JP5920683B2 - 表示装置用フェースプレートの製造方法 - Google Patents
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Description
一方、特許文献2に記載の方法では、防汚処理時に溶媒を必要としないが、処理により透明度が劣化するという問題や、反応に長時間(数時間)を必要とするので効率が悪いという問題を有している。
前記炭化水素基を有する透明な膜物質の被膜が形成された前記透明な基材の外側となる側の表面を、フッ化炭素基を含むガス雰囲気中で低圧プラズマ処理する工程Aを含むことを特徴とする表示装置用フェースプレートの製造方法を提供することにより上記課題を解決するものである。
SiH x (OA) 4−x (VI)
(AO) 3 Si(OSi(OA) 2 ) n OSi(OA) 3 (VII)
なお、式(VI)及び(VII)において、
xは0、1、又は2であり、
Aはアルキル基を表し、
nは0、1、又は2である。
本発明の第2の態様は、上記の式(VI)で表されるアルコキシシラン及び/又は式(VII)で表されるアルコキシポリシロキサンを含む溶液をフェースプレートの外側となる側の表面に露出した透明な基材の表面に接触させ、前記透明な基材の外側となる表面の少なくとも一部を覆うように存在し、前記アルコキシシラン及び/又は前記アルコキシポリシロキサンのアルコキシシリル基と前記透明な基材の外側となる側の表面に存在する表面官能基との反応により形成された結合を介して前記透明な基材の外側となる側の表面に固定されたポリシロキサン分子の被膜を形成し、次いで炭化水素基を有する膜化合物を含む処理液を前記ポリシロキサン分子の表面に接触させ、前記膜化合物のアルコキシシリル基と前記ポリシロキサン分子の被膜の表面官能基との反応により形成された結合を介して、前記ポリシロキサン分子の被膜上に共有結合により結合固定された、炭化水素基を有する透明な膜物質の被膜を形成する工程Cと、
前記炭化水素基を有する透明な膜物質の被膜が形成された前記透明な基材の外側となる側の表面を、フッ化炭素基を含むガス雰囲気中で低圧プラズマ処理する工程Aを含むことを特徴とする表示装置用フェースプレートの製造方法を提供することにより上記課題を解決するものである。
なお、本発明において「表示装置」には、表示機能と操作機能を併せ持つ機器操作用のタッチパネル及び携帯情報端末も含まれる。さらにまた、「物品」には、携帯電話、電子計算機、PDA(携帯情報端末)、GPS端末、テレビジョン受像器、キャッシュディスペンサー(CD)装置、現金自動預け払い機(ATM)等が含まれる。
フッ化炭素基を含む化合物のガスと酸素ガスの混合雰囲気中で基材を低圧プラズマ処理すると、より効率よく、かつ耐久性の高い撥水撥油防汚性部材を提供できる。
この場合、平坦な表面の場合よりも撥水撥油性透明部材表面の見かけ上の表面エネルギーを大幅に低減でき、高い撥水撥油防汚性を付与できる。また、撥水撥油性透明部材の表面粗さが可視光の最短波長である400nm以下であるため、透明なレンズやフェースプレートに用いた場合であっても、レンズやフェースプレートの透明度を損なうことなく高い撥水撥油防汚性を付与できる。
Z−SiXpY3-p (X)
なお、式(X)において、Zは炭素数25以下のアルキル基、アリール基、ビニル基及びシリコーン基のいずれかを含む置換基を表し、
Xは水素原子、又は前記Zより炭素数の少ないアルキル基、アリール基、ビニル基及びシリコーン基のいずれかを含む置換基を表し、
Yは、ハロゲン原子又はアルコキシル基を表し、
pは0、1又は2を表す。
CH3(CH2)nSi(OA)3 (XI)
[CH3(CH2)n]2Si(OA)2 (XII)
[CH3(CH2)n]3Si(OA) (XIII)
CH3(CH2)m−COO−(CH2)nSi(OA)3 (XIV)
CH3(CH2)m−O−(CH2)nSi(OA)3 (XV)
なお、式(XI)〜(XV)において、m及びnは、それぞれ独立して0以上24以下の整数を表し、Aはアルキル基を表す。
フッ化炭素基を含む化合物のガス雰囲気中で高周波放電によりプラズマを発生させると、フッ素ラジカル(・F)や、トリフルオロメチルラジカル(・CF3)等のフッ化炭素ラジカルが生成する。これらのラジカルが、基材3の外側となる側の表面の炭化水素基の水素原子をトリフルオロメチル基19、43(フッ素原子又はフッ化炭素基の一例)で置換する(図2、4、7、8(b))。或いは、テトラフルオロエチレン等の不飽和結合を有する化合物を含むガスを用いる場合には、プラズマ重合により炭素数の大きいパーフルオロアルキル基も生成しうる。
基材3の材質の具体例としては、樹脂等の有機材料、ガラス等の無機材料が挙げられる。
図2に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る表示装置用フェースプレート10において、基材12の外側表面には、デシル基(C10H21:炭化水素基であるアルキル基の一例)中の末端のメチル基の水素原子がトリフルオロメチル基19で置換された膜物質(水素原子の一部又は全部がフッ素原子及びフッ化炭素基のいずれか一方又は双方で置換された含フッ素炭化水素基を有する膜物質の一例)を含む含フッ素有機薄膜11が形成されている。本実施の形態において、含フッ素有機薄膜11は、基材12の外側表面に共有結合(化学結合の一例)した膜物質からなる単分子膜である。
基材12の外側となる側の表面を粗面化する方法としては、サンドブラスト、機械研磨、及びクロム酸混液、リン酸、アルカリ等による化学処理等の任意の公知の方法を用いて予め粗面化しておいてもよいが、酸素ガス及び塩素ガスを含む雰囲気中で低圧プラズマ処理を行うことにより行うこともできる。所望の表面粗さ及び凹凸の大きさを有する表面が得られるようにプラズマ処理の条件を適宜調節してもよい。なお、低圧プラズマ処理に使用される装置及び処理条件等については工程Aの場合と同様であるので詳しい説明を省略する。
工程Cにおいて有機薄膜18の形成に使用する処理液は、膜化合物を溶媒中に分散させることにより調製される。ここで、「分散」とは、均一な溶液、懸濁液、及び乳濁液のいずれかを形成している状態を意味する。使用することができる膜化合物としては、鎖状の親油性の官能基を含み、基材12の外側表面に膜物質2からなる被膜を形成することができる任意の化合物が挙げられるが、基材12の外側表面の表面官能基との結合を介して基材12の外側表面に固定させるためには、表面結合基を末端に有していることが好ましい。好ましい表面官能基としては、多くの材料の表面に存在するヒドロキシル基と室温で比較的迅速に反応するアルコキシシリル基が挙げられる。また、単分子膜を形成するためには、親油性の官能基は、自己組織性を有する直鎖状の長鎖アルキル基等が好ましい。
Z−SiXpY3-p (X)
なお、式(X)において、Zは炭素数25以下のアルキル基、アリール基、ビニル基及びシリコーン基のいずれかを含む置換基を表し、
Xは水素原子、又は前記Zより炭素数の少ないアルキル基、アリール基、ビニル基及びシリコーン基のいずれかを含む置換基を表し、
Yは、ハロゲン原子又はアルコキシル基を表し、
pは0、1又は2を表す。
CH3(CH2)nSi(OA)3 (XI)
[CH3(CH2)n]2Si(OA)2 (XII)
[CH3(CH2)n]3Si(OA) (XIII)
CH3(CH2)m−COO−(CH2)nSi(OA)3 (XIV)
CH3(CH2)m−O−(CH2)nSi(OA)3 (XV)
なお、式(XI)〜(XV)において、m及びnは、それぞれ独立して0以上24以下の整数(但し、m≧n)を表し、Aはアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基を表す。
(1) CH3CH2O(CH2)15Si(OCH3)3
(2) CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15Si(OCH3)3
(3) CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Si(OCH3)3
(4) CH3COO(CH2)15Si(OCH3)3
(5) CH3(CH2)9Si(OCH3)3
(6) CH3(CH2)5Si(OCH3)3
(7) CH3(CH2)7C6H4SiCH3
(8) CH3CH2O(CH2)15Si(OC2H5)3
(9) CH3(CH2)2Si(CH2)15Si(OC2H5)3
(10) CH3(CH2)6Si(CH2)9Si(OC2H5)3
(11) CH3COO(CH2)15Si(OC2H5)3
(12) CH3(CH2)9Si(OC2H5)3
(13) CH3(CH2)7Si(OCH3)3
(14) CH3(CH2)7C6H4Si(OC2H5)3
(15) [CH3(CH2)5]2Si(OCH3)2
(16) [CH3(CH2)3]3SiOCH3
(17) [CH3(CH2)5]2Si(OC2H5)2
(18) [CH3(CH2)5]3SiOC2H5
(19) CH3(CH2)5SiCH3(OCH3)2
R1は炭素数1〜20、より好ましくは炭素数12〜16のアルキル基を表し、
R2、R3、及びR4はメチル基又はエチル基、より好ましくはメチル基を表し、
Xはハロゲンを表す。
縮合触媒の添加量は、好ましくはアルコキシシラン化合物の0.2〜5質量%であり、より好ましくは0.5〜1質量%である。
カルボン酸金属塩ポリマーの具体例としては、ジブチルスズマレイン酸塩ポリマー、ジメチルスズメルカプトプロピオン酸塩ポリマーが挙げられる。
カルボン酸金属塩キレートの具体例としては、ジブチルスズビスアセチルアセテート、ジオクチルスズビスアセチルラウレートが挙げられる。
チタン酸エステルキレートの具体例としては、ビス(アセチルアセトニル)ジ−プロピルチタネートが挙げられる。
以下、表示装置用フェースプレート20の製造方法について説明する。
(21)Si(OCH3)4
(22)SiH(OCH3)3
(23)SiH2(OCH3)2
(24)(CH3O)3SiOSi(OCH3)3
(25)Si(OC2H5)4
(26)SiH(OC2H5)3
(27)SiH2(OC2H5)2
(28)(H5C2O)3SiOSi(OC2H5)3
撥水撥油防汚性部材40の製造に用いられる基材42は、図8(a)に示すように、外側表面が炭化水素基43で被われている。工程Aにおいて低圧プラズマ処理した後の撥水撥油防汚性部材40の外側表面において、図8(b)に示すように、低圧プラズマ処理前の基材42の外側表面を被う炭化水素基43の水素原子の一部が、フッ化炭素基の一例であるトリフルオロメチル基44で置換されている。
フッ化炭素基を含む化合物のガス雰囲気中で高周波放電によりプラズマを発生させると、フッ素ラジカル(・F)や、トリフルオロメチルラジカル(・CF3)等のフッ化炭素ラジカルが生成する。これらのラジカルが、アクリル基材42の外側表面の炭化水素基の水素原子をトリフルオロメチル基43で置換する(図8(b))。
フェースプレート1を組み込んだ表示装置が用いられる物品としては、携帯電話、電子卓上計算機、電子計算機又は電子計算機用ディスプレイ、PDA(携帯情報端末)、携帯用ゲーム機、携帯GPS端末、カーナビゲーションシステム、テレビジョン受像器、携帯用DVDプレーヤ、デジタルカメラ、ビデオ録画装置、キャッシュディスペンサー(CD)装置、現金自動預け払い機(ATM)、自動券売機等が挙げられる。
オクタデシルトリメトキシシランCH3(CH2 )17Si(OCH3)3(膜化合物)とテトラメトキシシランSi(OCH3)4とをモル比で3:1になるように秤量し、エタノールに0.01mol/Lとなるように混合して、ホモジナイザーで10分間程度処理すると、エタノール中に含まれる水分により、それぞれのメトキシシリル基(−Si(OCH3))の一部が加水分解され、−Si(OH)3基、=Si(OH)2基、或いは≡SiOH基(シラノール基)に変換された物質を含む処理液を調製した。
処理液がテトラメトキシシランを含まない以外は実施例1と同様の条件下でフェースプレートを製造した。この場合、外側表面に形成された含フッ素有機薄膜は、ポリシロキサン分子を含まない単分子膜となった。水滴接触角については、実施例1の場合と同様な結果が得られた。ただし、含フッ素有機薄膜の耐摩耗性は、実施例1において得られたものに比べ劣っていた。
まず、表3に示す条件の下でガラス製フェースプレート基材の表面を低圧プラズマ処理し、表面を粗面化処理した。
その後、実施例1と同様の条件で、有機薄膜の形成及びテトラフルオロメタンガス雰囲気中での低圧プラズマ処理を行った。
まず、基材である透明アクリル樹脂基板をエタノールで洗浄後、下記の表5に示す条件の下で、酸素ガス雰囲気中での低圧プラズマ処理(O2プラズマ処理)を行った。次いで、表6に示す条件の下で、酸素を含むテトラフルオロメタン(CF4)雰囲気中でプラズマ処理を行った。
2 含フッ素官能基を有する透明な物質
3 基材
10、20、30 表示装置用フェースプレート
11 含フッ素官能基を有する物質
11a、21、31 含フッ素有機薄膜
12、22、32、42 基材
13、23、33 炭化水素基を有する膜物質
24、34 ポリシロキサン分子
24a シラノール基を有するポリシロキサン分子
25 シラノール基
26 シラノール基を有する有機薄膜
27、37 ポリシロキサン分子の被膜
27a シラノール基を有するポリシロキサン分子の被膜
18、28、38 有機薄膜
19、44 トリフルオロメチル基
41 含フッ素有機高分子
43 炭化水素基
Claims (7)
- 炭化水素基を有する膜化合物と、下記の式(VI)で表されるアルコキシシラン及び/又は式(VII)で表されるアルコキシポリシロキサンを含む処理液をフェースプレートの外側となる側の表面に露出した透明な基材の表面に接触させ、前記透明な基材の外側となる表面の少なくとも一部を覆うように存在し、前記アルコキシシラン及び/又はアルコキシポリシロキサンから形成され、前記アルコキシシラン及び/又は前記アルコキシポリシロキサンのアルコキシシリル基と前記透明な基材の外側となる側の表面に存在する表面官能基との反応により形成された結合を介して前記透明な基材の外側となる側の表面に結合固定されたポリシロキサン分子の被膜と、前記膜化合物のアルコキシシリル基が、前記透明な基材の外側となる側の表面の前記ポリシロキサン分子の被膜を介して前記透明な基材の外側となる側の表面に共有結合により結合固定されている直鎖状の炭化水素基を有する膜物質の被膜を形成する工程Cと、
前記炭化水素基を有する透明な膜物質の被膜が形成された前記透明な基材の外側となる側の表面を、フッ化炭素基を含むガス雰囲気中で低圧プラズマ処理する工程Aを含むことを特徴とする表示装置用フェースプレートの製造方法。
SiHx(OA)4−x (VI)
(AO)3Si(OSi(OA)2)nOSi(OA)3 (VII)
なお、式(VI)及び(VII)において、
xは0、1、又は2であり、
Aはアルキル基を表し、
nは0、1、又は2である。 - 下記の式(VI)で表されるアルコキシシラン及び/又は式(VII)で表されるアルコキシポリシロキサンを含む溶液をフェースプレートの外側となる側の表面に露出した透明な基材の表面に接触させ、前記透明な基材の外側となる表面の少なくとも一部を覆うように存在し、前記アルコキシシラン及び/又は前記アルコキシポリシロキサンのアルコキシシリル基と前記透明な基材の外側となる側の表面に存在する表面官能基との反応により形成された結合を介して前記透明な基材の外側となる側の表面に固定されたポリシロキサン分子の被膜を形成し、次いで炭化水素基を有する膜化合物を含む処理液を前記ポリシロキサン分子の表面に接触させ、前記膜化合物のアルコキシシリル基と前記ポリシロキサン分子の被膜の表面官能基との反応により形成された結合を介して、前記ポリシロキサン分子の被膜上に共有結合により結合固定された、炭化水素基を有する透明な膜物質の被膜を形成する工程Cと、
前記炭化水素基を有する透明な膜物質の被膜が形成された前記透明な基材の外側となる側の表面を、フッ化炭素基を含むガス雰囲気中で低圧プラズマ処理する工程Aを含むことを特徴とする表示装置用フェースプレートの製造方法。
SiHx(OA)4−x (VI)
(AO)3Si(OSi(OA)2)nOSi(OA)3 (VII)
なお、式(VI)及び(VII)において、
xは0、1、又は2であり、
Aはアルキル基を表し、
nは0、1、又は2である。 - 前記工程Aにおいて、前記フッ化炭素基を含む化合物のガスと酸素ガスの混合雰囲気中で、前記透明な基材の外側となる側の表面を低圧プラズマ処理することを特徴とする請求項1又は2記載の表示装置用フェースプレートの製造方法。
- 前記工程Aの前に、前記透明な基材の外側となる側の表面に表面粗さが10nm以上400nm以下である凸凹を形成する工程Bを更に有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の表示装置用フェースプレートの製造方法。
- 前記膜化合物が、炭化水素基、エステル基を有する炭化水素基、及びエーテル基を有する炭化水素基のいずれかを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の表示装置用フェースプレートの製造方法。
- 前記膜化合物が、下記の式(X)で表される膜化合物であることを特徴とする請求項5記載の表示装置用フェースプレートの製造方法。
Z−SiXpY3-p (X)
なお、式(X)において、Zは炭素数25以下のアルキル基、アリール基、ビニル基及びシリコーン基のいずれかを含む置換基を表し、
Xは水素原子、又は前記Zより炭素数の少ないアルキル基、アリール基、ビニル基及びシリコーン基のいずれかを含む置換基を表し、
Yは、ハロゲン原子又はアルコキシル基を表し、
pは0、1又は2を表す。 - 前記膜化合物が、下記の式(XI)〜(XV)のいずれかで表される膜化合物であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の表示装置用フェースプレートの製造方法。
CH3(CH2)nSi(OA)3 (XI)
[CH3(CH2)n]2Si(OA)2 (XII)
[CH3(CH2)n]3Si(OA) (XIII)
CH3(CH2)m−COO−(CH2)nSi(OA)3 (XIV)
CH3(CH2)m−O−(CH2)nSi(OA)3 (XV)
なお、式(XI)〜(XV)において、m及びnは、それぞれ独立して0以上24以下の整数を表し、m≧nであり、Aはアルキル基を表す。
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