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JP6773036B2 - Glass substrate suitable for cover glass of mobile display devices, etc. - Google Patents
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Glass substrate suitable for cover glass of mobile display devices, etc. Download PDF

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Description

本発明は、高い耐擦傷性、滑り性、良好な視認性、及び低反射率を有するガラス基板、特に、モバイルディスプレイ機器のカバーガラス等として好適に用いられるガラス基板に関する。 The present invention relates to a glass substrate having high scratch resistance, slipperiness, good visibility, and low reflectance, particularly a glass substrate preferably used as a cover glass of a mobile display device or the like.

近年、モバイル機器、タッチパネル等の液晶ディスプレイ素子においては、ディスプレイ素子の表面の保護のためのカバーガラスが多く用いられている。また、時計やカメラのファインダーなどの保護ガラスにおいても、優れた耐傷性と良好な視認性を有するガラス板が用いられている(特許文献1、特許文献2参照)。 In recent years, in liquid crystal display elements such as mobile devices and touch panels, a cover glass for protecting the surface of the display element is often used. Further, a glass plate having excellent scratch resistance and good visibility is also used in the protective glass of a watch or a camera finder (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

このようなディスプレイ素子におけるカバーガラスにおいては、より割れにくく、傷つきにくくするために、高硬度、高耐擦傷性であることが要求されている。しかし、硬度、耐擦傷性を高めるために、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)層などをガラス基板上に形成した場合、通常、カバーガラスのすべり性を付与するために、ガラス基板上に形成されている表面に形成されるフッ素コーティング層との密着性が低下し、使用中に著しくすべり性が低下してしまうという問題があった(特許文献3参照)。 The cover glass of such a display element is required to have high hardness and high scratch resistance in order to make it more difficult to break and scratch. However, when a diamond-like carbon (DLC) layer or the like is formed on a glass substrate in order to increase hardness and scratch resistance, it is usually formed on the glass substrate in order to impart slipperiness to the cover glass. There is a problem that the adhesion to the fluorine coating layer formed on the surface is lowered and the slipperiness is remarkably lowered during use (see Patent Document 3).

特開2009−186234号公報JP-A-2009-186234 特開2009−186236号号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-186236 特開2010−228307号号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-228307

本発明の目的は、優れた耐擦傷性や耐腐食性、良好な視認性を有するガラス基板、特に、モバイル機器、タッチパネル等のディスプレイ素子のカバーガラスなどとして好適に用いられるガラス基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a glass substrate having excellent scratch resistance, corrosion resistance, and good visibility, in particular, a glass substrate suitably used as a cover glass for display elements such as mobile devices and touch panels. It is in.

本発明者らは、上記の状況に鑑み鋭意研究した結果、下記する本発明を完成するに至った。
1.表面側にフッ素コーティング層と、基板側にダイヤモンドライクカーボン(DLC)層を有するガラス基板において、下式(1)で表されるアルコキシシランと、下式(2)で表されるアルコキシシランと、を含むアルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンを含有するフィルムからなる中間層を、前記フッ素コーティング層と前記DLC層との間に有することを特徴とするガラス基板。
{Si(OR (1)
(Rはウレイド基で置換された炭素原子数1〜12の炭化水素基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、pは1又は2の整数を表す。)
(RSi(OR4−n (2)
(Rは、水素原子、又はヘテロ原子、ハロゲン原子、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタクリロキシ基、イソシアネート基若しくはアクリロキシ基で置換されていてもよい、炭素原子数1〜8の炭化水素基である。Rは炭素原子数1〜5のアルキル基である。nは0〜3の整数である。)
2.式(1)で表されるアルコキシシランが、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン及びγ−ウレイドプロピルトリプロポキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、上記1に記載のガラス基板。
3.式(2)で表されるアルコキシシランが、式(2)中、nが0である、テトラアルコキシシランである、上記1又は2に記載のガラス基板。
4.式(1)で表されるアルコキシシランが、全アルコキシシラン中、0.5%以上含まれる上記1〜3のいずれかに記載のガラス基板。
5.式(1)で表されるアルコキシシランが、全アルコキシシラン中、0.5〜60モル%含まれ、かつ式(2)で表されるアルコキシシランが全アルコキシシラン中、40〜99.5モル%含まれる、上記1〜4のいずれかに記載のガラス基板。
6.フッ素コーティング層が、パーフルオロアルキル又はパーフルオロポリエーテルのシラン化合物の縮重合物から形成される上記1〜5のいずれかに記載のガラス基板。
7.フッ素コーティング層の厚みが1〜30nmであり、ダイヤモンドライクカーボン層の厚みが50〜150nmであり、かつ中間層の厚みが10〜500nmである上記1〜6のいずれかに記載のガラス基板。
8.上記1〜7のいずれかに記載のガラス基板を備えるディスプレイ素子。
As a result of diligent research in view of the above circumstances, the present inventors have completed the following invention.
1. 1. In a glass substrate having a fluorine coating layer on the surface side and a diamond-like carbon (DLC) layer on the substrate side, an alkoxysilane represented by the following formula (1) and an alkoxysilane represented by the following formula (2) A glass substrate characterized by having an intermediate layer made of a film containing a polysiloxane obtained by polycondensing an alkoxysilane containing the above-mentioned fluorine coating layer and the DLC layer.
R 1 {Si (OR 2 ) 3 } P (1)
(R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms substituted with a ureido group, R 2 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and p represents an integer of 1 or 2.)
(R 3 ) n Si (OR 4 ) 4-n (2)
(R 3 may be substituted with a hydrogen atom or a hetero atom, a halogen atom, a vinyl group, an amino group, a glycidoxy group, a mercapto group, a methacryloxy group, an isocyanate group or an acryloxy group, and has 1 to 8 carbon atoms. It is a hydrocarbon group. R 4 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. N is an integer of 0 to 3.)
2. The alkoxysilane represented by the formula (1) is at least one selected from the group consisting of γ-ureidopropyltriethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, and γ-ureidopropyltripropoxysilane. The glass substrate described.
3. 3. The glass substrate according to 1 or 2 above, wherein the alkoxysilane represented by the formula (2) is a tetraalkoxysilane in which n is 0 in the formula (2).
4. The glass substrate according to any one of 1 to 3 above, wherein 0.5% or more of the alkoxysilane represented by the formula (1) is contained in the total alkoxysilane.
5. The alkoxysilane represented by the formula (1) is contained in an amount of 0.5 to 60 mol% in the total alkoxysilane, and the alkoxysilane represented by the formula (2) is contained in an amount of 40 to 99.5 mol in the total alkoxysilane. % The glass substrate according to any one of 1 to 4 above.
6. The glass substrate according to any one of 1 to 5 above, wherein the fluorine coating layer is formed from a polycondensation polymer of a silane compound of perfluoroalkyl or perfluoropolyether.
7. The glass substrate according to any one of 1 to 6 above, wherein the fluorine coating layer has a thickness of 1 to 30 nm, the diamond-like carbon layer has a thickness of 50 to 150 nm, and the intermediate layer has a thickness of 10 to 500 nm.
8. A display element including the glass substrate according to any one of 1 to 7 above.

本発明によれば、高い耐擦傷性やすべり性を有するとともに、表面にフッ素コーティング層、基板側にDLC層に加えて、更に、特定のポリシロキサンの中間層を有することにより、予想外のことに、透過率を向上させることができ、かつ反射率も低下するために視認性に優れたガラス基板が提供される。
また、本発明のガラス基板は、上記特定のポリシロキサンの中間層は、300℃以下という低温で硬化できるので製造効率が良く、また、ナノメートルオーダーの厚さで十分な硬度を有し、かつ、フッ素コーティング層及びDLC層に対して高い密着性を有するため、電子デバイスなどの特性に影響を与えることもなく、特に、液晶ディスプレイ素子のカバーガラスなどとして好適に用いられる。
According to the present invention, it has high scratch resistance and slipperiness, and has a fluorine coating layer on the surface, a DLC layer on the substrate side, and an intermediate layer of a specific polysiloxane, which is unexpected. In addition, a glass substrate having excellent visibility is provided because the transmittance can be improved and the reflectance is also lowered.
Further, in the glass substrate of the present invention, the intermediate layer of the specific polysiloxane can be cured at a low temperature of 300 ° C. or lower, so that the production efficiency is good, and the thickness on the order of nanometers has sufficient hardness. Since it has high adhesion to the fluorine coating layer and the DLC layer, it does not affect the characteristics of electronic devices and the like, and is particularly preferably used as a cover glass for a liquid crystal display element.

図1は、本発明の実施形態のガラス基板の例を示す模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a glass substrate according to an embodiment of the present invention.

[ガラス基板]
本発明のガラス基板は、アルカリガラス、石英ガラス、サファイアガラス、アルミナケイ素ガラスなどを素材とするガラス板が広く使用できる。厚みは、特に限定されないが、通常、好ましくは、0.1〜2.0mm、より好ましくは0.2〜1.3mmである。ガラス板は、強度を大きくするために、化学強化又は風冷強化されていてもよい。本発明のガラス基板には、その基板側にDLC層を有し、また、表面側にフッ素コーティング層を有する。
[Glass substrate]
As the glass substrate of the present invention, a glass plate made of alkali glass, quartz glass, sapphire glass, alumina silicon glass or the like can be widely used. The thickness is not particularly limited, but is usually preferably 0.1 to 2.0 mm, more preferably 0.2 to 1.3 mm. The glass plate may be chemically strengthened or air-cooled strengthened in order to increase the strength. The glass substrate of the present invention has a DLC layer on the substrate side and a fluorine coating layer on the surface side.

[DLC層]
ガラス基板の基板側に有するDLC層は、高い耐擦傷性や耐腐食性を付与するために形成される。本発明におけるDLC層は、アセチレン、メタンなどの炭化水素ガスを原料にし、プラズマCVD法、スパッタリング法、イオン化蒸着法など、なかでも、好ましくはスパッタリング法によって容易に得られる。原料には、水素を含有することもできる。
本発明におけるDLC層は、厚みが好ましくは、50〜150nm、より好ましくは70〜130nmである。また、屈折率は、低反射にするために、好ましくは1.7以下、より好ましくは1.5以下である。DLC層は、ポーラスであってもよく、空孔の体積率は、好ましくは40〜70%、より好ましくは45〜65%である。
[DLC layer]
The DLC layer on the substrate side of the glass substrate is formed to impart high scratch resistance and corrosion resistance. The DLC layer in the present invention uses a hydrocarbon gas such as acetylene or methane as a raw material, and can be easily obtained by a plasma CVD method, a sputtering method, an ionization vapor deposition method, or the like, preferably by a sputtering method. The raw material may also contain hydrogen.
The thickness of the DLC layer in the present invention is preferably 50 to 150 nm, more preferably 70 to 130 nm. The refractive index is preferably 1.7 or less, more preferably 1.5 or less in order to achieve low reflection. The DLC layer may be porous, and the volume fraction of the pores is preferably 40 to 70%, more preferably 45 to 65%.

[フッ素コーティング層]
ガラス基板の表面側に有するフッ素コーティング層は、すべり性を高め、操作のしやすさや指紋付着防止性などを改善するために形成される。フッ素コーティング層を表面に有するガラス基板は、例えば、国際公開WO2013/115191、特開2014−218639号公報などにより既知であり、フッ素コーティング層は、本発明においてもこれらの既知のものが使用できる。
本発明におけるフッ素コーティング層は、例えば、R−Q−SiX (Rは炭素数が1〜6のパーフルオロアルキルであり、Qは炭素数が1〜10のフッ素原子を含まない2価の有機基であり、Xはハロゲン原子、アルコキシ基などの加水分解性基である。)などのパーフルオロアルキル基を有するシラン化合物や、CFCFCFO(CFCFCFO)20CFCFCHOCHCHCHSiCl、CFCFCFO(CFCFCFO)20CFCFCHOCHCHCHSi(CHCH=CHなどのパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物の縮重合物などの含フッ素重合物から形成される。これらの含フッ素重合物を媒体中に分散させた液をガラス基板のDLC層上に塗布し、乾燥、加熱することによりフッ素コーティング層が形成される。
フッ素コーティング層の厚みは、光学性能、表面滑り性、摩擦耐久性および防汚性の点から、好ましくは1〜30nm、より好ましくは1〜15nmである。
[Fluorine coating layer]
The fluorine coating layer on the surface side of the glass substrate is formed to improve slipperiness, ease of operation, fingerprint adhesion prevention, and the like. A glass substrate having a fluorine coating layer on its surface is known from, for example, International Publication WO2013 / 115191, JP-A-2014-218369, and the like, and these known fluorine coating layers can be used in the present invention.
The fluorine coating layer in the present invention is, for example, R f- Q 1- SiX 1 3 (R f is a perfluoroalkyl having 1 to 6 carbon atoms, and Q 1 contains fluorine atoms having 1 to 10 carbon atoms. It is a divalent organic group, and X 1 is a hydrolyzable group such as a halogen atom or an alkoxy group.) A silane compound having a perfluoroalkyl group, CF 3 CF 2 CF 2 O (CF 2 CF) 2 CF 2 O) 20 CF 2 CF 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 SiCl 3 , CF 3 CF 2 CF 2 O (CF 2 CF 2 CF 2 O) 20 CF 2 CF 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 It is formed from a fluorine-containing polymer such as a hydrolyzate of a perfluoro (poly) ether group-containing silane compound such as Si (CH 2 CH = CH 2 ) 3 . A fluorine-coated layer is formed by applying a liquid in which these fluorine-containing polymers are dispersed in a medium onto the DLC layer of a glass substrate, drying and heating.
The thickness of the fluorine coating layer is preferably 1 to 30 nm, more preferably 1 to 15 nm from the viewpoint of optical performance, surface slipperiness, friction durability and antifouling property.

[中間層]
本発明における中間層は、上記フッ素コーティング層とDLC層との間に用いられ、下記するように、ウレイド基を持つポリシロキサンを含有することを特徴とする。これにより、100〜300℃という低温においても十分な硬度と密着性を有する膜を形成可能である。
すなわち、本発明における中間層は、下式(1)で表されるアルコキシシラン、及び必要に応じて、下式(2)で表されるアルコキシシランを含むアルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンを含有する。
[Middle layer]
The intermediate layer in the present invention is used between the fluorine coating layer and the DLC layer, and is characterized by containing a polysiloxane having a ureido group as described below. This makes it possible to form a film having sufficient hardness and adhesion even at a low temperature of 100 to 300 ° C.
That is, the intermediate layer in the present invention is a poly obtained by polycondensing an alkoxysilane represented by the following formula (1) and, if necessary, an alkoxysilane containing an alkoxysilane represented by the following formula (2). Contains siloxane.

{Si(OR (1)
式(1)中、Rはウレイド基を有する炭素原子数1〜12の炭化水素基である。なかでも、Rは、好ましくは1〜7、より好ましくは1〜5の炭化水素基であり、その任意の水素原子、好ましくは3〜15水素原子、特に好ましくは3〜11の水素原子がウレイド基で置換された基である。炭化水素基はアルキル基が好ましい。
は炭素原子数1〜5、好ましくは炭素原子数が1〜3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。pは1又は2の整数を表す。
R 1 {Si (OR 2 ) 3 } P (1)
In the formula (1), R 1 is a hydrocarbon group having a ureido group and having 1 to 12 carbon atoms. Among them, R 1 is preferably a hydrocarbon group of 1 to 7, more preferably 1 to 5, and any hydrogen atom thereof, preferably 3 to 15 hydrogen atoms, particularly preferably 3 to 11 hydrogen atoms. It is a group substituted with a hydrocarbon group. The hydrocarbon group is preferably an alkyl group.
R 2 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, and more preferably a methyl group or an ethyl group. p represents an integer of 1 or 2.

式(1)で表されるアルコキシシランは、pが1の場合は式(1−1)で表されるアルコキシシランである。
Si(OR (1−1)
また、式(1)で表されるアルコキシシランは、pが2の場合は式(1−2)で表されるアルコキシシランである。
(RO)Si−R1−Si(OR (1−2)
The alkoxysilane represented by the formula (1) is an alkoxysilane represented by the formula (1-1) when p is 1.
R 1 Si (OR 2 ) 3 (1-1)
The alkoxysilane represented by the formula (1) is an alkoxysilane represented by the formula (1-2) when p is 2.
(R 2 O) 3 Si-R 1- Si (OR 2 ) 3 (1-2)

式(1−1)で表されるアルコキシシランの具体例を挙げるが、これらに限定されるものではでない。例えば、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリプロポキシシラン、(R)−N−1−フェニルエチル−N’−トリエトキシシリルプロピルウレア、(R)−N−1−フェニルエチル−N’−トリメトキシシリルプロピルウレア等が挙げられる。なかでも、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、又はγ−ウレイドプロピルトリメトキシシランは、市販品として入手が容易であるため特に好ましい。 Specific examples of the alkoxysilane represented by the formula (1-1) will be given, but the present invention is not limited thereto. For example, γ-ureidopropyltriethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltripropoxysilane, (R) -N-1-phenylethyl-N'-triethoxysilylpropylurea, (R)-. Examples thereof include N-1-phenylethyl-N'-trimethoxysilylpropyl urea. Of these, γ-ureidopropyltriethoxysilane or γ-ureidopropyltrimethoxysilane is particularly preferable because it is easily available as a commercially available product.

式(1−2)で表されるアルコキシシランの具体例を挙げるが、これらに限定されるものではでない。例えば、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]ウレア、ビス[3−(トリエトキシシリル)エチル]ウレア、ビス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]ウレア、ビス[3−(トリプロポキシシリル)プロピル]ウレア等が挙げられる。なかでも、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]ウレアは、市販品として入手が容易であるため特に好ましい。 Specific examples of the alkoxysilane represented by the formula (1-2) will be given, but the present invention is not limited thereto. For example, bis [3- (triethoxysilyl) propyl] urea, bis [3- (triethoxysilyl) ethyl] urea, bis [3- (trimethoxysilyl) propyl] urea, bis [3- (tripropoxysilyl) Propyl] Urea and the like. Among them, bis [3- (triethoxysilyl) propyl] urea is particularly preferable because it is easily available as a commercially available product.

式(1)で表されるアルコキシシランは、中間層を得るために用いる全アルコキシシラン中において、0.5モル%以上が好ましく、より好ましくは1.0モル%以上であり、更に好ましくは2.0モル%以上である。また、式(1)で表されるアルコキシシランは、中間層を得るために用いる全アルコキシシラン中、100モル%でもよい。 The alkoxysilane represented by the formula (1) is preferably 0.5 mol% or more, more preferably 1.0 mol% or more, still more preferably 2 in the total alkoxysilane used for obtaining the intermediate layer. It is 0.0 mol% or more. The alkoxysilane represented by the formula (1) may be 100 mol% of the total alkoxysilane used to obtain the intermediate layer.

また、中間層を得るアルコキシシランは、上記式(1)で表されるアルコキシシランとともに、下式(2)で表されるアルコキシシランを使用するのが好ましい。
(RSi(OR4−n (2)
式(2)中、Rは、水素原子、又はヘテロ原子、ハロゲン原子、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタクリロキシ基、イソシアネート基若しくはアクリロキシ基で置換されていてもよい、炭素原子数1〜6の炭化水素基である。Rは炭素原子数1〜5、好ましくは1〜3のアルキル基である。nは0〜3、好ましくは0〜2の整数を表す。
Further, as the alkoxysilane for obtaining the intermediate layer, it is preferable to use the alkoxysilane represented by the following formula (2) together with the alkoxysilane represented by the above formula (1).
(R 3 ) n Si (OR 4 ) 4-n (2)
In formula (2), R 3 is a hydrogen atom or a carbon atom which may be substituted with a hetero atom, a halogen atom, a vinyl group, an amino group, a glycidoxy group, a mercapto group, a methacryloxy group, an isocyanate group or an acryloxy group. It is a hydrocarbon group of numbers 1-6. R 4 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. n represents an integer of 0 to 3, preferably 0 to 2.

式(2)中のRの例としては、脂肪族炭化水素;脂肪族環、芳香族環若しくはヘテロ環のような環構造;不飽和結合;酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子等を含んでいてもよく、分岐構造を有していてもよい、炭素原子数が1〜6の有機基である。加えて、Rはハロゲン原子、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタクリロキシ基、イソシアネート基、アクリロキシ基などで置換されていてもよい。Rは、上述したRと同義であり、好ましい範囲も同様である。Examples of R 3 in formula (2) include aliphatic hydrocarbons; ring structures such as aliphatic rings, aromatic rings or hetero rings; unsaturated bonds; hetero atoms such as oxygen atoms, nitrogen atoms and sulfur atoms. It is an organic group having 1 to 6 carbon atoms, which may contain such substances and may have a branched structure. In addition, R 3 may be substituted with a halogen atom, a vinyl group, an amino group, a glycidoxy group, a mercapto group, a metharoxy group, an isocyanate group, an acryloxy group and the like. R 4 has the same meaning as R 2 described above, and the preferred range is also the same.

式(2)で表されるアルコキシシランの具体例を挙げるが、これに限定されるものではない。すなわち、式(2)で表されるアルコキシシランにおいて、Rが水素原子である場合のアルコキシシランの具体例としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリブトキシシラン等が挙げられる。Specific examples of the alkoxysilane represented by the formula (2) will be given, but the present invention is not limited thereto. That is, in the alkoxysilane represented by the formula (2), specific examples of the alkoxysilane when R 3 is a hydrogen atom include trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, tributoxysilane and the like. ..

また、その他の式(2)、式(2)で表されるアルコキシシランの具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノプロピル)トリエトキシシラン、2−アミノエチルアミノメチルトリメトキシシラン、2−(2−アミノエチルチオエチル)トリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、クロロプロピルトリエトキシシラン、ブロモプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3―アミノプロピルジメチルエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン等が挙げられる。 Specific examples of the alkoxysilanes represented by the other formulas (2) and (2) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, and propyltrimethoxysilane. Propyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3- Aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) trimethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminopropyl) triethoxysilane, 2-aminoethylaminomethyltrimethoxysilane, 2- (2-amino Ethylthioethyl) triethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptomethyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxy Propyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-isocyanaxpropyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, chloropropyltriethoxysilane, bromopropyltriethoxysilane, 3-Methoxypropyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxy Examples thereof include silane, trimethylethoxysilane, and trimethylmethoxysilane.

式(2)で表されるアルコキシシランにおいて、nが0であるアルコキシシランは、テトラアルコキシシランである。テトラアルコキシシランは、式(1)で表されるアルコキシシランと縮合し易いので、本発明のポリシロキサンを得るために好ましい。かかる式(2)においてnが0であるアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン又はテトラブトキシシランがより好ましく、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランが特に好ましい。 In the alkoxysilane represented by the formula (2), the alkoxysilane in which n is 0 is a tetraalkoxysilane. Tetraalkoxysilane is preferable for obtaining the polysiloxane of the present invention because it easily condenses with the alkoxysilane represented by the formula (1). As the alkoxysilane in which n is 0 in the formula (2), tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane or tetrabutoxysilane is more preferable, and tetramethoxysilane or tetraethoxysilane is particularly preferable.

式(2)で表されるアルコキシシランを使用する場合、その使用量は中間層を得るために用いる全アルコキシシラン中、40〜99.5モル%であることが好ましく、より好ましくは、50〜99.5モル%であり、更に好ましくは60〜99.5モル%である。この場合、式(1)で表されるアルコキシシランは、中間層を得るために用いる全アルコキシシラン中、60モル%以下が好ましく、より好ましくは50モル%以下、更に好ましくは40モル%以下である。 When the alkoxysilane represented by the formula (2) is used, the amount used is preferably 40 to 99.5 mol%, more preferably 50 to 99.5 mol% of the total alkoxysilane used to obtain the intermediate layer. It is 99.5 mol%, more preferably 60 to 99.5 mol%. In this case, the alkoxysilane represented by the formula (1) is preferably 60 mol% or less, more preferably 50 mol% or less, still more preferably 40 mol% or less, based on the total alkoxysilane used to obtain the intermediate layer. is there.

本発明における中間層を形成するポリシロキサンは、式(1)で表されるアルコキシシラン、及び必要に応じて、式(2)で表されるアルコキシシランを含むアルコキシシランを、好ましくは重縮合して得られる。中間層は、その特性を損なわない限りにおいて、式(1)で表されるアルコキシシラン、及び式(2)で表されるアルコキシシランを、それぞれ、複数種を併用していてもよい。 The polysiloxane forming the intermediate layer in the present invention is preferably polycondensed with an alkoxysilane represented by the formula (1) and, if necessary, an alkoxysilane containing the alkoxysilane represented by the formula (2). Can be obtained. In the intermediate layer, a plurality of types of alkoxysilane represented by the formula (1) and alkoxysilane represented by the formula (2) may be used in combination as long as the characteristics are not impaired.

本発明における重縮合する方法としては、例えば、上記アルコキシシランをアルコール又はグリコールなどの有機溶媒中で加水分解・縮合する方法が挙げられる。その際、加水分解・縮合反応は、部分加水分解及び完全加水分解のいずれであってもよい。完全加水分解の場合は、理論上、アルコキシシラン中の全アルコキシド基の0.5倍モルの水を加えればよいが、通常は0.5倍モルより過剰量の水を加えるのが好ましい。水の量は、所望により適宜選択することができるが、アルコキシシラン中の全アルコキシ基の0.5〜2.5倍モルであるのが好ましい。 Examples of the polycondensation method in the present invention include a method of hydrolyzing and condensing the alkoxysilane in an organic solvent such as alcohol or glycol. At that time, the hydrolysis / condensation reaction may be either partial hydrolysis or complete hydrolysis. In the case of complete hydrolysis, theoretically, 0.5 times by mole of water of all alkoxide groups in the alkoxysilane may be added, but usually, it is preferable to add an excess amount of water by more than 0.5 times by mole. The amount of water can be appropriately selected as desired, but is preferably 0.5 to 2.5 times the molar amount of all alkoxy groups in the alkoxysilane.

本発明では、加水分解・縮合反応を促進する目的で、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸、蓚酸、マレイン酸、フマル酸などの酸;アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、エタノールアミン、トリエチルアミンなどのアルカリ;塩酸、硫酸、硝酸などの金属塩などの触媒が用いられるのが好ましい。また、アルコキシシランが溶解した溶液を加熱することで、更に、加水分解・縮合反応を促進させることも好ましい。その際、加熱温度及び加熱時間は所望により適宜選択できる。例えば、50℃〜還流下で、1〜24時間加熱・撹拌するなどの方法が挙げられる。 In the present invention, for the purpose of promoting the hydrolysis / condensation reaction, acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, formic acid, oxalic acid, maleic acid and fumaric acid; alkalis such as ammonia, methylamine, ethylamine, ethanolamine and triethylamine It is preferable to use a catalyst such as a metal salt such as hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid. It is also preferable to further promote the hydrolysis / condensation reaction by heating the solution in which the alkoxysilane is dissolved. At that time, the heating temperature and the heating time can be appropriately selected as desired. For example, a method such as heating and stirring at 50 ° C. to reflux for 1 to 24 hours can be mentioned.

また、別法として、アルコキシシラン、有機溶媒、及び蟻酸、蓚酸、マレイン酸、フマル酸等の有機酸の混合物を加熱して重縮合させる方法が挙げられる。例えば、アルコキシシラン、溶媒及び蓚酸の混合物を加熱して重縮合する方法が挙げられる。具体的には、予めアルコールに蓚酸を加えて蓚酸のアルコール溶液とした後、該溶液を加熱した状態で、アルコキシシランを混合する方法である。その際、用いる蓚酸の量は、アルコキシシランが有する全アルコキシ基の1モルに対して0.2〜2モルとすることが好ましい。この方法における加熱は、液温50〜180℃で行うことができる。好ましくは、液の蒸発、揮散などが起こらないように、還流下で数十分〜十数時間加熱する方法である。 As another method, there is a method of heating and polycondensing a mixture of an alkoxysilane, an organic solvent, and an organic acid such as formic acid, oxalic acid, maleic acid, and fumaric acid. For example, a method of heating a mixture of alkoxysilane, a solvent and oxalic acid to polycondensate it. Specifically, it is a method in which oxalic acid is added to alcohol in advance to prepare an alcohol solution of oxalic acid, and then the alkoxysilane is mixed in a heated state of the solution. At that time, the amount of oxalic acid used is preferably 0.2 to 2 mol with respect to 1 mol of all the alkoxy groups contained in the alkoxysilane. Heating in this method can be performed at a liquid temperature of 50 to 180 ° C. Preferably, it is a method of heating under reflux for several tens of minutes to ten and several hours so that evaporation and volatilization of the liquid do not occur.

ポリシロキサンを得る際に、アルコキシシランを複数種用いる場合は、アルコキシシランを予め混合した混合物として混合してもよいし、複数種のアルコキシシランを順次混合してもよい。
アルコキシシランを重縮合する際に用いられる溶媒(以下、重合溶媒ともいう)は、アルコキシシランを溶解するものであれば特に限定されない。また、アルコキシシランが溶解しない場合でも、アルコキシシランの重縮合反応の進行とともに溶解するものであればよい。一般的には、アルコキシシランの重縮合反応によりアルコールが生成するため、アルコール類、グリコール類、グリコールエーテル類、又はアルコール類と相溶性の良好な有機溶媒が用いられる。
When a plurality of types of alkoxysilanes are used in obtaining the polysiloxane, the alkoxysilanes may be mixed as a premixed mixture, or the plurality of types of alkoxysilanes may be sequentially mixed.
The solvent used for polycondensing the alkoxysilane (hereinafter, also referred to as a polymerization solvent) is not particularly limited as long as it dissolves the alkoxysilane. Even if the alkoxysilane is not dissolved, it may be dissolved as the polycondensation reaction of the alkoxysilane progresses. Generally, since alcohol is produced by the polycondensation reaction of alkoxysilane, alcohols, glycols, glycol ethers, or an organic solvent having good compatibility with alcohols is used.

上記縮合反応における有機溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール,ジアセトンアルコール等のアルコール類:エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、へキシレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、2,3−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のグリコール類:エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等のグリコールエーテル類、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホトリアミド、m−クレゾール等が挙げられる。上記の有機溶媒を複数種混合して用いてもよい。 Specific examples of the organic solvent in the condensation reaction include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, and diacetone alcohol: ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, hexylene glycol, and 1,3-propanediol. , 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 2,3-Butandiol, 1,2-Pentanediol, 1,3-Pentanediol, 1,4-Pentanediol, Glycos such as 1,5-pentanediol, 2,4-pentanediol, 2,3-pentanediol, 1,6-hexanediol: ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene Glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol Dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dipropyl ether, propylene glycol dibutyl ether, etc. Glycol ethers, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, γ-butyrolactone, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, hexamethylphosphotriamide, m-cresol and the like. Be done. A plurality of kinds of the above organic solvents may be mixed and used.

上記の方法で得られたポリシロキサンの重合溶液(以下、重合溶液ともいう。)は、原料として仕込んだ全アルコキシシランのケイ素原子をSiOに換算した濃度(以下、SiO換算濃度と称す。)を20質量%以下とすることが好ましい。この濃度範囲において任意の濃度を選択することにより、ゲルの生成を抑えて均質な溶液を得ることができる。
本発明においては、上記で得られたポリシロキサンの重合溶液をそのまま中間層を形成するために使用してもよいし、必要に応じて、上記の重合溶液を、濃縮したり、溶媒を加えて希釈したり又は他の溶媒に置換してもよい。
その際、用いる溶媒(以下、添加溶媒ともいう)は、重合溶媒と同じでもよいし、別の溶媒でもよい。この添加溶媒は、ポリシロキサンが均一に溶解している限りにおいて特に限定されず、一種でも複数種でも任意に選択して用いることができる。
The polysiloxane polymerization solution obtained by the above method (hereinafter, also referred to as a polymerization solution) has a concentration obtained by converting the silicon atom of all alkoxysilanes charged as a raw material into SiO 2 (hereinafter referred to as a SiO 2 conversion concentration). ) Is preferably 20% by mass or less. By selecting an arbitrary concentration in this concentration range, gel formation can be suppressed and a homogeneous solution can be obtained.
In the present invention, the polymerization solution of the polysiloxane obtained above may be used as it is for forming the intermediate layer, or if necessary, the above polymerization solution may be concentrated or a solvent may be added. It may be diluted or replaced with another solvent.
At that time, the solvent used (hereinafter, also referred to as an addition solvent) may be the same as the polymerization solvent or may be another solvent. The additive solvent is not particularly limited as long as the polysiloxane is uniformly dissolved, and any one or a plurality of types can be arbitrarily selected and used.

かかる添加溶媒の具体例としては、上記の重合溶媒の例として挙げた溶媒のほかに、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチル等のエステル類等が挙げられる。これらの溶媒により粘度を調整した液を、スピンコート、フレキソ印刷、インクジェット、スリットコート等により、基板上に塗布して中間層を形成する際の塗布性を向上できる。 Specific examples of such an added solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; and esters such as methyl acetate, ethyl acetate and ethyl lactate, in addition to the solvents mentioned as examples of the above-mentioned polymerization solvent. Be done. It is possible to improve the coatability when a liquid whose viscosity is adjusted by these solvents is applied onto a substrate by spin coating, flexographic printing, inkjet, slit coating or the like to form an intermediate layer.

本発明において、中間層を形成する際の塗布液には、上記ポリシロキサン以外のその他の成分、例えば、無機微粒子、メタロキサンオリゴマー、メタロキサンポリマー、レベリング剤、更には、界面活性剤等の成分が含まれていてもよい。
無機微粒子としては、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子、又はフッ化マグネシウム微粒子等の微粒子が好ましく、特にコロイド溶液の状態にあるものが好ましい。中間層を形成する際の塗布液中に無機微粒子を含有させることにより、形成される硬化被膜の表面形状及び屈折率の調整、その他の機能を付与することが可能となる。無機微粒子としては、その平均粒子径(D50)が0.001〜0.2μmが好ましく、0.001〜0.1μmが更に好ましい。平均粒子径が0.2μmを超える場合には、形成される中間層の透明性が低下する場合がある。
In the present invention, the coating liquid for forming the intermediate layer contains components other than the above polysiloxane, such as inorganic fine particles, metalloxane oligomers, metalloxane polymers, leveling agents, and surfactants. May be included.
As the inorganic fine particles, fine particles such as silica fine particles, alumina fine particles, titania fine particles, and magnesium fluoride fine particles are preferable, and those in a colloidal solution state are particularly preferable. By containing the inorganic fine particles in the coating liquid when forming the intermediate layer, it is possible to adjust the surface shape and refractive index of the cured film to be formed, and to impart other functions. The average particle size (D50) of the inorganic fine particles is preferably 0.001 to 0.2 μm, more preferably 0.001 to 0.1 μm. If the average particle size exceeds 0.2 μm, the transparency of the formed intermediate layer may decrease.

無機微粒子の分散媒としては、水及び有機溶剤を挙げることができる。コロイド溶液としては、ポリシロキサン液の安定性の観点から、pH又はpKaが1〜10が好ましく、い。2〜7がより好ましい。 Examples of the dispersion medium of the inorganic fine particles include water and an organic solvent. The colloidal solution preferably has a pH or pKa of 1 to 10 from the viewpoint of stability of the polysiloxane solution. 2 to 7 are more preferable.

コロイド溶液の分散媒に用いる有機溶剤としては、メタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル等のアルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエ−テル類を挙げることができる。これらの中で、アルコール類及びケトン類が好ましい。有機溶剤は、単独又は2種以上使用することができる。 Examples of the organic solvent used as the dispersion medium of the colloidal solution include alcohols such as methanol, propanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol and ethylene glycol monopropyl ether; Ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate and γ-butyrolactone; Esters such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane can be mentioned. Of these, alcohols and ketones are preferred. The organic solvent can be used alone or in combination of two or more.

上記メタロキサンオリゴマー、メタロキサンポリマーとしては、ケイ素、チタン、アルミニウム、タンタル、アンチモン、ビスマス、錫、インジウム、亜鉛等の単独又は複合酸化物前駆体が用いられる。メタロキサンオリゴマー、メタロキサンポリマーは、金属アルコキシド、硝酸塩、塩酸塩、カルボン酸塩等のモノマーから加水分解等により得られたものであってもよい。 As the metalloxane oligomer and metalloxane polymer, single or composite oxide precursors such as silicon, titanium, aluminum, tantalum, antimony, bismuth, tin, indium, and zinc are used. The metalloxane oligomer and metalloxane polymer may be obtained by hydrolysis or the like from monomers such as metal alkoxides, nitrates, hydrochlorides and carboxylates.

メタロキサンオリゴマー、メタロキサンポリマーは市販品でもよい。その例としては、コルコート社製メチルシリケート51、メチルシリケート53A、エチルシリケート40、エチルシリケート48、EMS−485、SS−101等;関東化学社製チタニウム−n−ブトキシドテトラマー等のチタノキサンオリゴマーが挙げられる。これらは単独で又は2種以上使用してもよい。 The metalloxane oligomer and metalloxane polymer may be commercially available products. Examples thereof include methyl silicate 51, methyl silicate 53A, ethyl silicate 40, ethyl silicate 48, EMS-485, SS-101, etc. manufactured by Corcote; and titanoxane oligomers such as titanium-n-butoxide tetramer manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

また、レベリング剤及び界面活性剤等は、公知のもの、特に市販品を用いることができる。また、ポリシロキサンに、上記したその他の成分を混合する方法は、ポリシロキサンと同時でも、後であってもよく、特に限定されない。 Further, as the leveling agent, the surfactant and the like, known ones, particularly commercially available products can be used. Further, the method of mixing the above-mentioned other components with the polysiloxane may be simultaneous with or after the polysiloxane, and is not particularly limited.

本発明のポリシロキサン溶液を、ガラス基板のDLC層上に塗布し、熱硬化することで中間層を得ることができる。ポリシロキサン溶液の塗布は、公知又は周知の方法を採用できる。例えば、ディップ法、フローコート法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、ロールコート法、ブレードコート法、エアーナイフコート法、フレキソ印刷法、インクジェット法、スリットコート法等を採用できる。中でもフレキソ印刷法、スリットコート法、インクジェット法、スプレーコート法、グラビアコート法において良好な塗膜を形成することができる。 An intermediate layer can be obtained by applying the polysiloxane solution of the present invention on the DLC layer of a glass substrate and heat-curing it. A known or well-known method can be adopted for applying the polysiloxane solution. For example, a dip method, a flow coating method, a spray method, a bar coating method, a gravure coating method, a roll coating method, a blade coating method, an air knife coating method, a flexographic printing method, an inkjet method, a slit coating method and the like can be adopted. Above all, a good coating film can be formed by the flexographic printing method, the slit coating method, the inkjet method, the spray coating method, and the gravure coating method.

ポリシロキサン溶液は、塗布前に、フィルター等を用いて濾過することが好ましい。形成された塗膜は、好ましくは室温〜120℃、より好ましくは50〜100℃で乾燥させた後、好ましくは100〜600℃、より好ましくは150℃以上で熱硬化される。乾燥に要する時間は、好ましくは1分〜30分、より好ましくは1分〜10分である。熱硬化時間は、好ましくは10分〜24時間、より好ましくは30分〜24時間である。 The polysiloxane solution is preferably filtered using a filter or the like before coating. The formed coating film is preferably dried at room temperature to 120 ° C., more preferably 50 to 100 ° C., and then thermoset at preferably 100 to 600 ° C., more preferably 150 ° C. or higher. The time required for drying is preferably 1 minute to 30 minutes, more preferably 1 minute to 10 minutes. The thermosetting time is preferably 10 minutes to 24 hours, more preferably 30 minutes to 24 hours.

本発明のガラス基板に用いられる中間層は、温度180℃を超える硬化温度であっても充分な硬さを有する硬化被膜を得ることができる。本発明における中間層の厚みは、好ましくは10〜500nm、より好ましくは30〜300nmである。 The intermediate layer used for the glass substrate of the present invention can obtain a cured film having sufficient hardness even at a curing temperature exceeding 180 ° C. The thickness of the intermediate layer in the present invention is preferably 10 to 500 nm, more preferably 30 to 300 nm.

また、熱硬化に先立ち、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等を用いてエネルギー線(紫外線等)を照射することも有効である。乾燥した塗膜にエネルギー線を照射することで、更に硬化温度を低下できたり、被膜の硬さを高めたりすることができる。エネルギー線の照射量は必要に応じて適宜選択することができるが、通常、数百〜数千mJ/cmが好ましい。It is also effective to irradiate energy rays (ultraviolet rays, etc.) with a mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, an excimer lamp, or the like prior to thermal curing. By irradiating the dried coating film with energy rays, the curing temperature can be further lowered and the hardness of the coating film can be increased. The irradiation amount of the energy ray can be appropriately selected as needed, but is usually preferably several hundred to several thousand mJ / cm 2 .

本発明では、上記のようにして得られる中間層の表面にフッ素コーティング層が設けられる。かかるフッ素コーティング層は、上記したように既知であり、既知の方法により形成される。 In the present invention, a fluorine coating layer is provided on the surface of the intermediate layer obtained as described above. Such a fluorine coating layer is known as described above and is formed by a known method.

図1は、本発明の実施形態のガラス基材の例を示す模式的な断面図である。ガラス1は、フッ素コーティング層2、中間層3、DLC層4、及びガラス基板5を備える。中間層3は、DLC層上に形成された中間層である。フッ素コーティング層は、上述した含フッ素重合物の含有液を塗布し、焼成することで形成する。DLC層を有するガラス基板用い、そのDLC層上に中間層を形成し、次いで、中間層の上にフッ素コーティング層を形成することにより本発明のガラス基版が得られる。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a glass substrate according to an embodiment of the present invention. The glass 1 includes a fluorine coating layer 2, an intermediate layer 3, a DLC layer 4, and a glass substrate 5. The intermediate layer 3 is an intermediate layer formed on the DLC layer. The fluorine coating layer is formed by applying the above-mentioned fluorine-containing polymer-containing liquid and firing it. The glass base plate of the present invention can be obtained by using a glass substrate having a DLC layer, forming an intermediate layer on the DLC layer, and then forming a fluorine coating layer on the intermediate layer.

以下に、本発明の実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限して解釈されるものではない。以下における略語の意味、及び測定方法は以下のとおりである。 Hereinafter, examples of the present invention will be shown and the present invention will be specifically described, but the present invention is not construed as being limited to the following examples. The meanings of the abbreviations and the measurement methods in the following are as follows.

TEOS:テトラエトキシシラン
UPS:3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン
MeOH:メタノール
EtOH:エタノール
IPA:イソプロピルアルコール
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル
HG:ヘキシレングリコール
BCS:エチレングリコールモノブチルエーテル
AF:FT−Net社製、「フルオマート P−5425」
TEOS: Tetraethoxysilane UPS: 3-Ureidopropyltriethoxysilane MeOH: Methanol EtOH: Ethanol IPA: Isopropyl alcohol PGME: Propylene glycol monomethyl ether HG: Hexylene glycol BCS: Ethylene glycol monobutyl ether AF: FT-Net, " Fluoromart P-5425 "

[残存アルコキシシランモノマー測定法]
ポリシロキサン溶液中の残存アルコキシシランモノマーをガスクロマトグラフィー(以下、GCと称す。)で測定した。GC測定は、Shimadzu GC−14B(島津製作所社製)を用い、下記の条件で測定した。
カラム:キャピラリーカラム CBP1−W25−100(長さ25mm、直径0.53mm、肉厚1μm)
カラム温度:開始温度50℃から15℃/分で昇温して到達温度290℃(保持時間3分)とした。
サンプル注入量:1μL、インジェクション温度:240℃、検出器温度:290℃、キャリヤーガス:窒素(流量30mL/分)、検出方法:FID法。
[Measurement method for residual alkoxysilane monomer]
The residual alkoxysilane monomer in the polysiloxane solution was measured by gas chromatography (hereinafter referred to as GC). The GC measurement was performed using Shimadzu GC-14B (manufactured by Shimadzu Corporation) under the following conditions.
Column: Capillary column CBP1-W25-100 (length 25 mm, diameter 0.53 mm, wall thickness 1 μm)
Column temperature: The temperature was raised from a starting temperature of 50 ° C. to 15 ° C./min to an ultimate temperature of 290 ° C. (holding time: 3 minutes).
Sample injection amount: 1 μL, injection temperature: 240 ° C., detector temperature: 290 ° C., carrier gas: nitrogen (flow rate 30 mL / min), detection method: FID method.

[スチールウール耐擦傷性]
スチールウール耐擦傷性試験機(大栄精機社製)、ボンスター業務用(ポンド巻)♯0000(ボンスター販売社)を用い、速度:25往復/分、距離:6cm、面積:2cm×2cm、荷重:1kgにて基板にスチールウールをこすり付けた後、水接触角を測定した。
[Steel wool scratch resistance]
Using a steel wool scratch resistance tester (manufactured by Daiei Seiki Co., Ltd.) and Bonstar commercial use (pound winding) # 0000 (bonster sales company), speed: 25 round trips / minute, distance: 6 cm, area: 2 cm x 2 cm, load: After rubbing steel wool on the substrate at 1 kg, the water contact angle was measured.

[水接触角]
接触角計DM−701(協和界面化学社製)を用い、基板上のスチールウール耐擦傷性試験箇所上に水3μm(リットル)を滴下し、水接触角を測定した。
[Water contact angle]
Using a contact angle meter DM-701 (manufactured by Kyowa Surface Chemistry Co., Ltd.), 3 μm (liter) of water was dropped onto the steel wool scratch resistance test site on the substrate, and the water contact angle was measured.

[平均透過率]
実施例及び比較例で得られたサンプル1〜3のガラス基板を、紫外可視分光光度計UV−3600(島津製作所社製品名)を用い、可視光波長(380〜780nm)における透過率スペクトルに対して、昼光スペクトルと比視感度の波長分布から得られる重価係数を乗じ、加重平均することで求められる値を平均透過率とした。JIS R3106(1998)に準じて測定した結果を表1に示す。
[平均反射率]
実施例及び比較例で得られたサンプル1〜3のガラス基板を、紫外可視分光光度計UV−3600(島津製作所社製品名)、絶対鏡面反射測定装置ASR3145、マルチパーパス大型試料室MPC−3100を用い45°反射率を視光波長(380〜780nm)における反射率スペクトルに対して、昼光スペクトルと比視感度の波長分布から得られる重価係数を乗じ、加重平均することで求められる値を平均反射率とした。JIS R3106(1998)に準じて測定した結果を表1に示す。その結果を表1に示す。
[Average transmittance]
The glass substrates of Samples 1 to 3 obtained in Examples and Comparative Examples were subjected to a transmittance spectrum at a visible light wavelength (380 to 780 nm) using an ultraviolet visible spectrophotometer UV-3600 (product name of Shimadzu Corporation). Then, the value obtained by multiplying the daylight spectrum and the valence coefficient obtained from the wavelength distribution of the luminosity function and weight averaging was used as the average transmittance. Table 1 shows the results of measurement according to JIS R3106 (1998).
[Average reflectance]
The glass substrates of Samples 1 to 3 obtained in Examples and Comparative Examples were used with an ultraviolet-visible spectrophotometer UV-3600 (product name of Shimadzu Corporation), an absolute specular reflectance measuring device ASR3145, and a multipurpose large sample chamber MPC-3100. The value obtained by multiplying the reflectance spectrum at the visual light wavelength (380 to 780 nm) by the weight coefficient obtained from the daylight spectrum and the wavelength distribution of the relative luminosity and weighting and averaging the 45 ° reflectance used. The average reflectance was used. Table 1 shows the results of measurement according to JIS R3106 (1998). The results are shown in Table 1.

[製造例1]
還流管を備えつけた4つ口反応フラスコ中に、溶媒としてMeOH(27.25g)及びアルコキシシランとしてTEOS(32.98g)を投入し、攪拌した。
次いで、溶媒としてMeOH(11.23g)、酸として6%硝酸溶液(8.75g)、及び水(15.0g)の混合物を滴下し、30分攪拌した。攪拌後、2時間還流し、次いで、アルコキシシランとして92%UPS(2.39g)、及びMeOH(2.39g)を加え、更に30分還流し、室温まで放冷した。放冷後、溶媒としてMeOH(70.67g)投入し、ポリシロキサンの溶液(A)を調製した。
このポリシロキサンの溶液をGCで測定したところ、アルコキシシランモノマーは検出されなかった。
[Manufacturing Example 1]
MeOH (27.25 g) as a solvent and TEOS (32.98 g) as an alkoxysilane were put into a four-necked reaction flask equipped with a reflux tube, and the mixture was stirred.
Then, a mixture of MeOH (11.23 g) as a solvent, a 6% nitric acid solution (8.75 g) as an acid, and water (15.0 g) was added dropwise, and the mixture was stirred for 30 minutes. After stirring, the mixture was refluxed for 2 hours, then 92% UPS (2.39 g) and MeOH (2.39 g) were added as alkoxysilane, and the mixture was further refluxed for 30 minutes and allowed to cool to room temperature. After allowing to cool, MeOH (70.67 g) was added as a solvent to prepare a polysiloxane solution (A).
When the solution of this polysiloxane was measured by GC, no alkoxysilane monomer was detected.

[比較製造例1]
還流管を備えつけた4つ口反応フラスコ中に、溶媒としてMeOH(27.92g)及びアルコキシシランとしてTEOS(34.72g)を投入し、攪拌した。
次いで、溶媒としてMeOH(13.96g)、酸として6%硝酸溶液(8.75g)、及び水(14.65g)の混合物を滴下し、30分攪拌した。攪拌後、2時間30分還流し、室温まで放冷した。放冷後、溶媒としてMeOH(70.67g)を投入し、ポリシロキサンの溶液(B)を調製した。
このポリシロキサンの溶液をGCで測定したところ、アルコキシシランモノマーは検出されなかった。
[Comparative Manufacturing Example 1]
MeOH (27.92 g) as a solvent and TEOS (34.72 g) as an alkoxysilane were put into a four-necked reaction flask equipped with a reflux tube, and the mixture was stirred.
Then, a mixture of MeOH (13.96 g) as a solvent, a 6% nitric acid solution (8.75 g) as an acid, and water (14.65 g) was added dropwise, and the mixture was stirred for 30 minutes. After stirring, the mixture was refluxed for 2 hours and 30 minutes and allowed to cool to room temperature. After allowing to cool, MeOH (70.67 g) was added as a solvent to prepare a polysiloxane solution (B).
When the solution of this polysiloxane was measured by GC, no alkoxysilane monomer was detected.

[実施例1]
製造例1で得られたポリシロキサン溶液(A)(50g)を、PGME(30g)、HG(10g)、BCS(5g)、及びPB(5g)で希釈し、被膜形成用塗布液(A1)とした。
スパッタリング法にて厚み100nmのDLC層を形成したガラス基板(厚み:0.7mm)のDLC層上に、被膜形成用塗布液(A1)をスピンコーターで塗布し、塗膜を形成した。次いで、塗膜を形成したガラス板をホットプレート上にて、80℃で3分間乾燥させた後、クリーンオーブン中、300℃で30分間硬化させ、厚み100nmの被膜(中間層)を有するガラス基板を得た。
このガラス基板の有する中間層上に、AFをスピンコーターで塗布し、接触角が113°程度になるように厚さ約10nmのフッ素コーティング層の塗膜を形成した。次いで、ホットプレート上、80℃で3分間乾燥させた後、クリーンオーブン中、170℃で20分間硬化させることにより、サンプル1(実施例1)のガラス基板を得た。
[Example 1]
The polysiloxane solution (A) (50 g) obtained in Production Example 1 was diluted with PGME (30 g), HG (10 g), BCS (5 g), and PB (5 g) to form a coating solution (A1). And said.
A coating film-forming coating solution (A1) was applied to the DLC layer of a glass substrate (thickness: 0.7 mm) on which a DLC layer having a thickness of 100 nm was formed by a sputtering method with a spin coater to form a coating film. Next, the glass plate on which the coating film was formed was dried on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes and then cured in a clean oven at 300 ° C. for 30 minutes to form a glass substrate having a coating film (intermediate layer) having a thickness of 100 nm. Got
AF was applied on the intermediate layer of the glass substrate with a spin coater to form a coating film of a fluorine coating layer having a thickness of about 10 nm so that the contact angle was about 113 °. Next, the glass substrate of Sample 1 (Example 1) was obtained by drying on a hot plate at 80 ° C. for 3 minutes and then curing at 170 ° C. for 20 minutes in a clean oven.

[比較例1]
実施例1において、製造例1で得られたポリシロキサン溶液(A)を使用せず、ガラス基板のDLC層上に、中間層を形成することなく、AF塗膜を直接塗布することによりしてフッ素コーティング層の塗膜を形成した以外は、実施例1と同様に実施することにより、サンプル2(比較例1)のガラス基板を得た。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the AF coating film was directly applied on the DLC layer of the glass substrate without using the polysiloxane solution (A) obtained in Production Example 1 without forming an intermediate layer. The glass substrate of Sample 2 (Comparative Example 1) was obtained by carrying out the same procedure as in Example 1 except that the coating film of the fluorine coating layer was formed.

[比較例2]
実施例1において、製造例1で得られたポリシロキサン溶液(A)の代わりに、比較製造例1で得られたポリシロキサン溶液(B)を使用した以外は、実施例1と同様に実施することにより、サンプル3(比較例2)のガラス基板を得た。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the same procedure as in Example 1 is carried out except that the polysiloxane solution (B) obtained in Comparative Production Example 1 was used instead of the polysiloxane solution (A) obtained in Production Example 1. As a result, the glass substrate of Sample 3 (Comparative Example 2) was obtained.

上記で得られたサンプル1(実施例1)、サンプル2(比較例1)、及びサンプル3(比較例2)のそれぞれについて、スチールウール耐擦傷性試験後の水接触角、平均透過率、及び平均反射率を測定し、その結果を表1及び表2に示す。なお、表中、「−」は未測定を意味する。 For each of Sample 1 (Example 1), Sample 2 (Comparative Example 1), and Sample 3 (Comparative Example 2) obtained above, the water contact angle, average transmittance, and average transmittance after the steel wool scratch resistance test. The average reflectance was measured and the results are shown in Tables 1 and 2. In the table, "-" means unmeasured.

Figure 0006773036
Figure 0006773036

Figure 0006773036
Figure 0006773036

表1及び表2に示されるように、実施例では、スチールウール耐擦傷性試験を9000往復しても水接触角90°以上で且つ透過率も94%以上と高い結果となり、平均反射率6%以下と低い結果となった。
一方、比較例1、2では、スチールウール耐擦傷性試験が5000往復以下で、いずれも水接触角90°以下と耐擦傷性が低いにもかかわらず、平均透過率が94%以下と実施例と比較して低い値を示し、平均反射率は6%以上と実施例と比較して高い値を示した。
As shown in Tables 1 and 2, in the examples, even if the steel wool scratch resistance test was repeated 9000 times, the water contact angle was 90 ° or more and the transmittance was as high as 94% or more, and the average reflectance was 6 The result was as low as% or less.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the steel wool scratch resistance test was 5000 reciprocations or less, and the average transmittance was 94% or less even though the scratch resistance was low with a water contact angle of 90 ° or less. The average reflectance was 6% or more, which was higher than that of the examples.

本発明のガラス基板は、モバイル機器、タッチパネル等のディスプレイ素子のカバーガラスなどとして広範に用いられる。 The glass substrate of the present invention is widely used as a cover glass for display elements such as mobile devices and touch panels.

なお、2015年7月31日に出願された日本特許出願2015−152008号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。 The entire contents of the specification, claims, drawings, and abstract of Japanese Patent Application No. 2015-152008 filed on July 31, 2015 are cited here as disclosure of the specification of the present invention. , Incorporate.

1:カバーガラス 2:フッ素コーティング層 3:中間層 4:DLC層 5:ガラス基板 1: Cover glass 2: Fluorine coating layer 3: Intermediate layer 4: DLC layer 5: Glass substrate

Claims (8)

表面側にフッ素コーティング層と、基板側にダイヤモンドライクカーボン(DLC)層を有するガラス基板であって、下式(1)で表されるアルコキシシラン、及び必要に応じて下式(2)で表されるアルコキシシランを含むアルコキシシランを重縮合して得られるポリシロキサンを含有する中間層を、前記フッ素コーティング層と前記DLC層との間に有することを特徴とするガラス基板。
{Si(OR (1)
(Rはウレイド基で置換された炭素原子数1〜12の炭化水素基であり、Rは炭素原子数1〜5のアルキル基であり、pは1又は2の整数を表す。)
(RSi(OR4−n (2)
(Rは、水素原子、又はヘテロ原子、ハロゲン原子、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基、メタクリロキシ基、イソシアネート基若しくはアクリロキシ基で置換されていてもよい、炭素原子数1〜8の炭化水素基である。Rは炭素原子数1〜5のアルキル基である。nは0〜3の整数である。)
A glass substrate having a fluorine coating layer on the surface side and a diamond-like carbon (DLC) layer on the substrate side, which is represented by the alkoxysilane represented by the following formula (1) and, if necessary, represented by the following formula (2). A glass substrate characterized by having an intermediate layer containing a polysiloxane obtained by polycondensing an alkoxysilane containing an alkoxysilane to be formed between the fluorine coating layer and the DLC layer.
R 1 {Si (OR 2 ) 3 } P (1)
(R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms substituted with a ureido group, R 2 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and p represents an integer of 1 or 2.)
(R 3 ) n Si (OR 4 ) 4-n (2)
(R 3 may be substituted with a hydrogen atom or a hetero atom, a halogen atom, a vinyl group, an amino group, a glycidoxy group, a mercapto group, a methacryloxy group, an isocyanate group or an acryloxy group, and has 1 to 8 carbon atoms. It is a hydrocarbon group. R 4 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. N is an integer of 0 to 3.)
式(1)で表されるアルコキシシランが、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン及びγ−ウレイドプロピルトリプロポキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載のガラス基板。 Claim 1 that the alkoxysilane represented by the formula (1) is at least one selected from the group consisting of γ-ureidopropyltriethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane and γ-ureidopropyltripropoxysilane. The glass substrate described in. 式(2)で表されるアルコキシシランが、式(2)中、nが0である、テトラアルコキシシランである、請求項1又は2に記載のガラス基板。 The glass substrate according to claim 1 or 2, wherein the alkoxysilane represented by the formula (2) is a tetraalkoxysilane in which n is 0 in the formula (2). 式(1)で表されるアルコキシシランが、全アルコキシシラン中、0.5%以上含まれる請求項1〜3のいずれかに記載のガラス基板。 The glass substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the alkoxysilane represented by the formula (1) is contained in an amount of 0.5% or more in the total alkoxysilane. 式(1)で表されるアルコキシシランが、全アルコキシシラン中、0.5〜60モル%含まれ、かつ式(2)で表されるアルコキシシランが全アルコキシシラン中、40〜99.5モル%含まれる、請求項1〜4のいずれかに記載のガラス基板。 The alkoxysilane represented by the formula (1) is contained in an amount of 0.5 to 60 mol% in the total alkoxysilane, and the alkoxysilane represented by the formula (2) is contained in an amount of 40 to 99.5 mol in the total alkoxysilane. % The glass substrate according to any one of claims 1 to 4. フッ素コーティング層が、パーフルオロアルキル又はパーフルオロポリエーテルのシラン化合物の縮重合物から形成される請求項1〜5のいずれかに記載のガラス基板。 The glass substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein the fluorine coating layer is formed from a polycondensation polymer of a silane compound of perfluoroalkyl or perfluoropolyether. フッ素コーティング層の厚みが1〜30nmであり、ダイヤモンドライクカーボン層の厚みが50〜150nmであり、かつ中間層の厚みが10〜500nmである請求項1〜6のいずれかに記載のガラス基板。 The glass substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the fluorine coating layer has a thickness of 1 to 30 nm, the diamond-like carbon layer has a thickness of 50 to 150 nm, and the intermediate layer has a thickness of 10 to 500 nm. 請求項1〜7のいずれかに記載のガラス基板を備えるディスプレイ素子。 A display element including the glass substrate according to any one of claims 1 to 7.
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