処理性が求められ、第二に塗料液濃度を処理工程中一定に保持して層厚を再現可能とし、その結果として透過率の一定なコーティングを得ることが求められる。処理工程中塗料濃度を一定に保つことは、塗料中の比較的非揮発性溶媒の含量を十分な割合とすることによってのみ達成可能である。何故なら、容易に揮発する溶媒（ＶＤ＞１０）又は中程度に揮発性である溶媒（ＶＤ＝１０〜３５）は塗料の印刷中に蒸発し、その結果塗料濃度が許容できない程度まで変化する可能性があるからである。

しかしながら、エタノール（ＶＤ＝８．３）等の容易揮発性溶媒又は酢酸ブチル（ＶＤ＝１１）等の中程度揮発性溶媒は、溶媒の蒸発の結果として許容できない高透過率変化を起こすことがなく、またスクリーン印刷工程中に濃度上昇を生ずることなく一定量で存在しうることが実験により確かめられた。特に、容易揮発性溶媒の割合は比較的非揮発性溶媒の割合より高くなってはならない。「ゾル」とも称される結合剤及び溶媒から成る溶液は、フィルム形成性かつ予備濃縮された有機シラン３０〜６０重量％と溶媒７０〜４０重量％から成るものでなければならない。

このようなゾルは乾燥後あるいは焼成後は実質的に無色を呈する。従って、コーティングの光透過率を減ずるためには色素（pigment）を添加することが必要である。２００℃まで少なくとも短時間（１〜１０分間）に亘って熱安定性な色素を用いることが適当である。第一に、下面に取り付けられる７セグメントディスプレイデバイスあるいはＬＣＤ視覚ディスプレイユニットは高温を許容できないためディスプレイ部分は調理面の低温部分中に設けられること、及び第二にタッチセンサは通常ディスプレイ部に近接して取り付けられ、さらにユーザーが調理面を操作する時に指を火傷しないように調理面はスイッチ部において６０℃以下の温度でなければならないことから、通常ディスプレイコーティングには高温耐久性は要求されない。

従って、熱に極めて安定な無機色素とは別に、有機色素も適する材料として使用可能である。電気機器及び電子機器に対する法的要求により、色素は鉛、６価クロム（Ｃｒ^＋■）、カドミウム、さらに水銀が含まれるものであってはならない。酸化鉄色素等の有色及び黒色無機色素、酸化クロム色素、あるいはルチル又はスピネル構造をもつ酸化物混合相色素、及び白色無機色素（酸化物、炭酸塩、硫化物）は適する材料である。適する色素の例として、ヘマタイト（α−Ｆｅ_２Ｏ_３）から成る鉄酸化物赤色色素、ほぼＦｅ_３Ｏ_４から成る鉄酸化物黒色色素、及び混合相色素コバルトブルー（ＣｏＡｌＯ_４）、亜鉛鉄ブラウン（Ｚｎ，Ｆｅ）ＦｅＯ_４、クロム鉄ブラウン（Ｆｅ，Ｃｒ）_２Ｏ_４、鉄マンガンブラック（Ｆｅ，Ｍｎ）（Ｆｅ，Ｍｎ）_２Ｏ_４、スピネルブラック銅（Ｃｕ（Ｃｒ，Ｆｅ）_２Ｏ_４）、及び黒鉛、及び白色色素ＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２が挙げられる。

前記着色において特別な効果を得るために、光沢性の無機色素（金属効果色素、真珠色素、及び干渉色素）を用いることも可能である。アルミニウム、銅、あるいは銅・亜鉛合金から成る小板状粒子は金属効果色素として適するものである。

有機色素としては、アゾ色素（例えばナフトールＡＳ、ジピラゾロン）、多環式色素（例えばキナクリドン、ペリレン）、あるいは金属錯体色素（例えば銅フタロシアニン色素）を用いることが可能である。

色素の平均粒径は通常１〜２５μｍ（好ましくは５〜１０μｍ）の範囲内である。Ｄ９０は４０μｍ以下（好ましくは６〜１５μｍ）、Ｄ５０は２５μｍ以下（好ましくは６〜８μｍ）、またＤ１０は１２μｍ以下（好ましくは２〜５μｍ）でなければならない。小板状色素の最大縁長は６０〜１００μｍ（好ましくは５〜１０μｍ）の範囲内である筈なので、塗料ペーストを１４０〜３１メッシュ篩（３６μｍのメッシュ開口に相当）あるいは１００〜４０メッシュ篩（５７μｍのメッシュ開口に相当）を通して問題なくプレスすることが可能である。粒径の粗い色素を用いると可視光を過度に散乱させるコーティングが得られるため、イルミネーションディスプレイの識別性が十分程度まで明瞭にならなくなる。色素の粒径が微細になればなるほどディスプレイ層による可視光の散乱は少なくなり、またディスプレイも鮮明化される。前述した粒径では、５〜４０％の散乱（波長域：４００〜８００ｎｍ）が常に生ずる（ＥＰ１８６７６１３Ａ１参照）。粒径１μｍ以下の色素を用いる場合、散乱は５％未満まで低減可能である。しかしながら、ナノ粒子の分散及び塗料ペーストの安定化は困難であり、それに伴うコストは低散乱性層から成るディスプレイ品質を得るためには過大である。

焼成コーティング中の色素含量は２〜４５重量％、好ましくは２５〜４０重量％の範囲内でなければならない。色素含量が２重量％以下である場合、ディスプレイ層の光透過率が高くなり過ぎるため、ホブ内部の可視性が十分程度まで遮られない。色素含量が４５重量％以上である場合、ディスプレイ層の光透過率が低くなり過ぎ、もはやイルミネーションディスプレイを十分明瞭に知覚できない。

特定の色素含量及び層厚にすることにより、可視光域において１０〜４０％、特に１２〜１８％の光透過率τvisが得られる（光タイプＤ６５に関するＤＩＮ ＥＮ４１０に従った計算値）。乾燥ディスプレイ層の色素含量とＬａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒ法則から推定される光透過率間の指数相関性を組成Ｅ（色素含量：３７．４％、光透過率：１３．４％）から成るディスプレイ層について色素含量を変えながら図５に例示する。

着色されたゾル（pigmented sol）はスクリーン印刷用には流動性が高過ぎるため、フィラーを添加して粘度を高める必要がある。かかる処置を講じなければ、塗料は処理後にスクリーンを通してドリップし、印刷は不可能、あるいは少なくとも極めて困難となる。

印刷インクの色及び透過率を変えない適当なシックナー及びチクソトロープとしては、例えばポリアクリル酸塩、ポリシロキサン（２０℃で固体となる樹脂）、発熱性シリカ、又はセルロース誘導体を挙げることができる。シリカは粘度を高めるために特に適する（酸性ゾルの場合、セルロース誘導体は分解し、塗料ペーストは数日間しか安定性を保持できない）。しかしながら、シリカの割合（焼成層に対する割合）は１５重量％を超えてはならず、（印刷インクに対しては）４〜１０％重量という異常に高い割合が理想的である。シリカの割合が１５重量％以上であると、印刷インクの粘度が高くなり過ぎて着色フィルムを得ることができなくなる。すなわち、ディスプレイ層中に小さな無コーティング部分が生ずる。これらの箇所においてはイルミネーション素子は調理面を通して不均等に輝くようになるため審美的効果が損なわれる。シリカの割合が１重量％以下になると塗料の粘度が低過ぎてしまい、塗料がスクリーンを通してドリップしてしまう。

印刷画像を最適化するために、印刷インクへ消泡剤、湿潤剤及び水平化剤を添加することが可能である（例えば粘度５，０００〜５０，０００ｍＰａ・ｓのポリシロキサン０．１〜２重量％）。

周辺部コーティングと同一色合あるいは匹敵するような色合いは、同一色素を用い、相互に色素の比率を維持し、及び周辺部コーティング中の色素全体の比率だけを（乾燥層を基準とする場合において）通常の４２〜４６重量％から、乾燥ディスプレイコーティングの全色素含量である２５〜３９重量％に相当する２５〜９０％まで、とりわけ元の数値の６０〜８５％まで減ずることにより得られる。この場合、用いる色素及びスクリーンの色及び精細度によっては、適正な透過率を得るために、ディスプレイ層中に全く異なる程度の全色素含量がしばしば必要とされる。

しかしながら、ディスプレイ部に用いる塗料は、周辺部に用いた塗料へ単純に溶媒を加えるだけでは製造できないものである。そのようにして得られる塗料の粘度は低過ぎるため、塗料がスクリーンを通してドリップすることからスクリーン印刷による処理は不可能である。他方、ゾルの比率とシックナー及びチクソトロープ（例えばシリカ）の比率を上げて、色素の全体比率を接着に必要な前記限界まで下げなければならない。

これにより、例えばＤＥ１０３５５１６０Ｂ４に記載されている不透明アルキルシリケートコーティング（透過率τvisは２％以下）に色において匹敵し、スイッチオンされた時に７セグメントディスプレイ又はＬＣＤ視覚ディスプレイユニットがそれを通して十分に明るく輝き、かつスイッチオフ状態では十分に覆い隠される光透過率をもつディスプレイコーティングを製造可能である。

得られた印刷インクは、上述したように、ガラス又はガラスセラミックス上で精細度１４０−３１又は１００−４０のスクリーンを用いて印刷可能である。これより粗いスクリーンの使用は推奨できない。何故なら、粗いスクリーンによって印刷される画像は均質性に劣り、層厚が変動してディスプレイ品質が大きく損なわれるからである。次いでコーティングを乾燥し、及び焼成することが可能である。乾燥はコーティングから溶媒を除去することを目的として行われる。乾燥は室温又は２００℃以下の温度で実施可能である。一般的に、温度に依存するが、乾燥は１００〜２００℃で数分ないし数時間、とりわけ１〜４５分間行えば十分である。

後続の焼成処理によりアルコール（通常エタノール）及び水が除去され、コーティング中においてフィルム形成分子間に酸化シリコン網状構造をもつ化学結合が形成される。焼成を行う結果としてコーティングが緻密化されるため、コーティングが硬く、かつスクラッチ耐久性となる。乾燥と焼成は、例えば２００℃で４５分間コーティングを熱処理することで一工程で実施可能である。

コーティングのスクラッチ耐久性は、焼成中に熱によって除去されるシリコンへ直接結合される有機基（例えばアリール基あるいはアルキル基）なしに反応基間、特にアルコキシシラン基と水酸基間の架橋が極めて完全に起こる時に最も高くなる。酸化シリコンのフレームワークを変えるが、凝縮を意図するものではないこれら有機基の除去は通常２００℃以上（さらに頻繁には２５０℃以上）の温度でしか起こらない。従って、ディスプレイ層のスクラッチ耐久性を最大にするためには、焼成中は温度を２００℃以上にしてはならない。上記処理によって得られるディスプレイ層のスクラッチ耐久性は少なくとも１００ｇ、特定の場合には２００ｇにまで達する。

ゾルの反応性により、前記層のガラス質構造は、十分な時間が与えられる限り、空気中の水分との反応によって単独で焼成されることなく自然に形成可能である。しかしながら、時間的理由と限定された層構造を得るため、焼成は好ましくは１５０〜２００℃の温度及び限定された大気中湿度下で実施される。

下面へコーティングされる調理面がタッチセンサ（例えばタッチ制御装置）の容量性操作に適するものでなければならない場合、ディスプレイ領域のアルキルシリケートコーティングは非導電性であることが必要である。すなわち、ディスプレイコーティングの表面電気抵抗はメガオーム、より好ましくはギガメガオーム範囲（１０^９Ω／区画）でなければならない。このような特性は、ディスプレイ層中への導電性色素（例えば金属粉末、アルミニウムフレーク、黒鉛）の使用を避けること、あるいは少なくともコーティング中に含まれる導電性材の割合を十分に高い表面抵抗が確保される程度の少量に抑えること（例えば黒鉛の場合は層厚が１０μｍ以下である場合はディスプレイコーティング中に１０重量％以下であれば許容される）によって達成可能である。前記コーティングの導電性を、アルミニウムフレークあるいは、他の導電性色素であってもそれが非導電性層（例えば酸化シリコンでコーティングされたアルミニウムフレーク）でコーティングされているならば該導電性色素を用いて抑制することも可能である。

可視光領域における透過率τvisが２０〜４０％であるディスプレイコーティングは赤外線タッチセンサへの使用に適することも見出された。しかしながら、可視光領域における透過率はＩＲセンサへ用いる適性のラフな判断基準でしかない。重要な要素は９４０ｎｍ（ＩＲセンサが作動する波長）におけるディスプレイコーティングの光透過率である。この光透過率は少なくとも２５％、とりわけ３０〜８０％の範囲内になければならない。色素のタイプに依存するが、可視光領域における光透過率τvisが２０％未満であるディスプレイコーティングもＩＲセンサに適するコーティングとして使用可能である。

本発明コーティング系に適する基板材料としては、例えばＬｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ−ＳｉＯ_２型のガラスセラミックス、特に温度３０〜５００℃における熱膨張率が−１０・１０^−７Ｋ^−１〜＋３０・１０^−７Ｋ^−１であり、特に下記表１に示す組成から成ることが報告されている無色ガラスセラミックスが挙げられる。

前記ガラスセラミックスには、清澄剤としてＡｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、硫酸塩又は塩化物化合物の内の少なくともいずれか１種が含有される。

アルミノ珪酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス、又はアルカリ土金属珪酸ガラスからロール加工されたあるいはフロートされたガラス板も、特にガラス板が（例えばＥＰ１４１４７６２Ｂ１に記載されているように）化学的あるいは熱によりプレストレスを与えられている場合には適する材料である。
アルキルシリケート塗料は、調理上面パネルのディスプレイ部分への使用のならず、制御可能な光学スクリーン中のディスプレイ部分への使用、あるいはガラス板又はガラスセラミックス板が２００℃以下の温度に晒される他用途への使用にも適する。

第１実施例による処理構造である。 第２実施例による処理構造である。 第３実施例による処理構造である。 近赤外線域におけるディスプレイ層の透過率である。 色素率と透過率の関係である。 組成Ｂ〜Ｆからなるディスプレイコーティングを持つガラスセラミックスの波長域４０〜８０ｎｍにおける散乱率曲線である。

最初の実施例（グレイディスプレイ層）では、両面とも滑らかで、幅約６０ｃｍ、長さ８０ｃｍ、厚さ４ｍｍであり、ＥＰ１８３７３１４Ａ１（表１）に示した組成から成り、かつ上面がＤＥ１９７２１７３７Ｃ１に記載されたセラミック装飾塗料（６）でディスプレイ部（３）はむき出しにして被覆して格子状のドットにコーティングされ被覆がその後、セラミック化された無色ガラスセラミックス板（１）が出発材料として用いられる。

次いで、図１に示すように、表２に示した組成（Ａ）のゾル・ゲル塗料から成る第一色付け不透明塗料層（２）をセラミック化されたガラスセラミックス板（１）へディスプレイ領域を除く下面全面に亘ってスクリーン印刷（スクリーン５４−６４）によって処理する。

カラー付与性コーティング（２）を１００℃で１時間乾燥し、次いで３００℃で８時間焼成する。さらにゾル・ゲル塗料（４）を第二塗料層（被覆層）として前記第一塗料層（２）上へ印刷し（同様に５４〜６４メッシュ）、次いで１５０℃で３０分間乾燥して高スクラッチ耐久性及び耐透水性・耐透油性等の特性を付与する。ガラスセラミック調理面へのカラー付与性不透明ゾル・ゲル層（５）の下面コーティングに関する詳細についてはＤＥ１０３５５１６０Ｂ４を参照されたい。

次いで表２に示す組成（Ｂ）から成るアルキルシリケート塗料をスクリーン印刷（スクリーン１００−４０）を用いてむき出しのディスプレイ部（３）へ、ディスプレイ層（５）が周辺コーティングと約１ｍｍ重なり合うように処理する。ディスプレイ層（５）は１５０℃で３０分間乾燥される。

さらに別の実施態様において、ディスプレイ層（５）及び被覆層（４）を処理する順序を逆にすることも可能である。この場合カラー付与層（２）の焼成後にディスプレイ部（３）中にディスプレイ層（５）を処理し、図２に示すように、ディスプレイ部中においてはむき出しの状態のままにある被覆層（４）を乾燥後のディスプレイ層（５）へ処理する。

上記実施態様のさらに別の発展例を図３に示す。この例では被覆層（４）がディスプレイ部（３）の中まで延び、個々の小さな領域、例えばイルミネーション手段（７）のすぐ上部だけが被覆なしで残される。本実施態様の長所は、ディスプレイ領域（３）中の調理部分の照明が（例えば最新の引き抜きフード型ハロゲンランプが用いられて）極端に強すぎる場合であっても、特定の領域（例えばＬＥＤのすぐ上）を除いて、被覆層（４）によって透過率が２％以下まで減じられるためホブの内部までは見えなくなっている。

ゾルとしては、酢酸ブチルカルビトール及びエタノール中にメチルトリエトキシシラン及びテトラエトキシシランを加えた混合物を用いた。このゾル中の固体含量は４７．５％であった。
組成（Ａ）中の色素含量を（焼成層の組成に基づいて）６２％まで減らし、かつエチレングリコール含量を減らすと共にシリカ含量を増加させて印刷インクの粘度を調整することにより組成（Ｂ）を得た（表２及び表３）。

別の（第二あるいは第三）印刷工程において意図されたむき出しのままの部分へディスプレイ層を処理することにより、ディスプレイ層の色を周辺のカラー付与層から独立して選択することが可能である。このカラー付与層と被覆層を合わせた全体としての厚さは３５．４±３．０μｍである。ディスプレイ層の厚さは９．３±１．２μｍである。ディスプレイ層はむき出し部分へ問題なく（コーナー部分に無印刷部分を生ずることなく）印刷可能である。

ディスプレイコーティングの組成［Ｂ］は、色素比（イリオディン：黒鉛＝３．２：１）を維持したままでカラー付与層（組成［Ａ］）から色素含量を減じて構成されているため、ディスプレイ層の色調はカラー付与層の色調と同等である。

対応する２層のカラー値を表４に示す。これらのカラー値はユーザーの観点から、すなわち基板（光タイプ：Ｄ６５、観察角度１０°）を通して分光光度計（Ｍｅｒｃｕｒｙ２０００、Ｄａｔａｃｏｌｏｒ製）を用いて記録している。ディスプレイ層はまずバックグランドとして白色タイルを用いて測定した。カラー値はＣＩＥＬＡＢシステム（ＤＩＮ５０３３、第３部「カラー測定数」）に従って示した。ＤＩＮ６１７４に従って得られた色差は■Ｅ＝２．２（白色バックグランド）及び■Ｅ＝４．５（黒色バックグランド）であった。

これら測定値から、バックグランドによってカラー値が異なることが明白に示された。（ディスプレイ層／カラー付与層間における）色調の相違は本質的にＬ^＊値（明るさ）、すなわちバックグランドの相違によるものであり、色調の相違はディスプレイ層が完全に不透明でなく幾分透明であること、及びディスプレイ層には同一色素がカラー付与層と同一比で含まれることから予測されるものであった。数値（色調）ａ^＊及びｂ^＊間の差が小さいことから示されるように、カラー付与層とディスプレイ層は色においてほぼ同等である（｜△ａ^＊｜≦０．４，｜△ｂ^＊｜≦１．４）。また、ディスプレイ層とカラー付与層は、輝度は異なるが色調は同一であると言えそうである。正常な視覚の眼で見ると、色差は小さいか、あるいは僅かであると認められる。

ディスプレイ層から周辺層（カラー付与層又は被覆層）への色変化を、色移行部分における調理面上面へ上述のセラミックス塗料を（例えば線、点、記号又は書き付けなどの形状に）コーティングすることにより、目立たなくすることも可能である。

ディスプレイ層の（ガラスセラミックス基板を通して測定した）光透過率τvisは１２．６％である。図４にディスプレイ部分におけるコーティング無処理ガラスセラミックスとコーティングガラスセラミックスについての透過率曲線を示す。

ＥＰ１８６７６１３Ａ１に記載された方法と同じ方法で測定したディスプレイ層の散乱率は通常６〜１８％であり、特定の場合には３〜１２％である。図６に組成Ｂ〜Ｆから成るディスプレイコーティングが施されたガラスセラミックスについての波長域４００〜８００ｎｍにおける散乱率曲線を示す。

ホブ中に調理面を取り付け、実用条件下（慣用の換気フード下照明）で試験を行って、スイッチオンされたイルミネーションデイスプレイ（ＥＧＯ製タッチ制御面型７セグメントディスプレイ）が十分に識別可能か否か確認した。ディスプレイに現在使用されている慣用のイルミネーション素子は６０〜８０ｃｍの距離では明瞭に識別可能である（すなわちコーティングされたガラスセラミックを通して十分鮮明かつ明るく輝いている）ことから、ディスプレイ層の散乱度及び透過率は満足のいくものである。照明がスイッチオフされたディスプレイを用いて同一照明条件下で点検を行い、ディスプレイ層を通してタッチ制御面が識別可能か否か判定した。スイッチオフ状態では前記制御面を識別できなかったため、ホブ内部への視野はディスプレイ層によって十分抑制されたと判断された。

ディスプレイ層には貴金属は全く含まれていないため、貴金属を基材とするコーティング製品に比べ大幅に安価である。

本発明に係るコーティングのスクラッチ耐久性は２００ｇであるので、シリコン樹脂をフィルム形成材として用いる従来のディスプレイ層に比べ耐久性は２倍以上高い。このスクラッチ耐久性は、それぞれ縦方向に重さ（１００ｇ、２００ｇ、３００ｇ）を負荷した炭化物金属チップをコーティング上へ置き、該コーティング上を２０〜３０ｃｍ／秒の速度で約３０ｃｍ程度移動させることによって測定した。評価はユーザーがガラスセラミックスを通して見ることにより行った。選択した負荷での試験において、白色バックグランド、昼光Ｄ６５下において６０〜８０ｃｍの距離から損傷が認められない場合は合格とした。

ディスプレイ層には少量の導電性色素（焼成層当たり黒鉛６．５重量％）しか含まれていないため、本コーティングは容量型タッチセンサに適している。試験は、前記ＥＧＯ製タッチ制御装置を用いて実施した。コーティングの表面電気抵抗は２０ＧΩ／１００平方フィートであるので、調理ゾーンの切り替えは前記制御装置の容量型タッチセンサを介して何ら問題なく可能である。

前記電気抵抗は、コーティング上において測定機器の２電極を互いに極めて近接して（およそ０．５〜１ｍｍの間隔で）置くことによりオーム計を用いて比較的容易に測定可能である。前記測定機器によって示される抵抗はコーティングの表面抵抗にほぼ相当する。

組成（Ｂ）から成るディスプレイ層は、近赤外線域における透過率が図４に示すように２５％以下であるため赤外線タッチセンサには適しない。

実施例２では、ライトグレー、ベージュ、ダークグレー、及びベージュグレー層が作製される。実施例１において用いたディスプレイ塗料を、透明性の程度がそれぞれ異なる他、スクラッチ耐久性も改善される多種に亘る塗料の作製が可能な表５に示す各組成（Ｃ〜Ｆ）に置き換えることが可能である。

組成Ｃは組成Ｂの変形で、より透明度が高い。１４０−３１メッシュスクリーンを通した印刷により、光透過率τvisが３２．８％（図４）であり、かつコーティング厚が５．７±０．４μｍのディスプレイ層が得られる。スクラッチ耐久性は１００ｇである。組成Ｂとは異なり、組成Ｃは９４０ｎｍにおける透過率が３０％以上であることから、ＩＲタッチセンサ用途として適している。

表６に焼成ディスプレイ層の組成を示す。また本ディスプレイ層の特性について表７に要約して示す。組成Ｄに関し、可視光域における低透過率にも拘わらず赤外域（９４０ｎｍ）における透過率が赤外線タッチセンサに十分であることは注目に値する。

Claims (21)

1. ガラス板又はガラスセラミック板のディスプレイ部用透明コーティングの製造方法であって、該ガラス板又はガラスセラミック板はディスプレイ部以外の全面は不透明コーティングがなされる製造方法において、
   ディスプレイ部に、有機溶媒中でゾル状をなし、シリコンと直接結合した有機の非加水分解性基が含まれる、アルキルシリケートを結合剤として含む塗料を塗布した後、２００度以下の熱処理によってアルキルシリケートの反応基を介して架橋されることによって製造されるものであることを特徴とする、透明コーティングの製造方法。
2. コーティングの製造材料となる塗料に、結合剤、溶媒、色素及びフィラーが含まれることを特徴とする請求項１項記載の透明コーティングの製造方法。
3. 前記塗料に結合剤としてオルト珪酸エステル又はポリ珪酸エステルが含まれることを特徴とする請求項１項又は２項記載の透明コーティングの製造方法。
4. 前記塗料に３５以上の蒸発数ＶＤと１２０℃以上の沸点をもつ比較的非揮発性な高沸点有機化合物が溶媒として含まれることを特徴とする請求項１項又は２項記載の透明コーティングの製造方法。
5. 前記塗料に酢酸ブチルカルビトール、テルピネオール、メトキシプロパノール、ブチルグリコール又はブチルジグリコールが溶媒として含まれることを特徴とする請求項４項記載の透明コーティングの製造方法。
6. 前記塗料中の揮発性溶媒の割合（ＶＤ≦３５）が比較的非揮発性な溶媒の割合よりも低いことを特徴とする請求項４項又は５項記載の透明コーティングの製造方法。
7. 結合剤及び溶媒から生成されるゾルにフィルム形成性の縮合有機シランが３０〜６０重量％、及び溶媒が７０〜４０重量％含まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
8. 前記塗料に無機及び又は有機色素が含まれることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
9. 前記塗料の熱処理後における前記コーティング中に含まれる色素の割合が２〜４５重量％であることを特徴とする請求項８項記載の透明コーティングの製造方法。
10. 着色された色素、黒色色素、鉄酸化物色素、クロム酸化物色素又は、ルチル又はスピネル構造をもつ酸化物混合相色素、又は白色色素（酸化物、炭酸塩、硫化物）が無機色素及びアゾ色素として用いられ、及び多環式色素又は金属錯体色素が有機色素として前記塗料中に存在することを特徴とする請求項８項又は９項記載の透明コーティングの製造方法。
11. 前記色素の平均粒径が１〜２５μｍの範囲内に含まれることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
12. 前記塗料が噴霧、浸漬、鋳造、塗装、スクリーン印刷、パッド印刷、又は他のスタンプ加工により処理されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
13. 前記熱処理後コーティングの層厚が２〜２０μｍの範囲内に含まれることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
14. 前記透明コーティングが非透明コーティングの無処理の窪み部分中に施されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
15. 前記透明コーティングが前記非透明コーティングとオーバーラップすることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
16. 前記オーバーラップが１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１５項記載の透明コーティングの製造方法。
17. 前記透明コーティングが前記非透明コーティングの最上部上へ施されるさらに別の被覆層によってオーバーラップされることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
18. 前記透明コーティングが、その組成成分に関し、前記非透明カラー付与表面全面コーティングと成分は同じであるが成分％が異なることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
19. 前記塗料の硬化が２００℃以下における熱処理によって果たされることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
20. 前記透明コーティングの製造方法が、結合剤としてアルキルシリケートを含むゾル・ゲル塗料の形態で前記非透明表面全面コーティング中の無処理の部分中に処理され、処理済み塗料を２００℃以下の温度で熱処理することにより製造されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法。
21. 請求項１〜２０のいずれかに記載の透明コーティングの製造方法の調理面、オーブン扉、操作パネル、及びディスプレイ部への使用。

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