JP2013156523A - 基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】 入射角度に対する反射色の変化量の少ないカバーガラスなどの基板を提供する。
【解決手段】 ディスプレイ用のカバーガラスなどの基板が、割れ防止のための強化層と、その上に設けられた防眩（アンチグレア）層と、その上に設けられた、色調調整および反射防止膜と、その上に設けられた、指紋付着低減のための防汚層とを有する。反射防止膜が、少なくとも９層からなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タッチパネル等に使用されるディスプレイ用のカバーガラスなどの基板に関し、例えば、ガラス基板に割れ防止のための強化層が設けられ、その上に微細構造体などの防眩（アンチグレア）層を設け、その上に色調調整および低反射防止膜を成膜し、その上に指紋付着低減のための防汚層を有する基板に関する。
従来から、ガラス基板の強化処理を行って強化層を設け、その上に色調調整および低反射防止膜を成膜した表示装置用反射防止機能付きフィルターが知られている。
例えば、特許文献１においては、とくに行番号００３９〜００４５に示すように、膜厚が１０７ｎｍの酸窒化スズ膜を第１層としてガラス基板に直接成膜し、さらに、膜厚が７２ｎｍの二酸化ケイ素を第２層として成膜し、ガラスの強化処理を行い、導電膜上に色調補正したＰＥＴ付反射フィルムをアクリル系粘着剤を介して貼り合わせて反射防止フィルターが製作されている。
また、特許文献２においては、行番号００６３〜００６５と図２に示すように、導電性メッシュ層（Ｂ）１０の上に、色素を含有する透光性粘着材（Ｄ）３０を介して機能性フィルム（Ｃ）４０が設けられ、機能性フィルム（Ｃ）４０は、近赤外線吸収剤含有層４１と、高分子フィルム４３と、ハードコート性、静電防止性及び防汚性を有する反射防止層４２とが、この順に積層されている。
さらに、特許文献２の行番号００３２には、機能性透明層（Ｃ）は、外光反射を抑制するための反射防止（ＡＲ：アンチリフレクション）性、または、鏡像の映り込みを防止する防眩（ＡＧ：アンチグレア）性、またはその両性質を備えた反射防止防眩（ＡＲＡＧ）性のいずれかの機能を有することが望ましい旨記載されている。
特許第４０７８５２０号公報 特許第３７１０７２１号公報
従来の反射防止機能付きフィルターをそのまま携帯用電子機器、携帯用電気通信機器（例えばスマートフォンなどの携帯電話やｉＰａｄ（登録商標）などのモバイル）に用いることはできない。なぜなら、これらの機器は、テレビジョンや、パーソナルコンピュータなどの電気電子機器に比べ、携帯用であることから、外部からの入射光が多く、この入射光に対して反射色の変化量が大きく、かつ透過率が不十分であるからである。
また、防汚膜としては、撥水撥油性膜がよく知られているが、本用途のような場合には、磨耗耐久性が高いこと、またこの膜の場合には必ず防塵性を伴うため、防塵性対策が必要であること、さらに反射防止膜の光学特性に影響がない程度に薄膜であることなどが必要であるが同時に満足できるものがない。
そこで、本発明は、入射角度に対する反射色の変化量の少ないカバーガラスなどの基板を提供することを目的とする。特に、本発明は、例えば携帯用電気通信機器に対し外部光を効率よく高透過率で低反射にて取り込めるような反射防止膜を有する基板を提供することを目的とする。
本発明の解決手段を例示すると、特許請求の範囲に記載のとおりである。
（１）割れ防止のための強化層と、その上に設けられた、色調調整および反射防止膜と、その上に設けられた、指紋付着低減のための防汚層とを有し、反射防止膜が少なくとも９層からなることを特徴とする基板。
（２）割れ防止のための強化層と、その上に設けられた防眩（アンチグレア）層と、その上に設けられた、色調調整および反射防止膜と、その上に設けられた、指紋付着低減のための防汚層とを有し、反射防止膜が少なくとも９層からなることを特徴とする基板。
（３）前述の基板において、反射防止膜は、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２又はＺｒＯ２の高屈折率材料、またはこれらの材料を使用した混合材料と、ＳｉＯ２／ＭｇＦ２の低屈折率材料からなり、高屈折率材料の屈折率をｎｈ、低屈折率材料の屈折率をｎｌと定義し、ｎｈとｎｌの隣接する層同士の屈折率差Δｎが下記条件（１）〜（３）を満たすことを特徴とする基板。
（１）ｎｈ≧２.０
（２）ｎｌ≦１．６０
（３）Δｎ≧０．３０
（４）前述の基板において、少なくとも９層の各々の屈折率を媒質側からｎ１／ｎ２／ｎ３／ｎ４／ｎ５／ｎ６／ｎ７／ｎ８／ｎ９と定義し、各層の光学膜厚を媒質側からｄ１／ｄ２／ｄ３／ｄ４／ｄ５／ｄ６／ｄ７／ｄ８／ｄ９と定義したときに下記条件を満たすことを特徴とする基板。
（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
（５）前述の基板において、
反射防止膜は、最表層及び第２層が酸化ケイ素及びフッ化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種類を含む層であることを特徴とする基板。
（６）前述の基板において、
反射防止膜は、波長範囲が３９０〜８００ｎｍにある可視光線用に用いられる反射防止膜であることを特徴とする基板。
（７）前述の基板において、
反射防止膜は、３９０〜８００ｎｍにおいて分光反射率が１．０％以下、且つ、４００〜７８０ｎｍにおいて分光反射率が０．５%以下であることを特徴とする基板。
（８）前述の基板において、
反射色に関してCIE LAB座標に対してa＊及びb＊の値が、それぞれ、−５＜a＊＜５、−5＜b＊＜５である反射防止膜が用いられていることを特徴とする基板。
本発明によると、携帯用電子機器、携帯用電気通信機器などで入射角度に対する反射色の変化量が少なく、画面が見やすく、指紋、油汚れ、埃、唾、涙、よだれなどが付着しにくく、外力の作用に強く、頑丈であるという効果を奏することが可能となる。
本発明による基板のカバーガラスの一例を示す概略説明図。 本発明の実施例１における分光特性を示す。 本発明の実施例１における反射色を示す。 本発明の実施例２における分光特性を示す。 本発明の実施例２における反射色を示す。 本発明の実施例３における分光特性を示す。 本発明の実施例３における反射色を示す。 参考例（比較例）１における分光特性を示す。 参考例（比較例）１における反射色を示す。 参考例（比較例）２における分光特性を示す。 参考例（比較例）２における反射色を示す。
本発明の複数の実施形態を説明する。
図１に示されているように、ガラス基板１０に対して、割れ防止のための強化処理が施されて、強化層１２が設けられている。基板は、カバーガラスなどのガラス基板に限定されず、樹脂、金属、フィルム、パネル、またはガラスと樹脂の混合基板、またはガラスと金属の混合基板などの基板などであってもよい。
強化層１２の上にＡＧ（アンチグレア）処理を施して、アンチグレア層１４を設ける。
アンチグレア層１４の上に少なくとも９層の反射防止膜を設ける。例えば、（Ｎｂ２Ｏ５−ＳｉＯ２−）３−Ｎｂ２Ｏ５−ＭｇＦ２−ＳｉＯ２よりなる９層の入射角度に対する反射色の変化量の少ない９層よりなる反射色調整低反射率反射防止膜１６（干渉膜）を施す。
反射防止膜１６の材料は、高屈折率材料（Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２又はＺｒＯ２）、これらの材料を使用した混合材料、低屈折率材料（ＳｉＯ２又はＭｇＦ２）とする。
成膜装置は、真空蒸着法、ＩＡＤ成膜法、ＲＦイオンプレーティング成膜法、各種スパッタリング法を行うものとする。
反射色に関しては、CIE LAB座標に対してa＊及びb＊の値が、それぞれ、−５＜a＊＜５、−５＜b＊＜５とする。（例としてＤ６５白色光源がある。）
さらに、反射防止膜１６の上に、ＡＹ（指紋付着防止）膜処理を施して、防汚層１８を設ける。
防汚層１８には、アルキルシランのようなシリコーン系や、一部のプロトンに変わりフッ素が置換したフッ素系の物質が用いる。これらは非常に分子が小さいため反射防止膜上にコートされてもその光学特性に影響を与えづらいからである。これらの物質は加水分解、シリル化反応など水分との反応が起きやすいことからそれらが起こらないようなコート液を作製する。そして、アルキル基やフッ素基が表面を向いて基盤と反応するようにディップコートなどの手法により被コート基板にコートして密着固定させる。これにより、防汚性能を最大限に発揮させるとともに被コート基盤との密着力を高めることができることから磨耗耐久性も向上する。帯電は下の反射防止膜物質との組み合わせにより回避もできる。
さらに、被コート基盤の反射防止膜表面をコート前にプラズマ洗浄など活性化処理をすることにより、密着力がさらに向上させることが可能なためにも磨耗耐久性が
格段によくなる。

また、基板と媒質との界面における光線の反射を低減させるために、基板の光学面上に反射防止膜が形成される。
媒質と接する最表層の屈折率ｎ１が設計中心波長λ０において１．５０以下である。
好ましくは、本発明の反射防止膜１６は、高屈折率材料の屈折率をｎｈ、低屈折率材料の屈折率をｎｌと定義し、ｎｈとｎｌの隣接する層同士の屈折率差Δｎが下記条件（１）〜（３）を満たす。
（１）ｎｈ≧２.０
（２）ｎｌ≦１．６０
（３）Δｎ≧０．３０
上記数値限定は、単にシミュレーションの結果によるものではなく、現実に試作した結果、最も適した低反射率を９０％以上の確率で実現するものである。
さらに好ましくは、本発明の反射防止膜１６は、９層の各々の屈折率を媒質側からｎ１／ｎ２／ｎ３／ｎ４／ｎ５／ｎ６／ｎ７／ｎ８／ｎ９と定義し、各層の光学膜厚を媒質側からｄ１／ｄ２／ｄ３／ｄ４／ｄ５／ｄ６／ｄ７／ｄ８／ｄ９と定義したとき、下記条件を満たす。
（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
上記の波長範囲は、単にシミュレーションの結果によるものではなく、現実に試作した結果、最も適した低反射率を８０〜９５％の確率で実現するものである。
さらに好ましくは、本発明の反射防止膜１６は、最表層及び第２層が酸化ケイ素及びフッ化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種類を含む層である。
さらに好ましくは、本発明の反射防止膜１６は、波長範囲が３９０〜８００ｎｍにある可視光線用に用いられる。
さらに好ましくは、本発明の反射防止膜１６は、３９０〜８００ｎｍにおいて分光反射率が１．０％以下、且つ、４００〜７８０ｎｍにおいて分光反射率が０．５%以下である。この数値限定も、９０％以上の確率で実現する範囲に即したものである。
さらに好ましくは、本発明の反射防止膜１６は、反射色に関して、CIE LAB座標に対してa＊及びb＊の値が、それぞれ、−５＜a＊＜５、−５＜b＊＜５とする。（例としてＤ６５白色光源がある。）
以下、本発明の実施例１〜３を参考例１及び２と対比して具体的に詳述する。カバーガラスの構造は、実施例１〜３と参考例１〜２のいずれも、図１に示すものであった。
基板１０として屈折率１．５２である、例えばガラス基板を用いた。
表１に示すような９層構成の反射防止膜１６を製造した。なお、ガラス基板１０に対して、割れ防止のための強化処理が施されて、強化層が設けられている。
８層より少ない層では反射防止膜１６としての波長帯域が狭くなってしまい、外部からの入射光の入射角度に対して反射色の変化量が大きくなってしまった。しかし、９層にすることによって、入射角度に対する反射色の変化量の少なく、各膜物質間の密着性がよくなった。スマートフォンなどの携帯電気通信機器に実施例１の反射防止膜を装着した場合、外光の影響を受けにくくなりギラツキを抑えることが出来る為、表示部が見やすくなった。
反射防止膜１６において媒質側から数えて第１層目が最表層である。最表層は酸化ケイ素とした。
また、第２層の膜物質はフッ化マグネシウムとし、第３層、第５層、第７層、第９層の膜物質は酸化ニオブ、第４層、第６層、第８層の膜物質は酸化ケイ素とした。
また、設計中心波長λ０は４８０ｎｍとした。
媒質側から数えて第１層と第３層から第９層まではイオンアシスト法を採用してそれぞれ成膜した。
第２層については真空蒸着法を用いて成膜した。
具体的には第１層及び第３〜９層は表１に示す光学膜厚を再現良く達成させる為にイオンアシスト装置を用いて成膜した。
さらに、反射防止膜１６の上に、ＡＹ（指紋付着防止）膜処理を施して、防汚層を設ける。
表１に示す光学膜厚での分光特性及び反射色は、図２、図３に示すとおりである。
この基板は、例えば携帯電気通信機器などの強化ガラスなどに用いられる。

Figure 2013156523
ガラス基板１０として表面にアンチグレア処理をしているものを使用した。なお、ガラス基板１０に対して、割れ防止のための強化処理が施されて、強化層が設けられている。
表２に示すような９層構成の反射防止膜１６を製造した。
８層より少ない層では反射防止膜としての波長帯域が狭くなってしまい、外部からの入射光の入射角度に対して反射色の変化量が大きくなってしまった。しかし、９層にすることによって、入射角度に対する反射色の変化量が少なく、各膜物質間の密着性がよくなった。スマートフォンなどの携帯電気通信機器に実施例２の反射防止膜を装着した場合、外光の影響を受けにくくなりギラツキを抑えることが出来るため、表示部が見やすくなった。
反射防止膜１６において媒質側から数えて第１層目が最表層であり、最表層は酸化ケイ素とした。
また、第２層の膜物質はフッ化マグネシウムとし、第３層、第５層、第７層、第９層の膜物質は、酸化ニオブ、第４層、第６層、第８層の膜物質は酸化ケイ素とした。
また、設計中心波長λ０は４８０ｎｍとした。
媒質側から数えて第１層と第３層から第９層まではイオンアシスト法を採用してそれぞれ成膜した。
第２層については真空蒸着法を用いて成膜した。
具体的には第１層及び第３〜９層は、表１に示す光学膜厚を再現良く達成させる為にイオンアシスト装置を用いて成膜した。
さらに、反射防止膜１６の上に、ＡＹ（指紋付着防止）膜処理を施して、防汚層を設ける。
この基板は、例えばパソコンやモバイルなどのタッチパネルや携帯電話のカバーガラスなどに用いられる。

表２に示す光学膜厚での分光特性及び反射色は、図４、図５に示すとおりである。
Figure 2013156523
ガラス基板１０として屈折率１．５２であるものを使用した。
本実施例のガラス基板１０には、表面にアンチグレア処理をされておらず、また割れ防止のための強化処理も施されていない。

表３に示すような１０層構成の反射防止膜１６を製造した。
８層より少ない層では反射防止膜としての波長帯域が狭くなってしまい、外部からの入射光の入射角度に対して反射色の変化量が大きくなってしまった。しかし、１０層にすることによって、入射角度に対する反射色の変化量が少なく、各膜物質間の密着性がよくなった。スマートフォンなどの携帯電気通信機器に実施例３の反射防止膜を装着した場合、外光の影響を受けにくくなりギラツキを抑えることが出来るため、表示部が見やすくなった。
反射防止膜１６において媒質側から数えて第１層目が最表層であり、最表層は酸化ケイ素とした。
また、第２層の膜物質はフッ化マグネシウムとし、第３層、第５層、第７層、第９層の膜物質は、酸化ニオブ、第４層、第６層、第８層、第１０層の膜物質は酸化ケイ素とした。
また、設計中心波長λ０は４８０ｎｍとした。
媒質側から数えて第１層と第３層から第１０層まではイオンアシスト法を採用してそれぞれ成膜した。
第２層については真空蒸着法を用いて成膜した。
具体的には第１層及び第３〜１０層は表３に示す光学膜厚を再現良く達成させる為にイオンアシスト装置を用いて成膜した。
さらに、反射防止膜１６の上に、ＡＹ（指紋付着防止）膜処理を施して、防汚層を設ける。
この基板は、例えばカーナビゲーションのカバーガラスや通常のガラス板などに用いられる。

表３に示す光学膜厚での分光特性及び反射色は、図６、図７に示すとおりである。
Figure 2013156523
参考例１
ガラス基板１０として屈折率１．５２であるものを使用した。
表４に示すような４層構成の反射防止膜１６を製造した。
４層にすることで、最も適した反射率に対し６０％程度になる。色度を満足させることは可能である。しかし、反射防止膜１６としての波長帯域が狭くなってしまい、外部からの入射光の入射角度に対して反射色の変化量が大きくなってしまった。
反射防止膜１６において媒質側から数えて第１層目が最表層であり、最表層は酸化ケイ素とした。
また、第２層の膜物質はフッ化マグネシウムとし、第３層はZrO2、第4層をAl2O3とした。
また、設計中心波長λ０は５１０ｎｍとした。
媒質側から数えて第１層と第３層、第4層はイオンアシスト法を採用してそれぞれ成膜した。
第２層については真空蒸着法を用いて成膜した。
具体的には第１層及び第３、４層は、表４に示す光学膜厚を再現良く達成させるためにイオンアシスト装置を用いて成膜した。
さらに、反射防止膜の上に、ＡＹ（指紋付着防止）膜処理を施して、防汚層を設ける。

表４に示す光学膜厚での分光特性及び反射色は、図８、図９に示すとおりである。
Figure 2013156523
参考例２
ガラス基板１０として屈折率１．５２であるものを使用した。
表５に示すような６層構成の反射防止膜１６を製造した。
６層にすることで、最も適した反射率に対し８０％程度になる。色度を満足させることは可能である。しかし、反射防止膜１６としての波長帯域が狭くなってしまい、外部からの入射光の入射角度に対して反射色の変化量が大きくなってしまった。
反射防止膜１６において媒質側から数えて第１層目が最表層であり、最表層は酸化ケイ素とした。
また、第２層の膜物質はフッ化マグネシウムとし、第３層、第５層はZrO2、第4層はTiO2、第6層をAl2O3とした。また、設計中心波長λ０は５１０ｎｍとした。
媒質側から数えて第１層と第３層から第６層はイオンアシスト法を採用してそれぞれ成膜した。
第２層については真空蒸着法を用いて成膜した。
具体的には第１層及び第３層から第６層は表５に示す光学膜厚を再現良く達成させる為にイオンアシスト装置を用いて成膜した。
さらに、反射防止膜の上に、ＡＹ（指紋付着防止）膜処理を施して、防汚層を設ける。

表５に示す光学膜厚での分光特性及び反射色は、図１０、図１１に示すとおりである。
Figure 2013156523

Claims (10)

  1. 色調調整および反射防止膜と、その上に設けられた、指紋付着低減のための防汚層とを有し、反射防止膜が少なくとも９層からなることを特徴とする基板。
  2. 割れ防止のための強化層と、その上に設けられた、色調調整および反射防止膜と、その上に設けられた、指紋付着低減のための防汚層とを有し、反射防止膜が少なくとも９層からなることを特徴とする基板。
  3. 割れ防止のための強化層と、その上に設けられた防眩（アンチグレア）層と、その上に設けられた、色調調整および反射防止膜と、その上に設けられた、指紋付着低減のための防汚層とを有し、反射防止膜が少なくとも９層からなることを特徴とする基板。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の基板において、反射防止膜は、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２又はＺｒＯ２の高屈折率材料、またはこれらの材料を使用した混合材料と、ＳｉＯ２／ＭｇＦ２の低屈折率材料からなり、高屈折率材料の屈折率をｎｈ、低屈折率材料の屈折率をｎｌと定義し、ｎｈとｎｌの隣接する層同士の屈折率差Δｎが下記条件（１）〜（３）を満たすことを特徴とする基板。
    （１）ｎｈ≧２.０
    （２）ｎｌ≦１．６０
    （３）Δｎ≧０．３０
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基板において、少なくとも９層の各々の屈折率を媒質側からｎ１／ｎ２／ｎ３／ｎ４／ｎ５／ｎ６／ｎ７／ｎ８／ｎ９と定義し、各層の光学膜厚を媒質側からｄ１／ｄ２／ｄ３／ｄ４／ｄ５／ｄ６／ｄ７／ｄ８／ｄ９と定義したときに下記条件を満たすことを特徴とする基板。
    （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
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の基板において、
    反射防止膜は、最表層及び第２層が酸化ケイ素及びフッ化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも１種類を含む層であることを特徴とする基板。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の基板において、
    反射防止膜は、波長範囲が３９０〜８００ｎｍにある可視光線用に用いられる反射防止膜であることを特徴とする基板。
  8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の基板において、
    反射防止膜は、３９０〜８００ｎｍにおいて分光反射率が１．０％以下、且つ、４００〜７８０ｎｍにおいて分光反射率が０．５%以下であることを特徴とする基板。
  9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の基板において、
    反射色に関してＤ６５白色光源を用いたときにCIE LAB座標に対してa＊及びb＊の値が、それぞれ、−５＜a＊＜５、−５＜b＊＜５である反射防止膜が用いられていることを特徴とする基板。
  10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の基板において、防汚層は撥水撥油性膜を有することを特徴とする基板。
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