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WO2023095760A1 - 金属酸化物層付き透明基板及びその製造方法 - Google Patents

金属酸化物層付き透明基板及びその製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the surface of the transparent substrate 10 may be entirely curved, or may be composed of a curved portion and a flat portion.
  • An example of a case where the entire surface is curved is a case where the cross section of the transparent substrate 10 is arcuate.
  • the transparent substrate 102 with a metal oxide layer has a printed layer 21 on the periphery of the second main surface 10b.
  • the printed layer 21 is, for example, a wiring circuit arranged near the outer periphery of a display device of a mobile device for the purpose of enhancing the visibility and aesthetic appearance of the display, or a bonding portion between the housing of the mobile device and the transparent substrate 102 with a metal oxide layer. etc. is provided to hide the
  • the peripheral portion means a belt-like region having a predetermined width from the outer periphery toward the central portion.
  • the printed layer 21 may be provided on the entire periphery of the second main surface 10b, or may be provided on a part of the periphery.
  • the width of the printed layer 21 can be appropriately set, for example, to a width capable of hiding the wiring circuit and the adhesive portion.
  • a desired color can be selected as the color of the printing layer 21 according to the purpose.
  • the print layer 21 is formed by a method of printing ink or the like.
  • the F/Si value measured on the second main surface 10b is preferably 0.08 or less, more preferably 0.05 or less, and the closer to 0, the better.
  • the F/Si value may be, for example, greater than 0. Since the antifouling layer can be formed, there is an advantage that the manufacturing process is simplified. When the F/Si value is within this range, the contact angle of the second main surface 10b can be reduced, and poor lamination with the display can be suppressed.
  • Step S102 is a step of bringing a part of the second main surface into contact with a jig and fixing the transparent substrate to the jig.
  • FIG. 6(a) is a schematic diagram showing how the second main surface 10b of the transparent substrate 10 is brought into contact with the jig 60 in step S102 to fix the transparent substrate 10.
  • the first main surface 10a is placed facing the raw material 61 of the metal oxide layer to be deposited in step S103.
  • no protective film is placed on the second principal surface 10b, and the second principal surface 10b is in direct contact with the jig.
  • the shape of the jig 60 is not particularly limited, and may be, for example, rectangular, circular, elliptical, or polygonal.
  • Examples 1 to 3 are examples of the present invention, and Examples 4 and 5 are comparative examples.
  • Table 1 shows sample conditions and evaluation results in Examples.
  • the inside of the heating container was degassed with a vacuum pump for 10 hours or more to remove the solvent in the solution, thereby obtaining a composition for forming a fluorine-containing organosilicon compound film (hereinafter referred to as a composition for forming an antifouling layer).
  • a composition for forming an antifouling layer a fluorine-containing organosilicon compound film
  • KY-185 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • the heating container containing the antifouling layer-forming composition was heated to 270°C. After reaching 270° C., the state was maintained for 10 minutes until the temperature stabilized.
  • the composition for forming an antifouling layer is applied toward the first main surface from a manifold connected to a heating container containing the composition for forming an antifouling layer. supplied, and film formation was carried out. The film formation was performed while measuring the film thickness with a crystal oscillator monitor installed in the vacuum chamber until the thickness of the fluorine-containing organosilicon compound film on the first main surface reached 4 nm.
  • the transparent substrate was taken out from the vacuum chamber, placed on a hot plate with the first main surface facing upward, and subjected to heat treatment at 150° C. for 60 minutes in the atmosphere.
  • JPS-9030 manufactured by JEOL was used as an X-ray photoelectron spectrometer (XPS), and measurements were performed under the following measurement conditions.
  • XPS X-ray photoelectron spectrometer

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Abstract

本発明は、第1の主面及び第2の主面を有する透明基板と、前記第1の主面上の第1の金属酸化物層と、前記第2の主面上の第2の金属酸化物層を有し、前記第1の金属酸化物層は、反射防止層であり、前記第1の金属酸化物層の厚さは、200nm~400nmであり、前記第2の金属酸化物層の厚さは、前記第1の金属酸化物層の厚さの0%超~5.0%未満である、金属酸化物層付き透明基板に関する。

Description

金属酸化物層付き透明基板及びその製造方法
 本発明は、金属酸化物層付き透明基板ならびに該金属酸化物層付き透明基板の製造方法に関する。
 近年、車両等に搭載されるナビゲーションシステムやスピードメータ等の各種機器に画像表示装置が用いられる機会が増えている。かかる画像表示装置のカバー部材の特性として、安全性や外観向上の観点から、外光の反射を低減することや、画面への外光の映りこみにより画像が見え難くなることを防ぐことが求められている。カバー部材の表面の反射や映りこみを防止する手段としては、表面反射を減少させる反射防止技術が知られている(例えば、特許文献1)。反射防止技術としては、光学干渉層として屈折率と光学膜厚が適当な値を有する金属酸化物層をいくつか積層することにより、積層体と空気界面における光の反射を減少させる反射防止層を設けることが提案されている。また、カバー部材の表面には、反射防止層のほかに、防汚層や防眩層などの機能層を設けることも知られている。
 これらの反射防止層をはじめとした機能層は、カバー部材の主面のうちディスプレイと貼合されない側の主面にのみ製膜されることが一般的である。この場合、ディスプレイと貼合する主面をキャリア基板側にして固定して製膜するため、キャリア基板との接触等による傷を防止する目的で、ディスプレイと貼合する主面には保護フィルムを設置することが一般的である。しかしながら、保護フィルムの粘着剤が主面上に残留することで、主面の接触角が上昇し、ディスプレイとの貼合不良が発生し得るという課題があった。
日本国特開2018―083748号公報
 本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、ディスプレイとの貼合不良の発生を抑制し、同時に高い反射防止性能を有する金属酸化物層付き透明基板、及び、金属酸化物層付き透明基板の製造方法の提供を目的とする。
 本発明では、
第1の主面及び第2の主面を有する透明基板と、
前記第1の主面上の第1の金属酸化物層と、
前記第2の主面上の第2の金属酸化物層を有し、
前記第1の金属酸化物層は、反射防止層であり、
前記第1の金属酸化物層の厚さは、200nm~400nmであり、
前記第2の金属酸化物層の厚さは、前記第1の金属酸化物層の厚さの0%超~5.0%未満である、金属酸化物層付き透明基板、が提供される。
 本発明では、
第1の主面及び第2の主面を有する透明基板を準備する工程と、
前記第2の主面の一部を治具と接触させ、前記透明基板を前記治具に固定する工程と、
前記第1の主面に対向して設置された金属酸化物層の原料によって、前記第1の主面上に第1の金属酸化物層を、前記第2の主面上に第2の金属酸化物層を製膜する工程と、を有し、前記第1の金属酸化物層が、反射防止層であり、前記第1の金属酸化物層の厚さが、200nm~400nmであり、前記第2の金属酸化物層の厚さが、前記第1の金属酸化物層の厚さの0%超~5.0%未満となるように製膜する、金属酸化物層付き透明基板の製造方法、が提供される。
 本発明に記載の金属酸化物層付き透明基板及び該透明基板の製造方法によると、透明基板とディスプレイとの貼合不良の発生を抑制し、同時に高い反射防止性能を実現できる。
図1は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図である。 図2は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図である。 図3は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図である。 図4は、変形例に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図である。 図5は、変形例に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図である。 図6の(a)、(b)は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板の製造方法の一工程を示す模式図である。 図7は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板の製造方法の工程を示すフロー図である。
 以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、数値については四捨五入の範囲が含まれる。
(金属酸化物層付き透明基板)
 図1は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図である。図1に示すように、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板101は、透明基板10と、透明基板10の第1の主面10a上に形成された第1の金属酸化物層11aと、透明基板10の第2の主面10b上に形成された第2の金属酸化物層11bと、第1の主面10aと第2の主面10bをつなぐ側面10c上に形成された金属酸化物層11cとを有する。ここで、第1の金属酸化物層11aは反射防止層である。
 更に、金属酸化物層付き透明基板101において、第2の金属酸化物層11bは、第2の主面10bの一部にのみ存在する。言い換えれば、第2の主面10bは金属酸化物層が存在しない領域を有する。後述する金属酸化物層付き透明基板の製造方法の工程S102、S103において、第2の主面10bの一部を、治具に接触させることで透明基板10を固定し、金属酸化物層を製膜する。この時の治具に接する部分は金属酸化物層が形成されない領域となり、第2の主面10bにおいて治具と接しない部分に第2の金属酸化物層11bが形成される。このように、金属酸化物層が形成されない領域を有することにより、一度の製膜で第1の金属酸化物層11aと第2の金属酸化物層11bを同時に形成できるため好ましい。なお本発明においてはこれに限られず、第2の金属酸化物層11bは第2の主面10bの全面に形成されていても良い。
 第1の金属酸化物層11aは反射防止層であり、第1の金属酸化物層11aの厚さは、200nm以上、400nm以下である。第1の金属酸化物層11aの厚さがこの範囲であると、金属酸化物層付き透明基板101の、第1の主面10a側の面における視感反射率を十分に抑制できる。
 第1の主面10a側の面における視感反射率は、好ましくは5.0%以下であれば、反射率低減の効果をもたらし、光の映り込みによる眩しさを低減するほか、画像表示装置に使用した場合には、画像表示装置からの光の透過率を向上でき、画像表示装置の視認性を向上できる。
 第2の金属酸化物層11bの厚さは、第1の金属酸化物層11aの厚さの0%超、5.0%未満である。第2の金属酸化物層11bの厚さがこの範囲であることで、第2の主面10bにおける接触角を低減しディスプレイとの貼合不良を解消でき、かつ、金属酸化物層付き透明基板101の、第1の主面10a側の面で測定される視感反射率の上昇を抑制できる。なお、視感反射率の具体的な測定方法は実施例を参考にされたい。
 更に、金属酸化物層付き透明基板101のように、第2の金属酸化物層11bが第2の主面10bの一部にのみ存在する様態においては、第2の金属酸化物層11bの厚さが上記範囲であることにより、金属酸化物層付き透明基板101の第1の主面10a内における色差を抑制できる。
 第2の金属酸化物層11bの厚さは、第1の金属酸化物層11aの厚さの、好ましくは0.1%以上である。第2の金属酸化物層11bの厚さがこの範囲であると、第2の主面10bにおいて、第2の金属酸化物層11bをムラなく形成することができ、ディスプレイとの貼合不良が発生を抑制しやすい。一方、第2の金属酸化物層11bの厚さは、第1の金属酸化物層11aの厚さの、好ましくは4.0%以下、より好ましくは3.0%以下、更に好ましくは2.0%以下である。第2の金属酸化物層11bの厚さがこの範囲であると、透明基板10の視感反射率の上昇を抑制できる。
 ここで、第2の金属酸化物層の厚さが非常に薄い場合がある。そのような場合の検証方法については後述する。
 本明細書における接触角は、特に水との接触角を用いて評価する。
 第2の主面10bの印刷層上における水接触角は、最大値が50°以下であることが好ましく、40°以下がより好ましく、更に好ましくは35°以下である。印刷層については、後述する。第2の主面10bの印刷層上における水接触角の最大値がこの範囲であると、第2の主面10bの全体において、ディスプレイとの貼合性を改善できる。一方、第2の主面10bの印刷層上における水接触角は例えば0°超であり、一般的には0.1°以上である。なお、水接触角の最大値の具体的な測定方法は実施例を参考にされたい。
 ここで、第1の主面10a内における色差とは、L*a*b表色系における色差ΔEのことである。
 第2の主面10b上に第2の金属酸化物層11bが存在しない領域から選ばれる任意の1点と、第2の主面10b上で第2の金属酸化物層11bが存在する領域のうち、第2の金属酸化物層11bが存在しない領域から10nm以内の領域から選ばれる任意の1点を選択し、これら2点に相当する第1の主面上の2点の反射色(a、b)の色差ΔEを、
 ΔE={(ΔL*)+(Δa*)+(Δb*)1/2
によって求める。
 色差ΔEは、好ましくは1.5以下であり、より好ましくは0.8以下であると、第1の主面10a内における色味のばらつきを抑制できる。ここで、10mm以内の領域において色差を測定した理由は、遠くの2点において色差が生じる場合よりも、近傍の2点において色差が生じる場合の方が、より色味の変化を認識しやすいためである。
 第2の金属酸化物層11bの面積は、第2の主面10bの面積の50%以上であることが好ましい。より好ましくは60%以上、更に好ましくは70%以上である。第2の金属酸化物層11bの面積がこの範囲であると、第2の主面10bにおいて、接触角の小さい領域を十分確保できるため、ディスプレイとの貼合不良を解消しやすい。一方、第2の金属酸化物層11bの面積は、第2の主面10bの面積の99%以下であることが好ましく、より好ましくは90%以下、更に好ましくは85%以下である。第2の金属酸化物層11bの面積がこの範囲であると、金属酸化物層が存在しない領域が確保でき、上記製造方法において治具により透明基板10を固定する面積が確保できるため、好ましい。
 金属酸化物層が存在しない領域の設置位置は特に限られず、例えば第2の主面10bの中央部に設けられても良く、第2の主面10bの周縁部に設けられても良い。
 金属酸化物層が存在しない領域の設置数は特に限られず、1か所であっても良く、複数個所であっても良い。
 金属酸化物層が存在しない領域の形状は特に限られず、例えば矩形、円形、楕円形、多角形などであっても良い。
 更に、金属酸化物層付き透明基板101は、第1の主面10aと第2の主面10bをつなぐ側面10c上にも金属酸化物層11cを有することが好ましい。金属酸化物層11cにより側面10cにおけるマイクロクラックの発生を抑制することができる。マイクロクラックを抑制することで、マイクロクラックが成長して割れの起点になることを抑制できるため、ディスプレイや表示装置筐体への組付けといった後の工程において割れの発生を有意に抑制することができ好ましい。なお本発明においてはこれに限られず、金属酸化物層11cを形成しなくても良い。
 以降の段落で、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板の各層について詳細を説明する。
(透明基板)
 透明基板10は、一般に金属酸化物層による低反射性の付与が求められている透明な材料からなるものであれば、特に限定されず、例えば、ガラス、樹脂、またはそれらの組み合わせ(複合材料、積層材料等)からなるものが好ましく使用される。また、透明基板10の形態についても特に限定されず、例えば、剛性を有する板状、柔軟性を有するフィルム状等とすることができる。
 透明基板10として用いられる樹脂基板としては、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂基板、ビスフェノールAのカーボネート等の芳香族ポリカーボネート系樹脂基板、ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル系樹脂基板等が挙げられる。
 高分子フィルム(フィルム状の透明基板10)としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系フィルム、ポリプロピレン等のポリオレフィン系フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、アクリル樹脂系のフィルム、ポリエーテルサルフォンフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリカーボネートフィルム等が挙げられる。
 透明基板10として用いられるガラス基板としては、二酸化ケイ素を主成分とする一般的なガラス、例えば、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、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等のガラスからなる基板が挙げられる。
 透明基板10としてガラス基板を用いる場合、ガラスの組成は、成形や化学強化処理による強化が可能な組成であることが好ましく、ナトリウムを含んでいることが好ましい。
 ガラスの組成は特に限定されず、種々の組成を有するガラスを用いることができる。例えば、酸化物基準のモル%表記で、以下の組成を有するアルミノシリケートガラスが挙げられる。(i)SiOを50~80%、Alを2~25%、LiOを0~20%、NaOを0~18%、KOを0~10%、MgOを0~15%、CaOを0~5%、Yを0~5%及びZrOを0~5%含むガラス、(ii)SiOを50~74%、Alを1~10%、NaOを6~14%、KOを3~11%、MgOを2~15%、CaOを0~6%及びZrOを0~5%含有し、SiO及びAlの含有量の合計が75%以下、NaO及びKOの含有量の合計が12~25%、MgO及びCaOの含有量の合計が7~15%であるガラス、(iii)SiOを68~80%、Alを4~10%、NaOを5~15%、KOを0~1%、MgOを4~15%及びZrOを0~1%含有するガラス、(iv)SiOを67~75%、Alを0~4%、NaOを7~15%、KOを1~9%、MgOを6~14%及びZrOを0~1.5%含有し、SiO及びAlの含有量の合計が71~75%、NaO及びKOの含有量の合計が12~20%であり、CaOを含有する場合その含有量が1%未満であるガラス。
 透明基板10としてガラスを用いる場合には、得られる基板の強度を高めるために、化学強化ガラスであることが好ましい。
 透明基板10が化学強化ガラスである場合、透明基板10の表面圧縮応力(以下、CSという。)が400MPa以上1200MPa以下であることが好ましく、700MPa以上900MPa以下であることがより好ましい。CSが400MPa以上であれば、実用上の強度として十分である。またCSが1200MPa以下であれば、自身の圧縮応力に耐えることができ、自然に破壊してしまう懸念が無い。本実施形態の金属酸化物層付き透明基板101をディスプレイ装置の前面基板(カバーガラス)として使用する場合、透明基板のCSは700MPa以上850MPa以下であることが特に好ましい。
 さらに、透明基板10の応力層の深さ(以下、DOLという。)は15~50μmが好ましく、20~40μmがより好ましい。DOLが15μm以上であれば、ガラスカッター等の鋭利な冶具を使用しても、容易にキズがついて破壊される懸念がない。またDOLが50μm以下であれば、基板自身の圧縮応力に耐えることができ、自然に破壊してしまう懸念がない。本実施形態の金属酸化物層付き透明基板101をディスプレイ装置等の前面基板(カバーガラス)として使用する場合、透明基板10のDOLは25μm以上35μm以下であることが特に好ましい。
 透明基板10の厚さは、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、樹脂基板、ガラス基板等、の場合には、厚さは0.2~5mmが好ましく、0.2~3mmがより好ましい。
 透明基板10としてガラス基板を用い、上記化学強化処理を行う場合は、これを効果的に行うために、透明基板の厚さは通常5mm以下が好ましく、3mm以下がより好ましく、2mm以下が更に好ましい。ガラス基板を用いる場合、強度確保のため、透明基板の厚さは0.2mm以上が好ましく、0.8mm以上がより好ましく、1mm以上が更に好ましい。
 また、透明基板10がガラス基板である場合の寸法は、用途に応じて適宜選択できる。例えば車載用表示装置のカバーガラスとして使用する場合は、短辺の長さが例えば50mm以上500mm以下であり、好ましくは100mm以上300mm以下であり、長辺の長さが例えば50mm以上1500mm以下、好ましくは100mm以上1200mm以下である。
 透明基板10の形状は、図示するような平坦な形状のみでなく、一か所以上の屈曲部を有する基板のような曲面を有する形状であってもよい。最近では、画像表示装置を備える各種機器(テレビ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、カーナビゲーション等)において、画像表示装置の表示面が曲面とされたものが登場している。
 透明基板10が曲面を有する場合、透明基板10の表面は、全体が曲面で構成されてもよく、曲面である部分と平坦である部分とから構成されてもよい。表面全体が曲面で構成される場合の例として、例えば、透明基板10の断面が円弧状である場合が挙げられる。
 透明基板10が曲面を有する場合、その曲率半径(以下、Rともいう。)は、透明基板10の用途、種類等に応じて適宜設定でき、特に限定されないが、50mm以上が好ましく、100mm以上がより好ましく、200mm以上が更に好ましい。曲率半径は例えば10000mm以下であり、好ましくは5000mm以下であり、より好ましくは3000mm以下である。Rが上記の上限値以下であれば、平板に比較し、意匠性に優れる。Rが上記の下限値以上であれば、曲面表面へも均一に機能層を形成できる。
(反射防止層)
 第1の主面10a上における第1の金属酸化物層11aは、例えば反射防止層として形成される。反射防止層とは、視感反射率低減の効果をもたらし、光の映り込みによる眩しさを低減するほか、画像表示装置に使用した場合には、画像表示装置からの光の透過率を向上でき、画像表示装置の視認性を向上できる層のことである。
 反射防止層として機能する第1の金属酸化物層11aの構成としては光の反射を抑制できる構成であればよく、例えば、波長550nmでの屈折率が1.9以上の高屈折率層と、波長550nmでの屈折率が1.6以下の低屈折率層とを交互に積層した構成にできる。低屈折率層と高屈折率層との層数については、特に限られないが、合計で例えば1層以上、30層以下であり、好ましくは、12層以下であり、より好ましくは8層以下である。低屈折率層は、1層以上6層以下であることが好ましく、2層以上4層以下であることがより好ましく、高屈折率層は低屈折率層と同じ層数からなることが好ましい。
 反射防止層として機能する第1の金属酸化物層11aとして、低屈折率層と高屈折率層とがそれぞれ複数、例えば6層から構成される場合、透明基板10から最も離れた層を最表層とし、最表層を1番目として透明基板側に向けて層を数えたときに、最表層を含む奇数の層、つまり最表層、3番目の層、5番目の層は、低屈折率層から構成されることが好ましい。最表層より透明基板側に隣接する層を2番目の層とすると、2番目の層を含む偶数の層、つまり、2番目の層、4番目の層、6番目の層は、高屈折率層から構成されることが好ましい。すなわち、最表層から最も離れた高屈折率層である6番目の層が透明基板10に接することが好ましい。
 低屈折率層と高屈折率層とがそれぞれ1層ずつから構成される場合、低屈折率層が最表層であり、高屈折率層が2番目の層であることが好ましい。
 反射防止層の最表層の厚さは、60nm以上130nm以下が好ましく、より好ましくは70nm以上120nm以下である。最表層の厚さが60nm以上であれば、所望の反射防止特性を得ることができ、130nm以下であれば応力による剥がれが生じにくい。
 最表層の厚さの測定は、SEM(Scanning Electron Microscopy)もしくはTEM(Transmission Electron Microscopy)による断面観察による実膜厚の測定、または、偏光解析法による光学測定が挙げられる。防眩処理がなされている場合は、SEMやTEMを使って、実膜厚を測定することが好ましい。また、各層の屈折率が既知の場合は、分光反射率や透過率から、膜厚を導出することができる(参考文献:「学薄膜と成膜技術」 著者李正中 訳者アルバック 出版社アグネ技術センター 出版年2002年)。特に、各層の屈折率が既知である場合には、分光反射率で膜厚を測定することが好ましい。
 最表層の厚さの測定方法は、反射防止層全体、反射防止層の各層、及び防汚層の厚さの測定にも適用できるが、防汚層は大変薄いため、防汚層の一部を後述の方法で除去したのち、光学測定で差分を見ることによって膜厚を導出したほうが好ましい(参考文献:国際公開WO2016/068112の段落[0125]~[0129])。
 低屈折率層は、例えばケイ素を含有する材料からなることが好ましい。例えば酸化ケイ素であってもよく、酸化ケイ素にアルミをドープしたアルミドープ酸化ケイ素であってもよく、酸化ケイ素にスズやジルコニアを添加した材料であってもよい。
 2番目の層が高屈折率層である場合、高屈折率層の主成分は、例えば、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウムから選ばれる1種以上が好ましい。さらに、これらの材料のうち、生産性や、屈折率の観点から、窒化ケイ素、酸化ニオブ、酸化タンタルがより好ましく、酸化ニオブが最も好ましい。
 4番目の層以降の偶数の層、例えば4番目の層と6番目の層との主成分は、2番目の層と、主成分が同様であってもよく、2番目の層とは異なる材料でもよい。例えば、2番目の層を構成する主成分が酸化ニオブの場合、この4番目の層以降の偶数の層は、2番目の層と同様に酸化ニオブでもよく、2番目の層とは異なる材料でもよい。
 なお、反射防止層は高屈折率層と低屈折率層の総数が異なってもよく、総数が異なる場合、例えば最表層および透明基板に接する層が低屈折率層であることが好ましく、透明基板に接する低屈折率層の主成分が酸化ケイ素であることが好ましい。
(印刷層)
 本実施形態の金属酸化物層付き透明基板は更に、印刷層を有しても良い。図2は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図であり、図1の様態に加え、印刷層を更に備える構成である。図2に示すように、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板102は、透明基板10の第2の主面10bと、第2の金属酸化物層11bとの間に印刷層21を有する。
 図2において、金属酸化物層付き透明基板102は第2の主面10bの周縁部に印刷層21を有する。印刷層21は、例えば、表示の視認性と美観を高める目的で、携帯機器の表示装置の外周近傍に配置された配線回路や、携帯機器の筺体と金属酸化物層付き透明基板102の接着部等を隠ぺいするように設けられる。ここで、周縁部とは、外周から中央部に向かって、所定の幅を有する帯状領域を意味する。印刷層21は、第2の主面10bの周縁の全周に設けられていてもよく、周縁の一部に設けられていてもよい。
 印刷層21の外周は、第2の主面10bの周縁部、すなわち第2の主面10bと側面10cとの境界に接していてもよく、第2の主面10bと側面10cとの境界より、内側にあってもよい。ここで、印刷層21の「外周」は、印刷層21の外端を意味し、印刷層21の「内周」は、印刷層21の内端を意味する。
 この時、第2の金属酸化物層11bは、印刷層21上の大部分に存在することが好ましい。印刷層21上は、印刷層21が無い領域(以下開口部と称する)と比べ、水接触角が高くなりやすいため、印刷層21を覆う様に第2の金属酸化物層11bを形成することにより、印刷層21上の水接触角を低減し、貼合不良を改善できる。なお、大部分とは例えば、印刷層21の面積の50%超であり、好ましくは80%超であり、より好ましくは90%以上であり、更に好ましくは95%以上である。また、第2の金属酸化物層11bは、第2の主面10bの周縁部から、印刷層21の内周より内側の領域にわたって存在することがより好ましい。すなわち、印刷層21上、及び印刷層21の内周より内側の領域(開口部)にまで第2の金属酸化物層11bが存在することが好ましい。このようにすることで、開口部においても接触角を小さくでき、貼合不良を有意に抑制できる。
 印刷層21の幅は、例えば、上記配線回路や接着部を隠ぺい可能な幅で適宜設定できる。また、印刷層21の色は、目的に応じて所望の色を選択可能である。印刷層21は、インクを印刷する方法等により形成される。
 有機系インクは、所望の色の染料または顔料と有機系樹脂とを含む組成物である。有機系樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、フェノール樹脂、透明ABS樹脂、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニル、ポリビニルブチラール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド等のホモポリマー、及びこれらの樹脂のモノマーと共重合可能なモノマーとのコポリマーからなる樹脂が挙げられる。
 上記無機系インク及び有機系インクのなかでは、乾燥温度が低いことから、有機系インクの使用が好ましい。耐薬品性の観点から、顔料を含む有機系インクが好ましい。
(防汚層)
 本実施形態の金属酸化物層付き透明基板は更に、防汚層を有しても良い。図3は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図であり、図2の様態に加え、防汚層を更に備える構成である。図3に示すように、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板103は、金属酸化物層上に防汚層を備える。より詳細には、第1の金属酸化物層11a上に形成された第1の防汚層31aと、第2の金属酸化物層11b上に形成された第2の防汚層31bと、側面に形成された金属酸化物層11c上に形成された防汚層31cと、を有する。
 防汚層とは、表面への有機物、無機物の付着を抑制する層、または、表面に有機物、無機物が付着した場合においても、ふき取り等のクリーニングにより付着物が容易に除去できる効果をもたらす層のことである。
 防汚層としては、例えば、撥水・撥油性を有して、得られる透明基板10に防汚性を付与できるものであればよく、例えば、防汚層はフッ素を含む化合物を含み、好ましくは含フッ素有機基を有する化合物を含み、より好ましくはフッ素系シランカップリング材料を含む含フッ素有機ケイ素化合物を加水分解縮合反応させることで硬化させて得られる、含フッ素有機ケイ素化合物被膜からなる。
 第1の防汚層31aの厚さは、好ましくは2nm以上20nm以下、より好ましくは2nm以上15nm以下、さらに好ましくは2nm以上10nm以下、よりさらに好ましくは2nm以上8nm以下、特に好ましくは2nm以上6nm以下、極めて好ましくは4nmである。厚さが2nm以上であれば、第1の防汚層31aによって第1の主面10aが均一に覆われた状態となり、耐擦り性の観点で実用に耐えるものとなる。厚さが20nm以下であれば、第1の防汚層31aが形成された状態での透明基板10のヘイズ値等の光学特性が良好である。
 第2の防汚層31bを形成する場合、第2の防汚層31bの厚さは、例えば1nm以下であり、0nmに近いほど好ましい。しかしながら、第2の防汚層31bの厚さは非常に薄く、厚さを正確に測定することは困難である。そこで、防汚層が含フッ素有機基を有する化合物を含む場合、形成された防汚層の量を知る手段として、例えば下記測定方法により求められるF/Si値を用いることができる。
(F/Si値の測定方法)
 X線光電子分光装置(XPS)を用いて下記条件で測定を行い、得られたFの強度の値をSiの強度の値で除した値をF/Si値とする。
 (測定条件)線源 Mg Kα; 出力 12kV, 25mA; 検出角度 90°; 試料傾斜 0°; 測定面積 約6mm
 第2の主面10bで測定されるF/Si値は好ましくは0.08以下であり、より好ましくは0.05以下であり、0に近いほど好ましい。一方、F/Si値は、例えば0超であってもよく、0超であると、後述する金属酸化物層付き透明基板の製造方法において、第2の主面10bを治具に固定して防汚層を製膜できるため、製造工程が簡便になるという利点がある。F/Si値がこの範囲であると、第2の主面10bの接触角を小さくでき、ディスプレイとの貼合不良を抑制できる。
 側面10c上の金属酸化物層11c上にも、防汚層31cが形成されることが好ましい。防汚層31cにより側面10cにおけるマイクロクラックの発生を抑制することができる。マイクロクラックの発生を抑制することで、マイクロクラックが成長して割れの起点になることを抑制できるため、ディスプレイや表示装置筐体への組付けといったのちの工程において割れの発生を有意に抑制することができる。
(防眩層)
 金属酸化物層付き透明基板は、第1の主面10aと、金属酸化物層11aの間に、防眩層を有しても良い。防眩層は、例えば、第1の主面10aに化学的な方法、または物理的な方法で表面処理を施し、所望の表面粗さの凹凸形状を形成することで形成される。また、第1の主面10a上に防眩膜用の塗布液を塗布または噴霧して、第1の主面10a上に防眩膜を堆積させて、凹凸形状を付与することにより形成される。
 透明基板10の第1の主面10aが凹凸形状を有する場合、金属酸化物層11aの表面あるいは、第1の防汚層31aの表面における二乗平均粗さ(RMS)は、下限値として10nm以上が好ましく、20nm以上がより好ましい。上限値として1500nm以下が好ましく、1000nm以下がより好ましく、500nm以下がさらに好ましく、200nm以下が特に好ましい。RMSが前記範囲であれば、防汚層の剥がれが抑制され耐摩耗性が向上されるだけでなく、ギラツキ防止性や防眩性も両立できる。
 ここで、金属酸化物層や防汚層の表面粗さは十分平滑なので、金属酸化物層や防汚層がある状態で、上述の方法で測定されたRMSの値は、第1の主面10aの凹凸形状のRMSと同値であると考えてよい。
 なお、二乗平均粗さ(RMS)は、JIS B 0601:(2001)で規定される方法に準拠して測定できる。RMSの測定方法として具体的には、レーザー顕微鏡(キーエンス社製 商品名:VK-9700)により、試料である防眩処理後の透明基板10の測定面に対して、300μm×200μmの視野範囲を設定し、透明基板10の高さ情報を測定する。測定値に対して、カットオフ補正を行ない、得られた高さの二乗平均を求めることでRMSを算出できる。当該カットオフ値としては0.08mmを使用することが好ましい。ヘイズ値は、JIS K 7136:(2000)の規定により測定される値である。
 また、凹凸形状を有する第1の主面2を上方から観察すると、円形状の孔が観察される。このように観察される円形状の孔の大きさ、つまり、真円換算での直径は、5μm~50μmであることが好ましい。このような範囲にあることにより、透明基板10のギラツキ防止性と防眩性を両立可能である。
(変形例)
 図4、図5は変形例に係る金属酸化物層付き透明基板を示す模式図である。図4に示すように、金属酸化物層付き透明基板104の第2の金属酸化物層11bは、第2の主面10bの全面に形成されていても良い。ここでいう全面とは、第2の主面10bの面積の99%超を占めることを指す。
 図5に示すように、金属酸化物層付き透明基板105は、側面10c上に金属酸化物層が形成されなくても良い。
(第2の金属酸化物層の厚さの測定方法)
 第2の金属酸化物層は非常に薄いため、その厚さを測定することが困難である場合がある。以下では、第2の金属酸化物層が第1の金属酸化物層の5.0%未満であることを確認する手法について記載する。ここで、厚さの測定においては、第2の金属酸化物層が存在する領域において、偏り無く選択される複数個所(例えば9点)における測定結果の平均値を採用することが好ましい。なお、第2の金属酸化物層の厚さの測定方法は、下記に制限されない。
 (1)膜厚段差計を用いる方法
 第2の金属酸化物層が存在する領域と、存在しない領域の境界が特定できた場合、膜厚段差計を用いて測定することが好ましい。膜厚段差計としては、例えば触針式プロファイリングシステム(例えば、BRUKER社製Dektak)が用いられる。
 (2)蛍光X線(XRF)を用いる方法
 第2の金属酸化物層が10nm以上である場合、蛍光X線により厚さを測定する方法が好ましい。第1の金属酸化物層が反射防止層である場合、高屈折率層と低屈折率層が積層した構造を取ることが好ましい。標準サンプルとして、高屈折率層に使用される材料を用いて単層膜付き基板を作製し、単層膜の膜厚を変えたサンプルを例えば3種類用意する。これらのサンプルの蛍光X線測定を実施し、得られたピーク強度と、膜厚との関係性を直線上にプロットし、膜厚とピーク強度の換算直線を得る。その後、測定対象の透明基板の第2の主面において蛍光X線測定を行い、換算直線と比較することで膜厚が推定できる。
 (3)X線光電子分光法(XPS)を用いる方法
 第2の金属酸化物層が10nm未満である場合、X線光電子分光法により厚さを推定する方法が好ましい。第1の金属酸化物層が反射防止層である場合、高屈折率層と低屈折率層が積層した構造を取ることが好ましい。測定対象の透明基板の第2の主面においてX線光電子分光法により測定し、高屈折率層に用いられる材料元素のピークが観測された場合、第2の金属酸化物層の存在が確認できる。更に、第1の金属酸化物層に使用されていない元素、例えばアルミニウムやカリウムなどに起因するピークが観測された場合、第2の金属酸化物層の厚さが10nm未満であると推定される。これは、X線光電子分光法により測定される範囲が、測定対象の表面から7~10nm以下であることを用いた確認方法である。
(表示装置)
 以上のような金属酸化物層付き透明基板は、ディスプレイのカバーガラスとして使用できる。ディスプレイのカバーガラスとして用いられる場合、第2の主面が接着層を介してディスプレイに貼合される。すなわち、本実施形態に係る表示装置は、上記金属酸化物層付き透明基板と、ディスプレイを備え、上記金属酸化物層付き透明基板の第2の主面側がディスプレイと貼合される。本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板によれば、ディスプレイとの貼合不良を解消できる。
 接着層としては特に限られないが、透明で、化学強化ガラスとの屈折率差が小さいことが好ましい。例えば、液状の硬化性樹脂組成物を硬化して得られる透明樹脂からなる層が挙げられる。硬化性樹脂組成物としては、例えば、光硬化性樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物等が挙げられ、その中でも、硬化性化合物及び光重合開始剤を含む光硬化性樹脂組成物が好ましい。硬化性樹脂組成物を、例えば、ダイコータ、ロールコータ等の方法を用いて塗布し、硬化性樹脂組成物膜を形成する。一方、接着層は、OCAフィルム(OCAテープ)であってもよい。
 本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板と、ディスプレイとを備えた表示装置は、例えば車載用のカーナビゲーションや、スマートフォンのような携帯用端末に用いられ得る。
(金属酸化物層付き透明基板の製造方法)
 図7は、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板の製造方法の工程を示すフロー図であり、図6は本実施形態に係る製造方法において金属酸化物層付き透明基板が製造される様子を表した模式図である。図7に示すように、本実施形態に係る金属酸化物層付き透明基板の製造方法は、下記工程S101~工程S103を有する。
(工程S101)第1の主面及び第2の主面を有する透明基板を準備する工程
(工程S102)前記第2の主面の一部を治具と接触させ、前記透明基板を前記治具に固定する工程
(工程S103)前記第1の主面の側に設置された金属酸化物層の原料によって、前記第1の主面上及び前記第2の主面上に金属酸化物層を製膜する工程
(工程S101)
 工程S101は、第1の主面及び第2の主面を有する透明基板を準備する工程であり、上記(透明基板)で述べたような特性を有する透明基板を準備する。透明基板はガラス基板が好ましく、透明基板がガラス基板である場合、製造方法は特に限定されないが、例えば所望のガラス原料を溶融炉に投入し、1500~1600℃で加熱溶融し清澄した後、成形装置に供給して溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することにより製造することができる。なお、透明基板の成形方法は特に限定されず、例えば、ダウンドロー法(例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法、リドロー法等)、フロート法、ロールアウト法、プレス法等を用いることができる。
 透明基板としてガラス基板を用いる場合には、得られる基板の強度を高めるために、化学強化処理を施すことが好ましい。化学強化処理方法は特に限定されず、透明基板の主面をイオン交換し、圧縮応力が残留する表面層を形成する。具体的には、ガラス転移点以下の温度で、基板の主面近傍のガラスに含まれるイオン半径が小さなアルカリ金属イオン(例えば、Liイオン、Naイオン)を、イオン半径がより大きなアルカリ金属イオン(例えば、Liイオンに対してはNaイオンまたはKイオンであり、Naイオンに対してはKイオン)に置換する。これにより、透明基板の主面に圧縮応力が残留し、透明基板の強度が向上する。
(工程S102)
 工程S102は、第2の主面の一部を治具と接触させ、透明基板を前記治具に固定する工程である。図6の(a)は、工程S102において、治具60に、透明基板10の第2の主面10bを接触させ、透明基板10を固定する様子を示した模式図である。この時、第1の主面10aは、工程S103で製膜する金属酸化物層の原料61に対向して設置される。なお、本工程において、第2の主面10bに保護フィルムは設置されず、第2の主面10bが直接治具に接触している。
 治具60と透明基板10の第2の主面10bとの接触方法、及び透明基板10の固定方法は、特に限定されないが、例えば吸着固定や電磁的な固定であってもよく、接着剤による固定であってもよい。接着剤による固定の場合、例えばアクリル系接着剤のような接触角が上昇しない材料が好ましい。
 治具60の厚さは、好ましくは1mm以上であり、より好ましくは3mm以上である。治具60の厚さがこの範囲であると、第2の主面10b上に第2の金属酸化物層11bが均一に形成できる。一方、治具60の厚さは、好ましくは20mm以下であり、より好ましくは10mm以下であると、ターゲットとワーク間距離が確保可能である。
 治具60の第2の主面10bと接触する面積は、好ましくは第2の主面10bの面積の50%以下である。より好ましくは40%以下であり、更に好ましくは30%以下である。治具60の第2の主面10bと接触する面積がこの範囲であると、第2の主面10b上において十分な面積に第2の金属酸化物層11bを形成でき、ディスプレイとの貼合不良を解消しやすい。
 一方、治具60の第2の主面10bと接触する面積は、好ましくは第2の主面10bの面積の5%以上であり、より好ましくは10%以上であり、更に好ましくは15%以上である。治具60の第2の主面10bと接触する面積がこの範囲であると、透明基板10を治具60によって十分に固定することができる。
 治具60の設置位置は特に限られず、例えば第2の主面10bの中央部に設けられても良く、第2の主面10bの周縁部に設けられても良い。
 治具60の設置点数は特に限られず、1か所であっても良く、複数個所であっても良い。なお、治具60が複数設けられる場合、上記治具60の第2の主面10bと接触する面積とは、複数の治具が接触する合計面積を意味する。
 治具60の形状は特に限られず、例えば矩形、円形、楕円形、多角形などであっても良い。
 治具60は、更に、任意の方法で保持されても良い。例えば製膜装置内の壁面に固定されたり、搬送可能なキャリア基板に固定されたりしても良く、金属酸化物層の原料61との距離が任意の距離に保たれる。
(工程S103)
 工程S103は、第1の主面の側に設置された金属酸化物層の原料によって、第1の主面上及び前記第2の主面上に金属酸化物層を製膜する工程である。図6の(b)は、第1の主面10aに対向して設置された金属酸化物層の原料61により、第1の主面10a及び第2の主面10b及び側面10c上に金属酸化物層が形成される様子を示した模式図である。
 工程S103では、透明基板10の第1の主面10a上に第1の金属酸化物層11aが形成され、更に、製膜中に金属酸化物層の原料61が周り込むことにより第2の主面上に第2の金属酸化物層11bが、側面10c上に金属酸化物層11cが形成される。
 第1の金属酸化物層11aは例えば反射防止層として形成され、その厚さは200nm以上、400nm以下になるように製膜される。第1の金属酸化物層11aの厚さがこの範囲であると、透明基板の視感反射率を十分に抑制できる。なお、第1の金属酸化物層11aが反射防止層である場合も、原料61が回り込むことにより形成される第2の金属酸化物層11bおよび側面10c上の金属酸化物層11cは、必ずしも反射防止層としての機能を有さない。
 第2の金属酸化物層11bの厚さは、第1の金属酸化物層11aの厚さの0%超、5.0%未満となるように製膜される。第2の金属酸化物層11bの厚さがこの範囲であることで、第2の主面10bにおける接触角が抑制され、ディスプレイとの貼合不良を解消でき、かつ、透明基板10の視感反射率の上昇を抑制できる。また、本実施形態に係る製造方法では、第2の主面が治具と接触する領域には第2の金属酸化物層が形成されないが、第2の金属酸化物層11bの厚さが上記範囲であることにより、第2の金属酸化物層が存在しない領域と、存在する領域における色差を抑制できる。
 第2の金属酸化物層11bの厚さは、第1の金属酸化物層11aの厚さの、好ましくは0.1%以上、より好ましくは1.0%以上である。第2の金属酸化物層11bの厚さがこの範囲であると、第2の主面10bにおいて、第2の金属酸化物層11bを均一に製膜することができ、ディスプレイとの貼合不良の発生を抑制しやすい。一方、第2の金属酸化物層11bの厚さは、第1の金属酸化物層11aの厚さの、好ましくは4.0%以下、より好ましくは3.0%以下、更に好ましくは2.0%以下である。第2の金属酸化物層11bの厚さがこの範囲であると、透明基板10の視感反射率の上昇を抑制できる。
 なお、第2の金属酸化物層の厚さは、透明基板の傾きや治具60の厚さや、製膜時のガス圧の条件を変更することによって調整できる。
 製膜方法は特に限られず、各種製膜方法を使用できる。例えば、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレート法、スパッタリング法、プラズマCVD法等の物理蒸着法を使用できる。これらの製膜方法のなかで、スパッタリング法を用いることで、緻密で耐久性の高い膜を形成できるので好ましい。特に、パルススパッタリング法、ACスパッタリング法、デジタルスパッタリング法等のスパッタリング法により製膜することが好ましい。
 金属酸化物層を、例えば、パルススパッタリング法により製膜する場合は、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気のチャンバ内に、透明基板を配置し、所望の組成となるように金属酸化物層の原料61を選択し、ターゲットとして製膜する。このとき、チャンバ内の不活性ガスのガス種は特に限定されるものではなく、アルゴンやヘリウム等、各種不活性ガスを使用できる。
 金属酸化物層の各層は、上述したような高屈折率層と低屈折率層が積層された構造となるように製膜されることが好ましい。金属酸化物層の原料61は、各層毎に上述した材料を含むように選択されればよい。積層方法は、特に限定されないが、例えば円筒のドラム外表面に透明基板を設置し、ドラムを囲うように設置した円筒状の側壁の内表面に各層の原料を設置し、ドラムを回転させながら製膜することで、透明基板上に各層を積層していく方法(以下、回転方式と称する)や、透明基板を一方向に流動させて、透明基板の流動方向と平行な側壁の、透明基板と対抗する面に、各層の原料を設置して製膜することで、透明基板上に各層を積層していく方法(以下、流動方式と称する)などが挙げられる。このうち、流動方式であると、第2の主面上の第2の金属酸化物層11bの厚さを均一にしやすいため、好ましい。
 パルススパッタリング法により高屈折率層及び低屈折率層を製膜する場合、各層の層厚の調整は、例えば、放電電力の調整、製膜時間の調整等により可能である。
(金属酸化物層の他の形成方法)
 以上の製造方法においては、第1の金属酸化物層11aと第2の金属酸化物層11bとを一度に製膜した。本実施形態の金属酸化物層付き透明基板の作製においては、第1の金属酸化物層11aと第2の金属酸化物層11bとをそれぞれ別の工程で形成してもよい。
(印刷層を形成する工程)
 本実施形態に係る製造方法は、工程S101と工程S102の間に、更に印刷層21を形成する工程を有しても良い。印刷層21は、上述した構成で形成され得る。印刷法としては、バーコート法、リバースコート法、グラビアコート法、ダイコート法、ロールコート法、スクリーン法、インクジェット法、転写加飾法等があるが、簡便に印刷できるうえ、種々の基材に印刷でき、また透明基板10のサイズに合わせて印刷可能であることから、スクリーン印刷法が好ましい。
(防汚層を形成する工程)
 本実施形態に係る製造方法は、工程S103の後に、更に防汚層を形成する工程を有しても良い。
 例えば金属酸化物層が形成された透明基板10を、治具60に固定した状態で搬送し、防汚層の製膜工程を行うことで、金属酸化物層上に防汚層を形成する。より詳細には、第1の金属酸化物層11a上に第1の防汚層31aを、第2の金属酸化物層11b上に第2の防汚層31bを、側面に形成された金属酸化物層11c上には防汚層31cを形成する。この方法によれば、第2の主面10bを治具60に固定して金属酸化物層を製膜した後、治具60に固定したままの状態で防汚層を製膜できるため、簡便な方法で製造できる。
 第1の防汚層31aの厚さは、好ましくは2nm以上20nm以下、より好ましくは2nm以上15nm以下、さらに好ましくは2nm以上10nm以下、より更に好ましくは2nm以上8nm以下、特に好ましくは2nm以上6nm以下、極めて好ましくは4nmである。厚さが2nm以上であれば、第1の防汚層31aによって第1の主面10aが均一に覆われた状態となり、耐擦り性の観点で実用に耐えるものとなる。厚さが20nm以下であれば、第1の防汚層31aが形成された状態での透明基板10のヘイズ値等の光学特性が良好である。
 第2の主面10bを治具60に固定して金属酸化物層を製膜した後、治具60に固定したままの状態で防汚層を製膜した場合、例えばF/Si値は0超である。一方、F/Si値は好ましくは0.08以下であり、より好ましくは0.05以下であり、0に近いほど好ましい。F/Si値がこの範囲であると、第2の主面10bの接触角を小さくでき、ディスプレイとの貼合不良を抑制できる。
 なお、防汚層は、例えば第1の主面のみに形成されても良い。その場合、例えば工程S103において金属酸化物層を製膜後、治具60から透明基板10を取り外し、第2の主面10bに保護フィルムを貼合した状態で改めて防汚層を製膜すればよい。この方法によれば、第2の主面における接触角の上昇を抑制でき、ディスプレイとの貼合不良の発生を抑制しやすい。
 防汚層の製膜方法としては、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレート法、スパッタ法、プラズマCVD法等の乾式法、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法、スリットコート法、スプレー法等の湿式法のどちらも使用できる。好ましくは真空蒸着法が用いられる。
 このようにして、含フッ素加水分解性ケイ素化合物を含む被膜形成用組成物が、透明基板10の金属酸化物層上に付着される。さらに付着と同時にまたは付着後、含フッ素加水分解性ケイ素化合物が加水分解縮合反応することにより、金属酸化物層に化学結合するとともに、分子間でシロキサン結合して含フッ素有機ケイ素化合物被膜となる。
(防眩層を形成する工程)
 本実施形態に係る製造方法は、工程S102の前に、更に防眩層を形成する工程を有しても良い。防眩層は、例えば、第1の主面10aに化学的な方法、または物理的な方法で表面処理を施し、所望の表面粗さの凹凸形状を形成することで形成される。また、第1の主面10aの主面に防眩膜用の塗布液を塗布または噴霧して、第1の主面10aに防眩膜を堆積させて、凹凸形状を付与することにより形成される。
 透明基板10がガラスである場合、例えば以下のような防眩処理が挙げられる。
 化学的な方法による防眩処理として、具体的には、フロスト処理を施す方法が挙げられる。フロスト処理は、例えば、フッ化水素とフッ化アンモニウムの混合溶液に、被処理体である透明基板10を浸漬して行われる。
 物理的方法による防眩処理として、例えば、結晶質二酸化ケイ素粉、炭化ケイ素粉等を加圧空気で透明基板10の表面に吹きつけるいわゆるサンドブラスト処理や、結晶質二酸化ケイ素粉、炭化ケイ素粉等を付着させたブラシを水で湿らせて、これを用いて透明基板10表面を研磨する方法等で行われる。
 中でも、化学的表面処理であるフロスト処理は、被処理体表面におけるマイクロクラックが生じ難く、透明基板10の強度の低下が生じ難いため、好ましく利用できる。
 防眩処理として、防眩膜用の塗布液を塗布する方法としては、公知のウェットコート法であり、スプレーコート法、静電塗装法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法、カーテンコート法、スクリーンコート法、インクジェット法、フローコート法、グラビアコート法、バーコート法、フレキソコート法、スリットコート法、ロールコート法等を使用できる。
 中でもスプレーコート法や静電塗装法は、防眩膜を堆積する優れた方法として挙げられる。防眩膜用の塗布液を用い、スプレー装置により透明基板10に処理して防眩膜を形成でき、透明基板10の防眩処理ができる。スプレーコート法によれば、広い範囲でヘイズ値などを変更できる。これは塗布液の塗布量、材料構成を自由に変えることで要求特性を得るのに必要な凹凸形状を比較的に容易に作製できるためである。特に静電塗装法はより好ましい。
 以上説明したように、本明細書には以下の構成が開示されている。
[1]第1の主面及び第2の主面を有する透明基板と、
 前記第1の主面上の第1の金属酸化物層と、
 前記第2の主面上の第2の金属酸化物層を有し、
 前記第1の金属酸化物層は、反射防止層であり、
 前記第1の金属酸化物層の厚さは、200nm~400nmであり、
 前記第2の金属酸化物層の厚さは、前記第1の金属酸化物層の厚さの0%超~5.0%未満である、金属酸化物層付き透明基板。
[2]前記第2の主面は、前記第2の金属酸化物層が存在する領域と、前記第2の金属酸化物層が存在しない領域を有する、[1]に記載の金属酸化物層付き透明基板。
[3]前記第2の金属酸化物層の面積は、前記第2の主面の面積の50%以上である、[1]または[2]に記載の金属酸化物層付き透明基板。
[4]前記第2の主面の周縁部に印刷層を有し、前記第2の金属酸化物層が、前記印刷層上の大部分に存在する、[1]~[3]のいずれか1つに記載の金属酸化物層付き透明基板。
[5]前記第2の主面の周縁部に印刷層を有し、
 前記第2の金属酸化物層が、前記第2の主面の周縁部から、前記第2の主面の前記印刷層の内周より内側に渡って存在する、[3]に記載の金属酸化物層付き透明基板。
[6]前記第1の主面と前記第2の主面を接続する側面上に、金属酸化物層を有する、[1]~[5]のいずれか1つに記載の金属酸化物層付き透明基板。
[7]前記第1の金属酸化物層上に第1の防汚層を有し、前記第2の金属酸化物層上に第2の防汚層を有する、[1]~[6]のいずれか1つに記載の金属酸化物層付き透明基板。
[8]前記第2の主面において、下記方法により測定されるF/Si値が0超~0.08以下である、[7]に記載の金属酸化物層付き透明基板。
 (F/Si測定方法)X線光電子分光装置で下記条件により測定されるFの強度の値をSiの強度の値で除した値をF/Si値とする。
 (測定条件)線源 Mg Kα; 出力 12kV, 25mA;検出角度 90°; 試料傾斜 0°; 測定面積 約6mm
[9]前記第2の金属酸化物層が存在する領域と、前記第2の金属酸化物層が存在しない領域の、色差ΔEが、1.5以下である、[2]に記載の金属酸化物層付き透明基板。
[10]前記第2の主面は、ディスプレイに貼合する面である、[1]~[9]のいずれか1つに記載の金属酸化物層付き透明基板。
[11]前記第1の金属酸化物層は、高屈折率層と、低屈折率層とを交互に合計で1層以上6層以下積層させた積層構造であり、前記高屈折率層の主成分は、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウムから選択される少なくとも1種である[1]~[10]のいずれか1つに記載の金属酸化物層付き透明基板。
[12]前記第1の防汚層および第2の防汚層は、フッ素を含む化合物を含む、[7]または[8]に記載の金属酸化物層付き透明基板。
[13]前記第1の主面と前記第1の金属酸化物層の間に、防眩層を有する、[1]~[12]のいずれか1つに記載の金属酸化物層付き透明基板。
[14]前記透明基板は、化学強化ガラスである、[1]~[13]のいずれか1つに記載の金属酸化物層付き透明基板。
[15][1]~[14]のいずれか1つに記載の金属酸化物層付き透明基板と、ディスプレイを備え、
 前記第2の主面の側が、前記ディスプレイと貼合された、表示装置。
[16]第1の主面及び第2の主面を有する透明基板を準備する工程と、
 前記第2の主面の一部を治具と接触させ、前記透明基板を前記治具に固定する工程と、
 前記第1の主面に対向して設置された金属酸化物層の原料によって、前記第1の主面上に第1の金属酸化物層を、前記第2の主面上に第2の金属酸化物層を製膜する工程と、を有し、
 前記第1の金属酸化物層が、反射防止層であり、
 前記第1の金属酸化物層の厚さが、200nm~400nmであり、
 前記第2の金属酸化物層の厚さが、前記第1の金属酸化物層の厚さの0%超~5.0%未満となるように製膜する、金属酸化物層付き透明基板の製造方法。
[17]前記第2の主面の前記治具と接触する面積が、前記第2の主面の50%以下である、[16]に記載の金属酸化物層付き透明基板の製造方法。
[18]前記治具の厚さが1mm以上である[16]または[17]に記載の金属酸化物層付き透明基板の製造方法。
 次に、本発明に係る実施例を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。例1~例3は本発明の実施例であり、例4~例5は比較例である。表1は、実施例におけるサンプル条件と評価結果を示したものである。
(例1)
 透明基板として、厚さ1.3mmの、対向する一対の主面が300mm×150mmの四角形の板状透明基板(Dragontrail(登録商標)、AGC社製、化学強化用アルミノシリケートガラス)を用いた。透明基板に次のように(1)防眩処理、(2)化学強化処理、(3)印刷層の形成、(4)治具への固定(5)金属酸化物層の形成、その順に以下の手順で行い、金属酸化物層付き透明基板を得た。
(1)防眩処理
 透明基板(ガラス基板)の第1の主面に以下の手順により、フロスト処理による防眩処理を施した。まず、耐酸性の保護フィルムを、透明基板の防眩処理を施さない第2の主面に貼合した。次いで、このガラス基板を3質量%のフッ化水素水溶液に3分間浸漬し、ガラス基板の第1の主面の表面をエッチングして表面に付着した汚れを除去した。次いでガラス基板を15質量%フッ化水素、15質量%フッ化カリウム混合水溶液に3分間浸漬し、ガラス基板の第1の主面の表面に対してフロスト処理を行った。このガラス基板を10質量%フッ化水素水溶液に6分間浸漬して第1面表面のヘイズ値を25%に調整した。なお、ヘイズ値は、JIS K 7136:(2000)に拠り、ヘイズメータ(商品名:HZ-V3、スガ試験機社製)を用いて測定した。
(2)化学強化処理
 次に、ガラス基板を450℃に加熱・溶解させた硝酸カリウム塩にガラス基板を2時間浸漬した。その後、ガラス基板を溶融塩より引き上げ、室温まで1時間で徐冷して化学強化ガラス基板を得た。こうして得られた化学強化ガラス基板の表面圧縮応力(CS)は730MPa、応力層の深さ(DOL)は30μmである。
(3)印刷層の形成
 第2の主面の周辺部の四辺に、スクリーン印刷によって2cm幅の黒枠状に印刷を施し、黒色印刷層を形成した。まず、スクリーン印刷機により、顔料を含む有機系インクである黒色インク(商品名:GLSHF、帝国インキ社製)を塗布した後、150℃で乾燥させ、印刷層を形成した。次いで、形成した印刷層の上に、上記と同じ手順で、上記同様の黒色インクを塗布した後、150℃で乾燥させ、印刷層を積層させた。このようにして、第1の印刷層と第2の印刷層とが積層された黒色印刷層を形成し、第2の主面の外側周辺部に黒色印刷層を備えたガラス基板を得た。
(4)治具への固定
 次に、透明基板の第2の主面に接着剤を介して治具を固定した。なお、この時第2の主面に保護フィルムは設置されていない。接着剤はアクリル系の接着剤を使用した。治具の第2の主面との接触面は50mm×25mmの矩形形状で、第2の主面の面積の85%に相当した。治具の厚さは9cmであった。治具の第2の主面と接していない方の面は、透明基板よりも大きなキャリア基板に固定した。キャリア基板は製膜チャンバ内で金属酸化物層の原料であるスパッタリングターゲットに対向するように設置された。
(5)金属酸化物層の形成
 次に、スパッタリングにより金属酸化物層を製膜した。製膜においては、第1の金属酸化物層が反射防止層として機能するように、各層の成分及び原料、各層の厚さが下記表1の通りになるように条件を調整した。各層は流動方式により積層した。製膜時は、各層ともアルゴンガスに10体積%の酸素ガスを混合した混合ガスをチャンバ内に導入しながら、圧力0.3Pa、周波数20kHz、製膜パワー3.8W/cm、反転パルス幅5μsecでスパッタリングを実施し、第1の主面上に各層を積層した。形成された第1の金属酸化物層の全体厚さは250nmであり、第2の金属酸化物層の厚さは4nmであり、第1の金属酸化物層の厚さの1.6%であった。また、側面上にも金属酸化物層が形成されていた。なお、第1の金属酸化物層の厚さは製膜時の水晶振動子によるモニタリング結果であり、第2の金属酸化物層の厚さは作成したサンプルを触針式表面形状測定器(BRUKER社製、Dektak150)により下記条件で9点測定し、平均した値を用いた。
(第2の金属酸化物層の厚さ測定条件)
走査距離:3000μm
走査時間:10秒
針圧:3.00mg
プロファイル:山、谷モード
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 以上の工程により、例1における金属酸化物層付き透明基板を作成した。
(例2)
 例2では、更に(6)防汚層の形成、を実施したこと以外は例1と同様であった。
(6)防汚層の形成
 真空蒸着法により、金属酸化物層の上に防汚層を形成した。なお、透明基板は治具に固定したままとし、治具が固定されたキャリア基板をそのまま防汚層の製膜チャンバに搬送して使用した。
 まず、防汚層の材料として、含フッ素有機ケイ素化合物膜の形成材料を、防汚層製膜チャンバの加熱容器内に導入した。その後、加熱容器内を真空ポンプで10時間以上脱気して溶液中の溶媒除去を行い、含フッ素有機ケイ素化合物膜の形成用組成物(以下、防汚層形成用組成物という。)とした。防汚層形成用組成物として、KY-185(信越化学工業社製)を用いた。
 次いで、上記防汚層形成用組成物が入った加熱容器を、270℃まで加熱した。270℃に到達後は、温度が安定するまで10分間その状態を保持した。次に、透明基板を真空チャンバ内に設置した後、上記防汚層形成用組成物が入った加熱容器に接続されたマニホールドから、第1の主面に向けて防汚層形成用組成物を供給し、製膜を行った。
 製膜は、真空チャンバ内に設置した水晶振動子モニタにより膜厚を測定しながら行い、第1の主面上のフッ素含有有機ケイ素化合物膜の厚さが4nmになるまで行った。次いで、真空チャンバから取り出された透明基板を、第1の主面を上向きにしてホットプレートに設置し、大気中150℃で60分間加熱処理を行った。
 以上の工程により防汚層が形成された。形成された第1の防汚層の厚さは4nmであった。第2の防汚層の厚さは、1nm以下であると推定され、下記測定方法で測定されるF/Si値は0.026であった。
(F/Si値の測定方法)
 X線光電子分光装置(XPS)として、JPS-9030(JEOL製)を用い、下記測定条件で測定を行った。得られたFの強度の値をSiの強度の値で除した値をF/Si値とする。
(測定条件)
線源 Mg Kα
出力 12kV, 25mA
検出角度 90°
試料傾斜 0°
測定面積 約6mm
(例3)
 例3では、金属酸化物層の製膜において第2の主面の金属酸化物層の厚さが6.5nmになるよう、透明基板を傾けて設置し、回り込みを促進したこと以外は、例1と同様であった。
(例4)
 例4では、第2の主面に保護フィルムを設置した状態で、金属酸化物層の形成及び防汚層の形成を行ったこと以外は、例2と同様であった
(例5)
 例5では、金属酸化物層の製膜において第2の主面の金属酸化物層の厚さが12.5nmになるよう、透明基板を傾けて設置し、回り込みを促進したという条件で実施したこと以外は、例1と同様であった。例5では、第2の主面の金属酸化物層の厚さが12.5nmであった。
 各サンプルにおいて、水接触角、ヘキサデカン接触角、平均色差、視感反射率を評価した。各例の条件と評価結果を下記表2に示す。
(水接触角の測定方法)
 第2の主面上の、印刷層が存在する領域と、印刷層が存在しない領域(開口部)のそれぞれにおいて、任意の9点を選択し、約1.6μLの蒸留水を滴下し、それぞれの水接触角を、接触角計(共和界面化学社製、PCA-11)を用いて測定し、平均値を求めた。なお、9点は開口部の全域において偏りのないように選択した。
(色差の測定方法)
 測定装置として、分光測定器(コニカミノルタ社製、CM2600d)により、分光反射率を取得した。その分光反射率より反射色(a、b)を求めた。
 まず、金属酸化物層付き透明基板の第2の主面を下向きにして、床から30cm以上の台に中空で測定可能な状態で設置し、第1の主面における開口部において測定を行った。
 次に、第2の主面10b上に第2の金属酸化物層11bが存在しない領域から選ばれる任意の1点と、第2の主面10b上で第2の金属酸化物層11bが存在する領域のうち、第2の金属酸化物層11bが存在しない領域から10mm以内の領域から選ばれる任意の1点を選択し、これら2点に相当する第1の主面上の2点の反射色を測定し、この2点における反射色(a、b)の色差ΔEを、
 ΔE={(ΔL*)+(Δa*)+(Δb*)1/2
 によって求めた。同様の方法で、18点、計9組において、ΔEを求め、その平均値を採用した。
(視感反射率の測定方法)
 金属酸化物層付き透明基板の第2の主面を下向きにして、床から30cm以上の台に中空で測定可能な状態で設置をし、第2の主面の開口部と対向する第1の主面の領域において分光測色計(コニカミノルタ社製、CM2600d)により、分光反射率をSCIモードで測定し、その分光反射率から、視感反射率(JIS Z 8701:(1999)において規定されている反射の刺激値Y)を求めた。色感反射率は、9点で測定しその平均値を用いた。9点は開口部の全域において偏りのないように選択した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2からわかるように、例1~3では第2の主面に第2の金属酸化物層が形成され、第2の金属酸化物層の厚さが、第1の金属酸化物層の厚さの5.0%未満であるため、水接触角の最大値を50°以下に抑制し、視感反射率を5.0%以下に抑制できた上、第1の主面上の色差ΔEを1.5以下に抑制できた。特に例1および2では、第2の金属酸化物層の厚さが、2.0%以下であることで、色差ΔEを0.8以下に抑制できた。
 一方、例5では、第2の金属酸化物層の厚さが第1の金属酸化物層の厚さの5.0%以上であるため、第1の主面上の色差ΔEが1.5以上となり、視感反射率も5.0%以上となった。例4では、第2の金属酸化物層が形成されず、第2の主面におけるF/Si値が0.015であった。例4では第2の主面に保護フィルムを設置しているため、金属酸化物層や防汚層は形成されないが、保護フィルムの粘着成分由来のフッ素成分により、第2の主面におけるF/Si値が上昇した他、保護フィルムの粘着成分由来の炭素成分が付着したため、第2の主面の接触角が高くなっている。特に印刷層上の領域において接触角が高くなった。
 なお、防汚層を形成した例2では、第2の金属酸化物層が形成された上で、第2の主面におけるF/Si値が0.08以下であるため、水接触角の最大値を50°以下に抑制できた。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は2021年11月26日出願の日本特許出願(特願2021-192511)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
10  透明基板
10a 透明基板の第1の主面
10b 透明基板の第2の主面
10c 透明基板の側面
11a 第1の金属酸化物層
11b 第2の金属酸化物層
11c 透明基板の側面上の金属酸化物層
21  印刷層
31a 第1の防汚層
31b 第2の防汚層
31c 透明基板の側面上の防汚層 
60  治具
61  金属酸化物層の原料
101~105 金属酸化物層付き透明基板

Claims (18)

  1.  第1の主面及び第2の主面を有する透明基板と、
     前記第1の主面上の第1の金属酸化物層と、
     前記第2の主面上の第2の金属酸化物層を有し、
     前記第1の金属酸化物層は、反射防止層であり、
     前記第1の金属酸化物層の厚さは、200nm~400nmであり、
     前記第2の金属酸化物層の厚さは、前記第1の金属酸化物層の厚さの0%超~5.0%未満である、金属酸化物層付き透明基板。
  2.  前記第2の主面は、前記第2の金属酸化物層が存在する領域と、前記第2の金属酸化物層が存在しない領域を有する、請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  3.  前記第2の金属酸化物層の面積は、前記第2の主面の面積の50%以上である、請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  4.  前記第2の主面の周縁部に印刷層を有し、前記第2の金属酸化物層が、前記印刷層上の大部分に存在する、請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  5.  前記第2の主面の周縁部に印刷層を有し、
     前記第2の金属酸化物層が、前記第2の主面の周縁部から、前記第2の主面の前記印刷層の内周より内側に渡って存在する、請求項3に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  6.  前記第1の主面と前記第2の主面を接続する側面上に、金属酸化物層を有する、請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  7.  前記第1の金属酸化物層上に第1の防汚層を有し、前記第2の金属酸化物層上に第2の防汚層を有する、請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  8.  前記第2の主面において、下記方法により測定されるF/Si値が0超~0.08以下である、請求項7に記載の金属酸化物層付き透明基板。
     (F/Si測定方法)X線光電子分光装置で下記条件により測定されるFの強度の値をSiの強度の値で除した値をF/Si値とする。
     (測定条件)線源 Mg Kα; 出力 12kV, 25mA;検出角度 90°; 試料傾斜 0°; 測定面積 約6mm
  9.  前記第2の金属酸化物層が存在する領域と、前記第2の金属酸化物層が存在しない領域の、色差ΔEが、1.5以下である、請求項2に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  10.  前記第2の主面は、ディスプレイに貼合する面である、請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  11.  前記第1の金属酸化物層は、高屈折率層と、低屈折率層とを交互にそれぞれ1層以上6層以下積層させた積層構造であり、前記高屈折率層の主成分は、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウムから選択される少なくとも1種である請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  12.  前記第1の防汚層および第2の防汚層は、フッ素を含む化合物を含む、請求項7に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  13.  前記第1の主面と前記第1の金属酸化物層の間に、防眩層を有する、請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  14.  前記透明基板は、化学強化ガラスである、請求項1に記載の金属酸化物層付き透明基板。
  15.  請求項1~14のいずれか1項に記載の金属酸化物層付き透明基板と、ディスプレイを備え、
     前記第2の主面側が、前記ディスプレイと貼合された、表示装置。
  16.  第1の主面及び第2の主面を有する透明基板を準備する工程と、
     前記第2の主面の一部を治具と接触させ、前記透明基板を前記治具に固定する工程と、
     前記第1の主面に対向して設置された金属酸化物層の原料によって、前記第1の主面上に第1の金属酸化物層を、前記第2の主面上に第2の金属酸化物層を製膜する工程と、を有し、
     前記第1の金属酸化物層が、反射防止層であり、
     前記第1の金属酸化物層の厚さが、200nm~400nmであり、
     前記第2の金属酸化物層の厚さが、前記第1の金属酸化物層の厚さの0%超~5.0%未満となるように製膜する、金属酸化物層付き透明基板の製造方法。
  17.  前記第2の主面の前記治具と接触する面積が、前記第2の主面の50%以下である、請求項16に記載の金属酸化物層付き透明基板の製造方法。
  18.  前記治具の厚さが1mm以上である請求項16または17に記載の金属酸化物層付き透明基板の製造方法。
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