JP4348351B2 - Pattern forming body - Google Patents

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Description

本発明は、カラーフィルタやマイクロレンズ等の各種の用途に使用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 various applications such as a color filter and a microlens.

従来より、基材上に図案、画像、文字、回路等の各種パターンを形成したパターン形成体としては、各種のものが製造されており、特に近年の傾向として、部品の小型化、高性能化に伴い、このようなパターン形成体に対して高精細なパターンの形成が要求されている。   Conventionally, various types of pattern forming bodies in which various patterns such as designs, images, characters, circuits, etc. have been formed on a substrate have been manufactured. Accordingly, formation of a high-definition pattern is required for such a pattern forming body.

このような、高精細なパターン形成体としては、本発明者等による光触媒を利用したパターン形成体およびその製造方法が提案されている(特開平11−344804号公報)。これによれば、パターン露光により濡れ性の異なるパターンが形成されたパターン形成体を得ることが可能であるため、容易にかつ精度良くパターン形成体を得ることができる。このような濡れ性の異なるパターンを有するパターン形成体の濡れ性の差を利用して種々の機能性素子を製造することができるので、カラーフィルタやマイクロレンズ等の機能性素子を効率よくかつ高品質で得ることができるという効果を奏するものである。   As such a high-definition pattern forming body, a pattern forming body using a photocatalyst by the present inventors and a manufacturing method thereof have been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 11-344804). According to this, since it is possible to obtain a pattern formed body on which a pattern having different wettability is formed by pattern exposure, the pattern formed body can be obtained easily and accurately. Since various functional elements can be manufactured by utilizing the difference in wettability of the pattern forming body having patterns with different wettability, functional elements such as color filters and microlenses can be efficiently and highly enhanced. The effect is that it can be obtained with quality.

しかしながら、上述したパターン形成体は、エネルギーの照射によりエネルギーが照射された部分の濡れ性を光触媒の作用を利用することにより変化させて、濡れ性の異なるパターンを形成するものであるので、濡れ性の差を生じさせるのに所定の時間がかかる。この時間を短縮することができれば、さらなる効率化を図ることが可能である。   However, the above-described pattern forming body changes the wettability of the portion irradiated with energy by using the action of the photocatalyst to form patterns with different wettability. It takes a predetermined time to cause the difference. If this time can be shortened, further efficiency can be achieved.

また、精度の良い機能性素子を得るためには、パターン形成体上に大きな濡れ性の差を形成することが好ましいのであるが、効率上許される所定の時間内にこのような大きな濡れ性の差を形成するためには、パターン形成体表面における露光による臨界表面張力の変化の速度を向上させる必要がある。   Further, in order to obtain a functional element with high accuracy, it is preferable to form a large wettability difference on the pattern forming body. However, such a large wettability can be obtained within a predetermined time allowed for efficiency. In order to form the difference, it is necessary to improve the rate of change of the critical surface tension due to exposure on the surface of the pattern forming body.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エネルギーの照射による濡れ性の異なる部位からなるパターンを効率よく形成したパターン形成体を提供することを主目的とするものである。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the pattern formation body which formed efficiently the pattern which consists of a site | part from which the wettability differs by irradiation of energy.

上記目的を達成するために、本発明は請求項1において、基板と、この基板上に設けられ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層であり、かつ少なくとも光触媒、エネルギー照射された際の前記液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素、およびバインダを含有する光触媒含有層とを有し、前記光触媒含有層表面に濡れ性の異なる部位からなるパターンを有しているパターン形成体と、前記パターン形成体上の濡れ性の異なるパターンに対応した部位上に配置された機能性部とを有すること特徴とする機能性素子を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate according to claim 1 and a layer provided on the substrate, the wettability of which is changed so that the contact angle with the liquid is lowered by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation. And at least a photocatalyst, a metal element as a second component that improves the rate of decrease in the contact angle with the liquid when irradiated with energy, and a photocatalyst containing layer containing a binder, the photocatalyst containing A pattern forming body having a pattern composed of a part having different wettability on the surface of the layer, and a functional part arranged on a part corresponding to the pattern having a different wettability on the pattern forming body; A functional element is provided.

このように、請求項1に記載された発明においては、濡れ性が変化する層である光触媒含有層に、液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を含有するものであるので、エネルギー照射した場合の光触媒含有層上での濡れ性の変化速度が速いことから、所定の濡れ性の差を有するパターンを形成する場合は、短時間の照射で形成することができ、パターン形成体の製造効率が向上し、コスト的に有利なパターン形成体を提供することができる。また、効率的に許容される範囲の照射時間で、濡れ性の差がより大きい濡れ性の異なるパターンを形成することができることから、このパターン形成体上に機能性部を付着させて得られる機能性素子を高精度に製造することができるという効果を奏するものである。   Thus, in the invention described in claim 1, the photocatalyst-containing layer, which is a layer in which wettability changes, contains the metal element as the second component that improves the rate of decrease in the contact angle with the liquid. Therefore, the rate of change of wettability on the photocatalyst-containing layer when irradiated with energy is fast, so when forming a pattern having a predetermined wettability difference, it can be formed with short-time irradiation. In addition, the manufacturing efficiency of the pattern formed body is improved, and a cost-effective pattern formed body can be provided. In addition, it is possible to form a pattern with different wettability with a greater difference in wettability within an irradiation time that is efficiently allowed, and thus a function obtained by attaching a functional part on this pattern forming body. The effect is that the conductive element can be manufactured with high accuracy.

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、上記バインダが、YSiX(4−n)(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。光触媒含有層に含まれるバインダは光触媒の作用により分解されない程度の結合エネルギーが必要である点、およびバインダー自体が光触媒の作用による光触媒含有層の濡れ性の変化をおさせるものであることが好ましい点から上記オルガノポリシロキサンが好ましいのである。
In the invention of the first aspect, as described in the second aspect , the binder is Y n SiX (4-n) (where Y is an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group). 1 represents a phenyl group or an epoxy group, X represents an alkoxyl group or a halogen, and n represents an integer of 0 to 3. An organopolysiloxane that is a decomposition condensate is preferable. It is preferable that the binder contained in the photocatalyst-containing layer should have a binding energy that is not decomposed by the action of the photocatalyst, and that the binder itself can change the wettability of the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst. From the above, the above organopolysiloxane is preferred.

また、上記請求項1または請求項2に記載されたパターン形成体においては、請求項3に記載するように、上記光触媒含有層は、エネルギーが照射されていない部分における表面張力40mN/mの液体との接触角を、エネルギーが照射された部分における表面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角とする光触媒含有層であることが好ましい。光触媒含有層上にエネルギーが照射されることにより、表面張力40mN/mの液体との接触角が1度以上異なるように濡れ性が変化したパターンであれば、この濡れ性の異なるパターンに沿って機能性部を形成することが可能であるからである。

In the pattern forming body according to claim 1 or 2, as described in claim 3 , the photocatalyst-containing layer is a liquid having a surface tension of 40 mN / m in a portion not irradiated with energy. It is preferable that the photocatalyst-containing layer has a contact angle larger than the contact angle with a liquid having a surface tension of 40 mN / m at a portion irradiated with energy by at least 1 degree. If the wettability is changed so that the contact angle with the liquid having a surface tension of 40 mN / m is different by 1 degree or more by irradiating energy on the photocatalyst-containing layer, the pattern having different wettability is followed. This is because the functional part can be formed.

また、本発明は、請求項4に記載するように、基板と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、この光触媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射された際に光触媒含有層の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性可変層と有し、前記光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエネルギーが照射された際の前記濡れ性可変層の液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有し、さらに前記濡れ性可変層表面に濡れ性の異なる部位からなるパターンを有しているパターン形成体と、前記パターン形成体上の濡れ性の異なるパターンに対応した部位上に配置された機能性部とを有すること特徴とする機能性素子を提供する。 Further, the present invention provides a substrate, a photocatalyst-containing layer provided on the substrate, and a photocatalyst-containing layer provided on the photocatalyst-containing layer when irradiated with energy. A wettability variable layer whose wettability changes so that a contact angle with the liquid is lowered by the action, the photocatalyst-containing layer is at least a photocatalyst, and the liquid of the wettability variable layer when energy is irradiated A pattern formed body having a metal element as a second component for improving the rate of decrease in the contact angle, and further having a pattern composed of different wettability surfaces on the wettability variable layer surface, and the pattern formed body There is provided a functional element having a functional portion arranged on a portion corresponding to a pattern having different wettability .

このように、本発明においては、上記光触媒含有層に、濡れ性可変層における液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を含有するものであるので、エネルギー照射した場合の濡れ性可変層における濡れ性の変化速度を向上させることができる。したがって、上記請求項1に記載した発明の場合と同様に、所定の濡れ性の差を有するパターンを形成する場合は、短時間の照射で形成することができ、パターン形成体の製造効率が向上し、コスト的に有利なパターン形成体を提供することができる。また、効率的に許容される範囲の照射時間で、濡れ性の差がより大きい濡れ性の異なるパターンを形成することができることから、このパターン形成体上に機能性部を付着させて得られる機能性素子を高精度に製造することができるという効果を奏するものである。   Thus, in the present invention, the photocatalyst-containing layer contains the metal element as the second component that improves the rate of decrease in the contact angle with the liquid in the wettability variable layer. In this case, the change rate of wettability in the wettability variable layer can be improved. Therefore, as in the case of the invention described in claim 1, when a pattern having a predetermined wettability difference is formed, the pattern can be formed by a short irradiation, and the manufacturing efficiency of the pattern forming body is improved. In addition, a cost-effective pattern forming body can be provided. In addition, it is possible to form a pattern with different wettability with a greater difference in wettability within an irradiation time that is efficiently allowed, and thus a function obtained by attaching a functional part on this pattern forming body. The effect is that the conductive element can be manufactured with high accuracy.

さらに、この場合は、濡れ性可変層上に機能性部が形成されることから、機能性部と光触媒含有層とが直接接触すことがない。したがって、光触媒含有層中の光触媒の作用により機能性部が劣化する等の可能性が少ないことから、不具合の生じる可能性の少ない機能性素子を得ることができる。   Furthermore, in this case, since the functional part is formed on the wettability variable layer, the functional part and the photocatalyst-containing layer are not in direct contact. Therefore, since there is little possibility that the functional part deteriorates due to the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer, a functional element that is less likely to cause problems can be obtained.

上記請求項4に記載された発明においては、請求項5に記載するように、上記濡れ性可変層が、YSiX(4−n)(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが、上記請求項2に記載された発明の場合と同様の理由により好ましい。
In the invention described in claim 4 , as described in claim 5 , the wettability variable layer is made of Y n SiX (4-n) (where Y is an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl Group, amino group, phenyl group or epoxy group, X represents an alkoxyl group or halogen, and n is an integer from 0 to 3. An organopolysiloxane that is a product or a cohydrolyzed condensate is preferred for the same reason as in the invention described in claim 2 above.

また、上記請求項4または請求項5に記載の発明においては、請求項6に記載するように、上記濡れ性可変層は、エネルギーが照射されていない部分における表面張力40mN/mの液体との接触角を、エネルギーが照射された部分における表面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角とする濡れ性可変層であることが、上記請求項4に記載された発明の場合と同様の理由により好ましい。
In the invention according to claim 4 or claim 5 , as described in claim 6 , the wettability variable layer has a surface tension of 40 mN / m in a portion not irradiated with energy. The wettability variable layer having a contact angle that is at least 1 degree larger than a contact angle with a liquid having a surface tension of 40 mN / m in a portion irradiated with energy. It is preferable for the same reason as in the case.

さらに、本発明は請求項7に記載するように、基板と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、この光触媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射された際に光触媒含有層の作用により分解除去される分解除去層を有し、前記光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエネルギー照射された際の前記分解除去層の分解除去速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有し、さらに前記分解除去層が光触媒含有層上にパターン状に形成されているパターン形成体と、前記パターン形成体上の濡れ性の異なるパターンに対応した部位上に配置された機能性部とを有すること特徴とする機能性素子を提供する。 Furthermore, as described in claim 7, the present invention provides a substrate, a photocatalyst-containing layer provided on the substrate, and an action of the photocatalyst-containing layer provided on the photocatalyst-containing layer when irradiated with energy. The photocatalyst-containing layer has at least a photocatalyst, and a metal element as a second component that improves the decomposition / removal rate of the decomposition / removal layer when irradiated with energy, Furthermore, the decomposition removal layer has a pattern forming body formed in a pattern on the photocatalyst-containing layer, and a functional part arranged on a portion corresponding to a pattern having different wettability on the pattern forming body. A functional element is provided.

このように、本発明においては、上記光触媒含有層に、分解除去層の分解除去速度を向上させる第2の成分としての金属元素を含有するものであるので、エネルギー照射した場合の分解除去層の分解除去速度を向上させることができる。したがって、短時間のエネルギー照射により、分解除去層が除去されたパターンを形成することが可能であり、パターン形成体の製造効率が向上し、コスト的に有利なパターン形成体を提供することができる。   Thus, in the present invention, the photocatalyst-containing layer contains the metal element as the second component for improving the decomposition / removal speed of the decomposition / removal layer. The decomposition and removal rate can be improved. Therefore, it is possible to form a pattern from which the decomposition and removal layer has been removed by short-time energy irradiation, thereby improving the manufacturing efficiency of the pattern forming body and providing a cost-effective pattern forming body. .

上記請求項7に記載された発明の場合、請求項8に記載するように、上記分解除去層が、炭化水素系、フッ素系またはシリコーン系の非イオン界面活性剤であることが好ましい。
In the case of the invention described in claim 7 , as described in claim 8 , the decomposition removal layer is preferably a hydrocarbon-based, fluorine-based or silicone-based nonionic surfactant.

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、上記第2の成分としての金属元素が、バナジウム(V)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pb)、銀(Ag)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、および金(Au)からなる群から選択される少なくとも一種の金属元素であることが好ましく、特に請求項10に記載するように、上記第2の成分としての金属元素が、Fe(鉄)であることが特に好ましい。
In the invention according to any one of claims 1 to 8 , as described in claim 9 , the metal element as the second component is vanadium (V), iron (Fe ), Cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pb), silver (Ag), osmium (Os), iridium (Ir) ), Platinum (Pt), and gold (Au), preferably at least one metal element selected from the group consisting of gold (Au). In particular, as described in claim 10 , the metal element as the second component is Fe (iron) is particularly preferable.

また、請求項1から請求項10までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体においては、請求項11に記載されるように、上記光触媒が、酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化タングステン(WO)、酸化ビスマス(Bi)、および酸化鉄(Fe)から選択される1種または2種以上の物質であることが好ましく、中でも請求項12に記載するように、上記光触媒が酸化チタン(TiO)であることが特に好ましい。これは、二酸化チタンのバンドギャップエネルギーが高いため光触媒として有効であり、かつ化学的にも安定で毒性もなく、入手も容易だからである。
In the pattern formation according to any one of claims of claims 1 to 10, as described in claim 11, the photocatalyst is titanium oxide (TiO 2), zinc oxide (ZnO ), Tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and iron oxide (Fe 2 O 3 ) is preferably a species or more substances, as described inter alia in claim 12, it is particularly preferable that the photocatalyst is titanium oxide (TiO 2). This is because titanium dioxide has a high band gap energy and is effective as a photocatalyst, and is chemically stable, non-toxic and easily available.

上記請求項1から請求項12までのいずれかの請求項に記載された発明においては、請求項13に記載されるように、上記光触媒含有層中の、上記光触媒に対する第2の成分としての金属元素のモル比が、光触媒を1とした場合、0.00001〜0.5の範囲内であることが好ましい。上記範囲内より少ない場合は、濡れ性の変化速度、もしくは分解除去層の分解除去速度を向上させる効果が顕著に現れないため好ましくなく、上記範囲より多く加えても、上記濡れ性の変化速度もしは分解除去層の分解除去速度の向上効果にあまり影響がなく、逆に添加する層に対して、例えば濡れ性の変化等の悪影響を与える恐れがあるため好ましくない。
In the invention described in any one of claims 1 to 12 , as described in claim 13 , the metal as the second component for the photocatalyst in the photocatalyst containing layer. The molar ratio of the elements is preferably in the range of 0.00001 to 0.5 when the photocatalyst is 1. If the amount is less than the above range, it is not preferable because the effect of improving the wettability change rate or the decomposition removal rate of the decomposition removal layer does not appear remarkably. Is not preferable because it does not significantly affect the effect of improving the decomposition / removal rate of the decomposition / removal layer, and may adversely affect the layer to be added, such as a change in wettability.

本発明は、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パターン形成体上の濡れ性の異なるパターンに対応した部位上に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し、特に請求項14に記載するように、請求項13記載の機能性素子の機能性部が、画素部であることを特徴とするカラーフィルタである場合、また、請求項15に記載するように、請求項13記載の機能性素子の機能性部が、レンズであることを特徴とするマイクロレンズである場合が好ましい利用態様であるとすることができる。 The present invention is characterized in that a functional part is arranged on a portion corresponding to a pattern having different wettability on the pattern forming body according to any one of claims 1 to 13. providing sexual element, in particular as claimed in claim 14, when the functional portion of the functional element according to claim 13, wherein is a color filter, which is a pixel portion, also claim 15 As described above, a case where the functional part of the functional element according to claim 13 is a microlens characterized by being a lens can be a preferable utilization mode.

本発明は、光触媒含有層に液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を含有するものであるので、エネルギー照射した場合の光触媒含有層等の濡れ性の変化する層上での濡れ性の変化速度が速いことから、所定の濡れ性の差を有するパターンを形成する場合は、短時間の照射で形成することができ、パターン形成体の製造効率が向上し、コスト的に有利なパターン形成体を提供することができる。また、効率的に許容される範囲の照射時間で、濡れ性の差がより大きい濡れ性の異なるパターンを形成することができることから、このパターン形成体上に機能性部を付着させて得られる機能性素子を高精度に製造することができるという効果を奏するものである。   In the present invention, the photocatalyst-containing layer contains a metal element as the second component that improves the rate of decrease in the contact angle with the liquid, so that the wettability of the photocatalyst-containing layer and the like changes when irradiated with energy. Since the rate of change of wettability on the layer is fast, when forming a pattern having a predetermined difference in wettability, it can be formed by irradiation for a short time, improving the manufacturing efficiency of the pattern forming body, A cost-effective pattern forming body can be provided. In addition, it is possible to form a pattern with different wettability with a greater difference in wettability within an irradiation time that is efficiently allowed, and thus a function obtained by attaching a functional part on this pattern forming body. The effect is that the conductive element can be manufactured with high accuracy.

以下、本発明のパターン形成体について詳しく説明する。本発明のパターン形成体は、光触媒含有層上に濡れ性の異なるパターンが形成されたパターン形成体(第1実施態様)、光触媒含有層上に濡れ性可変層が形成され、この濡れ性可変層上に濡れ性の異なるパターンが形成されたパターン形成体(第2実施態様)、および光触媒含有層上に分解除去層が形成され、この分解除去層が部分的に除去されてパターンが形成されるパターン形成体(第3実施態様)の3つの実施態様がある。以下、それぞれの実施態様に分けて説明する。   Hereinafter, the pattern forming body of the present invention will be described in detail. The pattern forming body of the present invention includes a pattern forming body in which patterns having different wettability are formed on the photocatalyst containing layer (first embodiment), a wettability variable layer formed on the photocatalyst containing layer, and the wettability variable layer. A pattern formed body having a pattern with different wettability formed thereon (second embodiment) and a decomposition removal layer are formed on the photocatalyst-containing layer, and this decomposition removal layer is partially removed to form a pattern. There are three embodiments of the pattern former (third embodiment). In the following, each embodiment will be described separately.

A.第1実施態様
本発明のパターン形成体の第1実施態様は、基板と、この基板上に設けられ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層であり、かつ少なくとも光触媒、エネルギー照射された際の上記液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素、およびバインダを含有する光触媒含有層とを有し、上記光触媒含有層表面に濡れ性の異なる部位からなるパターンを有していることを特徴とするものである。
A. First Embodiment A first embodiment of the pattern forming body of the present invention is a substrate and the wettability is changed so that the contact angle with the liquid is reduced by the action of the photocatalyst accompanying the irradiation with energy. And a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst, a metal element as a second component that improves the rate of decrease in contact angle with the liquid when irradiated with energy, and a binder. It has a pattern which consists of a part from which wettability differs on the surface of a content layer.

本実施態様においては、光触媒含有層にエネルギーが照射された場合に、光触媒含有層上の液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有していることから、光触媒含有層上の濡れ性の変化速度を大幅に向上させることができる。これは以下に示すような二つの利点を有する。   In this embodiment, when the photocatalyst-containing layer is irradiated with energy, it has a metal element as a second component that improves the rate of decrease in the contact angle with the liquid on the photocatalyst-containing layer. The change rate of wettability on the photocatalyst-containing layer can be greatly improved. This has two advantages as shown below.

まず、パターン形成体の濡れ性の異なるパターンに沿って機能性部を形成して機能性素子を形成する場合、この濡れ性の異なるパターンには、その機能性部の材料等に応じた濡れ性の差が必要とされる。そして、この濡れ性の差の形成は、エネルギーの照射により行われるものである。このように、所定の濡れ性の差を形成するためには、単に光触媒含有層上にエネルギーをパターン照射すればよいことから、本来このようなパターン形成体は効率的に製造されるものである。   First, when a functional element is formed by forming a functional part along a pattern with different wettability of the pattern formation body, the wettability according to the material of the functional part is included in the pattern with different wettability. The difference is needed. The formation of the wettability difference is performed by energy irradiation. Thus, in order to form a predetermined wettability difference, it is only necessary to pattern-irradiate energy onto the photocatalyst-containing layer, so that such a pattern-formed body is originally produced efficiently. .

しかしながら、光触媒含有層を構成する材料や照射するエネルギーの種類によっては、比較的長時間エネルギーを照射する必要が生じる可能性があり、また効率上許容される範囲でのエネルギー照射時間であっても、このエネルギーの照射時間を短縮することができればさらに効率的となる。   However, depending on the material constituting the photocatalyst-containing layer and the type of energy to be irradiated, it may be necessary to irradiate energy for a relatively long time, and even if the energy irradiation time is within an allowable range for efficiency. If the irradiation time of this energy can be shortened, it becomes more efficient.

本実施態様は、上述したように、第2の成分としての金属元素を光触媒含有層中に有していることから、多少感度の悪い光触媒含有層やエネルギーであっても、短時間のエネルギー照射で所定の濡れ性の差を形成することが可能であり、また感度的に問題の無い材料で形成された光触媒含有層やエネルギーである場合は、さらに効率的にパターン形成体を製造することができるという利点を有するものである。   In this embodiment, as described above, the metal element as the second component is contained in the photocatalyst-containing layer. Therefore, even if the photocatalyst-containing layer and the energy are somewhat insensitive, the energy irradiation is performed in a short time. In the case of a photocatalyst-containing layer or energy formed of a material having no problem in terms of sensitivity, it is possible to produce a pattern forming body more efficiently. It has the advantage of being able to.

また、第2の利点としては、パターン形成体の濡れ性の差を利用して高精細な機能性素子を形成する場合や機能性部を形成するための塗工液の粘度が高い場合等においては、上記パターンにおける濡れ性の差を大きくしなければならない場合がある。このような場合は、エネルギーが照射されていない部分における光触媒含有層の臨界表面張力が低い材料が用いられ、これにエネルギーを照射して臨界表面張力を大幅に引き上げ、結果として濡れ性の差を大きく取る必要が生じる。しかしながら、このような場合はエネルギーの照射時間が長くなったり、照射するエネルギーの種類が限定される等の問題が生じる可能性がある。   In addition, as a second advantage, in the case of forming a high-definition functional element using the difference in wettability of the pattern forming body or in the case where the viscosity of the coating liquid for forming the functional part is high, etc. In some cases, the difference in wettability in the pattern must be increased. In such a case, a material having a low critical surface tension of the photocatalyst containing layer in a portion where no energy is irradiated is used, and this is irradiated with energy to greatly increase the critical surface tension, resulting in a difference in wettability. Need to take large. However, in such a case, there is a possibility that problems such as a long energy irradiation time or a limited type of energy to be irradiated may occur.

本実施態様においては、第2の成分としての金属元素を光触媒含有層中に有していることから、濡れ性の差を大きく取る必要がある場合でも、効率上問題とならない程度の比較的短いエネルギー照射時間でよく、また照射するエネルギーが限定されないといった利点を有する。   In the present embodiment, since the metal element as the second component is contained in the photocatalyst containing layer, even when it is necessary to take a large difference in wettability, it is relatively short so as not to cause a problem in efficiency. The energy irradiation time may be sufficient, and the irradiation energy is not limited.

以下、このような本実施態様のパターン形成体の各構成について詳しく説明する。   Hereinafter, each configuration of the pattern forming body of the present embodiment will be described in detail.

1.光触媒含有層
本実施態様における光触媒含有層は、基板上に設けられ、エネルギー照射により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層である。このように、露光(本発明においては、光が照射されたことのみならず、エネルギーが照射されたことをも意味するものとする。)により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する光触媒含有層を設けることにより、エネルギーのパターン照射等を行うことにより容易に濡れ性を変化させ、液体との接触角の小さい親液性領域とすることができ、例えば塗工液を塗布して機能性部とする部分のみ容易に親液性領域とすることが可能となる。したがって、効率的に濡れ性の異なるパターン形成体が製造でき、コスト的に有利となる。なお、この場合のエネルギーとしては、通常紫外光を含む光が用いられる。
1. Photocatalyst-containing layer The photocatalyst-containing layer in this embodiment is a layer that is provided on a substrate and whose wettability changes so that the contact angle with a liquid is reduced by energy irradiation. In this way, the wettability is reduced so that the contact angle with the liquid is reduced by exposure (in the present invention, not only light is irradiated but also energy is applied). By providing a photocatalyst-containing layer that changes, wettability can be easily changed by performing pattern irradiation of energy, etc., and a lyophilic region with a small contact angle with the liquid can be obtained. Thus, only the portion to be the functional part can be easily made a lyophilic region. Therefore, a pattern forming body having different wettability can be manufactured efficiently, which is advantageous in terms of cost. In this case, light containing ultraviolet light is usually used as energy.

ここで、親液性領域とは、液体との接触角が小さい領域であり、各種機能性部形成用塗工液等に対する濡れ性の良好な領域をいうこととする。また、撥液性領域とは、液体との接触角が大きい領域領域であり、各種機能性部形成用塗工液等に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。   Here, the lyophilic region is a region having a small contact angle with the liquid, and refers to a region having good wettability with respect to various functional part forming coating liquids. Further, the liquid repellent region is a region having a large contact angle with the liquid, and refers to a region having poor wettability with respect to various functional part forming coating liquids.

本実施態様における光触媒含有層は、露光されていない部分における表面張力40mN/mの液体との接触角を、露光された部分における表面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角とすることが可能な層であることが好ましい。   In the photocatalyst-containing layer in this embodiment, the contact angle with the liquid with a surface tension of 40 mN / m in the unexposed part is 1 degree or more larger than the contact angle with the liquid with a surface tension of 40 mN / m in the exposed part. A layer that can be a corner is preferred.

具体的には、露光していない部分においては、表面張力40mN/mの液体との接触角が10度以上、好ましくは表面張力30mN/mの液体との接触角が10度以上、特に表面張力20mN/mの液体との接触角が10度以上であることが好ましい。これは、露光していない部分は、本発明においては撥液性が要求される部分であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、各種機能性部形成用塗工液等が残存する可能性が生じるため好ましくないからである。   Specifically, in an unexposed portion, the contact angle with a liquid having a surface tension of 40 mN / m is 10 degrees or more, preferably the contact angle with a liquid having a surface tension of 30 mN / m is 10 degrees or more, particularly the surface tension. The contact angle with a liquid of 20 mN / m is preferably 10 degrees or more. This is because the non-exposed part is a part that requires liquid repellency in the present invention, so when the contact angle with the liquid is small, the liquid repellency is not sufficient, and various functional parts are formed. This is because there is a possibility that the coating liquid for coating remains.

また、上記光触媒含有層は、露光すると液体との接触角が低下して、表面張力40mN/mの液体との接触角が9度未満、好ましくは表面張力50mN/mの液体との接触角が10度以下、特に表面張力60mN/mの液体との接触角が10度以下となるような層であることが好ましい。露光した部分の液体との接触角が高いと、この部分での各種機能性部形成用塗工液等の広がりが劣る可能性があり、精度良く機能性部を形成することができない可能性があるからである。   In addition, the photocatalyst-containing layer has a contact angle with a liquid that decreases when exposed to light, and a contact angle with a liquid with a surface tension of 40 mN / m is less than 9 degrees, preferably a liquid with a surface tension of 50 mN / m. It is preferable that the layer has a contact angle with a liquid of 10 degrees or less, particularly a surface tension of 60 mN / m, of 10 degrees or less. If the contact angle of the exposed part with the liquid is high, the spread of various functional part forming coating liquids in this part may be inferior, and the functional part may not be formed accurately. Because there is.

なお、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たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。   In addition, the contact angle with the liquid here is measured using a contact angle measuring instrument (Kyowa Interface Science Co., Ltd. CA-Z type) with a liquid having various surface tensions (from the microsyringe to the liquid. 30 seconds after dropping), and the result was obtained or the result was graphed. In this measurement, as a liquid having various surface tensions, a wetting index standard solution manufactured by Pure Chemical Co., Ltd. was used.

本実施態様における光触媒含有層は、少なくとも光触媒、エネルギー照射された際の上記液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素、およびバインダとから構成されている。このような層とすることにより、エネルギーをパターン照射することによって光触媒の作用で光触媒含有層上の臨界表面張力を高くすることが可能となり、液体との接触角が異なるパターンを形成することができる。   The photocatalyst-containing layer in this embodiment is composed of at least a photocatalyst, a metal element as a second component that improves the rate of decrease in the contact angle with the liquid when irradiated with energy, and a binder. By using such a layer, it is possible to increase the critical surface tension on the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst by pattern irradiation with energy, and it is possible to form patterns with different contact angles with the liquid. .

このような光触媒含有層における、後述するような酸化チタンに代表される光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。   In such a photocatalyst-containing layer, the mechanism of action of a photocatalyst represented by titanium oxide as described later is not necessarily clear, but carriers generated by light irradiation react directly with nearby compounds, or It is considered that the active oxygen species generated in the presence of oxygen and water change the chemical structure of organic matter.

本実施態様における光触媒含有層では、光触媒により、バインダの一部である有機基や、後述する分解物質の酸化、分解等の作用を用いて、露光部の濡れ性を変化させて親液性とし、非露光部との濡れ性に大きな差を生じさせることができる。よって、各種機能性部形成用塗工液等との受容性(親液性)および反撥性(撥液性)を高めることによって、品質の良好でかつコスト的にも有利なパターン形成体を得ることができる。   In the photocatalyst-containing layer in this embodiment, the photocatalyst is used to make the exposed portion wettable by changing the wettability of the exposed portion by using an organic group that is a part of the binder or an action such as oxidation or decomposition of a decomposition substance described later. A large difference in wettability with the non-exposed portion can be produced. Therefore, by improving the acceptability (lyophilicity) and repellent property (liquid repellency) with various functional part forming coating liquids, a pattern forming body having good quality and advantageous in terms of cost is obtained. be able to.

以下、このような光触媒含有層の主成分である、光触媒、第2の成分としての金属元素、およびバインダについて説明する。   Hereinafter, the photocatalyst, the metal element as the second component, and the binder, which are the main components of such a photocatalyst-containing layer, will be described.

(光触媒)
本発明で使用する光触媒としては、光半導体として知られる例えば酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化タングステン(WO)、酸化ビスマス(Bi)、および酸化鉄(Fe)を挙げることができ、これらから選択して1種または2種以上を混合して用いることができる。
(photocatalyst)
Examples of the photocatalyst used in the present invention include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), which are known as optical semiconductors. Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) can be mentioned, and one or a mixture of two or more selected from these can be used.

本発明においては、特に酸化チタンが、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。酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の酸化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンは励起波長が380nm以下にある。   In the present invention, titanium oxide is particularly preferably used because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium oxide includes anatase type and rutile type, and both can be used in the present invention, but anatase type titanium oxide is preferable. Anatase type titanium oxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.

このようなアナターゼ型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 oxide 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. (average particle size 12 nm)) and the like can be mentioned.

光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径か50nm以下が好ましく、20nm以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。また、光触媒の粒径が小さいほど、形成された光触媒含有層の表面粗さが小さくなるので好ましく、光触媒の粒径が100nmを越えると光触媒含有層の中心線平均表面粗さが粗くなり、光触媒含有層の非露光部の撥液性が低下し、また露光部の親液性の発現が不十分となるため好ましくない。   The smaller the particle size of the photocatalyst, the more effective the photocatalytic reaction occurs. The average particle size is preferably 50 nm or less, and it is particularly preferable to use a photocatalyst of 20 nm or less. Further, the smaller the particle size of the photocatalyst, the smaller the surface roughness of the formed photocatalyst-containing layer, which is preferable. When the particle size of the photocatalyst exceeds 100 nm, the centerline average surface roughness of the photocatalyst-containing layer becomes coarse, and the photocatalyst The liquid repellency of the non-exposed part of the containing layer is lowered, and the lyophilic expression of the exposed part becomes insufficient.

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。   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.

(第2の成分としての金属元素)
本実施態様の特徴である第2の成分としての金属元素とは、上記光触媒として投入された金属元素とは異なる金属元素であることを意味するものであり、かつ光触媒の光触媒含有層上の濡れ性を変化させる速度を向上させる機能を有する金属元素を示すものである。
(Metal element as the second component)
The metal element as the second component, which is a feature of the present embodiment, means that the metal element is different from the metal element introduced as the photocatalyst, and the wetting on the photocatalyst containing layer of the photocatalyst The metal element which has the function to improve the speed which changes property is shown.

本実施態様に用いられる金属元素の種類としては、特に限定されるものでなく、上述したように光触媒の光触媒含有層上の濡れ性を変化させる速度を向上させる機能を有するものであればよい。具体的には、元素周期表の8族を中心として、5A族、6A族、7A族、1B族、2B族、3B族に含まれる金属を挙げることができ、具体的には、バナジウム(V)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pb)、銀(Ag)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、および金(Au)からなる群から選択される少なくとも一種の金属元素であることが好ましく、特にFe(鉄)であることが好ましい。   The type of metal element used in this embodiment is not particularly limited as long as it has a function of improving the speed of changing the wettability of the photocatalyst containing layer on the photocatalyst containing layer as described above. Specific examples include metals included in Group 5A, Group 6A, Group 7A, Group 1B, Group 2B, Group 3B, and the like. Specifically, vanadium (V ), Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pb), silver (Ag), osmium (Os) ), Iridium (Ir), platinum (Pt), and gold (Au). The metal element is preferably at least one metal element, and particularly preferably Fe (iron).

このような金属元素の光触媒含有層中での状態は、金属微粒子等の金属として存在していても、また金属塩化物、金属酸化物等の金属化合物として存在していても、さらには金属イオンとして存在していてもよく、光触媒の作用による光触媒含有層上の濡れ性を変化させる速度を向上させる機能を有する状態であれば特に限定されるものではない。   The state of such a metal element in the photocatalyst-containing layer may exist as a metal such as a metal fine particle, or as a metal compound such as a metal chloride or a metal oxide. It is not particularly limited as long as it has a function of improving the speed of changing the wettability on the photocatalyst containing layer by the action of the photocatalyst.

本実施態様においては、上記光触媒に対する第2の成分としての金属元素のモル比は、光触媒を1とした場合、0.00001〜0.5の範囲内、特に0.0001〜0.01の範囲内であることが好ましい。   In this embodiment, the molar ratio of the metal element as the second component to the photocatalyst is within the range of 0.00001 to 0.5, particularly within the range of 0.0001 to 0.01, assuming that the photocatalyst is 1. It is preferable to be within.

(バインダ)
本実施態様においては、光触媒含有層上の濡れ性の変化をバインダ自体に光触媒が作用することにより行う場合(第1の形態)と、エネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を光触媒含有層に含有させることにより変化させる場合(第2の形態)と、これらを組み合わせることにより行う場合(第3の形態)の三つ形態に分けることができる。上記第1の形態および第3の形態において用いられるバインダは、光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる機能を有する必要があり、上記第2の形態では、このような機能は特に必要ない。
(Binder)
In this embodiment, when the change of wettability on the photocatalyst-containing layer is performed by the action of the photocatalyst on the binder itself (first form), the photocatalyst-containing layer is decomposed by the action of the photocatalyst by energy irradiation. There are three forms: a case where the photocatalyst containing layer is changed by containing a decomposition substance capable of changing the wettability (second form) and a case where these are combined (third form). Can be divided. The binder used in the first and third embodiments needs to have a function capable of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst. In the second embodiment, such a binder is used. No special function is required.

以下、まず第2の形態に用いられるバインダ、すなわち光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能を特に必要としないバインダについて説明し、次に第1の形態および第3の形態に用いられるバインダ、すなわち光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能を有するバインダについて説明する。   Hereinafter, the binder used in the second embodiment, that is, the binder that does not particularly require the function of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst will be described, and then the first and third embodiments will be described. The binder used, that is, the binder having a function of changing the wettability on the photocatalyst containing layer by the action of the photocatalyst will be described.

上記第2の形態に用いられる、光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能を特に必要としないバインダとしては、主骨格が上記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であれば特に限定されるものではない。具体的には、有機置換基を有さないもしくは多少有機置換基を有するポリシロキサンを挙げることができ、これらはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等を加水分解、重縮合することにより得ることができる。   The binder used in the second embodiment and does not particularly require the function of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer by the action of the photocatalyst has a high binding energy such that the main skeleton is not decomposed by photoexcitation of the photocatalyst. If it is a thing, it will not specifically limit. Specific examples include polysiloxanes having no organic substituents or having some organic substituents, and these can be obtained by hydrolysis and polycondensation of tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and the like. .

このようなバインダを用いた場合は、添加剤として後述するエネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を光触媒含有層中に含有させることが必須となる。   When such a binder is used, the photocatalyst-containing layer contains a decomposition substance that can be decomposed by the action of a photocatalyst by energy irradiation described later as an additive, thereby changing the wettability on the photocatalyst-containing layer. It is essential.

次に、上記第1の形態および第3の形態に用いられる、光触媒の作用により光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能を必要とするバインダについて説明する。このようなバインダとしては、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であって、光触媒の作用により分解されるような有機置換基を有するものが好ましく、例えば、(1)ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、(2)撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。   Next, the binder that is used in the first and third embodiments and requires the function of changing the wettability on the photocatalyst containing layer by the action of the photocatalyst will be described. As such a binder, one having a high binding energy such that the main skeleton is not decomposed by photoexcitation of the photocatalyst and having an organic substituent that is decomposed by the action of the photocatalyst is preferable. (1) An organopolysiloxane that exerts great strength by hydrolyzing and polycondensing chloro or alkoxysilane by sol-gel reaction, etc. (2) An organopolysiloxane crosslinked with a reactive silicone excellent in water repellency and oil repellency Etc.

上記の(1)の場合、一般式:
SiX(4−n)
(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)
で示される珪素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでYで示される基の炭素数は1〜20の範囲内であることが好ましく、また、Xで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。
In the case of (1) above, the general formula:
Y n SiX (4-n)
(Here, Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group or an epoxy group, X represents an alkoxyl group, an acetyl group or a halogen. N is an integer from 0 to 3. )
It is preferable that it is the organopolysiloxane which is a 1 type, or 2 or more types of hydrolysis condensate or cohydrolysis condensate of the silicon compound shown by these. Here, the number of carbon atoms of the group represented by Y is preferably in the range of 1 to 20, and the alkoxy group represented by X is a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or a butoxy group. preferable.

具体的には、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリt−ブトキシシラン;エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリt−ブトキシシラン;n−プロピルトリクロルシラン、n−プロピルトリブロムシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリイソプロポキシシラン、n−プロピルトリt−ブトキシシラン;n−ヘキシルトリクロルシラン、n−へキシルトリブロムシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、n−へキシルトリイソプロポキシシラン、n−へキシルトリt−ブトキシシラン;n−デシルトリクロルシラン、n−デシルトリブロムシラン、n−デシルトリメトキシシラン、n−デシルトリエトキシシラン、n−デシルトリイソプロポキシシラン、n−デシルトリt−ブトキシシラン;n−オクタデシルトリクロルシラン、n−オクタデシルトリブロムシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリエトキシシラン、n−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、n−オクタデシルトリt−ブトキシシラン;フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリt−ブトキシシラン;テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン;ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン;ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン;フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン;
トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリt−ブトキシヒドロシラン;ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリt−ブトキシシラン;トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリt−ブトキシシラン;γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリt−ブトキシシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン;および、それらの部分加水分解物;および、それらの混合物を使用することができる。
Specifically, methyltrichlorosilane, methyltribromosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltri-t-butoxysilane; ethyltrichlorosilane, ethyltribromosilane, ethyltrimethoxysilane, Ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltri-t-butoxysilane; n-propyltrichlorosilane, n-propyltribromosilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltriisopropoxy Silane, n-propyltri-t-butoxysilane; n-hexyltrichlorosilane, n-hexyltribromosilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-hexyl Lutriisopropoxysilane, n-hexyltri-t-butoxysilane; n-decyltrichlorosilane, n-decyltribromosilane, n-decyltrimethoxysilane, n-decyltriethoxysilane, n-decyltriisopropoxysilane, n -Decyltri-t-butoxysilane; n-octadecyltrichlorosilane, n-octadecyltribromosilane, n-octadecyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-octadecyltriisopropoxysilane, n-octadecyltri-t-butoxysilane Phenyltrichlorosilane, phenyltribromosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriisopropoxysilane, phenyltri-t-butoxysilane; tetrachlorosilane Tetrabromosilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethoxydiethoxysilane; dimethyldichlorosilane, dimethyldibromosilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane; diphenyldichlorosilane, diphenyldibromosilane, Diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane; phenylmethyldichlorosilane, phenylmethyldibromosilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane;
Trichlorohydrosilane, tribromohydrosilane, trimethoxyhydrosilane, triethoxyhydrosilane, triisopropoxyhydrosilane, tri-t-butoxyhydrosilane; vinyltrichlorosilane, vinyltribromosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriisopropoxysilane , Vinyltri-t-butoxysilane; trifluoropropyltrichlorosilane, trifluoropropyltribromosilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, trifluoropropyltriethoxysilane, trifluoropropyltriisopropoxysilane, trifluoropropyltri-t-butoxysilane Γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ Glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriisopropoxysilane, γ-glycidoxypropyltri-t-butoxysilane; γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane , Γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriisopropoxysilane, γ-methacryloxypropyltri t-butoxysilane; γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriisosilane Ropoxysilane, γ-aminopropyltri-t-butoxysilane; γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltri Isopropoxysilane, γ-mercaptopropyltri-t-butoxysilane; β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane; and their partial hydrolysis Degradation products; and mixtures thereof can be used.

また、バインダとして、特にフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンが好ましく用いることができ、具体的には、下記のフルオロアルキルシランの1種または2種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。
CF(CFCHCHSi(OCH
CF(CFCHCHSi(OCH
CF(CFCHCHSi(OCH
CF(CFCHCHSi(OCH
(CFCF(CFCHCHSi(OCH
(CFCF(CFCHCHSi(OCH
(CFCF(CFCHCHSi(OCH
CF(C)CSi(OCH
CF(CF(C)CSi(OCH
CF(CF(C)CSi(OCH
CF(CF(C)CSi(OCH
CF(CFCHCHSiCH(OCH
CF(CFCHCHSiCH(OCH
CF(CFCHCHSiCH(OCH
CF(CFCHCHSiCH(OCH
(CFCF(CFCHCHSiCH(OCH
(CFCF(CFCHCHSi CH(OCH
(CFCF(CFCHCHSi CH(OCH
CF(C)CSiCH(OCH
CF(CF(C)CSiCH(OCH
CF(CF(C)CSiCH(OCH
CF(CF(C)CSiCH(OCH
CF(CFCHCHSi(OCHCH
CF(CFCHCHSi(OCHCH
CF(CFCHCHSi(OCHCH
CF(CFCHCHSi(OCHCH
CF(CFSON(C)CCHSi(OCH
上記のようなフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンをバインダとして用いることにより、光触媒含有層の非露光部の撥液性が大きく向上し、各種機能性部形成用塗工液の付着を妨げる機能を発現する。
As the binder, polysiloxane containing a fluoroalkyl group can be particularly preferably used. Specifically, one or more of the following hydrocondensation condensates and cohydrolysis condensates of fluoroalkylsilanes can be used. And those generally known as fluorine-based silane coupling agents can be used.
CF 3 (CF 2) 3 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 5 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 7 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 9 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3;
(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 ;
(CF 3) 2 CF (CF 2) 6 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3;
(CF 3) 2 CF (CF 2) 8 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2 H 4 Si (OCH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 3 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 5 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 7 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 9 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OCH 3) 2;
(CF 3) 2 CF (CF 2) 4 CH 2 CH 2 SiCH 3 (OCH 3) 2;
(CF 3) 2 CF (CF 2) 6 CH 2 CH 2 Si CH 3 (OCH 3) 2;
(CF 3) 2 CF (CF 2) 8 CH 2 CH 2 Si CH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2 H 4 SiCH 3 (OCH 3) 2;
CF 3 (CF 2) 3 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 5 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 7 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 9 CH 2 CH 2 Si (OCH 2 CH 3) 3;
CF 3 (CF 2) 7 SO 2 N (C 2 H 5) C 2 H 4 CH 2 Si (OCH 3) 3
By using a polysiloxane containing a fluoroalkyl group as described above as a binder, the liquid repellency of the non-exposed part of the photocatalyst containing layer is greatly improved, and the function of preventing the adhesion of various functional part forming coating liquids. To express.

また、上記の(2)の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。   Examples of the reactive silicone (2) include compounds having a skeleton represented by the following general formula.

Figure 0004348351
Figure 0004348351

ただし、nは2以上の整数であり、R,Rはそれぞれ炭素数1〜10の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の40%以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、R、Rがメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が60%以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも1個以上の水酸基等の反応性基を有する。 However, n is an integer of 2 or more, R 1, R 2 are each a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl, aryl or cyanoalkyl group, the total molar ratio of 40% or less Vinyl, phenyl and phenyl halide. Further, those in which R 1 and R 2 are methyl groups are preferable because the surface energy becomes the smallest, and the methyl groups are preferably 60% or more by molar ratio. In addition, the chain end or side chain has at least one reactive group such as a hydroxyl group in the molecular chain.

また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物をバインダに混合してもよい。   In addition to the above organopolysiloxane, a stable organosilicon compound that does not undergo a crosslinking reaction, such as dimethylpolysiloxane, may be mixed in the binder.

(分解物質)
上記第2の形態および第3の形態においては、さらにエネルギー照射による光触媒の作用により分解され、これにより光触媒含有層上の濡れ性を変化させることができる分解物質を光触媒含有層に含有させる必要がある。すなわち、バインダ自体に光触媒含有層上の濡れ性を変化させる機能が無い場合、およびそのような機能が不足している場合に、上述したような分解物質を添加して、上記光触媒含有層上の濡れ性の変化を起こさせる、もしくはそのような変化を補助させるようにするのである。
(Degradable substance)
In the second and third embodiments, the photocatalyst-containing layer needs to contain a decomposition substance that can be further decomposed by the action of the photocatalyst by energy irradiation and thereby change the wettability on the photocatalyst-containing layer. is there. That is, when the binder itself does not have a function of changing the wettability on the photocatalyst-containing layer, and when such a function is insufficient, a decomposition substance as described above is added to the photocatalyst-containing layer. It causes a change in wettability or assists in such a change.

このような分解物質としては、光触媒の作用により分解し、かつ分解されることにより光触媒含有層表面の濡れ性を変化させる機能を有する界面活性剤を挙げることができる。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かでき、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。   Examples of such a decomposing substance include a surfactant having a function of decomposing by the action of a photocatalyst and changing the wettability of the photocatalyst-containing layer surface by decomposing. 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 can be used, and cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants can also be used.

また、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、ナイロン、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、ポリマー等を挙げることができる。   Besides surfactants, 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, nylon, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, oligomers, polymers, and the like.

(フッ素の含有)
また、本実施態様においては、光触媒含有層がフッ素を含有し、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていることが好ましい。
(Fluorine content)
Moreover, in this embodiment, when the photocatalyst containing layer contains fluorine, and the fluorine content on the surface of the photocatalyst containing layer is irradiated with energy to the photocatalyst containing layer, the photocatalyst containing layer is irradiated with energy by the action of the photocatalyst. It is preferable that the photocatalyst-containing layer is formed so as to decrease in comparison.

このような特徴を有するパターン形成体においては、エネルギーをパターン照射することにより、後述するように容易にフッ素の含有量の少ない部分からなるパターンを形成することができる。ここで、フッ素は極めて低い表面エネルギーを有するものであり、このためフッ素を多く含有する物質の表面は、臨界表面張力がより小さくなる。したがって、フッ素の含有量の多い部分の表面の臨界表面張力に比較してフッ素の含有量の少ない部分の臨界表面張力は大きくなる。これはすなわち、フッ素含有量の少ない部分はフッ素含有量の多い部分に比較して親液性領域となっていることを意味する。よって、周囲の表面に比較してフッ素含有量の少ない部分からなるパターンを形成することは、撥液性域内に親液性領域のパターンを形成することとなる。   In the pattern forming body having such characteristics, by irradiating the pattern with energy, it is possible to easily form a pattern composed of a portion having a small fluorine content as will be described later. Here, fluorine has an extremely low surface energy. Therefore, the surface of a substance containing a large amount of fluorine has a smaller critical surface tension. Therefore, the critical surface tension of the portion having a small fluorine content is larger than the critical surface tension of the surface of the portion having a large fluorine content. This means that the portion with a low fluorine content is a lyophilic region compared to the portion with a high fluorine content. Therefore, forming a pattern composed of a portion having a lower fluorine content than the surrounding surface forms a pattern of a lyophilic region in the liquid repellent region.

したがって、このような光触媒含有層を用いた場合は、エネルギーをパターン照射することにより、撥液性領域内に親液性領域のパターンを容易に形成することができるので、濡れ性の差によるパターンの形成が容易に可能となり、利用価値の高いパターン形成体とすることができる。また、本発明においては、光触媒含有層に第2の成分としての金属元素を含有し、光触媒の作用による光触媒含有層表面の濡れ性の変化の速度を速めたところに特徴を有するものである。したがって、フッ素を比較的多く含むことにより、臨界表面張力が小さくなった場合でも、比較的短い時間の露光により、臨界表面張力を大きくすること、すなわち露光領域に必要とされる濡れ性を得ることが可能となり、製造効率上問題とならない。よって、本実施態様においてフッ素の添加は、効率上の問題無しにパターン精度を高めることができるという面で特に有効であるといえる。   Therefore, when such a photocatalyst-containing layer is used, the pattern of the lyophilic region can be easily formed in the liquid-repellent region by irradiating the pattern with energy. Can be easily formed, and a pattern forming body having high utility value can be obtained. In addition, the present invention is characterized in that the photocatalyst containing layer contains a metal element as the second component, and the rate of change in wettability of the photocatalyst containing layer surface by the action of the photocatalyst is increased. Therefore, even when the critical surface tension is reduced by containing a relatively large amount of fluorine, the critical surface tension is increased by exposure for a relatively short time, that is, the wettability required for the exposed area is obtained. Is possible, and there is no problem in manufacturing efficiency. Therefore, it can be said that the addition of fluorine in this embodiment is particularly effective in that the pattern accuracy can be improved without any problem in efficiency.

上述したような、フッ素を含む光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域におけるフッ素含有量が、エネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を100とした場合に10以下、好ましくは5以下、特に好ましくは1以下であることが好ましい。   As described above, the fluorine content contained in the photocatalyst containing layer containing fluorine is not irradiated with energy in the lyophilic region having a low fluorine content formed by energy irradiation. When the fluorine content of the part is 100, it is preferably 10 or less, preferably 5 or less, particularly preferably 1 or less.

このような範囲内とすることにより、エネルギー照射部分と未照射部分との親液性に大きな違いを生じさせることができる。したがって、このような光触媒含有層に機能性部を形成することにより、フッ素含有量が低下した親液性領域のみに正確に機能性部を形成することが可能となり、精度良く機能性素子を得ることができるからである。なお、この低下率は重量を基準としたものである。   By setting it within such a range, it is possible to make a large difference in lyophilicity between the energy-irradiated portion and the unirradiated portion. Therefore, by forming the functional part in such a photocatalyst-containing layer, it becomes possible to form the functional part accurately only in the lyophilic region having a reduced fluorine content, and to obtain a functional element with high accuracy. Because it can. This rate of decrease is based on weight.

このような光触媒含有層中のフッ素含有量の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いることが可能であり、例えばX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。)、蛍光X線分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測定できる方法であれば特に限定されるものではない。   For the measurement of the fluorine content in the photocatalyst-containing layer, various commonly used methods can be used. For example, X-ray photoelectron spectroscopy (ES-ray photoelectron spectroscopy, ESCA) for Chemical Analysis)), and any method that can quantitatively measure the amount of fluorine on the surface, such as X-ray fluorescence analysis and mass spectrometry, is not particularly limited.

また、本実施態様においては、光触媒として上述したように二酸化チタンが好適に用いられるが、このように二酸化チタンを用いた場合の、光触媒含有層中に含まれるフッ素の含有量としては、X線光電子分光法で分析して定量化すると、チタン(Ti)元素を100とした場合に、フッ素(F)元素が500以上、このましくは800以上、特に好ましくは1200以上となる比率でフッ素(F)元素が光触媒含有層表面に含まれていることが好ましい。   In this embodiment, titanium dioxide is preferably used as the photocatalyst as described above. When titanium dioxide is used in this manner, the content of fluorine contained in the photocatalyst-containing layer is X-ray. When analyzed and quantified by photoelectron spectroscopy, when the titanium (Ti) element is defined as 100, fluorine (F) element is 500 or more, preferably 800 or more, particularly preferably 1200 or more. F) It is preferable that the element is contained in the surface of the photocatalyst containing layer.

フッ素(F)が光触媒含有層にこの程度含まれることにより、光触媒含有層上における臨界表面張力を十分低くすることが可能となることから表面における撥液性を確保でき、これによりエネルギーをパターン照射してフッ素含有量を減少させたパターン部分における表面の親液性領域との濡れ性の差異を大きくすることができ、最終的に得られるパターン形成体の精度を向上させることができるからである。   Fluorine (F) is included in the photocatalyst-containing layer to such an extent that the critical surface tension on the photocatalyst-containing layer can be sufficiently lowered, so that the liquid repellency on the surface can be secured, thereby irradiating the pattern with energy. This is because the difference in wettability with the lyophilic region on the surface of the pattern portion where the fluorine content is reduced can be increased, and the accuracy of the finally obtained pattern formed body can be improved. .

さらに、このようなパターン形成体においては、エネルギーをパターン照射して形成される親インク領域におけるフッ素含有量が、チタン(Ti)元素を100とした場合にフッ素(F)元素が50以下、好ましくは20以下、特に好ましくは10以下となる比率で含まれていることが好ましい。   Further, in such a pattern forming body, the fluorine content in the parent ink region formed by pattern irradiation with energy is 50 or less, preferably when the titanium (Ti) element is 100. Is preferably contained in a ratio of 20 or less, particularly preferably 10 or less.

光触媒含有層中のフッ素の含有率をこの程度低減することができれば、機能性部を形成するためには十分な親液性を得ることができ、上記エネルギーが未照射である部分の撥液性との濡れ性の差異により、機能性部を精度良く形成することが可能となり、利用価値の高いパターン形成体を得ることができる。   If the fluorine content in the photocatalyst-containing layer can be reduced to this extent, sufficient lyophilicity can be obtained to form the functional part, and the liquid repellency of the part where the energy is not irradiated is obtained. Due to the difference in wettability, the functional part can be formed with high accuracy, and a pattern forming body with high utility value can be obtained.

本実施態様において、このようなフッ素を光触媒含有層中に含有させる方法としては、高い結合エネルギーを有するバインダに対し、フッ素化合物を比較的弱い結合エネルギーで結合させる方法、比較的弱い結合エネルギーで結合されたフッ素化合物を光触媒含有層に混入させる方法等を挙げることができる。このような方法でフッ素を導入することにより、エネルギーが照射された場合に、まず結合エネルギーが比較的小さいフッ素結合部位が分解され、これによりフッ素を光触媒含有層中から除去することができるからである。   In this embodiment, as a method of incorporating such fluorine into the photocatalyst containing layer, a method of bonding a fluorine compound with a relatively weak binding energy to a binder having a high binding energy, a binding with a relatively weak binding energy. The method etc. which mix the made fluorine compound in a photocatalyst content layer can be mentioned. By introducing fluorine by such a method, when energy is irradiated, a fluorine bonding site having a relatively low binding energy is first decomposed, and thus fluorine can be removed from the photocatalyst containing layer. is there.

上記第1の方法、すなわち、高い結合エネルギーを有するバインダに対し、フッ素化合物を比較的弱い結合エネルギーで結合させる方法としては、上記オルガノポリシロキサンにフルオロアルキル基を置換基として導入する方法等を挙げることができる。   Examples of the first method, that is, a method of bonding a fluorine compound with a relatively weak binding energy to a binder having a high binding energy include a method of introducing a fluoroalkyl group as a substituent into the organopolysiloxane. be able to.

例えば、オルガノポリシロキサンを得る方法として、上記バインダの説明中(1)として記載したように、ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサンを得ることができる。ここで、この方法においては、上述したように上記一般式:
SiX(4−n)
(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)
で示される珪素化合物の1種または2種以上を、加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合することによりオルガノポリシロキサンを得るのであるが、この一般式において、置換基Yとしてフルオロアルキル基を有する珪素化合物を用いて合成することにより、フルオロアルキル基を置換基として有するオルガノポリシロキサンを得ることができる。このようなフルオロアルキル基を置換基として有するオルガノポリシロキサンをバインダとして用いた場合は、エネルギーが照射された際、光触媒含有層中の光触媒の作用により、フルオロアルキル基の炭素結合の部分が分解されることから、光触媒含有層表面にエネルギーを照射した部分のフッ素含有量を低減させることができる。
For example, as described in (1) in the description of the binder, as a method for obtaining an organopolysiloxane, an organopolysiloxane that exhibits high strength by hydrolyzing and polycondensing chloro or alkoxysilane by sol-gel reaction or the like is used. Obtainable. Here, in this method, as described above, the above general formula:
Y n SiX (4-n)
(Here, Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group or an epoxy group, X represents an alkoxyl group, an acetyl group or a halogen. N is an integer from 0 to 3. )
An organopolysiloxane is obtained by hydrolyzing or co-hydrolyzing and condensing one or two or more of the silicon compounds represented by formula (1). In this general formula, silicon having a fluoroalkyl group as the substituent Y By synthesizing using a compound, an organopolysiloxane having a fluoroalkyl group as a substituent can be obtained. When an organopolysiloxane having such a fluoroalkyl group as a substituent is used as a binder, the carbon bond portion of the fluoroalkyl group is decomposed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer when irradiated with energy. Therefore, the fluorine content in the portion where the surface of the photocatalyst containing layer is irradiated with energy can be reduced.

この際用いられるフルオロアルキル基を有する珪素化合物としては、フルオロアルキル基を有するものであれば特に限定されるものではないが、少なくとも1個のフルオロアルキル基を有し、このフルオロアルキル基の炭素数が4から30、好ましくは6から20、特に好ましくは6から16である珪素化合物が好適に用いられる。このような珪素化合物の具体例は上述した通りであるが、中でも炭素数が6から8であるフルオロアルキル基を有する上記珪素化合物、すなわちフルオロアルキルシランが好ましい。   The silicon compound having a fluoroalkyl group used at this time is not particularly limited as long as it has a fluoroalkyl group, but has at least one fluoroalkyl group, and the carbon number of the fluoroalkyl group A silicon compound in which is 4 to 30, preferably 6 to 20, particularly preferably 6 to 16, is preferably used. Specific examples of such a silicon compound are as described above, and among these, the above silicon compound having a fluoroalkyl group having 6 to 8 carbon atoms, that is, a fluoroalkylsilane is preferable.

本発明においては、このようなフルオロアルキル基を有する珪素化合物を上述したフルオロアルキル基を有さない珪素化合物と混合して用い、これらの共加水分解縮合物を上記オルガノポリシロキサンとして用いてもよいし、このようなフルオロアルキル基を有する珪素化合物を1種または2種以上用い、これらの加水分解縮合物、共加水分解縮合物を上記オルガノポリシロキサンとして用いてもよい。   In the present invention, such a silicon compound having a fluoroalkyl group may be used in combination with the above-mentioned silicon compound having no fluoroalkyl group, and these cohydrolyzed condensates may be used as the organopolysiloxane. In addition, one or two or more silicon compounds having such a fluoroalkyl group may be used, and these hydrolyzed condensates and cohydrolyzed condensates may be used as the organopolysiloxane.

このようにして得られるフルオロアルキル基を有するオルガノポリシロキサンにおいては、このオルガノポリシロキサンを構成する珪素化合物の内、上記フルオロアルキル基を有する珪素化合物が0.01モル%以上、好ましくは0.1モル%以上含まれていることが好ましい。   In the organopolysiloxane having a fluoroalkyl group thus obtained, among the silicon compounds constituting the organopolysiloxane, the silicon compound having the fluoroalkyl group is 0.01 mol% or more, preferably 0.1%. It is preferable that it is contained in mol% or more.

フルオロアルキル基がこの程度含まれることにより、光触媒含有層上の撥液性を高くすることができ、エネルギーを照射して親液性領域とした部分との濡れ性の差異を大きくすることができるからである。   By including this degree of fluoroalkyl group, the liquid repellency on the photocatalyst-containing layer can be increased, and the difference in wettability with the portion that has been made lyophilic by irradiation with energy can be increased. Because.

また、上記バインダの説明中(2)に示す方法では、撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋することによりオルガノポリシロキサンを得るのであるが、この場合も同様に、上述した一般式中のR,Rのいずれかもしくは両方をフルオロアルキル基等のフッ素を含有する置換基とすることにより、光触媒含有層中にフッ素を含ませることが可能であり、またエネルギーが照射された場合に、シロキサン結合より結合エネルギーの小さいフルオロアルキル基の部分が分解されるため、エネルギー照射により光触媒含有層表面におけるフッ素の含有量を低下させることができる。 In the method shown in (2) in the description of the binder, organopolysiloxane is obtained by crosslinking reactive silicone having excellent water repellency and oil repellency. By making either or both of R 1 and R 2 in the formula a fluorine-containing substituent such as a fluoroalkyl group, the photocatalyst-containing layer can contain fluorine and is irradiated with energy. In this case, the portion of the fluoroalkyl group having a bond energy lower than that of the siloxane bond is decomposed, so that the fluorine content on the surface of the photocatalyst containing layer can be reduced by energy irradiation.

一方、後者の例、すなわち、バインダの結合エネルギーより弱いエネルギーで結合したフッ素化合物を導入させる方法としては、例えば、低分子量のフッ素化合物を上記分解物質として導入させる方法があり、例えばフッ素系の界面活性剤を混入する方法等を挙げることができる。また、高分子量のフッ素化合物を導入させる方法としては、バインダ樹脂との相溶性の高いフッ素樹脂を混合する等の方法を挙げることができる。   On the other hand, the latter example, that is, a method of introducing a fluorine compound bonded with an energy weaker than the binding energy of the binder includes, for example, a method of introducing a low molecular weight fluorine compound as the decomposition substance, for example, a fluorine-based interface. The method of mixing an activator etc. can be mentioned. Examples of the method of introducing a high molecular weight fluorine compound include a method of mixing a fluorine resin having high compatibility with the binder resin.

(光触媒含有層の製造方法)
上記光触媒含有層は、光触媒、第2の成分としての金属元素、およびバインダを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して光触媒含有層形成用塗工液を調製し、この塗工液を後述する基板上に塗布することにより光触媒含有層を形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディッブコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。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かできる。
(Method for producing photocatalyst-containing layer)
The photocatalyst-containing layer is prepared by dispersing a photocatalyst, a metal element as the second component, and a binder in a solvent together with other additives as necessary to prepare a photocatalyst-containing layer forming coating solution. The photocatalyst-containing layer can be formed by applying the liquid on a substrate described later. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The coating can be performed by a known coating method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating or bead coating. When an ultraviolet curable component is contained as the binder, the photocatalyst-containing layer can be formed by irradiating ultraviolet rays and performing a curing treatment.

上記、光触媒含有層形成用塗工液中の光触媒の含有量は、固形分の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、金属元素の添加量は、金属元素のモル比が、上記光触媒を1とした場合、0.00001〜0.5の範囲内、特に0.0001〜0.01の範囲内であることが好ましい。   The content of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer forming coating solution can be set in the range of 5 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight of the solid content. Further, the addition amount of the metal element is such that the molar ratio of the metal element is in the range of 0.00001 to 0.5, particularly in the range of 0.0001 to 0.01, assuming that the photocatalyst is 1. preferable.

上記第2の成分としての金属元素の添加は、例えば金属化合物として添加されても、また金属微粉末として添加されてもよく、最終的に光触媒含有層上の濡れ性の変化速度を向上させることができるものであれば、特に限定されるものではない。具体的に用いることができるものとしては、例えば塩化金(III)酸四水和物、塩化第二鉄、塩化第一鉄、塩化ニッケル(II)、塩化白金酸(IV)六水和物、塩化ロジウム(III)、塩化ルテニウム(III)水和物、塩化銀(I)、塩化亜鉛、塩化コバルト(II)、塩化銅(I)、塩化銅(II)二水和物、酢酸銅一水和物、乳酸銀等を溶解した溶液として用いる場合、上述した金属、すなわちバナジウム(V)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pb)、銀(Ag)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、および金(Au)等の微粉末を液体中に均一に分散させた分散液として用いる場合、およびこれらを混合して用いる場合等を挙げることができる。   The addition of the metal element as the second component may be added, for example, as a metal compound or as a metal fine powder, and ultimately improves the change rate of wettability on the photocatalyst-containing layer. If it can do, it will not specifically limit. Specific examples that can be used include gold chloride (III) acid tetrahydrate, ferric chloride, ferrous chloride, nickel (II) chloride, chloroplatinic acid (IV) hexahydrate, Rhodium (III) chloride, ruthenium (III) chloride hydrate, silver (I) chloride, zinc chloride, cobalt chloride (II), copper chloride (I), copper chloride (II) dihydrate, copper acetate monohydrate When used as a solution in which a Japanese product, silver lactate or the like is dissolved, the above-described metals, that is, vanadium (V), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pb), silver (Ag), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), and fine powders such as gold (Au) are uniformly dispersed in the liquid. When used as a dispersed liquid, and when used in combination Can be mentioned.

このようにして得られた光触媒含有層の厚みは、0.05〜10μmの範囲内であることが好ましい。   The photocatalyst-containing layer thus obtained preferably has a thickness in the range of 0.05 to 10 μm.

2.基材
本実施態様のパターン形成体においては、強度との関係や最終的な機能性素子との関係から、基材上に上述した光触媒含有層が形成される。このような基材としては、得られるパターン形成体もしくはパターン形成体により形成された機能性素子の用途に応じて、ガラス、アルミニウム、およびその合金等の金属、プラスチック、織物、不織布等を挙げることができる。
2. Base material In the pattern formation body of this embodiment, the photocatalyst containing layer mentioned above is formed on a base material from the relationship with intensity | strength and a final functional element. Examples of such a substrate include metals such as glass, aluminum, and alloys thereof, plastics, woven fabrics, nonwoven fabrics, and the like, depending on the intended use of the pattern forming body or functional elements formed from the pattern forming body. Can do.

3.濡れ性の異なる部位からなるパターン
本実施態様のパターン形成体は、濡れ性の差で形成されたパターンを光触媒含有層上に有するものであり、これは上記光触媒含有層上にエネルギーがパターン照射されて形成されるものである。
3. Pattern consisting of parts having different wettability The pattern formed body of this embodiment has a pattern formed by the difference in wettability on the photocatalyst-containing layer, and this is formed by pattern irradiation of energy on the photocatalyst-containing layer. Is formed.

ここで濡れ性の差で形成されたパターンにおいては、露光されていない部分における表面張力40mN/mの液体との接触角が、露光された部分における表面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角となっているパターンであることが好ましい。   Here, in the pattern formed by the difference in wettability, the contact angle with the liquid with the surface tension of 40 mN / m in the unexposed part is larger than the contact angle with the liquid with the surface tension of 40 mN / m in the exposed part. A pattern having a contact angle larger by 1 degree or more is preferable.

具体的には、パターンにおいて露光していない領域は、表面張力40mN/mの液体との接触角が10度以上、好ましくは表面張力30mN/mの液体との接触角が10度以上、特に表面張力20mN/mの液体との接触角が10度以上であることが好ましい。これは、パターンにおいて露光していない部分は、本発明においては撥液性が要求される部分であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、各種機能性部形成用塗工液等が残存する可能性が生じるため好ましくないからである。   Specifically, the unexposed area in the pattern has a contact angle with a liquid with a surface tension of 40 mN / m of 10 degrees or more, preferably a contact angle with a liquid with a surface tension of 30 mN / m of 10 degrees or more, particularly a surface. The contact angle with a liquid having a tension of 20 mN / m is preferably 10 degrees or more. This is because the portion that is not exposed in the pattern is a portion that requires liquid repellency in the present invention, so when the contact angle with the liquid is small, the liquid repellency is not sufficient, and various functionalities This is because part forming coating liquid or the like may remain, which is not preferable.

また、パターンにおいて露光した部分の領域は、表面張力40mN/mの液体との接触角が9度未満、好ましくは表面張力50mN/mの液体との接触角が10度以下、特に表面張力60mN/mの液体との接触角が10度以下となるような層であることが好ましい。露光した部分の液体との接触角が高いと、この部分での各種機能性部形成用塗工液等の広がりが劣る可能性があり、精度良く機能性部を形成することができない可能性があるからである。   Further, the area of the exposed portion of the pattern has a contact angle with a liquid with a surface tension of 40 mN / m of less than 9 degrees, preferably a contact angle with a liquid with a surface tension of 50 mN / m is 10 degrees or less, particularly a surface tension of 60 mN / m. It is preferable that the layer has a contact angle of 10 degrees or less with the liquid m. If the contact angle of the exposed part with the liquid is high, the spread of various functional part forming coating liquids in this part may be inferior, and the functional part may not be formed accurately. Because there is.

以下、用いられるエネルギーとパターン照射の方法について説明する。   Hereinafter, the energy used and the pattern irradiation method will be described.

(エネルギー)
上記パターン形成体を形成するためにエネルギーのパターン照射が行われるが、ここで用いられるエネルギーとしては、光触媒含有層に用いられている光触媒を励起することができるエネルギーであれば特に限定されるものではない。例えば、パターン照射の項で詳述するように光と熱エネルギーの組合せ等であってもよいが、通常光が好適に用いられる。
(energy)
Energy pattern irradiation is performed to form the pattern-formed body, and the energy used here is particularly limited as long as it can excite the photocatalyst used in the photocatalyst-containing layer. is not. For example, a combination of light and heat energy may be used as described in detail in the section of pattern irradiation, but normal light is preferably used.

本実施態様において用いられる光触媒は、そのバンドギャップによって触媒反応を生じさせる光の波長が異なる。例えば、硫化カドニウムであれば496nm、また酸化鉄であれば539nmの可視光であり、二酸化チタンであれば388nmの紫外光である。したがって、光であれば可視光であれ紫外光であれ本実施態様で用いることができる。しかしながら、上述したようにバンドギャップエネルギーが高いため光触媒として有効であり、かつ化学的にも安定で毒性もなく、入手も容易といった理由から光触媒としては二酸化チタンが好適に用いられる関係上、この二酸化チタンの触媒反応を生じさせる紫外光を含む光であることが好ましい。   The photocatalyst used in this embodiment differs in the wavelength of light that causes a catalytic reaction depending on its band gap. For example, cadmium sulfide has a visible light of 496 nm and iron oxide has a light of 539 nm, and titanium dioxide has an ultraviolet light of 388 nm. Therefore, any light, visible light or ultraviolet light, can be used in this embodiment. However, as described above, titanium dioxide is preferably used as the photocatalyst because it is effective as a photocatalyst because of its high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Light including ultraviolet light that causes a catalytic reaction of titanium is preferable.

このような紫外光を含む光源としては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を挙げることができる。この露光に用いる光の波長は400nm以下の範囲、好ましくは380nm以下の範囲から設定することができ、また、露光に際しての光の照射量は、露光された部位が光触媒の作用により親液性を発現するのに必要な照射量とすることができる。   Examples of such a light source including ultraviolet light include a mercury lamp, a metal halide lamp, and a xenon lamp. The wavelength of the light used for this exposure can be set in the range of 400 nm or less, preferably in the range of 380 nm or less, and the amount of light irradiation during the exposure is made lyophilic by the action of the photocatalyst. The irradiation dose required for expression can be obtained.

(パターン照射)
本実施態様においては、このようなエネルギーをパターン状に照射する必要がある。パターン状に照射する方法としては、特に限定されるものではないが、通常フォトマスクを用いる方法により行われる。
(Pattern irradiation)
In this embodiment, it is necessary to irradiate such energy in a pattern. The method of irradiating in a pattern is not particularly limited, but is usually performed by a method using a photomask.

このフォトマスクを用いる方法以外の方法としては、レーザ等を用いてエネルギーを描画照射するような方法でエネルギーのパターン照射を行っても良い。具体的には、エキシマ、YAG等のレーザーを用いてパターン状に描画照射する方法を挙げることができる。しかしながら、このような方法は、装置が高価、取り扱いが困難、さらには連続出力ができない等の問題を有する場合がある。   As a method other than the method using the photomask, pattern irradiation of energy may be performed by a method of drawing and irradiating energy using a laser or the like. Specifically, a method of drawing and irradiating in a pattern using a laser such as excimer or YAG can be mentioned. However, such a method may have problems such as an expensive apparatus, difficult handling, and inability to perform continuous output.

したがって、本実施態様においては、光触媒含有層に対し、光触媒反応開始エネルギーを加え、この光触媒反応開始エネルギーが加えられた領域内に反応速度増加エネルギーをパターン状に加えることにより親液性領域のパターンを形成するようにしてもよい。このようなエネルギーの照射方法を用いてパターンを形成することにより、パターン形成に際して、赤外線レーザ等の比較的安価で取り扱いが容易である反応速度増加エネルギーを用いることができ、これにより上述したような問題が生じないからである。   Therefore, in this embodiment, the photocatalytic reaction initiation energy is added to the photocatalyst containing layer, and the pattern of the lyophilic region is obtained by adding the reaction rate increasing energy in a pattern to the region where the photocatalytic reaction initiation energy is added. May be formed. By forming a pattern using such an energy irradiation method, it is possible to use a reaction rate increasing energy that is relatively inexpensive and easy to handle, such as an infrared laser, during pattern formation. This is because no problem occurs.

このようなエネルギーを加えることにより濡れ性の変化した親液性領域のパターンが形成できるのは、以下の理由による。すなわち、まずパターンを形成する領域に対して光触媒反応開始エネルギーを加えることにより、光触媒含有層に対する光触媒の触媒反応を開始させる。そして、この光触媒反応開始エネルギーが加えられた領域内に、反応速度増加エネルギーを加える。このように反応速度増加エネルギーを加えることにより、既に光触媒反応開始エネルギーが加えられ、光触媒の触媒作用により反応が開始されている光触媒含有層内の反応が、急激に促進される。そして所定の時間、反応速度増加エネルギーを加えることにより、特性変化層内の特性の変化を所望の範囲まで変化させ、反応速度増加エネルギーが加えられたパターンを濡れ性の変化した親液性領域のパターンとすることができるのである。   The reason why the pattern of the lyophilic region having changed wettability can be formed by applying such energy is as follows. That is, the photocatalytic reaction initiation energy is first applied to the region where the pattern is formed, thereby starting the catalytic reaction of the photocatalyst with respect to the photocatalyst containing layer. And reaction rate increase energy is added in the area | region where this photocatalytic reaction start energy was added. By adding the reaction rate increasing energy in this way, the photocatalytic reaction initiation energy is already added, and the reaction in the photocatalyst containing layer in which the reaction is initiated by the catalytic action of the photocatalyst is rapidly accelerated. Then, by adding the reaction rate increasing energy for a predetermined time, the change of the property in the property changing layer is changed to a desired range, and the pattern to which the reaction rate increasing energy is added is changed to the lyophilic region where the wettability is changed. It can be a pattern.

a.光触媒反応開始エネルギーについて
このエネルギー照射方法に用いられる光触媒反応開始エネルギーとは、光触媒が光触媒含有層中の化合物に対して、その特性を変化させるための触媒反応を開始させるエネルギーをいう。
a. Photocatalytic reaction initiation energy The photocatalytic reaction initiation energy used in this energy irradiation method refers to the energy with which the photocatalyst initiates a catalytic reaction for changing the characteristics of the compound in the photocatalyst containing layer.

ここで加える光触媒反応開始エネルギーの量は、光触媒含有層中の濡れ性の変化を急激に生じない程度の量である。加えられる光触媒反応開始エネルギーの量が少ない場合は、反応速度増加エネルギーを加えてパターンを形成する際の感度が低下するため好ましくなく、またこの量が多すぎると、光触媒反応開始エネルギーを加えた光触媒含有層の特性の変化の度合いが大きくなりすぎて、反応速度増加エネルギーを加えた領域との差異が不明確となってしまうため好ましくない。この加えるエネルギーの量に関しては、予めエネルギーを加える量と光触媒含有層中の濡れ性の変化量とを予備実験等を行うことにより決定される。   The amount of photocatalytic reaction initiation energy added here is an amount that does not cause a sudden change in wettability in the photocatalyst-containing layer. When the amount of photocatalytic reaction initiation energy added is small, it is not preferable because the sensitivity at the time of forming a pattern by adding reaction rate increasing energy is lowered, and when this amount is too large, the photocatalyst added with photocatalytic reaction initiation energy is not preferable. It is not preferable because the degree of change in the characteristics of the containing layer becomes too large and the difference from the region to which the reaction rate increasing energy is added becomes unclear. The amount of energy to be added is determined by conducting a preliminary experiment or the like in advance on the amount of energy to be added and the amount of change in wettability in the photocatalyst containing layer.

この方法における光触媒反応開始エネルギーとしては、光触媒反応を開始させることができるエネルギーであれば特に限定されるものではないが、中でも光であることが好ましい。この光については、上記エネルギーの項で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。   The photocatalytic reaction initiation energy in this method is not particularly limited as long as it is an energy capable of initiating the photocatalytic reaction, but light is particularly preferable. Since this light is the same as that described in the section of energy above, description thereof is omitted here.

本実施態様においては、この光触媒反応開始エネルギーが加えられる範囲は、光触媒含有層の一部分であってもよく、例えばこの光触媒反応開始エネルギーをパターン状に加え、さらに後述する反応速度増加エネルギーもパターン状に加えることにより、濡れ性が変化した親液性領域のパターンを形成することも可能であるが、工程の簡略化、単純化等の理由から、この光触媒反応開始エネルギーをパターンを形成する領域全面にわたって加えることが好ましく、このように全面にわたって光触媒反応開始エネルギーが加えられた領域に反応速度増加エネルギーをパターン状に加えることにより、光触媒含有層上に親液性領域のパターンを形成するようにすることが好ましい。   In the present embodiment, the range in which the photocatalytic reaction initiation energy is applied may be a part of the photocatalyst-containing layer. For example, the photocatalytic reaction initiation energy is added to the pattern, and the reaction rate increase energy described later is also patterned. It is possible to form a lyophilic region pattern with altered wettability by adding the photocatalytic reaction initiation energy to the entire region where the pattern is formed for reasons such as simplification and simplification of the process. It is preferable to add the reaction rate increasing energy to the region where the photocatalytic reaction initiation energy is applied over the entire surface in this manner, thereby forming a pattern of the lyophilic region on the photocatalyst-containing layer. It is preferable.

b.反応速度増加エネルギーについて
次に、この方法に用いられる反応速度増加エネルギーについて説明する。この方法に用いられる反応速度増加エネルギーとは、上記光触媒反応開始エネルギーによって開始された光触媒含有層の濡れ性を変化させる反応の反応速度を増加させるためのエネルギーをいう。本実施態様においては、このような作用を有するエネルギーであればいかなるエネルギーであっても用いることができるが、中でも熱エネルギーを用いることが好ましい。
b. About reaction rate increase energy Next, the reaction rate increase energy used for this method is demonstrated. The reaction rate increasing energy used in this method refers to energy for increasing the reaction rate of the reaction for changing the wettability of the photocatalyst containing layer initiated by the photocatalytic reaction initiation energy. In the present embodiment, any energy can be used as long as it has such an action, but it is preferable to use thermal energy.

このような熱エネルギーをパターン状に光触媒含有層に加える方法としては、光触媒含有層上に熱によるパターンが形成できる方法であれば特に限定されるものではないが、赤外線レーザによる方法や感熱ヘッドによる方法等を挙げることができる。このような赤外線レーザとしては、例えば指向性が強く、照射距離が長いという利点を有する赤外線YAGレーザ(1064nm)や、比較的安価であるという利点を有するダイオードレーザ(LED;830nm、1064nm、1100nm)等の他、半導体レーザ、He−Neレーザ、炭酸ガスレーザ等を挙げることができる。   The method of applying such thermal energy to the photocatalyst containing layer in a pattern is not particularly limited as long as it can form a heat pattern on the photocatalyst containing layer, but it is not limited to a method using an infrared laser or a thermal head. The method etc. can be mentioned. As such an infrared laser, for example, an infrared YAG laser (1064 nm) having an advantage of strong directivity and a long irradiation distance, and a diode laser (LED; 830 nm, 1064 nm, 1100 nm) having an advantage of being relatively inexpensive. In addition to the above, a semiconductor laser, a He—Ne laser, a carbon dioxide laser, and the like can be given.

この方法においては、上述した光触媒反応開始エネルギーを加えることにより、光触媒を活性化させて光触媒含有層内の触媒反応による濡れ性の変化を開始させ、この濡れ性の変化が生じた部分に反応速度増加エネルギーを加えてその部分の触媒反応を促進させることにより、反応速度増加エネルギーが加えられた領域と、加えられなかった領域との反応速度の差により、親液性領域のパターンを形成することができる。   In this method, by adding the photocatalytic reaction initiation energy described above, the photocatalyst is activated to initiate a change in wettability due to the catalytic reaction in the photocatalyst-containing layer, and the reaction rate at the portion where the change in wettability occurs. By adding the increased energy to promote the catalytic reaction of the part, the pattern of the lyophilic region is formed by the difference in the reaction rate between the region where the reaction rate increasing energy is added and the region where it is not added. Can do.

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。第2実施態様のパターン形成体は、基板と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、この光触媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射された際に光触媒含有層の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性可変層と有し、上記光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエネルギーが照射された際の上記濡れ性可変層の液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有し、さらに上記濡れ性可変層表面に濡れ性の異なる部位からなるパターンを有してい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. The pattern forming body of the second embodiment includes a substrate, a photocatalyst-containing layer provided on the substrate, a liquid formed by the action of the photocatalyst-containing layer provided on the photocatalyst-containing layer and irradiated with energy. The wettability variable layer has a wettability variable layer whose wettability changes so that the contact angle decreases, and the photocatalyst-containing layer has at least a photocatalyst, and the rate of decrease in the contact angle with the liquid of the wettability variable layer when irradiated with energy It has a metal element as a second component for improving the surface property, and further has a pattern composed of parts having different wettability on the wettability variable layer surface.

このように、本発明においては、上記光触媒含有層に、濡れ性可変層における液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を含有するものであるので、エネルギー照射した場合の濡れ性可変層における濡れ性の変化速度を向上させることができる。したがって、上記第1の実施態様と同様の利点を有する。また、濡れ性可変層上に機能性部が形成されることから、機能性部と光触媒含有層とが直接接触することがない。よって、光触媒含有層中の光触媒の作用により機能性部が劣化する等の可能性がなく、不具合の生じる可能性の少ない機能性素子を得ることができる。   Thus, in the present invention, the photocatalyst-containing layer contains the metal element as the second component that improves the rate of decrease in the contact angle with the liquid in the wettability variable layer. In this case, the change rate of wettability in the wettability variable layer can be improved. Therefore, it has the same advantage as the first embodiment. Moreover, since a functional part is formed on a wettability variable layer, a functional part and a photocatalyst content layer do not contact directly. Therefore, there is no possibility that the functional part deteriorates due to the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer, and it is possible to obtain a functional element that is less likely to cause problems.

以下、このような本実施態様のパターン形成体の各構成について詳しく説明する。   Hereinafter, each configuration of the pattern forming body of the present embodiment will be described in detail.

1.光触媒含有層
本実施態様における光触媒含有層は、少なくとも光触媒と、エネルギーが照射された際の上記濡れ性可変層の液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素とを含有するものであり、バインダの有無を問わない点で上記第1実施態様における光触媒含有層と異なるものである。
1. Photocatalyst-containing layer The photocatalyst-containing layer in this embodiment comprises at least a photocatalyst and a metal element as a second component that improves the rate of decrease in the contact angle between the liquid of the wettability variable layer when irradiated with energy. It is contained and is different from the photocatalyst containing layer in the first embodiment in that it does not matter whether or not a binder is present.

本実施態様において、光触媒含有層がバインダを有する場合は、上記第1実施態様で説明した光触媒含有層と同様であり、第2の成分としての金属元素の含有方法等に関しても同様であるので、ここでの説明は省略する。ただし、第2実施態様においては、光触媒含有層上の濡れ性は特に変化する必要がないことから、バインダ自体に光触媒が作用することによる濡れ性の変化が生じない場合であっても、第1実施態様のように分解物質を光触媒含有層に含有させる必要がない。   In this embodiment, when the photocatalyst-containing layer has a binder, it is the same as the photocatalyst-containing layer described in the first embodiment, and the same applies to the method of containing the metal element as the second component. The description here is omitted. However, in the second embodiment, the wettability on the photocatalyst-containing layer does not need to change, so even if there is no change in wettability due to the action of the photocatalyst on the binder itself, There is no need to include a decomposition substance in the photocatalyst containing layer as in the embodiment.

一方、バインダを有さない場合としては、例えば酸化チタンの場合は、透明基材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。上記第2の成分としての金属元素は、無定形チタニアの形成時に添加される。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。   On the other hand, as a case where there is no binder, for example, in the case of titanium oxide, there is a method of forming amorphous titania on a transparent substrate and then changing the phase to crystalline titania by firing. The metal element as the second component is added during the formation of amorphous titania. 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.

上記光触媒および第2の成分としての金属元素については、その種類および添加量等に関して、上記第1の実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、バインダを有する場合の光触媒含有層の製造方法は、上述した第1実施態様と同様であるので、これについての説明も省略する。   About the said photocatalyst and the metal element as a 2nd component, since it is the same as that of the said 1st embodiment regarding the kind, addition amount, etc., description here is abbreviate | omitted. Moreover, since the manufacturing method of the photocatalyst content layer when it has a binder is the same as that of the 1st embodiment mentioned above, explanation about this is also omitted.

2.濡れ性可変層
本実施態様においては、上記光触媒含有層上に濡れ性可変層が形成される。この濡れ性可変層は、光触媒含有層の作用により濡れ性が変化する層であれば特に限定されるものではないが、上記第1実施態様の光触媒含有層中のバインダと同様の材料で形成することが好ましい。なお、このように上記第1実施態様の光触媒含有層中のバインダと同様の材料で形成した場合の濡れ性可変層の材料および形成方法に関しては、上記第1実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
2. Wettability variable layer In this embodiment, a wettability variable layer is formed on the photocatalyst-containing layer. The wettability variable layer is not particularly limited as long as the wettability is changed by the action of the photocatalyst containing layer, but is formed of the same material as the binder in the photocatalyst containing layer of the first embodiment. It is preferable. In addition, since the material and the forming method of the wettability variable layer when formed with the same material as the binder in the photocatalyst containing layer of the first embodiment are the same as those of the first embodiment, The description in is omitted.

本実施態様において、この濡れ性可変層の厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、0.001μmから1μmであることが好ましく、特に好ましくは0.01〜0.1μmの範囲内である。   In the present embodiment, the thickness of the wettability variable layer is preferably 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably in the range of 0.01 to 0.1 μm, in consideration of the change rate of wettability due to the photocatalyst. It is.

本発明において上述した成分の濡れ性可変層を用いることにより、隣接する光触媒含有層中の光触媒の作用により、上記成分の一部である有機基や添加剤の酸化、分解等の作用を用いて、露光部分の濡れ性を変化させて親液性とし、非露光部との濡れ性に大きな差を生じさせることができる。よって、各種機能性部形成用塗工剤等との受容性(親液性)および反撥性(撥液性)を高めることによって、利用価値の高いパターン形成体とすることができる。   By using the wettability variable layer of the above-described component in the present invention, by the action of the photocatalyst in the adjacent photocatalyst-containing layer, the action of oxidation, decomposition or the like of the organic group or additive which is a part of the above component is used. By changing the wettability of the exposed part to make it lyophilic, a large difference in wettability with the non-exposed part can be produced. Therefore, by increasing the acceptability (lyophilicity) and the repellent property (liquid repellency) with various functional part forming coating agents, it is possible to obtain a pattern forming body having high utility value.

本実施態様における濡れ性可変層は、露光されていない部分における表面張力40mN/mの液体との接触角を、露光された部分における表面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角とすることが可能な層であることが好ましい。このように、少なくとも接触角の差が1度以上あれば、各種機能性部形成用塗工液を親液性領域に沿って塗布することが容易となるからである。   In the wettability variable layer in this embodiment, the contact angle with the liquid having a surface tension of 40 mN / m in the unexposed part is one degree or more larger than the contact angle with the liquid having a surface tension of 40 mN / m in the exposed part. It is preferable that the layer has a contact angle. Thus, it is because it will become easy to apply | coat various functional part formation coating liquid along a lyophilic area | region, if the difference of a contact angle is 1 degree or more at least.

具体的には、露光していない部分においては、表面張力40mN/mの液体との接触角が10度以上、好ましくは表面張力30mN/mの液体との接触角が10度以上、特に表面張力20mN/mの液体との接触角が10度以上であることが好ましい。これは、露光していない部分は、本発明においては撥液性が要求される部分であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、各種機能性部形成用塗工液等が残存する可能性が生じるため好ましくないからである。   Specifically, in an unexposed portion, the contact angle with a liquid having a surface tension of 40 mN / m is 10 degrees or more, preferably the contact angle with a liquid having a surface tension of 30 mN / m is 10 degrees or more, particularly the surface tension. The contact angle with a liquid of 20 mN / m is preferably 10 degrees or more. This is because the non-exposed part is a part that requires liquid repellency in the present invention, so when the contact angle with the liquid is small, the liquid repellency is not sufficient, and various functional parts are formed. This is because there is a possibility that the coating liquid for coating remains.

また、上記濡れ性可変層は、露光すると液体との接触角が低下して、表面張力40mN/mの液体との接触角が9度未満、好ましくは表面張力50mN/mの液体との接触角が10度以下、特に表面張力60mN/mの液体との接触角が10度以下となるような層であることが好ましい。露光した部分の液体との接触角が高いと、この部分での各種機能性部形成用塗工液等の広がりが劣る可能性があり、精度良く機能性部を形成することができない可能性があるからである。   Further, when the wettability variable layer is exposed to light, the contact angle with the liquid decreases, and the contact angle with the liquid having a surface tension of 40 mN / m is less than 9 degrees, preferably the contact angle with the liquid having a surface tension of 50 mN / m. Is preferably a layer such that the contact angle with a liquid having a surface tension of 60 mN / m is 10 degrees or less. If the contact angle of the exposed part with the liquid is high, the spread of various functional part forming coating liquids in this part may be inferior, and the functional part may not be formed accurately. Because there is.

なお、この濡れ性可変層には、上記第1実施態様における光触媒含有層の説明中「フッ素の含有」の項で記載したものと同様にして同様のフッ素を含有させることができる。   The wettability variable layer can contain the same fluorine as described in the section of “fluorine inclusion” in the description of the photocatalyst-containing layer in the first embodiment.

3.基材および濡れ性の異なる部位からなるパターン
本実施態様の基材に関しては、上記第1実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、濡れ性の異なる部位からなるパターンについては、パターンが形成されるのが第1実施態様では光触媒含有層上であるのに対し、本実施態様では濡れ性可変層上である点を除き、第1実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。
3. The pattern which consists of a base material and the site | part from which wettability differs About the base material of this embodiment, since it is the same as that of the said 1st embodiment, description here is abbreviate | omitted. In addition, for patterns consisting of different wettability sites, the pattern is formed on the photocatalyst-containing layer in the first embodiment, except that the wettability variable layer in this embodiment, Since it is the same as that of the 1st embodiment, explanation here is omitted.

C.第3実施態様
最後に、本発明のパターン形成体の第3実施態様について説明する。第3実施態様のパターン形成体は、基板と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、この光触媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射された際に光触媒含有層の作用により分解除去される分解除去層を有し、上記光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエネルギー照射された際の上記分解除去層の分解除去速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有し、さらに上記分解除去層が光触媒含有層上にパターン状に形成されていることを特徴とする。
C. Third Embodiment Finally, a third embodiment of the pattern forming body of the present invention will be described. The pattern forming body of the third embodiment is provided with a substrate, a photocatalyst-containing layer provided on the substrate, and provided on the photocatalyst-containing layer, and is decomposed and removed by the action of the photocatalyst-containing layer when irradiated with energy. The photocatalyst-containing layer has at least a photocatalyst, and a metal element as a second component that improves the decomposition / removal rate of the decomposition / removal layer when irradiated with energy. The layer is formed in a pattern on the photocatalyst-containing layer.

このように、光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去され得る分解除去層を光触媒含有層上に有することにより、露光された部分は光触媒の作用により分解され除去される。したがって、露光された部分は光触媒含有層が表面に残存することになり、露光されていない部分は分解除去層が表面に露出することになる。よって、例えば分解除去層を撥液性の材料で形成し、光触媒含有層を親液性の材料で形成し、エネルギーをパターン照射して光触媒を作用させることによりその部分の分解除去層が除去され、これにより濡れ性の異なるパターンを光触媒含有層上に形成することができる。   Thus, by having the decomposition removal layer on the photocatalyst containing layer that can be decomposed and removed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer, the exposed portion is decomposed and removed by the action of the photocatalyst. Therefore, the photocatalyst-containing layer remains on the surface of the exposed portion, and the decomposition removal layer is exposed on the surface of the unexposed portion. Thus, for example, the decomposition / removal layer is formed of a liquid repellent material, the photocatalyst-containing layer is formed of a lyophilic material, and the portion of the decomposition / removal layer is removed by irradiating the pattern with energy to act the photocatalyst. As a result, patterns with different wettability can be formed on the photocatalyst-containing layer.

そして、この場合本実施態様においては、上記光触媒含有層に、分解除去層の分解除去速度を向上させる第2の成分としての金属元素を含有するものである。したがって、エネルギー照射した場合の分解除去層の分解除去速度を向上させることができる。よって、短時間のエネルギー照射により、分解除去層が除去されたパターンを形成することが可能であり、パターン形成体の製造効率が向上し、コスト的に有利なパターン形成体を提供することができる。   In this case, in this embodiment, the photocatalyst-containing layer contains a metal element as the second component that improves the decomposition / removal rate of the decomposition / removal layer. Therefore, the decomposition / removal speed of the decomposition / removal layer when energy is irradiated can be improved. Therefore, it is possible to form a pattern from which the decomposition / removal layer has been removed by short-time energy irradiation, thereby improving the manufacturing efficiency of the pattern forming body and providing a cost-effective pattern forming body. .

本実施態様においては、上記説明で例示したように、分解除去層が撥液性であり光触媒含有層が親液性である場合が好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、光触媒含有層が撥液性であり、分解除去層が親液性であってもよい。この場合は、撥液性となる部分を露光して、分解除去層を分解除去し、光触媒含有層を露出させる。これにより、露光した部分は撥液性となり、露光しなかった部分は分解除去層が残存して親液性となる。   In the present embodiment, as exemplified in the above description, it is preferable that the decomposition removal layer is liquid repellent and the photocatalyst-containing layer is lyophilic, but the present invention is not limited to this. That is, the photocatalyst-containing layer may be liquid repellent and the decomposition removal layer may be lyophilic. In this case, the liquid repellent portion is exposed to decompose and remove the decomposition / removal layer to expose the photocatalyst-containing layer. Thereby, the exposed part becomes lyophobic, and the part that has not been exposed becomes lyophilic with the decomposition removal layer remaining.

ここで、分解除去層と露出した光触媒含有層との表面張力40mN/mの液体に対する接触角の差異であるが、少なくとも1度以上異なることが好ましく、特に10度以上異なることが好ましい。この液体との接触角の差異が小さい場合は、この液体との接触角の差異を利用して行う機能性部の形成が困難となるためである。   Here, the contact angle difference between the decomposition removal layer and the exposed photocatalyst-containing layer with respect to the liquid having a surface tension of 40 mN / m is preferably different by at least 1 degree, more preferably by 10 degrees or more. This is because, when the difference in contact angle with the liquid is small, it is difficult to form a functional part using the difference in contact angle with the liquid.

1.光触媒含有層
本実施態様における光触媒含有層は、上記第2実施態様と同様であるのでここでの説明は省略する。ただし、分解除去層が除去されて露出した表面が分解除去層の濡れ性とは異なる濡れ性を有する必要がある。この場合、上述したように、光触媒含有層が親液性を有することが好ましく、特に表面張力40mN/mの液体に対する接触角が19度未満であることが好ましく、さらに好ましくは10度以下であることである。
1. Photocatalyst containing layer Since the photocatalyst containing layer in this embodiment is the same as that of the said 2nd embodiment, description here is abbreviate | omitted. However, it is necessary that the surface exposed by removing the decomposition removal layer has a wettability different from the wettability of the decomposition removal layer. In this case, as described above, the photocatalyst-containing layer is preferably lyophilic, and the contact angle with respect to a liquid having a surface tension of 40 mN / m is preferably less than 19 degrees, and more preferably 10 degrees or less. That is.

本実施態様において露光された部分は、光触媒の作用により分解除去される。したがって、露光された部分は光触媒含有層が表面に露出することになる。この部分は親液性が要求される部分であることから、光触媒含有層上の表面張力40mN/mの液体に対する接触角が上記範囲を超える場合は、この部分での各種機能性部形成用塗工液等の広がりが劣る可能性があり、得られる機能性素子の品質上問題となる場合があるからである。   In this embodiment, the exposed portion is decomposed and removed by the action of the photocatalyst. Therefore, the photocatalyst containing layer is exposed on the surface of the exposed portion. Since this part is a part that requires lyophilicity, when the contact angle with respect to the liquid having a surface tension of 40 mN / m on the photocatalyst-containing layer exceeds the above range, various functional part forming coatings in this part are used. This is because the spread of the working liquid or the like may be inferior, which may cause a problem in the quality of the obtained functional element.

なお、上記光触媒含有層が露光により液体との接触角が低下し、上記範囲内となるものであってもよい。これは、分解除去層が光を透過する場合は、分解除去層を露光するに際して分解除去層を透過して光触媒含有層も露光されるからである。   The photocatalyst-containing layer may have a contact angle with the liquid that is reduced by exposure and falls within the above range. This is because, when the decomposition / removal layer transmits light, the photocatalyst-containing layer is exposed through the decomposition / removal layer when the decomposition / removal layer is exposed.

2.分解除去層
本実施態様における分解除去層は、上記光触媒含有層上に形成されたものである。この分解除去層は、露光された際に光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去されるものであれば特に限定されるものではないが、表面張力40mN/mの液体に対する接触角が20度以上、特に好ましくは30度以上のものであることが好ましい。
2. Decomposition removal layer The decomposition removal layer in this embodiment is formed on the photocatalyst containing layer. The decomposition removal layer is not particularly limited as long as it is decomposed and removed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer when exposed, but the contact angle with respect to a liquid having a surface tension of 40 mN / m is 20 degrees. As described above, it is particularly preferably 30 ° or more.

これは、本実施態様において露光されない部分は分解除去層が残存することになる。ここで、露光されない部分は、上述したように撥液性を示す方が好ましい部分である。よって、分解除去層上の表面張力40mN/mの液体に対する接触角が上記範囲より小さい場合は、撥液性が十分でなく、各種機能性部形成用塗工液等が残存する可能性が生じるため好ましくないからである。   This means that the decomposition removal layer remains in the portion that is not exposed in this embodiment. Here, the portion that is not exposed is preferably a portion that exhibits liquid repellency as described above. Therefore, when the contact angle with respect to the liquid having a surface tension of 40 mN / m on the decomposition removal layer is smaller than the above range, the liquid repellency is not sufficient, and there is a possibility that various functional part forming coating liquids remain. Therefore, it is not preferable.

また、露光後残存する分解除去層は露光された部分、すなわち親液性領域の間に残存する。このような場合には、この分解除去層は親液性領域を区切る撥液性の凸部として用いることが可能となり、各種機能性部形成用塗工液を塗布する際に精度よく塗布することができる。   Further, the decomposition / removal layer remaining after the exposure remains between the exposed portions, that is, between the lyophilic regions. In such a case, the decomposition / removal layer can be used as a liquid-repellent convex portion that divides the lyophilic region, and can be applied accurately when applying various functional part-forming coating liquids. Can do.

このような分解除去層に用いられる材料としては、上述した分解除去層の特性、すなわち露光により隣接する光触媒含有層中の光触媒の作用により分解除去される材料で、かつ好ましくは表面張力40mN/mの液体に対する接触角が上述した範囲となる材料である。   The material used for such a decomposition / removal layer is a material that is decomposed and removed by the above-described characteristics of the decomposition / removal layer, that is, the action of the photocatalyst in the adjacent photocatalyst-containing layer by exposure, and preferably has a surface tension of 40 mN / m This is a material whose contact angle with respect to the liquid falls within the above-mentioned range.

このような材料としては、例えば炭化水素系、フッ素系また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る。このようなものとして具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、もしくはパーフルオロアルキルアミンオキシド等を挙げることができる。   Examples of such materials include hydrocarbon-based, fluorine-based, and silicone-based nonionic surfactants. Specific examples of such compounds include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, perfluoroalkyl ethylene oxide adducts, and perfluoroalkyl amine oxides.

このような材料は、炭化水素系の非イオン系界面活性剤であれば、NIKKOL BL、BC、BO、BBの各シリーズ(商品名、日本サーファクタント工業社製)、フッ素系あるいはシリコン系の非イオン系界面活性剤であれば、ZONYL FSN、FSO(商品名、デュポン社製)、サーフロンS−141、145(商品名、旭硝子社製)、メガファックF−141、144(商品名、大日本インキ社製)、フタージェント F200、F251(商品名、ネオス社製)、ユニダインDS−401、402(商品名、ダイキン工業社製)、フロラードFC−170、176(商品名、スリーエム社製)として入手することができる。   If such a material is a hydrocarbon-based nonionic surfactant, NIKKOL BL, BC, BO, BB series (trade name, manufactured by Nippon Surfactant Co., Ltd.), fluorine-based or silicon-based nonionic Surfactants such as ZONYL FSN, FSO (trade name, manufactured by DuPont), Surflon S-141, 145 (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), MegaFuck F-141, 144 (trade name, Dainippon Ink) ), Aftergent F200, F251 (trade name, manufactured by Neos), Unidyne DS-401, 402 (trade name, manufactured by Daikin Industries), Florad FC-170, 176 (trade name, manufactured by 3M) can do.

この分解除去層の材料としては他にもカチオン系、アニオン系、両性界面活性剤を用いることが可能であり、具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルベタイン等を挙げることができる。   As the material for the decomposition removal layer, other cationic, anionic and amphoteric surfactants can be used. Specifically, sodium alkylbenzenesulfonate, alkyltrimethylammonium salt, perfluoroalkylcarboxylate And perfluoroalkylbetaine.

さらに、分解除去層の材料としては、界面活性剤以外にも種々ポリマーもしくはオリゴマーを用いることができる。このようなポリマーもしくはオリゴマーとしては、例えば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、ナイロン、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、ポリイソプレン等を挙げることができる。本発明においては、中でもポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の水との接触角の高い撥液性のポリマーを用いることが好ましい。   Furthermore, as a material for the decomposition removal layer, various polymers or oligomers can be used in addition to the surfactant. Examples of such polymers or oligomers include 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, nylon, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, and the like. In the present invention, it is particularly preferable to use a liquid repellent polymer having a high contact angle with water, such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, and polyvinyl chloride.

このような分解除去層は、上述した成分を必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を光触媒含有層上に塗布することにより形成することができる。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディッブコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。   Such a decomposition and removal layer can be formed by dispersing the above-mentioned components in a solvent together with other additives as necessary to prepare a coating solution, and coating this coating solution on the photocatalyst-containing layer. it can. The coating can be performed by a known coating method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating or bead coating.

本実施態様において、この分解除去層の厚みは光触媒による分解速度等の関係より、0.001μmから1μmであることが好ましく、特に好ましくは0.01〜0.1μmの範囲内である。   In this embodiment, the thickness of the decomposition removal layer is preferably 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably in the range of 0.01 to 0.1 μm, in view of the decomposition rate by the photocatalyst.

3.基材および分解除去層のパターン
基材に関しては、上記第1実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。また分解除去層のパターンの形成に際して照射するエネルギーおよびエネルギーのパターン照射方法に関しては、上述した第1の実施態様と同様であるのでここでの説明は省略する。ただし、表面の濡れ性の変化に関しては、本実施態様は上述したように分解除去層の除去による濡れ性の差によるパターンの形成でありることから、上記第1の実施態様とは異なり、上記本実施態様における説明のようにして形成され、具体的な濡れ性の差は、上記分解除去層上の濡れ性と光触媒含有層上の濡れ性の差により形成される。
3. Substrate and Decomposition Removal Layer Pattern Since the substrate is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted here. In addition, the energy and energy pattern irradiation method for forming the decomposition / removal layer pattern are the same as those in the first embodiment described above, and therefore the description thereof is omitted here. However, regarding the change in wettability of the surface, this embodiment is the formation of a pattern due to the difference in wettability by removing the decomposition removal layer as described above. It is formed as described in the present embodiment, and a specific difference in wettability is formed by a difference in wettability on the decomposition removal layer and wettability on the photocatalyst-containing layer.

D.機能性素子
上述したような3つの態様のパターン形成体上のパターンに対応した部位上に機能性部を配置することにより種々の機能性素子を得ることができる。
D. Functional element Various functional elements can be obtained by disposing the functional part on the part corresponding to the pattern on the pattern forming body of the three aspects as described above.

ここで機能性とは、光学的(光選択吸収、反射性、偏光性、光選択透過性、非線形光学性、蛍光あるいはリン光等のルミネッセンス、フォトクロミック性等)、磁気的(硬磁性、軟磁性、非磁性、透磁性等)、電気・電子的(導電性、絶縁性、圧電性、焦電性、誘電性等)、化学的(吸着性、脱着性、触媒性、吸水性、イオン伝導性、酸化還元性、電気化学特性、エレクトロクロミック性等)、機械的(耐摩耗性等)、熱的(伝熱性、断熱性、赤外線放射性等)、生体機能的(生体適合性、抗血栓性等)な各種の機能を意味するものである。   Here, the term “functionality” means optical (light selective absorption, reflectivity, polarization, light selective transmission, nonlinear optical property, luminescence such as fluorescence or phosphorescence, photochromic property, etc.), magnetic (hard magnetism, soft magnetism, etc.). , Non-magnetic, magnetically permeable, etc.), electrical / electronic (conductive, insulating, piezoelectric, pyroelectric, dielectric, etc.), chemical (adsorptive, desorbable, catalytic, water-absorbing, ionic conductivity) , Redox, electrochemical properties, electrochromic, etc.), mechanical (wear resistance, etc.), thermal (heat transfer, heat insulation, infrared radiation, etc.), biofunctional (biocompatibility, antithrombotic, etc.) ) Means various functions.

このような機能性部のパターン形成体のパターンに対応した部位へ機能性部の配置は、濡れ性が変化したパターンが形成されていることから、機能性部形成用塗工液をパターン形成体上に塗布することにより、濡れ性の良好な親液性領域のみ機能性部形成用組塗工液が付着することになり、容易にパターン形成体のパターンに対応した部位に機能性部を配置することができる。この場合には、パターン形成体の未露光部は、臨界表面張力が50mN/m以下、好ましくは30mN/m以下であることが望ましい。   Since the functional part is arranged in a part corresponding to the pattern of the functional part pattern forming body, a pattern having a changed wettability is formed. By applying it on top, only the lyophilic area with good wettability will adhere the functional part forming composition coating liquid, and easily place the functional part on the part corresponding to the pattern of the pattern forming body. can do. In this case, it is desirable that the unexposed portion of the pattern forming body has a critical surface tension of 50 mN / m or less, preferably 30 mN / m or less.

本発明に用いられる機能性部形成用塗工液としては、上述したように機能性素子の機能、機能性素子の形成方法等によって大きく異なるものであるが、例えば、紫外線硬化型モノマー等に代表される溶剤で希釈されていない組成物や、溶剤で希釈した液体状の組成物等を用いることができる。また、機能性部形成用塗工液としては粘度が低いほど短時間にパターンが形成できることから特に好ましい。ただし、溶剤で希釈した液体状組成物の場合には、パターン形成時に溶剤の揮発による粘度の上昇、表面張力の変化が起こるため、溶剤が低揮発性であることが望ましい。   As described above, the functional part-forming coating solution used in the present invention varies greatly depending on the function of the functional element, the method of forming the functional element, etc. A composition that is not diluted with a solvent to be diluted, a liquid composition diluted with a solvent, or the like can be used. Moreover, as a functional part formation coating liquid, since a pattern can be formed in a short time, so that a viscosity is low, it is especially preferable. However, in the case of a liquid composition diluted with a solvent, it is desirable that the solvent has low volatility because an increase in viscosity and a change in surface tension occur due to volatilization of the solvent during pattern formation.

本発明に用いられる機能性部形成用塗工液としては、パターン形成体に付着等させて配置されることにより機能性部となるものであってもよく、またパターン形成体上に配置された後、薬剤により処理され、もしくは紫外線、熱等により処理された後に機能性部となるものであってもよい。この場合、機能性部形成用塗工液の結着剤として、紫外線、熱、電子線等で効果する成分を含有している場合には、硬化処理を行うことにより素早く機能性部が形成できることから好ましい。   The functional part forming coating solution used in the present invention may be a functional part by being attached to the pattern forming body or the like, and may be disposed on the pattern forming body. Thereafter, the functional part may be treated with a medicine or treated with ultraviolet rays, heat, or the like. In this case, as a binder for the functional part forming coating liquid, when it contains a component that is effective with ultraviolet rays, heat, electron beam, etc., the functional part can be formed quickly by performing a curing treatment. To preferred.

このような機能性素子の形成方法を具体的に説明すると、機能性部形成用塗工液は、ディップコート、ロールコート、ブレードコート、スピンコート等の塗布手段、インクジェット等を含むノズル吐出手段等の手段を用いてパターン形成体上に形成された親液性領域のパターン上に機能性部を形成する。   The functional element forming method will be described in detail. The functional part forming coating liquid is a coating means such as dip coating, roll coating, blade coating, and spin coating, a nozzle discharging means including an inkjet, etc. The functional part is formed on the pattern of the lyophilic region formed on the pattern forming body using the above means.

このようにして得られる機能性素子として具体的には、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を挙げることができる。   Specific examples of the functional element thus obtained include a color filter and a microlens.

上記カラーフィルタは、液晶表示装置等に用いられるものであり、赤、緑、青等の複数の画素部がガラス基板等上に高精細なパターンで形成されたものである。本発明のパターン形成体をこのカラーフィルタの製造に用いることにより、低コストで高精細なカラーフィルタとすることができる。すなわち、濡れ性が変化したパターン上の親液性領域に、例えばインクジェット装置等によりインク(機能性部形成用塗工液)を付着・硬化させることにより、容易に画素部(機能性部)を形成することができ、これにより少ない工程数で高精細なカラーフィルタを得ることができる。   The color filter is used in a liquid crystal display device or the like, and has a plurality of pixel portions such as red, green, and blue formed on a glass substrate or the like in a high-definition pattern. By using the pattern formed body of the present invention for the production of this color filter, it is possible to obtain a high-definition color filter at low cost. That is, the pixel portion (functional portion) can be easily formed by adhering and curing ink (functional portion forming coating liquid) to the lyophilic region on the pattern having changed wettability by, for example, an ink jet apparatus or the like. Thus, a high-definition color filter can be obtained with a small number of steps.

また、機能性素子がマイクロレンズである場合は、濡れ性が変化したパターンの親液性上にレンズ形成用組成物(機能性部形成用塗工液)を滴下すると、このレンズ形成用組成物は親液性領域のみに広がり、さらに滴下することにより液滴の接触角を大きくすることができる。このレンズ形成用組成物を硬化させることにより種々の形状あるいは焦点距離のものを得ることが可能となり、高精細なマイクロレンズを得ることができる。   Further, when the functional element is a microlens, when the lens forming composition (functional part forming coating solution) is dropped on the lyophilicity of the pattern having changed wettability, this lens forming composition Spreads only in the lyophilic region, and the contact angle of the droplet can be increased by further dropping. By curing this lens forming composition, it is possible to obtain various shapes or focal lengths, and high-definition microlenses can be obtained.

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.

(実施例1)
イソプロピルアルコール3g、フルオロアルキルシラン(トーケムプロダクツ社製、商品名:MF-160E、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]-Nエチルパーフルオロオクタンスルホンアミドのイソプロピルエーテル50重量%溶液)0.001g、酸化チタンゾル(石原産業社製、商品名:STK-01)を2g、塩化第二鉄0.001gを混合し100℃で20分間攪拌した。なお、この場合の酸化チタンを1とした場合の鉄としてのモル比は約0.005となる。
Example 1
3 g of isopropyl alcohol, fluoroalkylsilane (manufactured by Tochem Products, trade name: MF-160E, N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -N ethylperfluorooctanesulfonamide 50 wt% solution in isopropyl ether) 0.001 g, 2 g of titanium oxide sol (trade name: STK-01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and 0.001 g of ferric chloride were mixed and stirred at 100 ° C. for 20 minutes. In this case, when the titanium oxide is 1, the molar ratio as iron is about 0.005.

この溶液を厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上にスピンコーティング法によりコートし、20分間、150℃で加熱後、厚さ0.15μmの光触媒含有層を形成した。   This solution was coated on a non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm by a spin coating method, and after heating at 150 ° C. for 20 minutes, a photocatalyst-containing layer having a thickness of 0.15 μm was formed.

この光触媒含有層の40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z型)により測定した結果、70度であった。   The contact angle of this photocatalyst-containing layer with respect to a 40 mN / m wetting index standard solution was measured with a contact angle measuring instrument (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science), and was found to be 70 degrees.

この光触媒含有層表面に超高圧水銀ランプにより20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行った結果、40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角が0度になるまでに30秒間要した。 The surface of this photocatalyst-containing layer was irradiated with ultraviolet rays at an illuminance of 20 mW / cm 2 (365 nm) with an ultrahigh pressure mercury lamp, and as a result, it took 30 seconds until the contact angle with respect to the 40 mN / m wetting index standard solution became 0 degrees. .

(比較例1)
上記実施例1の塩化第二鉄を加えずに同様に光触媒含有層を作製した。この光触媒含有層の40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z型)により測定した結果、70度であった。
(Comparative Example 1)
A photocatalyst-containing layer was similarly produced without adding the ferric chloride of Example 1 above. The contact angle of this photocatalyst-containing layer with respect to a 40 mN / m wetting index standard solution was measured with a contact angle measuring instrument (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science), and was found to be 70 degrees.

この光触媒含有層表面に超高圧水銀ランプにより20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行った結果、40mN/mの濡れ指数標準液が0度になるまでに120秒間要した。 The surface of the photocatalyst-containing layer was irradiated with ultraviolet rays at an illuminance of 20 mW / cm 2 (365 nm) with an ultrahigh pressure mercury lamp. As a result, it took 120 seconds for the 40 mN / m wetting index standard solution to reach 0 degree.

(実施例2)
イソプロピルアルコール3g、酸化チタンゾル(石原産業社製、商品名:STK-01)を2g、塩化第二鉄0.001gを混合し100℃で20分間攪拌した。なお、この場合の酸化チタンを1とした場合の鉄としてのモル比は約0.005となる。
(Example 2)
3 g of isopropyl alcohol, 2 g of titanium oxide sol (trade name: STK-01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and 0.001 g of ferric chloride were mixed and stirred at 100 ° C. for 20 minutes. In this case, when the titanium oxide is 1, the molar ratio as iron is about 0.005.

この溶液を厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上にスピンコーティング法によりコートし、20分間、150℃で加熱後、厚さ0.15μmの光触媒含有層を得た。   This solution was coated on a non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm by a spin coating method, and after heating at 150 ° C. for 20 minutes, a photocatalyst-containing layer having a thickness of 0.15 μm was obtained.

次に、フルオロアルキルシラン(トーケムプロダクツ社製、商品名:MF-160E、N-[3-(トリメトキシシリル)プロピル]-Nエチルパーフルオロオクタンスルホンアミドのイソプロピルエーテル50重量%溶液)0.001g、シリカゾルであるグラスカHPC7002(商品名、日本合成ゴム社製)0.6g、アルキルアルコキシシランであるHPC402H(商品名、日本合成ゴム社製)0.2gを混合し100℃で20分間攪拌した。この溶液を前記光触媒含有層上に同様にコートし20分間、150℃で加熱後、厚さ0.05μmの濡れ性変化層を得た。   Next, fluoroalkylsilane (trade name: MF-160E, N- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -N ethylperfluorooctanesulfonamide 50 wt% solution in isopropyl ether) 0.001 g Then, 0.6 g of silica sol Glasca HPC7002 (trade name, manufactured by Nippon Synthetic Rubber) and 0.2 g of alkyl alkoxysilane HPC402H (trade name, manufactured by Nippon Synthetic Rubber) were mixed and stirred at 100 ° C. for 20 minutes. This solution was similarly coated on the photocatalyst-containing layer and heated at 150 ° C. for 20 minutes to obtain a wettability variable layer having a thickness of 0.05 μm.

この濡れ性変化層の40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z型)により測定した結果、65度であった。   The contact angle of this wettability changing layer with respect to a 40 mN / m wetness index standard solution was measured by a contact angle measuring device (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science), and was found to be 65 degrees.

この濡れ性変化層表面に超高圧水銀ランプにより20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行った結果、40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角が0度になるまでに60秒間要した。 As a result of irradiating the surface of this wettability changing layer with ultraviolet light at an illuminance of 20 mW / cm 2 (365 nm) with an ultra-high pressure mercury lamp, it takes 60 seconds until the contact angle with respect to the 40 mN / m wetting index standard solution becomes 0 degrees. did.

(比較例2)
実施例2の塩化第二鉄を加えずに同様に光触媒含有層を作製した。次いで実施例2同様に濡れ性変化層を形成した。40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z型)により測定した結果、65度であった。
(Comparative Example 2)
A photocatalyst-containing layer was produced in the same manner without adding the ferric chloride of Example 2. Next, a wettability changing layer was formed in the same manner as in Example 2. The contact angle with a 40 mN / m wetting index standard solution was measured with a contact angle measuring instrument (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science), and was found to be 65 degrees.

この濡れ性変化層表面に超高圧水銀ランプにより20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行った結果、40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角が0度になるまでに180秒間要した。 As a result of UV irradiation at illuminance of the wettability variable layer surface by an ultra-high pressure mercury lamp 20mW / cm 2 (365nm), 180 seconds is needed until the contact angle with respect to wettability index standard solution of 40 mN / m becomes 0 degrees did.

(実施例3)
イソプロピルアルコール3g、酸化チタンゾル(石原産業社製、商品名:STK-01)を2g、塩化第二鉄0.001gを混合し100℃で20分間攪拌した。なお、この場合の酸化チタンを1とした場合の鉄としてのモル比は約0.005となる。
(Example 3)
3 g of isopropyl alcohol, 2 g of titanium oxide sol (trade name: STK-01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) and 0.001 g of ferric chloride were mixed and stirred at 100 ° C. for 20 minutes. In this case, when the titanium oxide is 1, the molar ratio as iron is about 0.005.

この溶液を厚さ0.7mmの無アルカリガラス基板上にスピンコーティング法によりコートし、20分間150℃で加熱後、厚さ0.15μmの光触媒含有層を得た。   This solution was coated on a non-alkali glass substrate having a thickness of 0.7 mm by a spin coating method, and after heating at 150 ° C. for 20 minutes, a photocatalyst-containing layer having a thickness of 0.15 μm was obtained.

次にデュポン社製ZONYLFSN100のIPA10%溶液を調整し前記光触媒含有層上にスピンコーティング法によりコートし、20分間150℃で加熱後、厚さ0.1μmの分解除去層を形成した。   Next, an IPA 10% solution of ZONYLFSN100 manufactured by DuPont was prepared and coated on the photocatalyst-containing layer by a spin coating method. After heating at 150 ° C. for 20 minutes, a decomposition removal layer having a thickness of 0.1 μm was formed.

この分解除去層の40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z型)により測定した結果、55度であった。   The contact angle of this decomposition removal layer with respect to a 40 mN / m wetting index standard solution was measured by a contact angle measuring device (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science), and was found to be 55 degrees.

この分解除去層表面に超高圧水銀ランプにより20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行った結果、分解除去層が分解除去され、40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角が0度である光触媒含有層が表れるまでに40秒間要した。 As a result of ultraviolet irradiation at an intensity of 20 mW / cm 2 by an ultra-high pressure mercury lamp in the decomposition removal layer surface (365 nm), decomposition removal layer is decomposed and removed, the contact angle with respect to wettability index standard solution of 40 mN / m is 0 degrees It took 40 seconds for the photocatalyst-containing layer to appear.

(比較例3)
実施例3の塩化第二鉄を加えずに同様に光触媒含有膜を作製した。次いで実施例3同様に分解除去層を形成した。40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角を接触角測定器(協和界面科学製CA-Z型)により測定した結果、55度であった。
(Comparative Example 3)
A photocatalyst-containing film was prepared in the same manner without adding the ferric chloride of Example 3. Next, a decomposition removal layer was formed in the same manner as in Example 3. The contact angle with a 40 mN / m wetting index standard solution was measured with a contact angle measuring instrument (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science), and found to be 55 degrees.

この分解除去層表面に超高圧水銀ランプにより20mW/cm2(365nm)の照度で紫外線照射を行った結果、分解除去層が分解除去され、40mN/mの濡れ指数標準液に対する接触角が0度である光触媒含有層が表れるまでに165秒要した。
As a result of irradiating ultraviolet rays with an illuminance of 20 mW / cm 2 (365 nm) onto the surface of the decomposition removal layer with an illuminance of 20 mW / cm 2 (365 nm), the decomposition removal layer was decomposed and removed, and the contact angle with respect to the 40 mN / m wetness index standard solution was 0 degree. It took 165 seconds for the photocatalyst-containing layer to appear.

Claims (15)

基板と、この基板上に設けられ、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する層であり、かつ少なくとも光触媒、エネルギー照射された際の前記液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素、およびバインダを含有する光触媒含有層とを有し、前記光触媒含有層表面に濡れ性の異なる部位からなるパターンを有しているパターン形成体と、前記パターン形成体上の濡れ性の異なるパターンに対応した部位上に配置された機能性部とを有すること特徴とする機能性素子。 A substrate and a layer provided on the substrate, the wettability of which is changed so that the contact angle with the liquid is lowered by the action of the photocatalyst associated with energy irradiation, and at least the photocatalyst and the liquid upon energy irradiation And a photocatalyst containing layer containing a binder as a second component that improves the rate of decrease of the contact angle, and the photocatalyst containing layer has a pattern composed of parts with different wettability on the surface. A functional element comprising: a pattern forming body; and a functional part disposed on a portion corresponding to a pattern having different wettability on the pattern forming body. 前記バインダが、YSiX(4−n)(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項1に記載の機能性素子。 The binder is Y n SiX (4-n) (wherein Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group or an epoxy group, X represents an alkoxyl group or a halogen, and n represents It is an integer from 0 to 3.) It is an organopolysiloxane which is one kind or two or more kinds of hydrolyzed condensates or cohydrolyzed condensates of silicon compounds represented by the formula (1). Functional elements. 前記光触媒含有層は、エネルギーが照射されていない部分における表面張力40mN/mの液体との接触角を、エネルギーが照射された部分における表面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角とする光触媒含有層であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の機能性素子。 The photocatalyst-containing layer has a contact angle with a liquid with a surface tension of 40 mN / m in a portion not irradiated with energy, which is 1 degree or more larger than a contact angle with a liquid with a surface tension of 40 mN / m in a portion irradiated with energy. The functional element according to claim 1, wherein the functional element is a photocatalyst-containing layer having a contact angle . 基板と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、この光触媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射された際に光触媒含有層の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性可変層と有し、前記光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエネルギーが照射された際の前記濡れ性可変層の液体との接触角の低下速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有し、さらに前記濡れ性可変層表面に濡れ性の異なる部位からなるパターンを有しているパターン形成体と、前記パターン形成体上の濡れ性の異なるパターンに対応した部位上に配置された機能性部とを有すること特徴とする機能性素子。 The substrate, the photocatalyst-containing layer provided on the substrate, and the photocatalyst-containing layer provided on the photocatalyst-containing layer have wettability so that the contact angle with the liquid is reduced by the action of the photocatalyst-containing layer when irradiated with energy. A metal as a second component that has a variable wettability variable layer, the photocatalyst-containing layer is at least a photocatalyst, and improves the rate of decrease in contact angle with the liquid of the wettability variable layer when irradiated with energy A pattern forming body having an element and a pattern having different wettability on the wettability variable layer surface, and a pattern forming body on the pattern forming body corresponding to the pattern having different wettability. And a functional part. 前記濡れ性可変層が、YSiX(4−n)(ここで、Yはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Xはアルコキシル基またはハロゲンを示す。nは0〜3までの整数である。)で示される珪素化合物の1種または2種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項4記載の機能性素子。 The wettability variable layer is Y n SiX (4-n) (where Y represents an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, a phenyl group or an epoxy group, and X represents an alkoxyl group or a halogen). Wherein n is an integer from 0 to 3.) It is an organopolysiloxane which is one or two or more hydrolysis condensates or cohydrolysis condensates of a silicon compound represented by 4. The functional element according to 4 . 前記濡れ性可変層は、エネルギーが照射されていない部分における表面張力40mN/mの液体との接触角を、エネルギーが照射された部分における表面張力40mN/mの液体との接触角より1度以上大きい接触角とする濡れ性可変層であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の機能性素子。 The wettability variable layer has a contact angle with a liquid with a surface tension of 40 mN / m in a portion not irradiated with energy, which is 1 degree or more than a contact angle with a liquid with a surface tension of 40 mN / m in a portion irradiated with energy. The functional element according to claim 4, wherein the functional element is a wettability variable layer having a large contact angle . 基板と、この基板上に設けられた光触媒含有層と、この光触媒含有層上に設けられ、エネルギーが照射された際に光触媒含有層の作用により分解除去される分解除去層を有し、前記光触媒含有層が少なくとも光触媒、およびエネルギー照射された際の前記分解除去層の分解除去速度を向上させる第2の成分としての金属元素を有し、さらに前記分解除去層が光触媒含有層上にパターン状に形成されているパターン形成体と、前記パターン形成体上の濡れ性の異なるパターンに対応した部位上に配置された機能性部とを有すること特徴とする機能性素子。 A substrate, a photocatalyst-containing layer provided on the substrate, and a decomposition removal layer provided on the photocatalyst-containing layer and decomposed and removed by the action of the photocatalyst-containing layer when irradiated with energy, The inclusion layer has at least a photocatalyst and a metal element as a second component that improves the decomposition / removal rate of the decomposition / removal layer when irradiated with energy, and the decomposition / removal layer is patterned on the photocatalyst-containing layer. A functional element comprising: a formed pattern forming body; and a functional part disposed on a portion corresponding to a pattern having different wettability on the pattern forming body. 前記分解除去層が、炭化水素系、フッ素系またはシリコーン系の非イオン界面活性剤であることを特徴とする請求項7記載の機能性素子。 The functional element according to claim 7, wherein the decomposition removal layer is a hydrocarbon-based, fluorine-based, or silicone-based nonionic surfactant . 前記第2の成分としての金属元素が、バナジウム(V)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pb)、銀(Ag)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、および金(Au)からなる群から選択される少なくとも一種の金属元素であることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれかの請求項に記載の機能性素子。 The metal element as the second component is vanadium (V), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), ruthenium (Ru), rhodium (Rh). And at least one metal element selected from the group consisting of palladium (Pb), silver (Ag), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), and gold (Au) The functional element according to any one of claims 1 to 8 . 前記第2の成分としての金属元素が、Fe(鉄)であることを特徴とする請求項9に記載の機能性素子。 The functional element according to claim 9, wherein the metal element as the second component is Fe (iron) . 前記光触媒が、酸化チタン(TiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化タングステン(WO)、酸化ビスマス(Bi)、および酸化鉄(Fe)から選択される1種または2種以上の物質であることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれかの請求項に記載の機能性素子。 The photocatalyst is composed of titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and oxide. The functional element according to any one of claims 1 to 10, wherein the functional element is one or two or more substances selected from iron (Fe 2 O 3 ) . 前記光触媒が酸化チタン(TiO)であることを特徴とする請求項11記載の機能性素子。 The functional element according to claim 11, wherein the photocatalyst is titanium oxide (TiO 2 ) . 前記光触媒含有層中の、前記光触媒に対する第2の成分としての金属元素のモル比が、光触媒を1とした場合、0.00001〜0.5の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれかの請求項に記載の機能性素子。 The molar ratio of the metal element as the second component with respect to the photocatalyst in the photocatalyst containing layer is within a range of 0.00001 to 0.5 when the photocatalyst is 1. The functional element according to any one of claims 1 to 12 . 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機能性素子の機能性部が、画素部であることを特徴とするカラーフィルタ。 A color filter, wherein the functional portion of the functional element according to any one of claims 1 to 13 is a pixel portion. 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機能性素子の機能性部が、レンズであることを特徴とするマイクロレンズ。 A microlens, wherein the functional part of the functional element according to any one of claims 1 to 13 is a lens.
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