パターン形成体
【課題】本発明は、簡易な製造工程で高精細なパターン状に導電性パターン等の機能性部を形成可能であり、形成される機能性部との密着性が良好なパターン形成体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、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、前記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の前記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするパターン形成体を提供する。
【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、前記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の前記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするパターン形成体を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体やカラーフィルタ、マイクロレンズ、配線基板等の形成に用いることが可能であり、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、上記印刷法では位置精度が低い等の問題があり、高精細なパターン形成体の製造に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、工程が複雑であり、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機能性部が劣化する等の問題もあった。
【０００４】
また、樹脂製基材上に、導電性パターン等、無機材料からなる機能性部を形成した場合、樹脂製基材が有機材料からなり、機能性部が無機材料からなることから、樹脂製基材と機能性部との密着性が低く、機能性部が剥がれてしまう等の問題が生じる場合があった。なお、本発明に関する先行文献は発見されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、簡易な製造工程で高精細なパターン状に導電性パターン等の機能性部を形成可能であり、形成される機能性部との密着性が良好なパターン形成体の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするパターン形成体を提供する。
【０００７】
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状を利用して、例えば有機半導体の有機機能層や配線基板の導電性パターン等、種々の機能性部を形成することができる。またこの際、上記凹部の表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域より多いことから、凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることができる。したがって、上記凹部の形状だけでなく、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、凹部上に機能性部を形成することが可能となり、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。またさらに、上記凹部表面に存在するＯＨ基によって、凹部と、凹部上に形成される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利点も有する。
【０００８】
また本発明は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とするパターン形成体を提供する。
【０００９】
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状を利用して、例えば導電性パターン等、種々の機能性部を形成可能なものとすることができる。またこの際、凹部が上記表面粗さを有していることから、上記表面粗さによるアンカー効果によって、凹部上に形成される機能性部と凹部との密着性を良好なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状および親液性を利用して、凹部上に高精細に機能性部を形成することができる。またこの際、凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることができることから、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、凹部上に機能性部を形成することが可能となる。またさらに、上記凹部表面に存在するＯＨ基によって、凹部と、凹部上に形成される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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、有機半導体やカラーフィルタ、マイクロレンズ、配線基板等の形成に用いることが可能であり、高精細に機能性部を形成することが可能な、凹部を有するパターン形成体に関するものである。本発明のパターン形成体には、以下の２つの実施態様がある。それぞれについて説明する。
【００１２】
Ａ．第１実施態様
まず、本発明のパターン形成体の第１実施態様について説明する。本実施態様のパターン形成体は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするものである。
【００１３】
本実施態様のパターン形成体は、例えば図１に示すように、樹脂製基材１の表面に凹部（図中、ａで示される領域）が形成されたものであって、上記凹部（図中、ａで示される領域）表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域（図中、ｂで示される領域）に存在するＯＨ基の数より多いものである。
【００１４】
本実施態様によれば、上記凹部が形成されていることから、上記凹部の形状を利用して、例えば有機半導体の有機機能層や金属配線の導電性パターン等、種々の機能性部を形成することができる。また、上記凹部以外の領域と比較して、上記凹部の表面にはＯＨ基が多く存在することから、上記凹部を親液性領域として用いることができ、上記凹部の形状だけでなく、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、高精細なパターン状に凹部を形成することが可能となるのである。
【００１５】
また一般的に、樹脂製基材上に例えば導電性パターン等、無機材料からなる機能性部を形成する場合、樹脂製基材との密着性が悪く、例えば機能性部が剥がれてしまうこと等がある。しかしながら、本実施態様によれば、上記凹部の表面にＯＨ基が多数存在していることから、このＯＨ基によって、凹部と凹部上に形成される機能性部との密着性を良好なものとすることができるのである。
以下、本実施態様のパターン形成体の各構成ごとに詳しく説明する。
【００１６】
（樹脂製基材）
まず、本実施態様のパターン形成体に用いられる樹脂製基材について説明する。本実施態様に用いられる樹脂製基材は、表面に凹部が形成されたものであって、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いものである。
【００１７】
ここで本実施態様でいう凹部とは、樹脂製基材と平坦な基板とを対面して接触させた際、樹脂製基材のうち平坦な基板と接触しない領域をいうこととする。この凹部の平均深さとしては、０．５ｎｍ〜１．０μｍ程度、中でも０．５ｎｍ〜１００ｎｍ程度、特に２ｎｍ〜１００ｎｍ程度とされることが好ましい。これにより、上記凹部の形状を利用して、上記凹部上に機能性部を形成することができるからである。
【００１８】
また、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数としては、上記凹部以外の領域の樹脂製基材の表面のＯＨ基の数を１とした場合、１．１〜３．０の範囲内、中でも１．１〜２．５の範囲内、特に１．２〜１．８の範囲内とされることが好ましい。なお、上記ＯＨ基の数の測定は、ＸＰＳ（脱出角変化法 ９０度）により行うことができる。
【００１９】
また、上記凹部の液体との接触角としては、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が３０°以下、中でも表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が３０°以下、特に表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が１５°以下であることが好ましい。また、上記凹部以外の領域の樹脂製基材の表面の液体との接触角は、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が６０°以上、中でも表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が７０°以上、特に表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が９０°以上とされていることが好ましい。これにより、上記凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることが可能となり、上記凹部の形状だけでなく、上記凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、高精細に凹部上に機能性部を形成することが可能となるからである。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られるものである。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。
【００２０】
なお、上記凹部のパターンとしては特に限定されるものではなく、パターン形成体上に形成される機能性部の種類等により適宜選択される。
【００２１】
ここで、本実施態様において、上述した凹部を形成する方法としては特に限定されるものではなく、例えば上述したような形状となるように、樹脂製基材にパターン状に凹部を形成した後、その凹部の表面にＯＨ基を有する樹脂層を形成する方法等であってもよい。本実施態様においては特に、例えば図２に示すように、基体１１、およびその基体１１上に形成された光触媒含有層１２を有する光触媒含有層側基板１３の光触媒含有層１２と、上記樹脂製基材１とを対向させて配置し、例えばフォトマスク１４等を用いてパターン状にエネルギー１５を照射することにより（図２（ａ））、エネルギー照射した領域の樹脂製基材１の表面を分解等して凹部（図中ａで示される領域）を形成し、かつ上記光触媒の作用によってその表面にＯＨ基を導入する方法とする（図２（ｂ））ことが好ましい。これにより、複雑な工程等を経ることなく、高精細なパターン状に、上記樹脂製基材に凹部が形成されたものとすることができるからである。
【００２２】
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、有機物の分解や変性等を行うものであると考えられている。本実施態様においては、上記活性酸素種等の作用により、上記樹脂製基材の表面の有機基が分解等されて凹部が形成され、また表面にＯＨ基が導入されることとなるのである。
【００２３】
このような方法に用いられる樹脂製基材としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、分解や変性等されてＯＨ基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。具体的には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリエチレンテレナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ化ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィン、アラミカ（登録商標）、トレリナ（登録商標）、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等からなる基材が挙げられる。
以下、上記凹部の形成に用いられる光触媒含有層側基板、およびエネルギー照射方法について説明する。
【００２４】
（１）光触媒含有層側基板
本実施態様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体を有するものであり、通常、基体と、その基体上に光触媒含有層が形成されているものである。以下、光触媒含有層側基板の各構成について説明する。
【００２５】
ａ．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。本実施態様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、近接する樹脂製基材に、上述した凹部を形成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、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。
【００２６】
本実施態様に用いられる光触媒含有層中に含有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。本実施態様においては、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。
【００２７】
本実施態様においては、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実施態様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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、上記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。
【００３１】
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る。またこの場合、光触媒のみからなることから、バインダを用いる場合と比較して効率的に凹部を形成することができる。
【００３２】
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、基体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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、この塗布液を基体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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、基体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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
ｂ．基体
次に、光触媒含有層側基板に用いられる基体について説明する。本実施態様に用いられる基体は、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。
【００４１】
なお、基体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。
【００４２】
（２）エネルギーの照射方法
次に、上記凹部形成の際の、エネルギーの照射方法について説明する。上記凹部形成の際、上記樹脂製基材および光触媒含有層側基板は、上記樹脂製基材と光触媒含有層とが所定の間隙をおいて対向するように配置される。なお、本実施態様において所定の間隙をおいて配置するとは、実質的に光触媒含有層中の光触媒の作用が上記樹脂製基材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樹脂製基材と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樹脂製基材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。
【００４３】
本実施態様において上記間隙は、光触媒の感度も高く、したがって凹部の形成効率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樹脂製基材に対して特に有効である。
【００４４】
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ以上といった大面積の樹脂製基材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樹脂製基材との間に形成することは極めて困難である。したがって、樹脂製基材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、凹部のパターン精度の低下の問題や、光触媒の感度が悪化して凹部を形成する効率が悪化する等の問題が生じることがないといった効果を有するからである。
【００４５】
このように比較的大面積の樹脂製基材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樹脂製基材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。
【００４６】
このように光触媒含有層と樹脂製基材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樹脂製基材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、結果的に凹部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開口部に届き難くなり、この場合も凹部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。
【００４７】
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樹脂製基材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、高濃度で樹脂製基材表面に到達することから、効率よく凹部の形成を行うことができる。
【００４８】
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樹脂製基材とが接触するように配置されていることが好ましい。
【００４９】
本実施態様においては、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。
【００５０】
なお、本実施態様でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒によって、凹部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。
【００５１】
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１５０ｎｍ〜３８０ｎｍ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。
【００５２】
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、本実施態様においては、フォトマスク等を用いることにより、パターン状に凹部を形成することができる。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。
【００５３】
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、樹脂製基材に、凹部が形成されるのに必要な照射量とする。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、効率的に凹部を形成する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。
【００５４】
（パターン形成体）
次に、本実施態様のパターン形成体について説明する。本実施態様のパターン形成体は、上記凹部が形成された樹脂製基材を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば上記樹脂製基材を支持するための支持基板を有するもの等であってもよく、また例えば遮光部が形成されたもの等であってもよい。
【００５５】
本実施態様のパターン形成体は、例えば上記凹部の形状、および凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差を利用して有機機能性層を形成する有機半導体の製造や、上記凹部を利用して着色層を形成するカラーフィルタの製造や、上記凹部を利用してレンズを形成するマイクロレンズの製造、上記凹部上に導電性パターンを形成する配線基板の製造等、種々の機能性部を有する機能性素子の製造に用いられるものとすることができる。本実施態様においては、特に導電性パターン等の無機材料からなる機能性部を有する機能性素子の製造に用いられることが好ましい。この場合、樹脂製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本実施態様の利点を活かすことができるからである。
【００５６】
Ｂ．第２実施態様
次に、本発明のパターン形成体の第２実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の第２実施態様は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とするものである。
【００５７】
本実施態様のパターン形成体は、例えば図３に示すように、樹脂製基材１の表面にパターン状に凹部（図中、ａで示される領域）が形成されているものであり、その凹部（図中、ａで示される領域）の表面粗さが所定の範囲内とされているものである。
【００５８】
本実施態様によれば、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状に沿って、高精細に機能性部を形成することが可能となる。また、上記凹部は、所定の範囲内の表面粗さを有するものとされていることから、上記凹部の表面粗さによるアンカー効果によって、上記凹部上に形成される機能性部と、凹部との密着性を良好なものとすることができるのである。
以下、本実施態様のパターン形成体の各構成について説明する。
【００５９】
（樹脂製基材）
まず、本実施態様のパターン形成体に用いられる樹脂製基材について説明する。本実施態様に用いられる樹脂製基材は、表面に凹部が形成されたものであって、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内とされているものであり、中でも０．５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内、特に０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内とされていることが好ましい。凹部の表面粗さをこのような範囲内とすることにより、機能性部を形成した際、アンカー効果を発現させることができ、形成される機能性部と凹部との密着性が良好なものとすることができるからである。なお、上記表面粗さは、触針式表面形状測定器（Dektak6M：Veeco Instruments Inc.製）により測定される。
【００６０】
ここで、本実施態様において、上述した表面粗さを有する凹部を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えばあらかじめ樹脂製基材に凹部を形成し、その後、上記表面粗さとなるように処理を施す方法等であってもよいが、本実施態様においては特に、樹脂製基材の表面に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用を及ぼして、上記表面粗さを有するような凹部を形成することが好ましい。これにより、複雑な工程等を経ることなく、高精細なパターン状に、上記凹部が形成されたものとすることができるからである。
【００６１】
なお、本実施態様における上記凹部の深さや、上記凹部のパターン、樹脂製基材の形成に用いられる樹脂製基材、上記凹部の形成方法等については、上述した第１実施態様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。
【００６２】
（パターン形成体）
次に、本実施態様のパターン形成体について説明する。本実施態様のパターン形成体は、上記凹部が形成された樹脂製基材を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば上記樹脂製基材を支持するための支持基板等を有するもの等であってもよく、また例えば遮光部が形成されたもの等であってもよい。
【００６３】
本実施態様のパターン形成体は、例えば上記凹部の形状を利用して有機機能性層を形成する有機半導体の製造や、上記凹部を利用して着色層を形成するカラーフィルタの製造、上記凹部を利用してレンズを形成するマイクロレンズの製造、上記凹部上に導電性パターンを形成する配線基板の製造等、種々の機能性部を有する機能性素子の製造に用いられるものとすることができる。本実施態様においては、特に導電性パターン等の無機材料からなる機能性部を有する機能性素子の製造に用いられることが好ましい。これにより、樹脂製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本実施態様の利点を活かすことができるからである。
【００６４】
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】
【００６５】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【００６６】
［実施例１］
（光触媒含有層側基板の作製）
石英ガラス（基体）上に、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍであり、厚みが０．２μｍであるクロムからなる遮光パターンが形成されたフォトマスクを準備した。このフォトマスクの遮光パターン上に下記の成分を混合後、温度２５℃で２４時間攪拌して調製したプライマー層形成用組成物を塗布した。その後、温度１２０℃で２０分間加熱し、０．１μｍの厚みのプライマー層を形成した。
（プライマー層形成用組成物）
・０．１規定塩酸水溶液 ５０ｇ
・テトラメトキシシラン １００ｇ
次いで、二酸化チタンを含有する光触媒無機用コーティング剤（石原産業製、商品名「ＳＴ−Ｋ０３」）を、上記プライマー層上に塗布し、温度１５０℃で２０分間加熱し、膜厚０．１５μｍの光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板を形成した。
【００６７】
（パターン形成体の作製）
続いて、ＰＥＮフィルム基板（２００μｍ厚、帝人デュポンフィルム株式会社、商品名「テオネックスフィルム」）と、上述した光触媒含有層側基板の光触媒含有層とが接触するように密着させ、光触媒含有層側より２０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、波長が３６５ｎｍである紫外線を照射した。紫外線が未照射である領域は、濡れ性標準試薬（４０ｍＮ／ｍ）との接触角は７０°であった。また紫外線が照射された領域については、濡れ性標準試薬（４０ｍＮ／ｍ）との接触角が３０°以下となるまでに照射時間が１５０秒かかった。
また、上記紫外線が照射された領域のＰＥＮフィルム基板の表面状態を触針式表面形状測定器（Dektak６M；Veeco Instruments Inc.製）にて測定したところ、紫外線が照射された部分に９．０ｎｍの凹部が形成されていた。
次いで、紫外線が照射されて凹部が形成された領域と、紫外線が未照射である領域の組成分析をＸＰＳを用いて行ったところ、紫外線が未照射である領域の表面のＯＨ基の数を１とした場合、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数は１．３であった。
続いて、紫外線照射により凹部の形成されたＰＥＮフィルムの表面にＡｇコロイド（バンドー化学）をブレードコーターにより塗布することにより、紫外線照射部にのみ、水系Ａｇコロイドを付着させることができた。これを１５０℃で３０分間焼成することにより、厚みが１５０ｎｍ、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍの導電性パターンが、ＰＥＮフィルム基材上に形成された導電性パターン基板を得た。上記導電性パターンの密着性を「ＪＩＳ Ｃ５０１２ ８．６．２碁盤目試験」に従って行ったところ、テープ側への導電性パターンの剥離は見られなかった。
なお、Ａｇコロイドに替えて、Ａｕコロイド、Ｃｕコロイド、Ｐｄコロイド、Ｎｉコロイド、ＰＥＤＯＴの導電性パターンを形成したが、同様の結果が得られた。
【００６８】
［実施例２］
実施例１と同様に、光触媒含有層側基板を作製した。次いで、ＰＥＮフィルム基板（２００μｍ厚、帝人デュポンフィルム株式会社、商品名「テオネックスフィルム」）と、上述した光触媒含有層側基板の光触媒含有層とが接触するように密着させ、光触媒含有層側より２０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、波長が３６５ｎｍである紫外線を９００秒間照射した。
上記紫外線が照射された領域のＰＥＮフィルム基板の表面状態を触針式表面形状測定器（Dektak６M；Veeco Instruments Inc.製）にて測定したところ、紫外線が照射された部分に１００ｎｍの凹部が形成されており、凹部の表面粗さは１０ｎｍであることを確認した。
続いて、紫外線照射により凹部の形成されたＰＥＮフィルムの表面にＡｇコロイド（バンドー化学）をブレードコーターにより塗布することにより、紫外線照射部にのみ、水系Ａｇコロイドを付着させることができた。これを１５０℃で３０分間焼成することにより、厚みが１５０ｎｍ、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍの導電性パターンが、ＰＥＮフィルム基材上に形成された導電性パターン基板を得た。上記導電性パターンの密着性を「ＪＩＳ Ｃ５０１２ ８．６．２碁盤目試験」に従って行ったところ、テープ側への導電性パターンの剥離は見られなかった。
なお、Ａｇコロイドに替えて、Ａｕコロイド、Ｃｕコロイド、Ｐｄコロイド、Ｎｉコロイド、ＰＥＤＯＴ等の導電性パターンを形成したが、同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】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。
【図２】本発明のパターン形成体における凹部の形成方法の一例を示す工程図である。
【図３】本発明のパターン形成体の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ …樹脂製基材
ａ …凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体やカラーフィルタ、マイクロレンズ、配線基板等の形成に用いることが可能であり、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、上記印刷法では位置精度が低い等の問題があり、高精細なパターン形成体の製造に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、工程が複雑であり、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機能性部が劣化する等の問題もあった。
【０００４】
また、樹脂製基材上に、導電性パターン等、無機材料からなる機能性部を形成した場合、樹脂製基材が有機材料からなり、機能性部が無機材料からなることから、樹脂製基材と機能性部との密着性が低く、機能性部が剥がれてしまう等の問題が生じる場合があった。なお、本発明に関する先行文献は発見されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、簡易な製造工程で高精細なパターン状に導電性パターン等の機能性部を形成可能であり、形成される機能性部との密着性が良好なパターン形成体の提供が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするパターン形成体を提供する。
【０００７】
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状を利用して、例えば有機半導体の有機機能層や配線基板の導電性パターン等、種々の機能性部を形成することができる。またこの際、上記凹部の表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域より多いことから、凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることができる。したがって、上記凹部の形状だけでなく、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、凹部上に機能性部を形成することが可能となり、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。またさらに、上記凹部表面に存在するＯＨ基によって、凹部と、凹部上に形成される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利点も有する。
【０００８】
また本発明は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とするパターン形成体を提供する。
【０００９】
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状を利用して、例えば導電性パターン等、種々の機能性部を形成可能なものとすることができる。またこの際、凹部が上記表面粗さを有していることから、上記表面粗さによるアンカー効果によって、凹部上に形成される機能性部と凹部との密着性を良好なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状および親液性を利用して、凹部上に高精細に機能性部を形成することができる。またこの際、凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることができることから、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、凹部上に機能性部を形成することが可能となる。またさらに、上記凹部表面に存在するＯＨ基によって、凹部と、凹部上に形成される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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、有機半導体やカラーフィルタ、マイクロレンズ、配線基板等の形成に用いることが可能であり、高精細に機能性部を形成することが可能な、凹部を有するパターン形成体に関するものである。本発明のパターン形成体には、以下の２つの実施態様がある。それぞれについて説明する。
【００１２】
Ａ．第１実施態様
まず、本発明のパターン形成体の第１実施態様について説明する。本実施態様のパターン形成体は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするものである。
【００１３】
本実施態様のパターン形成体は、例えば図１に示すように、樹脂製基材１の表面に凹部（図中、ａで示される領域）が形成されたものであって、上記凹部（図中、ａで示される領域）表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域（図中、ｂで示される領域）に存在するＯＨ基の数より多いものである。
【００１４】
本実施態様によれば、上記凹部が形成されていることから、上記凹部の形状を利用して、例えば有機半導体の有機機能層や金属配線の導電性パターン等、種々の機能性部を形成することができる。また、上記凹部以外の領域と比較して、上記凹部の表面にはＯＨ基が多く存在することから、上記凹部を親液性領域として用いることができ、上記凹部の形状だけでなく、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、高精細なパターン状に凹部を形成することが可能となるのである。
【００１５】
また一般的に、樹脂製基材上に例えば導電性パターン等、無機材料からなる機能性部を形成する場合、樹脂製基材との密着性が悪く、例えば機能性部が剥がれてしまうこと等がある。しかしながら、本実施態様によれば、上記凹部の表面にＯＨ基が多数存在していることから、このＯＨ基によって、凹部と凹部上に形成される機能性部との密着性を良好なものとすることができるのである。
以下、本実施態様のパターン形成体の各構成ごとに詳しく説明する。
【００１６】
（樹脂製基材）
まず、本実施態様のパターン形成体に用いられる樹脂製基材について説明する。本実施態様に用いられる樹脂製基材は、表面に凹部が形成されたものであって、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いものである。
【００１７】
ここで本実施態様でいう凹部とは、樹脂製基材と平坦な基板とを対面して接触させた際、樹脂製基材のうち平坦な基板と接触しない領域をいうこととする。この凹部の平均深さとしては、０．５ｎｍ〜１．０μｍ程度、中でも０．５ｎｍ〜１００ｎｍ程度、特に２ｎｍ〜１００ｎｍ程度とされることが好ましい。これにより、上記凹部の形状を利用して、上記凹部上に機能性部を形成することができるからである。
【００１８】
また、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数としては、上記凹部以外の領域の樹脂製基材の表面のＯＨ基の数を１とした場合、１．１〜３．０の範囲内、中でも１．１〜２．５の範囲内、特に１．２〜１．８の範囲内とされることが好ましい。なお、上記ＯＨ基の数の測定は、ＸＰＳ（脱出角変化法 ９０度）により行うことができる。
【００１９】
また、上記凹部の液体との接触角としては、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が３０°以下、中でも表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が３０°以下、特に表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が１５°以下であることが好ましい。また、上記凹部以外の領域の樹脂製基材の表面の液体との接触角は、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が６０°以上、中でも表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が７０°以上、特に表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が９０°以上とされていることが好ましい。これにより、上記凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることが可能となり、上記凹部の形状だけでなく、上記凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、高精細に凹部上に機能性部を形成することが可能となるからである。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られるものである。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。
【００２０】
なお、上記凹部のパターンとしては特に限定されるものではなく、パターン形成体上に形成される機能性部の種類等により適宜選択される。
【００２１】
ここで、本実施態様において、上述した凹部を形成する方法としては特に限定されるものではなく、例えば上述したような形状となるように、樹脂製基材にパターン状に凹部を形成した後、その凹部の表面にＯＨ基を有する樹脂層を形成する方法等であってもよい。本実施態様においては特に、例えば図２に示すように、基体１１、およびその基体１１上に形成された光触媒含有層１２を有する光触媒含有層側基板１３の光触媒含有層１２と、上記樹脂製基材１とを対向させて配置し、例えばフォトマスク１４等を用いてパターン状にエネルギー１５を照射することにより（図２（ａ））、エネルギー照射した領域の樹脂製基材１の表面を分解等して凹部（図中ａで示される領域）を形成し、かつ上記光触媒の作用によってその表面にＯＨ基を導入する方法とする（図２（ｂ））ことが好ましい。これにより、複雑な工程等を経ることなく、高精細なパターン状に、上記樹脂製基材に凹部が形成されたものとすることができるからである。
【００２２】
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、有機物の分解や変性等を行うものであると考えられている。本実施態様においては、上記活性酸素種等の作用により、上記樹脂製基材の表面の有機基が分解等されて凹部が形成され、また表面にＯＨ基が導入されることとなるのである。
【００２３】
このような方法に用いられる樹脂製基材としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、分解や変性等されてＯＨ基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。具体的には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリエチレンテレナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ化ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィン、アラミカ（登録商標）、トレリナ（登録商標）、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等からなる基材が挙げられる。
以下、上記凹部の形成に用いられる光触媒含有層側基板、およびエネルギー照射方法について説明する。
【００２４】
（１）光触媒含有層側基板
本実施態様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体を有するものであり、通常、基体と、その基体上に光触媒含有層が形成されているものである。以下、光触媒含有層側基板の各構成について説明する。
【００２５】
ａ．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。本実施態様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、近接する樹脂製基材に、上述した凹部を形成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、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。
【００２６】
本実施態様に用いられる光触媒含有層中に含有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。本実施態様においては、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。
【００２７】
本実施態様においては、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実施態様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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、上記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。
【００３１】
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る。またこの場合、光触媒のみからなることから、バインダを用いる場合と比較して効率的に凹部を形成することができる。
【００３２】
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、基体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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、この塗布液を基体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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、基体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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
ｂ．基体
次に、光触媒含有層側基板に用いられる基体について説明する。本実施態様に用いられる基体は、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。
【００４１】
なお、基体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。
【００４２】
（２）エネルギーの照射方法
次に、上記凹部形成の際の、エネルギーの照射方法について説明する。上記凹部形成の際、上記樹脂製基材および光触媒含有層側基板は、上記樹脂製基材と光触媒含有層とが所定の間隙をおいて対向するように配置される。なお、本実施態様において所定の間隙をおいて配置するとは、実質的に光触媒含有層中の光触媒の作用が上記樹脂製基材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樹脂製基材と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樹脂製基材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。
【００４３】
本実施態様において上記間隙は、光触媒の感度も高く、したがって凹部の形成効率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樹脂製基材に対して特に有効である。
【００４４】
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ以上といった大面積の樹脂製基材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樹脂製基材との間に形成することは極めて困難である。したがって、樹脂製基材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、凹部のパターン精度の低下の問題や、光触媒の感度が悪化して凹部を形成する効率が悪化する等の問題が生じることがないといった効果を有するからである。
【００４５】
このように比較的大面積の樹脂製基材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樹脂製基材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。
【００４６】
このように光触媒含有層と樹脂製基材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樹脂製基材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、結果的に凹部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開口部に届き難くなり、この場合も凹部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。
【００４７】
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樹脂製基材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、高濃度で樹脂製基材表面に到達することから、効率よく凹部の形成を行うことができる。
【００４８】
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樹脂製基材とが接触するように配置されていることが好ましい。
【００４９】
本実施態様においては、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。
【００５０】
なお、本実施態様でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒によって、凹部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。
【００５１】
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１５０ｎｍ〜３８０ｎｍ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。
【００５２】
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、本実施態様においては、フォトマスク等を用いることにより、パターン状に凹部を形成することができる。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。
【００５３】
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、樹脂製基材に、凹部が形成されるのに必要な照射量とする。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、効率的に凹部を形成する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。
【００５４】
（パターン形成体）
次に、本実施態様のパターン形成体について説明する。本実施態様のパターン形成体は、上記凹部が形成された樹脂製基材を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば上記樹脂製基材を支持するための支持基板を有するもの等であってもよく、また例えば遮光部が形成されたもの等であってもよい。
【００５５】
本実施態様のパターン形成体は、例えば上記凹部の形状、および凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差を利用して有機機能性層を形成する有機半導体の製造や、上記凹部を利用して着色層を形成するカラーフィルタの製造や、上記凹部を利用してレンズを形成するマイクロレンズの製造、上記凹部上に導電性パターンを形成する配線基板の製造等、種々の機能性部を有する機能性素子の製造に用いられるものとすることができる。本実施態様においては、特に導電性パターン等の無機材料からなる機能性部を有する機能性素子の製造に用いられることが好ましい。この場合、樹脂製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本実施態様の利点を活かすことができるからである。
【００５６】
Ｂ．第２実施態様
次に、本発明のパターン形成体の第２実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の第２実施態様は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とするものである。
【００５７】
本実施態様のパターン形成体は、例えば図３に示すように、樹脂製基材１の表面にパターン状に凹部（図中、ａで示される領域）が形成されているものであり、その凹部（図中、ａで示される領域）の表面粗さが所定の範囲内とされているものである。
【００５８】
本実施態様によれば、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状に沿って、高精細に機能性部を形成することが可能となる。また、上記凹部は、所定の範囲内の表面粗さを有するものとされていることから、上記凹部の表面粗さによるアンカー効果によって、上記凹部上に形成される機能性部と、凹部との密着性を良好なものとすることができるのである。
以下、本実施態様のパターン形成体の各構成について説明する。
【００５９】
（樹脂製基材）
まず、本実施態様のパターン形成体に用いられる樹脂製基材について説明する。本実施態様に用いられる樹脂製基材は、表面に凹部が形成されたものであって、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内とされているものであり、中でも０．５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内、特に０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内とされていることが好ましい。凹部の表面粗さをこのような範囲内とすることにより、機能性部を形成した際、アンカー効果を発現させることができ、形成される機能性部と凹部との密着性が良好なものとすることができるからである。なお、上記表面粗さは、触針式表面形状測定器（Dektak6M：Veeco Instruments Inc.製）により測定される。
【００６０】
ここで、本実施態様において、上述した表面粗さを有する凹部を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えばあらかじめ樹脂製基材に凹部を形成し、その後、上記表面粗さとなるように処理を施す方法等であってもよいが、本実施態様においては特に、樹脂製基材の表面に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用を及ぼして、上記表面粗さを有するような凹部を形成することが好ましい。これにより、複雑な工程等を経ることなく、高精細なパターン状に、上記凹部が形成されたものとすることができるからである。
【００６１】
なお、本実施態様における上記凹部の深さや、上記凹部のパターン、樹脂製基材の形成に用いられる樹脂製基材、上記凹部の形成方法等については、上述した第１実施態様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。
【００６２】
（パターン形成体）
次に、本実施態様のパターン形成体について説明する。本実施態様のパターン形成体は、上記凹部が形成された樹脂製基材を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば上記樹脂製基材を支持するための支持基板等を有するもの等であってもよく、また例えば遮光部が形成されたもの等であってもよい。
【００６３】
本実施態様のパターン形成体は、例えば上記凹部の形状を利用して有機機能性層を形成する有機半導体の製造や、上記凹部を利用して着色層を形成するカラーフィルタの製造、上記凹部を利用してレンズを形成するマイクロレンズの製造、上記凹部上に導電性パターンを形成する配線基板の製造等、種々の機能性部を有する機能性素子の製造に用いられるものとすることができる。本実施態様においては、特に導電性パターン等の無機材料からなる機能性部を有する機能性素子の製造に用いられることが好ましい。これにより、樹脂製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本実施態様の利点を活かすことができるからである。
【００６４】
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】
【００６５】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。
【００６６】
［実施例１］
（光触媒含有層側基板の作製）
石英ガラス（基体）上に、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍであり、厚みが０．２μｍであるクロムからなる遮光パターンが形成されたフォトマスクを準備した。このフォトマスクの遮光パターン上に下記の成分を混合後、温度２５℃で２４時間攪拌して調製したプライマー層形成用組成物を塗布した。その後、温度１２０℃で２０分間加熱し、０．１μｍの厚みのプライマー層を形成した。
（プライマー層形成用組成物）
・０．１規定塩酸水溶液 ５０ｇ
・テトラメトキシシラン １００ｇ
次いで、二酸化チタンを含有する光触媒無機用コーティング剤（石原産業製、商品名「ＳＴ−Ｋ０３」）を、上記プライマー層上に塗布し、温度１５０℃で２０分間加熱し、膜厚０．１５μｍの光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板を形成した。
【００６７】
（パターン形成体の作製）
続いて、ＰＥＮフィルム基板（２００μｍ厚、帝人デュポンフィルム株式会社、商品名「テオネックスフィルム」）と、上述した光触媒含有層側基板の光触媒含有層とが接触するように密着させ、光触媒含有層側より２０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、波長が３６５ｎｍである紫外線を照射した。紫外線が未照射である領域は、濡れ性標準試薬（４０ｍＮ／ｍ）との接触角は７０°であった。また紫外線が照射された領域については、濡れ性標準試薬（４０ｍＮ／ｍ）との接触角が３０°以下となるまでに照射時間が１５０秒かかった。
また、上記紫外線が照射された領域のＰＥＮフィルム基板の表面状態を触針式表面形状測定器（Dektak６M；Veeco Instruments Inc.製）にて測定したところ、紫外線が照射された部分に９．０ｎｍの凹部が形成されていた。
次いで、紫外線が照射されて凹部が形成された領域と、紫外線が未照射である領域の組成分析をＸＰＳを用いて行ったところ、紫外線が未照射である領域の表面のＯＨ基の数を１とした場合、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数は１．３であった。
続いて、紫外線照射により凹部の形成されたＰＥＮフィルムの表面にＡｇコロイド（バンドー化学）をブレードコーターにより塗布することにより、紫外線照射部にのみ、水系Ａｇコロイドを付着させることができた。これを１５０℃で３０分間焼成することにより、厚みが１５０ｎｍ、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍの導電性パターンが、ＰＥＮフィルム基材上に形成された導電性パターン基板を得た。上記導電性パターンの密着性を「ＪＩＳ Ｃ５０１２ ８．６．２碁盤目試験」に従って行ったところ、テープ側への導電性パターンの剥離は見られなかった。
なお、Ａｇコロイドに替えて、Ａｕコロイド、Ｃｕコロイド、Ｐｄコロイド、Ｎｉコロイド、ＰＥＤＯＴの導電性パターンを形成したが、同様の結果が得られた。
【００６８】
［実施例２］
実施例１と同様に、光触媒含有層側基板を作製した。次いで、ＰＥＮフィルム基板（２００μｍ厚、帝人デュポンフィルム株式会社、商品名「テオネックスフィルム」）と、上述した光触媒含有層側基板の光触媒含有層とが接触するように密着させ、光触媒含有層側より２０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、波長が３６５ｎｍである紫外線を９００秒間照射した。
上記紫外線が照射された領域のＰＥＮフィルム基板の表面状態を触針式表面形状測定器（Dektak６M；Veeco Instruments Inc.製）にて測定したところ、紫外線が照射された部分に１００ｎｍの凹部が形成されており、凹部の表面粗さは１０ｎｍであることを確認した。
続いて、紫外線照射により凹部の形成されたＰＥＮフィルムの表面にＡｇコロイド（バンドー化学）をブレードコーターにより塗布することにより、紫外線照射部にのみ、水系Ａｇコロイドを付着させることができた。これを１５０℃で３０分間焼成することにより、厚みが１５０ｎｍ、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍの導電性パターンが、ＰＥＮフィルム基材上に形成された導電性パターン基板を得た。上記導電性パターンの密着性を「ＪＩＳ Ｃ５０１２ ８．６．２碁盤目試験」に従って行ったところ、テープ側への導電性パターンの剥離は見られなかった。
なお、Ａｇコロイドに替えて、Ａｕコロイド、Ｃｕコロイド、Ｐｄコロイド、Ｎｉコロイド、ＰＥＤＯＴ等の導電性パターンを形成したが、同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】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。
【図２】本発明のパターン形成体における凹部の形成方法の一例を示す工程図である。
【図３】本発明のパターン形成体の他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ …樹脂製基材
ａ …凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、前記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の前記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするパターン形成体。
【請求項２】
樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、前記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とするパターン形成体。
【請求項１】
樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、前記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の前記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするパターン形成体。
【請求項２】
樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、前記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とするパターン形成体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−９５８２８（Ｐ２００７−９５８２８Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８０５２２（Ｐ２００５−２８０５２２）
【出願日】平成１７年９月２７日（２００５．９．２７）
【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４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２７日（２００５．９．２７）
【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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