(57)【要約】【課題】微小な液滴にも移動力を生じさせることができる機能性膜の形成方法を提供する。【解決手段】機能性膜３の形成方法は、基材１に機能性膜３を形成する膜形成工程と、紫外光Ｌを照射して機能性膜３を分解する膜分解工程とを含んでいる。膜分解工程では、機能性膜３に対し、予め設定された距離を離間させたフォトマスク１２を介して紫外光Ｌを照射し、照射する紫外光Ｌの強度分布を生じさせ、撥水性が傾斜的に変化する傾斜部３ｃを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小液滴を移動させる機能性膜の形成方法であって、
基材に前記機能性膜を形成する膜形成工程と、
紫外光を照射して前記機能性膜を分解する膜分解工程とを含む機能性膜の形成方法であって、
前記膜分解工程では、前記機能性膜に対し、予め設定された距離を離間させたフォトマスクを介して紫外光を照射し、照射する紫外光の強度分布を生じさせ、撥水性が傾斜的に変化する傾斜部を形成すること
を特徴とする機能性膜の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の機能性膜の形成方法であって、
前記膜形成工程で形成される前記機能性膜は、自己組織化単分子膜であること
を特徴とする機能性膜の形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の機能性膜の形成方法であって、
前記機能性膜は、直下の層に対する接触角の差が２０°以上とされていること
を特徴とする機能性膜の形成方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の機能性膜の形成方法であって、
前記膜分解工程では、照射される紫外光の波長が１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下とされていること
を特徴とする機能性膜の形成方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の機能性膜の形成方法であって、
前記膜分解工程では、前記機能性膜に対しフォトマスクを離間させる距離が、照射される紫外光の波長によって決定されること
を特徴とする機能性膜の形成方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の機能性膜の形成方法であって、
前記膜分解工程で用いるフォトマスクは、帯状の略均一な幅の遮蔽部を平行に並べたストライプ状のパターンとされていること
を特徴とする機能性膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小液滴を移動させる機能性膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材の表面に撥水性を付与して水滴を移動させることが広く知られている。このことは、様々な用途に適用されており、例えば、自動車の窓ガラスに用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３３２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された撥水性基体は、一方の面に撥水膜が形成されており、撥水膜は、水接触角が４０°〜１１０°である第１の撥水性領域（低撥水性領域）と、第１の撥水性領域より水接触角が２０°以上高い第２の撥水性領域（高撥水性領域）とを含んでいる。
【０００５】
ところで、基体の表面に付着する水滴においては、接している部分での撥水性の違いによって、推進力が生じる。すなわち、水滴は、低撥水性領域と高撥水性領域との境界に接している際に、撥水性が異なる方向へ移動する。したがって、水滴が微小になると、低撥水性領域と高撥水性領域とを跨いで存在する確率が低くなることから、水滴は、移動する力が生じず、滞留する虞があった。このような微小な水滴の挙動は、適用する用途によって、重要な課題となることがあった。例えば、冷却ファンなどの表面においては、滞留した微小な水滴が起点となり、結露や着霜などを生じさせる虞がある。
【０００６】
また、特許文献１では、大気中で紫外線を照射して生成したオゾンによって、硬化膜を分解除去しているが、保護している箇所への回り込みなど、予測不能なムラが生じるので、微小なパターンの形成が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、微小な液滴にも移動力を生じさせることができる機能性膜の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る機能性膜の形成方法は、微小液滴を移動させる機能性膜の形成方法であって、基材に前記機能性膜を形成する膜形成工程と、紫外光を照射して前記機能性膜を分解する膜分解工程とを含む機能性膜の形成方法であって、前記膜分解工程では、前記機能性膜に対し、予め設定された距離を離間させたフォトマスクを介して紫外光を照射し、照射する紫外光の強度分布を生じさせ、撥水性が傾斜的に変化する傾斜部を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る機能性膜の形成方法では、前記膜形成工程で形成される前記機能性膜は、自己組織化単分子膜としてもよい。
【００１０】
本発明に係る機能性膜の形成方法では、前記機能性膜は、直下の層に対する接触角の差が２０°以上としてもよい。
【００１１】
本発明に係る機能性膜の形成方法では、前記膜分解工程では、照射される紫外光の波長が１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下としてもよい。
【００１２】
本発明に係る機能性膜の形成方法では、前記膜分解工程では、前記機能性膜に対しフォトマスクを離間させる距離が、照射される紫外光の波長によって決定してもよい。
【００１３】
本発明に係る機能性膜の形成方法では、前記膜分解工程で用いるフォトマスクは、帯状の略均一な幅の遮蔽部を平行に並べたストライプ状のパターンとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、フォトマスクでの光の回折によって強度分布を生じさせているので、反応のムラを抑えることができ、意図したとおりに撥水性を変化させることができる。傾斜部を設けることで、微小な液滴にも移動力を生じさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る機能性膜の形成方法を示す説明図である。
【図２】遮蔽部の側から見たフォトマスクを示す平面図である。
【図３】比較例１での機能性膜の形成方法を示す説明図である。
【図４】離間距離と紫外光の強度分布との関係を示す特性図である。
【図５】照射時間と接触角差との関係を示す特性図である。
【図６】第１実施形態に係る機能性膜の表面での水滴の挙動を示す説明図である。
【図７】比較例１に係る機能性膜の表面での水滴の挙動を示す説明図である。
【図８】第１実施形態での機能性膜を撮影した表面図である。
【図９】比較例１での機能性膜を撮影した表面図である。
【図１０】比較例２での機能性膜を撮影した表面図である。
【図１１Ａ】第２実施形態に係る機能性膜の形成方法において、１回目の紫外光照射を示す説明図である。
【図１１Ｂ】第２実施形態に係る機能性膜の形成方法において、２回目の紫外光照射を示す説明図である。
【図１２】第２実施形態での機能性膜を撮影した表面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る機能性膜の形成方法について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る機能性膜の形成方法を示す説明図である。
【００１８】
本発明の第１実施形態では、基材１の上に、下地層２および機能性膜３を順に積層した構造体４を形成している。成膜後の機能性膜３は、水に対する接触角が表面全体で一様とされているが、フォトリソグラフィーによって、部分的に紫外光Ｌを照射されて分解し、接触角に差が生じる。以下では、上述した構造体の各部と、その形成方法について、詳細に説明する。
【００１９】
基材１は、平板状の基板であって、素材の種類は特定されない。つまり、基材１は、下地層２の形成を阻害せず、下地層２を形成できる素材であればよい。基材１の素材は、例えば、アルミニウム、鉄、金、ステンレス、およびマグネシウム合金などの金属素材、ケイ酸ガラス、石英ガラス、シリコン、およびセラミックスなどの無機素材、ポリプロピレン、ポリスチレン、および炭素繊維強化樹脂などのプラスチック素材が適用でき、本実施の形態では、アルミニウムとした。また、基材１を下地層２と同じ素材とし、基材１と下地層２とが一体となっていてもよい。つまり、基材１の表面が下地層２とされ、下地層２を積層する工程を省略してもよい。
【００２０】
下地層２には機能性膜３が積層されるが、機能性膜３の素材に応じて、下地層２の素材が決定される。下地層２の素材が、金、銀、銅、白金、およびパラジウムなどの遷移金属の場合には、機能性膜３を形成する際、チオール基やジスルフィド基を有する化合物を使用する。また、下地層２の素材が、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、マイカ（雲母）、ステンレス、ニチノール、ヒドロキシアパタイト、ＺｎＯ、ＩＴＯ等の金属酸化物の場合には、機能性膜３を形成する際、シランカップリング剤やホスホン酸を用いることができる。
【００２１】
機能性膜３は、撥水性または親水性を有する自己組織化単分子膜とされている。自己組織化単分子膜の構造は、「Ｒ1−Ｘ」とされている。ここで、Ｒ1は、アルキル基を示し、Ｘは、自己組織化に必要な官能基を示している。Ｘに相当する官能基は、例えば、チオール基「−ＳＨ」、シラノール基「−Ｓｉ（ＯＲ）3」、およびホスホン酸基「−ＰＯ3Ｈ」である。なお、自己組織化単分子膜において、ジスルフィド基を持つ場合の構造は、「Ｒ1−Ｓ−Ｓ−Ｒ1」とされている。
【００２２】
上述したＲ1は、自己組織化単分子膜を撥水性化合物と親水性化合物とのいずれとするかで、構造が異なる。具体的に、自己組織化単分子膜を撥水性化合物とする場合、Ｒ1は炭化水素鎖を有する構造とされ、「ＣＨ3（ＣＨ2）n−」（この場合でのｎは、５以上であるのが好ましい）や、「ＣＦ3（ＣＦ2）n（ＣＨ2）2−」（この場合でのｎは、３以上であるのが好ましい）という構造とされている。
【００２３】
自己組織化単分子膜を親水性化合物とする場合、Ｒ1は炭化水素鎖を有する構造とされ、「Ｙ−（ＣＨ2）n−」（この場合でのｎは、６以上であるのが好ましい）という構造とされている。ここでのＹは、「−ＯＨ」、「−ＣＯＯＨ」、「−ＳＯ3Ｈ」、「−ＰＯ3Ｈ」、「−ＮＨ2」、「−ＯＮａ」、および「−ＯＫ」などの親水性の官能基とされている。
【００２４】
本実施の形態では、基材１であるアルミニウム上に、スパッタリングによって、下地層２である金薄膜を形成した。その後、膜形成工程では、構造体４を１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロ−１−デカンチオールの１ｍｍｏｌ／Ｌエタノール溶液中に浸漬して、自己組織化単分子膜（機能性膜３）を形成した。膜分解工程では、自己組織化単分子膜を形成した構造体に対し、フォトマスク１２を介してエキシマ光（紫外光Ｌの一例）が１５分間照射された。エキシマ光は、照射する際にエキシマランプ（ウシオ電機製  ｍｉｎ−Ｅｘｍｉｅｒ）を用いており、波長が１７２ｎｍとされている。また、紫外光Ｌは、低酸素濃度（５０００ｐｐｍ以下）の状態で照射される。低酸素濃度化の紫外光照射では、オゾン分解よりも光分解が優位となる。紫外光Ｌが照射されることで、自己組織化単分子膜が分解され、水に対する接触角が変化する。なお、照射前後での接触角差については、後述する図５を参照して、詳細に説明する。
【００２５】
膜分解工程で紫外光Ｌを照射する際、フォトマスク１２と構造体４とは離間しており、その距離（離間距離Ｄ）は、１２０μｍとされている。なお、離間距離Ｄと紫外光Ｌの強度との関係については、後述する図４および図５と併せて、詳細に説明する。
【００２６】
図２は、遮蔽部の側から見たフォトマスクを示す平面図である。
【００２７】
フォトマスク１２は、石英１０の表面の一部を、クロムで形成された遮蔽部１１が覆った構造とされている。なお、以下では説明のため、石英１０が露出した部分を開口部と呼ぶことがある。フォトマスク１２は、帯状の略均一な幅の遮蔽部１１を平行に並べたストライプ状のパターンとされており、遮蔽部１１と開口部とが交互に並んでいる。一般的に、紫外光Ｌは、石英１０が露出した開口部を透過するが、遮蔽部１１では遮られる。本実施の形態において、遮蔽部１１の幅（遮蔽幅Ｓ１）は１００μｍとされ、開口部の幅（開口幅Ｓ２）は１００μｍとされている。
【００２８】
本実施の形態では、フォトマスク１２と構造体４とを離間させて、紫外光Ｌを照射したが、比較のため、フォトマスク１２と構造体４とを密接させて、紫外光Ｌを照射した比較例１を作製した。さらに、紫外光Ｌを照射する際の離間距離Ｄを変更して、比較例２を作製した。次に、比較例１での膜分解工程について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図３は、比較例１での機能性膜の形成方法を示す説明図である。
【００３０】
比較例１は、第１実施形態に対し、膜分解工程におけるフォトマスク１２と構造体４との距離が異なる。具体的に、比較例１では、フォトマスク１２と構造体４とが密接している。換言すると、離間距離Ｄは、０μｍとされている。その結果、構造体４の表面において、開口部の直下に対応する領域は、紫外光Ｌが照射されるが、遮蔽部１１の直下に対応する領域は、紫外光Ｌが照射されない。
【００３１】
これに対し、図１に示す第１実施形態では、フォトマスク１２が構造体４から離間しているので、遮蔽部１１とその直下の領域との間に隙間が存在している。そのため、石英１０を透過した紫外光Ｌは、開口部と遮蔽部１１との境界で回折し、遮蔽部１１の直下の領域へ向かうように、照射される方向が変わる。回折などによって、紫外光Ｌ同士が干渉しあうことで、構造体４に照射される紫外光Ｌは、強度に差を有する分布となる。
【００３２】
比較例２については、第１実施形態に対し、離間距離Ｄが異なるだけなので、図面を省略する。比較例２において、離間距離Ｄは、５００μｍとされている。
【００３３】
図４は、離間距離と紫外光の強度分布との関係を示す特性図である。
【００３４】
図４において、横軸は、構造体４の表面に沿った水平方向での位置であって、フォトマスク１２のうち、開口部と遮蔽部１１とのいずれに面する位置であるかを示している。横軸において、０〜５０μｍの範囲と１５０〜２００μｍの範囲とは、開口部に面しており、５０〜１５０μｍの範囲は、遮蔽部１１に面している。なお、以下では説明のため、図４の横軸に沿って、０μｍの側を左方と呼び、２００μｍの側を右方と呼ぶことがある。
【００３５】
また、縦軸は、光源での強度を基準として、構造体４の表面に照射される紫外光Ｌの強度の割合を示している。つまり、照射強度が１００％であれば、光源から略減衰していない紫外光Ｌが照射されていることを示し、０％に近づくにつれて、徐々に強度が低下していることを示す。
【００３６】
図４では、第１実施形態での強度分布を表す第１強度線Ａ１と、比較例１での強度分布を表す第２強度線Ａ２と、比較例２での強度分布を表す第３強度線Ａ３とが示されている。
【００３７】
第１実施形態（第１強度線Ａ１）では、三角波に類似した強度分布となり、照射強度が、１０％程度から９０％程度までの範囲で、徐々に強くなったり弱くなったりするように推移する。例えば、４０μｍ付近で９０％となっており、右方へ進むにつれて、徐々に強度が低下し、７０μｍ付近で１０％となる。さらに右方へ進むと、徐々に強度が上昇し、１００μｍ付近で９０％となっている。このように、第１実施形態では、照射強度が規則的に変化する強度分布となっている。
【００３８】
比較例１（第２強度線Ａ２）では、開口部に面する範囲での照射強度が１００％であり、遮蔽部１１に面する範囲での照射強度が０％である。比較例２（第３強度線Ａ３）では、何れの範囲においても、７５％近傍で不規則に変動している。比較例１では、回折による影響が生じないので、開口部と遮蔽部１１との位置に対応した強度分布となる。比較例２では、回折が生じるので、遮蔽部１１に面していても紫外光Ｌが照射されるが、強度分布に規則性が生じず、照射強度の差を設けることができない。
【００３９】
第１強度線Ａ１、第２強度線Ａ２、および第３強度線Ａ３は、コンピュータによるシミュレーションで算出した結果とされており、紫外光Ｌの波長と離間距離Ｄとに基づいている。照射強度分布が三角波とされた際、その形状は、１μｍ当たりの傾きが、照射強度の最大値に対し、１％以上２０％以下の範囲とされて、直線的に変化していることが望ましい。傾きが２０％以上である場合には、急峻な変化となり、微小液滴が移動できる範囲が狭く、ほとんど移動しない。傾きが１％以下である場合には、変化が緩やか過ぎて、水滴に移動力が生じない。最適な範囲は、３％以上１０％以下であって、第１実施形態では、３％とされている。なお、機能性膜３の表面で液滴の挙動については、後述する図６および図７を参照して、詳細に説明する。
【００４０】
図５は、照射時間と接触角差との関係を示す特性図である。
【００４１】
機能性膜３は、紫外光Ｌを照射されることで、分解されて撥水性（接触角）が変化するが、その変化は、照射される時間の経過に伴う。図５は、第１実施形態と同様の構造に対し、石英ガラスを介して紫外光Ｌを照射した場合での変化を示している。図５において、横軸は、紫外光Ｌが照射された時間の経過を示し、縦軸は、紫外光Ｌを照射する前後での接触角の変化に相当する接触角差を示している。
【００４２】
図５に示すように、照射時間が長くなるにつれて、接触角差が徐々に大きくなっていく。ところが、照射時間が１８００秒を超えると、接触角の減少が飽和し、それ以降は、接触角差がほとんど変化しなくなる。
【００４３】
膜分解工程において、紫外光Ｌの照射時間は、接触角差が飽和する時間を基準として、±５％以内に設定されていることが望ましい。紫外光Ｌの照射時間が長すぎる場合では、自己組織化単分子膜が完全に分解される範囲が広くなり、微小液滴が移動できる範囲が狭くなる。また、紫外光Ｌの照射時間が短すぎる場合では、全体的に自己組織化単分子膜が分解されず、接触角差の傾斜が緩やかになり、微小液滴が動かなくなる。
【００４４】
図６は、第１実施形態に係る機能性膜の表面での水滴の挙動を示す説明図である。
【００４５】
図６は、第１実施形態での機能性膜３の表面の一部を示す平面図とされており、水滴が付着したことを想定して示している。上述したように、機能性膜３においては、紫外光Ｌの照射強度と照射時間とに基づいて、表面での接触角が変化し、部位によって接触角が異なる構成とされる。つまり、第１実施形態における機能性膜３の表面では、図４に示す第１強度線Ａ１に応じた接触角の分布とされる。具体的に、図４において照射強度が特に小さい部位は、接触角が大きい撥水部３ａ（図６では、左縁部）となり、図４において照射強度が特に大きい部位は、接触角が小さい親水部３ｂ（図６では、右縁部）となる。そして、図４において照射強度が直線的に変化している部位は、接触角が傾斜的に変化する傾斜部３ｃとなる。図６において、傾斜部３ｃは、矢符Ｂの方向（図６では、右方向）に沿って、接触角が徐々に小さくなる。なお、図６では、図面の見易さを考慮して、撥水部３ａ、傾斜部３ｃ、および親水部３ｂの境界を示す直線を記載しているが、境界を境にして接触角が極端に変化するわけではない。
【００４６】
図６では、撥水部３ａと傾斜部３ｃとの境界に付着した第１水滴Ｗ１と、全体が傾斜部３ｃに接する第２水滴Ｗ２と、傾斜部３ｃと親水部３ｂとの境界に付着した第３水滴Ｗ３とについて、機能性膜３の表面における３箇所に水滴が付着した場合を例示している。第１水滴Ｗ１、第２水滴Ｗ２、および第３水滴Ｗ３は、いずれも表面に接している範囲内に接触角差があるので、移動力が生じ、矢符Ｃの方向（図６では、右方向）へ動く。
【００４７】
図７は、比較例１に係る機能性膜の表面での水滴の挙動を示す説明図である。
【００４８】
図７は、比較例１での機能性膜３の表面の一部を示す平面図とされている。比較例１における機能性膜３の表面では、図４に示す第２強度線Ａ２に応じた接触角の分布とされ、接触角が大きい比較撥水部３ｄ（図７では、左側）と、接触角が小さい比較親水部３ｅ（図７では、右側）とが設けられている。
【００４９】
図７では、全体が比較撥水部３ｄに接する第４水滴Ｗ４と、比較撥水部３ｄと比較親水部３ｅとの境界に付着した第５水滴Ｗ５と、全体が比較親水部３ｅに接する第６水滴Ｗ６とを例示している。第５水滴Ｗ５は、表面に接している範囲内に接触角差があるので、移動力が生じ、矢符Ｅの方向（図７では、右方向）へ動く。しかしながら、第４水滴Ｗ４および第６水滴Ｗ６は、表面に接している範囲内に接触角差がないので、移動力が生じず、ほとんど動かない。
【００５０】
次に、第１実施形態、比較例１、および比較例２について、それぞれ作製した構造体４を評価した結果を示す。この評価では、構造体４を−１０℃まで冷却した後、露点１０℃の空気を吹き付けて、結露した水滴の挙動を観察した。観察は、１０分間行い、結露によって生じた微小水滴が、親水部に向かって移動する現象が見られたものを合格とした。以下に示す図８ないし図１０は、第１実施形態、比較例１、および比較例２のそれぞれにおいて、結露が開始してから８分後の構造体４の表面を撮影した画像である。図８ないし図１０において、黒い部分が水滴を示している。
【００５１】
図８は、第１実施形態での機能性膜を撮影した表面図である。
【００５２】
図８において、大きな黒い丸は、親水部３ｂに溜まった水滴を示している。上述したように、親水部３ｂは、ストライプ状に形成されているので、大きな水滴の列が、略一定の間隔で複数並んでいる。大きな水滴の列同士の間（図６の撥水部３ａおよび傾斜部３ｃに対応）には、微小な水滴が散在している。第１実施形態では、微小な水滴の移動が観察され、集まって成長した大きな水滴が存在する部分と、結露によって生じた微小な水滴のみが存在する部分とに分かれている。なお、この評価では、微小な水滴の挙動を注視しており、親水部３ｂに留まる大きな水滴の挙動は考慮していない。
【００５３】
図９は、比較例１での機能性膜を撮影した表面図である。
【００５４】
図９では、図８と同様に、大きな水滴の列が、略一定の間隔で複数並んでいる。さらに、大きな水滴の列（図７の比較親水部３ｅに対応）同士の間（図７の比較撥水部３ｄに対応）には、水滴が散在し、微小な水滴の移動は観察されなかった。比較撥水部３ｄの存在する水滴は、第１実施形態での撥水部３ａおよび傾斜部３ｃに存在する水滴よりも大きく、微小な水滴とは見做していない。
【００５５】
図１０は、比較例２での機能性膜を撮影した表面図である。
【００５６】
図１０では、全面に大きな水滴が存在しており、微小な水滴の移動は観察されなかった。また、大きな水滴の並び方には、規則性がなく、撥水部と親水部との区別ができなかった。
【００５７】
図８ないし図１０で示すように、観察した結果、第１実施形態が合格となり、比較例１および比較例２は不合格となった。
【００５８】
上述したように、本発明の実施の形態に係る機能性膜３の形成方法は、基材１に機能性膜３を形成する膜形成工程と、紫外光Ｌを照射して機能性膜３を分解する膜分解工程とを含んでいる。膜分解工程では、機能性膜３に対し、予め設定された距離を離間させたフォトマスク１２を介して紫外光Ｌを照射し、照射する紫外光Ｌの強度分布を生じさせ、撥水性が傾斜的に変化する傾斜部３ｃを形成する。この構成によると、フォトマスク１２での光の回折によって強度分布を生じさせているので、反応のムラを抑えることができ、意図したとおりに撥水性を変化させることができる。傾斜部３ｃを設けることで、微小な液滴にも移動力を生じさせることができる。
【００５９】
膜形成工程で形成される機能性膜３は、自己組織化単分子膜とされている。したがって、自己組織化単分子膜を用いることで、撥水性または親水性を有する機能性膜３を容易に得ることができる。
【００６０】
上述した自己組織化単分子膜は、接触角が１００°以上とされていることが好ましい。それによって、下地層２の金薄膜（接触角８０°程度）に対して十分な接触角差を設けることができるので、液滴の移動を生じさせることができる。つまり、下地層２に用いられる材質に対し、２０°以上の接触角差を設けられていることが望ましい。
【００６１】
膜分解工程では、照射される紫外光Ｌの波長が１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下とされていることが好ましい。つまり、紫外光Ｌの波長が４００ｎｍ以下であれば、機能性膜３を分解するエネルギーが得られる。また、フォトマスク１２の基材として使用される石英１０に吸収されない波長域とするために、紫外光Ｌの波長を１５０ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００６２】
なお、波長が１７２ｎｍである紫外光（エキシマ光）と、波長が２５２ｎｍである紫外光とで自己組織化単分子膜の分解速度を比較した結果、２５２ｎｍの紫外光は、１７２ｎｍのエキシマ光に比べて、分解速度が１０分の１程度まで低下した。そのため、短波長の紫外光を用いることは、処理時間の短縮に有効である。
【００６３】
膜分解工程では、機能性膜３に対しフォトマスク１２を離間させる距離が、照射される紫外光Ｌの波長によって決定される。つまり、紫外光Ｌの波長に応じて、フォトマスク１２を適切な位置に配置することで、望ましい紫外光Ｌの強度分布を得ることができる。
【００６４】
膜分解工程で用いるフォトマスク１２は、帯状の略均一な幅の遮蔽部１１を平行に並べたストライプ状のパターンとされている。つまり、遮蔽部１１と開口部とが周期的に並んだパターンを用いることで、広い範囲に傾斜部３ｃを設けることができる。
【００６５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る機能性膜の形成方法について説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に対して、略同様の構成とされているので、図面を省略し、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図１１Ａは、第２実施形態に係る機能性膜の形成方法において、１回目の紫外光照射を示す説明図であって、図１１Ｂは、第２実施形態に係る機能性膜の形成方法において、２回目の紫外光照射を示す説明図である。
【００６７】
第２実施形態では、第１実施形態に対し、膜分解工程で紫外光Ｌを２回照射する点が異なっている。具体的に、図１１Ａおよび図１１Ｂは、フォトマスク１２を介して構造体４へ紫外光Ｌを照射している状態を示す斜視図とされている。図１１Ａおよび１１Ｂでは、構造体４の表面に平行であって、構造体４の一辺に沿った方向が横方向Ｘとされ、横方向Ｘに直交する方向が縦方向Ｙとされている。
【００６８】
第２実施形態では、第１実施形態と同様にして、膜形成工程を行って構造体４を作製する。その後、図１１Ａのようにして、構造体４に１回目の紫外光照射を行う。ここで、フォトマスク１２は、横方向Ｘで遮蔽部１１と開口部とが並ぶように配置されている。
【００６９】
１回目の紫外光照射が完了した後、図１１Ｂのようにフォトマスク１２の向きを変更する。図１１Ｂにおいて、フォトマスク１２は、縦方向Ｙで遮蔽部１１と開口部とが並ぶように配置されている。そして、１回目に対して、フォトマスク１２の向きを変えた状態で、構造体４に２回目の紫外光照射を行う。
【００７０】
第２実施形態に対し、第１実施形態と同様にして、結露した水滴の挙動を観察し、作製した構造体４を評価した。
【００７１】
図１２は、第２実施形態での機能性膜を撮影した表面図である。
【００７２】
図１２では、マトリクス状に複数の大きな水滴が並んでいる。つまり、大きな水滴に対応する親水部を囲むように、格子状の撥水部が存在している。撥水部には、微小な水滴が存在し、親水部に向かって移動する現象が観察された。
【００７３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る機能性膜の形成方法について説明する。なお、第３実施形態は、第１実施形態および第２実施形態に対して、略同様の構成とされているので、図面を省略し、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
第３実施形態では、第１実施形態に対して、膜形成工程で用いる溶液が異なる。具体的に、膜形成工程では、構造体４を１−ヒドロキシウンデカンチオールの１ｍｍｏｌ／Ｌエタノール溶液中に浸漬して、自己組織化単分子膜（機能性膜３）を形成した。つまり、第１実施形態では、自己組織化単分子膜を撥水性化合物としたが、第３実施形態では、自己組織化単分子膜を親水性化合物とした。その結果、機能性膜３は、下地層２よりも接触角が小さい親水性の膜とされる。本実施の形態において、ここでの機能性膜３の接触角は、１０°であった。その後、機能性膜３は、紫外光Ｌを照射されることで分解され、接触角が大きくなるように変化しており、照射強度の分布によって、傾斜的に接触角が変化する領域が設けられる。本実施の形態では、照射強度が大きい部分で、特に親水性の機能性膜３が分解されて撥水性が高くなる。つまり、本実施の形態は、第１実施形態に対し、フォトリソグラフィーによって、撥水部３ａおよび親水部３ｂが形成される領域が反転する。
【００７５】
本実施の形態のように、親水性の機能性膜３を形成する場合は、例えば、金薄膜といった疎水性の下地層２を形成する方が好ましい。それによって、短い分解時間で大きな接触角差が得られ、処理時間の短縮化が図れる。また、第１実施形態のように、撥水性の機能性膜３を形成する場合は、ガラスやＳｉＯ2といった親水性の下地層２を形成することが好ましい。
【００７６】
なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、空気調和機や冷蔵庫などに適用される。つまり、微小液滴の移動を用いることで、結露や着霜といった空気中の水分が凝結して生じる現象を抑制することができる。本発明を適用することで、空気調和機のルーバー部での結露による水漏れを防止したり、冷蔵庫の扉において、結露防止用のヒーターを削減したりできる。また、空気調和機や冷蔵庫では、熱交換器で空気を冷却しているが、熱交換器上での着霜現象が冷却効率を低下させているため、本発明を適用することで、冷却効率を向上できる。
【００７８】
また、本発明は、マイクロリアクターにも適用される。マイクロリアクターでは、送液にポンプを用いると、送液量のバラつきが起きるが、一定量を送液できることが望ましい。電圧を印加して送液する電気浸透流では、微小な液体を一定量送液できるが、外部から電源を供給することや、デバイス自体に電圧印加する構造とすることが求められ、形成工程が複雑になるという問題がある。本発明の手法では、外部電源を必要とせず、簡単な工程で送液部を形成することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  基材
２  下地層
３  機能性膜
３ａ  撥水部
３ｂ  親水部
３ｃ  傾斜部
４  構造体
１０  石英
１１  遮蔽部
１２  フォトマスク
Ｄ  離間距離
Ｌ  紫外光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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