CN103226211B - 光学基板 - Google Patents

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Abstract

针对入射光入射角度的反射色的变化量较小的保护玻璃等的光学基板，尤其用于显示器的保护玻璃等的光学基板具有用于防裂的强化层、在所述强化层上设置的防眩光层、在所述防眩光层上设置的色调调整及防反射膜、在所述色调调整及防反射膜上设置的用于降低指纹附着的防污层。而且，防反射膜至少由九层构成。

Description

光学基板
技术领域
本发明涉及用在触摸面板等的显示器用保护玻璃等的光学基板，例如涉及玻璃基板上设有用于防裂的强化层，且该强化层上设置微细结构体等防眩光(anti-glare)层，且该防眩光层上形成色调调整及防反射膜，且色调调整及防反射膜上具有用于降低指纹附着的防污层的光学基板。
背景技术
现有技术中已知有对玻璃基板进行强化处理而设置强化层，且在强化层上形成色调调整以及防反射膜的用于显示装置的具有防反射功能的滤光片(filter)。
例如，在日本专利第4078520号公报中，尤其如段落号0039～0045所示，如下地制作防反射滤光片。即，作为第一层在玻璃基板上直接形成膜厚为107nm的氮氧化锡膜，进一步，作为第二层形成膜厚为72nm的二氧化硅，且进行玻璃的强化处理，在导电膜上通过丙烯酸类粘接剂贴合进行了色调补偿的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)反射薄膜。
而且，在日本专利第3710721号公报中，如段落号0063～0065和图2所示，在导电性网层(B)10上通过含有色素的透光性粘接材料(D)30设置功能性滤光片(C)40，该功能性滤光片(C)40依次堆叠有近红外线吸收剂含有层41和高分子薄膜43以及具有硬涂层性、防静电性、防污性的防反射层42。
尤其，在日本专利第3710721号公报的段落号0032中记载了如下要点，即，功能性透明层(C)优选为具有用于抑制外部光的反射的防反射(AR，Anti-Reflection)性、或者防止镜像的反射眩光的防眩光(AG，anti-glare)性，或者具有上述两种性质的防反射防眩光(ARAG)性中的任意一种功能。
现有的具有防反射功能的滤光片不能直接用在便携式电子设备、便携式电气通信设备(例如智能手机等的便携式电话或ipad(注册商标)等的移动装置)。这是因为，相比于电视机、个人计算机等电气电子设备，这些设备属于携带用的设备，因此来自外部的入射光较多，而且对于该入射光，反射色的变化量较大，透过率也不够。
而且，作为防污膜众所周知的有不沾水不沾油性膜，但是对于该用途的情况而言，不能同时满足如下要求，即，耐磨损性必须要高，而且对于该膜的情况必然为了伴有防尘性，必须要有防尘性对策，尤其必须是不会对防反射膜的光学特性产生影响的程度的薄膜等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对入射光入射角度的反射色的变化量较小的保护玻璃等的光学基板。本发明的第二目的在于提供一种对于例如便携式电气通信设备具有能够以有效且高透过率以及低反射获取外部光的防反射膜的光学基板。
用于实现本发明的目的的示例如权利要求书所记载的一样。
根据本发明，可以在便携式电子设备，便携式电气通信设备等中产生如下效果，即，针对入射角度的反射色的变化量小，画面容易看见，且难以使指纹、油污、灰尘、唾液、泪、口水等附着，抗外力作用较强且坚固。
附图说明
图1为示出本发明所提供的光学基板的保护玻璃的一例的概略说明图。
图2示出本发明的实施例一的分光特性。
图3示出本发明的实施例一的反射色。
图4示出本发明的实施例二的分光特性。
图5示出本发明的实施例二的反射色。
图6示出本发明的实施例三的分光特性。
图7示出本发明的实施例三的反射色。
图8示出参考例(比较例)一的分光特性。
图9示出参考例(比较例)一的反射色。
图10示出参考例(比较例)二的分光特性。
图11示出参考例(比较例)二的反射色。
具体实施方式
以下，对本发明的多个实施例进行说明。
如图1所示，对玻璃基板10实施用于防裂的强化处理而设置强化层12。基板不限于保护玻璃(cover glass)等玻璃基板，其可以是树脂、金属、薄膜、面板、或者是玻璃和树脂的混合基板、或者是玻璃和金属的混合基板等光学基板。
在强化层12上实施防眩光(AG，anti-glare)处理而设置防眩光层14。
防眩光层14上设置至少九层的防反射膜。例如设置由(Nb2O5-SiO2)3-Nb2O5-MgF2-SiO2构成的九层的、由针对入射角度的反射色的变化量较小的九层构成的反射色调整低反射率防反射膜16(干涉膜)
防反射膜16的材料为高折射率材料(Nb2O5、Ta2O5、TiO2或者ZrO2)、使用了这些材料的混合材料、低折射率材料(SiO2或者MgF2)。
成膜装置为执行真空沉积法、离子辅助沉积(IAD)成膜法、RF离子电镀法、各种溅射(sputtering)法的装置。
关于反射色，对于国际色差测算公式(CIELAB)坐标，a＊及b＊的值分别设定为-5＜a＊＜5、-5＜b＊＜5。(例如有D65白色光源)。
进一步地，在防反射膜16上进行AY(防止指纹附着)膜处理而设置防污层18。
对于防污层18而言，使用如烷基硅烷的硅类、一部分质子发生变化而由氟取代的氟类的物质。这些物质由于其分子非常小，因此即使涂覆在防反射膜上，也难以对反射膜的光学特性产生影响。由于这些物质容易与水分产生反应(水解、甲硅烷基化反应等)，因此制造不会产生这些反应的涂覆液。然后，根据浸涂(dip-coating)等方法涂覆到被涂覆基板上而实现紧贴固定，以使烃基或氟基面向表面与基板发生反应。据此，能够最大限度地发挥防污性能的同时，能够提高与被涂覆基板的紧贴力，因此耐磨损性也得到提高。根据与下方的防反射膜物质之间的组合而能够防止带电。
进一步地，通过在涂覆之前对被涂布基板的防反射膜表面进行等离子清洗等活性化处理，据此紧贴力能够进一步得到提高的同时，耐磨损性方面也得到显著提高。
而且，为了降低光学基板与介质之间的界面的光线的反射，在基板的光学面上形成防反射膜。
靠近介质的最外层的折射率n1在设计中心波长λ0下为1.50以下。
优选地，在本发明的防反射膜16中，将高折射率材料的折射率定义为nh，低折射率材料的折射率定义为nl，nh和nl的相邻的层的折射率差定义为△n时，满足下面条件(1)～(3)。
(1)nh≥2.0
(2)nl≤1.60
(3)△n≥0.30
上述数值限定并不仅仅是基于模拟实验的结果而确定的，而是在现实中进行试制的结果，以90％以上的概率实现最适宜的低反射率而确定的。
进一步优选地，在本发明的防反射膜16中，将九层的各个折射率从介质侧定义为n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8、n9，将各层的光学膜厚从介质侧定义为d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9时，满足下面条件。
(a)n2≦1.40
(b)n3＝n5＝n7＝n9＞n1＝n4＝n6＝n8＞n2
(c)0.0225λ0≦d1≦0.0525λ0
(d)0.1453λ0≦d2≦0.3389λ0
(e)0.0733λ0≦d3≦0.1710λ0
(f)0.0307λ0≦d4≦0.0716λ0
(g)0.2096λ0≦d5≦0.4892λ0
(h)0.0315λ0≦d6≦0.0735λ0
(i)0.0810λ0≦d7≦0.1889λ0
(j)0.0798λ0≦d8≦0.1863λ0
(k)0.0258λ0≦d9≦0.0602λ0
上述的波长范围并不仅仅是基于模拟实验的结果而确定的，而是在现实中进行试制的结果，以80～95％以上的概率实现最适合的低反射率而确定的。
进一步优选地，在本发明的防反射膜16中，最外层以及第二层为包含有由氧化硅和氟化镁构成的组中所选择的至少一个种类的层。
进一步优选地，本发明的防反射膜16适用于波长范围为390～800nm的可视光线。
进一步优选地，在本发明的防反射膜16在波长范围为390～800nm的情况下光谱反射率为1.0％以下，且在波长范围为400～780nm的情况下光谱反射率为0.5％以下。该数值的限定也是考虑到以90％以上的概率实现的范围而确定的。
进一步优选地，在本发明的防反射膜16中，关于反射色，对于国际色差测算公式(CIELAB)坐标，a＊及b＊的值分别设定为-5＜a＊＜5、-5＜b＊＜5。(例如有D65白色光源)。
以下，将本发明的实施例1～3与参考例1以及参考例2进行对比而详细说明。对于保护玻璃的结构，实施例1～3和参考例1～2均为如图1所示的结构。
实施例1
使用折射率为1.52的例如玻璃基板作为了光学基板10。
制造了如表1所示的九层结构的防反射膜16。在此，对玻璃基板10实施用于防裂的强化处理而设置有强化层。
对于少于八层的层而言，作为防反射膜16的波长带宽变得狭窄，且针对来自外部的入射光的入射角度，反射光的变化量变得较大。但是，通过设计为九层，针对入射角度的反射色的变化量变小，且各个膜物质之间的紧贴性得到了提升。当在智能手机等的便携式电气通信设备上安装实施例1的防反射膜时，由于难以受到外部光的影响且能够抑制晃眼，因此容易看到显示部。
在防反射膜16中，从介质侧计数，第一个层为最外层。最外层采用氧化硅。
而且，第二层的膜物质采用氟化镁，第三层、第五层、第七层、第九层的膜物质采用氧化铌，第四层、第六层、第八层的膜物质采用氧化硅。
并且，设计中心波长λ0设为480nm。
从介质侧计数，第一层和第三层至第九层采用离子辅助沉积法分别形成了膜。
对于第二层利用真空沉积法形成了膜。
具体而言，为了良好地实现表1所示的光学膜厚的再现，第一层以及第三层至第九层利用离子辅助沉积装置形成了膜。
进一步地，在防反射膜16之上实施AY(防止指纹附着)膜处理而设置防污层。
在表1所示的光学膜厚下的光谱特性以及反射色，如2、图3所示。
该光学基板适用于例如便携式电气通信设备等的强化玻璃等。
【表1】
  物质   折射率   光学膜厚
  介质   空气   1.00   -
  第一层   SiO2   1.46   0.0375λ0
  第二层   MgF2   1.39   0.2421λ0
  第三层   Nb2O5   2.41   0.1222λ0
  第四层   SiO2   1.46   0.0511λ0
  第五层   Nb2O5   2.41   0.3494λ0
  第六层   SiO2   1.46   0.0525λ0
  第七层   Nb2O5   2.41   0.1349λ0
  第八层   SiO2   1.46   0.1330λ0
  第九层   Nb2O5   2.41   0.0430λ0
实施例2
使用表面进行防眩光处理的基板作为了玻璃基板10。在此，对玻璃基板10实施用于防裂的强化处理而设置有强化层。
制造了如表2所示的九层结构的防反射膜16。
对于少于八层的层而言，作为防反射膜的波长带宽变得狭窄，且针对来自外部的入射光的入射角度，反射光的变化量变得较大。但是，通过设计为九层，针对入射角度的反射色的变化量变小，且各个膜物质之间的紧贴性得到提升。当在智能手机等的便携式电气通信设备上安装实施例2的防反射膜时，由于难以受到外部光的影响且能够抑制晃眼，因此容易看到显示部。
在防反射膜16中，从介质侧计数，第一个层为最外层，最外层采用氧化硅。
而且，第二层的膜物质采用氟化镁，第三层、第五层、第七层、第九层的膜物质设为氧化铌，第四层、第六层、第八层的膜物质设为氧化硅。
并且，设计中心波长λ0设为480nm。
从介质侧计数，第一层和第三层至第九层采用离子辅助沉积法分别形成了膜。
对于第二层利用真空沉积法形成了膜。
具体而言，为了良好地实现表2所示的光学膜厚的再现，第一层以及第三层至第九层利用离子辅助沉积装置形成了膜。
进一步地，在防反射膜16之上实施AY(防止指纹附着)膜处理而设置防污层。
该光学基板适用于例如个人电脑、移动装置等的触摸面板或便携式电话的保护玻璃等。
在表2所示的光学膜厚下的光谱特性以及反射色，如4、图5所示。
【表2】
  物质   折射率   光学膜厚
  介质   空气   1.00   -
  第一层   SiO2   1.46   0.0375λ0
  第二层   MgF2   1.39   0.2402λ0
  第三层   Nb2O5   2.41   0.1232λ0
  第四层   SiO2   1.46   0.0487λ0
  第五层   Nb2O5   2.41   0.3503λ0
  第六层   SiO2   1.46   0.0599λ0
  第七层   Nb2O5   2.41   0.1177λ0
  第八层   SiO2   1.46   0.1701λ0
  第九层   Nb2O5   2.41   0.0303λ0
实施例3
使用折射率为1.52的基板作为了玻璃基板10。
本实施例的玻璃基板10并没有对表面进行防眩光处理，而且也没有实施用于防裂的强化处理。
制造了如表3所示的十层结构的防反射膜16。
对于少于八层的层而言，作为防反射膜的波长带宽变得狭窄，且针对来自外部的入射光的入射角度，反射光的变化量变得较大。但是，通过设计为十层，针对入射角度的反射色的变化量变小，且各个膜物质之间的紧贴性得到提升。当在智能手机等的便携式电气通信设备上安装实施例3的防反射膜时，由于难以受到外部光的影响且能够抑制晃眼，因此容易看到显示部。
在防反射膜16中，从介质侧计数，第一个层为最外层，最外层采用氧化硅。
而且，第二层的膜物质采用氟化镁，第三层、第五层、第七层、第九层的膜物质采用氧化铌，第四层、第六层、第八层、第十层的膜物质采用氧化硅。
并且，设计中心波长λ0设为480nm。
从介质侧计数，第一层和第三层至第十层采用离子辅助沉积法分别形成了膜。
对于第二层利用真空沉积法形成了膜。
具体而言，为了良好地实现表3所示的光学膜厚的再现，第一层以及第三层至第十层利用离子辅助沉积装置形成了膜。
进一步地，在防反射膜16之上实施AY(防止指纹附着)膜处理而设置防污层。
该光学基板适用于例如汽车导航装置的保护玻璃或普通的玻璃板等。
在表3所示的光学膜厚下的光谱特性以及反射色，如6、图7所示。
【表3】
  物质   折射率   光学膜厚
  介质   空气   1.00   -
  第一层   SiO2   1.46   0.0375λ0
  第二层   MgF2   1.39   0.2419λ0
  第三层   Nb2O5   2.41   0.1240λ0
  第四层   SiO2   1.46   0.0498λ0
  第五层   Nb2O5   2.41   0.3538λ0
  第六层   SiO2   1.46   0.0579λ0
  第七层   Nb2O5   2.41   0.1229λ0
  第八层   SiO2   1.46   0.1531λ0
  第九层   Nb2O5   2.41   0.0452λ0
  第十层   SiO2   1.46   0.1228λ0
参考例1
使用折射率为1.52的基板作为了玻璃基板10。
制造出了表4所示的四层结构的防反射膜16。
通过设计为四层，相对最适宜的反射率仅达到60％的程度。而且能够满足色度。但是，作为防反射膜16的波长带宽变得狭窄，且针对来自外部的入射光的入射角度，反射光的变化量变得较大。
在防反射膜16中，从介质侧计数，第一个层为最外层，最外层采用氧化硅。
而且，第二层的膜物质采用氟化镁，第三层的膜物质采用ZrO2、第四层的膜物质采用Al2O3。
并且，设计中心波长λ0设为510nm。
从介质侧计数，第一层和第三层、第四层采用离子辅助沉积法分别形成了膜。
对于第二层利用真空沉积法形成了膜。
具体而言，为了良好地实现表4所示的光学膜厚的再现，第一层以及第三层、第四层利用离子辅助沉积装置形成了膜。
进一步地，在防反射膜之上实施AY(防止指纹附着)膜处理而设置防污层。
在表4所示的光学膜厚下的光谱特性以及反射色，如8、图9所示。
【表4】
 物质   折射率   光学膜厚
  介质  空气   1.00   -
  第一层  SiO2   1.46   0.0375λ0
  第二层  MgF2   1.38   0.1994λ0
  第三层  ZrO2   2.07   0.5068λ0
  第四层  Al2O3   1.63   0.2763λ0
参考例2
使用折射率为1.52的基板作为了玻璃基板10。
制造出了表5所示的六层结构的防反射膜16。
通过设计为六层，相对最适宜的反射率仅达到80％的程度。而且能够满足色度。但是，作为防反射膜16的波长带宽变得狭窄，且针对来自外部的入射光的入射角度，反射光的变化量变得较大。
在防反射膜16中，从介质侧计数，第一个层为最外层，最外层采用氧化硅。
而且，第二层的膜物质采用氟化镁，第三层、第五层的膜物质采用ZrO2、第四层的膜物质采用TiO2，第六层的膜物质采用Al2O3。而且，设计中心波长λ0设为510nm。
从介质侧计数，第一层和第三层至第六层采用离子辅助沉积法分别形成了膜。
对于第二层利用真空沉积法形成了膜。
具体而言，为了良好地实现表5所示的光学膜厚的再现，第一层以及第三层至第六层利用离子辅助沉积装置形成了膜。
进一步地，在防反射膜之上实施AY(防止指纹附着)膜处理而设置防污层。
在表5所示的光学膜厚下的光谱特性以及反射色，如10、图11所示。
【表5】
 物质   折射率   光学膜厚
  介质  空气   1.00   -
  第一层  SiO2   1.46   0.0375λ0
  第二层  MgF2   1.39   0.2154λ0
  第三层  ZrO2   2.06   0.2462λ0
  第四层  TiO2   2.36   0.1597λ0
  第五层  ZrO2   2.06   0.2290λ0
  第六层  Al2O3   1.63   0.2436λ0

Claims (8)

1.一种光学基板，其特征在于，具有色调调整及防反射膜和在所述色调调整及防反射膜上设置的用于降低指纹附着的防污层，防反射膜至少由九层构成，色调调整及防反射膜调整反射色且使针对入射角的反射色的变化量小，
其中，所使用的防反射膜为关于反射色使用D65白色光源时，对于国际色差测算公式坐标，a＊及b＊的值分别为-5＜a＊＜5，-5＜b＊＜5，
防反射膜由九层构成，
假设λ0为设计中心波长，则将在λ0处的九层的各个折射率从介质侧定义为n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8、n9，且将各层的光学膜厚从介质侧定义为d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9时，满足下面条件：
(a)n2≦1.40
(b)n3＝n5＝n7＝n9＞n1＝n4＝n6＝n8＞n2
(c)0.0225λ0≦d1≦0.0525λ0
(d)0.1453λ0≦d2≦0.3389λ0
(e)0.0733λ0≦d3≦0.1710λ0
(f)0.0307λ0≦d4≦0.0716λ0
(g)0.2096λ0≦d5≦0.4892λ0
(h)0.0315λ0≦d6≦0.0735λ0
(i)0.0810λ0≦d7≦0.1889λ0
(j)0.0798λ0≦d8≦0.1863λ0
(k)0.0258λ0≦d9≦0.0602λ0。
2.一种光学基板，其特征在于，具有用于防裂的强化层、在所述强化层上设置的色调调整及防反射膜、在所述色调调整及防反射膜上设置的用于降低指纹附着的防污层，防反射膜至少由九层构成，
其中，防反射膜调整反射色且使针对入射角的反射色的变化量小，而且，所使用的防反射膜为关于反射色使用D65白色光源时，对于国际色差测算公式坐标，a＊及b＊的值分别为-5＜a＊＜5，-5＜b＊＜5，
防反射膜由九层构成，
假设λ0为设计中心波长，则将在λ0处的九层的各个折射率从介质侧定义为n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8、n9，且将各层的光学膜厚从介质侧定义为d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9时，满足下面条件：
(a)n2≦1.40
(b)n3＝n5＝n7＝n9＞n1＝n4＝n6＝n8＞n2
(c)0.0225λ0≦d1≦0.0525λ0
(d)0.1453λ0≦d2≦0.3389λ0
(e)0.0733λ0≦d3≦0.1710λ0
(f)0.0307λ0≦d4≦0.0716λ0
(g)0.2096λ0≦d5≦0.4892λ0
(h)0.0315λ0≦d6≦0.0735λ0
(i)0.0810λ0≦d7≦0.1889λ0
(j)0.0798λ0≦d8≦0.1863λ0
(k)0.0258λ0≦d9≦0.0602λ0。
3.一种光学基板，其特征在于，具有用于防裂的强化层、在所述强化层上设置的防眩光层、在所述防眩光层上设置的色调调整及防反射膜、在所述色调调整及防反射膜上设置的用于降低指纹附着的防污层，防反射膜至少由九层构成，
其中，防反射膜调整反射色且使针对入射角的反射色的变化量小，而且，所使用的防反射膜为关于反射色使用D65白色光源时，对于国际色差测算公式坐标，a＊及b＊的值分别为-5＜a＊＜5，-5＜b＊＜5，
防反射膜由九层构成，
假设λ0为设计中心波长，则将在λ0处的九层的各个折射率从介质侧定义为n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8、n9，且将各层的光学膜厚从介质侧定义为d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7、d8、d9时，满足下面条件：
(a)n2≦1.40
(b)n3＝n5＝n7＝n9＞n1＝n4＝n6＝n8＞n2
(c)0.0225λ0≦d1≦0.0525λ0
(d)0.1453λ0≦d2≦0.3389λ0
(e)0.0733λ0≦d3≦0.1710λ0
(f)0.0307λ0≦d4≦0.0716λ0
(g)0.2096λ0≦d5≦0.4892λ0
(h)0.0315λ0≦d6≦0.0735λ0
(i)0.0810λ0≦d7≦0.1889λ0
(j)0.0798λ0≦d8≦0.1863λ0
(k)0.0258λ0≦d9≦0.0602λ0。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的光学基板，其特征在于，防反射膜由Nb2O5、Ta2O5、TiO2、ZrO2的高折射率材料或者使用这些材料的混合材料和SiO2或者MgF2的低折射材料构成，将高折射率材料的折射率定义为nh，低折射率材料的折射率定义为nl，nh和nl的相邻的层的折射率差定义为△n时，满足下面条件(1)～(3)：
(1)nh≥2.0
(2)nl≤1.60
(3)△n≥0.30。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的光学基板，其特征在于，在防反射膜中，最外层以及第二层为包含有由氧化硅和氟化镁构成的组中所选择的至少一个种类的层。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的光学基板，其特征在于，防反射膜为适用于波长范围为390～800nm的可视光线的防反射膜。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的光学基板，其特征在于，防反射膜在波长范围为390～800nm的情况下，光谱反射率为1.0％以下，且在波长范围为400～780nm的情况下，光谱反射率为0.5％以下。
8.如权利要求1至3中任意一项所述的光学基板，其特征在于，防污层具有不沾水不沾油性膜。
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