パターン形成体およびその製造方法
【課題】 本発明は、種々の基材上に、高精細な機能性部を形成することが可能なパターン形成体、およびその製造方法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、基材と、前記基材上に形成され、シランカップリング剤または前記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、前記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、前記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射するプラズマ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。
【解決手段】 上記目的を達成するために、本発明は、基材と、前記基材上に形成され、シランカップリング剤または前記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、前記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、前記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射するプラズマ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタや、マイクロレンズ、有機エレクトロルミネッセント（以下有機ＥＬともいう。）素子、細胞培養用基板等の製造に用いられる、高精細な機能性部を形成可能なパターン形成体、およびそ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、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、機能性部を形成する場合には、現像の際に使用されるアルカリ液等によって機能性部が劣化する等の問題もあった。
【０００４】
そこで、カラーフィルタの着色層等を形成する方法として、例えば無機材料からなる基材上に、樹脂製のバンクを形成した後、全面にフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ照射してバンクのみ撥液性とし、このバンク間に着色層形成用塗工液を留めて着色層を形成する方法が提案されている（特許文献１）。これは、フッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ処理した場合、有機物のみにフッ素を導入することができ、無機物にはフッ素が導入されないものとすることができることを利用したものである。しかしながら、この方法においては、基材として有機材料からなるものを用いることができず、また、基材として無機材料からなるものを用いていることから、バンクや、そのバンクを利用して形成された着色層等の機能性部と、基材との密着性が低いという問題があった。またさらに、例えば基材として有機材料からなるものを用いた場合であっても、上記プラズマ照射によって、基材と樹脂層とのバンクとの密着性が低下する等の問題もあった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８７１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、種々の基材上に、高精細な機能性部を形成することが可能なパターン形成体、およびそ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】
【０００７】
本発明は、基材と、上記基材上に形成され、シランカップリング剤または上記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、上記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、上記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射するプラズマ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。
【０００８】
本発明においては、上記プラズマ照射を行うことによって、上記樹脂層上にフッ素ガスを導入することができ、樹脂層上を撥液性を有する領域とすることができる。またこの際、上記中間層が露出している領域では、プラズマ照射によってシランカップリング剤またはその重合体のＳｉ−Ｃ結合が切断されることによりＳｉ元素に結合していた有機基が除去され、ＯＨ基等が導入されて親液性領域とされる。したがって、本発明によれば、上記樹脂層と、中間層が露出した領域との濡れ性の差を大きなものとすることができ、この濡れ性の差を利用して、上記中間層が露出した領域のみに、高精細に機能性部を形成することが可能なパターン形成体を製造することができるのである。また本発明においては、上記中間層が形成されていることから、上記基材として無機材料からなるものだけでなく、有機材料からなるものも用いることができる。またさらに、上記基材として無機材料からなるものを用いた場合であっても、基材と樹脂層との密着性を良好なものとすることができるという利点も有する。またさらに、上記中間層が形成されていることから、プラズマ照射工程によって、上記基材と樹脂層との密着性が低下することがないものとすることができる。
【０００９】
また本発明は、基材と、上記基材上に形成され、シランカップリング剤または上記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、上記中間層上にパターン状に形成され、表面にフッ素が含有されている撥液性樹脂層とを有することを特徴とするパターン形成体を提供する。
【００１０】
本発明によれば、上記撥液性樹脂層上と上記中間層が露出している領域との濡れ性の差を利用して、上記中間層が露出している領域のみに、高精細に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。また本発明においては、上記中間層が形成されていることから、上記基材が無機材料からなるものであっても、本発明のパターン形成体上に形成された機能性部と基材との密着性を良好なものとすることができる、という利点も有している。
【００１１】
上記中間層の上記撥液性樹脂層が形成されていない領域が、表面の水との接触角が６０°以下である親液性領域とされていることが好ましい。。
【００１２】
これにより、上記撥液性樹脂層上と、中間層が露出している領域との濡れ性の差を大きなものとすることができ、より高精細に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。
【００１３】
また本発明は、上述したパターン形成体の上記親液性領域上に、着色層が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ、上述したパターン形成体の上記親液性領域上に、有機ＥＬ層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子、および上述したパターン形成体の上記親液性領域上に、レンズが形成されていることを特徴とするマイクロレンズを提供する。本発明によれば、上記パターン形成体には、撥液性樹脂層が形成された領域、すなわち撥液性領域と、上記親液性領域とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、上記親液性領域のみに高精細に各種機能性部が形成された機能性素子とすることができる。またこの際、機能性部と基材との密着性が良好なものとすることができるという利点も有する。
【００１４】
また、本発明は、上述したパターン形成体の上記親液性領域上が、細胞を培養するために用いられることを特徴とする細胞培養用基板を提供する。本発明によれば、上記パターン形成体には、撥液性領域と親液性領域とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、上記親液性領域のみに高精細なパターン状に細胞を培養する細胞培養用基板とすることができるのである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のパターン形成体の製造方法においては、上記プラズマ照射工程を行うことから、上記樹脂層と、中間層が露出している領域との濡れ性の差を大きなものとすることができる。したがって、この濡れ性の差を利用して、上記中間層が露出している領域のみに、高精細に機能性部を形成することが可能なパターン形成体を製造することができる。また本発明によれば、基材として種々のものを用いることができ、さらに、これらの基材と、機能性部との密着性を良好なものとすることができるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、カラーフィルタや、マイクロレンズ、有機ＥＬ素子、細胞培養用基板等の製造に用いられる、高精細な機能性部を形成可能なパターン形成体、およびその製造方法等に関するものである。以下、それぞれについて説明する。
【００１７】
Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、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の製造方法は、基材と、前記基材上に形成され、シランカップリング剤または前記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、前記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、前記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射するプラズマ照射工程を有することを特徴とする方法である。
【００１８】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、例えば図１に示すように、基材１と、その基材１上に形成された中間層２と、その中間層２上にパターン状に形成された樹脂層３とを有するパターニング用基板４に、樹脂層３側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ５を照射するプラズマ照射工程を行って、パターン形成体を製造する方法である。
【００１９】
本発明によれば、上記プラズマ照射工程により、樹脂層表面にフッ素を導入することができ、樹脂層が撥液性を有するものとすることができるのである。また、上記中間層中には、シランカップリング剤またはその重合体が含有されていることから、上記プラズマ照射工程においてプラズマ照射することにより、中間層が露出している領域、すなわち上記樹脂層が形成されていない領域（例えば図１においてａで示される領域）を親液性とすることができる。これは、上記プラズマ照射によってシランカップリング剤またはその重合体中のＳｉ−Ｃ結合が切断されて有機基が除去され、その部分に、雰囲気中の水分や酸素等によってＯＨ基等が導入されるからである。
【００２０】
したがって、本発明によれば、樹脂層と中間層が露出した領域との濡れ性の差を利用して、中間層が露出している領域にのみ、高精細に機能性部を形成することが可能なパターン形成体を製造することができるのである。
【００２１】
また、上述したように、基材上にバンクを設け、フッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ照射を行う従来の方法においては、基材として有機材料からなるものを用いることができないという問題があった。これは、上記基材として有機材料からなるものを用いた場合には、基材上にもフッ素が導入されてしまい、バンクのみを撥液性とすることができないからである。しかしながら、本発明によれば、上記基材として、有機材料からなるものを用いた場合であっても、上記中間層が形成されていることから、樹脂層のみを撥液性とすることができる。
【００２２】
また、従来の方法においては、基材として無機材料からなるものが用いられることから、バンクや、そのバンクを利用して形成された機能性部と基材との密着性が低いという問題もあった。しかしながら、本発明によれば、上記基材として無機材料からなるものを用いた場合であっても、上記中間層中に含有されるシランカップリング剤や、その重合体等によって、樹脂層やパターン形成体上に形成される機能性部と基材との密着性を高いものとすることができる。また従来の方法においては、上記プラズマ照射を行った場合、基材として有機材料からなるものが用いられた場合であっても、基材とバンクとの密着性がプラズマ照射によって低下する場合があるという問題もあったが、本発明によれば、上記中間層が形成されていることから、上記プラズマ照射工程によって、基材と樹脂層との密着性が低下することの少ないものとすることができる。したがって、本発明によれば、種々の基材を用いて、様々な用途に用いられる高品質な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。
以下、本発明のプラズマ照射工程およびその他の工程について説明する。
【００２３】
１．プラズマ照射工程
本発明におけるプラズマ照射工程は、基材と、上記基材上に形成され、シランカップリング剤または上記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、上記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、上記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射する工程である。
【００２４】
本工程におけるプラズマの照射方法は、上記樹脂層にフッ素を導入して撥液性とし、中間層が露出した領域の中間層中に含有されるシランカップリング剤またはその重合体のＳｉ−Ｃ結合を切断することが可能な方法であれば、そのプラズマの照射方法等は特に限定されるものではない。例えば減圧下でプラズマ照射してもよく、また大気圧下でプラズマ照射してもよい。
【００２５】
また、上記プラズマの照射は、上記樹脂層側から照射するものであれば、その照射面積等は特に限定されるものではなく、例えばパターニング用基板の全面にプラズマを照射するものであってもよく、また上記パターニング用基板の一部のみにプラズマを照射するものであってもよい。
【００２６】
ここで、上記プラズマを照射する際に用いられる導入ガスのフッ素化合物としては、例えばフッ化炭素（ＣＦ４）、窒化フッ素（ＮＦ３）、フッ化硫黄（ＳＦ６）、Ｃ２Ｃｌ３Ｆ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６等が挙げられる。また、照射されるプラズマの照射条件としては、照射装置等により適宜選択されるものである。
【００２７】
本発明においては、特に上記プラズマ照射を大気圧中で行うことが好ましい。これにより、減圧用の装置等が必要なく、コストや製造効率等の面から好ましいものとすることができるからである。このような大気圧プラズマの照射条件としては、以下のようなものとすることができる。例えば、電源出力としては、一般的な大気圧プラズマの照射装置に用いられるものと同様とすることができる。また、この際、照射されるプラズマの電極と、上記パターニング用基板との距離は、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ程度、中でも１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされることが好ましい。またさらに、上記導入ガスとして用いられるフッ素化合物の流量は１Ｌ／ｍｉｎ〜１００Ｌ／ｍｉｎ程度、中でも５Ｌ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎ程度であることが好ましく、この際のパターニング用基板の搬送速度が０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎ程度、中でも０．５ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００２８】
本工程において、上記樹脂層に導入されたフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置（XPS：ESCALAB 220i-XL）による分析において、樹脂層の表面より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。また、この際樹脂層に導入されるフッ素の割合としては、樹脂層の表面より検出される全元素のうち１０％以上とされることが好ましい。
【００２９】
ここで、本工程においては、上記樹脂層の液体との接触角が、水との接触角が６１°以上、中でも８０°以上、特に１００°以上となるようにフッ素が導入されることが好ましい。これは、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、本発明のパターン形成体を用いて機能性素子を形成する際に、機能性部を形成する機能性部形成用塗工液が樹脂層上にも付着する可能性があるからである。
【００３０】
また、上記中間層が露出している領域の液体との接触角は、水との接触角が、６０°以下、中でも４０°以下、特に２０°以下とされることが好ましい。上記中間層が露出している領域の液体との接触角が高い場合には、本発明のパターン形成体上に機能性部を形成する際、機能性部を形成する機能性部形成用塗工液をはじいてしまう可能性があり、機能性部を高精細に形成することが困難となる場合があるからである。
【００３１】
なお、ここでいう水との接触角は、水、もしくは水と同等の接触角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る。
以下、上述したような工程に用いられるパターニング用基板について説明する。
【００３２】
（パターニング用基板）
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中間層と、その中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するものであれば、特に限定されるものではない。以下、このようなパターニング用基板に用いられる各構成について説明する。
【００３３】
ａ．中間層
まず、本発明に用いられる中間層について説明する。本発明に用いられる中間層は、シランカップリング剤、またはシランカップリング剤の重合体を含有する層であれば、特に限定されるものではない。
【００３４】
本発明においては、シランカップリング剤またはその重合体のみからなる層であってもよく、またシランカップリング剤またはその重合体と、無機材料からなるバインダ等を含有していてもよい。
【００３５】
上記中間層に含有されるシランカップリング剤またはその重合体として具体的には、下記の化学式
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、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、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。）で示されるシランカップリング剤、またはこれらの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重合体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で示される有機基全体の炭素数は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。
【００３６】
上記シランカップリング剤として具体的には、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン；エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−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；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；γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラン；β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン；及び、それらの部分加水分解物；及びそれらの混合物を使用することができる。
【００３７】
またフルオロアルキル基を含有する化合物としては、下記の化合物を挙げることができ、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良い。
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）Ｃ２Ｈ４ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
【００３８】
ここで上記中間層の形成は、上記中間層がシランカップリング剤またはその重合体のみからなる層である場合には、上記材料を必要に応じて溶媒等に分散させて、例えばスピンコート、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って基材上に塗布することにより行うことができる。この際、上記シランカップリング剤を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、その後脱水縮重合させることにより、上記重合体からなる中間層を形成してもよい。なお、上記脱水縮重合は、常温で行ってもよいが、１００℃以上で行うことにより、シラノールの重合度が増し、膜表面の強度を向上できる。
【００３９】
また、上記中間層がバインダを含有する場合、中間層にバインダとして用いられる材料としては、プラズマ照射により分解等されないものであることが好ましく、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がハロゲン、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、例えば無定形シリカの前駆体と上記シランカップリング剤またはこれらの重合体とを非水性溶媒中に均一に分散させ、基材上に塗布し、上記と同様に、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、脱水縮重合することにより中間層を形成できる。なお、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。
【００４１】
ここで本発明においては、上記中間層の膜厚は、上記中間層の種類によって適宜選択されるものであるが、通常、中間層の膜厚は、１μｍ以下、中でも０．１μｍ以下とされる。また上記中間層の膜厚の下限としては、上記材料を含有する層が均一に形成されていればよく、例えば上述した材料からなる単分子膜等とされていてもよい。
【００４２】
ｂ．樹脂層
次に、本発明に用いられる樹脂層について説明する。本発明に用いられる樹脂層は、上記中間層上にパターン状に形成されたものであり、本工程によりフッ素が導入されるものであれば特に限定されるものではない。
【００４３】
このような樹脂層は、パターン形成体の用途に応じて適宜選択され、例えば透明性を有するものであってもよく、また遮光性を有するものであってもよい。また着色されているもの等であってもよい。また樹脂層のパターンや形状についても適宜選択されるものであるが、本発明においては上記樹脂層の幅が、１μｍ以上、中でも５μｍ以上の幅を有することが好ましい。これにより、樹脂層を挟んで隣接する領域に機能性部を形成した場合であっても、これらの機能性部どうしがつながってしまうことを防止することができるからである。
【００４４】
また、上記樹脂層の膜厚についても、本工程によりフッ素が導入されて撥液性を発現することが可能な膜厚であれば、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適宜選択される。通常、このような膜厚としては、０．０１μｍ〜１ｍｍ程度、中でも０．１μｍ〜０．１ｍｍ程度とすることができる。
【００４５】
また、上記樹脂層の形成に用いられる材料としては、上述したような樹脂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。
【００４６】
また、上記樹脂層の形成方法としては、上記材料からなる層をパターン状に形成する一般的な方法と同様とすることができ、例えば印刷法やフォトリソグラフィー法等を用いることができる。また例えば少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を上記中間層と対向させて配置し、樹脂層を形成するパターン状にエネルギーを照射することにより、上記中間層の液体との接触角をパターン状に変化させ、この濡れ性の差を利用して上記樹脂層を形成する方法等であってもよい。このような光触媒含有層を用いたパターニング方法としては、例えば特開２００３−１９５０２９号公報に記載されている方法と同様とすることができる。
【００４７】
ｃ．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、上記中間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、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択される。本発明において上記基材は、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。具体的には石英ガラスやパイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のないリジッド材、あるいは、樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブル材等が挙げられる。
【００４８】
２．その他の工程
本発明は、上述したプラズマ照射工程以外に、例えばパターニング用基板を形成するパターニング用基板形成工程等を有していてもよい。
【００４９】
なお、本発明により製造されたパターン形成体は、上記プラズマ照射工程により親液性とされた中間層が露出した領域に着色層を形成するカラーフィルタの製造や、親液性とされた領域に有機ＥＬ層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法、親液性とされた領域にレンズを形成するマイクロレンズの形成方法、また親液性とされた領域を細胞培養領域として用いる細胞培養用基板等に用いることができる。
【００５０】
Ｂ．パターン形成体
次に、本発明のパターン形成体について説明する。本発明のパターン形成体は、基材と、上記基材上に形成され、シランカップリング剤または上記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、上記中間層上にパターン状に形成され、表面にフッ素が含有されている撥液性樹脂層とを有することを特徴とするものである。
【００５１】
本発明のパターン形成体は、例えば図２に示すように、基材１と、その基材１上に形成された中間層２と、その中間層２上にパターン状に形成された撥液性樹脂層６とを有するものであって、上記撥液性樹脂層６の表面にはフッ素が含有されているものである。また上記中間層２が露出している領域（図中、ａで示される領域）の表面は、親液性領域とされており、水との接触角が所定の値以下とされていることが好ましい。なお、本発明でいう、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する。
【００５２】
本発明によれば、上記樹脂層表面にはフッ素が含有されていることから、上記樹脂層の撥液性を高いものとすることができる。これにより、上記中間層が露出した領域と、上記撥液性樹脂層との濡れ性の差を利用して、上記親液性領域上に、高精細に機能性部を形成可能なパターン形成体とすることができるのである。
【００５３】
また、本発明においては、上記中間層中にシランカップリング剤またはその重合体が含有されていることから、基材として無機材料からなるものが用いられた場合であっても、撥液性樹脂層や、本発明のパターン形成体上に形成される機能性部等と基材との密着性を良好なものとすることができる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各構成ごとに説明する。
【００５４】
１．撥液性樹脂層
まず、本発明に用いられる撥液性樹脂層について説明する。本発明に用いられる撥液性樹脂層は、後述する中間層上にパターン状に形成されたものであり、表面にフッ素を含有するものであれば、特に限定されるものではない。
【００５５】
ここで、撥液性樹脂層表面にフッ素を含有するとは、通常、撥液性樹脂層の最表面から５ｎｍ以内の領域にフッ素が含有されていることをいうこととする。上記フッ素の有無は、上述したＸ線光電子分光分析装置によって分析を行うことにより確認することができる。また、この際上記フッ素の割合としては、撥液性樹脂層の表面に存在する全元素中のうち、１０％以上とされることが好ましい。
【００５６】
また、上記撥液性樹脂層表面の液体との接触角としては、水との接触角が６１°以上、中でも８０°以上、特に１００°以上であることが好ましい。これにより、本発明のパターン形成体を用いて機能性素子を形成する際、撥液性樹脂層上に機能性部を形成する機能性部形成用塗工液が付着してしまうこと等のないものとすることができ、樹脂層が形成されていない領域のみに高精細に機能性部を形成することができるからである。
【００５７】
なお、上記撥液性樹脂層のパターンとしては、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択される。またこのような撥液性樹脂層の膜厚や幅等については、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」のパターニング用基板の樹脂層の項で説明したものと同様とすることができる。
【００５８】
また、上記撥液性樹脂層の形成方法としては、例えば撥液性を有する撥液性樹脂層形成用材料を用いて印刷法やフォトリソグラフィー法等によって形成する方法であってもよいが、特に撥液性を有しない樹脂層をパターン状に形成し、その後、樹脂層にフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ照射する方法が好ましい。この方法によれば、上記樹脂層表面にフッ素を導入するのと同時に、後述する中間層表面にＯＨ基を導入して親液性とすること等ができ、効率よくパターン形成体を製造することができるからである。なお、この場合、上記撥液性樹脂層表面にのみフッ素が含有されることとなる。このような撥液性樹脂層の形成方法は、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」のプラズマ照射工程で説明した方法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。
【００５９】
２．中間層
次に、本発明に用いられる中間層について説明する。本発明に用いられる中間層は、後述する基材上に形成されており、かつシランカップリング剤またはその重合体を含有するものである。また上記樹脂層が形成されていない領域においては、親液性領域とされているものであり、表面の水との接触角が所定の値以下とされていることが好ましい。
【００６０】
上記親液性領域の液体との接触角として具体的には、水との接触角が６０°以下、中でも４０°以下、特に２０°以下とされていることが好ましい。上記領域の液体との接触角が高い場合には、本発明のパターン形成体の親液性領域上に機能性部を形成する際、この領域においても機能性部を形成するための機能性部形成用塗工液をはじいてしまう可能性があり、機能性部形成用塗工液が十分に濡れ広がらない等、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。
【００６１】
ここで、本発明に用いられる中間層は、シランカップリング剤またはその重合体のみからなるものであってもよく、またバインダを含有するもの等であってもよい。このような中間層中に含有されるシランカップリング剤またはその重合体、バインダとしては、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」の中間層の項で説明したものと同様とすることができる。また、上記親液性領域を形成する方法としては、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」で説明したように、上記中間層が露出した領域に、プラズマ照射する方法が挙げられる。
【００６２】
３．基材
本発明に用いられる基材としては、上述した中間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、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択される。このような基材としては、例えば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。具体的には石英ガラスやパイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のないリジッド材、あるいは、樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブル材を用いることができる。
【００６３】
４．パターン形成体
本発明のパターン形成体は、基材と、中間層と、樹脂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、例えばその他に遮光層等、必要に応じて適宜有していてもよい。
【００６４】
なお、本発明のパターン形成体は、後述するように、上記親液性領域に着色層を形成するカラーフィルタの製造や、親液性領域に有機ＥＬ層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法、親液性領域にレンズを形成するマイクロレンズの形成方法、また親液性領域を細胞培養領域として用いる細胞培養用基板等に用いられる。
【００６５】
Ｃ．カラーフィルタ
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、上述したパターン形成体の親液性領域上に着色層が形成されたものである。上述したパターン形成体上には、中間層が露出した親液性領域と、撥液性の高い撥液性樹脂層とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、高精細に上記親液性領域のみに着色層が形成されたものとすることができる。また、上記中間層が形成されていることから、基材が無機材料からなるものであっても、着色層と基材との密着性を高いものとすることができるという利点も有する。
【００６６】
また、本発明においては、上記撥液性樹脂層の形成に遮光性を有する材料を用いることによって、この撥液性樹脂層をブラックマトリクス層として用いることができることから、別途ブラックマトリクス層を形成する必要がなく、効率よく製造されたカラーフィルタとすることもできる。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。
【００６７】
Ｄ．有機ＥＬ素子
次に、本発明の有機ＥＬ素子について説明する。本発明の有機ＥＬ素子は、上記親液性領域上に有機ＥＬ層が形成されたものである。上述したパターン形成体上には、中間層が露出した親液性領域と、撥液性の高い撥液性樹脂層とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、高精細に上記親液性領域のみに有機ＥＬ層が形成されたものとすることができる。また、上記中間層が形成されていることから、基材が無機材料からなるものであっても、有機ＥＬ層と基材との密着性を高いものとすることができるという利点も有する。
【００６８】
なお、上記有機ＥＬ層とは、少なくとも発光層を含む１層もしくは複数層の有機層から構成されるものである。すなわち、有機ＥＬ層とは、少なくとも発光層を含む層であり、その層構成が有機層１層以上の層をいう。通常、塗布によるウェットプロセスで有機ＥＬ層を形成する場合は、溶媒との関係で多数の層を積層することが困難であることから、１層もしくは２層の有機層で形成される場合が多いが、有機材料を工夫したり、真空蒸着法を組み合わせたりすることにより、さらに多数層とすることも可能である。
【００６９】
なお、本発明における有機ＥＬ素子の各部材の材料や製造方法等については、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。
【００７０】
Ｅ．マイクロレンズ
次に、本発明におけるマイクロレンズについて説明する。本発明のマイクロレンズは、上記親液性領域にレンズが形成されたことを特徴とするものである。上述したパターン形成体上には、中間層が露出した親液性領域と、撥液性の高い撥液性樹脂層とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、高精細に上記親液性領域のみにレンズが形成されたものとすることができる。また、上記中間層が形成されていることから、基材が無機材料からなるものであっても、レンズと基材との密着性を高いものとすることができるという利点も有する。
【００７１】
なお、本発明におけるマイクロレンズの各部材の材料や製造方法等については、一般的なマイクロレンズ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。
【００７２】
Ｆ．細胞培養用基板
次に、本発明における細胞培養用基板について説明する。本発明に用いられる細胞培養用基板は、上記親液性領域上が、細胞を培養するために用いられることを特徴とするものである。本発明によれば、上記撥液性樹脂層上の撥液性によって、上記撥液性樹脂層上には細胞が接着しないものとすること等ができる。これにより、上記親液性領域上でのみ、細胞を培養することが可能となり、高精細なパターン状に細胞を培養することが可能なものとすることができるのである。
【００７３】
なお、本発明の細胞培養用基板に用いられる他の部材や、培養する細胞等については、一般的な細胞培養用基板に用いられる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。
【００７４】
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】
【００７５】
＜１.中間層の形成＞
デシルトリメトキシシラン１．５ｇとテトラメトキシシラン５ｇと０．１規定塩酸２ｇとを混合し、５時間攪拌した。これをイソプロパノールで１０倍希釈し、３７０×４７０ｍｍ×０．７ｍｍガラス基板上に均一にスピンコーターにて塗布し、膜厚０．１μｍの中間層を得た。
【００７６】
＜２．樹脂層形成＞
上記ガラス基板に対しカーボンブラックを含有する黒色レジスト（新日鉄化学製V-259BKレジスト）を塗布し、露光を行った後、現像、ポストベーク処理を行って、膜厚１．０μｍ、幅２０μｍ、開口部が２８０μｍ×２８０μｍの遮光性を有する樹脂層を形成した。
【００７７】
＜３．大気圧フッ素プラズマ工程＞
前記基板に対し、ＣＦ４を１０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２を２０Ｌ／ｍｉｎ流し、搬送速度０．５ｍ／ｍｉｎで２回処理し、パターン形成体とした。このとき電源出力は１９０Ｖ−４．８Ａとした。上記樹脂層上、および中間層（開口部）上の水の接触角を測定したところ、樹脂層は１０５°、開口部は７°であった。
【００７８】
＜４．着色層形成＞
上記パターン形成体のうち、親水化が行われ濡れ性が変化した開口部に対してピエゾ駆動式インクジェット装置にて赤の熱硬化型インク(粘度５ｃＰ)を吐出し加熱処理を行い、基板上に赤色の着色層(１．５μｍ)を得た。上記着色層は樹脂層壁面まで濡れ広がっており白抜けは起こらなかった。尚、上記粘度は、粘度測定器VIBROVISCOMETER CJV5000(A＆D社製)を用いて温度２０度で測定した値である。次いで青、緑の着色層を同様に形成し、赤色と同様に白抜けのないカラーフィルタを形成した。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【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の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ …基材
２ …中間層
３ …樹脂層
４ …パターニング用基板
６ …撥液性樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタや、マイクロレンズ、有機エレクトロルミネッセント（以下有機ＥＬともいう。）素子、細胞培養用基板等の製造に用いられる、高精細な機能性部を形成可能なパターン形成体、およびそ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、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、機能性部を形成する場合には、現像の際に使用されるアルカリ液等によって機能性部が劣化する等の問題もあった。
【０００４】
そこで、カラーフィルタの着色層等を形成する方法として、例えば無機材料からなる基材上に、樹脂製のバンクを形成した後、全面にフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ照射してバンクのみ撥液性とし、このバンク間に着色層形成用塗工液を留めて着色層を形成する方法が提案されている（特許文献１）。これは、フッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ処理した場合、有機物のみにフッ素を導入することができ、無機物にはフッ素が導入されないものとすることができることを利用したものである。しかしながら、この方法においては、基材として有機材料からなるものを用いることができず、また、基材として無機材料からなるものを用いていることから、バンクや、そのバンクを利用して形成された着色層等の機能性部と、基材との密着性が低いという問題があった。またさらに、例えば基材として有機材料からなるものを用いた場合であっても、上記プラズマ照射によって、基材と樹脂層とのバンクとの密着性が低下する等の問題もあった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８７１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、種々の基材上に、高精細な機能性部を形成することが可能なパターン形成体、およびそ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】
【０００７】
本発明は、基材と、上記基材上に形成され、シランカップリング剤または上記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、上記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、上記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射するプラズマ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。
【０００８】
本発明においては、上記プラズマ照射を行うことによって、上記樹脂層上にフッ素ガスを導入することができ、樹脂層上を撥液性を有する領域とすることができる。またこの際、上記中間層が露出している領域では、プラズマ照射によってシランカップリング剤またはその重合体のＳｉ−Ｃ結合が切断されることによりＳｉ元素に結合していた有機基が除去され、ＯＨ基等が導入されて親液性領域とされる。したがって、本発明によれば、上記樹脂層と、中間層が露出した領域との濡れ性の差を大きなものとすることができ、この濡れ性の差を利用して、上記中間層が露出した領域のみに、高精細に機能性部を形成することが可能なパターン形成体を製造することができるのである。また本発明においては、上記中間層が形成されていることから、上記基材として無機材料からなるものだけでなく、有機材料からなるものも用いることができる。またさらに、上記基材として無機材料からなるものを用いた場合であっても、基材と樹脂層との密着性を良好なものとすることができるという利点も有する。またさらに、上記中間層が形成されていることから、プラズマ照射工程によって、上記基材と樹脂層との密着性が低下することがないものとすることができる。
【０００９】
また本発明は、基材と、上記基材上に形成され、シランカップリング剤または上記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、上記中間層上にパターン状に形成され、表面にフッ素が含有されている撥液性樹脂層とを有することを特徴とするパターン形成体を提供する。
【００１０】
本発明によれば、上記撥液性樹脂層上と上記中間層が露出している領域との濡れ性の差を利用して、上記中間層が露出している領域のみに、高精細に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。また本発明においては、上記中間層が形成されていることから、上記基材が無機材料からなるものであっても、本発明のパターン形成体上に形成された機能性部と基材との密着性を良好なものとすることができる、という利点も有している。
【００１１】
上記中間層の上記撥液性樹脂層が形成されていない領域が、表面の水との接触角が６０°以下である親液性領域とされていることが好ましい。。
【００１２】
これにより、上記撥液性樹脂層上と、中間層が露出している領域との濡れ性の差を大きなものとすることができ、より高精細に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。
【００１３】
また本発明は、上述したパターン形成体の上記親液性領域上に、着色層が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ、上述したパターン形成体の上記親液性領域上に、有機ＥＬ層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子、および上述したパターン形成体の上記親液性領域上に、レンズが形成されていることを特徴とするマイクロレンズを提供する。本発明によれば、上記パターン形成体には、撥液性樹脂層が形成された領域、すなわち撥液性領域と、上記親液性領域とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、上記親液性領域のみに高精細に各種機能性部が形成された機能性素子とすることができる。またこの際、機能性部と基材との密着性が良好なものとすることができるという利点も有する。
【００１４】
また、本発明は、上述したパターン形成体の上記親液性領域上が、細胞を培養するために用いられることを特徴とする細胞培養用基板を提供する。本発明によれば、上記パターン形成体には、撥液性領域と親液性領域とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、上記親液性領域のみに高精細なパターン状に細胞を培養する細胞培養用基板とすることができるのである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のパターン形成体の製造方法においては、上記プラズマ照射工程を行うことから、上記樹脂層と、中間層が露出している領域との濡れ性の差を大きなものとすることができる。したがって、この濡れ性の差を利用して、上記中間層が露出している領域のみに、高精細に機能性部を形成することが可能なパターン形成体を製造することができる。また本発明によれば、基材として種々のものを用いることができ、さらに、これらの基材と、機能性部との密着性を良好なものとすることができるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、カラーフィルタや、マイクロレンズ、有機ＥＬ素子、細胞培養用基板等の製造に用いられる、高精細な機能性部を形成可能なパターン形成体、およびその製造方法等に関するものである。以下、それぞれについて説明する。
【００１７】
Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、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の製造方法は、基材と、前記基材上に形成され、シランカップリング剤または前記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、前記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、前記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射するプラズマ照射工程を有することを特徴とする方法である。
【００１８】
本発明のカラーフィルタの製造方法は、例えば図１に示すように、基材１と、その基材１上に形成された中間層２と、その中間層２上にパターン状に形成された樹脂層３とを有するパターニング用基板４に、樹脂層３側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ５を照射するプラズマ照射工程を行って、パターン形成体を製造する方法である。
【００１９】
本発明によれば、上記プラズマ照射工程により、樹脂層表面にフッ素を導入することができ、樹脂層が撥液性を有するものとすることができるのである。また、上記中間層中には、シランカップリング剤またはその重合体が含有されていることから、上記プラズマ照射工程においてプラズマ照射することにより、中間層が露出している領域、すなわち上記樹脂層が形成されていない領域（例えば図１においてａで示される領域）を親液性とすることができる。これは、上記プラズマ照射によってシランカップリング剤またはその重合体中のＳｉ−Ｃ結合が切断されて有機基が除去され、その部分に、雰囲気中の水分や酸素等によってＯＨ基等が導入されるからである。
【００２０】
したがって、本発明によれば、樹脂層と中間層が露出した領域との濡れ性の差を利用して、中間層が露出している領域にのみ、高精細に機能性部を形成することが可能なパターン形成体を製造することができるのである。
【００２１】
また、上述したように、基材上にバンクを設け、フッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ照射を行う従来の方法においては、基材として有機材料からなるものを用いることができないという問題があった。これは、上記基材として有機材料からなるものを用いた場合には、基材上にもフッ素が導入されてしまい、バンクのみを撥液性とすることができないからである。しかしながら、本発明によれば、上記基材として、有機材料からなるものを用いた場合であっても、上記中間層が形成されていることから、樹脂層のみを撥液性とすることができる。
【００２２】
また、従来の方法においては、基材として無機材料からなるものが用いられることから、バンクや、そのバンクを利用して形成された機能性部と基材との密着性が低いという問題もあった。しかしながら、本発明によれば、上記基材として無機材料からなるものを用いた場合であっても、上記中間層中に含有されるシランカップリング剤や、その重合体等によって、樹脂層やパターン形成体上に形成される機能性部と基材との密着性を高いものとすることができる。また従来の方法においては、上記プラズマ照射を行った場合、基材として有機材料からなるものが用いられた場合であっても、基材とバンクとの密着性がプラズマ照射によって低下する場合があるという問題もあったが、本発明によれば、上記中間層が形成されていることから、上記プラズマ照射工程によって、基材と樹脂層との密着性が低下することの少ないものとすることができる。したがって、本発明によれば、種々の基材を用いて、様々な用途に用いられる高品質な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。
以下、本発明のプラズマ照射工程およびその他の工程について説明する。
【００２３】
１．プラズマ照射工程
本発明におけるプラズマ照射工程は、基材と、上記基材上に形成され、シランカップリング剤または上記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、上記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、上記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射する工程である。
【００２４】
本工程におけるプラズマの照射方法は、上記樹脂層にフッ素を導入して撥液性とし、中間層が露出した領域の中間層中に含有されるシランカップリング剤またはその重合体のＳｉ−Ｃ結合を切断することが可能な方法であれば、そのプラズマの照射方法等は特に限定されるものではない。例えば減圧下でプラズマ照射してもよく、また大気圧下でプラズマ照射してもよい。
【００２５】
また、上記プラズマの照射は、上記樹脂層側から照射するものであれば、その照射面積等は特に限定されるものではなく、例えばパターニング用基板の全面にプラズマを照射するものであってもよく、また上記パターニング用基板の一部のみにプラズマを照射するものであってもよい。
【００２６】
ここで、上記プラズマを照射する際に用いられる導入ガスのフッ素化合物としては、例えばフッ化炭素（ＣＦ４）、窒化フッ素（ＮＦ３）、フッ化硫黄（ＳＦ６）、Ｃ２Ｃｌ３Ｆ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６等が挙げられる。また、照射されるプラズマの照射条件としては、照射装置等により適宜選択されるものである。
【００２７】
本発明においては、特に上記プラズマ照射を大気圧中で行うことが好ましい。これにより、減圧用の装置等が必要なく、コストや製造効率等の面から好ましいものとすることができるからである。このような大気圧プラズマの照射条件としては、以下のようなものとすることができる。例えば、電源出力としては、一般的な大気圧プラズマの照射装置に用いられるものと同様とすることができる。また、この際、照射されるプラズマの電極と、上記パターニング用基板との距離は、０．２ｍｍ〜２０ｍｍ程度、中でも１ｍｍ〜５ｍｍ程度とされることが好ましい。またさらに、上記導入ガスとして用いられるフッ素化合物の流量は１Ｌ／ｍｉｎ〜１００Ｌ／ｍｉｎ程度、中でも５Ｌ／ｍｉｎ〜５０Ｌ／ｍｉｎ程度であることが好ましく、この際のパターニング用基板の搬送速度が０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎ程度、中でも０．５ｍ／ｍｉｎ〜５ｍ／ｍｉｎ程度が好ましい。
【００２８】
本工程において、上記樹脂層に導入されたフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置（XPS：ESCALAB 220i-XL）による分析において、樹脂層の表面より検出される全元素中のフッ素元素の割合を測定することにより確認することができる。また、この際樹脂層に導入されるフッ素の割合としては、樹脂層の表面より検出される全元素のうち１０％以上とされることが好ましい。
【００２９】
ここで、本工程においては、上記樹脂層の液体との接触角が、水との接触角が６１°以上、中でも８０°以上、特に１００°以上となるようにフッ素が導入されることが好ましい。これは、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、本発明のパターン形成体を用いて機能性素子を形成する際に、機能性部を形成する機能性部形成用塗工液が樹脂層上にも付着する可能性があるからである。
【００３０】
また、上記中間層が露出している領域の液体との接触角は、水との接触角が、６０°以下、中でも４０°以下、特に２０°以下とされることが好ましい。上記中間層が露出している領域の液体との接触角が高い場合には、本発明のパターン形成体上に機能性部を形成する際、機能性部を形成する機能性部形成用塗工液をはじいてしまう可能性があり、機能性部を高精細に形成することが困難となる場合があるからである。
【００３１】
なお、ここでいう水との接触角は、水、もしくは水と同等の接触角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る。
以下、上述したような工程に用いられるパターニング用基板について説明する。
【００３２】
（パターニング用基板）
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中間層と、その中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するものであれば、特に限定されるものではない。以下、このようなパターニング用基板に用いられる各構成について説明する。
【００３３】
ａ．中間層
まず、本発明に用いられる中間層について説明する。本発明に用いられる中間層は、シランカップリング剤、またはシランカップリング剤の重合体を含有する層であれば、特に限定されるものではない。
【００３４】
本発明においては、シランカップリング剤またはその重合体のみからなる層であってもよく、またシランカップリング剤またはその重合体と、無機材料からなるバインダ等を含有していてもよい。
【００３５】
上記中間層に含有されるシランカップリング剤またはその重合体として具体的には、下記の化学式
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、クロロアルキル基、イソシアネート基、もしくはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、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。）で示されるシランカップリング剤、またはこれらの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重合体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で示される有機基全体の炭素数は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。
【００３６】
上記シランカップリング剤として具体的には、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン；エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−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；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；γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラン；β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン；及び、それらの部分加水分解物；及びそれらの混合物を使用することができる。
【００３７】
またフルオロアルキル基を含有する化合物としては、下記の化合物を挙げることができ、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良い。
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）Ｃ２Ｈ４ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
【００３８】
ここで上記中間層の形成は、上記中間層がシランカップリング剤またはその重合体のみからなる層である場合には、上記材料を必要に応じて溶媒等に分散させて、例えばスピンコート、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って基材上に塗布することにより行うことができる。この際、上記シランカップリング剤を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、その後脱水縮重合させることにより、上記重合体からなる中間層を形成してもよい。なお、上記脱水縮重合は、常温で行ってもよいが、１００℃以上で行うことにより、シラノールの重合度が増し、膜表面の強度を向上できる。
【００３９】
また、上記中間層がバインダを含有する場合、中間層にバインダとして用いられる材料としては、プラズマ照射により分解等されないものであることが好ましく、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がハロゲン、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、例えば無定形シリカの前駆体と上記シランカップリング剤またはこれらの重合体とを非水性溶媒中に均一に分散させ、基材上に塗布し、上記と同様に、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、脱水縮重合することにより中間層を形成できる。なお、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。
【００４１】
ここで本発明においては、上記中間層の膜厚は、上記中間層の種類によって適宜選択されるものであるが、通常、中間層の膜厚は、１μｍ以下、中でも０．１μｍ以下とされる。また上記中間層の膜厚の下限としては、上記材料を含有する層が均一に形成されていればよく、例えば上述した材料からなる単分子膜等とされていてもよい。
【００４２】
ｂ．樹脂層
次に、本発明に用いられる樹脂層について説明する。本発明に用いられる樹脂層は、上記中間層上にパターン状に形成されたものであり、本工程によりフッ素が導入されるものであれば特に限定されるものではない。
【００４３】
このような樹脂層は、パターン形成体の用途に応じて適宜選択され、例えば透明性を有するものであってもよく、また遮光性を有するものであってもよい。また着色されているもの等であってもよい。また樹脂層のパターンや形状についても適宜選択されるものであるが、本発明においては上記樹脂層の幅が、１μｍ以上、中でも５μｍ以上の幅を有することが好ましい。これにより、樹脂層を挟んで隣接する領域に機能性部を形成した場合であっても、これらの機能性部どうしがつながってしまうことを防止することができるからである。
【００４４】
また、上記樹脂層の膜厚についても、本工程によりフッ素が導入されて撥液性を発現することが可能な膜厚であれば、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適宜選択される。通常、このような膜厚としては、０．０１μｍ〜１ｍｍ程度、中でも０．１μｍ〜０．１ｍｍ程度とすることができる。
【００４５】
また、上記樹脂層の形成に用いられる材料としては、上述したような樹脂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。
【００４６】
また、上記樹脂層の形成方法としては、上記材料からなる層をパターン状に形成する一般的な方法と同様とすることができ、例えば印刷法やフォトリソグラフィー法等を用いることができる。また例えば少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を上記中間層と対向させて配置し、樹脂層を形成するパターン状にエネルギーを照射することにより、上記中間層の液体との接触角をパターン状に変化させ、この濡れ性の差を利用して上記樹脂層を形成する方法等であってもよい。このような光触媒含有層を用いたパターニング方法としては、例えば特開２００３−１９５０２９号公報に記載されている方法と同様とすることができる。
【００４７】
ｃ．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、上記中間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、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択される。本発明において上記基材は、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。具体的には石英ガラスやパイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のないリジッド材、あるいは、樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブル材等が挙げられる。
【００４８】
２．その他の工程
本発明は、上述したプラズマ照射工程以外に、例えばパターニング用基板を形成するパターニング用基板形成工程等を有していてもよい。
【００４９】
なお、本発明により製造されたパターン形成体は、上記プラズマ照射工程により親液性とされた中間層が露出した領域に着色層を形成するカラーフィルタの製造や、親液性とされた領域に有機ＥＬ層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法、親液性とされた領域にレンズを形成するマイクロレンズの形成方法、また親液性とされた領域を細胞培養領域として用いる細胞培養用基板等に用いることができる。
【００５０】
Ｂ．パターン形成体
次に、本発明のパターン形成体について説明する。本発明のパターン形成体は、基材と、上記基材上に形成され、シランカップリング剤または上記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、上記中間層上にパターン状に形成され、表面にフッ素が含有されている撥液性樹脂層とを有することを特徴とするものである。
【００５１】
本発明のパターン形成体は、例えば図２に示すように、基材１と、その基材１上に形成された中間層２と、その中間層２上にパターン状に形成された撥液性樹脂層６とを有するものであって、上記撥液性樹脂層６の表面にはフッ素が含有されているものである。また上記中間層２が露出している領域（図中、ａで示される領域）の表面は、親液性領域とされており、水との接触角が所定の値以下とされていることが好ましい。なお、本発明でいう、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する。
【００５２】
本発明によれば、上記樹脂層表面にはフッ素が含有されていることから、上記樹脂層の撥液性を高いものとすることができる。これにより、上記中間層が露出した領域と、上記撥液性樹脂層との濡れ性の差を利用して、上記親液性領域上に、高精細に機能性部を形成可能なパターン形成体とすることができるのである。
【００５３】
また、本発明においては、上記中間層中にシランカップリング剤またはその重合体が含有されていることから、基材として無機材料からなるものが用いられた場合であっても、撥液性樹脂層や、本発明のパターン形成体上に形成される機能性部等と基材との密着性を良好なものとすることができる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各構成ごとに説明する。
【００５４】
１．撥液性樹脂層
まず、本発明に用いられる撥液性樹脂層について説明する。本発明に用いられる撥液性樹脂層は、後述する中間層上にパターン状に形成されたものであり、表面にフッ素を含有するものであれば、特に限定されるものではない。
【００５５】
ここで、撥液性樹脂層表面にフッ素を含有するとは、通常、撥液性樹脂層の最表面から５ｎｍ以内の領域にフッ素が含有されていることをいうこととする。上記フッ素の有無は、上述したＸ線光電子分光分析装置によって分析を行うことにより確認することができる。また、この際上記フッ素の割合としては、撥液性樹脂層の表面に存在する全元素中のうち、１０％以上とされることが好ましい。
【００５６】
また、上記撥液性樹脂層表面の液体との接触角としては、水との接触角が６１°以上、中でも８０°以上、特に１００°以上であることが好ましい。これにより、本発明のパターン形成体を用いて機能性素子を形成する際、撥液性樹脂層上に機能性部を形成する機能性部形成用塗工液が付着してしまうこと等のないものとすることができ、樹脂層が形成されていない領域のみに高精細に機能性部を形成することができるからである。
【００５７】
なお、上記撥液性樹脂層のパターンとしては、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択される。またこのような撥液性樹脂層の膜厚や幅等については、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」のパターニング用基板の樹脂層の項で説明したものと同様とすることができる。
【００５８】
また、上記撥液性樹脂層の形成方法としては、例えば撥液性を有する撥液性樹脂層形成用材料を用いて印刷法やフォトリソグラフィー法等によって形成する方法であってもよいが、特に撥液性を有しない樹脂層をパターン状に形成し、その後、樹脂層にフッ素化合物を導入ガスとしてプラズマ照射する方法が好ましい。この方法によれば、上記樹脂層表面にフッ素を導入するのと同時に、後述する中間層表面にＯＨ基を導入して親液性とすること等ができ、効率よくパターン形成体を製造することができるからである。なお、この場合、上記撥液性樹脂層表面にのみフッ素が含有されることとなる。このような撥液性樹脂層の形成方法は、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」のプラズマ照射工程で説明した方法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。
【００５９】
２．中間層
次に、本発明に用いられる中間層について説明する。本発明に用いられる中間層は、後述する基材上に形成されており、かつシランカップリング剤またはその重合体を含有するものである。また上記樹脂層が形成されていない領域においては、親液性領域とされているものであり、表面の水との接触角が所定の値以下とされていることが好ましい。
【００６０】
上記親液性領域の液体との接触角として具体的には、水との接触角が６０°以下、中でも４０°以下、特に２０°以下とされていることが好ましい。上記領域の液体との接触角が高い場合には、本発明のパターン形成体の親液性領域上に機能性部を形成する際、この領域においても機能性部を形成するための機能性部形成用塗工液をはじいてしまう可能性があり、機能性部形成用塗工液が十分に濡れ広がらない等、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。
【００６１】
ここで、本発明に用いられる中間層は、シランカップリング剤またはその重合体のみからなるものであってもよく、またバインダを含有するもの等であってもよい。このような中間層中に含有されるシランカップリング剤またはその重合体、バインダとしては、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」の中間層の項で説明したものと同様とすることができる。また、上記親液性領域を形成する方法としては、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」で説明したように、上記中間層が露出した領域に、プラズマ照射する方法が挙げられる。
【００６２】
３．基材
本発明に用いられる基材としては、上述した中間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、パターン形成体の用途等に応じて適宜選択される。このような基材としては、例えば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。具体的には石英ガラスやパイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のないリジッド材、あるいは、樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有するフレキシブル材を用いることができる。
【００６３】
４．パターン形成体
本発明のパターン形成体は、基材と、中間層と、樹脂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、例えばその他に遮光層等、必要に応じて適宜有していてもよい。
【００６４】
なお、本発明のパターン形成体は、後述するように、上記親液性領域に着色層を形成するカラーフィルタの製造や、親液性領域に有機ＥＬ層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法、親液性領域にレンズを形成するマイクロレンズの形成方法、また親液性領域を細胞培養領域として用いる細胞培養用基板等に用いられる。
【００６５】
Ｃ．カラーフィルタ
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、上述したパターン形成体の親液性領域上に着色層が形成されたものである。上述したパターン形成体上には、中間層が露出した親液性領域と、撥液性の高い撥液性樹脂層とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、高精細に上記親液性領域のみに着色層が形成されたものとすることができる。また、上記中間層が形成されていることから、基材が無機材料からなるものであっても、着色層と基材との密着性を高いものとすることができるという利点も有する。
【００６６】
また、本発明においては、上記撥液性樹脂層の形成に遮光性を有する材料を用いることによって、この撥液性樹脂層をブラックマトリクス層として用いることができることから、別途ブラックマトリクス層を形成する必要がなく、効率よく製造されたカラーフィルタとすることもできる。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。
【００６７】
Ｄ．有機ＥＬ素子
次に、本発明の有機ＥＬ素子について説明する。本発明の有機ＥＬ素子は、上記親液性領域上に有機ＥＬ層が形成されたものである。上述したパターン形成体上には、中間層が露出した親液性領域と、撥液性の高い撥液性樹脂層とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、高精細に上記親液性領域のみに有機ＥＬ層が形成されたものとすることができる。また、上記中間層が形成されていることから、基材が無機材料からなるものであっても、有機ＥＬ層と基材との密着性を高いものとすることができるという利点も有する。
【００６８】
なお、上記有機ＥＬ層とは、少なくとも発光層を含む１層もしくは複数層の有機層から構成されるものである。すなわち、有機ＥＬ層とは、少なくとも発光層を含む層であり、その層構成が有機層１層以上の層をいう。通常、塗布によるウェットプロセスで有機ＥＬ層を形成する場合は、溶媒との関係で多数の層を積層することが困難であることから、１層もしくは２層の有機層で形成される場合が多いが、有機材料を工夫したり、真空蒸着法を組み合わせたりすることにより、さらに多数層とすることも可能である。
【００６９】
なお、本発明における有機ＥＬ素子の各部材の材料や製造方法等については、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。
【００７０】
Ｅ．マイクロレンズ
次に、本発明におけるマイクロレンズについて説明する。本発明のマイクロレンズは、上記親液性領域にレンズが形成されたことを特徴とするものである。上述したパターン形成体上には、中間層が露出した親液性領域と、撥液性の高い撥液性樹脂層とが形成されていることから、これらの濡れ性の差を利用して、高精細に上記親液性領域のみにレンズが形成されたものとすることができる。また、上記中間層が形成されていることから、基材が無機材料からなるものであっても、レンズと基材との密着性を高いものとすることができるという利点も有する。
【００７１】
なお、本発明におけるマイクロレンズの各部材の材料や製造方法等については、一般的なマイクロレンズ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。
【００７２】
Ｆ．細胞培養用基板
次に、本発明における細胞培養用基板について説明する。本発明に用いられる細胞培養用基板は、上記親液性領域上が、細胞を培養するために用いられることを特徴とするものである。本発明によれば、上記撥液性樹脂層上の撥液性によって、上記撥液性樹脂層上には細胞が接着しないものとすること等ができる。これにより、上記親液性領域上でのみ、細胞を培養することが可能となり、高精細なパターン状に細胞を培養することが可能なものとすることができるのである。
【００７３】
なお、本発明の細胞培養用基板に用いられる他の部材や、培養する細胞等については、一般的な細胞培養用基板に用いられる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。
【００７４】
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】
【００７５】
＜１.中間層の形成＞
デシルトリメトキシシラン１．５ｇとテトラメトキシシラン５ｇと０．１規定塩酸２ｇとを混合し、５時間攪拌した。これをイソプロパノールで１０倍希釈し、３７０×４７０ｍｍ×０．７ｍｍガラス基板上に均一にスピンコーターにて塗布し、膜厚０．１μｍの中間層を得た。
【００７６】
＜２．樹脂層形成＞
上記ガラス基板に対しカーボンブラックを含有する黒色レジスト（新日鉄化学製V-259BKレジスト）を塗布し、露光を行った後、現像、ポストベーク処理を行って、膜厚１．０μｍ、幅２０μｍ、開口部が２８０μｍ×２８０μｍの遮光性を有する樹脂層を形成した。
【００７７】
＜３．大気圧フッ素プラズマ工程＞
前記基板に対し、ＣＦ４を１０Ｌ／ｍｉｎ、Ｎ２を２０Ｌ／ｍｉｎ流し、搬送速度０．５ｍ／ｍｉｎで２回処理し、パターン形成体とした。このとき電源出力は１９０Ｖ−４．８Ａとした。上記樹脂層上、および中間層（開口部）上の水の接触角を測定したところ、樹脂層は１０５°、開口部は７°であった。
【００７８】
＜４．着色層形成＞
上記パターン形成体のうち、親水化が行われ濡れ性が変化した開口部に対してピエゾ駆動式インクジェット装置にて赤の熱硬化型インク(粘度５ｃＰ)を吐出し加熱処理を行い、基板上に赤色の着色層(１．５μｍ)を得た。上記着色層は樹脂層壁面まで濡れ広がっており白抜けは起こらなかった。尚、上記粘度は、粘度測定器VIBROVISCOMETER CJV5000(A＆D社製)を用いて温度２０度で測定した値である。次いで青、緑の着色層を同様に形成し、赤色と同様に白抜けのないカラーフィルタを形成した。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【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の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ …基材
２ …中間層
３ …樹脂層
４ …パターニング用基板
６ …撥液性樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に形成され、シランカップリング剤または前記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、前記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、前記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射するプラズマ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。
【請求項２】
基材と、前記基材上に形成され、シランカップリング剤または前記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、前記中間層上にパターン状に形成され、表面にフッ素が含有されている撥液性樹脂層とを有することを特徴とするパターン形成体。
【請求項３】
前記中間層の前記撥液性樹脂層が形成されていない領域が、水との接触角が６０°以下である親液性領域とされていることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成体。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のパターン形成体の前記親液性領域上に、着色層が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載のパターン形成体の前記親液性領域上に、有機エレクトロルミネッセント層が形成されてい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。
【請求項６】
請求項２または請求項３に記載のパターン形成体の前記親液性領域上に、レンズが形成されていることを特徴とするマイクロレンズ。
【請求項７】
請求項２または請求項３に記載のパターン形成体の前記親液性領域上が、細胞を培養するために用いられることを特徴とする細胞培養用基板。
【請求項１】
基材と、前記基材上に形成され、シランカップリング剤または前記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、前記中間層上にパターン状に形成された樹脂層とを有するパターニング用基板に、前記樹脂層側からフッ素ガスを導入ガスとしてプラズマ照射するプラズマ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。
【請求項２】
基材と、前記基材上に形成され、シランカップリング剤または前記シランカップリング剤の重合体を含有する中間層と、前記中間層上にパターン状に形成され、表面にフッ素が含有されている撥液性樹脂層とを有することを特徴とするパターン形成体。
【請求項３】
前記中間層の前記撥液性樹脂層が形成されていない領域が、水との接触角が６０°以下である親液性領域とされていることを特徴とする請求項２に記載のパターン形成体。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のパターン形成体の前記親液性領域上に、着色層が形成されていることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載のパターン形成体の前記親液性領域上に、有機エレクトロルミネッセント層が形成されてい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。
【請求項６】
請求項２または請求項３に記載のパターン形成体の前記親液性領域上に、レンズが形成されていることを特徴とするマイクロレンズ。
【請求項７】
請求項２または請求項３に記載のパターン形成体の前記親液性領域上が、細胞を培養するために用いられることを特徴とする細胞培養用基板。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−３７５５（Ｐ２００７−３７５５Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８２９９７（Ｐ２００５−１８２９９７）
【出願日】平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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