(57)【要約】  ここに定義される、ヘイズ、像の鮮明度、表面粗さ、および均一性の特性を有する防眩表面を少なくとも１つ含むガラス物品が開示されている。ガラス物品を製造する方法は、例えば、その物品の表面上に犠牲粒子を堆積させる工程、および結果として形成された粒状化表面をエッチング液と接触させる工程を有してなる。ここに定義したガラス物品を備えたディスプレイシステムも開示されている。
2013525253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防眩表面を有する物品を製造する方法であって、
前記物品の少なくとも１つの表面に粒子を堆積させる工程、および
前記粒子が堆積した物品の前記少なくとも１つの表面とエッチング液を接触させて前記防眩表面を形成する工程、
を有してなる方法。
【請求項２】
堆積した前記粒子が、ガラス、セラミック、金属、塩、粘土、ポリマー、コポリマー、ナノ粒子、架橋ポリマー粒子、紫外線硬化粒子、複合体、またはそれらの組合せの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記物品の少なくとも１つの表面がガラスを含み、堆積した前記粒子がガラスを含み、前記エッチング液が少なくとも１種類の酸を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記物品の少なくとも１つの表面に粒子を堆積させる工程が、
前記粒子の濃縮懸濁液を調製し、
前記濃縮懸濁液を希釈剤で希釈し、
前記少なくとも１つの表面と希釈された前記懸濁液を接触させる、
各工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法により調製されるガラス物品であって、
０．１から３０のヘイズ、
２５から８５の像の鮮明度（ＤＯＩ２０°）、
５０から５００ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）、および
０．１から１０マイクロメートルの平均粗さの山谷差プロファイル、
を有する少なくとも１つの防眩表面を含むガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本出願は、２０１０年４月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／３２９９３６号および２０１０年８月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／３７２６５５号に優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、防眩表面およびその物品を製造する方法と使用する方法に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、防眩表面を製造する方法、その方法により製造された物品、および防眩表面を有する物品を備えたディスプレイシステムを提供する。この製造方法は、物品の少なくとも１つの表面上に犠牲粒子(sacrificial particles)を堆積させる工程、および粒子処理表面（粒状化(particulated)表面）をエッチング液と接触させて、防眩表面を形成する工程を有してなる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】ガラス表面上に防眩層を製造する方法の説明図
【図２ａ】ガラス表面上に回転塗布され、エッチングの準備ができている粒子の顕微鏡写真
【図２ｂ】優れた防眩表面層を製造するために約１０分間に亘り酸溶液中でエッチングされた後のガラス表面の顕微鏡写真
【図３】図２ｂのエッチング済みサンプルの三次元光学表面分析測定を示す図
【図４】エッチング時間に対してプロットされたヘイズとＤＯＩのグラフ
【図５ａ】代表的な吹付け塗布されたサンプルに関するエッチング前のガラス表面を示す図
【図５ｂ】代表的な吹付け塗布されたサンプルに関するエッチング後のＺｙｇｏプロファイル
【図６】より小さなガラス粒径（０．７マイクロメートルのＤ50）により製造された表面調製物に関するエッチング時間に対するＤＯＩおよびヘイズ特性の結果を示すグラフ
【図７】図６の結果を得る上で使用された粒子と比較した、より大きな粒径（３．５マイクロメートルのＤ50）を有するガラス粒子により粒状化されたソーダ石灰ガラスに関するエッチング時間に対するＤＯＩおよびヘイズ特性の結果を示すグラフ
【図８】８インチ平方（８”×８”（約２０．３ｃｍ×２０．３ｃｍ））のガラス板についてのガラスの反り研究結果を示すグラフ
【図９】エッチング後の１２マイクロメートルの粒子に関するヘイズとＤＯＩへの温度の影響を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００５】
定義
「防眩」または類似の用語は、ディスプレイなどの本開示の物品の処理表面に接触する光の物理的変化、または物品の表面から反射した光を正反射ではなく乱反射に変える性質を称する。実施の形態において、表面処理は、機械的または化学的エッチングにより行うことができる。防眩は、表面から反射した光の量を減少させず、反射光の特徴を変えるだけである。防眩表面により反射した像には、はっきりした境界がない。防眩表面とは反対に、反射防止表面は、典型的に、屈折率変動およびある場合には、相殺的干渉技法の使用により、表面からの光の反射を減少させる薄膜被覆である。
【０００６】
「接触する(contacting)」または類似の用語は、少なくとも１つの触れられた実体に対して、物理的変化、化学的変化、またはその両方を生じ得る密な物理的接触(touching)を称する。本開示において、吹付け塗布、浸漬塗布等の技法などの、様々な微粒子堆積または接触技法は、ここに図解され、示されるように接触されたときに、粒状化表面を提供することができる。それに加え、または代わりに、吹付け、浸漬等の技法などの粒状化表面の様々な化学処理は、１種類以上のエッチング液組成物と接触されたときに、エッチング表面を提供できる。
【０００７】
「反射像の鮮明度」、「像の鮮明度」、「ＤＯＩ」または類似の用語は、「Standard Test Methods for Instrumental Measurements of Distinctness-of-Image Gloss of Coating Surfaces」と題するＡＳＴＭのＤ５６７６（ＡＳＴＭ５７６７）の方法Ａにより定義される。ＡＳＴＭ５７６７の方法Ａによれば、正視角および正視角からわずかにずれた角度でのガラス物品の少なくとも１つの粗面について、ガラス反射率計数測定が行われる。ＤＯＩ値を提供するために、これらの測定から得られる値が組み合わされる。詳しくは、ＤＯＩは、式（１）にしたがって計算される：
【数１】
2013525253.tif 000003
【０００８】
式中、Ｒｓは正視角方向における反射率の相対的な大きさであり、Ｒｏｓは正視角方向からずれた方向の反射率の相対的な大きさである。ここに記載されたように、Ｒｏｓは、別記しない限り、正視角方向から０．２°から０．４°ずれた角度範囲に亘り反射率を平均することによって計算される。Ｒｓは、正視角方向を中心とした±０．０５°の角度範囲に亘り反射率を平均することによって計算できる。ＲｓとＲｏｓの両方とも、ＡＳＴＭのＤ５２３およびＤ５７６７に指定されているように、認定された黒色ガラス標準に対して校正された配光測定器（Ｎｏｖｏ−ｇｌｏｓｓ  ＩＱ、Rhopoint Instruments社）を使用して測定した。このＮｏｖｏ−ｇｌｏｓｓ装置では、正視角が検出器アレイにおける最高値の辺りで中心とされる測定器アレイを使用する。ＤＯＩは、片面（ガラスの背面に連結された黒色吸収体）法および両面（反射はガラスの両面から行われる、ガラスに何も連結されない）法も使用して評価した。片面測定では、１つの表面（例えば、１つの粗面）に関して、光沢、反射率、およびＤＯＩを測定することができるのに対し、両面測定では、ガラス物品全体として、光沢、反射率、およびＤＯＩを測定することができる。Ｒｏｓ／Ｒｓ比は、上述したようなＲｓおよびＲｏｓに関して得た平均値から計算できる。「２０°ＤＯＩ」または「ＤＯＩ２０°」は、ＡＳＴＭ  Ｄ５７６７に記載されているように、ガラス表面に対して垂直から２０°ずれてサンプルに光が入射するＤＯＩ測定を称する。両面法を使用したＤＯＩまたは一般的な光沢の測定は、サンプルがないときに、これらの性質の測定値がゼロとなるように、暗室または囲いの中で一番うまく行うことができる。
【０００９】
防眩表面について、ＤＯＩが比較的低く、式（１）の反射率比（Ｒｏｓ／Ｒｓ）が比較的高いことが一般に望ましい。これにより、不鮮明なすなわちはっきりしない反射像の視知覚がもたらされる。実施の形態において、片面法を使用して正視角方向から２０°の角度で測定した場合、ガラス物品の少なくとも１つの粗面は、約０．１超、約０．４超、および約０．８超のＲｏｓ／Ｒｓを有する。両面法を使用すると、正視角方向から２０°の角度でのガラス物品のＲｏｓ／Ｒｓは、約０．０５超である。実施の形態において、ガラス物品について両面法によって測定されたＲｏｓ／Ｒｓは、約０．２超、および約０．４超である。ＡＳＴＭ  Ｄ５２３により測定される、一般的な光沢は、強烈な正反射成分（鮮明な反射像）を有する表面を、弱い正反射成分（不鮮明な反射像）を有する表面から区別するのには不十分である。このことは、ＡＳＴＭ  Ｄ５２３にしたがって設計された一般的な光沢計を使用して測定できない小角散乱効果に帰因し得る。
【００１０】
「透過ヘイズ」、「ヘイズ」または類似の用語は、表面粗さに関連する特定の表面光散乱特徴を称する。ヘイズ測定は、以下により詳しく記載されている。
【００１１】
「粗さ」、「表面粗さ（Ｒａ）」または類似の用語は、顕微鏡レベル以下で、二乗平均平方根（ＲＭＳ）粗さまたは以下に記載されるＲＭＳ粗さなどの平坦ではないまたは不規則な表面状況を称する。
【００１２】
「光沢(gloss)」、「光沢レベル」または類似の用語は、例えば、表面光沢(surface luster)、輝度(brightness)、または輝き(shine)を称し、より詳しくは、その内容が全てここに引用されるＡＳＴＭ  Ｄ５２３にしたがう標準（例えば、認定された黒色ガラス標準など）に対して校正された正反射率の測定に関する。一般的な光沢測定は、典型的に、２０°、６０°、および８５°の入射角で行われ、最も一般に使用される光沢測定は、６０°で行われる。しかしながら、この測定の広い受入れ角度のために、一般的な光沢では、高い反射像の鮮明度（ＤＯＩ）の値を有する表面と、低い反射像の鮮明度（ＤＯＩ）の値を有する表面とを区別することができない。ガラス物品の防眩表面は、ＡＳＴＭ規格Ｄ５２３にしたがって測定された９０ＳＧＵ（標準光沢単位(standard gloss units)）までの光沢（すなわち、特定の角度での標準に対するサンプルから正反射した光の量）を有し、ある実施の形態において、約６０ＳＧＵから約８０ＳＧＵまでの範囲の光沢を有する。先のＤＯＩの定義も参照のこと。
【００１３】
「ＡＬＦ」または「平均の特有の最大特徴サイズ」または類似の用語は、以下にさらに論じるように、ｘ方向とｙ方向、すなわち、基板の平面における表面特徴変動の尺度を称する。
【００１４】
「スパークル(sparkle)」、「ディスプレイのスパークル」または類似の用語は、少なくとも１つのガラス粗面上の特徴のサイズと、関心のあるピクセルピッチ、特に、最小のピクセルピッチとの間に関係を称する。ディスプレイの「スパークル」は、ピクセル化されたディスプレイに隣接して配置される材料の人による目視検査によって一般に評価される。ＡＬＦおよびディスプレイの「スパークル」に対する関係は、様々な組成のガラスおよび粒子被覆高分子材料を含む、異なる表面形態を有する異なる材料について有効な測定基準であることが分かった。平均の特有の最大特徴サイズ（ＡＬＦ）とディスプレイのスパークルの強度の目視順位との間の強力な相関関係が、多数の異なるサンプル材料および表面形態に亘り存在する。実施の形態において、ガラス物品は、ディスプレイシステムの一部分を形成するガラスパネルであって差し支えない。そのディスプレイシステムは、ガラスパネルに隣接して配置されたピクセル化された画像表示パネルを含み得る。表示パネルの最小のピクセルピッチは、ＡＬＦよりも大きくて差し支えない。
【００１５】
「均一性」、「均一」または類似の用語は、エッチングされたサンプルの表面品質を称する。表面均一性は、様々な角度での人による目視検査によって一般に評価される。例えば、ガラス物品サンプルは、ほぼ目のレベルに保持され、次いで、標準的な白色蛍光灯条件下で、ゆっくりと０から９０度まで回転される。観察者により、ピンホール、割れ、波むらなどの結果が検出できない場合、表面品質は「均一」であると考えられ、そうでなければ、サンプルは均一ではないと考えられる。「良好」または「ＯＫ」の格付けは、均一性が基準を満たすまたは満足であることを意味し、前者は後者よりも主観的に良い。
【００１６】
「含む」または類似の用語は、包含するが限られない、すなわち、包括的であって排他的ではないことを意味する。
【００１７】
例えば、本開示の実施の形態を説明する上で使用される、組成物中の成分の量、濃度、容積、プロセス温度、工程所要時間、収率、流量、圧力、および類似の値、およびその範囲を修飾する「約」は、例えば、材料、組成物、複合体、濃度、または配合物の調製に使用される典型的な測定手法および取扱い手法により；これらの手法における不注意な誤りにより；方法を実施するために使用される出発材料または成分の製造、供給源、または純度における差により；および類似の検討事項により起こり得る数量のばらつきを称する。「約」という用語は、特定の初期濃度または混合物を有する組成物または配合物のエージングのために異なる量、および特定の初期濃度または混合物を有する組成物または配合物の混合または処理のために異なる量を包含する。ここに添付の特許請求の範囲は、これらの「約」の付いた量の同等物を含む。
【００１８】
実施の形態における「から実質的になる」は、例えば、
１．  ガラス物品の表面に犠牲粒子を堆積させ、粒状化された表面をエッチング液に接触させることによって、ガラス物品を製造する方法；
２．  ここに定義されたヘイズ、像の鮮明度、表面粗さ、および均一性の特性を有する防眩表面を有するガラス物品；または
３．  ここに定義された、ガラス物品を備えたディスプレイシステム；
を称する。
【００１９】
本開示の物品、ディスプレイシステム、組成物、配合物、または任意の装置を製造する方法は、特許請求の範囲に列記された構成部材または工程に加え、特定の反応体、特定の添加剤または成分、特定の作用物質、特定の表面改質剤または条件、または選択された類似の構造、材料、またはプロセス変量などの、その組成物、物品、装置、または本開示の製造方法および使用方法の基本的性質および新規の性質に実質的に影響を与えない他の構成部材または工程を含み得る。本開示の構成部材または工程の基本的な性質に実質的に影響するかもしれない項目または本開示に望ましくない特徴を与えるかもしれない項目の例としては、中間値および中間範囲を含む、ここに定義され規定された値を超えた、例えば、ヘイズ、像の鮮明度、表面粗さ、均一性、またはそれらの組合せを有する好ましくない高いグレアまたは高い光沢の特性を有する表面が挙げられる。
【００２０】
ここに用いたように、単数の名詞は、別記しない限り、少なくとも１つ、すなわち１つ以上を意味する。
【００２１】
当業者によく知られた省略形を使用してよい（例えば、時間の「ｈ」または「ｈｒ」、グラムの「ｇ」または「ｇｍ」、ミリリットルの「ｍＬ」、室温の「ｒｔ」、ナノメートルの「ｎｍ」などの省略形）。
【００２２】
構成部材、成分、添加剤、および類似の態様について開示された特定の値と好ましい値、およびそれらの範囲は、説明のためだけである；それらは、他の定義された値または定義された範囲内の他の値を排除するものではない。本開示の組成物、装置、および方法は、この中に記載された任意の値またはここに記載された値、特有の値、より特有の値、および好ましい値の任意の組合せを含み得る。
【００２３】
化学強化ガラスは、機械的損傷に対する抵抗性が、製品の外観と機能にとって重要であり得るディスプレイウィンドウおよびカバープレートとして多くの手持ち式装置およびタッチセンス装置に使用される。
【００２４】
特にグレアが日光により増幅され得る屋外での使用に設計されている製品の製造業者による、これらのディスプレイ表面からの正反射（グレアの重大な要因）の低減が望ましいことが多い。光沢と数量化される、正反射の強度を低減させる方法の１つは、ガラス表面を粗くすること、またはその表面をテキスチャー加工されたフイルムで被覆することである。粗さまたはテキスチャーの寸法は、わずかにぼやけたまたは艶消し表面を生じる、可視光を散乱させるのに十分な大きさであるべきであるが、ガラスの透明度に著しく影響を与えるほど大きすぎるべきではない。ガラス基板の性質（例えば、引掻き抵抗性）を維持することが重要ではない場合、テキスチャー加工されたまたは粒子含有高分子フイルムを使用することができる。これらのフイルムは、適用するのが安価でありかつ容易であるかもしれないが、それらには、装置のディスプレイ機能を減少させ得る磨耗のし易さがある。ガラス表面を粗くする別の手法は化学エッチングである。米国特許第４９２１６２６号、同第６８０７８２４号、および同第５９８９４５０号の各明細書、および国際公開第２００２／０５３５０８号パンフレットには、ガラスエッチング組成物およびその組成物によりガラスをエッチングする方法が述べられている。
【００２５】
ガラス表面を粗くする結果の１つは、粒状の外観と知覚される「スパークル(sparkle)」を形成することである。スパークルは、ほぼピクセルレベルのサイズ規模で明るい点と暗い点または着色点の外観によって明示される。スパークルの存在により、特に高い周囲光条件下で、ピクセル化されたディスプレイの見易さ(viewability)が低減する。
【００２６】
実施の形態において、本開示は、固有の機械的表面特性を維持しながら、ガラス上に防眩表面を生成するウェットエッチング方法を提供する。このプロセス中、粒状化ガラス表面が、可視光の散乱を担う表面粗さ寸法を変更するように表面を劣化させることのできる化学物質に暴露される。ソーダ石灰ケイ酸塩ガラスにおけるように、ガラス中に相当な量の移動性アルカリイオンが存在する場合、粗面は、例えば、ガラス表面を、フッ化物イオンを含有する溶液などの酸エッチング液と接触させることによって、形成できる。
【００２７】
実施の形態において、本開示は、防眩表面を有する物品を製造する方法であって、
１．  その物品の少なくとも１つの表面上に粒子を堆積させる工程、および
２．  粒子が堆積した、物品の少なくとも１つの表面をエッチング液と接触させて、防眩表面を形成する工程、
を有してなる方法を提供する。
【００２８】
実施の形態において、物品の少なくとも１つの表面は、例えば、ガラス、複合体、セラミック、プラスチックまたは樹脂系材料、および同様の材料、またはそれらの組合せであり得る。実施の形態において、堆積された粒子は、例えば、ガラス、複合体、セラミック、プラスチックまたは樹脂系材料、金属、塩、粘土、ポリマー、コポリマー、ナノ粒子、架橋ポリマー粒子、紫外線硬化粒子、および同様の材料、またはそれらの組合せであり得る。実施の形態において、エッチング液は、堆積された粒子の下の表面をエッチングするのに適した酸を少なくとも１種類含み得る。
【００２９】
実施の形態において、ガラス表面およびガラス粒子は、独立して、例えば、少なくとも１種類のアルミノケイ酸塩、アルミノボロシリケート、ソーダ石灰、ホウケイ酸塩、シリカ、および類似のガラス、またはそれらの組合せから独立して選択することができ、エッチング液は、ＨＦ、Ｈ2ＳＯ4、またはそれらの組合せから選択される酸を少なくとも１種類含み得る。
【００３０】
物品の少なくとも１つの表面上に粒子を堆積させる工程は、例えば、
１．  粒子の濃縮懸濁液を調製する工程、
２．  濃縮懸濁液を希釈剤で希釈する工程、および
３．  少なくとも１つの表面を希釈された懸濁液に接触させる工程、
を含み得る。
【００３１】
それに加え、または代わりに、少なくとも１つの表面を粒子に接触させる工程は、濃縮粒子懸濁液、または中間濃度の粒子懸濁液により行っても差し支えない。粒子と表面を接触させる工程は、どのような適切な方法、例えば、回転被覆、吹付け被覆、ロール塗り、積層、はけ塗り、浸漬、および類似の塗布方法、またはそれらの組合せを使用して行っても差し支えない。堆積された粒子は、例えば、中間値および中間範囲を含む、約０．１から約１０マイクロメートル、約１から約１０マイクロメートル、および約１から約５マイクロメートルのＤ50直径を有し得る。実施の形態において、粒径範囲は、例えば、中間値および中間範囲を含む、約０．１から約５０マイクロメートル、約１から約３０マイクロメートル、および類似の粒径であり得る。
【００３２】
実施の形態において、粒状化表面をエッチング液と接触させる工程は、例えば、粒子が堆積された表面をエッチング液に、例えば、中間値および中間範囲を含む、約１秒間から約３０分間に亘り暴露することによって行うことができる。
【００３３】
実施の形態において、調製方法は、必要に応じて、例えば、結果として得られたエッチング済み防眩表面を洗浄する工程、防眩表面を化学強化する工程、機能被覆またはフイルム（例えば、感光性フイルムまたは偏光フイルム）もしくは保護表面被覆またはフイルム、および類似の被覆またはフイルムを施す工程、またはそれらの組合せをさらに含んで差し支えない。
【００３４】
実施の形態において、片面酸エッチング、または類似の改質がガラス板に望ましい場合、ガラスの片面をエッチング液から保護することができる。保護は、例えば、アクリルワックスなどの不溶性の非多孔質被覆、または接着層、例えば、アクリル、シリコーン、および類似の接着材料を有するラミネート・フイルムを施す工程、またはそれらの組合せによって行うことができる。被覆を施す方法としては、例えば、はけ塗り、圧延、吹付け、積層、および類似の方法が挙げられる。酸エッチングに暴露される不溶性の非多孔質保護被覆は、エッチングプロセスに耐え、エッチング後に容易に除去することができる。物品の表面からの保護フイルムの除去は、保護フイルムを溶解液と接触させる工程、フイルムを加熱して液化し、排出させる工程、および類似の方法と材料、またはそれらの組合せなどのどのような適切な方法を使用して行っても差し支えない。それゆえ、調製方法は、必要に応じて、エッチング前に、物品の少なくとも１つの表面、例えば、ガラス板の背面などの第２の表面を、必要に応じて除去可能なエッチング耐性保護層と接触させる工程をさらに含んで差し支えない。
【００３５】
実施の形態において、本開示は、上述した粒子の堆積およびエッチングプロセスにより調製されるガラス物品などの、ここに開示された調製方法により調製された物品を提供する。
【００３６】
実施の形態において、物品の少なくとも１つの表面はガラスであって差し支えなく、堆積された粒子はポリマーであって差し支えなく、エッチング液は少なくとも１種類の酸であって差し支えない。
【００３７】
実施の形態において、本開示は、ガラス物品において、
１．  少なくとも１つの防眩表面であって、
ｉ．  中間値および中間範囲を含む、例えば、約０．１から約２５、約０．１から約２０、約０．１から約１０、および約１から約１０などの約０．１から約３０のヘイズ、および約０．１から約５、および約１から約５までの低ヘイズ；
ｉｉ．  中間値および中間範囲を含む、例えば、約２５から約８５、約４０から約８０、約４５から約７５、および約５０から約７０の像の鮮明度（ＤＯＩ２０°）；
ｉｉｉ．  中間値および中間範囲を含む、例えば、約５０から約５００ｎｍ、および約１００から約３００ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）；および
ｉｖ．  中間値および中間範囲を含む、約０．１から約１０マイクロメートルの平均粗さの山谷(peak-to-valley)プロファイル；
を有する少なくとも１つの防眩表面、
を含むガラス物品を提供する。
【００３８】
実施の形態において、本開示の防眩表面を有するガラス物品は、中間値および中間範囲を含む、約１から約１００マイクロメートル、約１から約５０マイクロメートルの平均直径を有する地形特徴の分布を含み得る。
【００３９】
実施の形態において、本開示は、例えば、
１．  少なくとも１つの粗くされた防眩表面を有するガラスパネルであって、防眩表面が、
ｉ．  中間値および中間範囲を含む、約０．１から約３０未満のヘイズ；
ｉｉ．  中間値および中間範囲を含む、約４０から約８０の像の鮮明度（ＤＯＩ２０°）；
ｉｉｉ．  中間値および中間範囲を含む、約１００から約３００ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）；および
ｉｖ．  中間値および中間範囲を含む、約０．１から約１０マイクロメートルの平均粗さの山谷差プロファイル；
を有するものであるガラスパネルと、
２．  ガラスパネルに隣接したピクセル化された画像表示パネルと、
を備えたディスプレイシステムを提供する。
【００４０】
実施の形態において、本開示は、防眩ガラス表面を形成する方法であって、例えば、
１．  ガラス表面をガラス粒子の懸濁液と接触させる工程、および
２．  その結果得られた粒状化ガラス表面およびエッチング液を接触させて、防眩表面を形成する工程、
を含む方法を提供する。
【００４１】
実施の形態において、本開示は、ガラスの化学強化能力に重大な影響を与えずに、ほとんどのケイ酸塩ガラス上に均一なナノ規模から微小規模にテキスチャーが付けられた表面を形成するウェットエッチングプロセスを提供する。このプロセスは、ガラス表面上に、ガラスまたは複合体粒子などのガラス粒子を堆積させるかまたは他の様式で被覆し、その後、ＨＦ、または多成分酸溶液中などで酸エッチングを行う各工程を含む。実施の形態において、ＨＦ溶液は、ガラス表面上に堆積されたガラス粒子の周りに優先的にエッチングすることができ、次いでその後、エッチングされた表面からガラス粒子を腐食させ、表面粗さを減少させることもできる。
【００４２】
実施の形態において、所望の減少した光沢またはグレアレベルは、例えば、以下のパラメータの内の少なくとも１つを調節することによって得ることができる：粒状懸濁液の粘度、懸濁液中の結合剤レベル、懸濁液中のガラスまたは類似の粒子のレベルまたは濃度、酸エッチング液の濃度、表面に堆積したガラスまたは類似の粒子の量、使用したガラスまたは類似の粒子の粒径分布（ＰＤＳ）、およびガラスサンプルの粒子担持表面が酸エッチング液と接触している暴露間隔または時間。
【００４３】
実施の形態において、防眩ガラス物品が提供される。このガラス物品は、イオン交換可能であって差し支えなく、少なくとも１つの粗面を有し得る。この粗面は、２０°の入射角で測定した場合、９０未満の反射像の鮮明度（ＤＯＩ２０°）を有する。この防眩ガラス物品を備えたピクセル化ディスプレイシステムも提供される。ガラス物品は、例えば、少なくとも１つの縁により周囲で接合された２つの主面を有する平面板またはパネルであって差し支えないが、そのガラス物品は、例えば、三次元形状などの他の形状に形成することもできる。表面の少なくとも１つは、例えば、突起、凸部、凹部、ピット、閉じたまたは開いたセル構造、粒子、島部、ランド部、溝、割れ目、裂け目、および類似の形状および特徴、またはそれらの組合せなどの位相または形態的特徴を含む粗面である。
【００４４】
実施の形態において、本開示は、アルミノケイ酸塩ガラス物品を提供する。そのアルミノケイ酸塩ガラス物品は、例えば、少なくとも２モル％のＡｌ2Ｏ3を含み得、イオン交換可能であり、少なくとも１つの粗面を有し得る。アルミノケイ酸塩ガラス物品は、複数の位相特徴を含む粗面を少なくとも１つ有し得る。これら複数の位相特徴は、約１マイクロメートルから約５０マイクロメートルの平均の特有な最大特徴サイズ（ＡＬＦ）を有し得る。
【００４５】
実施の形態において、本開示はディスプレイシステムを提供する。このディスプレイシステムは、例えば、少なくとも１枚のガラスパネルおよびそのガラスパネルに隣接したピクセル化画像表示パネルを備え得る。この画像表示パネルは、最小の元々のピクセルピッチ寸法を有し得る。ガラスパネルの平均の特有な最大特徴サイズ（ＡＬＦ）は、表示パネルの最小の元々のピクセルピッチ寸法未満であり得る。ピクセル化画像表示パネルは、例えば、ＬＣＤディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ、または類似の表示装置の内の１つであり得る。ディスプレイシステムは、タッチセンス要素または表面も含み得る。ガラスは、例えば、ＡＬＦを有する複数の特徴を含む粗面を少なくとも１つ有するアルミノケイ酸塩イオン交換ガラスなどの、上述したガラスのいずれであっても差し支えない。最小の元々のピクセルピッチは、例えば、ガラスパネルの粗面のＡＬＦより大きくても差し支えない。
【００４６】
ＡＬＦは、ガラスの粗面の面内（すなわち、粗面に対して平行に）で測定され、したがって、粗さには関係ない。ＡＬＦは、ｘ方向とｙ方向における、すなわち、ガラスの粗面の面内における、特徴のばらつきの尺度である。最大の特有の特徴を選択することは、よりグローバルな平均特徴サイズを決定する他の特徴からの有用な区別である。最大の特徴は、人の目により最も見易く、したがって、ガラス物品の外観を決定する上で最も重要である。実施の形態において、少なくとも１つの粗面の位相または形態的特徴は、中間値および中間範囲を含む、約１マイクロメートルから約５０マイクロメートル、約５マイクロメートルから約４０マイクロメートル、約１０マイクロメートルから約３０マイクロメートル、および約１４マイクロメートルから約２８マイクロメートルの平均の特有な最大特徴（ＡＬＦ）サイズを有する。平均の特有な最大特徴サイズは、粗面上の視野内の２０個の最大の繰り返し特徴の平均の断面長さ寸法である。特徴サイズを測定するために、標準の較正された光学顕微鏡が典型的に使用できる。視野は、特徴サイズに比例し、典型的に、約３０（ＡＬＦ）×３０（ＡＬＦ）の面積を有する。例えば、ＡＬＦが約１０マイクロメートルである場合、２０個の最大特徴が選択される視野は、約３００マイクロメートル×３００マイクロメートルである。視野のサイズにおける小さな変化は、ＡＬＦに著しくは影響しない。ＡＬＦを決定するために使用される２０個の最大特徴の標準偏差は、一般に、平均値の約４０％未満であるべきである、すなわち、主な異常値は、これらは「特有の」特徴と考えられないので、無視すべきである。
【００４７】
防眩表面の地形の例としては、約４００ｎｍ未満の最大寸法を有する、凸部または突起、凹部、および類似の特徴などの特徴が挙げられる。実施の形態において、これらの地形特徴は、約１０ｎｍから約２００ｎｍの平均距離で互いから離れ、または間隔が置かれていても差し支えない。その結果として生じた防眩表面は、表面上の山谷差（ＰＶ）測定によって測定される平均粗さを有し得る。実施の形態において、防眩表面は、約８００ｎｍの、約５００ｎｍの、および約１００ｎｍのＲＭＳ粗さを有し得る。
【００４８】
ＡＬＦを計算するために使用される特徴は、「特有である(Characteristic)」、すなわち、少なくとも２０個の類似の特徴が、比例する視野に位置して差し支えない。異なる形態または表面構造を、ＡＬＦを使用して特徴付けても差し支えない。例えば、ある表面構造は、閉じたセルが繰り返す構造であるように見え、別の構造は、大きな平坦域により隔てられた小さなピットであるように見え、第３の構造は、断続的な大きい平滑領域により中断される小さな粒子の領域のように見えてもよい。各場合において、ＡＬＦは、実質的に光学的に平滑な２０個の最大の繰り返しの表面領域を測定することによって決定される。繰り返しの閉じたセル表面構造の場合には、測定すべき特徴は、閉じたセルのマトリクスにおけるセルの最大のものである。大きい平坦域により隔てられた小さなピットを含む表面構造について、ピット間の最大の平坦域を測定すべきである。断続的な大きい平滑領域により中断される小さな粒子の領域を含む表面について、断続的な大きい平滑領域を測定すべきである。それゆえ、実質的に様々な形態を有する表面の全ては、ＡＬＦを使用して特徴付けることができる。
【００４９】
実施の形態において、ガラス物品の少なくとも１つの粗面は、約１０ｎｍから約８００ｎｍ、約４０ｎｍから約５００ｎｍ、および約４０ｎｍから約３００ｎｍの平均ＲＭＳ粗さを有する。実施の形態において、平均ＲＭＳ粗さは、約１０ｎｍ超かつＡＬＦの約１０％未満、約１０ｎｍ超かつＡＬＦの約５％未満、および約１０ｎｍ超かつＡＬＦの約３％未満であり得る。
【００５０】
低ＤＯＩおよび高Ｒｏｓ／Ｒｓの仕様により、特有の特徴サイズおよびＡＬＦに制約が与えられる。所定の粗さレベルについて、より大きい特徴サイズにより、より低いＤＯＩおよびより高いＲｏｓ／Ｒｓがもたらされることが分かった。したがって、実施の形態において、ディスプレイのスパークルおよびＤＯＩ標的のバランスをとるために、小さすぎもせず、大きすぎもしない中間の特有の特徴サイズを有する防眩表面を形成することが望ましい。また、透過ヘイズが非常に高角度に散乱し、それにより、周囲照明下で粗くされた物品が乳白色の外観になり得る場合、反射ヘイズまたは透過ヘイズを最小にすることが望ましい。
【００５１】
「透過ヘイズ」、「ヘイズ」、または類似の用語は、ＡＳＴＭ  Ｄ１００３にしたがう±４．０°の角度の円錐の外側に散乱された透過光の割合を称する。光学的に平滑な表面について、透過ヘイズは一般にゼロに近い。両面が粗くされたガラス板の透過ヘイズ（ヘイズ両面）は、式（２）にしたがう、片面のみが粗くされた同等表面を有するガラス板の透過ヘイズ（ヘイズ片面）に関連付けられる：
【数２】
2013525253.tif 000004
【００５２】
ヘイズ値は、通常、ヘイズパーセントで報告される。式（２）からのヘイズ両面の値は、１００で乗じなければならない。実施の形態において、開示されたガラス物品は、約５０％未満、さらには約３０％未満の透過ヘイズを有し得る。
【００５３】
多段階表面処理プロセスを使用して、ガラスの粗面を形成してきた。「Glass Having Anti-Glare Surface adn Method of Making」と題する、２００９年３月３１日に出願された、カールソンの同一出願人の同時係属出願である米国仮特許出願第６１／１６５１５４号明細書に、多段階エッチングプロセスの例が開示されており、ここでは、ガラス表面を第１のエッチング液で処理して、表面に結晶を形成し、次いで、各結晶の隣接する領域を所望の粗さまでエッチングし、その後、ガラス表面から結晶を除去し、ガラス物品の表面の粗さを減少させて、その表面に所望のヘイズと光沢を与えている。
【００５４】
実施の形態において、粒子懸濁液、エッチング液、またはその両方に、例えば、界面活性剤、助溶媒、希釈液、滑剤、ゲル化剤、および類似の添加剤、またはそれらの組合せを含む様々な性能向上添加剤を含ませても差し支えない。
【００５５】
エッチング液と接触させる工程は、例えば、２から１０質量％のフッ化水素酸および塩化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、および類似の酸、またはそれらの組合せなどの、２から３０質量％の鉱酸を含む酸性エッチング液に関する、例えば、選択的な部分的または完全な浸漬塗り、吹付け、浸漬、および類似の処理を含み得る。ガラス表面は、約１から約１０分の期間に亘り溶液中でエッチングして差し支えなく、一般に時間が長いほど、表面粗さが大きく低下する。開示された濃度およびエッチング時間は、適切な例を表す。もしかするとそれほど効率的ではないかもしれないが、開示された範囲から外れた濃度およびエッチング時間を使用して、ガラス物品の粗面を得ても差し支えない。
【００５６】
化学強化において、ガラス表面近くにあるより小さい移動性アルカリイオンが、より大きいアルカリ金属イオンと交換される。このイオン交換プロセスはガラスの表面を圧縮下に置き、その表面を機械的損傷に対してより耐性にする。実施の形態において、ガラス物品の外面は、必要に応じてイオン交換されてよく、この場合、より小さい金属イオンが、この小さなイオンと同じ価数を有するより大きい金属イオンにより置換すなわち交換される。例えば、ガラス中のナトリウムイオンは、カリウムイオンを含有する溶融塩浴中にそのガラスを浸漬することによって、より大きいカリウムイオンで置換することができる。より小さいイオンのより大きいイオンによる置換によって、層内に圧縮応力が生じる。実施の形態において、ガラスの外面近くにある大きいイオンは、例えば、ガラスの歪み点より高い温度までそのガラスを加熱することによって、より小さいイオンで置換することができる。歪み点より低い温度に冷却した際に、ガラスの外層に圧縮応力が生じる。ガラスの化学強化は、必要に応じて、粗面化処理後に行っても差し支えなく、ガラス物品の強度またはイオン交換挙動にはほとんど悪影響はない。
【００５７】
実施の形態において、本開示は、例えば、懸濁液またはスートガン(soot gun)などにより、粒子で表面を「粒状化し」（すなわち、表面に粒子を配置し(populating)）、粒状化表面を適切なエッチング液でエッチングし、エッチングされた表面をイオン交換し、必要に応じて、好ましくない表面きずを減少させるためのさらに別の処理（すなわち、きず低減）を行う各工程を含む、防眩表面を製造する方法を提供する。代わりに、または加えて、表面をイオン交換し、粒子で粒状化させ、エッチング液でエッチングし、必要に応じてきず低減処理を行っても差し支えない。
【００５８】
図面を参照すると、図１は、ＧＯＲＩＬＬＡ（登録商標）ガラスの表面に防眩層を形成するプロセスの各工程を示している。約１０マイクロメートル未満の平均サイズを有するガラス粒子が適切な液体中に懸濁されており、その結果得られた懸濁液を堆積させ（１００）、例えば、ガラス基板上に吹き付け、溶媒を除去して、ガラス基板（１１０）上に弱く付着したガラス粒子（１０５）の残留層を残すことができる。次いで、サンプルを酸エッチング（１２０）浴中に浸すまたは浸漬することができる。ＨＦ／Ｈ2ＳＯ4エッチング液が、ガラス粒子の周りの区域を攻撃し、やがて、個々の粒子により被覆された区域の下に潜り込む。ガラス粒子は、エッチング（１２０）中に基板表面から遊離させられ、それゆえ、ガラス基板上に防眩性を有するテキスチャー付き表面（１３０）が形成される。
【００５９】
図２ａは、化学強化されたガラス表面（コーニング社(Corning, Inc.)からの「ＧＯＲＩＬＬＡ」ガラス）上に回転被覆され、エッチングの準備ができている、ガラス粒子の顕微鏡画像を示している。３．５マイクロメートルのＤ50を有するガラス粒子を懸濁液中に混合し、次いで、ガラス表面上に回転塗布した。
【００６０】
図２ｂは、３ＭのＨＦ／３．６ＭのＨ2ＳＯ4浴中の約１０分間に亘る酸溶液中でのエッチング後のガラス表面の１００倍の倍率での顕微鏡写真を示している。優れた防眩表面層が製造された。これらのサンプルは、３％（目標：約１０％未満）のヘイズ；５９（目標：５０から７５）の像の鮮明度（ＤＯＩ）の測定値を有した。
【００６１】
図３は、エッチングされたサンプルに関する三次元光学表面分析の測定値と画像の結果（Ｚｙｇｏ；www.zygo.com）を示している。山谷の平均は１．４マイクロメートルであった。約１２２ｎｍの表面粗さ（Ｒａ）も、約１００から約３００ｎｍの目標範囲内にある。
【００６２】
図４は、エッチング時間に対してプロットしたヘイズとＤＯＩのグラフを示している。時間に対してヘイズ（正方形のデータ点）およびＤＯＩ（菱形のデータ点）の間で強力な相関関係が示された（近似したヘイズ（４００）：ｙ＝０．５９１６ｘ＋０．０４３１、およびＲ2＝０．９０６７；近似したＤＯＩ（４１０）：ｙ＝−４．５６８９ｘ＋１１５．１２およびＲ2＝０．９１３３）。エッチング時間を調節することによって、所望のＤＯＩ、ヘイズ、またはその両方を達成することができる。
【００６３】
図５ａおよび５ｂは、それぞれ、代表的な吹付け塗布したサンプルに関する、エッチング前のガラス表面およびエッチング後のＺｙｇｏプロファイルを示している。図５ａにおいて、黒色領域は、濃密なすなわち緻密な粒状化区域に相当し、灰色領域は、比較的軽いすなわちそれほど緻密ではない粒状化区域に相当し、白色領域は、粒状材料が堆積されていないすなわち含まれていない区域に相当する。
【００６４】
実施の形態において、開示された方法および物品は、以下の利点の少なくとも１つを提供できる。開示されたエッチング方法は、例えば、約１から約１０分間、約２から約４分間などの約１から約５分間、急速に実施して、ガラス表面上に防眩層を形成することができる。従来の多浴方法は、約６０分間以上かかり得る。開示のエッチング方法では、従来のプロセスに使用される３浴以上の代わりに、１つの化学エッチング液浴（例えば、ＨＦ＋Ｈ2ＳＯ4）を使用する。
【００６５】
実施の形態において、開示された方法は、所望の防眩層を形成するために、中間値および中間範囲を含む、例えば、基板の約１から約５０マイクロメートル（すなわち、基板の面中に、またはｚ方向に）、基板の約１から約３０マイクロメートル、基板の約１から約２０マイクロメートル、基板の約１から約１０マイクロメートルをエッチングすることができる。反対に、従来のエッチングプロセスは、典型的に、約１００から約２００マイクロメートルのガラス表面を除去し得る。開示の方法を使用すると、ガラス基板から比較的わずかのガラスしか失われないので、そのガラスでは、最大反りを約２５０マイクロメートル未満にすることができる（図８、および対応する本文も参照のこと）。従来のガラスエッチングプロセスでは、例えば、３００マイクロメートル以上の反りを有するガラス表面が生成され得る。
【００６６】
開示のプロセスにより調製されるサンプルは、従来のプロセスによりエッチングされたサンプルと比較したときに、類似の光学的性質（例えば、ヘイズ、光沢、および像の鮮明度（ＤＯＩ））を示すが、本発明の方法およびサンプルは、工程所要時間と費用が相当減少するという利点に恵まれている。開示のプロセスは、１平方メートルのガラス板およびそれより大きいものなどの大型部品に容易に拡大されるのに対し、従来の浸漬プロセスは、大型ユニットにそれほど容易に拡大できない。
【００６７】
適切に設計を選択することによって、開示のプロセスは、片面サンプルを製造するために背面保護は必要ない。片面サンプルは、例えば、片面浸漬、吹付け、または回転塗布方法を使用して調製することができる。多浴の従来のプロセスでは、背面保護フイルムが必要であり、これにより、製造コストがさらに嵩み得る。
【００６８】
実施の形態において、ガラス物品は、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、アルカリ土類アルミノケイ酸塩ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリホウケイ酸ガラス、およびそれらの組合せの内の１つを含む、から実質的になる、またはからなるものであって差し支えない。実施の形態において、ガラス物品は、例えば、６０〜７２モル％のＳｉＯ2、９〜１６モル％のＡｌ2Ｏ3、５〜１２モル％のＢ2Ｏ3、８〜１６モル％のＮａ2Ｏ、および０〜４モル％のＫ2Ｏを有し、以下の比：
【数３】
2013525253.tif 000005
【００６９】
（式中、アルカリ金属改質剤はアルカリ金属酸化物である）
が成り立つアルカリアルミノケイ酸塩ガラスであり得る。実施の形態において、前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラス基板は、例えば、６１〜７５モル％のＳｉＯ2、７〜１５モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１２モル％のＢ2Ｏ3、９〜２１モル％のＮａ2Ｏ、０〜４モル％のＫ2Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ、および０〜３モル％のＣａＯであり得る。実施の形態において、前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラス基板は、例えば、６０〜７０モル％のＳｉＯ2、６〜１４モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜１５モル％のＢ2Ｏ3、０〜１５モル％のＬｉ2Ｏ、０〜２０モル％のＮａ2Ｏ、０〜１０モル％のＫ2Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ2、０〜１モル％のＳｎＯ2、０〜１モル％のＣｅＯ2、５０ｐｐｍ未満のＡｓ2Ｏ3、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ2Ｏ3であり得、ここで、１２モル％≦Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ≦２０モル％および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。実施の形態において、前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラス基板は、例えば、６４〜６８モル％のＳｉＯ2、１２〜１６モル％のＮａ2Ｏ、８〜１２モル％のＡｌ2Ｏ3、０〜３モル％のＢ2Ｏ3、２〜５モル％のＫ2Ｏ、４〜６モル％のＭｇＯ、および０〜５モル％のＣａＯであり得、６６モル％≦ＳｉＯ2＋Ｂ2Ｏ3＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｂ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ2Ｏ＋Ｂ2Ｏ3）−Ａｌ2Ｏ3≦２モル％、２モル％≦Ｎａ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3≦６モル％、および４モル≦（Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）−Ａｌ2Ｏ3≦１０モル％である。実施の形態において、前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、例えば、５０〜８０質量％のＳｉＯ2、２〜２０質量％のＡｌ2Ｏ3、０〜１５質量％のＢ2Ｏ3、１〜２０質量％のＮａ2Ｏ、０〜１０質量％のＬｉ2Ｏ、０〜１０質量％のＫ2Ｏ、および０〜５質量％の（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、０〜３質量％の（ＳｒＯ＋ＢａＯ）、および０〜５質量％の（ＺｒＯ2＋ＴｉＯ2）であり得、（Ｌｉ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ）／Ｎａ2Ｏ≦０．５である。実施の形態において、前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、例えば、リチウムを実質的に含まなくて差し支えない。実施の形態において、前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、例えば、ヒ素、アンチモン、バリウム、またはそれらの組合せの少なくとも１つを実質的に含まなくて差し支えない。実施の形態において、前記ガラスには、必要に応じて、Ｎａ2ＳＯ4、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ2ＳＯ4、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ、ＳｎＯ2および類似の物質、またはそれらの組合せなどの、少なくとも１種類の清澄剤が０から２モル％バッチ配合され得る。
【００７０】
実施の形態において、選択されるガラスは、例えば、ダウンドロー可能である、すなわち、当該技術分野に公知のスロットドロープロセスまたはフュージョンドロープロセスなどの方法によって成形可能である。これらの場合において、前記ガラスは、少なくとも１３０キロポアズの液相線粘度を有し得る。アルカリアルミノケイ酸塩ガラスの例が、２００７年５月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／９３０８０８号からの優先権を主張する、２００７年７月３１日に出願された、「Down-Drawable Chemically Strengthened Glass for Cover Plate」と題するEllison等への本願と同一出願人の米国特許出願第１１／８８８２１３号；２００７年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／００４６７７号からの優先権を主張する、２００８年１１月２５日に出願された、「Glasses Having Improved Toughness and Scratch Resistance」と題するDejneka等への米国特許出願第１２／２２７５７３号；２００８年２月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／０６７１３０号からの優先権を主張する、２００９年２月２５日に出願された、「Fining Agents for Silicate Glasses」と題するDejneka等への米国特許出願第１２／３９２５７７号；２００８年２月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／０６７７３２号に優先権を主張する、２００９年２月２６日に出願された、「Ion-Exchanged, Fast Cooled Glasses」と題するDejneka等への米国特許出願第１２／３９３２４１号；２００８年８月８日に出願された、「Chemically Tempered Cover Glass」と題する、米国仮特許出願第６１／０８７３２４号に優先権を主張する、２００９年８月７日に出願された、「Strengthened Glass Articles adn Methods of Making」と題するBarefoot等への米国特許出願第１２／５３７３９３号；２００９年８月２１日に出願された、「Crack and Scratch Resistant Glass and Enclosures Made Therefro
m」と題するBarefoot等への米国仮特許出願第６１／２３５７６７号；および２００９年８月２１日に出願された、「Zircon Compatible Glasses for Down Draw」と題するDejneka等への米国仮特許出願第６１／２３５７６２号に記載されている。
【００７１】
以下の実施例に記載されたガラス表面および板は、どのような適切な粒子被覆可能かつエッチング可能なガラス基板または類似の基板を使用することができ、例えば、表５に列記されたガラス組成１から１１、またはそれらの組合せを含み得る。
【実施例】
【００７２】
以下の実施例は、上述した開示を使用する様式をより十分に説明し、本開示の様々な態様を実施するために考えられる最良の様式をさらに述べる働きをする。これらの実施例は、本開示の範囲を限定するものではなく、むしろ説明目的のために提示されていることが理解されよう。実施例は、本開示の物品をどのように調製するかをさらに説明する。
【００７３】
粒状化表面の調製
実施例１
粒子懸濁液の調製．  粒子懸濁液マスクを、随意的な添加剤を含有する揮発性液体または溶媒中に約１０質量％未満のガラス粉末を分散させることによって調製した。実施例は、ガラス粉末微粒子について実証した。類似の所望の効果を達成するために、無機または類似の微粒子などの他の代替または補助微粒子を選択しても差し支えない。粒径と溶解度の関係を含む、微粒子シリカ材料および関連する金属酸化物材料の追加の定義、説明、および方法について、例えば、R.K.Iler, The Chemistry of Silica, Wiley-Interscience, 1979を参照のこと。
【００７４】
揮発性液体または溶媒を空気中で、または真空、穏やかな加熱、またはそれらの組合せなどの加速乾燥方法により、蒸発させた。ガラス微粒子の残留表面層が、下にあるすなわち支持しているガラス基板表面の部分を部分的に保護し、よって、酸エッチング中に、基板の全てがエッチングにより除去されることはない。微粒子懸濁液の調製は、例えば、濃縮貯蔵懸濁液を調製する工程を含む二段階プロセスを含み得、次いで、表面に塗布する前に、その濃縮液を、塗布後に容易に蒸発し得る揮発性液体を添加する（で希釈する）ことによって、濃度を減少させるまたは低下させることができる。実施の形態において、希釈懸濁液は、例えば、数日から数週間に亘り安定しており、横揺れまたは振盪によって、再懸濁させることができる。
【００７５】
濃縮ガラス懸濁液を調製し、横揺れさせて、粒子の沈降を最小にすることができる。濃縮液は、塗布前に、水または有機溶媒などの揮発性液体希釈剤によって、異なる濃縮比で希釈して、懸濁液中に異なる濃度の粒子を提供することができる。異なる濃度の粒子懸濁液は、基板上に異なるレベルの粒子被覆率を提供する簡単な方法を提供することができる。濃縮液の揮発性液体に対する比率が高いほど、表面塗布、例えば、回転塗布後の基板の表面上に存在する粒子が多くなる。しかしながら、表面への粒子の堆積または粒子の塗布は、例えば、吹付け塗布によって、または例えば、押出コーティング、浸漬被覆、ガラススートの堆積、溶融ガラス粒子の噴出、および類似の方法を含む他の方法を使用することによって、さらに改善することができる。
【００７６】
ガラス懸濁液またはスラリー濃縮液の調製は、例えば、成分を秤量し、振盪によって手動で混合し、次いで、懸濁液をビーズ／ボールミル（例えば、２，４００ｒｐｍで、１００ｃｃの配合物についてのミル粉砕時間は、１ｍｍのイットリア安定化ジルコニア粒子の７５％の装填率で、３０分間であった）に通して、粒子の凝集をなくしても差し支えない。レオロジー変性剤を添加して、粒子をスラリー中に懸濁したままにできる。Ｂｙｋ４２０を使用して、可逆的三次元網目構造を生成させた。これは、例えば、スラリーの粘度を増加させ、粒子の沈降を減少させるために混合の最後の１５分間に加えることができる。濃縮スラリーをローラ上に配置して、粒子の懸濁を維持した。基板に塗布する前の懸濁液は、より低い粒子濃度に減少させるまたは希釈する必要があるかもしれない。回転被覆塗布のあるものについて、約５から約１０質量％のガラス粒子含有量を有するスラリーにより、ヘイズ、粗さ、およびＤＯＩに関して容認される性質がもたらされたことが分かった。これらの実験について、濃縮液の希釈は、イソプロピルアルコールにより行い、追加のレオロジー変性剤を添加した。エタノール、および類似の液体、またはそれらの組合せなどの他の揮発性溶媒を使用しても差し支えない。懸濁液は、異なる比率で混合しても差し支えない。２４質量部のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に対して６部の濃縮液（１：４の比率）により容認される結果が得られたことが分かった。他の容認できる混合比は、６対１８（１：３の比率）、および６対１２（１：２の比率）であった。溶媒に対する濃縮液の比率が、約１：１．５未満から約１：１などの、これらのレベルより低く低減されるにつれて、表面粗さが著しく変化し、ヘイズレベルが容認される範囲から外れた。
【００７７】
使用したガラス粒子の密度は約２．２ｇ／ｃｃであった。低下した懸濁液媒質の密度は約０．９８ｇ／ｃｃであった。ガラス粒子は急速に沈降する傾向にあるかもしれない。したがって、レオロジー変性剤（Ｂｙｋ４２０、Ｎ−メチルピロリドン中の変性尿素）を加え、懸濁液を約１０分間に亘り塗料振盪機上に配置して、表面塗布中にガラス粒子を十分に懸濁したままにすることによって分散させた。表１は、調製したいくつかの例示の配合物の要約を与える。
【表１】
2013525253.tif 000006
【００７８】
粒子の懸濁および堆積に使用される例示のガラス組成物は、例えば、３．５マイクロメートルのＤ50を有するアルミノホウケイ酸塩であった。他のガラス粒径、ガラス粒子組成物、またはガラス基板には、完成物品において、所望の粗さ、ヘイズレベル、およびＤＯＩ特性を有する完成基板を製造するために、追加のまたはさらに別の配合操作が必要であろう。
【００７９】
使用できる、調査した他のガラス粒子の例としては、０．７マイクロメートルおよび１４マイクロメートルのＤ50を有するアルミノホウケイ酸塩ガラス、および３．５マイクロメートルのＤ50を有するソーダ石灰ガラスが挙げられる。図６および７のデータを参照のこと。実施の形態において、ガラス粒子は、どのような適切な懸濁濃度で、例えば、中間値および中間範囲を含む、約１体積％から約１５体積％、約２体積％から約１０体積％、約３体積％から約１０体積％で使用することができる。
【００８０】
実施例２
粒子懸濁液の調製−一段階調製．  粒子懸濁液濃度が高く、選択した分散装置がより高いエネルギーのものであったことを除いて、実施例１を繰り返した。調製し、使用した粒子懸濁液は濃縮液であった。すなわち、懸濁液は、第２の希釈工程において希釈（低下）されなかった。選択した粒子懸濁液濃度は、例えば、約１０から約２５質量％であった場合（実施例１におけるより大きい）、またはより小さい平均粒径を選択した場合、もしくはその両方であった場合、ビーズミルを使用して、懸濁液をより効率的に調製し、結果として安定性がより大きい懸濁液が得られた。表２には、調製された、優れた安定性または表面粒状化特性を有することが分かったガラス粒子懸濁配合物が要約されている。表３には、調製された他の代表的なガラス粒子懸濁配合物が要約されている。
【表２】
2013525253.tif 000007
【表３】
2013525253.tif 000008
【００８１】
実施例３
表面上の粒子懸濁液の吹付け堆積．  実施例１および２の粒子懸濁液を、添付の表に列記された条件と設定にしたがってガラス板の片面または両面に吹付け塗布することによって、選択したガラスの表面に堆積させた。
【００８２】
2013525253.tif 000009
【００８３】
実施例４
表面上の粒子懸濁液の浸漬堆積．  実施例１および２の粒子懸濁液を、添付の表に列記された条件と設定にしたがってガラス板の片面または両面に浸漬塗布することによって、選択したガラスの表面に堆積させた。
【００８４】
2013525253.tif 000010
【００８５】
粒状化表面のエッチング
実施例５
粒状化表面の浸漬エッチング．  エッチング時間と温度を制御して変えながら、様々な酸配合物を使用して、例えば、５分間のエッチング時間で、３ＭのＨＦと３．６ＭのＨ2ＳＯ4の酸濃度で、周囲（２５℃）温度で、および類似の条件で、実施例３または４で調製した粒状化ガラス表面を有するガラス板をエッチングした。
【００８６】
表４は、３ＭのＨＦと３．６ＭのＨ2ＳＯ4の混合物中に指定のエッチング時間（分）での浸漬によりエッチングした６種類の回転塗布したサンプルの防眩光学特性を示している。サンプルの全ては、目標範囲内のヘイズおよびＤＯＩを有した。サンプルは、ここに定義されるように均一なようであった。
【表４】
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【００８７】
サンプルをＨＦ／Ｈ2ＳＯ4溶液中で約３分間しかエッチングしなくても、目標を満たす光学的性質をまだ達成できた。このことは、ガラス粒子は、防眩表面を形成するための一時的かつ部分的の微細なまたは極微小のマスク層として使用できることを示している。この方法は、従来の３浴エッチングプロセスと比べると、所望の光学的性質の全てを維持しながらも、より速く、より安価である。
【００８８】
表５は、ガラス基板の片面にガラス粒子懸濁液を吹き付けることによって微粒子被覆し、その後、３ＭのＨＦと３．６ＭのＨ2ＳＯ4中に表示した酸エッチング浸漬時間に亘りエッチングした別の組のサンプルの防眩光学特性を示している。
【表５】
2013525253.tif 000012
【００８９】
表６は、被覆条件、エッチング条件、およびプロセスの拡張性と均一性を示すために２枚の別個の１０インチ×１４インチ（約２５．４ｃｍ×約３５．６ｃｍ）のガラス板に吹き付けることによってガラス粒子懸濁液を塗布することにより得られた結果を提供する。各ガラス板は異なる被覆条件を有したが、各板は良好なＡＧ結果を示した。被覆条件１について、サンプル懸濁液を、例えば、３のストローク設定で市販のＡｓｙｍｔｅｋスプレーシステム（Asymteck.com）を使用して、毎秒１５インチ（約３８．１ｃｍ）の速度で吹き付けた。被覆条件２について、サンプル懸濁液は、４のストロークで毎秒１５インチ（約３８．１ｃｍ）の速度で吹き付けた。
【表６】
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【００９０】
上述したサンプルに記載したガラス表面および板は、例えば、表７に列記されたガラス組成１から１１を含む、任意の適切に被覆可能かつエッチング可能なガラス基板、または類似の基板を使用することができる。
【表７】
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【００９１】
図６は、より小さいガラス粒径（０．７マイクロメートルのＤ50）により製造された表面調製物に関するエッチング時間対ＤＯＩおよびヘイズ特性の研究に関する結果を示している。エッチング時間に対するヘイズ（６１０、正方形のデータ点）およびＤＯＩ（６００、菱形のデータ点）のプロットは、エッチング時間が増加するにつれて、ＤＯＩは減少するのに対し、ヘイズは増加したことを示している。これは、図４における３．５マイクロメートルのＤ50を有する粒子について観察された傾向に似ていた。エッチング時間を制御することによって、所望のＤＯＩ、ヘイズ、またはその両方を達成することができる。
【００９２】
図７は、図６の結果を得る上で使用した粒子と比べて大きい粒径（３．５マイクロメートルのＤ50）を有するガラス粒子により粒状化されたソーダ石灰ガラスに関するエッチング時間対ＤＯＩおよびヘイズ特性の研究の結果を示している。
【００９３】
このプロットは、エッチング時間はやはり、ヘイズ（菱形のデータ点）およびＤＯＩ（正方形のデータ点）の両方に関して重要な制御パラメータであることを示している。エッチング時間が増加するにつれて、ＤＯＩは減少し、ヘイズは増加した。
【００９４】
エッチング後の処理
実施例６
随意的なイオン交換．  エッチングしたサンプルと対照サンプルの両方を、ガラス強化イオン交換（ＩＯＸ）工程（上述したイオン交換の文献を参照）により処理した。図８は、８インチ（約２０ｃｍ）の正方形（８インチ×８インチ（約２０ｃｍ×約２０ｃｍ））のガラス板についての反りの研究結果を示している。板番号の２から１０は、Ｆｌａｔ  Ｍａｓｔｅｒシステムへのエッチング工程の前後に測定した（それぞれ、大きい正方形のデータ点はエッチング前；小さい正方形のデータ点はエッチングから８分後；「＋」符号のデータ点はイオン交換後）。板番号の１１から１６は、対照（エッチングなし）であった（ドットと「＊」のデータ点は、それぞれ、ＦＭ＃１および＃２と称されるＦｌａｔ  Ｍａｓｔｅｒサンプルに関する）。このプロットは、エッチング工程後の反りには大きい変化がないことを示している。一般に、反りのレベルは、イオン交換後にわずかに上昇した。しかしながら、エッチングしたサンプルと対照サンプルの両方とも、それでも３００マイクロメートル未満の同等の反りレベルを示した。このことは、開示したプロセスにより、板に比較的小さい反りしか生じないことを示す。
【００９５】
実施例７
随意的なきずの減少．  所望であれば、エッチングした表面を必要に応じてさらに処理して、表面から欠陥または表面きずを除去し、表面の強度、靭性または耐引掻性、および外観特性を向上させても差し支えない（例えば、「Impact-Damage-Resistance Glass Sheet」と題する、２０１０年１月７日に出願された同一出願人の米国仮特許出願第６１／２８３０３２号（ＳＰ１０−００３Ｐ）を参照）。それゆえ、ここに開示された少なくとも１つの酸エッチング済み表面を、単独で、または焼き戻し表面圧縮層と組み合わせて、含むガラス板に、表面焼き戻し処理と、次いで、追加の酸エッチング処理の組合せを施す。結果として得られるガラス板は、高強度（ボール落下）を示し、損傷抵抗性の民生用表示装置の有用な構成部材である。
【００９６】
実施例８
プロセスの変形１．  以下の手法にしたがって、防眩表面を調製する。ガラス表面にガラス粒子を含有する懸濁液を吹き付けることによって、その表面を粒状化させる。あるいは、例えば、スートガンを使用して、ガラス表面にガラス粒子を吹き付けることによって、その表面を粒状化させる。粒状化した表面を、フッ化物イオンを含有するものなどの適切なエッチング液によりエッチングする。エッチングした表面を流体浴中でイオン交換する。イオン交換した表面に、必要に応じて、きずを減少させるための、化学または機械的接触などのさらに別に処理を施す。
【００９７】
実施例９
プロセスの変形２．  防眩表面を調製するための代わりのプロセスを以下にように行うことができる。ガラス表面に、最初にイオン交換し、次いで、上述したまたは好ましい技法のいずれかにしたがって粒子で粒状化することができる。粒状化された表面を適切なエッチング液によりエッチングし、次いで、得られたエッチング済み表面を、表面きずを減少させるために、必要に応じてさらに処理する。
【００９８】
プロセスの変形３．  以下の手法にしたがって、防眩表面を調製する。ガラス表面にポリマー粒子を含有する懸濁液を吹き付けることによって、その表面を粒状化させる。あるいは、ガラス表面にポリマー粒子の懸濁液、または類似の粒子配合物を押出コーティングすることによって、その表面を粒状化させる。粒状化した表面に、フッ化物イオンを含有するものなどの適切なエッチング液を吹き付けてガラス表面をエッチングする。エッチングした表面を流体浴中でイオン交換する。イオン交換した表面に、必要に応じて、きずを減少させるための、化学または機械的接触などのさらに別に処理を施す。
【００９９】
プロセスの変形４．  以下の手法にしたがって、防眩表面を調製する。ガラス表面にポリマー粒子を含有する懸濁液を吹き付けることによって、その表面を粒状化させる。粒状化した表面に、フッ化物イオンを含有するものなどの適切なエッチング液を多量に注いでガラス表面をエッチングする。エッチングした表面に、必要に応じて、きずを減少させるための、化学的または機械的接触などのさらに別に処理を施す。
【０１００】
実施例１０
ポリマー粒子配合物．  表８は、いくつかの例示のポリマー粒子配合物の要約を提供する。
【表８】
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【０１０１】
実施例１１
表面上の粒子懸濁液吹付け堆積．  上記表８の粒子懸濁液を、表９に列記した条件と設定にしたがってガラス板の片面または両面に吹付け塗布することによって、選択したガラス表面上に堆積させた。
【表９】
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【０１０２】
粒状化された表面のエッチング
実施例１２
粒状化された表面の浸漬エッチング．  実施例１０または１１で調製された粒状化されたガラス表面を有するガラス板を、エッチング時間と温度を制御しながら変えて、様々な酸配合物を使用してエッチングした。以下の表は、エッチング条件および光学的性質を示している。
【表１０】
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【０１０３】
サンプルをＨＦ／Ｈ2ＳＯ4溶液中で１０秒間しかエッチングしなかった場合でも、目標を満たす光学的性質がまだ達成された。このことは、ポリマー粒子を、防眩表面を形成するための一時的かつ部分的な微小なまたは極微細なマスク層として使用できることを示している。この方法は、従来の３浴エッチングプロセスと比べると、所望の光学的性質の全てを維持しながらも、より速く、より安価である。
【０１０４】
表１１は、ガラス基板の片面に２０マイクロメートルのポリマー粒子懸濁液を吹き付けることにより微粒子被覆し、その後、表示の酸エッチング浸漬を行ったより防眩性の光学的性質を示す。
【表１１】
2013525253.tif 000018
【０１０５】
表１２は、ガラス基板の片面に８マイクロメートルのポリマー粒子懸濁液を吹き付けることにより微粒子被覆し、その後、表示の酸エッチング浸漬を行ったより防眩性の光学的性質を示す。
【表１２】
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【０１０６】
表１３は、ガラス基板の片面に１２マイクロメートルのポリマー粒子懸濁液を吹き付けることにより微粒子被覆し、その後、表示の酸エッチング浸漬を行ったより防眩性の光学的性質を示す。
【表１３】
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【０１０７】
表１４ａは、より大型のガラス板（１０インチ×１４インチ（約２５．４ｃｍ×約３５．６ｃｍ））に作製した防眩サンプルを示す。表１４ｂは、表１４ａのエッチング済みサンプルに使用した吹付け条件を列記している。
【表１４ａ】
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【表１４ｂ】
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【０１０８】
図９は、エッチング後の１２マイクロメートルの粒子に関するエッチング温度の影響および結果として生じたヘイズ（正方形）とＤＯＩ（菱形）のグラフを示している。良好な相関関係が、ヘイズ（最良適合：ｙ＝０．５６０５ｘ＋３．１８１８；Ｒ2＝０．９１４５）と温度の間に観察された。ＤＯＩには大きな影響はなかった。使用した酸混合物は、５．５ＭのＨＦ／６．５ＭのＨ2ＳＯ4であった。
【０１０９】
表１５は、ダウンドロー被覆方法を使用した得られたエッチング結果を示している。
【表１５】
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【０１１０】
本開示を、様々な特別な実施の形態および技法を参照して記載してきた。しかしながら、本開示の範囲内にありながら、多くの変種および改変が可能であることが理解されよう。
【符号の説明】
【０１１１】
１００    懸濁液の堆積
１０５    ガラス粒子
１１０    ガラス基板
１２０    エッチング
１３０    テキスチャー付き表面
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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