JP7275471B2 - 透明基体および表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、透明基体および表示装置に関する。
従来から、表示装置においては、液晶パネル等の表示パネルを保護するためのカバー部材が用いられている(例えば、特許文献1を参照)。
自動車等の車両には、カーナビゲーション装置などの車載表示装置が搭載されている。カーナビゲーション装置は、ダッシュボードの外部に立設された状態またはダッシュボードに埋め込まれた状態で、フロントシート(運転席および助手席)の乗員に使用されることが多い。
最近では、リアシート用車載表示装置(具体的には、リアシートの乗員が映像等を視聴するためのリアシートエンタテインメント(RSE)装置)が普及している。RSE装置は、フロントシートの背面側に取り付けられて使用されることが多い。
これらの車載表示装置においても、表示パネル保護の観点から、カバー部材が設けられており、近年では、質感の観点から、フィルム製のカバー部材ではなく、ガラス製のカバー部材の使用が望まれている。
国際公開第2011/148990号
車載表示装置用のカバー部材として使用されるガラス板などの透明基体には、安全性の観点から、車両の衝突事故などの交通事故が発生したときに、乗員の頭部等が衝突しても割れないほどの高い耐衝撃性が要求される。
特に、RSE装置などのリアシート用車載表示装置においては、交通事故が発生した際に、カバー部材の主面に対して垂直方向ではなく斜め方向から、乗員の頭部が、カバー部材の端部に衝突し、この端部を起点として、カバー部材に割れが発生する場合がある。
そこで、本発明は、斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性に優れる透明基体、および、上記透明基体を用いた表示装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性を検討した。その結果、カバー部材として、特定の透明基体を使用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の[1]~[14]を提供する。
[1]第1主面と、上記第1主面とは反対側の主面である第2主面と、上記第1主面および上記第2主面に挟まれた側面と、上記第1主面と上記側面との間に配置された、複数の凹部を有する第1境界面と、を備え、上記第1境界面は、上記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大曲率の頻度が、3%未満である、透明基体。
[2]上記第1境界面は、上記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大頻度と中間頻度との差が、1%以上である、上記[1]に記載の透明基体。
[3]上記第1境界面の算術平均粗さRaが3~10μmである、上記[1]または[2]に記載の透明基体。
[4]上記第1境界面は、上記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大頻度の曲率が、1×10-5~9.5×10-5nm-1である、上記[1]~[3]のいずれかに記載の透明基体。
[5]上記第2主面と上記側面との間に配置された、複数の凹部を有する第3境界面を更に備え、上記第3境界面は、上記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大頻度と中間頻度との差が、1%以上である、上記[1]~[4]のいずれかに記載の透明基体。
[6]上記第3境界面の算術平均粗さRaが3~10μmである、上記[5]に記載の透明基体。
[7]上記第3境界面は、上記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大頻度の曲率が、1×10-5~9.5×10-5nm-1である、上記[5]または[6]に記載の透明基体。
[8]上記第1主面と上記第1境界面との間に配置された第2境界面を更に備え、上記第2境界面の算術平均粗さRaは、上記第1境界面の算術平均粗さRaよりも小さい、上記[1]~[7]のいずれかに記載の透明基体。
[9]上記第2境界面の算術平均粗さRaが、0.02~0.15μmである、上記[8]に記載の透明基体。
[10]上記透明基体の厚さ方向における、上記第1主面と、上記第1境界面と第2境界面との接点との間の距離hが、0μm超80μm以下である、上記[8]または[9]に記載の透明基体。
[11]上記第2主面と上記第3境界面との間に配置された第4境界面を更に備え、上記第4境界面の算術平均粗さRaは、上記第3境界面の算術平均粗さRaよりも小さい、上記[1]~[10]のいずれかに記載の透明基体。
[12]上記第4境界面の算術平均粗さRaが、0.02~0.15μmである、上記[11]に記載の透明基体。
[13]上記透明基体の厚さ方向における、上記第2主面と、上記第3境界面と上記第4境界面との接点との間の距離hが、0μm超80μm以下である、上記[11]または[12]に記載の透明基体。
[14]上記[1]~[13]のいずれか1項に記載の透明基体と、上記透明基体が覆う表示パネルと、上記表示パネルを収納する筐体と、を備え、上記透明基体は、上記第1主面と上記表示パネルの表示面とが対面する向きに配置される、表示装置。
本発明によれば、斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性に優れる透明基体、および、上記透明基体を用いた表示装置を提供できる。
車載表示装置を示す模式断面図である。 透明基体を拡大して示す模式断面図である。 準備工程の一例を示す模式断面図である。 面取り工程の一例を示す模式断面図である。 フィルム貼合工程の一例を示す模式断面図である。 フィルム貼合工程の別の一例を示す模式断面図である。 エッチング工程の一例を示す模式断面図である。 エッチング工程の別の一例を示す模式断面図である。 試験体を示す斜視図である。 図9のA-A線断面図である。 試験体を示す平面図である
以下、本発明の好適な実施形態を、図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、車載用の表示装置(車載表示装置)のカバー部材への適用例を挙げて説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。本発明の趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態に種々の変形および置換を加えることができ、例えば、車載表示装置以外の表示装置にも使用できる。
「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
算術平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601:2001に従って測定した値である。
[車載表示装置]
図1は、車載表示装置100を示す模式断面図である。
図1に示す車載表示装置100は、一例として、リアシートエンタテインメント(RSE)装置であり、自動車のフロントシートの背面側に取り付けられて使用される。
車載表示装置100は、各部を収納する筐体106を有する。筐体106の底板である筐体底板107上には、バックライトユニット102が載置され、バックライトユニット102上に、表示パネル104が載置されている。表示パネル104は、一例として、液晶パネルである。筐体106には開口部が形成されている。
バックライトユニット102および表示パネル104の構成は、特に限定されず、公知の構成を採用できる。筐体106(筐体底板107を含む)の材質等についても、同様に、特に限定されない。
表示パネル104として液晶パネルを有する車載表示装置に限定されず、例えば、有機ELパネル、PDP、電子インク型パネル等を有するものであってもよい。タッチパネル等を有していてもよい。
図1に示すように、透明基体12が、粘着層14によって、表示パネル104に貼合されている。透明基体12は、表示パネル104を覆うカバー部材として機能する。
透明基体12は、一対の主面を有する。具体的には、表示パネル104と対向(対面)する第1主面12aと、第1主面12aとは反対側の、表示パネル104と対向(対面)しない第2主面12bとを有する。
図1には、透明基体12の端部が、筐体106に収容されずに剥き出しになっている態様を示している。ただし、図1に示す態様に限定されず、例えば、透明基体12の端面が、筐体106の内壁面に接する態様でもよいし、筐体106が、透明基体12の端部を覆う態様でもよい。
粘着層14は、透明基体12と同じく透明であって、透明基体12と粘着層14との屈折率差は小さいことが好ましい。粘着層14としては、例えば、液状の硬化性樹脂組成物を硬化して得られる透明樹脂からなる層が挙げられるほか、OCA(Optical Clear Adhesive)フィルムまたはテープであってもよい。粘着層14の厚さは、例えば、5~400μmであり、50~200μmが好ましい。
[透明基体]
〈主面および側面〉
図2は、透明基体12を拡大して示す模式断面図である。透明基体12は、概略的には、第1主面12aと、第2主面12bと、第1主面12aおよび第2主面12bに挟まれた側面12cとを有する。側面12cは、第1主面12aおよび第2主面12bに対して略垂直な面であり、下記で説明するとおり、側面12cと、第1主面12aおよび第2主面12bとの間には、境界面などの他の面を有してもよい。
〈第1境界面〉
透明基体12は、更に、第1主面12aと側面12cとの間に配置された第1境界面12dを有する。第1境界面12dは、複数の凹部12d1aを有する。そして、凹部12d1aの底部は曲面を有する。
第1境界面12dにおいては、凹部12d1aの底部の曲率の頻度分布における最大曲率の頻度が、3%未満である。これにより、透明基体12は、車載表示装置100のカバー部材として使用される場合において、斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性に優れる。その理由は下記のように推測される。上記最大曲率の頻度は、2%以下が好ましく、1%以下がより好ましく、0.5%以下が更に好ましい。最大曲率は、本実施形態においては、後述するように、1.45×10-4nm-1である。
凹部の底部の曲率半径および曲率は、凹部を円に近似して求められる。曲率半径rの逆数(1/r)が曲率である。したがって、凹部の底部の曲率が大きい(曲率半径が小さい)場合は、凹部の底部の曲率が小さい(曲率半径が大きい)場合よりも、鋭利でくさび形に近い凹部であると推測される。
透明基体12に対して斜め方向からの衝突があった場合、第1境界面12dに大きな応力が発生する。このとき、第1境界面12dに鋭利な傷、または、底部の曲率が大きい凹部が多く存在すると、これらを起点として割れが発生しやすい。
本実施形態の透明基体12は、第1境界面12dにおいて、凹部12d1aの底部の最大曲率(曲率の最大値)の頻度が所定値より低いため、割れの起点を少なくできる。その結果、上述したように、透明基体12の第1境界面12dにおいて、割れの発生が抑制され、斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性に優れると推測される。
第1境界面12dの凹部12d1aの底部の曲率(単位:nm-1)は、次のように求める。
まず、レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、商品名:VK-9700)を使用して、凹部12d1aを有する第1境界面12dの高さ(単位:nm)を測定する(本実施形態の測定間隔:278nm、本実施形態の測定範囲:x方向270μm、y方向270μm)。
測定した高さデータを、以下に説明する方法で数値的に2次微分する。2次微分にはSavitzky-Golay法を用いる。測定した高さデータにおける各点の前後15点を用いて、3次の多項式で近似する。各点において、x方向とy方向とで2次微分して曲率を算出し、x方向の曲率とy方向の曲率との平均値を、各点における曲率とする。
求めた曲率のうち、数値的に1次微分して傾きがゼロの点(または、傾きがマイナスからプラスに変わる点)の値を、底部の曲率とみなす。1次微分にもSavitzky-Golay法を用いる。その際、各点の前後15点を用いて、3次の多項式で近似する。
レーザー顕微鏡のデータには短周期のノイズが含まれるため、適切に平滑化することが好ましい。Savitzky-Golay法は、平滑化と数値微分とを同時にできる一般的な方法ため、好ましく用いられる。なお、測定範囲は、凹部が十分多く含まれる範囲を選定する。
次に、第1境界面12dの凹部12d1aの底部の曲率の頻度分布(横軸:曲率、縦軸:頻度)を求める。まず、曲率の最小値(最小曲率)と、曲率の最大値(最大曲率)を求め、次に、この曲率範囲を30分割する。すなわち、最小曲率と最大曲率との間に28個の曲率を設ける。こうして、曲率を30個に分ける。最小曲率を1番目の曲率とし、最大曲率を30番目の曲率とする。nを2~30の整数としたときに、n-1番目とn番目との間の曲率は、n番目の曲率として扱う。そして、全30種の曲率の頻度分布を求める。次いで、この頻度分布において、30番目の曲率である最大曲率の頻度を求める。
本実施形態においては、曲率の最小値(最小曲率)を5×10-10nm-1とし、曲率の最大値(最大曲率)を1.45×10-4nm-1とした。この曲率範囲を外れる曲率は、凹部の底部の測定値ではないため、カウントしていない。次に、この曲率範囲を上記のとおり、30分割し、1番目~30番目の各曲率の頻度を求めた。
透明基体12の斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性がより優れるという理由から、凹部12d1aの底部の曲率の頻度分布においては、最大頻度(頻度の最大値)と中間頻度(頻度の中間値)との差が1%以上であることが好ましい。これは、頻度分布(横軸:曲率、縦軸:頻度)において、最大頻度の曲率を示すピークが立っていることを意味しており、底部の曲率が一定の範囲に集中して存在していることを示す。そして、透明基体12の斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性がより優れるという理由から、上記頻度分布の差は、2%以上がより好ましく、3%以上がさらに好ましい。
第1境界面12dの凹部12d1aの底部の曲率の頻度分布においては、最大頻度(頻度の最大値)の曲率は、1×10-5~9.5×10-5nm-1が好ましく、1×10-5~7×10-5nm-1がより好ましい。
第1境界面12dの凹部12d1aの底部の曲率の頻度分布においては、曲率の平均値は、1×10-5~7×10-5nm-1が好ましく、2×10-5~6×10-5nm-1がより好ましい。曲率の平均値が上記した範囲にあれば、透明基体12が斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性に優れる。
第1境界面12dの算術平均粗さRaは、3~10μmが好ましく、5~10μmがより好ましい。
上記算術平均粗さ(Ra)は、触針を用いてもよく、レーザー顕微鏡を用いた画像処理によって算出してもよい。上記算術平均粗さ(Ra)の測定は、測定の容易性および測定結果の確からしさを高める点で、レーザー顕微鏡を用いることが好ましい。
本実施形態において、触針を用いて算術平均粗さ(Ra)を測定する際には、触針の移動方向は、側面の水平方向(例えば、図2中、奥側から手前側に向かう方向またはその逆方向)である。
なお、いずれの方法においても、算術平均粗さ(Ra)は、測定長さを1000μmとする。
〈第2境界面〉
透明基体12は、更に、第1主面12aと第1境界面12dとの間に配置された第2境界面12dを有していてもよい。
第2境界面12dの算術平均粗さRaは、第1境界面12dの算術平均粗さRaよりも小さいことが好ましい。
第2境界面12dの算術平均粗さRaは、0.02~0.15μmが好ましく、0.02~0.1μmがより好ましい。
算術平均粗さRaは、算術平均粗さRaと同様にして測定する。
透明基体12の厚さ方向(図2中、上下方向)における、第1主面12aに対する、第1境界面12dと第2境界面12dとの接点との間の距離hは、0μm超80μm以下が好ましく、0μm超50μm以下がより好ましい。
第2境界面12dの形状は、図2に示すように、凹状の曲面であることが好ましい。
ここでいう形状とは、透明基体12を厚さ方向(図2中、上下方向)に切断し、切断した透明基体12を断面視した場合における形状である。
〈第3境界面〉
透明基体12は、第2主面12bと側面12cとの間に配置された第3境界面12dを有していてもよい。第3境界面12dは、複数の凹部12d3aを有していてもよい。第3境界面12dについても、第1境界面12dと同様に、凹部12d3aの底部の曲率の頻度分布を求める。
第3境界面12dの凹部12d3aの底部の曲率の頻度分布においては、最大頻度(頻度の最大値)と中間頻度(頻度の中間値)との差が1%以上であることが好ましい。そして、透明基体12の意匠性を高める点、例えば、第3境界面12dを透明にできるなどの点で、上記頻度分布の差は、2%以上がより好ましく、3%以上がさらに好ましい。
凹部12d3aの底部の曲率の頻度分布においては、最大頻度(頻度の最大値)の曲率は、1×10-5~9.5×10-5nm-1が好ましく、1×10-5~7×10-5nm-1がより好ましい。
第3境界面12dの凹部12d3aの底部の曲率の頻度分布においては、曲率の平均値は、1×10-5~7×10-5nm-1が好ましく、2×10-5~6×10-5nm-1がより好ましい。曲率の平均値が上記した範囲にあれば、透明基体12の意匠性を向上できる。
第3境界面12dの算術平均粗さRaは、3~10μmが好ましく、5~10μmがより好ましい。
算術平均粗さRaは、算術平均粗さRaと同様にして測定する。
〈第4境界面〉
透明基体12は、更に、第2主面12bと第3境界面12dとの間に配置された第4境界面12dを有していてもよい。
第4境界面12dの算術平均粗さRaは、第3境界面12dの算術平均粗さRaよりも小さいことが好ましい。
第4境界面12dの算術平均粗さRaは、0.02~0.15μmが好ましく、0.02~0.1μmがより好ましい。
算術平均粗さRaは、算術平均粗さRaと同様にして測定する。
第2主面12bに対する、第3境界面12dと第4境界面12dとの接点との間の距離hの好適範囲は、上述した距離hと同様である。
第4境界面12dの形状は、第2境界面12dと同様に、図2に示すように、凹状の曲面であることが好ましい。
〈透明基体の板厚、サイズ、形状など〉
透明基体12の板厚は、第1主面12aの曲げ破壊に対する耐久性が高くなるという理由から、0.5~2.5mmが好ましく、0.7~2mmがより好ましく、1.3~2mmが更に好ましい。
透明基体12の外形の形状および大きさは、車載表示装置の外形に合わせて適宜決定される。車載表示装置は、外形が、長方形等の矩形であることが一般的であるため、その場合、透明基体12の外形は矩形である。車載表示装置の外形によっては、表示パネルの表示面の全面を覆う、外形形状に曲線を含む形状の透明基体12も使用できる。
透明基体12の大きさの一例としては、例えば、矩形の場合、長手方向:100~900mm、短手方向:40~500mmが挙げられ、長手方向:100~800mm、短手方向:40~300mmが好ましい。
透明基体12の第1主面12aおよび第2主面12bのサイズは、例えば、5~20インチが好適に挙げられる。
〈ガラス板(強化ガラス)〉
透明基体12としては、特に限定されないが、例えば、ガラス板が好ましい。
ガラス板は、強化ガラスが好ましい。強化ガラスとしては、典型的には、化学強化ガラスまたは物理強化ガラスが挙げられる。なかでも、強度、デザイン性、コスト等の観点、更には、割れ片の鋭利さを低減できるという理由から、化学強化ガラスが好ましい。
強化ガラスの表面層には、圧縮応力層が形成される。圧縮応力層の厚さ(DOL)は、傷に対する耐久性等の観点から、10μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましく、25μm以上が更に好ましい。
強化ガラスの圧縮応力層における表面圧縮応力(CS)は、500MPa以上が好ましく、650MPa以上がより好ましく、750MPa以上が更に好ましい。上限は特に限定されないが、例えば、1200MPa以下である。
圧縮応力層は、ガラス板である透明基体12の第1主面12aおよび第2主面12bにおける表面層に形成されていることが好ましく、更に第1境界面12dおよび第2境界面12dにおける表面層にも形成されていることがより好ましい。
圧縮応力層は、側面12cならびに第3境界面12dおよび第4境界面12dにおける表面層に形成されていてもよい。
ガラスに化学強化処理を施して強化ガラス(化学強化ガラス)を得る方法は、典型的には、ガラスをKNO溶融塩に浸漬し、イオン交換処理した後、室温付近まで冷却する方法が挙げられる。KNO溶融塩の温度や浸漬時間などの処理条件は、表面圧縮応力及び圧縮応力層の厚さが所望の値となるように設定すればよい。
ガラス種としては、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス(SiO-Al-NaO系ガラス)等が挙げられる。なかでも、強度の観点からは、アルミノシリケートガラスが好ましい。
ガラス材料としては、例えば、モル%表示で、SiOを50~80%、Alを1~20%、NaOを6~20%、KOを0~11%、MgOを0~15%、CaOを0~6%およびZrOを0~5%含有するガラス材料が挙げられる。
アルミノシリケートガラスをベースとする化学強化用ガラス(例えば、旭硝子株式会社製「ドラゴントレイル(登録商標)」)も好適に用いられる。
〈機能層〉
透明基体12の第1主面12aおよび/または第2主面12bには、機能層が形成されていることが好ましい。これにより、表示パネル104の表示画像をより鮮明に見ることができる。
機能層は、ガラス板など透明基体12の表層を処理して形成してもよく、透明基体12の表面に他の層を積層して形成してもよい。
機能層としては、例えば、反射防止層、アンチグレア層(AG層)、防汚層、遮光層などが挙げられる。
《反射防止層》
透明基体12の第2主面12bに、反射防止層を設けることにより、表示パネル104の表示画像を鮮明にできる。
反射防止層の材料は特に限定されず、光の反射を抑制できる材料であれば各種材料を利用でき、例えば、高屈折率層と低屈折率層とを積層した構成としてもよい。ここでいう高屈折率層とは、波長550nmでの屈折率が1.9以上の層であり、低屈折率層とは、波長550nmでの屈折率が1.6以下の層である。
高屈折率層と低屈折率層とは、それぞれ1層ずつ含む形態であってもよいが、それぞれ2層以上含む構成であってもよい。高屈折率層と低屈折率層とをそれぞれ2層以上含む場合には、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した形態であることが好ましい。
高屈折率層、低屈折率層の材料は特に限定されず、要求される反射防止の程度や生産性等を考慮して選択できる。
高屈折率層を構成する材料としては、例えば、ニオブ、チタン、ジルコニウム、タンタルおよびシリコンからなる群から選択される1種以上含む材料を好ましく利用できる。具体的には、酸化ニオブ(Nb)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タンタル(Ta)、窒化シリコン等が挙げられる。
低屈折率層を構成する材料としては、例えば、ケイ素を含有する材料を好ましく利用できる。具体的には、酸化ケイ素(SiO)、SiとSnとの混合酸化物を含む材料、SiとZrとの混合酸化物を含む材料、SiとAlとの混合酸化物を含む材料等が挙げられる。
反射防止層を成膜する方法は特に限定されず、各種成膜方法を利用可能である。特に、パルススパッタ、ACスパッタ、デジタルスパッタ等の方法により成膜することが好ましい。
例えばパルススパッタにより成膜する際は、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気のチャンバ内にガラス基板を配置し、これに対して、所望の組成となるようにターゲットを選択し、成膜できる。
反射防止層の膜厚は、例えば、100~300nm程度である。
《AG層》
透明基体12の第2主面12bにAG層を設けると、表示パネル104の表示画像を見る際に、外光のぎらつきを低減できるので、表示画像を鮮明に見ることができる。
AG層を形成する手法は、特に限定されず、例えば、透明基体12の表層をエッチングする方法;透明基体12の表面に微粒子とマトリックスとを含むコーティング液を塗布し、マトリックスを硬化する方法;等が挙げられる。
《防汚層》
防汚層は、アンチフィンガープリント層(AFP層)とも呼ばれる。
透明基体12の第2主面12bに防汚層を設けると、透明基体12の第2主面12bを触っても、第2主面12bに指紋が残らず、第2主面12bを清浄に保つことができる。そのため、表示パネル104の表示画像を見る際に、表示画像を鮮明に見ることができる。
防汚層は、機能層を複数有する場合、最表層に設けることが好ましい。
《遮光層》
遮光層は、好ましくは、透明基体12の第1主面12aに設けられる。遮光層を形成することによって、表示パネル104の配線や、透明基体12と表示パネル104との接合部を隠すことができ、表示装置の意匠性を高くできる。上記遮光層は、例えば、印刷塗料をスクリーン印刷法などの方法を用いて透明基体12の第1主面12aの周縁に塗布し、乾燥することによって形成できる。
[透明基体の製造方法]
次に、上述した透明基体12を製造する方法(以下、便宜的に「本製造方法」ともいう)について説明する。本製造方法の好適態様は、少なくとも、以下に説明する、準備工程、面取り工程、フィルム貼合工程、および、エッチング工程を、この順に備える。
〈準備工程〉
図3は、準備工程の一例を示す模式断面図である。準備工程は、ガラス板などの透明基体12の素板(もといた)13を準備する工程である。素板13は、後の工程で面取り等の加工がなされて、透明基体12となる。
素板13は、透明基体12と同様に、第1主面12aおよび第2主面12bを有する。ただし、後の工程で加工等されるため、素板13の第1主面12aおよび第2主面12bの大きさ(サイズ)は、透明基体12のそれよりも大きい。
〈面取り工程〉
図4は、面取り工程の一例を示す模式断面図である。面取り工程は、素板13の端部に対して面取りを施すことにより、素板13の端部における少なくとも第1主面12a側に、面取り部13aを形成する工程である。
図4に示すように、面取り工程は、好ましくは、素板13に面取り部13aおよび面取り部13b(第2主面12b側の面取り部)を形成する工程である。更に、面取り部13aと面取り部13bとの間に、端面13cが形成されることがより好ましい。
面取り部13a、面取り部13bおよび端面13cの形状は特に限定されないが、平面または略平面であることが好ましい。
面取り方法は、特に限定されず、従来公知の方法を採用でき、例えば、砥石を用いた研磨による方法が好適に挙げられる。砥石としては、例えば、回転砥石などが用いられる。回転砥石は、一例として、周方向に延びる環状の研削溝が形成されており、研削溝の壁面は、アルミナ、炭化ケイ素、ダイヤモンドなどの砥粒を含む。
面取り部13aおよび面取り部13bの表面には、面取り加工によって、細かな穴(傷)が形成されやすい。素板13の第1主面12aの周縁部12aおよび第2主面12bの周縁部12bにも傷が付きやすい。周縁部12aおよび周縁部12bの傷は、主として、元々あった傷であるが、面取り加工によって傷が深くなる場合がある。
本実施形態の図4の説明においては、面取り部13aおよび面取り部13bは、第1主面12aおよび第2主面12bから側面13cに対して断面が直線的な形状であり、いわゆるC面取りである。本発明の面取り部の形状は、この形状に限定されず、第1主面12aおよび第2主面12bから側面13cに対して断面曲線的な形状である、いわゆるR面取りでもよい。さらに、面取り部13aがいわゆるC面取りで、面取り部13bがいわゆるR面取りでもよく、その逆でもよい。
〈フィルム貼合工程(態様1)〉
図5は、フィルム貼合工程の一例を示す模式断面図である。フィルム貼合工程は、面取り部13aおよび面取り部13bが形成された素板13の第1主面12aに、フィルム15を貼合する工程である。フィルム15は、例えば、素板13の第1主面12aと中心を合わせた状態で、貼合される。
フィルム15の面積は、例えば、素板13の第1主面12aの面積よりも小さい。この場合、図5に示すように、フィルム15を貼合した後、素板13の第1主面12aの周縁部12aが露出する。
フィルム15の端部と、素板13における面取り部13aと第1主面12aとの接点との間の距離Dは、0μm超1000μm以下が好ましく、0μm超500μm以下がより好ましい。
図5に示すように、フィルム貼合工程においては、第1主面12aへのフィルム15の貼合に併せて、第2主面12bにも同様にフィルム15を貼合することが好ましい。
第2主面12bに貼合されるフィルム15の端部と、面取り部13bと第2主面12bとの接点との間の距離Dの好適範囲は、上述した距離Dと同様である。
以下では、上述した距離Dおよび距離Dを、まとめて、「オフセット量」と呼ぶ場合がある。
フィルム15は、後述するエッチング液に対する耐性(耐エッチング性)を有するマスキングフィルムであれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどの樹脂フィルムが好適に挙げられる。フィルム15には、素板13に接着するための接着剤が適宜塗布されていてもよい。
〈フィルム貼合工程(態様2)〉
図6は、フィルム貼合工程の別の一例を示す模式断面図である。図5と同じ部分は同じ符号を付し、説明を省略する。
フィルム15の面積は、素板13の第1主面12aの面積よりも小さい場合(図5参照)に限定されず、素板13の第1主面12aの面積以上の大きさであってもよい。この場合、図6に示すように、素板13の第1主面12aの周縁部12aはフィルム15に覆われて露出しない。
フィルム15の端部と、素板13における面取り部13aと第1主面12aとの接点との間の距離Dは、0μm超4000μm以下が好ましく、0μm超3000μm以下がより好ましい。
図6に示すように、第2主面12bにも同様にフィルム15を貼合することが好ましい。第2主面12bに貼合されるフィルム15の端部と、面取り部13bと第2主面12bとの接点との間の距離Dの好適範囲は、上述した距離Dと同様である。
以下では、上述した距離Dおよび距離Dを、まとめて、「オーバーハング量」と呼ぶ場合がある。
〈エッチング工程(態様1)〉
図7は、エッチング工程の一例を示す模式断面図である。図7に示すエッチング工程は、貼合されたフィルム15から第1主面12aの周縁部12aが露出した素板13(図5参照)を、エッチング液(図示せず)に浸漬させる工程である。これにより、素板13における、フィルム15に覆われていない部分(フィルム15からの露出部分)がエッチングされて、側面12c、第1境界面12d、第2境界面12d、第3境界面12d、および、第4境界面12dが形成される。
より詳細には、面取り部13aがエッチングされて第1境界面12dが形成され、かつ、素板13の第1主面12aにおけるフィルム15からの露出面(周縁部12a)がエッチングされて第2境界面12dが形成される。
面取り部13aには、上述したように、面取り加工によって穴(傷)が形成されるが、この穴が広がるようにエッチングされて、第1境界面12dにおいて、複数個の底部が曲面の凹部12d1aが形成される。
エッチング工程においては、上記と同様に、面取り部13bがエッチングされて第3境界面12dが形成され、かつ、素板13の第2主面12bにおけるフィルム15からの露出面(周縁部12b)がエッチングされて第4境界面12dが形成される。第3境界面12dにおいて、複数個の凹部12d3aが形成される理由は、上記と同様である。
更に、端面13cがエッチングされて側面12cが形成される。
エッチング液としては、透明基体12をエッチングできる液であれば特に限定されないが、フッ化水素(HF)含有するエッチング液が好適に挙げられる。このようなエッチング液の具体例としては、フッ化水素と、硫酸、硝酸、塩酸およびケイフッ酸の少なくとも1種の酸とを含む混酸等が挙げられる。
エッチング量は、エッチング液に対する浸漬時間で制御される。ガラスの種類やエッチング量によって、エッチング液におけるフッ化水素の濃度が変更される。
エッチング工程においては、2以上の素板13を積層させて、エッチング液に浸漬させてもよい。これにより、効率的にエッチングできる。
〈エッチング工程(態様2)〉
図8は、エッチング工程の別の一例を示す模式断面図である。図7と同じ部分は同じ符号を付し、説明を省略する。
図8に示すエッチング工程は、貼合されたフィルム15に第1主面12aの周縁部12aが覆われた素板13(図6参照)を、エッチング液(図示せず)に浸漬させる工程である。これにより、素板13における、フィルム15に覆われていない部分(フィルム15からの露出部分)がエッチングされて、側面12c、第1境界面12d、および、第3境界面12dが形成される。
より詳細には、面取り部13aがエッチングされて第1境界面12dが形成される。面取り部13aには、上述したように、面取り加工によって穴(傷)が形成されるが、この穴が広がるようにエッチングされて、第1境界面12dにおいて、複数個の底部が曲面の凹部12d1aが形成される。
同様に、面取り部13bがエッチングされて第3境界面12dが形成される。
更に、端面13cがエッチングされて側面12cが形成される。
〈フィルム除去工程〉
本製造方法は、エッチング工程の後に、更に、フィルム15を除去する工程を備えることが好ましい。これにより、フィルム15で覆われていた第1主面12aおよび第2主面12bが露出する。
〈強化処理工程〉
透明基体12がガラス板である場合、フィルム除去工程の後、透明基体12を強化ガラスにするための強化処理を施すことが好ましい。強化処理としては、上述した化学強化処理が好適に挙げられる。
ガラス板である透明基体12に対して化学強化処理などの強化処理を施しても、通常、算術平均粗さ(Ra)の値は変化しない。
〈機能層を設ける工程〉
本製造方法は、準備工程の前、または、エッチング工程の後に、透明基体12の第1主面12aおよび/または第2主面12bに機能層を形成する工程を有してもよい。このような工程を有することで、透明基体12に機能層を形成できる。
準備工程の前に機能層を形成しても、エッチング工程では、上述のとおり、第1主面12aおよび第2主面12bには、フィルムが貼合されており、機能層は保護される。
以下に、実施例等により本発明の実施形態を具体的に説明する。ただし、本発明は以下の例に限定されない。以下に示す例1~4が実施例で、例5が比較例である。
〈例1〉
透明基体12の素板13として、アルミノシリケートガラス(旭硝子株式会社製、商品名:Dragontrail(登録商標)、サイズ:250mm×150mm×2.0mm)を準備した。
素板13の端部に対して、砥石(番手:600番)を用いたCNC(コンピュータ数値制御)の研磨による面取りを行ない、面取り部13aおよび面取り部13bを形成した。
面取り後の素板13の第1主面12aおよび第2主面12bに、一対のフィルム15としてPETフィルム(株式会社スミロン製、商品名:TG-0330-12)を貼合した。素板13の第1主面12aおよび第2主面12bよりも面積が小さいフィルム15を用いた。オフセット量(距離Dおよび距離D)を319μmとした。
次いで、フィルム15が貼合された素板13を、25℃のエッチング液(フッ化水素と塩酸との混合溶液、フッ化水素濃度:2質量%、塩酸濃度:18質量%)に19分間浸漬させてエッチングを行ない、側面12c、第1境界面12d、第2境界面12d、第3境界面12d、および、第4境界面12dを形成した。
その後、フィルム15を除去した素板13に化学強化処理を施した。化学強化処理は、圧縮応力層の厚さ(DOL):35μm、圧縮応力層における表面圧縮応力(CS):750MPaとなるように、フィルム15を除去した素板13の全体をKNO溶融塩中に浸漬することにより行なった。
こうして、例1の透明基体12を得た。
〈例2〉
オフセット量(距離Dおよび距離D)を288μmとし、かつ、エッチング液への浸漬時間を12分間にした以外は、例1と同様にして、例2の透明基体12を得た。
〈例3〉
オフセット量(距離Dおよび距離D)を452μmとし、かつ、エッチング液への浸漬時間を7分間にした以外は、例1と同様にして、例3の透明基体12を得た。
〈例4〉
素板13の第1主面12aおよび第2主面12bよりも面積が大きいフィルム15を用い、かつ、オーバーハング量(距離Dおよび距離D)を2000μmとした以外は、例1と同様にして、例4の透明基体12を得た。
〈例5〉
オフセット量(距離Dおよび距離D)を400μmとし、かつ、エッチング液への浸漬時間を1分間にした以外は、例1と同様にして、例5の透明基体12を得た。
〈表面粗さの測定〉
例1~5について、第1境界面12dの算術平均粗さRa、第2境界面12dの算術平均粗さRa、第3境界面12dの算術平均粗さRa、および、第4境界面12dの算術平均粗さRaを測定した。
測定には、レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、商品名:VK9700)を使用した。また、算術平均粗さは、測定長さを1000μmの条件で測定した。
〈凹部の底部の曲率の測定〉
例1~5について、第1境界面12dおよび第3境界面12dにおける複数の凹部の底部の曲率を以下の方法で測定した。
レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、商品名:VK-9700)で、第1境界面12dおよび第3境界面13dの高さ(単位:nm)を測定した。測定範囲は、x方向270μm、y方向270μmで、測定間隔は278nmとした。
測定した高さデータを、以下に説明する方法で数値的に2次微分した。2次微分にはSavitzky-Golay法を用いた。測定した高さデータにおける各点の前後15点を用いて、3次の多項式で近似した。各点において、x方向とy方向とで2次微分して曲率を算出し、x方向の曲率とy方向の曲率との平均値を、各点における曲率とした。
求めた曲率のうち、数値的に1次微分して傾きがゼロの点(または、傾きがマイナスからプラスに変わる点)の値を、底部の曲率とみなした。1次微分にもSavitzky-Golay法により、各点の前後15点を用いて、3次の多項式で近似した。
次に、第1境界面12dおよび第3境界面12dにおける凹部12d1aおよび凹部12d3aの底部の曲率の頻度分布(横軸:曲率、縦軸:頻度)を求めた。
本実施例および比較例においては、曲率の最小値(最小曲率)を5×10-10nm-1とし、曲率の最大値(最大曲率)を1.45×10-4nm-1とし、この曲率範囲を外れる曲率はカウントしなかった。そして、この曲率範囲を30分割し、最小曲率を1番目の曲率とし、最大曲率を30番目の曲率とした。nを2~30の整数としたときに、n-1番目とn番目との間の曲率は、n番目の曲率として扱った。そして、全30種の曲率の頻度分布を求めた
〈試験体の作製〉
剛体模型を衝突させる試験(「ヘッドインパクト試験」ともいう)をするため、カバー部材として、各例の透明基体12を用いて、車載表示装置の試験体200を作製した。
図9~図11に基づいて試験体200を説明する。図9~図11においては、図1の車載表示装置100と同一の(または対応する)部分は同じ符号を用い、説明を省略する場合がある。
図9は、試験体200を示す斜視図である。図10は、図9のA-A線断面図である。図11は、試験体200を示す平面図である。
図9および図10に示すように、試験体200は、筐体底板107を有し、筐体底板107の周縁部上には、内部にリブが付いた筐体枠109が4つ配置されている。筐体底板107と4つの筐体枠109とによって、中央領域に矩形の凹部を有する筐体106が形成され、この筐体106の中に、バックライトユニット102と表示パネル104とが配置されている。
図10に示すように、バックライトユニット102の上面側の端部は、断面L字状のL字部材208により覆われている。L字部材208の上面と表示パネル104の下面側の端部とは、両面テープ207によって接着されている。このため、表示パネル104とバックライトユニット102との間には、L字部材208および両面テープ207の厚さ分だけ、エアギャップ(1.5mm)が存在している。粘着層14が、表示パネル104の上面に貼合されている。透明基体12の第1主面12aと筐体枠109の上面とは、両面テープ115で貼合されている。透明基体12の端面の外側であってかつ筐体枠109の上面には、筐体端枠110が配置されている。筐体端枠110も、両面テープ115によって筐体枠109に貼合されている。
図9および図10に示すように、筐体底板107の4辺には、筐体底板107に連続して、板状の筐体突出部111が設けられている。筐体底板107と4つの筐体突出部111とによって、筐体底板107の裏面側(バックライトユニット102側とは反対側)には、凹部が形成されている。この凹部内には、クッション材321の一部が入り込んでいる。クッション材321は、平板である支持板215上に配置されており、クッション材321によって、筐体106が支持されている。クッション材321としては、株式会社ケー・シー・シー商会製「CF45」(厚さ:25.4mm)を2枚重ねたものを用いた。筐体106がクッション材321に支持された状態において、向かい合う一対の筐体突出部111には、固定部301の一端側がボルト311によって接合されている。固定部301の他端側は、ボルト311によって、支持板215に接合されている。こうして、筐体突出部111を含む筐体106は、固定部301によって位置固定される。
断面L字状の板状部材である固定部301について、図9中にL~Lで示すサイズは、L:20mm、L:50mm、L:100mm、L:20mmとした。
図11中にH~HおよびW~Wで示すサイズは、H:120mm、H:150mm、H:250mm、W:173mm、W:250mm、W:350mm、とした。
その他の各部は以下のようにした。
・粘着層14…OCA(日栄化工株式会社製「MHM-FWD」、厚さ:150μm)
・表示パネル104…ソーダライムガラス(板厚1.1mm、サイズ:173mm×120mm)の両面に偏光板(材質:TAC)を貼合した代替品を用いた。
・バックライトユニット102…板状体102a(材質:PC、板厚:4mm、サイズ:117mm×170mm)の底面および4つの側面を凹状体102b(材質:アルミニウム、板厚:1mm)で覆った代替品を用いた。
・両面テープ207…材質:PET、テープ幅:5mm、テープ厚:0.5mm
・L字部材208…材質:PVC、板厚:1mm、L字1辺の長さ:5mm
・筐体枠109…材質:ABS、板厚:2mm
・筐体端枠110…材質:ABS、板厚:2.5mm、板幅:5mm
・両面テープ115…材質:PET、テープ厚:0.5mm
・固定部301…材質:鉄(SS400)、板厚:1.0mm
・ボルト311…材質:鉄
・支持板215…材質:鉄、板厚:9mm
・筐体底板107および筐体突出部111…材質:鉄、板厚:1.15mm
〈ヘッドインパクト試験〉
作製した試験体200を用いて、次のように、ヘッドインパクト試験を行なった。
試験体200の支持板215を水平面に設置し、カバー部材としての透明基体12の第2主面12bの衝突位置P(図11参照)に、図示しない球状の剛体模型(材質:鉄、直径:165mm、質量:19.6kg)を、衝突速度3.944m/sで、793mmの高さから衝突させた。より詳細には、衝突位置Pに対して外側に45度の角度から、剛体模型を衝突させた。衝突位置P(図11参照)は、試験体200を上面から見て、中心位置よりも一方の固定部301側に寄せた位置であって、かつ、透明基体12の最端部から1mm内側とした。
〈斜め方向からの衝撃に対する端部耐衝撃性〉
ヘッドインパクト試験の結果、透明基体12が割れなかった場合には「A」を、透明基体12が割れた場合には「B」を、下記表1に記載した。「A」であれば、斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性に優れると評価できる。
〈端部の色〉
例1~5の透明基体12について、側面12c、第1境界面12d、および、第3境界面12dを含む端部の色を目視で確認した。透明であった場合には「透明」を、白濁していた場合には「白濁」を下記表1に記載した。
Figure 0007275471000001
上記表1中の「-」は、測定しなかった場合や該当しない場合を意味する。
上記表1に示す結果から明らかなように、例1~4の透明基体12は、斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性に優れていた。
これに対して、例5の透明基体12は、斜め方向からの衝突に対する端部耐衝撃性が不十分であった。
12:透明基体
12a:第1主面
12a:周縁部
12b:第2主面
12b:周縁部
12c:側面
12d:第1境界面
12d1a:第1境界面の凹部
12d:第2境界面
12d:第3境界面
12d3a:第3境界面の凹部
12d:第4境界面
13:素板
13a:面取り部
13b:面取り部
13c:端面
14:粘着層
15:フィルム
100:車載表示装置
102:バックライトユニット
104:表示パネル
106:筐体
107:筐体底板
109:筐体枠
110:筐体端枠
111:筐体突出部
115:両面テープ
200:試験体
207:両面テープ
208:L字部材
215:支持板
301:固定部
311:ボルト
321:クッション材
P:衝突位置
、h:距離
、D:距離(オフセット量)
、D:距離(オーバーハング量)

Claims (11)

  1. 第1主面と、
    前記第1主面とは反対側の主面である第2主面と、
    前記第1主面および前記第2主面に挟まれた側面と、
    前記第1主面と前記側面との間に配置された、複数の凹部を有する第1境界面と、
    前記第2主面と前記側面との間に配置された、複数の凹部を有する第3境界面と、
    前記第2主面と前記第3境界面との間に配置された第4境界面と、を備える透明基体であって
    前記第1境界面は、前記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大曲率の頻度が、2%以下であり、
    前記第3境界面は、前記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大頻度と中間頻度との差が、1%以上であり、
    前記第4境界面の算術平均粗さRaは、前記第3境界面の算術平均粗さRaよりも小さく、
    前記透明基体の厚さ方向における、前記第2主面と、前記第3境界面と前記第4境界面との接点との間の距離hが、0μm超80μm以下であり、
    前記第1主面、前記第2主面、前記側面および前記第1境界面に、圧縮応力層が形成されている、透明基体。
    ただし、前記凹部の底部の曲率の頻度分布を求めるに際しては、最小値を5×10-10nm-1、最大値を1.45×10-4nm-1とした曲率範囲を30分割し、1番目~30番目の各曲率の頻度を求める。
  2. 前記第1境界面は、前記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大頻度と中間頻度との差が、1%以上である、請求項1に記載の透明基体。
  3. 前記第1境界面の算術平均粗さRaが3~10μmである、請求項1または2に記載の透明基体。
  4. 前記第1境界面は、前記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大頻度の曲率が、1×10-5~9.5×10-5nm-1である、請求項1~3のいずれか1項に記載の透明基体。
  5. 前記第3境界面の算術平均粗さRaが3~10μmである、請求項1~4のいずれか1項に記載の透明基体。
  6. 前記第3境界面は、前記凹部の底部の曲率の頻度分布における最大頻度の曲率が、1×10-5~9.5×10-5nm-1である、請求項1~5のいずれか1項に記載の透明基体。
  7. 前記第1主面と前記第1境界面との間に配置された第2境界面を更に備え、
    前記第2境界面の算術平均粗さRaは、前記第1境界面の算術平均粗さRaよりも小さい、請求項1~6のいずれか1項に記載の透明基体。
  8. 前記第2境界面の算術平均粗さRaが、0.02~0.15μmである、請求項7に記載の透明基体。
  9. 前記透明基体の厚さ方向における、前記第1主面と、前記第1境界面と第2境界面との接点との間の距離hが、0μm超80μm以下である、請求項7または8に記載の透明基体。
  10. 前記第4境界面の算術平均粗さRaが、0.02~0.15μmである、請求項1~9のいずれか1項に記載の透明基体。
  11. 請求項1~10のいずれか1項に記載の透明基体と、
    前記透明基体が覆う表示パネルと、
    前記表示パネルを収納する筐体と、を備え、
    前記透明基体は、前記第1主面と前記表示パネルの表示面とが対面する向きに配置される、表示装置。
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