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JP2017196874A - Surface protection structure for substrate and surface protection method for substrate - Google Patents

Surface protection structure for substrate and surface protection method for substrate Download PDF

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JP2017196874A
JP2017196874A JP2016091868A JP2016091868A JP2017196874A JP 2017196874 A JP2017196874 A JP 2017196874A JP 2016091868 A JP2016091868 A JP 2016091868A JP 2016091868 A JP2016091868 A JP 2016091868A JP 2017196874 A JP2017196874 A JP 2017196874A
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crystals
particles
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titanium
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JP2016091868A
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緒方 四郎
Shiro Ogata
四郎 緒方
義光 松井
Yoshimitsu Matsui
義光 松井
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Sustainable Titania Technology Inc
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Sustainable Titania Technology Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide means to protect a substrate surface, especially a highly precise display surface, against scratches, stains or the like, to maintain or improve optical functions of the substrate, and further to maintain or improve operability with the finger.SOLUTION: A surface protection structure of a substrate is a fine uneven structure formed directly on a substrate surface or on a surface layer of the substrate, or is a fine uneven structure formed on a film formed on the substrate surface or on the surface layer of the substrate, in which a height and a pitch of the uneven structure are 50-900 nm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、基体表面又は基体表面層上に、微細な構造体を形成することにより、基体表面の防汚性を維持し、あるいは汚れが付着した場合でも簡単に汚れを除去可能にし、操作性にも優れた基体表面の保護技術に関するものである。   The present invention maintains the antifouling property of the substrate surface by forming a fine structure on the substrate surface or the substrate surface layer, or makes it possible to easily remove the stain even when the stain adheres to it. The present invention also relates to an excellent substrate surface protection technique.

本願の発明者は、これまで基体表面を保護(防汚)する様々な方法を提案してきた。例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3は、光触媒技術に関連するものである。   The inventors of the present application have proposed various methods for protecting (antifouling) the substrate surface. For example, Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3 relate to photocatalytic technology.

一方、出願人は、特許文献4において、基体表面又は基体表面層に、導電体と誘電体又は半導体との複合体を配置することによって基体表面に正電荷を発生させ、外部からの汚染物質を静電的に吸着又は反発させることにより、基体表面を保護する技術を開示している。また、出願人は、特許文献5において、基体表面又は基体表面層に、正電荷物質及び負電荷物質を配置して、基体表面を正及び負に帯電させ、外部からの汚染物質を基体表面において静電的に吸着又は反発させることにより、基体表面を保護する技術を開示している。   On the other hand, the applicant, in Patent Document 4, generates a positive charge on the surface of the substrate by disposing a composite of a conductor and a dielectric or semiconductor on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate. A technique for protecting a substrate surface by electrostatically attracting or repelling is disclosed. In addition, in the patent document 5, the applicant arranges a positively charged substance and a negatively charged substance on the substrate surface or the substrate surface layer, charges the substrate surface positively and negatively, and introduces external contaminants on the substrate surface. A technique for protecting a substrate surface by electrostatically attracting or repelling is disclosed.

さらに、出願人は、特許文献6において、表面上に、光半導体含有層及び、正電荷物質若しくは負電荷物質含有層、又は、光半導体・正電荷物質及び負電荷物質含有単層、を備える基体に光を照射し、基体表面の導電特性を変化させることにより、基体表面を保護する技術を開示している。   Furthermore, in the patent document 6, the applicant has a substrate provided with a photosemiconductor-containing layer and a positively charged substance or a negatively charged substance-containing layer, or a single layer containing a photosemiconductor / positively charged substance and a negatively charged substance on the surface. Discloses a technique for protecting the substrate surface by irradiating the substrate with light and changing the conductive properties of the substrate surface.

上記した特許文献1〜特許文献6に開示されている技術は、屋内外で使用される各種機器や構築物の表面を保護するものとして、汎用基材、例えば、塗装面、金属面、石、コンクリート面、ガラス面、高分子樹脂面等、基材の種類を問わず適用することを目的としたものであった。   The technology disclosed in Patent Documents 1 to 6 described above is a general-purpose base material such as a painted surface, a metal surface, stone, concrete, and the like that protects the surface of various devices and structures used indoors and outdoors. It was intended to be applied regardless of the type of substrate, such as a surface, a glass surface, or a polymer resin surface.

一方、スマートフォン、タブレット端末、小型電子機器等の高精細表示画面では、防傷性、防汚性と共に、防眩性、外光の映り込みを抑制する反射防止性、などの光学的機能が求められる。また、これらの機器では、画面を指で操作することから、画面表面に指紋が付着し、画像の視認性が損なわれやすいという問題がある。そこで、表示画面上にフィルムを貼ることによって、上記のような問題を解決するための光学的な機能を提供するフィルムが提案されている(例えば、特許文献7、特許文献8)。   On the other hand, high-definition display screens such as smartphones, tablet terminals, and small electronic devices require optical functions such as anti-scratch and anti-stain properties, anti-glare properties, and anti-reflection properties that suppress reflection of external light. It is done. In addition, since these devices operate the screen with a finger, there is a problem that fingerprints adhere to the screen surface and the visibility of the image is easily impaired. Then, the film which provides the optical function for solving the above problems by sticking a film on a display screen is proposed (for example, patent documents 7 and patent documents 8).

しかしながら、表示画面に製造段階で上記のようなフィルムを設けることにより、製造コストが高くなるという問題がある。また、これらの機器では、画面を指で操作することから、表示画面上に保護用のフィルムやハードコートを施すことにより操作性を損なうことがないようにするのが望ましい。   However, there is a problem in that the manufacturing cost is increased by providing the above-described film on the display screen at the manufacturing stage. In these devices, since the screen is operated with a finger, it is desirable not to impair operability by applying a protective film or hard coat on the display screen.

特開平9−262481号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-262481 特開平10−235201号公報JP-A-10-235201 特開平11−333303号公報JP 11-333303 A 国際公開WO2005/108056号公報International Publication WO2005 / 108056 国際公開WO2008/013148号公報International Publication No. WO2008 / 013148 国際公開WO2012/093632号公報International Publication WO2012 / 093632 特開2009−025734号公報JP 2009-025734 A 特開2014−235235号公報JP 2014-235235 A

本発明は、基体の表面、特に高精細表示画面を傷や汚れ等から保護すると共に、基体の有する光学的機能を維持又は向上させ、さらに指による操作性を維持又は向上させる手段を提供することを目的とする。   The present invention provides means for protecting the surface of a substrate, particularly a high-definition display screen, from scratches and dirt, maintaining or improving the optical function of the substrate, and further maintaining or improving the operability with a finger. With the goal.

本発明による基体の表面保護用構造体は、基体の表面又は基体の表面層の上に直接形成された微細な凹凸構造体、又は、基体の表面又は基体の表面層の上に造膜された膜に形成された微細な凹凸構造体であって、凹凸構造体の高さ及びピッチが50nm〜900nmであることを特徴とする。   The structure for protecting the surface of the substrate according to the present invention is formed on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate, or formed on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate. A fine concavo-convex structure formed on a film, wherein the concavo-convex structure has a height and pitch of 50 nm to 900 nm.

上記凹凸構造体を形成する好ましい成分は、酸化ケイ素の粒子又は結晶体、酸化チタンの粒子又は結晶体、酸化ケイ素を除く無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体、酸化チタンを除く金属化合物の粒子又は結晶体、イオン、金属の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体、金属の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体、金属化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体、イオンをドープしたケイ素の粒子又は結晶体、イオンをドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体、無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体、無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体、無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体、無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体、金属(チタンを除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体、金属(チタンを除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体、金属(チタンを除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体、金属(チタンを除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体、イオンをドープしたチタンの粒子又は結晶体、イオンをドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体、無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体、無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体、無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体、及び無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体の少なくともいずれか一つを含む。
また、上記凹凸構造体を形成する成分は、さらに有機物を含有することができる。
Preferred components for forming the concavo-convex structure are particles or crystals of silicon oxide, particles or crystals of titanium oxide, particles or crystals of inorganic compounds (excluding metals) compounds excluding silicon oxide, and metal compounds excluding titanium oxide Particles or crystals of silicon, ions, metal particles or crystals doped silicon particles or crystals, metal particles or crystals doped silicon compound particles or crystals, metal compounds particles or crystals doped Silicon compound particles or crystals, ion-doped silicon particles or crystals, ion-doped silicon compound particles or crystals, inorganic (except metal) particles or crystal-doped silicon particles or Crystalline, inorganic (excluding metals) particles, or silicon compound particles or crystals doped with crystalline substances, inorganic (excluding metals) compound particles Is doped silicon particles or crystals doped with crystals, particles or crystals of inorganic compounds (excluding metals) or silicon compounds doped with crystals, or particles or crystals of metals (except titanium) Particles or crystals of titanium, particles or crystals of titanium compounds doped with metal (except titanium) particles or crystals, particles or crystals of titanium doped with particles or crystals of metal (except titanium) compounds Particles or crystals of titanium compounds doped with particles or crystals of metal (excluding titanium), particles or crystals of titanium doped with ions, particles or crystals of titanium compounds doped with ions, inorganic substances (metals) Particles or crystals of titanium doped with particles or crystals, and titanium compounds doped with inorganic particles (excluding metals) or crystals Particles or crystals of titanium or doped with particles or crystals of inorganic substances (excluding metals), and particles or crystals of titanium compounds doped with particles or crystals of inorganic (except metals) compounds Including at least one of the following.
Moreover, the component which forms the said uneven structure body can contain organic substance further.

本発明による基体の表面保護方法は、基体の表面又は基体の表面層の上に高さ及びピッチが50nm〜900nmである微細な凹凸構造体を直接形成する基体の表面保護方法であって、該凹凸構造体を形成する成分を含有する液体を基体の表面又は表面層上に滴下した後、該液体中の溶媒を加熱又は乾燥により揮散させ、または、酸やアルカリ溶液で表面を溶融させる、ウェット工法により該凹凸構造体を表面又は表面層上に形成する。   The substrate surface protection method according to the present invention is a substrate surface protection method for directly forming a fine concavo-convex structure having a height and pitch of 50 nm to 900 nm on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate, A liquid containing a component that forms a concavo-convex structure is dropped on the surface or surface layer of the substrate, and then the solvent in the liquid is volatilized by heating or drying, or the surface is melted with an acid or alkali solution. The concavo-convex structure is formed on the surface or surface layer by a construction method.

本発明による基体の表面保護方法の他の態様では、基体の表面又は基体の表面層の上に高さ及びピッチが50nm〜900nmである微細な凹凸構造体を直接形成する基体の表面保護方法であって、該凹凸構造体を形成する成分をスパッタリング・イオンプレーティングを含むドライ工法によりイオン化して基体の表面又は表面層上に噴射し、または基体表面を研磨することにより、該凹凸構造体を形成する。   In another aspect of the substrate surface protection method according to the present invention, there is provided a substrate surface protection method in which a fine concavo-convex structure having a height and pitch of 50 nm to 900 nm is directly formed on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate. The concavo-convex structure is formed by ionizing a component forming the concavo-convex structure by a dry method including sputtering / ion plating and spraying the ion onto the surface or surface layer of the substrate, or polishing the substrate surface. Form.

本発明による基体の表面保護方法のさらに他の態様では、基体の表面又は基体の表面層の上に造膜された膜に高さ及びピッチが50nm〜900nmである微細な凹凸構造体を形成する基体の表面保護方法であって、凹凸構造体を形成する成分及び有機物を含有する液体を基体の表面又は表面層上に塗布して造膜した後、高温での加熱又は紫外線・プラズマの照射により有機物を燃焼させて該凹凸構造体を該膜に形成する。   In still another aspect of the method for protecting a surface of a substrate according to the present invention, a fine concavo-convex structure having a height and a pitch of 50 nm to 900 nm is formed on the surface of the substrate or a film formed on the surface layer of the substrate. A method for protecting a surface of a substrate, wherein a liquid containing a component forming an uneven structure and an organic substance is applied on the surface or surface layer of the substrate to form a film, and then heated at a high temperature or irradiated with ultraviolet rays or plasma. The concavo-convex structure is formed on the film by burning organic matter.

なお、上記した基体の表面保護方法において、上記凹凸構造体を形成する成分は、上記に列記した凹凸構造体を形成する成分の少なくとも1つを含むことが好ましい。また、上記凹凸構造体を形成する成分が、さらに有機物を含有することができる。   In the above-described substrate surface protecting method, the component forming the concavo-convex structure preferably includes at least one of the components forming the concavo-convex structure listed above. Moreover, the component which forms the said uneven structure body can contain an organic substance further.

本発明によれば、基体の表面、特に高精細表示画面を傷や汚れ等から保護すると共に、防眩性(光沢度)や可視光透過、反射率等基体の有する光学的機能を維持又は向上させ、さらに指紋付着に対する防汚性に優れると共に、指による基体表面の操作性(すべり性)を向上させることができる。   According to the present invention, the surface of a substrate, particularly a high-definition display screen, is protected from scratches and dirt, and the optical functions of the substrate such as antiglare properties (glossiness), visible light transmission, and reflectance are maintained or improved. In addition, the antifouling property against fingerprint adhesion is excellent, and the operability (slidability) of the surface of the substrate by the finger can be improved.

本願発明による基体の表面保護用構造体の形成された基体断面の例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the example of the base | substrate cross section in which the structure for the surface protection of the base | substrate by this invention was formed. 本願発明による基体の表面保護用構造体と接触物との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the structure for surface protection of the base | substrate by this invention, and a contact thing. 本願発明による基体の表面保護用構造体における高さとピッチとの関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the height and pitch in the structure for surface protection of the base | substrate by this invention. 金属(無機物)ドープ酸化チタンの分散液の作製方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the preparation methods of the dispersion liquid of a metal (inorganic substance) dope titanium oxide. 金属(無機物)ドープ酸化ケイ素の分散液の作製方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the preparation methods of the dispersion liquid of a metal (inorganic substance) dope silicon oxide.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態について説明する。
概要
本発明による基体の表面の保護は、基体の表面又は基体の表面層の上に直接微細な凹凸構造体を形成し、又は、基体の表面又は基体の表面層の上に造膜された膜を微細な凹凸構造体に形成することによるものである。
上記の微細な凹凸構造体の形成方法として、ウェット工法、ドライ工法等いくつかの方法を選択することが出来る。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
Outline Protection of the surface of a substrate according to the present invention can be achieved by forming a fine concavo-convex structure directly on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate, or by forming a film on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate. Is formed in a fine concavo-convex structure.
As a method for forming the fine concavo-convex structure, several methods such as a wet method and a dry method can be selected.

また、上記の微細な凹凸構造体を形成する成分は、以下に列挙する物質の少なくともいずれか一つを含むことにより、また、さらにその他の成分を加えることにより、基体の表面の保護のための多様な機能を提供することが出来る。
・酸化ケイ素の粒子又は結晶体
・酸化チタンの粒子又は結晶体
・酸化ケイ素を除く無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体
・酸化チタンを除く金属化合物の粒子又は結晶体
・イオン
・金属の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・金属の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・金属化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたチタンの粒子又は結晶体
・イオンをドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
なお、上記した各物質は、主として基体の表面を保護するための様々な機能を提供するための物質であるが、上記した物質のほかに、凹凸形状を低温で形成・維持するため、または、凹凸形状を低温で加工するために、樹脂分を凹凸構造体の成分として含有させてもよい。
In addition, the component that forms the fine concavo-convex structure includes at least one of the substances listed below, and further includes other components to protect the surface of the substrate. Various functions can be provided.
-Particles or crystals of silicon oxide-Particles or crystals of titanium oxide-Particles or crystals of inorganic compounds (excluding metals) other than silicon oxide-Particles or crystals of metal compounds excluding titanium oxide-Ions-Metals Particles or crystals of silicon doped with particles or crystals-Particles or crystals of silicon compounds doped with metal particles or crystals-Particles or crystals of silicon compounds doped with metal compounds or crystals-Ions Particles or crystals of silicon doped with ions-Particles or crystals of silicon compounds doped with ions-Inorganic particles (excluding metals) or silicon particles or crystals doped with crystals-Inorganic materials (excluding metals) Particles or crystals of silicon compound doped with particles or crystals ・ Inorganic (except metal) compound particles or crystals of silicon doped Particles or crystals of inorganic compounds (excluding metals) compounds or silicon compounds doped with crystals • Particles or crystals of titanium doped with metals (except titanium) or crystals • Metals Particles or crystals of titanium compounds doped with particles or crystals (excluding titanium)-Particles or crystals of titanium doped with particles or crystals of metals (excluding titanium)-Metals (excluding titanium) compounds Particles or crystals of titanium compounds doped with particles or crystals of: ・ Ion-doped titanium particles or crystals ・ Ions-doped titanium compounds of particles or crystals ・ Inorganic (excluding metals) particles or crystals Particles or Crystals of Titanium Doped with Inorganic Particles or Crystals of Titanium Compounds Doped with Inorganic (except Metal) Particles or Crystals Titanium particles or crystals doped with compound particles or crystals) Except for the genus) Titanium compound particles or crystals doped with inorganic (except metal) compound particles or crystals It is a substance mainly for providing various functions for protecting the surface of the substrate. In addition to the above-mentioned substances, to form and maintain the irregular shape at a low temperature, or to process the irregular shape at a low temperature. In addition, a resin component may be included as a component of the concavo-convex structure.

以下、微細な凹凸構造体、その形成方法、その成分、の詳細について順番に説明する。   Hereinafter, the details of the fine concavo-convex structure, its formation method, and its components will be described in order.

<凹凸構造体の構造>
本発明による基体の表面保護用構造体は、基体の表面又は基体の表面層の上に直接形成された微細な凹凸構造体、又は、基体の表面又は基体の表面層の上に造膜された膜に形成された微細な凹凸構造体である。基体の表面に保護用のフィルムを設けるのではなく、基体の表面や表面層、あるいは、基体の表面や表面層に造膜した膜に、微細な凹凸構造体を直接形成して基体表面を保護することによって、製造コストを低減することが出来る。
<Structure of uneven structure>
The structure for protecting the surface of the substrate according to the present invention is formed on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate, or formed on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate. It is a fine concavo-convex structure formed in a film. Rather than providing a protective film on the surface of the substrate, the surface of the substrate or the surface layer, or a film formed on the surface or surface layer of the substrate, is directly formed to protect the surface of the substrate. By doing so, the manufacturing cost can be reduced.

以下、図1を用いて、本発明による基体の表面保護用構造体の態様及び形状について説明する。図1は、基体の表面又は基体の表面層の上に形成された表面保護用構造体を模式的に示した図である。本発明による基体の表面保護用構造体は、図1(a)及び(c)に示すような、基体の表面に形成された凹凸構造体、あるいは図1(b)及び(d)に示すような、基体表面に造膜された機能膜上に形成され、下層の機能膜の特性を複合化させた凹凸構造体、図1(e)に示すような、基体の表面そのものを加工等することにより形成された凹凸構造体、を含む。   Hereinafter, with reference to FIG. 1, the aspect and shape of the surface protecting structure for a substrate according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing a surface protecting structure formed on a surface of a substrate or a surface layer of the substrate. The structure for protecting the surface of a substrate according to the present invention is an uneven structure formed on the surface of the substrate as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (c), or as shown in FIGS. 1 (b) and (d). In addition, a concavo-convex structure formed on a functional film formed on the surface of the substrate and combined with the characteristics of the lower layer, such as processing the surface of the substrate itself as shown in FIG. The concavo-convex structure formed by the above.

基体の表面又は基体の表面層の上に形成された凹凸構造体(以下、「凹凸構造体」という)は、図1(a)に示すように凸部同士が接していてもよいし、凸部と凸部との間に基体表面が露出する状態でもよい。また、図1(b)に示すように、凸部が基体や基体の表面層に間隔を空けて形成されることにより、下層に形成されている機能膜の特性を複合化するように構成されていてもよい。さらに、図1(c)及び(d)に示す態様において、凹凸構造体の成分による層の表面により微細な凹凸が形成されていてもよい。特に、図1(d)に示す態様において、表面に形成されている凹凸層の成分が超微細粒子で形成されている場合、下層の機能膜の特性が表出して機能を複合化することが可能となる。   As for the concavo-convex structure (hereinafter referred to as “concavo-convex structure”) formed on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate, the convex portions may be in contact with each other as shown in FIG. The substrate surface may be exposed between the portion and the convex portion. In addition, as shown in FIG. 1B, the convex portions are formed on the substrate and the surface layer of the substrate with a space therebetween, so that the characteristics of the functional film formed in the lower layer are combined. It may be. Furthermore, in the embodiment shown in FIGS. 1C and 1D, fine irregularities may be formed on the surface of the layer by the components of the irregular structure. In particular, in the embodiment shown in FIG. 1 (d), when the component of the concavo-convex layer formed on the surface is formed of ultrafine particles, the characteristics of the underlying functional film may be expressed and the functions may be combined. It becomes possible.

上記の凹凸構造体は、粒子又は結晶体の単体又は積層体により形成されており、その断面形状は、台型、三角型、四角型、円型、半円型など、どのような形状でもよいが、汚染物との接触面積を小さくすることによる防染効果の向上、指や固体汚染物との接触面積を小さくすることによるスベリ性の向上、反射光の規則性の点等から、三角型、円型、半円型等が望ましい。   The concavo-convex structure is formed by a single body or a laminate of particles or crystals, and the cross-sectional shape thereof may be any shape such as a trapezoidal shape, a triangular shape, a square shape, a circular shape, and a semicircular shape. However, the triangular shape has been improved by reducing the contact area with contaminants, improving the smoothness by reducing the contact area with fingers and solid contaminants, and the regularity of reflected light. A circular shape, semicircular shape, etc. are desirable.

凹凸構造体の高さ及びピッチは、50nm〜900nm、望ましくは、70nm〜600nm、より望ましくは、80nm〜400nmである。図2で示すように、基本的には、ピッチとは、隣り合った凸部の頂部同士の間隔、又は、隣り合った凹部の底部同士との間隔をいう。しかしながら、図3に示すように、形成された凹凸の凸部のそれぞれに細かい凹凸がさらに形成されている場合には(実際にはこのような場合が多いと考えられる)、ピッチは、ピッチ1だけでなく、ピッチ2(細かい凹凸におけるに隣り合った凸部の頂部同士の間隔、又は、隣り合った凹部の底部同士の間隔)も含める。また、高さとは、凹部の底部と凸部の頂部との距離をいうが、形成された凹凸の凸部のそれぞれに細かい凹凸が形成されている場合には、高さ1だけでなく、高さ2(細かい凹凸における凹部の底部と凸部の頂部との距離)をも含める。前述した望ましい数値の根拠は以下の通りである。   The height and pitch of the concavo-convex structure are 50 nm to 900 nm, desirably 70 nm to 600 nm, and more desirably 80 nm to 400 nm. As shown in FIG. 2, the pitch basically refers to the interval between the tops of adjacent convex portions or the interval between the bottom portions of adjacent concave portions. However, as shown in FIG. 3, when fine irregularities are further formed on each of the formed irregularities (it is considered that there are many cases in fact), the pitch is 1 pitch. In addition, the pitch 2 (the interval between the tops of adjacent convex portions or the interval between the bottom portions of adjacent concave portions) is also included. In addition, the height refers to the distance between the bottom of the recess and the top of the projection, but when fine irregularities are formed on each of the formed irregularities, not only the height 1 but also the height 2 (the distance between the bottom of the concave portion and the top of the convex portion in the fine unevenness) is also included. The reason for the above-mentioned desirable numerical values is as follows.

凹凸構造体の表面に汚染物が載った場合の滑落性を考慮すると、汚染物の大きさを1μmとした場合、汚染物を凹部に埋没させない2点支持寸法500nm前後以下が、高さ及びピッチの最大最適な寸法といえる。ちなみに、環境汚染物質PM2.5は、粒子径が平均2.5μmの大きさである。   Considering the sliding property when the contaminant is placed on the surface of the concavo-convex structure, when the size of the contaminant is 1 μm, the two-point support dimension of about 500 nm or less that does not allow the contaminant to be buried in the concave portion is the height and pitch. It can be said that it is the maximum optimum dimension. Incidentally, the environmental pollutant PM2.5 has an average particle size of 2.5 μm.

また、指等で基体表面を操作するときの「スベリ」性(指で表面を操作するとき摩擦が少なくスムースに操作できる性能)を与える場合は、指圧により凹凸面に接触した場合、凸部の高さ及びピッチが40nm以下、又は、600〜800nm以上の場合、接点面積が増加して接触抵抗値が大きくなり、凹凸面の効果、いわゆる「スベリ」性が低下するため、高さ及びピッチがこれらの数値の間にある数値であることが望ましい。   In addition, in order to give “smoothness” when manipulating the surface of a substrate with a finger or the like (performance that allows smooth operation with little friction when manipulating the surface with a finger) When the height and pitch are 40 nm or less, or 600 to 800 nm or more, the contact area increases and the contact resistance value increases, and the effect of the uneven surface, so-called “slip” property, decreases. It is desirable that the value is between these values.

さらに、可視光波長400〜700nmの透過量が増加することから、上記した望ましい凹凸構造体の高さ及びピッチの数値が選択される。   Furthermore, since the amount of transmission with a visible light wavelength of 400 to 700 nm increases, the above-described desirable height and pitch values of the concavo-convex structure are selected.

<凹凸構造体の形成方法>
凹凸構造体の基体の表面又は基体の表面層への形成方法として、例えば、以下に記載する<1>〜<4>の方法がある。
<Method for forming uneven structure>
Examples of the method for forming the concavo-convex structure on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate include the methods <1> to <4> described below.

<1>ウェット工法
凹凸構造体を形成する成分を含有する液体を基体の表面又は表面層上に滴下した後、該液体中の溶媒を加熱又は乾燥により揮散させるウェット工法により該凹凸構造体を表面又は表面層上に形成することができる。
<1> Wet construction method After dripping a liquid containing a component for forming the concavo-convex structure onto the surface or surface layer of the substrate, the surface of the concavo-convex structure is obtained by a wet construction method in which the solvent in the liquid is volatilized by heating or drying. Or it can form on a surface layer.

また、凹凸構造体を形成する成分を含有する液体に基体を浸漬してディップコーティングを行い、或いは、前記液体を基体の表面又は表面層上にスプレー、ロール、刷毛、スポンジ等で塗布した後に乾燥させて溶媒を揮散させる工程を少なくとも一回行うことによって形成することができる。   Further, the substrate is dipped in a liquid containing a component that forms a concavo-convex structure, or dip coating is performed, or the liquid is applied to the surface or surface layer of the substrate with a spray, roll, brush, sponge, or the like and then dried. It can be formed by performing the process of volatilizing the solvent at least once.

望ましい高さ及びピッチで凹凸構造体を形成するためには、例えば、水やアルコール溶媒や揮発性有機溶媒等のゾル液を使用して、ミスト径をスプレー工法で100μmと設定した場合、押出し圧力と基体への離隔寸法を決定した上で、ゾル液中の凹凸組成分濃度1%液を滴下し、基体上でのミスト径の広がりを約200μm、高さが約50μmとすれば、乾燥時には約500nmのピッチ及び高さの凹凸構造が形成され、ピッチや高さの寸法は、滴下移動速度や重ね塗りにより、想定凹凸ピッチ寸法への複合化も可能である。   In order to form a concavo-convex structure with a desired height and pitch, for example, when using a sol solution such as water, an alcohol solvent or a volatile organic solvent and setting the mist diameter to 100 μm by a spray method, the extrusion pressure And the distance between the substrate and the substrate is determined, and then a 1% solution of the concavo-convex component concentration in the sol solution is dropped to make the mist diameter spread on the substrate about 200 μm and the height about 50 μm. A concavo-convex structure having a pitch and height of about 500 nm is formed, and the pitch and height dimensions can be combined with the assumed concavo-convex pitch dimension by dropping movement speed or overcoating.

<2>ドライ工法
凹凸構造体を形成する成分を、スパッタリング・イオンプレーティングを含むドライ工法によりイオン化して基体の表面又は表面層上に噴射して凹凸構造体を形成することができる。凹凸構造体を望ましいピッチや高さに調整するためには、想定する高さ及びピッチ寸法に基づいて粒径を選定し、粒径の異なるイオン化物質を複数回積層することにより作り出すことが出来る。
<2> Dry Construction Method The components forming the concavo-convex structure can be ionized by a dry construction method including sputtering / ion plating and sprayed onto the surface or surface layer of the substrate to form the concavo-convex structure. In order to adjust the concavo-convex structure to a desired pitch and height, the particle size can be selected based on the assumed height and pitch dimension, and ionized substances having different particle sizes can be laminated a plurality of times.

<3>造膜による工法
凹凸構造体を形成する成分及び有機物(例えば、糖類や炭素化合物)を含有する液体を基体の表面又は表面層上に塗布して造膜した後、高温での加熱又は紫外線・プラズマの照射により有機物を燃焼させて凹凸構造体を形成することができる。凹凸構造体を望ましい高さやピッチに調整するためには、造膜する膜厚と含有させる焼成離脱成分の分子量によって決めることができる。例えば、糖類を使用することによって、高さ及びピッチを100nmにすることが可能である。
<3> Method by Film Formation After forming a film by applying a liquid containing a component that forms a concavo-convex structure and an organic substance (for example, sugars or carbon compounds) onto the surface or surface layer of a substrate, heating at a high temperature or The concavo-convex structure can be formed by burning organic substances by irradiation with ultraviolet rays or plasma. In order to adjust the concavo-convex structure to a desired height or pitch, it can be determined by the film thickness to be formed and the molecular weight of the component to be baked out. For example, the height and pitch can be 100 nm by using saccharides.

<4>基体表面を加工する方法
基体の表面に微細な粒子を激しく衝突させ、あるいは、研磨剤の硬度や粒径を選択して基体の表面を研磨することにより、基体自体の表面を凹凸構造体として形成することができる。また、基体表面を溶かす酸やアルカリ性溶液に、凹凸ピッチに見合う大きさで酸やアルカリに溶融する時間の異なる物質を複合化し、時間を調整しながら溶液を基体表面に塗布し又は基体を溶液にディップして、基体自体の表面を凹凸構造体として形成することができる。
<4> Method of processing the surface of the substrate The surface of the substrate itself is made uneven by finely colliding fine particles with the surface of the substrate or by polishing the surface of the substrate by selecting the hardness and particle size of the abrasive. It can be formed as a body. In addition, an acid or alkaline solution that dissolves the surface of the substrate is combined with a substance that is suitable for the uneven pitch and has a different melting time in acid or alkali, and the solution is applied to the surface of the substrate while adjusting the time, or the substrate is made into a solution. By dipping, the surface of the substrate itself can be formed as an uneven structure.

<凹凸構造体を形成する成分>
本発明による基体の表面保護用の凹凸構造体は、その形状及びサイズから、基体表面の防染効果の向上や、スベリ性の向上、透過量の増加、等の効果を奏することができる。一方、凹凸構造体を形成する成分として含まれる物質を選択することにより、また、これらの物質にさらに他の成分を複合化することにより、凹凸構造体に様々な機能を与えることができる。凹凸構造体の成分として選択できる物質については、概要の欄ですでに列挙したが、上記した<3>の方法により凹凸構造体を形成する場合は、有機物を含むことが必要である。さらに、その他の成分を組みあわせることにより、防汚及び光学的な機能だけではなく、基体に親水性、疎水性、撥水性、撥油性などの機能を与えることができる。
<Ingredients that form an uneven structure>
The concavo-convex structure for protecting the surface of the substrate according to the present invention can exhibit effects such as an improvement in the stain-proofing effect on the surface of the substrate, an improvement in smoothness, and an increase in the amount of permeation due to its shape and size. On the other hand, various functions can be given to the concavo-convex structure by selecting a substance contained as a component for forming the concavo-convex structure, and by compounding other components with these substances. The substances that can be selected as the components of the concavo-convex structure are already listed in the summary column. However, when the concavo-convex structure is formed by the method <3> described above, it is necessary to include an organic substance. Furthermore, by combining other components, not only antifouling and optical functions but also functions such as hydrophilicity, hydrophobicity, water repellency and oil repellency can be imparted to the substrate.

以下の<ア>〜<サ>では、凹凸構造体の成分等として好ましい物質について、主として機能別に詳細に説明する。なお、以下の説明では特に言及していない場合であっても、凹凸構造体は、凹凸構造体を形成する物質の粒子又は結晶体の単体又は積層体により形成されている。   In the following <A> to <SA>, materials preferable as components of the concavo-convex structure will be described mainly in detail mainly by function. Note that, even if not specifically mentioned in the following description, the concavo-convex structure is formed of a single substance or a laminate of particles or crystals of a substance that forms the concavo-convex structure.

<ア>酸化ケイ素と酸化チタン
酸化ケイ素は、凹凸構造体を形成する成分として、安価で安定的な供給が可能な材料であり、屈折率が比較的小さく、半導体として電気的に中性であり、加工がしやすく、定着性にも優れている。
<A> Silicon oxide and titanium oxide Silicon oxide is a material that can be supplied inexpensively and stably as a component for forming an uneven structure, has a relatively small refractive index, and is electrically neutral as a semiconductor. It is easy to process and has excellent fixability.

また、酸化チタンは、凹凸構造体を形成する成分として、屈折率が比較的大きく、誘電体(半導体)又は複合金属として電気的特性を形成しやすく、紫外線吸収力に優れ、高い透明性を実現することができる。酸化チタンは他の成分との共存や複合化により、基体表面の親水性や撥水性を制御することが可能である。また、各バインダーを含有しない膜を形成するには好適である。   Titanium oxide is a component that forms a concavo-convex structure, has a relatively high refractive index, easily forms electrical characteristics as a dielectric (semiconductor) or composite metal, has excellent UV absorption, and achieves high transparency. can do. Titanium oxide can control the hydrophilicity and water repellency of the substrate surface by coexistence with other components and complexing. Moreover, it is suitable for forming a film not containing each binder.

酸化ケイ素及び酸化チタンは、それぞれ、後述する正電荷物質や負電荷物質が凹凸構造体を形成する成分として含まれている場合に、これらの正電荷物質や負電荷物質に介在させる誘電体又は半導体として機能する。この場合、酸化チタンと酸化ケイ素はそれぞれ単独でも共存させてもよく、酸化チタンや酸化ケイ素の各種の酸化物や過酸化物やこれらの化合物を使用することが出来、さらに、アルカリ金属やアルカリ土類金属をはじめ4族のジルコニウムやハフニウムなど、これらの化合物も含め、導電性金属以外の誘電体又は半導体を複合化させたり共存させたりしてもよい。   Silicon oxide and titanium oxide, when a positively charged substance and a negatively charged substance, which will be described later, are included as components for forming a concavo-convex structure, respectively, are dielectrics or semiconductors interposed between these positively charged substances and negatively charged substances Function as. In this case, titanium oxide and silicon oxide may be used alone or in combination, and various oxides and peroxides of titanium oxide and silicon oxide, and these compounds can be used. In addition to these metals, these compounds such as Group 4 zirconium and hafnium may be combined or coexisted with dielectrics or semiconductors other than conductive metals.

<イ>金属、金属化合物、無機物(金属を除く)、その他の無機物(金属を除く)化合物の粒子をドープした酸化チタン
金属、金属化合物、無機物(金属を除く)、その他の無機物(金属を除く)化合物の粒子をドープした酸化チタンは、凹凸構造体の成分とした場合、基体表面を正電荷及び/又は負電荷に帯電させる物質として機能する。基体表面に正電荷及び/又は負電荷を付与可能なものであれば、任意の正電荷又は負電荷を有する物質を酸化チタンと組み合わせることが出来るが、基体表面に安定した電荷形成を可能にする点では、金属や金属以外の一部の無機物質を使用することが好ましい。正電荷及び/又は負電荷物質と複合化する酸化チタンは、誘電体又は半導体として機能し、これらの複合化された物質の表面に均一かつ均等な電荷を形成するための物質として機能する。
<I> Titanium oxide doped with particles of metal, metal compound, inorganic substance (excluding metal), other inorganic substance (excluding metal) metal, metal compound, inorganic substance (excluding metal), other inorganic substance (excluding metal) ) Titanium oxide doped with compound particles functions as a substance that charges the surface of the substrate to a positive charge and / or a negative charge when used as a component of the concavo-convex structure. Any substance having a positive charge or a negative charge can be combined with titanium oxide as long as it can impart a positive charge and / or a negative charge to the surface of the substrate, but enables a stable charge formation on the surface of the substrate. In this respect, it is preferable to use a metal or a part of an inorganic substance other than the metal. Titanium oxide complexed with a positively charged and / or negatively charged substance functions as a dielectric or semiconductor, and functions as a substance for forming a uniform and uniform charge on the surface of these complexed substances.

酸化チタンと複合させる金属としては、金、銀、白金、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄、ジルコニウム、ハフニウムをはじめとする遷移金属、亜鉛やスズをはじめとする典型金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属、から選択された金属元素の少なくとも1つであることが好ましく、金属元素を2つ複合させることがより好ましい。また、複合させる金属元素としては、特に、銀と銅が好ましい。酸化チタンと複合させる金属以外の無機物質としては、ケイ素が好ましい。   Metals to be combined with titanium oxide include transition metals such as gold, silver, platinum, copper, manganese, nickel, cobalt, iron, zirconium, hafnium, typical metals such as zinc and tin, alkali metals, alkaline earths The metal element is preferably at least one metal element selected from the group of metals, and more preferably two metal elements are combined. In addition, silver and copper are particularly preferable as the metal elements to be combined. Silicon is preferable as the inorganic substance other than the metal combined with titanium oxide.

金属(金属以外の一部の無機物質を含む)と複合させる、酸化チタン(酸化チタンの化合物を含む)について説明する。金属(金属以外の一部の無機物質を含む)と複合させる酸化チタン(酸化チタンの化合物を含む)としては、TiO、TiO、TiO、TiO/nHO等の各種の酸化物や過酸化物が使用可能である。特に、ペルオキソ基を有する過酸化チタンが好ましい。酸化チタンは、アモルファス型、アナターゼ型、ブルッカイト型、ルチル型のいずれでもよく、これらが混在していてもよいが、アモルファス型酸化チタンが好ましい。 Titanium oxide (including a titanium oxide compound) that is combined with a metal (including some inorganic substances other than metals) will be described. Examples of titanium oxide (including titanium oxide compounds) to be combined with metal (including some inorganic substances other than metals) include various oxides such as TiO 2 , TiO 3 , TiO, TiO 3 / nH 2 O, and the like. Peroxides can be used. In particular, titanium peroxide having a peroxo group is preferable. The titanium oxide may be any of amorphous type, anatase type, brookite type, and rutile type, and these may be mixed, but amorphous type titanium oxide is preferred.

ここで、酸化チタンが有する光触媒機能と上記の金属ドープ酸化チタンとの関係について説明する。酸化チタンが基体表面で光触媒機能を発揮すると、基体の種類によっては、光触媒作用により基体そのものが分解劣化するおそれがあるからである。酸化チタン中、アモルファス型酸化チタンは光触媒機能を有さない。一方、アナターゼ型、ブルッカイト型及びルチル型の酸化チタンは光触媒機能を有するが、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄又は亜鉛を一定濃度以上これらの酸化チタンに複合させると、光触媒機能が低下又は喪失する。なお、アモルファス型酸化チタンは、太陽光による加熱等により経時的にアナターゼ型酸化チタンに変換されるが、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄又は亜鉛と複合させるとアナターゼ型酸化チタンは光触媒機能が低下する。従って、いずれの型の酸化チタンであっても、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄又は亜鉛をドープしたチタン酸化物は、光触媒作用による悪影響を考慮しなくてよい。なお、金、銀、白金をドープしたチタン酸化物は、アモルファス型酸化チタンがアナターゼ型酸化チタンに変換された場合も含めて、光触媒性能を有するが、金、銀、白金をドープしたチタン酸化物において、正電荷物質を一定濃度以上共存させた場合は光触媒性能を示さない。従って、金、銀、白金、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄又は亜鉛を複合させた金属ドープ酸化チタンは、結局、光触媒性能を喪失あるいは低下させることが出来るので、光触媒作用による悪影響を考慮しなくてよい。但し、負電荷物質として光触媒物質を使用する場合は、光触媒機能により生成される表面負電荷又は負性電荷物を有効に使用することが出来る。   Here, the relationship between the photocatalytic function of titanium oxide and the metal-doped titanium oxide will be described. This is because if the titanium oxide exhibits a photocatalytic function on the surface of the substrate, the substrate itself may be decomposed and deteriorated by the photocatalytic action depending on the type of the substrate. Among titanium oxides, amorphous titanium oxide does not have a photocatalytic function. On the other hand, anatase-type, brookite-type and rutile-type titanium oxides have a photocatalytic function. However, when copper, manganese, nickel, cobalt, iron, or zinc is combined with these titanium oxides above a certain concentration, the photocatalytic function is reduced or lost. To do. Amorphous titanium oxide is converted to anatase titanium oxide over time by heating with sunlight, etc., but when combined with copper, manganese, nickel, cobalt, iron or zinc, anatase titanium oxide has a photocatalytic function. descend. Therefore, regardless of the type of titanium oxide, the titanium oxide doped with copper, manganese, nickel, cobalt, iron or zinc does not have to take into account the adverse effects of photocatalysis. In addition, titanium oxide doped with gold, silver and platinum has photocatalytic performance, including the case where amorphous titanium oxide is converted to anatase titanium oxide, but titanium oxide doped with gold, silver and platinum. However, when a positively charged substance coexists with a certain concentration or more, photocatalytic performance is not exhibited. Therefore, metal-doped titanium oxide combined with gold, silver, platinum, copper, manganese, nickel, cobalt, iron, or zinc can eventually lose or reduce the photocatalytic performance. It is not necessary. However, when a photocatalytic substance is used as the negatively charged substance, a surface negative charge or a negatively charged substance generated by the photocatalytic function can be used effectively.

<ウ>金属又はその他の無機物粒子ドープ酸化チタンの製造方法
次に、金属又はその他の無機物粒子ドープ酸化チタンの製造方法について説明する。上記した金属又はその他の無機物粒子ドープ酸化チタンは、一般的な二酸化チタン粉末の製造方法である塩酸法又は硫酸法をベースとする製造方法を採用してもよいし、各種の液体分散チタニア溶液の製造方法を採用してもよい。そして、酸化チタンに複合させる金属や金属以外の一部の無機物質は、製造段階の如何を問わず、酸化チタンと複合化させることが出来る。
<C> Manufacturing Method of Metal or Other Inorganic Particle Doped Titanium Oxide Next, a manufacturing method of metal or other inorganic particle doped titanium oxide will be described. The above-mentioned metal or other inorganic particle-doped titanium oxide may adopt a production method based on a hydrochloric acid method or a sulfuric acid method, which is a general method for producing titanium dioxide powder, and various liquid-dispersed titania solutions. A manufacturing method may be adopted. The metal to be combined with titanium oxide and some inorganic substances other than the metal can be combined with titanium oxide regardless of the manufacturing stage.

以下、図4を参照しながら、金属又はその他の無機物ドープ酸化チタンの分散液の作製方法の一例について説明する。まず、50%四塩化チタン(市販品)を純水で80〜100倍希釈した溶液に、図4の左側に例示する無機物化合物や金属化合物(結晶水を有する化合物)を、モル比で1:0.05の割合で混合する。   Hereinafter, an example of a method for producing a dispersion of a metal or other inorganic-doped titanium oxide will be described with reference to FIG. First, an inorganic compound and a metal compound (compound having crystal water) illustrated on the left side of FIG. 4 are mixed at a molar ratio of 1:50 in a solution obtained by diluting 50% titanium tetrachloride (commercially available product) with pure water 80 to 100 times. Mix at a ratio of 0.05.

無機物化合物や金属化合物は、複数の種類を混合することができる。四塩化チタンと無機物化合物や金属化合物との混合割合は、モル比で好ましくは1:0.01〜1:0.3、より好ましくは、1:0.02〜1:0.1がよい。これに、25%アンモニア水(市販品)を純水で10倍希釈調整した2.5%アンモニア水を滴下して、pH7前後に調整して、チタン及び無機物や金属の水酸化物を析出させる。この析出した水酸化物を純水で上澄み液の導電率が0.9mS/m以下になるまで洗浄する。洗浄された水酸化物に、濃度が35%の過酸化水素水を混合し、数時間反応させて限外濾過することにより、複合された無機物質や金属が修飾されたアモルファス型過酸化チタンの微細不定形物質が分散された溶液が得られる。また、上記した水酸化物に、過酸化水素水を混合して反応させた後、加熱して限外濾過することにより、複合された無機物質や金属が修飾されたアナターゼ型過酸化チタンの微細粒子又は結晶体が分散された溶液が得られる。   A plurality of types of inorganic compounds and metal compounds can be mixed. The mixing ratio of titanium tetrachloride and the inorganic compound or metal compound is preferably 1: 0.01 to 1: 0.3, more preferably 1: 0.02 to 1: 0.1 in terms of molar ratio. To this, 2.5% ammonia water prepared by diluting 25% ammonia water (commercially available product) 10 times with pure water is added dropwise to adjust the pH to around 7 to precipitate titanium and inorganic or metal hydroxides. . The precipitated hydroxide is washed with pure water until the supernatant has a conductivity of 0.9 mS / m or less. Mixing the washed hydroxide with hydrogen peroxide solution with a concentration of 35%, reacting for several hours and performing ultrafiltration, the composite inorganic substance and the modified amorphous titanium peroxide modified with metal A solution in which fine amorphous material is dispersed is obtained. In addition, after mixing and reacting hydrogen peroxide with the above-mentioned hydroxide, heating and ultrafiltration, the fine structure of anatase-type titanium peroxide modified with complex inorganic substances and metals is achieved. A solution in which particles or crystals are dispersed is obtained.

なお、上記した製造方法で得られる水性分散液中の過酸化チタン濃度(共存する金、銀、白金、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄、亜鉛等の金属を含む合計量)は、0.05〜15wt%が好ましく、0.1〜5wt%がより好ましい。   The concentration of titanium peroxide in the aqueous dispersion obtained by the above-described production method (total amount including coexisting metals such as gold, silver, platinum, copper, manganese, nickel, cobalt, iron, and zinc) was 0.00. 05-15 wt% is preferable and 0.1-5 wt% is more preferable.

上記の金属又はその他の無機物ドープ酸化チタンの製造工程において、酸化チタン(その化合物を含む)と複合される無機物質や金属(アルカリ金属、アルカリ土類金属を含む)を得るために混合される金、銀、白金、ニッケル、コバルト、銅、マンガン、鉄、亜鉛、リチウム、ナトリウム、ケイ素、カリウム、ジルコニウム、セリウム、ハフニウムの化合物の例としては、それぞれ以下のものが例示できる。   Gold mixed to obtain inorganic materials and metals (including alkali metals and alkaline earth metals) combined with titanium oxide (including its compounds) in the manufacturing process of the above metal or other inorganic-doped titanium oxide Examples of the compounds of silver, platinum, nickel, cobalt, copper, manganese, iron, zinc, lithium, sodium, silicon, potassium, zirconium, cerium, and hafnium are as follows.

Au化合物:AuCl、AuCl、AuOH、Au(OH)、AuO、Au
Ag化合物:AgNO、AgF、AgClO、AgOH、Ag(NH)OH、AgSO
Pt化合物:PtCl、PtO、Pt(NH)Cl、PtO、PtCl、[Pt(OH)2−
Ni化合物:Ni(OH)、NiCl
Co化合物:Co(OH)NO、Co(OH)、CoSO、CoCl
Cu化合物:Cu(OH)、Cu(NO、CuSO、CuCl
Mn化合物:MnNO、MnSO、MnCl
Fe化合物:Fe(OH)、Fe(OH)、FeCl
Zn化合物:Zn(NO、ZnSO、ZnCl
Li化合物:LiOH、LiCO、LiCl等
Na化合物:NaOH、NaCl、NaCO
Si化合物:SiO、SiH、SiCl
K化合物:KOH、KO、KCl等
Zr化合物:ZrO、Zr(OH)、ZrCl等
Ce化合物:CeO、CeCl
Hf化合物:HfCl、Hf(OH)
なお、図4を参照して説明した金属又はその他の無機物ドープ酸化チタン分散液の製造方法以外にも、無機物質や金属と酸化チタンを複合化する方法は多数存在し、例えば、あらかじめ酸化チタンの粒子と、複合化する無機物質や金属の粒子とを別々に作製し、それぞれを混合してもよい。本願発明において、金属ドープ酸化チタンを作製するためには、上記の製法以外にも、多種の酸化チタンの微細粒子及びその分散溶液を製造する方法があり、そのいずれを用いてもよい。
Au compound: AuCl, AuCl 3 , AuOH, Au (OH) 4 , Au 2 O, Au 2 O 3, etc. Ag compound: AgNO 3 , AgF, AgClO 3 , AgOH, Ag (NH 3 ) OH, Ag 2 SO 4, etc. Pt compound: PtCl 2 , PtO, Pt (NH 3 ) Cl 2 , PtO 2 , PtCl 4 , [Pt (OH) 6 ] 2− etc. Ni compound: Ni (OH) 2 , NiCl 2 etc. Co compound: Co (OH ) NO 3 , Co (OH) 2 , CoSO 4 , CoCl 2 etc. Cu compound: Cu (OH) 2 , Cu (NO 3 ) 2 , CuSO 4 , CuCl 2 etc. Mn compound: MnNO 4 , MnSO 4 , MnCl 2 etc. Fe compound: Fe (OH) 2 , Fe (OH) 3 , FeCl 3 etc. Zn compound: Zn (NO 3 ) 2 , ZnSO 4 , ZnCl 2 etc. Li Compound: LiOH, Li 2 CO 3 , LiCl etc. Na compound: NaOH, NaCl, Na 2 CO 2 etc. Si compound: SiO 2 , SiH 4 , SiCl 4 etc. K compound: KOH, K 2 O, KCl etc. Zr compound: Zr 2 O, Zr (OH) 2 , ZrCl, etc. Ce compound: CeO 2 , CeCl 2, etc. Hf compound: HfCl 2 , Hf (OH) 2, etc. The metal or other inorganic-doped titanium oxide described with reference to FIG. 4 In addition to the dispersion manufacturing method, there are many methods for compounding inorganic substances and metals with titanium oxide. For example, titanium oxide particles and inorganic substances and metal particles to be compounded are prepared separately in advance. , Each may be mixed. In the present invention, in order to produce metal-doped titanium oxide, in addition to the above production method, there are various methods of producing fine particles of titanium oxide and dispersions thereof, any of which may be used.

<エ>金属、金属化合物、無機物(金属を除く)、その他の無機物(金属を除く)化合物の粒子をドープした酸化ケイ素
金属、金属化合物、無機物(金属を除く)、その他の無機物(金属を除く)化合物の粒子をドープした酸化ケイ素は、上述した金属、金属化合物、無機物(金属を除く)、その他の無機物(金属を除く)化合物の粒子をドープした酸化チタンと同様に、凹凸構造体の成分とした場合、基体表面を正電荷及び/又は負電荷に帯電させる物質として機能する。基体表面に正電荷及び/又は負電荷を付与可能なものであれば、任意の正電荷又は負電荷を有する物質を酸化ケイ素と組み合わせることが出来るが、基体表面に安定した電荷形成を可能にする点では、金属や金属以外の一部の無機物質を使用することが好ましい。正電荷又は負電荷物質と複合化する酸化ケイ素は、誘電体又は半導体として機能し、これらの複合化された物質の表面に均一かつ均等な電荷を形成するための物質として機能する。
<D> Silicon oxide doped with particles of metal, metal compound, inorganic substance (excluding metal), other inorganic substance (excluding metal) metal, metal compound, inorganic substance (excluding metal), other inorganic substance (excluding metal) ) Silicon oxide doped with compound particles is a component of a concavo-convex structure, similar to titanium oxide doped with particles of the above-mentioned metals, metal compounds, inorganics (excluding metals), and other inorganic (excluding metals) compounds. In this case, it functions as a substance that charges the surface of the substrate to a positive charge and / or a negative charge. Any substance having a positive or negative charge can be combined with silicon oxide as long as it can impart a positive charge and / or a negative charge to the surface of the substrate, but enables stable charge formation on the surface of the substrate. In this respect, it is preferable to use a metal or a part of an inorganic substance other than the metal. Silicon oxide that is compounded with a positively or negatively charged substance functions as a dielectric or a semiconductor, and functions as a substance for forming a uniform and uniform charge on the surface of the compounded substance.

金属(金属以外の一部の無機物質を含む)と複合させる酸化ケイ素(酸化ケイ素の化合物を含む)としては、SiO、SiO、SiO、SiO/nHO等の各種の酸化物や過酸化物が使用可能である。 Examples of silicon oxides (including silicon oxide compounds) to be combined with metals (including some inorganic substances other than metals) include various oxides such as SiO 2 , SiO 3 , SiO, SiO 3 / nH 2 O, Peroxides can be used.

酸化ケイ素を含有する材として、多数の種類の製品が市販されている。例えば、有機材料と無機材料の結合材料(複合材料)として、以下のものを挙げることが出来る。
・複合材料の機械的強度の向上や結合性の改良や表面親水性を付与するシランカップリング剤中、加水分解性からメトキシ基やエトキシ基を有する水溶性コーティング剤。
・有機官能基とアルコキシ基を分子内に有するオリゴマ型のカップリング剤として、各種の物質を複合化して樹脂改質や機能性コーティング剤として使用されるシリコーンオリゴマー。
・後述する基材への撥水性付与機能材として使用される、メチル基や長鎖アルキル基、フェニル基を有するアルコキシランやアルコキシラザン。
・有機材料や無機材料の活性水素の保護機能を有するオリガノシリル基を有していたり、アルキル基の反応位置を制御することによって有機合成部材を作ることの出来るシリル化剤等
Many types of products are commercially available as materials containing silicon oxide. For example, the following can be cited as a binding material (composite material) of an organic material and an inorganic material.
-A water-soluble coating agent having a methoxy group or an ethoxy group in terms of hydrolyzability in a silane coupling agent that improves the mechanical strength, bondability, and surface hydrophilicity of the composite material.
-Silicone oligomers that are used as resin-modified or functional coating agents by combining various substances as oligomer-type coupling agents that have organic functional groups and alkoxy groups in the molecule.
-Alkoxylanes and alkoxylazanes having a methyl group, a long-chain alkyl group, and a phenyl group, which are used as a water repellency-imparting functional material for the substrate described later.
・ Silylating agents that have an origanosilyl group that protects active hydrogen of organic and inorganic materials, and that can be used to make organic synthetic members by controlling the reaction position of alkyl groups

<オ>金属又はその他の無機物粒子ドープ酸化ケイ素の製造方法
上記した酸化ケイ素を含有する材を使用して、金属又はその他の無機物粒子ドープ酸化ケイ素の造膜液を作ることができる。以下、図5を用いて、複合化するのが金、銀、白金、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄、亜鉛等の典型金属及び遷移金属である場合の、金属又はその他の無機物ドープ酸化ケイ素の分散液の作製方法の一例について説明する。まず、メチルシリケートに、アルコールと純水と所定量の触媒を混合して加水分解させる。透明になるまで攪拌すると、シリカゾルが作製される。このシリカゾルを純水で希釈する。シリカゾル希釈液における固形分濃度は、好ましくは10%〜0.2%、より好ましくは4%〜0.85%である。このシリカゾル希釈液と、1%濃度に調整した金属化合物(結晶水を持つ化合物)とを、シリカに対するモル濃度比で、好ましくは1:0.03〜1:2.7、より好ましくは、1:0.03〜1:0.27の割合で混合する。
<E> Manufacturing method of metal or other inorganic particle-doped silicon oxide Using the above-described material containing silicon oxide, a film-forming solution of metal or other inorganic particle-doped silicon oxide can be produced. Hereinafter, with reference to FIG. 5, a metal or other inorganic-doped silicon oxide when the composite is a typical metal such as gold, silver, platinum, copper, manganese, nickel, cobalt, iron, zinc, and a transition metal An example of a method for producing the dispersion liquid will be described. First, alcohol, pure water and a predetermined amount of catalyst are mixed with methyl silicate and hydrolyzed. When stirred until it is transparent, a silica sol is produced. This silica sol is diluted with pure water. The solid content concentration in the silica sol dilution is preferably 10% to 0.2%, more preferably 4% to 0.85%. This silica sol diluted solution and a metal compound adjusted to 1% concentration (compound with crystal water) are preferably in a molar concentration ratio with respect to silica, preferably 1: 0.03 to 1: 2.7, more preferably 1 : Mix in a ratio of 0.03 to 1: 0.27.

次に、複合化するのがカリウム、ナトリウム等のアルカリ金属である場合の、無機物・金属ドープ酸化ケイ素の分散液の作製方法の一例について説明する。まず、メチルシリケートに、アルコールと純水と所定量の触媒を混合して加水分解させる。透明になるまで攪拌すると、シリカゾルが作製される。このシリカゾルを純粋で希釈する。シリカゾル希釈液における固形分濃度は、好ましくは10%〜0.2%、より好ましくは4%〜0.85%である。このシリカゾル希釈液と、1%濃度に調整したNa等のアルカリ金属とを、シリカに対するモル濃度比で、好ましくは1:0.03〜1:2.7、より好ましくは、1:0.03〜1:0.27で混合する。   Next, an example of a method for producing a dispersion of inorganic / metal-doped silicon oxide in the case where the composite is an alkali metal such as potassium or sodium will be described. First, alcohol, pure water and a predetermined amount of catalyst are mixed with methyl silicate and hydrolyzed. When stirred until it is transparent, a silica sol is produced. The silica sol is pure and diluted. The solid content concentration in the silica sol dilution is preferably 10% to 0.2%, more preferably 4% to 0.85%. This silica sol diluted solution and an alkali metal such as Na adjusted to 1% concentration are preferably in a molar concentration ratio to silica of 1: 0.03 to 1: 2.7, more preferably 1: 0.03. Mix at ˜1: 0.27.

なお、図5に示すとおり、上記した分散液の作製において、酸化ケイ素に複合化できる金属化合物や無機化合物は、金属ドープ酸化チタンを作製するときに使用する金属化合物や無機物化合物と同様のものが可能である。   In addition, as shown in FIG. 5, the metal compound and the inorganic compound that can be complexed with silicon oxide in the preparation of the dispersion liquid described above are the same as the metal compound and the inorganic compound used when preparing the metal-doped titanium oxide. Is possible.

<カ>金属又はその他の無機物粒子ドープ酸化チタン及び酸化ケイ素の製造方法
最後に、酸化チタン及び酸化ケイ素に対して、金属又はその他の無機物を複合化させた溶液の作製方法について説明する。まず、純水に対して、四塩化チタンとシリカゾルを、モル比で1:0.5の割合で混合し、無機物化合物や金属化合物(結晶水を有する化合物)を、さらに混合する。無機物化合物や金属化合物は複数の種類を混合することができる。四塩化チタンと無機物化合物や金属化合物との混合割合は、モル比で好ましくは1:0.01〜1:0.3、より好ましくは、1:0.02〜1:0.1がよい。これに25%に調整したアンモニア水を滴下して、pH7前後に調整して、チタン、ケイ素及び複合化する無機物質や金属の水酸化物を析出させる。この析出した水酸化物を純水で上澄み液の導電率が0.9mS/m以下になるまで洗浄する。洗浄された水酸化物に、濃度が35%の過酸化水素水を混合し、数時間反応させて限外濾過することにより、シリカと複合された金属や無機物質が修飾されたアモルファス型過酸化チタンの微細不定形物質が分散された溶液が得られる。
<F> Manufacturing Method for Metal or Other Inorganic Particle Doped Titanium Oxide and Silicon Oxide Finally, a method for preparing a solution in which a metal or other inorganic substance is combined with titanium oxide and silicon oxide will be described. First, titanium tetrachloride and silica sol are mixed with pure water at a molar ratio of 1: 0.5, and an inorganic compound and a metal compound (compound having crystal water) are further mixed. A plurality of kinds of inorganic compounds and metal compounds can be mixed. The mixing ratio of titanium tetrachloride and the inorganic compound or metal compound is preferably 1: 0.01 to 1: 0.3, more preferably 1: 0.02 to 1: 0.1 in terms of molar ratio. Ammonia water adjusted to 25% is added dropwise thereto to adjust the pH to around pH 7, thereby precipitating titanium, silicon, and a composite inorganic substance or metal hydroxide. The precipitated hydroxide is washed with pure water until the supernatant has a conductivity of 0.9 mS / m or less. Amorphous peroxidation in which metals and inorganic substances combined with silica are modified by mixing the washed hydroxide with hydrogen peroxide solution with a concentration of 35%, reacting for several hours and performing ultrafiltration. A solution in which fine amorphous material of titanium is dispersed is obtained.

なお、上記した製造方法で得られる水性分散液中の過酸化チタン濃度(共存する金、銀、白金、銅、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄、亜鉛等の金属や無機物質を含む合計量)は、0.05〜15wt%が好ましく、0.1〜5wt%がより好ましい。   The concentration of titanium peroxide in the aqueous dispersion obtained by the above-described production method (total amount including metals and inorganic substances such as coexisting gold, silver, platinum, copper, manganese, nickel, cobalt, iron, and zinc) is 0.05 to 15 wt% is preferable, and 0.1 to 5 wt% is more preferable.

<キ>誘電体又は半導体としての酸化チタン及び/又は酸化ケイ素(これらの化合物を含む)と、酸化チタン及び酸化ケイ素を除いた誘電体及び/又は半導体との組合せ
基体表面又は基体表面層を帯電させる物質間に介在させる誘電体又は半導体として、酸化チタン及び/又は酸化ケイ素(酸化チタン及び/又は酸化ケイ素の化合物を含む)を使用した場合に、酸化チタン及び/又は酸化ケイ素(酸化チタン及び/又は酸化ケイ素の化合物を含む)を除いた誘電体や半導体を1種以上複合させると、基体表面が正電荷や負電荷及び両性電荷に帯電する。基体の表面にこの態様による造膜を形成するための造膜方法は、前記の金属ドープ酸化チタンと同様に実施することが出来る。
<G> Combination of titanium oxide and / or silicon oxide (including these compounds) as a dielectric or semiconductor and dielectric and / or semiconductor excluding titanium oxide and silicon oxide Charging the substrate surface or substrate surface layer When titanium oxide and / or silicon oxide (including a compound of titanium oxide and / or silicon oxide) is used as a dielectric or semiconductor interposed between substances to be formed, titanium oxide and / or silicon oxide (titanium oxide and / or When one or more kinds of dielectrics and semiconductors excluding (including silicon oxide compounds) are combined, the surface of the substrate is charged with a positive charge, a negative charge and an amphoteric charge. The film forming method for forming the film according to this embodiment on the surface of the substrate can be carried out in the same manner as the metal doped titanium oxide.

酸化チタン及び/又は酸化ケイ素(酸化チタン及び/又は酸化ケイ素の化合物を含む)と組み合わせる、酸化チタン及び/又は酸化ケイ素(酸化チタン及び/又は酸化ケイ素の化合物を含む)を除いた誘電体や半導体としては、例えば以下を使用することができる。   Dielectrics and semiconductors excluding titanium oxide and / or silicon oxide (including titanium oxide and / or silicon oxide compound) combined with titanium oxide and / or silicon oxide (including titanium oxide and / or silicon oxide compound) For example, the following can be used.

すなわち、電荷を形成するための複合体である誘電体としては、強誘電体である、いわゆるSBT、BLT、SBTN―SrBi(Ta、Nb)、LSCO―(La、Sr)CoO、等の複合金属が使用可能である。また、有機ポリマー絶縁膜アリレンエーテル系ポリマー、ベンゾシクロブテン、フッ素系ポリマーパリレンN、またはF、フッ素化アモルファス炭素等の各種低誘電材料も使用可能である。 That is, as a dielectric that is a composite for forming an electric charge, so-called SBT, BLT, SBTN—SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 , LSCO— (La, Sr) CoO 3 , which are ferroelectrics, are used. , Etc. can be used. Various low dielectric materials such as organic polymer insulating film arylene ether-based polymer, benzocyclobutene, fluorine-based polymer parylene N or F, and fluorinated amorphous carbon can also be used.

また、半導体としては、例えば、C、Ge、Sn、GaAs、Inp、GeN、ZnSe、PbSnTe等があり、半導体酸化金属や光半導体金属、光半導体酸化金属も使用可能である。好ましくは、ZnO、CdS、CdO、CaP、InP、In、CaAs、KNbO、Fe、Ta、WO、NiO、CuO、MoS、InSb、RuO、CeO等が使用される。 Examples of the semiconductor include C, Ge, Sn, GaAs, Inp, GeN, ZnSe, and PbSnTe. A semiconductor metal oxide, an optical semiconductor metal, and an optical semiconductor metal oxide can also be used. Preferably, ZnO, CdS, CdO, CaP, InP, In 2 O 3 , CaAs, K 2 NbO 3 , Fe 2 O 3 , Ta 2 O 3 , WO 3 , NiO, Cu 2 O, MoS 3 , InSb, RuO 2 , CeO 2 or the like is used.

<ク>凹凸構造体を形成する成分としての正電荷物質及び負電荷物質
本願発明において、凹凸構造体を形成する成分のうち、基体表面を帯電させる正電荷物質及び負電荷物質として、金属、金属化合物、無機物(金属を除く)、無機物(金属を除く)化合物の粒子をドープした酸化ケイ素と、金属、金属化合物、無機物(金属を除く)、無機物(金属を除く)化合物の粒子をドープした酸化チタンを好ましい例として説明した。しかし、基体表面を帯電させるための正電荷物質及び負電荷物質として、他の物質を用いることもできるので、以下では、本願発明において凹凸構造体を形成する成分として使用し得る正電荷物質及び負電荷物質全般について詳しく説明する。
<K> Positive and negative charge substances as components forming the concavo-convex structure body In the present invention, among the components forming the concavo-convex structure body, as positive and negative charge substances that charge the substrate surface, metals, metals Silicon oxide doped with particles of compound, inorganic substance (excluding metal), inorganic substance (excluding metal) compound, and oxidation doped with metal, metal compound, inorganic substance (excluding metal), inorganic substance (excluding metal) compound Titanium has been described as a preferred example. However, since other substances can be used as the positively charged substance and the negatively charged substance for charging the substrate surface, in the following, a positively charged substance and a negatively charged substance that can be used as components for forming the concavo-convex structure in the present invention will be described. The charged substance in general will be described in detail.

上記した正電荷物質は、下記の(1)及び(2)からなる群から選択される1種又は2種以上の、正電荷を有する物質である。   The positively charged substance is a substance having one or more positive charges selected from the group consisting of the following (1) and (2).

(1)陽イオン
(2)正電荷を有する導電体、正電荷を有する導電体と誘電体又は半導体との複合体、正電荷を有する2種以上の誘電体又は半導体からなる複合体
また、上記した負電荷物質は、下記の(3)〜(5)からなる群から選択される1種又は2種以上の、負電荷を有する物質である。
(3)陰イオン
(4)負電荷を有する導電体、負電荷を有する導電体と誘電体又は半導体との複合体、負電荷を有する2種以上の誘電体又は半導体からなる複合体
(5)光触媒機能を有する物質
正電荷物質として用いる陽イオンとしては、特に限定されるものではないが、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属のイオン;カルシウム等のアルカリ土類金属のイオン;アルミニウム、錫、セシウム、インジウム、セリウム、セレン、クロム、コバルト、ニッケル、アンチモン、鉄、銅、マンガン、タングステン、ジルコニウム、亜鉛等の他の金属元素のイオンが好ましく、特に銅イオンが好ましい。更に、メチルバイオレット、ビスマルクブラウン、メチレンブルー、マラカイトグリーン等のカチオン性染料、第4級窒素原子含有基により変性されたシリコーン等のカチオン基を備えた有機分子も使用可能である。イオンの価数も特に限定されるものではなく、例えば、1〜4価の陽イオンが使用可能である。
(1) a cation (2) a positively charged conductor, a composite of a positively charged conductor and a dielectric or semiconductor, a composite of two or more kinds of positively charged dielectrics or semiconductors, and The negatively charged substance is a substance having one or more negative charges selected from the group consisting of the following (3) to (5).
(3) Anion (4) Conductor having negative charge, composite of conductor having negative charge and dielectric or semiconductor, composite made of two or more kinds of dielectric or semiconductor having negative charge (5) Substance having a photocatalytic function The cation used as the positively charged substance is not particularly limited, but alkali metal ions such as sodium and potassium; alkaline earth metal ions such as calcium; aluminum, tin, cesium, Ions of other metal elements such as indium, cerium, selenium, chromium, cobalt, nickel, antimony, iron, copper, manganese, tungsten, zirconium, and zinc are preferable, and copper ions are particularly preferable. Furthermore, cationic molecules such as methyl violet, bismarck brown, methylene blue and malachite green, and organic molecules having a cationic group such as silicone modified with a quaternary nitrogen atom-containing group can also be used. The valence of ions is not particularly limited, and for example, a cation having 1 to 4 valences can be used.

上記した陽イオンとしての金属イオンの供給源として、金属塩を使用することも可能である。具体的には、塩化アルミニウム、塩化第1及び第2錫、塩化クロム、塩化ニッケル、塩化第1及び第2アンチモン、塩化第1及び第2鉄、塩化セシウム、三塩化インジウム、塩化第1セリウム、四塩化セレン、塩化第2銅、塩化マンガン、四塩化タングステン、オキシ二塩化タングステン、タングステン酸カリウム、オキシ塩化ジルコニウム、塩化亜鉛、炭酸バリウム等の各種の金属塩が挙げられる。更に、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化クロム、水酸化インジウム等の金属水酸化物、ケイタングステン酸等の水酸化物、または、油脂酸化物等の酸化物等も使用可能である。   It is also possible to use a metal salt as a source of the metal ion as the cation described above. Specifically, aluminum chloride, first and second tin chloride, chromium chloride, nickel chloride, first and second antimony chloride, first and second iron chloride, cesium chloride, indium trichloride, first cerium chloride, Examples include various metal salts such as selenium tetrachloride, cupric chloride, manganese chloride, tungsten tetrachloride, tungsten oxychloride, potassium tungstate, zirconium oxychloride, zinc chloride, and barium carbonate. Furthermore, metal hydroxides such as aluminum hydroxide, iron hydroxide, chromium hydroxide, and indium hydroxide, hydroxides such as silicotungstic acid, and oxides such as oil and fat oxides can be used.

正電荷を有する導電体としては、上記の陽イオン以外の、正電荷が発生した導電体を挙げることができ、例えば、後述する各種の導電体からなる電池の正電極、並びに、摩擦により正に帯電した羊毛、ナイロン等の誘電体が挙げられる。   Examples of the positively charged conductor include conductors in which a positive charge other than the above-mentioned cation is generated. For example, a positive electrode of a battery made of various conductors described later, and positively by friction. Examples thereof include dielectric materials such as charged wool and nylon.

負電荷物質として用いる陰イオンとしては、特に限定されるものではないが、フッ化物イオン、塩化物イオン、ヨウ化物イオン等のハロゲン化物イオン;水酸化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、炭酸イオン等の無機系イオン;酢酸イオン等の有機系イオンが挙げられる。イオンの価数も特に限定されるものではなく、例えば、1〜4価の陰イオンが使用可能である。   The anion used as the negatively charged substance is not particularly limited, but halide ions such as fluoride ion, chloride ion and iodide ion; hydroxide ion, sulfate ion, nitrate ion, carbonate ion, etc. Inorganic ions; organic ions such as acetate ions. The valence of ions is not particularly limited, and for example, a 1 to 4 valent anion can be used.

負電荷を有する導電体としては、上記の陰イオン以外の、負電荷が発生した導電体を挙げることができ、例えば、金、銀、白金等の金属;金属酸化物;石墨、硫黄、セレン、テルル等の元素;硫化ヒ素、硫化アンチモン、硫化水銀等の硫化物;粘土、ガラス粉、石英粉、石綿、澱粉、木綿、絹、羊毛等;コンジョウ、インジゴ、アニリンブルー、エオシン、ナフトールイエロー等の染料のコロイドが挙げられる。これらの中でも金、銀、白金等の金属及び金属酸化物のコロイドが好ましく、特に銀コロイドがより好ましい。この他に、後述する各種の導電体からなる電池の負電極、並びに、負に帯電したハロゲン、フッ素樹脂、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル等の誘電体、並びに、これらの化合物及び複合体が挙げられる。   Examples of the conductor having a negative charge include conductors having a negative charge other than the above anions, such as metals such as gold, silver and platinum; metal oxides; graphite, sulfur, selenium, Elements such as tellurium; sulfides such as arsenic sulfide, antimony sulfide, mercury sulfide; clay, glass powder, quartz powder, asbestos, starch, cotton, silk, wool, etc .; conger, indigo, aniline blue, eosin, naphthol yellow Examples include dye colloids. Of these, colloids of metals such as gold, silver and platinum and metal oxides are preferred, and silver colloids are more preferred. In addition, the negative electrode of the battery which consists of the various conductors mentioned later, dielectric materials, such as negatively charged halogen, a fluororesin, vinyl chloride, polyethylene, polyester, and these compounds and composites are mentioned. .

負電荷物質として用いる光触媒機能を有する物質としては、特定の金属化合物を含んでおり、光励起により当該層表面の有機及び/又は無機化合物を酸化分解する機能を有するものを使用することができる。光触媒の原理は、特定の金属化合物が光励起により、空気中の水又は酸素からOHやO のラジカル種を発生させ、このラジカル種が有機及び/又は無機化合物を酸化還元分解することであると一般的に理解されている。 As a substance having a photocatalytic function used as a negatively charged substance, a substance containing a specific metal compound and having a function of oxidizing and decomposing organic and / or inorganic compounds on the surface of the layer by photoexcitation can be used. The principle of photocatalyst by photoexcitation specific metal compounds, from the water or oxygen in the air OH - or O 2 - radical species is generated in, that the radical species oxidize reductive decomposition of organic and / or inorganic compound It is generally understood that there is.

前記の光触媒機能を有する物質としての金属化合物としては、代表的な酸化チタン(TiO)の他、ZnO、SrTiOP、CdS、CdO、CaP、InP、In、CaAs、BaTiO、KNbO、Fe、Ta、WO、NiO、CuO、SiC、SiO、MoS、InSb、RuO、CeO等が知られている。 Examples of the metal compound as the substance having a photocatalytic function include ZnO, SrTiOP 3 , CdS, CdO, CaP, InP, In 2 O 3 , CaAs, BaTiO 3 , K, in addition to typical titanium oxide (TiO 2 ). 2 NbO 3 , Fe 2 O 3 , Ta 2 O 5 , WO 3 , NiO, Cu 2 O, SiC, SiO 2 , MoS 3 , InSb, RuO 2 , CeO 2 and the like are known.

光触媒機能を有する物質は光触媒性能が向上する金属(Ag、Pt)を含んでいてもよい。また、金属塩等の各種物質を、光触媒機能を失活させない程度の範囲で含むことできる。前記金属塩としては、例えば、アルミニウム、錫、クロム、ニッケル、アンチモン、鉄、銀、セシウム、インジウム、セリウム、セレン、銅、マンガン、カルシウム、白金、タングステン、ジルコニウム、亜鉛等の金属塩があり、それ以外にも一部の金属或いは非金属等については水酸化物又は酸化物も使用可能である。具体的には、塩化アルミニウム、塩化第一及び第二錫、塩化クロム、塩化ニッケル、塩化第一及び第二アンチモン、塩化第一及び第二鉄、硝酸銀、塩化セシウム、三塩化インジウム、四塩化セレン、塩化第二銅、塩化マンガン、塩化カルシウム、塩化第二白金、四塩化タングステン、オキシ二塩化タングステン、タングステン酸カリウム、塩化第二金、オキシ塩化ジルコニウム、塩化亜鉛等の各種金属塩が例示できる。また、金属塩以外の化合物としては、水酸化インジウム、ケイタングステン酸、シリカゾル、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等が例示できる。   The substance having a photocatalytic function may contain a metal (Ag, Pt) that improves the photocatalytic performance. Moreover, various substances, such as a metal salt, can be included in a range that does not deactivate the photocatalytic function. Examples of the metal salt include metal salts such as aluminum, tin, chromium, nickel, antimony, iron, silver, cesium, indium, cerium, selenium, copper, manganese, calcium, platinum, tungsten, zirconium, and zinc. In addition, hydroxides or oxides can be used for some metals or nonmetals. Specifically, aluminum chloride, stannous chloride and stannic chloride, chromium chloride, nickel chloride, primary and secondary antimony chloride, ferrous chloride, silver nitrate, cesium chloride, indium trichloride, selenium tetrachloride And various metal salts such as cupric chloride, manganese chloride, calcium chloride, platinum chloride, tungsten tetrachloride, tungsten oxychloride, potassium tungstate, cupric chloride, zirconium oxychloride, and zinc chloride. Examples of compounds other than metal salts include indium hydroxide, silicotungstic acid, silica sol, potassium hydroxide, calcium hydroxide and the like.

本発明において使用される導電体は耐久性の点から金属が好ましく、アルミニウム、錫、インジウム、セリウム、セレン、クロム、ニッケル、アンチモン、鉄、銀、銅、マンガン、白金、タングステン、亜鉛等の金属が挙げられる。また、これらの金属の酸化物や複合体又は合金も使用することができる。導電体の形状は特に限定されるものではなく、粒子状、薄片状、繊維状等の任意の形状をとることができる。   The conductor used in the present invention is preferably a metal from the viewpoint of durability, and is a metal such as aluminum, tin, indium, cerium, selenium, chromium, nickel, antimony, iron, silver, copper, manganese, platinum, tungsten, or zinc. Is mentioned. Also, oxides, composites or alloys of these metals can be used. The shape of the conductor is not particularly limited, and may be any shape such as a particle shape, a flake shape, or a fiber shape.

上記した導電体としては、一部の金属の金属塩も使用可能である。具体的には、塩化アルミニウム、塩化第1及び第2錫、塩化クロム、塩化ニッケル、塩化第1及び第2アンチモン、塩化第1及び第2鉄、硝酸銀、塩化セシウム、三塩化インジウム、四塩化セレン、塩化第2銅、塩化マンガン、塩化第2白金、四塩化タングステン、オキシ二塩化タングステン、タングステン酸カリウム、塩化第2金、塩化亜鉛等の各種の金属塩が例示できる。また、水酸化インジウム、ケイタングステン酸等の水酸化物又は酸化物等も使用可能である。   As the above-described conductor, a metal salt of a part of metal can also be used. Specifically, aluminum chloride, 1st and 2nd tin chloride, chromium chloride, nickel chloride, 1st and 2nd antimony chloride, 1st and 2nd iron chloride, silver nitrate, cesium chloride, indium trichloride, selenium tetrachloride And various metal salts such as cupric chloride, manganese chloride, second platinum chloride, tungsten tetrachloride, tungsten oxydichloride, potassium tungstate, second gold chloride, and zinc chloride. Also, hydroxides or oxides such as indium hydroxide and silicotungstic acid can be used.

さらに、上記した導電体としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリチオフェンビニロン、ポリイソチアナフテン、ポリアセチレン、ポリアルキルピロール、ポリアルキルチオフェン、ポリ−p−フェニレン、ポリフェニレンビニロン、ポリメトキシフェニレン、ポリフェニレンスルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリアントラセン、ポリナフタレン、ポリピレン、ポリアズレン等の導電性高分子も使用可能である。   Furthermore, the above conductors include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polythiophene vinylon, polyisothianaphthene, polyacetylene, polyalkylpyrrole, polyalkylthiophene, poly-p-phenylene, polyphenylene vinylon, polymethoxyphenylene, polyphenylene sulfide, Conductive polymers such as polyphenylene oxide, polyanthracene, polynaphthalene, polypyrene, and polyazulene can also be used.

本発明で使用される導電体との複合体を構成する半導体としては、例えば、C、Si、Ge、Sn、GaAs、Inp、GeN、ZnSe、PbSnTe等があり、半導体酸化金属や光半導体金属、光半導体酸化金属も使用可能である。好ましくは、酸化チタン(TiO)の他に、ZnO、SrTiOP、CdS、CdO、CaP、InP、In、CaAs、BaTiO、KNbO、Fe、Ta、WO、NiO、CuO、SiC、SiO、MoS、InSb、RuO、CeO等が使用されるが、半導体として使用する場合は、Na等で光触媒能を不活性化したものが好ましい。 Examples of the semiconductor constituting the composite with the conductor used in the present invention include C, Si, Ge, Sn, GaAs, Inp, GeN, ZnSe, PbSnTe, and the like. An optical semiconductor metal oxide can also be used. Preferably, besides titanium oxide (TiO 2 ), ZnO, SrTiOP 3 , CdS, CdO, CaP, InP, In 2 O 3 , CaAs, BaTiO 3 , K 2 NbO 3 , Fe 2 O 3 , Ta 2 O 3 , WO 3 , NiO, Cu 2 O, SiC, SiO 2 , MoS 3 , InSb, RuO 2 , CeO 2, etc. are used. When used as a semiconductor, the photocatalytic ability is deactivated with Na or the like. Is preferred.

本発明で使用される導電体との複合体を構成する誘電体としては、強誘電体であるチタン酸バリウム(PZT)いわゆるSBT、BLTや次に挙げる PZT、PLZT―(Pb、La)(Zr、Ti)O、SBT、SBTN―SrBi(Ta、Nb)、BST―(Ba、Sr)TiO、LSCO―(La、Sr)CoO、BLT、BIT―(Bi、La)Ti12、BSO―BiSiO等の複合金属が使用可能である。また、有機ケイ素化合物であるシラン化合物、シリコーン化合物、いわゆる有機変性シリカ化合物、また、有機ポリマー絶縁膜アリレンエーテル系ポリマー、ベンゾシクロブテン、フッ素系ポリマーパリレンN、またはF、フッ素化アモルファス炭素等の各種低誘電材料も使用可能である。 Examples of the dielectric constituting the composite with the conductor used in the present invention include ferroelectric barium titanate (PZT), so-called SBT, BLT and the following PZT, PLZT- (Pb, La) (Zr). , Ti) O 3 , SBT, SBTN-SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 , BST- (Ba, Sr) TiO 3 , LSCO- (La, Sr) CoO 3 , BLT, BIT- (Bi, La) 4 Ti 3 O 12 , BSO—Bi 2 SiO 5 and other composite metals can be used. Also, silane compounds, silicone compounds, so-called organic modified silica compounds, which are organosilicon compounds, organic polymer insulating films, arylene ether-based polymers, benzocyclobutene, fluorine-based polymer parylene N, or F, fluorinated amorphous carbon, etc. Various low dielectric materials can also be used.

本発明で正電荷物質及び/又は負電荷物質として使用される、酸化チタン及び/又は酸化ケイ素(酸化チタン及び/又は酸化ケイ素の化合物を含む)を除いた誘電体や半導体としては、前記に説明した、導電体との複合体を構成する半導体や誘電体(酸化チタン、酸化ケイ素及びこれらの化合物を除く)が使用可能である。   The dielectrics and semiconductors excluding titanium oxide and / or silicon oxide (including titanium oxide and / or silicon oxide compounds) used as positively charged substances and / or negatively charged substances in the present invention are described above. In addition, a semiconductor or a dielectric (except for titanium oxide, silicon oxide, and these compounds) constituting a composite with a conductor can be used.

<ケ>基体表面の電気抵抗を、導電性を有する表面状態と絶縁性を有する表面状態に周期的に変動させる物質(1)
凹凸構造体の成分として、金属、金属化合物、無機物(金属を除く)又は無機物(金属を除く)化合物粒子をドープした光半導体の酸素欠損物質粒子(又は結晶)は、基体表面の電気抵抗を、導電性を有する表面状態と絶縁性を有する表面状態に周期的に変動させる物質として機能する。
<G> Substance that periodically varies the electrical resistance of the substrate surface between a conductive surface state and an insulating surface state (1)
As a component of the concavo-convex structure, an oxygen deficient substance particle (or crystal) of an optical semiconductor doped with a metal, a metal compound, an inorganic substance (excluding a metal) or an inorganic substance (excluding a metal) compound particle, It functions as a substance that varies periodically between a conductive surface state and an insulating surface state.

上記の光半導体として使用できる物質は、二酸化チタン(TiO2)の他、ZnO、SrTiOP、CdS、CdO、CaP、InP、In、CaAs、BaTiO、KNbO、Fe、Ta、WO、NiO、CuO、SiC、SiO、MoS、InSb、RuO、CeO及びTiOと周期表第4周期及び第5周期金属或いは非金属ドープ物質等を使用することが出来る。本発明では、これらの光半導体物質を1種類使用しても良く、2種類以上併用しても良い。 Substances that can be used as the above optical semiconductor include titanium dioxide (TiO 2 ), ZnO, SrTiOP 3 , CdS, CdO, CaP, InP, In 2 O 3 , CaAs, BaTiO 3 , K 2 NbO 3 , Fe 2 O. 3 , Ta 2 O 5 , WO 3 , NiO, Cu 2 O, SiC, SiO 2 , MoS 3 , InSb, RuO 2 , CeO 2, and TiO 2 and the periodic table 4th period and 5th period metal or non-metal doped material Etc. can be used. In the present invention, one type of these optical semiconductor materials may be used, or two or more types may be used in combination.

上記の光半導体に加えて金属(Ag、Pt等)を含んでいても良い。また金属塩等の各種物質を含むこともできる。前記金属塩としては、例えば、アルミニウム、錫、クロム、ニッケル、アンチモン、鉄、セシウム、インジウム、セリウム、セレン、銅、マンガン、カルシウム、白金、タングステン、ジルコニウム、亜鉛等の金属塩が有り、それ以外にも一部の金属あるいは非金属等については水酸化物又は酸化物を含むことも可能である。具体的には、塩化アルミニウム、塩化第一及び第二錫、塩化クロム、塩化ニッケル、塩化第一及び第二アンチモン、塩化第一及び第二鉄、硝酸銀、塩化セシウム、三塩化インジウム、塩化第一セリウム、四塩化セレン、塩化第二銅、塩化マンガン、塩化カルシウム、塩化第二白金、四塩化タングステン、オキシ二塩化タングステン、タングステン酸カリウム、塩化第二金、オキシ塩化ジルコニウム、塩化亜鉛等の各種金属塩が例示できる。また、金属塩以外の化合物としては、水酸化インジウム、ケイタングステン酸、シリカゾル、水酸化カルシウム等が例示できる。   In addition to the above optical semiconductor, a metal (Ag, Pt, etc.) may be included. Moreover, various substances, such as a metal salt, can also be included. Examples of the metal salt include metal salts such as aluminum, tin, chromium, nickel, antimony, iron, cesium, indium, cerium, selenium, copper, manganese, calcium, platinum, tungsten, zirconium, zinc, and the like. In addition, some metals or non-metals may contain a hydroxide or an oxide. Specifically, aluminum chloride, stannous chloride, stannic chloride, chromium chloride, nickel chloride, primary and secondary antimony chloride, ferrous chloride, silver nitrate, cesium chloride, indium trichloride, primary chloride Various metals such as cerium, selenium tetrachloride, cupric chloride, manganese chloride, calcium chloride, platinum chloride, tungsten tetrachloride, tungsten oxychloride, potassium tungstate, ferric chloride, zirconium oxychloride, zinc chloride A salt can be illustrated. Examples of compounds other than metal salts include indium hydroxide, silicotungstic acid, silica sol, and calcium hydroxide.

これらにドープする無機物質や金属は、複合化によってその物質が正電荷、若しくは負電荷を帯電するものが望ましい。又、これらドープする物質は有機物質でも構わない。   It is desirable that the inorganic substance or metal to be doped in these is a substance in which the substance is charged with a positive charge or a negative charge by compounding. These doping substances may be organic substances.

また、光半導体等にドープする無機物質や金属のうち、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、In、Sn等の第5周期金属種や、Si、P、S等の無機物との複合物が望ましい。   In addition, among inorganic substances and metals doped into optical semiconductors, fifth periodic metal species such as Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, In, Sn, Si, P, S, etc. A composite with an inorganic substance is desirable.

<コ>基体表面の電気抵抗を、導電性を有する表面状態と絶縁性を有する表面状態に周期的に変動させる物質(2)
凹凸構造体の成分として、アルカリ金属又は/及びアルカリ土金属ドープ酸化ケイ素化合物粒子(結晶)、又は、導電性金属粒子ドープケイ素化合物と正電荷物質及び/又は負電荷物質との複合物質粒子(結晶)は、基体表面の電気抵抗を、導電性を有する表面状態と絶縁性を有する表面状態に周期的に変動させる物質として機能する。
<K> Substance that periodically varies the electrical resistance of the substrate surface between a conductive surface state and an insulating surface state (2)
As a component of the concavo-convex structure, alkali metal or / and alkaline earth metal doped silicon oxide compound particles (crystals), or composite material particles of conductive metal particle doped silicon compounds and positively charged substances and / or negatively charged substances (crystals) ) Functions as a substance that periodically varies the electric resistance of the substrate surface between a conductive surface state and an insulating surface state.

上記した導電性金属粒子ドープケイ素化合物と複合させる正電荷物質や負電荷物質については、上記<ケ>の項で説明したものと同様である。   The positively charged substance and the negatively charged substance that are combined with the conductive metal particle-doped silicon compound described above are the same as those described in the above section <K>.

<サ>中間層又は下地基板及び凹凸構造体中の機能複合化について
上記した凹凸構造体と基体との間に中間層を設けることが出来る。この中間層や、下地基板には、例えば、基体に親水性若しくは疎水性又は撥水性若しくは撥油性を付与することのできる各種の有機又は無機物質を使用することができる。また、基体自体の表面を加工して凹凸構造体を形成する場合の基体や、基体上に形成する凹凸構造体に含まれる成分として、同様に、基体に親水性若しくは疎水性又は撥水性若しくは撥油性を付与することのできる各種の有機又は無機物質を使用することができる。
<Function> Combining functions in intermediate layer or base substrate and concavo-convex structure An intermediate layer can be provided between the concavo-convex structure and the substrate. For the intermediate layer and the base substrate, for example, various organic or inorganic substances that can impart hydrophilicity or hydrophobicity or water repellency or oil repellency to the substrate can be used. In addition, as a component included in the substrate when the surface of the substrate itself is processed to form the concavo-convex structure and the concavo-convex structure formed on the substrate, the substrate is similarly hydrophilic or hydrophobic or water-repellent or water-repellent. Various organic or inorganic substances that can impart oiliness can be used.

機能複合化のために中間層や基体や凹凸構造体に使用できる有機又は無機物質のうち、親水性の有機物質としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体等のポリエーテル;ポリビニルアルコール;ポリアクリル酸(アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の塩を含む)、ポリメタクリル酸(アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の塩を含む)、ポリアクリル酸−ポリメタクリル酸(アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の塩を含む)共重合体;ポリアクリルアミド;ポリビニルピロリドン;カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース(MC)等の親水性セルロース類;多糖類等の天然親水性高分子化合物等が挙げられる。これらの高分子材料にガラス繊維、炭素繊維、シリカ等の無機系誘電体を配合して複合化したものも使用可能である。また、上記の高分子材料として塗料を使用することも可能である。   Among organic or inorganic substances that can be used for intermediate layers, substrates and concavo-convex structures for functional compounding, hydrophilic organic substances include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene glycol-polypropylene glycol block copolymers, etc. Ether; polyvinyl alcohol; polyacrylic acid (including salts such as alkali metal salts and ammonium salts), polymethacrylic acid (including salts such as alkali metal salts and ammonium salts), polyacrylic acid-polymethacrylic acid (alkali metal salts) Copolymers, including salts such as ammonium salts); polyacrylamide; polyvinylpyrrolidone; hydrophilic celluloses such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose (MC); and natural hydrophilic polymer compounds such as polysaccharides. . It is also possible to use a composite material obtained by blending these polymer materials with an inorganic dielectric such as glass fiber, carbon fiber or silica. It is also possible to use a paint as the polymer material.

機能複合化のために中間層や基体や凹凸構造体に使用できる有機又は無機物質のうち、親水性の無機材料としては、例えば、シランカップリング剤、SiO又はその他のケイ素化合物が挙げられる。 Among organic or inorganic substances that can be used for an intermediate layer, a substrate, and a concavo-convex structure for functional compounding, examples of hydrophilic inorganic materials include silane coupling agents, SiO 2, and other silicon compounds.

機能複合化のために中間層や基体や凹凸構造体に使用できる有機又は無機物質のうち、撥水性の有機物質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィン;ポリアクリレート、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)等のアクリル樹脂;ポリアクリロニトリル;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポリハロゲン化ビニル;ポリテトラフルオロエチレン、フルオロエチレン・プロピレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、フッ化ビニリデン・トリフルオロエチレン共重合体等のフッ素樹脂;ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート等のポリエステル;フェノール樹脂;ユリア樹脂;メラミン樹脂;ポリイミド樹脂;ナイロン等のポリアミド樹脂;エポキシ樹脂;ポリウレタン等が挙げられる。   Among organic or inorganic materials that can be used for intermediate layers, substrates and uneven structures for functional compounding, water-repellent organic materials include polyolefins such as polyethylene, polypropylene and polystyrene; polyacrylates, acrylonitrile / styrene copolymers (AS), acrylic resins such as acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer (ABS); polyacrylonitrile; polyvinyl halides such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride; polytetrafluoroethylene, fluoroethylene / propylene copolymers, Fluorine resins such as polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and vinylidene fluoride / trifluoroethylene copolymer; polyesters such as polyethylene terephthalate and polycarbonate; pheno Le resins; urea resins; melamine resins; polyimide resin; polyamide resins such as nylon, epoxy resins, polyurethanes, and the like.

上記した撥水性の有機物質の中では、フッ素樹脂が好ましく、特に、強誘電性と撥水性を有するフッ化ビニリデン・トリフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライドのβ型結晶体及びそれを含有するものが好ましい。フッ素樹脂としては市販のものを使用することが可能であり、市販品としては、例えば、NTT−AT株式会社製のHIREC1550等が挙げられる。   Of the above water-repellent organic substances, fluororesins are preferable, and in particular, vinylidene fluoride / trifluoroethylene copolymer having ferroelectricity and water repellency, β-type crystals of polyvinylidene fluoride and the like are contained. Those that do are preferred. A commercially available fluororesin can be used, and examples of the commercially available product include HIREC 1550 manufactured by NTT-AT Corporation.

さらに、フッ素原子を含有するオレフィンの2種以上からなる共重合体、フッ素原子を含有するオレフィンと炭化水素モノマーとの共重合体、及びフッ素原子を含有するオレフィンの2種以上からなる共重合体と熱可塑性アクリル樹脂との混合物からなる群より選ばれた少なくとも1種のフッ素樹脂と界面活性剤からなるフッ素樹脂エマルジョン、並びに硬化剤(特開平5−124880号公報、特開平5−117578号公報、特開平5−179191号公報参照)及び/又は上記シリコーン樹脂系撥水剤からなる組成物(特開2000−121543号公報、特開2003−26461号公報参照)も使用することができる。このフッ素樹脂エマルジョンとしては、市販されているものを使用することができ、ダイキン工業株式会社よりゼッフルシリーズとして、旭硝子株式会社よりルミフロンシリーズとして購入可能である。上記硬化剤としては、メラミン系硬化剤、アミン系硬化剤、多価イソシアネート系硬化剤、及びブロック多価イソシアネート系硬化剤が好ましく使用される。   Furthermore, a copolymer comprising two or more kinds of olefins containing fluorine atoms, a copolymer of an olefin containing fluorine atoms and a hydrocarbon monomer, and a copolymer comprising two or more kinds of olefins containing fluorine atoms And a fluororesin emulsion comprising a surfactant and at least one fluororesin selected from the group consisting of a mixture of an acrylic resin and a thermoplastic acrylic resin, and a curing agent (JP-A-5-124880, JP-A-5-117578) JP-A-5-179191) and / or a composition comprising the above-mentioned silicone resin water repellent (see JP2000-121543A and JP2003-26461A) can also be used. As this fluororesin emulsion, what is marketed can be used, and it can be purchased as a zaffle series from Daikin Industries, Ltd. and as a Lumiflon series from Asahi Glass Co., Ltd. As the curing agent, a melamine curing agent, an amine curing agent, a polyvalent isocyanate curing agent, and a block polyvalent isocyanate curing agent are preferably used.

機能複合化のために中間層や基体や凹凸構造体に使用できる有機又は無機物質のうち、撥水性の無機系材料としては、例えば、シラン系、シリコネート系、シリコーン系及びシラン複合系、又は、フッ素系の撥水剤或いは吸水防止剤等が挙げられる。特に、フッ素系撥水剤が好ましく、例としては、パーフルロロアルキル基含有化合物などの含フッ素化合物又は含フッ素化合物含有組成物が挙げられる。なお、基材表面への吸着性が高い含フッ素化合物を中間層や凹凸構造体に含む場合に、中間層や凹凸構造体の撥水剤又は吸水防止剤の化学成分が基材と反応して化学結合を生じていたり、中間層や凹凸構造体と基材との化学成分同士が架橋していたりする必要はかならずしもない。   Among organic or inorganic substances that can be used for an intermediate layer, a substrate or a concavo-convex structure for functional compounding, examples of water-repellent inorganic materials include silane-based, siliconate-based, silicone-based and silane-complexed systems, or Examples thereof include a fluorine-based water repellent and a water absorption inhibitor. In particular, fluorine-based water repellents are preferable, and examples include fluorine-containing compounds such as perfluoroalkyl group-containing compounds or fluorine-containing compound-containing compositions. In addition, when a fluorine-containing compound having high adsorptivity to the substrate surface is included in the intermediate layer or the uneven structure, the chemical component of the water repellent or water absorption inhibitor of the intermediate layer or uneven structure reacts with the substrate. It is not always necessary that a chemical bond is generated or that chemical components of the intermediate layer or the concavo-convex structure and the substrate are cross-linked.

このようなフッ素系撥水剤として用いることができる含フッ素化合物は、分子中にパーフルオロアルキル基を含有する分子量1,000〜20,000のものが好ましく、具体的には、パーフルオロスルホン酸塩、パーフルオロスルホン酸アンモニウム塩、パーフルオロカルボン酸塩、パーフルオロアルキルべタイン、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルアミンオキシド、パーフルオロアルキルリン酸エステル、及びパーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩などが挙げられる。中でも、基材表面への吸着性に優れることから、パーフルオロアルキルリン酸エステル、及びパーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩が好ましい。このような材料としては、サーフロンS−112,及びサーフロンS−121(共に商品名、セイミケミカル株式会社製)などが市販されている。   The fluorine-containing compound that can be used as such a fluorine-based water repellent preferably has a molecular weight of 1,000 to 20,000 containing a perfluoroalkyl group in the molecule, and specifically, perfluorosulfonic acid. Salt, perfluorosulfonic acid ammonium salt, perfluorocarboxylate, perfluoroalkyl betaine, perfluoroalkylethylene oxide adduct, perfluoroalkylamine oxide, perfluoroalkyl phosphate ester, perfluoroalkyltrimethylammonium salt, etc. Is mentioned. Especially, since it is excellent in the adsorptivity to the base-material surface, perfluoroalkyl phosphate ester and perfluoroalkyl trimethyl ammonium salt are preferable. As such a material, Surflon S-112 and Surflon S-121 (both trade names, manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.) are commercially available.

なお、吸水性の基体の場合では、上記した正電荷物質及び/又は負電荷物質と誘電体又は半導体としての酸化チタン及び/又は酸化ケイ素による凹凸構造体の下に、シラン化合物を含む中間層を予め基体上に形成することが好ましい。この中間層は吸水防止層として機能し、Si−O結合を大量に含有する為、正電荷物質及び/又は負電荷物質と誘電体又は半導体としての酸化チタン及び/又は酸化ケイ素による層の強度や基体との密着性を向上することが可能になる。また、前記中間層は、基体への水分の浸入を防止する機能をも有していることになる。   In the case of a water-absorbing substrate, an intermediate layer containing a silane compound is provided under the concavo-convex structure made of the positively charged substance and / or the negatively charged substance and titanium oxide and / or silicon oxide as a dielectric or semiconductor. It is preferable to form it on the substrate in advance. Since this intermediate layer functions as a water absorption preventing layer and contains a large amount of Si-O bonds, the strength of the layer made of a positively charged substance and / or a negatively charged substance and titanium oxide and / or silicon oxide as a dielectric or semiconductor can be increased. It becomes possible to improve the adhesion to the substrate. In addition, the intermediate layer also has a function of preventing moisture from entering the substrate.

上記したシラン化合物としては、加水分解性シラン、その加水分解物及びこれらの混合物が挙げられる。加水分解性シランとしては、各種のアルコキシシランが使用でき、具体的には、テトラアルコキシシラン、アルキルトリアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、トリアルキルアルコキシシランが挙げられる。これらのうち、1種類の加水分解性シランを単独で使用してもよく、必要に応じて2種類以上の加水分解性シランを混同して使用してもよい。また、これらのシラン化合物に、各種のオルガノポリシロキサンを配合してもよい。このようなシラン化合物を含有する吸水防止層の構成材料としては、例えば、ドライシールS(東レ・ダウコーニング株式会社製)がある。   Examples of the silane compound include hydrolyzable silanes, hydrolysates thereof, and mixtures thereof. Various alkoxysilanes can be used as the hydrolyzable silane, and specific examples include tetraalkoxysilane, alkyltrialkoxysilane, dialkyldialkoxysilane, and trialkylalkoxysilane. Among these, one type of hydrolyzable silane may be used alone, or two or more types of hydrolyzable silanes may be confused and used as necessary. Moreover, you may mix | blend various organopolysiloxane with these silane compounds. As a constituent material of the water absorption preventing layer containing such a silane compound, for example, there is Dry Seal S (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.).

また、機能複合化のために中間層や基体や凹凸構造体に使用する構成材料としては、メチルシリコーン樹脂及びメチルフェニルシリコーン樹脂等の室温硬化型シリコーン樹脂を使用してもよい。このような室温硬化型シリコーン樹脂としては、例えば、AY42−170、SR2510、SR2406、SR2410、SR2405、SR2411(東レ・ダウコーニング株式会社製)がある。   In addition, room temperature curable silicone resins such as methyl silicone resin and methyl phenyl silicone resin may be used as a constituent material used for the intermediate layer, the base body, and the concavo-convex structure for functional compounding. Examples of such room temperature curable silicone resins include AY42-170, SR2510, SR2406, SR2410, SR2405, SR2411 (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.).

上記した正電荷物質及び/又は負電荷物質と誘電体又は半導体としての酸化チタン及び/又は酸化ケイ素による凹凸構造体成分は、中間層が、シラン化合物又はシリコーン樹脂を含む場合は、これらのシラン化合物又はシリコーン樹脂との混合比(重量比)は、1:2〜1:0.05の範囲が好ましく、1:1〜1:0.1の範囲がより好ましい。   When the intermediate layer includes a silane compound or a silicone resin, the concavo-convex structure component of the positively charged substance and / or the negatively charged substance and titanium oxide and / or silicon oxide as a dielectric or semiconductor, these silane compounds Alternatively, the mixing ratio (weight ratio) with the silicone resin is preferably in the range of 1: 2 to 1: 0.05, and more preferably in the range of 1: 1 to 1: 0.1.

<基体について>
本発明による基体の表面保護用構造体及び基体の表面保護方法は、スマートフォン、タブレット端末、小型電子機器、その他様々な機能を提供する機器類等、機種を問わず、また操作方法が表示画面に指等を直接接触すると否とに拘らず、高精細表示画面に適用した場合に効果を発揮するものである。しかしながら、本発明の対象となる基体の材質は、特にこれらに限定されるものではなく、各種の親水性又は疎水性の無機系基体及び有機系基体、あるいは、それらを組み合わせたものを使用することができる。
<About the substrate>
The structure for protecting the surface of a substrate and the method for protecting the surface of the substrate according to the present invention are not limited to models such as smartphones, tablet terminals, small electronic devices, and other devices that provide various functions. Regardless of whether or not a finger or the like is in direct contact, the present invention is effective when applied to a high-definition display screen. However, the material of the substrate that is the subject of the present invention is not particularly limited to these, and various hydrophilic or hydrophobic inorganic substrates and organic substrates, or combinations thereof, should be used. Can do.

無機系基体としては、例えば、ソーダライムガラス等の透明または不透明ガラス、ジルコニア等の金属酸化物、セラミックス、コンクリート、モルタル、石材、金属等の物質からなる基体が挙げられる。また、有機系基体としては、例えば、有機樹脂、木材、紙、布等の物質からなる基体が挙げられる。有機樹脂をより具体的に例示すると、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、PET等のポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、シリコーン、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、セルロース、エポキシ変性樹脂等が挙げられる。   Examples of the inorganic substrate include a substrate made of a material such as transparent or opaque glass such as soda lime glass, metal oxide such as zirconia, ceramics, concrete, mortar, stone, and metal. Examples of the organic base include a base made of a substance such as an organic resin, wood, paper, and cloth. More specific examples of the organic resin include, for example, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, acrylic resin, polyester such as PET, polyamide, polyurethane, ABS resin, polyvinyl chloride, silicone, melamine resin, urea resin, silicone resin, fluorine resin. , Cellulose, epoxy-modified resin and the like.

本発明の対象となる基体の形状は、特に限定されるものではなく、立方体、直方体、球形、シート形、繊維状等の任意の形状をとることができる。なお、基体は多孔質であってもよい。基体表面は、コロナ放電処理又は紫外線照射処理等によって親水性化されていてもよい。基体としては、建築・土木用基板又はシーリング材や、機器、装置搬送用ボディ、表示画面等の用途が好適である。   The shape of the substrate that is the subject of the present invention is not particularly limited, and can be any shape such as a cube, a rectangular parallelepiped, a sphere, a sheet, and a fiber. The substrate may be porous. The surface of the substrate may be made hydrophilic by corona discharge treatment or ultraviolet irradiation treatment. The substrate is preferably used for a construction / civil engineering substrate or a sealing material, a device, a body for conveying an apparatus, a display screen, or the like.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

[凹凸表面基板作製実施例1]
透明ソーダライムガラス厚さ3mmの基板表面にポリシリケート(サスティナブル・テクノロジー社製:MS−AAAL)を純水で4wt%液に調整し、スプレー工法(株式会社明治機械製作所製カップガン吹出し口径1.0mmエア空気圧0.3MPa)で塗布し、表面乾燥の上200℃で15分加熱して凹凸造膜基板を作製した。造膜基板をレーザー顕微鏡(表面形状測定顕微鏡:株式会社キーエンス社製:VF−7500)にて表面粗さの平均値(Ra値)を測定した。その数値は660nm(凹凸ピッチ450nm)であった。
[Convex / Uneven Surface Substrate Production Example 1]
Transparent soda lime glass Polysilicate (manufactured by Sustainable Technology: MS-AAAL) was adjusted to 4 wt% with pure water on the substrate surface with a thickness of 3 mm. The substrate was dried at the surface and heated at 200 ° C. for 15 minutes to prepare an uneven film-forming substrate. The average value (Ra value) of the surface roughness of the film-forming substrate was measured with a laser microscope (surface shape measuring microscope: VF-7500, manufactured by Keyence Corporation). The numerical value was 660 nm (concave / convex pitch 450 nm).

[凹凸表面基板作製実施例2]
透明ソーダライムガラス厚さ3mmの基板表面に正電荷表面形成膜液の銅ドープアモルファス型過酸化チタン溶液(サスティナブル・テクノロジー株式会社製:Z18−1600A)を0.84wt%に調整し、凹凸表面基板作製実施例1で使用したものと同じ装置とスプレー工法にて塗布し、表面乾燥の上200℃で15分加熱して凹凸造膜基板を作製した。造膜基板の凹凸測定数値はRa値:82nm、凹凸ピッチ150nm)であった。
[Concavity and convexity surface substrate production example 2]
A transparent soda-lime glass substrate surface is adjusted to 0.84 wt% of a copper-doped amorphous type titanium peroxide solution (Z18-1600A manufactured by Sustainable Technology Co., Ltd.) as a positively charged surface-forming film solution on a substrate surface with a thickness of 3 mm. The same apparatus and spray method as those used in Production Example 1 were applied, and the surface was dried and heated at 200 ° C. for 15 minutes to produce an uneven film-forming substrate. The measured unevenness of the film-forming substrate was Ra value: 82 nm, uneven pitch 150 nm).

[凹凸表面基板作製実施例3]
透明ソーダライムガラス厚さ3mmの基板表面に両性電荷表面形成造膜液の銅・錫ドープアモルファス型過酸化チタン溶液(サスティナブル・テクノロジー株式会社製:SZ−1200A)を0.84wt%に調整し、凹凸表面基板作製実施例1で使用したものと同じ装置とスプレー工法にて塗布し、表面乾燥の上200℃で15分加熱して凹凸造膜基板を作製した。造膜基板の凹凸測定数値はRa値:200nm、凹凸ピッチ380nm)であった。
[Concavity and convexity surface substrate production example 3]
A transparent soda-lime glass substrate surface having a thickness of 3 mm was adjusted to 0.84 wt% of an amphoteric charge surface-forming film forming liquid copper-tin doped amorphous titanium peroxide solution (SZ-1200A, manufactured by Sustainable Technology Co., Ltd.) Irregular surface substrate preparation The same apparatus and spray method as those used in Example 1 were applied, and the surface was dried and heated at 200 ° C. for 15 minutes to prepare an irregular surface-formed substrate. The measured unevenness of the film-forming substrate was Ra value: 200 nm, uneven pitch 380 nm).

[凹凸表面基板作成実施例4]
透明ソーダライムガラス厚さ3mmの基板表面にインジウムドープアナターゼ型過酸化チタン分散液(0.84wt%)と銅ドープアナターゼ型過酸化チタン分散液(0.84wt%)=1:1混合液と、カリウムドープシリカゾル(ポリシリケート)を2:8で複合した「導電性⇔絶縁性」スイッチング膜を凹凸表面基板作製実施例1で使用したものと同じ装置とスプレー工法にて塗布し、表面乾燥の上200℃で15分加熱して凹凸造膜基板を作製した。この下層には同種の膜厚80nmの平坦膜を形成した上に凹凸形状を作製した。造膜基板の凹凸測定数値はRa値:310nm、凹凸ピッチ190nm)であった。
[Example 4 of making uneven surface substrate]
Indium-doped anatase-type titanium peroxide dispersion (0.84 wt%) and copper-doped anatase-type titanium peroxide dispersion (0.84 wt%) = 1: 1 mixture on a substrate surface of transparent soda lime glass having a thickness of 3 mm, Applying “conductive and insulating” switching film composed of potassium-doped silica sol (polysilicate) at a ratio of 2: 8 using the same apparatus and spray method as used in Example 1 of the uneven surface substrate. A concavo-convex film-forming substrate was produced by heating at 200 ° C. for 15 minutes. On this lower layer, a flat film having the same thickness of 80 nm was formed, and an uneven shape was prepared. The measured unevenness of the film-forming substrate was Ra value: 310 nm, uneven pitch 190 nm).

[凹凸表面基板作製実施例5]
透明ソーダライムガラス厚さ3mmの基板表面に1層目膜厚約100nmの平坦な体積抵抗値(Ω/□):10〜10の半導体膜を形成した後、2層目に凹凸形成用半導体膜液として錫ドープポリシリケートシリカゾル4.0wt%を調整し、凹凸表面基板作製実施例1で使用したものと同じ装置とスプレー工法にて塗布し、表面乾燥の上200℃で15分加熱して凹凸造膜基板を作製した。造膜基板の凹凸測定数値はRa値:150nm、凹凸ピッチ320nm)であった。
[Embodiment Example 5 for Producing Uneven Surface Surface]
After forming a flat volume resistance (Ω / □) of 10 3 to 10 4 on the surface of a transparent soda-lime glass substrate having a thickness of about 100 nm, the second layer is used to form irregularities. A tin-doped polysilicate silica sol (4.0 wt%) was prepared as a semiconductor film solution, applied by the same apparatus and spray method as used in Example 1 for producing the uneven surface substrate, and heated at 200 ° C. for 15 minutes after surface drying. Thus, a concavo-convex film-forming substrate was produced. The measured unevenness of the film-forming substrate was Ra value: 150 nm, uneven pitch 320 nm).

[凹凸表面基板作製実施例6]
透明ソーダライムガラス厚さ3mmの基板表面に1層目として、正電荷表面形成膜液の銅ドープアモルファス型過酸化チタン溶液(サスティナブル・テクノロジー株式会社製:Z18−1600A)を用いて膜厚約100nmの平坦な正電荷表面膜をスポンジスキージー工法で形成した後、2層目に凹凸形成用撥水・撥油チタニア膜液としてアモルファス型過酸化チタン溶液(0.84wt%)とPTFEディスバージョン分散液(旭硝子株式会社:AD915E)を容量比1:1で混合した上で、凹凸表面基板作製実施例1で使用したものと同じ装置とスプレー工法にて塗布し、表面乾燥の上200℃で15分加熱して撥水・撥油・両性電荷表面凹凸造膜基板を作製した。造膜基板の凹凸測定数値はRa値:220nm、凹凸ピッチ360nm)であった。
[Uneven surface substrate fabrication example 6]
A transparent soda lime glass having a thickness of about 100 nm as a first layer on a 3 mm thick substrate surface using a copper-doped amorphous titanium peroxide solution (Z18-1600A, made by Sustainable Technology Co., Ltd.) as a positively charged surface forming film solution. After forming a flat positive-charged surface film with a sponge squeegee method, an amorphous titanium peroxide solution (0.84 wt%) and PTFE dispersion liquid are used as a water- and oil-repellent titania film liquid for forming irregularities in the second layer. (Asahi Glass Co., Ltd .: AD915E) was mixed at a volume ratio of 1: 1, and then applied by the same apparatus and spray method as used in Example 1 for producing an uneven surface substrate. A water-repellent / oil-repellent / amphoteric charge surface uneven film-forming substrate was prepared by heating. The measured unevenness of the film-forming substrate was Ra value: 220 nm, uneven pitch 360 nm).

[評価基板1〜6]
凹凸表面基板作製実施例1〜6を各々評価基板1〜6とした。
[比較基板1〜6]
凹凸表面基板作製実施例1〜6のスプレー工法のために作製した表面凹凸形成膜液を用いて、スポンジスキージー工法(SS工法)により凹凸を形成しない平坦な80〜100nm膜を塗布形成(加熱条件は同じ)して比較例1〜6とした。
[Evaluation boards 1 to 6]
Irregular surface substrate preparation Examples 1 to 6 were designated as evaluation substrates 1 to 6, respectively.
[Comparative boards 1-6]
Preparation of uneven surface substrate Using the surface unevenness forming film liquid prepared for the spray method of Examples 1 to 6, a flat 80-100 nm film not forming unevenness was formed by the sponge squeegee method (SS method) (heating conditions) Were the same) and Comparative Examples 1 to 6 were obtained.

評価1
評価基板1〜6及び比較基板1〜6と、無造膜基板の表面形状と滑り性、及び光学特性の透過率との反射率を日本分光株式会社製紫外線可視光高度計(V−550型)分光光度計で測定し、表面乱反射特性を光沢計(1G−331:堀場製作所社製)で評価した。その結果を表1に示す。
Evaluation 1
The reflectance of the evaluation substrates 1 to 6 and the comparative substrates 1 to 6, the surface shape and slipperiness of the non-film-formed substrate, and the transmittance of the optical characteristics are measured by the ultraviolet visible light altimeter (V-550 type) manufactured by JASCO Corporation. It measured with the spectrophotometer and the surface irregular reflection characteristic was evaluated with the gloss meter (1G-331: Horiba Ltd. make). The results are shown in Table 1.

Figure 2017196874
[結果1]:表1の評価1結果から
凹凸を形成した評価基板1〜6は、凹凸構造により表面の指表面接触面積が減少し、表面摩擦抵抗が減少しスベリ性に優れていることが分かる。これに対し、比較例1〜6及び無造膜表面は、凹凸形状がだいたい10〜30nm程度であり、指表面と造膜表面及び無造膜ガラス表面との接触面積が凹凸基板に対して増大し、滑り性が悪い。また、評価基板1〜6では光沢度が比較例や無造膜基板に比べて低いが、光沢度が低い方が光反射性が低い。さらに、評価基板1〜6は、可視光透過、反射率も比較例及び無造膜基板に比べて優れていることが分かる。
Figure 2017196874
[Result 1]: From the evaluation 1 results in Table 1, the evaluation substrates 1 to 6 formed with unevenness are such that the contact surface area of the surface is reduced due to the uneven structure, the surface friction resistance is reduced, and the smoothness is excellent. I understand. On the other hand, the comparative examples 1 to 6 and the non-formed film surface have an uneven shape of about 10 to 30 nm, and the contact area between the finger surface, the formed film surface, and the non-formed glass surface increases with respect to the uneven substrate And slipperiness is bad. Further, the evaluation substrates 1 to 6 have a lower gloss than the comparative example and the non-formed substrate, but the lower the gloss, the lower the light reflectivity. Furthermore, it can be seen that the evaluation substrates 1 to 6 are superior in visible light transmission and reflectance as compared with the comparative example and the non-formed substrate.

評価2
評価基板1〜6及び比較基板1〜6と、無造膜基板の防汚性を指紋付着(指圧1kg)、難視性と付着除去性を指紋を強制的に付着させた上、視覚評価を実施した。また、砂塵他汚れ付着特性を関東ローム層粉体+コットンリンタ複合粉体、ドバイ砂漠砂塵、火山灰の3種を各基板上に小さじ1杯滴下し、垂直に立て2回軽く打設して残留付着物量の視覚評価を実施した。その結果を表2に示す。
Evaluation 2
The evaluation substrate 1-6 and the comparison substrate 1-6, and the antifouling property of the non-film-forming substrate are attached with fingerprints (finger pressure 1kg), and the visual evaluation is performed by forcibly attaching the fingerprints with difficulty in visibility and adhesion removal. Carried out. In addition, as for the adhesion characteristics of dust and other dirt, 1 teaspoon of 3 types of Kanto loam layer powder + cotton linter composite powder, Dubai desert dust, and volcanic ash was dropped on each substrate, and it was placed vertically and lightly placed twice. A visual assessment of the amount of deposit was performed. The results are shown in Table 2.

Figure 2017196874
○:付着認知無、△:付着認知多少有、×:付着認知有

[結果2]:表2の評価2の結果から
指紋付着難視性及び除去性については、凹凸構造が平坦造膜である比較基板1〜6や無造膜表面では難視性及び除去性が悪いのに対し、80nm〜600nm、Ra値やピッチを有する凹凸表面では指紋付着防汚性に対し優れていることが分かる。これには、合わせて表面の電荷及び水に対する親和度が関わることが分かる。
Figure 2017196874
○: No adhesion recognition, △: Adhesion recognition somewhat, ×: Adhesion recognition

[Result 2]: From the result of evaluation 2 in Table 2, the fingerprint adhesion difficulty and removability are difficult to see and remove on the comparative substrates 1 to 6 where the uneven structure is a flat film or a non-film-formed surface. On the other hand, it can be seen that an uneven surface having an Ra value or pitch of 80 nm to 600 nm is excellent in antifouling property against fingerprints. It can be seen that this together involves the surface charge and the affinity for water.

これに対し、汚染物と造膜表面(無造膜も含む)の接触面積が多い比較例1〜6、及び無造膜基板表面では指紋付着防汚性が悪い傾向を示している。また、砂塵等粉体付着評価では凹凸表面を有する評価基板1〜6は、表面の電荷に多少影響を受けつつも防汚性に優れているが、比較基板1〜6や無造膜表面ではその表面電荷に直接的に影響を受けることが分かり、汚れの総合的な対応能力は、凹凸表面形状を有することが指紋付着除去性、防汚性に優れていることが分かる。また、その凹凸表面の形成と表面電荷等の電気特性や、表面の水や油との親和性が、紛体物防汚性に関わっていることが分かる。   On the other hand, the comparative examples 1 to 6 having a large contact area between the contaminant and the film-forming surface (including the non-film-forming) and the surface of the non-film-forming substrate show a tendency to have poor fingerprint adhesion antifouling property. Moreover, in the evaluation of adhesion of powder such as dust, the evaluation substrates 1 to 6 having an uneven surface are excellent in antifouling properties while being slightly affected by the surface charge, but on the comparative substrates 1 to 6 and the non-formed surface It turns out that it is directly influenced by the surface charge, and it turns out that the comprehensive capability of dealing with dirt is excellent in fingerprint adhesion removal and antifouling properties having an uneven surface shape. In addition, it can be seen that the formation of the uneven surface, the electrical characteristics such as surface charge, and the affinity with water and oil on the surface are related to the antifouling property of the powder.

Claims (9)

基体の表面又は基体の表面層の上に直接形成された微細な凹凸構造体、又は、
基体の表面又は基体の表面層の上に造膜された膜に形成された微細な凹凸構造体であって、
凹凸構造体の高さ及びピッチが50nm〜900nmである、基体の表面保護用構造体。
A fine relief structure directly formed on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate, or
A fine concavo-convex structure formed on a film formed on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate,
A structure for protecting a surface of a substrate, wherein the uneven structure has a height and pitch of 50 nm to 900 nm.
基体の表面又は基体の表面層の上に高さ及びピッチが50nm〜900nmである微細な凹凸構造体を直接形成する基体の表面保護方法であって、該凹凸構造体を形成する成分を含有する液体を基体の表面又は表面層上に滴下した後、該液体中の溶媒を加熱又は乾燥により揮散させ、または、酸やアルカリ溶液で表面を溶融させる、ウェット工法により該凹凸構造体を表面又は表面層上に形成する、基体の表面保護方法。 A method for protecting a surface of a substrate, which directly forms a fine concavo-convex structure having a height and pitch of 50 nm to 900 nm on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate, comprising a component for forming the concavo-convex structure. After dripping the liquid onto the surface or surface layer of the substrate, the solvent in the liquid is volatilized by heating or drying, or the surface is melted by acid or alkali solution, or the concavo-convex structure is surfaced or surfaced by a wet method. A method for protecting a surface of a substrate, which is formed on a layer. 基体の表面又は基体の表面層の上に高さ及びピッチが50nm〜900nmである微細な凹凸構造体を直接形成する基体の表面保護方法であって、該凹凸構造体を形成する成分をスパッタリング・イオンプレーティングを含むドライ工法によりイオン化して基体の表面又は表面層上に噴射し、または基体表面を研磨することにより、該凹凸構造体を形成する、基体の表面保護方法。 A method for protecting a surface of a substrate, which directly forms a fine concavo-convex structure having a height and pitch of 50 nm to 900 nm on the surface of the substrate or the surface layer of the substrate, wherein the component for forming the concavo-convex structure is formed by sputtering. A method for protecting a surface of a substrate, wherein the concavo-convex structure is formed by ionizing by a dry method including ion plating and spraying on the surface or surface layer of the substrate or polishing the surface of the substrate. 基体の表面又は基体の表面層の上に造膜された膜に高さ及びピッチが50nm〜900nmである微細な凹凸構造体を形成する基体の表面保護方法であって、凹凸構造体を形成する成分及び有機物を含有する液体を基体の表面又は表面層上に塗布して造膜した後、高温での加熱又は紫外線・プラズマの照射により有機物を燃焼させて該凹凸構造体を該膜に形成する、基体の表面保護方法。 A method for protecting a surface of a substrate, comprising forming a fine concavo-convex structure having a height and pitch of 50 nm to 900 nm on a surface of the substrate or a film formed on the surface layer of the substrate, and forming the concavo-convex structure. A liquid containing components and organic matter is applied to the surface or surface layer of the substrate to form a film, and then the organic matter is burned by heating at a high temperature or by irradiation with ultraviolet rays or plasma to form the concavo-convex structure on the film. A method for protecting the surface of a substrate. 上記凹凸構造体を形成する成分が、以下に列記した物質の少なくともいずれか一つを含む、請求項1に記載の基体の表面保護用構造体。
・酸化ケイ素の粒子又は結晶体
・酸化チタンの粒子又は結晶体
・酸化ケイ素を除く無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体
・酸化チタンを除く金属化合物の粒子又は結晶体
・イオン
・金属の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・金属の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・金属化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたチタンの粒子又は結晶体
・イオンをドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
2. The structure for protecting a surface of a substrate according to claim 1, wherein the component forming the concavo-convex structure includes at least one of the substances listed below.
-Particles or crystals of silicon oxide-Particles or crystals of titanium oxide-Particles or crystals of inorganic compounds (excluding metals) other than silicon oxide-Particles or crystals of metal compounds excluding titanium oxide-Ions-Metals Particles or crystals of silicon doped with particles or crystals-Particles or crystals of silicon compounds doped with metal particles or crystals-Particles or crystals of silicon compounds doped with metal compounds or crystals-Ions Particles or crystals of silicon doped with ions-Particles or crystals of silicon compounds doped with ions-Inorganic particles (excluding metals) or silicon particles or crystals doped with crystals-Inorganic materials (excluding metals) Particles or crystals of silicon compound doped with particles or crystals ・ Inorganic (except metal) compound particles or crystals of silicon doped Particles or crystals of inorganic compounds (excluding metals) compounds or silicon compounds doped with crystals • Particles or crystals of titanium doped with metals (except titanium) or crystals • Metals Particles or crystals of titanium compounds doped with particles or crystals (excluding titanium)-Particles or crystals of titanium doped with particles or crystals of metals (excluding titanium)-Metals (excluding titanium) compounds Particles or crystals of titanium compounds doped with particles or crystals of: ・ Ion-doped titanium particles or crystals ・ Ions-doped titanium compounds of particles or crystals ・ Inorganic (excluding metals) particles or crystals Particles or Crystals of Titanium Doped with Inorganic Particles or Crystals of Titanium Compounds Doped with Inorganic (except Metal) Particles or Crystals Particles or crystals of the genus excluding) with the exception of particle or crystal-inorganic (metal titanium doped particles or crystals of the compound) titanium compound doped particles or crystals of the compound
上記凹凸構造体を形成する成分が、さらに有機物を含有する、請求項5に記載の基体の表面保護用構造体。 The structure for protecting a surface of a substrate according to claim 5, wherein the component forming the concavo-convex structure further contains an organic substance. 上記凹凸構造体を形成する成分が、以下に列記した物質の少なくともいずれか一つを含む、請求項2〜請求項4に記載の基体の表面保護方法。
・酸化ケイ素の粒子又は結晶体
・酸化チタンの粒子又は結晶体
・酸化ケイ素を除く無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体
・酸化チタンを除く金属化合物の粒子又は結晶体
・イオン
・金属の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・金属の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・金属化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたケイ素化合物の粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・金属(チタンを除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・イオンをドープしたチタンの粒子又は結晶体
・イオンをドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタンの粒子又は結晶体
・無機物(金属を除く)化合物の粒子又は結晶体をドープしたチタン化合物の粒子又は結晶体
The method for protecting a surface of a substrate according to claim 2, wherein the component forming the concavo-convex structure includes at least one of the substances listed below.
-Particles or crystals of silicon oxide-Particles or crystals of titanium oxide-Particles or crystals of inorganic compounds (excluding metals) other than silicon oxide-Particles or crystals of metal compounds excluding titanium oxide-Ions-Metals Particles or crystals of silicon doped with particles or crystals-Particles or crystals of silicon compounds doped with metal particles or crystals-Particles or crystals of silicon compounds doped with metal compounds or crystals-Ions Particles or crystals of silicon doped with ions-Particles or crystals of silicon compounds doped with ions-Inorganic particles (excluding metals) or silicon particles or crystals doped with crystals-Inorganic materials (excluding metals) Particles or crystals of silicon compound doped with particles or crystals ・ Inorganic (except metal) compound particles or crystals of silicon doped Particles or crystals of inorganic compounds (excluding metals) compounds or silicon compounds doped with crystals • Particles or crystals of titanium doped with metals (except titanium) or crystals • Metals Particles or crystals of titanium compounds doped with particles or crystals (excluding titanium)-Particles or crystals of titanium doped with particles or crystals of metals (excluding titanium)-Metals (excluding titanium) compounds Particles or crystals of titanium compounds doped with particles or crystals of: ・ Ion-doped titanium particles or crystals ・ Ions-doped titanium compounds of particles or crystals ・ Inorganic (excluding metals) particles or crystals Particles or Crystals of Titanium Doped with Inorganic Particles or Crystals of Titanium Compounds Doped with Inorganic (except Metal) Particles or Crystals Particles or crystals of the genus excluding) with the exception of particle or crystal-inorganic (metal titanium doped particles or crystals of the compound) titanium compound doped particles or crystals of the compound
上記凹凸構造体を形成する成分が、さらに有機物を含有する、請求項7に記載の基体の表面保護方法。 The method for protecting a surface of a substrate according to claim 7, wherein the component forming the concavo-convex structure further contains an organic substance. 請求項1に記載の基体の表面保護用構造体を備えた基体。 A substrate comprising the substrate surface protecting structure according to claim 1.
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