JP2007095828A - Pattern forming assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機半導体やカラーフィルタ、マイクロレンズ、配線基板等の形成に用いることが可能であり、高精細に機能性部を形成することが可能なパターン形成体に関するものである。 The present invention relates to a pattern forming body that can be used for forming an organic semiconductor, a color filter, a microlens, a wiring board, and the like and can form a functional part with high definition.
従来より、基材上に図案、画像、文字、回路等の種々のパターンを形成するパターン形成体の製造方法として、様々な方法が提案されており、例えば、平版印刷や、オフセット印刷、ヒートモード記録材料を用いた平版印刷原版を作製する印刷法等も用いられている。また、例えば、基材上に塗布したフォトレジスト層にパターン露光を行い、露光後、フォトレジストを現像し、さらにエッチングを行ったり、フォトレジストに機能性を有する物質を用いて、フォトレジストの露光によって目的とするパターンを直接形成する等のフォトリソグラフィーによるパターン形成体の製造方法も知られている。 Conventionally, various methods have been proposed as a method for producing a pattern forming body for forming various patterns such as designs, images, characters, and circuits on a substrate. For example, lithographic printing, offset printing, and heat mode are proposed. A printing method for producing a lithographic printing original plate using a recording material is also used. In addition, for example, pattern exposure is performed on a photoresist layer coated on a substrate, and after exposure, the photoresist is developed and further etched, or the photoresist is exposed using a substance having functionality to the photoresist. There is also known a method of manufacturing a pattern forming body by photolithography, such as directly forming a target pattern by the above.
しかしながら、上記印刷法では位置精度が低い等の問題があり、高精細なパターン形成体の製造に用いることが難しかった。また、上記フォトリソグラフィー法においては、フォトレジストを用いるとともに、露光後に液体現像液によって現像を行ったり、エッチングを行う必要があるので、工程が複雑であり、廃液を処理する必要が生じる等の問題があった。また、フォトレジストとして機能性の物質を用いた場合には、現像の際に使用されるアルカリ液等によって機能性部が劣化する等の問題もあった。 However, the above printing method has problems such as low positional accuracy, and it has been difficult to use it for manufacturing a high-definition pattern forming body. Further, in the photolithography method, it is necessary to use a photoresist and develop or etch with a liquid developer after exposure, so that the process is complicated and the waste liquid needs to be processed. was there. In addition, when a functional substance is used as a photoresist, there is a problem that the functional part is deteriorated by an alkaline solution or the like used in development.
また、樹脂製基材上に、導電性パターン等、無機材料からなる機能性部を形成した場合、樹脂製基材が有機材料からなり、機能性部が無機材料からなることから、樹脂製基材と機能性部との密着性が低く、機能性部が剥がれてしまう等の問題が生じる場合があった。なお、本発明に関する先行文献は発見されていない。 In addition, when a functional part made of an inorganic material such as a conductive pattern is formed on a resin base material, the resin base is made of an organic material and the functional part is made of an inorganic material. In some cases, the adhesiveness between the material and the functional part is low, and the functional part is peeled off. In addition, the prior literature regarding this invention has not been discovered.
そこで、簡易な製造工程で高精細なパターン状に導電性パターン等の機能性部を形成可能であり、形成される機能性部との密着性が良好なパターン形成体の提供が望まれている。 Accordingly, it is desired to provide a pattern forming body capable of forming a functional part such as a conductive pattern in a high-definition pattern with a simple manufacturing process and having good adhesion to the formed functional part. .
本発明は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするパターン形成体を提供する。 In the present invention, a concave portion is formed in a pattern on the surface of the resin base material, and the number of OH groups present on the surface of the concave portion is the number of OH groups on the surface of the resin base material in a region other than the concave portion. There is provided a pattern forming body characterized in that it is more in number than
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状を利用して、例えば有機半導体の有機機能層や配線基板の導電性パターン等、種々の機能性部を形成することができる。またこの際、上記凹部の表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域より多いことから、凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることができる。したがって、上記凹部の形状だけでなく、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、凹部上に機能性部を形成することが可能となり、高精細に機能性部を形成可能なパターン形成体とすることができる。またさらに、上記凹部表面に存在するＯＨ基によって、凹部と、凹部上に形成される機能性部との密着性を良好なものとすることができるという利点も有する。 According to the present invention, since the concave portion is formed in a pattern on the surface of the resin base material, the shape of the concave portion is used, for example, for the organic functional layer of an organic semiconductor or the conductivity of a wiring board. Various functional parts such as patterns can be formed. At this time, since the number of OH groups present on the surface of the recess is larger than that of the region other than the recess, the lyophilic region can be used on the recess and the other region can be used as the liquid repellent region. Therefore, not only the shape of the recess, but also the difference in wettability between the recess and the other region can be used to form the functional part on the recess, and the functional part can be formed with high definition. Pattern forming body. Furthermore, the OH group present on the surface of the recess has an advantage that the adhesion between the recess and the functional part formed on the recess can be improved.
また本発明は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とするパターン形成体を提供する。 Further, the present invention provides a pattern forming body, wherein a concave portion is formed in a pattern on the surface of a resin base material, and the surface roughness of the concave portion is in the range of 0.5 nm to 100 nm. .
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状を利用して、例えば導電性パターン等、種々の機能性部を形成可能なものとすることができる。またこの際、凹部が上記表面粗さを有していることから、上記表面粗さによるアンカー効果によって、凹部上に形成される機能性部と凹部との密着性を良好なものとすることができる。 According to the present invention, since the concave portion is formed in a pattern on the surface of the resin base material, various functional portions such as a conductive pattern are formed using the shape of the concave portion. Can be possible. At this time, since the concave portion has the surface roughness, the anchoring effect of the surface roughness may improve the adhesion between the functional portion formed on the concave portion and the concave portion. it can.
本発明によれば、上記樹脂製基材の表面にパターン状に、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状および親液性を利用して、凹部上に高精細に機能性部を形成することができる。またこの際、凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることができることから、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、凹部上に機能性部を形成することが可能となる。またさらに、上記凹部表面に存在するＯＨ基によって、凹部と、凹部上に形成される機能性部との密着性を良好なものとすることができるという効果も奏するものである。 According to the present invention, since the concave portion is formed in a pattern on the surface of the resin base material, the functional portion is highly finely formed on the concave portion by utilizing the shape and lyophilicity of the concave portion. Can be formed. At this time, since the upper part of the recess can be used as a lyophilic area and the other area can be used as a liquid repellent area, the difference in wettability between the recess and the other area can also be used to provide functionality on the recess. The part can be formed. Furthermore, the OH group present on the surface of the concave portion also has an effect that the adhesiveness between the concave portion and the functional portion formed on the concave portion can be improved.
本発明は、有機半導体やカラーフィルタ、マイクロレンズ、配線基板等の形成に用いることが可能であり、高精細に機能性部を形成することが可能な、凹部を有するパターン形成体に関するものである。本発明のパターン形成体には、以下の２つの実施態様がある。それぞれについて説明する。 The present invention relates to a pattern forming body having a recess, which can be used for forming an organic semiconductor, a color filter, a microlens, a wiring board, and the like and can form a functional portion with high definition. . The pattern forming body of the present invention has the following two embodiments. Each will be described.
Ａ．第１実施態様
まず、本発明のパターン形成体の第１実施態様について説明する。本実施態様のパターン形成体は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いことを特徴とするものである。
A. First Embodiment First, a first embodiment of the pattern forming body of the present invention will be described. In the pattern formed body of this embodiment, recesses are formed in a pattern on the surface of the resin substrate, and the number of OH groups present on the surface of the recesses is the surface of the resin substrate in a region other than the recesses. This is characterized in that it is larger than the number of OH groups.
本実施態様のパターン形成体は、例えば図１に示すように、樹脂製基材１の表面に凹部（図中、ａで示される領域）が形成されたものであって、上記凹部（図中、ａで示される領域）表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域（図中、ｂで示される領域）に存在するＯＨ基の数より多いものである。 For example, as shown in FIG. 1, the pattern-formed body of the present embodiment has a concave portion (region indicated by a in the figure) formed on the surface of the resin base material 1, and the concave portion (in the figure) , A region indicated by a) the number of OH groups present on the surface is larger than the number of OH groups present in a region other than the recesses (region indicated by b in the figure).
本実施態様によれば、上記凹部が形成されていることから、上記凹部の形状を利用して、例えば有機半導体の有機機能層や金属配線の導電性パターン等、種々の機能性部を形成することができる。また、上記凹部以外の領域と比較して、上記凹部の表面にはＯＨ基が多く存在することから、上記凹部を親液性領域として用いることができ、上記凹部の形状だけでなく、凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、高精細なパターン状に凹部を形成することが可能となるのである。 According to this embodiment, since the concave portion is formed, various functional portions such as an organic functional layer of an organic semiconductor and a conductive pattern of a metal wiring are formed using the shape of the concave portion. be able to. Moreover, since there are many OH groups on the surface of the recess compared to the region other than the recess, the recess can be used as a lyophilic region, and not only the shape of the recess but also the recess By utilizing the difference in wettability with other regions, it is possible to form the recesses in a high-definition pattern.
また一般的に、樹脂製基材上に例えば導電性パターン等、無機材料からなる機能性部を形成する場合、樹脂製基材との密着性が悪く、例えば機能性部が剥がれてしまうこと等がある。しかしながら、本実施態様によれば、上記凹部の表面にＯＨ基が多数存在していることから、このＯＨ基によって、凹部と凹部上に形成される機能性部との密着性を良好なものとすることができるのである。
以下、本実施態様のパターン形成体の各構成ごとに詳しく説明する。
In general, when a functional part made of an inorganic material such as a conductive pattern is formed on a resin base material, adhesion with the resin base material is poor, for example, the functional part is peeled off, etc. There is. However, according to this embodiment, since a large number of OH groups exist on the surface of the recess, the OH group improves the adhesion between the recess and the functional part formed on the recess. It can be done.
Hereinafter, each configuration of the pattern forming body of this embodiment will be described in detail.
（樹脂製基材）
まず、本実施態様のパターン形成体に用いられる樹脂製基材について説明する。本実施態様に用いられる樹脂製基材は、表面に凹部が形成されたものであって、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数が、凹部以外の領域の上記樹脂製基材の表面のＯＨ基の数と比較して多いものである。
(Resin base material)
First, the resin-made base material used for the pattern formation body of this embodiment is demonstrated. The resin base material used in this embodiment has a concave portion formed on the surface, and the number of OH groups present on the concave surface is the OH of the surface of the resin base material in a region other than the concave portion. More than the number of groups.
ここで本実施態様でいう凹部とは、樹脂製基材と平坦な基板とを対面して接触させた際、樹脂製基材のうち平坦な基板と接触しない領域をいうこととする。この凹部の平均深さとしては、０．５ｎｍ〜１．０μｍ程度、中でも０．５ｎｍ〜１００ｎｍ程度、特に２ｎｍ〜１００ｎｍ程度とされることが好ましい。これにより、上記凹部の形状を利用して、上記凹部上に機能性部を形成することができるからである。 Here, the recess referred to in the present embodiment refers to a region of the resin base material that does not contact the flat substrate when the resin base material and the flat substrate are brought into contact with each other. The average depth of the recesses is preferably about 0.5 nm to 1.0 μm, more preferably about 0.5 nm to 100 nm, and particularly preferably about 2 nm to 100 nm. This is because the functional part can be formed on the concave part by utilizing the shape of the concave part.
また、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数としては、上記凹部以外の領域の樹脂製基材の表面のＯＨ基の数を１とした場合、１．１〜３．０の範囲内、中でも１．１〜２．５の範囲内、特に１．２〜１．８の範囲内とされることが好ましい。なお、上記ＯＨ基の数の測定は、ＸＰＳ（脱出角変化法 ９０度）により行うことができる。 The number of OH groups present on the surface of the recess is within a range of 1.1 to 3.0, particularly when the number of OH groups on the surface of the resin base material in a region other than the recess is 1. It is preferable to be in the range of 1.1 to 2.5, particularly in the range of 1.2 to 1.8. The number of OH groups can be measured by XPS (escape angle change method 90 degrees).
また、上記凹部の液体との接触角としては、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が３０°以下、中でも表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が３０°以下、特に表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が１５°以下であることが好ましい。また、上記凹部以外の領域の樹脂製基材の表面の液体との接触角は、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が６０°以上、中でも表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が７０°以上、特に表面張力７２ｍＮ／ｍの液体との接触角が９０°以上とされていることが好ましい。これにより、上記凹部上を親液性領域、それ以外の領域を撥液性領域として用いることが可能となり、上記凹部の形状だけでなく、上記凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差も利用して、高精細に凹部上に機能性部を形成することが可能となるからである。ここでいう液体との接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得られるものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いる。 Further, the contact angle with the liquid of the concave portion is 30 ° or less, particularly the contact angle with the liquid with a surface tension of 72 mN / m is 30 ° or less, particularly the surface tension is 72 mN. The contact angle with the / m liquid is preferably 15 ° or less. In addition, the contact angle with the liquid on the surface of the resin base material in the region other than the concave portion is 60 ° or more with the liquid with the surface tension of 40 mN / m, especially the contact angle with the liquid with the surface tension of 72 mN / m. Is preferably 70 ° or more, and particularly preferably the contact angle with a liquid having a surface tension of 72 mN / m is 90 ° or more. As a result, it becomes possible to use the region above the recess as a lyophilic region and the other region as a liquid repellent region, and not only the shape of the recess but also the wettability difference between the recess and the other region. This is because the functional portion can be formed on the concave portion with high definition. The contact angle with the liquid here refers to the measurement of the contact angle with a liquid having various surface tensions using a contact angle measuring device (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). 30 seconds after dropping), and the result is obtained or graphed. In this measurement, as a liquid having various surface tensions, a wetting index standard solution manufactured by Pure Chemical Co., Ltd. is used.
なお、上記凹部のパターンとしては特に限定されるものではなく、パターン形成体上に形成される機能性部の種類等により適宜選択される。 The concave pattern is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the type of functional part formed on the pattern forming body.
ここで、本実施態様において、上述した凹部を形成する方法としては特に限定されるものではなく、例えば上述したような形状となるように、樹脂製基材にパターン状に凹部を形成した後、その凹部の表面にＯＨ基を有する樹脂層を形成する方法等であってもよい。本実施態様においては特に、例えば図２に示すように、基体１１、およびその基体１１上に形成された光触媒含有層１２を有する光触媒含有層側基板１３の光触媒含有層１２と、上記樹脂製基材１とを対向させて配置し、例えばフォトマスク１４等を用いてパターン状にエネルギー１５を照射することにより（図２（ａ））、エネルギー照射した領域の樹脂製基材１の表面を分解等して凹部（図中ａで示される領域）を形成し、かつ上記光触媒の作用によってその表面にＯＨ基を導入する方法とする（図２（ｂ））ことが好ましい。これにより、複雑な工程等を経ることなく、高精細なパターン状に、上記樹脂製基材に凹部が形成されたものとすることができるからである。
Here, in the present embodiment, the method for forming the above-described recess is not particularly limited. For example, after forming the recess in a pattern on the resin substrate so as to have the shape described above, A method of forming a resin layer having an OH group on the surface of the recess may be used. Particularly in this embodiment, for example, as shown in FIG. 2, the photocatalyst-containing
このような光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、エネルギーの照射によって生成したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の分解や変性等を行うものであると考えられている。本実施態様においては、上記活性酸素種等の作用により、上記樹脂製基材の表面の有機基が分解等されて凹部が形成され、また表面にＯＨ基が導入されることとなるのである。 The mechanism of action of such a photocatalyst is not necessarily clear, but carriers generated by irradiation of energy react directly with nearby compounds, or by active oxygen species generated in the presence of oxygen and water, It is considered that the organic substance is decomposed or modified. In this embodiment, due to the action of the active oxygen species and the like, the organic groups on the surface of the resin substrate are decomposed to form recesses, and OH groups are introduced to the surface.
このような方法に用いられる樹脂製基材としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、分解や変性等されてＯＨ基が導入されるものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリエチレンテレナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ化ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィン、アラミカ（登録商標）、トレリナ（登録商標）、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等からなる基材が挙げられる。
以下、上記凹部の形成に用いられる光触媒含有層側基板、およびエネルギー照射方法について説明する。
The resin base material used in such a method is not particularly limited as long as it is decomposed or modified by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation to introduce an OH group. Specifically, polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, polyethylene telenaphthalate, polyethersulfone, polyetheretherketone, fluorinated polyetheretherketone, polyphenylenesulfine, Aramica (registered trademark), Torelina (registered trademark), Examples of the base material include cyclic polyolefin, polyethylene terephthalate, and polycarbonate.
Hereinafter, the photocatalyst-containing layer side substrate used for forming the recess and the energy irradiation method will be described.
（１）光触媒含有層側基板
本実施態様に用いられる光触媒含有層側基板は、光触媒を含有する光触媒含有層および基体を有するものであり、通常、基体と、その基体上に光触媒含有層が形成されているものである。以下、光触媒含有層側基板の各構成について説明する。
(1) Photocatalyst-containing layer side substrate The photocatalyst-containing layer side substrate used in the present embodiment has a photocatalyst-containing layer and a substrate containing a photocatalyst, and usually a photocatalyst-containing layer is formed on the substrate. It is what has been. Hereinafter, each structure of the photocatalyst containing layer side substrate will be described.
ａ．光触媒含有層
まず、光触媒含有層側基板に用いられる光触媒含有層について説明する。本実施態様に用いられる光触媒含有層は、光触媒含有層中の光触媒が、近接する樹脂製基材に、上述した凹部を形成することが可能なものであれば特に限定されるものではなく、光触媒とバインダとから構成されているものであってもよく、光触媒単体で製膜されたものであってもよい。また、その表面の特性は特に親液性であっても撥液性であってもよい。
a. Photocatalyst containing layer First, the photocatalyst containing layer used for a photocatalyst containing layer side board | substrate is demonstrated. The photocatalyst-containing layer used in the present embodiment is not particularly limited as long as the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer can form the above-described recess in the adjacent resin base material. And a binder, or a film formed of a single photocatalyst. Further, the surface characteristics may be particularly lyophilic or lyophobic.
本実施態様に用いられる光触媒含有層中に含有される光触媒としては、半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができる。また半導体以外としては、金属錯体や銀なども用いることができる。本実施態様においては、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。 Examples of the photocatalyst contained in the photocatalyst-containing layer used in the present embodiment include titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), and strontium titanate (SrTiO 3 ) known as semiconductors. , Tungsten oxide (WO 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and iron oxide (Fe 2 O 3 ). In addition to semiconductors, metal complexes and silver can also be used. In this embodiment, it can select from these and can use 1 type or in mixture of 2 or more types.
本実施態様においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本実施態様ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。 In this embodiment, titanium dioxide is particularly preferably used because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium dioxide includes anatase type and rutile type, and both can be used in this embodiment, but anatase type titanium dioxide is preferable. Anatase type titanium dioxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
Examples of such anatase type titanium dioxide include hydrochloric acid peptizer type anatase type titania sol (STS-02 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. (average particle size 7 nm), ST-K01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), nitric acid solution An anatase type titania sol (TA-15 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. (
また、上記酸化チタンとして可視光応答型のものを用いてもよい。可視光応答型の酸化チタンとは、可視光のエネルギーによっても励起されるものであり、このような可視光応答化の方法としては、酸化チタンを窒化処理する方法等が挙げられる。 Further, a visible light responsive type may be used as the titanium oxide. Visible light responsive titanium oxide is also excited by the energy of visible light. Examples of such a visible light responsive method include a method of nitriding titanium oxide.
また、上記光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。 The smaller the particle size of the photocatalyst, the more effective the photocatalytic reaction takes place. The average particle size is preferably 50 nm or less, and the photocatalyst of 20 nm or less is particularly preferred.
光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の真空製膜法を用いる方法を挙げることができる。真空製膜法により光触媒含有層を形成することにより、均一な膜でかつ光触媒のみを含有する光触媒含有層とすることが可能である。またこの場合、光触媒のみからなることから、バインダを用いる場合と比較して効率的に凹部を形成することができる。 Examples of a method for forming a photocatalyst-containing layer composed only of a photocatalyst include a method using a vacuum film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or a vacuum deposition method. By forming the photocatalyst-containing layer by a vacuum film forming method, it is possible to obtain a photocatalyst-containing layer that is a uniform film and contains only the photocatalyst. Moreover, in this case, since it consists only of a photocatalyst, a recessed part can be efficiently formed compared with the case where a binder is used.
また、光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法の他の例としては、例えば光触媒が二酸化チタンの場合は、基体上に無定形チタニアを形成し、次いで焼成により結晶性チタニアに相変化させる方法等が挙げられる。ここで用いられる無定形チタニアとしては、例えば四塩化チタン、硫酸チタン等のチタンの無機塩の加水分解、脱水縮合、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシチタン等の有機チタン化合物を酸存在下において加水分解、脱水縮合によって得ることができる。次いで、４００℃〜５００℃における焼成によってアナターゼ型チタニアに変性し、６００℃〜７００℃の焼成によってルチル型チタニアに変性することができる。 In addition, as another example of a method for forming a photocatalyst-containing layer composed only of a photocatalyst, for example, when the photocatalyst is titanium dioxide, amorphous titania is formed on a substrate, and then the phase is changed to crystalline titania by firing. Is mentioned. As the amorphous titania used here, for example, hydrolysis, dehydration condensation, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetrabutoxytitanium, titanium inorganic salts such as titanium tetrachloride and titanium sulfate, An organic titanium compound such as tetramethoxytitanium can be obtained by hydrolysis and dehydration condensation in the presence of an acid. Next, it can be modified to anatase titania by baking at 400 ° C. to 500 ° C. and modified to rutile type titania by baking at 600 ° C. to 700 ° C.
また、バインダを用いる場合は、バインダの主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましく、例えばオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。 Moreover, when using a binder, what has the high bond energy that the main frame | skeleton of a binder is not decomposed | disassembled by photoexcitation of said photocatalyst is preferable, for example, organopolysiloxane etc. can be mentioned.
このようにオルガノポリシロキサンをバインダとして用いた場合は、上記光触媒含有層は、光触媒とバインダであるオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基体上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより光触媒含有層を形成することができる。 When organopolysiloxane is used as a binder in this way, the photocatalyst-containing layer is prepared by dispersing the photocatalyst and the binder organopolysiloxane in a solvent together with other additives as necessary. The coating solution can be formed by coating on a substrate. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The application can be performed by a known application method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating, or bead coating. When an ultraviolet curable component is contained as a binder, the photocatalyst-containing layer can be formed by irradiating with ultraviolet rays and performing a curing treatment.
また、バインダとして無定形シリカ前駆体を用いることができる。この無定形シリカ前駆体は、一般式ＳｉＸ４で表され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。 An amorphous silica precursor can be used as the binder. This amorphous silica precursor is represented by the general formula SiX 4, X is a halogen, a methoxy group, an ethoxy group or a silicon compound an acetyl group or the like, and silanol or average molecular weight of 3,000 or less, their hydrolysates Polysiloxane is preferred.
具体的には、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン等が挙げられる。また、この場合には、無定形シリカの前駆体と光触媒の粒子とを非水性溶媒中に均一に分散させ、基体上に空気中の水分により加水分解させてシラノールを形成させた後、常温で脱水縮重合することにより光触媒含有層を形成できる。シラノールの脱水縮重合を１００℃以上で行えば、シラノールの重合度が増し、膜表面の強度を向上できる。また、これらの結着剤は、単独あるいは２種以上を混合して用いることができる。 Specific examples include tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetrabutoxysilane, and tetramethoxysilane. In this case, the amorphous silica precursor and the photocatalyst particles are uniformly dispersed in a non-aqueous solvent, hydrolyzed with moisture in the air on the substrate to form silanol, and then at room temperature. A photocatalyst-containing layer can be formed by dehydration condensation polymerization. If dehydration condensation polymerization of silanol is carried out at 100 ° C. or higher, the degree of polymerization of silanol increases and the strength of the film surface can be improved. Moreover, these binders can be used individually or in mixture of 2 or more types.
バインダを用いた場合の光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。 When the binder is used, the content of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer can be set in the range of 5 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight. The thickness of the photocatalyst containing layer is preferably in the range of 0.05 to 10 μm.
また、光触媒含有層には上記の光触媒、バインダの他に、界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。 In addition to the photocatalyst and the binder, the photocatalyst containing layer can contain a surfactant. Specifically, hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd., ZONYL FSN, FSO manufactured by DuPont, Surflon S-141, 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Dainippon Megafac F-141, 144 manufactured by Ink Chemical Industry Co., Ltd., Footgent F-200, F251 manufactured by Neos Co., Ltd., Unidyne DS-401, 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., Fluorard FC-170 manufactured by 3M Co., Ltd. Fluorine-based or silicone-based nonionic surfactants such as 176, and cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants can also be used.
さらに、光触媒含有層には上記の界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を含有させることができる。 In addition to the above surfactants, the photocatalyst-containing layer includes polyvinyl alcohol, unsaturated polyester, acrylic resin, polyethylene, diallyl phthalate, ethylene propylene diene monomer, epoxy resin, phenol resin, polyurethane, melamine resin, polycarbonate, Polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, oligomers, polymers, etc. It can be included.
ｂ．基体
次に、光触媒含有層側基板に用いられる基体について説明する。本実施態様に用いられる基体は、上記光触媒含有層を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば可撓性を有する樹脂製フィルム等であってもよいし、可撓性を有さないもの、例えばガラス基板等であってもよい。
b. Substrate Next, the substrate used for the photocatalyst-containing layer side substrate will be described. The substrate used in the present embodiment is not particularly limited as long as it can form the photocatalyst-containing layer. For example, the substrate may be a flexible resin film or the like. For example, a glass substrate or the like may be used.
なお、基体表面と上記光触媒含有層との密着性を向上させるため、また光触媒の作用による基体の劣化を防ぐために基体上に中間層を形成するようにしてもよい。このような中間層としては、シラン系、チタン系のカップリング剤や、反応性スパッタ法やＣＶＤ法等により作製したシリカ膜等が挙げられる。 An intermediate layer may be formed on the substrate in order to improve the adhesion between the substrate surface and the photocatalyst-containing layer and to prevent deterioration of the substrate due to the action of the photocatalyst. Examples of such an intermediate layer include silane-based and titanium-based coupling agents, silica films prepared by a reactive sputtering method, a CVD method, and the like.
（２）エネルギーの照射方法
次に、上記凹部形成の際の、エネルギーの照射方法について説明する。上記凹部形成の際、上記樹脂製基材および光触媒含有層側基板は、上記樹脂製基材と光触媒含有層とが所定の間隙をおいて対向するように配置される。なお、本実施態様において所定の間隙をおいて配置するとは、実質的に光触媒含有層中の光触媒の作用が上記樹脂製基材に及ぶような状態で配置された状態をいうこととし、上記光触媒含有層と上記樹脂製基材とが密着している状態の他、所定の間隔を隔てて上記光触媒含有層と樹脂製基材とが配置された状態とする。この間隙は、２００μｍ以下であることが好ましい。
(2) Energy Irradiation Method Next, an energy irradiation method in forming the concave portion will be described. When forming the recess, the resin base material and the photocatalyst containing layer side substrate are arranged such that the resin base material and the photocatalyst containing layer face each other with a predetermined gap. In the present embodiment, the arrangement with a predetermined gap means that the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer is arranged so that the action of the photocatalyst reaches the resin base material. In addition to the state in which the containing layer and the resin base material are in close contact, the photocatalyst containing layer and the resin base material are arranged at a predetermined interval. This gap is preferably 200 μm or less.
本実施態様において上記間隙は、光触媒の感度も高く、したがって凹部の形成効率が良好である点を考慮すると特に０．２μｍ〜１０μｍの範囲内、好ましくは１μｍ〜５μｍの範囲内とすることが好ましい。このような間隙の範囲は、特に間隙を高い精度で制御することが可能である小面積の樹脂製基材に対して特に有効である。 In the present embodiment, the gap is preferably in the range of 0.2 μm to 10 μm, preferably in the range of 1 μm to 5 μm, considering that the sensitivity of the photocatalyst is high and therefore the formation efficiency of the recesses is good. . Such a gap range is particularly effective for a resin-made substrate having a small area that can control the gap with high accuracy.
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ以上といった大面積の樹脂製基材に対して処理を行う場合は、上述したような微細な間隙を光触媒含有層側基板と上記樹脂製基材との間に形成することは極めて困難である。したがって、樹脂製基材が比較的大面積である場合は、上記間隙は、１０〜１００μｍの範囲内、特に５０〜７５μｍの範囲内とすることが好ましい。間隙をこのような範囲内とすることにより、凹部のパターン精度の低下の問題や、光触媒の感度が悪化して凹部を形成する効率が悪化する等の問題が生じることがないといった効果を有するからである。 On the other hand, when the treatment is performed on a resin substrate having a large area of, for example, 300 mm × 300 mm or more, the fine gap as described above is formed between the photocatalyst-containing layer side substrate and the resin substrate. Is extremely difficult. Therefore, when the resin substrate has a relatively large area, the gap is preferably in the range of 10 to 100 μm, particularly in the range of 50 to 75 μm. By having the gap within such a range, there is an effect that there is no problem of a decrease in pattern accuracy of the recesses or a problem that the sensitivity of the photocatalyst deteriorates and the efficiency of forming the recesses does not deteriorate. It is.
このように比較的大面積の樹脂製基材にエネルギー照射する際には、エネルギー照射装置内の光触媒含有層側基板と樹脂製基材との位置決め装置における間隙の設定を、１０μｍ〜２００μｍの範囲内、特に２５μｍ〜７５μｍの範囲内に設定することが好ましい。設定値をこのような範囲内とすることにより、光触媒の感度の大幅な悪化を招くことなく配置することが可能となるからである。 Thus, when irradiating energy to a resin base material having a relatively large area, the setting of the gap in the positioning device between the photocatalyst containing layer side substrate and the resin base material in the energy irradiation device is in the range of 10 μm to 200 μm. Especially, it is preferable to set in the range of 25 micrometers-75 micrometers. This is because by setting the set value within such a range, it is possible to arrange the photocatalyst without significantly deteriorating the sensitivity of the photocatalyst.
このように光触媒含有層と樹脂製基材表面とを所定の間隔で離して配置することにより、酸素と水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しやすくなる。すなわち、上記範囲より光触媒含有層と樹脂製基材との間隔を狭くした場合は、上記活性酸素種の脱着がしにくくなり、結果的に凹部を形成する速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。また、上記範囲より間隔を離して配置した場合は、生じた活性酸素種が開口部に届き難くなり、この場合も凹部を形成する速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。 Thus, by disposing the photocatalyst-containing layer and the resin substrate surface at a predetermined interval, oxygen, water, and active oxygen species generated by the photocatalytic action are easily desorbed. That is, when the interval between the photocatalyst containing layer and the resin base material is narrower than the above range, it is difficult to desorb the active oxygen species, and as a result, there is a possibility that the speed of forming the recesses is reduced. That is not preferable. In addition, it is not preferable to arrange them at a distance from the above range because the generated active oxygen species are difficult to reach the opening, and in this case as well, there is a possibility that the speed of forming the recesses may be reduced.
このような極めて狭い間隙を均一に形成して光触媒含有層と樹脂製基材とを配置する方法としては、例えばスペーサを用いる方法を挙げることができる。そして、このようにスペーサを用いることにより、均一な間隙を形成することができるからである。また、このようなスペーサを用いることにより、光触媒の作用により生じた活性酸素種が拡散することなく、高濃度で樹脂製基材表面に到達することから、効率よく凹部の形成を行うことができる。 As a method for forming such an extremely narrow gap uniformly and arranging the photocatalyst containing layer and the resin base material, for example, a method using a spacer can be mentioned. This is because a uniform gap can be formed by using the spacer in this way. Further, by using such a spacer, the active oxygen species generated by the action of the photocatalyst reaches the surface of the resin substrate at a high concentration without diffusing, so that the recess can be efficiently formed. .
なお、上記光触媒含有層が可撓性を有する樹脂フィルム等の可撓性を有する基体上に形成された光触媒含有層側基板を用いる場合においては、上述したような間隙を設けることが難しく、製造効率等の面から、上記光触媒含有層と樹脂製基材とが接触するように配置されていることが好ましい。 In the case of using a photocatalyst-containing layer side substrate formed on a flexible substrate such as a resin film in which the photocatalyst-containing layer is flexible, it is difficult to provide the gap as described above. From the viewpoint of efficiency and the like, it is preferable that the photocatalyst-containing layer and the resin base material are disposed so as to contact each other.
本実施態様においては、このような光触媒含有層側基板の配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。 In the present embodiment, such an arrangement state of the photocatalyst-containing layer side substrate only needs to be maintained at least during the energy irradiation.
なお、本実施態様でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒によって、凹部を形成することが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。 The energy irradiation (exposure) referred to in the present embodiment is a concept including irradiation of any energy beam capable of forming a concave portion with a photocatalyst, and is not limited to irradiation with visible light.
通常このようなエネルギー照射に用いる光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ〜３８０ｎｍの範囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。 Usually, the wavelength of light used for such energy irradiation is set in the range of 400 nm or less, preferably in the range of 150 nm to 380 nm. This is because, as described above, the preferred photocatalyst used in the photocatalyst-containing layer is titanium dioxide, and light having the above-described wavelength is preferable as the energy for activating the photocatalytic action by the titanium dioxide.
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができ、本実施態様においては、フォトマスク等を用いることにより、パターン状に凹部を形成することができる。また、上述したような光源を用いてエネルギーを照射する方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることも可能である。 Examples of light sources that can be used for such energy irradiation include mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, excimer lamps, and other various light sources. In this embodiment, by using a photomask or the like, Concave portions can be formed in a pattern. In addition to the above-described method of irradiating energy using a light source, it is also possible to use a method of drawing and irradiating in a pattern using a laser such as excimer or YAG.
ここで、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、樹脂製基材に、凹部が形成されるのに必要な照射量とする。またこの際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、感度を上昇させることが可能となり、効率的に凹部を形成することができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。 Here, the irradiation amount of energy at the time of energy irradiation is set to an irradiation amount necessary for forming a recess in the resin base material. At this time, it is preferable in that the photocatalyst-containing layer is irradiated with energy while being heated, so that sensitivity can be increased and concave portions can be efficiently formed. Specifically, it is preferable to heat within a range of 30 ° C to 80 ° C.
（パターン形成体）
次に、本実施態様のパターン形成体について説明する。本実施態様のパターン形成体は、上記凹部が形成された樹脂製基材を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば上記樹脂製基材を支持するための支持基板を有するもの等であってもよく、また例えば遮光部が形成されたもの等であってもよい。
(Pattern formation)
Next, the pattern formation body of this embodiment is demonstrated. The pattern forming body of the present embodiment is not particularly limited as long as it has a resin base material in which the concave portion is formed. For example, the pattern forming body has a support substrate for supporting the resin base material. For example, a light-shielding part may be formed.
本実施態様のパターン形成体は、例えば上記凹部の形状、および凹部とそれ以外の領域との濡れ性の差を利用して有機機能性層を形成する有機半導体の製造や、上記凹部を利用して着色層を形成するカラーフィルタの製造や、上記凹部を利用してレンズを形成するマイクロレンズの製造、上記凹部上に導電性パターンを形成する配線基板の製造等、種々の機能性部を有する機能性素子の製造に用いられるものとすることができる。本実施態様においては、特に導電性パターン等の無機材料からなる機能性部を有する機能性素子の製造に用いられることが好ましい。この場合、樹脂製基材と機能性部との密着性を良好なものとすることができるという本実施態様の利点を活かすことができるからである。 The pattern forming body of the present embodiment uses, for example, the manufacture of an organic semiconductor that forms an organic functional layer by utilizing the shape of the concave portion and the wettability difference between the concave portion and the other region, and the concave portion. It has various functional parts such as the manufacture of color filters that form colored layers, the manufacture of microlenses that form lenses using the recesses, and the production of wiring boards that form conductive patterns on the recesses. It can be used for the production of functional elements. In this embodiment, it is preferably used for the production of a functional element having a functional part made of an inorganic material such as a conductive pattern. In this case, it is because the advantage of this embodiment that the adhesiveness between the resin substrate and the functional part can be improved can be utilized.
Ｂ．第２実施態様
次に、本発明のパターン形成体の第２実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の第２実施態様は、樹脂製基材の表面にパターン状に凹部が形成されており、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることを特徴とするものである。
B. Second Embodiment Next, a second embodiment of the pattern forming body of the present invention will be described. A second embodiment of the pattern forming body of the present invention is characterized in that a concave portion is formed in a pattern on the surface of the resin base material, and the surface roughness of the concave portion is in the range of 0.5 nm to 100 nm. It is what.
本実施態様のパターン形成体は、例えば図３に示すように、樹脂製基材１の表面にパターン状に凹部（図中、ａで示される領域）が形成されているものであり、その凹部（図中、ａで示される領域）の表面粗さが所定の範囲内とされているものである。 For example, as shown in FIG. 3, the pattern-formed body of this embodiment has a concave portion (region indicated by a in the figure) formed in a pattern on the surface of the resin base material 1. The surface roughness of the region (indicated by a in the figure) is within a predetermined range.
本実施態様によれば、上記凹部が形成されていることから、この凹部の形状に沿って、高精細に機能性部を形成することが可能となる。また、上記凹部は、所定の範囲内の表面粗さを有するものとされていることから、上記凹部の表面粗さによるアンカー効果によって、上記凹部上に形成される機能性部と、凹部との密着性を良好なものとすることができるのである。
以下、本実施態様のパターン形成体の各構成について説明する。
According to this embodiment, since the concave portion is formed, the functional portion can be formed with high definition along the shape of the concave portion. Moreover, since the said recessed part shall have the surface roughness in the predetermined range, the functional part formed on the said recessed part by the anchor effect by the surface roughness of the said recessed part, and a recessed part Adhesiveness can be made favorable.
Hereinafter, each structure of the pattern formation body of this embodiment is demonstrated.
（樹脂製基材）
まず、本実施態様のパターン形成体に用いられる樹脂製基材について説明する。本実施態様に用いられる樹脂製基材は、表面に凹部が形成されたものであって、上記凹部の表面粗さが０．５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内とされているものであり、中でも０．５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内、特に０．５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内とされていることが好ましい。凹部の表面粗さをこのような範囲内とすることにより、機能性部を形成した際、アンカー効果を発現させることができ、形成される機能性部と凹部との密着性が良好なものとすることができるからである。なお、上記表面粗さは、触針式表面形状測定器（Dektak6M：Veeco Instruments Inc.製）により測定される。
(Resin base material)
First, the resin-made base material used for the pattern formation body of this embodiment is demonstrated. The resin base material used in this embodiment has a recess formed on the surface, and the surface roughness of the recess is in the range of 0.5 nm to 100 nm. It is preferable to be within a range of 5 nm to 50 nm, particularly within a range of 0.5 nm to 10 nm. By making the surface roughness of the recess within such a range, when the functional part is formed, the anchor effect can be expressed, and the adhesion between the formed functional part and the recess is good. Because it can be done. The surface roughness is measured by a stylus type surface shape measuring instrument (Dektak6M: manufactured by Veeco Instruments Inc.).
ここで、本実施態様において、上述した表面粗さを有する凹部を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えばあらかじめ樹脂製基材に凹部を形成し、その後、上記表面粗さとなるように処理を施す方法等であってもよいが、本実施態様においては特に、樹脂製基材の表面に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用を及ぼして、上記表面粗さを有するような凹部を形成することが好ましい。これにより、複雑な工程等を経ることなく、高精細なパターン状に、上記凹部が形成されたものとすることができるからである。 Here, in the present embodiment, the method for forming the concave portion having the above-described surface roughness is not particularly limited. For example, the concave portion is formed in the resin base material in advance, and then the surface roughness is obtained. In this embodiment, in particular, the surface of the resin base material has a photocatalyst effect associated with energy irradiation, so that a concave portion having the above surface roughness is provided. It is preferable to form. This is because the concave portion can be formed in a high-definition pattern without going through complicated steps.
なお、本実施態様における上記凹部の深さや、上記凹部のパターン、樹脂製基材の形成に用いられる樹脂製基材、上記凹部の形成方法等については、上述した第１実施態様と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 In addition, about the depth of the said recessed part in this embodiment, the pattern of the said recessed part, the resin-made base materials used for formation of a resin-made base material, the formation method of the said recessed part, etc., it is the same as that of the 1st embodiment mentioned above. Detailed explanation here is omitted.
（パターン形成体）
次に、本実施態様のパターン形成体について説明する。本実施態様のパターン形成体は、上記凹部が形成された樹脂製基材を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば上記樹脂製基材を支持するための支持基板等を有するもの等であってもよく、また例えば遮光部が形成されたもの等であってもよい。
(Pattern formation)
Next, the pattern formation body of this embodiment is demonstrated. The pattern forming body of the present embodiment is not particularly limited as long as it has a resin base material in which the concave portion is formed. For example, it has a support substrate for supporting the resin base material. It may be a thing etc., for example, the thing etc. in which the light-shielding part was formed may be sufficient.
本実施態様のパターン形成体は、例えば上記凹部の形状を利用して有機機能性層を形成する有機半導体の製造や、上記凹部を利用して着色層を形成するカラーフィルタの製造、上記凹部を利用してレンズを形成するマイクロレンズの製造、上記凹部上に導電性パターンを形成する配線基板の製造等、種々の機能性部を有する機能性素子の製造に用いられるものとすることができる。本実施態様においては、特に導電性パターン等の無機材料からなる機能性部を有する機能性素子の製造に用いられることが好ましい。これにより、樹脂製基材と機能性部との密着性を良好なものとすることができるという本実施態様の利点を活かすことができるからである。 The pattern forming body of the present embodiment includes, for example, the manufacture of an organic semiconductor that forms an organic functional layer using the shape of the recess, the manufacture of a color filter that forms a colored layer using the recess, and the recess. It can be used for the manufacture of functional elements having various functional parts, such as the manufacture of microlenses that form lenses by using them, and the manufacture of wiring boards that form conductive patterns on the recesses. In this embodiment, it is preferably used for the production of a functional element having a functional part made of an inorganic material such as a conductive pattern. This is because the advantage of this embodiment that the adhesion between the resin base material and the functional part can be improved can be utilized.
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。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。 The following examples illustrate the present invention more specifically.
［実施例１］
（光触媒含有層側基板の作製）
石英ガラス（基体）上に、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍであり、厚みが０．２μｍであるクロムからなる遮光パターンが形成されたフォトマスクを準備した。このフォトマスクの遮光パターン上に下記の成分を混合後、温度２５℃で２４時間攪拌して調製したプライマー層形成用組成物を塗布した。その後、温度１２０℃で２０分間加熱し、０．１μｍの厚みのプライマー層を形成した。
（プライマー層形成用組成物）
・０．１規定塩酸水溶液 ５０ｇ
・テトラメトキシシラン １００ｇ
次いで、二酸化チタンを含有する光触媒無機用コーティング剤（石原産業製、商品名「ＳＴ−Ｋ０３」）を、上記プライマー層上に塗布し、温度１５０℃で２０分間加熱し、膜厚０．１５μｍの光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板を形成した。
[Example 1]
(Preparation of photocatalyst-containing layer side substrate)
A photomask was prepared in which a light-shielding pattern made of chromium having a line width and a space width of 50 μm and a thickness of 0.2 μm was formed on quartz glass (substrate). The following components were mixed on the light-shielding pattern of this photomask, and then a primer layer forming composition prepared by stirring at a temperature of 25 ° C. for 24 hours was applied. Then, it heated for 20 minutes at the temperature of 120 degreeC, and formed the primer layer with a thickness of 0.1 micrometer.
(Primer layer forming composition)
・ 0.1N hydrochloric acid aqueous solution 50g
・ Tetramethoxysilane 100g
Next, a photocatalyst inorganic coating agent containing titanium dioxide (product name “ST-K03”, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was applied on the primer layer, heated at 150 ° C. for 20 minutes, and a film thickness of 0.15 μm. A photocatalyst containing layer side substrate having a photocatalyst containing layer was formed.
（パターン形成体の作製）
続いて、ＰＥＮフィルム基板（２００μｍ厚、帝人デュポンフィルム株式会社、商品名「テオネックスフィルム」）と、上述した光触媒含有層側基板の光触媒含有層とが接触するように密着させ、光触媒含有層側より２０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、波長が３６５ｎｍである紫外線を照射した。紫外線が未照射である領域は、濡れ性標準試薬（４０ｍＮ／ｍ）との接触角は７０°であった。また紫外線が照射された領域については、濡れ性標準試薬（４０ｍＮ／ｍ）との接触角が３０°以下となるまでに照射時間が１５０秒かかった。
また、上記紫外線が照射された領域のＰＥＮフィルム基板の表面状態を触針式表面形状測定器（Dektak６M；Veeco Instruments Inc.製）にて測定したところ、紫外線が照射された部分に９．０ｎｍの凹部が形成されていた。
次いで、紫外線が照射されて凹部が形成された領域と、紫外線が未照射である領域の組成分析をＸＰＳを用いて行ったところ、紫外線が未照射である領域の表面のＯＨ基の数を１とした場合、上記凹部表面に存在するＯＨ基の数は１．３であった。
続いて、紫外線照射により凹部の形成されたＰＥＮフィルムの表面にＡｇコロイド（バンドー化学）をブレードコーターにより塗布することにより、紫外線照射部にのみ、水系Ａｇコロイドを付着させることができた。これを１５０℃で３０分間焼成することにより、厚みが１５０ｎｍ、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍの導電性パターンが、ＰＥＮフィルム基材上に形成された導電性パターン基板を得た。上記導電性パターンの密着性を「ＪＩＳ Ｃ５０１２ ８．６．２碁盤目試験」に従って行ったところ、テープ側への導電性パターンの剥離は見られなかった。
なお、Ａｇコロイドに替えて、Ａｕコロイド、Ｃｕコロイド、Ｐｄコロイド、Ｎｉコロイド、ＰＥＤＯＴの導電性パターンを形成したが、同様の結果が得られた。
(Preparation of pattern formed body)
Subsequently, the PEN film substrate (200 μm thickness, Teijin DuPont Films Co., Ltd., trade name “Teonex film”) and the photocatalyst containing layer of the photocatalyst containing layer side substrate are brought into close contact with each other, and the photocatalyst containing layer side Further, ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm were irradiated at an illuminance of 20 mW / cm 2 . In the region not irradiated with ultraviolet rays, the contact angle with the wettability standard reagent (40 mN / m) was 70 °. In the region irradiated with ultraviolet rays, it took 150 seconds for the contact angle with the wettability standard reagent (40 mN / m) to be 30 ° or less.
Further, when the surface state of the PEN film substrate in the region irradiated with the ultraviolet rays was measured with a stylus type surface shape measuring device (Dektak 6M; manufactured by Veeco Instruments Inc.), the portion irradiated with the ultraviolet rays was found to be 9.0 nm. A recess was formed.
Next, when XPS was used for composition analysis of the region where the ultraviolet rays were irradiated and the recesses were formed and the region where the ultraviolet rays were not irradiated, the number of OH groups on the surface of the region where the ultraviolet rays were not irradiated was 1 In this case, the number of OH groups present on the concave surface was 1.3.
Subsequently, Ag colloid (bando chemistry) was applied to the surface of the PEN film having recesses formed by ultraviolet irradiation, using a blade coater, so that the aqueous Ag colloid could be attached only to the ultraviolet irradiated portion. This was baked at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a conductive pattern substrate in which a conductive pattern having a thickness of 150 nm and a line width and a space width of 50 μm was formed on the PEN film substrate. When the adhesiveness of the conductive pattern was measured according to “JIS C5012 8.6.2 grid pattern test”, peeling of the conductive pattern to the tape side was not observed.
In addition, although the conductive pattern of Au colloid, Cu colloid, Pd colloid, Ni colloid, and PEDOT was formed instead of Ag colloid, the same result was obtained.
［実施例２］
実施例１と同様に、光触媒含有層側基板を作製した。次いで、ＰＥＮフィルム基板（２００μｍ厚、帝人デュポンフィルム株式会社、商品名「テオネックスフィルム」）と、上述した光触媒含有層側基板の光触媒含有層とが接触するように密着させ、光触媒含有層側より２０ｍＷ／ｃｍ２の照度で、波長が３６５ｎｍである紫外線を９００秒間照射した。
上記紫外線が照射された領域のＰＥＮフィルム基板の表面状態を触針式表面形状測定器（Dektak６M；Veeco Instruments Inc.製）にて測定したところ、紫外線が照射された部分に１００ｎｍの凹部が形成されており、凹部の表面粗さは１０ｎｍであることを確認した。
続いて、紫外線照射により凹部の形成されたＰＥＮフィルムの表面にＡｇコロイド（バンドー化学）をブレードコーターにより塗布することにより、紫外線照射部にのみ、水系Ａｇコロイドを付着させることができた。これを１５０℃で３０分間焼成することにより、厚みが１５０ｎｍ、ライン幅およびスペース幅がいずれも５０μｍの導電性パターンが、ＰＥＮフィルム基材上に形成された導電性パターン基板を得た。上記導電性パターンの密着性を「ＪＩＳ Ｃ５０１２ ８．６．２碁盤目試験」に従って行ったところ、テープ側への導電性パターンの剥離は見られなかった。
なお、Ａｇコロイドに替えて、Ａｕコロイド、Ｃｕコロイド、Ｐｄコロイド、Ｎｉコロイド、ＰＥＤＯＴ等の導電性パターンを形成したが、同様の結果が得られた。
[Example 2]
As in Example 1, a photocatalyst-containing layer side substrate was produced. Next, the PEN film substrate (200 μm thick, Teijin DuPont Films Co., Ltd., trade name “Teonex Film”) and the photocatalyst containing layer of the photocatalyst containing layer side substrate are brought into close contact with each other, from the photocatalyst containing layer side. An ultraviolet ray having a wavelength of 365 nm and an illuminance of 20 mW / cm 2 was irradiated for 900 seconds.
When the surface state of the PEN film substrate in the region irradiated with the ultraviolet rays was measured with a stylus type surface shape measuring instrument (Dektak 6M; manufactured by Veeco Instruments Inc.), a concave portion of 100 nm was formed in the portion irradiated with the ultraviolet rays. It was confirmed that the surface roughness of the recess was 10 nm.
Subsequently, Ag colloid (bando chemistry) was applied to the surface of the PEN film having recesses formed by ultraviolet irradiation, using a blade coater, so that the aqueous Ag colloid could be attached only to the ultraviolet irradiated portion. This was baked at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a conductive pattern substrate in which a conductive pattern having a thickness of 150 nm and a line width and a space width of 50 μm was formed on the PEN film substrate. When the adhesiveness of the conductive pattern was measured according to “JIS C5012 8.6.2 grid pattern test”, peeling of the conductive pattern to the tape side was not observed.
In place of Ag colloid, conductive patterns such as Au colloid, Cu colloid, Pd colloid, Ni colloid, and PEDOT were formed, and similar results were obtained.
１ …樹脂製基材
ａ …凹部
1 ... Resin base material a ... Recess
Claims (2)
A pattern formed body, wherein a recess is formed in a pattern on the surface of a resin substrate, and the surface roughness of the recess is in the range of 0.5 nm to 100 nm.
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