JP4236099B2 - Method for producing pattern forming body - Google Patents
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Description
本発明は、印刷をはじめとして各種の用途に使用可能な新規なパターン形成体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a novel pattern forming body that can be used for various applications including printing.
従来より、基材上に図案、画像、文字、回路等の各種パターンを形成するパターン形成体の製造方法としては、各種のものが製造されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, various methods for manufacturing a pattern forming body for forming various patterns such as designs, images, characters, and circuits on a substrate have been manufactured.
例えば、印刷を例に挙げて説明すると、印刷方法の一種である平版印刷に使用する平版印刷版は、インクを受容する親油性部位と、印刷インクを受容しない部位とからなるパターンを有する平版を製造し、この平版を用いて親油性部位に印刷すべきインクの画像を形成し、形成した画像を紙等に転写して印刷している。こうした印刷では、このように印刷版原版に、文字、図形等のパターンを形成してパターン形成体である印刷版を製造し、印刷機に装着して使用している。代表的な平版印刷版であるオフセット印刷用の印刷版原版には、数多くのものが提案されている。 For example, when printing is described as an example, a lithographic printing plate used for lithographic printing, which is a kind of printing method, is a lithographic plate having a pattern composed of an oleophilic part that accepts ink and a part that does not accept printing ink. The lithographic printing plate is used to form an ink image to be printed on the lipophilic portion, and the formed image is transferred to paper or the like for printing. In such printing, a printing plate as a pattern forming body is produced by forming patterns such as characters and figures on the printing plate precursor as described above, and is used by being mounted on a printing press. Many printing plate precursors for offset printing, which are typical planographic printing plates, have been proposed.
オフセット印刷用の印刷版は、印刷版原版にパターンを描いたマスクを介して露光して現像する方法、あるいは電子写真方式によって直接に露光して印刷版原版上に直接に製版する方法等によって作製することができる。電子写真式のオフセット印刷版原版は、導電性基材上に酸化亜鉛等の光導電性粒子および結着樹脂を主成分とした光導電層を設け、これを感光体として電子写真方式によって露光し、感光体表面に親油性の高い画像を形成させ、続いて不感脂化液で処理し非画像部分を親水化することによってオフセット原版、すなわちパターン形成体を得る方法によって作製されている。親水性部分は水等によって浸漬して疎油性とされ、親油性の画像部分に印刷インクが受容されて紙等に転写される。しかしながら、パターン形成に当たっては不感脂化液での処理等の種々の露光後の処理が必要となる。 A printing plate for offset printing is produced by a method of exposing and developing through a mask on which a pattern is drawn on the printing plate precursor, or a method of exposing directly by an electrophotographic method and making a plate directly on the printing plate precursor. can do. An electrophotographic offset printing plate precursor is provided with a photoconductive layer mainly composed of photoconductive particles such as zinc oxide and a binder resin on a conductive substrate, and this is exposed as a photoconductor by electrophotography. In this method, an offset original plate, that is, a pattern forming body is obtained by forming a highly lipophilic image on the surface of the photoreceptor and subsequently hydrophilizing the non-image portion by treatment with a desensitizing solution. The hydrophilic portion is immersed in water or the like to make it oleophobic, and the printing ink is received in the oleophilic image portion and transferred to paper or the like. However, in the pattern formation, various post-exposure treatments such as treatment with a desensitizing solution are required.
また、レーザーの照射によって、インクに対して受容性の高い部位と撥インク性の部位からなるパターンを形成することが可能なヒートモード記録材料を用いた平版印刷原版を作製する方法も提案されている。ヒートモード記録材料は、現像等の工程が不要で、単にレーザー光によって画像を形成するのみで印刷版を製造することができるという特徴を有しているが、レーザーの強度の調整、レーザーにより変質した固体状物質など残留物等の処理の問題、耐刷性などに課題があった。 There has also been proposed a method for producing a lithographic printing plate precursor using a heat mode recording material capable of forming a pattern composed of a portion having high receptivity to ink and a portion having ink repellency by laser irradiation. Yes. The heat mode recording material does not require a process such as development, and has a feature that a printing plate can be produced simply by forming an image with a laser beam. There were problems in the processing of residues such as solid substances and the printing durability.
また、高精細なパターンを形成する方法として、基材上に塗布したフォトレジスト層にパターン露光を行い、露光後、フォトレジストを現像し、さらにエッチングを行ったり、フォトレジストに機能性を有する物質を用いて、フォトレジストの露光によって目的とするパターンを直接形成する等のフォトリソグラフィーによるパターン形成体の製造方法が知られている。 In addition, as a method for forming a high-definition pattern, a photoresist layer coated on a substrate is subjected to pattern exposure, and after the exposure, the photoresist is developed, further etched, or a substance having functionality in the photoresist. There is known a method of manufacturing a pattern forming body by photolithography, such as directly forming a target pattern by exposing a photoresist using a photoresist.
フォトリソグラフィーによる高精細パターンの形成は、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタの着色パターンの形成、マイクロレンズの形成、精細な電気回路基板の製造、パターンの露光に使用するクロムマスクの製造等に用いられているが、これらの方法によっては、フォトレジストを用いると共に、露光後に液体現像液によって現像を行ったり、エッチングを行う必要があるので、廃液を処理する必要が生じる等の問題点があり、またフォトレジストとして機能性の物質を用いた場合には、現像の際に使用されるアルカリ液等によって劣化する等の問題点もあった。 The formation of high-definition patterns by photolithography is used for the formation of colored patterns for color filters used in liquid crystal display devices, the formation of microlenses, the manufacture of fine electrical circuit boards, the manufacture of chromium masks used for pattern exposure, etc. However, depending on these methods, it is necessary to use a photoresist and develop with a liquid developer after exposure or to perform etching. In addition, when a functional substance is used as a photoresist, there is a problem that it deteriorates due to an alkali solution or the like used during development.
カラーフィルタ等の高精細なパターンを印刷等によって形成することも行われているが、印刷で形成されるパターンには、位置精度等の問題があり、高精度なパターンの形成は困難であった。 A high-definition pattern such as a color filter is also formed by printing or the like, but the pattern formed by printing has problems such as positional accuracy, and it is difficult to form a high-precision pattern. .
一方、このような問題点を解決するために、光触媒の作用により濡れ性が変化する物質を用いてパターンを形成するパターン形成体の製造方法等が本発明者等において検討されてきた。しかしながら、これまでの光触媒の作用によるパターン形成体の製造方法は、製造されるパターン形成体自体に光触媒が含まれる構成となることから、パターン形成体の種類によっては、この光触媒によって劣化が起こる可能性があるという問題点を有する場合もあった。 On the other hand, in order to solve such problems, the present inventors have studied a method for producing a pattern forming body in which a pattern is formed using a substance whose wettability is changed by the action of a photocatalyst. However, the conventional method for producing a pattern forming body by the action of a photocatalyst has a configuration in which the photo-catalyst is included in the manufactured pattern forming body itself, and depending on the type of the pattern forming body, this photocatalyst may cause deterioration. In some cases, there was a problem of having the property.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、パターン形成体の製造に際して、高精度にパターンを形成することが可能であり、露光後の後処理が不要で、かつ製造されたパターン形成体内に光触媒が含有されていないことから、パターン形成体自体の劣化の心配もないパターン形成体の製造方法を提供することを主目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and can produce a pattern with high accuracy in the production of a pattern-formed body, and does not require post-treatment after exposure, and can produce a patterned pattern. Since a photocatalyst is not contained in the body, the main object is to provide a method for producing a pattern forming body that does not have to worry about deterioration of the pattern forming body itself.
上記目的を達成するために、本発明は請求項1において、少なくとも光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板と、少なくとも前記光触媒含有層中の光触媒の作用により特性の変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板とを、前記光触媒含有層および前記特性変化層が接触するように配置した後、露光することにより、露光した部分の特性変化層の特性を変化させ、次いで光触媒含有層側基板を取り外すことにより、特性変化層上に特性の変化したパターンを有するパターン形成体を得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。
In order to achieve the above object, the present invention provides a pattern according to
このように、本発明においては、光触媒含有層および前記特性変化層が接触するように配置した後、露光することにより、露光した部分の特性変化層の特性を変化させてパターンを形成するものであるので、特に露光後の後処理も必要無く、高精細な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。また、露光後、パターン形成体から光触媒含有層側基板を取り外すので、パターン形成体自体には光触媒含有層が含まれることがなく、したがってパターン形成体の光触媒の作用による経時的な劣化に対する心配がない。 Thus, in the present invention, the photocatalyst-containing layer and the property change layer are arranged so as to be in contact with each other, and then exposed to change the property of the property change layer in the exposed portion to form a pattern. Therefore, a post-exposure post-treatment is not particularly necessary, and a pattern forming body having a high-definition pattern can be manufactured. Further, since the photocatalyst containing layer side substrate is removed from the pattern forming body after exposure, the pattern forming body itself does not include the photocatalyst containing layer, and therefore there is a concern about deterioration over time due to the action of the photocatalyst of the pattern forming body. Absent.
本発明においては、請求項2に記載するように、光触媒含有層側基板が少なくとも透明基板と光触媒含有層とからなり、パターン形成体用基板とは別に形成されていてもよく、また請求項3に記載するように、光触媒含有層側基板がパターン形成体用基板の特性変化層上に光触媒含有層をコーティングすることにより形成されたものであってもよい。
In the present invention, as described in
光触媒含有層側基板が、パターン形成体用基板とは別体に形成されており、かつ少なくとも光触媒含有層と透明基板とからなるものである場合は、パターン形成体用基板の特性変化層にこの光触媒含有層側基板を接触させて露光し、特性変化層上に光触媒の作用によりパターンを形成した後、この光触媒含有層側基板を取り外すことにより、再度この光触媒含有層側基板を用いることができる。すなわち、光触媒含有層側基板をこのように構成することにより、原則的には何度でもこの光触媒含有層側基板を用いてパターン形成体を製造することが可能となる。したがって、多数のパターン形成体を一度に製造する場合に利点を有するものである。 When the photocatalyst-containing layer side substrate is formed separately from the pattern-forming body substrate and is composed of at least a photocatalyst-containing layer and a transparent substrate, this is formed on the characteristic-changing layer of the pattern-forming body substrate. After exposing the photocatalyst-containing layer side substrate to contact and forming a pattern on the characteristic change layer by the action of the photocatalyst, the photocatalyst-containing layer side substrate can be used again by removing the photocatalyst-containing layer side substrate. . That is, by configuring the photocatalyst-containing layer side substrate in this way, in principle, it is possible to produce a pattern forming body using the photocatalyst-containing layer side substrate as many times as possible. Therefore, there is an advantage when a large number of pattern forming bodies are manufactured at one time.
一方、光触媒含有層側基板がパターン形成体用基板の特性変化層上に光触媒含有層をコーティングすることにより形成された場合は、単に特性変化層上にコーティングするだけで、容易に光触媒含有層側基板を形成することが可能となり、パターン形成体の製造数が少ない場合に利点を有する。なお、このように特性変化層上に光触媒含有層をコーティングすることにより光触媒含有層側基板を形成した場合、露光後の光触媒含有層の取り外しは、粘着テープ等を用いて引き剥がす方法等により行われる。 On the other hand, when the photocatalyst-containing layer side substrate is formed by coating the photocatalyst-containing layer on the characteristic change layer of the pattern forming substrate, the photocatalyst-containing layer side can be easily coated by simply coating on the characteristic change layer. It is possible to form a substrate, which is advantageous when the number of pattern forming bodies is small. In addition, when the photocatalyst containing layer side substrate is formed by coating the photocatalyst containing layer on the characteristic change layer in this way, the photocatalyst containing layer after the exposure is removed by a method such as peeling using an adhesive tape or the like. Is called.
本発明のパターン形成体の製造方法においては、請求項4に記載するように、光触媒含有層に含有される光触媒が、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)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い。中でも請求項5に記載するように二酸化チタン(TiO2)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。
In the method for producing a pattern forming body of the present invention, as described in claim 4, the photocatalyst contained in the photocatalyst containing layer is titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ). Strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and iron oxide (Fe 2 O 3 ) preferable. Of these, titanium dioxide (TiO 2) is preferable as described in
本発明においては、請求項6に記載するように、パターン形成体用基板が、少なくとも基板とこの基板上に設けられた前記特性変化層とから形成されていることが好ましい。これは、通常特性変化層は種々の特性を有するものであることから、強度面、コスト面および機能面から基板上に薄膜として形成されることが好ましいからである。
In the present invention, as described in
さらに、請求項7に記載するように、本発明における特性変化層が、光触媒含有層中の光触媒の作用により表面の濡れ性が変化する濡れ性変化層であることが好ましい。この特性変化層の特性は種々のものがあるが、その中でも重要なものとして濡れ性の変化を挙げることができる。このように特性変化層を濡れ性変化層とすることにより、光触媒の作用により濡れ性の変化したパターンをパターン形成体に形成することが可能となり、この濡れ性の変化した部位にインク等の機能性部用組成物を付着させることにより、後述するように種々の機能性素子、例えばカラーフィルタやマイクロレンズ等を形成することができるからである。 Furthermore, as described in claim 7, the characteristic change layer in the present invention is preferably a wettability change layer in which the wettability of the surface is changed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer. There are various characteristics of the characteristic change layer, and among them, an important one is a change in wettability. By making the property change layer a wettability change layer in this way, it becomes possible to form a pattern whose wettability has changed by the action of the photocatalyst on the pattern forming body. This is because various functional elements such as a color filter and a microlens can be formed by attaching the composition for the sex part, as will be described later.
本発明においては、請求項8に記載するように、上記濡れ性変化層が、露光により水の接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層であることが好ましい。このように、露光により水の接触角が低下するように濡れ性の変化する濡れ性変化層が形成されれば、露光等を行うことにより容易にこの層の濡れ性を変化させ、水の接触角の小さい親インク性領域を形成とすることができ、例えば機能性部用組成物を付着させる部分のみ容易に親インク性領域とすることが可能となる。したがって、効率的にカラーフィルタやマイクロレンズ等が製造でき、コスト的に有利となるからである。
In the present invention, as described in
本発明においては、濡れ性変化層上の水との接触角が、露光していない部分において90度以上であり、露光した部分において30度以下であることが好ましい(請求項9)。露光していない部分は、撥インク性が要求される部分であることから、水の接触角が90度より小さい場合は、撥インク性が十分でなく、インク等の機能性部用組成物が残存する可能性が生じるため好ましくない。また、露光した部分の水の接触角を30度以下としたのは、30度を越える場合は、この部分でのインク等の機能性部用組成物の広がりが劣る可能性があり、例えば機能性部がカラーフィルタの画素部である場合、色抜けが生じる等の不都合が生じる可能性があるからである。 In the present invention, the contact angle with water on the wettability changing layer is preferably 90 ° or more in the unexposed portion and 30 ° or less in the exposed portion. Since the unexposed part is a part that requires ink repellency, when the contact angle of water is less than 90 degrees, the ink repellency is not sufficient, and the functional part composition such as ink is not available. Since it may remain, it is not preferable. In addition, the contact angle of water in the exposed portion is set to 30 degrees or less. If the contact angle exceeds 30 degrees, the spread of the composition for the functional part such as ink in this portion may be inferior. This is because inconveniences such as color loss may occur when the characteristic portion is a pixel portion of a color filter.
また、請求項10に記載するように、この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、濡れ性変化層に要求される特性としては、光が照射されていない場合は撥インク性であり、光が照射された場合は接触する光触媒含有層中の光触媒の作用により親インク性となるといった特性である。このような特性を濡れ性変化層に付与する材料としては、まず第1にオルガノポリシロキサンが挙げられるからである。
In addition, as described in
このようなオルガノポリシロキサンの中でも、請求項11に記載するように、YnSiX(4-n)(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。このようなオルガノポリシロキサンが上記特性を良く満たすものであるからである。
Among such organopolysiloxanes, as described in
本発明においては、請求項12に記載するように、上記特性変化層が、光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去される分解除去層であってもよい。このように、特性変化層を光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去される分解除去層とすることにより、露光された部分は光触媒の作用により分解され除去されることになる。このように光の当たった部分は、特に後処理の必要性もなく完全に分解除去することが可能であるので、例えば分解除去層をフォトレジストとし、ここに光触媒含有層側基板を接触させて露光することにより、従来行われてきた現像工程を行う必要無しにフォトレジストにパターンを形成することができる等の種々の用途があるからである。
In the present invention, as described in
この場合、請求項13に記載するように、分解除去層とこの分解除去層が分解除去された際に露出する露出部材との水の接触角が異なることが好ましい。 In this case, it is preferable that the contact angle of water between the decomposition removal layer and the exposed member exposed when the decomposition removal layer is decomposed and removed is different.
このように、分解除去層とこの分解除去層が分解除去された際に露出する露出部材との水の接触角が異なることにより、露光された部分は光触媒の作用により分解除去層が分解され除去されて露出部材が表面に露出することになる。一方、露光されていない部分は分解除去層が残存することになる。ここで、分解除去層と露出した露出部材とで水の接触角が異なるものである場合、例えば分解除去層を撥インク性の材料で形成し、露出部材を親インク性の材料で形成した場合等においては、予め機能性部を形成する部分に光を照射して光触媒を作用させることによりその部分の分解除去層を除去することができ、露光した部分は凹部でかつ親インク性領域となり、露光しない部分は凸部でかつ撥インク性領域となる。これにより、この機能性部を設ける凹部でかつ親インク性領域の部分に機能性部用組成物を精確かつ容易に付着させることができる。よって、上述した特性変化層が濡れ性変化層である場合よりさらに精確に機能性部が形成でき、かつ現像工程もしくは洗浄工程等の露光後の後処理を行う必要がない。このため、容易に工程を簡略化することが可能であり、安価かつ精確な機能性部を有する機能性素子を得ることができる。 In this way, the contact angle of water between the decomposition / removal layer and the exposed member exposed when the decomposition / removal layer is decomposed / removed is different, so that the exposed portion is decomposed and removed by the action of the photocatalyst. As a result, the exposed member is exposed on the surface. On the other hand, the decomposition removal layer remains in the unexposed part. Here, when the contact angle of water is different between the decomposition removal layer and the exposed exposed member, for example, when the decomposition removal layer is formed of an ink repellent material and the exposure member is formed of an ink-philic material In such a case, it is possible to remove the decomposition removal layer of the part by previously irradiating light to the part where the functional part is previously formed to act on the photocatalyst, and the exposed part is a concave and ink-philic region, The unexposed part is a convex part and becomes an ink-repellent area. Accordingly, the functional part composition can be accurately and easily attached to the concave part in which the functional part is provided and the part of the ink-philic region. Therefore, the functional part can be formed more accurately than in the case where the characteristic change layer described above is a wettability change layer, and post-exposure post-processing such as a development step or a washing step is not required. For this reason, it is possible to easily simplify the process, and it is possible to obtain a functional element having an inexpensive and accurate functional part.
また、分解除去層上の水の接触角が60度以上であり、この分解除去層が分解除去された際に露出する露出部材表面の水の接触角が30度以下であることが好ましい(請求項14)。 Further, the contact angle of water on the decomposition / removal layer is preferably 60 degrees or more, and the contact angle of water on the exposed member surface exposed when the decomposition / removal layer is decomposed and removed is preferably 30 degrees or less (claims). Item 14).
本発明において、露光されない部分は分解除去層が残存することになる。ここで、露光されない部分は、通常撥インク性が要求される部分であることから、分解除去層上の水の接触角が60度より小さい場合は、撥インク性が十分でなく、機能性部用組成物が残存する可能性が生じるため好ましくない。 In the present invention, the decomposition removal layer remains in the portion that is not exposed. Here, since the unexposed part is a part that normally requires ink repellency, when the contact angle of water on the decomposition removal layer is less than 60 degrees, the ink repellency is not sufficient, and the functional part This is not preferable because the composition may remain.
一方、露光された部分は分解除去層が接触する光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去される。したがって、露光された部分は分解除去層の下に形成されている露出部材が表面に露出することになる。この部分は通常親インク性が要求される部分であることから、露出部材上の水の接触角が30度を越える場合は、この部分での機能性部用組成物の広がりが劣る可能性があり、機能性部での機能性部用組成物の抜け等が生じる可能性があるからである。 On the other hand, the exposed portion is decomposed and removed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer with which the decomposition and removal layer contacts. Therefore, the exposed part exposes the exposed member formed under the decomposition removal layer on the surface. Since this part is usually a part that requires ink affinity, when the contact angle of water on the exposed member exceeds 30 degrees, the spread of the functional part composition in this part may be inferior. This is because the functional part composition may be lost in the functional part.
このように、分解除去層は接触する光触媒含有層中の光触媒により分解除去され、かつ撥インク性を有することが好ましいので、請求項15に記載するように、分解除去層は、炭化水素系、フッ素系またはシリコーン系の非イオン界面活性剤であることが好ましい。 As described above, the decomposition / removal layer is preferably decomposed and removed by the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer in contact with the ink and has ink repellency. It is preferably a fluorine-based or silicone-based nonionic surfactant.
本発明におけるパターン露光の方法は、請求項16に記載するようにフォトマスクを用いた方法であっても、また請求項17に記載するように光描画照射によるものであってもよく、得られるパターン形成体の性質、用途等に応じて、適宜選択される。また、露光に際しては請求項18に記載するように光触媒含有層を加熱しながら行うことが好ましい。このように光触媒含有層を加熱しながら露光することにより、特性変化層に対する光触媒含有層中の光触媒が感度良く作用するためである。
The pattern exposure method in the present invention may be a method using a photomask as described in
本発明は、さらに上記課題を解決するために、請求項19に記載するように、少なくとも透明基板と光触媒含有層とからなる光触媒含有層側基板であって、表面に光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成用基板の特性変化層と前記光触媒含有層とを接触させて露光することによりパターン形成体を形成することを特徴とするパターン形成体製造用光触媒含有層側基板を提供する。
In order to further solve the above-mentioned problem, the present invention provides a photocatalyst-containing layer side substrate comprising at least a transparent substrate and a photocatalyst-containing layer as described in
このように、本発明のパターン形成体製造用光触媒含有層側基板は、その光触媒含有層をパターン形成体用基板の特性変化層に接触させて、露光することにより、パターン形成体上にパターンを形成することができる。したがって、露光後特性変化層から取り外すことにより、原則的には何度でも繰り返して使用することができるという利点を有するものである。この場合請求項20に記載するように、光触媒含有層に含まれる光触媒が二酸化チタン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。
As described above, the photocatalyst-containing layer side substrate for producing the pattern forming body of the present invention is exposed to the photocatalyst-containing layer in contact with the characteristic change layer of the pattern forming body substrate, whereby a pattern is formed on the pattern forming body. Can be formed. Therefore, by removing from the post-exposure property changing layer, in principle, it can be used repeatedly as many times as possible. In this case, as described in
This is because titanium dioxide has a high band gap energy and is effective as a photocatalyst, and is chemically stable, non-toxic and easily available.
また、本発明は、上記課題を解決するために、請求項21に記載するように、基板と、この基板上に形成され、光触媒の作用により特性が変化したパターンを有する特性変化層とを少なくとも有し、光触媒含有層を有さないことを特徴とするパターン形成体を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides, as described in
本発明のパターン形成体は、このように基板と、光触媒の作用により特性が変化したパターンを有する特性変化層とを少なくとも有するものである。したがって、例えばこの特性の変化が濡れ性の変化であった場合は、このパターン形成体をインクとの受容性の相違を利用した各種印刷原版として利用することができるので、製造に際して現像・洗浄工程等を行う必要のない低コストの各種印刷原版とすることができる。また、このパターン形成体は、光触媒含有層を有するものでないので、パターン形成体が光触媒の作用により経時的に劣化していくおそれがないという利点を有するものである。 Thus, the pattern forming body of the present invention has at least the substrate and the characteristic change layer having a pattern whose characteristic is changed by the action of the photocatalyst. Therefore, for example, when this change in characteristics is a change in wettability, this pattern forming body can be used as various printing original plates utilizing the difference in acceptability with ink. It is possible to obtain various low-cost printing original plates that do not need to be performed. Moreover, since this pattern formation body does not have a photocatalyst containing layer, it has the advantage that there is no possibility that a pattern formation body will deteriorate over time by the effect | action of a photocatalyst.
本発明は、請求項22に記載するように、中でも特性変化層が、光触媒の作用により露光により水の接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the characteristic change layer is a wettability change layer in which the wettability changes so that the contact angle of water is reduced by exposure due to the action of the photocatalyst.
このように特性変化層が露光時の光触媒の作用により露光により水の接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層であることにより、露光を行うことにより容易に濡れ性を変化させ、水の接触角の小さい親インク性領域のパターンを有するパターン形成体とすることができる。よって、このようなパターン形成体の親インク性領域のパターンに機能性部用組成物を付着させることにより、効率的にカラーフィルタやマイクロレンズ等の機能性素子を製造でき、コスト的に有利となるからである。 In this way, the wettability change layer in which the wettability changes so that the contact angle of water decreases due to exposure due to the action of the photocatalyst at the time of exposure, so that the wettability easily changes by performing exposure. Thus, a pattern forming body having a pattern of the ink-philic region having a small water contact angle can be obtained. Therefore, by attaching the functional part composition to the pattern of the ink-philic region of such a pattern forming body, functional elements such as color filters and microlenses can be efficiently manufactured, which is advantageous in terms of cost. Because it becomes.
また、本発明は請求項23に記載するように、特性変化層が光触媒の作用により分解除去される分解除去層であり、前記分解除去層とこの分解除去層が分解除去された際に露出する露出部材との水の接触角が異なるものであることが好ましい。 Further, the present invention is the decomposition removal layer in which the characteristic change layer is decomposed and removed by the action of the photocatalyst, and is exposed when the decomposition removal layer and the decomposition removal layer are decomposed and removed. It is preferable that the contact angle of water with the exposed member is different.
このように、特性変化層を分解除去層とし、この分解除去層が分解除去された際に露出する露出部材との水の接触角が異なるものであるパターン形成体とすることにより、上述したように、予め機能性部を設ける部分の濡れ性を水の接触角が小さい親インク性領域とし、他の部分を水の接触角が大きい撥インク性領域としたパターン形成体を得ることができる。このようなパターン形成体の親インク性領域パターンに機能性部用組成物を付着させることにより、水の接触角の小さい親インク性領域にのみ容易に機能性部用組成物を付着させることができる。よって、上述した特性変化層が濡れ性変化層である場合と同様に、パターン形成体から、現像工程もしくは洗浄工程等の露光後の後処理を行うことなしに容易に機能性素子が形成できる。このため、容易に工程を簡略化することが可能であり、安価に機能性部を有する機能性素子を得ることができる。 As described above, the characteristic change layer is the decomposition removal layer, and the pattern forming body has a different water contact angle with the exposed member exposed when the decomposition removal layer is decomposed and removed. In addition, it is possible to obtain a pattern forming body in which the wettability of the portion where the functional portion is previously provided is an ink-philic region having a small water contact angle and the other portion is an ink repellent region having a large water contact angle. By attaching the functional part composition to the ink-philic region pattern of such a pattern forming body, the functional part composition can be easily attached only to the ink-philic region having a small water contact angle. it can. Therefore, as in the case where the characteristic change layer is a wettability change layer, a functional element can be easily formed from the pattern forming body without performing post-treatment after exposure such as a development step or a washing step. For this reason, the process can be easily simplified, and a functional element having a functional part can be obtained at low cost.
本発明においては、請求項24に記載するように、上述したパターン形成体に形成されたパターンに対応した部位上に機能性部を配置することにより機能性素子とすることができる。このように、本発明のパターン形成体を用いることにより、容易に機能性素子を得ることができる。
In this invention, as described in
この場合、請求項25に記載するように、パターンが水の接触角が異なる部位により形成されたパターンであり、このパターンにおいて水の接触角が小さい部分上に機能性部が形成された機能性素子であることが好ましい。これは、上述したように、水と接触角が小さい親インク性領域に機能性部用組成物を付着させることにより、容易に機能性素子を得られることから、このような機能性素子はコスト的に有利であるからである。
In this case, as described in
本発明の機能性素子は、請求項26に記載するように、機能性部が画素部であるカラーフィルタとすることができ、また請求項27に記載するように、機能性部をレンズとすることによりマイクロレンズとすることができる。カラーフィルタもしくはマイクロレンズとすることにより本発明の利点を十分に活かすことができるからである。 The functional element of the present invention can be a color filter in which the functional portion is a pixel portion as described in claim 26, and the functional portion is a lens as described in claim 27. Thus, a microlens can be obtained. This is because the advantages of the present invention can be fully utilized by using color filters or microlenses.
本発明は、少なくとも光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板と、少なくとも前記光触媒含有層中の光触媒の作用により特性の変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板とを、前記光触媒含有層および前記特性変化層が接触するように配置した後、露光することにより、露光した部分の特性変化層の特性を変化させ、次いで光触媒含有層側基板を取り外すことにより、特性変化層上に特性の変化したパターンを有するパターン形成体を得ることを特徴とするパターン形成体の製造方法である。 The present invention includes a photocatalyst-containing layer-side substrate having at least a photocatalyst-containing layer, and a pattern forming body substrate having at least a property-changing layer whose properties are changed by the action of a photocatalyst in the photocatalyst-containing layer. Arrangement so that the property change layer is in contact, and then by exposure, the property of the property change layer of the exposed portion is changed, and then the photocatalyst-containing layer side substrate is removed to change the property on the property change layer. It is a manufacturing method of the pattern formation body characterized by obtaining the pattern formation body which has the pattern formed.
このように、本発明においては、光触媒含有層および前記特性変化層が接触するように配置した後、露光することにより、露光した部分の特性変化層の特性を変化させてパターンを形成するものであるので、特に露光後の後処理も必要無く、高精細な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。また、露光後、パターン形成体から光触媒含有層側基板を取り外すので、パターン形成体自体には光触媒含有層が含まれることがなく、したがってパターン形成体の光触媒の作用による経時的な劣化に対する心配がないという効果を奏するものである。 Thus, in the present invention, the photocatalyst-containing layer and the property change layer are arranged so as to be in contact with each other, and then exposed to change the property of the property change layer in the exposed portion to form a pattern. Therefore, a post-exposure post-treatment is not particularly necessary, and a pattern forming body having a high-definition pattern can be manufactured. Further, since the photocatalyst containing layer side substrate is removed from the pattern forming body after exposure, the pattern forming body itself does not include the photocatalyst containing layer, and therefore there is a concern about deterioration over time due to the action of the photocatalyst of the pattern forming body. There is no effect.
以下、本発明のパターン形成体の製造方法について詳細に説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、少なくとも光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板と、少なくとも前記光触媒含有層中の光触媒の作用により特性の変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板とを、前記光触媒含有層および前記特性変化層が接触するように配置した後、露光することにより、露光した部分の特性変化層の特性を変化させ、次いで光触媒含有層側基板を取り外すことにより、特性変化層上に特性の変化したパターンが形成されたパターン形成体を得ることを特徴とするものである。 Hereinafter, the manufacturing method of the pattern formation body of this invention is demonstrated in detail. The method for producing a pattern forming body of the present invention comprises: a photocatalyst containing layer side substrate having at least a photocatalyst containing layer; and a pattern forming body substrate having at least a characteristic changing layer whose characteristics are changed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer. Is disposed so that the photocatalyst-containing layer and the property change layer are in contact with each other, and then exposed to change the property of the property change layer of the exposed portion, and then the photocatalyst-containing layer side substrate is removed, thereby providing the characteristics. It is characterized in that a pattern forming body in which a pattern with changed characteristics is formed on a change layer is obtained.
このように、本発明のパターン形成体の製造方法においては、光触媒含有層および特性変化層が接触するように配置した後、露光することにより、光触媒含有層中の光触媒の作用により露光した部分の特性変化層の特性が変化し、特性変化層上の露光された部分、すなわち特性の変化した部分によるパターンが形成される。したがって、パターン形成に際して露光後の現像・洗浄等の後処理が不要となるので、従来より少ない工程で、かつ安価にパターンを形成することができる。よって、パターン形成体のパターンに沿って機能性部を形成することにより容易にかつ安価にカラーフィルタ等の機能性素子を形成することができる。 As described above, in the method for producing a patterned product of the present invention, the photocatalyst-containing layer and the property change layer are arranged so as to be in contact with each other, and then exposed to thereby expose the portion exposed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer. The characteristic of the characteristic change layer changes, and a pattern is formed by the exposed part on the characteristic change layer, that is, the part with the changed characteristic. Accordingly, post-processing such as development / washing after exposure is not required for pattern formation, so that the pattern can be formed with fewer steps and at a lower cost. Therefore, a functional element such as a color filter can be easily and inexpensively formed by forming the functional portion along the pattern of the pattern forming body.
さらに、本発明においては、特性変化層上の特性を光触媒含有層中の光触媒の作用により変化させた後、光触媒含有層側基板を取り外してパターン形成体側基板をパターン形成体としたものであるので、得られるパターン形成体には光触媒含有層が含まれていない。したがって、得られるパターン形成体に機能性部を形成して機能性素子とした場合に、機能性素子内部に光触媒含有層が含まれることがなく、このため機能性素子が光触媒の作用により経時的に劣化する可能性を皆無とすることが可能となる。 Furthermore, in the present invention, after the characteristics on the characteristic change layer are changed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer, the photocatalyst containing layer side substrate is removed and the pattern forming body side substrate is used as the pattern forming body. The resulting pattern forming body does not contain a photocatalyst-containing layer. Therefore, when a functional part is formed on the resulting pattern-formed body to obtain a functional element, the functional element does not include a photocatalyst containing layer, and therefore the functional element may be changed over time by the action of the photocatalyst. It is possible to eliminate the possibility of deterioration.
このような本発明のパターン形成体の製造方法について、図面を用いて説明する。なお、本発明におけるパターンとは、図案、画像、回路、文字等の種々の模様を示すものであり、特に限定されるものではない。 The manufacturing method of such a pattern formation body of this invention is demonstrated using drawing. In addition, the pattern in this invention shows various patterns, such as a design, an image, a circuit, a character, and is not specifically limited.
図1は、本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示すものである。この製造方法においては、まず透明基板1とこの透明基板1上に形成された光触媒含有層2とからなる光触媒含有層側基板3と、基板4およびこの基板4上に設けられた特性変化層5とからなるパターン形成体用基板6とを準備する(図1(A)参照)。
FIG. 1 shows an example of a method for producing a pattern forming body of the present invention. In this manufacturing method, first, a photocatalyst containing layer side substrate 3 composed of a
次に、この光触媒含有層側基板3の光触媒含有層2と、パターン形成体用基板6の特性変化層5とが接触するように密着させ、フォトマスク7を介して例えばUV光等により露光する。これにより、特性変化層5上の露光された部位の特性が変化して特性変化部位8となる(図1(B)参照)。
Next, the
次いで、光触媒含有層側基板3をパターン形成体用基板から取り外す(離す)ことにより、特性変化層5に特性変化部位8のパターンが描かれたパターン形成体9が形成される(図1(C)参照)。
Next, by removing (separating) the photocatalyst-containing layer side substrate 3 from the substrate for the pattern forming body, a
また、本発明のパターン形成体の製造方法の他の例を図2に示す。この例においては、まず基板4上に特性変化層5が形成されたパターン形成体用基板6を準備する(図2(A)参照)。次いで、この特性変化層上に光触媒含有層2を塗布等により形成する(図2(B)参照)。なお、この例においては、塗布等されて形成されたこの光触媒含有層2が本発明でいう光触媒含有層側基板3となる。そして、上記第1の例と同様にフォトマスク7を介して露光することにより特性変化層5上に特性変化部位8が形成される(図2(C)参照)。最後に光触媒含有層2を取り外すことにより、特性変化層5上に特性変化部位8のパターンが形成されたパターン形成体9が得られる(図2(D)参照)。
Moreover, the other example of the manufacturing method of the pattern formation body of this invention is shown in FIG. In this example, first, a
以下、上述した二つの製造方法を例として、本発明のパターン形成体製造方法について詳しく説明する。 Hereinafter, the pattern forming body manufacturing method of the present invention will be described in detail by taking the above-described two manufacturing methods as examples.
(光触媒含有層側基板)
本発明における光触媒含有層側基板とは、少なくとも光触媒含有層を有するものであれば、どのような基板をも含むものである。例えば図1に示す例のように、光触媒含有層2の他に透明基板1を含むものであってもよいし、図2の例に示すように光触媒含有層2単独で形成されたものであってもよい。また、必要に応じて他の層が形成されたものであってもよい。
(Photocatalyst containing layer side substrate)
The photocatalyst containing layer side substrate in the present invention includes any substrate as long as it has at least a photocatalyst containing layer. For example, as shown in the example shown in FIG. 1, the
また、この光触媒含有層側基板は、図1の例に示すように、透明基板1上に光触媒含有層2を形成することにより得られ、予めパターン形成体用基板とは別体に形成されたものであってもよく、また図2に示す例のようにパターン形成体用基板6上に塗布されて形成されたもののようにパターン形成体用基板と一体となるように形成されたものであってもよい。
Moreover, this photocatalyst containing layer side substrate was obtained by forming the
図1に示すように、光触媒含有層側基板3をパターン形成体用基板6と別体に形成すると、図1(A)〜(C)に示すようにパターン形成体用基板6の特性変化層5にこの光触媒含有層側基板3を接触させて露光し、特性変化層5上に光触媒の作用によりパターンを形成した後、この光触媒含有層側基板3を取り外すことにより、再度この光触媒含有層側基板3を用いることができる。すなわち、光触媒含有層側基板をこのように構成することにより、原則的には何度でもこの光触媒含有層側基板を用いることが可能となり、多数のパターン形成体を製造する場合に利点を有する。
As shown in FIG. 1, when the photocatalyst-containing layer side substrate 3 is formed separately from the pattern forming
このように光触媒含有層側基板をパターン形成体用基板と別体に形成する場合は、強度やコスト等の関係から光触媒含有層以外に少なくとも透明基板を有することが好ましい。すなわち、図1に示すように、透明基板1上に光触媒含有層2を形成した構成とすることにより、繰り返し使用した場合の強度に耐えることができ、また光触媒含有層2のみで別体に形成した場合よりコスト的に有利となるのである。
When the photocatalyst-containing layer side substrate is formed separately from the pattern forming substrate, it is preferable to have at least a transparent substrate in addition to the photocatalyst-containing layer in view of strength, cost, and the like. That is, as shown in FIG. 1, the structure in which the photocatalyst-containing
このような光触媒含有層側基板は、少なくとも光触媒含有層と透明基板を有し、かつ片面に光触媒含有層が露出している部分があればいかなる構成であってもよい。例えば、他にフォトマスクが一体に形成されていてもよく、周囲に保護層等が形成されていてもよい。また、図1(B)において全面露光しても特性変化層上にパターン状に特性変化部位が形成できるように、光触媒含有層上に接触阻害層をマスクパターン状に形成し、特性変化層と接触する部位をパターン状に制限したものであってもよく、また光触媒含有層自体をパターン状に形成したものであってもよい。 Such a photocatalyst-containing layer side substrate may have any configuration as long as it has at least a photocatalyst-containing layer and a transparent substrate and has a portion where the photocatalyst-containing layer is exposed on one side. For example, a photomask may be integrally formed, and a protective layer or the like may be formed around it. Further, in FIG. 1B, a contact inhibition layer is formed in a mask pattern on the photocatalyst-containing layer so that a characteristic change site can be formed in a pattern on the characteristic change layer even if the entire surface is exposed. The part which contacts may be restrict | limited to pattern shape, and the photocatalyst containing layer itself may be formed in pattern shape.
一方、光触媒含有層側基板を、図2に示すようにパターン形成体用基材6上に光触媒含有層を塗布等することにより一体に形成した場合は、光触媒含有層側基板に強度が必要とならないため、強度保持のための層が不要となり、少数のパターン形成体を得る場合に有利である。
On the other hand, when the photocatalyst-containing layer side substrate is integrally formed by applying the photocatalyst-containing layer on the
この場合も、少なくとも光触媒含有層が含まれれば他にいかなる層が形成されていてもよく、例えばこの光触媒含有層側基板の取り外しを容易にするために、予め粘着層等を設けていてもよい。また、この光触媒含有層がパターン状に形成されたものであってもよい。 Also in this case, any other layer may be formed as long as at least the photocatalyst-containing layer is included. For example, in order to facilitate removal of the photocatalyst-containing layer side substrate, an adhesive layer or the like may be provided in advance. . Moreover, this photocatalyst containing layer may be formed in a pattern.
(光触媒含有層)
上述したように、光触媒含有層側基板3には少なくとも光触媒含有層2が含まれる。
(Photocatalyst containing layer)
As described above, the photocatalyst containing layer side substrate 3 includes at least the
この光触媒含有層は、光触媒含有層中の光触媒が接触する特性変化層の特性を変化させるような構成であれば、特に限定されるものではなく、光触媒とバインダとから構成されているものであってもよいし、光触媒単体で製膜されたものであってもよい。また、その表面の濡れ性は特に親インク性であっても撥インク性であってもよい。 The photocatalyst-containing layer is not particularly limited as long as the photocatalyst-containing layer is configured to change the characteristics of the characteristic-changing layer in contact with the photocatalyst, and is composed of a photocatalyst and a binder. Alternatively, it may be a film formed of a single photocatalyst. Further, the wettability of the surface may be particularly ink-philic or ink-repellent.
この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。本発明においては、このキャリアが光触媒含有層上に接触する特性変化層中の化合物に作用を及ぼすものであると思われる。 The action mechanism of a photocatalyst represented by titanium dioxide as described later in this photocatalyst-containing layer is not necessarily clear, but carriers generated by light irradiation react directly with nearby compounds, or oxygen It is believed that the active oxygen species generated in the presence of water change the chemical structure of organic matter. In the present invention, it is considered that this carrier acts on the compound in the property change layer that contacts the photocatalyst-containing layer.
本発明で使用する光触媒としては、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。 Examples of the photocatalyst used in the present invention include titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), which are known as photo semiconductors. Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) can be mentioned, and one or a mixture of two or more selected from these can be used.
本発明においては、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発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の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。 In the present invention, 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 an anatase type and a rutile type, and both can be used in the present invention, but anatase type titanium dioxide is preferred. Anatase type titanium dioxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.
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。
Examples of such anatase type titanium dioxide include hydrochloric acid peptizer type anatase type titania sol (STS-02 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. (average particle size 7 nm), ST-K01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), nitric acid solution An anatase type titania sol (TA-15 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. (
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。 The smaller the particle size of the photocatalyst, the more effective the photocatalytic reaction occurs. The average particle size is preferably 50 nm or less, and it is particularly preferable to use a photocatalyst of 20 nm or less.
本発明における光触媒含有層は、上述したように光触媒単独で形成されたものであってもよく、またバインダーと混合して形成されたものであってもよい。 The photocatalyst-containing layer in the present invention may be formed of a photocatalyst alone as described above, or may be formed by mixing with a binder.
光触媒単独で形成する場合、例えば二酸化チタンの場合は、透明基板もしくは特性変化層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。 In the case of forming the photocatalyst alone, for example, in the case of titanium dioxide, there is a method of forming amorphous titania on a transparent substrate or a characteristic change layer and then changing the phase to crystalline titania by firing. As the amorphous titania used here, for example, hydrolysis, dehydration condensation, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetrabutoxytitanium, titanium inorganic salts such as titanium tetrachloride and titanium sulfate, 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 modified to anatase titania by baking at 400 ° C. to 500 ° C. and modified to rutile type titania by baking at 600 ° C. to 700 ° C.
また、バインダを用いる場合は、バインダの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が好ましく、例えばこのようなバインダとしては、後述する濡れ性変化層の説明のところで詳しく説明するオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。 In the case of using a binder, it is preferable that the binder main skeleton has a high binding energy that is not decomposed by photoexcitation of the photocatalyst. For example, such a binder is described in the description of the wettability changing layer described later. Examples thereof include organopolysiloxanes described in detail.
この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、この塗布液を透明基板上もしくは特性変化層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かできる。 When organopolysiloxane is used as a binder in this way, the photocatalyst-containing layer is prepared by dispersing the photocatalyst and the binder organopolysiloxane in a solvent together with other additives as necessary, The coating liquid can be formed by coating on a transparent substrate or a characteristic change layer. 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 or bead coating. When an ultraviolet curable component is contained as the binder, the photocatalyst-containing layer can be formed by irradiating ultraviolet rays and performing a curing treatment.
また、バインダとして無定形シリカ前駆体を用いることができる。この無定形シリカ前駆体は、一般式SiX4で表され、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、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。 Moreover, an amorphous silica precursor can be used as a binder. This amorphous silica precursor is represented by the general formula SiX 4 , wherein X is a silicon compound such as halogen, methoxy group, ethoxy group, or acetyl group, a hydrolyzate thereof, silanol, or an average molecular weight of 3000 or less. Polysiloxane is preferred.
具体的には、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン等が挙げられる。また、この場合には、無定形シリカの前駆体と光触媒の粒子とを非水性溶媒中に均一に分散させ、透明基板上に空気中の水分により加水分解させてシラノールを形成させた後、常温で脱水縮重合することにより光触媒含有層を形成できる。シラノールの脱水縮重合を100℃以上で行えば、シラノールの重合度が増し、膜表面の強度を向上できる。また、これらの結着剤は、単独あるいは2種以上を混合して用いることができる。 Specific examples include tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetrabutoxysilane, and tetramethoxysilane. In this case, the amorphous silica precursor and the photocatalyst particles are uniformly dispersed in a non-aqueous solvent and hydrolyzed with moisture in the air on a transparent substrate to form silanol. A photocatalyst-containing layer can be formed by dehydration-condensation polymerization. If dehydration condensation polymerization of silanol is carried out at 100 ° C. or higher, the degree of polymerization of silanol increases and the strength of the film surface can be improved. Moreover, these binders can be used individually or in mixture of 2 or more types.
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。 The content of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer can be set in the range of 5 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight. The thickness of the photocatalyst containing layer is preferably in the range of 0.05 to 10 μm.
また、光触媒含有層には上記の光触媒、バインダの他に、界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ(株)製NIKKOL BL、BC、BO、BBの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ZONYL FSN、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かでき、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。 In addition to the photocatalyst and the binder, the photocatalyst containing layer can contain a surfactant. Specifically, hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd., ZONYL FSN, FSO manufactured by DuPont, Surflon S-141, 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Dainippon Megafac F-141, 144 manufactured by Ink Chemical Industry Co., Ltd., Footgent F-200, F251 manufactured by Neos Co., Ltd., Unidyne DS-401, 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., Fluorard FC-170 manufactured by 3M Co., Ltd. Fluorine-based or silicone-based nonionic surfactants such as 176 can be used, and cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants can also be used.
さらに、光触媒含有層には上記の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、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、ポリマー等を含有させることができる。 In addition to the above surfactants, the photocatalyst-containing layer includes 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, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, oligomers, polymers, etc. It can be included.
(透明基板)
本発明においては、図1に示すように、光触媒含有層側基板3は透明基板1とこの透明基板1上に形成された光触媒含有層2とから構成されることが好ましい。
(Transparent substrate)
In the present invention, as shown in FIG. 1, the photocatalyst containing layer side substrate 3 is preferably composed of a
この透明基板は、図1(B)に示すように露光の際に、光触媒含有層側基板の光触媒含有層2が形成されていない側から露光可能なように、例えばUV光等の光を透過する材質であれば特に限定されるものではない。好ましい材質としては、例えば石英ガラス、パイレックスガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。
As shown in FIG. 1B, this transparent substrate transmits light such as UV light so that exposure can be performed from the side where the
(パターン形成体用基板)
本発明のパターン形成体の製造方法においては、図1および図2に示すように、まず上述した光触媒含有層側基板3とパターン形成体用基板6とを準備する。
(Pattern for pattern formation)
In the manufacturing method of the pattern formation body of this invention, as shown in FIG.1 and FIG.2, first, the photocatalyst containing layer side board | substrate 3 and the
このパターン形成体用基板は、少なくとも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いが、強度等の関係から基板上にこの特性変化層が形成されていることが好ましい。また、必要であれば他の保護層等も形成されてもよいが、少なくとも一方の面全面もしくは部分的に特性変化層が露出している必要がある。 The substrate for pattern forming body is not particularly limited as long as it has at least a characteristic change layer, but it is preferable that the characteristic change layer is formed on the substrate from the viewpoint of strength and the like. Further, if necessary, other protective layers and the like may be formed, but it is necessary that the characteristic change layer is exposed at least on the entire surface or partially.
本発明においてパターン形成体用基板とは、いまだ特性変化層に特性変化部位によるパターンが形成されていない状態の基板を示し、このパターン形成体用基板に対して露光して、特性変化層上に特性変化部位のパターンが形成されたものをパターン形成体とする。 In the present invention, the pattern forming substrate refers to a substrate in which the pattern due to the characteristic changing portion has not yet been formed on the characteristic changing layer, and the pattern forming substrate is exposed to light on the characteristic changing layer. A pattern formed body is formed with a pattern of the characteristic change portion.
(特性変化層)
本発明における特性変化層とは、光触媒の作用により特性が変化する層であればいかなる層であってもよく、例えば特性変化層中にスピロピラン等のフォトクロミック材料あるいは光触媒の作用により分解される有機色素等を特性変化層に混合し、特性変化層を光触媒の作用により着色する層としてもよい。
(Characteristic change layer)
In the present invention, the property change layer may be any layer as long as the property is changed by the action of the photocatalyst. For example, the photochromic material such as spiropyran or the organic dye decomposed by the action of the photocatalyst in the property change layer. Etc. may be mixed in the characteristic change layer, and the characteristic change layer may be a layer colored by the action of the photocatalyst.
また、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンなどのポリマー材料等を用いることにより、露光した部分が光触媒の作用により、極性基が導入されたり、表面の状態が粗い状態となったりして種々の物質との接着性が向上するようにした層を特性変化層としてもよい。このように特性変化層を接着性が変化する接着性変化層とすることにより、パターン露光により接着性の良好なパターンを形成することが可能となる。このような接着性の良好な部位のパターンを有するパターン形成体は、例えば、このようなパターン形成体に金属成分を蒸着し、金属の薄膜を形成し、次いで接着性の違いを利用して金属薄膜を例えば粘着剤や薬剤等により剥離することにより、金属の薄膜のパターンを形成することが可能となる。この方法によれば、レジストのパターンを形成することなく金属薄膜のパターンを形成することが可能となり、印刷法によるものよりも高精細なパターンを有するプリント基板や電子回路素子等を形成することができる。 In addition, for example, by using a polymer material such as polyethylene such as polyethylene or polypropylene, a polar group is introduced into the exposed part due to the action of a photocatalyst, or the surface state becomes rough. A layer that is improved in adhesiveness may be used as a characteristic change layer. Thus, by making the characteristic change layer an adhesive change layer in which the adhesiveness changes, it becomes possible to form a pattern with good adhesiveness by pattern exposure. For example, a pattern forming body having such a pattern with a good adhesive property is formed by depositing a metal component on such a pattern forming body to form a metal thin film, and then utilizing the difference in adhesiveness to form a metal. By peeling the thin film with, for example, an adhesive or a drug, a metal thin film pattern can be formed. According to this method, it is possible to form a metal thin film pattern without forming a resist pattern, and it is possible to form a printed circuit board or an electronic circuit element having a finer pattern than that obtained by the printing method. it can.
このように、特性変化層は光触媒の作用により変化する種々の特性を有する層であれば特に限定されないのであるが、本発明においては中でも特性変化層が光触媒の作用により濡れ性が変化して濡れ性によるパターンが形成される濡れ性変化層である場合、および特性変化層が光触媒の作用により分解除去され凹凸によるパターンが形成される分解除去層である場合の二つの場合が、特に得られる機能性素子等の関係からより本発明の有効性を引き出すものであるので好ましい。 As described above, the characteristic change layer is not particularly limited as long as it has various characteristics that change due to the action of the photocatalyst. However, in the present invention, the characteristic change layer changes the wettability due to the action of the photocatalyst. Functions that can be obtained in particular are the wettability changing layer in which a pattern due to the property is formed and the decomposition changing layer in which the property changing layer is decomposed and removed by the action of the photocatalyst to form a pattern due to unevenness. This is preferable because the effectiveness of the present invention can be further extracted from the relationship of the active elements and the like.
(濡れ性変化層)
本発明でいう濡れ性変化層とは、露光時の光触媒の作用により表面の濡れ性が変化し、濡れ性の変化した部位によるパターンが形成できる層をいう。この濡れ性変化層は、特に限定されるものではないが、この濡れ性変化層が、露光により水の接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層であることが好ましい。
(Wettability change layer)
The wettability changing layer in the present invention refers to a layer in which the wettability of the surface is changed by the action of the photocatalyst at the time of exposure, and a pattern can be formed by the site having changed wettability. The wettability changing layer is not particularly limited, but the wettability changing layer is preferably a wettability changing layer whose wettability changes so that the contact angle of water is reduced by exposure.
このように、露光により水の接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層とすることにより、パターン露光等を行うことにより容易に濡れ性を変化させ、水の接触角の小さい親インク性領域のパターンを形成することができる。したがって、例えばこの濡れ性変化層上の機能性部が形成される部分のみ露光することにより容易に親インク性領域とすることが可能となり、この部分に機能性部用組成物を付着させることにより、容易に機能性素子を形成することができる。したがって、効率的に機能性素子が製造でき、コスト的に有利となるからである。 In this way, by using a wettability changing layer in which the wettability changes so that the contact angle of water is reduced by exposure, the wettability is easily changed by performing pattern exposure or the like, and the contact angle of water is small. A pattern of ink-philic regions can be formed. Therefore, for example, by exposing only the part where the functional part on the wettability changing layer is formed, it becomes possible to easily form an ink-philic region, and by attaching the functional part composition to this part, A functional element can be easily formed. Therefore, a functional element can be manufactured efficiently, which is advantageous in terms of cost.
ここで、親インク性領域とは、水の接触角が小さい領域であり、機能性部用組成物、例えば着色用のインクやマイクロレンズ形成用組成物等に対する濡れ性の良好な領域をいうこととする。また、撥インク性領域とは、水の接触角が大きい領域であり、着色用のインクやマイクロレンズ形成用組成物等に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。 Here, the ink-philic region is a region where the contact angle of water is small, and refers to a region having good wettability with respect to a functional part composition, such as a coloring ink or a microlens forming composition. And The ink repellent region is a region where the contact angle of water is large and refers to a region where the wettability with respect to the coloring ink, the microlens forming composition, etc. is poor.
上記濡れ性変化層は、その水の接触角が、露光していない部分においては90度以上、好ましくは140度以上であることが好ましい。これは、露光していない部分は、本発明においては撥インク性が要求される部分であることから、水の接触角が90度より小さい場合は、撥インク性が十分でなく、着色用のインク等の機能性部用組成物が残存する可能性が生じるため好ましくないからである。 The wettability changing layer has a contact angle of water of 90 degrees or more, preferably 140 degrees or more in an unexposed portion. This is because the unexposed part is a part that requires ink repellency in the present invention. Therefore, when the contact angle of water is less than 90 degrees, the ink repellency is not sufficient, and coloring is not possible. This is because the functional part composition such as ink may remain, which is not preferable.
また、上記濡れ性変化層は、露光すると水の接触角が低下して30度以下、より好ましくは20度以下となるような層であることが好ましい。露光した部分の水の接触角を30度以下としたのは、30度を越える場合は、この部分での着色用インク等の機能性部用組成物の広がりが劣る可能性があり、機能性部の欠け等が生じる可能性があるからである。 The wettability changing layer is preferably a layer that, when exposed to light, has a contact angle of water that is reduced to 30 degrees or less, more preferably 20 degrees or less. The contact angle of water in the exposed part is set to 30 degrees or less. When the contact angle exceeds 30 degrees, there is a possibility that the spread of the composition for functional parts such as coloring ink in this part may be inferior. This is because a part may be chipped.
なお、ここでいう水の接触角は、マイクロシリンジから水滴を滴下して30秒後に接触角測定器(協和界面科学(株)製CA一Z型)を用いて測定した値をいう。 In addition, the contact angle of water here means the value measured using a contact angle measuring device (Kyowa Interface Science Co., Ltd. CA-1Z type) 30 seconds after dropping a water drop from a microsyringe.
このような濡れ性変化層に用いられる材料としては、上述した濡れ性変化層の特性、すなわち露光により接触する光触媒含有層中の光触媒により濡れ性が変化する材料で、かつ光触媒の作用により劣化、分解しにくい主鎖を有するものであれば、特に限定されるものではないが、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のオルガノポリシロキサンを挙げることができる。 As a material used for such a wettability changing layer, the characteristics of the wettability changing layer described above, that is, a material whose wettability is changed by the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer that is contacted by exposure, and deteriorated by the action of the photocatalyst, There is no particular limitation as long as it has a main chain that is difficult to be decomposed. For example, (1) an organopolysiloxane that exhibits high strength by hydrolysis and polycondensation of chloro or alkoxysilane by sol-gel reaction or the like. Examples thereof include organosiloxanes such as siloxanes and (2) organopolysiloxanes crosslinked with reactive silicones having excellent water repellency and oil repellency.
上記の(1)の場合、一般式:
YnSiX(4-n)
(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)
で示される珪素化合物の1種または2種以上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。
In the case of (1) above, the general formula:
Y n SiX (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 from 0 to 3. )
It is preferable that it is the organopolysiloxane which is a 1 type, or 2 or more types of hydrolysis condensate or cohydrolysis condensate of the silicon compound shown by these. Here, the number of carbon atoms of the group represented by Y is preferably in the range of 1 to 20, and the alkoxy group represented by X is a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or a butoxy group. preferable.
具体的には、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリt−ブトキシシラン;エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリt−ブトキシシラン;n−プロピルトリクロルシラン、n−プロピルトリブロムシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリイソプロポキシシラン、n−プロピルトリt−ブトキシシラン;n−ヘキシルトリクロルシラン、n−へキシルトリブロムシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、n−へキシルトリイソプロポキシシラン、n−へキシルトリt−ブトキシシラン;n−デシルトリクロルシラン、n−デシルトリブロムシラン、n−デシルトリメトキシシラン、n−デシルトリエトキシシラン、n−デシルトリイソプロポキシシラン、n−デシルトリt−ブトキシシラン;n−オクタデシルトリクロルシラン、n−オクタデシルトリブロムシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリエトキシシラン、n−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、n−オクタデシルトリt−ブトキシシラン;フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリt−ブトキシシラン;テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン;ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン;ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン;フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン;トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリt−ブトキシヒドロシラン;ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリt−ブトキシシラン;トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリt−ブトキシシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン;および、それらの部分加水分解物;および、それらの混合物を使用することができる。 Specifically, methyltrichlorosilane, methyltribromosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltri-t-butoxysilane; ethyltrichlorosilane, ethyltribromosilane, ethyltrimethoxysilane, Ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltri-t-butoxysilane; n-propyltrichlorosilane, n-propyltribromosilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltriisopropoxy Silane, n-propyltri-t-butoxysilane; n-hexyltrichlorosilane, n-hexyltribromosilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-hexyl Lutriisopropoxysilane, n-hexyltri-t-butoxysilane; n-decyltrichlorosilane, n-decyltribromosilane, n-decyltrimethoxysilane, n-decyltriethoxysilane, n-decyltriisopropoxysilane, n -Decyltri-t-butoxysilane; n-octadecyltrichlorosilane, n-octadecyltribromosilane, n-octadecyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-octadecyltriisopropoxysilane, n-octadecyltri-t-butoxysilane Phenyltrichlorosilane, phenyltribromosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriisopropoxysilane, phenyltri-t-butoxysilane; tetrachlorosilane Tetrabromosilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethoxydiethoxysilane; dimethyldichlorosilane, dimethyldibromosilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane; diphenyldichlorosilane, diphenyldibromosilane, Diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane; phenylmethyldichlorosilane, phenylmethyldibromosilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane; trichlorohydrosilane, tribromohydrosilane, trimethoxyhydrosilane, triethoxyhydrosilane, triisopropoxy Hydrosilane, tri-t-butoxyhydrosilane; vinyltrichlorosilane, vinyltribromosilane, vinyltri Methoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, vinyltrit-butoxysilane; trifluoropropyltrichlorosilane, trifluoropropyltribromosilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, trifluoropropyltriethoxysilane, trifluoropropyl Triisopropoxysilane, trifluoropropyltri-t-butoxysilane; γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxy Propyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriisopropoxysilane, γ-glycidoxypropyltri-t-butoxysilane; γ-methacryloxypropylmethyldimethyl Xysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriisopropoxysilane, γ-methacryloxypropyl Tri-t-butoxysilane; γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriisopropoxysilane, γ- Aminopropyltri-t-butoxysilane; γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrieth Xysilane, γ-mercaptopropyltriisopropoxysilane, γ-mercaptopropyltri-t-butoxysilane; β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane And partial hydrolysates thereof; and mixtures thereof can be used.
また、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。 In particular, a polysiloxane containing a fluoroalkyl group can be preferably used. Specific examples include one or two or more hydrolytic condensates and cohydrolytic condensates of the following fluoroalkylsilanes: In general, those known as fluorine-based silane coupling agents 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;および
CF3(CF2)7SO2N(C2H5)C2H4CH2Si(OCH3)3。
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 ;
(CF 3) 2 CF (CF 2) 6
(CF 3) 2 CF (CF 2) 8
CF 3 (C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
(CF 3) 2 CF (CF 2) 4
(CF 3) 2 CF (CF 2) 6
(CF 3) 2 CF (CF 2) 8
CF 3 (C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
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、濡れ性変化層の非露光部の撥インク性が大きく向上し、着色用のインク等の機能性部用組成物の付着を妨げる機能を発現する。 By using a polysiloxane containing a fluoroalkyl group as described above as a binder, the ink repellency of the non-exposed part of the wettability changing layer is greatly improved, and the adhesion of the composition for functional parts such as coloring ink is attached. Expresses the function of preventing
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。 Examples of the reactive silicone (2) include compounds having a skeleton represented by the following general formula.
ただし、nは2以上の整数であり、R1,R2はそれぞれ炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の40%以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、R1、R2がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が60%以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも1個以上の水酸基等の反応性基を有する。 However, n is an integer of 2 or more, R 1, R 2 are each a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl, aryl or cyanoalkyl group, the total molar ratio of 40% or less Vinyl, phenyl and phenyl halide. In addition, it is preferable that R 1 and R 2 are methyl groups because the surface energy is the smallest, and it is preferable that the methyl groups are 60% or more by molar ratio. In addition, the chain end or side chain has at least one reactive group such as a hydroxyl group in the molecular chain.
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ーン化合物を混合してもよい。 Moreover, you may mix the stable organosilicone compound which does not carry out a crosslinking reaction like dimethylpolysiloxane with said organopolysiloxane.
本発明における濡れ性変化層には、さらに界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ(株)製NIKKOL BL、BC、BO、BBの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ZONYL FSN、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かでき、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。 The wettability changing layer in the present invention may further contain a surfactant. Specifically, hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd., ZONYL FSN, FSO manufactured by DuPont, Surflon S-141, 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Dainippon Megafac F-141, 144 manufactured by Ink Chemical Industry Co., Ltd., Footgent F-200, F251 manufactured by Neos Co., Ltd., Unidyne DS-401, 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., Fluorard FC-170 manufactured by 3M Co., Ltd. Fluorine-based or silicone-based nonionic surfactants such as 176 can be used, and cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants can also be used.
また、濡れ性変化層には上記の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、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、ポリマー等を含有させることができる。 In addition to the above surfactants, the wettability changing layer includes 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, Styrene butadiene rubber, Chloroprene rubber, Polypropylene, Polybutylene, Polystyrene, Polyvinyl acetate, Polyester, Polybutadiene, Polybenzimidazole, Polyacrylonitrile, Epichlorohydrin, Polysulfide, Polyisoprene, etc. Can be contained.
このような濡れ性変化層は、上述した成分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、この塗布液を基板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。また、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濡れ性変化層を形成することかできる。 Such a wettability changing layer can be formed by preparing a coating solution by dispersing the above-described components in a solvent together with other additives as necessary, and coating the coating solution 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 or bead coating. In addition, in the case where an ultraviolet curable component is contained, the wettability changing layer can be formed by irradiating with ultraviolet rays and performing a curing treatment.
本発明において、この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。 In the present invention, the thickness of the wettability changing layer is preferably 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably in the range of 0.01 to 0.1 μm, from the relationship of the wettability change rate by the photocatalyst. is there.
本発明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、接触する光触媒含有層中の光触媒の作用により、上記成分の一部である有機基や添加剤の酸化、分解等の作用を用いて、露光部の濡れ性を変化させて親インク性とし、非露光部との濡れ性に大きな差を生じさせることができる。よって、機能性部用組成物、例えば着色用のインク等との受容性(親インク性)および反撥性(撥インク性)を高めることによって、品質の良好でかつコスト的にも有利なカラーフィルタ等の機能性素子を得ることができる。 By using the wettability changing layer of the above-described component in the present invention, by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer in contact, the action of oxidation, decomposition or the like of the organic group or additive which is a part of the above component is used. It is possible to change the wettability of the exposed portion to make the ink affinity, thereby making a great difference in wettability with the non-exposed portion. Therefore, a color filter that has good quality and is advantageous in terms of cost by enhancing the acceptability (ink affinity) and the repellent property (ink repellency) of the functional part composition, for example, the coloring ink. Etc. can be obtained.
(分解除去層)
次に分解除去層について説明する。この分解除去層は、露光された際に光触媒含有層中の光触媒の作用により、露光された部分の分解除去層が分解除去される層である。例えば、図1において、特性変化層5が分解除去層であった場合、図1(C)の特性変化部位は光触媒の作用により分解除去されることになり、図1(C´)に示すように分解除去層10のパターン、言い換えれば分解除去層10が除去され、下の基板4が露出した凹凸のパターンが形成されたパターン形成体を得ることができる。また、図2においても同様に基板4上に分解除去層10が除去され基板4が露出した凹凸のパターンが形成されたパターン形成体を得ることができる(図2(D´)参照)。
(Decomposition removal layer)
Next, the decomposition removal layer will be described. This decomposition removal layer is a layer in which the exposed portion of the decomposition removal layer is decomposed and removed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer when exposed. For example, in FIG. 1, when the
このように分解除去層は、露光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。したがって各種印刷版原版等の凹凸のパターンを必要とする部材は、この方法により容易に形成することができる。また、スクリーン上にこの分解除去層を塗布し、光触媒含有層側基板と接触させてパターン露光することにより、露光された部分の分解除去層は分解除去されることから、スクリーン印刷の原版を現像・洗浄工程無しに形成することができる。さらに、レジスト特性を有する素材でこの分解除去層を形成した場合は、光触媒含有層側基板と接触させてパターン露光することにより、容易にレジストのパターンを形成することができる。したがって、現像・洗浄工程の無いフォトレジストとして、半導体製造工程等に用いることも可能である。 As described above, the decomposed and removed layer is decomposed and removed by the action of the photocatalyst, so that the pattern including the portion with and without the decomposed / removed layer without performing the development process and the cleaning process, that is, the pattern having unevenness. Can be formed. Therefore, members that require uneven patterns such as various printing plate precursors can be easily formed by this method. In addition, by applying this decomposition / removal layer on the screen and bringing it into contact with the photocatalyst-containing layer side substrate for pattern exposure, the exposed portion of the decomposition / removal layer is decomposed and removed. -It can be formed without a cleaning step. Further, when this decomposition / removal layer is formed of a material having resist characteristics, a resist pattern can be easily formed by exposing the pattern to contact with the photocatalyst-containing layer side substrate. Therefore, it can be used in a semiconductor manufacturing process or the like as a photoresist without a development / cleaning process.
なお、この分解除去層は、露光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、分解除去層の材質によっては、洗浄工程等を行ってもよい。 This decomposition / removal layer is oxidatively decomposed and vaporized by the action of the photocatalyst by exposure, and is therefore removed without any special post-treatment such as development / washing process. Depending on the case, a cleaning step or the like may be performed.
また、この分解除去層を用いた場合は、凹凸を形成するのみならず、分解除去されて露出する露出部材と分解除去層との特性の相違によりパターンを形成することも可能である。このような特性としては、接着性、発色性等種々のものを挙げることができるが、本発明においては中でも濡れ性を挙げることができ、この濡れ性の相違によりパターンを形成することが、最終的に素子を形成した場合の有効性の点で好ましい。 In addition, when this decomposition / removal layer is used, it is possible not only to form irregularities, but also to form a pattern based on the difference in characteristics between the exposed member that is decomposed and removed and the decomposition / removal layer. Examples of such properties include various properties such as adhesiveness and color developability, but in the present invention, wettability can be mentioned, and a pattern is formed by the difference in wettability. Therefore, it is preferable in terms of effectiveness when an element is formed.
すなわち、本発明においては、分解除去層とこの分解除去層が分解除去されて露出する露出部材との水の接触角が異なるように構成されていることが好ましく、特に露出部材の水の接触角より分解除去層上の水の接触角が大きいことが好ましく、特に好ましくは分解除去層の水との接触角が60度以上であることである。 That is, in the present invention, it is preferable that the contact angle of water between the decomposition / removal layer and the exposed member exposed by decomposition / removal of the decomposition / removal layer is different. The contact angle of water on the decomposition / removal layer is preferably large, and particularly preferably, the contact angle of the decomposition / removal layer with water is 60 ° or more.
これは、本発明において露光されない部分は分解除去層が残存する部分すなわち凸部となることから、この凸部に機能性部用組成物を付着させるよりは分解除去層が除去され露出部材が露出した凹部に機能性部用組成物を付着させることが好ましい。このため、分解除去層は機能性部用組成物が付着しにくいように撥インク性を示す方が好ましく、露出部材の水の接触角より分解除去層上の水の接触角が大きいことが好ましくなるのである。分解除去層上の水の接触角が60度より小さい場合は、撥インク性が十分でなく、例えば着色用のインク等の機能性部用組成物が残存する可能性が生じるため好ましくない。 This is because, in the present invention, the portion that is not exposed becomes a portion where the decomposition removal layer remains, that is, a convex portion, so that the decomposition removal layer is removed and the exposed member is exposed rather than attaching the functional part composition to the convex portion. It is preferable to adhere the composition for functional parts to the recessed part. For this reason, it is preferable that the decomposition / removal layer exhibits ink repellency so that the functional part composition is less likely to adhere, and the contact angle of water on the decomposition / removal layer is preferably larger than that of the exposed member. It becomes. When the contact angle of water on the decomposition / removal layer is less than 60 degrees, the ink repellency is not sufficient, and there is a possibility that the functional part composition such as a coloring ink may remain, which is not preferable.
このような分解除去層に用いられる材料としては、上述した分解除去層の特性、すなわち露光により接触する光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去される材料で、かつ好ましくは水との接触角が60度以上となる材料である。 The material used for such a decomposition / removal layer is the above-described characteristics of the decomposition / removal layer, that is, a material that is decomposed and removed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer that is contacted by exposure, and preferably has a contact angle with water. Is a material with an angle of 60 degrees or more.
このような材料としては、例えば炭化水素系、フッ素系またはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができる。このようなものとして具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、もしくはパーフルオロアルキルアミンオキシド等を挙げることができる。 Examples of such materials include hydrocarbon-based, fluorine-based, and silicone-based nonionic surfactants. Specific examples of such compounds include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, perfluoroalkyl ethylene oxide adducts, and perfluoroalkyl amine oxides.
このような材料は、炭化水素系の非イオン系界面活性剤であれば、NIKKOL BL、BC、BO、BBの各シリーズ(商品名、日本サーファクタント工業社製)、フッ素系あるいはシリコン系の非イオン系界面活性剤であれば、ZONYL FSN、FSO(商品名、デュポン社製)、サーフロンS−141、145(商品名、旭硝子社製)、メガファックF−141、144(商品名、大日本インキ社製)、フタージェント F200、F251(商品名、ネオス社製)、ユニダインDS−401、402(商品名、ダイキン工業社製)、フロラードFC−170、176(商品名、スリーエム社製)として入手することができる。 If such a material is a hydrocarbon-based nonionic surfactant, NIKKOL BL, BC, BO, BB series (trade name, manufactured by Nippon Surfactant Co., Ltd.), fluorine-based or silicon-based nonionic Surfactants such as ZONYL FSN, FSO (trade name, manufactured by DuPont), Surflon S-141, 145 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), MegaFuck F-141, 144 (trade name, Dainippon Ink) ), Aftergent F200, F251 (trade name, manufactured by Neos), Unidyne DS-401, 402 (trade name, manufactured by Daikin Industries), Florad FC-170, 176 (trade name, manufactured by 3M) can do.
この分解除去層の材料としては他にもカチオン系、アニオン系、両性界面活性剤を用いることが可能であり、具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルベタイン等を挙げることができる。 As the material for the decomposition removal layer, other cationic, anionic and amphoteric surfactants can be used. Specifically, sodium alkylbenzenesulfonate, alkyltrimethylammonium salt, perfluoroalkylcarboxylate And perfluoroalkylbetaine.
さらに、分解除去層の材料としては、界面活性剤以外にも種々ポリマーもしくはオリゴマーを用いることができる。このようなポリマーもしくはオリゴマーとしては、例えばポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等を挙げることができる。本発明においては、中でもポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の水との接触角の高い撥インク性のポリマーを用いることが好ましい。 Furthermore, as a material for the decomposition removal layer, various polymers or oligomers can be used in addition to the surfactant. Examples of such polymers or oligomers include 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 Styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polyvinyl acetate, nylon, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, and the like. In the present invention, it is preferable to use an ink-repellent polymer having a high contact angle with water, such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, and polyvinyl chloride.
このような分解除去層は、上述した成分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、この塗布液を基板もしくは露出部材(基板と露出部材が共通しても良い。)上に塗布することにより形成することができる。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディッブコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。 Such a decomposition / removal layer is prepared by dispersing the above-described components in a solvent together with other additives as necessary to prepare a coating solution, and applying this coating solution to a substrate or an exposed member (a substrate and an exposed member are in common). It can also be formed by coating on top. The coating can be performed by a known coating method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating or bead coating.
本発明において、この分解除去層の厚みは光触媒による分解速度等の関係より、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。 In the present invention, the thickness of the decomposition removal layer is preferably from 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably from 0.01 to 0.1 μm, in view of the decomposition rate by the photocatalyst.
(基板)
本発明のパターン形成体の製造方法において、特性変化層は強度との関係や最終的な機能性素子との関係から、図1および図2に示すように基板4上に形成されることが好ましい。このような基板としては、パターン形成体もしくはパターン形成体により形成された機能性素子の用途に応じて、ガラス、アルミニウム、およびその合金等の金属、プラスチック、織物、不織布等を挙げることができる。
(substrate)
In the method for producing a pattern formed body of the present invention, the characteristic change layer is preferably formed on the substrate 4 as shown in FIGS. 1 and 2 from the relationship with the strength and the relationship with the final functional element. . Examples of such a substrate include metals such as glass, aluminum, and alloys thereof, plastics, woven fabrics, nonwoven fabrics, and the like, depending on the use of the pattern forming body or the functional element formed by the pattern forming body.
また、上述したように特性変化層が分解除去層である場合は、基板と分解除去層との間に露出部材を設けてもよい。この露出部材は、上述したように分解除去層が露光による光触媒の作用により分解除去された際に露出する部材であり、分解除去層とその特性が異なるもので形成されていることが好ましい。特に、上述したように、上記特性が濡れ性である場合は、水との接触角が30度以下のものであることが好ましい。このようなものとしては、例えばガラスセラミックス等の無機材料や、表面をプラズマやカップリング剤により親水化処理したポリマー材料等を挙げることができる。 Further, as described above, when the characteristic change layer is the decomposition removal layer, an exposed member may be provided between the substrate and the decomposition removal layer. As described above, the exposed member is a member that is exposed when the decomposition / removal layer is decomposed and removed by the action of the photocatalyst by exposure, and is preferably formed of a material having characteristics different from those of the decomposition / removal layer. In particular, as described above, when the characteristic is wettability, the contact angle with water is preferably 30 degrees or less. Examples of such materials include inorganic materials such as glass ceramics, and polymer materials whose surfaces are hydrophilized with plasma or a coupling agent.
なお、本発明においては、上記基板がこの露出部材としての機能を有する場合は、別に露出部材を設ける必要はない。 In the present invention, when the substrate has a function as the exposed member, it is not necessary to provide an exposed member separately.
(光触媒含有層と特性変化層との接触)
本発明においては、図1(B)および図2(C)に示すように、露光時に光触媒含有層側基板3の光触媒含有層2と、パターン形成体用基板6の特性変化層5とが接触するように配置される必要がある。
(Contact between photocatalyst-containing layer and property changing layer)
In the present invention, as shown in FIGS. 1 (B) and 2 (C), the
ここで、本発明でいう接触とは、実質的に光触媒の作用が特性変化層に及ぶような状態で配置された状態をいうこととし、図2(C)に示すように特性変化層上に塗布されて形成され密着されている状態、および図1(B)に示すように物理的に接触している状態を含み、さらに例えば物理的な接触が無い場合でも間に水もしくは空気等が介在して光触媒含有層中の光触媒の作用が特性変化層に及ぶように配置されている場合をも含むものとする。本発明においては、このような接触状態は、少なくとも露光の間だけ維持されればよい。 Here, the contact referred to in the present invention means a state where the action of the photocatalyst substantially extends to the characteristic change layer, and is on the characteristic change layer as shown in FIG. Including the state of being applied and formed in close contact, and the state of being in physical contact as shown in FIG. 1 (B), for example, even when there is no physical contact, water or air is interposed between them Thus, the case where the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer is disposed so that the action of the photocatalyst reaches the characteristic change layer is included. In the present invention, such a contact state need only be maintained at least during exposure.
(露光)
本発明においては、光触媒含有層側基板3の光触媒含有層2と、パターン形成体用基板6の特性変化層5とが接触するように配置した後、図1(B)および図2(C)に示すように露光が行われる。
(exposure)
In this invention, after arrange | positioning so that the
本発明における露光によるパターンの形成は、図1(B)および図2(C)に示すようなフォトマスク7を介した露光によるものであっても、レーザー光等を用いた光描画照射によるものであってもよい。 The pattern formation by exposure in the present invention is by light drawing irradiation using a laser beam or the like, even if it is by exposure through a photomask 7 as shown in FIG. 1 (B) and FIG. 2 (C). It may be.
上記フォトマスクを用いた場合、縮小光学系によりマスクパターンの画像を縮小する縮小投影露光方法を用いることによって、微細なパターンを形成することができる。このようなフォトマスクとしては、蒸着用マスクのように金属板に形成されたもの、ガラス板に金属クロムで形成されたもの等、さらには印刷用途では製版用フィルム等を用いることができる。 When the photomask is used, a fine pattern can be formed by using a reduction projection exposure method that reduces an image of a mask pattern using a reduction optical system. As such a photomask, it is possible to use a film formed on a metal plate like a mask for vapor deposition, a glass plate formed with metal chrome, and a plate making film for printing applications.
一方、レーザー光等を用いた光描画照射による場合は、フォトマスクを用いずに、所定の描画照射システムを用いて直接所定のパターンを描くことができる。 On the other hand, in the case of light drawing irradiation using a laser beam or the like, a predetermined pattern can be directly drawn using a predetermined drawing irradiation system without using a photomask.
通常こような露光に用いる光の波長は、400nm以下の範囲、好ましくは380nm以下の範囲から設定されるが、これに限定されるものではなく、例えばクロム、白金、パラジウム等の金属イオンのドーピング、蛍光物質の添加、感光性色素の添加等によって、可視およびその他の波長に感受性を有するようにすることも可能である。このような色素としては、シアニン色素、カルボシアニン色素、ジカルボシアニン色素、ヘミシアニン色素等のシアニン色素を挙げることができ、他の有用な色素としては、クリスタルバイオレット、塩基性フクシンなどのトリフェニルメタン色素等のジフェニルメタン色素、ローダミンBの様なキサンテン色素、ビクトリアブルー、ブリリアントグリーン、マラカイトグリーン、メチレンブルー、ピリリウム塩、ベンゾピリリウム塩、トリメチンベンゾピリリウム塩、トリアリルカルボニウム塩等が挙げられる。 Usually, the wavelength of light used for such exposure is set in a range of 400 nm or less, preferably in a range of 380 nm or less, but is not limited to this. For example, doping of metal ions such as chromium, platinum, and palladium It is also possible to have sensitivity to visible and other wavelengths by adding a fluorescent substance, adding a photosensitive dye, or the like. Examples of such dyes include cyanine dyes such as cyanine dyes, carbocyanine dyes, dicarbocyanine dyes, and hemicyanine dyes. Other useful dyes include triphenylmethane such as crystal violet and basic fuchsin. Examples thereof include diphenylmethane dyes such as dyes, xanthene dyes such as rhodamine B, Victoria blue, brilliant green, malachite green, methylene blue, pyrylium salt, benzopyrylium salt, trimethine benzopyrylium salt, triallyl carbonium salt and the like.
このような露光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、エキシマレーザー、YAGレーザー、その他種々の光源を挙げることができる。 Examples of light sources that can be used for such exposure include mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, excimer lamps, excimer lasers, YAG lasers, and various other light sources.
また、露光に際しての光の照射量は、特性変化層が光触媒の作用により特性を変化させるのに必要な照射量とする。この際、光触媒含有層を加熱しながら露光することにより、感度を上昇させことができる。これは、特に光描画照射を用いる場合には重要である。 In addition, the light irradiation amount at the time of exposure is set to an irradiation amount necessary for the characteristic change layer to change the characteristic by the action of the photocatalyst. In this case, the sensitivity can be increased by exposing the photocatalyst-containing layer while heating. This is particularly important when using light drawing irradiation.
なお、図1(B)および図2(C)では光触媒含有層側基板3側から露光を行っていえるが、本発明においては露光の方向はこれに限定されるものではなく、基板4および特性変化層5が光を透過するものであれば、パターン形成体用基板4側から露光してもよい。
1B and FIG. 2C, it can be said that exposure is performed from the photocatalyst containing layer side substrate 3 side, but in the present invention, the direction of exposure is not limited to this, and the substrate 4 and characteristics are If the
このように露光を行うことにより、図1(B)および図2(C)に示すように露光した特性変化層5はパターン状に特性変化部位8となる。この特性変化部位は、例えば特性変化層が露光により濡れ性が変化する濡れ性変化層であれば、濡れ性変化部位となり、また接着性が変化する接着性変化層であれば、接着性の異なる部位となり、さらに分解除去される分解除去層であれば、凹部が形成される部位となるのである。
By performing the exposure in this way, the exposed
(光触媒含有層側基板の取り外し)
本発明においては、図1(C)および図2(D)に示すように、露光が行われた後、光触媒含有層側基板3が取り外されることにより特性変化層5上に特性変化部位8のパターンが形成されたパターン形成体9が得られる。
(Removal of photocatalyst containing layer side substrate)
In the present invention, as shown in FIGS. 1 (C) and 2 (D), after exposure is performed, the photocatalyst-containing layer side substrate 3 is removed, whereby the
本発明におけるこの光触媒含有層側基板の取り外しは、例えば光触媒含有層側基板が、図1に示すように単に接触している場合であれば、単にパターン形成体9から光触媒含有層側基板3を離すことにより取り外すことが可能となるが、例えば図2に示すように、光触媒含有層側基板3がパターン形成体に密着している場合には、例えば粘着テープ等を用いて引き剥がす必要がある。
The removal of the photocatalyst containing layer side substrate in the present invention is performed by simply removing the photocatalyst containing layer side substrate 3 from the
(パターン形成体)
このようにして得られたパターン形成体は、特性変化層上に特性変化部位のパターンが形成されたものである。したがって、特性変化層の特性が濡れ性である場合は、濡れ性が変化した部位は、印刷インクの受容性が変化しているので、印刷板として使用することができる。そして、本発明のパターン形成体を印刷版原版とした場合には、湿式現像等の必要がなく、露光と同時に印刷版の作成が完了するという効果を有するものである。
(Pattern formation)
The pattern forming body obtained in this way is obtained by forming a pattern of a characteristic change site on a characteristic change layer. Therefore, when the property of the property change layer is wettability, the portion where the wettability has changed can be used as a printing plate because the acceptability of the printing ink has changed. When the pattern forming body of the present invention is used as a printing plate precursor, there is no need for wet development or the like, and there is an effect that the preparation of the printing plate is completed simultaneously with exposure.
また、特性変化層が分解除去層であった場合は、露光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、パターン形成体は凹凸を有するパターンとなる。したがって、この凹凸を有するパターン形成体は各種印刷版原版等として用いることができる。また、基板をスクリーンとし、このスクリーン上に特性変化層として分解除去層を形成したものである場合は、露光した部分は分解除去されて取り除かれることから、スクリーンの目の詰まった部分と抜けた部分とからなるパターン形成体を得ることができ、スクリーン印刷用の原版として用いることができる。 Moreover, when the characteristic change layer is a decomposition removal layer, the exposed portion is decomposed and removed by the action of the photocatalyst, so that the pattern forming body has a pattern having irregularities. Therefore, the pattern forming body having the unevenness can be used as various printing plate precursors. In addition, when the substrate is a screen and a decomposition / removal layer is formed on the screen as a characteristic change layer, the exposed portion is removed by being decomposed and removed, so that the screen is clogged with the clogged portion. A pattern-formed body comprising portions can be obtained, and can be used as an original for screen printing.
(機能性素子)
さらに、このパターン形成体の形成されたパターンに対応した部位上に機能性部を配置することにより種々の機能性素子を得ることができる。
(Functional elements)
Furthermore, various functional elements can be obtained by disposing a functional part on a portion corresponding to the pattern on which the pattern forming body is formed.
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)な各種の機能を意味するものである。 Here, the term “functionality” means optical (light selective absorption, reflectivity, polarization, light selective transmission, nonlinear optical property, luminescence such as fluorescence or phosphorescence, photochromic property, etc.), magnetic (hard magnetism, soft magnetism, etc.). , Non-magnetic, magnetically permeable, etc.), electrical / electronic (conductive, insulating, piezoelectric, pyroelectric, dielectric, etc.), chemical (adsorptive, desorbable, catalytic, water-absorbing, ionic conductivity) , Redox, electrochemical properties, electrochromic, etc.), mechanical (wear resistance, etc.), thermal (heat transfer, heat insulation, infrared radiation, etc.), biofunctional (biocompatibility, antithrombotic, etc.) ) Means various functions.
このような機能性部のパターン形成体のパターンに対応した部位への配置は、特性変化層の特性によって種々の方法がある。例えば、特性変化層が接着性を変化させる接着性変化層であった場合は、パターン形成体に接着性が変化したパターンが形成されていることから、特性変化層上に全面にわたって金属等の機能性部用組成物を蒸着させ、その後粘着剤等により引き剥がすことにより、接着性が良好な部分にのみ機能性部としての金属のパターンが形成される。これにより容易に回路等を形成することができる。 There are various methods for disposing the functional part on the part corresponding to the pattern of the pattern forming body depending on the characteristics of the characteristic change layer. For example, if the characteristic change layer is an adhesive change layer that changes the adhesiveness, a pattern with a changed adhesiveness is formed on the pattern forming body, so that the function of metal or the like is entirely formed on the characteristic change layer. The composition for the functional part is vapor-deposited and then peeled off with a pressure-sensitive adhesive or the like, whereby a metal pattern as a functional part is formed only on the part having good adhesion. Thereby, a circuit etc. can be formed easily.
また、特性変化層が分解除去層であった場合は、凹凸が変化したパターンが形成される。したがって、凹部に機能性部用組成物を挿入・付着させることによって、容易にパターンに対応した部位に機能性部を配置することができる。この場合、凹部と凸部との間の濡れ性に相違がある場合、ずなわち凹部が濡れ性の良好な親インク性領域であり、凸部が濡れ性の悪い撥インク性領域であると、さらにこの機能性部用組成物の挿入・付着が容易となる。 In addition, when the characteristic change layer is a decomposition removal layer, a pattern with unevenness is changed. Therefore, the functional part can be easily arranged at a site corresponding to the pattern by inserting and adhering the functional part composition into the concave part. In this case, when there is a difference in wettability between the concave portion and the convex portion, the concave portion is an ink-philic region having good wettability, and the convex portion is an ink repellent region having poor wettability. Furthermore, the functional part composition can be easily inserted and adhered.
また、特性変化層が濡れ性変化層である場合は、濡れ性が変化したパターンが形成されていることから、機能性部用組成物をパターン形成体上に塗布することにより、濡れ性の良好な親インク性領域のみ機能性部用組成物が付着することになり、容易にパターン形成体のパターンに対応した部位に機能性部を配置することができる。この場合には、パターン形成体の未露光部は、臨界表面張力が50mN/m以下、好ましくは30mN/m以下であることが望ましい。 In addition, when the property change layer is a wettability change layer, a pattern with changed wettability is formed, so that the wettability is improved by applying the functional part composition onto the pattern forming body. Thus, the functional part composition adheres only to the ink-philic region, and the functional part can be easily disposed at a site corresponding to the pattern of the pattern forming body. In this case, it is desirable that the unexposed portion of the pattern forming body has a critical surface tension of 50 mN / m or less, preferably 30 mN / m or less.
本発明に用いられる機能性部用組成物としては、上述したように機能性素子の機能、機能性素子の形成方法等によって大きく異なるものであり、例えば接着性の相違により金属のパターンを形成するような場合は、この機能性部用組成物は金属となり、また濡れ性が相違するパターン形成体や凹凸が相違するパターン形成体を用いる場合は、紫外線硬化型モノマー等に代表される溶剤で希釈されていない組成物や、溶剤で希釈した液体状の組成物等を用いることができる。溶剤で希釈した液体状組成物の場合は、溶剤が水、エチレングリコール等の高表面張力を示すものであることが好ましい。また、機能性部用組成物としては粘度が低いほど短時間にパターンが形成できることから、特性変化層が濡れ性変化層である場合に特に好ましい。ただし、溶剤で希釈した液体状組成物の場合には、パターン形成時に溶剤の揮発による粘度の上昇、表面張力の変化が起こるため、溶剤が低揮発性であることが望ましい。 As described above, the functional part composition used in the present invention varies greatly depending on the function of the functional element, the method of forming the functional element, and the like. For example, a metal pattern is formed due to a difference in adhesiveness. In such a case, the functional part composition becomes a metal, and when a pattern formed body having different wettability or a pattern formed body having different unevenness is used, it is diluted with a solvent typified by an ultraviolet curable monomer. An untreated composition, a liquid composition diluted with a solvent, or the like can be used. In the case of a liquid composition diluted with a solvent, the solvent preferably exhibits a high surface tension such as water or ethylene glycol. Moreover, since a pattern can be formed in a short time as a viscosity is low as a composition for functional parts, it is especially preferable when a characteristic change layer is a wettability change layer. However, in the case of a liquid composition diluted with a solvent, it is desirable that the solvent has low volatility because an increase in viscosity and a change in surface tension occur due to volatilization of the solvent during pattern formation.
本発明に用いられる機能性部用組成物としては、パターン形成体に付着等させて配置されることにより機能性部となるものであってもよく、またパターン形成体上に配置された後、薬剤により処理され、もしくは紫外線、熱等により処理された後に機能性部となるものであってもよい。この場合、機能性部用組成物の結着剤として、紫外線、熱、電子線等で効果する成分を含有している場合には、硬化処理を行うことにより素早く機能性部が形成できることから好ましい。 As the functional part composition used in the present invention, it may be a functional part by being attached to the pattern forming body or the like, and after being placed on the pattern forming body, It may be a functional part after being treated with a drug or treated with ultraviolet rays, heat or the like. In this case, when the component for the functional part composition contains a component that is effective with ultraviolet rays, heat, electron beam, etc., it is preferable because the functional part can be formed quickly by performing a curing treatment. .
このような機能性素子の形成方法を具体的に説明すると、例えば特性変化層が濡れ性変化層である場合、機能性部用組成物はディップコート、ロールコート、ブレードコート、スピンコート等の塗布手段、インクジェット等を含むノズル吐出手段等の手段を用いてパターン形成体上に形成された親インク性領域のパターン上に機能性部を形成する。例えば、図3に示すように、基板4上に特性変化層5が設けられ、特性変化層5には光触媒含有層と接触してパターン露光されることにより形成された特性変化部位(親インク性領域)8が形成されたパターン形成体9上にブレードコータ10を用いて機能性部用組成物11を塗布する方法、もしくは、図4に示すように同様なパターン形成体9上に機能性部用組成物11を滴下し、スピンコータ12により塗布する方法等を挙げることができる。このようにして機能性部用組成物11を塗布することにより、図5に示すように濡れ性が変化して親インク性領域となった特性変化部位8上にのみ機能性部用組成物が付着する。この機能性部用組成物を硬化させて機能性部13とすることにより、機能性素子を形成することができる。
The method for forming such a functional element will be specifically described. For example, when the characteristic change layer is a wettability change layer, the functional part composition is applied by dip coating, roll coating, blade coating, spin coating, or the like. The functional part is formed on the pattern of the ink-philic region formed on the pattern forming body using a means such as a nozzle discharge means including an ink jet. For example, as shown in FIG. 3, a
さらに、無電解めっきによる金属膜形成方法に本発明のパターン形成体を用いることにより、機能性部として金属膜のパターンを有する機能性素子を得ることができる。これも特性変化層が濡れ性変化層であった場合に有効な方法であり、濡れ性が変化したパターンを有するパターン形成体の親インク性領域にのみ化学めっきの前処理液によって処理を行い、次いで処理したパターン形成体を化学めっき液に浸漬することにより、所望の金属パターンを特性変化層上に有する機能性素子を得ることができる。この方法によれば、レジストパターンを形成することなく、金属のパターンを形成することができるので、機能性素子として、プリント基板や電子回路素子を製造することができる。 Furthermore, the functional element which has a pattern of a metal film as a functional part can be obtained by using the pattern formation body of this invention for the metal film formation method by electroless plating. This is also an effective method when the characteristic change layer is a wettability change layer, and the treatment is performed only by the chemical plating pretreatment liquid on the ink-philic region of the pattern forming body having a pattern with changed wettability. Subsequently, the functional element which has a desired metal pattern on a characteristic change layer can be obtained by immersing the processed pattern formation body in a chemical plating solution. According to this method, since a metal pattern can be formed without forming a resist pattern, a printed circuit board or an electronic circuit element can be manufactured as a functional element.
また、上述したように全面に機能性部用組成物を配置した後、露光部と未露光部との特性の差異を利用して不要な部分を取り除くことにより、パターンに沿って機能性部を形成するようにしてもよい。これは特性変化層が接着性変化層であった場合に特に有効な方法であり、例えば、粘着テープを密着した後に粘着テープを引き剥がすことによる剥離、空気の吹き付け、溶剤による処理等の後処理により不要部分を除去して機能性部のパターンを得ることができる。このような全面に機能性部を配置する方法としては、例えばPVD、CVD等の真空製膜手段を挙げることができる。すなわち、図6(A)に示すようなCVD等の真空を利用した成膜手段14を用いることにより、特性変化部位8のパターンを有する特性変化層5が基板4上に設けられたパターン形成体9上に、機能性部用組成物11を全面にわたって形成する。このように全面に形成された機能性部用組成物11の不要部分を取り除く方法としては、図6(B)に示すように、粘着テープ15の粘着面を密着した後に引き剥がすことにより、未露光部上の機能性部用組成物11を除去して、機能性部13を形成する方法、あるいは図6(C)に示すように空気噴射ノズル16から空気を噴射することにより、不要部分の機能性部用組成物11を除去して、機能性部13を形成する方法等を挙げることができる。
In addition, after the functional part composition is disposed on the entire surface as described above, the unnecessary part is removed by utilizing the difference in characteristics between the exposed part and the unexposed part, thereby forming the functional part along the pattern. You may make it form. This is a particularly effective method when the characteristic change layer is an adhesive change layer. For example, post-treatment such as peeling by peeling off the adhesive tape after adhering the adhesive tape, air blowing, solvent treatment, etc. Thus, an unnecessary portion can be removed to obtain a pattern of the functional portion. Examples of a method for disposing the functional part on the entire surface include vacuum film forming means such as PVD and CVD. That is, the pattern forming body in which the characteristic changing
さらに、図7は特性変化層が接着性変化層もしくは濡れ性変化層であった場合に特に有効な機能性素子の形成方法であり、まず図7(A)に示すように特性変化部位8のパターンを有する特性変化層5が基板4上に設けられたパターン形成体9上に、シート17の片面に熱溶融性組成物層18が積層された熱転写体19を、熱溶融性組成物層18が特性変化層5に接触するように密着させる。次いで図7(B)に示すように熱転写体19のシート17側から加熱板20を押し当てて加熱する。そして図7(C)に示すように、冷却後熱転写体19を引き剥がすことにより、特性変化層5上に形成された特性変化部位8のパターンに沿うように機能性部13が形成された機能性素子を得ることができる(図7(D))。
Further, FIG. 7 shows a method of forming a functional element particularly effective when the characteristic change layer is an adhesive change layer or a wettability change layer. First, as shown in FIG. A
このようにして得られる機能性素子として具体的には、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を挙げることができる。 Specific examples of the functional element thus obtained include a color filter and a microlens.
上記カラーフィルタは、液晶表示装置等に用いられるものであり、赤、緑、青等の複数の画素部がガラス基板等上に高精細なパターンで形成されたものである。本発明のパターン形成体をこのカラーフィルタの製造に用いることにより、低コストで高精細なカラーフィルタとすることができる。すなわち、例えば特性変化層を濡れ性変化層とし、この濡れ性変化層にパターン露光を施すことにより、濡れ性の変化したパターンが形成されたパターン形成体を得る。次いで、この濡れ性の変化した部位(露光により親インク性領域となった部位)に、例えばインクジェット装置等によりインク(機能性部用組成物)を付着・硬化させることにより、容易に画素部(機能性部)を形成することができ、これにより少ない工程数で高精細なカラーフィルタを得ることができる。 The color filter is used in a liquid crystal display device or the like, and has a plurality of pixel portions such as red, green, and blue formed on a glass substrate or the like in a high-definition pattern. By using the pattern formed body of the present invention for the production of this color filter, it is possible to obtain a high-definition color filter at low cost. That is, for example, the characteristic change layer is used as a wettability change layer, and the wettability change layer is subjected to pattern exposure to obtain a pattern-formed body on which a pattern having changed wettability is formed. Next, the pixel portion (the functional portion composition) is easily adhered to the portion having changed wettability (the portion that has become an ink-philic region by exposure) by, for example, an ink jet apparatus or the like. (Functional part) can be formed, whereby a high-definition color filter can be obtained with a small number of steps.
また、機能性素子がマイクロレンズである場合は、濡れ性変化層上に濡れ性が変化した円形のパターンを有するパターン形成体を製造する。次いで、濡れ性が変化した部位上にレンズ形成用組成物(機能性部用組成物)を滴下すると、濡れ性が変化した親インク性領域のみに広がり、さらに滴下することにより液滴の接触角を変化させることができる。このレンズ形成用組成物を硬化させることにより種々の形状あるいは焦点距離のものを得ることが可能となり、高精細なマイクロレンズを得ることができる。このようなマイクロレンズの製造方法について図8を用いて説明すると、特性変化層(濡れ性変化層)5上に特性変化部位(親インク性領域)8の円形のパターンが形成されたパターン形成体9を調製し、次いで、この円形の特性変化部位(親インク性領域)8のパターンに向けて機能性部用組成物(紫外線硬化性樹脂組成物)を吐出装置21により吐出する(図8(A))。この機能性部用組成物(紫外線硬化性樹脂組成物)11は、特性変化部位8である親インク性領域と未露光領域の撥インク性領域との間の濡れ性の相違により盛り上がる(図8(B))。これに樹脂硬化用紫外線22を用いて硬化させることによりマイクロレンズ23が形成される(図8(C))。
When the functional element is a microlens, a pattern forming body having a circular pattern with wettability changed on the wettability changing layer is manufactured. Next, when the lens-forming composition (functional part composition) is dropped on the part where the wettability has changed, it spreads only to the ink-philic region where the wettability has changed, and the contact angle of the liquid droplets by dropping further. Can be changed. By curing this lens forming composition, it is possible to obtain various shapes or focal lengths, and high-definition microlenses can be obtained. A manufacturing method of such a microlens will be described with reference to FIG. 8. A pattern forming body in which a circular pattern of a characteristic change portion (ink-philic region) 8 is formed on a characteristic change layer (wetting change layer) 5. 9 is prepared, and then the functional part composition (ultraviolet curable resin composition) is discharged by the
以下、本発明について、実施例を通じてさらに詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.
[実施例1]
1.光触媒含有層側基板の形成
イソプロピルアルコール30gと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とトリメトキシメチルシラン(東芝シリコーン(株)製、商品名;TSL8113)3gと、光触媒である二酸化チタン水分散体であるST−K01(商品名;石原産業(株)製)20gとを混合し、100℃で20分間撹拌した。これをイソプロピルアルコールにより3倍に希釈し光触媒含有層用組成物とした。
[Example 1]
1. Formation of Photocatalyst Containing Layer Side Substrate 0.4 g of MF-160E (trade name, manufactured by Tochem Products Co., Ltd.) mainly composed of 30 g of isopropyl alcohol and fluoroalkylsilane, and trimethoxymethylsilane (manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.) 3 g of trade name: TSL8113) and 20 g of ST-K01 (trade name; manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) which is a titanium dioxide aqueous dispersion as a photocatalyst were mixed and stirred at 100 ° C. for 20 minutes. This was diluted 3 times with isopropyl alcohol to obtain a composition for a photocatalyst-containing layer.
上記組成物をソーダガラス製の透明基板上にスピンコータにより塗布し、150℃で30分間の乾燥処理を行うことにより、透明な光触媒含有層(厚み0.2μm)を形成して光触媒含有層側基板を形成した。 The above composition is applied onto a soda glass transparent substrate by a spin coater and dried at 150 ° C. for 30 minutes to form a transparent photocatalyst-containing layer (thickness 0.2 μm) to form a photocatalyst-containing layer side substrate. Formed.
2.パターン形成体用基板の形成
まず、下記の組成からなる濡れ性変化層用組成物を調製した。
2. Formation of substrate for pattern forming body First, a composition for a wettability changing layer having the following composition was prepared.
(濡れ性変化層用組成物の組成)
・シリコーンコーティング剤(東芝シリコーン(株)製、商品名:YSR3022、組成;ポリアルキルシロキサンおよびポリアルキル水素シロキサン30重量%、メチルエチルケトン10重量%、トルエン60重量%) … 100重量部
・触媒(東芝シリコーン(株)製、商品名:YC6831、組成;有機スズ化合物40重量%、トルエン60重量%) … 4重量部
・トルエン … 400重量部
(Composition of composition for wettability changing layer)
・ Silicone coating agent (manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd., trade name: YSR3022, composition: 30% by weight of polyalkylsiloxane and polyalkylhydrogensiloxane, 10% by weight of methyl ethyl ketone, 60% by weight of toluene) ... 100 parts by weight Product name: YC6831, composition: organotin compound 40% by weight, toluene 60% by weight) 4 parts by weight, toluene 400 parts by weight
この濡れ性変化層用組成物をソーダガラス製の基板上にスピンコータにより塗布し、100℃で10分間加熱し、厚さ3μmの濡れ性変化層を形成し、パターン形成体用基板とした。 This composition for wettability changing layer was applied onto a soda glass substrate by a spin coater, and heated at 100 ° C. for 10 minutes to form a wettability changing layer having a thickness of 3 μm to obtain a substrate for a pattern forming body.
3.露光
上記パターン形成体用基板の濡れ性変化層上に、上記光触媒含有層側基板の光触媒含有層が濡れ性変化層に接触するように光触媒含有層側基板を載置し、光触媒含有層側から水銀ランプ(波長365nm)により70mW/cm2の照度で60秒間露光を行い、特性変化部位(親インク性領域)を形成した。濡れ性変化層の露光前後における水に対する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水滴を滴下して30秒後)した結果、露光前における水の接触角は110度であるのに対し、露光後における水の接触角は7度であり、露光された特性変化部位が親インク性領域となり、露光部と非露光部との濡れ性の相違によるパターンを形成することが可能であることが確認された。
3. Exposure The photocatalyst containing layer side substrate is placed on the wettability changing layer of the pattern forming substrate so that the photocatalyst containing layer of the photocatalyst containing layer side substrate contacts the wettability changing layer, and from the photocatalyst containing layer side Exposure was performed at an illuminance of 70 mW / cm 2 with a mercury lamp (wavelength 365 nm) for 60 seconds to form a characteristic change portion (ink-philic region). As a result of measuring the contact angle with water before and after exposure of the wettability changing layer using a contact angle measuring device (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) The contact angle of water before exposure is 110 degrees, whereas the contact angle of water after exposure is 7 degrees, and the exposed characteristic change portion becomes an ink-philic region, and the exposed portion and the non-exposed portion It was confirmed that it was possible to form a pattern due to the difference in wettability.
4.パターンの形成
上記露光と同様にして、100μmのライン&スペースのフォトマスクを介して露光し、パターン形成体を得た。このパターン形成体上に以下の組成の赤色着色剤をディップコータにより塗布し、UV硬化させたところ、100μmのライン&スペースの赤色パターンが作成された。
4). Formation of Pattern In the same manner as in the above exposure, exposure was performed through a 100 μm line & space photomask to obtain a pattern formed body. When a red colorant having the following composition was applied onto the pattern formed body by a dip coater and UV-cured, a 100 μm line & space red pattern was created.
(赤色着色剤組成)
・UV硬化樹脂(エステルアクリレート樹脂:荒川化学工業社製、商品名:AQ−11) … 10重量部
・硬化開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名:イルガキュア184) … 0.5重量部
・赤色染料(東京化成社製、商品名:ローズベンガル) … 0.5重量部
(Red colorant composition)
UV curing resin (ester acrylate resin: Arakawa Chemical Industries, trade name: AQ-11) 10 parts by weight Curing initiator (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, Ciba Specialty Chemicals, trade name: Irgacure 184 ) ... 0.5 parts by weight · Red dye (Tokyo Kasei Co., Ltd., trade name: Rose Bengal) ... 0.5 parts by weight
5.カラーフィルタの作製
無アルカリガラス製の透明基板上に上記と同様にして濡れ性変化層を形成し、パターン形成体用基板を得た。次に開口部280μmのラインが300μmのピッチで配置されているネガ型フォトマスクを介して、上記露光と同様にして、露光し、パターン形成体を得た。
5. Production of Color Filter A wettability changing layer was formed on a transparent substrate made of alkali-free glass in the same manner as described above to obtain a substrate for a pattern forming body. Next, exposure was carried out in the same manner as the exposure described above through a negative photomask in which lines of openings 280 μm were arranged at a pitch of 300 μm to obtain a pattern formed body.
このパターン形成体の露光部(特性変化部位、親インク性領域)に以下の組成の各色画素部用組成物を液体精密吐出装置(EED社製ディスペンサー、商品名;1500XL−15)にて吐出し、100℃、45分間の加熱処理を施して赤色パターン、青色パターン、緑色パターンからなる画素部を形成した。保護層として2液混合型熱硬化剤(JSR(株)製、商品名;SS7265)をスピンコータにて画素部上に塗布し、200℃、30分間の硬化処理を施して保護層を形成し、カラーフィルタを得た。 The composition for each color pixel portion having the following composition is discharged to the exposed portion (characteristic change portion, ink-philic region) of this pattern forming body with a liquid precision discharge device (EED dispenser, trade name: 1500XL-15). A pixel portion composed of a red pattern, a blue pattern, and a green pattern was formed by heat treatment at 100 ° C. for 45 minutes. As a protective layer, a two-component mixed thermosetting agent (manufactured by JSR Co., Ltd., trade name: SS7265) is applied onto the pixel portion with a spin coater, and subjected to a curing treatment at 200 ° C. for 30 minutes to form a protective layer. A color filter was obtained.
(画素部用組成物の組成)
・顔料(ピグメントレッド168、ピグメントグリーン36、あるいはピグメントブルー60) … 3重量部
・非イオン界面活性剤(日光ケミカルズ(株)製、商品名;NIKKOL BO−10TX) … 0.05重量部
・ポリビニルアルコール(信越化学工業(株)製、商品名;信越ポバールAT) … 0.6重量部
・水 … 97重量部
(Composition of the composition for the pixel portion)
Pigment (Pigment Red 168, Pigment Green 36, or Pigment Blue 60) 3 parts by weight Nonionic surfactant (Nikko Chemicals, trade name: NIKKOL BO-10TX) 0.05 parts by weight Polyvinyl Alcohol (made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: Shin-Etsu Poval AT)… 0.6 parts by weight, water… 97 parts by weight
[実施例2]
1.光触媒含有層側基板とパターン形成体用基板の調製
実施例1と同様にして、パターン形成体用基板を調製した後、このパターン形成体用基板の濡れ性変化層上に、実施例1と同様の光触媒含有層用組成物をスピンコータにより塗布し、150℃で30分加熱して、厚さ0.2μmの光触媒含有層を形成し、これを光触媒含有層側基板とした。
[Example 2]
1. Preparation of Photocatalyst Containing Layer Side Substrate and Pattern Forming Body Substrate In the same manner as in Example 1, after preparing a pattern forming body substrate, on the wettability changing layer of this pattern forming body substrate, the same as in Example 1 The photocatalyst-containing layer composition was applied by a spin coater and heated at 150 ° C. for 30 minutes to form a photocatalyst-containing layer having a thickness of 0.2 μm, which was used as a photocatalyst-containing layer side substrate.
2.露光
光触媒含有層側から、実施例1と同様にして露光した。次いで、粘着テープ(住友3M社製、商品名:スコッチテープ)を光触媒含有層に圧着させた後、1mm/sec.のスピードで引き剥がし、光触媒含有層を剥離した。そして、実施例1と同様にして、水の接触角を露光前後の濡れ性変化層上で測定した。露光前における水の接触角は95度であるのに対し、露光後における水の接触角は7度であり、露光された特性変化部位が親インク性領域となり、露光部と非露光部との濡れ性の相違によるパターンを形成することが可能であることが確認された。
2. Exposure It exposed similarly to Example 1 from the photocatalyst containing layer side. Then, after pressure-sensitive adhesive tape (manufactured by Sumitomo 3M, trade name: Scotch tape) was pressure-bonded to the photocatalyst-containing layer, 1 mm / sec. The photocatalyst-containing layer was peeled off at a speed of. And the contact angle of water was measured on the wettability change layer before and behind exposure like Example 1. The contact angle of water before exposure is 95 degrees, whereas the contact angle of water after exposure is 7 degrees, and the exposed characteristic change portion becomes an ink-philic region, and the exposed portion and the non-exposed portion It was confirmed that it was possible to form a pattern due to the difference in wettability.
[実施例3]
1.光触媒含有層側基板の形成
エタノール15gとイソプロピルアルコール15gと光触媒である二酸化チタンの水分散体であるST−K03(商品名、石原産業(株)製)30gとを混合し、100℃にて20分間撹拌し、光触媒含有層用組成物とした。この組成物をソーダライムガラス製の透明基板上にディップコータにより塗布し、150℃で10分間の加熱処理を行うことにより、透明な光触媒含有膜(厚み0.2μm)を形成して光触媒含有層側基板を形成した。
[Example 3]
1. Formation of Photocatalyst-Containing Layer Side Substrate 15 g of ethanol, 15 g of isopropyl alcohol, and 30 g of ST-K03 (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), which is an aqueous dispersion of titanium dioxide as a photocatalyst, are mixed at 20 ° C. The mixture was stirred for a minute to obtain a photocatalyst-containing layer composition. This composition is coated on a transparent substrate made of soda lime glass by a dip coater and subjected to a heat treatment at 150 ° C. for 10 minutes to form a transparent photocatalyst-containing film (thickness 0.2 μm) to form a photocatalyst-containing layer. A side substrate was formed.
2.パターン形成体用基板の形成
フッ素系非イオン界面活性剤であるZONYL FSN(商品名、デュポン社製)をイソプロパノールに2重量%混合し、分解除去層用組成物とした。この分解除去層用組成物をソーダライムガラス製の透明基板上にスピンコータにより塗布し、50℃で10分間加熱し、厚さ0.1μmの分解除去層を形成し、パターン形成体用基板とした。
2. Formation of substrate for
3.露光
上記パターン形成体用基板の分解除去層上に、上記光触媒含有層側基板の光触媒含有層が分解除去層に接触するように光触媒含有層側基板を載置し、光触媒含有層側から水銀ランプ(波長365nm)により70mW/cm2の照度で2分間露光を行い、分解除去層を分解除去し、基材のガラスを露出させた。露光前後、すなわち分解除去層表面と露光後露出したガラス表面の水に対する接触角を実施例1と同様にして測定した結果、分解除去層表面は71度であるのに対し、露光後露出したガラス表面は9度であり、露光部と非露光部との濡れ性の相違によるパターンを形成することが可能であることが確認された。
3. Exposure The photocatalyst-containing layer side substrate is placed on the decomposition / removal layer of the pattern forming substrate so that the photocatalyst-containing layer of the photocatalyst-containing layer side substrate contacts the decomposition / removal layer. (Wavelength 365 nm) was exposed at an illuminance of 70 mW / cm 2 for 2 minutes, the decomposition removal layer was decomposed and removed, and the glass of the substrate was exposed. Before and after the exposure, that is, the contact angle of the surface of the decomposition / removal layer and the glass surface exposed after exposure to water was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the surface of the decomposition / removal layer was 71 degrees, whereas the glass exposed after the exposure The surface was 9 degrees, and it was confirmed that a pattern due to the difference in wettability between the exposed portion and the non-exposed portion can be formed.
4.マイクロレンズの形成
200μmの円形の開口部が100μm間隔で複数配置されているネガ型フォトマスクを介して、上記露光と同様にして露光し、パターン形成体を得た。このパターン形成体の露光部に以下の組成のマイクロレンズ用組成物を液体精密吐出装置(EED社製ディスペンサー、商品名;1500XL−15)にて、0.0001ml吐出法により塗布し、UV硬化させたところ、直径200μm、焦点距離500μmのマイクロレンズアレイを得た。
4). Formation of microlenses A negative photomask having a plurality of 200 μm circular openings arranged at intervals of 100 μm was exposed in the same manner as the exposure described above to obtain a pattern formed body. The microlens composition having the following composition was applied to the exposed portion of the pattern formed body by a 0.0001 ml discharge method with a liquid precision discharge device (EED dispenser, trade name: 1500XL-15), and UV cured. As a result, a microlens array having a diameter of 200 μm and a focal length of 500 μm was obtained.
(マイクロレンズ用組成物の組成)
・UV硬化樹脂(エステルアクリレート樹脂、荒川化学工業社製、商品名;AQ−11) … 10重量部
・硬化開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名:イルガキュア184) … 0.5重量部
(Composition of the composition for microlenses)
UV curing resin (ester acrylate resin, Arakawa Chemical Industries, trade name; AQ-11) 10 parts by weight Curing initiator (1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, Ciba Specialty Chemicals, trade name: Irgacure 184 ) 0.5 parts by weight
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、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
例えば、上記説明においては、機能性素子は全てパターン形成体上に設けられる例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば図9に示すように、まず上記説明と同様の方法により基板4上に特性変化層5を形成し、この特性変化層5の特性変化部位のパターンに沿って機能性部13を形成する(図9(A))。次に、この機能性部13に接するように素子形成用基材24を密着する(図9(B))。そして、この素子形成用基材24に機能性部13を転写して機能性素子とする方法等である。このように、機能性素子は、パターン形成体上に形成されることに限定されるものではない。
For example, in the above description, the functional elements are all described using an example provided on the pattern forming body, but the present invention is not limited to this. That is, for example, as shown in FIG. 9, first, the
1…透明基板、 2…光触媒含有層、 3…光触媒含有層側基板、
4…基板、 5…特性変化層、 6…パターン形成体用基板、
7…フォトマスク、 8…特性変化部位、 9…パターン形成体、
10…ブレードコータ、 11…機能性部用組成物、 12…スピンコータ、
13…機能性部、 14…成膜手段、 15…粘着テープ、
16…空気噴射ノズル、 17…シート、 18…熱溶融性組成物層、
19…熱転写体、 20…加熱板、 21…吐出装置、
22…樹脂硬化用紫外線、 23…マイクロレンズ、 24…素子形成用基材。
DESCRIPTION OF
4 ... substrate, 5 ... characteristic change layer, 6 ... substrate for pattern forming body,
7 ... Photomask, 8 ... Characteristic change part, 9 ... Pattern formation body,
DESCRIPTION OF
13 ... Functional part, 14 ... Film forming means, 15 ... Adhesive tape,
16 ... Air injection nozzle, 17 ... Sheet, 18 ... Hot-melt composition layer,
19 ... thermal transfer member, 20 ... heating plate, 21 ... discharge device,
22 ... UV for resin curing, 23 ... Microlens, 24 ... Substrate for element formation.
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