(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面に光触媒粒子を含有する表面層を備えてなるディスプレイであって、太陽光、街灯、常夜灯、蛍光灯、白熱電灯、およびブラックライトランプからなる群から選択される光源による前記光触媒の光励起に応じて前記層の表面が水との接触角に換算して１０°以下の親水性を呈し、以てディスプレイの前記層表面に付着した油汚れを水で洗浄するのが容易になる、易清掃性ディスプレイ。
【請求項２】
前記表面層がさらにシリカを含んでなるものである、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項３】
前記表面層がさらに固体酸を含んでなるものである、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項４】
前記表面層がさらにシリコーンを含んでなるものである、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項５】
前記表面層の表面が、前記光触媒の光励起に応じて、水との接触角に換算して５°以下の親水性を呈するものである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項６】
前記表面層の表面に、さらに親水化可能な保護層が設けられてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項７】
前記表面層の膜厚が０．４μｍ以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項８】
前記表面層の膜厚が０．２μｍ以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のディスプレイ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のディスプレイの表面層に含有される光触媒を光励起することにより、前記層の表面を親水性にする工程と；前記ディスプレイを水で濯ぐ又は軽く水拭きすることにより、前記層の表面に付着する油汚れを表面から除く工程；からなる、ディスプレイの清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイ、及びその清掃方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイは、人の指から出る油汚れや、大気中に浮遊する煤塵の堆積により汚れやすい。
【０００３】
【発明の解決すべき課題】
ディスプレイに、人の指から出る油汚れが付着したり、大気中に浮遊する煤塵が堆積したりすると、画像が鮮明に見えなくなる。
ディスプレイには人の指から出る油汚れや、大気中に浮遊する煤塵は非常に付着しやすく、画像を鮮明な状態に維持しようとすると、頻繁な清掃が要求されることになる。
本発明の目的は、散水や水濯ぎ、又は軽い水拭き程度で簡単に清掃可能な表面を有するディスプレイ、及びその清掃方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、埃が付着しにくくなるディスプレイを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光触媒を含有する表面層を形成した部材において、光触媒を光励起すると、部材の表面が高度に親水化されるという発見に基づく。
この現象は以下に示す機構により進行すると考えられる。すなわち、光触媒の価電子帯上端と伝導帯下端とのエネルギーギャップ以上のエネルギーを有する光が光触媒に照射されると、光触媒の価電子帯中の電子が励起されて伝導電子と正孔が生成し、そのいずれかまたは双方の作用により、おそらく表面に極性が付与され、水や水酸基等の極性成分が集められる。そして伝導電子と正孔のいずれかまたは双方と、上記極性成分との協調的な作用により、表面と前記表面に化学的に吸着した汚染物質との化学結合を切断すると共に、表面に化学吸着水が吸着し、さらに物理吸着水層がその上に形成されるのである。
また、一旦部材表面が高度に親水化されたならば、部材を暗所に保持しても、表面の親水性はある程度の期間持続する。
【０００５】
本発明では、ディスプレイ基材の表面に、光触媒粒子を含有する表面層を備えた易清掃性ディスプレイを提供する。
光触媒を含有する表面層を備えることにより、光触媒の光励起に応じて、表面層の表面は親水性を呈するので、ディスプレイの表面の油汚れを散水や水濯ぎ、又は軽い水拭き程度で水で洗浄するのが容易になる。
【０００６】
本発明では、ディスプレイ基材の表面に、光触媒粒子を含有する表面層を備えた帯電防止性ディスプレイを提供する。
光触媒を含有する表面層を備えることにより、光触媒の光励起に応じて、表面層の表面は親水性を呈するので、表面の電気伝導率が増加し帯電防止性を示すようになる。それによりディスプレイの表面は埃が付着しにくくなる。
【０００７】
本発明の好ましい態様においては、表面層には、さらにシリカが含有されているようにする。
シリカが含有されることにより、表面が水濡れ角０゜に近い高度の親水性を呈しやすくなると共に、暗所に保持したときの親水維持性が向上する。その理由はシリカは構造中に水を蓄えることができることと関係していると思われる。
【０００８】
本発明の好ましい態様においては、表面層には、さらに固体酸が含有されているようにする。
固体酸が含有されることにより、表面が水濡れ角０゜に近い高度の親水性を呈しやすくなると共に、暗所に保持したときの親水維持性が向上する。その理由は表面層に固体酸が含有されると、表面の極性が、光の有無にかかわらず大きな状態にあるために、疎水性分子よりも極性分子である水分子を選択的に吸着させやすい。そのため安定な物理吸着水層が形成されやすく、暗所に保持しても、表面の親水性をかなり長期にわたり高度に維持できる。
【０００９】
本発明の好ましい態様においては、表面層には、さらにシリコーンが含有されているようにする。
シリコーンが含有されることにより、光触媒の光励起によって、シリコーン中のシリコン原子に結合する有機基の少なくとも一部が水酸基に置換され、さらにその上に物理吸着水層が形成されることにより、表面が水濡れ角０゜に近い高度の親水性を呈するようになると共に、暗所に保持したときの親水維持性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体的な構成について説明する。
本発明におけるディスプレイの表面には、図１又は図２に示すように、基材の表面に光触媒を含む層が形成されている。
このような表面構造をとることで、ディスプレイの表面は、光触媒の光励起に応じて高度に親水化されるのである。
それにより、表面の親水性が親油性より強まる。それにより、ディスプレイの表面を水で洗浄するのが容易になる。
さらに、ディスプレイの表面の電気伝導率が増加し帯電防止性を示すようになる。それによりディスプレイの表面は埃が付着しにくくなる。
【００１１】
図１においては、表面層が光触媒のみからなる場合には、光触媒は酸化物であることが好ましい。そうすることにより、酸化物は環境中の汚染物質が吸着していない状態では親水性を示すので、光励起作用によりその汚染物質を排斥させ、吸着水層を形成させることで、親水性を呈しやすく、一様な水膜が形成できる。
図２において、Ｍは金属元素を示す。従って、図２の場合、最表面は一般の無機酸化物からなる。この場合も、酸化物は環境中の汚染物質が吸着していない状態では親水性を示すので、上記無機酸化物以外に表面層に混入する光触媒の光励起作用によりその汚染物質を排斥させ、吸着水層を形成させることで、一様な水膜が形成できる。
【００１２】
本発明におけるディスプレイは、ガラス板や透明プラスチック板等の透明体が好適に利用できる。
【００１３】
光触媒とは、その結晶の伝導帯と価電子帯との間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギー（すなわち短い波長）の光（励起光）を照射したときに、価電子帯中の電子の励起（光励起）が生じて、伝導電子と正孔を生成しうる物質をいい、例えば、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄、チタン酸ストロンチウム等が好適に利用できる。
ここで光触媒の光励起に用いる光源としては、太陽光；街灯、常夜灯等の環境にある光源；や一般照明が利用できる。一般照明としては蛍光灯、白熱電灯、メタルハライドランプ、ブラックライトランプ、キセノンランプ、水銀灯などが好適に利用できる。
光触媒の光励起により、基材表面が高度に親水化されるためには、励起光の照度は、０．００１ｍＷ／ｃｍ２以上あればよいが、０．０１ｍＷ／ｃｍ２以上だと好ましく、０．１ｍＷ／ｃｍ２以上だとより好ましい。
【００１４】
光触媒を含有する表面層の膜厚は、０．４μｍ以下にするのが好ましい。そうすれば、光の乱反射による白濁を防止することができ、表面層は実質的に透明となる。
さらに、光触媒を含有する表面層の膜厚を０．２μｍ以下にすると一層好ましい。  そうすれば、光の干渉による表面層の発色を防止することができる。
また、表面層が薄ければ薄いほどその透明度は向上する。更に、膜厚を薄くすれば、表面層の耐摩耗性が向上する。
上記表面層の表面に、更に、親水化可能な耐摩耗性又は耐食性の保護層や他の機能膜を設けても良い。
【００１５】
上記表面層には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎのような金属を添加することができる。前記金属を添加した表面層は、表面に付着した細菌や黴を暗所でも死滅させることができる。
【００１６】
上記表面層には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓのような白金族金属を添加することができる。前記金属を添加した表面層は、光触媒の酸化還元活性を増強でき、脱臭浄化作用等が向上する。
また、光触媒以外に固体酸を添加した場合には、白金族金属の添加により固体酸の酸度が向上するので、親水維持性も向上し、付着水の水膜化がより促進されると共に、ある程度長期間光触媒に励起光が照射されない場合の親水維持性も向上する。
上記表面層には、Ｍｏが添加されていてもよい。この場合も光触媒以外に固体酸を添加した場合に、固体酸の酸度が向上するので、親水維持性も向上し、付着水の水膜化がより促進されると共に、ある程度長期間光触媒に励起光が照射されない場合の親水維持性も向上する。
【００１７】
親水性とは、表面に水を滴下したときになじみやすい性質をいい、一般に水濡れ角が９０゜未満の状態をいう。本発明における高度の親水性とは、表面に水を滴下したときに非常になじみやすい性質をいい、より具体的には水濡れ角が１０゜以下程度になる状態をいう。
特に、水による易清掃性にはＰＣＴ／ＪＰ９６／００７３４に開示したように、水濡れ角が１０゜以下であると好ましく、５゜以下ではより好ましい。
【００１８】
本発明における固体酸には、硫酸担持Ａｌ２Ｏ３、硫酸担持ＴｉＯ２、硫酸担持ＺｒＯ２、硫酸担持ＳｎＯ２、硫酸担持Ｆｅ２Ｏ３、硫酸担持ＳｉＯ２、硫酸担持ＨｆＯ２、ＴｉＯ２／ＷＯ３、ＷＯ３／ＳｎＯ２、ＷＯ３／ＺｒＯ２、ＷＯ３／Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２、ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／ＺｒＯ２等が好適に利用できる。
【００１９】
次に、表面層の形成方法について説明する。
まず、表面層が光触媒のみからなる場合の製法について、光触媒がアナターゼ型酸化チタンの場合を例にとり説明する。この場合の方法は、大別して３つの方法がある。１つの方法はゾル塗布焼成法であり、他の方法は有機チタネート法であり、他の方法は電子ビーム蒸着法である。
（１）ゾル塗布焼成法
アナターゼ型酸化チタンゾルを、基材表面に、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、焼成する。
（２）有機チタネート法
チタンアルコキシド（テトラエトキシチタン、テトラメトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等）、チタンアセテート、チタンキレート等の有機チタネートに加水分解抑制剤（塩酸、エチルアミン等）を添加し、アルコール（エタノール、プロパノール、ブタノール等）などの非水溶媒で希釈した後、部分的に加水分解を進行させながら又は完全に加水分解を進行させた後、混合物をスプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、乾燥させる。乾燥により、有機チタネートの加水分解が完遂して水酸化チタンが生成し、水酸化チタンの脱水縮重合により無定型酸化チタンの層が基材表面に形成される。その後、アナターゼの結晶化温度以上の温度で焼成して、無定型酸化チタンをアナターゼ型酸化チタンに相転移させる。
（３）電子ビーム蒸着法
酸化チタンのターゲットに電子ビームを照射することにより、基材表面に無定型酸化チタンの層を形成する。その後、アナターゼの結晶化温度以上の温度で焼成して、無定型酸化チタンをアナターゼ型酸化チタンに相転移させる。
【００２０】
次に、表面層が光触媒とシリカからなる場合について、光触媒がアナターゼ型酸化チタンの場合を例にとり説明する。この場合の方法は、例えば、以下の３つの方法がある。１つの方法はゾル塗布焼成法であり、他の方法は有機チタネート法であり、他の方法は４官能性シラン法である。
（１）ゾル塗布焼成法
アナターゼ型酸化チタンゾルとシリカゾルとの混合液を、基材表面にスプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、焼成する。
（２）有機チタネート法
チタンアルコキシド（テトラエトキシチタン、テトラメトキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキシチタン等）、チタンアセテート、チタンキレート等の有機チタネートに加水分解抑制剤（塩酸、エチルアミン等）とシリカゾルを添加し、アルコール（エタノール、プロパノール、ブタノール等）などの非水溶媒で希釈した後、部分的に加水分解を進行させながら又は完全に加水分解を進行させた後、混合物をスプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、乾燥させる。乾燥により、有機チタネートの加水分解が完遂して水酸化チタンが生成し、水酸化チタンの脱水縮重合により無定型酸化チタンの層が基材表面に形成される。その後、アナターゼの結晶化温度以上の温度で焼成して、無定型酸化チタンをアナターゼ型酸化チタンに相転移させる。
（３）４官能性シラン法
テトラアルコキシシラン（テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン等）とアナターゼ型酸化チタンゾルとの混合物を基材の表面にスプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、必要に応じて加水分解させてシラノールを形成した後、加熱等の方法でシラノールを脱水縮重合に付す。
【００２１】
次に、表面層が光触媒と固体酸からなる場合について、光触媒がアナターゼ型酸化チタン、固体酸がＴｉＯ２／ＷＯ３の場合を例にとり説明する。この場合の方法は、タングステン酸のアンモニア溶解液とアナターゼ型酸化チタンゾルとを混合し、必要に応じて希釈液（水、エタノール等）で希釈した混合物を基材の表面にスプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、焼成する。他の方法は、上記有機チタネート法又は電子ビーム蒸着法で無定型酸化チタン層を形成し、必要に応じてコロナ放電処理、プラズマ放電処理等の方法で脱アルキル処理した後、タングステン酸含有溶液を塗布し、４００℃以上の温度で熱処理して、無定型酸化チタンを結晶化させるとともに、ＴｉＯ２／ＷＯ３複合酸化物を形成する。
【００２２】
次に、表面層が光触媒とシリコーンからなる場合について、光触媒がアナターゼ型酸化チタンの場合を例にとり説明する。この場合の方法は、未硬化の若しくは部分的に硬化したシリコーン又はシリコーンの前駆体からなる塗料とアナターゼ型酸化チタンゾルとを混合し、シリコーンの前駆体を必要に応じて加水分解させた後、混合物を基材の表面にスプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、加熱等の方法でシリコーンの前駆体の加水分解物を脱水縮重合に付して、アナターゼ型酸化チタン粒子とシリコーンからなる表面層を形成する。形成された表面層は、紫外線を含む光の照射によりアナターゼ型酸化チタンが光励起されることにより、シリコーン分子中のケイ素原子に結合した有機基の少なくとも一部を水酸基に置換され、さらにその上に物理吸着水層が形成されて、高度の親水性を呈する。
ここでシリコーンの前駆体には、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリブトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリブトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジブトキシシラン、フェニルメチルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、及びそれらの加水分解物、それらの混合物が好適に利用できる。
【００２３】
その他、上記コーティングを塗布したフィルムを基材表面にセッケン水等の透明接着剤で貼着してもよい。ここでフィルム基材には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン等のプラスチック製フィルムが好適に利用できる。
【００２４】
【実施例】
実施例１．
テトラエトキシシラン（和光純薬）０．６９ｇとアナターゼ型酸化チタンゾル（日産化学、ＴＡ−１５）１．０７ｇとエタノール２９．８８ｇと、純水０．３６ｇを混合し、コーティング液を調製した。このコーティング液をフローコーティング法により、１０ｃｍ角のソーダライムガラス基材上に塗布した。このガラス板を約２０分間約１５０℃の温度に保持することにより、テトラエトキシシランを加水分解と脱水縮重合に付し、アナターゼ型酸化チタン粒子が無定型シリカで結着されたコーティングをガラス板表面に形成した。このコーティング中の、酸化チタンとシリカとの重量比は１であった。
このガラス板を数日間暗所に放置した後、紫外線光源（三共電気、ブラックライトブルー（ＢＬＢ）蛍光灯）を用いて試料の表面に０．５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線照度で約１時間紫外線を照射し、＃１試料を得た。比較のため、１０ｃｍ角のソーダライムガラス板を数日間暗所に放置した＃２試料も準備した。
＃１試料と＃２試料に水滴を滴下し、滴下後の様子の観察及び水との接触角の測定を行った。ここで水との接触角は接触角測定器（協和界面科学、ＣＡ−Ｘ１５０）を用い、滴下後３０秒後の水との接触角で評価した。
その結果＃１試料はマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下されると、水滴が一様に水膜状に試料表面を拡がる様子が観察された。また３０秒後の水との接触角は約０゜まで高度に親水化されていた。
それに対し、＃２試料ではマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下されると、水滴は表面にややなじむものの、一様に水膜状になるまでには至らなかった。また３０秒後の水との接触角は３０゜であった。
【００２５】
次に、＃１試料の表面にオレイン酸を塗布し、試料表面を水平姿勢に保持しながら夫々の試料を水槽に満たした水の中に浸漬した。その結果、＃１試料では、オレイン酸は丸くなり、軽くこすると試料の表面から離脱した。
【００２６】
実施例２．
１０ｃｍ角のソーダライムガラス板の表面に電子ビーム蒸着法により無定型酸化チタン膜を被着し、その後５００℃の温度で焼成することにより、無定型酸化チタンを結晶化させてアナターゼ型酸化チタンを生成させた。アナターゼ型酸化チタン被膜の膜厚は１００ｎｍであった。
さらに、その上に２５％アンモニア水に溶解させたタングステン酸を、タングステン酸重量に換算して０．６μｇ／ｃｍ２を塗布後、５００℃の温度で焼成した。  このガラス板を数日間暗所に放置した後、ＢＬＢ蛍光灯を用いて試料の表面に０．５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線照度で約１時間紫外線を照射し、＃３試料を得た。比較のため、１０ｃｍ角のソーダライムガラス板を数日間暗所に放置した実施例１の＃２試料も準備した。
＃３試料と＃２試料に水滴を滴下し、滴下後の様子の観察及び水との接触角の測定を行った。
その結果＃３試料はマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下されると、水滴が一様に水膜状に試料表面を拡がる様子が観察された。また３０秒後の水との接触角は約０゜まで高度に親水化されていた。
それに対し、＃２試料ではマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下されると、水滴は表面にややなじむものの、一様に水膜状になるまでには至らなかった。また３０秒後の水との接触角は３０゜であった。
【００２７】
次に、＃３試料の表面にオレイン酸を塗布し、試料表面を水平姿勢に保持しながら夫々の試料を水槽に満たした水の中に浸漬した。その結果、＃３試料では、オレイン酸は丸くなり、軽くこすると試料の表面から離脱した。
【００２８】
実施例３．
まず、１０ｃｍ角のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを、コロナ放電処理後、プライマー（信越シリコーン、ＰＣ−７Ａ）をフローコーティング法で塗布し、１２０℃で５分熱処理することにより、プライマー層を形成した。
次に、プライマー層をコロナ放電処理後、シリコーンハードコーティング液（信越シリコーン、ＫＰ−８５）をフローコーティング法で塗布し、１２０℃で１０分熱処理することにより、ハードコート層を形成した。
次に、ハードコート層をコロナ放電処理後、光触媒コーティング液（石原産業のＳＴ−Ｋ０１とＳＴ−Ｋ０３を１：１で混合後、アルコールで希釈することにより作製した、アナターゼ型酸化チタンとエチルシリケートを重量比１３：７で含むコーティング液）をフローコーティング法で塗布し、常温で１０分乾燥させて光触媒性フィルムを得た。
このフィルムの裏側にセッケン水を塗布し、１０ｃｍ角のガラス基材に貼着した。
このガラス板を数日間暗所に放置した後、ＢＬＢ蛍光灯を用いて試料の表面に０．５ｍＷ／ｃｍ２の紫外線照度で約１時間紫外線を照射し、＃４試料を得た。比較のため、１０ｃｍ角のソーダライムガラス板を数日間暗所に放置した実施例１の＃２試料も準備した。
＃４試料と＃２試料に水滴を滴下し、滴下後の様子の観察及び水との接触角の測定を行った。
その結果＃４試料はマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下されると、水滴が一様に水膜状に試料表面を拡がる様子が観察された。また３０秒後の水との接触角は約０゜まで高度に親水化されていた。
それに対し、＃２試料ではマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下されると、水滴は表面にややなじむものの、一様に水膜状になるまでには至らなかった。また３０秒後の水との接触角は３０゜であった。
【００２９】
次に、＃４試料の表面にオレイン酸を塗布し、試料表面を水平姿勢に保持しながら夫々の試料を水槽に満たした水の中に浸漬した。その結果、＃４試料では、オレイン酸は丸くなり、軽くこすると試料の表面から離脱した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明では、ディスプレイ基材の表面に、光触媒粒子を含有する表面層を備えるようにすることにより、ディスプレイ表面は、光触媒の光励起に応じて高度の親水性を呈する。それにより、付着した油汚れを水濯ぎ、又は軽い水拭き程度で清掃可能になる。さらに、電気伝導率が向上し帯電防止性が付与されるので、ディスプレイ表面に埃が付着しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るディスプレイの表面構造を示す図。
【図２】  本発明に係るディスプレイの他の表面構造を示す図。
【図１】
0003697795.tif 000002
【図２】
0003697795.tif 000003