JP2004098351A

JP2004098351A - Pattern formed body

Info

Publication number: JP2004098351A
Application number: JP2002260405A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Tejima; 手嶋　勝弥; Osamu Takai; 高井　治; Hiroyuki Sugimura; 杉村　博之; Yasushi Inoue; 井上　泰志
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: JP4447203B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern formed body which can be produced by a simple process and has patterns largely different in wettability. <P>SOLUTION: The pattern formed body has a polymer substrate having minute unevenness on its surface and has a highly water-repellent layer and a highly hydrophilic layer which are formed in the shapes of patterns on the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタやプリント基板等に用いることができる、樹脂性基材上に形成された高はっ水性および高親水性を有するパターン形成体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基材上に図案、画像、文字、回路等の種々のパターンを形成するパターン形成体の製造方法としては、各種のものが製造されている。
【０００３】
例えば、印刷を例に挙げて説明すると、印刷方法の一種である平版印刷に使用する平版印刷版は、インクを受容する親油性部位と、印刷インクを受容しない部位とからなるパターンを有する平版を製造し、この平版を用いて親油性部位に印刷すべきインクの画像を形成し、形成した画像を紙等に転写して印刷している。こうした印刷では、このように印刷版原版に、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】
なお、本発明に関する先行技術文献は、発見されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、簡易な工程で製造可能であり、濡れ性の差が大きなパターンを有するパターン形成体の提供が望まれている。
【００１１】
【課題が解決するための手段】
本発明は請求項１に記載するように、表面に微細な凹凸を有する高分子基材と、上記高分子基材上にパターン状に形成された高はっ水層および高親水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。
【００１２】
本発明によれば、表面に微細な凹凸を有する高分子基材上に、高はっ水層および高親水層が形成されていることから、この微細な凹凸と、高はっ水層および高親水層との両方の効果により、高いはっ水性および親水性を有するパターンからなるパターン形成体とすることが可能となるのである。また、上記の高いはっ水性および親水性を有する高はっ水層および高親水層が、パターン状に形成されており、このパターンに沿って機能性部を形成することにより、様々な機能性素子に用いることが可能なパターン形成体とすることが可能となるのである。
【００１３】
上記請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載するように、上記高分子基材表面の表面粗さが５〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記基材表面の粗さが、上記範囲内であることにより、上記基材上に高はっ水層および高親水層を形成した際に、表面の凹凸が平坦化されることを防ぐことが可能となり、また、高いはっ水性および親水性を発現することが可能となるからである。
【００１４】
上記請求項１または請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載するように、上記高分子基材が、高分子基材表面に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより、上記高分子基材表面に微細な凹凸が形成される材料からなるものであることが好ましい。これにより、容易に高分子基材表面に微細な凹凸を形成することが可能となり、製造効率等の面から好ましいからである。
【００１５】
上記請求項３に記載の発明においては、請求項４に記載するように、上記高エネルギーの照射が、プラズマ照射であってもよく、また請求項５に記載するように、上記高エネルギーの照射が、紫外光照射であってもよい。これにより、上記分子基材における微細な凹凸の形成を簡易な工程で効率よく行うことが可能となるからである。
【００１６】
上記請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項６に記載するように、上記高分子基材が、延伸されたものであることが好ましい。上記高分子基材が未延伸の場合にも、ランダムな凹凸が形成されるため、はっ水性および親水性を高めることが可能であるが、延伸されることにより、規則的な配向が可能となり、表面全体に凹凸が規則的に形成されやすく、その凹凸により高はっ水性および高親水性を発現することが可能となるからである。
【００１７】
上記請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項７に記載するように、上記高分子基材が、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、またはポリカーボネート系樹脂であることが好ましい。上記高分子基材が、上記の樹脂であることにより、微細な表面凹凸の形成が容易であり、さらに加工が容易であることから、パターン形成体を様々な用途に使用することが可能となるからである。
【００１８】
上記請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項８に記載するように、上記高はっ水層が、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚＨ_αで示される有機シリコン系材料またはその重合膜からなるシリカ系有機膜であり、かつ上記高親水層が、酸化珪素膜とすることができる。上記高はっ水層が上記のシリカ系有機膜であることにより、高いはっ水性を有する高はっ水層とすることが可能となるからである。また、上記高親水層が、酸化珪素膜であることにより、高い親水性を有する膜とすることが可能となるからである。
【００１９】
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発明においては、請求項９に記載するように、上記シリカ系有機膜が、酸素原子の濃度が、Ｓｉ原子数１００に対して１００以下であり、上記酸化珪素膜が、酸素原子の濃度が、Ｓｉ原子数１００に対して１５０〜３００の範囲内であることが好ましい。上記シリカ系有機膜および上記酸化珪素膜における酸素原子の数が、それぞれ上記範囲内であることにより、上記シリカ系有機膜を高いはっ水性を有する膜、上記酸化珪素膜を高い親水性を有する膜とすることができ、濡れ性の大きく異なるパターン形成体とすることが可能となるからである。
【００２０】
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の発明においては、請求項１０に記載するように、上記シリカ系有機膜が、炭素原子の濃度が、Ｓｉ原子数１００に対して１００〜４００の範囲内であり、上記酸化珪素膜が、炭素原子の濃度が、Ｓｉ原子数１００に対して５０以下であることが好ましい。上記シリカ系有機膜および上記酸化珪素膜における炭素原子の数が、それぞれ上記範囲内であることにより、上記シリカ系有機膜をより高いはっ水性を有する膜、上記酸化珪素膜をより高い親水性を有する膜とすることができ、濡れ性の大きく異なるパターン形成体とすることが可能となるのである。
【００２１】
また、上記請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１１に記載するように、上記高はっ水層が、上記高分子基材に自己組織化単分子膜を吸着させるための吸着基を少なくとも一つ有し、かつ上記高分子基材上に自己組織化単分子膜を形成するように単分子で配向させる配向基を少なくとも一つ有する自己組織化単分子膜形成物質を原料として用いて形成された、自己組織化単分子膜であり、かつ上記高親水層が、上記自己組織化単分子膜における上記配向基がヒドロキシル基に置換されたヒドロキシル基置換膜であってもよい。上記高はっ水層が、上記自己組織化単分子膜であることにより、上記高分子基材上に上記凹凸を平坦化することなく、均一に膜を単分子で形成することが可能となり、高いはっ水性を有する高はっ水層とすることが可能となるのである。また、上記高親水層が、上記自己組織化単分子膜における配向基がヒドロキシル基に置換されたヒドロキシル基置換膜であることにより、均一に形成された高い親水性を有する高親水層とすることが可能となるのである。
【００２２】
上記請求項１１に記載の発明においては、請求項１２に記載するように、上記自己組織化単分子膜が、下記の一般式（１）で示される自己組織化単分子膜形成物質を原料として形成されたものであることが好ましい。
【００２３】
Ｒ^１ _αＸＲ^２ _β　　　（１）
（ここで、Ｒ^１は、炭素数１〜３０までのアルキル基あるいはアリール基（ベンゼン環）であり、炭素基は部分的に分岐鎖や多重結合を有するものも含まれる。また、炭素に結合する元素としてはフッ素や塩素等のハロゲン、水素あるいは窒素等も含まれる。また、Ｒ^２は、ハロゲン、または−ＯＲ^３（Ｒ^３は、炭素数１〜６のアルキル基、アリール基、またはアリル基である。ここで、炭素が酸素や水素だけでなく、ハロゲンや窒素と結合しているものも含まれる。）で示される置換基である。また、Ｘは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、ＣおよびＳからなる群から選択される一つの元素である。ここで、αおよびβは１以上であり、α＋βは２から４である。）
上記のような構造の自己組織化単分子膜形成物質が、自己組織化単分子膜を形成することが可能となるからである。
【００２４】
上記請求項１２に記載の発明においては、請求項１３に記載するように、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、および３−クロロプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される少なくとも一つの材料が、上記自己組織化単分子膜形成物質として用いられることが好ましい。上記自己組織化単分子膜形成物質が、上記の材料であることにより、高いはっ水性を有する高はっ水層を形成することが可能であり、また上記配向基を除去することにより、高い親水性を発現することが可能となるからである。
【００２５】
上記請求項１から請求項１３までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１４に記載するように、上記高はっ水層は、平面に形成した場合の水との接触角が７０〜１２０°の範囲内である材料で形成されており、上記高親水層は、平面に形成した場合に、水との接触角が７０°以下である材料で形成されていることが好ましい。上記高はっ水層および高親水層が、平面に形成した場合の水との接触角が、それぞれ上記範囲内である材料により形成されていることにより、上記パターン形成体を形成した際に、高いはっ水性および親水性を有するパターンからなるパターン形成体とすることが可能となるからである。
【００２６】
上記請求項１から請求項１４までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１５に記載するように、上記パターン形成体の高はっ水層における水との接触角が１２０°以上であり、かつ高親水層における水との接触角が１５°以下であることが好ましい。上記高はっ水層および高親水層の水との接触角が、それぞれ上記の範囲内であることにより、高いはっ水性および高い親水性を有する、優れたパターン形成体とすることが可能となるのである。
【００２７】
上記請求項１から請求項１５までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１６に記載するように、上記高はっ水層および上記高親水層の膜厚が１〜１５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記高はっ水層および高親水層の膜厚が上記範囲より薄い場合には、均一な層とすることが困難であり、また上記範囲より厚い場合には、上記凹凸を平坦化してしまう可能性があるからである。
【００２８】
上記請求項１から請求項１６までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項１７に記載するように、上記パターン形成体の表面粗さが、５〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記パターン形成体の表面粗さが、上記範囲内であることにより、はっ水性および親水性を高めることが可能となり、上記高はっ水層および上記高親水層の効果と、上記凹凸の両方の効果により、より高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体とすることが可能となるからである。
【００２９】
また本発明は、請求項１８に記載するように、高分子基材表面に、反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより表面粗さが５〜２００ｎｍの範囲内の凹凸を形成する凹凸形成工程と、上記凹凸を形成した高分子基材上に気相法により膜厚が１〜１５０ｎｍの範囲内である高はっ水層を形成する高はっ水層形成工程と、上記高はっ水層にパターン状に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより高親水層を形成する高親水層形成工程と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。
【００３０】
本発明によれば、上記凹凸形成工程を有することにより、上記高分子基材表面に凹凸が形成されることから、パターン形成体の表面の凹凸と、後工程で形成される高はっ水層および高親水層の両方の効果により、高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体とすることが可能となるのである。また、本発明においては、上記高はっ水層を形成する高はっ水層形成工程後に、上記高はっ水層にパターン状に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより、高親水層を形成する。これにより、容易に高はっ水層および高親水層を有するパターン形成体を低コストで、効率よく製造することが可能となるのである。
【００３１】
上記請求項１８に記載の発明においては、請求項１９に記載するように、上記凹凸形成工程が、酸素原子を含んだガスを用いるプラズマ処理による工程であってもよく、また請求項２０に記載するように、酸素含有雰囲気下での真空紫外光によるドライ処理による工程であってもよい。これにより、容易に上記高分子基材の表面に凹凸を形成することが可能であり、製造効率やコストの面からも好ましいからである。
【００３２】
上記請求項１８から請求項２０までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項２１に記載するように、上記高分子基材が延伸されたものであることが好ましい。上記高分子基材が延伸されたものであることにより、分子が規則的に配向しており、表面に凹凸を形成する際に、規則的に凹凸を形成することが可能となり、均一に高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体とすることが可能となるのである。
【００３３】
上記請求項１８から請求項２１までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項２２に記載するように、上記高はっ水層形成工程が、プラズマＣＶＤ法によりシリカ系有機膜を形成する工程であってもよい。上記はっ水層形成工程が、プラズマＣＶＤ法であることにより、上記凹凸形成工程において形成された高分子基材表面の凹凸を平坦化することなく、容易に均一なシリカ系有機膜を形成することが可能となるからである。
【００３４】
また、上記請求項１８から請求項２１までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項２３に記載するように、上記高はっ水層形成工程が、熱ＣＶＤ法により自己組織化単分子膜を形成する工程であってもよい。上記高はっ水層形成工程が、熱ＣＶＤ法であることにより、上記凹凸形成工程で形成された上記高分子基材表面の凹凸を平坦化することなく、上記高分子基材上に自己組織化単分子膜を均一に形成することが可能となるからである。
【００３５】
上記請求項１８から請求項２３までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項２４に記載するように、上記高親水層形成工程が、酸素原子を含んだガスを用いるプラズマ照射をする工程であってもよく、また請求項２５に記載するように、酸素含有雰囲気下での紫外光を照射する工程であってもよい。これにより、上記高はっ水層形成工程により形成された高はっ水層を、容易にパターン状に高親水層とすることが可能となり、製造効率やコストの面からも好ましいからである。
【００３６】
また、本発明は請求項２６に記載するように、上記請求項１から請求項１７までのいずれかの請求項に記載されたパターン形成体上の、高はっ水層および高親水層のパターンに沿って機能性部が配置されたことを特徴とする機能性素子を提供する。上記パターン形成体は、パターン状に形成された高はっ水層および高親水層を有していることから、このはっ水性および親水性を利用して、容易に機能性部をパターン状に形成した機能性素子とすることができるのである。
【００３７】
また、本発明は請求項２８に記載するように、上記請求項２７に記載の機能性素子において、上記機能性部が画素部であることを特徴とするカラーフィルタを提供する。本発明によれば、上記パターン形成体上がパターン状に形成された高はっ水層および高親水層を有していることから、例えばインクジェット法等により、容易に高親水層のみに画素部を形成することが可能となり、高精細なパターンを有するカラーフィルタとすることが可能となるのである。
【００３８】
さらに、本発明は請求項２９に記載するように、請求項２７に記載の機能性素子の機能性部が、金属配線であることを特徴とするプリント基板を提供する。本発明によれば、上記パターン形成体は、パターン状に形成された高はっ水層および高親水層を有していることから、例えばインクジェット法等により、容易に高親水層のみに金属コロイド溶液等を付着させることが可能となり、高精細なパターンを有するプリント基板とすることが可能となるのである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明は、表面に微細な凹凸を有する高分子基材上に形成された、高はっ水層および高親水層を有するパターン形成体およびその製造方法に関するものである。以下、これらについてわけて説明する。
【００４０】
１．パターン形成体
本発明におけるパターン形成体は、表面に微細な凹凸を有する高分子基材と、上記高分子基材上にパターン状に形成された高はっ水層および高親水層とを有することを特徴とするものである。本発明においては、表面に微細な凹凸を有する高分子基材上に、高はっ水層および高親水層を形成することにより、パターン形成体表面も凹凸を有する形状とすることが可能であり、その表面の凹凸および高はっ水層および高親水層の両方の効果により、高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体とすることが可能となるのである。以下、上記のパターン形成体の構成についてそれぞれ説明する。
【００４１】
（高分子基材）
まず、本発明のパターン形成体に用いられる高分子基材について説明する。本発明に用いられる高分子基材としては、表面に微細な凹凸を有する高分子基材であり、この微細な凹凸で親水性を発現することのできるものであれば、特にその樹脂の種類等は限定されるものではなく、用途に応じて透明なものであっても、不透明なものであってもよく、フィルム状であっても、板状であってもよく、さらに，ガラスやシリコンウエハーのような固体表面を高分子によりコーティングした基材でも良い。
【００４２】
本発明に使用できる高分子基材の種類として、具体的には
・エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン（ＰＯ）系樹脂、
・環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン系樹脂（ＡＰＯ）、
・ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン２、６−ナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系樹脂、
・ナイロン６、ナイロン１２、共重合ナイロン等のポリアミド系（ＰＡ）樹脂、
・ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）等のポリビニルアルコール系樹脂、
・ポリイミド（ＰＩ）系樹脂、
・ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）系樹脂、
・ポリサルホン（ＰＳ）系樹脂、
・ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）系樹脂、
・ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）系樹脂、
・ポリカーボネート（ＰＣ）系樹脂、
・ポリビニルブチラート（ＰＶＢ）系樹脂、
・ポリアリレート（ＰＡＲ）系樹脂、
・ポリスチレン系樹脂、
・エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＦＥＰ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル−共重合体（ＥＰＡ）等のフッ素系樹脂、
等を用いることができる。
【００４３】
また、上記に挙げた樹脂以外にも、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物によりなる樹脂組成物や、上記アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物よりなる樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等のオリゴマーを多官能アクリレートモノマーに溶解せしめた樹脂組成物等の光硬化性樹脂およびこれらの混合物等を用いることも可能である。さらに、これらの樹脂の１または２種以上をラミネート、コーティング等の手段によって積層させたものを基材として用いることも可能である。さらに，ガラスやシリコンウエハーのような固体表面にこれらの樹脂をコーティングした基材でも良い。
【００４４】
上記の高分子基材の中でも、特に高分子基材表面に反応性雰囲気下で、高エネルギーが照射されることにより、上記高分子基材表面に微細な凹凸が形成される材料であることが好ましく、中でもプラズマ照射、または紫外光照射されることにより、上記高分子基材表面に微細な凹凸が形成される材料であることが好ましい。これにより、上記の高分子基材表面の微細な凹凸を、プラズマ照射や紫外光照射により得ることが可能となり、製造効率やコストの面からも好ましいからである。
【００４５】
本発明においては、上記高分子基材が未延伸なものでも良いが，中でも延伸されたものであることが好ましい。上記高分子基材が延伸されることで，規則的な配向が可能となり、表面全体に凹凸が規則的に形成されやすく、その凹凸により高はっ水層および高親水層のはっ水性および親水性を高めることが可能となるからである。なお、未延伸の場合にも、ランダムな凹凸が形成されるため、はっ水性および親水性を高めることが可能となる。
【００４６】
具体的な延伸の方法としては、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、基材の流れ（縦軸）方向、または基材の流れ方向と直角（横軸）方向に延伸することにより延伸基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向および横軸方向にそれぞれ２〜１０倍が好ましい。
【００４７】
さらに、本発明の高分子基材は、上述した高分子基材の中でも特に、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、またはポリカーボネート系樹脂であることが好ましい。また、ポリエステル系樹脂の中でも特にポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートであることが好ましい。上記高分子基材が、これらの物質であることにより、微細な表面凹凸の形成が容易であり、さらに加工が容易である等の性質から、様々な用途に使用することが可能であり、パターン形成体を様々な用途に使用することが可能となるからである。
【００４８】
ここで、高分子基材の凹凸の形成方法や凹凸の形状等は特に限定されるものではないが、上記の高分子基材表面に形成された凹凸として、表面粗さが５〜２００ｎｍ、特に５〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記高分子基材表面の表面粗さが、上記範囲内であることにより、高いはっ水性および親水性を発現することが可能であるからである。
【００４９】
ここで、表面粗さ測定は，原子間力顕微鏡（セイコーインスツルメンツ社製；ＳＰＩ３８００Ｎ）を用いて、タッピングモードで測定された。
【００５０】
また、高分子基材表面への凹凸の形成方法として、上記高分子基材表面に微細な凹凸を形成することが可能な方法であれば、特に限定されるものではなく、例えば溶液処理等を用いることも可能であるが、本発明においては、反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することが好ましい。これにより、反応性雰囲気中のガスが励起されて高エネルギー状態となり、上記高分子基材表面の特定部位と反応することにより、上記高分子基材表面上に微細な凹凸を形成することが可能となるからである。
【００５１】
ここで、本発明でいう反応性雰囲気とは、上記高エネルギーの照射により活性化される物質を含有する雰囲気であり、上記高エネルギーの照射の方法により、異なるものであるが、具体的には、Ｏ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ_２、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｈ_２、Ｈｅ、Ｎ_２、Ａｒ等のガスの雰囲気を挙げることができ、中でも酸素原子を含んだガスであることが好ましい。
【００５２】
また、高エネルギーの照射の方法として、具体的には、プラズマ照射や、イオン照射、ラジカル照射、光照射等が挙げられ、中でもプラズマ照射および紫外光照射であることが好ましい。
【００５３】
本発明における上記微細な凹凸を形成する方法としては、上記の中でも酸素原子を含んだガスを用い、プラズマを照射するプラズマ処理、または酸素含有雰囲気下で真空紫外光を照射するドライ処理を用いることが好ましい。これにより、上記高分子基材表面に凹凸を形成するのと同時に、上記高分子基材表面に親水基を導入することが可能であり、親水基の導入された高分子基材上に後述する高はっ水層および高親水層を設けることにより、高はっ水層および高親水層と高分子基材との密着性が向上し、機械的特性の良好なパターン形成体とすることが可能となるからである。
【００５４】
（高はっ水層および高親水層）
次に、本発明に用いられる高はっ水層および高親水層について説明する。本発明に用いられる高はっ水層とは、高いはっ水性を有する層であり、高親水層とは、高い親水性を有する層である。上記高はっ水層および高親水層の水との接触角は、高はっ水層においては、上記高はっ水層を平面に形成した場合の水との接触角が７０〜１２０°、中でも９０〜１２０°の範囲内である材料で形成されているものであることが好ましく、上記高親水層においては、上記高親水層を平面に形成した場合の水との接触角が、７０°以下、中でも５０°以下である材料で形成されていることが好ましい。上記高親水層および高はっ水層の水との接触角が、それぞれ上記範囲内であることにより、上記パターン形成体を形成した際に、高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体とすることが可能となり、また高はっ水層および高親水層の濡れ性の差を大きなものとすることが可能となるからである。
【００５５】
また、上記高はっ水層を平面に形成した場合の水との接触角と、上記高親水層を平面に形成した場合の水との接触角との差が、２０°以上、中でも４０°以上あることが好ましい。これにより、上記パターン状に形成された高はっ水層および高親水層を、大きく濡れ性の異なるパターンとすることが可能となり、容易にこのパターンに沿って、機能性部を形成することが可能となるからである。
【００５６】
ここで、本発明における水との接触角は、協和界面化学社の接触角測定装置（型番ＣＡ−Ｚ）を用いて測定したものである。具体的には、被測定対象物の表面上に、純水を一滴（一定量）滴下させ、一定時間（１０秒間）経過後顕微鏡またはＣＣＤカメラを用いて水滴形状を観察し、物理的に接触角を求めた値である。
【００５７】
また、本発明に用いられる高はっ水層および高親水層における好適な膜厚は、１ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内、中でも１ｎｍ〜１００ｎｍ、特に１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００５８】
高はっ水層および高親水層の膜厚が、上記範囲より薄い場合は、例えば高はっ水層および高親水層が形成されない部分が生じる等、パターン形成体としての機能を発揮できない可能性が生じることから好ましくなく、上記範囲より膜厚を厚くした場合には、上記高分子基材上の凹凸を平坦化する可能性があり、またコストの面からも好ましくない。
【００５９】
本発明に用いられる高はっ水層および高親水層は、高いはっ水性を有する層と、高い親水性を有する層であれば、特に原料等は限定されるものではないが、高はっ水層および高親水層が下記の組み合わせである、二つの実施態様である場合が特に好ましい。一つは、高はっ水層が、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚＨ_αで示される有機シリコン系材料またはその重合膜からなるシリカ系有機膜であり、かつ高親水層が、酸化珪素膜である場合（以下、第一実施態様とする）であり、二つ目としては高はっ水層が、上記高分子基材に自己組織化単分子膜を吸着させるための吸着基を少なくとも一つ有し、かつ上記高分子基材上に自己組織化単分子膜を形成するように単分子で配向させる配向基を少なくとも一つ有する自己組織化単分子膜形成物質を原料として用いて形成された、自己組織化単分子膜であり、かつ高親水層が、上記自己組織化単分子膜における上記配向基がヒドロキシル基に置換されたヒドロキシル基置換膜である場合（以下、第二実施態様とする）である。以下、これらの各実施態様についてそれぞれ説明する。
【００６０】
（１）第一実施態様
まず、本発明に用いられる高はっ水層および高親水層の第一実施態様について説明する。本発明に用いられる高はっ水層および高親水層の第一実施態様は、高はっ水層が、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚＨ_αで示される有機シリコン系材料またはその重合膜からなるシリカ系有機膜であり、かつ高親水層が、酸化珪素膜である場合である。
【００６１】
上記高はっ水層および上記高親水層が、シリカ系有機膜および酸化珪素膜であることにより、シリカ系有機膜を上記高分子基材の全面に形成後、パターン状に高エネルギーを照射することにより、パターン状に酸化珪素膜を形成することができることから製造が容易であり、製造効率やコストの面からも好ましい。以下、シリカ系有機膜および酸化珪素膜について、それぞれわけて説明する。
【００６２】
（シリカ系有機膜）
まず、本実施態様に高はっ水層として用いられるシリカ系有機膜について説明する。本実施態様に用いられるシリカ系有機膜とは、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚＨ_αで示される有機シリコン系材料、またはその重合膜からなる膜であれば、特に限定されるものではないが、基材に対して熱的なダメージを与えずに形成できる点からＣＶＤ法により形成されたシリカ系有機膜であることが特に好ましいといえる。
【００６３】
本実施態様に用いられるシリカ系有機膜の材料として、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、テトラメチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、トリエチルシラン、トリエトキシシラン、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジエトキシジシロキサン、テトラキス（トリメチルシリル）シラン、テトラキス（ジメチルシロキシ）シラン、１，１，３，３−テトライソプロピルジシロキサン、１，１，３，３−テトライソプロピル−１，３−ジクロロジシロキサン、テトラエチルシラン、１，１，３，３−テトラエトキシ−１，３−ジメチルジシロキサン、テトラ−ｎ−ブチルシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメチルシラン、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、フェニルシラン、フェニルメチルシラン、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、フェニルジメチルシラン、フェニルジメチルエトキシシラン、フェニルジエトキシシラン、フェノキシトリメチルシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ペンタメチルジシロキサン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ｎ−オクチルシラン、オクチロキシトリメチルシラン、ｎ−オクチルメチルジエトキシシラン、７−オクテニルトリメトキシシラン、７−オクテニルジメチルシラン、オクタメチルトリシロキサン、１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、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−オクタデシルシラン、ｎ−オクタデシルメチルジエトキシシラン、ｎ−オクタデシルメチルジクロロシラン、ｎ−オクタデシルジメチルシラン、ｎ−オクタデシルジメチルメトキシシラン、メチルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、メチルトリス（メトキシエトキシ）シラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｎ−オクチルシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、３−メトキシプロピルトリメトキシシラン、メトキシメチルトリメチルシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソブチルメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメチルシラン、イソブチルジメチルシラン、イソブチルメチルシラン、３−ヒドロキシプロピルトリメチルシラン、ヒドロキシメチルトリメチルシラン、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、ヘキシルシラン、ヘキサフェニルジシロキサン、ヘキサフェニルジシラン、１，１，３，３，５，５−ヘキサメチルトリシロキサン、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエチルジシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、１，１，１，３，３，５，５−ヘプタメチルトリシロキサン、エチルトリメチルシラン、エチルトリメトキシシラン、２−エチルヘキシロキシトリメチルシラン、エチルジメチルシラン、エチルビス（トリメチルシロキシ）シラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ドデシルメチルジエトキシシラン、ドデカメチルペンタシロキサン、１，３−ジシラブタン、１，３−ジフェニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，２−ジフェニルテトラメチルジシラン、ジフェニルシランジオール、ジフェニルシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルメチルシラン、ジフェニルメチルメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、１，３−ジオクチルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジ−ｎ−オクチルテトラエトキシジシロキサン、１，２−ジメチル−１，１，２，２−テトラフェニルジシラン、１，３−ジメチルテトラメトキシジシロキサン、１，４−ジメチルジシリルエタン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジフェニルシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジエチルシラン、ジエチルメチルシラン、ジエチルジヘニルシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジ−ｔ−ブチルメチルシラン、ジベンジルジメチルシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、デカメチルテトラシロキサン、シクロトリメチレンジメチルシラン、シクロテトラメチレンジメチルシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンタメチレンジメチルシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、ｔ−ブチルジフェニルメトキシシラン、ｔ−ブトキシトリメチルシラン、ビス（トリメチルシリル）メタン、１，４−ビス（トリメチルシリル）ベンゼン、ビス（トリメチルシロキシ）メチルシラン、１，２−ビス（トリメチルシロキシ）エタン、１，３−ビス（トリメチルシロキシ）１，３−ジメチルジシロキサン、ビス（トリメトキシシリル）ヘキサン、ビス（トリエトキシシリル）オクタン、１，９−ビス（トリエトキシシリス）ノナン、ビス（トリエトキシシリル）エタン、１，４−ビス（ジメチルシリル）ベンゼン、ベンジロキシトリメチルシラン、ベンジルジメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、トリス（トリメチルシリル）シラン、トリス（トリメチルシロキシ）シラン、トリ−ｎ−プロピルシラン、トリフェニルシラン、トリフェニルエトキシシラン、トリオクチルシラン、トリイソプロポキシシラン、トリ−ｎ−ヘキシルシラン、トリエチルシラノール、トリメチルエトキシシラン等を好ましく用いることができる他、テトラメチルジシロキサン、ノルマルメチルトリメトキシシラン等の従来公知のものを、一種または二種以上用いることができる。
【００６４】
ここで、上記シリカ系有機膜が酸素原子を含有する膜である場合には、シリカ系有機膜中の酸素原子の濃度が、Ｓｉ原子数１００に対して１００以下、中でも５０以下であることが好ましい。酸素原子は、水分子と水素結合を容易に形成することから、上記シリカ系有機膜中に酸素原子を有することにより、水分子を引き寄せ、はっ水性が低下する原因となる。上記シリカ系有機膜において、酸素原子の濃度が上述した範囲内であることから、酸素原子によるはっ水性の低下を抑えることが可能となり、上記シリカ系有機膜をより高はっ水性を有するものとすることが可能となるからである。
【００６５】
また、上記シリカ系有機膜中の炭素原子の濃度が、Ｓｉ原子数１００に対して１００〜４００、特に１５０〜４００の範囲内であることが好ましい。これにより、上記シリカ系有機膜をより高いはっ水性を有する膜とすることが可能となるのである。
【００６６】
ここで、本実施態様のシリカ系有機膜における成分割合は、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で測定された値である。ＸＰＳによる分析法を以下説明する。真空中で固体表面にＸ線を照射すると、Ｘ線によりエネルギ−を与えられた表面原子から電子が飛散する。この電子は、Ｘ線などの光照射によって発生するため光電子と呼ばれ、この光電子は、元素固有のエネルギ−を有することから、エネルギ−分布を測定することにより元素の定性分析や定量分析が可能となる。また、表面から深いところで発生した光電子は、表面に出てくる前にそのエネルギーを失うため測定が困難であり、１０００ｅＶの運動エネルギーを有する電子の脱出深さは、数ｎｍ（数十原子層）であることから、最表面の情報を得ることが可能となる。さらに、深部を測定するためには、表面をアルゴン等のイオンによりスパッタリングする必要があり、元素の種類により選択的なスパッタリングが生じるので、定量の際には補正が必要となる。
【００６７】
（酸化珪素膜）
次に、本実施態様の高親水層に用いられる酸化珪素膜について説明する。本実施態様に用いられる酸化珪素膜は、上述したような親水性を有する酸化珪素膜であれば、製法等は特に限定されるものではないが、中でも上記シリカ系有機膜を上記高分子基材上の全面に形成後、所望のパターンで、高エネルギーを照射することにより酸化珪素膜をパターン状に形成する方法であることが好ましい。これにより、簡易な工程で製造することができ、製造効率やコストの面からも好ましいからである。
【００６８】
ここで、本実施態様に用いられる酸化珪素膜は、酸化珪素膜における酸素原子の濃度が、Ｓｉ原子数１００に対して１５０〜３００、中でも１８０〜２５０の範囲内であることが好ましい。上記酸化珪素膜中に酸素原子を有することにより、水分子を引き寄せ、親水性を向上させることが可能となるのである。また、この場合、Ｓｉ原子数を１００とした場合における、上述したシリカ系有機膜における酸素原子の濃度と、酸化珪素膜における酸素原子の濃度との差が、５０以上、中でも１３０以上あることが好ましい。これにより、上記シリカ系有機膜および酸化珪素膜によるパターンの濡れ性の差を大きくすることが可能となり、容易にこのパターンに沿って、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可能となるからである。
【００６９】
また、酸化珪素膜における炭素原子の濃度が、Ｓｉ原子数１００に対して５０以下、中でも２０以下の範囲内であることが好ましい。酸化珪素膜中において疎水性を示す炭素原子の濃度が上記範囲内であることにより、酸化珪素膜中の不純物を少なくすることが可能となり、より高い親水性を有する酸化珪素膜とすることが可能となるからである。また、この場合、Ｓｉ原子数を１００とした場合における、上述したシリカ系有機膜における炭素原子の濃度と、酸化珪素膜における炭素原子の濃度との差が、５０以上、中でも１３０以上あることが好ましい。これにより、上記シリカ系有機膜および酸化珪素膜によるパターンの濡れ性の差をより大きくすることが可能となるからである。
【００７０】
（２）第二実施態様
次に、本発明の高はっ水層および高親水層の第二実施態様について説明する。本発明の高はっ水層および高親水層の第二実施態様は、高はっ水層が、上記高分子基材に自己組織化単分子膜を吸着させるための吸着基を少なくとも一つ有し、かつ上記高分子基材上に自己組織化単分子膜を形成するように単分子で配向させる配向基を少なくとも一つ有する自己組織化単分子膜形成物質を原料として用いて形成された、自己組織化単分子膜であり、かつ高親水層が、上記自己組織化単分子膜における上記配向基がヒドロキシル基に置換されたヒドロキシル基置換膜であるものである。
【００７１】
上記高はっ水層および上記高親水層が、上記自己組織化単分子膜およびヒドロキシル基置換膜であることにより、上記自己組織化単分子膜を上記高分子基材の全面に形成後、パターン状に上述したような高エネルギーを照射することにより、パターン状に上記ヒドロキシル基置換膜を形成することができることから、製造工程が容易であり、製造効率やコストの面からも好ましい。以下、自己組織化単分子膜およびヒドロキシル基置換膜について、それぞれわけて説明する。
【００７２】
（自己組織化単分子膜）
まず、本実施態様に高はっ水層として用いられる自己組織化単分子膜について説明する。本実施態様に用いられる自己組織化単分子膜とは、固体／液体もしくは固体／気体界面で、有機分子同士が自発的に集合し、会合体を形成しながら自発的に単分子膜を形作っていく有機薄膜である。例として、ある特定の材料でできた基板を、その基板材料と化学的親和性の高い有機分子の溶液または蒸気にさらすと、有機分子は基板表面で化学反応し吸着する。その有機分子が、化学的親和性の高い官能基と、基板との化学反応を全く起こさないアルキル基との２つのパートからなり、親和性の高い官能基がその末端にある場合、分子は反応性末端が基板側を向き、アルキル基が外側を向いて吸着する。アルキル基同士が集合すると、全体として安定になるため、化学吸着の過程で有機分子同士は自発的に集合する。分子の吸着には、基板と末端官能基との間で化学反応が起こることが必要であることから、一旦基板表面が有機分子でおおわれ単分子膜ができあがると、それ以降は分子の吸着は起こらない。その結果、分子が密に集合し、配向性のそろった有機単分子膜ができる。このような膜を本実施態様においては、自己組織化単分子膜とする。ここで、上記の基板と結合する反応性末端基を吸着基、外側を向いて配向する基を配向基とする。
【００７３】
上記高はっ水層が上述したような自己組織化単分子膜であることにより、上述した高分子基材の凹凸に沿って、単分子で膜を形成することが可能であり、上記高分子基材の凹凸、および自己組織化単分子膜の配向基のはっ水性により高いはっ水性を有する層とすることが可能となるのである。
【００７４】
ここで、上記自己組織化単分子膜は、下記の一般式（１）で示される自己組織化単分子膜形成物質を原料として形成されたものであることが好ましい。
【００７５】
Ｒ^１ _αＸＲ^２ _β　　　（１）
（ここで、Ｒ^１は、炭素数１〜３０までのアルキル基あるいはアリール基（ベンゼン環）であり、炭素基は部分的に分岐鎖や多重結合を有するものも含まれる。また、炭素に結合する元素としてはフッ素や塩素等のハロゲン、水素あるいは窒素等も含まれる。また、Ｒ^２は、ハロゲン、または−ＯＲ^３（Ｒ^３は、炭素数１〜６のアルキル基、アリール基、またはアリル基である。ここで、炭素が酸素や水素だけでなく、ハロゲンや窒素と結合しているものも含まれる。）で示される置換基である。また、Ｘは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、ＣおよびＳからなる群から選択される一つの元素である。ここで、αおよびβは１以上であり、α＋βは２から４である。）
ここで、Ｒ^１は上述の配向基、Ｒ^２は上述の吸着基、Ｘは自己組織化単分子膜の核となる物質である。上記構造の物質が自己組織化単分子膜を形成するのである。
【００７６】
上記に示した自己組織化単分子膜形成物質の具体的な例として、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルメチルジエトキシシラン、オクタデシルジメチルメトキシシラン、オクタデシルメチルジメトキシシラン、オクタデシルメトキシジクロロシラン、オクタデシルメチルジクロロシラン、オクタデシルジメチル（ジメチルアミノ）シラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、ノニルクロロシラン、オクテニルトリクロロシラン、オクテニルトリメトキシシラン、オクチルメチルジクロロシラン、オクチルメチルジエトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ペンチルトリクロロシラン、フェネチルトリクロロシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェニルジクロロシラン、フェニルジエトキシシラン、フェニルエチルジクロロシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、テトラデシルトリクロロシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）ジメチルクロロシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリクロロシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリエトキシシラン、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルメチルジクロロシラン、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソブチルメチルジクロロシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキセニルトリクロロシラン、ヘキシルジクロロシラン、ヘキサデシルトリクロロシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリエトキシシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）メチルジクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）ジメチルクロロシラン、エイコシルトリクロロシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリクロロシラン、ドデシルメチルジクロロシラン、ドデシルジメチルクロロシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジメトキシメチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシラン、デシルメチルジクロロシラン、デシルトリクロロシラン、デシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルジメチルクロロシラン、シクロヘキシルメチルトリクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリクロロシラン、クロロフェニルトリクロロシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリクロロシランであることが好ましい。
【００７７】
本実施態様においては、中でもオクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ノニルクロロシラン、オクテニルトリクロロシラン、オクテニルトリメトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ペンチルトリクロロシラン、フェネチルトリクロロシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、テトラデシルトリクロロシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリクロロシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）トリエトキシシラン、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキセニルトリクロロシラン、ヘキサデシルトリクロロシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリクロロシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリエトキシシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリクロロシラン、エイコシルトリクロロシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリクロロシラン、ジメトキシメチル−３，３，３−トリフルオロプロピルシラン、デシルトリクロロシラン、デシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルジメチルクロロシラン、シクロヘキシルメチルトリクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリクロロシラン、クロロフェニルトリクロロシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリクロロシランが好ましく、特にオクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシランが好ましい。
【００７８】
（ヒドロキシル基置換膜）
次に、本実施態様に高親水層として用いられるヒドロキシル基置換膜について説明する。本実施態様に用いられるヒドロキシル基置換膜とは、上述した自己組織化単分子膜の上記配向基がヒドロキシル基に置換された層である。
【００７９】
上記高親水層が、ヒドロキシル基置換膜であることにより、上記自己組織化単分子膜を形成後、所望のパターンで、上述したような高エネルギーを照射することにより、ヒドロキシル基置換膜をパターン状に形成することが可能となることから、簡易な工程で形成することができ、製造効率やコストの面からも好ましい。
【００８０】
また、上記配向基がヒドロキシル基に置換されていることにより、高い親水性を有する膜とすることが可能となるのである。
【００８１】
なお、自己組織化単分子膜、および配向基等については、上述したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８２】
（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。本発明におけるパターン形成体は、上述した高分子基材上に、上述した高はっ水層および高親水層をパターン状に形成したものであれば、用途に合わせて透明であっても、不透明であってもよい。
【００８３】
また本発明においては、パターン形成体の表面粗さが５〜２００ｎｍ、中でも５〜１００ｎｍ，特に５〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましい。パターン形成体の表面粗さが上記の範囲内であることにより、表面の凹凸と高はっ水層および高親水層との両方の効果により、高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体とすることが可能となるからである。なお、ここでいう表面粗さは、上述した方法により測定されたものである。
【００８４】
また、本発明においては、上記パターン形成体の高はっ水層における水との接触角が、１２０°以上、中でも１３０°以上であり、かつ高親水層における水との接触角が、１５°以下、中でも１０°以下であることが好ましい。
【００８５】
上記高はっ水層および高親水層の水との接触角が、それぞれ上記の範囲内であることにより、高いはっ水性および高い親水性を有する、優れたパターン形成体とすることが可能となるのである。
【００８６】
また、上記高はっ水層の水との接触角と、上記高親水層の水との接触角との差が、１０５°以上、中でも１２５°以上あることが好ましい。これにより、上記高はっ水層および高親水層を、大きく濡れ性の異なるパターンとすることが可能となり、容易にこのパターンに沿って、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可能となるからである。
【００８７】
なお、ここでいう水との接触角の測定方法は、上述した方法により測定されたものである。
【００８８】
２．パターン形成体の製造方法
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、高分子基材表面に、反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより表面粗さが５〜２００ｎｍの範囲内の凹凸を形成する凹凸形成工程と、上記凹凸を形成した高分子基材上に気相法により膜厚が１〜１５０ｎｍの範囲内である高はっ水層を形成する高はっ水層形成工程と、上記高はっ水層にパターン状に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより高親水層を形成する高親水層形成工程とを有することを特徴とするものである。
【００８９】
本発明によれば、上記凹凸形成工程を有することにより、上記高分子基材表面に凹凸が形成されることから、パターン形成体の表面の凹凸と、高はっ水層および高親水層の両方の効果により、高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体とすることが可能となるのである。また、本発明においては、上記高はっ水層を形成する高はっ水層形成工程後に、上記高はっ水層にパターン状に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより、高親水層をパターン状に形成する高親水層形成工程を有する。これにより、容易に高親水層をパターン状に形成することが可能であり、高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体を低コストで、効率よく製造することが可能となるのである。以下、上述したようなパターン形成体の製造方法について、詳しく説明する。
【００９０】
（凹凸形成工程）
まず、本発明の凹凸形成工程について説明する。本発明における凹凸形成工程は、高分子基材表面に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより、表面粗さが５〜２００ｎｍ、中でも５〜１００ｎｍ，特に５〜５０ｎｍの範囲内の凹凸を形成する工程である。なお、ここでいう表面粗さは、上述した方法により測定されたものである。
【００９１】
本発明における高分子基材表面粗さが、上記範囲内であることにより、高いはっ水性および親水性を発現することが可能であり、さらに後述する高はっ水層形成工程および高親水層形成工程により、高分子基材上に高はっ水層および高親水層を形成した際にも、高はっ水層および高親水層により平坦化される可能性が少ない。
【００９２】
また、本発明に用いられる高分子基材は、凹凸の形成が可能な樹脂基材であれば、特に限定されるものではなく、中でも、均一な凹凸が形成可能であるという面から、上記高分子基材が延伸されたものであることが好ましい。本発明における高分子基材の種類や、延伸の具体的な方法は、パターン形成体の高分子基材の項で述べたものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９３】
本発明の凹凸形成工程において用いられる反応性雰囲気下における高エネルギーの照射とは、上記高分子基材表面に微細な凹凸を形成することが可能な方法であれば、特に限定されるものではない。これにより、上記高分子基材表面に微細な凹凸を容易に形成することが可能となるからである。
【００９４】
なお、上記反応性雰囲気下における高エネルギーの照射については、上述したパターン形成体の高分子基材の項で述べたものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９５】
ここで、本発明においては、上述した反応性雰囲気下における高エネルギーの照射の中でも酸素原子を含んだガスを用いるプラズマ処理、または酸素含有雰囲気下での真空紫外光によるドライ処理を用いることが好ましい。
【００９６】
上記凹凸形成工程に、例えば酸素原子を含んだガスを用いるプラズマ処理を用いることによって、高分子基材表面に凹凸を形成するのと同時に、プラズマ中の酸素と高分子基材表面において反応が行われ、高分子基材表面に−ＯＨ基が導入することが可能となるからである。ここで、酸素原子を含んだガスとは、例としてＮＯ_２、ＣＯ_２、またはＯ_２等のガスである。
【００９７】
また、上記の酸素原子を含んだガスを用いるプラズマ処理の中でも、本発明においては、特に酸素プラズマ処理を用いることが好ましい。酸素プラズマ処理とは、具体的には酸素プラズマにより分解生成された活性な分子、ここでは活性酸素種（原子および分子を含む広義のラジカル）による化学的効果と基材表面に形成されるイオン・シースで加速されたイオンによる物理的効果とその相乗効果による処理方法であることから、効率よく処理を行うことが可能であり、製造効率やコストの面からも好ましい。
【００９８】
また、上記凹凸形成工程に、例えば上記酸素含有雰囲気下での真空紫外光によるドライ処理を用いた場合には、上記高分子基材中のＣ−Ｃ結合やＣ−Ｈ結合が真空紫外光により励起され、切断されることによりラジカルが生成する。このラジカルはさらに、雰囲気中の残留酸素が真空紫外光によって励起されて発生した原子状酸素と反応し、上記高分子基材表面の一部が分解して微細な凹凸が形成されるのと同時に、高分子基材表面に−ＯＨ基が導入されるのである。
【００９９】
ここで上記真空紫外光照射における圧力は、１Ｐａ〜１５００Ｐａ、中でも１０Ｐａ〜１０００Ｐａの範囲内であることが好ましい。これにより、効率的に上記の反応が進むことから、製造効率やコスト等の面からも好ましいからである。
【０１００】
上述した方法により、上記高分子基材表面に、微細な凹凸が形成されるのと同時に、高分子基材表面に−ＯＨ基が導入されることにより、高分子基材表面と後述する高はっ水層形成工程および高親水層形成工程により形成される高はっ水層および高親水層との密着性を向上させることができ、高いはっ水性および親水性を有するパターン形成体を製造することが可能となるのである。
【０１０１】
（高はっ水層形成工程）
次に、本発明における高はっ水層形成工程について説明する。本発明における高はっ水層形成工程は、上述した凹凸形成工程により凹凸が形成された高分子基材上に、気相法により、厚さが１〜１５０ｎｍ、好ましくは１〜１００ｎｍ、特に１〜５０ｎｍの範囲内である高はっ水層を形成する工程である。
【０１０２】
本発明のパターン形成体における高はっ水層形成工程は、高いはっ水性を有する層を形成する工程であれば、特に限定されるものではないが、中でもプラズマＣＶＤ法により、シリカ系有機膜を形成する工程、または熱ＣＶＤ法により自己組織化単分子膜を形成する工程であることが好ましい。以下、これらの工程について、わけて説明する。
【０１０３】
（１）プラズマＣＶＤ法によりシリカ系有機膜を形成する工程
まず、本発明におけるプラズマＣＶＤ法によりシリカ系有機膜を形成する工程について説明する。
【０１０４】
プラズマＣＶＤ法は、高分子基材に熱的ダメージが加わらない程度の低温（およそ−１０〜２００℃程度の範囲）で所望の材料を成膜でき、さらに原料ガスの種類・流量、成膜圧力、投入電力によって、得られる膜の種類や物性を制御できるという利点がある。これにより、上述した高分子基材等に熱的ダメージを与える可能性が少なく、本発明においては、上述した凹凸形成工程により形成された高分子基材の表面の凹凸を平坦化する可能性が少ないことから、上記高分子基材として例えば熱的耐性の弱い高分子基材等を使用することが可能となり、種々の用途に使用できるパターン形成体とすることが可能となる。
【０１０５】
本発明における具体的な成膜方法としては、まず成膜時の基材の温度が−２０〜１００℃の範囲内、好ましくは−１０〜５０℃の範囲内とする。次に原料ガスとして下記のいずれかの材料を用い、プラズマＣＶＤ装置のプラズマ発生手段における単位面積当たりの投入電力をシリカ系有機膜が形成可能な大きさで設定し、成膜圧力をパーティクルの発生がない程度の高い圧力（５０〜３００ｍＴｏｒｒ）の範囲で設定する。また、マグネット等プラズマの閉じ込め空間を形成しその反応性を高めることにより、その効果がより高く得られる。
【０１０６】
有機珪素化合物ガスとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、テトラメチルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、トリエチルシラン、トリエトキシシラン、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１，１，３，３−テトラメチル−１，３−ジエトキシジシロキサン、テトラキス（トリメチルシリル）シラン、テトラキス（ジメチルシロキシ）シラン、１，１，３，３−テトライソプロピルジシロキサン、１，１，３，３−テトライソプロピル−１，３−ジクロロジシロキサン、テトラエチルシラン、１，１，３，３−テトラエトキシ−１，３−ジメチルジシロキサン、テトラ−ｎ−ブチルシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメチルシラン、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、フェニルシラン、フェニルメチルシラン、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、フェニルジメチルシラン、フェニルジメチルエトキシシラン、フェニルジエトキシシラン、フェノキシトリメチルシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ペンタメチルジシロキサン、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ｎ−オクチルシラン、オクチロキシトリメチルシラン、ｎ−オクチルメチルジエトキシシラン、７−オクテニルトリメトキシシラン、７−オクテニルジメチルシラン、オクタメチルトリシロキサン、１，１，３，３，５，５，７，７−オクタメチルテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、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−オクタデシルシラン、ｎ−オクタデシルメチルジエトキシシラン、ｎ−オクタデシルメチルジクロロシラン、ｎ−オクタデシルジメチルシラン、ｎ−オクタデシルジメチルメトキシシラン、メチルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、メチルトリス（メトキシエトキシ）シラン、メチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｎ−オクチルシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、３−メトキシプロピルトリメトキシシラン、メトキシメチルトリメチルシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソブチルメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメチルシラン、イソブチルジメチルシラン、イソブチルメチルシラン、３−ヒドロキシプロピルトリメチルシラン、ヒドロキシメチルトリメチルシラン、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、ヘキシルシラン、ヘキサフェニルジシロキサン、ヘキサフェニルジシラン、１，１，３，３，５，５−ヘキサメチルトリシロキサン、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエチルジシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、１，１，１，３，３，５，５−ヘプタメチルトリシロキサン、エチルトリメチルシラン、エチルトリメトキシシラン、２−エチルヘキシロキシトリメチルシラン、エチルジメチルシラン、エチルビス（トリメチルシロキシ）シラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ドデシルメチルジエトキシシラン、ドデカメチルペンタシロキサン、１，３−ジシラブタン、１，３−ジフェニル−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，２−ジフェニルテトラメチルジシラン、ジフェニルシランジオール、ジフェニルシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルメチルシラン、ジフェニルメチルメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、１，３−ジオクチルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジ−ｎ−オクチルテトラエトキシジシロキサン、１，２−ジメチル−１，１，２，２−テトラフェニルジシラン、１，３−ジメチルテトラメトキシジシロキサン、１，４−ジメチルジシリルエタン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジフェニルシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジエチルシラン、ジエチルメチルシラン、ジエチルジヘニルシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジ−ｔ−ブチルメチルシラン、ジベンジルジメチルシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、デカメチルテトラシロキサン、シクロトリメチレンジメチルシラン、シクロテトラメチレンジメチルシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンタメチレンジメチルシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン、ｔ−ブチルジフェニルメトキシシラン、ｔ−ブトキシトリメチルシラン、ビス（トリメチルシリル）メタン、１，４−ビス（トリメチルシリル）ベンゼン、ビス（トリメチルシロキシ）メチルシラン、１，２−ビス（トリメチルシロキシ）エタン、１，３−ビス（トリメチルシロキシ）１，３−ジメチルジシロキサン、ビス（トリメトキシシリル）ヘキサン、ビス（トリエトキシシリル）オクタン、１，９−ビス（トリエトキシシリス）ノナン、ビス（トリエトキシシリル）エタン、１，４−ビス（ジメチルシリル）ベンゼン、ベンジロキシトリメチルシラン、ベンジルジメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、トリス（トリメチルシリル）シラン、トリス（トリメチルシロキシ）シラン、トリ−ｎ−プロピルシラン、トリフェニルシラン、トリフェニルエトキシシラン、トリオクチルシラン、トリイソプロポキシシラン、トリ−ｎ−ヘキシルシラン、トリエチルシラノール、トリメチルエトキシシラン等の従来公知のものを、一種または二種以上用いることができる。
【０１０７】
中でも、高いはっ水性を有するシリカ系有機膜を形成する目的から、特に分子内に炭素−珪素結合を多くもつ有機珪素化合物が好適に用いられる。具体的には、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリエチルシラン、トリメチルシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソブチルメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメチルシラン、イソブチルジメチルシラン、イソブチルメチルシラン、エチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン等を挙げることができ、中でも分子内に炭素−珪素結合を多く有するヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ；（ＣＨ_３）_３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ_３）_３）、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ；（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＯＳｉＨ（ＣＨ_３）_２）、テトラメチルシラン（ＴＭＳ；Ｓｉ（ＣＨ_３）_４）、ヘキサメチルジシラザンが好ましいといえる。
【０１０８】
このように、原料ガスのうち有機珪素化合物ガスとして炭素−珪素結合を多く有する有機化合物を用い、さらに上述したような開始時の基材の温度、原料ガスの流量比、さらにはプラズマ発生手段における投入電力、成膜圧力を上述した範囲内とすることにより、より優れたはっ水性膜が得られるのは、有機珪素化合物ガスの分解性が低く、膜中にアルキル基等の炭素が取り込まれやすくなるからであると考えられる。
【０１０９】
（２）熱ＣＶＤ法により自己組織化単分子膜を形成する工程
次に、本発明における熱ＣＶＤ法により自己組織化単分子膜を形成する工程について説明する。
【０１１０】
本発明において、自己組織化単分子膜を形成する工程が、熱ＣＶＤ法であることにより、熱ＣＶＤ法では、原料となる物質を気化し、基材上に均一になるように材料を送り込み、酸化、還元、置換等の反応を行わせることから、上記高分子基材の凹凸上にも均一に自己組織化単分子膜を形成することが可能であり、上記高分子基材表面に形成された凹凸を平坦化することなく、高はっ水層を形成することが可能である。
【０１１１】
本発明における熱ＣＶＤ法の好ましい成膜条件としては、上述した高分子基材の耐熱温度以下であれば、高ければ高いほどよいが、５０℃〜２００℃の範囲内であることが好ましい。また、反応系中に水分、あるいは酸素が含まれることが、上記自己組織化単分子膜形成物質のアルコキシ基の加水分解反応がより促進され、基材との反応性が高くなることから好ましい。
【０１１２】
本発明における熱ＣＶＤ法による自己組織化単分子膜の材料としては、上述したパターン形成体の高はっ水層の自己組織化単分子膜の記載と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１３】
（高親水層形成工程）
次に、本発明における高親水層形成工程について説明する。本発明における高親水層形成工程は、上述した高はっ水層形成工程により形成された高はっ水層に所望のパターン状に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより、高親水層をパターン状に形成する工程である。
【０１１４】
本発明の高親水層形成工程は、上述した高はっ水層形成工程により所望のパターン状に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより、高はっ水層を親水性にすることが可能であれば、方法等は特に限定されるものではない。
【０１１５】
なお、上記反応性雰囲気下における高エネルギーの照射については、上述したパターン形成体の高分子基材の項で述べたものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１６】
ここで、本発明においては、中でも酸素原子を含んだガスを用いるプラズマを照射する方法、または酸素含有雰囲気下での紫外光を照射する方法を用いることが好ましい。
【０１１７】
酸素原子を含んだガスを用いるプラズマを照射する方法によれば、上記プラズマ中の酸素と上記高はっ水層表面において反応が行われ、高はっ水層表面に−ＯＨ基が導入され、上記高はっ水層表面を高親水層とすることが可能となるのである。ここで、酸素原子を含んだガスとは、例えばＮＯ_２、ＣＯ_２、Ｏ_２等のガスが挙げられる。
【０１１８】
また、酸素含有雰囲気下での紫外光を照射する方法によれば、例えば、上記高はっ水層がシリカ系有機膜である場合に、上記シリカ系有機膜に真空紫外光を照射した場合、雰囲気中の残留酸素が真空紫外光によって励起されて、上述したシリカ系有機膜中のＳｉ−Ｃ結合を攻撃し、炭素が酸素に置換されて、Ｓｉ−Ｏ結合が形成される。これにより、上記シリカ系有機膜の表面に酸素が導入され、表面にヒドロキシル基を有する膜となり、高い親水性を有する高親水層を形成することができるのである。
【０１１９】
また、例えば上記高はっ水層が、自己組織化単分子膜である場合、上記自己組織化単分子膜に真空紫外光を照射した場合、上記配向基は上述したような有機物等により構成されており、上記配向基中のＣ−Ｃ結合やＣ−Ｈ結合が励起され、切断されることによりラジカルが生成する。このラジカルはさらに、雰囲気中の残留酸素が真空紫外光によって励起されて発生した原子状酸素と反応し、有機成分は分解し、水や二酸化炭素となって除去される。また、上記自己組織化単分子膜の骨格を形成する物質は上述したような珪素等であることから、光照射によって除去されずに酸化され、表面はヒドロキシル基を有する構造とすることができるのである。
【０１２０】
ここで上記真空紫外光照射における圧力は、１Ｐａ〜１５００Ｐａ、中でも１０Ｐａ〜１０００Ｐａの範囲内であることが好ましい。これにより、効率的に上記の反応が進むことから、製造効率やコスト等の面からも好ましいからである。
【０１２１】
また、上記高エネルギーをパターン状に照射する方法としては、高親水層を形成する領域のみに高エネルギーを照射することができる方法であれば、レーザ等を用いてパターン状に描画照射する方法や、高エネルギーを遮断することが可能であり、かつ高エネルギーを遮断する部分のみに形成された材料からなるマスク等を用いる方法であってもよく、フォトマスクのように、必要な部分のみ高エネルギーを透過させるものを用いる方法であってもよい。
【０１２２】
３．機能性素子
次に、本発明の機能性素子について説明する。本発明の機能性素子は、上述したパターン形成体のパターン状に形成された高はっ水層および高親水層の水との接触角の差を利用して、このパターンに沿って機能性部が形成された機能性素子であれば特に限定されるものではなく、具体的にはカラーフィルタやプリント基板、印刷版等が挙げられる。
【０１２３】
本発明によれば、上記パターン形成体は、上記高はっ水層および高親水層がパターン状に形成されており、この高はっ水層および高親水層の水との接触角が大きく異なることから、この親水性およびはっ水性を利用して、上記高親水層および高はっ水層のパターンに沿って、目的とするパターン状に、様々な機能性部を形成することが可能となるのである。
【０１２４】
本発明においては、上記機能性素子の中でもカラーフィルタおよびプリント基板であることが好ましい。
【０１２５】
上記機能性素子がカラーフィルタである場合、上記パターン形成体の高親水層が、カラーフィルタの画素部のパターン状に形成されており、画素部を形成する領域以外の部分に、高はっ水層が形成されていることにより、例えばインクジェット法等を用いて、容易に高い親水性を有する高親水層のみに画素部用インキを付着させることが可能となり、高精細な画素部を有するカラーフィルタとすることが可能となるからである。
【０１２６】
また、上記機能性素子が、プリント基板である場合、上記パターン形成体の高親水層が、金属配線を形成するパターン状に形成されており、金属配線を形成する領域以外の部分に、高はっ水層が形成されていることにより、例えば金属コロイド溶液等をディップコートやノズル吐出法等により、高親水層上にのみ付着させることが可能となり、容易に目的とするパターン状に高精細に金属配線を形成することが可能となり、製造効率やコストの面等からも優れたプリント基板とすることが可能となるのである。
【０１２７】
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。
【０１２８】
ここで、上記のパターン形成体の製造方法については、高分子基材上に凹凸を形成後、高はっ水層を形成し、その高はっ水層上に反応性雰囲気下で高エネルギーを照射することにより高親水層を形成する方法についてのみ記載したが、本発明のパターン形成体の製造方法は、これに限定されるものではない。
【０１２９】
例えば、上述した方法により高分子基材表面に凹凸を形成後、上記高分子基材上に親水性である上記酸化珪素膜の高親水層を形成し、その高親水層上にパターン状に形成された銅マスク等のマスクを用いて、パターン状に上記シリカ系有機膜を形成することにより、上記パターン形成体としたものであってもよい。またこの場合、上記高はっ水層を形成後、高親水層をパターン状に形成する方法であってもよい。
【０１３０】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
【０１３１】
［実施例１］
（表面凹凸形成）
ＰＥＴ基材を容量結合型高周波プラズマ装置を用い下記の方法により、酸素プラズマを照射した。まず、ＰＥＴ基材をチャンバー中に設置した後，減圧手段により反応チャンバー内を１．０×１０^−４Ｐａ以下まで真空にした。基材には１２μｍ−ＰＥＴ（ユニチカ（株）社製）を使用した。次いで、酸素原子を含むガスとして酸素ガスを用い，チャンバー中に５Ｐａ導入した。プラズマ生成には１３．５６ＭＨｚの高周波を用いた。１００Ｗの電力で，１０分間酸素プラズマ照射を実施した。プラズマ照射後のＰＥＴ表面の平均二乗粗さは約１０ｎｍであった。表面粗さの測定は、原子間力顕微鏡（セイコーインスツルメンツ社製；ＳＰＩ３８００Ｎ）を用いて、タッピングモードで測定された。
【０１３２】
（熱ＣＶＤ工程による自己組織化単分子膜成膜）
上述した酸素プラズマ照射されたＰＥＴ基材と、ガラス容器に入れたオクタデシルトリメトキシシラン（東京化成工業（株）社製　００２５６）約２ｃｃを、テフロン（登録商標）容器内に設置し、１００℃のオーブン中に３時間放置し、熱ＣＶＤによる自己組織化単分子膜（以下、ＯＤＳ−ＳＡＭと略称する。）形成を行った。
【０１３３】
ＯＤＳ−ＳＡＭ成膜後、水滴接触角および膜厚を測定したところ、水との接触角が約１５０°であり、膜厚は１．８ｎｍであった。ＳＡＭ成膜前の水滴接触角が１０°以下であったので、熱ＣＶＤにより、ＳＡＭが形成されていることがわかった。
【０１３４】
なお、この水との接触角の測定方法は、協和界面化学社の接触角測定装置（型番ＣＡ−Ｚ）を用い、被測定対象物の表面上に、純水を一滴（一定量）滴下させ、一定時間経過後、ＣＣＤカメラを用いて水滴形状を観察し、物理的に接触角を求める方法を用いた。
【０１３５】
上記で作製したＳＡＭコーティング膜を，１７２ｎｍの中心波長を有する真空紫外光（ＶＵＶ）照射装置を備えたチャンバー中に導入し，１ｍｍ角のパターンを有する銅マスクを設置し，１０００Ｐａにて２０分間露光した。露光後，水滴接触角を測定したところ，露光部の接触角が１０°以下であったので，ＶＵＶ照射により，ＳＡＭ配向基が除去され，親水基が導入されていることがわかった。
【０１３６】
［実施例２］
（表面凹凸形状形成）
実施例１と同様にしてＰＥＴ上に凹凸を形成した。
【０１３７】
（プラズマＣＶＤ工程によるシリカ系有機膜成膜）
プラズマ処理工程に引き続き，シリカ系有機薄膜を容量結合型高周波プラズマＣＶＤにより成膜した。プラズマ処理工程後，再度チャンバー内の真空度を１．０×１０^−４Ｐａ以下にした後，原料ガスを反応チャンバー内に導入した。原料ガスとしては、有機珪素化合物としてテトラメチルシラン（チッソ株式会社製、商品名：Ｔ２０５０）を用いた。チャンバー全圧が１０Ｐａとなるように圧力を調整した。プラズマ生成、原料分解には１３．５６ＭＨｚの高周波を用いた。成膜時間１０秒間、２００Ｗの電力でシリカ系薄膜を成膜した。成膜中，基材表面温度は５０℃以下であった。シリカ系薄膜成膜後、水との接触角が約１５０°であった。
【０１３８】
上記で作製したシリカ系有機薄膜を，１７２ｎｍの中心波長を有する真空紫外光（ＶＵＶ）照射装置を備えたチャンバー中に導入し，１ｍｍ角のパターンを有する銅マスクを設置し，１０００Ｐａにて２０分間露光した。露光後，水滴接触角を測定したところ，露光部の接触角が１０°以下であったので，ＶＵＶ照射により，親水基が導入されていることがわかった。
【０１３９】
［実施例３］
（表面凹凸形状形成）
実施例１と同様にしてＰＥＴ上に凹凸を形成した。
【０１４０】
（プラズマＣＶＤ工程による親水層形成）
プラズマ処理工程に引き続き，ＰＥＴ基材上に，酸化珪素膜を容量結合型高周波プラズマＣＶＤにより成膜した。プラズマ処理工程の真空度を維持したまま，原料ガスを反応チャンバー内に導入した。原料ガスとしては、有機珪素化合物としてテトラメトキシシランを用い、酸素原子を含むガスとして酸素ガスを用いた。テトラメトキシシラン分圧と酸素分圧比を１：２とし、全圧が１０Ｐａとなるように反応チャンバー内に導入した。プラズマ生成、原料分解には１３．５６ＭＨｚの高周波を用いた。成膜時間２０秒間、２００Ｗの電力でシリカ膜を成膜した。成膜中，基材表面温度は５０℃以下であった。成膜後，水滴接触角を測定したところ，水との接触角が１０°以下であった。
【０１４１】
（プラズマＣＶＤ工程によるシリカ系有機膜成膜）
親水層形成工程に引き続き，親水層を１ｍｍ角のパターンを有する銅マスクにてマスクした後，シリカ系有機薄膜を容量結合型高周波プラズマＣＶＤにより成膜した。親水層形成後，再度チャンバー内の真空度を１．０×１０^−４Ｐａ以下にした後，原料ガスを反応チャンバー内に導入した。原料ガスとしては、有機珪素化合物としてテトラメチルシラン（チッソ株式会社製、商品名：Ｔ２０５０）を用いた。チャンバー全圧が１０Ｐａとなるように圧力を調整した。プラズマ生成、原料分解には１３．５６ＭＨｚの高周波を用いた。成膜時間１０秒間、２００Ｗの電力でシリカ系薄膜を成膜した。成膜中，基材表面温度は５０℃以下であった。シリカ系薄膜成膜後、マスクされていない部分の水滴接触角を測定したところ、水との接触角が約１５０°であった。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明によれば、表面に微細な凹凸を有する高分子基材上に、高はっ水層および高親水層が形成されていることから、この微細な凹凸と、高はっ水層および高親水層との両方の効果により、高いはっ水性および親水性を有するパターンからなるパターン形成体とすることが可能となるのである。また、上記の高いはっ水性および親水性を有する高はっ水層および高親水層が、パターン状に形成されており、このパターンに沿って機能性部を形成することにより、様々な機能性素子に用いることが可能なパターン形成体とすることが可能となるのである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern formed body having high water repellency and high hydrophilicity formed on a resinous substrate, which can be used for a color filter, a printed board, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of manufacturing a pattern formed body for forming various patterns such as designs, images, characters, and circuits on a base material, various methods have been manufactured.
[0003]
For example, taking printing as an example, a lithographic printing plate used for lithographic printing, which is a type of printing method, is a lithographic plate having a pattern consisting of a lipophilic portion that receives ink and a portion that does not receive printing ink. The lithographic printing plate is used to form an image of the ink to be printed on the lipophilic site, and the formed image is transferred to paper or the like for printing. In such printing, a pattern, such as a character or a figure, is formed on a printing plate precursor to produce a printing plate as a pattern forming body, and the printing plate is mounted on a printing machine for use. Many printing plate precursors for offset printing, which are typical lithographic printing plates, have been proposed.
[0004]
A printing plate for offset printing is manufactured by exposing and developing the printing plate precursor through a mask with a pattern, or by directly exposing the plate by electrophotography and making a plate on the printing plate precursor. can do. An electrophotographic offset printing plate precursor is provided with a photoconductive layer mainly composed of photoconductive particles such as zinc oxide and a binder resin on a conductive base material, and is exposed by an electrophotographic method as a photoconductor. An offset original plate, that is, a pattern-formed body is obtained by forming a highly lipophilic image on the surface of a photoreceptor, and subsequently treating the non-image portion with a desensitizing solution to make the non-image portion hydrophilic. The hydrophilic portion is immersed in water or the like to make it oleophobic, and the lipophilic image portion receives the printing ink and is transferred to paper or the like. However, various post-exposure treatments such as treatment with a desensitizing solution are required for pattern formation.
[0005]
In addition, a method has been proposed for producing a lithographic printing plate precursor using a heat mode recording material capable of forming a pattern composed of a portion having high acceptability for ink and a portion having ink repellency by laser irradiation. I have. The heat mode recording material has the characteristic that a printing plate can be manufactured simply by forming an image with a laser beam without the need for a process such as development, but the intensity of the laser is adjusted, and the quality is changed by the laser. There are problems in the treatment of residues such as solid materials and the printing durability.
[0006]
In addition, as a method of forming a high-definition pattern, a photoresist layer applied on a substrate is subjected to pattern exposure, and after exposure, the photoresist is developed and further etched, or a substance having a functional property in the photoresist. There has been known a method of manufacturing a pattern-formed body by photolithography, for example, by directly forming a target pattern by exposing a photoresist using a photoresist.
[0007]
The formation of high-definition patterns by photolithography includes forming colored patterns for color filters used in liquid crystal display devices, forming microlenses, manufacturing fine electric circuit boards, and manufacturing chrome masks used for pattern exposure. However, depending on these methods, it is necessary to use a photoresist, develop with a liquid developer after exposure, or perform etching, so that there is a problem that it is necessary to treat a waste liquid. In addition, when a functional material is used as a photoresist, there is a problem that the photoresist is deteriorated by an alkaline solution or the like used at the time of development.
[0008]
A high-definition pattern such as a color filter is also formed by printing or the like, but the pattern formed by printing has problems such as positional accuracy, and it is difficult to form a high-precision pattern. .
[0009]
Note that no prior art document relating to the present invention has been found.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, it is desired to provide a pattern forming body which can be manufactured by a simple process and has a pattern having a large difference in wettability.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention, as described in claim 1, has a polymer substrate having fine irregularities on the surface, and a high water-repellent layer and a high hydrophilic layer formed in a pattern on the polymer substrate. A pattern forming body is provided.
[0012]
According to the present invention, a high water repellent layer and a high hydrophilic layer are formed on a polymer substrate having fine irregularities on the surface. By both effects of the hydrophilic layer and the hydrophilic layer, it is possible to form a pattern formed body having a pattern having high water repellency and hydrophilicity. In addition, the high water-repellent layer and the high hydrophilic layer having high water repellency and hydrophilicity are formed in a pattern, and by forming a functional portion along the pattern, various functionalities are obtained. This makes it possible to obtain a pattern formed body that can be used for an element.
[0013]
In the first aspect of the present invention, as described in the second aspect, it is preferable that the surface roughness of the surface of the polymer substrate is in a range of 5 to 200 nm. When the surface roughness of the base material is within the above range, when a highly water-repellent layer and a high hydrophilic layer are formed on the base material, it is possible to prevent unevenness of the surface from being flattened. This is because it is possible to achieve high water repellency and hydrophilicity.
[0014]
In the invention described in claim 1 or claim 2, as described in claim 3, the polymer substrate is irradiated with high energy on a surface of the polymer substrate in a reactive atmosphere, It is preferably made of a material in which fine irregularities are formed on the surface of the polymer base material. This makes it possible to easily form fine irregularities on the surface of the polymer base material, which is preferable in terms of production efficiency and the like.
[0015]
In the third aspect of the invention, the high-energy irradiation may be plasma irradiation, as described in the fourth aspect, and the high-energy irradiation may be a plasma irradiation, as described in a fifth aspect. However, ultraviolet light irradiation may be used. Thereby, it is possible to efficiently form fine irregularities on the molecular base material in a simple process.
[0016]
In the invention described in any one of claims 1 to 5, as described in claim 6, it is preferable that the polymer base material is stretched. Even when the polymer base material is not stretched, since random irregularities are formed, it is possible to increase water repellency and hydrophilicity, but by stretching, regular orientation becomes possible. This is because irregularities are likely to be regularly formed on the entire surface, and the irregularities can exhibit high water repellency and high hydrophilicity.
[0017]
In the invention according to any one of claims 1 to 6, as set forth in claim 7, the polymer base is made of a polyester resin, a polystyrene resin, or a polycarbonate resin. It is preferable that Since the polymer base material is the above-described resin, it is easy to form fine surface irregularities, and it is easy to process, so that the pattern formed body can be used for various applications. Because.
[0018]
In the invention according to any one of claims 1 to 7, as described in claim 8, the high water-repellent layer is formed of Si._xO_yC_zH_αAnd the highly hydrophilic layer can be a silicon oxide film. This is because the highly water-repellent layer is a silica-based organic film as described above, so that a highly water-repellent layer having high water repellency can be obtained. Further, when the high hydrophilic layer is a silicon oxide film, it is possible to form a film having high hydrophilicity.
[0019]
In the invention according to any one of the first to eighth aspects, as described in the ninth aspect, the silica-based organic film has an oxygen atom concentration with respect to 100 Si atoms. It is preferable that the silicon oxide film has a concentration of oxygen atoms in the range of 150 to 300 with respect to 100 Si atoms. When the number of oxygen atoms in the silica-based organic film and the silicon oxide film is within the above ranges, the silica-based organic film has high water repellency and the silicon oxide film has high hydrophilicity. This is because a film can be formed, and a pattern formed body having greatly different wettability can be obtained.
[0020]
In the invention according to any one of the first to ninth aspects, as described in the tenth aspect, the silica-based organic film has a carbon atom concentration of 100 to 100 Si atoms. It is preferable that the silicon oxide film has a carbon atom concentration of 50 or less with respect to 100 Si atoms. When the number of carbon atoms in the silica-based organic film and the silicon oxide film is within the above ranges, the silica-based organic film has a higher water repellency, and the silicon oxide film has a higher hydrophilicity. This makes it possible to form a pattern-formed body having greatly different wettability.
[0021]
In the invention according to any one of claims 1 to 7, as described in claim 11, the highly water-repellent layer is self-assembled on the polymer base material. A self-assembly having at least one adsorbing group for adsorbing a monomolecular film and having at least one alignment group for monomolecularly aligning to form a self-assembled monomolecular film on the polymer substrate. A self-assembled monolayer formed using a self-assembled monolayer forming material as a raw material, and wherein the highly hydrophilic layer has a hydroxyl group in which the orientation group in the self-assembled monolayer is substituted with a hydroxyl group. It may be a group-substituted film. The high water-repellent layer is a self-assembled monolayer, without flattening the irregularities on the polymer substrate, making it possible to uniformly form a monolayer film, It becomes possible to form a highly water-repellent layer having high water repellency. Further, the highly hydrophilic layer is a hydroxyl group-substituted film in which the alignment group in the self-assembled monolayer is substituted with a hydroxyl group, so that the highly hydrophilic layer is uniformly formed and has high hydrophilicity. It becomes possible.
[0022]
In the eleventh aspect of the present invention, as described in the twelfth aspect, the self-assembled monolayer is formed using a material for forming a self-assembled monolayer represented by the following general formula (1) as a raw material. Preferably, it is formed.
[0023]
R¹ _αXR² _β(1)
(Where R¹Is an alkyl group or an aryl group (benzene ring) having 1 to 30 carbon atoms, and the carbon group includes those partially having a branched chain or a multiple bond. Elements that bind to carbon include halogens such as fluorine and chlorine, hydrogen and nitrogen. Also, R²Is halogen, or -OR³(R³Is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, or an allyl group. Here, carbon in which not only oxygen and hydrogen but also halogen and nitrogen are bonded is included. ). X is one element selected from the group consisting of Si, Ti, Al, C and S. Here, α and β are 1 or more, and α + β is 2 to 4. )
This is because the self-assembled monolayer-forming substance having the above structure can form a self-assembled monolayer.
[0024]
In the twelfth aspect of the present invention, as described in the thirteenth aspect, octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, octadecyltrichlorosilane, octyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (tridecafluoro-1 , 1,2,2-tetrahydrooctyl) triethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) triethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, and 3-chloropropyltrisilane At least one material selected from the group consisting of methoxysilane is preferably used as the self-assembled monolayer-forming substance. The self-assembled monolayer-forming substance is a material as described above, whereby it is possible to form a highly water-repellent layer having high water repellency, and by removing the alignment group, a high water-repellent layer is obtained. This is because hydrophilicity can be exhibited.
[0025]
In the invention according to any one of the first to thirteenth aspects, as described in the fourteenth aspect, the high water-repellent layer has a contact angle with water when formed on a flat surface. Is preferably in the range of 70 to 120 °, and the highly hydrophilic layer is preferably formed of a material having a contact angle with water of 70 ° or less when formed in a plane. . When the high water-repellent layer and the high hydrophilic layer are formed of a material having a contact angle with water when formed in a plane, each of which is within the above range, when forming the pattern forming body, This is because it becomes possible to obtain a pattern formed body having a pattern having high water repellency and hydrophilicity.
[0026]
In the invention according to any one of the first to fourteenth aspects, as described in the fifteenth aspect, the contact angle with water in the highly water-repellent layer of the pattern forming body is 120 °. Preferably, the contact angle of the highly hydrophilic layer with water is 15 ° or less. When the contact angle of the highly water repellent layer and the highly hydrophilic layer with water is within the above range, it has high water repellency and high hydrophilicity, and can be an excellent pattern formed body. It becomes.
[0027]
In the invention according to any one of claims 1 to 15, as described in claim 16, the thickness of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer is 1 to 150 nm. It is preferable that it is within the range. When the thickness of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer is smaller than the above range, it is difficult to form a uniform layer, and when the thickness is larger than the above range, the irregularities may be flattened. Because there is a nature.
[0028]
In the invention according to any one of claims 1 to 16, as described in claim 17, the surface roughness of the pattern forming body is in the range of 5 to 200 nm. Is preferred. When the surface roughness of the pattern forming body is within the above range, it is possible to enhance water repellency and hydrophilicity, and both the effect of the highly water repellent layer and the highly hydrophilic layer and the irregularities This makes it possible to obtain a pattern-formed body having higher water repellency and hydrophilicity.
[0029]
Further, according to the present invention, as described in claim 18, the surface of the polymer substrate is irradiated with high energy in a reactive atmosphere to form irregularities having a surface roughness in the range of 5 to 200 nm. A step of forming a highly water-repellent layer having a film thickness in the range of 1 to 150 nm on the polymer substrate on which the irregularities are formed by a gas phase method; A highly hydrophilic layer forming step of forming a highly hydrophilic layer by irradiating a high energy in a reactive atmosphere to the water layer in a pattern in a reactive atmosphere.
[0030]
According to the present invention, since the unevenness is formed on the surface of the polymer substrate by having the unevenness forming step, the unevenness on the surface of the pattern formed body and the high water-repellent layer formed in a later step are formed. The effect of both the high hydrophilic layer and the high hydrophilic layer makes it possible to obtain a pattern formed body having high water repellency and hydrophilicity. Further, in the present invention, after the highly water-repellent layer forming step of forming the highly water-repellent layer, the highly water-repellent layer is irradiated with a high energy in a reactive atmosphere in a pattern in a highly hydrophilic manner. Form a layer. This makes it possible to easily and efficiently manufacture a pattern formed body having a highly water-repellent layer and a highly hydrophilic layer at low cost.
[0031]
In the eighteenth aspect of the present invention, as described in the nineteenth aspect, the unevenness forming step may be a step by a plasma treatment using a gas containing an oxygen atom. In this case, the process may be a dry process using vacuum ultraviolet light in an oxygen-containing atmosphere. Thereby, it is possible to easily form irregularities on the surface of the polymer base material, which is preferable in terms of production efficiency and cost.
[0032]
In the invention described in any one of claims 18 to 20, as described in claim 21, it is preferable that the polymer base material is stretched. Since the polymer base material is stretched, the molecules are regularly oriented, and when forming the unevenness on the surface, it is possible to form the unevenness regularly, and the uniform high This makes it possible to obtain a pattern forming body having water repellency and hydrophilicity.
[0033]
In the invention according to any one of claims 18 to 21, as described in claim 22, the step of forming a highly water-repellent layer includes the step of forming a silica-based organic film by a plasma CVD method. It may be a forming step. Since the water-repellent layer forming step is a plasma CVD method, a uniform silica-based organic film can be easily formed without flattening the unevenness of the surface of the polymer base material formed in the unevenness forming step. This is because it becomes possible.
[0034]
In the invention according to any one of claims 18 to 21, as described in claim 23, the step of forming a highly water-repellent layer is performed by self-assembly by a thermal CVD method. It may be a step of forming a monomolecular film. Since the highly water-repellent layer forming step is a thermal CVD method, a self-assembly is formed on the polymer base without flattening the unevenness on the surface of the polymer base formed in the uneven forming step. This is because it becomes possible to form a uniform monolayer.
[0035]
In the invention according to any one of claims 18 to 23, as described in claim 24, the step of forming a highly hydrophilic layer includes performing plasma irradiation using a gas containing an oxygen atom. And a step of irradiating with ultraviolet light in an oxygen-containing atmosphere. This makes it possible to easily form the highly water-repellent layer formed in the highly water-repellent layer forming step into a highly hydrophilic layer in a pattern, which is preferable from the viewpoint of production efficiency and cost.
[0036]
According to the present invention, as described in claim 26, the pattern of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer on the pattern forming body according to any one of claims 1 to 17 is provided. And a functional element provided with the functional unit along the line. Since the pattern forming body has a highly water-repellent layer and a highly hydrophilic layer formed in a pattern, the functional part can be easily formed into a pattern using the water repellency and hydrophilicity. The formed functional element can be obtained.
[0037]
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, there is provided a color filter according to the twenty-seventh aspect, wherein the functional part is a pixel part. According to the present invention, since the pattern forming body has the high water-repellent layer and the high hydrophilic layer formed in a pattern, the pixel portion is easily formed only on the high hydrophilic layer by, for example, an inkjet method. Can be formed, and a color filter having a high-definition pattern can be obtained.
[0038]
Furthermore, the present invention provides a printed circuit board, wherein the functional part of the functional element according to claim 27 is a metal wiring. According to the present invention, since the pattern forming body has a highly water-repellent layer and a highly hydrophilic layer formed in a pattern, the metal colloid can be easily applied only to the highly hydrophilic layer by, for example, an inkjet method. A solution or the like can be attached, and a printed board having a high-definition pattern can be obtained.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention relates to a pattern formed body having a highly water-repellent layer and a highly hydrophilic layer formed on a polymer substrate having fine irregularities on the surface, and a method for producing the same. Hereinafter, these will be described separately.
[0040]
1. Pattern forming body
The pattern formed body in the present invention is characterized by having a polymer substrate having fine irregularities on the surface and a high water-repellent layer and a high hydrophilic layer formed in a pattern on the polymer substrate. Is what you do. In the present invention, by forming a highly water-repellent layer and a highly hydrophilic layer on a polymer substrate having fine irregularities on the surface, it is possible to make the surface of the pattern formed body also have irregularities. Due to the surface irregularities and the effects of both the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer, it becomes possible to obtain a pattern-formed body having high water repellency and hydrophilicity. Hereinafter, the configurations of the above-described pattern forming bodies will be described.
[0041]
(Polymer base)
First, the polymer substrate used for the pattern forming body of the present invention will be described. The polymer base material used in the present invention is a polymer base material having fine irregularities on the surface, and if the fine irregularities can express hydrophilicity, in particular, the type of the resin, etc. Is not limited, and may be transparent or opaque depending on the application, may be in the form of a film or a plate, and may be glass or silicon wafer. A substrate having a solid surface coated with a polymer as described above may be used.
[0042]
As the type of the polymer substrate that can be used in the present invention, specifically,
A polyolefin (PO) resin such as a homopolymer or a copolymer or a copolymer such as ethylene, polypropylene, and butene;
・ Amorphous polyolefin resin (APO) such as cyclic polyolefin,
Polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene 2,6-naphthalate (PEN);
Polyamide (PA) resins such as nylon 6, nylon 12, and copolymerized nylon;
-Polyvinyl alcohol (PVA) resin, polyvinyl alcohol-based resin such as ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH),
・ Polyimide (PI) resin,
・ Polyetherimide (PEI) resin,
・ Polysulfone (PS) resin,
・ Polyethersulfone (PES) resin,
・ Polyetheretherketone (PEEK) resin,
・ Polycarbonate (PC) resin,
・ Polyvinyl butyrate (PVB) resin,
・ Polyarylate (PAR) resin,
・ Polystyrene resin,
-Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene trifluoride chloride (PFA), ethylene tetrafluoride-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (FEP), vinylidene fluoride (PVDF), vinyl fluoride ( Fluororesins such as PVF), perfluoroethylene-perfluoropropylene-perfluorovinylether-copolymer (EPA),
Etc. can be used.
[0043]
Further, in addition to the resins listed above, a resin composition comprising an acrylate compound having a radically reactive unsaturated compound, and a resin composition comprising the above acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate, It is also possible to use a photocurable resin such as a resin composition in which an oligomer such as polyester acrylate or polyether acrylate is dissolved in a polyfunctional acrylate monomer, or a mixture thereof. Further, a resin obtained by laminating one or two or more of these resins by means such as lamination or coating can be used as the substrate. Further, a substrate such as glass or a silicon wafer having a solid surface coated with these resins may be used.
[0044]
Among the above-mentioned polymer substrates, in particular, a material in which fine irregularities are formed on the surface of the polymer substrate by being irradiated with high energy under a reactive atmosphere on the surface of the polymer substrate. It is particularly preferable to use a material that forms fine irregularities on the surface of the polymer substrate by irradiation with plasma or ultraviolet light. This makes it possible to obtain fine irregularities on the surface of the polymer substrate by plasma irradiation or ultraviolet light irradiation, which is preferable from the viewpoint of production efficiency and cost.
[0045]
In the present invention, the polymer substrate may be unstretched, but is preferably stretched. By stretching the polymer base material, regular orientation becomes possible, and irregularities are easily formed on the entire surface, and the irregularities easily form the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer. This is because it is possible to enhance the performance. In addition, even when it is not stretched, random unevenness is formed, so that water repellency and hydrophilicity can be enhanced.
[0046]
As a specific stretching method, the unstretched base material is subjected to a known method such as uniaxial stretching, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, or tubular simultaneous biaxial stretching. A stretched substrate can be manufactured by stretching in the (vertical axis) direction or the direction perpendicular to the flow direction of the substrate (horizontal axis). The stretching ratio in this case can be appropriately selected according to the resin used as the raw material of the base material, but is preferably 2 to 10 times in the vertical axis direction and the horizontal axis direction.
[0047]
Further, the polymer substrate of the present invention is preferably a polyester resin, a polystyrene resin, or a polycarbonate resin among the above-described polymer substrates. Further, among the polyester resins, polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate are particularly preferable. Since the polymer base material is one of these substances, it is easy to form fine surface irregularities, and it can be used for various applications because of its properties such as easy processing. This is because the formed body can be used for various applications.
[0048]
Here, the method of forming the unevenness of the polymer base material and the shape of the unevenness are not particularly limited, but the unevenness formed on the surface of the polymer base material has a surface roughness of 5 to 200 nm, particularly It is preferable to be within the range of 5 to 100 nm. When the surface roughness of the surface of the polymer substrate is within the above range, high water repellency and high hydrophilicity can be exhibited.
[0049]
Here, the surface roughness was measured in a tapping mode using an atomic force microscope (manufactured by Seiko Instruments Inc .; SPI3800N).
[0050]
In addition, as a method for forming irregularities on the surface of the polymer substrate, any method capable of forming fine irregularities on the surface of the polymer substrate is not particularly limited. Although it is possible to use, in the present invention, it is preferable to irradiate high energy under a reactive atmosphere. Thereby, the gas in the reactive atmosphere is excited to be in a high energy state and reacts with a specific portion on the surface of the polymer base material, whereby fine irregularities can be formed on the surface of the polymer base material. This is because
[0051]
Here, the reactive atmosphere referred to in the present invention is an atmosphere containing a substance that is activated by the high-energy irradiation, and is different depending on the high-energy irradiation method. , O₂, N₂O, NO, NO₂, CO₂, CO, H₂, He, N₂And an atmosphere of a gas such as Ar, and among them, a gas containing an oxygen atom is preferable.
[0052]
Further, specific examples of the method of high-energy irradiation include plasma irradiation, ion irradiation, radical irradiation, and light irradiation. Among them, plasma irradiation and ultraviolet light irradiation are preferable.
[0053]
As a method for forming the fine unevenness in the present invention, a plasma treatment using plasma containing oxygen atoms and a dry treatment using vacuum ultraviolet light under an oxygen-containing atmosphere are used. Is preferred. Thereby, it is possible to introduce a hydrophilic group into the surface of the polymer substrate at the same time as forming the unevenness on the surface of the polymer substrate, and the surface of the polymer substrate into which the hydrophilic group is introduced will be described later. By providing a highly water-repellent layer and a highly hydrophilic layer, the adhesion between the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer and the polymer substrate is improved, and it is possible to obtain a pattern formed body having good mechanical properties. This is because
[0054]
(High water repellent layer and high hydrophilic layer)
Next, the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer used in the present invention will be described. The highly water-repellent layer used in the present invention is a layer having high water repellency, and the highly hydrophilic layer is a layer having high hydrophilicity. The contact angle with water of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer is, in the highly water-repellent layer, the contact angle with water when the highly water-repellent layer is formed in a plane is 70 to 120 °, Above all, it is preferable that the high hydrophilic layer is formed of a material in the range of 90 to 120 °, and in the high hydrophilic layer, the contact angle with water when the high hydrophilic layer is formed in a plane is 70 °. In particular, it is preferable to be formed of a material having an angle of 50 ° or less. When the contact angle of the highly hydrophilic layer and the highly water repellent layer with water is within the above range, when the pattern formed body is formed, a pattern formed body having high water repellency and hydrophilicity is formed. This is because the difference in wettability between the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer can be increased.
[0055]
Further, the difference between the contact angle with water when the highly water-repellent layer is formed in a plane and the contact angle with water when the highly hydrophilic layer is formed in a plane is 20 ° or more, especially 40 °. It is preferable that there is the above. This makes it possible to make the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer formed in the above-mentioned pattern into patterns having greatly different wettability, and it is possible to easily form the functional portion along this pattern. This is because it becomes possible.
[0056]
Here, the contact angle with water in the present invention is measured using a contact angle measuring device (model number CA-Z) manufactured by Kyowa Interface Chemical Co., Ltd. Specifically, one drop (constant amount) of pure water is dropped on the surface of the object to be measured, and after a lapse of a fixed time (10 seconds), the shape of the water drop is observed using a microscope or a CCD camera, and physical contact is made. This is the value for which the angle was determined.
[0057]
Further, the preferable thickness of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer used in the present invention is preferably in the range of 1 nm to 150 nm, more preferably 1 nm to 100 nm, and particularly preferably 1 nm to 50 nm.
[0058]
When the thickness of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer is smaller than the above range, there is a possibility that the function as a pattern forming body cannot be exhibited, for example, a portion where the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer are not formed. When the film thickness is larger than the above range, unevenness on the polymer base material may be flattened, and it is not preferable from the viewpoint of cost.
[0059]
The highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer used in the present invention are not particularly limited as long as they have a high water repellency and a layer having a high hydrophilicity. Particularly preferred is the case where the water layer and the highly hydrophilic layer are two embodiments in which the following combinations are provided. One is that the highly water-repellent layer is made of Si_xO_yC_zH_αIs a silica-based organic film composed of an organic silicon-based material or a polymerized film thereof, and the highly hydrophilic layer is a silicon oxide film (hereinafter, referred to as a first embodiment). The highly water-repellent layer has at least one adsorbing group for adsorbing the self-assembled monolayer on the polymer substrate, and forms a self-assembled monolayer on the polymer substrate. A self-assembled monolayer formed using a self-assembled monolayer-forming substance having at least one alignment group as a raw material, and a highly hydrophilic layer, This is the case where the orientation group in the monomolecular film is a hydroxyl group-substituted film in which a hydroxyl group is substituted (hereinafter, referred to as a second embodiment). Hereinafter, each of these embodiments will be described.
[0060]
(1) First embodiment
First, a first embodiment of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer used in the present invention will be described. The first embodiment of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer used in the present invention is such that the highly water-repellent layer is made of Si_xO_yC_zH_αAnd the silica-based organic film comprising an organic silicon-based material or a polymerized film thereof, and the highly hydrophilic layer is a silicon oxide film.
[0061]
The high water-repellent layer and the high hydrophilic layer are a silica-based organic film and a silicon oxide film. After forming the silica-based organic film on the entire surface of the polymer substrate, high energy is irradiated in a pattern. Accordingly, the silicon oxide film can be formed in a pattern, so that the production is easy, which is preferable in terms of production efficiency and cost. Hereinafter, the silica-based organic film and the silicon oxide film will be described separately.
[0062]
(Silica-based organic film)
First, a silica-based organic film used as a highly water-repellent layer in this embodiment will be described. The silica-based organic film used in this embodiment is Si_xO_yC_zH_αIs not particularly limited as long as it is a film made of an organosilicon-based material or a polymer film thereof, but is formed by a CVD method because it can be formed without thermally damaging a base material. It can be said that a silica-based organic film is particularly preferable.
[0063]
As the material of the silica-based organic film used in the present embodiment, specifically, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, tetramethylsilane, hexamethyldisiloxane, triethylmethoxy Silane, triethylethoxysilane, diethyldiethoxysilane, triethylsilane, triethoxysilane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, 1,1,3 , 3-tetramethyl-1,3-diethoxydisiloxane, tetrakis (trimethylsilyl) silane, tetrakis (dimethylsiloxy) silane, 1,1,3,3-tetraisopropyldisiloxane, 1,1,3,3-tetra Isopropyl-1,3 Dichlorodisiloxane, tetraethylsilane, 1,1,3,3-tetraethoxy-1,3-dimethyldisiloxane, tetra-n-butylsilane, tetra-n-butoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane , Phenyltrimethylsilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenylsilane, phenylmethylsilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane, phenyldimethylsilane, phenyldimethylethoxysilane, phenyldiethoxysilane, phenoxytrimethylsilane , Pentyltriethoxysilane, pentamethyldisiloxane, n-octyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, n-octylsilane, octyloxyt Methylsilane, n-octylmethyldiethoxysilane, 7-octenyltrimethoxysilane, 7-octenyldimethylsilane, octamethyltrisiloxane, 1,1,3,3,5,5,7,7-octamethyltetrasiloxane Octamethylcyclotetrasiloxane, n-octadecyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-octadecylsilane, n-octadecylmethyldiethoxysilane, n-octadecylmethyldichlorosilane, n-octadecyldimethylsilane, n-octadecyl Dimethylmethoxysilane, methyltris (trimethylsiloxy) silane, methyltris (methoxyethoxy) silane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-n-octylsilane, methyltriethoxysilane, methyl Dimethoxysilane, methyldiethoxysilane, 3-methoxypropyltrimethoxysilane, methoxymethyltrimethylsilane, isooctyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, isobutylmethyldimethoxysilane, isobutyltrimethylsilane, isobutyldimethylsilane, Isobutylmethylsilane, 3-hydroxypropyltrimethylsilane, hydroxymethyltrimethylsilane, hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, hexylsilane, hexaphenyldisiloxane, hexaphenyldisilane, 1,1,3,3,5, 5-hexamethyltrisiloxane, hexamethyldisilane, hexamethylcyclotrisiloxane, hexamethoxydisilane, hexaethyldisiloxane Loxane, hexaethylcyclotrisiloxane, 1,1,1,3,3,5,5-heptamethyltrisiloxane, ethyltrimethylsilane, ethyltrimethoxysilane, 2-ethylhexyloxytrimethylsilane, ethyldimethylsilane, ethylbis ( Trimethylsiloxy) silane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, dodecylmethyldiethoxysilane, dodecamethylpentasiloxane, 1,3-disilabutane, 1,3-diphenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane , 1,2-diphenyltetramethyldisilane, diphenylsilanediol, diphenylsilane, diphenyldimethoxysilane, diphenylmethylsilane, diphenylmethylmethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, 1,3-dioctane 1,4-dimethyl-1,1,2,2-tetraphenyldisilane, 1,3-dimethyltetramethoxydisiloxane, 1,3-dimethyltetramethoxydisiloxane, 1,3-di-n-octyltetraethoxydisiloxane, 4-dimethyldisilylethane, dimethylethoxysilane, dimethyldipropoxysilane, dimethyldiphenylsilane, dimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane, diethylsilane, diethylmethylsilane, diethyldiphenylsilane, diethyldiethoxysilane, Di-t-butylmethylsilane, dibenzyldimethylsilane, n-decyltriethoxysilane, decamethyltetrasiloxane, cyclotrimethylenedimethylsilane, cyclotetramethylenedimethylsilane, cyclopentyltrimethoxy Sisilane, cyclopentamethylenedimethylsilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexylmethyldimethoxysilane, cyclohexylethyldimethoxysilane, t-butyldiphenylmethoxysilane, t-butoxytrimethylsilane, bis (trimethylsilyl) methane, 1,4-bis (trimethylsilyl) Benzene, bis (trimethylsiloxy) methylsilane, 1,2-bis (trimethylsiloxy) ethane, 1,3-bis (trimethylsiloxy) 1,3-dimethyldisiloxane, bis (trimethoxysilyl) hexane, bis (triethoxysilyl) ) Octane, 1,9-bis (triethoxysilis) nonane, bis (triethoxysilyl) ethane, 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene, benzyloxytrimethylsilane, benzyl Dimethylsilane, vinyltrimethoxysilane, tris (trimethylsilyl) silane, tris (trimethylsiloxy) silane, tri-n-propylsilane, triphenylsilane, triphenylethoxysilane, trioctylsilane, triisopropoxysilane, tri-n- Hexylsilane, triethylsilanol, trimethylethoxysilane and the like can be preferably used, and one or more conventionally known compounds such as tetramethyldisiloxane and normal methyltrimethoxysilane can be used.
[0064]
Here, when the silica-based organic film is a film containing oxygen atoms, the concentration of oxygen atoms in the silica-based organic film may be 100 or less, especially 50 or less, with respect to 100 Si atoms. preferable. Oxygen atoms easily form hydrogen bonds with water molecules, and thus having oxygen atoms in the silica-based organic film attracts water molecules and causes a decrease in water repellency. In the silica-based organic film, since the concentration of oxygen atoms is within the above-described range, it is possible to suppress a decrease in water repellency due to oxygen atoms, and the silica-based organic film has higher water repellency. It is because it becomes possible to do.
[0065]
Further, the concentration of carbon atoms in the silica-based organic film is preferably in the range of 100 to 400, particularly 150 to 400, based on 100 Si atoms. This makes it possible to make the silica-based organic film a film having higher water repellency.
[0066]
Here, the component ratio in the silica-based organic film of the present embodiment is a value measured by XPS (X-ray @ Photoelectron @ Spectroscopy). The analysis method by XPS will be described below. When a solid surface is irradiated with X-rays in a vacuum, electrons are scattered from surface atoms energized by the X-rays. These electrons are called photoelectrons because they are generated by irradiation with light such as X-rays. These photoelectrons have energy peculiar to the element, so qualitative analysis and quantitative analysis of the element are possible by measuring the energy distribution. It becomes. Also, photoelectrons generated deep from the surface lose their energy before coming out of the surface, making it difficult to measure. The escape depth of electrons having a kinetic energy of 1000 eV is several nm (tens of atomic layers). Therefore, information on the outermost surface can be obtained. Furthermore, in order to measure a deep part, it is necessary to sputter the surface with ions such as argon, and selective sputtering occurs depending on the type of element, so that a correction is required at the time of quantification.
[0067]
(Silicon oxide film)
Next, the silicon oxide film used for the highly hydrophilic layer of the present embodiment will be described. The silicon oxide film used in the present embodiment is not particularly limited as long as it is a silicon oxide film having a hydrophilic property as described above. It is preferable that the silicon oxide film is formed in a pattern by irradiating a high energy with a desired pattern after forming the entire upper surface. This is because it can be manufactured by a simple process and is preferable in terms of manufacturing efficiency and cost.
[0068]
Here, in the silicon oxide film used in the present embodiment, the concentration of oxygen atoms in the silicon oxide film is preferably in the range of 150 to 300, particularly 180 to 250 with respect to 100 Si atoms. By having oxygen atoms in the silicon oxide film, water molecules can be attracted and hydrophilicity can be improved. In this case, when the number of Si atoms is 100, the difference between the concentration of oxygen atoms in the above-described silica-based organic film and the concentration of oxygen atoms in the silicon oxide film is 50 or more, and especially 130 or more. preferable. This makes it possible to increase the difference in wettability of the pattern between the silica-based organic film and the silicon oxide film, and to provide a pattern formed body that can easily form a functional portion along this pattern. This is because it becomes possible.
[0069]
In addition, the concentration of carbon atoms in the silicon oxide film is preferably 50 or less, and more preferably 20 or less, with respect to 100 Si atoms. When the concentration of hydrophobic carbon atoms in the silicon oxide film is within the above range, impurities in the silicon oxide film can be reduced, and a silicon oxide film having higher hydrophilicity can be obtained. This is because In this case, when the number of Si atoms is 100, the difference between the concentration of carbon atoms in the silica-based organic film and the concentration of carbon atoms in the silicon oxide film is 50 or more, and especially 130 or more. preferable. Thereby, the difference in wettability of the pattern between the silica-based organic film and the silicon oxide film can be further increased.
[0070]
(2) Second embodiment
Next, a second embodiment of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer of the present invention will be described. In the second embodiment of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer of the present invention, the highly water-repellent layer has at least one adsorbing group for adsorbing the self-assembled monolayer on the polymer substrate. And formed using a self-assembled monolayer-forming substance having at least one alignment group for monomolecular orientation to form a self-assembled monolayer on the polymer substrate, as a raw material, The self-assembled monolayer and the highly hydrophilic layer is a hydroxyl group-substituted film in which the orientation group in the self-assembled monolayer is substituted with a hydroxyl group.
[0071]
The high water-repellent layer and the high hydrophilic layer are the self-assembled monolayer and the hydroxyl group-substituted film, and after the self-assembled monolayer is formed on the entire surface of the polymer substrate, a pattern is formed. By irradiating the substrate with the high energy as described above, the hydroxyl group-substituted film can be formed in a pattern, so that the production process is easy, which is preferable in terms of production efficiency and cost. Hereinafter, the self-assembled monolayer and the hydroxyl group-substituted membrane will be described separately.
[0072]
(Self-assembled monolayer)
First, a self-assembled monolayer used as a highly water-repellent layer in this embodiment will be described. The self-assembled monolayer used in the present embodiment refers to a self-assembled monolayer formed by spontaneously assembling organic molecules at a solid / liquid or solid / gas interface to form an aggregate. Organic thin film. For example, when a substrate made of a specific material is exposed to a solution or vapor of organic molecules having high chemical affinity with the substrate material, the organic molecules chemically react and adsorb on the substrate surface. If the organic molecule consists of two parts, a functional group with high chemical affinity and an alkyl group that does not cause any chemical reaction with the substrate, and if the functional group with high affinity is at its end, the molecule will react. The active end faces the substrate side, and the alkyl group faces the outside, and is adsorbed. When the alkyl groups are aggregated, the whole becomes stable, so that the organic molecules aggregate spontaneously in the process of chemical adsorption. Since the adsorption of molecules requires a chemical reaction between the substrate and the terminal functional group, once the substrate surface is covered with organic molecules and a monomolecular film is formed, subsequent molecular adsorption occurs. Absent. As a result, molecules are densely assembled, and an organic monomolecular film having uniform orientation is formed. In this embodiment, such a film is a self-assembled monolayer. Here, the reactive terminal group that binds to the substrate is referred to as an adsorptive group, and the group that is oriented outward is referred to as an alignment group.
[0073]
Since the highly water-repellent layer is a self-assembled monomolecular film as described above, it is possible to form a monomolecular film along the irregularities of the polymer substrate described above, It becomes possible to form a layer having higher water repellency due to the unevenness of the substrate and the water repellency of the alignment group of the self-assembled monolayer.
[0074]
Here, the self-assembled monolayer is preferably formed using a material for forming a self-assembled monolayer represented by the following general formula (1) as a raw material.
[0075]
R¹ _αXR² _β(1)
(Where R¹Is an alkyl group or an aryl group (benzene ring) having 1 to 30 carbon atoms, and the carbon group includes those partially having a branched chain or a multiple bond. Elements that bind to carbon include halogens such as fluorine and chlorine, hydrogen and nitrogen. Also, R²Is halogen, or -OR³(R³Is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, or an allyl group. Here, carbon in which not only oxygen and hydrogen but also halogen and nitrogen are bonded is included. ). X is one element selected from the group consisting of Si, Ti, Al, C and S. Here, α and β are 1 or more, and α + β is 2 to 4. )
Where R¹Is the above-mentioned orientation group, R²Is the above-mentioned adsorptive group, and X is a substance that becomes the core of the self-assembled monolayer. The substance having the above structure forms a self-assembled monolayer.
[0076]
Specific examples of the self-assembled monolayer-forming material shown above include octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, octadecyltrichlorosilane, octadecylmethyldiethoxysilane, octadecyldimethylmethoxysilane, octadecylmethyldimethoxysilane, and octadecyl Methoxydichlorosilane, octadecylmethyldichlorosilane, octadecyldimethyl (dimethylamino) silane, octadecyldimethylchlorosilane, nonylchlorosilane, octenyltrichlorosilane, octenyltrimethoxysilane, octylmethyldichlorosilane, octylmethyldiethoxysilane, octyltrichlorosilane, Octyltriethoxysilane, octyltrimethoxysilane, pentafluorophenylpropyltri Lorosilane, pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane, pentyltriethoxysilane, pentyltrichlorosilane, phenethyltrichlorosilane, phenethyltrimethoxysilane, phenyldichlorosilane, phenyldiethoxysilane, phenylethyldichlorosilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane Phenyltrichlorosilane, phenyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltrichlorosilane, tetradecyltrichlorosilane, (3,3,3-trifluoropropyl) dimethylchlorosilane, (3,3,3- (Trifluoropropyl) trichlorosilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, (3,3,3-to Fluoropropyl) triethoxysilane, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexylmethyldichlorosilane, 3,3,4,4,5,5,6,6,6- Nonafluorohexyltrichlorosilane, isooctyltrimethoxysilane, isobutylmethyldichlorosilane, isobutyltriethoxysilane, isobutyltrichlorosilane, hexyltrichlorosilane, hexyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexenyltrichlorosilane, hexyldichlorosilane, hexadecyl Trichlorosilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, heptyltrichlorosilane, (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) triethoxysilane, (heptadecafluoro- (1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane, (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) methyldichlorosilane, (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) Dimethylchlorosilane, eicosyltrichlorosilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, dodecyltrichlorosilane, dodecylmethyldichlorosilane, dodecyldimethylchlorosilane, diphenyldiethoxysilane, diphenyldichlorosilane, diphenyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, dimethoxy Methyl-3,3,3-trifluoropropylsilane, decylmethyldichlorosilane, decyltrichlorosilane, decyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyldimethyl Lechlorosilane, cyclohexylmethyltrichlorosilane, cyclohexyltrichlorosilane, 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrichlorosilane, chlorophenyltrichlorosilane, butyltrimethoxy Preferably, they are silane and butyltrichlorosilane.
[0077]
In the present embodiment, among them, octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, octadecyltrichlorosilane, nonylchlorosilane, octenyltrichlorosilane, octenyltrimethoxysilane, octyltrichlorosilane, octyltriethoxysilane, octyltrimethoxysilane, penta Fluorophenylpropyltrichlorosilane, pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane, pentyltriethoxysilane, pentyltrichlorosilane, phenethyltrichlorosilane, phenethyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltrichlorosilane, phenyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, propyl Trimethoxysilane, propyltrichlorosilane, tetradeci Trichlorosilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trichlorosilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) triethoxysilane, 3,3 , 4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyltrichlorosilane, isooctyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, isobutyltrichlorosilane, hexyltrichlorosilane, hexyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, Hexenyltrichlorosilane, hexadecyltrichlorosilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, heptyltrichlorosilane, (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) triethoxysilane, (hepta (Cafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane, eicosyltrichlorosilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, dodecyltrichlorosilane, dimethoxymethyl-3,3,3-trifluoropropylsilane, decyl Trichlorosilane, decyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, decyldimethylchlorosilane, cyclohexylmethyltrichlorosilane, cyclohexyltrichlorosilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrichlorosilane, chlorophenyl Trichlorosilane, butyltrimethoxysilane, and butyltrichlorosilane are preferred, and octadecyltrimethoxysilane and octadecyltriene are particularly preferred. Toxysilane, octadecyltrichlorosilane, octyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) triethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, (heptadecafluoro-1,1,1) (2,2-tetrahydrodecyl) triethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, and 3-chloropropyltrimethoxysilane are preferred.
[0078]
(Hydroxyl-substituted membrane)
Next, a hydroxyl group-substituted film used as a highly hydrophilic layer in this embodiment will be described. The hydroxyl group-substituted film used in the present embodiment is a layer in which the above-mentioned alignment group of the above-described self-assembled monolayer is substituted with a hydroxyl group.
[0079]
The highly hydrophilic layer is a hydroxyl group-substituted film, and after forming the self-assembled monolayer, by irradiating high energy as described above in a desired pattern, the hydroxyl group-substituted film is patterned. Since it can be formed in a simple process, it can be formed in a simple process, which is preferable in terms of manufacturing efficiency and cost.
[0080]
In addition, since the orientation group is substituted with a hydroxyl group, a film having high hydrophilicity can be obtained.
[0081]
Note that the self-assembled monolayer, the alignment group, and the like are the same as those described above, and a description thereof will not be repeated.
[0082]
(Patterned body)
Next, the pattern forming body of the present invention will be described. The pattern formed body in the present invention is opaque, even if it is transparent according to the application, as long as the above-mentioned high water-repellent layer and high hydrophilic layer are formed in a pattern on the above-mentioned polymer substrate. It may be.
[0083]
In the present invention, it is preferable that the surface roughness of the pattern formed body is in the range of 5 to 200 nm, especially 5 to 100 nm, particularly 5 to 50 nm. When the surface roughness of the pattern formed body is within the above range, the pattern formed body having high water repellency and hydrophilicity due to both the effects of the surface irregularities and the high water repellent layer and the high hydrophilic layer. This is because it becomes possible. In addition, the surface roughness here is measured by the method described above.
[0084]
Further, in the present invention, the contact angle with water in the highly water-repellent layer of the pattern-formed body is 120 ° or more, especially 130 ° or more, and the contact angle with water in the highly hydrophilic layer is 15 °. Below, it is preferred that it is 10 degrees or less especially.
[0085]
When the contact angle of the highly water repellent layer and the highly hydrophilic layer with water is within the above range, it has high water repellency and high hydrophilicity, and can be an excellent pattern formed body. It becomes.
[0086]
The difference between the contact angle of the highly water-repellent layer with water and the contact angle of the highly hydrophilic layer with water is preferably 105 ° or more, and more preferably 125 ° or more. This makes it possible to form the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer into patterns having greatly different wettability, and to easily form a functional portion along this pattern with a pattern forming body. This is because it becomes possible.
[0087]
The method of measuring the contact angle with water here is the one measured by the above-described method.
[0088]
2. Method for manufacturing pattern-formed body
Next, a method for manufacturing the pattern forming body of the present invention will be described. The method for producing a pattern-formed body according to the present invention includes a step of forming irregularities having a surface roughness of 5 to 200 nm by irradiating a polymer substrate surface with high energy under a reactive atmosphere, A highly water-repellent layer forming step of forming a highly water-repellent layer having a film thickness in the range of 1 to 150 nm on the polymer substrate having the irregularities formed thereon by a gas phase method, A highly hydrophilic layer forming step of forming a highly hydrophilic layer by irradiating high energy in a reactive atmosphere in a pattern.
[0089]
According to the present invention, since the unevenness is formed on the surface of the polymer substrate by having the unevenness forming step, the unevenness on the surface of the pattern formed body, and both the high water-repellent layer and the high hydrophilic layer. The effect of (1) makes it possible to obtain a pattern-formed body having high water repellency and hydrophilicity. Further, in the present invention, after the highly water-repellent layer forming step of forming the highly water-repellent layer, the highly water-repellent layer is irradiated with high energy in a reactive atmosphere in a pattern in a highly hydrophilic manner. A step of forming a highly hydrophilic layer for forming the layer in a pattern. As a result, the highly hydrophilic layer can be easily formed in a pattern, and a pattern-formed body having high water repellency and hydrophilicity can be efficiently manufactured at low cost. Hereinafter, a method for manufacturing the pattern forming body as described above will be described in detail.
[0090]
(Unevenness forming step)
First, the unevenness forming step of the present invention will be described. In the step of forming irregularities in the present invention, the surface of the polymer substrate is irradiated with high energy under a reactive atmosphere to form irregularities having a surface roughness of 5 to 200 nm, especially 5 to 100 nm, particularly 5 to 50 nm. This is the step of forming. In addition, the surface roughness here is measured by the method described above.
[0091]
When the polymer substrate surface roughness in the present invention is within the above range, it is possible to exhibit high water repellency and hydrophilicity, and further, a high water repellency layer forming step and a high hydrophilic layer described below. Even when a highly water-repellent layer and a highly hydrophilic layer are formed on the polymer base material by the forming step, there is little possibility of flattening by the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer.
[0092]
Further, the polymer base material used in the present invention is not particularly limited as long as it is a resin base material capable of forming irregularities. It is preferable that the molecular base material is stretched. The type of the polymer base material and the specific method of stretching in the present invention are the same as those described in the section of the polymer base material of the pattern-formed body, and thus description thereof will be omitted.
[0093]
Irradiation with high energy under a reactive atmosphere used in the unevenness forming step of the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of forming fine unevenness on the surface of the polymer substrate. . Thereby, fine irregularities can be easily formed on the surface of the polymer base material.
[0094]
The irradiation with high energy in the reactive atmosphere is the same as that described in the section of the polymer base material of the pattern forming body, and thus the description is omitted here.
[0095]
Here, in the present invention, it is preferable to use a plasma treatment using a gas containing oxygen atoms, or a dry treatment with vacuum ultraviolet light under an oxygen-containing atmosphere, even during high-energy irradiation under the above-described reactive atmosphere. .
[0096]
For example, by using a plasma treatment using a gas containing an oxygen atom in the unevenness forming step, the unevenness is formed on the surface of the polymer base material, and at the same time, the oxygen in the plasma reacts with the surface of the polymer base material. This is because —OH groups can be introduced into the surface of the polymer base material. Here, the gas containing an oxygen atom is, for example, NO₂, CO₂Or O₂And so on.
[0097]
Further, among the above plasma treatments using a gas containing an oxygen atom, in the present invention, it is particularly preferable to use an oxygen plasma treatment. Oxygen plasma treatment specifically refers to the chemical effects of active molecules decomposed and generated by oxygen plasma, in this case, active oxygen species (radicals including atoms and molecules in a broad sense) and the effects of ions and ions formed on the substrate surface. Since the treatment method is based on the physical effect of ions accelerated by the sheath and the synergistic effect thereof, the treatment can be performed efficiently, which is preferable in terms of manufacturing efficiency and cost.
[0098]
In the case where a dry process using vacuum ultraviolet light under the oxygen-containing atmosphere is used in the unevenness forming step, for example, CC bonds and CH bonds in the polymer base material are caused by vacuum ultraviolet light. When excited and cleaved, radicals are generated. This radical further reacts with the atomic oxygen generated by the residual oxygen in the atmosphere being excited by vacuum ultraviolet light, and at the same time that a part of the surface of the polymer substrate is decomposed to form fine irregularities. In addition, -OH groups are introduced into the surface of the polymer base material.
[0099]
Here, the pressure in the above-mentioned vacuum ultraviolet light irradiation is preferably in the range of 1 Pa to 1500 Pa, and more preferably in the range of 10 Pa to 1000 Pa. This is because the above reaction proceeds efficiently, which is preferable in terms of production efficiency and cost.
[0100]
By the above-described method, at the same time as the fine irregularities are formed on the surface of the polymer base material, the -OH group is introduced into the surface of the polymer base material. It is possible to improve the adhesion between the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer formed by the water-repellent layer forming step and the highly hydrophilic layer-forming step, and produce a pattern-formed body having high water repellency and hydrophilicity. It becomes possible.
[0101]
(High water-repellent layer forming process)
Next, the step of forming a highly water-repellent layer in the present invention will be described. The step of forming a highly water-repellent layer in the present invention is performed by a vapor-phase method on a polymer substrate on which unevenness is formed by the above-described unevenness forming step, the thickness being 1 to 150 nm, preferably 1 to 100 nm, particularly 1 to 100 nm. This is a step of forming a highly water-repellent layer within a range of ５０50 nm.
[0102]
The highly water-repellent layer forming step in the pattern formed body of the present invention is not particularly limited as long as it is a step of forming a layer having high water repellency. Or a step of forming a self-assembled monolayer by a thermal CVD method. Hereinafter, these steps will be described separately.
[0103]
(1) Step of forming silica-based organic film by plasma CVD
First, the step of forming a silica-based organic film by the plasma CVD method in the present invention will be described.
[0104]
According to the plasma CVD method, a desired material can be formed at a low temperature (in the range of about -10 to 200 ° C.) at which thermal damage is not applied to the polymer base material. There is an advantage that the type and physical properties of the obtained film can be controlled by the input power. Thereby, there is little possibility of causing thermal damage to the above-mentioned polymer base material and the like, and in the present invention, there is a possibility of flattening the unevenness on the surface of the polymer base material formed by the above-mentioned unevenness forming step. Since the number is small, it is possible to use, for example, a polymer substrate having low thermal resistance as the polymer substrate, and it is possible to obtain a pattern-formed body that can be used for various applications.
[0105]
As a specific film forming method in the present invention, first, the temperature of the substrate at the time of film forming is set in a range of −20 to 100 ° C., preferably in a range of −10 to 50 ° C. Next, one of the following materials is used as a raw material gas, the input power per unit area in the plasma generating means of the plasma CVD apparatus is set to a value capable of forming a silica-based organic film, and the film forming pressure is set to the particle generation. The pressure is set in the range of a high pressure (50-300 mTorr) where there is no pressure. Further, by forming a plasma confined space such as a magnet and increasing the reactivity thereof, the effect can be more enhanced.
[0106]
As organic silicon compound gas, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, tetramethylsilane, hexamethyldisiloxane, triethylmethoxysilane, triethylethoxysilane, diethyldiethoxysilane, Triethylsilane, triethoxysilane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane, 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-di Ethoxydisiloxane, tetrakis (trimethylsilyl) silane, tetrakis (dimethylsiloxy) silane, 1,1,3,3-tetraisopropyldisiloxane, 1,1,3,3-tetraisopropyl-1,3-dichlorodisiloxane, tetraethoxy Silane, 1,1,3,3-tetraethoxy-1,3-dimethyldisiloxane, tetra-n-butylsilane, tetra-n-butoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, phenyltrimethylsilane, Phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenylsilane, phenylmethylsilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane, phenyldimethylsilane, phenyldimethylethoxysilane, phenyldiethoxysilane, phenoxytrimethylsilane, pentyltriethoxysilane Pentamethyldisiloxane, n-octyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, n-octylsilane, octyloxytrimethylsilane, n-octylmethyl Diethoxysilane, 7-octenyltrimethoxysilane, 7-octenyldimethylsilane, octamethyltrisiloxane, 1,1,3,3,5,5,7,7-octamethyltetrasiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane N-octadecyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-octadecylsilane, n-octadecylmethyldiethoxysilane, n-octadecylmethyldichlorosilane, n-octadecyldimethylsilane, n-octadecyldimethylmethoxysilane, methyltris ( Trimethylsiloxy) silane, methyltris (methoxyethoxy) silane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-n-octylsilane, methyltriethoxysilane, methyldimethoxysilane, methyldiethoxy Sisilane, 3-methoxypropyltrimethoxysilane, methoxymethyltrimethylsilane, isooctyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, isobutylmethyldimethoxysilane, isobutyltrimethylsilane, isobutyldimethylsilane, isobutylmethylsilane, 3- Hydroxypropyltrimethylsilane, hydroxymethyltrimethylsilane, hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, hexylsilane, hexaphenyldisiloxane, hexaphenyldisilane, 1,1,3,3,5,5-hexamethyltrisiloxane , Hexamethyldisilane, hexamethylcyclotrisiloxane, hexamethoxydisilane, hexaethyldisiloxane, hexaethylcyclo Siloxane, 1,1,1,3,3,5,5-heptamethyltrisiloxane, ethyltrimethylsilane, ethyltrimethoxysilane, 2-ethylhexyloxytrimethylsilane, ethyldimethylsilane, ethylbis (trimethylsiloxy) silane, dodecyl Trimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, dodecylmethyldiethoxysilane, dodecamethylpentasiloxane, 1,3-disilabutane, 1,3-diphenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,2-diphenyl Tetramethyldisilane, diphenylsilanediol, diphenylsilane, diphenyldimethoxysilane, diphenylmethylsilane, diphenylmethylmethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, 1,3-dioctyltetramethyldisiloxane, 3-di-n-octyltetraethoxydisiloxane, 1,2-dimethyl-1,1,2,2-tetraphenyldisilane, 1,3-dimethyltetramethoxydisiloxane, 1,4-dimethyldisilylethane, dimethyl Ethoxysilane, dimethyldipropoxysilane, dimethyldiphenylsilane, dimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane, diethylsilane, diethylmethylsilane, diethyldienylsilane, diethyldiethoxysilane, di-t-butylmethylsilane, Dibenzyldimethylsilane, n-decyltriethoxysilane, decamethyltetrasiloxane, cyclotrimethylenedimethylsilane, cyclotetramethylenedimethylsilane, cyclopentyltrimethoxysilane, cyclopentamethylenedi Methylsilane, cyclohexyltrimethoxysilane, cyclohexylmethyldimethoxysilane, cyclohexylethyldimethoxysilane, t-butyldiphenylmethoxysilane, t-butoxytrimethylsilane, bis (trimethylsilyl) methane, 1,4-bis (trimethylsilyl) benzene, bis (trimethylsiloxy) ) Methylsilane, 1,2-bis (trimethylsiloxy) ethane, 1,3-bis (trimethylsiloxy) 1,3-dimethyldisiloxane, bis (trimethoxysilyl) hexane, bis (triethoxysilyl) octane, 1,9 -Bis (triethoxysilis) nonane, bis (triethoxysilyl) ethane, 1,4-bis (dimethylsilyl) benzene, benzyloxytrimethylsilane, benzyldimethylsilane, vinyltrimeth Sisilane, tris (trimethylsilyl) silane, tris (trimethylsiloxy) silane, tri-n-propylsilane, triphenylsilane, triphenylethoxysilane, trioctylsilane, triisopropoxysilane, tri-n-hexylsilane, triethylsilanol, Conventionally known ones such as trimethylethoxysilane can be used alone or in combination of two or more.
[0107]
Among them, for the purpose of forming a silica-based organic film having high water repellency, an organic silicon compound having many carbon-silicon bonds in a molecule is particularly preferably used. Specifically, hexamethyldisiloxane (HMDSO), 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (TMDSO), tetramethylsilane (TMS), vinyltrimethoxysilane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethoxysilane, Dimethyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, triethylsilane, trimethylsilane, trimethylethoxysilane, triethylethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, methyldiethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, isobutylmethyldimethoxysilane , Isobutyltrimethylsilane, isobutyldimethylsilane, isobutylmethylsilane, ethyltrimethylsilane, hexamethyldisilazane and the like. Of these carbon atoms in the molecule - hexamethyldisiloxane having more silicon-bonded (HMDSO; (CH₃)₃SiOSi (CH₃)₃), Tetramethyldisiloxane (TMDSO; (CH₃)₂HSiOSiH (CH₃)₂), Tetramethylsilane (TMS; Si (CH₃)₄), Hexamethyldisilazane is preferred.
[0108]
As described above, an organic compound having many carbon-silicon bonds is used as the organic silicon compound gas in the raw material gas, and the temperature of the base material at the start, the flow ratio of the raw material gas, and the By setting the input power and the film forming pressure within the above ranges, a more excellent water repellent film can be obtained because the organic silicon compound gas has low decomposability, and carbon such as an alkyl group is incorporated in the film. It is thought that it is easier.
[0109]
(2) Step of forming self-assembled monolayer by thermal CVD
Next, a step of forming a self-assembled monolayer by the thermal CVD method in the present invention will be described.
[0110]
In the present invention, since the step of forming a self-assembled monolayer is a thermal CVD method, in the thermal CVD method, a material serving as a raw material is vaporized, and the material is fed uniformly on a base material. Oxidation, reduction, and substitution are performed, so that it is possible to uniformly form a self-assembled monolayer even on the irregularities of the polymer substrate, and to form a monolayer on the surface of the polymer substrate. A highly water-repellent layer can be formed without flattening the unevenness.
[0111]
The preferred film forming conditions of the thermal CVD method in the present invention are as high as possible, as long as the temperature is equal to or lower than the heat resistance temperature of the polymer substrate described above, but is preferably in the range of 50 ° C to 200 ° C. Further, it is preferable that the reaction system contains moisture or oxygen, since the hydrolysis reaction of the alkoxy group of the substance for forming a self-assembled monomolecular film is further promoted and the reactivity with the base material is increased.
[0112]
The material of the self-assembled monolayer by the thermal CVD method in the present invention is the same as the description of the self-assembled monolayer of the highly water-repellent layer of the pattern formed body described above, and therefore the description is omitted here. I do.
[0113]
(Highly hydrophilic layer forming step)
Next, the highly hydrophilic layer forming step in the present invention will be described. The highly hydrophilic layer forming step in the present invention is performed by irradiating the highly water-repellent layer formed by the above-described highly water-repellent layer forming step with a high energy in a desired pattern under a reactive atmosphere to form a highly hydrophilic layer. Is formed in a pattern.
[0114]
In the high hydrophilic layer forming step of the present invention, the high water repelling layer is made hydrophilic by irradiating high energy under a reactive atmosphere in a desired pattern by the high water repelling layer forming step described above. If possible, the method and the like are not particularly limited.
[0115]
The irradiation with high energy in the reactive atmosphere is the same as that described in the section of the polymer base material of the pattern forming body, and thus the description is omitted here.
[0116]
Here, in the present invention, it is preferable to use a method of irradiating plasma using a gas containing an oxygen atom or a method of irradiating ultraviolet light in an oxygen-containing atmosphere.
[0117]
According to the method of irradiating plasma using a gas containing oxygen atoms, oxygen in the plasma reacts with the surface of the highly water-repellent layer, and -OH groups are introduced on the surface of the highly water-repellent layer, The surface of the highly water-repellent layer can be made a highly hydrophilic layer. Here, the gas containing an oxygen atom is, for example, NO₂, CO₂, O₂And the like.
[0118]
According to the method of irradiating ultraviolet light under an oxygen-containing atmosphere, for example, when the highly water-repellent layer is a silica-based organic film, when the silica-based organic film is irradiated with vacuum ultraviolet light, The residual oxygen in the atmosphere is excited by the vacuum ultraviolet light, attacks the Si—C bond in the silica-based organic film described above, and replaces carbon with oxygen to form a Si—O bond. As a result, oxygen is introduced into the surface of the silica-based organic film to form a film having a hydroxyl group on the surface, and a highly hydrophilic layer having high hydrophilicity can be formed.
[0119]
Further, for example, when the highly water-repellent layer is a self-assembled monolayer, when the self-assembled monolayer is irradiated with vacuum ultraviolet light, the alignment group is constituted by the above-described organic substance or the like. The C—C bond and the C—H bond in the alignment group are excited and cut to generate a radical. The radicals further react with atomic oxygen generated by excitation of residual oxygen in the atmosphere by vacuum ultraviolet light, and organic components are decomposed and removed as water or carbon dioxide. Further, since the substance forming the skeleton of the self-assembled monolayer is silicon or the like as described above, it is oxidized without being removed by light irradiation, and the surface can have a structure having a hydroxyl group. is there.
[0120]
Here, the pressure in the above-mentioned vacuum ultraviolet light irradiation is preferably in the range of 1 Pa to 1500 Pa, and more preferably in the range of 10 Pa to 1000 Pa. This is because the above reaction proceeds efficiently, which is preferable in terms of production efficiency and cost.
[0121]
In addition, as a method of irradiating the high energy in a pattern, a method of drawing and irradiating in a pattern using a laser or the like, as long as the method can irradiate high energy only to a region where a high hydrophilic layer is formed, It is also possible to use a mask or the like made of a material that can block high energy and that is formed only in a portion where high energy is blocked, such as a photomask. May be used.
[0122]
3. Functional element
Next, the functional element of the present invention will be described. The functional element of the present invention utilizes the difference in the contact angle between the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer formed in the pattern of the pattern-formed body described above and the functional portion along the pattern. The functional element is not particularly limited as long as it is formed with a color filter, a printed circuit board, a printing plate, and the like.
[0123]
According to the present invention, in the pattern forming body, the high water-repellent layer and the high hydrophilic layer are formed in a pattern, and the contact angles of the high water-repellent layer and the high hydrophilic layer with water greatly differ. Therefore, by utilizing this hydrophilicity and water repellency, it is possible to form various functional parts in a desired pattern along the pattern of the high hydrophilic layer and the high water repellency layer. It becomes.
[0124]
In the present invention, among the functional elements, a color filter and a printed board are preferable.
[0125]
When the functional element is a color filter, the highly hydrophilic layer of the pattern forming body is formed in a pattern of the pixel portion of the color filter, and the high water repellency is applied to a portion other than the region where the pixel portion is formed. Since the layer is formed, it is possible to easily attach the ink for the pixel portion only to the high hydrophilic layer having high hydrophilicity by using, for example, an ink-jet method, and the color filter having the high-definition pixel portion. It is because it becomes possible to do.
[0126]
Further, when the functional element is a printed circuit board, the highly hydrophilic layer of the pattern forming body is formed in a pattern shape for forming a metal wiring, and a height other than a region where a metal wiring is formed, The formation of the water-repellent layer makes it possible, for example, to deposit a metal colloid solution or the like only on the highly hydrophilic layer by dip coating or a nozzle discharge method, etc., and easily and highly precisely form a desired pattern. Metal wiring can be formed, and a printed circuit board excellent in terms of manufacturing efficiency, cost, and the like can be obtained.
[0127]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
[0128]
Here, with respect to the method for producing the pattern formed body, after forming irregularities on the polymer base material, a high water repellent layer is formed, and high energy is applied on the high water repellent layer in a reactive atmosphere. Although only a method for forming a highly hydrophilic layer by irradiation has been described, the method for producing a pattern-formed body of the present invention is not limited thereto.
[0129]
For example, after forming irregularities on the surface of the polymer substrate by the method described above, a highly hydrophilic layer of the silicon oxide film that is hydrophilic is formed on the polymer substrate, and a pattern is formed on the highly hydrophilic layer in a pattern. The pattern-formed body may be formed by forming the silica-based organic film in a pattern using a mask such as a copper mask. In this case, a method of forming the highly hydrophilic layer in a pattern after the formation of the highly water-repellent layer may be employed.
[0130]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
[0131]
[Example 1]
(Surface unevenness formation)
The PET substrate was irradiated with oxygen plasma by the following method using a capacitively coupled high-frequency plasma device. First, after the PET base material is set in the chamber, the inside of the reaction chamber is reduced to 1.0 × 10^-4The pressure was reduced to Pa or less. 12 μm-PET (produced by Unitika Ltd.) was used as the substrate. Next, oxygen gas was used as a gas containing oxygen atoms, and 5 Pa was introduced into the chamber. A high frequency of 13.56 MHz was used for plasma generation. Oxygen plasma irradiation was performed at a power of 100 W for 10 minutes. The mean square roughness of the PET surface after plasma irradiation was about 10 nm. The surface roughness was measured in an tapping mode using an atomic force microscope (manufactured by Seiko Instruments Inc .; SPI3800N).
[0132]
(Self-assembled monomolecular film formation by thermal CVD process)
About 2 cc of the PET substrate irradiated with the oxygen plasma and about 2 cc of octadecyltrimethoxysilane (00256 manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) placed in a glass container were placed in a Teflon (registered trademark) container. It was left in an oven for 3 hours to form a self-assembled monolayer (hereinafter abbreviated as ODS-SAM) by thermal CVD.
[0133]
After the ODS-SAM film was formed, the water contact angle and the film thickness were measured. The contact angle with water was about 150 °, and the film thickness was 1.8 nm. Since the contact angle of the water droplet before forming the SAM was 10 ° or less, it was found that the SAM was formed by thermal CVD.
[0134]
The contact angle with water is measured by using a contact angle measuring device (model number CA-Z) manufactured by Kyowa Interface Chemistry Co., Ltd., and a drop (constant amount) of pure water is dropped on the surface of the object to be measured. After a certain period of time, a method of observing the shape of a water drop using a CCD camera and physically obtaining a contact angle was used.
[0135]
The SAM coating film prepared above is introduced into a chamber equipped with a vacuum ultraviolet light (VUV) irradiation device having a center wavelength of 172 nm, a copper mask having a 1 mm square pattern is set, and exposure is performed at 1000 Pa for 20 minutes. did. After the exposure, the contact angle of the water droplet was measured. As a result, the contact angle of the exposed portion was 10 ° or less, and it was found that the SAM alignment group was removed by VUV irradiation and a hydrophilic group was introduced.
[0136]
[Example 2]
(Surface unevenness formation)
Irregularities were formed on PET in the same manner as in Example 1.
[0137]
(Silica-based organic film formation by plasma CVD process)
Subsequent to the plasma processing step, a silica-based organic thin film was formed by capacitively coupled high-frequency plasma CVD. After the plasma processing step, the degree of vacuum in the chamber is again reduced to 1.0 × 10^-4After reducing the pressure to Pa or less, a raw material gas was introduced into the reaction chamber. As a raw material gas, tetramethylsilane (trade name: T2050, manufactured by Chisso Corporation) was used as an organic silicon compound. The pressure was adjusted so that the total pressure of the chamber became 10 Pa. 13.56 MHz high frequency was used for plasma generation and raw material decomposition. A silica-based thin film was formed with a power of 200 W for a film formation time of 10 seconds. During film formation, the substrate surface temperature was 50 ° C. or less. After the formation of the silica-based thin film, the contact angle with water was about 150 °.
[0138]
The silica-based organic thin film prepared as described above is introduced into a chamber equipped with a vacuum ultraviolet light (VUV) irradiator having a center wavelength of 172 nm, a copper mask having a 1 mm square pattern is set, and a pressure of 1000 Pa for 20 minutes. Exposure. After the exposure, the contact angle of the water droplet was measured, and it was found that the hydrophilic group was introduced by VUV irradiation, since the contact angle of the exposed portion was 10 ° or less.
[0139]
[Example 3]
(Surface unevenness formation)
Irregularities were formed on PET in the same manner as in Example 1.
[0140]
(Hydrophilic layer formation by plasma CVD process)
Subsequent to the plasma processing step, a silicon oxide film was formed on the PET substrate by capacitively coupled high-frequency plasma CVD. The raw material gas was introduced into the reaction chamber while maintaining the degree of vacuum in the plasma processing step. As a raw material gas, tetramethoxysilane was used as an organic silicon compound, and oxygen gas was used as a gas containing oxygen atoms. The ratio of the partial pressure of tetramethoxysilane to the partial pressure of oxygen was 1: 2, and the mixture was introduced into the reaction chamber so that the total pressure became 10 Pa. 13.56 MHz high frequency was used for plasma generation and raw material decomposition. A silica film was formed at a power of 200 W for a film formation time of 20 seconds. During film formation, the substrate surface temperature was 50 ° C. or less. After the film formation, the contact angle with water was measured, and the contact angle with water was 10 ° or less.
[0141]
(Silica-based organic film formation by plasma CVD process)
Subsequent to the hydrophilic layer forming step, the hydrophilic layer was masked with a copper mask having a 1 mm square pattern, and then a silica-based organic thin film was formed by capacitively-coupled high-frequency plasma CVD. After forming the hydrophilic layer, the degree of vacuum in the chamber is again set to 1.0 × 10^-4After reducing the pressure to Pa or less, a raw material gas was introduced into the reaction chamber. As a raw material gas, tetramethylsilane (trade name: T2050, manufactured by Chisso Corporation) was used as an organic silicon compound. The pressure was adjusted so that the total pressure of the chamber became 10 Pa. 13.56 MHz high frequency was used for plasma generation and raw material decomposition. A silica-based thin film was formed with a power of 200 W for a film formation time of 10 seconds. During film formation, the substrate surface temperature was 50 ° C. or less. After the formation of the silica-based thin film, the contact angle with water of the unmasked portion was measured, and the contact angle with water was about 150 °.
[0142]
【The invention's effect】
According to the present invention, a high water repellent layer and a high hydrophilic layer are formed on a polymer substrate having fine irregularities on the surface. By both effects of the hydrophilic layer and the hydrophilic layer, it is possible to form a pattern formed body having a pattern having high water repellency and hydrophilicity. In addition, the high water-repellent layer and the high hydrophilic layer having high water repellency and hydrophilicity are formed in a pattern, and by forming a functional portion along the pattern, various functionalities are obtained. This makes it possible to obtain a pattern formed body that can be used for an element.

Claims

A pattern formed body comprising: a polymer substrate having fine irregularities on its surface; and a high water-repellent layer and a high hydrophilic layer formed in a pattern on the polymer substrate.

The pattern formed body according to claim 1, wherein the surface roughness of the surface of the polymer substrate is in a range of 5 to 200 nm.

The polymer substrate, by irradiating the surface of the polymer substrate with high energy under a reactive atmosphere, it is characterized in that it is made of a material in which fine irregularities are formed on the surface of the polymer substrate. The pattern forming body according to claim 1 or 2, wherein

The pattern forming body according to claim 3, wherein the high-energy irradiation is plasma irradiation.

The pattern forming body according to claim 3, wherein the high-energy irradiation is ultraviolet light irradiation.

The pattern forming body according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer base material is stretched.

The pattern forming body according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer substrate is a polyester resin, a polystyrene resin, or a polycarbonate resin.

In which the high water repellent layer, Si _x O _y C _z H a silica-based organic film made of an organic silicon material or a polymer film represented by _alpha, and the high hydrophilic layer is a silicon oxide film The pattern forming body according to any one of claims 1 to 7, wherein the pattern forming body is characterized in that:

The silica-based organic film has an oxygen atom concentration of 100 or less with respect to 100 Si atoms, and the silicon oxide film has an oxygen atom concentration within a range of 150 to 300 with respect to 100 Si atoms. The pattern forming body according to any one of claims 1 to 8, wherein:

The silica-based organic film has a carbon atom concentration within a range of 100 to 400 with respect to 100 Si atoms, and the silicon oxide film has a carbon atom concentration of 50 or less with respect to 100 Si atoms. The pattern forming body according to any one of claims 1 to 9, wherein:

The highly water-repellent layer has at least one adsorbing group for adsorbing the self-assembled monolayer on the polymer substrate, and forms a self-assembled monolayer on the polymer substrate. A self-assembled monolayer formed using a self-assembled monolayer-forming substance having at least one alignment group for monomolecular orientation as a raw material, and wherein the highly hydrophilic layer is The pattern forming body according to any one of claims 1 to 7, wherein the oriented group in the organized monolayer is a hydroxyl group-substituted film substituted with a hydroxyl group.

The pattern forming body according to claim 11, wherein the self-assembled monolayer is formed using a material for forming a self-assembled monolayer represented by the following general formula (1) as a raw material. .
R ¹ _α XR ² _β (1)
(Here, R ¹ is an alkyl group or an aryl group (benzene ring) having 1 to 30 carbon atoms, and the carbon group includes those having a partially branched chain or a multiple bond. R ² is halogen, or —OR ³ (R ³ is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, or an allyl group). Wherein carbon is bonded not only to oxygen and hydrogen, but also to halogen and nitrogen.) X is Si, Ti, Al, C And one element selected from the group consisting of and S. Here, α and β are 1 or more, and α + β is 2 to 4.)

Octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, octadecyltrichlorosilane, octyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) triethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, ( At least one material selected from the group consisting of heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) triethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, and 3-chloropropyltrimethoxysilane, The pattern forming body according to claim 12, which is used as a molecular film forming substance.

The highly water-repellent layer is formed of a material having a contact angle with water in the range of 70 to 120 ° when formed on a plane, and the highly hydrophilic layer is formed of water when formed on a plane. The pattern forming body according to any one of claims 1 to 13, wherein the pattern forming body is formed of a material having a contact angle of 70 ° or less.

The contact angle with water in the highly water-repellent layer of the pattern formation body is 120 degrees or more, and the contact angle with water in the highly hydrophilic layer is 15 degrees or less, The Claims 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The pattern forming body according to claim 14.

The pattern forming body according to any one of claims 1 to 15, wherein the thickness of the highly water-repellent layer and the high hydrophilic layer is in a range of 1 to 150 nm.

The pattern forming body according to any one of claims 1 to 16, wherein a surface roughness of the pattern forming body is in a range of 5 to 200 nm.

Irregularity forming step of forming irregularities having a surface roughness in the range of 5 to 200 nm by irradiating a high energy under a reactive atmosphere to the polymer substrate surface, and forming the irregularities on the polymer substrate on which the irregularities are formed. A highly water-repellent layer forming step of forming a highly water-repellent layer having a film thickness in the range of 1 to 150 nm by a gas phase method, and applying high energy to the high water-repellent layer in a reactive atmosphere in a pattern. A step of forming a highly hydrophilic layer by irradiating the pattern with a highly hydrophilic layer.

19. The method according to claim 18, wherein the step of forming irregularities is a step of performing a plasma treatment using a gas containing oxygen atoms.

19. The method according to claim 18, wherein the step of forming irregularities is a step of performing a dry process using vacuum ultraviolet light in an oxygen-containing atmosphere.

The method for producing a pattern-formed body according to any one of claims 18 to 20, wherein the polymer base material is stretched.

The pattern forming body according to any one of claims 18 to 21, wherein the step of forming a highly water-repellent layer is a step of forming a silica-based organic film by a plasma CVD method. Production method.

22. The pattern formation according to claim 18, wherein the step of forming a highly water-repellent layer is a step of forming a self-assembled monolayer by a thermal CVD method. How to make the body.

24. The method according to claim 18, wherein the step of forming a highly hydrophilic layer is a step of performing plasma irradiation using a gas containing oxygen atoms. Method.

The method for producing a pattern-formed body according to any one of claims 18 to 23, wherein the step of forming a highly hydrophilic layer is a step of irradiating ultraviolet light in an oxygen-containing atmosphere. .

The functional part is arranged along the pattern of the highly water-repellent layer and the highly hydrophilic layer on the pattern forming body according to any one of claims 1 to 17. Functional element to do.

27. The color filter according to claim 26, wherein the functional unit is a pixel unit.

A printed circuit board, wherein the functional part of the functional element according to claim 26 is a metal wiring.