WO2016080432A1 - 透明板、タッチパッド、およびタッチパネル - Google Patents

透明板、タッチパッド、およびタッチパネル Download PDF

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WO2016080432A1
WO2016080432A1 PCT/JP2015/082371 JP2015082371W WO2016080432A1 WO 2016080432 A1 WO2016080432 A1 WO 2016080432A1 JP 2015082371 W JP2015082371 W JP 2015082371W WO 2016080432 A1 WO2016080432 A1 WO 2016080432A1
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transparent plate
glass substrate
antifouling layer
transparent
layer
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PCT/JP2015/082371
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French (fr)
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美砂 稲本
澁谷 崇
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旭硝子株式会社
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    • C03C17/32Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with organic material with synthetic or natural resins
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    • C08J2300/10Polymers characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups
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    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a transparent plate, a touch pad, and a touch panel.
  • Patent Document 1 A transparent plate having various functional layers formed on a transparent substrate has been developed for touchpads and touch panels (see, for example, Patent Document 1).
  • a hard coat layer is formed of a cured product of a polymerizable composition containing fine particles having an average particle diameter of 1 to 100 ⁇ m as a functional layer. Thereby, the thing with high hardness and a finger
  • the functional layer contains fine particles having an average particle diameter of 1 to 100 ⁇ m, there is a problem that haze increases.
  • the main object of the present invention is to provide a transparent plate that can provide a tactile sensation different from conventional ones with a low haze.
  • a transparent plate having a transparent substrate and an antifouling layer The surface of the transparent substrate has a micro uneven structure with a surface roughness Ra of 0.3 to 300 nm,
  • the antifouling layer contains fluorine, and at least a part of the antifouling layer is formed at the position of the micro uneven structure,
  • the haze of the transparent plate at the position of the minute uneven structure is 2% or less,
  • a transparent plate in which X represented by the following formula (1) is 0.5 or more is provided.
  • a transparent plate that can obtain a tactile sensation different from conventional ones with low haze.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between “X” and “Y” of a transparent plate according to Examples 1 to 43.
  • FIG. 1 is a view showing a transparent plate according to an embodiment of the present invention.
  • the transparent plate 10 has a glass substrate 11 as a transparent substrate and an antifouling layer 12.
  • a resin substrate can be used in place of the glass substrate 11.
  • the thickness of the glass substrate 11 is preferably 3 mm or less, and may be in the range of 0.2 to 2.0 mm, for example.
  • the thickness of the glass substrate 11 is more preferably in the range of 0.3 to 1.5 mm.
  • Martens hardness of the glass substrate 11 may be, for example, less than 2000 4500N / mm 2, and more preferably 2000 ⁇ 4000N / mm 2. The durability is good when the Martens hardness is 2000 N / mm 2 or more. Further, if less than 4500N / mm 2 Martens hardness, it can be processed such as cutting, in the case of 4000 N / mm 2 or less, moderate dent feeling is obtained when touched with a finger. The Martens hardness is more preferably 2000 to 3500 N / mm 2 . In addition, Martens hardness is an parameter
  • the glass substrate 11 preferably has a high transmittance in the wavelength region of 400 to 700 nm, for example, a transmittance of 80% or more. Further, it is desirable that the glass substrate 11 has sufficient insulation and high chemical and physical durability.
  • the glass substrate 11 is formed by a float method or a fusion method.
  • the glass substrate 11 is made of soda lime silicate glass, aluminosilicate glass, alkali-free glass, or the like.
  • the glass substrate 11 may be chemically tempered glass that has been subjected to chemical tempering treatment, or may be unstrengthened glass. In the case of chemically strengthened glass, the glass substrate 11 contains an alkali metal.
  • the glass substrate 11 is, for example, 61 to 77% SiO 2 , 1 to 18% Al 2 O 3 , 8 to 18% Na 2 O, 0 to 6% K 2 O, 0 to 15 in terms of mol%. % MgO, 0-8% B 2 O 3 , 0-9% CaO, 0-1% SrO, 0-1% BaO, and 0-4% ZrO 2 .
  • SiO 2 is a component constituting the skeleton of glass and essential. If it is less than 61 mol%, cracks are likely to occur when the glass surface is scratched, the weather resistance is lowered, the specific gravity is increased, or the liquid phase temperature is increased and the glass becomes unstable. , Preferably it is 63 mol% or more. If SiO 2 exceeds 77 mol%, the temperature T2 at which the viscosity becomes 10 2 dPa ⁇ s or the temperature T4 at which the viscosity becomes 10 4 dPa ⁇ s rises, and it becomes difficult to melt or mold the glass, or the weather resistance decreases. Since it is easy, it is preferably 70 mol% or less.
  • Al 2 O 3 is a component that improves ion exchange performance and weather resistance and is essential. If it is less than 1 mol%, the desired surface compressive stress or compressive stress layer thickness is difficult to obtain by ion exchange, or the weather resistance tends to decrease, and so on, and therefore it is preferably 5 mol% or more. If it exceeds 18 mol%, T2 or T4 rises and it becomes difficult to melt or mold the glass, or the liquidus temperature becomes high and the glass tends to devitrify.
  • Na 2 O is a component that reduces variations in surface compressive stress during ion exchange, forms a surface compressive stress layer by ion exchange, or improves the meltability of glass, and is essential. If it is less than 8 mol%, it becomes difficult to form a desired surface compressive stress layer by ion exchange, or T2 or T4 rises and it becomes difficult to melt or mold the glass. . If Na 2 O exceeds 18 mol%, the weather resistance is lowered, or cracks are likely to occur from the indentation.
  • K 2 O is not essential, but is a component that increases the ion exchange rate, and may be contained up to 6 mol%. If it exceeds 6 mol%, the variation in surface compressive stress during ion exchange increases, cracks tend to occur from indentations, or weather resistance decreases.
  • MgO is a component that improves meltability and may be contained. If MgO exceeds 15 mol%, the variation in surface compressive stress at the time of ion exchange increases, the liquidus temperature rises and devitrification easily occurs, or the ion exchange rate decreases, so it is preferably 12 mol% or less.
  • B 2 O 3 is preferably at most 8 mol% for improving the meltability. If it exceeds 8 mol%, it is difficult to obtain a homogeneous glass, and it may be difficult to mold the glass.
  • CaO may be contained up to 9 mol% in order to improve the meltability at high temperature or to prevent devitrification, but the variation in surface compressive stress during ion exchange increases, or the ion exchange rate or cracks. There is a risk that the resistance to occurrence will be reduced.
  • SrO may be contained in an amount of 1 mol% or less in order to improve the meltability at high temperature or to prevent devitrification.
  • the variation in surface compressive stress during ion exchange increases, or the ion exchange rate. Or there exists a possibility that the tolerance with respect to crack generation may fall.
  • BaO may be contained in an amount of 1 mol% or less in order to improve the meltability at high temperature or to prevent devitrification.
  • the variation in surface compressive stress during ion exchange increases, or the ion exchange rate or There is a risk that resistance to cracking may be reduced.
  • ZrO 2 is not an essential component, but may be contained up to 4 mol% in order to increase the surface compressive stress or improve the weather resistance. If it exceeds 4 mol%, the variation in surface compressive stress at the time of ion exchange increases, or the resistance to cracking decreases.
  • the antifouling layer 12 is for preventing dirt such as fingerprints and oils from adhering and for facilitating removal of such dirt.
  • the antifouling layer 12 has at least one action of preventing fingerprint adhesion and promoting fingerprint removal.
  • the antifouling layer 12 is composed of an aggregate of resin hairs extending vertically or obliquely from the surface of the glass substrate 11, for example.
  • the antifouling layer 12 is formed of a resin containing fluorine.
  • a resin represented by the following formula (A) for example, a resin represented by the following formula (A), a resin represented by the following formula (B), or the like is used.
  • L 1 is a bond structure formed from, for example, C, H, O, N, F, and the like, for example, an ether bond, an amide bond, and the like.
  • k is the number of repetitions, and is a natural number from 1 to 1000.
  • L 0 is a hydrolyzable group that can be exchanged with the terminal OH group of the glass.
  • L 0 is preferably a halogen other than fluorine or an alkoxy group (—OR), wherein R is a linear or branched hydrocarbon of 1 to 6 carbon atoms, such as —CH 3 , — And C 2 H 5 , —CH (CH 3 ) 2 hydrocarbons.
  • a preferred halogen is chlorine.
  • a preferred alkoxysilane is trimethoxysilane, Si (OMe) 3 .
  • L 2 is a bond structure formed from, for example, C, H, O, N, F, and the like, for example, an ether bond, an amide bond, and the like.
  • m and n are repetition numbers, and are natural numbers of 1 or more and 1000 or less, respectively.
  • L 0 is the same meaning as L 0 of the formula (A).
  • Materials for the antifouling layer include S600 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), S550 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), KY-178 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), KY-185 (trade name, Shin-Etsu Glass) Chemical Industry), X-71-186 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), X-71-190 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), OPTOOL (registered trademark) DSX (trade name, Daikin Industries) And OPTOOL (registered trademark) AES (trade name, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) can be preferably used.
  • the film formation amount of the antifouling layer 12 exceeds a threshold value corresponding to the surface roughness of the film formation site, an amount of aggregates corresponding to the excess amount is formed. For this reason, there is a limit to the film formation amount, and the film formation amount is set so that no aggregate is generated. In addition, if an aggregate is formed, the haze (scattering, cloudiness) of the transparent plate 10 will become large, and when the transparent plate 10 is integrated in a touch panel, a commercial property will fall remarkably. Since the tactile sensation depends on the amount of film formation, if the amount of film formation is limited, the designable tactile sensation is also limited within a certain range.
  • the glass substrate 11 has a micro uneven structure 11a having a surface roughness Ra of 0.3 to 300 nm on the surface thereof.
  • the surface roughness Ra is an arithmetic average roughness described in Japanese Industrial Standard (JIS B 0601).
  • JIS B 0601 Japanese Industrial Standard
  • the surface roughness Ra is 0.3 nm or more, the surface area of the glass substrate 11 is large, and the material of the antifouling layer 12 is likely to react with the surface of the glass substrate 11. It is possible to suppress the haze increase due to the aggregation. And the film-forming amount of the antifouling layer 12 can be increased, and a tactile sensation different from the conventional one can be obtained when touched with a finger.
  • the predetermined tactile sensation is more improved compared to the case where the antifouling layer is formed on the glass substrate not having the minute uneven structure 11a. Can be maintained for a long time.
  • the surface roughness Ra is 300 nm or less, the same low haze as when the surface roughness Ra is 0.2 nm or less is obtained, and transparency can be ensured.
  • the surface roughness Ra is preferably 0.3 to 200 nm, more preferably 0.3 to 100 nm.
  • At least a part of the antifouling layer 12 is formed at the position of the minute uneven structure 11a. Therefore, the haze can be kept low, and the film formation amount of the antifouling layer 12 can be increased.
  • X represented by the following formula (1) is adopted as a value representing the film formation amount of the antifouling layer 12.
  • the “glass plate not contained in” means a glass plate having a fluorine content of less than 100 ppm as measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), and may be, for example, a commercially available soda lime glass.
  • SIMS secondary ion mass spectrometry
  • the glass substrate 11 before forming the antifouling layer 12 may be measured.
  • zero point correction of the fluorescent X-ray measurement apparatus is performed by subtracting S 2 from S 1 and S 3 .
  • the antifouling layer 12 contains fluorine atoms.
  • a transparent plate 10 in which the haze of the transparent plate 10 at the position of the minute concavo-convex structure 11a is 2% or less, and X represented by the above formula (1) is 0.5 or more.
  • the haze is preferably 1.5% or less.
  • X is preferably 0.5 to 10, more preferably 0.5 to 7.
  • the transparent plate 10 satisfying the following formulas (2) and (3) is provided.
  • X is preferably 0.5 to 10, more preferably 0.5 to 7.
  • the thickness of the antifouling layer 12 is, for example, 1 to 100 nm.
  • the surface roughness of the antifouling layer 12 may be equivalent to the surface roughness of the glass substrate 11.
  • the transparent plate 10 may have an inorganic layer as a functional layer between the glass substrate 11 and the antifouling layer 12.
  • the inorganic layer is a multilayer film composed of any one layer of oxide film, nitride film, oxygen nitride film, metal film, or any combination of two or more.
  • highly reflective It is a functional layer that can exhibit one or more functions among a layer (also referred to as a mirror layer), a low radiation layer, and the like.
  • the transparent plate 10 may have a base layer between the glass substrate 11 and the antifouling layer 12. There is an effect of improving the adhesion between the glass substrate 11 and the antifouling layer 12.
  • the underlayer is formed of an inorganic layer such as silicon oxide.
  • the transparent plate 10 may have an inorganic layer such as an antireflection layer between the glass substrate 11 and the antifouling layer 12.
  • the antireflection layer may be formed by a known method, and may be a multilayer film in which layers having different refractive indexes (for example, silicon oxide and titanium oxide) are alternately laminated.
  • the antireflection layer may be a single layer film having a refractive index of 1.6 or less, for example. Examples of such a single layer film include a silica film, a fluorine-doped silica film, and a magnesium fluoride film.
  • the antireflection layer may be formed by a sol-gel method.
  • “refractive index” means a refractive index with respect to light having a wavelength of 550 nm, and is measured at room temperature.
  • the transparent plate 10 may have both a base layer and an antireflection layer between the glass substrate 11 and the antifouling layer 12.
  • the transparent plate 10 may have an antireflection layer, an underlayer, and an antifouling layer in this order from the glass substrate 11 side.
  • FIG. 2 is a view showing a touch pad using a transparent plate according to an embodiment of the present invention.
  • the illustration of the minute concavo-convex structure 11 a shown in FIG. 1 is omitted.
  • the touch pad 20 includes a transparent plate 10 and a position detector 21.
  • the position detector 21 may be a general one, and detects the touch position of a finger on the transparent plate 10 using, for example, a change in capacitance.
  • the touch pad 20 includes the transparent plate 10, a tactile sensation different from the conventional one can be obtained with a low haze.
  • the touch pad 20 is incorporated in, for example, a notebook personal computer.
  • FIG. 3 is a view showing a touch panel using a transparent plate according to an embodiment of the present invention.
  • the illustration of the minute concavo-convex structure 11 a shown in FIG. 1 is omitted.
  • the touch panel 30 includes a transparent plate 10, a position detector 31, and an image display device 32.
  • the position detector 31 may be a general one, and detects the touch position of the finger on the transparent plate 10 using, for example, a change in capacitance.
  • the image display device 32 may be a general device, for example, configured with a liquid crystal display or the like, and displays an image corresponding to the detection result of the position detector 31.
  • the touch panel 30 includes the transparent plate 10, a tactile sensation different from the conventional one can be obtained with a low haze.
  • the touch panel 30 is incorporated into, for example, a digital information device.
  • the digital information device include a mobile phone (including a smartphone), a computer (including a tablet), a copier, and a facsimile.
  • the transparent plate 10 of this embodiment is incorporated in the touchpad 20 in FIG. 2 and in the touch panel 30 in FIG. 3, it may be incorporated in other products.
  • the transparent plate 10 may be used for a housing of an apparatus, a cover of an image display device, and the like.
  • the transparent plate 10 may be touched with a pen instead of touching with a finger. You can get a different writing comfort with low haze.
  • the arrangement of the position detector 31 and the image display device 32 may be reversed, and the position detector 31 may be arranged on the opposite side of the transparent plate 10 with respect to the image display device 32.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a transparent plate manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • the transparent plate manufacturing method includes a surface roughening step S11, a chemical strengthening step S12, and a coating step S13.
  • the chemical strengthening step S12 is an optional step and may be provided as necessary.
  • the surface of the glass substrate is roughened to form a micro uneven structure having a surface roughness Ra of 0.3 to 300 nm.
  • the surface of the glass substrate 11 is etched. Etching may be either chemical etching or physical etching. In the case of chemical etching, either dry etching or wet etching may be used. In dry etching, for example, a processing gas containing hydrogen fluoride (HF) gas may be used.
  • HF hydrogen fluoride
  • the temperature of the etching process is not particularly limited, but is usually in the range of 400 to 800 ° C.
  • the temperature of the etching treatment is preferably in the range of 500 to 700 ° C., and more preferably in the range of 500 to 650 ° C.
  • the treatment gas may include a carrier gas and a dilution gas in addition to the hydrogen fluoride gas.
  • carrier gas and dilution gas For example, nitrogen and / or argon etc. are used. Moreover, you may add water.
  • the concentration of hydrogen fluoride gas in the processing gas is not particularly limited as long as the surface of the glass substrate is appropriately etched.
  • the concentration of hydrogen fluoride gas in the processing gas is, for example, in the range of 0.1 to 10 vol%, preferably in the range of 0.3 to 5 vol%, and in the range of 0.5 to 4 vol%. Is more preferable.
  • the concentration (vol%) of the hydrogen fluoride gas in the processing gas is obtained from the fluorine gas flow rate / (fluorine gas flow rate + carrier gas flow rate + dilution gas flow rate).
  • the etching treatment of the glass substrate may be performed in a reaction vessel, but if necessary, such as when the glass substrate is large, the etching treatment of the glass substrate may be performed with the glass substrate being conveyed. In this case, the processing can be performed more quickly and efficiently than the processing in the reaction vessel.
  • FIG. 5 shows a processing apparatus used for etching a glass substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the processing apparatus shown in FIG. 5 can perform the etching process of a glass substrate in the state which conveyed the glass substrate.
  • the processing apparatus 300 includes an injector 310 and a transport unit 350.
  • the transport means 350 can transport the glass substrate 380 placed on the top in the horizontal direction (x-axis direction) as indicated by an arrow F301.
  • the injector 310 is disposed above the conveying means 350 and the glass substrate 380.
  • the injector 310 has a plurality of slits 315, 320, and 325 that serve as flow paths for the processing gas. That is, the injector 310 has a first slit 315 provided in the central portion along the vertical direction (z-axis direction), and along the vertical direction (z-axis direction) so as to surround the first slit 315. A second slit 320 provided and a third slit 325 provided along the vertical direction (z-axis direction) so as to surround the second slit 320 are provided.
  • One end (upper part) of the first slit 315 is connected to a hydrogen fluoride gas source (not shown) and a carrier gas source (not shown), and the other end (lower part) of the first slit 315. ) Is oriented towards the glass substrate 380.
  • one end (upper part) of the second slit 320 is connected to a dilution gas source (not shown), and the other end (lower part) of the second slit 320 is oriented toward the glass substrate 380. Is done.
  • One end (upper part) of the third slit 325 is connected to an exhaust system (not shown), and the other end (lower part) of the third slit 325 is oriented toward the glass substrate 380.
  • an arrow from a hydrogen fluoride gas source (not shown) is passed through the first slit 315.
  • Hydrogen fluoride gas is supplied in the direction of F305.
  • a diluent gas such as nitrogen is supplied from a diluent gas source (not shown) through the second slit 320 in the direction of arrow F310. These gases move in the horizontal direction (x-axis direction) along the arrow F315 by the exhaust system, and are then discharged to the outside of the processing apparatus 300 through the third slit 325.
  • a carrier gas such as nitrogen may be simultaneously supplied to the first slit 315 in addition to the hydrogen fluoride gas.
  • the conveying means 350 is operated. Thereby, the glass substrate 380 moves in the direction of arrow F301.
  • the glass substrate 380 comes into contact with the processing gas (hydrogen fluoride gas + carrier gas + dilution gas) supplied from the first slit 315 and the second slit 320 when passing under the injector 310. Thereby, the upper surface of the glass substrate 380 is etched.
  • the processing gas hydrogen fluoride gas + carrier gas + dilution gas
  • processing gas supplied to the upper surface of the glass substrate 380 moves as indicated by an arrow F315 and is used for an etching process, and then moves as indicated by an arrow F320 to be connected to an exhaust system. It is discharged to the outside of the processing apparatus 300 via 325.
  • a processing apparatus 300 By using such a processing apparatus 300, it is possible to carry out an etching process using a processing gas while conveying a glass substrate. In this case, the processing efficiency can be improved as compared with a method of performing an etching process using a reaction vessel. In addition, when such a processing apparatus 300 is used, an etching process can be performed on a large glass substrate.
  • the supply speed of the processing gas to the glass substrate 380 is not particularly limited.
  • the supply speed of the processing gas may be, for example, in the range of 0.1 to 1000 SLM.
  • SLM is an abbreviation for Standard Litter per Minute (flow rate in a standard state).
  • the passage time of the glass substrate 380 through the injector 310 (the time for passing the distance S in FIG. 5) is in the range of 1 to 120 seconds, preferably in the range of 2 to 60 seconds, and preferably in the range of 3 to 30 seconds. A range is more preferable.
  • etching processing time By setting the passage time of the glass substrate 380 through the injector 310 to 320 seconds or less, a rapid etching process can be performed.
  • the passage time of the glass substrate 380 through the injector 310 is also referred to as “etching processing time”.
  • the processing apparatus 300 it is possible to perform the etching process on the glass substrate in the transport state.
  • the processing apparatus 300 illustrated in FIG. 5 is merely an example, and the etching process of the glass substrate with a processing gas containing hydrogen fluoride gas may be performed using another apparatus.
  • the glass substrate 380 moves relative to the stationary injector 310.
  • the injector may be moved in the horizontal direction with respect to the stationary glass substrate.
  • both the glass substrate and the injector may be moved in directions opposite to each other.
  • an injector may be installed below the conveying means 350 and the glass substrate, and the lower surface of the glass may be etched.
  • the injector 310 has a total of three slits 315, 320, and 325.
  • the number of slits is not particularly limited.
  • the number of slits may be two.
  • one slit may be used for supplying a processing gas (mixed gas of carrier gas, hydrogen fluoride gas, and dilution gas), and another slit may be used for exhaust.
  • one or more slits may be provided between the slit 320 and the exhaust slit 325, and an etching gas, a carrier gas, and a dilution gas may be supplied.
  • the second slit 320 of the injector 310 is disposed so as to surround the first slit 315, and the third slit 325 includes the first slit 315 and the second slit 320. Is provided so as to surround.
  • the first slit, the second slit, and the third slit may be arranged in a line along the horizontal direction (x-axis direction). In this case, the processing gas moves along one direction on the upper surface of the glass substrate, and is then exhausted through the third slit.
  • a plurality of injectors 310 may be arranged on the conveying means 350 along the horizontal direction (x-axis direction).
  • a layer mainly composed of silicon oxide may be laminated on the same surface as the etched surface by another apparatus or the like. By laminating the layer, the chemical durability of the etched surface can be improved.
  • the glass substrate is chemically strengthened.
  • “chemical strengthening treatment (method)” means that a glass substrate is immersed in a molten salt containing an alkali metal, and an alkali metal (ion) having a small atomic diameter present on the outermost surface of the glass substrate is dissolved in the molten salt. Is a generic term for technologies that replace alkali metals (ions) with large atomic diameters.
  • an alkali metal (ion) having a larger atomic diameter than the original atoms before the treatment is disposed on the surface of the treated glass substrate. For this reason, a compressive stress layer can be formed on the surface of the glass substrate, thereby improving the strength of the glass substrate.
  • the glass substrate contains sodium (Na)
  • this sodium is replaced with, for example, potassium (K) in the molten salt (for example, nitrate) during the chemical strengthening treatment.
  • the lithium is replaced with, for example, sodium (Na) and / or potassium (K) in a molten salt (for example, nitrate). Also good.
  • the conditions for the chemical strengthening treatment performed on the glass substrate are not particularly limited.
  • molten salt examples include alkali metal nitrates, alkali metal sulfates, and alkali metal chloride salts such as sodium nitrate, potassium nitrate, sodium sulfate, potassium sulfate, sodium chloride, and potassium chloride. These molten salts may be used alone or in combination of two or more.
  • the treatment temperature (molten salt temperature) varies depending on the type of molten salt used, but may be in the range of 350 to 550 ° C., for example.
  • the chemical strengthening treatment may be performed, for example, by immersing the glass substrate in molten potassium nitrate at 350 to 550 ° C. for about 2 minutes to 20 hours. From an economical and practical viewpoint, it is preferably carried out at 350 to 500 ° C. for 1 to 10 hours.
  • the chemical strengthening step S12 is not an essential step.
  • the strength of the glass substrate can be increased by performing the chemical strengthening process on the glass substrate.
  • the anti-stain layer material is coated on the minute uneven structure of the glass substrate.
  • This processing is hereinafter referred to as “AFP (Anti-Finger Print) processing”.
  • the coating process may include cleaning treatment, underlayer film formation, antireflection layer film formation, and the like.
  • the material of the antifouling layer used for the AFP treatment is a fluorine-based silane coupling agent containing a functional group that binds to a Si—OH group on the surface of a glass substrate or the like and fluorine.
  • the material of the antifouling layer is condensed with Si—OH present on the surface of a glass substrate or the like, thereby ensuring adhesion with the substrate.
  • a known material can be used, for example, the compound represented by the chemical formula (A) or (B) described above.
  • hydrolysis condensate may be prepared in advance with an acid or an alkali and then used.
  • the AFP treatment may be performed by a dry method or a wet method.
  • the material of the antifouling layer is formed on the glass substrate by a film formation process such as a vapor deposition method.
  • the wet method the glass substrate is dried after a solution containing the antifouling layer material is applied to the glass substrate.
  • a glass substrate Before the AFP process, a glass substrate may be subjected to a cleaning process or a base process as necessary. Further, after the AFP treatment, heat treatment or humidification treatment may be performed to improve the adhesion of the antifouling layer.
  • Examples 1 to 29 are examples, examples 30 to 41 are comparative examples, example 42 is an example, and example 43 is a comparative example.
  • Type of glass substrate A glass substrate having a thickness of 0.7 mm formed by the float process was prepared. As the glass type of the glass substrate, either one of the following two types of glass A and glass B was used.
  • Glass A is aluminosilicate glass (Dragon Trail (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
  • Glass B is soda lime glass (ASA manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
  • the prepared glass substrate was etched with HF gas.
  • the processing apparatus 300 shown in FIG. 5 was used.
  • hydrogen fluoride gas and nitrogen gas are supplied to the first slit 315, nitrogen gas is supplied to the second slit 320, and the concentration of HF gas is 0.35 vol% in Examples 1 to 6, for example 7 to 13 and 42 were 0.48 vol%, Examples 14 to 21 were 0.60 vol%, Examples 22 to 24 were 0.71 vol%, Examples 25 and 26 were 0.60 vol%, and Examples 27 and 28 were 0.90 vol%. In Example 29, it was set to 1.2 vol%.
  • the exhaust amount from the third slit 325 was twice the total supply gas amount.
  • the glass substrates were transported while being heated to 580 ° C. in Examples 1 to 24 and 42, and were transported while being heated to 700 ° C. in Examples 25 to 29.
  • the temperature of a glass substrate is the value measured, conveying the same kind of glass substrate which has arrange
  • the surface temperature of the glass substrate may be measured directly using a radiation thermometer.
  • the etching processing time was 10 seconds.
  • the surface roughness Ra after the etching treatment was measured with a scanning probe microscope (SPI3800N: manufactured by SII Nano Technology). The measurement was performed on the 2 ⁇ m square area of the glass substrate as the number of acquired data 1024 ⁇ 1024.
  • Example 1 to 29 the following treatment was performed on the micro uneven structure formed by etching the surface of the glass substrate.
  • an AFP agent manufactured by AGC, S550 or S600
  • Example 1 to 3 Example 5, and Examples 7 to 29, a silicon oxide undercoat was formed by sputtering on the fine concavo-convex structure formed by etching the surface of the glass substrate, and then an AFP agent was formed by vapor deposition. The film formation amount of the AFP agent was changed for each example.
  • Example 2 and Example 20 after the AFP treatment, heat treatment was performed by heating the glass substrate at 100 ° C. for 60 minutes (hereinafter also referred to as post-heating). Note that post-heating was not performed in Examples 1, 3 to 19, and 21 to 29.
  • Example 30 to 41 an undercoat of silicon oxide was formed by sputtering on the surface of a glass substrate that was not etched, and then an AFP agent was formed by vapor deposition.
  • Example 31 after the AFP treatment, the glass substrate was heated at 100 ° C. for 60 minutes, followed by heating. Note that post-heating was not performed in Example 30 and Examples 32-41.
  • Example 42 the following antireflection layer was formed on the fine concavo-convex structure formed by etching the surface of the glass substrate, and then an AFP agent was formed by vapor deposition. In Example 42, post-heating was not performed after the AFP treatment.
  • the antireflection layer was formed by alternately laminating a high refractive index layer and a low refractive index layer. A niobium oxide layer was used as the high refractive index layer, and a silicon oxide layer was used as the low refractive index layer.
  • a niobium target is used and a pressure of 0.
  • Magnetron sputtering is performed under the conditions of 3 Pa and power density of 3.8 W / cm 2 , and a high refractive index layer made of niobium oxide (niobium) with a thickness of 13 nm is formed on the surface of the glass substrate on which the etching treatment has been performed. did.
  • magnetron pulse sputtering is performed using a silicon target under conditions of a pressure of 0.3 Pa and a power density of 3.8 W / cm 2 . Then, a low refractive index layer made of silicon oxide (silica) having a thickness of 35 nm was formed on the high refractive index layer.
  • magnetron sputtering is performed using a niobium target at a pressure of 0.3 Pa and a power density of 3.8 W / cm 2 .
  • a high refractive index layer made of niobium oxide (niobium) having a thickness of 115 nm was formed on the low refractive index layer.
  • magnetron sputtering is performed using a silicon target under conditions of a pressure of 0.3 Pa and a power density of 3.8 W / cm 2 .
  • a low refractive index layer made of silicon oxide (silica) having a thickness of 80 nm was formed. In this way, an antireflection layer in which a total of four layers of niobium oxide (niobia) and silicon oxide (silica) were laminated was formed. In addition, the result of the same tendency is obtained even if the number of layers constituting the antireflection layer is other than four.
  • Example 43 an antireflective layer was formed on the surface of the glass substrate that was not etched in the same manner as in Example 42, and then an AFP agent was formed by vapor deposition. In Example 43, no post-heating was performed after the AFP treatment.
  • X represented by the above formula (1) was measured using a fluorescent X-ray analyzer (manufactured by Rigaku Corporation, ZSX Primus II). X is a value representing the film formation amount of the AFP agent as described above.
  • ZSX Primus II (manufactured by Rigaku Corporation: output: Rh 50 kV-72 mA) was used for the fluorescent X-ray measurement apparatus.
  • the haze of the transparent plate was measured after the AFP treatment.
  • the haze was measured according to JIS K7361-1 using a haze meter (HZ-2: Suga Tester).
  • a C light source was used as the light source.
  • the touch feeling when the antifouling layer was touched with a finger was evaluated by a sensory test.
  • “slimy” means a tactile sensation that gives the impression that the surface is sticky even though the finger slides well.
  • “Smooth” refers to a tactile sensation in which a finger slides well and the surface is flat and hard.
  • “Smooth” refers to a tactile sensation without stress that is more resistant than “smooth”, with fingers sliding well.
  • “Moist” means a tactile sensation in which fingers are slippery and feel soft and tender.
  • “Smooth” refers to a tactile sensation in which the finger moves lightly and the surface gives a fine impression.
  • “Sarasara” refers to a tactile sensation that gives the impression that the finger moves lightly and the surface is uneven.
  • the “bulkness” refers to a touch with a moderate resistance and a dry surface. These tactile sensations are determined by the surface roughness of the glass substrate, the amount of film formation of the antifouling layer material, and the like.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between “X” and “Y” of the transparent plates according to Examples 1 to 43.
  • white circles indicate Examples 1 to 29 and Example 42 (examples with a surface roughness Ra of 0.3 or more), and black circles indicate Examples 30 to 41 and Example 43 (examples with a surface roughness Ra of less than 0.3). ).
  • Example 1 to 29 and Example 42 a micro uneven structure having a surface roughness Ra of 0.3 or more is formed on the surface of the glass substrate.
  • the amount of film formation of the layer material can be increased, and a tactile sensation different from the tactile sensations obtained in Examples 30 to 41 and Example 43 can be obtained.
  • the presence or absence of a ground treatment or an antireflection layer in the coating process and the presence or absence of a post-heating treatment have no influence on haze or touch.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Improvements are possible.
  • the surface of the transparent plate may be divided into a plurality of regions, and at least one of the surface roughness Ra of the glass substrate 11 and the film formation amount X of the antifouling layer 12 may be different for each region. Since the tactile sensation is different for each region, position recognition is possible.

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Abstract

【解決手段】透明基板と、防汚層とを有する透明板であって、前記透明基板の表面に、表面粗さRaが0.3~300nmの微小凹凸構造を有し、前記防汚層はフッ素を含み、前記防汚層の少なくとも一部は前記微小凹凸構造の位置に形成され、前記微小凹凸構造の位置での、前記透明板のヘイズが2%以下であって、下記式(1)で表されるXが0.5以上である、透明板。 X=(S-S)/(S-S)・・・(1)

Description

透明板、タッチパッド、およびタッチパネル
 本発明は、透明板、タッチパッド、およびタッチパネルに関する。
 タッチパッドやタッチパネル向けに、様々な機能層を透明基板に形成した透明板が開発されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1によれば、機能層として、平均粒径1~100μmの微粒子を含む重合性組成物の硬化物でハードコート層を形成する。これにより、硬度が高く、且つ、指の引っ掛かりがない物が得られる。
国際公開第2012/160894号
 特許文献1によれば、機能層が平均粒径1~100μmの微粒子を含むため、ヘイズが高くなるという問題があった。
 本発明は、低いヘイズのまま、従来とは異なる触感が得られる透明板の提供を主な目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
 透明基板と、防汚層とを有する透明板であって、
 前記透明基板の表面に、表面粗さRaが0.3~300nmの微小凹凸構造を有し、
 前記防汚層はフッ素を含み、前記防汚層の少なくとも一部は前記微小凹凸構造の位置に形成され、
 前記微小凹凸構造の位置での、前記透明板のヘイズが2%以下であって、
 下記式(1)で表されるXが0.5以上である、透明板が提供される。
X=(S-S)/(S-S)・・・(1)
; 前記微小凹凸構造の位置での、前記透明板の蛍光X線測定装置で前記防汚層側から測定したF-Kα線強度
;フッ素を実質的に含有しないガラス板の蛍光X線測定装置で測定したF-Kα線強度
;フッ素を2wt%含有するアルミノシリケートガラス板(標準サンプル)の蛍光X線測定装置で測定したF-Kα線強度
 本発明の一態様によれば、低いヘイズのまま、従来とは異なる触感が得られる透明板が提供される。
本発明の一実施形態による透明板を示す図である。 本発明の一実施形態による透明板を用いたタッチパッドを示す図である。 本発明の一実施形態による透明板を用いたタッチパネルを示す図である。 本発明の一実施形態による透明板の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるガラス基板のエッチング処理に使用される処理装置を示す図である。 例14によるガラス基板のエッチング処理後の断面写真である。 例14によるガラス基板のエッチング処理後の表面写真である。 例1~43による透明板の「X」と「Y」との関係を示す図である。
 以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、数値範囲を表す「~」はその前後の数値を含む範囲を意味する。
 図1は、本発明の一実施形態による透明板を示す図である。透明板10は、透明基板としてのガラス基板11と、防汚層12とを有する。尚、ガラス基板11の代わりに、樹脂基板も使用可能である。
 ガラス基板11の厚さは、3mm以下であることが好ましく、例えば、0.2~2.0mmの範囲であっても良い。ガラス基板11の厚さは、0.3~1.5mmの範囲であることがより好ましい。ガラス基板11の厚さが3mm以上の場合、重量が上昇して軽量化が難しくなり、また原材料コストが上昇してしまう。
 ガラス基板11のマルテンス硬さは、例えば2000以上4500N/mm未満であってもよく、2000~4000N/mmであることがより好ましい。マルテンス硬さが2000N/mm以上の場合、耐久性が良い。また、マルテンス硬さが4500N/mm未満であれば、切断等の加工が可能であり、4000N/mm以下の場合、指で触ったときに適度なへこみ感が得られる。マルテンス硬さは、さらに好ましくは2000~3500N/mmである。なお、マルテンス硬さは、カバーガラスの表面の柔らかさを表す指標であり、ISO 14577に準拠した方法で測定可能である。
 ガラス基板11は、400~700nmの波長領城に高い透過率、例えば80%以上の透過率を有することが好ましい。また、ガラス基板11は、十分な絶縁性を有し、化学的物理的耐久性が高いことが望ましい。
 ガラス基板11は、フロート法、またはフュージョン法などで成形される。ガラス基板11は、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、または無アルカリガラスなどで構成される。ガラス基板11は、化学強化処理がなされた化学強化ガラスでも、未強化ガラスでもよい。化学強化ガラスの場合、ガラス基板11はアルカリ金属を含む。
 ガラス基板11は、例えば、モル%表示で61~77%のSiO、1~18%のAl、8~18%のNaO、0~6%のKO、0~15%のMgO、0~8%のB、0~9%のCaO、0~1%のSrO、0~1%のBaO、および0~4%のZrOを含む。
 SiOはガラスの骨格を構成する成分であり必須である。61モル%未満では、ガラス表面に傷がついた時にクラックが発生しやすくなる、耐候性が低下する、比重が大きくなる、または液相温度が上昇しガラスが不安定になる等が起こりやすいため、好ましくは63モル%以上である。SiOが77モル%超では粘度が10dPa・sとなる温度T2または粘度が10dPa・sとなる温度T4が上昇しガラスの溶解または成形が困難となる、または耐候性が低下しやすいため、好ましくは70モル%以下である。
 Alはイオン交換性能および耐候性を向上させる成分であり必須である。1モル%未満ではイオン交換により所望の表面圧縮応力や圧縮応力層厚みが得られにくい、または耐候性が低下しやすい等から、好ましくは5モル%以上である。18モル%超では、T2もしくはT4が上昇しガラスの溶解もしくは成形が困難となる、または液相温度が高くなり失透しやすくなる。
 NaOはイオン交換時の表面圧縮応力のばらつきを小さくする、イオン交換により表面圧縮応力層を形成させる、またはガラスの溶融性を向上させる成分であり、必須である。8モル%未満ではイオン交換により所望の表面圧縮応力層を形成することが困難となる、または、T2もしくはT4が上昇しガラスの溶解もしくは成形が困難となるため、好ましくは10モル%以上である。NaOが18モル%超では耐候性が低下する、または圧痕からクラックが発生しやすくなる。
 KOは必須ではないがイオン交換速度を増大させる成分であり、6モル%まで含有してもよい。6モル%超ではイオン交換時の表面圧縮応力のばらつきが大きくなる、圧痕からクラックが発生しやすくなる、または耐候性が低下する。
 MgOは溶融性を向上させる成分であり含有しても良い。MgOが15モル%超ではイオン交換時の表面圧縮応力のばらつきが大きくなる、液相温度が上昇し失透しやすくなる、またはイオン交換速度が低下するため、好ましくは12モル%以下である。
 Bは溶融性向上のために8モル%以下であることが好ましい。8モル%超では均質なガラスを得にくくなり、ガラスの成型が困難になるおそれがある。
 CaOは高温での溶融性を向上させる、または失透を起こりにくくするために9モル%まで含有してもよいが、イオン交換時の表面圧縮応力のばらつきが大きくなる、またはイオン交換速度もしくはクラック発生に対する耐性が低下するおそれがある。
 SrOは高温での溶融性を向上させる、または失透を起こりにくくするために1モル%以下で含有してもよいが、イオン交換時の表面圧縮応力のばらつきが大きくなる、または、イオン交換速度もしくはクラック発生に対する耐性が低下するおそれがある。
 BaOは高温での溶融性を向上させる、または失透を起こりにくくするために1モル%以下で含有してもよいが、イオン交換時の表面圧縮応力のばらつきが大きくなる、またはイオン交換速度もしくはクラック発生に対する耐性が低下するおそれがある。
 ZrOは必須成分ではないが、表面圧縮応力を大きくする、または耐候性を向上させる等のため、4モル%まで含有してもよい。4モル%超ではイオン交換時の表面圧縮応力のばらつきが大きくなる、またはクラック発生に対する耐性が低下する。
 防汚層12は、指紋や油脂などの汚れが付着することを防止したり、そのような汚れの除去を容易にしたりするためのものである。防汚層12は、指紋付着防止および指紋除去促進の少なくとも一方の作用を有する。防汚層12は、例えば、ガラス基板11の表面から垂直または斜めに伸びる樹脂毛の集合体で構成される。
 防汚層12は、フッ素を含む樹脂で形成される。防汚層12の材料としては、例えば下記式(A)で表される樹脂、下記式(B)で表される樹脂などが用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 ここで、Lは、例えばC、H、O、N、Fなどから形成される、たとえばエーテル結合、アミド結合などからなる結合構造である。kは繰り返し回数で、1以上1000以下の自然数である。Lはガラスの末端OH基と交換することができる加水分解性基である。
 Lは、フッ素以外のハロゲンまたはアルコキシ基(-OR)であることが好ましく、ここで、Rは1~6の炭素原子の直鎖または分岐鎖炭化水素であり、例えば、-CH、-C、-CH(CHの炭化水素が挙げられる。好ましいハロゲンは、塩素である。好ましいアルコキシシランは、トリメトキシシラン、Si(OMe)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 ここで、Lは、例えばC、H、O、N、Fなどから形成される、たとえばエーテル結合、アミド結合などからなる結合構造である。mおよびnは繰り返し回数で、それぞれ、1以上1000以下の自然数である。Lは式(A)のLと同じ意味である。
 防汚層の材料としては、S600(商品名、旭硝子社製)、S550(商品名、旭硝子社製)、KY-178(商品名、信越化学工業社製)、KY-185(商品名、信越化学工業社製)、X-71-186(商品名、信越化学工業社製)、X-71-190(商品名、信越化学工業社製)、オプツール(登録商標)DSX(商品名、ダイキン工業社製)およびオプツール(登録商標)AES(商品名、ダイキン工業株式会社製)などが好ましく使用できる。
 ところで、防汚層12の成膜量が成膜部位の表面粗さに応じた閾値を超える場合、その超過量に応じた量の凝集体が形成される。そのため、上記成膜量には限界があり、凝集体が生じないように上記成膜量が設定される。尚、凝集体が形成されると、透明板10のヘイズ(散乱、曇度)が大きくなり、透明板10をタッチパネルに組み込んだ際に商品性を著しく低下させる。そして触感は成膜量に依存するため、成膜量が制限されると、設計可能な触感も一定範囲内に制限されることになる。
 ガラス基板11は、その表面に、表面粗さRaが0.3~300nmの微小凹凸構造11aを有する。ここで、表面粗さRaとは、日本工業規格(JIS B 0601)に記載の算術平均粗さである。表面粗さRaが0.3nm以上である場合、ガラス基板11の表面積が大きく、防汚層12の材料がガラス基板11の表面と反応する確率があがるため、防汚層12の材料の凝集を抑制でき、当該凝集に起因するヘイズの増大を抑制できる。そして、防汚層12の成膜量を増大でき、指で触ったときに従来とは異なる触感が得られる。さらに、より多くの防汚層12の材料がガラス基板と結合していることから、微小凹凸構造11aを有さないガラス基板に防汚層を形成した場合と比較して、所定の触感をより長期間維持できる。一方、表面粗さRaが300nm以下である場合、表面粗さRaが0.2nm以下の場合と同程度の低いヘイズが得られ、透明度が確保できる。表面粗さRaは、好ましくは0.3~200nm、より好ましくは0.3~100nmである。
 防汚層12の少なくとも一部は、微小凹凸構造11aの位置に形成される。よって、ヘイズが低く維持でき、且つ、防汚層12の成膜量を増大できる。ここでは、防汚層12の成膜量を表す値として、下記式(1)で表されるXを採用する。
X=(S-S)/(S-S)・・・(1)
;微小凹凸構造11aの位置での、透明板10の蛍光X線測定装置で防汚層12側から測定したF-Kα線強度
;フッ素を実質的に含有しないガラス板の蛍光X線測定装置で測定したF-Kα線強度
;フッ素を2wt%含有するアルミノシリケートガラス板(標準サンプル)の蛍光X線測定装置で測定したF-Kα線強度
ここで、「フッ素を実質的に含有しないガラス板」とは、二次イオン質量分析法(SIMS)により測定したフッ素の含有量が100ppm未満のガラス板を意味し、たとえば市販のソーダライムガラス等でもよい。ガラス基板11が実質的にフッ素を含有しない場合、防汚層12の成膜前のガラス基板11を測定してもよい。上記式(1)に示すようにSおよびSからそれぞれSを引くことで、蛍光X線測定装置のゼロ点補正を行っている。防汚層12にはフッ素原子が含まれている。上記式(1)で表されるXを測定することで、防汚層12の成膜量を定量することができる。
 一観点によれば、微小凹凸構造11aの位置での透明板10のヘイズが2%以下であって、上記式(1)で表されるXが0.5以上である透明板10が提供される。詳しくは実施例の欄において説明するが、このような構造の透明板10は従来なく、従来とは異なる触感が得られる。ヘイズは好ましくは1.5%以下である。Xは好ましくは0.5~10、より好ましくは0.5~7である。
 別の一観点によれば、微小凹凸構造11aの位置での透明板10のヘイズをY(%)とすると、下記式(2)および(3)を満たす透明板10が提供される。
Y≦a×X+b・・・(2)
Y≦2・・・・・・・(3)
a=0.67(%)
b=-0.33(%)
詳しくは実施例の欄において説明するが、このような構造の透明板10は従来なく、低いヘイズのまま、従来とは異なる触感が得られる。尚、式(2)においてaおよびbは、それぞれ、後述の例1~43の評価結果に基づき算出した。Xは好ましくは0.5~10、より好ましくは0.5~7である。
 防汚層12の厚さは、例えば1~100nmである。
 防汚層12の表面粗さは、ガラス基板11の表面粗さと同等であってもよい。
 なお、透明板10は、ガラス基板11と防汚層12との間に、機能層としての無機層を有してもよい。無機層は酸化膜、窒化膜、酸素窒化膜、金属膜のいずれか1層または任意の2以上の組み合わせからなる多層膜であって、以下に説明する下地層、反射防止層のほか、高反射層(ミラー層ともいう)、低放射層などのうち1以上の機能を発揮可能な機能層である。
 透明板10は、ガラス基板11と防汚層12との間に、下地層を有してもよい。ガラス基板11と防汚層12との密着性を改善する効果などがある。下地層は、例えば酸化ケイ素などの無機層で形成される。
 また、透明板10は、ガラス基板11と防汚層12との間に、反射防止層などの無機層を有してもよい。反射防止層は、公知の方法で形成されたものであってよく、たとえば屈折率の異なる層(例えば酸化ケイ素と酸化チタン)を交互に積層した多層膜でもよい。反射防止層は、たとえば屈折率が1.6以下の単層膜でもよい。そのような単層膜としては、例えばシリカ膜や、フッ素ドープシリカ膜、フッ化マグネシウム膜などが挙げられる。また、反射防止層は、ゾルゲル法によって形成されたものでもよい。ここで、「屈折率」は、波長550nmの光に対する屈折率を意味し、室温で測定する。
 透明板10は、ガラス基板11と防汚層12との間に、下地層と反射防止層の両方を有してもよい。この場合、透明板10は、ガラス基板11側から、反射防止層、下地層、防汚層をこの順で有してよい。
 図2は、本発明の一実施形態による透明板を用いたタッチパッドを示す図である。図2において、図1に示す微小凹凸構造11aの図示を省略する。
 タッチパッド20は、透明板10と、位置検出器21とを有する。位置検出器21は、一般的なものであってよく、例えば静電容量の変化などを利用して、透明板10における指のタッチ位置を検出する。
 タッチパッド20は透明板10を備えるため、低いヘイズのまま、従来とは異なる触感が得られる。タッチパッド20は、例えば、ノートパソコンなどに組み込まれる。
 図3は、本発明の一実施形態による透明板を用いたタッチパネルを示す図である。図3において、図1に示す微小凹凸構造11aの図示を省略する。
 タッチパネル30は、透明板10と、位置検出器31と、画像表示装置32とを有する。位置検出器31は、一般的なものであってよく、例えば静電容量の変化などを利用して、透明板10における指のタッチ位置を検出する。画像表示装置32は、一般的なものであってよく、例えば液晶ディスプレイなどで構成され、位置検出器31の検出結果に応じた画像を表示する。
 タッチパネル30は透明板10を備えるため、低いヘイズのまま、従来とは異なる触感が得られる。タッチパネル30は、例えば、デジタル情報機器などに組み込まれる。デジタル情報機器としては、携帯電話(スマートフォンを含む)、コンピュータ(タブレットを含む)、コピー機、ファクシミリなどが挙げられる。
 尚、本実施形態の透明板10は、図2ではタッチパッド20に組み込まれ、図3ではタッチパネル30に組み込まれるが、他の製品に組み込まれてもよい。例えば、透明板10は、機器の筐体、画像表示装置のカバーなどに用いられてもよい。
 また、透明板10は、指で触るものではなく、ペンで触るものでもよい。低いヘイズのまま、従来とは異なる書き心地が得られる。
 また、位置検出器31と画像表示装置32との配置は逆でもよく、画像表示装置32を基準として透明板10とは反対側に位置検出器31が配置されてもよい。
 図4は、本発明の一実施形態による透明板の製造方法を示すフローチャートである。図4に示すように、透明板の製造方法は、表面粗化工程S11と、化学強化工程S12と、コーティング工程S13とを有する。尚、化学強化工程S12は、任意の工程であって、必要に応じて設ければよい。
 表面粗化工程S11では、ガラス基板の表面を粗化することにより、表面粗さRaが0.3~300nmの微小凹凸構造を形成する。例えば、表面粗化工程S11では、ガラス基板11の表面にエッチング処理を行う。エッチングは、化学エッチング、物理エッチングのいずれでもよい。化学エッチングの場合は、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれでもよい。ドライエッチングでは、例えばフッ化水素(HF)ガスを含む処理ガスが用いてもよい。
 エッチング処理の温度は、特に限られないが、通常、400~800℃の範囲である。エッチング処理の温度は、500~700℃の範囲であることが好ましく、500~650℃の範囲であることがより好ましい。
 処理ガスは、フッ化水素ガスの他、キャリアガスおよび希釈ガスを含んでも良い。キャリアガス、希釈ガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素および/またはアルゴン等が使用される。また、水を加えても構わない。
 処理ガス中のフッ化水素ガスの濃度は、ガラス基板の表面が適正にエッチング処理される限り、特に限られない。処理ガス中のフッ化水素ガスの濃度は、例えば、0.1~10vol%の範囲であり、0.3~5vol%の範囲であることが好ましく、0.5~4vol%の範囲であることがより好ましい。このとき、処理ガス中のフッ化水素ガスの濃度(vol%)は、フッ素ガス流量/(フッ素ガス流量+キャリアガス流量+希釈ガス流量)より求められる。
 ガラス基板のエッチング処理は、反応容器中で実施しても良いが、ガラス基板が大きい場合など、必要な場合、ガラス基板のエッチング処理は、ガラス基板を搬送させた状態で実施しても良い。この場合、反応容器中での処理に比べて、より迅速かつ高効率な処理が可能となる。
 ここで、エッチング処理に使用され得る装置の一例について簡単に説明する。
 図5は、本発明の一実施形態によるガラス基板のエッチング処理に使用される処理装置を示している。図5に示す処理装置は、ガラス基板を搬送させた状態で、ガラス基板のエッチング処理を実施できる。
 図5に示すように、この処理装置300は、インジェクタ310と、搬送手段350とを備える。
 搬送手段350は、上部に置載されたガラス基板380を、矢印F301に示すように、水平方向(x軸方向)に搬送できる。
 インジェクタ310は、搬送手段350およびガラス基板380の上方に配置される。
 インジェクタ310は、処理ガスの流通路となる複数のスリット315、320、および325を有する。すなわち、インジェクタ310は、中央部分に鉛直方向(z軸方向)に沿って設けられた第1のスリット315と、該第1のスリット315を取り囲むように、鉛直方向(z軸方向)に沿って設けられた第2のスリット320と、該第2のスリット320を取り囲むように、鉛直方向(z軸方向)に沿って設けられた第3のスリット325とを備える。
 第1のスリット315の一端(上部)は、フッ化水素ガス源(図示されていない)とキャリアガス源(図示されていない)とに接続されており、第1のスリット315の他端(下部)は、ガラス基板380の方に配向される。同様に、第2のスリット320の一端(上部)は、希釈ガス源(図示されていない)に接続されており、第2のスリット320の他端(下部)は、ガラス基板380の方に配向される。第3のスリット325の一端(上部)は、排気系(図示されていない)に接続されており、第3のスリット325の他端(下部)は、ガラス基板380の方に配向される。
 このように構成された処理装置300を使用して、ガラス基板380のエッチング処理を実施する場合、まず、フッ化水素ガス源(図示されていない)から、第1のスリット315を介して、矢印F305の方向に、フッ化水素ガスが供給される。また、希釈ガス源(図示されていない)から、第2のスリット320を介して、矢印F310の方向に、窒素等の希釈ガスが供給される。これらのガスは、排気系により、矢印F315に沿って水平方向(x軸方向)に移動した後、第3のスリット325を介して、処理装置300の外部に排出される。
 なお、第1のスリット315には、フッ化水素ガスに加えて、窒素などのキャリアガスを同時に供給しても良い。
 次に、搬送手段350が稼働される。これにより、ガラス基板380が矢印F301の方向に移動する。
 ガラス基板380は、インジェクタ310の下側を通過する際に、第1のスリット315および第2のスリット320から供給された処理ガス(フッ化水素ガス+キャリアガス+希釈ガス)に接触する。これにより、ガラス基板380の上面がエッチング処理される。
 なお、ガラス基板380の上面に供給された処理ガスは、矢印F315のように移動してエッチング処理に使用された後、矢印F320のように移動して、排気系に接続された第3のスリット325を介して、処理装置300の外部に排出される。
 このような処理装置300を使用することにより、ガラス基板を搬送しながら、処理ガスによるエッチング処理を実施することができる。この場合、反応容器を使用してエッチング処理を実施する方法に比べて、処理効率を向上できる。また、このような処理装置300を使用した場合、大型のガラス基板に対してもエッチング処理を実施できる。
 ここで、ガラス基板380への処理ガスの供給速度は、特に限られない。処理ガスの供給速度は、例えば、0.1~1000SLMの範囲であっても良い。ここで、SLMとは、Standard Litter per Minute(標準状態における流量)の略である。また、ガラス基板380のインジェクタ310の通過時間(図5の距離Sを通過する時間)は、1~120秒の範囲であり、2~60秒の範囲であることが好ましく、3~30秒の範囲であることがより好ましい。ガラス基板380のインジェクタ310の通過時間を320秒以下とすることにより、迅速なエッチング処理を実施可能である。以下、ガラス基板380のインジェクタ310の通過時間を「エッチング処理時間」ともいう。
 このように、処理装置300を使用することにより、搬送状態のガラス基板に対して、エッチング処理を実施できる。
 なお、図5に示した処理装置300は、単なる一例に過ぎず、その他の装置を使用して、フッ化水素ガスを含む処理ガスによるガラス基板のエッチング処理を実施しても良い。例えば、図5の処理装置300では、静止しているインジェクタ310に対して、ガラス基板380が相対的に移動する。しかしながら、これとは逆に、静止しているガラス基板に対して、インジェクタを水平方向に移動させても良い。あるいは、ガラス基板とインジェクタの両者を、相互に反対方向に移動させても良い。また、搬送手段350およびガラス基板の下方にインジェクタを設置し、ガラス下面をエッチング処理してもよい。
 また、図5の処理装置300では、インジェクタ310は、合計3つのスリット315、320、325を有する。しかしながら、スリットの数は、特に限られない。例えば、スリットの数は、2つであっても良い。この場合、一つのスリットが処理ガス(キャリアガスとフッ化水素ガスと希釈ガスとの混合ガス)供給用に利用され、別のスリットが排気用に利用されても良い。また、スリット320と排気用スリット325との間に1つ以上のスリットを設けて、エッチングガス、キャリアガス、希釈ガスを供給させても良い。
 さらに、図5の処理装置300では、インジェクタ310の第2のスリット320は、第1のスリット315を取り囲むように配置され、第3のスリット325は、第1のスリット315および第2のスリット320を取り囲むように設けられている。しかしながら、この代わりに、第1のスリット、第2のスリット、および第3のスリットを、水平方向(x軸方向)に沿って一列に配列しても良い。この場合、処理ガスは、ガラス基板の上面を、一方向に沿って移動し、その後、第3のスリットを介して排気される。
 さらに、複数個のインジェクタ310を搬送手段350の上に、水平方向(x軸方向)に沿って配置させても良い。
 さらに、別装置等によって、エッチング処理した面と同じ面に酸化ケイ素を主成分とする層を積層させても良い。該層を積層させることにより、エッチング処理した面の化学的耐久性を向上させることができる。
 また、ガラス基板上に予めマスクを施した上でエッチング処理を行うことにより、ガラス基板表面の所望の領域を部分的にエッチング処理したり、領域によって異なるエッチング条件を適用したりすることが可能である。
 化学強化工程S12では、ガラス基板を化学強化処理する。ここで、「化学強化処理(法)」とは、アルカリ金属を含む溶融塩中にガラス基板を浸漬させ、ガラス基板の最表面に存在する原子径の小さなアルカリ金属(イオン)を、溶融塩中に存在する原子径の大きなアルカリ金属(イオン)と置換する技術の総称を言う。「化学強化処理(法)」では、処理されたガラス基板の表面には、処理前の元の原子よりも原子径の大きなアルカリ金属(イオン)が配置される。このため、ガラス基板の表面に圧縮応力層を形成することができ、これによりガラス基板の強度が向上する。
 例えば、ガラス基板がナトリウム(Na)を含む場合、化学強化処理の際、このナトリウムは、溶融塩(例えば硝酸塩)中で、例えばカリウム(K)と置換される。あるいは、例えば、ガラス基板がリチウム(Li)を含む場合、化学強化処理の際、このリチウムは、溶融塩(例えば硝酸塩)中で、例えばナトリウム(Na)および/またはカリウム(K)と置換されても良い。
 ガラス基板に対して実施される化学強化処理の条件は、特に限られない。
 溶融塩の種類としては、例えば、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウム、および塩化カリウム等の、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属硫酸塩、およびアルカリ金属塩化物塩などが挙げられる。これらの溶融塩は、単独で用いても、複数種を組み合わせて用いても良い。
 処理温度(溶融塩の温度)は、使用される溶融塩の種類によっても異なるが、例えば、350~550℃の範囲であっても良い。
 化学強化処理は、例えば、350~550℃の溶融硝酸カリウム塩中に、ガラス基板を2分~20時間程度浸演することにより、実施しても良い。経済的かつ実用的な観点からは、350~500℃、1~10時間で実施されることが好ましい。
 これにより、表面に圧縮応力層が形成されたガラス基板を得ることができる。
 前述のように、化学強化工程S12は、必須の工程ではない。しかしながら、ガラス基板に対して化学強化処理を実施することにより、ガラス基板の強度を高めることができる。
 コーティング工程S13では、ガラス基板の微小凹凸構造に対して、防汚層の材料をコーティングする。この処理を、以下、「AFP(Anti-Finger Print)処理」と称する。
 コーティング工程には洗浄処理、下地層成膜、反射防止層成膜などが含まれていてもよい。
 AFP処理に用いる防汚層の材料は、ガラス基板などの表面のSi-OH基と結合する官能基およびフッ素を含むフッ素系シランカップリング剤である。防汚層の材料は、ガラス基板などの表面に存在するSi-OHと縮合することで、基板との密着性が確保される。
 防汚層の材料としては、公知の材料を利用でき、たとえば前記した化学式(A)あるいは(B)の化合物を使用できる。
 これらは、単独で使用しても、混合して使用しても良い。また、予め、酸またはアルカリなどで部分的に加水分解縮合物を作製してから、使用しても良い。
 AFP処理は、乾式法で実施されても、湿式法で実施されても良い。乾式法では、蒸着法等の成膜プロセスにより、防汚層の材料をガラス基板に成膜させる。一方、湿式法では、防汚層の材料を含む溶液をガラス基板に塗布した後、ガラス基板を乾燥する。
 AFP処理の前には、必要に応じて、ガラス基板に対して洗浄処理や下地処理を実施しても良い。また、AFP処理の後には、防汚層の密着力向上のため、加熱処理および加湿処理等を実施しても良い。
 以下、透明板の製造方法およびその評価結果について説明する。なお、例1~29は実施例、例30~41は比較例、例42は実施例、例43は比較例である。
 (ガラス基板の種類)
 フロート法で成形した厚さ0.7mmのガラス基板を用意した。ガラス基板のガラスの種類としては、下記のガラスAと、ガラスBの2種類のいずれかとした。
 ガラスAは、アルミノシリケートガラス(旭硝子社製 ドラゴントレイル(登録商標))である。ガラスBは、ソーダライムガラス(旭硝子社製 AS)である。
 (表面粗化工程)
 例1~29および例42では図4に示す表面粗化工程S11を実施し、例30~41および例43では図4に示す表面粗化工程S11を実施しなかった。
 表面粗化工程S11では、用意したガラス基板に対して、HFガスによるエッチング処理を実施した。エッチング処理には、前述の図5に示した処理装置300を使用した。
 処理装置300において、第1のスリット315にはフッ化水素ガスと窒素ガスを、第2のスリット320には窒素ガスを供給し、HFガスの濃度が例1~6では0.35vol%、例7~13、42では0.48vol%、例14~21では0.60vol%、例22~24では0.71vol%、例25、26では0.60vol%、例27、28では0.90vol%、例29では1.2vol%となるようにした。
 第3のスリット325からの排気量は、全供給ガス量の2倍とした。
 ガラス基板は例1~24、42では580℃に加熱した状態で搬送し、例25~29では700℃に加熱した状態で搬送した。なお、ガラス基板の温度は、熱電対を配置した同種のガラス基板を、同様の熱処理条件で搬送しながら測定した値である。ただし、ガラス基板の表面温度は、直接放射温度計を用いて測定しても良い。
 エッチング処理時間は、10秒とした。
 (表面粗さ)
 エッチング処理後の表面粗さRaは、走査型プローブ顕微鏡(SPI3800N:エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)により測定した。測定は、ガラス基板の2μm四方の領域に対して、取得データ数1024×1024として実施した。
 一例として例14によるガラス基板のエッチング処理後の断面写真と表面写真とを、図6および図7に示す。これらの写真から、ガラス基板の表面にはエッチング処理によって微小凹凸構造が形成されていることがわかる。
 (化学強化工程)
 例7~10、例17、例18、例22~24、例30~34、例42~43では、図4に示す化学強化工程S12を実施した。化学強化工程では、450℃の100%硝酸カリウム溶融塩中に、エッチング処理後のガラス基板を1時間浸漬する化学強化処理を実施した。化学強化処理により、ガラス基板の表面に、圧縮応力層が形成された。
 尚、例1~6、例11~16、例19~21、例25~29、例35~41では、図4に示す化学強化工程S12を実施しなかった。
 (コーティング工程)
 例1~43では、図4に示すコーティング工程S13を実施した。
 例1~29では、ガラス基板の表面のエッチング処理による微小凹凸構造に対し、下記の処理を行った。例4、例6では、ガラス基板の表面のエッチング処理による微小凹凸構造に対し直接、蒸着法によりAFP剤(AGC社製、S550またはS600)を成膜した。例1~3、例5、例7~29では、ガラス基板の表面のエッチング処理による微小凹凸構造に対し、酸化ケイ素のアンダーコートをスパッタ成膜した後、蒸着法によりAFP剤を成膜した。AFP剤の成膜量は、例毎に変更した。例2、例20では、AFP処理後、100℃で60分間ガラス基板を加熱する加熱処理を実施した(以降、後加熱ともいう)。尚、後加熱は、例1、例3~19、例21~29では実施しなかった。
 例30~41では、エッチング処理していないガラス基板の表面に対し、酸化ケイ素のアンダーコートをスパッタ成膜した後、蒸着法によりAFP剤を成膜した。また、例31では、AFP処理後、100℃で60分間、ガラス基板を加熱する後加熱を実施した。尚、後加熱は、例30、例32~41では実施しなかった。
 例42では、ガラス基板の表面のエッチング処理による微小凹凸構造に対し、下記の反射防止層を形成した後、蒸着法によりAFP剤を成膜した。尚、例42では、AFP処理後、後加熱を実施しなかった。
  反射防止層は、高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層することで形成した。高屈折率層としては酸化ニオブ層を用い、低屈折率層としては酸化ケイ素層を用いた。
  具体的には、まず、真空チャンバー内で、アルゴンガスと酸素ガスを1対3のsccm(standard cc/min)流量比で混合した混合ガスを導入しながら、ニオブターゲットを用いて、圧力0.3Pa、電力密度3.8W/cm、の条件でマグネトロンスパッタリングを行い、ガラス基板のエッチング処理を施した側の面上に、厚さ13nmの酸化ニオブ(ニオビア)からなる高屈折率層を形成した。
  次いで、アルゴンガスと酸素ガスを1対3の割合で混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットを用いて、圧力0.3Pa、電力密度3.8W/cm、の条件でマグネトロンパルススパッタリングを行い、前記高屈折率層上に厚さ35nmの酸化ケイ素(シリカ)からなる低屈折率層を形成した。
  次いで、アルゴンガスと酸素ガスを1対3の割合で混合した混合ガスを導入しながら、ニオブターゲットを用いて、圧力0.3Pa、電力密度3.8W/cm、の条件でマグネトロンスパッタリングを行い、前記低屈折率層上に厚さ115nmの酸化ニオブ(ニオビア)からなる高屈折率層を形成した。
  次いで、アルゴンガスと酸素ガスを1対3の割合混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットを用いて、圧力0.3Pa、電力密度3.8W/cm、の条件でマグネトロンスパッタリングを行い、厚さ80nmの酸化ケイ素(シリカ)からなる低屈折率層を形成した。
  このようにして、酸化ニオブ(ニオビア)と酸化ケイ素(シリカ)とが合計4層積層された反射防止層を形成した。尚、反射防止層を構成する層の数が4つ以外でも、同じ傾向の結果が得られる。
 例43では、エッチング処理していないガラス基板の表面に対し、例42と同様にして反射防止層を形成した後、蒸着法によりAFP剤を成膜した。尚、例43では、AFP処理後、後加熱を実施しなかった。
 AFP処理後に、蛍光X線分析装置(リガク社製、ZSX PrimusII)を用いて上記式(1)で表されるXを測定した。Xは、上述の如く、AFP剤の成膜量を表す値である。
 蛍光X線測定装置には、ZSX PrimusII((株)リガク社製:出力:Rh50kV-72mA)を使用した。
 また、AFP処理後に、透明板のヘイズを測定した。ヘイズの測定には、ヘーズメータ(HZ-2:スガ試験機)を使用し、JIS K7361-1に基づいて実施した。光源には、C光源を使用した。
 さらに、AFP処理後に、防汚層を指で触ったときの触り心地、すなわち触感を、官能試験により評価した。ここで、「ぬるぬる」とは、指がよく滑るものの、表面がべたついた印象を与える触感をいう。「つるつる」とは、指がよく滑り、表面が平らで硬い印象を与える触感をいう。「なめらか」とは、指がよく滑り、「つるつる」よりもさらに抵抗感のない、ストレスのない触感をいう。「しっとり」とは、指が滑りやすく、柔らかさや優しさを感じる触感をいう。「すべすべ」とは、指の動きが軽く、表面がきめの細かい印象を与える触感をいう。「さらさら」とは、指の動きが軽く、表面が凹凸のある印象を与える触感をいう。「かさかさ」とは、適度な抵抗感のある、表面が乾いた触感をいう。これらの触感は、ガラス基板の表面粗さ、および防汚層の材料の成膜量などで決まる。
 評価結果を表1および図8に示す。図8は、例1~43による透明板の「X」と「Y」との関係を示す図である。図8において、白丸は例1~29および例42(表面粗さRaが0.3以上の例)を示し、黒丸は例30~41および例43(表面粗さRaが0.3未満の例)を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表1および図8から明らかなように、例1~29および例42ではガラス基板の表面に表面粗さRaが0.3以上の微小凹凸構造が形成されるため、低いヘイズのまま、防汚層の材料の成膜量を増やすことができ、例30~41および例43で得られる触感とは異なる触感が得られる。また、コーティング工程における下地処理や反射防止層の有無、後加熱処理の有無は、ヘイズや触感になんら影響を与えないことが示されている。
 以上、透明板、タッチパッドおよびタッチパネルの実施形態などを説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
 例えば、透明板の表面が複数の領域に分割され、ガラス基板11の表面粗さRa、および防汚層12の成膜量Xの少なくとも一方が領域毎に異なってもよい。領域毎に触感が異なるため、位置認識が可能である。
 本出願は、2014年11月20日に日本国特許庁に出願された特願2014-236007号および2015年7月14日に日本国特許庁に出願された特願2015-140171号に基づく優先権を主張するものであり、特願2014-236007号および特願2015-140171号の全内容を本出願に援用する。
10 透明板
11 ガラス基板
11a 微小凹凸構造
12 防汚層
20 タッチパッド
21 位置検出器
30 タッチパネル
31 位置検出器
32 画像表示装置

 

Claims (6)

  1.  透明基板と、防汚層とを有する透明板であって、
     前記透明基板の表面に、表面粗さRaが0.3~300nmの微小凹凸構造を有し、
     前記防汚層はフッ素を含み、前記防汚層の少なくとも一部は前記微小凹凸構造の位置に形成され、
     前記微小凹凸構造の位置での、前記透明板のヘイズが2%以下であって、
     下記式(1)で表されるXが0.5以上である、透明板。
    X=(S-S)/(S-S)・・・(1)
    ;前記微小凹凸構造の位置での、前記透明板の蛍光X線測定装置で前記防汚層側から測定したF-Kα線強度
    ;フッ素を実質的に含有しないガラス板の蛍光X線測定装置で測定したF-Kα線強度
    ;フッ素を2wt%含有するアルミノシリケートガラス板(標準サンプル)の蛍光X線測定装置で測定したF-Kα線強度
  2.  透明基板と、防汚層とを有する透明板であって、
     前記透明基板の表面に、表面粗さRaが0.3~300nmの微小凹凸構造を有し、
     前記防汚層はフッ素を含み、前記防汚層の少なくとも一部は前記微小凹凸構造の位置に形成され、
     前記微小凹凸構造の位置での、前記透明板のヘイズをY(%)とすると、下記式(2)および式(3)を満たす、透明板。
    Y≦a×X+b・・・(2)
    Y≦2・・・・・・・(3)
    X=(S-S)/(S-S
    a=0.67(%)
    b=-0.33(%)
    ;前記微小凹凸構造の位置での、前記防汚層の蛍光X線測定装置で前記防汚層側から測定したF-Kα線強度
    ;フッ素を実質的に含有しないガラス板の蛍光X線測定装置で測定したF-Kα線強度
    ;フッ素を2wt%含有するアルミノシリケートガラス板(標準サンプル)の蛍光X線測定装置で測定したF-Kα線強度
  3.  前記透明板は、前記透明基板と前記防汚層との間に、さらに反射防止層を有し、
     前記反射防止層は、屈折率の異なる層を交互に積層した多層膜または波長550nmの光に対する屈折率が1.6以下の単層膜である、請求項1または2に記載の透明板。
  4.  前記透明基板はガラス基板である、請求項1~3のいずれか1項に記載の透明板。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の透明板と、
     前記透明板における指のタッチ位置を検出する位置検出器とを備える、タッチパッド。
  6.  請求項1~4のいずれか1項に記載の透明板と、
     前記透明板における指のタッチ位置を検出する位置検出器と、
     前記位置検出器による検出結果に応じた画像を表示する画像表示装置とを備える、タッチパネル。

     
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