JP7495391B2 - ガラス体 - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス体、及びこれを用いた表示システムに関する。
特許文献１には、いわゆるハーフミラーと称するガラス体が開示されている。このガラス体は、ガラス板に無機酸化物を含有する被覆層を積層したものであり、可視光透過率と可視光反射率が調整されている。すなわち、ガラス体の一方側からガラス体を見ると、鏡のように像が映る一方、ガラス体の他方側にある像からの光が透過し、一方側からこれを見ることができる。
上記のようなハーフミラーは、種々の用途に利用されており、その用途も広がっている。例えば、ハーフミラーとセンサを合わせて用いることも考えられるが、ガラス板の表面には被覆層が形成されているため、例えば、センサから照射する光が透過しがたく、ガラス体の反対側の環境の検出ができないという問題があった。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ハーフミラーとして機能しつつ、センサ等の検出装置とともに用いることができる、ガラス体及び表示システムを提供することを目的とする。
本発明に係る第１のガラス体は、可視光反射率及び可視光透過率が２０％以上である第１領域と、前記第１領域よりも可視光透過率が高い第２領域と、を有している。
上記第１のガラス体において、前記第２領域の可視光透過率は、６０％以上とすることができる。
上記第１のガラス体においては、前記第２領域の面積を、１００００ｍｍ2以下とすることができる。
上記第１のガラス体においては、前記第１領域の可視光透過率を、前記第１領域の可視光反射率よりも低くすることができる。
上記第１のガラス体においては、前記第２領域を複数設けることができる。
上記第１のガラス体において、前記第２領域は、矩形状に形成することができる。
本発明に係る第２のガラス体は、ガラス板と、前記ガラス板の一方の面側に積層される被覆層と、を備え、前記被覆層は、無機酸化物によって形成され、前記ガラス板よりも高い屈性率を有し、前記被複層には、前記ガラス板が露出する露出領域が形成されている。
上記第２のガラス体において、前記被覆層は、屈折率が１．６以上の第１層を有することができる。
上記第２のガラス体においては、前記第１層の膜厚を、３～５０ｎｍとすることができる。
上記第２のガラス体においては、前記第１層上に積層され、前記第１層より屈折率の低い第２層をさらに備えることができる。
上記第２のガラス体においては、前記第１層がＳｉを含有し、前記第２層がＳｉＯ２を含有するように構成することができる。
上記第２のガラス体においては、前記ガラス板と前記被覆層の間に、下地層を形成することができる。
上記第１のガラス体において、前記露出領域は、貫通孔または切り欠きによって形成することができ、前記貫通孔または切り欠きの縁部には凹凸が形成されるように構成することができる。
上記第１のガラス体において、前記露出領域には、前記無機酸化物の一部が残存するように構成することができる。
上記第１のガラス体において、前記被覆層において前記露出領域が形成されている箇所の内周面は、傾斜させることができる。
上記第１のガラス体において、前記ガラス板の露出領域の表面粗さは、当該露出領域の以外の領域の表面粗さと異なるように構成することができる。
上記第１のガラス体においては、前記第２領域の抵抗値を２０ＭΩ以上とすることができる。
上記第１のガラス体においては、前記露出領域の抵抗値を２０ＭΩ以上とすることができる。
上記第１のガラス体においては、前記第１領域に積層された遮蔽層をさらに備えることができる。
上記第１のガラス体においては、前記第２領域を囲むように前記第１領域を配置することができる。
上記第１のガラス体においては、前記第２領域を、前記第１領域よりも大きくすることができる。
上記第１のガラス体において、前記遮蔽層は、ＣＩＥ規格の色度ａ＊を－１０～５０、色度ｂ＊を－１０～５０、色度Ｌ＊を１０～１００とすることができる。
上記第２のガラス体では、前記ガラス板の他方の面側において、前記被覆層と対応する部分に積層される遮蔽層をさらに備えることができる。
上記第２のガラス体においては、前記露出領域を囲むように前記被覆層を配置することができる。
上記第２のガラス体においては、前記露出領域を、前記被覆層よりも大きくすることができる。
上記第２のガラス体において、前記遮蔽層は、ＣＩＥ規格の色度ａ＊を－１０～５０、色度ｂ＊を－１０～５０、色度Ｌ＊を１０～１００とすることができる。
本発明に係る表示システムは、上述したいずれかのガラス体と、前記ガラス体を挟んで、前記ガラス板側に配置される表示装置と、前記ガラス体を挟んで、前記ガラス板側に配置される検出装置と、を備え、前記検出装置は、前記露出領域を介して、前記ガラス体を挟んで、前記被覆層側に配置される物体の状態を検出するように構成されている。
上記表示システムにおいて、前記ガラス体の大きさは、１ｍ2以上とすることができる。
本発明に係るガラス板の第１の製造方法は、ガラス板を準備する第１ステップと、前記ガラス板の一方の面に、前記ガラス板よりも高い屈性率を有し、無機酸化物によって形成された被覆層を積層する第２ステップと、前記無機酸化物と化学的に反応可能な反応溶液を前記被覆層の一部の箇所に、所定時間接触させることで、当該箇所を除去し、前記ガラス板が露出する露出領域を形成する第３ステップと、を備えている。
上記ガラス板の第１の製造方法において、前記第３ステップに先立って、前記被覆層に、前記箇所が露出するようにマスク部材を配置するステップを、さらに備えることができる。
上記ガラス板の第１の製造方法において、前記マスク部材は、基材と、当該基材を前記被覆層に固定するための粘着材と、を備えることができ、少なくとも前記粘着材は、前記反応溶液に対し耐久性を有するものとすることができる。
上記ガラス板の第１の製造方法では、前記第３ステップにおいては、前記反応溶液が含浸された含浸材を、前記箇所に接触させることができる。
上記ガラス板の第１の製造方法では、前記含浸材は通気性を有することができる。
上記ガラス板の第１の製造方法では、前記反応溶液は、少なくとも水酸化カリウムを含有する溶液とすることができる。
上記ガラス板の第１の製造方法では、前記反応溶液における前記水酸化カリウムの濃度は、１０％より多く、５０％未満とすることができる。
上記ガラス板の第１の製造方法では、前記第３ステップに先立って、前記箇所に、フッ化水素を接触させるステップをさらに備えることができる。
本発明に係るガラス板の第２の製造方法は、ガラス板を準備する第１ステップと、前記ガラス板の一方の面に、前記ガラス板よりも高い屈性率を有する被覆層を積層する第２ステップと、前記被覆層の一部の箇所にドットレーザを照射することで、当該箇所を除去し、前記ガラス板が露出する露出領域を形成する第３ステップと、を備えている。
上記ガラス板の第２の製造方法では、前記ドットレーザの出力は１５Ｗ以上であり、５０ＫＨｚ以下の周期でドットが形成されるものとすることができる。
上記ガラス板の第２の製造方法では、前記ガラス板の面方向に、前記ドットレーザを１００～９００ｍｍ／ｓの速度で移動することで、前記箇所を除去することができる。
本発明によれば、ハーフミラーとして機能しつつ、センサ等の検出装置とともに用いることができる。
以下、本発明に係るガラス体及びこれを用いた表示システムの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１はガラス体の平面図、図２は図１のＡ－Ａ線断面図、図３はこのガラス体が利用される環境の平面図である。
＜１．ガラス体の概要＞
図１及び図２に示すように、このガラス体１０は、ガラス板１と、その一方の面に積層された被覆層２と、を備えている。被覆層２によって、ガラス体１０の可視光透過率及び可視光反射率が調整されており、ガラス体１０は、いわゆるハーフミラーを構成している。例えば、図３に示すように、ガラス体１０を挟んで第１区域６１及び第２区域６２が形成されているとすると、第１区域６１に配置された第１の像５１からの光は、ガラス体１０の表面で反射するため、ガラス体１０には第１の像５１が映る。その一方で、第２区域６２に配置された第２の像５２からの光は、ガラス体１０を透過するため、第１区域６１から第２区域６２にある第２の像５２を視認することができる。また、被覆層２には矩形状の貫通孔３が形成されており、この貫通孔３からガラス板１が露出している。以下、これらについて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、このガラス体１０は、ガラス板１と、その一方の面に積層された被覆層２と、を備えている。被覆層２によって、ガラス体１０の可視光透過率及び可視光反射率が調整されており、ガラス体１０は、いわゆるハーフミラーを構成している。例えば、図３に示すように、ガラス体１０を挟んで第１区域６１及び第２区域６２が形成されているとすると、第１区域６１に配置された第１の像５１からの光は、ガラス体１０の表面で反射するため、ガラス体１０には第１の像５１が映る。その一方で、第２区域６２に配置された第２の像５２からの光は、ガラス体１０を透過するため、第１区域６１から第２区域６２にある第２の像５２を視認することができる。また、被覆層２には矩形状の貫通孔３が形成されており、この貫通孔３からガラス板１が露出している。以下、これらについて詳細に説明する。
＜１－１．ガラス板＞
ガラス板１は、特には限定されず、公知のガラス板を用いることができる。例えば、フロートガラス、熱線吸収ガラス、クリアガラス、グリーンガラス、ＵＶグリーンガラス、ソーダライムガラスなど種々のガラス板を用いることができる。ガラス板１の厚みは、特には限定されないが、例えば、０．５～１０ｍｍとすることが好ましく、０．７～８ｍｍとすることがさらに好ましい。ガラス板１の厚みは、上述した可視光透過率及び可視光反射率に影響を与えるため、要求される反射率及び透過率に応じて適宜変更することができる。
ガラス板１は、特には限定されず、公知のガラス板を用いることができる。例えば、フロートガラス、熱線吸収ガラス、クリアガラス、グリーンガラス、ＵＶグリーンガラス、ソーダライムガラスなど種々のガラス板を用いることができる。ガラス板１の厚みは、特には限定されないが、例えば、０．５～１０ｍｍとすることが好ましく、０．７～８ｍｍとすることがさらに好ましい。ガラス板１の厚みは、上述した可視光透過率及び可視光反射率に影響を与えるため、要求される反射率及び透過率に応じて適宜変更することができる。
＜１－２．被覆層＞
図２に示すように、被覆層２は、ガラス板１上に積層される第１層２１と、第１層２１上に積層される第２層２２とを有している。但し、必要に応じて、第３層、第４層等、追加の層を設けることもできる。被覆層２を構成する層のうち、最も屈折率の高い層の屈折率は、例えば、１．６以上であることが好ましく、１．８以上であることがさらに好ましい。その他の層の屈折率は、これよりも低く、例えば、１．６以下であることが好ましく、１．５以下であることがさらに好ましい。
図２に示すように、被覆層２は、ガラス板１上に積層される第１層２１と、第１層２１上に積層される第２層２２とを有している。但し、必要に応じて、第３層、第４層等、追加の層を設けることもできる。被覆層２を構成する層のうち、最も屈折率の高い層の屈折率は、例えば、１．６以上であることが好ましく、１．８以上であることがさらに好ましい。その他の層の屈折率は、これよりも低く、例えば、１．６以下であることが好ましく、１．５以下であることがさらに好ましい。
被覆層２を構成する各層は、無機金属酸化物によって形成することができ、例えば、シリコン（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、ＳＵＳまたは別の好適な無機金属酸化物から、上述した屈折率の範囲を満たすように、適宜選択される。例えば、シリコン、二酸化ケイ素、酸化スズ、二酸化チタン、ＳＵＳの屈折率は、それぞれ、約４．４，約１．５、約１．９、約２．６、約２．９である。被覆層２の層構成は、特には限定されないが、例えば、以下のようにすることができる。また、各層の電気抵抗を調整するため、添加物を適宜、ドープすることもできる。
なお、例１及び例３では、第１層２１とガラス板１との間に下地層としてＳｉＯ2を設けることができる。また、ＳＵＳを用いると、可視光吸収率が向上することができる。可視光吸収率が向上すると、可視光反射率と可視光透過率の合計値が低減するため、可視光反射率と可視光透過率の調整が容易になる。
被覆層２の膜厚は、３～５０ｎｍであることが好ましく、５～４０ｎｍであることがさらに好ましい。被覆層２の膜厚が１０ｎｍ未満となると、膜厚の制御が困難になり生産性が悪くなるという問題が生じる。一方、５０ｎｍを超えると、コストが高くなったり、表面の凹凸が顕著になりやヘイズ率が上昇し見栄えがよくない可能性がある。また、被覆層２を構成する各層の膜厚は、被覆層２の膜厚が上述した範囲となるように適宜調整することができ、特には限定されない。例えば、上記例４においては、シリコンの膜厚を約１８ｎｍ、二酸化ケイ素の膜厚を約３０ｎｍとすることができる。その他、例１及び例３の二酸化チタンの膜厚は、約６ｎｍ、例５のＳＵＳの膜厚は、約８ｎｍとすることができる。
被覆層２を設けることによるガラス体１０の可視光透過率及び可視光反射率は、２０％以上であることが好ましく、３５％以上であることがさらに好ましく、４０％以上であることが特に好ましい。可視光透過率と可視光反射率は、概ねトレードオフの関係にあるため、例えば、ガラス体１０の可視光反射率及び可視光透過率が同等の値であることが好ましい。但し、可視光透過率及び可視光反射率のいずれか一方が大きくなるようにすることもでき、要求されるガラス体の性能によって適宜調整することができる。例えば、可視光反射率が可視光透過率より高くなるように調整することができる。
このようなガラス体１０の可視光透過率及び可視光反射率は、被覆層２を構成する材料や膜厚、ガラス板１の材料や厚みを変更することで調整することができる。
また、ガラス体１０の色目が変化すると好ましくない場合がある。したがって、Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊表色系において、ガラス体１０のａ＊及びｂ＊の値における原点、すなわちａ＊＝０、ｂ＊＝０からの距離が、±６．５以内であることが好ましく、±３．２以下であることがさらに好ましい。これらａ＊及びｂ＊は、可視光透過率及び可視光反射率と同様に、被覆層２を構成する材料や膜厚、ガラス板１の材料や厚みを変更することで調整することができる。一般的に、ａ＊及びｂ＊の値における原点からの距離が３．２～６．５であれは、「印象レベルで同じいろと扱える範囲」と言われている。また、一般的に、ａ＊及びｂ＊の値における原点からの距離が３．２以下であれば、色の離間比較では、ほとんど気づかれない色差レベルと言われている。なお、後述する表示システムにおいては、表示装置において色調の調整が可能であるため、反射の色差レベルが重要であり、透過レベルの重要度は高くない。したがって、後述する表示システムのような利用方法においては、反射の色差レベルが、透過の色差レベル以下であることが好ましい。
以下に、上記例４の被覆層の光学特性を示す。第１層のシリコンの膜厚を１６ｎｍ、二酸化ケイ素の膜厚を３８ｎｍとし、分光光度計（日立製作所製Ｕ４１００）によって、可視光透過率及び可視光反射率を測定した。Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊は、ＪＩＳ Ｚ８７８１に基づいて算出した。また、光源はＤ６５とした。結果は、以下の通りである。
以上の光学特性によれば、反射における色差ａ＊，ｂ＊は６．５以下となっている。また、透過における色差ｂ＊が大きくなっている。したがって、反射の色差が、透過の色差よりも小さくなっている。
＜１－３．被覆層の成膜＞
次に、被覆層２の成膜について説明する。被覆層２の成膜方法は特には限定されないが、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法などのいわゆる物理蒸着法、スプレー法、あるいは、化学気相法（ＣＶＤ法）を採用することができる。特に、ＣＶＤ法を採用する場合、オンラインＣＶＤ法を採用することが好ましい。オンラインＣＶＤ法とは、フロート法ガラス製造工程において、溶融錫浴上にある温度が６１５℃以上のガラスリボン上に、コーターから被覆層用の材料を供給し、熱分解酸化反応により被覆層２を形成する化学蒸着法の一つである。
次に、被覆層２の成膜について説明する。被覆層２の成膜方法は特には限定されないが、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法などのいわゆる物理蒸着法、スプレー法、あるいは、化学気相法（ＣＶＤ法）を採用することができる。特に、ＣＶＤ法を採用する場合、オンラインＣＶＤ法を採用することが好ましい。オンラインＣＶＤ法とは、フロート法ガラス製造工程において、溶融錫浴上にある温度が６１５℃以上のガラスリボン上に、コーターから被覆層用の材料を供給し、熱分解酸化反応により被覆層２を形成する化学蒸着法の一つである。
被覆層２の各層を成膜するには、１つのコーターから１つの材料を供給することができるが、層の膜厚が大きい場合には、２以上のコーターによって１つの層を成膜することもできる。例えば、上記例４において、シリコンの膜厚が１８ｎｍ、二酸化ケイ素の膜厚が３０ｎｍである場合、第１～第３コーターを準備し、第１コーターによりシリコンを供給し、第２及び第３コーターにより二酸化ケイ素を供給することで、被覆層２の成膜を行うことができる。
なお、上述したＳＵＳは、ＣＶＤではなく、スパッタリングにより成膜される。また、膜厚が薄い材料を成膜するには、スパッタリングを用いることが好ましい。
＜１－４．貫通孔＞
被覆層２に形成される貫通孔３は、ガラス板１を露出させるものであり、センサ、カメラ等の検出装置の光がガラス体１０を透過できるようにするために設けられるものである。例えば、図３の第２区域６２に配置されたカメラ８によって第１区域６１を撮影するとき、貫通孔３を介して、つまりガラス板１を介して第１区域６１の撮影を行うことができる。同様に、センサで検知する光が貫通孔３を通過するように、センサを配置することができる。このように、貫通孔３は、センサやカメラに入射したり、あるいは出射する光が透過するように、ガラス板１が露出する領域である。したがって、ガラス体１０において、貫通孔３の形成されている部分は、ガラス板１そのものであるため、可視光透過率は、６０％以上となる。なお、ガラス板１の種類や厚みによっては、可視光透過率は７０％以上、さらには８０％以上とすることも可能である。
被覆層２に形成される貫通孔３は、ガラス板１を露出させるものであり、センサ、カメラ等の検出装置の光がガラス体１０を透過できるようにするために設けられるものである。例えば、図３の第２区域６２に配置されたカメラ８によって第１区域６１を撮影するとき、貫通孔３を介して、つまりガラス板１を介して第１区域６１の撮影を行うことができる。同様に、センサで検知する光が貫通孔３を通過するように、センサを配置することができる。このように、貫通孔３は、センサやカメラに入射したり、あるいは出射する光が透過するように、ガラス板１が露出する領域である。したがって、ガラス体１０において、貫通孔３の形成されている部分は、ガラス板１そのものであるため、可視光透過率は、６０％以上となる。なお、ガラス板１の種類や厚みによっては、可視光透過率は７０％以上、さらには８０％以上とすることも可能である。
但し、被覆層２は、上記のようなハーフミラーとしての機能を果たす必要があるため、貫通孔３の面積はできるだけ小さいことが好ましく、例えば、１００００ｍｍ2以下とすることができる。
次に、貫通孔の形成方法について説明する。以下では、２種類の貫通孔の形成方法について説明するが、ガラス板を露出できるように被覆層に貫通孔を形成できるのであれば、以下の方法に限定されない。
＜１－４－１．溶液による貫通孔の形成＞
まず、被覆層２において、貫通孔３を形成する箇所の周囲をマスク部材によって覆う。これにより、被覆層２において、貫通孔３を形成する部分が露出する。続いて、このガラス体を溶液が溜められた容器に浸漬し、この溶液によって露出した被覆層２を除去する。これにより、被覆層２に貫通孔３が形成され、ガラス板１が露出する。
まず、被覆層２において、貫通孔３を形成する箇所の周囲をマスク部材によって覆う。これにより、被覆層２において、貫通孔３を形成する部分が露出する。続いて、このガラス体を溶液が溜められた容器に浸漬し、この溶液によって露出した被覆層２を除去する。これにより、被覆層２に貫通孔３が形成され、ガラス板１が露出する。
溶液は、主として無機酸化物で形成された被覆層２を除去できるものであれば、特には限定されないが、例えば、水酸化カリウム溶液とすることができる。この溶液における水酸化カリウムの濃度は、例えば、１０％より大きく５０％未満とすることができ、２５％以上４０％以下であることが好ましい。これは、濃度が１０％以下であれば、被覆層と反応しがたくなるからであり、５０％以上であれば、発熱のおそれがあることによる。また、浸漬時間は、例えば、３～２０時間とすることができる。
なお、ガラス体を溶液に浸漬するのに先立って、露出した被覆層２にフッ化水素を接触させる前処理を設けることもできる。すなわち、フッ化水素によって被覆層２の一部または概ね全体を除去しておけば、水酸化カリウム溶液への浸漬時間を短くすることができる。但し、フッ化水素のみによって被覆層２を除去すると、ガラス板１の表面が溶解するおそれがあるため、好ましくない。
また、水酸化カリウム溶液に限られず、被覆層２のＴｉ層を除去するには硫酸が好適であり、Ｓｎ層を除去するには塩酸が好適である。また、必要に応じて、Ｚｎの粉末を触媒として用いることもできる。
マスク部材は、溶液への耐久性があれば特には限定されないが、例えば、シート状の基材と、この基材の一方の面に塗布される粘着材とを備えるものとすることができる。そして、粘着材により基材が被覆層２に固定される。基材及び粘着材の両方が溶液に対する耐久性があればよいが、少なくとも粘着材に耐久性があればよい。
また、溶液が溜められた容器にガラス体を浸漬させる方法のほか、溶液を被覆層２上に滴下することもできる。但し、この場合には、溶液が蒸発するおそれがある。そこで、溶液を含浸した含浸材を、マスク部材から露出した被覆層２に接触させることができる。含浸材は、例えば、通気性を有する織布、不織布等で形成することができる。但し、含浸材は、通気性を有することが好ましい。これは、溶液と被覆層との反応の過程で、水分等が泡として発生することがあるためである。泡が発生した場合、これが含浸材を通過して外部に放出されればよいが、泡が含浸材と被覆層との間で閉じ込められた場合には、被覆層２の除去が不十分になり、ムラが生じるおそれがある。
このような溶液によって被覆層２を除去した場合、貫通孔３の内周面は、例えば、図４に示すように、ガラス板１から外部に向かって裾広がりになるように傾斜することがある。また、溶液によって被覆層２を除去した場合、ガラス板１において露出した領域の表面粗さが、露出していない領域よりも小さくなることがある。
＜１－４－２．レーザによる貫通孔の形成＞
被覆層２が成膜された後、ＹＡＧレーザ等のレーザによって被覆層２を加熱し、被覆層２の一部を除去することで貫通孔３を形成することができる。例えば、図５に示すように、断面が円形のレーザー９を被覆層２に照射し、これを面方向に往復動させつつ、これと直交する方向に移動させることで、被覆層２を除去し、矩形状の貫通孔３を形成することができる。このように円形のレーザ光を移動させると、貫通孔３の内縁には凹凸が形成される。
被覆層２が成膜された後、ＹＡＧレーザ等のレーザによって被覆層２を加熱し、被覆層２の一部を除去することで貫通孔３を形成することができる。例えば、図５に示すように、断面が円形のレーザー９を被覆層２に照射し、これを面方向に往復動させつつ、これと直交する方向に移動させることで、被覆層２を除去し、矩形状の貫通孔３を形成することができる。このように円形のレーザ光を移動させると、貫通孔３の内縁には凹凸が形成される。
レーザとしては、例えば、ドットレーザを採用することができる。レーザの出力は、例えば、１５Ｗ以上とすることができ、５０ＫＨｚ以下の周期でドットを形成するようにレーザを照射することができる。このような照射条件とすることで、被覆層２に確実に貫通孔３を形成することができる。また、ドットレーザの面方向の移動速度は、例えば、１００～９００ｍｍ／ｓとすることができる。移動速度が１００ｍｍ／ｓ未満であると、被覆層２に対するレーザの影響が強くなり、貫通孔３の周辺の被覆層２が変質するおそれがある。また、ガラス板１が割れるおそれもある。一方、９００ｍｍ／ｓを超えると、移動速度が速すぎて貫通孔２を形成しがたくなるおそれがある。すなわち、レーザの出力は、被覆層２を加熱して除去する程度に調整する必要がある。したがって、ガラス板１の割れを防止するために、例えば、被覆層２を完全に除去するのではなく、被覆層２の一部がガラス板１上に残存するようにレーザを照射することもできる。
このようにレーザを用いて被覆層２を除去した場合、ガラス板１において露出した領域（第２領域）の抵抗値が２０ＭΩ以上となることがある。
＜２．ガラス体の利用方法＞
上記のように構成されたガラス体は、種々の利用方法があるが、例えば、以下のようにスポーツジムなどで利用する表示システムに利用することができる。図６に示すように、床にガラス体１０を設置し、ガラス体１０を挟んだ第１区域６１にダンスのエクササイズを行う利用者５８を配置する。ここで利用するガラス体１０は、可視光透過率と可視光反射率が概ね同じ程度、例えば、３０～４０％程度に調整したものを用いる。そして、ガラス体１０を挟んだ第２区域６２には、ディスプレイ等の表示装置７を配置する。また、貫通孔３と対応する位置にはカメラ８を配置する。そして、表示装置７には、例となるダンスのビデオを表示する。
上記のように構成されたガラス体は、種々の利用方法があるが、例えば、以下のようにスポーツジムなどで利用する表示システムに利用することができる。図６に示すように、床にガラス体１０を設置し、ガラス体１０を挟んだ第１区域６１にダンスのエクササイズを行う利用者５８を配置する。ここで利用するガラス体１０は、可視光透過率と可視光反射率が概ね同じ程度、例えば、３０～４０％程度に調整したものを用いる。そして、ガラス体１０を挟んだ第２区域６２には、ディスプレイ等の表示装置７を配置する。また、貫通孔３と対応する位置にはカメラ８を配置する。そして、表示装置７には、例となるダンスのビデオを表示する。
これにより、表示装置７に表示されるダンスのビデオは、ガラス体１０を透過して第１区域６１にいる利用者５８が視認することができる。また、利用者５８は、ガラス体１０に反射した自身の像を見ることができる。すなわち、ガラス体１０を鏡として自身のダンスを見ることができる。したがって、利用者５８は、例となるダンスのビデオを見ながら、自身のダンスを確認することができる。
なお、ガラス体１０の可視光反射率が可視光透過率より高くなるように調整されていれば、利用者は自身のダンスをより明確に視認することができる。このとき、表示装置７の映像は、やや不明瞭に見えることになる。但し、表示装置７とガラス体１０との距離が短くなれば、表示装置７の映像が鮮明になる。なお、表示装置７とガラス体１０とを一体的に固定することもでき、こうすることで、映像が鮮明になるだけでなく、搬送が容易になる。また、表示装置７の光量を調整するとともに、ガラス体１０の透過量を調整することで、映像の輝度を制御可能である。
さらに、貫通孔３を介してカメラ８で利用者のダンスを撮影することで、事後的に利用者のダンスを確認したり、あるいは評価することができる。また、カメラ８と表示装置７を接続し、撮影された利用者のダンスに対する評価をリアルタイムで表示装置７に表示することもできる。また、例えば、カメラ８からの出力を、図示しない位置センサーシステムに入力し、画像を解析することで、好適に、カメラ８の情報を利用者５８に提供することも可能である。
＜３．特徴＞
本実施形態に係るガラス体１０は、可視光反射率及び可視光透過率が調整された被覆層２を有しているため、ハーフミラーとして利用することができる。また、被覆層２の一部を除去した貫通孔３が形成され、ガラス板１が露出しているため、この貫通孔３（ガラス板１）を介してセンサやカメラ等の装置によって反対側の領域の種々の検知、撮影等を行うことができる。
本実施形態に係るガラス体１０は、可視光反射率及び可視光透過率が調整された被覆層２を有しているため、ハーフミラーとして利用することができる。また、被覆層２の一部を除去した貫通孔３が形成され、ガラス板１が露出しているため、この貫通孔３（ガラス板１）を介してセンサやカメラ等の装置によって反対側の領域の種々の検知、撮影等を行うことができる。
また、本実施形態に係る表示システムは、ガラス体１０に光学特性の異なる第１領域(貫通孔以外の部分)と第２領域(貫通孔の部分)を設けているので、ガラス体に第１領域しかない表示システムに比してコンパクトになる。
＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜組み合わせることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜組み合わせることができる。
＜４－１＞
貫通孔３の形状、位置は特には限定されず、必要に応じて適宜変更することができる。また、被覆層２の位置が除去され、ガラス板１が露出していればよいため、例えば、図７に示すような切り欠き３によって本発明の露出領域を構成してもよい。
貫通孔３の形状、位置は特には限定されず、必要に応じて適宜変更することができる。また、被覆層２の位置が除去され、ガラス板１が露出していればよいため、例えば、図７に示すような切り欠き３によって本発明の露出領域を構成してもよい。
＜４－２＞
ガラス板１の形状は特には限定されず、種々の形状が可能である。また、被覆層２は、ガラス板１の全面に亘って形成する必要はなく、ガラス板１において必要な面積に形成すればよい。上記のような表示システムにガラス体を用いる場合には、ガラス体の面積を１ｍ2以上とすることが好ましい。
ガラス板１の形状は特には限定されず、種々の形状が可能である。また、被覆層２は、ガラス板１の全面に亘って形成する必要はなく、ガラス板１において必要な面積に形成すればよい。上記のような表示システムにガラス体を用いる場合には、ガラス体の面積を１ｍ2以上とすることが好ましい。
＜４－３＞
上記実施形態では、ガラス板１に被覆層２を形成することでガラス体１０を構成しているが、これに限定されるものではなく、ガラス体として、可視光透過率及び可視光反射率が調整されていればよい。すなわち、ガラス体にハーフミラーとして利用する第１領域と、カメラ等の光を透過させる第２領域とを形成し、ハーフミラーとして利用する第１領域は、可視光透過率及び可視光反射率がともに２０％以上、好ましくは３５％以上、さらに好ましくは４０％以上となるように調整する。一方、第２領域は、カメラやセンサの光を透過させるため、可視光透過率が第１領域よりも高くし、特に６０％以上することができる。
上記実施形態では、ガラス板１に被覆層２を形成することでガラス体１０を構成しているが、これに限定されるものではなく、ガラス体として、可視光透過率及び可視光反射率が調整されていればよい。すなわち、ガラス体にハーフミラーとして利用する第１領域と、カメラ等の光を透過させる第２領域とを形成し、ハーフミラーとして利用する第１領域は、可視光透過率及び可視光反射率がともに２０％以上、好ましくは３５％以上、さらに好ましくは４０％以上となるように調整する。一方、第２領域は、カメラやセンサの光を透過させるため、可視光透過率が第１領域よりも高くし、特に６０％以上することができる。
＜４－４＞
図８及び図９に示すように、ガラス体にいわゆるミラーＬＣＤ７８（例えば、スタンレー電気株式会社製）を設けることができる。ミラーＬＣＤ７８は、例えば、電源をＯＮにしたときにＬＣＤとして使用でき、表示面に種々の画像、動画を表示することできるものである。一方、電源をＯＦＦにした場合には、表示面が鏡として機能する。このようなミラーＬＣＤを利用する場合、ミラーＬＣＤ７８の表示面の大きさに合わせて貫通孔３を形成する。このとき、ミラーＬＣＤ７８の大きさにもよるが、貫通孔３の大きさを、被覆層２よりも大きくすることができる。そして、ガラス板１の第２区域６２側の面には、被覆層２が形成されている領域と対応するように遮蔽層７５を積層する。この遮蔽層７５は、ミラーＬＣＤ７８の配線等が、第１区域６１側から見えないように黒、紺等の濃色の顔料などの塗料により形成することができる。遮蔽層７５の厚みは、特には限定されないが、例えば、３０～１００μｍとすることができる。
図８及び図９に示すように、ガラス体にいわゆるミラーＬＣＤ７８（例えば、スタンレー電気株式会社製）を設けることができる。ミラーＬＣＤ７８は、例えば、電源をＯＮにしたときにＬＣＤとして使用でき、表示面に種々の画像、動画を表示することできるものである。一方、電源をＯＦＦにした場合には、表示面が鏡として機能する。このようなミラーＬＣＤを利用する場合、ミラーＬＣＤ７８の表示面の大きさに合わせて貫通孔３を形成する。このとき、ミラーＬＣＤ７８の大きさにもよるが、貫通孔３の大きさを、被覆層２よりも大きくすることができる。そして、ガラス板１の第２区域６２側の面には、被覆層２が形成されている領域と対応するように遮蔽層７５を積層する。この遮蔽層７５は、ミラーＬＣＤ７８の配線等が、第１区域６１側から見えないように黒、紺等の濃色の顔料などの塗料により形成することができる。遮蔽層７５の厚みは、特には限定されないが、例えば、３０～１００μｍとすることができる。
但し、遮蔽層７５の内縁、つまり遮蔽層７５と遮蔽層７５が積層されていない領域との境界が目立つのを抑制するため、遮蔽層７５を濃色ではなく、暖色等にすることもできる。例えば、遮蔽層７５の色を、Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊表色系（ＣＩＥ規格）において、色度ａ＊が－１０～５０，色度ｂ＊が－１０～５０，色度Ｌ＊が１０～１００とすることができる。色度ａ＊は、０～３０が好ましく、５～２０がさらに好ましい。色度ｂ＊は、０～３０が好ましく、５～２０がさらに好ましい。また、色度Ｌ＊は、１０～５０が好ましく、１０～３０がさらに好ましい。これにより、第１区域６１側から見たときに遮蔽層７５の境界が目立つのを抑制することができるとともに、例えば、鏡として用いたときに、映った肌色がきれいに見える。なお、第２区域６２側に配置されたセンサの光が透過可能な他の貫通孔を被覆層２に設けることもできる。
以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されない。
＜１．溶液による貫通孔の形成＞
以下、溶液による貫通孔の形成について説明する。まず、ガラス板に、被覆層を形成する。被覆層は２層により形成され、第１層が２４ｎｍの厚みのＳｉ、第２層が３０ｎｍの厚みのＳｉＯ2により形成されている。次に、マスク部材を取り付け、被覆層において、貫通孔を形成する領域を露出させる。そして、この領域を溶液によって除去する。以下では、種々の条件により被覆層を除去した。
以下、溶液による貫通孔の形成について説明する。まず、ガラス板に、被覆層を形成する。被覆層は２層により形成され、第１層が２４ｎｍの厚みのＳｉ、第２層が３０ｎｍの厚みのＳｉＯ2により形成されている。次に、マスク部材を取り付け、被覆層において、貫通孔を形成する領域を露出させる。そして、この領域を溶液によって除去する。以下では、種々の条件により被覆層を除去した。
＜１－１．溶液の接触方法＞
試験１：貫通孔の大きさに形成した不織布（旭化成株式会社ベンコット）を２枚重ねたものを含浸材として用い、これにスポイトによって溶液を滴下した。溶液は、濃度が２５％の水酸化カリウム溶液である。この含浸材は、不織布を２枚重ねたものであるため、通気性を有する。この含浸材を被覆層上に配置し、２０℃の環境下で、１７時間放置した。その結果、被覆層が十分に除去され、貫通孔が形成された。
試験１：貫通孔の大きさに形成した不織布（旭化成株式会社ベンコット）を２枚重ねたものを含浸材として用い、これにスポイトによって溶液を滴下した。溶液は、濃度が２５％の水酸化カリウム溶液である。この含浸材は、不織布を２枚重ねたものであるため、通気性を有する。この含浸材を被覆層上に配置し、２０℃の環境下で、１７時間放置した。その結果、被覆層が十分に除去され、貫通孔が形成された。
試験２：試験１との相違は、含浸材を構成する不織布の枚数である。試験２では、不織布を８枚重ねたものを含浸材として用いたが、通気性が十分ではなかった。この含浸材を被覆層上に配置し、１７時間放置した。その結果、溶液と反応した被覆層から発生する気泡が含浸材と被覆層との間に閉じ込められたため、被覆層が十分に除去されず、ムラが生じた。
試験３：試験１との相違は、含浸材を用いず、被覆層上に溶液を直接滴下して、１７時間放置した。その結果、溶液が蒸発してしまい、被覆層がほとんど除去できなかった。
＜１－２．溶液の濃度＞
試験１と概ね同じ方法で被覆層を除去した。但し、水酸化カリウム溶液の濃度を変更した。結果は、以下の通りである。
試験１と概ね同じ方法で被覆層を除去した。但し、水酸化カリウム溶液の濃度を変更した。結果は、以下の通りである。
以上の結果からすると、水酸化カリウムの濃度は、１０％より大きく、５０％未満であることが好ましく、２５％以上４０％以下であることが好ましい。
＜１－３．他の溶液による除去＞
試験１と概ね同じ方法で被覆層を除去した。但し、水酸化カリウム溶液の代わりに、試験９としてフッ化水素の水溶液（フッ化水素酸）を用い、試験１０として水酸化ナトリウム水溶液を用いた。いずれも濃度を２５％とし、４０℃の環境下で２４時間放置したところ、被覆層を十分に除去できた。
試験１と概ね同じ方法で被覆層を除去した。但し、水酸化カリウム溶液の代わりに、試験９としてフッ化水素の水溶液（フッ化水素酸）を用い、試験１０として水酸化ナトリウム水溶液を用いた。いずれも濃度を２５％とし、４０℃の環境下で２４時間放置したところ、被覆層を十分に除去できた。
＜１－４．フッ化水素と水酸化カリウムとの組み合わせによる除去＞
試験１１：試験１と概ね同じ方法で被覆層を除去した。濃度が１％のフッ化水素の水溶液（フッ化水素酸）を含浸させた含浸材を用い、２０℃の環境下で１０分間放置した。その後、濃度が１％の水酸化カリウム水溶液を含浸させた含浸材を用い、室温で１０分間放置した。その結果、被覆層を十分に除去できた。
試験１１：試験１と概ね同じ方法で被覆層を除去した。濃度が１％のフッ化水素の水溶液（フッ化水素酸）を含浸させた含浸材を用い、２０℃の環境下で１０分間放置した。その後、濃度が１％の水酸化カリウム水溶液を含浸させた含浸材を用い、室温で１０分間放置した。その結果、被覆層を十分に除去できた。
＜２．レーザによる貫通孔の形成＞
以下、レーザによる貫通孔の形成について説明する。まず、ガラス板に、被覆層を形成する。被覆層は３層により形成され、第１層が２５ｎｍの厚みのＳｉ、第２層が２５ｎｍの厚みのＳｉＯ2、第３層が３４０ｎｍの厚みのＳｉＯ2により形成されている。次に、ドットレーザを照射するレーザ装置（キーエンス株式会社製ＭＤ－Ｘ１５２０）により、被覆層を除去して貫通孔を形成した。そして、表４～表６に示すとおり、レーザの照射条件である、出力（Power）、周波数（Frequency）、移動速度(Speed)、幅(Width)、深さ(Depth)を変更した。また、ガラス板が露出した領域の抵抗(Resistance)を測定した。結果は、以下の通りである。
以下、レーザによる貫通孔の形成について説明する。まず、ガラス板に、被覆層を形成する。被覆層は３層により形成され、第１層が２５ｎｍの厚みのＳｉ、第２層が２５ｎｍの厚みのＳｉＯ2、第３層が３４０ｎｍの厚みのＳｉＯ2により形成されている。次に、ドットレーザを照射するレーザ装置（キーエンス株式会社製ＭＤ－Ｘ１５２０）により、被覆層を除去して貫通孔を形成した。そして、表４～表６に示すとおり、レーザの照射条件である、出力（Power）、周波数（Frequency）、移動速度(Speed)、幅(Width)、深さ(Depth)を変更した。また、ガラス板が露出した領域の抵抗(Resistance)を測定した。結果は、以下の通りである。
上記の各条件で試験を行った結果、グレーで着色した条件において、被覆層が十分に除去された。
１ ガラス板
２ 被覆層
２１ 第１層
２２ 第２層
３ 貫通孔（露出領域）
７ 表示装置
８ カメラ（検出装置）
２ 被覆層
２１ 第１層
２２ 第２層
３ 貫通孔（露出領域）
７ 表示装置
８ カメラ（検出装置）
Claims (37)
- 可視光反射率及び可視光透過率が２０％以上である第１領域と、
前記第１領域よりも可視光透過率が高い第２領域と、
を有するガラス体であって、
ガラス板と、
前記ガラス板の一方の面側に積層される被覆層と、
を備え、
前記被覆層は、無機酸化物によって形成され、前記ガラス板よりも高い屈性率を有し、
前記被覆層には、前記ガラス板が露出する露出領域が形成されており、
前記被覆層が積層されている部分が前記第１領域であり、
前記露出領域が前記第２領域である、ガラス体。 - 前記第２領域の可視光透過率は、６０％以上である、請求項１に記載のガラス体。
- 前記第２領域の面積が、１００００ｍｍ2以下である、請求項１または２に記載のガラス体。
- 前記第１領域の可視光透過率が、前記第１領域の可視光反射率よりも低い、請求項１から３のいずれかに記載のガラス体。
- 前記第２領域が複数設けられている、請求項１から４のいずれかに記載のガラス体。
- 前記第２領域は、矩形状に形成されている、請求項１から４のいずれかに記載のガラス体。
- 前記被覆層は、屈折率が１．６以上の第１層を有している、請求項１から６のいずれかに記載のガラス体。
- 前記第１層の膜厚が、３～５０ｎｍである、請求項７に記載のガラス体。
- 前記第１層上に積層され、前記第１層より屈折率の低い第２層をさらに備えている、請求項７または８に記載のガラス体。
- 前記第１層がＳｉを含有し、前記第２層がＳｉＯ2を含有している、請求項９に記載のガラス体。
- 前記ガラス板と前記被覆層の間に、下地層が形成されている、請求項７から１０のいずれかに記載のガラス体。
- 前記露出領域は、貫通孔または切り欠きによって形成されており、
前記貫通孔または切り欠きの縁部には凹凸が形成されている、請求項７から１１のいずれかに記載のガラス体。 - 前記露出領域には、前記無機酸化物の一部が残存している、請求項７から１２のいずれかに記載のガラス体。
- 前記被覆層において前記露出領域が形成されている箇所の内周面は、傾斜している、請求項７から１３のいずれかに記載のガラス体。
- 前記ガラス板の露出領域の表面粗さは、当該露出領域の以外の領域の表面粗さと異なる、請求項７から１４のいずれかに記載のガラス体。
- 前記露出領域の抵抗値が２０ＭΩ以上である、請求項１から１３のいずれかに記載のガラス体。
- 前記第１領域に積層された遮蔽層をさらに備えている、請求項１から６のいずれかに記載のガラス体。
- 前記第２領域を囲むように前記第１領域が配置されている、請求項１７に記載のガラス体。
- 前記第２領域が、前記第１領域よりも大きい、請求項１７または１８に記載のガラス体。
- 前記遮蔽層は、ＣＩＥ規格の色度ａ＊が－１０～５０，色度ｂ＊が－１０～５０，色度Ｌ＊が１０～１００である、請求項１７から１９のいずれかに記載のガラス体。
- 前記ガラス板の他方の面側において、前記被覆層と対応する部分に積層される遮蔽層をさらに備えている、請求項１から１５のいずれかに記載のガラス体。
- 前記露出領域を囲むように前記被覆層が配置されている、請求項２１に記載のガラス体。
- 前記露出領域は、前記被覆層よりも大きい、請求項２１または２２に記載のガラス体。
- 前記遮蔽層は、ＣＩＥ規格の色度ａ＊が－１０～５０，色度ｂ＊が－１０～５０，色度Ｌ＊が１０～１００である、請求項２１から２３のいずれかに記載のガラス体。
- 請求項１から１３のいずれかに記載のガラス体と、
前記ガラス体を挟んで、前記ガラス板側に配置される表示装置と、
前記ガラス体を挟んで、前記ガラス板側に配置される検出装置と、
を備え、
前記検出装置は、前記露出領域を介して、前記ガラス体を挟んで、前記被覆層側に配置される物体の状態を検出するように構成されている、表示システム。 - 前記ガラス体の大きさは、１ｍ2以上である、請求項２５に記載の表示システム。
- ガラス板を準備する第１ステップと、
前記ガラス板の一方の面に、前記ガラス板よりも高い屈性率を有し、無機酸化物によって形成された被覆層を積層する第２ステップと、
前記無機酸化物と化学的に反応可能な反応溶液を前記被覆層の一部の箇所に、所定時間接触させることで、当該箇所を除去し、前記ガラス板が露出する露出領域を形成する第３ステップと、
を備え、
前記被覆層の可視光反射率及び可視光透過率が２０％以上であり、
前記露出領域の可視光透過率が前記被覆層よりも高い、
ガラス体の製造方法。 - 前記第３ステップに先立って、前記被覆層に、前記箇所が露出するようにマスク部材を配置するステップを、さらに備えている、請求項２７に記載のガラス体の製造方法。
- 前記マスク部材は、基材と、当該基材を前記被覆層に固定するための粘着材と、を備え、
少なくとも前記粘着材は、前記反応溶液に対し耐久性を有している、請求項２８に記載のガラス体の製造方法。 - 前記第３ステップにおいては、前記反応溶液が含浸された含浸材を、前記箇所に接触させる、請求項２７から２９のいずれかに記載のガラス体の製造方法。
- 前記含浸材は通気性を有する、請求項３０に記載のガラス体の製造方法。
- 前記反応溶液は、少なくとも水酸化カリウムを含有する溶液である、請求項２７から３１のいずれかに記載のガラス体の製造方法。
- 前記反応溶液における前記水酸化カリウムの濃度は、１０％より大きく、５０％未満である、請求項３２に記載のガラス体の製造方法。
- 前記第３ステップに先立って、前記箇所に、フッ化水素を接触させるステップをさらに備えている、請求項３２または３３に記載のガラス体の製造方法。
- ガラス板を準備する第１ステップと、
前記ガラス板の一方の面に、前記ガラス板よりも高い屈性率を有する被覆層を積層する第２ステップと、
前記被覆層の一部の箇所にドットレーザを照射することで、当該箇所を除去し、前記ガラス板が露出する露出領域を形成する第３ステップと、
を備え、
前記被覆層の可視光反射率及び可視光透過率が２０％以上であり、
前記露出領域の可視光透過率が前記被覆層よりも高い、
ガラス体の製造方法。 - 前記ドットレーザの出力は１５Ｗ以上であり、５０ＫＨｚ以下の周期でドットが形成される、請求項３５に記載のガラス体の製法方法。
- 前記ガラス板の面方向に、前記ドットレーザを１００～９００ｍｍ／ｓの速度で移動することで、前記箇所を除去する、請求項３５または３６に記載のガラス体の製法方法。
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