JP2001109103A - 複合材およびそれを用いたパターン形成体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パターン形成体を形成するに当たり、エネル
ギー照射後の現像・洗浄等の後工程が特に必要なく、か
つ高精細なパターンを形成することが可能な複合材およ
びこの複合材を用いて形成されるパターン形成体を提供
することを主目的とするものである。 【解決手段】 本発明は、基材と、この基材の少なくと
も一方の表面に形成され、少なくともフッ素および光触
媒を含む光触媒含有層とからなる複合材であって、上記
光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光
触媒の作用により上記光触媒含有層表面のフッ素含有量
がエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触
媒含有層が形成されていることを特徴とする複合材を提
供することにより上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギーを照射
することにより表面のフッ素含有量を変化させ、表面に
おけるフッ素含有量の異なるパターン形成体を得ること
ができる複合材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基材上に図案、画像、文字、
回路等の各種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、このように印刷版原版に、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】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、パターン形成体を形成す
るに当たり、エネルギー照射後の現像・洗浄等の後工程
が特に必要なく、かつ高精細なパターンを形成すること
が可能な複合材およびこの複合材を用いて形成されたパ
ターン形成体を提供することを主目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は請求項１において、基材と、この基材の少
なくとも一方の表面に形成され、少なくともフッ素およ
び光触媒を含む光触媒含有層とからなる複合材であっ
て、上記光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際
に、上記光触媒の作用により上記光触媒含有層表面のフ
ッ素含有量がエネルギー照射前に比較して低下するよう
に上記光触媒含有層が形成されていることを特徴とする
複合材を提供する。

【００１１】このように、本発明の複合材は、基材表面
に形成された光触媒含有層上のエネルギー照射部分のフ
ッ素含有量が低下するように構成されているので、エネ
ルギーをパターン照射することにより、フッ素含有量の
低下した部分からなるパターンを形成することができ
る。フッ素含有量が低下するとその部分は、他の部分と
比較して親油性の高い領域となるので、この部分にイン
ク等を付着させることにより、容易にカラーフィルタ等
の機能性素子を形成することができる。

【００１２】上記請求項１に記載された複合材において
は、請求項２に記載するように、上記光触媒含有層のフ
ッ素含有量を、エネルギー照射前を１００とした場合
に、エネルギー照射により１０以下まで低下させること
ができる光触媒含有層を有することを特徴とする複合材
であることが好ましい。

【００１３】このように、重量を基準として１０以下ま
でフッ素含有量を低下させることができる光触媒含有層
であれば、エネルギーを照射した際に、エネルギー照射
部分と未照射部分とのフッ素含有量に大きな差異を生じ
させることができる。したがって、エネルギー照射部分
と未照射部分との親油性に大きな違いを生じさせること
ができるので、このような複合材にエネルギーをパター
ン照射してフッ素含有量の相違に基づくパターン形成体
を形成し、そこにインク等を塗布した際に、フッ素含有
量が低下した親油性の部位のみに正確にインク等を塗布
することが可能となり、精度良くカラーフィルタ等の機
能性素子を得ることができる。

【００１４】上記請求項１または請求項２に記載した本
発明の複合材においては、請求項３に記載するように、
光触媒含有層に含有される光触媒が、二酸化チタン（Ｔ
ｉＯ ₂）、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）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。中でも請求項４に記載す
るように二酸化チタン（ＴｉＯ₂）であることが好まし
い。これは、二酸化チタンのバンドギャップエネルギー
が高いため光触媒として有効であり、かつ化学的にも安
定で毒性もなく、入手も容易だからである。

【００１５】上記請求項４に記載の複合材において、請
求項５に記載するように、上記光触媒含有層表面のフッ
素の含有量を、Ｘ線光電子分光法で分析して定量化する
と、チタン（Ｔｉ）元素を１００とした場合に、フッ素
（Ｆ）元素が５００以上となる比率でフッ素（Ｆ）元素
が光触媒含有層表面に含まれている光触媒含有層を有す
ることが好ましい。この程度の量のフッ素（Ｆ）元素が
含まれていれば、エネルギー未照射部分の撥油性が十分
であり、エネルギーを照射してフッ素（Ｆ）元素含有量
が低下した部分のパターンを形成し、ここにインク等を
塗布する場合に、インク等のはみ出しがなく、より正確
にインク等の塗布を行うことができるからである。

【００１６】さらに、上記請求項３から請求項５までの
いずれかの請求項に記載の複合材において、請求項６に
記載するように、上記光触媒含有層が、少なくとも上記
光触媒とバインダとを含み、上記バインダがフルオロア
ルキル基を有するオルガノポリシロキサンであることが
好ましい。

【００１７】本発明の複合材において、光触媒含有層中
にフッ素元素を含有させる方法には種々の方法を挙げる
ことができるが、特に光触媒含有層を少なくとも光触媒
およびバインダを含有する層とし、このバインダとして
フルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンと
することにより、容易に光触媒含有層中にフッ素元素を
含有させることができ、かつエネルギーの照射により、
その含有量を容易に低下させることができるからであ
る。

【００１８】上記請求項６に記載した複合材において
は、請求項７に記載するように、上記オルガノポリシロ
キサンが、Ｙ_nＳｉＸ_(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
またはエポキシ基を示し、Ｘはアルコキシル基またはハ
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。このようなオルガノポリシロ
キサンであれば、フルオロアルキル基を容易に導入する
ことが可能であるからである。

【００１９】さらに、上記請求項６または請求項７に記
載の複合材においては、請求項８に記載するように、上
記オルガノポリシロキサンを構成する上記珪素化合物の
内、フルオロアルキル基を含む珪素化合物が０．０１モ
ル％以上含まれていることが好ましい。

【００２０】このように、フルオロアルキル基を含む珪
素化合物が、０．０１モル％以上含まれていれば、光触
媒含有層表面に十分にフッ素元素が含有されることにな
り、エネルギーが照射されフッ素元素の含有量が低下し
た光触媒含有層上の親油性の部位と、エネルギーが未照
射の光触媒含有層表面における撥油性の部位との差異を
大きくすることができることから、インク等がエネルギ
ーが照射されていない撥油性の部位にはみ出すことなく
正確に塗布することができるからである。

【００２１】また、上記請求項１から請求項８までのい
ずれかの請求項に記載の複合材においては、請求項９に
記載するように、上記光触媒含有層の表面における表面
張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０度以上である
ことが好ましい。エネルギーの照射により、濡れ性の差
によるパターンを形成するためには、未照射部分がこの
程度の濡れ性であることが好ましいからである。

【００２２】さらに、本発明においては、請求項１０に
記載するように、請求項１から請求項４までのいずれか
の請求項に記載の複合材に対して、エネルギーをパター
ン照射することにより、フッ素を含有する光触媒含有層
中にフッ素含有量が低い部位のパターンが形成されてい
ることを特徴とするパターン形成体を提供することによ
り上記目的を達成するものである。

【００２３】このように、フッ素含有量の多少によりパ
ターンを形成したパターン形成体は、その表面に撥油性
を有する光触媒含有層中に親油性を有する部分からなる
パターンを形成することが可能であるので、親油性を有
する部分に油性のインク等を付着させることにより、こ
のパターン形成体上に形成されたパターンに沿ってイン
ク等を正確に付着させることが可能となり、これにより
精度の高いカラーフィルタ等の機能性素子を得ることが
できる。

【００２４】上記請求項１０に記載のパターン形成体に
おいては、請求項１１に記載するように、上記光触媒含
有層上へのエネルギー照射により形成されたフッ素含有
量が低い部位におけるフッ素含有量が、エネルギー照射
されていない部分のフッ素含有量を１００とした場合に
１０以下であることが好ましい。

【００２５】このように、上記光触媒含有層上へのエネ
ルギー照射により形成されたフッ素含有量が低い部位に
おけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部
分のフッ素含有量を１００とした場合、重量基準で１０
以下であると、エネルギー照射部分と未照射部分との親
油性に大きな違いを生じさせることができる。したがっ
て、このようなパターン形成体にインク等を塗布して機
能性部を形成することにより、フッ素含有量が低下した
親油性の部位のみに正確に機能性部を形成することが可
能となり、精度良く機能性素子を得ることができる。

【００２６】さらに、本発明は請求項１２に記載するよ
うに、上記請求項５記載の複合材に対してエネルギーを
パターン照射することにより、チタン（Ｔｉ）元素を１
００とした場合に、フッ素（Ｆ）元素が５００以上とな
る比率でフッ素（Ｆ）元素が光触媒含有層表面に含まれ
ている光触媒含有層表面に、チタン（Ｔｉ）元素を１０
０とした場合にフッ素（Ｆ）元素が５０以下となる比率
でフッ素（Ｆ）元素が含まれている部位のパターンが形
成されていることを特徴とするパターン形成体を提供す
る。

【００２７】このようなパターン形成体は、エネルギー
照射部位とエネルギー未照射部位とのフッ素含有量が大
きく異なることから、上述した理由と同じ理由により精
度の高い機能性素子を得ることができる。

【００２８】また、本発明は請求項１３に記載するよう
に、上記請求項９記載の複合材に対してエネルギーをパ
ターン照射することにより、表面張力４０ｍＮ／ｍの液
体との接触角が１０度以上である光触媒含有層上に、表
面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０度未満であ
る部位のパターンが形成されていることを特徴とするパ
ターン形成体を提供する。このようなパターン形成体
は、濡れ性に差のあるパターンが形成されているので、
より親油性の高い部位にインク等を付着させ機能性部と
することにより、容易にカラーフィルタ等の機能性素子
とすることが可能となる。

【００２９】上記請求項１から請求項９までのいずれか
の請求項に記載された複合部材は、請求項１４に記載さ
れるように、上記複合部材の光触媒含有層にエネルギー
を照射してパターン形成体を製造する際に、上記光触媒
含有層に照射するエネルギーが、紫外光を含む光である
ことが好ましいが、光描画照射によるパターンの形成等
を行う場合は、請求項１５に記載するように、このエネ
ルギーとして光触媒反応開始エネルギーおよび反応速度
増加エネルギーを用い、上記光触媒反応開始エネルギー
を照射した部分に上記反応速度増加エネルギーを照射す
ることにより、露光部分を形成するようにしてもよい。

【００３０】これは、光触媒含有層に対し、光触媒反応
開始エネルギーを加え、この光触媒反応開始エネルギー
が加えられた領域内に反応速度増加エネルギーをパター
ン状に加えることにより露光部分のパターンを形成する
ものである。すなわち、いままで発明者等によって提案
されてきた光描画照射によるパターンの形成は、上記紫
外線等の光触媒反応開始エネルギーを用いるものであっ
たため、装置が高価、取り扱いが困難、さらには連続出
力ができない等の問題を有する場合があった。しかしな
がら、この方法においては、紫外線等の光触媒反応開始
エネルギーを加え、この光触媒反応開始エネルギーが加
えられた領域に対して赤外線等の反応速度増加エネルギ
ーを用いてパターンを形成するようにしたものであるの
で、パターン形成に際して、赤外線レーザ等の比較的安
価で取り扱いが容易である反応速度増加エネルギーを用
いることができるという利点を有するのである。

【００３１】本発明においては、このように光触媒反応
開始エネルギーおよび反応速度増加エネルギーの二つの
エネルギーを用いる場合は、請求項１６に記載するよう
に、上記光触媒反応開始エネルギーが紫外光を含む光で
あり、上記反応速度増加エネルギーが赤外線レーザで加
えられる熱エネルギーであることが好ましい。これは、
本発明においては二酸化チタンが光触媒として好適に用
いられるのであるが、この二酸化チタンのバンドギャッ
プの関係から光触媒反応開始エネルギーとしては紫外光
が好ましいからである。また、反応速度増加エネルギー
が熱であることが好ましく、この熱エネルギーは赤外線
レーザにより加えられることが好ましい。赤外線レーザ
を用いる方法は、比較的安価でかつ取り扱いが容易であ
るからである。

【００３２】本発明においては、請求項１７に記載され
るように、請求項１０から請求項１３までのいずれかの
請求項に記載されたパターン形成体に形成されたパター
ンに対応した部位上に機能性部を形成することにより、
カラーフィルタやマイクロレンズ等の機能性素子を得る
ことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複合材について詳
細に説明する。本発明の複合材は、基材と、この基材の
少なくとも一方の表面に形成された光触媒含有層とから
なるものであり、光触媒含有層が少なくとも光触媒と
フッ素とを含有する点、およびこの光触媒含有層表面
のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照
射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前
に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成され
ている点の二つの点に大きな特徴を有する。

【００３４】本発明の複合材は、このような二つの特徴
を有するものであるので、エネルギーをパターン照射す
ることにより、容易にフッ素の含有量の少ない部分から
なるパターンを形成することができる。ここで、フッ素
は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、この
ためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力
がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い
部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の
少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわ
ち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部
分に比較して親油性となっていることを意味する。よっ
て、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分か
らなるパターンを形成することは、撥油性の領域内に親
油性のパターンを形成することとなる。

【００３５】なお、本発明において、親油性とは表面張
力が５０より小さい液体に対して濡れ性が良好である旨
を意味し、同様に撥油性とは表面張力が５０より小さい
液体に対して濡れ性が良好でない旨を意味するものであ
る。

【００３６】このように、本発明の複合材はエネルギー
をパターン照射することにより、撥油性の領域内に親油
性のパターンを形成することができるので、この親油性
の領域のみにインク等を付着させることが容易に可能と
なり、親油性部分に沿って機能性部が形成された機能性
素子、例えばカラーフィルタやマイクロレンズ等を容易
に形成することができるのである。

【００３７】（光触媒含有層）まず、本発明の複合材に
用いられる光触媒含有層について説明する。本発明の複
合材に用いられる光触媒含有層の特徴は、上述したよう
に少なくとも光触媒とフッ素とを含むものであり、かつ
光触媒含有層表面にエネルギーを照射することによりフ
ッ素の含有量が低下するところにある。

【００３８】ここで、本発明の複合材における光触媒含
有層内に含まれるフッ素の含有量は、エネルギー照射
前、すなわち本発明の複合材における光触媒含有層のフ
ッ素含有量を１００とした場合、エネルギー照射により
１０以下、好ましくは５以下、特に好ましくは１以下ま
で低下させることができるように光触媒含有層が形成さ
れていることが好ましい。ここで「低下させることがで
きる」としたのは、光触媒含有層中のフッ素含有量はエ
ネルギー照射の条件により低下幅が異なるものであり、
このエネルギー照射の時間、強度等の条件は、得られる
機能性素子（カラーフィルタ、マイクロレンズ等）によ
り適宜決定されるものである。したがって、実際に複合
材にエネルギーを照射してパターン形成体とした際のフ
ッ素含有量の低下率は機能性素子によって異なることに
なる。したがって、ここでは、複合材の光触媒含有層に
おいて含有されるフッ素の内、除去されうるフッ素を全
て除去された状態における低下率で規定したものであ
る。なお、この低下率は重量を基準としたものである。

【００３９】このような光触媒含有層中のフッ素含有量
の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いるこ
とが可能であり、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Phot
oelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscop
y for Chemical Analysis)とも称される。）、蛍光Ｘ線
分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測
定できる方法であれば特に限定されるものではない。

【００４０】このようなフッ素を含む光触媒含有層とし
ては、少なくともフッ素と光触媒が含まれており、エネ
ルギーの照射による光触媒の作用によりフッ素の含有量
が減少するように構成されたものであればよい。具体的
には、フッ素が光触媒により切断されるような結合によ
り固定されている場合等を挙げることができる。

【００４１】この光触媒含有層における、後述するよう
な二酸化チタンに代表される光触媒によるフッ素含有量
の低下の作用機構については、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、有機物等の化学構造に変化を
及ぼし、これにより低分子化したフッ素が除去されるも
のと考えられている。

【００４２】（光触媒）本発明で使用する光触媒として
は、光半導体として知られる例えば二酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）、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。

【００４３】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。

【００４４】このようなアナターゼ型二酸化チタンとし
ては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル
（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、
石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナタ
ーゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平
均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。

【００４５】本発明においては、光触媒として上述した
ような二酸化チタンを用いることが好ましいが、このよ
うに二酸化チタンを用いた場合の、光触媒含有層中に含
まれるフッ素の含有量としては、Ｘ線光電子分光法で分
析して定量化すると、チタン（Ｔｉ）元素を１００とし
た場合に、フッ素（Ｆ）元素が５００以上、このましく
は８００以上、特に好ましくは１２００以上となる比率
でフッ素（Ｆ）元素が光触媒含有層表面に含まれている
ことが好ましい。フッ素（Ｆ）が光触媒含有層にこの程
度含まれることにより、光触媒含有層上における臨界表
面張力を十分低くすることが可能となることから表面に
おける撥油性を確保でき、これによりエネルギーをパタ
ーン照射したパターン部分における表面の親油性の程度
との差異を大きくすることができ、最終的に得られる機
能性素子の品質を向上させることができるからである。

【００４６】なお、本発明におけ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
粒径か５０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒
を使用するのが特に好ましい。

【００４７】本発明における光触媒含有層としては、フ
ッ素が含有されており、かつエネルギーの照射によりフ
ッ素含有量が低下するように形成されているのであれ
ば、光触媒とバインダとから構成されているものであっ
てもよいし、光触媒単体で製膜されたものであってもよ
い。

【００４８】光触媒単独で形成する場合、例えば二酸化
チタンの場合は、透明基板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。

【００４９】（バインダ）本発明における光触媒含有層
は、上述したような光触媒単独で製膜されたものであっ
てもよいが、フッ素を含有させる際の容易性を考慮する
と、光触媒とバインダとにより製膜されたものであるこ
とが好ましい。

【００５０】このように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、
例えばこのようなバインダとしては、オルガノポリシロ
キサン等を挙げることができる。このようなオルガノポ
リシロキサンとしては、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。

【００５１】上記の（１）の場合、一般式： Ｙ_nＳｉＸ_(4-n) （ここで、Ｙはアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェ
ニル基またはエポキシ基を示し、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Ｙで示される基の炭素数は１〜２０の範囲内である
ことが好ましく、また、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。

【００５２】このような珪素化合物としては、メチルト
リクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリ
メトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルト
リイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラ
ン；エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラ
ン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシ
ラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｔ
−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロルシラン、ｎ
−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピルトリメトキ
シシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロ
ピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−
ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−
へ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−へキシ
ルトリイソプロポキシシラン、ｎ−へキシルトリｔ−ブ
トキシシラン；ｎ−デシルトリクロルシラン、ｎ−デシ
ルトリブロムシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、
ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリイソプ
ロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブトキシシラン；
ｎ−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ−オクタデシル
トリブロムシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラ
ン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、ｎ−オクタ
デシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−オクタデシルト
リｔ−ブトキシシラン；フェニルトリクロルシラン、フ
ェニルトリブロムシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプ
ロポキシシラン、フェニルトリｔ−ブトキシシラン；テ
トラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキ
シシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラ
ン、ジメトキシジエトキシシラン；ジメチルジクロルシ
ラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシ
ラン、ジメチルジエトキシシラン；ジフェニルジクロル
シラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメト
キシシラン、ジフェニルジエトキシシラン；フェニルメ
チルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、
フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエ
トキシシラン；トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒ
ドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシ
ヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリ
ｔ−ブトキシヒドロシラン；ビニルトリクロルシラン、
ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、
ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシ
シラン、ビニルトリｔ−ブトキシシラン；トリフルオロ
プロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリ
ブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラ
ン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフ
ルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオ
ロプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−グリシドキシ
プロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルト
リエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソ
プロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−
ブトキシシラン；γ−メタアクリロキシプロピルメチル
ジメトキシシラン、γ−メタアク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；および、それらの部分加水分解物；
および、それらの混合物を挙げることができる。

【００５３】本発明においては、このようなオルガノポ
リシロキサンに対してフッ素を含有させるために、上記
一般式において、置換基Ｙとしてフルオロアルキル基を
有する珪素化合物を用いることが好ましい。このよう
に、フルオロアルキル基を有する珪素化合物を用いて合
成した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、エネルギーが照射された際、光触媒含有層中の
光触媒の作用により、フルオロアルキル基の炭素結合の
部分が分解されることから、光触媒含有層表面にエネル
ギーを照射した部分のフッ素含有量を低減させることが
できるからである。

【００５４】本発明において用いられるフルオロアルキ
ル基を有する珪素化合物としては、フルオロアルキル基
を有するものであれば特に限定されるものではないが、
少なくとも１個のフルオロアルキル基を有し、このフル
オロアルキル基の炭素数が４から３０、好ましくは６か
ら２０、特に好ましくは６から１６である珪素化合物が
好適に用いられる。このような珪素化合物としては、具
体的には下記のフルオロアルキルシランを挙げることが
できる。

【００５５】ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃；（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₄ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ₃）₃；（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₆ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ
（ＯＣＨ₃）₃；（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₈ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓ
ｉ（ＯＣＨ₃）₃；ＣＦ₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ
₃）₂；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣ
Ｈ₃）₂；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ
₃）₂；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣ
Ｈ₃）₂；（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₄ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ
₃（ＯＣＨ₃）₂；（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₆ＣＨ₂ＣＨ₂
ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；（ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₈Ｃ
Ｈ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；ＣＦ₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂
Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（Ｃ
₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅
（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；ＣＦ₃（ＣＦ
₂）₇（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂；ＣＦ
₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃；ＣＦ₃
（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃；ＣＦ
₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃；ＣＦ₃
（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃；ＣＦ
₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃ₂Ｈ₄ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃

【００５６】本発明においては、中でも炭素数が６から
８であるフルオロアルキル基を有する上記珪素化合物、
すなわちフルオロアルキルシランが好ましい。

【００５７】本発明においては、このようなフルオロア
ルキル基を有する珪素化合物を上述したフルオロアルキ
ル基を有さない珪素化合物と混合して用い、これらの共
加水分解縮合物を上記オルガノポリシロキサンとして用
いてもよいし、このようなフルオロアルキル基を有する
珪素化合物を１種または２種以上用い、これらの加水分
解縮合物、共加水分解縮合物を上記オルガノポリシロキ
サンとして用いてもよい。

【００５８】このようにして得られるフルオロアルキル
基を有するオルガノポリシロキサンにおいては、このオ
ルガノポリシロキサンを構成する珪素化合物の内、上記
フルオロアルキル基を有する珪素化合物が０．０１モル
％以上、好ましくは０．１モル％以上含まれていること
が好ましい。

【００５９】フルオロアルキル基がこの程度含まれるこ
とにより、光触媒含有層上の撥油性を高くすることがで
き、エネルギーを照射して親油性とした部分との濡れ性
の差異を大きくすることができるからである。

【００６０】また、上記の（２）による反応性シリコー
ンを用いてオルガノポリシロキサンを得る際の反応性シ
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。

【００６１】

【化１】

【００６２】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。

【００６３】このように反応性シリコーンを用いてオル
ガノシロキサンを合成する場合も同様に、Ｒ¹，Ｒ²のい
ずれかもしくは両方をフルオロアルキル基等のフッ素を
含有する置換基とすることにより、光触媒含有層中にフ
ッ素を含ませることが可能であり、またエネルギーが照
射された場合に、シロキサン結合より結合エネルギーの
小さいフルオロアルキル基の部分が分解されるため、エ
ネルギー照射により光触媒含有層表面におけるフッ素の
含有量を低下させることができる。

【００６４】なお、バインダとして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。

【００６５】本発明において、バインダとして用いるこ
とができるのは、上記オルガノポリシロキサンに限定さ
れるものではなく、例えば無定形シリカ前駆体を用いる
こともできる。この無定形シリカ前駆体は、一般式Ｓｉ
Ｘ₄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３００
０以下のポリシロキサンが好ましい。

【００６６】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、
透明基板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。

【００６７】本発明においては、このように種々のバイ
ンダを光触媒含有層のバインダとして用いることができ
るが、このようなバインダを含む光触媒含有層にフッ素
を含有させる方法としては、通常高い結合エネルギーを
有するバインダに対し、フッ素化合物を比較的弱い結合
エネルギーで結合させる方法、比較的弱い結合エネルギ
ーで結合されたフッ素化合物を光触媒含有層に混入させ
る方法等を挙げることができる。このような方法でフッ
素を導入することにより、エネルギーが照射された場合
に、まず結合エネルギーが比較的小さいフッ素結合部位
が分解され、これによりフッ素を光触媒含有層中から除
去することができるからである。

【００６８】上記オルガノポリシロキサンにフルオロア
ルキル基を置換基として導入する方法は前者の典型的な
例として挙げることができる。後者の例、すなわち、バ
インダの結合エネルギーより弱いエネルギーで結合した
フッ素化合物を導入させる方法としては、例えば、低分
子量のフッ素化合物を導入させる場合は、例えばフッ素
系の界面活性剤を混入する方法等を挙げることができ、
また高分子量のフッ素化合物を導入させる方法として
は、バインダ樹脂との相溶性の高いフッ素樹脂を混合す
る等の方法を挙げることができる。

【００６９】本発明における光触媒含有層の表面は、表
面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０度以上、好
ましくは表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０
度以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が
１０度以上であることが好ましい。これは、エネルギー
が照射されない部分は、パターン形成体を形成した際に
通常撥油性が要求される部分であることから、このよう
な液体との接触角が小さい場合は、撥油性が十分でな
く、インク等の機能性部を形成する際に親油性のパター
ン部分以外にインク等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。

【００７０】なお、本発明でいう液体との接触角とは、
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。

【００７１】（添加剤等）本発明における光触媒含有層
には、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、Ｂ
Ｃ、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
げることかでき、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。

【００７２】また、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。

【００７３】このような光触媒含有層は、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、この塗布液を基材上に塗布することによ
り形成することができる。使用する溶剤としては、エタ
ノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤
が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、デ
ィッブコート、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
を行うことにより光触媒含有層を形成することかでき
る。

【００７４】このような光触媒含有層における光触媒の
含有量は、必要とする機能性素子の種類等により大きく
ことなるものであるが、通常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も得られる機能性素子の種類等
により大きく異なるが、具体的に挙げるとすると、０．
０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。

【００７５】（基材）本発明の複合材においては、強度
との関係や最終的な機能性素子との関係から、基材上に
上述した光触媒含有層が形成される。このような基材と
しては、得られるパターン形成体もしくはパターン形成
体により形成された機能性素子の用途に応じて、ガラ
ス、アルミニウム、およびその合金等の金属、プラスチ
ック、織物、不織布等を挙げることができる。

【００７６】（パターン形成体）本発明の複合材の光触
媒含有層表面に、パターン状にエネルギーを照射するこ
とにより、上述したようにフッ素含有量が少ない部分の
パターンを有するパターン形成体が得られる。このフッ
素含有量が少ない部分は、上述したように周囲の領域よ
り親油性が高い部分となる。したがって、このようにし
て得られるパターン形成体は、撥油性表面に親油性の高
い部分がパターン状に形成されたパターン形成体とな
る。よって、親油性を有する部分に油性のインク等を付
着させることにより、このパターン形成体上に形成され
たパターンに沿ってインク等を正確に付着させることが
可能となり、これにより精度の高いカラーフィルタ等の
機能性素子を得ることができる。

【００７７】ここで、本発明のパターン形成体において
は、エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が
低い部位における光触媒含有層中のフッ素含有量は、エ
ネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００
とした場合に、１０以下、好ましくは、５以下、特に好
ましくは１以下であることが好ましい。なお、この比率
は重量を基準としたものである。

【００７８】このような範囲内とすることにより、エネ
ルギー照射部分と未照射部分との親油性に大きな違いを
生じさせることができる。したがって、このようなパタ
ーン形成体にインク等を塗布して機能性部を形成するこ
とにより、フッ素含有量が低下した親油性の部位のみに
正確に機能性部を形成することが可能となり、精度良く
機能性素子を得ることができるからである。

【００７９】また、本発明のパターン形成体において
は、特に光触媒として二酸化チタンを用いた場合に、同
様の理由から、上述した複合材に対してエネルギーをパ
ターン照射することにより、Ｔｉ元素を１００とした場
合に、フッ素元素が５００以上、好ましくは８００以
上、特に好ましくは１２００以上となる比率でフッ素元
素が光触媒含有層表面に含まれている光触媒含有層表面
に、Ｔｉ元素を１００とした場合にフッ素元素が５０以
下、好ましくは２０以下、特に好ましくは１０以下とな
る比率でフッ素元素が含まれている部位のパターンが形
成されていることが好ましい。

【００８０】さらに、本発明のパターン形成体において
は、光触媒含有層に含有されるフッ素の含有量を、エネ
ルギーの照射により低下させることにより、表面張力４
０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０度以上、好ましくは
表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０度以上、
特に好ましくは表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角
が１０度以上である光触媒含有層上に、表面張力４０ｍ
Ｎ／ｍの液体との接触角が１０度未満、好ましくは表面
張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０度以下、特に
好ましくは表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１
０度以下である部位のパターンが形成されていることが
好ましい。このようなパターン形成体は、濡れ性に差の
あるパターンが形成されているので、より親油性の高い
部位にインク等を付着させ機能性部とすることにより、
容易にカラーフィルタ等の機能性素子とすることが可能
となる。

【００８１】（エネルギー）本発明のパターン形成体
は、上述したように、上記複合材にパターン状にエネル
ギーを照射して得られるものであるが、この光触媒含有
層に照射するエネルギーとしては、紫外光を含む光を用
いることができる。このような紫外光を含む光源として
は、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセ
ノンランプ等を挙げることができる。この露光に用いる
光の波長は４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは３８０ｎ
ｍ以下の範囲から設定することができ、また、露光に際
しての光の照射量は、露光された部位が光触媒の作用に
より親油性を発現するのに必要な照射量とすることがで
きる。

【００８２】エネルギーの照射に際してパターン照射が
必要な場合は、上述したような光源を用い、フォトマス
クを介したパターン照射により行うことができるが、他
の方法として、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザーを用いて
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。しかしながら、このようなレーザを用いた方法は、
装置が高価、取り扱いが困難、さらには連続出力ができ
ない等の問題を有する場合がある。

【００８３】したがって、本発明においては、光触媒含
有層に対し、光触媒反応開始エネルギーを加え、この光
触媒反応開始エネルギーが加えられた領域内に反応速度
増加エネルギーをパターン状に加えることにより親油性
領域のパターンを形成するようにしてもよい。このよう
なエネルギーの照射方法を用いてパターンを形成するこ
とにより、パターン形成に際して、赤外線レーザ等の比
較的安価で取り扱いが容易である反応速度増加エネルギ
ーを用いることができ、これにより上述したような問題
が生じないからである。

【００８４】このようなエネルギーを加えることにより
フッ素含有量の低下した親油性領域のパターンが形成で
きるのは、以下の理由による。すなわち、まずパターン
を形成する領域に対して光触媒反応開始エネルギーを加
えることにより、光触媒含有層に対する光触媒の触媒反
応を開始させる。そして、この光触媒反応開始エネルギ
ーが加えられた領域内に、反応速度増加エネルギーを加
える。このように反応速度増加エネルギーを加えること
により、既に光触媒反応開始エネルギーが加えられ、光
触媒の触媒作用により反応が開始されている光触媒含有
層内の反応が、急激に促進される。そして所定の時間、
反応速度増加エネルギーを加えることにより、光触媒含
有層内のフッ素含有量を所望の範囲まで低下させ、反応
速度増加エネルギーが加えられたパターンをフッ素含有
量の低下した親油性領域のパターンとすることができる
のである。

【００８５】ａ．光触媒反応開始エネルギーについて このエネルギー照射方法に用いられる光触媒反応開始エ
ネルギーとは、光触媒が光触媒含有層中の化合物に対し
て、その特性を変化させるための触媒反応を開始させる
エネルギーをいう。

【００８６】ここで加える光触媒反応開始エネルギーの
量は、光触媒含有層中のフッ素含有量の低下を急激に生
じない程度の量である。加えられる光触媒反応開始エネ
ルギーの量が少ない場合は、反応速度増加エネルギーを
加えてパターンを形成する際の感度が低下するため好ま
しくなく、またこの量が多すぎると、光触媒反応開始エ
ネルギーを加えた光触媒含有層における特性の変化の度
合いが大きくなりすぎて、反応速度増加エネルギーを加
えた領域との差異が不明確となってしまうため好ましく
ない。この加えるエネルギーの量に関しては、予めエネ
ルギーを加える量と光触媒含有層中のフッ素含有量の変
化量とを予備実験等を行うことにより決定される。

【００８７】この方法における光触媒反応開始エネルギ
ーとしては、光触媒反応を開始させることができるエネ
ルギーであれば特に限定されるものではないが、中でも
光であることが好ましい。

【００８８】本発明において用いられる光触媒は、その
バンドギャップによって触媒反応を開始する光の波長が
異なる。例えば、硫化カドニウムであれば４９６ｎｍ、
また酸化鉄であれば５３９ｎｍの可視光であり、二酸化
チタンであれば３８８ｎｍの紫外光である。したがっ
て、光であれば可視光であれ紫外光であれ本発明で用い
ることができる。しかしながら、上述したようにバンド
ギャップエネルギーが高いため光触媒として有効であ
り、かつ化学的にも安定で毒性もなく、入手も容易とい
った理由から光触媒としては二酸化チタンが好適に用い
られる関係上、この二酸化チタンの触媒反応を開始させ
る紫外光を含む光であることが好ましい。具体的には、
４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは３８０ｎｍ以下の範
囲の紫外光が含まれることが好ましい。

【００８９】このような紫外光を含む光の光源として
は、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンラン
プ、エキシマランプ等の種々の紫外線光源を挙げること
ができる。

【００９０】本発明においては、この光触媒反応開始エ
ネルギーが加えられる範囲は、光触媒含有層の一部分で
あってもよく、例えばこの光触媒反応開始エネルギーを
パターン状に加え、さらに後述する反応速度増加エネル
ギーもパターン状に加えることにより、フッ素含有量が
低下した親油性領域のパターンを形成することも可能で
あるが、工程の簡略化、単純化等の理由から、この光触
媒反応開始エネルギーをパターンを形成する領域全面に
わたって加えることが好ましく、このように全面にわた
って光触媒反応開始エネルギーが加えられた領域に反応
速度増加エネルギーをパターン状に加えることにより、
光触媒含有層上に親油性領域のパターンを形成するよう
にすることが好ましい。

【００９１】ｂ．反応速度増加エネルギーについて 次に、この方法に用いられる反応速度増加エネルギーに
ついて説明する。この方法に用いられる反応速度増加エ
ネルギーとは、上記光触媒反応開始エネルギーによって
開始された光触媒含有層の濡れ性を変化させる反応の反
応速度を増加させるためのエネルギーをいう。本発明に
おいては、このような作用を有するエネルギーであれば
いかなるエネルギーであっても用いることができるが、
中でも熱エネルギーを用いることが好ましい。

【００９２】このような熱エネルギーをパターン状に光
触媒含有層に加える方法としては、光触媒含有層上に熱
によるパターンが形成できる方法であれば特に限定され
るものではないが、赤外線レーザによる方法や感熱ヘッ
ドによる方法等を挙げることができる。このような赤外
線レーザとしては、例えば指向性が強く、照射距離が長
いという利点を有する赤外線ＹＡＧレーザ（１０６４ｎ
ｍ）や、比較的安価であるという利点を有するダイオー
ドレーザ（ＬＥＤ；８３０ｎｍ、１０６４ｎｍ、１１０
０ｎｍ）等の他、半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、炭
酸ガスレーザ等を挙げることができる。

【００９３】この方法においては、上述した光触媒反応
開始エネルギーを加えることにより、光触媒を活性化さ
せて光触媒含有層内の触媒反応によるフッ素含有量の低
下を開始させ、この変化が生じた部分に反応速度増加エ
ネルギーを加えてその部分の触媒反応を促進させること
により、反応速度増加エネルギーが加えられた領域と、
加えられなかった領域との反応速度の差により、親油性
領域のパターンを形成することができる。

【００９４】（機能性素子）本発明においては、上述し
たパターン形成体の上に形成されたパターンに対応した
部位上に機能性部を配置することにより種々の機能性素
子を得ることができる。

【００９５】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）な各種の機能を意味するものである。

【００９６】このような機能性部のパターン形成体のパ
ターンに対応した部位への配置は、光触媒含有層表面に
親油性のパターンが形成されていることから、機能性部
用組成物をパターン形成体上に塗布することにより、濡
れ性の良好な親油性領域のみ機能性部用組成物が付着す
ることになり、容易にパターン形成体のパターンに対応
した部位に機能性部を配置することができる。

【００９７】本発明に用いられる機能性部用組成物とし
ては、機能性素子の機能、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。また、その態様も、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種々のも
のが考えられる。

【００９８】本発明に用いられる機能性部用組成物とし
ては、パターン形成体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、またパターン
形成体上に配置された後、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、機能性部用組成物の結着
剤として、紫外線、熱、電子線等で効果する成分を含有
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。

【００９９】このような機能性素子の形成方法を具体的
に説明すると、機能性部用組成物をディップコート、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、インクジェット等を含むノズル吐出手段等の手段を
用いて上記パターン形成体上に形成された親油性領域の
パターン上に機能性部を形成する。例えば、図１に示す
ように、基材１上に光触媒含有層２が設けられ、この光
触媒含有層２にはエネルギーをパターン照射することに
より形成された濡れ性変化部位（親油性領域）３が形成
されたパターン形成体４上に、ブレードコータ５を用い
て機能性部用組成物６を塗布する方法、もしくは、図２
に示すように同様なパターン形成体４上に機能性部用組
成物６を滴下し、スピンコータ７により塗布する方法等
を挙げることができる。このようにして機能性部用組成
物６を塗布することにより、図３に示すように濡れ性が
変化して親油性領域となった濡れ性変化部位３上にのみ
機能性部用組成物が付着する。この機能性部用組成物を
硬化させて機能性部８とすることにより、機能性素子を
形成することができる。

【０１００】また、図４はさらに他の機能性素子の形成
方法を示すものである。まず、図４（Ａ）に示すように
濡れ性変化部位３のパターンを有する光触媒含有層２が
基材１上に設けられたパターン形成体４上に、シート９
の片面に熱溶融性組成物層１０が積層された熱転写体１
１を、熱溶融性組成物層１０が濡れ性変化部位３に接触
するように密着させる。次いで図４（Ｂ）に示すように
熱転写体１１のシート９側から加熱板１２を押し当てて
加熱する。そして図４（Ｃ）に示すように、冷却後熱転
写体１１を引き剥がすことにより、光触媒含有層２上に
形成された濡れ性変化部位３のパターンに沿うように機
能性部８が形成された機能性素子を得ることができる
（図４（Ｄ））。

【０１０１】このようにして得られる機能性素子として
具体的には、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を挙げ
ることができる。

【０１０２】上記カラーフィルタは、液晶表示装置等に
用いられるものであり、赤、緑、青等の複数の画素部が
ガラス基板等上に高精細なパターンで形成されたもので
ある。本発明の複合材およびこれを用いて形成されたパ
ターン形成体をこのカラーフィルタの製造に用いること
により、低コストで高精細なカラーフィルタとすること
ができる。すなわち、光触媒含有層にエネルギーをパタ
ーン照射することにより、フッ素含有量が低下し、濡れ
性の変化したパターンが形成されたパターン形成体を得
る。次いで、この濡れ性変化部位（エネルギー照射によ
り親油性領域となった部位）に、例えばインクジェット
装置等によりインク（機能性部用組成物）を付着・硬化
させることにより、容易に画素部（機能性部）を形成す
ることができ、これにより少ない工程数で高精細なカラ
ーフィルタを得ることができる。

【０１０３】また、機能性素子がマイクロレンズである
場合は、光触媒含有層上にエネルギーをパターン照射
し、フッ素含有量の少ない濡れ性が変化した円形のパタ
ーンを有するパターン形成体を製造する。次いで、濡れ
性が変化した部位上にレンズ形成用組成物（機能性部用
組成物）を滴下すると、濡れ性が変化した親油性領域の
みに広がり、さらに滴下することにより液滴の接触角を
変化させることができる。このレンズ形成用組成物を硬
化させることにより種々の形状あるいは焦点距離のもの
を得ることが可能となり、高精細なマイクロレンズを得
ることができる。

【０１０４】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。

【０１０５】

【実施例】以下、本発明について、実施例を通じてさら
に詳述する。

【０１０６】イソプロピルアルコール３ｇ、フルオロア
ルキルシラン（トーケムプロダクツ（株）製；ＭＦ−１
６０Ｅ（商品名）、Ｎ−[３−（トリメトキシシリル）
プロピル]−Ｎ−エチルパーフルオロオクタンスルホン
アミドのイソプロピルエーテル５０重量％溶液）０．０
１４ｇ、酸化チタンゾル（石原産業（株）製；ＳＴＳ−
０１（商品名））２ｇ、シリカゾル（日本合成ゴム
（株）製；グラスカＨＰＣ７００２（商品名））０．６
ｇ、およびアルキルアルコキシシラン（日本合成ゴム
（株）製；ＨＰＣ４０２II（商品名））０．２ｇを混合
し、１００℃で２０分間撹拌した。この溶液を厚さ０．
７ｍｍの無アルカリガラス基板上にスピンコーティング
法によりコートし、厚さ０．１５μｍの光触媒含有層を
得た。

【０１０７】この光触媒含有層表面に格子状のフォトマ
スクを介して超高圧水銀ランプにより７０ｍＷ／ｃｍ²
（３６５ｎｍ）の照度で２分間紫外線照射を行い、ｎ−
オクタン（表面張力２１ｍＮ／ｍ）に対する接触角を接
触角測定器（協和界面科学製ＣＡ−Ｚ型）により測定し
た結果、未露光部は５２度であったのに対し、露光部は
０度であった。

【０１０８】未露光部および露光部をＸ線光電子分光装
置（V.G.Sientific社ESCALAB220-I-XL）により元素分析
を行った。シャリーのバッククラウンド補正、スコフィ
ールドの相対感度係数補正により定量計算を行い得られ
た結果をチタン（Ｔｉ）を１００とした場合の重量によ
る相対値で示すと、未露光部はチタン（Ｔｉ）１００に
対しフッ素（Ｆ）１２７９であるのに対し、露光部では
チタン（Ｔｉ）１００に対しフッ素（Ｆ）６であった。

【０１０９】これらの結果から、光触媒含有層を露光す
ることにより、光触媒含有層表面のフッ素の割合が減少
し、これにより表面が撥油性から親油性に変化している
ことがわかった。

【０１１０】

【発明の効果】本発明は、基材と、この基材の少なくと
も一方の表面に形成され、少なくともフッ素および光触
媒を含む光触媒含有層とからなる複合材であって、上記
光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光
触媒の作用により上記光触媒含有層表面のフッ素含有量
がエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触
媒含有層が形成されていることを特徴とする複合材であ
る。

【０１１１】このように、本発明の複合材は、基材表面
に形成された光触媒含有層上のエネルギー照射部のフッ
素含有量が低下するように構成されているので、エネル
ギーをパターン照射することにより、フッ素含有量の低
下した部分からなるパターンを形成することができる。
フッ素含有量が低下するとその部分は、他の部分と比較
して親油性の領域となるので、この部分にインク等を付
着させることにより、容易にカラーフィルタ等の機能性
素子を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合材を用いて機能性素子を製造する
製造方法の一例を説明するための概略断面図である。

【図２】本発明の複合材を用いて機能性素子を製造する
製造方法の他の例を説明するための概略断面図である。

【図３】本発明の複合材を用いて機能性素子を製造する
製造方法の他の例を説明するための概略断面図である。

【図４】（Ａ）から（Ｄ）は、本発明の複合材を用いて
機能性素子を製造する製造方法の他の例を説明するため
の概略断面図である。

【符号の説明】

１…基材 ２…光触媒含有層 ４…パターン形成体 ８…機能性部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA28 BA29 BA47 2H123 AE00 AE11 BA00 BA01 BB00 BB02 4F100 AA17B AA21B AA23B AA25B AA28B AA34B AG00 AH05B AK52B AR00B AT00A BA02 CA23B EH462 GB90 JL08B 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA22A BA22B BA48A BB01A BB01B BB04A BB06A BC12A BC22A BC25A BC35A BC50A BC60A BC66A BD15A BD15B BE32A BE32B BE34A BE34B EA07 EB15Y EB18Y ED01 FA03 FB23 FC08

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材と、この基材の少なくとも一方の表
   面に形成され、少なくともフッ素および光触媒を含む光
   触媒含有層とからなる複合材であって、前記光触媒含有
   層に対しエネルギーを照射した際に、前記光触媒の作用
   により前記光触媒含有層表面のフッ素含有量がエネルギ
   ー照射前に比較して低下するように前記光触媒含有層が
   形成されていることを特徴とする複合材。
2. 【請求項２】 前記光触媒含有層のフッ素含有量を、エ
   ネルギー照射前を１００とした場合に、エネルギー照射
   により１０以下まで低下させることができる光触媒含有
   層を有することを特徴とする請求項１記載の複合材。
3. 【請求項３】 前記光触媒含有層に含有される光触媒
   が、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（Ｓｒ
   ＴｉＯ₃）、酸化タングステン（ＷＯ₃）、酸化ビスマス
   （Ｂｉ₂Ｏ₃）、および酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）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または請求項２に記載の複合材。
4. 【請求項４】 前記光触媒含有層に含有される光触媒が
   二酸化チタン（ＴｉＯ₂）であることを特徴とする請求
   項３記載の複合材。
5. 【請求項５】 前記光触媒含有層表面のフッ素の含有量
   を、Ｘ線光電子分光法で分析して定量化すると、Ｔｉ元
   素を１００とした場合に、フッ素元素が５００以上とな
   る比率でフッ素元素が光触媒含有層表面に含まれている
   光触媒含有層を有することを特徴とする請求項４記載の
   複合材。
6. 【請求項６】 前記光触媒含有層が、少なくとも前記光
   触媒とバインダとを含み、前記バインダがフルオロアル
   キル基を有するオルガノポリシロキサンであることを特
   徴とする請求項３から請求項５までのいずれかの請求項
   に記載の複合材。
7. 【請求項７】 前記オルガノポリシロキサンが、Ｙ_nＳ
   ｉＸ_(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、フェニル基またはエポキシ
   基を示し、Ｘはアルコキシ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を
   特徴とする請求項６記載の複合材。
8. 【請求項８】 前記オルガノポリシロキサンを構成する
   前記珪素化合物の内、フルオロアルキル基を含む珪素化
   合物が０．０１モル％以上含まれていることを特徴とす
   る請求項７記載の複合材。
9. 【請求項９】 前記光触媒含有層の表面における表面張
   力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が、１０度以上である
   ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか
   の請求項に記載の複合材。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項４までのいずれか
    の請求項に記載の複合材に対して、エネルギーをパター
    ン照射することにより、フッ素を含有する光触媒含有層
    中にフッ素含有量が低い部位のパターンが形成されてい
    ることを特徴とするパターン形成体。
11. 【請求項１１】 前記光触媒含有層上へのエネルギー照
    射により形成されたフッ素含有量が低い部位におけるフ
    ッ素含有量が、エネルギー照射されていない部分のフッ
    素含有量を１００とした場合に１０以下であることを特
    徴とする請求項１０記載のパターン形成体。
12. 【請求項１２】 請求項５記載の複合材に対してエネル
    ギーをパターン照射することにより、チタン元素を１０
    ０とした場合に、フッ素元素が５００以上となる比率で
    フッ素元素が光触媒含有層表面に含まれている光触媒含
    有層表面に、チタン元素を１００とした場合にフッ素元
    素が５０以下となる比率でフッ素元素が含まれている部
    位のパターンが形成されていることを特徴とするパター
    ン形成体。
13. 【請求項１３】 請求項９記載の複合材に対してエネル
    ギーをパターン照射することにより、表面張力４０ｍＮ
    ／ｍの液体との接触角が１０度以上である光触媒含有層
    上に、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０度
    未満である部位のパターンが形成されていることを特徴
    とするパターン形成体。
14. 【請求項１４】 請求項１から請求項９までのいずれか
    の請求項に記載された複合部材の光触媒含有層にエネル
    ギーを照射してパターン形成体を製造するパターン形成
    体の製造方法において、前記光触媒含有層に照射するエ
    ネルギーが、紫外光を含む光であることを特徴とするパ
    ターン形成体の製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１から請求項９までのいずれか
    の請求項に記載された複合部材の光触媒含有層にエネル
    ギーを照射してパターン形成体を製造するパターン形成
    体の製造方法において、前記光触媒含有層に照射するエ
    ネルギーが、光触媒反応開始エネルギーおよび反応速度
    増加エネルギーであり、前記光触媒反応開始エネルギー
    を照射した部分に前記反応速度増加エネルギーを照射す
    ることにより、露光部分を形成することを特徴とするパ
    ターン形成体の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記光触媒反応開始エネルギーが紫外
    光を含む光であり、前記反応速度増加エネルギーが赤外
    線レーザにより加えられた熱エネルギーであることを特
    徴とする請求項１５記載のパターン形成体の製造方法。
17. 【請求項１７】 請求項１０から請求項１３までのいず
    れかの請求項に記載されたパターン形成体に形成された
    パターンに対応した部位上に機能性部が形成されたこと
    を特徴とする機能性素子。