JP7388162B2

JP7388162B2 - カバーガラス及びディスプレイ

Info

Publication number: JP7388162B2
Application number: JP2019221956A
Authority: JP
Inventors: 耕司池上; 利之梶岡; 敏正金井
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2023-11-29
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: JP2021091121A

Description

本発明は、アンチグレア機能を有するカバーガラス及びそのカバーガラスを用いたディスプレイに関する。

カバーガラスは、携帯電話機、タブレット端末、テレビやデジタルサイネージ等のディスプレイに広く用いられている。このようなディスプレイの視認性は、外光の映り込みなどにより低下することがある。そのため、ディスプレイの視認性を高める様々な試みがなされている。例えば、下記の特許文献１には、防眩性等を高めるための凹凸構造を両面に有する、カバー部材が開示されている。このカバー部材の一方の面上に高屈折率層が設けられており、高屈折率層上に樹脂層が設けられている。樹脂層は、画像表示装置にカバーガラスを接合するための粘着剤として用いられる。

国際公開第２０１９／０７３９４６号

カバーガラスをディスプレイ等に用いた場合には、外部からカバーガラスに応力が加わることがある。しかし、本願発明者らは、特許文献１に記載されたようなカバーガラスにおいては、防眩性等が高まる一方で、外部からの応力に対する耐久性を十分に高めることが困難であるという問題が見出した。

本発明は、応力が加えられた場合においても破損し難い、カバーガラス及びディスプレイを提供することにある。

本発明に係るカバーガラスは、対向し合う第１の主面及び第２の主面を有するガラス基板と、ガラス基板の第１の主面に設けられている第１のアンチグレア層と、ガラス基板の第２の主面側において構成されている第２のアンチグレア層と、を備え、第１のアンチグレア層が、第１のアンチグレア層の亀裂の進展を緩和する機能を有することを特徴とする。

第１のアンチグレア層が、ガラス基板の第１の主面上に設けられている緩衝層と、緩衝層上に設けられている第１のアンチグレア膜とを有することが好ましい。

第１のアンチグレア層が、ガラス基板の第１の主面上に直接的又は間接的に設けられており、かつマトリクス中に散乱粒子が分散されてなる第２のアンチグレア膜を有することが好ましい。この場合、散乱粒子がシリカ粒子であることがより好ましい。

第１のアンチグレア層が、ガラス基板の第１の主面上に直接的又は間接的に設けられており、かつアンチグレアフィルムからなる第３のアンチグレア膜を有することが好ましい。

第２のアンチグレア層が、ガラス基板の第１の主面側に加わる応力を緩和することが好ましい。

第２のアンチグレア層が、ガラス基板の第２の主面上に直接的又は間接的に設けられている、第４のアンチグレア膜を有することが好ましい。

第２のアンチグレア層が、ガラス基板の第２の主面に設けられた凹凸構造を含むことが好ましい。

本発明に係るディスプレイは、表示面を有する表示素子と、表示素子の表示面上に設けられている、上記カバーガラスと、を備え、カバーガラスにおけるガラス基板の第１の主面及び第２の主面のうち、第１の主面が画面表示素子側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、応力が加えられた場合においても破損し難い、カバーガラス及びディスプレイを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るカバーガラスの正面断面図である。比較例のカバーガラスの正面断面図である。カバーガラスの強度測定の方法を説明するための略図的斜視図である。本発明の第１の実施形態及び比較例における、カバーガラスに加えられる荷重と破壊確率との関係を示す図である。本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係るカバーガラスの正面断面図である。本発明の第２の実施形態に係るカバーガラスの正面断面図である。本発明の第３の実施形態に係るカバーガラスの正面断面図である。本発明の第４の実施形態に係るガラスカバーの正面断面図である。本発明の第５の実施形態に係るディスプレイの略図的正面断面図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

［カバーガラス］
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカバーガラスの正面断面図である。図１に示すカバーガラス１は、特に限定されないが、例えばディスプレイ等に用いられる。ディスプレイとしては、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、及び有機ＥＬディスプレイ等が挙げられる。

カバーガラス１は、ガラス基板２と、第１のアンチグレア層３と、第２のアンチグレア層４とを備える。第１のアンチグレア層３及び第２のアンチグレア層４は、外光の映り込み等を抑制する、いわゆる防眩効果を付与するために設けられている。

ガラス基板２は、第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂを有する。第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂは対向し合っている。カバーガラス１がディスプレイに用いられる場合には、ガラス基板２の第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂのうち、第１の主面２ａがディスプレイの内部側に位置し、第２の主面２ｂがディスプレイの外部側に位置する。

本実施形態において、ガラス基板２は、略矩形板状の形状を有する。もっとも、ガラス基板２は、例えば略円板状等の形状を有していてもよく、形状は特に限定されない。ガラス基板２の厚みは、光透過率などに応じて適宜設定することができる。ガラス基板２の厚みは、例えば、０．０３ｍｍ～１．５ｍｍ程度とすることができる。なお、ガラス基板２の厚みは上記に限定されない。

ガラス基板２に用いられるガラスとしては、特に限定されないが、例えば、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス、化学強化ガラス等を挙げることができる。

ガラス基板２の第１の主面２ａ上に、上記第１のアンチグレア層３が設けられている。本実施形態の第１のアンチグレア層３は、緩衝層５と、第１のアンチグレア膜６とを有する。具体的には、ガラス基板２の第１の主面２ａ上に直接的に緩衝層５が設けられている。緩衝層５上に第１のアンチグレア膜６が設けられている。

緩衝層５は、亀裂の進展を緩和する機能及び透光性を有する。亀裂の進展を緩和する機能とは、具体的には、第１のアンチグレア層３において生じた亀裂が、ガラス基板２側に進展することを緩和する機能である。ここで、例えば、カバーガラス１に、第２の主面２ｂ側から第１の主面２ａ側の方向に応力が加わったときには、第１の主面２ａ側に引っ張り応力が加わることとなる。そのため、第１のアンチグレア層３の第１のアンチグレア膜６において亀裂が生じ、このような亀裂がガラス基板２に進展するおそれがある。第１のアンチグレア膜６とガラス基板２との間に設けられている緩衝層５は、このような亀裂がガラス基板２側に進展することを緩和する。

本実施形態においては、緩衝層５にはシリコーン樹脂が用いられている。もっとも、緩衝層５の材料は上記に限定されず、亀裂の進展を緩和する機能を有する他の適宜の材料を用いることもできる。緩衝層５の厚みは、例えば、０．００１ｍｍ～０．１ｍｍ程度とすることができる。なお、緩衝層５の厚みは上記に限定されない。

第１のアンチグレア層３においては、第１のアンチグレア膜６が防眩効果を有する。本実施形態においては、第１のアンチグレア膜６は無機膜である。第１のアンチグレア膜６は凹凸構造を有する。このような第１のアンチグレア膜６は、無機塗料を緩衝層５上に塗布することにより形成することができる。無機塗料のバインダーとしては、シリカ前駆体、アルミナ前駆体、ジルコニア前駆体、チタニア前駆体等を用いることができる。これらの中でも、シリカ前駆体が特に好ましく用いられる。なお、無機塗料は、粒子を含んでも良い。粒子としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子等が挙げられる。これらの中でも、シリカ粒子が特に好ましく用いられる。シリカ粒子としては、中実シリカ粒子がより好ましい。

シリカ前駆体としては、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等のアルコキシシラン、アルコキシシランの加水分解縮合物（ゾルゲルシリカ）、シラザン等が挙げられ、防眩効果をより高める観点からは、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等のアルコキシシラン、それらの加水分解縮合物の少なくとも一種が好ましく、テトラエトキシシランの加水分解縮合物がより好ましい。

アルミナ前駆体としては、アルミニウムアルコキシド、アルミニウムアルコキシドの加水分解縮合物、水溶性アルミニウム塩、アルミニウムキレート等が挙げられる。

ジルコニア前駆体としては、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムアルコキシドの加水分解縮合物等が挙げられる。

チタニア前駆体としては、チタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解縮合物等が挙げられる。

ガラス基板２の第２の主面２ｂ上には、上記第２のアンチグレア層４が設けられている。本実施形態においては、第２のアンチグレア層４は、第１のアンチグレア膜６と同様の無機膜であり、凹凸構造を有する。なお、第２のアンチグレア層４は、ガラス基板２の第２の主面２ｂ上に直接的に設けられている。一方で、第１のアンチグレア層３における第１のアンチグレア膜６は、ガラス基板２の第１の主面２ａ上に緩衝層５を介して間接的に設けられている。

本実施形態の特徴は、ガラス基板２の第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂに、それぞれ第１のアンチグレア層３及び第２のアンチグレア層４が設けられており、第１のアンチグレア層３が第１のアンチグレア層３自体の亀裂の進展を緩和する機能を有することにある。それによって、応力が加えられた場合においてカバーガラス１が破損し難い。以下において、この詳細を、本実施形態と比較例とを比較することにより説明する。

第１の実施形態及び比較例の複数のカバーガラスを作製した。図２に示すように、比較例は、第１のアンチグレア層１０３が第２のアンチグレア層４と同様に構成されている点において第１の実施形態と異なる。具体的には、比較例の第１のアンチグレア層１０３は緩衝層を有しない。なお、上記各カバーガラスのサイズは５０ｍｍ角とし、厚みは０．５５ｍｍとした。これらのカバーガラスの強度測定を以下のように、リングオンリング試験によって行った。

まず、図３に示すように、支持リング１０４上に第１の実施形態のカバーガラス１を配置した。カバーガラス１におけるガラス基板２の第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂのうち、第１の主面２ａを支持リング１０４側とした。次に、ピストンリング１０５によりカバーガラス１に荷重Ｐを加えた。これにより、カバーガラス１を図３における下方に押圧した。なお、支持リング１０４の直径は２５ｍｍであり、ピストンリング１０５の直径は１２．５ｍｍである。上記押圧は０．５ｍｍ／ｍｉｎの速度で、カバーガラス１を破壊するまでピストンリング１０５を下降させた。以上により、カバーガラス１の破壊荷重を測定した。このような強度測定を、第１の実施形態及び比較例の複数のカバーガラスについて行い、カバーガラスに加えられる荷重と破壊確率との関係を求めた。

図４は、第１の実施形態及び比較例における、カバーガラスに加えられる荷重と破壊確率との関係を示す図である。図４に示すように、比較例では、１５００Ｎ程度の荷重を加えた場合において、カバーガラスの破壊確率が９７％程度となっていることがわかる。これに対して、第１の実施形態においては、１５００Ｎの荷重を加えても破壊確率は５％未満にすぎないことがわかる。さらに、２０００Ｎと大きな荷重を加えてもなお、破壊確率が１０％未満であることがわかる。２９００Ｎという、より一層大きな荷重を加えた場合でさえも、破壊確率は６３％未満となっていることがわかる。

上述したように、カバーガラス１又はカバーガラス１０１をディスプレイに用いた場合には、ガラス基板２の第２の主面２ｂ側がディスプレイの外部側に位置する。よって、カバーガラス１又はカバーガラス１０１に外部からの応力が加わる場合には、図３に示した強度試験において荷重が加えられた場合と同様の応力が加わる。具体的には、カバーガラス１又はカバーガラス１０１に、ガラス基板２の第２の主面２ｂ側から第１の主面２ａ側に向かい押圧される応力が加わる。そのため、第１の主面２ａ側には引っ張り応力が加わることとなる。

比較例においては、第１のアンチグレア層１０３及び第２のアンチグレア層４が同様に構成されているため、ガラス基板２の第１の主面２ａ側及び第２の主面２ｂ側の応力は相殺され、破損し難いとも思われる。しかしながら、上記の強度測定の結果から確認されるように、外部から応力が加わった場合には、カバーガラス１０１は破損し易い。この理由は、以下のように考えられる。外部から応力が加わった際に、ガラス基板２に亀裂が生じる前に、第１のアンチグレア層１０３に亀裂が生じる。第１のアンチグレア層１０３の亀裂がガラス基板２に到達することによって、ガラス基板２にも亀裂が生じ、カバーガラス１０１が破損する。

これに対して、第１の実施形態においては、第１のアンチグレア層３は、緩衝層５を有することにより、第１のアンチグレア層３の亀裂の進展を緩和する機能を有する。それによって、外部から応力が加わった際に第１のアンチグレア層３に亀裂が生じたとしても、ガラス基板２に第１のアンチグレア層３の亀裂が到達することを抑制できる。これにより、ガラス基板２の割れをも抑制することができる。従って、カバーガラス１は、外部から応力が加わった場合において破損し難い。このように、本実施形態においては、第１のアンチグレア層３及び第２のアンチグレア層４が非対称であるにも関わらず、カバーガラス１を効果的に破損し難くすることができる。

加えて、本実施形態においては、ガラス基板２の第１の主面２ａに第１のアンチグレア層３が設けられており、第２の主面２ｂに第２のアンチグレア層４が設けられている。それによって、防眩性を効果的に高めることもできる。

（変形例）
図５は、第１の実施形態の第１の変形例に係るカバーガラスの正面断面図である。本変形例は、第２のアンチグレア層１４の構成が第１の実施形態と異なる。具体的には、第２のアンチグレア層１４は、ガラス基板１２の第２の主面１２ｂに凹凸構造が設けられてなる。第２のアンチグレア層１４は、ガラス基板１２の第２の主面１２ｂ側において、ガラス基板１２と一体的に構成されている。

本変形例の第２のアンチグレア層１４は、例えば、ガラス基板１２の第２の主面１２ｂにエッチング処理を行うことにより形成することができる。

本変形例においても、ガラス基板１２の第１の主面２ａ上に第１のアンチグレア層３が設けられている。従って、第１の実施形態と同様に、カバーガラス１１は、外部から応力が加えられた場合において破損し難い。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係るカバーガラスの正面断面図である。本実施形態は、第１のアンチグレア層２３の構成が第１の実施形態と異なる。具体的には、カバーガラス２１における第１のアンチグレア層２３は第２のアンチグレア膜である。第２のアンチグレア膜は、ガラス基板２の第１の主面２ａ上に直接的に設けられている。第２のアンチグレア膜は、マトリクス２３ａ中に散乱粒子２３ｂが分散されてなる。

第１のアンチグレア層２３は凹凸構造を有しない。なお、第１のアンチグレア層２３は凹凸構造を有していてもよい。

第１のアンチグレア層２３としての第２のアンチグレア膜は、防眩効果及び亀裂の進展を緩和する機能の双方を有する。第２のアンチグレア膜のマトリクス２３ａには、第１の実施形態の緩衝層５と同様の、シリコーン樹脂が用いられている。もっとも、マトリクス２３ａの材料は上記に限定されず、亀裂の進展を緩和する機能を有する他の適宜の材料を用いることもできる。

散乱粒子２３ｂとしては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、チタニア粒子等が挙げられる。これらの中でも、シリカ粒子が特に好ましく用いられる。シリカ粒子としては、中空シリカ粒子がより好ましい。

本実施形態においても、ガラス基板２の第１の主面２ａ上に第１のアンチグレア層２３が設けられている。従って、第１の実施形態と同様に、カバーガラス２１は、外部から応力が加えられた場合において破損し難い。

なお、第１のアンチグレア層２３は、第２のアンチグレア膜に加えて、緩衝層を有していてもよい。第１の実施形態と同様に、第２のアンチグレア膜は、ガラス基板２の第１の主面２ａ上に、緩衝層を介して間接的に設けられていてもよい。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係るカバーガラスの正面断面図である。本実施形態は、第１のアンチグレア層３３の構成が第２の実施形態と異なる。具体的には、第１のアンチグレア層３３は、第１の実施形態と同様に、凹凸構造を有する。第１のアンチグレア層３３を構成している第３のアンチグレア膜は、アンチグレアフィルムからなる。なお、第３のアンチグレア膜は、ガラス基板２の第１の主面２ａ上に直接的に設けられている。

第１のアンチグレア層３３を構成しているアンチグレアフィルムは、防眩効果及び亀裂の進展を緩和する機能の双方を有する。上記アンチグレアフィルムには、例えば、ハードコート剤をベースにしたシリカなどの拡散微粒子を添加した光拡散コート剤が塗布されたＰＥＴフィルムが用いられる。もっとも、アンチグレアフィルムの材料は上記に限定されない。

本実施形態においても、ガラス基板２の第１の主面２ａ上に第１のアンチグレア層３３が設けられている。従って、第２の実施形態と同様に、カバーガラス３１は、外部から応力が加えられた場合において破損し難い。

なお、第１のアンチグレア層３３の第３のアンチグレア膜は、第１の実施形態と同様に、ガラス基板の第１の主面２ａ上に、緩衝層を介して間接的に設けられていてもよい。

（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係るカバーガラスの正面断面図である。本実施形態は、第２のアンチグレア層４４が第１のアンチグレア層３と同様の構成を有する点において、第１の実施形態と異なる。カバーガラス４１の第２のアンチグレア層４４は、緩衝層４７及び第４のアンチグレア膜４８を有する。具体的には、ガラス基板２の第２の主面２ｂ上に直接的に緩衝層４７が設けられている。緩衝層４７上に第４のアンチグレア膜４８が設けられている。このように、カバーガラス４１の第２のアンチグレア層４４は、第１のアンチグレア層３と同様に、第２のアンチグレア層４４自体の亀裂の進展を緩和する機能を有する。また、第２のアンチグレア層４４は、ガラス基板２の第１の主面２ａ側に加わる応力を緩和する。

本実施形態においては、ガラス基板２の第１の主面２ａ側及び第２の主面２ｂ側のいずれの方から押圧された場合においても、カバーガラス４１は破損し難い。

なお、第２のアンチグレア層４４は、第２の実施形態における第１のアンチグレア層２３と同様の構成を有していてもよく、あるいは、第３の実施形態における第１のアンチグレア層３３と同様の構成を有していてもよい。

［ディスプレイ］
（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態に係るディスプレイの略図的正面断面図である。図９に示すディスプレイ５０は、表示素子５２と、カバーガラス１とを備える。ディスプレイ５０は、特に限定されないが、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は有機ＥＬディスプレイ等である。表示素子５２は、特に限定されないが、例えば、液晶表示素子、プラズマ表示素子、又は有機ＥＬ表示素子等である。本実施形態では、カバーガラス１は第１の実施形態の構成を有する。もっとも、これに限定されず、ディスプレイ５０におけるカバーガラスは、第２～第４の実施形態や変形例等の本発明に係るカバーガラスであればよい。

表示素子５２は表示面５２ａを有する。表示面５２ａは、画像が表示される面である。表示面５２ａ上にカバーガラス１が設けられている。具体的には、ディスプレイ５０は接着剤層５３を有する。接着剤層５３によって、カバーガラス１と表示素子５２とが接合されている。もっとも、カバーガラス１と表示素子５２との接合の形態は上記に限られない。

図９に示すように、カバーガラス１におけるガラス基板２の第１の主面２ａ及び第２の主面２ｂのうち、第１の主面２ａが表示素子５２側に位置する。第２の主面２ｂは、ディスプレイ５０における外部側に位置する。よって、ディスプレイ５０に外部からの応力が加えられる場合、第２の主面２ｂ側から応力が加えられることとなる。上述したように、カバーガラス１においては、ガラス基板２の第１の主面２ａ上に、第１のアンチグレア層３が設けられている。第１のアンチグレア層３は、第１のアンチグレア層３自体の亀裂の進展を緩和する機能を有する。よって、第１のアンチグレア層３に亀裂が生じたとしてもガラス基板２に第１のアンチグレア層３の亀裂が到達することを抑制できる。従って、ディスプレイ５０は、外部から応力が加えられた場合において破損し難い。

１…カバーガラス
２…ガラス基板
２ａ…第１の主面
２ｂ…第２の主面
３…第１のアンチグレア層
４…第２のアンチグレア層
５…緩衝層
６…第１のアンチグレア膜
１１…カバーガラス
１２…ガラス基板
１２ｂ…第２の主面
１４…第２のアンチグレア層
２１…カバーガラス
２３…第１のアンチグレア層
２３ａ…マトリクス
２３ｂ…散乱粒子
３１…カバーガラス
３３…第１のアンチグレア層
４１…カバーガラス
４４…第２のアンチグレア層
４７…緩衝層
４８…第４のアンチグレア膜
５０…ディスプレイ
５２…表示素子
５２ａ…表示面
５３…接着剤層
１０１…カバーガラス
１０３…第１のアンチグレア層
１０４…支持リング
１０５…ピストンリング

Claims

対向し合う第１の主面及び第２の主面を有するガラス基板と、
前記ガラス基板の前記第１の主面に設けられている第１のアンチグレア層と、
前記ガラス基板の前記第２の主面側において構成されている第２のアンチグレア層と、
を備え、
前記第１のアンチグレア層が、前記ガラス基板の前記第１の主面上に設けられている緩衝層を有し、かつ前記第１のアンチグレア層が、前記緩衝層上に設けられている膜であって、無機膜である第１のアンチグレア膜、及び前記緩衝層上に設けられている膜であって、マトリクス中に散乱粒子が分散されてなる第２のアンチグレア膜のうち一方を有する、カバーガラス。
前記緩衝層が、シリコーン樹脂からなる、請求項１に記載のカバーガラス。
前記第１のアンチグレア層が前記第２のアンチグレア膜を有し、前記散乱粒子がシリカ粒子である、請求項１又は２に記載のカバーガラス。
前記第２のアンチグレア層が、前記ガラス基板の前記第２の主面上に直接的又は間接的に設けられている、第４のアンチグレア膜を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のカバーガラス。
前記第２のアンチグレア層が、前記ガラス基板の前記第２の主面に設けられた凹凸構造を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のカバーガラス。
対向し合う第１の主面及び第２の主面を有するガラス基板と、
前記ガラス基板の前記第１の主面に設けられている第１のアンチグレア層と、
前記ガラス基板の前記第２の主面側において構成されている第２のアンチグレア層と、
を備え、
前記第１のアンチグレア層が、前記ガラス基板の前記第１の主面上に直接的又は間接的に設けられており、かつアンチグレアフィルムからなる第３のアンチグレア膜を有し、
前記第２のアンチグレア層が、前記ガラス基板の前記第２の主面上に直接的又は間接的に設けられている、無機膜である第４のアンチグレア膜を有する、カバーガラス。
対向し合う第１の主面及び第２の主面を有するガラス基板と、
前記ガラス基板の前記第１の主面に設けられている第１のアンチグレア層と、
前記ガラス基板の前記第２の主面側において構成されている第２のアンチグレア層と、
を備え、
前記第１のアンチグレア層が、前記ガラス基板の前記第１の主面上に直接的又は間接的に設けられており、かつアンチグレアフィルムからなる第３のアンチグレア膜を有し、
前記第２のアンチグレア層が、前記ガラス基板の前記第２の主面に設けられている凹凸構造からなる、カバーガラス。
表示面を有する表示素子と、
前記表示素子の前記表示面上に設けられている、請求項１～７のいずれか一項に記載のカバーガラスと、
を備え、
前記カバーガラスにおける前記ガラス基板の前記第１の主面及び前記第２の主面のうち、前記第１の主面が前記表示素子側に位置する、ディスプレイ。