KR20200010183A

KR20200010183A - 방담 부재

Info

Publication number: KR20200010183A
Application number: KR1020197029550A
Authority: KR
Inventors: 아야노 다케시타; 가오리 다카노; 마도카 다카하시; 다카시 세키
Original assignee: 제이엑스티지 에네루기 가부시키가이샤
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2020-01-30
Also published as: US11112540B2; EP3633416A4; CN110651201B; TW201907182A; US20200012018A1; EP3633416A1; WO2018221593A1; CN110651201A; JPWO2018221593A1

Abstract

방담 부재(100)는, 볼록부(60) 및 오목부(70)로부터 구획되는 요철 표면(80)을 가지고, 상기 요철 표면(80)의 관찰 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행함으로써 얻어지는 푸리에 변환 상(像)이, 파수(波數)의 절대값이 0㎛^-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형(圓環形)의 모양을 나타내고, 상기 볼록부 및 상기 오목부가, 평면에서 볼 때 랜덤한 방향으로 연장되어 있고, 상기 요철 표면(80)의 요철의 평균 피치가 50∼250 ㎚의 범위 내이고, 상기 요철 표면(80)을 구성하는 재료로 구성되는 평활 표면에서의 물의 접촉각이 90° 이하이다. 방담 부재(100)는, 우수한 방담성을 가지는 동시에, 내마모성이 높고, 헤이즈(haze)가 작고, 비스듬하게 보았을 때와 수직 방향으로부터 보았을 때의 투과율 및 색도의 차이가 작고, 투과율 및 색도가 방위각에 의존하지 않는다.

Description

방담 부재

본 발명은, 방담 부재(antifogging member)에 관한 것이다.

종래부터, 무기 유리 등의 투명 기재(基材)는, 건축용, 산업용, 자동차용 등의 창재나 거울, 안경, 고글, 카메라 렌즈, 태양 전지 패널 등 광학 부재 등에 사용되고 있다. 이와 같은 기재는 습도가 높은 분위기에 노출되면, 그 표면에 있어서 수증기가 응축하여 물방울이 생기고(결로가 생기고), 이로써, 광이 굴절 혹은 반사되므로, 그 기능을 방해할 수 있고 또한 미관도 해치는 문제가 있었다. 기재 표면의 결로에 의한 흐림을 방지하기 위한 수단으로서, 기재 표면의 물에 대한 젖음성을 향상시키고, 미세한 물방울을 생기게 하지 않도록 하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 대략 원형 또는 다각형의 바닥면을 가지는 절두체형 또는 송곳형의 형상을 가지는 미세한 돌기를 기재 표면에 형성함으로써, 기재 표면을 친수성으로 만드는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 미세 요철 구조가 형성된 친수성 영역과, 미세 요철 구조가 형성되어 있지 않은 발수성(撥水性) 영역을 기재 상에 형성함으로써, 발수성 영역으로부터 친수성 영역으로 물이 이동하므로, 기재 표면의 흐림이 방지되는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, 폭이 10㎛ 미만인 가늘고 긴 오목부 및 볼록부로 구성되는 요철 패턴을 기재 상에 형성함으로써, 오목부 및 볼록부의 연장 방향을 따라 물방울이 젖어서 퍼져 수막(광을 산란하지 않는 큰 물방울)을 형성하고, 기재 표면의 흐림이 방지되는 것이 기재되어 있다.

일본공개특허 제2008-158293호 공보 일본공개특허 제2011-53334호 공보 국제공개 제2015/156214호

그러나, 본 발명자들이 예의(銳意) 연구한 결과, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 대략 원형 또는 다각형의 바닥면을 가지는 절두체형 또는 송곳형의 미세한 돌기를 형성한 기재는 방담성이 불충분한 것을 알았다. 또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 구조를 가지는 기재는, 빗방울 등의 비교적 큰 물방울에 의한 흐림이나, 욕실에서의 결로 등, 수분이 많고 물방울이 크게 성장하기 쉬운 상황에서 생기는 흐림은 방지할 수 있어도, 세면장용의 거울이나 실내의 유리재 등에 적용한 경우에는, 실내의 결로 과정에서 생기는 비교적 작은 물방울에 기인하는 흐림은 방지할 수 없는 결점이 있었다. 특허문헌 3에 기재된 방담 부재는 작은 물방울에 기인하는 흐림을 방지할 수 있지만, 기계적 강도(내마모성)를 향상시키고, 경사 방향의 투과율(투명성)을 향상시키고, 보는 각도에 의한 투과율 및 색도(색감)의 차이를 억제하는 것이 더욱 요망된다. 이에 본 발명의 목적은, 우수한 방담성을 가지고, 또한 고내마모성을 가지고, 헤이즈(haze)가 작고, 비스듬하게 보았을 때와 수직 방향으로부터 보았을 때의 투과율 및 색도의 차이가 작고, 또한 투과율 및 색도의 방위 각도 의존성이 작은 방담 부재를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 볼록부 및 오목부에 의해 구획되는 요철 표면을 가지는 방담 부재로서,

상기 요철 표면의 관찰 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행함으로써 얻어지는 푸리에 변환 상(像)이, 파수(波數)의 절대값이 0㎛^-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형(圓環形)의 모양을 나타내고,

상기 볼록부 및 상기 오목부가, 평면에서 볼 때 랜덤한 방향으로 연장되어 있고,

상기 요철 표면의 요철의 평균 피치가 50∼250 ㎚의 범위 내이고,

상기 요철 표면을 구성하는 재료로 구성되는 평활 표면에서의 물의 접촉각이 90° 이하인 방담 부재가 제공된다.

본 발명의 방담 부재는, 우수한 방담성을 가지고, 또한 내마모성이 높고, 헤이즈가 작고, 비스듬하게 보았을 때와 수직 방향으로부터 보았을 때의 투과율 및 색도의 차이가 작고, 투과율 및 색도가 방위각에 의존하지 않는다. 이에 따라, 다양한 용도에 바람직하게 사용할 수 있다.

도 1은, 실시형태에 따른 방담 부재의 개략 단면도이다.
도 2는, 실시예 6의 방담 부재의 평면 SEM상이며, 실시형태에 따른 방담 부재의 요철 표면의 평면 구조의 일례를 나타내고 있다.
도 3은, 실시예 1의 방담 부재의 평면 SEM상이며, 실시형태에 따른 방담 부재의 요철 표면의 평면 구조의 일례를 나타내고 있다.
도 4는, 실시형태에 따른 방담 부재의 요철 표면의 평면 관찰 화상의 푸리에 변환 상의 일례이다.

본 실시형태에 따른 방담 부재(100)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(40)와, 그 위에 형성된 요철 구조층(50)을 가진다. 요철 구조층(50)은 볼록부(60)와, 볼록부(60)에 의해 구획되는 오목부(70)를 가진다. 이로써, 요철 구조층(50)은 요철 표면(80)을 가진다.

기재(40)는, 임의의 기재이면 된다. 예를 들면, 유리 등의 투명 무기 재료로 이루어지는 기재, 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아릴레이트 등), 아크릴계 수지(폴리메틸메타크릴레이트 등), 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 스티렌계 수지(ABS 수지 등), 셀룰로오스계 수지(트리아세틸셀룰로오스 등), 폴리이미드계 수지(폴리이미드 수지, 폴리이미드아미드 수지 등), 시클로올레핀 폴리머 등의 수지로 이루어지는 기재나, 금속이나 플라스틱 등으로 이루어지는 기재가 있다. 기재(40)는 친수성이라도 소수성이라도 된다. 기재(40)는, O₃ 처리 등에 의해 표면을 친수 처리한 기재라도 된다.

요철 구조층(50)은, 평활 표면에서의 물의 접촉각이 90° 이하인 재료에 의해 구성된다. 본원에 있어서, 「평활 표면에서의 물의 접촉각」이란, 어떤 재료로 요철이 없는 평활한 표면을 형성하고 그 표면 상에 물방울을 형성한 경우에, 그 표면과 물방울 표면이 형성하는 각도를 일컬으며, 평활 표면에서의 물의 접촉각이 클수록, 표면이 보다 소수성인 것을 의미한다. 그리고, 평활 표면에서의 물의 접촉각은, 접촉각계(예를 들면, 교와계면과학가부시키가이샤에서 제조한 형식 「PCA-11」 등)를 사용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 평활 표면을 가지는 피측정 재료로 이루어지는 기판(표면에 피측정 재료의 평활막을 제작한 기판을 포함함)을 접촉각계의 수평 테이블 상에 정치(靜置)한다. 다음으로, 이온 교환수를 넣은 시린지(syringe)를 접촉각계의 수평 테이블의 상방에 설치하고, 시린지의 선단에 2μL의 물방울을 제작하고, 수평 테이블을 평활 표면과 물방울이 접촉할 때까지 상승시킨 후 수평 테이블을 하강시키고, 평활 표면 상에 물방울을 1초간 정치한다. 이 시점의 물방울 좌우 끝점 각각과 물방울의 정상점을 연결한 직선과, 평활 표면이 이루는 각도를 구하고, 이 각도를 2배 함으로써, 물의 접촉각을 산출할 수 있다.

평활 표면에서의 물의 접촉각이 90° 이하인 재료로서, 예를 들면, 실리카, SiN, SiON 등의 Si계의 재료, TiO₂ 등의 Ti계의 재료, ITO(인듐·주석·옥사이드)계의 재료, ZnO, ZnS, ZrO₂, Al₂O₃, BaTiO₃, Cu₂O, MgS, AgBr, CuBr, BaO, Nb₂O₅, SrTiO₂ 등의 무기 재료가 있다. 상기 무기 재료는, 무기 재료의 전구체(졸)을 졸겔법에 의해 경화시킴으로써 얻어지는 크세로겔(xerogel)이면 된다. 크세로겔은 Si-O 결합 등의 강고한 공유결합으로 구성되는 3차원적인 네트워크를 가지고, 충분한 기계적 강도를 가진다. 요철 구조층(50)이 이와 같은 무기 재료로 구성됨으로써 요철 표면(80)이 경질이 되므로, 방담 부재(100)의 표면에 손상이 생기게 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 무기 재료에 광촉매 기능을 가지는 TiO₂ 등의 재료를 함유시켜도 된다. 이로써, 요철 표면(80)의 친수성을 향상시키거나, 방담 부재(100)의 방담성을 향상시키거나, 방담 부재(100)에 셀프 클리닝 기능을 부여하거나 할 수 있다. 상기한 무기 재료는, 광촉매 기능을 가지는 재료의 결정성을 저하시켜 광촉매 활성을 저하시키는 경우가 있는 알칼리 금속을 함유하지 않으므로, 광촉매 기능을 가지는 재료는 높은 광촉매 활성을 유지할 수 있다.

요철 구조층(50)은, 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같은 수지 재료나, 상기 수지 재료와 상기 무기 재료의 컴포지트(composite) 재료로 구성되어도 된다. 또한, 굴절율의 조정, 고경도화 등을 위하여, 상기 무기 재료, 상기 수지 재료 또는 이들의 컴포지트 재료에 공지의 미립자나 필러를 포함시켜도 된다. 상기 무기 재료, 상기 수지 재료 또는 이들의 컴포지트 재료에, 자외선 흡수 재료를 함유시켜도 된다. 자외선 흡수 재료는, 자외선을 흡수하여 광에너지를 열과 같은 무해한 형에 변환함으로써, 요철 구조층(50)의 열화를 억제하는 작용이 있다. 자외선 흡수제로서는, WO2016/056277호에 예시되는 자외선 흡수제 등 임의의 것을 사용할 수 있다.

요철 구조층(50)은, 볼록부(60)를 구비한다. 볼록부(60)에 협지된 또는 에워싸인 부분이 오목부(70)가 된다. 도 2에, 요철 표면(80)의 평면 구조의 일례를 나타낸다. 도 2에 있어서, 요철 표면(80)은, 복수의 볼록부(60)(연한 색 부분)과, 볼록부(60)를 에워싸는 오목부(진한 색 부분)(70)에 의해 구획되어 있다. 복수의 볼록부(60)는, 복수의 연장부(60e)와 복수의 점부(60d)로 구성된다. 연장부(60e)는, 직선형으로 또는 굴곡되어(파형으로) 랜덤(불균일)한 방향으로 연장되는 가늘고 긴 형상을 가진다. 연장부(60e)의 연장 방향, 굴곡 방향(파형 방향) 및 연장 길이는 불균일하다. 복수의 연장부(60e)의 일부 또는 모두가, 도중에 분기되어 있어도 된다. 점부(60d)는, 원형 또는 타원형의 형상을 가진다. 여기서, 원 또는 타원형의 형상은, 대략 원형 또는 대략 타원형의 형상도 포함한다. 그리고, 복수의 볼록부(60)는, 복수의 연장부(60e)만으로 구성되어도 된다. 즉, 점부(60d)는 필수는 아니다. 오목부(70)는, 각 볼록부(60)를 에워싸도록 랜덤한 방향으로 연장되고, 전체로서 2차원적으로 연속되어(연결되어) 있다. 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 오목부(70)가 전체로서 2차원적으로 연속되어 있는 것에 의해, 방담 부재(100)는 더욱 높은 방담성을 가질 수 있다. 이는, 이하의 이유에 의한 것으로 여겨진다. 즉, 요철 표면(80)에 물방울이 부착되었을 때, 물방울 밑의 오목부(70)에 존재하는 공기가, 연속하는 오목부(70)를 통하여 오목부(70)의 밖으로 밀어내어진다. 이 때문에, 물방울이 요철 표면(80)에 신속하게 젖어서 퍼져, 근방의 물방울과 합일하여 수막(광을 산란하지 않는 크기를 가지는 물방울)을 형성할 수 있다. 그 결과, 광을 산란하는(즉 흐림을 발생시키는) 작은 물방울이 신속하게 소실된다.

도 2에 나타내는 요철 표면(80)에 있어서, 복수의 볼록부(60) 중의 대부분이 연장 길이가 긴 볼록부이며, 연장 길이가 짧거나 또는 대략 점형의 볼록부의 비율은 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 복수의 볼록부(60) 중 후술하는 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이(윤곽)를 가지는 볼록부(60)의 둘레 길이의 합계가, 복수의 볼록부(60)의 둘레 길이의 합계의 10% 이하라도 된다. 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부는, 연장 길이가 평균 피치의 약 3배 이하이며, 연장 길이가 짧다. 이와 같은 볼록부의 비율이 10% 이하인 경우, 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 방담 부재(100)의 헤이즈가 1% 미만이 된다. 헤이즈가 1% 미만인 방담 부재는, 거울, 창문, 카메라의 렌즈 등의 용도에 바람직하게 사용할 수 있다.

「복수의 볼록부의 둘레 길이의 합계」 및 「복수의 볼록부 중 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계」는, 하기와 같이 하여 구할 수 있다. 요철 표면의 평면 SEM 화상으로부터, 1변이 요철의 평균 피치의 40배 이상의 정사각형의 영역을 잘라낸다. 화상 처리 해석 소프트웨어(예를 들면, 「ImageJ」)를 사용하여, 잘라낸 화상을 백색과 흑색으로 2치화한다. 또한, 화상 처리 해석 소프트웨어를 사용하여, 화상의 외주(外周)에 접촉하고 있지 않은 백색부의 둘레 길이를 각각 구한다. 구한 모든 둘레 길이를 전부 더한 값이 「복수의 볼록부의 둘레 길이의 합계」이다. 또한, 구한 둘레 길이 중 요철의 평균 피치의 7배 이하인 것을 전부 더한 값이, 「복수의 볼록부 중 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계」이다.

또한, 도 3에 요철 표면(80)의 평면 구조의 다른 예를 나타낸다. 도 3에 있어서, 복수의 오목부(진한 색 부분)(70)와, 오목부를 에워싸는 볼록부(연한 색 부분)(60)에 의해, 요철 표면(80)이 구획되어 있다. 이 점에서, 도 3에 나타낸 평면구조의 예는, 도 2에 나타낸 평면 구조의 예의 요철을 반전 한 것이라 할 수 있다. 도 3에 있어서, 복수의 오목부(70)는, 복수의 연장부(70e)와 복수의 점부(70d)로 구성된다. 연장부(70e)는, 직선형으로 또는 굴곡되어(파형으로) 랜덤한(불균일한) 방향으로 연장되는 가늘고 긴 형상을 가진다. 연장부(70e)의 연장 방향, 굴곡 방향 (파형 방향) 및 연장 길이는 불균일하다. 복수의 연장부(70e)의 일부 또는 모두가, 도중에 분기되어 있어도 된다. 점부(70d)는, 원형 또는 타원형의 형상을 가진다. 복수의 오목부(70)는, 복수의 연장부(70e)만으로 구성되어도 된다. 즉, 점부(70d)는 필수적인 것은 아니다. 볼록부(60)는, 각 오목부(70)를 에워싸도록 랜덤한 방향으로 연장되고, 전체로서 2차원적으로 연속되어(연결되어) 있다. 볼록부(60)가 2차원적으로 연속되어 있는 것에 의해, 방담 부재(100)의 표면을 문질러도 볼록부(60)가 넘어지기 어렵기 때문에, 방담 부재(100)의 내마모성이 높아진다. 또한, 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 요철 표면(80)이, 볼록부(60)가 2차원적으로 연속하여 오목부(70)를 에워싸고 있는 평면 구조를 가지는 경우, 요철 표면(80)에서의 광의 산란이 억제되어, 방담 부재(100)의 헤이즈가 작아진다. 특히 1% 미만의 헤이즈를 달성할 수 있다.

도 2, 3에 나타낸 예의 어디에 있어서도, 오목부(70) 및 볼록부(60)의 연장 방향, 파형의 방향(굴곡 방향) 및 연장 길이는 불균일하며, 오목부(70) 및 볼록부(60)는 전체로서 등방적(等方的)으로 배치되어 있다. 이와 같은 오목부(70) 및 볼록부(60)를 가지는 요철 표면(80)은, 스트라이프, 파형(波形) 스트라이프, 지그재그와 같은 규칙적으로 배향한 오목부 또는 볼록부나, 도트형의 오목부 또는 볼록부 등으로 구성되는 요철 표면과는 분명히 다르다. 이와 같이 오목부(70) 및 볼록부(60)가 등방적으로 배치되어 있는 것에 의해, 방담 부재(100)를 비스듬하게 보았을 때의 투과율 및 색도가 방위각에 의존하지 않고 일정하게 되고, 또한, 스트라이프 등의 규칙적인 패턴이 형성된 표면과 비교하여 비스듬하게 보았을 때와 수직 방향으로부터 보았을 때의 투과율 및 색도의 차이가 작아진다. 그리고, 이와 같은 등방적인 요철 표면(80)을 가지는 요철 구조층(50)을 기재(40)의 표면과 직교하는 임의의 면으로 절단한 경우, 요철 단면이 반복적으로 나타난다.

또한, 요철 표면(80)의 볼록부(60) 및 오목부(70)가 모두, 굴곡되어 연장되는 가늘고 긴 형상을 가지는 복수의 연장부로 구성되어도 된다. 이 경우에도, 볼록부(60)가 길게 연속되어(연결된어) 있으므로, 방담 부재(100)의 표면을 문질러도 볼록부(60)가 넘어지기 어렵고, 방담 부재(100)의 내마모성이 높다.

요철 표면(80)을 주사형 프로브 현미경 또는 전자현미경 등에 의해 관찰하여 얻어지는 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행하면, 도 4에 나타낸 바와 같은, 파수의 절대값이 0㎛^-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형의 모양을 나타내는 푸리에 변환 상이 얻어진다. 원형 또는 원환형의 모양은, 파수의 절대값이 4.0∼20 ㎛^-1의 범위 내로 되는 영역 내에 존재해도 된다. 그리고, 푸리에 변환 상의 원형의 모양은, 푸리에 변환 상에 있어서 휘점(輝點)이 집합함으로써 관측되는 모양이다. 여기서 「원형」이란, 휘점이 집합된 모양이 대략 원형의 형상으로 보이는 것을 의미하고, 외형의 일부가 볼록형 또는 오목형이 되고 있는 것처엄 보이는 것도 포함하는 개념이다. 또한, 「원환형」이란, 휘점이 집합된 모양이 대략 원환형으로 보이는 것을 의미하고, 환의 외측의 원이나 내측의 원의 형상이 대략 원형의 형상으로 보이는 것을 포함하고 또한 환의 외측의 원이나 내측의 원의 외형의 일부가 볼록형 또는 오목형이 되어 있는 것처럼 보이는 것도 포함하는 개념이다. 또한, 「원형 또는 원환형의 모양이 파수의 절대값이 4.0∼6.7 ㎛^-1의 범위 내로 되는 영역 내에 존재한다」란, 푸리에 변환 상을 구성하는 휘점 중 30% 이상(보다 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상)의 휘점이 파수의 절대값이 4.0∼6.7 ㎛^-1의 범위 내로 되는 영역에 존재하는 것을 의미한다.

그리고, 평면에서 볼 때의 요철 형상과 푸리에 변환 상의 관계에 대하여, 이하의 것을 알고 있다. 이웃하는 볼록부끼리 또는 인접하는 오목부끼리의 간격이 랜덤해서 오목부 및 볼록부의 배치 및 연장 방향이 등방적인(이방성 및 배향성이 없는) 경우에는, 푸리에 변환 상도 랜덤한 패턴(모양이 없음)이 된다. 한편, 요철의 배치 및 연장 방향이 전체로서 등방적이지만, 이웃하는 볼록부끼리 또는 인접하는 오목부끼리의 간격이 일정한 값의 범위 내에 집중되어 있는 경우에는, 푸리에 변환 상은 원 또는 원환형이 된다. 또한, 이웃하는 볼록부끼리 또는 인접하는 오목부끼리의 간격이 균일한(일정한) 경우, 푸리에 변환 상은 날카로운 원환형이 된다.

평면 관찰 화상의 2차원 고속 푸리에 변환 처리는, 2차원 고속 푸리에 변환 처리 소프트웨어를 구비한 컴퓨터를 사용한 전자적인 화상 처리에 의해 용이하게 행할 수 있다.

요철 표면(80)의 요철의 평균 피치는, 50∼250 ㎚의 범위 내이면 된다. 요철 의 상기 하한 이상인 것에 의해, 충분한 방담성을 얻을 수 있다. 요철의 평균 피치가 상기 상한 이하인 것에 의해, 요철 표면(80)에 의한 가시광의 산란이 억제되어, 방담 부재(100)의 투과율이 높아진다. 본원에 있어서, 요철의 평균 피치란, 볼록부(60) 및/또는 오목부(70)의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 요철 표면(80)의 단면에 있어서, 이웃하는 볼록부(60)의 정상부(60t)끼리 또는 인접하는 오목부(70)의 바닥부(70b)끼리 사이의 거리(즉, 요철 피치)(d)의 평균값을 일컫는다. 요철의 평균 피치는, 주사형 프로브 현미경, 전자현미경 등을 사용하여 구할 수 있다.

요철 표면(80)의 요철 깊이(볼록부 높이 또는 오목부 깊이)(D)의 평균값, 즉 요철 표면(80)의 요철의 평균 깊이는 15∼500 ㎚의 범위 내라도 되고, 25∼500 ㎚의 범위 내라도 된다. 요철의 평균 깊이가 15㎚ 이상인 것에 의해, 방담 부재(100)가 충분한 방담성을 가질 수 있다. 요철의 평균 깊이가 500㎚ 이하인 것에 의해, 방담 부재의 기계적 강도(내마모성)를 유지할 수 있다. 그리고, 본원에 있어서, 「요철 깊이(D)」란, 볼록부(60) 및/또는 오목부(70)의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 요철 표면(80)의 단면에 있어서, 인접하는 오목부(70)와 볼록부(60) 중 가장 높이가 낮은 점(바닥부(70b))과 높은 점(정상부(60t))의 높이의 차이를 의미한다.

볼록부(60) 또는 오목부(70)를 그 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 단면은, 임의의 형상을 가져도 된다. 볼록부(60) 및/또는 오목부(70)의 단면은, 예를 들면, 직사각형 형상이라도 되고, 삼각형, 사다리꼴 등의 끝이 가는 형상(테이퍼 형상)이라도 되고, 직사각형, 삼각형, 사다리꼴 등의 각부(角部)에 라운딩을 부여한 형상이라도 된다. 또한, 반원, 반타원, 포물선 등의 곡선형의 외형을 가지고 있어도 된다. 또한, 볼록부(60) 및/또는 오목부(70)의 표면에 미세한 요철이 더욱 형성되어 있어도 된다. 이 미세한 요철의 높이(깊이)는, 볼록부(60)의 높이(오목부(70)의 깊이)(D)의 1/5 이하라도 된다.

볼록부(60)의 단면에 있어서, 볼록부(60)의 정상부(60t)로부터 D/2만큼 하방의 위치에서의 볼록부(60)의 폭(이하, 적절하게 「볼록부(60)의 폭」이라고 함)(W)의 평균값은, 요철의 평균 피치의 20∼95 %의 범위 내이면 되고, 50∼95 %의 범위 내라도 된다. 볼록부(60)의 폭(W)이 평균 피치의 20% 이상인 경우, 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 방담 부재(100)가 높은 내마모성을 가질 수 있다. 볼록부(60)의 폭(W)이 평균 피치의 50% 이상인 경우, 방담 부재(100)가 더욱 높은 내마모성을 가질 수 있다. 볼록부(60)의 폭(W)이 평균 피치의 95% 이하인 경우, 나노임프린트(nanoimprint)에 의한 방담 부재(100)의 제조가 용이하게 된다. 볼록부(60)의 폭(W)은, 전자현미경 관찰에 의해 얻어지는 단면상(斷面像)으로부터 측정할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 방담 부재는, 평활 표면에서의 물의 접촉각이 90° 이하인 재료에 의해 구성되는 요철 표면을 가지고 있으면 되고, 기재(40) 및 요철 구조층(50)을 가지지 않아도 된다. 예를 들면, 평활 표면에서의 물의 접촉각이 90° 이하인 재료에 의해 구성되는 기재의 표면을 요철로 가공한 것이나, 임의의 기재의 표면을 요철로 가공하고, 그 표면을 평활 표면에서의 물의 접촉각이 90°인 재료로 피복한 것도, 본 발명에 따른 방담 부재로서 사용할 수 있다.

방담 부재(100)는, 특허문헌 3에 기재되어 있는 나노임프린트법에 의해 제조할 수 있다. 나노임프린트에 사용하는 몰드는, 본출원인들에 의한 WO2012/096368호에 기재된 블록 공중합체의 가열에 의한 자기(自己)조직화(미크로 상분리)를 이용하는 방법(이하, 적절하게 「BCP(Block Copolymer)열어닐링법」이라고 함)이나, WO2013/161454호에 기재된 블록 공중합체의 용매 분위기 하에서의 자기조직화를 이용하는 방법(이하, 적절하게 「BCP용매어닐링법」이라고 함), 또는, WO2011/007878A1에 개시된 폴리머막 상의 증착막을 가열·냉각함으로써 폴리머 표면의 주름에 의한 요철을 형성하는 방법(이하, 적절하게 「BKL(Buckling)법」이라고 함)에 의해 형성한 모형을 사용하여 제조할 수 있다. 이와 같은 몰드는, 자기조직화를 이용하여 제조되므로, 패턴면의 면적이 제한되지 않는다. 이에 따라, 대면적의 방담 부재를 용이하게 제조할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 방담 부재를 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재한 기술적 사상의 범위 내에서 적절하게 개변할 수 있다.

실시예 1

폴리스티렌(이하, 적절하게 「PS」라고 함)과 폴리메틸메타크릴레이트(이하, 적절하게 「PMMA」라고 함)로 이루어지고, 말단에 하이드록실기를 가지는 랜덤 공중합체(Polymer Source사 제조)를 준비했다. 랜덤 공중합체를 톨루엔에 용해시켜, 랜덤 공중합체 용액을 얻었다.

또한 이하와 같은 PS와 PMMA로 이루어지는 블록 공중합체(Polymer Source사 제조)를 준비했다. 상기 블록 공중합체를 톨루엔에 용해시켜 블록 공중합체 용액을 얻었다.

블록 공중합체의 Mn=1,010,000

PS 세그먼트와 PMMA 세그먼트의 체적비(PS:PMMA)=53.9:46.1

분자량 분포(Mw/Mn)=1.18

블록 공중합체에서의 PS 세그먼트 및 PMMA 세그먼트의 체적비(PS 세그먼트:PMMA 세그먼트)는, 폴리스티렌의 밀도가 1.05g/cm³이며, 폴리메틸메타크릴레이트의 밀도가 1.19g/cm³인 것으로서 산출했다. 폴리머 세그먼트 또는 폴리머의 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)은, 겔퍼미에이션크로마토그래피(토소(주) 제조, 형식번호 「GPC-8020」, TSK-GEL SuperH1000, SuperH2000, SuperH3000 및 SuperH4000을 직렬로 접속한 것)를 사용하여 측정했다.

산화막 부착 Si 웨이퍼 상에, 랜덤 공중합체 용액을 스핀 캐스트하고, 2일간 진공 하에서 170℃로 가열했다. 그 후, Si 웨이퍼를 톨루엔 중에서 초음파 세정하고, Si 웨이퍼를 건조했다. Si 웨이퍼에 블록 공중합체 용액을 스핀 캐스트하고, 핫 플레이트로 건조했다. 이로써, Si 웨이퍼 상에 블록 공중합체막을 형성했다.

이어서, 블록 공중합체막이 형성된 Si 웨이퍼를, 샬레 중에 두고, 상기 샬레를 테트라하이드로퓨란(THF)액을 깐 유리창 부착 밀폐 용기 내에 설치했다. 유리창을 통하여 간섭식 막 두께 측정계에 의해 블록 공중합체막의 두께를 측정하면서, 블록 공중합체막의 두께가 일정하게 유지되도록 밀폐 용기 내에 질소 가스를 유통시켰다. 이와 같이 하여, 블록 공중합체막의 팽윤도를 일정하게 제어하면서 용매 어닐링 처리를 행하였다.

밀폐 용기로부터 블록 공중합체막이 형성된 Si 웨이퍼를 꺼낸 후, 블록 공중합체막에 자외선을 조사하여 PMMA를 선택적으로 절단하고, Si 웨이퍼를 아세톤에 침지함으로써 PMMA를 용해했다. PS로 구성되는 볼록부 및 PMMA가 제거되어 형성된 오목부는, 모두 불규칙한 방향으로 굴곡되고 연장되는 가늘고 긴 형상을 가지고 있었다.

다음으로, PS를 마스크로 하여 산화막의 드라이 에칭을 행하였다. 이로써 PS의 평면형상에 대응하는 평면형상의 산화막이 Si 웨이퍼 상에 잔류했다. 계속해서, 산화막을 마스크로 하여 Si 웨이퍼의 드라이 에칭을 행하였다. 이로써, Si 웨이퍼의 표면에 요철이 형성되었다.

본 Si 웨이퍼의 표면을 오프툴(다이킨공업사 제조)로 이형 처리했다. 그 후, 불소 함유 아크릴계 UV 경화 수지(이하, 적절하게 「제1 UV 경화 수지」라고 함)를 Si 웨이퍼 상에 드롭 캐스트하고, 제1 UV 경화 수지를 Si 웨이퍼와 PET 필름(도요보(Toyobo)사 제조, 코스모샤인 A4300)으로 협지하였다. 제1 UV 경화 수지에 UV광을 조사하여 경화시켰다. 그 후, Si 웨이퍼로부터 제1 UV 경화 수지를 박리했다. 이로써, 제1 UV 경화 수지의 표면에, Si 웨이퍼의 요철을 반전한 요철이 형성되었다.

실리카의 전구체 용액(졸)을 조제하고, 유리 기판 표면에 도포하여 전구체 용액막을 형성했다.

전구체 용액막에, 제1 UV 경화 수지의 요철 표면을 가압하였다. 그 후, 전구체 용액막을 핫 플레이트로 가열하고, 전구체 용액막을 경화시켜 실리카를 형성했다. 그 후, 제1 UV 경화 수지를 실리카로부터 박리했다. 이로써, 실리카의 표면에, 제1 UV 경화 수지의 요철을 반전한 요철이 형성되었다. 이상과 같이 하여, 유리 기판과 실리카로 이루어지는 요철 구조층으로 구성되는 방담 부재를 제작했다.

그리고, 전술한 실리카의 전구체 용액을 유리 기판 상에 도포, 소성(燒成)하여, 실리카로 이루어지는 평활막을 제작하고, 상기 실리카 평활 표면에서의 물의 접촉각을, 접촉각계(교와계면과학가부시키가이샤 제조, PCA-11)를 사용하여 측정한 바, 접촉각은 30°였다.

실시예 2

블록 공중합체막의 용매 어닐링 처리의 시간 및 팽윤도를 변경하고, 또한 Si 웨이퍼의 드라이 에칭 조건을 조정하여 Si 웨이퍼 표면의 요철 깊이를 변경한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 행하여 방담 부재를 제작했다.

실시예 3

Si 웨이퍼의 드라이 에칭 조건을 조정하여 Si 웨이퍼 표면의 요철 깊이를 변경한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 행하여 방담 부재를 제작했다.

실시예 4

실시예 5

블록 공중합체막의 용매 어닐링 처리의 시간 및 팽윤도를 변경하고, 또한 Si 웨이퍼의 드라이 에칭 조건을 조정하여 Si 웨이퍼 표면의 요철 깊이를 변경한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 행하여, Si 웨이퍼의 표면에 요철을 형성했다. 실시예 1과 동일한 방법으로 행하여, 제1 UV 경화 수지의 표면에 Si 웨이퍼의 요철을 반전한 요철을 형성했다. 제1 UV 경화 수지 상에, 불소 함유 아크릴계 UV 경화 수지(이하, 적절하게 「제2 UV 경화 수지」라고 함)를 드롭 캐스트하고, 제2 UV 경화 수지를 제1 UV 경화 수지와 PET 필름으로 협지하였다. 제2 UV 경화 수지에 UV광을 조사하여 경화시켰다. 그 후, 제1 UV 경화 수지로부터 제2 UV 경화 수지를 박리했다. 이로써, 제2 UV 경화 수지의 표면에, 제1 UV 경화 수지의 요철을 반전한(즉, Si 웨이퍼와 동일한) 요철이 형성되었다.

제1 UV 경화 수지 대신 제2 UV 경화 수지를 전구체 용액막에 가압한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 실리카의 표면에 제2 UV 경화 수지의 요철을 반전한 요철을 형성했다. 이로써 방담 부재가 얻어졌다.

실시예 6

블록 공중합체막의 용매 어닐링 처리의 시간 및 팽윤도를 변경하고, 또한 Si 웨이퍼의 드라이 에칭 조건을 조정하여 Si 웨이퍼 표면의 요철 깊이를 변경한 점 이외에는 실시예 4와 동일한 방법에 의해, Si 웨이퍼의 표면에 요철을 형성했다. 실시예 5와 동일한 방법에 의해, 제1 UV 경화 수지의 요철을 반전한(즉, Si 웨이퍼와 동일한) 요철이 형성된 제2 UV 경화 수지를 제작하고, 실리카의 표면에 제2 UV 경화 수지의 요철을 반전한 요철을 형성했다. 이로써 방담 부재가 얻어졌다.

실시예 7

비교예 1

하기와 같은 PS와 PMMA로 이루어지는 블록 공중합체(Polymer Source사 제조)를 준비했다. 상기 블록 공중합체를 톨루엔에 용해시켜 블록 공중합체 용액을 얻었다.

블록 공중합체의 Mn=1,550,000

PS 세그먼트와 PMMA 세그먼트의 체적비(PS:PMMA)=52.5:47.5

분자량 분포(Mw/Mn)=1.28

블록 공중합체에서의 PS 세그먼트 및 PMMA 세그먼트의 체적비(PS 세그먼트:PMMA 세그먼트)는, 폴리스티렌의 밀도가 1.05g/cm³이며, 폴리메틸메타크릴레이트의 밀도가 1.19g/cm³인 것으로서 산출했다. 폴리머 세그먼트 또는 폴리머의 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)은, 겔퍼미에이션크로마토그래피(토소(주) 제조, 형식번호 「HLC-8320GPC」, TSK-GEL SuperMultiporeHZ-H를 2개 직렬로 접속한 것)를 사용하여 측정했다.

유리 기판에 블록 공중합체 용액을 스핀 캐스트하고, 핫 플레이트로 건조했다. 이로써, 유리 기판 상에 블록 공중합체막을 형성했다.

이어서, 블록 공중합체막이 형성된 유리 기판을, 데시케이터(desiccator) 중에 두고, 상기 데시케이터 중에 동시에 클로로포름을 넣은 샬레를 넣고 그리스로 밀폐했다. 실온에서 24시간 방치하고 용매 어닐링 처리를 실시했다. 블록 공중합체막의 표면에 요철이 형성되었다.

블록 공중합체막의 표면에, 스퍼터링에 의해 전류 시드층으로서 니켈층을 형성했다. 다음으로, 이 유리 기판을 전주(電鑄) 처리하여, 니켈을 두께 250㎛가 될 때까지 석출시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 니켈 전주체(電鑄體)로부터 유리 기판을 기계적으로 박리했다. 이와 같이 하여 니켈 몰드를 얻었다.

다음으로, PET 필름 상에 불소계 UV 경화 수지를 도포하고, 니켈 몰드를 가압하면서, 자외선을 조사함으로써 불소계 UV 경화성 수지를 경화시켰다. 수지가 경화한 후, 니켈 몰드를 경화한 수지로부터 박리했다. 이와 같이 하여 니켈 몰드의 표면 형상이 전사(轉寫)된 수지막 부착 PET 기판으로 이루어지는 필름형 몰드를 얻었다.

실시예 1과 동일한 방법으로 행하여, 실리카의 전구체 용액(졸)을 조제하고, 유리 기판 표면에 도포하여 전구체 용액막을 형성했다.

전구체 용액막에, 필름형 몰드를 가압하였다. 그 후, 전구체 용액막을 핫 플레이트로 가열하고, 전구체 용액막을 경화시켜 실리카를 형성했다. 그 후, 필름형 몰드를 실리카로부터 박리했다. 이로써, 실리카의 표면에, 필름형 몰드의 요철을 반전한 요철이 형성되었다. 이상과 같이 하여, 유리 기판과 실리카로 이루어지는 요철 구조층으로 구성되는 부재를 제작했다.

비교예 2

욕실 거울용 부착 필름(토프레사에서 제조한 김이 서리지 않는 필름)을 유리 기판에 부착하여, 방담 부재를 제작했다.

비교예 3

표면에 요철을 형성한 Si 웨이퍼 대신, 석영 원형(元型)(NTT-AT사 제조)을 사용한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 행하여, 방담 부재를 제작했다. 석영 원형의 표면에는 볼록부(라인) 폭 100㎚, 오목부(스페이스) 폭 100㎚, 요철 깊이 250㎚, 라인 길이 8,000㎛의 라인 앤드 스페이스 패턴(L&S 패턴)이 형성되어 있고, 이 L&S 패턴의 볼록부의 단면은 직사각형 형상이었다. 제작한 방담 부재의 표면에는, 원형과 동일한 치수의 요철이 형성되어 있었다.

비교예 4

표면에 요철을 형성한 Si 웨이퍼 대신, 석영 원형을 사용한 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 행하여, 방담 부재를 제작했다. 석영 원형의 표면에는 볼록부(라인) 폭 100㎚, 오목부(스페이스) 폭 80㎚, 요철 깊이 130㎚, 라인 길이 8,000㎛의 라인 앤드 스페이스 패턴(L&S 패턴)이 형성되어 있고, 이 L&S 패턴의 볼록부의 단면은 직사각형 형상이었다. 제작한 방담 부재의 표면에는, 원형과 동일한 치수의 요철이 형성되어 있었다.

(1) 요철 형상

실시예 1-7의 방담 부재 및 비교예 1의 부재의 단면 형상을 SEM으로 관찰했다. 단면 SEM상으로부터, 요철의 평균 피치 d_ave, 및 요철의 평균 깊이 D_ave를 구했다. 또한, 실시예 1-7의 방담 부재의 단면 SEM상으로부터, 볼록부의 정상부로부터 D_ave/2만큼 하방의 위치에서의 볼록부의 폭의 평균값(평균 볼록부 폭) W_ave를 구하였다. 또한, 실시예 1-7에 대하여, W_ave/d_ave를 계산했다. 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 1-7의 방담 부재 및 비교예 1의 부재 요철 표면을 평면 SEM 관찰했다. 실시예 1-4의 요철 표면은, 복수의 오목부와, 오목부를 에워싸고 2차원적으로 연속된 볼록부로 구성되어 있었다. 실시예 5-7 및 비교예 1의 요철 표면은, 복수의 볼록부와, 볼록부를 에워싸고 2차원적으로 연속된 오목부로 구성되어 있었다. 실시예 1-7 및 비교예 1의 요철 형상을 표 1에 기재하였다. 표 1 중, 요철 표면이 복수의 오목부와 오목부를 에워싸고 2차원적으로 연속된 볼록부로 구성되어 있는 경우를 「요철 형상 A」, 요철 표면이 복수의 볼록부와 볼록부를 에워싸고 2차원적으로 연속된 오목부로 구성되어 있는 경우를 「요철 형상 B」로 나타내고 있다. 또한, 실시예 1의 방담 부재의 평면 SEM상을 도 3에, 실시예 6의 방담 부재의 평면 SEM상을 도 2에 나타낸다.

실시예 5-7 및 비교예 1의 평면 SEM 화상으로부터, 1변이 요철의 평균 피치의 40배 이상인 정사각형의 영역을 잘라내었다. 화상 처리 해석 소프트웨어(ImageJ)를 사용하여, 잘라낸 화상을 2치화했다. 또한, 화상 처리 해석 소프트웨어를 사용하여, 화상의 외주에 접촉하고 있지 않은 백색부(볼록부)의 둘레 길이를 각각 구하였다. 그리고, 요철의 평균 피치의 7배 이하인 둘레 길이의 합계(즉, 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계)(P_B)와, 모든 둘레 길이의 합계(즉, 볼록부의 둘레 길이의 합계)(P_A)의 비 P_B/P_A를 계산했다. P_B/P_A의 값을 표 1에 나타내었다.

[표 1]

(2) 방담성

실시예 1-7 및 비교예 2의 부재를 미안기(美顔器)(파나소닉사에서 제조한 스티머 나노케어 EH-SA37)의 증기 분출구로부터 3cm의 장소에 3초간 또는 1분간 두었다. 그 후, 부재의 10cm 후방에 화상을 두고, 부재의 요철 표면을 통하여 화상을 육안 관찰했다. 증기를 3초간 쐬어도 1분간 쐬어도 화상이 희미해지지 않고 육안 관찰할 수 있는 경우를 ◎, 증기를 3초간 쐬면 물방울에 의해 화상이 희미하게 되었지만, 증기를 1분간 쐬면 화상이 희미해지지 않고 육안 관찰할 수 있는 경우를 ○, 증기를 3초간 쐬어도 1분간 쐬어도 물방울에 의해 화상이 희미하게 된 경우를 ×로 표시하고, 평가 결과를 표 2 중에 나타내었다.

비교예 2의 부재는, 증기를 쐰 시간이 3초간과 1분간 중 어느 것에서도 물방울에 의해 화상이 희미하므로, 방담성은 불충분했다. 한편, 실시예 1-7의 부재는, 증기를 쐰 시간이 1분간으로 화상이 희미해지지 않고 육안 관찰할 수 있어, 양호한 방담성을 나타내었다. 특히 실시예 5, 6의 부재는 증기를 쐰 시간이 3초간과 1분간 중 어느 것에서도 화상이 희미해지지 않고 육안 관찰할 수 있어, 특히 양호한 방담성을 나타내었다. 실시예 7의 부재에 3초간 증기를 쐬면 물방울에 의해 화상이 희미해진 것은, 요철의 평균 깊이가 작기 때문인 것으로 여겨진다. 실시예 5, 6의 방담성이 특히 양호한 것은, 요철 표면이, 복수의 볼록부와, 볼록부를 에워싸고 2차원적으로 연속된 오목부로 구성되어 있기 때문인 것으로 여겨진다. 이와 같은 요철 표면에서는, 물방울이 신속하게 젖어서 퍼져 근방의 물방울과 합일하여, 광을 산란하지 않는 충분한 크기를 가지는 물방울을 형성하기 때문이다.

(3) 내마모성

3-1) 제1 내마모성 시험

표면성 측정기(신토(新東)과학가부시키가이샤 제조, 트라이보 기어(tribo-gear) TYPE:38)의 평면 압자(壓子)(φ12㎜)에 물을 포함시킨 스폰지(아이온사 제조, 베르클린)를 장착하고, 실시예 1-6 및 비교예 3의 방담 부재의 요철 표면을 마찰시켰다. 마찰은 이하의 조건으로 행하였다. 이동 속도=1800㎜/분, 이동 거리=25.0㎜, 왕복 횟수=5회. 그리고, 비교예 3의 방담 부재의 마찰 방향은, 요철 표면의 라인 앤드 스페이스의 연장 방향에 수직인 방향으로 했다. 마찰 후, 방담 부재의 요철 표면의 손상의 유무를 육안으로 판단했다. 손상이 없는 경우를 합격, 손상이 있는 경우를 불합격으로 했다.

3-2) 제2 내마모성 시험

아이온사에서 제조한 베르클린 대신, 스리엠사에서 제조한 스카치 브라이트 SS-72KE를 스폰지로서 사용하고, 이동 속도를 2400㎜/분으로 한 점 이외에는, 제1 내마모성 시험과 동일한 방법으로, 실시예 1-6 및 비교예 3의 방담 부재의 요철 표면을 마찰시켰다. 방담 부재의 요철 표면의 손상의 유무를 육안으로 판단했다. 손상이 없는 경우를 합격, 손상이 있는 경우를 불합격으로 했다. 제2 내마모성 시험에서 사용한 스폰지는, 제1 내마모성 시험에서 사용한 스폰지보다 하드하므로, 제2 내마모성 시험은, 제1 내마모성 시험보다 가혹한 시험이다.

제1 내마모성 시험 및 제2 내마모성 시험의 양쪽에 합격한 경우를 ◎, 제1 내마모성 시험에 합격했지만 제2 내마모성 시험에 불합격한 경우를 ○, 제1 내마모성 시험 및 제2 내마모성 시험 중 어느 시험에도 합격하지 않은 것을 ×로 표시하고, 평가 결과를 표 2 중에 나타내었다.

비교예 3의 방담 부재는 제1 내마모성 시험 및 제2 내마모성 시험 중 어느 시험에도 불합격이었다. 볼록부의 연장 방향에 수직인 방향으로의 마찰에 의해 볼록부가 넘어진 것에 의해, 손상이 생긴 것으로 여겨진다. 한편, 실시예 1-6의 방담 부재는, 제1 내마모성 시험에 합격했다. 실시예 1-6의 방담 부재에서는 볼록부가 평면에서 볼 때 랜덤한 방향으로 연장되어 있으므로, 마찰시켜도 볼록부가 넘어지지 않고, 손상가 생기지 않은 것으로 여겨진다. 또한, 실시예 5, 6의 방담 부재는, 제2 내마모성 시험에도 합격했다. 실시예 5, 6은, 평균 볼록부 폭이 평균 피치의 50% 이상이며, 볼록부의 폭이 충분히 컸기 때문인 것으로 여겨진다.

(4) 헤이즈(흐림도)

실시예 1, 3-6, 비교예 1의 부재의 헤이즈를 헤이즈미터(일본전색공업 제조, NDH5000)로 측정했다. 측정 결과를 표 2 중에 나타내었다. 비교예 1은 헤이즈가 1.86%였지만, 실시예 1, 3-6은 모두 헤이즈가 1.5% 미만이었다. 이 결과는, 요철 의 평균 피치가 250㎚ 이하인 것에 의해 1.5% 미만의 헤이즈를 달성할 수 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 실시예 1, 3, 4, 6의 방담 부재는, 헤이즈가 1% 미만이었다. 이 결과는, 방담 부재의 요철 표면이, 볼록부가 2차원적으로 연속하여 복수의 독립된 오목부를 에워싸고 있는 평면 구조를 가지는 경우, 및 방담 부재의 요철 표면이, 오목부가 2차원적으로 연속하여 복수의 독립된 볼록부를 에워싸고 있는 평면 구조를 가지고, 복수의 볼록부 중 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계가 복수의 볼록부의 둘레 길이의 합계의 10% 이하인 경우에, 1% 미만의 헤이즈를 달성할 수 있는 것을 나타내고 있다.

[표 2]

(5) 투과율 및 색도

실시예 1의 방담 부재에 대하여, 파장 300∼800 ㎚에서의 평균 투과율을, 자외가시근적외선 분광광도계(일본분광(日本分光)사 제조, V7100)를 사용하여 측정했다. 투과율은 91%로서, 미처리의 유리 기판의 투과율(90%)과 동일한 정도였다.

실시예 1, 6 및 비교예 3, 4의 방담 부재에 대하여, 표 3에 나타낸 극각(極角) θ, 방위각 φ에서의 시감도(視感度) 투과율(Y)과 D65 광원으로부터의 광을 입사했을 때의 투과광의 CIE 색도 좌표값(x, y)을, RCWA법 솔버(Synopsys사 제조, DiffractMod)를 사용한 시뮬레이션에 의해 계산했다. 계산 결과를 표 2에 나타내었다. 비교예 3, 4의 방담 부재에 대해서는, 요철 표면의 라인 앤드 스페이스의 연장 방향에 수직인 방향의 방위각 φ를 0°로 했다. 그리고, 실시예 1과 비교예 3은 요철의 평균 피치 및 평균 깊이가 동등하다. 마찬가지로 실시예 6과 비교예 4도 요철 의 평균 피치 및 평균 깊이가 동등하다.

실시예 1과 비교예 3의 방담 부재는, θ=0°, φ=0°에 있어서 동등한 투과율 및 색도를 가지고 있었다. 마찬가지로, 실시예 6과 비교예 4의 방담 부재도, θ=0°, φ=0°에 있어서 동등한 투과율 및 색도를 가지고 있었다.

실시예 1, 6의 방담 부재는, θ=75°에서의 투과율 및 색도가, φ=0∼90°의 범위에서 일정했다. 즉, 실시예 1, 6의 방담 부재의 투과율 및 색도는 방위각에 의존하지 않았다.

한편, 비교예 3의 방담 부재에서는, θ=75°에서의 투과율 및 색도가, φ=0°인 경우와 φ=90°인 경우에서 크게 상이하였다. 구체적으로는, (θ, φ)=(75°, 0°)에서의 투과율이 (θ, φ)=(75°, 90°)에서의 투과율보다 약 7% 낮았다. 즉, 비교예 3의 방담 부재의 라인 앤드 스페이스의 연장 방향에 수직인 방향(φ=0°)에서의 투과율은, 라인 앤드 스페이스의 연장 방향에 평행한 방향(φ=90°)에서의 투과율보다 낮았다. 또한, 비교예 3의 방담 부재의 (θ, φ)=(75°, 0°)에서의 색도와 (θ, φ)=(75°, 90°)에서의 색도를 비교하면, 색도의 X 좌표, y 좌표의 차이가 모두 약 0.02 있었다. 즉, 비교예 3의 방담 부재는, 방위각에 따라 색도가 크게 상이하다.

마찬가지로, 비교예 4의 방담 부재도, θ=75°에서의 투과율 및 색도가, φ=0°인 경우와 φ=90°인 경우에서 크게 상이하다. 구체적으로는, (θ, φ)=(75°, 0°)에서의 투과율이 (θ, φ)=(75°, 90°)에서의 투과율보다 약 4% 낮았다. 즉, 비교예 4의 방담 부재의 라인 앤드 스페이스의 연장 방향에 수직인 방향(φ=0°)에서의 투과율은, 라인 앤드 스페이스의 연장 방향에 평행한 방향(φ=90°)에서의 투과율보다 낮았다. 또한, 비교예 4의 방담 부재의 (θ, φ)=(75°, 0°)에서의 색도와 (θ, φ)=(75°, 90°)에서의 색도를 비교하면, 색도의 X 좌표 차이가 0.007, 색도의 y 좌표의 차이가 0.009 있었다. 즉, 비교예 4의 방담 부재는, 방위각에 따라 색도가 크게 상이하다.

즉, 이를 정리하면, 비교예 3, 4의 방담 부재의 투과율 및 색도는 방위각에 의존하고 있었다.

또한, 실시예 1의 방담 부재의 θ=0°에서의 투과율 및 색도와 θ=75°에서의 투과율 및 색도의 차이는, 비교예 3의 방담 부재의 (θ, φ)=(0°, 90°)에서의 투과율 및 색도와 (θ, φ)= (75°, 90°)에서의 투과율 및 색도의 차이보다 작았다. 즉, 실시예 1의 방담 부재의 비스듬하게 보았을 때와 수직 방향으로부터 보았을 때의 투과율 및 색도의 차이는, 비교예 3의 방담 부재와 비교하여 작았다.

마찬가지로, 실시예 6의 방담 부재의 θ=0°에서의 투과율 및 색도와 θ=75°에서의 투과율 및 색도의 차이는, 비교예 4의 방담 부재의 (θ, φ)= (0°, 0°)에서의 투과율 및 색도와 (θ, φ)= (75°, 0°)에서의 투과율 및 색도의 차이보다 작았다. 즉, 실시예 6의 방담 부재의 비스듬하게 보았을 때와 수직 방향으로부터 보았을 때의 투과율 및 색도의 차이는, 비교예 4의 방담 부재와 비교하여 작았다.

[표 3]

[산업상 이용 가능성]

본 발명의 방담 부재는, 우수한 방담성을 가지는 동시에, 내마모성이 높고, 헤이즈가 작고, 비스듬하게 보았을 때와 수직 방향으로부터 보았을 때의 투과율 및 색도의 차이가 작고, 투과율 및 색도가 방위각에 의존하지 않기 때문에, 다양한 용도, 예를 들면, 차량용 미러, 욕실용 거울, 세면장용 거울, 치과용 거울, 도로 거울과 같은 거울; 안경 렌즈, 광학 렌즈, 카메라 렌즈, 내시경 렌즈, 조명용 렌즈, 반도체용 렌즈, 복사기용 렌즈와 같은 렌즈; 프리즘; 건물의 창유리 및 기타 건재용(建材用)의 유리; 자동차, 철도 차량, 항공기, 선박 등의 탈것의 창유리; 탈것의 방풍 유리; 방호(防護用) 고글, 스포츠용 고글과 같은 고글; 방호용 마스크, 스포츠용 마스크, 헬멧 등의 차폐; 냉동 식품 등의 진열 케이스의 유리; 계측 기기의 커버 유리; 이들 물품 표면에 부착하기 위한 필름 등에 사용할 수 있다.

40: 기재 50: 요철 구조층
60; 볼록부 70; 오목부
80: 요철 표면 100: 방담 부재

Claims

볼록부 및 오목부에 의해 구획되는 요철 표면을 가지는 방담 부재(antifogging member)로서,
상기 요철 표면의 관찰 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행함으로써 얻어지는 푸리에 변환 상(像)이, 파수(波數)의 절대값이 0㎛^-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형(圓環形)의 모양을 나타내고,
상기 볼록부 및 상기 오목부가, 평면에서 볼 때 랜덤한 방향으로 연장되어 있고,
상기 요철 표면의 요철의 평균 피치가 50∼250 ㎚의 범위 내이고,
상기 요철 표면을 구성하는 재료로 구성되는 평활 표면에서의 물의 접촉각이 90° 이하인, 방담 부재.
제1항에 있어서,
상기 요철 표면의 요철의 평균 깊이가 15∼500 ㎚의 범위 내인, 방담 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 요철 표면이, 복수의 볼록부와, 상기 복수의 볼록부 각각을 에워싸는 오목부에 의해 구획되어 있는, 방담 부재.
제3항에 있어서,
상기 복수의 볼록부 중 상기 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계가, 상기 복수의 볼록부의 둘레 길이의 합계의 10% 이하인, 방담 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 요철 표면이, 복수의 오목부와, 상기 복수의 오목부를 에워싸는 볼록부에 의해 구획되어 있는, 방담 부재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼록부의 정상부로부터 D/2만큼 하방의 위치에서의 상기 볼록부의 폭이, 상기 요철의 평균 피치의 20∼95 %의 범위 내인, 방담 부재.
제6항에 있어서,
상기 볼록부의 정상부로부터 D/2만큼 하방의 위치에서의 상기 볼록부의 폭이, 상기 요철의 평균 피치의 50∼95 %의 범위 내인, 방담 부재.