(57)【要約】【課題】  本発明は、特性の大きく異なるパターンを効率的に形成することが可能な光触媒含有層を有する光触媒含有層基板や、パターン形成体の製造方法、またその光触媒含有層に用いられる光触媒含有層形成用組成物等を提供することを主目的としている。【解決手段】  上記目的を達成するために、本発明は、光触媒と金属微粒子とを少なくとも含有し、かつ有機物と所定の間隙となるように配置されてエネルギー照射に伴う光触媒の作用により有機物を分解または変性させる光触媒含有層の形成に用いられることを特徴とする光触媒含有層形成用組成物を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒と金属微粒子とを少なくとも含有し、かつ有機物と所定の間隙となるように配置されてエネルギー照射に伴う光触媒の作用により有機物を分解または変性させる光触媒含有層の形成に用いられることを特徴とする光触媒含有層形成用組成物。
【請求項２】
バインダを含有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒含有層形成用組成物。
【請求項３】
前記金属微粒子の粒径が１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光触媒含有層形成用組成物。
【請求項４】
前記金属微粒子が、金、銀、銅、白金、鉛、スズ、ニッケル、コバルト、カドミウム、パラジウム、ロジュウム、オスミウム、イリジュウム、ルテニュウムおよび鉄から選択される１種または２種以上の物質であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の光触媒含有層形成用組成物。
【請求項５】
基体と、前記基体上に形成され、かつ請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の光触媒含有層形成用組成物の固形分と同じ組成を有する光触媒含有層とを有することを特徴とする光触媒含有層基板。
【請求項６】
遮光部を有することを特徴とする請求項５に記載の光触媒含有層基板。
【請求項７】
請求項６に記載の光触媒含有層基板からなり、前記光触媒含有層基板の前記基体が、透明であることを特徴とするフォトマスク。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載の光触媒含有層基板の前記光触媒含有層と、被表面処理層とを間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、被表面処理層の表面を処理することを特徴とする表面処理方法。
【請求項９】
前記被表面処理層への表面処理がパターン状に行われることを特徴とする請求項８に記載の表面処理方法。
【請求項１０】
請求項５または請求項６に記載の光触媒含有層基板の前記光触媒含有層と、被洗浄層とを間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、被洗浄層の表面を洗浄することを特徴とする洗浄方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の洗浄方法により洗浄された前記被洗浄層上に、画素部を形成する画素部形成工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。
【請求項１２】
請求項５または請求項６に記載の光触媒含有層基板の前記光触媒含有層と、基材および前記基材上に形成され、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板の特性変化層とを、間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、前記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成する特性変化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。
【請求項１３】
請求項１２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上に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１４】
請求項１３に記載の機能性素子の製造方法の前記機能性部形成工程が、画素部を形成する画素部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１５】
請求項１３に記載の機能性素子の製造方法の前記機能性部形成工程が、金属配線を形成する金属配線形成工程であることを特徴とする導電性パターンの製造方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の機能性素子の製造方法の前記機能性部形成工程が有機エレクトロルミネッセント層を形成する有機エレクトロルミネッセント層形成工程であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の機能性素子の製造方法の前記機能性部形成工程が生体物質と付着性を有する機能性部を形成する工程であることを特徴とするバイオチップ用基材の製造方法。
【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に用いられる光触媒含有層基板、およびその光触媒含有層基板を用いた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】
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は、各種のものが製造されている。
【０００３】
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、このような印刷版原版に、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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
そこで、基材上に、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を形成し、光触媒を含有する光触媒含有層基板と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、特性変化層の特性が変化したパターンを形成するパターン形成体の製造方法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、上記特性変化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。
【００１０】
しかしながら、上述したパターン形成体は、露光された領域の光触媒含有層中の光触媒を励起させて、特性変化層の特性を変化させるものであるので、特性の差を生じさせるのに所定の時間がかかる。この時間を短縮することができれば、さらなる効率化を図ることが可能である。
【００１１】
また、精度の良い機能性素子を得るためには、パターン形成体上に大きな特性の差を形成することが好ましいのであるが、効率上許される所定の時間内にこのような大きな特性の差を形成するためには、光触媒含有層を介した特性の変化の速度を向上させる必要がある。
【００１２】
【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】
【００１３】
そこで、特性の大きく異なるパターンを効率的に形成することが可能な光触媒含有層を有する光触媒含有層基板や、パターン形成体の製造方法、またその光触媒含有層に用いられる光触媒含有層形成用組成物等の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、光触媒と金属微粒子とを少なくとも含有し、かつ有機物と所定の間隙となるように配置されてエネルギー照射に伴う光触媒の作用により有機物を分解または変性させる光触媒含有層の形成に用いられることを特徴とする光触媒含有層形成用組成物を提供する。
【００１５】
本発明によれば、上記光触媒とともに金属微粒子を含有していることから、エネルギー照射に対する光触媒の感度を良好なものとすることができ、光触媒含有層形成用組成物を用いて形成された光触媒含有層を、有機物の分解または変性を、効率よく行うことが可能なものとすることができる。
【００１６】
上記発明においては、上記光触媒含有層形成用組成物中にバインダを含有するものとすることができる。本発明においては、上記金属微粒子がバインダとしての役割も果たすことが可能であるが、光触媒含有層形成用組成物中にバインダが含有されていることにより、光触媒含有層形成用組成物を用いて形成された光触媒含有層の強度をより高いものとすることができるからである。
【００１７】
また、上記発明においては、上記金属微粒子の粒径が１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。このような粒径の金属微粒子が光触媒の感度を向上させることができ、光触媒含有層形成用組成物を用いて形成された光触媒含有層を、短時間で効率よく有機物を分解等させることが可能なものとすることができるからである。
【００１８】
また、上記発明においては、上記金属微粒子が、金、銀、銅、白金、鉛、スズ、ニッケル、コバルト、カドミウム、パラジウム、ロジュウム、オスミウム、イリジュウム、ルテニュウムおよび鉄から選択される１種または２種以上の物質であることが好ましい。このような金属が上記光触媒含有層に含有されることによって、上記光触媒の感度を向上させることができるからである。
【００１９】
また、本発明は、基体と、上記基体上に形成され、かつ上記光触媒含有層形成用組成物の固形分と同じ組成を有する光触媒含有層とを有することを特徴とする光触媒含有層基板を提供する。
【００２０】
本発明によれば、上記光触媒含有層形成用組成物の固形分と同様の組成、すなわち少なくとも光触媒および金属微粒子を含有する光触媒含有層を有することから、光触媒の感度が高く、短時間で効率よく有機物を分解または変性させることが可能な光触媒含有層基板とすることができるのである。
【００２１】
本発明においては、上記光触媒含有層基板が遮光部を有するものとすることができる。これにより、別途フォトマスク等を用いることなく、パターン状に有機物を分解または変性させることが可能な光触媒含有層基板とすることができるからである。
【００２２】
また、本発明は、上述した光触媒含有層基板からなり、上記光触媒含有層基板の上記基体が、透明であることを特徴とするフォトマスクを提供する。
【００２３】
本発明によれば、上記光触媒含有層を有することから、目的とする領域の有機物を効率よく分解または変性させることができ、様々な用途に用いることが可能なフォトマスクとすることができる。
【００２４】
また、本発明は、上述した光触媒含有層基板の上記光触媒含有層と、被表面処理層とを間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、被表面処理層の表面を処理することを特徴とする表面処理方法を提供する。
【００２５】
本発明によれば、上述した金属微粒子を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層基板を用いることから、特別な装置等が必要なく、また効率よく短時間で被表面処理層の表面処理を行うことができる。
【００２６】
この際、上記被表面処理層への表面処理がパターン状に行うものとすることができる。上記発明においては、上記エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって、被表面処理層の表面処理を行うものであることから、フォトマスク等を用いて被表面処理層に、パターン状に光触媒の影響を及ぼすことにより、容易に目的とするパターンのみに表面処理を行うことが可能となるのである。
【００２７】
また、本発明は上述した光触媒含有層基板の上記光触媒含有層と、被洗浄層とを間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、被洗浄層の表面を洗浄することを特徴とする洗浄方法を提供する。
【００２８】
本発明によれば、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、被洗浄層の表面を洗浄することができ、被洗浄層に悪影響を及ぼすような薬剤を用いる必要性や、強いエネルギーを用いる必要性がない。また、エネルギーに対する感度が良好な上記光触媒含有層基板を用いることから、効率よく被洗浄層表面の洗浄を行うことができる。
【００２９】
また、本発明は上記洗浄方法により洗浄された上記被洗浄層上に、画素部を形成する画素部形成工程を有す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。
【００３０】
本発明によれば、上記被洗浄層上に、例えば画素部の形成の際に悪影響を及ぼすような撥水性の材料等が付着していた場合であっても、上記洗浄方法により、これらを除去することができ、高精細な画素部を有するカラーフィルタを製造することができる。
【００３１】
また、本発明は、上述した光触媒含有層基板の上記光触媒含有層と、基材および上記基材上に形成され、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板の特性変化層とを、間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成する特性変化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。
【００３２】
本発明によれば、エネルギーに対する感度が良好な光触媒含有層を有する光触媒含有層基板を用いて、特性変化工程を行うことから、効率よく上記特性変化層の特性を変化させることができ、また形成された特性変化パターンの特性の差が大きな、パターン形成体とすることができる。
【００３３】
またさらに、本発明は、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、上記特性変化パターン上に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。
【００３４】
本発明によれば、上記特性が変化した特性変化パターンの特性の差を利用して、容易に高精細な機能性部を形成することができるのである。
【００３５】
また、本発明は上記機能性素子の機能性部形成工程が、画素部を形成する画素部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。
【００３６】
本発明によれば、上記パターン形成体上には、特性変化パターンが形成されていることから、例えばインクジェット法等によって高精細に画素部を形成することができ、高品質なカラーフィルタを製造することができる。
【００３７】
また、本発明は、上記機能性素子の製造方法における機能性部形成工程が金属配線を形成する金属配線形成工程であることを特徴とする導電性パターンを提供する。
【００３８】
本発明によれば、上記特性変化層の特性の差等を利用して、例えば電解ジェット法等によって、目的とするパターン状に高精細な金属配線を形成することができ、高品質な導電性パターンを製造することができる。
【００３９】
本発明は、上記機能性素子の機能性部形成工程が、有機エレクトロルミネッセント（以下、有機ＥＬともいう。）層を形成する有機ＥＬ層形成工程であることを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。
【００４０】
本発明によれば、上記特性変化層の特性の差を利用して、高精細なパターン状に有機ＥＬ層を形成することができ、高品質な有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００４１】
またさらに、本発明は、上記機能性素子の機能性部形成工程が、生体物質と付着性を有する機能性部を形成する工程であることを特徴とするバイオチップ用基材を提供する。
【００４２】
本発明によれば、生体物質と付着性を有する機能性部を高精細なパターン状に形成することができ、高品質なバイオチップ用基材を製造することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、上記光触媒とともに金属微粒子を含有していることから、エネルギー照射に対する光触媒の感度を良好なものとすることができ、光触媒含有層形成用組成物を用いて形成された光触媒含有層を、有機物の分解または変性を、効率よく行うことが可能なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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に用いられる光触媒含有層基板、およびその光触媒含有層基板を用いたパターン形成体の製造方法等に関するものである。以下、それぞれについてわけて説明する。
【００４５】
Ａ．光触媒含有層形成用組成物
まず、本発明の光触媒含有層形成用組成物について説明する。本発明の光触媒含有層形成用組成物は、光触媒と金属微粒子とを少なくとも含有し、かつ有機物と所定の間隙となるように配置されてエネルギー照射に伴う光触媒の作用により有機物を分解または変性させる光触媒含有層の形成に用いられるものである。
【００４６】
本発明の光触媒含有層形成用組成物中には、光触媒が含有されていることから、この光触媒含有層形成用組成物を用いて形成された光触媒含有層は、容易にエネルギー照射に伴う光触媒の作用により有機物を分解または変性させることができる。またさらに、本発明においては、上記光触媒とともに金属微粒子が含有されていることから、この金属微粒子の作用によって光触媒の感度を良好なものとすることができる。したがって、この光触媒含有層を用いて、機能性素子の基材の洗浄や、表面処理等を効率よく行うことができるのである。
【００４７】
このような金属微粒子が光触媒を高感度化させる作用機構は、必ずしも明確なものではないが、含有されている金属が微粒子であるため、金属微粒子が光触媒とハイブリッド化して、層中に含有されることとなり、例えば金属微粒子が光触媒上に発生した電子の受容体としての働きをすること等によって、光触媒の感度を向上させることが可能となると考えられる。
【００４８】
また、本発明においては、上記光触媒とともに金属微粒子が含有されていることから、金属微粒子がバインダとしての役割も果たすことが可能となる、という利点も有する。
【００４９】
以下、本発明の光触媒含有層形成用組成物を構成する各材料について、それぞれ詳しく説明する。
【００５０】
１．金属微粒子
まず、本発明の光触媒含有層形成用組成物中に含有される金属微粒子について説明する。本発明の光触媒含有層形成用組成物中に含有される金属微粒子としては、後述する光触媒の感度を向上させることが可能なものであれば、その種類は特に限定されるものではなく、例えば金、銀、銅、白金、鉛、スズ、ニッケル、コバルト、カドミウム、パラジウム、ロジュウム、オスミウム、イリジュウム、ルテニュウムおよび鉄等が挙げられ、これらを１種類または２種類以上混合して用いることができる。これらの金属が光触媒含有層形成用組成物中に含有されることによって、後述する光触媒の感度を向上させることが可能となるからである。本発明においては、上記の中でもイオン化傾向が小さい白金、銀、または銅であることが好ましい。
【００５１】
また、本発明の光触媒含有層形成用組成物中における上記金属微粒子の平均粒径は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内、中でも５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内、特に１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内であることが好ましい。粒径がこのような範囲内であることにより、後述する光触媒の感度をより向上させることが可能となるからである。ここで本発明においては、光触媒含有層形成用組成物中において、金属微粒子がこのような平均粒径を有するものとするために、金属微粒子が金属コロイド液として添加されたものであることが好ましい。これにより、光触媒含有層形成用組成物中においても、金属微粒子の分散安定性を良好なものとすることができるからである。なお、上記金属コロイド液として金属微粒子が添加される場合、金属微粒子は、その表面に有機成分が付着しているものであってもよく、また表面を有機成分で被覆されているもの等であってもよい。
【００５２】
本発明においては、上記光触媒含有層形成用組成物中に含有される光触媒の重量％を１とした場合に、上記金属微粒子の重量％が０．０００１〜１０の範囲内であることが好ましい。また、上記金属微粒子は、光触媒含有層形成用組成物の固形分中に、０．００１重量％〜１重量％含有されていることが好ましい。このような範囲内金属微粒子が含有されていることによって、光触媒の感度を向上させることができるからである。
【００５３】
２．光触媒
次に、本発明に用いられる光触媒について説明する。本発明に用いられる光触媒は、エネルギー照射されることにより励起されて、有機物をを分解または変性等させることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。後述するような二酸化チタンに代表される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、このキャリアが有機物に作用を及ぼすものであると考えられる。
【００５４】
本発明に用いられる光触媒としては、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
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。
【００５７】
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。
【００５８】
酸化チタン（ＴｉＯ２）は、窒化処理をすることにより、酸化チタン（ＴｉＯ２）のバンドギャップの内側に新しいエネルギー準位が形成され、バンドギャップが狭くなる。その結果、通常酸化チタン（ＴｉＯ２）の励起波長は３８０ｎｍであるが、その励起波長より長波長の可視光によっても、励起されることが可能となるのである。これにより、種々の光源によるエネルギー照射の可視光領域の波長も酸化チタン（ＴｉＯ２）の励起に寄与させることが可能となることから、さらに酸化チタンを高感度化させることが可能となるのである。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
このような光触媒は、本発明の光触媒含有層形成用組成物における固形分中に、０．０１重量％〜５０重量％、中でも０．１重量％〜１０重量％含有されることが好ましい。これにより、光触媒含有層形成用組成物を用いて形成された光触媒含有層にエネルギーが照射された場合、所定の間隙をおいて配置された有機物を分解または変性等することができ、例えば表面処理や洗浄、特性を変化させること等が可能となるからである。
【００６２】
３．光触媒含有層形成用組成物
本発明の光触媒含有層形成用組成物は、上述した金属微粒子、および光触媒を含有しているものであれば、特に限定されるものではなく、例えば必要に応じて適宜添加剤等を有するもの等であってもよい。
【００６３】
本発明においては、光触媒含有層形成用組成物中にバインダを含有していることが好ましい。本発明においては特に、上記金属微粒子が、バインダとしての役割も果たすことが可能であるが、光触媒含有層形成用組成物中にバインダが含有されていることによって、光触媒含有層の形成が容易となり、また形成された層の強度が高いものとすることができるからである。
【００６４】
このようなバインダとして用いられる材料としては、例えば、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。
【００６５】
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、このようなバインダを用いた場合には、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、これらのバインダは、単独あるいは２種以上を混合して用いることができる。
【００６６】
このようなバインダは、光触媒含有層形成用組成物中に０．０００１重量％〜０．５重量％、あるいは光触媒含有層形成用組成物の固形分に対して０．０１重量％〜５０重量％程度含有させることができる。
【００６７】
また、光触媒含有層形成用組成物中には上記のバインダの他に、界面活性剤等も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。
【００６８】
さらに、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。
【００６９】
また本発明の光触媒含有層形成用組成物は、必要に応じて種々の溶剤等を含有するものであってもよい。沸点の高い溶剤を用いて光触媒を含有する層を形成した際、光触媒の感度が低下する場合等があるが、本発明においては、上記金属微粒子が含有されていることによって、このような場合にも感度を良好なものとすることができる。
【００７０】
ここで、本発明の光触媒含有層形成用組成物の製造方法としては、上記光触媒含有層形成用組成物を製造することが可能な方法であれば、特に限定されるものではないが、本発明においては、上述したように上記金属微粒子が金属コロイド液として添加されることにより製造されることが好ましい。これにより、上記金属微粒子が光触媒含有層形成用組成物中で凝集等することなく、安定して分散されたものとすることができ、光触媒含有層形成用組成物が塗布されて層が形成された際にも、光触媒の感度を安定して向上させることが可能となるからである。このような金属コロイド液を用いた光触媒含有層形成用組成物の製造方法としては、例えば上記光触媒を含有する溶液中に金属コロイド液を添加し、混合する方法等が挙げられる。
【００７１】
本発明に用いられる金属コロイド液としては、金属成分と有機成分とからなる粒子を主成分とする固形分と、溶媒となからなるものであることが好ましい。これにより、溶液中での粒子の分散安定性が高く、金属コロイド粒子が凝集しにくいものとすることができるからである。
【００７２】
また、本発明においては上記光触媒についても、上述した酸化チタンのゾル液等のように、ゾル液の状態で用いられることが好ましい。これにより、光触媒も光触媒含有層形成用組成物中で安定して分散されたものとすることができるからである。
【００７３】
なお、本発明の光触媒含有層形成用組成物は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により有機物を分解または変性させる光触媒含有層の形成に用いられるものであり、この光触媒含有層は、例えば基体上に塗布後、乾燥させること等により形成することができる。この光触媒含有層を用いて有機物を分解等させる方法や、その光触媒含有層の形成方法については、後述する光触媒含有層基板の項で詳しく説明するので、ここでの説明は省略する。
【００７４】
Ｂ．光触媒含有層基板
次に、本発明の光触媒含有層基板について説明する。本発明の光触媒含有層基板は、基体と、前記基体上に形成され、かつ上記光触媒含有層形成用組成物の固形分と同じ組成を有する光触媒含有層とを有するものである。
【００７５】
本発明の光触媒含有層基板は、例えば図１に示すように、基体１と、その基体１上に形成された上記光触媒含有層２とを有するものであれば、特に限定されるものではない。
【００７６】
本発明の光触媒含有層基板は、上記光触媒含有層を有することから、目的とする有機物と所定の間隙となるように配置されて、エネルギー照射されることにより、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって、有機物を分解または変性させることができ、例えば機能性素子に用いられる基材表面の洗浄や、表面処理等を行うことができるのである。
【００７７】
ここで本発明においては、上記光触媒含有層が、光触媒含有層形成用組成物の固形分と同じ組成、すなわち、少なくとも光触媒および金属微粒子を含有することから、エネルギー照射に対する光触媒の感度を良好なものとすることができ、有機物の分解や変性等を効率よく行うことができる。
以下、本発明の光触媒含有層基板の各構成について説明する。
【００７８】
１．光触媒含有層
まず、本発明に用いられる光触媒含有層について説明する。本発明に用いられる光触媒含有層は、後述する基体上に形成されるものであり、かつ上述した光触媒含有層形成用組成物の固形分と同様の組成を有するものである。
【００７９】
本発明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、有機物を分解または変性させることが可能であり、かつ少なくとも光触媒および金属微粒子を含有するものであればよく、例えばバインダ等が含有されていてもよい。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。
【００８０】
ここで、バインダ成分が含有されている場合において、光触媒含有層が上記光触媒含有層形成用組成物と同様の組成を有するとは、上記光触媒含有層形成用組成物に含有されているバインダ成分が、同一の組成のまま光触媒含有層中に含有されている場合、および上記光触媒含有層形成用組成物中に含有されているバインダ成分が反応した反応物等が光触媒含有層中に含有されている場合も含むものとする。
【００８１】
本発明においては、このような光触媒含有層は、上述した光触媒含有層形成用組成物を用いて形成することができる。例えば上記「Ａ．光触媒含有層形成用組成物」で説明した光触媒含有層形成用組成物を後述する基体上に塗布し、焼成等することにより、形成する方法が挙げられる。この際の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。また、焼成等によりパターン形成体用塗工液を乾燥させる方法としては、例えばホットプレート、赤外線ヒーターやオーブン等を用いて行うこと等ができる。なお、上記光触媒含有層の膜厚は、０．０５〜１０μｍの範囲内とされることが好ましい。
【００８２】
ここで、本発明において用いられる光触媒含有層は、例えば図１に示すように、後述する基体１上に全面に形成されたものであってもよいが、例えば図２に示すように、基体１上に光触媒含有層２がパターン上に形成されたものであってもよい。
【００８３】
このように光触媒含有層をパターン状に形成することにより、例えば光触媒含有層基板を表面処理される表面処理層等と間隙をおいて配置し、エネルギーを照射することによって、フォトマスク等を用いることなく、パターン状に光触媒の影響を及ぼすことができる。この光触媒処理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。
【００８４】
また、実際に光触媒含有層に面する有機物にのみ影響を及ぼすものであることから、エネルギーの照射方向は上記光触媒含有層と有機物とが面する部分にエネルギーが照射されるものであれば、いかなる方向から照射されてもよく、さらには、照射されるエネルギーも特に平行光等の平行なものに限定されないという利点を有するものとなる。
【００８５】
２．基体
次に、本発明の光触媒含有層基板に用いられる基体について説明する。本発明に用いられる基体としては、光触媒含有層基板が用いられて有機物を分解等させる際に照射されるエネルギーの照射方向や、光触媒含有層基板の用途等により適宜選択される。
【００８６】
また、本発明に用いられる基体は、可撓性を有するもの、例えば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。これは、エネルギー照射方法により適宜選択されるものである。
【００８７】
なお、基体表面と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体の劣化を防ぐために基体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、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。
【００８８】
３．光触媒含有層基板
次に、本発明の光触媒含有層基板について説明する。本発明の光触媒含有層基板は、上記基体および光触媒含有層を少なくとも有するものであれば、その構成等は特に限定されるものではなく、例えばパターン状に形成された光触媒含有層側遮光部やプライマー層等を有していてもよい。
【００８９】
光触媒の影響をパターン状に及ぼす場合、このような光触媒含有層側遮光部が形成されていることにより、フォトマスクやレーザ光による描画照射を行う必要がなく、全面にエネルギーが照射された場合であっても、パターン状に上記光触媒含有層中の光触媒の影響を及ぼすことができる。したがって、光触媒含有層基板とフォトマスクとの位置合わせが不要であることから、簡便な工程とすることが可能であり、また描画照射に必要な高価な装置も不必要であることから、コスト的に有利となるという利点を有する。
【００９０】
このような光触媒含有層側遮光部を有する光触媒含有層基板は、光触媒含有層側遮光部の形成位置により、下記の二つの態様とすることができる。
【００９１】
一つが、例えば図３に示すように、基体１上に光触媒含有層側遮光部３を形成し、この光触媒含有層側遮光部３上に光触媒含有層２を形成して、光触媒含有層基板とする態様である。もう一つは、例えば図４に示すように、基体１上に光触媒含有層２を形成し、その上に光触媒含有層側遮光部３を形成して光触媒含有層基板とする態様である。
【００９２】
いずれの態様においても、フォトマスクを用いる場合と比較すると、光触媒含有層側遮光部が、上記光触媒含有層と有機物との配置部分の近傍に配置されることになるので、基体内等におけるエネルギーの散乱の影響を少なくすることができることから、エネルギーのパターン照射を極めて正確に行うことが可能となる。
【００９３】
ここで、本発明においては、図４に示すような光触媒含有層２上に光触媒含有層側遮光部３を形成する態様である場合には、光触媒含有層と、表面処理される被表面処理層や洗浄される被洗浄層等とを所定の位置に配置する際に、この光触媒含有層側遮光部の膜厚をこの間隙の幅と一致させておくことにより、上記光触媒含有層側遮光部を上記間隙を一定のものとするためのスペーサとしても用いることができるという利点を有する。
【００９４】
すなわち、所定の間隙をおいて上記光触媒含有層と、表面処理される被表面処理層や洗浄される被洗浄層等とを対向させた状態で配置する際に、上記光触媒含有層側遮光部と表面処理される被表面処理層や洗浄される被洗浄層等とを密着させた状態で配置することにより、上記所定の間隙を正確とすることが可能となり、そしてこの状態でエネルギーを照射することにより、表面処理される被表面処理層や洗浄される被洗浄層等と遮光部とが接触している部分には、光触媒の影響が及ばず、目的とするパターン状に光触媒の影響を及ぼすことが可能となるのである。
【００９５】
また、この際、エネルギーの照射方向は上記基体側からに限定されず、例えば基材の側面からであってもよい。
【００９６】
このような光触媒含有層側遮光部の形成方法は、特に限定されるものではなく、光触媒含有層側遮光部の形成面の特性や、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。
【００９７】
例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み３００〜２０００Å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、金属エッチング、リフトオフ等の通常のパターニング方法を用いることができる。
【００９８】
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。
【００９９】
なお、上記説明においては、光触媒含有層側遮光部の形成位置として、基体と光触媒含有層との間、および光触媒含有層表面の二つの場合について説明したが、その他、基体の光触媒含有層が形成されていない側の表面に光触媒含有層側遮光部を形成する態様も採ることが可能である。この態様においては、例えばフォトマスクをこの表面に着脱可能な程度に密着させる場合等が考えられ、エネルギーを照射するパターンを小ロットで変更するような場合に好適に用いることができる。
【０１００】
ここで、上述したように基体上に光触媒含有層側遮光部をパターン状に形成して、その上に光触媒含有層を形成して光触媒含有層基板とする場合においては、上記光触媒含有層側遮光部と光触媒含有層との間にプライマー層を形成してもよい。
【０１０１】
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、光触媒含有層側遮光部と光触媒含有層との間にプライマー層を形成することにより、プライマー層は光触媒の作用を阻害する要因となる光触媒含有層側遮光部および光触媒含有層側遮光部間に存在する開口部からの不純物、特に、光触媒含有層側遮光部をパターニングする際に生じる残渣や、金属、金属イオン等の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、高感度で有機物の分解または変性等を進行させることができるのである。
【０１０２】
なお、本発明においてプライマー層は、光触媒含有層側遮光部のみならず光触媒含有層側遮光部間に形成された開口部に存在する不純物が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光触媒含有層側遮光部全面にわたって形成されていることが好ましい。
【０１０３】
本発明におけるプライマー層は、光触媒含有層基板の光触媒含有層側遮光部と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。
【０１０４】
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、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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
Ｃ．フォトマスク
次に、本発明のフォトマスクについて説明する。本発明のフォトマスクは、上述した遮光部を有する光触媒含有層基板からなるものであり、その光触媒含有層基板における基体が透明であるものである。すなわち、本発明のフォトマスクは、透明な基体上に、上記光触媒含有層および遮光部が形成されているものである。
【０１０７】
本発明によれば、このフォトマスクを、被露光体と間隙をおいて配置した後、エネルギーを照射することにより、被露光体にエネルギー照射に伴う光触媒の作用をパターン状に及ぼすことが可能となり、例えば被露光体の表面をパターン状に表面処理したり、特性を変化させたりすること等が可能となるのである。
【０１０８】
ここで、本発明のフォトマスクに用いられる基体としては、照射されるエネルギーを透過させることが可能な、透明な基体であれば特に限定されるものではなく、可撓性を有するものであってもよく、また可撓性を有しないものであってもよい。好ましい材質としては、例えば無アルカリガラス、石英ガラス、パイレックス（登録商標）、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。
【０１０９】
なお、上記光触媒含有層側遮光部や光触媒含有層については、「Ｂ．光触媒含有層基板」で説明したものと同様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。また、上記光触媒含有層側遮光部の形成位置についても特に限定されるものではなく、基体と光触媒含有層との間に形成されていてもよく、また光触媒含有層上に形成されていてもよい。
【０１１０】
Ｄ．表面処理方法
次に、本発明の表面処理方法について説明する。本発明の表面処理方法は、上述した光触媒含有層基板の上記光触媒含有層と、被表面処理層とを間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、被表面処理層の表面を処理する方法である。
【０１１１】
本発明は、例えば図５に示すように、基体１および光触媒含有層２を有する光触媒含有層基板４における光触媒含有層２と、被表面処理層５とを、間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギー７を照射することにより、被表面処理層５の表面を処理するものである。
【０１１２】
ここで、本発明における表面処理の種類としては、例えば親水性を付与するための表面処理や、他の部材との接着性を改良するための表面処理、さらには帯電防止のための表面処理等が挙げられる。このような表面処理は、従来、紫外光を照射したり、真空装置中でプラズマ照射すること等により行われてきた。しかしながら、これらの方法においては、真空装置等が必要であったり、処理に時間がかかる場合等があった。
【０１１３】
本発明においては、このような表面処理を、上記光触媒含有層と間隙をおいて配置してエネルギーを照射することにより、容易に被表面処理層の表面を処理することができる。したがって、真空装置等の大掛かりな設備が必要でなく、また上記光触媒含有層中に金属微粒子が含有されていることから、光触媒含有層はエネルギーに対して高感度であるため、従来の紫外線による表面処理と比較して、短時間でより効果的に表面処理が可能である。よって、表面処理の工程を簡略化することが可能となり、低コストでの表面処理を行うことができるという利点を有するものである。
【０１１４】
なお、本発明の被表面処理層の表面処理は被表面処理層の全面に行ってもよく、また被表面処理層の一部、すなわち目的とするパターン状に処理を行うものであってもよい。
以下、本発明の表面処理方法における被表面処理層、および被表面処理層の処理について説明する。なお、光触媒含有層基板については、「Ｂ．光触媒含有層基板」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。
【０１１５】
１．被表面処理層
まず、本発明の表面処理方法に用いられる被表面処理層について説明する。本発明に用いられる被表面処理層としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、有機物が分解または変性されることにより、表面が処理されるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば表面に有機基を有する材料が挙げられる。
【０１１６】
このような表面処理が施される被表面処理層として、具体的には、樹脂製のフィルムや、支持体上に形成された有機基を有する樹脂層等が挙げられる。また、オルガノポリシロキサン等のように、無機成分を骨格とし、表面に有機基を有する層等であってもよい。
【０１１７】
このような被表面処理層を構成する材料としては、その表面処理の態様により種々のものを挙げることができるが、主たるものとしては、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリビニルフロライド、アセタール樹脂、ナイロン、ABS、PTFE、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリ弗化ビニリデン、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン等を挙げることができる。このような材料を用いることにより、表面の有機基が分解または変性等されて、濡れ性が変化したり、他の部材との接着性が向上すること等が可能となるからである。
【０１１８】
２．被表面層の表面処理
次に、本発明の表面処理方法における被表面処理層の表面処理の方法について説明する。本発明の表面処理方法においては、上記被表面処理層と光触媒含有層基板の光触媒含有層とが、対向するように配置され、エネルギーが照射されることにより、表面処理が行われる。
【０１１９】
本発明における上記光触媒含有層基板と被表面処理層との配置とは、実質的に光触媒の作用が被表面処理層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被表面処理層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被表面処理層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。
【０１２０】
本発明において上記間隙は、光触媒の感度も高く、したがって表面処理が良好である点を考慮すると特に０．２μｍ〜１０μｍの範囲内、好ましくは１μｍ〜５μｍ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被表面処理層に対して特に有効である。
【０１２１】
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ以上といった大面積の被表面処理層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基板と上記被表面処理層との間に形成することは極めて困難である。したがって、被表面処理層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、パターン状に被表面処理層を表面処理する際の表面処理の精度の低下の問題や、光触媒の感度が悪化して表面処理の効率が悪化する等の問題が生じることなく、さらに表面処理にムラが発生しないといった効果を有するからである。
【０１２２】
このように比較的大面積の被表面処理層の表面処理を行う際には、エネルギー照射装置内の光触媒含有層基板と被表面処理層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。
【０１２３】
このように光触媒含有層と被表面処理層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被表面処理層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、結果的に表面処理の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被表面処理層に届き難くなり、この場合も表面処理の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。
【０１２４】
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被表面処理層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、高濃度で透明基材表面に到達することから、効率よく被表面処理層の表面処理を行うことができる。
【０１２５】
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体上に形成された光触媒含有層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被表面処理層とが接触するように配置されていることが好ましい。
【０１２６】
本発明においては、このような光触媒含有層基板の配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。
【０１２７】
なお、本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒含有層により被表面処理層の表面処理を行う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。
【０１２８】
通常このようなエネルギー照射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。これは、上述した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。
【０１２９】
このようなエネルギー照射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、その他種々の光源を挙げることができる。これにより、本発明においては従来の基材の表面処理で用いられる、例えば低圧水銀ランプやエキシマランプ等以外の、高い出力を有するランプを用いることが可能となり、短時間で被表面処理層の表面処理を行うことが可能となるのである。
【０１３０】
また、上述したような光源を用いてエネルギーを照射する方法の他、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。
【０１３１】
ここで、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、被表面処理層が光触媒含有層中の光触媒の作用により表面処理されるのに必要な照射量とする。
【０１３２】
また、上記被表面処理層の全面を表面処理する場合には、全面からエネルギーを照射することにより、表面処理を行うことができるが、例えばパターン状に表面処理を行う場合には、例えばフォトマスクを用いたり、パターン状に描画照射したりすること等によって行うことができる。
【０１３３】
本発明においては、上記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、効率的な表面処理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。
【０１３４】
Ｅ．洗浄方法
次に、本発明の洗浄方法について説明する。本発明の洗浄方法は、上述した光触媒含有層基板の上記光触媒含有層と、被洗浄層とを間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、被洗浄層の表面を洗浄する方法である。
【０１３５】
本発明の洗浄方法は、例えば機能性素子に用いられる基材等の表面に付着した有機物等を分解等させて洗浄する際等に用いることができる。一般的にこのような基材等の洗浄は、低圧水銀ランプ、またはエキシマランプ等を用いて波長の短い紫外光を全面に照射すること等によって行われており、基材表面等に付着した有機物を分解、酸化揮発させる方法等が用いられている。しかしながら、このような方法では、エネルギーの高い光を照射することから、洗浄可能な基材の種類が限定されたり、また洗浄に時間がかかる場合等があった。
【０１３６】
本発明によれば、上記光触媒含有層基板を用いてエネルギーを照射することから、強いエネルギーを照射する必要がなく、被洗浄層の種類が限定されないものとすることができる。また、本発明においては、上記光触媒含有層中に金属微粒子が含有されて高感度化されていることから、高効率で洗浄を行うこともできる、という利点を有する。
以下、本発明の洗浄方法に用いられる被洗浄層、および被洗浄層の洗浄方法について説明する。なお、光触媒含有層基板については、「Ｂ．光触媒含有層基板」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。
【０１３７】
１．被洗浄層
まず、本発明の洗浄方法により洗浄される被洗浄層について説明する。本発明の被洗浄層は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用に対して安定であれば、特に限定されるものではない。例えばテフロン（登録商標）等の有機材料を使用することも可能であるが、中でも無機材料であることが好ましい。被洗浄層が無機材料であることにより、エネルギー照射に対して、より安定であるからである。このような無機材料として、具体的には、シリコン、ガラス、セラミックス等の無機材料に加え、金、銀、銅、鉄等の金属材料も挙げることができる。
【０１３８】
また、本発明により洗浄を行うことが可能な被洗浄層は、透明なものであっても着色したものであってもよく、反射性を有するものであってもよい。また、アルカリ溶出防止用やガスバリア性付与等の表面処理を施したものであってもよい。また、上記被洗浄層は、支持体等の上に形成されているものであってもよい。
【０１３９】
２．被洗浄層の洗浄方法
次に、上記被洗浄層の洗浄方法について説明する。本発明における上記被洗浄層の洗浄方法は、上記被洗浄層と、上述した光触媒含有層基板の光触媒含有層とを対向させて、所定の間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより行うことができる。
【０１４０】
本発明によれば、上記光触媒含有層基板と被洗浄層との配置とは、実質的に光触媒の作用が被洗浄層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被洗浄層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洗浄層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。
【０１４１】
このような光触媒含有層基板と被洗浄層との配置や、照射されるエネルギーについては、上述した「Ｄ．表面処理方法」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。
【０１４２】
Ｆ．パターン形成体の製造方法
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、上述した光触媒含有層基板の上記光触媒含有層と、基材および上記基材上に形成され、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する特性変化層を有するパターン形成体用基板の特性変化層とを、間隙をおいて配置した後、所定の方向からエネルギーを照射することにより、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成する特性変化工程を有することを特徴とするものである。
【０１４３】
本発明のパターン形成体の製造方法は、例えば図６に示すように、少なくとも基体１、およびその基体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基板４と、基材８およびその基材８上に形成された特性変化層９とを有するパターン形成体用基板１０とを準備し、その光触媒含有層２と特性変化層９とを所定の間隙をおいて配置し、所定の方向から、例えばフォトマスク６等を用いてエネルギー７を照射する（図６（ａ））。これにより、エネルギー７が照射された領域の特性が変化した特性変化パターン９´を形成することができるのである（図６（ｂ））。
【０１４４】
本発明によれば、上記金属微粒子を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層基板を用いて、上記特性変化層の特性を変化させることから、エネルギー照射に対する光触媒の感度が良好であり、短時間で目的とするパターン状に、特性変化層の特性を変化させることができる。また、この際、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、特性が変化した領域と、特性が変化していない領域との特性の差を大きなものとすることもできる。したがって、この特性変化パターンの特性の差を利用して、様々な機能性素子の機能性部等を形成することが可能なパターン形成体とすることができる。
【０１４５】
なお、本発明のパターン形成体の製造方法においては、上記特性変化工程以外に、適宜必要に応じて他の工程を有するものであってもよい。
【０１４６】
以下、本発明のパターン形成体の製造方法の特性変化工程に用いられるパターン形成体用基板およびエネルギーの照射について説明する。なお、光触媒含有層基板については、「Ｂ．光触媒含有層基板」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。
【０１４７】
１．パターン形成体用基板
まず、本発明に用いられるパターン形成体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体用基板は、透明基材と、その透明基材上に形成され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とを有するものである。以下、パターン形成体用基板の各構成について説明する。
【０１４８】
（１）特性変化層
まず、本発明のパターン形成体に用いられる特性変化層について説明する。本発明のパターン形成体に用いられる特性変化層は、上述したエネルギー照射の際、対向して配置された光触媒含有層の、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化した特性変化パターンが形成される層である。本発明においては、この特性変化層の特性が変化した領域と、特性が未変化の領域との特性の差を利用して、例えばインクジェット法等により機能性部を形成することが可能なパターン形成体とすることができるのである。
【０１４９】
本発明に用いられる特性変化層の特性の変化の種類等は特に限定されるものではないが、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液体と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る分解除去層である場合の二つの場合が、特に特性変化パターン上に機能性部を形成することが容易となる点から好ましい。以下、これらの濡れ性変化層および分解除去層について説明する。
【０１５０】
（濡れ性変化層）
まず、本発明に用いられる濡れ性変化層について説明する。本発明に用いられる濡れ性変化層は、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ように濡れ性が変化する層である。このように、エネルギー照射により液体と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を用いることにより、濡れ性変化層表面の、エネルギー照射された領域を親液性領域、エネルギー未照射の領域を撥液性領域とすることができる。これにより、例えばインクジェット法等により、親液性領域のみに、例えばカラーフィルタの画素部等の機能性部を形成する機能性部形成用塗工液を付着させることが可能となり、高精細なパターン状に機能性部を形成することが可能となるからである。
【０１５１】
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、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。
【０１５２】
上記濡れ性変化層は、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、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、エネルギー照射していない領域は、本発明において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。
【０１５３】
また、上記濡れ性変化層は、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、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、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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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、すなわちエネルギー照射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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
また、特にフルオロアルキル基を含有するオルガノポリシロキサンが好ましく用いることができる。このようなオルガノポリシロキサンとして、具体的には、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、例えば特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているもの等を使用することができる。
【０１５８】
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、濡れ性変化層のエネルギー未照射部の撥液性が大きく向上し、例えば機能性素子がカラーフィルタである場合における画素部着色用のインクといった機能性部形成用組成物の付着を妨げる機能を発現する。
【０１５９】
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。
【０１６０】
【化１】
2005186005.tif 000003
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
本発明においては、このようにオルガノポリシロキサン等の種々の材料を濡れ性変化層に用いることができるのであるが、上述したように、濡れ性変化層にフッ素を含有させることが、濡れ性のパターン形成に効果的である。したがって、光触媒の作用により劣化・分解しにくい材料にフッ素を含有させる、具体的にはオルガノポリシロキサン材料にフッ素を含有させて濡れ性変化層とすることが好ましいといえる。
【０１６４】
本発明に用いられ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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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ができる。
【０１６７】
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。
【０１６８】
また、本発明の濡れ性変化層は自己支持性を有する材料であってもよく、自己支持性を有する材料としては、上述した材料を成膜したものが自己支持性を有するものであれば、これを用いることも可能であるが、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリビニルフロライド、アセタール樹脂、ナイロン、ABS、PTFE、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリ弗化ビニリデン、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン等を挙げることができる。
【０１６９】
（分解除去層）
次に、本発明に用いられる特性変化層が分解除去層である場合について説明する。本発明に用いられる分解除去層は、エネルギー照射された際に光触媒含有層中の光触媒の作用により、エネルギー照射された部分の分解除去層が分解除去される層である。このように分解除去層は、エネルギー照射され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とからなるパターン、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。
【０１７０】
なお、この分解除去層は、エネルギー照射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。
【０１７１】
また、本発明に用いられる分解除去層は、凹凸を形成するのみならず、この分解除去層が、後述する基材と比較して、液体との接触角が高いことが好ましい。これにより、分解除去層が分解除去され、基材が露出した領域を親液性領域、上記分解除去層が残存する領域を撥液性領域とすることが可能となり、表面の凹凸だけでなく、濡れ性の差も利用して、機能性部を形成することが可能となるからである。
【０１７２】
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、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、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。
【０１７３】
また、上記分解除去層は、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、本発明は、残存する特性変化層が、撥液性が要求される部分であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、機能性部を形成しない撥液性領域にまで機能性部形成用塗工液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。
【０１７４】
また、本発明において、後述する基材は、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、エネルギーが照射されていない部分において９°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下となるような層であることが好ましい。本発明においては基材が、親液性が要求される部分であることから、機能性部形成用塗工液の塗布に際して、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を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。ここで、液体との接触角は、上述した方法により測定した値である。
【０１７５】
この場合、後述する基材は表面を親液性となるように、表面処理したものであってもよい。材料の表面を親液性となるように表面処理した例としては、アルゴンや水などを利用したプラズマ処理による親液性表面処理が挙げられ、基材上に形成する親液性の層としては、例えばテトラエトキシシランのゾルゲル法によるシリカ膜等を挙げることができる。
【０１７６】
上記のような分解除去層に用いることができる膜としては、具体的にはフッ素系や炭化水素系の撥液性を有する樹脂等による膜を挙げることができる。これらのフッ素系や炭化水素系の樹脂は、撥液性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、これらの樹脂を溶媒に溶解させ、例としてスピンコート法等の一般的な成膜方法により形成することが可能である。
【０１７７】
また、本発明においては、機能性薄膜、すなわち、自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロケット膜、および交互吸着膜等を用いることにより、欠陥のない膜を形成することが可能であることから、このような成膜方法を用いることがより好ましいといえる。
【０１７８】
ここで、本発明に用いられる自己組織化単分子膜、ラングミュア−ブロケット膜、および交互吸着膜については、特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているもの等を使用することができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
【０１７９】
（２）基材
次に、本発明のパターン形成体用基板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、上述した特性変化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、可撓性や透明性等、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択することができる。
また、必要に応じて、例えば遮光部等の他の部材が形成されているものであってもよい。
【０１８０】
２．エネルギー照射
次に、本発明の特性変化工程におけるエネルギー照射について説明する。本発明においては、上述したパターン形成体用基板の特性変化層を、上述した光触媒含有層基板における光触媒含有層と所定の間隙をおいて配置し、所定の方向からエネルギー照射することにより、上記特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを形成する。
【０１８１】
この際の、光触媒含有層基板における光触媒含有層と、パターン形成体用基板の特性変化層との配置や、照射されるエネルギー等については、上述した「Ｄ．表面処理方法」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。
【０１８２】
本発明においては、このエネルギー照射後、光触媒含有層基板を取り外すことにより、特性変化層の特性が変化した特性変化パターンを有するパターン形成体とすることができる。
【０１８３】
Ｇ．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、上記パターン形成体の製造方法で形成されたパターン形成体の特性変化パターン上に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。
【０１８４】
本発明によれば、上記パターン形成体は、特性の変化した特性変化パターンが形成されていることから、この特性変化パターンの特性の差を利用して容易に機能性部を形成する機能性部形成工程を行うことができるのである。
【０１８５】
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。
【０１８６】
本発明における機能性部形成工程に用いられ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種類、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。
【０１８７】
また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、電子線等で硬化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。
【０１８８】
本発明における上記機能性部形成工程は、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て行われることが好ましい。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。
【０１８９】
ここで、本発明においては、上記機能性素子の製造方法の中でも、特に機能性部が画素部であるカラーフィルタの製造方法、機能性部が金属配線である導電性パターンの製造方法、機能性部が生体物質と付着性を有するバイオチップ用基材の製造方法、機能性部が有機ＥＬ層である有機ＥＬ素子の製造方法であることが好ましい。これらの機能性素子の機能性部は、上述したパターン形成体の特性の差を利用して、容易に形成することが可能となるからである。
【０１９０】
Ｈ．カラーフィルタの製造方法
本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。本発明のカラーフィルタには、２つの実施態様がある。以下、それぞれの実施態様ごとに説明する。
【０１９１】
１．第１実施態様
まず、本発明のカラーフィルタの製造方法の第１実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法の第１実施態様は、上記「Ｅ．洗浄方法」で説明した洗浄方法により洗浄された被洗浄層上に、画素部を形成する画素部形成工程を有するものである。
【０１９２】
一般的に、カラーフィルタを製造する際、そのカラーフィルタの画素部を形成する部材の画素部を形成する領域に、撥液性の材料等が付着している場合、その部分に画素部を形成する画素部形成用塗工液等を塗布した際、十分に濡れ広がらず、白抜けが生じたり、またムラになったりする場合等がある。
【０１９３】
本実施態様によれば、上記洗浄方法により洗浄された被洗浄層上に画素部を形成する画素部形成工程を行うことから、被洗浄層上に画素部形成の際に悪影響を及ぼす物質等が付着等していないものとすることができ、白抜けや色ムラ等のない、高品質なカラーフィルタを製造することができるのである。
【０１９４】
ここで、上記被洗浄層は、一般的なカラーフィルタに用いられる基材と同様のものを用いることができ、例えば上記被洗浄層上にカラーフィルタのブラックマトリクスとして用いられる遮光部等が形成されていてもよい。このような遮光部が形成されている場合には、上記洗浄方法により被洗浄層を洗浄する際、遮光部が形成されていない領域のみ、上記光触媒含有層中の光触媒の作用によって、洗浄されることが好ましい。遮光部が形成されていない領域のみ洗浄する方法としては例えば、上記光触媒含有層と被洗浄層とを所定の間隙をおいて配置した後、被洗浄層側からエネルギーを照射する方法等が挙げられる。この場合、上記被洗浄層上の遮光部が形成された領域に対応する光触媒含有層には、エネルギーが照射されず、フォトマスク等を用いることなく、遮光部が形成されていない領域のみに光触媒の作用を及ぼして、洗浄することが可能となるのである。
【０１９５】
なお、本実施態様における画素部形成工程に用いられる画素部の材料や形成方法、また本実施態様に用いられる被洗浄層や遮光部等については、一般的なカラーフィルタに用いられるものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１９６】
２．第２実施態様
次に、本発明のカラーフィルタの製造方法の第２実施態様について説明する。本発明のカラーフィルタの製造方法の第２実施態様は、上記機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、画素部を形成する画素部形成工程であるものである。
【０１９７】
本実施態様によれば、パターン形成体における上記特性変化層が例えば表面の濡れ性が変化する濡れ性変化層である場合、その濡れ性変化層上には濡れ性の変化した濡れ性変化パターンが形成されている。したがって、この表面の濡れ性の差を利用してインクジェット法等により画素部を容易に形成することが可能となり、高精細な画素部を有するカラーフィルタを製造することができるのである。
なお、本実施態様におけるカラーフィルタの製造方法に用いられる各部材の材料や形成方法等については、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。
【０１９８】
Ｉ．導電性パターンの製造方法
次に、本発明の導電性パターンの製造方法について説明する。本発明の導電性パターンの製造方法は、上記機能性素子の製造方法の機能性部形成工程が、金属配線を形成する金属配線形成工程であるものである。
【０１９９】
本発明によれば、上述した特性変化パターンの特性の差を利用して、例えば電界ジェット法等をより金属ペースト等を塗布することにより、高精細な金属配線が形成された導電性パターンを製造することができる。
【０２００】
なお本発明においては、上記特性変化層上に金属配線が形成されることから、特性変化層の電気抵抗が、１×１０８Ω・ｃｍ〜１×１０１８Ω・ｃｍ、中でも１×１０１２Ω・ｃｍ〜１×１０１８Ω・ｃｍの範囲内とすることが好ましい。これにより、優れた導電性パターンとすることが可能となるからである。
ここで、本発明の導電性パターンの製造方法に用いられる各部材の材料や形成方法等については、一般的な導電性パターン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。
【０２０１】
Ｊ．有機ＥＬ素子の製造方法
次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、上述した機能性素子の製造方法における機能性部形成工程が有機ＥＬ層を形成する有機ＥＬ層形成工程であることを特徴とするものである。
【０２０２】
本発明によれば、上記特性変化パターンの特性の差を利用して、容易に有機ＥＬ層の塗り分け等を行うことができ、高精細な有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ素子を製造することが可能となるのである。本発明の有機ＥＬ素子は、この有機ＥＬ層上に第２電極層を形成すること等により得ることができる。
【０２０３】
なお、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法に用いられる各部材の材料や形成方法等については、一般的な有機ＥＬ素子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。
【０２０４】
Ｇ．バイオチップ用基材の製造方法
次に、本発明におけるバイオチップ用基材の製造方法について説明する。本発明のバイオチップ用基材の製造方法は、上述した機能性素子の製造方法における機能性部形成工程が、生体物質と付着性を有する機能性部を形成することを特徴とするものである。本発明の機能性部形成工程は、例えば上述した特性変化パターン上に生体物質と付着性を有する材料を付着等させる工程等とすることができる。これにより、パターン状に生体物質と付着性を有するバイオチップ用基材とすることができるのである。
【０２０５】
ここで、このようなバイオチップ用基材上に、生体物質を固定化させることにより、バイオチップを得ることができる。このようなバイオチップ表面では、上記機能性薄膜が固定化層として働き、ここにＤＮＡやタンパク質等の生体物質が固定化されて種々の用途に用いられるのである。
【０２０６】
このような生体物質の固定化技術は、酵素を不溶性担体に固定化したバイオリアクターの研究開発において盛んに研究された固定化技術を応用することができる。その技術内容については、例えば、千畑一郎編、“固定化酵素”、講談社サイエンティフィック、1975及び、その参考文献に詳しい。
【０２０７】
なお、バイオチップには、電気的読み取り法を用いる場合があり、このような場合は上記バイオチップ用基材表面に電極を形成する必要がある。この際には、上述した導電性パターンの製造方法の欄で説明した方法により電極を形成してもよく、また一般的なフォトレジスト法等により形成するようにしてもよい。
【０２０８】
ここで、本発明においては、上記特性変化層中に、感光性保護基で保護された官能基を有する分子を含有させ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により脱保護して細胞との接着性を有するようなものとし、この細胞との接着性を有するパターン状に細胞を接着させてバイオチップとしたもの等とすることも可能である。
【０２０９】
なお、本発明におけるバイオチップ用基材の製造方法に用いられる各部材の材料や形成方法等については、一般的なバイオチップ用基板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。
【０２１０】
また、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】
【０２１１】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【０２１２】
［実施例１］
＜光触媒含有層基板の作製＞
酸化チタン無機コーティング剤（石原産業（株）社製、商品名：ＳＴ−Ｋ０３）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０．５重量％となるように希釈した。この希釈液４５ｇに銀コロイド水分散液（平均粒径が２０ｎｍ、銀固形分０．７重量％）を５ｇ添加した後、１０分間攪拌して光触媒含有層形成用組成物を得た。この光触媒含有層形成用組成物を、ガラス基板（ＮＨテクノガラス社製  商品名：ＮＡ-３５）にスピンコーティングし、光触媒含有層基板を作製した。
【０２１３】
＜被表面処理基板の作製＞
デシルメトキシシラン（東京化成工業（株）社製）０．７ｇと、テトラメトキシシラン（信越化学工業（株）社製）３．０ｇと、０．００５Ｎの塩酸水溶液２．３６ｇとからなる溶液を２０℃で２４時間攪拌した後、この溶液をイソプロピルアルコールで１００倍（質量基準）に希釈し、被表面処理層形成用組成物を得た。この被表面処理層形成用組成物をガラス基板上にスピンコーティングし、１５０℃の温度で１０分間乾燥させて、被表面処理層が形成された被表面処理基板を得た。この際の被表面処理層の水との接触角は９０°であった。
【０２１４】
＜表面処理＞
上記光触媒含有層基板の光触媒含有層と、被表面処理基板の被表面処理層とを、５０μｍの間隔をあけて対向させて、光触媒含有層基板側から超高圧水銀ランプ（３６５ｎｍ、３０ｍＷ／ｃｍ２）を用いて、２分間の露光を行ったところ、被表面処理基板の水との接触角が、１０°となった。
【０２１５】
［実施例２］
＜光触媒含有層基板の作製＞
チタニアゾル（ＳＴＳ−０１  石原産業製）を水とイソプロパノールとの混合液（重量比１：１）にてＴｉＯ２濃度が０．５ｗｔ％となるように希釈した。この希釈液４５ｇに銀コロイド水分散液（平均粒径が１０ｎｍ、銀固形分１重量％）を５ｇ添加した後、１０分間攪拌して光触媒含有層形成用組成物を得た。この光触媒含有層形成用組成物を、２００μｍの厚さのＰＥＴフィルム上にスピンコーティングし、光触媒含有層基板を作製した。
【０２１６】
＜表面処理＞
実施例１と同様に被表面処理基板を作製し、上記光触媒含有層基板を用いて被表面処理基板側からエネルギーを照射した以外は、実施例１と同様に表面処理を行った。これにより、被表面処理層の水との接触角は、１０°となった。
【０２１７】
［実施例３］
実施例１と同様に、光触媒含有層基板と被表面処理基板とを作製し、この光触媒含有層基板の光触媒含有層と被表面処理基板の被表面処理層とを、１０μｍの間隔をあけて対向させて、光触媒含有層基板側から電子線照射装置（日新ハイボルテージ社製）を用いて、１７５ｋｅＶ、照射線量５Ｍｒａｄ．の条件にて電子線照射した。この電子線が照射された領域の被表面処理層の水との接触角は１０°となった。
【０２１８】
[実施例４]
＜ブラックマトリクス基板の作製＞
透明基材上に膜厚１．２μｍ、幅２０μｍの遮光層を有し、開口部が８０μｍ×２８０μｍであるブラックマトリクス基板を作製した。開口部の水との接触角は５０°であった。
【０２１９】
＜基板の洗浄＞
実施例２と同様に光触媒含有層基板を作製し、上記ブラックマトリクス基板の遮光層および上記光触媒含有層を５０μｍの間隔を置いて配置し、ブラックマトリクス基板の透明基材側から高圧水銀ランプ（散乱光）を用いて、７００ｍＪ／ｃｍ２（３６５ｎｍ）のエネルギーを全面照射した。これにより、ブラックマトリクス基板の開口部の水との接触角が８°となった。
【０２２０】
＜カラーフィルタの作製＞
次に、ピエゾ駆動タイプのインクジェット装置を用いて、顔料５重量部、溶剤２０重量部、重合開始剤５重量部、およびＵＶ硬化樹脂７０重量部を含むＲＧＢ各色のＵＶ硬化型多官能アクリレートモノマーインク（着色インク）を、上記ブラックマトリクス基板の開口部に塗布後、ＵＶ処理を行って硬化させることにより画素部を形成し、カラーフィルタを作製した。ここで、赤色、緑色、および青色の各インクについて溶剤としてはポリエチレングリコールモノメチルエチルアセテート、重合開始剤としてはイルガキュア３６９（商品名、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製）、ＵＶ硬化樹脂としてはＤＰＨＡ（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（日本化薬（株）製）を用いた。また顔料としては、赤色インクについては、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ１７７、緑色インクについてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ３６、青色インクについてはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ１５およびＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｖｉｏｌｅｔ ２３をそれぞれ用いた。
得られたカラーフィルタは白ヌケ等の存在しない良好な品質を有するカラーフィルタであった。
【０２２１】
［実施例５］
＜フォトマスクの作製＞
実施例１と同様に作製した光触媒含有層形成用組成物を、５０μｍのライン＆スペースで厚さ０．４μｍのクロム製の遮光部が形成された石英ガラス上にスピンコーティングすることにより、光触媒含有層を有するフォトマスクを作製した。
【０２２２】
＜パターン形成体の作製＞
実施例１と同様に被表面処理基板を作製し、上記フォトマスクを用いて、実施例１と同様に表面処理を行った。露光された被表面処理層の水との接触角は１０°であり、露光されなかった被表面処理層上の水との接触角は９０°であるパターンが形成されたパターン形成体を得た。
【０２２３】
［実施例６］
＜被表面処理基板の作製＞
ヘキサメトキシシラン（Ｇ．Ｅ東芝シリコーン社製）０．４ｇと、テトラメトキシシラン（信越化学工業（株）社製）３．０ｇと、０．００５Ｎの塩酸水溶液２．３６ｇとからなる溶液を２０℃で２４時間攪拌した後、溶液をイソプロピルアルコールで１００倍（質量基準）に希釈し、被表面処理層形成用組成物を得た。この被表面処理層形成用組成物を厚さ２００μｍのＰＥＴフィルム基材上にコーティングし、被表面処理層が形成された被表面処理基板を得た。この際の被表面処理層の水との接触角は８０°であった。
【０２２４】
＜フォトマスクの作製＞
石英基板上に実施例１で作成した光触媒含有層形成用組成物をスピンコーティングし、光触媒含有層を形成した。上記光触媒含有層の上にステンレスマスクを介したスパッタ法により、厚さが５０ｎｍで開口部が１００μｍ、遮光部が１００μｍのクロムパターンを形成した。すなわち、光触媒含有層上に遮光層を有するフォトマスクを作製した。
【０２２５】
＜表面処理＞
上記フォトマスクを用いて、上記被表面処理層基板の被表面層と光触媒含有層とを２０μｍの間隙をおいて対向させ、フォトマスク側から超高圧水銀ランプ（３６５ｎｍ、３０ｍＷ／ｃｍ２）を用いて、２分間の露光を行った。この結果、露光された被表面処理層の水との接触角は１０°であり、露光されなかった被表面処理層上の水との接触角は８０°であるパターンが形成されたパターン形成体を得た。
【０２２６】
［実施例７］
＜被表面処理基板の作製＞
実施例１と同様に作製した被表面処理層形成用組成物を実施例４で作成したブラックマトリクス基板上にスピンコーティングし、被表面処理層および遮光層を有する被表面処理基板を作製した。被表面処理層の水との接触角は９０°であった。
【０２２７】
＜パターン形成体の作製＞
実施例１と同様に作製した光触媒含有層基板の光触媒含有層と、上記被表面処理基板の被表面処理層とを２０μｍの間隔を置いて配置し、上記被表面処理基板側から超高圧水銀ランプ（３６５ｎｍ、３０ｍＷ/ｃｍ２）を用いて、４分間の露光を行った。この結果、上記被表面処理基板の開口部における被表面処理層の水との接触角が８°、遮光部が形成されている領域上の被表面処理層の水との接触角が９０°である濡れ性変化パターンを得た。
【０２２８】
＜カラーフィルタの作製＞
上記濡れ性変化パターン上に実施例４と同様に画素部を形成してカラーフィルタを作製したところ、白抜けやムラのない良好な品質のカラーフィルタを得た。
【０２２９】
［実施例８］
＜導電性パターンの作製＞
実施例５と同様に作製したパターン形成体を、銀コロイド水溶液（濃度２０重量％）に浸漬し、１０ｍｍ／ｓｅｃ．で引き上げることにより、上記銀コロイド水溶液を親液性領域のみにパターン状に付着させた。この銀コロイド水溶液のパターンを３００℃で２０分間加熱することにより、基板上に銀がパターニングされた導電性パターンを得た。
【０２３０】
[比較例]
光触媒含有層形成用組成物中に銀コロイド水分散液を添加しなかった以外は、実施例１と同様に表面処理を行った。この結果、被表面処理層の水との接触角は７０°であった。
【図面の簡単な説明】
【０２３１】
【図１】本発明の光触媒含有層基板の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の光触媒含有層基板の他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の光触媒含有層基板の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の光触媒含有層基板の他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の表面処理方法の一例を示す概略断面図である。
【図６】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。
【符号の説明】
【０２３２】
１…基体
２…光触媒含有層
３…遮光部
４…光触媒含有層基板
５…被表面処理層
【図１】
2005186005.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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