(57)【要約】      （修正有）【課題】  遮光部が形成されたパターニング用基板の基材側から露光し、エネルギー照射に伴う半導体光触媒作用により特性変化したパターンを形成する際、エネルギーが直接照射されない領域の特性も変化させるパターン形成体の製造方法。【解決手段】  基材と、基材上に形成したた遮光部と、遮光部を覆うように基材上に形成され、少なくとも半導体光触媒、バインダを含有する半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板の、半導体光触媒含有層と、反射板とを対向させて配置して基材側からエネルギーを照射し、半導体光触媒含有層の特性をストライプ状に特性変化させたパターンを形成するエネルギー照射工程を有し、  前記工程で、半導体光触媒含有層に照射される反射板からの反射エネルギーが、入射エネルギーに対して角度を有する平行エネルギーであり、かつ前記特性変化パターンに対して平行なエネルギーであることを特徴とするパターン形成体の製造方法。【選択図】  図１
2006003466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に形成された遮光部と、前記遮光部を覆うように前記基材上に形成され、少なくとも半導体光触媒およびバインダを含有する半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板の、前記半導体光触媒含有層と、エネルギーを反射する反射板とを対向させて配置して前記基材側からエネルギーを照射し、前記半導体光触媒含有層の特性をストライプ状に変化させ特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程を有するパターン形成体の製造方法であって、
前記エネルギー照射工程で、前記半導体光触媒含有層に照射される前記反射板からの反射エネルギーが、入射エネルギーに対して角度を有する平行エネルギーであり、かつ前記特性変化パターンに対して平行なエネルギーであることを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【請求項２】
前記反射板が、凹凸を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体の前記特性変化パターンに沿って機能性部を形成する機能性部形成工程を有することを特徴とする機能性素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、着色層を形成する着色層形成工程であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
基材と、前記基材上に形成された遮光部と、前記遮光部を覆うように前記基材上に形成され、少なくとも半導体光触媒およびバインダを含有する半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板の前記半導体光触媒含有層をストライプ状に露光する露光用装置であって、
前記パターニング用基板の前記基材側からエネルギーを照射するエネルギー照射部と、前記エネルギーを反射し、かつ前記エネルギー照射部と対向するように配置された反射板と、前記パターニング用基板が、前記エネルギー照射部と前記反射板との間を通過するように前記パターニング用基板を搬送する搬送手段とを有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタをはじめとして各種の用途に使用可能な、表面に特性の異なるパターンを有するパターン形成体の製造方法等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴い、液晶ディスプレイ、とりわけカラー液晶ディスプレイの需要が増加する傾向にある。しかしながら、このカラー液晶ディスプレイが高価であることから、コストダウンの要求が高まっており、特にコスト的に比重の高いカラーフィルタに対するコストダウンの要求が高い。
【０００３】
そこで、基材上に、半導体光触媒と、エネルギー照射に伴う半導体光触媒の作用により特性が変化する材料とを含有する半導体光触媒含有層形成用塗工液を用いて半導体光触媒含有層を形成し、パターン状に露光することにより、特性が変化したパターンを形成する方法等が本発明者等において検討されてきた（特許文献１）。この方法によれば、上記半導体光触媒含有層の特性を利用して、容易に着色層等の機能性部を形成することを可能とすることができる。
【０００４】
また、このような方法を応用して、透明な基材と、その基材上に形成された遮光部と、この遮光部を覆うように形成された半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板に、基材側からエネルギーを照射し、遮光部が形成されていない領域のみの半導体光触媒含有層の特性を変化させる方法についても、本発明者等により検討されている。この方法によれば、フォトマスク等を用いることなく、特性が変化したパターンを形成することができる、という利点を有する。そこで、例えばカラーフィルタのストライプ型着色層を形成する際に、この方法を利用する方法も検討されている。
【０００５】
しかしながら、ストライプ型着色層を有するカラーフィルタにおいては、例えば図５（ａ）に示すように、ストライプ状の各着色層８と直交するように遮光部２が形成されており、通常、着色層形成用塗工液を、ストライプパターン全面、すなわち着色層を形成する遮光部の開口部だけでなくストライプパターン中に形成された遮光部上にも塗布することによって、着色層が形成される。ここで、上述した半導体光触媒含有層を基材側から露光する方法を用いた場合には、遮光部の開口部のみの半導体光触媒含有層の特性が変化し、各ストライプパターン内の遮光部上の半導体光触媒含有層の特性は変化しない。そのため、ストライプ全面に着色層形成用塗工液を塗布した場合、上記着色層と直交する遮光部上の半導体光触媒含有層に着色層形成用塗工液が付着せず、例えば図５（ｂ）に示すように、遮光部２の開口部の端部に着色層形成用塗工液１０がきれいに濡れ広がらず、着色層にムラや白抜けが発生してしまう場合等があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０７４９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、遮光部が形成されたパターニング用基板の基材側から露光し、エネルギー照射に伴う半導体光触媒の作用により特性が変化した特性変化パターンを形成する際、エネルギーが直接照射されない領域の特性も変化したパターン形成体の製造方法の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部を覆うように上記基材上に形成され、少なくとも半導体光触媒およびバインダを含有する半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板の、上記半導体光触媒含有層と、エネルギーを反射する反射板とを対向させて配置して上記基材側からエネルギーを照射し、上記半導体光触媒含有層の特性をストライプ状に変化させ特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程を有するパターン形成体の製造方法であって、上記エネルギー照射工程で、上記半導体光触媒含有層に照射される上記反射板からの反射エネルギーが、入射エネルギーに対して角度を有する平行エネルギーであり、かつ上記特性変化パターンに対して平行なエネルギーであ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。
【０００９】
本発明によれば、上記半導体光触媒含有層が、半導体光触媒およびバインダを含有していることから、エネルギー照射に伴う半導体光触媒の作用により、この半導体光触媒含有層の特性を変化させることができる。したがって、上記エネルギー照射工程において、基材側から照射されたエネルギーによって、上記遮光部が形成されていない領域の半導体光触媒含有層の特性が変化したものとすることができる。またこの際、上記反射板と半導体光触媒含有層とが対向するようにエネルギーが照射されることから、この反射板によって反射された反射エネルギーによっても、上記半導体光触媒含有層の特性を変化させることが可能となるのである。この際、反射エネルギーは入射エネルギーに対して角度を有するエネルギーであることから、エネルギーが直接照射されていない領域、例えば上記ストライプパターン中に形成された遮光部の半導体光触媒含有層の特性を変化させることができる。また、この反射エネルギーが特性変化パターンに対して平行なエネルギーであり、かつ平行エネルギーであることから、目的とするストライプパターン以外の領域には、エネルギーが照射されることのないものとすることができる。これにより、例えばストライプ型着色層を有するカラーフィルタ等、種々の機能性素子に用いられるパターン形成体を製造することができる。
【００１０】
上記発明においては、上記反射板が、凹凸を有するものとすることができる。これにより、上記エネルギー照射工程において、入射するエネルギーと反射するエネルギーとの方向を異なるものとすることができ、例えば基材の真下からエネルギーが照射された場合であっても、反射エネルギーが入射エネルギーに対して角度を有するものとすることができるからである。
【００１１】
また、本発明は上記パターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体の上記特性変化パターンに沿って機能性部を形成する機能性部形成工程を有することを特徴とする機能性素子の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、特性変化パターンに沿って機能性部を形成することから、高精細な機能性部を形成することができる。またストライプ状の特性変化パターン中に遮光部が形成されている場合であっても、この遮光部上の半導体光触媒含有層の特性が変化していることから、この遮光部上にも機能性部を形成する機能性部形成用塗工液等を付着させることができ、機能性部に欠け等のない、高品質な機能性素子を製造することができる。
【００１３】
また、本発明は上記機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、着色層を形成する着色層形成工程であることを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、特性変化パターンに沿って着色層を形成することから、高精細な着色層を形成することができる。また、特性変化パターン中に遮光部が形成されている場合であっても、この遮光部上に着色層を形成する着色層形成用塗工液等を均一に塗布することができ、白抜け等のない、高品質なカラーフィルタを製造することができる。
【００１５】
また、本発明は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部を覆うように上記基材上に形成され、少なくとも半導体光触媒およびバインダを含有する半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板の上記半導体光触媒含有層をストライプ状に露光する露光用装置であって、上記パターニング用基板の上記基材側からエネルギーを照射するエネルギー照射部と、上記エネルギーを反射し、かつ上記エネルギー照射部と対向するように配置された反射板と、上記パターニング用基板が、上記エネルギー照射部と上記反射板との間を通過するように上記パターニング用基板を搬送する搬送手段とを有することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１６】
本発明の露光装置によりパターニング用基板を露光することにより、エネルギー照射部から照射された光だけでなく、反射板により反射されたエネルギーによっても、半導体光触媒含有層の特性を変化させることができ、この反射エネルギーの角度を調整すること等により、直接エネルギーが照射されていない領域の半導体光触媒含有層の特性も変化させることができる。これにより、フォトマスク等を用いてパターニング用基板を露光する必要がなく、目的とするパターン状に特性が変化したパターン形成体を効率よく製造することが可能となるのである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基材側から照射されたエネルギーによってだけでなく、反射板から反射されたエネルギーによっても、半導体光触媒含有層の特性が変化したものとすることができ、直接エネルギーが照射されない領域の半導体光触媒含有層の特性も変化したパターン形成体を製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、カラーフィルタをはじめとして各種の用途に使用可能な、表面に特性の異なるパターンを有するパターン形成体の製造方法、そのパターン形成体を用いた機能性素子の製造方法、およびパターン形成体の製造に用いられる露光装置等に関するものである。以下、それぞれについて説明する。
【００１９】
Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部を覆うように上記基材上に形成され、少なくとも半導体光触媒およびバインダを含有する半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板の、上記半導体光触媒含有層と、エネルギーを反射する反射板とを対向させて配置して上記基材側からエネルギーを照射し、上記半導体光触媒含有層の特性をストライプ状に変化させ特性変化パターンを形成するエネルギー照射工程を有するパターン形成体の製造方法であって、上記エネルギー照射工程で、上記半導体光触媒含有層に照射される上記反射板からの反射エネルギーが、入射エネルギーに対して角度を有する平行エネルギーであり、かつ上記特性変化パターンに対して平行なエネルギーであることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明のパターン形成体の製造方法は、例えば図１に示すように、基材１と、その基材１上に形成された遮光部２と、その遮光部２を覆うように基材１上に形成された半導体光触媒含有層３とを有するパターニング用基板４を準備し（図１（ａ））、このパターニング用基板４の半導体光触媒含有層３と反射板５とを対向させて配置して、基材１側からエネルギー６を照射するエネルギー照射工程（図１（ｂ））を有するものであって、反射板５により反射される反射エネルギー７が、反射板に入射する入射エネルギーに対して角度を有する平行エネルギーであり、かつストライプ状に形成される特性変化パターンのパターンに平行となるものである。これにより、直接エネルギー６が照射された領域だけでなく、遮光部２が形成された領域上の半導体光触媒含有層の特性も変化した特性変化パターン３´を有するパターン形成体とすることができるのである（図１（ｃ））。
【００２１】
本発明は、例えば図２に示すような、半導体光触媒含有層３の特性がストライプ状に変化した特性変化パターン３´が形成されたパターン形成体を製造する方法である。ここで、上記反射板から反射される反射エネルギーが、特性変化パターンのパターンに平行とは、例えば図２に示すように、上記特性変化パターン３´のパターンがｙ方向のストライプ状としたとき、反射エネルギーが、ｙ方向およびｚ方向の成分のみ有し、ｘ方向の成分を有しないことをいうこととする。ただし、上記特性変化パターン３´を形成する際、特性変化パターン３´の側部がぼやける等、特性変化パターン３´の精度に影響を及ぼさない程度のｘ方向の成分のエネルギーであれば、含有されていてもよいものとする。また、上記反射エネルギーが入射エネルギーに対して角度を有するとは、反射エネルギーが、反射板に入射する入射エネルギーとは異なる方向に進むエネルギーであることをいう。またさらに、本発明でいう平行エネルギーとは、広がらずに進むエネルギーをいうこととする。
【００２２】
本発明によれば、上記エネルギー照射の際に、半導体光触媒含有層と反射板とを対向させて配置してエネルギーを照射することから、反射板によって反射された反射エネルギーによっても半導体光触媒含有層中の半導体光触媒も励起させることができ、またこの反射されたエネルギーが入射エネルギーに対して角度を有することから、エネルギーが入射した領域と異なる領域にエネルギーを照射することができる。これにより、上述したように、直接入射エネルギーが照射された領域だけでなく、直接入射エネルギーが照射されない領域、例えば遮光部が形成されている領域上の半導体光触媒含有層の特性も変化させることができる。またこの際、上記反射板から反射されたエネルギーは、形成されるストライプ状の特性変化パターンと平行なエネルギーであることから、ストライプ状の特性変化パターンの側部側に広がって照射されることがない。これにより、ストライプ状の特性変化パターンの幅が太くなること等を防止することができ、ストライプ状に、高精細にエネルギーが照射されたパターンとすることができる。
【００２３】
したがって、例えば図３（ａ）に示すような形状に、遮光部２が形成されている基材上に半導体光触媒含有層を形成し、上記エネルギーを照射工程を行うことによって、例えば図３（ｂ）に示すように、半導体光触媒含有層３の特性がストライプ状に変化した特性変化パターン３´を有するパターン形成体とすることができるのである。
以下、本発明におけるエネルギー照射工程について詳しく説明する。
【００２４】
（エネルギー照射工程）
本発明におけるエネルギー照射工程は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部を覆うように上記基材上に形成され、少なくとも半導体光触媒およびバインダを含有する半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板の、上記半導体光触媒含有層と、エネルギーを反射する反射板とを対向させて配置して上記基材側からエネルギーを照射し、上記半導体光触媒含有層の特性をストライプ状に変化させ特性変化パターンを形成する工程である。
【００２５】
本工程において照射するエネルギーとしては、半導体光触媒含有層中の半導体光触媒を励起させて、半導体光触媒含有層の特性を変化させることが可能なものであって、反射板により反射された反射エネルギーを、入射エネルギーに対して角度を有する平行エネルギーであり、かつ上記特性変化パターンに対して平行なエネルギーとすることができるものが用いられる。
【００２６】
なお、本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、半導体光触媒含有層表面の特性を変化させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。
【００２７】
通常このようなエネルギー照射に用いられるエネルギーとしては、紫外光を用いることができ、光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍ以下の範囲から設定される。これは、後述するように半導体光触媒含有層に用いられる好ましい半導体光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより半導体光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。
【００２８】
ここで、反射板が反射するエネルギーをストライプ状に形成される特性変化パターンに対して平行なエネルギーとする方法としては、例えば反射板として、照射されたエネルギーの反射方向を調整するような機能を有するようなものを用いてもよいが、本発明においては、パターニング用基板に照射するエネルギー自体を特性変化パターンに対して平行なエネルギーとすることが好ましい。このように特性変化パターンに対して平行なエネルギーを照射する方法としては、後述する平行エネルギーを用いて、パターニング用基板の配置位置や光源の配置位置を調整すること等により、行うことができる。
【００２９】
また、反射板が反射するエネルギーを平行エネルギーとする方法としては、例えば後述する反射板として、照射されたエネルギーを平行エネルギーとして反射する機能を有するものを用いてもよいが、本発明においては、パターニング用基板に照射するエネルギー自体を平行エネルギーとすることが好ましい。
【００３０】
このような平行エネルギーを有する光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。また、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザ等を用いることも可能である。なお、エキシマレーザとしては、ＸｅＣｌレーザが好適に用いられる。
【００３１】
また、反射板が反射するエネルギーを入射エネルギーに対して角度を有するエネルギーとする方法としては、平坦な反射板に対して、パターニング用基板に基材側から角度をつけてエネルギーを照射することにより、反射板が反射するエネルギーの角度を調整してもよいが、例えば後述する反射板に凹凸を形成することにより、反射板が反射するエネルギーの角度を調整してもよい。この場合、エネルギーが基材と垂直に入射した場合であっても、反射されるエネルギーの方向を、エネルギーの入射方向以外の方向とすることができ、入射エネルギーの入射角度の調整が必要ないものとすることができるからである。なお、この凹凸は、特性変化パターンと平行な方向にのみエネルギーを反射させるように形成されることとなる。
【００３２】
ここで、反射板により反射される反射エネルギーの入射エネルギーに対する角度として、具体的には１°〜１７９°の範囲内、中でも４５°〜１３５°の範囲内、特に６０°〜１２０°の範囲内とすることが好ましい。これにより、エネルギーが直接照射されていない領域、すなわち遮光部が形成されている領域上の半導体光触媒含有層にもエネルギーを効率よく照射することができ、特性変化パターンを効率よく形成することができるからである。
【００３３】
また、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、半導体光触媒含有層表面が半導体光触媒含有層中の半導体光触媒の作用により半導体光触媒含有層表面の特性の変化が行われるのに必要な照射量とする。
【００３４】
この際、半導体光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、感度を上昇させることが可能となり、効率的な特性の変化を行うことができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
【００３５】
また、本工程においては、上記反射板と上記半導体光触媒含有層とを対向させて配置する際、不純物の混入や傷がつくこと等を防止する観点から、反射板と半導体光触媒含有層との間に間隙を設けて配置することが好ましく、この間隙として具体的には、１ｍｍ以下、中でも５μｍ〜５００μｍの範囲内、特に１００μｍ〜３００μｍの範囲内とすることが好ましい。この間隙が広い場合には、反射板から反射されたエネルギーの精度が低下し、目的とするパターン状に特性変化パターンを形成することが困難となるからである。
【００３６】
上記エネルギーの照射によって、半導体光触媒含有層上にストライプ状に特性が変化した特性変化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。なお、上記ストライプ状の特性変化パターンの形状は、目的とするパターン形成体の種類等により、適宜選択されることとなる。
【００３７】
なお、本発明において、このようなエネルギー照射工程は、上記光源や後述する反射基板が固定された装置中に、後述するパターニング用基板を配置してエネルギーの照射を行ってもよく、また後述する「Ｄ．露光装置」の項で説明するように、光源および反射板の間を、パターニング用基板を移動させながらエネルギーの照射を行ってもよい。
【００３８】
また、本発明においては、ストライプ状の特性変化パターン中に遮光部が形成されている場合、上記反射板を配置せずにエネルギーを照射し、遮光部の開口部上に形成された半導体光触媒含有層の特性を変化させる第１エネルギー照射工程と、上記反射板を配置して上述したようにエネルギーを照射し、ストライプ状の特性変化パターン中に形成されている遮光部上の半導体光触媒含有層の特性を変化させる第２エネルギー照射工程とにわけて行ってもよい。
【００３９】
以下、本工程に用いられる反射板およびパターニング用基板について説明する。
【００４０】
１．反射板
まず、本工程に用いられる反射板について説明する。本工程に用いられる反射板は、エネルギー照射工程において照射されるエネルギーを反射することが可能であり、かつ反射するエネルギーを入射エネルギーに対して角度を有する平行エネルギーとし、かつストライプ状に形成される特性変化パターンに対して平行なエネルギーとすることが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば自己支持性を有する反射層のみからなるものであってもよく、また基体上に反射層が形成されたもの等であってもよい。
【００４１】
このような反射層としては、特に限定されるものではないが、金属材料が好適に用いられ、具体的には、アルミニウム、銀、鉄等を蒸着した層等が用いられ、基体上に反射層が形成される場合は、上述した金属を真空蒸着法等により基体表面に蒸着させることにより通常形成される。なお、基体としては、上記反射層が形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、有機材料からなるものであってもよく、また無機材料からなるものであってもよい。また、反射層が自己支持性を有する場合は、一方の表面が鏡面仕上げされた金属板等を用いることができる。
【００４２】
また本発明においてこの反射板は、後述する半導体光触媒含有層と対向させて配置した際に、特性変化パターンを形成する領域上に少なくとも形成されていればよく、全面に反射層が形成されている必要はない。
【００４３】
ここで、本発明においては、上記反射板が、上述したように凹凸を有するものであることが好ましい。このような反射板に形成される凹凸の大きさとしては、照射されるエネルギーを反射させる方向にもよるが、通常０．１μｍ〜１０００μｍの範囲内、中でも５μｍ〜５００μｍの範囲内、特に５０μｍ〜２００μｍの範囲内とすることが好ましい。また、このような凹凸の形状についても、エネルギーを目的とする方向に反射させることが可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば断面が三角形状や矩形状であってもよく、また半円状等であってもよい。このような凹凸を反射板に形成する方法としては、例えば上記凹凸を有する基体上に上記反射層を形成する方法や、反射層をエッチングする方法等とすることができる。
【００４４】
また、本発明の反射板は、上述したように、必要に応じて適宜、照射されたエネルギーの角度を調整するような機能を有する層や、照射された散乱エネルギーを平行エネルギーに補正する層等を有していてもよい。
【００４５】
２．パターニング用基板
次に、本発明に用いられるパターニング用基板について説明する。本発明に用いられるパターニング用基板は、基材と、その基材上に形成された遮光部と、その遮光部を覆うように上記基材上に形成された半導体光触媒含有層とを有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば必要に応じて適宜他の部材を有していてもよい。
以下、本発明に用いられるパターニング用基板の各構成について説明する。
【００４６】
（ｉ）半導体光触媒含有層
まず、本工程により調製されるパターニング用基板に用いられる半導体光触媒含有層について説明する。本発明に用いられる半導体光触媒含有層は、少なくとも半導体光触媒およびバインダを含有する層であり、エネルギー照射に伴う半導体光触媒の作用により特性が変化する層であれば、その特性の変化の種類等は特に限定されるものではない。例えば、エネルギー照射に伴う半導体光触媒の作用により、例えば物質との密着性が変化する層であってもよく、また例えば細胞との接着性が変化する層等であってもよい。
【００４７】
本発明においては特に半導体光触媒含有層が、エネルギー照射に伴う半導体光触媒の作用により液体との接触角が低下する半導体光触媒含有濡れ性変化層であることが好ましい。これにより、本発明により製造されたパターン形成体の特性変化パターン上に、例えばインクジェット法等によって容易に機能性部を形成することが可能となるからである。
【００４８】
このような半導体光触媒含有濡れ性変化層は、本工程において照射される上記エネルギーにより、表面の液体との接触角が低下する層であれば、特に限定されるものではない。このような半導体光触媒含有濡れ性変化層を用いることによって、上記エネルギー照射によって、液体との接触角の小さい親液性領域の特性変化パターンを形成することが可能となることから、例えば親液性領域に高精細に、カラーフィルタの着色層を形成する着色層形成用塗工液等の機能性部形成用塗工液を付着させることができ、効率よく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。
【００４９】
ここで、親液性領域とは、液体との接触角が小さい領域であり、製造されたパターン形成体上に機能性部を形成する機能性部形成用塗工液、例えば機能性素子がカラーフィルタであれば、着色層を形成するための着色層形成用塗工液、また機能性素子が金属配線であれば、金属配線形成用塗工液等に対する濡れ性の良好な領域をいうこととする。また、撥液性領域とは、液体との接触角が大きい領域であり、上述した機能性部形成用塗工液に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。
【００５０】
なお、本発明においては、隣接する領域の液体との接触角より、液体との接触角が１゜以上低い場合には親液性領域、隣接する領域の液体との接触角より、液体との接触角が１゜以上高い場合には撥液性領域とすることとする。
【００５１】
本発明に用いられる半導体光触媒含有濡れ性変化層は中でも、エネルギー照射していない部分、すなわち撥液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０°以上、中でも表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、エネルギー照射していない部分が、撥液性が要求される部分であることから、上記液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、例えばカラーフィルタの着色層を形成する着色層形成用塗工液をインクジェット方式等により塗布し、硬化させて形成する場合等に、撥液性領域にも着色層形成用塗工液が付着する可能性がある等、高精細に着色層等の機能性部を形成することが困難となるからである。
【００５２】
また、上記半導体光触媒含有濡れ性変化層は、エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域においては、４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°未満、好ましくは表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるような層であることが好ましい。エネルギー照射された部分、すなわち親液性領域における液体との接触角が高い場合は、例えばカラーフィルタの着色層を形成する着色層形成用塗工液を、親液性領域においてもはじいてしまう可能性があり、例えばインクジェット法により着色層形成用塗工液を塗布した際に、着色層形成用塗工液が十分に塗れ広がらない等、着色層等の機能性部を形成することが難しくなる可能性があるからである。
【００５３】
なお、ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。
【００５４】
本発明に用いられる半導体光触媒含有濡れ性変化層は、この半導体光触媒含有濡れ性変化層中にフッ素が含有され、さらにこの半導体光触媒含有濡れ性変化層表面のフッ素含有量が、半導体光触媒含有濡れ性変化層に対しエネルギーを照射した際に、上記半導体光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように形成されていてもよく、またエネルギー照射による半導体光触媒の作用により分解され、これにより半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を含むように形成されていてもよい。
【００５５】
上述したような半導体光触媒含有濡れ性変化層における、後述するような二酸化チタンに代表される半導体光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。本発明においては、このキャリアが半導体光触媒含有濡れ性変化層内のバインダ化合物に作用を及ぼし、その表面の濡れ性を変化させるものであると考えられる。
以下、このような半導体光触媒含有濡れ性変化層を構成する、半導体光触媒、バインダ、およびその他の成分について説明する。
【００５６】
ａ．半導体光触媒
まず、本発明に用いられる半導体光触媒について説明する。本発明に用いられる半導体光触媒としては、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
半導体光触媒の粒径は小さいほど半導体光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の半導体光触媒を使用するのが特に好ましい。
【００６０】
本発明に用いられる半導体光触媒含有濡れ性変化層中の半導体光触媒の含有量は、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、半導体光触媒含有濡れ性変化層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。
【００６１】
ｂ．バインダ
次に、本発明に用いられるバインダについて説明する。本発明においては、半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性の変化をバインダ自体に半導体光触媒が作用することにより行う場合（第１の形態）と、エネルギー照射による半導体光触媒の作用により分解され、これにより半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を半導体光触媒含有濡れ性変化層に含有させることにより変化させる場合（第２の形態）と、これらを組み合わせることにより行う場合（第３の形態）の三つ形態に分けることができる。上記第１の形態および第３の形態において用いられるバインダは、半導体光触媒の作用により半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させることができる機能を有する必要があり、上記第２の形態では、このような機能は特に必要ない。
【００６２】
以下、まず第２の形態に用いられるバインダ、すなわち半導体光触媒の作用により半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させる機能を特に必要としないバインダについて説明し、次に第１の形態および第３の形態に用いられるバインダ、すなわち半導体光触媒の作用により半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させる機能を有するバインダについて説明する。
【００６３】
上記第２の形態に用いられる、半導体光触媒の作用により半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させる機能を特に必要としないバインダとしては、主骨格が上記半導体光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであれば特に限定されるものではない。具体的には、有機置換基を有しない、もしくは多少有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、これらはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合することにより得ることができる。
【００６４】
このようなバインダを用いた場合は、添加剤としてエネルギー照射による半導体光触媒の作用により分解され、これにより半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を半導体光触媒含有濡れ性変化層中に含有させることが必須となる。
【００６５】
次に、上記第１の形態および第３の形態に用いられる、半導体光触媒の作用により半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させる機能を必要とするバインダについて説明する。このようなバインダとしては、主骨格が上記の半導体光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、半導体光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましく、例えば、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
【００６６】
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、フェニル基もしくはエポキシ基、またはこれらを含む置換基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＸで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、Ｙで示される置換基全体の炭素数は１〜２０の範囲内、中でも５〜１０の範囲内であることが好ましい。
【００６７】
これにより、上記半導体光触媒含有濡れ性変化層を形成した際に、オルガノポリシロキサンを構成するＹにより表面を撥液性とすることができ、またエネルギー照射に伴う半導体光触媒の作用により、そのＹが分解等されることによって、親液性とすることが可能となるからである。
【００６８】
また、特に上記オルガノポリシロキサンを構成するＹがフルオロアルキル基であるオルガノポリシロキサンを用いた場合には、エネルギー照射前の半導体光触媒含有濡れ性変化層を、特に撥液性の高いものとすることができることから、高い撥液性が要求される場合等には、これらのフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンを用いることが好ましい。このようなオルガノポリシロキサンとして、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、例えば特開２００１−０７４９２８に記載されているようなものを用いることができる。
【００６９】
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。
【００７０】
【化１】
2006003466.tif 000003
【００７１】
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。
【００７２】
また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。
【００７３】
ｃ．分解物質
上記第２の形態および第３の形態においては、さらにエネルギー照射による半導体光触媒の作用により分解され、これにより半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を半導体光触媒含有濡れ性変化層に含有させる必要がある。すなわち、バインダ自体に半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性を変化させる機能が無い場合、およびそのような機能が不足している場合に、上述したような分解物質を添加して、上記半導体光触媒含有濡れ性変化層上の濡れ性の変化を起こさせる、もしくはそのような変化を補助させるようにするのである。
【００７４】
このような分解物質としては、半導体光触媒の作用により分解し、かつ分解されることにより半導体光触媒含有濡れ性変化層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ  ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ  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ができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
【００７５】
また、界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を挙げることができる。
【００７６】
ｄ．フッ素の含有
また、本発明においては、半導体光触媒含有濡れ性変化層がフッ素を含有し、さらにこの半導体光触媒含有濡れ性変化層表面のフッ素含有量が、半導体光触媒含有濡れ性変化層に対しエネルギーを照射した際に、上記半導体光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記半導体光触媒含有濡れ性変化層が形成されていることが好ましい。
【００７７】
このような特徴を有する半導体光触媒含有濡れ性変化層であれば、エネルギーをパターン照射することにより、後述するように容易にフッ素の含有量の少ない部分からなるパターンを形成することができる。ここで、フッ素は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、このためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部分に比較して親液性領域となっていることを意味する。よって、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分からなるパターンを形成することは、撥液性域内に親液性領域のパターンを形成することとなる。
【００７８】
したがって、このような半導体光触媒含有濡れ性変化層を用いた場合は、エネルギーをパターン照射することにより、撥液性領域内に親液性領域のパターンを容易に形成することができるので、例えばインクジェット法等により、機能性部形成用塗工液を塗布した場合に、高精細な機能性部を形成することが可能となるからである。
【００７９】
上述したような、フッ素を含む半導体光触媒含有濡れ性変化層中に含まれるフッ素の含有量としては、エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域におけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００とした場合に１０以下、好ましくは５以下、特に好ましくは１以下である。
【００８０】
このような範囲内とすることにより、エネルギー照射部分と未照射部分との親液性に大きな違いを生じさせることができる。したがって、このような半導体光触媒含有濡れ性変化層に、例えば機能性部形成用塗工液を付着させることにより、フッ素含有量が低下した親液性領域のみに正確に機能性部を形成することが可能となり、精度の良い機能性素子を得ることができるからである。なお、この低下率は重量を基準としたものである。
【００８１】
このような半導体光触媒含有濡れ性変化層中のフッ素含有量の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いることが可能であり、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy,  ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。）、蛍光Ｘ線分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測定できる方法であれば特に限定されるものではない。
【００８２】
また、本発明においては、半導体光触媒として上述したように二酸化チタンが好適に用いられるが、このように二酸化チタンを用いた場合の、半導体光触媒含有濡れ性変化層中に含まれるフッ素の含有量としては、Ｘ線光電子分光法で分析して定量化すると、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合に、フッ素（Ｆ）元素が５００以上、好ましくは８００以上、特に好ましくは１２００以上となる比率でフッ素（Ｆ）元素が半導体光触媒含有濡れ性変化層表面に含まれていることが好ましい。
【００８３】
フッ素（Ｆ）が半導体光触媒含有濡れ性変化層にこの程度含まれることにより、半導体光触媒含有濡れ性変化層上における臨界表面張力を十分低くすることが可能となることから表面における撥液性を確保でき、これによりエネルギーをパターン照射してフッ素含有量を減少させたパターン部分における表面の親液性領域との濡れ性の差異を大きくすることができ、最終的に得られるパターン形成体の精度を向上させることができるからである。
【００８４】
さらに、このようなパターン形成体においては、エネルギーをパターン照射して形成される親液領域におけるフッ素含有量が、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合にフッ素（Ｆ）元素が５０以下、好ましくは２０以下、特に好ましくは１０以下となる比率で含まれていることが好ましい。
【００８５】
半導体光触媒含有濡れ性変化層中のフッ素の含有率をこの程度低減することができれば、機能性素子の機能性部を形成するためには十分な親液性を得ることができ、上記エネルギーが未照射である部分の撥液性との濡れ性の差異により、機能性素子を精度良く形成することが可能となり、利用価値の高い機能性素子を得ることができる。
【００８６】
ｅ．半導体光触媒含有濡れ性変化層の形成方法
上述したようにオルガノポリシロキサンをバインダとして用いた場合は、上記半導体光触媒含有濡れ性変化層は、半導体光触媒とバインダであるオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディッブコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより、半導体光触媒含有濡れ性変化層を形成することができる。
【００８７】
（ii）遮光部
次に、本発明に用いられる遮光部について説明する。本発明に用いられる遮光部としては、本工程において照射される上記エネルギーを遮蔽するものであれば、特に限定されるものではない。このような遮光部の形成方法は、必要とするエネルギーに対する遮蔽性等に応じて適宜選択されて用いられる。
【００８８】
ここで、本発明においては、エネルギー照射工程において基材側からエネルギーが照射されることにより、上記半導体光触媒含有層の特性がストライプ状に変化した特性変化パターンが形成されることから、特に上記ストライプ状の特性変化パターンを形成する領域以外の領域には遮光部が形成されていることが好ましい。これにより、フォトマスク等を用いることなく、上記エネルギーを照射することにより、容易に上記特性変化パターンを形成することができるからである。
【００８９】
また、本発明においては、上述したような反射板を用いてエネルギー照射工程が行われることから、上記ストライプ状の特性変化パターンが形成される領域に、遮光部が形成されていても、この遮光部上の半導体光触媒含有層の特性を変化させることが可能であるが、このストライプ状のパターン中に形成される遮光部の線幅としては、隣接する遮光部の開口部の幅より狭いものであることが好ましい。遮光部の線幅のほうが、遮光部の開口部の幅より狭いものとすることにより、ストライプ状に特性変化パターンを形成する際、上記反射板によって反射されるエネルギーの角度の調整等をすることなく、容易に遮光部上に形成された半導体光触媒含有層の特性も変化させることができるからである。
【００９０】
このような遮光部の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより形成されてもよい。このパターニングの方法としては、スパッタ等の通常のパターニング方法を用いることができる。
【００９１】
また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をパターン状に形成する方法であってもよい。用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用いることができる。このような樹脂製遮光部の厚みとしては、０．５〜１０μｍの範囲内で設定することができる。このような樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用いることができる。
【００９２】
またさらに本発明においては、遮光部が熱転写法により形成されたものとすることもできる。遮光部を形成する熱転写法とは、通常、透明なフィルム基材の片面に光熱変換層と遮光部転写層を設けた熱転写シートを基材上に配置し、遮光部を形成する領域にエネルギーを照射することによって、遮光部転写層が基材上に転写されて遮光部が形成されることとなるものである。このような熱転写法により形成される遮光部の膜厚としては、通常０．５μｍ〜１０．０μｍ、特に０．８μｍ〜５．０μｍ程度とすることができる。
【００９３】
熱転写法により転写される遮光部は、通常、遮光材料と結着剤により構成されるものであり、遮光性材料としては、カーボンブラック、チタンブラック等の無機粒子等を用いることができる。このような遮光性材料の粒子径としては、０．０１μｍ〜１．０μｍ、中でも０．０３μｍ〜０．３μｍの範囲内であることが好ましい。
【００９４】
また、結着剤としては、熱可塑性と熱硬化性とを有する樹脂組成とすることが好ましく、熱硬化性官能基を有し、かつ軟化点が５０℃〜１５０℃の範囲内、中でも６０℃〜１２０℃の範囲内である樹脂材料および硬化剤等により構成されることが好ましい。このような材料として具体的には、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ化合物またはエポキシ樹脂とその潜在性硬化剤との組み合わせ等が挙げられる。またエポキシ樹脂の潜在性硬化剤としては、ある一定の温度まではエポキシ基との反応性を有さないが、加熱により活性化温度に達するとエポキシ基との反応性を有する分子構造に変化する硬化剤を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂との反応性を有する酸性または塩基性化合物の中性塩や錯体、ブロック化合物、高融点体、マイクロカプセル封入物が挙げられる。また、上記遮光部中に、上記の材料の他に、離型剤、接着補助剤、酸化防止剤、分散剤等を含有させることもできる。
【００９５】
また、本発明においては、上記半導体光触媒含有層と遮光部との間にプライマー層を形成してもよい。このプライマー層の作用・機能は必ずしも明確なものではないが、プライマー層を形成することにより、半導体光触媒含有層の特性変化を阻害する要因となる遮光部および遮光部間に存在する開口部からの不純物、特に、遮光部をパターニングする際に生じる残渣や、不純物の拡散を防止する機能を示すものと考えられる。したがって、プライマー層を形成することにより、高感度で半導体光触媒含有層の特性を変化させることができ、その結果、高解像度のパターンを得ることが可能となるのである。
【００９６】
なお、本発明においてプライマー層は、遮光部のみならず遮光部間に形成された開口部に存在する不純物が半導体光触媒の作用に影響することを防止するものであるので、プライマー層は開口部を含めた遮光部全面にわたって形成されていることが好ましい。
【００９７】
本発明におけるプライマー層は、上記遮光部と上記半導体光触媒含有層とが接触しないようにプライマー層が形成された構造であれば特に限定されるものではない。
【００９８】
このプライマー層を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、半導体光触媒の作用により分解されにくい無機材料が好ましい。具体的には無定形シリカを挙げることができる。このような無定形シリカを用いる場合には、この無定形シリカの前駆体は、一般式ＳｉＸ４で示され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物であり、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。
【００９９】
また、プライマー層の膜厚は、０．００１μｍから１μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．００１μｍから０．１μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１００】
（iii）基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は、上記半導体光触媒含有層が形成可能なものであり、かつ上記エネルギーが基材側から照射されることから、エネルギーに対して透過性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、パターン形成体の種類や用途等に合わせて適宜選択される。また、可撓性については、パターン形成体の種類に応じて適宜選択されることとなる。
【０１０１】
このようなパターン形成体に用いられる基材としては、例えば紙基材の樹脂積層板、ガラス布・ガラス不織布基材の樹脂積層板、セラミック、金属等を用いることができる。
【０１０２】
Ｂ．機能性素子の製造方法
次に、本発明の機能性素子の製造方法について説明する。本発明の機能性素子の製造方法は、上述したパターン形成体の製造方法により製造されたパターン形成体の特性変化パターンに沿って機能性部を形成する機能性部形成工程を有するものである。
【０１０３】
本発明によれば、上記パターン形成体の特性変化パターンの特性の差を利用して機能性部を形成することから、高精細に機能性部を形成することができ、高品質な機能性素子とすることができるのである。また、本発明によれば、上記ストライプ状に形成された特性変化パターン中に遮光部が形成されている場合であっても、この遮光部上の半導体光触媒含有層の特性が変化したものとされていることから、ストライプ全面に機能性部形成用塗工液を塗布することができる。これにより、機能性部にムラや欠陥等のない、高品質な機能性素子を製造することができる。
【０１０４】
ここで機能性とは、光学的（光選択吸収、反射性、偏光性、光選択透過性、非線形光学性、蛍光あるいはリン光等のルミネッセンス、フォトクロミック性等）、磁気的（硬磁性、軟磁性、非磁性、透磁性等）、電気・電子的（導電性、絶縁性、圧電性、焦電性、誘電性等）、化学的（吸着性、脱着性、触媒性、吸水性、イオン伝導性、酸化還元性、電気化学特性、エレクトロクロミック性等）、機械的（耐摩耗性等）、熱的（伝熱性、断熱性、赤外線放射性等）、生体機能的（生体適合性、抗血栓性等）のような各種の機能を意味するものである。
【０１０５】
本発明における機能性部を形成する機能性部形成用塗工液としては、上述したように機能性素子の機能、機能性素子の形成方法等によって大きく異なるものであるが、例えば、紫外線硬化型モノマー等に代表される溶剤で希釈されていない組成物や、溶剤で希釈した液体状の組成物等を用いることができる。また、機能性部形成用塗工液としては粘度が低いほど短時間にパターンが形成できることから特に好ましい。ただし、溶剤で希釈した液体状組成物の場合には、パターン形成時に溶剤の揮発による粘度の上昇、表面張力の変化が起こるため、溶剤が低揮発性であることが望ましい。
【０１０６】
本発明に用いられる機能性部形成用塗工液としては、上記特性変化パターン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、また特性変化パターン上に配置された後、薬剤により処理され、もしくは紫外線、熱等により処理された後に機能性部となるものであってもよい。この場合、機能性部形成用塗工液の結着剤として、紫外線、熱、電子線等で効果する成分を含有している場合には、硬化処理を行うことにより素早く機能性部が形成できることから好ましい。
【０１０７】
本発明においては、上記機能性部を形成する方法としては、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、電界ジェット、ディスペンサーを用いる方法等を含むノズル吐出手段等の手段を用いることが好ましい。これらの方法を用いることにより、機能性部を均一かつ高精細に形成することが、可能となるからである。
【０１０８】
なお、本発明においては、上記機能性素子の中でも、特に後述する機能性部が着色層である、ストライプ状の着色層を有するカラーフィルタであることが好ましい。
【０１０９】
Ｃ．カラーフィルタの製造方法
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、上述した機能性素子の機能性部が着色層であることを特徴とするものである。
【０１１０】
本発明によれば、上記特性変化層が例えば濡れ性変化層である場合、インクジェット法等によって容易に表面の濡れ性の差を利用して着色層を形成することが可能となる。また、ストライプ状に着色層を形成する際、このストライプパターン中に遮光部が形成されている場合であっても、この遮光部上に形成された半導体光触媒含有層の特性も変化していることから、ストライプ状に均一に着色層を形成する着色層形成用塗工液を塗布することができる。したがって、着色層に色ムラや白抜け等のない、高品質なカラーフィルタとすることができるのである。
【０１１１】
なお、本発明におけるカラーフィルタの各部材の材料や製造方法等については、一般的なカラーフィルタにおけるものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１２】
Ｄ．露光装置
次に、本発明の露光装置について説明する。本発明の露光装置は、基材と、上記基材上に形成された遮光部と、上記遮光部を覆うように上記基材上に形成され、少なくとも半導体光触媒およびバインダを含有する半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板の上記半導体光触媒含有層をストライプ状に露光する露光用装置であって、上記パターニング用基板の上記基材側からエネルギーを照射するエネルギー照射部と、上記エネルギーを反射し、かつ上記エネルギー照射部と対向するように配置された反射板と、上記パターニング用基板が、上記エネルギー照射部と上記反射板との間を通過するように上記パターニング用基板を搬送する搬送手段とを有することを特徴とするものである。
【０１１３】
本発明の露光装置は、例えば図４に示すように、基材とその基材上に形成された遮光部と、その遮光部を覆うように基材上に形成された半導体光触媒含有層とを有するパターニング用基板４に、基材側からエネルギーを照射するエネルギー照射部２１と、そのエネルギー照射部２１と対向するように配置された反射板２２と、上記パターニング用基板４を、上記エネルギー照射部２１と反射板２２との間を通過させるように上記パターニング用基板４を搬送する搬送手段２３とを有するものである。
【０１１４】
本発明によれば、上記エネルギー照射部から照射されたエネルギー、およびエネルギー照射部と対向して配置された反射板から反射したエネルギーによって、半導体光触媒含有層の特性を変化させることができる。したがって、この反射板によって反射されたエネルギーにより、直接エネルギーが照射された領域だけでなく、例えば上記パターニング用基板中で遮光部が形成された領域にもエネルギーを照射することができ、種々のパターン形成体の製造を行うことができる。
【０１１５】
ここで、本発明においては、特に反射板からの反射エネルギーが、入射エネルギーに対して角度を有する平行エネルギーであり、かつ上記特性変化パターンに対して平行なエネルギーとすることにより、ストライプ状に半導体光触媒含有層の特性が変化した特性変化パターンを形成することができる。これにより、例えばストライプ状の着色層を有するカラーフィルタを容易に形成すること等が可能なパターン形成体を製造することができる。
【０１１６】
以下、本発明の露光装置の各構成ごとに詳しく説明する。なお、本発明の露光装置により露光されるパターニング用基板は、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」の項で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１７】
１．エネルギー照射部
まず、本発明に用いられるエネルギー照射部について説明する。本発明に用いられるエネルギー照射部は、上記パターニング用基板の基材側からエネルギーを照射するように配置され、上記パターニング用基板中の半導体光触媒含有層内の半導体光触媒を励起させて、半導体光触媒含有層の特性を変化させることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。
【０１１８】
本発明においては、このエネルギー照射部に用いられる光源としては、半導体光触媒含有層中の半導体光触媒を励起させることが可能なものであれば、特に限定されるものではないが、目的とする領域のみに拡散することなくエネルギーを照射することができる、という観点から、平行エネルギーを照射することが可能な光源が用いられることが好ましい。このような平行エネルギーが照射可能な光源としては、例えば水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源等が挙げられる。また、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることも可能である。
【０１１９】
ここで、本発明においては、後述する反射板によって、エネルギー照射部から照射されたエネルギーが入射した方向と異なる方向に反射されることが好ましい。したがって、後述する反射板に凹凸が形成されている場合等には、反射板に対して垂直なエネルギーを照射してもよいが、例えば後述する反射板が平坦である場合等には、反射板に対して斜め方向からエネルギーを照射することが好ましい。
【０１２０】
この際、反射板により反射される反射エネルギーの入射エネルギーに対する角度として、具体的には１°〜１７９°の範囲内、中でも４５°〜１３５°の範囲内、特に６０°〜１２０°の範囲内となるように、エネルギー照射部の配置位置や照射角度等を調整することが好ましい。これにより、エネルギーが直接照射されていない領域、すなわち遮光部が形成されている領域上の半導体光触媒含有層にもエネルギーを効率よく照射することができ、特性変化パターンを効率よく形成することができるからである。
【０１２１】
２．反射板
次に、本発明の露光装置に用いられる反射板について説明する。本発明に用いられる反射板としては、上記エネルギー照射部と対向するように配置されるものであり、上記エネルギー照射部から照射されるエネルギーを反射するものであれば、特に限定されるものではない。このような反射板は、上記パターニング用基板の特性変化パターンを形成する領域に、上記エネルギー照射部から照射されたエネルギーを反射して照射することが可能であれば、搬送手段から搬送されてくるパターニング用基板全面を覆うように形成されている必要はなく、例えばストライプ状のパターン状に形成されているもの等であってもよい。
【０１２２】
また、本発明においては、この反射板は、搬送手段により搬送される上記パターニング用基板の半導体光触媒含有層と所定の間隙となるように形成される。この間隙が広い場合には、反射板から反射されたエネルギーの精度が低下し、目的とする特性変化パターンを形成することが困難となるからである。このような間隙として、具体的には１ｍｍ以下、中でも５μｍ〜５００μｍの範囲内、特に１００μｍ〜３００μｍの範囲内とすることが好ましい。
【０１２３】
なお、本発明に用いられる反射板は、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」で説明したものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。また、本発明に用いられる反射板は、凹凸を有するものであることが好ましい。これにより、エネルギー照射部から照射されるエネルギーの角度と調整することなく、反射板から反射されるエネルギーの角度を上記のようなものとすることができるからである。なお、このような凹凸についても、上記「Ａ．パターン形成体の製造方法」で説明したものと同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【０１２４】
３．搬送手段
次に、本発明の搬送手段について説明する。本発明の搬送手段は、上記エネルギー照射部および上記反射板との間をパターニング用基板が通過するようにパターニング用基板を搬送するものである。
【０１２５】
本発明に用いられる搬送手段としては、上記パターニング用基板を搬送する際、上記エネルギー照射部から照射されたエネルギーおよび反射板から反射されたエネルギーを遮ることのないものであれば、特に限定されるものではなく、例えば一般的な基板の搬送手段に用いられるローラーや、コンベア等とすることができる。このような搬送手段として例えばローラーを用いる場合には、隣接するローラーの間隙から上記パターニング用基板にエネルギーを照射すること等ができ、また搬送手段としてコンベアを用いる場合には、コンベア上にエネルギー照射部からのエネルギーを透過させるための窓を設けたり、コンベアをエネルギー透過性を有するものとすること等により、上記パターニング用基板にエネルギーを照射することができる。
【０１２６】
また本発明の搬送手段は、上記エネルギー照射部および反射板の間で、パターニング用基板を一時停止させて、半導体光触媒含有層の特性が変化した特性変化パターンを形成するものであってもよく、また上記エネルギー照射部および反射板の間を所定の速度で通過させながら、上記特性変化パターンを形成するものであってもよい。通過させながら上記特性変化パターンを形成する場合のパターニング用基板の搬送速度としては、上記エネルギー照射部から照射されたエネルギーおよび反射板から反射されたエネルギーによって、上記半導体光触媒含有層の特性が変化した特性変化パターンが形成可能な速度とされる。
【０１２７】
４．露光装置
本発明の露光装置は、上記エネルギー照射部、搬送手段、および反射部を有するものであれば特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜他の部材を有していてもよい。
【０１２８】
なお、本発明の露光装置は、特にストライプ型着色層を有するカラーフィルタの製造の際に好適に用いられる。本発明の露光装置を用いることにより、上記パターニング用基板における半導体光触媒含有層をフォトマスク等を用いることなく、効率よく露光することができ、またストライプパターン中の遮光部上の半導体光触媒含有層についても特性を変化させることができる。したがって、本発明の露光装置を用いて製造されたパターン形成体に、着色層を形成する着色層形成用塗工液を、この特性変化パターンに沿って均一に塗布することができ、着色層の色ムラや白抜け等のない、高品質なカラーフィルタを効率よく形成することができるからである。
【０１２９】
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。
【実施例】
【０１３０】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【０１３１】
［実施例１］
＜パターニング用基板の作製＞
フルオロアルキルシラン(ＴＳＬ８２３３  ＧＥ東芝シリコーン製)１．５ｇ、テトラメトキシシラン（ＴＳＬ８１１４  ＧＥ東芝シリコーン製）５．０ｇ、及び０．０１Ｎ塩酸２．５ｇを２４時間常温にて攪拌して撥液付与剤を作製した。
次に、光触媒コーティング剤（ＳＴ−Ｋ０３石原産業製）を水とイソプロパノールとの混合液（重量比＝１：１）にてＴｉＯ２濃度が０．５ｗｔ％となるように希釈した。
この希釈光触媒コーティング剤５０ｇに撥液性付与剤を２ｇ添加して、１０分間攪拌し光触媒含有層形成用組成物とした。
上記光触媒含有層形成用組成物を、カーボンブラックを含有する黒色遮光層が幅１０μｍ、開口部９０×２９０μｍで６００×２００個配置されたガラス基板（ＮＡ−３５  ＮＨテクノガラス製）上にスピンコートし、１００℃で１５分間加熱することによりパターニング用基板を作製した。表面の水の接触角は１０５°であった。
【０１３２】
＜エネルギー照射工程＞
ガラス基板にアルミ蒸着した反射板とパターニング用基板とをギャップ２００μｍで対向させて配置し、開口部の長辺（２９０μｍ）方向にストライプ状に特性変化パターンを形成するべく、超高圧水銀ランプ（３６５ｎｍ  ３０ｍＷ／ｃｍ２）を用いて、パターニング用基板側から入射光と反射光が９０°になるように、かつ特性変化パターンと平行となるように平行光を照射し、パターン形成体を作製した。特性が変化した部位の水の接触角は１０°以下であった。
【０１３３】
＜カラーフィルタの製造＞
上記パターン形成体の特性が変化した部位に、ＵＶ硬化型カラーフィルタ用組成物をインクジェット法により付着させたところ、赤、緑、青色が混色することなく、長辺方向にライン状に濡れ広がった。ＵＶ照射後、２５０℃で加熱しカラーフィルタを得た。
【０１３４】
［実施例２］
＜パターニング用基板の作製＞
実施例1同様にパターニング用基板を作製した。
【０１３５】
＜エネルギー照射工程＞
ガラス基板上にフォトリソグラフィー法にて１００μｍピッチで樹脂製の蒲鉾形状構造物を作製しアルミ蒸着した反射板を用意した。実施例1記載のパターニング用基板と反射板とを、パターニング用基板の開口部長辺方向と蒲鉾形状構造物が直行し、かつギャップ１００μｍで対向させて配置し、パターニング用基板側から入射光をパターニング用基板と直行するように、かつ特性変化パターンと平行となるように超高圧水銀ランプ（３６５ｎｍ  ３０ｍＷ／ｃｍ２）を用いて平行光を照射し、パターン形成体を作製した。特性が変化した部位の水の接触角は１０°以下であった。
【０１３６】
＜カラーフィルタの製造＞
実施例１同様に、上記パターン形成体の特性が変化した部位にＵＶ硬化型カラーフィルタ用組成物を付着させたところ、赤、緑、青色が混色することなく、長辺方向にライン状に濡れ広がり、カラーフィルタを得た。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明のパターン形成体の製造方法の一例を示す工程図である。
【図２】本発明のエネルギー照射工程の反射エネルギーの方向を説明するための説明図である。
【図３】本発明により形成されるパターン形成体を説明するための説明図である。
【図４】本発明の露光装置の一例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の従来技術を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  …基材
２  …遮光部
３  …半導体光触媒含有層
４  …パターニング用基板
５、２２  …反射板
６…エネルギー
７…反射エネルギー
２１…エネルギー照射部
２３…搬送手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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