(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、および前記基材上に形成され、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板の前記光触媒含有層と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の特性が変化するパターン形成用基板とを対向させて配置し、前記光触媒含有層にエネルギーを照射することにより、前記パターン形成用基板の表面に、特性が変化した特性変化パターンを形成してパターン形成体を形成するパターン形成工程を複数回行って、パターン形成体を複数製造するパターン形成体の製造方法であって、
前記複数回行われるパターン形成工程の間に、前記光触媒含有層側基板と前記パターン形成用基板とを対向させない状態で、前記パターン形成工程に用いられる光源と同一の光源により前記光触媒含有層にエネルギーを照射し、前記光触媒含有層に付着した付着物を除去するエネルギー照射工程を有し、
前記エネルギー照射工程が、前記光触媒含有層と、前記光源からのエネルギーを反射させる反射板とを対向させて、エネルギー照射が行われるものであり、
前記反射板が、前記パターン形成工程において前記パターン形成用基板が配置される位置に、前記パターン形成用基板の代わりに配置されるものであることを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカラーフィルタの製造等に用いられる、表面の特性がパターン状に変化したパターン形成体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基材上に図案、画像、文字、回路等の種々のパターンを形成するパターン形成体の製造方法として、様々な方法が提案されており、例えば、平版印刷や、オフセット印刷、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印刷法等も用いられている。また、例えば、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も知られている。
【０００３】
しかしながら、例えばカラーフィルタ等に用いられる、高精細なパターン形成体を製造する際には、上記印刷法では位置精度が低い等の問題があり、用いることが難しかった。また、上記フォトリソグラフィー法においては、フォトレジストを用いるとともに、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があった。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もあった。
【０００４】
そこで、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化するパターン形成用基板とを対向させて配置した後、所定の方向から露光することにより、パターン形成用基板表面の特性を変化させるパターン形成体の製造方法が本発明者等により検討されてきた（特許文献１）。この方法によれば、上記光触媒含有層にパターン状にエネルギーを照射することによって、上記パターン形成用基板の表面の特性をパターン状に変化させることができ、この特性の変化したパターンに沿って、容易に着色層等の機能性部を高精細に形成することが可能となる。このような光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、エネルギー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。
【０００５】
しかしながら、上記光触媒含有層側基板を用いて連続的にパターン形成体の製造を行った場合、パターン形成用基板上で生じた分解物等が、光触媒含有層上に付着してしまい、この付着物が上記活性酸素種の働きを阻害したり、また逆に付着物がラジカルとなって特性変化に寄与してしまうこと等があり、パターン形成用基板上に、一定の線幅でパターンを形成することが難しいという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４９８２１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、連続してパターン形成体の製造を行った場合であっても、目的とするパターンの形状に高精細に特性変化パターンを形成可能な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、および上記基材上に形成され、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板の上記光触媒含有層と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の特性が変化するパターン形成用基板とを対向させて配置し、上記光触媒含有層にエネルギーを照射することにより、上記パターン形成用基板の表面に、特性が変化した特性変化パターンを形成してパターン形成体を形成するパターン形成工程を複数回行って、パターン形成体を複数製造するパターン形成体の製造方法であって、上記複数回行われるパターン形成工程の間に、上記光触媒含有層側基板と上記パターン形成用基板とを対向させない状態で、上記パターン形成工程に用いられる光源と同一の光源により上記光触媒含有層にエネルギーを照射し、上記光触媒含有層に付着した付着物を除去するエネルギー照射工程を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、上記パターン形成体工程とパターン形成工程との間に、上記エネルギー照射工程によって、上記光触媒含有層表面に付着した付着物を除去することから、光触媒含有層に付着した付着物によって光触媒含有層の感度が変化してしまうことを防ぐことができる。したがって本発明によれば、上記パターン形成工程において、目的とするパターン状に高精細にパターン形成用基板の特性を変化させることができ、高品質なパターン形成体を複数製造することが可能となる。また本発明においては、上記エネルギー照射工程におけるエネルギー照射に、上記パターン形成工程に用いられる光源と同一の光源が用いられることから、上記光触媒含有層側基板を、パターン形成体を製造するための装置から取り外すことなく、かつ特別な部材を用いることなく、上記エネルギー照射工程を行うことができ、効率よくパターン形成体を製造することができるという利点も有している。
【００１０】
上記発明においては、上記エネルギー照射工程が、上記光触媒含有層と、上記光源からのエネルギーを反射させる反射板とを対向させて、エネルギー照射が行われるものであってもよい。これにより、上記エネルギー照射工程において、照射されたエネルギーだけでなく、反射板によって反射されたエネルギーによっても光触媒含有層中の光触媒を励起させることが可能となる。したがって、より効率よく上記付着物を除去することが可能となるからである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表面に付着した付着物が除去された光触媒含有層側基板を用いてパターニングを行うことができ、目的とするパターン状に高精細に特性が変化したパターン形成体を複数製造することができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、例えばカラーフィルタの製造等に用いられる、表面の特性がパターン状に変化したパターン形成体の製造方法に関するものである。
本発明のパターン形成体の製造方法は、基材、および上記基材上に形成され、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板の上記光触媒含有層と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の特性が変化するパターン形成用基板とを対向させて配置し、上記光触媒含有層にエネルギーを照射することにより、上記パターン形成用基板の表面に、特性が変化した特性変化パターンを形成してパターン形成体を形成するパターン形成工程を複数回行って、パターン形成体を複数製造するパターン形成体の製造方法であって、上記複数回行われるパターン形成工程の間に、上記光触媒含有層側基板と上記パターン形成用基板とを対向させない状態で、上記パターン形成工程に用いられる光源と同一の光源により上記光触媒含有層にエネルギーを照射し、上記光触媒含有層に付着した付着物を除去するエネルギー照射工程を有するものである。
【００１３】
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、およびその基材１上に形成された光触媒含有層２を有する光触媒含有層側基板３の光触媒含有層２と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の特性が変化するパターン形成用基板４とを対向させて配置し、例えばフォトマスク５等を用いてエネルギー６を照射して（図１（ａ））、パターン形成用基板４の表面の特性が変化した特性変化パターン７を有するパターン形成体を形成するパターン形成工程が行われるものである。本発明においては、上記パターン形成工程が複数回行われ、そのパターン形成工程とパターン形成工程との間に、例えば図２に示すように、上記光触媒含有層２にエネルギー５を照射し、上記光触媒含有層２に付着した付着物を除去するエネルギー照射工程が行われることとなる。
【００１４】
ここで、上記光触媒含有層側基板を用いて、パターン形成用基板のパターニングを行った場合、パターン形成用基板上で生じた分解物等が気化し、対向して配置されている上記光触媒含有層に付着してしまう場合がある。これにより、続けて他のパターン形成用基板に対してパターニングを行った際、この光触媒含有層に付着した付着物がラジカルとなってパターン形成用基板の特性変化に寄与してしまったり、また上記付着物が光触媒により発生した活性酸素種の働きを阻害する場合がある。そのため、連続してパターン形成体を製造した場合、上記特性変化パターンを、均一な幅で目的とするパターン状に形成することが難しい、という問題があった。
【００１５】
しかしながら、本発明においては、パターン形成工程とパターン形成工程との間に、上記光触媒含有層に付着した付着物を除去するエネルギー照射工程が行われることから、上記光触媒含有層側基板を用いてパターン形成工程を行った際、光触媒含有層に付着した付着物によって特性変化パターンの線幅等が変化しまうことを防ぐことができる。これにより、連続してパターン形成体を製造する場合であっても、目的とするパターン状に高精細に特性変化パターンを形成することができる。したがって本発明によれば、特性変化パターンに沿って、種々の機能性部を目的とするパターン状に形成可能なパターン形成体を安定して複数製造することができる。
【００１６】
また、本発明においては、上記エネルギー照射工程において、上記パターン形成工程に用いられる光源と同一の光源が用いられることから、光触媒含有層側基板を、パターン形成体を製造するための装置から取り外すことなくエネルギー照射工程を行うことができ、パターン形成体を効率よく製造することができる。またこの際、パターン形成体を製造する装置に、特別な部材を設ける必要がない、という利点も有している。
以下、本発明のパターン形成体の製造方法の各工程について説明する。
【００１７】
１．エネルギー照射工程
まず、本発明におけるエネルギー照射工程について説明する。本発明におけるエネルギー照射工程は、複数回行われるパターン形成工程の間に、上記光触媒含有層側基板と上記パターン形成用基板とを対向させない状態で、上記パターン形成工程に用いられる光源と同一の光源により上記光触媒含有層にエネルギーを照射し、上記光触媒含有層に付着した付着物を除去する工程である。
【００１８】
ここで、複数回行われるパターン形成工程の間とは、パターン形成工程とパターン形成工程との間のことをいい、本発明においては例えばパターン形成工程を１回行うごとに本工程が行われてもよく、またパターン形成工程を複数回行うごとに本工程が行われてもよい。また、上記光触媒含有層側基板と上記パターン形成体とを対向させない状態とは、上記光触媒含有層側基板における光触媒含有層の光触媒の作用が届く範囲に、上記パターン形成用基板を配置していない状態をいうこととする。
【００１９】
また、本工程におけるエネルギー照射に用いられる光源は、後述するパターン形成工程に用いられる光源と同一のものとされ、光触媒含有層中の光触媒を励起可能な波長を照射可能な光源とされる。
【００２０】
このような光源から照射される光の波長は、通常、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲から設定される。これは、後述するように光触媒含有層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより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。上記光源として具体的には水銀ランプ、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等のレーザを光源として用いることも可能である。なお、上記エネルギーの照射時間や照射強度等は、上記光源の種類や付着物の種類等によって適宜選択される。
【００２１】
またエネルギー照射の際、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、効率的に特性変化パターンを形成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。
【００２２】
ここで、本発明においては、上記エネルギー照射を、上記光触媒含有層と、上記光源からのエネルギーを反射させることが可能な反射板とを対向させた状態で行ってもよい。これにより、光源からのエネルギーだけでなく、上記反射板によって反射されたエネルギーによっても光触媒含有層中の光触媒を励起させることが可能となり、より効率よく付着物を除去することが可能となるからである。
【００２３】
上記反射板は、例えば後述するパターン形成工程においてパターン形成用基板が配置される位置に、パターン形成用基板の代わりに配置されるものであってもよく、また例えばパターン形成体を製造する装置内に、予め形成されているものであってもよい。このような反射板としては、自己支持性を有し、かつエネルギーを反射可能な反射層１層からなるものであってもよく、また基板上に、エネルギーを反射可能な反射層が形成されたものであってもよい。このような反射層に用いられる材料としては、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、鉄等が挙げられる。
【００２４】
上記反射板の形成方法としては、基板上に反射層が形成される場合には、通常、上述した金属を真空蒸着法等により基板表面に蒸着する方法等が用いられる。また、反射層が自己支持性を有する場合には、上記金属からなる金属板の一方の表面を鏡面仕上げする方法等が用いられる。また、上記基板としては、上記反射層を支持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。
【００２５】
（光触媒含有層側基板）
次に、本工程によって付着物が除去される光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板について説明する。本工程に用いられる光触媒含有層側基板は、光触媒を含有する光触媒含有層および基材を有するものであり、通常、基材と、その基材上に光触媒含有層が形成されているものである。以下、本工程に用いられる光触媒含有層側基板の各構成について説明する。
【００２６】
（１）光触媒含有層
まず、光触媒含有層側基板に用いられる光触媒含有層について説明する。本工程に用いられる光触媒含有層は、光触媒含有層中の光触媒が、対向して配置されるパターン形成用基板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く、光触媒単体で製膜されたものであってもよい。また、その表面の特性は特に親液性であっても撥液性であってもよい。
【００２７】
本発明で使用される光触媒としては、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る。また半導体以外としては、金属錯体や銀なども用いることができる。本発明においては、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、上記酸化チタンとして可視光応答型のものを用いてもよい。可視光応答型の酸化チタンとは、可視光のエネルギーによっても励起されるものであり、このような可視光応答化の方法としては、酸化チタンを窒化処理する方法等が挙げられる。
【００３１】
ここで、本発明でいう酸化チタンの窒化処理とは、酸化チタン（ＴｉＯ２）の結晶の酸素サイトの一部を窒素原子での置換する処理や、酸化チタン（ＴｉＯ２）結晶の格子間に窒素原子をドーピングする処理、または酸化チタン（ＴｉＯ２）結晶の多結晶集合体の粒界に窒素原子を配する処理等をいう。
【００３２】
酸化チタン（ＴｉＯ２）の窒化処理方法は、特に限定されるものではなく、例えば、結晶性酸化チタンの微粒子をアンモニア雰囲気下で７００℃の熱処理により、窒素をドーピングし、この窒素のドーピングされた微粒子と、無機バインダや溶媒等を用いて、分散液とする方法等が挙げられる。
【００３３】
また光触媒含有層中の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、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。
【００３４】
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、またバインダと混合して形成されたものであってもよい。
【００３５】
光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の真空製膜法を用いる方法を挙げることができる。真空製膜法により光触媒含有層を形成することにより、均一な膜でかつ光触媒のみを含有する光触媒含有層とすることが可能であり、これによりパターン形成用基板の特性を効率よく変化させることが可能となる。
【００３６】
また、光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法の他の例としては、例えば光触媒が二酸化チタンの場合は、基材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。
【００３７】
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、例えばオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
【００３８】
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、ディップコート、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ができる。
【００３９】
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。
【００４０】
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、基材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。
【００４１】
バインダを用いた場合の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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
ここで本発明においては、上記光触媒含有層は、基材の全面に形成されていてもよいが、例えば特性変化パターンを形成する形状に、パターン状に形成されていてもよい。これにより、光触媒含有層全面にエネルギーが照射された場合であっても、パターン形成用基板のうち、目的とする領域のみに特性変化パターンを形成することができるからである。このような光触媒含有層のパターニング方法は、特に限定されるものではないが、例えばフォトリソグラフィー法等により行うことが可能である。
【００４５】
また本発明においては、上記光触媒含有層上に遮光部が形成されていてもよく、また光触媒含有層と基材との間に遮光部が形成されていてもよい。この場合、光触媒含有層全面にエネルギーが照射された場合であっても、フォトマスク等を用いる必要のないものとすることができるという利点を有する。なお、このような遮光部は、一般的なカラーフィルタにおける遮光部と同様の材料や形成方法により形成することができる。
【００４６】
（２）基材
次に、光触媒含有層側基板に用いられる基材について説明する。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、少なくとも基材１とこの基材１上に形成された光触媒含有層２とを有するものである。
【００４７】
本発明に用いられる基材は、上記光触媒含有層を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば可撓性を有する樹脂製フィルム等であってもよいし、可撓性を有さないもの、例えばガラス基板等であってもよい。
【００４８】
なお、基材表面と上記光触媒含有層との密着性を向上させるため、また光触媒の作用による基材の劣化を防ぐために基材上に中間層を形成するようにしてもよい。このような中間層としては、シラン系、チタン系のカップリング剤や、反応性スパッタ法やＣＶＤ法等により作製したシリカ膜等が挙げられる。
【００４９】
２．パターン形成工程
次に、本発明におけるパターン形成工程について説明する。本発明におけるパターン形成工程は、基材、および上記基材上に形成され、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板の上記光触媒含有層と、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の特性が変化するパターン形成用基板とを対向させて配置し、上記光触媒含有層にパターン状にエネルギーを照射することにより、上記パターン形成用基板の表面に、特性が変化した特性変化パターンを形成し、パターン形成体を形成する工程である。なお、本発明において上記パターン形成工程は、少なくとも２回以上行われるものであればよく、その回数は特に限定されるものではない。
【００５０】
本発明においては、上記エネルギー照射工程が、パターン形成工程とパターン形成工程との間に行われることから、連続してパターン形成体を製造した場合であっても、各パターン形成体における上記特性変化パターンの幅等が変化してしまうことの少ないものとすることができ、目的とするパターン状に高精細に特性変化パターンを形成することができるのである。以下、本工程に用いられるパターン形成用基板、およびエネルギーの照射方法についてそれぞれ説明する。
【００５１】
（パターン形成用基板）
まず本発明に用いられるパターン形成用基板について説明する。本発明に用いられるパターン形成用基板は、上述した光触媒含有層側基板と対向させてエネルギーを照射した際に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の特性が変化するものであればよく、その構成については特に限定されるものではない。
【００５２】
例えば支持基板と、その支持基板上に形成され、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の特性が変化する特性変化層とを有するものであってもよく、またエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層のみからなるものであってもよい。なお、本発明においては、上記特性変化層が有機物を含有する層であることが特に好ましい。特性変化層が有機物を含有する場合、上記光触媒含有層側基板を用いてパターニングした際に付着物が光触媒含有層に付着しやすいため、本発明の利点を特に活かすことが可能となるからである。
【００５３】
また、上記パターン形成用基板における特性変化層の特性変化の種類についても特に限定されるものではなく、例えばエネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の濡れ性が変化するものであってもよく、また例えばエネルギー照射に伴う光触媒の作用により、特定の物質との接着性が変化するもの等であってもよい。本発明においては、特にエネルギー照射に伴う光触媒の作用により表面の濡れ性が変化するものが好ましく、中でもエネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下する濡れ性変化層であることが好ましい。これにより、本工程により濡れ性が変化した領域を親液性領域、本工程により濡れ性が変化していない領域を撥液性領域とすることができる。したがって本発明により製造されたパターン形成体上に例えば塗布法等により機能性部形成用塗工液を塗布した際、親液性領域である特性変化パターンにのみ機能性部形成用塗工液を付着させることができ、高精細なパターン状に機能性部を形成すること等が可能となるからである。
【００５４】
ここで、親液性領域とは、隣接する領域より液体との接触角が１°以上低い領域をいうこととし、液体との接触角が小さい領域であって、機能性部を形成する機能性部形成用塗工液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、上記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。
【００５５】
上記パターン形成用基板に用いられる濡れ性変化層は、濡れ性が変化していない状態では、表面張力４０ｍＮ／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°以上の濡れ性を示すことが好ましい。これは、濡れ性が変化していない領域は、撥液性が要求される領域であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、例えば上記機能性部形成用塗工液を塗布した際に、撥液性領域上にも機能性部形成用塗工液が残存する可能性があり、好ましくないからである。
【００５６】
また、本工程により上記濡れ性変化層に光触媒の作用が及ぼされた場合、濡れ性が変化した部分の液体との接触角は、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、９°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となることが好ましい。濡れ性が変化した部分、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、上記機能性部形成用塗工液を塗布した際に、親液性領域においても機能性部形成用塗工液をはじいてしまう可能性があり、親液性領域上に機能性部パターニングすることが難しくなる可能性があるからである。
【００５７】
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。
【００５８】
このようなエネルギー照射に伴う光触媒の作用により濡れ性が変化する濡れ性変化層としては、例えばオルガノポリシロキサンを含有する層等とすることができ、具体的には特開２００１−０７４９２８号公報に記載されているようなオルガノポリシロキサン等を含有する層とすることができる。
【００５９】
また、上記オルガノポリシロキサンの他に、界面活性剤や添加剤等を用いることができ、これらについても、例えば特開２００１−０７４９２８号公報に記載されているようなものを用いることができる。
【００６０】
上記特性変化層の膜厚としては、特性変化層の種類や、パターン形成用基板の種類や用途等に応じて適宜選択されるものであるが、通常０．０１μｍ〜１ｍｍ程度、中でも０．１μｍ〜０．１ｍｍ程度とすることができる。
【００６１】
また上記パターン形成用基板が支持基板を有する場合、支持基板は特性が変化する特性変化層を支持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、パターン形成体の用途等に応じてその種類や可撓性や透明性等は適宜選択される。本発明において上記支持基板は、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。具体的には、樹脂製フィルム、ガラス、セラミック、金属からなるもの等を用いることができ、板状のものであることが好ましい。
【００６２】
（エネルギー照射）
次に、本工程におけるエネルギー照射について説明する。本工程においては、パターン形成用基板と、上記光触媒含有層側基板の光触媒含有層とを、所定の間隙をおいて配置し、所定の方向から光触媒含有層にパターン状にエネルギーが照射される。
【００６３】
ここで、上記の配置とは、実質的に光触媒の作用がパターン形成用基板に及ぶような状態で配置された状態をいうこととし、上記光触媒含有層と上記パターン形成用基板が密着している状態の他、所定の間隔を隔てて上記光触媒含有層とパターン形成用基板とが配置された状態とする。この間隙は、２００μｍ以下であることが好ましい。
【００６４】
本発明において上記間隙は、光触媒の感度も高く、特性変化パターンの形成効率が良好である点を考慮すると特に０．２μｍ〜５０μｍの範囲内、好ましくは１μｍ〜１０μｍの範囲内とすることが好ましい。このような間隙の範囲は、特に間隙を高い精度で制御することが可能である小面積のパターン形成用基板に対して特に有効である。
【００６５】
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ以上といった大面積のパターン形成用基板に対して処理を行う場合は、上述したような微細な間隙を光触媒含有層側基板と上記パターン形成用基板との間に形成することは極めて困難である。したがって、パターン形成用基板が比較的大面積である場合は、上記間隙は、１０〜１００μｍの範囲内、特に５０〜７５μｍの範囲内とすることが好ましい。間隙をこのような範囲内とすることにより、パターンの精度の低下の問題や、光触媒の感度が悪化して特性変化パターンを形成する効率が悪化する等の問題が生じることなく、さらに特性変化パターンにムラが発生しないといった効果を有するからである。
【００６６】
このように比較的大面積のパターン形成用基板にエネルギー照射する際には、エネルギー照射装置内の光触媒含有層側基板とパターン形成用基板との位置決め装置における間隙の設定を、１０μｍ〜２００μｍの範囲内、特に２５μｍ〜７５μｍの範囲内に設定することが好ましい。設定値をこのような範囲内とすることにより、光触媒の感度の大幅な悪化を招くことなく配置することが可能となるからである。
【００６７】
このように光触媒含有層とパターン形成用基板表面とを所定の間隔で離して配置することにより、酸素と水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しやすくなる。すなわち、上記範囲より光触媒含有層とパターン形成用基板との間隔を狭くした場合は、上記活性酸素種の脱着がしにくくなり、結果的に特性変化パターンを形成する速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。また、上記範囲より間隔を離して配置した場合は、生じた活性酸素種がパターン形成用基板に届き難くなり、この場合も特性変化パターンを形成する速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。
【００６８】
このような極めて狭い間隙を均一に形成して光触媒含有層とパターン形成用基板とを配置する方法としては、例えばスペーサを用いる方法を挙げることができる。そして、このようにスペーサを用いることにより、均一な間隙を形成することができるからである。また、このようなスペーサを用いることにより、光触媒の作用により生じた活性酸素種が拡散することなく、高濃度でパターン形成用基板表面に到達することから、効率よく特性変化パターンの形成を行うことができる。
【００６９】
なお、上記光触媒含有層が可撓性を有する樹脂フィルム等の可撓性を有する基材上に形成された光触媒含有層側基板を用いる場合においては、上述したような間隙を設けることが難しく、製造効率等の面から、上記光触媒含有層とパターン形成用基板とが接触するように配置されていることが好ましい。
【００７０】
本発明においては、このような光触媒含有層側基板の配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。
【００７１】
なお、本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、パターン形成用基板表面に特性が変化した特性変化パターンを形成す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。
【００７２】
このようなエネルギー照射に用いられる光源としては、上述したエネルギー照射工程において用いられる光源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。なお、本工程においては、例えばフォトマスク等を用いて、エネルギー照射を行ってもよい。
【００７３】
またこの際、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、パターン形成用基板の表面に、特性が変化した特性変化パターンが形成されるのに必要な照射量とする。なお、本工程により形成される特性変化パターンの形状や面積等については、パターン形成体の種類や用途等に応じて適宜選択される。またこの際、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、効率的に特性変化パターンを形成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。
【００７４】
３．その他
本発明のパターン形成体の製造方法は、上記エネルギー照射工程および上記パターン形成工程を有するものであれば特に限定されるものではなく、上記工程以外に、例えばパターン形成用基板を製造する工程等を有していてもよい。
【００７５】
なお、本発明により製造されたパターン形成体は、例えば上記特性変化パターン上に着色層が形成されたカラーフィルタの形成や、特性変化パターン上に有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ素子の形成、特性変化パターン上にレンズが形成されたマイクロレンズの形成等に用いられるものとすることができる。本発明によれば、上記特性変化パターンが、目的とするパターン状に高精細に形成されたものとすることができることから、例えば着色層や有機ＥＬ層等、各種機能性部が高精細に形成されたものとすることができるからである。またさらに本発明により製造されたパターン形成体は、細胞を培養するために用いられる細胞培養基板として用いられるものであってもよい。この場合、上記特性変化パターン上に、目的とするパターン状に高精細に細胞を培養することが可能となる。
【００７６】
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】
【００７７】
[実施例]
（パターン形成用基板の作製）
デシルメトキシシラン（信越シリコーン製ＬＳ-５２５８）０．５ｍｌを入れたガラス容器とガラス基板とを蓋付きの耐熱容器に入れ密閉した。前記耐熱容器を２４０℃に加熱したオーブンに投入し１時間保持することで、前記耐熱容器内をデシルメトキシシラン雰囲気にし、ガラス基板表面にデシルメトキシシランを蒸着させ、透明で均一な濡れ性変化層を有するパターン形成用基板を得た。
【００７８】
（光触媒含有層側基板の作製）
次に、石英ガラス基板上に、Ｃｒ薄膜を幅が５０μｍでピッチが１００μｍのストライプ状に形成したマスクパターンを有するフォトマスクのパターン側に、二酸化チタンの水分散液（石原産業（株）製、品名：ＳＴ−Ｋ０３）をスピンコーティングし、加熱乾燥させることにより透明な光触媒含有層を形成し、光触媒含有層側基板とした。
【００７９】
（パターン形成工程）
上記光触媒含有層側基板における光触媒含有層と、上記濡れ性変化層とを、５０μｍのギャップを設けて対向させ、フォトマスク側から超高圧水銀ランプにて、波長が３６５ｎｍの紫外線を、３８ｍＷ／ｃｍ２の照度で照射することにより露光し、濡れ性変化層の表面に濡れ性変化パターンを形成した。得られた濡れ性変化パターンは未露光部における水との接触角が１０８°、および表面張力が４０ｍＮ／ｍの液体との接触角は７２°であり、露光部における水との接触角が１０°以下、および表面張力が４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°以下になるのに、１５０ｓを要した。また、未露光部の幅は４８μｍ、露光部の幅は５２μｍであった。なお、上記濡れ性変化パターンの幅は、パターン形成体の表面を走査型電子顕微鏡により観察することにより行った。
【００８０】
（エネルギー照射工程およびパターン形成工程）
続いてエネルギー照射工程として、上述した露光後の光触媒含有層に、上記パターン形成工程における光源と同一の超高圧水銀ランプにてフォトマスク側から、波長が３６５ｎｍの紫外線を、３８ｍＷ／ｃｍ２の照度で９０ｓ間照射し、前記光触媒含有層表面に付着した付着物を除去した。その後、パターン形成工程として、上述したパターン形成用基板と同様のパターン形成用基板に対して、上記光触媒含有層側基板を用いて、上記と同様に１５０ｓ間露光を行った。
上記エネルギー照射工程およびパターン形成工程を、それぞれ５０回繰り返し、５０枚の濡れ性変化パターンを有するパターン形成体を作製した。５０枚目の濡れ性変化パターンにおいて、未露光部の幅は５１μｍ、露光部の幅は４９μｍであった。また、５０枚の濡れ性変化パターンの露光部の平均線幅は４８μｍであった。
【００８１】
[比較例１]
（パターン形成体の形成）
実施例１と同様のパターン形成用基板と光触媒含有層側基板とを用いて露光を行った。得られた濡れ性変化パターンは未露光部における水との接触角が１０８°、および表面張力が４０ｍＮ／ｍの液体との接触角は７２°であり、露光部における水との接触角が１０°以下、および表面張力が４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°以下になるのに、１５０ｓを要した。また、パターン形成体の表面を走査型電子顕微鏡により観察することにより、上記濡れ性変化パターンの線幅を測定した結果、未露光部の幅は４９μｍ、露光部の幅は５１μｍであった。
続いてエネルギー照射工程を行わずに、上記光触媒含有層側基板を用いて、上記パターン形成用基板と同様の２０枚のパターン形成用基板に対して、１５０ｓの露光を行った。露光枚数が多くなるにつれて、露光部にインクを付着した際の線幅が、フォトマスクの開口部よりも太くなる傾向が確認され、１３枚目以降の濡れ性変化パターンにおいては、基板全面にインクが濡れ広がりパターン潰れとなった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【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】本発明のパターン形成体製造用装置を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  …基材
２  …光触媒含有層
３  …光触媒含有層側基板
４  …パターン形成用基板
７  …特性変化パターン
【図１】
0004752392.tif 000002
【図２】
0004752392.tif 000003