JP2005300654A - パターン形成体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、基材と、前記基材上に形成され、少なくとも光触媒およびバインダを含有し、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する光触媒含有特性変化層とを有するパターニング用基板を調製するパターニング用基板調製工程と、
前記パターニング用基板に0.1mW/cm2〜10mW/cm2の強度でエネルギーを照射し、前記光触媒含有特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程と
を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
【選択図】 図1
Description
上記パターニング用基板に0.1mW/cm2〜10mW/cm2の強度でエネルギーを照射し、上記光触媒含有特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程と
を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
上記パターニング用基板に0.1mW/cm2〜10mW/cm2の強度でエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程と
を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。ここで、本発明のパターン形成体の製造方法は、2つの実施態様がある。いずれの実施態様においても、低い積算光量で効率よく表面の特性が変化した特性変化パターンを有するパターン形成体を製造することができる。以下、それぞれの実施態様ごとに詳しく説明する。
まず、本発明のパターン形成体の第1実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の第1実施態様は、基材と、上記基材上に形成され、少なくとも光触媒およびバインダを含有し、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する光触媒含有特性変化層とを有するパターニング用基板を調製するパターニング用基板調製工程と、
上記パターニング用基板に所定の強度でエネルギーを照射し、上記光触媒含有特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程と
を有することを特徴とするものである。
以下、本実施態様におけるパターニング用基板の製造方法の各工程について詳しく説明する。
まず、本実施態様のパターニング用基板調整工程は、基材と、その基材上に形成され、少なくとも光触媒およびバインダを含有し、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する上記光触媒含有特性変化層とを有するパターニング用基板を調製する工程であれば特に限定されるものではなく、通常、基材上に上記光触媒含有特性変化層を形成する工程とすることができる。以下、本工程において調整されるパターニング用基板に用いられる光触媒含有特性変化層および基材について説明する。
まず、本工程により調製されるパターニング用基板に用いられる光触媒含有特性変化層について説明する。本実施態様に用いられる光触媒含有特性変化層は、少なくとも光触媒およびバインダを含有する層であり、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する層であれば、その特性の変化の種類等は特に限定されるものではない。例えば、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、例えば物質との密着性が変化する層であってもよく、また例えば細胞との接着性が変化する層等であってもよい。
以下、このような光触媒含有濡れ性変化層を構成する、光触媒、バインダ、およびその他の成分について説明する。
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(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、酸化タングステン(WO3)、酸化ビスマス(Bi2O3)、および酸化鉄(Fe2O3)を挙げることができ、これらから選択して1種または2種以上を混合して用いることができる。
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、光触媒含有濡れ性変化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濡れ性変化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濡れ性変化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濡れ性変化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。
YnSiX(4−n)
(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基もしくはエポキシ基、またはこれらを含む置換基であり、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。また、Yで示される置換基全体の炭素数は1〜20の範囲内、中でも5〜10の範囲内であることが好ましい。
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 。
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濡れ性変化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濡れ性変化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濡れ性変化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、上記光触媒含有濡れ性変化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。
また、本実施態様においては、光触媒含有濡れ性変化層がフッ素を含有し、さらにこの光触媒含有濡れ性変化層表面のフッ素含有量が、光触媒含有濡れ性変化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濡れ性変化層が形成されていることが好ましい。
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、上記光触媒含有濡れ性変化層は、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、光触媒含有濡れ性変化層を形成することができる。
次に、本実施態様に用いられる基材について説明する。本実施態様に用いられる基材は、上記光触媒含有特性変化層が形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、パターン形成体の種類や用途等に合わせて適宜選択される。また、透明性や可撓性についても適宜選択されることとなる。
次に、本実施態様において調製されるパターニング用基板について説明する。本工程において調製されるパターニング用基板は、上記基材および光触媒含有特性変化層を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜他の部材を有していてもよい。
次に、本実施態様におけるエネルギー照射工程について説明する。本実施態様におけるエネルギー照射工程は、上記パターニング用基板調製工程で調製されたパターニング用基板に所定の強度でエネルギーを照射し、上記光触媒が含有特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成する工程であれば、特に限定されるものではない。
また、本実施態様のパターン形成体の製造方法においては、上記パターニング用基板調製工程およびエネルギー照射工程以外に、必要に応じて適宜、他の工程を有していてもよい。
次に、本発明のパターン形成体の製造方法の第2実施態様について説明する。本実施態様のパターン形成体の製造方法は、基材と、上記基材上に形成された少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層と、上記光触媒含有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特性が変化する特性変化層とを有するパターニング用基板を調製するパターニング用基板調製工程と、
上記パターニング用基板に所定の強度でエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程と
を有することを特徴とするものである。
そのパターニング用基板3に、例えばフォトマスク4等を用いて所定の強度のエネルギー5を照射し(図2(b))、特性変化層12の特性が変化した特性変化パターン6を形成する(図2(c))エネルギー照射工程とを有するものである。
以下、それぞれの工程について説明する。
まず、本実施態様におけるパターニング用基板調製工程について説明する。本実施態様におけるパターニング用基板調製工程は、基材と、上記基材上に形成された少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層と、上記光触媒含有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特性が変化する特性変化層とを有するパターニング用基板を調製する工程である。
まず、本工程により調製されるパターニング用基板に用いられる光触媒含有層について説明する。本工程に用いられる光触媒含有層は、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って励起される光触媒を少なくとも含有する層であれば、特に限定されるものではなく、このような光触媒含有層は、上記第1実施態様で説明した光触媒含有特性変化層と同様とすることができる。ただし、本実施態様においては、光触媒含有層上の特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特性の変化が生じない場合であってもよく、第一実施態様のように特性を変化させる材料を光触媒含有層中に含有させる必要がない。
次に、本実施態様に用いられる特性変化層について説明する。本実施態様に用いられる特性変化層は、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照射によって励起された上記光触媒含有層中の光触媒の作用によって、特性が変化するものであれば、その特性変化の種類等は特に限定されるものではない。例えば、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、物質との密着性が変化する層であってもよく、また例えば細胞との接着性が変化する層等であってもよい。
本実施態様に用いられる濡れ性変化層は、上記光触媒含有層中に含有される光触媒の作用により液体との接触角が低下する層であれば特に限定されるものではなく、上述した第一実施態様の光触媒含有濡れ性変化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。本実施態様において上述した成分の濡れ性変化層を用いることにより、隣接する光触媒含有層中の光触媒の作用により、上記成分の一部である有機基や添加剤の酸化、分解等の作用を用いて、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からである。また、この濡れ性変化層には、上記第一実施態様における光触媒含有濡れ性変化層の説明中「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。またさらに、本実施態様においては、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。なお、本実施態様に用いられる濡れ性変化層の形成方法や材料等については、上記第一実施態様の光触媒含有濡れ性変化層と同様と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。
次に本実施態様に用いられる分解除去層について説明する。本実施態様に用いられる分解除去層は、上記波長の光の作用により、露光された部分の分解除去層が分解除去される層であれば、特に限定されるものではない。
次に、本実施態様において調製されるパターニング用基板について説明する。本実施態様において調製されるパターニング用基板は、上記基材、光触媒含有層、および特性変化層を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜他の部材を有していてもよい。
次に、本実施態様におけるエネルギー照射工程について説明する。本実施態様におけるエネルギー照射工程は、上記パターニング用基板に、所定の強度でエネルギーを照射し、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成する工程であれば、特に限定されるものではない。
なお、本実施態様においても、上記パターニング用基板調製工程およびエネルギー照射工程以外に、必要な工程を適宜有していてもよい。
次に、本発明の機能性素子の製造方法について説明する。本発明の機能性素子の製造方法は、上記「A.パターン形成体の製造方法」で製造されたパターン形成体の、上記特性変化パターン上に機能性部を形成する機能性部形成工程を有することを特徴とするものである。
本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法は、上記機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、着色層を形成する工程であるものである。
次に、本発明の導電性パターンの製造方法について説明する。本発明の導電性パターンの製造方法は、上記機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、金属配線を形成する工程であるものである。
次に、本発明の有機EL素子の製造方法について説明する。本発明の有機EL素子の製造方法は、上述した機能性素子の製造方法における機能性部形成工程が有機EL層を形成する工程であることを特徴とするものである。
なお、本発明の有機EL素子の製造方法に用いられる各部材の材料や形成方法等については、一般的な有機EL素子におけるものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
次に、本発明におけるバイオチップ用基材の製造方法について説明する。本発明のバイオチップ用基材の製造方法は、上述した機能性素子の製造方法における機能性部形成工程が、生体物質と付着性を有する機能性部を形成することを特徴とするものである。本発明の機能性部形成工程は、例えば上述した特性変化パターン上に生体物質と付着性を有する材料を付着等させる工程等とすることができる。これにより、パターン状に生体物質と付着性を有するバイオチップ用基材とすることができるのである。
ここで、本発明におけるバイオチップ用基材の製造方法に用いられる各部材の材料や形成方法等については、一般的なバイオチップ用基板におけるものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
<パターニング用基板の作製>
チタニアゾル(STS‐01 石原産業製)を水とイソプロパノールとの混合液(重量比=1:1)にてTiO2濃度が0.5wt%となるように希釈して光触媒含有層形成用組成物を調整し、カーボンブラックを含有する黒色遮光部が幅40μm、ピッチ150μmのラインアンドスペース状に形成されたガラス基板(NA−35 NHテクノガラス製)上にスピンコートし、200℃で15分間焼成することにより光触媒含有層を作製した。
次に、フルオロアルキルシラン(TSL8233 GE東芝シリコーン製)1.5g、テトラメトキシシラン(TSL8114 GE東芝シリコーン製)5.0g、及び0.01N塩酸2.5gを24時間常温にて攪拌して撥液付与剤を作製した。前記撥液付与剤をイソプロパノールにて20倍に希釈し、特性変化層形成用組成物を調製した。前記特性変化層形成用組成物を前記光触媒含有層上にスピンコートすることにより、パターニング用基板を作製した。
前記パターニング用基板のガラス基板側からブラックライト(東芝ライテック製FL‐40S‐BLB)によりエネルギーを600秒照射することにより露光を行った。前記ブラックライトの照度をスペクトロラジオメーター(ウシオ電気社製 USR40)により測定した結果、1.5mW/cm2であり、積算露光量は、0.9J/cm2となった。
次に、ピエゾ駆動タイプのインクジェット装置を用いて、顔料5重量部、溶剤20重量部、重合開始剤5重量部、およびUV硬化樹脂70重量部を含むRGB各色のUV硬化型多官能アクリレートモノマーインク(着色インク)を、上記パターニング用基板の開口部に塗布後、UV処理を行って硬化させることにより画素部を形成し、カラーフィルタを作製した。ここで、赤色、緑色、および青色の各インクについて溶剤としてはポリエチレングリコールモノメチルエチルアセテート、重合開始剤としてはイルガキュア369(商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製)、UV硬化樹脂としてはDPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬(株)製)を用いた。また顔料としては、赤色インクについては、C.I.Pigment Red177、緑色インクについてはC.I.Pigment Green36、青色インクについてはC.I.Pigment Blue15およびC.I.Pigment Violet 23をそれぞれ用いた。
実施例と同様に作製したパターニング用基板に対し、超高圧水銀ランプからエネルギーを上記パターニング用基板のガラス基板側から照射することによって露光を行った以外は実施例1と同様にしてカラーフィルタを作製した。この際、前記超高圧水銀ランプの照度を実施例1と同様に測定した結果、200mW/cm2であり、露光時間を調整し、積算露光量を5.8J/cm2とした。
積算露光量を11.7J/cm2とした以外は、比較例1と同様にカラーフィルタを作製した。
実施例、比較例1および比較例2にて作製したカラーフィルタの外観評価結果と積算露光量の関係を表1に示す。比較例1においては、積算光量が少なく、特性変化層の特性を良好に変化させることができず、着色層に白抜けが生じた。しかしながら、本発明によれば、10倍以上も少ないエネルギー照射量で白抜けのない良好なカラーフィルタを作製することができた。
2 …光触媒含有特性変化層
3 …パターニング用基板
5 …エネルギー
6 …特性変化パターン
11…光触媒含有層
12…特性変化層
Claims (10)
- 基材と、前記基材上に形成され、少なくとも光触媒およびバインダを含有し、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する光触媒含有特性変化層とを有するパターニング用基板を調製するパターニング用基板調製工程と、
前記パターニング用基板に0.1mW/cm2〜10mW/cm2の強度でエネルギーを照射し、前記光触媒含有特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程と
を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。 - 基材と、前記基材上に形成された少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層と、前記光触媒含有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特性が変化する特性変化層とを有するパターニング用基板を調製するパターニング用基板調製工程と、
前記パターニング用基板に0.1mW/cm2〜10mW/cm2の強度でエネルギーを照射し、前記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程と
を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。 - 前記パターニング用基板の前記基材上、または前記光触媒含有層上に遮光部が形成されており、前記エネルギー照射工程における前記エネルギーの照射が、前記基材側から行われることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパターン形成体の製造方法。
- 前記エネルギー照射が、250nm〜450nmの範囲内の波長の光を放出する蛍光ランプにより行われることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
- 前記蛍光ランプが冷陰極型蛍光ランプであり、かつブラックライト、健康ランプ、殺菌灯のいずれかのランプであることを特徴とする請求項4に記載のパターン形成体の製造方法。
- 請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体の、前記特性変化パターン上に機能性部を形成する機能性部形成工程を有することを特徴とする機能性素子の製造方法。
- 請求項6に記載の機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、着色層を形成する着色層形成工程であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
- 請求項6に記載の機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、金属配線を形成する工程であることを特徴とする導電性パターンの製造方法。
- 請求項6に記載の機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、有機エレクトロルミネッセント層を形成する工程であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
- 請求項6に記載の機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、生体物質と付着性を有する機能性部を形成する工程であることを特徴とするバイオチップ用基材の製造方法。
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