JP2020094860A - Cover for infrared detection elements and method for manufacturing cover for infrared detection elements - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、赤外線検出素子用カバー及び赤外線検出素子用カバーの製造方法に関する。 The present invention relates to an infrared detection element cover and a method for manufacturing an infrared detection element cover.
窓、光学材料、透光性カバーなどの透明素材は、光を透過しつつ異なる２つの環境を物理的に遮断する役割を果たしている。 Transparent materials such as windows, optical materials and translucent covers play a role of physically blocking two different environments while transmitting light.
建物などの窓では、屋内外で温度差、湿度、風雨などの異なる環境が存在しても、透明な窓が介在することによって、異なる環境を維持することができ、また、異なる環境下で生じる現象を互いに視認することができる。また、炉ののぞき窓は、炉の熱を外部に逃がすことなく、炉内の様子を視認することができ、また、窓を通して炉内の温度を確認することができるため、炉の温度制御に重要な役割を果たしている。また、窓は、光学機器を砂や、汚れなどから守る保護フィルター等の光学材料として用いられている。さらに、透光性カバーは、標識、信号、受光素子などの映像、色情報を伝えつつ、汚れ、湿気、風雨、温度差、紫外線などから、対象物を保護する役割を果たしている。 In windows such as buildings, even if there are different environments such as temperature difference, humidity, wind and rain inside and outside, it is possible to maintain different environments due to the presence of transparent windows, and it occurs under different environments. The phenomena can be seen with each other. In addition, the view window of the furnace allows you to visually check the inside of the furnace without letting the heat of the furnace escape to the outside, and the temperature inside the furnace can be confirmed through the window, so it is possible to control the temperature of the furnace. Plays an important role. In addition, the window is used as an optical material such as a protection filter that protects the optical device from sand and dirt. Further, the translucent cover plays the role of protecting the object from dirt, moisture, weather, temperature difference, ultraviolet rays, etc. while transmitting images such as signs, signals, light receiving elements, and color information.
特許文献１には、鏡、板状部材、レンズ、透明フィルムなどに適用できる防曇性、防汚性、防露性、調湿性、流滴性、さらには清掃性をそれぞれ備えた複合材料として、それらが適用される部材の表面を吸湿化する組成物であって、（ａ）ジルコニル、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、及び、ハロゲン化ジルコニウムから選択される少なくとも一種と、（ｂ）吸水性有機ポリマーと、（ｃ）溶媒とを少なくとも含んでなる、組成物が開示されている。 Patent Document 1 discloses a composite material that can be applied to mirrors, plate-shaped members, lenses, transparent films, etc., and has antifogging properties, antifouling properties, dewproof properties, humidity control properties, drip properties, and further cleanability. A composition for absorbing moisture on the surface of a member to which they are applied, wherein (a) at least one selected from zirconyl, zirconium nitrate, zirconium sulfate, and zirconium halide; and (b) a water-absorbing organic polymer. And (c) a solvent, the composition is disclosed.
また、特許文献１には、上記組成物で被覆可能な透明板状部材は、住宅用窓ガラス、家具のガラス、自動車用窓ガラス、自動車の計器用ガラスなどに利用され得ること、透明レンズは、メガネ、ゴーグル、カメラ用レンズ、携帯用ビデオカメラのレンズ、天体望遠鏡用レンズなどに利用され得ること、透明フィルムは、食品用の包み紙や、自動車用サイドミラー、自動車用ルームミラー、浴室や洗面所に設置する鏡に貼る防曇フィルムなどに利用され得ることが記載されている。 Further, in Patent Document 1, a transparent plate-shaped member that can be coated with the above composition can be used for a window glass for a house, a glass for furniture, a window glass for an automobile, an instrument glass for an automobile, and the like, and a transparent lens is Can be used for glasses, goggles, camera lenses, portable video camera lenses, astronomical telescope lenses, etc., transparent film is used for food wrapping paper, car side mirrors, car interior mirrors, bathrooms and It is described that it can be used as an anti-fog film attached to a mirror installed in a washroom.
そのほかに、上記組成物で被覆可能な部材は、防汚性、防露性を有する浴室用天井材、便器用配管、給水用配管、小便器、大便器、便器用トラップ、洗面ボウル、洗面トラップのいずれにも好適に利用できこと、防汚性、防露性を有する浴槽、浴室用壁材、浴室用床材、浴室用グレーチング、シャワーフック、浴槽ハンドグリップ、浴槽エプロン部、浴槽排水栓、浴室用窓、浴室用窓枠、浴室窓の床板、浴室照明器具、排水目皿、排水ピット、浴室扉、浴室扉枠、浴室窓の桟、浴室扉の桟、すのこ、マット、石鹸置き、手桶、浴室用鏡、風呂椅子、トランスファーボード、給湯機、浴室用収納棚、浴室用手すり、風呂蓋、浴室用タオル掛け、シャワーチェア、洗面器置き台等の浴室用部材、台所用キッチンバック、台所用床材、シンク、キッチンカウンタ、排水籠、食器乾燥機、食器洗浄器、コンロ、レンジフード、換気扇、コンロ着火部、トイレ用床材、トイレ用壁材、トイレ用天井、ボールタップ、止水栓、紙巻き器、便座、昇降便座、トイレ用扉、トイレブース用鍵、トイレ用タオル掛け、便蓋、トイレ用手すり、トイレ用カウンタ、フラッシュバルブ、タンク、洗浄機能付き便座の吐水ノズル等のトイレ用部材、洗面トラップ、洗面所用鏡、洗面用収納棚、排水栓、歯ブラシ立て、洗面鏡用照明器具、洗面カウンタ、水石鹸供給器、洗面器、口腔洗浄器、手指乾燥機、洗濯槽、洗濯機蓋、洗濯機パン、脱水槽、空調機フィルター、タッチパネル、水栓金具、人体検知センサーのカバー、シャワーホース、シャワーヘッド、シャワー吐水部、シーラント、目地のいずれにも利用できることが記載されている。 In addition, the member which can be coated with the above composition is a stain-proof and dew-proof bathroom ceiling material, toilet pipe, water supply pipe, urinal, urinal, toilet trap, wash bowl, wash trap Can be suitably used for any of the, antifouling, dew-proof bathtub, bathroom wall material, bathroom flooring, bathroom grating, shower hook, bath handgrip, bath apron part, bath drain plug, Bathroom windows, bathroom window frames, bathroom window floorboards, bathroom lighting fixtures, drainage plates, drainage pits, bathroom doors, bathroom door frames, bathroom window beams, bathroom door beams, slats, mats, soap holders, pail , Bathroom mirrors, bath chairs, transfer boards, water heaters, bathroom storage shelves, bathroom handrails, bath lids, bathroom towel racks, shower chairs, bathroom parts such as washbasin stands, kitchen kitchen bags, kitchens Floor material, sink, kitchen counter, drainage basket, dish dryer, dish washer, stove, range hood, ventilation fan, stove ignition part, toilet floor material, toilet wall material, toilet ceiling, ball tap, water stopper For toilets such as paper wrappers, toilet seats, lifting toilet seats, toilet doors, toilet booth keys, toilet towel racks, toilet lids, toilet railings, toilet counters, flush valves, tanks, water discharge nozzles for toilet seats with cleaning function, etc. Parts, wash traps, mirrors for washrooms, storage shelves for washbasins, drain plugs, toothbrush stands, light fixtures for washstands, wash counters, water soap dispensers, washbasins, mouthwashers, hand dryers, washing tubs, washing machines It is described that it can be used for any of a lid, a washing machine pan, a dehydration tank, an air conditioner filter, a touch panel, a faucet fitting, a human body detection sensor cover, a shower hose, a shower head, a shower spout, a sealant, and a joint.
上記されている人体検知センサーなどの赤外線検出素子では、性能が向上し、赤外線検出素子だけでなく、周辺の部材の性能も合わせて向上が求められるようになった。
従来の赤外線検出素子のカバーでは、カバーを構成する素材やカバーのコーティング層の持つ赤外線吸収が赤外線素子の感度を低下させてしまう。このため、従来の赤外線検出素子のカバーよりも広範な波長にわたってＳＮ比の低下を防ぎ、より高い透過率を有するカバーが求められるようになった。
本発明では、前記課題に鑑み、より広範な波長にわたって高い透過率を有するとともに防曇性を有する赤外線検出素子用カバー及び赤外線検出素子用カバーの製造方法を提供することを目的とする。
The performance of the infrared detection element such as the human body detection sensor described above has been improved, and it has been required to improve not only the performance of the infrared detection element but also the performance of surrounding members.
In the cover of the conventional infrared detecting element, the infrared absorption of the material forming the cover and the coating layer of the cover reduces the sensitivity of the infrared element. For this reason, there has been a demand for a cover having a higher transmittance that prevents the SN ratio from decreasing over a wider wavelength range than the cover of the conventional infrared detecting element.
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an infrared detection element cover having a high transmittance over a wider wavelength range and having antifogging properties, and a method for manufacturing the infrared detection element cover.
上記課題を解決するため、本発明の赤外線検出素子用カバーは、樹脂からなる基材と、上記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、上記被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍであることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the infrared detecting element cover of the present invention has a base material made of a resin and a coating layer made of oxide-based ceramic particles directly bonded to the surface of the base material. Has a thickness of 70 to 300 nm.
上記赤外線検出素子用カバーによれば、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミックスからなる被覆層が直接結着しており、バインダーを使用していないため、赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを提供することができる。また、形成された被覆層は、基材に直接結着しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となる。 According to the infrared detecting element cover, the coating layer made of oxide-based ceramics is directly bonded to the base material made of resin without interposing the organic binder, and the binder is not used. Infrared absorption of the element cover is only absorption derived from resin and oxide ceramics. Therefore, the infrared detection element can provide a highly sensitive infrared detection element cover that does not receive excessive infrared absorption. Further, since the formed coating layer is directly bound to the base material, the coating layer has a strong binding force with the base material.
さらに、上記被覆層の厚さを７０ｎｍ以上としているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。また、被覆層の厚さを３００ｎｍ以下としているので、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを生じにくくすることができる。 Furthermore, since the coating layer has a thickness of 70 nm or more, it is possible to prevent the base material from being exposed even when the surface is worn. Further, since the coating layer has a thickness of 300 nm or less, it is difficult for the oxide-based ceramic particles to form a strong bond in the surface direction, and even if stress is applied to the coating layer due to thermal strain, deformation, etc., the deformation is followed. It is easy to expand and contract, and it is possible to make cracks less likely to occur.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the oxide-based ceramic particles are preferably silica particles.
上記基材を構成する樹脂はもともと撥水性であり、結露すると細かな水滴が付着しやすくなるが、本発明では、撥水性である樹脂からなる基材の上に親水性のシリカ粒子の被覆層を形成しているので表面は親水性となり、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができ、優れた防曇効果を奏する。 The resin constituting the base material is originally water-repellent, and fine water droplets are likely to adhere when dew condensation occurs. However, in the present invention, a coating layer of hydrophilic silica particles is formed on the base material made of the water-repellent resin. As a result, the surface becomes hydrophilic and the contact angle of water can be reduced. For this reason, water droplets are less likely to be formed even in a humid environment, and it is possible to prevent incident infrared rays from being scattered, and an excellent antifogging effect is achieved.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカ粒子は、粒子径の中央値が１〜１００ｎｍであることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the silica particles preferably have a median particle diameter of 1 to 100 nm.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカの粒子径の中央値を１ｎｍ以上としているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができる。また、上記シリカの粒子径の中央値を１００ｎｍ以下としているので、被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。なお、本発明において、粒子径とは粒子の直径を意味しており、動的光散乱法を用いて測定した値である。また、本発明における粒子径の中央値とは、粒子個数の累積値の中央値（Ｄ−５０）である。 In the infrared detecting element cover of the present invention, since the median value of the particle diameter of the silica is 1 nm or more, it is possible to form a coating layer having a sufficient thickness and ensure good wear resistance. In addition, since the median particle diameter of the silica is 100 nm or less, the weight per unit surface area of the coating layer can be reduced, and the binding force with the resin base material can be sufficiently ensured. The coating layer can be made difficult to peel off. In addition, in this invention, a particle diameter means the diameter of a particle and is the value measured using the dynamic-light-scattering method. Further, the median value of particle diameter in the present invention is the median value (D-50) of the cumulative value of the number of particles.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることが望ましい。 In the cover for infrared detection element of the present invention, it is preferable that the resin constituting the base material is a single component resin made of polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyethylene or polypropylene.
本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記基材を構成する樹脂が、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなると、赤外線吸収の数を減らすことができ、赤外線が充分に透過できる帯域を広くとることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン及びポリプロピレンは、１７００ｃｍ−１以上の領域において、赤外線吸収のピークの数が少なく、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層と合わせて、赤外線の幅広い透過帯域を確保することができる。 In the infrared detecting element cover of the present invention, when the resin constituting the substrate is composed of a single-component resin consisting of polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyethylene or polypropylene, the number of infrared rays absorbed can be reduced, and A wide band that can be sufficiently transmitted can be set. Further, polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyethylene and polypropylene have a small number of infrared absorption peaks in the region of 1700 cm −1 or more, and together with the coating layer made of oxide ceramic particles, secure a wide infrared transmission band. can do.
具体的には、１７００ｃｍ−１以上の領域において、ポリカーボネートは、−ＣＨに由来する２９００〜３０００ｃｍ−１付近のピーク、ポリメチルメタクリレートは、−ＯＨに由来する３４００ｃｍ−１付近のピークと−ＣＨに由来する２９００〜３０００ｃｍ−１付近のピーク、ポリエチレンは、−ＣＨに由来する２８００〜２９００ｃｍ−１付近のピーク、ポリプロピレンは、−ＣＨに由来する２８００〜２９００ｃｍ−１付近のピーク、をそれぞれ有するのみであり、赤外線検出素子への影響を少なくすることができる。 Specifically, in the region of 1700 cm −1 or more, polycarbonate has a peak near 2900 to 3000 cm −1 derived from —CH, and polymethylmethacrylate has a peak near 3400 cm −1 derived from —OH and −CH. derived 2900～3000Cm -1 near the peak, polyethylene, peak near 2800～2900Cm -1 derived from -CH, polypropylene, only a peak near 2800～2900Cm -1 derived from -CH, respectively Therefore, the influence on the infrared detection element can be reduced.
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、樹脂からなる基材に酸素プラズマ処理を施したのち、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、乾燥させて、その厚さが７０〜３００ｎｍの被覆層を形成することを特徴とする。 In the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, a substrate made of a resin is subjected to oxygen plasma treatment, and then a dispersion liquid of oxide ceramic particles is applied and dried to have a thickness of 70 to 300 nm. The coating layer is formed.
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、酸素プラズマ処理を施すことにより、基材表面を清浄化するとともに、疎水性である樹脂製の基材の表面を親水化し、続いて、セラミック粒子分散液を塗布し、乾燥させ被覆層を形成するので、基材と強い結着力を有する被覆層を形成することができる。
すなわち、基材を構成する樹脂はもともと撥水性（疎水性）であり、結露すると細かな水滴が付着しやすい。しかしながら、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、撥水性である樹脂の表面を、酸素プラズマ処理を施すことにより親水性にした後、親水性の酸化物系セラミック粒子の被覆層を形成しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となり、かつ、該被覆層の表面は親水性であるので、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができる。
The method for producing a cover for an infrared detection element of the present invention is to perform oxygen plasma treatment to clean the surface of the base material and to make the surface of the hydrophobic resin base material hydrophilic, and subsequently to the ceramic particles. Since the dispersion is applied and dried to form the coating layer, the coating layer having a strong binding force with the base material can be formed.
That is, the resin that constitutes the substrate is originally water-repellent (hydrophobic), and fine water droplets tend to adhere to it when dew condensation occurs. However, in the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, the surface of a resin that is water repellent is made hydrophilic by subjecting it to oxygen plasma treatment, and then a coating layer of hydrophilic oxide-based ceramic particles is formed. Therefore, the coating layer has a strong binding force to the base material, and the surface of the coating layer is hydrophilic, so that the contact angle of water can be reduced. For this reason, water droplets are less likely to be formed even in a humid environment, and the scattering of incident infrared rays can be prevented.
また、樹脂からなる基材の上に有機バインダーの層を形成することなく、基材表面に直接、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を形成しており、バインダーを使用していないため、上記製造法により得られる赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂からなる基材と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、製造された赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーの製造方法を提供することができる。 Further, without forming a layer of an organic binder on a base material made of a resin, a coating layer made of oxide ceramic particles is formed directly on the surface of the base material, and the binder is not used. The infrared absorption of the infrared detection element cover obtained by the manufacturing method is only absorption derived from the resin base material and the oxide ceramics. Therefore, the manufactured infrared detecting element can be provided with a method for manufacturing an infrared detecting element cover with high sensitivity without receiving excessive infrared absorption.
また、その厚さが７０ｎｍ以上の厚さの被覆層を形成しているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。さらに、３００ｎｍ以下の厚さの被覆層を形成しているので、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを形成しにくくすることができる。 Further, since the coating layer having a thickness of 70 nm or more is formed, it is possible to prevent the base material from being exposed even if the surface is worn. Furthermore, since the coating layer having a thickness of 300 nm or less is formed, it is difficult for the oxide-based ceramic particles to form a strong bond in the plane direction, and even if stress is applied to the coating layer due to thermal strain or deformation, It is possible to easily expand and contract following the above, and to make it difficult to form cracks.
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。 In the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, the oxide ceramic particles are preferably silica particles.
ＯＨ基を有する微粒子のシリカは、シリカを構成する−ＯＨの基本振動に由来する赤外の吸収を３７００〜３９００ｃｍ−１に有している。水もまた、−ＯＨに由来する赤外の吸収を３７００〜３９００ｃｍ−１に有しており、表面が吸湿して生じる吸収と同位置である。このため、製造した赤外線検出素子を、この周波数帯域で影響を受けにくい用途の赤外線検出素子として使用することにより性能に与える影響を小さくすることができる。 The fine particle silica having an OH group has an infrared absorption at 3700 to 3900 cm −1 , which is derived from the fundamental vibration of —OH constituting the silica. Water also has an infrared absorption derived from —OH at 3700 to 3900 cm −1 , which is at the same position as the absorption generated when the surface absorbs moisture. Therefore, it is possible to reduce the influence on the performance by using the manufactured infrared detecting element as an infrared detecting element for the application which is hardly affected in this frequency band.
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記シリカ粒子は、粒子径の中央値が１〜１００ｎｍであることが望ましい。 In the method for producing a cover for an infrared detection element of the present invention, the silica particles preferably have a median particle diameter of 1 to 100 nm.
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法においては、上記シリカの粒子径の中央値を１ｎｍ以上としているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができる。また、上記シリカの粒子径の中央値を１００ｎｍ以下としているので、形成する被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。 In the method for producing a cover for an infrared detection element of the present invention, since the median value of the particle diameters of the silica is 1 nm or more, it is possible to form a coating layer having a sufficient thickness and ensure good wear resistance. be able to. Further, since the median particle diameter of the silica is 100 nm or less, it is possible to reduce the weight per unit surface area of the coating layer to be formed and to sufficiently secure the binding force with the resin base material. It is possible to make it difficult for the coating layer to peel off.
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記基材を構成する樹脂は、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなることが望ましい。 In the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, it is preferable that the resin constituting the base material is a single component resin made of polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyethylene or polypropylene.
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法において、上記基材を構成する樹脂が、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン又はポリプロピレンからなる単一成分の樹脂からなると、赤外線吸収の数を減らすことができ、赤外線が充分に透過できる帯域を広くとることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン及びポリプロピレンは、１７００ｃｍ−１以上の領域において、赤外線吸収のピークの数が少なく、酸化物系セラミック粒子からなる被覆層と合わせて、赤外線の幅広い透過帯域を確保することができる。 In the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, the number of infrared absorptions can be reduced when the resin constituting the base material is a single component resin composed of polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyethylene or polypropylene. A wide band in which infrared rays can sufficiently pass can be set. Further, polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyethylene and polypropylene have a small number of infrared absorption peaks in the region of 1700 cm −1 or more, and together with the coating layer made of oxide ceramic particles, secure a wide infrared transmission band. can do.
本発明の赤外線検出素子用カバーによれば、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミックスが直接結着し、バインダーを使用していないため、赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、赤外線検出素子は余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを提供することができる。また、形成された被覆層は、基材に直接結着しているので、基材と強い結着力を有する被覆層となる。 According to the infrared detection element cover of the present invention, the oxide-based ceramics is directly bound on the base material made of resin without interposing an organic binder, and no binder is used. The infrared absorption possessed is only the absorption derived from the resin and oxide ceramics. Therefore, the infrared detecting element can provide a highly sensitive cover for the infrared detecting element without receiving excessive infrared absorption. Further, since the formed coating layer is directly bound to the base material, the coating layer has a strong binding force with the base material.
また、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法によれば、酸素プラズマ処理で基材の表面を活性化し、続いて、セラミック粒子分散液を塗布したのち乾燥させ被覆層を形成するので、基材との強い結着力を有する被覆層を有する赤外線検出素子用カバーを製造することができる。
また、樹脂からなる基材の上に有機バインダーを介することなく酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を形成しているおり、バインダーを使用していないため、製造した赤外線検出素子用カバーの持つ赤外線吸収は、樹脂からなる基材と酸化物系セラミックス由来の吸収のみとなる。このため、余分な赤外線吸収を受けず感度の高い赤外線検出素子用カバーを製造することができる。また、基材に酸素プラズマ処理を施した後、被覆層を形成しているので、形成された被覆層は、基材に直接結着しており、基材と強い結着力を有する被覆層となる。
Further, according to the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, the surface of the substrate is activated by oxygen plasma treatment, and subsequently, the ceramic particle dispersion liquid is applied and then dried to form a coating layer. It is possible to manufacture a cover for an infrared detection element having a coating layer having a strong binding force with a material.
In addition, since the coating layer made of oxide ceramic particles is formed on the base material made of resin without interposing an organic binder, since no binder is used, the infrared rays of the manufactured infrared detection element cover are Absorption is only from the base material made of resin and the oxide ceramics. Therefore, it is possible to manufacture a cover for an infrared detection element which is not sensitive to excessive infrared absorption and has high sensitivity. Further, since the coating layer is formed after the oxygen plasma treatment is applied to the base material, the formed coating layer is directly bound to the base material and the coating layer having a strong binding force with the base material. Become.
（発明の詳細な説明）
本発明の赤外線検出素子用カバーは、樹脂からなる基材と、前記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、上記被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍであることを特徴とする。
(Detailed Description of the Invention)
The infrared detecting element cover of the present invention has a base material made of a resin and a coating layer made of oxide ceramic particles directly bonded to the surface of the base material, and the thickness of the coating layer is 70 to It is characterized by being 300 nm.
本発明の赤外線検出素子用カバーが使用される赤外線検出素子は、熱型、量子型のいずれでもよくその種類は特に限定されないが、５．９μｍ以下（１７００ｃｍ−１以上）に感度を有するものが好ましく、さらに近赤外（０．７−２．５μｍ）〜中赤外（２．５−４μｍ）に感度を有するものが望ましい。 The infrared detection element for which the cover for infrared detection element of the present invention is used may be either a thermal type or a quantum type, and the type thereof is not particularly limited, but one having a sensitivity of 5.9 μm or less (1700 cm −1 or more) is preferable. It is more preferable that it has sensitivity in the near-infrared (0.7-2.5 μm) to mid-infrared (2.5-4 μm).
赤外線検出素子の用途としては、放射温度計、ＨＭＤ（ホットメルトディテクタ）、フレームモニタ、水分計、ガス分析計、分光光度計、膜厚計、レーザモニタ、光パワーメータ、レーザダイオード、Ｏ／Ｅ変換器、ＦＴＩＲ、赤外線映像装置、リモードセンシング、人体検知装置等が挙げられる。 Applications of infrared detectors include radiation thermometers, HMDs (hot melt detectors), flame monitors, moisture meters, gas analyzers, spectrophotometers, film thickness meters, laser monitors, optical power meters, laser diodes, O/E. A converter, FTIR, an infrared imaging device, a remote sensing, a human body detection device, etc. are mentioned.
熱型赤外線検出素子の種類としては、サーモカップル、サーモパイル、ボロメータ、ゴーレイセル、焦電素子等が挙げられ、焦電素子の検出器としてはＰＺＴ、ＴＧＳ、ＬｉＴａＯ３等を利用することができる。 Thermocouples, thermopiles, bolometers, Golay cells, pyroelectric elements, and the like can be cited as the types of thermal infrared detection elements, and PZT, TGS, LiTaO 3, and the like can be used as detectors for pyroelectric elements.
量子型赤外線検出素子の種類としては、真性型検出素子と不純物型検出素子とがあるが、いずれの素子であってもよい。真性型検出素子を構成する検出器としては、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＩｎＳｂ、ＨｇＣｄＴｅ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどを利用することができる。不純物型検出素子を構成する検出器としては、Ｇｅ：Ａｕ、Ｇｅ：Ｈｇ、Ｇｅ：Ｃｕ、Ｇｅ：Ｚｎ、Ｓｉ：Ｇａ、Ｓｉ：Ａｓなどを利用することができる。中でも、素子内部の熱電子に起因する暗電流の影響を受けにくく常温で使用可能な熱型検出素子、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓなどが好適に利用できる。 There are an intrinsic type detection element and an impurity type detection element as the type of the quantum infrared detection element, but any element may be used. PbS, PbSe, InSb, HgCdTe, Ge, InGaAs, InAs, InSb and the like can be used as the detector that constitutes the intrinsic type detection element. Ge:Au, Ge:Hg, Ge:Cu, Ge:Zn, Si:Ga, Si:As, or the like can be used as a detector that constitutes the impurity type detection element. Of these, thermal detection elements, such as PbS, PbSe, Ge, and InGaAs, which are hardly affected by dark current due to thermoelectrons inside the element and can be used at room temperature, can be preferably used.
また、本発明の赤外線検出素子用カバーは、シリコンを用いた可視光用の撮像素子にも用いることができる。通常可視光用の撮像素子は、赤外域にも感度があるため、赤外線がカラーバランスを崩さないように赤外線カットフィルターを用いて赤外線が届かないようにされている。可視光用の撮像素子であっても赤外線カットフィルターを用いなかったり、帯域フィルターを用いるなどして赤外域で使用する機器には、本発明の赤外線検出素子用カバーを用いることができる。 Further, the infrared detecting element cover of the present invention can be used also for an image sensor for visible light using silicon. In general, an image sensor for visible light has sensitivity in the infrared region as well, so an infrared cut filter is used to prevent the infrared light from reaching the infrared light so as not to disturb the color balance. The infrared detecting element cover of the present invention can be used for a device which is used in the infrared region even if it is an image pickup element for visible light without using an infrared cut filter or with a bandpass filter.
本発明の赤外線検出素子用カバーを構成する基材に用いられる樹脂としては、赤外線を透過する素材であれば特に限定されない。樹脂の種類としては、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。これらの樹脂は、１７００ｃｍ−１以上の短波長域において赤外線検出素子の感度を下げる化学結合に由来する赤外線吸収ピークが少なく、赤外線検出素子用カバーとして使用すると、感度が高く信頼性の高い赤外線検出素子を得ることができる。また、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートは、機械的強度を有しているうえに可視光の透過率も高いので、赤外線だけでなく可視光用の窓として使用することができる。さらに、ポリエチレン、ポリプロピレンは、水素と炭素のみからなり、２重結合をもっていないので、赤外線吸収ピークが少なく、基材である樹脂の影響を少なくすることができる。 The resin used for the base material forming the infrared detection element cover of the present invention is not particularly limited as long as it is a material that transmits infrared rays. Examples of the type of resin include polycarbonate, polymethylmethacrylate, polyethylene, polypropylene and the like. These resins have a small infrared absorption peak derived from a chemical bond that lowers the sensitivity of the infrared detection element in the short wavelength range of 1700 cm −1 or more, and when used as a cover for an infrared detection element, infrared detection with high sensitivity and high reliability is achieved. An element can be obtained. Further, since polycarbonate and polymethylmethacrylate have mechanical strength and high visible light transmittance, they can be used as a window for visible light as well as infrared light. Furthermore, since polyethylene and polypropylene are composed only of hydrogen and carbon and do not have a double bond, the infrared absorption peak is small and the influence of the resin as the base material can be reduced.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍである。 In the cover for an infrared detection element of the present invention, the thickness of the coating layer is 70 to 300 nm.
本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記被覆層の厚さを７０〜３００ｎｍとしているので、表面が摩耗されても基材を露出しにくくすることができる。また、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成しにくく、熱歪み、変形などによって被覆層にストレスが加わっても、変形に追随して膨張、収縮し易く、クラックを形成しにくくすることができる。 In the infrared detecting element cover of the present invention, since the thickness of the coating layer is 70 to 300 nm, it is possible to prevent the substrate from being exposed even if the surface is worn. Further, it is difficult for the oxide ceramic particles to form a strong bond in the surface direction, and even if stress is applied to the coating layer due to thermal strain, deformation, etc., it is easy to expand and contract following the deformation, and it is difficult to form cracks. can do.
上記被覆層の厚さが７０ｎｍ未満であると、被覆層の厚さが薄すぎるので、表面が摩耗されると基材が露出し易くなり、被覆層を形成した効果が生じにくくなる場合がある。一方、被覆層の厚さが３００ｎｍを超えると、酸化物系セラミック粒子が面方向に強固な結合を形成し易くなり、被覆層にストレスが加わると、クラック等が発生し易くなる場合がある。 When the thickness of the coating layer is less than 70 nm, the thickness of the coating layer is too thin, so that the base material is likely to be exposed when the surface is worn, and the effect of forming the coating layer may be difficult to occur. .. On the other hand, when the thickness of the coating layer exceeds 300 nm, the oxide-based ceramic particles are likely to form a strong bond in the plane direction, and when stress is applied to the coating layer, cracks and the like are likely to occur.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記基材の表面に直接結着した酸化物系セラミック粒子からなる被覆層を有し、被覆層と基材との間にバインダー層を有さない。このため、赤外線検出素子用カバーの有する赤外線吸収を最小限にすることができる。
酸化物系セラミック粒子を構成するセラミックとしては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア等が挙げられる。
The infrared detecting element cover of the present invention has a coating layer made of oxide-based ceramic particles directly bound to the surface of the base material, and does not have a binder layer between the coating layer and the base material. Therefore, it is possible to minimize the infrared absorption of the infrared detecting element cover.
Examples of the ceramic that constitutes the oxide ceramic particles include silica, alumina, titania, and the like.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記酸化物系セラミック粒子は、シリカ粒子であることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the oxide-based ceramic particles are preferably silica particles.
上記基材を構成する樹脂はもともと撥水性であり、結露すると細かな水滴が付着しやすくなるが、本発明では、撥水性である樹脂からなる基材の上に親水性のシリカ粒子の被覆層を形成しているので表面は親水性となり、水の接触角を小さくすることができる。このため湿潤な環境下でも水滴が形成されにくく、入射する赤外線の散乱を防止することができ、優れた防曇効果を奏する。 The resin constituting the base material is originally water-repellent, and fine water droplets are likely to adhere when dew condensation occurs. However, in the present invention, a coating layer of hydrophilic silica particles is formed on the base material made of the water-repellent resin. As a result, the surface becomes hydrophilic and the contact angle of water can be reduced. For this reason, water droplets are less likely to be formed even in a humid environment, and it is possible to prevent incident infrared rays from being scattered, and an excellent antifogging effect is achieved.
本発明の赤外線検出素子用カバーにおいて、上記酸化物系セラミック粒子がシリカ粒子であると、シリカは、シリカを構成する−ＯＨの基本振動に由来する赤外の吸収を３７００〜３９００ｃｍ−１に有しているが、水も−ＯＨに由来する赤外の吸収を３７００〜３９００ｃｍ−１に有しており、表面が吸湿して生じる水の吸収と同位置である。このため、この周波数帯域で影響を受けにくい用途の赤外線検出素子として本願発明の赤外線検出素子を使用することにより信頼性の高い赤外線検出素子となる。 In the cover for an infrared detection element of the present invention, when the oxide-based ceramic particles are silica particles, the silica has an infrared absorption at 3700 to 3900 cm −1 derived from the fundamental vibration of —OH constituting the silica. However, water also has an infrared absorption derived from —OH at 3700 to 3900 cm −1 , which is at the same position as the absorption of water caused by moisture absorption on the surface. Therefore, by using the infrared detecting element of the present invention as an infrared detecting element for applications that are not easily affected by this frequency band, a highly reliable infrared detecting element can be obtained.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカは、粒子径の中央値が１〜１００ｎｍであることが望ましい。 In the infrared detecting element cover of the present invention, the silica preferably has a median particle diameter of 1 to 100 nm.
本発明の赤外線検出素子用カバーでは、上記シリカの粒子径の中央値を１〜１００ｎｍとしているので、充分な厚みの被覆層を形成することができ、良好な耐摩耗性を確保することができ、また、被覆層の単位表面積当たりの重量を軽くすることができ、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することができ、被覆層を剥がれ難くすることができる。 In the cover for an infrared detection element of the present invention, since the median value of the particle diameters of the silica is 1 to 100 nm, a coating layer having a sufficient thickness can be formed, and good wear resistance can be secured. Further, the weight per unit surface area of the coating layer can be reduced, the binding force with the base material made of resin can be sufficiently secured, and the coating layer can be made difficult to peel off.
上記シリカの粒子径の中央値を１ｎｍ未満とすることは技術的にも難しく、凝集して２次粒子を形成し易くなるため、均一な厚さの被覆層を形成することが難しくなる場合がある。一方、上記シリカの粒子径の中央値が１００ｎｍを超えると、単位面積当たりに結着するシリカ粒子の数が少なくなるので、樹脂からなる基材との結着力を充分に確保することが難しくなる場合がある。 It is technically difficult to set the median particle diameter of the silica to less than 1 nm, and it is easy to aggregate to form secondary particles, and thus it may be difficult to form a coating layer having a uniform thickness. is there. On the other hand, when the median particle diameter of the silica exceeds 100 nm, the number of silica particles bound per unit area decreases, so that it becomes difficult to sufficiently secure the binding force with the resin base material. There are cases.
次に、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法について説明する。
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法は、樹脂からなる基材に酸素プラズマ処理を施した後、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、乾燥させて、その厚さが７０〜３００ｎｍの被覆層を形成することを特徴とする。
Next, a method for manufacturing the infrared detecting element cover of the present invention will be described.
In the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, a base material made of a resin is subjected to oxygen plasma treatment, and then a dispersion liquid of oxide ceramic particles is applied and dried to have a thickness of 70 to 300 nm. The coating layer is formed.
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の赤外線検出素子用カバーの製造行程を示す工程図である。
（１）準備工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、まず、準備工程として、樹脂からなる基材１１を準備する（図１（ａ）参照）。
1A to 1D are process diagrams showing a manufacturing process of the cover for an infrared detection element of the present invention.
(1) Preparation Step In the method for manufacturing an infrared detection element cover of the present invention, first, as a preparation step, the
基材１１を構成する樹脂としては、上記本発明の赤外線検出素子用カバーで説明したポリカーボネート等の樹脂を用いる。
基材１１の形状は、特に限定されるものではなく、図１（ａ）では、板状であるが、被覆層を形成する部分が曲面を有するものであってもよい。
As the resin forming the
The shape of the
（２）プラズマ処理工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、次に、プラズマ処理工程として、樹脂からなる基材１１に酸素プラズマ処理装置２１により酸素プラズマ処理を施す（図１（ｂ）参照）。
上記酸素プラズマ処理とは、酸素の存在下で高電圧を発生させ、発生した酸素ラジカルやオゾン等を対象物の表面にアタックさせる操作である。
高電圧で電極から放出された電子は、電界中で加速され、雰囲気中の電子や分子と衝突し、分子をイオン化させたり、励起させたりする。イオン化した分子からも電子が放出され、電子が繰り返し発生するようになり、プラズマ状態となる。
(2) Plasma Treatment Step In the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, next, as a plasma treatment step, oxygen plasma treatment is performed on the
The oxygen plasma treatment is an operation in which a high voltage is generated in the presence of oxygen and the generated oxygen radicals, ozone, etc. are attacked on the surface of the object.
The electrons emitted from the electrode at a high voltage are accelerated in an electric field and collide with electrons or molecules in the atmosphere to ionize or excite the molecules. Electrons are also emitted from the ionized molecules, electrons are repeatedly generated, and a plasma state is established.
このプラズマ処理工程により、電極から発生した電子や、イオン化によって生じた電子が高電圧の電極間に挟まれた樹脂の表面に達し、表面を清浄化するとともに、高分子結合の主鎖や側鎖を切断し、活性なラジカルを有する反応性末端基１３を生じさせる。雰囲気中にも活性な酸素ラジカルや、オゾンが存在しているので、互いに結合し、表面のごく薄い層に親水性の層を形成することができる（図１（ｃ）参照）。
なお、プラズマ装置としては、マイクロ波を用いた処理装置のほか、大気圧の火炎中で処理する火炎処理装置などでも利用できる。マイクロ波を用いたプラズマ処理の条件としては、赤外線検出素子用カバーの大きさ、処理数、材質に応じて適宜選択する。たとえば、マイクロ波を用いた処理装置で１００ｃｍ２の赤外線検出素子用カバーに処理を施す場合、出力５０〜２０００Ｗ、酸素流量０．１〜１０００ｍｌ／分、圧力１Ｐａ〜大気圧、処理時間１〜６００秒の範囲で処理を施すことができる。
By this plasma treatment process, the electrons generated from the electrodes and the electrons generated by ionization reach the surface of the resin sandwiched between the high-voltage electrodes to clean the surface, and at the same time, the main chain and side chains of the polymer bond Is cleaved to generate a
As the plasma device, a processing device using microwaves, a flame processing device for processing in a flame at atmospheric pressure, or the like can be used. The conditions for the plasma treatment using microwaves are appropriately selected according to the size, the number of treatments, and the material of the infrared detection element cover. For example, when processing a 100 cm 2 cover for an infrared detection element with a processing device using microwaves, an output of 50 to 2000 W, an oxygen flow rate of 0.1 to 1000 ml/min, a pressure of 1 Pa to atmospheric pressure, and a processing time of 1 to 600. Processing can be performed in the range of seconds.
（３）塗布工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記プラズマ処理工程の後、塗布工程として、酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布し、塗布層を形成する。
具体的には、微細な酸化物系セラミック粒子を溶媒に分散させて塗布液を調製し、該塗布液を基材の表面に塗布する。上記塗布工程は、上記プラズマ処理工程の後、なるべく早い時間に行うことが望ましい。時間が経過すると、プラズマ処理により形成された親水性の層が酸化されて疎水性の層となるからである。プラズマ処理工程の後、塗布液を塗布するまでの望ましい時間は１２時間以内である。
(3) Coating Step In the method for manufacturing a cover for an infrared detection element of the present invention, after the plasma treatment step, as a coating step, a dispersion liquid of oxide ceramic particles is coated to form a coating layer.
Specifically, fine oxide ceramic particles are dispersed in a solvent to prepare a coating liquid, and the coating liquid is coated on the surface of the base material. It is desirable that the coating step be performed as soon as possible after the plasma treatment step. This is because, with the passage of time, the hydrophilic layer formed by the plasma treatment is oxidized to become a hydrophobic layer. After the plasma treatment step, the desirable time until the coating liquid is applied is within 12 hours.
上記したように、酸化物系セラミック粒子としては、シリカ粒子が好ましく、その粒子径の中央値は、１〜１００ｎｍであることが望ましい。
溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ＰＧＭ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）等のグリコールエーテル類等が挙げられる。
親水性を有するシリカ粒子としては、例えば、アドマテックス社製ナノシリカ粒子アドマナノ、日産化学株式会社製オルガノシリカゾルＭＡ−ＳＴ、ＩＰＬ−ＳＴ、ＥＧ−ＳＴ、ＮＰＣ−ＳＴ、ＰＧＭ−ＳＴ、ＤＭＡＣ−ＳＴ、ジャパンナノコート株式会社製ＡＳＷ−３０、ＢＷ−３０などを使用することができる。
As described above, the oxide-based ceramic particles are preferably silica particles, and the median particle diameter is preferably 1 to 100 nm.
Examples of the solvent include water, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, glycol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, and PGM (propylene glycol monomethyl ether).
Examples of the hydrophilic silica particles include nano silica particles Admanano manufactured by Admatechs Co., Ltd., organosilica sol MA-ST, IPL-ST, EG-ST, NPC-ST, PGM-ST, DMAC-ST manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. ASW-30 and BW-30 manufactured by Japan Nanocoat Co., Ltd. can be used.
上記分散液中の酸化物系セラミック粒子の濃度は、酸化物系セラミック粒子としてシリカ粒子を使用した場合、０．１〜５．０重量％が望ましい。
一般的に微細なシリカの粒子は、固形化しないよう分散液の状態で提供されている。このためシリカ粒子の分散液をさらに溶媒で希釈することにより、目的の含有割合の分散液を得ることができる。
基材表面に酸化物系セラミック粒子の分散液を塗布する方法は、特に限定されるものではなく、バーコーター、アプリケーター等を用いた塗膜形成法、ディップコート法、スピンコート法が挙げられ、赤外線検出素子カバーの形状などによって塗布方法を適宜選定することができる。平板であれば、スピンコート法が望ましい。
スピンコート法は、高速で回転する基材の中心に溶液又は懸濁液を滴下し、遠心力で余分な液を除去しつつ基材の表面に薄い塗布層を形成する方法である。塗布層形成途中、又は、塗布層形成後に溶液又は懸濁液が揮散することにより基材の表面にごく薄い被覆層を形成することができる。また、スピンコート法では、余分な液が除去されてしまうので、液の供給量と被覆層の厚みとの間に相関はなく、酸化物系セラミック粒子の濃度、分散液の粘度、回転数、スピンコートの回数により厚みを調整することができる。
The concentration of the oxide ceramic particles in the dispersion liquid is preferably 0.1 to 5.0% by weight when silica particles are used as the oxide ceramic particles.
Generally, fine silica particles are provided in a dispersion state so as not to solidify. Therefore, by further diluting the dispersion liquid of silica particles with a solvent, a dispersion liquid having a desired content can be obtained.
The method of applying the dispersion liquid of the oxide-based ceramic particles on the substrate surface is not particularly limited, and examples thereof include a film forming method using a bar coater and an applicator, a dip coating method, a spin coating method, The application method can be appropriately selected depending on the shape of the infrared detection element cover. If it is a flat plate, the spin coating method is preferable.
The spin coating method is a method in which a solution or suspension is dropped onto the center of a base material that rotates at high speed, and a thin coating layer is formed on the surface of the base material while removing excess liquid by centrifugal force. A very thin coating layer can be formed on the surface of the substrate by volatilizing the solution or the suspension during the formation of the coating layer or after the coating layer is formed. Further, in the spin coating method, since the excess liquid is removed, there is no correlation between the liquid supply amount and the thickness of the coating layer, the concentration of oxide-based ceramic particles, the viscosity of the dispersion liquid, the rotation speed, The thickness can be adjusted by the number of spin coats.
（４）乾燥工程
本発明の赤外線検出素子用カバーの製造方法では、上記塗布工程の後、乾燥工程として、塗布層を乾燥させて被覆層１２を形成する（図１（ｄ））。
乾燥条件としては、乾燥温度は、８０〜１４０℃が望ましく、乾燥時間は、３分〜３時間が望ましい。
(4) Drying Step In the method for manufacturing a cover for an infrared detection element according to the present invention, after the applying step, the applying layer is dried to form the
As the drying conditions, the drying temperature is preferably 80 to 140° C., and the drying time is preferably 3 minutes to 3 hours.
上記プラズマ処理により親水性になった基材の表面と、酸化物系セラミック粒子、特にシリカ粒子からなる被覆層とは、水素結合によって強固に結着していると考えられる。このため樹脂の表面に、耐久性を有し、剥離しにくい被覆層が形成され、防曇性を長期間に渡り維持することができる。 It is considered that the surface of the base material made hydrophilic by the plasma treatment and the coating layer made of oxide-based ceramic particles, particularly silica particles are firmly bound by hydrogen bonds. Therefore, a coating layer that is durable and does not easily peel off is formed on the surface of the resin, and the antifogging property can be maintained for a long period of time.
基材表面に形成される被覆層の厚さは、７０〜３００ｎｍである。
上記被覆層を形成することにより、防曇効果を有する赤外線検出素子用カバーを製造するのが本発明の目的であるので、通常、被覆層を基材１１の一方の主面に形成するが、用途等によっては、両主面に被覆層を形成してもよい。
The coating layer formed on the surface of the base material has a thickness of 70 to 300 nm.
Since it is an object of the present invention to produce a cover for an infrared detection element having an antifogging effect by forming the coating layer, the coating layer is usually formed on one main surface of the
（実施例１〜４及び比較例１〜３）
（１）準備工程
基材として、ポリカーボネートからなる基材を準備した。基材は、９０ｍｍ×９０ｍｍ×５ｍｍの平板である。この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、純水で再洗浄した。
(Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3)
(1) Preparation Step A base material made of polycarbonate was prepared as a base material. The base material is a 90 mm×90 mm×5 mm flat plate. The substrate was washed with isopropyl alcohol and then washed again with pure water.
（２）プラズマ処理工程
神港精機株式会社製のマイクロ波を用いたプラズマ処理装置ＥＸＡＭ（Ｅ１１２４−Ｓ２５）を用い、基材の表面に対し、酸素プラズマ処理を実施した。なお酸素プラズマ処理は、下記の条件で、処理時間のみを変えて実施した。
酸素プラズマ処理の条件は、出力５００Ｗ、酸素の流量１００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力２０Ｐａであり、酸素プラズマ処理の時間は、処理なし（０秒）、２０秒、４０秒、８０秒と変化させた。
(2) Plasma treatment step Oxygen plasma treatment was carried out on the surface of the base material using a plasma treatment apparatus EXAM (E1124-S25) using a microwave manufactured by Shinko Seiki Co., Ltd. The oxygen plasma treatment was performed under the following conditions, changing only the treatment time.
The conditions of the oxygen plasma treatment were an output of 500 W, an oxygen flow rate of 100 ml/min, and a pressure of 20 Pa, and the oxygen plasma treatment time was changed to no treatment (0 seconds), 20 seconds, 40 seconds, and 80 seconds.
（３）塗布工程及び乾燥工程
塗布工程では、下記の表１に記載する組成の分散液１〜３のシリカ粒子分散液を用い、スピンコート法を用いて基材表面に塗布層を形成し、１２０℃で１時間乾燥させることにより被覆層を形成した。シリカ粒子はジャパンナノコート株式会社製ＡＳＷ−３０を溶媒で希釈し、表１の各分散液の濃度となるよう調整した。各実施例及び比較例におけるプラズマ処理時間、スピンコートの回転数、形成された被覆層の厚さを、下記の表２に記載している。
本実施例及び比較例では、表１に記載する組成のものを用い、スピンコートの回転数を変え、比較的薄い被覆層を形成し、表面を目視により観察し、均一性、クラックの有無を評価した。評価結果を表２に記載している。なお、被覆層の厚さは、マスクを用いて被覆層のない部分をあらかじめ形成し、レーザー顕微鏡を用いて被覆のない部分との段差を測定して求めた。
(3) Coating Step and Drying Step In the coating step, a coating layer is formed on the surface of the substrate by spin coating using the silica particle dispersions of dispersions 1 to 3 having the compositions shown in Table 1 below. A coating layer was formed by drying at 120° C. for 1 hour. Silica particles were prepared by diluting ASW-30 manufactured by Japan Nanocoat Co., Ltd. with a solvent to adjust the concentration of each dispersion liquid in Table 1. Table 2 below shows the plasma treatment time, the spin coating rotation speed, and the thickness of the coating layer formed in each of the Examples and Comparative Examples.
In the present examples and comparative examples, the compositions shown in Table 1 were used, the rotation speed of spin coating was changed, a relatively thin coating layer was formed, and the surface was visually observed to check for uniformity and presence of cracks. evaluated. The evaluation results are shown in Table 2. The thickness of the coating layer was determined by forming a portion without the coating layer in advance using a mask and measuring the step difference with the portion without the coating using a laser microscope.
（実施例５〜１０及び比較例４〜９）
本実施例及び比較例では、実施例１〜４及び比較例１〜３と同様に、準備工程、プラズマ処理工程、塗布工程及び乾燥工程を行い、被覆層を形成した。本実施例及び比較例では、実施例１〜４及び比較例１〜３と比較してより厚い被覆層を形成した。
(Examples 5-10 and Comparative Examples 4-9)
In this example and the comparative example, similarly to the examples 1 to 4 and the comparative examples 1 to 3, the preparatory step, the plasma treatment step, the coating step and the drying step were performed to form the coating layer. In this example and the comparative example, a thicker coating layer was formed as compared with the examples 1 to 4 and the comparative examples 1 to 3.
得られた被覆層に対し、クラックが発生していないことが判明したものには、下記の試験により、剥離性の評価を行った。評価結果を表３に示す。 For the coating layer obtained, it was found that no cracks were generated, the peelability was evaluated by the following test. The evaluation results are shown in Table 3.
（剥離性の評価試験）
まず、最初に、カッターナイフで被覆層に格子状のスジを形成する。それぞれのスジの間隔は１ｍｍで縦横方向にそれぞれ１１本形成する。格子を構成するマス目の数は１００個となる。
形成した格子の上に粘着テープを貼り、真上に向かって剥がし、剥離の起こったマス目の数を数え、剥離性を評価した。表中の被覆層の剥離性の評価結果において、分子は剥離の起こったマス目の数であり、分母はマス目全体の数（１００個）である。分子の数が少ないほど剥離しにくい被覆層である。
(Peelability evaluation test)
First, a grid-shaped stripe is formed on the coating layer with a cutter knife. The space between the stripes is 1 mm, and 11 stripes are formed in each of the vertical and horizontal directions. The number of cells forming the grid is 100.
An adhesive tape was attached on the formed grid and peeled right above, and the number of squares where peeling occurred was counted and the peelability was evaluated. In the evaluation results of the peeling property of the coating layer in the table, the numerator is the number of squares in which peeling has occurred, and the denominator is the number of all squares (100). The smaller the number of molecules, the more difficult the coating layer is to peel off.
上記表２及び表３の結果より明らかなように、プラズマ処理を施さないものは、均一性に欠けたり、クラックが発生したり、基材との密着性が充分でなく、良好な特性を示す被覆層が形成されていないことが明らかになった。
また、プラズマ処理を施したものの中でも、被覆層の厚さが７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下では、シリカ粒子が表面に均一に分散しムラのない被覆層が得られ、かつ、基材との強固な密着性が得られることが明らかになった。
As is clear from the results of Tables 2 and 3, those not subjected to the plasma treatment show good properties because of lack of uniformity, cracking, and insufficient adhesion with the substrate. It was revealed that the coating layer was not formed.
Further, among the plasma-treated products, when the thickness of the coating layer is 70 nm or more and 300 nm or less, silica particles are uniformly dispersed on the surface to obtain a uniform coating layer, and strong adhesion to the base material. It was revealed that
１１ 基材
１２ 被覆層
１３ 反応性末端基
２１ プラズマ処理装置
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