JP2001270024A - パターン形成体 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
異なる部位からなるパターンを効率よく形成したパター
ン形成体を提供することを主目的とするものである。 【解決手段】 本発明は、基板と、この基板上に設けら
れ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との
接触角が低下するように濡れ性が変化する層であり、か
つ少なくとも光触媒、エネルギー照射された際の上記液
体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分として
の金属元素、およびバインダを含有する光触媒含有層と
を有し、上記光触媒含有層表面に濡れ性の異なる部位か
らなるパターンを有していることを特徴とするパターン
形成体を提供することにより上記課題を解決する。
Description
マイクロレンズ等の各種の用途に使用可能なパターン形
成体に関するものである。
回路等の各種パターンを形成したパターン形成体として
は、各種のものが製造されており、特に近年の傾向とし
て、部品の小型化、高性能化に伴い、このようなパター
ン形成体に対して高精細なパターンの形成が要求されて
いる。
ては、本発明者等による光触媒を利用したパターン形成
体およびその製造方法が提案されている(特開平11−
344804号公報)。これによれば、パターン露光に
より濡れ性の異なるパターンが形成されたパターン形成
体を得ることが可能であるため、容易にかつ精度良くパ
ターン形成体を得ることができる。このような濡れ性の
異なるパターンを有するパターン形成体の濡れ性の差を
利用して種々の機能性素子を製造することができるの
で、カラーフィルタやマイクロレンズ等の機能性素子を
効率よくかつ高品質で得ることができるという効果を奏
するものである。
は、エネルギーの照射によりエネルギーが照射された部
分の濡れ性を光触媒の作用を利用することにより変化さ
せて、濡れ性の異なるパターンを形成するものであるの
で、濡れ性の差を生じさせるのに所定の時間がかかる。
この時間を短縮することができれば、さらなる効率化を
図ることが可能である。
は、パターン形成体上に大きな濡れ性の差を形成するこ
とが好ましいのであるが、効率上許される所定の時間内
にこのような大きな濡れ性の差を形成するためには、パ
ターン形成体表面における露光による臨界表面張力の変
化の速度を向上させる必要がある。
鑑みてなされたもので、エネルギーの照射による濡れ性
の異なる部位からなるパターンを効率よく形成したパタ
ーン形成体を提供することを主目的とするものである。
に、本発明は請求項1において、基板と、この基板上に
設けられ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液
体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層であ
り、かつ少なくとも光触媒、エネルギー照射された際の
上記液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分
としての金属元素、およびバインダを含有する光触媒含
有層とを有し、上記光触媒含有層表面に濡れ性の異なる
部位からなるパターンを有していることを特徴とするパ
ターン形成体を提供する。
おいては、濡れ性が変化する層である光触媒含有層に、
液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分とし
ての金属元素を含有するものであるので、エネルギー照
射した場合の光触媒含有層上での濡れ性の変化速度が速
いことから、所定の濡れ性の差を有するパターンを形成
する場合は、短時間の照射で形成することができ、パタ
ーン形成体の製造効率が向上し、コスト的に有利なパタ
ーン形成体を提供することができる。また、効率的に許
容される範囲の照射時間で、濡れ性の差がより大きい濡
れ性の異なるパターンを形成することができることか
ら、このパターン形成体上に機能性部を付着させて得ら
れる機能性素子を高精度に製造することができるという
効果を奏するものである。
求項2に記載するように、上記光触媒含有層が、エネル
ギー照射による光触媒の作用により分解され、これによ
り光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分
解物質を含むものであってもよい。本発明においては、
光触媒の作用による光触媒含有層の濡れ性の変化が、バ
インダーの材質に起因するものであってもよいが、この
ように光触媒の作用により分解される分解物質を光触媒
含有層に含有させることによりその表面の濡れ性を変化
させるようにしてもよい。
においては、請求項3に記載するように、上記バインダ
が、YnSiX(4-n)(ここで、Yはアルキル基、フルオ
ロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基または
エポキシ基を示し、Xはアルコキシル基またはハロゲン
を示す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪
素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしく
は共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであ
ることが好ましい。光触媒含有層に含まれるバインダは
光触媒の作用により分解されない程度の結合エネルギー
が必要である点、およびバインダー自体が光触媒の作用
による光触媒含有層の濡れ性の変化をおさせるものであ
ることが好ましい点から上記オルガノポリシロキサンが
好ましいのである。
ずれかの請求項に記載されたパターン形成体において
は、請求項4に記載するように、上記光触媒含有層は、
エネルギーが照射されていない部分における表面張力4
0mN/mの液体との接触角を、エネルギーが照射され
た部分における表面張力40mN/mの液体との接触角
より1度以上大きい接触角とする光触媒含有層であるこ
とが好ましい。光触媒含有層上にエネルギーが照射され
ることにより、表面張力40mN/mの液体との接触角
が1度以上異なるように濡れ性が変化したパターンであ
れば、この濡れ性の異なるパターンに沿って機能性部を
形成することが可能であるからである。
に、基板と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、
この光触媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射され
た際に光触媒含有層の作用により液体との接触角が低下
するように濡れ性が変化する濡れ性可変層と有し、上記
光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエネルギーが
照射された際の上記濡れ性可変層の液体との接触角の低
下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有
し、さらに上記濡れ性可変層表面に濡れ性の異なる部位
からなるパターンを有していることを特徴とするパター
ン形成体を提供する。
媒含有層に、濡れ性可変層における液体との接触角の低
下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を含有
するものであるので、エネルギー照射した場合の濡れ性
可変層における濡れ性の変化速度を向上させることがで
きる。したがって、上記請求項1に記載した発明の場合
と同様に、所定の濡れ性の差を有するパターンを形成す
る場合は、短時間の照射で形成することができ、パター
ン形成体の製造効率が向上し、コスト的に有利なパター
ン形成体を提供することができる。また、効率的に許容
される範囲の照射時間で、濡れ性の差がより大きい濡れ
性の異なるパターンを形成することができることから、
このパターン形成体上に機能性部を付着させて得られる
機能性素子を高精度に製造することができるという効果
を奏するものである。
能性部が形成されることから、機能性部と光触媒含有層
とが直接接触すことがない。したがって、光触媒含有層
中の光触媒の作用により機能性部が劣化する等の可能性
が少ないことから、不具合の生じる可能性の少ない機能
性素子を得ることができる。
は、請求項6に記載するように、上記濡れ性可変層が、
YnSiX(4-n)(ここで、Yはアルキル基、フルオロア
ルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポ
キシ基を示し、Xはアルコキシル基またはハロゲンを示
す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪素化
合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共
加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであるこ
とが、上記請求項3に記載された発明の場合と同様の理
由により好ましい。
の発明においては、請求項7に記載するように、上記濡
れ性可変層は、エネルギーが照射されていない部分にお
ける表面張力40mN/mの液体との接触角を、エネル
ギーが照射された部分における表面張力40mN/mの
液体との接触角より1度以上大きい接触角とする濡れ性
可変層であることが、上記請求項4に記載された発明の
場合と同様の理由により好ましい。
に、基板と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、
この光触媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射され
た際に光触媒含有層の作用により分解除去される分解除
去層を有し、上記光触媒含有層が少なくとも光触媒、お
よびエネルギー照射された際の上記分解除去層の分解除
去速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有
し、さらに上記分解除去層が光触媒含有層上にパターン
状に形成されていることを特徴とするパターン形成体を
提供する。
媒含有層に、分解除去層の分解除去速度を向上させる第
2の成分としての金属元素を含有するものであるので、
エネルギー照射した場合の分解除去層の分解除去速度を
向上させることができる。したがって、短時間のエネル
ギー照射により、分解除去層が除去されたパターンを形
成することが可能であり、パターン形成体の製造効率が
向上し、コスト的に有利なパターン形成体を提供するこ
とができる。
求項9に記載するように、上記分解除去層が、炭化水素
系、フッ素系またはシリコーン系の非イオン界面活性剤
であることが好ましい。
の請求項に記載の発明においては、請求項10に記載す
るように、上記第2の成分としての金属元素が、バナジ
ウム(V)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル
(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(R
u)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pb)、銀(A
g)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金
(Pt)、および金(Au)からなる群から選択される
少なくとも一種の金属元素であることが好ましく、特に
請求項11に記載するように、上記第2の成分としての
金属元素が、Fe(鉄)であることが特に好ましい。
れかの請求項に記載のパターン形成体においては、請求
項12に記載されるように、上記光触媒が、酸化チタン
(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(Sn
O2)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化
タングステン(WO3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、
および酸化鉄(Fe2O3)から選択される1種または2
種以上の物質であることが好ましく、中でも請求項13
に記載するように、上記光触媒が酸化チタン(Ti
O2)であることが特に好ましい。これは、二酸化チタ
ンのバンドギャップエネルギーが高いため光触媒として
有効であり、かつ化学的にも安定で毒性もなく、入手も
容易だからである。
かの請求項に記載された発明においては、請求項14に
記載されるように、上記光触媒含有層中の、上記光触媒
に対する第2の成分としての金属元素のモル比が、光触
媒を1とした場合、0.00001〜0.5の範囲内で
あることが好ましい。上記範囲内より少ない場合は、濡
れ性の変化速度、もしくは分解除去層の分解除去速度を
向上させる効果が顕著に現れないため好ましくなく、上
記範囲より多く加えても、上記濡れ性の変化速度もしは
分解除去層の分解除去速度の向上効果にあまり影響がな
く、逆に添加する層に対して、例えば濡れ性の変化等の
悪影響を与える恐れがあるため好ましくない。
うに、請求項1から請求項14までのいずれかの請求項
に記載のパターン形成体上の濡れ性の異なるパターンに
対応した部位上に機能性部が配置されたことを特徴とす
る機能性素子を提供し、特に請求項16に記載するよう
に、請求項15記載の機能性素子の機能性部が、画素部
であることを特徴とするカラーフィルタである場合、ま
た、請求項17に記載するように、請求項15記載の機
能性素子の機能性部が、レンズであることを特徴とする
マイクロレンズである場合が好ましい利用態様であると
することができる。
ついて詳しく説明する。本発明のパターン形成体は、光
触媒含有層上に濡れ性の異なるパターンが形成されたパ
ターン形成体(第1実施態様)、光触媒含有層上に濡れ
性可変層が形成され、この濡れ性可変層上に濡れ性の異
なるパターンが形成されたパターン形成体(第2実施態
様)、および光触媒含有層上に分解除去層が形成され、
この分解除去層が部分的に除去されてパターンが形成さ
れるパターン形成体(第3実施態様)の3つの実施態様
がある。以下、それぞれの実施態様に分けて説明する。
の基板上に設けられ、エネルギー照射に伴う光触媒の作
用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化
する層であり、かつ少なくとも光触媒、エネルギー照射
された際の上記液体との接触角の低下速度を向上させる
第2の成分としての金属元素、およびバインダを含有す
る光触媒含有層とを有し、上記光触媒含有層表面に濡れ
性の異なる部位からなるパターンを有していることを特
徴とするものである。
ネルギーが照射された場合に、光触媒含有層上の液体と
の接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金
属元素を有していることから、光触媒含有層上の濡れ性
の変化速度を大幅に向上させることができる。これは以
下に示すような二つの利点を有する。
ターンに沿って機能性部を形成して機能性素子を形成す
る場合、この濡れ性の異なるパターンには、その機能性
部の材料等に応じた濡れ性の差が必要とされる。そし
て、この濡れ性の差の形成は、エネルギーの照射により
行われるものである。このように、所定の濡れ性の差を
形成するためには、単に光触媒含有層上にエネルギーを
パターン照射すればよいことから、本来このようなパタ
ーン形成体は効率的に製造されるものである。
料や照射するエネルギーの種類によっては、比較的長時
間エネルギーを照射する必要が生じる可能性があり、ま
た効率上許容される範囲でのエネルギー照射時間であっ
ても、このエネルギーの照射時間を短縮することができ
ればさらに効率的となる。
分としての金属元素を光触媒含有層中に有していること
から、多少感度の悪い光触媒含有層やエネルギーであっ
ても、短時間のエネルギー照射で所定の濡れ性の差を形
成することが可能であり、また感度的に問題の無い材料
で形成された光触媒含有層やエネルギーである場合は、
さらに効率的にパターン形成体を製造することができる
という利点を有するものである。
体の濡れ性の差を利用して高精細な機能性素子を形成す
る場合や機能性部を形成するための塗工液の粘度が高い
場合等においては、上記パターンにおける濡れ性の差を
大きくしなければならない場合がある。このような場合
は、エネルギーが照射されていない部分における光触媒
含有層の臨界表面張力が低い材料が用いられ、これにエ
ネルギーを照射して臨界表面張力を大幅に引き上げ、結
果として濡れ性の差を大きく取る必要が生じる。しかし
ながら、このような場合はエネルギーの照射時間が長く
なったり、照射するエネルギーの種類が限定される等の
問題が生じる可能性がある。
の金属元素を光触媒含有層中に有していることから、濡
れ性の差を大きく取る必要がある場合でも、効率上問題
とならない程度の比較的短いエネルギー照射時間でよ
く、また照射するエネルギーが限定されないといった利
点を有する。
成体の各構成について詳しく説明する。
れ、エネルギー照射により液体との接触角が低下するよ
うに濡れ性が変化する層である。このように、露光(本
発明においては、光が照射されたことのみならず、エネ
ルギーが照射されたことをも意味するものとする。)に
より液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する
光触媒含有層を設けることにより、エネルギーのパター
ン照射等を行うことにより容易に濡れ性を変化させ、液
体との接触角の小さい親液性領域とすることができ、例
えば塗工液を塗布して機能性部とする部分のみ容易に親
液性領域とすることが可能となる。したがって、効率的
に濡れ性の異なるパターン形成体が製造でき、コスト的
に有利となる。なお、この場合のエネルギーとしては、
通常紫外光を含む光が用いられる。
が小さい領域であり、各種機能性部形成用塗工液等に対
する濡れ性の良好な領域をいうこととする。また、撥液
性領域とは、液体との接触角が大きい領域領域であり、
各種機能性部形成用塗工液等に対する濡れ性が悪い領域
をいうこととする。
されていない部分における表面張力40mN/mの液体
との接触角を、露光された部分における表面張力40m
N/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角とす
ることが可能な層であることが好ましい。
は、表面張力40mN/mの液体との接触角が10度以
上、好ましくは表面張力30mN/mの液体との接触角
が10度以上、特に表面張力20mN/mの液体との接
触角が10度以上であることが好ましい。これは、露光
していない部分は、本発明においては撥液性が要求され
る部分であることから、液体との接触角が小さい場合
は、撥液性が十分でなく、各種機能性部形成用塗工液等
が残存する可能性が生じるため好ましくないからであ
る。
体との接触角が低下して、表面張力40mN/mの液体
との接触角が9度未満、好ましくは表面張力50mN/
mの液体との接触角が10度以下、特に表面張力60m
N/mの液体との接触角が10度以下となるような層で
あることが好ましい。露光した部分の液体との接触角が
高いと、この部分での各種機能性部形成用塗工液等の広
がりが劣る可能性があり、精度良く機能性部を形成する
ことができない可能性があるからである。
の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器(協
和界面科学(株)製CA−Z型)を用いて測定(マイク
ロシリンジから液滴を滴下して30秒後)し、その結果
から、もしくはその結果をグラフにして得たものであ
る。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する
液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を
用いた。
くとも光触媒、エネルギー照射された際の上記液体との
接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属
元素、およびバインダとから構成されている。このよう
な層とすることにより、エネルギーをパターン照射する
ことによって光触媒の作用で光触媒含有層上の臨界表面
張力を高くすることが可能となり、液体との接触角が異
なるパターンを形成することができる。
るような酸化チタンに代表される光触媒の作用機構は、
必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成
したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、あるい
は、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有
機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。
触媒により、バインダの一部である有機基や、後述する
分解物質の酸化、分解等の作用を用いて、露光部の濡れ
性を変化させて親液性とし、非露光部との濡れ性に大き
な差を生じさせることができる。よって、各種機能性部
形成用塗工液等との受容性(親液性)および反撥性(撥
液性)を高めることによって、品質の良好でかつコスト
的にも有利なパターン形成体を得ることができる。
ある、光触媒、第2の成分としての金属元素、およびバ
インダについて説明する。
は、光半導体として知られる例えば酸化チタン(TiO
2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、チタ
ン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化タングステ
ン(WO3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、および酸化
鉄(Fe2O3)を挙げることができ、これらから選択し
て1種または2種以上を混合して用いることができる。
ンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性も
なく、入手も容易であることから好適に使用される。酸
化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明で
はいずれも使用することができるが、アナターゼ型の酸
化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンは励起波
長が380nm以下にある。
は、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル
(石原産業(株)製STS−02(平均粒径7nm)、
石原産業(株)製ST−K01)、硝酸解膠型のアナタ
ーゼ型チタニアゾル(日産化学(株)製TA−15(平
均粒径12nm))等を挙げることができる。
果的に起こるので好ましく、平均粒径か50nm以下が
好ましく、20nm以下の光触媒を使用するのが特に好
ましい。また、光触媒の粒径が小さいほど、形成された
光触媒含有層の表面粗さが小さくなるので好ましく、光
触媒の粒径が100nmを越えると光触媒含有層の中心
線平均表面粗さが粗くなり、光触媒含有層の非露光部の
撥液性が低下し、また露光部の親液性の発現が不十分と
なるため好ましくない。
60重量%、好ましくは20〜40重量%の範囲で設定
することができる。
様の特徴である第2の成分としての金属元素とは、上記
光触媒として投入された金属元素とは異なる金属元素で
あることを意味するものであり、かつ光触媒の光触媒含
有層上の濡れ性を変化させる速度を向上させる機能を有
する金属元素を示すものである。
しては、特に限定されるものでなく、上述したように光
触媒の光触媒含有層上の濡れ性を変化させる速度を向上
させる機能を有するものであればよい。具体的には、元
素周期表の8族を中心として、5A族、6A族、7A
族、1B族、2B族、3B族に含まれる金属を挙げるこ
とができ、具体的には、バナジウム(V)、鉄(F
e)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(C
u)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム
(Rh)、パラジウム(Pb)、銀(Ag)、オスミウ
ム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、およ
び金(Au)からなる群から選択される少なくとも一種
の金属元素であることが好ましく、特にFe(鉄)であ
ることが好ましい。
状態は、金属微粒子等の金属として存在していても、ま
た金属塩化物、金属酸化物等の金属化合物として存在し
ていても、さらには金属イオンとして存在していてもよ
く、光触媒の作用による光触媒含有層上の濡れ性を変化
させる速度を向上させる機能を有する状態であれば特に
限定されるものではない。
る第2の成分としての金属元素のモル比は、光触媒を1
とした場合、0.00001〜0.5の範囲内、特に
0.0001〜0.01の範囲内であることが好まし
い。
媒含有層上の濡れ性の変化をバインダ自体に光触媒が作
用することにより行う場合(第1の形態)と、エネルギ
ー照射による光触媒の作用により分解され、これにより
光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解
物質を光触媒含有層に含有させることにより変化させる
場合(第2の形態)と、これらを組み合わせることによ
り行う場合(第3の形態)の三つ形態に分けることがで
きる。上記第1の形態および第3の形態において用いら
れるバインダは、光触媒の作用により光触媒含有層上の
濡れ性を変化させることができる機能を有する必要があ
り、上記第2の形態では、このような機能は特に必要な
い。
ダ、すなわち光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ
性を変化させる機能を特に必要としないバインダについ
て説明し、次に第1の形態および第3の形態に用いられ
るバインダ、すなわち光触媒の作用により光触媒含有層
上の濡れ性を変化させる機能を有するバインダについて
説明する。
用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能を特
に必要としないバインダとしては、主骨格が上記光触媒
の光励起により分解されないような高い結合エネルギー
を有するものであれば特に限定されるものではない。具
体的には、有機置換基を有さないもしくは多少有機置換
基を有するポリシロキサンを挙げることができ、これら
はテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加
水分解、重縮合することにより得ることができる。
剤として後述するエネルギー照射による光触媒の作用に
より分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変
化させることができる分解物質を光触媒含有層中に含有
させることが必須となる。
用いられる、光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ
性を変化させる機能を必要とするバインダについて説明
する。このようなバインダとしては、主骨格が上記の光
触媒の光励起により分解されないような高い結合エネル
ギーを有するものであって、光触媒の作用により分解さ
れるような有機置換基を有するものが好ましく、例え
ば、(1)ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキ
シシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮す
るオルガノポリシロキサン、(2)撥水牲や撥油性に優
れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサ
ン等を挙げることができる。
ル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、
Xはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示
す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪素化
合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共
加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであるこ
とが好ましい。なお、ここでYで示される基の炭素数は
1〜20の範囲内であることが好ましく、また、Xで示
されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロ
ポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。
チルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メ
チルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシ
ラン、メチルトリt−ブトキシシラン;エチルトリクロ
ルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキ
シシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソ
プロポキシシラン、エチルトリt−ブトキシシラン;n
−プロピルトリクロルシラン、n−プロピルトリブロム
シラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピ
ルトリエトキシシラン、n−プロピルトリイソプロポキ
シシラン、n−プロピルトリt−ブトキシシラン;n−
ヘキシルトリクロルシラン、n−へキシルトリブロムシ
ラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシル
トリエトキシシラン、n−へキシルトリイソプロポキシ
シラン、n−へキシルトリt−ブトキシシラン;n−デ
シルトリクロルシラン、n−デシルトリブロムシラン、
n−デシルトリメトキシシラン、n−デシルトリエトキ
シシラン、n−デシルトリイソプロポキシシラン、n−
デシルトリt−ブトキシシラン;n−オクタデシルトリ
クロルシラン、n−オクタデシルトリブロムシラン、n
−オクタデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシル
トリエトキシシラン、n−オクタデシルトリイソプロポ
キシシラン、n−オクタデシルトリt−ブトキシシラ
ン;フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシ
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、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェ
ニルトリt−ブトキシシラン;テトラクロルシラン、テ
トラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエト
キシシラン;ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロ
ムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエト
キシシラン;ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジ
ブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニ
ルジエトキシシラン;フェニルメチルジクロルシラン、
フェニルメチルジブロムシラン、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;トリク
ロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメト
キシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイ
ソプロポキシヒドロシラン、トリt−ブトキシヒドロシ
ラン;ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリt
−ブトキシシラン;トリフルオロプロピルトリクロルシ
ラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフ
ルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロ
ピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイ
ソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリt−ブ
トキシシラン;γ−グリシドキシプロピルメチルジメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−
メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ
−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、
γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ
−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−
メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、
γ−メタアクリロキシプロピルトリt−ブトキシシラ
ン;γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシ
シラン、γ−アミノプロピルトリt−ブトキシシラン;
γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプ
ロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリ
t−ブトキシシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘ
キシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エ
ポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン;お
よび、それらの部分加水分解物;および、それらの混合
物を使用することができる。
キル基を含有するポリシロキサンが好ましく用いること
ができ、具体的には、下記のフルオロアルキルシランの
1種または2種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合
物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤と
して知られたものを使用することができる。
H3)3;CF3(CF2)5CH2CH2Si(OC
H3)3;CF3(CF2)7CH2CH2Si(OC
H3)3;CF3(CF2)9CH2CH2Si(OC
H3)3;(CF3)2CF(CF2)4CH2CH2Si(O
CH3)3;(CF3)2CF(CF2)6CH2CH2Si
(OCH3)3;(CF3)2CF(CF2)8CH2CH2S
i(OCH3)3;CF3(C6H4)C2H4Si(OC
H3)3;CF3(CF2)3(C6H4)C2H4Si(OC
H3)3;CF3(CF2)5(C6H4)C2H4Si(OC
H3)3;CF3(CF2)7(C6H4)C2H4Si(OC
H3)3;CF3(CF2)3CH2CH2SiCH3(OCH
3)2;CF3(CF2)5CH2CH2SiCH3(OC
H3)2;CF3(CF2)7CH2CH2SiCH3(OCH
3)2;CF3(CF2)9CH2CH2SiCH3(OC
H3)2;(CF3)2CF(CF2)4CH2CH2SiCH
3(OCH3)2;(CF3)2CF(CF2)6CH2CH2
Si CH3(OCH3)2;(CF3)2CF(CF2)8
CH2CH2Si CH3(OCH3)2;CF3(C6H4)
C2H4SiCH3(OCH3)2;CF3(CF2)3(C6
H4)C2H4SiCH3(OCH3)2;CF3(CF2)5
(C6H4)C2H4SiCH3(OCH3)2;CF3(CF
2)7(C6H4)C2H4SiCH3(OCH3)2;CF
3(CF2)3CH2CH2Si(OCH2CH3)3;CF3
(CF2)5CH2CH2Si(OCH2CH3)3;CF
3(CF2)7CH2CH2Si(OCH2CH3)3;CF3
(CF2)9CH2CH2Si(OCH2CH3)3;CF
3(CF2)7SO2N(C2H5)C2H4CH2Si(OC
H3)3
るポリシロキサンをバインダとして用いることにより、
光触媒含有層の非露光部の撥液性が大きく向上し、各種
機能性部形成用塗工液の付着を妨げる機能を発現する。
しては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げ
ることができる。
R2はそれぞれ炭素数1〜10の置換もしくは非置換の
アルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキ
ル基であり、モル比で全体の40%以下がビニル、フェ
ニル、ハロゲン化フェニルである。また、R1、R2がメ
チル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好
ましく、モル比でメチル基が60%以上であることが好
ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少
なくとも1個以上の水酸基等の反応性基を有する。
もに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしな
い安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合して
もよい。
形態においては、さらにエネルギー照射による光触媒の
作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ
性を変化させることができる分解物質を光触媒含有層に
含有させる必要がある。すなわち、バインダ自体に光触
媒含有層上の濡れ性を変化させる機能が無い場合、およ
びそのような機能が不足している場合に、上述したよう
な分解物質を添加して、上記光触媒含有層上の濡れ性の
変化を起こさせる、もしくはそのような変化を補助させ
るようにするのである。
用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有
層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を
挙げることができる。具体的には、日光ケミカルズ
(株)製NIKKOL BL、BC、BO、BBの各シ
リーズ等の炭化水素系、デュポン社製ZONYL FS
N、FSO、旭硝子(株)製サーフロンS−141、1
45、大日本インキ化学工業(株)製メガファックF−
141、144、ネオス(株)製フタージェントF−2
00、F251、ダイキン工業(株)製ユニダインDS
−401、402、スリーエム(株)製フロラードFC
−170、176等のフッ素系あるいはシリコーン系の
非イオン界面活性剤を挙げることかでき、また、カチオ
ン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性
剤を用いることもできる。
ルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエ
チレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエ
ンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレ
タン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴ
ム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレ
ン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエ
ステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポ
リアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルフ
ァイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を
挙げることができる。
ては、光触媒含有層がフッ素を含有し、さらにこの光触
媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエ
ネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネ
ルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有
層が形成されていることが好ましい。
おいては、エネルギーをパターン照射することにより、
後述するように容易にフッ素の含有量の少ない部分から
なるパターンを形成することができる。ここで、フッ素
は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、この
ためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力
がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い
部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の
少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわ
ち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部
分に比較して親液性領域となっていることを意味する。
よって、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部
分からなるパターンを形成することは、撥液性域内に親
液性領域のパターンを形成することとなる。
いた場合は、エネルギーをパターン照射することによ
り、撥液性領域内に親液性領域のパターンを容易に形成
することができるので、濡れ性の差によるパターンの形
成が容易に可能となり、利用価値の高いパターン形成体
とすることができる。また、本発明においては、光触媒
含有層に第2の成分としての金属元素を含有し、光触媒
の作用による光触媒含有層表面の濡れ性の変化の速度を
速めたところに特徴を有するものである。したがって、
フッ素を比較的多く含むことにより、臨界表面張力が小
さくなった場合でも、比較的短い時間の露光により、臨
界表面張力を大きくすること、すなわち露光領域に必要
とされる濡れ性を得ることが可能となり、製造効率上問
題とならない。よって、本実施態様においてフッ素の添
加は、効率上の問題無しにパターン精度を高めることが
できるという面で特に有効であるといえる。
層中に含まれるフッ素の含有量としては、エネルギーが
照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域に
おけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部
分のフッ素含有量を100とした場合に10以下、好ま
しくは5以下、特に好ましくは1以下であることが好ま
しい。
ルギー照射部分と未照射部分との親液性に大きな違いを
生じさせることができる。したがって、このような光触
媒含有層に機能性部を形成することにより、フッ素含有
量が低下した親液性領域のみに正確に機能性部を形成す
ることが可能となり、精度良く機能性素子を得ることが
できるからである。なお、この低下率は重量を基準とし
たものである。
の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いるこ
とが可能であり、例えばX線光電子分光法(X-ray Phot
oelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscop
y for Chemical Analysis)とも称される。)、蛍光X線
分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測
定できる方法であれば特に限定されるものではない。
て上述したように二酸化チタンが好適に用いられるが、
このように二酸化チタンを用いた場合の、光触媒含有層
中に含まれるフッ素の含有量としては、X線光電子分光
法で分析して定量化すると、チタン(Ti)元素を10
0とした場合に、フッ素(F)元素が500以上、この
ましくは800以上、特に好ましくは1200以上とな
る比率でフッ素(F)元素が光触媒含有層表面に含まれ
ていることが好ましい。
まれることにより、光触媒含有層上における臨界表面張
力を十分低くすることが可能となることから表面におけ
る撥液性を確保でき、これによりエネルギーをパターン
照射してフッ素含有量を減少させたパターン部分におけ
る表面の親液性領域との濡れ性の差異を大きくすること
ができ、最終的に得られるパターン形成体の精度を向上
させることができるからである。
ては、エネルギーをパターン照射して形成される親イン
ク領域におけるフッ素含有量が、チタン(Ti)元素を
100とした場合にフッ素(F)元素が50以下、好ま
しくは20以下、特に好ましくは10以下となる比率で
含まれていることが好ましい。
度低減することができれば、機能性部を形成するために
は十分な親液性を得ることができ、上記エネルギーが未
照射である部分の撥液性との濡れ性の差異により、機能
性部を精度良く形成することが可能となり、利用価値の
高いパターン形成体を得ることができる。
光触媒含有層中に含有させる方法としては、高い結合エ
ネルギーを有するバインダに対し、フッ素化合物を比較
的弱い結合エネルギーで結合させる方法、比較的弱い結
合エネルギーで結合されたフッ素化合物を光触媒含有層
に混入させる方法等を挙げることができる。このような
方法でフッ素を導入することにより、エネルギーが照射
された場合に、まず結合エネルギーが比較的小さいフッ
素結合部位が分解され、これによりフッ素を光触媒含有
層中から除去することができるからである。
ルギーを有するバインダに対し、フッ素化合物を比較的
弱い結合エネルギーで結合させる方法としては、上記オ
ルガノポリシロキサンにフルオロアルキル基を置換基と
して導入する方法等を挙げることができる。
法として、上記バインダの説明中(1)として記載した
ように、ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシ
シラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮する
オルガノポリシロキサンを得ることができる。ここで、
この方法においては、上述したように上記一般式: YnSiX(4-n) (ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニ
ル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、
Xはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示
す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪素化
合物の1種または2種以上を、加水分解縮合物もしくは
共加水分解縮合することによりオルガノポリシロキサン
を得るのであるが、この一般式において、置換基Yとし
てフルオロアルキル基を有する珪素化合物を用いて合成
することにより、フルオロアルキル基を置換基として有
するオルガノポリシロキサンを得ることができる。この
ようなフルオロアルキル基を置換基として有するオルガ
ノポリシロキサンをバインダとして用いた場合は、エネ
ルギーが照射された際、光触媒含有層中の光触媒の作用
により、フルオロアルキル基の炭素結合の部分が分解さ
れることから、光触媒含有層表面にエネルギーを照射し
た部分のフッ素含有量を低減させることができる。
する珪素化合物としては、フルオロアルキル基を有する
ものであれば特に限定されるものではないが、少なくと
も1個のフルオロアルキル基を有し、このフルオロアル
キル基の炭素数が4から30、好ましくは6から20、
特に好ましくは6から16である珪素化合物が好適に用
いられる。このような珪素化合物の具体例は上述した通
りであるが、中でも炭素数が6から8であるフルオロア
ルキル基を有する上記珪素化合物、すなわちフルオロア
ルキルシランが好ましい。
ルキル基を有する珪素化合物を上述したフルオロアルキ
ル基を有さない珪素化合物と混合して用い、これらの共
加水分解縮合物を上記オルガノポリシロキサンとして用
いてもよいし、このようなフルオロアルキル基を有する
珪素化合物を1種または2種以上用い、これらの加水分
解縮合物、共加水分解縮合物を上記オルガノポリシロキ
サンとして用いてもよい。
基を有するオルガノポリシロキサンにおいては、このオ
ルガノポリシロキサンを構成する珪素化合物の内、上記
フルオロアルキル基を有する珪素化合物が0.01モル
%以上、好ましくは0.1モル%以上含まれていること
が好ましい。
とにより、光触媒含有層上の撥液性を高くすることがで
き、エネルギーを照射して親液性領域とした部分との濡
れ性の差異を大きくすることができるからである。
方法では、撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを
架橋することによりオルガノポリシロキサンを得るので
あるが、この場合も同様に、上述した一般式中のR1,
R2のいずれかもしくは両方をフルオロアルキル基等の
フッ素を含有する置換基とすることにより、光触媒含有
層中にフッ素を含ませることが可能であり、またエネル
ギーが照射された場合に、シロキサン結合より結合エネ
ルギーの小さいフルオロアルキル基の部分が分解される
ため、エネルギー照射により光触媒含有層表面における
フッ素の含有量を低下させることができる。
合エネルギーより弱いエネルギーで結合したフッ素化合
物を導入させる方法としては、例えば、低分子量のフッ
素化合物を上記分解物質として導入させる方法があり、
例えばフッ素系の界面活性剤を混入する方法等を挙げる
ことができる。また、高分子量のフッ素化合物を導入さ
せる方法としては、バインダ樹脂との相溶性の高いフッ
素樹脂を混合する等の方法を挙げることができる。
有層は、光触媒、第2の成分としての金属元素、および
バインダを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分
散して光触媒含有層形成用塗工液を調製し、この塗工液
を後述する基板上に塗布することにより光触媒含有層を
形成することができる。使用する溶剤としては、エタノ
ール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が
好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディ
ッブコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗
布方法により行うことができる。バインダとして紫外線
硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬
化処理を行うことにより光触媒含有層を形成することか
できる。
媒の含有量は、固形分の5〜60重量%、好ましくは2
0〜40重量%の範囲で設定することができる。また、
金属元素の添加量は、金属元素のモル比が、上記光触媒
を1とした場合、0.00001〜0.5の範囲内、特
に0.0001〜0.01の範囲内であることが好まし
い。
は、例えば金属化合物として添加されても、また金属微
粉末として添加されてもよく、最終的に光触媒含有層上
の濡れ性の変化速度を向上させることができるものであ
れば、特に限定されるものではない。具体的に用いるこ
とができるものとしては、例えば塩化金(III)酸四水
和物、塩化第二鉄、塩化第一鉄、塩化ニッケル(II)、
塩化白金酸(IV)六水和物、塩化ロジウム(III)、塩
化ルテニウム(III)水和物、塩化銀(I)、塩化亜鉛、
塩化コバルト(II)、塩化銅(I)、塩化銅(II)二水
和物、酢酸銅一水和物、乳酸銀等を溶解した溶液として
用いる場合、上述した金属、すなわちバナジウム
(V)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(N
i)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(R
u)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pb)、銀(A
g)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金
(Pt)、および金(Au)等の微粉末を液体中に均一
に分散させた分散液として用いる場合、およびこれらを
混合して用いる場合等を挙げることができる。
みは、0.05〜10μmの範囲内であることが好まし
い。
や最終的な機能性素子との関係から、基材上に上述した
光触媒含有層が形成される。このような基材としては、
得られるパターン形成体もしくはパターン形成体により
形成された機能性素子の用途に応じて、ガラス、アルミ
ニウム、およびその合金等の金属、プラスチック、織
物、不織布等を挙げることができる。
たパターンを光触媒含有層上に有するものであり、これ
は上記光触媒含有層上にエネルギーがパターン照射され
て形成されるものである。
おいては、露光されていない部分における表面張力40
mN/mの液体との接触角が、露光された部分における
表面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大
きい接触角となっているパターンであることが好まし
い。
ない領域は、表面張力40mN/mの液体との接触角が
10度以上、好ましくは表面張力30mN/mの液体と
の接触角が10度以上、特に表面張力20mN/mの液
体との接触角が10度以上であることが好ましい。これ
は、パターンにおいて露光していない部分は、本発明に
おいては撥液性が要求される部分であることから、液体
との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、各種
機能性部形成用塗工液等が残存する可能性が生じるため
好ましくないからである。
域は、表面張力40mN/mの液体との接触角が9度未
満、好ましくは表面張力50mN/mの液体との接触角
が10度以下、特に表面張力60mN/mの液体との接
触角が10度以下となるような層であることが好まし
い。露光した部分の液体との接触角が高いと、この部分
での各種機能性部形成用塗工液等の広がりが劣る可能性
があり、精度良く機能性部を形成することができない可
能性があるからである。
射の方法について説明する。
するためにエネルギーのパターン照射が行われるが、こ
こで用いられるエネルギーとしては、光触媒含有層に用
いられている光触媒を励起することができるエネルギー
であれば特に限定されるものではない。例えば、パター
ン照射の項で詳述するように光と熱エネルギーの組合せ
等であってもよいが、通常光が好適に用いられる。
そのバンドギャップによって触媒反応を生じさせる光の
波長が異なる。例えば、硫化カドニウムであれば496
nm、また酸化鉄であれば539nmの可視光であり、
二酸化チタンであれば388nmの紫外光である。した
がって、光であれば可視光であれ紫外光であれ本実施態
様で用いることができる。しかしながら、上述したよう
にバンドギャップエネルギーが高いため光触媒として有
効であり、かつ化学的にも安定で毒性もなく、入手も容
易といった理由から光触媒としては二酸化チタンが好適
に用いられる関係上、この二酸化チタンの触媒反応を生
じさせる紫外光を含む光であることが好ましい。
えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンラ
ンプ等を挙げることができる。この露光に用いる光の波
長は400nm以下の範囲、好ましくは380nm以下
の範囲から設定することができ、また、露光に際しての
光の照射量は、露光された部位が光触媒の作用により親
液性を発現するのに必要な照射量とすることができる。
このようなエネルギーをパターン状に照射する必要があ
る。パターン状に照射する方法としては、特に限定され
るものではないが、通常フォトマスクを用いる方法によ
り行われる。
としては、レーザ等を用いてエネルギーを描画照射する
ような方法でエネルギーのパターン照射を行っても良
い。具体的には、エキシマ、YAG等のレーザーを用い
てパターン状に描画照射する方法を挙げることができ
る。しかしながら、このような方法は、装置が高価、取
り扱いが困難、さらには連続出力ができない等の問題を
有する場合がある。
媒含有層に対し、光触媒反応開始エネルギーを加え、こ
の光触媒反応開始エネルギーが加えられた領域内に反応
速度増加エネルギーをパターン状に加えることにより親
液性領域のパターンを形成するようにしてもよい。この
ようなエネルギーの照射方法を用いてパターンを形成す
ることにより、パターン形成に際して、赤外線レーザ等
の比較的安価で取り扱いが容易である反応速度増加エネ
ルギーを用いることができ、これにより上述したような
問題が生じないからである。
濡れ性の変化した親液性領域のパターンが形成できるの
は、以下の理由による。すなわち、まずパターンを形成
する領域に対して光触媒反応開始エネルギーを加えるこ
とにより、光触媒含有層に対する光触媒の触媒反応を開
始させる。そして、この光触媒反応開始エネルギーが加
えられた領域内に、反応速度増加エネルギーを加える。
このように反応速度増加エネルギーを加えることによ
り、既に光触媒反応開始エネルギーが加えられ、光触媒
の触媒作用により反応が開始されている光触媒含有層内
の反応が、急激に促進される。そして所定の時間、反応
速度増加エネルギーを加えることにより、特性変化層内
の特性の変化を所望の範囲まで変化させ、反応速度増加
エネルギーが加えられたパターンを濡れ性の変化した親
液性領域のパターンとすることができるのである。
ネルギーとは、光触媒が光触媒含有層中の化合物に対し
て、その特性を変化させるための触媒反応を開始させる
エネルギーをいう。
量は、光触媒含有層中の濡れ性の変化を急激に生じない
程度の量である。加えられる光触媒反応開始エネルギー
の量が少ない場合は、反応速度増加エネルギーを加えて
パターンを形成する際の感度が低下するため好ましくな
く、またこの量が多すぎると、光触媒反応開始エネルギ
ーを加えた光触媒含有層の特性の変化の度合いが大きく
なりすぎて、反応速度増加エネルギーを加えた領域との
差異が不明確となってしまうため好ましくない。この加
えるエネルギーの量に関しては、予めエネルギーを加え
る量と光触媒含有層中の濡れ性の変化量とを予備実験等
を行うことにより決定される。
ーとしては、光触媒反応を開始させることができるエネ
ルギーであれば特に限定されるものではないが、中でも
光であることが好ましい。この光については、上記エネ
ルギーの項で説明したものと同様であるので、ここでの
説明は省略する。
始エネルギーが加えられる範囲は、光触媒含有層の一部
分であってもよく、例えばこの光触媒反応開始エネルギ
ーをパターン状に加え、さらに後述する反応速度増加エ
ネルギーもパターン状に加えることにより、濡れ性が変
化した親液性領域のパターンを形成することも可能であ
るが、工程の簡略化、単純化等の理由から、この光触媒
反応開始エネルギーをパターンを形成する領域全面にわ
たって加えることが好ましく、このように全面にわたっ
て光触媒反応開始エネルギーが加えられた領域に反応速
度増加エネルギーをパターン状に加えることにより、光
触媒含有層上に親液性領域のパターンを形成するように
することが好ましい。
ついて説明する。この方法に用いられる反応速度増加エ
ネルギーとは、上記光触媒反応開始エネルギーによって
開始された光触媒含有層の濡れ性を変化させる反応の反
応速度を増加させるためのエネルギーをいう。本実施態
様においては、このような作用を有するエネルギーであ
ればいかなるエネルギーであっても用いることができる
が、中でも熱エネルギーを用いることが好ましい。
触媒含有層に加える方法としては、光触媒含有層上に熱
によるパターンが形成できる方法であれば特に限定され
るものではないが、赤外線レーザによる方法や感熱ヘッ
ドによる方法等を挙げることができる。このような赤外
線レーザとしては、例えば指向性が強く、照射距離が長
いという利点を有する赤外線YAGレーザ(1064n
m)や、比較的安価であるという利点を有するダイオー
ドレーザ(LED;830nm、1064nm、110
0nm)等の他、半導体レーザ、He−Neレーザ、炭
酸ガスレーザ等を挙げることができる。
開始エネルギーを加えることにより、光触媒を活性化さ
せて光触媒含有層内の触媒反応による濡れ性の変化を開
始させ、この濡れ性の変化が生じた部分に反応速度増加
エネルギーを加えてその部分の触媒反応を促進させるこ
とにより、反応速度増加エネルギーが加えられた領域
と、加えられなかった領域との反応速度の差により、親
液性領域のパターンを形成することができる。
説明する。第2実施態様のパターン形成体は、基板と、
この基板上に設けられた光触媒含有層と、この光触媒含
有層上に設けられ、エネルギーが照射された際に光触媒
含有層の作用により液体との接触角が低下するように濡
れ性が変化する濡れ性可変層と有し、上記光触媒含有層
が少なくとも光触媒、およびエネルギーが照射された際
の上記濡れ性可変層の液体との接触角の低下速度を向上
させる第2の成分としての金属元素を有し、さらに上記
濡れ性可変層表面に濡れ性の異なる部位からなるパター
ンを有していることを特徴とするものである。
媒含有層に、濡れ性可変層における液体との接触角の低
下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を含有
するものであるので、エネルギー照射した場合の濡れ性
可変層における濡れ性の変化速度を向上させることがで
きる。したがって、上記第1の実施態様と同様の利点を
有する。また、濡れ性可変層上に機能性部が形成される
ことから、機能性部と光触媒含有層とが直接接触するこ
とがない。よって、光触媒含有層中の光触媒の作用によ
り機能性部が劣化する等の可能性がなく、不具合の生じ
る可能性の少ない機能性素子を得ることができる。
成体の各構成について詳しく説明する。
と、エネルギーが照射された際の上記濡れ性可変層の液
体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分として
の金属元素とを含有するものであり、バインダの有無を
問わない点で上記第1実施態様における光触媒含有層と
異なるものである。
ンダを有する場合は、上記第1実施態様で説明した光触
媒含有層と同様であり、第2の成分としての金属元素の
含有方法等に関しても同様であるので、ここでの説明は
省略する。ただし、第2実施態様においては、光触媒含
有層上の濡れ性は特に変化する必要がないことから、バ
インダ自体に光触媒が作用することによる濡れ性の変化
が生じない場合であっても、第1実施態様のように分解
物質を光触媒含有層に含有させる必要がない。
例えば酸化チタンの場合は、透明基材上に無定形チタニ
アを形成し、次いで焼成により結晶性チタニアに相変化
させる方法等が挙げられる。上記第2の成分としての金
属元素は、無定形チタニアの形成時に添加される。ここ
で用いられる無定形チタニアとしては、例えば四塩化チ
タン、硫酸チタン等のチタンの無機塩の加水分解、脱水
縮合、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチ
タン、テトラ−n−プロポキシチタン、テトラブトキシ
チタン、テトラメトキシチタン等の有機チタン化合物を
酸存在下において加水分解、脱水縮合によって得ること
ができる。
元素については、その種類および添加量等に関して、上
記第1の実施態様と同様であるので、ここでの説明は省
略する。また、バインダを有する場合の光触媒含有層の
製造方法は、上述した第1実施態様と同様であるので、
これについての説明も省略する。
変層が形成される。この濡れ性可変層は、光触媒含有層
の作用により濡れ性が変化する層であれば特に限定され
るものではないが、上記第1実施態様の光触媒含有層中
のバインダと同様の材料で形成することが好ましい。な
お、このように上記第1実施態様の光触媒含有層中のバ
インダと同様の材料で形成した場合の濡れ性可変層の材
料および形成方法に関しては、上記第1実施態様と同様
であるので、ここでの説明は省略する。
厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、
0.001μmから1μmであることが好ましく、特に
好ましくは0.01〜0.1μmの範囲内である。
層を用いることにより、隣接する光触媒含有層中の光触
媒の作用により、上記成分の一部である有機基や添加剤
の酸化、分解等の作用を用いて、露光部分の濡れ性を変
化させて親液性とし、非露光部との濡れ性に大きな差を
生じさせることができる。よって、各種機能性部形成用
塗工剤等との受容性(親液性)および反撥性(撥液性)
を高めることによって、利用価値の高いパターン形成体
とすることができる。
されていない部分における表面張力40mN/mの液体
との接触角を、露光された部分における表面張力40m
N/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角とす
ることが可能な層であることが好ましい。このように、
少なくとも接触角の差が1度以上あれば、各種機能性部
形成用塗工液を親液性領域に沿って塗布することが容易
となるからである。
は、表面張力40mN/mの液体との接触角が10度以
上、好ましくは表面張力30mN/mの液体との接触角
が10度以上、特に表面張力20mN/mの液体との接
触角が10度以上であることが好ましい。これは、露光
していない部分は、本発明においては撥液性が要求され
る部分であることから、液体との接触角が小さい場合
は、撥液性が十分でなく、各種機能性部形成用塗工液等
が残存する可能性が生じるため好ましくないからであ
る。
体との接触角が低下して、表面張力40mN/mの液体
との接触角が9度未満、好ましくは表面張力50mN/
mの液体との接触角が10度以下、特に表面張力60m
N/mの液体との接触角が10度以下となるような層で
あることが好ましい。露光した部分の液体との接触角が
高いと、この部分での各種機能性部形成用塗工液等の広
がりが劣る可能性があり、精度良く機能性部を形成する
ことができない可能性があるからである。
施態様における光触媒含有層の説明中「フッ素の含有」
の項で記載したものと同様にして同様のフッ素を含有さ
せることができる。
るパターン 本実施態様の基材に関しては、上記第1実施態様と同様
であるので、ここでの説明は省略する。また、濡れ性の
異なる部位からなるパターンについては、パターンが形
成されるのが第1実施態様では光触媒含有層上であるの
に対し、本実施態様では濡れ性可変層上である点を除
き、第1実施態様と同様であるので、ここでの説明は省
略する。
て説明する。第3実施態様のパターン形成体は、基板
と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、この光触
媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射された際に光
触媒含有層の作用により分解除去される分解除去層を有
し、上記光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエネ
ルギー照射された際の上記分解除去層の分解除去速度を
向上させる第2の成分としての金属元素を有し、さらに
上記分解除去層が光触媒含有層上にパターン状に形成さ
れていることを特徴とする。
用により分解除去され得る分解除去層を光触媒含有層上
に有することにより、露光された部分は光触媒の作用に
より分解され除去される。したがって、露光された部分
は光触媒含有層が表面に残存することになり、露光され
ていない部分は分解除去層が表面に露出することにな
る。よって、例えば分解除去層を撥液性の材料で形成
し、光触媒含有層を親液性の材料で形成し、エネルギー
をパターン照射して光触媒を作用させることによりその
部分の分解除去層が除去され、これにより濡れ性の異な
るパターンを光触媒含有層上に形成することができる。
上記光触媒含有層に、分解除去層の分解除去速度を向上
させる第2の成分としての金属元素を含有するものであ
る。したがって、エネルギー照射した場合の分解除去層
の分解除去速度を向上させることができる。よって、短
時間のエネルギー照射により、分解除去層が除去された
パターンを形成することが可能であり、パターン形成体
の製造効率が向上し、コスト的に有利なパターン形成体
を提供することができる。
たように、分解除去層が撥液性であり光触媒含有層が親
液性である場合が好ましいが、本発明はこれに限定され
るものではない。すなわち、光触媒含有層が撥液性であ
り、分解除去層が親液性であってもよい。この場合は、
撥液性となる部分を露光して、分解除去層を分解除去
し、光触媒含有層を露出させる。これにより、露光した
部分は撥液性となり、露光しなかった部分は分解除去層
が残存して親液性となる。
層との表面張力40mN/mの液体に対する接触角の差
異であるが、少なくとも1度以上異なることが好まし
く、特に10度以上異なることが好ましい。この液体と
の接触角の差異が小さい場合は、この液体との接触角の
差異を利用して行う機能性部の形成が困難となるためで
ある。
と同様であるのでここでの説明は省略する。ただし、分
解除去層が除去されて露出した表面が分解除去層の濡れ
性とは異なる濡れ性を有する必要がある。この場合、上
述したように、光触媒含有層が親液性を有することが好
ましく、特に表面張力40mN/mの液体に対する接触
角が19度未満であることが好ましく、さらに好ましく
は10度以下であることである。
触媒の作用により分解除去される。したがって、露光さ
れた部分は光触媒含有層が表面に露出することになる。
この部分は親液性が要求される部分であることから、光
触媒含有層上の表面張力40mN/mの液体に対する接
触角が上記範囲を超える場合は、この部分での各種機能
性部形成用塗工液等の広がりが劣る可能性があり、得ら
れる機能性素子の品質上問題となる場合があるからであ
る。
との接触角が低下し、上記範囲内となるものであっても
よい。これは、分解除去層が光を透過する場合は、分解
除去層を露光するに際して分解除去層を透過して光触媒
含有層も露光されるからである。
に形成されたものである。この分解除去層は、露光され
た際に光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去さ
れるものであれば特に限定されるものではないが、表面
張力40mN/mの液体に対する接触角が20度以上、
特に好ましくは30度以上のものであることが好まし
い。
部分は分解除去層が残存することになる。ここで、露光
されない部分は、上述したように撥液性を示す方が好ま
しい部分である。よって、分解除去層上の表面張力40
mN/mの液体に対する接触角が上記範囲より小さい場
合は、撥液性が十分でなく、各種機能性部形成用塗工液
等が残存する可能性が生じるため好ましくないからであ
る。
れた部分、すなわち親液性領域の間に残存する。このよ
うな場合には、この分解除去層は親液性領域を区切る撥
液性の凸部として用いることが可能となり、各種機能性
部形成用塗工液を塗布する際に精度よく塗布することが
できる。
しては、上述した分解除去層の特性、すなわち露光によ
り隣接する光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除
去される材料で、かつ好ましくは表面張力40mN/m
の液体に対する接触角が上述した範囲となる材料であ
る。
系、フッ素系またはシリコーン系の非イオン界面活性剤
を挙げることができる。このようなものとして具体的に
は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル、パーフルオロアル
キルエチレンオキシド付加物、もしくはパーフルオロア
ルキルアミンオキシド等を挙げることができる。
系界面活性剤であれば、NIKKOL BL、BC、B
O、BBの各シリーズ(商品名、日本サーファクタント
工業社製)、フッ素系あるいはシリコン系の非イオン系
界面活性剤であれば、ZONYL FSN、FSO(商
品名、デュポン社製)、サーフロンS−141、145
(商品名、旭硝子社製)、メガファックF−141、1
44(商品名、大日本インキ社製)、フタージェント
F200、F251(商品名、ネオス社製)、ユニダイ
ンDS−401、402(商品名、ダイキン工業社
製)、フロラードFC−170、176(商品名、スリ
ーエム社製)として入手することができる。
オン系、アニオン系、両性界面活性剤を用いることが可
能であり、具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナ
トリウム、アルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフ
ルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルベ
タイン等を挙げることができる。
活性剤以外にも種々ポリマーもしくはオリゴマーを用い
ることができる。このようなポリマーもしくはオリゴマ
ーとしては、例えばポリビニルアルコール、不飽和ポリ
エステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタ
レート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、
ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリ
イミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、
ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢
酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、
ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピ
クロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等
を挙げることができる。本発明においては、中でもポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビ
ニル等の水との接触角の高い撥液性のポリマーを用いる
ことが好ましい。
必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布
液を調製し、この塗布液を光触媒含有層上に塗布するこ
とにより形成することができる。塗布はスピンコート、
スプレーコート、ディッブコート、ロールコート、ビー
ドコート等の公知の塗布方法により行うことができる。
みは光触媒による分解速度等の関係より、0.001μ
mから1μmであることが好ましく、特に好ましくは
0.01〜0.1μmの範囲内である。
ここでの説明は省略する。また分解除去層のパターンの
形成に際して照射するエネルギーおよびエネルギーのパ
ターン照射方法に関しては、上述した第1の実施態様と
同様であるのでここでの説明は省略する。ただし、表面
の濡れ性の変化に関しては、本実施態様は上述したよう
に分解除去層の除去による濡れ性の差によるパターンの
形成でありることから、上記第1の実施態様とは異な
り、上記本実施態様における説明のようにして形成さ
れ、具体的な濡れ性の差は、上記分解除去層上の濡れ性
と光触媒含有層上の濡れ性の差により形成される。
ンに対応した部位上に機能性部を配置することにより種
々の機能性素子を得ることができる。
反射性、偏光性、光選択透過性、非線形光学性、蛍光あ
るいはリン光等のルミネッセンス、フォトクロミック性
等)、磁気的(硬磁性、軟磁性、非磁性、透磁性等)、
電気・電子的(導電性、絶縁性、圧電性、焦電性、誘電
性等)、化学的(吸着性、脱着性、触媒性、吸水性、イ
オン伝導性、酸化還元性、電気化学特性、エレクトロク
ロミック性等)、機械的(耐摩耗性等)、熱的(伝熱
性、断熱性、赤外線放射性等)、生体機能的(生体適合
性、抗血栓性等)な各種の機能を意味するものである。
ターンに対応した部位へ機能性部の配置は、濡れ性が変
化したパターンが形成されていることから、機能性部形
成用塗工液をパターン形成体上に塗布することにより、
濡れ性の良好な親液性領域のみ機能性部形成用組塗工液
が付着することになり、容易にパターン形成体のパター
ンに対応した部位に機能性部を配置することができる。
この場合には、パターン形成体の未露光部は、臨界表面
張力が50mN/m以下、好ましくは30mN/m以下
であることが望ましい。
としては、上述したように機能性素子の機能、機能性素
子の形成方法等によって大きく異なるものであるが、例
えば、紫外線硬化型モノマー等に代表される溶剤で希釈
されていない組成物や、溶剤で希釈した液体状の組成物
等を用いることができる。また、機能性部形成用塗工液
としては粘度が低いほど短時間にパターンが形成できる
ことから特に好ましい。ただし、溶剤で希釈した液体状
組成物の場合には、パターン形成時に溶剤の揮発による
粘度の上昇、表面張力の変化が起こるため、溶剤が低揮
発性であることが望ましい。
としては、パターン形成体に付着等させて配置されるこ
とにより機能性部となるものであってもよく、またパタ
ーン形成体上に配置された後、薬剤により処理され、も
しくは紫外線、熱等により処理された後に機能性部とな
るものであってもよい。この場合、機能性部形成用塗工
液の結着剤として、紫外線、熱、電子線等で効果する成
分を含有している場合には、硬化処理を行うことにより
素早く機能性部が形成できることから好ましい。
に説明すると、機能性部形成用塗工液は、ディップコー
ト、ロールコート、ブレードコート、スピンコート等の
塗布手段、インクジェット等を含むノズル吐出手段等の
手段を用いてパターン形成体上に形成された親液性領域
のパターン上に機能性部を形成する。
具体的には、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を挙げ
ることができる。
用いられるものであり、赤、緑、青等の複数の画素部が
ガラス基板等上に高精細なパターンで形成されたもので
ある。本発明のパターン形成体をこのカラーフィルタの
製造に用いることにより、低コストで高精細なカラーフ
ィルタとすることができる。すなわち、濡れ性が変化し
たパターン上の親液性領域に、例えばインクジェット装
置等によりインク(機能性部形成用塗工液)を付着・硬
化させることにより、容易に画素部(機能性部)を形成
することができ、これにより少ない工程数で高精細なカ
ラーフィルタを得ることができる。
場合は、濡れ性が変化したパターンの親液性上にレンズ
形成用組成物(機能性部形成用塗工液)を滴下すると、
このレンズ形成用組成物は親液性領域のみに広がり、さ
らに滴下することにより液滴の接触角を大きくすること
ができる。このレンズ形成用組成物を硬化させることに
より種々の形状あるいは焦点距離のものを得ることが可
能となり、高精細なマイクロレンズを得ることができ
る。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
フルオロアルキルシラン(トーケムプロダクツ社製、商
品名:MF-160E、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]-
Nエチルパーフルオロオクタンスルホンアミドのイソプ
ロピルエーテル50重量%溶液)0.001g、酸化チタンゾル
(石原産業社製、商品名:STK-01)を2g、塩化第二鉄
0.001gを混合し100℃で20分間攪拌した。なお、
この場合の酸化チタンを1とした場合の鉄としてのモル
比は約0.005となる。
ス基板上にスピンコーティング法によりコートし、20
分間、150℃で加熱後、厚さ0.15μmの光触媒含
有層を形成した。
準液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA
-Z型)により測定した結果、70度であった。
により20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行っ
た結果、40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角が0
度になるまでに30秒間要した。
加えずに同様に光触媒含有層を作製した。この光触媒含
有層の40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角を接触
角測定器(協和界面科学製CA-Z型)により測定した結
果、70度であった。
により20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行っ
た結果、40mN/mの濡れ指数標準液が0度になるまでに
120秒間要した。
g、酸化チタンゾル(石原産業社製、商品名:STK-01)
を2g、塩化第二鉄0.001gを混合し100℃で20分間
攪拌した。なお、この場合の酸化チタンを1とした場合
の鉄としてのモル比は約0.005となる。
ス基板上にスピンコーティング法によりコートし、20
分間、150℃で加熱後、厚さ0.15μmの光触媒含
有層を得た。
プロダクツ社製、商品名:MF-160E、N-[3-(トリメトキ
シシリル)プロピル]-Nエチルパーフルオロオクタンスル
ホンアミドのイソプロピルエーテル50重量%溶液)0.
001g、シリカゾルであるグラスカHPC7002(商品名、日
本合成ゴム社製)0.6g、アルキルアルコキシシラン
であるHPC402H(商品名、日本合成ゴム社製)0.2g
を混合し100℃で20分間攪拌した。この溶液を前記
光触媒含有層上に同様にコートし20分間、150℃で
加熱後、厚さ0.05μmの濡れ性変化層を得た。
準液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA
-Z型)により測定した結果、65度であった。
により20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行っ
た結果、40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角が0
度になるまでに60秒間要した。
ずに同様に光触媒含有層を作製した。次いで実施例2同
様に濡れ性変化層を形成した。40mN/mの濡れ指数標準
液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z
型)により測定した結果、65度であった。
により20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行っ
た結果、40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角が0
度になるまでに180秒間要した。
g、酸化チタンゾル(石原産業社製、商品名:STK-01)
を2g、塩化第二鉄0.001gを混合し100℃で20分間攪拌
した。なお、この場合の酸化チタンを1とした場合の鉄
としてのモル比は約0.005となる。
ス基板上にスピンコーティング法によりコートし、20
分間150℃で加熱後、厚さ0.15μmの光触媒含有
層を得た。
液を調整し前記光触媒含有層上にスピンコーティング法
によりコートし、20分間150℃で加熱後、厚さ0.
1μmの分解除去層を形成した。
液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z
型)により測定した結果、55度であった。
より20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行った
結果、分解除去層が分解除去され、40mN/mの濡れ指数
標準液に対する接触角が0度である光触媒含有層が表れ
るまでに40秒間要した。
ずに同様に光触媒含有膜を作製した。次いで実施例3同
様に分解除去層を形成した。40mN/mの濡れ指数標準液
に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z
型)により測定した結果、55度であった。
より20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行った
結果、分解除去層が分解除去され、40mN/mの濡れ指数
標準液に対する接触角が0度である光触媒含有層が表れ
るまでに165秒要した。
角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素
を含有するものであるので、エネルギー照射した場合の
光触媒含有層等の濡れ性の変化する層上での濡れ性の変
化速度が速いことから、所定の濡れ性の差を有するパタ
ーンを形成する場合は、短時間の照射で形成することが
でき、パターン形成体の製造効率が向上し、コスト的に
有利なパターン形成体を提供することができる。また、
効率的に許容される範囲の照射時間で、濡れ性の差がよ
り大きい濡れ性の異なるパターンを形成することができ
ることから、このパターン形成体上に機能性部を付着さ
せて得られる機能性素子を高精度に製造することができ
るという効果を奏するものである。
Claims (17)
- 【請求項1】 基板と、この基板上に設けられ、エネル
ギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低
下するように濡れ性が変化する層であり、かつ少なくと
も光触媒、エネルギー照射された際の前記液体との接触
角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元
素、およびバインダを含有する光触媒含有層とを有し、
前記光触媒含有層表面に濡れ性の異なる部位からなるパ
ターンを有していることを特徴とするパターン形成体。 - 【請求項2】 前記光触媒含有層が、エネルギー照射に
よる光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含
有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を含
むことを特徴とする請求項1記載のパターン形成体。 - 【請求項3】 前記バインダが、YnSiX(4-n)(ここ
で、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、
アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはア
ルコキシル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの
整数である。)で示される珪素化合物の1種または2種
以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物である
オルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載のパターン形成体。 - 【請求項4】 前記光触媒含有層は、エネルギーが照射
されていない部分における表面張力40mN/mの液体
との接触角を、エネルギーが照射された部分における表
面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大き
い接触角とする光触媒含有層であることを特徴とする請
求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載のパ
ターン形成体。 - 【請求項5】 基板と、この基板上に設けられた光触媒
含有層と、この光触媒含有層上に設けられ、エネルギー
が照射された際に光触媒含有層の作用により液体との接
触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性可変層と
有し、前記光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエ
ネルギーが照射された際の前記濡れ性可変層の液体との
接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属
元素を有し、さらに前記濡れ性可変層表面に濡れ性の異
なる部位からなるパターンを有していることを特徴とす
るパターン形成体。 - 【請求項6】 前記濡れ性可変層が、YnSiX
(4-n)(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル
基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基
を示し、Xはアルコキシル基またはハロゲンを示す。n
は0〜3までの整数である。)で示される珪素化合物の
1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分
解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることを特
徴とする請求項5記載のパターン形成体。 - 【請求項7】 前記濡れ性可変層は、エネルギーが照射
されていない部分における表面張力40mN/mの液体
との接触角を、エネルギーが照射された部分における表
面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大き
い接触角とする濡れ性可変層であることを特徴とする請
求項5または請求項6に記載のパターン形成体。 - 【請求項8】 基板と、この基板上に設けられた光触媒
含有層と、この光触媒含有層上に設けられ、エネルギー
が照射された際に光触媒含有層の作用により分解除去さ
れる分解除去層を有し、前記光触媒含有層が少なくとも
光触媒、およびエネルギー照射された際の前記分解除去
層の分解除去速度を向上させる第2の成分としての金属
元素を有し、さらに前記分解除去層が光触媒含有層上に
パターン状に形成されていることを特徴とするパターン
形成体。 - 【請求項9】 前記分解除去層が、炭化水素系、フッ素
系またはシリコーン系の非イオン界面活性剤であること
を特徴とする請求項8記載のパターン形成体。 - 【請求項10】 前記第2の成分としての金属元素が、
バナジウム(V)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニ
ッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ルテニウ
ム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pb)、
銀(Ag)、オスミウム(Os)、イリジウム(I
r)、白金(Pt)、および金(Au)からなる群から
選択される少なくとも一種の金属元素であることを特徴
とする請求項1から請求項9までのいずれかの請求項に
記載のパターン形成体。 - 【請求項11】 前記第2の成分としての金属元素が、
Fe(鉄)であることを特徴とする請求項10に記載の
パターン形成体。 - 【請求項12】 前記光触媒が、酸化チタン(Ti
O2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、チ
タン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化タングス
テン(WO3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、および酸
化鉄(Fe2O3)から選択される1種または2種以上の
物質であることを特徴とする請求項1から請求項11ま
でのいずれかの請求項に記載のパターン形成体。 - 【請求項13】 前記光触媒が酸化チタン(TiO2)
であることを特徴とする請求項12記載のパターン形成
体。 - 【請求項14】 前記光触媒含有層中の、前記光触媒に
対する第2の成分としての金属元素のモル比が、光触媒
を1とした場合、0.00001〜0.5の範囲内であ
ることを特徴とする請求項1から請求項13までのいず
れかの請求項に記載のパターン形成体。 - 【請求項15】 請求項1から請求項14までのいずれ
かの請求項に記載のパターン形成体上の濡れ性の異なる
パターンに対応した部位上に機能性部が配置されたこと
を特徴とする機能性素子。 - 【請求項16】 請求項15記載の機能性素子の機能性
部が、画素部であることを特徴とするカラーフィルタ。 - 【請求項17】 請求項15記載の機能性素子の機能性
部が、レンズであることを特徴とするマイクロレンズ。
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