JP2006154787A - パターン形成体用塗工液および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、半導体光触媒、フッ素を有する撥液剤、および20℃における表面張力が25mN/m〜73mN/mの範囲内である低揮発性溶剤を含有することを特徴とするパターン形成体用塗工液を提供する。
【選択図】なし
Description
以下、それぞれについて説明する。
まず、本発明のパターン形成体用塗工液について説明する。本発明のパターン形成体用塗工液は、半導体光触媒、フッ素を有する撥液剤、および20℃における表面張力が所定の範囲内である低揮発性溶剤を含有することを特徴とするものである。
以下、このようなパターン形成体用塗工液の各構成ごとに詳しく説明する。
まず、本発明のパターン形成体用塗工液に用いられる低揮発性溶剤について説明する。本発明のパターン形成体用塗工液に用いられる低揮発性溶剤としては、20℃における表面張力が所定の範囲内であり、かつパターン形成体用塗工液が塗布された際、乾燥が終了するまでパターン形成体用塗工液中に留まり、後述する撥液剤のフッ素を層表面に配向させることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。ここで、本発明でいう低揮発性溶剤とは、蒸気圧が低い溶剤をいうこととする。具体的には蒸気圧が20℃における蒸気圧が10mmHg以下、中でも5mmHg以下、特に1mmHg以下の範囲内であることが好ましい。
次に、本発明に用いられる撥液剤について説明する。本発明に用いられる撥液剤は、フッ素を有するものであり、パターン形成体用塗工液が塗布されて濡れ性変化層とされた際に、フッ素が濡れ性変化層表面に配向するものであって、エネルギー照射に伴う半導体光触媒の作用により分解または変性されるものであれば、その種類等は特に限定されるものではない。
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、フェニル基またはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、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。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で示される有機基全体の炭素数は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。またこの際、上記一般式中のフッ素数が3〜40の範囲内であることが好ましく、中でも10〜20の範囲内であることが特に好ましい。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、上述したような表面張力を有する低揮発性溶剤によってフッ素を表面に配列させることができ、また上記撥液性を示すものとすることができるからである。
次に、本発明に用いられる半導体光触媒について説明する。本発明に用いられる半導体光触媒は、エネルギー照射されることにより励起されて、上記撥液剤を分解または変性等させることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。後述するような二酸化チタンに代表される半導体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。本発明においては、このキャリアが上記撥液剤に作用を及ぼすものであると考えられる。
次に、本発明のパターン形成体用塗工液について説明する。本発明のパターン形成体用塗工液は、上述した低揮発性溶剤、半導体光触媒、および撥液剤を含有したものであれば、特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜バインダや添加剤等を含有するものであってもよい。
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、半導体光触媒、フッ素を有する撥液剤、および20℃における表面張力が所定の範囲内である低揮発性溶剤を混合してパターン形成体用塗工液を調製する塗工液調製工程と、基材上に、上記パターン形成体用塗工液を塗布する塗工液塗布工程と、上記塗工液塗布工程により塗布されたパターン形成体用塗工液を乾燥させて濡れ性変化層を形成する濡れ性変化層形成工程と、上記濡れ性変化層にエネルギーを照射して、上記濡れ性変化層の液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成する濡れ性変化パターン形成工程とを有することを特徴とするものである。
以下、本発明の各工程ごとに詳しく説明する。
まず、本発明のパターン形成体の製造方法における塗工液調製工程について説明する。本発明における塗工液調製工程は、半導体光触媒、フッ素を有する撥液剤、および表面張力が上記範囲内である低揮発性溶剤を混合してパターン形成体用塗工液を調製する工程であり、これらを安定に混合して調製することが可能であれば、その方法等は特に限定されるものではない。また、上記の材料以外に、必要に応じて適宜他の添加剤や溶剤等が添加されて調製されるものとすることができる。
次に、本発明のパターン形成体の製造方法における塗工液塗布工程について説明する。本工程は、上記塗工液調製工程により調製されたパターン形成体用塗工液を、基材上に塗布する工程である。
次に、本発明のパターン形成体の製造方法における濡れ性変化層形成工程について説明する。本発明における濡れ性変化層形成工程は、上述した塗工液塗布工程により塗布されたパターン形成体用塗工液を乾燥させて濡れ性変化層を形成する工程である。本発明においては、上述したように上記パターン形成体用塗工液中に上記表面張力を有する低揮発性溶剤が含有されていることから、本工程においてパターン形成体用塗工液を乾燥させる際、上記撥液剤のフッ素を表面に配向させることができるのである。
次に、本発明のパターン形成体の製造方法における濡れ性変化パターン形成工程について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法における濡れ性変化パターン形成工程は、上記濡れ性変化層上にパターン状にエネルギーを照射することにより、上記濡れ性変化層の液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成する工程である。
本発明においては、上記各工程の他に必要に応じて、適宜他の工程を有するものであってもよく、例えば基材上に遮光部やプライマー層等を形成する工程を有するものであってもよい。
[実施例1]
<塗工液調製工程>
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、および0.1N塩
酸3gを24時間常温にて攪拌してフッ素を有する撥液剤を作製した。
次に、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た。この希釈液35gに低揮発性溶剤として1,3−ブチレングリコール(20℃の表面張力37.8mN/m、20℃の蒸気圧0.06mmHg)を10g、および銀コロイド水分散液(平均粒径が20nm 銀固形分0.3wt%)を5g添加し、10分間攪拌した。
この液に上記撥液剤を0.3g添加して、10分間攪拌しパターン形成体用塗工液と
した。
次に、上記パターン形成体用塗工液をガラス基板上にダイコーターにて連続して100枚塗布した。この際、ヘッド流路でパターン形成体用塗工液が詰まること等なく、連続して塗布することが可能であった。
その後、上記ガラス基板上に塗布されたパターン形成体用塗工液200℃で乾燥することにより、厚さ0.15μmの均一な濡れ性変化層が形成された。この濡れ性変化層の水との接触角を測定したところ、103°であった。
次に、上記濡れ性変化層に、超高圧水銀ランプ(365nm 30mW/cm2)を用いて露光することにより、露光された部分においては、15秒で水との接触角が10°以下となった。
低揮発性溶剤の代わりに、溶剤として、n−ヘキサノール(20℃の表面張力23.6mN/m 20℃の蒸気圧0.75mmHg)10gを用いた以外は、実施例1と同様にパターン形成体用塗工液を作製した。
実施例1と同様にガラス基板上に濡れ性変化層を形成したところ、均一な膜が作製できた。上記濡れ性変化層の水との接触角を測定したところ、30°であった。次に、上記濡れ性変化層を、超高圧水銀ランプ(365nm 30mW/cm2)を用いて露光することにより、露光された部分においては、15秒では水との接触角が20°であり、20秒で水との接触角が10°以下になった。
[実施例2]
低揮発性溶剤としてジプロピレングリコールモノメチルエーテル(20℃の表面張力41.3mN/m 20℃の蒸気圧0.18mmHg)10gを用いた以外は、実施例1と同様にパターン形成体用塗工液を作製した。
実施例1と同様にガラス基板上に濡れ性変化層を形成したところ、均一な膜が作製できた。上記濡れ性変化層の水との接触角を測定したところ、110°であった。次に、上記濡れ性変化層に、超高圧水銀ランプ(365nm 30mW/cm2)を用いて露光することにより、露光された部分においては、15秒では水との接触角が30°であり、20秒で水との接触角が10°以下になった。
実施例1の希釈液10gと、低揮発性溶剤として1,3−ブチレングリコール(20℃の表面張力37.8mN/m 20℃の蒸気圧0.06mmHg)35gとを用いた以外は、実施例1と同様にパターン形成体用塗工液を作製した。
実施例1と同様にガラス基板上に濡れ性変化層を形成したところ、均一な膜が作製できた。上記濡れ性変化層の水との接触角を測定したところ、115°であった。次に、上記濡れ性変化層に、超高圧水銀ランプ(365nm 30mW/cm2)を用いて露光することにより、露光された部分においては、20秒では水との接触角が30°であり、25秒で水との接触角が10°以下になった。
低揮発性溶剤としてn−オクタノール(20℃の表面張力27.5mN/m 20℃
の蒸気圧0.23mmHg)を15gを用いた以外は、実施例1と同様にパターン形成体用塗工液を作製した。
実施例1と同様にガラス基板上に濡れ性変化層を形成したところ、均一な膜が作製できた。上記濡れ性変化層の水との接触角を測定したところ、70°であった。次に、上記濡れ性変化層に、超高圧水銀ランプ(365nm 30mW/cm2)を用いて露光することにより、露光された部分においては、15秒では水との接触角が25°であり、20秒で水との接触角が10°以下になった。
2…濡れ性変化層
3…濡れ性変化パターン
Claims (4)
- 半導体光触媒、フッ素を有する撥液剤、および20℃における表面張力が25mN/m〜73mN/mの範囲内である低揮発性溶剤を含有することを特徴とするパターン形成体用塗工液。
- 前記フッ素を有する撥液剤が、オルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成体用塗工液。
- 前記オルガノポリシロキサンが、YnSiX(4−n)(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、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2に記載のパターン形成体用塗工液。
- 半導体光触媒、フッ素を有する撥液剤、および20℃における表面張力が25mN/m〜73mN/mの範囲内である低揮発性溶剤を混合してパターン形成体用塗工液を調製する塗工液調製工程と、
基材上に、前記パターン形成体用塗工液を塗布する塗工液塗布工程と、
前記塗工液塗布工程により塗布されたパターン形成体用塗工液を乾燥させて濡れ性変化層を形成する濡れ性変化層形成工程と、
前記濡れ性変化層にエネルギーを照射して、前記濡れ性変化層の液体との接触角が低下した濡れ性変化パターンを形成する濡れ性変化パターン形成工程と
を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
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