JP2007012787A - パターン形成方法、電子部材および光学部材 - Google Patents

Abstract

【課題】基材表面に親／疎水性領域を形成した後インクを塗布することにより、機能材料のパターンを容易かつ確実に形成する。
【解決手段】基材表面に親／疎水性領域を形成する工程と、該基材表面にインクを塗布する工程とを有するパターン形成方法において、親水性領域および疎水性領域に対する純水の接触角が以下の式のいずれかを満たすことを特徴とするパターン形成方法。
θ２≦１０°の場合 Δθ＞６０°
θ２＞１０°の場合 Δθ＞４０°
（ただし、θ１は疎水性領域に対する純水の接触角を示し、θ２は親水性領域に対する純水の接触角を表し、Δθは、θ１とθ２との差の絶対値（｜θ１−θ２｜）を表す。）

Description

本発明はパターン形成方法に関し、詳細には、基材上に、導電性材料や光学的機能を有する材料からなるパターンが形成された電子部材や光学部材などのパターニングに有用な、パターン形成方法に関する。
本発明はまた、このパターン形成方法で形成された導電性パターンを有する電子部材および光学部材に関する。

近年、急速にその需要が拡大している、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンスパネル（ＥＬＰ）などの平面ディスプレイ装置には、カラーフィルターや電磁波フィルターなど、機能に応じた一定のパターンを持つ部材が多用されている。上記ディスプレイは市場規模の拡大と共に、低価格化が進み、用いられている部材は、より一層の低価格化が求められている。

また、フレキシブルなディスプレイ装置、例えば有機ＥＬディスプレイや電子ペーパーなどの実用化を目的として、有機材料による半導体デバイスの開発が、盛んに行われている。これらディスプレイ装置に用いられる各種部材のパターン形成は、フォトリソグラフィ法によることが多い。フォトリソグラフィ法では、高精細なパターンが得られるものの、高コストであることとならび、耐薬品性の観点からは、有機材料のパターニングに適したものとは言い難いことから、スクリーン印刷、グラビア印刷などの従来印刷法のより精細化や、インクジェット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法など、種々のパターン形成方法が機能材料のパターニングを目的として試まれている。

さらには、高度情報化社会のより一層の発展により、無線ＩＣタグ用アンテナの製造などに見られるように、安価かつ簡易な導電性パターンの形成技術が求められている。このような無線ＩＣタグ用アンテナの製造においては、大量生産が可能で、かつ低コストなプロセスが要求されている。

近年のソフトリソグラフィー法の発展により、ナノインプリントリソグラフィ法、ＭＩＭＩＣ、ＣＦＬ等多くのパターニング手法が提案されているが、マスク材や被パターン材に特定の材料が必要とされることによる適用範囲の狭さ、工程数の多さ、従来の技術であるフォトリソグラフィー法との併用など、安価かつ簡易に微細なパターンを提供する課題に対しては、本質的な解決が図られていない。

これに対し、マイクロコンタクトプリンティング法を用いて親／疎水性パターニングを行った後、機能材料の疎水性インクを塗布／印刷することにより、機能材料のパターンを得る手法が開示されている（特許文献１、非特許文献１）。かかる方法においては、エラストマーからなるスタンプを基板に直接接触後剥離させるのみで、接触部の表面エネルギーを変化させる、すなわち、親／疎水性パターンが形成されるという大きな利点がある。しかし、この方法では、スタンプの接触による表面エネルギー変化に時間依存性があり、通常、スタンプを一日以上接触させなければ、親／疎水性パターンが形成されず、生産性上の大きな課題が未解決になっている。また、本発明者らの検討によれば、かかる方法によりスタンプを接触後剥離させた後、機能材料の親水性インクを塗布しても、良好なパターンが得られないという課題が残されている。
ＷＯ２００４／００６２９１号公報 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、２００１年、第１３巻、１３８６頁

本発明は上記従来の問題点を解決し、基材表面に親／疎水性領域を形成した後インクを塗布することにより、機能材料のパターンを容易かつ確実に形成する方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、このパターン形成方法によりパターニングされた電子部材および光学部材を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記従来技術の欠点を解決すべく、安価かつ簡易に微細な機能材料のパターンを形成する方法を提供することを目的として鋭意検討した結果、親／疎水性領域へのインク塗布によるパターン形成を行う場合、親／疎水性領域において、親水性領域の親水性の程度が高い場合には、疎水性領域の疎水性の程度も十分に高いこと、すなわち疎水性領域の疎水性の程度と親水性領域の疎水性の程度の格差が大きいことが必要であり、一方、親／疎水性領域の親水性領域の親水性の程度がさほど高くない場合には、疎水性領域の疎水性の程度もさほど高い必要はないことを見出した。そして、これらの領域の親水性、疎水性の程度を純水の接触角で示し、その差が所定の条件を満たすならば、確実にパターン形成を行えることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は以下を要旨とする。

［１］ 基材表面に、親水性領域と疎水性領域とを形成する親／疎水性領域形成工程と、該親／疎水性領域が形成された基材表面にインクを付着させるインク付与工程とを有するパターン形成方法において、親／疎水性領域形成工程で該基材表面に形成された親水性領域および疎水性領域に対する純水の接触角が、以下の式のいずれかを満たすことを特徴とするパターン形成方法。
θ２≦１０°の場合 Δθ＞６０°
θ２＞１０°の場合 Δθ＞４０°
（ただし、θ１は疎水性領域に対する純水の接触角を示し、θ２は親水性領域に対する純水の接触角を表し、Δθは、θ１とθ２との差の絶対値（｜θ１−θ２｜）を表す。）

［２］ 該基材表面に親水化処理を行った後に、前記親／疎水性領域形成工程を行う［１］に記載のパターン形成方法。

［３］ 該基材表面が、前記インクに対して不溶ないしは非膨潤性である［１］または［２］に記載のパターン形成方法。

［４］ 該インクが、色素溶液、顔料分散液、ポリマー溶液、ポリマー分散液、ポリマーエマルジョン、コロイド粒子分散液、および金属塩溶液からなる群から選ばれたいずれかを含む［１」〜［３］に記載のパターン形成方法。

［５］ 該親／疎水性領域形成工程が、弾性体を有するスタンプの該弾性体を前記基材表面に接触させる工程を含む［１］〜［４］に記載のパターン形成方法。

［６］ 該スタンプの弾性体をガラス表面に２５℃で５分間接触させ、次いで剥離した後の、該ガラス表面に対する純水の接触角が４０°以上である［５］に記載のパターン形成方法。

［７］ ［１］〜［６］に記載のパターン形成方法で形成された導電性パターンを有することを特徴とする電子部材。

［８］ ［１］〜［６］に記載のパターン形成方法で形成された導電性パターンを有することを特徴とする光学部材。

本発明のパターン形成方法によれば、後述の如く、基材表面にインクパターンを確実に形成し得るに十分な親／疎水コントラストを形成することにより、容易かつ確実にパターンを形成することができる。
本発明のパターン形成方法によれば、樹脂基板、樹脂フィルム、またはガラスなどの基材表面上に、導電性材料や色素・顔料等、種々の機能材料からなるパターンを容易に形成することができる。

このような本発明によれば、導電性ポリマーや金属などからなる、応用範囲の広い導電性パターンを安価かつ簡易な工程にて作製することができ、平面ディスプレイ装置や無線ＩＣタグ用アンテナをはじめとする各種電子部材や光学部材等への広範な応用が期待される。

以下、本発明の実施の一形態として好適なパターン形成手法を、詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、何ら以下の記載に限定されるものではない。
本発明のパターン形成方法は、基材表面に親／疎水性領域を形成する工程と、該基材表面にインクを塗布する工程とを有する方法である。

［基材］
本発明で用いる基材としては、公知の種々の材料からなる基板またはフィルムを用いることができる。

基材が樹脂基板または樹脂フィルムである場合、その樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂などが例示される。基材はこれらの樹脂の２種以上を含む複合材料よりなるものであっても良い。

また、基材としては、ガラスも好適に用いることができる。

本発明における基材は、表面処理を施して用いることができる。表面処理としては特に限定はないが、好ましくは親水化処理である。親水化処理としては、公知の方法であるコロナ放電処理、ＵＶ光照射処理、シランカップリング剤等に代表される表面処理剤による化学処理、親水成分の塗布などの方法が挙げられるが、用いる基材に応じて、目的とする親水化表面が得られるのであれば、どの方法を用いても差し支えない。但し、パターン処理後の塗布／印刷に用いる機能材料を含むインクが水性溶媒からなる場合、かかる溶媒によって基材表面が膨潤或いは溶解・溶出すると、疎水化された部分への浸透や汚染が起きる可能性があるため、塗布／印刷に用いるインクの溶媒に侵されない親水表面が好ましい。

基材の親水化処理としては、例えばアルカリによる処理が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂においては、１〜２Ｎ程度の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液中に５０〜９０℃で１０〜３０分程度浸漬するなどして接触させ、その後水洗した後に乾燥する方法により、親水化表面を得ることができる。また、ガラス基板であれば、上記アルカリ水溶液に加えて、市販のアルカリ洗浄剤、例えばＭＥＲＣＫ製ＥＸＴＲＡＮ ＭＡ−０１ ２％水溶液等を用いて予め洗浄することで親水化表面を得る方法が挙げられる。

親水化の程度としては特に制限はないが、後述の親／疎水性領域形成工程で説明する理由から、親水化処理後の基材表面の純水に対する接触角が５０°以下、３０℃以下、特に１０°以下であることが好ましい。

本発明のパターン形成方法では、基材表面にインクを付着させるので、基材表面がインクに対して不溶ないし非膨潤性であることが好ましい。基材表面がインクにより溶解、膨潤すると所望のパターンが形成されない傾向にある。
なお、基材表面がインクに対して不溶ないし非膨潤性であるとは、インク、又はインクの溶媒や分散媒を基材表面に１０〜２０μｌ滴下し、３０秒から１分放置した後に、不織布で擦過した際に、基材表面に傷、剥離、あるいは脱落などの変化が少なくとも目視にて見られないことを指す。

基材の厚さとしては特に制限はなく、用途に応じて必要とされる機械的強度と軽量性、薄肉性が満足される厚さであれば良い。通常は１００〜１５００μｍ程度の厚さの樹脂基板またはガラス基板、あるいは１０〜１００μｍ程度の厚さの樹脂フィルムが用いられる。

［親／疎水性領域形成工程］
本発明においては、必要に応じて親水化処理を行った上述のような基材の表面に、純水に対する接触角が特定の関係を満たすような親／疎水性領域形成工程を形成する。

基材表面に親／疎水性領域を形成する方法としては特に限定はなく、公知の方法を採用すればよいが、好ましくは弾性体を含むスタンプを用い、その弾性体部分を基材表面に接触させる方法が挙げられる。さらに好ましくは、弾性体を含むスタンプの弾性体を基材表面に接触させ、次いで剥離することによって、基材表面のスタンプ剥離部に疎水性領域を形成する方法である。この方法では、例えば、スタンプが接触した基材表面に、スタンプの弾性体を構成する疎水性成分を移行させることにより、親水性の基材表面に疎水性領域が形成される。

〈親／疎水性領域形成に用いるスタンプ〉
（スタンプの特性）
親／疎水性領域の形成に用いられるスタンプは、後述するスタンプの組成およびその硬化条件により大きく変化するため、一概に規定することはできないが、硬化後のスタンプをガラス表面に２５℃で５分間接触させ、その後剥離したときに、ガラス表面の剥離部に対する純水の接触角（以下「スタンプ接触角」と称す場合がある。）が４０°以上であるスタンプ特性を有するものであることが好ましい。このスタンプ接触角は、より好ましくは５０°以上。さらに好ましくは６０°以上である。スタンプ接触角が４０°未満である場合、２０分間の接触後でも接触角変化は不十分であり、生産性の点で望ましくない。

（スタンプの材料）
本発明における、スタンプを構成する材料の好ましい例としては、ポリオルガノシロキサンとして総称される、主骨格にケイ素−酸素結合を持った高分子弾性体が挙げられる。ポリオルガノシロキサンは、側鎖あるいは末端に種々の官能基、例えばメチル基、水酸基、ビニル基などを持つ多種多様な製品が市販されている。

（スタンプの製造方法）
本発明に係るスタンプは、このような材料を所定の形状に成形して硬化させることにより製造される。

本発明における弾性体スタンプを作成するにあたっては、上記ポリオルガノシロキサンの平均分子量や官能基の種類、および高分子鎖中に含まれる上記官能基の割合に応じて変化する、硬化前ならびに硬化後の諸物性を考慮し、必要に応じて目的の物性を持つものを選択することが可能である。

本発明におけるスタンプは、その基材への接触表面に凹凸を形成することができる。このような凹凸表面を有するスタンプの作成方法としては、まず、ガラスや金属、その他の硬質な材料の表面に、テンプレートとなる凹凸パターンを作製し、硬化前のポリオルガノシロキサン前駆体を上記テンプレート上に供給し、所定時間放置してポリオルガノシロキサンが硬化した後に、硬化物を上記テンプレートから剥離する方法が挙げられる。これによりテンプレートの凹凸パターンに対応した凸凹パターンがスタンプに付与される。

上記テンプレートの凹凸パターンの作製には、フォトリソグラフィ法や電子線リソグラフィなど、公知の微細加工技術を用いることができる。このテンプレートを用いて製造されるスタンプは繰り返して使用できるため、テンプレート作製にこれら高額な装置を用いたとしても、工程全体のコストに占める割合は小さく、工程全体のコストを高めることはない。
凹凸パターンの線幅ないしは間隔としては、通常１ｍｍ以下、好ましくは１００μｍ以下である。また、通常１００ｎｍ以上、好ましくは１μｍ以上、更に好ましくは１０μｍ以上である。

ポリオルガノシロキサンスタンプの作製工程の生産性を上げるため、硬化工程を加熱雰囲気下で行うことにより、硬化時間を短縮することも可能である。一方で、加熱硬化を行うことによって、スタンプを構成するポリオルガノシロキサンの重合がより進行するため、基材へスタンプを接触させ、親／疎水性領域を形成する際に、スタンプの疎水性成分が基材表面に移行するに要する時間が長くなり、工程全体の生産性は低下する傾向にある。したがって、生産性を向上させるためには、スタンプ作製時の硬化温度ならびに時間を適切に選択することが重要である。

例えば、スタンプを構成するポリオルガノシロキサンとして、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ製）を用い、基材としてガラスを用いた場合、常温下ではポリオルガノシロキサンの硬化処理に約１日を要するものの、このようにして作製されたスタンプは、ガラスに対して２０分の接触工程でパターン形成を行うに十分な親／疎水コントラストを形成することができる。一方、１４０℃の加熱雰囲気下でのポリオルガノシロキサンの硬化であれば、硬化処理に要する時間は１５分と大幅に短縮されるが、このような加熱硬化を行って作製されたスタンプをガラスに接触させた場合、パターン形成を行うに十分な親／疎水コントラストを形成するための基材との接触時間は１日以上を要し、実用上の観点からは好ましくない。なお、親／疎水コントラストについては後述する。

〈基材表面へのスタンプ接触工程〉
本発明においては、スタンプを基材表面に接触させることにより、スタンプに接触した基材表面部位の親水性が、スタンプ接触の前後で変化することを利用して、親／疎水性領域のパターン形成を行う。この親水性の変化は、スタンプを構成する材料としてポリオルガノシロキサンを用いた場合、スタンプを構成する材料中に含まれる疎水性成分が、基材表面に移行することによって生じる。すなわち、スタンプに含まれる疎水性成分の移行により、基材表面のスタンプと接触した部位は、周囲のスタンプと接触していない部位に比較して、異なる親水性を呈し、基材表面に、スタンプの凹凸パターンに応じた親／疎水性領域のパターンを形成することができる。かかるスタンプに含まれる疎水性成分の移行は、スタンプが接触した部分をＸ線光電子分光（X-Ray Photoelectron Spectroscopy；ＸＰＳ）等で測定することにより確認できる。

この方法であれば、通常のマイクロコンタクトプリンティング法で必要とされるアルカンチオールに代表されるような、特定材質からなる基材表面に対する修飾成分をあらためてスタンプに付着させて用いる必要がなく、このため適用範囲に対する制約が少なくなる。

本発明においては、スタンプを基材表面に接触させる親／疎水性領域形成工程は室温で行うことができるが、スタンプに含まれる疎水性成分の、基材表面への移行速度を増加させることを目的として、スタンプを基材に接触させた状態で加熱処理を行うことも可能である。この場合、加熱温度としては特に制限はなく、スタンプ作成時の加熱硬化条件や目的とされるスタンプと基材との接触時間、あるいは基材の耐熱性に応じて適宜決定されるが、通常５０〜１５０℃、好ましくは８０〜１００℃程度が用いられる。

前述の如く、スタンプを作製する際の硬化時間の長短と、親／疎水性領域を形成するために要するスタンプ接触時間の長短は、相反する関係にある。基材表面を連続的に処理する観点からは、スタンプとの接触時間が短い方が効率的であり、接触時間としては通常３０分以下、好ましくは２０分以下であることが好ましい。より長時間をかけても後述の接触角差Δθの増大は緩やかであり、実質上、後述する親／疎水コントラストの向上効果が小さいため、生産性の観点からも望ましくない。

なお、以下において、親／疎水性領域形成工程でスタンプを接触させ、その後スタンプを剥がすことにより疎水化された表面基材部位を単に「スタンプ接触部」と称し、それ以外のスタンプが接触しなかった基材表面部分を「スタンプ非接触部」と称す場合がある。

〈親／疎水コントラスト〉
基材表面が本来持っている親水性が低い場合には、スタンプ接触前後での大きな親／疎水コントラストは期待できない。親／疎水コントラストが不十分な場合、スタンプ接触処理による親／疎水性領域形成後に、機能材料等を含むインクを付着させた際、親／疎水性領域のパターンに応じてインクがウェッティングないしはディウェッティングせず、良好なパターンが得られない。

ここで、親／疎水コントラストとは、スタンプ接触部と、スタンプ非接触部、すなわち本来の基材表面との親水性の差を指し、夫々の部位に対する純水の接触角の差、即ち、後述の親／疎水接触角差Δθによって表される。

スタンプ接触部の親水性は、スタンプから基材表面に移行した、疎水性成分によって決定されるため、基材が本来持つスタンプ非接触部の親水性と、スタンプ接触部との親水性との差、即ち、後述の親／疎水接触角差Δθが小さい場合には、大きなコントラストを得ることは期待できない。このような場合、親水性の大きな基材を用いるか、或いは、基材をあらかじめ全面にわたって親水化処理することで、コントラストを大きくすることが可能となる。

本発明においては、例えば基材表面の親水化処理、スタンプの接触処理条件等を調整することにより、基材表面に、親水性領域および疎水性領域に対する純水の接触角が以下の式のいずれかを満たすように親／疎水性領域を形成する。
θ２≦１０°の場合 Δθ＞６０°
θ２＞１０°の場合 Δθ＞４０°
（ただし、θ１は疎水性領域に対する純水の接触角を示し、θ２は親水性領域に対する純水の接触角を表し、Δθは、θ１とθ２との差の絶対値（｜θ１−θ２｜）を表す。）

なお、以下において、疎水性領域に対する純水の接触角θ１と親水性領域に対する純水の接触角θ２との差の絶対値Δθ（｜θ１−θ２｜）を、「親／疎水接触角差」と称す場合がある。

親水性領域に対する純水の接触角θ２は５０°以下が好ましく、より好ましくは３０°以下であり、さらに好ましくは１０°以下である。基材表面が元来持つ、純水に対する接触角が５０°よりも大きい場合には、親／疎水コントラストが十分に得られず好ましくない。この場合は、基板表面をあらかじめ親水化処理を行うことにより、純水に対する接触角をより小さくすることが好ましい。

本発明において、親／疎水接触角差Δθに関する好適な条件は、親水性領域（スタンプ非接触部）の接触角θ２により異なる。十分な親／疎水コントラストを得るためには、θ２が小さい場合には、θ２が大きい場合と比較してより大きな接触角差Δθ（＝｜θ１−θ２｜）を必要とする。具体的には、θ２が１０°以下である場合には、親／疎水接触角差Δθは６０°よりも大きいことが好ましく、より好ましくは７０°以上であり、さらに好ましくは７５°以上、特に好ましくは８０°以上である。Δθが６０°以下であると、疎水性領域（スタンプ接触部）は依然として親水性を示し、十分な親／疎水コントラストを得ることは困難である。

一方、θ２が１０°よりも大きい場合には、親／疎水接触角差Δθは４０°よりも大きいことが好ましく、より好ましくは４５°以上であり、さらに好ましくは５０°以上である。Δθが４０°以下であると、親／疎水コントラストが十分に得られず好ましくない。

なお、疎水性領域に対する純水の接触角θ１は、７０°以上が好ましく、より好ましくは８０°以上であり、さらに好ましくは９０°以上である。θ１が７０°より小さいと、親／疎水コントラストが十分に得られず好ましくない。

［インク付与工程］
本発明では、親／疎水性領域形成工程後、基材表面にインクを付着させてなるインク付与工程を有する。
親／疎水性領域の形成により、表面に親／疎水コントラストが付与された基板に、機能材料のインクを付着させることにより、機能材料がパターン化された表面を得ることができる。インクの付着手法としては、塗布、印刷法等、公知の方法を用いることができ、バーコート法、スピンコーティング法、ディップ法、インクジェット法、スクリーン印刷法などが例示される。

前述の親／疎水性領域形成工程でスタンプから基材表面に移行した疎水性成分は、必ずしも基材表面全体を被覆する必要は無く、用いるインクが水性の場合にはスタンプ接触部から水性のインクがディウェッティングし得るに足るだけの量であればよく、また、疎水的なインクの場合には、スタンプ接触部を疎水的なインクが十分に濡らす程度に、スタンプ接触部位が疎水化されていればよい。

水性のインクを用いた場合、かかるインクは、基材表面のうち、水に対する接触角の小さい親水性のスタンプ非接触部を選択的に濡らすが、水に対する接触角の大きい疎水性のスタンプ接触部ではディウェッティングするため、かかる状態で乾燥させることにより、基材表面のスタンプ非接触部のみに選択的にインクの機能材料が付着される。

一方、疎水的なインクを用いた場合、かかるインクは水に対する接触角の小さい疎水性のスタンプ非接触部ではディウェッティングし、水に対する接触角の大きい疎水性のスタンプ接触部を選択的に濡らすため、かかる状態で乾燥させることにより、スタンプ接触部のみに選択的に機能材料が付着される。

本発明において、インクは水性、疎水性のいずれでも良いが、スタンプ接触部分は、スタンプ材質からの移行成分をその表面に有するため、このようなスタンプ接触部をパターン形成部とする疎水的なインクを用いた場合、スタンプ接触部分におけるインク塗膜の密着性やコンタミネーション等の問題が起き得るため、水性のインクを用い、スタンプ非接触部をインクによるパターン形成部とする方が好ましい。

本発明で用いるインクは、目的に応じて選択され、特に限定はないが、各種色素、顔料等の色材を含むインクを用いることにより、カラーフィルター等の光学部材を作成することができる。また、金属（合金を含む）粒子等の導電性粒子、導電性ポリマー、金属塩等を含むインクを用いることにより、導電性を有するパターンを得ることができ、電磁波シールド、配線、無線ＩＣタグ用アンテナ等、電子部材や光学部材をはじめとする種々の用途に供することができる。

かかる導電性パターンの場合、金属（合金を含む）粒子としては、金、銀、銅、パラジウム、アルミニウム等の金属ないしはこれらを含む合金からなる粒径１ｎｍ〜１μｍ程度の粒子を好適に用いることができる。また、導電性ポリマーとしては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（４−スチレンスルホネート）、ポリ（アニリン）、ポリピロール、ポリアセン、ポリチオフェンが例示され、好ましくは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（４−スチレンスルホネート）、ポリアニリンである。これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。

［電子部材、光学部材］
本発明のパターン形成方法を適用して製造される電子部材としては、例えば、平面ディスプレイ装置の電磁波フィルターや駆動回路、あるいは無線ＩＣタグ用アンテナ、あるいは一般的なプリント配線板などが挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。

本発明のパターン形成方法を適用して製造される光学部材としては、例えば、平面ディスプレイ装置のカラーフィルター、偏光フィルムや偏光素子、あるいは光導波路、光スイッチなどが挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。

以下に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、以下において、接触角の測定は協和界面科学（株）製接触角計「ＣＡ−ＱＩ」にて実施した。

［実施例１］
［１］基材
ポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱化学ポリエステルフィルム（株）製、厚さ８０μｍ、表面の水に対する接触角８０°）の表面を純水およびアセトンにて洗浄後、濃度２ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム水溶液に、温度７０℃にて２０分浸漬した。その後、フィルムを引き上げ後、純水にて表面を洗浄し、８０℃の空気中で２０分間の乾燥処理を行った。フィルム表面の純水に対する接触角θ２は、３０°であった。

［２］スタンプの作製
ポリジメチルシロキサン（Ｓｙｌｇａｒｄ１８４、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ製）の主剤と硬化剤を重量比１０：１で混合した後に真空下で脱泡処理を行い、凹凸パターンを持ったテンプレート上に静かに注入した。その後、室温にて一昼夜静置して硬化処理を行い、硬化後のポリジメチルシロキサンスタンプをテンプレートから剥離した。
スタンプの特性を評価するため、スタンプをガラス表面に２５℃で５分間接触させた。その後スタンプをガラス表面から剥離し、剥離後のガラス表面に対する純水の接触角（スタンプ接触角）を測定すると６３°であった。

［３］基材表面への親／疎水性領域形成
［１］で親水化処理を行ったポリエチレンテレフタレートフィルム表面に、［２］で作製したスタンプを、室温で２０分接触させた。スタンプを剥離した後のスタンプと接触した部位に対する純水の接触角θ１は９０°であった。
スタンプを接触する前後での接触角変化、即ち親／疎水接触角差Δθは６０°であった。

［４］親／疎水性領域にパターニングされたフィルムへのインク塗布
親水性インクとして、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（４−スチレンスルホネート）（「ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ」と略記する。）の１．３重量％の水分散液（製品番号４８３０９５、Ａｌｄｒｉｃｈ製）を、スピンコーター（ＩＨ−Ｄ２、ミカサ（株）製）を用いて、［３］で作製した親／疎水性領域にパターニングされたフィルムに塗布した結果、親水性インクは、フィルム上の親水性のスタンプ非接触部にのみ定着した。その後、８０℃にて２０分間の乾燥処理を行って良好な導電性パターンを得ることができた。

［５］親水化処理前後とスタンプ接触後のＸＰＳ測定
上記［３］の接触角変化の要因はポリジメチルシロキサンスタンプから親水化ポリエチレンテレフタレートフィルム表面への、Ｓｉ成分の移行によると推測されたため、ＸＰＳ（Ｑｕａｎｔｕｍ２０００、ＰＨＩ社製）にて、親水化処理前後、およびポリジメチルシロキサンスタンプ接触部の、フィルム表面のＸＰＳ測定による元素組成の測定を実施した。
結果を表１に示す。
この結果から、ポリジメチルシロキサンスタンプとの接触によって、表面Ｓｉ量が大きく増加していることがわかり、上記推測が実証された。

［実施例２］
基材としてアルカリ洗浄スライドガラスを用いた他は、実施例１と同様にして、親／疎水性領域の形成及びインクの塗布、乾燥を行なった。
このアルカリ洗浄スライドガラスは、スライドガラス（厚さ１．２ｍｍ）をアルカリ洗浄剤（ＥＸＴＲＡＮ ＭＡ−０１、ＭＥＲＣＫ製、２％水溶液）に１２時間浸漬後、純水にて洗浄し、８０℃の空気中で２０分乾燥処理を行ったものである。このアルカリ洗浄スライドガラスの親／疎水性領域の純水の接触角θ１，θ２，Δθは表２に示す通りであった。
親／疎水性領域形成後のアルカリ洗浄スライドガラスに対して、親水性インクは、ガラス表面の親水性のスタンプ非接触部にのみ定着し、良好な導電性パターンを得ることができた。

［実施例３］
親水性インクを銀コロイド粒子の水分散液（触媒化成工業（株）製）に変えた他は実施例２と同様にして親／疎水性領域の形成、及びインク塗布、乾燥を行なった。
親／疎水性領域形成後のアルカリ洗浄スライドガラスに対して、親水性インクは、ガラス表面の親水性のスタンプ非接触部にのみ定着し、良好な導電性パターンを得ることができた。

［実施例４］
スタンプ接触温度を、室温から８０℃に変更した他は、実施例２と同様にして親／疎水性領域の形成、及びインクの塗布、乾燥を行なった。このアルカリ洗浄スライドガラスの親／疎水性領域の純水の接触角θ１，θ２，Δθは表２に示す通りであった。
親／疎水性領域形成後のアルカリ洗浄スライドガラスに対して、親水性インクは、ガラス表面の親水性のスタンプ非接触部にのみ定着し、良好な導電性パターンを得ることができた。

［比較例１］
基材フィルムに、水酸化ナトリウム水溶液による親水化処理を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして親／疎水性領域の形成を行なった。この基材フィルムの親／疎水性領域の純水の接触角θ１、θ２、Δθは表２に示す通りであった。
親／疎水性領域形成後のフィルムに、実施例１と同様に親水性インクを塗布したが、フィルム表面は全面にわたって親水性インクをはじき、導電性パターンを得るには至らなかった。

［比較例２］
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを全面に塗布した親水化基材フィルム上に、スタンプ接触による親／疎水性領域を形成し、そこへ親水性インクを適用した場合のパターニング可否を以下の方法で検討した。（特許文献１、非特許文献１の方法）
基材フィルムを親水化処理した後、スタンプを接触させる前に、実施例１で用いたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳインクを基材全面に塗布する以外は、実施例１と同様にして、親／疎水性領域の形成を行った。この基材フィルムの親／疎水性領域の純水の接触角θ１、θ２、Δθは表２に示す通りであった。
さらに、スタンプ接触時間を４２時間にしても、疎水性領域の純水の接触角θ１は３１°であり、スタンプ接触前後での接触角変化、即ち親／疎水接触角差Δθは３°であった。

上記のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳインクを塗布した基材フィルムに、親水性インクとして実施例３で用いたものと同じ銀コロイド分散液を用いた以外は、実施例１と同様の手法でインクを塗布した結果、スタンプ接触時間の長短に関わらず、銀コロイド分散液インクはフィルム表面であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ塗布膜の全面に塗布され、導電性パターンを得るには至らなかった。

本比較例で、親水化ポリエチレンテレフタレートフィルムにＰＥＤＯＴ／ＰＳＳインクを塗布した後スタンプを接触させると十分な親／疎水コントラストを有する親／疎水性領域を形成し得ない理由を調査すべく、次のような実験を行った。
まず、親水化ポリエチレンテレフタレートフィルムにＰＥＤＯＴ／ＰＳＳインクを塗布し乾燥させた。この塗布膜表面を不織布で軽く摩擦したところ、容易には剥離することは困難であったが、塗布膜表面にパターニングに用いた親水性インクの分散媒である水を２０μｌ滴下後、３０秒放置した後に不織布にて軽く摩擦したところ、塗布膜の各所で容易に剥離が生じることが確認できた。即ち、この塗布膜は、分散媒に溶解ないし膨潤するものである。本比較例では、このように分散媒に溶解ないし膨潤する塗布膜が形成された面に対してスタンプを接触させたため、親／疎水コントラストが十分な親／疎水性領域を形成し得なかった。

これは、ポリジメチルシロキサンスタンプとの接触による疎水性成分の移行は、必ずしもスタンプ接触部の全体を覆うようになされるものではなく、ミクロスケールでは随所に親水性の塗布膜（基材面）が露出していることによると考えられる。接触角の測定時には、水滴がこの親水性表面の露出している部分より塗膜内に浸入し、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ塗布膜を膨潤ないし溶解させたため、スタンプ接触による接触角θ１の増加も見られなかったものと推察される。また、親水性インクである銀コロイドの水分散液を塗布した際も同様に、分散媒である水がＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ膜を膨潤ないし溶解させたために、疎水処理を行った部分にも銀コロイド分散液が塗布されることになったものと推測できる。

［比較例３］
基材として、実施例２で用いたのと同様のアルカリ洗浄スライドガラスを使用し、スタンプの硬化条件を、室温、一昼夜から、８０℃、１時間に変えた他は実施例１と同様にして、親／疎水性領域の形成を行った。
このスタンプ接触角及びアルカリ洗浄スライドガラスの親／疎水性領域の純水の接触角θ１、θ２、Δθは表２に示す通りであった。
親／疎水性領域後のアルカリ洗浄スライドガラスに、実施例１と同様に親水性インクを塗布したが、スタンプ接触部および非接触部共に親水性インクが塗布され、パターン化された塗布膜は得られなかった。

以上の結果から、所定の親／疎水コントラストが形成されるように親／疎水性領域を形成する本発明のパターン形成方法によれば、パターン形成を確実に行えることが分かる。

Claims (8)

1. 基材表面に、親水性領域と疎水性領域とを形成する親／疎水性領域形成工程と、
   該親／疎水性領域が形成された基材表面にインクを付着させるインク付与工程とを有するパターン形成方法において、
   親／疎水性領域形成工程で該基材表面に形成された親水性領域および疎水性領域に対する純水の接触角が、以下の式のいずれかを満たすことを特徴とするパターン形成方法。
   θ２≦１０°の場合 Δθ＞６０°
   θ２＞１０°の場合 Δθ＞４０°
   （ただし、θ１は疎水性領域に対する純水の接触角を示し、θ２は親水性領域に対する純水の接触角を表し、Δθは、θ１とθ２との差の絶対値（｜θ１−θ２｜）を表す。）
2. 該基材表面に親水化処理を行った後に、前記親／疎水性領域形成工程を行う請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 該基材表面が、前記インクに対して不溶ないしは非膨潤性である請求項１または２に記載のパターン形成方法。
4. 該インクが、色素溶液、顔料分散液、ポリマー溶液、ポリマー分散液、ポリマーエマルジョン、コロイド粒子分散液、および金属塩溶液からなる群から選ばれたいずれかを含む請求項１ないし３のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
5. 該親／疎水性領域形成工程が、弾性体を有するスタンプの該弾性体を前記基材表面に接触させる工程を含む請求項１ないし４のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
6. 該スタンプの弾性体をガラス表面に２５℃で５分間接触させ、次いで剥離した後の、該ガラス表面に対する純水の接触角が４０°以上である請求項５に記載のパターン形成方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のパターン形成方法で形成された導電性パターンを有することを特徴とする電子部材。
8. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のパターン形成方法で形成された導電性パターンを有することを特徴とする光学部材。