(57)【要約】【課題】濡れ性変化性基板と光触媒とを別々に準備しながらも、光触媒作用が場所によらず、常に一定に得られ、しかも、二枚の基板を使用する際のように、両基板の反りによって、光触媒とのギャップを一定に保つことが困難であった点を解消することを課題とする。【解決手段】ｘ−ｙテーブル２Ａ上に、濡れ性変化性基板４を置き、出光側に光触媒９で構成された窓を有し、ＯＮ−ＯＦＦ可能な光源７を備えた光源装置５を用いて走査露光することにより、二枚の基板を使用する必要が無く、光触媒と濡れ性変化性基板のギャップの維持が可能な濡れ性パターンの形成方法、および形成装置を提供することができた。【選択図】  図１
2004174335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒の存在下で露光すると表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が基板上に積層された濡れ性変化性基板の上方に、触媒を少なくとも含んで構成された窓を出光側に有し、発光をＯＮ−ＯＦＦ可能な光源を備えた光源装置を配置し、前記濡れ性変化性基板と前記光源装置とを相対的に走査を行なわせつつ、前記濡れ性変化性層の必要箇所に露光を行ない、前記露光を行った箇所の濡れ性を変化させることを特徴とする濡れ性パターンの形成方法。
【請求項２】
前記走査が連続的な走査であることを特徴とする請求項１記載の濡れ性パターンの形成方法。
【請求項３】
前記走査が段階的な走査であることを特徴とする請求項１記載の濡れ性パターンの形成方法。
【請求項４】
前記光源装置として、前記濡れ性変化性基板との距離を検出する検出器と、前記濡れ性変化性基板の法線方向に移動可能な移動装置とを備えたものを用い、前記検出器の検出の結果に基づいて前記移動装置を作動させて、前記光源装置と前記濡れ性変化性基板との距離を、前記濡れ性変化性層と前記光触媒とを作用可能距離内に保つよう調整しつつ前記露光を行なうことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか記載の濡れ性パターンの形成方法。
【請求項５】
前記光源としてレーザー光源を用いることを特徴とする請求項１〜請求項４いずれか記載の濡れ性パターンの形成方法。
【請求項６】
被露光材料を載せるためのｘ−ｙテーブルと、前記ｘ−ｙテーブルの上方に配置され、光触媒を少なくとも含んで構成された窓を出光側に有し、発光をＯＮ−ＯＦＦ可能な光源を備えた光源装置を有しており、光触媒の存在下で露光すると表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が基板上に積層された濡れ性変化性基板をｘ−ｙテーブル上に載せ、ｘ−ｙ方向に走査を行なわせつつ前記窓を介して前記濡れ性変化性層の必要箇所に露光を行ない、前記露光を行った箇所の濡れ性を変化させるよう構成された濡れ性パターンの形成装置。
【請求項７】
被露光材料を取付けるための回転ローラと、前記回転ローラの表面近傍に配置され、光触媒を少なくとも含んで構成された窓を出光側に有し、発光をＯＮ−ＯＦＦ可能な光源を備え、かつ前記回転ローラの面長方向に移動可能な光源装置を有しており、光触媒の存在下で露光すると表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が基板上に積層された濡れ性変化性基板を回転ローラの表面に取付け、前記回転ローラの回転方向および面長方向に走査を行なわせつつ、前記窓を介して前記濡れ性変化性層の必要箇所に露光を行ない、前記露光を行った箇所の濡れ性を変化させるよう構成された濡れ性パターンの形成装置。
【請求項８】
前記走査が連続的な走査であることを特徴とする請求項６または請求項７記載の濡れ性パターンの形成装置。
【請求項９】
前記走査が段階的な走査であることを特徴とする請求項６または請求項７記載の濡れ性パターンの形成装置。
【請求項１０】
前記光源装置が、前記被露光材料との距離を検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づいて濡れ性変化性基板の法線方向に移動可能な移動装置とを備えており、前記検出器の検出の結果に基づいて前記移動装置を作動させて、前記光源装置と前記濡れ性変化性基板との距離を、前記濡れ性変化性層と前記光触媒とを作用可能距離内に保つよう調整可能に構成された請求項６〜請求項９いずれか記載の濡れ性パターンの形成装置。
【請求項１１】
前記光源がレーザー光源であることを特徴とする請求項６〜請求項１０記載の濡れ性パターンの形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒の存在下で露光すると表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が基板上に積層された濡れ性変化性基板を、使用材料が少なく、操作的にも簡略化が可能な露光法によって濡れ性パターンを形成し得る濡れ性パターンの形成方法、および濡れ性パターンの形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オルガノポリシロキサン等の、通常は撥液性の素材の層を基板上に積層した濡れ性変化性基板と、二酸化チタン等の光触媒層を別の基板上に積層した光触媒基板との二種類の基板どうしを重ねて、紫外線でパターン状に露光すると、露光部の性質が変化して親インク性を帯びるために、これを利用して選択的に塗料等により着色して、カラーフィルターを製造する等が可能になる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４９８２１号公報（第１６〜１７頁）
【０００４】
光触媒を作用させる方式としては、上記の他にも、撥液性の素材の層（濡れ性変化性層）中に光触媒を混入させておく方式や、濡れ性変化性層上に光触媒層を積層する方式等もあるが、前者においては、光触媒が残存するので、カラーフィルターを製造する差違であれば、得られたカラーフィルターの劣化を招く要因となりかねないし、後者においては、露光後、光触媒層を除去する必要が生じる。従って、濡れ性変化性層と光触媒層とは、始めから分離しておくことが好ましい。
【０００５】
しかし、濡れ性変化性基板、および光触媒基板の二種類の基板を準備すると、露光の際には、常に二枚の基板を取り扱うことになる煩雑さが避けられず、これら二枚の基板は、露光する全面に渡って、光触媒作用を一定に保つ必要があるから、光触媒基板の製造上の困難性がある。また、二枚の基板は、ある近接した作用距離分のギャップを置いて重ねることが好ましいが、二枚の基板が、大きな面積のものとなるほど、二枚の基板間のギャップを、場所によらず一定に保つことは、二枚の基板の反りを考慮すると困難になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、濡れ性変化性基板と光触媒とを別々に準備しながらも、実質上、一枚の基板を準備すれば済み、光触媒作用が場所によらず、常に一定に得られ、しかも、二枚の基板を使用する際のように、両基板の反りによって、光触媒とのギャップを一定に保つことが困難であった点を解消することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決する手段】
発明者の検討によれば、濡れ性変化性基板の濡れ性変化性層を、レーザー光等の光で走査露光する際に、露光光源の出光側に、露光光の光束の径をカバーする程度の光触媒で構成されたごく小さい窓を配置しておけば、濡れ性変化性基板と同等の大きさの光触媒基板を準備することなく、実作業上、濡れ性変化性基板のみを取り扱うのみで、多数枚の濡れ性変化性基板への露光が可能になることが判明し、本発明に到達した。
【０００８】
第１の発明は、光触媒の存在下で露光すると表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が基板上に積層された濡れ性変化性基板の上方に、光触媒を少なくとも含んで構成された窓を出光側に有し、発光をＯＮ−ＯＦＦ可能な光源を備えた光源装置を配置し、前記濡れ性変化性基板と前記光源装置とを相対的に走査を行なわせつつ、前記濡れ性変化性層の必要箇所に露光を行ない、前記露光を行った箇所の濡れ性を変化させることを特徴とする濡れ性パターンの形成方法に関するものである。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記走査が連続的な走査であることを特徴とする濡れ性パターンの形成方法に関するものである。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記走査が段階的な走査であることを特徴とする濡れ性パターンの形成方法に関するものである。
【００１１】
第４の発明は、第１〜第３いずれかの発明において、前記光源装置として、前記濡れ性変化性基板との距離を検出する検出器と、前記濡れ性変化性基板の法線方向に移動可能な移動装置とを備えたものを用い、前記検出器の検出の結果に基づいて前記移動装置を作動させて、前記光源装置と前記濡れ性変化性基板との距離を、前記濡れ性変化性層と前記光触媒とを作用可能距離内に保つよう調整しつつ前記露光を行なうことを特徴とする濡れ性パターンの形成方法に関するものである。
【００１２】
第５の発明は、第１〜第３いずれかの発明において、前記光源としてレーザー光源を用いることを特徴とする濡れ性パターンの形成方法。
【００１３】
第６の発明は、被露光材料を載せるためのｘ−ｙテーブルと、前記ｘ−ｙテーブルの上方に配置され、光触媒を少なくとも含んで構成された窓を出光側に有し、発光をＯＮ−ＯＦＦ可能な光源を備えた光源装置を有しており、光触媒の存在下で露光すると表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が基板上に積層された濡れ性変化性基板をｘ−ｙテーブル上に載せ、ｘ−ｙ方向に走査を行なわせつつ前記窓を介して前記濡れ性変化性層の必要箇所に露光を行ない、前記露光を行った箇所の濡れ性を変化させるよう構成された濡れ性パターンの形成装置に関するものである。
【００１４】
第７の発明は、被露光材料を取付けるための回転ローラと、前記回転ローラの表面近傍に配置され、光触媒を少なくとも含んで構成された窓を出光側に有し、発光をＯＮ−ＯＦＦ可能な光源を備え、かつ前記回転ローラの面長方向に移動可能な光源装置を有しており、光触媒の存在下で露光すると表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が基板上に積層された濡れ性変化性基板を回転ローラの表面に取付け、前記回転ローラの回転方向および面長方向に走査を行なわせつつ、前記窓を介して前記濡れ性変化性層の必要箇所に露光を行ない、前記露光を行った箇所の濡れ性を変化させるよう構成された濡れ性パターンの形成装置に関するものである。
【００１５】
第８の発明は、第６または第７の発明において、前記走査が連続的な走査であることを特徴とする濡れ性パターンの形成装置に関するものである。
【００１６】
第９の発明は、第６または第７の発明において、前記走査が段階的な走査であることを特徴とする濡れ性パターンの形成装置に関するものである。
【００１７】
第１０の発明は、第６〜第９いずれかの発明において、前記光源装置が、前記被露光材料との距離を検出する検出器と、前記検出器の検出結果に基づいて濡れ性変化性基板の法線方向に移動可能な移動装置とを備えており、前記検出器の検出の結果に基づいて前記移動装置を作動させて、前記光源装置と前記濡れ性変化性基板との距離を前記濡れ性変化性層と前記光触媒とを作用可能距離内に保つよう調整可能に構成された濡れ性パターンの形成装置に関するものである。
【００１８】
第１１の発明は、第６〜第１０いずれかの発明において、前記光源がレーザー光源であることを特徴とする濡れ性パターンの形成装置に関するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は、いずれも本発明の濡れ性パターンの形成装置の概略を示す図である。本発明において光触媒９とは、光照射を受けると光触媒反応を起こして、濡れ性変化性基板５の表面の濡れ性を変化させる素材からなり、例えば、二酸化チタン等の素材の単独、もしくはそれらの素材とバインダ樹脂を用いて構成された層であってもよく、また、その層を透明基板上に積層した積層体であってもよい。また、本発明において被露光材料である濡れ性変化性基板４とは、例えば、ガラス、石英、もしくは樹脂板等を基板として、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンのように、光触媒反応により表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が積層されたものである。いずれも、後に詳しく説明する。
【００２０】
図１に示すように、本発明の濡れ性パターンの形成装置１Ａは、概略、ｘ−ｙテーブル２Ａと光源装置５とを主要な部分とするものであり、ｘ−ｙテーブル２Ａ上には、好ましくは、板状、もしくはシート状の被露光材料を固定するための吸着板３等の固定具を備えている。本発明の濡れ性パターンの形成方法においては、被露光材料である濡れ性変化性基板４を、上記の形成装置１Ａを用いる場合であれば、吸着板等により、ｘ−ｙテーブル２Ａ上に固定する。
【００２１】
光源装置５は、ｘ−ｙテーブル２Ａのテーブルの上方に、テーブル上に光が照射されるよう配置されたもので、ｘ−ｙテーブル２Ａが設置された、濡れ性パターンの形成装置の基盤（図示せず。）を共通な基盤として固定された、搭状、もしくはブリッジ状の構造物に、出光方向がｘ−ｙテーブル２Ａの方向となるよう固定されて取付けられており、好ましくはｚ方向に高さ調整可能に構成されている。光源装置５自体は、適宜なケース（もしくは箱）６内に、光源７、光源から出光した光の焦点を調節する光学系８、および光学系から出た光が透過して光触媒反応を起こさせる光触媒９、とが順に配置されて設置されているものである。光学系８は必要に応じて設置するもので、省略し得る。本発明の濡れ性パターンの形成方法においては、ｘ−ｙテーブル２Ａをｘ−ｙ方向に移動させ、光源装置５からの光１０で、ｘ−ｙテーブル２Ａ上の濡れ性変化性基板上の濡れ性変化性層の任意の箇所を露光する。
【００２２】
光源７は、好ましくは紫外線を発光するものであるので、その限りでは、種々の光源であり得るが、より好ましくは紫外線レーザーを発光するレーザー光源である。レーザー光源を用いると、エネルギーが高く、コヒーレント性の優れた光が得られる利点がある。また、光源７はその発光を入力信号に応じて、ＯＮ−ＯＦＦ可能なものであることが好ましい。本発明の濡れ性パターンの形成方法においては、ｘ−ｙテーブル２Ａをｘ−ｙ方向に移動させ、光源装置５からの光１０を用いて、ｘ−ｙテーブル２Ａ上に固定された濡れ性変化性基板上の濡れ性変化性層の任意の箇所を光源７のＯＮ−ＯＦＦにより選択的に露光し、この露光により、濡れ性変化性層の表面に濡れ性が変化して生じた濡れ性パターンを形成するものである。得られる濡れ性パターンは、いわゆる潜像であるが、従来技術の説明において述べたように、塗料等で選択的に着色可能であるため、着色材を選択することにより、種々の用途の製品とすることができる。また、必ずしも肉眼で見えるものとは限らない素材を選択的に付着させることもできるから、化学的もしくは生物学的な用途等の各種製品とすることもできる。
【００２３】
光触媒９は、二酸化チタンの層、好ましくは、ガラス板等を基板として積層された積層体からなる、言わば、光触媒小径基板であって、積層構造上、および外観上は光学フィルターに類似しているが、光学フィルターにおいては、透過前の光と透過後の光とでは波長帯域が異なる等の変化が生じるのに対し、本発明における光触媒９においては、透過前後の光の特性自体には変化がなく、光の透過により、光触媒反応を起こさせる働きを有するので、光学フィルターとは明らかに相違する。光触媒９は、光源装置５の出光側の好ましくは最も外側に配置されているもので、また、光触媒９の大きさは、光源装置５から発光される光の径をカバーできる大きさであればよい。
【００２４】
上記の説明では、ｘ−ｙテーブル２Ａ側がｘ−ｙ方向に移動することにより走査を行なうが、勿論、テーブル側を固定し、光源装置５がｘ−ｙ方向に移動してもよい。なお、被露光材料である濡れ性変化性基板４と光源装置５との走査は、連続的な走査であってもよいが、微小距離毎の段階的な走査であってもよい。前者の連続的な走査の場合には、ライン状もしくは面状の濡れ性パターンを容易に形成することができる。例えば、被露光材料である濡れ性変化性基板４の表面全面に、ある材料をコーティングするのに先立って、コーティング適性を向上させる目的で、表面全面の濡れ性向上を図るような目的にも適している。また、後者の微小距離毎の段階的な走査の場合には、部分的にある一定の区域を露光するのに適しているので、任意の形状の濡れ性パターンを任意の位置に容易に形成することができる。例えば、マイクロレンズ形成用材料を濡れ性が向上した円形の区域内のみに付着させ、マイクロレンズアレイを作製する目的にも適している。
【００２５】
被露光材料がフレキシブルに構成されたものである場合、ｘ−ｙテーブル２Ａを用いてもよいが、回転ローラ（もしくは回転ドラム）に固定して回転させながら、上記の露光を行なってもよい。図２は、ｘ−ｙテーブル２Ａの代りに、回転ローラ２Ｂを被露光材料を取付けるために用いた濡れ性パターンの形成装置１Ｂを示す図である。光源装置５は、基本構造は、図１を引用して説明したものと同様であるが、光源装置５は、回転ローラ２Ｂの面長方向に移動可能に取付けられており、露光時には、回転ローラ２Ｂが回転しつつ、光源装置５が回転ローラ２Ｂの面長方向に移動することにより、走査が行なわれる。なお、回転ローラ２Ｂへの被露光材料の固定は、適宜なピン、クリップ、もしくはくわえ具を用いて行なうか、粘着テープを用いて行なえばよい。光源装置５は、出光方向が回転ローラ２Ｂの側面（円柱面）の法線方向になるよう、また、好ましくは、回転ローラ２Ｂの側面（円柱面）の法線方向に関する、回転ローラ〜光源装置間の距離を調整可能に構成されている。
【００２６】
図３は、光触媒９を光源装置５に適用する方式の一例を示す図であり、光触媒９は、板状の光触媒９を収容する溝１３を有し、溝の両側に光透過用の孔１４を設けたホルダー１２の溝１３に収容され、かつ、適宜な手段によりホルダー１２に固定されており、ホルダー１２は光源装置５のケース６の出光側のホルダー設置部６ａに、適宜な手段により固定されていて、ケースの孔６Ｂから出た光源の光が、ホルダー１２の両側の孔１４および光触媒９を透過するよう構成されており、必要に応じ、光触媒９を交換可能な構造としている。
【００２７】
本発明において、光触媒反応が、濡れ性変化性基板４の濡れ性変化性層上で有効に起こるためには、ｘ−ｙテーブル２Ａ、もしくは回転ローラ２Ｂが移動しても、常に、濡れ性変化性基板４の濡れ性変化性層の表面と光触媒９との距離が、ある作用距離内になるよう制御することが好ましい。このため、光源装置５としては、検出器１１と昇降装置（図示せず。）とを備えたものを用い、検出器１１によって検出した被露光材料との距離に応じて、光源装置をｘ−ｙテーブル２に対してｚ方向に昇降させ、ｘ−ｙテーブル２上の被露光材料と光源装置との距離を、濡れ性変化性層の表面と光触媒との距離が、ある作用距離内に保たれるよう制御しつつ露光を行なうことが好ましい。検出器１１としては、種々のものが使用可能であるが、高精度に距離を検出できることから、発光素子から照射したレーザー光を測定対象物の表面で反射させ、反射光を受光素子にて受光することにより距離を検出する原理を用いた、レーザー光を用いたレーザー変位計を用いることが好ましい。
【００２８】
濡れ性変化性基板４は、先に概略を示したように、ガラス等の基板上に、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサン等の、光触媒反応により表面の濡れ性が変化する濡れ性変化性層が積層されたものである。
【００２９】
濡れ性変化性基板４の基板は、少なくとも片面が平坦な、通常は板状、もしくはフィルム状のものであり、それらを構成する素材としては、ガラス、石英等の無機材料、または樹脂板もしくは樹脂フィルム等、もしくはそれらの任意の複合体を挙げることができる。ここでは、「基板」の用語は、フィルム状の物も含む意味で使うので、基材と言い換えてもよい。基板が樹脂フィルムであれば、得られる製品を、丸めたり曲げたりすることが可能なフレキシブルなものとすることができる。
【００３０】
樹脂板もしくは樹脂フィルムを構成する樹脂としては、特に限定されないが、耐溶媒性、耐熱性の比較的高いものであることが好ましい。また、用途にもよるが、水蒸気、もしくは酸素等のガスを遮断するガスバリアー性を有する素材であることが好ましい。さらに、濡れ性パターンを形成後、選択的に着色もしくは物質の付着等により製品とする際の用途に合わせて、透明、もしくは不透明なものを選択することができ、上記のガラス、石英等の無機材料においてもまた、同様である。
【００３１】
樹脂板もしくは樹脂フィルムを構成する樹脂としては、具体的には、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル−スチレン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂、非晶質ポリオレフィン等が挙げられるが、この他でも条件を満たす高分子材料であれば使用可能であり、また上記した樹脂の出発原料であるモノマーを２種類以上用いて共重合させて得られる共重合体であっても良い。
【００３２】
濡れ性変化性基板４の濡れ性変化性層は、エネルギーの付与により、表面の濡れ性が変化し得る素材からなるもので、具体的には、オルガノポリシロキサン等のケイ素化合物であって、濡れ性の高いパターン状の部分を生成する際のエネルギーの付与により、分解されない高い結合エネルギーを有するものがよい。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、重縮合して得られる大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、あるいは（２）撥水性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。
【００３３】
前記（１）の場合、一般式ＹｎＳｉＸ４−ｎ（Ｙの添え字ｎおよびＸの添え字４−ｎにおけるｎは１〜３の整数である。）で表されるケイ素化合物の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化合物が主体である。また、一般式ＹｎＳｉＸ４−ｎにおいて、Ｙは、例えばアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基またはエポキシ基であり、Ｘは、例えばハロゲン、メトキシル基、エトキシル基、またはアセチル基である。
【００３４】
上記一般式ＹｎＳｉＸ４−ｎに該当するものとしては、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−ヘ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−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキシルトリ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��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、もしくは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、または、以上のものの各々の部分加水分解物を挙げることができ、あるいはこれらの任意の組合せによる混合物を挙げることができる。
【００３５】
また、フッ素を有するケイ素化合物は、塗液を調製して塗布する際の塗布適性が優れ、自身は撥液性でありながら、濡れ性変化性層を構成してエネルギーを付与した際に、濡れ性の変化が大きいので、好ましいものであり、特に、フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンを用いることが好ましい。フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンとしては、具体的には、次段落に示す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、また、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られているものを使用してもよい。
【００３６】
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）６ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（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。
【００３７】
また、前記（２）の撥水性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は、一般式−（Ｓｉ（Ｒ１）（Ｒ２）Ｏ）ｎ−で表される骨格を有する化合物から得ることができる。この一般式−（Ｓｉ（Ｒ１）（Ｒ２）Ｏ）ｎ−において、（  ）の外の添え字ｎは、２以上の整数であり、Ｒ１および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る。好ましくは全体の４０モル％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および／またはＲ２がメチル基であるものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、また、メチル基が６０モル％以上であることが好ましく、鎖末端または側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基などの反応性基を有する。
【００３８】
また、前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起こさない安定なオルガノシリコン化合物をバインダーに混合してもよい。
【００３９】
上記のケイ素化合物は、必要に応じて、界面活性剤もしくはその他の添加剤と共に水もしくは溶剤を用いて溶解ないし分散させ、基板上に公知の方法によって塗布し、加熱等により乾燥させることにより、濡れ性変化性層を形成して、濡れ性変化性基板４を得ることができる。塗布の方法としては、スピンコート法、インクジェット法、キャスト法、ＬＢ法、ディスペンサー法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、フレキソ印刷、オフセット印刷、もしくはスクリーン印刷のいずれの方法によってもよい。濡れ性変化性層の厚みは、０．００１μｍ〜１μｍであり、より好ましくは、０．００１μｍ〜０．０１μｍである。
【００４０】
光触媒９は、積層構造的には、濡れ性変化性基板の基板とは別の基板上に光触媒層が積層されたものである。光触媒９の基板は、原則的に、濡れ性変化性基板の基板と同様の素材を用いて構成することができ、光学系を省略し得る場合には光源７に直接積層することもあり得る。露光光が透過するために、露光光に対して透明なものを使用する。また、光触媒層の形成の際に焼成を伴なうときは、基板は、無機材料で構成されていることが好ましい。
【００４１】
光触媒９は、濡れ性変化性層と接触した状態、好ましくは、極く接近した４００μｍ以下の作用距離にある状態で光照射を受けることにより、濡れ性変化性層の濡れ性の変化をもたらす、いわゆる光触媒反応を起こすものである。光触媒反応の機構は必ずしも明らかではないが、光の照射によって光触媒そのものに生成したキャリアが、ケイ素化合物の化学構造を直接変化させ、あるいは酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって前記ケイ素化合物の化学構造を変化させるものと考えられ、フルオロアルキル基を有する等のフッ素を有するケイ素化合物においては、フッ素化合物が脱離し、水酸基に置換するものと考えられる。
【００４２】
光触媒層を構成する素材は、光照射の際に、上述した濡れ性変化性層の表面の濡れ性を変化させ得るものであればどのようなものでもよいが、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）のような金属酸化物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。
【００４３】
光触媒としては、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。
【００４４】
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）、もしくは石原産業（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。
【００４５】
基板上に光触媒層を形成するには、二酸化チタンの場合であれば、四塩化チタン等のチタンの無機塩、もしくはテトラエトキシチタン等の有機チタン化合物を基板上で加水分解および脱水縮合し、次いで、焼成することによって得ることができ、あるいは、濡れ性変化性層を形成し得るものとして挙げたオルガノポリシロキサンをバインダとして用いて、光触媒およびバインダの分散液を調製して、塗布し、加水分解および脱水縮合することにより、行なうことができ、バインダとしては、無定形シリカを用いることもできる。いずれも、塗布の際には、濡れ性変化性層１３を形成する際の塗布の方法を利用することができる。
【００４６】
露光に使用する光は、光触媒を励起することができるものであれば、限定されることはなく、紫外線、可視光線、赤外線、またはこれらの光線よりもさらに短波長もしくは長波長の電磁波、放射線であり得るので、光源としては、適宜なランプもしくはレーザー光源を用いることができる。光触媒として、アナターゼ型チタニアを用いる場合は、励起波長が先に述べたように３８０ｎｍ以下にあるので、光触媒の励起は紫外線により行うことができ、従って、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、もしくはその他の紫外線光源を使用することができる。また、エキシマレーザー、もしくはＹＡＧレーザー等の紫外線レーザー光源を用いることができる。これらの好ましい紫外線レーザー光源を含め、レーザー光源を用いると、エネルギーが高く、コヒーレント性の優れた光が得られるので、露光時の感度が上昇し、処理速度の向上を図ることができ、また、得られる濡れ性パターンをより高精細化でき、明瞭化できる利点がある。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、濡れ性変化性層を走査露光する際に、光源として、出光側に光触媒で構成された窓を有するものを用いることにより、濡れ性変化性基板と同等の大きさの光触媒基板を準備する必要がなく、実質上、一枚の基板を取り扱えば済み、また、同じ光触媒が常に光源装置と共に濡れ性変化性基板に対して相対的に移動するので、その光触媒作用が場所によらず一定であり、また、二枚の基板を用いる場合のような光触媒とのギャップを保つことの困難性が解消した濡れ性パターンの形成方法を提供することができる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、ライン状もしくは面状の濡れ性パターンを容易に形成することが可能な濡れ性パターンの形成方法を提供することができる。
【００４９】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、一定の区画を露光するのに適しているので、任意の形状の濡れ性パターンを任意の位置に容易に形成することが可能な濡れ性パターンの形成方法を提供することができる。
【００５０】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３いずれかの発明の効果に加え、光源装置が、前記濡れ性変化性基板との距離を検出する検出器と、その検出結果に基づいて作動する基板の法線方向の移動装置とを備えているため、濡れ性変化性層と前記光触媒とを作用可能距離内に維持して露光を行なえ、露光をより均一に行なうことが可能な濡れ性パターンの形成方法を提供することができる。
【００５１】
請求項５の発明によれば、請求項１〜請求項４いずれかの発明の効果に加え、光源としてレーザー光源を用いるので、処理速度が高く、また、より明瞭化した濡れ性パターンを得ることが可能な濡れ性パターンの形成方法を提供することができる。
【００５２】
請求項６の発明によれば、被露光材料を載せるためのｘ−ｙテーブルを備え、出光側に光触媒で構成された窓を有する光源装置を備えたことにより、濡れ性変化性基板の濡れ性変化性層の露光が、濡れ性変化性基板を一枚扱うことにより可能であり、同じ光触媒が常に光源装置と共に被露光材料に対して相対的に移動するので、その比触媒作用が場所によらず一定であり、また、二枚の基板を用いる場合のような光触媒とのギャップを保つことの困難性を解消して露光を行なうことが可能な濡れ性パターンの形成装置を提供することができる。
【００５３】
請求項７の発明によれば、被露光材料をとりつけるための回転ローラを備え、
光源装置を回転ローラの面長方向に移動可能に構成したことにより、請求項６の発明と同様の効果を発揮し得る濡れ性パターンの形成装置を提供することができる。
【００５４】
請求項８の発明によれば、請求項６または７の発明の効果に加え、ライン状もしくは面状の濡れ性パターンを形成するのに適した濡れ性パターンの形成装置を提供することができる。
【００５５】
請求項９の発明によれば、請求項６または７の発明の効果に加え、一定の区画を露光するのに適しているので、任意の形状の濡れ性パターンを任意の位置に形成するのに適した濡れ性パターンの形成装置を提供することができる。
【００５６】
請求項１０の発明によれば、請求項６〜請求項９いずれかの発明の効果に加え、光源装置が、濡れ性変化性基板との距離を検出する検出器と、その検出結果に基づいて濡れ性変化性基板の法線方向に移動可能な昇降装置とを備えているので、濡れ性変化性層と光触媒の作用可能距離内にギャップを維持して露光を行なうことが可能な濡れ性パターンの形成装置を提供することができる。
【００５７】
請求項１１の発明によれば、請求項６〜請求項１０いずれかの発明の効果に加え、光源をレーザー光源としたので、露光の処理速度が高く、より明瞭化した濡れ性パターンを得ることが可能な濡れ性パターンの形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濡れ性パターンの形成装置を説明する図である。
【図２】本発明の別の濡れ性パターンの形成装置を説明する図である。
【図３】本発明の濡れ性パターンの形成装置の光触媒の設置方式を説明する図である。
【符号の説明】
１    濡れ性パターンの形成装置
２Ａ    ｘ−ｙテーブル
２Ｂ    回転ローラ
３    吸着板
４    濡れ性変化性基板
５    光源装置
６    ケース（６ａ；ホルダー設置部）
７    光源
８    光学系
９    光触媒
１０    光
１１    検出器
１２    ホルダー
１３    溝
１４    孔
【図１】
2004174335.tif 000003
【図２】
2004174335.tif 000004
【図３】
2004174335.tif 000005