JP2004151428A

JP2004151428A - Method for manufacturing functional element

Info

Publication number: JP2004151428A
Application number: JP2002317265A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yamamoto; 学山本
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP4245329B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a functional element, in which a functional part can be formed with high precision and it is easy to control the film thickness of a target shape. <P>SOLUTION: Provided is a method for manufacturing a functional element, which includes a a function projection forming stage for forming a functional projection by applying coating liquid for functional layer formation onto a functional-projection forming hydrophilic area of a substrate for pattern forming body which has a liquid-repellent area and the functional-projection forming hydrophilic area formed in the liquid-repellent area and having hydrophilic property, a functional-projection setting stage for setting the function projection so that the functional projection is not united with the functional-layer forming coating liquid, a functional inner part forming stage for forming a functional inner part by coating a functional inner area surrounded with the functional projection with the functional-layer forming coating liquid by a discharging method, and a functional-layer setting stage for setting the functional layer composed of the functional projection and functional inner part. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタやマイクロレンズをはじめとする機能性部の形状が制御可能な機能性素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパーソナルコンピューターの発達や携帯電話の普及に伴い、より高精細でかつ薄層軽量なディスプレイの製造競争が激化している。その中で、有機エレクトロルミネッセント（以下、エレクトロルミネッセントをＥＬと略す場合がある。）素子、カラーフィルタ（以下、カラーフィルタをＣＦと略す場合がある。）、色変換フィルター等は、そのような要求を満足し、次世代のディスプレイを担うものとして注目されている。
【０００３】
これら有機ＥＬ素子、ＣＦ、色変換フィルターを構成する複数の機能層の中には、微細なパターニングを必要とするものが多く、そのような微細なパターニングを行う方法として吐出法が用いられている。吐出法は、パターニング精度に優れ、かつ製造効率に優れている等利点の多い方法である。
【０００４】
さらに、吐出法は、吐出装置本体のノズル口から、粒状または霧状の塗工液を吐出し、目的箇所に着弾させ塗布する方法であるため、その塗工液としては、ノズル口から容易に吐出させることが可能な粘度、すなわち比較的希薄な濃度の塗工液であることが要求される。しかし、希薄な濃度の塗工液は粘度が低いため塗布後、過剰な濡れ広がりによりパターニング精度を低下させるおそれがある。このような塗工液の過剰な濡れ広がりを防止する手段として、隔壁等の設置や塗布する対象物に予め濡れ性の差を設けるなどの方法により、パターンの精度を向上させる方法が提案されている。
【０００５】
上述のような方法を講じて形成された機能層の形状は、図１０に示すような凸形状、または図１１に示すような、凹形状の形状となることが多い。このような形状の機能層は、中心部と端部とで膜厚に差があり、この差が大きい場合は、機能性素子の種類によっては、この差を原因として不都合が生じる可能性がある。例えば、凸形状または凹形状の形状の機能層が有機ＥＬ素子の発光層、ＣＦの着色層または色変換フィルターの色変換層等の用途に用いられた場合、中心部と端部との膜厚の差から色調ムラが生じ高精細な発色を妨げ、素子寿命を低下させるといった影響を及ぼす。
【０００６】
また、機能性素子の種類によっては、図１０または図１１に示すように中心部と端部とで膜厚が異なることが好ましい場合があるが、この際中心部と端部との膜厚の制御が困難であるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のことから、高精細に機能性部を形成することが可能であり、かつ目的とする形状の膜厚の制御が容易である機能性素子の製造方法の提供が望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は請求項１に記載するように、撥液性領域と、上記撥液性領域内に機能性層を形成するパターンの外周に沿って形成され、かつ親液性を有する機能性凸部形成用親液性領域とを有するパターン形成体用基板の、上記機能性凸部形成用親液性領域上に機能性層形成用塗工液を塗布し、機能性凸部を形成する機能性凸部形成工程と、
上記機能性凸部を、後に塗布される上記機能性層形成用塗工液と一体化しない程度に硬化させる機能性凸部硬化工程と、
上記機能性凸部で囲われた機能性内側領域に、上記機能性層形成用塗工液を吐出法により塗布し、機能性内側部を形成する機能性内側部形成工程と、
上記機能性凸部と上記機能性内側部とからなる機能性層を硬化する機能性層硬化工程と
を有することを特徴とする機能性素子の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明においては、機能性層を形成するパターンの外周に沿って、まず機能性凸部を形成する。これにより、この機能性凸部に囲われた機能性内側領域に機能性層形成用塗工液を塗布した際、機能性層形成用塗工液は、機能性凸部により機能性内側領域に留められ、この機能性内側領域に塗布される機能性層形成用塗工液の量等により、機能性凸部および機能性内側部からなる機能性層の形状を調整することが可能となり、機能性層を平坦な層や、凹状の層とすることが可能となるのである。
【００１０】
また、本発明においては、機能性層が形成される上記パターン形成体用基板が、撥液性領域内に、機能性凸部を形成するパターン状に形成された機能性凸部形成用親液性領域を有することによって、濡れ性の差を利用して機能性層形成用塗工液を塗布し、高精細な機能性凸部を形成することが可能となる。さらにこの機能性凸部を利用して機能性層を形成することから、機能性層を高精細に形成することが可能となるのである。
【００１１】
また、上記請求項１に記載された発明においては、請求項２に記載するように、上記パターン形成体用基板の前記撥液性領域における前記機能性層形成用塗工液との接触角と、前記機能性凸部形成用親液性領域における上記機能性層形成用塗工液との接触角との差が、２０°以上であることが好ましい。上記パターン形成体用基板上の撥液性領域と親液性領域との、上記機能性層形成用塗工液との接触角差が上記範囲より低い場合には、機能性層形成用塗工液を塗布した際に、撥液性領域にも機能性層形成用塗工液が付着してしまう可能性があり、高精細に機能性凸部を形成することが困難となるからである。
【００１２】
また、上記請求項１または請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載するように、上記パターン形成体用基板が、外部刺激により液体に対する接触角が低下する濡れ性変化層を有し、上記濡れ性変化層上にパターン状に外部刺激を与えることにより、上記機能性凸部形成用親液性領域が形成されたものであることが好ましい。これにより、上記パターン形成体用基板上に、目的とする上記機能性凸部形成用親液性領域を容易に形成することが可能となり、製造効率等の面からも好ましいからである。
【００１３】
上記請求項３に記載の発明においては、請求項４に記載するように、上記機能性凸部硬化工程後、上記機能性内側領域に外部刺激を与え、機能性内側部形成用親液性領域を形成する機能性内側部形成用親液性領域形成工程を有していてもよい。上記機能性内側部を形成する際に、機能性内側領域が撥液性であっても、機能性層形成用塗工液は機能性凸部に囲まれた機能性内側領域に留められることから、機能性内側部とすることが可能であるが、機能性内側領域を親液性領域とすることにより、機能性層形成用塗工液が機能性内側領域に密着し、形成された機能性層を強度の高いものとすることが可能となるからである。
【００１４】
上記請求項３または請求項４に記載の発明においては、請求項５に記載するように、上記パターン形成体用基板が、基材と、上記基材上に形成された濡れ性変化層とを有していても良い。上記濡れ性変化層が自己支持性を有する場合には、上記濡れ性変化層は基材上に形成されていなくてもよいが、上記濡れ性変化層に自己支持性がない場合や、上記濡れ性変化層に強度が必要な場合等には、上記濡れ性変化層が基材上に形成されていてもよいからである。
【００１５】
上記請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項６に記載するように、上記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ上記濡れ性変化層が少なくとも光触媒およびバインダを含有し、かつ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光触媒含有層であってもよい。
【００１６】
上記濡れ性変化層が、上記光触媒含有層であることにより、エネルギー照射に伴い、上記光触媒含有層自体の光触媒の作用により、液体との接触角が低下した親液性領域を形成することが可能となるからである。
【００１７】
上記請求項６に記載の発明においては、請求項７に記載するように、上記バインダが、オルガノポリシロキサンを含有する層であることが好ましい。本発明において、光触媒含有層に要求される特性としては、エネルギーが照射されていない場合は撥液性であり、エネルギーが照射された場合は光触媒含有層中の光触媒の作用により親液性となるといった特性である。このような特性を光触媒含有層に付与する材料として、オルガノポリシロキサンを用いることが好ましいからである。
【００１８】
上記請求項７に記載の発明においては、請求項８に記載するように、上記オルガノポリシロキサンが、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンであることが好ましい。上記オルガノポリシロキサンが、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンであることが好ましい。このようにフルオロアルキル基を含有するものであれば、エネルギー照射部分と未照射部分との濡れ性の差を大きくすることが可能となるからである。
【００１９】
上記請求項７または請求項８に記載の発明においては、請求項９に記載するように、上記オルガノポリシロキサンが、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（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。このようなオルガノポリシロキサンを用いることにより、上述したような濡れ性の変化に対する特性を発揮することができるからである。
【００２０】
上記請求項３から請求項５までのいずれか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、上記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ上記濡れ性変化層が、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層と、上記光触媒処理層上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、表面の液体との接触角が低下する層である表面変化型濡れ性変化層とからなる層であってもよい。上記濡れ性変化層が、上記光触媒処理層および上記表面変化型濡れ性変化層とからなることにより、エネルギー照射に伴い、上記光触媒処理層中の光触媒の作用により上記表面変化型濡れ性変化層の表面に親液性領域を形成することが可能となるからである。また、上記光触媒処理層と、形成される機能性部とが接触しないことから、上記機能性部が光触媒の影響を経時的に受ける可能性が少なく、高品質な機能性素子とすることが可能となるからである。
【００２１】
上記請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１１に記載するように、上記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ上記濡れ性変化層が、光触媒を含有する光触媒処理層および基体を有する光触媒処理層側基板を、上記濡れ性変化層と上記光触媒処理層とが２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置された後、所定の方向からエネルギー照射されることにより、表面の液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する表面変化型濡れ性変化層であってもよい。上記濡れ性変化層が、上記表面変化型濡れ性変化層であることにより、エネルギー照射に伴い、上記光触媒処理層側基板中の光触媒の作用により表面の液体との接触角が低下し、親液性領域を形成することが可能となるからである。
【００２２】
上記請求項１０または請求項１１に記載の発明においては、請求項１２に記載するように、上記表面変化型濡れ性変化層が、オルガノポリシロキサンを含有する層であることが好ましい。本発明において、表面変化型濡れ性変化層に要求される特性としては、エネルギーが照射されていない場合は撥液性であり、エネルギーが照射された場合は光触媒処理層中の光触媒の作用により親液性となるといった特性である。このような特性を表面変化型濡れ性変化層に付与する材料として、オルガノポリシロキサンを用いることが好ましいからである。
【００２３】
上記請求項１２に記載の発明においては、請求項１３に記載するように、上記オルガノポリシロキサンが、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンであることが好ましい。上記オルガノポリシロキサンが、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンであることが好ましい。このようにフルオロアルキル基を含有するものであれば、エネルギー照射部分と未照射部分との濡れ性の差を大きくすることが可能となるからである。
【００２４】
上記請求項１３に記載の発明においては、請求項１４に記載するように、上記オルガノポリシロキサンが、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（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。このようなオルガノポリシロキサンを用いることにより、上述したような濡れ性の変化に対する特性を発揮することができるからである。
【００２５】
上記請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１５に記載するように、上記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ上記濡れ性変化層が、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層と、上記光触媒処理層上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去される分解除去型濡れ性変化層であり、かつ上記分解除去型濡れ性変化層に対する液体の接触角と、上記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した前記光触媒処理層に対する液体の接触角とが異なる層とからなる層であってもよい。上記濡れ性変化層が、上記光触媒処理層と、その上に形成された上記分解除去型濡れ性変化層とからなることにより、エネルギー照射に伴い、上記光触媒処理層中の光触媒の作用により、例えば上記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した光触媒処理層を親液性領域、上記分解除去型濡れ性変化層を撥液性領域とすることが可能となり、親液性領域と撥液性領域とからなるパターンを形成することが可能となるからである。
【００２６】
上記請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１６に記載するように、上記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ上記濡れ性変化層が、光触媒を含有する光触媒処理層および基体を有する光触媒処理層側基板を、上記濡れ性変化層と上記光触媒処理層とが２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置された後、所定の方向からエネルギー照射されることにより、分解除去される分解除去型濡れ性変化層であり、上記分解除去型濡れ性変化層に対する液体の接触角と、上記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した基材に対する液体の接触角とが異なる層であってもよい。
【００２７】
上記濡れ性変化層が、上記分解除去型濡れ性変化層であることにより、エネルギー照射に伴い、上記光触媒処理層側基板における上記光触媒処理層中の光触媒の作用により、上記分解除去型濡れ性変化層を分解除去することが可能となり、例えば上記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した基材を親液性領域、上記分解除去型濡れ性変化層を撥液性領域とする、親液性領域と撥液性領域とからなるパターンを形成することが可能となるからである。
【００２８】
上記請求項１５または請求項１６に記載の発明においては、請求項１７に記載するように、上記分解除去型濡れ性変化層が、自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロジェット膜、もしくは交互吸着膜のいずれかであることが好ましい。上記分解除去型濡れ性変化層が、上記の膜であることにより、比較的強度の高い欠陥のない膜を形成することが可能となるからである。
【００２９】
上記請求項６から請求項１７までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１８に記載するように、上記光触媒が、上記光触媒が、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）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１９に記載するように、上記光触媒が酸化チタン（ＴｉＯ_２）であることが好ましい。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。
【００３０】
上記請求項１から請求項１９までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項２０に記載するように、上記機能性内側部形成工程における吐出法が、インクジェット法であることが好ましい。上記吐出法が、インクジェット法であることにより、製造効率やコストの面から好ましいからである。
【００３１】
また、本発明は請求項２１に記載するように、請求項１から請求項２０までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法により製造されたカラーフィルタを提供する。
【００３２】
本発明によれば、上記機能性層が画素部であることにより、高精細な画素部を有するカラーフィルタとすることができ、また、画素部の形状や膜厚等を調整することが可能となることから、様々な用途に使用可能なカラーフィルタとすることができる。
【００３３】
また、本発明は請求項２２に記載するように、請求項１から請求項２０までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法により製造されたマイクロレンズを提供する。
【００３４】
本発明によれば、上記機能性層がレンズであることにより、高精細なレンズを有するマイクロレンズとすることができ、また、レンズの形状や膜厚等を調整することが可能となることから、様々な用途に使用可能なマイクロレンズとすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明は、機能性素子の製造方法に関するものである。以下、本発明の機能性素子の製造方法について詳しく説明する。
【００３６】
本発明の機能性素子の製造方法は、
撥液性領域と、上記撥液性領域内に機能性層を形成するパターンの外周に沿って形成され、かつ親液性を有する機能性凸部形成用親液性領域とを有するパターン形成体用基板の、上記機能性凸部形成用親液性領域上に機能性層形成用塗工液を塗布し、機能性凸部を形成する機能性凸部形成工程と、
上記機能性凸部を、後に塗布される上記機能性層形成用塗工液と一体化しない程度に硬化させる機能性凸部硬化工程と、
上記機能性凸部で囲われた機能性内側領域に、上記機能性層形成用塗工液を吐出法により塗布し、機能性内側部を形成する機能性内側部形成工程と、
上記機能性凸部と上記機能性内側部とからなる機能性層を硬化する機能性層硬化工程と
を有することを特徴とするものである。
【００３７】
本発明の機能性素子の製造方法の一例を、図を用いて説明する。本発明の機能性素子の製造方法は、例えば図１の平面図で示すように、まずパターン形成体用基板１として、撥水性領域２と、その撥液性領域２内に、機能性層を形成するパターンの外周に沿って形成され、かつ親液性を有する機能性凸部形成用親液性領域３とを有するものを用意する。ここで、最終的に機能性層が形成される領域は、機能性凸部形成用親液性領域３とその内側の撥液性領域である機能性内側領域４とを合わせた領域である。このパターン形成体用基板１の概略断面図を図２（ａ）に示す。
【００３８】
次に、上記機能性凸部形成用親液性領域３上に機能性層形成用塗工液を塗布し、機能性凸部５を形成する機能性凸部形成工程を行う（図２（ｂ））。この際、上記パターン形成体１上の撥液性領域２内に、上記機能性凸部形成用親液性領域３が形成されていることにより、機能性層形成用塗工液は撥液性領域２および機能性内側領域４には付着せず、機能性凸部形成用親液性領域３上のみに付着する。これにより、機能性凸部５を目的とするパターン状に高精細に形成することが可能となるのである。
【００３９】
次に、上記機能性凸部形成工程で形成された機能性凸部５を、後に塗布される機能性層形成用塗工液と一体化しない程度に硬化させる機能性凸部硬化工程を行う。これにより、後に機能性内側領域４に機能性層形成用塗工液が塗布された際にも、機能性凸部５の外側に機能性層形成用塗工液が流出するのを防止することが可能となるからである。
【００４０】
次に、上記機能性凸部で囲われた機能性内側領域４に、例えばインクジェット装置６等により、上記機能性凸部を形成したものと同様の機能性層形成用塗工液７を塗布し（図２（ｃ））、機能性内側部８を形成する（図２（ｄ））。上述したように、機能性層形成用塗工液７は、機能性凸部５により機能性内側領域４に留められることから、この機能性層形成用塗工液７の塗布する量により、形成される機能性内側領域８の膜厚等を調整することが可能となるのである。
【００４１】
次に、上記機能性凸部５と機能性内側部８とからなる機能性層９を硬化する機能性層硬化工程を行う（図２（ｅ））。上記機能性凸部５と機能性内側部８とが一体となり、機能性層９を形成することが可能となるのである。
【００４２】
本発明によれば、上記機能性凸部を形成することにより、機能性素子を高精細に形成することが可能となるのである。さらに、上記機能性凸部の内側に形成する機能性内側部の膜厚を調整することにより、機能性層の凹凸の制御等をすることが可能となるのである。
【００４３】
以下、上述した本発明の機能性素子の製造方法について、各工程ごとに説明する。
【００４４】
１．機能性凸部形成工程
まず、本発明の機能性素子の製造方法における機能性凸部形成工程について説明する。本発明の機能性凸部形成工程は、撥液性領域と、上記撥液性領域内に機能性層を形成するパターンの外周に沿って形成され、かつ親液性を有する機能性凸部形成用親液性領域とを有するパターン形成体用基板の、上記機能性凸部形成用親液性領域上に機能性層形成用塗工液を塗布し、機能性凸部を形成する工程である。以下、各構成について説明する。
【００４５】
（パターン形成体用基板）
まず、本発明に用いられるパターン形成体用基板について説明する。本発明に用いられるパターン形成体用基板は、撥液性領域と、その撥液性領域内に機能性層を形成するパターンの外周に沿って形成され、かつ親液性を有する機能性凸部形成用親液性領域とを有するものである。本発明においては、このようなパターン形成体用基板を用いることにより、撥液性領域および親液性領域である機能性凸部形成用親液性領域の濡れ性の差を利用して、例えばインクジェット法等により機能性層形成用塗工液を親液性領域にのみ塗布することが可能となり、容易に高精細な機能性凸部を形成することが可能となるのである。
【００４６】
本発明に用いられるパターン形成体用基板は、中でも撥液性領域における機能性層形成用塗工液との接触角と、親液性領域における機能性層形成用塗工液との接触角との差が、２０゜以上、なかでも３０゜以上であることが好ましい。また、撥液性領域における４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、３０゜以上、中でも４０°以上であることが好ましく、また親液性領域における４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以下、中でも５゜以下であることが好ましい。
【００４７】
これは、撥液性領域が、上記機能性層形成用塗工液または上記液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分ではなく、例えば後述する機能性凸部を形成する機能性層形成用塗工液をインクジェット方式等により塗布し、硬化させて形成する場合等に、撥液性領域にも機能性層形成用塗工液が付着する可能性があることから、高精細に機能性凸部を形成することが困難となるからである。また、エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域における液体との接触角が高い場合は、例えば機能性凸部を形成する機能性層形成用塗工液を、親液性領域においてもはじいてしまう可能性があり、例えばインクジェット法により機能性層形成用塗工液が充分に濡れ広がらず、機能性凸部を形成することが難しくなる可能性があるからである。
【００４８】
なお、ここでいう液体との接触角は、種々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。
【００４９】
ここで、本発明のパターン形成体用基板上に形成される機能性層を形成するパターンとは、その目的とする機能性素子により決定されるものであり、本発明のパターン形成体用基板は、その機能性素子のパターンの外周に沿って、親液性を有する機能性凸部形成用親液性領域が形成される。ここで、本発明でいう機能性素子のパターンの外周に沿ってとは、機能性素子のパターンの外周すべてに形成されており、さらに内側に後述する機能性内側領域として撥液性領域が残るように形成されることをいう。
【００５０】
例えば機能性素子のパターンが方形である場合には、図１に示すように、撥液性領域２の中に、機能性層を形成する領域の外周に沿って機能性凸部形成用親液性領域３が、その内側に機能性内側領域４として、撥液性領域が残るように形成される。この際、機能性層を形成する領域とは機能性凸部形成用親液性領域３および機能性内側領域４上である。
【００５１】
また、ストライプ状のパターンを形成する場合には、例えば図３に示すように、機能性層が形成される線の外周に沿って、機能性凸部形成用親液性領域３が、その内側に機能性内側領域４が残るように形成される。また、機能性層のパターンが円形である場合には、図４に示すように、機能性凸部形成用親液性領域３が、その内側に機能性内側領域４が残るように形成される。この際、機能性凸部形成用親液性領域の幅は、機能性凸部の形成される高さ等により適宜選択されるものである。
【００５２】
ここで、上記機能性凸部形成用親液性領域の形成方法等は、特に限定されるものではなく、撥液性の基板に、親液性の材料を塗布する等の方法であってもよいが、本発明においては、パターン形成体用基板が、外部刺激により液体に対する接触角が低下する濡れ性変化層を有しており、その濡れ性変化層に外部刺激を与えることにより、機能性凸部形成用親液性領域が形成されたものであることが好ましい。これにより、撥液性領域中に、目的とするパターン状に外部刺激を与えることにより、容易に機能性凸部形成用親液性領域を形成することが可能となり、製造効率やコストの面からも好ましいからである。この外部刺激により液体に対する接触角が低下する濡れ性変化層を有するパターン形成体用基板については、後に詳しく説明する。
【００５３】
（機能性層形成用塗工液）
次に、本発明に用いられる機能性層形成用塗工液について説明する。本発明に用いられる機能性層形成用塗工液とは、本発明により最終的に得られる機能性素子の機能性層を形成するための塗工液であり、上述したパターン形成体用基上に形成された機能性凸部形成用親液性領域上、および後述する機能性内側領域に塗布し、硬化することにより、機能性層を形成するものである。
【００５４】
本発明に用いられる機能性用塗工液は、最終的に形成される機能性層の種類に応じてその材料等は選択されるものである。
【００５５】
ここで機能性とは、光学的（光選択吸収、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）のような各種の機能を意味するものである。
【００５６】
本発明においては、最終的に得られる機能性素子がカラーフィルタまたは、マイクロレンズであることが好ましく、例えば機能性素子がカラーフィルタである場合には、上記機能性層形成用塗工液は、一般的に画素部を形成する材料等を用いることが可能である。
【００５７】
また、上記機能性用塗工液は、熱硬化型であってもよく、紫外線硬化型であってもよく、その硬化方法等は特に限定されるものではない。
【００５８】
（機能性凸部の形成）
次に、機能性凸部の形成について説明する。本発明の機能性部形成工程においては、上述したパターン形成体用基板上の機能性凸部形成用親液性領域に上述した機能性層形成用塗工液を塗布することにより、機能性凸部が形成される。
【００５９】
この機能性凸部の形成方法としては、上記機能性凸部形成用親液性領域上に上記機能性層形成用塗工液を塗布することが可能であれば、特に限定されるものではなく、本発明においては、例えば機能性素子を形成する機能性部形成用組成物等を、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が挙げられる。本発明においては、上記の方法の中でもノズル吐出法がコスト等の面から好ましい。
【００６０】
本発明においては、上述したパターン形成体用基板上の撥液性領域中に上記機能性凸部形成用親液性領域が形成されていることから、この濡れ性の差を利用して、機能性凸部を形成しない撥液性領域上には、機能性層形成用塗工液が付着することなく、親液性領域である機能性凸部形成用親液性領域上のみに、高精細に機能性層を形成することが可能となるのである。
【００６１】
本発明においては、機能性凸部の厚さは、機能性素子の種類により決定されるものであるが、一般的には、硬化後の機能性凸部の厚さが１μｍ〜２００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００６２】
２．機能性凸部硬化工程
次に、上記機能性凸部形成工程後、機能性凸部硬化工程を行う。本発明の機能性凸部硬化工程は、上記機能性凸部形成工程により形成された機能性凸部を、後に塗布される上記機能性層形成用塗工液と一体化しない程度に硬化させる工程であり、その硬化方法は、上記機能性用塗工液の種類により適宜選択されるものであるが、一般的には、熱、紫外線、ＥＢ、風、減圧、化学的に硬化反応を引き起こす材料の添加等の手法を用いて、目的とする状態まで機能性凸部を硬化させる工程である。
本工程においては、上記機能性凸部は、完全に硬化させる必要はなく、少なくとも後述する機能性内側部形成工程により塗布される機能性層形成用塗工液と一体化しない程度まで硬化させればよい。
【００６３】
なお、本発明でいう上記機能性層形成用塗工液と一体化しない程度に硬化とは、少なくとも機能性凸部の形状を保つ程度まで硬化させることをいい、後述する機能性内側領域に、機能性層形成用塗工液が塗布された場合に少なくとも形状が変化しない程度まで硬化させることをいう。例えば、表面のみ乾燥、硬化し、内部までは完全に硬化していない皮膜の張った状態が、これに該当する。
【００６４】
また、この機能性凸部の硬化の程度は、目的とする機能性素子の機能性層の形状によっても、適宜選択されるものである。例えば、上記機能性層形成用塗工液が、硬化により体積収縮が起きるものであり、目的とする機能性素子の機能性層が平坦な層である場合には、上記機能性凸部形成工程において形成された機能性凸部の高さを１とすると、本工程により硬化された後の機能性凸部の高さが０．８以上となるようにすることが好ましい。これは、後述する機能性内側部形成工程において、塗布される機能性層形成用塗工液の量は、この機能性凸部の高さに左右されるものであるからである。例えば、図５に示すように、機能性内側部８を形成する機能性層形成用塗工液は、最大限機能性凸部５の高さまでしか塗布されない（図５（ａ））。この後、機能性内側部８および機能性凸部５が硬化し、機能性層９となる。この際、機能性凸部５および機能性内側部８の収縮率は同じであることから、すでに収縮している機能性凸部５と、全く収縮していない機能性内側部８が完全に硬化した場合には、機能性内側部８の高さが低くなり、平坦な機能性層９とすることが困難となるのである（図５（ｂ））。
【００６５】
一方、本工程により硬化された機能性凸部の高さが、上記値以上である場合には、機能性凸部および機能性内側部の硬化により高さが大きく異ならないものとすることができ、最終的に得られる機能性層を平坦な層とすることが可能となるのである。
【００６６】
また、目的とする機能性層の中心部と端部とで膜厚が異なる場合には、適宜本工程における機能性凸部の硬化の程度を調整することにより、目的とする機能性層を形成することが可能となるのである。
【００６７】
３．機能性内側部形成工程
次に、機能性内側部形成工程を行う。本発明における機能性内側部形成工程は、上記機能性凸部で囲われた機能性内側領域に、上記機能性層形成用塗工液を吐出法により塗布し、機能性内側部を形成する工程である。
【００６８】
本工程は、上述した機能性塗工液を吐出法により上記機能性凸部で囲われた機能性内側領域に塗布することにより、上記機能性層形成用塗工液は、上記機能性凸部内に留められる。これにより、目的とする機能性層を形成する領域以外には、機能性層形成用塗工液が塗布されることがなく、機能性部を高精細に形成することが可能となるのである。また、機能性内側領域に塗布する機能性層形成用塗工液の量を調整することにより、膜厚や、機能性凸部との凹凸等、目的とする形状の機能性層を形成することが可能となるのである。
【００６９】
ここで、本発明に用いられる吐出法は、ディスペンサーを用いる方法や、インクジェット法、電解ジェット法等を挙げることができ、本発明においては、中でもインクジェット法であることが、コスト等の面から好ましい。
【００７０】
なお、後で詳しく説明するパターン形成体用基板が、外部刺激を与えることにより、液体との接触角が低下する濡れ性変化層を有する場合には、本工程を行う前に、機能性内側領域に外部刺激を与え、親液性領域としてもよい。これにより、本工程により塗布される機能性層形成用塗工液と機能性内側領域との密着性を向上させることが可能となり、機能性層とした際に、強度の高いものとすることが可能となるからである。
【００７１】
４．機能性層硬化工程
最後に、上記機能性内側部形成工程後、機能性層硬化工程を行う。本発明の機能性層硬化工程は、上記機能性凸部と上記機能性内側部とからなる機能性層を硬化する工程である。
【００７２】
本工程により機能性凸部と機能性内側部とを完全に硬化させ、機能性凸部と機能性内側部とが一体となった、機能性層とすることができるのである。本工程の硬化は、上述した機能性凸部硬化工程と同様に、塗布された機能性層形成用工程で述べたような硬化方法を用いることが可能である。
【００７３】
５．その他
ここで、上記パターン形成体用基板が、外部刺激により液体に対する接触角が低下する濡れ性変化層を有する場合の、パターン形成体用基板について説明する。
【００７４】
本発明においては、上記濡れ性変化層を有するパターン形成体用基板を用いることにより、容易にパターン形成体用基板上の撥液性領域中に、親液性領域からなる機能性凸部形成用親液性領域を形成することが可能となるのである。また、上述した機能性凸部硬化工程後、パターン形成体用基板上に機能性内側部を形成する機能性内側領域に外部刺激を与え、この機能性内側部を親液性領域とする機能性内側内側部形成用親液性領域形成工程を行ってもよい。これにより、機能性層形成用塗工液を塗布して機能性内側部を形成した際に、機能性内側部とパターン形成体用基板との密着性を高めることが可能となり、これにより強度の高い機能性層を形成することが可能となるのである。
【００７５】
ここで、上記濡れ性変化層は、基材上に形成されていてもよく、またパターン形成体上に遮光部等が形成されていてもよい。以下、このパターン形成体用基板が上記濡れ性変化層を有する場合の、パターン形成体用基板を構成する各構成について説明する。
【００７６】
（１）濡れ性変化層
まず、本発明に用いられる濡れ性変化層について説明する。本発明に用いられる濡れ性変化層は、外部刺激、例えば物理的刺激、化学的刺激等により液体に対する接触角が低下するものであれば、特に限定されるものではないが、本発明においては、製造効率やコストの面から、上記外部刺激が紫外光等のエネルギー照射により液体との接触角が低下するものであることが好ましい。これにより、光触媒等を用いて、大規模な装置や特別な材料を必要とすることなく、効率よく親液性領域と撥液性領域からなるパターンを形成することが可能となるからである。
【００７７】
このような特性を有する濡れ性変化層としては、少なくとも光触媒およびバインダを含有し、かつ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光触媒含有層である場合（以下、第一実施態様とする）、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層と、上記光触媒処理層上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、表面の液体との接触角が低下する層である表面変化型濡れ性変化層とからなる層である場合（以下、第二実施態様とする）、光触媒を含有する光触媒処理層および基体を有する光触媒処理層側基板を、上記濡れ性変化層と上記光触媒処理層とが２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置された後、所定の方向からエネルギー照射されることにより、表面の液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する表面変化型濡れ性変化層である場合（以下、第三実施態様とする）、上記濡れ性変化層が、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層と、上記光触媒処理層上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去される分解除去型濡れ性変化層であり、かつ上記分解除去型濡れ性変化層に対する液体の接触角と、上記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した前記光触媒処理層に対する液体の接触角とが異なる層とからなる層である場合（以下、第四実施態様とする）、または上記濡れ性変化層が、光触媒を含有する光触媒処理層および基体を有する光触媒処理層側基板を、上記濡れ性変化層と上記光触媒処理層とが２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置された後、所定の方向からエネルギー照射されることにより、分解除去される分解除去型濡れ性変化層であり、上記分解除去型濡れ性変化層に対する液体の接触角と、上記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した基材に対する液体の接触角とが異なる層である場合（以下、第五実施態様とする）が好ましい。以下、各実施態様ごとに説明する。
【００７８】
ａ．第一実施態様
まず、上記濡れ性変化層の第一実施態様について説明する。上記濡れ性変化層の第一実施態様は、上記濡れ性変化層が、少なくとも光触媒およびバインダを含有し、かつ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光触媒含有層である場合である。
【００７９】
本実施態様に用いられる光触媒含有層は、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層であり、かつ少なくとも光触媒およびバインダを含有する層であれば特に限定されるものではなく、これにより、エネルギー照射された部分を親液性領域、エネルギー照射されていない部分を撥液性領域とすることが可能となる。
【００８０】
ここで、光触媒含有層のエネルギー照射されていない撥液性領域と機能性層形成用塗工液との接触角、および光触媒含有層のエネルギー照射された親液性領域と機能性層形成用塗工液との接触角は、上述したパターン形成体用基板の項で述べたものと同様の値であることが好ましい。
【００８１】
本実施態様に用いられる光触媒含有層は、この光触媒含有層中にフッ素が含有され、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てもよく、また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ように形成されていてもよい。
【００８２】
上述したような光触媒含有層における、後述するような二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。本実施態様においては、このキャリアが光触媒含有層内のバインダ化合物に作用を及ぼし、その表面の濡れ性を変化させるものであると考えられる。
【００８３】
以下、このような光触媒含有層を構成する、光触媒、バインダ、およびその他の成分について説明する。
【００８４】
（ｉ）光触媒
まず、本実施態様に用いられる光触媒について説明する。本実施態様に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）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。
【００８５】
本実施態様においては、特に二酸化チタンが、バ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。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本実施態様ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
【００８６】
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、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。
【００８７】
光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効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。
【００８８】
本実施態様に用いられる光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０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。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。
【００８９】
（ｉｉ）バインダ
次に、本実施態様に用いられるバインダについて説明する。本実施態様においては、光触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。
【００９０】
以下、まず第２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。
【００９１】
上記第２の形態に用いられる、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、有機置換基を有しない、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。
【００９２】
このようなバインダを用いた場合は、添加剤として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。
【００９３】
次に、上記第１の形態および第３の形態に用いられる、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。
【００９４】
上記の（１）の場合、一般式：
Ｙ_ｎＳｉＸ_{（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。
【００９５】
また、バインダとして、特にフルオロアル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。
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_９ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_６ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_８ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_９ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_６ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_８ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
ＣＦ_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_９ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３；
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＳＯ_２Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）Ｃ_２Ｈ_４ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
上記のようなフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンをバインダとして用いることにより、光触媒含有層のエネルギー未照射部の撥液性が大きく向上し、機能性部を形成する機能性層形成用塗工液の付着を妨げる機能を発現する。
【００９６】
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、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。
【００９７】
【化１】

【００９８】
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ^１，Ｒ^２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、Ｒ^１、Ｒ^２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。
【００９９】
また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、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。
【０１００】
（ｉｉｉ）分解物質
上記第２の形態および第３の形態においては、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。
【０１０１】
このような分解物質としては、光触媒の作用により分解し、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ＮＩＫＫＯＬＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、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−２００、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ができ、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。
【０１０２】
また、界面活性剤の他にも、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、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。
【０１０３】
（ｉｖ）フッ素の含有
また、本実施態様においては、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。
【０１０４】
このような特徴を有する光触媒含有層であれば、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。
【０１０５】
したがって、このような光触媒含有層を用いた場合は、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、例えばインクジェット法等により、機能性層形成用塗工液を塗布した場合に、高精細な機能性部を形成することが可能となるからである。
【０１０６】
上述したような、フッ素を含む光触媒含有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。
【０１０７】
このような範囲内とすることにより、エネ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、例えば機能性層形成用塗工液を付着させることにより、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、精度の良い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。
【０１０８】
このような光触媒含有層中のフッ素含有量の測定は、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−ｒａｙＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＥＳＣＡ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｆｏｒＣｈｅｍｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓ）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。
【０１０９】
また、本実施態様においては、光触媒とし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１００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。
【０１１０】
フッ素（Ｆ）が光触媒含有層にこの程度含まれることにより、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、最終的に得られる機能性素子の精度を向上させることができるからである。
【０１１１】
さらに、このような機能性素子においては、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。
【０１１２】
光触媒含有層中のフッ素の含有率をこの程度低減することができれば、機能性素子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、機能性素子を精度良く形成することが可能となり、利用価値の高い機能性素子を得ることができる。
【０１１３】
（ｖ）光触媒含有層の製造方法
上述したように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、上記光触媒含有層は、光触媒とバインダであるオルガノポリシロキサンとを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、この塗布液を基材上に塗布することにより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ができる。
【０１１４】
ｂ．第二実施態様
次に、上記濡れ性変化層における第二実施態様について説明する。上記濡れ性変化層における第二実施態様は、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層と、上記光触媒処理層上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、表面の液体との接触角が低下する層である表面変化型濡れ性変化層とからなる層である場合である。
【０１１５】
本実施態様においては、光触媒処理層上に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表面変化型濡れ性変化層が形成されていることから、エネルギー照射によって、光触媒処理層中の光触媒が表面変化型濡れ性変化層に作用し、表面変化型濡れ性変化層上のエネルギー照射された部分を、液体との接触角が低下するように変化させることが可能となるのである。
【０１１６】
ここで、表面変化型濡れ性変化層のエネルギー照射されていない撥液性領域と機能性層形成用塗工液との接触角、および表面変化型濡れ性変化層のエネルギー照射された親液性領域と機能性層形成用塗工液との接触角は、上述したパターン形成体用基板の項で述べたものと同様の値であることが好ましい。以下、上記光触媒処理層および表面変化型濡れ性変化層について説明する。
【０１１７】
（ｉ）光触媒処理層
本実施態様に用いられる光触媒処理層は、少なくとも光触媒を含有するものであり、光触媒処理層がバインダを有する場合は、上記第一実施態様で説明した光触媒含有層と同様であるので、ここでの説明は省略する。ただし、本実施態様においては、光触媒処理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、第一実施態様のように分解物質を光触媒処理層に含有させる必要がない。また、バインダを有する場合の光触媒処理層の製造方法は、上述した第一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。
【０１１８】
一方、バインダを有さない場合の光触媒処理層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の真空製膜法を用いる方法を挙げることができる。真空製膜法により光触媒処理層を形成することにより、均一な膜でかつ光触媒のみを含有する光触媒処理層とすることが可能であり、これにより表面変化型濡れ性変化層上の濡れ性を均一に変化させることが可能であり、かつ光触媒のみからなることから、バインダを用いる場合と比較して効率的に表面変化型濡れ性変化層上の濡れ性を変化させることが可能となる。
【０１１９】
また、光触媒のみからなる光触媒処理層の他の形成方法としては、例えば光触媒が二酸化チタンの場合は、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。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。次いで、４００℃〜５００℃における焼成によってアナターゼ型チタニアに変性し、６００℃〜７００℃の焼成によってルチル型チタニアに変性することができる。
【０１２０】
（ｉｉ）表面変化型濡れ性変化層
次に、本実施態様に用いられる表面変化型濡れ性変化層について説明する。
【０１２１】
本実施態様に用いられる表面変化型濡れ性変化層は、上記光触媒処理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、上述した第一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、このように上記第一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表面変化型濡れ性変化層の材料および形成方法に関しては、上記第一実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１２２】
本実施態様において、この表面変化型濡れ性変化層の厚みは、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。
【０１２３】
本実施態様において上述した成分の表面変化型濡れ性変化層を用いることにより、隣接する光触媒処理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、エネルギー照射部分の濡れ性を変化させて親液性とし、エネルギー未照射部との濡れ性に大きな差を生じさせることができる。
【０１２４】
なお、この表面変化型濡れ性変化層には、上記第一実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。
【０１２５】
また、本実施態様においては、表面変化型濡れ性変化層中に光触媒を含有する必要がなく、この場合には、経時的に機能性部が光触媒の影響を受ける可能性を少なくすることが可能である。
【０１２６】
ｃ．第三実施態様
次に、上記濡れ性変化層の第三実施態様について説明する。上記濡れ性変化層における第三実施態様は、光触媒を含有する光触媒処理層および基体を有する光触媒処理層側基板を、上記濡れ性変化層と上記光触媒処理層とが２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置された後、所定の方向からエネルギー照射されることにより、表面の液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する表面変化型濡れ性変化層である場合である。
【０１２７】
本実施態様における表面変化型濡れ性変化層は、例えば図６に示すように、表面変化型濡れ性変化層２１と、光触媒を含有する光触媒処理層１０および基体１１とを有する光触媒処理層側基板１２を準備する。次に、上記表面変化型濡れ性変化層２１と光触媒処理層１０とが、所定の間隙となるように配置された後、フォトマスク１３等を用いて、所定の方向からエネルギー１５を照射されることにより、表面変化型濡れ性変化層２１上におけるエネルギー照射された部分の液体との接触角が低下するように濡れ性が変化するものである。
【０１２８】
なお、上記光触媒処理層側基板は、エネルギー照射の間のみ、上記位置に配置されていればよい。
【０１２９】
本実施態様に用いられる表面変化型濡れ性変化層については、第二実施態様で説明した表面変化型濡れ性変化層と同様であるので、ここでの説明は省略し、光触媒処理層側基板のみについて説明する。
【０１３０】
本実施態様に用いられる光触媒処理層側基板は、少なくとも光触媒処理層と基体とを有するものであり、通常は基体上に所定の方法で形成された薄膜状の光触媒処理層が形成されてなるものである。また、この光触媒処理層側基板には、パターン状に形成された光触媒処理層側遮光部やプライマー層が形成されたものも用いることができる。
【０１３１】
本実施態様においては、エネルギーを照射する際に、上記表面変化型濡れ性変化層と、上記光触媒処理層側基板における光触媒処理層とを所定の間隙をおいて対向させ、光触媒処理層側基板の光触媒処理層の作用により、表面変化型濡れ性変化層の濡れ性を変化させ、エネルギー照射後、光触媒処理層側基板を取り外すことにより濡れ性パターンが形成されるのである。以下、この光触媒処理層側基板の各構成について説明する。
【０１３２】
（ｉ）光触媒処理層
本実施態様に用いられる光触媒処理層は、少なくとも光触媒を含有するものであり、バインダを有していても、有していなくてもよく、上述した第二実施態様の光触媒処理層と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３３】
ここで、本実施態様において用いられる光触媒処理層は、例えば図６に示すように、基体１１上に全面に形成されたものであってもよいが、例えば図７に示すように、基体１１上に光触媒処理層１０がパターン状に形成されたものであってもよい。
【０１３４】
このように光触媒処理層をパターン状に形成することにより、エネルギーを照射する際に、フォトマスク等を用いてパターン照射をする必要がなく、全面に照射することにより、表面変化型濡れ性変化層上に親液性領域と撥液性領域とからなる濡れ性パターンを形成することができる。
【０１３５】
この光触媒処理層のパターニング方法は、特に限定されるものではないが、例えばフォトリソグラフィー法等により行うことが可能である。
【０１３６】
また、光触媒処理層と表面変化型濡れ性変化層とを例えば密着させてエネルギー照射を行う場合には、実際に光触媒処理層の形成された部分のみの濡れ性が変化するものであるので、エネルギーの照射方向は上記光触媒処理層と表面変化型濡れ性変化層とが対向する部分にエネルギーが照射されるものであれば、いかなる方向から照射されてもよく、さらには、照射されるエネルギーも特に平行光等の平行なものに限定されないという利点を有するものとなる。
【０１３７】
（ｉｉ）基体
本実施態様においては、図６に示すように、光触媒処理層側基板は、少なくとも基体１１とこの基体１１上に形成された光触媒処理層１０とを有するものである。この際、用いられる基体を構成する材料は、後述するエネルギーの照射方向や、得られる機能性素子が透明性を必要とするか等により適宜選択される。
【０１３８】
また本実施態様に用いられる基体は、可撓性を有するもの、例えば樹脂製フィルム等であってもよいし、可撓性を有さないもの、例えばガラス基板等であってもよい。これは、エネルギー照射方法により適宜選択されるものである。
【０１３９】
なお、基体表面と光触媒処理層との密着性を向上させるために、基体上にアンカー層を形成するようにしてもよい。このようなアンカー層としては、例えば、シラン系、チタン系のカップリング剤等を挙げることができる。
【０１４０】
（ｉｉｉ）光触媒処理層側遮光部
本実施態様に用いられる光触媒処理層側基板には、パターン状に形成された光触媒処理層側遮光部が形成されたものを用いても良い。このように光触媒処理層側遮光部を有する光触媒処理層側基板を用いることにより、エネルギー照射に際して、フォトマスクを用いたり、レーザ光による描画照射を行う必要がない。したがって、光触媒処理層側基板とフォトマスクとの位置合わせが不要であることから、簡便な工程とすることが可能であり、また描画照射に必要な高価な装置も不必要であることから、コスト的に有利となるという利点を有する。
【０１４１】
このような光触媒処理層側遮光部を有する光触媒処理層側基板は、光触媒処理層側遮光部の形成位置により、下記の二つの態様とすることができる。
【０１４２】
一つが、例えば図８に示すように、基体１１上に光触媒処理層側遮光部１４を形成し、この光触媒処理層側遮光部１４上に光触媒処理層１０を形成して、光触媒処理層側基板とする態様である。もう一つは、例えば図９に示すように、基体１１上に光触媒処理層１０を形成し、その上に光触媒処理層側遮光部１４を形成して光触媒処理層側基板とする態様である。
【０１４３】
いずれの態様においても、フォトマスクを用いる場合と比較すると、光触媒処理層側遮光部が、上記光触媒処理層と表面変化型濡れ性変化層との配置部分の近傍に配置されることになるので、基体内等におけるエネルギーの散乱の影響を少なくすることができることから、エネルギーのパターン照射を極めて正確に行うことが可能となる。
【０１４４】
さらに、上記光触媒処理層上に光触媒処理層側遮光部を形成する態様においては、光触媒処理層と表面変化型濡れ性変化層とを所定の位置に配置する際に、この光触媒処理層側遮光部の膜厚をこの間隙の幅と一致させておくことにより、上記光触媒処理層側遮光部を上記間隙を一定のものとするためのスペーサとしても用いることができるという利点を有する。
【０１４５】
すなわち、所定の間隙をおいて上記光触媒処理層と表面変化型濡れ性変化層とを対向させた状態で配置する際に、上記光触媒処理層側遮光部と表面変化型濡れ性変化層とを密着させた状態で配置することにより、上記所定の間隙を正確とすることが可能となり、そしてこの状態で光触媒処理層側基板からエネルギーを照射することにより、表面変化型濡れ性変化層上に濡れ性変化パターンを精度良く形成することが可能となるのである。
【０１４６】
このような光触媒処理層側遮光部の形成方法は、特に限定されるものではなく、光触媒処理層側遮光部の形成面の特性や、必要とするエネルギーに対する遮蔽性等に応じて適宜選択されて用いられる。
【０１４７】
例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより形成されてもよい。このパターニングの方法としては、スパッタ等の通常のパターニング方法を用いることができる。
【０１４８】
また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をパターン状に形成する方法であってもよい。用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用いることができる。このような樹脂製遮光部の厚みとしては、０．５〜１０μｍの範囲内で設定することができる。このよう樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用いることができる。
【０１４９】
なお、上記説明においては、光触媒処理層側遮光部の形成位置として、基体と光触媒処理層との間、および光触媒処理層表面の二つの場合について説明したが、その他、基体の光触媒処理層が形成されていない側の表面に光触媒処理層側遮光部を形成する態様も採ることが可能である。この態様においては、例えばフォトマスクをこの表面に着脱可能な程度に密着させる場合等が考えられ、濡れ性変化パターンを小ロットで変更するような場合に好適に用いることができる。
【０１５０】
（ｉｖ）プライマー層
次に、本実施態様の光触媒処理層側基板に用いられるプライマー層について説明する。本実施態様において、上述したように基体上に光触媒処理層側遮光部をパターン状に形成して、その上に光触媒処理層を形成して光触媒処理層側基板とする場合においては、上記光触媒処理層側遮光部と光触媒処理層との間にプライマー層を形成してもよい。
【０１５１】
このプライマー層の作用・機能は必ずしも明確なものではないが、光触媒処理層側遮光部と光触媒処理層との間にプライマー層を形成することにより、プライマー層は光触媒の作用による表面変化型濡れ性変化層の濡れ性変化を阻害する要因となる光触媒処理層側遮光部および光触媒処理層側遮光部間に存在する開口部からの不純物、特に、光触媒処理層側遮光部をパターニングする際に生じる残渣や、金属、金属イオン等の不純物の拡散を防止する機能を示すものと考えられる。したがって、プライマー層を形成することにより、高感度で濡れ性変化の処理が進行し、その結果、高解像度のパターンを得ることが可能となるのである。
【０１５２】
なお、本実施態様においてプライマー層は、光触媒処理層側遮光部のみならず光触媒処理層側遮光部間に形成された開口部に存在する不純物が光触媒の作用に影響することを防止するものであるので、プライマー層は開口部を含めた光触媒処理層側遮光部全面にわたって形成されていることが好ましい。
【０１５３】
本実施態様におけるプライマー層は、光触媒処理層側基板の光触媒処理層側遮光部と光触媒処理層とが接触しないようにプライマー層が形成された構造であれば特に限定されるものではない。
【０１５４】
このプライマー層を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、光触媒の作用により分解されにくい無機材料が好ましい。具体的には無定形シリカを挙げることができる。このような無定形シリカを用いる場合には、この無定形シリカの前駆体は、一般式ＳｉＸ_４で示され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物であり、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。
【０１５５】
また、プライマー層の膜厚は、０．００１μｍから１μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．００１μｍから０．１μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１５６】
ｄ．第四実施態様
次に、上記濡れ性変化層の第四実施態様について説明する。上記濡れ性変化層の第四実施態様は、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層と、上記光触媒処理層上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去される分解除去型濡れ性変化層であり、かつ上記分解除去型濡れ性変化層に対する液体の接触角と、上記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した前記光触媒処理層に対する液体の接触角とが異なる層とからなる層である場合である。
【０１５７】
本実施態様においては、上記光触媒処理層上にエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去される分解除去型濡れ性変化層が形成されていることから、エネルギー照射によって、光触媒処理層中の光触媒が分解除去型濡れ性変化層に作用し、分解除去型濡れ性変化層上のエネルギー照射された部分を、分解除去することが可能となるのである。
【０１５８】
また、上記光触媒処理層については、上述した第二実施態様に用いられる光触媒処理層と同様であるので、ここでの説明は省略し、本実施態様に用いられる分解除去型濡れ性変化層について、以下詳しく説明する。
【０１５９】
本実施態様に用いられる分解除去型濡れ性変化層は、エネルギー照射された際に光触媒処理層中の光触媒の作用により、エネルギー照射された部分の分解除去型濡れ性変化層が分解除去される層であり、かつこの分解除去型濡れ性変化層が、上記露出した光触媒処理層と比較して、液体との接触角が異なるものであれば、特に限定されるものではない。
【０１６０】
このように分解除去型濡れ性変化層は、エネルギー照射した部分が光触媒の作用により分解除去されることから、現像工程や洗浄工程を行うことなく分解除去型濡れ性変化層のある部分と無い部分からなるパターン、すなわち凹凸を有するパターンを形成することができる。
【０１６１】
なお、この分解除去型濡れ性変化層は、エネルギー照射による光触媒の作用により酸化分解され、気化等されることから、現像・洗浄工程等の特別な後処理なしに除去されるものであるが、分解除去型濡れ性変化層の材質によっては、洗浄工程等を行ってもよい。
【０１６２】
また、本実施態様に用いられる分解除去型濡れ性変化層は、凹凸を形成するのみならず、分解除去型濡れ性変化層と、この分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した光触媒処理層との液体との接触角が異なることから、パターン形成体用基板上に撥液性領域と、親液性領域を形成することが可能となるのである。
【０１６３】
ここで、本実施態様に用いられる分解除去型濡れ性変化層は、上記の中でも、分解除去型濡れ性変化層が、上記露出した光触媒処理層と比較して、液体との接触角が高いことが好ましい。これにより、分解除去型濡れ性変化層が分解除去された領域を親液性領域、上記分解除去型濡れ性変化層が残存する領域を撥液性領域とすることが可能となり、後述する機能性凸部形成工程後、機能性内側領域に、エネルギー照射することにより、機能性内側領域を親液性領域とすることが可能となるからである。これにより、機能性層形成用塗工液と機能性内側領域との密着性を高めることが可能となり、強度の高い機能性層を形成することが可能となるからである。
【０１６４】
ここで、分解除去型濡れ性変化層、すなわち撥液性領域と機能性層形成用塗工液との接触角、および光触媒処理層、すなわち親液性領域と機能性層形成用塗工液との接触角は、上述したパターン形成体用基板の項で述べたものと同様の値であることが好ましい。
【０１６５】
本実施態様の分解除去型濡れ性変化層に用いることができる膜としては、具体的にはフッ素系や炭化水素系の撥液性を有する樹脂等による膜を挙げることができる。これらのフッ素系や炭化水素系の樹脂は、撥液性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、これらの樹脂を溶媒に溶解させ、例としてスピンコート法等の一般的な成膜方法により形成することが可能である。
【０１６６】
また、本実施態様においては、機能性薄膜、すなわち、自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロケット膜、および交互吸着膜等を用いることにより、欠陥のない膜を形成することが可能であることから、このような成膜方法を用いることがより好ましいといえる。
【０１６７】
ここで、本実施態様に用いられる自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロケット膜、および交互吸着膜について具体的に説明する。
【０１６８】
（ｉ）自己組織化単分子膜
自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−ＡｓｓｅｍｂｌｅｄＭｏｎｏｌａｙｅｒ）の公式な定義の存在を発明者らは知らないが、一般的に自己組織化膜として認識されているものの解説文としては、例えばＡｂｒａｈａｍＵｌｍａｎによる総説“ＦｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＳｅｌｆ−ＡｓｓｅｍｂｌｅｄＭｏｎｏｌａｙｅｒｓ”，ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ，９６，１５３３−１５５４（１９９６）が優れている。本総説を参考にすれば、自己組織化単分子膜とは、適当な分子が適当な基材表面に吸着・結合（自己組織化）した結果生じた単分子層のことと言える。自己組織化膜形成能のある材料としては、例えば、脂肪酸などの界面活性剤分子、アルキルトリクロロシラン類やアルキルアルコキシド類などの有機ケイ素分子、アルカンチオール類などの有機イオウ分子、アルキルフォスフェート類などの有機リン酸分子などが挙げられる。分子構造の一般的な共通性は、比較的長いアルキル鎖を有し、片方の分子末端に基材表面と相互作用する官能基が存在することである。アルキル鎖の部分は分子同士が２次元的にパッキングする際の分子間力の源である。もっとも、ここに示した例は最も単純な構造であり、分子のもう一方の末端にアミノ基やカルボキシル基などの官能基を有するもの、アルキレン鎖の部分がオキシエチレン鎖のもの、フルオロカーボン鎖のもの、これらが複合したタイプの鎖のものなど様々な分子から成る自己組織化単分子膜が報告されている。また、複数の分子種から成る複合タイプの自己組織化単分子膜もある。また、最近では、デンドリマーに代表されるような粒子状で複数の官能基（官能基が一つの場合もある）を有する高分子や直鎖状（分岐構造のある場合もある）の高分子が一層基材表面に形成されたもの（後者はポリマーブラシと総称される）も自己組織化単分子膜と考えられる場合もあるようである。本実施態様は、これらも自己組織化単分子膜に含める。
【０１６９】
（ｉｉ）ラングミュア−ブロジェット膜
本実施態様に用いられるラングミュア−ブロジェット膜（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−ＢｌｏｄｇｅｔｔＦｉｌｍ）は、基材上に形成されてしまえば形態上は上述した自己組織化単分子膜との大きな相違はない。ラングミュア−ブロジェット膜の特徴はその形成方法とそれに起因する高度な２次元分子パッキング性（高配向性、高秩序性）にあると言える。すなわち、一般にラングミュア−ブロジェット膜形成分子は気液界面上に先ず展開され、その展開膜がトラフによって凝縮されて高度にパッキングした凝縮膜に変化する。実際は、これを適当な基材に移しとって用いる。ここに概略を示した手法により単分子膜から任意の分子層の多層膜まで形成することが可能である。また、低分子のみならず、高分子、コロイド粒子なども膜材料とすることができる。様々な材料を適用した最近の事例に関しては宮下徳治らの総説“ソフト系ナノデバイス創製のナノテクノロジーへの展望” 高分子５０巻９月号６４４−６４７（２００１）に詳しく述べられている。
【０１７０】
（ｉｉｉ）交互吸着膜
交互吸着膜（Ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ＬａｙｅｒＳｅｌｆ−ＡｓｓｅｍｂｌｅｄＦｉｌｍ）は、一般的には、最低２個の正または負の電荷を有する官能基を有する材料を逐次的に基材上に吸着・結合させて積層することにより形成される膜である。多数の官能基を有する材料の方が膜の強度や耐久性が増すなど利点が多いので、最近ではイオン性高分子（高分子電解質）を材料として用いることが多い。また、タンパク質や金属や酸化物などの表面電荷を有する粒子、いわゆる“コロイド粒子”も膜形成物質として多用される。さらに最近では、水素結合、配位結合、疎水性相互作用などのイオン結合よりも弱い相互作用を積極的に利用した膜も報告されている。比較的最近の交互吸着膜の事例については、静電的相互作用を駆動力にした材料系に少々偏っているがＰａｕｌａＴ．Ｈａｍｍｏｎｄによる総説“ＲｅｃｅｎｔＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｓｉｎＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃＭｕｌｔｉｌａｙｅｒＴｈｉｎＦｉｌｍＡｓｓｅｍｂｌｙ”ＣｕｒｒｅｎｔＯｐｉｎｉｏｎｉｎＣｏｌｌｏｉｄ＆ＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，４，４３０−４４２（２０００）に詳しい。交互吸着膜は、最も単純なプロセスを例として説明すれば、正（負）電荷を有する材料の吸着−洗浄−負（正）電荷を有する材料の吸着−洗浄のサイクルを所定の回数繰り返すことにより形成される膜である。ラングミュア−ブロジェット膜のように展開−凝縮−移し取りの操作は全く必要ない。また、これら製法の違いより明らかなように、交互吸着膜はラングミュア−ブロジェット膜のような２次元的な高配向性・高秩序性は一般に有さない。しかし、交互吸着膜及びその作製法は、欠陥のない緻密な膜を容易に形成できること、微細な凹凸面やチューブ内面や球面などにも均一に成膜できることなど、従来の成膜法にない利点を数多く有している。
【０１７１】
また、分解除去型濡れ性変化層の膜厚としては、後述するエネルギー照射工程において照射されるエネルギーにより分解除去される程度の膜厚であれば特に限定されるものではない。具体的な膜厚としては、照射されるエネルギーの種類や分解除去型濡れ性変化層の材料等により大きく異なるものではあるが、一般的には、０．００１μｍ〜１μｍの範囲内、特に０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲内とすることが好ましい。
【０１７２】
ｅ．第五実施態様
次に、上記濡れ性変化層の第五実施態様について説明する。上記濡れ性変化層の第五実施態様は、光触媒を含有する光触媒処理層および基体を有する光触媒処理層側基板を、上記濡れ性変化層と上記光触媒処理層とが２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置された後、所定の方向からエネルギー照射されることにより、分解除去される分解除去型濡れ性変化層であり、上記分解除去型濡れ性変化層に対する液体の接触角と、上記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した基材に対する液体の接触角とが異なる層である場合である。
【０１７３】
本実施態様においては、上述した第三実施態様と同様に、エネルギーを照射する際に、光触媒を含有する光触媒処理層を有する光触媒処理層側基板を用いて、上記分解除去型濡れ性変化層と、上記光触媒処理層とを所定の間隙をおいて対向させ、光触媒処理層側基板の光触媒処理層の作用により、分解除去型濡れ性変化層をパターン状に分解除去した後、光触媒処理層側基板を取り外すことにより、分解除去型濡れ性変化層が分解されたパターンが形成されるのである。この際、分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出するのは後述する基材となる。
【０１７４】
ここで、分解除去型濡れ性変化層、すなわち撥液性領域と機能性層形成用塗工液との接触角、および基材、すなわち親液性領域と機能性層形成用塗工液との接触角は、上述したパターン形成体用基板の項で述べたものと同様の値であることが好ましい。
この際、後述する基材は、表面を親液性となるように、表面処理したものであってもよい。材料の表面を親液性となるように表面処理した例としては、アルゴンや水などを利用したプラズマ処理による親液性表面処理が挙げられ、基体上に形成する親液性の層としては、例えばテトラエトキシシランのゾルゲル法によるシリカ膜等を挙げることができる。
【０１７５】
本実施態様に用いられる分解除去型濡れ性変化層については、上述した第四実施態様と同様であり、また光触媒処理層側基板については、上述した第三実施態様で説明した光触媒処理層側基板と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１７６】
（２）基材
次に、本発明のパターン形成体用基板に用いられる基材について説明する。本発明においては、上記濡れ性変化層が自己支持性を有しない場合、また機能性素子に強度が必要な場合、または上述した濡れ性変化層の第五実施態様である場合等に、基材上に上記濡れ性変化層が形成される。
【０１７７】
本発明に用いられる基材は、可撓性を有するもの、例えば樹脂製フィルム等であってもよいし、可撓性を有さないもの、例えばガラス基板等であってもよい。
【０１７８】
また、本発明においては、上記濡れ性変化層の濡れ性が変化したパターンの形成に際してエネルギーを照射する必要性があるが、このエネルギーの照射において、基材側からエネルギーが照射される場合には、基材に透明性が必要とされる。
【０１７９】
なお、基材表面と濡れ性変化層との密着性を向上させるために、基材上にアンカー層を形成するようにしてもよい。このようなアンカー層としては、例えば、シラン系、チタン系のカップリング剤等を挙げることができる。
【０１８０】
（３）その他
本発明においては、機能性素子の種類によって、パターン形成体用基板中に遮光部が形成されていても良い。このように遮光部を有する場合は、エネルギー照射によるパターン形成に際して、フォトマスクを用いたり、レーザ光による描画照射を行う必要がない。したがって、簡便な工程とすることが可能となり、また描画照射に必要な高価な装置も不必要であることから、コスト的に有利となるという利点を有する。
【０１８１】
このような遮光部の形成位置としては、基材上に形成し、その上から濡れ性変化層を形成する場合、すなわち基材と濡れ性変化層との間に形成する場合と、機能性部を形成する面と反対側の、濡れ性変化層またはパターン形成体用基板が上記基材を有する場合には基材の表面にパターン状に形成する場合とがある。
【０１８２】
いずれの場合も、エネルギーの照射は、パターン形成体用基板側からとなるが、全面に照射することにより、濡れ性変化層面にパターン状に濡れ性変化パターンを形成することができる。
【０１８３】
このような遮光部の形成方法は、特に限定されるものではなく、遮光部の形成面の特性や、必要とするエネルギーに対する遮蔽性等に応じて適宜選択されて用いられる。この遮光部の形成方法については、上述した濡れ性変化層の第三実施態様における光触媒処理層側基板における光触媒処理層側遮光部の項において説明したものと同様のものを用いることが可能であるので、ここでの説明は省略する。
【０１８４】
（４）機能性凸部形成用親液性領域の形成
次に、上記濡れ性変化層への、機能性凸部形成用親液性領域の形成について説明する。本発明においては、所定の方向からエネルギーをパターン照射することにより、上記濡れ性変化層表面に濡れ性変化パターンが形成され、このパターンに沿って、後述する機能性部が形成されるのである。
【０１８５】
なお、本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、上記濡れ性変化層の濡れ性を変化させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。
【０１８６】
通常このようなエネルギー照射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される。これは、上述したように光触媒に二酸化チタンが好ましく用いられ、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。
【０１８７】
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。
【０１８８】
上述したような光源を用い、フォトマスクを介したパターン照射により行う方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることも可能である。
【０１８９】
また、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、濡れ性変化層が光触媒の作用により濡れ性が変化するのに必要な照射量とする。
【０１９０】
この際、光触媒含有層または光触媒処理層を加熱しながらエネルギー照射することにより、感度を上昇させことが可能となり、効率的な濡れ性の変化を行うことができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
【０１９１】
ここで、上述したように、濡れ性変化層中に、光触媒含有層または光触媒処理層を有しない態様の場合には、上述した光触媒処理層側基板を、濡れ性変化層と所定の間隔をおいて配置し、所定の方向からエネルギー照射を行うことが必要である。
【０１９２】
上記の配置とは、実質的に光触媒の作用が濡れ性変化層表面に及ぶような状態で配置された状態をいうこととし、実際に物理的に接触している状態の他、所定の間隔を隔てて上記光触媒処理層と濡れ性変化層とが配置された状態とする。この間隙は、２００μｍ以下であることが好ましい。
【０１９３】
本発明において上記間隙は、パターン精度が極めて良好であり、光触媒の感度も高く、したがって濡れ性変化層の濡れ性変化の効率が良好である点を考慮すると特に０．２μｍ〜１０μｍの範囲内、好ましくは１μｍ〜５μｍの範囲内とすることが好ましい。このような間隙の範囲は、特に間隙を高い精度で制御することが可能である小面積の濡れ性変化層に対して特に有効である。
【０１９４】
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍといった大面積の濡れ性変化層に対して処理を行う場合は、接触することなく、かつ上述したような微細な間隙を光触媒処理層側基板と濡れ性変化層との間に形成することは極めて困難である。したがって、濡れ性変化層が比較的大面積である場合は、上記間隙は、１０〜１００μｍの範囲内、特に５０〜７５μｍの範囲内とすることが好ましい。間隙をこのような範囲内とすることにより、パターンがぼやける等のパターン精度の低下の問題や、光触媒の感度が悪化して濡れ性変化の効率が悪化する等の問題が生じることなく、さらに濡れ性変化層上の濡れ性変化にムラが発生しないといった効果を有するからである。
【０１９５】
このように比較的大面積の濡れ性変化層をエネルギー照射する際には、エネルギー照射装置内の光触媒処理層側基板と濡れ性変化層との位置決め装置における間隙の設定を、１０μｍ〜２００μｍの範囲内、特に２５μｍ〜７５μｍの範囲内に設定することが好ましい。設定値をこのような範囲内とすることにより、パターン精度の大幅な低下や光触媒の感度の大幅な悪化を招くことなく、かつ光触媒処理層側基板と濡れ性変化層とが接触することなく配置することが可能となるからである。
【０１９６】
このように光触媒処理層と濡れ性変化層表面とを所定の間隔で離して配置することにより、酸素と水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しやすくなる。すなわち、上記範囲より光触媒処理層と濡れ性変化層との間隔を狭くした場合は、上記活性酸素種の脱着がしにくくなり、結果的に濡れ性変化速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。また、上記範囲より間隔を離して配置した場合は、生じた活性酸素種が濡れ性変化層に届き難くなり、この場合も濡れ性変化の速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。
【０１９７】
本発明においては、このような配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。
【０１９８】
このような極めて狭い間隙を均一に形成して光触媒処理層と濡れ性変化層とを配置する方法としては、例えばスペーサを用いる方法を挙げることができる。そして、このようにスペーサを用いることにより、均一な間隙を形成することができると共に、このスペーサが接触する部分は、光触媒の作用が濡れ性変化層表面に及ばないことから、このスペーサを上述した濡れ性変化パターンと同様のパターンを有するものとすることにより、濡れ性変化層上に所定の濡れ性変化パターンを形成することが可能となる。
【０１９９】
本発明においては、このような配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。
【０２００】
（５）機能性内側部形成用親液性領域形成工程
本発明の機能性素子の製造方法においては、上記機能性凸部硬化工程後、パターン形成体用基板が、上述した外部刺激により液体に対する接触角が低下する濡れ性変化層を有する場合には、機能性内側領域に外部刺激を与え、機能性内側部形成用親液性領域を形成する機能性内側部形成用親液性領域形成工程を有していてもよい。
【０２０１】
本工程により、上記内側領域が親液性領域である機能性内側部形成用親液性領域とされることにより、機能性内側部を形成する機能性層形成用塗工液との密着性を高めることが可能となり、機能性層の強度を高くすることが可能となるからである。
【０２０２】
本工程における、外部刺激や、外部刺激を与える方法等は、上記濡れ性変化層を有するパターン形成体用基板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。
【０２０３】
Ｂ．カラーフィルタ
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上述した機能性素子の製造方法により形成されたカラーフィルタである。
【０２０４】
カラーフィルタにおける画素部の形状は、通常、マトリックス状やストライプ状であり、本発明においても同様である。本発明においては、このマトリックス上やストライプ状の外周に沿って、画素部を形成する画素部形成用インキ等により、機能性凸部を形成し、その機能性凸部を利用して、内側に画素部形成用インキを塗布することにより、高精細なパターンを有する画素部を形成することが可能であり、また画素部の形状や膜厚等を調整することが可能となる。これにより、様々な用途に用いることが可能なカラーフィルタとすることが可能となるのである。
【０２０５】
ここで、本発明のカラーフィルタは、上述した機能性素子の製造方法により製造することが可能であり、また一般的なカラーフィルタの製造に用いられる材料を用いることが可能である。
【０２０６】
Ｃ．マイクロレンズ
次に、本発明のマイクロレンズについて説明する。本発明のマイクロレンズは、上述した機能性素子の製造方法により形成されたマイクロレンズである。
【０２０７】
マイクロレンズの形状は、通常、円形であり、本発明においても同様である。本発明においては、この円形の外周に沿って、レンズを形成する塗工液等を塗布することにより、機能性凸部を形成し、その機能性凸部を利用して、内側に塗工液を塗布することにより、目的とする形状のレンズを有するマイクロレンズを容易に形成することが可能である。
【０２０８】
ここで、本発明のマイクロレンズは、上述した機能性素子の製造方法により製造することが可能であり、また一般的なマイクロレンズの製造に用いられる材料を用いることが可能である。
【０２０９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本実施態様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実施態様の技術的範囲に包含される。
【０２１０】
例えば、本発明においては、上記機能性層を形成するパターンの外周に沿って機能性凸部形成用親液性領域を有するパターン形成体用基板についてのみ説明したが、上記機能性層を形成するパターンの外周のみではなく、さらに機能性内側領域中に親液性領域を有しており、機能性凸部用親液性領域に機能性凸部を形成することも可能である。これにより、機能性層の凹凸の形状や膜厚等をより細かく調整することが可能となり、より高精細な機能性素子を形成することが可能となるのである。
【０２１１】
【実施例】
以下、本実施態様について、実施例を通じてさらに詳述する。
【０２１２】
（光触媒含有層側基板の形成）
フォトマスク表面に、テイカ（株）製の光触媒用酸化チタンコーティング剤ＴＫＣ３０１をコーティングし、３５０℃で３時間乾燥させ、光触媒含有層側基板を調整した。フォトマスクは、膜厚１μｍのブラックマトリクスが表面に形成されたものを使用し、ブラックマトリクスは、カーボンブラックと樹脂の分散体にて形成されたものを使用した。
【０２１３】
光触媒含有層側基板は、機能性凸部用パターン形成用（以下光触媒含有層側基板Ａ）と、機能性内側部形成用（以下光触媒含有層側基板Ｂ）の２種類を作製した。
【０２１４】
（濡れ性変化層の形成）
次にフルオロアルキルシランが主成分であるＭＦ−１６０Ｅ（商品名、トーケムプロダクツ（株）製）０．４ｇに０．１Ｎ塩酸水３ｇを添加し１時間室温にて攪拌した溶液を、厚さ０．７ｍｍの、ブラックマトリクス付き石製ガラス基板上にスピンコーティングし、１５０℃で１０分間乾燥させた。これにより、基板上に撥液性を有する膜厚１μｍの特性変化層が形成された。このとき濡れ性変化層の臨界表面張力は２０ｍＮ／ｍであった。このとき、基板上のブラックマトリクスは膜厚０．１μｍのクロム製であり、２０μｍ幅のラインにて、横１００μｍピッチ、縦３００μｍピッチの格子状に形成されたものを使用した。
【０２１５】
（機能性凸部形成用パターン形成）
この濡れ性変化層表面に、光触媒含有層側基板（Ａ）を５０μｍのギャップをあけて配置し、光触媒含有層側基板側（Ａ）から超高圧水銀ランプにて露光した。露光量は３６５ｎｍにて２０００ｍＪであった。濡れ性変化層表面の露光された部分のみ親液性領域となった。光触媒含有層側基板（Ａ）のブラックマトリクスは、横９０μｍ、縦２９０μｍの開口部が、横１００μｍピッチ、縦３００μｍピッチにて配置されるよう形成した。またこの開口部の中央には横５０μｍ、縦１６０μｍの遮光部が配置されるよう形成した。露光時の位置合わせに際しては、横９０μｍ、縦２９０μｍの開口部の中心が、上記濡れ性変化層を形成した基板上のブラックマトリクス開口部の中心に合うようアライメントをとった。
【０２１６】
（機能性凸部形成）
上記親液性となった機能性内側部形成用パターンをめがけ、インクジェットヘッドより固形分８０％の通常用いられる熱硬化型ＲＧＢ着色インキを吐出した。着弾したインキは親液性領域、すなわち横９０μｍ、縦２９０μｍの領域のみに濡れ広がった。このとき撥液性部分、すなわち親液性領域内に存在する横５０μｍ、縦１６０μｍの撥液性領域、および親液性領域周辺に存在する撥液性領域にまで塗れ広がることは無かった。次にクリーンオーブンで８０℃にて１５分間乾燥させ、表面に皮膜を形成することにより、膜厚２．０μｍの機能性凸部を形成した。このときインキ色配列は、横に赤、青、緑の順にて繰り返すように配置し、縦は同一の色となるよう配置した。また、インキの撥液性部分に対する接触角は５６゜、露光部に対する接触角は１０゜であった。
【０２１７】
（機能性内側部形成用パターン形成）
次に、上記機能性凸部が形成された濡れ性変化層表面に、光触媒含有層側基板（Ｂ）を５０μｍのギャップをあけて配置し、光触媒含有層側基板側（Ｂ）から超高圧水銀ランプにて露光した。露光量は３６５ｎｍにて２０００ｍＪであった。光触媒含有層側基板（Ｂ）のブラックマトリクスは、横９０μｍ、縦２９０μｍの開口部が、横１００μｍピッチ、縦３００μｍピッチにて配置されるよう形成した。露光時の位置合わせに際しては、横９０μｍ、縦２９０μｍの開口部の中心が、上記濡れ性変化層を形成した基板上のブラックマトリクス開口部の中心に合うようアライメントをとった。これにより、濡れ性変化層表面が露出している領域、すなわち上記機能性凸部に囲まれた横５０μｍ、縦１６０μｍの領域のみ親液性領域となった。
【０２１８】
（機能性内側部形成）
次に、上記親液性となった機能性内側部形成用パターンをめがけ、機能性凸部形成に使用したものと同様の着色層用インキ（赤、青、緑）をインクジェットヘッドより吐出した。着弾したインキは親液性領域に濡れ広がり、機能性凸部に囲まれた領域内に厚み２．２μｍまで溜まった。この際、機能性凸部領域を超えて塗れ広がることは無かった。このときインキ色配列は、機能性凸部と同一の色となるよう配置した。これをクリーンオーブンで１５０℃にて３０分間乾燥、硬化させることにより、機能性凸部および機能性内側部が目視上にて同一化した、横９０μｍ、縦２９０μｍ、膜厚１．８μｍのフラットな画素が、横１００μｍ、縦３００μｍのピッチにて配置されたカラーフィルタを作製した。
【０２１９】
【発明の効果】
本発明によれば、機能性層を形成するパターンの外周に沿って、機能性凸部を形成することにより、この機能性凸部に囲われた機能性内側領域に機能性層形成用塗工液を塗布した際、機能性凸部が機能性層形成用塗工液を機能性内側領域に留める。この機能性内側領域に塗布される機能性層形成用塗工液の量等により、機能性凸部および機能性内側部からなる機能性層の形状を調整することが可能となり、機能性層を平坦な層や、凹状の層とすることが可能となるのである。
【０２２０】
また、上記パターン形成体用基板が、撥液性領域内に、上記機能性凸部形成用親液性領域を有することによって、この濡れ性の差を利用して機能性層形成用塗工液を塗布し、高精細な機能性凸部を形成することが可能となる。さらにこの機能性凸部を利用して機能性層を形成することから、機能性層を高精細に形成することが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられるパターン形成体用基板の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の機能性素子の製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】本発明に用いられるパターン形成体用基板の他の例を示す平面図である。
【図４】本発明に用いられるパターン形成体用基板の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明に用いられる機能性凸部硬化工程の一例を説明する説明図である。
【図６】本発明に用いられる濡れ性変化層の一例を示す概略断面図である。
【図７】本発明に用いられる光触媒処理層側基板の一例を示す概略断面図である。
【図８】本発明に用いられる光触媒処理層側基板の他の例を示す概略断面図である。
【図９】本発明に用いられる光触媒処理層側基板の他の例を示す概略断面図である。
【図１０】従来技術の一例を示す概略断面図である。
【図１１】従来技術の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ … パターン形成体用基板
２ … 撥液性領域
３ … 機能性凸部形成用親液性領域
４ … 機能性内側領域
５ … 機能性凸部
６ … インクジェット装置
７ … 機能性層形成用塗工液
８ … 機能性内側部
９ … 機能性層
１０… 光触媒処理層
１１… 基体
１２… 光触媒処理層側基板
１３… フォトマスク
１４… 光触媒処理層側遮光部
１５… エネルギー
２１… 表面変化型濡れ性変化層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a functional element capable of controlling the shape of a functional portion including a color filter and a microlens.
[0002]
[Prior art]
With the development of personal computers and the spread of mobile phones in recent years, the competition for manufacturing thinner and lighter displays with higher definition has been intensifying. Among them, an organic electroluminescent (hereinafter, electroluminescent is sometimes abbreviated as EL) element, a color filter (hereinafter, the color filter is sometimes abbreviated as CF), a color conversion filter, and the like. These requirements have been met, and attention has been paid to the next generation of displays.
[0003]
Of these functional layers constituting the organic EL element, CF, and color conversion filter, many require fine patterning, and an ejection method is used as a method for performing such fine patterning. . The ejection method is a method having many advantages such as excellent patterning accuracy and excellent manufacturing efficiency.
[0004]
Furthermore, since the discharge method is a method in which a granular or mist-like coating liquid is discharged from a nozzle port of the discharge device main body and is applied to a target portion by applying the liquid, the coating liquid is easily supplied from the nozzle port. It is required that the coating liquid has a viscosity capable of being discharged, that is, a coating liquid having a relatively low concentration. However, since the coating liquid having a low concentration has a low viscosity, there is a possibility that the patterning accuracy may be reduced due to excessive wetting and spreading after coating. As a means for preventing such excessive wetting and spreading of the coating liquid, a method of improving the precision of the pattern by a method such as providing a partition or the like or providing a wettability difference in advance to an object to be coated has been proposed. I have.
[0005]
The shape of the functional layer formed by the above-described method is often a convex shape as shown in FIG. 10 or a concave shape as shown in FIG. The functional layer having such a shape has a difference in film thickness between the central portion and the end portion. If the difference is large, depending on the type of the functional element, there is a possibility that inconvenience may occur due to the difference. . For example, when the convex or concave functional layer is used for a light emitting layer of an organic EL device, a colored layer of CF, a color conversion layer of a color conversion filter, or the like, the film thickness of the central portion and the end portion is used. In this case, unevenness in color tone is generated due to the difference in the color density, which hinders high-definition color development and shortens the life of the device.
[0006]
Depending on the type of the functional element, it may be preferable that the film thickness is different between the central portion and the end portion as shown in FIG. 10 or FIG. There was a problem that control was difficult.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
From the above, it is desired to provide a method for manufacturing a functional element that can form a functional portion with high definition and that can easily control the thickness of a target shape.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, as described in claim 1, a liquid-repellent region and a functional convex portion formed along the outer periphery of a pattern for forming a functional layer in the liquid-repellent region and having lyophilic property Functionality of forming a functional convex portion by applying a functional layer forming coating liquid on the functional convex portion forming lyophilic region of the substrate for a pattern formed body having a lyophilic region for formation. A convex part forming step,
A functional convex portion curing step of curing the functional convex portion to such an extent that the functional convex portion is not integrated with the functional layer-forming coating liquid to be applied later,
In the functional inner region surrounded by the functional protrusions, the functional layer forming coating liquid is applied by a discharge method, and a functional inner portion forming step of forming a functional inner portion,
A functional layer curing step of curing a functional layer composed of the functional convex portion and the functional inner portion,
The present invention provides a method for producing a functional element, comprising:
[0009]
In the present invention, first, a functional convex portion is formed along the outer periphery of a pattern for forming a functional layer. Thereby, when the functional layer-forming coating liquid is applied to the functional inner region surrounded by the functional protrusions, the functional layer-forming coating liquid is applied to the functional inner region by the functional protrusions. It is possible to adjust the shape of the functional layer composed of the functional convex portion and the functional inner portion by adjusting the amount of the functional layer forming coating liquid applied to the functional inner region, This makes it possible for the conductive layer to be a flat layer or a concave layer.
[0010]
Further, in the present invention, the substrate for a pattern forming body on which a functional layer is formed is a lyophilic liquid for forming a functional convex portion formed in a pattern forming a functional convex portion in a lyophobic region. By having the functional region, it is possible to form a high-definition functional convex portion by applying the functional layer forming coating liquid by utilizing the difference in wettability. Further, since the functional layer is formed by using the functional protrusions, the functional layer can be formed with high definition.
[0011]
Further, in the invention described in claim 1, as described in claim 2, the contact angle between the functional layer forming coating liquid and the functional layer forming coating liquid in the liquid repellent region of the pattern forming substrate is determined. The difference between the functional lipophilic region for forming a functional convex portion and the contact angle with the coating liquid for forming a functional layer is preferably 20 ° or more. When the contact angle difference between the liquid-repellent region and the lyophilic region on the pattern forming substrate and the functional layer forming coating liquid is lower than the above range, the functional layer forming coating is performed. This is because, when the liquid is applied, the functional layer-forming coating liquid may adhere to the liquid-repellent region, and it is difficult to form the functional convex portion with high definition.
[0012]
Further, in the invention described in claim 1 or claim 2, as described in claim 3, the pattern forming substrate has a wettability changing layer in which a contact angle with respect to a liquid is reduced by an external stimulus. It is preferable that the functional lyophilic region for forming the functional convex portion is formed by applying an external stimulus in a pattern on the wettability changing layer. This makes it possible to easily form the target lyophilic region for forming the functional convex portion on the pattern forming substrate, which is preferable in terms of production efficiency and the like.
[0013]
According to the third aspect of the present invention, as described in the fourth aspect, after the functional convex portion curing step, an external stimulus is applied to the functional inner region to form a functional inner portion forming lyophilic region. May be provided for forming a functional inner part forming lyophilic region. When forming the functional inner portion, even if the functional inner region is lyophobic, the coating liquid for forming a functional layer is retained in the functional inner region surrounded by the functional protrusions. The functional inner region can be a functional inner region, but by making the functional inner region a lyophilic region, the coating liquid for forming a functional layer adheres to the functional inner region to form the functional layer. This is because the layer can have high strength.
[0014]
In the third or fourth aspect of the present invention, as described in the fifth aspect, the substrate for a pattern forming body includes a substrate and a wettability changing layer formed on the substrate. You may have. When the wettability changing layer has a self-supporting property, the wettability changing layer may not be formed on a base material. This is because when the property change layer requires strength, the wettability change layer may be formed on a substrate.
[0015]
In the invention according to any one of claims 3 to 5, as described in claim 6, the external stimulus is energy irradiation, and the wettability changing layer includes at least a photocatalyst and A photocatalyst containing layer which contains a binder and whose contact angle with a liquid is reduced by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation may be used.
[0016]
Since the wettability changing layer is the photocatalyst-containing layer, it is possible to form a lyophilic region having a reduced contact angle with a liquid due to the action of the photocatalyst of the photocatalyst-containing layer itself with energy irradiation. This is because
[0017]
In the sixth aspect of the present invention, as described in the seventh aspect, it is preferable that the binder is a layer containing an organopolysiloxane. In the present invention, the property required for the photocatalyst-containing layer is, when energy is not irradiated, liquid repellency, and when energy is irradiated, the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer becomes lyophilic. It is such a characteristic. This is because organopolysiloxane is preferably used as a material for imparting such characteristics to the photocatalyst-containing layer.
[0018]
In the invention described in claim 7, as described in claim 8, the organopolysiloxane is preferably a polysiloxane containing a fluoroalkyl group. It is preferable that the organopolysiloxane is a polysiloxane containing a fluoroalkyl group. This is because the difference in wettability between the energy-irradiated portion and the non-irradiated portion can be increased if the material contains a fluoroalkyl group.
[0019]
In the invention described in

claim

7 or 8, as described in claim 9, the organopolysiloxane is Y_nSix_(4-n)(Here, Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group or an epoxy group, X represents an alkoxyl group or a halogen, and n is an integer of 0 to 3.) It is preferably an organopolysiloxane which is one or more hydrolytic condensates or cohydrolytic condensates of the silicon compound to be produced. By using such an organopolysiloxane, it is possible to exhibit the property against the change in wettability as described above.
[0020]
In the invention according to any one of claims 3 to 5, as described in claim 10, the external stimulus is energy irradiation, and the wettability changing layer includes at least a photocatalyst. And a layer comprising a surface-change-type wettability-change layer that is a layer having a reduced contact angle with a liquid on the surface due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation formed on the photocatalyst-treatment layer. It may be. The wettability changing layer, by comprising the photocatalyst treatment layer and the surface-change type wettability change layer, with energy irradiation, by the action of the photocatalyst in the photocatalyst treatment layer of the surface change-type wettability change layer This is because a lyophilic region can be formed on the surface. Further, since the photocatalyst treatment layer does not come into contact with the functional part to be formed, the functional part is less likely to be affected by the photocatalyst over time, and a high-quality functional element can be obtained. This is because
[0021]
In the invention according to any one of claims 3 to 5, as described in claim 11, the external stimulus is energy irradiation, and the wettability changing layer includes a photocatalyst. After the photocatalyst treatment layer side substrate having the photocatalyst treatment layer and the substrate is disposed with a gap such that the wettability changing layer and the photocatalyst treatment layer have a thickness of 200 μm or less, the substrate is irradiated with energy from a predetermined direction. By doing so, a surface-changeable wettability variable layer whose wettability changes so as to reduce the contact angle of the surface with the liquid may be used. Since the wettability changing layer is the surface changing type wettability changing layer, the contact angle with the liquid on the surface decreases due to the action of the photocatalyst in the photocatalyst processing layer side substrate due to the energy irradiation, and the lyophilicity changes. This is because the conductive region can be formed.
[0022]
In the tenth or eleventh aspect of the present invention, as described in the twelfth aspect, the surface-changeable wettability-change layer is preferably a layer containing an organopolysiloxane. In the present invention, the properties required for the surface-change-type wettability-change layer include liquid-repellency when energy is not irradiated, and parent property due to the action of the photocatalyst in the photocatalyst treatment layer when energy is irradiated. It is characteristic that it becomes liquid. This is because it is preferable to use organopolysiloxane as a material for imparting such properties to the surface-change-type wettability-change layer.
[0023]
In the twelfth aspect of the present invention, as described in the thirteenth aspect, the organopolysiloxane is preferably a polysiloxane containing a fluoroalkyl group. It is preferable that the organopolysiloxane is a polysiloxane containing a fluoroalkyl group. This is because the difference in wettability between the energy-irradiated portion and the non-irradiated portion can be increased if the material contains a fluoroalkyl group.
[0024]
In the invention according to the thirteenth aspect, as described in the fourteenth aspect, the organopolysiloxane is Y_nSix_(4-n)(Here, Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group or an epoxy group, X represents an alkoxyl group or a halogen, and n is an integer of 0 to 3.) It is preferably an organopolysiloxane which is one or more hydrolytic condensates or cohydrolytic condensates of the silicon compound to be produced. By using such an organopolysiloxane, it is possible to exhibit the property against the change in wettability as described above.
[0025]
In the invention according to any one of claims 3 to 5, as described in claim 15, the external stimulus is energy irradiation, and the wettability changing layer includes at least a photocatalyst. A photocatalyst treatment layer containing: a decomposition removal type wettability change layer formed on the photocatalyst treatment layer, which is decomposed and removed by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation, and a liquid for the decomposition removal type wettability change layer And a layer having a contact angle different from that of the photocatalyst-treated layer exposed by decomposing and removing the decomposition-removal-type wettability changing layer. The wettability changing layer, the photocatalyst treatment layer, by comprising the decomposition removal type wettability change layer formed thereon, with energy irradiation, by the action of the photocatalyst in the photocatalyst treatment layer, for example, The photocatalyst treatment layer exposed after the decomposition-removal type wettability changing layer is decomposed and removed can be a lyophilic region, and the decomposition-removal type wettability variable layer can be a lyophobic region. This is because a pattern including the liquid region can be formed.
[0026]
In the invention according to any one of claims 3 to 5, as described in claim 16, the external stimulus is energy irradiation, and the wettability changing layer includes a photocatalyst. After the photocatalyst treatment layer side substrate having the photocatalyst treatment layer and the substrate is disposed with a gap such that the wettability changing layer and the photocatalyst treatment layer are 200 μm or less, the substrate is irradiated with energy from a predetermined direction. The decomposition / removal type wettability changing layer to be decomposed and removed, the contact angle of the liquid to the decomposition / removal type wettability change layer, and the substrate exposed by the decomposition / removal type wettability change layer May be a layer having a different contact angle of the liquid with the liquid.
[0027]
Since the wettability changing layer is the decomposition-removal type wettability changing layer, the action of the photocatalyst in the photocatalyst processing layer on the photocatalyst processing layer side substrate causes the decomposition removal type wettability change with energy irradiation. It becomes possible to decompose and remove the layer, for example, the base material exposed by decomposing and removing the decomposition-removal type wettability variable layer is a lyophilic region, and the decomposition-removal type wettability variable layer is a lyophobic region, This is because a pattern including a lyophilic region and a lyophobic region can be formed.
[0028]
In the invention of claim 15 or claim 16, as described in claim 17, the decomposition removal type wettability changing layer is formed of a self-assembled monomolecular film, a Langmuir-Blodgett film, or alternate adsorption. Preferably, it is one of the membranes. This is because the decomposition-removal-type wettability changing layer is formed of the above-described film, so that a relatively high-strength, defect-free film can be formed.
[0029]
In the invention according to any one of claims 6 to 17, as described in claim 18, the photocatalyst is the photocatalyst, and the photocatalyst is titanium oxide (TiO 2).₂), Zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO)₂), Strontium titanate (SrTiO)₃), Tungsten oxide (WO₃), Bismuth oxide (Bi₂O₃), And iron oxide (Fe₂O₃) Is preferably one or more substances selected from the group consisting of titanium oxide (TiO 2) and titanium oxide (TiO 2).₂) Is preferable. This is because titanium dioxide has a high bandgap energy, is effective as a photocatalyst, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available.
[0030]
In the invention described in any one of the first to nineteenth aspects, as described in the twentieth aspect, it is preferable that the ejection method in the functional inner part forming step is an inkjet method. . This is because the ejection method is an ink jet method, which is preferable from the viewpoint of manufacturing efficiency and cost.
[0031]
Further, the present invention provides a color filter manufactured by the method for manufacturing a functional element according to any one of the first to twentieth aspects.
[0032]
According to the present invention, since the functional layer is a pixel portion, a color filter having a high-definition pixel portion can be obtained, and the shape and thickness of the pixel portion can be adjusted. Therefore, the color filter can be used for various purposes.
[0033]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a microlens manufactured by the method for manufacturing a functional element according to any one of the first to twentieth aspects.
[0034]
According to the present invention, since the functional layer is a lens, a microlens having a high-definition lens can be obtained, and the shape and thickness of the lens can be adjusted. And micro lenses that can be used for various applications.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a functional element. Hereinafter, the method for producing a functional element of the present invention will be described in detail.
[0036]
The method for producing a functional element of the present invention,
A pattern forming body having a liquid-repellent region and a liquid-repellent region for forming a functional convex portion, which is formed along the outer periphery of a pattern for forming a functional layer in the liquid-repellent region and has liquid affinity. A functional convex part forming step of applying a functional layer forming coating liquid on the functional convex part forming lyophilic region of the substrate for forming a functional convex part,
A functional convex portion curing step of curing the functional convex portion to such an extent that the functional convex portion is not integrated with the functional layer-forming coating liquid to be applied later,
In the functional inner region surrounded by the functional protrusions, the functional layer forming coating liquid is applied by a discharge method, and a functional inner portion forming step of forming a functional inner portion,
A functional layer curing step of curing a functional layer composed of the functional convex portion and the functional inner portion,
Which is characterized by having
[0037]
An example of a method for manufacturing a functional element of the present invention will be described with reference to the drawings. In the method for manufacturing a functional element of the present invention, as shown in the plan view of FIG. 1, for example, a water-repellent region 2 and a functional layer are formed in the liquid-repellent region 2 as a substrate 1 for a pattern formed body. A lipophilic region for forming a functional convex portion, which is formed along the outer periphery of the pattern to be formed and has lipophilicity, is prepared. Here, the region where the functional layer is ultimately formed is a region in which the functional lyophilic region 3 for forming a functional convex portion and the functional inner region 4 which is a liquid-repellent region inside the region are combined. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the pattern forming substrate 1.
[0038]
Next, a functional convex part forming step of forming a functional convex part 5 by applying a functional layer forming coating liquid on the functional convex part forming lyophilic region 3 is performed (FIG. 2B). )). At this time, the functional layer forming lyophilic region 3 is formed in the liquid repellent region 2 on the pattern forming body 1, so that the functional layer forming coating liquid is liquid repellent. It does not adhere to the region 2 and the functional inner region 4, but adheres only to the lyophilic region 3 for forming a functional convex portion. This makes it possible to form the functional protrusions 5 in a desired pattern with high definition.
[0039]
Next, a functional convex part curing step of curing the functional convex part 5 formed in the functional convex part forming step to such an extent that the functional convex part 5 is not integrated with a functional layer forming coating liquid to be applied later is performed. Thus, even when the functional layer-forming coating liquid is later applied to the functional inner region 4, the functional layer-forming coating liquid is prevented from flowing out of the functional convex portions 5. This is because it becomes possible.
[0040]
Next, the same functional layer forming coating liquid 7 as that having the functional convex portions formed thereon is applied to the functional inner region 4 surrounded by the functional convex portions by, for example, an inkjet device 6 or the like. (FIG. 2C), the functional inner portion 8 is formed (FIG. 2D). As described above, since the functional layer-forming coating liquid 7 is retained in the functional inner region 4 by the functional protrusions 5, the amount of the functional layer-forming coating liquid 7 to be applied varies. This makes it possible to adjust the thickness of the functional inner region 8 to be formed.
[0041]
Next, a functional layer curing step of curing the functional layer 9 including the functional convex portions 5 and the functional inner portions 8 is performed (FIG. 2E). The functional convex portion 5 and the functional inner portion 8 are integrated, and the functional layer 9 can be formed.
[0042]
According to the present invention, the functional element can be formed with high definition by forming the functional convex portion. Further, by adjusting the film thickness of the functional inner portion formed inside the functional convex portion, it is possible to control the unevenness of the functional layer and the like.
[0043]
Hereinafter, the above-described method for producing a functional element of the present invention will be described for each step.
[0044]
1. Functional convex part forming process
First, the step of forming a functional convex portion in the method for producing a functional element of the present invention will be described. The functional convex portion forming step of the present invention comprises forming a functional convex portion formed along the outer periphery of a liquid-repellent region and a pattern for forming a functional layer in the liquid-repellent region and having lyophilicity. And forming a functional convex portion by applying a functional layer forming coating liquid on the functional convex portion forming lipophilic region of the pattern forming body substrate having a functional lyophilic region. . Hereinafter, each configuration will be described.
[0045]
(Substrate for pattern forming body)
First, the pattern forming substrate used in the present invention will be described. The substrate for a pattern forming body used in the present invention includes a lyophobic region and a functional convex portion formed along the outer periphery of a pattern for forming a functional layer in the lyophobic region and having lyophilicity. And a lyophilic region for formation. In the present invention, by using such a pattern-forming body substrate, utilizing the difference in wettability of the functional convex portion forming lyophilic region that is a lyophobic region and a lyophilic region, for example, The coating liquid for forming a functional layer can be applied only to the lyophilic region by an ink-jet method or the like, and a high-definition functional convex portion can be easily formed.
[0046]
The substrate for pattern forming body used in the present invention, among others, the contact angle with the coating liquid for forming a functional layer in the lyophobic region, and the contact angle with the coating liquid for forming a functional layer in the lyophilic region. Is preferably 20 ° or more, more preferably 30 ° or more. Further, the contact angle with the liquid of 40 mN / m in the lyophobic region is preferably 30 ° or more, more preferably 40 ° or more, and the contact angle with the liquid of 40 mN / m in the lyophilic region is 10 °. ° or less, particularly preferably 5 ° or less.
[0047]
This is because when the liquid-repellent region has a small contact angle with the functional layer-forming coating liquid or the liquid, the liquid-repellent property is not sufficient. When the coating liquid for forming a layer is applied by an ink-jet method or the like and cured, for example, the coating liquid for forming a functional layer may adhere to the lyophobic region. This is because it becomes difficult to form the functional convex portions. Further, when the contact angle with the liquid in the energy-irradiated portion, that is, the lyophilic region, is high, for example, the functional layer forming coating liquid that forms the functional convex portion is repelled in the lyophilic region. This is because, for example, the functional layer forming coating liquid may not be sufficiently wetted and spread by the inkjet method, and it may be difficult to form the functional convex portions.
[0048]
In addition, the contact angle with the liquid referred to here is a contact angle with a liquid having various surface tensions measured using a contact angle measuring device (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) (from the micro syringe to the liquid). 30 seconds after dropping) and obtained from the results or as a graph. In this measurement, wetting index standard solutions manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd. were used as liquids having various surface tensions.
[0049]
Here, the pattern for forming the functional layer formed on the pattern forming substrate of the present invention is determined by the intended functional element, and the pattern forming substrate of the present invention is A lyophilic region for forming a functional convex portion having lyophilicity is formed along the outer periphery of the pattern of the functional element. Here, along the outer periphery of the pattern of the functional element in the present invention is formed on the entire outer periphery of the pattern of the functional element, and the lyophobic region remains as a functional inner region described later further inside. Is formed as follows.
[0050]
For example, when the pattern of the functional element is rectangular, as shown in FIG. 1, the lyophilic liquid for forming a functional convex portion is formed in the lyophobic region 2 along the outer periphery of the region where the functional layer is formed. The liquid-repellent region is formed as the functional region 3 inside the functional region 3. In this case, the regions where the functional layer is formed are the lyophilic regions 3 for forming the functional convex portions and the functional inner regions 4.
[0051]
In the case of forming a stripe-shaped pattern, for example, as shown in FIG. 3, the lyophilic region 3 for forming a functional convex portion is formed along the outer periphery of the line on which the functional layer is formed. Is formed such that the functional inner region 4 remains. When the pattern of the functional layer is circular, as shown in FIG. 4, the lyophilic region 3 for forming a functional convex portion is formed such that the functional inner region 4 remains inside. . At this time, the width of the lyophilic region for forming the functional convex portion is appropriately selected depending on the height at which the functional convex portion is formed.
[0052]
Here, the method for forming the lyophilic region for forming the functional convex portions is not particularly limited, and may be a method such as applying a lyophilic material to a lyophobic substrate. Preferably, in the present invention, the pattern forming substrate has a wettability changing layer in which the contact angle with respect to the liquid is reduced by an external stimulus, and the functional property is provided by applying the external stimulus to the wettability changing layer. It is preferable that a lyophilic region for forming a convex portion is formed. This makes it possible to easily form the functional lyophilic region for forming the functional protrusions by applying an external stimulus to the target pattern in the lyophobic region, and from the viewpoint of manufacturing efficiency and cost. This is also preferable. The pattern former substrate having the wettability changing layer in which the contact angle with respect to the liquid is reduced by the external stimulus will be described later in detail.
[0053]
(Coating liquid for forming functional layer)
Next, the coating liquid for forming a functional layer used in the present invention will be described. The functional layer forming coating liquid used in the present invention is a coating liquid for forming a functional layer of a functional element finally obtained by the present invention, The functional layer is formed by applying and curing on the functional lyophilic region for forming a functional convex portion formed on the substrate and on a functional inner region described later.
[0054]
The material and the like of the functional coating liquid used in the present invention are selected according to the type of the functional layer finally formed.
[0055]
Here, the functionalities include optical (light selective absorption, reflectivity, polarization, light selective transmittance, nonlinear optical properties, luminescence such as fluorescence or phosphorescence, photochromic properties, etc.) and magnetic (hard magnetic, soft magnetic) , Non-magnetic, magnetic permeability, etc., electric / electronic (conductive, insulating, piezoelectric, pyroelectric, dielectric, etc.), chemical (adsorbing, desorbing, catalytic, water absorbing, ionic conductivity) , Redox properties, electrochemical properties, electrochromic properties, etc.), mechanical properties (abrasion resistance properties, etc.), thermal properties (thermal conductivity, thermal insulation properties, infrared radiation properties, etc.), biofunctional properties (biocompatibility, antithrombotic properties, etc.) ) Means various functions.
[0056]
In the present invention, the functional element finally obtained is preferably a color filter or a microlens, for example, when the functional element is a color filter, the functional layer forming coating liquid, In general, a material or the like for forming a pixel portion can be used.
[0057]
Further, the functional coating liquid may be a thermosetting type or an ultraviolet curable type, and the curing method and the like are not particularly limited.
[0058]
(Formation of functional protrusions)
Next, formation of the functional convex portion will be described. In the functional part forming step of the present invention, the functional layer-forming coating liquid described above is applied to the functional convex part forming lyophilic region on the pattern forming body substrate, thereby forming the functional convex part. A part is formed.
[0059]
The method for forming the functional convex portion is not particularly limited as long as it is possible to apply the functional layer-forming coating liquid on the functional convex portion-forming lyophilic region. In the present invention, for example, a functional portion forming composition for forming a functional element and the like, a dip coating, a roll coating, a blade coating, a coating method such as spin coating, a nozzle discharging means including an inkjet or the like, and the like. . In the present invention, among the above methods, the nozzle discharge method is preferable in terms of cost and the like.
[0060]
In the present invention, since the functional lyophilic region for forming the functional convex portion is formed in the liquid-repellent region on the pattern forming substrate, the difference in wettability is utilized by utilizing the difference in wettability. The coating liquid for forming the functional layer does not adhere to the lyophobic region where the functional convex portion is not formed, and only the lyophilic region, which is the lyophilic region for forming the functional convex portion, has high definition. It is possible to form a functional layer on the substrate.
[0061]
In the present invention, the thickness of the functional convex portion is determined by the type of the functional element, but generally, the thickness of the functional convex portion after curing is in the range of 1 μm to 200 μm. It is preferable that
[0062]
2. Functional convex part curing process
Next, a functional convex part curing step is performed after the functional convex part forming step. The functional convex part curing step of the present invention is a step of curing the functional convex part formed in the functional convex part forming step to such an extent that the functional convex part is not integrated with the functional layer forming coating liquid to be applied later. The curing method is appropriately selected depending on the type of the functional coating liquid. Generally, heat, ultraviolet rays, EB, wind, reduced pressure, and a material which chemically causes a curing reaction are used. This is a step of hardening the functional convex portion to a target state by using a technique such as addition of a polymer.
In this step, the functional convex portion does not need to be completely cured, and is cured at least to such an extent that it does not integrate with the functional layer forming coating liquid applied in the functional inner portion forming step described later. Just fine.
[0063]
In addition, curing to the extent that it does not integrate with the functional layer-forming coating liquid referred to in the present invention refers to curing at least to the extent that the shape of the functional convex portion is maintained, and in the functional inner region described below, When the coating liquid for forming a functional layer is applied, it is cured at least to such an extent that the shape does not change. For example, a state in which a film is dried and cured only on the surface and not completely cured up to the inside corresponds to this state.
[0064]
Further, the degree of curing of the functional convex portion is appropriately selected depending on the shape of the functional layer of the intended functional element. For example, when the functional layer-forming coating liquid undergoes volume shrinkage due to curing, and the functional layer of the target functional element is a flat layer, the functional convex portion forming step Assuming that the height of the functional protrusion formed in 1 is 1, it is preferable that the height of the functional protrusion after being cured in this step is 0.8 or more. This is because the amount of the coating liquid for forming a functional layer to be applied in the later-described functional inner portion forming step depends on the height of the functional convex portion. For example, as shown in FIG. 5, the functional layer forming coating liquid for forming the functional inner portion 8 is applied only up to the height of the functional convex portion 5 (FIG. 5A). After that, the functional inner portion 8 and the functional convex portion 5 are hardened to form the functional layer 9. At this time, since the contraction rates of the functional convex portion 5 and the functional inner portion 8 are the same, the functional convex portion 5 already contracted and the functional inner portion 8 not contracted at all are completely cured. In this case, the height of the functional inner portion 8 is reduced, and it is difficult to form a flat functional layer 9 (FIG. 5B).
[0065]
On the other hand, when the height of the functional convex portion cured by this step is equal to or more than the above value, the height can be made not to largely differ due to the curing of the functional convex portion and the functional inner portion. Thus, the finally obtained functional layer can be made a flat layer.
[0066]
When the film thickness is different between the central portion and the end portion of the target functional layer, the target functional layer is formed by appropriately adjusting the degree of curing of the functional convex portion in this step. It is possible to do.
[0067]
3. Functional inner part forming process
Next, a functional inner part forming step is performed. The step of forming a functional inner portion in the present invention includes a step of applying the coating liquid for forming a functional layer to a functional inner region surrounded by the functional protrusions by a discharge method to form a functional inner portion. It is.
[0068]
In this step, the functional coating liquid for forming a functional layer is applied to the inside of the functional convex portion by applying the functional coating solution described above to the functional inner region surrounded by the functional convex portion by a discharge method. To be fixed. Thus, the functional layer can be formed with high definition without applying the functional layer forming coating liquid to the area other than the area where the intended functional layer is to be formed. Further, by adjusting the amount of the coating liquid for forming a functional layer applied to the functional inner region, it is possible to form a functional layer having a desired shape, such as a film thickness and unevenness with functional convex portions. It becomes possible.
[0069]
Here, examples of the discharge method used in the present invention include a method using a dispenser, an ink jet method, an electrolytic jet method, and the like. In the present invention, the ink jet method is particularly preferable from the viewpoint of cost and the like. .
[0070]
In addition, when the substrate for a pattern forming body, which will be described in detail later, has a wettability changing layer in which the contact angle with a liquid is reduced by applying an external stimulus, the functional inner region is required before performing this step. An external stimulus may be given to the lipophilic region to make it lyophilic. This makes it possible to improve the adhesion between the functional layer-forming coating liquid applied in this step and the functional inner region, and when the functional layer is formed, it is possible to increase the strength. This is because it becomes possible.
[0071]
4. Functional layer curing process
Finally, a functional layer curing step is performed after the functional inner part forming step. The functional layer curing step of the present invention is a step of curing a functional layer including the functional protrusions and the functional inner part.
[0072]
By this step, the functional convex portion and the functional inner portion are completely cured, and a functional layer in which the functional convex portion and the functional inner portion are integrated can be obtained. For the curing in this step, it is possible to use the curing method as described in the step for forming the applied functional layer, similarly to the above-described functional convex part curing step.
[0073]
5. Other
Here, a description will be given of a substrate for a pattern forming body in the case where the substrate for a pattern forming body has a wettability changing layer in which a contact angle with a liquid is reduced by an external stimulus.
[0074]
In the present invention, the use of the pattern forming substrate having the wettability changing layer makes it easy to form a functional convex portion formed of a lyophilic region in the lyophobic region on the pattern forming substrate. This makes it possible to form a lyophilic region. Further, after the above-described functional convex portion curing step, an external stimulus is applied to the functional inner region that forms the functional inner portion on the pattern forming substrate, and the functional inner portion is set as the lyophilic region. A step for forming a lyophilic region for forming an inner side inner portion may be performed. Thus, when the functional inner portion is formed by applying the functional layer forming coating liquid, it is possible to increase the adhesion between the functional inner portion and the substrate for the pattern forming body, thereby increasing the strength. This makes it possible to form a highly functional layer.
[0075]
Here, the wettability changing layer may be formed on a base material, or a light-shielding portion or the like may be formed on the pattern forming body. Hereinafter, each configuration of the pattern forming substrate in the case where the pattern forming substrate has the wettability changing layer will be described.
[0076]
(1) wettability changing layer
First, the wettability changing layer used in the present invention will be described. The wettability changing layer used in the present invention is not particularly limited as long as the contact angle with respect to the liquid is reduced by an external stimulus, such as a physical stimulus or a chemical stimulus. From the viewpoint of manufacturing efficiency and cost, it is preferable that the external stimulus is such that the contact angle with the liquid is reduced by irradiation with energy such as ultraviolet light. This makes it possible to efficiently form a pattern including a lyophilic region and a lyophobic region using a photocatalyst or the like without requiring a large-scale device or a special material.
[0077]
The wettability changing layer having such characteristics is a photocatalyst-containing layer that contains at least a photocatalyst and a binder, and whose contact angle with a liquid is reduced by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation (hereinafter referred to as a first embodiment). Surface-change type wetting, which is a layer in which the contact angle with the liquid on the surface is reduced by the action of the photocatalyst treatment layer containing at least the photocatalyst and the photocatalyst accompanying the energy irradiation formed on the photocatalyst treatment layer. In the case of a layer composed of a property change layer (hereinafter, referred to as a second embodiment), a photocatalyst treatment layer containing a photocatalyst and a photocatalyst treatment layer side substrate having a substrate are separated from the wettability change layer and the photocatalyst treatment layer. Is arranged so as to be 200 μm or less, and is irradiated with energy from a predetermined direction so that the contact angle with the liquid on the surface is reduced. When the wettability changing layer is a surface-change type wettability changing layer in which wettability changes (hereinafter, referred to as a third embodiment), the wettability changing layer is formed on at least a photocatalyst treatment layer containing a photocatalyst and the photocatalyst treatment layer. Is a decomposition-removal type wettability changing layer that is decomposed and removed by the action of the photocatalyst accompanying the irradiated energy irradiation, and the contact angle of the liquid with the decomposition-removal type wettability change layer and the decomposition-removal type wettability change layer are decomposed. A layer composed of a layer having a different contact angle of the liquid with the photocatalyst treatment layer that has been removed and exposed (hereinafter, referred to as a fourth embodiment), or the wettability changing layer is a photocatalyst treatment containing a photocatalyst. After arranging the photocatalyst treatment layer side substrate having the layer and the base with a gap such that the wettability changing layer and the photocatalyst treatment layer are 200 μm or less, energy irradiation is performed from a predetermined direction. Is a decomposition-removable wettability changing layer that is decomposed and removed, and a contact angle of the liquid to the decomposition-removable wettability-variable layer, and a substrate that is exposed after the decomposition-removable wettability-change layer is decomposed and removed. It is preferable that the layer has a different contact angle with the liquid (hereinafter, referred to as a fifth embodiment). Hereinafter, each embodiment will be described.
[0078]
a. First embodiment
First, a first embodiment of the wettability changing layer will be described. The first embodiment of the wettability changing layer is a case where the wettability changing layer is a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst and a binder, and a contact angle with a liquid is reduced by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. It is.
[0079]
The photocatalyst-containing layer used in the present embodiment is a layer whose contact angle with a liquid is reduced by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation, and is not particularly limited as long as it is a layer containing at least a photocatalyst and a binder. Instead, this makes it possible to make the portion irradiated with energy a lyophilic region and the portion not irradiated with energy a lyophobic region.
[0080]
Here, the contact angle between the liquid-repellent region of the photocatalyst-containing layer that has not been irradiated with energy and the coating liquid for forming the functional layer, and the contact angle between the lyophilic region of the photocatalyst-containing layer that has been irradiated with energy and the coating for forming the functional layer are described. The contact angle with the working liquid is preferably the same value as that described in the section of the substrate for pattern forming body described above.
[0081]
The photocatalyst-containing layer used in the present embodiment contains fluorine in the photocatalyst-containing layer, and furthermore, the fluorine content on the surface of the photocatalyst-containing layer, when the photocatalyst-containing layer is irradiated with energy, the action of the photocatalyst The photocatalyst-containing layer may be formed such that the photocatalyst-containing layer is reduced as compared to before the energy irradiation, and is decomposed by the action of the photocatalyst by the energy irradiation, whereby the wettability on the photocatalyst-containing layer can be changed. It may be formed to contain a decomposed substance.
[0082]
In the photocatalyst-containing layer as described above, the action mechanism of the photocatalyst represented by titanium dioxide as described below is not necessarily clear, but the carrier generated by light irradiation is a direct reaction with a nearby compound, Alternatively, it is considered that active oxygen species generated in the presence of oxygen and water change the chemical structure of an organic substance. In the present embodiment, it is considered that the carrier acts on the binder compound in the photocatalyst-containing layer to change the wettability of the surface.
[0083]
Hereinafter, the photocatalyst, the binder, and other components constituting such a photocatalyst-containing layer will be described.
[0084]
(I) Photocatalyst
First, the photocatalyst used in the present embodiment will be described. The photocatalyst used in the present embodiment is, for example, titanium dioxide (TiO 2) which is known as an optical semiconductor.₂), Zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO)₂), Strontium titanate (SrTiO)₃), Tungsten oxide (WO₃), Bismuth oxide (Bi₂O₃), And iron oxide (Fe₂O₃), And one or more of them may be used in combination.
[0085]
In this embodiment, titanium dioxide is particularly preferably used because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium dioxide includes anatase type and rutile type, and any of them can be used in the present embodiment. Anatase type titanium dioxide is preferable. Anatase type titanium dioxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.
[0086]
Examples of such anatase-type titanium dioxide include, for example, anatase-type titania sol of peptized hydrochloric acid (STS-02 (average particle size: 7 nm) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd .; ST-K01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.); Glue-type anatase titania sol (TA-15 (average particle diameter: 12 nm) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) and the like can be mentioned.
[0087]
The smaller the particle size of the photocatalyst is, the more effective the photocatalytic reaction takes place. The average particle size is preferably 50 nm or less, more preferably 20 nm or less.
[0088]
The content of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer used in the present embodiment can be set in the range of 5 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight. Further, the thickness of the photocatalyst containing layer is preferably in the range of 0.05 to 10 μm.
[0089]
(Ii) Binder
Next, the binder used in the present embodiment will be described. In the present embodiment, when the wettability on the photocatalyst-containing layer is changed by the action of the photocatalyst on the binder itself (first embodiment), it is decomposed by the action of the photocatalyst due to energy irradiation, whereby the photocatalyst-containing layer is decomposed. There are three forms: a case where the decomposition is performed by incorporating a decomposed substance capable of changing the above wettability into the photocatalyst-containing layer (second form), and a case where these are combined (third form). Can be divided. The binder used in the first embodiment and the third embodiment needs to have a function of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst. In the second embodiment, such a binder is used. No special function is required.
[0090]
Hereinafter, the binder used in the second embodiment, that is, the binder that does not particularly require the function of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst will be described. Next, the first embodiment and the third embodiment will be described. The binder used, that is, the binder having a function of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst will be described.
[0091]
The binder used in the second embodiment, which does not particularly require the function of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst, has such a high binding energy that the main skeleton is not decomposed by the photoexcitation of the photocatalyst. It is not particularly limited as long as it is one. Specific examples include polysiloxanes having no organic substituents or having some organic substituents, and these can be obtained by hydrolysis and polycondensation of tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and the like. .
[0092]
When such a binder is used, the photocatalyst-containing layer may contain a decomposed substance that is decomposed by the action of the photocatalyst due to energy irradiation as an additive, thereby changing the wettability on the photocatalyst-containing layer. Required.
[0093]
Next, a binder used in the first and third embodiments and requiring a function of changing the wettability on the photocatalyst containing layer by the action of the photocatalyst will be described. Such a binder is preferably one having a high binding energy such that the main skeleton is not decomposed by the photoexcitation of the photocatalyst, and one having an organic substituent that is decomposed by the action of the photocatalyst. (1) Organopolysiloxane that exhibits high strength by hydrolyzing and polycondensing chloro or alkoxysilane by sol-gel reaction, etc. (2) Organopolysiloxane cross-linked with reactive silicone having excellent water repellency and oil repellency And the like.
[0094]
In the case of the above (1), the general formula:
Y_nSix_(4-n)
(Here, Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group, or an epoxy group, X represents an alkoxyl group, an acetyl group, or a halogen. N is an integer of 0 to 3. )
Is preferably an organopolysiloxane which is one or more hydrolytic condensates or cohydrolytic condensates of the silicon compound represented by Here, the carbon number of the group represented by Y is preferably in the range of 1 to 20, and the alkoxy group represented by X is preferably a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or a butoxy group. preferable.
[0095]
In addition, as the binder, a polysiloxane containing a fluoroalkyl group can be particularly preferably used. Specifically, one or more hydrocondensation products and co-hydrolysis condensates of the following fluoroalkylsilanes are preferably used. For example, those generally known as a fluorine-based silane coupling agent can be used.
CF₃(CF₂)₃CH₂CH₂Si (OCH₃)₃;
CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂Si (OCH₃)₃;
CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si (OCH₃)₃;
CF₃(CF₂)₉CH₂CH₂Si (OCH₃)₃;
(CF₃)₂CF (CF₂)₄CH₂CH₂Si (OCH₃)₃;
(CF₃)₂CF (CF₂)₆CH₂CH₂Si (OCH₃)₃;
(CF₃)₂CF (CF₂)₈CH₂CH₂Si (OCH₃)₃;
CF₃(C₆H₄) C₂H₄Si (OCH₃)₃;
CF₃(CF₂)₃(C₆H₄) C₂H₄Si (OCH₃)₃;
CF₃(CF₂)₅(C₆H₄) C₂H₄Si (OCH₃)₃;
CF₃(CF₂)₇(C₆H₄) C₂H₄Si (OCH₃)₃;
CF₃(CF₂)₃CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂;
CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂;
CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂;
CF₃(CF₂)₉CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂;
(CF₃)₂CF (CF₂)₄CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂;
(CF₃)₂CF (CF₂)₆CH₂CH₂Si CH₃(OCH₃)₂;
(CF₃)₂CF (CF₂)₈CH₂CH₂Si CH₃(OCH₃)₂;
CF₃(C₆H₄) C₂H₄SiCH₃(OCH₃)₂;
CF₃(CF₂)₃(C₆H₄) C₂H₄SiCH₃(OCH₃)₂;
CF₃(CF₂)₅(C₆H₄) C₂H₄SiCH₃(OCH₃)₂;
CF₃(CF₂)₇(C₆H₄) C₂H₄SiCH₃(OCH₃)₂;
CF₃(CF₂)₃CH₂CH₂Si (OCH₂CH₃)₃;
CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂Si (OCH₂CH₃)₃;
CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si (OCH₂CH₃)₃;
CF₃(CF₂)₉CH₂CH₂Si (OCH₂CH₃)₃;
CF₃(CF₂)₇SO₂N (C₂H₅) C₂H₄CH₂Si (OCH₃)₃
By using a polysiloxane containing a fluoroalkyl group as described above as a binder, the liquid repellency of the non-energy-irradiated portion of the photocatalyst-containing layer is greatly improved, and a functional layer-forming coating liquid for forming a functional portion is provided. It exhibits the function of preventing adhesion of
[0096]
Examples of the reactive silicone of the above (2) include compounds having a skeleton represented by the following general formula.
[0097]
Embedded image

[0098]
Here, n is an integer of 2 or more, and R¹, R²Is a substituted or unsubstituted alkyl, alkenyl, aryl or cyanoalkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the vinyl, phenyl or halogenated phenyl accounts for 40% or less of the whole in a molar ratio. Also, R¹, R²Is preferably a group having a methyl group since the surface energy is minimized, and the molar ratio of the methyl group is preferably 60% or more. Further, the chain terminal or the side chain has at least one or more reactive group such as a hydroxyl group in the molecular chain.
[0099]
In addition, a stable organosilicon compound that does not undergo a cross-linking reaction such as dimethylpolysiloxane may be mixed with the binder together with the above-mentioned organopolysiloxane.
[0100]
(Iii) decomposition substances
In the above-described second and third embodiments, it is necessary to cause the photocatalyst-containing layer to further contain a decomposed substance that is decomposed by the action of the photocatalyst due to energy irradiation and can thereby change the wettability on the photocatalyst-containing layer. is there. That is, when the binder itself has no function of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer, and when such a function is insufficient, the above-described decomposed substance is added, and It causes a change in wettability or assists such a change.
[0101]
Examples of such a decomposed substance include a surfactant that is decomposed by the action of a photocatalyst and has a function of changing the wettability of the surface of the photocatalyst-containing layer by being decomposed. Specifically, hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, and BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd .; ZONYL FSN and FSO manufactured by DuPont; Surflon S-141, 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd .; Megafac F-141 and 144 manufactured by Ink Chemical Industry Co., Ltd., Futagent F-200 and F251 manufactured by Neos Co., Ltd., Unidyne DS-401 and 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., and Florad FC-170 manufactured by 3M Corporation. 176 and the like, and a fluorine-based or silicone-based nonionic surfactant, and a cationic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant can also be used.
[0102]
In addition to the surfactant, polyvinyl alcohol, unsaturated polyester, acrylic resin, polyethylene, diallyl phthalate, ethylene propylene diene monomer, epoxy resin, phenol resin, polyurethane, melamine resin, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide And oligomers and polymers such as styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polyvinyl acetate, nylon, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, and polyisoprene.
[0103]
(Iv) Fluorine content
Further, in the present embodiment, the photocatalyst containing layer contains fluorine, furthermore, when the content of fluorine on the surface of the photocatalyst containing layer is irradiated with energy to the photocatalyst containing layer, the action of the photocatalyst before the energy irradiation. It is preferable that the photocatalyst-containing layer is formed so as to be lower in comparison.
[0104]
With a photocatalyst-containing layer having such characteristics, a pattern composed of a portion having a low fluorine content can be easily formed by pattern irradiation with energy as described later. Here, fluorine has an extremely low surface energy, so that the surface of a substance containing a large amount of fluorine has a smaller critical surface tension. Therefore, the critical surface tension of the portion having a small content of fluorine is higher than the critical surface tension of the surface of the portion having a large content of fluorine. This means that a portion having a low fluorine content is a lyophilic region as compared with a portion having a high fluorine content. Therefore, forming a pattern composed of a portion having a smaller fluorine content than the surrounding surface forms a pattern of a lyophilic region in the lyophobic region.
[0105]
Therefore, when such a photocatalyst-containing layer is used, the pattern of the lyophilic region can be easily formed in the lyophobic region by irradiating the pattern with energy. This is because when a coating liquid for forming a functional layer is applied, a high-definition functional portion can be formed.
[0106]
As described above, as the content of fluorine contained in the fluorine-containing photocatalyst containing layer, the fluorine content in the low lyophilic region where the fluorine content formed by irradiation with energy is low, the energy is not irradiated When the fluorine content of the portion is 100, it is 10 or less, preferably 5 or less, particularly preferably 1 or less.
[0107]
By setting it in such a range, a large difference can be made in the lyophilicity between the energy-irradiated portion and the unirradiated portion. Therefore, by attaching a coating liquid for forming a functional layer, for example, to such a photocatalyst-containing layer, it becomes possible to accurately form a functional portion only in the lyophilic region where the fluorine content has been reduced, This is because a highly accurate functional element can be obtained. In addition, this reduction rate is based on weight.
[0108]
For the measurement of the fluorine content in the photocatalyst-containing layer, it is possible to use various methods generally used, and for example, X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA (Electron Spectroscopy)). It is also not particularly limited as long as it is a method capable of quantitatively measuring the amount of fluorine on the surface such as X-ray fluorescence analysis, mass spectrometry, and the like.
[0109]
In this embodiment, titanium dioxide is preferably used as the photocatalyst as described above. When titanium dioxide is used in this manner, the content of fluorine contained in the photocatalyst-containing layer may be an X-ray. When analyzed by photoelectron spectroscopy and quantified, when the titanium (Ti) element is taken as 100, the fluorine (F) element has a fluorine (F) element ratio of 500 or more, preferably 800 or more, and particularly preferably 1200 or more. It is preferable that the element F) is contained on the surface of the photocatalyst containing layer.
[0110]
When fluorine (F) is contained in the photocatalyst-containing layer to this extent, the critical surface tension on the photocatalyst-containing layer can be sufficiently reduced, so that the liquid repellency on the surface can be ensured. This is because the difference in wettability with the lyophilic region on the surface in the pattern portion in which the fluorine content has been reduced can be increased, and the accuracy of the functional element finally obtained can be improved. .
[0111]
Furthermore, in such a functional element, the fluorine content in the parent ink region formed by irradiating the energy with the pattern is 50 or less, preferably 100 or less, when the titanium (Ti) element is 100. Is preferably 20 or less, more preferably 10 or less.
[0112]
If the content of fluorine in the photocatalyst-containing layer can be reduced to this extent, sufficient lyophilicity for forming a functional element can be obtained, and the lyophobic property of the part where the energy is not irradiated is obtained. Due to the difference in wettability, the functional element can be formed with high accuracy, and a functional element with high utility value can be obtained.
[0113]
(V) Method for producing photocatalyst-containing layer
When the organopolysiloxane is used as a binder as described above, the photocatalyst-containing layer is prepared by dispersing a photocatalyst and an organopolysiloxane as a binder in a solvent together with other additives as necessary. Then, it can be formed by applying this coating liquid on a substrate. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The coating can be performed by a known coating method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating, and bead coating. When an ultraviolet-curable component is contained as a binder, the photocatalyst-containing layer can be formed by performing a curing treatment by irradiating ultraviolet rays.
[0114]
b. Second embodiment
Next, a second embodiment of the wettability changing layer will be described. In the second embodiment of the wettability changing layer, the photocatalyst treatment layer containing at least a photocatalyst, and the action of the photocatalyst associated with energy irradiation formed on the photocatalyst treatment layer reduces the contact angle with the liquid on the surface. This is the case where the layer is composed of a surface-change-type wettability-change layer.
[0115]
In the present embodiment, since the surface change type wettability change layer in which the contact angle with the liquid is reduced by the action of the photocatalyst accompanying the energy irradiation is formed on the photocatalyst treatment layer, This photocatalyst acts on the surface-change-type wettability-change layer, and the energy-irradiated portion on the surface-change-type wettability-change layer can be changed so that the contact angle with the liquid decreases.
[0116]
Here, the contact angle between the non-energy-irradiated liquid-repellent region of the surface-changeable wettability changing layer and the coating liquid for forming the functional layer, and the energy-irradiated lyophilicity of the surface-changeable wettability change layer The contact angle between the region and the coating liquid for forming a functional layer is preferably the same value as that described in the section of the substrate for pattern forming body described above. Hereinafter, the photocatalyst treatment layer and the surface change type wettability change layer will be described.
[0117]
(I) Photocatalyst treatment layer
The photocatalyst-treated layer used in the present embodiment contains at least a photocatalyst. When the photocatalyst-treated layer has a binder, the photocatalyst-containing layer is the same as the photocatalyst-containing layer described in the first embodiment. Description is omitted. However, in this embodiment, since the wettability on the photocatalyst treatment layer does not need to be particularly changed, even if the wettability does not change due to the photocatalyst acting on the binder itself, the first embodiment There is no need to include a decomposition material in the photocatalyst treatment layer as in the embodiment. In addition, since the method for manufacturing the photocatalyst treatment layer having a binder is the same as that of the first embodiment described above, description thereof will be omitted.
[0118]
On the other hand, examples of a method for forming the photocatalyst treatment layer having no binder include a method using a vacuum film forming method such as a sputtering method, a CVD method, and a vacuum evaporation method. By forming the photocatalyst treatment layer by the vacuum film formation method, it is possible to form a uniform film and a photocatalyst treatment layer containing only the photocatalyst, thereby making the wettability on the surface change type wettability change layer uniform. , And only the photocatalyst, it is possible to change the wettability on the surface-change-type wettability changing layer more efficiently than in the case of using a binder.
[0119]
Further, as another method for forming a photocatalyst treatment layer composed of only a photocatalyst, for example, when the photocatalyst is titanium dioxide, a method of forming amorphous titania on a base material and then changing the phase to crystalline titania by firing, or the like. No. As the amorphous titania used here, for example, titanium tetrachloride, hydrolysis and dehydration condensation of inorganic salts of titanium such as titanium sulfate, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetrabutoxytitanium, An organic titanium compound such as tetramethoxytitanium can be obtained by hydrolysis and dehydration condensation in the presence of an acid. Next, it can be denatured to anatase type titania by baking at 400 ° C. to 500 ° C., and can be denatured to rutile type titania by baking at 600 ° C. to 700 ° C.
[0120]
(Ii) Surface change type wettability change layer
Next, the surface variable wettability variable layer used in the present embodiment will be described.
[0121]
The surface-change-type wettability changing layer used in the present embodiment is not particularly limited as long as the wettability changes by the action of the photocatalyst treatment layer, but the photocatalyst-containing layer of the first embodiment described above. It is preferable to form with the same material as the binder inside. The material and the method of forming the surface-change-type wettability-change layer when formed with the same material as the binder in the photocatalyst-containing layer of the first embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, the description here is omitted.
[0122]
In the present embodiment, the thickness of the surface-change-type wettability-changing layer is preferably from 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably from 0.01 to 0.1 μm, from the relation of the change rate of the wettability by the photocatalyst. Is within the range.
[0123]
In the present embodiment, by using the surface change type wettability changing layer of the above-described components, the action of the photocatalyst in the adjacent photocatalyst treatment layer causes the oxidation, decomposition, etc. of the organic groups and additives which are a part of the above components. By using the action, the wettability of the energy-irradiated portion can be changed to make the portion lyophilic, and a large difference can be produced in the wettability with the energy-unirradiated portion.
[0124]
The surface-changeable wettability changing layer may contain the same fluorine in the same manner as that described in the section of “fluorine content” in the description of the photocatalyst-containing layer in the first embodiment.
[0125]
Further, in the present embodiment, it is not necessary to contain a photocatalyst in the surface-change-type wettability changing layer, and in this case, it is possible to reduce the possibility that the functional portion is affected by the photocatalyst over time. It is.
[0126]
c. Third embodiment
Next, a third embodiment of the wettability changing layer will be described. In the third embodiment of the wettability changing layer, a photocatalyst treatment layer containing a photocatalyst and a photocatalyst treatment layer side substrate having a substrate are separated by a gap such that the wettability change layer and the photocatalyst treatment layer are 200 μm or less. This is a case where the surface is changed to a surface-change type wettability change layer in which the wettability changes so that the contact angle with the liquid on the surface is reduced by irradiating energy from a predetermined direction.
[0127]
As shown in FIG. 6, for example, as shown in FIG. 6, the surface-change-type wettability change layer in the present embodiment is a photocatalyst-treatment-layer-side substrate having a photocatalyst-containing photocatalyst treatment layer 10 and a substrate 11. Prepare 12 Next, after the surface change type wettability change layer 21 and the photocatalyst treatment layer 10 are arranged so as to have a predetermined gap, energy 15 is irradiated from a predetermined direction using a photomask 13 or the like. Thereby, the wettability changes so that the contact angle with the liquid at the portion of the surface-changeable wettability changing layer 21 irradiated with energy is reduced.
[0128]
Note that the photocatalyst processing layer side substrate may be disposed at the above position only during energy irradiation.
[0129]
The surface change type wettability change layer used in the present embodiment is the same as the surface change type wettability change layer described in the second embodiment, and thus description thereof will be omitted, and only the photocatalyst treatment layer side substrate will be described. Will be described.
[0130]
The photocatalyst treatment layer side substrate used in the present embodiment has at least a photocatalyst treatment layer and a substrate, and usually has a thin film photocatalyst treatment layer formed by a predetermined method on the substrate. It is. The photocatalyst-treated layer-side substrate may be a substrate on which a photocatalyst-treated layer-side light-shielding portion or a primer layer formed in a pattern is formed.
[0131]
In the present embodiment, when irradiating energy, the surface change type wettability change layer and the photocatalyst treatment layer in the photocatalyst treatment layer side substrate are opposed with a predetermined gap, and the photocatalyst treatment layer side substrate By the action of the photocatalyst treatment layer, the wettability of the surface-change-type wettability changing layer is changed, and after the energy irradiation, the photocatalyst treatment layer side substrate is removed to form a wettability pattern. Hereinafter, each configuration of the photocatalyst processing layer side substrate will be described.
[0132]
(I) Photocatalyst treatment layer
The photocatalyst treatment layer used in the present embodiment contains at least a photocatalyst and may or may not have a binder, and is the same as the photocatalyst treatment layer of the second embodiment described above. Therefore, the description here is omitted.
[0133]
Here, the photocatalyst treatment layer used in the present embodiment may be formed on the entire surface of the substrate 11 as shown in FIG. 6, for example, but may be formed on the substrate 11 as shown in FIG. The photocatalyst treatment layer 10 may be formed in a pattern.
[0134]
By forming the photocatalyst treatment layer in a pattern as described above, when irradiating energy, it is not necessary to irradiate the pattern using a photomask or the like. A wettability pattern including a lyophilic region and a lyophobic region can be formed thereon.
[0135]
The method of patterning the photocatalyst treatment layer is not particularly limited, but can be performed by, for example, a photolithography method.
[0136]
Further, in the case where the photocatalyst treatment layer and the surface-change-type wettability change layer are brought into close contact with each other and energy irradiation is performed, for example, the wettability of only the portion where the photocatalyst treatment layer is formed is changed. Irradiation direction of the photocatalyst treatment layer and the surface change type wettability change layer may be irradiated from any direction as long as the energy is irradiated to the portion facing the changeable wettability change layer. This has the advantage that it is not limited to parallel light such as parallel light.
[0137]
(Ii) Substrate
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the photocatalyst processing layer side substrate has at least a base 11 and a photocatalyst processing layer 10 formed on the base 11. At this time, a material constituting the base to be used is appropriately selected depending on, for example, a direction of irradiation of energy described later and whether the obtained functional element requires transparency.
[0138]
The substrate used in the present embodiment may be a substrate having flexibility, for example, a resin film, or a substrate having no flexibility, for example, a glass substrate. This is appropriately selected depending on the energy irradiation method.
[0139]
Note that an anchor layer may be formed on the substrate in order to improve the adhesion between the substrate surface and the photocatalyst treatment layer. Examples of such an anchor layer include silane-based and titanium-based coupling agents.
[0140]
(Iii) Light-shielding portion on the photocatalyst treatment layer side
The photocatalyst processing layer side substrate used in the present embodiment may be a substrate on which a photocatalyst processing layer side light shielding portion formed in a pattern is formed. By using the photocatalyst processing layer side substrate having the photocatalyst processing layer side light-shielding portion as described above, it is not necessary to use a photomask or perform drawing irradiation with a laser beam when irradiating energy. Therefore, since it is not necessary to align the photocatalyst processing layer side substrate and the photomask, it is possible to simplify the process, and it is not necessary to use an expensive apparatus required for drawing irradiation. This is advantageous in that it is advantageous.
[0141]
The photocatalyst processing layer side substrate having such a photocatalyst processing layer side light shielding portion can be in the following two modes depending on the formation position of the photocatalyst processing layer side light shielding portion.
[0142]
One is, for example, as shown in FIG. 8, a photocatalyst processing layer side light-shielding part 14 is formed on a substrate 11, a photocatalyst processing layer 10 is formed on the photocatalyst processing layer-side light shielding part 14, and a photocatalyst processing layer-side substrate is formed. It is an aspect to make it. The other is a mode in which a photocatalyst treatment layer 10 is formed on a substrate 11 and a photocatalyst treatment layer side light shielding portion 14 is formed thereon as shown in FIG. 9, for example, to form a photocatalyst treatment layer side substrate.
[0143]
In any of the embodiments, as compared with the case of using a photomask, the photocatalyst-treated layer-side light-shielding portion is arranged near the arrangement portion of the photocatalyst treatment layer and the surface-change-type wettability-change layer, Since the influence of energy scattering inside the base or the like can be reduced, it is possible to perform energy pattern irradiation extremely accurately.
[0144]
Further, in the aspect in which the photocatalyst-treated layer-side light-shielding portion is formed on the photocatalyst-treated layer, the photocatalyst-treated layer-side light-shielding portion is provided when the photocatalyst-treated layer and the surface-change-type wettability changing layer are arranged at predetermined positions. By making the film thickness of the film coincide with the width of the gap, there is an advantage that the light-shielding portion on the photocatalyst treatment layer side can be used as a spacer for making the gap constant.
[0145]
That is, when the photocatalyst treatment layer and the surface-change-type wettability-change layer are arranged facing each other with a predetermined gap therebetween, the photocatalyst-treatment-layer-side light-shielding portion and the surface-change-type wettability-change layer are in close contact with each other. By arranging in this state, it is possible to make the predetermined gap accurate, and in this state, by irradiating energy from the photocatalyst processing layer side substrate, the wettability on the surface change type wettability change layer This makes it possible to accurately form the change pattern.
[0146]
The method of forming such a photocatalyst treatment layer side light-shielding portion is not particularly limited, and is appropriately selected according to the characteristics of the formation surface of the photocatalyst treatment layer-side light-shielding portion, the shielding property against required energy, and the like. Used.
[0147]
For example, it may be formed by forming a metal thin film of chromium or the like having a thickness of about 1000 to 2000 ° by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like, and patterning the thin film. As the patterning method, a normal patterning method such as sputtering can be used.
[0148]
Alternatively, a method in which a layer containing light-shielding particles such as carbon fine particles, metal oxides, inorganic pigments, and organic pigments in a resin binder may be formed in a pattern. As the resin binder to be used, one or a mixture of two or more resins such as polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, gelatin, casein, and cellulose, photosensitive resin, and O / O A W emulsion type resin composition, for example, an emulsion of reactive silicone can be used. The thickness of such a resin light-shielding portion can be set within a range of 0.5 to 10 μm. A commonly used method such as a photolithography method and a printing method can be used as a method for patterning the resin light-shielding portion.
[0149]
In the above description, the case where the photocatalyst treatment layer side light-shielding portion is formed is described between the base and the photocatalyst treatment layer and the surface of the photocatalyst treatment layer. It is also possible to adopt a mode in which a photocatalyst treatment layer-side light-shielding portion is formed on the surface on the side that is not provided. In this embodiment, for example, a case where a photomask is brought into close contact with the surface to the extent that the photomask can be detached is considered, and the method can be suitably used when the wettability change pattern is changed in a small lot.
[0150]
(Iv) Primer layer
Next, the primer layer used for the photocatalyst processing layer side substrate of the present embodiment will be described. In the present embodiment, as described above, when the photocatalyst treatment layer side light-shielding portion is formed in a pattern on the substrate and the photocatalyst treatment layer is formed thereon to form the photocatalyst treatment layer side substrate, A primer layer may be formed between the layer-side light shielding portion and the photocatalyst treatment layer.
[0151]
The function and function of this primer layer are not always clear, but by forming the primer layer between the light-shielding part on the photocatalyst treatment layer side and the photocatalyst treatment layer, the primer layer has a surface-change wettability due to the action of the photocatalyst. Impurities from the photocatalyst-treated layer-side light-shielding portion and the openings existing between the photocatalyst-treatment-layer-side light-shielding portions, which are factors that hinder the change in wettability of the variable layer, particularly residues generated when patterning the photocatalyst-treated layer-side light-shielding portion It is also considered to have a function of preventing diffusion of impurities such as metals and metal ions. Therefore, by forming the primer layer, the process of changing the wettability proceeds with high sensitivity, and as a result, a high-resolution pattern can be obtained.
[0152]
In this embodiment, the primer layer is intended to prevent impurities present not only in the photocatalyst-treated layer-side light-shielding portion but also in the opening formed between the photocatalyst-treatment layer-side light-shielded portions from affecting the action of the photocatalyst. Therefore, it is preferable that the primer layer is formed over the entire light-shielding portion on the photocatalyst treatment layer side including the opening.
[0153]
The primer layer in the present embodiment is not particularly limited as long as the primer layer is formed so that the light-shielding portion on the photocatalyst treatment layer side of the substrate on the photocatalyst treatment layer side does not contact the photocatalyst treatment layer.
[0154]
The material constituting the primer layer is not particularly limited, but an inorganic material that is not easily decomposed by the action of a photocatalyst is preferable. Specific examples include amorphous silica. When such an amorphous silica is used, the precursor of the amorphous silica has a general formula of SiX₄Wherein X is a silicon compound such as a halogen, a methoxy group, an ethoxy group, or an acetyl group. Silanol, which is a hydrolyzate thereof, or a polysiloxane having an average molecular weight of 3000 or less is preferable.
[0155]
Further, the thickness of the primer layer is preferably in the range of 0.001 μm to 1 μm, and particularly preferably in the range of 0.001 μm to 0.1 μm.
[0156]
d. Fourth embodiment
Next, a fourth embodiment of the wettability changing layer will be described. The fourth embodiment of the wettability changing layer includes a photocatalyst treatment layer containing at least a photocatalyst, and a decomposition removal type wettability change layer formed on the photocatalyst treatment layer and decomposed and removed by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. And a contact angle of the liquid with respect to the decomposition-removal type wettability changing layer, and a layer having a different contact angle of the liquid with the photocatalyst treatment layer exposed after the decomposition-removal type wettability change layer is decomposed and removed. This is the case when it is a layer.
[0157]
In the present embodiment, since the decomposition removal type wettability changing layer which is decomposed and removed by the action of the photocatalyst accompanying the energy irradiation is formed on the photocatalyst treatment layer, the photocatalyst in the photocatalyst treatment layer is irradiated by the energy irradiation. It acts on the decomposition-removal-type wettability changing layer, and it becomes possible to decompose and remove the energy-irradiated portion on the decomposition-removal-type wettability change layer.
[0158]
Further, since the photocatalyst treatment layer is the same as the photocatalyst treatment layer used in the above-described second embodiment, the description is omitted here, and the decomposition removal type wettability changing layer used in the present embodiment is The details will be described below.
[0159]
The decomposition removal type wettability change layer used in the present embodiment is a layer in which the energy removal is performed on the portion of the photocatalyst treated layer where the decomposition removal type wettability change layer is decomposed and removed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst treatment layer. There is no particular limitation as long as the decomposition removal type wettability changing layer has a different contact angle with a liquid as compared with the exposed photocatalyst treatment layer.
[0160]
In this manner, the decomposed / removable type wettability changing layer is decomposed and removed by the action of the photocatalyst, so that the portion having the decomposed / removable type wettability changing layer and the portion without the decomposed / removable type wettability changing layer are not subjected to the developing step or the washing step. , That is, a pattern having irregularities.
[0161]
The decomposition removal type wettability changing layer is oxidized and decomposed by the action of a photocatalyst due to energy irradiation, and is vaporized or the like, so that it is removed without a special post-treatment such as a development / washing step. Depending on the material of the decomposition removal type wettability changing layer, a washing step or the like may be performed.
[0162]
In addition, the decomposition removal type wettability changing layer used in the present embodiment not only has unevenness, but also has a decomposition removal type wettability change layer and a photocatalyst exposed by the decomposition removal type wettability change layer. Since the contact angle between the treatment layer and the liquid is different, it is possible to form the lyophobic region and the lyophilic region on the pattern forming substrate.
[0163]
Here, the decomposition removal type wettability change layer used in the present embodiment is, among the above, the decomposition removal type wettability change layer, the contact angle with the liquid is higher than the exposed photocatalyst treatment layer. Is preferred. This makes it possible to make the region from which the decomposition-removable wettability changing layer has been decomposed and removed a lyophilic region and the region where the decomposition-removable wettability changing layer remains a lyophobic region. This is because the functional inner region can be made lyophilic by irradiating energy to the functional inner region after the projection forming step. Thereby, the adhesion between the functional layer-forming coating liquid and the functional inner region can be increased, and a functional layer having high strength can be formed.
[0164]
Here, the decomposition removal type wettability changing layer, that is, the contact angle between the liquid-repellent region and the functional layer forming coating liquid, and the photocatalyst treatment layer, that is, the lyophilic region and the functional layer forming coating liquid. Is preferably the same value as that described in the section of the substrate for pattern forming body described above.
[0165]
Specific examples of the film that can be used for the decomposition removal type wettability changing layer of this embodiment include a film made of a fluorine-based or hydrocarbon-based liquid-repellent resin. These fluorine-based and hydrocarbon-based resins are not particularly limited as long as they have liquid repellency, and these resins are dissolved in a solvent and, for example, a common resin such as spin coating is used. It can be formed by a film method.
[0166]
Further, in the present embodiment, a functional thin film, that is, a self-assembled monomolecular film, a Langmuir-Brocket film, and an alternately adsorbed film can be used to form a defect-free film. It can be said that such a film formation method is more preferable.
[0167]
Here, the self-assembled monolayer, the Langmuir-Brocket film, and the alternating adsorption film used in the present embodiment will be specifically described.
[0168]
(I) Self-assembled monolayer
The inventors do not know the existence of an official definition of a self-assembled monolayer (Self-Assembled Monolayer), but as a commentary on what is generally recognized as a self-assembled monolayer, a review by Abraham Ulman "Formation and Structure of Self-Assembled Monolayers", Chemical Review, 96, 1533-1554 (1996). With reference to this review, a self-assembled monolayer can be said to be a monolayer formed as a result of adsorption and binding (self-assembly) of appropriate molecules to an appropriate substrate surface. Materials capable of forming a self-assembled film include, for example, surfactant molecules such as fatty acids, organic silicon molecules such as alkyltrichlorosilanes and alkylalkoxides, organic sulfur molecules such as alkanethiols, and alkyl phosphates. Organic phosphoric acid molecule. A general commonality of molecular structures is that they have a relatively long alkyl chain, and a functional group that interacts with the substrate surface is present at one molecular end. The portion of the alkyl chain is a source of intermolecular force when the molecules are packed two-dimensionally. However, the example shown here is the simplest structure, having a functional group such as an amino group or a carboxyl group at the other end of the molecule, an alkylene chain having an oxyethylene chain, or a fluorocarbon chain. A self-assembled monolayer composed of various molecules, such as a complex-type chain, has been reported. There is also a composite self-assembled monolayer composed of a plurality of molecular species. Recently, a polymer having a plurality of functional groups (in some cases, one functional group) or a linear (in some cases having a branched structure) polymer in the form of particles, such as a dendrimer, has been developed. It seems that the one formed on the surface of the substrate (the latter is collectively referred to as a polymer brush) may be considered as a self-assembled monolayer. In the present embodiment, these are also included in the self-assembled monolayer.
[0169]
(Ii) Langmuir-Blodgett membrane
The Langmuir-Blodgett film used in the present embodiment is not significantly different from the above-described self-assembled monomolecular film in terms of morphology as long as it is formed on a substrate. The characteristics of the Langmuir-Blodgett film can be said to be its formation method and the resulting high two-dimensional molecular packing properties (high orientation and high ordering). That is, in general, Langmuir-Blodgett film-forming molecules are first developed on the gas-liquid interface, and the developed film is condensed by the trough and changes into a highly packed condensed film. In practice, this is transferred to a suitable substrate and used. It is possible to form from a monomolecular film to a multilayer film of an arbitrary molecular layer by the method outlined here. In addition, not only low molecules but also polymers, colloid particles, etc. can be used as the film material. A recent example of applying various materials is described in detail in a review by Tokuharu Miyashita et al., "Prospects for Nanotechnology for Creating Soft Nanodevices", Polymer, Vol. 50, September, 644-647 (2001).
[0170]
(Iii) Alternating adsorption membrane
An alternating adsorption film (Layer-by-Layer Self-Assembled Film) generally has a material having at least two functional groups having positive or negative charges sequentially adsorbed and bound on a substrate. This is a film formed by stacking. Since a material having a larger number of functional groups has more advantages such as an increase in the strength and durability of the membrane, an ionic polymer (polymer electrolyte) is often used recently as a material. Particles having a surface charge such as proteins, metals and oxides, so-called "colloidal particles" are also frequently used as film-forming substances. More recently, membranes have been reported that actively utilize weaker interactions than ionic bonds, such as hydrogen bonds, coordinate bonds, and hydrophobic interactions. Regarding the case of a relatively recent alternately adsorbed film, it is slightly biased toward a material system using electrostatic interaction as a driving force, but Paula T. et al. Review by Hammond "Recent Explorations in Electrostatic Multilayer Thin Film Assembly" Current Opinion in Colloid & Interface Science, 4, 430-442 (2000). In the alternate adsorption film, taking the simplest process as an example, the cycle of adsorption-washing of a material having a positive (negative) charge-adsorption-washing of a material having a negative (positive) charge is repeated a predetermined number of times. It is a film to be formed. No development-condensation-transfer operations are required at all as with Langmuir-Blodgett membranes. Further, as is apparent from the difference between these production methods, the alternating adsorption film generally does not have a two-dimensional high orientation and high order unlike the Langmuir-Blodgett film. However, the alternate adsorption film and its manufacturing method have advantages over conventional film forming methods, such as being able to easily form a dense film without defects and being able to uniformly form a film on a fine uneven surface, a tube inner surface, a spherical surface, and the like. Have many.
[0171]
Further, the thickness of the decomposition removal type wettability changing layer is not particularly limited as long as it is a thickness that can be decomposed and removed by the energy irradiated in the energy irradiation step described later. The specific film thickness varies greatly depending on the type of energy to be irradiated, the material of the decomposition removal type wettability changing layer, and the like, but is generally in the range of 0.001 μm to 1 μm, particularly 0.1 μm. It is preferable that the thickness be in the range of 01 μm to 0.1 μm.
[0172]
e. Fifth embodiment
Next, a fifth embodiment of the wettability changing layer will be described. The fifth embodiment of the wettability changing layer, the photocatalyst treatment layer containing a photocatalyst and a photocatalyst treatment layer side substrate having a substrate, the gap between the wettability change layer and the photocatalyst treatment layer is 200μm or less. After being disposed in the above-mentioned manner, it is a decomposition removal type wettability changing layer that is decomposed and removed by energy irradiation from a predetermined direction, and the contact angle of the liquid with the decomposition removal type wettability changing layer and the decomposition removal This is the case where the mold wettability changing layer is a layer having a different contact angle of the liquid to the exposed substrate after being decomposed and removed.
[0173]
In this embodiment, as in the third embodiment described above, when irradiating energy, using the photocatalyst processing layer side substrate having a photocatalyst processing layer containing a photocatalyst, the decomposition removal type wettability changing layer and The photocatalyst treatment layer is opposed to the photocatalyst treatment layer with a predetermined gap therebetween, and by the action of the photocatalyst treatment layer on the photocatalyst treatment layer side substrate, the decomposition removal type wettability changing layer is decomposed and removed in a pattern form. By removing the layer, a pattern in which the decomposition removal type wettability changing layer is decomposed is formed. At this time, what is exposed after being decomposed and removed from the decomposition removal type wettability changing layer is a base material described later.
[0174]
Here, the contact angle between the decomposition removal type wettability changing layer, that is, the liquid-repellent region and the functional layer-forming coating liquid, and the base material, that is, the contact angle between the lyophilic region and the functional layer-forming coating liquid. The contact angle is preferably the same value as that described in the section of the substrate for pattern forming body described above.
At this time, the base material described later may be surface-treated so that the surface becomes lyophilic. Examples of surface treatment of the material surface to be lyophilic include lyophilic surface treatment by plasma treatment using argon, water, etc., as a lyophilic layer formed on the substrate, For example, a silica film formed by a sol-gel method of tetraethoxysilane can be used.
[0175]
The decomposition removal type wettability changing layer used in the present embodiment is the same as that in the fourth embodiment described above, and the photocatalyst processing layer side substrate is the photocatalyst processing layer side substrate described in the third embodiment described above. The description is omitted here.
[0176]
(2) Substrate
Next, the base material used for the substrate for a patterned body of the present invention will be described. In the present invention, when the wettability changing layer does not have self-supporting property, when the functional element requires strength, or when the fifth embodiment of the wettability changing layer described above, The wettability changing layer is formed thereon.
[0177]
The substrate used in the present invention may be a substrate having flexibility, such as a resin film, or a substrate having no flexibility, such as a glass substrate.
[0178]
Further, in the present invention, it is necessary to irradiate energy when forming a pattern in which the wettability of the wettability changing layer is changed, but in this energy irradiation, when energy is irradiated from the substrate side, The substrate is required to be transparent.
[0179]
Note that an anchor layer may be formed on the substrate in order to improve the adhesion between the surface of the substrate and the wettability changing layer. Examples of such an anchor layer include silane-based and titanium-based coupling agents.
[0180]
(3) Other
In the present invention, a light-shielding portion may be formed in the pattern forming substrate depending on the type of the functional element. When the light-shielding portion is provided in this manner, it is not necessary to use a photomask or perform drawing irradiation by laser light when forming a pattern by energy irradiation. Therefore, the process can be simplified, and an expensive apparatus required for drawing irradiation is not required, which is advantageous in terms of cost.
[0181]
Such a light-shielding portion may be formed on a base material and a wettability changing layer is formed on the base material, that is, when the light-shielding portion is formed between the base material and the wettability changing layer. When the substrate for a wettability changing layer or the pattern forming body on the side opposite to the surface on which the substrate is formed has the above-mentioned substrate, it may be formed in a pattern on the surface of the substrate.
[0182]
In either case, the irradiation of energy is performed from the side of the pattern forming substrate, but by irradiating the entire surface, a wettability change pattern can be formed in a pattern on the wettability change layer surface.
[0183]
The method of forming such a light-shielding portion is not particularly limited, and is appropriately selected and used depending on the characteristics of the surface on which the light-shielding portion is formed, the shielding property against required energy, and the like. Regarding the method of forming the light-shielding portion, it is possible to use the same method as that described in the section of the photocatalyst processing layer-side light-shielding portion in the photocatalyst processing layer-side substrate in the third embodiment of the wettability changing layer described above. Therefore, the description here is omitted.
[0184]
(4) Formation of lyophilic region for forming functional convex portion
Next, formation of the lyophilic region for forming a functional convex portion on the wettability changing layer will be described. In the present invention, by irradiating the pattern with energy from a predetermined direction, a wettability changing pattern is formed on the surface of the wettability changing layer, and a functional portion described later is formed along the pattern.
[0185]
The term “energy irradiation (exposure)” as used in the present invention is a concept including irradiation with any energy ray capable of changing the wettability of the wettability changing layer, and is limited to visible light irradiation. is not.
[0186]
Usually, the wavelength of light used for such energy irradiation is set in a range of 400 nm or less, preferably in a range of 380 nm or less. This is because, as described above, titanium dioxide is preferably used for the photocatalyst, and light having the above-mentioned wavelength is preferable as the energy for activating the photocatalysis by the titanium dioxide.
[0187]
Examples of the light source that can be used for such energy irradiation include a mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, an excimer lamp, and various other light sources.
[0188]
In addition to the above-described method using a light source and irradiating a pattern through a photomask, a method of drawing and irradiating a pattern using a laser such as excimer or YAG can also be used.
[0189]
Further, the energy irradiation amount at the time of the energy irradiation is an irradiation amount necessary for the wettability changing layer to change the wettability by the action of the photocatalyst.
[0190]
At this time, by irradiating energy while heating the photocatalyst-containing layer or the photocatalyst-treated layer, the sensitivity can be increased, which is preferable in that the wettability can be changed efficiently. Specifically, it is preferable to heat in the range of 30 ° C to 80 ° C.
[0191]
Here, as described above, in a case where the photocatalyst-containing layer or the photocatalyst-treated layer is not provided in the wettability-change layer, the aforementioned photocatalyst-treatment-layer-side substrate is placed at a predetermined distance from the wettability-change layer. It is necessary to perform energy irradiation from a predetermined direction.
[0192]
The above-mentioned arrangement means a state in which the action of the photocatalyst substantially extends to the surface of the wettability changing layer. The photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer are arranged to be separated from each other. This gap is preferably 200 μm or less.
[0193]
In the present invention, the gap, the pattern accuracy is very good, the sensitivity of the photocatalyst is high, therefore, considering that the wettability change layer has a good wettability change efficiency, particularly in the range of 0.2 μm to 10 μm, Preferably, the thickness is in the range of 1 μm to 5 μm. Such a range of the gap is particularly effective for a small-area wettability variable layer in which the gap can be controlled with high accuracy.
[0194]
On the other hand, when processing is performed on a wettability changing layer having a large area of, for example, 300 mm × 300 mm, a small gap as described above is formed between the photocatalyst processing layer side substrate and the wettability changing layer without contact. Is extremely difficult to form. Therefore, when the wettability changing layer has a relatively large area, the gap is preferably in the range of 10 to 100 μm, particularly preferably in the range of 50 to 75 μm. By setting the gap within such a range, problems such as a decrease in pattern accuracy such as blurring of the pattern and a problem such as a decrease in the sensitivity of the photocatalyst and a decrease in the efficiency of change in wettability do not occur. This is because there is an effect that unevenness does not occur in the wettability change on the property change layer.
[0195]
When the relatively large-area wettability changing layer is irradiated with the energy as described above, the setting of the gap in the positioning device between the photocatalyst processing layer side substrate and the wettability changing layer in the energy irradiation device is set in the range of 10 μm to 200 μm. It is preferable to set the distance in the range of 25 μm to 75 μm. By setting the set value within such a range, the pattern accuracy is not significantly reduced, the sensitivity of the photocatalyst is not significantly deteriorated, and the photocatalyst processing layer side substrate and the wettability changing layer are arranged without contact. This is because it becomes possible.
[0196]
By arranging the photocatalyst treatment layer and the surface of the wettability changing layer at a predetermined distance in this manner, oxygen and water and active oxygen species generated by the photocatalysis can be easily desorbed. That is, when the distance between the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer is narrower than the above range, the desorption of the active oxygen species becomes difficult, and as a result, the wettability change speed may be reduced. Is not preferred. In addition, if they are arranged at an interval from the above range, it becomes difficult for the generated active oxygen species to reach the wettability changing layer, and in this case, it is not preferable because the speed of the wettability change may be reduced. .
[0197]
In the present invention, such an arrangement state need only be maintained at least during energy irradiation.
[0198]
As a method of forming such an extremely narrow gap uniformly and disposing the photocatalyst treatment layer and the wettability changing layer, for example, a method using a spacer can be mentioned. By using such a spacer, a uniform gap can be formed, and at the portion where the spacer comes into contact, the action of the photocatalyst does not reach the surface of the wettability changing layer. By having the same pattern as the wettability change pattern, it becomes possible to form a predetermined wettability change pattern on the wettability change layer.
[0199]
In the present invention, such an arrangement state need only be maintained at least during energy irradiation.
[0200]
(5) Step of forming lyophilic region for forming functional inner portion
In the method for manufacturing a functional element of the present invention, after the functional convex portion curing step, when the pattern forming substrate has a wettability changing layer in which the contact angle to the liquid is reduced by the external stimulus described above, The method may include a step of forming a functional lyophilic region for forming a functional inner portion, which provides an external stimulus to the functional inner region to form a lyophilic region for forming a functional inner portion.
[0201]
By this step, the inner region is a lyophilic region for forming a functional inner portion, which is a lyophilic region, so that adhesion to a functional layer-forming coating liquid that forms a functional inner portion is improved. This is because it becomes possible to increase the strength of the functional layer.
[0202]
The external stimulus and the method of applying the external stimulus in this step are the same as those described in the section of the substrate for a pattern-formed body having the wettability changing layer, and thus description thereof will be omitted.
[0203]
B. Color filter
Next, the color filter of the present invention will be described. The color filter of the present invention is a color filter formed by the above-described method for manufacturing a functional element.
[0204]
The shape of the pixel portion in the color filter is usually a matrix or a stripe, and the same applies to the present invention. In the present invention, a functional convex portion is formed on the matrix or along the outer periphery of the stripe by using a pixel portion forming ink or the like that forms a pixel portion, and the functional convex portion is used to form a functional convex portion inside. By applying the ink for forming a pixel portion, a pixel portion having a high-definition pattern can be formed, and the shape, film thickness, and the like of the pixel portion can be adjusted. This makes it possible to provide a color filter that can be used for various purposes.
[0205]
Here, the color filter of the present invention can be manufactured by the above-described method for manufacturing a functional element, and a material used for manufacturing a general color filter can be used.
[0206]
C. Micro lens
Next, the microlens of the present invention will be described. The microlens of the present invention is a microlens formed by the above-described method for manufacturing a functional element.
[0207]
The shape of the microlens is usually circular, and the same applies to the present invention. In the present invention, a functional convex portion is formed by applying a coating liquid or the like forming a lens along the outer periphery of the circle, and the functional convex portion is used to form a coating liquid on the inner side. By applying, a microlens having a lens having a desired shape can be easily formed.
[0208]
Here, the microlens of the present invention can be manufactured by the above-described method for manufacturing a functional element, and a material used for manufacturing a general microlens can be used.
[0209]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present embodiment, and any device having the same function and effect can be provided. The technical scope of the present embodiment is included.
[0210]
For example, in the present invention, only the pattern-forming body substrate having the functional lyophilic region for forming the functional convex portion along the outer periphery of the pattern forming the functional layer has been described, but the functional layer is formed. In addition to the outer periphery of the pattern, a lyophilic region is further provided in the functional inner region, and a functional convex portion can be formed in the lyophilic region for a functional convex portion. This makes it possible to more finely adjust the shape and thickness of the unevenness of the functional layer, and to form a more precise functional element.
[0211]
【Example】
Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail through examples.
[0212]
(Formation of photocatalyst containing layer side substrate)
The photomask surface was coated with a titanium oxide coating agent for photocatalyst TKC301 manufactured by Teica Co., Ltd., and dried at 350 ° C. for 3 hours to prepare a photocatalyst-containing layer-side substrate. The photomask used was a black matrix having a thickness of 1 μm formed on the surface, and the black matrix used was a black matrix formed of a dispersion of carbon black and a resin.
[0213]
As the photocatalyst-containing layer-side substrate, two types, one for forming a pattern for a functional convex portion (hereinafter referred to as a photocatalyst-containing layer-side substrate A) and the other for forming a functional inner portion (hereinafter referred to as a photocatalyst-containing layer-side substrate B), were prepared.
[0214]
(Formation of wettability changing layer)
Then, a solution obtained by adding 3 g of 0.1N hydrochloric acid water to 0.4 g of MF-160E (trade name, manufactured by Tochem Products Co., Ltd.) containing fluoroalkylsilane as a main component and stirring at room temperature for 1 hour, was added to It was spin-coated on a 0.7 mm black glass substrate with a black matrix and dried at 150 ° C. for 10 minutes. As a result, a 1 μm-thick film having a liquid-repellent property was formed on the substrate. At this time, the critical surface tension of the wettability changing layer was 20 mN / m. At this time, the black matrix on the substrate was made of chromium having a film thickness of 0.1 μm, and was formed in a grid of 20 μm width with a pitch of 100 μm horizontally and a pitch of 300 μm vertically.
[0215]
(Formation of pattern for forming functional convex part)
The photocatalyst-containing layer-side substrate (A) was arranged on the surface of the wettability changing layer with a gap of 50 μm, and exposed from the photocatalyst-containing layer-side substrate side (A) with an ultra-high pressure mercury lamp. The exposure was 2000 mJ at 365 nm. Only the exposed portion of the surface of the wettability changing layer became a lyophilic region. The black matrix of the photocatalyst-containing layer-side substrate (A) was formed such that openings of 90 μm in width and 290 μm in height were arranged at a pitch of 100 μm in width and 300 μm in height. Further, a light-shielding portion having a width of 50 μm and a height of 160 μm was formed at the center of the opening. At the time of alignment at the time of exposure, alignment was performed so that the center of the opening of 90 μm in width and 290 μm in length was aligned with the center of the black matrix opening on the substrate on which the wettability changing layer was formed.
[0216]
(Formation of functional protrusions)
A commonly used thermosetting RGB colored ink having a solid content of 80% was ejected from the inkjet head toward the lyophilic functional inner portion forming pattern. The landed ink spread only in the lyophilic area, that is, the area of 90 μm in width and 290 μm in height. At this time, there was no spread to the liquid-repellent area, that is, the liquid-repellent area of 50 μm in width and 160 μm in length existing in the liquid-repellent area, and the liquid-repellent area existing around the liquid-repellent area. Next, the film was dried in a clean oven at 80 ° C. for 15 minutes to form a film on the surface, thereby forming a 2.0 μm-thick functional convex portion. At this time, the ink color arrangement was arranged so as to be repeated horizontally in the order of red, blue, and green, and arranged vertically so as to have the same color. The contact angle with respect to the liquid-repellent portion of the ink was 56 °, and the contact angle with the exposed portion was 10 °.
[0219]
(Formation of pattern for forming functional inner part)
Next, a photocatalyst-containing layer-side substrate (B) is disposed on the surface of the wettability changing layer on which the functional protrusions are formed with a gap of 50 μm, and ultra-high pressure mercury is applied from the photocatalyst-containing layer-side substrate side (B). Exposure was performed with a lamp. The exposure was 2000 mJ at 365 nm. The black matrix of the photocatalyst-containing layer-side substrate (B) was formed such that openings of 90 μm in width and 290 μm in height were arranged at a pitch of 100 μm in width and 300 μm in height. At the time of alignment at the time of exposure, alignment was performed so that the center of the opening of 90 μm in width and 290 μm in length was aligned with the center of the black matrix opening on the substrate on which the wettability changing layer was formed. As a result, only the region where the surface of the wettability changing layer was exposed, that is, the region surrounded by the functional protrusions and having a width of 50 μm and a height of 160 μm became a lyophilic region.
[0218]
(Formation of functional inner part)
Next, the same color layer ink (red, blue, green) as that used for forming the functional convex portions was ejected from the ink jet head, aiming at the pattern for forming the functional inner portion which became lyophilic. The landed ink spreads in the lyophilic region and accumulates to a thickness of 2.2 μm in the region surrounded by the functional protrusions. At this time, there was no spread beyond the functional convex region. At this time, the ink color arrangement was arranged to be the same color as the functional convex portions. This was dried and cured at 150 ° C. for 30 minutes in a clean oven, so that the functional convex portion and the functional inner portion were visually identified as a flat, 90 μm horizontal, 290 μm vertical, 1.8 μm thick film. A color filter in which pixels were arranged at a pitch of 100 μm in width and 300 μm in height was manufactured.
[0219]
【The invention's effect】
According to the present invention, the functional convex portion is formed along the outer periphery of the pattern for forming the functional layer, so that the functional inner region surrounded by the functional convex portion is coated with the functional layer. When the liquid is applied, the functional projections keep the functional layer-forming coating liquid in the functional inner region. The shape of the functional layer composed of the functional protrusions and the functional inner portion can be adjusted by the amount of the functional layer forming coating liquid applied to the functional inner region, and the functional layer is formed. It becomes possible to form a flat layer or a concave layer.
[0220]
Further, since the pattern forming substrate has the functional convex portion forming lyophilic region in the liquid repellent region, the functional layer forming coating liquid is utilized by utilizing the difference in wettability. Is applied to form a high-definition functional convex portion. Further, since the functional layer is formed by using the functional protrusions, the functional layer can be formed with high definition.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an example of a pattern forming substrate used in the present invention.
FIG. 2 is a process chart showing an example of a method for producing a functional element of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing another example of the pattern forming substrate used in the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing another example of a substrate for a pattern forming body used in the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a functional convex portion curing step used in the present invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of a wettability changing layer used in the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing an example of a photocatalyst processing layer side substrate used in the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another example of the photocatalyst processing layer side substrate used in the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another example of the photocatalyst processing layer side substrate used in the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional technique.
FIG. 11 is a schematic sectional view showing another example of the prior art.
[Explanation of symbols]
1 ... substrate for pattern forming body
2 ... liquid repellent area
3… lyophilic area for forming functional protrusions
4 ... Functional inner area
5 ... functional convex part
6 ... Inkjet device
7 ... Functional layer forming coating liquid
8 ... Functional inner part
9 ... Functional layer
10 ... Photocatalyst treatment layer
11 ... Base
12 ... Photocatalyst treatment layer side substrate
13 ... Photomask
14 ... Light-shielding part on the photocatalyst treatment layer side
15 ... Energy
21 ... Surface change type wettability change layer

Claims

撥液性領域と、前記撥液性領域内に機能性層を形成するパターンの外周に沿って形成され、かつ親液性を有する機能性凸部形成用親液性領域とを有するパターン形成体用基板の、前記機能性凸部形成用親液性領域上に機能性層形成用塗工液を塗布し、機能性凸部を形成する機能性凸部形成工程と、
前記機能性凸部を、後に塗布される前記機能性層形成用塗工液と一体化しない程度に硬化させる機能性凸部硬化工程と、
前記機能性凸部で囲われた機能性内側領域に、前記機能性層形成用塗工液を吐出法により塗布し、機能性内側部を形成する機能性内側部形成工程と、
前記機能性凸部と前記機能性内側部とからなる機能性層を硬化する機能性層硬化工程と
を有することを特徴とする機能性素子の製造方法。A pattern forming body having a lyophobic region and a lyophilic region for forming a functional convex portion which is formed along the outer periphery of a pattern forming a functional layer in the lyophobic region and has lyophilicity A functional convex part forming step of applying a functional layer forming coating liquid on the functional convex part forming lyophilic region of the substrate for forming a functional convex part,
A functional convex portion curing step of curing the functional convex portion to such an extent that the functional convex portion is not integrated with the functional layer-forming coating liquid to be applied later,
In the functional inner region surrounded by the functional convex portion, the functional layer forming coating liquid is applied by a discharge method, a functional inner portion forming step of forming a functional inner portion,
A functional layer curing step of curing a functional layer comprising the functional convex portion and the functional inner portion.

前記パターン形成体用基板の前記撥液性領域における前記機能性層形成用塗工液との接触角と、前記機能性凸部形成用親液性領域における前記機能性層形成用塗工液との接触角との差が、２０゜以上であることを特徴とする請求項１に記載の機能性素子の製造方法。The contact angle between the functional layer forming coating liquid in the liquid-repellent region of the pattern forming substrate and the functional layer forming coating liquid in the functional convex portion forming lyophilic region. The method for producing a functional element according to claim 1, wherein a difference from the contact angle of the functional element is 20 ° or more.

前記パターン形成体用基板が、外部刺激により液体に対する接触角が低下する濡れ性変化層を有し、前記濡れ性変化層上にパターン状に外部刺激を与えることにより、前記機能性凸部形成用親液性領域が形成されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機能性素子の製造方法。The pattern former substrate has a wettability changing layer in which the contact angle with respect to a liquid is reduced by an external stimulus, and by applying an external stimulus in a pattern on the wettability changing layer, the functional convex portion is formed. The method according to claim 1, wherein the lyophilic region is formed.

前記機能性凸部硬化工程後、前記機能性内側領域に外部刺激を与え、機能性内側部形成用親液性領域を形成する機能性内側部形成用親液性領域形成工程を有することを特徴とする請求項３に記載の機能性素子の製造方法。After the functional convex portion curing step, a functional lyophilic region forming step for applying a functional inner portion is provided by applying an external stimulus to the functional inner region to form a lyophilic region for forming the functional inner portion. The method for producing a functional element according to claim 3.

前記パターン形成体用基板が、基材と、前記基材上に形成された濡れ性変化層とを有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の機能性素子の製造方法。The method for manufacturing a functional element according to claim 3, wherein the pattern forming substrate has a base material and a wettability changing layer formed on the base material.

前記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ前記濡れ性変化層が少なくとも光触媒およびバインダを含有し、かつ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光触媒含有層であることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法。The external stimulus is energy irradiation, and the wettability changing layer contains at least a photocatalyst and a binder, and is a photocatalyst containing layer in which the contact angle with a liquid is reduced by the action of the photocatalyst accompanying the energy irradiation. A method for manufacturing a functional element according to any one of claims 3 to 5, wherein:

前記バインダが、オルガノポリシロキサンを含有する層であることを特徴とする請求項６に記載の機能性素子の製造方法。The method according to claim 6, wherein the binder is a layer containing an organopolysiloxane.

前記オルガノポリシロキサンが、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンであることを特徴とする請求項７に記載の機能性素子の製造方法。The method according to claim 7, wherein the organopolysiloxane is a polysiloxane containing a fluoroalkyl group.

前記オルガノポリシロキサンが、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（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７または請求項８に記載の機能性素子の製造方法。The _{organopolysiloxane, Y n SiX (4-n} ) ( wherein, Y represents an alkyl group, fluoroalkyl group, vinyl group, amino group, phenyl group or epoxy group, X represents an alkoxyl group or a halogen. and n is an integer from 0 to 3.) An organopolysiloxane which is one or more hydrolytic condensates or co-hydrolytic condensates of a silicon compound represented by the formula: Or a method for manufacturing the functional element according to claim 8.

前記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ前記濡れ性変化層が、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層と、前記光触媒処理層上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、表面の液体との接触角が低下する層である表面変化型濡れ性変化層とからなる層であることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法。The external stimulus is energy irradiation, and the wettability changing layer is a photocatalyst treated layer containing at least a photocatalyst, and a photocatalyst associated with the energy irradiation formed on the photocatalyst treated layer reacts with the liquid on the surface. The method for producing a functional element according to claim 3, wherein the functional element is a layer comprising a surface-change-type wettability-change layer that is a layer having a reduced contact angle.

前記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ前記濡れ性変化層が、光触媒を含有する光触媒処理層および基体を有する光触媒処理層側基板を、前記濡れ性変化層と前記光触媒処理層とが２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置された後、所定の方向からエネルギー照射されることにより、表面の液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する表面変化型濡れ性変化層であることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法。The external stimulus is energy irradiation, and the wettability change layer is a photocatalyst treatment layer side substrate having a photocatalyst treatment layer containing a photocatalyst and a substrate, and the wettability change layer and the photocatalyst treatment layer are 200 μm or less. A surface-change type wettability changing layer in which the wettability changes so that the contact angle with the liquid on the surface is reduced by irradiating energy from a predetermined direction after being arranged with a gap so that The method for manufacturing a functional element according to claim 3, wherein the method comprises:

前記表面変化型濡れ性変化層が、オルガノポリシロキサンを含有する層であることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の機能性素子の製造方法。The method according to claim 10, wherein the surface-change-type wettability-change layer is a layer containing an organopolysiloxane.

前記オルガノポリシロキサンが、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンであることを特徴とする請求項１２記載の機能性素子の製造方法。The method according to claim 12, wherein the organopolysiloxane is a polysiloxane containing a fluoroalkyl group.

前記オルガノポリシロキサンが、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（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１２または請求項１３に記載の機能性素子の製造方法。The _{organopolysiloxane, Y n SiX (4-n} ) ( wherein, Y represents an alkyl group, fluoroalkyl group, vinyl group, amino group, phenyl group or epoxy group, X represents an alkoxyl group or a halogen. n is an integer from 0 to 3.) An organopolysiloxane which is one or more hydrolytic condensates or co-hydrolytic condensates of the silicon compound represented by the formula (12). A method for producing a functional element according to claim 13.

前記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ前記濡れ性変化層が、少なくとも光触媒を含有する光触媒処理層と、前記光触媒処理層上に形成されたエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解除去される分解除去型濡れ性変化層であり、かつ前記分解除去型濡れ性変化層に対する液体の接触角と、前記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した前記光触媒処理層に対する液体の接触角とが異なる層とからなる層であることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法。The external stimulus is energy irradiation, and the wettability changing layer is decomposed and removed by the action of a photocatalyst treatment layer containing at least a photocatalyst and a photocatalyst accompanying the energy irradiation formed on the photocatalyst treatment layer. The contact angle of the liquid to the decomposition-removal type wettability changing layer, and the contact angle of the liquid to the photocatalyst treatment layer exposed when the decomposition-removal type wettability change layer is decomposed and removed. The method for manufacturing a functional element according to claim 3, wherein the functional element is a layer composed of different layers.

前記外部刺激がエネルギー照射であり、かつ前記濡れ性変化層が、光触媒を含有する光触媒処理層および基体を有する光触媒処理層側基板を、前記濡れ性変化層と前記光触媒処理層とが２００μｍ以下となるように間隙をおいて配置された後、所定の方向からエネルギー照射されることにより、分解除去される分解除去型濡れ性変化層であり、前記分解除去型濡れ性変化層に対する液体の接触角と、前記分解除去型濡れ性変化層が分解除去されて露出した基材に対する液体の接触角とが異なる層であることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法。The external stimulus is energy irradiation, and the wettability change layer is a photocatalyst treatment layer side substrate having a photocatalyst treatment layer containing a photocatalyst and a substrate, and the wettability change layer and the photocatalyst treatment layer are 200 μm or less. After being disposed with a gap so as to form a decomposed / removable wettability changing layer which is decomposed and removed by energy irradiation from a predetermined direction, the contact angle of the liquid with the decomposed / removable wettability changing layer 6. The layer according to any one of claims 3 to 5, wherein the decomposition-removal type wettability changing layer is a layer having a different contact angle of a liquid to a substrate exposed after being decomposed and removed. A method for producing the functional element according to the above.

前記分解除去型濡れ性変化層が、自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロジェット膜、もしくは交互吸着膜のいずれかであることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の機能性素子の製造方法。17. The functional element according to claim 15, wherein the decomposition removal type wettability changing layer is any one of a self-assembled monomolecular film, a Langmuir-Blodgett film, and an alternating adsorption film. Manufacturing method.

前記光触媒が、前記光触媒が、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）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６から請求項１７までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法。The photocatalyst, the photocatalyst is titanium oxide _(TiO 2), zinc oxide (ZnO), tin oxide _(SnO 2), strontium titanate (SrTiO _3), tungsten oxide _(WO 3), bismuth oxide _(Bi 2 _{O 3} 18. The functional element according to claim 6, wherein the functional element is at least one substance selected from the group consisting of iron oxide (Fe ₂ O ₃ ) and iron oxide (Fe ₂ O ₃ ). Manufacturing method.

前記光触媒が酸化チタン（ＴｉＯ_２）であることを特徴とする請求項１８に記載の機能性素子の製造方法。Method for producing a functional element according to claim 18, wherein the photocatalyst is titanium oxide (TiO _2).

前記機能性内側部形成工程における吐出法が、インクジェット法であることを特徴とする請求項１から請求項１９までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法。20. The method of manufacturing a functional element according to claim 1, wherein an ejection method in the functional inner portion forming step is an inkjet method.

請求項１から請求項２０までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法により製造されたことを特徴とするカラーフィルタ。A color filter manufactured by the method for manufacturing a functional element according to any one of claims 1 to 20.

請求項１から請求項２０までのいずれかの請求項に記載の機能性素子の製造方法により製造されたことを特徴とするマイクロレンズ。A microlens manufactured by the method for manufacturing a functional element according to any one of claims 1 to 20.